JP2006521013A - ディスク形状の物体を湿式処理するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

開示されているのは平板状基板を処理するための装置で、それを構成しているものとして、スピン・チャック（２）はその基板を保持し、回転するためのもの、少なくとも１個のディスペンサー（３）は前記基板の少なくとも一面（Ｗ）の上に液体を供給するためのもの、液体捕集器（４）は回転中にその基板から遠心力で流出する液体を集めるために前記スピン・チャックの周囲を囲んでいる、この液体捕集器（４）は少なくとも２段の捕集器レベル（Ｌ１、Ｌ２）を有し、液体を別々の捕集器（４１、４２）に分離して集めている、持ち上げ手段（Ｈ）は回転軸（Ａ）に実質的に沿ってスピン・チャック（２）を液体捕集器（４）に対して相対的に少なくとも２段の排出レベル（Ｅ１、Ｅ２）に移動するためのもので、液体捕集器（４）の内部（４０）からのガスを別個に集める、少なくとも１個の排気制御手段（７１）が前記の少なくとも２段の排気レベルの少なくとも一方と関連していて、前記の少なくとも２段の排気レベル（Ｅ１、Ｅ２）の少なくとも一方でのガスの流動状態を別個に変化させる。

Description

本発明は、半導体ウエーハ（ｗａｆｅｒ）、フラット・パネル・ディスプレー（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）又はコンパクト・ディスク（ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ）のような平板状基板を湿式処理するための装置及び方法に関する。

装置を構成しているものとして、スピン・チャック（ｓｐｉｎ−ｃｈｕｃｋ）は基板を保持して、回転するためのもので、少なくとも１個のディスペンサー（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）が前記基板の少なくとも一面の上に液体を供給するためにある。液体捕集器は前記スピン・チャックの周囲を囲んでいて、回転中に基板から遠心力で流出する液体を集める。液体捕集器は少なくとも２段の捕集器レベル（ｌｅｖｅｌ）を有している。各捕集器レベルは異なる捕集器に液体を別個に集める目的を有する。

さらに、装置を構成しているものとして、持ち上げ手段は回転軸に実質的に沿ってスピン・チャックを液体捕集器に対して相対的に移動させる。及び、少なくとも２段の排気レベルはその液体捕集器の内部からガス（ｇａｓ）を別けて集める。その液体捕集器の内部からガスを集めることは、液体が基板から遠心力で流出するときに生じるミスト（ｍｉｓｔ）の堆積を避けるのに有用である。

そのような液体捕集器は、必ずしも閉じた底部を有していないけれども、多くの場合「カップ（ｃｕｐ）」と呼ばれている。液体捕集器にしばしば用いられる別の用語は、全ての側面で閉じているのではないけれども、「チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）」である。

そのような装置は当該分野で知られていて、特許文献１に詳細に示されている。この特許文献は共通排気系に接続された各捕集器レベルの各捕集器を示している。それにより各捕集器レベルがひとつの排気レベルとして同時に機能する。それゆえ、共通排気系が運転している間、各排気レベルにより液体捕集器の内部からガスを吸引する。

処理中に、スピン・チャックの高さより低い位置で、周辺ガス圧より低いガス圧を生じる。結果として、特定の捕集器レベルに流入すべき液体が、その特定の捕集器レベルより低い捕集器レベルに部分的に吸引されることがある。

別の液体Ｙを集めるべき捕集器レベルに液体Ｘが間違って送られて場合、液体Ｘが液体Ｙを汚染する。最悪の場合、液体Ｘ及びＹがお互いに反応して、危険な又は可燃性の反応生成物を生じる。

できるだけ多くの基板を処理するために液体Ｙを再利用する場合、他の好ましくない結果を生じる。液体Ｘによる液体Ｙの汚染が、その後に処理する基板の汚損になる。この場合、別の結果として、液体Ｙの保存期間を有意に低下させることがある。
米国特許第４，９０３，７１７号明細書

それゆえ、本発明の目的は、その液体を捕集するために実際には選択されていない捕集器レベルに液体が部分的に吸引されるのを避けることである。

本発明の他の目的は、必要な排気流量を減らすことである。これは、単位時間当たりの排気体積が大きいことは処理費用を増大するだけでなく、多くの液体を排気系に吸引するので、液体の消費が大きくなる欠点となり、かつ、排気空気の浄化を求める可能性が高まる。

本発明は以下から成る平板状基板の湿式処理をするための装置を提供することにより、その目的に適合している：
−基板を保持し、かつ、回転するスピン・チャック、
−前記基板の少なくとも一面の上に液体を供給するための少なくとも１個のディスペンサー、
−回転中に基板から遠心力で流出した液体を、異なる捕集器に別々の液体を少なくとも２段の捕集器レベルで集めるために、前記スピン・チャックの周囲を囲んでいる液体捕集器、
−回転軸に実質的に沿ってスピン・チャックを液体捕集器に対して相対的に動かすための持ち上げ手段、
−液体捕集器の内部からガスを別けて捕集するための少なくとも２段の排気レベル、
−少なくとも２段の排気レベルの少なくとも一段でガスの流動状態を選択的に変化させるために、前記少なくとも２段の排気レベルの少なくとも一方と関連している少なくとも１個の排気制御手段、
ディスペンサーは種々の方法で構成できる。例えば、液体を基板上にスプレー（ｓｐｒａｙ）するか又は乱流を生じない方法で基板上に連続して流す。ディスペンサーは、処理時に基板の下面を向くように、それゆえ、上昇流になるように、又は、処理時に基板の上面を向くように、それゆえ、下降流になるように構成しうる。両方の場合に、処理中にディスペンサーが水平に移動できるように構成しうる。さらに、両方の構成のディスペンサーを使用して、同時に基板の両面に液体を供給できるようにすることも可能である。

スピン・チャックは例えば真空チャック、ベルヌーイ（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ）チャック、基板のエッジのみを保持するチャック（ｅｄｇｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｏｎｌｙ＝ＥＣＯ）又はそのようなタイプの組合わせにすることができる。

各排気レベルは内部に開いた吸引オリフィス（ｏｒｉｆｉｃｅ）を含んでいる。その吸引オリフィスは環状に配置された複数の吸引ノズル（ｎｏｚｚｌｅｓ）としうる。他の可能性は１個の環状スリット（ｓｌｉｔ）の形をしたノズルを提供することである。どの場合でも、１段の及び同じ排気レベルに環状のガス捕集チャンバー（ｃｈａｍｂｅｒ）を設けて、ガスの流動状態を円周方向に等しくすることには利点がある。

本発明の利点は、排出体積の著しい低減が可能であること、及び、２段の隣り合った捕集器レベルの間での相互汚染が避けられることである。

選択肢として、装置は排気制御手段を有する。この手段はバタフライ・バルブ（ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ ｖａｌｖｅ）のような流量制御用調節弁である。これにより、排気レベルを閉鎖するだけでなく、全ての排気レベルでガス流量を正確に低下することもできる。

改良された装置では、少なくとも１個の排気制御手段が閉鎖用弁で、少なくとも２段ある排気レベルの一方を閉鎖することができる。そのような構成により制御が容易になる。

他の実施例では、その装置には制御用手段が含まれる。それにより、少なくとも１個の排気制御手段は、液体捕集器に対するスピン・チャックの相対的位置により制御される。このことは排気制御手段を持ち上げ手段に直接接続することにより、機械的方法で容易に行なえるけれども、典型的には、これはコンピュータにより行なわれる。後者の場合、コンピュータは、チャックと液体捕集器の相対位置についての情報を持ち上げ手段から直接又は電子検出器でその位置を検出して受信している。

少なくとも１段の排気レベルの吸引オリフィスを２個の捕集器レベルの一方に接続した場合、この捕集器レベルは同時に排気レベルとして機能する。ガスは液体捕集器の内部から捕集器レベルに吸引されて、その中で液体から分離される。

別の実施例は、捕集器レベルの上方又は下方に配置された少なくとも２段の排気レベルの少なくとも一段を有している。この場合に、捕集器レベルは液体のみを集めて、ガスを吸引しない。これによる利点はガスと液体を捕集後に分離する必要がないことである。

本発明の他の側面は、平板状基板の湿式処理をするために装置内でガス流を制御する方法である。装置には、基板を保持し、回転するためのスピン・チャック、前記の基板の少なくとも一面の上に液体を供給するための少なくとも１個のディスペンサー、回転中に基板から遠心力で流出する液体を集めるために前記スピン・チャックの周囲を囲んでいる液体捕集器が含まれている。液体捕集器には液体を別けて集めるために少なくとも２段の捕集器レベルが含まれている。さらに装置には、回転軸に実質的に沿ってスピン・チャックを液体捕集器に対して相対的に動かすための持ち上げ装置、及び、液体捕集器の内部からガスを別けて集めるための少なくとも２段の排気レベルが含まれる。その方法は、少なくとも２段の前記排気レベルで異なるガスの流動状態を選択的に生じることを特徴としている。

一実施例では、回転する基板に隣接するガス圧が前記基板の上方と下方で実質的に同じになるように種々のガスの流動状態が選択される。

本発明の一層の詳細と利点は好ましい実施例の詳細説明から理解できる。

図１は基板Ｗを保持して、回転するためのスピン・チャック２を含む装置１を示している。基板は第一面Ｗ１と第二面Ｗ２を有している。スピン・チャック２はギア・モーター（ｇｅａｒ ｍｏｔｏｒ）装置５に接続されていて、その軸Ａの回りを回転する。供給アーム３を用いて基板Ｗの第一面Ｗ１の上に液体を供給する。

カップ状液体捕集器４がスピン・チャック２の周囲を囲んでいる。液体捕集器はフレーム（ｆｒａｍｅ）（図示せず）に取付けられている。持ち上げ手段Ｈを設けて、液体捕集器に対するスピン・チャックの位置を変える。それにより、スピン・チャックを３段の捕集器レベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３のそれぞれに持ち上げることができる。各捕集器レベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３には環状ダクト４１、４２、４３が含まれ、遠心力で流出した液体をその中に集める。追加の飛散防止器（図示せず）を各捕集器に使用して、遠心力で流出した液体をその飛散防止器に急角度で当てて、その後、環状ダクトに向けることができる。各環状ダクト４１、４２、４３はパイプ８１、８２、８３に接続していて、集められた液体がそれを通って排出される。排出された液体は、基板に供給するために直ちに再使用され、又は、廃液として集められる。各捕集器レベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３は別の液体を集めるためにある。Ｌ１は洗浄腋（例えば脱イオン水）を集めるためのもので、Ｌ２は酸性液用、Ｌ３は塩基性液用である。

一点鎖線は、液体を種々の捕集器レベルに遠心力で流出させるために、基板を配置する平面を示している。

各捕集器レベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３の上方には、排出レベルＥ１、Ｅ２、Ｅ３がその捕集器レベルと実質的に並行に配置される。排出レベルは点線により示されている。各排出レベルは点線により示されている。各排出レベルは複数の内部に開いていて環状に配置された吸引オリフィス２１、２２、２３から成っている。その複数の吸引オリフィス２１、２２又は２３の各アレー（ａｒｒａｙ）はそれぞれ別のリング（ｒｉｎｇ）状ガス捕集チャンバー１１、１２、１３に接続している。

各ガス捕集チャンバーはパイプ６１、６２、６３を経由して吸引される。各パイプ６１、６２、６３内では弁７１、７２、７３により制御されている。示されている実施例では、弁はバタフライ弁である。この利点は、弁を全閉にする必要はないが、ほぼ閉じたときでも非常に少量のガスをその特定の吸引レベルで吸引しうることである。

液体捕集器の内部４０から吸引されるガス流（空気）の多くは上方から供給される（第一のガス流Ｆ１）。チャックより下の液体捕集器の内部を外部に接続する追加の開口部が設けられている。これが第二のガス流Ｆ２になり、好ましくは、周囲のクリーン・ルーム（ｃｌｅａｎ ｒｏｏｍ）から又は別個の供給源から清浄空気を供給する。第二のガス流を選択的に調節するための手段を設けることができる。

以下の表は図１に示した装置１を運転するための可能な条件を示す。

コンピュータは、チャックの位置に基づいて、各排気レベルの状態を自動的に選択できる。

図２は本発明の第二の実施例を示していて、第一の実施例と類似しているが、以下の違いがある。排気オリフィス２１、２２、２３はその捕集器レベルに接続されている。それゆえ、捕集器レベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３が同時に排気レベルＥ１、Ｅ２、Ｅ３として機能する。各排気レベルの周囲を囲む吸引条件を等しくするために、吸引オリフィスの各アレーを環状のガス捕集器のチャンバーに接続する。

以下の表は図２に示す装置１を運転するために可能な条件を示している。

特定の排気レベル（例えばＥ２）から吸引したガスを他の排気レベル（例えばＥ３）により吸引されたガスから分離するために、各排気レベルを異なる排気システムに接続することが可能である。そのような排気システムには、ガスの中性化、脱酸化窒素（ＮＯｘの除去）、及び（又は）液体残留物（ミスト（ｍｉｓｔ））の除去のための要素を含めてよい。

チャック２を低くするとき、チャック２より下のガス体積４７が減少する。それゆえ、第二のガス流Ｆ２を抑える流出ガスを避けるために、下側のガス排気レベルを一時的に開くか又は全体として排気流量Ｅを高める必要があるだろう。

本発明の第一の実施例の概略的断面を示している。 本発明の第二の実施例の概略的断面を示している。

Claims (8)

1. 平板状基板（Ｗ）を湿式処理するための装置（１）で、基板を保持し、かつ、回転するスピン・チャック（２）；前記基板の少なくとも一面（Ｗ）の上に液体を供給するための少なくとも１個のディスペンサー（３）；回転中に基板から遠心力で流出した液体を、少なくとも２段の捕集器レベル（Ｌ１，Ｌ２）で別々の液体を異なる捕集器（４１、４２）に集めるために、前記スピン・チャックの周囲を囲んでいる液体捕集器（４）；回転軸（Ａ）に実質的に沿ってスピン・チャック（２）を液体捕集器（４）に対して相対的に動かすための持ち上げ手段（Ｈ）；液体捕集器（４）の内部（４０）からガスを別けて捕集するための少なくとも２段の排気レベル（Ｅ１、Ｅ２）；前記の少なくとも２段の排気レベル（Ｅ１、Ｅ２）の少なくとも一段でガスの流動状態を選択的に変化させるために、前記の少なくとも２段の排気レベルの少なくとも一方と関連している少なくとも１個の排気制御手段（７１）；
   から成る装置（１）。
2. その少なくとも１個の排気制御手段（７１）がバタフライ弁のような流量制御用調節弁であることを特徴とする請求項１に基づく装置。
3. その少なくとも１個の排気制御手段（７１）が閉鎖用の弁であり、それにより少なくとも２段の排気レベルの一方を閉鎖することを特徴とする請求項１に基づく装置。
4. 液体捕集器に対するスピン・チャックの相対的位置に基づいて、少なくとも１個の排気制御手段を制御する制御手段を含む請求項１に基づく装置。
5. 少なくとも１段の排気レベル（Ｅ１、Ｅ２）の吸引オリフィス（２１、２２）がその２段の捕集器レベル（Ｌ１、Ｌ２）の一方に接続していることを特徴とする請求項１に基づく装置。
6. 少なくとも２段の排気レベル（Ｅ１、Ｅ２）の少なくとも一方が捕集器レベル（Ｌ１、Ｌ２）の上方又は下方に配置されていることを特徴とする請求項１に基づく装置。
7. 平板状の基板（Ｗ）を湿式処理するための装置（１）内のガス流を制御するための方法であって、その装置が、基板を保持し、かつ、回転するスピン・チャック（２）；前記基板の少なくとも一面の上に液体を供給するための少なくとも１個のディスペンサー；回転中に基板から遠心力で流出した液体を、少なくとも２段の捕集器レベルで別々の液体を集めるために、前記スピン・チャックの周囲を囲んでいる液体捕集器；回転軸に実質的に沿ってスピン・チャックを液体捕集器に対して相対的に動かすための持ち上げ手段及び；液体捕集器の内部からガスを別けて捕集するための少なくとも２段の排気レベル；を具備する方法において、少なくとも２段の前記排気レベルで異なるガスの流動状態を選択的に生じることを特徴とする方法。
8. その異なるガスの流動状態が、回転する基板に隣接したガス圧が基板の上方及び下方で同じになるように選択されることを特徴とする請求項７に基づく方法。

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