JP6690995B2 - 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及び図６に従来のウェーハ回転保持装置１０２を示す。スピン処理を行うにあたって、回転テーブル１０６上にウェーハをセットして複数の外周ガイドピン１０８を使用してウェーハを保持している。回転テーブル１０６は回転軸１０４を駆動モータで回転することにより回転せしめられる。複数の外周ガイドピン１０８は、ウェーハＷの外周をガイドし、ウェーハＷが回転テーブル１０６上で所定の位置に載置されるように構成されている。なお、符号１１０は、ウェーハＷの下面を支持する複数の下面ピンである。

外周ガイドピン１０８は複数本で構成されており、例えば、３本の外周ガイドピンにて保持を行われるが、３本のうち、１本が前後に倒れるヒンジ構造１１５になっている。つまり、３本のうち、２本は固定している外周固定ピン１１１であり、１本が可動する外周可動ピン１１２である。回転テーブル１０６には羽根板１２２が設けられ、流路１２３が形成されており、また、邪魔板１２４も形成されている。

符号１２６は回転テーブル１０６から離れて外部に設けられた透過センサであるウェーハ検知センサである。符号１２６ａは、回転テーブル１０６から離れて外部に設けられた透過センサの投光器であり、符号１２６ｂが受光器である。かかるウェーハ検知センサ１２６は、スピン処理が開始される前、つまり回転テーブル１０６が回転し始める前のウェーハＷの有無を検知するためのものであり、センサ光１００が回転テーブル１０６の上面に平行となるように回転テーブル１０６から離れて外部に設置されている。

一方で、電子デバイスや電子部品には様々な半導体が用いられており、ウェーハの種類も多様化してきていることから、厚さやサイズ、形状や材質等が異なる様々なウェーハが存在する。また、ウェーハの薄さも年々薄くなってきている。

かかる従来のウェーハ検知センサ１２６では、ウェーハＷが回転テーブル１０６上に存在するか否かを検知するものであったため、検知が限定的となり、ウェーハＷが正常な位置にセットされているかどうか等は判別できなかった。

また、スピン処理が開始された後、つまり回転テーブル１０６が回転し始めた後にウェーハが正常に保持されているかどうかの検出はできなかった、このため、回転テーブル１０６の回転中に、ウェーハＷが回転テーブル１０６から飛び出してしまったり、ウェーハＷの割れが発生した場合には、ウェーハ検知センサ１２６では検知することができず、その事後に、外部から別の検知センサでセンシングするなどしていた。

しかしながら、上述のように事後に検知する方法では、回転テーブル１０６の回転中に検知することができないため、所定のスピンプロセス（薬液吐出やリンス液吐出）時間の処理が行われた後、ウェーハＷの取り出し時にウェーハＷの割れが判断されることとなる。このため、処理薬液等の飛散が多く発生したり、検出の遅れによるロス時間が発生してしまうという問題があった。

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、回転テーブル上に保持されたウェーハを、回転テーブルが回転中であっても検知できるようにした、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取り付けられ且つ前記ウェーハの裏面に対して垂直にセンサ光が照射されるウェーハ検知デバイスと、を有し、前記回転テーブルの上面に保持されたウェーハが検知されるようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構である。

前記回転テーブルに立設された複数の外周固定ピンと、前記外周固定ピンに対応して前記回転テーブルに立設された少なくとも一つの外周可動ピンと、を含むウェーハの外周をガイドする外周ガイドピン、をさらに有し、少なくとも一つの前記外周ガイドピンの周辺に位置するウェーハの裏面に対してセンサ光が照射されてなるのが好適である。

それぞれの前記外周ガイドピンの周辺に位置するウェーハの裏面に対してセンサ光が照射されてなるのが好ましい。

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、回転テーブル上に保持されたウェーハを、回転テーブルが回転中であっても検知できるようにした、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側断面図である。 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平面図である。 本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構の検知機構のブロック図である。 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側面図である。 従来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平面図である。

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〜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１２の回転テーブル用ウェーハ保持機構であって、回転軸１４と、前記回転軸１４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１６と、前記回転軸１４に動力を供給する駆動モータ１８と、前記回転テーブル１６に取り付けられ且つ前記ウェーハＷの裏面に対して垂直にセンサ光２０が照射されるウェーハ検知デバイス２２と、を有し、前記回転テーブル１６の上面に保持されたウェーハＷが検知されるようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構である。

ウェーハＷ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。
図示例では、回転軸１４はＳＵＳ（ステンレス鋼）製、回転テーブル１６は工業用プラスチックなどの合成樹脂製である。

また、前記回転テーブル１６に立設された複数の外周固定ピン２４と、前記外周固定ピン２４に対応して前記回転テーブル１６に立設された少なくとも一つの外周可動ピン２６と、を含むウェーハＷの外周をガイドする外周ガイドピン２８をさらに有している。符号２５は、ウェーハＷの下面を支持する下面ピンである。

ウェーハ検知デバイス２２は、検知センサ２９と、検出器３０と、送信機３２と、から構成されている。検知センサ２９からの検出信号は検出器３０へと送られ、検出器３０からのデータは送信機３２へと送られて、外部ワイヤレス通信機器へ送信される。そして、それに応じてウェーハ回転保持装置１２の回転テーブル１６の回転を停止することができる。これにより、回転テーブル１６の回転中にウェーハＷが割れた場合でも、処理薬液等の飛散が多く発生したり、検出の遅れによるロス時間が発生したりする問題を解消することができる。

本発明では、センサ光２０は、少なくとも一つの前記外周ガイドピン２８の周辺に位置するウェーハＷの裏面に対して照射されてなるのが好ましいが、より好ましくは、図２に示す如く、それぞれの前記外周ガイドピン２８の周辺に位置するウェーハＷの裏面に対してセンサ光２０が照射されてなるのが好適である。それぞれの前記外周ガイドピン２８の周辺に位置するウェーハＷの裏面に対してセンサ光２０を照射して検知することで、ウェーハＷが正常な位置にセットされているかどうかが正確に判断できるからである。前記外周ガイドピン２８の周辺に位置するウェーハＷの裏面とは、例えば、ウェーハＷの周縁部の裏面である。より具体的には、例えば、ウェーハＷの中心と前記外周ガイドピン２８とを結んだ線上のウェーハＷの周縁部の裏面である。

ウェーハ検知デバイス２２としては、公知の種々の光電センサを使用することができる。特に、拡散反射型のセンサであれば、サンサ光をウェーハＷの裏面に当てることでウェーハＷの存在を検知できるし、投光器と受光器が一体的に形成されているため、好ましい。更に、限定反射形のセンサであれば、当該限定反射形のセンサとウェーハＷの検出範囲を、限られた距離範囲内において検出することが可能である。

図３に、本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構１０の検知機構の一つの実施の形態をブロック図で示す。

複数の検知センサ２９（図示例では３か所）からの検出信号は検出器３０へと送られる。検出器３０からの複数のセンサ入力は集約されてマルチ入力回路３１へとデータが送られ、マイクロコントローラ３３にてデータが送信機用のデータに変換される。そして、入力されたデータは送信機３２へと送られて、通信規格に準じて外部ワイヤレス通信機器へと送信される。そして、これら検知機構は、全て回転テーブル１６内に埋め込んだり、取り付けたりすることが可能である。これにより、従来では、不可能であった回転テーブル１６の回転中のウェーハＷが正常にセットされているか判別することができる。

また、検出器３０は、電力供給源３４と接続されている。検出器３０への電力供給は、様々な手段で電力供給を行うことができる。例えば、電池を用いた方法、スリップリングを用いた方法、電磁誘導による方法、などが挙げられる。電池を用いた方法では、電池を回転テーブル１６に埋め込めばよい。スリップリングを用いた方法では、例えば回転軸１４に配置された金属製リングとブラシを介して電力や信号を伝達するようにすることができる。

上記した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１４と、前記回転軸１４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１６と、前記回転軸１４に動力を供給する駆動モータ１８と、前記回転軸１４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１６に取り付けられた回転テーブル側２次コイル７６と、前記回転テーブル側２次コイル７６に電線８０を介して接続された負荷７８と、を含み、電磁誘導により、前記２次コイル７６を介して前記負荷７８に電力が供給されてなる。前記負荷７８として、上述した検出器３０が挙げられる。

上記した構成以外のその他の構成については、図５及び図６に示した回転テーブル用ウェーハ保持機構の構造と同様の構成を適宜採用できるが、さらなる詳細な説明は省略する。

ウェーハ回転保持装置１２を用いてスピン処理するためには、スピン処理機構を備える構成とすればよい。スピン処理としては、スピンエッチング処理、スピン乾燥処理、スピンコーティング処理等がある。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、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や、現像液のウェーハへの塗布処理、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や、ウェーハ表面の洗浄処理が挙げられる。これらスピン処理機構としては、従来の構成を採用できる。

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１０によれば、回転テーブル上に保持されたウェーハを、回転テーブルが回転中であっても検知できる。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１０を用いて前記ウェーハＷを保持する方法である。また、ウェーハ回転保持装置１２は、回転テーブル用ウェーハ保持機構１０を備えた装置である。

１０：本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構、１２，１０２：ウェーハ回転保持装置、１４，１０４：回転軸、１６，１０６：回転テーブル、１８：駆動モータ、２０：センサ光、２２：ウェーハ検知デバイス、２４，１１１：外周固定ピン、２５，１１０：下面ピン、２６，１１２：外周可動ピン、２８，１０８：外周ガイドピン、２９：検知センサ、３０：検出器、３１：マルチ入力回路、３２：送信機、３３：マイクロコントローラ、３４：電力供給源、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、７８：負荷、８０：電線、１００：センサ光、１１５：ヒンジ構造、１２２：羽根板、１２３：流路、１２４：邪魔板、１２６：ウェーハ検知センサ、１２６ａ：投光器、１２６ｂ：受光器、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取り付けられ且つ前記ウェーハの裏面に対して垂直にセンサ光が照射されるウェーハ検知デバイスと、
   前記回転テーブルに立設された複数の外周固定ピンと、前記外周固定ピンに対応して前記回転テーブルに立設された少なくとも一つの外周可動ピンと、を含むウェーハの外周をガイドする外周ガイドピンと、を有し、
   少なくとも一つの前記外周ガイドピンの周辺に位置するウェーハの裏面に対してセンサ光が照射されてなり、前記回転テーブルの上面に保持されたウェーハが検知されるようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構であり、
   前記ウェーハ検知デバイスが、それぞれの前記外周ガイドピンに対応して設けられた検知センサ、検出器及び送信機とから構成され、
   電磁誘導により、前記検出器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、前記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. それぞれの前記外周ガイドピンの周辺に位置するウェーハの裏面に対してセンサ光が照射されてなる、請求項１記載の回転テーブル用ウェーハ保持機構。
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。
4. 請求項１又は２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。
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。