JP4557715B2 - 円板状物体を液体処理するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、円板状物体、特にウエハーを液体処理するための装置に関する。

以下、用語ウエハーが使用されるときは、これはハードディスク、ＣＤ、又は平面パネルディスプレー用の基板のような種々の形式の円板状物体を表す。

液体処理中は、ウエハーは静止しているか又はその軸線まわりで回転しているかのどちらかである。

ウエハーがキャリヤー上に保持されそして液体が上方又は下方からウエハーに適用されるようなウエハーの水処理用装置が知られている。キャリヤーはウエハーと共に液体適用中、回転し、そして液体はウエハー及び／又はキャリヤーから振り飛ばされる。かかる装置は、例えば特許文献１から知られる。振り飛ばされた液体は、キャリヤーを囲む室内の静止面（非回転面）を叩く。この衝撃によりしぶきが発生し、これが室の外側の領域に達することがある。しかし、このことは望ましくない。即ち、処理液は腐食性媒体であることが多く、このため室を囲んでいる機械部品に、或いは処理すべきウエハーにまで損傷を与える可能性があるためである。
米国特許第４，９０３，７１７号 明細書

ウエハーの液体処理用の装置においては、多数の室を互いに重なるように位置決めし、そして回転可能なキャリヤーを垂直方向で動かし、これにより、異種の液体が異なった環状室内に捕捉され、このようにして分離され集められそして再使用されることも知られる。この場合、ある１種の液体のしぶきが他の液体の室に到達し、これによりその液体が汚染されることがある。

本発明の目的は、液体のしぶきを避けること、及びウエハーに適用された液体をウエハーから離れるように案内することである。本発明の更なる目的は、ウエハーに適用された液体を、ウエハーの回転の有無及びその回転速度とは無関係にウエハーから離すように案内することである。

従って、本発明は、その最も一般的な形式においては円板状物体を受け入れるためのキャリヤー、キャリヤー上に置かれた円板状物体の上に液体を適用するための液体供給装置、及び液体捕捉用リングであって、キャリヤーと実質的に同軸に位置決めされかつ液体捕捉用リングの軸線まわりで回転可能な液体捕捉用リングを備え、この液体捕捉用リングがキャリヤーに関して動き得る装置を提案する。この相対運動は、軸方向変位又は回転とすることができる。

円板状物体を受け入れるためのキャリヤー（チャック）は、例えば真空チャック又はピンチャックとすることができる。真空チャックの場合は、ウエハーは吸引装置によりキャリヤー表面上に保持される。ピンチャックにおいては、ウエハーは把持用要素（例えばピン）によりその周囲のまわりで保持される。これらのピンは、不動又は可動（傾斜可能又は回転可能）として実施することができる。

キャリヤー上に置かれた円板状物体の上に液体を適用するための液体噴霧装置は、キャリヤーから離れて向かい合っている表面に、又はキャリヤーの近くでキャリヤーに向かい合っている表面の上に液体を適用するような方法で実施することができる。

液体捕捉用リングは、ウエハーから振り飛ばされた液体を捕捉するために使用される。

本発明による装置の利点は、ウエハーから液体捕捉用リングに到達した液体が、液体捕捉用リングの回転によりその内壁上に保持され、そして重力、遠心力、及び／又は気体の流れ（空気案内）により内面上を軸方向に更に送られることである。もし液体捕捉用リングの内面が円筒状シェルであるならば、液体は単に重力及び／又は気体の流れにより下向きに送られ、そして液体捕捉用リングの底の端部から外向きに投げられる。これはウエハーの下方の区域において生じ、吹き飛ばれた液体によるウエハー汚染の可能性が減らされる。

本発明による装置の更なる長所は、回転可能なキャリヤーが使用される場合に示される。回転しているウエハーから飛ばされた液体は、これを、同方向に回転している液体捕捉用リングにより穏やかに受け入れることができる。

液体を振り放すためには最低速度が必要であるが、最適の処理結果のために、キャリヤーを非常にゆっくりと回転させるため或いはこれを停止させるように、必要なときにキャリヤーと液体捕捉用リングとを、回転可能なキャリヤーにより異なった速度で回転させ得るならば更なる利点が達成される。

一実施例においては、液体捕捉用リングがキャリヤーに関して回転可能である。液体捕捉用リングは、キャリヤーに直接接続されず、これと無関係に回転することができる。これにより、ウエハーに適用された液体は、ウエハー及び／又はキャリヤーの回転の有無、或いは回転速度とは無関係にウエハーから離れるように案内される。

更なる実施例においては、キャリヤーと液体捕捉用リングとを軸方向で互いに変位させるための装置が提供される。

キャリヤーと液体捕捉用リングとを軸方向で互いに変位させるための装置は、キャリヤー又は液体捕捉用リングのいずれか一方、或いはキャリヤーと液体捕捉用リングとの両者を動かすことができる。液体捕捉用リングに対するキャリヤーのこの可能な垂直方向の相対運動は、典型的な手段（ロボットのエンドエフェクター）を使用して、ウエハーを容易にキャリヤー上に置きかつキャリヤーから取り外し得るに十分にキャリヤーを露出させる可能性を提供する。この場合、液体捕捉用リングに対するキャリヤーの可能な相対運動により、異なった液体を、周囲のまわりに取り付けられた環状の室内に分離して集めることができるという追加の利点が提供される。

一実施例においては、キャリヤーを回転可能とすることができる。こにより、液体をウエハー又はキャリヤーから流し出すだけでななく振り飛ばすという利点が提供される。

液体捕捉用リングの内面の直径が軸方向で変化する装置が有利である。この方法においては、液体を、遠心力により内面の小さい直径部分から大きい直径部分に送るることができる。大きい直径が小さい直径の上方にある場合は、液体は重力に逆らって上向きに送られ、そして液体捕捉用リングの上方端部から外向きに投げ飛ばされる。

液体捕捉用リングが半径方向の通路を有する装置の一実施例においては、液体は半径方向外向きに送られる。

更なる実施例においては、半径方向の通路は、液体捕捉用リングの内面の直径が少なくも局所的に最大である点に置かれる。液体は、遠心力により最大直径の領域に送られ、次いで通路を通って外向きに送られる。

液体捕捉用リングの内面が円錐状に実施されれば有利である。これにより、液体が内面を叩くことなく、遠心力による一様な合力により液体を送ることができる。

更に、本発明による装置の液体捕捉用リングの下方端部に、内向きに高くなっている床を形成することができる。この方法で、液体はより良く集められる。もし床の内径がキャリヤーの直径より小さく選定され、或いは（キャリヤーがウエハーより小さい場合）床の内径がウエハーの直径より小さく選定されたならば、ウエハーが静止していても（回転しない）、床はキャリヤー又はウエハーから直接流れ出た液体を捕捉することができる。

更なる実施例においては、内向きに開口しそして液体捕捉用リングから振り飛ばされた液体が内部に集められる少なく１個の環状の室が、液体捕捉用リングの周囲の位置決めされる。

この装置は少なくも２個の環状室、互いに上下に位置決めされた内向きの開口を持つ。この場合、室と液体捕捉用リングとの軸方向の相互移動のための装置が設けられる。この方法で、異なった液体を異なった室に互いに分離して集め、そしてこれを、例えば濾過された形式で液体供給装置に供給することが可能となる。

有利な実施例においては、液体捕捉用リングの外面の少なくも一部分が円筒状シェルの形状を持つ。多数の環状室が互いに上下に位置決めされるため、環状室は円筒状シェルにより覆われ、このときは、液体はその中に投げ込まれない。

装置は、少なくも１個の環状室とキャリヤーとが、軸方向で相互に変位しないように実施することができる。これは、キャリヤーと環状室とがシュラウドユニットにおいて直接的又は間接的に位置決めされた場合、液体捕捉用リングだけが垂直方向に移動するという利点を持つ。従って、キャリヤーと室とは垂直方向で動かず、これにより、キャリヤーに至る（気体及び／又は液体用の）供給管路及び室からの排水管が決して動かず、管路の使用寿命をかなり延ばしかつ管案内の構造をより単純化する利点が提供される。

図に示された本発明の例示実施例による以下の説明から本発明の更なる詳細、特徴、及び長所が得られる。

図１は、本発明による装置の一実施例の図式的な軸方向断面を示す。

本装置は、回転可能なキャリヤー１（チャック）、キャリヤー１のまわりに位置決めされた液体捕捉用リング２、及び液体捕捉用リング２のまわりに位置決めされた３個の環状室４、４’、４”のユニットを備える。キャリヤー１、液体捕捉用リング２、及び室ユニット３は、互いに同軸に位置決めされる。

キャリヤー１は、軸受ユニット（図示せず）により台板１８上に回転可能に取り付けられる。キャリヤーは、モーター駆動ユニット２０により（ここでは、ベルト駆動を用いて）ＲＣ方向で回転するように設定することができる。ウエハーが処理される間のキャリヤーの典型的な回転速度は０から４０００ｒｐｍ（毎分回転数）である。低速度においも、或いはキャリヤーが停止の際においても処理液の逃出しを許すために、キャリヤーの周囲のまわりにドリップエッジ１４が形成される。

液体捕捉用リング２は、昇降プラットフォーム１９上に回転可能に取り付けられ、モーター駆動ユニット２２により（ここでばベルト駆動を用いて）ＲＳ方向で回転するように設定することができる。ウエハー処理の間の液体捕捉用リングの典型的な回転速度は５０から２０００ｒｐｍである。液体捕捉用リング２は上向きに狭くなる円錐状の内面６、及び円筒状シェルの形式の外面１１を持つ。円錐状内面６は、内面６の底端部で床７となる。床は中心に向かって僅かに高くなり、かつキャリヤー１の外径より小さい内径を持つ。昇降プラットフォーム１９は、持上げ用要素２５（例えば空気シリンダー）により昇降させられる。この方法で、キャリヤーに対する液体捕捉用リングの相対位置及び環状室に対する液体捕捉用リングの相対位置が軸方向で変化する。

円錐状内面６が床７に変わる点に、半径方向外向きの通路５（溝又は穴）が置かれる。従って、この通路は、内面の局所的最大直径の区域内にある。液体捕捉用リングにより集められた液体は、これらの通路を通って半径方向外向きに案内され、そして投げ出される。

図２は、より完全に液体を放り出し得る通路５の特別な実施例を示す。通路５の上方又は下方で液体捕捉用リングの外面に溝１６が組み込まれ、これにより通路５に隣接してすぐ上方又は下方に剥離用エッジ１７が形成される。これにより、通路から出た液体が外面１１に沿って更に上方又は下方に走るとを防止する。

キャリヤーの速度が高くなると（約５０ｒｐｍ以上）、液体はウエハーから接線方向に直接投げ出され、液体捕捉用リング２の内面６に当たり、そして矢印Ａで示されるように下方に走る。キャリヤーが低速のときは（約５０ｒｐｍ以下）、液体はドリップエッジ１４から流れ出し、そして液体捕捉用リング２の床７により集められる。いずれの場合も、液体は、回転している液体捕捉用リングの遠心力によりこれらを通って通路５の方向で送られる。しぶきをできるだけ避けるために、液体捕捉用リングの速度は、キャリヤーの速度及び／又はウエハーから水が飛ばされる速度に調整されることが有利である。速度が互いに２倍以上違わずかつ２００ｒｐｍ以上違わない２つの回転方向が意図される。

リング３により室４、４’，４”が形成され、これらはリング３により互いに分離される。リング３は同心であり及び／又は互いに重なり、このため内側から外側に増加する直径を持つ。室ユニットは、床板１８に取り付けられる。各室に異なった液体を集めることができる。各室は、割り当てられた吸引管８、８’、８”により空にされる。この例においては、液体は吸い出される。更に、吸引管８、８’、８”が、半径方向外向きの口からの空気流を作る。この方法で、空気と液体とが、液体捕捉用リング２の内側室から通路５を通って室内に吸引され、これにより液体の吹き飛ばしが更に支援される。吸引により、液体捕捉用リング２の内側の下向きの空気の流れＢも作られる。吸い出された液体と気体との混合物は気体−液体分離ユニット（図示せず）に誘導され、気体は排出空気に送られ、分離された液体はループ内に案内され又は排出口に送られる。

図３ａから３ｄは、異なる作動段階にある本装置を図式的に示す。

図３ａは、最低位置にある液体捕捉用リング２を示す。水は、その周囲のまわりに自由に接近できる。この位置は装填又は取出し中に選定される。

図３ｂないし３ｄは、異なる位置における液体捕捉用リングを示し、各位置は、通路５が環状の室４、４’、及び／又は４”の開口内を指すように選定されている。これらの開口は内向きであり、従って液体は液体捕捉用リングから対応した環状室内に投げられる。対応している吸引管８、８’、又は８”が作動されかつ空気が選定された吸引管に接続された環状室からのみ吸引されることにより、対応した環状室における捕捉が支援される。

本発明による装置の一実施例の図式的な軸方向断面を示す。 液体をより正確に飛ばすことのできる通路の特別な実施例を示す。 異なった運転段階における本装置を図式的に示す。

Claims (11)

1. 円板状物体を受け入れるためのキャリヤー（１）と、キャリヤー上に置かれた円板状物体の上に液体を適用するための液体供給装置（１７）と、キャリヤー（１）と実質的に同軸に位置決めされて液体捕捉用リングの軸線まわりに回転可能であり且つキャリヤーに関して動き得る液体捕捉用リング（２）とを備える装置において、
   内向きに開口し、液体捕捉用リング（２）から振り飛ばされた液体を集め得て液体捕捉用リング（２）のまわりに位置決めされ、内向きの開口が互いに上下に位置決めされる少なくとも２個の環状室（４、４’）、及び
   該環状室（４、４’）と液体捕捉用リング（２）との相互の軸方向変位のために設けられる装置（２５）
   を具備することを特徴とする、液体を使用して円板状物体を処理するための装置。
2. 液体捕捉用リングがキャリヤーに関して回転可能である請求項１記載の装置。
3. キャリヤー（１）と液体捕捉用リング（２）との相互の軸方向変位のための装置（２５）を備える請求項１記載の装置。
4. キャリヤー（１）が回転可能である請求項１記載の装置。
5. 液体捕捉用リング（２）の内面（６）の直径（Ｄ）が軸方向で変化する請求項１記載の装置。
6. 液体捕捉用リング（２）が半径方向の通路（５）を有し、これを通って、液体を半径方向外向きに送ることができる請求項１記載の装置。
7. 半径方向通路（５）が、液体捕捉用リング（２）の、内面（６）の直径（Ｄ）が少なくも局所的に最大（Ｄｍａｘ）である点に置かれる請求項４記載の装置。
8. 液体捕捉用リング（２）の内面（６）が円錐状に実施される請求項５記載の装置。
9. 液体捕捉用リング（２）の底端部上に半径方向内向きに高くなる床（７）が形成される請求項５記載の装置。
10. 液体捕捉用リング（２）の外面（７）の少なくも一部分が円筒状スリーブの形状を有する請求項１記載の装置。
11. 少なくも１個の環状室（４）とキャリヤー（１）とが軸方向で互いに変位可能でない請求項１記載の装置。

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