(57)【要約】【解決手段】化学的に不活性な材料から形成されるとともに導電性のインレイを備える１または複数のピンアセンブリを提供することにより、スピンチャックにおける静電荷の低減が改善される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ形状物品を処理するための装置であって、前記物品に対して実行される処理動作中に所定の配置に前記ウエハ形状物品を維持するよう適合されたチャックを備え、前記チャックは、チャック本体と、処理される前記ウエハ形状物品を支持するように適合されて前記チャック本体に対して配置された複数のピンアセンブリとを備え、前記ピンアセンブリの少なくとも１つは、化学的不活性材料から形成されるとともに一端に導電性のインレイを備え、前記インレイは、軸受要素と物理的および電気的に係合するよう適合される、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記チャックは、半導体ウエハの枚葉式ウェット処理のための処理チャンバによって囲まれたスピンチャックである、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記軸受要素は、導電性のニードル軸受である、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記チャックは、スピンドルと係合して、前記スピンドルによって支持されるよう適合されており、前記チャックは、さらに、前記少なくとも１つのピンアセンブリから前記軸受要素を通って前記スピンドルに至る導電路を備える、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、前記チャック本体は、下側部分に結合された上側部分を備え、それらの部分の間には内部ギャップが形成されており、前記導電路は、前記内部ギャップ内に提供される、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記導電路は、前記内部ギャップ内に配置された１または複数の導電性要素を備える、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記ピンアセンブリは、前記ウエハ形状物品が前記チャック上で配置される領域の周りに円形に沿って配置され、前記ピンアセンブリの各々は、化学的不活性材料から形成されるとともに一端に導電性のインレイを備え、前記インレイの各々は、軸受要素と物理的および電気的に係合するよう適合される、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、前記チャックは、スピンドルと係合して、前記スピンドルによって支持されるよう適合されており、前記チャックは、さらに、前記ピンアセンブリから前記軸受要素を通って前記スピンドルに至る導電路を備える、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記導電路は、前記軸受要素に電気的に接続された導電性のシートと、前記シートに電気的に接続された半径方向の導電体と、前記半径方向の導電体に電気的に接続され、前記チャックが前記スピンドルと係合した時に前記スピンドルに電気的に接続されるよう適合された導電部材と、を備える、装置。
【請求項１０】
ウエハ形状物品を処理するための装置で用いる構造であって、ピンアセンブリを備え、前記ピンアセンブリは、化学的不活性材料から形成されるとともに一端に導電性のインレイを備える、構造。
【請求項１１】
請求項１０に記載の構造であって、前記インレイは、軸受要素と物理的および電気的に係合するよう適合される、構造。
【請求項１２】
請求項１１に記載の構造であって、前記軸受要素は、導電性のニードル軸受である、構造。
【請求項１３】
請求項１０に記載の構造であって、前記ピンアセンブリは、シャフトの一端に偏心配置されたグリップピンを備える、構造。
【請求項１４】
請求項１３に記載の構造であって、前記ピンアセンブリは、さらに、前記グリップピンの反対側の端に配置された歯車リングを備える、構造。
【請求項１５】
ウエハ形状物品を処理するための装置で用いるピンアセンブリであって、化学的不活性な導電性ポリマから形成されるとともに一端に導電性のインレイを備える、ピンアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電荷の蓄積を低減するよう適合された、半導体ウエハなどの物品の表面を処理する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハは、集積回路の製造中に様々な湿式処理段階を施される。かかる処理を行う際には、単一のウエハが、回転可能または非回転可能なキャリアに関連するチャックによって１または複数の処理流体ノズルに対して支持されうる。ウエハ支持チャックは、例えば、米国特許第４，９０３，７１７号、第５，５１３，６６８号、第６，４３５，２００号、および、第６，５３６，４５４号に記載されている。
【０００３】
半導体ウエハ処理は、ウエハ面上への静電荷の望ましくない蓄積を引き起こしうることが知られている。例えば、欧州特許出願第１，０７７，４７３号には、二酸化炭素を脱イオン水処理流体に導入して処理流体を導電性にすることによって、静電荷の蓄積が低減されうると記載されている。その方法は、導電性処理流体と接触しないウエハハンドリング要素での静電荷蓄積の可能性には直接的に対処することがなく、いずれにしても、脱イオン水および２−プロパノールなど比較的非導電性の処理流体の利用を除外している。米国特許第７，３３５，０９０号は、導電性樹脂で形成されステンレス鋼シャフトと関係している保持ピンを有するスピンチャックに関し、シャフトは、金属ラジアル軸受によって支持されている。しかしながら、鋼鉄シャフトの存在は、半導体ウエハが鉄による汚染（避けられることが好ましい）を受けるリスクを生みだす。また、ステンレス鋼シャフトおよび樹脂ピンの間の結合については、明記されておらず、ラジアル軸受による結合は、例えば、軸受の潤滑剤の存在のために、電気接点として信頼性が低くなる可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明者は、ウエハ処理装置内での静電荷の蓄積を制限するための既存の技術が十分ではないことを発見した。例えば、装置の構成要素が、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、または、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）など、比較的非導電性の材料を含む場合、それらの構成要素およびウエハ自体に、静電荷が蓄積する場合がある。脱イオン水または２−プロパノールなど、比較的非導電性の処理流体を利用することも、静電荷の蓄積に寄与しうる。
【０００５】
静電荷の蓄積は、微粒子および空中汚染物質の望ましくない蓄積につながりうる。一部の例では、静電放電が、ウエハまたはその近傍で起こり、ウエハ上の集積回路の構成要素を損傷または破壊しうる。
【０００６】
後に詳述するように、チャックを通る導電路、特に、処理中にウエハを支持するピンアセンブリを通る導電路を提供して、チャックおよびウエハを接地することにより、望ましくない静電荷を低減または基本的に排除できることを発見した。
【０００７】
本発明の方法および装置は、半導体ウエハ用の処理装置での利用に限定されず、他の材料、例えば、光学ディスクおよびＬＣＤディスプレイパネルの製造に用いられるガラスマスタおよびマザーパネルの表面を処理するための装置、ならびに、上述の基板の処理中に処理チャンバの表面を洗浄するための装置にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
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。
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に従って、接地されたチャックを示す部分断面斜視図。
【００１０】
【図２】図１の領域ＩＩの拡大図。
【００１１】
【図３】本発明の一実施形態に従って、ピンアセンブリを示す部分断面拡大斜視図。
【００１２】
【図４】本発明の別の実施形態に従って、ピンアセンブリを示す斜視図。
【００１３】
【図５】図４のピンアセンブリの部分断面斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１において、特に処理流体による処理中にウエハ形状物品を保持するためのチャック（１）が、スピンドル（１０）上に取り付けられる。スピンドル（１０）は、チャック（１）がスピンドル（１０）によって回転されうるように、回転可能であることが好ましい。かかる回転可能なチャック（「スピンチャック」）は、半導体ウエハの枚葉式ウェット処理のために処理チャンバによって囲まれてよい。
【００１５】
この実施形態において、チャック（１）は、略カップ形状のベース本体（４）、円形のカバー（２）、および、ネイブ（６）（ボス）を含むチャック本体を備える。
【００１６】
ベース本体（４）は、ネイブ（６）が据え付けられる中央開口部を備える。ネイブ（６）も中央開口部も備えており、その形状は、スピンドル（１０）と動作可能に係合するよう選択される。図１に示した実施形態において、ネイブ（６）の円錐台形状の中央開口部は、相補的な円錐台形状のスピンドル（１０）に対応する。
【００１７】
カバー（２）は、ベース本体（４）の上面とカバー（２）の下面との間に内部ギャップが提供されるように、その外周の環状リブを介してベース本体（４）の外縁上に据え付けられる。
【００１８】
カバー（２）は、略Ｃ字形の断面を有しており、基本的に連続的な上側部分と環状の下側部分とを備える。カバー（２）の上側部分および下側部分は、内部ガス分配チャンバ（４５）を形成するために、互いに離れている。
【００１９】
カバー（２）の環状の下側部分は、回転ディスク（５）を介してネイブ（６）の一端の周囲領域に機械的に係合する。したがって、チャック（１）がスピンドル（１０）上に据え付けられると、スピンドル（１０）の遠位端は、ネイブ（６）の中央開口部を通ってガス分配チャンバ（４５）内へ伸びる。
【００２０】
スピンドル（１０）は、中空であり、遠位端に複数の半径方向の貫通孔（４２）を備えることが好ましい。したがって、中空のスピンドル（１０）を通して供給される加圧ガスは、これらの貫通孔（４２）を介してガス分配チャンバ（４５）内に方向付けられうる。
【００２１】
カバー（２）は、さらに、ガス分配チャンバからカバー（２）の上面まで伸びる環状に配置された複数の孔（４８）を備える。したがって、ウエハが存在する時に、その処理中にウエハがガスクッション上に浮遊されうるように、中空のスピンドル（１０）、貫通孔（４２）、ガス分配チャンバ（４５）、および、孔（４８）を通して、ガスが供給されてよい。かかるガスは、ベルヌーイの法則に基づいてチャック（１）にウエハを固定するのに役立つよう用いられてもよい。
【００２２】
歯車リム（２２）が、ベース本体（４）の上面およびカバー（２）の下面の間に形成されたギャップ内に収容されている。この歯車リム（２２）は、ネイブ（６）と結合されており、その半径方向外向きに伸びる周囲の歯を介して複数のピンアセンブリ（１８）の各々の歯車（２０）とかみ合う。
【００２３】
図２に例として示すように、各ピンアセンブリ（１８）は、さらに、歯車（２０）から伸びるシャフトを備えており、シャフトは、カバー（２）の穴に回転可能に受け入れられ、シャフトの回転軸に対して偏心して配置されたグリップピン（１９）を有する。各ピンアセンブリ（１８）は、ニードル軸受（１６）および関連するらせんバネ（１５）によってカバーに向かって上向きに付勢されており、らせんバネは各々、ベース本体（４）の外側上方に伸びる周辺エッジ内に形成された凹部内に配置されている。
【００２４】
歯車リム（２２）を用いてピンアセンブリ（１８）のシャフトを回転させることにより、チャック（１）の回転軸からグリップピン（１９）までの半径方向の距離が変化しうる。歯車リムおよびチャック本体を相対的に移動させて、偏心配置されたピンを回転させるメカニズムは、米国特許第４，９０３，７１７号および第５，５１３，６６８号に例として記載されているとおり、周知のものである。グリップピン（１９）は、チャック（１）上に保持されたウエハ形状物品（例えば、半導体ウエハ、図示せず）の側方保持のための留め具として機能する。
【００２５】
ウエハ処理で時々用いられる腐食性の高い化学物質に対して比較的不活性な材料からチャックの構成要素（ウエハ支持ピンなど）を形成することは周知である。かかる材料は、特に、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、および、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。上述のように、これらの非導電材料は、静電荷の望ましくない蓄積を引き起こし、汚染物質の蓄積のリスクまたは静電放電によるウエハ上の集積回路の電子素子への損傷のリスクにつながりうる。
【００２６】
本発明によると、ピンアセンブリ（１８）の内の１または複数は、静電気散逸材料すなわち導電材料（導電性プラスチックなど）から形成される。結果として、静電荷は、導電性のピンアセンブリ（１８）を通して散逸される。
【００２７】
十分な導電性を有する任意の比較的導電性のプラスチック材料を利用できることは明らかである。例えば、適切な導電性プラスチック材料は、ＤＩＮ  ＩＥＣ  ６００９３試験法の下でそれぞれ≦１０6Ω・ｃｍの体積抵抗率および≦１０6Ωの表面抵抗率を示すと報告され商標名ＳＩＭＯＮＡ  ＰＶＤＦ−ＥＬで販売されているものなど、導電性カーボンを包含するポリビニリデンフルオライドを含む。他の比較的導電性のプラスチックは、例えば、商標名Ｆｌｕｏｎ  ＬＭ−ＥＴＦＥ  ＡＨ−３０００で販売されているようなカーボン充填エチレンテトラフルオロエチレン、ならびに、例えば、カーボン繊維シートおよびポリマ層の複合材料を含み、層の方向でそれぞれ約１０-1Ω・ｃｍの体積抵抗率および１０-1Ωの表面抵抗率、層に垂直な方向でそれぞれ１０0Ω・ｃｍの体積抵抗率および１０1Ωの表面抵抗率を示し、商標名ＶＥＳＰＥＬ  ＣＲ−６１１０でＤｕｐｏｎｔ社が販売しているようなカーボン繊維充填パーフルオロアルコキシを含む。
【００２８】
図２に最も良く示されているように、ピンアセンブリ（１８）からチャック（１）を通ってスピンドル（１０）に至る導電路が提供されている。
【００２９】
図２を参照すると、導電性のバネシート（１４）が、らせんバネ（１５）の下に電気接触して配置されている。らせんバネ（１５）およびニードル軸受も、導電材料から形成される。
【００３０】
導電リング（１３）が、バネシート（１４）に（例えば、金属のネジによって）電気的に接続されている。また、１または複数の半径方向に伸びる導電体（１２）が、ベース本体（４）の上面に結合されており、導電リング（１３）に（例えば、金属のネジによって）電気的に接続されている。図２からわかるように、バネシート（１４）、導電リング（１３）、および、半径方向に伸びる導電体（１２）はすべて、ベース本体（４）の上面とカバー（２）の下面との間に形成された内部ギャップ内に配置される。
【００３１】
導電部材（１１）（金属で形成されることが好ましい）が、半径方向に伸びる導電体（１２）からベース本体（４）およびネイブ（６）を通って伸びている。導電部材（１１）は、チャック（１）がスピンドル（１０）上に据え付けられた時に上述のチャック（１）の導電路がスピンドル（これも導電性である）に電気的に接続されるように、金属バネを備えることが好ましい。
【００３２】
このように、チャック（１）は、ピンアセンブリ（１８）、ニードル軸受（１６）、らせんバネ（１５）、バネシート（１４）、導電リング（１３）、半径方向の導電体（１２）、および、導電部材（１１）を通る導電路を提供する。スピンドル（１０）上に据え付けられると、上述の導電路は、導電部材（１１）を介してスピンドル（１０）につながり、スピンドル（１０）は、例えば、関連するツール支持構造またはその他の適切な導電性シンクに電気的に接続するによって電気的に接地されてよい。
【００３３】
ピンアセンブリ（１８）は、さらに、図３に示すように、ピンアセンブリ（１８）の中央穴の中に配置されてその下端まで伸びることで、ニードル軸受と物理的および電気的に接触する導電性のインレイ（１７）（金属で形成されることが好ましい）を備える。インレイ（１７）（埋め込み部材）は、さらに、ニードル軸受（１６）を受けることによってピンアセンブリ（１８）およびニードル軸受（１６）の間の電気的接触をさらに強化するためのニードル軸受シート（１７ｓ）を備える。
【００３４】
別の実施形態において、ピンアセンブリ（２１８）は、図４および図５に示すように提供されてもよい。ピンアセンブリ（２１８）は、歯車（２２０）および導電性インレイ（２１７）を備えており、グリップピン（２１９）が、湾曲して直径の小さくなったくびれ部分を備えることを除けば、基本的に図３に示したものと同様である。明らかに、グリップピン（２１９）は、横方向および垂直方向の支持をウエハに提供することが可能であり、ベルヌーイの法則に基づくガスクッションを提供しないチャックと併用すれば有益である。
【００３５】
従来は、安定した電気的接触を確立するために、動く部品（歯車など）を過度に締め付けることが求められ、摩擦および摩耗を著しく増大させる結果となっていたが、本発明の上述の特徴は、そのような過度の締め付けの必要なしに静電荷を散逸させる電気経路を確立するという未知の驚くべき利点を提供する。
【００３６】
本発明は様々な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、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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【国際調査報告】
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