JP2003530681A - ウェーハを回転するための装置及び方法 - Google Patents

ウェーハを回転するための装置及び方法

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JP2003530681A
JP2003530681A JP2000604440A JP2000604440A JP2003530681A JP 2003530681 A JP2003530681 A JP 2003530681A JP 2000604440 A JP2000604440 A JP 2000604440A JP 2000604440 A JP2000604440 A JP 2000604440A JP 2003530681 A JP2003530681 A JP 2003530681A
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クズネトソフ，ウラデイミル・イワノビチ
ラデラール，シーブラント
バン・デル・サンデン，ヤコブス・コルネリス・ゲラルドウス
ルイール，テオ・アンジエス・マリア
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エイエスエム・インターナシヨナル・エヌ・ブイ
コニンクリーケ・フイリツプス・エレクトロニクス・エヌ・ブイ
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Abstract

(57)【要約】 反応装置内で浮遊して配列されたウェーハを回転させるための方法及び装置である。ウェーハはこの性質の反応装置内で処理され、この処置をできるだけ均一に行うことが重要である。この目的で、ウェーハの面に直角方向にガス流が出てきて、次いでこのガスにウェーハに関して接線方向の成分を与え、こうして回転させることによりウェーハを回転させることが提案される。この接線方向の西部は螺旋状又は円形のデザインとなし得る溝の設置により作ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、ウェーハのような円板状の物体を回転させる方法に関し、この方法
においては、ガスの流れが前記物体の一面に沿って方向付けされ、前記物体に回
転を与え、また前記ガスの流れは、あるパターンの溝により前記物体への接線方
向である回転発生用成分を与えられる。
【０００２】 かかる方法が、ＵＳ−Ａ−３７０６４７５号より知られる。この明細書におい
ては、ウェーハを輸送するための装置が明らかにされる。この装置は長い軌道を
有し、ガスは、ウェーハに移行運動を除いて回転運動を与えるような方法で下側
から加えられる。
【０００３】 ＵＳ−Ａ−３９３０６８号は、反応装置内に置かれた半導体材料からのウェー
ハのような物体を回転させる方法が知られる。反応装置内で浮遊支持される１個
のウェーハの処理中、できるだけ一様に処理を実行することがこの性質の処理に
とって重要である。従来技術において、この目的のために、ウェーハに回転運動
を与えることが提案される。従来技術によるこの回転運動は、ウェーハ表面に垂
直でなくむしろウェーハ表面に関して鋭角で終わり開口するガス導入開口を有す
ることによりなされる（「指向性空気ジェット」）。その結果、推進運動がウェ
ーハに加えられる。
【０００４】 しかし、この方法でガス導入開口を鑽孔することは、特に複雑であり、更に同
時に流れ出すガスが極めて速やかにその接線方向成分を失うという事実のため達
成し得る回転速度が限定される。更に、この性質の反応装置壁は、開口は壁に関
してある角度で開口を鑽孔しなければならないため、その製作が複雑となる。
【０００５】 本発明の目的は、ウェーハの回転を維持しつつこの欠点を避け、かつウェーハ
のにこの性質の回転を与えるために比較的費用を要せずかつ簡単な方法でこれを
可能とすることである。
【０００６】 ウェーハの効果的な処理を現実化するためにウェーハを正確に位置決めするこ
とが本発明の更なる目的である。
【０００７】 この目的は、全ての側が閉じられた区画内に前記物体が浮遊支持され、前記物
体は実質的に回転するだけであり、そして前記物体の他方の面に更なるガス流が
向けられる上述の方法により具体化される。
【０００８】 溝パターンの存在により、ガスの流れは、ウェーハに対して実質的に接線方向
に伸びる運動成分が与えられ、ウェーハに回転運動を与える。更に、ウェーハは
、他方の面から更なるガス流を受け、このため、反応装置内で正確に位置決めさ
れる。また、ガス流は、ウェーハが実質的に回転のみを行い平行移動運動は行わ
ないように制御されて提供される。
【０００９】 好ましい実施例により。ガス流は、反応装置のガス導入開口から前記物体に実
質的に直角方向に吹き出される。
【００１０】 驚くことに、溝のパターンの提供により、ガスの流れの方向に影響を与え得る
ことが見いだされている。ガスは、溝が最小抵抗の方向であるため、好ましくは
溝の方向に流れ始めるであろう。この方法で、ガス流は、溝のある全距離にわた
って案内される。溝の方向が接線方向を含むならば、ガスにも接線方向の流れの
成分が与えられる。この接線方向の流れの成分がウェーハに回転を与える。この
性質の溝は、フライス加工により比較的容易に作ることができる。溝のパターン
は、適宜の希望の形を持つことができる。有利なデザインにより、溝のパターン
は螺旋状に配置される。この場合、溝は、ウェーハの中心近くで螺旋が出発しそ
してその周辺の縁の近くで終わるような方法で配置されることが好ましい。希望
の回転速度は、螺旋溝の形状の手段により設定することができる。ウェーハに供
給されるガスの全量は、希望回転速度とは無関係に選定でき、かつ最適の軸方向
及び半径方向の支持及び均一な処理を得ることのできるような方法に設定するこ
とができる。これは、螺旋溝の形状を適応させることにより達成することができ
る。結果として、比較的少量のガスで、反応装置内の均一性を維持するために作
動することが可能である。
【００１１】 この均一性は、ガスの出てくる開口を、螺旋状パターンに配列することにより
更に大きくさせることができる。このことは、好ましい実施例により、開口はウ
ェーハ表面と本質的に直角方向に伸びるが、これらの開口が仮想の管路により連
結されるならば、結果は、起点がウェーハの希望の中心付近にありかつその終わ
りがウェーハの円周方向の縁の近くにある螺旋であることを意味する。回転中、
ウェーハ上の点は、従来技術における環状の処理パターンを生ずる円内に配列し
た同じ開口を常に「見る」ことはない。
【００１２】 回転とガス導入開口の螺旋状パターンとの組合せが、処理ガスの特に均一な分
布及びウェーハ表面の特に均一な処理を産む。
【００１３】 溝のパターンの別な可能なデザインは、１個又は複数個の円形セグメントから
パターンを構成することである。この場合、溝の一方の端部の付近にガス導入開
口を設けることが重要である。この場合、ガス流が、好ましくは溝の方向で流れ
始める。溝の方向は、好ましくは接線方向であるため、この回転駆動方法は特に
有利であることが確かめられた。この変更例の別の利点は、回転駆動がウェーハ
の軸方向支持、換言すればウェーハを浮遊状態に保つガス流とは実質的に無関係
であることである。例えば、ウェーハ浮遊用のガス流を一定の大きさに保ちつつ
回転駆動用のガス流を増加させ又は中断させることが可能である。その結果、反
応装置内のその他の状態を実質的一定に保ちながら、ウェーハの回転速度が変化
する。ウェーハの縁の付近に円のセグメントとして配置された溝の位置決めが、
回転駆動の駆動モーメント及び効率を最大にする。また、溝の他方の端部付近に
おけるガス排出開口の配列が、回転駆動の効率を更に大きくする。回転駆動溝を
通るガスの流れの方向を逆にすることにより回転方向が逆転される。
【００１４】 更なる好ましい実施例により、ウェーハを回転させるガス流は、ウェーハが反
応装置内に水平方向に置かれた場合は、ウェーハの上面に導かれる。即ち、駆動
回転は、上方から、下方から、並びに両側から実施することができる。
【００１５】 本発明は、半導体ウェーハを浮遊回転処理するための反応装置であって、頂部
部分と底部部分とを備え、この間にウェーハを収容する室の境界が定められ、前
記頂部部分及び底部部分にはガス供給開口が設けられ、ガス導入開口は頂部部分
及び／又は底部部分と実質的に直角方向に伸び、前記物体に関して接線方向であ
る成分を前記ガス流に与える溝のパターンが、前記部分の少なくも一方に配置さ
れる前記反応装置にも関する。
【００１６】 この反応装置には上述された特別な設計で提供することができる。
【００１７】 本発明は、図面に示された例示の実施例を参照して、以下、より詳細に説明さ
れるであろう。
【００１８】 図１において、反応装置は全体として１で示される。この反応装置は部分的に
のみ示され、そして頂部部分２と底部部分３とを備える。図示されない適宜の希
望する方法で、ウェーハ１０は、部分２と３との間に境界を定められた室又は処
理空間１２内に入れることができる。ウェーハ用の処理ガスは、ウェーハの上方
及び下方の双方のガス導入開口４を経て導入され、このとき、このウェーハは浮
遊位置にされる。ガスは排出開口７を経て排出され、この排出開口は、適宜の考
え得る形式のものとすることができ、そして周囲の通路６からきた排出管路５に
連結される。
【００１９】 ウェーハを回転させるために、図１及び２に見られるように頂部部分に複数の
溝９が設けられる。溝９は螺旋状であり、そして螺旋の線の始点は、ウェーハ１
０の目標中心１１の付近にある。螺旋の終点は、ウェーハの周囲の縁の付近に置
かれる。図３に図示されたような対数螺旋の形を有する溝９が選ばれる。この図
において、溝は９で示され、溝の間のダムとして知られる高い部分は１５で示さ
れ、αは溝の角度を示し、γgrooveは溝の幅を示し、一方、γdamはダム幅を示
し、θは螺旋の角度座標を表す。Ｐ１は内径における圧力であり、Ｐ２は外径に
おける圧力である。対数螺旋の形は次式で記述される。
【００２０】 ｒ（θ）＝ｒ1ｅθtanα 例示すれば、溝の深さはほぼ０．１５ｍｍであり、溝は１０個あり、溝／ダム
比が１：３であり、そして溝角度は４２゜である。
【００２１】 導入口４から出たガスの大部分が溝９（最小抵抗）に沿って動き、ウェーハを
回転させることが見いだされている。
【００２２】 この性質の溝は、斜めに鑽孔された穴よりも後の時期に形成することができる
。
【００２３】 ウェーハ表面にわたるガスに均一性を確保するために、導入開口４は、想像上
の螺旋８に沿って配列される。この螺旋の始点は、同様にウェーハの希望中心１
１の付近に設けられる。
【００２４】 溝の形状を決める種々の要因を変更することにより、回転速度を制御すること
ができる。これら幾つかの要因には、溝の深さ、溝の角度、溝／幅の比、溝の数
などが含まれる。駆動溝９に関して導入開口４を効果的に位置決めすることによ
り更に影響を与えることができる。
【００２５】 ガスの連続流により、初期状態からの出発の約１０秒後に対応ウェーハの安定
な回転に到達することが試験により示された。これも条件に依存し、かつ与えら
れた諸要求に応じてこの時間を大きく減らし得ることは当然である。
【００２６】 対応したデザインを下側に配列し得ることが理解されるであろう。これらの全
ては意図された処理による。ウェーハを回転させる速度は処理に依存し、２から
１００ｒｐｍの間であることが好ましい。
【００２７】 図４は、本発明の変更例を示す。このデザインにおいては、螺旋状の溝はなく
、図４に示された複数の円形セグメント１９が、同じ円の上にある。この図に示
されたデザインにおいても、ガス導入開口１４及び１６がある。
【００２８】 前のデザインにおけるように、開口は、吹出し面に実質的に直角方向に伸びる
。開口１４を経てガスが導入されたときは、図４によるデザインでは、左に回転
を生じ、一方、開口１６を経てガスが導入されたときは右に回転するであろう。
回転駆動溝の位置は、駆動モーメント及び駆動呼応率を最大にするのでウェーハ
の縁の付近にあるように選ばれる。溝の一方の端部付近でガスを噴出し、かつ溝
の他方の端部付近でガスを排出することにより、回転駆動効率を更に大きくする
ことができる。
【００２９】 異なった半径の複数の円セグメントを使用できることを理解すべきである。
【００３０】 更に、選択的にガス排出開口と組み合わせて種々のガス導入開口を作り、これ
らを同様に円セグメントの付近に設けることが可能である。更に、後者の場合、
希望するならば、ガス導入開口とガス排出開口との間の流れの方向を周期的に逆
にすることもできる。
【００３１】 更に、上に示された２種の変更例から、別の溝のパターンが可能であることが
理解されるであろう。本発明にとって重要なことの全ては、溝により生じた局所
的な低下圧力が直角方向に吹き出たガスに回転発生用の成分を与え、かつウェー
ハの前で水平方向に変わり得ることである。
【００３２】 本発明の好ましい実施例が以上説明されたが、以上の説明文を読んだ後の熟練
者には、本発明の請求範囲内にある変更例が明らかであろう。本発明は、反応装
置内のウェーハを動かすことに関連して説明されたが、別のいかなる形式の室内
のいかなる物体も、これを動かすために等しく使用できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 内部に浮遊して配置されたウェーハの設けられた反応装置の線図的な断面図を
示す。
【図２】 図１の線ＩＩ−ＩＩにおいて得られた断面の平面図である。
【図３】 少数の重要なパラメーターと共に螺旋を線図的に示す。
【図４】 本発明による溝のパターンの変更例の平面図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ラデラール，シーブラント オランダ・エヌエル−3723エイチケイ ビ ルトホーベン・ソーストデイークセベーク 378 (72)発明者 バン・デル・サンデン，ヤコブス・コルネ リス・ゲラルドウス オランダ・エヌエル−5663エイチブイ ゲ ルドロープ・ゾマーランド42 (72)発明者 ルイール，テオ・アンジエス・マリア オランダ・エヌエル−6351エイチイー ボ シヨルツ・ブロイゲンダール64 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA12 HA53 HA59 KA08 PA30 5F046 CD01 CD07

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェーハのような円板状物体（１０）を回転させる方法にお
    いて、前記物体の側に沿ってガス流が案内され、前記物体に回転を与え、前記ガ
    ス流は溝のパターンにより前記物体への接線方向である成分を作る回転が与えら
    れる方法であって、前記物体が全ての側で閉鎖された区画内に浮遊受入れされ、
    前記物体が実質的に回転されるだけであること、及び前記物体の他の面に沿って
    更なるガス流が向けられることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記円板状物体が実質的に水平方向に提供されかつ前記回転
    発生用ガス流が前記円板状物体の上側において導入される請求項１による方法。
  3. 【請求項３】 前記少なくも一方のガス流が螺旋状の溝のパターンを使って
    制御されることを特徴とする請求項１又は２の方法。
  4. 【請求項４】 螺旋の線の起点がウェーハの希望の中心（１１）の付近にあ
    り、更に螺旋の線の終点がウェーハの希望の円周の縁の付近にある請求項３によ
    る方法。
  5. 【請求項５】 前記少なくも一方のガス流が溝のパターンを使用して制御さ
    れ、この溝のパターンが円のセグメントよりなり、更に前記円のセグメントの付
    近に少なくも１個のガス導入開口が配列される請求項１による方法。
  6. 【請求項６】 前記円のセグメントの付近に少なくも１個のガス排出開口が
    配列される請求項５による方法。
  7. 【請求項７】 ウェーハが２−１００ｒｐｍで回転される先行請求項の一に
    よる方法。
  8. 【請求項８】 頂部部分（２）と底部部分（３）とを備え、この間に、ウェ
    ーハを受け入れる室（２）の境界が定められ、前記頂部部分と底部部分とにガス
    供給開口が設けられた半導体ウェーハの浮遊回転処理のための反応装置（１）で
    あって、溝（９、１９）のパターンが前記部分の少なくも一方に配列され、前記
    溝のパターンが前記ガス流に前記物体に関して接線方向である成分を与えること
    を特徴とする反応装置。
  9. 【請求項９】 ガス導入開口（４、１４、１６）が頂部部分（２）及び／又
    は底部部分（３）に実質的に直角方向に伸びる請求項８による反応装置。
  10. 【請求項１０】 前記溝のパターンが螺旋状の溝（９）のパターンを備える
    請求項８又は９による反応装置。
  11. 【請求項１１】 前記部分の少なくも一方において、前記ガス供給開口（４
    ）が螺旋の線（８）に沿って配列される請求項１０による反応装置。
  12. 【請求項１２】 前記螺旋の線の起点がウェーハ（１０）の希望中心（１１
    ）の付近にあり、更に前記螺旋の線の終点がウェーハの希望の周囲の縁の付近に
    ある請求項１０又は１１によ反応装置。
  13. 【請求項１３】 前記供給開口（４）が前記螺旋状の溝（９）の隣に配列さ
    れる請求項１１又は１２の一による反応装置。
  14. 【請求項１４】 前記螺旋状の溝が流れの方向に広くなるようにデザインさ
    れる請求項１１−１３の一による反応装置。
  15. 【請求項１５】 前記溝のパターンが円のセグメント（１９）よりなり、少
    なくも１個のガス導入開口が前記円のセグメントの付近に配列される請求項８に
    よる反応装置。
  16. 【請求項１６】 少なくも１個のガス排出開口が前記円のセグメントの付近
    に配列される請求項１５による反応装置。
JP2000604440A 1999-03-08 2000-03-08 ウェーハを回転するための装置及び方法 Pending JP2003530681A (ja)

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NL1011487 1999-03-08
PCT/NL2000/000154 WO2000054310A1 (en) 1999-03-08 2000-03-08 Method and device for rotating a wafer

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AU (1) AU3198400A (ja)
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