JP6259857B2 - ウェーハ回転装置 - Google Patents

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Description

本発明は装置に関するものであり、より具体的には、ウェーハ処理装置に適用されるウェーハ回転装置に関するものである。
集積回路デバイスの製造工程は、ウェーハ洗浄およびウェーハ無電解めっき工程を含む。ウェーハ洗浄工程は、ウェーハの表面に付着した有機化合物、金属性不純物、または粒子を除去するために行われ、それによって、これらの汚染物質が後続する工程に劇的な影響(例えば、pn接合において生じるリーク電流、少数キャリアの寿命の減少、ゲート酸化層の破壊電圧の減少、回路構造での短絡回路など)を及ぼすのを防止する。加えて、ウェーハ無電解めっき工程では、被めっき溶液中の(例えば、ニッケルまたは金の)金属イオンが自己触媒反応によって溶液から還元され、ウェーハの上に堆積し、その結果、ウェーハの表面に溶接性または耐酸化性のあるめっき層を有することが可能となる。
しかしながら、ウェーハ洗浄装置では、ウェーハは、例えば、平坦な端部を有するウェーハであることも、ウェーハ洗浄装置の構成要素(例えば、カセット)によって遮蔽されることもあり、結果として、ウェーハは洗浄液に不均等に浸漬し、これによってウェーハの外観は悪くなり、ウェーハの歩留まりが悪化する。加えて、ウェーハ無電解めっき工程では、自己触媒反応中に生成される水素をウェーハの表面から迅速に取り除かなければ、使用するめっき液をウェーハの表面に十分に付着させることができず、めっき層が不均一となり、ウェーハの歩留まりが低下することになる。
本発明は、ウェーハの歩留まりを改善するために、ウェーハ洗浄およびウェーハ無電解めっき用の処理装置に適用することができるウェーハ回転装置を提供する。
ウェーハ処理装置に適用されるウェーハ回転装置を提供する。ウェーハ回転装置は、ベース、キャリア装置、第一のシャフトギア、電源ユニット、ローラー、第二のシャフトギア、駆動アセンブリを含む。ベースは、収容空間を有する。キャリア装置は、収容空間に配置され、ウェーハの収容に用いられる。第一のシャフトギアは、ベースの側面に配置される。電源ユニットは、ベースの上部に組み立てられ、第一のシャフトギアは電源ユニットに接続される。ローラーは、キャリア装置の下方に位置し、ウェーハの端部を支持する。第二のシャフトギアは、ベースの側面に配置され、ローラーに接続される。駆動アセンブリは、第一のシャフトギアと第二のシャフトギアとの間に接続される。第一のシャフトギアおよび駆動アセンブリを回転可能にする電力が電源ユニットから供給されたときに、第二のシャフトギアが回転してローラーを回転駆動させ、それによってウェーハを回転させる。
本発明の一実施形態では、ローラーは、ローラーとウェーハの端部との間の摩擦を増加させるために、ローラーの周りを被覆している被覆層を有する。
本発明の一実施形態では、被覆層の材料はゴムである。
本発明の一実施形態では、被覆層の材料はマープレンである。
本発明の一実施形態では、ベースはさらに固定部を有する。固定部は収容空間に配置され、複数の制限壁と各2つの隣接する制限壁間にある制限スロットとを含み、制限スロットは収容空間と連結する。キャリア装置の底部の両側は、制限スロットに配置されてキャリア装置の移動を制限する。各制限壁の上面の高さは、ローラーの回転中心の高さよりも低い。
本発明の一実施形態では、ベースはさらに固定部を有する。固定部は収容空間に配置され、複数の制限壁と各2つの隣接する制限壁間にある制限スロットとを含む。制限スロットは、制限壁の上面から凹設されて複数の床部を形成する。各床部は、収容空間および制限スロットと連結する複数の貫通孔を有する。キャリア装置の底部の両側は、制限スロットに配置されて床部と接触することでキャリア装置の移動を制限する。各制限壁の上面の高さは、ローラーの回転中心の高さよりも低い。
本発明の一実施形態では、駆動アセンブリはギアチェーンセットである。ギアチェーンセットは複数のギアを含み、ギアは、第一のシャフトギアと第二のシャフトギアとの間に噛合している。
本発明の一実施形態では、駆動アセンブリはベルトである。ベルトは第一のシャフトギアおよび第二のシャフトギアの周りを囲む。
本発明の一実施形態では、ベースはさらに手持ち部を有する。ベースは、手持ち部によってウェーハ処理装置に可動式に配置される。
本発明の一実施形態では、手持ち部は少なくとも1対の片持ち梁を有しており、片持ち梁は、それぞれベースの外側に向けて突出する。
本発明の一実施形態では、手持ち部は、2つの第一のフレームと第二のフレームとを有する。2つの第一のフレームは、それぞれベースの側面ともう一つの側面とに配置され、第二のフレームは、2つの第一のフレーム間で垂直に連結されている。
本発明の一実施形態では、電源ユニットは、モーターと電源装置とを含む。モーターは、第一のシャフトギアに接続される。電源装置はモーターと電気的に接続され、モーターを駆動して第一のシャフトギアを回転駆動させる。
本発明の一実施形態では、ウェーハ回転装置は、ベースのもう一つの側面に配置された制限ピラーをさらに含む。制限ピラーは、ベースのもう一つの側面から収容空間に突出し、キャリア装置がぐらつくのを制限するために、キャリア装置の上部より上方に位置する。
本発明の一実施形態では、ローラーの材料はポリアリールエーテルケトン(PEEK)である。
要するに、本発明のウェーハ回転装置では、ウェーハの端部がローラーによって支持され、従って、電源ユニットが、第一のシャフトギア、駆動アセンブリおよび第二のシャフトギアを回転駆動させると、ローラーはウェーハを回転駆動させる。それ故、ウェーハ洗浄装置またはウェーハ無電解めっき装置のいずれかに適用される本発明のウェーハ回転装置では、ウェーハの表面が洗浄液に均等に浸漬するようにでき、または、ウェーハの表面にガスが残らないようにすることができる。それによって、ウェーハの歩留まりを増大させることができる。
前述した内容ならびに本発明の他の特徴および利点をよりわかりやすくするために、以下では、添付の図面を参照しながらいくつかの実施形態を詳細に説明する。
添付の図面は、本発明をさらに理解する目的で提供され、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を例示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一実施形態による、ウェーハ回転装置を例示している斜視図である。 キャリア装置が取り外された後の、図1に示すウェーハ回転装置の斜視図である。 図1に示すキャリア装置の斜視図である。 図1に示すベースおよびキャリア装置を組み立てた際のこれらの断面図である。 キャリア装置が取り外された後の、図1に示すウェーハ回転装置の別の斜視図である。 本発明の別の実施形態による、ウェーハ回転装置を例示している斜視図である。 図6に示すウェーハ回転装置を例示している左側面図である。 図6に示すベースの一部を例示している斜視図である。 図6に示すベースおよびキャリア装置を組み立てた際のこれらの断面図である。
図1は、本発明の一実施形態によるウェーハ回転装置を例示している斜視図である。図2は、キャリア装置が取り外された後の、図1に示すウェーハ回転装置の斜視図である。図3は、図1に示すキャリア装置の斜視図である。本実施形態では、ウェーハ回転装置100は、ウェーハ洗浄またはウェーハ無電解めっき用の処理装置(不図示)に適用可能であり、処理装置によって処理されるウェーハ122の歩留まりを改善することができる。ウェーハ回転装置100は、ベース110、キャリア装置120、第一のシャフトギア130、電源ユニット140、ローラー150、第二のシャフトギア160および駆動アセンブリ170を含む。ベース110は、収容空間110aを有する。キャリア装置120は、収容空間110に配置され、ウェーハ122を収容するための複数のスロット120aを有する。加えて、本実施形態のウェーハ122は、平坦な端部を有するウェーハであっても有しないウェーハであってもよいが、本実施形態では、平坦な端部を有するウェーハとして説明するものとする。
第一のシャフトギア130は、ベース110の側面110b上に配置される。電源ユニット140は、ベース110の上部に組み立てられる。第一のシャフトギア130は、電源ユニット140に接続される。また、本実施形態の電源ユニット140は、モーター142および(例えば、バッテリーといった)電源装置144を含む。モーター142は、第一のシャフトギア130に接続され、電源装置144は、モーター142に電気的に接続され、モーター142を駆動して、第一のシャフトギア130を駆動させる。
図4は、図1に示すベースおよびキャリア装置が組み立てられたときのそれらの断面図である。図1,図2および図4につき、ローラー150は、キャリア装置120の下方に位置し、ウェーハ122の端部を支持する。第二のシャフトギア160は、ベース110の側面110b上に配置され、ローラー150に接続される。駆動アセンブリ170は、第一のシャフトギア130と第二のシャフトギア160との間に接続される。電源装置144が電力をモーター142に伝えると、モーター142は第一のシャフトギア130および駆動アセンブリ170を回転させることができ、第二のシャフトギアが回転し、それによってローラー150を回転中心150aの周りに回転駆動させる。これによって、ウェーハ122は回転する。ウェーハ122が回転することにより、ウェーハ122の表面は、ウェーハ洗浄工程またはウェーハ無電解めっき工程のいずれかの間、洗浄液(不図示)に均等に浸漬され、または、ガス(例えば、水素)がウェーハ122の表面に残存することがなくなり、結果として、ウェーハ122は良好な外観または均一なめっき層を有することになるので、めっき処理を経たウェーハ122の歩留まりが改善する。このように、ウェーハ122の歩留まりが改善されることで後続の処理に要する時間が節約され、結果としてウェーハ122の製造コストが低減されることになる。
本発明のウェーハ回転装置100を使用した場合と使用していない場合におけるウェーハ洗浄装置およびウェーハ無電解めっき装置において生じる違いを以下に説明する。
表1は、対照群と実験群との比較表である。表1において、対照群のデータは、本発明のウェーハ回転装置100を使用しない場合のものであり、一方で、実験群のデータは、本発明のウェーハ回転装置100を使用した場合のものである。表1によると、ウェーハ洗浄工程とウェーハ無電解めっき工程のいずれの工程においても、本発明のウェーハ回転装置100を用いると、ウェーハの外観状態を良好にし、そのめっき層がウェーハの表面を覆うようにするとともに、ウェーハ122の歩留まりを97%超とすることが可能となる。
図4につき、ローラー150とウェーハ122の端部との間の摩擦力を増大させてウェーハ122が確実に回転できるようにするために、本実施形態のローラー150は、ゴムからなる被覆層152を有してもよい。加えて、別の実施形態では、ローラー150の被覆層152の材料はマープレンである。さらに、本実施形態のローラー150の材料はポリアリールエーテルケトン(PEEK)であってもよい。それによって、ローラー150の高温および化学反応に対する耐性を増大させることができる。
図2および図4につき、ベース110はさらに固定部112を有する。固定部112は、収容空間110aに配置され、複数の制限壁と各2つの隣接する制限壁112a間にある制限スロット112bとを含み、制限スロット112bは収容空間110aと連結し、それによってウェーハ112が十分にウェーハ処理液に接触する。キャリア装置120の底部の両側は、制限スロット112bに配置されて、キャリア装置120の移動を制限する。それによって、キャリア装置120の移動が原因でウェーハ122がウェーハ処理液と十分に反応することができなくなる事態が防止される。本実施形態では、制限スロット112bの数は2つとして例示したが、他の実施形態では、制限スロット112bの数は、キャリア装置120の数に対応するように4つとしてもよいことに留意すべきである。ユーザーは、実際の要件に応じて、制限スロット122bの数およびキャリア装置120の数を調整することができる。
図5は、キャリア装置が取り外された後の、図1に示すウェーハ回転装置の別の斜視図である。図2,図4及び図5につき、本実施形態では、ウェーハ回転装置100は、さらにベース110のもう一つの側面110cに配置された制限ピラー180を含む。制限ピラー180は、ベース110のもう一つの側面110cから収容空間110aに突出し、キャリア装置120の上部より上方に位置する。具体的には、本実施形態における制限ピラー180はねじであってもよく、制限ピラー180の前端は、キャリア装置120が収容空間110aに取り付けられた後に収容空間110aにねじで締め付けられ、結果としてキャリア装置120がぐらつくのを抑制する。この方法により、キャリア装置120の移動が原因で、ウェーハ122がウェーハ処理液と十分に反応できなくなるという事態を防ぐことができる。
加えて、本実施形態の各制限壁112aの上面112cの高さは、ローラー150の回転中心150aの高さよりも低い。それによって、ローラー150は、ウェーハ122が確実に回転駆動できるようにウェーハ122の端部によって支持される。
本実施形態の駆動アセンブリ170は、第一のシャフトギア130と噛合する第一のギア172、第二のシャフトギア160と噛合する第二のギア174、および第一のギア172と第二のギア174との間に噛合する第三のギア176を含む。このようにして、電源ユニット140のモーター142によって供給される動力は、ベース110の側面110bに伝えられ、動力伝達に必要とされる空間を縮小する。従って、ウェーハ回転装置100は、柔軟な要素配置スペースを有する。別の実施形態では、駆動アセンブリ170は、第一のシャフトギア130および第二のシャフトギア160の周りを囲むベルトである。
図1,図2及び図5につき、ベース110はさらに手持ち部114を有する。ベース110は手持ち部114によってウェーハ処理装置に可動式に配置される。具体的には、本実施形態の手持ち部114は、複数の第一の片持ち梁114aと複数の第二の片持ち梁114bとを含む。第一の片持ち梁114aおよび第二の片持ち梁114bはそれぞれベース110の外側に向けて突出しており、第一の片持ち梁114aの延在方向は、第二の片持ち梁114bの延在方向に平行ではない。キャリア装置120をベース110に取り付けた後、ユーザーは第一の片持ち梁114aおよび第二の片持ち梁114bからなるアセンブリまたは第一の片持ち梁114aおよび第二の片持ち梁114bからなるアセンブリを用いることによって、ウェーハ処理装置にウェーハ回転装置100を吊り下げることもできる。それによって、ウェーハ122を処理した後、またはウェーハの処理中に異常が発生した場合、便利なことに、ユーザーはウェーハ処理装置からウェーハ回転装置100を取り外すことができる。
図6は、本発明の別の実施形態によるウェーハ回転装置を例示している斜視図である。図7は、図6に示すウェーハ回転装置を例示している左側面図である。図6及び図7につき、本実施形態によるウェーハ回転装置200は、図1に例示したウェーハ回転装置100と類似しており、従って、同一の又は類似の符号は、同一の又は類似の構成要素を表し、以下では繰り返して説明をしない。本実施形態では、駆動アセンブリ270は、第一のギア272と第二のギア274とを含み、第二のシャフトギア160の数は2つである。一方で、(図9につき)ローラー150の数も2つの第二のシャフトギア160に対応して2つであり、2つの第二のシャフトギア160は、第二のギア274に噛合する。言い換えると、2つの駆動アセンブリ220を本実施形態のウェーハ回転装置200に取り付けることにより、ウェーハ222および224を同時に回転させることができる。加えて、本実施形態の駆動アセンブリ270はベルトであってもよく、第一のシャフトギア130と2つの第二のシャフトギア160の周りを囲む。
図8は、図6に示した前記ベースの一部を例示する斜視図である。図9は、図6に示した前記ベースおよび前記キャリア装置を組み立てた際のこれらの断面図である。図6,図8及び図9につき、本実施形態では、ベース210は、収容空間210aに配置された固定部212を含む。固定部212は、複数の制限壁212aと各2つの隣接する制限壁212a間にある制限スロット212bおよび212cとを含む。制限スロット212bおよび212cは、制限壁212aの上面から凹設されて、複数の床部212eを形成する。各床部212eは、収容空間210aと制限スロット212b及び212cと連結する複数の貫通孔212fを有する。キャリア装置220の底部の両側は、2つの制限スロット212bに配置され、または、キャリア装置220の底部の両側は、別の2つの制限スロット212cに配置され、2つのキャリア装置220は床部212eと接触することで、ウェーハ222および224の移動を制限する。従って、本実施形態のベース210の固定部212は、異なるサイズの2つのウェーハ222および224(例えば3インチのサイズを有するウェーハや4インチのサイズを有するウェーハ)を収容したキャリア装置220の移動を同時に制限することも、同じサイズの2つのウェーハ222および224を収容したキャリア装置220の移動を同時に制限することも可能である点で、図1に例示したベース110の固定部112とは異なる。
加えて、収容空間210aと連結している貫通孔212fと制限スロット212bおよび212cは、ウェーハ222および224がウェーハ処理液に十分に接触するのを容易にすることができる。加えて、本実施形態の各制限壁212aの上面212dの高さは、ローラー150の回転中心150aの高さよりも低い。それによって、ローラー150は、ウェーハ222および224の端部によって支持され、結果としてウェーハ222および224を確実に回転駆動させることができる。
図6及び図7につき、本実施形態のベース210は、さらに手持ち部214を含む。手持ち部214は、2つの第一のフレーム214aと第二のフレーム214bとを含む。2つの第一のフレーム214aは、それぞれベース210の側面210bともう一つの側面210cとに配置され、第二のフレーム214bは、2つの第一のフレーム214a間で垂直に連結されている。それによって、便利なことに、ユーザーは、ウェーハ回転装置200をウェーハ処理装置に置くことも吊り下げることもできる。
要するに、本発明では、ウェーハは、シャフトギア、駆動アセンブリ、およびローラーによって回転され、その結果、ウェーハの表面の外観を良好にすること、または、ウェーハの表面にガスが残存しないようにすることができる。それによって、ウェーハの歩留まりが改善され、後続する工程にかかる時間を節約することができ、結果としてウェーハの製造コストを低減させることができる。さらに、ローラーが被覆層を有し、被覆層がゴムまたはマープレンからなる場合、ローラーとウェーハ端部との間の摩擦力が増加し、ウェーハを円滑に回転させることができる。加えて、ベースが固定部を有する場合、キャリア装置の移動を防止することができ、ウェーハがウェーハ処理液と反応できなくなるリスクが軽減される。さらに、ベースが手持ち部を有する場合、ユーザーは、ウェーハ回転装置をウェーハ処理装置の内外に移動させることができる。
以上、実施形態を参照しながら本発明について説明してきたが、本明細書に記載の実施形態には、本発明の精神から逸脱しない限り様々な修正を加えることができることが当業者には理解されるであろう。従って、本発明の範囲は、上述した詳細な説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって画定される。
本発明によるウェーハ回転装置は、ウェーハの歩留まりを改善させるために、ウェーハ洗浄およびウェーハ無電解めっき用の処理装置に適用される。
100 ウェーハ回転装置
110 ベース
110a 収容空間
110b 側面
110c もう一つの側面
112 固定部
112a 制限壁
112b 制限スロット
112c 上面
114 手持ち部
114a 第一の片持ち梁
114b 第二の片持ち梁
120 キャリア装置
120a スロット
122 ウェーハ
130 第一のシャフトギア
140 電源ユニット
142 モーター
144 電源装置
150 ローラー
150a 回転中心
152 被覆層
160 第二のシャフトギア
170 駆動アセンブリ
172 第一のギア
174 第二のギア
176 第三のギア
180 制限ピラー
200 ウェーハ回転装置
210 ベース
210a 収容空間
210b 側面
210c もう一つの側面
212 固定部
212a 制限壁
212b 制限スロット
212c 制限スロット
212d 上面
212e 床部
212f 貫通孔
214 手持ち部
214a 第一のフレーム
214b 第二のフレーム
220 キャリア装置
222 ウェーハ
224 ウェーハ
270 駆動装置
272 第一のギア
274 第二のギア

Claims (13)

  1. ウェーハ処理装置に適用されるウェーハ回転装置であって、
    収容空間を有するベースと、
    前記収容空間に配置され、ウェーハを収容するのに用いられるキャリア装置と、
    前記ベースの側面に配置された第一のシャフトギアと、
    前記ベースの上部に組み立てられ、前記第一のシャフトギアと接続された電源ユニットと、
    前記キャリア装置の下方に位置し、前記ウェーハの端部を支持するローラーと、
    前記側面に配置され、前記ローラーに接続された第二のシャフトギアと、
    前記第一のシャフトギアと前記第二のシャフトギアとの間に接続された駆動アセンブリであって、前記第一のシャフトギアおよび前記駆動アセンブリを回転可能にする電力が前記電源ユニットから供給されたときに、前記第二のシャフトギアが回転して前記ローラーを回転駆動させ、それによって前記ウェーハを回転させる、駆動アセンブリと、を備え
    前記ベースはさらに固定部を有しており、前記固定部は前記収容空間に配置され、複数の制限壁と各2つの隣接する制限壁間にある制限スロットとを備え、前記制限スロットは、前記制限壁の上面から凹設されて複数の床部を形成し、前記各床部は、前記収容空間および前記制限スロットと連結する複数の貫通孔を有し、前記キャリア装置の底部の両側は、前記制限スロットに配置されて前記床部と接触することで前記キャリア装置の移動を制限する、ことを特徴とするウェーハ回転装置。
  2. 前記ローラーは、前記ローラーと前記ウェーハの端部との間の摩擦を増加させるために、前記ローラーの周りを被覆している被覆層を有する、請求項1に記載のウェーハ回転装置。
  3. 前記被覆層の材料はゴムである、請求項2に記載のウェーハ回転装置。
  4. 前記被覆層の材料はマープレンである、請求項2に記載のウェーハ回転装置。
  5. 前記制限スロットは前記収容空間と連結される、請求項1に記載のウェーハ回転装置。
  6. 前記各制限壁の上面の高さは前記ローラーの回転中心の高さよりも低い、請求項5に記載のウェーハ回転装置。
  7. 前記駆動アセンブリはギアチェーンセットであり、前記ギアチェーンセットは複数のギアを備え、前記ギアは、前記第一のシャフトギアと前記第二のシャフトギアとの間に噛合している、請求項1に記載のウェーハ回転装置。
  8. 前記駆動アセンブリはベルトであり、前記ベルトは前記第一のシャフトギアおよび前記第二のシャフトギアの周りを囲む、請求項1に記載のウェーハの回転装置。
  9. 前記ベースは、さらに手持ち部を有しており、前記ベースは、前記手持ち部によって前記ウェーハ処理装置に可動式に配置される、請求項1に記載のウェーハ回転装置。
  10. 前記手持ち部は少なくとも1対の片持ち梁を有しており、前記片持ち梁は、それぞれ前記ベースの外側に向けて突出する、請求項9に記載のウェーハ回転装置。
  11. 前記手持ち部は、2つの第一のフレームと第二のフレームとを有しており、前記2つの第一のフレームは、それぞれ前記ベースの前記側面ともう一つの側面とに配置され、前記第二のフレームは、前記2つの第一のフレーム間で垂直に連結されている、請求項9に記載のウェーハ回転装置。
  12. 前記電源ユニットは、
    前記第一のシャフトギアに接続されたモーターと、
    前記モーターと電気的に接続され、前記モーターを駆動して前記第一のシャフトギアを回転駆動させる電源装置と、を備える、請求項1に記載のウェーハ回転装置。
  13. 前記ベースのもう一つの側面に配置され、前記もう一つの側面から前記収容空間に突出し、前記キャリア装置がぐらつくのを制限するために、前記キャリア装置の上部より上方に位置した制限ピラーをさらに備える、請求項1に記載のウェーハ回転装置。
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