ウエハ形状物品の液体処理のための装置およびプロセス
【解決手段】枚葉式ウエハ湿式処理のための装置におけるスピンチャックは、ウエハのエッジ周りでウエハのチャック対向面から流れるガスを方向付けてウエハの非チャック対向面から離れるようにガスを排出する一連の環状ノズルを、支持されたウエハと共に形成する構造を周囲に有しており、それによって、非チャック対向面に供給された処理流体がウエハのエッジ領域に触れることを防止する。拡大ヘッドを備えた保持ピンがウエハエッジと係合し、高流量のガスが利用された場合にウエハが上方にずれることを防ぐ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ形状物品の表面を液体処理するための装置およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体処理は、湿式エッチングおよび湿式洗浄の両方を含んでおり、処理されるウエハの表面領域は処理液で湿潤され、それによってウエハの層が除去されるか、または、不純物が除去される。液体処理のための装置が、米国特許第４，９０３，７１７号に記載されている。この装置内で、ウエハ形状物品はスピンチャック上に載置され、チャックの上方からチャックの反対側のウエハの表面上に処理液が供給される。液体の分配は、ウエハの回転運動によって支援されうる。液体はウエハのエッジを越えて横方向に振り飛ばされるので、かかる回転運動はウエハ表面からの液体の除去も支援しうる。’７１７特許は、チャックに対向するウエハ表面をガスでフラッシングするチャックを開示している。そのために、チャックの周辺エッジとチャックに対向するウエハの主表面の周辺エッジとの間に、環状ノズルが形成されている。流入ガスは、環状ノズルから排出されることによって、ウエハのチャック対向面上に処理液が流れうる程度を制限するが、ウエハの上側主表面を処理する間にウエハのエッジ面の処理を制限するための準備はない。
【０００３】
米国特許第６，３２８，８４６号は、スピンチャックの周囲上のガイド要素を開示しており、そのガイド要素は、チャックによって支持されたウエハのエッジと選択的に係合することによって、処理中にウエハの望ましくない側方移動を制限する。円柱形の３以上のピンが、ウエハ周囲に離間されてウエハのエッジに係合するよう移動されると、ウエハの側方移動を十分に制限することが開示されている。ピンは、ウエハの主表面およびチャックと垂直に配置され、穴を通してチャックの上方に伸びている。ピンは、ウエハのエッジの上方に伸びており、ウエハがチャック上に載置された後にウエハに向かって移動する。この特許に開示された実施形態において、ウエハは、チャックから放出されたガスのクッション上でチャックから浮いている。ガスは、チャックに対向するウエハ表面をフラッシングし、ウエハの周辺エッジでチャックから排出される。
【０００４】
’８４６特許は、ピンがウエハのエッジに係合された際に、処理液がピンに沿って流れ、ウエハの反対側の下側主表面を処理しうることを開示しており、それにより、ウエハのエッジおよびチャック対向面上にいわゆるピンマークが生じる。この問題を回避するために、’８４６特許は、ピン領域をガスでフラッシングするために、各ピンに関連して、ピン構造の位置に配置された別個のノズルを開示している。ガスは、処理液がピンに沿って流れてウエハのエッジ面およびチャック対向面を処理するのを防ぐ。
【発明の概要】
【０００５】
特定の処理では、ウエハの主表面を処理しつつ、ウエハの反対側の主表面とウエハのエッジ表面を処理しないことが望ましい。特定の処理では、ウエハの周囲全体に沿ってウエハのエッジ表面の処理を防止することがさらに望ましい。また、ウエハをチャックに引きつける真空力と釣り合うのに必要な流量を超える流量のガスを利用する場合に、かかる処理中にウエハの垂直変位を制限することが望ましい場合がある。特に、’７１７および’８４６特許など、ウエハ下面のガスフラッシングを用いて、ウエハの上面に施される液体処理を制御するチャックにとっては、流れるガスが処理液を制御または制限するための手段に影響を与えるためにガスの流量を増大させることが望ましい場合がある。しかしながら、かかるチャックでガスの流量を増大させると、かかる垂直移動を妨げるようにウエハが固定されていない場合には、ウエハがチャックから離れて持ち上がることがある。
【０００６】
本発明の課題は、ウエハの上面の液体処理中にウエハのエッジ面および下面の処理を制限することである。本発明は、概してウエハのエッジ面の輪郭に沿うようにガスの流れを案内することによって、これを実現する。ガスは、エッジ面をフラッシングすることによって、ウエハの上側主表面に供給された処理液が、流れるガスによって規定されるウエハのエッジ領域を処理することを防止する。
【０００７】
好ましい実施形態では、複数の環状ノズルが、ウエハのエッジ周囲の実質的に全体をフラッシングするよう機能する。これらの環状ノズルは、それらの構造に対向するウエハの表面から測って、狭い環状通路および比較的狭くない環状通路を規定しており、それらの通路を通って、ガスは、ウエハエッジの周りを流れた後にウエハの上面から離れる。好ましい実施形態は、さらに、ウエハの下側のガス流量が増大した時に垂直方向へのウエハの移動を制限するよう構成されたヘッドを備えた保持ピンを備える。
【０００８】
開示されている実施形態は、ガスの流れを用いてガスクッション上にウエハを支持するスピンチャックであるが、本発明は、例えば、光学ディスクおよびＬＣＤディスプレイパネルの製造に用いられるガラスマスタおよびマザーパネルなど、他の材料の表面の処理にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を示しており、以下の記載と共に、本発明を説明するものである。
【００１０】
【図１】リング５０を備えてウエハＷを支持するスピンチャック１を備える枚葉式ウエハ湿式処理装置の概略斜視図。
【００１１】
【図２】図１のスピンチャックのより詳細な部分断面斜視図。
【００１２】
【図３】図１のスピンチャックの軸方向断面図。
【００１３】
【図４】図３の細部ＩＶの拡大図。
【００１４】
【図５】図３の細部Ｖの拡大図。
【００１５】
【図６】スピンチャック１の異なる角度方向から見た図２と同様の図。
【００１６】
【図７】図６の細部ＶＩＩの拡大図。
【００１７】
【図８】図７の細部ＶＩＩＩの拡大図。
【００１８】
【図９】図７に示したピン５６の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１において、ウエハＷは、ガスのクッション上に浮いており、後述するピンによって、スピンチャック１から所定の距離を超えて上方に移動することを防止されている。処理液は、ディスペンサ２を通してウエハ上に供給される。後に詳述するように、リング５０は、処理液が、ウエハの下面、または、所定の量を越えるウエハエッジ面を処理することを防ぐよう構成される。
【００２０】
図２に示すように、スピンチャック１は、３つのベース本体要素：下側部分１０、中間部分２０、および、上側部分３０を含む。下側および中間のベース本体要素は、ねじ（それらの内の１つを符号１５で示す）で一体的に固定されることが好ましい。
【００２１】
リング５０は、ねじ５１を取り付けることによってチャックに取り付けられる。リングは、グリップピン５６がリング５０を通してチャックの上側平面の上方に伸びることを可能にするために開口部を有する。エッジのみに接触するグリッパ（例えば、米国特許第５，７６２，３９１号に記載されているようなグリッパ）がチャックからウエハを除去したりチャック上にウエハを載置したりできるように、６つのポケット４９がリング内に形成されている。
【００２２】
中間部分２０および上側部分３０の間には、清浄な加圧ガス（例えば、窒素）で満たされうる空間２５がある。空間２５内の加圧ガスは、同心円状に配置された３つのノズル配列：内側ノズル配列３２、中間ノズル配列３３、および、外側ノズル配列３４を通して流れる。ノズル３２、３３、３４を通して供給されたガスは、ガスクッションを提供し、ウエハはその上に浮かび、クッションは、さらに、ベルヌーイの法則によってチャックにウエハを固定することを支援しうる。
【００２３】
図３において、下側部分１０および中間部分２０の間に、歯車リング７３を収容する空間が提供されており、歯車リング７３は、ボールベアリング７２を介して下側ベース本体要素に結合されている。歯車７３がピン５６を開位置に駆動するように、チャックが数度だけ回転する時に、ロッド７１によって歯車７３を固定することができる。歯車は、ばね（図示せず）によって閉位置に保持される。
【００２４】
図４は、ノズル３２、３３、および、３４から供給されたガスを、ウエハのチャック対向面から、ウエハのエッジ部分の周りを通って、ウエハの上面から離れるように送る上側ベース本体３０およびリング５０の構造を詳細に示す。
【００２５】
上側ベース本体部分３０の上面（ウエハに対向するチャック表面）は、その周囲領域では円錐形であり、頂点がチャックの上面の下方にある円錐を表している。従って、ウエハＷが、チャックの回転軸と垂直に、チャックから所定の距離に配置された時、ウエハの水平な下向きの周囲と、上側チャック面の円錐形の周囲は、チャックの半径方向外向きに狭くなって軸方向高さ「ａ」の環状開口部に終わる環状ノズル３５を規定する。図の実施形態において、開口部「ａ」は、０．３ｍｍである。
【００２６】
０．３ｍｍ。より一般的には、開口部「ａ」は、０．１ｍｍから１ｍｍの範囲が好ましく、０．２ｍｍから０．５ｍｍの範囲がより好ましい。
【００２７】
上側ベース本体部分３０の円錐形の周囲は、リング５０に対向する凸状の円筒形ショルダによって境界を規定されており、ショルダによって半径方向内側に規定された環状のギャップすなわち空間３６によってショルダから離間されている。空間３６の他の境界は、リング５０の凹状円筒形の半径方向内向きの表面、ベース本体３０の下側部分、および、使用時のウエハである。ガスは、ノズル３５からこの空間へ排気される。
【００２８】
リング５０に形成された円錐形リップ３７と、上を覆うウエハ面とによって、第２の環状ノズルが規定される。図の実施形態において、ノズル３５を出てギャップ３６を通過するガスは、リップ３７およびウエハによって形成された環状ノズルを通らなければならないため、ギャップ３６から排出された実質的にすべてのガスが、この環状ノズルを通過する。この第２のノズルは、最も狭い地点におけるリップ３７およびウエハＷの距離の差と、チャック（すなわち、リングおよびベース本体３０）の間の距離がより大きくなっているこの地点から上流の距離（すなわち、空間またはギャップ３６における距離）とによって形成されている。図に示すように、チャックおよびウエハの間の距離は、リップ３７の傾斜部分に沿って流れの方向に狭くなっている。また、空間３６におけるチャックおよびウエハの間の上流の距離は、リップ３７の傾斜部分に沿ったかかる距離のいずれよりも大きい。
【００２９】
ショルダ５３と、ショルダに対向するウエハＷの周辺エッジとによって、第３の環状ノズルが形成される。リップ３７およびウエハによって形成されたノズルから排出されたガスは、環状空間５２に入る。空間５２は、リップ３７におけるウエハからチャックまでの最短距離よりも長いウエハからチャック（すなわち、リング５０）までの距離を含む。また、ショルダ５３によって形成された環状ノズルの距離ｂは、チャックからウエハまでの距離を表しており、空間５２における距離と比べて相対的に狭い。距離「ｂ」は、０．３ｍｍから３ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍから２ｍｍであることがさらに好ましい。ガスは、処理液がウエハエッジ面を処理することを防止するように、第３のノズルから放出される。
【００３０】
図４に示した３つの環状ノズルは、チャックおよびウエハの組み合わせによってそれぞれ形成される。各ノズルについて、チャックの形状は、ノズルのより上流の部分が、ノズルのより下流の部分によって規定されるウエハからの距離よりも長いウエハからの距離を規定するような形状である。これらの距離の差は、ガスが流れる体積領域の差に対応する。
【００３１】
図５は、ねじ５１が上側ベース本体３０にリング５０を固定する様子を示す。図の実施形態はリング５０を提供しているが、別の実施形態では、複数の周囲環状ノズルを形成するために必要な構造をチャックベース本体に一体化してもよい。例えば、リング５０は、ベース要素３０に一体化されてもよく、リップ３７、ショルダ５３、および、これらの間の環状空間５２は、リング５０ではなくベース３０に一体化されてよい。
【００３２】
ピン５６は、ウエハの処理中に軸方向のウエハの動きを制限するために、上端に特有の形状を有する。各ピン５６の上端は、マッシュルーム形すなわちヘッド５９で外向きに広がった形状である（図８および図９参照）。リング５０は、ピンが、リングを貫通して、その偏心運動範囲で旋回することを可能にする穴を備える（図８参照）。ピンのために提供された穴から排液するために、開口部５５がリング５０に提供される。歯車７３は、ピンのベース７５にある相補的な歯車（図示せず）を介してピンを駆動する。歯車７３は、ピンを回転させることによって、ウエハに対するピンの開閉を制御する。
【００３３】
典型的なウエハ処理では、ウエハがロードされた時に、ウエハがチャックに接触することなくチャック上方でクッション上に支持されることを可能にするガス流量が選択される。この初期ガス流量は、ベルヌーイ型のチャックで従来から用いられている流量に対応しており、つまり、流量は、ウエハに掛かる上向きの力が、半径方向外向きに加速するガス流によって生成される真空力と釣り合うように選択される。ピンが閉じられ、さらに上方に移動しないようにウエハの動きが制限された後、ガス流量は選択的に増加されてよく、それにより、ガス流の揚力が増大される。しかしながら、チャックからウエハを垂直方向に持ち上げることは、ピンによって制限される。ピンは、本体部分と比べてヘッド部分の直径が大きい形状を有する。かかるピンを用いることによって、ウエハの垂直移動は制限され、ガス流量の増加は、チャックからウエハまでの距離ではなく、一連の環状ノズルを通るガスの速度を増大させる。
【００３４】
本発明に従った典型的なウエハ処理の工程を以下の表に記載する：
【表１】
【００３５】
ウエハエッジが、ポケット領域４９と、ピン５６付近の領域とで異なって処理されることから、工程６のウエハシフトを行うことが望ましい。より均一に処理されたウエハエッジを達成するために、ウエハは、チャックに対して数度ずつシフトされることが好ましい。回転の方向が時計回りか反時計回りかによって、チャックの速度が、例えば１０分の１秒だけ減少または増大される。歯車７３の慣性モーメントのために、歯車は、チャックベース本体に対して数度回転し、それによってピンが開かれる。ピンが開くと、ウエハは、慣性モーメントによりチャックに対して回転する。その後、ウエハは再びピンによって自動的に固定されるが、若干回転した位置で固定される。
【００３６】
したがって、図４に図示したリング断面は、ピン５６およびポケット４９など他の構造によって途切れる場合があることがわかる。それにもかかわらず、図４に図示したリング断面は、チャック本体の上面外周の大部分に広がることが好ましく、チャック本体の上面外周の全３６０°の内の１５°から２０°にわたる複数のアーチ形の範囲で途切れずに広がることがさらに好ましい。
【００３７】
本発明に関する上述の記載および実施形態は、特定の実施形態に関して詳述されている。しかしながら、本発明の上述の記載は例示にすぎず、本発明の範囲は、適切に解釈された特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解すべきである。
【００３８】
ガスクッションでウエハを支持するチャックについて、および／または、ベルヌーイ効果でウエハを固定するチャックについては、ウエハを支持するため、および／または、ベルヌーイ効果を制御するために用いられるのと同じガス媒体が、本発明に従った複数のエッジ領域環状ノズルに通されてよい。かかるチャックについては、各環状ノズルは、ガスクッションがチャックおよびウエハの間に形成される領域の周囲に配置される。
【００３９】
図の実施形態は、同じガス流が、ウエハの支持を支援すると共に、本発明の実施形態に従って処理流体がウエハエッジ面に達することを防止するために用いられることを可能にしているが、本発明は、必ずしも、かかるガスクッションを利用するチャックで実施される必要はない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ形状物品の表面を液体処理するための装置およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体処理は、湿式エッチングおよび湿式洗浄の両方を含んでおり、処理されるウエハの表面領域は処理液で湿潤され、それによってウエハの層が除去されるか、または、不純物が除去される。液体処理のための装置が、米国特許第４，９０３，７１７号に記載されている。この装置内で、ウエハ形状物品はスピンチャック上に載置され、チャックの上方からチャックの反対側のウエハの表面上に処理液が供給される。液体の分配は、ウエハの回転運動によって支援されうる。液体はウエハのエッジを越えて横方向に振り飛ばされるので、かかる回転運動はウエハ表面からの液体の除去も支援しうる。’７１７特許は、チャックに対向するウエハ表面をガスでフラッシングするチャックを開示している。そのために、チャックの周辺エッジとチャックに対向するウエハの主表面の周辺エッジとの間に、環状ノズルが形成されている。流入ガスは、環状ノズルから排出されることによって、ウエハのチャック対向面上に処理液が流れうる程度を制限するが、ウエハの上側主表面を処理する間にウエハのエッジ面の処理を制限するための準備はない。
【０００３】
米国特許第６，３２８，８４６号は、スピンチャックの周囲上のガイド要素を開示しており、そのガイド要素は、チャックによって支持されたウエハのエッジと選択的に係合することによって、処理中にウエハの望ましくない側方移動を制限する。円柱形の３以上のピンが、ウエハ周囲に離間されてウエハのエッジに係合するよう移動されると、ウエハの側方移動を十分に制限することが開示されている。ピンは、ウエハの主表面およびチャックと垂直に配置され、穴を通してチャックの上方に伸びている。ピンは、ウエハのエッジの上方に伸びており、ウエハがチャック上に載置された後にウエハに向かって移動する。この特許に開示された実施形態において、ウエハは、チャックから放出されたガスのクッション上でチャックから浮いている。ガスは、チャックに対向するウエハ表面をフラッシングし、ウエハの周辺エッジでチャックから排出される。
【０００４】
’８４６特許は、ピンがウエハのエッジに係合された際に、処理液がピンに沿って流れ、ウエハの反対側の下側主表面を処理しうることを開示しており、それにより、ウエハのエッジおよびチャック対向面上にいわゆるピンマークが生じる。この問題を回避するために、’８４６特許は、ピン領域をガスでフラッシングするために、各ピンに関連して、ピン構造の位置に配置された別個のノズルを開示している。ガスは、処理液がピンに沿って流れてウエハのエッジ面およびチャック対向面を処理するのを防ぐ。
【発明の概要】
【０００５】
特定の処理では、ウエハの主表面を処理しつつ、ウエハの反対側の主表面とウエハのエッジ表面を処理しないことが望ましい。特定の処理では、ウエハの周囲全体に沿ってウエハのエッジ表面の処理を防止することがさらに望ましい。また、ウエハをチャックに引きつける真空力と釣り合うのに必要な流量を超える流量のガスを利用する場合に、かかる処理中にウエハの垂直変位を制限することが望ましい場合がある。特に、’７１７および’８４６特許など、ウエハ下面のガスフラッシングを用いて、ウエハの上面に施される液体処理を制御するチャックにとっては、流れるガスが処理液を制御または制限するための手段に影響を与えるためにガスの流量を増大させることが望ましい場合がある。しかしながら、かかるチャックでガスの流量を増大させると、かかる垂直移動を妨げるようにウエハが固定されていない場合には、ウエハがチャックから離れて持ち上がることがある。
【０００６】
本発明の課題は、ウエハの上面の液体処理中にウエハのエッジ面および下面の処理を制限することである。本発明は、概してウエハのエッジ面の輪郭に沿うようにガスの流れを案内することによって、これを実現する。ガスは、エッジ面をフラッシングすることによって、ウエハの上側主表面に供給された処理液が、流れるガスによって規定されるウエハのエッジ領域を処理することを防止する。
【０００７】
好ましい実施形態では、複数の環状ノズルが、ウエハのエッジ周囲の実質的に全体をフラッシングするよう機能する。これらの環状ノズルは、それらの構造に対向するウエハの表面から測って、狭い環状通路および比較的狭くない環状通路を規定しており、それらの通路を通って、ガスは、ウエハエッジの周りを流れた後にウエハの上面から離れる。好ましい実施形態は、さらに、ウエハの下側のガス流量が増大した時に垂直方向へのウエハの移動を制限するよう構成されたヘッドを備えた保持ピンを備える。
【０００８】
開示されている実施形態は、ガスの流れを用いてガスクッション上にウエハを支持するスピンチャックであるが、本発明は、例えば、光学ディスクおよびＬＣＤディスプレイパネルの製造に用いられるガラスマスタおよびマザーパネルなど、他の材料の表面の処理にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を示しており、以下の記載と共に、本発明を説明するものである。
【００１０】
【図１】リング５０を備えてウエハＷを支持するスピンチャック１を備える枚葉式ウエハ湿式処理装置の概略斜視図。
【００１１】
【図２】図１のスピンチャックのより詳細な部分断面斜視図。
【００１２】
【図３】図１のスピンチャックの軸方向断面図。
【００１３】
【図４】図３の細部ＩＶの拡大図。
【００１４】
【図５】図３の細部Ｖの拡大図。
【００１５】
【図６】スピンチャック１の異なる角度方向から見た図２と同様の図。
【００１６】
【図７】図６の細部ＶＩＩの拡大図。
【００１７】
【図８】図７の細部ＶＩＩＩの拡大図。
【００１８】
【図９】図７に示したピン５６の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１において、ウエハＷは、ガスのクッション上に浮いており、後述するピンによって、スピンチャック１から所定の距離を超えて上方に移動することを防止されている。処理液は、ディスペンサ２を通してウエハ上に供給される。後に詳述するように、リング５０は、処理液が、ウエハの下面、または、所定の量を越えるウエハエッジ面を処理することを防ぐよう構成される。
【００２０】
図２に示すように、スピンチャック１は、３つのベース本体要素：下側部分１０、中間部分２０、および、上側部分３０を含む。下側および中間のベース本体要素は、ねじ（それらの内の１つを符号１５で示す）で一体的に固定されることが好ましい。
【００２１】
リング５０は、ねじ５１を取り付けることによってチャックに取り付けられる。リングは、グリップピン５６がリング５０を通してチャックの上側平面の上方に伸びることを可能にするために開口部を有する。エッジのみに接触するグリッパ（例えば、米国特許第５，７６２，３９１号に記載されているようなグリッパ）がチャックからウエハを除去したりチャック上にウエハを載置したりできるように、６つのポケット４９がリング内に形成されている。
【００２２】
中間部分２０および上側部分３０の間には、清浄な加圧ガス（例えば、窒素）で満たされうる空間２５がある。空間２５内の加圧ガスは、同心円状に配置された３つのノズル配列：内側ノズル配列３２、中間ノズル配列３３、および、外側ノズル配列３４を通して流れる。ノズル３２、３３、３４を通して供給されたガスは、ガスクッションを提供し、ウエハはその上に浮かび、クッションは、さらに、ベルヌーイの法則によってチャックにウエハを固定することを支援しうる。
【００２３】
図３において、下側部分１０および中間部分２０の間に、歯車リング７３を収容する空間が提供されており、歯車リング７３は、ボールベアリング７２を介して下側ベース本体要素に結合されている。歯車７３がピン５６を開位置に駆動するように、チャックが数度だけ回転する時に、ロッド７１によって歯車７３を固定することができる。歯車は、ばね（図示せず）によって閉位置に保持される。
【００２４】
図４は、ノズル３２、３３、および、３４から供給されたガスを、ウエハのチャック対向面から、ウエハのエッジ部分の周りを通って、ウエハの上面から離れるように送る上側ベース本体３０およびリング５０の構造を詳細に示す。
【００２５】
上側ベース本体部分３０の上面（ウエハに対向するチャック表面）は、その周囲領域では円錐形であり、頂点がチャックの上面の下方にある円錐を表している。従って、ウエハＷが、チャックの回転軸と垂直に、チャックから所定の距離に配置された時、ウエハの水平な下向きの周囲と、上側チャック面の円錐形の周囲は、チャックの半径方向外向きに狭くなって軸方向高さ「ａ」の環状開口部に終わる環状ノズル３５を規定する。図の実施形態において、開口部「ａ」は、０．３ｍｍである。
【００２６】
０．３ｍｍ。より一般的には、開口部「ａ」は、０．１ｍｍから１ｍｍの範囲が好ましく、０．２ｍｍから０．５ｍｍの範囲がより好ましい。
【００２７】
上側ベース本体部分３０の円錐形の周囲は、リング５０に対向する凸状の円筒形ショルダによって境界を規定されており、ショルダによって半径方向内側に規定された環状のギャップすなわち空間３６によってショルダから離間されている。空間３６の他の境界は、リング５０の凹状円筒形の半径方向内向きの表面、ベース本体３０の下側部分、および、使用時のウエハである。ガスは、ノズル３５からこの空間へ排気される。
【００２８】
リング５０に形成された円錐形リップ３７と、上を覆うウエハ面とによって、第２の環状ノズルが規定される。図の実施形態において、ノズル３５を出てギャップ３６を通過するガスは、リップ３７およびウエハによって形成された環状ノズルを通らなければならないため、ギャップ３６から排出された実質的にすべてのガスが、この環状ノズルを通過する。この第２のノズルは、最も狭い地点におけるリップ３７およびウエハＷの距離の差と、チャック（すなわち、リングおよびベース本体３０）の間の距離がより大きくなっているこの地点から上流の距離（すなわち、空間またはギャップ３６における距離）とによって形成されている。図に示すように、チャックおよびウエハの間の距離は、リップ３７の傾斜部分に沿って流れの方向に狭くなっている。また、空間３６におけるチャックおよびウエハの間の上流の距離は、リップ３７の傾斜部分に沿ったかかる距離のいずれよりも大きい。
【００２９】
ショルダ５３と、ショルダに対向するウエハＷの周辺エッジとによって、第３の環状ノズルが形成される。リップ３７およびウエハによって形成されたノズルから排出されたガスは、環状空間５２に入る。空間５２は、リップ３７におけるウエハからチャックまでの最短距離よりも長いウエハからチャック（すなわち、リング５０）までの距離を含む。また、ショルダ５３によって形成された環状ノズルの距離ｂは、チャックからウエハまでの距離を表しており、空間５２における距離と比べて相対的に狭い。距離「ｂ」は、０．３ｍｍから３ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍから２ｍｍであることがさらに好ましい。ガスは、処理液がウエハエッジ面を処理することを防止するように、第３のノズルから放出される。
【００３０】
図４に示した３つの環状ノズルは、チャックおよびウエハの組み合わせによってそれぞれ形成される。各ノズルについて、チャックの形状は、ノズルのより上流の部分が、ノズルのより下流の部分によって規定されるウエハからの距離よりも長いウエハからの距離を規定するような形状である。これらの距離の差は、ガスが流れる体積領域の差に対応する。
【００３１】
図５は、ねじ５１が上側ベース本体３０にリング５０を固定する様子を示す。図の実施形態はリング５０を提供しているが、別の実施形態では、複数の周囲環状ノズルを形成するために必要な構造をチャックベース本体に一体化してもよい。例えば、リング５０は、ベース要素３０に一体化されてもよく、リップ３７、ショルダ５３、および、これらの間の環状空間５２は、リング５０ではなくベース３０に一体化されてよい。
【００３２】
ピン５６は、ウエハの処理中に軸方向のウエハの動きを制限するために、上端に特有の形状を有する。各ピン５６の上端は、マッシュルーム形すなわちヘッド５９で外向きに広がった形状である（図８および図９参照）。リング５０は、ピンが、リングを貫通して、その偏心運動範囲で旋回することを可能にする穴を備える（図８参照）。ピンのために提供された穴から排液するために、開口部５５がリング５０に提供される。歯車７３は、ピンのベース７５にある相補的な歯車（図示せず）を介してピンを駆動する。歯車７３は、ピンを回転させることによって、ウエハに対するピンの開閉を制御する。
【００３３】
典型的なウエハ処理では、ウエハがロードされた時に、ウエハがチャックに接触することなくチャック上方でクッション上に支持されることを可能にするガス流量が選択される。この初期ガス流量は、ベルヌーイ型のチャックで従来から用いられている流量に対応しており、つまり、流量は、ウエハに掛かる上向きの力が、半径方向外向きに加速するガス流によって生成される真空力と釣り合うように選択される。ピンが閉じられ、さらに上方に移動しないようにウエハの動きが制限された後、ガス流量は選択的に増加されてよく、それにより、ガス流の揚力が増大される。しかしながら、チャックからウエハを垂直方向に持ち上げることは、ピンによって制限される。ピンは、本体部分と比べてヘッド部分の直径が大きい形状を有する。かかるピンを用いることによって、ウエハの垂直移動は制限され、ガス流量の増加は、チャックからウエハまでの距離ではなく、一連の環状ノズルを通るガスの速度を増大させる。
【００３４】
本発明に従った典型的なウエハ処理の工程を以下の表に記載する：
【表１】
【００３５】
ウエハエッジが、ポケット領域４９と、ピン５６付近の領域とで異なって処理されることから、工程６のウエハシフトを行うことが望ましい。より均一に処理されたウエハエッジを達成するために、ウエハは、チャックに対して数度ずつシフトされることが好ましい。回転の方向が時計回りか反時計回りかによって、チャックの速度が、例えば１０分の１秒だけ減少または増大される。歯車７３の慣性モーメントのために、歯車は、チャックベース本体に対して数度回転し、それによってピンが開かれる。ピンが開くと、ウエハは、慣性モーメントによりチャックに対して回転する。その後、ウエハは再びピンによって自動的に固定されるが、若干回転した位置で固定される。
【００３６】
したがって、図４に図示したリング断面は、ピン５６およびポケット４９など他の構造によって途切れる場合があることがわかる。それにもかかわらず、図４に図示したリング断面は、チャック本体の上面外周の大部分に広がることが好ましく、チャック本体の上面外周の全３６０°の内の１５°から２０°にわたる複数のアーチ形の範囲で途切れずに広がることがさらに好ましい。
【００３７】
本発明に関する上述の記載および実施形態は、特定の実施形態に関して詳述されている。しかしながら、本発明の上述の記載は例示にすぎず、本発明の範囲は、適切に解釈された特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解すべきである。
【００３８】
ガスクッションでウエハを支持するチャックについて、および／または、ベルヌーイ効果でウエハを固定するチャックについては、ウエハを支持するため、および／または、ベルヌーイ効果を制御するために用いられるのと同じガス媒体が、本発明に従った複数のエッジ領域環状ノズルに通されてよい。かかるチャックについては、各環状ノズルは、ガスクッションがチャックおよびウエハの間に形成される領域の周囲に配置される。
【００３９】
図の実施形態は、同じガス流が、ウエハの支持を支援すると共に、本発明の実施形態に従って処理流体がウエハエッジ面に達することを防止するために用いられることを可能にしているが、本発明は、必ずしも、かかるガスクッションを利用するチャックで実施される必要はない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面を処理するための装置であって、
所定の向きに基板を配置するよう適合されたホルダと、
前記ホルダの上方に配置された基板と共に第１のノズルを規定するよう適合された前記ホルダの第１の上側周囲面と、
前記第１の上側周囲面の外側に配置され、前記ホルダの上方に配置された基板と共に第２のノズルを規定するよう適合された前記ホルダの第２の上側周囲面であって、前記第１および第２の上側周囲面は、それらの間に形成された凹部によって隔てられている、第２の上側周囲面と、
前記第１および第２の上側周囲面にわたって外側に向けられたガス流を供給するよう構成されたガス供給部と、
前記第１および第２の上側周囲面の外側に位置し、前記ホルダ上に配置された基板の周辺エッジに対向する前記ホルダの内向き周囲面であって、前記第２のノズルから上方に流出するガス流を方向付けるよう構成されている、内向き周囲面と、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記装置は枚葉式ウエハ湿式処理のための装置であり、
前記ホルダはスピンチャックである、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、さらに、
前記ホルダ上に配置された基板の周辺エッジに接触するよう適合された周囲の一連のピンを備え、
前記ピンは、前記ホルダから上向きに伸び、前記第１の上側周囲面の外側、かつ、少なくとも部分的に前記内向き周囲面の内側に配置される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記ピンは、垂直上向きへの基板の移動を妨げるように、基板の周辺エッジに係合するよう適合された拡大ヘッドを有する、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記凹部は、前記第１のノズルを囲んで前記第１および第２のノズルの間で軸方向下向きに伸びる第１の略円筒形ギャップである、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
前記第２のノズルおよび前記内向き周囲面は、第３の環状ノズルを規定する第２の略円筒形ギャップによって隔てられており、
前記第２の略円筒形ギャップは、第１の略円筒形ギャップよりも広く、前記第１の略円筒形ギャップよりも浅い深さまで軸方向下向きに伸びる、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記ホルダの前記第１および第２の上側周囲面は、円錐形であり、それぞれ、前記第１および第２の上側周囲面の下方に位置する頂点を各々有する円錐である、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の上側周囲面は、前記ホルダの上側部分に形成され、
前記第２の上側周囲面および前記内向き周囲面は、前記ホルダの前記上側部分に堅固に固定されたリング上に形成される、装置。
【請求項９】
基板の表面を処理するためのプロセスであって、
ホルダ上方の所定の距離に基板をとどめる工程と、
前記基板の下面の周囲領域に向かってガス流を方向付ける工程であって、
前記ホルダは、前記基板と共に第１のノズルを規定する第１の上側周囲面と、前記第１の上側周囲面の外側に位置して前記基板と共に第２のノズルを規定する第２の上側周囲面とを備え、
前記第１および第２の上側周囲面は、それらの間に形成された凹部によって隔てられ、
前記ホルダは、さらに、前記第１および第２の上側周囲面の外側に位置して前記基板の周辺エッジと対向する内向き周囲面を備える、工程と、
を備え、
前記ガス流は、前記第１および第２のノズルを通された後に、前記内向き周囲面によって上向きに方向付けられる、プロセス。
【請求項１０】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記基板は、前記基板の周辺エッジに係合する一連のピンによって前記ホルダ上方の前記所定の距離にとどめられる、プロセス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロセスであって、
前記ガス流は、前記一連のピンによってとどめられなかった場合に前記所定の距離よりも高く前記基板を持ち上げるような流量で供給される、プロセス。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロセスであって、
前記流量は、５０〜４００Ｌ／分である、プロセス。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプロセスであって、
前記流量は、２００〜３００Ｌ／分である、プロセス。
【請求項１４】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記ホルダは枚葉式ウエハ湿式処理のための装置内のスピンチャックであり、
前記基板は半導体ウエハである、プロセス。
【請求項１５】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記第１の上側周囲面は、前記ホルダの上側部分に形成され、
前記第２の上側周囲面および前記内向き周囲面は、前記ホルダの前記上側部分に堅固に固定されたリング上に形成される、プロセス。
【請求項１】
基板の表面を処理するための装置であって、
所定の向きに基板を配置するよう適合されたホルダと、
前記ホルダの上方に配置された基板と共に第１のノズルを規定するよう適合された前記ホルダの第１の上側周囲面と、
前記第１の上側周囲面の外側に配置され、前記ホルダの上方に配置された基板と共に第２のノズルを規定するよう適合された前記ホルダの第２の上側周囲面であって、前記第１および第２の上側周囲面は、それらの間に形成された凹部によって隔てられている、第２の上側周囲面と、
前記第１および第２の上側周囲面にわたって外側に向けられたガス流を供給するよう構成されたガス供給部と、
前記第１および第２の上側周囲面の外側に位置し、前記ホルダ上に配置された基板の周辺エッジに対向する前記ホルダの内向き周囲面であって、前記第２のノズルから上方に流出するガス流を方向付けるよう構成されている、内向き周囲面と、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記装置は枚葉式ウエハ湿式処理のための装置であり、
前記ホルダはスピンチャックである、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、さらに、
前記ホルダ上に配置された基板の周辺エッジに接触するよう適合された周囲の一連のピンを備え、
前記ピンは、前記ホルダから上向きに伸び、前記第１の上側周囲面の外側、かつ、少なくとも部分的に前記内向き周囲面の内側に配置される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記ピンは、垂直上向きへの基板の移動を妨げるように、基板の周辺エッジに係合するよう適合された拡大ヘッドを有する、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記凹部は、前記第１のノズルを囲んで前記第１および第２のノズルの間で軸方向下向きに伸びる第１の略円筒形ギャップである、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、
前記第２のノズルおよび前記内向き周囲面は、第３の環状ノズルを規定する第２の略円筒形ギャップによって隔てられており、
前記第２の略円筒形ギャップは、第１の略円筒形ギャップよりも広く、前記第１の略円筒形ギャップよりも浅い深さまで軸方向下向きに伸びる、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記ホルダの前記第１および第２の上側周囲面は、円錐形であり、それぞれ、前記第１および第２の上側周囲面の下方に位置する頂点を各々有する円錐である、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の上側周囲面は、前記ホルダの上側部分に形成され、
前記第２の上側周囲面および前記内向き周囲面は、前記ホルダの前記上側部分に堅固に固定されたリング上に形成される、装置。
【請求項９】
基板の表面を処理するためのプロセスであって、
ホルダ上方の所定の距離に基板をとどめる工程と、
前記基板の下面の周囲領域に向かってガス流を方向付ける工程であって、
前記ホルダは、前記基板と共に第１のノズルを規定する第１の上側周囲面と、前記第１の上側周囲面の外側に位置して前記基板と共に第２のノズルを規定する第２の上側周囲面とを備え、
前記第１および第２の上側周囲面は、それらの間に形成された凹部によって隔てられ、
前記ホルダは、さらに、前記第１および第２の上側周囲面の外側に位置して前記基板の周辺エッジと対向する内向き周囲面を備える、工程と、
を備え、
前記ガス流は、前記第１および第２のノズルを通された後に、前記内向き周囲面によって上向きに方向付けられる、プロセス。
【請求項１０】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記基板は、前記基板の周辺エッジに係合する一連のピンによって前記ホルダ上方の前記所定の距離にとどめられる、プロセス。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロセスであって、
前記ガス流は、前記一連のピンによってとどめられなかった場合に前記所定の距離よりも高く前記基板を持ち上げるような流量で供給される、プロセス。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロセスであって、
前記流量は、５０〜４００Ｌ／分である、プロセス。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプロセスであって、
前記流量は、２００〜３００Ｌ／分である、プロセス。
【請求項１４】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記ホルダは枚葉式ウエハ湿式処理のための装置内のスピンチャックであり、
前記基板は半導体ウエハである、プロセス。
【請求項１５】
請求項９に記載のプロセスであって、
前記第１の上側周囲面は、前記ホルダの上側部分に形成され、
前記第２の上側周囲面および前記内向き周囲面は、前記ホルダの前記上側部分に堅固に固定されたリング上に形成される、プロセス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１３−５１４６５２（Ｐ２０１３−５１４６５２Ａ）
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４３９３９（Ｐ２０１２−５４３９３９）
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５５５５０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７３８４０
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５１０１４１６４８）ラム・リサーチ・アーゲー (11)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５５５５０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７３８４０
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５１０１４１６４８）ラム・リサーチ・アーゲー (11)
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]