(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するウェハにエッチング液を供給するノズルの吐出口を前記ウェハ面に対して昇降・旋回させるスピンエッチャーのノズル駆動機構において、エッチング後の水溶液をウェハ外周の外方で受ける中蓋を水平位置より下方に上下動自在にヒンジ結合により取着させて水平位置と下方位置との間で可動させ、かつ、前記ノズルの昇降・旋回をなす支持軸を軸方向移動させるアクチュエータを取り付けるとともに、前記軸にスプライン嵌合するスリーブを設け、このスリーブを回転駆動させる回転アクチュエータを設けることにより、前記回転アクチュエータによる支持軸への回転伝達を維持させつつ前記軸方向移動アクチュエータによる支持軸の単独軸方向移動を可能とし、中蓋が下方位置にあるときにはノズルを旋回して中蓋の外方に退避させ、中蓋が水平位置にあるとき、あるいは、下方位置より水平位置に移動するときには、ノズルを昇降・旋回して中蓋の上側に揺動させ、中蓋を貫通して水溶液をウェハに流下するようにノズルを制御する制御機構を備えたことを特徴とするスピンエッチャーのノズル駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスピンエッチャーのノズル駆動機構に係り、特に、ノズルを支持するアームを駆動する軸の駆動機構と、中蓋の可動位置とノズルの駆動機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）のウェハ製造工程において、機械加工に伴う変質層の除去や加工後の洗浄は湿式処理により行われている。一般的には処理液に浸漬するタイプの処置が行われ、引き続き水洗洗浄、回転乾燥が行われる。これに対して均一性や短い処理時間を目的として回転しているウェハに処理液をかけるスピン装置がある。このスピン処理装置（以下、スピンエッチャーという）を用いると、従来の浸漬による湿式処理では得られないようなウェハ全面にわたる均一な処理が可能になることが知られている。また、このスピンエッチャーは、ウェハの表面に形成されたＳｉＯ2膜等をＨＦ（フッ化水酸）とＨＮＯ3の混合液等の水溶液で除去するエッチング工程が行われることも一般的に知られている。以下では、シリコンウェハのエッチング工程を中心としてスピンエッチャーについて説明するが、前記のように機械加工に伴う変質層の除去に用いることができる。
【０００３】
エッチング工程は円盤の上にウェハを載せて回転させるとともに、ウェハにＩＣのウェハ製造工程において、エッチング用の水溶液をかけて所定のパターンにＳｉＯ2膜等を除去する。このスピンエッチャーはウェハを載せた円盤に吸引させながら回転し、ウェハの上側に配設されたノズルから水溶液をかけ、この水溶液を遠心力によりウェハの上面に沿って流し、ウェハの上面に生成されているＳｉＯ2膜等を除去していた。一方、最近では、ウェハの大直径化（８インチ、１２インチ等）に伴い、８インチあるいは１２インチ等のそれぞれのウェハの直径に適合したスピンエッチャーを用いて、ウェハは支持ピンに載せられて下面側を支持されるとともに、その支持ピンによりウェハの外径部を保持して回転させエッチングを行う支持ピン方式のスピンエッチャーにより行われている。このエッチングは、前記と同様に、ウェハの上側に配設されたノズルから水溶液をかけ、この水溶液を遠心力によりウェハの上面に沿って流し、ウェハの上面に生成されているＳｉＯ2膜等を除去している。このとき、ノズルは電動モータにより揺動されるとともに、電動モータはノズルを駆動する軸と共にシリンダにより昇降されていた。また、スピンエッチャーは、ウェハの上側から外側にかけて逆Ｕ字形状の中蓋を使用して遠心力により飛ばされる水溶液を受けている。エッチング終了後のウェハ交換時には、中蓋の上方に配設されているスピンチャンバー部を開くとともに、逆Ｕ字形状の中蓋を上方向に開き、ウェハを取り外すとともに次にエッチングを行う新しいウェハを装着している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スピンエッチャーは、ウェハの大直径化に伴ないノズルを支えるアームの長さが長くなり重くなるとともに、揺動範囲が大きくなるためアームを駆動する電動モータが大型となっている。また、ウェハの大直径化に伴ないウェハに供給する水溶液の量が多くなり、これに伴いノズルも大型となり、益々大きな電動モータが必要となり、重量も重くなっている。しかしながら、従来のスピンエッチャーは、電動モータはノズルを駆動する軸と共にシリンダにより昇降されていた。このため、これを駆動するシリンダは大型となり、また、この大型シリンダを作動するためには、多量の空気等の供給量が必要となり供給装置が大型となる。したがって、全体の装置も大型になるという問題がある。
【０００５】
エッチング終了ごのウェハ交換時には、中蓋を水平より上方向に開いてウェハを取り替えるために、ウェハの大直径化に伴ない上方向に大きく開く必要があり、スピンエッチャーの上方部が高くなり装置が大型になるとともに、上方に大きな空間が必要となっている。また、上方に大きく開くために作業者に苦渋作業を行わせていた。
【０００６】
また、中蓋は水平より上方向（図１に従来例の二点鎖線で示す）に開くため、ノズルを支えるアームを揺動させると中蓋と干渉し、ノズルが破損するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、スピンエッチャーのノズル駆動機構に係り、ノズルを駆動する装置を小型化することにより全体も小型化し、また、作業性が良く、ノズルと中蓋との干渉を防ぎノズルの破損を防止できるスピンエッチャーのノズル駆動機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るスピンエッチャーのノズル駆動機構は、回転するウェハにエッチング液を供給するノズルの吐出口を前記ウェハ面に対して昇降・旋回させるスピンエッチャーのノズル駆動機構において、エッチング後の水溶液をウェハ外周の外方で受ける中蓋を水平位置より下方に上下動自在にヒンジ結合により取着させて水平位置と下方位置との間で可動させている。
【０００９】
かつ、前記ノズルの昇降・旋回をなす支持軸を軸方向移動させるアクチュエータを取り付けるとともに、前記軸にスプライン嵌合するスリーブを設け、このスリーブを回転駆動させる回転アクチュエータを設けることにより、前記回転アクチュエータによる支持軸への回転伝達を維持させつつ前記軸方向移動アクチュエータによる支持軸の単独軸方向移動を可能とし、中蓋が下方位置にあるときにはノズルを旋回して中蓋の外方に退避させ、中蓋が水平位置にあるとき、あるいは、下方位置より水平位置に移動するときには、ノズルを昇降・旋回して中蓋の上側に揺動させ、中蓋を貫通して水溶液をウェハに流下するようにノズルを制御する制御機構を備えた構成としている。
【００１０】
【作用】
上記構成によれば、ノズルを支持するアームを揺動する軸と、アームを揺動する回転アクチュエータとの間にスプラインを配設し、回転アクチュエータの回転はスプラインを介して軸に伝達してアームを揺動する。また、ノズルを支持するアームを昇降する前記の軸は軸方向移動アクチュエータにより昇降するが、軸方向移動アクチュエータのストロークは回転アクチュエータとはスプライン間でスライドさせているため、回転アクチュエータは上下方向に移動せずに停止している。このため、軸方向移動アクチュエータは軸のみを昇降するだけとなり、小型の軸方向移動アクチュエータでアームを作動させることができる。小型の軸方向移動アクチュエータが使用できるため、作動させる空気等の供給量は少量で済み供給装置が小型になる。
【００１１】
スピンエッチング作業により周囲に飛散する液を受け止めるように中蓋を設けているが、中蓋は上方への開放方式でなく、下方への押し下げ方式でウェハを露出するように構成している。中蓋は水平位置と下方位置との間で可動させているため、ノズルを揺動してもノズルとの干渉がなくなる。また、中蓋が作動しているときに、ノズルを作動することができ、作動時間を短縮することができる。また、中蓋は逆Ｕ字形状にするとともに底部に空間を設けているため、エッチング終了後のウェハ交換時には、水平位置より中蓋を押し下げることにより、中蓋の底部の空間からウェハを上側に突き出させて、エッチングを終了したウェハから次にエッチングを行うウェハに交換する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るスピンエッチャーのノズル駆動機構の好ましい実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る多種直径ウェハ対応スピンエッチャーの側面断面図、図２は平面図、図３は正面図、図４は多種直径ウェハ対応スピンエッチャーの一部側面拡大概念図である。
【００１３】
図１から図４において、多種直径ウェハ対応スピンエッチャー１には、下部に排気および排水を収容するとともに、上部にシリコン等のウェハ２をエッチングするウェハエッチング部３が筐体５に配設されている。筐体５には、筐体５を覆うスピンチャンバー部７が開閉自在に取着されている。このスピンチャンバー部７と筐体５との間には、スピンチャンバー部７の開閉力を軽減する開閉シリンダ７ａが付設されており開閉を容易にしている。平面視で、筐体５の左右側方（図２の上下に示す）にはウェハエッチング部３に載せられたウェハ２の上面にエッチングのエッチング液を供給するノズル９がアーム１１および中空回動軸１３を介してスイングアーム駆動部１５に揺動自在（支点Ｐａ）および昇降自在に接続されている。ノズル９にはエッチングのエッチング液を供給する可撓管１７がアーム１１に付設されて接続されている。筐体５の前方には、筐体５に取着されたウェハエッチング部３およびスイングアーム駆動部１５を操作する操作パネル部２１と、操作パネル部２１からの指令を受けてウェハエッチング部３およびスイングアーム駆動部１５等を制御する指令を出力する制御盤２３が取着されている。また、筐体５の下部には、排気および排水を排出する排気・排水チャンバー２５が付設されている。
【００１４】
筐体５は、下部筐体３１と上部筐体３３とにより構成されている。下部筐体３１は中空立方体形状に構成され、その上面には四角形状の所定厚さの上面板３１ａが付設されている。上部筐体３３は、中空円筒管３３ａと、中空円筒管３３ａの底部に固着され、外方に溝３５ａが設けられた段付き中空凸部材３５と、中空凸部材３５に挿入され逆Ｕ字形状で落下するエッチングおよび清浄水を下方の溝３５ａに導く逆Ｕ字形ガイド部材３７と、および、中空円筒管３３ａの外方に固設される軸受箱部材３９とにより構成されている。
【００１５】
中空凸部材３５には、中央部の円筒孔３５ｂが形成され、後述する回転機構部４１が挿入されている。また、外方の溝３５ａには、エッチング液用配管４３が配設され下部筐体３１を経て外部に導かれている。また、中空凸部材３５の溝３５ａと中央部の円筒孔３５ｂとの間には、エッチングおよび清浄水を下方の下部筐体３１に導くドレン用パイプ４５が固設されている。
【００１６】
軸受箱部材３９には、前記のスピンチャンバー部７が開閉力を軽減する開閉シリンダ７ａ（図３に示す）を介して開閉自在に取着されている。上部筐体３３の中空円筒管３３ａの外側には中蓋用ブラケット４７が固設され、この中蓋用ブラケット４７にはウェハエッチング部３を覆う中蓋４９が水平位置より下方に上下動自在にヒンジ結合により取着されている。中蓋４９は、逆Ｕ字形状で、その底部には空間部Ｑａが設けられており、ウェハ２のエッチング時には、ほぼ水平状態に維持され、エッチングのエッチング液が遠心力により外方に飛ばされるのを受けて下方に落下させている。また、中蓋４９は、エッチングが終了し、ウェハ２の交換時には、中蓋用ブラケット４７を支点として、図１の鎖線で示すごとく、下方に押し下げてウェハ２を逆Ｕ字形状の空間部Ｑａより上方に突出させ、ウェハ２の交換を容易にしている。中蓋用ブラケット４７は中蓋４９を支持するとともに、エッチング時の水平位置に揺動を係止するノッチとバネにより構成される係止装置５１が設けられている。ウェハ２の交換時の位置では、中蓋４９は、図１の二点鎖線で示すごとく、逆Ｕ字形ガイド部材３７に当接して停止しても良く、また、エッチング時の水平位置と同様に、当接せずに途中で停止するような位置を係止装置５１に設けても良い。また、係止装置５１は、図示しないがバネとクラッチ板とからなるクラッチ機構、あるいは、カム機構等にしても良い。
【００１７】
図１および図４において、上面板３１ａには、上面板３１ａを貫通して配設されるウェハエッチング部３とスイングアーム駆動部１５が取着されている。ウェハエッチング部３の上方側には、ウェハ搭載部５５が配設され、ウェハ搭載部５５は、８インチおよび１２インチ等の大直径ウェハ２Ａをエッチングするときには大直径ウェハ２Ａの下面を支持するとともに外径部を保持するウェハ外縁保持部５７が配設されている。ウェハ外縁保持部５７は、詳細を後述するごとく、大直径ウェハ２Ａの外周縁部に複数配置され、ウェハ外周端面に当接して押え込みをなす保持部材６５をウェハ搭載部５５の外縁部でウェハ平面に沿って移動可能に取り付けられ、ウェハ直径に合わせて保持部材６５による押さえつけ位置を可変としている。また、ウェハエッチング部３の下方側には、大直径ウェハ２Ａをエッチングするときには清浄水を噴出する洗浄用円盤５９Ａから、図５に示すように小直径ウェハ２Ｂをエッチングするときには真空用円盤５９Ｂに組み換えられる吸引吸着部６１が配設されている。吸引吸着部６１は、詳細を後述するごとく、大直径ウェハ２Ａをエッチングするときに用いる清浄水供給路に吸気源を接続し、小直径ウェハ２Ｂを真空用円盤５９Ｂに真空引きすることにより吸引する。
【００１８】
図４から図８において、ウェハ外縁保持部５７は、大直径ウェハ２Ａよりも大径の円盤６３と、その円盤６３上の外周部近傍において、同一半径Ｒｃを有する円周上の均等位置に立設して配置され、回動自在に円盤６３に取着された所定高さを有する保持部材６５と、保持部材６５の軸に挿入取着され、円盤６３に対して保持部材６５を回動するリンク６７、６９と、両リンク６７、６９とを連結する連結ボルト７１とから構成されている。
【００１９】
保持部材６５は、所定高さの段付き円筒部材６５ａと、円筒部材６５ａの軸芯近傍で、円筒部材６５ａの上部に挿入取着されて大直径ウェハ２Ａを水平に支持する支持ピン７３と、円筒部材６５ａの外周近傍で、円筒部材６５ａの上部に円筒形状に設けられて大直径ウェハ２Ａの外周を保持する把持部材７５とから構成されている。保持部材６５は、円盤６３の孔６３ａに回動自在に枢密に挿入されるとともに、リンク６７の孔６７ａに係止されて挿入されており、円盤６３およびリンク６７を挟んでナット７７により円盤６３に取着されている。保持部材６５は、図８に示すごとく、エッチングする大直径ウェハ２Ａを、例えば、一点鎖線の８インチから二点鎖線の１２インチに換えるとき、リンク６７、６９の揺動を受けて円盤６３に対して回動するが、支持ピン７３が円筒部材６５ａの軸芯近傍に配置されているため、円筒部材６５ａが回動しても支持ピン７３の位置は殆ど変化しないために１２インチの大直径ウェハ２Ａを支持する。
【００２０】
把持部材７５は、円筒部材６５ａの軸芯に対して偏芯して外周近傍に配置されているため、リンク６７、６９の揺動を受けて円盤６３に対して内方あるいは外方に回動し、１２インチの大直径ウェハ２Ａの外周を保持する。このとき、把持部材７５は、円筒形状に設けられているため、保持部材６５が回動しても、把持部材７５と大直径ウェハ２Ａの外周との点接触は変わることがなく大直径ウェハ２Ａを傷つけることなく保持できる。
【００２１】
図４、図７、および図８おいて、ウェハ搭載部５５の下方には、大直径ウェハ２Ａをエッチングするときに用いる洗浄用円盤５９Ａが配設されている。洗浄用円盤５９Ａは、ウェハエッチング部３の中央部上で、ウェハ外縁保持部５７の円盤６３から離間して配設されるとともに、所定高さの段付き円筒部材６５ａより低い位置に配設されている。洗浄用円盤５９Ａは、大直径ウェハ２Ａをエッチングするときに清浄水を噴出する噴出ノズル口７９を有している。洗浄用円盤５９Ａは清浄水を供給する固定パイプ８１に挿入されている。噴出ノズル口７９は互いに内側（回転中心側）を向くとともに、洗浄用円盤５９Ａの中心位置より互いに異なる方向に所定距離離間した位置に、所定の傾斜角度を有して配設されており、上方に置かれた大直径ウェハ２Ａの裏面に向けて清浄水を噴出している。これにより、大直径ウェハ２Ａの裏面は噴出ノズル口７９から噴出した清浄水により洗浄され、大直径ウェハ２Ａの裏面がエッチングされることがなくなる。
【００２２】
吸引吸着部６１は、図５に示すごとく、１インチから６インチ等の小直径ウェハ２Ｂをエッチングするときには、洗浄用円盤５９Ａから付け替えられる真空用円盤５９Ｂからなる。真空用円盤５９Ｂは、後述する固定パイプ８１に回転自在に挿入されるとともに、円盤６３の所定位置の孔６３ｂに挿入されており、円盤６３より回転力を受けて円盤６３と共に回転している。真空用円盤５９Ｂは、配管８３との間にＯリング８５が配設され、真空用円盤５９Ｂの上に載せられた小直径ウェハ２Ｂを吸引して接触させて共に回転している。これにより、一台の多種直径ウェハ対応スピンエッチャー１は、１インチから６インチ等の小直径ウェハ２Ｂは真空用円盤５９Ｂに吸引された回転円盤方式を用いており、また、８インチ、１２インチ等の大直径化のウェハ２は、支持ピン７３と回動する把持部材７５とからなる支持ピン移動方式を用いており、一台のスピンエッチャー１により小直径ウェハ２Ｂから大直径ウェハ２Ａまでエッチングを行うことができる。
【００２３】
図６には吸引吸着部６１の他の実施形態である第１真空用円盤５９Ｄを示す。第１真空用円盤５９Ｄは、図４および図７に示す、大直径ウェハ２Ａをエッチングするときに用いるウェハ外縁保持部５７（円盤６３、保持部材６５、リンク６７、６９および連結ボルト７１）、洗浄用円盤５９Ａ、メカ用連結ボルト１１１、および、取着ボルト１１３が取り外された所の回転機構部４１に装着されている。第１真空用円盤５９Ｄは、小直径ウェハ２Ｂを吸着する真空用円筒盤６０と、真空用円筒盤６０を取着する取着ピン６２と、および、真空を維持する複数のＯリング６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄとからなっている。真空用円筒盤６０は、シリンダ部材６０ａとブロック部材６０ｂとにより一体に溶接され、その内部には真空室Ｃａが設けられている。真空室Ｃａはブロック部材６０ｂおよび配管８３を経て図示しない真空ポンプに接続されている。シリンダ部材６０ａには、吸着用孔６０ｃがあけられ小直径ウェハ２Ｂを吸着している。シリンダ部材６０ａの上面Ｅａは大直径ウェハ２Ａを支持する支持ピン７３の高さと同じ位置に形成されている。これにより、小直径ウェハ２Ｂのエッチング時にも、大直径ウェハ２Ａのエッチング時とほぼ水平状態の位置で、エッチングのエッチング液が遠心力により外方に飛ばされるのを受けて下方に落下させている。ブロック部材６０ｂには取着用穴６０ｄがあけられており、取着ピン６２が挿入される。ブロック部材６０ｂは、円盤用駆動パイプ１０７の上側端面に当接する位置まで回転機構部４１に挿入されている。
【００２４】
取着ピン６２は、一端部６２ａが後述するメカチャック用駆動パイプ９７（以下、メカ用パイプ９７という）のねじ孔にねじ込まれるとともに、他端部６２ｂはブロック部材６０ｂの取着用穴６０ｄに挿入されている。取着ピン６２は、メカ用パイプ９７の回転トルクを受け、真空用円筒盤６０を回転している。複数のＯリング６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄのそれぞれは、円盤用駆動パイプ１０７とブロック部材６０ｂ、固定パイプ８１と円盤用駆動パイプ１０７、固定パイプ８１とブロック部材６０ｂ、および、配管８３とブロック部材６０ｂとの間に配設され、真空室Ｃａの真空を維持している。これにより、真空室Ｃａの真空は、シリンダ部材６０ａの吸着用孔６０ｃ上に載置された小直径ウェハ２Ｂを吸着している。小直径ウェハ２Ｂはシリンダ部材６０ａに吸着されるとともに、回転されエッチング液を受けてエッチングされる。
【００２５】
図７において、ウェハエッチング部３の中央部は上面板３１ａに取着され、上面板３１ａの下方に配置されたメカニカルチャック駆動部８７の作動を上面板３１ａの上方に配置されたウェハ搭載部５５に伝達する回転機構部４１が配設されている。上面板３１ａには、ウェハエッチング部３の回転機構部４１が取着されている。回転機構部４１は、下側の一端側に設けられたフランジ付き中空円筒形状よりなる固定用パイプ９１が上面板３１ａに設けられた孔３１ｂに枢密に挿入され、スピンドル用ボルト９３で固定されている。固定用パイプ９１の両端部の内径には、第１軸受９５、９５が嵌入取着され、ウェハ外縁保持部５７に連結されているメカ用パイプ９７を回動自在に支持している。
【００２６】
メカ用パイプ９７は、一端部上側にウェハ外縁保持部５７に連結するメカ用フランジ部９７ａが形成され第１軸受９５により支持されている。他端下側の第１軸受９５には、メカ用パイプ９７の外径に形成されたねじ９７ａと螺合する係止部材９９が取着され、メカ用パイプ９７は軸方向に締め付けられ固定されている。また、メカ用パイプ９７の外径には、詳細は後述するメカニカルチャック駆動部８７のスリーブ１０１が挿入されている。メカ用パイプ９７の両端部の内径には第２軸受１０３と一対の第３軸受１０５とが嵌入取着され、ウェハ外縁保持部５７の大径の円盤６３に連結されて円盤６３を回転駆動する円盤用駆動パイプ１０７を回動自在に支持している。メカ用パイプ９７のメカ用フランジ部９７ａの上面は、ウェハ外縁保持部５７の保持部材６５に連結する連結用フランジ部１０９がメカ用連結ボルト１１１により固着されている。
【００２７】
連結用フランジ部１０９は、中空円筒の一端側に一部の底１０９ａを有するとともに、同じ一端側の外方に連結用円盤１０９ｂを有して構成されている。連結用フランジ部１０９の底１０９ａは、前記のメカ用フランジ部９７ａにメカ用連結ボルト１１１で固着されている。連結用フランジ部１０９の連結用円盤１０９ｂは、ウェハ外縁保持部５７のリンク６９に連結ボルト７１で揺動自在に取着されている。また、メカ用パイプ９７の下側で、メカ用パイプ９７を支持する第１軸受９５と、円盤用駆動パイプ１０７を支持する一対の第３軸受１０５との間の外径部には、詳細は後述するメカニカルチャック駆動部８７のスリーブ１０１が挿入されている。
【００２８】
図４および図７において、円盤用駆動パイプ１０７は、一端の上側がウェハ外縁保持部５７の大径の円盤６３に当接するとともに、取着ボルト１１３により円盤６３に固着されている。円盤用駆動パイプ１０７の他端側には、ベルト用カップリング１１５がキー１１７を介して挿入され、ベルト１１９の回転駆動力を受けて円盤用駆動パイプ１０７を回転させている。また、ベルト用カップリング１１５の下側には、円盤用駆動パイプ１０７の回転位置および回転速度を検出する回転センサー１２１が付設され、締付ナット１２３により軸方向に締め付けられ固定されている。
【００２９】
円盤用駆動パイプ１０７の上端部近傍および下端部の内径には、固定パイプ８１を保持する一対の第４軸受１２５と、第５軸受１２７とが嵌入取着されている。固定パイプ８１は、段付き中空パイプにより構成され、上側の段付き部は第４軸受１２５に当接して位置決めされるとともに、下側の第５軸受１２７は固定パイプ用締付ナット１２９により軸方向の締め付けられ固定されている。また、固定パイプ８１の下側端部は、上面板３１ａに取着された固定用ブラケット１３１に保持されている。
【００３０】
固定パイプ８１の上側端部の孔８１ａには、前述の大直径ウェハ２Ａをエッチングするときには大直径ウェハ２Ａをエッチングするときには清浄水を噴出する洗浄用円盤５９Ａが挿入され、また、小直径ウェハ２Ｂをエッチングするときには、小直径ウェハ２Ｂを吸着する真空用円盤５９Ｂが挿入される。
【００３１】
固定パイプ８１の内側には、配管８３が貫通挿入されており、配管８３は前述の大直径ウェハ２Ａをエッチングするときには洗浄用円盤５９Ａに清浄水を流し、また、小直径ウェハ２Ｂをエッチングするときには、図示しない真空ポンプに接続され真空用円盤５９Ｂと小直径ウェハ２Ｂとの間の空気を吸引する通路となり、真空用円盤５９Ｂに載せられた小直径ウェハ２Ｂを吸着する。このため、配管８３は図示しない電磁切換弁に接続され制御盤２３からの指令により切り替わり、大直径ウェハ２Ａをエッチングするときには図示しない清浄水を供給する給水源に接続し、小直径ウェハ２Ｂをエッチングするときには、図示しない真空ポンプ等の吸気源に接続される。
【００３２】
ウェハチャック回転駆動部１３５は、図１、図４、図９および図１０に示すように、ウェハエッチング部３の下方に配置されるとともに、上面板３１ａの下方に取着され、回転機構部４１を介してウェハ外縁保持部５７の円盤６３を回転する。
【００３３】
ウェハチャック回転駆動部１３５のウェハチャック用ブラケット部１３７は、モータ用ブラケット１３９が門形形状に構成され、上面板３１ａの下方に取着されている。モータ用ブラケット１３９には、ＡＣサーボモータ１４１が取着されるとともに、長孔１４３を有しているモータ用プレート１４５が一方向に調整可能に取着されている。モータ用プレート１４５とモータ用ブラケット１３９との間には、ベルト１１９の張りを調整する調整ボルト装置１４７が付設され、調整ボルト１４７ａの長さを調整することにより、モータ用プレート１４５をモータ用ブラケット１３９に対して一方向に移動し、ベルト１１９の張りを調整している。
【００３４】
ウェハチャック回転駆動部１３５のＡＣサーボモータ１４１は、モータ用プレート１４５の孔に挿入されて取着されるとともに、ＡＣサーボモータ１４１のサーボモータ用出力軸１４１ａにはベルト駆動用カップリング１４９が貫装されている。ベルト１１９は、ＡＣサーボモータ１４１に貫装されたベルト駆動用カップリング１４９と、円盤用駆動パイプ１０７にキー１１７を介して付設されたベルト用カップリング１１５との間に掛けられており、ＡＣサーボモータ１４１の回転は円盤用駆動パイプ１０７を介してウェハ外縁保持部５７の円盤６３および回転センサー１２１に伝えている。
【００３５】
メカチャック駆動部１５１は、図４、図９、図１０、図１１、および図１２に示すように、ウェハエッチング部３の下方に配置されるとともに、上面板３１ａの下方にモータ用ブラケット１３９と並列して取着され、回転機構部４１を介してウェハ外縁保持部５７の保持部材６５は回動され、保持部材６５の把持部材７５をウェハ２の直径方向に可動可能にしている。
【００３６】
メカチャック駆動部１５１のメカチャック用ブラケット部１５３は、コ字形状とその一端側（モータ用ブラケット１３９側）の側面に固設された三角形状のメカチャック用ブラケット１５３ａと、コ字形状の先端部近傍位置に挿入された二股リンク用ピン１５３ｂと、三角形状の位置に挿入されたシリンダ用ピン１５３ｃとにより構成されている。
【００３７】
シリンダ用ピン１５３ｃには、把持調整用エアシリンダ１５５が揺動自在に取着されている。二股リンク用ピン１５３ｂには、側面視でＬ字形形状に、かつ、平面視でＬ字形形状の一端側が平板に、他端側が二股フォークに形成された二股フォークリンク１５７が揺動自在に取着されている。二股フォークリンク１５７の一端側の平板は、把持調整用エアシリンダ１５５のロッドにロッドピン１５５ａにより揺動自在に連結されている。他端側の二股フォークリンク１５７には一対の回転自在のローラピン１５９がローラ用ナット１６１により取着されている。
【００３８】
ローラピン１５９は、図７に示すように、メカ用パイプ９７を支持する第１軸受９５と、円盤用駆動パイプ１０７を支持する一対の第３軸受１０５との間の外径部に挿入され上下動自在であるメカニカルチャック駆動部８７のスリーブ１０１の溝１０１ａに枢密に挿入されている。スリーブ１０１には、円周上の均等位置に複数個の穴１０１ｂが形成され、その中にばね１６３が挿入されている。ばね１６３は、スリーブ１０１と、メカ用パイプ９７に係止された係止部材９９との間に挿入され、スリーブ１０１を下方に押圧している。
【００３９】
図１１および図１２において、スリーブ１０１には、水平方向で対向する位置にスリット溝１０１ｃが形成され、そのスリット溝１０１ｃにガイドプレート１６５が挿入されるとともに、ガイドプレート１６５には回転自在のガイドローラピン１６７がガイドローラ用ナット１６９により取着されている。
【００４０】
ガイドローラピン１６７は、回転自在のローラピンがメカ用パイプ９７に設けられたメカ用ガイド溝９７ｂと、円盤用駆動パイプ１０７に設けられた円盤駆動用ガイド溝１０７ａとの両方の溝に枢密に挿入されている。メカ用ガイド溝９７ｂは、図１２の一点鎖線で示すように、く字形状に屈折してメカ用パイプ９７に設けられて、また、円盤駆動用ガイド溝１０７ａは、円盤用駆動パイプ１０７の軸芯に沿って点線で示すように直線形状に設けられている。
【００４１】
ガイドローラピン１６７が把持調整用エアシリンダ１５５およびばね１６３の力により押し下げられると、ガイドローラピン１６７は円盤駆動用ガイド溝１０７ａの直線形状に沿って下方向に移動するとともに、く字形状に屈折したメカ用ガイド溝９７ｂを矢印方向Ｎａに沿って回転させながら下方向に移動する。これに伴い、ガイドローラピン１６７は、円盤用駆動パイプ１０７に対してメカ用パイプ９７をメカ用ガイド溝９７ｂの屈折した量に応じて矢印方向Ｎａに回動させる。メカ用パイプ９７は、回動に伴って、連結用フランジ部１０９、リンク６７、６９を介して円盤６３に対して保持部材６５を回動する。保持部材６５はエッチングするウェハ２の直径に合わせて把持し、所定の位置で停止する。把持調整用エアシリンダ１５５がガイドローラピン１６７を押しあげると保持部材６５は、ウェハ２の直径の把持を解除する。
【００４２】
スイングアーム駆動部１５は、図２に示すように、アーム１１および中空回動軸１３を揺動自在（支点Ｐａ）および昇降自在に駆動して、ウェハエッチング部３に載せられたウェハ２の上面にエッチングのエッチング液を供給している。
【００４３】
図１３から図１５において、スイングアーム駆動部１５のアーム用ブラケット部１７１は、八角形状の中空平板１７３と四角形状の軸受箱１７５との間を丸棒１７７で連結した枠組形状により構成されるとともに、軸受箱１７５の一方側側面部にはアーム１１を揺動する電動モータ１８１を取着するモータ用プレート１７５ａが固設されている。アーム用ブラケット部１７１は上面板３１ａの下方に取着されている。また、軸受箱１７５の他方側側面部にはアーム昇降用エアシリンダ１７９が取着されている。電動モータ１８１は、前記のように、モータ用プレート１７５ａに取着されるとともに、電動モータ１８１の電動モータ用出力軸１８１ａには駆動ギヤ１８２が付設されている。
【００４４】
中空四角形状の軸受箱１７５の上下方向の両端部には、第７軸受１８３が嵌入取着され、中空形状の被駆動ギヤ１８５を回転自在に支持している。被駆動ギヤ１８５は、一端側の上側に駆動ギヤ１８２と噛み合う歯車が削成されるとともに、中空の内方に中間カップリング１８７が挿入され、固定ボルト１８８により、被駆動ギヤ１８５と一体化されている。中間カップリング１８７は、その内方に孔用インボリュートスプライン１８７ａが削成されている。上記において、被駆動ギヤ１８５と中間カップリング１８７とは、一体で形成してその内方に孔用インボリュートスプライン１８７ａを設けても良い。
【００４５】
中空回動軸１３の下端部には上側係止用中空回動軸１８９が挿入されボルト１８９ａにより締め付けられて一体化されている。この上側係止用中空回動軸１８９の上下方向の中間部には、軸用インボリュートスプライン１８９ｂが削成されている。この上側係止用中空回動軸１８９は、中間カップリング１８７に挿入されており、上側係止用中空回動軸１８９の軸用インボリュートスプライン１８９ｂが中間カップリング１８７の孔用インボリュートスプライン１８７ａに係合している。これにより、電動モータ１８１の回転は、駆動ギヤ１８２、被駆動ギヤ１８５、中間カップリング１８７、上側係止用中空回動軸１８９、および、中空回動軸１３を介してアーム１１を揺動する。被駆動ギヤ１８５の下側には、ノズル９が付設されているアーム１１の回動位置を検出する回動位置用センサー２００が付設されている。中空回動軸１３および係止用中空回動軸１８９の内側には可撓管１７が配設されておりエッチング液をノズル９からウェハ２に流下している。
【００４６】
中空回動軸１３は、被駆動ギヤ１８５の上側で、アーム昇降用エアシリンダ１７９のアーム用ロッド１７９ａに取着された連結アーム１９１により連結されている。連結アーム１９１には、第８軸受１９３が挿入取着され、中空回動軸１３を回動自在に支持している。連結アーム１９１は、中空回動軸１３との連結部の上側で上側係止用中空回動軸１８９に微小なスキマを有して配設されており、アーム昇降用エアシリンダ１７９の伸長に伴い中空回動軸１３に当接して上昇させている。また、連結アーム１９１は、中空回動軸１３との連結部の下側では下側係止ナット１９５に微小なスキマを有して配設されており、アーム昇降用エアシリンダ１７９の縮小に伴い中空回動軸１３に当接して下降させている。下側係止ナット１９５は上側係止用中空回動軸１８９にボルトにより締め付けられて一体化されている。すなわち、連結アーム１９１は、連結アーム１９１に挿入されている第８軸受１９３が上側では上側係止用中空回動軸１８９に、下側では下側係止ナット１９５に対して微小なスキマを有して挟まれている。また、連結アーム１９１に挿入されている第８軸受１９３は、上側係止用中空回動軸１８９を回動自在に支持している。
【００４７】
このとき、昇降用エアシリンダ１７９が昇降すると、上側係止用中空回動軸１８９の軸用インボリュートスプライン１８９ｂと、中間カップリング１８７の孔用インボリュートスプライン１８７ａとが軸方向にスライドして、中空回動軸１３および上側係止用中空回動軸１８９とが昇降する。また、電動モータ１８１の回転力は、駆動ギヤ駆動ギヤ１８２から被駆動ギヤ１８５、および、上側係止用中空回動軸１８９の軸用インボリュートスプライン１８９ｂが中間カップリング１８７の孔用インボリュートスプライン１８７ａとを介して上側係止用中空回動軸１８９および中空回動軸１３を回動する。中空回動軸１３の回動は、ノズル９が付設されているアーム１１を揺動する。これにより、従来では、昇降用エアシリンダ１７９が昇降すると、上側係止用中空回動軸１８９および中空回動軸１３の昇降に伴い電動モータ１８１も昇降していたのが、本案では上側係止用中空回動軸１８９および中空回動軸１３のみが昇降するため、電動モータ１８１の重量を保持する必要がなくなり昇降用エアシリンダ１７９を小型にできる。また、昇降用エアシリンダ１７９が小型化されるため、供給する空気量を少なくできるとともに、供給量を同じにすると、アーム１１の昇降を速くすることができる。なお、上記において、昇降用エアシリンダ１７９の軸方向移動アクチュエータが移動すると、中空回動軸１３がインボリュートスプラインに沿って移動させているようにしている。しかし、移動させる手段は、角形スプライン、セレーション、あるいは、四角、六角等の多角体でも良い。また、電動モータ１８１の回転アクチュエータは電動モータ１８１を用いているが、油圧モータあるいはエアモータ等の流体アクチュエータでも良い。
【００４８】
図２において、操作パネル部２１は、エッチングするウェハ２の直径８インチ、あるいは１２インチのいずれかを選択し、把持調整用エアシリンダ１５５に伸縮を指令するする直径用選択スイッチ２０１と、小直径ウェハ２Ｂあるいは大直径ウェハ２Ａのいずれかを選択し、図示しない電磁切換弁に切換指令を出力する直径用切換スイッチ２０３と、ウェハチャック回転駆動部１３５のＡＣサーボモータ１４１の回転速度を選択する回転速度設定スイッチ２０５と、スイングアーム駆動部１５の電動モータ１８１に回動を指令するスイングアーム回動用スイッチ２０７と、スイングアーム駆動部１５のアーム昇降用エアシリンダ１７９に伸縮を指令するアーム昇降用スイッチ２０９、および、エッチング用のエッチング液を噴出と流量を指令を出力するエッチング液用スイッチ２１１等が付設されている。
【００４９】
制御盤２３は、操作パネル部２１からの指令を受けて、把持調整用エアシリンダ１５５、図示しない電磁切換弁、ＡＣサーボモータ１４１、電動モータ１８１、あるいは、アーム昇降用エアシリンダ１７９等に作動指令を出力している。
【００５０】
上記のごとく構成した多種直径ウェハ対応スピンエッチャーの実施の形態の作用は、次の通りである。
先ず、エッチングされるウェハ２が大直径ウェハ２Ａである場合について説明する。図７に示すごとく、ウェハ搭載部５５の吸引吸着部６１は、清浄水を噴出する噴出ノズル口７９を有する洗浄用円盤５９Ａが固定パイプ８１の孔８１ａに挿入され固定されている。次に、直径用選択スイッチ２０１により、大直径ウェハ２Ａが直径８インチあるいは１２インチのいずれかであるかを選択し、把持調整用エアシリンダ１５５に伸縮を指令する。図１１および図１２に示すように、メカニカルチャック駆動部８７の把持調整用エアシリンダ１５５は選択された大直径ウェハ２Ａに合わせて伸縮し、二股フォークリンク１５７を介して、スリーブ１０１を昇降させ、スリーブ１０１に付設されているガイドローラピン１６７を昇降させる。ガイドローラピン１６７の昇降の作動は、円盤用駆動パイプ１０７に対してメカ用パイプ９７をメカ用ガイド溝９７ｂの屈折した量に応じて回動させる。回動に伴って、連結用フランジ部１０９、リンク６７、６９を介して円盤６３に対して保持部材６５を回動する。保持部材６５はエッチングするウェハ２の直径８インチあるいは１２インチのいずれかであるかに合わせて所定の位置で停止させる。
【００５１】
次に、中蓋４９は、中蓋用ブラケット４７を支点として水平より下方に押し下げてウェハ２を載置する保持部材６５を中蓋４９の逆Ｕ字形状の空間部Ｑａより上方に突出させる。作業者は選択されたウェハ２を保持部材６５に載置して、ウェハ２の下面を支持ピン７３により支持するとともに、ウェハ２の外径を把持部材７５により保持した後、中蓋４９を、押し上げ水平位置に戻す。次には、スイングアーム回動用スイッチ２０７およびアーム昇降用スイッチ２０９が操作されて、スイングアーム駆動部１５を作動させ揺動および昇降を行なって、ノズル９をウェハ２の上面に移動する。このとき、中蓋４９は、水平より下方に押し下げられているため、アーム１１を揺動しても干渉することがなくなり、同時に作動することがてき、作動を速くすることができる。エッチング液用スイッチを作動してエッチング液を流すとともに、ウェハ外縁保持部５７の円盤６３を回転させてウェハ２を回転する。ウェハ２が回転したら、アーム１１を揺動させながらエッチング液を流し、ウェハ２をエッチングする。エッチングが終了してウェハ２を交換する時には、中蓋用ブラケット４７は下方に押し下げられウェハ２を逆Ｕ字形状の空間部Ｑａより上方に突出させているため、次にエッチングするウェハ２の交換が容易に行える。
【００５２】
次に、エッチングされるウェハ２が小直径ウェハ２Ｂである場合について説明する。図５に示すごとく、ウェハ搭載部５５の吸引吸着部６１は、１インチから６インチ等の小直径ウェハ２Ｂをエッチングするときには、洗浄用円盤５９Ａから真空用円盤５９Ｂに付け替える。直径用切換スイッチ２０３で小直径ウェハ２Ｂを選択し、制御盤２３からの指令により電磁切換弁は切り替え、配管８３を図示しない真空ポンプに接続させて、真空用円盤５９Ｂと小直径ウェハ２Ｂとの間の空気を吸引し、真空用円盤５９Ｂに載せられた小直径ウェハ２Ｂを吸着する。
【００５３】
次に、中蓋４９は、中蓋用ブラケット４７を支点として水平より下方に押し下げてウェハ２を載置する真空用円盤５９Ｂを中蓋４９の逆Ｕ字形状の空間部Ｑａより上方に突出させる。作業者は選択されたウェハ２を真空用円盤５９Ｂに載置して、ウェハ２の下面を真空用円盤５９Ｂにより支持した後、中蓋４９を、押し上げ水平位置に戻す。次には、スイングアーム回動用スイッチ２０７およびアーム昇降用スイッチ２０９が操作されて、スイングアーム駆動部１５を作動させ揺動および昇降を行なって、ノズル９をウェハ２の上面に移動する。エッチング液用スイッチを作動してエッチング液を流すとともに、ウェハ外縁保持部５７の円盤６３を回転させてウェハ２を回転する。ウェハ２が回転したら、アーム１１を揺動させながらエッチング液を流し、ウェハ２をエッチングする。エッチングが終了してウェハ２を交換する時には、中蓋用ブラケット４７は下方に押し下げられウェハ２を逆Ｕ字形状の空間部Ｑａより上方に突出させているため、次にエッチングするウェハ２の交換が容易に行える。
【００５４】
また、上記実施例では、アーム１１は、スイングアーム回動用スイッチ２０７およびアーム昇降用スイッチ２０９が操作されて、スイングアーム駆動部１５を作動させ揺動および昇降を行なっているが、スイングアーム回動用スイッチ２０７とアーム昇降用スイッチ２０９とは一つのスイッチで兼用しても良い。また、アーム１１は、アーム１１に把持ハンドル２１５（図２に示す）を付設して作業者により、ウェハ２の上方の所定位置に移動するようにしても良い。また、一方の把持ハンドル２１５が操作されると、その操作が回動位置用センサー１８９により検出され、一対の他方のアーム１１を同じように作動するようにしても良い。また、上記実施例では、エアシリンダを用いたが、油圧シリンダあるいは油圧モータでも良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスピンエッチャーのノズル駆動機構では、電動モータの回転はインボリュートスプラインを介して軸に伝達してアームを揺動するとともに、シリンダのストロークは電動モータとはインボリュートスプライン間でスライドさせているため、電動モータは上下方向に移動せずに停止させているため、シリンダは軸のみを昇降するだけとなり、シリンダを小型にでき、安価にできる。また、小型のシリンダで良いため、作動させる空気等の供給量が少量で済み供給装置は小型になり、全体のスピンエッチャーも小型にできる。
【００５６】
また、中蓋は水平位置と下方位置との間で可動させているため、ノズルが揺動してもノズルとの干渉がなくなり、ノズルの破損を防止することができる。また、中蓋が作動しているときに、ノズルを作動することができるため、作動時間を短縮することができ、作業量を増すことができる。また、中蓋は水平位置より下方位置に押し下げることによりウェハを中蓋より突出させ、その後にウェハを取り外し、次のエッチングするウェハと交換することができるため、スピンエッチャーの上方部が低く出来るので装置を小型にできる。また、中蓋は水平位置から下方位置に可動するだけのため狭いスペースで良い。また、水平位置と下方位置のみの可動で良いため、作業者の作業が容易になり、苦渋作業がなくなり作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るノズル駆動機構を備えたスピンエッチャーの側面断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るノズル駆動機構を備えたスピンエッチャーの平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るノズル駆動機構を備えたスピンエッチャーの正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るノズル駆動機構を備えたスピンエッチャーの一部側面拡大概念図である。
【図５】小直径ウェハ用のウェハエッチング部の側面拡大側面図である。
【図６】小直径ウェハ用の他のウェハエッチング部の側面拡大側面図である。
【図７】ウェハエッチング部およびメカニカルチャック駆動部の一部側面拡大側面図である。
【図８】ウェハエッチング部の平面概念図である。
【図９】ウェハエッチング部およびメカニカルチャック駆動部の下面図であり、図４のＹ視図である。
【図１０】メカニカルチャック駆動部の一部正面断面図であり、図４のＷ視図である。
【図１１】メカニカルチャック駆動部の一部平面断面図であり、図７のＶ視図である。
【図１２】メカニカルチャック駆動部の一部側面図であり、図１２のＸ視図である。
【図１３】スイングアーム駆動部の一部側面図である。
【図１４】スイングアーム駆動部の平面図である。
【図１５】スイングアーム駆動部の断面図であり、図１３のＺ視図である。
【符号の説明】
１          多種直径ウェハ対応スピンエッチャー
２          ウェハ
２Ａ        大直径ウェハ
２Ｂ        小直径ウェハ
３          ウェハエッチング部
５          筐体
７          スピンチャンバー部
７ａ        開閉シリンダ
９          ノズル
１１          アーム
１３          中空回動軸
１５          スイングアーム駆動部
２１          操作パネル部
２３          制御盤
３１          下部筐体
３１ａ        上面板
３３          下部筐体
４１          回転機構部
４７          中蓋用ブラケット
４９          中蓋
５１          係止装置
５５          ウェハ搭載部
５７          メカチャック部
５９Ａ        洗浄用円盤
５９Ｂ        真空用円盤
５９Ｄ        第１真空用円盤
６１          吸引吸着部
６３          円盤
６５          保持部材
６７、６９    リンク
７３          支持ピン
７５          把持部材
７９          噴出ノズル口
８１          固定パイプ
８５          メカニカルチャック駆動部
９１          固定用パイプ
９７          メカチャック用駆動パイプ
９７ｂ        メカ用ガイド溝
１０１          スリーブ
１０７          円盤用駆動パイプ
１０７ａ        円盤駆動用ガイド溝
１０９          連結用フランジ部
１１９          ベルト
１３５          ウェハチャック回転駆動部
１４１          ＡＣサーボモータ
１５１          メカチャック駆動部
１５５          把持調整用エアシリンダ
１５７          二股フォークリンク
１５９          ローラピン
１６３          ばね
１６７          ガイドローラピン
１７９          アーム昇降用エアシリンダ
１８１          電動モータ
１８２          駆動ギヤ
１８５          被駆動ギヤ
１８７          中間カップリング
１８７ａ        孔用インボリュートスプライン
１８９          上側係止用中空回動軸
１８９ｂ        軸用インボリュートスプライン
１９１          連結アーム
１９５          下側係止ナット
２０１          直径用選択スイッチ
２０３          直径用切換スイッチ
２０５          回転速度設定スイッチ
２０７          スイングアーム回動用スイッチ
２０９          アーム昇降用スイッチ
２１１          エッチング液用スイッチ
Ｑａ        空間部
【図１】
0004158132.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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