JP2007311816A - ディスク状対象物を処理するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク状対象物の少なくとも下面の処理を行うための装置において、ディスク状対象物の汚染が回避できるような装置を提供する。
【解決手段】本発明の装置は、上面（２ｏ）を有しかつディスク状対象物（１）を位置決めするための少なくとも２つの部材（１９）が上面から垂直に突出している回転可能保持器（２）と、ディスク状対象物（１）の下面（１ｕ）に処理媒体を供給するために固定的に設けられかつ保持器（２）を貫通するように配置された少なくとも１つの配管（２４，２６）と、保持器（２）の下面（２ｕ）の少なくとも一部から離隔して固定配置され環状間隙（１６）を形成しているカバー（４）と、を備え、前記少なくとも１つの配管（２４，２６）は、隙間のない状態でカバー（４）を貫通していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディスク状対象物の少なくとも底面を処理するための装置に関するものである。

ディスク状対象物には、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハのような半導体基板だけでなく、ガラス製ディスク、水晶製ディスク、金属製ディスク、フラットパネルディスプレイ、いわゆるハードディスク、及びコンパクトディスク（ＣＤ）が含まれる。

ディスク状対象物の表面処理としては、例えば、エッチング、洗浄、層形成（例えば電気めっき）、または感光性レジストの形成がある。

このような処理の際には、ディスク状対象物の片面または両面に（同一の、または異なる）液体が付与される。両面に同一の液体が付与される場合、前記液体を回収して戻すことが可能である。例えば、一側の面（表面）にエッチング処理を行い、そのとき他側の面（裏面）をエッチングから保護する必要がある場合には、２種類の液体が要求される。

特許文献１は、液体を用いながらディスク状対象物の両面を同時に処理する装置について記載している。この装置は、ディスク状対象物を保持するための回転可能な保持器と、対象物の両面に液体を供給する手段とを備えている。保持器は、回転可能な中空シャフトを介して駆動される。回転可能な中空シャフトの内部には、固定中空シャフトが配置されている。処理液は、固定中空シャフトを通じて供給される。回転中空シャフトは、いわゆる中空シャフトモーターのシャフトを構成している。
米国特許第５，３７５，２９１号明細書 特開平９−３１４０２３号公報 特開平１０−３４０９４７号公報

上記の装置は、液体と、例えばベアリング摩耗で生じる固体粒子とが、固定中空シャフトと回転中空シャフトとの間の間隙を通じて侵入する可能性があるという欠点を有している。この欠点は、ディスク状対象物が汚染されるという危険性に通じるものである。

特許文献２によれば、この問題は、間隙の上方にカバーを設けることで解決されている。加えて、保持器の回転部分とカバーとの間にはラビリンスシールが設けられている。しかしながら、このような構成でも満足できる結果は得られていない。もし、事前に数枚のウェーハ処理が行われていると、ディスク状対象物の保持器に面する面が汚染される。調査によれば、液体の液滴もカバー上に溜まることが判っている。

従って、本発明の目的は、上記に述べたタイプの装置において、ディスク状対象物の汚染が低減または回避できるような装置を提供することである。ここで言う汚染とは、機械装置に起因する粒子による汚染、及び液体の液滴の蓄積による汚染の双方を意味する。

本発明は、次のような着想に基づいている。もし、固定装置（カバー）を、処理されるべきディスク状対象物（以下、ウェーハと称する）の直下の、例えば処理用媒体供給配管周りに配置すると、ウェーハ下方の空間に乱流が発生する。この乱流が上記に述べた問題の原因となる。従って、本発明は異なる手法を用いる。本発明によれば、ウェーハを収容する回転可能保持器とウェーハ自体との間には、さらなる部材を配置しない。本発明は、処理用媒体供給（固定）配管と回転保持器との間に間隙を設け、液体の液滴または塵粒子が前記間隙を通じて排出され得ることに着目する。本発明によれば、以下では"カバー"と称する装置における固定部材を保持器の下に設けることで、前記液滴または塵粒子を排除する。配管と回転保持器との間の間隙に連通する形態で、保持器の下面と固定カバーの上面との間にさらなる間隙を設ける。この間隙を通じて、前記液滴及び固体粒子を排出することができる。固定カバーに対する保持器の回転運動によって、この間隙領域においては、異物に対して乱流と遠心力とが作用し、こうして異物が安全に外部へと（処理媒体の供給配管から見て半径方向に）排出される。

本発明が提供する、ディスク状対象物の少なくとも下面の処理を行うための装置、の最も一般的な実施形態は、−上面を有しかつディスク状対象物を位置決めするための少なくとも２つの部材が上面から垂直に突出している回転可能保持器と、−ディスク状対象物の下面に処理媒体を供給するために固定的に設けられかつ保持器を貫通するように配置された少なくとも１つの配管と、−保持器の下面の少なくとも一部から離隔して固定配置され環状間隙を形成しているカバーと、を備え、前記少なくとも１つの配管は、隙間のない状態でカバーを貫通していることを特徴としている。

本装置の第１の特徴は、回転保持器が、ウェーハを位置決めするための少なくとも２つの部材を備えていることである。通常、このような部材は少なくとも３つ、例えば、互いに１２０°の角度間隔で設けられる。ピンとしても知られるこのような部材は、ウェーハをガイド／把持するために半径方向に調整可能であるように構成することができる。図面を用いた以下の説明でさらに詳細を記述する。

本装置の第２の特徴は、少なくとも１本の処理用配管が、該装置の中心軸線に沿って、または中心軸線に平行して、すなわち、ウェーハに対して垂直な方向に、該装置を貫通していることである。この配管（これらの配管）を通じて、ウェーハを処理するための液体またはガスを供給することができる。さらに、１本の配管は、例えばウェーハの下面で反射された光を検出するために使用される光導波管であってもよい。この導波管によって、処理が完了したことを知ることができる。導波管はまた、ウェーハが所定位置にあるかどうかを検出するために使用することもできる。

本装置の第３の特徴は、保持器の下方に、該保持器から離隔して固定カバーが設けられていることである。この固定カバーは、遊びなく（結合部なしに）１または複数の固定配管に接続されている。このようにして、保持器の上面から、１または複数の配管のそばを通り、カバーと保持器との間の間隙にまで延在する連続的な通路（間隙）が形成されている。以下に説明するように、カバーと保持器との間の間隙は、半径方向に延在して外部へと通じている。

間隙の目的及び機能については、上記に既に説明した。

一実施形態によれば、カバーは、少なくとも１つの配管に近接配置されかつ保持器の上面と平行に延在する内側部分と、縁部に向かい保持器の上面に対して下方に傾斜した外側部分と、を備えている。このようにして、異物または液体粒子を半径方向に排出することが容易になっている。

間隙の高さを一定にするために、保持器の下面は、カバーの形状に対応するように形成されている。さらなる実施形態では、保持器が、配管から見て半径方向に、カバーを越えて延在している。この実施形態も図示しており、追って図面と共に説明する。

カバーは、前記少なくとも１つの配管を収容している筒体上に固定的に着座させることができる。筒体は、保持器の上面から離れて固定基底板に向かうように、該装置内で延在させることができる。

さらなる実施形態によれば、保持器の下面に沿って縁部に向けて環状ディスクが延在し、この環状ディスクは、１または複数の配管を離隔しながら取り囲み、さらに該環状ディスクは、その外周部で保持器に接続可能とされかつカバーから所定距離だけ離隔しながらさらに延在している。

保持器と環状ディスクとの間には、環状間隙の延長部分として、配管から見て半径方向に延在する少なくとも１つの間隙が設けられている。この少なくとも１つの間隙は、保持器と配管との間の間隙、または保持器とカバーとの間の間隙の延長部分として外部へ通じており、カバーに対する保持器または環状ディスクの回転運動に起因する遠心力の作用を受けながら、液滴または固体粒子が前記間隙を通じて外部へと排出される。

保持器の外縁部と環状ディスクの外縁部との間には、複数の間隙（通路）を設けることが好ましい。この場合、各間隙（通路）は、外周周りに互いに等角度間隔で配置すると好ましい。

保持器と共に回転するように構成されている環状ディスクは、その内側部分で、カバーを保持している前記筒体に支持された回転ベアリングによってガイドすることができる。

さらに、環状ディスクは、その内側部分に筒状延伸部を備え、該筒状延伸部は、前記少なくとも１つの配管と平行かつ保持器の下面から離れる方向に延在している。すなわち、前記筒体に対し平行に離隔配置されている。筒状延伸部と筒体との間の空間は重要な意味を有する。なぜなら、回転部材（筒状延伸部）を固定部材（筒体）に対して位置決めしなければならないからである。環状ディスクの筒状延伸部は、回転駆動装置に連結可能である。回転駆動装置は、例えばモーターであり、該モーターのロータは筒状延伸部に接続され、該モーターのステータは、少なくとも１つの回転ベアリングを介して筒状延伸部を支持している。

上述したようなウェーハ下面の処理とは別に、ウェーハ上面を処理するために、ウェーハの上方から処理媒体を供給するさらなる装置を本装置に付加してもよい。いずれの場合も、各配管は、回転部材に干渉することなく固定配置される。それでも、回転部材を固定部材に対してシール状態とすることに関する支障は生じない。

本発明のさらなる特徴は、従属請求項及び他の出願書類に記載されている。

以下、添付図面に示す種々の実施形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。

図面においては、同一の部材、または同一の作用を奏する部材には同一の符号を付している。

図１，２に示す装置は、外側リング９と内側中間体１７とを有する回転可能保持器２を備えている。内側中間体１７は、中央に（装置の中心軸線Ｍと同心状態の）開口部１５を有している。リング９から、すなわち保持器２の上面２ｏからは、６本の把持部材１９（ピンと称される）が上方に向けて延在している。ガイド部材１９は、ウェーハ１を輪郭の位置で把持し、保持器２の面２ｏに平行な状態に保持するために用いられる。

中間体１７の下方にはカバー４が離隔配置されている。カバー４は、中心軸線Ｍと同心状に延在し、筒体８の上に着座している。筒体８は、図２に示すように、装置の基底板６の位置まで下方に延在している。

カバー４は、保持器２の上面２ｏに平行な内側部分４ｉと、下方に向けて傾斜する外側部分４ａとを備えている。

カバー４の下方の所定距離１６ｕだけ離れた位置には、環状ディスク７が配置されている。環状ディスク７の（上端部）内側には回転ベアリングＤ１を介して筒体８が取付けられ、また、環状ディスク７は（その下端部に）筒状延伸部５を備えている。筒状延伸部５は、筒体８の周囲に所定間隔を置きながら筒体８と平行に、基底板６に向けて下方に延在している。

中間体１７が有する開口部１５は、カバー４と保持器２（中間体１７）との間の環状間隙１６につながり、さらに、環状ディスク７とリング９との間に形成された複数の筒状通路の形態で半径方向外方に延在している。

本装置の組立てに際しては、まずディスク７を配置し、次いでカバー４を所定位置に載せ、最後にリング９を含むアッセンブリと中間体１７とを配置する。

環状ディスク７の下方の所定距離だけ離れた位置には、外側ステータ部材３ｓと内側ロータ部材３ｒとを備えたモーター３が配置されている。内側ロータ部材３ｒは筒状延伸部５を支持している。ステータ部材３ｓは、その上端部及び下端部において、回転ベアリングＤ２，Ｄ３を介して筒状延伸部５を支持している。モーター（ステータ部材３ｓ）は、基底板６上に支持されている。基底板６は、その中央に孔を有しており、筒状延伸部５はこの孔を貫通し、基底板６から所定距離の位置で終端している。

固定筒体８の内部には４本の配管２０，２２，２４，２６が延在している。配管２２，２４は処理液を供給するためのものであり、配管２６はガスを供給するために用いられ、配管２０は導波管である。図２に示すように、全ての配管は基底板６の下方領域から保持器２の開口部１５の領域にまで延在し、保持器２の上面２ｏから突出している。

配管２０，２２，２４，２６は、カバー４に設けられた各開口部を隙間なく貫通して（結合部なしに）ガイドされている。

ウェーハを載せ、モーター３のスイッチをオンにすると、ロータ３ｒ、環状ディスク７、リング９、中間体１７、把持部材１９、及びウェーハ１が回転する。

一方、カバー４、筒体８、基底板６、及びモーターのステータ部材３ｓは静止したままである。

配管２２，２４を通じてウェーハ１の下面１ｕに供給される液体は、ウェーハ１の回転運動によって外側へと流れる。このようにして、ウェーハの下面１ｕは、例えばエッチングされる。落下する全ての液体粒子は、開口部１５を通じて間隙１６へ、さらには延在間隙１６ｓを通じて外部へと除去可能である。この除去も、固定カバー４に対する保持器２の回転運動に起因する遠心力の作用で行われる。

モーター３が、内部ロータを有する中空シャフトモーターである図２の実施形態に対して、図３の実施形態における駆動装置は、いわゆる外部ロータ式の中空シャフトモーターである。この構成では、回転運動は、外部ロータ３ｒから環状ディスク７及び上方の保持器２へと直接伝達される。同時に、環状ディスク７は固定筒体８から離隔して配置され、すなわちこれら２部材間には間隙１１が設けられており、この間隙はカバー４によって覆われている。

図４の実施形態は図２の実施形態に類似している。加えて、環状ディスク７の輪郭部には、下方に向けて突出する円筒状カバー４０が接続されている。このカバー４０は、環状ディスク７と駆動ユニット３（モーター）との間の間隙を、外部処理ボウル３０から遮蔽している。

基底板６の輪郭部は拡張されている（部分４２）。部分４２からは、２つの油圧昇降シリンダを備えた昇降機構４４が上方に向けて延在している。処理ボウル３０は、蛇腹３８によって部分４２に接続されている。蛇腹３８は、中心軸線Ｍと同心状に配置され、その直径は処理ボウル３０の直径とほぼ同じである。このようにして内部領域３６が形成されている。

処理ボウル３０は、２つの環状チャンバ３３，３５を備えている。これらのチャンバは、一方が他方の上に配置され、内側に開口する形態で構成されている。昇降機構４４によって、処理ボウル３０を上下に移動させることができる。回転するウェーハ１から飛散する処理液は、チャンバ３３または３５に収集することもできる。処理液は、開口部Ｅを通じてチャンバ３３から除去することができる。チャンバ３５からの排出は、底部に設けられた開口部Ｆを通じて行うことができる。

ウェーハ１の上方には配管２８が配置されており、この配管２８を通じて液体がウェーハの表面１ｏに供給される。

ウェーハ１の上面及び下面に同一の液体が供給される場合には、この液体を相応のシステム（図示せず）によって処理（リサイクル）して、ウェーハに供給することができる。

ウェーハ１において保持器２に対面する面に供給された液体の一部（極くわずかの量）は、図２に示す中間体１７の開口部１５内へと流れる。次いで液滴は非回転カバー４に到達する。保持器２の回転中、カバー４と保持器２（中間体１７）との間の間隙１６内にはガス渦流が生成される。カバー４上の液滴は、ガス渦流によって半径方向外方に運ばれ、間隙１６，１６ｓを通じて装置から排出される。ベアリングの摩耗によって発生し、環状ディスク７とカバー４との間の間隙に存在する粒子も、同様に排出される。

ウェーハ１に対面する保持器２の面２ｏ上に存在する液滴は、ウェーハ１に到達した液体と同様に、保持器２の回転によって半径方向外方に運ばれて飛散する。

処理ボウル３０内部の領域３６は、基底板の部分４２に設けられた開口部Ｂを通じて排出処理を行うことができる。以上述べたように、下方に向かう定常ガス流が実現され、駆動ユニットで発生する粒子がウェーハ１に到達することが防止される。

本発明による装置の平面図である。 図１の装置の長手方向断面図である。 図２の実施形態とは異なる駆動装置を、図２と同様に示す断面図である。 処理液の回収装置を含む本発明の装置を、図２と同様に示す長手方向断面図である。

符号の説明

１ ウェーハ（ディスク状対象物）
１ｕ ウェーハ（ディスク状対象物）の下面
２ 保持器
２ｏ 保持器の上面
２ｕ 保持器の下面
３ モーター（回転駆動装置）
３ｒ ロータ
３ｓ ステータ
４ カバー
４ａ カバーの外側部分
４ｉ カバーの内側部分
５ 筒状延伸部
７ 環状ディスク
８ 筒体
１６ 環状間隙
１６ｓ 間隙（通路）
１６ｕ 所定距離
１９ ウェーハ把持部材
２０，２２，２４，２６ 配管
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 回転ベアリング

Claims (2)

1. ディスク状対象物（１）の少なくとも下面（１ｕ）の処理を行うための装置であって、
   １．１ 上面（２ｏ）を有しかつ前記ディスク状対象物（１）を位置決めするための少なくとも２つの部材（１９）が前記上面から垂直に突出している回転可能保持器（２）と、
   １．２ 前記ディスク状対象物（１）の下面（１ｕ）に処理媒体を供給するために固定的に設けられかつ前記保持器（２）を貫通するように配置された少なくとも１つの配管（２０）（２２）（２４）（２６）と、
   １．３ 前記保持器（２）の下面（２ｕ）の少なくとも一部から離隔して固定配置され環状間隙（１６）を形成しているカバー（４）と、を備え、
   前記少なくとも１つの配管（２０）（２２）（２４）（２６）は、隙間のない状態で前記カバー（４）を貫通しており、
   前記保持器（２）の下面（２ｕ）は、前記カバー（４）の形状に対応するように形成されていることを特徴とする装置。
2. ディスク状対象物（１）の少なくとも下面（１ｕ）の処理を行うための装置であって、
   １．１ 上面（２ｏ）を有しかつ前記ディスク状対象物（１）を位置決めするための少なくとも２つの部材（１９）が前記上面から垂直に突出している回転可能保持器（２）と、
   １．２ 前記ディスク状対象物（１）の下面（１ｕ）に処理媒体を供給するために固定的に設けられかつ前記保持器（２）を貫通するように配置された少なくとも１つの配管（２０）（２２）（２４）（２６）と、
   １．３ 前記保持器（２）の下面（２ｕ）の少なくとも一部から離隔して固定配置され環状間隙（１６）を形成しているカバー（４）と、を備え、
   前記少なくとも１つの配管（２０）（２２）（２４）（２６）は、隙間のない状態で前記カバー（４）を貫通しており、
   前記保持器（２）の下面（２ｕ）は、前記カバー（４）の形状に対応するように形成されており、該下面（２ｕ）に対して環状ディスク（７）が近接配置され、該環状ディスク（７）は、前記少なくとも１つの配管（２０）（２２）（２４）（２６）を離隔しながら取り囲み、該環状ディスク（７）は、その外周部で前記保持器（２）に接続されかつ前記カバー（４）から所定距離（１６ｕ）だけ離隔しながらさらに延在しており、
   前記保持器（２）と前記環状ディスク（７）との間には、前記環状間隙（１６）の延長部分として、前記配管（２０）（２２）（２４）（２６）から見て半径方向に延在する少なくとも１つの間隙（１６ｓ）が設けられていることを特徴とする装置。

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