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