(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを少なくとも下方から保持する固定保持部材と、ウエハを上方から保持する保持状態及びウエハを取り外し可能な取外状態との間を変位可能な可動保持部材と、を備え、前記固定保持部材と前記可動保持部材によりウエハを挟持させることによって、ウエハの回転乾燥装置のロータにウエハを保持・固定させるウエハ保持機構において、
一端を中心に前記ロータに対して回転可能に設置されるとともに、他端には前記可動保持部材が取付けられ、前記一端を中心に回転させることにより、前記保持状態と前記取外状態との間を変位させるように前記可動保持部材を回動させる保持アームと、
前記保持アームの一端と衝合し、前記保持アームを回転させる回転手段と、を備え、
前記保持アームの一端及び前記回転手段のいずれかの衝合部には、ロータの回転方向に延びる切欠溝が形成されており、他方の衝合部には、前記ロータが回転している際に前記切欠溝内を非接触な状態で通過可能であり、前記ロータが停止している際に前記切欠溝に衝合される突起が形成されていることを特徴とするウエハ保持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板や液晶用又はフォトマスク用ガラス基板等の薄板状基板（以下、単に「ウエハ」という。）の水洗い後の表面乾燥処理などに用いる回転乾燥装置におけるウエハ保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ウエハをキャリアに収容せずに、洗浄後に直接回転乾燥装置に設置してウエハの表面乾燥処理を行うウエハの回転乾燥装置がある。この種の回転乾燥装置は、図６に示すようにチャンバ５２と、チャンバ５２内に設置され、ウエハ５４を回転させるロータ５６と、ロータ５６にウエハ５４を下方から保持する固定保持部材５８と、ロータ５６にウエハ５４を上方から保持する可動保持部材６０と、ウエハ５４を昇降させる昇降装置６２と、を備え、固定保持部材５８と可動保持部材６０によってウエハ５４を狭持させることによってウエハ５４をロータ５６に保持させるよう構成されている。
【０００３】
チャンバ５２の上部には蓋部材５２Ａが開閉自在に取り付けられており、固定保持部材５８は、保持溝５８Ａがロータ５６に対して垂直な方向に複数形成されている。また、可動保持部材６０は、ロータ５６上のＰ点を中心に回動し、ウエハ５４を保持する保持状態でロック機構によってロックされるよう構成されている。
【０００４】
ロック機構は、例えば、図７に示すように、先端に可動保持部材６０が設けられ、回転軸６２を中心に回転可能な保持アーム６４と、ロータ５６に作動軸６６を中心に回転可能に設けられた作動アーム６８と、一端が保持アーム６４の中ほどに設けられたピン６４Ａを中心に回転可能に設けられ、他端が作動アーム６８の先端に設けられたピン６８Ａを中心に回転可能に設けられた作動リンク７０と、を備えており、作動リンク７０は、先端から直線状に形成された係合部材７０Ａと他端からコの字状に形成されたアーム部材７０Ｂとから構成されている。このロック機構において、作動リンク７０の係合部材７０Ａは、ロータ５６に設けられた係合ピン７２に係合してその動きが阻止されて可動保持部材６０をロックするよう構成されている。このロック機構を解除する場合、作動アーム６８を矢印Ｘの方向に移動させることにより、作動リンク７０の係合部材７０Ａが係合ピン７２から離れ、図８に示すように作動リンク７０が上方に押し上げられて、保持アーム６４が右側に大きく開き、可動保持部材６０のウエハへのロック状態が解除される。また、作動軸６６を回動させるには、ロータ５６の背面に突出された作動軸６６の作動ヘッドに可動保持部材６０の駆動手段の駆動ヘッドを係合させ、駆動手段を作動させて作動軸６６を回転させる。そして、この作動ヘッドを駆動ヘッドとは、ロータ５６の回転時には軸方向に離間させ、停止時には係合させるように構成されている（実開平５−２３５３０号）。
【０００５】
また、昇降装置６２は、チャンバ５２の上方から固定保持部材５８までウエハ５４を降下させ、乾燥後のウエハ５４を固定保持部材５８からチャンバ５２の上方まで上昇させるよう構成されている。
【０００６】
このような回転乾燥装置５０において、ウエハ５４をロータ５６に保持させる場合、先ず、チャンバ５２の蓋部材５２Ａを開けて、昇降装置６２を上昇させ、これにウエハ５４を供給する。次いで、昇降装置６２を下降させて供給されたウエハ５４を固定保持部材５８に支承させる。次いで、ウエハ５４を固定保持部材５８とともにロータ５６に保持する保持状態まで可動保持部材６０を移動させ、ロック機構によって可動保持部材６０をロックすることによって、ウエハ５４をロータ５６に保持させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の回転乾燥装置においては、可動保持部材をウエハの保持状態まで回転させた後、ロック機構を用いてロータにウエハを固定させているが、このロック機構の構造が複雑で、部品数が多いため、ロータのバランスが悪くなるという問題がある。
【０００８】
また、従来の回転乾燥装置においては、可動保持部材とそれを回動する回転手段は、ロータが回転している際は、ロータの軸方向に離間されており、ロータを停止させて可動保持部材を回動させる際には、可動保持部材と回転手段を係合させているので、この両者の係合・離間と回転を伝える格別な機構を必要としている。
【０００９】
そこで、本発明は、少ない部品数でロック機構を作動せることができるウエハ保持機構を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、可動保持部材と、これを回転させる回転手段との接続をロータの回転・停止とは関係なく、ロータを接続位置に停止させるのみで接続させることができるウエハ保持機構を提供することを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、ウエハを少なくとも下方から保持する固定保持部材と、ウエハを上方から保持する保持状態及びウエハを取り外し可能な取外状態との間を変位可能な可動保持部材と、を備え、前記固定保持部材と前記可動保持部材によりウエハを挟持させることによって、ウエハの回転乾燥装置のロータにウエハを保持・固定させるウエハ保持機構において、一端を中心に前記ロータに対して回転可能に設置されるとともに、他端には前記可動保持部材が取付けられ、前記一端を中心に回転させることにより、前記保持状態と前記取外状態との間を変位させるように前記可動保持部材を回転させる保持アームと、略逆Ｌ字状に形成されるとともに、一端を中心に前記ロータに対して揺動可能に設置され、逆Ｌ字の隅角部の内側部分が前記保持状態にある前記可動保持部材に当接するように付勢手段によって付勢されたロックピンと、を備え、前記ロックピンは、前記ロータが静止状態の際、前記可動保持部材が前記保持状態から前記取外状態に移動するのを妨げず、前記ロータが回転状態の際、その遠心力によって逆Ｌ字の隅角部の内側部分が可動保持部材を押圧して係合し、前記可動保持部材が前記保持状態から前記取外状態に回動するのを阻止するよう構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
以上のように本発明に係るウエハの保持機構によれば、ロックピンは、可動保持部材に当接するように付勢されており、ロータの回転による遠心力によって可動保持部材に係合するよう構成されているので、ロック機構の部品数を少なくすることでき、ロータのバランスに影響を与えることはない。また、ロック機構の部品数を少なくすることにより、稼動部分も少なくなることから、塵埃が生じるのを少なくすることができる。
【００１２】
また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、ウエハを少なくとも下方から保持する固定保持部材と、ウエハを上方から保持する保持状態及びウエハを取り外し可能な取外状態との間を変位可能な可動保持部材と、を備え、前記固定保持部材と前記可動保持部材によりウエハを挟持させることによって、ウエハの回転乾燥装置のロータにウエハを保持・固定させるウエハ保持機構において、一端を中心に前記ロータに対して回転可能に設置されるとともに、他端には前記可動保持部材が取付けられ、前記一端を中心に回転することにより、前記保持状態と前記取外状態との間を変位させるように前記可動保持部材を回転させる保持アームと、前記保持アームの一端部と衝合し、前記保持アームを回転させる回転手段と、を備え、前記保持アームの一端及び前記回転手段のいずれかの衝合部には、ロータの回転方向に切欠溝が形成されており、他方の衝合部には、前記ロータが回転している際に前記切欠溝内を非接触な状態で通過可能であり、前記ロータが停止している際に前記切欠溝に衝合可能な突起が形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
以上のように、本発明によれば、保持アームとそれを回転させる回転手段の衝合部には、相互に非接触な切欠溝と突起が形成されているので、可動保持部材と、これを回転させる回転手段との接続をロータの回転・停止とは関係なく、ロータを接続位置に停止させるのみで接続させることができる。
本発明に係るウエハの保持機構において、これら突起と切欠溝は、ロータの回転方向に沿って延成され、ロータの回転軸を中心とする同心円に沿って弧状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るウエハの回転乾燥装置におけるウエハ保持機構の実施例について説明する。図１は、本実施例に係るウエハ保持機構を備えた回転乾燥装置の蓋部材を外した状態の平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った蓋部材を装着した状態の断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った蓋部材を取外した状態の要部の一部断面図である。
【００１５】
本実施例に係るウエハ保持機構を備えた回転乾燥装置１０は、チャンバ１２と、チャンバ１２内に設置され、ウエハ１４を回転させるロータ１６と、ロータ１６にウエハ１４を下方及び側方から保持する固定保持部材１８と、ロータ１６にウエハ１４を上方から保持する可動保持部材２０と、ウエハ１４を昇降させる昇降装置２２と、を備えている。
【００１６】
チャンバ１２の上部は、ウエハ１４の搬入が可能な開口部１２Ａが形成されており、この開口部１２Ａには、蓋部材２４が開閉可能に設けられている。
【００１７】
ロータ１６は、回転軸２６を介してモータ２８に接続されており、このモータ２８の回転によって固定保持部材１８と可動保持部材２０によりロータ１６に保持・固定されたウエハ１４を回転させて乾燥させるよう構成されている。
【００１８】
固定保持部材１８は、ウエハ１４を下方から保持する一対及びウエハ１４を側方から保持する一対が、一対のロータ１６、１６に対して垂直に交わる方向に固定されて設けられており、これらの固定保持部材１８には、それぞれ保持溝１８Ａがロータ１６と平行に複数形成されている。この保持溝１８Ａにウエハ１４を挿入することにより複数のウエハ１４を下方及び側方から保持することができる。可動保持部材２０は、ロータ１６に対して垂直な方向で左右の上方に一対設けられており、周面が合成ゴムなどの弾性部材２０Ａで覆われるとともに円柱状に形成されている。また、可動保持部材２０は、ロータ１６に回転自在に軸支されている回転軸３０に基端が固定された保持アーム３２の先端に設けられている。したがって、保持アーム３２が回転軸３０を中心に回転されることによって、可動保持部材２０は、ウエハ１４を上方から保持する保持状態と、ウエハ１４を取り外すことができる取外状態の間を回動させることができる。
【００１９】
また、保持アーム３２が固定されている回転軸３０の一端には、図１及び図４（２）に示すように略長方形の突起３０Ａが形成されており、この突起３０Ａがロータ１６よりも外側に突出するように設けられている。また、回転軸３０の軸方向には、係合軸３４Ｂの先端部が上記突起３０Ａと衝合するジョイント３４を介してアクチュエータ３６が取付けられている。この突起３０Ａと衝合するジョイント３４の係合軸３４Ｂの先端部には、ロータ１６の回転方向に突起３０Ａが遊嵌可能な切欠溝３４Ａが形成されており、図４（１）に示すように、切欠溝３４Ａと突起３０Ａの間には、ロータ１６が回転して突起３０Ａが切欠溝３４Ａ内を通過する際に、突起３０Ａの両側端部が接触しない程度の間隙３７が形成されている。また、突起３０Ａと切欠部３４Ａは、ロータ１６の回転方向に沿って延成されるとともに、ロータ１６の回転軸を中心とする同心円に沿って弧状に形成されている。したがって、ロータ１６の回転時には、突起３０Ａは切欠溝３４Ａ内を接触することなく通過することができるので、回転乾燥装置１０を稼動させるに際してアクチュエータ３６のジョイント３４の係合軸３４Ｂを回転軸３０の突起３０Ａの回動範囲外に後退させる格別な機構を設けなくても良い。
【００２０】
図２において、符号３８は、ロータ１６が回転中に可動保持部材２０を前述の保持状態でロックするロックピンである。ロックピン３８は、略逆Ｌ字状に形成されており、その基端３８Ａがロータ１６に固定された揺動軸４０を中心に揺動可能に設置されている。このロックピン３８の揺動範囲は、ロックピン３８の左右側方に設けられたストッパ４５によって規制されるよう構成されている。また、ロックピン３８は、常時外側のストッパ４５に当接するようにばね（図示省略）によって付勢されている。さらに、このロックピン３８は、ロータ１６が回転状態の際、その遠心力によって逆Ｌ字の隅角部３８Ｂから先端３８Ｃの内側部分が可動保持部材２０を強力に押圧して係合し、可動保持部材２０がウエハ１４の保持状態から取外状態に移動するのを阻止するよう構成されている。すなわち、図５に示すように、ロータ１６が回転すると、回転軸４０を中心として、ロックピン３８の先端３８Ｃに可動保持部材２０の方（図５（４）の矢印Ａの方向）への遠心力が加わるので、ロックピン３８の逆Ｌ字の隅角部３８Ｂの内側部分が、可動保持部材２０に強力に係合し、可動保持部材２０は、前述の保持状態でロックされる。逆に、ロータ１６が静止状態の場合は、ロックピン３８は、可動保持部材２０が保持状態から取外状態に移動するのを妨げる遠心力の作用は働かないので、図示されていないばねの弾性に抗して可動保持部材２０を保持状態から取外状態に移動させることにより、可動保持部材２０をロックピン３８との当接状態から容易に解放させることができる。
【００２１】
昇降装置２２は、ウエハ１４を下方から保持する固定保持部材１８の下方に設置されており、昇降装置２２の上方には、ウエハ保持部４２が設けられている。昇降装置２２は、このウエハ保持部４２をチャンバ１２の開口部１２Ａ近傍と固定部材１８の下方の間を昇降させるよう構成されている。ウエハ保持部４２は、ウエハが挿入可能な複数の保持溝４２Ａがロータ１６の回転軸２６の方向に沿って形成されており、このウエハ保持部４２の保持溝４２Ａは、固定保持部材１８の保持溝１８Ａと整合するように形成されている。ウエハ１４をチャンバ１２内に搬入する際、昇降装置２２は、図示されていないシリンダ機構により、ウエハ保持部４２をチャンバ１２の開口部１２Ａ近傍まで上昇させ、ウエハ１４が保持溝４２Ａに挿入されて保持されると、同様にシリンダ機構によりウエハ保持部４２を固定部材１８の下方まで下降させるよう構成されている。この際、ウエハ保持部４２の保持溝４２Ａは、固定保持部材１８の保持溝１８Ａに整合するように形成されているので、ウエハ１４は、各固定保持部材１８の保持溝１８Ａに挿入され、保持される。逆に、ウエハ１４をチャンバ１２から取り出す場合、昇降装置２２は、ウエハ保持部４２を固定保持部材１８の下方からチャンバ１２の開口部１２Ａまで上昇させる。この際、固定保持部材１８の保持溝１８Ａに挿入されているウエハ１４は、ウエハ保持部４２の保持溝４２Ａに挿入され、固定保持部材１８から取り出されて、ウエハ保持部４２とともに上昇する。
【００２２】
次に、本実施例に係る回転乾燥装置の動作について説明する。先ず、チャンバ１２の蓋部材２４を開け、複数のウエハ１４を既知の搬入手段によってチャンバ１２の開口部１２Ａからチャンバ１２内に搬入させて、上昇しているウエハ保持部４２の保持溝４２Ａに挿入して保持させる。複数枚のウエハ１４を保持させた後、昇降装置２２により、ウエハ保持部４２を下降させて、ウエハ１４をチャンバ１２内の固定保持部材１８の下方まで下降させる。この際、ウエハ４２の保持溝４２Ａと固定保持部材１８の保持溝１８Ａが整合されているので、ウエハ１４は、下降すると、固定保持部材１８の保持溝１８Ａに挿入されて、固定保持部材１８によって下方及び側方から保持される。次に、アクチュエータ３６を稼動させて、ジョイント３４、係合軸３４Ｂ及び回転軸３０を介して保持アーム３２を回転させ、可動保持部材２０を前述の取外し状態からウエハ１４を上方から保持する保持状態に移動させる。この際、図５（１）及び（２）に示すように、先ず、可動保持部材２０がロックピン３８の先端３８Ｃに当たり、ロックピン３８は、図５（３）に示すように、ばねの弾性力に抗し矢印方向に揺動する。さらに可動保持部材２０がをロックピン３８の内側面に沿って移動させると、図５（４）に示すように、可動保持部材２０は、ロックピン３８の逆Ｌ字の隅角部３８Ｂの内側にばねの弾性で係止される。
【００２３】
次いで、チャンバ１４の蓋部材２４を閉じ、モータ２８を駆動させ、回転軸２６を介してロータ１６を回転させると、ロックピン３８の先端３８Ｃに遠心力が加わり、ロックピン３８の逆Ｌ字の曲部３８Ｂから先端３８Ｃの内側部分が可動保持部材２０に強力に係合し、可動保持部材２０が保持状態でロックされる。この際、保持アーム３２の回転軸３０の突起３０Ａがジョイント３４の切欠溝３４Ａに当たることはなく、アクチュエータ３６を定位置に設置させた状態でロータ１６を回転させることができる。そして、所定時間経過後、ロータ１６の回転を停止させる。この際、既知の機構によって、保持アーム３２の回転軸３０の突起３０Ａがジョイント３４の係合軸３４Ｂの切欠溝３４Ａに位置するようにロータ１６を停止させる。そして、アクチュエータ３６を稼動させてジョイント３４、係合軸３４Ｂ及び回転軸３０を介して保持アーム３２を逆回転させ、可動保持部材２０をウエハ１４の保持状態から取外し状態に移動させる。この際、ロックピン３８は、可動保持部材２０をばねによる付勢力によって当接しているだけなので、そのばねの弾性力に抗して保持アーム３２を回動させれば、可動保持部材２０とロックピン３８との当接状態は容易に解除できる。次いで、チャンバ１２の蓋部材２４を開け、昇降装置２２によってウエハ保持部４２を上昇させることによってウエハ１４を開口部１２Ａの近傍まで上昇させ、ウエハ１４を既知の搬出手段によってチャンバ１２から搬出すれば良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ロックピンは、保持アームに当接するように付勢されており、しかもロータの回転による遠心力によって固定保持部材を強力に係合するよう構成されているので、少ない部品数でロック状態とすることができるウエハ保持機構を提供することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、保持アームとそれを回転させる回転手段との衝合部には、切欠溝と、切欠溝内を非接触状態で通過可能な突起が形成されているので、ロータを回転させるに際して保持アームの回転軸や該回転軸を回転させる回転手段のいずれかをその軸方向に移動させる格別な機構を必要とせず、構造が簡潔なウエハ保持機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハの回転乾燥装置におけるウエハ保持機構の実施例を示すもので、チャンバの蓋部材を外した状態の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った蓋部材を装着した状態の断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った蓋部材を外した状態の一部断面図である。
【図４】（１）は図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、（２）は回転軸の凸部とジョイントの凹部の分解斜視図である。
【図５】（１）、（２）、（３）及び（４）は可動保持部材とロックピンが係合・離脱する状態を示した説明図である。
【図６】従来のウエハの回転乾燥装置の概念図である。
【図７】従来のウエハ保持機構のロック状態の概念図である。
【図８】従来のウエハ保持機構の解除状態の概念図である。
【符号の説明】
１０    回転乾燥装置
１２    チャンバ
１４    ウエハ
１６    ロータ
１８    固定保持部材
２０    可動保持部材
２２    昇降装置
３０    回転軸
３０Ａ                        突起
３２    保持アーム
３８    ロックピン
３８Ｂ                        隅角部
３８Ｃ                        先端
４０    揺動軸
３４Ａ                        凹部
【図１】
0003550385.tif 000002
【図２】
0003550385.tif 000003
【図３】
0003550385.tif 000004
【図４】
0003550385.tif 000005
【図５】
0003550385.tif 000006
【図６】
0003550385.tif 000007
【図７】
0003550385.tif 000008
【図８】
0003550385.tif 000009