JP2007019067A - Stage structure for surface treatment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ウェハや液晶表示基板などの基材を表面処理するに際し、基材を設置して回転させるためのステージの構造に関する。 The present invention relates to a stage structure for setting and rotating a base material such as a wafer or a liquid crystal display substrate.
半導体ウェハや液晶表示用のガラス基板等の基材に絶縁膜、有機レジスト、ポリイミド等を被膜する手段としては、スピンコーティング法による塗布、CVD、PVDによる薄膜堆積等の方法が知られている。これら方法によれば膜が基材の外周部にも塗布されるが、この外周部の膜は、中央部とは膜質が違っていたり、運搬時等に割れてパーティクルの原因になったりするおそれがある。 As means for coating an insulating film, an organic resist, polyimide, or the like on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for liquid crystal display, methods such as coating by spin coating, thin film deposition by CVD, and PVD are known. According to these methods, the film is also applied to the outer peripheral part of the base material. However, the film on the outer peripheral part may have a different film quality from the central part, or may break during transportation and cause particles. There is.
このような外周部の不要な膜を除去するために種々の技術が提案されている。
例えば、特許文献1;特開2003−264168号公報に記載のものは、ウェハをステージに設置して吸引チャックし、ステージを回転させながらガス供給ノズルからオゾンとふっ酸からなる反応性ガスをウェハの外周部に吹き付けとともにヒータでウェハの外周部を加熱し、この外周部の不要膜を除去するようになっている。
For example, in Patent Document 1; Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-264168, a wafer is placed on a stage, sucked and chucked, and a reactive gas composed of ozone and hydrofluoric acid is supplied from a gas supply nozzle while rotating the stage. The outer peripheral part of the wafer is heated by the heater while being sprayed on the outer peripheral part of the wafer, and unnecessary films on the outer peripheral part are removed.
発明者らは、ウェハの外周部の加熱によって内側の残置すべき膜に影響が及ばないように、ステージ内に冷却室を設け、この冷却室に水等の冷却用流体を供給することを発案した。この冷却室は、ウェハの外周部のすぐ内側に在るのが効果的であるため、ステージの直径をウェハの直径より僅かに小さくし、ウェハの外周部だけがステージの半径外側に突出するようにするのが好ましい。 The inventors have proposed that a cooling chamber is provided in the stage so that heating of the outer peripheral portion of the wafer does not affect the film to be left inside, and a cooling fluid such as water is supplied to the cooling chamber. did. Since it is effective that the cooling chamber is located immediately inside the outer peripheral portion of the wafer, the diameter of the stage is slightly smaller than the diameter of the wafer so that only the outer peripheral portion of the wafer protrudes outside the radius of the stage. Is preferable.
一方、ウェハをステージに設置したりステージから取り出したりする際、ウェハの表側面に触れないようにするのが好ましい。それにはフォーク状のロボットアームを用い、これをウェハの下面(裏面)に当てて持ち上げるようにするのが好ましい。しかし、ウェハの外周部の僅かな部分しかステージから突出していないのでは、ウェハの下面にフォークを当てる余地が無い。 On the other hand, it is preferable not to touch the front side surface of the wafer when the wafer is set on the stage or taken out of the stage. For this purpose, it is preferable to use a fork-shaped robot arm that is lifted against the lower surface (back surface) of the wafer. However, if only a small portion of the outer periphery of the wafer protrudes from the stage, there is no room for applying a fork to the lower surface of the wafer.
そこで、発明者らは、ステージの中央部に小径のセンターパッドを上下動可能に設けることを更に発案した。このセンターパッドをステージから上に突出させた状態で、ウェハをフォーク状ロボットアームにてセンターパッド上に載置し、フォーク状ロボットアームを退避させた後、センターパッドをステージと面一又はそれより引っ込むまで下げると、ウェハをステージ上に載せることができる。処理終了後は、センターパッドを上昇させ、ウェハとステージの間にフォーク状ロボットアームを差し入れることにより、このフォーク状ロボットアームにてウェハを持ち上げ、搬出することができる。 Therefore, the inventors have further proposed that a small-diameter center pad is provided at the center of the stage so as to be movable up and down. With the center pad protruding upward from the stage, the wafer is placed on the center pad by a fork-shaped robot arm, and after the fork-shaped robot arm is retracted, the center pad is flush with the stage or from it. When lowered until retracted, the wafer can be placed on the stage. After the processing is completed, the center pad is raised and the fork-shaped robot arm is inserted between the wafer and the stage, whereby the wafer can be lifted and unloaded by the fork-shaped robot arm.
上記のセンターパッド付きのステージにおいては、中心軸上にセンターパッドの上下動機構が配置されることになる。また、センターパッドにはウェハを吸着する機能を付加するのが好ましく、その場合、中心軸上にセンターパッドからの吸引流路も配置されることになる。更に、冷却を必要としない処理ではセンターパッドをそのままステージ代わりにすると便利な場合も考えられ、その場合、中心軸にセンターパッドの回転機構も接続するとよい。 In the stage with the center pad, the vertical movement mechanism of the center pad is arranged on the central axis. In addition, it is preferable to add a function of sucking the wafer to the center pad. In this case, a suction flow path from the center pad is also arranged on the center axis. Further, in a process that does not require cooling, it may be convenient to use the center pad as a stage as it is. In this case, a center pad rotation mechanism may be connected to the center axis.
そうすると、ステージにウェハを吸着させるための吸引流路や上記冷却室への冷却流路については、中心軸上に配置するのが困難になり、中心軸から偏芯させて配置せざるを得なくなる。一方、ステージは中心軸の周りに回転するため、ステージと上記偏芯流路との接続をどのように行なうかが問題となる。 Then, it becomes difficult to arrange the suction flow path for adsorbing the wafer to the stage and the cooling flow path to the cooling chamber on the central axis, and it must be eccentric from the central axis. . On the other hand, since the stage rotates around the central axis, it becomes a problem how to connect the stage and the eccentric flow path.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、表面処理装置におけるステージの中心軸からずれた位置から冷却等の温調や吸着等の所要の作用を行なうための流体を供給したり排出したり吸引したりしつつステージを回転させることのできる流路構成を実現し、中心軸上にはセンターパッドの進退機構等の他の構成部材を配置可能にすることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and supplies or discharges a fluid for performing a required action such as temperature control such as cooling or adsorption from a position shifted from the center axis of the stage in the surface treatment apparatus. It is to realize a flow path configuration capable of rotating the stage while performing suction or suction, and to allow other components such as a center pad advance / retreat mechanism to be disposed on the center axis.
本発明は、表面処理されるべきウェハ等の基材に所要(温調(冷却を含む)や吸着等)の作用を及ぼすための流路を有し、中心軸まわりに回転可能なステージであって、
基材が設置される設置面と前記流路のターミナル(温調、吸着等の前記所要の作用を行なう部分)が設けられたステージ本体と、
前記流路のポートが設けられた固定筒と、
前記固定筒に回転可能に挿通されるとともに前記ステージ本体と同軸に連結された回転筒と、
前記回転筒を回転させる回転駆動手段と、を備え、
前記固定筒の内周面又は前記回転筒の外周面には、前記ポートに連なる環状路が形成され、
前記回転筒には軸方向に延びる軸方向路が形成され、
この軸方向路の一端部が前記環状路と連なり、他端部が前記ターミナルと連なっていることを特徴とする。
これによって、ウェハ等の基材に温調、吸着等の所要の作用を及ぼすための流体を、ステージの中心からずれた位置で流通させながらステージを回転させることができ、中心軸上には例えばセンターパッドの進退機構等の他の構成部材を配置するスペースを確保することができる。
The present invention is a stage that has a flow path for exerting a desired (temperature control (including cooling), adsorption, etc.) action on a substrate such as a wafer to be surface-treated and is rotatable around a central axis. And
A stage body provided with an installation surface on which the base material is installed and a terminal of the flow path (a part for performing the required action such as temperature control and adsorption);
A fixed cylinder provided with a port of the flow path;
A rotating cylinder that is rotatably inserted into the fixed cylinder and is coaxially connected to the stage body;
Rotation driving means for rotating the rotating cylinder,
An annular path connected to the port is formed on the inner peripheral surface of the fixed cylinder or the outer peripheral surface of the rotating cylinder,
An axial path extending in the axial direction is formed in the rotating cylinder,
One end of the axial path is connected to the annular path, and the other end is connected to the terminal.
As a result, the stage can be rotated while circulating a fluid for exerting required actions such as temperature control and adsorption on a substrate such as a wafer at a position shifted from the center of the stage. It is possible to secure a space for arranging other components such as a center pad advance / retreat mechanism.
例えば、前記流路に、基材を冷却する冷却流体が通され、前記ターミナルが、前記ステージ本体の内部に設けられた基材冷却用の室又は路である。
これによって、前記所要の作用として基材の冷却を行なうことができる。
For example, a cooling fluid for cooling the base material is passed through the flow path, and the terminal is a base material cooling chamber or path provided inside the stage main body.
As a result, the substrate can be cooled as the required action.
前記冷却用の流路構成において、前記固定筒の内周面又は前記回転筒の外周面における前記環状路を挟んで両側には環状のシール溝が形成され、
各シール溝には、前記環状路に向いて開口する断面コ字状のガスケットが収容されていることが好ましい。
これによって、前記冷却流体が、前記固定筒の内周面と前記回転筒の外周面の間のクリアランスを介して前記環状シール溝に入り込んだ場合、その流体圧(正圧)が断面コ字状のガスケットの開口を拡開する方向に働き、ガスケットを環状シール溝の内周面に押し当てることができる。この結果、シール圧を確実に得ることができ、冷却流体のリークを確実に防止することができる。
In the cooling flow path configuration, annular seal grooves are formed on both sides of the annular path on the inner peripheral surface of the fixed cylinder or the outer peripheral surface of the rotary cylinder,
Each seal groove preferably accommodates a gasket having a U-shaped cross section that opens toward the annular path.
As a result, when the cooling fluid enters the annular seal groove via the clearance between the inner peripheral surface of the fixed cylinder and the outer peripheral surface of the rotary cylinder, the fluid pressure (positive pressure) is U-shaped in cross section. This works in the direction of expanding the opening of the gasket, and can press the gasket against the inner peripheral surface of the annular seal groove. As a result, the sealing pressure can be obtained with certainty, and the leakage of the cooling fluid can be reliably prevented.
例えば、前記ターミナルが、前記設置面に形成された吸着溝であり、前記ポートが、真空引きされる。
これによって、前記所要の作用として基材の吸着を行なうことができる。
For example, the terminal is a suction groove formed on the installation surface, and the port is evacuated.
As a result, the substrate can be adsorbed as the required action.
前記吸着用の流路構成において、前記固定筒の内周面又は前記回転筒の外周面における前記環状路を挟んで両側には環状のシール溝が形成され、
各シール溝には、前記環状路とは逆側に向いて開口する断面コ字状のガスケットが収容されていることが好ましい。
これによって、前記吸着用の流路の負圧が、前記固定筒の内周面と前記回転筒の外周面の間のクリアランスを介して前記環状のシール溝に及んだ場合、この負圧は、断面コ字状のガスケットの背部に作用してガスケットを拡開させようとし、その結果、ガスケットが環状シール溝の内周面に押し当てられ、リークを確実に防止することができる。
In the suction flow path configuration, annular seal grooves are formed on both sides of the annular path on the inner peripheral surface of the fixed cylinder or the outer peripheral surface of the rotary cylinder,
Preferably, each seal groove accommodates a gasket having a U-shaped cross section that opens toward the opposite side of the annular path.
As a result, when the negative pressure in the adsorption flow path reaches the annular seal groove via the clearance between the inner peripheral surface of the fixed cylinder and the outer peripheral surface of the rotary cylinder, the negative pressure is It acts on the back portion of the U-shaped gasket to expand the gasket, and as a result, the gasket is pressed against the inner peripheral surface of the annular seal groove, and leakage can be reliably prevented.
例えば、前記ステージ本体の中央部にセンターパッドが配置され、前記回転筒の内側には前記センターパッドに連なるパッドシャフトが収容されているのが好ましい。このパッドシャフトを介して前記センターパッドが軸方向に進退されることが好ましい。パッドシャフトを介して前記センターパッドが回転されるようになっていてもよい。パッドシャフトには、前記センターパッドを進退させるパッド進退機構やセンターパッドを回転させるパッド回転機構の一部又は全部が組み込まれているのが好ましい。前記センターパッドにも基材を吸着する吸着溝が形成されており、前記パッドシャフトには前記センターパッドの吸着溝に連なる吸引路が設けられていてもよい。 For example, it is preferable that a center pad is disposed at the center of the stage body, and a pad shaft connected to the center pad is accommodated inside the rotating cylinder. The center pad is preferably advanced and retracted in the axial direction via the pad shaft. The center pad may be rotated via a pad shaft. The pad shaft preferably incorporates a part or all of a pad advance / retreat mechanism for advancing / retreating the center pad and a pad rotation mechanism for rotating the center pad. The center pad may be formed with a suction groove for sucking the base material, and the pad shaft may be provided with a suction path that continues to the suction groove of the center pad.
本発明によれば、ウェハ等の基材に所要の作用を及ぼすための流体を、ステージの中心からずれた位置で流通させながらステージを回転させることができ、中心軸上には例えばセンターパッドの進退機構等の他の構成部材を配置するスペースを確保することができる。 According to the present invention, it is possible to rotate the stage while circulating a fluid for exerting a required action on a substrate such as a wafer at a position shifted from the center of the stage. A space for arranging other components such as an advance / retreat mechanism can be secured.
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図1及び図2は、本実施形態に係る表面処理装置を示したものである。この表面処理装置の処理対象基材は、例えば半導体ウェハWである。図1の仮想線に示すように、ウェハWは円盤状になっている。図5(a)に示すように、ウェハWの上面(表側面)には成膜が施されている。この実施形態では、膜種の異なる2以上の膜が積層されている。例えば、ウェハW上にSiO2やSiN等の無機物からなる膜f1が被膜され、その上にフォトレジスト等の有機物からなる膜f2が被膜されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
1 and 2 show a surface treatment apparatus according to this embodiment. The substrate to be processed of this surface treatment apparatus is, for example, a semiconductor wafer W. As indicated by an imaginary line in FIG. 1, the wafer W is disk-shaped. As shown in FIG. 5A, a film is formed on the upper surface (front side surface) of the wafer W. In this embodiment, two or more films having different film types are stacked. For example, a film f1 made of an inorganic material such as SiO 2 or SiN is coated on the wafer W, and a film f2 made of an organic material such as a photoresist is coated thereon.
膜f1,f2は、ウェハWの外周部にまで及んでいる。このウェハWの外周部の膜f1a,f2aは、運搬時等にパーティクルの原因となりやすい。本実施形態の表面処理装置は、上記ウェハWの外周の膜f1a,f2aを不要物として、これを除去するものである。 The films f1 and f2 extend to the outer periphery of the wafer W. The films f1a and f2a on the outer periphery of the wafer W tend to cause particles during transportation. The surface treatment apparatus of the present embodiment removes the films f1a and f2a on the outer periphery of the wafer W as unnecessary materials.
図1及び図2に示すように、表面処理装置は、ウェハWを設置するステージ10と、ステージ10の一側に配置された有機膜用処理ヘッド20と、反対側に配置された無機膜用処理ヘッド30とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the surface treatment apparatus includes a
有機膜用処理ヘッド20は、ステージ10の外周部の上側の処理位置(図1及び図2の実線)とそこから径方向外側に離間した退避位置(図1及び図2の仮想線)との間で進退可能になっている。有機膜用処理ヘッド20には、吹出しノズル21と、吸引ノズル22と、レーザ照射器23が設けられている。吹出しノズル21にはオゾン等の対有機膜反応性ガスの供給源(図示せず)が接続されている。有機膜用処理ヘッド20が処理位置のとき、吹出しノズル21が、ウェハWの外周部の接線方向に略沿ってウェハWの外周部の一箇所(被処理位置)に向くように配置されている。吸引ノズル22は、上記接線方向に略沿うとともに吹出しノズル21の反対側から上記被処理位置に向くように配置されている。レーザ照射器23は、吹出しノズル21と吸引ノズル22の間の上方から上記被処理位置に向けられて配置されており、レーザを上記被処理位置に向けて収束照射するようになっている。レーザ照射器23に代えて赤外線照射器を用いることしてもよい。
The organic
ステージ10の周方向に有機膜用処理ヘッド20から例えば180度離れて無機膜用処理ヘッド30が配置されている。無機膜用処理ヘッド30は、後記センターパッド12の突出位置に対応する高さにおいて、センターパッド12に近づいた処理位置(図1及び図2の仮想線)と、遠ざかった退避位置(図1及び図2の実線)との間で進退可能になっている。
An inorganic
図1に示すように、無機膜用処理ヘッド30は、平面視円弧形状になっている。図2に示すように、無機膜用処理ヘッド30のステージ10側を向く面には水平に切り込みが形成され、この切り込みがウェハWを差し込む差し込み口31になっている。差し込み口31の奥端は拡開され、断面が円形の案内路32になっている。この案内路32の内部にウェハWの外周部が位置されるようになっている。案内路32の断面形状は、円形に限らず、半円形でもよく、四角形でもよく、大きさも適宜設定できる。差し込み口31と案内路32は、無機膜用処理ヘッド30の長さ方向の全長にわたって平面視円弧状に延びている。
As shown in FIG. 1, the inorganic
図示は省略するが、案内路32の延び方向の一端部には、一対の電極を有する大気圧プラズマ放電装置が接続され、他端部には排気路が連なっている。プラズマ放電装置は、窒素、酸素、フッ素系等の無機膜f1の成分に応じたガスを電極間の大気圧プラズマ放電空間でプラズマ化し、案内路32に導入するようになっている。
Although not shown, an atmospheric pressure plasma discharge device having a pair of electrodes is connected to one end of the
図1及び図2に示すように、表面処理装置のステージ10は、ステージ本体11と、センターパッド12と、軸アッセンブリ13,50,60を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ステージ本体11は、水平な円盤形状をなしている。ステージ本体11の上面が、ウェハWを設置する設置面を構成している。ステージ本体11の直径は、ウェハWの直径より僅かに小さい程度であり、このステージ本体11上にウェハWを設置すると、ウェハWの外周部がステージ本体11の外周部から数mmだけ(例えば3〜5mm程度)突出するようになっている。ステージ本体11の内部には、環状の冷却室11aが形成されている。環状冷却室11aにはウェハW冷却用の流体として水が溜められ、適宜流通・循環するようになっている。環状冷却室11aは、ウェハWに冷熱を作用させる正圧の流体ターミナルを構成している。冷却用流体は、水に代えて他の液体でもよく空気などの気体でもよい。
The stage
ステージ本体11の上面には吸着溝11bが形成されている。吸着溝11bは、ウェハWに吸着力を作用させる負圧の流体ターミナルを構成している。
An
ステージ本体11の中央部には凹部11cが形成され、この凹部11cにセンターパッド12が収容されている。センターパッド12は、ステージ本体11及びウェハWより十分に小径の円盤形状をなし、ステージ本体11と同心軸Lc上に配置されている。図示は省略するが、センターパッド12の上面にもウェハWを吸着するための吸着溝が設けられている。
A
図2に示すように、ステージ本体11及びセンターパッド12の下部には、これらを支持する軸アッセンブリが設けられている。軸アッセンブリは、中央のパッドシャフト13と、その外側の回転筒50と、更にその外側の固定筒60とを備えている。図2及び図4に示すように、これらパッドシャフト13と回転筒50と固定筒60は、ステージ本体11及びセンターパッド12と同じ中心軸Lcを中心にして同心円状に配置されている。
As shown in FIG. 2, a shaft assembly that supports these is provided below the stage
パッドシャフト13は、中心軸Lcに沿って垂直に延びている。このパッドシャフト13の上端部にセンターパッド12が連結固定されている。パッドシャフト13の下端部は、パッド駆動ユニット14に連結されている。図示は省略するが、パッドシャフト13及びパッド駆動ユニット14の内部には、センターパッド12の上面の吸着溝から延びる吸引経路が設けられ、この吸引経路の下端ポートがパッド駆動ユニット14に開口され、このポートに真空ポンプ等を含む吸引手段が接続されている。センターパッド12の上面にウェハWを載せ、上記吸引手段を駆動することにより、ウェハWがセンターパッド12に吸着チャックされるようになっている。また、パッド駆動ユニット14には、パッドシャフト13を昇降させる昇降駆動系が設けられている。昇降駆動系によるパッドシャフト13の昇降によって、センターパッド12が、ステージ本体11より上に突出する突出位置(図2の仮想線)と、ステージ本体11の凹部11c内に収容される収容位置(図2の実線)との間で上下に進退されるようになっている。収容位置のときのセンターパッド12の上面は、ステージ本体11の上面より僅かに(数mm)引っ込んでいる。さらに、パッド駆動ユニット14にはパッドシャフト13ひいてはセンターパッド12を回転させる回転駆動系が設けられている。
The
パッドシャフト13は、回転筒50に昇降可能かつ回転可能に挿通され支持されている。
回転筒50の主要部は、全周にわたって等厚の円筒形になっており、垂直に延びている。回転筒50の上端部は、ステージ本体11に連結固定されている。回転筒50の下端部は、プーリ44、タイミングベルト43、プーリ42、変速機41を順次介して回転駆動モータ40(回転駆動手段)に連結されている。回転駆動モータ40によって回転筒50が回転され、ひいてはステージ本体11が回転されるようになっている。
The
The main part of the
回転筒50は、固定筒60の内部に軸受けBを介して回転可能に挿通、支持されている。
固定筒60は垂直な円筒形をなし、装置フレームFに固定されている。固定筒60は、少なくとも内周面が断面円形であればよい。固定筒60は、回転筒50より低くなっており、固定筒60から回転筒50の上端部が突出し、その上にステージ本体11が配置されている。
The rotating
The fixed
回転筒50及び固定筒60には、ステージ本体11の環状冷却室11aをターミナルとする冷却流路と、吸着溝11bをターミナルとする吸引流路とが設けられている。
The rotating
冷却流路の往路は、次のように構成されている。
図2、図3、図4(c)に示すように、固定筒60の外周面には、冷却水ポート61aが形成されている。図示しない冷却用水供給源から冷却往路管81が延び、ポート61aに接続されている。ポート61aから連絡路61bが固定筒60の半径内側方向へ延びている。
図4(c)に示すように、固定筒60の内周面には全周にわたる溝状の環状路61cが形成されている。この環状路61cの周方向の一箇所に連絡路61bが連なっている。
The forward path of the cooling channel is configured as follows.
As shown in FIGS. 2, 3, and 4 (c), a cooling
As shown in FIG. 4C, a groove-like
図2及び図3に示すように、環状路61cを挟んで上下両側の固定筒60の内周面には、環状シール溝61dが全周にわたって形成されている。図3に示すように、環状シール溝61dには、環状の冷却往路用ガスケット71が収容されている。ガスケット71の断面形状は、コ字状(C字状)になっており、その開口が環状路61cの側を向くように配置されている。ガスケット71の外周面には潤滑処理を施すのが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 3,
図2及び図3に示すように、回転筒50には、上下に真っ直ぐ延びる軸方向路51aが形成されている。図3及び図4(c)に示すように、軸方向路51aの下端部は、連通路51bを介して回転筒50の外周面に開口されている。連通路51bは、環状路61cと同じ高さに位置し、環状路61cに連通している。連通路51bは、回転筒50の回転に応じて周方向の位置が変わるが、360度にわたって常に環状路61cとの連通状態を維持する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2に示すように、軸方向路51aの上端部は、回転筒50の外周面のコネクタ91Aを介して外部の中継管91Pに連なっている。この中継管91Pが、ステージ本体11の下面のコネクタ91Bを介して環状冷却室11aに連なっている。
As shown in FIG. 2, the upper end portion of the
冷却流路の復路は、次のように構成されている。
図2に示すように、ステージ本体11の下面には、往路用コネクタ91Bとは180度反対側にコネクタ92Bが設けられている。ステージ本体11の環状冷却室11aが、このコネクタ92Bを介して外部の中継管92Pに連なっている。中継管92Pは、回転筒50の上側部の外周に設けられたコネクタ92Aに接続されている。
The return path of the cooling flow path is configured as follows.
As shown in FIG. 2, a connector 92 </ b> B is provided on the lower surface of the stage
図2に示すように、回転筒50には、上下に真っ直ぐ延びる軸方向路52aが形成されている。図4(b)に示すように、軸方向路52aは、往路の軸方向路51aとは180度反対側に配置されている。この軸方向路52aの上端部が、コネクタ92Aに連なっている。
図2及び図4(b)に示すように、軸方向路52aの下端部は、連通路52bを介して回転筒50の外周面に開口されている。連通路52bは、往路の連通路51bとは180度反対側でかつ連通路51bより上側に配置されている。連通路52bは、回転筒50の回転に応じて軸方向路52aと一緒に中心軸Lcのまわりに回転することになる。
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIGS. 2 and 4B, the lower end portion of the
固定筒60の内周面には全周にわたる溝状の環状路62cが形成されている。この環状路62cは、往路の環状路61cより上側で、かつ連通路52bと同じ高さに位置し、周方向の一箇所で連通路52bと連結されている。連通路52bは、回転筒50の回転に伴って周方向の位置が変わるが、360度にわたって常に状路62cとの連通状態を維持する。
A groove-shaped
図2及び図3に示すように、環状路62cを挟んで上下両側の固定筒60の内周面には、冷却復路用環状シール溝62dが全周にわたって形成されている。図3に示すように、シール溝62dには、環状の冷却復路用ガスケット72が収容されている。ガスケット72の断面形状は、コ字状(C字状)になっており、その開口が環状路62cの側を向くように配置されている。ガスケット72の外周面には潤滑処理を施すのが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 3, cooling return path
図2、図3、図4(b)に示すように、固定筒60には環状路62cから半径外側に延びる連絡路62bと、この連絡路62bに連なる排水ポート62aが形成されている。ポート62aは、固定筒60の外周面に開口されている。このポート62aから冷却復路管82が延びている。連絡路62bとポート62aは、往路の連絡路61b及びポート61aと同じ周方向位置であってそれらより上側に配置されている。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4B, the fixed
吸引流路は、次のように構成されている
図2、図3、図4(a)に示すように、冷却復路のポート62aより上側の固定筒60の外周面には、吸引ポート63aが形成されている。図示しない真空ポンプ等を含む吸引源から吸引管83が延び、ポート63aに接続されている。ポート63aから連絡路63bが固定筒60の半径内側方向へ延びている。
図4(a)に示すように、固定筒60の内周面には全周にわたる溝状の吸引用環状路63cが形成されている。この環状路63cの周方向の一箇所に連絡路63bが連なっている。
The suction channel is configured as follows. As shown in FIGS. 2, 3, and 4A, a
As shown in FIG. 4A, a groove-like suction
図2及び図3に示すように、環状路63cを挟んで上下両側の固定筒60の内周面には、吸引用環状シール溝63dが全周にわたって形成されている。図3に示すように、シール溝63dには、環状の吸引用ガスケット73が収容されている。ガスケット73の断面形状は、上記冷却往復路のガスケット71,72と同様にコ字状(C字状)になっているが、その向きは上記ガスケット71,72とは異なり、開口が環状路63cの側とは反対側を向くように配置されている。ガスケット73の外周面には潤滑処理を施すのが好ましい。
As shown in FIGS. 2 and 3, suction
図2に示すように、回転筒50には、上下に真っ直ぐ延びる吸引用軸方向路53aが形成されている。図4(a)に示すように、軸方向路53aの下端部は、連通路53bを介して回転筒50の外周面に開口されている。連通路53bは、環状路63cと同じ高さに位置し、吸引用環状路63cに連通している。連通路53bは、回転筒50の回転に応じて周方向の位置が変わるが、360度にわたって常に吸引用環状路63cとの連通状態を維持する。
軸方向路53a及び連通路53bは、冷却往復路の軸方向路51a,52a及び連通路51b,52bに対し周方向に90度ずれた位置に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
The
図2に示すように、軸方向路53aの上端部は、回転筒50の外周面のコネクタ93Aを介して外部の中継管93Pに連なっている。この中継管93Pが、ステージ本体11の下面のコネクタ93Bを介して吸着溝11bに連なっている。
As shown in FIG. 2, the upper end portion of the
上記構成の表面処理装置を用いてウェハWの外周の不要膜f1a,f2aを除去する動作を説明する。
処理すべきウェハWを、図示しないフォーク状ロボットアームでカセットからピックアップし、アライメント機構にてアライメント(芯出し)する。アライメント後のウェハWを上記フォーク状ロボットアームで水平に持ち上げ、突出位置(図2の仮想線)に位置させておいたセンターパッド12に載置する。センターパッド12はウェハWより十分に小径であるので、フォーク状ロボットアームの取りしろを十分に確保することができる。ウェハWをセンターパッド12に載置した後、フォーク状ロボットアームを退避させる。また、センターパッド12用の吸引機構を駆動し、ウェハWをセンターパッド12に吸着チャックする。
An operation of removing the unnecessary films f1a and f2a on the outer periphery of the wafer W using the surface treatment apparatus having the above configuration will be described.
A wafer W to be processed is picked up from a cassette by a fork-shaped robot arm (not shown) and aligned (centered) by an alignment mechanism. The aligned wafer W is lifted horizontally by the fork-shaped robot arm and placed on the
次いで、パッド駆動ユニット14の昇降駆動系によってセンターパッド12を、上面がステージ10と面一になるまで下降させる。これにより、ステージ10の上面にウェハWが当接される。ここで、センターパッド12の吸着を解除し、センターパッド12を更に数mm下降させて収容位置(図2の実線)に位置させるとともに、真空ポンプ等の吸引源を駆動することにより、吸引圧を、吸引管83、ポート63a、連絡路63b、環状路63c、連通路53b、軸方向路53a、コネクタ93A、中継管93P、コネクタ93Bを順次経て、吸着溝11bに導入する。これによって、ウェハWをステージ10に吸着でき、しっかりと保持することができる。そして、回転駆動モータ40を駆動し、回転筒50及びステージ10を一体に回転させ、ひいてはウェハWを回転させる。これにより、回転筒50の内部の連通路53bが、固定筒60の環状路63cの周方向に回転移動することになるが、連通路53bと環状路63cとの連通状態は常に維持される。したがって、回転時においてもウェハWの吸着状態を維持することができる。
Next, the
図3に拡大して示すように、吸引流路の吸引圧は、連通路53bと環状路63cとの連通部分からその上下の回転筒50の外周面と固定筒60の内周面の間のクリアランスを経て、シール溝63dの内周面とガスケット73の間にも作用する。この吸引圧は、断面コ字状のガスケット73を拡開させる方向に働く。したがって、吸引圧が大きければ大きいほど、ガスケット73が、シール溝63dの内周面に強く押し付けられ、シール圧が大きくなる。これによって、回転筒50の外周面と固定筒60の内周面の間のクリアランスからリークが起きるのを確実に防止することができる。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, the suction pressure of the suction channel is between the outer peripheral surface of the upper and lower
ステージ10の回転開始と前後して、有機膜用処理ヘッド20を退避位置(図1及び図2の仮想線)から処理位置(図1及び図2の実線)に前進させる。そして、レーザ照射器23からレーザをウェハWの外周部の一箇所に収束照射して局所加熱するとともに、オゾン等の対有機膜反応性ガスを吹出しノズル21から吹き出し、ウェハWの外周の上記局所加熱された箇所に接触させる。これにより、図5(b)に示すように、外周の有機膜f2aを効率的にエッチングし除去することができる。処理済みガスや副生成物は、吸引ノズル22にて吸引し排気する。
Before and after the start of the rotation of the
この有機膜除去処理時には、ステージ本体11の環状冷却室11aに冷却水を供給する。すなわち、冷却水供給源の冷却水を、往路管81、ポート61a、連絡路61b、環状路61c、連通路51b、軸方向路51a、コネクタ91A、中継管91P、コネクタ91Bを順次経て、環状冷却室11aに供給する。これによって、ステージ本体11及びその上のウェハWの外周部より内側の部分を冷却することができる。レーザ照射による熱がウェハWの外周部から半径内側に伝わって来ても速やかに吸熱することができ、ウェハWの外周部より内側の部分が温度上昇を来たすのを防止することができる。これによって、ウェハWの外周部より内側の部分の膜f1,f2にダメージが及ぶのを防止することができる。
上記の冷却水は、環状冷却室11a内を流通した後、コネクタ92B、中継管92P、コネクタ92A、軸方向路52a、連通路52b、環状路62c、連絡路62b、ポート62aを順次経て、冷却復路管82から排出される。
During the organic film removal process, cooling water is supplied to the
After the cooling water flows through the
ステージ10の回転により回転筒50の内部の連通路51bも環状路61cの周方向に回転移動することになるが、連通路51bは、その回転位置に拘わらず環状路61cとの連通状態を常に維持する。同様に、連通路52bも環状路62cの周方向に回転移動することになるが環状路61cとの連通状態は常に維持される。これによって、ステージ10の回転中も冷却水の流通が維持される。
The rotation of the
図3に拡大して示すように、冷却往路の冷却水は、連通路51bと環状路61cとの連通部分からその上下の回転筒50の外周面と固定筒60の内周面の間のクリアランスを経て、環状シール溝61dの内部にも流入し、更に、断面コ字状のガスケット71の開口の内部に流入する。この冷却水の圧力によって断面コ字状のガスケット71が拡開され、シール溝61dの内周面に押し付けられる。これによって、ガスケット71のシール圧を確実に得ることができ、冷却水が漏れるのを防止することができる。同様の作用は、冷却復路のガスケット72でも得ることができる。
ステージ10が少なくとも一回転することにより、ウェハWの外周の全周の有機膜f2aを除去することができる。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, the cooling water in the cooling forward path is a clearance between the outer peripheral surface of the upper and lower
By rotating the
有機膜f2aの除去処理が終了したときは、吹出しノズル21からのガス吹出し及び吸引ノズル22からの吸引を停止し、有機膜用処理ヘッド20を退避位置へ退避させる。
また、パッド駆動ユニット14の昇降駆動系によってセンターパッド12を少し上昇させてウェハWの下面に当て吸着する一方、ステージ本体11によるウェハWの吸着を解除する。そして、上記昇降駆動系によってセンターパッド12を突出位置まで上昇させる。
When the removal process of the organic film f2a is completed, the gas blowing from the blowing
Further, the
続いて、無機膜用処理ヘッド30を退避位置(図1及び図2の実線)から処理位置(図1及び図2の仮想線)に前進させる。これにより、無機膜用処理ヘッド30の差し込み口31にウェハWが差し入れられ、案内路32の内部にウェハWの外周部が位置される。ウェハWがセンターパッド12で持ち上げられているので、処理位置の無機膜用処理ヘッド30は、ステージ本体11より上方に離すことができ、ステージ本体11との干渉を避けることができる。
Subsequently, the inorganic
そして、図示しないプラズマ放電装置にて窒素、酸素、フッ素系等の無機膜f1の成分に応じたガスをプラズマ化し、このプラズマガスを案内路32の延び方向の一端部に導入する。このプラズマガスが案内路32を通りながらウェハWの外周部の無機膜f1aと反応し、これにより、図5(c)に示すように、無機膜f1aをエッチングし除去することができる。処理済みガスや副生成物は、案内路32の他端から図示しない排気路を経て排出される。
Then, a gas corresponding to the component of the inorganic film f1 such as nitrogen, oxygen, fluorine or the like is converted into plasma by a plasma discharge device (not shown), and this plasma gas is introduced into one end of the
併行して、パッド駆動ユニット14の回転駆動系によってセンターパッド12を回転させる。センターパッド12が少なくとも一回転することにより、ウェハWの外周の全周の無機膜f1aを除去することができる。
At the same time, the
無機膜f2aの除去処理が終了したときは、プラズマ放電装置からのプラズマ供給を停止し、無機膜用処理ヘッド30を退避位置へ退避させる。次いで、ウェハWとステージ10の間にフォーク状ロボットアームを差し入れる。このフォーク状ロボットアームをセンターパッド12より半径外側のウェハWの下面に当てるとともに、センターパッド12の吸着を解除する。これにより、ウェハWをフォーク状ロボットアーム上に移し変え、搬出する。
When the removal process of the inorganic film f2a is completed, the plasma supply from the plasma discharge apparatus is stopped, and the inorganic
この表面処理装置のステージ構造によれば、ステージ本体11の冷却流路や吸引流路を中心軸Lcから半径方向に離して配置可能になっているため、中心部にはセンターパッド12を昇降、回転等する機構やセンターパッド12向けの吸引流路を配置するスペースを十分に確保することができる。
According to the stage structure of this surface treatment apparatus, the cooling flow path and the suction flow path of the stage
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨に反しない限りにおいて種々の改変をなすことができる。
例えば、表面処理装置は、有機膜等の一種類の膜だけを除去するものであってもよい。その場合、無機膜用処理ヘッド30は当然不要である。また、センターパッド12のための回転駆動系も不要である。
固定筒60の内周面に代えて回転筒50の外周面に溝状の環状路61c,62c,63cを形成することにしてもよい。
ステージ本体11に冷却流路のターミナルとして、環状冷却室11aに代えて、同心多重円状、放射状、渦巻き状等の冷却路を形成してもよい。
ステージのウェハ設置面は上を向いていなくてもよく、軸Lcは、垂直でなくてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the surface treatment apparatus may remove only one kind of film such as an organic film. In this case, the inorganic
Instead of the inner peripheral surface of the fixed
Instead of the
The wafer mounting surface of the stage does not have to face upward, and the axis Lc does not have to be vertical.
本発明は、半導体製造分野においてウェハの外周部の不要膜を除去するのに適用可能である。 The present invention is applicable to removing unnecessary films on the outer peripheral portion of a wafer in the field of semiconductor manufacturing.
Lc 中心軸
W 半導体ウェハ(基材)
f1,f2 膜
f1a,f2a 外周部の不要膜
10 ステージ
11 ステージ本体
11a 環状冷却室(冷却流路のターミナル)
11b 吸着溝(吸引流路のターミナル)
12 センターパッド
40 回転駆動モータ(回転駆動手段)
50 回転筒
51a 冷却往路の軸方向路
52a 冷却復路の軸方向路
53a 吸引用軸方向路
60 固定筒
61a 冷却往路のポート
62a 冷却復路のポート
63a 吸引ポート
61c 冷却往路の環状路
62c 冷却復路の環状路
63c 吸引用環状路
61d 冷却往路用環状シール溝
62d 冷却復路用環状シール溝
63d 吸引用環状シール溝
71 冷却往路用ガスケット
72 冷却復路用ガスケット
73 吸引用ガスケット
Lc Center axis W Semiconductor wafer (base material)
f1, f2 Films f1a, f2a
11b Adsorption groove (terminal of suction channel)
12
50
Claims (6)
基材が設置される設置面と、前記流路のターミナルとが設けられたステージ本体と、
前記流路のポートが設けられた固定筒と、
前記固定筒に回転可能に挿通されるとともに前記ステージ本体と同軸に連結された回転筒と、
前記回転筒を回転させる回転駆動手段と、
を備え、前記固定筒の内周面又は前記回転筒の外周面には、前記ポートに連なる環状路が形成され、
前記回転筒には軸方向に延びる軸方向路が形成され、この軸方向路の一端部が前記環状路と連なり、他端部が前記ターミナルと連なっていることを特徴とする基材の表面処理用のステージ構造。 A stage having a flow path for exerting a required action on a substrate to be surface-treated and rotatable about a central axis;
A stage body provided with an installation surface on which the substrate is installed and a terminal of the flow path;
A fixed cylinder provided with a port of the flow path;
A rotating cylinder that is rotatably inserted into the fixed cylinder and is coaxially connected to the stage body;
Rotation driving means for rotating the rotating cylinder;
An annular path connected to the port is formed on the inner peripheral surface of the fixed cylinder or the outer peripheral surface of the rotary cylinder,
An axial path extending in the axial direction is formed in the rotating cylinder, one end of the axial path is connected to the annular path, and the other end is connected to the terminal. Stage structure.
前記流路に、基材を冷却するための流体が通され、
前記ターミナルが、前記ステージ本体の内部に設けられた基材冷却用の室又は路であることを特徴とする請求項1に記載のステージ構造。 The surface treatment is for locally heating the outer peripheral portion of the substrate and bringing the reactive gas into contact with the locally heated portion, thereby removing the film on the outer peripheral portion,
A fluid for cooling the substrate is passed through the flow path,
The stage structure according to claim 1, wherein the terminal is a base material cooling chamber or path provided inside the stage main body.
各シール溝には、前記環状路に向いて開口する断面コ字状のガスケットが収容されていることを特徴とする請求項2に記載のステージ構造。 An annular seal groove is formed on both sides of the annular path on the inner peripheral surface of the fixed cylinder or the outer peripheral surface of the rotating cylinder,
The stage structure according to claim 2, wherein each seal groove accommodates a gasket having a U-shaped cross section that opens toward the annular path.
前記ポートが、真空引きされることを特徴とする請求項1に記載のステージ構造。 The terminal is a suction groove formed on the installation surface;
The stage structure according to claim 1, wherein the port is evacuated.
各シール溝には、前記環状路とは逆側に向いて開口する断面コ字状のガスケットが収容されていることを特徴とする請求項4に記載のステージ構造。 An annular seal groove is formed on both sides of the annular path on the inner peripheral surface of the fixed cylinder or the outer peripheral surface of the rotating cylinder,
The stage structure according to claim 4, wherein each seal groove accommodates a gasket having a U-shaped cross section that opens toward the opposite side to the annular path.
前記回転筒の内側には前記センターパッドに連なるパッドシャフトが収容され、このパッドシャフトを介して前記センターパッドが軸方向に進退されることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の表面処理用ステージ構造。 A center pad is arranged at the center of the stage body,
The pad shaft connected to the center pad is accommodated inside the rotary cylinder, and the center pad is advanced and retracted in the axial direction via the pad shaft. Surface treatment stage structure.
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