基板保持旋转装置、具有基板保持旋转装置的基板处理装置以及基板处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基板保持旋转装置、具有该基板保持旋转装置的基板处理装置以及基板处理方法。作为保持对象或者处理对象的基板例如包括半导体晶片、液晶显示装置用基板、等离子显示器用基板、FED(Field Emiss1n Display:场发射型显示器)用基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板、光掩模用基板、陶瓷基板、太阳能电池用基板等。
【背景技术】
[0002]专利文献1公开了一种旋转式基板处理装置的基板旋转保持构件，具有通过旋转单元进行旋转的旋转台和配设在旋转台上且将基板水平地定位为与旋转台表面隔开规定间隔的支撑单元。在旋转台上设置有大小与基板相等的上下移动构件，在旋转台进行旋转的处理期间，上下移动构件配置在靠近基板的上升位置。由此，基板的下表面与上下移动构件的上表面之间的间隔变小，能够防止在基板处理中产生的雾迂回至基板的下表面。
[0003]专利文献1的图1?图3所示的结构为，通过推起机构使上下移动构件相对于旋转台上下移动，该推起机构受到随着旋转台的旋转所产生的离心力进行动作。另外，专利文献1的图7以及图8中公开了如下结构，即，在上下移动构件的外周部设置有风扇，在上下移动构件伴随旋转台的旋转而旋转时，利用风扇将周围的气体向下方按压而产生的举力，举起上下移动构件。
[0004]但是，在这些结构中，在基板的旋转速度低时，不能获取充分的离心力或者举力，因此不能使上下移动构件充分地接近基板的下表面，结果，在处理基板时产生的雾有可能附着于基板的下表面。例如，在一边使基板旋转一边用刷子刷洗基板的表面的情况下，基板的旋转速度为lOOrpm左右，无论如何也不能获取充分的离心力或者举力。因此，在刷洗基板的上表面时，处理液的雾有可能进入基板的下表面和上下移动构件之间，从而污染基板的下表面。
[0005]另一方面，在专利文献1的图9以及图10中，公开了采用利用气缸的推起机构使上下移动构件上下移动的结构。另外，在专利文献1的图11以及图12中公开了如下结构，即，在上下移动构件上设置有一端被固定的波纹管，通过对波纹管内进行加压或抽吸来使波纹管伸缩，由此使上下移动构件上下移动。
[0006]但是，这些结构都在包括旋转台以及上下移动构件的旋转系统中组装用于上下驱动的驱动单元，由于需要向该驱动单元供给驱动力，因此结构复杂。而且，需要从非旋转系统供给或者抽吸驱动用的空气，因此非旋转系统和旋转系统之间存在与空气供给抽吸路径摩擦接触的滑动部，从滑动部产生的颗粒有可能影响基板处理。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1美国特许第5601645号说明书
【发明内容】
[0010]发明要解决的问题
[0011]本发明的目的在于提供如下的基板保持旋转装置、以及具有这样的基板保持旋转装置的基板处理装置，即，能够不依赖基板的旋转速度来保护基板的下表面，结构简单，而且能够抑制因摩擦接触引起的颗粒的产生。另外，本发明的其他目的在于提供如下的基板处理方法，即，即使在基板的旋转速度低时，也能够可靠地保护基板的下表面，也不需要复杂的结构，且能够抑制因摩擦接触引起的颗粒并能够实现高品质的处理。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]本发明的一个实施方式，提供一种基板保持旋转装置，具有:旋转台，能够围绕沿着铅垂方向的旋转轴线旋转；旋转驱动单元，使所述旋转台旋转；保持构件，以能够与所述旋转台一起围绕所述旋转轴线旋转的方式设置在所述旋转台上，从所述旋转台向上方延伸，该保持构件能够在保持位置与退避位置之间移动，该保持位置为，该保持构件将该基板水平保持为所述旋转台与基板在铅垂方向上分离的状态，所述退避位置指，从所述保持位置退避的位置；保护盘，具有包围所述保持构件的整周的开口，比被所述保持构件保持的基板大；磁浮起机构，使所述保护盘从所述旋转台浮起；磁驱动机构，将所述保持构件保持在所述保持位置。所述保护盘配置在所述旋转台与被所述保持构件保持的基板保持位置之间，该保护盘能够在下位置与接近位置之间相对于所述旋转台上下移动，所述接近位置指在下位置的上方，且与被所述保持构件保持的基板的下表面接近的位置，该保护盘以与所述旋转台一起围绕所述旋转轴线旋转的方式安装在所述旋转台上。磁浮起机构，具有第一磁铁、第二磁铁、第一支撑构件和第一相对移动机构，所述第一磁铁安装在所述保护盘上，所述第二磁铁形成为与所述旋转轴线同轴的环状，且所述第二磁铁对所述第一磁铁施加排斥力，第一支撑构件以非旋转状态支撑所述第二磁铁，所述第一相对移动机构使所述第一支撑构件与所述旋转台相对移动来改变所述第一磁铁与所述第二磁铁之间的距离，所述磁浮起机构借助所述第一磁铁与所述第二磁铁之间的排斥力使所述保护盘从所述旋转台浮起。磁驱动机构，具有第一磁性体、第二磁性体、第二支撑构件和与所述第一相对移动机构不同的另外的第二相对移动机构，所述第一磁性体安装在所述保持构件，所述第二磁性体形成为与所述旋转轴线同轴的环状，在所述第二磁性体与所述第一磁性体之间产生磁力，所述第二支撑构件以非旋转状态支撑所述第二磁性体，所述第二相对移动机构使所述第二支撑构件与所述旋转台相对移动来改变所述第一磁性体与所述第二磁性体之间的距离，所述磁驱动机构借助所述第一磁性体与所述第二磁性体之间的磁力使所述保持构件保持在所述保持位置。
[0014]根据该结构，在通过旋转驱动单元进行旋转的旋转台上设置有保持构件，能够通过该保持构件以在上方与旋转台隔开间隔的状态水平保持基板。在旋转台上安装有保护基板的下表面的保护盘，该保护盘能够相对于旋转台上下移动。即，保护盘能够在下位置与接近位置之间相对于旋转台上下移动，该接近位置指在下位置的上方与保持构件所保持的基板的下表面接近的位置。为了驱动保护盘，设置有磁浮起机构。即，磁浮起机构具有:第一磁铁，安装在保护盘上；第二磁铁，被第一支撑构件以非旋转状态支撑；第一相对移动机构，使第一支撑构件与旋转台相对移动。
[0015]根据该结构，通过使第一支撑构件与旋转台相对移动，将第二磁铁配置在第一磁铁的下方的与第一磁铁充分接近的位置，由此能够借助第一磁铁与第二磁铁之间的排斥力，使保护盘从旋转台浮起引导至接近位置，并保持在该接近位置。
[0016]从非旋转系统向旋转系统的驱动力的传递，利用作用于设置在非旋转系统上的第二磁铁与设置在旋转系统上的第一磁铁之间的磁排斥力以非接触方式实现。因此，结构简单，而且即使旋转台进行旋转，相应地安装在保护盘上的第一磁铁进行旋转时，也能够借助以非接触状态传递的驱动力将保护盘保持在接近位置。
[0017]另外，即使在旋转台的旋转速度低后者停止旋转时，如果使第一支撑构件与旋转台接近，则受到来自第二磁铁的排斥力的第一磁铁使保护盘从旋转台的表面浮起，因此能够使保护盘充分地接近基板的下表面。
[0018]这样，根据本发明的结构，能够提供一种基板保持旋转装置，能够不依赖基板的旋转速度可靠地保护基板的下表面，结构也简单，并且能够抑制旋转时产生的摩擦接触所引起的颗粒。
[0019]而且，能够利用安装在保持构件上的第一磁性体与被第二支撑构件以非旋转状态支撑的第二磁性体之间的磁力，以非接触状态将保持构件保持在保持位置。因此，用于将保持构件保持在保持位置的结构也简单。并且，能够以由磁力产生的非接触状态传递用于将保持构件保持在保持位置的驱动力，所以能够更进一步抑制因旋转时的摩擦接触产生颗粒。
[0020]第二磁性体形成为与旋转轴线同轴的环状，所以即使在第一磁性体与旋转台一起旋转时，在任意的旋转位置，使第一磁性体与第二磁性体之间作用稳定的磁力，所以能够可靠地将保持构件保持在保持位置，由此能够可靠地保持基板。
[0021]保护盘配置在基板的下方，从下方保护基板的下表面。保护盘的外径大于基板的直径。因此，与保护盘的外径小于或等于基板的直径的情况相比，保护盘能够保护基板的更大范围。由此，能够可靠地抑制或防止因附着颗粒而污染基板。而且，在保护盘与旋转台之间向外侧流动的气流被保护盘可靠地引导至基板的外侧，因此即使产生从保护盘的外周与旋转台的外周之间向上方流动的气流，该气流也不易接触基板的周缘部。因此，能够抑制或防止该气流所含有的颗粒污染基板。
[0022]而且，在比基板大的保护盘上设置有包围保持构件的整周的开口，所以保护盘的外周面配置在保持构件的外侧。
[0023]在通过旋转台旋转使保持构件与基板一起旋转时，保持构件使气流紊乱。在保持构件配置于保护盘的外周面的外侧的情况下，该气流的紊乱影响基板周围的环境气体，是导致颗粒等异物附着的原因。相对于此，在保持构件配置于保护盘的外周面的内侧的情况下，能够利用保护盘抑制保持构件所导致的气流的紊乱，结果能够抑制或防止污染基板。
[0024]另外，在保护盘处于下位置时，在保护盘与基板的下表面之间形成空间，因此能够利用该空间，从基板搬运机械手向保持构件交付基板，或者基板搬运机械手从保持构件接受基板。
[0025]优选所述第二磁铁具有形成为与所述旋转轴线同轴的环状的磁极。更具体地说，优选第二磁铁具有与所述第一磁铁所描画的旋转轨迹对应的环状的磁极。由此，在第一磁铁与旋转台一起旋转时，第一磁铁与第二磁铁之间的排斥力也能够持续且稳定地作用，因此能够可靠地将保护盘保持在接近位置。
[0026]所述第一相对移动机构可以是使所述第一支撑构件上下移动的机构，也可以是使所述旋转台上下移动的机构，还可以是使所述第一支撑构件以及所述旋转台都上下移动的机构。
[0027]另外，第一相对移动机构不必一定是使第一支撑构件与旋转台相对上下移动的机构，可以通过使第二磁铁从与旋转轴线交叉的方向与第一磁铁接近，从而在第一磁铁与第二磁铁之间作用排斥力。
[0028]优选所述第一磁性体和/或第二磁性体是磁铁。
[0029]所述第二相对移动机构可以是使所述第二支撑构件上下移动的机构，也可以是使所述旋转台上下移动的机构，还可以是使所述第二支撑构件以及所述旋转台两者上下移动的机构。另外，所述第二相对移动机构不限于使第二支撑构件和/或旋转台上下移动的机构，例如，可以是使第二支撑构件向与所述旋转轴线交叉的方向移动，由此使所述第二磁性体接近或远离所述第一磁性体的机构。
[0030]在所述基板保持旋转装置中，所述第二磁性体是所述第二磁铁，所述第二支撑构件是所述第一支撑构件，所述第二相对移动机构是所述第一相对移动机构，所述磁驱动机构以及所述磁浮起机构共有所述第二磁铁、所述第一支撑构件以及所述第一相对移动机构，在所述第二磁铁处于规定位置时，借助该第二磁铁与所述第一磁铁之间的排斥力将所述保护盘保持在所述接近位置，并且借助作用于该第二磁铁与所述第一磁性体之间的磁力使所述保持构件保持在所述保持位置。
[0031]根据该结构，磁驱动机构以及磁浮起机构共有所述第二磁铁、所述第一支撑构件以及所述第一相对移动机构，通过第一相对移动机构使所述旋转台与所述第一支撑构件相对移动，由此能够驱动保护盘，且能够驱动保持构件。由此，能够使结构更间单。
[0032]在本发明的一个实施方式中，还可以具有限制构件，所述限制构件在所述接近位置限制所述保护盘相对于所述旋转台向上方移动。根据该结构，能够通过限制构件对借助磁力浮起的保护盘向上方的相对移动进行限制，因此能够将保护盘可靠地配置在与基板的下表面接近的接近位置。尤其是，所述接近位置既是保护盘不与基板的下表面接触的位置，也是与基板的下表面隔开微小间隔的位置的情况下，能够保持该微小的间隔。
[0033]在本发明的一个实施方式中，所述基板保持旋转装置还可以具有引导机构，该引导机构设置在所述旋转台上，该引导机构引导所述保护盘的上下相对移动。根据该结构，能够使保护盘相对于旋转台上下移动稳定。
[0034]在本发明的一个实施方式中，所述保护盘可以具有侧方覆盖部，该侧方覆盖部从侧方覆盖被所述保持构件保持的基板与所述旋转台之间的空间。根据该结构，因此从侧方覆盖旋转台与基板之间的空间，所以能够抑制侧方的环境气体卷入该空间内。由此，能够使正在旋转的基板周围的气流稳定。
[0035]优选所述侧方覆盖部固定在所述保护盘(比基板大的盘主体)上。此时，优选在所述保护盘配置于所述接近位置的状态下，通过所述侧方覆盖部覆盖保护盘与旋转台之间的空间。并且，优选在保护盘处于下位置时，保护盘与基板的下表面之间的空间的侧方开放，该空间能够用于搬入搬出基板。
[0036]在本发明的一个实施方式中，所述基板保持旋转装置还可以具有非活性气体供给单元，该非活性气体供给单元向被所述保持构件保持且进行旋转的基板与配置于所述接近位置的所述保护盘之间供给非活性气体。根据该结构，向保护盘与基板之间供给非活性气体，所以能够更有效地抑制处理液雾附着于基板的下表面。
[0037]在本发明的一个实施方式中，所述保护盘的上表面可以具有:相向部，配置在被所述保持构件保持的基板的下方；内向部，从所述相向部的外周向上方延伸；外周部，从所述内向部的上端向外侧延伸。此时，所述保护盘的上表面可以由所述内向部和所述外周部在被所述保持构件保持的基板的边缘部形成使所述非活性气体的流路变窄的节流部。根据该结构，在基板的边缘部，非活性气体的流路变窄，因此基板周边的非活性气体的流速变大。由此，能够更有效地抑制处理液雾进入保护盘与基板的下表面之间的空间。
[0038]另外，所述保护盘的上表面可以具有配置在被所述保持构件保持的基板的下方的相向部和从所述相向部的外周向上方延伸的内向部，由所述内向部形成所述节流部。即，可以省略从内向部的上端向外侧延伸的外周部，仅由内向部形成节流部。在该结构中，在基板的边缘部，非活性气体的流路变窄，因此基板周边的非活性气体的流速变大，能够更有效地抑制处理液雾进入保护盘与基板的下表面之间的空间。
[0039]在本发明的一个实施方式中，所述非活性气体供给单元可以具有非活性气体喷嘴，该非活性气体喷嘴从所述旋转台的旋转中心向被所述保持构件保持的基板的周缘部呈放射状地喷出非活性气体。根据该结构，通过从非活性气体喷嘴呈放射状地喷出非活性气体，能够使非活性气体在保护盘与基板的下表面之间的空间，从旋转台的旋转中心朝向基板的周缘部稳定地流动。由此，能够更有效地抑制处理液雾进入该空间。
[0040]在本发明的一个实施方式中，所述基板保持旋转装置还可以具有高度传感器，该高度传感器检测所述下位置与所述接近位置之间的所述保护盘的高度。所述高度传感器可以是直接检测所述保护盘的高度的直接传感器，通过也可以是通过检测与所述保护盘一起沿着上下方向移动的连动构件的高度，来间接地检测所述保护盘的高度的间接传感器。另夕卜，所述高度传感器可以是与检测对象物(所述保护盘或连动构件)非接触地检测所述保护盘的高度的非接触传感器，也可以是以与检测对象物接触的状态检测所述保护盘的高度的接触传感器。根据上述的结构，能够获得与保护盘的高度有关的信息，基于此确认或控制磁浮起机构的动作。尤其是，在高度传感器检测与保护盘一起沿着上下方向移动的连动构件的高度的情况下，可以将高度传感器配置在保护盘的附近，因此高度传感器的布局自由度高。
[0041]本