JP2007066956A - ウエハ端面保護装置及びウエハ処理装置 - Google Patents

ウエハ端面保護装置及びウエハ処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 ウエハの端面を構造的に保護することにより、ウエハ剥がれ等の処理不良を防止できる。
【解決手段】 処理部分の円Cを除くウエハWの非処理面S2が保護部材5により覆われリップパッキン7を介して保護部材5を円板状部材3に積層した状態で、円板状部材3、保護部材5、ウエハWの処理面S2、リップパッキン7で形成される空間spの気体を連通口9から排出する。保護部材5が円板状部材3に吸着されるので、ウエハWの処理部分の円C以外は処理液に触れることがない。よって、ウエハWの端面が処理液で処理されたり、基盤にウエハWを接着しているワックス等が処理液に浸食されて剥がれたりする等の処理不良を防止することができる。その上、連通口9から排気するだけという簡単な動作でウエハ端面保護装置1をウエハに取り付けられ、空間sp内の負圧を解消するだけで取り外せる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、シリコン半導体や化合物半導体などのウエハを処理液に浸漬させて所定の処理を行う際に、ウエハの非処理面及び端面を保護するウエハ端面保護装置及びこれを用いてウエハを処理するウエハ処理装置に関する。
従来、この種のウエハ処理として、ウエハの厚みを薄くする処理(シンニング)がある。この場合には、まず、基盤の上面にワックスを塗布して溶融させ、その上に、ウエハの回路等が形成された非処理面を下向きにして載置する。そして、冷却することによりウエハを基盤に固定し、水酸化カリウム(KOH)を含むエッチング液として貯留している処理槽にウエハを基盤とともに収容し、エッチング液中にウエハを浸漬する。これにより、ウエハの処理面を化学的に研磨して、ウエハの厚みを薄くする処理(シンニング)が行われている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−347254号公報
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来のウエハ処理では、ワックスに水酸化カリウムへの耐性をもたせることが困難であるので、エッチング液中にワックスが溶け出し、処理途中にてウエハが基盤から剥離したり、非処理面側にあたるウエハの表面周縁部の一部がエッチングされたりする場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ウエハの端面を構造的に保護することにより、ウエハ剥がれ等の処理不良を防止することができるウエハ端縁保護装置及びウエハ処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、処理液にウエハを浸漬させてウエハの処理面を処理する際に、ウエハの非処理面及び端面を保護するウエハ端面保護装置において、外径がウエハの外径より大きく、ウエハの非処理面側に配置される円板状部材と、処理液に対する耐性を有し、ウエハの処理面においてほぼ円形を呈する処理部分を除いてウエハの処理面を覆う保護部材と、処理液に対する耐性を有し、前記円板状部材、前記保護部材、及びウエハの処理面との間に配置されるリップパッキンと、ウエハを前記円板状部材に載置し、前記リップパッキンを介して前記保護部材を前記円板状部材に積層した状態で、前記円板状部材、前記保護部材、ウエハの処理面、及び前記リップパッキンにより形成される空間内に連通され、前記空間内の気体を排出するとともに、前記空間内の負圧を解消させるための連通口と、を備えることを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、処理部分を除くウエハの非処理面が保護部材により覆われ、リップパッキンを介して保護部材を円板状部材に積層した状態で、円板状部材、保護部材、ウエハの処理面、及びリップパッキンにより形成される空間の気体を連通口から排出する。これにより、保護部材が円板状部材に吸着されるので、ウエハの処理部分以外は処理液に触れることがない。したがって、ウエハの端面が処理液で処理されたり、基盤にウエハを接着しているワックス等が処理液に浸食されて剥がれたりする等の処理不良を防止することができる。その上、連通口から排出するだけという簡単な動作でウエハ端面保護装置をウエハに取り付けることができる。
なお、「リップパッキン」とは、流体に圧力がかかるとリップパッキンのリップ先端に流体圧よりも大きな圧力がかかり、当接面に圧着する部分が生じ、セルフシール作用によって圧着が維持される種類のパッキンをいう。このようなリップパッキンとしては、Uパッキン、Vパッキン、Lパッキン、Jパッキン等が挙げられ、ダストシールやスクレーパとも呼ばれる。
本発明において、連通口は逆止弁を備えていることが好ましい(請求項2)。円板状部材と保護部材とリップパッキンで閉塞される空間の気体を連通口から排出した後、排出動作を止めても逆止弁で空間内部の負圧が維持できる。
また、本発明において、リップパッキンは、前記保護部材の前記円板状保護部材側に取り付けられていることが好ましく(請求項3)、リップパッキンは、ウエハの処理面に当接する内パッキンと、前記円板状部材の上面に当接する外パッキンとを有することが好ましい(請求項4)。
また、本発明において、円板状部材の一方面には、ウエハの外径より大径で、ウエハの厚さと同程度の深さを有する浅溝が形成されていることが好ましい(請求項5)。ウエハを浅溝に収容させるので、ウエハに余分な荷重が加わることを防止できる。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載のウエハ端面保護装置が装着された複数枚のウエハを起立姿勢で収容する保持部材と、処理液を貯留し、前記保持部材を処理液内に浸漬させる処理槽と、を備えることを特徴とするものである(請求項6)。ウエハ端面保護装置を装着した複数枚のウエハを保持部材に起立姿勢で収容した状態で処理槽内の処理液に浸漬させることにより、一度に多くのウエハを処理することができ、処理効率を高めることができる。
本発明に係るウエハ端面保護装置によれば、処理部分を除くウエハの処理面が保護部材により覆われ、リップパッキンを介して保護部材を円板状部材に積層した状態で、円板状部材、保護部材、ウエハの処理面、及びリップパッキンにより形成される空間の気体を連通口から排出する。これにより、保護部材が円板状部材に吸着されるので、ウエハの処理部分以外は処理液に触れることがない。したがって、ウエハの端面が処理液で処理されたり、基盤にウエハを接着しているワックス等が処理液に浸食されて剥がれたりする等の処理不良を防止することができる。その上、連通口から排気するだけという簡単な動作でウエハ端面保護装置をウエハに取り付けることができる。
本発明は、ウエハの端面を保護するウエハ端面保護装置と、これを装着されたウエハを処理するためのウエハ処理装置であるが、以下の説明では、実施例1においてウエハ端面保護装置について説明し、実施例2においてウエハ処理装置について説明する。なお、以下の説明においては、オリエンテーション・フラットやノッチを省略した平面視円形状のウエハを例に採って説明する。
以下、図面を参照して本発明の実施例1を説明する。
図1は、実施例1に係るウエハ端面保護装置の概略構成を示す分解斜視図であり、図2は、円板状部材と保護部材の一部を拡大した縦断面図であり、図3は、円板状部材と保護部材とを積層吸着した状態の縦断面図であり、図4、円板状部材と保護部材との積層吸着を解除した状態の縦断面図である。
ウエハ端面保護装置1は、シリコン半導体や化合物半導体などの処理対象であるウエハWを保持し、回路等が形成されている非処理面S1側とは反対側の面である処理面S2側をエッチングして薄くする際に、その端面を処理液から保護するものである。ウエハ端面保護装置1は、円板状部材3上にウエハWを載置した状態で、さらにその上に保護部材5を備えている。保護部材5は、積層された円板状部材3を吸着するためのリップパッキン7と、吸引を行うための連通口9を備えている。
円板状部材3は、その外径がウエハWの外径より大きく形成されている。その上面には、浅溝11が形成されている。この浅溝11は、非処理面S1側を下方に向けた状態のウエハWを収容するとともに、位置ずれを抑制するとともに、後述する積層吸着した際にウエハWに加わる荷重を軽減することができる。この浅溝11の深さは、ウエハWの厚さとほぼ同じ程度であることが好ましい。
保護部材5は、ウエハWの処理面S2において平面視ほぼ円形状を呈する処理部分の円Cを除いて、ウエハWの処理面S2側を覆う。つまり、保護部材5は、平面視環状を呈するとともに、円板状部材3の外径とほぼ同じ外径を有する。その下面には、同心円状の凹溝13,15が形成されており、これらにリップパッキン7(内パッキン7a及び外パッキン7b)が嵌め付けられている。内側の凹溝13は、その内径がウエハWの外径より小さく、外側の凹溝14は、その内径がウエハWの外径より大きく、かつ円板状部材3の外径より小さい。つまり、凹溝13に取り付けられたパッキン7a部分は、ウエハWの処理面S2側における外周部に当接し、凹溝14に取り付けられた外パッキン7bは、円板状部材3の上面外周部に当接する。また、保護部材5の上面の一部位には、リップパッキン7(内パッキン7a及び外パッキン7b)の間、つまり、円板状部材3に保護部材5を積層し、リップパッキン7で閉塞される空間SPに連通した連通口9が形成されている。
連通口9の保護部材5上面側には、管継手17が取り付けられている。この管継手17は、逆止弁18と制御弁19を内蔵し、いずれか一方に切り換え自在となっている。図3に示すように管継手17には、三方弁21を介して一端側が真空源23と気体供給源25に連通接続された配管27の他端側が着脱自在となっている。なお、配管27のうち、排気時における三方弁21の上流側には、圧力計29と流量調整弁31が配設されている。真空源23は、クリーンルームに設けられている真空ユーティリティであり、一般的にその吸引圧が一定の負圧となっている。流量調整弁31は、後述する吸着時における排出圧を、その吸引圧より弱めるように調整するために用いられるものである。これにより、吸引圧が強すぎてリップパッキン7がウエハWに強固に張り付いてしまう不都合を防止できる。気体供給源25は、例えば、クリーンエアを供給するクリーンルームのユーティリティである。なお、クリーンエアに代えて窒素ガスを供給するようにしてもよい。
なお、上述したリップパッキン7は、処理液の一例である水酸化カリウムに対する耐性を備えた材料で構成されていることが好ましい。例えば、パーフロロエラストマーに分類される高分子材料(フッ素樹脂と同様の化学構造式を有する)等が好ましく、具体的には、カルレッツ(登録商標:デュポンダウエラストマー社)や、パーフロ(登録商標:ダイキン工業)や、EPDM(エチレン・プロピレンゴム)が例示される。
また、上述した円板状部材3と、保護部材5と、管継手17は、処理液に対する耐性を備えている金属材料で構成されている。このような金属材料としては、例えば、ステンレス鋼板が挙げられる。
上記のように構成されているウエハ端面保護装置1は、次のようにしてウエハWを積層する。なお、流量調整弁31を調整して、真空源23による排気圧が予め適切に調整されており、三方弁21が真空源23側に切り換えられ、制御弁19が閉止されているものとする。
まず、円板状部材3の浅溝11にウエハWを載置する。ウエハWは、その非処理面S1が円板状部材3側に向けられた状態である。ここでいう非処理面S1とは、ウエハWに回路等が形成された面であり、処理面S2とは、その反対側の面のことである。そして、図2に示すように、円板状部材3の上に保護部材5を載置する。このとき円板状部材2と保護部材5の外周が横方向で一致するように位置合わせした状態で載置するのが好ましい。そのためには、例えば、円板状部材3の外径より若干大径の穴を形成した治具を用い、その穴にウエハWを載置した円形状部材3を収容し、その上から保護部材5を載置する。または、台座の、円板状部材3の外径に合わせた位置に複数本の位置合わせピンを立設した治具を用いる。
そして、配管27を管継手17に連結すると、予め設定された適切な排気圧で空間sp内の空気が真空源23に排出される。すると、図3に示すように、リップパッキン7が変形して保護部材5がウエハW側へと吸着され、ウエハWの端面がシールされる。これにより、ウエハWの処理面S2のうち、処理部分の円Cに相当する領域を除いて液密に保持される。そして、処理液に浸漬する際には、配管27を管継手17から取り外すが、配管27を通して排気圧がかからない状態となっても、逆止弁18及びリップパッキン7のセルフシール作用により保護部材5を円板状部材3に吸着させたままにできる。
このように構成されたウエハ端面保護装置1を装着されたウエハWは、所定温度(例えば、70℃)にされた処理液を貯留している処理槽(図示省略)に浸漬され、例えば、30分〜60分程度その状態を維持される。すると、ウエハWの処理面S2側が化学的に研磨され、例えば、6インチ径のウエハWでは厚さが50μm以下にまで薄くされる。
そして、所定の処理時間が経過すると、ウエハ端面保護装置1を処理液が取り出すとともに、図4に示すように管継手17に配管27を連結する。そして、三方弁21を気体供給源25側に切り換えるとともに制御弁19を開放する。これにより、空間spの負圧が空気の加圧によって積極的に解消され、負圧によってリップパッキン7が張り付いていたとしても容易に保護部材5を円板状部材3から分離することができる。
このように処理部分の円Cを除くウエハWの非処理面S2が保護部材5により覆われ、リップパッキン7を介して保護部材5を円板状部材3に積層した状態で、円板状部材3と、保護部材5と、ウエハの処理面S2と、リップパッキン7とで形成される空間spの気体を連通口9から排出する。これにより、保護部材5が円板状部材3に吸着されるので、ウエハWの処理部分の円C以外は処理液に触れることがない。したがって、ウエハWの端面が処理液で処理されたり、基盤にウエハWを接着しているワックス等が処理液に浸食されて剥がれたりする等の処理不良を防止することができる。その上、連通口9から排気するだけという簡単な動作でウエハ端面保護装置1をウエハに取り付けることができるとともに、空間sp内の負圧を解消するだけで、取り外すことができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)円板状部材3と保護部材5に位置合わせ穴と位置合わせピンを形成し、これらにより位置合わせを容易に行えるように構成してもよい。また、これらに代えて位置合わせ突起リング及び凹部リングや、一対の切り欠きなどを用いて位置合わせするように構成してもよい。
(2)上記の例では、ウエハ端面保護装置1を処理液に浸漬する際には配管27を取り外すようにしているが、配管27を管継手17に接続して排気を維持したままとしてもよい。この場合には、逆止弁18と制御弁19を省略することができる。
(3)上述した実施例では、負圧を解消するのにクリーンエアを供給しているが、単に制御弁19を開放して大気圧に戻すようにしてもよい。これにより配管系の構成を簡単化することができる。
次に、図面を参照して本発明の実施例2を説明する。
図5は、実施例2に係るウエハ処理装置の概略構成を示す縦断面図であり、図6は、 図5を側面から見た縦断面図である。
本実施例2に係るウエハ処理装置は、上述した実施例1に係るウエハ端面保護装置1が装着された複数枚のウエハWを起立姿勢で収容するカセット71を備え、カセット71ごと処理液に浸漬させて処理を行う装置である。なお、カセット71が本発明における保持部材に相当する。
カセット71は、図5の紙面方向に複数箇所のスロット73を備え、各スロット73の間には、スロット73へ挿入されてきたウエハ端面保護装置1をスロット73に案内するための案内面を備えた案内部75が形成されている。このカセット71は、ウエハWだけを収納するカセットに比較すると、ウエハ端面保護装置1の厚みがあるだけに収納枚数は少なくなる。カセット71は、図5における前後面(図6における左右面)に取付部77を備えており、この取付部77を介して後述する保持機構107に取り付けられる。
このウエハ処理装置は、処理液を貯留する内槽79と、この内槽79から溢れた処理液を回収するための外槽81とを備えた処理槽83を備えている。内槽79の底面には、処理液を導入するための導入口85が形成されており、その上方には、整流板87が配設されている。この整流板87は、複数の細かい孔が全面にわたって形成されており、導入口85から導入された処理液の流れを整えて内槽79に導く。
外槽81の一部位には、排出口89が形成されている。この排出口89と上記の導入口85には、供給配管91が連通接続されている。供給配管91には、上流側から三方弁93と、ポンプ95と、インラインヒータ97と、フィルタ99とが設けられている。三方弁93には、さらに処理液供給源101が連通接続されている。また、排出口89と三方弁93との間付近の供給配管91には、分岐管103が設けられ、この分岐管103に取り付けられた開閉弁105の操作によって外槽81に貯留した処理液が排液される。
この装置は、上記の構成に加えて保持機構107を備えている。この保持機構107は、図5及び図6に示す処理位置と、この処理位置及び処理槽83よりも上方にあたる待機位置とにわたって昇降機構109により昇降される。
保持機構107は、一対の保持フレーム111を備えている。この保持フレーム111の各先端部は、上述したカセット71の取付部77に着脱自在に構成されている。但し、カセット71と保持フレーム111との間における相対的な位置が固定されている。
駆動機構113は、内槽79中において上述した保持機構107を、基板Wの整列方向に沿った水平軸周りに公転させる機能を備えている。以下に、この駆動機構113について詳細に説明する。
駆動機構113は、前フレーム115と、後フレーム117と、これらを下部において補強する補強カバー119とを備えている。前フレーム115と後フレーム117の下部には、軸穴121が形成されている。この軸穴121には、基板Wの整列方向に沿う軸心Pに合わせて第1の回転軸123が緩挿されている。第1の回転軸123の両端部は、前フレーム115および後フレーム117から突出している。この第1の回転軸123の両端部には、軸心Pから基板Wの面方向に向けられた回転片125がネジ止めされて固定されている。また、各々の回転片125の先端部には、上述した保持フレーム111の上端部が、基板Wの面方向に沿って回転可能にネジ127によって取り付けられている。第1の回転軸123の中間部には、ギア128が固定的に取り付けられている。
第1の回転軸123の上方には、第2の回転軸129が配設され、その後端は処理槽83の後側に延出されている。第2の回転軸129には、第1の回転軸123に取り付けられているギア128と螺合するようにギア131が取り付けられている。第2の回転軸129の延出された部分には、昇降機構109が配備されている。
この昇降機構109は、上述した待機位置と処理位置とにわたって伸縮可能な作動片133を備えたアクチュエータ134と、この作動片133の上端に取り付けられ、処理槽83側に延出された昇降片135とを備えている。この昇降片135の処理槽83側には、モータ137が配設されており、その回転軸には第2の回転軸129の他端側が連結されている。
上述したモータ137の回転軸を、図5に示すように正面から見て時計回りに駆動すると、第2の回転軸129が時計回りに回転し、ギア131,128を介して第1の回転軸123が反時計回りに回転する。すると、第1の回転軸123に取り付けられている回転片125が反時計回りに、回転片125の先端部側が軸心P周りに公転する。したがって、回転片125の先端部側で回転可能に取り付けられた保持フレーム111は、鉛直姿勢を保ったままその上端部が軸心Pの周囲を回転し、これに伴い保持フレーム111の下端部に固定されているカセット71が内槽79中において公転運動することになる。
このように構成された装置では、次のようにして処理が行われる。
なお、初期状態としては、アクチュエータ134が伸長動作して、保持機構107が処理槽83の上方にあたる図示しない待機位置にあるものとする。そして、この状態にて、ウエハ端面保護装置1が装着されたウエハWが収納されたカセット71を、図示しない搬送手段から保持機構107に受け渡す。
次いで、開放弁105を閉止するとともに、三方弁93を処理液供給源101に切り替え、ここから処理液を供給するためにポンプ95を作動させる。さらに、インラインヒータ97を作動させて、処理液を所定の温度に加熱して供給配管91に流通させる。なお、処理液としては、例えば、半導体シリコンに対するエッチングレートが高い水酸化カリウムが挙げられる。このようにして供給された処理液が内槽79から溢れ、外槽89に貯留した後、三方弁93を切り替えて、処理液供給源101からの供給を停止するとともに、外槽81の処理液を供給配管91に循環させる。この循環を行いつつ、インラインヒータ97による加熱で処理液の温度が安定した場合には、昇降機構109を作動させて、保持機構107を待機位置から処理位置に下降させる。これと同時に、モータ137を作動させて、保持機構107を公転運動させる。なお、モータ137の回転による保持機構107の公転回転数は、例えば、90rpm程度であるが、この公転回転数は処理内容に応じて適宜に調整すればよい。
上記の動作により、ウエハ端面保護装置1が装着されたウエハWに対して、処理液による処理が行われる。さらに、モータ137の作動により保持機構107が公転するので、ウエハ端面保護装置1が装着された複数枚のウエハWを内槽79中において水平軸VP周りに公転運動させることができる。したがって、ウエハWを公転運動させることになるので、ウエハWの処理部分の円Cの全面にわたって処理液を均一に接触させることができる。その結果、ウエハWの全面にわたって均一に処理を行うことができ、しかも処理が遅い部分に処理時間を合わせる必要がないので、処理の短時間化を図ることができる。
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した実施例では、第1及び第2の回転軸123,129と、ギア128,131などとを処理槽83の上方に備えた駆動機構113を例示したが、本発明はこのような構成の駆動機構に限定されるものではない。例えば、駆動機構113を処理槽の底部に配置して下方から公転駆動するように構成してもよい。また、公転させるのが処理の均一性の観点から好ましいが、必ずしも公転させる必要はなく、処理槽83に静止させた状態で浸漬させてもよく、自転させるあるいは昇降する構成としてもよい。
(2)上述した実施例では、処理液として水酸化カリウムを例に採り、処理として基板の裏面研磨を例に挙げたが、例えば、燐酸によるアルミエッチング等の処理等においても本発明を適用することができる。
(3)上述した実施例では、カセット71に案内部75を備えているが、これを省略した構成を採用してもよい。これにより、収納枚数を増加させることができる。
実施例1に係るウエハ端面保護装置の概略構成を示す分解斜視図である。 円板状部材と保護部材の一部を拡大した縦断面図である。 円板状部材と保護部材とを積層吸着した状態の縦断面図である。 円板状部材と保護部材との積層吸着を解除した状態の縦断面図である。 実施例2に係るウエハ処理装置の概略構成を示す縦断面図である。 図5を側面から見た縦断面図である。
符号の説明
1 … ウエハ端面保護装置
W … ウエハ
S1 … 非処理面
S2 … 処理面
3 … 円板状部材
5 … 保護部材
7 … リップパッキン
sp … 空間
9 … 連通口
11 … 浅溝
18 … 管継手
18 … 逆止弁
71 … カセット

Claims (6)

  1. 処理液にウエハを浸漬させてウエハの処理面を処理する際に、ウエハの非処理面及び端面を保護するウエハ端面保護装置において、
    外径がウエハの外径より大きく、ウエハの非処理面側に配置される円板状部材と、
    処理液に対する耐性を有し、ウエハの処理面においてほぼ円形を呈する処理部分を除いてウエハの処理面を覆う保護部材と、
    処理液に対する耐性を有し、前記円板状部材、前記保護部材、及びウエハの処理面との間に配置されるリップパッキンと、
    ウエハを前記円板状部材に載置し、前記リップパッキンを介して前記保護部材を前記円板状部材に積層した状態で、前記円板状部材、前記保護部材、ウエハの処理面、及び前記リップパッキンにより形成される空間内に連通され、前記空間内の気体を排出するとともに、前記空間内の負圧を解消させるための連通口と、
    を備えることを特徴とするウエハ端面保護装置。
  2. 請求項1に記載のウエハ端面保護装置において、
    前記連通口は逆止弁を備えていることを特徴とするウエハ端面保護装置。
  3. 請求項1または2に記載のウエハ端面保護装置において、
    前記リップパッキンは、前記保護部材の前記円板状保護部材側に取り付けられていることを特徴とするウエハ端面保護装置。
  4. 請求項3に記載のウエハ端面保護装置において、
    前記リップパッキンは、ウエハの処理面に当接する内パッキンと、前記円板状部材の上面に当接する外パッキンとを有することを特徴とするウエハ端面保護装置。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載のウエハ端面保護装置において、
    前記円板状部材の一方面には、ウエハの外径より大径で、ウエハの厚さと同程度の深さを有する浅溝が形成されていることを特徴とするウエハ端面保護装置。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載のウエハ端面保護装置が装着された複数枚のウエハを起立姿勢で収容する保持部材と、
    処理液を貯留し、前記保持部材を処理液内に浸漬させる処理槽と、
    を備えることを特徴とするウエハ処理装置。
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