JPH11283957A - 半導体ウェハの枚葉式スピン乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハを機械的な力で回転テーブルの
中心位置に安定かつ確実に把持することができる半導体
ウェハの枚葉式スピン乾燥装置を提供する。 【解決手段】 回転テーブル駆動用の回転筒３と、ノズ
ルシャフト１０と、シャフト昇降機構１７〜１９と、複
数本のチャッキングシャフト１４と、チャッキング部１
６ｂを有する複数個のチャッキング爪１６とを備え、前
記ノズルシャフト１０が上方へ移動された時に、チャッ
キングシャフト１４が回転テーブル２の外周方向へ延び
てチャッキング爪１６を回動し、先端のチャッキング部
１６ｃで半導体ウェハ１の外周縁を把持するとともに、
ノズルシャフト１０が元の位置に下降された時に、チャ
ッキングシャフト１４が回転テーブル２の中心方向へ引
っ込んでチャッキング爪１６を反対方向に回動し、チャ
ッキング部１６ｃによる半導体ウェハ１の把持を解除す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハを回
転テーブル上に載せて高速回転することによりウェハ表
面を乾燥するようにした半導体ウェハの枚葉式スピン乾
燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５および図６に、従来の半導体ウェハ
の枚葉式スピン乾燥装置を示す。図において、５１は半
導体ウェハ（以下、「ウェハ」と略称）Ｗを載せて高速
回転される回転テーブル、５２はウェハ１の下面と回転
テーブル５１の表面が接することがないように間隙を与
えるためのウェハ受部、５３は回転テーブル５１上に載
せられたウェハ１の外周に沿って等間隔（図示では１２
０°間隔）に配置されたウェハ把持用の複数個のチャッ
キング機構である。

【０００３】チャッキング機構５３は、先端にウェハ把
持部５３ａを備えた爪５３ｂを備えており、この爪５３
ｂはその先端寄り位置においてピン５３ｃにより回転テ
ーブル５１の外周部に回転自在に係止されている。ま
た、爪５３ｂの後端側とチャッキングユニット５３ｄと
の間にはスプリング５３ｅが介装されており、爪５３ｂ
の先端のウェハ把持部５３ｅがウェハ１の外周縁から離
れる向きに常時付勢している。

【０００４】上記構造になる従来装置は、回転テーブル
５１が図示を略したモータなどによって回転されると、
その回転に伴う遠心力によって爪５３ｂが板バネ５３ｃ
のばね力に抗して図５中の矢印（イ）方向に回動し、そ
の先端のウェハ把持部５３ａがウェハ１の外周に接して
ウェハ１を把持する。爪５３ｂに作用する遠心力は回転
テーブル５１の回転速度の上昇とともに大きくなり、そ
れに連れてウェハ把持部５３ａによるウェハ１の把持力
も大きくなっていく。そして、回転テーブル５１の回転
速度が規定の等速運動まで到達すると、ウェハ把持部５
３ａは一定の力でウェハ１を把持する。

【０００５】一方、高速回転によるウェハ１の乾燥処理
が終了し、高速回転している回転テーブル５１を徐々に
停止していくと、回転テーブル５１の回転速度の低下に
伴ってその遠心力も徐々に小さくなっていき、爪５３ｂ
は板バネ５３ｃのばね力によって図５中の矢印（ロ）方
向に回動復帰していく。そして、回転テーブル５１の回
転が停止した時点で爪５３ｂの先端のウェハ把持部５３
ａがウェハ１の外周縁から離れ、ウェハ１の把持が解除
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の枚葉式スピン乾燥装置では、回転テーブル５１の高速
回転による遠心力を利用したチャッキング機構が用いら
れていた。しかしながら、この遠心力を利用したチャッ
キング機構の場合、次のような問題があった。

【０００７】（１）回転テーブル５１が回転を開始して
から一定速度に到達するまでの立ち上がり時、および回
転テーブル５１が一定速度から停止するまでの立ち下が
り時において、爪５３ｂによるウェハ１の把持力は遠心
力の変化に従って変わり、一定していない。このため、
ウェハ１と回転テーブル５１との間に回転速度のずれが
発生し、ウェハ１の下面と回転テーブル５１のウェハ受
部５２との間に滑りが生じてこすられ、パーティクル
（汚染微粒子）が発生することがあり、十分な洗浄効果
が得られない場合があった。

【０００８】（２）チャッキング機構は、ウェハ１の外
周に沿って複数個（図示例では３個）配設する必要があ
るが、個々のチャッキング機構は遠心力が働く際にそれ
ぞれ別々に動作するようになっている。このため、回転
テーブル５１が回転する際に、個々のチャッキング機構
の動作タイミングの違いからウェハ１がある一方向に片
寄って把持されてしまい、回転テーブル５１の軸心とウ
ェハ１の中心とがずれ、偏心状態のまま回転されるおそ
れがあった。このように偏心状態のまま回転されると、
振動発生の原因になるとともに、最悪の場合にはこの振
動によってウェハが破損するおそれもある。

【０００９】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、ウェハを機械的な力で回転テーブ
ルの中心位置に安定かつ確実に把持することができる半
導体ウェハの枚葉式スピン乾燥装置を提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、半導体ウェハを回転テーブル上に載せて
高速回転することによりウェハ表面を乾燥するようにし
た半導体ウェハの枚葉式スピン乾燥装置において、前記
回転テーブルの下面中心部に連結されて回転テーブルを
回転駆動する回転筒と、該回転筒内に同軸に挿通され、
回転筒と一緒になって回転するとともに、回転筒内で上
下方向に移動自在とされたノズルシャフトと、該ノズル
シャフトを上下方向に移動するシャフト昇降機構と、前
記回転テーブル上に位置して中心位置から外周方向に向
けて放射状に配設され、その基端部をリンクによって前
記ノズルシャフトの先端部に連結された複数本のチャッ
キングシャフトと、半導体ウェハの外周縁付近に位置し
て鉛直面内で回動するように回転テーブル上に回動自在
に軸支され、その一方の端部に前記チャッキングシャフ
トの先端部が連結されているとともに、他方の端部に半
導体ウェハの外周縁を把持するチャッキング部が形成さ
れた複数個のチャッキング爪とを備え、前記ノズルシャ
フトが上方へ移動された時に、前記チャッキングシャフ
トが回転テーブルの外周方向へ延びて前記チャッキング
爪を回動し、先端のチャッキング部で半導体ウェハの外
周縁を把持するとともに、前記ノズルシャフトが元の位
置に下降された時に、前記チャッキングシャフトが回転
テーブルの中心方向へ引っ込んで前記チャッキング爪を
反対方向に回動し、前記チャッキング部による半導体ウ
ェハの把持を解除するように構成したものである。

【００１１】

【作用】シャフト昇降機構によってノズルシャフトが上
方へ移動されると、チャッキングシャフトが回転テーブ
ルの外周方向へ延びる。これによって、チャッキング爪
が回動し、その先端部に形成されたチャッキング部が半
導体ウェハの外周縁に当接して半導体ウェハを把持す
る。また、乾燥処理が終了し、回転テーブルの回転が停
止された時点でノズルシャフトが下方へ移動されて元の
位置に下降されると、チャッキングシャフトが回転テー
ブルの中心方向へ引っ込み、チャッキング爪を把持時と
は反対方向に回動する。これによって、チャッキング部
による半導体ウェハの外周縁の把持が解除される。

【００１２】このように、本発明では、回転テーブルを
回転開始する前に半導体ウェハを機械的な力で定位置に
把持し、また回転テーブルが停止した時点で半導体ウェ
ハの把持を解除するようにしている。このため、従来装
置のように遠心力の変化に伴う半導体ウェハの位置ずれ
や回転ずれなどをなくすことができ、パーティクルの発
生を防止できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体ウェハ
の枚葉式スピン乾燥装置の一実施の形態について、図１
〜図４を参照して説明する。図において、１は乾燥処理
対象の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と略称）、２は
ウェハ１を載置するための回転テーブルであって、この
回転テーブル２の下面には、回転テーブル２を回転駆動
する回転筒３が固設されている。この回転筒３の外周に
はベアリング４を介して固定筒５が配置されており、該
固定筒５は上ベース６に取り付けられている。

【００１４】前記回転筒３の下部外周にはプーリ７が固
設されており、回転筒３は図示しないモータなどによっ
て回転駆動されることにより、回転テーブル２と一体と
なって回転するようになっている。また、回転筒３の内
側にはベアリング８とスプライン９を介して中空のノズ
ルシャフト１０が配置されており、このノズルシャフト
１０は回転筒３の中で上下動可能とされている。このノ
ズルシャフト１０の上部には、駆動ブロック１１を介し
て、ノズル口１２ａを備えたダイヤフラム板１２が取り
付けられている。なお、本発明の要旨ではないので詳細
な説明は省略すが、前記ノズルシャフト１０の中空部内
には図示外の供給タンクからウェハ乾燥用の不活性圧搾
ガス（例えばＮ₂ ガス）が送給されており、ダイヤフラ
ム板１２のノズル口１２ａからウェハ下面に向けて噴射
されるようになっている。

【００１５】駆動ブロック１１には、リンク１３を介し
て複数本（図示例では３本）のチャッキングシャフト１
４が等間隔（図示例では１２０度間隔）に中心側から外
周方向に向けて放射状に取り付けられている。先端部は
それぞれ軸受１５を通って回転テーブル２の外周位置ま
で延ばされ、その先端部にリンク構造になるチャッキン
グ爪１６が回動自在に取り付けられている。

【００１６】前記ノズルシャフト１０は、スプライン９
を介してさらに下方へ延出されており、ベアリング１３
を介してブロック１８内に挿入されている。このブロッ
ク１８はノズルシャフト１０の昇降機構を構成するリニ
アガイド１９に取り付けられており、ノズルシャフト１
０はブロック１８内で回転可能とされているとともに、
ブロック１８を介してリニアガイド１９により上下方向
に移動可能に配置されている。

【００１７】前記チャッキング爪１６は、ウェハ１の外
周縁付近に位置して鉛直面内で回動するようにピン１６
ａによって回転テーブル２上に回動自在に軸支されてお
り、その一方の端部には前記チャッキングシャフト１４
の先端部がピン１６ｂによって回動自在に係止されてい
るとともに、他方の端部には、ウェハ１の外周縁に当接
して把持するための先端Ｖ字状のチャッキング部１６ｃ
と、このチャッキング部１６ｃに続く円弧状のスロープ
部１６ｄが形成されており、このチャッキング部１６ｃ
でウェハ１の外周縁を把持するようになっている。

【００１８】次に、上記構成になる本発明装置の動作を
説明する。リニアガイド１９によってブロック１８を上
方に向けて押し上げると、上下方向においてブロック１
と固定状態となっているノズルシャフト１０が上昇す
る。このとき、ノズルシャフト１０は回転筒３との間で
スプライン９により噛み合っており、回転することなく
上昇する。この上昇動作はベアリング４によって案内さ
れる。

【００１９】ノズルシャフト１０が上昇すると、駆動ブ
ロック１１も矢印（ハ）（図３参照）で示す上方に向か
って上昇する。駆動ブロック１１が上昇すると、この駆
動ブロック１１に取り付けられているリンク１３が回動
し（図４参照）、矢印（ニ）で示す回転テーブル２の外
周方向に向かって延びる。このリンク１３には、チャッ
キングシャフト１４が取り付けられている。したがっ
て、リンク１３が回転テーブル２の外周方向に向かって
延びると、チャッキングシャフト１４も軸受１５を介し
て矢印（ニ）で示す回転テーブル２の外周方向に向かっ
て延びる。

【００２０】チャッキングシャフト１４が矢印（ニ）の
方向に延びると、チャンキングシャフト１４の先端を連
結されたチャッキング爪１６がピン１６ａを支点として
矢印（ホ）（図４参照）で示す時計方向に回動する。そ
して、チャッキング爪１６のＶ字状のチャッキング部１
６ｃが図示しないロボットアームにより載置位置に搬送
されて待機しているウェハ１の外周縁に当たり、ウェハ
１を該位置にチャッキングする。

【００２１】次に、図示を略したモータなどによってプ
ーリ７を回転駆動すると、このプーリ７が取り付けられ
ている回転筒３が固定筒５内のベアリング４で支持され
ながら回転する。回転筒３が回転すると、回転筒３に取
り付けられている回転テーブル２が回転し、回転テーブ
ル２上でチャッキング爪１６によって把持されているウ
ェハ１も一緒になって回転し、乾燥処理が開始される。
なお、ノズルシャフト１０は回転筒３との間をスプライ
ン９によって噛合されており、回転テーブル２と同期し
て回転する。ノズルシャフト１０の回転は回転筒３内の
ベアリング８によって案内される。

【００２２】回転テーブル２が高速回転され、所定時間
が経過してウェハ１の乾燥処理が完了すると、回転テー
ブル２の回転を停止した後、リニアガイド１９によって
ノズルシャフト１０が下方に向けて押し下げられる。ノ
ズルシャフト１０が下降すると駆動ブロック１１も下降
し、駆動ブロック１１に取り付けられているリンク１３
が回動する。これによって、チャンキングシャフト１４
が回転テーブル２の中心方向に向かって引っ込み、チャ
ッキング爪１６がピン１６ａを支点として矢印（ヘ）
（図４参照）で示す反時計方向に回動する。したがっ
て、それまでチャッキング爪１６のチャッキング部１６
ｃで把持されていたウェハ１はチャッキング部１６ｃか
ら外れ、その下方に続くスロープ部１６ｄに沿って滑り
下り、待機しているロボットアーム（図示せず）上へ矢
印（ト）で示すように移動し、装置外へ搬出される。

【００２３】上記のように、本発明の場合、回転および
上下動自在なノズルシャフト１０の先端に駆動ブロック
１１を取り付け、この駆動ブロック１１とリンク１３を
介してチャッキングシャフト１４の先端のチャッキング
爪１６を機械的な力で回動し、周囲３か所に設けた３つ
のチャッキング爪１６によって均一な力でしっかりとウ
ェハ１を保持することができる。このため、従来装置の
ようにウェハ１と回転テーブル２との間に回転速度のず
れが発生することがなく、滑りによるパーティクルの発
生をなくすことができる。また、チャッキング爪１６
は、ウェハ１の外周縁角部に接触するのみなので、ウェ
ハ下面も確実に洗浄・乾燥させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体ウェハの枚葉式スピン乾燥装置によれば、従来の遠心
力によるチャッキング機構で問題になっていた、回転テ
ーブルの回転開始時および回転停止間際における把持力
の減少に起因するウェハと回転テーブルとの間の回転速
度のずれや位置ずれをなくし、擦れなどによるパーティ
クル発生やウェハ振動による破損などを確実に防止する
ことができる。

【００２５】また、ウェハを把持するチャッキング爪は
ウェハの外周縁角部に対してほとんど点接触状態で当接
するため、ウェハ周面を治具で遮るようなこともなく、
ウェハ周面に対しても十分な乾燥効果をあげることがで
きる。

【００００】このため、製品の歩留りが飛躍的に向上す
るとともに、装置の信頼性を格段に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体ウェハの枚葉式スピン官能
装置の一実施の形態を示す略示縦断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１中のノズルシャフトと駆動ブロック部分の
拡大断面図である。

【図４】図１中のチャッキング爪の略示拡大側面図であ
る。

【図５】従来装置の略示縦断面図である。

【図６】図５の平面図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ ２ 回転テーブル ３ 回転筒 ４ ベアリング ５ 固定筒 ６ 上ベース ７ プーリ ８ ベアリング ９ スプライン １０ ノズルシャフト １１ 駆動ブロック １２ ダイヤフラム板 １３ リンク １４ チャッキングシャフト １５ 軸受 １６ チャッキング爪 １６ａ ピン １６ｂ ピン １６ｃ チャッキング部 １６ｄ スロープ部 １８ ブロック １９ リニアガイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハを回転テーブル上に載せて
   高速回転することによりウェハ表面を乾燥するようにし
   た半導体ウェハの枚葉式スピン乾燥装置において、 前記回転テーブルの下面中心部に連結されて回転テーブ
   ルを回転駆動する回転筒と、 該回転筒内に同軸に挿通され、回転筒と一緒になって回
   転するとともに、回転筒内で上下方向に移動自在とされ
   たノズルシャフトと、 該ノズルシャフトを上下方向に移動するシャフト昇降機
   構と、 前記回転テーブル上に位置して中心位置から外周方向に
   向けて放射状に配設され、その基端部をリンクによって
   前記ノズルシャフトの先端部に連結された複数本のチャ
   ッキングシャフトと、 半導体ウェハの外周縁付近に位置して鉛直面内で回動す
   るように回転テーブル上に回動自在に軸支され、その一
   方の端部に前記チャッキングシャフトの先端部が連結さ
   れているとともに、他方の端部に半導体ウェハの外周縁
   を把持するチャッキング部が形成された複数個のチャッ
   キング爪とを備え、 前記ノズルシャフトが上方へ移動された時に、前記チャ
   ッキングシャフトが回転テーブルの外周方向へ延びて前
   記チャッキング爪を回動し、先端のチャッキング部で半
   導体ウェハの外周縁を把持するとともに、 前記ノズルシャフトが元の位置に下降された時に、前記
   チャッキングシャフトが回転テーブルの中心方向へ引っ
   込んで前記チャッキング爪を反対方向に回動し、前記チ
   ャッキング部による半導体ウェハの把持を解除すること
   を特徴とする半導体ウェハの枚葉式スピン乾燥装置。