JP2575077B2 - スピンドライヤー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウェーハやガ
ラス基板などの洗浄後の乾燥に使用する回転式乾燥機に
係り、ウェーハのキャリアケースを使用することなく、
回転側をウェーハの円周縁に当接する溝を設けた受け座
と開閉蓋の分割型の基板収納部となしてウェーハを保持
して回転させるが、収納するウェーハ枚数を計測して、
枚数に応じてカウンターウエイトの位置を変えてバラン
スを取り大きな偏心量でも振動のない円滑な回転を実現
し、パーティクルの発生を防止したスピンドライヤーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウェーハ用のスピンドライ
ヤー（例えば、実開昭６１−１７９７４３号）は、被乾
燥物のウェーハをキャリアケースに収納したまま、例え
ば水平に配置したターンテーブル上の対称位置の４か所
に載置してターンテーブルを回転させる構成のため、タ
ーンテーブルの回転軸中心とした重量バランスが失われ
ると振動が生じ、ウェーハがキャリアケースに当たり破
損したり、パーティクルを発生して汚染が起こるなどの
問題があった。従って、キャリアケースの載置位置やキ
ャリアケース内のウェーハ枚数を厳密に管理する必要が
あり、稼働効率が低下する。

【０００３】そこで、中空篭型の回転体を上下一対のベ
アリングで軸支して回転を滑らかにし、さらに回転体の
軸中心部から外周側へ清浄空気を吹き出して再汚染を防
止するスピンドライヤーが提案（実公平４−６２０６
号）されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記提案のスピンドラ
イヤーは上下一対のベアリングで軸支して回転を滑らか
にしているが、例えば、キャリアケース毎にウェーハ枚
数が異なる場合は、やはり各キャリアケース内のウェー
ハ枚数を厳密に管理する必要がある。

【０００５】また、単数のキャリアケース内のウェーハ
を乾燥させるための装置は、ウェーハ枚数が変化して
も、回転バランスを失わないようにウェーハの中心と回
転の中心を一致させるか、あるいは偏心量をできるだけ
小さくする必要があり、複数のキャリアケースを載置す
る従来のスピンドライヤーのように偏心量を大きくとる
ことができない。

【０００６】この発明は、スピンドライヤーにおいて、
ウェーハの中心と回転の中心との偏心量を大きくとるこ
とができ、かつキャリアケースを用いることなく、ウェ
ーハ枚数が変動しても乾燥回転時に何らの問題なく、パ
ーティクルの発生原因となる振動などを生ずることのな
い構成からなるスピンドライヤーの提供を目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、収納した基
板中心と回転軸とが偏心するように基板収納部を配置
し、基板収納部との相対位置を変更可能にしたバランス
ウエイトを配置した構成からなり、基板収納部が被乾燥
物基板の円周縁に当接して保持するための溝部を有し、
回転軸の直交方向に移動可能に配置された基板受座と、
該溝部を有し基板受座との対向位置を可変に回転軸に配
置した少なくとも１つの基板押さえとからなり、基板収
納部内の基板数を予め入力あるいは計測した基板数信号
に応じて、バランスウエイトの位置を変更する制御手段
を有することを特徴とするスピンドライヤーである。

【０００８】この発明のスピンドライヤーは、装置内に
基板収納部を設けてウェーハキャリアを使用しない構成
とし、基板収納部と反対位置に基板枚数に応じてその位
置を変更可能にしたバランスウエイトを設けたことによ
り、基板収納部を大きな偏心量で配置しても、回転時の
振動がないことを特徴としている。

【０００９】この発明において、基板収納部は、少なく
とも搬送側のウェーハキャリアへ基板を受取に移動可能
にした基板受座と１つの基板押さえとから構成される
が、例えば実施例の如く基板受座以外に収納溝を設けた
ガイドを固定し、収納する基板中心に回動可能にした蓋
状の一対の基板押さえを設けるなど、基板の円周縁に当
接して保持するための溝部を有し、搬送側への基板の受
渡しが可能であれば、いずれの機械的構成でも利用でき
る。また、溝部も公知のウェーハキャリアに採用される
構成などを適宜選定できる。

【００１０】この発明において、バランスウエイトは、
実施例に示す基板収納部とは相対位置に基板枚数に応じ
た周方向の開き角度を変更可能にした一対のバランスウ
エイトのほか、偏心量を変えるために回転軸の半径方向
にその位置を移動可能にしたり、バランスウエイト自体
が拡大縮小する構成などの種々の構成を採用することが
できる。

【００１１】この発明において、基板数の計測は、予め
搬送側のウェーハキャリアで目視あるいは計器によるカ
ウントを行い、枚数を後述の制御装置に入力するほか、
例えば基板収納部側に設けた光学式計測器で行うなど種
々の構成を採用することができる。

【００１２】この発明において、収納する基板数に応じ
てバランスウエイトの位置を変更する制御手段には、上
記バランスウエイト自体の構造に応じて選定されるが、
実施例に示す回転軸の周方向の開き角度を変更可能にし
た一対のバランスウエイトの場合、ウォームギアとウォ
ームの組合せにおいてこれを回転させるサーボモーター
などを制御できる電気回路を利用でき、当該開き角度を
センサーで感知してフィードバック制御することもでき
る。

【００１３】

【作用】この発明は、搬送側のウェーハキャリアへ基板
を受取りに移動する基板収納部を偏心させて回転軸に装
着し、収納した基板の枚数に応じてカウンターウエイト
の位置を変えてバランスを取る構成のため、基板収納部
を大きな偏心量で配置しても回転時の振動がなく大きな
遠心力を利用することができ、乾燥能力が向上する。ま
た、ウェーハキャリアを使用せずに専用の基板収納部を
備え、かつ振動のない円滑な回転を実現しており、パー
ティクルの発生が極めて少なく、さらには洗浄時に使用
したキャリアから清浄化した他キャリアへの移替えも同
時に実行できる。また、実施例の如き半導体ウェーハ用
の軸水平型のほか、ガラス基板などにも利用でき、さら
に軸鉛直型でも同様の作用効果を奏する。

【００１４】

【実施例】ここでは半導体ウェーハ用のスピンドライヤ
ーに適用し、かつ回転軸が水平配置の場合を例に説明す
る。図１はこの発明によるスピンドライヤーの正面説明
図、図２はこの発明によるスピンドライヤーを回転軸方
向からみた側面説明図で、図３はバランスウエイトの開
き角度を制御するための制御装置の回路説明図である。
水平に軸支した回転軸１，１にそれぞれ側板２，２を固
着して対向させ、側板２，２間に基板収納部１０とバラ
ンスウエイト部２０を配置してあり、回転用モータやカ
バーならびに制御装置などは図示を省略している。

【００１５】基板収納部１０は、回転軸心側に固定配置
したウェーハ３の収納溝を対向配列したガイド受け１１
とガイド受け１１内を軸に直交方向、すなわち図で上下
方向に図示しないシリンダにて移動可能にした基板受座
１２、収納する基板中心に回動可能に側板２，２に軸支
した蓋状の一対の基板押さえ１３，１４とから構成さ
れ、各部材にはウェーハ３を当接保持するための溝部が
設けられている。

【００１６】一対の基板押さえ１３，１４は、側板２，
２に軸支した軸の外周面が螺刻されて相互に噛合し、一
方の軸にウォームギア１５を設けて、サーボモーター１
６で回転駆動されるウォーム１７に噛合させており、相
互に逆向きに回動する。図示の一対の基板押さえ１３，
１４が閉じた状態では、一方の基板押さえ１４に設けた
ばねで与勢いされたロックラッチェット１８が他方の基
板押さえ１３に設けた係止ピンに掛かりロックされる構
成で、解除は上方に設けたロック解除用シリンダ１９で
ロックラッチェット１８の先端を押すことにより行う。

【００１７】バランスウエイト部２０は、一対のバラン
スシャフト２１，２１の両端を側板２，２に軸支した支
持アーム２２，２２で回動可能に支持され、軸支した支
持アーム２２，２２の一端に相互に噛合するギアを接合
し、一方をウォームギア２３として、サーボモーター２
４で回転駆動されるウォーム２５に噛合させており、相
互に逆向きに回動する。バランスウエイト部２０は支持
アーム２２，２２に接合したギア同士が噛合し、一方の
ウォームギア２３とウォーム２５が噛合しているため、
回転中に位置ずれが生じないが、安全機構として回転中
の遠心力とばね２６力により円錐部が円錐孔に押圧する
摩擦ブレーキ２７を付設してある。

【００１８】この発明によるスピンドライヤーの上方に
ウェーハキャリアがロボット搬送されてきた際に、一対
の基板押さえ１３，１４は図２で想像線の位置にあり、
開いた状態で基板受座１２がシリンダにて上昇しキャリ
ア内のウェーハを取りに行き、再び下降してガイド受け
１１内にウェーハ３を配列する。その後、サーボモータ
ー１６でウォーム１７を回転させて一対の基板押さえ１
３，１４を上方に回動させて閉じることによりウェーハ
３の頂部を押さえ、また一方の基板押さえ１４に設けた
ばねで与勢いされたロックラッチェット１８が他方の基
板押さえ１３に設けた係止ピンに掛かりロックされる。
かかるロック状態はフォトセンサ等で確認することがで
きる。

【００１９】基板収納部１０内のウェーハ３を挟み所要
高さ位置に水平配置した一対のレール６，６に発光器４
と受光器５を配置して、発光器４と受光器５を同調させ
て移動させることにより、基板収納部１０内に配列収納
したウェーハ３の枚数をパルスとしてカウントすること
ができ、この計測器で得たウェーハ３の枚数は枚数信号
として、図示しない制御装置に入力される。

【００２０】制御装置では入力された枚数信号に応じ
て、予め定めた一対のバランスシャフト２１，２１の開
き角度となるようにサーボモーター２４を駆動制御して
ウォーム２５を回転させて支持アーム２２，２２を回動
させる。この際のバランスシャフト２１の回動角度をウ
ォームギア２３に噛合させたギア２８でポテンショメー
タ２９を駆動することにより測定でき、その抵抗値が制
御装置の回路にフィードバックされる。

【００２１】制御装置は図３に示す如く、発光器４と受
光器５との間のウェーハ数に応じて発生したパルスを計
測器のカウント回路からの枚数信号として入力され、制
御回路からサーボモーター２４へ駆動制御信号が出力さ
れ、バランスシャフト２１，２１の開き角度をポテンシ
ョメータ２９の抵抗値として制御回路へフィードバック
され、設定されたウェーハ３の枚数に応じた該開き角度
に制御することができる。また、制御回路へはカウント
回路からの枚数信号のほか、マニュアルで枚数信号を入
力することができ、同様に上述の制御作用が行われる。

【００２２】所要枚数のウェーハ３が基板収納部１０に
収納され、枚数に応じてバランスシャフト２１，２１の
開き角度が設定された後、回転用モーターで回転軸１，
１が回転駆動されると、回転モーメントのバランスが正
確に取られているため、振動なく円滑に所要の回転数ま
で上昇し定常運転に入り、回転軸１とウェーハ３との軸
心間距離を長くした大きな偏心量で十分な遠心力が発生
して乾燥能力が向上し、振動のない円滑な回転によりパ
ーティクルの発生が防止される。

【００２３】乾燥が完了した後、基板収納部１０が所要
の図２の位置で保持されたのち、ロック解除用シリンダ
１９でロックラッチェット１８が解除され、サーボモー
ター１６で一対の基板押さえ１３，１４が開かれて基板
受座１２がシリンダにて上昇し基板収納部１０内のウェ
ーハを清浄化されたキャリアへ移送させることができ
る。

【００２４】

【発明の効果】この発明は、ウェーハキャリアを使用せ
ずに専用の基板収納部を備え、搬送側のウェーハキャリ
アへ基板を受取りに移動する基板収納部を大きく偏心さ
せて回転軸に装着し、収納した基板の枚数に応じてカウ
ンターウエイトの位置を変えてバランスを取る構成のた
め、回転時の振動がなく大きな遠心力を利用した高い乾
燥能力が得られ、ウェーハキャリアを使用せずに振動の
ない円滑な回転を実現して、パーティクルの発生が極め
て少なく、乾燥時に再汚染することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるスピンドライヤーの正面説明図
である。

【図２】この発明によるスピンドライヤーを回転軸方向
からみた側面説明図である。

【図３】バランスウエイトの開き角度を制御するための
制御装置の回路説明図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 側板 ３ ウェーハ ４ 発光器 ５ 受光器 １０ 基板収納部 １１ ガイド受け １２ 基板受座 １３，１４ 基板押さえ １５，２３ ウォームギア １６，２４ サーボモーター １７，２５ ウォーム １８ ロックラッチェット １９ ロック解除用シリンダ ２０ バランスウエイト部 ２１，２２ バランスシャフト ２６ ばね ２７ 摩擦ブレーキ ２８ ギア ２９ ポテンショメータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 収納した基板中心と回転軸とが偏心する
   ように基板収納部を配置し、基板収納部との相対位置を
   変更可能にしたバランスウエイトを配置した構成からな
   り、基板収納部が被乾燥物基板の円周縁に当接して保持
   するための溝部を有し、回転軸の直交方向に移動可能に
   配置された基板受座と、該溝部を有し基板受座との対向
   位置を可変に回転軸に配置した少なくとも１つの基板押
   さえとからなり、基板収納部内の基板数を予め入力ある
   いは計測した基板数信号に応じて、バランスウエイトの
   位置を変更する制御手段を有することを特徴とするスピ
   ンドライヤー