(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動軸から複数本のアームを放射状に突出し、該アームに設けたチャック部にてワークを把持して旋回せしめる構造のチャックホイル機構において、
前記複数本のアームの内少なくとも１つは、該アームの旋回時に一様な気流を生じる形状に形成されていることを特徴とするワークのチャックホイル機構。
【請求項２】
回転駆動軸から複数本のアームを放射状に突出し、該アームに設けたチャック部にてワークを把持して旋回せしめる構造のチャックホイル機構において、
前記チャック部の内の少なくとも１つは、該アームの旋回時に一様な気流を生じる形状に形成されていることを特徴とするワークのチャックホイル機構。
【請求項３】
少なくともワークを保持するトップリングと、該トップリングに保持したワークの表面を研磨する研磨面を有するターンテーブルと、研磨後のワークを回転しながら洗浄する洗浄機と、洗浄後のワークを回転することでスピン乾燥するスピン乾燥機とを具備するポリッシング装置において、
前記洗浄機及び／又はスピン乾燥機のワークを支持及び回転する手段に、請求項１又は２に記載のワークのチャックホイル機構を用いたことを特徴とするポリッシング装置。
【請求項４】
ワークを回転しながら洗浄する洗浄機と、洗浄後のワークを回転することでスピン乾燥するスピン乾燥機とを具備する洗浄装置において、
前記洗浄機及び／又はスピン乾燥機のワークを支持及び回転する手段に、請求項１又は２に記載のワークのチャックホイル機構を用いたことを特徴とする洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等のワークのチャックホイル機構及びポリッシング装置及び洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの製造工程においては半導体ウエハ表面を鏡面化するポリッシング装置が使用されている。
【０００３】
ポリッシング装置はポリッシング部と洗浄部とを具備し、ポリッシング部において研磨された半導体ウエハは洗浄部において洗浄された後、乾燥されて外部に取り出される。
【０００４】
そして洗浄部内に設置される半導体ウエハの洗浄機として、図８に示すように、回転駆動軸９１から複数本のアーム９３を放射状に突出してなるチャックホイル機構９０の上に、ペンシル型洗浄部材１００を設置して構成されるものがある。
【０００５】
即ちこの洗浄機においては、アーム９３の先端にそれぞれ設けたチャック部９５にて円板形状の半導体ウエハｗｆの外周を把持してこれを矢印Ａ方向に旋回すると同時に、ペンシル型洗浄部材１００の先端のスポンジ１０３を矢印Ｂ方向に回転しながらペンシル型洗浄部材１００全体を矢印Ｃ方向に下降することで半導体ウエハｗｆ上にスポンジ１０３を当接し、スポンジ１０３を支持するアーム１０５を矢印Ｄ方向に揺動させることで、スポンジ１０３を半導体ウエハｗｆ全面に擦り合わせてゆくことで洗浄する。洗浄の際は洗浄液供給用ノズル１０７から洗浄液を供給する。
【０００６】
そして洗浄が終了すれば、ペンシル型洗浄部材１００全体をＣ方向に上昇することで半導体ウエハｗｆから離し、アーム１０５を揺動することで半導体ウエハｗｆの上面から外に移動し、その後半導体ウエハｗｆは図示しないロボットのハンドによってチャック部９５から取り上げられ、次の乾燥機に移送される。
【０００７】
乾燥機においても、図８に示すと同様のチャックホイル機構９０が設置されており、このチャックホイル機構９０にチャックされた半導体ウエハｗｆを高速回転することでスピン乾燥される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の洗浄機や乾燥機に用いられるチャックホイル機構９０にあっては、そのアーム９３の横断面形状は矩形状になっているので、図９に示すチャックホイル機構９０の概略側断面図のように、半導体ウエハｗｆの回転時に半導体ウエハｗｆ下面にて矢印Ｅで示すような気流の乱れが生じてしまう。
【０００９】
半導体ウエハ製造設備では、天井から床に向かってクリーンなエアをダウンフローさせることによって、室内のエアの清浄度を高めるように設計されているが、前述のように気流が乱れると、例えば矢印Ｆで示すように、スピン乾燥機９０の下側の清浄度の低いエアが巻き上げられ、該エアに含まれているパーティクルが半導体ウエハｗｆに付着する恐れが生じ、言い替えれば前記エアのダウンフローが有効に利用できないという問題点があった。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、回転時に生じる気流を所定の一定方向に向かせることのできるワークのチャックホイル機構及びポリッシング装置及び洗浄装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、回転駆動軸から複数本のアームを放射状に突出し、該アームに設けたチャック部にてワークを把持して旋回せしめる構造のチャックホイル機構において、前記複数本のアームの内少なくとも１つを、該アームの旋回時に一様な気流を生じる形状に形成することとした。
また本発明は、回転駆動軸から複数本のアームを放射状に突出し、該アームに設けたチャック部にてワークを把持して旋回せしめる構造のチャックホイル機構において、前記チャック部の内の少なくとも１つを、該アームの旋回時に一様な気流を生じる形状に形成することとした。
また本発明は、少なくともワークを保持するトップリングと、該トップリングに保持したワークの表面を研磨する研磨面を有するターンテーブルと、研磨後のワークを回転しながら洗浄する洗浄機と、洗浄後のワークを回転することでスピン乾燥するスピン乾燥機とを具備するポリッシング装置において、前記洗浄機及び／又はスピン乾燥機のワークを支持及び回転する手段に、上記本発明にかかるワークのチャックホイル機構を用いることとした。
また本発明は、ワークを回転しながら洗浄する洗浄機と、洗浄後のワークを回転することでスピン乾燥するスピン乾燥機とを具備する洗浄装置において、前記洗浄機及び／又はスピン乾燥機のワークを支持及び回転する手段に、上記本発明にかかるワークのチャックホイル機構を用いることとした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図６は本願発明を適用するポリッシング装置全体の内部構造を示す概略平面図である。同図に示すようにポリッシング装置はポリッシング部１３０と洗浄部１５０とによって構成されている。
【００１３】
ポリッシング部１３０はターンテーブル１３３の両側にトップリング１３５を取り付けたポリッシングユニット１３７と、ドレッシングツール１３９を取り付けたドレッシングユニット１４１とを設置し、さらにワーク受渡装置１４３を設置して構成されている。
【００１４】
洗浄部１５０は、中央に矢印Ｚ方向に移動可能な２台の搬送ロボット１５１，１５３を設置し、その一方側に１次洗浄機５０と２次洗浄機５５と洗浄機能付きスピン乾燥機６０とを並列に設置し、他方側に２台のワーク反転機１６１，１６３を並列に設置して構成されている。
【００１５】
ここで図１乃至図５は前記２次洗浄機５５と洗浄機能付きスピン乾燥機６０の両者にそれぞれ利用される本発明にかかるワークのチャックホイル機構を示す図であり、図１は概略側断面図（図２のＸ−Ｘ断面矢視図）、図２は概略平面図、図３は図１のＨ−Ｈ断面拡大図、図４は図１のＪ−Ｊ断面拡大図、図５はアーム１１とチャック部１３の部分の要部拡大斜視図である。
【００１６】
図１，図２に示すようにこのワークのチャックホイル機構は、回転駆動軸１０の上端部から６本の棒状のアームホルダー１０−１を放射状に等間隔に突出し、各アームホルダー１０−１の先端にアーム１１を放射状に突出するように取り付け、各アーム１１の先端にチャック部１３を設け、一方回転駆動軸１０の下部に取り付けたプーリー１５とモータ１７に取り付けたプーリー１９間にベルト２１を巻き掛けて構成されている。
【００１７】
回転駆動軸１０はシリンダ２３内にボールベアリング２５，２７によって回転自在に軸支されており、またアーム１１の外周にはこれを囲むように円筒状の液飛散防止用カバー２９が設置されている。液飛散防止用カバー２９は、ワークをチャック部１３に対して搬入及び搬出させるための下降位置（図１中実線で示す）と、洗浄の際、外部に洗浄液を飛散させないための上昇位置（図１中、一点鎖線で示す）とに図示しない昇降機構により昇降できるように構成されている。
【００１８】
なお回転駆動軸１０やシリンダ２３などは何れも複数の部材を組み立てることで構成されているが、図ではこれを省略して一体のもののように記載している。
【００１９】
そして本発明においては、図３に示すように、アーム１１の横断面形状と傾斜角度はアーム１１旋回時、即ちアーム１１が図３において矢印Ｋ方向に移動していく場合に、アーム１１の下流側に形成される気流の方向Ｓｔと鉛直方向ｈとのなす角θｈが、θｈ＜９０°となるように形成されている。つまり移動方向Ｋよりも下方向に向かう気流（ダウンフロー）が発生するような翼形状に形成されている。
【００２０】
なおアーム１１は図５に示すように、その内部を貫通するアーム揺動軸１１−１に取り付けられており、アーム揺動軸１１−１の一端はアームホルダー１０−１に取り付けられ、他端はチャック基部１３−１を貫通してその先端をナット１３−９で固定している。アーム１１のアーム揺動軸１１−１を中心とする揺動角度の調整は、ナット１３−９を緩めて、アームホルダー１０−１やチャック基部１３−１に対してアーム１１を揺動することで行なわれる。アーム揺動軸１１−１やナット１３−９はアーム１１の揺動角度を調整してアーム１１旋回時に生じる気流の方向を調整する気流調整手段である。
【００２１】
チャック部１３は図５に示すように、チャック基部１３−１の上面に、翼形状のチャック本体１３−２をチャック基部１３−１から垂直上方に向けて取り付けられたチャック本体揺動軸１３−３に回動自在に軸支され、またチャック本体１３−２の上面に立設した２枚のホルダー１３−６の間に固定した回転軸１３−５に把持爪１３−４を取り付けて構成されている。
【００２２】
チャック本体１３−２はチャック本体揺動軸１３−３を回転中心軸として所定の角度に揺動せしめた状態で、チャック本体揺動軸１３−３の上端にロックナット１３−７を捩じ込むことによって固定される。チャック本体揺動軸１３−３やロックナット１３−７はチャック本体１３−２の揺動角度を調整してチャック１３旋回時に生じる気流の方向を調整する気流調整手段である。
【００２３】
把持爪１３−４は回転軸１３−５の周りを図示しない機構によって回動することで、下記する半導体ウエハｗｆの外周を把持固定したり解除したりする。
【００２４】
そしてチャック本体１３−２の横断面形状と傾斜角度は図４に示すように、チャック本体１３−２旋回時、即ちチャック本体１３−２が図４において矢印Ｌ方向に移動（回転）していく場合に、チャック本体１３−２の下流側に形成される気流の方向Ｓｔと回転中心方向ｒとのなす角θｃが、θｃ＜９０°となるように形成されている。つまり回転方向Ｌよりも回転中心方向ｒ側に向かう気流が発生するような翼形状及び傾斜角度に形成されている。
【００２５】
なお本実施形態では全てのアーム１１及びチャック部１３（チャック本体１３−２）をそれぞれ翼形状に形成し、それぞれ翼を同一方向を向くように配置している。
【００２６】
なおこのワークのチャックホイル機構の上部に図８に示す構造のペンシル型洗浄部材１００（他の構造の洗浄部材でも良い）を設置すれば図６に示す２次洗浄機５５が構成され、またこのワークのチャックホイル機構の上部に図１に点線で示すような液噴射洗浄用ノズル１２０（例えば後述するような洗浄液を噴射する構造を備えた洗浄ノズル）を設置すれば図６に示す洗浄機能付きスピン乾燥機６０が構成される。
【００２７】
以上の構成からなるポリッシング装置の動作を説明すると、図６に示すようにまず研磨前の半導体ウエハＷを収納したカセット１６５が図示する位置にセットされると搬送ロボット１５３が該カセット１６５から半導体ウエハｗｆを１枚ずつ取り出してワーク反転機１６３に渡して半導体ウエハｗｆを反転する。さらに該半導体ウエハｗｆはワーク反転機１６３から搬送ロボット１５１に渡されてポリッシング部１３０のワーク受渡装置１４３に搬送される。
【００２８】
ワーク受渡装置１４３上の半導体ウエハｗｆは矢印Ｐで示すように回動するポリッシングユニット１３７のトップリング１３５下面に保持されてターンテーブル１３３上に移動され、回転する研磨面１３４上で研磨され、その後再びワーク受渡装置１４３に戻される。
【００２９】
そして該半導体ウエハｗｆは搬送ロボット１５１によってワーク反転機１６１に渡されて反転された後、１次洗浄機５０に移送され、１次洗浄機５０に設置された図示しないロール型ブラシ洗浄部材によって洗浄される。
【００３０】
次に洗浄後の半導体ウエハｗｆは搬送ロボット１５１によって２次洗浄機５５に移送され、図１に示すようにチャック部１３の把持爪１３−４とチャック本体１３−２の上面の間にチャックされる。次に液飛散防止用カバー２９が図１の一点鎖線で示す位置に上昇する。次に図８に示すと同様のノズル１０７から洗浄液を半導体ウエハｗｆ上に供給する。
【００３１】
そしてこの状態でモータ１７を駆動すれば回転駆動軸１０やアーム１１と共に半導体ウエハｗｆが回転駆動される。
【００３２】
同時に半導体ウエハｗｆの上部に設置された図８に示すと同様のペンシル型洗浄部材１００によって半導体ウエハｗｆの表面が洗浄される。
【００３３】
前記洗浄の際、半導体ウエハｗｆの周囲の空間にはダストやミストが浮遊するが、本発明によれば前述のように、アーム１１とチャック部１３のチャック本体１３−２とを所望の翼形状に形成したので、これらが旋回することによって図７に示すように、チャック部１３ではチャックホイル機構の外部からチャック部１３を通して回転中心側に吸い寄せられ、またアーム１１ではアーム１１を通して上から下に向けて気体が移動（ダウンフロー）するような一様な気流が発生して、天井から床に向かってダウンフローされるクリーンなエアの気流にマッチし、これによって洗浄後の半導体ウエハｗｆに前記ダストやミストが付着する恐れはなくなる。
【００３４】
次に図６に戻って２次洗浄機５５で洗浄後の半導体ウエハｗｆは、搬送ロボット１５３によって洗浄機能付きスピン乾燥機６０に移送される。前述のように洗浄機能付きスピン乾燥機６０にも図１乃至図５に示すワークのチャックホイル機構が使用されているのでその動作を簡単に説明すると、半導体ウエハｗｆはチャック部１３にチャックされて回転駆動され、同時に液噴射洗浄用ノズル１２０（図１参照）から超音波の振動エネルギーを与えられた洗浄液が噴射されるか、或いはキャビテーションを有する洗浄液が噴射されるか、或いは高圧の洗浄液が噴射されることで半導体ウエハｗｆが洗浄され、洗浄後に回転駆動軸１０をさらに高速回転することで半導体ウエハｗｆのスピン乾燥を行なう。
【００３５】
この洗浄時及びスピン乾燥時においても、前記２次洗浄機５５の場合と同様に、半導体ウエハｗｆの周囲の空間には図７に示すような上から下に向かう一様な気流、具体的にはチャックホイル機構の外側からチャック部１３を通して回転中心側に吸い寄せられた後にアーム１１を通して下方に向かうダウンフローが発生するので、天井から床に向かってダウンフローされるクリーンなエアの気流にマッチし、これによって半導体ウエハｗｆにダストやミストが付着する恐れはなくなる。
【００３６】
そしてスピン乾燥された半導体ウエハｗｆは、図６に示す搬送ロボット１５３によって元のカセット１６５に戻される。
【００３７】
以上本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
▲１▼上記実施形態は本発明をポリッシング装置の洗浄装置やスピン乾燥機として利用した例を示しているが、それ以外の各種半導体製造装置用のチャックホイル機構、又はさらにそれ以外の各種装置用のチャックホイル機構として利用できることは言うまでもない。その場合チャックするのは半導体ウエハ以外の各種ワークであってもよい。
【００３８】
▲２▼前記実施形態ではアームとチャック部の両者の横断面形状を、所定の気流発生用の形状に形成したが、何れか一方のみを所定の気流発生用の形状に形成しても良い。また複数あるアームの内の何れかのみ又は複数あるチャック部の内の何れかのみを所定の気流発生用の形状に形成しても良い。
【００３９】
▲３▼上記実施形態ではアーム及び／又はチャック部の横断面形状を、所定の気流発生用の翼形状に形成したが、必ずしも翼形状でなくても良く、例えば単に平板を斜めに傾斜して設置することで所定の気流を発生させるように構成しても良い。また翼形状のアーム１１の下流側端部に図１０に示すような上下に揺動可能なフラップ８０を設けても良い。チャック部１３のチャック本体１３−２についても同様である。
【００４０】
▲４▼上記実施形態では気流の流れが下方向に一様に向かうようにアーム及び／又はチャック部の横断面形状を形成したが、取り付ける機器によっては該気流が上方向に一様に向かうようにアーム及び／又はチャック部の横断面形状を形成しても良い。
【００４１】
▲５▼上記実施形態ではアームとチャック部にこれらの翼形状部分を揺動自在とする気流調整手段を設けたが、これらを省略して一定の角度に翼形状を固定しても良い。
【００４２】
▲６▼上記実施形態では、アーム，チャック自体を翼形状に形成したが、同様の効果を得るために、アーム，チャックのそれぞれ近傍に別部材で翼状や板状の気流生成手段を設けても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、回転駆動時に所望の一定方向の気流を発生させることで回転駆動による気流の乱れを防止して一様な気流の流れを確保できるので、例えばクリーンルーム内のエアのダウンフローに準じた気流を発生することによって該エアのダウンフローを有効に利用して、チャックしたワークの品質向上などを図ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるワークのチャックホイル機構の概略側断面図である。
【図２】図１の概略平面図である。
【図３】図１のＨ−Ｈ断面拡大図である。
【図４】図１のＪ−Ｊ断面拡大図である。
【図５】アーム１１とチャック部１３の要部拡大斜視図である。
【図６】本願発明を適用するポリッシング装置全体の内部構造を示す概略平面図である。
【図７】本発明にかかるワークのチャックホイル機構の気流の流れを示す図である。
【図８】従来の洗浄機を示す要部斜視図である。
【図９】従来のスピン乾燥機９０の気流の流れを示す図である。
【図１０】他の構造のアーム１１の断面図である。
【符号の説明】
ｗｆ  半導体ウエハ（ワーク）
１０  回転駆動軸
１１  アーム
１３  チャック部
５０  １次洗浄機
５５  ２次洗浄機
６０  洗浄機能付きスピン乾燥機
１３０  ポリッシング部
１３３  ターンテーブル
１３４  研磨面
１３５  トップリング
１５０  洗浄部
【図１】
0003776214.tif 000002
【図２】
0003776214.tif 000003
【図３】
0003776214.tif 000004
【図４】
0003776214.tif 000005
【図５】
0003776214.tif 000006
【図６】
0003776214.tif 000007
【図７】
0003776214.tif 000008
【図８】
0003776214.tif 000009
【図９】
0003776214.tif 000010
【図１０】
0003776214.tif 000011