JP5017258B2 - ウェーハ状物品の液体処理のための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハ状物品、特にウェーハの主表面の液体処理のための装置及び方法に関する。

ウェーハ状物品の定められた区域、即ち、特にウェーハの縁に近い部分を処理する理由が以下説明されるであろう。

ウェーハ、例えばシリコンウェーハは、全面上の、例えば二酸化ケイ素、又は炭素ドープされた二酸化ケイ素（例えば、ＳｉＣＯＨ、ブラック・ダイアモンド^（Ｒ））のコーティングを持つことができる。次の工程（例えば、金の層又はポリシリコン（多結晶シリコン）の層が適用されるとき）のため、並びにかかるコーティングのフレーキングを避けるために、主面の少なくも縁の区域におけるだけでなく選択的にその周囲面及び／又は第２の主面に区域においても、ウェーハから存在してるコーティングを除去することが必要である。これはエッチング工程による行われ、この工程はドライエッチング工程とウエットエッチング工程とに分けられる。また、半導体基板の主表面の幾つかの区域から、メッキされた金属（例えば、銅）を除去するもできる。この場合、この区域は縁に近い環状の部分又は正確には前面の主表面（主表面はその上に構造が置かれる＝デバイス側）のいずれかとすることができ、ここには、構造のない、即ちチップがないゾーンがある。

別の応用はウェーハの清浄用である。ウェーハを少なくも主表面の縁の区域で、選択的にはその周囲の表面の区域及び／又は第２の主表面も清浄にすること、即ち、粒子及び／又はその他の汚染を除去することが必要である。これはウエット清浄工程により行われる。

別の液体処理は層の適用、例えば金属のメッキ（電気メッキ）である。これは電気を使用し、又は使用せずに行われ、後者の場合は「無電解メッキ」と呼ばれる。

本発明は，ウエットエッチング、湿式洗浄、又は層の湿式薬品適用（以下、まとめて用語「液体処理」とする）に向けられる。処理すべきウェーハの表面部分が処理液により濡らされ、これにより、除去すべき層又は不純物が除去される。別の事例においては、この表面部分に層が作られる。

液体処理中、ウェーハ状物品は静止させ、又は（例えば、ウェーハ状物品と直角方向の軸まわりに）回転させることができる。

処理液が管理されないで処理すべきでない表面に達することを防止するために、特許文献１は、キャリヤー（チャック）に面しかつ処理すべきでない表面を気体で吹き払うことを提案する。このとき、気体はウェーハの縁とキャリヤーとの間から出る。

ウェーハ状物品の周囲の決められた領域を選択的に処理するために、特許文献２は、ウェーハ状物品、特にウェーハの決められた区域を液体処理するための装置であって、ウェーハ状物品よりある決められた短い間隔でマスクが保持され、このため液体が、毛管作用によりマスクとウェーハ状物品の決められた区域との間に保持される前記装置を明らかにする。

しかし、かかる装置では、マスクに面していないウェーハ表面の上に分配された液体は
、液体がマスクとマスクに面していないウェーハ表面との間の間隙内に入ることができるように、まず、ウェーハの縁をまわり囲まねばならない。これは、液体がマスクを適切に濡らさなかった場合に問題である。この問題は、ウェーハが疎水性の表面を有し（例えば、ベアシリコン、有機ポリマー）かつ前記表面処理に使用される液体が親水性液体（例えば、水性溶液）である場合に発生する可能性がある。

非常に小さい縁の区域（例えば、縁から０．３ｍｍ）を処理すべき場合には別の問題が生ずる。かかる事例においては、特許文献２に説明されるようなマスクは、ウェーハの縁をまわる液体を止めることができない。

上述の問題を克服する装置及び方法を提供することが本発明の目的である。

本発明は、第１の表面の平面Ｗ１、第２の表面の平面Ｗ２及び縁の表面を有するウェーハ状物品の決められた周囲の縁の領域を湿式処理するための装置を提供することによりこの目的に合致する。装置は、
−ウェーハ状物品を保持するための支持具、
−ウェーハ状物品の支持具に面していない前記第１の表面の平面Ｗ１上に液体を分配するための液体分配手段、及び
−ウェーハ状物品の縁の表面をまわる前記液体の少なくも一部を、支持具に面しているウェーハ状物品の第２の表面の平面Ｗ２に向けて案内しこれにより少なくも縁の部分を濡らすために支持具に連結された液体案内部材を備える。前記液体案内部材はリングの形を持つ。

かかる装置により、ウェーハ状物品の縁をまわってまつわるように液体を強制することができる。これは、物品の表面が濡れず又は濡れ具合が悪い場合でも可能である。

好ましくは、前記リップは、ウェーハ状物品の第１の表面の平面と第２の表面の平面との間の対称面Ｍから支持具に関して突き出る。これが、ウェーハ状物品の第１の表面の平面上を流れている液体を集めることを助ける。

本発明の好ましい実施例においては、前記リングは、支持具に関して前記第１の表面の平面Ｗ１から突き出るリップを持つ。これが、液体案内部材の収集能力をより良くする。

有利な実施例においては、リングは、ウェーハ状物品の直径ｄ_Ｗより大きい外径ｄ_１及びウェーハ状物品の直径ｄ_Ｗより小さい内径ｄ_２を有し、かつリングの表面に環状リップが形成される。環状リップは、ウェーハ状物品の第１の表面と同じ方向に向いている。これが、物品の縁及び斜面の領域の処理だけでなく、支持具に面しているウェーハ状物品の周囲の領域も処理する利点をもたらす。

ｄ_Ｗとｄ_２との差が３ｍｍより大きくない（ｄ_Ｗ−ｄ_２≦３ｍｍ）ならば有利である。

別の実施例においては、前記リングは、処理時にウェーハ状物品の縁の表面に面する内側表面を有し、前記内側表面は、前記内側表面とウェーハ状物品の縁の表面との間に間隙間隔ｇが２ｍｍより大きくない（ｇ≦２ｍｍ）間隙を形成する。ウェーハ状物品の縁の表面に面するリングの内側表面は内向きに開口する環状ダクトの形を持つ。

前記内側表面と縁の表面との間に間隙が形成されるように、処理時にウェーハ状物品の縁に面している前記内側表面は、形状がウェーハ状物品の縁の表面の形状に対応することが好ましく、これにより０．８^＊ｇから１．２^＊ｇの間隙にわたる範囲の間隙間隔ｇが導かれる。

前記間隙の間隔ｇは１ｍｍより大きくないことが好ましい。

なお別の実施例においては、リングは、ウェーハ状物品の縁の表面に面している第１のリング部分及びウェーハ状物品の第２の表面の平面Ｗ２に面している第２のリング部分を持つ。これが、ウェーハ状物品の縁及び第２の表面の平面の周囲の領域を濡らして処理できる利点を与える。

別の実施例においては、支持具は、表面の平面に直角方向の軸線まわりにウェーハ状物品を回転させるために回転可能に取り付けられる。支持具が回転させられると、分配された液体の半径方向外向きの移動が更に強化される。

処理時にウェーハ状物品の第２の表面の平面の上に気体を向けるために支持具に気体供給手段が設けられることが有利である。気体をウェーハ状物品の縁から離れるように案内するために気体案内手段、例えば液体案内部材と支持具のベース本体との間の間隙が設けられる。

本発明の別の態様は、第１の表面の平面Ｗ１、第２の表面の平面Ｗ２及び縁の表面を有するウェーハ状物品の決められた周囲の縁の領域をウエット処理する方法であって：
−支持具によりウェーハ状物品を保持し
−前記第１の表面の平面Ｗ１の上に液体を分配し
−ウェーハ状物品の縁の表面をまわる前記流体を、液体案内部材により、第２の表面の平面Ｗ２に向けて案内し、これにより前記決められた周囲の縁の領域を濡らすことを含む方法である。

好ましくは、液体案内部材はリングの形を有し、前記リングは第１の表面の平面と第２の表面の平面との間の対称面Ｍから支持具に関して突き出るリップを持つ。

本発明の好ましい方法においては、ウェーハは支持具の回転により回転させられる。

以上述べられた装置及び方法の実施例は本発明の範囲内にあると考えられる。

本発明の更なる詳細及び利点は図面及び以下の説明より明らかとなるであろう。

図１及び図２を参照し、好ましい実施例が以下競説明される。

図１は、ウェーハＷの決められた周囲の縁の領域をウエット処理する装置１を示す。装置１は、ウェーハＷを保持するための支持具３を備え、その上にウェーハＷをグリップ用部材２６によりその縁でしっかりと保持することができる（図２）。支持具３は回転軸（図示せず）上に取り付けられ、駆動機構（図示せず）により回転することができ、このため、支持具１は、これを旋回チャックと呼ぶことができる。ウェーハの第１の上側の表面上に液体を分配するために、旋回チャックの上方に液体分配装置２が配置される。上側のウェーハ表面は、ここでは、チャックに面しないウェーハ表面として定義される。

チャック３にリング状の液体案内部材１０が取り付けられ、そしてこれは間隔スリーブ２３によりチャックのベース本体３１までの間隔約２ｍｍに保持される。液体案内部材をチャック３に強固に取り付けるために、少なくも６個の間隔スリーブが液体案内リング１０の円周にわたって使用される。液体案内リングはネジ（図示せず）によりチャックに取り付けられ、或いはチャックに溶接され又は接着される。

言い換えると、ウェーハ状物品の第１の表面の平面Ｗ１と第２の表面の平面Ｗ２との間の対称面Ｍからリップ１１が支持具に関して突き出る。このようにして、液体案内手段１０がウェーハＷの縁を円周方向で取り囲む。

液体案内リング１０の内向きの表面１３は、処理すべきウェーハのその斜面を含んだ縁の形に対応する。これは、ウェーハＷと液体案内リング１０との間に間隔ｇの間隙が形成されるような形にされる。間隔ｇは約１ｍｍである。内向きの表面１３と上の表面１２とは約４０゜の鋭角Ｘを挟み、このためナイフ状の内向きのリップ１１が液体案内リング１０の上方部分に形成される。リップ１１（液体案内リップ）の直径ｄ_Ｌは、ウェーハの直径ｄ_Ｗより大きい。これは、単にチャック上にウェーハを置くときに必要な隙間のためだけである。液体案内リング１０が、チャックの回転軸線Ａに関して半径方向に動かし得る２個以上のセグメント（好ましくは３個）に分割されるならば、リップ１１の直径ｄ_Ｌは、ウェーハの直径ｄ_Ｗより小さく選ぶこともできる。かかるセグメントが使用される場合は、ウェーハを、セグメントの内向きの突起によりグリップすることができる。

液体案内リング１０の内径ｄ_２はウェーハＷの直径ｄ_Ｗより小さい。内径ｄ_２は、ウェーハの処理される（チャックに面している）下側の表面Ｗ２の内側の境界を定める。

内向きの表面１３は、その下方部分において上向きの内側表面１６となり、これはウェーハの第２の表面の平面Ｗ２に面する。

内向きの表面１３とウェーハの縁との間の間隙内に案内され、ウェーハの下側の表面Ｗ２から離れる液体を案内するために、液体案内リングには、上向きの内側表面１６に排水開口１７が形成される。

ウェーハは、運転中、グリップ用部材２６により確実に保持される。チャックの円周にわたって、このようなグリップ用部材が少なくも３個配列される。６個のグリップ用部材が使用されることが好ましい。グリップ用部材は、取り上げそして置くために、開くように矢印Ｆで示されるように半径方向外向きに動かされる。各グリップ用部材２６はアクチェーター２５（偏心ピン）により作動させられ、このアクチェーターは、回転可能（Ｒ_１）な歯車２２を有する垂直方向に配列された軸２４上に偏心して取り付けられる。歯車２２は、チャック３と同心にチャック３に取り付けられたリング歯車２１により駆動される。リング歯車はバネにより常時密着した位置に保持される。軸２４はチャックのベース本体３１内で旋回させられ、かつ間隔スリーブ２３を通って液体案内リング１０内に突き出す。

リング歯車２２がチャックのベース本体に対して捩られると、これが全ての軸２４を同時に角度約７０゜駆動し、そしてアクチェーター２５がグリップ用部材を動かして、これをウェーハの縁から離す。

ウェーハの下側の表面Ｗ２に気体Ｇ１を供給するために、チャックのベース本体３１内に、気体開口３２が形成される。この気体が、液体による処理をなすべきではないウェーハの下側の表面の部分を保護して液体を受けないようにし、かつウェーハをチャックの上に置くときにウェーハがグリップ用部材２６によりグリップされる前に、ウェーハをチャックからある定められた間隔に保持する。

ウェーハの縁に向かって流れる気体の流れＧ１は、気体案内リップ１５によりウェーハの縁から離れるように案内され、そして液体案内リング１０とチャックとの間に作られた間隙を通ってチャックから出る。

かかる装置の運転が以下説明されるであろう。

半導体ウェーハＷが、例えば真空グリッパーにより旋回チャック３上に置かれる。同時に、気体クッションを作るために、開口３２を経て窒素Ｇ１が導かれ、ウェーハは、上向きの内側表面１６について定められた間隔、例えば０．２ｍｍでこの窒素の上に浮く。次いで、グリップ用部材２６が閉じられ、ウェーハを確実に保持しかつ旋回チャックによるウェーハの回転を許す。

液体が、毎分０．５リットルの流量でウェーハの上側の表面（第１の表面Ｗ１）の上に適用される。液体の供給中、チャックは６０ｒｐｍの速度で回転される。液体は、遠心力により、液体の流れＬ１に沿って半径方向外向きに流れる。液体の流れＬ１は、リップ１１において二つの流れＬ２とＬ１３とに分割される。液体の流れＬ２は液体案内リップ１０の上側の表面１２上を流れ、液体の流れＬ３は液体案内リング１０の内側表面１３とウェーハＷの縁との間の間隙内に向けられる。これにより、液体はウェーハの縁を濡らしここを処理する。下方の液体流において、第１のウェーハ表面の上に分配された液体の全部を間隙内に向けることができる。間隙は、内向きの表面１３とウェーハの縁の表面との間で間隔ｇを有し、ｇ＝０．５ｍｍである。

液体は、液体の流れＬ４を形成して排水開口１７を通って間隙から出る。毛管現象の力のため、液体は、上向きの内側表面１６との間の間隙内に引かれ、そしてウェーハの下方の表面（第２の表面Ｗ２）を濡らし処理するであろう。開口１７を通って排出されない超過液体は、気体案内リップ１５の上方を流れることができる。液体は、液体案内リング１０とチャックとの間に作られた間隙を経て気体と共にチャックから出る。

その後、処理液はリンス液により置換され、そしてリンス液は良く知られる乾燥プロセス、例えば旋回乾燥、乾燥用気体（２プロパノール蒸気、窒素又はこれらの組み合わせ）による吹き飛ばし又はこれらの組み合わせにより除去される。

図３は、図２に示された実施例に基づく別の好ましい実施例を示す。グリップ用部材２６ａは、ウェーハに下向きの力を加えるために傾斜面を持つ。このため、ウェーハは変更されたリップ１５ａに押し付けられ、リップ１５ａとグリップ用部材２６ａとの間に確実に保持される。従って、リップ１５ａはシールとして作用する。縁をまわってまつわる液体は、リップ１５ａにより作られたシールにより停止される。この事例では、窒素による吹き飛ばしは、これを無くすことができる。

本発明の実施例の略図を示す。 図１の部分Ｄの断面図を示す。 変更された実施例の図２と同様な図である。

Claims (12)

1. 第１の表面の平面Ｗ１、第２の表面の平面Ｗ２及び縁の表面を有するウェーハ状物品の決められた縁の領域をウエット処理する装置であって、
   １．１ ウェーハ状物品を、運転中、縁の上にグリップ用部材により確実に保持するために、少なくとも３つのグリップ用部材を有し、該グリップ用部材が開くために半径方向外向きに動くことができるウェーハ状物品を保持するための支持具、及び
   １．２ ウェーハ状物品の支持具に面していない前記第１の表面の平面Ｗ１上に液体を分配するための液体分配手段、を備える装置において、
   ウェーハ状物品の縁の表面をまわる前記液体の少なくも一部を、支持具に面しているウェーハ状物品の第２の表面の平面Ｗ２に向けて案内し、これにより少なくも縁の部分を濡らすために支持具に取り付けられた液体案内部材を備え、
   該液体案内部材はリング形をなし、支持具に対してウェーハ状物品の第１の表面の平面Ｗ１と第２の表面の平面Ｗ２との間の対称面Ｍから支持具に対して突き出る液体案内リップを有し、該液体案内リップの直径ｄ_Lがウェーハ状物品の直径ｄ_Wよりも大きいことを特徴とする装置。
2. 前記液体案内リップの内方に面した表面と液体案内リップの上方の表面とが鋭角を形成している、請求項１記載の装置。
3. 前記液体案内リップが、支持具に対して前記第１の表面の平面Ｗ１から突き出る請求項１記載の装置。
4. 前記リングがウェーハ状物品の直径ｄ_Wより大きい外径ｄ₁及びウェーハ状物品の直径ｄ_Wより小さい内径ｄ₂を有する請求項１記載の装置。
5. ｄ_Wとｄ₂との差が３ｍｍより大きくない（ｄ_W−ｄ₂≦３ｍｍ）請求項３記載の装置。
6. 前記リングが処理時にウェーハ状物品の縁の表面に面する内側表面を有し、前記内側表面は、前記内側表面とウェーハ状物品の縁の表面との間に間隙間隔ｇが２ｍｍより大きくない（ｇ≦２ｍｍ）間隙を形成する請求項１記載の装置。
7. 前記間隙間隔ｇが１ｍｍより大きくない請求項５記載の装置。
8. 前記支持具が、表面の平面に直角方向の軸線まわりでウェーハ状物品を回転させるために回転可能に取り付けられる請求項１記載の装置。
9. 処理時にウェーハ状物品の第２の表面の平面Ｗ２上に気体を向けるために支持具に気体供給手段が設けられる請求項１記載の装置。
10. 第１の表面の平面Ｗ１、第２の表面の平面Ｗ２及び縁の表面を有するウェーハ状物品の決められた周囲の縁の領域をウエット処理する方法であって、
    １０．１ ウェーハ状物品を取り上げて置くために少なくとも３つのグリップ用部材が開くために半径方向外向きに動かされるようになるグリップ用部材により支持具と共に縁の上にウェーハ状物品を保持し、
    １０．２ 前記第１の表面の平面Ｗ１の上に液体を分配する、方法において、
    ウェーハ状物品の縁の表面をまわる前記液体を、液体案内部材により、第２の表面の平面Ｗ２に向けて案内し、これにより前記決められた周囲の縁の領域を濡らすことから成り、
    該液体案内部材はリング形をなし、支持具に対してウェーハ状物品の第１の表面の平面Ｗ１と第２の表面の平面Ｗ２との間の対称面Ｍから支持具に対して突き出る液体案内リップを有し、該液体案内リップの直径ｄ_Lがウェーハ状物品の直径ｄ_Wよりも大きいことを特徴とする方法。
11. 前記液体案内リップの内方に面した表面と該液体案内リップの上方の表面とが鋭角を形成している請求項１０記載の方法。
12. ウェーハが支持具の回転により回転させられる請求項１０記載の方法。

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