JP2004507068A - シリコンウェハーを処理するための装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、対象物、とりわけシリコンウェハー(2)を媒体(3)で処理するための装置(1)に関する。当該装置は、前記媒体(3)を収容するための容器(4)と、当該容器(4)に少なくとも部分的に配設され処理されるべき対象物を収容する回転可能な支持装置(5)と、回転駆動シャフトとを備えて構成される。前記シャフトは少なくとも1つのベアリング(13,14)に取り付けられ、上記支持装置(5)に接続されており、前記ベアリング(13,14)はシャフトに接続した第1支承部分(22)と当該第1支承部分に隣接し超伝導材料を含有する第2支承部分(24)とを有する。第1支承部分(22)は磁気力によって第2支承部分(24)から間隔をおいて保持されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物、特にシリコンウェハーを処理するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造が非常に増大することは、個々のプロセス操作の開発・展開での絶え間ないチャレンジであった。この開発・展開はメモリチップの容量から明らかとなり、25年前に12μmの範囲で得られたライン幅は、今日構想される0.18μm技術に基づき、ほぼ係数10まで小型化された。小型化によって与えられた要求の結果として、半導体技術に用いられる装置の基準は非常に高い。
【0003】
大きくなった数値装置、減少した光波長さ及び改善されたワニス技術によって遂行されたリトグラフ製作プロセスで、クリーニング、エッチング及び乾燥の予備プロセスは基本的な技術改善を著しく僅かしか受けていない。理由は、強く分かれた湿式の化学処理又はガス処理のとても保守的なステップである。
【0004】
クリーニング、彫刻及び乾燥はこれまで基本的な技術ステップであった。これは、音響刺激された液体又はガスに載せられた液体における直接的又は間接的クリーニングを伴う化学浴での浸漬の方法によってなされる。シリコンウェハーでの汚染とマイクロメートル以下サイズの粒子からのエッチングとクリーンングの予備プロセスは、欠陥のある範囲が更に加工され最終的に機能コンポーネントの産出において増大的な減少となるので、非常に不安定である。
【0005】
実際問題として、集積回路の製造における産出損失の50%以上がシリコンウェハーでのミクロの汚染のためである。これは、予備プロセスにおけるウェハー処理が基本的に半導体回路の容量、製作の生産性及びコンポーネントの複製性と信頼性に影響することを意味する。
【0006】
シリコン表面との相互作用のプロセスのために、2つのタイプのウェハー処理に区別される:湿式の化学エッチングと湿式の化学クリーニングである。両プロセスが原材料としてのウェハーの製造並びにチップ製造機による更なる加工処理において用いられる。
【0007】
従来、湿式の化学処理が浸漬浴又は化学噴射プラントにおいてなされ、化学純度並びにポリテトラフルオロエチレン(=PTFE)やポリビニリデンフルオリド(=PVDF)のような使用材料の純度と抵抗に関して最高の要求がされ、粒子の完全な回避は最高の純度を有する。
【0008】
浸漬技術において、幾つかのウェハーのパッケージは化学剤及びリンス剤を含有する浴内に垂直に漬けられる。循環ポンプが下から上へ向いた流れを生じるのに供される。
【0009】
彫刻プロセスの間、できるだけ規則的に彫刻一様性がウェハー表面上に得られるべきである。磨耗粒子が求められた作動においてコンポーネントを形成することになるという事実のため、これまでシリコンウェハーを回転することを断念するという妥協があった。一方では半導体技術の多くのプロセスにおいて、可動部分の磨耗の問題は、特に経時的なものとして、広い分野の予備プロセスが回転を断念するほど非常に重要なものであった。
【0010】
ウェハー表面品質に関する要求は、更なる最小化の各ステップと共に、あるいは製作の際の新しい機械器具の使用と共に次第に大きくなる。過冷された若しくは凍ったガス結晶(「スノー」)で表面に衝撃を与えることのように表面上の物理的現象の新規な方法は、所望の純度を生み出す傾向にある。引き続いてのイオン除去水でのリンスプロセスはなお標準クリーニングステップの中で目立っている。
【0011】
非常に特定の超音波技術が、気泡の生成と破裂の間に制御されたキャビテーション機構を介した特に0.18〜0.25μmの超微細構造における液体(あるいは流動体)浄化の効率を更に改善するために用いられる。
【0012】
湿式化学プロセスがすぐに乾式プロセスによって置きかえられることについて繰り返された議論に代わって、湿式化学作用がかなりしばらくの間、ウェハー処理の予備プロセスにおけるキー的な役割をおそらく保持するだろう。
【0013】
これまで用いられた技術において、シリコンウェハーを回転する要望があったが、これまでは粒子が決定的には重要でないプロセス(スピンエッチング、スピン乾燥)においてのみ実行に移されただけである。シリコンウェハーがプラスチックバスケット、所謂ウェハーキャリアに挿入されるように技術的にデザインされる。歯車又は駆動体プレートが向かい合わせの外側の一方において軸方向に取り付けられている。容器内へのバスケットの挿入に関して、作動ユニットは歯車に係合し、浴内でバスケットを回転する。速度は毎分1〜60で低く維持される。
【0014】
バスケットはケージで置き換えることもでき、シリコンウェハーは3本又は4本の細長い隙間のあるロッドに保持される。当該ロッドは変速機によって個々に又はまとめて回転され得、ウェハーも共に回転させる。ロッドにウェハーを取り付けることは陰影を減らす利点を有する。
【0015】
様々な処理ステップにおいてシリコンウェハーのためにこれまで用いられた全ての回転装置で、使用された部品、歯車、平らな支承部及びローラベアリングの強い粒子摩耗がある。これらの理由のため、半導体製造機は通常、重要な分野においてウェハーを回転することを、たとえこれが処理プロセスの均質性における損失を意味したとしても、回避している。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高い純度を伴って対象物の均一な処理が確実になるような、対象物処理装置を具現化することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項1と13の特徴構成によって解決される。本発明の骨子は、回転駆動可能なキャリア装置を超伝導磁気支承部に非接触で収容する点にある。それ故に得られる利点は非常に多い。支承位置は自己安定的(自立的)である。とりわけ高速の場合に摩擦損失は非常に小さい。支承部の制御系は超伝導体の冷却と離れて必要ではなく、これは信頼性を増大する。シャフトと固定支承部材は互いに真空にシールされていてもよく、これは潜在的に高い攻撃性を有した媒体(液体など流動体)が固定支承部材に入り込むのを防ぐ。支承装置は特別な制御を必要とすることなく望ましくない振動の減衰について特定の特性を呈する。支承部(ベアリング)は不均衡に対し殆ど影響されない。これはメンテナンスフリーであり、高耐久性をもたらす。
【0018】
請求項2に係る装置の利点は、シャフトが簡単に第2の固定支承部材から取り外され、取り替えられ得る点にある。
本発明の更に有利な実施態様は従属請求項から明らかとなろう。
【0019】
本発明の付加的な特徴と利点は、図面に関連した6つの例示的な実施態様の記載から明らかとなろう。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施形態を図1〜4に関連して以下に記載する。装置1は、媒体3で対象物、とりわけシリコンウェハー2を湿式で化学的ガス処理するのに適する。当該装置1は、媒体3で充填された若しくは充填されるようになっている容器4を備えて構成されている。当該容器内にシリコンウェハー2の収容のため、キャリア装置5が配設されている。当該キャリア装置5は容器4の前端6,7について2つの支承ブロックに留められている。このために、シャフトを形成するように組み合わされるシャフトバット(太端)11とシャフト駆動バット12が、実質的に水平な回転軸線10と同心に、キャリア装置5の相対する側に備えられる。シャフトバット11とシャフト駆動バット12は、支承ブロック8,9に備えられたベアリング13,14に磁気的に支持される。更に駆動ユニット15がシャフトの回転作動のために支承ブロック9に備えられている。
【0021】
容器4は、シリコンウェハーの処理のためのよく知られている容器に対応しており、高腐食耐性のプラスチック材料からできている。容器4は液体処理用ボウルとして、あるいはガス乃至スプレー処理のためのシャンバーとして形成されてもよい。付加的に容器4は、その内部に耐酸性の皮膜(コーティング)16、可能であれば学的に不活性な材料、特にPTFE又はPVDFでなる皮膜を備える。処理ジョブに応じてシリコンウェハーが受ける予定の種々の液状若しくはガス状の物質が媒体3として用いられる。
【0022】
キャリア装置5は、互いに平行で正面に向かって回転軸線10に同心の支持円板17,18を有する。これら支持円板はそれらの周囲に沿って、回転軸線10に平行に延びる支持ロッド19を介して、相互に連結されている。支持ロッド19は、シリコンウェハー2が係合し保持されるスロット20を有する。
【0023】
少なくとも3本の支持ロッド19が備えられる。しかしながら、追加的な支持ロッド19が備えられてもよい。1本又は何本かの支持ロッド19は、キャリア装置5がシリコンウェハー2を備え付けるために取り除かれてもよい。キャリア装置5に固定されたシリコンウェハー2は互いに平行に且つ回転軸線10に同軸に配設される。これは、媒体3内での回転軸線10回りのキャリア装置5の回転に関してシリコンウェハー2の表面がきずや不均一性を生み出すことなく可能な限り一様に媒体3にさらされることを確実にするのに役立つ。冒頭に特に記載したような他の公知のキャリア装置を利用してもよい。支承ブロック8,9は機械床21上に支持されている。実質的に等しいベアリング13,14は、回転軸線10に同心にシャフトバット11又はシャフト駆動バット12に備えられた第1支承部材22を有する。ベアリングクリアランス23だけ互いに分かれた第2支承部材24が支承ブロック8,9に備えられ、第1支承部材22を部分的に、特に50%だけ取り囲む。典型的にはベアリングクリアランス23は0.5〜10mmの幅を有する。
【0024】
第1支承部材22は、回転軸線10に沿って隣り合うリング状永久磁石25を備えて構成され、シャフト駆動バット12を同心に取り囲み、これにつながっている。隣接したリング磁石25は、引き寄せる(反対極)磁力又は反発する(同極)磁力又はこれらの組み合わせを有し、その結果、順番に並べられた例えばS,N;N,S;S,N;N,S;...が回転軸線10に沿って生じる(Nは磁石の北極を、Sは磁石の南極を表す)。リング磁石25はSmCo,Sm2Co17若しくはNdFeBからなり、最高のエネルギー密度と1.4テスラの残磁性を達成する。しかしながら、永久磁石として重要な磁束(磁場)を有する他の材料を用いてもよい。大きな透磁率の環状円板26がリング磁石25の間に備えられ、その結果、ベアリングクリアランス23における磁束が回転軸線10に対して実質的に垂直に延在する。典型的には環状円板26は1〜2mmの厚みを有する。ベアリングクリアランス23における媒体3に対する保護のために、第1支承部材22は容器被覆16と同じ材料の保護皮膜27を備える。したがってリング磁石25、環状円板26並びにバット11,12は媒体3に接触しない。
【0025】
第2支承部材24各々は、超伝導材料の上方に開いた支承シェル28を有する。当該支承シェルは回転軸線10に平行で、超伝導性条件の維持のために冷却ジャケット28aによって取り囲まれている。冷却ジャケット28aは熱除去導管30を介して冷却装置29と連結されている。超伝導材料は、組成ReBa2Cu3OX(Re=Sm,Nd,Y)の溶融成形高温超伝導体である。溶融成形高温超伝導体の製作はWerfel, Floegel−Delor, Wippichの「YbaCuO Large Scale Melt Texturing in a Temperature Gradiant」Inst. Phys. Conf.、シリーズ番号158、821頁から、1997に記載されており、参照される。臨界電流密度は30kA/cm2より大きい。粒子サイズと粒子境界は材料に特別なヒステリシス(履歴現象)と減衰特性を生じる。高温超伝導材料は、放射状に同様な組織と92°ケルビン(−181℃に対応する)までの超伝導温度の結晶を有し、その結果、超伝導材料はまた液体窒素によって超伝導温度よりも低く維持され得る。他の超伝導材料も考えることができる。
【0026】
冷却装置29は、スターリングの原理(Stirling principle)で作動する閉鎖低温装置を有する。ギフォード・マクマホン(Gifford−McMahon)又はパルスチューブ法にしたがって動く冷却機械を備えることも可能である。熱除去導管30と冷却ジャケット28aは優れた導熱性の材料、特に銅からなっている。中間空間31によって分けられ、支承シェル28、冷却ジャケット28a及び熱除去導管30は、支承ブロック8,9に埋め込まれた中間ケース32によって包まれる。周囲に対する支承シェル28の絶縁を増すために中間空間31は排気される。中間空間31内の残留ガス圧は10−2パスカル以下である。残留ガス分子の吸収のために、活性炭室33が冷却ジャケット28aに備えられ、冷却に関しガス分子の吸着によって真空の質が高まる。第2支承部材24と特に支承シェル28はU形状の横断面を有し、第1支承部材22を収容する窪み34を備える。少なくとも窪み34の近くで、中間ケース32は保護皮膜27と同じ材料の保護皮膜35を有する。保護皮膜35と支承シェル28の間に形成される真空ギャップ36並びにベアリングクリアランス23の形状の厳密な維持のために、中間空間31の構成部分、中間ケース32のこの範囲はガラス繊維補強乃至カーボン繊維補強されたプラスチック材料の支持層37を備える。この配置は、絶縁を数ミリメートルの長さにわたってベアリングクリアランスの近くで250°ケルビン以上の熱勾配のために保つすることが可能で、その結果、一方で超伝導性支承シェル28が超伝導温度より下に維持され、他方で媒体3がベアリングクリアランス23において凍らない。
【0027】
ベアリング14の近傍に配設された駆動ユニット15は、ステータブロック38に配されたステータ39並びにシャフト駆動バット12と一体のロータ40を備えて構成される。ステータ39は、横断面が扇状で上方に開いたコイルコア41を有する。このコイルコア41と一体に形成されたコイルピン42が回転軸線10に対し半径方向内側に突き出ている。接続部44を備えた駆動コイル43がピン42に巻き付けられ、駆動コイル43によって生じる磁場が回転軸線10の実質的に半径方向に延在する。接続部44は通例のように電流供給/制御系に連結される。ロータ40はバット12を同心に取り囲むロータジャケット45を有する。このロータジャケットに、周囲に沿って一連の極、N,S,N,S,...が生じるように、交互極の棒状永久磁石46が挿入される。棒状永久磁石46によって生じた磁場は、回転軸線10の実質的に半径方向に延在する。棒状磁石46のために選択される材料は、リング磁石25のために選択されるものと同じであってよい。ロータ40は短絡アーマチュア(接片)を有していてもよい。隣接する駆動コイル43を電気的に作動することは年代順のように、あるいは駆動コイル43によって生じた磁場が回転方向47でロータ40を押し戻し(反発し)同時に回転方向47で続く駆動コイル43によって生じた磁場がロータ40を引き付けるように、なされる。このようにしてトルクがロータ40に伝えられる。この原理は通常のロータリ電流モータから公知である。代替的に、シャフト駆動バット12が上方に持ち上げられ得るよう片側に開いた駆動コイルの特別な特性を有する他のロータリ電流作動体を用いてもよい。
【0028】
操作中の装置1の作用モード、特にベアリング13,14の機能モードを以下に記載する。はじめに、キャリア装置5並びにシャフトバット11とシャフト駆動バット12によって形成されるユニットが、容器4と第2支承部材24の外側のロボットアーム(図示せず)によって保持されている。この位置において、キャリア装置5は、1本又は何本かのロッド19を取り除き、シリコンウェハー2を挿入し、そして支持ロッド19の再挿入によって拘束されることによって、シリコンウェハー2を装着される。そしてキャリア装置5、シャフトバット11及びシャフト駆動バット12からなるユニットは、ロボットアームによって図2に示された位置へ上げられ、所謂クエンチイン(消滅、quench−in)位置に機械的に保持される。そして支承シェル28が超伝導材料の超伝導温度より低い温度に冷却される。その後、キャリア装置5がロボットアームによって解放され、第2支承部材24にてベアリングクリアランス23を介して分離して「浮遊する」。これは、外部磁場の影響下で特性電流が超伝導支承シェル28に発生し、正確に逆の磁束を生じることにある磁気的相互作用の結果である。生じた電流は連続的に且つ実質的に抵抗なく流れ、それ自体、リング磁石25の磁場に反発する反対の磁場を生じ、系は実質的にパワーなしに働く。このようにして、第1支承部材22と第2支承部材24は互いに反発する。位置の変更は遡及する磁力を生じる。回転軸線10に沿って幾つかのリング磁石25を配置することによって、回転軸線10の軸方向並びに半径方向にシャフトの取り付けに剛性が与えられる。ベアリング13,14はそれぞれ80N/mm以上、とりわけ200N/mm以上の軸方向及び半径方向の剛性を有する。超伝導体に磁束をすえること、所謂ピニング効果(pinning effect)によって、軸方向又は半径方向での変位(移動)が、第1支承部材22を初期位置へ戻す方への傾向(キーロック原理と言われる)を備えた反力を生じる。これは第2支承部材24に対する第1支承部材22の自動センタリングと高い支承剛性を説明する。ベアリング13,14は0.1Hz〜2kHzの周波数範囲でシャフトの振動を吸収する。取り付けタイプによって毎分10000までの速度が可能である。取り付けられたユニットの重量は20kgか、それ以上であってもよい。取り付けの非接触状態のため、ベアリング13,14は磨耗しない。ベアリング13,14は、例えばリング磁石25の放射状磁化における磁束の小さな変化が超伝導材料において渦状グリッド(vortex grid)の動きと渦電流を生じるので、固有の減衰特性を有する。生じるエネルギーは超伝導体で解放され、シャフトの振動を吸収する。ベアリング13,14は受動的に、即ち、電子制御なしに機能し、それ故に信頼でき、メンテナンス無用である。キャリア装置5とバット11,12のユニットを取り除く別の方法では、当該ユニットがロボットアームによって把持された後に、支承シェル28の冷却装置29が短時間不活性化する。支承シェル28の温度は超伝導温度の近くまで上昇する。これは、処理されたシリコンウェハー2のため第2支承部材24から容易に持ち上げられ得るユニットが影響される浮遊条件なしに、磁力の減少を伴う。特別な扱い易さは、支承部材24からキャリア装置5を簡単に取り除け、再挿入できる点にある。ベアリングの範囲において何らの制御機能も必要ない。
【0029】
ベアリング13,14の摩擦のない非接触操作のため、通常はベアリングの摩滅で見出され得る媒体3中の粒子の数が著しく減少し、シリコンウェハー2の品質に影響する。結果として、シリコンウェハー2の回転処理がもたらされ得、シリコンウェハー2の表面上で起こる液相プロセス、固相プロセス又は気相プロセスの高い均質性が達成され有利である。シリコンウェハー2の回転の他の利点は、そうでなければ液体乃至ガスがこの表面スポットで作用できず割れが生じることとなるような気泡が接着部から表面で回避されるという事実にある。
【0030】
本発明の第2実施形態を図5に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付し、等しい機能の異なるパーツにはプライム符号(’)を備えた同じ参照番号を付す。残りに関しては第1実施形態の記載が参照される。第2実施形態は、駆動ユニット15’のデザインによってのみ第1実施形態と異なる。シャフト駆動バット12’の(図5における)右端に、明瞭なヒステリシス曲線(hysteresis curve)を備えた材料のヒステリシス円板48が回転軸線10に対し垂直に備えられている。この近くに、回転軸線10に同心で機械床21に支持体49を介して支持されたコイルリング50の形状をした回転電流巻き線を備えたコイルユニットが備えられている。コイルリング50はコア51を有し、当該コア51に沿って規則的に間隔をおいた種々の位置でコア回りに巻かれた駆動コイル43’がある。媒体3に対する保護のために、コア51と駆動コイル43’は、保護皮膜27と同じ材料の保護皮膜52を備える。同じことがバット12’と円板48に当てはまる。そのような作動の操作モードはよく知られている。ヒステリシス鉄の磁気反転に関して、相移動が励起した磁場強度と磁気誘導の間で起こり、これはヒステリシスループの幾何学的形状と連結され、更に交互励起の規模に依存する。図5にしたがうヒステリシス駆動はこの原理を用いる。ヒステリシス円板48はソリッドな円板であり、容易に容器に入れることができる。ヒステリシス円板48をパイプとして具現化することも考えられ得る。始動中、ヒステリシス駆動は非同期モータのように動き;公称速度に達するや同期実行(ラン)が結果として生じる。この作動の利点はとりわけ、棒状磁石46が必要とされず、同期作動が確立され得る点にある。
【0031】
以下に、本発明の第3実施形態を図6に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付し、等しい機能の異なるパーツにはダブルプライム符号(”)を備えた同じ参照番号を付す。その他の点では第1実施形態の記載が参照される。第1実施形態との第3実施形態の主要な相違点は、回転軸線10が水平ではなく、垂直であることである。支承ブロック8”に、第1実施形態の支承部材24と同じようにデザインされた第2支承部材24”が備えられている。唯一の相違点は、超伝導材料の支承円板53が支承シェル28の代わりに備えられていることである。この円板53の上方に、キャリア装置5”が垂直回転軸線10で配された容器4”が備えられる。相互に同心で且つ回転軸線に平行な複数のリング磁石25”を有した第1支承部材22”がキャリア装置5”の(図6における)下端に備えられる。2つ以上の同心リング磁石25”が備えられ得る。隣接するリング磁石25”の磁性は互い違いである。あまり優れていない透磁性の補助環状円板26”がリング磁石25”の間に配設されてもよい。ベアリング13”は軸方向支承剛性と半径方向支承剛性を有する。第2実施形態で記載したような駆動ユニット15’がキャリア装置5”の上端にその作動のために備えられる(図6に図示せず)。容器4”からキャリア装置5”を取り外すために、コイルリング50が回転軸線10に交差するようにピボット状におかれ、キャリア装置5”が容器4”から上方へ持ち上げ可能である。
【0032】
シャフトバット11”を長くして、例えば第1実施形態と異なる駆動ユニットを設けることも可能である。それ故、キャリア装置5”は上方に開かれたままで、例えば2つのシェルの分かれたキャリアケージの正面充填を可能とする。シェルはシリコンウェハー2をそこに挿入したスロット付き軸方向ロッドを有する。2つのシェルは相互に押圧され、軸方向で上方からキャリア装置5’におかれ、軸方向ガイドに固定される。
【0033】
当然ながら、第1実施形態のベアリング13,14と第3実施形態のベアリング13”が組み合わされてもよい。このようにして、半径方向及び軸方向における支承剛性を増すことができ、回転軸線が水平線に対して0°〜90°の間の範囲の角度を、即ち、水平配置と垂直配置の間の如何なる位置もとることができる。以下に、本発明の第4実施形態を図7に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付して、参照される。等しい機能で異なる構成のパーツにはトリプルプライム符号(’’’)を備えた同じ参照番号を付す。装置1’’’は支承ブロック9’’’を備えてなり、そこで円筒支承部材24’’’と円筒駆動ユニット15’’’が回転軸線10’’’と同心に備えられ、盲孔の形状をした円筒支承隙間54を取り巻く。シャフト駆動バット12’’’がこの隙間54の中央に配設されている。回転軸線10’’’が水平線に対して角度α(0°<α<90°、特に5°<α<30°、とりわけ有利にはα=15°が該当する)だけ傾いている。キャリア装置5’’’は、外側から回転軸線10’’’に平行に挿入可能でシリコンウェハー2を収容する補助積載バスケット60を備えてなっている。バスケット60はキャリア装置5’’’にその一端で挿入可能であり、また取り外し可能である。キャリア装置5’’’は回転軸線10’’’と同心に配設され、シャフト駆動バット12’’’に接続されている。シャフト駆動バット12’’’から離れたキャリア装置5’’’の端部で周囲に支承部材22”が配設されている。当該部材は周囲に沿って互いに隣接する放射状に向いた永久磁石55を有する。支承部材24’’’を備えた支承ブロック8’’’が図7において支承部材22’’’の下に備えられる。支承部材24’’’は扇形状を有し、支承部材22’’’を部分的に囲む。ベアリング13’’’を用いてキャリア装置5’’’が鉛直方向に支持され、これに交差するように安定化する。容器4’’’は、ヒンジ部56を介して支承ブロック8’’’につながった垂直側壁57と、ヒンジ部58を介して支承ブロック9’’’の上端につながった側壁59とを有する。側壁57と59は外方に旋回可能である。
【0034】
以下に装置1’’’の操作を詳細に記載する。キャリア装置5’’’を挿入するために、側壁57と59が回転して開き、支承隙間54にアクセスすることができる。水平線に対して僅かに傾斜して、シャフト駆動バット12’’’が支承隙間54に挿入される。そして超伝導性の支承部材24’’’が超伝導性になるまで冷却される。上記した機構のため、キャリア装置5’’’が摩擦なしに取り付けられる。キャリア装置5’’’の支持のため、ベアリング13’’’の支承部材24’’’も超伝導温度より低く冷却される。この配置の利点は、キャリア装置5’’’を正面(前面)で装填することができることにある。バスケット60を含むキャリア装置5’’’全体を回転軸線10’’’に沿って装置1から取り外すことができ、徹底的なクリーニングを行える。
【0035】
以下に、第5実施形態を図8に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付して、参照される。異なる構成であるが等しい機能のパーツにはフォープライムマーク(’’’’)を備えた同じ参照番号を付す。装置1との装置1’’’’の本質的な違いは、キャリア装置5’’’’が軸方向両端でなく一方の側にのみ取り付けられている点である。このためにベアリング13’’’’、駆動ユニット15’’’’及びベアリング14’’’’が支承ブロック9’’’’におけるキャリア装置5’’’’の近くに備えられている。第2支承部材24’’’’並びにステータ39’’’’がシャフト駆動バット12’’’’を円筒状に取り巻いている。容器4は、旋回可能に且つヒンジ部56’’’’によってこれに連結した垂直側壁57’’’’を有する。回転軸線10’’’’は水平線に対して約15°の角度αだけ傾斜している。
【0036】
装置1’’’’の操作に関して、シリコンウェハー2を装填されたキャリア装置5’’’’は容器4’’’’内で回転軸線10’’’’回りに回転するようになっている。この実施形態の利点は、シリコンウェハーを回転軸線10’’’’に沿って取り除くことができる点にある。更にキャリア装置5’’’’とシャフト駆動バット12’’’’のユニットもクリーニング又は修理の目的で回転軸線10’’’’に沿って取り除くことができる。第4実施形態のベアリング13’’’’によってのような分かれた支持部の必要がない。
【0037】
以下に、第6実施形態を図9に関連して以下に記載する。等しいパーツには図8に示された第5実施形態と同じ参照番号を付して、参照される。異なる構成で等しい機能のパーツにはファイブプライムマーク(’’’’’)を備えた同じ参照番号を付す。ベアリング部材24’’’’並びに駆動ユニット15’’’’の構造は第5実施形態に係る構造に対応する。同じことが、プラスチック材料の耐性柱体ジャケット61によってロータ40がすっぽり包まれたことを除いてロータ40の構造に当てはまる。第5実施形態と全く異なって、ロータ40の配置は回転軸線10’’’’’が垂直であるように選択される。その下端で、支承ブロック9’’’’’は、ジャケット61と支承部材24’’’’及び駆動ユニット15’’’’の間の環状空間に接続したドレン出口62を有する。ロータ40と接続した支持円板18’’’’’は実質的に水平で、その上側はシリコンウェハー2のための支持に供される。コバー63として設計された容器4’’’’’がシリコンウェハー2の上方で側方に配設される。容器4’’’’’なしで装置1’’’’’を操作することができる。供給導管64がカバー63の中央に配設され、カバー63によって画定された空間にノズル65を有する。シリコンウェハー2の下方で側方に、カバー63は排出導管67を備えたエッジ66を有する。
【0038】
第6実施形態に係る装置1’’’’’の操作のモードを以下に記載する。第5実施形態でのように、支持円板18’’’’’が摩擦のない回転作動のために取り付けられている。シリコンウェハー2への感光レジストの適用のために、滴状の感光レジストが回転するシリコンウェハー2上の中央にノズル5によって施与される。遠心力のため、感光レジストはシリコンウェハー2の表面上で薄く均質な層に急速に広がる。余剰のレジストは排出導管67とドレイン出口62を通って排出される。装置1’’’’’は更に前述の実施形態の例で詳述したエッチングプロセス及びクリーニングプロセスに用いてもよい。更にシリコンウェハー2は乾くまで装置1’’’’’内で遠心力を作用させることができる。
【0039】
更に装置1は割れや傷のためシリコンウェハー2の結晶表面構造の点検に用いてもよい。ロータ40の取り付け方は、シリコンウェハー2が最初に記載したように非常に早い速度へ非常に急速に加速させられることができる。シリコンウェハー2の結晶表面構造における裂け目やひび、その他の傷が相応して高い遠心力で成長し、容易に決定することができる。場合によってはそれらの傷はウェハー2の砕けにまで至る。その結果、装置1’’’’’はまた処理媒体3の使用なしに品質制御に用いてもよい。この種の品質制御も、第1から第5の実施形態に係る装置で可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態での本発明の模式的な斜視図である。
【図2】第1実施形態での本発明の平面図である。
【図3】図2のIII−III線に関する断面図である。
【図4】図2のIV−IV線に関する断面図である。
【図5】第2実施形態での本発明の部分図である。
【図6】第3実施形態での本発明の部分的な横断面図である。
【図7】第4実施形態での本発明の横断面図である。
【図8】第5実施形態での本発明の横断面図である。
【図9】第6実施形態での本発明の横断面図である。
【符号の説明】
2 シリコンウェハー
3 媒体
4 容器(コンテナ)
13,14 ベアリング
22 第1支承部材
24 第2支承部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物、特にシリコンウェハーを処理するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造が非常に増大することは、個々のプロセス操作の開発・展開での絶え間ないチャレンジであった。この開発・展開はメモリチップの容量から明らかとなり、25年前に12μmの範囲で得られたライン幅は、今日構想される0.18μm技術に基づき、ほぼ係数10まで小型化された。小型化によって与えられた要求の結果として、半導体技術に用いられる装置の基準は非常に高い。
【0003】
大きくなった数値装置、減少した光波長さ及び改善されたワニス技術によって遂行されたリトグラフ製作プロセスで、クリーニング、エッチング及び乾燥の予備プロセスは基本的な技術改善を著しく僅かしか受けていない。理由は、強く分かれた湿式の化学処理又はガス処理のとても保守的なステップである。
【0004】
クリーニング、彫刻及び乾燥はこれまで基本的な技術ステップであった。これは、音響刺激された液体又はガスに載せられた液体における直接的又は間接的クリーニングを伴う化学浴での浸漬の方法によってなされる。シリコンウェハーでの汚染とマイクロメートル以下サイズの粒子からのエッチングとクリーンングの予備プロセスは、欠陥のある範囲が更に加工され最終的に機能コンポーネントの産出において増大的な減少となるので、非常に不安定である。
【0005】
実際問題として、集積回路の製造における産出損失の50%以上がシリコンウェハーでのミクロの汚染のためである。これは、予備プロセスにおけるウェハー処理が基本的に半導体回路の容量、製作の生産性及びコンポーネントの複製性と信頼性に影響することを意味する。
【0006】
シリコン表面との相互作用のプロセスのために、2つのタイプのウェハー処理に区別される:湿式の化学エッチングと湿式の化学クリーニングである。両プロセスが原材料としてのウェハーの製造並びにチップ製造機による更なる加工処理において用いられる。
【0007】
従来、湿式の化学処理が浸漬浴又は化学噴射プラントにおいてなされ、化学純度並びにポリテトラフルオロエチレン(=PTFE)やポリビニリデンフルオリド(=PVDF)のような使用材料の純度と抵抗に関して最高の要求がされ、粒子の完全な回避は最高の純度を有する。
【0008】
浸漬技術において、幾つかのウェハーのパッケージは化学剤及びリンス剤を含有する浴内に垂直に漬けられる。循環ポンプが下から上へ向いた流れを生じるのに供される。
【0009】
彫刻プロセスの間、できるだけ規則的に彫刻一様性がウェハー表面上に得られるべきである。磨耗粒子が求められた作動においてコンポーネントを形成することになるという事実のため、これまでシリコンウェハーを回転することを断念するという妥協があった。一方では半導体技術の多くのプロセスにおいて、可動部分の磨耗の問題は、特に経時的なものとして、広い分野の予備プロセスが回転を断念するほど非常に重要なものであった。
【0010】
ウェハー表面品質に関する要求は、更なる最小化の各ステップと共に、あるいは製作の際の新しい機械器具の使用と共に次第に大きくなる。過冷された若しくは凍ったガス結晶(「スノー」)で表面に衝撃を与えることのように表面上の物理的現象の新規な方法は、所望の純度を生み出す傾向にある。引き続いてのイオン除去水でのリンスプロセスはなお標準クリーニングステップの中で目立っている。
【0011】
非常に特定の超音波技術が、気泡の生成と破裂の間に制御されたキャビテーション機構を介した特に0.18〜0.25μmの超微細構造における液体(あるいは流動体)浄化の効率を更に改善するために用いられる。
【0012】
湿式化学プロセスがすぐに乾式プロセスによって置きかえられることについて繰り返された議論に代わって、湿式化学作用がかなりしばらくの間、ウェハー処理の予備プロセスにおけるキー的な役割をおそらく保持するだろう。
【0013】
これまで用いられた技術において、シリコンウェハーを回転する要望があったが、これまでは粒子が決定的には重要でないプロセス(スピンエッチング、スピン乾燥)においてのみ実行に移されただけである。シリコンウェハーがプラスチックバスケット、所謂ウェハーキャリアに挿入されるように技術的にデザインされる。歯車又は駆動体プレートが向かい合わせの外側の一方において軸方向に取り付けられている。容器内へのバスケットの挿入に関して、作動ユニットは歯車に係合し、浴内でバスケットを回転する。速度は毎分1〜60で低く維持される。
【0014】
バスケットはケージで置き換えることもでき、シリコンウェハーは3本又は4本の細長い隙間のあるロッドに保持される。当該ロッドは変速機によって個々に又はまとめて回転され得、ウェハーも共に回転させる。ロッドにウェハーを取り付けることは陰影を減らす利点を有する。
【0015】
様々な処理ステップにおいてシリコンウェハーのためにこれまで用いられた全ての回転装置で、使用された部品、歯車、平らな支承部及びローラベアリングの強い粒子摩耗がある。これらの理由のため、半導体製造機は通常、重要な分野においてウェハーを回転することを、たとえこれが処理プロセスの均質性における損失を意味したとしても、回避している。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高い純度を伴って対象物の均一な処理が確実になるような、対象物処理装置を具現化することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項1と13の特徴構成によって解決される。本発明の骨子は、回転駆動可能なキャリア装置を超伝導磁気支承部に非接触で収容する点にある。それ故に得られる利点は非常に多い。支承位置は自己安定的(自立的)である。とりわけ高速の場合に摩擦損失は非常に小さい。支承部の制御系は超伝導体の冷却と離れて必要ではなく、これは信頼性を増大する。シャフトと固定支承部材は互いに真空にシールされていてもよく、これは潜在的に高い攻撃性を有した媒体(液体など流動体)が固定支承部材に入り込むのを防ぐ。支承装置は特別な制御を必要とすることなく望ましくない振動の減衰について特定の特性を呈する。支承部(ベアリング)は不均衡に対し殆ど影響されない。これはメンテナンスフリーであり、高耐久性をもたらす。
【0018】
請求項2に係る装置の利点は、シャフトが簡単に第2の固定支承部材から取り外され、取り替えられ得る点にある。
本発明の更に有利な実施態様は従属請求項から明らかとなろう。
【0019】
本発明の付加的な特徴と利点は、図面に関連した6つの例示的な実施態様の記載から明らかとなろう。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施形態を図1〜4に関連して以下に記載する。装置1は、媒体3で対象物、とりわけシリコンウェハー2を湿式で化学的ガス処理するのに適する。当該装置1は、媒体3で充填された若しくは充填されるようになっている容器4を備えて構成されている。当該容器内にシリコンウェハー2の収容のため、キャリア装置5が配設されている。当該キャリア装置5は容器4の前端6,7について2つの支承ブロックに留められている。このために、シャフトを形成するように組み合わされるシャフトバット(太端)11とシャフト駆動バット12が、実質的に水平な回転軸線10と同心に、キャリア装置5の相対する側に備えられる。シャフトバット11とシャフト駆動バット12は、支承ブロック8,9に備えられたベアリング13,14に磁気的に支持される。更に駆動ユニット15がシャフトの回転作動のために支承ブロック9に備えられている。
【0021】
容器4は、シリコンウェハーの処理のためのよく知られている容器に対応しており、高腐食耐性のプラスチック材料からできている。容器4は液体処理用ボウルとして、あるいはガス乃至スプレー処理のためのシャンバーとして形成されてもよい。付加的に容器4は、その内部に耐酸性の皮膜(コーティング)16、可能であれば学的に不活性な材料、特にPTFE又はPVDFでなる皮膜を備える。処理ジョブに応じてシリコンウェハーが受ける予定の種々の液状若しくはガス状の物質が媒体3として用いられる。
【0022】
キャリア装置5は、互いに平行で正面に向かって回転軸線10に同心の支持円板17,18を有する。これら支持円板はそれらの周囲に沿って、回転軸線10に平行に延びる支持ロッド19を介して、相互に連結されている。支持ロッド19は、シリコンウェハー2が係合し保持されるスロット20を有する。
【0023】
少なくとも3本の支持ロッド19が備えられる。しかしながら、追加的な支持ロッド19が備えられてもよい。1本又は何本かの支持ロッド19は、キャリア装置5がシリコンウェハー2を備え付けるために取り除かれてもよい。キャリア装置5に固定されたシリコンウェハー2は互いに平行に且つ回転軸線10に同軸に配設される。これは、媒体3内での回転軸線10回りのキャリア装置5の回転に関してシリコンウェハー2の表面がきずや不均一性を生み出すことなく可能な限り一様に媒体3にさらされることを確実にするのに役立つ。冒頭に特に記載したような他の公知のキャリア装置を利用してもよい。支承ブロック8,9は機械床21上に支持されている。実質的に等しいベアリング13,14は、回転軸線10に同心にシャフトバット11又はシャフト駆動バット12に備えられた第1支承部材22を有する。ベアリングクリアランス23だけ互いに分かれた第2支承部材24が支承ブロック8,9に備えられ、第1支承部材22を部分的に、特に50%だけ取り囲む。典型的にはベアリングクリアランス23は0.5〜10mmの幅を有する。
【0024】
第1支承部材22は、回転軸線10に沿って隣り合うリング状永久磁石25を備えて構成され、シャフト駆動バット12を同心に取り囲み、これにつながっている。隣接したリング磁石25は、引き寄せる(反対極)磁力又は反発する(同極)磁力又はこれらの組み合わせを有し、その結果、順番に並べられた例えばS,N;N,S;S,N;N,S;...が回転軸線10に沿って生じる(Nは磁石の北極を、Sは磁石の南極を表す)。リング磁石25はSmCo,Sm2Co17若しくはNdFeBからなり、最高のエネルギー密度と1.4テスラの残磁性を達成する。しかしながら、永久磁石として重要な磁束(磁場)を有する他の材料を用いてもよい。大きな透磁率の環状円板26がリング磁石25の間に備えられ、その結果、ベアリングクリアランス23における磁束が回転軸線10に対して実質的に垂直に延在する。典型的には環状円板26は1〜2mmの厚みを有する。ベアリングクリアランス23における媒体3に対する保護のために、第1支承部材22は容器被覆16と同じ材料の保護皮膜27を備える。したがってリング磁石25、環状円板26並びにバット11,12は媒体3に接触しない。
【0025】
第2支承部材24各々は、超伝導材料の上方に開いた支承シェル28を有する。当該支承シェルは回転軸線10に平行で、超伝導性条件の維持のために冷却ジャケット28aによって取り囲まれている。冷却ジャケット28aは熱除去導管30を介して冷却装置29と連結されている。超伝導材料は、組成ReBa2Cu3OX(Re=Sm,Nd,Y)の溶融成形高温超伝導体である。溶融成形高温超伝導体の製作はWerfel, Floegel−Delor, Wippichの「YbaCuO Large Scale Melt Texturing in a Temperature Gradiant」Inst. Phys. Conf.、シリーズ番号158、821頁から、1997に記載されており、参照される。臨界電流密度は30kA/cm2より大きい。粒子サイズと粒子境界は材料に特別なヒステリシス(履歴現象)と減衰特性を生じる。高温超伝導材料は、放射状に同様な組織と92°ケルビン(−181℃に対応する)までの超伝導温度の結晶を有し、その結果、超伝導材料はまた液体窒素によって超伝導温度よりも低く維持され得る。他の超伝導材料も考えることができる。
【0026】
冷却装置29は、スターリングの原理(Stirling principle)で作動する閉鎖低温装置を有する。ギフォード・マクマホン(Gifford−McMahon)又はパルスチューブ法にしたがって動く冷却機械を備えることも可能である。熱除去導管30と冷却ジャケット28aは優れた導熱性の材料、特に銅からなっている。中間空間31によって分けられ、支承シェル28、冷却ジャケット28a及び熱除去導管30は、支承ブロック8,9に埋め込まれた中間ケース32によって包まれる。周囲に対する支承シェル28の絶縁を増すために中間空間31は排気される。中間空間31内の残留ガス圧は10−2パスカル以下である。残留ガス分子の吸収のために、活性炭室33が冷却ジャケット28aに備えられ、冷却に関しガス分子の吸着によって真空の質が高まる。第2支承部材24と特に支承シェル28はU形状の横断面を有し、第1支承部材22を収容する窪み34を備える。少なくとも窪み34の近くで、中間ケース32は保護皮膜27と同じ材料の保護皮膜35を有する。保護皮膜35と支承シェル28の間に形成される真空ギャップ36並びにベアリングクリアランス23の形状の厳密な維持のために、中間空間31の構成部分、中間ケース32のこの範囲はガラス繊維補強乃至カーボン繊維補強されたプラスチック材料の支持層37を備える。この配置は、絶縁を数ミリメートルの長さにわたってベアリングクリアランスの近くで250°ケルビン以上の熱勾配のために保つすることが可能で、その結果、一方で超伝導性支承シェル28が超伝導温度より下に維持され、他方で媒体3がベアリングクリアランス23において凍らない。
【0027】
ベアリング14の近傍に配設された駆動ユニット15は、ステータブロック38に配されたステータ39並びにシャフト駆動バット12と一体のロータ40を備えて構成される。ステータ39は、横断面が扇状で上方に開いたコイルコア41を有する。このコイルコア41と一体に形成されたコイルピン42が回転軸線10に対し半径方向内側に突き出ている。接続部44を備えた駆動コイル43がピン42に巻き付けられ、駆動コイル43によって生じる磁場が回転軸線10の実質的に半径方向に延在する。接続部44は通例のように電流供給/制御系に連結される。ロータ40はバット12を同心に取り囲むロータジャケット45を有する。このロータジャケットに、周囲に沿って一連の極、N,S,N,S,...が生じるように、交互極の棒状永久磁石46が挿入される。棒状永久磁石46によって生じた磁場は、回転軸線10の実質的に半径方向に延在する。棒状磁石46のために選択される材料は、リング磁石25のために選択されるものと同じであってよい。ロータ40は短絡アーマチュア(接片)を有していてもよい。隣接する駆動コイル43を電気的に作動することは年代順のように、あるいは駆動コイル43によって生じた磁場が回転方向47でロータ40を押し戻し(反発し)同時に回転方向47で続く駆動コイル43によって生じた磁場がロータ40を引き付けるように、なされる。このようにしてトルクがロータ40に伝えられる。この原理は通常のロータリ電流モータから公知である。代替的に、シャフト駆動バット12が上方に持ち上げられ得るよう片側に開いた駆動コイルの特別な特性を有する他のロータリ電流作動体を用いてもよい。
【0028】
操作中の装置1の作用モード、特にベアリング13,14の機能モードを以下に記載する。はじめに、キャリア装置5並びにシャフトバット11とシャフト駆動バット12によって形成されるユニットが、容器4と第2支承部材24の外側のロボットアーム(図示せず)によって保持されている。この位置において、キャリア装置5は、1本又は何本かのロッド19を取り除き、シリコンウェハー2を挿入し、そして支持ロッド19の再挿入によって拘束されることによって、シリコンウェハー2を装着される。そしてキャリア装置5、シャフトバット11及びシャフト駆動バット12からなるユニットは、ロボットアームによって図2に示された位置へ上げられ、所謂クエンチイン(消滅、quench−in)位置に機械的に保持される。そして支承シェル28が超伝導材料の超伝導温度より低い温度に冷却される。その後、キャリア装置5がロボットアームによって解放され、第2支承部材24にてベアリングクリアランス23を介して分離して「浮遊する」。これは、外部磁場の影響下で特性電流が超伝導支承シェル28に発生し、正確に逆の磁束を生じることにある磁気的相互作用の結果である。生じた電流は連続的に且つ実質的に抵抗なく流れ、それ自体、リング磁石25の磁場に反発する反対の磁場を生じ、系は実質的にパワーなしに働く。このようにして、第1支承部材22と第2支承部材24は互いに反発する。位置の変更は遡及する磁力を生じる。回転軸線10に沿って幾つかのリング磁石25を配置することによって、回転軸線10の軸方向並びに半径方向にシャフトの取り付けに剛性が与えられる。ベアリング13,14はそれぞれ80N/mm以上、とりわけ200N/mm以上の軸方向及び半径方向の剛性を有する。超伝導体に磁束をすえること、所謂ピニング効果(pinning effect)によって、軸方向又は半径方向での変位(移動)が、第1支承部材22を初期位置へ戻す方への傾向(キーロック原理と言われる)を備えた反力を生じる。これは第2支承部材24に対する第1支承部材22の自動センタリングと高い支承剛性を説明する。ベアリング13,14は0.1Hz〜2kHzの周波数範囲でシャフトの振動を吸収する。取り付けタイプによって毎分10000までの速度が可能である。取り付けられたユニットの重量は20kgか、それ以上であってもよい。取り付けの非接触状態のため、ベアリング13,14は磨耗しない。ベアリング13,14は、例えばリング磁石25の放射状磁化における磁束の小さな変化が超伝導材料において渦状グリッド(vortex grid)の動きと渦電流を生じるので、固有の減衰特性を有する。生じるエネルギーは超伝導体で解放され、シャフトの振動を吸収する。ベアリング13,14は受動的に、即ち、電子制御なしに機能し、それ故に信頼でき、メンテナンス無用である。キャリア装置5とバット11,12のユニットを取り除く別の方法では、当該ユニットがロボットアームによって把持された後に、支承シェル28の冷却装置29が短時間不活性化する。支承シェル28の温度は超伝導温度の近くまで上昇する。これは、処理されたシリコンウェハー2のため第2支承部材24から容易に持ち上げられ得るユニットが影響される浮遊条件なしに、磁力の減少を伴う。特別な扱い易さは、支承部材24からキャリア装置5を簡単に取り除け、再挿入できる点にある。ベアリングの範囲において何らの制御機能も必要ない。
【0029】
ベアリング13,14の摩擦のない非接触操作のため、通常はベアリングの摩滅で見出され得る媒体3中の粒子の数が著しく減少し、シリコンウェハー2の品質に影響する。結果として、シリコンウェハー2の回転処理がもたらされ得、シリコンウェハー2の表面上で起こる液相プロセス、固相プロセス又は気相プロセスの高い均質性が達成され有利である。シリコンウェハー2の回転の他の利点は、そうでなければ液体乃至ガスがこの表面スポットで作用できず割れが生じることとなるような気泡が接着部から表面で回避されるという事実にある。
【0030】
本発明の第2実施形態を図5に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付し、等しい機能の異なるパーツにはプライム符号(’)を備えた同じ参照番号を付す。残りに関しては第1実施形態の記載が参照される。第2実施形態は、駆動ユニット15’のデザインによってのみ第1実施形態と異なる。シャフト駆動バット12’の(図5における)右端に、明瞭なヒステリシス曲線(hysteresis curve)を備えた材料のヒステリシス円板48が回転軸線10に対し垂直に備えられている。この近くに、回転軸線10に同心で機械床21に支持体49を介して支持されたコイルリング50の形状をした回転電流巻き線を備えたコイルユニットが備えられている。コイルリング50はコア51を有し、当該コア51に沿って規則的に間隔をおいた種々の位置でコア回りに巻かれた駆動コイル43’がある。媒体3に対する保護のために、コア51と駆動コイル43’は、保護皮膜27と同じ材料の保護皮膜52を備える。同じことがバット12’と円板48に当てはまる。そのような作動の操作モードはよく知られている。ヒステリシス鉄の磁気反転に関して、相移動が励起した磁場強度と磁気誘導の間で起こり、これはヒステリシスループの幾何学的形状と連結され、更に交互励起の規模に依存する。図5にしたがうヒステリシス駆動はこの原理を用いる。ヒステリシス円板48はソリッドな円板であり、容易に容器に入れることができる。ヒステリシス円板48をパイプとして具現化することも考えられ得る。始動中、ヒステリシス駆動は非同期モータのように動き;公称速度に達するや同期実行(ラン)が結果として生じる。この作動の利点はとりわけ、棒状磁石46が必要とされず、同期作動が確立され得る点にある。
【0031】
以下に、本発明の第3実施形態を図6に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付し、等しい機能の異なるパーツにはダブルプライム符号(”)を備えた同じ参照番号を付す。その他の点では第1実施形態の記載が参照される。第1実施形態との第3実施形態の主要な相違点は、回転軸線10が水平ではなく、垂直であることである。支承ブロック8”に、第1実施形態の支承部材24と同じようにデザインされた第2支承部材24”が備えられている。唯一の相違点は、超伝導材料の支承円板53が支承シェル28の代わりに備えられていることである。この円板53の上方に、キャリア装置5”が垂直回転軸線10で配された容器4”が備えられる。相互に同心で且つ回転軸線に平行な複数のリング磁石25”を有した第1支承部材22”がキャリア装置5”の(図6における)下端に備えられる。2つ以上の同心リング磁石25”が備えられ得る。隣接するリング磁石25”の磁性は互い違いである。あまり優れていない透磁性の補助環状円板26”がリング磁石25”の間に配設されてもよい。ベアリング13”は軸方向支承剛性と半径方向支承剛性を有する。第2実施形態で記載したような駆動ユニット15’がキャリア装置5”の上端にその作動のために備えられる(図6に図示せず)。容器4”からキャリア装置5”を取り外すために、コイルリング50が回転軸線10に交差するようにピボット状におかれ、キャリア装置5”が容器4”から上方へ持ち上げ可能である。
【0032】
シャフトバット11”を長くして、例えば第1実施形態と異なる駆動ユニットを設けることも可能である。それ故、キャリア装置5”は上方に開かれたままで、例えば2つのシェルの分かれたキャリアケージの正面充填を可能とする。シェルはシリコンウェハー2をそこに挿入したスロット付き軸方向ロッドを有する。2つのシェルは相互に押圧され、軸方向で上方からキャリア装置5’におかれ、軸方向ガイドに固定される。
【0033】
当然ながら、第1実施形態のベアリング13,14と第3実施形態のベアリング13”が組み合わされてもよい。このようにして、半径方向及び軸方向における支承剛性を増すことができ、回転軸線が水平線に対して0°〜90°の間の範囲の角度を、即ち、水平配置と垂直配置の間の如何なる位置もとることができる。以下に、本発明の第4実施形態を図7に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付して、参照される。等しい機能で異なる構成のパーツにはトリプルプライム符号(’’’)を備えた同じ参照番号を付す。装置1’’’は支承ブロック9’’’を備えてなり、そこで円筒支承部材24’’’と円筒駆動ユニット15’’’が回転軸線10’’’と同心に備えられ、盲孔の形状をした円筒支承隙間54を取り巻く。シャフト駆動バット12’’’がこの隙間54の中央に配設されている。回転軸線10’’’が水平線に対して角度α(0°<α<90°、特に5°<α<30°、とりわけ有利にはα=15°が該当する)だけ傾いている。キャリア装置5’’’は、外側から回転軸線10’’’に平行に挿入可能でシリコンウェハー2を収容する補助積載バスケット60を備えてなっている。バスケット60はキャリア装置5’’’にその一端で挿入可能であり、また取り外し可能である。キャリア装置5’’’は回転軸線10’’’と同心に配設され、シャフト駆動バット12’’’に接続されている。シャフト駆動バット12’’’から離れたキャリア装置5’’’の端部で周囲に支承部材22”が配設されている。当該部材は周囲に沿って互いに隣接する放射状に向いた永久磁石55を有する。支承部材24’’’を備えた支承ブロック8’’’が図7において支承部材22’’’の下に備えられる。支承部材24’’’は扇形状を有し、支承部材22’’’を部分的に囲む。ベアリング13’’’を用いてキャリア装置5’’’が鉛直方向に支持され、これに交差するように安定化する。容器4’’’は、ヒンジ部56を介して支承ブロック8’’’につながった垂直側壁57と、ヒンジ部58を介して支承ブロック9’’’の上端につながった側壁59とを有する。側壁57と59は外方に旋回可能である。
【0034】
以下に装置1’’’の操作を詳細に記載する。キャリア装置5’’’を挿入するために、側壁57と59が回転して開き、支承隙間54にアクセスすることができる。水平線に対して僅かに傾斜して、シャフト駆動バット12’’’が支承隙間54に挿入される。そして超伝導性の支承部材24’’’が超伝導性になるまで冷却される。上記した機構のため、キャリア装置5’’’が摩擦なしに取り付けられる。キャリア装置5’’’の支持のため、ベアリング13’’’の支承部材24’’’も超伝導温度より低く冷却される。この配置の利点は、キャリア装置5’’’を正面(前面)で装填することができることにある。バスケット60を含むキャリア装置5’’’全体を回転軸線10’’’に沿って装置1から取り外すことができ、徹底的なクリーニングを行える。
【0035】
以下に、第5実施形態を図8に関連して以下に記載する。等しいパーツには第1実施形態と同じ参照番号を付して、参照される。異なる構成であるが等しい機能のパーツにはフォープライムマーク(’’’’)を備えた同じ参照番号を付す。装置1との装置1’’’’の本質的な違いは、キャリア装置5’’’’が軸方向両端でなく一方の側にのみ取り付けられている点である。このためにベアリング13’’’’、駆動ユニット15’’’’及びベアリング14’’’’が支承ブロック9’’’’におけるキャリア装置5’’’’の近くに備えられている。第2支承部材24’’’’並びにステータ39’’’’がシャフト駆動バット12’’’’を円筒状に取り巻いている。容器4は、旋回可能に且つヒンジ部56’’’’によってこれに連結した垂直側壁57’’’’を有する。回転軸線10’’’’は水平線に対して約15°の角度αだけ傾斜している。
【0036】
装置1’’’’の操作に関して、シリコンウェハー2を装填されたキャリア装置5’’’’は容器4’’’’内で回転軸線10’’’’回りに回転するようになっている。この実施形態の利点は、シリコンウェハーを回転軸線10’’’’に沿って取り除くことができる点にある。更にキャリア装置5’’’’とシャフト駆動バット12’’’’のユニットもクリーニング又は修理の目的で回転軸線10’’’’に沿って取り除くことができる。第4実施形態のベアリング13’’’’によってのような分かれた支持部の必要がない。
【0037】
以下に、第6実施形態を図9に関連して以下に記載する。等しいパーツには図8に示された第5実施形態と同じ参照番号を付して、参照される。異なる構成で等しい機能のパーツにはファイブプライムマーク(’’’’’)を備えた同じ参照番号を付す。ベアリング部材24’’’’並びに駆動ユニット15’’’’の構造は第5実施形態に係る構造に対応する。同じことが、プラスチック材料の耐性柱体ジャケット61によってロータ40がすっぽり包まれたことを除いてロータ40の構造に当てはまる。第5実施形態と全く異なって、ロータ40の配置は回転軸線10’’’’’が垂直であるように選択される。その下端で、支承ブロック9’’’’’は、ジャケット61と支承部材24’’’’及び駆動ユニット15’’’’の間の環状空間に接続したドレン出口62を有する。ロータ40と接続した支持円板18’’’’’は実質的に水平で、その上側はシリコンウェハー2のための支持に供される。コバー63として設計された容器4’’’’’がシリコンウェハー2の上方で側方に配設される。容器4’’’’’なしで装置1’’’’’を操作することができる。供給導管64がカバー63の中央に配設され、カバー63によって画定された空間にノズル65を有する。シリコンウェハー2の下方で側方に、カバー63は排出導管67を備えたエッジ66を有する。
【0038】
第6実施形態に係る装置1’’’’’の操作のモードを以下に記載する。第5実施形態でのように、支持円板18’’’’’が摩擦のない回転作動のために取り付けられている。シリコンウェハー2への感光レジストの適用のために、滴状の感光レジストが回転するシリコンウェハー2上の中央にノズル5によって施与される。遠心力のため、感光レジストはシリコンウェハー2の表面上で薄く均質な層に急速に広がる。余剰のレジストは排出導管67とドレイン出口62を通って排出される。装置1’’’’’は更に前述の実施形態の例で詳述したエッチングプロセス及びクリーニングプロセスに用いてもよい。更にシリコンウェハー2は乾くまで装置1’’’’’内で遠心力を作用させることができる。
【0039】
更に装置1は割れや傷のためシリコンウェハー2の結晶表面構造の点検に用いてもよい。ロータ40の取り付け方は、シリコンウェハー2が最初に記載したように非常に早い速度へ非常に急速に加速させられることができる。シリコンウェハー2の結晶表面構造における裂け目やひび、その他の傷が相応して高い遠心力で成長し、容易に決定することができる。場合によってはそれらの傷はウェハー2の砕けにまで至る。その結果、装置1’’’’’はまた処理媒体3の使用なしに品質制御に用いてもよい。この種の品質制御も、第1から第5の実施形態に係る装置で可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態での本発明の模式的な斜視図である。
【図2】第1実施形態での本発明の平面図である。
【図3】図2のIII−III線に関する断面図である。
【図4】図2のIV−IV線に関する断面図である。
【図5】第2実施形態での本発明の部分図である。
【図6】第3実施形態での本発明の部分的な横断面図である。
【図7】第4実施形態での本発明の横断面図である。
【図8】第5実施形態での本発明の横断面図である。
【図9】第6実施形態での本発明の横断面図である。
【符号の説明】
2 シリコンウェハー
3 媒体
4 容器(コンテナ)
13,14 ベアリング
22 第1支承部材
24 第2支承部材
Claims (15)
- 媒体(3)で対象物、とりわけシリコンウェハー(2)を処理するための装置(1;1’;1”;1’’’;1’’’’)にして、
a)媒体(3)の収容のための容器(4;4”;4’’’;4’’’’)と;
b)当該容器(4;4”;4’’’;4’’’’)内に少なくとも部分的に配設され処理対象物の収容に供される回転可能なキャリア装置(5;5”;5’’’;5’’’’)と;
c)少なくとも1つのベアリング(13,14;13”;13’’’,14’’’;13’’’’,14’’’’)に延在し上記キャリア装置(5;5”;5’’’;5’’’’)につながった回転駆動可能なシャフトと
を備えて構成され、
d)上記少なくとも1つのベアリング(13,14;13”;13’’’,14’’’;13’’’’,14’’’’)が
i)上記シャフトにつながった第1支承部材(22;22”;22’’’)と;
ii)当該第1支承部材(22;22”;22’’’)に近接し超伝導材料を含有する第2支承部材(24;24”;24’’’;24’’’’)と
を有し、
iii)第1支承部材(22;22”;22’’’)が磁力によって第2支承部材(24;24”;24’’’;24’’’’)から間隔をおいて保持されているような装置。 - 上記第2支承部材(24)が超伝導材料の支承シェル(28)を備えて構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置(1)。
- 上記第1支承部材(22)がリング状永久磁石(25)を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の装置(1)。
- 夫々隣接するリング磁石(25)が反対の磁極を有することを特徴とする請求項3に記載の装置(1)。
- 第2支承部材(24”)が超伝導材料の平らな支承円板(53)を有することを特徴とする請求項1に記載の装置(1”)。
- 第1支承部材(22”)が、互いに同心に配設されたリング状永久磁石(25”)を備えて構成されることを特徴とする請求項5に記載の装置(1”)。
- 駆動ユニット(15;15’;15’’’;15’’’’)がシャフトの作動のために備えられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置(1;1’;1”;1’’’;1’’’’)。
- 上記駆動ユニット(15;15”;15’’’’)が、シャフトを少なくとも部分的に取り巻くコイルコア(41)を備えて構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置(1;1”;1’’’;1’’’’)。
- 上記駆動ユニット(15’)が、シャフトにつながったヒステリシス円板(48)と、シャフトの作動のためヒステリシス円板(48)と相互作用する磁場の発生のための固定コイルユニットとを有することを特徴とする請求項7に記載の装置(1’)。
- 第1支承部材(22;22”;22’’’)及び/又は第2支承部材(24;24”;24’’’;24’’’’)及び/又は容器(4;4”;4’’’;4’’’’)及び/又はシャフトが媒体(3)に対して耐性のある皮膜(16,27,35;52;27”;35”)を備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置(1;1’;1”;1’’’;1’’’’)。
- 第1支承部材(22;22”;22’’’)が第2支承部材(24;24”;24’’’;24’’’’)から取り外し可能であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置(1;1’;1”;1’’’;1’’’’)。
- シャフトと水平線が、0°≦α≦90°、とりわけ5°≦α≦30°で特別有利にはα≒15°が当てはまる自由に選択可能な角度αをつくることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置(1;1’;1”;1’’’;1’’’’)。
- 対象物、とりわけシリコンウェハー(2)を処理するための装置(1’’’’’)にして、
a)容器(4’’’’’)内に少なくとも部分的に配設され処理対象物収容用の回転可能なキャリア装置(5’’’’’)と;
b)少なくとも1つのベアリング(13’’’’,14’’’’)に取り付けられ上記キャリア装置(5’’’’’)に連結した回転駆動可能なシャフトと
を備えて構成され、
c)上記少なくとも1つのベアリング(13’’’’,14’’’’)が
i)上記シャフトにつながった第1支承部材(22)と;
ii)当該第1支承部材(22)に割り当てられ超伝導材料を含有する第2支承部材(24’’’’)と
を有し、
iii)第1支承部材(22)が磁力によって第2支承部材(24’’’’)から間隔をおいて保持されている
ような装置(1’’’’’)。 - 上記シャフトが実質的に垂直で、キャリア装置(5’’’’’)が実質的に水平な支持円板(18’’’’’)を備えて構成されることを特徴とする請求項13に記載の装置(1’’’’’)。
- 上記支持円板(18’’’’’)が処理対象物のための支持体として供されることを特徴とする請求項14に記載の装置(1’’’’’)。
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