JP4953472B2 - ディスク状物品を液体処理する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明はディスク状物品を液体処理する装置に関する。特に本発明は、ディスク状物品を保持し、回転させるスピンチャックと、該ディスク状物品に液体を付与する付与手段と、回転時に該ディスク状物品から振り払われる液体を集める液体収集手段と、そして回転手段により保持された時に該ディスク状物品に平行に配置されて該ディスク状物品に面するプレートと、を具備するディスク状物品を液体処理する装置に関する。

スピンチャックは、真空スピンチャック、エッジコンタクトオンリースピンチャック、ベルヌーイスピンチャック、又はディスク状物品を保持して回転させることができる。どんな他のサポートでもよい。

プレートは、加熱用、超音波変換器の担持及びそれによる付加用、又は該ディスク状物品と該プレートとの間のギャップの液体充填用に使うことができる。

液体付与手段は、プレートの中心の近くの液体ノズルとすることができる。この様な液体付与手段は、ディスク状物品上を自由に流れるように液体を付与することができるし、或は、ディスク状物品（例えば、半導体ウエーハ）とプレートの間に作られるギャップに液体を供給して、それによりギャップを液体で全部充たすようにすることもできる。

液体収集手段（液体コレクター）は、仮令、該手段が必ずしも閉じた底部を有しなくても“カップ”と呼ばれることが多い。液体コレクター用に屡々使われるもう１つの用語は、仮令、仮手段が全側面で閉じてなくても“室”である。

スピンチャック及びプレート（ディスク状物品に面する）を有するこの様な装置においては、液滴がプレート表面上に残ることが起こる。残っている液滴は、ディスク状物品がプレートの近くでスピンする時に、ミストになる。

本発明の目的はこの様なミストがディスク状物品の表面に付着するのを避けることである。

本発明は、上記目的を充たすために、ディスク状物品を保持して、回転させるスピンチャックと、ディスク状物品に液体を付与する付与手段と、回転時にディスク状物品から振り払われる液体を集める液体収集手段と、回転手段により保持された時にディスク状物品に平行に配置されてディスク状物品に面するプレートと、そして、プレートに平行でプレートを横切るようにガスを導くガスガイド手段と、を有する、ディスク状物品を液体処理する装置を提供することにある。

好ましくは、ガスガイド手段は、ガスを集める排気部と、ガスを提供するガスソースと、を有し、排気部とガスソースとは、処理される時にディスク状物品の面に直角な対称面に対して相互に対向して配置されるのがよい。ガスソース用の最も容易な解決は、排気部が真空ソースに接続された時に、排気部の反対側の周囲部分に開口していることである。この場合に、提供されるガスは周囲の空気である。しかしながら、窒素供給部の様な別のガス供給部が装置に接続されてもよい。もし、ガスソースが加圧ガス（例えば窒素）を有するなら、排気部は必ずしも真空ソースへ接続されなくてよい。

ガスガイド手段は、ディスク状物品を横切ってディスク状物品の表面に平行にガスを導く追加のバッフルを有してもよい。

好ましい実施例では、ガスガイド手段は排気室及びガスソース室を有する。排気室はリング室の第１セクションの形を有する。ガスソース室はリング室の第２セクションの形を有する。

好ましくは、リング室の両セクションは、スロット形の環状開口部を経由してプレート及びディスク状物品の間の範囲に接続されるのがよい。

有利なことは、リング室の第１セクションとリング室の第２セクションは、同じリング室のメンバーであることである。これは、僅かの乱れしか有しない、プレートを横切る容易で、スムーズなガス流れへ導く。

もし、第１セクション及び第２セクションが半径方向の壁によって相互に分離されるならば、ガスはプレートを横切って流れるように強いられ、リング室自身をバイパスすることは不可能である。

別の実施例では、回転時にディスク状物品から振り払われる液体を、環状ダクト内へ導くスプラッシュガードが設けられる。

本発明の装置の更に他の実施例は、プレートとディスク状物品の間の距離を変えるための距離変更手段を有している。これは、ディスク状物品が、プレートの近く（０．５−３ｍｍ）で液体で処理されることを可能にし、ディスク状物品からプレートまでの距離を２−５ｃｍの大きい範囲まで増大する。この増加した距離は、例えば、ディスク状物品を乾燥するために使われる。これによって、プレートを横切るガス流れは、中間ガス層により、ことによると湿っているプレートをディスク状物品から分離するので、プレートへ付着する液体がディスク状物品の表面上に移送されることは不可能である。

本発明のもう１つの側面は、ディスク状物品を液体処理するための方法で、該方法は、ディスク状物品を回転する過程と、回転時にディスク状物品に液体を付与する過程と、回転時にディスク状物品から振り払われる液体を集める過程と、回転時にディスク状物品に平行に配置されて、ディスク状物品に面するプレートを提供する過程と、該プレートに平行で、該プレートを横切るようにガスを導く過程と、を有している。ディスク状物品を横切るこの様なガス流れは、回転してないプレートに対してディスク状物品が回転される時に発生する乱れをなくすのに役立つ。

好ましくは、ディスク状物品は、ガスがプレートに平行で、プレートを横切るように流れる時に、少なくとも５ｍｍの距離内に保持される。

ディスク状物品は、ガスがプレートを横切って流れる時の時間の少なくとも１部分が少なくとも１０ｒｐｍの速度で回転するのが好適である。しかしながら、ディスク状物品は、ガスがプレートを横切って流れる時に回転しなくてもよい。

本発明の一層の詳細と利点は、推奨実施例の詳細な説明から実現できる。

図１及び図２は本発明の好ましい実施例のディスク状物品Ｗの液体処理用装置１を示す。該装置１はスピンチャック２及びプロセスボウル３を有する。プロセスボウル３は底部プレート５，リング形ダクト８，外側壁１３，リング形頂部カバー１２，バッフル１４，
２つの直立セパレーター１５，そしてスプラッシュガード７を有する。プロセスボウル３は共通軸線Ａに対し同心のリフト機構（示されてない）を介してスピンチャック２に結合される。

底部プレート５のエッジは、リング形ダクト８の内部の上方へ突出する円柱形側壁と堅く結合される。底部プレート５の外径は少なくともディスク状物品の直径程の大きさである。リング形ダクト８の周辺エッジは円柱形外側壁１３の底部エッジと堅く結合される。

円柱形側壁１３の頂部エッジは、リング形頂部カバー１２の周辺エッジと堅く結合される。頂部カバー１２の内側エッジの直径はスピンチャック２の直径より約２ｍｍほど大きいので、スピンチャック２は頂部カバー１２の開口部を容易に通過出来る。

プロセスボウル３内にはリング形スプラッシュガード７が水平に配置される。スプラッシュガード７はその周辺の方にテーパーが付けられており、その内側エッジはスピンチャック２の直径より約２ｍｍほど大きいので、スピンチャック２は開口部を容易に通過することが出来る。スプラッシュガード７の周辺エッジは外側側壁１３と堅く結合される。スプラッシュガード７は頂部カバー１２とダクト８の間に配置される。スプラッシュガード７と底部プレート５の外周との間にスロット形環状開口部２３，２５が形成される。

プロセスボウル３のガスエントリー側で、バッフル１４はバッフル１４の上縁で頂部カバー１２と、そしてバッフル１４の下側でスプラッシュガード７と堅く結合される。バッフル１４は円柱のセクションの形を有する。更に、２つの垂直セパレーター１５が頂部カバー１２、スプラッシュガード７、そしてバッフル１４と堅く結合される。バッフル１４、セパレーター１５、頂部カバー１２、スプラッシュガード７、そして円柱形外側壁１３は、一緒にガス分配室２０を囲むが、このガス分配室２０はリングのセクションの形を有する。

ガス分配室２０は、頂部カバー１２内のガス入り口開口部１９と、スプラッシュガード７内のガス移送開口部２１と、を有する。

スプラッシュガード７、ダクト８そして円柱形外側壁１３は一緒に、リング室２２、２６を囲む。リング室は、２つのセクション、すなわち、ガスソース室２２と、ガス収集室２６と、を有する。ガスソース室２２は、ガス移送開口部２１を経由してガス分配室２０と流体的に接続している。ガス収集室２６は、スプラッシュガード７内のガス移送開口部２７を経由して第１排気室２８と流体的に接続している。

第１排気室２８は、スプラッシュガード７、円柱形外側壁１３、そして頂部カバー１２により囲まれている。第１排気室２８は、プロセスボウル３の内部に向かって開いている。しかしながら、もう１つの実施例では、それはバッフル１４と同様なバッフルにより内部から分離されてもよい。

第１排気室２８は、円柱形外側壁１３内のスロット形開口部２９を経由して第２排気室３０と流体的に接続している。第２排気室３０は排気部３２に接続される。

排気部３２がスイッチオンされ（それにより第２排気室３０へ負圧が提供され）、スピンチャック２が、プロセスボウル３を単に閉じる位置（それにより内部室２４を形成する）に着くと、矢印により示されるガス流れのルートは次の様になる。すなわち、周囲ガスがガス入り口開口部１９を通ってガス分配室２０内へ導入される。そこでは、ガスは、ガス移送開口部２１を通ってガスソース室２２へ均一に分配される。ガスソース室２２から、ガスはスロット形環状開口部２３を通って内部室２４内へ供給され、スロット形環状開口部２５を通ってガス収集室２６内へ出る。それによりガスは、底部プレート５に単に平行に、底部プレート５を横切って流れる。ガスの１部は第１排気室２８内へ直接流れる。

底部プレート５に付着する液滴は、底部プレート５から除去されるであろうし、如何なる場合も、底部プレート５上でスピンチャック２により保持されるディスク状物品Ｗへ引き付けられる可能性を有しないだろう。排気条件は、底部プレート５上に層流が確立されるように設定される。スピンチャック２を用いたディスク状物品のスピニングは、内部室２４内の流れ条件と干渉する。従って、スピンチャック２のスピン速度が層流条件を保つように充分低く設定されることが理解される。

底部プレートの中心近くに配置された第１媒体供給部Ｍ１を通って、種々の媒体（液体及び／又はガス）がディスク状物品Ｗに供給され、ディスク状物品の方へ導かれてもよい。スピンチャック２の中心の近くでスピンチャック２内に第２媒体供給部Ｍ２が設けられ、媒体が方向性を持つように導かれる。従って、ディスク状物品（例えば、半導体ウエーハ）は両側から、同時に又は交互、の何れかで処理されてもよい。もし底部プレート５が超音波変換器（示されてない）を装備していれば、ディスク状物品の超音波処理中に液体が両側から供給されるのが好ましい。

下記に典型的プロセスが説明される。

ウエーハＷを受けるために、スピンチャック２は頂部カバー１２の上方に上昇される。エンドエフェクター（示されてない）は、ウエーハＷをスピンチャック２の上に置く。そこでは、ウエーハＷは把持用クロー（ピン）により確実に保持される。スピンチャック２は、いまクリーニング位置（示されてない）に降ろされるので、ディスク状物品Ｗは底部プレート５の近く、約２ｍｍの距離に持って来られる。今度は底部プレート５とディスク状物品の間のみならず、スピンチャック２とディスク状物品の間の両ギャップに、クリーニング液体が供給される。クリーニング液体を用いたクリーニング中、底部プレート５に取り付けられた変換器により超音波エネルギーがディスク状物品に供給される。その後、クリーニング液体はリンス用液体と取り代えられ、スピンチャック２は乾燥位置（図１に示す）に上昇される。乾燥位置は、底部プレート５とウエーハＷの間の約４ｃｍの間隔内で選択されるが、しかしながらウエーハＷは、なおボウル３の内部内にある。かくして、ウエーハＷは頂部カバー１２の幾分下に保持される。ウエーハＷとスピンチャック２の間のギャップ内のリンス用液体は、第２媒体供給部Ｍ２からの乾燥用ガスと取り代えられる。

ウエーハＷの下側では、リンス用液体の閉じたフィルムがウエーハＷを完全にカバーする。今度は、液体メニスカスは、第１媒体供給部Ｍ１を通って下からウエーハの中央に作用される乾燥用ガスと取り代えられる。スピンチャック２が乾燥位置に保持されると、空気が底部プレート５に平行に底部プレート５を横切って流れる。従って、結局、底部プレート５に付着しようとする液滴は、ウエーハＷの方へは追いやられず、寧ろ排気部３２を通ってプロセスボウル３から排出される。

本発明の第１実施例の概要断面図を示す。 本発明の第１実施例の概要平面図を示す。

Claims (10)

1. ディスク状物品を保持して回転させるスピンチャックと、
   該ディスク状物品に液体を付与する付与手段と、
   回転時に該ディスク状物品から振り払われる液体を集める液体収集手段と、
   回転手段により保持される時に該ディスク状物品に平行に配置されて該ディスク状物品に面するプレートと、
   該プレートに平行に、該プレートを横切るようにガスを導くガスガイド手段と、を具備し、
   該ガスガイド手段がガスを集める排気部と、ガスを提供するガスソースと、を備えており、排気部及びガスソースが、該ディスク状物品が処理される時に該ディスク状物品の面に直角な対称面に対して相互に対向して配置されることを特徴とするディスク状物品を液体処理する装置。
2. 該ガスガイド手段が、リング室の第１セクションの形を有する排気室と、リング室の第２セクションの形を有するガスソース室と、を備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. リング室の両セクションが、スロット形の環状開口部を経由して該プレートと該ディスク状物品の間の範囲に接続されることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. リング室の第１セクションとリング室の第２セクションとが同じリング室のメンバーであることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 該第１セクション及び第２セクションが半径方向壁により相互に分離されることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 回転時に該ディスク状物品から振り払われる液体を環状ダクト内へ導くスプラッシュガードが設けられることを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 該プレートと該ディスク状物品の間の距離を変える距離変更手段を具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
8. ディスク状物品を回転させる過程と、
   回転時に液体を該ディスク状物品に付与する過程と、
   回転時に該ディスク状物品から振り払われる液体を集める過程と、
   回転時に該ディスク状物品に平行に配置されて該ディスク状物品に面するプレートを提供する過程と、
   該プレートに平行に、該プレートを横切るようにガスを導く過程と、を具備し、
   該ガスガイド手段がガスを集める排気部と、ガスを提供するガスソースと、を備えており、排気部及びガスソースが、該ディスク状物品が処理される時に該ディスク状物品の面に直角な対称面に対して相互に対向して配置されることを特徴とするディスク状物品の液体処理方法。
9. 該ガスが該プレートに平行に、該プレートを横切って流れる時に、該ディスク状物品が少なくとも５ｍｍの距離内に保持されることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 該ディスク状物品は、ガスが該プレートを横切って流れる時間の少なくとも１部分で、少なくとも１０ｒｐｍの速度で回転することを特徴とする請求項８記載の方法。

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