JP6715078B2 - Wafer holding mechanism and method for rotary table and wafer rotary holding device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a wafer holding mechanism and method for a rotary table in a wafer rotary holding device, and a wafer rotary holding device.
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。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing process, a process (also referred to as a spin process) for performing various kinds of processing while rotating a semiconductor wafer such as silicon, such as spin etching, spin drying, and spin coating, has been increasing. As a specific device, a wafer rotation holding device such as a spin etching device, a spin drying device, and a spin coating device is known. In addition, as the wafer surface treatment in the device manufacturing process, in addition to the etching treatment for removing the damaged layer after back grinding, the developer is applied to the wafer and the circuit surface is exposed to the developer. Examples of the method include developing treatment of a semiconductor circuit printed on a wafer coated with, and cleaning of the wafer surface. As a wafer rotation holding device and method for spin-processing such a wafer, there are devices and methods described in Patent Documents 1 to 4, for example.
図8及び図9によく示される如く、これらウェーハ回転保持装置では、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105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116は、ウェーハWの下面を支持する複数の下面ピンである。
As shown in FIGS. 8 and 9, in these wafer rotation holding devices, when performing the spin processing, the wafer is set on the rotation table 106 and the wafer is held by using the plurality of outer
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(図8)。つまり、3本のうち、2本は固定している固定ガイドピン110であり、1本が可動する可動ガイドピン112である。回転テーブル106の回転中は、ヒンジ構造115の反対側からスプリング114の力で前記可動ガイドピン112の下端を押圧せしめることで、前記可動ガイドピン112の先端がウェーハWの外周側に寄るように傾斜し、ウェーハWが接触保持される。回転テーブル106の停止時には、回転テーブル106の下方であり、外部に設けられたシリンダ体118を上昇させることで、前記ヒンジ構造115のヒンジ部の下端120を押圧せしめ、可動ガイドピン112の先端がウェーハWの外周から離れるように傾斜することにより、ウェーハWが接触保持が解除され、ウェーハWの出し入れが行われる構造となっている。従って、ウェーハWの保持は、スプリング114の力でウェーハWが押圧されることにより、保持される構造である。回転テーブル106には羽根板122が設けられており、また、邪魔板124も形成されている。
The outer
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。上述したように、回転テーブル106に載置されたウェーハWを、可動ガイドピンの下端をスプリング114の力で押圧せしめる方法では、ウェーハWの種類によっては、外周ガイドピンの押し圧が強過ぎたりして、ウェーハWに撓みが発生したり、ウェーハWが破損する原因となっていた。
On the other hand, since various semiconductors are used in electronic devices and electronic parts and the types of wafers are diversifying, there are various wafers having different thicknesses, sizes, shapes, materials and the like. In addition, the thickness of wafers is becoming thinner year by year. As described above, in the method of pressing the lower end of the movable guide pin with the force of the
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、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。 The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and can deal with various wafers having different thicknesses, sizes, shapes, materials, etc., and prevents the wafers from bending or being damaged and stably rotates the wafers. An object of the present invention is to provide a wafer holding mechanism and method for a rotary table and a wafer rotary holding device that can hold the wafer.
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立設された複数の外周固定ピンと、前記外周固定ピンに取り付けられた固定ピン圧力センサと、
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、前記外周可動ピンに取り付けられた可動ピン圧力制御部と、
を有し、前記固定ピン圧力センサからの圧力データに応じて前記可動ピン圧力制御部によって前記外周可動ピンが傾倒動作し、ウェーハの保持力制御が行われるようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構である。
In order to solve the above problems, a rotary table wafer holding mechanism of the present invention is a rotary table wafer holding mechanism of a wafer rotary holding device, wherein the rotary table is mounted on the rotary shaft and the tip of the rotary shaft, and A rotary table that holds the wafer, a drive motor that supplies power to the rotary shaft, a plurality of outer peripheral fixing pins installed upright on the rotary table, and a fixed pin pressure sensor attached to the outer peripheral fixing pins,
At least one outer peripheral movable pin erected on the rotary table corresponding to the outer peripheral fixed pin, and a movable pin pressure control unit attached to the outer peripheral movable pin,
And a wafer holding mechanism for a rotary table, wherein the movable pin pressure control unit tilts the outer peripheral movable pin according to pressure data from the fixed pin pressure sensor to perform wafer holding force control. Is.
前記可動ピン圧力制御部による制御が、モータ制御又はソレノイド制御であるのが好適である。 The control by the movable pin pressure control unit is preferably motor control or solenoid control.
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。 The wafer holding method for a rotary table of the present invention is a wafer holding method for a rotary table, which holds the wafer by using the wafer holding mechanism for a rotary table.
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。 A wafer rotation holding device of the present invention is a wafer rotation holding device including the wafer holding mechanism for a rotary table.
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。 It is preferable that the wafer rotation holding device includes a spin processing mechanism.
本発明によれば、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。 According to the present invention, it is possible to deal with various wafers having different thicknesses, sizes, shapes, materials, etc., so that the wafer can be stably rotated and held by preventing the wafer from being bent or damaged. It is possible to provide a wafer holding mechanism and method for a rotary table and a wafer rotation holding device, which is a significant effect.
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。 Embodiments of the present invention will be described below, but it goes without saying that these embodiments are shown as examples and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. In the figure, the same members are denoted by the same reference numerals.
図1〜図4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に立設された複数の外周固定ピン20と、前記外周固定ピン20に取り付けられた固定ピン圧力センサ22と、前記外周固定ピン20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24と、前記外周可動ピン24に取り付けられた可動ピン圧力制御部26と、を有し、前記固定ピン圧力センサ22からの圧力データに応じて前記可動ピン圧力制御部26によって前記外周可動ピン24が傾倒動作し、ウェーハWの保持力制御が行われるようにした、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。
1 to 4,
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。
In the illustrated example, the
回転テーブル16には、図2によく示される如く、羽根板28が設けられており、媒体流路30を形成する。なお、符号32は回転テーブル16に形成された邪魔板である。図2に示した図示例では、外周固定ピン20は2本、外周可動ピン24は1本、それぞれ設けた例を示した。
As shown in FIG. 2, the rotary table 16 is provided with a
また、回転テーブル16には、ウェーハWの下面を支持するための下面ピン34が立設されており、前記下面ピン34にウェーハWが支持される。
In addition,
図3によく示される如く、前記外周固定ピン20には固定ピン圧力センサ22が取り付けられており、ウェーハWが前記外周固定ピン20に接することによる圧力を検知できるようにされている。固定ピン圧力センサ22としては、公知の種々の圧力センサを使用することができる。なお、符号36は回転テーブル16の下部フレームである。
As well shown in FIG. 3, a fixing
図4によく示される如く、前記外周固定ピン20には可動ピン圧力制御部26が取り付けられており、前記固定ピン圧力センサ22からの圧力データに応じて、前記可動ピン圧力制御部26によって前記外周可動ピン24が傾倒動作されるようにされている。前記外周可動ピン24の傾倒動作は、図4の仮想線で示すように、前記外周可動ピン24の先端38が、ウェーハW側に傾倒(内方に傾倒)することもでき、ウェーハWとは反対側に傾倒(外方に傾倒)することもできる。
As shown in FIG. 4, a movable pin
このように、前記外周可動ピン24の先端38を、ウェーハW側に傾倒させたり、ウェーハWとは反対側に傾倒させたりすることで、ウェーハWが回転テーブル16から転落したりしないように保持力を調節することが可能とされている。
In this way, the
前記可動ピン圧力制御部26としては、機械的駆動手段による制御でもよいし、電磁的駆動手段による制御でもよい。機械的駆動手段としては、例えば、モータで制御するモータ制御を適用することができる。電磁的駆動手段としては、例えば、ソレノイドで制御するソレノイド制御を適用することができる。図示例では、モータ制御の例を示した。モータ制御では、図4に示すように、可動ピンモータ40でシリンダ体42を出没自在に構成し、連結部44を押したり引いたりすることで、前記外周可動ピン24が傾倒動作されるようにすることができる。
The movable pin
また、可動ピンモータ40の代わりに、ソレノイドなどの電磁的駆動手段によって前記外周可動ピン24が傾倒動作されるようにし、ウェーハの押し圧を制御することもできる。ソレノイドなどの電磁的駆動手段には、電圧制御にて、一定の圧力を保持する制御とすることができる。
Further, instead of the
次に、本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構に用いられる制御フローを図5及び図6に基づいて説明する。図5の例では、モータ制御の例を示した。図6では図5の圧力データに応じた制御フロー主要部分47のブロック図である。
Next, a control flow used in the rotary table wafer holding mechanism of the present invention will be described with reference to FIGS. In the example of FIG. 5, an example of motor control is shown. FIG. 6 is a block diagram of the
ウェーハWが投入される前の投入状態では、外周可動ピン24の先端38は、外方に傾倒されている。制御フローが開始にあっては、ウェーハWを投入し、下面ピン34に支持させて回転テーブル16上に載置する(図5のステップ50)。
In the loading state before loading the wafer W, the
ウェーハWを安定的に保持させるにあたって、外周可動ピン24が所定位置となるように可動ピンモータを正回転させて外周可動ピン24を傾倒動作させる(図5のステップ52)。この可動ピンモータ40を正回転させたりする操作は、ウェーハ回転保持装置とは別の外部コンピュータ49によって、指示を出す(図5のサブステップ60)。外部コンピュータ49からの指示は、種々のデータ通信によって行うことができる。例えばBluetooth(登録商標)等のデジタル機器用の近距離無線通信規格によるデータ通信で行うことができる。
In order to hold the wafer W stably, the movable pin motor is normally rotated so that the outer peripheral
固定ピン圧力センサ22から圧力のデータが検出される(図5のステップ54及び図6)。この際、外部コンピュータ49によって固定ピン圧力センサ22から圧力データを受信したり、設定した圧力の値を送信したりする(図5のサブステップ62)。
Pressure data is detected from the fixed pin pressure sensor 22 (step 54 in FIG. 5 and FIG. 6). At this time, the
固定ピン圧力センサ22によって検出された圧力データが、設定した値よりも大きい場合(図5のステップ56)には、ウェーハWが外周固定ピン20に当接している押圧力が大き過ぎるということなので、可動ピンモータ40が逆回転される。可動ピンモータ40を逆回転させるとシリンダ体42が引かれ(後退され)、ウェーハW側に外周可動ピン24の基端48が引かれ、外周可動ピン24の先端38がウェーハWとは反対側に傾倒(外方に傾倒)し、傾倒動作が行われる(図5のサブステップ64及び図6)。
When the pressure data detected by the fixed
一方、固定ピン圧力センサ22によって検出された圧力データが、設定した値よりも小さい場合(図5のステップ58)には、ウェーハWが外周固定ピン20に当接している押圧力が小さ過ぎるということなので、可動ピンモータ40を正回転させる。可動ピンモータ40を正回転させるとシリンダ体42が押され(前進され)、ウェーハWウェーハWとは反対側に外周可動ピン24の基端48が押され、外周可動ピン24の先端38がウェーハW側に傾倒(内方に傾倒)し、傾倒動作が行われる(図5のサブステップ66及び図6)。
On the other hand, when the pressure data detected by the fixed
このような検出された圧力データと設定した値の比較はコンパレータ45によって行われる。コンパレータ45は、回転テーブル16に取り付けてもよいし、外部コンピュータ49を用い、外部コンピュータ49で、検出された圧力データと設定した値の比較を行うようにしてもよい。また、設定する値は、ウェーハの厚さやサイズ、形状や材質等に応じて設定する。なお、外部コンピュータ49に検出された圧力データを転送し、そのデータからウェーハの種類に合わせて押し圧を計算して外周可動ピン24の押し圧を制御することも可能である。
The
このように制御され、固定ピン圧力センサ22によって検出された圧力データが、設定した値となったら、スピン処理を開始する(図5のステップ60)。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。
When the pressure data detected by the fixed
スピン処理の開始についても、外部コンピュータ49によって指示が行われる(図5のサブステップ68)。 The start of the spin process is also instructed by the external computer 49 (substep 68 in FIG. 5).
スピン処理が終了すると(図5のステップ62)、可動ピンモータ40が逆回転されてウェーハWの保持が解除される(図5のステップ64)。このウェーハWの保持解除についても、外部コンピュータ49によって指示が行われる(図5のサブステップ70)。このように制御フローを繰り返して、ウェーハWを連続的に処理することができる。
When the spin process is completed (step 62 in FIG. 5), the
回転テーブル16の回転数は、100〜1000rpm程度が好ましい。また、外周固定ピン20及び外周可動ピン24の形状は円柱形状が好ましい。さらに、外周固定ピン20が2本、外周可動ピン24が1本が好ましく、それぞれが等間隔に均等に配置されているのが、さらに好適である。
The rotation speed of the rotary table 16 is preferably about 100 to 1000 rpm. The outer peripheral fixed
固定ピン圧力センサ22や外部コンピュータ49などのデータ転送機器、さらには可動ピンモータ40やソレノイドへの電力供給は、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。
Power can be supplied to the data transfer devices such as the fixed
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7に示す。図7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、上述した固定ピン圧力センサ22や外部コンピュータ49などのデータ転送機器、さらには可動ピンモータ40やソレノイドが挙げられる。
An electric
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、厚さやサイズ、形状や材質等が異なる様々なウェーハW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。
As described above, according to the
10:本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構、12:本発明のウェーハ回転保持装置、14,104:回転軸、16,106:回転テーブル、18,105:駆動モータ、20:外周固定ピン、22:固定ピン圧力センサ、24:外周可動ピン、26:可動ピン圧力制御部、28,122:羽根板、30:媒体流路、32,124:邪魔板、34: 下面ピン、36:下部フレーム、38:外周可動ピンの先端、40:可動ピンモータ、42:シリンダ体、44:連結部、45:コンパレータ、47:制御フロー主要部分、48:外周可動ピンの基端、49:外部コンピュータ、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、108:外周ガイドピン、110:固定ガイドピン、112:可動ガイドピン、114:スプリング、115:ヒンジ構造、116:下面ピン、118:シリンダ体、120:下端、W:ウェーハ。 10: Wafer holding mechanism for rotary table of the present invention, 12: Wafer rotary holding device of the present invention, 14, 104: rotary shaft, 16, 106: rotary table, 18, 105: drive motor, 20: outer peripheral fixing pin, 22 : Fixed pin pressure sensor, 24: outer peripheral movable pin, 26: movable pin pressure control unit, 28, 122: blade plate, 30: medium flow path, 32, 124: baffle plate, 34: lower surface pin, 36: lower frame, 38: tip of outer peripheral movable pin, 40: movable pin motor, 42: cylinder body, 44: connecting part, 45: comparator, 47: main part of control flow, 48: base end of outer peripheral movable pin, 49: external computer, 70: Power supply mechanism, 72: fixed side primary coil, 74: power supply source, 76: rotary table side secondary coil, 78: load, 80: electric wire, 108: outer peripheral guide pin, 110: fixed guide pin, 112: movable Guide pins, 114: spring, 115: hinge structure, 116: lower surface pin, 118: cylinder body, 120: lower end, W: wafer.
Claims (5)
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立設された、ウェーハの外周を保持するための複数の円柱形状の外周固定ピンと、
前記回転テーブル内に設けられ且つ前記外周固定ピンに取り付けられた固定ピン圧力センサと、
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、ウェーハの外周を保持するための少なくとも一つの円柱形状の外周可動ピンと、
前記外周可動ピンに取り付けられた可動ピン圧力制御部と、
を有し、
前記固定ピン圧力センサからの圧力データに応じて前記可動ピン圧力制御部によって前記外周可動ピンが傾倒動作し、ウェーハの保持力制御が行われるようにされ、
前記固定ピン圧力センサへの電力供給を行うため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、を含み、電磁誘導により、前記2次コイルを介して前記固定ピン圧力センサに電力が供給されてなる、回転テーブル用ウェーハ保持機構。 A wafer holding mechanism for a rotary table of a wafer rotary holding device,
A rotation axis,
A rotary table mounted on the tip of the rotary shaft and holding a wafer on the upper surface;
A drive motor for supplying power to the rotating shaft,
A plurality of cylindrical outer peripheral fixing pins for holding the outer periphery of the wafer, which are erected on the rotary table,
A fixed pin pressure sensor provided in the rotary table and attached to the outer peripheral fixed pin;
At least one column-shaped outer peripheral movable pin for holding the outer periphery of the wafer, which is provided upright on the rotary table corresponding to the outer peripheral fixed pin,
A movable pin pressure control unit attached to the outer peripheral movable pin,
Have
Wherein the outer peripheral movable pin is tilting operation by the movable pin pressure control unit according to the pressure data from the fixed pin pressure sensor, it is adapted retention control of the wafer is performed,
Further comprising a power supply mechanism for supplying power to the fixed pin pressure sensor,
The power supply mechanism has a fixed-side primary coil wound around the rotation shaft, a power supply source connected to the fixed-side primary coil, and a predetermined distance corresponding to the fixed-side primary coil. A rotary table side secondary coil provided separately and attached to the rotary table, and electric power is supplied to the fixed pin pressure sensor via the secondary coil by electromagnetic induction. Table wafer holding mechanism.
Priority Applications (1)
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