JP2002208563A - 被加工物の加工装置及び加工方法 - Google Patents

被加工物の加工装置及び加工方法

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JP2002208563A
JP2002208563A JP2001001831A JP2001001831A JP2002208563A JP 2002208563 A JP2002208563 A JP 2002208563A JP 2001001831 A JP2001001831 A JP 2001001831A JP 2001001831 A JP2001001831 A JP 2001001831A JP 2002208563 A JP2002208563 A JP 2002208563A
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Shinji Nomichi
伸治 野路
Takuji Sofugawa
拓司 曽布川
Masaki Nagayama
真己 長山
Koji Ono
耕司 小野
Mutsumi Nishifuji
睦 西藤
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Ebara Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の省スペース化及び加工材料の少量化を
図ることができる被加工物の加工装置及び加工方法を提
供する。 【解決手段】 被加工物１０の被加工面１１の一部を覆
うカバー２を備え、該カバー２と被加工物１０の被加工
面１１とにより加工室３を形成し、カバー２と被加工物
１０の被加工面１１との間に加工室３をシールするシー
ル部４を設けた。このような加工装置１を複数用いて被
加工物１０の被加工面１１の複数部分の加工を同時に行
なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物の加工装
置及び加工方法、特に半導体ウェハやガラス基板、水晶
基板などの被加工物を加工する被加工物の加工装置及び
加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】種々の被加工物を加工する加工装置にお
いては、所定の加工条件により加工室の内部に保持され
た被加工物の加工が行なわれる。従来の加工装置では、
図１５に示すように、所定の加工条件に保持された加工
室１００の内部に被加工物１０を配置し、該加工室１０
０の内部で被加工物１０の加工を行なっている。このよ
うに、従来の加工装置は、加工室１００の内部に被加工
物１０を収容するために、被加工物１０よりも大きな加
工室１００を備える必要があった。
【０００３】半導体ウェハや液晶パネルなどの製品は世
代と共に大型化する傾向にある。従って、このような分
野における被加工物、例えば、半導体ウェハやガラス基
板、水晶基板などを加工する場合には、被加工物の大型
化と共に加工装置の加工室を大きくする必要が生じ、加
工装置の設置スペースが大きくなってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、装置の省ス
ペース化及び加工材料（例えば加工ガス、洗浄液など）
の少量化を図ることができる被加工物の加工装置及び加
工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような従来技術にお
ける問題点を解決するために、本発明は、図１に示すよ
うな被加工物の被加工面よりも小さな被加工物の加工装
置を提案する。このような加工装置は、被加工物の被加
工面の一部を覆うカバーを備え、該カバーと上記被加工
物の被加工面とにより加工室を形成し、上記カバーと上
記被加工物の被加工面との間に上記加工室をシールする
シール部を設けたことを特徴とする。また、本発明に係
る被加工物の加工方法は、このような被加工物の加工装
置を用いて被加工物の被加工面の加工を行なうことを特
徴とする。これにより、被加工物が大きくなっても加工
装置の加工室を大きくする必要がなくなるので、装置を
極めてコンパクトにして装置の省スペース化及び加工材
料の少量化を図ることが可能となる。
【０００６】この場合において、上記シール部を接触形
シールにより構成してもよく、あるいは、非接触形シー
ルにより構成してもよい。
【０００７】また、上記被加工物の被加工面の状態を検
知するセンサを備えることとしてもよい。これにより、
被加工物の被加工面の加工前又は加工後の状態を把握す
ることができるので、種々の加工プロセスにおいて加工
診断を行なうことが可能となる。このような加工診断
は、被加工面を再生するための加工や不良製品の排除の
際に用いることができる。
【０００８】この場合において、上記センサからの信号
に基づいて上記加工室内の加工条件を適宜補正する補正
装置を備えることとしてもよい。これによりセンサから
の信号に基づいたフィードバック制御が可能となり、被
加工物の被加工面の加工前又は加工後の実際の状態に応
じたより適切な加工が可能となる。
【０００９】また、本発明の他の態様は、一の加工室に
おいて加工条件を変化させ、一の加工室内において複数
の加工プロセスを順次行なうことを特徴とする。このよ
うに、本発明の加工装置の加工室内において加工条件を
変化させることで、一の加工室内において複数の加工プ
ロセスを順次行なうことが可能となる。
【００１０】更に、本発明の他の態様は、上述した被加
工物の加工装置を複数用いて被加工物の被加工面の複数
部分の加工を同時に行なうことを特徴とする。このよう
に、本発明に係る加工装置は被加工物の被加工面よりも
小さく、複数の加工装置を用いて被加工物の加工を行な
うことができるので、被加工物の被加工面の複数の部分
を略同時に加工することが可能となる。この場合におい
て、上記各加工装置の加工室内の加工条件をそれぞれ異
なる加工条件とすれば、複数の加工プロセスを行なうこ
とが可能である。また、上記各加工室の加工プロセスに
おける加工時間が異なる場合に、該各加工室の加工条件
を適宜修正することとすれば、各加工室における反応速
度を制御することが可能となり、各加工室における加工
時間を調整することが可能となる。
【００１１】また、本発明の他の態様は、上記加工室を
上記被加工物の被加工面に対して相対的に移動させて加
工を行なうことを特徴とする。これにより被加工物の被
加工面の全面又は所望の部分のみを加工することが可能
となる。この場合において、上記相対的な移動を連続的
に行なうこととしてもよいし、間欠的に行なうこととし
てもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る被加工物の加
工装置の一実施形態について図面を参照して詳細に説明
する。図２は本発明に係る被加工物の加工装置を模式的
に示す縦断面図である。
【００１３】図１及び図２に示すように、本発明に係る
加工装置１は被加工物１０よりも小さく、被加工物１０
の被加工面１１の一部を覆う直方体容器状のカバー２を
備えている。このカバー２と被加工物１０の被加工面１
１とによって、カバー２の内部には加工室３が形成され
ている。また、カバー２の下部と被加工物１０の被加工
面１１との間には加工室３をシールするシール部４が設
けられている。なお、上記カバー２は直方体容器状のも
のに限られず、例えば、円筒容器状のカバーを用いるこ
ととしてもよい。
【００１４】一般に、被加工物を加工する加工室の内部
は所要の加工条件に保持されている必要がある。例え
ば、加工室の内部の圧力を外部の圧力よりも低くしなけ
ればならない場合や、逆に高くしなければならない場合
がある。あるいは、反応ガスや反応液を用いて被加工物
の加工を行なう場合がある。従って、加工室内部の加工
条件を保持するために、加工室の内部を外部とシールす
る必要がある。本発明に係る加工装置においては、カバ
ー２の下部と被加工物１０の被加工面１１との間にシー
ル部４を設けることによって、加工室の内部を外部とシ
ールしている。
【００１５】このようなシール部４としては各種のシー
ル手段を用いることができる。例えば、シール部４をＯ
リング、オイルシールなどの接触形シールにより構成し
てもよいし、磁性流体シールや差動排気シールなどの非
接触形シールにより構成してもよい。
【００１６】シール部４をＯリングにより構成する場合
には、図３に示すように、カバー下部の支持部２０の被
加工面１１側にシール溝２１を形成し、このシール溝２
１にＯリング４１を嵌合させる。このＯリング４１によ
って加工室３の内部は外部とシールされ、加工室３の内
部が密封状態に保持される。
【００１７】また、シール部４を磁性流体シールにより
構成する場合には、図４に示すように、カバー２の支持
部２０に、一対のポールピース４２に挟まれた磁石４３
を取り付け、このポールピース４２の下端と被加工面１
１との間に磁性流体４４を注入する。上記ポールピース
４２及び磁石４３により形成される磁気閉回路の作用に
よって磁性流体４４がポールピース４２の下端と被加工
面１１との間に保持され、該磁性流体４４によって加工
室３の内部が外部とシールされる。
【００１８】また、シール部４を差動排気シールにより
構成する場合には、図５に示すように、カバー２の支持
部２０から下方に突出する突部２２に、図示しない真空
源に接続される排気経路４５を設ける。そして、この排
気経路４５の外側に図示しないガス供給源に接続される
ガス供給経路４６を設け、このガス供給経路４６から突
部２２と被加工面１１との間の間隙Ｇにシールガスを供
給し、このシールガスを排気経路４５から排気する。突
部２２と被加工面１１との間の間隙Ｇに供給されたシー
ルガスの圧力によって加工室３の内部は外部とシールさ
れ、加工室３の内部が密封状態に保持される。
【００１９】なお、加工開始時には、カバー２に設けら
れた昇降手段（図示せず）により、カバー２を被加工物
１０に対し降下させ、所定の圧力でＯリング等のシール
部４を押圧し、あるいは、シール部４と被加工面１１と
の間に間隙Ｇ（図５参照）を形成して位置決めを行な
う。
【００２０】このようなシール部４によって外部とシー
ルされた加工室３の内部には、被加工物１０に対して所
定のプロセスを行なうための種々の装置が設けられる。
例えば、半導体製造プロセスや電子部品製造プロセスに
おいては、以下のような加工プロセスを行なう装置が必
要に応じて設けられる。 反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching、Ｒ
ＩＥ）などのドライエッチング、スパッタ、化学気相成
長法（Chemical Vapor Deposition、ＣＶＤ）、物理蒸
着法（Physical Vapor Deposition、ＰＶＤ）、ベーキ
ング、乾燥などの真空雰囲気での加工プロセス リソグラフィ、乾燥などの大気圧での加工プロセス 薬液塗布、ウエットエッチング、レジスト、めっき、
化学的機械研磨法（Chemical Mechanical Polishing、
ＣＭＰ）などの湿式加工プロセス 純水洗浄、薬液洗浄、超音波洗浄、スクラビングなど
の洗浄プロセス 被加工物の被加工面上の状態を検査する検査プロセス
【００２１】ここで、図６に半導体ウェハなどの被加工
物の被加工面に薄膜を形成するＣＶＤ装置を備えた加工
装置の一実施例を示す。図６に示すように、半導体ウェ
ハなどの被加工物１０の下方にはチャック機構を備えた
保持台１２が配置され、被加工物１０は保持台１２の上
面に形成された凹部１３内に保持されている。保持台１
２の凹部１３には連通孔１４が設けられており、この連
通孔１４は排気経路１５を介して図示しない真空源に接
続可能となっている。連通孔１４が排気経路１５を介し
て真空源に接続されると、連通孔１４の開口端に負圧が
形成され、凹部１３に被加工物１０が吸着される。
【００２２】図６に示すように、加工装置１の加工室３
の内部にはＣＶＤ装置５が収容されている。このＣＶＤ
装置５の下端には、保持台１２に保持された被加工物１
０に向けて成膜ガスを噴射するガス噴射部５２が設けら
れている。このガス噴射部５２は、ガス導入経路５１を
介して図示しない原料ガス供給源に接続されている。ま
た、カバー２には、図示しない真空源に接続された排気
口５３が設けられており、この真空源による真空引きに
より加工室３の内部を真空雰囲気にすることができる。
【００２３】カバー２の支持部２０の下部には２つの凹
部２３，２４が設けられており、これらの凹部２３，２
４はそれぞれ排気経路４７，４８を介して図示しない真
空源に接続されている。排気経路４７の真空度は排気経
路４８の真空度よりも高く設定される。そして、排気経
路４８の外側には図示しないガス供給源に接続されるガ
ス供給経路４９が設けられている。このガス供給経路４
９から凹部２３，２４にＮ２，Ａｒなどのシールガス
（乾燥した不活性ガス）を供給し、このシールガスを排
気経路４７，４８から排気することにより、加工室３の
内部は外部とシールされ、加工室３の内部が密封状態に
保持される。このように、本実施例におけるシール部は
差動排気シールにより構成されている。
【００２４】図６に示す加工装置１において、被加工物
１０の被加工面１１上に薄膜を形成する際には、成膜ガ
スを原料ガス供給源からガス導入経路５１を介して加工
室３内のガス噴射部５２に供給し、このガス噴射部５２
から成膜ガスを保持台１２に保持された被加工物１０に
向けて噴射する。これにより被加工物１０の被加工面１
１上には薄膜が形成される。
【００２５】図７には、半導体ウェハなどの被加工物の
被加工面を薬液により洗浄する薬液洗浄装置を備えた加
工装置の一実施例を示す。なお、図７において、図６に
示す部材又は要素と同一の作用又は機能を有する部材又
は要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２６】図７に示すように、被加工物１０の下方に
は保持台１６が配置され、被加工物１０は保持台１６の
上面に形成された凹部１７内に保持されている。薬液洗
浄プロセスにおいては加工室の内部を真空引きする必要
がなく、保持台１６にチャック機構を設ける必要がない
ので、本実施例における保持台１６にはチャック機構が
設けられていない。
【００２７】図７に示すように、加工装置１の加工室３
の内部には薬液洗浄装置６が収容されている。この薬液
洗浄装置６には、保持台１６に保持された被加工物１０
の被加工面１１に薬液６１を供給する薬液供給ノズル６
２が設けられている。この薬液供給ノズル６２は、薬液
供給経路６３を介して図示しない薬液供給源に接続され
ている。
【００２８】カバーの支持部２０には接触形シールであ
るＯリング４１が設けられており、このＯリング４１の
外側には、加工室３の内部から漏れ出る薬液６１を吸引
するための薬液吸引経路６４が設けられており、この薬
液吸引経路６４は図示しない真空源に接続されている。
従って、加工室３内から薬液吸引経路６４側に漏れ出た
薬液６１は、この薬液吸引経路６４を介して吸引される
ため、加工室３内の薬液６１が加工室３の外部に漏れ出
ることがない。なお、この薬液吸引経路６４を上記薬液
供給経路６３に接続し、薬液吸引経路６４を介して吸引
した薬液６１を循環使用することも可能である。
【００２９】図７に示す加工装置１において、被加工物
１０の被加工面１１を薬液で洗浄する際には、薬液供給
ノズル６２から薬液６１を被加工物１０の被加工面１１
に供給し、被加工面１１上に薬液６１を溜める。この溜
まった薬液６１によって被加工面１１が薬液洗浄され
る。
【００３０】上記実施例では、接触形シールであるＯリ
ング４１によりシール部を構成した例を説明したが、図
８に示すように、図６に示した差動排気シールによりシ
ール部を構成することも可能である。
【００３１】次に、このような加工装置１を用いた種々
の加工方法について説明する。加工室３を被加工物１０
の被加工面１１に対して相対的に移動させて加工を行な
うこととすれば、被加工物１０の被加工面１１の全面又
は所望の部分のみを加工することが可能となる。この場
合において、図９（ａ）に示すように、加工室３（加工
装置１）を被加工物１０の被加工面１１に対して移動さ
せてもよいし、あるいは、図９（ｂ）に示すように、被
加工物１０を加工室３（加工装置１）に対して移動させ
てもよい。被加工物１０が大きい場合には、加工室３を
被加工物１０の被加工面１１に対して移動させるのが好
ましい。なお、加工室３（加工装置１）を被加工物１０
の被加工面１１に対して移動させる場合には、加工室３
を移動させる例えばフレキシブルチューブ付の移動装置
（図示せず）を設ける必要があり、被加工物１０を加工
室３（加工装置１）に対して移動させる場合には、被加
工物１０を移動させる例えば除震機構を有するＸ−Ｙス
テージ等の移動装置（図示せず）を設ける必要がある。
【００３２】なお、このような相対的な移動を連続的に
行ない、被加工物１０の加工される部分を連続的に変化
させつつ加工を行なうこととしてもよいし、あるいは、
被加工物１０の被加工面１１のうち、特定の部分のみを
加工した後に、上記相対的な移動を間欠的に行ない、各
部分を順次加工していくこととしてもよい。また、加工
終了時又は加工位置を変える時に、上述した昇降手段に
よりカバー２０を上昇させ、カバー２０を移動させるこ
ととしてもよい。
【００３３】ここで、本発明に係る加工装置１を複数組
み合わせて用いるとより効果的である。例えば、図１０
（ａ）に示すように、被加工物１０の表面及び裏面の双
方に加工装置１を設置すれば、被加工物１０の表面及び
裏面の双方を同時に加工することが可能となる。また、
図１０（ｂ）には、加工装置１を被加工物１０の上面、
下面、左右の側面に配置し、被加工物１０の四面を同時
に加工する場合が示されている。このように、複数の加
工装置を用いることにより、被加工物の被加工面の複数
の部分を同時に加工することが可能となる。
【００３４】加工室３内で行なわれる加工プロセスに関
しては、一の加工室３において複数の加工プロセスを順
次行なうこととしてもよい。例えば、図１１に示すよう
に、加工条件をＡ→Ｂ→Ｃと順次変化させることによ
り、一の加工室３において複数の加工プロセスを行なう
ことができる。一方、複数の加工装置１を配置すること
によって、各加工装置１の加工室３で異なる加工プロセ
スを同時に行なうこととしてもよい。例えば、図１２に
示すように、加工室３ａにおいては加工条件Ａで、加工
室３ｂでは加工条件Ｂで、加工室３ｃでは加工条件Ｃで
それぞれ加工を行なうことにより、複数の異なる加工プ
ロセスを同時に行なうことが可能となる。なお、図１１
に示す複数の加工プロセスを順次行なう加工室を複数配
置することも可能である。
【００３５】例えば、図１３に示すように、半導体ウェ
ハなどの被加工物１０上に、薬液洗浄装置を備えた加工
装置１ａと、ＣＶＤ装置を備えた加工装置１ｂと、被加
工物１０の被加工面の状態を検査する検査装置を備えた
加工装置１ｃとを配置し、これらの加工装置１ａ，１
ｂ，１ｃと被加工物１０とを連続的又は間欠的に相対的
に移動させることとすれば、被加工物１０の被加工面に
対して一連の加工プロセス（図１３に示す例では、薬液
洗浄→薄膜形成→検査という一連のプロセス）を行なう
ことが可能となる。
【００３６】このように複数の加工室３において異なる
加工プロセスを行なう場合において、各加工室３の各加
工プロセスにおける加工時間が異なる場合には、各加工
室３の加工条件を適宜修正し、各加工室３における反応
速度を制御することによって各加工室３における加工時
間を調整することも可能である。
【００３７】また、図１３は、被加工物の被加工面の状
態を検査する検査装置を備えた加工装置を使用する場合
を示しているが、図１４に示すように、例えば、上述の
ＣＶＤ装置や薬液洗浄装置を備えた加工装置自体に、被
加工物１０の被加工面１１の状態を検知・測定するセン
サ７及びモニタ８を設けることとしてもよい。このよう
にすれば、被加工物１０の被加工面１１の加工前又は加
工後の状態を把握することができるので、種々の加工プ
ロセスにおいて加工診断を行なうことが可能となる。こ
のような加工診断は、被加工面１１を再生するための加
工や不良製品の排除の際に用いることができる。更に、
図１４に示すように、センサ７からの信号に基づいて加
工室３内の加工条件を適宜補正する補正装置９を設けて
フィードバック制御を行なうことで、被加工物１０の被
加工面１１の加工前又は加工後の実際の状態に応じたよ
り適切な加工が可能となる。
【００３８】更に、上記加工プロセス（真空雰囲気加
工、大気圧下加工、湿式加工）の後、被加工物上でのコ
ンタミネーションを防止するために洗浄プロセス、乾燥
プロセスを行なうことも考えられる。従って、いわゆる
ドライイン・ドライアウト行程も自由に構成できる。
【００３９】これまで本発明の一実施形態について説明
したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技
術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施され
てよいことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、被加工
物が大きくなっても加工装置の加工室を大きくする必要
がなくなるので、装置を極めてコンパクトにして装置の
省スペース化及び加工材料の少量化を図ることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加工装置における加工室と被加工
物との関係を概念的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における加工装置を模式的
に示す縦断面図である。
【図３】図２のシール部の一実施例を概略的に示す図で
ある。
【図４】図２のシール部の一実施例を概略的に示す図で
ある。
【図５】図２のシール部の一実施例を概略的に示す図で
ある。
【図６】ＣＶＤ装置を備えた加工装置の一実施例を概略
的に示す縦断面図である。
【図７】薬液洗浄装置を備えた加工装置の一実施例を概
略的に示す縦断面図である。
【図８】薬液洗浄装置を備えた加工装置の他の一実施例
を概略的に示す縦断面図である。
【図９】加工室（加工装置）と被加工物の被加工面との
相対的な移動を説明するための図である。
【図１０】複数の加工装置を用いて被加工物の被加工面
の複数の部分を加工する場合を説明するための図であ
る。
【図１１】一の加工室において複数の加工プロセスを順
次行なう場合を説明するための図である。
【図１２】複数の加工室において異なる加工プロセスを
行なう場合を説明するための図である。
【図１３】複数の加工室において異なる加工プロセスを
行なう場合の一実施例を示す図である。
【図１４】本発明に係る加工装置の他の実施形態を示す
模式図である。
【図１５】従来の加工装置における加工室と被加工物と
の関係を概念的に示す図である。
【符号の説明】
Ｇ 間隙 １ 加工装置 ２ カバー ３ 加工室 ４ シール部 ５ ＣＶＤ装置 ６ 薬液洗浄装置 ７ センサ ８ モニタ ９ 補正装置 １０ 被加工物 １１ 被加工面 １２，１６ 保持台 １３，１７，２３，２４ 凹部 １４ 連通孔 １５，４５，４７，４８ 排気経路 ２０ 支持部 ２１ シール溝 ２２ 突部 ４１ Ｏリング ４２ ポールピース ４３ 磁石 ４４ 磁性流体 ４６，４９ ガス供給経路 ５１ ガス導入経路 ５２ ガス噴射部 ５３ 排気口 ６１ 薬液 ６２ 薬液供給ノズル ６３ 薬液供給経路 ６４ 薬液吸引経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長山 真己 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 小野 耕司 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 西藤 睦 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB01 AB43 BB22 BB92 CB01 CC21 CD36 5F045 AA06 BB10 DP03 EB02 EB10 HA22 HA23

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被加工物の被加工面の一部を覆うカバー
    を備え、 該カバーと上記被加工物の被加工面とにより加工室を形
    成し、 上記カバーと上記被加工物の被加工面との間に上記加工
    室をシールするシール部を設けたことを特徴とする被加
    工物の加工装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の被加工物の加工装置を
    用いて被加工物の被加工面の加工を行なうことを特徴と
    する被加工物の加工方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の被加工物の加工装置を
    複数用いて被加工物の被加工面の複数部分の加工を同時
    に行なうことを特徴とする被加工物の加工方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の被加工物の加工方法に
    おいて、 上記各加工装置の加工室内の加工条件をそれぞれ異なる
    加工条件とし、複数の加工プロセスを行なうことを特徴
    とする被加工物の加工方法。
  5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の被加工物の加工
    方法において、 一の加工室において加工条件を変化させ、一の加工室内
    において複数の加工プロセスを順次行なうことを特徴と
    する被加工物の加工方法。
  6. 【請求項６】 請求項２乃至５のいずれか一項に記載の
    被加工物の加工方法において、 上記加工室を上記被加工物の被加工面に対して相対的に
    移動させて加工を行なうことを特徴とする被加工物の加
    工方法。
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