高圧処理中にウエハを保持する真空チャック装置及び方法
処理中にウエハ寸法を有するウエハを保持するための方法及び装置であり、真空チャックは、ウエハを密着させるように形成された凹状のウエハプラテンを備え、ウエハに高圧が印加された時にそれらの示唆にシールを提供する。ウエハプラテンは、ウエハと真空チャックの間に物質が入るのを防止する。ウエハプラテンには、ウエハの下側に真空を印加するための溝が形成されている。プラテンに形成されたプリーナムは、ウエハと真空チャックの間に所定時間量だけ圧力を提供し、真空チャックがウエハの係合を解く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関係出願
本特許出願は、２００３年８月１１日付けで出願された「高圧処理中にウエハを保持する真空チャック装置及び方法」という名称の米国特許出願番号10/639,224の米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権を主張し、ここではこの出願が参照される。
【０００２】
本発明は、一般的に高圧処理中にウエハを保持する真空チャック装置に関し、特にウエハプラテンを有する真空チャックで、処理中にウエハとウエハプラテンの間に物質が移動するのを防止するように形成された真空チャックに関する。
【背景技術】
【０００３】
高処理チャンバ内でシリコンウエハを処理する場合に、ウエハを保持する真空チャックを使用するのが普通である。図１Ａ及び図１Ｂは、従来の平坦な真空チャックを示す。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、従来の平坦な真空チャック１０は、ウエハ９９を保持するのに利用され、真空チャックのウエハ支持表面すなわちウエハプラテン１２に１つ以上の真空溝１４が加工されている。特に、真空溝すなわち溝１４は、ウエハ支持表面１２の中心に対して同心円状に位置している。更に、ウエハ９９を処理するためにウエハ支持表面１２上にウエハ９９を効果的に降下させると共に、ウエハ９９の処理が完了した後ウエハ支持表面１２からウエハ９９を上昇させるように、１組のピン１６がウエハ支持表面１２の中心付近に形成されている。従来、図１Ｂに示すように、ウエハ９９、好ましくはシリコンウエハは、ウエハ支持表面１２上に中心から同心円状に配置され、真空は真空溝すなわち溝１４を通してウエハの裏面９８に印加され、高圧処理の初期にウエハをその場に保持する。
【０００４】
真空溝１４の最大外側径は、ウエハ９９の外側直径より約２０ｍｍ小さい。ウエハと真空溝の外側直径の差は、おおよそ１０ｍｍであり、ウエハ９９の外側の底エッジ９７の周りに１０ｍｍのギャップが残る。上記のように、ウエハの裏面９８は、真空溝１４内で直径にわたって印加される真空にさらされると共に、チャンバの取り囲む圧力が真空溝１４の外側に直径にわたって印加される。高圧処理の間、クリーニング助溶剤が、処理チャンバ内の真空チャック１０及びウエハに印加される。１０ｍｍのギャップは処理における問題ではないが、高圧の超臨界クリーニング助溶剤又は他の物質は、図１Ｂにおいて矢印で示すように、ウエハ支持表面１２と外側底エッジ９７の間のこの１０ｍｍのギャップに移動することができ、その間で凝縮する。１０ｍｍのギャップ内での助溶剤の凝縮は、真空チャック又はウエハ上の凝縮した物質のビルドアップ（集積）を生じ得る。更に、凝縮した物質は、ウエハの下側９８上と共にウエハ支持表面１２上に残留物を生じ得て、ウエハ支持表面１２上の残留物は引き続いて行われる動作でのアライメントの問題を生じ得る。更に、凝縮された物質は、ウエハ９９及び処理チャンバを汚すと共にウエハの処理が完了した後のチャックからのウエハの容易な取り外しを妨げる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
必要とされていることは、ウエハを保持し、処理に含まれる助溶剤又は他の物質が処理中にウエハとウエハ支持表面との間に移動するのを防止できるように形成された真空チャックである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、真空チャックは、ウエハに高圧が印加された時に、ウエハをウエハプラテンに密着させてその間にシールを提供するように形成された凹状のウエハプラテンを有する。ウエハに高圧が印加される時に、ウエハはウエハプラテンとの係合位置にある。高圧により、ウエハの下側はウエハプラテンに密着した状態に保持される。真空チャックは、ウエハプラテンに形成された、ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える。真空チャックは、ウエハプラテンに形成されたピンの組みを更に備える。ピンは第１の位置と第２の位置との間を移動可能であり、ピンが第１の位置にある時には、ウエハはウエハプラテンから容易に取り外し可能である。ウエハの下側は粗くされるように形成され、それにより高圧の印加を終了した時に、ウエハがウエハプラテンとの係合を自動的に解くのを可能にする。また、ウエハの下側は滑らかな表面を有してもよい。真空チャックは、ウエハと真空チャックの間に所定時間量の間圧力を提供するための、圧力レギュレータに連結されたプリーナムを更に備え、この圧力は係合位置からのウエハの係合を解く。真空チャックは、ウエハプラテンから垂直に伸びてウエハの側方への移動を制限する複数の突起をさらに備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、処理中にウエハを保持するための真空チャックに関する。真空チャックは、窪んだ領域を備え、窪んだ領域の一部は、高圧下でウエハの一部と密着するように形成可能な凹状の表面を有する。ウエハに印加される高圧はウエハの一部と窪んだ領域の間のシール可能な係合を形成する。ウエハの下側は粗くされ、それにより高圧の印加を終了した時に、ウエハがウエハプラテンとの係合を自動的に解くのを可能にする。また、ウエハの下側は滑らかな表面を有してもよい。窪んだ領域は、ウエハの厚さの寸法と等しいかそれより小さな深さ寸法を有する。真空チャックは、窪んだ領域に形成され、ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える。真空チャックは、窪んだ領域に形成されたピンの組みを更に備える。ピンは、第１の位置と第２の位置との間を移動可能で、ピンが第１の位置にある時には、ウエハは窪んだ領域から容易に取り外し可能である。真空チャックは、内部に形成されると共に圧力レギュレータに連結されたプリーナムを更に備え、プリーナムは、ウエハと真空チャックの間に圧力を提供して、窪んだ領域からのウエハの係合を解く。真空チャックは、ウエハの側方への移動を制限するための窪んだ領域から垂直に伸びる複数の突起を更に備える。
【０００８】
本発明の別の態様は、処理中にウエハ寸法を有するウエハを保持する方法に関する。この方法は、ウエハを受けるために少なくとも一部が凹状の表面を有するウエハプラテンを有する真空チャックを提供する。この方法は、ウエハを真空チャック上に配置することも備える。この方法は、ウエハに高圧を印加することも備え、高圧はウエハの少なくとも一部を凹状の表面に密着させてシール可能な係合を形成する。この方法は、ウエハを高圧下で処理することも備える。この方法は、ウエハに高圧を印加することを備え、高圧はウエハの外側エッジをウエハとのシール可能に係合する。シール可能な係合は、ウエハの外側エッジとウエハプラテンの間に物質が入るのを防止する。配置するステップは、ウエハの外側エッジの一部がウエハプラテンと密着するまでウエハを真空チャック上に降下させることを備える。高圧印加するステップは、ウエハの下側に真空を印加することを更に備える。真空は、ウエハの下側をウエハプラテンに密着させる。この方法は、ウエハへ印加される高圧の印加を停止するステップを更に備える。この方法は、真空チャックからウエハを取り外すステップを更に備える。好ましくは、ウエハを取り外すステップは、高圧の印加終了後に、ウエハプラテンからのウエハの係合を自動的に解くことを更に備える。また、ウエハを取り外すステップは、ウエハと真空チャックの間に所定時間量圧力を印加してウエハをウエハプラテンから持ち上げることを更に備える。取り外す別のステップは、持ち上げる手段がウエハの下側に接触する前に、ウエハと真空チャックの間への圧力の印加を終了し、そしてウエハをウエハプラテンから持ち上げることを、更に備える。この方法は、ウエハの外側エッジがチャックの上面に接触した後、ウエハを真空チャックから上昇させるステップを更に備える。
【０００９】
他の特徴及び利点は、以下の説明及び議論から、この技術分野の技術者には明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２は、本発明による好適な真空チャックの斜視図を示す。図２に示すように、本発明の真空チャック３００は、外側表面３１２を有し、そしてウエハプラテン３０２、真空溝３０４及びウエハプラテン３０２の中心付近に配置された上昇／下降ピン３０６の組を有する。真空チャック３００は、好適には２００ｍｍの直径を有するウエハを保持する。また、真空チャック３００は、３００ｍｍの直径又は他の大きさの直径を有するウエハを保持するものでもよい。ここでの特徴は、本発明を適切に述べて説明するための誇張した形で本発明の特徴を示しており、その尺度ではないことに注目すべきである。好ましくは、本発明の真空チャックは、シリコンウエハを保持するのに使用される。しかしながら、この技術分野の通常の技術者には、ウエハが、変形されたシリコン又は変形するのに適当な弾性を有する他の材料から作られ、印加される高圧に応じて適切な歪が期待されるならばよいことが明らかである。
【００１１】
本発明の好適な真空チャック３００は、図２に示すように、少なくとも１つの真空溝３０４を有する。真空溝３０４は、高圧条件の下で処理されるウエハ９９の直径より小さい直径を有する。更に、真空溝３０４は、１．２７ｍｍ（０．０５０インチ）の最小深さ及び０．２５４−０．７６２ｍｍ（０．０１０−０．０３０インチ）の広さ範囲を有する。しかしながら、この範囲の内側及び外側の真空溝３０４の他の大きさも、可能であることが期待できる。いずれにしろ、１つ以上の真空溝がウエハプラテン３０２の上に形成され、多重の真空溝はウエハプラテン３０２の中心から同心円状に形成される。しかしながら、半導体ウエハがウエハプラテン３０２上に十分に保持され、真空領域３０４において印加される真空により生じる力を損なわないように、真空溝３０４の最大直径が半導体ウエハの外側の直径に等しいことに着目すべきである。真空生成装置（図示せず）は、真空溝３０４に連結され、真空溝３０４を介して印加される吸引力がウエハ９９の底表面すなわち下側９８に対して生じる。真空圧力だめ（プリーナム）３１０を介してウエハ９９の底表面９８に印加される吸引力は、ウエハ９９を保持領域３０６に固定するのを助ける。いずれにしろ、多重真空ポート及びラインが使用され、真空溝３０４に連結される。
【００１２】
図示のように、真空チャック３００は、ピン開口３０６内に位置したピン３０７の組を有する。ピンは、図３Ｂ及び図３Ｃに示す係合位置と、図３Ａに示す伸長位置の間を移動する。図３Ａに示すように、伸長位置では、ピン３０７の組は、ウエハ９９の下側９８に接触して、真空チャック３００の上でウエハ９９を支持する。ピン３０７は、好ましくはウエハが処理チャンバ内で処理される前後に伸長位置にある。図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、係合位置では、ピンはピン開口３０６内に位置し、ウエハ９９の下側９８とは接触しない。
【００１３】
図３Ｃに示すように、真空チャック３００のウエハプラテン３０２は、処理中にウエハ９９の下側９８を受けて保持する。好ましくは、ウエハプラテン１０２は、研磨された滑らか表面を有する。また、ウエハプラテン１０２は、粗い表面を有することもある。好適な実施例では、図２及び図３Ａ−３Ｃに示すように、ウエハプラテン３０２は、ウエハ９９とのインターフェース表面として真空チャック３００を横切り、皿状のすなわち凹状の表面を有する湾曲した表面を有する。図２及び図３Ａ−３Ｃに示すように、真空チャックの窪んだ領域については、真空チャック３００の外側表面３１２が、ウエハプラテン３０２の中間部分より大きな高さを有する。特に、外側表面３１２は、ウエハプラテン３０２の中間すなわち中心部分より、０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）高いことが好ましい。外側表面３１２と窪んだ領域の凹部分の中心との間での距離は、ウエハの厚さより大きいことが望ましい。いずれにしろ、外側表面３１２と窪んだ領域の凹部分の中心との間での距離は、ウエハの厚さと実質的に等しい。また、外側表面３１２は、ウエハプラテン３０２に対して他の適当な高さであればよい。図２のウエハプラテンは完全に凹状であるとして示されているが、ウエハの下側とインターフェースするように形成されたプラテンの領域が凹状であると理解される。従って、くぼみ全体が凹状である必要はない。
【００１４】
ウエハプラテン３０２の湾曲した皿状の形状は、高圧条件下でウエハ９９と真空チャック３００との間に効果的にシールを生じる。湾曲したプラテン３０２のシール性能に加えて、凹状のウエハプラテン３０２は、以下に説明するように、チャンバ（図示せず）内にもはや高圧が存在しない時には、ウエハ９９を載置した位置から自動的に引き離すのを補助する。図３Ｃに示すように、高圧がウエハ９９の上及び／又は下から印加される時、ウエハ９９は残留歪を受け、湾曲したウエハプラテン３０２の形状に沿うように変形する。これにより、図３Ｃに示すように、高圧が印加された状態では、ウエハ９９は決められた載置位置にあり、ウエハ９９の下側９８と共に底エッジ９７は、ウエハプラテン３０２に密着した状態になる。高圧力により生じるウエハ９９の変形は、ウエハ９９とウエハプラテン３０２の間にシールを発生させる。特に、ウエハ９９が高圧下で変形する時には、ウエハ９９の底エッジ９７が湾曲したウエハプラテン３０２に適合及び合うため、シールが生成される。これにより、ウエハ９９の底エッジ９７とウエハプラテン３０２の間に生成されるシールは、処理中に、助溶剤又は他の流体のような物質がウエハ９９とプラテン３０２の間に移動すなわち入らないようにするのを可能にする。圧力が終了した後は、ウエハ９９がもはや湾曲したウエハプラテン３０２と密着した状態でなくなるので、シールは一時的なものである。
【００１５】
図３Ａは、本発明による、上昇した位置にあるウエハ９９を有する好適な真空チャック３００の概略側面図を示す。更に、図３Ｂは、本発明による、その上に載せられた非係合位置にあるウエハ９９を有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。更に、図３Ｃは、本発明による、引き込まれて着いた状態のウエハ９９を有する別の真空チャックの概略側面図を示す。更に、図５は、図３Ａ−３Ｃに関する好適な実施例の真空チャックを利用する処理方法のフローチャートを示す。図５に関して説明するプロセスは、以下に説明する他の実施例にも適用可能であることに注目すべきである。
【００１６】
好適な動作では、図３Ａに示すように、ピン３０７の組は最初伸長位置にあり、ウエハ９９はクリーニングチャンバ内に挿入された後ピン３０７の先端上に位置している（ステップ４００）。好ましくは、ピン３０７は、ピン３０７が伸びても、図３Ａに示すように、ウエハ９９がウエハプラテン３０２に接触しないような高さまで伸びる。このため、ピンは０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）の高さより高く伸びることが望ましい。また、ピンは、ピン３０７が伸びた状態でウエハ９９の下側９８の一部がプラテン３０２に接触している高さに伸びてもよい。
【００１７】
ウエハが一旦処理されるようになると、図３Ｂに示すように、ピン３０７は駆動されて係合位置まで降下される（ステップ４０２）。ピン３０７が係合位置に降下された後、ウエハ９９の外側エッジは、図３Ｂに示すように、ウエハプラテンに接触する。図３Ｂに示すように、次にウエハ９９の下側９８とウエハプラテン３０２の間に真空溝３０４を介して真空が印加される（ステップ４０４）。好ましくは、真空溝３０４を介して印加される圧力は、最初チャンバ内の圧力と共にウエハ９９上の圧力よりも大きい。ウエハ９９の下側９８とウエハ９９の上面の間の圧力の差は、図３Ｃに示すように、ウエハ９９を係合位置に着ける力であることが望ましい。処理チャンバは圧力が印加され、図３Ｃで矢印で示すように、高圧がウエハ９９の上側に印加される。チャンバに圧力が印加された後にはもはや真空溝３０４を介して真空が印加されないことも望ましい。いずれにしろ、真空は、ウエハ９９を着いた位置には引っ張らないが、チャンバに圧力がかけられている間はウエハをプラテン３０２上に単に止めて保持する。
【００１８】
図３Ｃに示すように吸引位置に着いた状態では、ウエハ９９の下側９８と共に底エッジ９７は、図３Ｃに示すように、ウエハプラテン３０２に完全に密着した状態である。特に、ウエハプラテン３０２の凹形状と共にウエハ９９の歪特性は、ウエハ９９を変形させ、ウエハプラテン３０２の凹形状に沿うようにさせる。高圧下でのウエハ９９の少しの変形は、ウエハ９９の底エッジ９７が凹状のウエハプラテン表面３０２に合うようにする。更に、高圧下でのウエハ９９の少しの変形は、ウエハ９９の下側９８をウエハプラテン３０２に密着させる。
【００１９】
ウエハ９９は、処理チャンバ内で、好ましくは高圧又は超臨界状態の下で処理される（ステップ４０６）。ウエハ９９とウエハプラテン３０２の間の密着は、上記のシールを発生する。ウエハ９９の底エッジ９７とウエハプラテン３０２との間のシールは、クリーニング化学物質のような流体物が処理中にウエハ９９とウエハプラテン３０２の間に移動するのを防止する。従って、ウエハ９９の底エッジ９７及び下側９８は、処理の間を通して乾燥した状態を維持する。
【００２０】
ウエハ９９の処理が完了すると、処理チャンバ内でウエハ９９に印加される圧力の印加は終了する（ステップ４０８）。これにより処理チャンバ内は排出され、任意の圧力に戻る。ウエハ９９に印加される高圧がなくなると、ウエハ９９の材料内の残留歪が緩和され、ウエハ９９は図３Ｂに示すような自然の形状に復帰する。好ましくは、ウエハプラテン３０２の凹状表面と共にウエハ９９の自然な形状は、ウエハ９９の下側９８及び底エッジ９７がもはやウエハプラテン３０２に密着しないようにする。これにより、これらの効果の組み合わせが、図３Ｂに示すように、ウエハ９９を係合位置に着いた状態から係合を解くようにされてすなわち「跳ね上がり」、さしあたってウエハプラテン３０２上に置かれたようにする。一旦ウエハ９９の印加された高圧が解除されると、図３Ａに示すように、ピン３０７は再び上昇し、ウエハ９９を真空チャックから離すように上昇させる（ステップ４１０）。このウエハプラテン３０２からのウエハ９９の上昇は、処理後にウエハ９９の下側にクリーニング助溶液が接触するのを防止する。
【００２１】
上記のように、本発明の真空チャックは、粗い又は滑らかな表面を有することができる。更に、好適な別の真空チャックは、粗い表面の下側９８を有するウエハ９９を保持するように形成される。粗い表面の下側９８は、ウエハ９９をウエハプラテンと一緒に保持する結合力の不足に起因して、ウエハ９９のウエハプラテンとの係合を解くのを助ける効果を有する。また、ウエハは滑らかな表面９８を有してもよく、それによりウエハ９９に高圧処理を行った後に、研磨された下側９８と滑らかなウエハプラテン表面との間の密着が、それらの間に結合を生成する。ウエハ９９とウエハプラテン２０２との間の結合は、ウエハ９９がウエハプラテン上の吸引されて着いた状態から自動的に離れるすなわち「跳ね上がる」ことがなくなる。しかし、ウエハ９９の下側９８は滑らかな表面を有しており、それによりウエハの滑らかな表面が本発明の真空チャックのウエハプラテンの滑らかな表面と密着する。
【００２２】
図４に示すように、真空チャック２００’は、好適な実施例の真空チャック３００と同様の凹状のウエハプラテン２０２’を有し、好適な真空チャック３００と同じように動作する。図４に示した真空チャック２００’は、ウエハプラテン２０２’内に形成された圧力プリナーム（空気だめ）２０５’を有する。圧力プリナーム２０５’は、圧力レギュレータ（図示せず）及びエアーコンプレッサのような圧力発生器（図示せず）に連結される。好ましくは、圧力プリナーム２０５’は、図４に示すように、ウエハプラテン２０２’上に、１つ以上の圧力溝２０５’として形成される。また、圧力プリナーム２０５’は、ウエハプラテン２０２’上又は真空チャック２００’上の他の位置に配置される個別の開口であってもよい。
【００２３】
圧力溝２０５’は、ウエハ９９がウエハプラテン２０２’と密着する時、ウエハ９９の下側９８に正の圧力を伝える。正の圧力は、ウエハ９９とウエハプラテン２０２’を一緒に保持する結合力を壊して解消するのに十分である。これにより、圧力溝２０５’を通して効果的に印加される圧力は、ウエハ９９をウエハプラテン２０２’から少し離す小さな力を印加する。ウエハ９９とウエハプラテン２０２’の間に印加される媒体は、圧縮気体であり、他の適当な媒体を使用することもできる。
【００２４】
更に、図４に示すように、真空チャック２００’は、ウエハプラテン２０２’上に配置された数個の円柱状の安定化ピン２２０’を有する。特に、安定化ピン２２０’は、ウエハプラテン２０２’の上に約０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）伸び、ウエハプラテン２０２’の中心から４５度の等間隔で配置されている。更に、安定化ピン２２０’は、ウエハプラテン２０２’の中心から、ピン２２０’がウエハ９９の配置と干渉しないような位置に配置される。安定化ピン２２０’は真空チャック２００’との関係で説明したが、どのような個数の安定化ピン２２０’が使用されてもよい。更に、安定化ピン２２０’は、どのような長さでウエハプラテン２０２’から伸びても、ウエハプラテン２０２’の中心に対してどのような角度で配置されてもよい。図４の安定化ピン２２０’は、正の圧力が圧力溝２０５’を通してウエハ９９の下側９８に印加される時又は高圧がウエハに印加される時に、ウエハ９９が側方に移動するのを制限する。これにより、安定化ピン２２０’は、ウエハ９９がウエハプラテン２０２’から外される時に、ウエハ９９の位置を維持する。安定化ピン２２０’は、どのような形状を有してもよく、図４に示す長方形のピンに限定されない。例えば、安定化ピン２２０’は、これに限定されるものではないが、バンプ、切り欠き、フランジ、円筒シリンダ、又は他の適当な形状を有することが可能である。
【００２５】
図５は、本発明による真空チャック２００’を利用する処理方法のフローチャートを示す。以下の処理方法は、例示のために図３Ａから図３Ｃの真空チャック３００に関連して説明されるが、図示した真空チャックに限定されるものではなく、以下に説明される。しかし、処理方法が好適な真空チャック（図２、図３Ａから図３Ｃ）に適用可能であることは明らかである。動作においては、図４に示すように、ピン２０７’の組が最初に伸長位置にあり、ウエハ９９はクリーニングチャンバ内に挿入された後ピン２０７’の上に配置される（ステップ５００）。
【００２６】
ウエハがピン２０７’の上に配置されると、ピン２０７’は係合位置まで降下される（ステップ５０２）。真空が真空溝２０４’を介してウエハ９９の下側９８とウエハプラテン２０２’の間に印加される（ステップ５０４）。ウエハ９９の下側９８とウエハ９９の上側の間の圧力差は、ウエハ９９をウエハプラテン２０２’の吸着位置に着かせるようにする。上記の説明した実施例における真空チャックにあるように、ウエハ９９の上側９８及び底表面９７は、処理中ウエハプラテン２０２’に完全に密着している。
【００２７】
ウエハ９９は、次に適切な高圧条件の下で処理チャンバ内で処理される（ステップ５０６）。ウエハ９９の外側エッジと内壁２１２’の間のシールは、クリーニング化学物質と同様に、処理中にウエハ９９とチャック２００’の間に流体物が移動してウエハの下側９８に移動するのを防止する。ウエハ９９の処理が完了すると、処理チャンバ内の圧力の印加が終了する（ステップ５０８）。こうして、処理チャンバ内は排出され、任意の圧力に戻る。
【００２８】
真空チャック２００’の動作において、正の圧力が圧力プリーナム２０５’を通してウエハ９９の下側９８とウエハプラテン２０２’の間に所定時間だけ印加される。また、ウエハ９９を真空チャック２００’から外れるのを助けるように、正の圧力が、ウエハ９９と真空チャック２００’の間のどのような位置に印加されてもよい。印加される圧力の量は、約１３．７８９５２Ｐａ（２ｐｓｉ）であるが、他の圧力でもよい。特に、正の圧力が約１．５秒の間印加されるが、他の時間期間でもよい。上記のように、圧力プリーナム２０５’からの正の圧力は、ウエハ９９をウエハプラテン２０２’から移動すなわち外し、ウエハ９９がそこから上げられるのを可能にする。安定化ピン２２０’は、正の圧力がウエハ９９の下側９８に印加されている間、ウエハ９９が側方に移動又は滑るのを制限する。
【００２９】
正の圧力が圧力プリーナム２０５’を通してウエハ９９とチャック２００’の間に印加されるのと連動して、ピン２０７が動作されて伸長位置まで伸び始める（ステップ５１２）。ピン２０７’が伸びるがウエハ９９の下側９８に接触する前に、正の圧力の印加が終了する（ステップ５１４）。特に、圧力プリーナム２０５’を通した正の圧力の印加は、ピン２０７’が上方へ移動するように駆動された後約０．５秒で終了するが、他の時間期間でもよい。その後、ピン２０７’は、ウエハ９９の下側９８に接触し、真空チャック２００’からウエハ９９を持ち上げる（ステップ５１６）。しかしながら、印加された圧力は終了する必要はなく、ウエハ９９を持ち上げるピン２０７’がある場合又は無い場合にも、プリーナム２０５’を通してウエハ９９の下側９８に圧力を印加し続けてもよいことに注目すべきである。
【００３０】
本発明の構成及び動作の原理の理解を容易にするように、詳細を記載した特別な実施例で、本発明を説明してきた。これまでの特別な実施例及びその詳細についての参照は、付属の請求項の範囲を制限することを意図していない。この技術分野の技術者には、発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、説明のために選択された実施例において変形例が可能であることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】図１Ａは、従来技術の真空チャックを概略的に示す斜視図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ウエハがその上に配置された従来技術の真空チャックの概略側面図を示す。
【図２】図２は、本発明による好適な真空チャックの斜視図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による、上昇した位置にあるウエハを有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による、その上に載せられたウエハを有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明による、引き込まれて着いた状態のウエハを有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図４】図４は、本発明による、圧力だめ（プリーナム）を有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図５】図５は、本発明による、真空チャックを利用する処理方法のフローチャートを示す。
【図６】図６は、本発明による、真空チャックを利用する処理方法のフローチャートを示す。
【技術分野】
【０００１】
関係出願
本特許出願は、２００３年８月１１日付けで出願された「高圧処理中にウエハを保持する真空チャック装置及び方法」という名称の米国特許出願番号10/639,224の米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権を主張し、ここではこの出願が参照される。
【０００２】
本発明は、一般的に高圧処理中にウエハを保持する真空チャック装置に関し、特にウエハプラテンを有する真空チャックで、処理中にウエハとウエハプラテンの間に物質が移動するのを防止するように形成された真空チャックに関する。
【背景技術】
【０００３】
高処理チャンバ内でシリコンウエハを処理する場合に、ウエハを保持する真空チャックを使用するのが普通である。図１Ａ及び図１Ｂは、従来の平坦な真空チャックを示す。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、従来の平坦な真空チャック１０は、ウエハ９９を保持するのに利用され、真空チャックのウエハ支持表面すなわちウエハプラテン１２に１つ以上の真空溝１４が加工されている。特に、真空溝すなわち溝１４は、ウエハ支持表面１２の中心に対して同心円状に位置している。更に、ウエハ９９を処理するためにウエハ支持表面１２上にウエハ９９を効果的に降下させると共に、ウエハ９９の処理が完了した後ウエハ支持表面１２からウエハ９９を上昇させるように、１組のピン１６がウエハ支持表面１２の中心付近に形成されている。従来、図１Ｂに示すように、ウエハ９９、好ましくはシリコンウエハは、ウエハ支持表面１２上に中心から同心円状に配置され、真空は真空溝すなわち溝１４を通してウエハの裏面９８に印加され、高圧処理の初期にウエハをその場に保持する。
【０００４】
真空溝１４の最大外側径は、ウエハ９９の外側直径より約２０ｍｍ小さい。ウエハと真空溝の外側直径の差は、おおよそ１０ｍｍであり、ウエハ９９の外側の底エッジ９７の周りに１０ｍｍのギャップが残る。上記のように、ウエハの裏面９８は、真空溝１４内で直径にわたって印加される真空にさらされると共に、チャンバの取り囲む圧力が真空溝１４の外側に直径にわたって印加される。高圧処理の間、クリーニング助溶剤が、処理チャンバ内の真空チャック１０及びウエハに印加される。１０ｍｍのギャップは処理における問題ではないが、高圧の超臨界クリーニング助溶剤又は他の物質は、図１Ｂにおいて矢印で示すように、ウエハ支持表面１２と外側底エッジ９７の間のこの１０ｍｍのギャップに移動することができ、その間で凝縮する。１０ｍｍのギャップ内での助溶剤の凝縮は、真空チャック又はウエハ上の凝縮した物質のビルドアップ（集積）を生じ得る。更に、凝縮した物質は、ウエハの下側９８上と共にウエハ支持表面１２上に残留物を生じ得て、ウエハ支持表面１２上の残留物は引き続いて行われる動作でのアライメントの問題を生じ得る。更に、凝縮された物質は、ウエハ９９及び処理チャンバを汚すと共にウエハの処理が完了した後のチャックからのウエハの容易な取り外しを妨げる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
必要とされていることは、ウエハを保持し、処理に含まれる助溶剤又は他の物質が処理中にウエハとウエハ支持表面との間に移動するのを防止できるように形成された真空チャックである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、真空チャックは、ウエハに高圧が印加された時に、ウエハをウエハプラテンに密着させてその間にシールを提供するように形成された凹状のウエハプラテンを有する。ウエハに高圧が印加される時に、ウエハはウエハプラテンとの係合位置にある。高圧により、ウエハの下側はウエハプラテンに密着した状態に保持される。真空チャックは、ウエハプラテンに形成された、ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える。真空チャックは、ウエハプラテンに形成されたピンの組みを更に備える。ピンは第１の位置と第２の位置との間を移動可能であり、ピンが第１の位置にある時には、ウエハはウエハプラテンから容易に取り外し可能である。ウエハの下側は粗くされるように形成され、それにより高圧の印加を終了した時に、ウエハがウエハプラテンとの係合を自動的に解くのを可能にする。また、ウエハの下側は滑らかな表面を有してもよい。真空チャックは、ウエハと真空チャックの間に所定時間量の間圧力を提供するための、圧力レギュレータに連結されたプリーナムを更に備え、この圧力は係合位置からのウエハの係合を解く。真空チャックは、ウエハプラテンから垂直に伸びてウエハの側方への移動を制限する複数の突起をさらに備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、処理中にウエハを保持するための真空チャックに関する。真空チャックは、窪んだ領域を備え、窪んだ領域の一部は、高圧下でウエハの一部と密着するように形成可能な凹状の表面を有する。ウエハに印加される高圧はウエハの一部と窪んだ領域の間のシール可能な係合を形成する。ウエハの下側は粗くされ、それにより高圧の印加を終了した時に、ウエハがウエハプラテンとの係合を自動的に解くのを可能にする。また、ウエハの下側は滑らかな表面を有してもよい。窪んだ領域は、ウエハの厚さの寸法と等しいかそれより小さな深さ寸法を有する。真空チャックは、窪んだ領域に形成され、ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える。真空チャックは、窪んだ領域に形成されたピンの組みを更に備える。ピンは、第１の位置と第２の位置との間を移動可能で、ピンが第１の位置にある時には、ウエハは窪んだ領域から容易に取り外し可能である。真空チャックは、内部に形成されると共に圧力レギュレータに連結されたプリーナムを更に備え、プリーナムは、ウエハと真空チャックの間に圧力を提供して、窪んだ領域からのウエハの係合を解く。真空チャックは、ウエハの側方への移動を制限するための窪んだ領域から垂直に伸びる複数の突起を更に備える。
【０００８】
本発明の別の態様は、処理中にウエハ寸法を有するウエハを保持する方法に関する。この方法は、ウエハを受けるために少なくとも一部が凹状の表面を有するウエハプラテンを有する真空チャックを提供する。この方法は、ウエハを真空チャック上に配置することも備える。この方法は、ウエハに高圧を印加することも備え、高圧はウエハの少なくとも一部を凹状の表面に密着させてシール可能な係合を形成する。この方法は、ウエハを高圧下で処理することも備える。この方法は、ウエハに高圧を印加することを備え、高圧はウエハの外側エッジをウエハとのシール可能に係合する。シール可能な係合は、ウエハの外側エッジとウエハプラテンの間に物質が入るのを防止する。配置するステップは、ウエハの外側エッジの一部がウエハプラテンと密着するまでウエハを真空チャック上に降下させることを備える。高圧印加するステップは、ウエハの下側に真空を印加することを更に備える。真空は、ウエハの下側をウエハプラテンに密着させる。この方法は、ウエハへ印加される高圧の印加を停止するステップを更に備える。この方法は、真空チャックからウエハを取り外すステップを更に備える。好ましくは、ウエハを取り外すステップは、高圧の印加終了後に、ウエハプラテンからのウエハの係合を自動的に解くことを更に備える。また、ウエハを取り外すステップは、ウエハと真空チャックの間に所定時間量圧力を印加してウエハをウエハプラテンから持ち上げることを更に備える。取り外す別のステップは、持ち上げる手段がウエハの下側に接触する前に、ウエハと真空チャックの間への圧力の印加を終了し、そしてウエハをウエハプラテンから持ち上げることを、更に備える。この方法は、ウエハの外側エッジがチャックの上面に接触した後、ウエハを真空チャックから上昇させるステップを更に備える。
【０００９】
他の特徴及び利点は、以下の説明及び議論から、この技術分野の技術者には明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２は、本発明による好適な真空チャックの斜視図を示す。図２に示すように、本発明の真空チャック３００は、外側表面３１２を有し、そしてウエハプラテン３０２、真空溝３０４及びウエハプラテン３０２の中心付近に配置された上昇／下降ピン３０６の組を有する。真空チャック３００は、好適には２００ｍｍの直径を有するウエハを保持する。また、真空チャック３００は、３００ｍｍの直径又は他の大きさの直径を有するウエハを保持するものでもよい。ここでの特徴は、本発明を適切に述べて説明するための誇張した形で本発明の特徴を示しており、その尺度ではないことに注目すべきである。好ましくは、本発明の真空チャックは、シリコンウエハを保持するのに使用される。しかしながら、この技術分野の通常の技術者には、ウエハが、変形されたシリコン又は変形するのに適当な弾性を有する他の材料から作られ、印加される高圧に応じて適切な歪が期待されるならばよいことが明らかである。
【００１１】
本発明の好適な真空チャック３００は、図２に示すように、少なくとも１つの真空溝３０４を有する。真空溝３０４は、高圧条件の下で処理されるウエハ９９の直径より小さい直径を有する。更に、真空溝３０４は、１．２７ｍｍ（０．０５０インチ）の最小深さ及び０．２５４−０．７６２ｍｍ（０．０１０−０．０３０インチ）の広さ範囲を有する。しかしながら、この範囲の内側及び外側の真空溝３０４の他の大きさも、可能であることが期待できる。いずれにしろ、１つ以上の真空溝がウエハプラテン３０２の上に形成され、多重の真空溝はウエハプラテン３０２の中心から同心円状に形成される。しかしながら、半導体ウエハがウエハプラテン３０２上に十分に保持され、真空領域３０４において印加される真空により生じる力を損なわないように、真空溝３０４の最大直径が半導体ウエハの外側の直径に等しいことに着目すべきである。真空生成装置（図示せず）は、真空溝３０４に連結され、真空溝３０４を介して印加される吸引力がウエハ９９の底表面すなわち下側９８に対して生じる。真空圧力だめ（プリーナム）３１０を介してウエハ９９の底表面９８に印加される吸引力は、ウエハ９９を保持領域３０６に固定するのを助ける。いずれにしろ、多重真空ポート及びラインが使用され、真空溝３０４に連結される。
【００１２】
図示のように、真空チャック３００は、ピン開口３０６内に位置したピン３０７の組を有する。ピンは、図３Ｂ及び図３Ｃに示す係合位置と、図３Ａに示す伸長位置の間を移動する。図３Ａに示すように、伸長位置では、ピン３０７の組は、ウエハ９９の下側９８に接触して、真空チャック３００の上でウエハ９９を支持する。ピン３０７は、好ましくはウエハが処理チャンバ内で処理される前後に伸長位置にある。図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、係合位置では、ピンはピン開口３０６内に位置し、ウエハ９９の下側９８とは接触しない。
【００１３】
図３Ｃに示すように、真空チャック３００のウエハプラテン３０２は、処理中にウエハ９９の下側９８を受けて保持する。好ましくは、ウエハプラテン１０２は、研磨された滑らか表面を有する。また、ウエハプラテン１０２は、粗い表面を有することもある。好適な実施例では、図２及び図３Ａ−３Ｃに示すように、ウエハプラテン３０２は、ウエハ９９とのインターフェース表面として真空チャック３００を横切り、皿状のすなわち凹状の表面を有する湾曲した表面を有する。図２及び図３Ａ−３Ｃに示すように、真空チャックの窪んだ領域については、真空チャック３００の外側表面３１２が、ウエハプラテン３０２の中間部分より大きな高さを有する。特に、外側表面３１２は、ウエハプラテン３０２の中間すなわち中心部分より、０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）高いことが好ましい。外側表面３１２と窪んだ領域の凹部分の中心との間での距離は、ウエハの厚さより大きいことが望ましい。いずれにしろ、外側表面３１２と窪んだ領域の凹部分の中心との間での距離は、ウエハの厚さと実質的に等しい。また、外側表面３１２は、ウエハプラテン３０２に対して他の適当な高さであればよい。図２のウエハプラテンは完全に凹状であるとして示されているが、ウエハの下側とインターフェースするように形成されたプラテンの領域が凹状であると理解される。従って、くぼみ全体が凹状である必要はない。
【００１４】
ウエハプラテン３０２の湾曲した皿状の形状は、高圧条件下でウエハ９９と真空チャック３００との間に効果的にシールを生じる。湾曲したプラテン３０２のシール性能に加えて、凹状のウエハプラテン３０２は、以下に説明するように、チャンバ（図示せず）内にもはや高圧が存在しない時には、ウエハ９９を載置した位置から自動的に引き離すのを補助する。図３Ｃに示すように、高圧がウエハ９９の上及び／又は下から印加される時、ウエハ９９は残留歪を受け、湾曲したウエハプラテン３０２の形状に沿うように変形する。これにより、図３Ｃに示すように、高圧が印加された状態では、ウエハ９９は決められた載置位置にあり、ウエハ９９の下側９８と共に底エッジ９７は、ウエハプラテン３０２に密着した状態になる。高圧力により生じるウエハ９９の変形は、ウエハ９９とウエハプラテン３０２の間にシールを発生させる。特に、ウエハ９９が高圧下で変形する時には、ウエハ９９の底エッジ９７が湾曲したウエハプラテン３０２に適合及び合うため、シールが生成される。これにより、ウエハ９９の底エッジ９７とウエハプラテン３０２の間に生成されるシールは、処理中に、助溶剤又は他の流体のような物質がウエハ９９とプラテン３０２の間に移動すなわち入らないようにするのを可能にする。圧力が終了した後は、ウエハ９９がもはや湾曲したウエハプラテン３０２と密着した状態でなくなるので、シールは一時的なものである。
【００１５】
図３Ａは、本発明による、上昇した位置にあるウエハ９９を有する好適な真空チャック３００の概略側面図を示す。更に、図３Ｂは、本発明による、その上に載せられた非係合位置にあるウエハ９９を有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。更に、図３Ｃは、本発明による、引き込まれて着いた状態のウエハ９９を有する別の真空チャックの概略側面図を示す。更に、図５は、図３Ａ−３Ｃに関する好適な実施例の真空チャックを利用する処理方法のフローチャートを示す。図５に関して説明するプロセスは、以下に説明する他の実施例にも適用可能であることに注目すべきである。
【００１６】
好適な動作では、図３Ａに示すように、ピン３０７の組は最初伸長位置にあり、ウエハ９９はクリーニングチャンバ内に挿入された後ピン３０７の先端上に位置している（ステップ４００）。好ましくは、ピン３０７は、ピン３０７が伸びても、図３Ａに示すように、ウエハ９９がウエハプラテン３０２に接触しないような高さまで伸びる。このため、ピンは０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）の高さより高く伸びることが望ましい。また、ピンは、ピン３０７が伸びた状態でウエハ９９の下側９８の一部がプラテン３０２に接触している高さに伸びてもよい。
【００１７】
ウエハが一旦処理されるようになると、図３Ｂに示すように、ピン３０７は駆動されて係合位置まで降下される（ステップ４０２）。ピン３０７が係合位置に降下された後、ウエハ９９の外側エッジは、図３Ｂに示すように、ウエハプラテンに接触する。図３Ｂに示すように、次にウエハ９９の下側９８とウエハプラテン３０２の間に真空溝３０４を介して真空が印加される（ステップ４０４）。好ましくは、真空溝３０４を介して印加される圧力は、最初チャンバ内の圧力と共にウエハ９９上の圧力よりも大きい。ウエハ９９の下側９８とウエハ９９の上面の間の圧力の差は、図３Ｃに示すように、ウエハ９９を係合位置に着ける力であることが望ましい。処理チャンバは圧力が印加され、図３Ｃで矢印で示すように、高圧がウエハ９９の上側に印加される。チャンバに圧力が印加された後にはもはや真空溝３０４を介して真空が印加されないことも望ましい。いずれにしろ、真空は、ウエハ９９を着いた位置には引っ張らないが、チャンバに圧力がかけられている間はウエハをプラテン３０２上に単に止めて保持する。
【００１８】
図３Ｃに示すように吸引位置に着いた状態では、ウエハ９９の下側９８と共に底エッジ９７は、図３Ｃに示すように、ウエハプラテン３０２に完全に密着した状態である。特に、ウエハプラテン３０２の凹形状と共にウエハ９９の歪特性は、ウエハ９９を変形させ、ウエハプラテン３０２の凹形状に沿うようにさせる。高圧下でのウエハ９９の少しの変形は、ウエハ９９の底エッジ９７が凹状のウエハプラテン表面３０２に合うようにする。更に、高圧下でのウエハ９９の少しの変形は、ウエハ９９の下側９８をウエハプラテン３０２に密着させる。
【００１９】
ウエハ９９は、処理チャンバ内で、好ましくは高圧又は超臨界状態の下で処理される（ステップ４０６）。ウエハ９９とウエハプラテン３０２の間の密着は、上記のシールを発生する。ウエハ９９の底エッジ９７とウエハプラテン３０２との間のシールは、クリーニング化学物質のような流体物が処理中にウエハ９９とウエハプラテン３０２の間に移動するのを防止する。従って、ウエハ９９の底エッジ９７及び下側９８は、処理の間を通して乾燥した状態を維持する。
【００２０】
ウエハ９９の処理が完了すると、処理チャンバ内でウエハ９９に印加される圧力の印加は終了する（ステップ４０８）。これにより処理チャンバ内は排出され、任意の圧力に戻る。ウエハ９９に印加される高圧がなくなると、ウエハ９９の材料内の残留歪が緩和され、ウエハ９９は図３Ｂに示すような自然の形状に復帰する。好ましくは、ウエハプラテン３０２の凹状表面と共にウエハ９９の自然な形状は、ウエハ９９の下側９８及び底エッジ９７がもはやウエハプラテン３０２に密着しないようにする。これにより、これらの効果の組み合わせが、図３Ｂに示すように、ウエハ９９を係合位置に着いた状態から係合を解くようにされてすなわち「跳ね上がり」、さしあたってウエハプラテン３０２上に置かれたようにする。一旦ウエハ９９の印加された高圧が解除されると、図３Ａに示すように、ピン３０７は再び上昇し、ウエハ９９を真空チャックから離すように上昇させる（ステップ４１０）。このウエハプラテン３０２からのウエハ９９の上昇は、処理後にウエハ９９の下側にクリーニング助溶液が接触するのを防止する。
【００２１】
上記のように、本発明の真空チャックは、粗い又は滑らかな表面を有することができる。更に、好適な別の真空チャックは、粗い表面の下側９８を有するウエハ９９を保持するように形成される。粗い表面の下側９８は、ウエハ９９をウエハプラテンと一緒に保持する結合力の不足に起因して、ウエハ９９のウエハプラテンとの係合を解くのを助ける効果を有する。また、ウエハは滑らかな表面９８を有してもよく、それによりウエハ９９に高圧処理を行った後に、研磨された下側９８と滑らかなウエハプラテン表面との間の密着が、それらの間に結合を生成する。ウエハ９９とウエハプラテン２０２との間の結合は、ウエハ９９がウエハプラテン上の吸引されて着いた状態から自動的に離れるすなわち「跳ね上がる」ことがなくなる。しかし、ウエハ９９の下側９８は滑らかな表面を有しており、それによりウエハの滑らかな表面が本発明の真空チャックのウエハプラテンの滑らかな表面と密着する。
【００２２】
図４に示すように、真空チャック２００’は、好適な実施例の真空チャック３００と同様の凹状のウエハプラテン２０２’を有し、好適な真空チャック３００と同じように動作する。図４に示した真空チャック２００’は、ウエハプラテン２０２’内に形成された圧力プリナーム（空気だめ）２０５’を有する。圧力プリナーム２０５’は、圧力レギュレータ（図示せず）及びエアーコンプレッサのような圧力発生器（図示せず）に連結される。好ましくは、圧力プリナーム２０５’は、図４に示すように、ウエハプラテン２０２’上に、１つ以上の圧力溝２０５’として形成される。また、圧力プリナーム２０５’は、ウエハプラテン２０２’上又は真空チャック２００’上の他の位置に配置される個別の開口であってもよい。
【００２３】
圧力溝２０５’は、ウエハ９９がウエハプラテン２０２’と密着する時、ウエハ９９の下側９８に正の圧力を伝える。正の圧力は、ウエハ９９とウエハプラテン２０２’を一緒に保持する結合力を壊して解消するのに十分である。これにより、圧力溝２０５’を通して効果的に印加される圧力は、ウエハ９９をウエハプラテン２０２’から少し離す小さな力を印加する。ウエハ９９とウエハプラテン２０２’の間に印加される媒体は、圧縮気体であり、他の適当な媒体を使用することもできる。
【００２４】
更に、図４に示すように、真空チャック２００’は、ウエハプラテン２０２’上に配置された数個の円柱状の安定化ピン２２０’を有する。特に、安定化ピン２２０’は、ウエハプラテン２０２’の上に約０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）伸び、ウエハプラテン２０２’の中心から４５度の等間隔で配置されている。更に、安定化ピン２２０’は、ウエハプラテン２０２’の中心から、ピン２２０’がウエハ９９の配置と干渉しないような位置に配置される。安定化ピン２２０’は真空チャック２００’との関係で説明したが、どのような個数の安定化ピン２２０’が使用されてもよい。更に、安定化ピン２２０’は、どのような長さでウエハプラテン２０２’から伸びても、ウエハプラテン２０２’の中心に対してどのような角度で配置されてもよい。図４の安定化ピン２２０’は、正の圧力が圧力溝２０５’を通してウエハ９９の下側９８に印加される時又は高圧がウエハに印加される時に、ウエハ９９が側方に移動するのを制限する。これにより、安定化ピン２２０’は、ウエハ９９がウエハプラテン２０２’から外される時に、ウエハ９９の位置を維持する。安定化ピン２２０’は、どのような形状を有してもよく、図４に示す長方形のピンに限定されない。例えば、安定化ピン２２０’は、これに限定されるものではないが、バンプ、切り欠き、フランジ、円筒シリンダ、又は他の適当な形状を有することが可能である。
【００２５】
図５は、本発明による真空チャック２００’を利用する処理方法のフローチャートを示す。以下の処理方法は、例示のために図３Ａから図３Ｃの真空チャック３００に関連して説明されるが、図示した真空チャックに限定されるものではなく、以下に説明される。しかし、処理方法が好適な真空チャック（図２、図３Ａから図３Ｃ）に適用可能であることは明らかである。動作においては、図４に示すように、ピン２０７’の組が最初に伸長位置にあり、ウエハ９９はクリーニングチャンバ内に挿入された後ピン２０７’の上に配置される（ステップ５００）。
【００２６】
ウエハがピン２０７’の上に配置されると、ピン２０７’は係合位置まで降下される（ステップ５０２）。真空が真空溝２０４’を介してウエハ９９の下側９８とウエハプラテン２０２’の間に印加される（ステップ５０４）。ウエハ９９の下側９８とウエハ９９の上側の間の圧力差は、ウエハ９９をウエハプラテン２０２’の吸着位置に着かせるようにする。上記の説明した実施例における真空チャックにあるように、ウエハ９９の上側９８及び底表面９７は、処理中ウエハプラテン２０２’に完全に密着している。
【００２７】
ウエハ９９は、次に適切な高圧条件の下で処理チャンバ内で処理される（ステップ５０６）。ウエハ９９の外側エッジと内壁２１２’の間のシールは、クリーニング化学物質と同様に、処理中にウエハ９９とチャック２００’の間に流体物が移動してウエハの下側９８に移動するのを防止する。ウエハ９９の処理が完了すると、処理チャンバ内の圧力の印加が終了する（ステップ５０８）。こうして、処理チャンバ内は排出され、任意の圧力に戻る。
【００２８】
真空チャック２００’の動作において、正の圧力が圧力プリーナム２０５’を通してウエハ９９の下側９８とウエハプラテン２０２’の間に所定時間だけ印加される。また、ウエハ９９を真空チャック２００’から外れるのを助けるように、正の圧力が、ウエハ９９と真空チャック２００’の間のどのような位置に印加されてもよい。印加される圧力の量は、約１３．７８９５２Ｐａ（２ｐｓｉ）であるが、他の圧力でもよい。特に、正の圧力が約１．５秒の間印加されるが、他の時間期間でもよい。上記のように、圧力プリーナム２０５’からの正の圧力は、ウエハ９９をウエハプラテン２０２’から移動すなわち外し、ウエハ９９がそこから上げられるのを可能にする。安定化ピン２２０’は、正の圧力がウエハ９９の下側９８に印加されている間、ウエハ９９が側方に移動又は滑るのを制限する。
【００２９】
正の圧力が圧力プリーナム２０５’を通してウエハ９９とチャック２００’の間に印加されるのと連動して、ピン２０７が動作されて伸長位置まで伸び始める（ステップ５１２）。ピン２０７’が伸びるがウエハ９９の下側９８に接触する前に、正の圧力の印加が終了する（ステップ５１４）。特に、圧力プリーナム２０５’を通した正の圧力の印加は、ピン２０７’が上方へ移動するように駆動された後約０．５秒で終了するが、他の時間期間でもよい。その後、ピン２０７’は、ウエハ９９の下側９８に接触し、真空チャック２００’からウエハ９９を持ち上げる（ステップ５１６）。しかしながら、印加された圧力は終了する必要はなく、ウエハ９９を持ち上げるピン２０７’がある場合又は無い場合にも、プリーナム２０５’を通してウエハ９９の下側９８に圧力を印加し続けてもよいことに注目すべきである。
【００３０】
本発明の構成及び動作の原理の理解を容易にするように、詳細を記載した特別な実施例で、本発明を説明してきた。これまでの特別な実施例及びその詳細についての参照は、付属の請求項の範囲を制限することを意図していない。この技術分野の技術者には、発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、説明のために選択された実施例において変形例が可能であることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】図１Ａは、従来技術の真空チャックを概略的に示す斜視図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ウエハがその上に配置された従来技術の真空チャックの概略側面図を示す。
【図２】図２は、本発明による好適な真空チャックの斜視図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による、上昇した位置にあるウエハを有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による、その上に載せられたウエハを有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明による、引き込まれて着いた状態のウエハを有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図４】図４は、本発明による、圧力だめ（プリーナム）を有する好適な真空チャックの概略側面図を示す。
【図５】図５は、本発明による、真空チャックを利用する処理方法のフローチャートを示す。
【図６】図６は、本発明による、真空チャックを利用する処理方法のフローチャートを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の高さの外側エッジ表面と、密着してウエハを保持するウエハプラテンと、を有する真空チャックであって、
前記ウエハプラテンは前記第１の高さより低く、
高圧が印加された状態下で、前記ウエハプラテンの一部は、前記ウエハプラテンと前記ウエハの外側エッジの間に流体が入るのを防止するように形成された実質的に凹状の形状を有する、真空チャック。
【請求項２】
前記ウエハの少なくとも一部は、前記高圧により前記ウエハプラテンに密着される請求項１に記載の真空チャック。
【請求項３】
前記ウエハの少なくとも一部が密着している時、前記ウエハは前記ウエハプラテンとの係合位置にいる請求項２に記載の真空チャック。
【請求項４】
前記印加された高圧は、前記ウエハを変形させて前記ウエハプラテンに沿うようにする請求項１に記載の真空チャック。
【請求項５】
前記印加された高圧は、前記ウエハの前記外側エッジを前記ウエハプラテンに合わせる請求項１に記載の真空チャック。
【請求項６】
前記ウエハプラテンに形成された、前記ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える請求項１に記載の真空チャック。
【請求項７】
前記ウエハプラテンに形成され、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なピンの組みを更に備え、
前記ピンが前記第１の位置にある時には、前記ウエハは前記ウエハプラテンから容易に取り外し可能である請求項１に記載の真空チャック。
【請求項８】
前記ウエハの下側は粗くされている請求項１に記載の真空チャック。
【請求項９】
前記ウエハの下側は滑らかな表面を有する請求項１に記載の真空チャック。
【請求項１０】
前記ウエハと前記真空チャックの間に正の圧力を提供するためのプリーナムを更に備え、前記圧力は前記係合位置からの前記ウエハの係合を解き、前記プリーナムは圧力レギュレータに連結されている請求項２に記載の真空チャック。
【請求項１１】
前記ウエハの側方への移動を制限するための複数の突起をさらに備え、前記複数の突起は前記ウエハプラテンから垂直に伸びている請求項１に記載の真空チャック。
【請求項１２】
処理中にウエハを保持するための真空チャックであって、
窪んだ領域を備え、前記窪んだ領域の一部は、高圧下で前記ウエハの一部と密着するように形成可能な凹状の表面を有し、
前記ウエハに印加される高圧は前記ウエハの一部と前記窪んだ領域の間のシール可能な係合を形成する真空チャック。
【請求項１３】
前記ウエハの下側は、前記高圧により前記窪んだ領域に密着するようにされる請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１４】
前記ウエハの外側エッジは、前記高圧により前記窪んだ領域に密着される請求項１３に記載の真空チャック。
【請求項１５】
前記窪んだ領域は、前記ウエハの厚さの寸法より大きな深さ寸法を有する請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１６】
前記窪んだ領域は、前記ウエハの厚さの寸法と実質的に同じ深さ寸法を有する請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１７】
前記窪んだ領域に形成され、前記ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える請求項１３に記載の真空チャック。
【請求項１８】
前記窪んだ領域に形成され、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なピンの組みを更に備え、
前記ピンが前記第１の位置にある時には、前記ウエハは前記窪んだ領域から容易に取り外し可能である請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１９】
前記ウエハの下側は粗くされている請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項２０】
前記ウエハの下側は滑らかな表面を有する請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項２１】
内部に形成されたプリーナムを更に備え、前記プリーナムは、前記ウエハと前記真空チャックの間に正の圧力を提供して、前記窪んだ領域からの前記ウエハの係合を解き、前記プリーナムは圧力レギュレータに連結されている請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項２２】
前記正の圧力は、前記ウエハと前記真空チャックの間に所定時間提供される請求項２１に記載の真空チャック。
【請求項２３】
前記ウエハの側方への移動を制限するための複数の突起を更に備え、前記複数の突起は前記窪んだ領域から垂直に伸びている請求項１２記載の真空チャック。
【請求項２４】
処理中にウエハ寸法を有するウエハを保持する方法であって、
ａ．前記ウエハを受けるために、少なくとも一部が凹状の表面を有するウエハプラテンを有する真空チャックを提供するステップと、
ｂ．前記ウエハを前記真空チャック上に配置するステップと、
ｃ．前記ウエハに高圧を印加し、前記高圧は前記ウエハの少なくとも一部を前記凹状の表面に密着させてシール可能な係合を形成するステップと、
ｄ．前記ウエハを高圧下で処理するステップと、を備える方法。
【請求項２５】
高圧を印加する前記ステップは、前記ウエハの下側に真空を印加することを更に備え、前記真空は前記ウエハの下側を前記ウエハプラテンに密着させる請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記シール可能な係合は、前記ウエハの外側エッジと前記ウエハプラテンの間に物質が入るのを防止する請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記ウエハに印加される前記高圧の印加を終了するステップを更に備える請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記ウエハを前記真空チャックから取り外すステップを更に備える請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ウエハを取り外すステップは、前記高圧の印加終了後に、前記ウエハプラテンとのシール可能な係合位置からの前記ウエハの係合を自動的に解くことを更に備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ウエハを前記真空チャックから外して上昇させるステップを更に備える請求項２９８に記載の方法。
【請求項３１】
前記ウエハを取り外すステップは、
ａ．前記ウエハと前記真空チャックの間に圧力を所定時間量印加し、
ｂ．前記ウエハプラテンから前記ウエハを持ち上げる手段を駆動し、
ｃ．前記持ち上げる手段が前記ウエハの下側に接触する前に、前記ウエハと前記真空チャックの間への圧力の印加を終了し、そして
ｄ．前記ウエハを前記ウエハプラテンから持ち上げることを、
更に備える請求項２８に記載の方法。
【請求項１】
第１の高さの外側エッジ表面と、密着してウエハを保持するウエハプラテンと、を有する真空チャックであって、
前記ウエハプラテンは前記第１の高さより低く、
高圧が印加された状態下で、前記ウエハプラテンの一部は、前記ウエハプラテンと前記ウエハの外側エッジの間に流体が入るのを防止するように形成された実質的に凹状の形状を有する、真空チャック。
【請求項２】
前記ウエハの少なくとも一部は、前記高圧により前記ウエハプラテンに密着される請求項１に記載の真空チャック。
【請求項３】
前記ウエハの少なくとも一部が密着している時、前記ウエハは前記ウエハプラテンとの係合位置にいる請求項２に記載の真空チャック。
【請求項４】
前記印加された高圧は、前記ウエハを変形させて前記ウエハプラテンに沿うようにする請求項１に記載の真空チャック。
【請求項５】
前記印加された高圧は、前記ウエハの前記外側エッジを前記ウエハプラテンに合わせる請求項１に記載の真空チャック。
【請求項６】
前記ウエハプラテンに形成された、前記ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える請求項１に記載の真空チャック。
【請求項７】
前記ウエハプラテンに形成され、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なピンの組みを更に備え、
前記ピンが前記第１の位置にある時には、前記ウエハは前記ウエハプラテンから容易に取り外し可能である請求項１に記載の真空チャック。
【請求項８】
前記ウエハの下側は粗くされている請求項１に記載の真空チャック。
【請求項９】
前記ウエハの下側は滑らかな表面を有する請求項１に記載の真空チャック。
【請求項１０】
前記ウエハと前記真空チャックの間に正の圧力を提供するためのプリーナムを更に備え、前記圧力は前記係合位置からの前記ウエハの係合を解き、前記プリーナムは圧力レギュレータに連結されている請求項２に記載の真空チャック。
【請求項１１】
前記ウエハの側方への移動を制限するための複数の突起をさらに備え、前記複数の突起は前記ウエハプラテンから垂直に伸びている請求項１に記載の真空チャック。
【請求項１２】
処理中にウエハを保持するための真空チャックであって、
窪んだ領域を備え、前記窪んだ領域の一部は、高圧下で前記ウエハの一部と密着するように形成可能な凹状の表面を有し、
前記ウエハに印加される高圧は前記ウエハの一部と前記窪んだ領域の間のシール可能な係合を形成する真空チャック。
【請求項１３】
前記ウエハの下側は、前記高圧により前記窪んだ領域に密着するようにされる請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１４】
前記ウエハの外側エッジは、前記高圧により前記窪んだ領域に密着される請求項１３に記載の真空チャック。
【請求項１５】
前記窪んだ領域は、前記ウエハの厚さの寸法より大きな深さ寸法を有する請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１６】
前記窪んだ領域は、前記ウエハの厚さの寸法と実質的に同じ深さ寸法を有する請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１７】
前記窪んだ領域に形成され、前記ウエハの下側に真空を印加するための溝を更に備える請求項１３に記載の真空チャック。
【請求項１８】
前記窪んだ領域に形成され、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なピンの組みを更に備え、
前記ピンが前記第１の位置にある時には、前記ウエハは前記窪んだ領域から容易に取り外し可能である請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項１９】
前記ウエハの下側は粗くされている請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項２０】
前記ウエハの下側は滑らかな表面を有する請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項２１】
内部に形成されたプリーナムを更に備え、前記プリーナムは、前記ウエハと前記真空チャックの間に正の圧力を提供して、前記窪んだ領域からの前記ウエハの係合を解き、前記プリーナムは圧力レギュレータに連結されている請求項１２に記載の真空チャック。
【請求項２２】
前記正の圧力は、前記ウエハと前記真空チャックの間に所定時間提供される請求項２１に記載の真空チャック。
【請求項２３】
前記ウエハの側方への移動を制限するための複数の突起を更に備え、前記複数の突起は前記窪んだ領域から垂直に伸びている請求項１２記載の真空チャック。
【請求項２４】
処理中にウエハ寸法を有するウエハを保持する方法であって、
ａ．前記ウエハを受けるために、少なくとも一部が凹状の表面を有するウエハプラテンを有する真空チャックを提供するステップと、
ｂ．前記ウエハを前記真空チャック上に配置するステップと、
ｃ．前記ウエハに高圧を印加し、前記高圧は前記ウエハの少なくとも一部を前記凹状の表面に密着させてシール可能な係合を形成するステップと、
ｄ．前記ウエハを高圧下で処理するステップと、を備える方法。
【請求項２５】
高圧を印加する前記ステップは、前記ウエハの下側に真空を印加することを更に備え、前記真空は前記ウエハの下側を前記ウエハプラテンに密着させる請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記シール可能な係合は、前記ウエハの外側エッジと前記ウエハプラテンの間に物質が入るのを防止する請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記ウエハに印加される前記高圧の印加を終了するステップを更に備える請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記ウエハを前記真空チャックから取り外すステップを更に備える請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ウエハを取り外すステップは、前記高圧の印加終了後に、前記ウエハプラテンとのシール可能な係合位置からの前記ウエハの係合を自動的に解くことを更に備える請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ウエハを前記真空チャックから外して上昇させるステップを更に備える請求項２９８に記載の方法。
【請求項３１】
前記ウエハを取り外すステップは、
ａ．前記ウエハと前記真空チャックの間に圧力を所定時間量印加し、
ｂ．前記ウエハプラテンから前記ウエハを持ち上げる手段を駆動し、
ｃ．前記持ち上げる手段が前記ウエハの下側に接触する前に、前記ウエハと前記真空チャックの間への圧力の印加を終了し、そして
ｄ．前記ウエハを前記ウエハプラテンから持ち上げることを、
更に備える請求項２８に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００７−５０２５３８（Ｐ２００７−５０２５３８Ａ）
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２３１９７（Ｐ２００６−５２３１９７）
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２２４５９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１８８７０
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１２日（２００４．７．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２２４５９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１８８７０
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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