JP2017208405A - 回転テーブル用ウェーハ回転保持機構及び方法並びにウェーハ回転保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外周ガイドピンを回転させる事によりウェーハとの接触位置をスピン処理中に移動させエッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、洗浄残りを無くす事ができるようにした、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構及び方法並びにウェーハ回転保持装置を提供する。
【解決手段】 ウェーハ回転保持装置の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構であって、回転軸と、前記回転軸の先端に載置され且つ上面にウェーハを保持する回転テーブルと、前記回転軸に動力を供給する駆動モータと、前記回転テーブルに設けられ且つウェーハの外周を保持するための回転可能な外周ガイドピンと、を有する、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハ回転保持装置における回転テーブル用ウェーハ回転保持機構及び方法並びにウェーハ回転保持装置に関する。

従来、半導体製造工程において、スピンエッチング、スピン乾燥、スピンコーティング等のようにシリコンなどの半導体ウェーハを回転させつつ各種の処理を行う工程（スピンプロセスとも呼ばれる）が増加してきている。具体的な装置としては、スピンエッチング装置、スピン乾燥装置、スピンコーティング装置等のウェーハ回転保持装置が知られている。その他、デバイスの製造工程におけるウェーハ表面の処理としては、バックグラインディング後のダメージ層を除去するためのエッチング処理の他に、現像液のウェーハへの塗布、回路パターンを露光したウェーハ表面に現像液が塗布されたウェーハに半導体回路を焼き付けたものの現像処理、ウェーハ表面の洗浄等をあげることができる。このようなウェーハをスピン処理するためのウェーハ回転保持装置や方法として、例えば特許文献１〜４に記載される装置や方法がある。

図４は従来のウェーハ回転保持装置を示す概略模式図であり、図５は図４の駆動部の詳細を示す要部拡大図である。図４及び図５に示した如く、従来のウェーハ回転保持装置３０における回転テーブル３２上のウェーハＷの保持方法は、１本の可動ピン３４と２本の固定ピン３６で構成される、３本の外周ピンでウェーハＷを保持するものである。図４において符号４０はウェーハＷの下面を支持するための支持ピンである。

ウェーハＷの投入の際には可動ピン３４を外側に開き、ウェーハＷをセットし、次に可動ピン３４を閉じる事により固定ピン３６側にウェーハＷを押し付け保持を行う。ウェーハＷを一度保持するとその状態でスピン処理を行い、スピン処理完了後、可動ピン３４を開きウェーハＷを取り出す構造になっている。可動ピン３４の駆動伝達方法はスピン停止中に外部から非回転構造物に取付けたシリンダー３８で押し上げ開閉を行う。スピン処理中は可動ピン３４がヒンジ構造になっておりスプリングにてウェーハＷを常時一定の圧力で固定ピン３６側に押し付けて保持する。

前述した従来の回転テーブル３２に置いたウェーハＷを外周ピンにて固定する方法では、外周ピンの保持位置が処理中、一定である為、その部分にエッチングによるピンの痕跡が発生したり、接触部に洗浄残りが発生し、又ピンによる外周回り込みが阻害されバラツキが発生するといった問題があった。

特許第４６２５４９５号 特許第４１１１４７９号 特許第４２５７８１６号 特許第４３６４２４２号

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、外周ガイドピンを回転させる事によりウェーハとの接触位置をスピン処理中に移動させエッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、洗浄残りを無くす事ができるようにした、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構及び方法並びにウェーハ回転保持装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構は、ウェーハ回転保持装置の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構であって、回転軸と、前記回転軸の先端に載置され且つ上面にウェーハを保持する回転テーブルと、前記回転軸に動力を供給する駆動モータと、前記回転テーブルに設けられ且つウェーハの外周を保持するための回転可能な外周ガイドピンと、を有する、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構である。

前記外周ガイドピンが、前記回転テーブル内に設けられた回転制御用モータにより制御されることが好適である。

本発明の回転テーブル用ウェーハ回転保持方法は、前記回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を用いて、前記ウェーハを回転保持してなる回転テーブル用ウェーハ回転保持方法である。

本発明のウェーハ回転保持装置は、前記回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を備えてなるウェーハ回転保持装置である。

前記ウェーハ回転保持装置が、スピン処理機構を備えるのが好適である。

本発明によれば、外周ガイドピンを回転させる事によりウェーハとの接触位置をスピン処理中に移動させエッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、洗浄残りやバラツキを無くす事ができるようにした、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構及び方法並びにウェーハ回転保持装置を提供することができるという著大な効果を奏する。

本発明の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を備えたウェーハ回転保持装置の一つの実施の形態を示す概略模式図である。 本発明の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を備えたウェーハ回転保持装置の要部拡大図である。 本発明の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構に用いることのできる電力供給機構の一つの実施の形態を示す概略模式図である。 従来のウェーハ回転保持装置を示す概略模式図である。 図４の従来のウェーハ回転保持装置の要部拡大図である。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。図示において、同一部材は同一符号であらわされる。

図１及び図２において、符号１０は、本発明の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を示す。回転テーブル用ウェーハ回転保持機構１０は、ウェーハ回転保持装置１１の回転テーブル用ウェーハ保持機構であって、回転軸１８と、前記回転軸１８の先端に載置され且つ上面にウェーハＷを保持する回転テーブル１２と、前記回転軸１８に動力を供給する駆動モータ２０と、前記回転テーブル１２に設けられ且つウェーハＷの外周を保持するための回転可能な外周ガイドピン１６と、を有するものである。図１及び２において、符号１４はウェーハＷの外周を保持する外周ピンであり、図３及び４の可動ピン３４と同様、ウェーハＷのセット時に開閉する可動ピンである。該可動ピン１４は回転可能としてもよい。符号２４はウェーハＷの下面を支持するための支持ピンである。

本発明の回転保持機構１０は、外周ガイドピン１６を回転させる事により回転テーブル１２上でウェーハＷを回転させるものであり、これにより外周ピンとウェーハＷとの接触位置をスピン処理中に移動させ、エッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、ムラを減少させ、洗浄残りを無くす事ができる。

外周ガイドピン１６の回転駆動方法は特に制限はないが、図１に示した如く、回転テーブル１２内部に外周ガイドピン１６の回転を制御する回転制御用モータ２２を組み込み、複数の外周ガイドピン１６を連動して一定方向に回転させ、ウェーハＷに伝達することによりウェーハＷを回転させ、ウェーハＷの外周ガイドピン１６に接する位置をずらし、ウェーハＷにおける外周ピンの痕跡を無くす方法が好適である。複数の外周ガイドピンを連動して一定方向に回転させる方法としては、例えば、複数の外周ガイドピンを回転テーブル内部にてギヤで連結させ、回転テーブル内部に設けた回転制御用モータによりギヤを回転させることが好ましい。

外周ガイドピン１６の回転速度は特に制限はないが、ウェーハＷに痕跡を残さない程度にウェーハが回転すればよく、例えば、エッチング処理時間６０秒（約２０μｍ）において外周ガイドピンを１０〜３０ｍｍ／分の速度で回転させ、１０〜３０ｍｍ程度ウェーハＷを移動させる事により、外周ピンの痕跡を軽減させることができる。

図示例では、回転軸１８はＳＵＳ（ステンレス鋼）製、回転テーブル１２は工業用プラスチックなどの合成樹脂製である。回転テーブル１２の回転数は特に制限はないが、１００〜１０００ｒｐｍが好適である。

外周ガイドピン１６の形状は特に制限はないが、円柱形状が好適である。図示例では直径３ｍｍ程度の円柱形状のピンである。外周ガイドピン１６は複数本設けられ、４本以上設けられることが望ましく、オリエンテーションフラット（ＯＦ）又はノッチに対応して設けることが好適である。外周ガイドピン１６の配置は均等が望ましい。

回転制御用モータの電源供給方法としては特に制限はなく、例えば、回転テーブル内に電池を組み込み電源を供給し、回転テーブルを回転にする事により遠心力にてモータ駆動のスイッチングを行う方法、回転軸からスリップリングを利用して電源を供給し、給電と同時に回転を開始する方法、電磁誘導を使用して回転テーブルに電源を供給し、給電と同時に回転を開始する方法等が挙げられる。

電源供給手段として電磁誘導による方法を用いた一つの実施の形態として、電力供給機構７０を図３に示す。図３において、電力供給機構７０は、回転軸１８と、前記回転軸１８の先端に載置され且つ上面にウェーハＷを保持する回転テーブル１２と、前記回転軸１８に動力を供給する駆動モータ２０と、前記回転軸１８の周囲に巻回された固定側１次コイル７２と、前記固定側１次コイル７２に接続された電力供給源７４と、前記固定側１次コイル７２に対応して所定距離離間して設けられ、且つ前記回転テーブル１２に取り付けられた回転テーブル側２次コイル７６と、を含むものである。前記回転テーブル側２次コイル７６に電線８０を介して回転制御用モータを接続することにより、電磁誘導により、前記２次コイル７６を介して回転制御用モータに電力が供給される。

本発明のウェーハ回転保持装置が、スピン処理機構を備えることが好適である。該スピン処理機構としては、例えば、スピンエッチング装置、スピン乾燥装置、スピンコーティング装置等における、エッチング処理機構、乾燥機構、コーティング機構等が挙げられる。その他のスピン処理機構としては、デバイスの製造工程におけるウェーハ表面の処理として、バックグラインディング後のダメージ層を除去するためのエッチング処理機構の他に、現像液のウェーハへの塗布機構、回路パターンを露光したウェーハ表面に現像液が塗布されたウェーハに半導体回路を焼き付けたものの現像処理機構、ウェーハ表面の洗浄機構等が挙げられる。使用される処理薬液としては特に制限はなく、酸系／アルカリ系のエッチング洗浄液、及びリンス水が好適に用いられる。

本発明の回転テーブル用ウェーハ保持方法は、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を用いて前記ウェーハを保持する方法である。また、ウェーハ回転保持装置は、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を備えた装置である。

次に、図１記載のウェーハ回転保持装置を用いた本実施形態の作用を説明する。図１記載のウェーハ回転保持装置を用い、例えば、下記エッチング条件にて、８インチのシリコン単結晶ウェーハのスピンエッチング処理を行う。
＜エッチング条件＞
エッチング処理時間１分、外周ガイドピンの回転速度：２０ｍｍ／分、エッチング液：フッ酸及び硝酸をベースにした混酸、エッチング液温度：２４℃、回転テーブルの回転数：９００ｒｐｍ、エッチング液流量：３Ｌ／分。
前記ウェーハ回転保持装置において、直径３ｍｍ程度の円柱形状の４本の外周ガイドピンを回転テーブルに設け、該４本の外周ガイドピンを回転テーブル内部にてギヤで連結させ、スピンテーブル内に組み込んだ回転制御用モータでギヤを回転させることにより外周ガイドピンを回転させ、それによりウェーハを回転させる。また、回転テーブルにウェーハの外周ピンとして、ウェーハのセット時に開閉する可動ピンを設ける。前記可動ピンは、フリーに回転可能とされており、駆動機構は備えられていない。前記ウェーハが回転することで、前記可動ピンも回転せしめられる。このようにすれば、スピンエッチング処理後、ウェーハに外周ピンによる痕跡や洗浄残り、バラツキが発生しなくなるという効果を奏する。

１０：回転テーブル用ウェーハ回転保持機構、１１：ウェーハ回転保持装置、１２，３２：回転テーブル、１４：外周ピン、１６：外周ガイドピン、１８：回転軸、２０：駆動モータ、２２：回転制御用モータ、２４，４０：支持ピン、３４：可動ピン、３６：固定ピン、３８：シリンダー、７０：電力供給機構、７２：固定側１次コイル、７４：電力供給源、７６：回転テーブル側２次コイル、Ｗ：ウェーハ。

Claims (5)

1. ウェーハ回転保持装置の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構であって、
   回転軸と、
   前記回転軸の先端に載置され且つ上面にウェーハを保持する回転テーブルと、
   前記回転軸に動力を供給する駆動モータと、
   前記回転テーブルに設けられ且つウェーハの外周を保持するための回転可能な外周ガイドピンと、
   を有する、回転テーブル用ウェーハ回転保持機構。
2. 前記外周ガイドピンが、前記回転テーブル内に設けられた回転制御用モータにより制御される、請求項１記載の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構。
3. 請求項１又は２記載の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を用いて、前記ウェーハを回転保持してなる、回転テーブル用ウェーハ回転保持方法。
4. 請求項１又は２記載の回転テーブル用ウェーハ回転保持機構を備えてなる、ウェーハ回転保持装置。
5. 前記ウェーハ回転保持装置が、スピン処理機構を備える、請求項４記載のウェーハ回転保持装置。