JP2002246354A - ウエ−ハの処理方法及びそれに用いるメカニカルチャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエ−ハの上面に薬液を含む処理流を噴射し
て処理を行うウエ−ハの処理方法及びそれに用いるメカ
ニカルチャック装置において、薬液や薬液ガスがウエ−
ハの裏面に及ばないようにする。 【解決手段】 チャックベ−ス（２）上に支持されたウ
エ−ハ（３）の裏面に近接するように可動リング(12)を
設ける。この可動リング(12)をウエ−ハの裏面の周縁部
に約0.２〜１mm近接させ、微細間隙(15)を形成する。チ
ャックベ−ス（２）の中央部から純水をウエ−ハ裏面に
向けて供給し、上記微細間隙(15)に純水を満たした状態
でウエ−ハの処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング処理や
洗浄処理等のウエ−ハの処理方法及びそれに用いるメカ
ニカルチャック装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるエッチング処理
や洗浄処理としてスピンエッチングやスピン洗浄が知ら
れている。この処理では、ウエ−ハをチャックで保持し
てその表面に各種の薬液を含む処理液を噴射して処理を
行うが、ウエ−ハの裏面側に形成された成膜等が薬液ガ
スによりくもりを生じることがある。

【０００３】スピンチャックに用いられるチャックとし
て真空チャック装置やメカニカルチャック装置が知られ
ているが、このメカニカルチャック装置においては、適
宜の搬送手段によりウエ−ハをチャックの支承面上に搬
入し、処理後にウエ−ハを外部に搬出するよう構成され
ている。そのため該搬送手段の搬送ア−ムを受け入れる
ための空間がチャックベ−スとウエ−ハの裏面間に形成
されている。通常、この空間は約１０mm若しくはそれ以
上あるので、ウエ−ハの表面にスプレ−した上記薬液や
それから発生した薬液ガス等がウエ−ハの周縁を伝って
裏面にまわり込み、該裏面を汚染することが知られてい
る。

【０００４】そのような問題を生じないようにするた
め、ウエ−ハの裏面側に純水や窒素ガス等を供給してウ
エ−ハの裏面に上記薬液等がまわり込まないようにして
いる。しかし、上述のように、ウエ−ハの裏面とチャッ
クベ−スの間には、比較的大きな空間が形成されている
ので、上記チャックベ−スを回転すると、周辺の空気が
チャックベ−スに沿って外周縁から該チャックベ−スの
中心部に向かって吸引され、さらにウエ−ハの裏面に向
う上記純水等の流れに沿って中心部からウエ−ハの外周
縁方向へ流れるという空気流を生じる現象がみられる。
その結果、上記薬液や薬液ガスは、この空気流に乗って
積極的にウエ−ハの裏面側に吸引されることになる。一
方、上記純水等は中央部から周縁部に拡散して広がる
が、周縁部まで充分に行き渡らないことがあり、特にウ
エ−ハの周縁部の保護が不充分になり、依然としてウエ
−ハ裏面に形成された成膜の周縁部等にくもりを生じる
ことがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
上記のようなメカニカルチャック装置を用いてウエ−ハ
の処理を行う場合、ウエ−ハの表面側に噴射した薬液や
それから生じた薬液ガスがウエ−ハの裏面、特に周縁部
等に影響を与えないようにしたウエ−ハの処理方法及び
それに用いるメカニカルチャック装置を提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述したようにウエ−ハ
の表面側に供給した薬液による薬液ガスがウエ−ハの裏
面に影響を与えないようにするには、上記吸引流が生じ
ないようにするか、若しくは吸引流が生じても上記ウエ
−ハの裏面に及ばないようにすればよい。そのような知
見に基づき、本発明によれば、ウエ−ハをチャックベ−
ス上のチャックに支持し該ウエ−ハの上面に処理液を噴
射して処理を行うようにしたウエ−ハの処理方法におい
て、上記ウエ−ハの裏面周縁部に、保護流体を容易に満
たすことができる微細間隙を形成し、該保護流体でウエ
−ハの裏面周縁部まで保護して表面側からの薬液ガス流
の侵入を防いだ状態で上記ウエ−ハの処理を行うことを
特徴とするウエ−ハの処理方法及びそれに用いるメカニ
カルチャック装置が提案され、上記課題が解決される。

【０００７】本発明によれば、上記微細間隙は、約0.２
〜１mmであり、ウエ−ハの裏面に少くとも該ウエ−ハの
裏面周辺を覆う大きさの可動リングを近接させることに
より形成され、該微細間隙に保護流体を供給してウエ−
ハの処理を行うようにしたウエ−ハの処理方法及びそれ
に用いるメカニカルチャック装置が提案され、上記課題
が解決される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図面は本発明のウエ−ハの処理方
法に好適に用いるメカニカルチャック装置を示してい
る。図２，図３に示すように、装置本体（１）は、回転
可能に設けられたチャックベ−ス（２）を有し、該チャ
ックベ−ス（２）の上面には、ウエ−ハ（３）を保持す
るチャック（４）が形成されている。該チャック（４）
は、種々のメカニカルチャック構造に構成することがで
きるが、図においては遠心力作用を利用するチャックで
あって、上面にウエ−ハ（３）の周縁を載置する支承面
（５）を有するフック（６）…を設けてある。該フック
（６）は、軸（７）を中心として揺動するようにチャッ
クベ−ス（２）の周縁部に枢着され、該チャックベ−ス
（２）の下方に延びる重り部（８）がチャックベ−ス
（２）の回動に伴う遠心力で外方に揺動することによ
り、上方のフック部（６）をベ−スの中心方向に揺動さ
せ、ウエ−ハ（３）の周縁を押圧して該ウエ−ハを保持
する。なお、上記フック（６）の重り部（８）には調整
用ねじ（９）及び位置決め用ねじ(10)を設けてある。

【０００９】上記チャックベ−ス（２）の中央には、純
水等の保護流体を上記ウエ−ハ（３）の裏面に向けて連
続的に噴出する噴出口(11)が形成され、該噴出口は、上
記チャックベ−スを回転する駆動軸内を貫通する供給管
及び供給管に接続した供給源に連絡している（図示
略）。

【００１０】図１等に示す実施例においては、上記チャ
ックベ−ス（２）の上面に可動リング(12)が昇降可能に
設けられている。該可動リング(12)は、中央に上記保護
流体を通過させるための通孔(13)を有し、少くとも上記
ウエ−ハの裏面周辺を覆う大きさに形成されている。図
においては、８インチのウエ−ハに対応するよう上記通
孔(13)の直径は約６０mmに形成され、リングの外径は約
２００mmに形成してあり、該リングの上面周縁には隆起
縁(14)が形成されている。該隆起縁(14)の内方には、浅
い凹部が形成され、この凹部を経て保護流体がウエ−ハ
の裏面周縁部との微細間隙(15)に入り、周縁から流出す
るようにしてある。この微細間隙(15)の間隔は約0.２〜
１mm程度、好ましくは約0.５〜0.７mm程度に形成されて
いる。

【００１１】上記可動リング(12)は、下面に複数の昇降
軸(16)…を有し、該昇降軸(16)をチャックベ−ス（２）
の支持孔(17)…に挿入し、適宜の昇降手段により上下動
させるようにしてある。該昇降手段としては流体圧シリ
ンダや電磁ソレノイドその他適宜の手段を利用すること
ができるが、図に示す実施例ではチャックベ−スが回転
した際に上記可動リングが上昇し、回転が停止したとき
該可動リングが自重で降下するよう遠心力作用を利用し
ている。

【００１２】図４は、遠心力作用を利用する昇降手段の
一部を示し、上記昇降軸(16)の受孔(18)に挿入されるピ
ン(19)を一端に有し、下部に重り部(20)を有するリフト
ア−ム(21)を形成し、該リフトア−ム(21)の軸(22)をシ
ャフト押え(23)の軸受孔(24),(24) に挿入して揺動自在
に支持する。該シャフト押え(23)は、取付孔(25)にねじ
(26)を挿入して上記チャックベ−ス（２）の裏面に取り
付けられる。なお、上記リフトア−ム(21)の内端部に形
成した制御片(27)は、上記シャフト押え(23)の受溝(28)
内に突出し、該受溝(28)の下方からねじ込んだ調整ねじ
(29)を該制御片(27)に当接するようにし、その当接する
位置を調整ねじのねじ込量により変え、これにより上記
リフトア−ム(21)の揺動範囲を制御できるようにしてあ
る。

【００１３】上記チャックベ−ス（２）が回転すると、
上記リフトア−ム(21)は遠心力作用で上記ピン(19)が上
昇する方向に揺動し、その結果上記昇降軸(16)を介して
上記可動リング(12)が上昇する。この上昇位置は、上述
したように上記調整ねじ(29)により調整することができ
るので、ウエ−ハとの間に所望の微細間隙(15)が形成さ
れるよう調整する。

【００１４】上記構成により、ウエ−ハ（３）は、図１
（Ａ）に示すように可動リング(12)が降下している状態
で上記チャックベ−ス（２）上に搬送され、図３に示す
ようにチャックの支承面（５）上に載置される。そし
て、上記チャックベ−ス（２）を回転すると、上記フッ
ク（６）により上記ウエ−ハ（３）は周縁が保持され、
また上記リフトア−ム(21)により上記可動リング(12)は
上昇し、上記ウエ−ハ（３）の裏面の極く近くまで接近
する（図１（Ｂ））。このとき、ウエ−ハの裏面の周縁
には、上記微細間隙(15)が形成されるので、上記噴出口
(11)から噴出された純水等の保護流体は該可動リングの
上面から微細間隙内の全体にわたってすぐに充満し、該
微細間隙を満たすことができる。なお、実験によれば、
毎分約２リットルの流量で純水を供給したところ、確実
に微細間隙(15)を連続的に満たすことができた。

【００１５】上記ウエ−ハの上方には、公知のように図
示を省いた各種の薬液を含んだ処理液をスプレ−するノ
ズルや純水をスプレ−するノズル等が設けられており、
これによりウエ−ハの上面に各種の処理を行うことがで
きる。

【００１６】上記実施例では、可動リングを昇降させる
ことにより微細間隙を形成するようにしたが、可動リン
グに代えて、フィルムやシ−ト材料を近接させるように
してもよい。また、可動リング等を用いずに、上記チャ
ックベ−ス上に支持するウエ−ハとチャックベ−ス間の
間隔が上記微細間隙になるように間隔を設定してもよ
い。

【００１７】図５は、そのような実施例の説明図であっ
て、チャックベ−ス(30)上に設けた適宜のチャック(31)
の支承面(32)とチャックベ−ス(30)の間隔を上記の如き
微細間隙(33)に設定してある。この場合、搬送手段の搬
送ア−ム等をウエ−ハの下面に挿入することがむずかし
くなるので、ウエ−ハの上面側を吸着保持する搬送ア−
ム等を用いて搬入、搬送するようにすればよい。

【００１８】上記実施例においては、保護流体として純
水を用いているが、その他の適宜の流体、例えば窒素ガ
ス、空気その他の気体を用いてもよいし、純水や空気等
を適宜切換えて噴出させるようにしてもよい。

【００１９】上記実施例は、ウエ−ハの下面側に形成さ
れる空間を保護流体で容易に満たすことができる場合に
好適に適用されるが、該ウエ−ハの下面側の空間が広い
場合や周辺から外気流が入り込むおそれがある場合は、
可動リングと噴出口の間を保護膜で覆うようにすればよ
い。図６はその一実施例を示し、上記可動リング(12)と
噴出口(11)の間には、保護流体のみを上記微細間隙へ導
くよう保護膜(34)が張設されている。該保護膜(34)は薬
液により損傷されないよう耐薬性を有する適宜のプラス
チック材料製フィルムや金属材料製シ−ト等で形成すれ
ばよく、それ自体弾力性を有する素材で形成したり、蛇
腹等の伸縮構造を適宜部位に設けることにより可動リン
グの昇降動に追従できるようにすればよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上記のように形成され、少くと
もウエ−ハの裏面周縁部に0.２〜１mmの微細間隙を形成
し、ウエ−ハの裏面側から供給する保護流体を該微細間
隙に満たした状態でウエ−ハの処理を行うようにしたか
ら、ウエ−ハの表面に噴射した薬液や該薬液から生じた
薬液ガスがウエ−ハの裏面側に流れ込まないようにで
き、ウエ−ハの裏面にくもりを生じないようにすること
ができる。

【００２１】また、本発明は、ウエ−ハの裏面側に近接
する可動リングを昇降可能に設けたので、ウエ−ハをチ
ャックに搬入、搬送する際は該可動リングを降下させて
従来と同じようにウエ−ハの搬送を行い、ウエ−ハ処理
の際は、該可動ベ−スを上昇させてウエ−ハの裏面側に
上記微細間隙を形成し、上述のようにウエ−ハの裏面に
薬液ガス等が流入しいような状態で処理を行うことがで
き、くもり防止機能を有するメカニカルチャック装置を
経済的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、（Ａ）は可動リング
が降下した状態、（Ｂ）は可動リングが上昇した状態の
一部の断面図。

【図２】平面図。

【図３】チャック部分の断面図。

【図４】昇降手段の一実施例を示す分解斜視図。

【図５】他の実施例を示す説明図。

【図６】本発明のさらに他の実施例を示す一部の断面
図。

【符号の説明】

２ チャックベ−ス ３ ウエ−ハ ４ チャック 11 噴出口 12 可動リング 14 隆起縁 15 微細間隙 16 昇降軸 19 ピン 21 リフトア−ム 23 シャフト押え 27 制御片 29 調整ねじ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエ−ハをチャックベ−ス上に設けたチ
   ャックで支持し該ウエ−ハの上面に処理液を噴射して処
   理を行うようにしたウエ−ハの処理方法において、上記
   ウエ−ハの裏面側の少なくとも周縁部に該ウエ−ハ裏面
   との間隔が0.２〜１mmである微細間隙を形成しウエ−ハ
   の裏面側に供給した保護流体で該微細間隙を満たした状
   態で上記ウエ−ハの処理を行うことを特徴とするウエ−
   ハの処理方法。
2. 【請求項２】 上記微細間隙は、少くとも上記ウエ−ハ
   の裏面周辺を覆う大きさの可動リングを上記チャックベ
   −ス上に設け、該可動リングを上記ウエ−ハの裏面に近
   接させることにより形成される請求項１に記載のウエ−
   ハの処理方法。
3. 【請求項３】 上記可動リングと保護流体の噴出口の間
   は、保護流体のみを上記微細間隙へ導くよう保護膜で覆
   われている請求項２に記載のウエ−ハの処理方法。
4. 【請求項４】 上記微細間隙は、上記チャックベ−ス上
   に支持するウエ−ハと該チャックベ−ス間の間隔を上記
   微細間隙に設定することにより形成される請求項１に記
   載のウエ−ハの処理方法。
5. 【請求項５】 回転可能に設けたチャックベ−ス上にウ
   エ−ハの周縁を保持するチャックを具備し、該チャック
   ベ−スの中央に上記ウエ−ハの裏面に向けて保護流体を
   噴出する噴出口を形成したメカニカルチャック装置にお
   いて、上記チャックベ−スの上面に少くとも上記ウエ−
   ハの裏面周辺を覆う大きさの可動リングを形成し、該可
   動リングを上記ウエ−ハの裏面周縁部との間に0.２〜１
   mmの間隔の微細間隙を生じる位置まで上昇させる昇降手
   段を設けたことを特徴とするメカニカルチャック装置。
6. 【請求項６】 上記可動リングと保護流体の噴出口の間
   には、保護流体のみを上記微細間隙へ導くよう保護膜が
   張設されている請求項５に記載のメカニカルチャック装
   置。
7. 【請求項７】 上記昇降手段は、上記チャックベ−スが
   回転した際の遠心力作用で上記可動リングを上昇させる
   手段を含む請求項５または６に記載のメカニカルチャッ
   ク装置。
8. 【請求項８】 上記可動リングは上記チャックベ−スに
   形成した支持孔に挿通する昇降軸を有し、上記昇降手段
   は上記チャックベ−スの周縁部に揺動可能に取り付けた
   リフトア−ムを含み、該リフトア−ムには該リフトア−
   ムが外方に揺動した際上記昇降軸を上昇させるよう該昇
   降軸に係合するピンが設けられている請求項７に記載の
   メカニカルチャック装置。
9. 【請求項９】 回転可能に設けたチャックベ−ス上にウ
   エ−ハの周縁を保持するチャックを具備し、該チャック
   ベ−スの中央に上記ウエ−ハの裏面に向けて保護流体を
   噴出する噴出口を形成したメカニカルチャック装置にお
   いて、上記ウエ−ハの裏面周縁部と上記チャックベ−ス
   の間隔が0.２〜１mmである微細間隙を生じるよう上記ウ
   エ−ハの支持位置を設定したことを特徴とするメカニカ
   ルチャック装置。