JP2007049005A - スピン乾燥機のためのワーク把持装置 - Google Patents

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昭敏 江成
Shiro Furusawa
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Abstract

【課題】接触部近傍隅部に洗浄水が残ることがないスピン乾燥機のためのワーク把持装置を提供する。
【解決手段】スピン軸、支持枠、複数の回動駒42、ワーク載置面421、ワーク挟持面422、コイルバネ414、および、押圧手段を兼ねる飛散防止カバーを備えており、飛散防止カバー上部641によって押圧受け部425が押圧されたとき、ワーク載置面421が窪んだ円錐面に沿うように傾斜した状態となることによって、この状態のワーク載置面421にワークWがそのエッジ部にて載置され、飛散防止カバー上部641が押圧受け部425の押圧を解除するとき、ワークWのエッジ部がワーク載置面421に沿ってせり上がり、ワーク挟持面422に接触して停止し、ワークが把持される。
【選択図】図7

Description

本発明は、半導体ウェハを洗浄した後、ウェハを高速回転させ、付着した液滴を遠心力によって振り飛ばしながら乾燥させるタイプのスピン乾燥機に関する。
スピン乾燥機では、ウェハは高速回転するウェハ載置枠上に保持される。ウェハ保持のために従来では外部からそのためのエネルギーを与えるような真空吸引式保持装置あるいは機械式保持装置が使用されてきた。近年では、構造が簡単で、しかも、スピン乾燥に必要な回転の遠心力を利用することにより、外部から特別なエネルギーを与えなくてもウェハを保持することができる遠心力式の把持手段(特開昭62−166517号公報、特開平2−209731号公報等)や、バネの圧縮力を利用したスプリングロード式の把持装置(特開平9−171984号公報、特開平9−199456号公報等)が開発されている。
これらの装置では、ワーク搬入時にワークを載置するため載置部材と把持時にワーク側面から把持するための把持部材とが備えられており、ワークの把持が完了したときでも、ワークはワーク載置部と接触している。このため、ウェハを高速回転させて遠心力を与えても、この接触部近傍隅部に入り込んだ洗浄水は、容易には振り飛ばすことができない。結果として、載置部材とワークの接触部近傍隅部には洗浄水が残るため、ワークを十分に乾燥させることができない。
特開昭62−166517号公報 特開平2−209731号公報等 特開平9−171984号公報 特開平9−199456号公報 特開平8−335624号公報 特開平11−286791号公報 特開平11−251284号公報 特開2003−229399号公報 特開2003−332293号公報
上に述べたような接触部近傍隅部に洗浄水が残るという現象は、ワーク把持時(高速回転時)においてもワークとワーク載置部とが接触したままであることに原因があるから、本発明は、ワーク把持時(高速回転時)におけるワークとワーク載置部との接触面積を少なくすることにより、上に述べた問題を解決しようとするものである。
上記課題は、以下の手段によって解決される。すなわち、第1番の発明の解決手段は、実質的に鉛直方向を中心線として回転するスピン軸、上記スピン軸に取り付けられた支持枠、上記支持枠に、水平方向の回動軸線回りに回動可能に、支持された複数の回動駒、上記回動駒のそれぞれに備えられたワーク載置面、上記ワーク載置面の上部であって、上記回動駒のそれぞれに備えられたワーク挟持面、上記回動駒のそれぞれに備えられたアンクランプレバー、上記アンクランプレバーに備えられた押圧受け部、上記ワーク挟持面が上記スピン軸の中心線に向かうように上記回動駒を付勢する付勢手段、上記ワーク挟持面が上記スピン軸の中心線から離れるように上記押圧受け部を押圧する押圧手段、とを備えたスピン乾燥機のためのワーク把持装置であって、上記ワーク載置面と上記ワーク挟持面とは、以下のA及びBの動作をなす上記回動駒上の位置に設けられていることを特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置である。
A 上記押圧手段によって上記押圧受け部が押圧されたとき、上記ワーク載置面が、上記スピン軸の中心軸に向かってわずかに低くなるように傾斜した状態となることによって、この状態のワーク載置面にワークがそのエッジ部にて載置されることが可能となる。
B 上記押圧手段が上記押圧受け部の押圧を解除するとき、上記付勢手段によって上記回動駒が回動されることにより、上記ワーク載置面に載置されたワークのエッジ部が上記ワーク載置面に沿ってせり上がり、更に、このエッジ部が上記ワーク挟持面に接触して停止することによってワークが把持される。
第2番の発明の解決手段は、第1番目の発明のスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、上記押圧手段は、飛散防止カバーと兼用されていることを特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置である。
第3番の発明の解決手段は、第1番目又は第2番目のいずれかの発明のスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、上記押圧手段と上記スピン軸とは相対的に上下動可能であることを特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置である。
第4番の発明の解決手段は、第1乃至3番目のいずれかの発明のスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、上記付勢手段は、上記回動駒の回動軸線の下側を上記スピン軸の中心線から離れる方向に付勢するコイルバネであることを特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置である。
第5番の発明の解決手段は、第1乃至4番目のいずれかの発明のスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、上記ワーク挟持面は円筒面であり、上記ワーク載置面は平面であることを特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置である。
本発明は以上の構成を備えるため、押圧手段によって押圧受け部が押圧されたとき、ワーク載置面が、スピン軸の中心軸に向かってわずかに低くなるように傾斜した状態となり、この状態のワーク載置面にワークがそのエッジ部にて載置され、押圧手段が押圧受け部の押圧を解除するとき、上記付勢手段によって回動駒が回動されることにより、ワーク載置面に載置されたワークのエッジ部がワーク載置面に沿ってせり上がり、更に、このエッジ部がワーク挟持面に接触して停止することによってワークが把持される。
このため、ワークは、実質的にワーク挟持面によってのみ支持されるので、ワーク把持時(高速回転時)におけるワークとワーク載置部との接触面積が少なくなり、接触部近傍隅部に洗浄水が残りにくくすることができる。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の一例であるワーク把持装置の平面図である。図2は、同ワーク把持装置のワーク把持時における正面断面図、図3は、同拡大図である。図4は、同ワーク把持装置において、ワークが把持されていない時の正面断面図、図5は、同拡大図である。
スピン乾燥機1の機台10は、上下に上部壁101及び下部壁102を備え、その内部は空洞が形成されている。上部壁101には、上部壁101を貫くようにしてスピン軸支持筒11が固定されている。このスピン軸支持筒11にはスピン軸2が回転自在に支持されており、このスピン軸2の下端にはプーリ23が設けられている。
機台10の上部壁101には、空洞内側にモータ24が固定されており、更に、モータ24の出力軸にはプーリ25が固定されている。2つのプーリ23、25間には、ベルト26が掛けられており、モータ24の回転は、プーリ25、ベルト26、プーリ25を介してスピン軸2に伝達されて、スピン軸2が高速で回転する。
スピン軸2の上端には、支持枠3のボス部31が固定されている。ボス部31から放射状に複数の腕部32が延びており、各腕部32の先端には把持ユニット4が設けられている。把持ユニット4にはワーク(半導体ウェハ)Wが載置される。
この把持ユニット4は、アンクランプレバー423を備えており、このアンクランプレバー423の先端が下方に向けて押されるたとき、ワークWはアンクランプ状態になり、この状態で、ワークの取り外しと装填が行われる。把持ユニット4の構造については後述する。
ボス部31からは、ノズル33が上に向かって延びており、ここから洗浄水あるいは乾燥エア(又は窒素ガス)がワークWに向かって噴射される。
機台10の下部壁102には、垂直上方に向かってシリンダー61が固定されており、シリンダー61のピストンロッドには水平な昇降板62とこれに垂直に複数の昇降棒63が固定されている。各昇降棒63は、機台10の上部壁101を貫いて、その上方に延びている。
各昇降棒63の先端には、飛散防止カバー64が固定されている。この飛散防止カバー64は、支持枠3を囲むように設けられており、シリンダー61によって昇降可能となっている。飛散防止カバー64が上昇位置Hにあって、スピン軸2が回転するとき、飛散する洗浄水を受け止める。
更に、飛散防止カバー64は、下降位置Lにあるとき、飛散防止カバー64のカバー上部641がアンクランプレバー423の先端と係合して、これを押し下げることによって、ワークWのクランプが解かれる。
以下、把持ユニット4の構造について説明する。図6は把持ユニットの斜視図である。図7は、ワーク載置面に載置されたウェハが回動駒の回動によってワーク載置面上をせり上がり、ワーク挟持面にて把持される過程を説明するための説明図であって、(1)はワークWのクランプが解除された状態を示し、(2)はワークWがクランプされた状態を示す。
把持ユニット4は、駒台41及び駒台41に回動可能に支持される回動駒42を備えている。駒台41は、2つの側壁部411とこれらを結ぶ横部材412を備えており、側壁部411には、それぞれ同軸の軸孔が形成されている。この軸穴と上記回動駒42の軸穴とには駒軸416が通されており、これによって回動駒42が回動可能になっている。
回動駒42には、駒軸416より上側に平面のワーク載置面421、及び、更にその上側に円筒面をなすワーク挟持面422が形成されている。更に、回動駒42は、駒軸416より下側であって横に突き出るようにしてアンクランプレバー423が備えており、その途中と先端にそれぞれ付勢受け部424、押圧受け部425が形成されている。押圧受け部425は、飛散防止カバー64が下降位置にあるときカバー上部641の下側の面と係合する。
駒台41の横部材412には、上記付勢受け部424に向かう横穴が設けられており、この横穴内には、押圧子413とコイルバネ414が摺動可能に、また、調整ねじ415が横穴内の雌ねじに螺合して、設けられている。押圧子413は、コイルバネ414に押されて付勢受け部424と係合し、回動駒42を図7で見て反時計方向に回動するような付勢力を与える。調整ねじ415を回すことによりこの付勢力の大きさが調整される。
以下、このワーク把持装置の作用・動作を説明する。図7(1)、図4、図5は、いずれもワークWのクランプが解除された状態(最初の状態)を示しているが、このとき、シリンダー61は、縮小しており、この縮小により昇降板62、昇降棒63、飛散防止カバー64は下降位置Lに在る。これによりカバー上部641は、アンクランプレバー423の押圧受け部425を下方に押し下げている。このとき、付勢受け部424がコイルバネ414の力に押し勝って、押圧子413をより中まで押し込んでいる。
カバー上部641によって押圧受け部425が押し下げられることにより、回動駒42は、時計方向に回転し、ワーク挟持面422が外側に移動している。このため、代わってワーク載置面421が上昇しているので、ワークWはワーク挟持面422から離れ、ワーク載置面421上に単に置かれた状態になっている。
なお、このとき、ワーク載置面421はわずかに傾斜しているため、つまり、ワーク載置面421が、スピン軸2の中心軸に向かってわずかに低くなるように傾斜しているため、ワークWはエッジ部でワーク載置面421上に置かれた状態となっている。
この状態で、ワークWは取り外され、新しいワークWが装填される。新しいワークWの装填の最初は、ワーク載置面421上にワークWを置くだけである。このときもワークWはエッジ部でワーク載置面421上に置かれた状態となる。
次に、シリンダー61を作動させ、昇降板62、昇降棒63、飛散防止カバー64を上昇位置Hまで上昇させると、それまでカバー上部641が押し下げていた押圧受け部425が上昇し、代わって、コイルバネ414の力が押し勝ようになるので、回動駒42が反時計方向に回動する。
回動駒42の回動運動により、相対的に見たとき、ワーク載置面421上に載っていたワークWのエッジ部がワーク載置面421上をせり上がるようになる。そのまませり上がりが続くと、ついにはワークWのエッジ部はワーク挟持面422に接触し、せり上がりが停止する。なお、図7に、このせり上がり距離d、及び、回動駒42の回動角度αを示す。
このとき、図7(2)に示されるように、ワークWは、実質的にワーク挟持面422のみによって挟持された状態となり、ワークWの把持が完了する。実質的にワーク挟持面422のみによってワークWが把持されることから、接触面積が少なくなり、接触部近傍隅部に洗浄水が残りにくくすることができる。
この状態でスピン軸2を回転させ、ワークWの洗浄と乾燥を行う。乾燥が終了し、スピン軸2の回転を停止させた後、シリンダー61を下降させると飛散防止カバー64がアンクランプレバー423の押圧受け部425を押し下げる。これにより、回動駒42が回動し、ワークWのエッジは、ワーク挟持面422から離れ、ワーク載置面421上に載置された状態になる。これで最初の状態に還ったことになり、以下同様の動作を繰り返す。
以上に示した例では、上記飛散防止カバー64が、洗浄水の飛散防止の機能とアンクランプレバー423の押圧機能とを兼用するものであるが、このような兼用の代わりに、それぞれ独立の部材によってこれらの機能を実現することも可能である。
また、この例では、スピン軸2が上下方向に関して固定されており、飛散防止カバー64が上下動するようにしているが、逆に、スピン軸2を上下動可能とし、飛散防止カバー64を固定するような構造をとることも可能である。
また、コイルバネ414は押圧子413に対する付勢手段として機能しているが、このコイルバネ414を他の形式の付勢手段、例えば、エアーシリンダなど、を採用することも可能である。
また、ワーク挟持面422を円筒面として、ワーク載置面421を平面として示したが、これらは幾何学的に厳密な意味ではなく、実質的にこれらに近い形状であればよく、特にこれらに限定されるものではない。例えば、ワーク挟持面422を円筒面は、ワークとの接触部のみが部分的な円筒面あるいはこれに近い形状であってもよく、また、ワーク載置面421の平面はなだらかな円筒面の一部であってもよい。
以上まとめると、本発明のスピン乾燥機のためのワーク把持装置は、実質的に鉛直方向を中心線として回転するスピン軸、上記スピン軸に取り付けられた支持枠、上記支持枠に、水平方向の回動軸線回りに回動可能に支持された複数の回動駒、上記回動駒のそれぞれに備えられたワーク載置面、上記ワーク載置面の上部であって、上記回動駒のそれぞれに備えられたワーク挟持面、上記回動駒のそれぞれに備えられたアンクランプレバー、上記アンクランプレバーに備えられた押圧受け部、上記ワーク挟持面が上記スピン軸の中心線に向かうように上記回動駒を付勢する付勢手段、上記ワーク挟持面が上記スピン軸の中心線から離れるように上記押圧受け部を押圧する押圧手段、とを備えたスピン乾燥機のためのワーク把持装置であって、上記ワーク載置面と上記ワーク挟持面とは、以下のA及びBの動作をなす上記回動駒上の位置に設けられているものである。
A 上記押圧手段によって上記押圧受け部が押圧されたとき、上記ワーク載置面が、上記スピン軸の中心軸に向かってわずかに低くなるように傾斜した状態となることによって、この状態のワーク載置面にワークがそのエッジ部にて載置されることが可能となる。
B 上記押圧手段が上記押圧受け部の押圧を解除するとき、上記付勢手段によって上記回動駒が回動されることにより、上記ワーク載置面に載置されたワークのエッジ部が上記ワーク載置面に沿ってせり上がり、更に、このエッジ部が上記ワーク挟持面に接触して停止することによってワークが把持される。
本発明の一例であるワーク把持装置の平面図である。 同ワーク把持装置のワーク把持時における正面断面図である。 同拡大図である。 同ワーク把持装置において、ワークが把持されていない時の正面断面図である。 同拡大図である。 把持ユニットの斜視図である。 ワーク載置面に載置されたウェハが回動駒の回動によってワーク載置面上をせり上がり、ワーク挟持面にて把持される過程を説明するための説明図であって、(1)はワークWのクランプが解除された状態を示し、(2)はワークWがクランプされた状態を示す。
符号の説明
1 スピン乾燥機
10 機台
101 上部壁
102 下部壁
11 スピン軸支持筒
2 スピン軸
23 プーリ
24 モータ
25 プーリ
26 ベルト
3 支持枠
31 ボス部
32 腕部
33 ノズル
4 把持ユニット
41 駒台
411 側壁部
412 横部材
413 押圧子
414 コイルバネ
415 調整ねじ
416 駒軸
42 回動駒
421 ワーク載置面
422 ワーク挟持面
423 アンクランプレバー
424 付勢受け部
425 押圧受け部
61 シリンダー
62 昇降板
63 昇降棒
64 飛散防止カバー
641 カバー上部
H 上昇位置
L 下降位置
W ワーク

Claims (5)

  1. 実質的に鉛直方向を中心線として回転するスピン軸、
    上記スピン軸に取り付けられた支持枠、
    上記支持枠に、水平方向の回動軸線回りに回動可能に、支持された複数の回動駒、
    上記回動駒のそれぞれに備えられたワーク載置面、
    上記ワーク載置面の上部であって、上記回動駒のそれぞれに備えられたワーク挟持面、
    上記回動駒のそれぞれに備えられたアンクランプレバー、
    上記アンクランプレバーに備えられた押圧受け部、
    上記ワーク挟持面が上記スピン軸の中心線に向かうように上記回動駒を付勢する付勢手段、
    上記ワーク挟持面が上記スピン軸の中心線から離れるように上記押圧受け部を押圧する押圧手段、
    とを備えたスピン乾燥機のためのワーク把持装置であって、
    上記ワーク載置面と上記ワーク挟持面とは、以下のA及びBの動作をなす上記回動駒上の位置に設けられていること
    を特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置。
    A 上記押圧手段によって上記押圧受け部が押圧されたとき、上記ワーク載置面が、上記スピン軸の中心軸に向かってわずかに低くなるように傾斜した状態となることによって、この状態のワーク載置面にワークがそのエッジ部にて載置されることが可能となる。
    B 上記押圧手段が上記押圧受け部の押圧を解除するとき、上記付勢手段によって上記回動駒が回動されることにより、上記ワーク載置面に載置されたワークのエッジ部が上記ワーク載置面に沿ってせり上がり、更に、このエッジ部が上記ワーク挟持面に接触して停止することによってワークが把持される。
  2. 請求項1に記載されたスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、
    上記押圧手段は、飛散防止カバーと兼用されていること
    を特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置。
  3. 請求項1又は請求項2のいずれかに記載されたスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、
    上記押圧手段と上記スピン軸とは相対的に上下動可能であること
    を特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれかに記載されたスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、
    上記付勢手段は、上記回動駒の回動軸線の下側を上記スピン軸の中心線から離れる方向に付勢するコイルバネであること
    を特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれかに記載されたスピン乾燥機のためのワーク把持装置において、
    上記ワーク挟持面は円筒面であり、上記ワーク載置面は平面であること
    を特徴とするスピン乾燥機のためのワーク把持装置。
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