JP4189125B2 - マイクロエレクトロニックワークピースを処理するための微細環境リアクタ - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
産業は、例えば、ウェーハからの集積回路の製品などのマイクロエレクトロニック回路および部品を製造するために用いられるプロセスを、常に、改善しようと努力している。こうした改善は、色々な形態を有するが、一般に、所望の目標として１またはそれ以上の目的を有する。これら数多くの改良されたプロセスの目的は、１）所望の集積回路を形成するために、ウェーハを処理するのに必要な時間を減らし、２）例えば、処理中にウェーハが汚染する可能性を減らすことによって、ウェーハ当たりの有用な集積回路の生産量を増加させる、３）ウェーハから所望の集積回路に形成するために必要な工程数を減らし、および４）例えば、処理に必要な化学物質に関するコストを減らすことによって、ウェーハを所望の集積回路に処理するコストを減少させることを含んでいる。
【０００２】
ウェーハを処理する際、ウェーハの１またはそれ以上の側面に、液体、蒸気またはガス形態のいずれかの流体をさらすことがしばしば必要である。このような流体を用いて、例えば、ウェーハ表面をエッチングし、ウェーハ表面を洗浄し、ウェーハ表面を乾燥する、ウェーハ表面を被膜で保護し、またはウェーハ表面上にフィルムを積層する。例えば、これらの温度、分子組成、投入量等の処理流体の物理的パラメータを制御することは、しばしば、処理操作の成功のために非常に重要である。こうして、ウェーハの表面に対して、このような流体の導入は、制御された環境中で行われる。通常、リアクタとして広く知られたものの中で、このようなウェーハ処理は行われる。
【０００３】
いろいろなリアクタ構造および構成は、広く知られており、産業に使用されている。このようなリアクタの１つはセミトール（Semitool）社によって使用され、そのエクイノックス（Equinox）ブランドの処理ツールに用いられている。一般的に言えば、このリアクタは、カップアセンブリからなり、このカップアセンブリは、特に、ウェーハ処理工程用に使用される処理流体と化学的に反応しない材料から形成される固定カップを有する。このカップ内には、複数のノズルまたは流体をカップ内に導入するための他の手段が備えられている。固定カップは開いた上部を有する。ウェーハを支持する回転ヘッドアセンブリを用いて、カップの上部を封止して、処理チャンバを形成し、ここにウェーハを処理のために収納する。ウェーハを処理チャンバへと導入するだけでなく、回転ヘッドアセンブリを用いて、ウェーハ表面上に処理流体を導入する間、ウェーハを回転したり、または処理後に、処理流体を除去することができる。
【０００４】
処理の間、ロボット装置を用いて、ウェーハを回転ヘッドアセンブリに配置し、このロボット装置は、数多くの処理リアクタが存在する実質的にクリーンな環境中で操作する。ロボット装置は、処理されるウェーハ側面が上向くように、露出した状態のウェーハを回転ヘッドアセンブリに配置する。回転ヘッドアセンブリはウェーハを裏返し、処理用のカップと係合させて封止する。ウェーハが処理されると、ウェーハの処理された側面が下向くように配置される。
【０００５】
上述のリアクタ構造および構成は、集積回路の製造に用いられる数多くの流体処理工程にとってきわめて有用である。しかし、本発明者は、将来の集積回路製造処理に対する需要は、究極的には、リアクタのさらなる制御性と経済性を求めると認識している。こうして、処理およびリアクタ設計に対する実質的に新しいアプローチは、マイクロエレクトロニクス製造に関連して現在用いられている流体処理のより高い制御性を提供し、さらに、より進歩的で改良された処理の方法および実施を提供する。加えて、このリアクタは、いくつかの好適な機械的特長を有し、リアクタをロボットウェーハ搬送装置とともに使用できるようにし、リアクタを異なった処理用に容易に再設計できるようにし、およびリアクタの処理チャンバを容易に除去および提供できる。
【０００６】
ワークピースを微細環境中で処理するための装置について説明する。ワークピースは、少なくとも基板からなり、さらに、例えば、１またはそれ以上の金属被膜層などの、基板上に形成された材料または製造された構成要素の層を含んでいてもよい物品として形成される。この装置は、回転モータおよびワークピースハウジングを包含する。ワークピースハウジングは、回転モータによって回転するように接続されている。ワークピースハウジングは、さらに実質的に閉じた処理チャンバを内部に形成し、ここで、１またはそれ以上の処理流体は、ハウジングの回転中に生じた遠心加速度によって、ワークピースの少なくとも一方の面全体に分配される。またこの装置および装置を用いた処理に対するさまざまな改善点について説明する。
【０００７】
（発明の詳細な説明）
図１は、本発明の教示により構成されたリアクタ（一般に１０で示す）の一実施態様の断面図である。図１のリアクタ１０の実施態様は、一般にロータ部分１５およびマイクロエレクトロニックワークピースハウジング２０からなる。ロータ部分１５は、ロータ部分１５から下方向に延びてワークピースハウジング２０と係合する複数の支持部材２５を包含する。支持部材２５はぞれぞれ溝３０を包含し、これはワークピースハウジング２０の周囲領域について延びた放射状に延びたフランジ３５と係合するように設計されている。ロータ部分１５はさらに、ハブ部分４５を、中心軸４７について、回転させるように配置された回転モータセンブリを包含し、このハブ部分は支持部材２５を包含する。したがって、ワークピースハウジング２０は、支持部材２５がフランジ３５と係合しているとき、ハブ部分４５とともに回転するよう固定されている。また、ワークピースハウジング２０を固定するために、他の構造のロータ部分１５および係合機構を用いてもよい。
【０００８】
図１の実施態様のワークピースハウジング２０は、実質的に閉じた処理チャンバ５０を形成する。好ましくは、実質的に閉じた処理チャンバ５０は、マイクロエレクトロニックワークピース５５の一般的な形状に形成され、ワークピースの表面に密接に適合する。図１の特定の構造は、内側チャンバ面６５を有する上側チャンバ部材６０を有する。上側チャンバ部材６０は、内側チャンバ面６５内の、中心に配置された流体注入口７０を有する。また、この特定の構造は、内側チャンバ面８０を有する下側チャンバ部材７５を包含する。下側チャンバ部材７５は、内側チャンバ面８０内の、中心に配置された流体注入口８５を有する。上側チャンバ部材６０と下側チャンバ部材７５は互いに係合して、処理チャンバ５０を形成している。上側チャンバ部材６０は、内側チャンバ面６５から下向きに突き出した側壁９０を有している。１またはそれ以上の排出口１００は、側壁９０を介して処理チャンバ５０の周囲領域に配置されて、ハウジング２０を軸４７の周りに回転させたときに生じる中心に向かう加速を通じて、チャンバ５０内の流体が側壁９０から出ることを可能にしている。
【０００９】
例示した実施態様では、マイクロエレクトロニックワークピース５５は、上側と下側の平坦な表面を有する略円盤状のウェーハである。こうして、処理チャンバ５０は、一般に、平面図では円形で、内側チャンバ面６５および８０は、一般に、平坦で、ワークピース５５の上側および下側表面に対して平行である。内側チャンバ面６５と８０の間隔、およびワークピース５５の上側および下側の平坦な表面間の間隔は、一般に、きわめて小さい。好適には、このような間隔を極力抑え、隙間領域を流れる処理流体の物理特性を実質的に制御できるようにする。
【００１０】
ウェーハ５５は、内側チャンバ面８０から、内側チャンバ面８０から延びた複数の離間部材１０５によって離間される。好ましくは、さらなる１組の離間部材１１０が内側チャンバ面６５から延び、離間部材１０５と位置合わせして、その間にウェーハ５５を保持する。
【００１１】
流体注入口７０および８５は、連通通路を備え、ここを介して、１またはそれ以上の処理流体がチャンバ５０内に入り、ウェーハ表面を処理する。例示した実施態様では、処理流体は、注入口７０の近くに配置された流体排出口ノズル１２０を有する流体供給チューブ１１５を介して、ウェーハ５５の上方から注入口７０へ搬送される。流体供給チューブ１１５は、ロータ部分１５を通って中心に延びており、好ましくは、回転軸４７と中心を共有する。同様に、処理流体は、流体供給チューブ１２５を介して、ウェーハ５５の下方から注入口へ搬送される。流体供給チューブ１２５は、注入口８５の近くに配置されたノズル１３０で終結している。ノズル１２０および１３０は、それぞれの注入口から離れた位置で終結しているが、チューブ１１５および１２５を間隔が存在しないように延ばしてもよいことは理解できるであろう。むしろ、ノズル１２０および１３０、またはチューブ１１５および１２５は、それぞれ上側および下側チャンバ部材６０および７５を注入口７０および８５の領域において、接触して封止する回転封止部材を有していてもよい。このような場合には、あらゆる動作部品の磨耗から生じるいかなる汚染をも最小化するように、回転ジョイントの設計には注意を払う必要がある。
【００１２】
処理中、１またはそれ以上の処理流体は、独立してまたは同時に、流体供給チューブ１１５および１２５および注入口７０および８５を通じてチャンバ５０中のワークピース５５の表面に接するように供給される。好ましくは、ハウジング２０を、処理中にロータ部分１５によって軸４７の周りに回転させて、ワークピース５５の表面全体において、求心加速度の作用を通じて、任意の流体の連続した流れをチャンバ５０内に形成する。こうして、注入口７０および８５に入った処理流体は、半径方向外側にワークピース５５の中心からワークピース５５の外側周囲にワークピース表面全体に搬送される。ワークピース５５の外側周囲で、すべての使用済の処理流体は、排出口１００を通じて中心に向かう加速の結果チャンバ５０を出るように導かれる。使用済の処理流体は、ワークピースハウジング２０の下方にあって、かつ／またはワークピースハウジング２０の周囲に配置されたカップレシーバの中に集めてもよい。他の実施態様において以下説明するように、ワークピースハウジング２０の周囲領域は、注入口８５を通じて供給される処理流体から、注入口７０を通じて提供される処理流体を、効率よく分離するように構成することにより、異なった処理流体を用いて、ウェーハ５５の反対表面を処理することがてきる。このような構成では、処理流体を廃棄、または再循環するために、ハウジング２０の周囲領域において、別々に回収されるようにしてもよい。
【００１３】
図１の実施態様では、ワークピースハウジング２０は、ワークピース５５をいろいろな処理ステーションおよび／またはツールの間で搬送するために用いられる単一ウェーハポッドを備えていてもよい。処理ステーションおよび／またはツールの間において、ハウジング２０がクリーンルーム環境内で搬送される場合、ハウジング２０の種々の開口部を封止する必要はない。しかし、このような搬送を、ウェーハ汚染物質が存在する環境内で行う場合、さまざまなハウジング開口部を封止する必要がある。例えば、注入口７０および８５は、それぞれその内部に配置されたスリットを有するポリマダイヤフラムを備えてもよい。このような例では、流体供給チューブ１１５および１２５の端部は、トラッカ（tracor）構造中でそれぞれ終結してもよく、これは各ダイヤフラムのスリットを通って延び、チャンバ５０中に処理流体を導入するために使用してもよい。このようなトラッカ／スリットダイヤフラム構造は医療産業の静脈供給装置に使用される。ダイヤフラムに使用されるポリマ材料を選択する際、これを通じて導入される特定の処理流体を考慮に入れる必要がある。同様に、ハウジング２０がクリーンルーム環境中にある場合には、トラッカ構造がダイヤフラム中に挿入されるように、排出口１００が封止されていもよい。
【００１４】
また、排出口１００は、処理チャンバからの流体がそこを通って出る用に構成することができるが、その一方、流体がハウジング２０の外からチャンバ５０中へ侵入できないように構成することもできる。例えば、流体フロー開口部がチャンバ５０の内径が、ハウジング２０の外側における開口部の直径より大きい直径を有するノズルとして、開口部１００を構成することによって、この効果を実現することができる。さらなる構造では、回転バルブ部材を複数の排出口１００と関連付けて使用してもよい。排出口１００の位置に対応する開口部を有するリングなどのバルブ部材を、開口部１００の近くに配置し、搬送中に排出口１００で封止するように回転させてもよい。バルブ部材を、排出口１００が処理中に開いている位置に回転させる。窒素などの不活性ガスを、ハウジングが次のツールまたは処理ステーションへ搬送される直前に、チャンバ５０内に供給チューブ１１５および１２５を通じて注入できる。また、排出口１００、および注入口７０、８５を封止するためのいろいろな他の機構を用いてもよい。
【００１５】
図２は、リアクタが固定された処理ステーションに配置され、開閉してワークピースの出し入れを容易にした、別のリアクタ構造を示す斜視図である。一般に、符号２００で示すリアクタは、分離可能な上側および下側チャンバ部材２０５および２１０からなる。先の実施態様のように、上側チャンバ部材２０５は中心に配置された注入口２２０を有する略平坦なチャンバ面２１５を有する。図２には示さないが、下側チャンバ部材２１０は、同様に略平坦な内側チャンバ面２２５を有し、そこを通過して配置された中央注入口２３０を有する。上側チャンバ部材２０５は、下向きに延びた側壁２３５を有し、例えば、封止ポリマ材料から形成されてもよく、または部材２０５の他の部分と一体式に形成されてもよい。
【００１６】
上側および下側チャンバ部材２０５および２１０は、その間にワークピースを受容できるように、互いに分離できる。これらの間に配置されたワークピースとともに、上側および下側チャンバ部材２０５および２１０は互いに向かって移動し、平坦な内側チャンバ面２１５および２２５から離れた所定位置に、ワークピースを支持するチャンバを形成する。図２ないし図８Ｂに開示されたリアクタの実施態様では、上側および下側チャンバ部材を接合してチャンバを形成する場合、半導体ウェーハなどのワークピースを、複数の支持部材２４０と対応する離間部材２５５の間の所定位置で保持する（図７Ｂ参照）。上側および下側チャンバ部材が互いに対して接近したり離れたりする軸方向の動作を、複数のファスナ３０７によって容易にしており、この構造はさらに詳細に以下に記載する。好ましくは、複数のファスナ３０７により、上側および下側チャンバは、図７Ａに例示するように閉じた位置に付勢される。
【００１７】
開示する実施態様では、複数のウェーハ支持部材２４０は、上側チャンバ部材２０５の周囲領域の周りに、側壁２３５の半径方向外側にある位置において、延びている。好ましくは、ウェーハ支持部材２４０は、各軸２４５に沿って直線的に動作するように配置されて、上側および下側チャンバ部材が閉じた位置にあるときに（図７Ａ参照）、支持部材２４０がウェーハを離間部材２５５に対して保持できるようにし、上側および下側チャンバ部材が離れているときに（図８Ａ参照）、支持部材２４０がウェーハをこのような保持動作から開放できるようにしている。各支持部材２４０は、上側チャンバ部材２０５の半径方向中心に向かって延びた支持アーム２５０を有する。各アーム２５０の端部は、内側チャンバ面２１５から延びた対応する離間部材２５５に重なる。好ましくは、離間部材２５５は、各々、支持アーム２５０の端部近くで終結する頂点を有するコーン形状を有する。ノッチ２９５は、下側チャンバ部材２１０の周囲領域に配置され、ウェーハ支持部材２４０の丸い下側部分と係合する。下側チャンバ部材２１０が上向きに力が加えられて、閉じた位置になるとき、ノッチ２９５は、支持部材２４０の端部３００と係合し、これらを上向きに作用して、ウェーハ５５を支持材２４０のアーム２５０と対応する離間部材２５５の間に固定する。この閉じた状態を図５に例示する。閉じた位置では、ノッチ２９５および上側チャンバ部材の対応するノッチ２９６（図２参照）は、複数の排出口をリアクタ２００の周囲領域に備えている。各支持部材２４０のアーム２５０の半径方向の位置合わせは、各支持部材の上側部分を介して配置された横溝３０９を通って延びた一組のピン３０８によって保持されている。
【００１８】
上側および下側チャンバ部材が、互いに向かって移動し、互いから離れて移動することを可能にするファスナ３０７の構造を図２、図６、および図７Ｂに例示する。図示するように、下側チャンバ部材２１０は、複数の中空シリンダ２７０を有し、中空シリンダは、下側チャンバ部材に固定され、上側チャンバ部材２０５の周囲領域の対応する穴２７５通過して上方向に延びて、各ファスナ３０７の下側部分を形成する。ロッド２８０は、シリンダ２７０の中空内に延び、固定されて、各ファスナ３０７の上側部分を形成する。同時に、ロッド２８０およびシリンダ２７０は、ファスナ３０７を形成し、これにより、上側および下側チャンバ部材２０５および２１０の間において、つまり開いた位置と閉じた位置の間において、軸２８３に沿った相対的に直線的に移動を可能とする。２つのフランジ２８５および２９０は、各ロッド２８０の上側部分に配置される。フランジ２８５は、開いた位置において、上側および下側チャンバ部材２０５および２１０間の過剰な分離を制限する停止部材として機能する。フランジ２９０は、ばねなどの付勢部材（図６参照）が、上側および下側チャンバ部材２０５および２１０を閉じた位置となるように、力を加えるための表面を有している。
【００１９】
図６を参照すると、ばね３０３等は、各対応するファスナ３０７の周りに延びた円形状の溝３０５内に配置される第１の端部を有する。各ばねの第２の端部は、圧縮された状態において、各ファスナ３０７のフランジ２９０と係合するように配置され、これにより、ばねは、ファスナ３０７および下側チャンバ部材２１０を上方向へ移動させて、上側チャンバ部材２０５と係合させる力を与える。
【００２０】
リアクタ２００は、ワークピースの処理中、中心軸の周りに回転するように設計されている。そのために、中心に配置されたシャフト２６０が上側チャンバ部材２０５の上側部分から延びている。図７Ａないし図８Ｂを用いて、以下さらに詳述するように、シャフト２６０は、リアクタ２００を回転駆動させるための回転駆動モータと係合するように接続されている。シャフト２６０は、中心に配置された流体通路（図４参照）を有するように構成され、これを通じて処理流体を注入口２２０へ提供することができる。択一的には、別々の流体注入チューブ等のための導管として、この中心の通路を機能させることもできる。
【００２１】
図３および図４に例示するように、複数の任意の流出通路３１２が上側チャンバ部材２０５の中心部分から放射状に延びている。シャフト２６０は、処理チャンバ３１０の上側部分と流出通路３１２間の流体連通させる注入ノッチ３２０を有する広がった端部３１５で終結する。シャフト２６０の広がった端部３１５は上側チャンバ部材２０５に、例えば、取り付けプレート３２５に固定される。一方、取り付けプレート３２５は、上側チャンバ部材２０５に複数のファスナ３３０を用いて固定される（図５）。流出通路３１２は、チャンバ３１０への流体フローがチャンバの周囲の排出口からの流体フローを超えるときに、処理流体がチャンバ３１０から出ることを可能にしている。
【００２２】
図７Ａおよび図７Ｂは、回転駆動アセンブリ（一般に、４００で示す。）に接続された、閉じた状態におけるリアクタ２００を示す断面図であり、一方、図８Ａおよび８Ｂは、開いた状態におけるリアクタ２００を示す同様の断面図である。図示するように、シャフト２６０は、回転駆動アセンブリ４００へと上向きに延びている。シャフト２６０は、回転駆動モータセンブリ４１０を形成するために、ステータ４０５と協働する必要のある部品を備えている。
【００２３】
図１の実施態様のように、上側および下側チャンバ部材２０５および２１０は、接合して、実質的に閉じた処理チャンバ３１０を形成する。好ましい実施態様では、処理チャンバ３１０は、ワークピース５５の形状に実質的に適合している。好ましくは、ウェーハ５５は、その上側および下側面が内側チャンバ面２１５および２２５から離れた位置にあって、チャンバ３１０内に配置される。上述のように、リアクタ２００が図７Ａおよび図７Ｂの閉じた位置にあるときに、その間にウェーハ５５の周囲エッジを保持する支持部材２４０および離間部材２５５によって、ウェーハ５５は容易に支持される。
【００２４】
図７Ａおよび７Ｂの閉じた状態において、ウェーハ５５が処理される。処理チャンバ３１０内に固定されたウェーハに関して、処理流体がシャフト２６０の通路４１５および注入口２２０を通じてチャンバ３１０の内側へと供給される。同様に、処理流体は、チャンバ３１０へ、注入口２３０を通じた流体フローを導く処理供給チューブ１２５を通じても供給される。リアクタ２００が回転駆動モータアセンブリ４１０により回転すると、注入口２２０および２３０を通じて供給されたすべての処理流体が、ウェーハ５５の表面全体を、中心に向かう加速により生じた力によって移動する。使用済の処理流体は、ノッチ２９５および２９６によって形成されたリアクタ２００の周囲領域における排出口から処理チャンバ３１０を出る。支持部材２４０が生じた流体フローを著しく阻害するように構成されていないので、このような排出口がある。択一的には、さらなる排出口を周囲領域に備えてもよい。
【００２５】
処理が完了すると、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、リアクタ２００を開けて、ウェーハにアクセスすることができる。処理後、作動装置４２５を用いて、作動リング４３０を下方向に、ファスナ３０７の上側部分と係合するまで移動させる。ファスナ３０７をばね３０３の付勢に対して移動させて、下側チャンバ部材２１０を降下し、上側チャンバ部材２０５から離す。下側チャンバ部材２１０が降下すると、支持部材２４０は重力の影響に従い、または付勢部材の影響に対して下側チャンバ部材を支える。これと同時に、平行してウェーハ５５を降下させる。低い位置で、リアクタチャンバ３１０を開くことにより、ウェーハ５５を取り出すために露出し、および／または新しいウェーハをリアクタ２００に挿入することを可能にする。このような出し入れは手動または自動のロボットのいずれでも行うことができる。
【００２６】
上述の構成は、リアクタ２００は、例えば、ロボット搬送機構等により、自動的にワークピースの積み下ろしに際して、非常に適したものである。図７Ａおよび図８Ａを比較すると明らかなように、ワークピースの上側表面と上側チャンバ部材２０５の内側チャンバ壁の間の間隔は、リアクタ２００が開いている状態か閉じている状態かによって変化する。開いた状態のとき、ワークピースの上側表面は、上側チャンバ部材２０５の内側チャンバ壁から距離ｘ１だけ離れており、これは、例えば、ロボット搬送機構のワークピース搬送アームが操作するためには十分な隙間を与える。閉じた処理状態のとき、ワークピースの上側表面は上側チャンバ部材２０５の内側チャンバ壁から距離ｘ１より短い距離ｘ２だけ離れている。距離ｘ２は、開示される実施態様では、ワークピース処理操作中に求められる間隔に対応して選択できるようにしてもよい。
【００２７】
図９は、ウェーハ５５の各側面を別々に処理しやすくするエッジ構成を例示する。例示するように、分割部材５００は、処理チャンバ３１０の側壁２３５からウェーハ５５の周囲エッジ５０５に非常に近い位置まで延びている。分割部材５００はさまざまな形状を有していてもよく、例示した傾斜形状は、単にひとつの構成である。好適には、分割部材５００は、チャンバ３１０の全円周にの周りに延びている。第１組の１またはそれ以上の排出口５１０を分割部材５００の上方に配置して、使用済の処理流体をウェーハ５５の上側表面から受ける。同様に、第２組の１またはそれ以上の排出口５１５を分割部材５００の下方に配置して、使用済の処理流体をウェーハ５５の下側表面から受ける。処理中、ウェーハ５５が回転した場合には、供給源４１５を介する流体は、ウェーハ５５の上側表面に提供され、中心に向かう加速の作用によって表面全体に広がる。同様に、供給チューブ１２５からの流体は、ウェーハ５５の下側表面に提供され、中心に向かう加速の作用によって表面全体に広がる。分割部材５００のエッジは、ウェーハ５５の周囲エッジに非常に近接しているので、ウェーハ５５の上側表面からの処理流体は分割部材５００の下に進むことはなく、ウェーハ５５の下側表面からの処理流体は分割部材５００の上に進むことはない。このように、このリアクタ構造によれば、ウェーハ５５の上側および下側表面の両方を、異なった処理流体および工程を使用する互いに独自の方法で、同時に処理することができる。
【００２８】
また、図９は、上側および下側ウェーハ表面に供給される処理流体を互いに独自の方法で回収することができる１つの方法を例示している。図示するように、流体コレクタ５２０がリアクタ２００の外側周囲に配置されている。流体コレクタ５２０は、跳ね返り止め５３０を有する第１の回収領域５２５、および排出口５１０から第１の排出路５４０に流れる流体を案内するように構成された流体溝５３５を有する。このとき、上側ウェーハ表面からの使用済み流体は、廃棄または再循環のために回収レシーバに導いてもよい。さらに流体コレクタ５２０は、さらなる跳ね返り止め５５５を有する第２の回収領域５５０、および排出口５１５から第２の排出路５６５に流れる流体を案内するように構成された流体溝５６０を有し、ここで下側ウェーハ表面からの使用した流体は、廃棄または再循環のために回収レシーバに導いてもよい。
【００２９】
図１０は、流体注入口２３０を通じて、処理流体を供給するために他の構成を有するリアクタ２００の実施態様を例示する。示すように、ワークピースハウジング２０をカップ５７０内に配置する。カップ５７０は、排出口１００の外側に側壁５７５を有し、流体がチャンバ３１０を出ると、これを回収する。傾いた底部表面５８０は回収された流体を液だめ５８５に導く。流体供給ライン５８７を接続して多くの流体を液だめ５８５に供給する。また、液だめ５８５は、排出路バルブ５８９を備えることが好ましい。注入口ステム５９２は、その一方の端部で液だめ５８５に開いた開口部５９７を有する第１の端部と、注入口２３０に開いた第２の端部を有するチャンネル５９５を形成する。
【００３０】
図１０に示す実施態様の操作では、リアクタ２００が回転している間に、処理流体を、供給ライン５８７を通じて液だめ５８５に供給する。液だめ５８５がいっぱいになった場合には、供給ライン５８７を通じて液だめに流れた流体は、除去される。リアクタ２００の回転から生じた中心に向かう加速度は、圧力差を生じ、この圧力差により、開口部５９７および２３０を介した流体が、チャンバ３１０に送られ、少なくともウェーハ５５の下側表面と接触し、排出口１００に出される。このとき流体は、さらに使用するために液だめ５８５に再循環される。
【００３１】
図１０に例示するセルフ−ポンピング再循環システムには、数多くの利点がある。簡潔な流体ループは、処理パラメータ制御における遅滞量を最小化し、これにより、流体温度や流体フローなどの物理パラメータを制御することがより簡単になる。さらに、給排水系統、タンク壁、ポンプ等への熱損失がない。さらに、システムは別々のポンプを使用しないので、熱くて侵食性のある化学物質をポンピングする場合、共通するポンプ不良を排除することができる。
【００３２】
図１１および１２は、２つの異なったタイプの処理ツールを例示し、それぞれは、上述したリアクタ構造を有する１またはそれ以上の処理ステーションを備えていてもよい。図１１は、（一般に６００で示す）ツールの概略ブロック図であり、これはアーチ型の通路６０６の周りに配置された複数の処理ステーション６０５を有する。処理ステーション６０５はすべて、ウェーハに同様の処理操作を行ってもよく、または異なるが補完し合う処理操作を行ってもよい。例えば、１またはそれ以上の処理ステーション６０５は、ウェーハ上に銅などの金属の電着処理を行ってもよく、一方、１またはそれ以上の他の処理ステーションは、例えば、洗浄／乾燥処理、予備湿潤処理、フォトレジスト処理等のような補完的な処理を行ってもよい。
【００３３】
処理すべきウェーハは、出入り口ステーション６０７において、ツール６００に供給される。ウェーハは、例えば、S.M.I.F.ポッド内のツール６００に供給されてもよく、それぞれがその中に複数のウェーハを配置する。択一的には、ウェーハは、図１の符号２０のように個別のワークピースハウジング内のツール６００に配置されてもよい。
【００３４】
各処理ステーション６０５は、ロボットアーム６１０によってアクセスされてもよい。ロボットアーム６１０は、ワークピースハウジングまたは個々のウェーハを、出入り口ステーション６０７へ、または出入り口ステーションから搬送する。同様に、ロボットアーム６１０は、ウェーハまたはハウジングをさまざまな処理ステーション６０５間で搬送する。
【００３５】
図１１の実施態様では、ロボットアーム６１０は、軸６１５について回転して通路６０６に沿って搬送操作を行う。これに対して、一般に、図１２の符号６２０で示すツールは、線形通路６３０に沿って移動する１またはそれ以上のロボットアーム６２５を使用して所望の搬送操作を行う。図１０の実施態様でのように、複数の個別の処理ステーション６０５を用いるが、この装置において、より数多くの処理ステーション６０５を単一の処理ツール中に備えてもよい。
【００３６】
図１３は、上述のように、バッチ処理装置７０２において、複数のワークピースハウジング７００を使用する一方法を例示する。図示するように、ワークピースハウジング７００は、互いに関して垂直方向に積み重ねられ、共通の回転モータ７０４により、共通の回転軸７０６の周りで回転するように取り付けられている。さらに、装置７０２は、処理流体送出システム７０８を有する。この送出システム７０８は、処理流体を流体供給源（図示せず）から受ける固定連結管７１０を要する。固定連結管７１０は、回転連結管７１２の注入口に接続された排出口端部を有する。回転連結管７１２は、ハウジング７００と共に回転するように固定されるので、回転ジョイント７１４において固定連結管７１０に接続される。複数の流体供給ライン７１６は回転連結管７１２から延び、ハウジング７００の注入口近くのそれぞれのノズル部分７１８で終結する。２つのハウジング７００間に配置されたノズル部分７１８は、上方向と下方向の両方に向く流体フローを提供するように構成される。これに対して、最下部の供給ライン７１６は上側方向のみに流体フローを向けるノズル部分７１８を有する。回転連結管７１２の最上部は、処理流体を最上部のハウジング７００の流体注入口に提供する排出口７２０を有する。
【００３７】
図１３のバッチ処理装置は、各ハウジング７００の上側および下側注入口の両方に同じ流体を同時に供給するように構成されている。しかし、他の構成を用いてもよい。例えば、ノズル部分７１８は、流体が各ハウジング７００の上側および／または下側注入口を通じて供給されるかどうかに依存して選択的に開閉するバルブ部材を有する。このような例では、ハウジング７００のそれぞれ中に図９に示すもののようなエッジ構造を用いて、ウェーハ５５の上側および下側表面に供給される流体を分離してもよい。さらに、装置７０２は、２つの異なった流体を同時に、ハウジング７００の上側および下側注入口のそれぞれに連結された個別の供給ラインにへと供給するために、同軸連結管を有していてもよい。
【００３８】
自動処理ツールに組み込む上で、とりわけうまく適合するリアクタの実施態様を図１４に例示する。一般に、符号８００で示すリアクタは、独自の方法で協働して、装填および取出操作時に、ロボットアームなどがワークピースをリアクタ８００に挿入し、リアクタ８００から取り出すことを可能にするという特徴を有している。このとき、処理中において、ワークピースとリアクタの内側チャンバ壁との間のクリアランスを比較的に厳格に維持する。
【００３９】
上述のリアクタ実施態様と図１４のリアクタ８００との間の主な相違点の１つは、ワークピース支持アセンブリの特性にある。図示するように、リアクタ８００は、一般に８０５で示すワークピース支持アセンブリを有し、これは下側チャンバ部材２１０と関連している。例示した実施態様によると、ワークピース支持アセンブリ８０５は、下側チャンバ部材２１０を通過して延びた複数のワークピース支持部材８１０を有している。ワークピース支持部材８１０は、その下側端部において、バイアス部材８１５により支持されている。バイアス部材８１５がある端部の反対側にあるワークピース支持部材８１０の端部において、ワークピース支持部材８１０は、ワークピース支持表面８２０および案内構造８２５で終結する。案内構造８２５は、ワークピース支持表面８２０から延び、円錐台部分８３０で終結する。案内構造８２５は、ワークピース支持表面８２０に対して適正に位置合わせするように、ワークピースの周囲エッジに応力を与えることを支援し、これにより、処理中、ワークピースを確実に適正に位置合わせできる。また、案内構造８２５は、上側チャンバ部材２０５の内側チャンバ壁とワークピースの上側表面との間のクリアランスを形成するスペーサとして、機能させてもよい。
【００４０】
例示した実施態様のバイアス部材８１５は、上側および下側チャンバ部材２０５および２１０が例示したような開いた状態にあるときに（この状態では、リアクタ８００は、ワークピースを装填または取出しできる準備ができている。）、ワークピース支持部材８１０を上方向に応力を与えるように機能する。バイアス部材８１５は種々な形状を有していてもよい。例えば、すべてのワークピース支持部材８１０に共通する単一のバイアス構造を用いてもよい。択一的には、開示した実施態様に示すように、個別のバイアス構造は、個別のワークピース支持部材８１０の各々に付随するものであってもよい。個別のバイアス構造は、板ばね８３５の形態であるが、択一的には、例えば、コイルばねアクチュエータなどの形態であってもよい。
【００４１】
上述したリアクタの実施態様のように、リアクタ８００の上側および下側チャンバ部材２０５および２１０は、互いに対して図１４の開いた状態から図１５に例示するような閉じた処理状態までの間で移動できる。チャンバ部材２０５および２１０が、互いに向かって動くと、ワークピース支持部材８１０の円錐台部分８３０は、上側チャンバ部材２０５の内側チャンバ壁と係合する。チャンバ部材２０５および２１０間の連続した動きにより、ワークピースは、ワークピース支持部材８１０の支持表面８２０と、上側チャンバ部材２０５の内側チャンバ壁から延びた対応する突起部８４０との間に保持されるまで、ワークピース支持部材８１０を板ばね８３５に対して動かされる。この閉じた状態のとき、リアクタは、ワークピースを処理する準備ができる。
【００４２】
また、図１４のリアクタ８００は、上側および下側チャンバ部材２１０および２０５が互いにその処理位置の近くに導かれると、確実に、上側および下側チャンバ部材２１０および２０５の間の適当な位置合わせするのを助ける構造を有する。例示した実施態様では、これらの構造は、一方のチャンバ部材から延び、他方のチャンバ部材の対応する穴に係合する引き込みピン８４５の形態を有する。ここで、引き込みピン８４５は、下側チャンバ部材２１０から延び、上側チャンバ部材２０５の対応する穴（図示せず）に係合する。引き込みピン８４５は、案内表面として機能する各円錐台部分で終結する直立部材の形態を有する。
【００４３】
上述の構成によれば、リアクタ８００は、例えば、ロボット搬送機構などにより、自動ワークピースを装填および取出す上で、特に適したもので、特に、ワークピースを弾き飛ばすことなく、リアクタ内に直接挿入することに対して特に適している。図１４および図１５の比較から明らかなように、ワークピースの下側表面と下側チャンバ部材２１０の内側チャンバ壁との間の空間は、リアクタ８００が開いている状態か、閉じている状態かに依存して変化する。開いた状態のとき、ワークピースの下側表面は、下側チャンバ部材２１０の内側チャンバ壁から距離ｘ１だけ離れており、これは、例えば、ロボット搬送機構のワークピース搬送アームが操作するには十分なクリアランスを提供する。閉じた処理状態のとき、ワークピースの下側表面は、下側チャンバ部材２１０の内側チャンバ壁から距離ｘ１より短い距離ｘ２だけ離れている。距離ｘ２は、開示する実施態様では、ワークピース処理操作中に必要とされる間隔に対応している。
【００４４】
バイアス部材８１５の一実施態様を図１６に例示する。図示するように、バイアス部材８１５は、各ワークピース支持部材８１０の下側と接触する位置まで、中心のハブ部分８５０から半径方向に延びた複数の板ばね８３５からなる。さらに、複数の放射状部材８５５がハブ８５０から、各引き込みピン８４５の下側と接触する位置まで延びている。板ばね８３５と違って、さらに複数の放射状部材８５５は、上側および下側チャンバ部材２１０および２０５が処理位置へ動くとき、湾曲するように設計する必要はない。バイアス部材８２５は、処理環境内で使用される化学物質に対して耐性のあるポリマ材料などで形成することができる。このような材料で形成した場合には、ワークピース支持部材８１０および引き込みピン８４５は、それぞれその板ばね８３５および放射状部材８５５と一体に形成してもよい。
【００４５】
例示した実施態様では、中心ハブ部分８５０は、バイアス部材８１５を下側チャンバ部材２１０の下側に接続する固定材９０５を収容する中心穴９００を有する。図１４および１５を参照すると、固定材９０５は、下側チャンバ部材２１０を通過した処理流体注入口を備えるように形成することができる。固定材９０５がこのように形成された場合には、リアクタ８００は、迅速かつ簡便に、異なった処理のために異なった注入口構造を備える。
【００４６】
場合によっては、リアクタ８００をヘッド部分８６０から取り外すことが好適である。例えば、このリアクタ８００を、他の処理を行ったり、他の種類のワークピースを処理するために設計されたリアクタのために取り外し、またはこれに置き換えてもよい。
【００４７】
図１４で示すように、リアクタ８００およびヘッド部分８６０は、接続ハブアセンブリ８６５で係合し、この接続ハブアセンブルリにより、リアクタ８００がヘッド部分８６０に簡単に接続し、取り外すことができる。図１５に例示する実施態様では、接続ハブアセンブリ８６５は、処理ヘッド部分８６０に固定されたヘッド接続ハブ８７０、およびリアクタ８００に固定されたリアクタ接続ハブ８７５を備えている。接続ハブ８７０および８７５は、通常の処理中、例えば、ねじ山接続部８８０によって互いに固定されている。固定ねじ８８５は、ヘッド接続ハブ８７０を介して延び、回転してリアクタ接続ハブ８７５の表面、または対応する穴と係合し、これにより、接続ハブ８７０および８７５がねじ抜けするのを防止する。
【００４８】
リアクタ８００を取り外す必要がある場合には、リアクタを回転して固定ねじ８８５を、ヘッド位置に固定された対応するチャンネルスリーブ８９０と位置合わせする。チャンネルスリーブ８９０は、これを介して、使用者がツールを延ばして固定ねじ８８５と係合できるように構成されている。次いで、ねじヘッドブロック８９５と係合して固定するまで、固定ねじを回転させ上昇させる。この方法で固定されると、ヘッド接続ハブ８７０は、ヘッド部分８６０と回転方向にロックされ、これにより、リアクタ８００および対応するリアクタ接続ハブ８７５がヘッド接続ハブ８７０からねじ抜けして、リアクタを取り出すことができる。
【００４９】
数多くの実質的な利益は、開示したリアクタ構成の使用から得られる。これらの利益の多くは、リアクタチャンバ中の減少した流体フロー領域から直接生じる。一般に、非常に少量の流体しか廃棄されないので、処理流体がより有効に使用される。さらに、リアクタチャンバ中の減少した流体フロー領域を用いて、温度や流量などの流体フローの物理的パラメータを簡単に制御できることがしばしばある。これは、より矛盾のない結果をもたらし、これらの結果を再現性よく得ることができる。
【００５０】
また、上述の構造により、反応チャンバの単一の注入口を通じて、逐次供給される２つまたはそれ以上の処理流体を用いて、単一のウェーハを連続的に処理することができる。さらに、異なった流体をウェーハの上側および下側表面に同時に供給することができるので、新規の処理操作を実施化するチャンスが開かれる。例えば、処理流体（例えば、ＨＦ液体）を、反応チャンバの下側流体注入口に供給して、下側ウェーハ表面を処理してもよく、一方で、窒素ガスなどの不活性流体を上側流体注入口に供給してもよい。こうして、ＨＦ液体は、ウェーハの下側表面と反応することができ、一方、ウェーハの上側表面は、ＨＦ反応から効果的に分離される。数多くの他の新規な処理も行うことができる。
【００５１】
本発明者は、集積回路に対するすすぎ／乾燥処理に対する要求は、究極的には、すすぎ器／乾燥器に対する制御性および経済性であると認識してきた。こうして、すすぎおよび乾燥流体の物理的特性のより優れた制御性を提供するように、半導体ウェーハのすすぎおよび乾燥に対する実質的に新しいアプローチが実施されてきた。さらに、上述の処理のいずれかを用いた個別のウェーハの乾燥と比べた場合、個々のウェーハをより早くすすぎ、乾燥することができる。
【００５２】
図１７は、上述の実施態様のいずれかのすすぎ器／乾燥器が供給されるすすぎ／乾燥流体の供給を制御する一方法を例示する。例示するように、流体供給システム（一般に、符号１８００で示す）は、窒素ガス供給源１８０５、ＩＰＡ供給源１８１０、ＩＰＡ気化器１８１５、ＤＩ水供給源１８２０、任意の加熱要素１８２５、任意の流量計１８３０、任意のフロー制御器／温度センサ１８３５、およびバルブ機構１８４０を備えている。システム１８００のさまざまな構成要素のすべてを、適当なソフトウェアプログラムを有するコントローラユニット８４５により制御してもよい。
【００５３】
すすぎ器／乾燥器を操作する際、バルブ機構１８４０は、ＤＩ水を供給源１８２０からすすぎ器／乾燥器チャンバに関する、上側および下側の両方の注入口に供給するように接続される。水がチャンバに供給されると、ウェーハを、例えば、２００ＲＰＭの速度で回転させる。これにより、中心に向かう加速の作用下でウェーハの各表面全体に、水を流れさせることとなる。十分な量の水がチャンバに供給されてウェーハ表面をすすぐと、バルブ機構１８４０を操作して、好ましくは、窒素およびＩＰＡ蒸気からなる乾燥流体を、すすぎ器／乾燥器の上側および下側注入口の両方に供給する。好適には、バルブ機構１８４０は、乾燥流体の最前部はＤＩ水の通った最後部に直ちに続くように操作される。乾燥流体がチャンバに入ると、水の回転から生じる中心に向かう加速は、乾燥流体をウェーハ表面全体に送り、ウェーハ表面全体にＤＩ水によって形成されたメニスカスが生じる。ＩＰＡ蒸気は、メニスカスのエッジでのウェーハの表面の乾燥を行うのを助ける。さらに、加熱要素１８２５を用いてＤＩ水および／または窒素／ＩＰＡ蒸気を加熱することにより、ウェーハの乾燥を促進してもよい。これらの流体が供給される特定の温度は、コントローラ１８４５により制御してもよい。同様に、フロー制御器１８３５および流量計１８３０をコントローラ１８４５により用い、すすぎ器／乾燥器チャンバに対するＤＩ水および／または、窒素／ＩＰＡ蒸気のフローを調節してもよい。
【００５４】
いくつかの変形例に関して、上述のリアクタの設計に加えて、マイクロエレクトロニックワークピースと１またはそれ以上の処理流体間の接触を、制御し、ワークピースの選択された領域に制限するいくつかの固有の処理を行ってもよい。このようなリアクタ設計の一実施態様を図１８ないし図２２に示す。
【００５５】
図１８ないし図２２に関して、上側側面１２、下側側面１４および外側の円周状の周囲１６を有するシリコンウェーハ１０などのマイクロエレクトロニックワークピースを、微細環境内で処理するためのリアクタ２１００を示す。ある用途のために、上側側面１２は前面（さもなければ、素子側面と呼んでもよい。）であり、下側側面１４は背面（さもなければ、非素子側面と呼んでもよい。）である。しかし、他の用途のためには、シリコンウェーハ１０は裏返しにされる。
【００５６】
一般に、ここに開示すること以外は、リアクタ２１００は先に例示し記載したリアクタと同様である。しかし、ここで図面に例示し記載したように、リアクタ２１００は、改良されており、選択されたマイクロエレクトロニックを製造処理することにおいて、より用途が広い。
【００５７】
リアクタ２１００は、上側チャンバ壁２１２０を有する上側チャンバ部材と、下側チャンバ壁２１４０を有する下側チャンバ部材を有する。例えば、端部エフェクタを有するロボットの形態でもよい搭載・取出し機構（図示せず）によって、ウェーハ１０を処理するために、ウェーハをリアクタ１００に搭載できるように、これらの壁２１２０、２１４０は、開いて配置されている。これらの壁２１２０、２１４０は、これらの壁２１２０、２１４０の間の処理位置に、ウェーハ１０を支持するカプセル２１６０を形成するように、閉じて配置されている。
【００５８】
回転軸Ａを形成するリアクタ２１００は、上側チャンバ壁２１２０を取り付けた回転部２２１０を有し、回転部２２１０を回転させるためのモータ２２２０を取り付けたヘッド２２００と、閉じた状態にあるとき、処理位置に支持されたウェーハ１０と協働して、軸Ａの周りにある上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０を有する。モータ２２２０は、回転要素ベアリング２２２４によって、ヘッド２２００内に放射状に支持されたスリーブ２２２２を駆動するように配置されている。ヘッド２２００は、これらの壁２１２０、２１４０を開くために上昇し、これらの壁２０、２１４０を閉じるために降下するように配置されている。
【００５９】
上側チャンバ壁２１２０は、液体、蒸気、またはガスでもよい処理流体のための注入口２１２２を有し、下側チャンバ壁２１４０は、流体のための注入口２１４２を有し、このような流体は、所定の用途のために、同様の流体でもよく、異なった流体でもよい。ヘッド２２００は、上側ノズル２２１０を取り付け、これは、スリーブ２２２２の回転を阻害しないように、スリーブ２２２２を通って軸方向に延びている。上側ノズル２２１０は、上側チャンバ壁２１２０の注入口２１２２を通って処理流体の流れを下向きに導く。
【００６０】
上側チャンバ壁２１２０は、同様の１組の排出口２１２４を有し、これは垂直軸Ａの周りに一定の角度間隔で同様に離れている。開示した実施態様では、３６個のこのような排出口２１２４を用いる。各排出口２１２４は、垂直軸Ａから外向きに比較的大きい半径方向の距離だけ離れており、処理位置に支持されたウェーハ１０の外側周囲から内向きに比較的小さい半径方向の距離、例えば、約１．５ミリメートルの距離だけ離れている。
【００６１】
上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０が閉じているときには、これらは微細環境リアクタ２１６０を形成し、これは、上側チャンバ壁２１２０および第１の略平坦な支持されたウェーハ１０の表面によって形成される上側処理チャンバ２１２６、および下側チャンバ壁２１４０および第２の略平坦な第１の側面と反対の支持されたウェーハ１０の表面によって形成される下側処理チャンバ２１４６を有する。上側および下側処理チャンバ２１２６、２１４６は、支持されたウェーハ１０の外側周囲１６を超えた環状の領域２１３０において、互いに流体連通し、周囲領域２１３０の下側部分２１３４と隣接する環状圧縮シール（例えば、Ｏ−リング）２１３２によって封止される。シール２１３２は、下側注入口２１４２に入った処理流体が十分な圧力下で排出口２１３４へと流れたままにすることを可能にする。
【００６２】
先に記載した実施態様に開示したタイプのリアクタに比べると、リアクタ２１００は、特に、独特の微細組み立て処理の領域を実施するのに好適である。例えば、リアクタ２１００は、特にワークピースの第１の側面、およびその第２の側面の周囲マージン部分においてのみ、処理流体が完全に接触する必要のある処理を実行するのに好適である。このような処理を実現することができるのは、下側チャンバ壁２１４０の注入口２１４２に入った処理流体が、排出口２１２４に達する前に、支持されたウェーハ１０の下側側面１４上、支持されたウェーハ１０の外側周囲１６上、および支持されたウェーハ１０の上側側面１２の外側マージン部分１８上で機能でき、上側チャンバ壁２１２０の注入口２１２２に入った処理流体が、排出口２１２４に達する前に、上側側面１２の外側マージン部分１８を除く支持されたウェーハ１０の上側側面１２上で機能できるためである。
【００６３】
このような処理の顕著な一例のように、リアクタ２１００を用いて、各注入口２１２２、２１４２に入った処理流体のそれぞれの圧力を制御しながら、処理流体がワークピースの第１の側面、ワークピースの周囲領域、およびワークピースの反対側面の周囲領域と接触できる処理を実施することができる。このような流体のフロー／接触は、この側面の周囲領域から反対側面に与えられる処理流体を排除する方法と見ることもできる。このような処理の一実施態様によれば、薄膜材料は、ワークピースの第１側面の周囲エッジ、およびワークピースの反対側面の周囲領域からエッチングされる。
【００６４】
このような処理のさらに特別な実施態様では、マイクロエレクトロニック部品および／または半導体ウェーハ上の内部結線構造を形成するために用いられる金属被覆処理において、この処理を採用してもよい。このため、シード（seed）層などの薄膜が、前面上の障壁層上、および外側周囲の少なくとも一部上に形成される。例えば、銅膜などを電着した後など、１またはそれ以上の介在する工程後に、電着材料をエッチングすることができるエッチャント、薄膜材料、および／または保護層材料が、選択的に、第１の側面の外側マージン部分のみに流すとともに、一方、第１側面の残りの半径方向内側部分上に流れるのを防止することができる。したがって、１またはそれ以上の層を第１の側面の外側マージン部分から除去する一方で、外側マージン部分の内側に配置された第１の側面の部分における層は、無損傷のまま残る。エッチャントを第１の側面の外側マージン部分上だけでなく、反対側面上および外側周囲上に送るならば、１またはそれ以上の層もウェーハの外側周囲から除去され、さらにエッチャントが除去できるすべての汚染物質も背面から取り除く。
【００６５】
先の処理の記載に基づいて、他の層および／または材料を、処理流体の外側マージン部分および／またはワークピースの反対側面との選択的接触に基づいて、選択的にエッチング、洗浄、塗布、保護してもよいことは明らかである。例えば、酸化物をワークピースの第１の側面の反対側面および外側マージン部分から、例えば、フッ酸などの酸化物エッチャントと選択的に接触させることにより、除去してもよい。同様に、酸化物エッチャントは、外側マージン部分を除くワークピースの前面のすべてと接触するように、これをリアクタ中で制御し、これによって、外側マージン部分にある酸化物を無損傷のまま残すこともできる。また、排出口２１２４を除去すると、選択的に外側マージン部分を包含または排除することが、必要でないか、または不要である場合に、このリアクタ２１００を用いることができるものと理解されよう。
【００６６】
図１９および図２０に例示するように、追加的な構成を上述のリアクタに組み込むことができ、このリアクタは、実現し、もし可能ならば自動化するように設計された特定の処理に依存する。この追加的構成は、リアクタとともに用いられる。このような追加的な構成によれば、下側チャンバ壁２１４０は、環状の液だめ２１４６を注入口２１４２の周りに形成するように成形された上側表面２１４４を有する。液だめ２１４６を用いて、注入口２１４２を通じて、液体副生成物および／または供給された残渣処理流体を回収する。液体が、例えば、ウェーハ１０から落ちてたれるならば、リアクタ１００を回転させて液体を中心に向かう加速の影響下で排出口２１２４へと導く。
【００６７】
リアクタ２１００と関連付けて例示した他の追加的構造は、下側ノズルの設計に関する。例示するように、下側ノズル２２６０は、下側チャンバ壁２１４０の注入口２１４２の下方に設けられ、２またはそれ以上のポート２２６２（２つ示す）を有し、２またはそれ以上の処理流体の流れを、注入口２１４２を介して上向きに導く。ポート２２６２は、導かれた流れをほぼ一点に集めるように配置され、ここで導かれた流れは、ウェーハ１０の下側表面に達する。また、リアクタ２１００は、浄化ノズル２２８０を有し、これは下側ノズル２２６０の側面に配置され、窒素などの浄化ガスの流れを下側ノズル２２６０全体に向ける。
【００６８】
さらに、リアクタ２１００は、ベース２３００を有してもよく、これに下側ノズル２２６０および浄化ノズル２２８０を取り付けて、同軸の環状空間２３２０を形成する。空間２３２０は、複数（例えば、４つ）の排出路２３２２（１つ示す）を有し、それぞれは圧縮空気により作動されるポペットバルブ２３４０を、排出路２３２２を開閉するために備えている。これらの排出路２３２２は異なったタイプの処理液体を貯蔵、廃棄または再循環のための適当なシステム（図示せず）に導くための別々の通路を備える。
【００６９】
環状スカート２３６０は、上側チャンバ壁２１４０とともに回転可能となるように、空間２３２０の上に、上側チャンバ壁２１２０の周りから下向きに延びている。各排出口２１２４は、このような排出口２１２４を出た処理流体を、流体通路２３６４を通って、環状スカート２３６０の内側表面２３６２に導くように配置される。内側表面２３６２は、図示するように外向きでかつ下向きに広がって、内側表面２３６２に達した処理流体が、リアクタが回転しているときに中心に向かう加速の影響下で、空間２３２０の方に外向きでかつ下向きに流れるようにする。こうして、処理流体は、空間２３２０を通じて、排出路２３２２の方に移動する傾向にある。
【００７０】
回転部２２１０は、空間２３２０と連絡する環状領域２２０４中で、ヘッド２２００の滑らかな表面２２０２に対面し、これに接近しているリブ状の表面２２１５を有する。回転部２２１０が回転するとき、リブ状表面２２１５は、空間２３２０を通った処理流体を排出路２３２２の方に一掃するのを補助するように、環状領域２２０４中の空気を渦巻かせる傾向にある。
【００７１】
上側チャンバ壁２１２０は、下向きに突出したスペーサ２１２８を有して、支持されたウェーハ１０の処理位置からの持ち上がりおよび上側チャンバ壁２１２０と接触することを防ぐ。下側チャンバ壁２１４０は、下側チャンバ壁２１４０上に支持されたウェーハ１０に対して所定の間隔だけ隔てるための、上向きに突出したスペーサ２１４８と、支持されたウェーハ１０が垂直軸Ａから中心がずれることを防ぐための、支持されたウェーハ１０の外側周囲１６の上に下向きに突出した柱２１５０を有している。
【００７２】
図２４ないし図２６を参照すると、下側チャンバ壁２１４０は、持ち上げ機構２４００を取り付けて、処理位置に支持されたウェーハ１０を高い位置まで持ち上げるようにしてもよい。上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０を開くように、ヘッド２２００をベース２３００の上にあげる時に、持ち上げ機構はウェーハ１０を高い位置に持ち上げる。支持されたウェーハ１０を持ち上げ位置に持ち上げることは、端部エフェクタなどの装填取出し機構（図示せず）を有するロボットアームによる荷降ろしを容易にする。
【００７３】
持ち上げ機構２４００は、１組の持ち上げレバー２４２０を有する。各持ち上げレバー２４２０は、下側チャンバ壁２１４０に、このような持ち上げレバー２４２０から下側チャンバ壁２１４０中のソケット２４２４内に延びた軸回転ピンを介して軸回転可能に取り付けられ、操作位置と非操作位置間を軸回転可能なようにする。各軸回転レバー２４２０は、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０が閉じているときに、上側チャンバ壁と係合するように配置され、これによってこのような軸回転レバー２４２０は非操作位置へと軸回転される。以下に記載するように、上側チャンバ壁２１２０と係合しないときには、操作位置へと軸回転するように、各持ち上げレバー２４２０にバイアス力をかける。
【００７４】
すなわち、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０が閉じると、各持ち上げレバー２４２０は、操作位置から非操作位置へと軸回転するよう取り付けられ、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０が開くと、非操作位置から操作位置へと軸回転するよう取り付けられる。各持ち上げレバー２４２０は、ピン２４２４を取り付け、これは処理位置に支持されたウェーハ１０の下に延び、このような持ち上げレバー２４２０を非操作位置から操作位置へと軸回転させたときに、支持されたウェーハを高い位置へと持ち上げる。
【００７５】
持ち上げレバー２４２０は、下側チャンバ壁２１４０を取り囲み、持ち上げレバー２４２０と各持ち上げレバー２４２０に依存したホック２４２６を介して、係合する弾性部材２４４０（例えば、Ｏ−リング）により付勢してもよい。各持ち上げレバー２４２０において、ピン２４２２は軸を形成し、これに関してピン２４２４とホック２４２６が互いに正反対に対向する。上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０が閉じているときに、弾性部材２４４０は比較的より高いテンション下に維持され、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０が開いているときに、比較的より低いテンション下に維持される。
【００７６】
また、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０は、掛け金機構２５００により閉じている状態のときに、互いに分離可能に保持されてもよい。ある実施態様によれば、掛け金機構は掛け金リングを有し、これは下側チャンバ壁２１４０によって保持され、かつ上側チャンバ壁２１２０に配置された補完的に形成されたくぼみ２５４０と係合するように取り付けられている。掛け金リング２５２０は、弾性ばね材料（例えば、フッ化ポリビニリデン）から形成され、１組の内向きのステップ部分２５３０を有する。すなわち、ステップ部分２５３０は、掛け金リング２５２０が第１の直径を有する未変形状態から、掛け金リング２５２０が比較的小さい直径を有する変形状態へと、掛け金リング２５２０を変形させることができる。このような変形は、ステップ部分２５３０が放射状の内向きの力を受けた場合に起こる。力が取り除かれると、掛け金リング２５２０は未変形に戻る。
【００７７】
掛け金機構２５００はさらに、１組の掛け金カム２５４０を有し、それぞれはステップ部分２５３０のそれぞれ１つと結びつく。各掛け金カム２５４０は、放射状の力をそれぞれのステップ部分２５３０に供給するように取り付けられている。
【００７８】
さらに、掛け金機構２５００は、作動リング２５６０を有し、これは作動リング２５６０があらかじめ決められた移動の制限範囲内で上下すると、掛け金カム５４０を作動させるように取り付けられている。例示した実施態様では、作動リング２５６０は、上昇したとき、掛け金カム２５４０を作動させ、下降したとき、掛け金カムを作動させないように取り付けられている。さらに、掛け金機構２５００は、１組の空気圧式装置２５８０（例えば、３つのこのような装置）を有し、これは作動リング２５６０を上下させるように取り付けられる。作動リング２５６０が上昇したとき、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０は互いから離れ、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０を開くためにヘッド２２００がベース２３００から上昇でき、上側および下側チャンバ壁２１２０、２１４０を閉じるためにベース２３００上へと降下できるようにする。
【００７９】
作動リング２５６０は、上向きに突出したピン２５６２（１つ示す）を取り付け、これは作動リング２５６０が上昇したときに、位置合わせリング２５７０内の複数の穴２５６４のそれぞれ１つへと突き出している。位置合わせリング２５７０は、下側チャンバ壁２１４０とともに回転するように取り付けられている。作動リング２５６０が降下したとき、ピン２５６２は、穴２５６４から引き抜かれ位置合わせリング２５７０をクリアにする。ピン２５６２がそれぞれの穴２５６４に突き出したとき、これらは、処理位置に支持されたウェーハ１０を位置合わせして、上述したようなロボットシステムを介してウェーハ１０を荷降ろすのを容易にするようにする。
【００８０】
本発明はウェーハに関して例示した。しかし、本発明は、幅広い範囲の用途を有することを認識されたい。実施例によって、本発明はディスクおよびヘッド、フラットパネルディスプレイ、マイクロエレクトロニックマスク、および効率的で制御されたウェット処理を必要とする他の素子の処理に利用できる。
【００８１】
その基本的教示から逸脱することなく、多くの変形例が上述のシステムに対して行われてもよい。本発明は、１またはそれ以上の特定の実施態様に関して実質的に詳細に記載したが、当業者は、示したような発明の範囲および精神から逸脱することなく添付の請求の範囲において、それに変更を行ってもよいことは承知している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の一実施態様により構成されたマイクロエレクトロニックワークピースハウジングおよび回転アセンブリの断面図である。
【図２】 図２は、本発明の教示により構成されたマイクロエレクトロニックワークピースハウジングのさらなる実施態様の分解図である。
【図３】 図３は、ハウジングが組み立てられた状態のときの図２に示すワークピースハウジングの上方平面図である。
【図４】 図４は、図３の線IV-IV線から見たワークピースハウジングの断面図である。
【図５】 図５は、図３の線V-V線から見たワークピースハウジングの断面図である。
【図６】 図６は、図３の線VI-VI線から見たワークピースハウジングの断面図である。
【図７Ａ】 図７Ａは、閉じた状態で回転駆動アセンブリに接続されたワークピースハウジングを示す断面図である。
【図７Ｂ】 図７Ｂは、閉じた状態で回転駆動アセンブリに接続されたワークピースハウジングを示す断面図である。
【図８Ａ】 図８Ａは、開いた状態で回転駆動アセンブリに接続されたワークピースハウジングを示す断面図である。
【図８Ｂ】 図８Ｂは、開いた状態で回転駆動アセンブリに接続されたワークピースハウジングを示す断面図である。
【図９】 図９は、ワークピースハウジング内における上側および下側のウェーハ表面の相互排他的な処理を支援するエッジ構成の一実施態様を例示する。
【図１０】 図１０はセルフポンプ再循環システムに接続して用いられるワークピースハウジングの一実施態様を例示する。
【図１１】 図１１は、本発明を用いた例示的な処理ツールの概略図である。
【図１２】 図１２は、本発明を用いた例示的な処理ツールの概略図である。
【図１３】 図１３は、本発明の概念により構成された、あるバッチウェーハ処理ツールを例示する。
【図１４】 図１４は、ワークピース搬送自動装置との統合に適した特徴を有するリアクタのさらなる一実施態様を例示し、ここでリアクタは、処理されるワークピースを搭載する／荷降ろすために開いた状態である。
【図１５】 図１５は、図１４のリアクタの実施態様を例示し、ここでリアクタは閉じた処理状態にある。
【図１６】 図１６は、図１４のリアクタにおいて用いることができるバイアス部材の一実施態様を例示する。
【図１７】 図１７は、上述のリアクタを使用して、すすぎ／乾燥処理を実施するシステムを例示する。
【図１８】 図１８は、異なった視点から見た、リアクタの破断斜視図である。
【図１９】 図１９は、リアクタの中心垂直軸に沿って切断した、断面図である。
【図２０】 図２０は図３で図示した円の内部を拡大した、リアクタのある要素の拡大詳細図である。
【図２１】 図２１は、リアクタの周りの異なった位置から見た、図２０で例示した一部分をさらに拡大した詳細図である。
【図２２】 図２２は、リアクタの周りの異なった位置から見た、図２０で例示した一部分をさらに拡大した詳細図である。
【図２３】 図２３はリアクタ内で用いられたときの、回転部の拡大された斜視図である。
【図２４】 図２４は、リアクタで用いられたときの、下側チャンバ壁および４つの持ち上げレバーの拡大された斜視図である。
【図２５】 図２５は、２つの異なった位置で見た１つの持ち上げレバーのさらに拡大した詳細である。
【図２６】 図２６は、２つの異なった位置で見た１つの持ち上げレバーのさらに拡大した詳細である。

Claims (13)

1. ワークピースを処理するための装置であって、
   上側チャンバ壁（２１２０）および下側チャンバ壁（２１４０）を有する回転部（２２１０）と、
   ワークピースの持ち上がりを防ぐために、上側チャンバ壁（２１２０）から下方に突出したスペーサと、
   回転部内に支持されたワークピースの第１または第２の側面（１４，１２）の上に、処理流体を供給するために配設された１つ以上の処理流体注入口（２１２２，２１４２）と、
   ワークピースから処理流体を取り除くために、ワークピースの周囲に隣接して配設された１つ以上の処理流体排出口（２１２４）とを備えたことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   排出口（２１２４）が上側チャンバ壁（２１２０）にあることを特徴とする装置。
3. 請求項２に記載の装置であって、
   上側チャンバ壁（２１２０）および下側チャンバ壁（２１４０）の間に配設されたシール（２１３２）により、処理流体が注入口から入り、排出口（２１２４）へ向かって流れるのに十分な圧力が維持されることを特徴とする装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、
   回転部（２２１０）の垂直回転軸（Ａ）の周りに均等に離間した排出口（２１２４）のアレイを有し、
   排出口は、ワークピースの周縁部から半径方向内側に配置されていることを特徴とする装置。
5. 請求項２に記載の装置であって、
   上側および下側チャンバ壁（２１４０，２１２０）は、掛け金リング（２５２０）を含む機構２５００により閉じている状態のときに、互いに分離可能に保持され、
   掛け金リング（２５２０）は、上側および下側チャンバのうちの一方に保持され、上側および下側チャンバのうちの他方に設けられた補完的に形成されたくぼみ（２５４０）内に着脱可能に係合するように構成されていることを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置であって、
   掛け金リング（２５２０）は、ばね材料から形成され、内向きのステップ部分のアレイを有し、
   掛け金リングのステップ部分は、半径方向内向きに引っ張られたとき、掛け金リングが比較的に大きい直径を有する未変形状態から、掛け金リングが比較的に小さい直径を有する変形状態へと、掛け金リングを変形させ、ステップ部分が解放されたとき、掛け金リングが未変形状態に戻ることを特徴とする装置。
7. 請求項５に記載の装置であって、
   掛け金機構は、掛け金カムのアレイを有し、
   各掛け金カムは、掛け金リングの対応するステップ部分のそれぞれに関連付けられ、
   動作時には掛け金リングの各ステップ部分を半径方向内側に引っ張るように構成され、
   非動作時には掛け金リングの各ステップ部分を弛めるように構成されたことを特徴とする装置。
8. 請求項７に記載の装置であって、
   掛け金機構は、作動リングの限定的な移動範囲内で上昇および下降するように構成され、上昇時には掛け金カムを作動させ、下降時には掛け金カムを停止させることを特徴とする装置。
9. ワークピースを処理するための方法であって、
   上側チャンバ壁（２１２０）および下側チャンバ壁（２１４０）を有する回転部（２２１０）内にワークピースを配置するステップと、
   上側チャンバ壁（２１２０）から下方に突出したスペーサを用いて、ワークピースを所定位置に保持するステップと、
   ワークピースの第１の側面（１４）に処理流体が接触し、ワークピースの外側周囲（１６）から、ワークピースの第２の側面（１２）の外側マージン部分（１８）の上に流れるように、処理流体を注入口から処理チャンバ内に処理流体を供給するステップと、
   ワークピースの第２の側面（１２）の外側マージン部分（１８）の上においてのみ処理流体が接触するように、処理流体をワークピースの第２の側面（１２）から取り除くステップとを有することを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法であって、
    上側チャンバ壁内の１つ以上の排出口（２１２４）を介して、処理流体をワークピースの第２の側面（１２）から取り除くステップを有することを特徴とする方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、
    ワークピースは、その第２の側面（１２）上の障壁層の上方に設けられた金属シード層を有し、
    処理流体は、エッチャントを含み、ワークピースの第２の側面の外側マージン部分の上にのみ流れ、第２の側面の半径方向内側部分の上に流れることを防止することを特徴とする方法。
12. 請求項９に記載の方法であって、フッ酸を含むことを特徴とする方法。
13. 請求項１に記載の装置であって、
    上側チャンバ壁（２１２０）および下側チャンバ壁（２１４０）は、ワークピースの周囲に実質的に閉じた処理チャンバを形成することを特徴とする装置。

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