JPWO2017204082A1 - 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
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Abstract
スピン処理中にウェーハの姿勢を維持した状態でウェーハの保持位置を変更させ、エッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、洗浄残りや洗浄ムラを低減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。上面にウェーハを保持する回転テーブルと、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可動する複数の外周可動ピンと、を有し、該複数の外周可動ピンが、複数の第一外周可動ピンと該第一外周可動ピンとはウェーハの保持位置の異なる複数の第二外周可動ピンとを含み、ウェーハの処理中に第一外周可動ピンと第二外周可動ピンによるウェーハの保持を替えることにより、ウェーハの保持位置を変更するようにした。
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を示す概略模式図であり、図６は図５の駆動部の詳細を示す要部拡大図である。図５及び図６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５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。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、複数の外周可動ピンを用いウェーハを保持する外周可動ピンを替える事により、スピン処理中にウェーハの姿勢を維持した状態でウェーハの保持位置を変更させ、エッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、洗浄残りや洗浄ムラを低減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可動する複数の外周可動ピンと、を有し、前記複数の外周可動ピンが、複数の第一外周可動ピンと前記複数の第一外周可動ピンとはウェーハの保持位置の異なる複数の第二外周可動ピンとから構成されてなり、前記第一外周可動ピンが前記ウェーハを保持状態の間は前記第二外周可動ピンはウェーハを非保持状態とされてなり、前記第二外周可動ピンが前記ウェーハを保持状態の間は前記第一外周可動ピンがウェーハを非保持状態されてなり、前記ウェーハの処理中に前記第一外周可動ピンと前記第二外周可動ピンによる保持を替えることにより、前記ウェーハの保持位置を変更するようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構である。
前記複数の外周可動ピンによる前記ウェーハの保持が、前記回転テーブル内に設けられたソレノイド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、複数の外周可動ピンを用いウェーハを保持する外周可動ピンを替える事により、スピン処理中にウェーハの姿勢を維持した状態でウェーハの保持位置を変更させ、エッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、洗浄残りや洗浄ムラを低減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。
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の外周を保持するための可動する複数の外周可動ピンと、を有する。前記複数の外周可動ピンは、複数の第一外周可動ピン１４と前記複数の第一外周可動ピン１４とはウェーハＷの保持位置の異なる複数の第二外周可動ピン１６とから構成されてなる。本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構１０は、前記第一外周可動ピン１４が前記ウェーハＷを保持状態の間は前記第二外周可動ピン１６はウェーハＷを非保持状態とされてなり、前記第二外周可動ピン１６が前記ウェーハＷを保持状態の間は前記第一外周可動ピン１４がウェーハＷを非保持状態されてなり、前記ウェーハＷの処理中に前記第一外周可動ピン１４と前記第二外周可動ピン１６による保持を替えることにより、前記ウェーハの保持位置を変更するようにしたものである。図１において、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。
図２は本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構１０を備えたウェーハ回転保持装置１１の一例の駆動部の詳細を示す平面図である。図２では複数の外周可動ピンとして、外周方向に約２ｍｍ稼働する３個の第一外周可動ピン１４及び外周方向に約２ｍｍ稼働する３個の第二外周可動ピン１６を用い、ウェーハ処理中にウェーハＷを第一外周可動ピン１４と第二外周可動ピン１６により交互に保持することにより、スピン処理中にウェーハＷの姿勢を維持した状態でウェーハの保持位置を変更させるものであり、これによりエッチングによる外周ピンの痕跡を軽減させ、洗浄残りや洗浄ムラを低減することができる。
前記外周可動ピンによるウェーハの保持における外周可動ピンの稼働方法は特に制限はないが、図１及び３に示した如く、回転テーブル１２内に設けられたソレノイド２８により制御されることが好適である。図１及び３において、符号２２は永久磁石、符号２６は支点である。図示例ではウェーハの保持はレバー方式として永久磁石２２をレバー下部に埋め込み、電磁石の強弱によりウェーハレバーの開閉を行い、電磁石の極性を変更する事により第一外周可動ピン１４と第二外周可動ピン１６によるウェーハ保持を切り替える。
外周可動ピンによるウェーハの保持における外周可動ピンの動作の一例を以下に説明する。ウェーハＷを供給する際は、ソレノイド２８を使用して全ての第一外周可動ピン１４及び全ての第二外周可動ピン１６を矢印にて示した外周方向に倒す。ウェーハＷをセット後、第一外周可動ピン１４を内側に倒し第一外周可動ピン１４によりウェーハＷを保持する。回転テーブル１２を回転させ、処理、例えば、薬液等をウェーハ上に塗布、を開始する。一定の処理時間が経過した段階で、第二外周可動ピン１６を内側に倒して保持状態とした後、第一外周可動ピン１４を外周方向に倒して非保持状態とし、第二外周可動ピン１６によりウェーハＷを保持する。ウェーハＷの処理中、第一外周可動ピン１４と第二外周可動ピン１６にて交互にウェーハの保持位置を変更する。図示例では電磁石を用いてソレノイドの極性を変更することにより外周可動ピンの駆動を行うが、ソレノイドに加える電圧を変更することによりウェーハへの押し圧を制御することも可能である。
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。
第一外周可動ピン１４及び第二外周可動ピン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。第一外周可動ピン１４及び第二外周可動ピン１６は複数本設けられ、それぞれ３本以上設けられることが望ましい。第一外周可動ピン１４及び第二外周可動ピン１６の配置は均等が望ましい。本発明においてウェーハの外周を保持するための外周ピンは全て可動することが好適である。
ソレノイドを駆動させる為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４に示す。図４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を介してソレノイド等の負荷５０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：本発明の回転テーブル用ウェーハ保持機構、１１：本発明のウェーハ回転保持装置、１２，３２：回転テーブル、１４：第一外周可動ピン、１６：第二外周可動ピン、１８：回転軸、２０：駆動モータ、２２：永久磁石、２４，４０：支持ピン、２６：支点、２８：ソレノイド、３０：従来のウェーハ回転保持装置、３４：可動ピン、３６：固定ピン、３８：シリンダー、５０：負荷、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)
- 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設けられ且つウェーハの外周を保持するための可動する複数の外周可動ピンと、
を有し、
前記複数の外周可動ピンが、複数の第一外周可動ピンと前記複数の第一外周可動ピンとはウェーハの保持位置の異なる複数の第二外周可動ピンとから構成されてなり、
前記第一外周可動ピンが前記ウェーハを保持状態の間は前記第二外周可動ピンはウェーハを非保持状態とされてなり、前記第二外周可動ピンが前記ウェーハを保持状態の間は前記第一外周可動ピンがウェーハを非保持状態されてなり、
前記ウェーハの処理中に前記第一外周可動ピンと前記第二外周可動ピンによる保持を替えることにより、前記ウェーハの保持位置を変更するようにした、回転テーブル用ウェーハ保持機構。 - 前記複数の外周可動ピンによる前記ウェーハの保持が、前記回転テーブル内に設けられたソレノイドにより制御される、請求項１記載の回転テーブル用ウェーハ保持機構。
- 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。
- 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。
- 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。
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