JPH10249613A - 円板回転用保持チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円板を自転させながら、その両面に対しエッ
チング、洗浄、乾燥等の処理を均一に施す。 【解決手段】 基端が回転軸３に取り付けられた３本の
支持アーム２ａ〜２ｃ各々の先端に、ウェハ（円板）21
を載置する一対の固定ピン４ａ、４ｂを設ける。また、
載置されたウェハ21のオリエンテーションフラット22が
どの位置にきてもウェハ21を水平に支持できるように補
助支持ピン８を設けておく。さらに、支持アーム２ａ〜
２ｃ各々の先端に、ウェハ21のオリエンテーションフラ
ット22の弦Ｌよりも長い所定間隔を隔てて一対の可動ピ
ン９ａ、９ｂを設け、これをウェハ21の半径方向へ揺動
することにより、ウェハ21の外周部を保持する。そし
て、回転軸３の回転によりウェハ21を自転させながら、
これに処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円板回転用保持チ
ャックに関し、特に、半導体ウェハや磁気記録媒体のハ
ードディスク等の円板を保持し、これを回転しながら、
エッチング、洗浄、乾燥等の処理を円板の両面に行なう
ための円板回転用保持チャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハや磁気記録媒体のハ
ードディスク等の円板を保持し、この円板を自転させな
がら、エッチング、洗浄、乾燥等の処理を施すための代
表的な保持チャックとして、円板の下面中央部を真空吸
着する真空チャック方式がある。

【０００３】しかし、この真空チャック方式では、円板
の下面中央が吸着保持されているため、この部分に処理
を施すことができないという欠点があった。このため、
近年、円板の外周部を爪状機構で機械的に保持し、円板
の上下面全体が露出された状態で回転させながら処理を
行なう保持チャックが種々試行されている。

【０００４】図７は、この爪状機構を有する従来の保持
チャックの一例を示す平面図であり、図８はその正面縦
断面図である。この保持チャック101 では、支持アーム
102ａ〜 102ｆの基端が回転軸 103に相互に等角に取り
付けられている。このうち支持アーム 102ａ〜 102ｃの
先端に設けた固定爪104 の段部で円板105 下面の外周部
付近を支持する一方、支持アーム 102ｄ〜 102ｆに設け
られた可動の爪状部材106 で、円板105 の外周部を機械
的に保持するように構成されている。このため、保持チ
ャック101 の円板105 への接点が固定爪104 と爪状部材
106 のみであり、円板105 の下面に対してもエッチング
等の処理を施すことが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の円板回転用保持チャックでは、例えば半導体
ウェハのオリエンテーションフラットのように、外周の
一部に切り欠きがある円板を取り扱う場合には、切り欠
き部分にあたる爪状部材が円板外周部を十分に保持する
ことができないため、高速回転時の保持安定性が悪化す
るという問題点があった。

【０００６】この点、高速回転時の保持安定性を考慮し
て、円板外周部を保持する爪状部材の数を増やし、円板
外周部を多数の点で保持する構成も考えられるが、爪状
部材を円板の外周上に均等に配置するために、爪状部材
の数と同じだけの支持アームを設けると、これにより円
板の下面に対して処理液体を均一に供給するのが困難に
なり、円板の上下面に対する処理が不均一になるという
問題点があった。

【０００７】また、円板外周部を保持する爪状部材には
処理液体等が溜まり易く、この近傍における処理状態が
他所に比べて不均一になるという問題点があった。ま
た、固定爪上の所定箇所に正確に円板を載置しなけれ
ば、爪状部材が円板を十分に保持できないおそれもある
ため、円板の搬送位置を高精度で制御できる搬送装置が
必要とされるという問題点もあった。

【０００８】本発明はこのような従来の問題点に鑑み、
円板を確実に保持し、回転させながら、エッチング、洗
浄、乾燥等の処理を、その両面に対して同時に均一に、
かつ短時間で行なうことのできる円板回転用保持チャッ
クを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る円板回転用保持チャックは、回転軸に基端が取り付け
られた複数の支持アームと、該支持アーム各々の先端付
近に取り付けられ、円板下面の外周部付近が載置される
載置部と、前記支持アーム各々の先端に、前記円板の周
方向に所定距離を隔て、前記載置部を挟む形で配設さ
れ、前記円板の外周部にそれぞれの円筒面が接離可能で
ある一対の可動ピンと、を含んで構成される。

【００１０】これにより、１つの支持アームにつき２箇
所で円板の外周部を保持する。また、半導体ウェハのオ
リエンテーションフラットのように、外周の一部に切り
欠きがある円板でも、一対の可動ピンの間隔を切り欠き
の弦よりも大きくしておくことにより、少なくとも一方
の可動ピンが円板の外周部を保持する。さらに、円板外
周部を保持する可動ピンが円筒状なので、処理液等が溜
まらず、円滑に排出される。

【００１１】また、請求項２に係る発明では、前記複数
の支持アームは、３本とすることで、円板の外周部を６
箇所で確実に保持する一方、円板下面への処理に対する
影響を可及的に少なくする。また、請求項３に係る発明
では、前記複数の支持アームは、前記回転軸を中心とし
た円の周方向に相互に等角を成すように配置し、より安
定的に円板を保持する構成とする。

【００１２】また、請求項４に係る発明では、前記可動
ピンは、前記円板に接触する箇所に、前記円板外周部の
形状に応じた溝を有するものとし、この溝で円板の外周
部を把持し、高速回転時の安定性を高める。また、請求
項５に係る発明では、前記溝の断面を楔型にして、円板
の外周部が溝に入り易くする。

【００１３】また、請求項６に係る発明では、前記載置
部は、前記支持アームに突設した固定ピンの先端に形成
された段部であり、小さい接触面積で容易かつ確実に円
板が載置される。また、請求項７に係る発明では、前記
固定ピンの先端に形成された段部は、前記固定ピンの突
出方向に向かって先細りのテーパ状に形成されたものと
し、円板との接触面積を小さくする。

【００１４】また、請求項８に係る発明では、前記固定
ピンは、その先端部に、前記円板を前記段部に導くガイ
ド部を有し、円板の搬送位置誤差の許容範囲を拡大し
て、円板の搬送を容易にする。また、請求項９に係る発
明では、前記ガイド部は、円錐形状の突起であり、円板
とガイド部との接触面積を小さくし、円板を固定ピン上
に円滑に導入する。

【００１５】また、請求項10に係る発明では、前記支持
アームの、前記載置部より所定距離だけ基端側に、前記
円板下面を先端部により支持する補助支持ピンを設け
て、外周の一部に切り欠きがある円板でも、確実に下方
から支持できるようにする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の円板回転用保持
チャックの一例であり、半導体ウェハを保持し、自転さ
せるための保持チャックを示す平面図である。また、図
２はその正面縦断面図である。

【００１７】ウェハ回転用保持チャック１の３本の支持
アーム２ａ〜２ｃは、それぞれの基端が回転軸３に取り
付けられており、回転軸３を中心とした円の周方向に相
互に等角(120°) を成すように配置してある。図３は図
２のＡ矢視図であり、支持アーム２ａ〜２ｃの先端の構
造を示している。

【００１８】支持アーム２ａ〜２ｃ各々の先端には、一
対の固定ピン４ａ、４ｂが、回転軸３を中心とした同一
の円周上に位置するように設けてある。各固定ピン４
ａ、４ｂには、図４に示すように、突出方向に向かっ
て、先細りのテーパ部５、これに続くストレート部６、
更にこれに続く円錐形状のガイド部７が形成されてい
る。ウェハ21下面の外周部付近は、固定ピン４ａ、４ｂ
の段部に相当するテーパ部５の斜面で支持されるので、
固定ピン４ａ、４ｂとウェハ21との相互の接触面積が小
さくなる。

【００１９】図５は図３のＢ矢視図である。搬送された
ウェハ21のオリエンテーションフラット22の位置が固定
ピン４ａ、４ｂの位置と一致した場合、この固定ピン４
ａ、４ｂはウェハ21を支持することができず、ウェハ21
が傾いて、 これを保持するのが困難になるおそれがあ
る。このため、支持アーム２ａ〜２ｃには、固定ピン４
ａ、４ｂからオリエンテーションフラット22の切り込み
量より長い所定距離だけ基端側に、ウェハ21の下面を先
端で支持する補助支持ピン８を設けてある。これによ
り、オリエンテーションフラット22がどの位置にきて
も、ウェハ21を水平に支持できる。

【００２０】また、各支持アーム２ａ〜２ｃの先端に
は、ウェハ21の外周部を保持する一対の可動ピン９ａ、
９ｂが、ウェハ21のオリエンテーションフラット22の弦
Ｌよりも長い所定間隔を隔て、固定ピン４ａ、４ｂを挟
む形で設けてあり、それぞれが回転軸３を中心とした同
一の円周上に配置してある。この可動ピン９ａ、９ｂ
は、相互にリンク機構10で接続されており、リンク機構
10の動きに連動して、ウェハ21の半径方向に揺動し、ウ
ェハ21の保持と解放とを行なう。

【００２１】可動ピン９ａ、９ｂは回転軸３と同方向の
軸線を有する円筒体で、図６に示すように、ウェハ21の
外周部に接する部位に断面楔状の周溝11が設けてある。
この周溝11にウェハ21の外周部を嵌め込み固定すること
で、容易かつ確実に保持することができる。また、上述
したように、可動ピン９ａと９ｂとは、ウェハ21のオリ
エンテーションフラット22の弦Ｌよりも長い所定間隔を
隔てて設けてあるため、オリエンテーションフラット22
がどの位置にきても、一対の可動ピン９ａ、９ｂのうち
少なくとも一方は、ウェハ21の外周部を保持することが
できる。

【００２２】このような構成の円板回転用保持チャック
１では、先ず、保持チャック１の上部に搬送されたウェ
ハ21が、搬送アーム23から解放されると、ウェハ21の外
周部が固定ピン４ａ、４ｂの円錐形状のガイド部７の傾
斜面に当接し、これに沿って降下する。そして、ウェハ
21の外周部は、テーパ部５の形斜面に当接して停止し、
水平に載置される。このとき、ウェハ21の搬送された位
置に誤差があっても、ウェハ21の外周部がガイド部７の
頂点よりも内側にあればよく、固定ピン４ａ、４ｂのテ
ーパ部５まで案内される。

【００２３】そして、図示しない駆動装置によりリンク
機構10が駆動され、これに連動して可動ピン９ａ、９ｂ
が回転軸３へ向かう方向へ揺動する。このとき、可動ピ
ン９ａ、９ｂに設けられた楔型の周溝11の開口部にウェ
ハ21の外周部が入り、徐々に奥に嵌まり込む。こうし
て、ウェハ21は、僅かな接触面積でウェハ回転用保持チ
ャック１に確実に固定され、特に上下方向への変位が抑
制される。

【００２４】その後、図示しないモータにより回転軸３
が回転され、ウェハ回転用保持チャック１に保持された
ウェハ21が自転する。ウェハ21の自転中に、その上下面
に所定の薬液や純水等を供給すれば、エッチングや洗浄
を行なうことができ、ウェハ21全体を均一に処理するこ
とができる。このとき、ウェハ21の下面に対する薬液や
純水の供給が、３本の支持アーム２ａ〜２ｃにより若干
は妨げられるが、その影響は少なく、下面にも上面とほ
ぼ同様の処理を施すことができるので、処理時間を短縮
することもできる。

【００２５】また、エッチングや洗浄後のウェハ21を高
速で自転させることで、表面に残留した薬液や水滴を飛
散させて乾燥することができる。ウェハ21とウェハ回転
用保持チャック１との接触面積は僅かであり、固定ピン
４ａ、４ｂ、補助支持ピン８、および可動ピン９ａ、９
ｂの表面は滑らかな曲面になっているため、接触部に薬
液や純水等が溜まることもない。

【００２６】尚、回転軸３の回転速度は、エッチング、
洗浄、乾燥等の目的に合わせて、適宜調節すればよい。
ウェハ21に対する所定の処理を終了すると、回転軸３が
停止する。そして、図示しない駆動装置によりリンク機
構10が駆動され、これに連動した可動ピン９ａ、９ｂが
ウェハ21を解放する方向へ揺動する。固定ピン４ａ、４
ｂのテーパ部５に載置された状態になったウェハ21は、
その後、搬送アーム23によって、次工程に搬送される。

【００２７】このように、ウェハ回転用保持チャック１
では、ウェハ21を確実に保持して自転させながら、その
上下面全体に対してほぼ同様の処理を施すことができ、
薬液や塵埃等の残滓を残さずに乾燥することができる。
尚、本発明の円板回転用保持チャックは、磁気記録媒体
のハードディスクをはじめとする他の円板にも同様に適
用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、１つの支持アームにつき２つの可動ピンで
円板の外周部を保持するため、アームの数が少なくとも
円板を安定して保持することができるという効果があ
る。また、外周の一部に切り欠きがある円板でも、その
外周部を確実に保持することができるという効果があ
る。

【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、支持
アームの数が３本と少ないので、円板下面への薬液等の
供給に対する影響が少なく、上下面ともほぼ均一な処理
を行なうことができると共に、処理時間の短縮を図るこ
とができるという効果がある。また、請求項３に係る発
明によれば、回転軸を中心とした円の周方向に相互に等
角を成すように配置された複数の支持アームにより、安
定して円板を保持することができるという効果がある。

【００３０】また、請求項４に係る発明によれば、可動
ピンに設けた溝で円板の外周部を確実に把持することが
でき、これにより高速回転時の安定性を高めることがで
きるという効果がある。また、請求項５に係る発明によ
れば、可動ピンに設けた溝の断面を楔型にすることで、
円板の外周部が溝に入り易く、かつ確実に保持でき、特
に上下方向への変位を抑制して、遠心力や振動に対し安
定した保持状態を維持することができるという効果があ
る。また、可動ピンと円板の外周部との接触面積が小さ
くなるため、接触部への液溜りを抑制することができる
という効果もある。

【００３１】また、請求項６に係る発明によれば、各支
持アームに突設した固定ピンの先端面に、小さい接触面
積で確実に円板を載置することができるという効果があ
る。また請求項７に係る発明によれば、さらに小さい接
触面積で円板が載置されるので、円板に対する汚染物質
の付着等を抑制することができるという効果がある。

【００３２】また、請求項８に係る発明によれば、円板
の搬送位置誤差の許容範囲を拡大して、固定ピン上の所
定位置に円板を確実に案内することができるという効果
がある。また、また、請求項９に係る発明によれば、円
錐形状の突起でガイド部を形成することにより、円板と
ガイド部との接触面積が小さくなるので、塵埃等の汚染
物質がガイド部から円板に付着するのを可及的に防止す
ることができるという効果がある。

【００３３】また、請求項10に係る発明によれば、外周
の一部に切り欠きがある円板でも、特別な位置合わせを
必要とせずに、確実に下方から支持することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の円板回転用保持チャックの一例を示
す平面図

【図２】 本発明の円板回転用保持チャックの一例を示
す正面縦断面図

【図３】 図２のＡ矢視図

【図４】 固定ピンの構造を説明する拡大図

【図５】 図３のＢ矢視図

【図６】 可動ピンの構造を説明する拡大図

【図７】 従来の保持チャックの一例を示す平面図

【図８】 従来の保持チャックの一例を示す正面縦断面
図

【符号の説明】

１ 保持チャック ２ａ〜２ｃ 支持アーム ３ 回転軸 ４ａ、４ｂ 固定ピン ５ テーパ部 ６ ストレート部 ７ ガイド部 ８ 補助支持ピン ９ａ、９ｂ 可動ピン 10 リンク機構 11 周溝 21 ウェハ 22 オリエンテーションフラット 23 搬送アーム

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に基端が取り付けられた複数の支持
   アームと、 該支持アーム各々の先端に取り付けられ、円板下面の外
   周部付近が載置される載置部と、 前記支持アーム各々の先端に、前記円板の周方向に所定
   距離を隔て、前記載置部を挟む形で配設され、前記円板
   の外周部にそれぞれの円筒面が接離可能である一対の可
   動ピンと、 を含んで構成されることを特徴とする円板回転用保持チ
   ャック。
2. 【請求項２】前記複数の支持アームは、３本であること
   を特徴とする請求項１に記載の円板回転用保持チャッ
   ク。
3. 【請求項３】前記複数の支持アームは、前記回転軸を中
   心とした円の周方向に相互に等角を成すことを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の円板回転用保持チャ
   ック。
4. 【請求項４】前記可動ピンは、前記円板に接触する円筒
   面に、前記円板外周部の形状に応じた溝を有することを
   特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の
   円板回転用保持チャック。
5. 【請求項５】前記溝は、断面が楔型であることを特徴と
   する請求項４に記載の円板回転用保持チャック。
6. 【請求項６】前記載置部は、前記支持アームに突設した
   固定ピンの先端に形成された段部であることを特徴とす
   る請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の円板回転
   用保持チャック。
7. 【請求項７】前記固定ピンの先端に形成された段部は、
   前記固定ピンの突出方向に向かって先細りのテーパ状に
   形成されたことを特徴とする請求項６に記載の円板回転
   用保持チャック。
8. 【請求項８】前記固定ピンは、その先端部に、前記円板
   を前記段部に導くガイド部を有することを特徴とする請
   求項６または請求項７に記載の円板回転用保持チャッ
   ク。
9. 【請求項９】前記ガイド部は、円錐形状の突起であるこ
   とを特徴とする請求項８に記載の円板回転用保持チャッ
   ク。
10. 【請求項10】前記支持アームの、前記載置部より所定距
    離だけ基端側に、前記円板下面を先端部により支持する
    補助支持ピンを設けたことを特徴とする請求項１〜請求
    項９のいずれか１つに記載の円板回転用保持チャック。