JP2018026490A - チャック機構およびチャック部 - Google Patents
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この発明によれば、チャック部の重心が回動中心軸よりも外側かつ下側にあるので、ステージの回転による遠心力が小さくなるほどチャック部がウェハと離れる向きに回動し、遠心力が大きくなるほどチャック部がウェハに近づく向きに回動する。
そのため、ステージの回転速度が一定以下でウェハを確実にデチャックし、一定以上でウェハを確実にチャックする機構を、回動中心軸と重心位置の関係を規定しただけの、バネやカウンターウェイトを必要としない単純な構造で実現できる。
構造が単純であれば、バネや複雑な部品を用いずに樹脂射出成型品等でチャック部を形成できるので、耐食性を向上させられる。
この発明によれば、チャック本体の外側に屈曲する屈曲部をチャック本体の下端に設けることによりチャック部の重心が回動中心軸よりも外側かつ下側に位置する構造にできるため、構造が単純である。構造が単純であれば、バネや複雑な部品を用いずに樹脂射出成型品等でチャック部を形成できるので、耐食性を向上させられる。
この発明によれば、ステージが回転することにより貫通軸に生じる回転モーメントをガイドロッドが長孔の側面に接触することにより緩和するので、ステージが回転する際にチャック機構が回転モーメントで変形するのを防止できる。
この構造によれば、チャック部を樹脂成型等で一体成型することにより製造できるため、耐食性を向上させられる。
この発明によれば、チャック時に当接面がウェハの端面と接触するため、チャックを確実にできる。
また、この構造によれば、ステージを回転しながら洗浄すると、洗浄液が遠心力によって排水溝から排出されるため、端面挟持部とウェハの端面の間に洗浄液が残留してウェハを汚染するのを防止できる。
この発明によれば、ステージの回転速度が一定以下でチャック部がウェハから離れる向きに回動した状態で、ウェハの下面とテーパ部の上面が接触する角度を小さくできるため、接触時にウェハを損傷させるのを防止できる。
この発明によれば、軽量、安価で耐食性の高い材料でチャック部を構成でき、チャック機構の耐食性を向上させられる。
この発明によれば、チャック部の重心が回動中心軸よりも外側かつ下側にあるので、ステージの回転による遠心力が小さくなるほどチャック部がウェハと離れる向きに回動し、遠心力が大きくなるほどチャック部がウェハに近づく向きに回動する。
そのため、ステージの回転速度が一定以下でウェハを確実にデチャックし、一定以上でウェハを確実にチャックする機構を、回動中心軸と重心位置の関係を規定しただけの、バネやカウンターウェイトを必要としない単純な構造で実現できる。
構造が単純であれば、バネや複雑な部品を用いずに樹脂射出成型品等でチャック部を形成できるので、耐食性を向上させられる。
まず、図1から図7までを参照して本実施形態に係るチャック機構1の構成を説明する。
ここではチャック機構として、ウェハの洗浄時および洗浄後に乾燥する際に保持する機構が例示されている。
図2に示すように、ステージ3は回転中心Oを中心に面方向に回転可能である。
ステージ3は、洗浄液に対する耐食性を有する材料で構成されるのが望ましく、例えば塩化ビニルまたはポリエーテルエーテルケトンで構成される。
ステージ3は、図2に示すように回転中心Oに回転中心孔20が形成されている。回転中心孔20は、図示しない回転用のモータの回転軸が取り付けられる孔である。
ステージ3は、外周端面におけるボス挿入孔15の両側に設けられたキープレート固定穴21も有する。
ボス挿入孔15は、キープレート11が挿入される孔である。
キープレート固定穴21は、キープレート11を固定する図示しないボルト等が挿入される穴である。
チャック部5は、図1ではステージ3の回転中心Oを中心とする円周、ここではステージ3の外周に沿うように均等配置され、ウェハ100の端面103(図9参照)を囲むように6つ設けられている。
チャック部5の数は、6つに限定されない。ただし、ウェハ100を保持・挟持する際に、ウェハ100に生じる応力が偏らないためには、少なくとも3つあるのが好ましい。
図3に示すようにチャック部5は、チャック本体31と、ウェハ保持部33を有する。チャック部5は、回動中心孔43と、屈曲部45と、長孔47も有する。
ウェハ保持部33は、チャック本体31の上端34から上側(Z方向の正の向き)に立ち上がるように設けられた部材であり、下面保持部35と、端面挟持部41を有する。
排水溝39は、チャック機構1にウェハ100を保持して回転させてウェハ100を洗浄した際に、端面挟持部41とウェハ100の端面103の間に洗浄液が残留するのを防ぐために、洗浄液を排出する溝である。
当接面37は、互いに排水溝39を介して対向する面を含み、かつステージ3の径方向の内側の角部近傍に形成された曲面を有する面である。
回動中心孔43は、ステージ3の径方向(チャック部5がウェハ100をチャックする方向)とチャック本体31の軸方向の両方向に直交する方向(図3のY方向)に形成される。
屈曲部45は、チャック本体31の下端36に設けられた棒状の部材である。屈曲部45は、ステージ3の径方向において、チャック本体31の外側に屈曲している。
長孔47の上下方向(チャック本体31の軸方向、ここではZ方向)の高さhは、ガイドロッド9の主軸71の径DL(図6参照)よりも大きい。長孔47のステージ3の円周方向(Y方向)の幅Wは、ガイドロッド9の主軸71と接触して摺動可能な長さ(主軸71の径DLと同程度の長さ)である。
図5に示すように、保持部7は、貫通軸59、基部51、貫通軸保持部55、57、Cリング63を有する。
基部51は、ステージ3に固定される板状の部材であり、中央にはチャック部5が挿入される挿入孔53が形成されている。
基部51の挿入孔53の周囲4箇所には、図2の保持部固定穴19に対応した保持部側貫通孔65が形成されている。
保持部側貫通孔65は、保持部7をステージ3に固定するための図示しないボルト等が挿入される。
貫通軸59は、挿入孔53の上方を通るように貫通軸保持部55、57を貫通して設けられている。
Cリング63は、貫通軸59に、はめ込む際の変形に耐える程度の弾性と、洗浄液等に対する耐食性を有する材料で構成されるのが好ましい。このような材料としては、例えばフッ素樹脂が挙げられる。
Cリング63以外の保持部7の部材は、洗浄液等に対する耐食性を有し、かつCリング63よりも強度が高い材料で構成されるのが望ましい。このような材料は例えば塩化ビニルまたはポリエーテルエーテルケトンが挙げられる。
保持部7をステージ3に固定するための図示しないボルトも、保持部7と同様に洗浄液等に対する耐食性を有する材料で構成されるのが望ましい。
図6に示すように、ガイドロッド9は、主軸71、リング75、固定ピン73を備える。
主軸71は、ステージ3が回転した際に長孔47の側面と接触して摺動することにより、チャック部5に生じる回転モーメントの一部を負担し、貫通軸59に回転モーメントが集中して変形するのを防ぐ。
リング75は主軸71の他の端部に設けられた部材であり、主軸71よりも径が大きい環状である。リング75はガイドロッド9の位置を固定するとともに、チャック部5を回動可能にする部材である。
具体的には、ガイドロッド9がガイドロッド挿入穴17に挿入され、前端部77が当接した際に、図1のキープレート11がリング75に突き当たることにより、ガイドロッド9の位置が固定され、チャック部5が回動可能な隙間が形成される。
キープレート11は、洗浄液等に対する耐食性を有する材料で構成されるのが望ましい。このような材料は例えば塩化ビニルまたはポリエーテルエーテルケトンが挙げられる。
ボス85はプレート本体81の裏面(ステージ3と接触する面)から突出した部材であり、図2のボス挿入孔15に対応した形状を有する。
この図示しないボルトも、キープレート11と同様に洗浄液等に対する耐食性を有する材料で構成されるのが望ましい。
最後に、固定ピン73がガイドロッド貫通孔83に挿入されるように、図1に示すようにキープレート11をステージ3に取り付ける。
具体的には、図7に示すボス85を図2に示すボス挿入孔15に挿入し、図7に示すプレート固定用貫通孔87と図2に示すキープレート固定穴21に、図示しないボルト等を挿入して固定する。
以上の手順によりチャック機構1が組み立てられる。
以上がチャック機構1の組み立て方法の一例の説明である。
具体的には、図9に示すように、下面保持部35上に下面105が接するようにウェハ100を搭載する。
次に、この状態でステージ3に連結された図示しないモータ等を駆動し、ステージ3を回転させる。
チャック部5は、回動中心軸Cよりもステージ3の径方向の外側で、かつ回動中心軸Cよりも下側に重心Gが位置するため、回転による遠心力が図9のR2の向きに加えられる。
回転速度が一定以上になると、チャック部5は、遠心力によって図10に示すように回動中心軸Cを中心にR2の向きに回転し、当接面37がウェハ100の端面103に接触して押圧する。
この状態ではウェハ100は、チャック部5に挟まれるため、チャック部5に固定される。
図10に示す状態からステージ3の回転速度を下げると、R2の向きに生じる遠心力は弱くなり、一定以下の回転速度になると、当接面37がウェハ100から離れて、固定が解除される。
以上が、チャック機構1がウェハ100をチャックする際の動作の説明である。
構造が単純であれば、バネや複雑な部品を用いずに樹脂射出成型品等でチャック部5を形成できるので、耐食性を向上させられる。
この実施形態では、チャック部5は構造が単純である。構造が単純であれば、バネ等の複雑な部品を用いずに樹脂射出成型品等でチャック部5を形成でき、耐食性を向上させられる。
この実施形態では、ステージ3が回転することにより貫通軸59に生じる回転モーメントを、ガイドロッド9が長孔47の側面に接触することにより緩和するので、ステージ3が回転する際にチャック機構1が回転モーメントで変形するのを防止できる。
この実施形態では、チャック部5は、樹脂成型等で一体成型することにより製造でき、耐食性を向上させられる。
この実施形態では、チャック時に当接面37がウェハ100の端面103と接触するため、チャックを確実にできる。
また、ステージ3を回転しながら洗浄すると、洗浄液が遠心力によって排水溝39から排出されるため、端面挟持部41とウェハ100の端面の間に洗浄液が残留して、ウェハ100を汚染するのを防止できる。
この実施形態では、ステージ3の回転速度が一定以下で、チャック部5がウェハ100から離れる向きに回動した状態で、ウェハ100の下面105と下面保持部35の上面が接触する角度を小さくでき、接触時にウェハ100を損傷させるのを防止できる。
この実施形態では、軽量、安価で耐食性の高い材料でチャック部5を構成でき、チャック機構1の耐食性を向上させられる。
Claims (8)
- ウェハを枚葉式で保持するチャック機構であって、
面方向に回転可能な円板状のステージと、
前記ステージの回転軸を中心とする円周上に均等配置され、前記ステージの径方向に回動可能で前記ウェハの端面を囲むように設けられた3つ以上のチャック部と、
前記ステージ上に設けられ、前記チャック部を回動可能に保持する保持部と、
を備え、
前記チャック部は、回動中心軸よりも前記ステージの径方向の外側で、かつ回動中心軸よりも下側に重心が位置することを特徴とする、チャック機構。 - 請求項1に記載のチャック機構であって、
前記チャック部は、
棒状の形状を有し、一方の端面が上端として上を向くように前記保持部に保持されたチャック本体と、
前記チャック本体の上端に設けられ、前記ウェハの下面と接触して支持する支持面を有する下面保持部と、前記ウェハの端面と接触して保持する保持面を有する端面挟持部と、を備えるウェハ保持部と、
前記ステージの径方向および前記チャック本体の軸方向に直交するように前記チャック本体に形成された回動中心孔と、
前記チャック本体の下端に設けられ、前記ステージの径方向において、前記チャック本体の外側に屈曲して設けられた屈曲部と、
を備え、
前記保持部は、
前記回動中心孔を貫通して設けられた貫通軸と、
前記ステージ上に設けられ、前記貫通軸を固定する基部と、
を備えることを特徴とするチャック機構。 - 請求項2に記載のチャック機構であって、
前記チャック本体の前記回動中心孔よりも下側を前記ステージの径方向に貫通して設けられた長孔と、
前記長孔を貫通するように設けられた丸棒形状のガイドロッドを備え、
前記長孔は、前記ステージの円周方向において前記ガイドロッドと摺動可能に接触するように設けられ、かつ上下方向の径が前記ガイドロッドの径よりも大きいことを特徴とする、チャック機構。 - 請求項2または請求項3に記載のチャック機構であって、
前記チャック本体、前記ウェハ保持部、前記屈曲部は一体構造であることを特徴とする、チャック機構。 - 請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のチャック機構であって、
前記端面挟持部は、前記チャック本体から立ち上がるように設けられ、前記ウェハの端面と当接する当接面を有する突出部と、
前記ステージの径方向に沿って前記突出部に設けられた排水溝と、
を備えることを特徴とするチャック機構。 - 請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のチャック機構であって、
前記下面保持部は、
前記ステージの径方向の内側から外側に向けて上方に傾斜するテーパ部を備え、前記支持面は、前記テーパ部の上面であることを特徴とする、チャック機構。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のチャック機構であって、
前記チャック部は、塩化ビニルまたはポリエーテルエーテルケトンで構成されることを特徴とする、チャック機構。 - 回動することによりウェハを枚葉式で保持するチャック機構のチャック部であって、
棒状の形状を有するチャック本体と、
前記チャック本体の軸方向に直交するように前記チャック本体に形成された回動中心孔と、
前記チャック本体の一方の端部に設けられ、前記チャック本体と前記回動中心孔と直交するチャック方向を向いた面を有するウェハ保持部と、
を備え、
前記チャック方向において、前記回動中心孔よりも前記ウェハをチャックする向きに対して外側で、かつ前記チャック本体の軸方向において、前記回動中心孔に対して前記ウェハ保持部と逆側に重心が位置することを特徴とする、チャック部。
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