JP4685022B2 - ワークピースを処理するためのシステム - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、例えば、半導体ウエハー、フラットパネルディスプレイ、剛体ディスクあるいは光メディア、薄膜ヘッド、または超小型電子回路、データ記憶素子あるいは層、もしくは超小型機構要素がその上に形成された基板から形成された他のワークピースなどの、ワークピースの表面処理、洗浄、すすぎ、及び乾燥に関するものである。これら及び同様の物品は、本明細書では、「ウエハー」あるいは「ワークピース」として総称される。本発明は、特に、半導体ワークピースを処理するワークピース処理装置およびシステムに関するものである。
（背景技術）

半導体製造産業は、例えばウエハーからの集積回路の製造など、超小型電子回路と構成要素の製造に用いるプロセスや機器を改良することを、絶えず求めて続けている。これら改良されたプロセスおよび機器の多くは、以下の目的を含むものである：所望の集積回路を形成するためのウエハーの処理に要する時間を少なくすること；例えば、処理中のウエハーの汚染を少なくすることにより、ウエハー１枚あたりの使用可能な集積回路の歩留まりを高めること；所望の集積回路の作成に要するステップ数を削減すること；所望の集積回路の作成に用いる処理の一様性と効率を改善すること；および、製造コストを減少させること。

半導体産業が、パーティクル「アダー（adder）」の仕様を高めるにつれ、半導体ウエハーの製造における許容される粒子（パーティクル：particle）汚染の個数と大きさは、絶えず減少し続けている。将来のパーティクル仕様に対しては、既存の装置も十分なものとは言えなくなる。

さらに、ウエハー処理では、多くの場合、ウエハーの１つ以上の側面に、液体、蒸気または気体の形の流体をかけることが必要となる。こうした流体は、例えば、ウエハー表面のエッチング、ウエハー表面の洗浄、ウエハー表面の乾燥、ウエハー表面の不動態化、ウエハー表面への薄膜のデポジション、ウエハー表面からの薄膜あるいはマスキング材料の除去等に使用される。処理流体のウエハー表面への適用方法の制御、処理流体の交差汚染の可能性の低減、および処理チャンバ表面からの処理流体の効果的な洗浄あるいはすすぎは、多くの場合、処理作業の成功に重要である。
（発明の開示）

超小型電子デバイス及び同様のデバイスの製造において、顕著な改良をもたらす新しいウエハー処理システムが発明された。この新しいシステムは、パーティクル汚染を低減させる。その結果、最終生産物の欠陥が減少する。これにより、超小型電子デバイスの製造に必要な、原料、処理流体、時間、労力および努力の総量が低減せしめられる。したがって、本発明の新しいウエハー処理システムは、製造歩留まりをかなり高める。

処理流体の交差汚染をかなり抑える、独特のワークピース処理装置の設計が発明されている。また、この独特の設計は、半導体ウエハーの処理中の、処理チャンバからの、蒸気やヒューム（fume）の排出能力および処理流体の排水（ドレイン：drain）能力を大いに高める。さらに、本発明の処理装置は、比較的簡素な磁気ロータ係合機構を利用しており、この機構は、ある処理装置から他の処理装置への生産技術のばらつきに起因する振動の影響の変動を減少させる。これらの設計改良の結果、ウエハー処理の効果は、あるワークピース処理装置から次のワークピース処理装置までより一貫しており、さらに、高い製造品質標準や効率向上が達成される。

１つの実施形態では、本発明のウエハー処理システムは、メッキ、エッチング、洗浄、不動態化、ワークピースの表面への薄膜あるいはマスキング材料のデポジション、および／またはワークピースの表面からの薄膜あるいはマスキング材料の除去のための、複数のワークピースステーションを提供している。本システムは、ワークピースステーションの間で可動であり、あるステーションから他のステーションへワークピースを移動させるロボットを備えている。ワークピースステーションの少なくとも１つは、ワークピース処理チャンバを形成するよう係合可能な上部ロータと下部ロータを有するワークピース処理装置を備えている。反発する磁石間の磁力が、処理装置の動作中にロータ間の接触を維持するのに利用される。この独特の処理チャンバの設計により、パーティクル汚染の主要な原因とされる振動を減少させ、さらに、超小型電子デバイスの最終製品の欠陥あるいは故障を引き起こしかねない、処理済ウエハー表面への処理流体の漏洩の可能性も小さくしている。１つの実施例では、上部ロータが、下部ロータと接触するよう磁気的に駆動される。他の実施例では、下部ロータが、上部ロータと接触するよう磁気的に駆動される。いずれの実施例でも、上下ロータ間に、面シールが提供されるのが好ましい。

また、本発明のウエハー処理システムは、処理の間、ワークピース処理装置を通る気流を増加させるよう設計されている。より良好な気流管理によりパーティクル汚染が抑えられ、総合的な処理効率が高まる。その結果、費やされる時間と材料とエネルギーが減少する。特に、本発明の処理装置は、処理装置を取り囲む小環境（ミニエンバイロンメント：mini-environment）から処理ヘッド内部へ外気を引き込み、さらに処理装置の下部を通って排出する気流通路を、前記処理ヘッド内に有している。さらに、ベースと該ベースの上部縁に形成された環状チャンネルが、処理チャンバ内で発生する圧力を逃がす。ベースの上部縁にある開口部は、動作中に、「吹き付け（ブローバイ：blow-by）」流体を受ける。前記環状チャンネルは、「吹き付け」流体を排出ポートへ流出させて、発生した圧力を逃がす。さらに、処理ヘッド内のモータの下方に位置決めされた環には、空気吸引器（アスピレータ：aspirator）が接続されている。この吸引器は、処理ヘッド内の気流通路あるいはベース内の環状チャンネルから来る、如何なるガス状流体をも吸引する。加えて、処理ヘッドと上部ロータの中央開口部、さらに、下部ロータ内の開口部を通って上方向に延び、シュノーケル（snorkel）に接続されている、ベース内の処理流体ノズルにより、動作中に、ワークピース処理装置内へ空気を直接引き込むことができる。これらの設計上の改善の結果、処理チャンバへの気流は大いに強められ、より一定した処理と効率の向上とが達成される。

他の実施例では、本発明の新しい処理システムは、複数の整列ピンを有する第１ロータ、および、第１ロータと共にワークピース処理チャンバを形成するために、整列ピンを受ける１つ以上の開口部を有する第２ロータを備えている。このロータ設計は、第１ロータを下部ロータの中央に保ち、さらに、ワークピースを処理チャンバ内の中央に保つものである。こうして、超小型電子製品または他の最終生産物における欠陥を減少させることにより、また、ウエハー単位で製造される装置チップ数を増加させることにより、システムの製造歩留まり、つまり効率を高めることになる。

新しいシステムの一実施例の他の別途の特徴は、第１ロータ内の流体アプリケータの外周に実質的に環状の開口部を有するワークピース処理装置を備えていることである。この流体アプリケータは、処理流体を、処理チャンバ内のワークピースの中央領域まで配送するよう位置決めされている。パージガス（purge gas）ラインは、パージガスをワークピースに向かって環状開口部へ配送するよう、位置決めされている。これにより、処理チャンバへのパージガスの配送と全体への分散が、より一定したものとなる。その結果、処理流体は、処理チャンバから、さらに効率的に除去される。結果的に、製造はより一貫したものとなり、ワークピースの欠陥が減少することになる。

本発明の他の別途の特徴では、新しいシステムは、処理チャンバに位置するワークピースの縁部（エッジ部）へ処理流体を配送する第２ロータ内に、流体アプリケータを有している。１つ以上のドレイン開口部は、処理チャンバから処理流体を除去するよう、第１ロータ内に位置しているのが好ましい。パージガスは、ワークピース上面を横切って、有利に配送される。ある実施例では、処理流体をワークピースの縁部へ指向させるように、シールドプレートが流体アプリケータの上方に位置している。別の実施例では、処理流体をワークピースの縁部へ直接配送するよう、流体配送経路が、流体アプリケータから延びてワークピースの縁部で終わっている。これらの設計は、改良された処理チャンバからのパーティクルの除去のみならず、ワークピースの改良された縁部処理を提供する。したがって、ワークピース上の縁部のパーティクルデポジションは実質的に低減され、あるいは排除される。

本発明の特徴の１つは、ワークピース処理チャンバを形成するために、下部ロータと係合可能な上部ロータを含む新しいシステムである。上部ロータは、中央の空気入口開口部を有している。このロータ設計により、汚染パーティクルがワークピースへ接触するのを避ける傾向がある処理チャンバを通る気流経路が提供される。こうして、超小型電子製品または他の最終生産物における欠陥を減少させることにより、システムの製造歩留まりや効率が高められることになる。

本発明の他の別途の特徴は、処理流体を、処理チャンバ内にあるワークピースの異なる部分に分配するために、中央空気入口開口部の内部で可動となっている、流体アプリケータあるいはノズルである。ノズルへ導く流体配送ラインは、ノズルへの流体配送が中止されると処理流体を集める収集部分を備えているのが好ましい。これにより、処理流体がワークピース上に過剰に垂れるのを防ぐことになる。その結果、製造は、より一貫したものとなり、欠陥が減少する。ノズルは、上部ロータ部材から離れて可動であることが好ましく、それにより、ワークピースを処理チャンバ内へロードするのを容易にするよう、上部ロータ部材が揚げられる。

本発明の他の別途の特徴は、複数のドレイン経路を有する可動ドレインアッセンブリである。各ドレイン経路は、単一ドレイン経路を処理チャンバと整列させるよう、ドレインアッセンブリを動かすことにより、別々に処理チャンバと整列可能である。その結果、使用済み液体処理化学物質は、別々に除去され、収集され、および廃棄のために再生され、または処理されることが可能である。使用済み液体処理化学物質の混合が回避される。従って、処理は、さほど複雑ではなく、あるいはさほど高価ではない。

本発明の他の特徴と利点は、以下で明らかになる。上に述べた本発明の特徴は、本発明にとって基本的な単一の特徴を備えていなくても、別々に、あるいは一緒に、あるいはその１つ以上の様々な組み合わせで使用可能である。本発明は、説明した特徴のサブコンビネーションにおいても備わっている。本処理チャンバは、単独で、あるいは、ロボットオートメーションや他の様々な処理チャンバを備えたシステムで使用可能である。
（発明を実施するための最良の形態）
図１〜図３に関する説明

図１〜図３に示したように、処理システム１０は、筐体１５、コントロール／ディスプレイ１７、入力／出力ステーション１９、および複数の処理ステーション１４を有している。ワークピース２４は、入力／出力ステーション１９でキャリヤー２１から取り出され、システム１０内部で処理される。

処理システム１０は、筐体１５内部の複数の処理ステーション１４のための支持構造物を備えている。少なくとも１つの処理ステーション１４は、ワークピース処理装置１６と、処理装置１６を開閉するアクチュエータ１３を備えている。本発明の処理装置１６は、例えば、係属中の、２００３年６月６日に出願された米国特許出願第６０／４７６，７８６号、２００３年１０月２２日に出願された米国特許出願第１０／６９１，６８８号、２００３年１０月２１日に出願された米国特許出願第１０／６９０，８６４号で開示されているように、処理システム１０内で利用されるように設計されている。これらの米国特許出願は、参照することにより本願明細書に組み込まれる。システム１０は、複数の処理装置１６のみ、あるいは１つ以上の処理装置１６に加えて、電気化学処理、エッチング、すすぎ、および／または、乾燥を含むが、これらに限定されない様々な機能を実行するよう構成可能な、他の処理モジュールを備えていてもよい。

図２のシステム１０は、１０台の処理ステーション１４を有する形で示されているが、いかなる所望の数の処理ステーション１４が筐体１５内に含まれていてもよい。処理ステーション支持は、各処理ステーション１４間の中心に位置し、長手方向へ向いたプラットホーム１８を備えているのが好ましい。１つ以上のエンドエフェクタ３１を有する１つ以上のロボット２６は、ワークピース２４を、様々な処理ステーション１４へ、および様々な処理ステーション１４から配送し、さらにワークピース２４を処理ステーション１４の内部へロードし、および外部へアンロードするよう、筐体１５内部を移動する。好適な実施例では、ロボット２６は、スペース１８内の軌道２３に沿って直線的に移動する。処理流体源（ソース：source）及びこれに連繋する流体供給導管は、ワークピース処理装置１６（図３に示す）および他の処理ステーション１４と流体連通したプラットホーム１８下方の筐体１５内に設けることができる。

図３〜図２１に関する説明

図３〜図１１は、本発明に係るワークピース処理装置１６を示している。処理装置１６は、処理ヘッドアッセンブリ２８とベースアッセンブリ３０を備えている。ヘッドアッセンブリ２８は、処理ヘッド２９、ヘッドリング３３、上部ロータ３４、流体アプリケータ３２、およびモータ３８から成っている。ベースアッセンブリ３０は、取り付けベース４０、下部ロータ３６、およびボウルマウント４３から成っている。ヘッドアッセンブリ２８は、ベースアッセンブリ３０と係合し、さらにベースアッセンブリ３０から分離するよう、垂直に移動可能である。ヘッドアッセンブリ２８とベースアッセンブリ３０は、上部ロータ３４と下部ロータ３６が位置決めされた処理チャンバ３７を形成する。

特に図５〜図１１に戻ると、処理流体アプリケータ３２は、ヘッドアッセンブリ２８の中央部分から上向きに延びており、さらに、ヘッドアッセンブリ内部へスリーブ９６を通して下向きに延びている。空気注入口１４０と処理流体注入口９２、９４は、スリーブ９６内に位置決めされる。空気注入口１４０と処理流体アプリケータ３２は、処理ヘッド２９内の中央開口部、ヘッドリング３３、および上部ロータ３４を下向きに貫通している。処理流体供給ライン（図示せず）は、処理流体をワークピース処理チャンバ内部へ配送するよう、処理流体アプリケータ３２の上向きに延びた部分に接続される。モータ３８は、ヘッド２９内へ位置決めされ、上部ロータ３４と結合される。動作中、モータ３８は上部ロータ３４を回転させる。ヘッドリング３３は、上部ロータ３４とモータ３８を、ヘッド２９内部に取り付ける。自動化されたアクチュエータ１３は、ヘッドアッセンブリ２８に取り付けられ、その処理ヘッドアッセンブリ２８を、ロボット２６により処理チャンバ３７内部に対してワークピースをロードし／取り出す開放位置から、ワークピースを処理する閉鎖位置まで移動させる。以下にさらに詳しく説明されるように、ヘッドアッセンブリ２８は、本発明の改善された気流管理に効果のある複数の空気注入口と通路を有している。

ベースアッセンブリ３０の下部ロータ３６は、３つのタブ１１４を備えた係合リング１１０を有しており、下部ロータ３６をベース４０に取り付けるために、ベース４０の底部に配置された溝（スロット：slot）付き取付部材１４４と協働する。係合リング１１０のタブ１１４は、取付部材１４４のスロットと協働して差し込み（バヨネット：bayonet）接続を構成する。ベース４０内には、少なくとも第１環状磁石４２が配置されている。また、下部ロータ３６は、少なくとも１つの第２磁石４４を備えている。ベース４０と下部ロータ３６ａ内の単一の環状磁石を用いる代わりに、複数の非環状磁石も使用可能であることが理解されるべきである。第１磁石４２と第２磁石４４は互いに隣接し、類似した極性を有している。類似した磁場や極性を有する磁石を利用することにより、第１磁石４２と第２磁石４４は互いに反発し、それにより、下部ロータ３６が磁力により、ベース４０から上向きに付勢される。ヘッドアッセンブリ２８とベースアッセンブリ３０が分離すると、磁石４２、４４の磁力はベース４０から下部ロータ３６を離間させ、それにより、係合リング１１０のタブ１１４は、ベースの取付部材１４４をしっかりと係合し、その結果、必要なバヨネット接続を提供することになる。

ヘッドアッセンブリとベースアッセンブリが係合すると、アクチュエータ１３は、ヘッドアッセンブリ２８を、上部ロータ３４が下部ロータ３６に接触するまで下降させる。アクチュエータ１３からの更なる力により、上部ロータ３４は、下部ロータ３６上に押し下げられ、更に、図７Ａの３３Ａに示したように、ヘッドリング３３がベース上へ着座するまで、磁石４２、４４により生成された反発力に抗して押し下げられる。ヘッドリング３３がベース上へ着座すると、係合リング１１０のタブ１１４と取付部材１４４の間の接触が外され、下部ロータ３６は上部ロータ３４と共に自由に回転可能となる。図５〜図７Ａに示した位置のヘッドリング３３およびベース４０と、上部ロータと共に自由に回転可能な下部ロータを伴って、磁石４２、４４により生成された反発力は、ヘッドアッセンブリが処理装置をロード／アンロードするために上げられるまで、上下のロータの間の接触を維持する。

図５〜図７と図１２〜図１６を参照すると、ベース４０は、数個（例えば、４個）のドレイン８２を有する環状のプレナム（plenum）８０を備えている。ドレイン８２は、ポペット弁８４及びアクチュエータ８６を介して空気圧で動作される。各ドレイン８２には、格納、廃棄または再循環のための適切なシステム（図示せず）に、異なるタイプの処理液体を導くための別々の経路を提供する、適合コネクタ８８が提供されている。従って、処理流体の交差汚染は最小となる。図５〜図７、図１８Ａ〜図１８Ｃ、および図２０Ａ〜図２０Ｃに最も良く示されているように、下部ロータ３６はスカート４８を有しており、該スカートは、環状プレナム８０内部へ下向きに延び、処理流体が、環状プレナム８０内へ、また、ドレイン８２を通って、流れ易くする。

更に、図５〜図７、図１８Ａ〜図１８Ｃ及び図２０Ａ〜図２０Ｃを参照すると、下部ロータ３６は、その表面から上向きに延びる複数のピンを有している。まず、下部ロータ３６は、複数の隔離（スタンドオフ：stand-off）ピン５０を備えている。ワークピース２４が処理チャンバ３７へロードされると、ワークピース２４は最初に隔離ピン５０上に位置している。また、下部ロータ３６は、ワークピース２４が処理チャンバ３７内部へロードされると、ワークピース２４を、ｘ−ｙ平面内に並べ、中央に置く、複数の整列ピン５２を備えている。この整列ピン５２は、下部ロータ３６の表面１５０から、隔離ピン５０よりもさらに遠くに延びており、ワークピース２４が処理チャンバ１６内で整列不良になることを防いでいる。最後に、下部ロータ３６は、少なくとも１つの、好ましくは複数の係合ピン５４を備えている。この係合ピン５４は、（以下で説明するように）上部ロータ３４との結合を強化する斜めになった終端、および、上部ロータ３４とフレキシブルな接触をもたらすよう、圧縮性の材料から形成された環状のガスケットあるいはオー（"O-"）リング５６を有しているのが好ましい。

図５〜図７、図１７Ａ〜図１７Ｃ及び図１９Ａ〜図１９Ｃを参照すると、上部ロータ３４は、複数の隔離ピン１２０および皿穴４６を備えている。動作中に、図５〜図７に最も良く示されているが、ワークピース２４（図示せず）は、上部ロータ３４の隔離ピン１２０と下部ロータ３６の隔離ピン５０の間に収容される。ワークピース処理チャンバ３７は、上部ロータ３４の内部表面１４８と、下部ロータ３６の内部表面１５０の間に形成される。隔離ピン５０、１２０は、それらの間にワークピース２４を固定しないが、代わりに所望のクリアランス内部にワークピースを収容し、ワークピース２４が僅かに“クロック（clock）する”のを可能にする、すなわち、処理中に所望のクリアランス内に浮遊することを可能にする。これにより、ワークピース２４が鋏まれて偶然に破損されるのを防ぎ、ワークピース２４のより大きな表面積を処理可能とする。好適な実施例では、隔離ピン５０、１２０の間に０．０２インチのクリアランスがあり、処理中にワークピース２４が「クロックする」のを可能にしている。この構成により、そうでなければ、隔離ピン５０、１２０で覆われていた表面積をも含めて、実質的にワークピース２４の表面全体が処理可能となる。

特に図５を参照すると、上部ロータ３４が下部ロータ３６と係合したとき、係合ピン５４の斜めになった終端は、上部ロータ３４内の複数のうちの対応する１つの穴４６（図１７Ｃに示す）に挿入される。環状の圧縮性のガスケットあるいはオー（"O-"）リング５６は、上部ロータ３４と下部ロータ３６の接触を強め、更に、処理チャンバ１６の使用に際しては、振動緩衝装置として働く。

上部ロータ３４と下部ロータ３６の全体的な構成は上記のようなものであるが、処理チャンバ１６内で実行されるべき所望の処理に応じて、特定の構成が変更可能である。例えば、図１７Ａ〜図１７Ｃ及び図１８Ａ〜図１８Ｃは、ウエハー表面からのポリマー（polymer）あるいはマスキング材料を除去する処理において利用される、上部ロータ３４及び下部ロータ３６を示している。この好適な実施形態では、ロータ構成は、上に示された概要に従っている。しかしながら、図１７Ａ〜図１７Ｃに示したように、上部ロータ３４は、処理流体がより自由に処理チャンバ３７から出ることができるように、区分され、あるいは切込み（ノッチ：notch）１６０を備えている。

しかしながら、異なる処理では、上述したロータ構成に僅かな変化を与えるのが好適な場合もある。例えば、「背面傾斜エッチング」として一般に知られている処理に対するロータ構成が、図１９Ａ〜図１９Ｃと図２０Ａ〜図２０Ｃにおいて開示されている。一般に、「背面傾斜エッチング」処理では、ウエハーの背面および／または周囲の縁部（すなわち、傾斜縁部）から、金属被膜あるいは酸化被膜をエッチングし、あるいは選択的に除去するために、化学溶液（例えば、フッ化水素酸）が提供される。この処理の間、化学溶液が背面および斜面へ供給されるが、ウエハーの上側には、不活性ガスあるいは脱イオン水によるすすぎ、または代替処理溶液が供給されている。エッチングの後、ウエハーのエッチングされた側と、好ましくはウエハーの両側は、脱イオン水でのすすぎが供給され、流体の除去のために回転され、加熱窒素により乾燥される。「背面傾斜エッチング」処理を含む半導体エッチング処理の詳細な説明は、本発明の譲受人へ譲渡され、参照することにより本願明細書に組み込まれる米国特許第６，６３２，２９２号において開示されている。

好適な実施例では、「背面傾斜エッチング」処理のために利用される上部ロータ３４が、図１９Ａ〜図１９Ｃに開示されている。上部ロータ３４は、上部ロータ３４の内部表面１４８に形成された環１４６と連通する処理流体通路１０８を備えている。図２０Ａ〜図２０Ｃへ移ると、「背面傾斜エッチング」処理での使用に好適な下部ロータ３６は、下部ロータ３６の外周にのびるシール部材１１８を備えている。シール部材１１８は、圧縮性材料から形成されていることが好ましい。上部ロータ３４と下部ロータ３６が係合すると、シール部材１１８は変形し、ロータとの間に接触面シールを作成する。接触面シールは完全なシールではない。すなわち、接触面シールがあっても、処理チャンバ３７の排出（ドレイン：draining）を可能にするよう、「リーク（leak）」が提供されることになる。磁石４２、４４からの磁力により、下部ロータ３６と上部ロータ３４は係合し続け、処理の間接触シールを適所に保つ。「背面傾斜エッチング」処理中には、ウエハーの背面へ提供される酸性処理流体が、ウエハーの表側の一部上の周辺あるいは斜めになった縁部を包む。結果として、酸性処理流体は、ウエハーの表側へ提供される不活性ガスにより、上部ロータ３４の内部表面１４８内に形成された環１４６内へ強制的に流入され、更に、上部ロータ３４の処理流体通路１０８を通り排出される。

図２１Ａ〜図２１Ｃへ移ると、図７Ａに示されるように、ヘッドリング３３は、縁（リム：rim）部１６２および垂直な筒状の整列表面１６４を含んでいる。ヘッドアッセンブリ２８とベースアッセンブリ３０が閉じられると、垂直な筒状の整列表面１６４は、ヘッドリング３３をベース４０と整列させ、上部ロータ３４と下部ロータ３６の間が適切な整列を確実にするよう、縁部１６２はベース４０の縁部上に置かれる。

ここで、図１〜図２１に示した新しいウエハー処理システムの、改良された気流および処理流体排出の態様について論議する。

まず、ヘッドアッセンブリ２８は、組立環境からヘッドアッセンブリ２８内部へ環境大気を引き込み、処理チャンバ１６のベース４０を通って引き出す、多数の気流通路を有している。図６に示したように、環１３６は、モータ３８のすぐ下のヘッド２９内に配置されている。環１３６は、モータ３８からのガス状蒸気あるいは粒子（パーティクル：particle）を、ヘッド２９から吸い出す空気吸引器（図示せず）へ接続されている。吸引器チューブ（図示せず）は、サポート１３０へ取り付けられたサービス導管を介してヘッド２９から出ている。また、吸引器１３２により生じた負圧は、ヘッドアッセンブリ２８またはベース４０内の他の空気通路から来る、あらゆるガス状蒸気あるいはヒューム（fume）を除去するよう作用する。

第２に、図５〜図７、および図２１Ａ〜図２１Ｃに移ると、複数の通気口６０がヘッドリング３３内に形成されている。図２１Ａ〜図２１Ｃに明確に示したように、通気口６０は、空気を、筐体１５内のミニ‐エンバイロンメントから、風洞１２４を通して、上部ロータ３４およびヘッドリング３３の傾いた外側表面により形成された、内部容積あるいはエアギャップ１３４内へ引き込む。内部のエアギャップ１３４は、上部ロータ３４と下部ロータ３６の双方の周囲を包み込むチャンネル１３７と連通しており、さらに、ベース４０の凹所内に形成された環状ドレインキャビティ８０内へ下降を続ける。結局、処理流体蒸気は、環状ドレインキャビティ８０に形成された排出ポート８２を通り排出される。

第３に、本発明の処理チャンバ１６は、また、閉鎖処理チャンバ１６内で動作を実行することにより経験される、増加する固有の圧力を軽減するように設計されている。図１２〜図１４を参照すると、ベース４０の上部縁７３には、複数の開口部７１が形成されている。この開口部７１は、ベース４０の下部部分に形成された、排気チャンネル１４２へ接続されている。ポンプあるいは同様のもの（図示せず）は、チャンネル１４２を通して処理流体を排出する負圧および経路を生成する、少なくとも１つの、好ましくは２つの排気ポート７２を通して排気チャンネル１４２へ接続される（図１４に破線により示す）。ここで、図５へ戻ると、ヘッドアッセンブリ２８が下降してベース４０と係合すると、ヘッドリング３３内に形成された環状プレナム７０は、ベース４０の上部縁７３をカバーする。ヘッドリング３３の環状プレナム７０により、上部縁７３内の開口部７１は、作動中、処理流体の「吹き抜け（ブローバイ：blow-by）」を受けことができることになる。これらの「ブローバイ」処理流体は、排気チャンネル１４２内の負圧により排出される。この処理経路も、やはり図５に破線により示されている。従って、動作の間、処理チャンバ３７内で生じた望ましくない圧力は最小にされる。

第４に、空気は、ヘッドアッセンブリ２８内とベースアッセンブリ３０内の開口部を通して、直接ワークピース処理チャンバに導入される。図１２〜図１６に戻ると、ベースアッセンブリ３０は、ベース４０から上向きに延びる、中央に位置決めされた処理流体アプリケータ６２を含んでいる。一般に、処理流体は、液体、蒸気または気体または液体／蒸気／気体の組み合わせであってもよい。ベースアッセンブリ３０内の処理流体アプリケータ６２は、背面通気開口６４を含んでいる。好適な実施例では、処理流体アプリケータ６２は、複数の背面通気開口６４を含んでいる。背面排出口隙間６４は、シュノーケル６８を備えた風洞６６を介してシュノーケル６８に連通している。このシュノーケル６８は、筐体１５内のミニ‐エンバイロンメントへ向かって開かれており、空気を直接ワークピースの背面に配送可能としている。ヘッドアッセンブリ２８と図３−図７に戻ると、アッセンブリ２８の中央部分には空気入口部１４０が形成されている。空気入口部１４０の一方の端部は、ミニ‐エンバイロンメントに向かって開かれており、そして、一方の端部は、上部ロータ３４内の開口部１０６を通してワークピース処理チャンバ内へ開かれている。したがって、空気を直接ワークピースの頂部および背面に供給するよう、空気は、ミニ‐エンバイロンメントからワークピース処理チャンバへ引かれている。

作動中、処理流体は、ワークピースの頂部および背面へ供給される。ここで、本発明の処理流体アプリケータについて、より詳細に論議する。ヘッドアッセンブリ２８とベースアッセンブリ３０の双方は、処理流体アプリケータを含んでいる。図１３を参照すると、ベースアッセンブリ３０は、ベース４０内に処理流体アプリケータ６２を有している。このアプリケータ６２は、処理流体アプリケータを、様々な処理流体の供給部（サプライ：supply）へ接続するコネクタ７４を含んでいる。したがって、アプリケータ６２は追加ポートを含んでいる；例えば、側部の溝付ポート７６と開口７８。処理流体アプリケータ６２のポートと開口は、処理流体を、後側ワークピース表面に向かう下部ロータ３６内の開口部１１２を通して、上向きに方向付けている。例えば、好適な実施例では、空気は、通気隙間６４を通して供給され、エッチング液（例えば、フッ化水素酸、硫酸、または混酸／酸化剤）は側部溝付ポート７６を通して供給され、脱イオン水は第１開口７８を通して供給され、窒素およびイソプロピルアルコールは第２開口７８を通して供給される。アプリケータ６２は、また、ワークピースの表面を横切る窒素などの、パージ用のガス流を方向づけるパージ用ノズルを含んでいてもよい。

ここで図５〜図１１を参照すると、上述のようにヘッドアッセンブリ２８は、また、処理流体アプリケータ３２を含んでいる。このアプリケータ３２は、処理流体の流れを、注入口９２、９４を通して、さらに、上部ロータ３４内のヘッド２９、１０６の開口部１００を通して、それぞれ、ワークピース処理チャンバ内部へ出てゆくよう方向づけるノズル３５を有している。ノズル３５と注入口９２、９４を通して提供される処理流体は、同一の流体でもよく、異なる流体でもよい。こうした処理流体の例には、空気窒素、イソプロピルアルコール、脱イオン水、過酸化水素、ＳＴ−２５０（ポストアッシュ残留物除去溶液）、エッチング液（例えば、フッ化水素酸、硫酸）、またはその任意の組み合わせがある。ノズル３５と注入口９２、９４は、モータ３８と結合した上部ロータ３４の回転を妨げないよう、ヘッド２９内の（空気注入口１４０を含む）スリーブ９６を通して軸方向に、下向きに延びている。

ここで、図１〜図２１に示した、新しいウエハー処理システムの動作を説明する。処理ヘッドアッセンブリが開放位置にあると、ロボット２６は、ワークピース２４を処理チャンバ３７内へロード（load）し、ワークピース２４は下部ロータ３６から延びる隔離ピン５０上に着座する。アクチュエータ１３は、ヘッドアッセンブリ２８と係合するまで、ベースアッセンブリ３０を下降させ始める。ヘッドリング３３の軸のセンタリング伸長部１２２は最初にチャンバアッセンブリに接触し、ヘッドアッセンブリ２８とベースアッセンブリ３０が軸方向に整列するのを確実にする。ヘッドアッセンブリ２８は、上部ロータ３４が下部ロータ３６に接触するまで、下向きに動き続ける。結局、（上部ロータ３４を通るアクチュエータ１３から）下部ロータ３６に加えられる力は、ベースボール４０の磁石４２と下部ロータ３６の磁石４４の間の磁気反発力に打ち勝って、（下部ロータ３６の）係合リング１１０を（ベース４０の）溝付取付部材１４４から解放する。下部ロータ３６の係合ピン５４は、上部ロータ３４の対応する穴４６へ挿入される。係合ピン５４を穴４６に整列させるために、ロータ３４、３６を僅かに回転させることが必要な場合もある。

処理装置１６の動作におけるこの時点では、処理チャンバ３７は完全に閉じられた処理位置にある。この位置において、装置あるいはワークピース２４の頂部側面と上部ロータ３４の内部表面１４８は、第１処理チャンバ１０２を形成する。ワークピース２４の底部側面あるいは背面と下部ロータ４６の内部表面１５０は、第２処理チャンバ１０４を形成する。上述したように、流体アプリケータ３２は処理流体を第１処理チャンバ１０２へ導入し、一方、流体アプリケータ６２は処理流体を第２処理チャンバ１０４へ導入する。好適な実施形態では、モータ３８は、上部ロータ３４あるいは下部ロータ３６の何れか一方を回転させる。ロータ３４、３６が係合しているためワークピース２４が回転し、一方、処理流体は、ワークピース２４の頂部と背面に塗布される。液体は、遠心力によりワークピース２４上を外方向へ流れる。これにより、ワークピース２４を比較的薄い液体層でコーティングする。上下のロータ３４、３６とワークピース２４の間の許容公差が厳格であることは、制御された均一な液体流動をもたらすことを助勢している。もし、使用されるならば、ガスは、液体の蒸気をパージしあるいは閉じ込めることができ、又は、同様にワークピース２４の化学処理も提供することができる。ロータ３４、３６の回転運動は、ワークピース２４の上で流体を半径方向に外側へ追いやり、さらに、ベース４０内に形成された環状プレナム８０内へ方向付ける。処理流体は、ここからドレイン８２を通してベース４０を出てゆく。バルブ８４は、取付部品８８を通して処理流体の放出を制御する。

処理が完了した後に、アクチュエータ１３は、モータを作動させることにより、ヘッドアッセンブリ２８を上げ、ベースアッセンブリ３０から離す。図２に示したシステム１０では、ロボット２６は軌道２３に沿って動き、ワークピース２４を開いた処理チャンバ１６から除去するために、エンドエフェクタ３１を使用する。その後、ロボット２６は、ワークピース２４のさらなる処理のために、あるいは、入力／出力ステーション１９で輸送動作を実行するために、直線軌道２３に沿って移動する。

本発明は、異なる処理流体を装置およびワークピースの底部側面へ同時に供給することに関して説明されてきたが、単一注入口を通して連続して提供される２つ以上の処理流体を用いて、単一ワークピースの複数の連続した処理が実行可能である。例えば、処理酸などの処理流体は、ワークピース２４の下面を処理するために、下部処理チャンバ１０４へ下部処理流体アプリケータ６２により供給されてもよいが、一方、窒素ガスなどの不活性流体は、上部処理チャンバ１０２へ供給されてもよい。こうした場合、処理酸はワークピース２４の下面と反応可能となるが、一方で、ワークピースの上面は事実上フッ化水素酸反応から隔離されている。

図２２〜図３６に関する説明

図２２〜図２４へ移ると、本発明に係るウエハー処理システムの他の実施例が示されている。このシステムは、ヘッド１５３とベース１６３を有する処理装置１５０を含んでいる。ベース１６３は、好ましくは、フレーム１４２へ取り付けられており、移動することはない。ヘッド１５３は、ヘッド１５３とベース１６３を係合／分離させるよう、ヘッド１５３全体を上下させるアクチュエータアーム１５１上に支持されている。ヘッド１５３は、ベース上の下部フレームリング１６８と係合可能な、上部フレームリング１６６を含んでいる。上部フレームリング１６６の上のカバー１５２は、ヘッド１５３の内部構成要素を外部環境から隔離する。ヘッド１５３内の上部ロータ１５６は、ワークピース１６０の周りに処理チャンバ１６５を形成するよう、ベース１６３内の下部ロータ１５８と係合可能である。ヘッド１５３が動かされ、ベース１６３と係合し、あるいは接触すると、上部ロータ１５６が動いて下部ロータ１５８と係合する。シールあるいはオー（"O-"）リング１７０は、処理装置１５０内の流量を制御するため、上部ロータ１５６のフランジ１７８と下部ロータ１５８の間に含まれていることが好ましい。

図２２〜図２４を更に参照すると、第１あるいは上部流体アプリケータ１５７は、好ましくはワークピース１６０の上面の中央領域へ、上部ロータ１５６の開口部を通して処理流体を配送する。下部フレームリング１６８内の第２あるいは下部流体アプリケータ１５９は、処理流体を、下部ロータ１５８内の開口部１９０を通して、好ましくは、ワークピース１６０の下面の中央領域へ、および／または、以下に説明するように、ワークピース１６０の縁部領域へ、配送する。第１および第２流体アプリケータ１５７、１５９は、処理流体をワークピースに塗布し、あるいは配送するよう、ノズル、オリフィス、ブラシ、パッド、または他の同等の物を含んでいてもよい。

１つ以上のドレイン排出口１８０は、処理チャンバ１６５から処理流体を除去するよう、上部ロータ１５６、またはその縁の近傍、またはその外側縁に位置しているのが好ましい。加えて、１つ以上の水平な水抜き穴１８１が、フランジ１７８を通して延びている。例えば図２８〜図２９の好適な実施例では、３つの区切られて離れている水平に向いた水抜き穴（それぞれ、およそ０．０１８〜０．０２４インチ、またはおよそ０．４５７２ｍｍ〜０．６０９６ｍｍの直径を有する）は、シール１７０の上の、フランジ１７８と下部ロータ１５８の間に捕らえられた処理流体を排出するために、設けられている。

図２２と図２３に示したように、ヘッド１５３内のモータ１５４は、上部ロータ１５６に取り付けられたモータプレート１６４を含んでいるのが好ましい。スカート１７６は、モータプレート１６４から下向きに突出しており、上下のフレームリング１６６、１６８から処理チャンバを隔離している。モータ１５４は、第１流体アプリケータ１５７の周りに位置決めされる軸１８４を通して、順番に、モータプレート１６４、および上部ロータ１５６を回転させる。上部ロータ１５６が、下部ロータ１５８に係合すると、２つのロータ１５６、１５８は一緒に回転する。第１流体アプリケータ１５７は、モータハウジング１５５上に支えられ、上部ロータ１５６と一緒には回転しない。軸１８４はベアリング２６２上に支えられ、垂直なスピン軸１７５の周りで、軸１８４、モータプレート１６４、および上下ロータ１５６、１５８を回転可能にしている。

図２５〜図２９に移ると、上部ロータ１５６は、複数の下向きに突出した整列ピン２００を含んでいる。各整列ピン２００は、テーパ状の先端部を有しているのが好ましい。整列ピン２００は、少なくとも部分的に上部ロータ１５６の周囲に位置しているのが好ましく、さらに、ワークピース１６０が処理チャンバ内に位置決めされると、各整列ピン２００がワークピース１６０の縁部に接触するよう位置決めされている。整列ピンは、スピン軸１７５あるいは軸１８４と、同心円の厳密な寸法公差で配置されている。結果として、整列ピン２００は処理チャンバのワークピース１６０を中央に配置され、ワークピース１６０はスピン軸１７５と正確に同心状態となる。

図３０〜図３４に移ると、１対の区切られて離れているショルダー１９２は、下部ロータ１５８の外側縁に位置決めされている。ショルダー１９２は、整列ピン２００のテーパ状の先端部を受ける、溝あるいはスロット１９４、または個々の穴の形態をしたピン受け表面を含んでいる。スロット１９４は、整列ピン２００のテーパ状の先端部に対応するよう、テーパ状になっていることが好ましい。

下部ロータ１５８上の各ショルダー１９２は、ワークピース１６０を支持し、さらにワークピース１６０を下部ロータ１５８の内面あるいは表面１９５から離しておくよう、上向きに突出した下部ワークピース支持ピン１９６を含んでいるのが好ましい。ショルダー１９２は、エンドエフェクタ（end effector）または他のワークピースローディング装置を受け合うために、ショルダー１９２の間にロード／アンロードスロット１９８を提供するよう、区切られて離れているのが好ましい。したがって、ワークピース１６０を支持するエンドエフェクタは、ショルダー１９２間のスロット１９８を通して下部ロータ１５８を入れ、その後、処理装置１５０が開放位置にあるとき、ワークピース１６０を下部支持ピン１９６上にセットしてもよい。図２２、図３０、図３２に示したように、ショルダー１９２上のピン１９６は、下部ロータの上面１９７の上方の平面Ｐ（図３２の点線で示す）内で、ワークピースあるいはウエハー１６０を支持する。したがって、ワークピースあるいはウエハー１６０の下面は、例えば、２〜１０あるいは４〜６ｍｍだけ、表面１９７から垂直に距離を置いている。これにより、ワークピースを処理装置内へロード／アンロードをするために、ロボットのエンドエフェクタはワークピースの下で移動可能となる。対照的に、図２４に示したように、上部ロータの下部内面２０１（図２８）との間の間隔はかなり小さく、通常、（処理装置が閉じられるか、あるいは処理位置にあるとき）１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、または４ｍｍである。また、図２８に示したように、上部ロータの表面２０１は、２〜８度または４〜６度の角度で、円錐形に僅かにテーパ状となった区間２０３を有している。

図３４に移ると、上部ロータ１５６は、下部支持ピン１９６に対してワークピース１６０を保持するために、下向きに突出した上部ワークピース支持ピン２１０を含んでいるのが好ましい。上部支持ピン２１０は、ワークピース１６０の上部表面に接触するよう、ワークピース１６０の外周あるいは縁部から、半径方向に内向きに少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、または６ｍｍの位置に位置決めされているのが好ましい。上部支持ピン２１０をワークピース１６０の外周から少なくとも４ｍｍのところに位置決めすることにより、以下で説明するように、ワークピース１６０の縁部処理の間、上部支持ピン２１０が主要流体流路の外に位置している。したがって、結果的に、ワークピースの周辺のより近くに位置決めされた上部支持ピンからもたらされる、したがって、主要な流体流路での、残留金属のスポット（例えば、銅のメッキ）が回避される。

加えて、図２４〜図２７に示したように、モータ１５４のシャフトつまり軸１８４は、シャフトプレート１７３を介して、上部ロータッセンブリ上のモータプレート１６４に直接接続している。結果的に、スピン軸を形作るシャフト１８４と、ワークピースを位置決めするピン２００との間に、より直接的な接続がなされることになる。従前の設計と比べて、回転の同心度が改善されている（およそ±０．５ｍｍ）。ワークピースが、下部ロータ上のピンあるいは他の機構により位置決めされる他の設計では、寸法公差の蓄積は、結果的に、スピン軸とワークピースの間に大きな離心（例えば、±９ｍｍ）を生じさせてしまう。

図２４に示したように、上部ロータ１５６は、好ましくは、登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」（フッ素樹脂）など、耐食材料で作られたライナーあるいはチャンバプレート１７７を有している。このチャンバプレートは、モータプレート１６４に取り付けられている。ヘッド１５３内のモータプレート１６４と他の構成要素は、通常、ステンレススチールなどの金属である。また、図３０−図３２に示したように、下部ロータは、通常、登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」などの耐食材料あるいはプラスチックで作られている。これにより、処理装置１５０は、処理に使われる、酸などの非常に反応しやすいガスあるいは液体により引き起こされる腐食に対しても、より耐性を有することになる。ピン２００は、モータプレート１６４内に固定され、チャンバプレート１７７を通り抜ける。ピンは多かれ少なかれ使用されるだろうが、８つのピン２００は、通常、上部ロータ上に、均等に離して設置されている。

図２２〜図２５を参照すると、ヘッド１５３上あるいはヘッド１５３内において、カバー１５２；モータハウジング１５５；モータ１５４、流体アプリケータ１５７、および上部フレームリング１６６は、適所に固定され、垂直に上げることは可能であるが回転はしない。シャフトあるいは心棒１８４（モータシャフトの一部に接続されるか、またはモータシャフトの一部を形成する）；シャフトプレート１７３；フランジ１７８、スカート１７６、およびライナープレート１７７を含むモータプレート１６４は、モータ１５４がオンになると、全て一緒に回転する。

ベース１６３内あるいはベース１６３上には、より低いフレームリング１６８；ドレイン２０８；バルブ２０６；カムアクチュエータ２０４；流体アプリケータあるいはノズル１５９が、適所に固定され、回転しないのが好ましい。下部ロータ１５８は、図３０〜図３２に示した、シール１７０、カム１７２、ラッチリング１７４、および他の付属構成要素を備えており、これらは、下部ロータが上部ロータと係合し上部ロータにより動かされると、下部ロータと共に回転する。

図３５、図３６に移ると、環状の開口部２２０が、第１流体アプリケータ１５７へ導く液体配送経路１６１の周りと同様に、第１流体アプリケータ１５７を形成するマニホールドの周りに設けられている。Ｎ_２ガスなどのパージガスは、注入口２２１から環状開口部２２０へ供給される。環状開口部２２０は、注入口から処理チャンバ内へ延びている。パージガスを環状開口部２２０経由で処理チャンバへ配送することにより、パージガスの処理チャンバへの配送は極めて一様に保たれることになり、より一様な一貫した処理が提供される。

図１〜図２と図２２〜図３６を参照すると、ポッド（pod）、カセット、キャリヤー又はコンテナ２１は、使用に際して、入力／出力ステーション１９へ移動されている。ＦＯＵＰやＦＯＳＢＹコンテナのように、コンテナがシールされている場合は、コンテナドアは、システム１０のロボットのアクチュエータにより取り外される。その後、ロボット２６は、コンテナ２１からワークピース１６０を除去し、ワークピース１６０を処理装置１５０内へ配置し、ワークピース１６０を下部ロータ１５８の下部支持ピン１９６上にセットする。ワークピース１６０を下部支持ピン１９６上に配置するため、ロボット２６は、下部ロータ１５８のロード／アンロードスロット１９８を通して、エンドエフェクタ３１、あるいはワークピース１６０を支持する同様の装置を動かし、ワークピース１６０を下部支持ピン１９６上へ下降させる。その後、ロボット２６は、処理装置１５０からエンドエフェクタ３１を引き出す。処理装置１５０は、代替的に、（入力／出力ステーション１９、ロボット２６、または筐体１５を有しない）独立型（スタンドアロン：stand alone）の手動ロードシステムとして提供可能であるが、図１、図２に示した自動システムが好適である。

その後、好適には、ヘッド１５３をベース１６３と接触するよう下降させることにより、上下のロータ１５６、１５８は、一緒にされて、互いに係合する。これが起こるにしたがい、上部ロータ１５６は、下部ロータ１５８に向かって下降する。上部ロータ１５６上の整列ピン２００のテーパ状の先端部は、下部ロータ１５８上の上部ロータ１５６を中央に配置し、さらに、ワークピース１６０の周りに処理チャンバ１６５を形成するよう、下部ロータ１５８上のテーパ状の開口部あるいはスロット１９４内へ移動する。各整列ピン２００のテーパ部分の内側縁は、ワークピース１６０を処理チャンバ内部の中央に置くために、ワークピース１６０の縁部に接触するのが好ましい。結果として、ワークピース１６０は、処理チャンバの垂直スピン軸１７５と同軸状に位置決めされる。このことは、一様で効率的な処理、特にワークピース１６０の縁部処理、をもたらすことを助勢する。

上部ロータ１５６が、下部ロータ１５８と係合するよう下降されると、上部ロータ１５６上の上部支持ピン２１０は、処理チャンバ内部にワークピース１６０を固定し、あるいは閉じ込めるよう、ワークピース１６０の上面に近接アプローチし、あるいは接触する。ロータが一緒にされた後に、ベース１６３内のカムアクチュエータ２０４は下降し、それによりカム１７２を旋回させ、ラッチリング１７４の部分を開放する。その後、ラッチリング部分は、半径方向において外向きに移動し、さらに、上部ロータのフランジ１７８内の溝１８２内へ移動する。この動作は、参照することにより本願明細書に組み込まれる、米国特許第６，４２３，６４２号明細書で説明されている。このように、下部ロータ１５８は、結合したロータユニットあるいはアッセンブリ１８５を形成するよう、上部ロータ１５６へ固定される（図２６、図２７）。

いったん処理装置１５０が閉じられる位置または処理位置に置かれると、処理流体は、第１および第２流体アプリケータ１５７、１５９の一方あるいは双方を通して、ワークピース１６０の上面および／または下面に供給される。ロータユニット１８５は、モータ１５４により回転させられる。遠心力により、ワークピース１６０の表面を横切る連続した流体流動が引き起こされる。処理流体は、ワークピースの表面を横切り、ワークピース１６０の中心からワークピース１６０の縁部へ、半径方向において外側方向へ移動する。

処理チャンバ１６５の周辺では、使用済処理流体が、遠心力により、上部および／または下部ロータ１５６、１５８内のドレイン排出口１８０、および／または他の水抜き穴１８１、あるいはドレイン経路を通して、処理チャンバから出てゆく。使用済流体はドレイン領域２０８に集まり、バルブ２０６を開けることにより、再利用のための再生システムや、適切な処分のための処分領域に配送可能である。

第１処理流体による処理ステップが完了すると、チャンバからいかなる残余処理流体も除去するのを補助するよう、Ｎ_２ガスなどのパージガスが処理チャンバ１６５内部へ配送されるのが好ましい。パージガスは、パージガス注入口２２２から、第１流体アプリケータ１５７の周りの環状開口部２２０内へ配送するのが好ましい。パージガスは、環状開口部２２０を通して処理チャンバ１６５内部に進む。したがって、パージガスは、処理チャンバを通して、パージガスの一様な分散を容易にするガスの環状リングの形で、処理チャンバ内部へ配送される。結果として、処理流体は、処理チャンバからより効果的および効率的に除去される。

いったん第１処理流体が処理チャンバから除去されると、同様の処理およびパージステップが、１つ以上の追加処理流体のために実行可能である。脱イオン（ＤＩ）洗浄水を用いるのが好ましいすすぎステップは、各処理ステップ後に、あるいは全ての処理ステップの完了後に実行されてもよい。イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気、あるいは他の乾燥流体で実行される乾燥ステップは、最終的処理つまりすすぎステップの後に実行されてもよい。

いったん処理が完了すると、ヘッド１５３は、ワークピース１６０へのアクセスを可能にするよう、ベース１６３から上げられるか分離される。この開放位置では、ワークピース１６０は、ロボット２６により処理チャンバから取り出し可能であり、さらに、他のワークピース１６０は、同じロボット２６あるいは他のロボットにより処理チャンバ内へ配置可能である。

図３７、図３８に関する説明

図３７、図３８に移ると、ワークピース１６０の縁部処理に用いる処理装置１５０の、２つの代替的な実施例が示されている。これらの実施例では、流体配送経路が、縁部処理を実行可能とするよう、処理流体をワークピース１６０の縁部へ方向付けるために提供される。これらの実施例では、処理流体は、第２流動アプリケータ１５９経由、あるいは別々の流体配送装置経由で供給可能である。

図３７を参照すると、下部流体配送経路２３０が、シールドプレート２３２と下部ロータ１５８の内面の間に形成されている。シールドプレート２３２は、丸いワークピース１６０と同軸であり、ワークピースより、およそ２〜１２ｍｍ或いは４〜１０ｍｍ若しくは５〜８ｍｍ、小さな直径を有しているのが好ましい。処理流体は、シールドプレートの下面の中央へ向かって供給され、さらに、遠心力により、シールドプレート２３２に沿って半径方向における外向きに指向させられている。流体は、シールドプレートの周辺縁部およびワークピース１６０の外側縁部から流出する。その結果、ワークピース１６０の縁部だけが処理されることになる。

図３８に示した実施例では、流体配送経路２４０が、第２流動アプリケータ１５９（あるいは、他の流体ソース）から直接ワークピース１６０の縁部へ提供される。したがって、ワークピース１６０の中央に向かって入り、さらに、シールドプレート２３２によりワークピースの縁部に向かって誘導されるのと対照的に、処理流体は、ワークピース１６０の縁部で直接処理チャンバに入る。流体配送経路２４０は、流体配送ライン２４２を含んでいてもよく、あるいは、下部ロータ１５８内の単に１つ以上の経路あるいは穴であってもよい。

ワークピース１６０の下面の処理が、また、図３８に示される実施例で所望されていれば、バルブあるいは同様の装置は、流体を、流体配送経路２４０とワークピース１６０の中央へ選択的に方向付けるよう、第２流動アプリケータ１５９内に配置される。１つの実施例では、流体配送経路２４０は、第２流動アプリケータ１５９が静止している間に、流体配送経路２４０が回転することができるよう、回転ユニオンあるいは同様の装置により、第２流動アプリケータ１５９へ接続可能である。

図３７、図３８に示した実施例では、上部ロータ１５６内のドレイン穴２３６、および、下部ロータ１５８内のドレイン経路２３８は、処理流体を処理チャンバから出すことになる。Ｎ_２ガスなどのパージガスは、処理流体がワークピース１６０の内部あるいは中央表面に接触しないよう、処理中に、処理流体がドレイン穴２３６を通して出るのを方向づける補助となるように、ワークピース１６０の上で半径方向に外向きに方向づけられるのが好ましい。図３８に示したように、通常、ＤＩ水のための流体配送チューブ１８６は、マニホールド１６７内の開口部あるいは経路１６１を通して延びている。チューブ１８６は、マニホールド１６７の下部終端での出水を終わらせる。チューブ１８６を洗い流すと、マニホールド１６７から僅かであれ凹んだりあるいは突出したりしているチューブ１８６を有しているものと比べると、しずくは減少している。

図３７と図３８に示したように、シール１７０は、下部ロータ１５８の外部の周りの、溝あるいはチャンネル１７１内に位置決めされる。溝１７１の縁部の面取り１６９は、分離の間、流体の小滴が上部ロータに残ったり、さらに、ワークピース上に落ちたり、さらに、損傷や汚染を引き起こしたりする可能性を減少させ、あるいは防止することを助勢する。図３２に示したように、その代わりに、溝１７１の縁部は、丸められ或いは丸みをつけられていてもよい。

さらに図３７と図３８を参照すると、処理装置１５０は、ワークピースの乾燥を劇的に早くする、改良された空気およびガスの流動設計を用いている。これは、必要な処理時間を減少させ、生産効率あるいは処理量を増大させる。乾燥中、回転運動により処理装置の中央周辺に生成した低圧ゾーンのため、（フィルターにかけられ、および／または、加熱された）清浄な乾いた空気が、開口部１６７を通して流れる。図３６の矢印Ａにより示されたこの空気は、ワークピースの頂面に当たり、その後外向きに流れる。また、乾燥中に、（窒素）ガスが使用される場合、空気は環状開口部２２０から流れるガスと混ざる。その後、空気とガスは、ドレイン穴を通って流出する。例えば乾燥に６０秒を要する以前の設計と比較すると、図３５、図３６に示した処理装置は、およそ２０秒でワークピースを乾燥させる。

処理システム１０の処理装置の構成要素は、登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」（合成フッ素含有樹脂）やステンレススチールのような、任意の適当な材料で製造されていてもよい。処理システム１０内では、半導体ウエハーなどのワークピースの処理に通常使用される、いかなる処理流体も使用可能である。例えば、水性あるいは気体性オゾン、水性あるいは気体性ＨＦあるいはＨＣＬ、アンモニア、窒素ガス、ＩＰＡ蒸気、ＤＩすすぎ水、Ｈ_２ＳＯ_４などが、様々な処理ステップの実行に使用可能である。ＨＦやＨ_２ＳＯ_４のような強酸あるいは溶剤が使われているアプリケーションでは、ロータ構成要素が処理化学的性質により損傷を受けないよう、登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」の構成要素を使用するのが好ましい。第１および第２流体アプリケータ１５７、１５９は接続され、ＤＩ水、清浄な乾いた空気、窒素、および上に記載した１つ以上の液体処理化学物質のための別々の排出口を有しているのが好ましい。第１および第２流体アプリケータ１５７、１５９を通る、液体およびガスの流動の制御には、１つ以上のバルブが使用可能である。

ＩＰＡ気化器、ＤＩ給水、加熱要素、流量計、流量調整弁／温度センサ、バルブ機構などの、追加的なシステム構成要素も、既存のシステムでは普通となっているように、処理システム１０内に備えられていてもよい。処理システム１０の様々な構成要素の全ては、適切なソフトプログラミングを有するコントローラユニットにより制御下にあってもよい。

図４１〜図４６に関する説明

図４１は、上昇位置、開放位置またはワークピースロード／アンロード位置における、ワークピース処理装置３１６を示している。開放位置にあるとき、ワークピース３２４は、処理装置３１６に対してロード／アンロード可能である。ロボットアーム３２０は、ワークピース３２４を処理装置３１６に対してロード／アンロードするためのエンドエフェクタ３２２を有している。好適な実施例では、ロボットアーム３２０は、（図２に示したように）スペース１８内の軌道２３に沿って直線的に動くロボットベース上に支持されている。このロボットは、処理ステーションと様々な処理ステーション１４の間でワークピースを配送し合う筐体内を移動する。処理装置３１６（図２では１６で特定）は、図２に示したように、第１および第２コラム内に構成されており、それぞれ、第１および第２コラム内の処理装置に対してのみワークピースをロード／アンロードする、第１および第２ロボット２６を備えているのが好ましい。しかしながら、他の設計も使用可能である。例えば、１台のロボットが、全ての処理装置１６あるいは３１６に対するロード／アンロードに使用されてもよい。代替的に、いずれのロボットも、どの処理装置１６あるいは３１６に対しても、ロード／アンロードできるように、２台のロボットをクロスオーバー動作で使ってもよい。

図４２に移ると、処理装置３１６は、処理チャンバ３５１を形成するために、下部ロータ３２８へ係合可能な上部ロータ３２６を含んでいる。図示された実施例では、ワークピース３２４は、平坦な上下面を有する丸いウエハーである。

上部ロータ３２６は、比較的大きな中央開口部あるいは穴３３２を備えた環状であるのが好ましい。穴３３２は、ワークピース３２４の直径より２０〜８０％、３０−７０％、または４０−６０％大きな直径を有しているのが好ましい。例えば、処理装置が、２００ｍｍの直径のウエハーを処理するよう構成されるとするなら、穴３３２の直径は１００〜１５０ｍｍであるのが好ましく、さらに直径およそ１２５ｍｍであるのがより好ましい。

図４１〜図４３に示した開放位置と、図４４〜図４６に示した閉鎖位置の間で上部ロータ３２６を上げ下ろしするために、１つ以上の空気圧エアシリンダ３３８あるいは他のアクチュエータが支持板３３４へ取り付けられる。

処理チャンバ３５１を形成するために下部ロータ３２８に係合し、あるいは接触するよう、上部ロータ３２６が下降可能となる形で、下部ロータ３２８は、ベース３４０上の適所に固定されているのが好ましい。代替的実施例では、下部ロータ３２８は、固定された上部ロータ３２６と係合するよう持ち上げられてもよく、あるいは２つのロータ３２６、３２８が、処理チャンバ３５１を形成するよう、互いに向かって可動となっていてもよい。

ワークピース３２４は、下部ロータ３２８から上方向に延びる複数の下部サポート３２７上の処理チャンバ内に支持されているのが好ましい。概して、上部ロータ３２６上の上部支持ピン３２９は、図４３に示したように、下部支持３２７からのワークピースの上方向への移動を制限する傾向がある。代替的に、米国特許第６，４２３，６４２号（この開示は、参照することにより本願明細書に組み込まれる）に説明されているように、ワークピース３２４は固定されていてもよい。

図４２を参照すると、環状のハウジング３５５は、プレート３３４に取り付けられる。上部ロータ３２６上の環状フランジ３４３は、ハウジング３５５の環状の溝部（スロット）３５３内へ延びている。下部マグネットリング３５７は、フランジ３４３の頂部上に取り付けられている。上部ロータ３２６、フランジ３４３、およびマグネットリング３５７は、ハウジング３５５内部でユニットとして回転する上部ロータッセンブリ３５９を形成する。上部ロータ３２６は、例えば、フランジ３５１を支持するステンレススチールリング３６３などの金属に取り付けられた内部ＰＶＤＦ、または登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」（フッ素樹脂）ライナー３６１を有しているのが好ましい。また、下部ロータは、ＰＶＤＦまたは登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」であるのが好ましい。３つのピン３５２は、上部ロータ内の開口部かコンテナ３５４内へ係合し、あるいは挿入するために、下部ロータ３２８の周辺に延びている。ピン３５２は、下部ロータと上部ロータが一緒にされるとき、それらを整列させるテーパ付きの円錐状の先端部を有している。ピン３５２は、また、処理中に、ロータがロータユニット３３５として一緒に回転するとき、下部ロータから上部ロータへトルクを伝える。

ハウジング３５５には、リングプレート３６７が取り付けられている。上部ロータ３２６の最上端は、リングプレート３６７を通って延びている。上部マグネットリング３６９は、リングプレート３６７に取り付けられている。上部マグネットリング３６９は、下部マグネットリング３５７に反発する。リングプレート３６７は、プレート３３４にオーバーレイし、取り付けられる、円錐形部分３７１を有している。プレート３３４、ハウジング３５５、リングプレート３６７、および円錐形部分３７１、および上部マグネットリング３６９は、アクチュエータ３３８により垂直に移動するが回転はしないハウジングアッセンブリ３７３を形成する。むしろ、上部ロータッセンブリ３５９は、固定ハウジングアッセンブリ３７３内部で回転する。開放位置あるいは上昇位置内での処理装置３１６と共に、図４２に示したように、上部ロータッセンブリのフランジ３４３は、ハウジング３５５の環状リップあるいは出っ張り３７７上に静止しており、ロータッセンブリ３５９とハウジングアッセンブリ３７３との間には他の接触はない。反時計ピン３５８（図４５）は、処理装置が開放位置あるいは上昇位置にある場合に、上部ロータを、下部ロータと角度を持って整列させるために、リップ３７７からフランジ３４３内へ延びている。

図４５に示したように、処理装置３１６を下降位置あるいは閉鎖位置に置いて、上部ロータッセンブリ３５９は、ハウジング３５５内で、浮動し、あるいは浮遊しており、換言すれば、上部ロータッセンブリ３５９と、ハウジング３５５あるいはハウジングアッセンブリ３７３のいかなる部分との間にも物理的接触が存在しない。マグネットリング３５７、３６９の反発力は、物理的接触なしで、上部ロータッセンブリ３５９を下部ロータ３２８と接触するよう下降させる。マグネットリング３５７、３６９は、個々の磁石、電磁石、または他の磁気要素に取り替えられてもよい。

上部ロータ３２６が浮遊しており、上部ロータ３２６あるいは上部ロータッセンブリ３５９と、ハウジング３５５、プレート３６７、またはプレート３３４などの周囲の構造との間に、いかなる物理的あるいは機械的接触もないので、上部ロータ３２６は、下部ロータ３２８と（それらが一緒にされるとき）自動的にそれ自体を整列することができる。したがって、上部ロータを下部ロータへ正確に整列させる必要は回避される。加えて、処理中に、固定されたハウジングアッセンブリ３７３と、回転するロータッセンブリ３５９の間に、いかなる物理的接触もないので、汚染パーティクルを発生させる可能性が大いに減少する。

面シールあるいは他のシール要素３３１は、上下ロータ３２６、３２８の間に（それらが一緒にされるとき）シールを形成するのに使用可能である。若干のアプリケーションでは、いかなるシールも必要ではない。上下ロータ３２６、３２８は、シール３３１においてのみ、互いに接触しているのが好ましい。シール３３１は、ロータ３２６、３２８の片方あるいは双方の内部表面に位置してもよく、ロータの周辺に位置するのが好ましい。

ロータ３２６、３２８が一緒にされると、それらは、ベース３４０上に支持されたモータ３３９により回転可能な、結合したロータユニット３３５を形成する。モータ３３９は、ベースプレート３４０あるいはフレーム３１２に取り付けられたモータハウジング３３７内に含まれている。モータロータ３７５は、下部ロータ３２８に取り付けられてそれを支持する、バッキングプレート３４１に結合されている。モータロータ３７５は、図４２〜図４３に示したように、ワークピースの直径の少なくとも５０％か、６０％か、７０％か、８０％か、９０％か、１００％の直径を有している。これにより、システムの改良された動的バランス、および、より少ない振動を実現する。バリアリング３７８は、バッキングプレート３４１の底部に、ねじれた経路を形成している。これは、モータから外側へ向かい、さらに上方向へワークピースに向かう、いかなるパーティクルの移動の抑制も補助する。下部ロータの中央にある円錐形の凹みは、漂流液を集めて排出する排水だめ３８１を形成している。ドレイン排出口３３０は、図４２に示されるように、上部ロータを通って延びている。

ロータユニット３３５が回転すると、空気は、上部ロータ３２６内の開口部あるいは穴３３２を通って、処理チャンバ３５１に引き込まれる。穴３３２は比較的大きく、さらに、チャンバ排出口は、遥かに小さな断面積に制限されている。これにより、処理チャンバ内部に低い圧力差が生成される。この低い圧力差により、空気は低速で処理チャンバ内へ流れこむことになる。結果的に、既存の設計と比べると、入って来る気流により処理チャンバに引き込まれる汚染パーティクルはかなり少なくなる。これにより、ワークピースの汚染の可能性が小さくなる。

図４４〜図４６に示したように、上部ノズル３４２あるいは流体塗布装置は、上部ロータ３２６の穴３３２内へ延びている。ノズル３４２は、１つ以上の処理流体を、ワークピース３２４の上面へ供給する。上部ノズル３４２は、比較的硬い上部流体配送チューブあるいはライン３４４の終端へ取り付けられている。上部流体配送ライン３４４は、上部流体配送ライン３４４と、上部ノズルあるいは排出口３４２を、前後方向の交互運動で上下させ、さらに回転させる、電動の持上げおよび回転機構３４６へ取り付けられる。したがって、上部ノズル３４２は、上部ワークピース表面の異なる部分へ処理流体を分配するよう、上部ワークピース表面の上で可動である。加えて、上部ロータ３２６を開放位置あるいはワークピース受け取り位置へ上昇させるよう、上部ノズル３４２は、穴３３２から外へ持ち上げられ、処理チャンバから離れて回転可能である。

図４７〜図４８に関する説明

図４７に示したように、上部ノズル３４２の上部流体配送ライン３４４は、処理チャンバへの流体配送が停止された後に処理流体を集めるための、流体収集領域３４５つまり「Ｚトラップ（Z-trap）」を備えていてもよい。既存のシステムでは、流体配送が止められた後、上部ノズルあるいはチューブからワークピースへ余分な流体が垂れる可能性がある。このことは、ワークピースの汚染あるいは他の欠陥を導きかねない。吸引戻し（サック‐バック：suck-back）及びガス浄化（ガスパージ：gas purging）技術は、流体配送チューブを完全に空にすることを企図して使用されてきたが、多くの場合、残留滴下はなお起こっている。したがって、残留流体が処理チャンバに滴下することがないよう、残留流体を収集するために、収集領域３４５が、サック‐バックあるいはパージングと組み合わせて採用されてもよい。

流体収集領域３４５は、処理流体が処理チャンバへ方向づけられるよう、上部流体配送ライン３４４あるいは上部ノズル３４２内に含まれている第２区間３４９へ接続し、一定の角度で上方向へ延びる第１チューブ区間３４７により形成されていることが好ましい。流体収集地域３４５は、収集領域３４５内へパージされ又はサック‐バックされる数滴の流体を収容するに十分な大きさであることが好ましい。図４８に示したように、収集領域３４５あるいはＺトラップを組み込むノズル３４２は、上部流体配送チューブあるいはライン３４４の終端へ取り付けられる、分離した構成要素として製造可能である。

図４２及び図４５に示したように、下部ノズル３４８つまり他の流体配送排出口は、１つ以上の処理流体をワークピース３２４の下面に配送するために、ワークピース３２４の下方の中央に配置されることが好ましい。流体を下部ノズル３４８に供給するために、下部流体配送チューブあるいはライン３５０が下部ノズル３４８に取り付けられている。下部流体配送ライン３５０は、上部流体配送ライン３４４が供給されるのと同一の流体貯蔵槽から、或いは異なる流体貯蔵槽から、処理流体を供給されてもよい。したがって、ワークピース３２４の上下面は、同時に或いは連続して、同一或いは異なる処理流体で、処理することができる。ノズル３４２、３４８は、処理液体またはガス若しくは蒸気を任意の形式または状態でワークピースに供給するために、如何なる形状あるいはパターンのスプレーノズル若しくはアプリケータであってもよく、又は、単純な排出口あるいは開口部であってもよい。

ドレイン排出口３３０は、図４２に示したように、上部ロータ３２６の周辺で距離をおいて配置されている。ドレイン排出口３３０は、処理中にロータユニット３３５が回転するとき、流体が遠心力によって処理チャンバ３５１から出ることができるようにする。代替的に、ドレイン排出口３３０が、下部ロータ内か、又は上下ロータ双方の上に存在するようにしてもよい。ドレイン排出口３３０は、例えばロータ間の溝部（スロット：slot）あるいは開口部のように、他の形態で設けられることもできる。図４１〜図４６に示したように、ロータユニット３３５の周りには、環状のドレインアッセンブリ３７０が配置されている。ドレインアッセンブリ３７０は、持上げ機構あるいはエレベーター３７２により垂直に可動であることが好ましい。エレベーター３７２は、ドレインアッセンブリ３７０に取り付けられた接極子（アーマチュァ：armature）３７４を含んでいる。モータ３７９は、アーマチュァ３７４及びドレインアッセンブリ３７０を上げ下ろしするように、ジャッキねじ３７６を回転させる。

ドレインアッセンブリ３７０は、処理チャンバ内の排出口３３０と分離して整列可能な複数のドレイン経路を有している。図４２及び図４３には３つのドレイン経路３８０、３８２、３８４が示されているが、いかなる所望の数のドレイン経路もドレインアッセンブリ３７０に含まれていてもよい。複数のドレイン経路は、脱イオン（ＤＩ）水と同様に、異なる処理化学物質が、別々の経路に沿って処理チャンバから除去されるよう提供されており、このことは、処理化学物質とＤＩ水の間の交差汚染を排除する。ドレイン経路３８０、３８２、３８４は、好ましくは、ドレイン経路３８０、３８２、３８４の下から処理装置３１６の外方へ延びるシステムドレインチューブ３８６につながっている。

上部ロータ部材３２６が開放されているか、あるいはワークピースを受け合う位置にあるとき、ドレインアッセンブリ３７０は、図４１〜図４３に示したように、ベース３４０に隣接する、その最も低い位置にあるのが好ましい。これにより、図４１に示したように、処理装置に対するワークピース３２４のロード／アンロードが可能になる。上部ロータ３２６が、閉鎖位置あるいは処理位置へ下降されると、ドレインアッセンブリ３７０は、図４４〜図４６に示したように、ドレイン経路３８０、３８２、３８４の１つが処理チャンバの排出口３３０と整列するよう、エレベーター３７２によって上昇される。

処理流体は、ロータユニットの回転で発生する遠心力により、処理チャンバから排出口３３０を通して除去される。その後、この流体は、処理チャンバ排出口と整列したドレイン経路に沿ってチューブ３７６内へ流れ、チューブはワークピース処理装置３１６から流体を除去する。その後、処理流体は、再生されるか、あるいは廃棄領域へと送られる。

使用中の図２を参照すると、ポッド、カセット、キャリヤーまたはコンテナ２１は、入力／出力ステーション１９上へ移動されている。コンテナがＦＯＵＰまたはＦＯＳＢＹコンテナのようにシールされている場合は、システム１０のロボットのアクチュエータによりドアが取り外される。その後、ロボット２６（図４１では参照番号３２０で示される）は、コンテナ２１からワークピース２４（図２２〜図４０、図４１〜図４６では、それぞれ２２４、３２４で示される）を取り出し、図４１に示したように、処理装置３１６内にワークピース２４を配置する。処理装置３１６は、上昇位置あるいは開放位置にあり、図４１に示したように、ドレインアッセンブリ７０は下降位置にある。処理装置３１６が（入力／出力ステーション１９、ロボット２６又は筐体１５がない）独立型（スタンドアロン：stand alone）の手動ロードシステムとしても提供可能であろうが、図１、図２に示した自動化システムが好適である。

図４１−図４６に戻ると、下部ロータ３２８上のワークピースサポート３２７上に、ワークピース３２４が配置されている。その後、上部ロータ３２６は、アクチュエータ３３８により下降され、ワークピース３２４の周りに処理チャンバ３５１を形成するよう、下部ロータ部材３２８と係合する。マグネットつまりマグネットリング３５７及び３６９の反発は、周囲にシールを形成する面シールを伴って下部ロータに対して上部ロータを押し付ける。上部ロータ部材３２６上のスペース部材つまり支持ピン３２９は、適所にワークピースを固定し又は閉じ込めるよう、ワークピース３２４の上面へ接近し又は接触する。

一旦、ロータユニット３３５が閉鎖位置あるいは処理位置にくると、ドレインアッセンブリ３７０は、それがロータユニットの周りに位置決めされるよう、エレベーター３７２によって上昇される。ドレイン経路３８０は、ワークピース３２４を処理するのに使用された第１処理流体を除去するよう、排出口３３０と整列する。排出口３３０を出た液体が、下部ロータの側面を駆け下りるよりむしろドレイン経路内に移動するよう、ドレイン経路３８０、３８２、３８４への入り口と、排出口３３０との間のスペースは最小にされる。その代わりに、液体を、垂れ落ちさせたり漏洩させたりすることなく、排出口３３０からドレイン経路内へ移動させる補助に、環状のリングシールを用いることができる。

ドレイン経路３８０が適切に整列された後、処理流体は、上下流体供給チューブ３４４、３５０のうちの一方あるいは双方を経由して、処理流体をワークピース３２４の上面および／または下面へ配送する、上下ノズルあるいは排出口３４２、３２８のうちの一方あるいは双方または排出口３４２，３２８に供給される。ロータユニットは、その全体がモータ３３９により回転され、遠心力によりワークピース３２４の表面を横切る流体の連続した流れを発生させる。したがって、処理流体は、ワークピース３２４の中央からワークピース３２４の縁部まで、半径方向において外側へワークピースの表面を横切って駆動される。上部ノズル３４２は、より均等に上部ワークピース表面へ処理流体を分配するよう、動力化された持上げ回転機構３４６により、穴３３２内部で前後に移動してもよい。

ロータユニットが回転すると、空気は、上部ロータッセンブリ３５９内の穴３３２とハウジングアッセンブリ３７３を通して、処理チャンバに引き込まれる。穴３３２が比較的大きく、さらに処理チャンバ３５１が排出口３３０を除いて実質的に閉じられるので、空気は、比較的低速で処理チャンバを通り、したがって、ワークピースを汚染しかねないパーティクルを取り込んでしまう可能性を減少させる。

チャンバ３５１の周辺では、使用済の処理流体は、遠心力により、排出口３３０を通って処理チャンバの外へ移動する。その後、処理流体は、ドレイン経路３８０を下方向へ流れて、ドレインチューブ３８６を通って出る。使用された流体は、再利用のための再生システム、あるいは、適切な処分のための処分領域に配送される。ドレインチューブ３８６は、ドレインアッセンブリ３７０と共に上下に動くよう、伸縮可能である。

第１処理流体による処理ステップが完了すると、Ｎ_２ガスなどのパージガスは、チャンバからの、残留しているいかなる処理流体の除去も補助するよう、ノズル３２４および／または３４２から排出口３３０へ向かって、スプレーされるのが好ましい。その後に第２処理流体またはＤＩすすぎ水が使用されるかどうかにより、ドレインアッセンブリ３７０は、適切なドレイン経路３８２、３８４の一方を排出口３３０と整列させるよう、リフト機構３７２により、さらに上昇される。

例えば、ＤＩすすぎ水を用いるすすぎステップが続いて実行されるなら、エレベーター３７２は、ドレイン経路３８４が処理チャンバ内の排出口と整列するまで、ドレインアッセンブリ３７０を上昇させる。その後、ＤＩすすぎ水は、遠心力により、ワークピース表面へスプレーされ、ワークピースの表面を横切ってワークピース３２４の外周へと移動する。ＤＩすすぎ水は、排出口３３０を通ってドレイン経路３８４へ流動する。その後、ＤＩすすぎ水は、ワークピース処理装置３１６から除去されるよう、ドレイン経路３８４に沿ってチューブ３８６内へ流入する。第１処理流体とＤＩすすぎ水に別々のドレイン経路が使用されるので、処理チャンバを出る際に、これらの液体は混合されることはなく、交差汚染が起こることはない。

同様のステップが、１つ若しくはそれ以上の追加的な処理流体に対して実行可能である。すすぎステップは、各処理ステップの後に実行されてもよく、あるいは、すべての処理ステップが完了した後に実行されてもよい。イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）の蒸気あるいは他の乾燥流体で実行される乾燥ステップは、最終処理あるいはすすぎステップの後に実行されてもよい。好適な実施例では、１つのドレイン経路は、ＤＩすすぎ水を含む、使用された各タイプの処理流体に割当てられる。したがって、異なる処理化学的性質と、ＤＩすすぎ水の間の交差汚染が回避される。

一旦処理が完了すると、ドレインアッセンブリ３７０は下降され、上部ロータ部材３２６は、図４１〜図４２に示したように、ワークピース３２４へのアクセスを許容するよう上昇される。この開放位置で、ワークピース３２４は処理チャンバから取り出され、他のワークピースが処理チャンバへ配置可能となる。

処理システム１０内のロータおよびドレイン構成要素は、登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」（合成フッ素含有樹脂）やステンレススチールのような、任意の適当な材料で製造可能である。処理システム１０では、半導体ウエハーなどのワークピースの処理に通常使用される任意の処理流体が使用可能である。例えば、水性あるいは気体性オゾン、水性あるいは気体性ＨＦあるいはＨＣＬ、アンモニア、窒素ガス、ＩＰＡ蒸気、ＤＩすすぎ水、Ｈ_２ＳＯ_４などが、様々な処理ステップの実行に使用可能である。ＨＦやＨ_２ＳＯ_４のような強酸あるいは溶剤が使われているアプリケーションでは、登録商標「Ｔｅｆｌｏｎ」の処理構成要素は、ロータ構成要素およびドレインが処理化学的性質により損傷を受けないよう使用するのが好ましい。上部ノズルあるいは排出口３４２と、下部ノズル３４８は接続され、ＤＩ水、清浄な乾いた空気、窒素、および上に記載した液体処理化学物質の１つのための別々の排出口を有しているのが好ましい。チューブ３５０の下部終端付近の１つ以上のバルブ３９０は、下部ノズル３４８を通る液体とガスの流れを制御する。下部ノズル３４８は、例えば、４つの別々のサブノズルなど、それぞれが単一の液体あるいは気体専用ものを備えていてもよい。

ＩＰＡ気化器、ＤＩ給水、任意の加熱要素、任意の流量計、任意の流量調整弁／温度センサ、バルブ機構などの、追加システムの構成要素も、既存のシステムのように、処理システム内に備えられていてもよい。処理システム１０の様々な構成要素の全ては、適切なソフトプログラミングを有するコントローラユニット１７の制御下にあってもよい。

また、処理ヘッド、処理ヘッドアッセンブリ、チャンバアッセンブリ、ロータ、ワークピース、および他の構成要素は、直径を有していると説明されているが、それらは丸い形でなくてもよい。さらに、本発明は、ウエハーあるいはワークピースに関して示されてきた。しかしながら、本発明には、より広い範囲の適用性があることが認められるであろう。一例として、本発明は、フラットパネルディスプレイ処理、マイクロ電子マスク、および効率的かつ制御された湿式化学処理を要する他の装置において適用可能である。

本発明に係るワークピース処理システムの斜視図である。 図示目的のために構成要素が除去されている、図１に示したワークピース処理システムの平面図である。 本発明の１つの実施例に係るワークピース処理装置の斜視図である。 図３に示したワークピース処理チャンバの平面図である。 図４に示したワークピース処理装置を破線Ａ―Ａに沿って切断して示した断面図である。 図４に示したワークピース処理装置を破線Ｂ―Ｂに沿って切断して示した断面図である。 図４に示したワークピース処理装置を破線Ｃ―Ｃに沿って切断して示した断面図である。 図７でＡにより示された処理装置の領域を拡大して示した部分投影図である。 本発明に係る処理ヘッドアッセンブリの斜視図である。 図８に示した処理ヘッドアッセンブリの平面図である。 図９に示した処理ヘッドアッセンブリを、破線Ａ―Ａに沿って切断して示した断面図である。 本発明に係る処理ヘッドアッセンブリの下部部分の斜視図である。 本発明に係るベースアッセンブリの上端部分の斜視図である。 図１２に示したベースアッセンブリの平面図である。 図１３に示した処理ベースアッセンブリを破線Ａ―Ａに沿って切断して示した断面図である。 図１３に示した処理ベースアッセンブリを破線Ｂ―Ｂに沿って切断して示した断面図である。 図１３に示した処理ベースアッセンブリを破線Ｃ―Ｃに沿って切断して示した断面図である。 本発明の１つの実施例に係る上部ロータの頂部斜視図である。 図１７Ａに示した上部ロータの断面図である。 図１７Ａおよび図１７Ｂに示した上部ロータの底部斜視図である。 本発明の１つの実施例に係る下部ロータの頂部斜視図である。 図１８Ａに示した下部ロータの断面図である。 図１８Ａおよび図１８Ｂに示した下部ロータの底部斜視図である。 本発明の他の実施例に係る上部ロータの頂部斜視図である。 図１９Ａに示した上部ロータの断面図である。 図１９Ａおよび図１９Ｂに示した上部ロータの底部斜視図である。 本発明の他の実施例に係る下部ロータの頂部斜視図である。 図２０Ａに示した下部ロータの断面図である。 図２０Ａおよび図２０Ｂに示した下部ロータの底部斜視図である。 本発明に係る処理ヘッドアッセンブリのヘッドリングの頂部斜視図である。 図２１Ａに示したヘッドリングの断面図である。 図２１ＢでＡにより指定されるヘッドリング領域の拡大部分図である。 本発明の１つの実施例に係る、図２に示した処理装置の１つの斜視破断図である。 図２２の処理装置の断面図である。 図２２の処理装置の拡大部分断面図である。 図２２の処理装置の分解斜視図である。 図２５の線ａ―ａに沿って切断して示した断面図である。 図２５の線ｂ―ｂに沿って切断して示した断面図である。 図２５の線ａ―ａに沿って切断して示した断面図であり、図示目的のために上部ロータのみを示している。 図２５の線ｂ―ｂに沿って切断した断面図であり、図示目的のために上部ロータのみを示している。 図２２の処理装置の下部ロータの頂部斜視図である。 図３０の下部ロータの底部斜視図である。 図３０および図３１の下部ロータの断面図である。 図２２の処理装置において、下部ロータに係合された上部ロータの拡大部分断面図であり、ワークピース整列ピンを示している。 図２２の処理装置の下部ロータに係合した上部ロータの拡大部分断面図であり、上部ワークピース支持ピンを示している。 図示の目的のために上部ロータが除去されている、図２２に示した処理装置のヘッドの断面図である。 図３５に示したヘッドのパージガスマニホールドの拡大断面図である。 処理流体を処理チャンバ内のワークピースの縁部に方向づけるシールドプレートを有する、代替的実施例の処理装置の部分断面図である。 処理流体を処理チャンバ内のワークピースの縁部へ直接配送する流体配送経路を有する処理装置の部分断面図である。 下部ロータ空気注入口を有する代替的処理装置のベースの断面図である。 図２５に示した上部ロータの内部の斜視図である。 ロード／アンロード位置にある、本発明の１つの実施例に係る、図２に示した処理装置の斜視図である。 図４１の処理装置の断面図である。 可動流体配送チューブが処理チャンバ内に方向づけられている、図４１の処理装置の断面図である。 処理位置に示した図４１の処理装置の斜視図である。 図４４の処理装置の断面図である。 可動流体配送チューブが処理チャンバ内に方向づけられている、図４４の処理装置の断面図である。 流体収集領域を有する流体配送ラインの断面図である。 流体収集領域を有するノズルあるいは液体供給流出口の斜視図である。

Claims (13)

1. 以下を含む装置を有する少なくとも１つのステーションを備えた複数のワークピースステーションと：
   上部ロータを有する処理ヘッドアッセンブリ；
   前記処理ヘッドアッセンブリ内のノズルであって、ワークピース上に処理流体を供給するために、前記上部ロータ内の中央開口内へ延びるノズル；
   前記処理ヘッドアッセンブリを上下方向へ移動させる少なくとも１つのアクチュエータを備え、前記処理ヘッドアッセンブリに取り付けられた支持板；
   ベースおよび下部ロータを有するベースアッセンブリ；
   前記上下のロータが互いに係合すると、上下ロータ間の接触を維持する力を生成する、第１磁石および第２磁石；
   前記支持板の動作と前記第１磁石および第２磁石間の反発力を介して、前記上部ロータが前記下部ロータと一緒になってワークピース処理チャンバを形成し；
   ワークピースを１つのステーションから別のステーションへ移動させるために、前記ワークピースステーション間で移動可能なロボットと、
   を備えることを特徴とするワークピースを処理するためのシステム。
2. 前記上部ロータを前記下部ロータ上に整列させ、該下部ロータと前記上部ロータとの間でトルクを伝える、整列ピンを更に備えている、ことを特徴とする請求項１のシステム。
3. 前記下部ロータが開口部を有し、それを通って処理流体がワークピース表面へ供給される、ことを特徴とする請求項１のシステム。
4. 前記上下のロータのうちの少なくとも１つを回転させるモータを更に含む、ことを特徴とする請求項１のシステム。
5. 前記第１磁石が前記ベース内にあって前記下部ロータ内の前記第２磁石と反発し、前記アクチュエータが前記処理ヘッドアッセンブリを前記ベースアッセンブリに向かって下降させるとき、前記上部ロータが前記下部ロータに接触し、前記下部ロータを前記ベースに向かって押圧しながら、前記上下のロータ間で接触シールを形成する、ことを特徴とする請求項１のシステム。
6. 前記ヘッドアッセンブリの垂直方向に上方で、前記装置の外側の周囲環境内にある第１開口部と、前記処理チャンバ内へスプレーするよう位置決めされたノズルを有する第２開口部とを有するシュノーケルと；
   前記処理チャンバを回転させるモータと；
   を更に含み、前記ワークピースが前記処理チャンバ内に位置決めされ、前記モータが前記処理チャンバと前記ワークピースを回転させると、該ワークピースの中央に隣接して低い空気圧力領域が生成され、周囲環境から前記処理チャンバ内へ空気を引き込む、ことを特徴とする請求項１のシステム。
7. 前記処理チャンバ内に配置されたワークピースの中央部分へ、処理流体を配送する流体アプリケータと；
   前記流体アプリケータの外部周辺の実質的に環状の開口部と；
   前記環状開口部を通して前記処理チャンバ内へパージガスを配送するパージガス源と；
   を更に備えることを特徴とする請求項１のシステム。
8. 前記ベース内に形成された少なくとも１つの環状の排出チャンネルを更に備える、ことを特徴とする請求項１のシステム。
9. 前記第１ロータと前記第２ロータを一緒にすると、整列ピンが前記ワークピースの縁部に接触して、前記ワークピースを前記第１ロータと前記第２ロータの間で中央に配置する、ことを特徴とする請求項１のシステム。
10. 複数のドレイン経路を含む可動ドレインアッセンブリであって、該ドレインアッセンブリを移動させることで、各ドレイン経路が別々に前記処理チャンバと整列可能となる、可動ドレインアッセンブリを更に備えることを特徴とする請求項１のシステム。
11. ワークピースを下部ロータ上に配置するステップと；
    支持板を下降させて上部ロータを前記下部ロータに向かって移動させるステップと；
    処理チャンバを形成するために、第１磁石と第２磁石との間の反発力を用いて、前記上部ロータを前記下部ロータへ接触状態に係合させ保持するステップと；
    前記下部ロータと前記上部ロータを回転させるステップと；
    第１処理流体が遠心力により前記ワークピースの第１側面上を半径方向に外側へ流れるよう、第１処理流体をワークピースの第１側面へ適用するステップと、
    を備えることを特徴とするワークピース処理方法。
12. 前記処理流体を前記ワークピースに適用するステップが、
    第１処理流体を前記ワークピースの第１表面へ適用するステップと；
    第２処理流体を前記ワークピースの第２表面に適用するステップと、
    を備えている、ことを特徴とする請求項１１の方法。
13. 前記第１及び／又は第２処理流体が、空気、水、オゾン発生水、窒素、イソプロピルアルコール、フッ化水素酸、硫酸、過酸化水素、塩酸、アンモニア、溶剤および混酸／酸化剤から成るグループから選択される流体を含んでいる、ことを特徴とする請求項１１の方法。

Images