(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハに密着する面積を少なくすることにより、ウェハ裏面のエッチング残りや洗浄不足を解消できるウェハの保持機構を提供する。【解決手段】ウェハ支持機構１０は、ウェハ支持チップ１２のウェハ支持面に溝１２ａを設ける。この溝１２ａの働きにより、ウェハ１３がウェハ支持チップ１２に密着しにくくなる。また、エッチング液、洗浄液が溝１２ａを流れ、そこからあふれてウェハ１３の裏面も流れるので、ウェハ１３の裏面のエッチング残り、洗浄不足が解消される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台の隅近くにウェハ支持チップを有し、前記の基台の隅にウェハ止めピンを有し、前記の基台の中心を回転軸に取り付けたウェハ保持機構において、前記のウェハ支持チップのウェハ支持面に溝を設けたことを特徴とするウェハ保持機構。
【請求項２】
請求項１記載のウェハ保持機構において、前記の基台がＨ形であり、前記のウェハ止めピンの一部は背が高く上部が太く、下部が細い逆テーパー形状であり、残りのウェハ止めピンは背の低いストレートピンであり、ウェハの高さでは前記の逆テーパー形状ピンの径が前記のストレートピンの径より細いため、前記のウェハの中心が逆テーパー形状ピン側に偏心することを特徴とするウェハ保持機構。
【請求項３】
請求項１記載のウェハ保持機構において、前記のウェハ支持チップのウェハ支持面の溝が、互いに直交するクロス溝であることを特徴とするウェハ保持機構。
【請求項４】
請求項１記載のウェハ保持機構において、前記のウェハ支持チップのウェハ支持面の溝が、一方向の平行溝であることを特徴とするウェハ保持機構
【請求項５】
請求項３〜４記載のウェハ保持機構において、前記のウェハ支持チップのウェハ支持面の溝の間隔が５±２ｍｍ、溝の幅が１±０．５ｍｍ、溝の深さが１±０．５ｍｍであることを特徴とするウェハ保持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体のウェハを洗浄または乾燥するとき、ウェハを保持して高速回転させるためのウェハ保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハの表面に残存しているフォトレジスト・研磨剤・不要膜などを洗浄・エッチングして、純水洗浄し、遠心乾燥することが、半導体ウェハプロセスでひんぱんに行なわれている。図３はその工程で使われる自動ウェハ洗浄乾燥装置２０の斜視図である。まずローダー側キャリア２１からウェハ２２を一枚ずつ取出し、薬液洗浄区域２３に送り込む。薬液洗浄区域２３ではウェハ２２に薬液を吹き付けてウェハ２２の表面の残留物を除去ないしエッチングする。洗浄後ウェハ２２を高速回転させて薬液を振り切る。次にウェハ２２を純水洗浄区域２４に送り込み、ウェハ２２に純水のシャワーを吹き付け薬液を洗い流す。その後エアーナイフで純水を振り切る。次にウェハ２２を乾燥区域２５に送り込み、遠心乾燥させる。最後にウェハ２２をアンローダー側キャリア２６に収納する。
【０００３】
自動ウェハ洗浄乾燥装置２０では、Ｏリングで空気漏れを防止した真空チャック機構（図示せず）に、ウェハ２２の中心部を吸着固定するのが一般的である。しかしそのような真空チャック機構による吸着固定はウェハ２２の裏面のみ可能である。半導体素子の形成されているウェハ２２のおもて面を真空チャックすれば、チャック機構と接触した半導体素子が破壊されてしまうから、ウェハ２２のおもて面は真空チャックできない。このため真空チャック機構を用いる限りウェハ２２の裏面洗浄（特にウェハ２２の中心部）は困難である。
【０００４】
そのため昔はウェハをキャリアに立てて薬液や純水にディップし、エッチングや洗浄を行なっていた。しかしいくらウェハを遥動させたり超音波をかけたりしても、シャワーほどの効果はないし、その前後の工程が一枚ずつの枚葉処理なのに、この工程だけがバッチ処理となるとウェハの流れも悪い。
【０００５】
そこでウェハの表裏を同時に洗浄できるようなウェハ保持機構の発明がいろいろなされてきた。たとえば特開平５−２６７２６１号公報には、ウェハの端面を複数のローラーではさみ、そのローラーを同期回転させてウェハを回転させる機構が記載されている。このようにすればウェハのおもて面・裏面が完全に露出しているので両面に完全にシャワーがかけられる。もっともオリエンテーションフラットのあるウェハをこの機構で回転させるのは難しそうである。また遠心乾燥できるほどの高速回転も困難であろう。
【０００６】
また特開平８−１８１０９８号公報には、ウェハの端面を回転しない複数のローラーで挟んで固定しておいて、全体を回転させる機構が記載されている。これにより高速回転で遠心乾燥できるとのことだが、オリエンテーションフラットのあるウェハはバランスが崩れてしまい難しいであろう。
【０００７】
また特開平１０−２８９８９２号公報には、ウェハの端面を複数のローラーではさみ、そのローラーを同期回転させてウェハを回転させる機構が記載されている。特開平５−２６７２６１号公報との違いは、ローラーの断面に直線部があり、その直線部がウェハ端面と接するのでウェハ端面が削れにくいことである。しかしオリエンテーションフラットのあるウェハを回転させるのは難しそうなこと、遠心乾燥できるほどの高速回転も困難そうなことは変わらない。
【０００８】
また特開２０００−２６９１７８号公報には、ウェハの端面を複数のローラーではさみ、そのローラーを同期回転させてウェハを回転させる機構、およびウェハの端面を複数のピンで保持し、全体を回転させる機構が記載されている。この機構でウェハの洗浄は問題なさそうだが、遠心乾燥は無理であろう。またオリエンテーションフラットのあるウェハはやはり扱えないと思われる。
【０００９】
以上の従来技術はウェハ裏面を完全に露出させようとしたため、遠心乾燥が無理とか、オリエンテーションフラットのあるウェハが扱えないとかの問題が生じた。そこでウェハ裏面を１００％露出させることをあきらめる代りに、オリエンテーションフラットのあるウェハでも問題無く扱え、洗浄と遠心乾燥を同じ機構で一枚ずつ行なえるウェハ保持機構が発明された。次にその詳細を図４を用いて説明する。
【００１０】
図４は従来のウェハ保持機構３０の平面図および正面図である。Ｈ形の基台３１の四隅近くにウェハ支持チップ３２があり、この上にウェハ３３を載せる。つまりウェハ支持チップ３２でウェハ３３の裏面を支える。また基台３１の四隅には四本のウェハ止めピン３４ａ、３４ｂがある。右の二本のウェハ止めピン３４ａは背が高く上部が太く、下部が細い逆テーパー形状であり、左の二本のウェハ止めピン３４ｂは背の低いストレートピンである。基台３１の中心３１ｃは回転軸３５に取り付けられている。図４の従来のウェハ保持機構３０は、図３の自動ウェハ洗浄乾燥装置２０の薬液洗浄区域２３、乾燥区域２５に備えられている。
【００１１】
次に図４の従来のウェハ保持機構３０の使用法を説明する。ウェハ３３は図４の左側から、左側のウェハ止めピン３４ｂを乗り越え、右のウェハ止めピン３４ａに当る位置まで移送され、その位置で降ろされてウェハ支持チップ３２の上に載せられる。従ってウェハ３３は四隅をウェハ止めピン３４ａ、３４ｂで挟まれ、ウェハ支持チップ３２の上に載った状態となる。
【００１２】
左右のウェハ止めピン３４ａ、３４ｂの直径を比較すると、ウェハ３３の高さでは右のウェハ止めピン３４ａの方が細い。このためウェハ３３は基台３１の中心より数ｍｍ右に寄った位置に落ち着く。このためウェハ保持機構３０が回転すると、ウェハ３３は右に数ｍｍ偏心して回転し、ウェハ３３には右寄りの遠心力が加わる。右のウェハ止めピン３４ａは逆テーパーになっているので、右寄りの遠心力はウェハ３３をウェハ支持チップ３２に押さえつけるように働く。この結果ウェハ３３は飛び出さずに安定して回転することができる。そのため洗浄・エッチングも遠心乾燥もこのウェハ保持機構３０でできる。
【００１３】
図５はウェハ３３を洗浄・エッチングするときの模式図である。図５ではウェハ保持機構を図示していないが、実際はウェハ３３は図４のウェハ保持機構３０に載っている。洗浄・エッチングのさいはウェハ３３を数十〜数百ｒｐｍで回転させながら、ウェハ３３のおもて面・裏面におもて面用ノズル３６・裏面用ノズル３７から薬液または純水３８を吹き付ける。洗浄後はウェハ３３を数百ｒｐｍ〜数千ｒｐｍで高速回転させて薬液・純水３８を振り切る。
【００１４】
図４の従来のウェハ保持機構３０は、オリエンテーションフラットのあるウェハ３３および一部割れ欠けのあるウェハ３３でも保持でき、さらに洗浄も遠心乾燥も載せ替え無しでできる点が優れている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平５−２６７２６１号公報
【特許文献２】
特開平８−１８１０９８号公報
【特許文献３】
特開平１０−２８９８９２号公報
【特許文献４】
特開２０００−２６９１７８号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上に説明したように図４の従来のウェハ保持機構３０は優れた機能を持っているが、ウェハ支持チップ３２に弱点がある。それはウェハ３３の裏面がウェハ支持チップ３２に密着しやすいことである。ウェハ支持チップ３２がウェハ３３裏面に密着してしまうと、ウェハ３３裏面洗浄液がウェハ支持チップ３２とウェハ３３の間に入らなくなるので、ウェハ３３裏面が洗浄（ないしエッチング）不足になる。
【００１７】
具体的な例をあげると、ウェハ３３に金バンプを形成する場合、まずウェハ３３おもて面に厚さ０．３μｍ程度のチタンおよび厚さ０．１μｍ程度の薄い金のスパッタリング膜をつける。次に厚いフォトレジストでめっきしない部分を覆っておいて、この金スパッタリング膜を電極として厚さ１０μｍ以上もある厚い金電気めっきをおこなう。このときウェハ３３のおもて面だけにめっき液が当る噴流式めっきをおこなうが、多少はウェハ３３裏面にめっき液が回り込むので、裏面の特に周辺部にめっきが付着する。フォトレジストを取り去ってから、チタン・金スパッタリング膜をエッチングして取り除く。このとき図３の自動ウェハ洗浄乾燥装置２０を使い、チタン・金スパッタリング膜のエッチングを薬液洗浄区域２３でおこなう。このとき図５のように、おもて面・裏面に同時にエッチング液３８を当て、ウェハ３３裏面のめっき付着も同時に取り除く。エッチング液３８は（ヨウ素＋ヨウ化カリウム）の水溶液である。
【００１８】
ここで問題はウェハ３３裏面のウェハ支持チップ３２に密着している所である。エッチング液３８がウェハ支持チップ３２に邪魔されてウェハ３３裏面に十分届かないので、ウェハ支持チップ３２の所だけ裏面めっき付着が残ってしまうことがある。
【００１９】
本発明はこの問題を解決するために考えられたもので、ウェハ支持チップ３２の形状を改良し、ウェハ支持チップ３２がウェハ３３裏面に密着する面積を少なくすることにより、ウェハ３３裏面のめっき付着のエッチング残りをほぼゼロにするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明のウェハ支持機構では上記の問題を解決するため、ウェハ支持チップのウェハ支持面に溝を設ける。この溝の働きにより、ウェハがウェハ支持チップに密着しにくくなる。また、エッチング液、洗浄液が溝を流れ、そこからあふれてウェハの裏面も流れるので、ウェハの裏面のエッチング残り、洗浄不足がほぼ解消される。
【００２１】
請求項１記載の発明は、基台の隅近くにウェハ支持チップを有し、基台の隅にウェハ止めピンを有し、基台の中心を回転軸に取り付けたウェハ保持機構において、ウェハ支持チップのウェハ支持面に溝を設けたことを特徴とするウェハ保持機構である。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のウェハ保持機構において、基台がＨ形であり、ウェハ止めピンの一部は背が高く上部が太く、下部が細い逆テーパー形状であり、残りのウェハ止めピンは背の低いストレートピンであり、ウェハの高さでは逆テーパー形状ピンの径がストレートピンの径より細いため、ウェハの中心が逆テーパー形状ピン側に偏心することを特徴とするウェハ保持機構である。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のウェハ保持機構において、ウェハ支持チップのウェハ支持面の溝が互いに直交するクロス溝であることを特徴とするウェハ保持機構である。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のウェハ保持機構において、ウェハ支持チップのウェハ支持面の溝が一方向の平行溝であることを特徴とするウェハ保持機構である。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項３〜４記載のウェハ保持機構において、ウェハ支持チップのウェハ支持面の溝の間隔が５±２ｍｍ、溝の幅が１±０．５ｍｍ、溝の深さが１±０．５ｍｍであることを特徴とするウェハ保持機構である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のウェハ保持機構の一実施例１０の平面図および正面図である。Ｈ形の基台１１の四隅近くにウェハ支持チップ１２があり、この上にウェハ１３を載せる。つまりウェハ支持チップ１２でウェハ１３の裏面を支える。また基台１１の四隅には四本のウェハ止めピン１４ａ、１４ｂがある。右のウェハ止めピン１４ａは背が高く上部が太く、下部が細い逆テーパー形状であり、左のウェハ止めピン１４ｂは背の低いストレートピンである。基台１１の中心１１ｃは回転軸１５に取り付けられている。本発明のウェハ保持機構１０は、図３の自動ウェハ洗浄乾燥装置の薬液洗浄区域２３、乾燥区域２５に備えられている。
【００２７】
次に図１の本発明のウェハ保持機構１０の使用法を説明する。ウェハ１３は図１の左側から、左側のウェハ止めピン１４ｂを乗り越え、右のウェハ止めピン１４ａに当る位置まで移送され、その位置で降ろされてウェハ支持チップ１２の上に載せられる。従ってウェハ１３は四隅をウェハ止めピン１４ａ、１４ｂで挟まれ、ウェハ支持チップ１２の上に載った状態となる。
【００２８】
左右のウェハ止めピン１４ａ、１４ｂの直径を比較すると、ウェハ１３の高さでは右のウェハ止めピン１４ａの方が細い。このためウェハ１３は基台１１の中心１１ｃより数ｍｍ右に寄った位置に落ち着く。このためウェハ保持機構１０が回転すると、ウェハ１３は右に数ｍｍ偏心して回転し、ウェハ１３には右寄りの遠心力が加わる。右のウェハ止めピン１４ａは逆テーパーになっているので、右寄りの遠心力はウェハ１３をウェハ支持チップ１２に押さえつけるように働く。この結果ウェハ１３は飛び出さずに安定して回転することができる。そのため洗浄も遠心乾燥もこのウェハ保持機構１０でできる。
【００２９】
本発明のウェハ保持機構の一実施例１０と従来のウェハ保持機構３０の違いはウェハ支持チップ１２の形状にある。それを明確にするため、図２に従来のウェハ支持チップ３２と本発明のウェハ支持チップ１２の一例の斜視図を示す。図２のように、従来のウェハ支持チップ３２はウェハを支える面（ウェハ支持チップ３２の上面）が単なる平面であったが、本発明のウェハ支持チップ１２は平面に溝１２ａを切った形状である。この溝１２ａの働きにより、ウェハ１３がウェハ支持チップ１２に密着しにくくなる。また、エッチング液、洗浄液が溝１２ａを流れ、そこからあふれてウェハ１３の裏面も流れるので、ウェハ１３の裏面のエッチング残り、洗浄不足がほぼ解消される。
【００３０】
ウェハ支持チップ１２の溝１２ａの形状は、図２では互いに直交するクロス溝であるが、これは一例である。最適な溝の形状はエッチング液、洗浄液の当て方により異なるので、実験により見出す必要がある。しかし本願発明者の実験によると、図２のような互いに直交するクロス溝であって、溝間隔が５±２ｍｍ、溝幅が１±０．５ｍｍ、溝深さが１±０．５ｍｍのものがほとんどの場合問題なかったので、これを標準とするのが良い。また簡便にするためウェハ支持チップ１２の溝１２ａを一方向の平行溝にしても、それほど洗浄効果は落ちなかった。
【００３１】
図１の本発明のウェハ保持機構１０も、従来の保持機構３０と同様、オリエンテーションフラットのあるウェハ１３および一部割れ欠けのあるウェハ１３でも保持でき、さらに洗浄も遠心乾燥も載せ替え無しでできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のウェハ支持機構では、ウェハ支持チップのウェハ支持面に溝を設けた。この溝の働きにより、ウェハがウェハ支持チップに密着しにくくなった。また、エッチング液、洗浄液が溝を流れ、そこからあふれてウェハの裏面も流れるので、ウェハの裏面のエッチング残り、洗浄不足がほぼ解消された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェハ保持機構の一実施例１０の平面図および正面図
【図２】従来のウェハ支持チップ３２と本発明のウェハ支持チップ１２の一例の斜視図
【図３】自動ウェハ洗浄乾燥装置２０の斜視図
【図４】従来のウェハ保持機構３０の平面図および正面図
【図５】ウェハ３３を洗浄するときの模式図
【符号の説明】
１０  本発明のウェハ保持機構
１１  基台
１１ｃ  基台の中心
１２  ウェハ支持チップ
１２ａ  ウェハ支持チップの溝
１３  ウェハ
１４ａ、１４ｂ  ウェハ止めピン
１５  回転軸
２０  自動ウェハ洗浄乾燥装置
２１  ローダー側キャリア
２２  ウェハ
２３  薬液洗浄区域
２４  純水洗浄区域
２５  乾燥区域
２６  アンローダー側キャリア
３０  従来のウェハ保持機構
３１  基台
３１ｃ  基台の中心
３２  ウェハ支持チップ
３３  ウェハ
３４ａ、３４ｂ  ウェハ止めピン
３５  回転軸
３６  おもて面用ノズル
３７  裏面用ノズル
３８  エッチング液・薬液・純水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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