JP2009142817A - ウエハ状の物品を液体処理するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエハ状の物品の一方の表面上の、縁部側の所定の部分を、或る液体で処理し、しかも、（ウエハの外縁から測定して）２ｍｍより多い縁部領域を処理する可能性を示すこと。
【解決手段】 洗浄ガスの大部分をウエハ状の物品（Ｗ）の縁部領域でウエハ状の物品（Ｗ）から導き出すガス排出装置（４）が周囲に設けられ、また、第２の主面上の液体が縁部付近の所定の部分を濡らし、続いて、液体がウエハ状の物品（Ｗ）から除去される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウエハ状の物品、特に、ウエハの、縁部付近の所定の部分を液体処理するための装置及び方法に関する。

ウエハ状の物品、特に、ウエハの、縁部付近の所定の部分を処理する理由を、以下に記述する。ウエハ、例えばシリコンウエハは、例えば、全面的に二酸化珪素の被膜を有する。そして、続く工程のために（例えば、金の層又はポリシリコン（多結晶質のシリコン）からなる層が塗布されるべきときは）、ウエハの、少なくとも、１つの主面の縁部領域から、しかし場合によっては、自らの周面の及び／又は第２の主面の領域から、残存する被膜を除去することが必要である場合がある。これは、ドライエッチング法とウェットエッチング法とに主に分類されるエッチング法によって、なされる。

他の適用はウエハの洗浄（クリーニング）である。ここでは、ウエハの、少なくとも、１つの主面の縁部領域を、しかし場合によっては、自らの周面の及び／又は第２の主面の領域を洗浄すること、すなわち、ウエハから粒子及び／又は他の汚染物質を除去することが必要である。これは、湿式洗浄法に（ウエットクリーニング）よってなされる。

本発明はウエットエッチング及びウェットクリーニング（液体処理という概念で統括する）での処理に指向されている。この際、ウエハの処理されるべき表面部分が処理液で濡らされ、除去されるべき層又は不純物が取り除かれる。

このような液体処理を実施する装置は特許文献１に記載されている。この装置の場合、ウエハ状の物品（ウエハ）は、回転可能な支持体（スピン・チャック）に取り付けられる。ウエハの、処理されるべき面には、処理液、例えばエッチング液が塗布される。この液体は、ウエハの回転運動に基づいてウエハの全面に渡って分布されて、側方に、ウエハの縁部を越えて振り落とされる。

処理液が、処理されるべきでない面に無制御に達することを防止するために、特許文献１では、支持体に向いた、処理されるべきでない面を、或るガスで洗浄する支持体（チャック）が提案されている。この公報では、ガスは、ウエハの縁部と支持体との間を流れる。

特許文献２は、環状ノズルの外側が特別な形状、例えば、外側へ傾斜する環状の段又は自らの縁部の傾斜部を有する、半導体ウエハ用の支持体を開示している。実際また、吸引用開口部も提案されている。このような成型品又は吸引用開口部によって、縁部領域における流速が影響を受ける（すなわち減少される）ようにするべきである。このことは、上方から塗布された処理液が、ウエハの縁部を越えて、チャックに向いた側に流れて、そこで縁部領域を処理するように意図されている。

特許文献１及び特許文献２に記載のウエハ状の物品（支持体又はチャック）を収容するための手段が用いられるか否かに関係なく、支持体に向いた主面上で、（ウエハの外縁から測って）最大限で１．５ｍｍまでの縁部領域が処理されることができる。その後、液体は再度ウエハの縁部の方向に流れて、ウエハの縁部から振り落とされる。

ＵＳ ４ ９０３ ７１７号 特開平９−１８１０２６号

本発明の課題は、ウエハ状の物品の一方の表面上の、縁部側の所定の部分を、或る液体で処理し、しかも、（ウエハの外縁から測定して）２ｍｍより多い縁部領域を処理する可能性を示すことである。

上記課題は、ウエハ状の物品を支持するための手段と、ウエハ状の物品の、支持手段に向いた面を少なくとも部分的にガスで洗浄するためのガス供給手段とを具備する、ウエハ状の物品、特に、ウエハの、縁部付近の所定の部分を液体処理するための装置において、洗浄ガスの大部分をウエハ状の物品の縁部領域でウエハ状の物品から導き出すガス排出装置が周囲に設けられていること、により解決される。

方法の観点での課題は、第２の主面上の液体が縁部付近の所定の部分を濡らし、続いて、液体がウエハ状の物品から除去されること、により解決される。

支持手段（支持体）はウエハを保持するために用いられる。この場合、保持は真空によってなされるか、あるいは、ウエハはエアクッション上を浮かんでおり、側方の複数のガイドエレメントによって、側方の滑りが防止される。

実際また、ウエハは、ウエハの下面を通って流れるガスが、負圧を生じさせ（ベルヌーイ効果とも呼ばれる）、これにより、ウエハが支持体の方向に力を受けることによって、保持されることができる。ガス供給手段の内側にある支持体の高くなった部分によって、ウエハは接触される。これにより、ウエハは側方の滑りを防止される。

ガスは、ガス供給手段を通って、ウエハ状の物品（ウエハ）の下面（すなわち、支持体に向いた面）に沿って案内されることができる。その目的は、液体がこの下面に達して、かくて、望ましくない処理を実行するのを防止するためである。このために用いられるガスは、ガスが沿って流れる面に対して、不活性であるほうがよい。例えば窒素又は最も純粋な空気が適切である。

ガス供給手段は１つ又は複数のノズル又は１つの環状ノズルからなることができる。これらのノズルは、周囲面全体に亘って均等なガス流を可能にするために、支持体の中心点に対し対称的に取着されるほうがよい。

ガス排出装置は、支持体の中央部分から来てウエハの縁部の方向に流れるガスを縁部領域から導き出すために、用いられる。今や、ガスは、ガス排出装置の、ウエハ状の物品から離隔している側で、流れ過ぎる。このガス排出装置が、内側に（支持体の中心点に向かって）一層奥に取着されると、今や、縁部領域はそれだけ広くなる。

ウエハの下面のうちの、縁部に近い部分では、ガスは最早ほぼ全然外側に流れないので、液体による処理の際には、液体はウエハの縁部を回って下面に流れ、かくて、ウエハの下面のうちの、縁部に近い部分を濡らす。

従来の技術に比較しての本発明の利点は、ガス排出装置の適切な選択によって、縁部に近い部分の大きさを任意に選択することができる。

ガス排出装置の適切な形成によって、ガス排出装置とウエハとの間のギャップを通って流れるガス流が、このギャップの内側でさえも、低圧を発生することができる。このことによって、追加的に縁部領域で、ガスは、ウエハの縁部の環境から内側に流れ込む。液体処理中に、かくて、液体は縁部領域へ吸引される。

或る実施の形態では、ガス排出装置はリングの形状を有する。このリングは、例えば３又はそれより多いスペーサによって、支持体の基体に取着されていることができる。しかし乍ら、リングは、基体からの適当な切削加工によって、加工されることができる。

リングは、或る実施の形態では、ウエハ状の物品の外径よりも小さい内径と、ウエハ状の物品の外径と少なくとも同じ大きさの外径とを有する。

このことによって、ウエハ状の物品の周囲の縁部の回り（ウエハの縁部の回り）を流れる液体は、リングによって受けられて、内側に運ばれることができる。

ガス排出装置は、支持手段の周囲に対し同軸な環状の溝によって、形成され、この溝からはガスが外へ排出される。このことは、支持体の基体に形成された溝の底部から外側に通じる簡単な複数の孔によって、保証されることができる。

他の実施の形態では、ガス排出装置の内周面は鋭角な縁部を有する（縁部角度は６０°より小さい）。このことによって、縁部領域にあるほぼすべてのガスがウエハから排出されることができる。

或る実施の形態では、支持手段のうちの、ガス供給手段とガス排出装置との間にある部分（基体）は、ガス排出装置がウエハ状の物品から間隔をあけているよりも、ウエハ状の物品（ウエハ）から大きな間隔をあけている。このことによって、ウエハとこの部分（基体）との間では、ウエハとガス排出装置との間よりも、多くのガスが流れることができる。従って、大抵のガスは、ガス排出装置の、ウエハから離隔した側で、不可避的にガス排出装置の傍を通って流れる。

ウエハ状の物品（ウエハ）が支持体上にあるとき、ガス排出装置がウエハ状の物品（ウエハ）に接触せず、すなわち、ウエハとリングとの間にギャップがあるように、ガス排出装置が構成されているのは好ましい。

ガス排出装置とウエハ状の物品との間のこのギャップは、或る実施の形態では、０．０５乃至１ｍｍ、好ましくは０．１乃至０．５ｍｍである。このことによって、ウエハとガス排出装置との間には、一種の毛管現象が形成される。この毛管現象によって、ウエハの縁部の周囲を流れた液体は吸引される。液体によって濡らされかつガス排出装置に向いた表面の内径はガス排出装置の環状面の内径よりも小さい。

ガス排出装置の、ウエハ状の物品に向いた面が、ウエハ状の物品の複数の主面に対し平行であることは利点である。これにより、ウエハ状の物品（ウエハ）とガス排出装置と間のギャップは、縁部領域全体では、同じ大きさである。

或る実施の形態は、支持体が回転されることができることを規定している。このことは必要ではないとしても好都合ではある。何故ならば、処理液が支持体及びウエハの縁部から振り落とされることができるからである。支持体が液体処理中に回転しないときは、液体はガス流によって連行されて、吹き飛ばされる。

本発明の他の部分は、ウエハ状の物品、特に、ウエハの、縁部付近の所定の領域を液体
処理するための方法である。この方法では、液体は液体供給源（Ｆｌｕｅｓｓｉｇｋｅｉｔｓｑｕｅｌｌｅ）に向いた第１の表面に塗布される。液体は、ほぼ半径方向外側に、ウエハ状の物品の周囲の縁部（ウエハの縁部）の方へ流れ、この縁部を回って、液体供給源から離隔している第２の表面に流れる。この液体は、第２の表面で、縁部付近の所定の部分を濡らし、続いて、ウエハ状の物品から除去される。

従来の技術に比較した特徴は、この方法では、液流のうちの、第２の表面のうちの縁部付近の部分へ至る部分も、縁部付近の部分で、予め設定された方向に流れ、この縁部（ウエハの縁部）からウエハの中心に来て、縁部に再度戻る必要のないことである。むしろ、液体は、縁部付近の部分の内縁から除去される。このことは、例えば、本発明に係わる装置によって、なされることができる。

方法の或る実施の形態では、縁部領域は２ｍｍより大きく選択される。

方法の他の実施の形態では、ウエハ状の物品は液体処理中に軸線を中心として回転する。このことによって、処理液はウエハ状の物品の縁部すなわちウエハの縁部から振り落とされる。

液体を十分に振り落とすために、回転速度が少なくとも１００／分であることは好ましい。

本発明の複数の他の詳細、特徴及び利点は、本発明の、複数の図面に示した複数の実施の形態の、以下の記載から明らかである。

ウエハが載置された手段（支持体）の軸対称断面略図である。 ガスの案内も示されている、支持体の縁部領域の軸対称断面略図である。 処理中の液体の動きをも示す、支持体の縁部領域の軸対称断面略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。支持体１は、実質的に３つの部分（２，３，４）、すなわち、基体３と、カバー２と、ガス排出装置４とからなる。基体３は環状に構成されており、中空のシャフト（図示せず）に接続されている。このシャフトは、一方では支持体を回転（矢印Ｒによって図示）することができ、他方ではガス供給手段（５，６）にガスＧを供給することができる。

前記カバー２は、以下のように、すなわち、カバー２と基体３との間に環状のガス流路５が形成され、このガス流路が、上面（ウエハに向いた側）で、環状ノズル６である環状ギャップに通じるように、基体に嵌め込まれており、この基体と結合されている（図示せず）。環状ノズル６の直径はガス排出装置４の内径よりも小さい。

図示した支持体は「ベルヌーイの原理」に基づいて機能する。環状ノズル６の外側（領域７）には、ガスクッションが形成され、ガスクッションの上でウエハが浮かんでいる。ウエハは、周囲に取着された複数のガイドエレメント（ピン２５）によって、側方に滑るのを防止され、軸線Ａを中心とした支持体の回転中に、これらのピンによって連行して回転される。これらのピンは、ウエハの縁部に当接するようにわ、移動調節可能である（ＵＳ ４ ９０３ ７１７号を参照せよ）。

前記ガス排出装置４は、リングの形状を有し、上面（ウエハに向いた側）で、周囲に規則的に配設された多数のスペーサ２１によって、基体３に取着されている。リングすなわ
ちガス排出装置４は、ウエハＷの外径よりも小さい内径と、ウエハＷの外径よりも大きな外径とを有する。

ガス排出装置の、ウエハＷに向いた面１４は、ウエハの主面に平行である平坦な環状面である。ウエハが支持体上にあるとき、環状ギャップ１０が、この面１４と、ウエハの、支持体に向いた面との間に形成される。この場合、ギャップの奥行きｃ（図３）は、ウエハＷの外側半径とガス排出装置４の内側半径との差に対応する。幅ａ（図２）は、前記面１４と、ウエハの、支持体に向いた面との間隔によって、生じる。

ガス排出装置４と基体３との間には、環状のガス排出流路８が形成されている。ガスは、ガス排出装置４によってガス排出流路から排出される。前記ギャップ１０の全横断面は、ガス排出流路８の全横断面よりも著しく小さいので、ガスの大部分はガス排出流路を通って排出されることができる。

ウエハＷと基体３との間で環状ノズル６とガス排出装置４との間の領域７では、ガスは、ウエハの、支持体に向いた面に沿って、直接に流れる。この領域での最も狭い横断面（間隔）は、面１３（基体３の、ウエハに向いた面）とウエハとの間にあり、図２では参照符号ｂで示されている。基体３とウエハとの間の間隔ｂは、ガス排出装置とウエハとの間隔ａよりも大きい。カバー２の、ウエハに向いた面１２は、基体３の面１３と実質的に同一の平面にある。

ウエハは、支持体上にあるとき、領域７におけるガスクッションによって浮かんでいる。これによって、ウエハは、カバー２にもガス排出装置４にも接触しない。ガスは、環状ノズル６から出て（ガス流Ｇ１）、ガス排出流路８を通って排出される（ガス流Ｇ２）。僅かな量のガスがギャップ１０を通って出て行くことがあるかもしれないが、ガス流Ｇ２によって負圧が発生され、このことによって、近くのガスさえもギャップ１０を介して吸引され、ガス流Ｇ２によって運ばれる。

液体処理中に、液体は、支持体１から離隔した面に供給され、次に、液体はウエハの縁部の方向に（液流Ｆ）流れ、ウエハの縁部Ｅを回って流れる。ウエハの回転中に、液体の一部はウエハの縁部から直接振り落とされる（図示せず）。かくして、液流は、２つの流れＦ１及びＦ２に分けられる。一方の液流Ｆ１はウエハから流れ去る。

他方の液流Ｆ２は、ギャップ１０の中へ流れ込んで、かくて、ウエハの下面を濡らす。液流Ｆ２は、この表面の縁部領域を、ガス排出装置が内側に延びているよりも幾ら広範囲に濡らす。従って、濡れた領域ｄはギャップの奥行きｃよりも幾らか大きい。ここでは、液流Ｆ２は、ガス流Ｇ２によってガス排出装置の内縁を回るように転向され、液流Ｆ２とガス流Ｇ２とは共にガス排出流路を通って支持体を離れる。

１ 支持体
３ 基体
１０ ギャップ
１４ 面
２５ ガイドエレメント
Ｗ ウエハ

Claims (18)

1. ウエハ状の物品を支持するための支持手段と、前記ウエハ状の物品の、前記支持手段に向いた面を少なくとも部分的にガスで洗浄するためのガス供給手段とを具備する、ウエハ状の物品の前記支持手段に向いた面の縁部付近を液体処理するための装置において、
   洗浄ガスの大部分を前記ウエハ状の物品の縁部領域で前記ウエハ状の物品から離れるように排出するガス排出装置が周囲に設けられており、前記ガス排出装置の内周面は鋭角な縁部を有していること、を特徴とする装置。
2. 前記ガス排出装置はリングの形状を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記リング形状のガス排出装置は、前記ウエハ状の物品の外径よりも小さい内径と、前記ウエハ状の物品の外径と少なくとも同じ大きさの外径とを有する、請求項２に記載の装置。
4. 前記ガス排出装置は、前記支持手段の周囲に対し同軸な環状の溝を有し、この溝からはガスが外へ排出される、請求項１に記載の装置。
5. 前記支持手段のうちの、前記ガス供給手段と前記ガス排出装置との間にある部分は、前記ガス排出装置が前記ウエハ状の物品から間隔をあけているよりも、前記ウエハ状の物品から大きな間隔をあけている、請求項１に記載の装置。
6. 前記ガス排出装置は、前記ウエハ状の物品に接触しない、請求項５に記載の装置。
7. 前記ガス排出装置と前記ウエハ状の物品との間のギャップは０．０５乃至１ｍｍである、請求項６に記載の装置。
8. 前記ギャップは０．１乃至０．５ｍｍである、請求項７に記載の装置。
9. 前記ガス排出装置の、前記ウエハ状の物品に向いた面は、前記ウエハ状の物品の主面に対し平行である、請求項６に記載の装置。
10. 前記支持手段に直角に設けられており、かつ前記ウエハ状の物品の位置を周囲に区画する少なくとも２つのガイドエレメントを具備する、請求項１に記載の装置。
11. 前記ガス供給手段は、前記ウエハ状の物品を浮動させるガスクッションを生起する、請求項１０に記載の装置。
12. 前記支持手段は回転されることができる、請求項１に記載の装置。
13. 請求項１の装置を使用してウエハ状の物品の縁部付近の所定の領域を液体処理するための方法であって、
    ウエハ状の物品を支持手段の上に置き、ただし該ウエハ状の物品は支持手段に向いた第２の面、第２の面とは反対側の第１の面および第２の面と第１の面との間の周囲縁を有し、上記した所定の領域は該第２の面の縁部付近である、
    支持手段の周囲に環状のガス排出装置を設け、
    ウエハ状の物品の第２の面とガス排出装置との間にギャップを設け、ただし該ギャップは上記の周囲縁から半径方向内側へ向かって上記した所定の領域に略々一致して広がっている、
    液体を適用し、
    毛管現象によって液体をギャップ内に吸引してギャップを満たし、上記した所定の領域を液体で濡らすことによって処理する、
    ことを特徴とする方法。
14. 前記縁部領域は２ｍｍより大きい、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ウエハ状の物品は液体処理中に軸線を中心として回転する、請求項１３に記載の方法。
16. 回転速度は少なくとも１００回／分である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ガス排出装置と前記ウエハ状の物品との間のギャップは０．０５乃至１ｍｍである、請求項１３に記載の方法。
18. 前記ギャップは０．１乃至０．５ｍｍである、請求項１７に記載の方法。

Images