JP6554392B2 - スピンナー装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハを保持した状態で回転させ洗浄・乾燥するスピンナー装置に関する。

半導体製造プロセスにおいてウエーハを洗浄する洗浄手段には、例えば、ウエーハを１枚１枚処理していく枚葉スピン式の洗浄手段がある。この洗浄手段には、例えば、ウエーハの外周を複数の保持爪でクランプして保持し、このクランプした部分をスピン回転軸を軸に公転させることでウエーハを回転させ洗浄・乾燥するスピンナー装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。このスピンナー装置では、ウエーハの外周を保持する保持爪を回動させて開き、スピンナーテーブル上方に搬送されたウエーハを挟み込み保持させている。

すなわち、上記の例におけるスピンナー装置はスピンナーテーブルの外周部に保持爪回動軸に連結される保持爪を少なくとも３つ備えており、ウエーハを保持する際には、この少なくとも３つの保持爪を結んだ仮想的な三角形の外心とスピンナーテーブルの回転中心であるスピン回転軸とを一致させている。この少なくとも３つの保持爪を回動させる各突出部が上昇して、スピンナーテーブルがスピン回転することで、各突出部よって各保持爪と繋がる保持爪回動軸が回動し、これに伴って少なくとも３つの保持爪はスピンナーテーブルの回転中心であるスピン回転軸から離間する方向に回動されて開かれた状態となる。

そして、３つの保持爪を結んだ仮想的な三角形の外心とウエーハの中心とが一致するように、ウエーハがスピンナーテーブル上方に搬送された後、スピンナーテーブルがスピン逆回転することで、ばねの力により３つの保持爪は、スピン回転軸に近付く方向に回動し閉じていく。そして、少なくとも３つの保持爪がウエーハの外周に接触することで、ウエーハに保持爪以外が接触していない状態で、ウエーハが保持爪で保持される状態となる。

少なくとも３つの保持爪でウエーハを保持させた後、更に各保持爪回動軸から各突出部が離れるまでスピンナーテーブルをスピン逆回転させた後、突出部を下降させる。そして、突出部が下降した状態で、スピンナーテーブルをスピン回転させ各保持爪をスピン回転軸を軸にして公転させることによって、少なくとも３つの保持爪によって保持されたウエーハＷをスピン回転させる。次いで、各保持爪により保持されるウエーハＷの上面及び下面に対して、洗浄水供給手段から洗浄水を供給しながら、スピン回転洗浄を行う。その後、洗浄水の供給を停止させ、ウエーハの回転を高速回転に切換えて、遠心力により洗浄水を外周方向に向かって吹き飛ばして乾燥させる。この乾燥の際には、例えば乾燥エアーを吹き付けることにより、さらに高速で乾燥させることもある。

特許第３９０９９１５号公報 特開２０１５−１２２４００号公報

ここで、スピンナー装置の製造において、理想的には、少なくとも３つの保持爪は、スピン回転軸を中心としてスピンナーテーブル上に周方向に正確に等間隔に配設され、また、各保持爪に対応する少なくとも３つの突出部もスピン回転軸を中心に正確に等間隔に配設される。この場合には、ウエーハの外周に少なくとも３つの保持爪を接触させた時に、各保持爪は同じ回動角度でウエーハを保持することができる。よって、保持爪がウエーハを保持したことを検出する少なくとも３つのセンサも、スピン回転軸を中心に周方向に等間隔に配設される。

しかし、３つの保持爪と３つの突出部と３つのセンサとを正確に等間隔で配置させることは困難である。さらに、ウエーハをスピンナーテーブル上方に搬送し保持爪で挟み込み保持する際に、ウエーハの中心とスピン回転軸の軸心とを正確に一致させてウエーハをスピンナーテーブル上方に搬送し位置付けることは難しく、保持爪で保持されるウエーハの中心がスピン回転軸の軸心からずれる場合がある。この状態で、ウエーハがスピン回転すると、スピン回転により発生する遠心力が各保持爪に均等にかからないことから、保持爪によるウエーハの保持が保たれず、ウエーハが吹き飛び落下してしまうことがある。

よって、スピンナー装置において、ウエーハの中心がスピン回転軸の軸心からずれた状態で保持爪によりウエーハが保持されたときに、ウエーハの中心のずれを認識するという課題が生じる。

上記課題を解決するための本発明は、少なくとも３つの保持爪をウエーハの外周に接触させてウエーハを保持する保持機構と、スピン回転軸を軸として該保持機構を回転させる回転駆動部を備えるスピン回転機構と、を備えるスピンナー装置であって、ウエーハの中心が該スピン回転軸の軸心と一致しているか否かを判断する判断手段を備え、該保持機構は、保持爪の位置に応じた出力を行う出力部を備え、該判断手段は、少なくとも３つの該保持爪が保持したウエーハの中心と該スピン回転軸の軸心とが一致したときのそれぞれの該保持爪に対応した出力部からの出力値を記憶する記憶部と、該スピン回転軸が所定角度回転したときの該出力部の出力値が、該記憶部が記憶した少なくとも１つの保持爪の出力値と一致するか否かに基づきウエーハのずれを判断する判断部と、を備えたスピンナー装置である。

前記出力部は、保持爪回動軸を軸に前記保持爪を回動させてウエーハを保持したときの該保持爪の位置を検出するセンサと、該保持爪と共に該保持爪回動軸を軸に回動し該センサを反応させる反応部と、該反応部で該センサを反応させる量を電圧に変換するアンプとを備えるものとすると好ましい。

本発明に係るスピンナー装置は、少なくとも３つの保持爪をウエーハの外周に接触させてウエーハを保持する保持機構と、スピン回転軸を軸として保持機構を回転させる回転駆動部を備えるスピン回転機構と、ウエーハの中心がスピン回転軸の軸心と一致しているか否かを判断する判断手段とを備え、保持機構は、保持爪の位置に応じた出力を行う出力部を備え、判断手段は、少なくとも３つの保持爪が保持したウエーハの中心とスピン回転軸の軸心とが一致したときのそれぞれの保持爪に対応した出力部からの出力値を記憶する記憶部と、スピン回転軸が所定角度回転したときの出力部の出力値が、記憶部が記憶した少なくとも１つの保持爪の出力値と一致するか否かに基づきウエーハのずれを判断する判断部とを備えるものとしたことで、ウエーハ自体がスピン回転する前にウエーハの中心のスピン回転軸からのずれを認識することができる。したがって、この認識に基づいてウエーハの位置を補正することができ、少なくとも３つの保持爪によりウエーハを確実に保持することが可能となる。

スピンナー装置の一例を示す（Ａ）平面視断面図及び（Ｂ）側面視破断図である。 ウエーハを搬入可能な状態にあるスピンナー装置において、ウエーハを保持しようとする状態を示す（Ａ）平面視断面図及び（Ｂ）側面視破断図である。 ウエーハのセンタリングが正確に行われた状態でウエーハを保持しているスピンナー装置において、ウエーハが回転可能である状態を示す（Ａ）平面視断面図及び（Ｂ）側面視破断図である。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すスピンナー装置１は、基台１１と、洗浄水の飛散を防止するケース１２と、少なくとも３つの保持爪３１１をウエーハＷの外周Ｗｄに接触させウエーハＷを保持する保持機構３と、スピン回転軸４０ａを軸として保持機構３を回転させる回転駆動部４１を備えるスピン回転機構４と、保持機構３によって保持されたウエーハＷに洗浄水を供給する洗浄水供給手段１３とを備え、例えば研削装置に搭載され、ウエーハＷを洗浄し、乾燥させる機能を有している。

図１（Ｂ）に示すように、ケース１２は、有底円筒状に形成され、底面に排水口１２１を備え、円筒状の基台１１の外周側に固定されている。

スピン回転機構４は、スピンナー装置１の中央部に配設されており、保持機構３に接続される回転シャフト４０と、回転シャフト４０の軸中心となるスピン回転軸４０ａと、スピン回転軸４０ａを軸として保持機構３を回転させるモータなどの回転駆動部４１とを少なくとも備えている。

回転シャフト４０は、例えば、円柱状に形成されており、その軸心であるスピン回転軸４０ａの軸方向は水平面に対して直交する方向（Ｚ軸方向）となっている。回転シャフト４０は、基台１１の内周側に配設され、軸受４２を介して基台１１により回転可能に支持されている。回転シャフト４０には、回転シャフト４０の中央をＺ軸方向に貫く貫通孔４０ｂが形成されている。軸受４２の上方には、パッキン４３が配設されており、貫通孔４０ｂを通り貫通孔４０ｂの上端から噴出した洗浄水が回転シャフト４０と基台１１との間の隙間から漏れるのを防ぐ。

回転シャフト４０の下端側には、モータなどの回転駆動部４１がロータリージョイント４４を介して接続されており、回転駆動部４１が回転シャフト４０を回転させることに伴って、保持機構３も回転する。

ロータリージョイント４４には洗浄水を供給する洗浄水供給手段１３が接続されている。洗浄水供給手段１３は、ロータリージョイント４４に一端が連通する給水管１３１と、給水管１３１のもう一端が連通する洗浄水供給源１３０とを備えている。洗浄水供給源１３０から供給された洗浄水は、給水管１３１を通り、ロータリージョイント４４から貫通孔４０ｂへ流入し、貫通孔４０ｂの上端から噴出する。また、洗浄水供給手段１３は、洗浄水供給源１３０から供給される洗浄水を噴出する図示しない洗浄水ノズルを備えており、洗浄水ノズルは、その噴出口が上プレート３２の上面に対するように設置されている。

保持機構３は、回転シャフト４０に固定された上プレート３２と、上プレート３２に配設された少なくとも３つの保持部３１ａ〜３１ｃと、円環板状の下プレート３４と、下プレート３４を昇降させる昇降部３５ａ、３５ｂと、各保持爪３１１の位置に応じた出力を行う出力部３６ａ〜３６ｃとを備えている。なお、本実施形態においては、保持機構３は３つの保持部３１ａ〜３１ｃを備えているが、保持機構３が備える保持部を４つ以上として、４つ以上の保持爪３１１でウエーハＷをより確実に保持できるものとしてもよい。そして、保持部を４つ以上とすることに付随して、その他の各構成（出力部の数等）もそれぞれ変更可能である。

上プレート３２は、例えば、外形が円環板状であり、その中心に回転シャフト４０が嵌め込まれて回転シャフト４０の上部と一体となった状態で、ケース１２内に配設されており、回転シャフト４０が回転することに伴って回転する。

上プレート３２の外周領域には、例えば、上プレート３２の厚み方向に貫通して形成された貫通孔が３つ設けられており、その各貫通孔にはベアリング３２１がそれぞれ配設されている。保持部３１ａ〜３１ｃは、それぞれ軸方向がＺ軸方向である保持爪回動軸３１９を軸として回動可能に、ベアリング３２１を介して上プレート３２に配設されている。保持部３１ａ〜３１ｃの各保持爪回動軸３１９は、回転シャフト４０のスピン回転軸４０ａを中心として、周方向に、等間隔（図示の例では、１２０度ずつの間隔）離間して配置されている。これにより、ウエーハＷの中心Ｗｏとスピン回転軸４０ａの軸心とを一致させて上プレート３２上にウエーハＷが搬入された場合には、保持部３１ａ〜３１ｃにより、ウエーハＷを三方から均等な力で保持することができる。

保持部３１ｂ及び保持部３１ｃの構成は、保持部３１ａの構成と同様であるから、以下に保持部３１ａの構成についてのみ説明する。保持部３１ａは、ウエーハＷの外周Ｗｄに接触する保持爪３１１と、保持爪回動軸３１９を軸として保持爪３１１を回動させるアーム(a)３１２と、回動の軸となる保持爪回動軸３１９と、上プレート３２の下面側に配置されたアーム(b)３１４と、アーム(b)３１４の先端において上側に突出して配置された柱部３１５と、上プレート３２に固定され下側に突出する柱部３１７と、２つの柱部３１５，３１７の間に設けられたばね３１６とを備える。保持爪３１１は、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂などの硬いプラスチックで形成されている。アーム(a)３１２は、一方の端に保持爪３１１が固定され、他方の端に保持爪回動軸３１９が固定され、保持爪回動軸３１９の回転に伴って回動し、保持爪３１１を上プレート３２の上方で移動させる。

例えば、アーム(a)３１２の側面はスピン回転軸側へ円弧状に膨らんだ形状としており、上プレート３２が回転すると、保持部３１ａの周囲に相対的な空気流を発生させる。この空気流により発生した揚力は、スピン回転軸４０ａに近付く方向へと保持爪３１１を付勢する。

アーム(b)３１４は、一方の端に保持爪回動軸３１９が固定され、保持爪回動軸３１９の回転に伴って回動する。柱部３１５は、アーム(b)３１４の他方の端に固定され、アーム(b)３１４の回動に伴って移動する。柱部３１５の移動により２つの柱部３１５，３１７の間の距離が大きくなると、ばね３１６の弾性により、２つの柱部３１５，３１７の間の距離を縮める方向の力が発生する。これにより、スピン回転軸４０ａに近付く閉じ方向に保持爪３１１が付勢される。

下プレート３４は、水平面に平行でスピン回転軸４０ａと同軸の円環板状であり、中央に円形の開口３４１を有しており、開口３４１に回転シャフト４０を貫通させた状態でケース１２内に配置されている。回転シャフト４０は開口３４１に遊嵌しており、回転シャフト４０が回転しても、下プレート３４は回転しない。また、下プレート３４は、下側の面に、＋Ｚ方向に突出する３つの突出部３４２ａ〜３４２ｃを備えている。

各昇降部３５ａ，３５ｂは、例えば、エアシリンダであり、それぞれ、下プレート３４の下面に接続されたピストン３５２と、ピストン３５２をＺ軸方向に平行に移動させるシリンダ３５１とを備え、シリンダ３５１がピストン３５２を昇降させることにより、下プレート３４をＺ軸方向に上下動させる。

出力部３６ｂ及び出力部３６ｃの構成は、出力部３６ａの構成と同様であるから、以下に出力部３６ａの構成についてのみ説明する。出力部３６ａは、例えば、保持爪回動軸３１９を軸に保持爪３１１を回動させてウエーハＷを保持したときの保持爪３１１の位置を検出するセンサ３６０と、保持爪３１１と共に保持爪回動軸３１９を軸に回動しセンサ３６０を反応させる反応部３６１と、反応部３６１でセンサ３６０を反応させる量を電圧に変換するアンプ３６２とを備える。

センサ３６０は、例えば、アンプ分離型の静電容量形近接センサであり、図示の例では円板状に形成されており、トランジスタを含む図示しない発振回路と検出電極とを備えている。センサ３６０は、下プレート３４の上面でかつ突出部３４２ａの近傍（出力部３６ｂにおいては、下プレート３４の上面でかつ突出部３４２ｂの近傍であり、出力部３６ｃにおいては、下プレート３４の上面でかつ突出部３４２ｃの近傍となる）に配設されている。
反応部３６１がセンサ３６０に近接するとセンサ３６０と大地との間に発生する静電容量が変化し、発振回路の発振状態が変化する。そして、その変化を検出して反応部３６１の近接を検知する。

反応部３６１は、例えば、金属又は樹脂を円板状に形成したものであり、保持部３１ａのアーム(b)３１４の先端部下面（出力部３６ｂにおいては、保持部３１ｂのアーム(b)３１４の先端部下面となり、出力部３６ｃにおいては、保持部３１ｃのアーム(b)３１４の先端部下面となる）に配設されており、保持爪回動軸３１９の回動に伴って、保持爪回動軸３１９を軸にして水平面内で回動する。反応部３６１が水平面内で回動しそれぞれがセンサ３６０の上方を非接触で通過する際に、Ｚ軸方向から反応部３６１及びセンサ３６０を視認した場合に把握できる反応部３６１とセンサ３６０との重なり領域Ｓが形成される。重なり領域Ｓの面積は、反応部３６１の回動（すなわち、保持爪回動軸３１９の回転）により増減する量であり、重なり領域Ｓが大きいほど検出電極の静電容量が大きくなり、重なり領域Ｓが小さいほど検出電極の静電容量も小さくなる。

アンプ３６２は、センサ３６０に接続されており、反応部３６１でセンサ３６０を反応させる量（本実施形態においては、センサ３６０が静電容量形近接センサであることから、重なり領域Ｓの面積に比例する検出電極の静電容量）を電圧に変換して出力する。つまり、重なり領域Ｓが大きいほど高い電圧を検出信号として出力し、重なり領域Ｓが小さいほど低い電圧を検出信号として出力する。
また、静電容量形近接センサ以外に反応部３６１が金属の場合には誘導形近接センサでもよい。

スピンナー装置１は、ウエーハＷの中心Ｗｏがスピン回転軸４０ａの軸心と一致しているか否かを判断する判断手段５を備えている。判断手段５は、少なくとも３つの保持爪３１１が保持したウエーハＷの中心Ｗｏとスピン回転軸４０ａの軸心とが一致したときのそれぞれの保持爪３１１に対応した出力部３６ａ〜３６ｃからの出力値を記憶する記憶部５０と、スピン回転軸４０ａが所定角度（すなわち、各保持爪３１１がウエーハＷの外周Ｗｄに接触した際のスピン回転軸４０ａの回転角度）回転したときの出力部３６ａ〜３６ｃの出力値が、記憶部５０が記憶した少なくとも１つの保持爪３１１の出力値と一致するか否かに基づきウエーハＷのずれを判断する判断部５１とを備えている。

少なくともメモリ等の記憶素子からなる記憶部５０は、例えば、第１の記憶部５０ａ、第２の記憶部５０ｂ及び第３の記憶部５０ｃからなり、それぞれが、出力部３６ａ〜３６ｃの各アンプ３６２に配線を介して接続されており、各アンプ３６２から検出信号が送られてくる。そして、第１の記憶部５０ａ〜第３の記憶部５０ｃは、送られてきた検出信号に基づく出力部３６ａ〜３６ｃそれぞれの出力値を記憶する。そして、第１の記憶部５０ａ〜第３の記憶部５０ｃには、ＣＰＵ等からなる判断部５１が配線を介して接続されている。

以下に、図１〜図３を用いて、スピンナー装置１がウエーハＷを保持した後、ウエーハＷを洗浄する手順を説明する。ここでは、ウエーハＷの中心Ｗｏとスピン回転軸４０ａとのずれ等がなく、少なくとも３つの保持爪３１１によりウエーハＷが正確にセンタリングされ保持される場合を想定している。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、昇降部３５ａ，３５ｂが下プレート３４を＋Ｚ方向へ上昇させて、下プレート３４の突出部３４２ａ〜３４２ｃを、保持部３１ａ〜３１ｃの各アーム(b)３１４に接触する高さまで上昇させる。

次に、回転駆動部４１が回転シャフト４０を所定方向に回転させると、保持部３１ａ〜３１ｃの各アーム(b)３１４に下プレート３４の突出部３４２ａ〜３４２ｃがそれぞれ当接し、保持爪回動軸３１９を軸にしてアーム(b)３１４が回動する。これに伴って、アーム(a)３１２が回動し、各保持爪３１１がスピン回転軸４０ａから離れる方向Ｒ１に周回移動する。各保持爪３１１が開き、各保持爪３１１とスピン回転軸４０ａとの間の距離がウエーハＷの半径より大きくなるので、開いた３つの保持爪３１１で囲まれた中央に円板状のウエーハＷを搬入することができる。また、ばね３１６が、例えば伸長し、ばね３１６の弾性（伸縮性）により、２つの柱部３１５，３１７の間の距離を縮める方向の力が発生する。

次いで、スピン回転軸４０ａの軸心線上にウエーハＷの中心Ｗｏが位置するようウエーハＷを位置付けて搬入する。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ウエーハＷの搬入後、回転駆動部４１が回転シャフト４０を逆方向に回転させると、保持部３１ａ〜３１ｃの各アーム(b)３１４が下プレート３４の突出部３４２ａ〜３４２ｃからそれぞれ離れ、ばね３１６の付勢力により、保持爪回動軸３１９を軸にしてアーム(b)３１４が逆方向に回動する。これに伴って、アーム(a)３１２が逆方向に回動し、各保持爪３１１がスピン回転軸４０ａに近付く閉じ方向Ｒ２に周回移動して、ウエーハＷの外周Ｗｄに接触する。各保持爪３１１は、各ばね３１６により、スピン回転軸４０ａに近付く方向へ付勢されているので、その力で、ウエーハＷがクランプされ、保持される。ここで、ウエーハＷの中心Ｗｏがスピン回転軸４０ａの軸心と一致して搬入されていることから、保持部３１ａ〜３１ｃを結ぶ仮想的な三角形の外心とウエーハＷの中心Ｗｏとが一致する。したがって、３つの保持爪３１１の水平面内における回転角度（例えば、各保持爪回動軸３１９を軸中心として想定する）も同一となり、３つの保持爪３１１はウエーハＷを均一な力で正確に保持する。

次いで、昇降部３５ａ，３５ｂが下プレート３４を−Ｚ方向に下降させ、上プレート３２が回転しても、各アーム(b)３１４に突出部３４２ａ〜３４２ｃが当たらない位置に退避させる。各保持爪３１１がウエーハＷの外周Ｗｄに接触したとき、ばね３１６は、例えば、自然長まで縮みきらずに途中で止まることになり、ばね３１６の付勢力はなくならず、保持爪３１１によるウエーハＷの保持は保たれる。このように、スピン回転運動を利用して、各保持爪３１１の開閉をするので、可動部を増やすことなく、各保持爪３１１を開閉することができる。

このようにしてウエーハＷが保持された状態で、回転駆動部４１が回転シャフト４０を回転させ、上プレート３２及び保持部３１ａ〜３１ｃを回転させると、保持部３１ａ〜３１ｃに保持されたウエーハＷが回転する。洗浄水供給源１３０から供給される洗浄水は、ロータリージョイント４４を介して貫通孔４０ｂの上端から噴出し、ウエーハＷの下側の面を洗浄する。洗浄水供給源１３０から供給され図示しない洗浄ノズルから噴出した洗浄水は、ウエーハＷの上面を洗浄する。ここで、保持部３１ａ〜３１ｃがウエーハＷの外周Ｗｄをクランプして保持するので、ウエーハＷの両面全面が洗浄される。そして、洗浄に供された洗浄水は、排水口１２１から排水される。

洗浄が終了したら、洗浄水供給源１３０からの洗浄水の供給を停止する。その後、回転駆動部４１が高速回転を続けると、ウエーハＷの上面及び下面に付着した洗浄水が遠心力により飛ばされ、ウエーハＷが乾燥される。この乾燥の際には、例えば乾燥エアーをウエーハＷに吹き付けることにより、さらに高速で乾燥させるものとしてもよい。
また、乾燥エアーを吹き付けない場合は、洗浄水で洗浄する時よりも高速で回転させ遠心力で洗浄水を吹き飛ばし乾燥させてもよい。

以下に、図１〜３を用いて、ウエーハＷの中心Ｗｏのずれを認識する場合の、スピンナー装置１の各構成の動作及び認識方法について説明する。

まず、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ウエーハＷの中心Ｗｏがスピン回転軸４０ａの軸心と一致した状態で、保持部３１ａ〜３１ｃの各保持爪３１１によりウエーハＷがスピンナー装置１に保持されたときの（すなわち、ウエーハＷのセンタリングがなされたときの）、３つの出力部３６ａ〜３６ｃの出力値Ｄ１ａ、出力値Ｄ１ｂ及び出力値Ｄ１ｃが測定される。
なお、図３では、保持爪の回動角度を分かりやすくするため、突出部３４２ａ〜３４２ｃをスピン回転軸４０ａを軸に回転させているが、スピン回転軸４０ａを回転させたとき保持爪３１ａ〜３１ｃが回転される。

ここで、ウエーハＷのセンタリングが確実になされているかを否か判断する場合には、例えば、回転駆動部４１が回転シャフト４０を回転させ、保持部３１ａ〜３１ｃに保持されたウエーハＷを回転させ、ウエーハＷの外周がスピン回転軸４０ａを中心とする円を描くか否かで判断する。すなわち、例えば、保持爪３１１により保持されたウエーハＷの外周Ｗｄにマーキングを形成し（ここで用いられるウエーハＷは、例えば、試験用のウエーハであってもよい。）、次いで、ウエーハＷを回転させる。回転しているウエーハＷの上方に、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ等を備える高速度カメラを設置し、回転しているウエーハＷの上面を高速で連続撮影する。そして、撮像された撮像画から、ウエーハＷの外周Ｗｄに形成したマーキングが、スピン回転軸４０ａを中心とする円を描いているか否かを判断する。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ウエーハＷのセンタリングが確実になされている場合であっても、３つの出力部３６ａ〜３６ｃの出力値Ｄ１ａ、出力値Ｄ１ｂ及び出力値Ｄ１ｃは、３つの保持爪３１１、３つの突出部３４２ａ〜３４２ｃ、３つのセンサ３６０の取りつけ具合により異なる。すなわち、保持部３１ａ〜３１ｃの各保持爪回動軸３１９の回転角度は同一にならないため、保持部３１ａにおけるセンサ３６０と反応部３６１の重なり領域Ｓ１ａ、保持部３１ｂにおけるセンサ３６０と反応部３６１との重なり領域Ｓ１ｂ、及び保持部３１ｃにおけるセンサ３６０と反応部３６１との重なり領域Ｓ１ｃの面積はそれぞれ異なる。各重なり領域Ｓ１ａ〜Ｓ１ｃの各面積に比例する各センサ３６０の静電容量が、保持部３１ａ〜３１ｃの各アンプ３６２により電圧に変換されて、３つの出力部３６ａ〜３６ｃの出力値Ｄ１ａ、出力値Ｄ１ｂ及び出力値Ｄ１ｃとなる。

３つの出力部３６ａ〜３６ｃの基準となる出力値Ｄ１ａ、出力値Ｄ１ｂ及び出力値Ｄ１ｃについての情報は、それぞれ、第１の記憶部５０ａ〜第３の記憶部５０ｃに送信されて記憶される。次いで、ウエーハＷが３つの保持爪３１１から外される。

なお、各ウエーハＷの外径の微差も考慮して、ウエーハＷを各保持爪３１１により保持しスピン回転させた場合に、遠心力によるウエーハＷの保持爪３１１から離脱を起こさせない許容値（ウエーハ径許容値）を設定してもよい。この許容値は、例えば、重なり領域Ｓの面積を基準として定められる。例えば、図３（Ａ）に示すウエーハＷより小径のウエーハＷ１を正確にセンタリングして、少なくとも３つの保持爪３１１により保持した場合には、図示の例では、ウエーハＷを保持している場合に比して、各保持爪回転軸３１９の回転角度が大きくなり、各保持爪３１１はよりスピン回転軸４０ａに近付いた位置でウエーハＷ１を保持することになる。したがって、図示の例では、保持爪３１１がウエーハＷ１を保持した場合のセンサ３６０と反応部３６１との重なり領域Ｓmin（図には不図示）の面積は、センサ３６０と反応部３６１との重なり領域Ｓ１ａの面積よりも小さくなる。同じように、保持爪３１１がウエーハＷよりも大径のウエーハを保持した場合のセンサ３６０と反応部３６１との重なり領域Ｓmax（図には不図示）を設定し、ウエーハ径許容最小値（領域Ｓminの面積における出力値）≦（基準となる出力値Ｄ１ａ、出力値Ｄ１ｂ及び出力値Ｄ１ｃ）≦ウエーハ径許容最大値（領域Ｓmaxの面積）を設定してもよい。

スピン回転軸４０ａが所定角度（各保持爪３１１がウエーハＷの外周Ｗｄに接触した際のスピン回転軸４０ａの回転角度）回転したときの出力部３６ａ〜３６ｃの出力値についての情報は、判断部５１に送信される。判断部５１は、例えば、第１の記憶部５０ａ、第２の記憶部５０ｂ及び第３の記憶部５０ｃにそれぞれ記憶されている基準となる出力値Ｄ１ａ、出力値Ｄ１ｂ及び出力値Ｄ１ｃと、各出力値Ｄ２ａ、出力値Ｄ２ｂ及び出力値Ｄ２ｃとが全て異なっていることから、ウエーハＷの中心Ｗｏがスピン回転軸４０ａの軸心に対してずれていると判断する。なお、判断部５１は、例えば、１つの保持部３１ａの保持爪３１１に対応する出力部３６ａの出力値Ｄ２ａと、第１の記憶部５０ａに記憶されている出力値Ｄ１ａとだけに基づき、ウエーハＷの中心Ｗｏがスピン回転軸４０ａの軸心に対してずれていると判断してもよい。

上記のように、スピンナー装置１は、少なくとも３つの保持爪３１１をウエーハＷの外周Ｗｄに接触させウエーハＷを保持する保持機構３と、スピン回転軸４０ａを軸として保持機構３を回転させる回転駆動部４１を備えるスピン回転機構４と、ウエーハＷの中心Ｗｏがスピン回転軸４０ａの軸心と一致しているか否かを判断する判断手段５とを備え、保持機構３は、３つの各保持爪３１１の位置に応じた出力を行う出力部３６ａ〜３６ｃを備え、判断手段５は、３つの保持爪３１１が保持したウエーハＷの中心Ｗｏとスピン回転軸４０ａの軸心とが一致したときのそれぞれの保持爪３１１に対応した出力部３６ａ〜３６ｃからの出力値Ｄ１ａ〜Ｄ１ｃを記憶する第１の記憶部５０ａ〜第３の記憶部５０ｃと、スピン回転軸４０ａが所定角度回転したときの出力部３６ａ〜３６ｃの出力値Ｄ２ａ〜Ｄ２ｃが、第１の記憶部５０ａ〜第３の記憶部５０ｃが記憶した３つの保持爪３１１の出力値Ｄ１ａ〜Ｄ１ｃとそれぞれ一致するか否かに基づきウエーハＷのずれを判断する判断部５１とを備えるものとしたことで、ウエーハＷ自体をスピン回転する前、すなわち、ウエーハＷが３つの保持爪３１１で保持された段階で、ウエーハＷの中心Ｗｏのスピン回転軸４０ａからのずれを認識することができる。そして、この認識に基づいて、ウエーハＷの位置を補正すること等によって、少なくとも３つの保持爪３１１によりウエーハを確実に保持することが可能となる。
ウエーハＷの位置を補正する場合は、例えば、保持爪３１１で保持されるウエーハＷが保持爪３１１からウエーハＷを落下させない程度で僅かに保持爪３１１を開く方向に回動させたのち再び保持爪３１１でウエーハＷを挟み保持させることで保持爪３１１で保持されるウエーハＷの位置が補正される。

また、出力部３６ａ〜３６ｃを、各保持爪回動軸３１９を軸に各保持爪３１１を回動させてウエーハＷを保持したときの保持爪３１１の位置を検出するセンサ３６０と、保持爪３１１と共に保持爪回動軸３１９を軸に回動しセンサ３６０を反応させる反応部３６１と、反応部３６１でセンサ３６０を反応させる量を電圧に変換するアンプ３６２とを備えるものと、スピン回転軸４０ａの回転角度に基づく出力部３６ａ〜３６ｃの出力値を、各保持爪回動軸３１９の回転角度（すなわち、３つの保持爪３１１の回転角度）に連関させるものとしたことで、ウエーハＷ自体をスピン回転する前、すなわち、ウエーハＷが３つの保持爪３１１で保持された段階で、ウエーハＷの中心Ｗｏのスピン回転軸４０ａからのずれを認識することができる。

なお、本発明に係るスピンナー装置１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている各構成の大きさや形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

例えば、出力部３６ａ〜３６ｃは、センサ３６０が検出電極のみからなる電極分離形の静電容量形近接センサを備えるものとしてもよい。また、例えば、出力部３６ａ〜３６ｃは、センサ３６０が、受光素子と発光素子とを備え反射光の受光量や変調位相等の情報を用いて対象物体との距離や傾き等を同時に測定することのできる光学式近接センサ等からなるものとしてもよい。

１：スピンナー装置 １１：基台 １２：ケース １２１：排水口
１３：洗浄水供給手段 １３０：洗浄水供給源 １３１：給水管
３：保持機構 ３２：上プレート ３２１：ベアリング
３４：下プレート ３４１：開口 ３４２ａ〜３４２ｃ：突出部
３５ａ、３５ｂ：昇降部 ３５１：シリンダ ３５２：ピストン ３１９：保持爪回動軸
３１ａ〜３１ｃ：保持部 ３１１：保持爪 ３１２：アーム(a)、３１４：アーム(b)
３１６：ばね
３１５、３１７：柱部
３６ａ〜３６ｃ：出力部 ３６０：センサ ３６１：反応部 ３６２：アンプ
４：スピン回転機構 ４０：回転シャフト ４０ａ：スピン回転軸 ４０ｂ：貫通孔
４１：回転駆動部 ４２：軸受け ４３：パッキン ４４：ロータリージョイント
５：判断手段 ５０：記憶部 ５０
Ｗ：ウエーハ Ｗｄ：ウエーハの外周

Claims (2)

1. 少なくとも３つの保持爪をウエーハの外周に接触させてウエーハを保持する保持機構と、スピン回転軸を軸として該保持機構を回転させる回転駆動部を備えるスピン回転機構と、を備えるスピンナー装置であって、
   ウエーハの中心が該スピン回転軸の軸心と一致しているか否かを判断する判断手段を備え、
   該保持機構は、保持爪の位置に応じた出力を行う出力部を備え、
   該判断手段は、少なくとも３つの該保持爪が保持したウエーハの中心と該スピン回転軸の軸心とが一致したときのそれぞれの該保持爪に対応したそれぞれの出力部からの出力値を記憶する記憶部と、
   該スピン回転軸が所定角度回転したときの該出力部の出力値が、該記憶部が記憶した保持爪の出力値と一致するか否かに基づきウエーハのずれを判断する判断部と、
   を備えたスピンナー装置。
2. 前記出力部は、保持爪回動軸を軸に前記保持爪を回動させてウエーハを保持したときの該保持爪の位置を検出するセンサと、該保持爪と共に該保持爪回動軸を軸に回動し該センサを反応させる反応部と、該反応部で該センサを反応させる量を電圧に変換するアンプと、
   を備える請求項１に記載のスピンナー装置。

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