JP2018026557A - ウエハ形状の物品を処理するための装置 - Google Patents

ウエハ形状の物品を処理するための装置 Download PDF

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Abstract

【課題】液体をウエハの裏面の周辺領域に分注可能なベルヌーイチャックを提供する。【解決手段】ウエハＷを処理するための装置にて、搭載されたウエハＷを囲む一連の接触要素１２を有する回転チャック１０を備える。非回転プレートは、一連の接触要素１２の内側に設置される。非回転プレートは、ベルヌーイの定理に従って、その非回転プレートに接触せずにウエハＷを支持するようにガスを供給するよう構成されたガス供給部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、半導体ウエハなどのウエハ形状の物品を処理するための装置に関する。
半導体ウエハには、エッチング、洗浄、研磨、および、材料堆積などの様々な表面処理プロセスが施される。かかるプロセスに適用させるため、例えば、米国特許第４，９０３，７１７号および第５，５１３，６６８号に記載されるように、１枚のウエハは、回転可能なキャリアと関連付けられたチャックによって１つ以上の処理流体ノズルに対して支持されてよい。
前述の特許のチャックは、ベルヌーイの定理に従ってガスクッション上にウエハを支持する。しかし、従来のベルヌーイチャックでは、液体をウエハの裏面の周辺領域に分注するのは困難または不便である。
一態様では、本発明は、その上に搭載されたときのウエハ形状の物品を囲む一連の接触要素を有する回転チャックを備える、ウエハ形状の物品を処理するための装置に関する。非回転プレートが一連の接触要素の内側に設置される。非回転プレートは、ウエハ形状の物品をベルヌーイの定理に従って本プレートに接触することなく支持するようにガスを供給するよう構成されるガス供給部を備える。
本発明による装置の好ましい実施形態では、ガス供給部は、回転チャックの回転軸に対して半径方向外向きに向く環状ガス供給部である。
本発明による装置の好ましい実施形態では、非回転プレートは、固定中央支柱に固定される。
本発明による装置の好ましい実施形態では、非回転プレートは、一般に、円形であり、所定の直径より大きい直径を有する回転チャックの回転軸と同軸に取り付けられる。
本発明による装置の好ましい実施形態では、接触面は、接触位置で半径方向内側に向き、回転チャックの回転軸に平行である。
本発明による装置の好ましい実施形態では、回転チャックは、中央支柱の周りを回転するように取り付けられたチャック基体を備え、チャック基体は、非回転プレートを備える流体分配マニホールドを囲む。
本発明による装置の好ましい実施形態では、一連の接触要素の各々は、チャック基体から突出するシャフトを備え、接触面は、接触位置で非回転プレートに重なるようにシャフトの先端から半径方向内側に突出する。
本発明による装置の好ましい実施形態では、ガス供給部は、回転チャックに取り付けられたときのウエハ形状の物品に面する非回転プレートの表面側に開口する円形列のボア（孔）を備える環状配列のガス供給ノズルであって、円形列のボアの各々は、非回転プレートの内面から回転チャックの回転軸に対して斜めに延びる。
本発明による装置の好ましい実施形態では、非回転プレートは、さらに、ガス供給部の半径方向外側に位置して、回転チャックに設置されたときのウエハ形状の物品のエッジ領域に向けられる複数の液体分注ノズルを備える。
本発明による装置の好ましい実施形態では、複数の液体分注ノズルは、非回転プレートへの着脱が可能なモジュールノズルブロックに含まれる。
本発明による装置の好ましい実施形態では、一連の接触要素は一連のピンであり、一連のピンの各々は、対応するピンの接触面を半径方向外側のロード位置から半径方向内側の接触位置まで動かすようにそれぞれのピンの軸の周りを回転可能である。
本発明による装置の好ましい実施形態では、液体ディスペンサは、回転チャック上に設置されたときに非回転プレートから離れて面するウエハ形状の物品の側面に液体を分注するように設置される。
本発明による装置の好ましい実施形態では、ガス供給部は、環状配列のガス供給ノズルまたは環状ガス供給ノズルを備える。
本発明による装置の好ましい実施形態では、不活性ガスの供給部は、ガス供給部と連通する。
本発明による装置の好ましい実施形態では、プロセス液の供給部は、複数の液体分注ノズルと連通する。
本発明による装置の好ましい実施形態では、プロセス液の供給部は、液体ディスペンサと連通する。
本発明による装置の好ましい実施形態では、放射加熱アセンブリは、回転チャック上に取り付けられたときのウエハ形状の物品が放射加熱アセンブリと非回転プレートとの間に位置するように設置される。
本発明による装置の好ましい実施形態では、放射加熱アセンブリは、複数のＬＥＤランプを備え、非回転プレートは、石英またはサファイアから形成された部分を含む。
本発明による装置の好ましい実施形態では、接触面は、ウエハ形状の物品の側面においてのみそのエッジと接触するように構成される。
本発明による装置の好ましい実施形態では、接触面は、内側を向き、回転チャックの回転軸に平行である。
本発明の他の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照に、次の本発明を実施するための形態を読んだ後により明らかになるだろう。
本発明の第１の実施形態による装置用の回転チャックの平面図。
回転チャックが図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って分割されている、本発明の第１の実施形態による装置の断面図。
図１を参照すると、回転チャック１０は円形列の接触要素１２を備え、それらは、本実施形態では８つであるが、３つ以上の所望の数であってよい。一連の６つの接触要素１２が好ましい。各接触要素１２は、チャック１０の使用時にウエハＷに接触する接触面１４をその遠心端に備える。接触要素１２は、把持ピンであってよいが、接触面１４は、ウエハＷに対して下側の支持ではなく側面の支持のみを提供する必要があるため、平滑で、回転チャック１０の回転軸に平行であることがより好ましい。
接触要素１２の接触面１４は、ウエハＷのロードおよびアンロードのための半径方向外側の非接触位置と、図の作業位置との間で可動であるように、接触要素１２の回転軸に対して偏心している。接触要素１２は、チャック１０が、所定の直径のウエハ（例えば、直径３００ｍｍまたは４５０ｍｍの半導体ウエハ）を保持するように構成されるよう位置決めされる。
固定流体分配マニホールド２０は、接触要素１２によって表される円の内側であって、ウエハＷがチャック１０に設置されるときにウエハＷの下に位置する。マニホールド２０は、同様に固定状態であり、内側の一連の排出ノズル２２および外側の一連の排出ノズル２４が形成されている上部プレート２５を備える。一連のノズル２２および２４のいずれかまたは両方は、代わりに１つの連続的な環状ノズルまたは円形列の弓状ノズルとして形成されうる。
３つのモジュール液体ノズルアセンブリ２６および３０は、マニホールド２０および上部プレート２５に着脱可能に取り付けられ、各々は、ウエハＷの周辺領域においてプロセス液をウエハＷの下向き面に対して上向きに、必要に応じて半径方向外向きに排出するように位置する一連の液体排出開口部２８および３１を備える。
次に図２に移ると、回転チャック１０が、互いに強固に連結されている下部１１および上部１３で構成されたチャック基体を備えることがわかる。チャック基体は、次に装置の支持フレーム３６に取り付けられる固定中央支柱５０の周りを回転するために取り付けられる。同様に、チャック１０を回転させるようにチャック基体に固定されたロータ３４と協働するステータ３２も支持フレーム３６に取り付けられる。
上部プレート２５を備える流体分配マニホールド２０は、固定中央支柱５０に強固に取り付けられる。チャック１０は、マニホールド２０を囲む。チャック１０は、要素１１と１３との間に挟まれたリングギア１５も備え、リングギア１５は、チャック１０と同軸の外向きに突出した歯と、各接触要素１２のベースに形成された同時係合する補完歯とのリングを備える。それにより、チャック基体およびリングギア１５の回転は、一連の接触要素１２を同時に回転させる。
図２からわかるように、本実施形態の接触要素１２は、上から見たときにそれらの上端および下端がマニホールド２０に重なるようにクランク形状であるが、マニホールド２０に対する接触要素１２のための隙間を提供する半径方向外向きに突出した中間部分も含む。
中央支柱５０は、その供給部からプロセス液が供給される液体導管５６および５７を備える。液体導管５６および５７は、流体分配マニホールド２０に形成された液体導管２７および２９とそれぞれ連通し、液体導管２７および２９は、次に図１に示される液体ノズルアセンブリ２６および３０とそれぞれ連通する。モジュール式アセンブリ２６は、洗浄のために、ならびに、問題のプロセスに応じて異なるサイズおよび形状の排出開口部を提供するために、簡単に取り外して交換できる。
中央支柱５０は、ガス源（窒素が好ましい）に接続されているガス導管５４も備える。導管５４は、その下流端部において、マニホールド２０に形成されたチャンバ２３に開口する。チャンバ２３は、図２に示されるように、半径方向内側の吸気口から半径方向外側の排出口まで斜めに延びるプレート２５に形成されたボアである円形列の排出ノズル２４と連通する。
中央支柱５０は、さらに、同様にガス源（やはり窒素が好ましい）に接続されるガス導管５２を備える。導管５２は、その下流端部において、マニホールド２０に形成されたチャンバ２１に開口する。チャンバ２１は、図２に示されるように、プレート２５を通って軸方向に延びるプレート２５に形成されたボアである円形列の排出ノズル２２と連通する。
図２には、ウエハＷの上向き面に液体を分注するための液体ディスペンサ４５も示されている。ディスペンサ４５は、例えば、下向きに延びる排出ノズルを処理されるウエハの上面上方のアークに沿って、同様に休止位置にも動かすブームスイングアームの形態を取ってよい。
図２はまた、放射加熱アセンブリであることが好ましいヒータ４０も示す。ヒータ４０は、プレート４４によってプロセス環境から遮断される多数の青色ＬＥＤ加熱素子４２を備え、プレート４４は、ＬＥＤ４２によって放出された放射に対して透明な材料（例えば、石英またはサファイア）で作られることがより好ましい。
図２では、接触要素１２の表面１４が、ウエハＷの外側周縁部においてのみウエハに接触することがわかるだろう。本実施形態では、それらの表面は、チャック１０の回転軸に平行である。そのため、接触要素１２は、ウエハＷを横ズレに対しては確認するが、ウエハの下側の支持は提供しない。この配置は、ウエハＷが上部プレート２５から異なる軸間距離の異なる位置で把持されることを可能にする。
使用時に、ガスは、導管５４を通ってチャンバ２３に供給され、ノズル２４を通って排出される。ウエハＷは、好ましくは０．３ｍｍから３．０ｍｍの範囲の距離で、上部プレート２５の上方かつ上部プレート２５に平行に設置される。ノズルを通るガスの流量は、ウエハＷがベルヌーイの定理に従って支持されるように調整される。
ウエハＷのロードおよびアンロードは、導管５２を通ってチャンバ２１に入り軸ノズル２２を通って排出されるガスを供給することによって支援されてよい。ノズル２２を通るガス供給は、ノズル２４を通るガス供給から独立して制御されてよい。供給は、交互または同時であってよい。
非回転プレートまでの距離は、ガス流およびウエハ形状の物品の重さに応じて（さらに、重力および質量に応じて）平衡であるため、接触面１４の上述の構成は、このようにしてウエハＷの安定した支持を達成するのに役立つ。平行の接触面１４は、例えば、回転チャックの回転軸に平行な母線を伴う垂直面または縦筒でありうる。その結果、ウエハ形状の物品のラジアル軸受は把持要素によって提供されるが、軸受はガスクッションによって提供される。接触面の水平方向のノッチは、ウエハＷの軸方向の変位を制限する傾向があり、回避されることが好ましい。しかし、ノッチが接触要素で用いられる場合は、問題のガス流およびウエハ重量に対して予測される平衡に対応する位置になければならない。
接触要素２０は、次に、それ自体が周知の方法でギアリング１５ならびにチャック基体１１および１３の相対回転を引き起こすことによって閉じられ、その後、ウエハＷは、チャック基体１１および１３ならびに接触要素１２を一緒に回転させることによって回転されてよい。
図の装置で実施される通常のプロセスは、ウエハのベベルエッチングのみ、または、裏面エッチングを伴うベベルエッチングであろう。かかるプロセスでは、ウエハＷは、そのデバイス側が下向き、その裏面が上向きで、チャックの上に設置される。導管５６および２７を通して供給されノズルアセンブリ２６の排出ノズル２８によって排出されるエッチング液は、デバイス側の規定の周辺領域に影響を与えるため、ベベルエッチングが提供される。その後、リンス液が導管５７および２９を通して供給され、ノズルアセンブリ３０の排出ノズル３１によって排出される。
上向きであるウエハＷの裏面もエッチングすることが望ましい場合は、プロセス液がディスペンサ４５から分注されうる。エッチングは、ヒータ４０を用いて実施されるウエハの加熱によって促進される。
異なるウエハは、例えば、２ｍｍ、３ｍｍ、または４ｍｍの異なる程度のベベルエッチングを必要とする可能性がある。モジュール液体ノズルアセンブリ２６の設置は、所望のベベルエッチングの半径方向範囲に応じてノズルが異なるように設置されるアセンブリの迅速な交換も可能にする。
本発明がその様々な実施形態と関連して説明されてきたが、それらの実施形態は、本発明を説明するためのみ提供され、本発明は、それらの実施形態に限定されず、添付の特許請求の真の範囲および精神に包含されるものを含むことを理解されたい。

Claims (20)

  1. ウエハ形状の物品を処理するための装置であって、
    予め定められた直径のウエハ形状の物品をその上に受けるように適合された回転チャックであって、前記回転チャックは、前記回転チャック上に搭載されたときのウエハ形状の物品を囲む一連の接触要素を有し、前記一連の接触要素は、前記回転チャックが回転するに従って円をなして回転し、前記一連の接触要素の各々は、対応する接触要素の接触面を半径方向外側のロード位置から半径方向内側の接触位置まで動かすように移動可能な、回転チャックと、
    さらに、前記一連の接触要素の内側に設置される非回転プレートであって、前記一連の接触要素によって囲まれる領域の少なくとも９０％を覆い、ベルヌーイの定理に従って前記非回転プレートに接触せずにウエハ形状の物品を支持するようにガスを供給するよう構成されるガス供給部を有する、非回転プレートと、
    を備える、装置。
  2. 請求項１に記載の装置であって、
    前記ガス供給部は、前記回転チャックの回転軸に対して半径方向外向きに向いた環状ガス供給部である、装置。
  3. 請求項１に記載の装置であって、
    前記非回転プレートは、固定中央支柱に固定される、装置。
  4. 請求項１に記載の装置であって、
    前記非回転プレートは、円形状であり、前記予め定められた直径より大きい直径を有する前記回転チャックの回転軸と同軸に取り付けられる、装置。
  5. 請求項１に記載の装置であって、
    前記接触面は、前記接触位置で半径方向内向きに面し、前記回転チャックの前記回転軸に平行である、装置。
  6. 請求項１に記載の装置であって、
    前記回転チャックは、前記中央支柱の周りを回転するように取り付けられたチャック基体を有し、
    前記チャック基体は、前記非回転プレートを有する液体分配マニホールドを囲む、装置。
  7. 請求項６に記載の装置であって、
    前記一連の接触要素の各々は、前記チャック基体から突出したシャフトを備え、
    前記接触面は、前記接触位置で前記非回転プレートに重なるように前記シャフトの先端から半径方向内向きに突出する、装置。
  8. 請求項１に記載の装置であって、
    前記ガス供給部は、前記回転チャックに取り付けられたときのウエハ形状の物品に面する前記非回転プレートの表面に開口する円形列のボアを備える環状配列のガス供給ノズルであり、
    前記円形列のボアの各々は、前記非回転プレートの前記表面の内側から前記回転チャックの回転軸に対して斜めに延びる、装置。
  9. 請求項１に記載の装置であって、
    前記非回転プレートは、さらに、前記ガス供給部の半径方向外側に位置して、前記回転チャックに設置されたときのウエハ形状の物品のエッジ領域に向けられる複数の液体分注ノズルを備える、装置。
  10. 請求項９に記載の装置であって、
    前記複数の液体分注ノズルは、前記非回転プレートへの着脱が可能なモジュールノズルブロックに含まれる、装置。
  11. 請求項１に記載の装置であって、
    前記一連の接触要素は一連のピンであり、
    前記一連のピンの各々は、対応するピンの接触面を半径方向外側のロード位置から半径方向内側の接触位置まで動かすようにそれぞれのピンの軸の周りを回転可能である、装置。
  12. 請求項１に記載の装置であって、さらに、
    前記回転チャック上に設置されたときに前記非回転プレートから離れて面するウエハ形状の物品の側面に液体を分注するように設置された液体ディスペンサを備える、装置。
  13. 請求項１に記載の装置であって、
    前記ガス供給部は、環状配列のガス供給ノズルまたは環状ガス供給ノズルを備える、装置。
  14. 請求項１に記載の装置であって、さらに、
    前記ガス供給部と連通する不活性ガスの供給部を備える、装置。
  15. 請求項９に記載の装置であって、さらに、
    前記複数の液体分注ノズルと連通するプロセス液の供給部を備える、装置。
  16. 請求項１２に記載の装置であって、さらに、
    前記液体ディスペンサと連通するプロセス液の供給部を備える、装置。
  17. 請求項１に記載の装置であって、さらに、
    放射加熱アセンブリを備え、
    前記放射加熱アセンブリは、前記回転チャック上に取り付けられたときのウエハ形状の物品が前記放射加熱アセンブリと前記非回転プレートとの間に位置するように設置される、装置。
  18. 請求項１７に記載の装置であって、
    前記放射加熱アセンブリは、複数のＬＥＤランプを備え、
    前記非回転プレートは、石英またはサファイアから形成された部分を含む、装置。
  19. 請求項１に記載の装置であって、
    前記接触面は、ウエハ形状の物品の側面においてのみそのエッジと接触するように構成される、装置。
  20. 請求項１９に記載の装置であって、
    前記接触面は、内側を向き、前記回転チャックの前記回転軸に平行である、装置。
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