JP4975110B2 - 板状物品のウエット処理用の装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、１個の板状物品を保持するチャックであって、板状物品が液体により処理されるときにこれから流れ出る液体を受けるための上向きの面を備えた前記チャックを備えている板状物品のウエット処理用の装置に関する。

板状物品のウエット処理用のかかる装置は、通常は、複数個の板状物品を同時に処理するいわゆるウエットベンチで置き換えられる。

かかる板状物品は、半導体ウエハー又はコンパクトディスクのような円板状物品、並びにフラットパネルディスプレイのような多角形物品とすることができる。

米国特願第２００３／００５６８９８Ａ１号 明細書 米国特許第５，５１３，６６８号 明細書

１個の板状物品のウエット処理用の装置は、板状物品上に分配された液体を板状物品の旋回により振り払って効率的に除去できるように板状物品の回転を使用し、続いて液体は周囲の液体収集器により集められる。従って、処理液は、最低の速度で板状物品上を流れる。しかし、ウエットベンチにおいて使われる幾つかの工程は、液体が板状物品上に留まり、又は板状物品の表面上をゆっくりと横切るウエット工程を必要とすることがある。かかる工程に対しては、液体を周囲の１個の液体収集器内に振り飛ばす１個用の処理装置の使用は不可能であると思われる。

１個の板状物品のウエット処理用の上述の装置に伴う別の問題は、工程中、板状物品を完全湿潤状態に保つために板状物品上に大流量の液体が分配されることである。一方では板状物品の表面を完全湿潤状態に保ち、他方ではこの液体を振り払うというこれらの要求は互いに相反するように見える。

従って、本発明の目的は、１個の板状物品のウエット処理装置におけるゆっくりした液体の流れの使用を可能とする装置及び方法を提供することである。

本発明は、
板状物品をウエット処理するための装置であって、
−板状物品が液体により処理されているときこれから流れ出る液体を受けるための上向きの面を備えている１個の板状物品を保持するチャックであって、周囲の環状のリップにより外側の境界が定められ、処理される板状物品の最大直径より大きい外径を有する前記チャック、及び
−チャックの周囲のリップから振り飛ばされる液体を受け入れるための上向きのリング状の面を有する回転可能な部品であって、この回転可能な部品はチャックに関して回転可能であり、リング状の面は周囲の環状リップに関して同軸に配置され、リング状の面の内径はチャックの外径より小さく、そしてリップと上向きのリング状の面との間の距離ｄが０．１ｍｍから５ｍｍの範囲にある前記回転可能な部品
を備えた前記装置
を提供することによりこの目的に適合する。

板状物品を保持するためのチャック及び取り巻いている回転可能なリング状の面のこの構成により、チャックが回転しているか又は回転していないかに拘わらず、或いはチャックがいかなる速さで回転するかに拘わらず、液体は回転しているリング面の上に流され、そして半径方向に振り飛ばされるという利点が得られる。ある旋回速度以上では、液体は回転しているリングと結び付かない。従って、液体は、これを周囲に配列された液体収集器内に集めることができる。２個又はそれ以上の収集段が互いに重なっている多段式の液体収集器が使用された場合は、回転部品の回転しているリング状の面から液体が半径方向に振り飛ばされたとき、（適合性のため又は液体を別々に再使用するために）同じ収集器内に収集すべきでない液体を分離して集めることができる。収集器とリング状の面とは、一つの収集高さから別の収集高さに変えるために、互いに垂直方向に動かされる。

好ましい実施例においては、チャックは回転可能であり、これにより、板状物品を、選択的に、回転中又は静止中に処理することができる。例えば、板状物品を、０ｒｐｍでフォトレジストストリッピング液（例えば、有機溶剤の混合物）により処理し、その後、１０から２００ｒｐｍでリンスし、次いで３０００ｒｐｍで乾燥することができる。異なった旋回速度のこれらの処理中、回転可能なリング面は同じ旋回速度、例えば２００ｒｐｍで旋回する。１００ｒｐｍ以下で、液体が周囲の環状リップから回転しているリング面の上に流れることが期待される。しかし、これは旋回速度だけでなく、液体の表面張力と粘度及び液体の体積速度のような他の要因にも依存する。

装置が、チャックに面していない面（板状物品の上向きの面）の上に液体を分配するための液体分配手段を更に備えるならば、液体は板状物品の上向きの面の上に留まることができ、また、板状物品の表面における液体の付着力による何らの支持無しに、重力の作用のみで表面を横切って自由に流れることができる。

距離ｄが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲であるとき、この間隙は、この間隙内への液体の流入を防ぐに十分に小さい。距離ｄは０．５ｍｍより大きくないことが好ましい。

リップの外側の縁が下向きであるように周囲の環状リップが形成されることが有利であり、液体は、重力によりチャックの縁に向かってゆっくりと流れる。これが、チャック速度０ｒｐｍにおける工程の実行を許し、同時にチャックから液体収集器内に液体を加速させる。チャックの上向きの面が斜めの形にされた縁の区域を有し、斜めの形にされた縁の区域が０．５ｍｍから１０ｍｍの範囲の寸法を有することが好ましい。

別の実施例においては、回転可能な部品は、チャックがボウル内に配置されている状態で回転可能なボウルの部分であるか又はボウルに取り付けられ、これによりチャックとボウルとの間に間隙が形成され、この間隙は０．０５ｍｍと２０ｍｍとの間の範囲の距離を持つ。この実施例は、液体が回転可能な部品とチャックとの間に入ったとき、チャックが静止していてもかかる液体を遠心力で追い出すであろうという利点をもたらす。この効果は、ボウルがチャックの下方に置かれた開口部を有し、この開口部がボウルとチャックとの間の間隙内に気体を輸送するために気体源と連通しているとき、更に支援される。前記気体源は周囲空気である。

ボウルは、これに代わるものとしてチャックに回転可能に直接取付られたリングであって、チャック内に取付られたモーターにより駆動されるリングとすることができる。かかる回転可能なリングは圧縮気体により空気駆動することも可能である。

なお別の実施例においては、チャックは、板状物品のチャックに面する面を少なくも部分的に気体清掃をするための気体供給手段を更に備え、チャックの周辺側が第１の気体案内装置を有し、これが板状物品の縁の区域から去る清掃用気体の大部分を案内する。この第１の気体案内装置により、板状物品とチャックとの間の間隙に導入された気体が、板状物品の縁を越えて液体受けの上向きのチャック面上に流れる液体と衝突することが避けられる。これは、板状物品の縁と上向きのチャック面との間の間隙から流れ出る気体により作られる泡の発生又は飛散を無くす。

第１の気体案内装置が環状のノズルの形を有し、これは、処理される板状物品より小さい直径を有する内向きの環状の縁により外側の境界が定められることが有利である。環状の縁の直径は板状物品の直径より少なくも０．５ｍｍ小さいことが有利である。

第１の気体案内装置から来ている気体を半径方向外向きに更に案内するために、回転可能なリング状の面の下方に第２の気体案内装置を有することが好ましい。この第２の気体案内装置により、第１の気体案内装置から及び／又はチャックと回転可能な部品との間の間隙から来た気体が、チャックの周囲の環状の縁を越えて回転可能な部品のリング状の面の上に流れる液体と衝突することが避けられる。これは、周囲の環状のリップとリング状の面との間の間隙から流れ出る気体により作られる泡の発生又は飛散を無くす。

本発明の別の態様は、板状物品のウエット処理のための方法であって、
−板状物品を水平に保持するためにチャック上に板状物品を置き、このチャックは少なくも板状物品の縁の下方に上向きの面を有し、
−板状物品の上向きの面の上に液体を分配し、
−液体を板状分配し縁に向かって流れるようにさせ、
−液体を板状物品からチャックの上向きの面上に逃がし、この面は周囲のリップにより外側の境界が定められ、チャックは処理される板状物品の最大直径より大きい外径を有し、−液体を、上向きの面からチャックの周囲のリップを越えて上向きの回転してるリング面上に逃がしこれにより液体が加速されそして回転しているリング面から振り払われ、
この際、回転している面は板状物品より速く回転しかつ回転しているリングの内径はチャックの外径より小さく、そしてリップと上向きのリング面との間の距離ｄは０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内にある
前記方法である。

この方法の実施例においては、チャックは、０ｒｐｍから１００ｒｐｍ（好ましくは０ｒｐｍから５０ｒｐｍ）の範囲の旋回速度で回転する。

好ましくは、回転リング面は５０ｒｐｍ以上の旋回速度で回転する。

清掃用気体が板状物品とチャックとの間の間隙内に導かれ、そして気体が板状物品の縁に向かって流れることが有利である。

清掃用気体の８０体積％以上が板状物品の縁の区域から去るように案内されるならば、処理結果が更に改善される。板状物品の縁の区域から去るように案内された清掃用気体の８０体積％以上が回転リング面の下側で外向きに案内されるならば、結果は更に改善される。

本発明の更なる詳細及び利点は、好ましい実施例の詳細な説明より明らかとなるであろう。

本発明の好ましい実施例の断面略図を示す。 図１の詳細部Ｆ２の断面略図を示す。 図２と同様であるが気体案内リング（例えば細管リング）を有する実施例を示す断面略図を示す。 多段式の収集器を有する本発明の好ましい実施例の断面略図を示す。

図１、図２、及び図４は、本発明の装置１の好ましい実施例の断面略図を示す。装置１は、下向きの小さい開口と上向きの大きい開口とを有するカップ状の回転可能な部品２０（回転可能なボウル２０）、及びこれと同軸に配置されたチャック１１を備える。両部品、回転可能なボウル２０及び回転チャック１１は、これらを、別々のモーター３０、３３により別々に駆動することができる。

装置１は、図４に図式的に示された多段式液体収集器２内に配置される。ふさわしい液体収集器の例は特許文献１に示される。チャック１１と回転可能なボウルとは、共に液体収集器２と互いに垂直方向で動かすことができる。言い換えると回転可能なボウルとチャックとの間の軸方向距離は変化しない。

ウエハーＷ（板状物品）がチャック１１上に置かれたときその上向きの面の上に液体を分配するために、液体分配用ノズル３がチャック１１の上面に向けられる。

チャック１１は、チャックの台体１２の頂部に固定されたカバー１３を備える。台体１２とカバー１３との間に気体分配室４８が配置され、これが導管４９を通して気体を供給する。チャック１１とウエハーＷとの間に、ウエハーを浮遊させる気体クッションを提供するために導管４９を経て気体が導かれる。気体分配室４８には、中空軸４２の上端の導管４７を経て中空軸から気体が供給される。複数の、例えば２４個の上向きの気体導管４９が２個の同心円に配列される。ウエハーとチャックとの間の間隙に導入された気体は、気体流Ｇ１（図２に点線矢印で示される）としてこの間隙から立ち去る。

ウエハーＷがチャックと同じ旋回速度で回転されるように、６個の上向きに突き出た握持ピン１６がウエハーＷを確実に握持する。握持ピン１６は、偏心的に動かされる（その機構は図示されない）。かかる機構の詳細は特許文献２に見ることができる。

第２の中空軸４４が、第１の中空軸４２と同心に配置される。これらの軸は、チャックを駆動するためにチャック１１に同軸に固定される。両軸は第１の中空軸モーター３０により駆動される。このモーターの内側ローター３０ｒは第２の中空軸４４に固定され、一方、外側ローター３０ｓは上昇可能な取り付け板７に固定される。

回転可能なボウル２０は、チャックと回転可能なボウル２０との間の間隙４２を残してチャックと同軸に配置される。回転可能なボウルは、第２の中空軸モーター３３により駆動される。

第２のモーター３０のステーター３３ｓは、チャックが持ち上げられたときに回転チャック１１と回転可能なボウル２０との間の間隙を一定に保つように持ち上げ可能な取り付け板７に固定される。回転可能なボウル２０は、ボールベアリング３６及び３５により中空軸４４に連結される。

チャック１１の上向きの面１５は、その外周に下向きに曲がったリップ１４が形成されるように下方に斜めにされる。斜めにされた縁の区域は端部から２ｍｍの広がりを持つ。リップ１４は、回転可能なボウル２０の上向きのリング面２１と重なっている。

回転可能なボウル２０の上向きのリング面２１は、基本的に平面である。しかし、リップ１４とリング面２１との間の間隙を封鎖するために、平坦なリング面２１は、その内側直径部に周囲の突起２５を持つ。リング面２１とリップ１４との間の距離は０．５ｍｍである。

内側の中空軸４２と外側の中空軸４４との間に第２の気体通路が形成され、導管４６を経て回転可能なボウル２０とチャック１１との間の間隙２４に気体が供給される。このため、ボールベアリング３６により発生させられるかもしれない粒子は下向きに動かされ、一方、チャック１１とボウル２０との間のラビリンスシール２３は、清浄な気体により清掃される。

ボウル２０内に複数個の空気導管２７が形成され、これら導管２７は回転軸線までの距離がラビリンスシール２３よりも大きい。空気導管２７は、間隙２４を経て、リップ１４とリング面２１との間の間隙に向けて周囲空気を供給する。チャック１１及び／又はボウル２０が回転したとき、間隙２４内の外向きの空気流Ａ１（点線の矢印）が作られる。この外向きの空気流Ａ１は、遠心ポンプ効果により作られる。空気流Ａ１により、チャック１１と回転可能なボウル２０との間の間隙２４への液体の流入が確実に避けられる。

続いて、第１の実施例（図１、２、４に詳細に示される）に従った装置によるウエハーの処理が説明される。

液体は、分配器３を経て上向きのウエハー面の上に分配される。液体は、ウエハーの縁に向かって流れ、部分的にウエハーを回って包むがウエハーＷと面１５との間の間隙から気体Ｇ１が吹き出すためこの間隙には流れ込まない。余分な液体は、リップ１４に向かって面１５の上をリング面２１上に流れる。チャック１１が回転しているか否かに拘わらず液体はリング面２１上に流れ、ここで、回転中のリング面２１により加速され、そして液体は回転しているリング面２１から選択された液体収集器内に振り出される。

図３は、図２の詳細図に基づく本発明の第２の実施例を示す。この実施例は、（図１に示されるような）導管４９により導かれた気体のための追加の気体通路Ｇ２を提供することが第１の実施例と異なる。ウエハーを浮遊させる気体クッションに使用される気体はウエハーの周囲の区域から離れるように案内される。気体をウエハーから離れるように道づける気体案内装置１９は、スペーサー１８によりチャック１１上に取り付けらえたリングの形式を持つ。或いは、気体案内装置は、チャックの台体に直接形成することができる。気体案内装置の上向きの面１５は、ウエハーと平行な平面である。

リング形式の第２の気体案内装置２２が、スペーサー２６により回転可能なボウル２０上に取り付けられる。第１の気体案内装置１９とチャックの台体との間から来た気体（Ｇ２）は、第２の気体案内装置２２と回転可能なボウル２０との間の間隙内に案内される。上向きの面１５及び２１は、図２に示される実施例におけると同じ機能を持つ。

リップ１４がリング面２１と重なると同様に、リップ１４の下方の第２のリップ１７が第２の上向きの下側のリング面２８と重なる。

続いて（図３に詳細に示される）第２の実施例に従った装置によるウエハーの処理が説明される。

液体によりウエハーを処理するとき、液体はウエハーの縁に向かって流れ、部分的にウエハーの回りを包み、ウエハーＷと面１５との間の間隙に入る。そして、処理中ここに留
まるか又は気体流Ｇ２により支持されてリング１９の下側を外向きに流れる。過剰な液体（ウエハーＷと面１５との間の間隙に流入しなかった液体）は、面１５の上をリップ１４に向かい、そしてリング面２１上に流れる。液体処理の後、ウエハーＷと面１５との間の間隙内の液体は、例えば遠心力により、或いは気体流Ｇ２により除去される。

チャック１１が回転しているか否かに拘わらず、液体はリング面２１上に流れ、ここで、回転しているリング面２１により加速され、液体は遠心力により回転中のリング面２１から選択された液体収集器内に振り飛ばされる。

外向きの空気流Ａ２がリップ１７と面２８との間の間隙を清掃し、そして面２８とリップ２２との間の間隙において気体Ｇ２と合流する。その後、合流した気体流（Ａ２／Ｇ２）は、回転リング面２１から振り飛ばされた外向きに流れている液体に衝突することなく更に半径方向外向きに導かれる。

Claims (18)

1. 板状物品が液体により処理されているときに板状物品から流れ出る液体を受けるための上向きの面を備えている１個の板状物品を保持するチャックを備え、板状物品から液体を振り払うことにより液体が効率的に除去され、該チャックは、周囲の環状のリップにより外側の境界が定められ、処理される板状物品の最大直径より大きい外径を前記チャックは有しており、該チャックは板状物品のチャックに面する面を少なくとも部分的に気体清掃するための気体供給手段を更に備え、
   チャックの周囲のリップから振り飛ばされる液体を受け入れるための上向きのリング状の面を有する回転可能な部品を備えており、該回転可能な部品はチャックに関して回転可能であり、前記リング状の面は周囲の環状リップに関して同軸に配置され、リング状の面の内径はチャックの外径より小さく、そしてリップと上向きのリング状の面との間の距離ｄが０．１ｍｍから５ｍｍの範囲にある、板状物品をウエット処理するための装置。
2. チャックが回転可能である請求項１による装置。
3. チャックに面していない面の上に液体を分配するための液体分配手段を更に備える請求項１による装置。
4. 距離ｄが０．１ｍｍから２ｍｍの範囲である請求項１による装置。
5. リップの外側の縁が下向きであるように周囲の環状リップが形成される請求項１による装置。
6. チャックの上向きの面が斜めの形にされた縁の区域を有し、斜めの形にされた縁の区域が０．５ｍｍから１０ｍｍの範囲の寸法を有する請求項１による装置。
7. 回転可能な部品は、チャックがボウル内に配置されている状態で回転可能なボウルの部分であるか又はボウルに取り付けられ、チャックとボウルの間に間隙が形成され、該間隙が０．０５ｍｍから２０ｍｍの範囲の距離である請求項１による装置。
8. ボウルはチャックの下方に置かれた開口部を有し、この開口部はボウルとチャックとの間の間隙内に気体を輸送するために気体源と連通している請求項７による装置。
9. 前記気体源が周囲空気である請求項８による装置。
10. チャックの周辺側が第１の気体案内装置を有し、該気体案内装置が板状物品の縁の区域から去る清掃用気体の大部分を案内する請求項１による装置。
11. 第１の気体案内装置が環状のノズルの形を有し、該ノズルは処理される板状物品より小さい直径を有する内向きの環状の縁により外側の境界が定められる請求項１０による装置。
12. 第１の気体案内装置から来ている気体を半径方向外向きに更に案内するために、回転可能なリング状の面の下方の第２の気体案内装置を有する請求項１０による装置。
13. 板状物品を水平に保持するために少なくも板状物品の縁の下方に上向きの面を有し板状物品のチャックに面する面を少なくとも部分的に気体清掃するための気体供給手段を更に備えるチャック上に板状物品を置き、
    板状物品の上向きの面の上に液体を分配し、
    液体を板状物品の縁に向かって流れるようにさせ、
    液体を板状物品からチャックの上向きの面上に逃がし、この面は周囲のリップにより外側の境界が定められ、チャックは処理される板状物品の最大直径より大きい外径を有し、 液体を、上向きの面からチャックの周囲のリップを越えて上向きの回転リング面上に逃がし、これにより液体が加速されて回転しているリング面から振り払われる、
    ことからなり、この際、回転している面は板状物品より速く回転しかつ回転しているリングの内径はチャックの外径より小さく、そしてリップと上向きのリング面との間の距離ｄは０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内にあり、板状物品から液体を振り払うことにより液体が効率的に除去される、板状物品のウエット処理のための方法。
14. チャックが、０ｒｐｍから１００ｒｐｍの範囲の旋回速度で回転する請求項１３による方法。
15. 回転リング面が５０ｒｐｍ以上の旋回速度で回転する請求項１３による方法。
16. 清掃用気体が板状物品とチャックとの間の間隙内に導かれ、そして気体は板状物品の縁に向かって流れる請求項１３による方法。
17. 清掃用気体(G２)の８０体積％以上が板状物品の縁の区域から去るように案内される請求項１６の方法。
18. 板状物品の縁の区域から去るように案内された清掃用気体(G２)の８０体積％以上が回転リング面の下側で外向きに案内される請求項１７の方法。

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