JP6670675B2 - 回転テーブル用ウェーハ保持機構及び方法並びにウェーハ回転保持装置 - Google Patents

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５は従来のウェーハ回転保持装置における回転テーブルを示す断面概略説明図であり、（ａ）は８インチウェーハ用の回転テーブル、（ｂ）は６インチウェーハ用の回転テーブルをそれぞれ示す。図５に示した如く、従来のウェーハ回転保持装置における回転テーブル３４では、ウェーハの外周を固定する外周固定ピン３８，４０が回転テーブル３４に固定されているため、ウェーハのサイズが異なると、回転テーブルを適したサイズ用の回転テーブルに変更する必要があった。なお、図４５において、符号３６はフィン部、符号４８，４８は支持ピンである。

回転テーブルの交換を行う為にはチャンバー内が薬液の雰囲気になっている為、チャンバー内の清掃作業が必要となり、さらに、清掃後、回転テーブルの交換作業及び交換後の搬送動作確認が必要となる。交換に要する所要時間は約３０〜６０分であり、その間の生産が出来なくなり稼働率を低下させる要因となる。

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、回転テーブルを交換することなく、厚さやサイズ、形状や材質等が異なる様々なウェーハに対応することができ、ウェーハの撓みや破損を防止して安定的にウェーハを回転保持することができるようにした、回転テーブル用ウェーハ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保持機構であって、回転テーブルと、前記回転テーブルに設けられ且つ第一のウェーハ基板を固定するための第一の固定ピンと、前記回転テーブルに前記第一の固定ピンよりも内側に設けられ且つ前記第一のウェーハ基板よりも径の小さい第二のウェーハ基板を固定するための上下動可能な上下可動ピンと、を有し、前記第一のウェーハ基板を保持する際は前記上下可動ピンを下げ、前記第一の固定ピンにより前記第一のウェーハ基板を固定せしめ、前記第二のウェーハ基板を保持する際は前記上下可動ピンを上げ、前記上下可動ピンにより前記第二のウェーハ基板を固定せしめるようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構である。

前記上下可動ピンが、前記回転テーブル内に設けられた上下動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保持方法は、前記回転テーブル用ウェーハ保持機構を用いて、前記ウェーハを保持してなる回転テーブル用ウェーハ保持方法である。

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、回転テーブルを交換することなく、厚さやサイズ、形状や材質等が異なる様々なウェーハに対応することができ、ウェーハの撓みや破損を防止して安定的にウェーハを回転保持することができるようにした、回転テーブル用ウェーハ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り、（ａ）は８インチウェーハを保持した例、（ｂ）は６インチウェーハを保持した例をそれぞれ示す。 本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構を備えたウェーハ回転保持装置における上下可動ピンの動作の制御方法の一例を示すブロック図である。 本発明の回転テーブル用ウェーハ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における回転テーブルを示す断面概略説明図であり、（ａ）は８インチウェーハ用の回転テーブル、（ｂ）は６インチウェーハ用の回転テーブルをそれぞれ示す。

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保持機構を示す。回転テーブル用ウェーハ保持機構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、回転テーブル１４と、前記回転テーブル１４に設けられた、第一のウェーハ基板Ｗ１を固定するための第一の固定ピン１８と、前記回転テーブル１４に前記第一の固定ピン１８よりも内側に設けられた、前記第一のウェーハ基板Ｗ１よりも径の小さい第二のウェーハ基板Ｗ２を固定するための上下動可能な上下可動ピン２０と、を含むものである。

図１及び図２（ｂ）では、小さい径の第二のウェーハ基板Ｗ２を保持した例を示し、図２（ａ）では、径が最も大きい第一のウェーハ基板Ｗ１を保持した例を示す。図示例では、第一のウェーハ基板Ｗ１は８インチウェーハ、第二のウェーハＷ基板２は６インチウェーハである。ウェーハとしては、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハが用いられる。

本発明のウェーハ保持機構１０は、ウェーハ基板のサイズに応じて上下可動ピン２０を上下に動作させるものであり、これにより回転テーブル１４を交換することなく、異なるサイズのウェーハ基板を安定して保持しつつスピン処理することができる。図２（ａ）に示す如く、径が大きい第一のウェーハ基板Ｗ１を保持する際は、上下可動ピン２０を下降させ、第一の固定ピン１８により第一のウェーハ基板Ｗ１の外周を固定せしめる。また図１及び図２（ｂ）に示す如く、径が小さい第二のウェーハ基板Ｗ２を保持する際は、上下可動ピン２０を上昇させ、上下可動ピン２０により第二のウェーハ基板Ｗ２の外周を固定せしめる。図１及び図２において、符号２６，２８はウェーハ基板の下面を支持するための支持ピン、符号１６はフィン部であり、フィン部１６の幅は上下可動ピン２０よりも内側に設定される。

図１において、符号１２は回転テーブル１４を載置する回転軸であり、駆動モータ２２により回転軸１４に動力が供給される。図示例では、回転軸１４はＳＵＳ（ステンレス鋼）製、回転テーブル１４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１４の回転数は特に制限はないが、１００〜１０００ｒｐｍが好適である。

前記上下可動ピン２０の形状は特に制限はないが、円柱形状が好適である。上下可動ピン２０は複数本設けられ、３本以上設けられることが望ましい。上下可動ピン２０の配置は均等が望ましい。上下可動ピン２０が下に可動した状態では上下可動ピン２０が回転テーブル１４面から出ないことが望ましい。第一の固定ピン１８は固定及び可動のいずれでもよく、必要に応じて下降せしめてもよい。

前記上下可動ピン２０の上下動を制御する方法は特に制限はないが、図２に示す如く、前記上下可動ピン２０の基側にギヤ加工を付け、回転テーブル１４内部に設けた上下動制御用モータ２４により上下可動ピン２０の上下の動作の制御を行い、上下の駆動を伝達することが好適である。

図３は、本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構を備えたウェーハ回転保持装置における上下可動ピンの動作の制御方法の一例を示すブロック図である。ウェーハ回転保持装置にタッチパネル１００にて段取り替え選択スイッチを設け、シーケンサ１０２を介して通信を行い、送信機１０４から受信機１０６に上下可能ピンの上下動の切替えタイミングを転送し、上下可能ピンの上昇指示もしくは下降指示１０８に対応して上下動制御用モータ１１０を駆動させ、上下可能ピンの上下動の切替えを実施する。タッチパネルから操作可能とすることにより、チャンバー内の清掃作業、交換作業、及び動作確認が不要となり、段取り替え時間の短縮が可能となる。

上下動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する方法、スリップリングにより回転テーブルに電源を供給する方法、高周波電磁方式により電源を供給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４に示す。図４において、電力供給機構７０は、回転軸１２と、前記回転軸１２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１４と、前記回転軸１２に動力を供給する駆動モータ２２と、前記回転軸１２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１４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を介して上下動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を介して上下動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。

以上述べたように、本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構によれば、厚さやサイズ、形状や材質等が異なる様々なウェーハに対応することができ、ウェーハの撓みや破損を防止して安定的にウェーハを回転保持することができる。そして、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保持機構を備えた装置である。

１０：回転テーブル用ウェーハ保持機構、１１：ウェーハ回転保持装置、１２：回転軸、１４：回転テーブル、１６：フィン部、１８：第一の固定ピン、２０：上下可動ピン、２２：駆動モータ、２４：上下動制御用モータ、２６，２８：支持ピン、３４：回転テーブル、３６：フィン部、３８，４０：外周固定ピン、４６，４８：支持ピン、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、Ｗ１：第一のウェーハ基板、Ｗ２：第二のウェーハ基板。

Claims (4)

1. ウェーハ回転保持装置の回転テーブル用ウェーハ保持機構であって、
   回転テーブルと、
   前記回転テーブルに設けられ且つ第一のウェーハ基板を固定するための第一の固定ピンと、
   前記回転テーブルに前記第一の固定ピンよりも内側に設けられ且つ前記第一のウェーハ基板よりも径の小さい第二のウェーハ基板を固定するための上下動可能な上下可動ピンと、
   を有し、
   前記第一のウェーハ基板を保持する際は前記上下可動ピンを下げ、前記第一の固定ピンにより前記第一のウェーハ基板を固定せしめ、前記第二のウェーハ基板を保持する際は前記上下可動ピンを上げ、前記上下可動ピンにより前記第二のウェーハ基板を固定せしめるようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構であり、
   前記上下可動ピンが、前記回転テーブル内に設けられた上下動制御用モータにより制御されてなり、
   電磁誘導により、前記上下動制御用モータに電力が供給される為の電力供給機構をさらに有し、
   前記電力供給機構が、回転軸の周囲に巻回された固定側１次コイルと、前記固定側１次コイルに接続された電力供給源と、前記固定側１次コイル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に取り付けられた回転テーブル側２次コイルと、を含む、回転テーブル用ウェーハ保持機構。
2. 請求項１記載の回転テーブル用ウェーハ保持機構を用いて、前記第一のウェーハ基板又は第二のウェーハ基板を保持してなる、回転テーブル用ウェーハ保持方法。
3. 請求項１記載の回転テーブル用ウェーハ保持機構を備えてなる、ウェーハ回転保持装置。
4. 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３記載のウェーハ回転保持装置。