TW201923877A - 基板保持裝置、具備基板保持裝置的基板處理裝置、及基板處理方法 - Google Patents

Abstract

本發明的目的在於，提供能夠提高晶圓等基板的處理效率的基板保持裝置。另外，本發明的目的在於，提供用於使用這樣的基板保持裝置而對基板的表面進行處理的基板處理裝置以及基板處理方法。基板保持裝置具有：多個輥（11a、11b），該多個輥能夠與晶圓（W）的周緣部接觸；輥旋轉機構（12），該輥旋轉機構使多個輥（11a、11b）旋轉；以及多個偏心軸（13a、13b），該多個偏心軸將多個輥（11a、11b）和輥旋轉機構（12）連結，多個偏心軸（13a、13b）具有：多個第一軸部（14a、14b）；以及分別從多個第一軸部（14a、14b）偏心的多個第二軸部（15a、15b），多個第一軸部（14a、14b）固定於輥旋轉機構（12），多個輥（11a、11b）分別固定於多個第二軸部（15a、15b）。

Description

基板保持裝置、具備基板保持裝置的基板處理裝置、及基板處理方法

本發明有關保持晶圓等基板並使其旋轉的基板保持裝置。另外，本發明有關利用該基板保持裝置一邊使基板旋轉一邊對基板的表面進行處理的基板處理裝置以及基板處理方法。

近年來，存儲電路、邏輯電路、圖像感測器（例如CMOS感測器）等器件逐漸更高積體化。在形成這些器件的工序中，微粒子或塵埃等異物附著於器件。附著於器件的異物會引起佈線間的短路或電路的不良情況。因此，為了提高器件的可靠性，需要對形成有器件的晶圓進行清洗，而去除晶圓上的異物。

上述這樣的微粒子或粉塵等異物也有時附著於晶圓的背面（裸矽面）。若這樣的異物附著於晶圓的背面，則晶圓從曝光裝置的工作臺基準面分離、或者晶圓表面相對於工作臺基準面傾斜，結果為，會產生圖案的偏移或焦距的偏移。為了防止這樣的問題，需要將附著於晶圓的背面的異物去除。

專利文獻1：日本特開2013-172019號公報

專利文獻1公開了透過使擦磨部件與基板的表面滑動接觸而對基板的表面進行處理的基板處理裝置。該基板處理裝置構成為，利用卡盤來保持基板的周緣部，一邊使卡盤繞基板的中心旋轉，一邊將擦磨部件向基板的表面按壓。

最近，對於能夠更有效率地對基板的表面整體進行處理的裝置的要求提高。因此，本發明的目的在於，提供能夠提高晶圓等基板的處理效率的基板保持裝置。另外，本發明的目的在於，提供用於使用這樣的基板保持裝置而對基板的表面進行處理的基板處理裝置以及基板處理方法。

為了實現上述的目的，本發明的一個方式提供一種基板保持裝置，保持基板並且使該基板旋轉，該基板保持裝置的特徵在於，具有：多個輥，該多個輥能夠與所述基板的周緣部接觸；輥旋轉機構，該輥旋轉機構使所述多個輥旋轉；以及多個偏心軸，該多個偏心軸將所述多個輥和所述輥旋轉機構連結，所述多個偏心軸具有多個第一軸部和多個第二軸部，該多個第二軸部從所述多個第一軸部分別偏心，所述多個第一軸部固定於所述輥旋轉機構，所述多個輥分別固定於所述多個第二軸部。

本發明的較佳的方式的特徵在於，所述輥旋轉機構具有：多個馬達，該多個馬達與所述多個第一軸部分別連結；以及動作控制部，該動作控制部使所述多個馬達以相同的速度和相同的相位旋轉。
本發明的較佳的方式的特徵在於，該基板保持裝置還具有多個配重，該多個配重分別固定於所述多個偏心軸，所述配重與所述輥關於所述第一軸部對稱地配置。

本發明的一個方式提供一種基板保持裝置，保持基板並且使該基板旋轉，該基板保持裝置的特徵在於，具有：驅動輥，該驅動輥能夠與所述基板的周緣部接觸；驅動軸，該驅動軸固定有所述驅動輥；軌道台，該軌道台以能夠旋轉的方式支承所述驅動軸；底板，該底板與所述軌道台分離配置；第一馬達，該第一馬達固定於所述底板；第一轉矩傳遞機構，該第一轉矩傳遞機構將所述第一馬達和所述驅動軸連結；以及平移旋轉運動機構，該平移旋轉運動機構使所述軌道台進行平移旋轉運動。

本發明的較佳的方式的特徵在於，該基板保持裝置還具有：夾緊輥，該夾緊輥能夠與所述基板的周緣部接觸；偏心軸，該偏心軸將所述夾緊輥支承為能夠旋轉；旋轉致動器，該旋轉致動器固定於所述底板；以及第二轉矩傳遞機構，該第二轉矩傳遞機構將所述旋轉致動器和所述偏心軸連結，所述偏心軸以能夠旋轉的方式支承於所述軌道台。
本發明的較佳的方式的特徵在於，該基板保持裝置還具有固定於所述偏心軸的配重，所述偏心軸具有：第一軸部，該第一軸部與所述第二轉矩傳遞機構連結；以及第二軸部，該第二軸部從所述第一軸部偏心，所述夾緊輥以能夠旋轉的方式與所述第二軸部連結，所述配重與所述夾緊輥關於所述第一軸部對稱地配置。
本發明的較佳的方式的特徵在於，所述基板保持裝置還具有動作控制部，所述平移旋轉運動機構具有：偏心主軸，該偏心主軸以能夠旋轉的方式與所述軌道台連結；第二馬達，該第二馬達與所述偏心主軸連結；以及多個偏心接頭，該多個偏心接頭將所述軌道台和所述底板連結，所述第二馬達固定於所述底板，所述動作控制部構成為能夠獨立地控制所述第一馬達和所述第二馬達的旋轉速度。
本發明的較佳的方式的特徵在於，所述平移旋轉運動機構具有固定於所述偏心接頭的配重，所述偏心接頭具有：第一接頭軸部，該第一接頭軸部以能夠旋轉的方式與所述底板連結；以及第二接頭軸部，該第二接頭軸部以能夠旋轉的方式與所述軌道台連結，所述第二接頭軸部從所述第一接頭軸部偏心，固定於所述偏心接頭的所述配重與所述第二接頭軸部關於所述第一接頭軸部對稱地配置，所述偏心主軸具有：第一主軸部，該第一主軸部與所述第二馬達連結；以及第二主軸部，該第二主軸部以能夠旋轉的方式與所述軌道台連結，所述第二主軸部從所述第一主軸部偏心。
本發明的較佳的方式的特徵在於，所述第一轉矩傳遞機構是萬向接頭或者磁性齒輪。
本發明的較佳的方式的特徵在於，所述第二轉矩傳遞機構是萬向接頭或者磁性齒輪。

本發明的一個方式提供一種基板處理裝置，其特徵在於，具有：上述基板保持裝置；以及處理頭，該處理頭使處理器具與基板的第一面接觸而對該第一面進行處理。

本發明的一個方式提供一種基板處理方法，其特徵在於，使多個輥與基板的周緣部接觸，透過使所述多個輥以各自的軸心為中心進行旋轉，並且使所述多個輥進行圓周運動，從而使所述基板以所述基板的軸心為中心進行旋轉，並且使所述基板進行圓周運動，使處理器具與進行所述旋轉和所述圓周運動的基板接觸而對該基板進行處理。

根據本發明，基板保持裝置能夠一邊使晶圓等基板進行圓周運動，一邊使基板以其軸心為中心進行旋轉。這樣的圓周運動與以基板的軸心為中心的旋轉的組合能夠提高基板的表面上的各點的速度。因此，能夠使將處理頭向基板的表面按壓時的處理頭與基板的表面的相對速度增加，提高基板的處理速率。

以下，參照圖式對本發明的實施方式進行說明。圖1是示意性地表示基板保持裝置的一個實施方式的俯視圖，圖2是圖1所示的基板保持裝置的側視圖，圖3是圖1所示的基板保持裝置的仰視圖。本實施方式的基板保持裝置構成為，保持作為基板的一例的晶圓W並使其旋轉。基板保持裝置具有：能夠與晶圓W的周緣部接觸的多個輥11a、11b、使該多個輥11a、11b旋轉的輥旋轉機構12、將多個輥11a和輥旋轉機構12連結的多個偏心軸13a、以及將多個輥11b和輥旋轉機構12連結的多個偏心軸13b。輥11a具有保持晶圓W的周緣部的晶圓保持面（基板保持面）31a，輥11b具有保持晶圓W的周緣部的晶圓保持面（基板保持面）31b。輥11a與輥11b具有相同的結構和相同的大小。

多個偏心軸13a分別具有第一軸部14a和從第一軸部14a偏心的第二軸部15a。第一軸部14a固定於輥旋轉機構12，輥11a固定於第二軸部15a。多個偏心軸13b分別具有第一軸部14b和從第一軸部14b偏心的第二軸部15b。第一軸部14b固定於輥旋轉機構12，輥11b固定於第二軸部15b。

輥旋轉機構12具有：與多個偏心軸13a的第一軸部14a分別連結的多個馬達29a、與多個偏心軸13b的第一軸部14b分別連結的多個馬達29b、以及使多個馬達29a、29b以相同的速度和相同的相位旋轉的動作控制部40。構成為，馬達29a使偏心軸13a以其第一軸部14a為中心進行旋轉，馬達29b使偏心軸13b以其第一軸部14b為中心進行旋轉。馬達29a、29b與動作控制部40連接。

馬達29a、29b的動作由動作控制部40進行控制。更具體而言，動作控制部40使全部的馬達29a、29b在相同的時機啟動和停止，並且使全部的馬達29a、29b向相同的方向旋轉。此外，動作控制部40在馬達29a、29b的動作中使它們的旋轉速度和相位同步。結果為，全部的輥11a、11b向相同的方向以相同的旋轉速度和相同的相位進行旋轉，並且進行圓周運動。

本實施方式的基板保持裝置具有兩個輥11a、兩個輥11b、兩個偏心軸13a、兩個偏心軸13b、兩個馬達29a、兩個馬達29b，但這些結構要素的數量不限於本實施方式。

基板保持裝置還具有底板20。偏心軸13a、13b貫通底板20而延伸。輥旋轉機構12和多個輥11a、11b被配置於底板20的兩邊。

在底板20的下表面固定有多個直動引導件26，可動台21支承於這些直動引導件26。直動引導件26與可動台21連結。直動引導件26將可動台21的動作限制成朝向與底板20的下表面平行的方向的直線運動。在底板20的下表面還固定有致動器18。可動台21與致動器18連結。致動器18被配置為使可動台21與底板20平行地移動。致動器18的動作由動作控制部40進行控制。基板保持裝置還具有支承板25，該支承板25經由軸承24而以能夠旋轉的方式支承兩個偏心軸13b，兩個馬達29b分別經由馬達支承體27b而固定於支承板25。

圖4是圖3的A-A線剖視圖。基板保持裝置還具有固定於支承板25的樞軸23。支承板25配置在可動台21的下側，樞軸23以能夠旋轉的方式由固定於可動台21的軸承28支承。可動台21與支承板25經由樞軸23而相互連結，支承板25能夠相對於可動台21相對地旋轉。兩個偏心軸13b（參照圖2）、支承板25、以及兩個馬達29b（參照圖2）構成為能夠一體地繞樞軸23旋轉。如圖2的箭頭所示，致動器18使兩個偏心軸13b、支承板25、樞軸23、以及兩個馬達29b與可動台21一體地與底板20平行地移動。

返回圖2，在底板20固定有多個軸承19。兩個偏心軸13a分別經由軸承19而以能夠旋轉的方式支承於底板20。這些偏心軸13a的位置被固定。兩個馬達29a固定於底板20。更具體而言，兩個馬達支承體27a固定於底板20的下表面，兩個馬達29a分別固定於馬達支承體27a。因此，兩個馬達29a分別經由馬達支承體27a而固定於底板20。

根據上述的結構，當兩個偏心軸13b向接近兩個偏心軸13a的方向移動時，晶圓W由兩個輥11a以及兩個輥11b進行保持。由於兩個輥11b能夠繞樞軸23旋轉，因此能夠自動地調整四個輥11a、11b保持晶圓W時的輥11b的位置。當兩個偏心軸13b向遠離兩個偏心軸13a的方向移動時，晶圓W從兩個輥11a以及兩個輥11b釋放。在本實施方式中，設置有繞基板保持裝置的軸心CP排列的兩個偏心軸13a以及兩個偏心軸13b，但這些結構要素的數量不限於本實施方式。例如，也可以使一個偏心軸13a和兩個偏心軸13b按照120度的角度等間隔地繞軸心CP排列。

偏心軸13a的第二軸部15a從第一軸部14a偏心了距離e。因此，當馬達29a工作時，輥11a一邊以偏心軸13a的第二軸部15a為中心進行旋轉一邊進行半徑e的圓周運動。輥11a的軸心與第二軸部15a的軸心一致。即，輥11a一邊以其軸心為中心進行旋轉，一邊繞第一軸部14a的軸心進行半徑e的圓周運動。

同樣地，偏心軸13b的第二軸部15b從第一軸部14b偏心了距離e。因此，當馬達29b工作時，輥11b一邊以偏心軸13b的第二軸部15b為中心進行旋轉，一邊進行半徑e的圓周運動。輥11b的軸心與第二軸部15b的軸心一致。即，輥11b一邊以其軸心為中心進行旋轉，一邊繞第一軸部14b的軸心進行半徑e的圓周運動。在本說明書中，圓周運動被定義為對象物在圓軌道上移動的運動。

像上述那樣，動作控制部40使全部的馬達29a、29b以相同的速度和相同的相位進行旋轉。因此，在晶圓W由輥11a、11b保持時，透過由動作控制部40使馬達29a、29b工作，而使晶圓W一邊以其軸心為中心進行旋轉，一邊進行半徑e的圓周運動。

在一個實施方式中，輥旋轉機構12也可以具有：分別固定於多個偏心軸13a、13b的第一軸部14a、14b的多個從動帶輪（未圖示）、至少一個馬達（未圖示）、固定於該至少一個馬達的旋轉軸的驅動帶輪（未圖示）、以及繞掛於多個從動帶輪和驅動帶輪上的至少一個帶(belt)（未圖示）。在該情況下，透過使固定有驅動帶輪的馬達工作，而使全部的輥11a、11b以相同的速度和相同的相位進行旋轉。根據上述的結構，也在晶圓W由多個輥11a、11b保持時，透過使固定有驅動帶輪的馬達工作，而使晶圓W一邊以其軸心為中心進行旋轉，一邊進行半徑e的圓周運動。

在多個偏心軸13a、13b分別固定有配重17a、17b。更具體而言，配重17a、17b分別固定於將第一軸部14a、14b和第二軸部15a、15b連接的中間軸部16a、16b。配重17a和輥11a關於第一軸部14a對稱地配置。配重17a是如下重量：在偏心軸13a以第一軸部14a為中心進行旋轉時，透過作用於配重17a的離心力與從第一軸部14a朝向輥11a而在徑向上產生的離心力抵消的重量。

同樣地，配重17b與輥11b關於第一軸部14b對稱地配置。配重17b是如下重量：在偏心軸13b以第一軸部14b為中心進行旋轉時，透過作用於配重17b的離心力與從第一軸部14b朝向輥11b而在徑向上產生的離心力抵消的重量。這樣的配重17a、17b能夠防止在偏心軸13a、13b旋轉時，由於重量的不平衡引起的偏心軸13a、13b的振動。

圖5（a）至圖5（d）是對基板保持裝置接受晶圓W的動作進行說明的示意圖。如圖5（a）所示，在接受晶圓W前，使致動器18（參照圖2）工作，使輥11b向遠離輥11a的方向移動。輥11a和輥11b向外側偏心。如圖5（b）所示，晶圓W被未圖示的搬運裝置搬運到基板保持裝置。並且，如圖5（c）所示，在晶圓W位於輥11a與輥11b之間的狀態下，使偏心軸13a旋轉180度而使輥11a向內側偏心。而且，使致動器18工作，使輥11b向接近輥11a的方向移動直到輥11b與晶圓W接觸為止。晶圓W的周緣部由輥11a的晶圓保持面31a與輥11b的晶圓保持面31b進行保持。在將晶圓W從基板保持裝置取出時，圖5（a）至圖5（d）所示的工序按照相反的順序來進行。

保持著晶圓W的基板保持裝置的動作如下。動作控制部40向馬達29a、29b發出指令，馬達29a、29b使偏心軸13a、13b以第一軸部14a、14b為中心向相同的方向旋轉。此時，動作控制部40使馬達29a、29b在相同的時機啟動。動作控制部40使全部的馬達29a、29b的旋轉速度和相位同步。由此，晶圓W一邊以其軸心為中心進行旋轉，一邊進行半徑e的圓周運動。

根據本實施方式，基板保持裝置能夠以簡單的構造一邊使晶圓W進行圓周運動，一邊使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉。這樣的圓周運動與以晶圓W的軸心為中心的旋轉的組合能夠提高晶圓W的表面上的各點的速度。因此，能夠使後述的處理頭向晶圓W的表面按壓時的、處理頭與晶圓W的表面的相對速度增加，提高晶圓W的處理速率。

接下來，對本發明的其他的實施方式進行說明。圖6是表示基板保持裝置的其他的實施方式的側視圖，圖7是圖6所示的基板保持裝置的俯視圖。本實施方式的基板保持裝置具有：能夠與晶圓W的周緣部接觸的兩個驅動輥61、對這兩個驅動輥61分別進行了固定的兩個驅動軸64、將這兩個驅動軸64支承為能夠旋轉的軌道台66、與軌道台66分離配置的底板68、固定於底板68的兩個第一馬達71、作為將這兩個第一馬達71和兩個驅動軸64分別連結的第一轉矩傳遞機構的兩個第一萬向接頭72。但是，在圖6中，僅描繪了一個驅動輥61、一個驅動軸64、一個第一馬達71、一個第一萬向接頭72。

本實施方式的基板保持裝置具有兩個驅動輥61、兩個驅動軸64、兩個第一馬達71、兩個第一萬向接頭72，但這些結構要素的數量不限於本實施方式。

驅動輥61具有保持晶圓W的周緣部的晶圓保持面（基板保持面）61a。驅動輥61固定於驅動軸64的一個端部，驅動輥61與驅動軸64能夠以驅動輥61的軸心為中心一體地旋轉。驅動軸64在與軌道台66垂直的方向延伸。軌道台66具有：將兩個驅動軸64分別支承為能夠旋轉的兩個軸承75（在圖6中，僅表示一個軸承75）、以及保持這些軸承75的底座82。本實施方式的底座82是板狀，但只要確保了機械剛性，底座82的形狀沒有特別限定。驅動軸64貫通軌道台66而延伸，驅動軸64的另一端與第一萬向接頭72的一端連結。

在本實施方式中，底板68配置在軌道台66的下方。兩個第一萬向接頭72配置在軌道台66與底板68之間。各第一萬向接頭72是具有多個關節的多關節萬向接頭。第一萬向接頭72的一端與驅動軸64連結，第一萬向接頭72的另一端與第一馬達71的軸71a連結。

第一馬達71固定於底板68。更具體而言，第一馬達座85固定於底板68的下表面，第一馬達71固定於第一馬達座85。因此，第一馬達71經由第一馬達座85而固定於底板68。第一馬達71的軸71a係以能夠旋轉的方式由固定於底板68的軸承86支承。第一馬達71的軸71a也可以由多個軸構成，該多個軸是透過聯結器而以串聯的方式連結的。

當第一馬達71進行動作時，第一馬達71的軸71a的旋轉透過第一萬向接頭72而傳遞給驅動軸64，驅動軸64與驅動輥61以驅動輥61的軸心為中心一體地旋轉。

基板保持裝置還具有：能夠與晶圓W的周緣部接觸的兩個夾緊輥90、分別將這兩個夾緊輥90支承為能夠旋轉的兩個偏心軸93、固定於底板68的兩個旋轉致動器96、作為將這兩個旋轉致動器96和兩個偏心軸93分別連結的第二轉矩傳遞機構的兩個第二萬向接頭98。但是，在圖6中，僅描繪了一個夾緊輥90、一個偏心軸93、一個旋轉致動器96、一個第二萬向接頭98。

本實施方式的基板保持裝置具有兩個夾緊輥90、兩個偏心軸93、兩個旋轉致動器96、兩個第二萬向接頭98，但這些結構要素的數量不限於本實施方式。在本實施方式中，設置有繞基板保持裝置的軸心CP排列的兩個驅動軸64以及兩個偏心軸93，但這些結構要素的數量不限於本實施方式。

夾緊輥90具有保持晶圓W的周緣部的晶圓保持面（基板保持面）90a。偏心軸93具有：與第二萬向接頭98連結的第一軸部93a、以及從第一軸部93a偏心的第二軸部93b。在偏心軸93固定有配重100。配重100與夾緊輥90關於第一軸部93a對稱地配置。配重100是如下重量：透過作用於配重100的離心力與由於後述的平移旋轉運動而作用於第二軸部93b（或者夾緊輥90）的離心力抵消的重量。該配重100是為了在進行後述的平移旋轉運動時，使夾緊輥90對晶圓W的握持力穩定化、即防止由於平移旋轉而使夾緊輥90對晶圓W的握持力變動的情況而設置的。

夾緊輥90以能夠旋轉的方式與第二軸部93b連結。更具體而言，第二軸部93b在其內部具有軸承101，夾緊輥90係以能夠旋轉的方式由軸承101支承。透過這樣的結構，夾緊輥90能夠相對於偏心軸93相對地旋轉。

偏心軸93以能夠旋轉的方式支承於軌道台66。更具體而言，軌道台66具有保持在底座82上的兩個軸承104（在圖6中僅表示一個軸承104），兩個偏心軸93的第一軸部93a分別以能夠旋轉的方式支承於這些軸承104。兩個第二萬向接頭98配置在軌道台66與底板68之間。各第二萬向接頭98是具有多個關節的多關節萬向接頭。第二萬向接頭98的一端與偏心軸93連結，第二萬向接頭98的另一端與固定於底板68的旋轉致動器96連結。

旋轉致動器96具有：氣壓缸110、與氣壓缸110連結的曲柄111、以及固定於曲柄111的旋轉軸112。氣壓缸110以能夠旋轉的方式被樞軸115固定於底板68的下表面。樞軸115在與底板68垂直的方向延伸，氣壓缸110能夠以樞軸115為中心而與底板68平行地旋轉。

旋轉軸112係以能夠旋轉的方式由固定於底板68的軸承117支承。旋轉軸112的一端固定於曲柄111，旋轉軸112的另一端固定於第二萬向接頭98。旋轉軸112也可以由多個軸構成，該多個軸是透過聯結器而以串聯的方式連結的。

圖8是基板保持裝置的仰視圖。氣壓缸110的活塞桿110a以能夠旋轉的方式與曲柄111的端部連結。曲柄111將氣壓缸110的活塞桿110a的直線運動變換成旋轉運動，曲柄111的旋轉運動使旋轉軸112旋轉。

當對旋轉致動器96進行驅動時，第二萬向接頭98（參照圖6）只旋轉了某角度範圍。第二萬向接頭98的旋轉使偏心軸93（參照圖6）旋轉，同時使夾緊輥90（參照圖6）進行圓周運動。該夾緊輥90的圓周運動是使夾緊輥90繞偏心軸93的第一軸部93a（參照圖6）的軸心呈圓弧狀移動的運動。具體而言，當旋轉致動器96使偏心軸93向一個方向旋轉時，夾緊輥90向接近晶圓W的周緣部的方向移動，當旋轉致動器96使偏心軸93向相反方向旋轉時，夾緊輥90向遠離晶圓W的周緣部的方向移動。

圖7表示夾緊輥90向接近晶圓W的周緣部的方向移動而使夾緊輥90的晶圓保持面90a與晶圓W的周緣部接觸的狀態。如圖7所示，透過使夾緊輥90的晶圓保持面90a與晶圓W的周緣部接觸，而使晶圓W係由兩個驅動輥61以及兩個夾緊輥90進行保持。當在晶圓W的周緣部與驅動輥61以及夾緊輥90接觸的狀態下驅動輥61旋轉時，將驅動輥61的旋轉傳遞給晶圓W，使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉。

圖7所示的夾緊輥90的位置是夾緊輥90保持晶圓W的夾緊位置。使旋轉致動器96（參照圖6和圖8）驅動，當使偏心軸93向相反方向旋轉時，夾緊輥90遠離晶圓W的周緣部。圖9表示夾緊輥90遠離晶圓W的周緣部的狀態。圖9所示的夾緊輥90的位置是夾緊輥90將晶圓W釋放的未夾緊位置。

如圖6所示，基板保持裝置還具有使軌道台66進行平移旋轉運動的平移旋轉運動機構120。軌道台66的平移旋轉運動是使軌道台66本身不會以其軸心為中心進行旋轉而是使軌道台66在圓軌道上進行圓周運動的運動。該平移旋轉運動是圓周運動的一個具體例。平移旋轉運動機構120具有：以能夠旋轉的方式與軌道台66連結的偏心主軸121、與偏心主軸121連結的第二馬達124、以及將軌道台66和底板68連結的多個偏心接頭128。

偏心主軸121具有：與第二馬達124連結的第一主軸部121a、以及以能夠旋轉的方式與軌道台66連結的第二主軸部121b。第二主軸部121b從第一主軸部121a偏心了距離e。在底板68固定有軸承125，第一主軸部121a以能夠旋轉的方式支承於軸承125。軌道台66具有固定於底座82的軸承127，第二主軸部121b以能夠旋轉的方式支承於軸承127。

第二馬達124固定於底板68。更具體而言，第二馬達座129固定於底板68的下表面，第二馬達124固定於第二馬達座129。因此，第二馬達124經由第二馬達座129而固定於底板68。當使第二馬達124進行動作時，偏心主軸121進行旋轉，與偏心主軸121的第二主軸部121b連結的軌道台66進行平移旋轉運動。在一個實施方式中，第二馬達124與偏心主軸121也可以經由由帶以及帶輪的組合等構成的旋轉傳遞機構（未圖示）而連結。

當第二馬達124使偏心主軸121旋轉時，軌道台66進行平移旋轉運動。由於驅動軸64和偏心軸93支承於軌道台66，因此驅動輥61、夾緊輥90、驅動軸64、偏心軸93以及軌道台66一體地進行平移旋轉運動。伴隨著驅動輥61和夾緊輥90的平移旋轉運動，驅動輥61和夾緊輥90所保持的晶圓W也同樣地進行平移旋轉運動。

基板保持裝置還具有動作控制部134。第一馬達71和第二馬達124與動作控制部134電性連接。動作控制部134構成為能夠獨立地控制第一馬達71和第二馬達124的動作。更具體而言，動作控制部134能夠獨立地控制第一馬達71的啟動和停止、第二馬達124的啟動和停止、第一馬達71的旋轉速度和旋轉方向、以及第二馬達124的旋轉速度和旋轉方向。例如，動作控制部134能夠使第一馬達71和第二馬達124以相同的旋轉速度或者不同的旋轉速度進行旋轉。並且，動作控制部134能夠使第一馬達71和第二馬達124向相同的旋轉方向或者不同的旋轉方向旋轉。上述的旋轉致動器96的動作也由動作控制部134進行控制。

偏心接頭128具有如下的功能：一邊允許軌道台66的平移旋轉運動，一邊將軌道台66保持為與底板68平行。在圖6中，僅描繪了兩個偏心接頭128，但至少兩個偏心接頭128繞偏心主軸121進行配置。在本實施方式中，如圖10所示，四個偏心接頭128繞偏心主軸121進行配置。圖10是圖6的B-B線剖視圖。

圖11是四個偏心接頭128中的一個的放大圖。其他的偏心接頭128也具有相同的結構，因此省略其重複的說明。如圖11所示，偏心接頭128具有：以能夠旋轉的方式與底板68連結的第一接頭軸部128a、以能夠旋轉的方式與軌道台66連結的第二接頭軸部128b。在底板68固定有軸承135，第一接頭軸部128a以能夠旋轉的方式支承於軸承135。軌道台66具有固定於底座82的軸承136，第二接頭軸部128b以能夠旋轉的方式支承於軸承136。

第二接頭軸部128b從第一接頭軸部128a偏心了距離e。該距離e與偏心主軸121的第二主軸部121b從第一主軸部121a偏心的距離e是相同的。因此，在軌道台66進行平移旋轉運動時，偏心接頭128的第二接頭軸部128b以描繪出與偏心主軸121的第二主軸部121b所描繪的圓軌道相同的半徑的圓軌道的方式進行旋轉。這樣構成的偏心接頭128能夠一邊允許軌道台66進行平移旋轉運動，一邊支承軌道台66。

在偏心接頭128固定有配重140。該配重140固定於將第一接頭軸部128a和第二接頭軸部128b連接的中間軸部128c。配重140與第二接頭軸部128b關於第一接頭軸部128a對稱地配置。配重140是如下重量：將基板保持裝置的軌道台66與位於其上方的構造體的重量的總和進行等分割的重量，並且是消除由於平移旋轉運動而使包含軌道台66的上述構造體所產生的離心力的重量。這樣的配重140能夠防止在偏心接頭128進行旋轉時，包含軌道台66的上述構造體以及晶圓W由於重量的不平衡而引起的振動。

像上述那樣構成的基板保持裝置的動作如下。使旋轉致動器96工作，使夾緊輥90向圖9所示的未夾緊位置移動。晶圓W被未圖示的搬運裝置搬運至基板保持裝置。在晶圓W位於驅動輥61與夾緊輥90之間的狀態下，使旋轉致動器96工作，使夾緊輥90向圖7所示的夾緊位置移動。晶圓W的周緣部係由驅動輥61的晶圓保持面61a和夾緊輥90的晶圓保持面90a進行保持。

第一馬達71經由第一萬向接頭72以及驅動軸64而使驅動輥61以其軸心為中心進行旋轉。將驅動輥61的旋轉傳遞給晶圓W，使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉。由於夾緊輥90能夠自由地旋轉，因此透過晶圓W的旋轉而使夾緊輥90旋轉。並且，平移旋轉運動機構120的第二馬達124使偏心主軸121旋轉，使軌道台66進行平移旋轉運動。晶圓W、驅動輥61、夾緊輥90、驅動軸64以及偏心軸93係與軌道台66一同進行平移旋轉運動。

如圖6所示，由於驅動軸64經由第一萬向接頭72而與第一馬達71連結，偏心軸93經由第二萬向接頭98而與旋轉致動器96連結，因此在第一馬達71和旋轉致動器96的位置固定的狀態下，驅動軸64和偏心軸93能夠與軌道台66一同進行平移旋轉運動。重量比較大的第一馬達71和旋轉致動器96固定於底板68，不進行平移旋轉運動。因此，軌道台66的平移旋轉運動穩定，並且能夠降低第二馬達124使軌道台66進行平移旋轉運動所需的電力。並且，透過將第一馬達71和旋轉致動器96配置在底板68的下側，相對於進行平移旋轉運動的部分不需要佈線或配管連接，能夠避免由於長期間的驅動而導致的斷線等風險。

驅動輥61的旋轉與軌道台66的平移旋轉運動可以同時開始、或者也可以使驅動輥61的旋轉在軌道台66的平移旋轉運動之前或者之後開始。驅動輥61的旋轉速度與軌道台66的平移旋轉運動的旋轉速度可以相同、或者也可以不同。驅動輥61的旋轉的開始和停止、軌道台66的平移旋轉運動的開始和停止、驅動輥61的旋轉速度、以及軌道台66的平移旋轉運動的旋轉速度由動作控制部134進行控制。

根據本實施方式，基板保持裝置能夠一邊使晶圓W進行平移旋轉運動，一邊使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉。這樣的平移旋轉運動與以晶圓W的軸心為中心的旋轉的組合能夠提高晶圓W的表面上的各點的速度。因此，能夠使後述的處理頭向晶圓W的表面按壓時的處理頭與晶圓W的表面的相對速度增加，提高晶圓W的處理速率。

圖12是表示基板保持裝置的又一其他的實施方式的側視圖。沒有特別說明的本實施方式的結構和動作是與參照圖6至圖11所說明的實施方式相同的，因此省略其重複的說明。

在與圖12所示的實施方式有關的基板保持裝置中，作為第一轉矩傳遞機構具有兩個第一磁性齒輪151，作為第二轉矩傳遞機構具有兩個第二磁性齒輪152。第一磁性齒輪151和第二磁性齒輪152配置在軌道台66與底板68之間。第一磁性齒輪151的一端與驅動軸64連結，第一磁性齒輪151的另一端與第一馬達71的軸71a連結。第二磁性齒輪152的一端與偏心軸93的第一軸部93a連結，第二磁性齒輪152的另一端與旋轉致動器96的旋轉軸112連結。

第一磁性齒輪151與第二磁性齒輪152具有相同的結構和相同的大小。因此，以下，參照圖13對第一磁性齒輪151的結構進行說明，省略第二磁性齒輪152的說明。圖13是第一磁性齒輪151的放大圖。如圖13所示，第一磁性齒輪151具有：驅動側磁轉子156、被驅動側磁轉子157、固定於驅動側磁轉子156的中心的驅動側連結軸160、固定於被驅動側磁轉子157的中心的被驅動側連結軸161。驅動側磁轉子156與被驅動側磁轉子157隔著微小的縫隙而相互相對。驅動側磁轉子156的直徑比被驅動側磁轉子157的直徑大，被驅動側磁轉子157從驅動側磁轉子156偏心了距離e。驅動側連結軸160與第一馬達71的軸71a連結，被驅動側連結軸161與驅動軸64連結。

圖14（a）是表示驅動側磁轉子156的圖，圖14（b）是表示被驅動側磁轉子157的圖。驅動側磁轉子156具有排列成圓形的多個永久磁鐵164。同樣，被驅動側磁轉子157具有排列成圓形的多個永久磁鐵165。透過在驅動側磁轉子156的永久磁鐵164與被驅動側磁轉子157的永久磁鐵165之間產生的磁力而將驅動側磁轉子156的轉矩傳遞給被驅動側磁轉子157。

在被驅動側磁轉子157與驅動軸64一同進行平移旋轉運動時，被驅動側磁轉子157一邊保持與驅動側磁轉子156相對的狀態，一邊在驅動側磁轉子156的周向上進行圓周運動。因此，驅動側磁轉子156的轉矩能夠傳遞給被驅動側磁轉子157。

圖15是示意性地表示具有參照圖1至圖5所說明的基板保持裝置的基板處理裝置的一個實施方式的俯視圖，圖16是圖15所示的基板處理裝置的側視圖。由於沒有特別說明的本實施方式的結構和動作與參照圖1至圖5所說明的實施方式是相同的，因此省略其重複的說明。在本實施方式中，基板處理裝置具有基板保持裝置10以及處理頭200，該處理頭200使處理器具201與保持於基板保持裝置10的晶圓W的第一面1接觸而對晶圓W的第一面1進行處理。處理頭200配置於保持在基板保持裝置10的晶圓W的下側，處理頭200的位置被固定。

在本實施方式中，晶圓W的第一面1是沒有形成器件、或者沒有預定形成器件的晶圓W的背面、即非器件面。與第一面1相反的一側的晶圓W的第二面2是形成器件、或者預定形成器件的面、即器件面。在本實施方式中，晶圓W以其第一面1向下的狀態被基板保持裝置10水平保持。

本實施方式的基板處理裝置的具體的動作如下。基板保持裝置10透過使多個輥11a、11b與晶圓W的周緣部接觸，使多個輥11a、11b以各自的軸心為中心進行旋轉，並且使多個輥11a、11b進行圓周運動，從而一邊使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉並且使晶圓W進行圓周運動，一邊透過處理頭200使處理器具201與進行旋轉和圓周運動的晶圓W的第一面1接觸而對晶圓W的第一面1進行處理。

在本實施方式中，處理器具201比晶圓W的半徑長，處理器具201的一端從晶圓W的周緣部向外側伸出，另一端越過基板保持裝置的軸心CP而延伸。因此，處理頭200能夠使處理器具201與旋轉的晶圓W的整個第一面1接觸。結果為，處理器具201能夠對包含最外部在內的晶圓W的整個第一面1進行處理。處理頭200配置於在晶圓W進行圓周運動時與輥11a、11b以及偏心軸13a、13b不接觸的位置。

根據本實施方式，基板保持裝置能夠以簡單的構造一邊使晶圓W進行圓周運動，一邊使晶圓W以其軸心為中心進行旋轉。這樣的圓周運動與以晶圓W的軸心為中心的旋轉的組合能夠提高晶圓W的表面上的各點的速度。因此，能夠使處理器具201與晶圓W的表面的相對速度增加，提高晶圓W的處理速率。

在一個實施方式中，處理器具201也可以是用於對晶圓W進行研磨的研磨工具。作為研磨工具的一例，列舉出研磨帶或磨石。此外，在一個實施方式中，處理器具201也可以是用於對晶圓W進行清潔的清潔工具。作為清潔工具的一例，列舉出清潔帶。作為清潔帶的一例，列舉出由無紡布構成的帶。

此外，在一個實施方式中，也可以取代參照圖1至圖5所說明的基板保持裝置，基板處理裝置具有參照圖6至圖14所說明的基板保持裝置。該情況下的基板保持裝置10的結構和動作是與參照圖6至圖14所說明的實施方式相同的，因此省略其重複的說明。

上述的實施方式是以具備本發明所屬的技術領域中具有通常知識者能夠實施本發明為目的而記載的。本領域技術人員當然能夠實施上述實施方式的各種變形例，本發明的技術思想也能夠應用於其他的實施方式。因此，本發明不限於所記載的實施方式，應為符合由申請專利範圍定義的技術思想的最大的範圍。

10‧‧‧基板保持裝置

11a、11b‧‧‧輥

12‧‧‧輥旋轉機構

13a、13b‧‧‧偏心軸

14a、14b‧‧‧第一軸部

15a、15b‧‧‧第二軸部

16a、16b‧‧‧中間軸部

17a、17b‧‧‧配重

18‧‧‧致動器

19‧‧‧軸承

20‧‧‧底板

21‧‧‧可動台

23‧‧‧樞軸

24‧‧‧軸承

25‧‧‧支承板

26‧‧‧直動引導件

27a、27b‧‧‧馬達支承體

28‧‧‧軸承

29a、29b‧‧‧馬達

31a、31b‧‧‧晶圓保持面（基板保持面）

40‧‧‧動作控制部

61‧‧‧驅動輥

61a‧‧‧晶圓保持面（基板保持面）

64‧‧‧驅動軸

66‧‧‧軌道台

68‧‧‧底板

71‧‧‧第一馬達

71a‧‧‧軸

72‧‧‧第一萬向接頭

75‧‧‧軸承

82‧‧‧底座

85‧‧‧第一馬達座

86‧‧‧軸承

90‧‧‧夾緊輥

90a‧‧‧晶圓保持面（基板保持面）

93‧‧‧偏心軸

93a‧‧‧第一軸部

93b‧‧‧第二軸部

96‧‧‧旋轉致動器

98‧‧‧第二萬向接頭

100‧‧‧配重

101‧‧‧軸承

104‧‧‧軸承

110‧‧‧氣壓缸

110a‧‧‧活塞桿

111‧‧‧曲柄

112‧‧‧旋轉軸

115‧‧‧樞軸

117‧‧‧軸承

120‧‧‧平移旋轉運動機構

121‧‧‧偏心主軸

121a‧‧‧第一主軸部

121b‧‧‧第二主軸部

124‧‧‧第二馬達

125‧‧‧軸承

127‧‧‧軸承

128‧‧‧偏心接頭

128a‧‧‧第一接頭軸部

128b‧‧‧第二接頭軸部

128c‧‧‧中間軸部

129‧‧‧第二馬達座

134‧‧‧動作控制部

135‧‧‧軸承

136‧‧‧軸承

140‧‧‧配重

151‧‧‧第一磁性齒輪

152‧‧‧第二磁性齒輪

156‧‧‧驅動側磁轉子

157‧‧‧被驅動側磁轉子

160‧‧‧驅動側連結軸

161‧‧‧被驅動側連結軸

164‧‧‧永久磁鐵

165‧‧‧永久磁鐵

200‧‧‧處理頭

201‧‧‧處理器具

圖1是示意性表示基板保持裝置的一個實施方式的俯視圖。

圖2是圖1所示的基板保持裝置的側視圖。

圖3是圖1所示的基板保持裝置的仰視圖。

圖4是圖3的A-A線剖視圖。

圖5（a）至圖5（d）是對基板保持裝置接受晶圓的動作進行說明的示意圖。

圖6是表示基板保持裝置的其他的實施方式的側視圖。

圖7是圖6所示的基板保持裝置的俯視圖。

圖8是基板保持裝置的仰視圖。

圖9是表示夾緊輥從晶圓的周緣部分離的狀態的俯視圖。

圖10是圖6的B-B線剖視圖。

圖11是四個偏心接頭中的一個的放大圖。

圖12是表示基板保持裝置的又一其他的實施方式的側視圖。

圖13是圖12所示的第一磁性齒輪的放大圖。

圖14（a）是表示驅動側磁轉子的圖，圖14（b）是表示被驅動側磁轉子的圖。

圖15是示意性地表示具有參照圖1至圖5而說明的基板保持裝置的基板處理裝置的一個實施方式的俯視圖。

圖16是圖15所示的基板處理裝置的側視圖。

Claims (12)

1. 一種基板保持裝置，其保持基板並且使該基板旋轉，該基板保持裝置的特徵在於，具有： 多個輥，該多個輥能夠與所述基板的周緣部接觸； 輥旋轉機構，該輥旋轉機構使所述多個輥旋轉；以及 多個偏心軸，該多個偏心軸將所述多個輥和所述輥旋轉機構連結， 所述多個偏心軸具有多個第一軸部和多個第二軸部，該多個第二軸部分別從所述多個第一軸部偏心， 所述多個第一軸部固定於所述輥旋轉機構，所述多個輥分別固定於所述多個第二軸部。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的基板保持裝置，其中， 所述輥旋轉機構具有：多個馬達，該多個馬達與所述多個第一軸部分別連結；以及動作控制部，該動作控制部使所述多個馬達以相同的速度和相同的相位旋轉。
3. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述的基板保持裝置，其中， 還具有多個配重，該多個配重分別固定於所述多個偏心軸， 所述配重與所述輥關於所述第一軸部對稱地配置。
4. 一種基板保持裝置，其保持基板並且使該基板旋轉，該基板保持裝置的特徵在於，具有： 驅動輥，該驅動輥能夠與所述基板的周緣部接觸； 驅動軸，該驅動軸固定有所述驅動輥； 軌道台，該軌道台以能夠旋轉的方式支承所述驅動軸； 底板，該底板與所述軌道台分離配置； 第一馬達，該第一馬達固定於所述底板； 第一轉矩傳遞機構，該第一轉矩傳遞機構將所述第一馬達和所述驅動軸連結；以及 平移旋轉運動機構，該平移旋轉運動機構使所述軌道台進行平移旋轉運動。
5. 根據申請專利範圍第4項所述的基板保持裝置，其中，還具有： 夾緊輥，該夾緊輥能夠與所述基板的周緣部接觸； 偏心軸，該偏心軸將所述夾緊輥支承為能夠旋轉； 旋轉致動器，該旋轉致動器固定於所述底板；以及 第二轉矩傳遞機構，該第二轉矩傳遞機構將所述旋轉致動器和所述偏心軸連結， 所述偏心軸以能夠旋轉的方式支承於所述軌道台。
6. 根據申請專利範圍第5項所述的基板保持裝置，其中， 還具有固定於所述偏心軸的配重， 所述偏心軸具有：第一軸部，該第一軸部與所述第二轉矩傳遞機構連結；以及第二軸部，該第二軸部從所述第一軸部偏心， 所述夾緊輥以能夠旋轉的方式與所述第二軸部連結， 所述配重與所述夾緊輥關於所述第一軸部對稱地配置。
7. 根據申請專利範圍第4項至第6項中任一項所述的基板保持裝置，其中， 所述基板保持裝置還具有動作控制部， 所述平移旋轉運動機構具有：偏心主軸，該偏心主軸以能夠旋轉的方式與所述軌道台連結；第二馬達，該第二馬達與所述偏心主軸連結；以及多個偏心接頭，該多個偏心接頭將所述軌道台和所述底板連結， 所述第二馬達固定於所述底板，所述動作控制部構成為能夠獨立地控制所述第一馬達和所述第二馬達的旋轉速度。
8. 根據申請專利範圍第7項所述的基板保持裝置，其中，所述平移旋轉運動機構具有固定於所述偏心接頭的配重， 所述偏心接頭具有：第一接頭軸部，該第一接頭軸部以能夠旋轉的方式與所述底板連結；以及第二接頭軸部，該第二接頭軸部以能夠旋轉的方式與所述軌道台連結， 所述第二接頭軸部從所述第一接頭軸部偏心， 固定於所述偏心接頭的所述配重與所述第二接頭軸部關於所述第一接頭軸部對稱地配置， 所述偏心主軸具有：第一主軸部，該第一主軸部與所述第二馬達連結；以及第二主軸部，該第二主軸部以能夠旋轉的方式與所述軌道台連結， 所述第二主軸部從所述第一主軸部偏心。
9. 根據申請專利範圍第4項至第6項中任一項所述的基板保持裝置，其中，所述第一轉矩傳遞機構是萬向接頭或者磁性齒輪。
10. 根據申請專利範圍第5項或第6項所述的基板保持裝置，其中， 所述第二轉矩傳遞機構是萬向接頭或者磁性齒輪。
11. 一種基板處理裝置，其特徵在於，具有： 申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的基板保持裝置；以及 處理頭，該處理頭使處理器具與基板的第一面接觸而對該第一面進行處理。
12. 一種基板處理方法，其特徵在於， 使多個輥與基板的周緣部接觸， 透過使所述多個輥以各自的軸心為中心進行旋轉，並且使所述多個輥進行圓周運動，從而使所述基板以所述基板的軸心為中心進行旋轉，並且使所述基板進行圓周運動， 使處理器具與進行所述旋轉和所述圓周運動的基板接觸而對該基板進行處理。