(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、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。
【請求項２】
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、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。
【請求項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。
【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。
【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（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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【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。
【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、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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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る。
【図４】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る。
【図５】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示すフローチャートである。
【図６】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のブロック図である。
【図７】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。
【図８】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図である。
【図９】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要部断面図である。
【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〜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。
【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１６は工業用プラスチックなどの合成樹脂製である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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）。
【００２７】
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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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）。
【００３０】
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）。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
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。
【図１】
0006715078.tif 000002
【図２】
0006715078.tif 000003
【図３】
0006715078.tif 000004
【図４】
0006715078.tif 000005
【図５】
0006715078.tif 000006
【図６】
0006715078.tif 000007
【図７】
0006715078.tif 000008
【図８】
0006715078.tif 000009
【図９】
0006715078.tif 000010