JP2001070859A

JP2001070859A - 薄板円板素材の保持構造

Info

Publication number: JP2001070859A
Application number: JP25122799A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Mori; 伸廣森; Hiroyuki Mizuno; 裕幸水野; Hajime Tsukamoto; 肇塚本
Original assignee: Takata Corp
Current assignee: Takata Corp
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】薄板円板素材を確実に保持して、縁部領域で
の均等な処理作用を確保する薄板円板素材の保持構造を
提供する。【解決手段】内側には吸引口１２、外側には環状のシ
ール部材１３、上側周囲には上方に拡径する外側傾斜面
１４が設けられた内側部材１５と、外側傾斜面１４と同
一、又はより垂直に近い傾斜角度を有する内側傾斜面１
６が上部に形成され、内側傾斜面１６と外側傾斜面１４
で気体噴出口１７が形成された外側部材１４と、内側部
材１５の下部及び外側部材１８の下部に連結され、吸引
口１２に連結する減圧孔１９と、気体噴出口１７に空気
を供給する圧縮空気孔２１が設けられた回転軸２２とを
有し、薄板円板素材１１を載置して保持する内側部材１
５、又は外側部材１８には高さ調整機構２５が設けら
れ、気体噴出口１７の幅を変えて薄板円板素材１１の下
部外周に吹き付ける空気の噴出量を調整可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、シリコン
ウエハ等の薄板円板素材の表面を薬品等で処理する処理
装置の薄板円板素材を保持して回転させる保持構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンウエハ等の薄板円板素材
にエッチング等の薬品処理を施す場合、この薄板円板素
材を支持、回転する装置として、ベルヌーイの原理を利
用して薄板円板素材を支持体の上面から浮かせると共
に、薄板円板素材の横移動を支持体から突出する突起に
よって防止する形式のものが知られている。図３
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、特開平７−７０７０号公
報に公開された支持体１００は、ベルヌーイの原理に基
づく支持体であって、薄板円板素材の一例であるシリコ
ンディスク１０１に向いた支持体１００の表面１０２、
すなわち支持体１００とディスク状のシリコンディスク
１０１との間にガスクッションを形成するために圧力ガ
スが送り込まれる表面１０２の周囲領域に配置された環
状ノズル１０３と、支持体１００の表面１０２の周囲領
域に配置され、シリコンディスク１０１を横方向に支持
し、かつ支持体１００に回転自在に支承されたシャフト
１０４の回転軸に対し偏心に配置されているカム１０５
によって形成されるストッパとを有している。カム１０
５は、半径方向（図中矢印Ｑの方向）に移動可能に構成
されている。使用時には、まず、図示しない空気シリン
ダから環状ノズル１０３に空気を流す（図中矢印Ｐの方
向）と、シリコンディスク１０１は支持体１００の表面
１０２とシリコンディスク１０１の間に発生する低圧に
よって、均衡状態で保持される。そして、シリコンディ
スク１０１の上方から処理液を流し、支持体１００を高
速回転させることによって処理液をシリコンディスク１
０１の表面に均一に広げ、また、不要な処理液を遠心力
によって支持体１００の外側に振り飛ばすことができ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の支持体１００は、ガスクッションだけでは、シリコ
ンディスク１０１の側方への移動を止めることができな
いので、外周の位置決めを行うカム１０５をストッパと
して使用していた。カム１０５は、シリコンディスク１
０１の半径方向の位置を規定するが、シリコンディスク
１０１の種々の直径に対応するため半径方向に移動調整
可能でなければならず、複雑な機構が必要であった。ま
た、シリコンディスク１０１を薬品処理するとき、特に
シリコンウエハをエッチングするときに、カム１０５の
縁部が処理液の流れに影響を及ぼすため、シリコンディ
スク１０１の縁部領域では不均等なエッチング又は処理
作用が生じていた。本発明はかかる事情に鑑みてなされ
たもので、薄板円板素材を確実に保持して、縁部領域で
の均等な処理作用を確保する薄板円板素材の保持構造を
提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る薄板円板素材の保持構造は、薄板円板素材を回転さ
せ、その上面に水又は薬品を吐液して表面処理を行う装
置の前記薄板円板素材の保持構造であって、内側には吸
引口が外側には環状のシール部材がそれぞれ設けられ、
上側周囲には上方に拡径する外側傾斜面が設けられた内
側部材と、前記内側部材と同心円上に配置され、前記外
側傾斜面と実質的に同一の傾斜角度又はより垂直に近い
傾斜角度を有する内側傾斜面が上部に形成され、該内側
傾斜面と前記外側傾斜面で気体噴出口が形成された外側
部材と、前記内側部材の下部及び前記外側部材の下部に
連結され、前記吸引口に連結する減圧孔と、前記気体噴
出口に空気を供給する圧縮空気孔が設けられた回転軸と
を有し、しかも、前記薄板円板素材を載置して保持する
前記内側部材、又は前記外側部材には、高さ調整機構が
設けられ、前記内側部材及び外側部材の相対距離を変更
し、前記気体噴出口の幅を変えて、前記薄板円板素材の
下部外周に吹き付ける空気の噴出量を調整可能にした。

【０００５】ここで、薄板円板素材とは、例えば、シリ
コンディスク等の半導体材料をいう。また、圧縮空気孔
を形成する回転軸には噴出される空気のクリーン度を保
つために電解研磨処理が施されている。ここでいう、ク
リーン度とは、噴出される空気に含まれるパーティクル
（微粒子）が少ない状態をいう。シール部材に薄板円板
素材を載置して減圧孔から吸引すると、薄板円板素材が
内側部材に吸着固定される。この状態で薄板円板素材を
回転させ、薄板円板素材の上方から薬品を吐液すると薬
品は薄板円板素材の表面に均一に広がり、不要な薬品は
遠心力によって薄板円板素材の外側に振り飛ばされる。
また、薄板円板素材の裏側には、気体噴出口から半径方
向外側に向けて空気が噴出されるので、前記薬品が薄板
円板素材の裏側に回り込むことが防止される。従来、薄
板円板素材の円周上の位置決めを行っていたカム機構を
省略し、薄板円板素材を裏面から吸着固定しているの
で、薄板円板素材の表面に吐液される薬品と、裏面に吹
き付けられる空気の流れを全周で一様にして、薄板円板
素材の外周端部の処理を均等に行うことができる。

【０００６】ここで、前記回転軸を内側通路及び外側通
路を有する２重管構造として、前記減圧孔と圧縮空気孔
を、前記回転軸の内側通路、又は外側通路のいずれか一
方の端部にそれぞれ形成することが好ましい。このよう
に構成することによって、回転軸内の２種類の通路への
接続構造を簡単にすることができる。さらに、前記内側
部材の前記吸引口から減圧手段の排出孔まで連通する吸
引通路を、上流から下流に向かって上り傾斜をなくして
形成し、前記吸引通路の上端から流した水を前記減圧手
段で吸引して前記吸引通路の洗浄を行うことも可能であ
る。ここで、減圧手段には、例えば、真空ポンプやバキ
ュームジェネレーターを使用することができる。このよ
うに構成することによって、吸引通路の清掃を短時間で
行うことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本
発明の理解に供する。図１に示すように、本発明の一実
施の形態に係る薄板円板素材の保持構造１０は、薄板円
板素材の一例であるシリコンディスク１１を回転させ、
その上面に水又は薬品を吐液して表面処理を行う装置に
おいてシリコンディスク１１を保持するための構造であ
る。シリコンディスク１１は、例えば、厚さ０．６〜
０．８ｍｍ、直径２００〜４００ｍｍのものを使用す
る。以下、詳しく説明する。図１、図２に示すように、
保持構造１０は、内側には吸引口１２が外側には環状の
シール部材の一例であるＯリング１３がそれぞれ設けら
れ、上側周囲には上方に拡径する外側傾斜面１４が設け
られ下部が開口した逆円錐台形状の内側部材１５と、内
側部材１５と同心円上に配置され、外側傾斜面１４と実
質的に同一の傾斜角度を有する内側傾斜面１６が上部に
形成され、内側傾斜面１６と外側傾斜面１４で気体噴出
口１７が形成された上部が開口した逆円錐台形状の外側
部材１８と、内側部材１５の下部及び外側部材１８の下
部に連結され、吸引口１２に連結する減圧孔１９と、気
体噴出口１７に空気を供給する圧縮空気孔２１が設けら
れた回転軸２２とを有している。また、Ｏリング１３の
内側（中心側）には、さらに数本のＯリング１３ａが設
けられている。

【０００８】Ｏリング１３、１３ａの材質として、耐腐
食性に優れたフッ素製樹脂（例えばテフロン）を使用す
ることが好ましい。また、内側部材１５、及び外側部材
１８の材質としては、テフロン等のフッ素製樹脂、塩化
ビニル樹脂、ＰＥＥＫ等の耐酸性のものが好ましい。気
体噴出口１７を形成する外側傾斜面１４及び内側傾斜面
１６の傾斜角度は実質的に同一にしているが、内側傾斜
面１６の傾斜角度をより垂直に近い傾斜角度にしてもよ
い。傾斜角度を変更することによって噴出する空気の風
速を調整することができる。シリコンディスク１１を載
置して保持する内側部材１５の下部には調節基台２３と
ボルト２４を有する高さ調整機構２５が設けられてい
る。調節基台２３は、回転軸２２の先部に溶接固定さ
れ、内側部材１５は、調節基台２３に複数のボルト２４
を介して上下動可能に固定されている。外側部材１８
は、回転軸２２の調節基台２３が取付けられた位置より
少し下側に固着された固定用リング２６にボルト２７で
固定されている。内側部材１５の高さを変えることによ
って内側部材１５と外側部材１８の相対距離を変更し、
これによって気体噴出口１７の幅を変え、シリコンディ
スク１１の下部外周に吹き付ける空気の噴出量を調整可
能にしている。なお、調節基台２３と内側部材１５の
間、固定用リング２６と回転軸２２の間には、それぞれ
シール用のＯリング５１、５２が設けられ空気の漏洩を
防止している。

【０００９】保持構造１０の外側には、振り飛ばされる
薬品を回収する図示しない薬品回収用のチャンバーが設
けられ、さらにその外側には、気化した薬品、又は再び
液化した薬品を回収する外側ケース２８が設けられ、外
側ケース２８の保持構造１０が貫通する部分には挿通孔
部２９が形成され、挿通孔部２９の端部には、円筒部材
３０が立設している。一方、固定用リング２６の下部の
周囲には円筒部材３０に外側から被さるスカート部３１
が設けられている。回転軸２２の固定用リング２６より
下方位置には、セットカラー３２を介して固定部材３３
が設けられ、固定部材３３は、保持構造１０を使用して
表面処理を行う装置の本体部３３ａに複数のボルト３４
ａで締結され、保持構造１０を固定している。回転軸２
２を挿通する固定部材３３の挿通孔部３６の上下には、
回転軸２２を保持するスラスト軸受３４と、ラジアル軸
受３５がそれぞれ設けられている。固定部材３３の下部
には、支持部材３７を介してラジアル軸受３８、３９が
設けられ、回転軸２２の軸芯を確実に支持している。ま
た、ラジアル軸受３８の上部には、Ｖプーリ４９が設け
られ、図示しないモータにＶベルト５０によって接続し
ている。

【００１０】さらに、回転軸２２のラジアル軸受３８、
３９の間には、非接触のラビリンス構造のシール部材４
０が設けられ、空気供給口４１と、回転軸２２の外壁に
形成された空気導入口４２とを連通している。回転軸２
２は、軸芯を同一にした内管４３ａと外管４４ａによっ
て内側通路４３及び外側通路４４が形成された２重管構
造となって内側通路４３の上端部には減圧孔１９が、外
側通路４４の上端部には圧縮空気孔２１が形成されてい
る。なお、圧縮空気孔２１を形成する回転軸２２の内管
４３ａと外管４４ａには電解研磨処理が施され、微粉が
発生してシリコンディスク１１の処理に影響を与えない
ようにしている。また、内側通路４３の下端部４７に
は、ロータリージョイント４８を介して図示しない減圧
手段の一例である真空ポンプが連接されている。さら
に、内側部材１５の吸引口１２から、内側部材１５の内
部、回転軸２２の減圧孔１９、内側通路４３、ロータリ
ージョイント４８、及び真空ポンプの図示しない排出孔
まで連通する吸引通路は、上流から下流に向かって上り
傾斜をなくして形成しているので、吸引通路の上端（吸
引口１２）から水が流入しても、保持構造１０の内部に
残留することなく、外部に排出される構造にしている。
また、吸引通路の上端から流した水を前記真空ポンプで
吸引して吸引通路の洗浄を行うことも可能となってい
る。

【００１１】次に薄板円板素材の保持構造１０の使用手
順及び使用時の状態について説明する。まず、シリコン
ディスク１１をＯリング１３、１３ａの上に載置する。
この作業は、図示しないロボットで行う。載置した後
は、真空ポンプを始動して、シリコンディスク１１を吸
引固定するが、シリコンディスク１１の厚さが非常に薄
いため、シリコンディスク１１が反らない程度の圧力に
調整する。次いで、空気供給口４１に接続する図示しな
いコンプレッサー等の空気供給手段で空気を送る。回転
軸２２内への空気の供給は、ラビリンス構造のシール部
材４０を介して行われるので、微少量の空気が外に漏れ
るが、非接触型なので、接触型のシール部材を使用した
ときに内部に混入する微小破片が空気供給口４１、空気
導入口４２、外側通路４４、及び圧縮空気孔２１を通過
して、気体噴出口１７からシリコンディスク１１に衝突
し、シリコンディスク１１の裏面に沈積するのを防止す
ることができる。

【００１２】次に、図示しないモータを始動すると、回
転駆動力は、Ｖベルト５０、Ｖプーリ４９を介して回転
軸２２に伝達される。スラスト軸受３４、ラジアル軸受
３５、３８、３９によって支持された回転軸２２には、
内側部材１５、外側部材１８が固定されており、回転軸
２２はこれらと一体となって回転する。回転軸２２及び
保持構造１０の回転速度は、０〜６０００ｒｐｍ、一例
として７００〜３０００ｒｐｍとしている。そして、図
１に示すようにノズル５３から薬品を吐液する。ノズル
５３は、シリコンディスク１１の上方にあって、シリコ
ンディスク１１の中心位置から周端部まで半径方向に水
平移動しながら吐液することができるので、シリコンデ
ィスク１１の表面に均一に液膜を広げることができる。
なお、ノズル５３に隣接するノズル５４からは、水を吐
液することができ、また、別のノズルを設けて他種類の
薬品を吐液することも可能となっている。

【００１３】シリコンディスク１１の端部から裏側に回
り込む薬品は、気体噴出口１７から噴出する空気によっ
て防止されている。また、不要な薬品は遠心力によって
シリコンディスク１１の外周端部から半径方向外側に振
り飛ばされる。そして、振り飛ばされた薬品は、図示し
ない薬品回収用のチャンバーによって回収される。薬品
処理後に、ノズル５４から吐液される水によってシリコ
ンディスク１１の洗浄を行い、洗浄後に、保持構造１０
の回転、空気の噴出、シリコンディスク１１の吸着を停
止してシリコンディスク１１をロボットによって取外
す。このようにして、シリコンディスク１１の薬品処理
を自動的に行うことができる。また、シリコンディスク
１１を取外した状態で保持構造１０の洗浄を行うとき
は、内側部材１５の表面に水を流しながら真空ポンプで
吸引を行う。流した水は、吸引口１２から減圧孔１９、
内側通路４３を洗浄しながら通過して真空ポンプの排出
孔から排出することができる。吸引通路は、上り傾斜を
なくしているので、内部に水が残留することがなく、洗
浄、乾燥を短時間で行うことができる。

【００１４】以上、本発明に係る実施の形態について説
明してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定される
ものではなく、例えば、前記実施の形態では、使用する
Ｏリングの数が複数の場合について説明したが、１本だ
けでもよい。減圧孔１９と圧縮空気孔２１は、回転軸２
２の内側通路４３、及び外側通路４４の上端部にそれぞ
れ形成されているが、それぞれを逆に形成することもで
きる。また、高さ調整機構を内側部材に取付けたが、外
側部材に取付けて、内、外側部材の相対距離を変更して
もよい。

【００１５】

【発明の効果】請求項１〜３記載の薄板円板素材の保持
構造においては、薄板円板素材を裏面から吸着固定して
いるので、薄板円板素材を確実に保持することができ、
また、薄板円板素材の表面に吐液される薬品と、裏面に
吹き付けられる空気の流れを全周で一様にして、薄板円
板素材の縁部領域の処理を均等に行うことができる。特
に、請求項２記載の薄板円板素材の保持構造において
は、回転軸が２重管構造なので、回転軸内の２種類の通
路への接続構造を簡単にすることができる。そして、請
求項３記載の薄板円板素材の保持構造においては、吸引
通路の上り傾斜をなくして形成しているので、吸引通路
の清掃を洗浄水を使用して短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る薄板円板素材の保
持構造の説明図である。

【図２】同薄板円板素材の保持構造の正断面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ従来例に係る薄板
円板素材の保持構造の正断面図と、同部分拡大図であ
る。

【符号の説明】

１０：保持構造、１１：シリコンディスク（薄板円板素
材）、１２：吸引口、１３、１３ａ：Ｏリング（環状の
シール部材）、１４：外側傾斜面、１５：内側部材、１
６：内側傾斜面、１７：気体噴出口、１８：外側部材、
１９：減圧孔、２１：圧縮空気孔、２２：回転軸、２
３：調節基台、２４：ボルト、２５：高さ調整機構、２
６：固定用リング、２７：ボルト、２８：外側ケース、
２９：挿通孔部、３０：円筒部材、３１：スカート部、
３２：セットカラー、３３：固定部材、３３ａ：本体
部、３４：スラスト軸受、３４ａ：ボルト、３５：ラジ
アル軸受、３６：挿通孔部、３７：支持部材、３８、３
９：ラジアル軸受、４０：シール部材、４１：空気供給
口、４２：空気導入口、４３：内側通路、４３ａ：内
管、４４：外側通路、４４ａ：外管、４７：下端部、４
８：ロータリージョイント、４９：Ｖプーリ、５０：Ｖ
ベルト、５１、５２：Ｏリング、５３、５４：ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚本肇福岡県北九州市八幡西区築地町１番１号株式会社高田工業所内Ｆターム(参考） 4F042 AA07 BA06 BA08 BA10 BA13 EB09 EB17 EB29 5F031 HA13 NA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄板円板素材を回転させ、その上面に水
又は薬品を吐液して表面処理を行う装置の前記薄板円板
素材の保持構造であって、内側には吸引口が外側には環
状のシール部材がそれぞれ設けられ、上側周囲には上方
に拡径する外側傾斜面が設けられた内側部材と、前記内
側部材と同心円上に配置され、前記外側傾斜面と実質的
に同一の傾斜角度又はより垂直に近い傾斜角度を有する
内側傾斜面が上部に形成され、該内側傾斜面と前記外側
傾斜面で気体噴出口が形成された外側部材と、前記内側
部材の下部及び前記外側部材の下部に連結され、前記吸
引口に連結する減圧孔と、前記気体噴出口に空気を供給
する圧縮空気孔が設けられた回転軸とを有し、しかも、
前記薄板円板素材を載置して保持する前記内側部材、又
は前記外側部材には、高さ調整機構が設けられ、前記内
側部材及び外側部材の相対距離を変更し、前記気体噴出
口の幅を変えて、前記薄板円板素材の下部外周に吹き付
ける空気の噴出量を調整可能にしたことを特徴とする薄
板円板素材の保持構造。
【請求項２】請求項１記載の薄板円板素材の保持構造
において、前記回転軸は内側通路及び外側通路を有する
２重管構造で、前記減圧孔と圧縮空気孔は、前記回転軸
の内側通路、又は外側通路のいずれか一方の端部にそれ
ぞれ形成されたことを特徴とする薄板円板素材の保持構
造。
【請求項３】請求項２記載の薄板円板素材の保持構造
において、前記内側部材の前記吸引口から減圧手段の排
出孔まで連通する吸引通路は、上流から下流に向かって
上り傾斜をなくして形成され、前記吸引通路の上端から
流した水を前記減圧手段で吸引して前記吸引通路の洗浄
を行うことを特徴とする薄板円板素材の保持構造。