(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ回転保持装置の回転テーブル用非接触電力供給機構であって、
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前記固定側１次コイルの内方に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、
前記回転テーブル側２次コイルに接続され且つ前記回転テーブル上のウェーハに処理を施すためのウェーハ処理機構と、
前記回転テーブルの上面と前記ウェーハとの間に載置された金属製の遮蔽板と、
を含み、
電磁誘導により、前記２次コイルを介して前記ウェーハ処理機構に電力が供給されてなる、回転テーブル用非接触電力供給機構。
【請求項２】
前記固定側１次コイルに接続された第一共振コンデンサと、前記回転テーブル側２次コイルに接続された第二共振コンデンサと、をさらに備えてなる、請求項１記載の回転テーブル用非接触電力供給機構。
【請求項３】
請求項１又は２記載の回転テーブル用非接触電力供給機構を用いて、前記ウェーハ処理機構に電力を供給する、回転テーブル用非接触電力供給方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の回転テーブル用非接触電力供給機構を備えてなる、ウェーハ回転保持装置。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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非接触電力供給機構及び方法並びにウェーハ回転保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
これらウェーハ回転保持装置では、回転テーブルを回転させるための電力供給に加えて、回転テーブル上のウェーハに処理を施すための機構にも電力を供給する必要がある。【０００４】
近年では、回転テーブル上のウェーハへの処理も複雑化してきており、様々な制御機器や電力機器を使用する必要性が出てきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６２５４９５号
【特許文献２】特許第４１１１４７９号
【特許文献３】特許第４２５７８１６号
【特許文献４】特許第４３６４２４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたもので、ウェーハ回転保持装置の回転テーブルに接続された負荷に対して非接触で電力供給を行うことができるようにした、回転テーブル用非接触電力供給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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構は、ウェーハ回転保持装置の回転テーブル用非接触電力供給機構であって、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、前記回転テーブル側２次コイルに接続された負荷と、を含み、電磁誘導により、前記２次コイルを介して前記負荷に電力が供給されてなる、回転テーブル用非接触電力供給機構である。【０００８】
前記負荷が、前記回転テーブル上のウェーハに処理を施すためのウェーハ処理機構であるのが好適である。【０００９】
前記固定側１次コイルに接続された第一共振コンデンサと前記回転テーブル側２次コイルに接続された第二共振コンデンサと、をさらに備えてなるのが好適である。【００１０】
本発明の回転テーブル用非接触電力供給方法は、前記回転テーブル用非接触電力供給機構を用いて、前記負荷に電力を供給する、回転テーブル用非接触電力供給方法である。【００１１】
本発明のウェーハ回転保持装置は、前記回転テーブル用非接触電力供給機構を備えてなる、ウェーハ回転保持装置である。【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ウェーハ回転保持装置の回転テーブルに接続された負荷に対して非接触で電力供給を行うことができるようにした、回転テーブル用非接触電力供給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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の回転テーブル用非接触電力供給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。
【図２】本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構の送電側の基本回路図である。
【図３】本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構の送電側と受電側のブロック回路図である。
【図４】回転テーブルの回転軸及びその周囲に巻回された固定側１次コイルを示す模式平面図である。
【図５】本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構を備えたウェーハ回転保持装置の別の実施の形態を示す概略模式図である。
【図６】本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構の送電側の別のブロック回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１において、符号１０Ａは、本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構を示す。回転テーブル用非接触電力供給機構１０Ａは、ウェーハ回転保持装置１２Ａの回転テーブル用非接触電力供給機構であって、回転軸１４と、前記回転軸１４の先端に載置され且つ上面１６にウェーハＷを保持する回転テーブル１８と、前記回転軸１４に動力を供給する駆動モータ２０と、前記回転軸１４の周囲に巻回された固定側１次コイル２２と、前記固定側１次コイル２２に接続された電力供給源２４と、前記固定側１次コイル２２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１８に取り付けられた回転テーブル側２次コイル２６と、前記回転テーブル側２次コイル２６に接続された負荷２８と、を含み、電磁誘導により、前記２次コイル２６を介して前記負荷２８に電力が供給されてなる、回転テーブル用非接触電力供給機構である。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。
【００１７】
図示例では、回転軸１４はＳＵＳ（ステンレス鋼）製、回転テーブル１８は工業用プラスチックなどの合成樹脂製である。
【００１８】
前記電力供給源２４は高周波電源が好ましく、高周波電源周波数としては、２０ｋＨｚ以上の周波数が好ましい。
【００１９】
前記固定側１次コイル２２が送電側コイルであり、前記回転テーブル側２次コイル２６が受電側コイルである。図１の例では、前記固定側１次コイル２２の上方に所定距離離間して前記回転テーブル側２次コイル２６を設けた例を示した。
【００２０】
本発明では、非接触で前記負荷２８へ電力供給を行うため、接触のノイズがないという利点があり、回転テーブル１８の回転数を無限に上げることも可能である。接触方式とすると、回転軸１４内部の配線と外部の配線との接続を維持するため、回転テーブル１８の回転数の上限がでたり、また、配線の接触の問題があったりするが、本発明では、そのような問題が生じない。
【００２１】
前記負荷２８が、前記回転テーブル１８上のウェーハＷに処理を施すためのウェーハ処理機構であるのが好適である。このように構成することで、ウェーハ回転保持装置の回転テーブル上のウェーハに処理を施すためのウェーハ処理機構に非接触で電力を供給することが可能となる。
【００２２】
ウェーハ処理機構としては、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である。その他のウェーハ処理機構としては、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を挙げることができる。
【００２３】
前記固定側１次コイル２２を配置した送電側の基本回路図を図２に示し、本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構の送電側と受電側のブロック回路図を図３に示す。図２において、電力供給源２４である交流電源から電流が流されると、ブリッジ整流回路に入ってメインパワー電源３８となり、一方では、ブリッジ整流回路に入ってゲート回路電源４２となり、前記固定側１次コイル２２に電流が流れ、図３に示す受電側の回転テーブル側２次コイル２６に誘導電流が誘起されることとなる。これにより、前記回転テーブル側２次コイル２６に接続された負荷２８へ電流が流れる。
【００２４】
また、図示の例では、図３によく示される如く、前記固定側１次コイル２２に接続された第一共振コンデンサ３２と、前記回転テーブル側２次コイル２６に接続された第二共振コンデンサ３４と、をさらに備えている。このように、第一共振コンデンサ３２及び第二共振コンデンサ３４を設けることで、誘起される誘導電流が増え、所定距離離間する間隔Ｄ１の距離の延長をすることもできる。なお、図３に示す１次側共振回路と２次側共振回路の周波数は、１０％程度ずれても伝達特性に大きな変動は起こらない。
【００２５】
図示例では、負荷２８と回転テーブル側２次コイル２６とは電線２７で接続されており、電線２７は外部に露出しているが、かかる電線２７を回転テーブル１８内部に引き込む構成とすることも可能である。
【００２６】
前記固定側１次コイル２２と前記回転テーブル側２次コイル２６とを所定距離離間する間隔Ｄ１としては、０．１ｍｍ〜１００ｍｍ程度まで可能である。第一共振コンデンサ３２及び第二共振コンデンサ３４を設けた場合、間隔Ｄ１の距離は１５０ｍｍ程度としても電力の伝達が可能である。
【００２７】
図４に、回転テーブル１８の回転軸１４及びその周囲に設置されたコイル（固定側１次コイル２２）を示す模式平面図を示した。図４の例では、ＳＵＳ製の直径４５ｍｍの回転軸１４の周りに、内径が２００ｍｍのコイルを設置し、前記コイル内に前記回転軸１４を出し入れし、高周波電源からの電流を前記コイルに流すことで、高周波電源の入力電圧と電流の変化量を確認した。その結果、入力電圧が６０Ｖを超えると、前記回転軸１４の発熱量が増大し過ぎてしまったことから、図４の例では、入力電圧６０Ｖ以下での使用が好ましい。
【００２８】
また、回転軸１４の直径Ｄ２と、固定側１次コイル２２の内径Ｄ３とは、発熱量が増大し過ぎないように、例えば、１：４．４以上の比率であるのが好ましい。
【００２９】
図５に、本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構１０Ｂを備えたウェーハ回転保持装置１２Ｂの別の実施の形態を示す。図５において、前記固定側１次コイル２２が送電側コイルであり、前記回転テーブル側２次コイル２６が受電側コイルである。図５の例では、前記固定側１次コイル２２の内方に所定距離離間して前記回転テーブル側２次コイル２６を設けた例を示した。前記固定側１次コイル２２の内方に所定距離離間して前記回転テーブル側２次コイル２６を設け、金属製の遮蔽板３０を載置した以外は、図１の構成例と同様である。
【００３０】
遮蔽板３０は、ウェーハ回転保持装置１２Ｂの回転テーブル１８上に保持されるウェーハＷに電磁誘導が生じてしまうことを防ぐための遮蔽板である。遮蔽板３０としては、例えば鉄板を使用することができる。図５に示すように、前記固定側１次コイル２２と、金属構造物である遮蔽板３０との距離Ｄ４は、５０ｍｍ以上離すのが好ましい。前記固定側１次コイル２２とウェーハＷの位置を近づけ過ぎると遮蔽板３０に流入する電流によって遮蔽板３０の発熱量が増加してしまうからである。
【００３１】
図６は、本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構の送電側の別のブロック回路図である。図６において、符号３６はメイン電圧調整器、符号３８はメインパワー電源、符号４０はパワーデバイスである。また、符号４２はゲート回路電源、符号４４はゲート回路節電スイッチング回路、符号４６はゲート０Ｖ保証スイッチング回路である。つまり、電力供給源２４からの電流は、メイン電圧調整器３６からメインパワー電源３８に入って、パワーデバイス４０に入る回路に加え、ゲート回路電源４２に入り、ゲート回路節電スイッチング回路４４及びゲート０Ｖ保証スイッチング回路４６に入り、パワーデバイス４０に入る回路となっており、このようにしてワークコイルである固定側１次コイル２２へ電流が流れる構成となっている。
【００３２】
図２に示した基本回路の構成だと、ゲート回路の抵抗による電力消費が大きく発熱の問題と抵抗値の低減に問題があった。それらを改善するため、図６のブロック回路図の例では、ゲートドライブ不要時の電源をoffにするスイッチ回路を追加し、ゲート抵抗の低減も同時に可能とした。さらに、ゲート回路の残留電圧がFET(電界効果トランジスタ)に流れる電流の増加と共に上昇してしまうため、ゲートoff時の０Ｖ保証回路を追加した。この回路により、負荷変動、電圧変動による高周波電源の動作不具合を解消した。
【００３３】
そして、上記した回転テーブル用非接触電力供給機構を用いて、前記負荷２８に電力を供給するようにしたのが本発明の回転テーブル用非接触電力供給方法である。このようにして、本発明では、ウェーハ回転保持装置の回転テーブルに接続された負荷に対して非接触で電力供給を行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０Ａ，１０Ｂ：本発明の回転テーブル用非接触電力供給機構、１２Ａ，１２Ｂ：ウェーハ回転保持装置、１４：回転軸、１６：上面、１８：回転テーブル、２０：駆動モータ、２２：固定側１次コイル、２４：電力供給源、２６：回転テーブル側２次コイル、２７：電線、２８：負荷、３０：遮蔽板、３２：第一共振コンデンサ、３４：第二共振コンデンサ、３６：メイン電圧調整器、３８：メインパワー電源、４０：パワーデバイス、４２：ゲート回路電源、４４：ゲート回路節電スイッチング回路、４６：ゲート０Ｖ保証スイッチング回路、Ｄ１：間隔、Ｄ２：直径、Ｄ３：内径、Ｄ４：距離、Ｗ：ウェーハ。
【図１】
0006622389.tif 000002
【図２】
0006622389.tif 000003
【図３】
0006622389.tif 000004
【図４】
0006622389.tif 000005
【図５】
0006622389.tif 000006
【図６】
0006622389.tif 000007