(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の上端部に回転盤が配設され、該回転盤の同心円上に複数のクランプ部材が所定間隔で回転自在に配設され、該クランプ部材には該クランプ部材の回転中心に対して偏心した位置にクランプ凸部が形成され、前記クランプ部材が回転されることにより前記クランプ凸部が板材の周縁部に当接してクランプするように設定される一方、
前記回転軸の周囲に該回転軸と共に回転可能な筒体が該回転軸に対して相対回転可能に配設され、該筒体と前記クランプ部材とが連結部材を介して連結され、該連結部材がバネ性を有するように中間部を細く形成したリンク部材から構成され、
前記筒体の周囲に前記回転軸及び前記筒体と共に回転可能なリング部材が上下動可能に配設され、該リング部材に駆動装置により上下動されるアームが連結され、該アームにより前記リング部材が上下動されたときに前記回転軸と前記筒体とを相対的に所定角度回転させるカム機構が設けられ、
前記リング部材の上下動により前記筒体が前記回転軸に対して相対回転されたときに、前記連結部材を介して前記クランプ部材が回転されて前記クランプ部材にて前記板材がクランプされ、前記リング部材の回転時には、前記アームに対して該リング部材が相対的に回転するように構成されていることを特徴とする板材クランプ装置。
【請求項２】
前記回転軸は、筒状を呈し、内部に固定軸が挿通され、該固定軸に流体を通す流通路が形成され、該流通路と連続して前記板材の裏面に前記流体を噴射する噴射ノズルが配設され、該噴射ノズルは前記回転軸の中心線とオフセットされた位置で、噴射方向が前記板状の裏面中央部の斜め上方に向けて噴射されるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の板材クランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ等の板材をクランプする装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から半導体ウエハの製造工程では、半導体ウエハをスライスした後、ポリッシングを行い、次いで、洗浄を行うようにしている。この洗浄工程等においては、円盤状の板材である半導体ウエハをクランプし、その半導体ウエハに酸を掛けた後、純水で洗い流し、その後、その半導体ウエハを高速回転させて、純水を振り落とすと共に、Ｎ２を掛けて乾燥させるようにしている。高速回転させることにより、短時間で乾燥できるようにして洗浄工程に掛かる時間を短縮するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、ウエハを高速で回転させたり、回転速度を急激に変化させたりする必要があるため、クランプ機構が重量物であると、大きな遠心力が作用し、大きな振動が発生すると共に、回転駆動装置も大きな出力が得られる大型の装置が必要となってしまう。
【０００４】
そこで、この発明は、高速で回転させた場合でも、大きな振動が発生するのを抑制すると共に、回転駆動装置を小型化できるようにする板材クランプ装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、回転軸の上端部に回転盤が配設され、該回転盤の同心円上に複数のクランプ部材が所定間隔で回転自在に配設され、該クランプ部材には該クランプ部材の回転中心に対して偏心した位置にクランプ凸部が形成され、前記クランプ部材が回転されることにより前記クランプ凸部が板材の周縁部に当接してクランプするように設定される一方、前記回転軸の周囲に該回転軸と共に回転可能な筒体が該回転軸に対して相対回転可能に配設され、該筒体と前記クランプ部材とが連結部材を介して連結され、該連結部材がバネ性を有するように中間部を細く形成したリンク部材から構成され、前記筒体の周囲に前記回転軸及び前記筒体と共に回転可能なリング部材が上下動可能に配設され、該リング部材に駆動装置により上下動されるアームが連結され、該アームにより前記リング部材が上下動されたときに前記回転軸と前記筒体とを相対的に所定角度回転させるカム機構が設けられ、前記リング部材の上下動により前記筒体が前記回転軸に対して相対回転されたときに、前記連結部材を介して前記クランプ部材が回転されて前記クランプ部材にて前記板材がクランプされ、前記リング部材の回転時には、前記アームに対して該リング部材が相対的に回転するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記回転軸は、筒状を呈し、内部に固定軸が挿通され、該固定軸に流体通路が形成され、該流体通路と連続して前記板材の裏面に前記流体を噴射する噴射ノズルが配設され、該噴射ノズルは前記回転軸の中心線とオフセットされた位置で、噴射方向が前記板状の裏面中央部に向けて斜め上方に噴射されるように配置されたことを特徴とする
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１１】
図１乃至図８には、この発明の実施の形態を示す。
【００１２】
まず構成を説明すると、この実施の形態の板材クランプ装置１は、半導体ウエハＷをクランプして高速で回転させる構成を備えており、洗浄工程に使用されるものである。
【００１３】
この板材クランプ装置１は、中心側から、「固定軸」としての第１筒体３、「回転軸」としての第２筒体４、「筒体」としての第３筒体５を有している。その第１筒体３は、下端部がベース部材６に固定される一方、上端部に中央固定円盤７が固定され、中心に流体を流す流通路３ａが形成されている。また、その中央固定円盤７には、図１及び図２に示すように、流通路３ａと連続する一対の噴射ノズル７ａが円盤７の中心線とオフセットされた位置で互いに中央側の斜め上方に向けて配設され、この噴射ノズル７ａから純水やＮ２がウエハＷの裏面側に向けて噴射されるようになっている。
【００１４】
また、その第１筒体３の周囲には、第２筒体４が上端部側と下端部側においてベアリング８を介して回転自在に配設され、下側のベアリング８にベルビルスプリング１０が摺接し、このベルビルスプリング１０が第１筒体３に螺合されたナット１１上に載置されている。そして、その第２筒体４の上端部には、「回転盤」としての回転円盤１２がボルト１３により固定されている。
【００１５】
この回転円盤１２には、計５つのクランプ部材１５が同心円上に等間隔に配置されている。このクランプ部材１５は、図１及び図２に示すように、軸部１５ａが回転円盤１２の嵌合孔１２ａに回転自在に嵌合され、上面部側に半導体ウエハＷを支持する支持凸部１５ｂが突設されると共に、回転中心Ｏに対して偏心した位置にクランプ凸部１５ｃが突設されている。このクランプ部材１５が後述する機構により、図２中矢印方向（反時計回り）に回転されることにより、回転中心Ｏに対して偏心した位置に形成されたクランプ凸部１５ｃが半導体ウエハＷの周縁部に当接してクランプされるようになっている。
【００１６】
その第２筒体４の下端部の周囲には、図１及び図３等に示すように、Ｖベルトプーリ１７が固定され、このＶベルトプーリ１７とモータ１８側の駆動プーリ１９との間にＶベルト２０が巻回されている。これにより、モータ１８が駆動されると、Ｖベルト２０を介して第２筒体４が回転されるようになっている。そして、この第２筒体４の回転数が光電素子２２により、検出されるようになっている。
【００１７】
一方、前記クランプ部材１５を回転させる機構として前記第３筒体５等が設けられている。すなわち、その第３筒体５は、上部側と下部側がベアリング２３を介して前記第２筒体４に対して回動可能に配置されている。そして、この第３筒体５の上端部に中間部材２４が固定され、この中間部材２４に「連結部材」としての第１リンク部材２５の一端部がネジ部材２６により回動自在に取り付けられ、その第１リンク部材２５の他端部に第２リンク部材２７がネジ部材２８を介して回動自在に取り付けられている。この第２リンク部材２７は、前記クランプ部材１５の嵌合部１５ｄに回転不能状態に取り付けられている。
【００１８】
この第１リンク部材２５は、テフロン製で、図２に示すように、中間部２５ａがバネ性を有するように細く形成され、又、第２リンク部材２７は、ピーク製（ＰＥＥＫ）である。
【００１９】
これで、第３筒体５が第２筒体４に対して相対回転されることにより、両リンク部材２５，２７を介してクランプ部材１５が所定角度回動されるようになっている。
【００２０】
また、その第３筒体５を第２筒体４に対して相対回転させる機構は、まず、図１，図３及び図６等に示すように、リング部材３１が第３筒体５の周囲に嵌合されて上下動自在に配設され、このリング部材３１の周縁部に形成された溝部３１ａに一対のカムフォロワ３２が嵌合されている。これらカムフォロワ３２は、図３及び図６に示すように、二股状のアーム３３の先端部に取り付けられ、このアーム３３は、図３に示すように側方から見ると、Ｌ字状に折曲されて回転軸３３ａを中心に回動するようになっている。そして、このアーム３３の基端部側が空圧シリンダ３５のピストン３５ａの先端部に軸３６を介して回転自在に連結され、ピストン３５ａが前進されると、アーム３３が回転軸３３ａを中心に図３中時計回りに回動されて、カムフォロワ３２を介してリング部材３１が下降されるようになっている。
【００２１】
また、前記第２筒体４と第３筒体５とのそれぞれには、図６，図７及び図８に示すように、カム溝４ａ，５ａが形成され、これらカム溝４ａ，５ａに、前記リング部材３１に固定されたカムフォロワ３８が挿入されている。その一方の第２筒体４のカム溝４ａは、第２筒体４に一対形成され、上下方向に略直線状に延び、他方の第３筒体５のカム溝５ａは、大略クランク形状に折曲形成されている。
【００２２】
これでリング部材３１が上下動、つまり、カムフォロワ３８が上下動して、このカムフォロワ３８が各カム溝４ａ，５ａ内を移動することにより、第３筒体５が第２筒体４に対して所定角度相対回転するようになっている。
【００２３】
次に、作用について説明する。
【００２４】
まず、半導体ウエハＷをクランプするには、クランプ凸部１５ｃが図２中実線に示す位置にある状態で、図１に示すように、支持凸部１５ｂ上に半導体ウエハＷを載せる。
【００２５】
次に、空圧シリンダ３５を作動させてピストン３５ａを前進させることにより、アーム３３を回転軸３３ａを中心に回動させて、リング部材３１を図７に示す状態から図８に示すように下降させる。すると、カムフォロワ３８が第２，第３筒体４，５のカム溝４ａ，５ａ内を下方に移動することにより、一方のカム溝４ａが直線状で、他方のカム溝５ａが折曲形成されているため、第３筒体５が第２筒体４に対して平面視において時計回りに回動される。これにより、第１，第２リンク部材２５，２７が図２中二点鎖線に示すように移動することにより、クランプ部材１５が反時計廻りに回動される。その結果、クランプ凸部１５ｃが回転中心Ｏを中心に反時計廻りに図２中二点鎖線に示す位置まで回動する。これで、これら５つのクランプ凸部１５ｃが図２中二点鎖線に示す半導体ウエハＷの周縁部に当接してこの半導体ウエハＷがクランプされることとなる。
【００２６】
この場合には、第１リンク部材２５の中間部２５ａがバネ性を有しているため、弾性変形することで、半導体ウエハＷに無理な力が作用するのを防止できる。
【００２７】
このクランプ状態で、半導体ウエハＷの表面に図示省略の噴射装置から酸を噴射させて表面を洗浄すると共に、噴射ノズル７ａから純水（ＤＩＷ）を吹き付けて酸が裏面側に回り込まないようにしている。その後、酸の代わりに純水を半導体ウエハＷの表面に噴射させて酸等を洗い流す。
【００２８】
次いで、このクランプした状態で、モータ１８を駆動させることにより、Ｖベルト２０を介して第２，第３筒体４，５が高速回転され、半導体ウエハＷが回転されることとなる。これで、純水等が振り落とされ、Ｎ２が半導体ウエハＷの表面と裏面に吹き付けられて乾燥されることとなる。半導体ウエハＷの裏面には、その噴射ノズル７ａからＮ２を吹き付けるようにしている。
【００２９】
このようなものにあっては、クランプ部材１５を回転させることにより半導体ウエハＷをクランプできるため、例えばクランプ部材をスライドさせてスプリングの付勢力にて狭持するもの等と比較すると、構造を簡単にでき、重量を低減できる。従って、半導体ウエハＷを高速で回転させるような場合でも大きな遠心力が発生するのを防止し、大きな振動が発生するのを抑制すると共に、回転駆動装置を小型化できる。
【００３０】
また、第２筒体４の周囲に第３筒体５を配設し、この第３筒体５を第２筒体４に対して相対回転させることにより、リンク部材２５，２７を介してクランプ部材１５が回転されてクランプ部材１５にて半導体ウエハＷがクランプされるようにしたため、クランプするための駆動力伝達機構が第２筒体４の周囲にそれ程突出することが無く、この点においても上記と同様に、半導体ウエハＷを高速で回転させるような場合でも大きな遠心力が発生するのを防止し、大きな振動が発生するのを抑制すると共に、回転駆動装置を小型化できる。また、第２筒体４の内部に、クランプするための駆動力伝達機構を配置する必要がないため、第２筒体４を筒状としてこの内部に純水等の流通路３ａ等を簡単に配置できる。
【００３１】
さらに、回転円盤１２を高速で回転させた場合でも、クランプ部材１５はＰＥＥＫ製で軽量であるため、遠心力を小さくできることから、このクランプ部材１５の破損等を防止できる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、この発明を半導体ウエハＷをクランプする装置に適用したが、これに限らず、他のものをクランプする装置にも適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載された発明によれば、回転軸の周囲に筒体を配設し、この筒体を回転軸に対して相対回転させることにより、クランプ部材が回転されてクランプ部材にて板材がクランプされるようにしたため、クランプするための駆動力伝達機構が回転軸の周囲にそれ程突出することが無く、板材を高速で回転させるような場合でも大きな遠心力が発生するのを防止し、大きな振動が発生するのを抑制すると共に、回転駆動装置を小型化できる。また、回転軸の内部に、クランプするための駆動力伝達機構を配置する必要がないため、回転軸を筒状としてこの内部に純水等の流通路等を簡単に配置できる。
【００３６】
しかも、連結部材はリンク部材から構成され、このリンク部材はバネ性を有するようにしているので、特に強度の弱い板材（半導体ウエハ等）をクランプする場合に、そのリンク部材が弾性変形することにより、板材に無理な力が作用するのを防止することができる。
【００３７】
請求項２に記載された発明によれば、回転軸を筒体として、この回転軸の内部を利用して、板材の裏面に流体を噴射する流通路を形成することができる、という実用上有益な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る板材クランプ装置の断面図である。
【図２】同実施の形態の作用を示す概略平面図である。
【図３】同実施の形態に係る板材クランプ装置の一部を断面した正面図である。
【図４】同実施の形態に係る図３の底面図である。
【図５】同実施の形態に係る図３の下部側を示す右側面図である。
【図６】同実施の形態に係る図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】同実施の形態に係るリング部材等を示す正面図である。
【図８】同実施の形態に係る作用を示す第２，第３筒体の一部を示す図である。
【符号の説明】
１  板材クランプ装置
３  第１筒体（固定軸）
３ａ  流通路
４  第２筒体（回転軸）
４ａ  カム溝
５  第３筒体（筒体）
５ａ  カム溝
１２  回転円盤（回転盤）
１５  クランプ部材
１５ａ  軸部
１５ｂ  支持凸部
１５ｃ  クランプ凸部
１５ｄ  嵌合部
２５  第１リンク部材（連結部材）
２５ａ  中間部
２７  第２リンク部材（連結部材）
３１  リング部材
３２  カムフォロワ
【図１】
0003558543.tif 000002
【図２】
0003558543.tif 000003
【図３】
0003558543.tif 000004
【図４】
0003558543.tif 000005
【図５】
0003558543.tif 000006
【図６】
0003558543.tif 000007
【図７】
0003558543.tif 000008
【図８】
0003558543.tif 000009