(57)【要約】  処理すべき円板状基板に重なり得る寸法と形状とを有する第１のプレート（１０）、円板状基板（Ｗ）を０．２から５ｍｍの距離で前記第１のプレートと平行に保持するための保持手段（２２）、前記第１のプレートに対して実質的に直角な回転軸線（Ａ）まわりに円板状基板（Ｗ）を回転させるための回転手段（３７）、処理中に前記第１のプレート（１０）と円板状基板（Ｗ）との間の第１の間隙（１１）内に流体を導くために第１の間隙内に第１の分配用開口（１６）を有する第１の分配用手段（１４）、及び前記第１の分配用開口（１６）の位置を第１の位置（Ｐ１）から第２の位置（Ｐ２）に移動させるための移動手段（３４）であって、前記第１の位置（Ｐ１）の回転軸線（Ａ）までの距離が前記第２の位置（Ｐ２）の回転軸線（Ａ）までの距離より小さい前記移動手段を備えた円板状基板の湿式処理装置が開示される。
2008521227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−処理すべき円板状基板に重なり得る寸法と形状とを有する第１のプレート（１０）
−円板状基板（Ｗ）を０．２から５ｍｍの距離で前記第１のプレートと平行に保持するた
めの保持手段（２２）
−前記第１のプレートに対して実質的に直角な回転軸線（Ａ）まわりに円板状基板（Ｗ）
を回転させるための回転手段（３７）
−処理中に前記第１のプレート（１０）と円板状基板（Ｗ）との間の第１の間隙（１１）
内に流体を導くために第１の間隙内に第１の分配用開口（１６）を有する第１の分配用
手段（１４）
−前記第１の分配用開口（１６）の位置を第１の位置（Ｐ１）から第２の位置（Ｐ２）に
移動させるための移動手段（３４）であって、前記第１の位置（Ｐ１）の回転軸線（Ａ
）までの距離が前記第２の位置（Ｐ２）の回転軸線（Ａ）までの距離より小さい前記移
動手段
を備えた円板状基板の湿式処理用の装置。
【請求項２】
前記第１の分配用開口（１６）は、前記第１の位置（Ｐ１）にあるとき回転軸線を含み、一方、これは前記第２の位置（Ｐ２）においては前記回転軸線（Ａ）を含まない請求項１による装置。
【請求項３】
中に円板状基板を受け入れるために２個のプレートにより室が提供されるように、前記第１のプレート（１０）と実質的に平行な第２のプレート（２０）を更に備える請求項１による装置。
【請求項４】
処理中に、前記第２のプレートと円板状基板との間の第２の間隙内に流体を導くための第２の分配用手段（２４）を更に備える請求項２による装置。
【請求項５】
少なくも前記第１のプレート（１０）に音響的に結合された少なくも１個の振動素子を更に備える請求項２による装置。
【請求項６】
前記第１の保持手段（２２）と前記第２のプレート（２０）とが、回転可能な保持ユニットを形成するために互いに組み合わせられる請求項２による装置。
【請求項７】
−処理すべき円板状基板を０．２から５ｍｍの距離で第１のプレートに平行に置き
−円板状基板（Ｗ）を、前記第１のプレートに対して実質的に直角な回転軸線（Ａ）まわ
りに回転させ
−第１の分配用開口（１６）を通して前記第１の間隙内に第１の流体を差し入れこれによ
り前記第１の間隙を実質的に完全に充たし
−回転軸線（Ａ）に関する前記第１の分配用開口（１６）の位置を第１の位置（Ｐ１）か
ら第２の位置（Ｐ２）に移動させ、ここに前記第１の位置（Ｐ１）の回転軸線（Ａ）ま
での距離が前記第２の位置（Ｐ２）の回転軸線（Ａ）までの距離より小さい
円板状基板の湿式処理方法。
【請求項８】
前記第１の分配用開口（１６）は、前記第１の位置（Ｐ１）にあるとき回転軸線を含み、一方、これは前記第２の位置（Ｐ２）においては前記回転軸線（Ａ）を含まない請求項７による方法。
【請求項９】
前記第１の分配用開口が第１の位置（Ｐ１）にあるときに一つの処理段階が行われ、そして前記第１の分配用開口が第２の位置（Ｐ２）にあるときに別の処理段階が行われる請求項７による方法。
【請求項１０】
前記第１の分配用開口が第１の位置（Ｐ１）にあるときに第１の処理段階が行われ、そして前記第１の分配用開口が第２の位置（Ｐ２）にあるときに後の処理段階が行われる請求項７による方法。
【請求項１１】
円板状基板の処理中、少なくもある時間系列中、円板状基板に超音波エネルギーが適用される請求項７による方法。
【請求項１２】
前記第１の分配用開口（１６）は、超音波エネルギーが基板に適用されるとき、少なくもある時間系列中、回転軸線（Ａ）に関して移動される請求項１１による方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理すべき円板状基板に重なり得る寸法と形状とを有する第１のプレート、円板状基板を前記第１のプレートに対して０．２から５ｍｍの距離で平行に保持するための保持手段、前記第１のプレートと実質的に直角な回転軸線まわりに円板状基板を回転させるための回転手段を備えた円板状基板の湿式処理用の装置に関する。処理の際、前記第１のプレートと円板状基板との間の間隙内に流体を導くための第１の分配用手段が提供される。以下、用語ウェーハが使用される場合は、これは円板状基板を意味する。
【０００２】
かかる装置は、主としてウェーハ表面から粒子を除去し洗浄するために使用されるが、イオン又は有機性の汚染の洗浄にも使用することができる。洗浄段階の後、種々のエッチング及びパッシベーション段階を行うことができる。
【０００３】
特許文献１は、ウェーハが真空回転チャック２５により保持され回転されるウェーハ洗浄装置を開示する。同時に、変換器プレートの中央開口を経て、ウェーハと変換器プレートとの間に清浄用液体が供給されるウェーハ洗浄装置を開示する。
【０００４】
特許文献２は、２個の平行なプレート間に挟まれたウェーハの両面を処理するために超音波振動子を選択的に有する前記２個の平行プレートを備えたウェーハ洗浄装置を開示する。ウェーハは、各プレートの中央開口を通って導かれた液体により作られた液体クッションに浮く。ウェーハはその他のいかなる要素によっても保持されず、従って自由に回転することができる。
【特許文献１】米国特許第４４０１１３１  Ａ１号  明細書
【特許文献２】米国特許第５９７９４７５  Ａ１号  明細書
【特許文献３】米国特許第４９０３７１７号  明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
両装置は、ウェーハの中心が流体入り口を通しての遮蔽のため（使用される場合は）超音波により殆ど撹乱されないためこの部分の洗浄が不十分であること、及び液体がウェーハ表面と平行にウェーハを横切って流れないことの欠点を持つ。ウェーハを横切る流れは、超音波の使用の有無に拘わらずウェーハ表面から解放された粒子を輸送するために有用である。
【０００６】
このため偏心した液体供給について研究がなされてきた。しかし、かかる偏心した液体供給は、乾燥状態の間隙に導入された液体がウェーハ中心部を適切に濡らすことなく又はウェーハの乾燥が放射状でないため問題となり得る欠点を導く。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ウェーハ中心部を濡らすこと及びウェーハ中心部を適切に洗浄することの問題を同時に解決することが本発明の目的である。
【０００８】
本発明のその他の目的は、洗浄の均一性及び洗浄の効率を強化することである。
【０００９】
本発明は、以下を備えた円板状基板の湿式処理用の装置を提供ことにより目的を達成す
る。即ち、
・処理すべき円板状基板に重なることのできる寸法及び形状を有する第１のプレート
・円板状基板を０．２から５ｍｍの範囲のいずれかの距離で前記第１のプレートと平行に保持するための保持手段
・前記第１のプレートと実質的に直角な回転軸線まわりに円板状基板を回転させるための回転手段
・処理の際、前記第１のプレートと円板状基板との間の第１の間隙内に流体を導入するために、第１の間隙内に第１の分配用開口を有する第１の分配手段
・前記第１の分配用開口を第１の位置から第２の位置に移動させるための移動手段であって、前記第１の位置の回転軸線までの距離が前記第２の位置の回転軸線までの距離より小さい前記移動手段。
【００１０】
プレートは、プレートとして作用する平面を有する適宜の種類の物体形状を有することができる。かかる物体は、円錐体、円錐台、円筒体、円形板または同様なものとすることができる。プレートは、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（ＴＭ））、被覆された表面を有する金属、或いは使用される処理用流体に対して不活性な又は適切な被覆を有するその他の適宜な材料より作ることができる。
【００１１】
分配用開口は、１個の分配ノズル、或いは平行又は同軸に配列し得る複数の分配ノズルを備えることができる。
【００１２】
前記第１の分配用開口が前記第１の位置にあるときは回転軸線を含み、一方、前記第２の位置にあるときは回転軸線を含まないならば有利である。
【００１３】
本発明は、１個の同じ装置内で、液体を、処理中の円板状基板の回転運動の中心又は中心から外れた所のいずれにも選択的に導ことができる利点をもたらす。例えば、一方では、液体が分配用開口のようないかなる要素によっても撹乱されることなく円板状基板の中央区域を横切って流れるときは円板状基板の洗浄に都合よい。他方では、その後、円板状基板の回転中心に乾燥用の気体を導くことにより円板状基板を乾燥させることについて有用である。
【００１４】
前記移動手段は、好ましくは、前記分配用開口から回転軸線までの距離を、０から１ｍｍの範囲のｄ１から、３から２０ｍｍの範囲のｄ２に変えるためのものである。かかる移動手段は、ベルト式駆動装置、歯車式駆動装置、空気圧シリンダー又はボールスピンドルのような駆動要素を備える。移動手段は、前記第１のプレートを移動させることができ、或いは回転可能な保持手段、即ち、回転軸線を移動させることができる。
【００１５】
別の実施例による装置は、前記第１のプレートと実質的に平行な第２のプレートを更に備え、この２個のプレートにより、処理すべき円板状基板を内部に受け入れる室を形成することができる。
【００１６】
装置は、処理中に、前記第２のプレートと円板状基板との間の第２の間隙内に流体を導くために第２の分配用手段を更に備えることが有利である。かかる流体は、気体又は液体とすることができる。第２の分配用手段及び第２の間隙の寸法は、第２の分配用手段が、液体の給送時に、第２の間隙をかかる液体で完全に充たすことができるように仕様が決められる。
【００１７】
更に、装置は、少なくも前記第１のプレートに音響的に結合された少なくも１個の振動素子を備えることができる。この少なくも１個の振動素子は、圧電式変換器とすることがえきる。かかる圧電式変換器は、典型的に石英、ステンレス鋼、アルミニウム、ガラス又
はグラファイト、ＳｉＣ又はＢＮより作られた妥当な共振器に接合されるべきである。共振器に変換器を接合するために、ガラス又は石英のような強固な媒体が使用される。プレートの材料が強固な材料でない場合は、共振器は、水のような中間媒体を通してプレートと結合させることができる。
【００１８】
前記保持手段及び前記第２のプレートは、回転可能な保持用ユニット（旋回チャック）を形成するように互いに結合されることが有利である。
【００１９】
本発明の第２の態様は、以下を含んだ円板状基板の湿式処理の方法である。
・処理すべき円板状基板を、０．２から５ｍｍ間での範囲内のいずれかの距離で第１のプレートと平行に置き
・円板状基板を、前記第１のプレートと実質的に直角な回転軸線まわりで回転させ
・第１の分配用開口を経て前記第１の間隙内に第１の液体を入れこれにより前記第１の間隙を実質的に完全に充たし
・回転軸線に関する前記第１の分配用開口の位置を、第１の位置から第２の位置に移動する。ここに、前記第１の位置の回転軸線までの距離は前記第２の位置の回転軸線までの距離より小さい。
【００２０】
前記第１の分配用開口は第１の位置にあるときは回転軸線を含み、一方、これが前記第２の位置にあるときは回転軸線を含まないことが具合よい。第１の位置は、第１の間隙内への液体の充填、円板状基板のリンス及び乾燥のために使用することができる。第２の位置は、例えば超音波処理中に洗浄用液体を適用するときに使用することができる。
【００２１】
前記第１の分配用開口が第１の位置にあるときに一つの処理段階が行われ、そして前記分配用開口が第２の位置にあるときに別の処理段階が行われるならば有利である。
【００２２】
前記第１の分配用開口が第１の位置にあるときに第１の処理段階が行われ、そして前記第１の分配用開口が第２に位置にあるときに次の処理段階が行われることが具合よい。
【００２３】
本方法の一実施例においては、円板状基板の処理中の、少なくもある時間系列で、円板状基板に超音波エネルギーが適用される。
【００２４】
好ましくは、超音波エネルギーの適用中の少なくもある時間部分において、第１の分配用開口が回転軸線からずらされる。これは、分配用開口が回転軸線を含まないことを意味する。
【００２５】
均一化の目的で、基板に超音波を適用するときに少なくもある時間系列中、回転軸線に関する前記第１の分配用開口の位置を移動させることが有用である。
【００２６】
これは、与えられた周波数（移動周波数）で周期的に行うことができる。かかる周波数が使用される回転周波数の整数倍でないこと、或いは移動周波数が回転周波数より少なくも５倍小さく（例えば、回転周波数＝６０ｍｉｎ−１；移動周波数＝７ｍｉｎ−１）選ばれることが好ましい。
【００２７】
本発明の更なる詳細は以下の図面及びこれを参照した詳細な説明より明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明の一実施例による装置１の略図である。
【００２９】
ウェーハＷを保持するための旋回チャック２５が、これの下方にウェーハＷを保持するために吊り下げられた状態で取り付けられる。旋回チャック２５はウェーハＷをウェーハの縁で確実に保持するための握持ピン２２を備える。握持ピンは、ウェーハＷを握持し解放するために、偏心して動かし又は傾けることができる。握持ピンを動かすための機構（図示せず）は、特許文献３に明らかにされた機構と同様とすることができる。旋回チャック２５は、ウェーハの処理及び輸送中ウェーハと平行な平面２０ｓのあるチャック板２０を更に備える。平面２０ｓは、流体ノズルを受け入れるためにその中心に分配用開口２６を持つ。旋回チャック２５は、同軸の中空軸により中空軸モーター３７に取り付けられる。旋回チャック２５の回転中心である軸及び旋回チャック２５の回転軸線Ａは、平面２０に対して直角である。中空軸内に同軸にチューブ２４が取り付けられる。このチューブは、平面２０ｓに、その中心の分配用開口において溶接される。チューブは異なる流体（例えば液体及び／又は気体）のパイプ用のハウジングとして作用し、又は流体パイプ自体として作用することができる。チューブ２４を配管システムに連結するために回転ユニオン（図示せず）が使用される。
【００３０】
下方プレート１０が、旋回チャック２５の下方に配列される。下方プレート１０は、旋回チャック２５と向かい合った平面１０ｓを有し、かつ旋回チャック２５の平面２０ｓと実質的に平行である。言い換えると、平行面１０ｓと２０ｓとは、周囲が環境に対して開かれた室を形成する。２個の平面間の空間は処理すべきウェーハのために提供される。ウェーハは、平面１０ｓと２０ｓとの間に挟まれるであろう。下方プレート１０の丸穴１４が、平面１０ｓに置かれた中央分配用開口１６内に開口する。丸穴１４は、異なる流体（例えば液体及び／又は気体）のパイプ用のハウジングとして作用し、又は流体パイプ自体として作用することができる。複数の超音波変換器が下方平面１０に接着され、このプレートは共鳴プレートとして作用する。超音波エネルギーは、変換器から下方プレート１０を経て媒体に伝達され更にウェーハ表面に伝達される。
【００３１】
下方プレート１０が平面１０ｓと実質的に平行に動き得るように下方プレート１０の軸受が配列される。かかる運動は、線形運動又は回転軸線Ａに関して偏心にされた中心まわりの回転運動とすることができる（図３及び４を参照し更に説明される）。（矢印Ｈにより示される）この運動の目的は、分配用開口１６を、軸線Ａが分配用開口１６を通る第１の位置Ｐ１から、分配用開口が回転軸線Ａから外れた第２の位置Ｐ２（図２）に移動させることである。この運動は、直線運動用原動機３４（例えば空気圧シリンダー）により行われる。
【００３２】
下方プレート１０はフレーム部材３０及び３６を介して旋回チャック２５に連結される。ウェーハＷと下方プレート１０との間の距離を変更するために、昇降用原動機３４が旋回チャック２５を持ち上げる。
【００３３】
下方プレート１０は、周囲方向が環状の液体コレクター（図示せず）により囲まれる。コレクターは、それぞれカップ、ボウル又は跳ねよけと呼ぶこともできる。下方プレート１０は、Ｏリングシール（図示せず）により液体コレクターに対して封鎖され、或いは下方プレート１０は液体コレクターの部分であり又はこれに溶接される。液体コレクターは、湿式処理中にウェーハに当てられそして環状ダウトの底部近くの開口を通って排出される液体を集めるために環状のダクトを備える。液体コレクターは、更に、周囲の気体及び湿式処理より誘導されるミストを受け入れるために、環状ダクトの内側上方に向けられた環状の気体吸引ノズルを備える。液体コレクター１０の上方部分の内径は旋回チャック２５の外形より大きく、このため第１のプレートを、０．２から５．０ｍｍの周囲間隙を残して液体コレクター内に差し込むことができる。この間隙は、処理中にウェーハを周囲に対して密閉するに十分に小さく、かつ旋回チャック２５の回転中における旋回チャック２５と液体コレクターとの間の摩擦を避けるに十分な大きさとすべきである。更に、液体コレクターは、旋回チャック２５との衝突なしの水平移動Ｈを許すべきである。
【００３４】
続いて、図１及び２に示された上述の装置を参照し本発明の一実施例による洗浄方法の続きが説明される。
【００３５】
半導体ウェーハはＩＣの製造中に洗浄しなければならない。
【００３６】
装置は、旋回チャック２５と下方プレートとの間の間隙を２０ｍｍの距離とするように開くために下方プレート１０から旋回チャック２５を持ち上げる（Ｖ）ことにより開かれる。握持ピン２２が開かれ、そしてウェーハが装置内に入れられる。その後、ウェーハを確実に保持するために握持ピン２２が閉じられ、そしてウェーハＷを下方プレート１０に密に接近させるように旋回チャック２５が下げられる。集積回路のあるウェーハのデバイス側が下方プレート１０に面する。下方プレートに面するウェーハ表面から下方プレートの上面１０ｓまでの距離は１ｍｍに選定されることが好ましい。下方プレート１０は、下方プレートの分配用開口１６が旋回チャック２５の回転軸線Ａを受け入れるような位置にある。換言すれば、下方プレート１０の分配用開口１６は、実質的に旋回チャック２５の回転運動に関する中心にある。分配用開口１６を通して入れられた洗浄用流体（例えば、ＳＣ２、水、過酸化水素、塩化水素酸の混合物）が下方の間隙１１を完全に充たし、これによりウェーハの下面及び下方プレート１０の表面１０ｓを濡らす。同時に、ウェーハと旋回チャック２５のプレート２０との間の上方間隙２１は分配用開口２６を通して充たされる。
【００３７】
間隙１１、２１の両者が充たされると、下方プレート１０が水平方向に１５ｍｍ移動され（Ｈ）、分配用開口１６の中心が位置Ｐ２に動かされる（図２）。その後、変換器１８が起動され（１５００ｋＨｚ）、旋回チャック２５が２０ｒｐｍの回転速度で回転される。この間、分配用開口１６及び２６を通る液体の体積流量は、毎分０．１リットルの一定値に保たれる。下方間隙１１と上方間隙２１とを通って流れる液体は、一緒に液体コレクターに流れ込み、そして排出され又は再循環される。
【００３８】
分配用開口１６が回転中心Ｐ１から外されると、中心が共鳴器プレート１０により覆われるため、超音波エネルギーがウェーハの中央に均一に伝達される。
【００３９】
超音波洗浄段階の後（超音波変換器の作動が止められた後）、回転軸線が再び分配用開口１６を通る（位置Ｐ１）ように下方プレート１０が戻される。その後、ウェーハの両側の洗浄液が気体又は液体により排出される。気体が使用される場合は、これは、例えば窒素、２−プロパノール蒸気、水蒸気又はこれらの混合物とすることができる。窒素と２−プロパノール蒸気との混合物が好ましい。気体による洗浄液の排出は、洗浄液をいかなる有意の損失もなしに再循環できる利点をもたらす。その後、ウェーハの両面が脱イオン水（ＤＩウオーター）でリンスされる。
【００４０】
洗浄液を（ＤＩウオーターのような）リンス液により直接置換した場合は、洗浄液とリンス液との混合物である中間液は再循環できず、これを排出しなければならない。
【００４１】
洗浄液がリンス液により又は気体のいずれにより排出された場合でも、リンス液は乾燥用気体（例えば、乾燥空気、窒素、２−プロパノール蒸気、又はこれらの混合物）により置換される。旋回チャック２５は、乾燥効率を更に高めるために、乾燥用気体の適用中、これを１００ｒｐｍまで加速することができる。
【００４２】
乾燥後、装置１が再び開かれ、ウェーハが旋回チャック２５から取り出される。
【００４３】
図３及び４は、前記分配用開口１６の位置を、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動させるための別の機構の下側から見た略図を示す。
【００４４】
下方プレート１０は円形であり、周囲のコレクターにより偏心回転可能に取り付けられ、かつ前記コレクターに対して封鎖される。分配用開口１６は下方プレート１０の中心Ｃに対しては偏心しているが軸線Ａまわりに回転する旋回チャックの回転中心に位置決めされる。Ｗはウェーハを示す。下方プレート１０がその回転中心まわりで角度αだけ回転されると、分配用開口１６が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に動く。この回転は、空気圧シリンダー３４により駆動される。Ｐ１からＰ２までの距離は、角度α及び下方プレート１０の回転中心までのＰ１のずれｒに依存し式１に従う。
（式１）    ｄ＝２ｒ  ｓｉｎα／２
もし、ｒが１５ｍｍであり、αが５０゜であるならば、ｄは約１３ｍｍであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】分配用開口の位置が第１の位置にあるときの本発明の一実施例による装置１の略図である。
【図２】分配用開口の位置が第２の位置にあるときの図１の装置の略図である。
【図３−４】分配用開口の位置を第１の位置から第２の位置に移動させるための別の機構の下側から見た略図である。
【図１】
2008521227.tif 000003
【図２】
2008521227.tif 000004
【図３】
2008521227.tif 000005
【図４】
2008521227.tif 000006
【国際調査報告】
2008521227.tif 000007
2008521227.tif 000008
2008521227.tif 000009