(57)【要約】      （修正有）【課題】円板状物品を処理するための装置を提供する。【解決手段】スピンチャック１０と、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子２１，２３，２５とを備える。赤外線加熱素子は、スピンチャックが回転しても静止するように取り付けられる。赤外線加熱素子は、スピンチャック上に載置された円板状物品に隣接する別個に制御可能な内側、中間、および、外側の加熱領域を規定するように入れ子構成で配置される。【選択図】図１
2014090168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状物品を処理するための装置であって、
スピンチャックの上面に対して所定の向きに前記円板状物品を保持するためのスピンチャックと、
前記スピンチャックの前記上面の上方、かつ、前記スピンチャック上に載置された前記円板状物品の下方に位置する少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子と
を備え、
前記赤外線加熱素子は、前記スピンチャックが回転しても静止するように取り付けられ、
前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子は、前記スピンチャック上に載置された前記円板状物品に隣接する別個に制御可能な内側、中間、および、外側の加熱領域を規定するように入れ子構成で配置される装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記加熱素子の各々は、前記加熱素子の各々が前記スピンチャックの回転軸から異なる距離の領域を加熱するような形状および配置の少なくとも一方を有する装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記加熱素子の各々は、実質的に前記スピンチャックの回転軸から偏心した円の円弧に沿って伸びる曲線部分を備える装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記加熱素子の各々は、曲線部分によって相互接続された２つの直線部分を備える装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記２つの直線部分は互いに平行である装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記加熱素子の各々は、円の円弧に沿って伸びる曲線部分を備え、各加熱素子の前記円は、前記加熱素子の内の少なくとも他の２つの前記円と同心である装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の内のいずれの加熱素子の放射部分に外接する円も、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の内の他の加熱素子の放射部分に外接する円と交わらない装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、さらに、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子によって放射された赤外線放射に対して透過性のあるプレートを備え、
前記プレートは、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子と、前記スピンチャック上に載置された円板状物品との間に位置する装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記プレートは、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子を囲むハウジングの一部である装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記ハウジングは、前記スピンチャックが回転しても静止するように取り付けられる装置。
【請求項１１】
円板状物品を処理するための装置で用いる赤外線加熱アセンブリであって、
共通フレームコネクタに取り付けられた少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子を備え、
前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子は、別個に制御可能な内側、中間、および、外側の加熱領域を規定するように入れ子構成で配置され、
前記加熱素子の各々は、前記加熱素子の各々が前記赤外線加熱アセンブリに外接する円の中心から異なる距離の領域に広がるような形状および配置の少なくとも一方を有する赤外線加熱アセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の赤外線加熱アセンブリであって、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の各々は、少なくとも１つの曲線部分および少なくとも２つの直線部分を備える赤外線加熱アセンブリ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の赤外線加熱アセンブリであって、隣接する赤外線加熱素子の前記曲線部分は同心円に沿って伸び、隣接する加熱素子の前記直線部分は互いに平行である赤外線アセンブリ。
【請求項１４】
請求項１１に記載の赤外線加熱アセンブリであって、前記共通フレームコネクタは、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子と同じ数の複数の電気コネクタを備え、それにより、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の各々に別個に電力供給するためのコントローラに前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の各々を別個に接続することを可能にする赤外線加熱アセンブリ。
【請求項１５】
請求項１１に記載の赤外線加熱アセンブリであって、さらに、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子を囲むハウジングを備え、
前記ハウジングは、その上側部分を形成するプレートを備え、前記プレートは、前記少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子によって放射された赤外線放射に対して透過性がある赤外線加熱アセンブリ。
【請求項１６】
円板状ワークピースの加熱に用いる赤外線ランプであって、前記赤外線ランプは、前記赤外線ランプおよび前記円板状ワークピースが互いに相対的に回転する間に、前記円板状ワークピース上に光を放射して、前記円板状ワークピースを加熱し、前記赤外線ランプは、
前記円板状ワークピースの回転軸から偏心した円を概して描く円弧状放射部と、
前記円の内側に配置されると共に前記円の弦に概して沿って前記円弧状放射部から伸びる隣接放射部と
を備える赤外線ランプ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の赤外線ランプであって、前記隣接放射部は直線形状を有するランプ。
【請求項１８】
請求項１６に記載の赤外線ランプであって、さらに、前記円弧状放射部の反対側の前記隣接放射部の端部に第２の円弧状放射部を備える赤外線ランプ。
【請求項１９】
請求項１７に記載の赤外線ランプであって、さらに、前記円弧状放射部の反対側の前記隣接放射部の端部に第２の円弧状放射部を備える赤外線ランプ。
【請求項２０】
請求項１６に記載の赤外線ランプであって、前記隣接放射部は、前記円弧状放射部の端部に一体的に結合されている赤外線ランプ。
【請求項２１】
請求項１７に記載の赤外線ランプであって、前記隣接放射部は、前記円弧状放射部の端部に一体的に結合されている赤外線ランプ。
【請求項２２】
請求項１９に記載の赤外線ランプであって、前記円弧状放射部および前記隣接放射部は一体的に形成され、各々の断面は円形である赤外線ランプ。
【請求項２３】
請求項２０に記載の赤外線ランプであって、前記円弧状放射部および前記隣接放射部は一体的に形成され、各々の断面は円形である赤外線ランプ。
【請求項２４】
円板状ワークピースに対向して配置された赤外線ランプを備える加熱装置であって、前記加熱装置は、前記赤外線ランプおよび前記円板状ワークピースが互いに相対的に回転する間に、前記赤外線ランプが前記円板状ワークピース上に光を放射することによって、前記円板状ワークピースを加熱し、前記赤外線ランプは、前記円板状ワークピースの回転軸から偏心した円を概して描く円弧状放射部と、前記円の内側に配置されると共に前記円の弦に概して沿って前記円弧状放射部から伸びる隣接放射部とを備え、
前記加熱装置は、複数の前記赤外線ランプを備え、前記赤外線ランプの前記円弧状放射部は、互いに同心に配置されている加熱装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の加熱装置であって、前記赤外線ランプの各々の前記隣接放射部は、内側に位置する赤外線ランプの前記円弧状放射部に外接する円と交わらない加熱装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の加熱装置であって、前記赤外線ランプは、さらに、前記円弧状放射部の反対側の前記隣接放射部の端部に第２の円弧状放射部を備える加熱装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の加熱装置であって、前記赤外線ランプは、さらに、前記円弧状放射部の反対側の前記隣接放射部の端部に第２の円弧状放射部を備える加熱装置。
【請求項２８】
請求項２６に記載の加熱装置であって、前記円弧状放射部および前記第２の円弧状放射部の端部は、頂点が前記円板状ワークピースの回転軸上に位置するような角度をなす加熱装置。
【請求項２９】
請求項２７に記載の加熱装置であって、前記円弧状放射部および前記第２の円弧状放射部の端部は、頂点が前記円板状ワークピースの回転軸上に位置するような角度をなす加熱装置。
【請求項３０】
請求項２４に記載の加熱装置であって、前記赤外線ランプの各々の前記隣接放射部は、対応する前記円弧状放射部の端部に一体的に結合されている加熱装置。
【請求項３１】
請求項２５に記載の加熱装置であって、前記赤外線ランプの各々の前記隣接放射部は、対応する前記円弧状放射部の端部に一体的に結合されている加熱装置。
【請求項３２】
請求項３０に記載の加熱装置であって、前記赤外線ランプの各々の前記隣接放射部は、対応する前記円弧状放射部によって描かれる前記円の外側に伸びない加熱装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載の加熱装置であって、前記赤外線ランプの各々の前記隣接放射部は、対応する前記円弧状放射部によって描かれる前記円の外側に伸びない加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円板状物品の液体処理装置、および、かかる装置で用いる加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体処理は、湿式エッチングおよび湿式洗浄の両方を含んでおり、処理されるウエハの表面領域は処理液で湿潤され、それによってウエハ上の層が除去されるか、または、不純物が除去される。液体処理のための装置が、米国特許第４，９０３，７１７号に記載されている。この装置において、液体の分配は、ウエハに与えられた回転運動によって支援されてよい。
【０００３】
半導体産業においては、通例、円板状物品の表面を処理する技術が、例えば、直径３００ｍｍまたは４５０ｍｍのシリコンウエハに対して利用されている。ただし、かかる技術は、コンパクトディスク、フォトマスク、レチクル、磁気ディスク、または、フラットパネルディスプレイなど、その他の板状の物品に適用されてもよい。半導体産業で利用される場合、（例えば、シリコン・オン・インシュレータプロセスにおける）ガラス基板、ＩＩＩ−Ｖ基板（例えば、ＧａＡｓ）、もしくは、集積回路の製造に用いられる任意のその他の基板またはキャリアにも適用されうる。
【０００４】
加熱された処理液体を用いる場合、ウエハ表面にわたって温度の均一性を実現するが難しいという問題があり、ウエハ直径が大きくなるにつれて、深刻になるこの問題に対処する必要がある。
【０００５】
特に、ウエハ直径が大きくなるにつれて、ウエハの中央領域に供給されたばかりの液体と、半径方向外向きにウエハ周囲まで移動した後の同じ液体との間の温度差は、大きくなる。これにより、ウエハ中心からの距離の関数としてエッチング速度が変化するため、処理の均一性が低下してしまう。
【０００６】
この問題を軽減するための従来のアプローチの一つは、可動アーム（いわゆる「ブームスイング」分配器）から処理液体を供給する手法だが、こうすると、デバイスおよびその稼働のコストおよび複雑さが増すことになる。処理液体の流量を増やすことによって、および／または、ウエハの反対側に高温の液体（脱イオン水など）を供給することによって、ある程度はこの問題に対処できるが、これらの技術では、処理液体の消費量が増大してしまう。
【０００７】
本願の権利者が所有する同時係属出願の米国特許出願公開第２０１３／００６１８７３号には、処理の均一性を高めるためにウエハを加熱する赤外線ヒータを備えた改良型装置が開示されている。この特許出願の装置は、従来技術よりも改善されてはいるが、処理の均一性および制御をさらに高める必要がある。
【発明の概要】
【０００８】
したがって、本発明の一態様は、円板状物品を処理するための装置に関し、その装置は、スピンチャックの上面に対して所定の向きに円板状物品を保持するためのスピンチャックと、スピンチャックの上面の上方、かつ、スピンチャック上に載置された円板状物品の下方に位置する少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子とを備える。赤外線加熱素子は、スピンチャックが回転しても静止するように取り付けられる。少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子は、スピンチャック上に載置された円板状物品に隣接する別個に制御可能な内側、中間、および、外側の加熱領域を規定するように入れ子構成で配置される。
【０００９】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、加熱素子の各々は、加熱素子の各々がスピンチャックの回転軸から異なる距離の領域を加熱するような形状および配置の少なくとも一方を有する。
【００１０】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、加熱素子の各々は、スピンチャックの回転軸から偏心した円の円弧に概して沿って伸びる曲線部分を備える。
【００１１】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、加熱素子の各々は、直線部分によって相互接続された２つの曲線部分を備えており、加熱素子の各々は、略Ｃ字形である。
【００１２】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、２つの曲線部分の内の第１の曲線部分は、第１の円の円弧に概して沿って伸びており、２つの曲線部分の内の第２の曲線部分は、第２の円の円弧に概して沿って伸びており、第１および第２の円は、互いにずれた中心を有する。
【００１３】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、２つの曲線部分の各々は、同じ円の円弧に概して沿って伸びる。
【００１４】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、加熱素子の各々は、曲線部分によって相互接続された２つの直線部分を備える。
【００１５】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、２つの直線部分は互いに平行である。
【００１６】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、加熱素子の各々は、円の円弧に沿って伸びる曲線部分を備え、各加熱素子の円は、加熱素子の内の少なくとも２つの他の加熱素子の円と同心である。
【００１７】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の内のいずれの加熱素子の放射部分に外接する円も、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の内の他の加熱素子の放射部分に外接する円と交わらない。
【００１８】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、装置は、さらに、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子によって放射された赤外線放射に対して透過性のあるプレートを備えており、プレートは、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子と、スピンチャック上に載置された円板状物品との間に位置する。
【００１９】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、プレートは、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子を囲むハウジングの一部である。
【００２０】
本発明に従った装置の好ましい実施形態において、ハウジングは、スピンチャックが回転しても静止するように取り付けられる。
【００２１】
別の態様において、本発明は、円板状物品を処理するための装置で用いる赤外線加熱アセンブリに関する。赤外線加熱アセンブリは、共通フレームコネクタに取り付けられた少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子を備える。少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子は、別個に制御可能な内側、中間、および、外側の加熱領域を規定するように入れ子構成で配置されている。加熱素子の各々は、加熱素子の各々が赤外線加熱アセンブリに外接する円の中心から異なる距離の領域に広がるような形状および配置の少なくとも一方を有する。
【００２２】
本発明に従った赤外線加熱アセンブリの好ましい実施形態において、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の各々は、少なくとも１つの曲線部分および少なくとも１つの直線部分を備える。
【００２３】
本発明に従った赤外線加熱アセンブリの好ましい実施形態において、隣接する赤外線加熱素子の曲線部分は同心円に沿って伸び、隣接する加熱素子の直線部分は互いに平行である。
【００２４】
本発明に従った赤外線加熱アセンブリの好ましい実施形態において、共通フレームコネクタは、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子と同じ数の複数の電気コネクタを備え、それにより、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の各々に別個に電力供給するためのコントローラに少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子の各々を別個に接続することを可能にする。
【００２５】
本発明に従った赤外線加熱アセンブリの好ましい実施形態において、アセンブリは、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子を囲むハウジングを備えており、ハウジングは、その上側部分を形成するプレートを備え、プレートは、少なくとも３つの別個に制御可能な赤外線加熱素子によって放射された赤外線放射に対して透過性がある。
【００２６】
さらに別の態様において、本発明は、円板状ワークピースの加熱に用いる赤外線ランプに関し、赤外線ランプは、赤外線ランプおよび円板状ワークピースが互いに相対的に回転する間に、円板状ワークピース上に光を放射して、円板状ワークピースを加熱する。赤外線ランプは、円板状ワークピースの回転軸から偏心した円を概して描く円弧状放射部と、円の内側に配置されると共に円の弦に概して沿って円弧状放射部から伸びる隣接放射部とを備える。
【００２７】
本発明に従った円板状ワークピースの加熱に用いる赤外線ランプの好ましい実施形態において、隣接放射部は直線形状を有する。
【００２８】
本発明に従った円板状ワークピースの加熱に用いる赤外線ランプの好ましい実施形態において、赤外線ランプは、円弧状放射部の反対側の隣接放射部の端部に第２の円弧状放射部を備える。
【００２９】
本発明に従った円板状ワークピースの加熱に用いる赤外線ランプの好ましい実施形態において、隣接放射部は、円弧状放射部の端部に一体的に結合されている。
【００３０】
本発明に従った円板状ワークピースの加熱に用いる赤外線ランプの好ましい実施形態において、円弧状放射部および隣接放射部は一体的に形成され、各々の断面は円形である。
【００３１】
さらに別の態様において、本発明は、円板状ワークピースに対向して配置された赤外線ランプを備える加熱装置に関し、加熱装置は、赤外線ランプおよび円板状ワークピースが互いに相対的に回転する間に、赤外線ランプが円板状ワークピース上に光を放射することによって、円板状ワークピースを加熱する。赤外線ランプは、円板状ワークピースの回転軸から偏心した円を概して描く円弧状放射部と、円の内側に配置されると共に円の弦に概して沿って円弧状放射部から伸びる隣接放射部とを備える。加熱装置は、複数の赤外線ランプを備えており、赤外線ランプの円弧状放射部は、互いに同心に配置されている。
【００３２】
本発明に従った加熱装置の好ましい実施形態において、赤外線ランプの各々の隣接放射部は、内側に位置する赤外線ランプの円弧状放射部に外接する円と交わらない。
【００３３】
本発明に従った加熱装置の好ましい実施形態において、赤外線ランプは、さらに、円弧状放射部の反対側の隣接放射部の端部に第２の円弧状放射部を備える。
【００３４】
本発明に従った加熱装置の好ましい実施形態において、円弧状放射部および第２の円弧状放射部の端部は、交点が円板状物品の回転軸上にある角度をなす。
【００３５】
本発明に従った加熱装置の好ましい実施形態において、赤外線ランプの各々の隣接放射部は、対応する円弧状放射部の端部に一体的に結合されている。
【００３６】
本発明に従った加熱装置の好ましい実施形態において、赤外線ランプの各々の隣接放射部は、対応する円弧状放射部によって描かれる円の外側に伸びない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
添付の図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読めば、本発明の他の課題、特徴、および、利点が明らかになる。
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に従って、円板状物品を処理するための装置を示す分解斜視図。
【００３９】
【図２】図１の実施形態の上面図。
【００４０】
【図３】図２のラインＩＩＩ−ＩＩＩにおける図１および図２のチャックの軸方向断面図。
【００４１】
【図４】本発明に従って、装置の別の実施形態について図２と同様に示した図。
【００４２】
【図５】本発明に従って、装置のさらに別の実施形態について図２と同様に示した図。
【００４３】
【図６】本発明に従って、装置のまた別の実施形態について図２と同様に示した図。
【００４４】
【図７】図６の実施形態で用いられているランプの相対的な形状およびサイズをさらにわかりやすく示した説明図。
【００４５】
【図８】図１〜図３の実施形態のランプアセンブリを用いて、３つの赤外線ランプすべてをオフにした場合にエッチングされた材料の深さを示すグラフ。
【００４６】
【図９】図１〜図３の実施形態のランプアセンブリを用いて、３つの赤外線ランプすべてをオンにした場合にエッチングされた材料の深さを示すグラフ。
【００４７】
【図１０】図１〜図３の実施形態のランプアセンブリを用いて、内側および中間の赤外線ランプをオンにすると共に外側の赤外線ランプをオフにした場合にエッチングされた材料の深さを示すグラフ。
【００４８】
【図１１】図１〜図３の実施形態のランプアセンブリを用いて、内側および中間の赤外線ランプをオフにすると共に外側の赤外線ランプをオンにした場合にエッチングされた材料の深さを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
ここで、図面を参照すると、図１および図２は、２つの主要なサブアセンブリ、すなわち、ベースとなるスピンチャック１０およびモジュール式赤外線加熱アセンブリ２０で構成された装置を示す。スピンチャック１０は、静止した中央の中空ポスト１４を中心に回転するように取り付けられた回転本体１２を備える。このポスト１４は、スピンチャックに取り付けられたウエハの下側に処理液体または気体を供給するための中央ノズル１８と、ポスト１４のショルダ部に配置された一連のメス電気ソケット１５とを備えており、ソケットは、加熱アセンブリ２０から下方に伸びる対応するオスコネクタ（図示せず）を受け入れ、アセンブリ２０内の赤外線加熱ランプに駆動電流を供給する。
【００５０】
チャック本体１２には、上記で参照した米国特許第４，９０３，７１７号に記載されているように概して動作する一連のグリップピン１６が取り付けられており、ピン１６は、半径方向外側の開位置と、これらのピンの上端が処理対象の円板状物品のエッジに係合する半径方向内側の閉位置との間で、共通リングギアによって一斉に駆動される。
【００５１】
この実施形態の加熱アセンブリ２０は、赤外線ランプ２１、２３、２５を収容する下側の皿状のハウジングすなわちシェル２２を備えたモジュール式ユニットとして形成される。カバー２４が、一連の周囲のねじ２６（この実施形態では６つ）によって下側ハウジング２２にねじ止めされる。
【００５２】
この実施形態のカバー２４は、ランプ２１、２３、２５によって放射される赤外線放射の波長に対して透過性のある材料から形成されたプレートであり、このプレート２４は、当業者に周知の通り、例えば、サファイアまたは石英ガラスで形成されてよい。プレート２４には、供給ノズル１８の上端を通すことができるように、小さい中央開口部１９が形成されている。
【００５３】
加熱アセンブリ２０のハウジングの内部すなわち下側ハウジングの内部、かつ、透過性のプレート２４の下方には、３つの赤外線加熱ランプ２１、２３、２５が取り付けられており、それらのランプは、関連する給電配線（図示せず）を組み込んだ共通のフレーム２９によって支えられている。この実施形態において、下側シェル２２および上側プレート２４で形成されたハウジング、フレーム２９、ならびに、ランプ２１、２３、２５によって形成されたアセンブリは、静止したポスト１４にしっかりと取り付けられる。
【００５４】
ここで、図２によると、加熱アセンブリ２０の外周に隣接して突き出たピン１６の端部によってウエハＷが支持されていることがわかる。図２および図３の一点鎖線は、装置によって保持された時のウエハＷの位置を示しており、ウエハＷの下側は、小さい規定のギャップだけカバー２４から離間されている。
【００５５】
ウエハＷは、加熱アセンブリ２０の上方で中央に配置され、加熱アセンブリは、下にあるスピンチャックの回転軸を中心に配置されている。したがって、スピンチャック１０が、特定の直径のウエハＷを保持するよう設計されることは明らかである。本明細書に記載の実施形態において、その直径は３００ｍｍであり、これは、現在のシリコンウエハで一般的な直径である。しかしながら、装置は、もちろん、２００ｍｍおよび４５０ｍｍなど、他の直径の円板状物品を保持するよう設計されてもよい。
【００５６】
図２の平面図に示すように、この実施形態の３つの加熱素子の各々は、直線部分（外側の加熱素子２５の場合には２５−２）によって相互接続された２つの曲線部分（外側の加熱素子２５の場合には２５−１および２５−３）で形成されている。中間の加熱素子２３および内側の加熱素子２１も、同じ形状を有する。このように、この実施形態の加熱素子２１、２３、２５は、略Ｃ字形である。さらに、これらの加熱素子の曲線部分（例えば、２５−１、２５−３）は、概して円弧に沿っており、すべての３つの加熱素子の隣接する曲線部分は実質的に同心であることが好ましいが、それらの曲線部分を含む円は、この実施形態においては、加熱アセンブリ２０の中心と同心ではないため、スピンチャックの回転軸とも同心ではない。
【００５７】
結果的に、この実施形態において、加熱素子２１、２３、２５の配置および形状の組み合わせによれば、ウエハＷがチャック１０によって、静止した加熱素子２１、２３、２５と相対的に回転された時に、各加熱素子は、回転するウエハＷに対して半径方向に効果的に「移動し」、加熱素子の断面直径よりも大幅に広く半径方向に広がる環状の領域を加熱する。本実施形態について、それらの領域は、図２の破線で示した円で区切られており、図２ではＺ１、Ｚ２、および、Ｚ３の符号で示されている。
【００５８】
当然のことながら、各加熱素子は、隣接する１または複数の領域の加熱にも、或る程度は貢献する。したがって、図２の破線の円は、その位置に対してより高い加熱効果を持つ加熱素子が１つの加熱素子から次の加熱素子へと移行する位置を表している。
【００５９】
図３に示すように、フレーム２９は、ハウジング２２、２４の内部で支持されており、加熱アセンブリ２０のハウジングは、この実施形態において、静止ポスト１４にしっかりと固定されているため、フレーム２９およびランプ２１、２３、２５も、ポスト１４へ固定的に取り付けられている。ランプ２１、２３、２５によって放射された赤外放射を上向きに方向付けて、透過性プレート２４を通して、ウエハＷの下面に向けるのを支援するために、下側ハウジング部すなわちシェル２２の上面には、適切な赤外反射コーティング３１を施すことが好ましい。
【００６０】
静止ポスト１４は、装置のフレーム３２に取り付けられており、フレーム３２は、この実施形態では、ステータ３４も支えている。ステータ３４は、ロータ３６を駆動し、ロータ３６は、スピンチャック１０の本体１２に取り付けられている。図３には、上述のリングギア１１が図示されており、グリッピングピン１６を一斉に駆動する。
【００６１】
本明細書に記載の実施形態においては、例えば、本願の権利者が所有する同時係属出願の米国特許出願公開第２０１３／００６１８７３号に開示された加熱アセンブリに関して記載されているように、加熱アセンブリ全体が、ポスト１４上に固定的に取り付けられていることがわかる。
【００６２】
図４は、別の実施形態を示しており、その実施形態では、赤外線ランプ２１’、２３’、２５’は、上述の実施形態とは異なる形状を有する。特に、各ランプは、２つの直線部分２１−１’、２１−３’、２３−１’、２３−３’、２５−１’、２５−３’、および、１つの直線部分２１−２’、２３−２’、２５−２’を備える。これらの素子の直線部分の形状および配置が、上述の実施形態に関して説明したように、加熱領域の形成に寄与する。
【００６３】
図５は、さらに別の実施形態を示しており、その実施形態では、３つの加熱素子４１、４３、４５の各々は、連続的な曲線管状素子である。さらに、これらの加熱素子は、概して円弧に沿っており、すべての３つの加熱素子は実質的に同心であることが好ましいが、それらの加熱素子を含む円は、この実施形態においては、加熱アセンブリ２０の中心と同心ではないため、スピンチャックの回転軸とも同心ではない。
【００６４】
結果的に、この実施形態において、加熱素子４１、４３、４５の配置および形状の組み合わせによれば、ウエハＷがチャック１０によって、静止した加熱素子４１、４３、４５と相対的に回転された時に、各加熱素子は、上述の実施形態と同様に、加熱素子の断面直径よりも大幅に広く半径方向に広がる環状の領域を加熱する。
【００６５】
図６および図７は、加熱ランプのさらなる設計アプローチを示す。この実施形態では、４つの個別に制御可能な赤外線加熱ランプ５１、５３、５５、５７が、上述の実施形態に関連して説明したような方法で、適切なキャリアフレーム５９に取り付けられる。ハウジング２０およびスピンチャック１０は、以前に述べた通りである。
【００６６】
図７の概念図は、これらのランプ５１、５３、５５、５７の形状およびサイズの間の相互関係を示している。特に、ランプ５３の曲線部分の外周は、ランプ５１の曲線部分の内周とも一致する円Ｒ１を描く。同様に、ランプ５５の曲線部分の外周は、ランプ５３の曲線部分の内周とも一致する円Ｒ２を描き、ランプ５７の曲線部分の外周は、ランプ５５の曲線部分の内周とも一致する円Ｒ３を描く。さらに、最大のランプ５１の外周は、円形のハウジング２０が描く円の四分円にほぼ一致する。
【００６７】
したがって、ランプ５１、５３、５５、５７が図６に示すように取り付けられると、ウエハが静止したランプと相対的に回転された時に、効果的に、ウエハＷの加熱される領域におけるギャップがなくなる。
【００６８】
上述の実施形態の各々における加熱ランプは、別個に制御できることが好ましいことに注意されたい。特に、各ランプを他のランプと独立してオンオフできるだけでなく、各ランプのワット数を独立して変更できることが好ましい。これにより、種々の有利なプロセス制御が可能になる。
【００６９】
例えば、図８は、比較の目的で、図１〜図３の加熱ランプアセンブリを用いて、３つの赤外線ランプ２１、２３、２５のいずれかに電力供給しなかった場合に達成されたエッチングプロファイルを示している。図からわかるように、周辺領域と比較してウエハの中央領域では、ウエハから顕著に多くの材料が除去されている。これは、ウエハの中央に供給されたエッチャントが、３００ｍｍ直径のウエハにわたって半径方向外向きに移動する際に、実質的に冷却されたからである。さらに、この望ましくないエッチングプロファイルは、エッチング剤、温度、および、流量が、４Aの材料をエッチングするために選択されたものでも、９Aの材料をエッチングするために選択されたものでも、概して同じである。いずれの場合でも、ウエハの外周で除去される材料が、約２A分少ない。
【００７０】
対照的に、図９は、３つのランプ２１、２３、２５すべてに適切に電力供給することによって達成されたエッチングプロファイルを示す。エッチングプロファイルは、図８とほぼ逆になっている。これらのプロファイルは、図８のデータよりも低い流量および短い処理時間で達成されることにも注意されたい。多くの処理仕様に対して、理想的なエッチングプロファイルは、必ずしも平坦なプロファイルではなく、図９のように、周辺のウエハ領域の「オーバーエッチング」、例えば、ウエハ中央よりもウエハ縁部で約１０％多くの材料を除去するエッチングが、しばしば、所望のエッチングプロファイルになることに注意されたい。図９からわかるように、本発明の装置および加熱アセンブリは、かかる用途に特に適している。
【００７１】
図１０は、ランプ２１、２３のみが電力供給された場合に達成されたプロファイルを示しており、図１１は、ランプ２５だけが電力供給された場合に達成されたプロファイルを示す。いずれの場合も、結果として得られるプロファイルは、図９と類似していない。
【００７２】
本発明は様々な好ましい実施形態に関連して説明されているが、それらの実施形態は、本発明の例示のために提供されているに過ぎず、添付の特許請求の範囲の真の範囲および精神によって与えられる保護範囲を限定するための根拠として用いるべきではないことを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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