(57)【要約】【課題】ウェーハの後面処理およびウェーハとの物理的接触の困難な問題を解決できる新規な処理機および処理方法を提供することにある。【解決手段】半導体ワークを保持しかつ回転させるヘッドを備えた遠心ワーク処理機。ヘッドはガスシステムを備えたロータを有している。ガスは、ロータの入口からスプレーされ、回転ガス流を発生する。回転ガス流は、ワークの第一面の縁部をロータの接触面に対して保持する圧力状態を形成する。ロータおよびワークは一緒に回転する。外周部に隣接するガイドピンが、ワークとロータとを整合させる補助をする。傾斜面が、消費されかつワークから飛散した処理液体を偏向させる補助をする。ヘッドは、ボウルとの多くの異なる係合位置に移動できる。ワークが回転されて処理されるとき、ボウル内のスプレーノズルがワークの第二面上に処理液体をスプレーする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の処理流体入口を備えたボウルと、
ワーク処理中にボウルと係合されるヘッドと、
ヘッド上に支持されかつヘッドに対して回転可能なロータと、
ロータ内での回転ガス流システムとを有することを特徴とするワーク処理機。
【請求項２】
前記回転ガス流システムは、回転ガス流を発生させるように配置されたガス入口を備えていることを特徴とする請求項１記載の処理機。
【請求項３】
前記ロータの外周部に隣接するガイドピンを更に有することを特徴とする請求項１記載の処理機。
【請求項４】
前記ロータは、駆動プレートと、該駆動プレートに取付けられたチャックプレートと、駆動プレートとチャックプレートとの間のガス流経路とを備えていることを特徴とする請求項１記載の処理機。
【請求項５】
前記駆動プレートとチャックプレートとの間のシールを更に有することを特徴とする請求項４記載の処理機。
【請求項６】
前記チャックプレートはフェースに結合される円筒状側壁を備え、前記ガス入口は円筒状側壁内に配置されていることを特徴とする請求項４記載の処理機。
【請求項７】
前記ロータを回転させるヘッド内のモータを更に有することを特徴とする請求項１記載の処理機。
【請求項８】
前記ボウルの処理流体入口は、処理流体をワークの下向き面上にスプレーすべく配置されたノズルからなることを特徴とする請求項１記載の処理機。
【請求項９】
１つ以上の処理流体入口を備えたボウルと、
ボウルの上方のヘッドと、
ヘッドに取付けられかつヘッドに対して回転可能なロータとを有し、ロータはほぼ円筒状の側壁を備え、該側壁には１つ以上のガス入口が設けられていることを特徴とする遠心ワーク処理機。
【請求項１０】
前記ロータの外周部に設けられたガイドピンを更に有し、ワーク保持位置がガイドピンのロータ内側に形成されることを特徴とする請求項９記載の処理機。
【請求項１１】
前記ロータに設けられた接触ピンを更に有することを特徴とする請求項９記載の処理機。
【請求項１２】
前記ガス入口に連結するロータ内のガス流路を更に有することを特徴とする請求項９記載の処理機。
【請求項１３】
前記プレートに結合されたロータのシャフトと、ロータに取付けられたモータを備えたヘッドとを更に有し、ガス流路は、モータ、シャフトおよびプレートを通って延びている入口スリーブを備えていることを特徴とする請求項１２記載の処理機。
【請求項１４】
１つ以上の処理液体入口を備えたベースと、
該ベース上に移動可能なヘッドと、
プレートと、該プレートに結合された円筒状側壁とを備えたヘッドのロータと、
該ロータを回転させる手段と、
ロータの外周部に部分真空を発生させるための、ロータに関連するガス流手段とを有することを特徴とする遠心ワーク処理機。
【請求項１５】
ワークをロータに実質的に整合した状態に維持するための、ロータに関連するガイド手段を更に有することを特徴とする請求項１４記載の処理機。
【請求項１６】
前記ガス手段は、ロータの円筒状側壁内にガス渦流を発生させる手段を備えていることを特徴とする請求項１４記載の処理機。
【請求項１７】
ロータ内にガスを導入して、ワークの第一面とロータの一面との間の空間内にガス渦流を発生させる段階を有し、該ガス渦流はワークの縁部に隣接する負圧を発生させ、該負圧はワークの縁部をロータ上に保持し、
ロータおよびワークを回転させる段階と、
ワークの第二面に処理液体を接触させる段階とを更に有することを特徴とするワークの処理方法。
【請求項１８】
ワークを、この縁部に接触する、ロータのガイドピンを介してロータの回転軸線と整合させる段階を更に有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも幾分かのガスがワークの縁部とロータとの間から逃散し、逃散するガスは、処理液体がワークの第一面に接触することを実質的に防止することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記ロータのシールに対してワークの縁部を保持する負圧により、ロータに対してワークの縁部をシールする段階を更に有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記渦流は、加圧されたガスを、ロータの円筒状側壁に対して少なくとも部分的に接線方向に放出することにより発生されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
前記ロータはヘッド上に支持され、ヘッドを移動してボウルに係合させる段階と、ボウルの１つ以上のノズルから液体を上方にスプレーすることにより、ワークの第二面を処理液体に接触させる段階とを更に有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
処理機の配列を有し、少なくとも１つの処理機が、
少なくとも１つの処理流体入口を備えたボウルと、
該ボウルと係合可能なヘッドとを有し、該ヘッドは、プレートと該プレートに結合された側壁とをもつロータと、側壁内にガスの回転流を形成するように配向されたロータのガス入口とを備え、
ワークを１つ以上の処理機に搬送すべく移動可能な少なくとも１つのロボットを更に有することを特徴とする遠心ワーク処理システム。
【請求項２４】
前記処理機の配列の周囲の包囲体と、該包囲体の一側に設けられた入力／出力ステーションとを有し、前記ロボットは入力／出力ステーションから１つ以上の処理機に移動可能であることを特徴とする請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
ヘッドと、
該ヘッド上に支持されかつヘッドに対して回転可能なロータとを有し、該ロータは、ロータ内に回転ガス流を発生させるべく配置されているガス入口を備え、回転ガス流は、ガス入口に隣接する低圧領域およびロータの中心に隣接する高圧領域を形成することを特徴とするワーク処理機。
【請求項２６】
前記ロータの中心位置または該中心位置に隣接した位置にガス入口を更に有することを特徴とする請求項１記載のワーク処理機。
【請求項２７】
ワークの縁部近くでロータ内のワークと接触できる内縁部を備えたロータの縁部接触リングを更に有することを特徴とする請求項１記載のワーク処理機。
【請求項２８】
前記ガイドピンは直径Ｄ１をもつ円上に整合され、直径Ｄ２の内縁部を備えたロータの縁部接触リングを更に有し、直径Ｄ２は直径Ｄ１より４〜２０ｍｍ小さいことを特徴とする請求項３記載のワーク処理機。
【請求項２９】
前記接触リングの内縁部は、ワークの縁部から２〜７ｍｍ半径方向内方の位置でワークに接触できることを特徴とする請求項２７記載のワーク処理機。
【請求項３０】
前記縁部接触リングの内縁部にガス流経路入口を備えたロータのガス流経路を更に有することを特徴とする請求項２７記載のワーク処理機。
【請求項３１】
前記入口は、ロータの回転平面に対して鋭角に延びる環状スロットにより形成されていることを特徴とする請求項３０記載のワーク処理機。
【請求項３２】
前記ガス流経路は、ロータ内に保持されたワークの縁部から離れる方向にガスをそらせることができることを特徴とする請求項３０記載のワーク処理機。
【請求項３３】
ワークの縁部に接触できる縁部接触面を備えたロータの縁部接触リングを更に有することを特徴とする請求項１記載のワーク処理機。
【請求項３４】
前記ロータ内に保持されたウェーハの過度の上向き弓なりを防止するための、ロータの中心位置に隣接した、ロータの１本以上のスタンドオフピンを更に有することを特徴とする請求項１記載のワーク処理機。
【請求項３５】
ガス流をウェーハの第一面に向ける段階を更に有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項３６】
前記処理液体がウェーハの縁部の周囲からウェーハの第一面上に流れることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項３７】
ウェーハの第一面をウェーハの縁部に隣接する環状縁部接触リングに接触させて、ウェーハの第一面上の外縁部領域への処理液体を制限することを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記ロータから出るガスをウェーハの縁部から離れる方向に向ける段階を更に有することを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
ウェーハの縁部を縁部接触面に接触させて、処理液体がウェーハの第一面上に移動することを防止する段階を更に有することを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項４０】
１つ以上の処理流体入口を備えたボウルと、
該ボウルの傾斜セクションと、
ワーク処理中にボウルに係合されるヘッドと、
該ヘッド上に支持されかつヘッドに対して回転可能なロータとを有し、前記ヘッドは、ロータ内に保持されたワークがボウルの傾斜セクションにほぼ整合される位置に移動可能であることを特徴とするワーク処理機。
【請求項４１】
前記ボウルが、傾斜セクションの上端部に隣接する実質的に円筒状のボウル上端部と、傾斜セクションの下端部に隣接する実質的に円筒状の下方シールドとを更に有することを特徴とする請求項４０記載の処理機。
【請求項４２】
前記ボウル上端部は、下方シールドに対してほぼ同心状でありかつ平行であることを特徴とする請求項４１記載の処理機。
【請求項４３】
前記ボウル上端部は、下方シールドの直径の約７５〜９９％の直径を有することを特徴とする請求項４１記載の処理機。
【請求項４４】
前記ボウル上端部に対して係合できるヘッドのシールを更に有することを特徴とする請求項４１記載の処理機。
【請求項４５】
前記下方シールドを実質的に包囲する排出チャネルを更に有することを特徴とする請求項４１記載の処理機。
【請求項４６】
前記ベースの排出チャネルを更に有し、ボウルの側壁内の通路が排出チャネル内に通じていることを特徴とする請求項４１記載の処理機。
【請求項４７】
前記ボウルが第一セクションと、該第一セクションに取付けられる第二セクションとからなり、第一セクションの傾斜セクションおよび第一セクションは、傾斜セクションの上端部に隣接する実質的に円筒状のボウル上端部と、傾斜セクションの下端部に隣接する実質的に円筒状の下方シールドとを備えていることを特徴とする請求項４０記載の処理機。
【請求項４８】
前記第二セクションは、下方シールドと実質的に同心状でほぼ円筒状の側壁を備えていることを特徴とする請求項４７記載の処理機。
【請求項４９】
回転ガス流を発生させるように配置されたガス入口を備えた回転ガス流システムを更に有することを特徴とする請求項４０記載の処理機。
【請求項５０】
前記ロータの外周部に隣接するガイドピンを更に有することを特徴とする請求項４０記載の処理機。
【請求項５１】
前記ロータは、駆動プレートおよび該駆動プレートに取付けられたチャックプレートと、駆動プレートとチャックプレートとの間のガス流経路とを備えていることを特徴とする請求項４０記載の処理機。
【請求項５２】
１つ以上の処理流体入口を備えたボウルと、
該ボウル内のスイングアームと、
該スイングアーム上の端点検出器と、
ヘッドとを有し、該ヘッドがこれに対して回転可能なロータを備え、
ヘッドに取付けられたヘッドリフタを更に有することを特徴とするワーク処理機。
【請求項５３】
前記端点検出器は、光源および光検出器と、これらの光源および光検出器を包囲する半透明カバーとを更に有することを特徴とする請求項５２記載のワーク処理機。
【請求項５４】
１つ以上の処理液体入口を備えたベースと、
該ベース上で移動可能なヘッドと、
ワークを保持できる、ヘッドのロータと、
該ロータにリンクされた、ヘッドのモータと、
前記ベースの可動端点検出手段とを有することを特徴とする遠心ワーク処理機。
【請求項５５】
前記可動端点検出手段がスイングアームを備えていることを特徴とする請求項５４記載の処理機。
【請求項５６】
ロータ内にガスを導入して、ワークの第一面とロータの一面との間の空間内にガス渦流を発生させる段階を有し、ガス渦流はワークの縁部に隣接する負圧を発生し、該負圧はワークの縁部をロータ上に保持し、
ロータおよびワークを回転させる段階と、
ワークの第二面に処理液体を接触させる段階と、
ワークから傾斜面を通って飛散する処理液体をそらせる段階とを更に有することを特徴とするワークの処理方法。
【請求項５７】
ワークを、該ワークの縁部に接触する、ロータのガイドピンを介してロータの回転軸線に整合させる段階を更に有することを特徴とする請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
ロータ上にワークを保持する段階と、
ロータおよびワークを一回転軸線の回りで回転させる段階と、
ワークの第二面に処理液体を接触させる段階と、
前記回転軸線に対して端点検出器を移動させて、処理の端点を検出する段階とを有することを特徴とするワークの処理方法。
【請求項５９】
前記端点検出器をスイングアーム上で前後に移動させる段階を更に有することを特徴とする請求項５８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
過去数年間に亘りマイクロ電子デバイスになされた顕著な進歩が、より有効であるが安価なあらゆる形式の電子製品を作り出してきた。マイクロ電子デバイスの開発の主要ファクタは、マイクロ電子デバイスを製造するのに使用される機械および方法である。マイクロ電子デバイスの製造には、極めて高い精度、極めて高い純度の材料および極めてクリーンな製造環境が必要とされる。顕微鏡的な微粒子であってもデバイスに欠陥および故障を引起こしてしまう。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子デバイスは、一般に、半導体ウェーハの前面すなわちデバイス面上に製造される。一般に、ウェーハの後面には、いかなるマイクロ電子デバイスも存在しない。しかしながら、例えば金属粒子、残留物、膜等のウェーハ後面の汚染物質が除去されない場合には、ウェーハの前面上のデバイスにダメージを引起こしてしまう。例えば、製造過程で使用される或る金属（例えば銅）は、ウェーハを通って後面から前面に移動し、この場合にはマイクロ電子デバイスに欠陥を引起こしてしまう。従って、ウェーハの後面の処理は重要である。
【０００３】
ウェーハの後面は、汚染物質を除去する既存技術を用いて処理される。これらの技術として、通常、ウェーハを回転させた状態で処理流体を後面上に適用する方法がある。しかしながら、処理流体は、ウェーハの前面に接触するとマイクロ電子デバイスにダメージを与えることがある。従って、一般に、後面処理すなわち片面処理中は、処理流体は、最小量にするかウェーハの前面すなわち反対側の面に全く接触しないようにするのが理想的である。処理流体として液体、ガスまたは蒸気が使用され、ウェーハは処理流体が適用されるときに、通常、回転されるので、上記目的は、現在のウェーハ処理技術により未だ殆ど達成されていない。
【０００４】
ウェーハ処理機は、ウェーハ後面の処理時に、前面から処理流体をいかにして排除するかの問題を解決する種々の設計を使用している。これらの幾つかの機械は、不活性ガスの流れを使用して処理流体を後面のみに閉じ込めることを試みている。他の機械は、ガスケット、膜または他の形式の機械的シールまたはバリヤを使用して、処理流体をウェーハの上面から遮断している。しかしながら、ガス流を使用する機械では、依然として幾分かの処理流体がウェーハの前面すなわちデバイス面に到達する傾向を有する。機械的シールを使用する機械では、シールは、ウェーハのデバイス面に物理的に接触しなければならず、物理的接触によりマイクロ電子デバイスがダメージを受けてしまう。従って、シールまたは物理的バリヤの使用は重大な欠点を有している。
【０００５】
現在の処理機に使用されているシール、クランプまたは他のシーリング要素、保持要素または位置決め要素によるウェーハとの物理的接触は、粒子発生または粒子放出による汚染の危険を生じさせる。これらの形式の要素は、ウェーハ上の処理流体の均一流を妨げ、ウェーハの異なる領域での処理度合いを変化させてしまう。従って、片面処理であるか両面処理であるかにかかわらず、ウェーハとの物理的接触を最小にすることにより良い結果が得られる。一方、ウェーハは、処理中に所定位置に適正に位置決めされかつ固定されなくてはならない。従って、全体的にウェーハとの物理的接触が小さいウェーハの片面処理を行うためのより良い機械および方法が要望されている。
【０００６】
【特許文献１】２００５年３月８日付（現在係属中）米国特許出願第１１／０７５，０９９号公報
【特許文献２】２００５年１１月２８日付（現在係属中）米国特許出願第１１／２８８，７７０号公報
【特許文献３】２００６年２月２２日付（現在係属中）米国特許出願第１１／３５９，９６９号公報
【特許文献４】２００７年１月３日付（現在係属中）米国特許出願第１１／６１９，５１５号公報
【特許文献５】２００４年３月１２日付米国仮特許出願第６０／５５２，６４２号公報
【特許文献６】２００５年６月３０日付米国特許出願第１１／１７２，１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今や、これらのウェーハの後面処理およびウェーハとの物理的接触の困難な問題を解決できる新規な処理機および処理方法が発明された。これらの機械および方法は、マイクロ電子デバイスおよび同様なデバイスの製造における顕著な改善を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、ウェーハの片面に循環ガスが供給される。循環ガスは、処理流体をウェーハの前面から離れた状態に維持するガス圧力および流れ状態を作り出す。従って、マイクロ電子デバイスの後面は、前面にダメージを与える危険なく、広範囲の処理薬剤を用いて処理される。
【０００９】
ガスの循環流はまた、処理中に、ガス圧力によりウェーハを所定位置に保持する。循環ガスにより発生されるガス流状態およびガス圧力状態により、ウェーハの縁部には保持力が加えられる一方、ウェーハの支持されない中央領域には、比較的小さい力が加えられるか、力は全く加えられない。従って、処理中にウェーハは所定位置に確実に保持され、ウェーハに加えられる応力は最小になる。ウェーハの前面または後面または両面の処理中のウェーハとの物理的接触も最小になる。これにより、ウェーハの汚染の可能性が低減されかつ歩留まりが向上する。この結果、各ウェーハから、より有用なデバイスチップが製造される。
【００１０】
循環ガスを使用するウェーハ処理機には、ウェーハの第一面上に処理流体を適用するための１つ以上の処理流体入口を備えたボウルを設けることができる。処理機は、ワークの処理中にボウルと係合するように配置されるヘッドを有している。ヘッド上に支持されたロータ内に回転ガス流が発生される。回転ガス流を発生させる１つの方法は、回転方向に対して接線方向またはほぼ接線方向に、ロータ内で圧力ガスを放出させる方法である。回転ガス流は、ウェーハとの最小の物理的接触により、ロータ上またはロータ内の所定位置にウェーハを保持する。流体入口は、ウェーハがロータとともに回転する間、１つ以上の処理流体をウェーハの第一面上に適用する。また、片面処理の場合に、ウェーハを所定位置に保持することに加え、ロータ内の回転ガス流を使用して処理流体をウェーハの第二面から排除することもできる。１つの設計では、ウェーハは、ウェーハの縁部の周囲にギャップを設けてロータ上に位置決めされる。ロータ内に供給された幾分かの循環ガスまたは全ての循環ガスが、ギャップおよびウェーハの縁部の周囲を通って逃散する。ガスのこの流出により、第一面に適用されたいかなる処理流体も第二面に到達することが防止される。
【００１１】
他の設計では、ロータには、ウェーハの縁部近くでウェーハに接触させるかウェーハに対するシールを形成する一形式の環状縁部接触リングを設けることができる。縁部接触リングに関連するガス流経路は、ロータから逃散するガスをウェーハの縁部からそらせる。ウェーハの下面に適用される処理流体は、ウェーハの縁部の周囲を包み込みかつウェーハの上面上の鋭く形成された縁部領域上にのみ流れる。ロータはまた、ウェーハの縁部に接触する他の形式の環状縁部接触リングを有しかつ事実上全ての処理流体がウェーハの上面上に移動することを防止する。本発明は、上記機械および方法のサブコンビネーションにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
幾つかの図面を通して、同じ要素は同じ参照番号で示す。図面を明瞭化するため、電気配線および液体ポンピングラインは全体的に図面から省略する。
本発明は、半導体ウェーハのようなワークを処理する装置および方法に関する。用語「ワーク」、「ウェーハまたは半導体ウェーハ」は、半導体ウェーハおよび他の基板またはウェーハ、ガラスおよび光学媒体またはメモリ媒体、ＭＥＭＳ基板、またはマイクロ電子デバイス、マイクロ機械デバイスまたはマイクロ電子−マイクロ機械デバイスを備えた他の任意のワークを含むあらゆる平らな媒体または物品を意味する。
【００１３】
図１に示すように、処理装置２０は、片面処理を遂行する。片面処理とは、一種類以上の処理流体をウェーハの片面（本明細書では後面と呼ぶ）のみに適用することを意味し、処理流体がウェーハの第二面（前面）に接触することが実質的に排除される。処理流体はまた、ウェーハのべべル状縁部にも接触することがある。処理流体として、液体、ガスまたは蒸気がある。図１において、処理装置２０は、ヘッド２２内のスピンモータにリンクされたロータ２４を有している。ロータ２４の外周部にはガイドピン２５が設けられ、ウェーハ１００所定位置に案内することを補助する。ガスノズルすなわち入口２６は、ロータ２４内にガス渦流を発生させる方向にガスをスプレーすなわち噴霧する。図１および図１Ａにおける矢印２３は、ガス流の方向を示すものである。このガス流は、ウェーハ１００の上方空間内に負圧ゾーンすなわち低圧ゾーンを創出する。この結果、圧力は、ロータ２４上にウェーハ１００を保持するのに使用される。
【００１４】
図１に示すように、ロータ２４は、ガスの唯一の逃散経路が、ウェーハの縁部とロータとの間の環状開口となるように設計される。この設計では、ガスがロータ２４から逃散すなわち流出されるので、ガスは、ウェーハ１００がロータ２４に接触することを実質的に防止する。ウェーハは、移動ガスのクッション上に実質的に支持されかつ保持される。ガイドピン２５は、ロータ内でのウェーハのあらゆる横方向移動を最小にするためすなわち制限するため設けられたものである。
【００１５】
引続き図１を参照すると、ヘッド２２は、ベースすなわちボウル２８と整合または係合するように配置されまたは移動される。処理流体は、ボウル２８内で、１つ以上のノズルまたは入口２９からウェーハの後面上に適用される。処理中に、モータがロータ２４を回転させ、ウェーハ１００はロータ２４と一緒に回転される。処理流体はウェーハの後面に適用される。図１において、後面とは下向き面である。ロータ２４から逃散するガス流は、ウェーハの前面に対する隔離として機能する。ガスは常時外方に流出するので、いかなる処理流体もロータ２４内に移動しない（すなわち、ウェーハの上面に接触することがない）。従って、非常に有効なウェーハの片面処理が達成される。
【００１６】
図１および図１Ａを参照すると、ガス流が矢印２３により示されている。ロータは回転ガス流を発生させるように設計されている。入口２６（ロータの外周部に隣接して設けられている）の近くではガス流は比較的高速で、これに対応してガス圧力は比較的低い。従って、ウェーハをロータの所定位置に保持する圧力はウェーハの縁部近くで最高となり（ここでは、負圧が最高になる）、中心で最低になる。ロータの中心に向かうにつれて、またはロータの中心で、ガス流速度はゼロであるか、ゼロに近い。かくして、ロータの内方領域のガス圧力は、一般に、極く僅かに負圧であるか、ゼロであるか、僅かに正圧である。この結果、ウェーハの縁部領域はロータに対して確実に保持され、ウェーハの中心には最小の力が作用する。従ってウェーハに作用する曲げ応力は低減される。
【００１７】
図１Ｂには、ロータ２４Ｂがウェーハ１００より大きい直径を有する設計が示されている。ロータ２４Ｂは、図１および図１Ａのロータと同じ態様で作動する。しかしながら、ウェーハは、孤立部材またはピン２７によりロータ２４Ｂの面から離れて保持される。この設計では、ロータの円筒状側壁によりウェーハ１００が過度に中心からずれることが防止されるため、ガイドピン２５は不要である。
【００１８】
本明細書で説明する各設計では、ロータからのガス逃散は異なっている。図１の設計では、ガスは、ウェーハの縁部とロータとの間の環状開口を通って逃散する。図１Ｂに示す設計では、ガスは、ウェーハの縁部とロータの円筒状側壁との間の環状ギャップを通って逃散する。しかしながら、他のガス逃散開口を単独で、または図１および図１Ｂに示す開口およびギャップと組合せて使用することもできる。例えば、図１に破線で示すガス出口１４７をロータに設けることができる。ガス出口１４７は、孔、スロットまたは他の開口にすることができる。ガス出口１４７はロータの任意の位置に配置でき、かつ上記回転ガス流を生じさせる任意の形状にすることができる。
【００１９】
或る処理およびウェーハでは、ウェーハとの物理的接触を行うシールを使用できる。これらの用途では、処理中にロータとウェーハとの間の物理的シールを形成するのに、図１に示すシールリング１４９のような接触シーリング要素を使用することもできる。上記負圧または真空状態により、ウェーハの縁部がシールリング１４９に対して確実に保持される。ロータに設けられたガス出口１４７は、ガス流の逃散経路を形成する。ウェーハはシールリングと物理的に接触して保持され、処理中のウェーハのあらゆる移動が防止されるため、位置決めピン２５は省略できる。
【００２０】
図２〜図５には、図１に関連して上述した作動原理を使用した処理機５０の一例が示されている。しかしながら、図２〜図５には、本発明には重要でない種々の付加要素も示されている。図２〜図５に示すように、処理機５０はヘッド８０およびボウル７８を有している。ボウル７８は取付けプレート７０上に支持され、該取付けプレート７０はデッキ５２（図１３）に取付けられている。図６および図７に示すように、スピンモータ８４は、ヘッド８０のベースプレート８８上に支持されかつヘッドカバー８２により覆われている。一般に、ロータ９２はスピンモータ８４により駆動されかつヘッド８０内で回転する。しかしながら、モータ８４は、ロータを回転させるのに使用される他の技術を選択することにより省略することもできる。
【００２１】
ヘッド８０はボウル７８と係合できる。より詳しくは、処理を行うには、ヘッド８０をボウル７８に隣接する位置（但し接触しない位置）に移動させるか、ヘッド８０をボウル７８に物理的に接触させるか、図４に示すようにボウル７８に対してシールすることもできる。
【００２２】
図４および図５に示すように、ボウル７８は、ヘッド８０内に保持されたワーク１００の後面すなわち下向き面上に処理流体を適用するための液体スプレーノズルすなわち入口１１２を有している。ノズルすなわち入口１１２は、ボウル７８の側面または下面上の所定位置に固定できる。或いは、幾つかのノズルまたは全てのノズル１１２を、例えばスイングアーム上で移動させるように構成できる。固定ノズルと移動ノズルとの組合せを使用することもできる。多数のノズルすなわち入口を備えた固定または移動スプレーマニホルドをボウル７８内に使用することもできる。ノズル１１２を介してガスまたは蒸気をワーク１００に適用できる。使用済みの処理流体はドレン１１４が収集してボウル７８から除去する。ドレン１１４には、１つ以上の弁１１６を関連させることができる。ボウルスタンドオフ１１０を使用する場合には、該スタンドオフをボウルに取付け、ボウル７８からヘッド８０上のワーク１００に向けて上方に突出させることができる。図５に示すように、ヘッド８０は、ヘッドリフティングアーム９０（図４）によりヘッドに連結されたヘッドリフタ（図示せず）によりボウル７８から垂直に持上げられる。
【００２３】
図６には、明瞭化のためカバー８２および他のコンポーネンツを除去した状態のヘッド８０が示されている。ヘッドガス供給ライン１０２が、ガスまたは清浄な乾燥空気を、ベースプレート８８を貫通するガスポート９６に有利に供給し、ベースプレート８８とロータ９２との間にガス流を形成する。ヘッドガスまたは清浄な乾燥空気のこの流れは、ヘッド８０内への処理流体、蒸気またはガスの流入防止を補助し、これによりヘッドコンポーネンツの腐蝕を低減させる。ベースプレート８８の外面の周囲にはヘッドリング９４を取付けることができる。ヘッドリング９４の溝内には膨張可能なシール９８が設けられ、処理にボウル７８に対してヘッド８０をシールする。図６に示したコンポーネンツ（これらはヘッド８０の部品である）は、ヘッドリフティングアーム９０により支持され、回転はしない。
【００２４】
ここで図７、図８および図９に示す例を参照すると、ロータ９２は、ハブ１２２でシャフト１２４に取付けられた駆動プレート１３０を有している。シャフト１２４は、ヘッド８０のスピンモータ８４にキー止めされる。駆動プレート１３０には、ねじ１２８または他のファスナによりチャック１３２が取付けられている。図８および図９に示すように、ガイドピン１３４が、チャック１３２のアウタリム１４２から下方に延びている。ガイドピン１３４は、円錐状またはテーパ状セクション１３５を有している。図９に示すように、接触ピン１５４がチャックのアウタリム１４２から僅かに突出している。接触ピン１５４はガイドピン１３４より短くかつガイドピン１３４の半径方向内方に位置している。
【００２５】
引続き図９を参照すると、チャック１３２は、一般に、頂板すなわちウェブプレート１４８に対して実質的に垂直な円筒状側壁１３８を有している。Оリングまたは他のシール１４４を使用でき、該シール１４４は駆動プレート１３０に対してチャック１３２の外面または外周部をシールする。チャック１３２のウェブプレートセクションすなわち頂板セクション１４８は、一般に、駆動プレート１３０からギャップＧだけ間隔を隔てている（ファスナ１２８の取付け位置を除く）。
【００２６】
加圧された窒素または清浄な乾燥空気等のガスは、ヘッド８０内の供給ラインから、モータハウジングに取付けられたラビリンスキャップ１２６（図４、図５および図７参照）を通り、シャフト１２４内のスリーブ１２５を通って延びる入口ライン８６内に導かれる。
【００２７】
ヘッド８０に供給されたガスは、図９に示す設計では、入口ライン８６を通り、図７および図９に示すように、チャック１３２と駆動プレート１３０との間のギャップＧ内でガス入口１３６に向かって半径方向外方に流れる。ディスク状ギャップＧは、入口ライン８６からガス入口１３６への流路を形成する。チャック１３２の側壁１３８内に配置されたガス入口１３６は、円筒状側壁１３８に対して完全な接線方向にまたは少なくとも部分的に接線方向にガスを噴霧またはスプレーするように配置されている。入口は、ガス方向が側壁に対して接線方向になるか、接線に対して４０°、３０°、２０°または１０°以内の角度になるように配向される。多数のガス入口、例えば３個、４個、５個、６個、７個または８個のガス入口が、チャック１３２の頂壁すなわちウェブ１４８の近くで、側壁１３８内に半径方向に間隔を隔てて配置されるのが有利である。ガス入口１３６の個数、形状、構成および位置は変更できることはもちろんであり、ワーク１００をロータ９２上の所定位置に保持するガス流条件を生じさせる種々の設計を使用できる。ガスが、ガス入口１３６を通らないでギャップＧから逃散するのを防止するのに、Оリングまたはシール１４４を使用できる。
【００２８】
チャックプレート１３２のアウタリム１４２の側壁１３８は、図９に示すように、チャック１３２内に、直径Ｄおよび深さすなわち高さＨを有する空間を形成している。寸法Ｈは、ハブ１２２の回りの中央領域を除き実質的に均一である。
【００２９】
チャックプレート１３２には、整合目的の中心開口を設けることができる。中心開口が設けられる場合には、該開口は、ロータ９２を使用する前にプラグ１４６により閉塞される。ここで図８および図９を参照すると、ガイドピン１３４は、ワーク１００の直径より僅かに大きい直径ＤＤ上に配置されている（この直径ＤＤは、円筒状空間すなわちディスク状空間１５５の直径Ｄより僅かに大きい）。従って、ワークが図４に示すようにロータ９２内に配置されたとき、ガイドピン１３４とワークの縁部との間には公称半径すなわち横方向間隙のみ存在する。
【００３０】
図３を参照すると、処理機５０は、ローディングおよびアンローディングを行うためのアップ位置すなわち開位置にある。図示の設計では、ヘッドリフティングアーム９０が、ヘッド８２を、ボウル７８から上方に持上げる。ワーク１００は、ロータ９２にほぼ整合するようにして、ヘッド８２とボウル７８との間の位置に移動される。次に、ワークは、該ワークの外縁部の周囲のガイドピン１３４により垂直上方に移動される。この位置でのワークは、図１１に示すように、ガイドピン１３４の平面Ｐの位置またはこれより上方の位置にある。これらのワークローディング移動は、更に後述するように、手作業で行われるか、ロボットにより行われる。
【００３１】
次に、ガスがロータ９２に供給される。図８を参照すると、ガス入口１３６がほぼ接線方向に配向されていることおよびガスが入口１３６から比較的高速で流出することから、ワークとチャック１３２の頂板１４８との間の空間１５５内に回転ガス流すなわち渦流が発生される。ガスは、空間１５５内で円形パターンで流れる。次にガスは、空間１５５からワーク１００の縁部の回りを通って流れ、ボウル７８内に流入する。これにより、空間１５５のアウタ領域に負圧すなわち真空が発生され、ワークをロボット４４（図１４）から持上げる。ワーク１００の上方のアウタ領域空間１５５内の負圧により、ワークの上面が接触ピン１５４により保持される。これにより、ワークがロータ９２に対して回転しまたは移動することが防止される。接触ピン１５４には、ウェーハと点接触する球形端を設けることができる。或いは、接触ピンには、例えば０．２〜３ｍｍの範囲の直径の非常に小さい領域で接触する端部を設けることができる。
【００３２】
接触ピン１５４に当接してワーク１００を保持すべく作用する垂直力は、ガスの渦流により発生される圧力差と、圧力が作用するワークの表面積とにより定められる。この垂直力は、ガス流を制御することにより調節できる。一般に、垂直力はワークの重量よりかなり大きく、このため、ワークは、重力に対する垂直力の方向の如何にかかわらず接触ピン１５４に当接した状態に保持される。ワークを支持する表面のみをもつ接触ピン１５４は、一般に、ワークの縁部から２〜１０ｍｍ、４〜８ｍｍまたは５〜７ｍｍの範囲内に配置される。
【００３３】
次に、ヘッドリフタが、ヘッドリフティングアーム９０およびヘッド８０を下降させ、ヘッドを図５に示す開位置から図４に示す閉位置すなわち処理位置に移動させる。シール９８を設ける場合には、該シール９８を膨張させ、ヘッド８０とボウル７８との間に部分シールまたは完全シールを形成する。
【００３４】
空間１５５内のガスの僅かな逃散経路は、ワークとチャック１３２のリム１４２との間の小さい環状開口である。ガスが空間１５５から逃散するとき、ガスは、ワークが、接触ピン１５４を除き、チャック１３２、ロータ９２または処理機５０のあらゆる部分に接触することを防止する。ワーク１００の他の部分は、本質的にガス流内で懸架される。必要ならば、ガイドピン１３４は、ワーク１００がロータ９２の回転軸線から大きくずれてしまうことを防止する。それでも、通常は、ワークの縁部の周囲のガス流と、接触ピン１５４に当接してワークを保持する垂直力とによってワークが中心位置に保持される。
【００３５】
スピンモータ８４のスイッチを入れ、ロータ９２およびワーク１００を回転させる。一般に、ガス渦流は、ロータ内でロータの回転方向と同じ方向に回転する。処理液体が、ノズルまたは入口１１２から、ワークの下面すなわち下向き面上にスプレーまたは噴射される。処理ガスまたは蒸気を使用することもできる。遠心力が、ワーク１００の下面全体に亘って処理液体を分散させる補助をする。ロータ９２内のガス流はまた、いかなる処理液体またはガスもワーク１００の表面に接触することを補助する。なぜならば、ワークの上方の空間からワークの下方の空間内に流入する一定の流れが存在するからである。
【００３６】
処理液体および／または処理ガスの適用後、図４に示す位置にある間に、任意であるが、ウェーハをリンスしおよび／または乾燥することができる。処理機５０内の全ての処理が完了したならば、ワーク１００は、上記段階の逆シーケンスの後にアンローディングされる。
【００３７】
ロータ９２がワーク１００を保持している間にロータへのガス流が遮断されると、ロータ９２からワーク１００が移動すなわち落下してしまう。この場合にウェーハが受けるダメージを低減させるため、ボウルスタンドオフポスト１１０がボウル７８内に設けられ、スタンドオフポスト１１０は、図４に示すように、ワーク１００より約１０〜１５ｍｍ下の位置まで延びている（処理位置にあるとき）。ガス流が遮断された場合、ワークは、短距離落下してスタンドオフポスト１１０上に載るに過ぎない。
【００３８】
ガスは、ロータ９２から出て移動した後、ガス排出プレナム１２０内に吸引され、次に処理機５０から除去される。処理機５０により行なわれるべき特殊処理に基いて、チャック１３２および駆動プレート１３０は、任意であるが、ＰＶＤＦプラスチック材料等の耐食性材料またはこの均等物で作られる。前述のように、ロータ９２およびヘッド８０の全体は、事実上任意の遠心法（一般には液体の処理薬剤がワークの一面に適用される方法）に使用できる。処理機５０は垂直直立位置にあるところが図示されているが、他の位置および方向においても使用できる。従って、上面または下面および上方向および下方向についての本明細書での説明は、図示した例を説明するためのものであり、必要条件または本質的な作動パラメータではない。
【００３９】
上記各実施形態では、ウェーハの前面すなわちデバイス面が、ロータに向くようにまたはロータとは反対側を向くように配置できる。後面浄化すなわち後面処理の場合には、ウェーハは、デバイス面がロータを向くようにしてロータ内に配置される。前面浄化すなわち前面処理の場合には、ウェーハは、前面がロータとは反対側を向くようにしてロータ内に配置される。所望面をロータの上向きに配向しまたは下向きに配向することは、ロボットハンドリングまたは手作業で行うことができる。別の反転ステーションまたはウェーハフリッピングステーションを使用することもできる。
【００４０】
一般に、ロータに供給されるガスは不活性、すなわちウェーハとは重大な化学反応を起さない。しかしながら、不活性ガスの代わりに化学的処理ガスを使用することもできる。化学的処理ガスをロータに供給することにより、ロータに面するウェーハの面を化学的に処理することができる。任意であるが、同時的に、ウェーハの他の面を同じ化学的処理ガスまたは異なる化学的処理ガスまたは液体で処理することもできる。
【００４１】
上記説明から理解されようが、ヘッド５０は、ワーク１００を保持または固定するためのいかなる可動部品も必要としない。ワークを所定位置に保持するのにガス流が使用されるため、ヘッド８０は比較的簡単な設計にすることができる。また、一般に、化学的相容性を有するプラスチック材料を殆どのコンポーネンツに使用することができる。これにより、汚染をもたらす金属コンポーネンツの必要性を低減できる。また、ワーク１００を陰でおおう障害物またはコンポーネンツも全く存在しない。これにより、処理液体をワーク上に非常に均一に分散させて、より均一な処理を行うことができる。ガイドピン１３４は、ワークの縁部に接触するに過ぎない。接触ピン１５４は、ワーク１００の前面すなわち上面の非常に小さい領域に接触するに過ぎない。従って、ワーク１００との接触が最小化される。
【００４２】
図９Ａは、図９に示したロータ９２の外縁部を示す拡大図である。ロータ９２内に供給されたガスは、矢印Ｇで示すようにロータの外方に流出する。ウェーハ１００の下面すなわち下向き面上に適用された処理液体１０１は、遠心力により駆動されるとウェーハの縁部に向かって外方に流れる。回転速度、流量および粘度等のファクタに基いて、処理液体１０１は、ウェーハの縁部の周囲を包みかつ上面上で小さい距離（一般に数ミリメートル）だけ内方に移動する。ガスの外方への移動は、ウェーハの上面上での処理液体の内方への移動を低減させ、かつ変化する境界線（処理液体が接触する縁部近くの上面上のアウタ領域と、処理液体が接触しないインナ領域との間の境界線）を形成する。或る製造方法では、均一な境界線が好まれる。
【００４３】
図９Ｂは他のロータ設計４００を示し、この設計は、本明細書で説明する点を除きロータ９２と同じ構成にすることができる。ロータ４００は、ロータリング４０２に取付けられた縁部接触リング４０４を有している。縁部接触リング４０４は、例えばファスナを介してロータリング４０２に取付けられる別体の環状リングコンポーネントで構成するか、ロータリング４０２の一部として構成することもできる。図９Ｂに参照番号４０８で全体を示すガス流路４０８が、縁部接触リング４０４とロータリング４０２との間に形成されている。ガス流路４０８は、ロータリング４０２内に切り込まれた傾斜環状スロット４１０および該スロット４１０に連結されたガス出口ポート４１２により形成されている。ガス流路４０８への入口４１５は、スロット４１０の下方内部開口に位置している。
【００４４】
引続き図９Ｂを参照すると、縁部接触リング４０４は、ウェーハ１００の縁部に接触する。使用時に、ウェーハ１００の下面に適用された処理液体は外方に移動し、図９Ａに示すようにウェーハ１００の縁部の周囲を包囲する。縁部接触リング４０４の内縁部４０５は、ウェーハの上面上の処理液体に対するシールすなわち物理的バリヤとして機能する。内縁部４０５は弾性で、ウェーハの上面に当接してシールする滑らかな下面を有している。処理液体は接触リング４０４の内縁部４０５に接触するが、内縁部４０５を通過して移動することはできない。ロータ４００内に供給されるガスはガス流路４０８を通ってロータから出る。ガスの圧力は、処理液体が縁部接触リング４０４の内縁部４０５とウェーハ１００との間でウィッキングすることを防止する傾向を有している。この結果、ロータ４００を用いた処理は、非常に均一な境界線を形成する。図９Ｂに示すように、ロータ４００は、処理液体が環状外縁領域４１６においてのみウェーハの上面に接触することを可能にする。環状外縁領域の幅は、縁部接触リング４０４の内縁部４０５およびウェーハ１００の縁部４１８からの寸法により定められ、一般的には約１または２ｍｍから約８〜９ｍｍ、より詳しくは約２または３ｍｍである。
【００４５】
図９Ｃは他のロータ４２０を示し、該ロータ４２０は、本明細書で説明する点を除きロータ９２と同じである。ロータ４２０は、ロータリング４２２に取付けられた縁部接触リング４２４を有している。ロータ４００と同様に、ロータ４２０にはガス流路４２８が形成されている。ガス流路４２８は、環状スロット４３０と、ロータリングを通って内方に延びかつスロット４３０に連結されたガス出口ポートとにより形成されている。縁部接触リング４２４のウェーハ縁部接触面４３４が、角度ＥＡで配向されている。接触面４３４およびロータ４２０の底面４３５は、断面が二等辺台形の形状をなす凹部４３６を形成している。接触面４３４は、上から下に向かってテーパすなわち円錐状に外方に延びている傾斜側壁を形成している。接触面４３４の角度ＥＡは、一般に約１５〜４５°の範囲である。
【００４６】
使用に際し、ウェーハ１００は、図９Ｃに示すように、ウェーハの上縁部すなわちべべルが接触面４３４に接触するようにしてロータ４２０内に保持される。これにより、ウェーハ１００と接触面４３４との間に接触線４４０が形成される。ガスは、ガス流路４２８を通ってロータ４２０から流出する。ウェーハの下面上に適用された処理液体は、図９Ａに示すように、ウェーハの縁部に向かって外方に流れる。処理液体はウェーハの縁部に向かって縁部上に流れるが、ウェーハの上面上に流れることはない。接触線４４０は、処理液体がウェーハ１００の上面上に移動することを防止するシールまたはバリヤとして機能する。ガス流路４２８内のガスの圧力はまた、接触線４４０を通った処理液体のあらゆるウィッキングを防止する傾向を有する。この結果、処理液体が接触する領域と処理液体が接触しない領域との間の境界線は、ウェーハ１００の縁部上にある。平らな縁部および上下のべべル面を備えたウェーハでは、接触線４４０（およびこの結果形成される境界線）は、上方べべル上に位置する。半径を有する縁部すなわち丸められた縁部をもつウェーハでは、接触線４４０は、丸められた縁部の上半部上に位置する。
【００４７】
引続き図９Ｃを参照すると、接触面４３４の角度ＥＡは、処理すべきウェーハの縁部の形状に基いて変えることができる。角度ＥＡは、幅広の接触領域ではなく、むしろ接触線４４０を形成すべく有利に選択される。従って、接触面４３４は、ウェーハ１００のべべル状表面に当接して平らに接触しないことが有利である。名目上、環状面４３４の中間点での直径ＤＤは、処理すべきウェーハの直径、例えば２００ｍｍまたは３００ｍｍに一致するように選択される。ウェーハの直径は製造公差により僅かに変化するので、任意の所与のウェーハは、接触面４３４上で僅かに高く（または低く）位置決めすることができる。図９Ｂおよび図９Ｃにおいて、テールが付された矢印は、ロータを通るガスの移動を示している。図９Ａ〜図９Ｄに示すロータは、主にまたは全体がＰＶＤＦ等のプラスチック材料で作ることができる。
【００４８】
図９Ｄには他のロータ４５０が示されており、該ロータ４５０は、薄いウェーハにも適用できる点を除き、図９に示すロータ９２と同じである。標準のシリコンウェーハの厚さは約０．０３０インチ（約０．７５ｍｍ）である。しかしながら、薄いウェーハも多くの用途に使用されている。一般に、これらの薄いウェーハの厚さは、約０．００２〜０．０１０インチ（約０．０５〜０．２５ｍｍ）、典型的な厚さは、０．００３、０．００４または０．００７インチ（０．００８、０．１０または０．１８ｍｍ）である。これらの薄いウェーハは標準ウェーハよりも壊れ易いため、標準ウェーハのハンドリングおよび処理に使用される機械および方法を、薄いウェーハに首尾良く使用することはできない。
【００４９】
図９Ｄにおいて、ウェーハ１００は、該ウェーハの上方に円筒状またはディスク状空間すなわち開口１５５が位置するようにして、接触ピン１５４の縁部近くに支持される。前述のように、ロータ内のガス流速度は、図９Ｄにおけるウェーハの外周部ＰＰ近くで最大であるので、ウェーハより上方の空間とウェーハより下方の空間との間の圧力差も外周部ＰＰの近くで最大になる。接触ピン１５４は外周部の近くに配置されているので、外周部近くで垂直力によりウェーハに加えられる曲げ応力は小さい。
【００５０】
ガスの速度および垂直力は、ロータの中心に向かって低減する。しかしながら、通常、ロータの中心の近くまたは中心の回りには依然として幾分かの垂直力が存在する。図９に示すロータ９２内で標準厚さのウェーハを処理するとき、外周部ＰＰから離れたところで垂直力から生じる応力および撓みは充分に小さく、ウェーハにダメージを与えることはない。しかしながら、ロータ９２内で薄いウェーハを処理すると、過大な撓み（上方への弓なり）、クラッキングまたは他のダメージが生じる。
【００５１】
図９Ｄに示すように、薄いウェーハが上方に弓なりになる傾向を抑えるため、プラグ１４６は使用されない。このため、ガスは下向きに流れ、ガス入口ライン８６から出てウェーハの中心でウェーハの上面に直接衝突する。このガス流は、上向き垂直力に抗して作用する。従って、ウェーハの中心近くで上向きおよび下向きに作用する力は、実質的に釣合いが保たれ、薄いウェーハの上向きの弓なりは低減されまたは防止される。従って、ロータ４５０は薄いウェーハにダメージを与えることなく取扱うことができる。引続き図９Ｄを参照すると、他の構成として、薄いウェーハの過大の上向き弓なりを防止するため、１つ以上の機械的スタンドオフピン４５４をロータに設けることができる。しかしながら、上向き弓なりを防止するのにガス流を使用しても同じ結果を達成でき、この方法はウェーハに物理的に接触しないため、汚染物質または欠陥を引起こす可能性が低減される。
【００５２】
図９Ｄに示すように、ガス入口ライン８６の下端部にはノズル４５２を設けることができる。ノズル４５２はガス入口ライン８６のガス流出速度を増大させ、ウェーハの中心または中心近くで下向きに作用する大きい力を発生させる。ロータの他の位置に同様な付加ガス出口すなわちノズルを設けて、ウェーハの他の領域に下向きの力を加えるように構成することもできる。ノズル４５２の出口（単一または複数）からのガス流（単一または複数）は下方に移動してウェーハ１００の上面に接触し、次にウェーハの縁部に向かって外方に移動し、ガス入口１３６からのガスと一緒にロータから逃散する。外方に流れるガスは、ウェーハの下面に適用されるあらゆる液体または蒸気が、ウェーハの縁部の回りを移動してウェーハの上面に流入することを防止する傾向を有する。従って、片面すなわち下面のみの処理が改善される。
【００５３】
図１０および図１１には、他のロータ１６０が示されている。ロータ１６０は、下記の相違点を除き、ロータ９２と同じである。図１０に示すように、ロータ１６０の一面には短いガイドピン１６２が設けられている。残りのガイドピン１３４は全長（全高）ガイドピンであり、ガイドピン１３４のチップは、平面Ｐに対してリム１４２を寸法Ｋだけ越えて延びている。全高ガイドピン１３４およびワークホルダ１６６は、ワーク１００の直径より大きい寸法だけ間隔を隔てている。Ｌ形ワークホルダ１６６は駆動プレート１３０に取付けられかつ半径方向内方に延びている水平脚を有している。短いガイドピン１６２はは入口通路１６４を形成し、ワーク１００がロータ１６０内へと横方向に移動できるようにしている（これは、図７〜図９に示した、ロータに対する前述の記垂直ワーク移動とは異なっている）。横方向移動により、ロボット４４（図１３）は、ウェーハ１００とロータ１６０とをほぼ整合させ、次に下方に移動させワーク１００をホルダ１６６上に配置できる。各ホルダ１６６の上向き端は、ワーク１００を支持するための平らなランド領域１６８を有するのが好ましい。次にロボット４４は、ロータ１６０を備えた処理機が作動されていない場合でもシステム３０内で他の機能を遂行すべく引っ込めることができる。従って、ワーク１００は、ロータ１６０を通ってガスが全く流れていない場合でもロータ１６０内に配置できる。
【００５４】
図１１に示すロータ１６０は、図９に示すロータ９２と比較して、より小さい直径のワークを取扱うように設計されている。例えば、図９に示すロータ９２は直径３００ｍｍのワーク用として設計されているのに対し、図１１に示すロータ１６０は直径２００ｍｍのワーク用に設計されている。もちろん、ロータは、他のサイズを有するワークを処理するのに適した他の種々のサイズに作ることができる。
【００５５】
上記処理機は、自動処理システムに使用できる。図１２には、一処理システム３０の一例が示されている。処理システム３０は、概略的に、包囲体３２と、コントロール／ディスプレイ３４と、入力／出力ステーションすなわちドッキングステーション３６とを有している。ポッドすなわちボックス３８（例えばＦＯＵＰ）内のワークは、入力／出力ステーション３６でボックス３８から取出され、システム３０内で処理される。
【００５６】
図１３に示すように、処理システム３０は、好ましくは、包囲体３２内のデッキ５０上にワーク処理機の配列を支持するフレーム４８を有している。システム３０の頂部には、一般に、エアフィルタと一緒に、設備への空気入口４２が設けられている。各ワーク処理機５０は、シールされたボックス３８、オープンカセットまたは他のキャリヤまたはコンテナ内に収納される直径２００ｍｍまたは３００ｍｍの半導体ウェーハまたは同様なワークを処理するように構成されている。
【００５７】
図１３には、１０個のワーク処理機５０を支持するフレーム４８が示されているが、任意の所望数の処理機５０を支持することができる。フレーム４２には、処理機５０の間に１本以上の中央配置レール４６を設けるのが好ましい。１つ以上のロボット４４は、レール４６上では１つ以上のロボット４４が移動して、処理機５０にワークをローディングしかつ処理機５０からワークをアンローディングすることができる。
【００５８】
図１２〜図１４に示すように、ワークすなわちウェーハ１００は、使用時に、一般に、処理システム３０のフロントオープニング一体化ポッド（front opening unified pods: ＦＯＵＰ）または同様な閉鎖可能またはシール可能なコンテナ３８内に移動される。或いは、例えばカセットまたは他のキャリヤ等のオーブンコンテナを使用することもできる。コンテナ３８に何らかのドアまたはカバーが設けられている場合には、ドアまたはカバーは、ドッキングステーションすなわち入力／出力ステーション３６で、一般にロボットまたは自動化されたサブシステムにより取外される。包囲体３２にロードポートまたはウィンドウが設けられている場合には、これらのロードポートまたはウィンドウが開かれる。ロボット４４は、コンテナ３８からワーク１００を取出して、該ワーク１００を１つの処理機２０または５０に搬送する。これで、ワーク１００は、処理機内にローディングされる準備が整ったことになる。工程のこのシーケンス並びにワーク１００を処理機に移動させるのに使用されるコンポーネンツまたは装置は変更できることはもちろんであり、本明細書にとって本質的なものではない。むしろ、図１２〜図１４に示しかつ上述したシーケンスが本発明の説明の目的での一例を示すものである。
【００５９】
図５を少しだけ参照すると、ヘッド８０内のフローセンサを用いてガスの流れが確認され、ロボット４４が安全に引っ込めらたことをコントローラ３４に表示する。ロボット４４は下方に移動しかつロータ９２から離れる。ロボット上のセンサは、ワーク１００がもはやロボット４４上に存在しないことを確認する。次に、ロボットは処理機５０から離れるように引っ込められる。次に、処理機が前述のように作動する。
【００６０】
図１５〜図１８には、他のシステム１８０が示されている。図１２に関連して上述したコンポーネンツおよび作動は、図１５に示すシステムにも首尾良く適用される。図１５に示すシステム１８０は、図１２〜図１４に示したシステム３０と同様である。しかしながら、包囲体３２内のデッキ５２には、処理機５０の代わりに、処理機組立体１８２が設置されている。図１６および図１７に示すように、１つ以上の処理機組立体１８２は、装着プレート１８８に取付けられる処理機１８４およびリフト／回転ユニット１８６を有している。リフト／回転ユニット１８６は、図１２〜図１４に示したシステム３０に使用されたヘッドリフタの代わりに、ヘッドリフティングアーム９０を介してヘッド８０に取付けられる。ヘッド８０をボウル７８から垂直方向に上昇させかつボウルから離れる方向に持上げることに加え、リフト／回転ユニット１８６は、ヘッド８０を、上側が下を向いた位置にひっくり返す（すなわち回転させる）ことができる。
【００６１】
図１６に示すように、処理機１８４の上方でリム支柱１９４上に支持されたリム１９２の頂部にはエアシールド１９０が配置されている。ほぼ包囲体３２の頂部近くから装着プレート１８８まで延びているケーブルガイド１９８を通って電気配線が延びている。図１６および図１７に示すように、乾燥処理スイングアーム１９６が、装着プレート１８８上のスイングアームアクチュエータ２００により支持されかつ処理機１８４の一方の面に駆動される。
【００６２】
図１７に示すヘッド８０は、図２〜図９に示しかつ上述したヘッド８０と同様である。図１７に示すヘッド８０は、ボウル２０４と係合できる。ボウル２０４は、円筒状上端部２１２を備えた頂セクション２１０と、中央セクション２０８と、底プレート２０６とを有するのが有利である。ボウル２０４はまた、アクチュエータ２２２により駆動される往復動スプレースイングアーム２２０を有している。スイングアーム２２０には、１つ以上のスプレーすなわちジェットノズルすなわち入口２１８が設けられている。ボウル２０４は、その他の点は上記ボウル７８と同様である。ボウル７８または２０４のノズルすなわち入口により適用される処理薬剤は、ＨＦ、ＨＣＬ、硝酸または硫酸等の液体酸性溶液（liquid acid solutions）で形成できる。或いは、処理薬剤には、液体溶媒を含めることができる。リフト／回転ユニット１８６は、ヘッド８０を、ベースに対して種々の垂直位置に位置決めする。
【００６３】
図４および図１７を参照すると、処理機組立体５０、１８２は、直立方向で示されており、矢印Ｕは垂直上方（すなわち、重力とは逆の方向）を向いている。矢印Ｕはまた、ロータの回転軸線と同心状に示されている。ボウル２０４の頂セクション２１０の円筒状上端部２１２と円筒状下方シールド３０４との間には、ジョグルすなわち傾斜セクション３０２が延びている。円筒状上端部２１２および円筒状下方シールド３０４はほぼ垂直な面または垂直に近い面である。これらを連結する傾斜セクション３０２は、垂直から約２０〜７０°または３０〜６０°または４０〜５０°の角度に配向される。傾斜セクション３０２の下端部（ここでは、傾斜セクション３０２が下方シールド３０４を結合する）は排出プレナム１２０の頂部と同じまたはほぼ同じ垂直位置にある。下方シールド３０４の下端部は、傾斜セクション３０４から僅かに間隔を隔てており、環状ガス流通路３０５を形成している。
【００６４】
回転するウェーハの縁部は一般に傾斜セクション３０２とほぼ整合し、ウェーハ１００から飛散した液体は、ボウル２０４の底に向かって下方に偏向される傾向を有している。これにより、ウェーハ上へのはね返りが低減される。下方シールド３０４の周囲には、環状リップ排出チャネルすなわちプレナム１２０が配置されている。一般にボウルの両側に配置されるガス排出パイプ連結部３０６は、排出チャネル１２０内に通じている。パイプの連結部には僅かな真空が加えられ、ボウルからのガス流を誘発し、該ガス流は、排出チャネル１２０への通路３０５を通り、パイプ連結部３０６を通って処理機から出る。処理機を通る典型的なガス流は、約６０〜２００、１００〜１７０または１２０〜１５０リットル／分の範囲である。
【００６５】
処理機１８４のヘッド８０は、図２〜図９に関して上述したヘッド８０と同様に作動する。スイングアーム２２０上のノズルまたは入口２１８は、ワーク１００の底面上に処理液体を適用する。スイングアームノズルを用いて（または用いることなく）、固定形のノズルすなわち入口を使用することもできる。この処理が完了すると、リフト／回転ユニット１８６がヘッド８０を持上げて、該ヘッドを上向き位置へと回転させる。すなわち、図１７に示す処理位置にあるウェーハの下向き面が上向き位置に移動される。ロータ９２が回転する間、乾燥処理スイングアーム１９６は、乾燥流体をワーク１００に適用する。乾燥処理スイングアーム１９６は、本願に援用する上記特許文献１に開示されているようにワークを乾燥させるべく、ワークの中心または中心近くから出発して、ワークの縁部に向かって半径方向外方に移動する。シールド１９０の開口は、処理機組立体１８２を通る下向き空気流の拡散および／または制御を補助する。
【００６６】
図１８に示すように、スイングアーム２２０には、光学端点検出器（optical end point detector）３１０が設けられている。端点検出器は、本願に援用する上記特許文献２に開示されているような要素または段階を使用する。コントローラは、移動する端点検出器３１０から供給される信号を積分するソフトウェアを有している。これにより、オーバーエッチングが低減されるため、処理時間が短縮されかつ歩留まりが改善される。
【００６７】
乾燥処理スイングアーム１９６は、該アームがワークの上向き面を横切ってスイープするとき、一般に、窒素およびイソプロピルアルコール等の溶媒と一緒に脱イオン水（ＤＩ）を適用する。或いは、ボウル２０４内のスイングアーム２２０により同様な処理を行うこともできる。オゾンガスまたはＤＩ等の液体中に溶解されおよび／または補足されたオゾンを含む他の処理液またはガスを、ボウル７８または２０４内の固定または移動ノズルすなわち入口を介して適用することもできる。
【００６８】
ヘッドが反転されている間すなわち上向きにある間、ロータ９２を通るガス流が続けられるため、ワーク１００が接触ピン１５４に当接して保持される。同様に、ヘッド８０が図１７に示す下向き位置から上向き位置にピボット運動する間、ワーク１００は、接触ピンに当接してワークを保持する垂直力によりロータ９２上に保持される。
【００６９】
図１９には、図１２および図１５に示したリニア配列ではなく、弧２３４または他の配列またはパターンに配置された処理機または処理機組立体５０または１８２を備えた他のシステム設計２３０が示されている。ワーク１００は、単一ロボット２３２により処理機５０または１８２に搬入および搬出される。自動化されたシステムすなわちロボットシステム３０、１８０を図示しかつ説明したが、ヘッド８０およびロータ９２、１６０は、手動処理機および／または単一処理機を含む他の種々のシステムに使用できる。
【００７０】
用語「円筒状」、「丸い」または「円形の」は、多セグメント形状をも含むものである。用語「係合した」または「係合」は、実際の物理的接触、並びに、要素間の物理的接触なくして要素間の協働を可能にする隣接配置を含むものである。用語「渦」または「ガス流渦」は、ほぼ円形の特性を有するガスの流れを意味し、「ヘリカル」流、「スパイラル」流および同様な流れを含むものである。用語「ガス」は、半導体の製造に使用される窒素、酸素、オゾン、二酸化炭素等の元素ガスおよび他のガス、これらの混合物、空気および蒸気を含むものである。本明細書で使用する用語「複数の」は、「単数の」を含み、逆に「単数の」は「複数の」を含むものである。用語「〜に取付けられた」または「〜に支持された」は、直接的または間接的な連結または相互作用の両方を含むものである。用語「上」および「下」および「頂」および「底」は、方向または位置が重要であることが状況から明瞭である場合を除き、互換的に使用される。新規なシステムおよび方法を図示しかつ説明した。本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更、置換および均等物の使用が可能であることはもちろんである。従って本発明は、特許請求の範囲の記載およびこれらの均等物による制限を除き、制限を受けるものではない。
【００７１】
本願は、上記特許文献１の一部継続出願である上記特許文献３の一部継続出願である上記特許文献４の一部継続出願であり、上記特許文献５の優先権を主張する。本願はまた、上記特許文献６の一部継続出願でもある。本願はまた、上記特許文献２の一部継続出願でもある。これらの特許出願は本願に援用する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の作動原理を示す断面図である。
【図１Ａ】図１の１Ａ−１Ａ線に沿う断面図である。
【図１Ｂ】他の設計を示す断面図である。
【図２】ワーク処理装置を示す斜視平面図である。
【図３】図２に示した処理装置が開位置すなわちローディング／アンローディング位置にあるところを示す側面図である。
【図４】図２の４−４線に沿う断面図である。
【図５】図３に示した処理装置の断面図である。
【図６】図２〜図５に示したヘッドのカバーを図示のために取外したところを示す斜視平面図である。
【図７】図４および図５に示したロータを示す斜視平面図である。
【図８】図７に示したロータの斜視底面図である。
【図９】図７の９−９線に沿う断面図である。
【図９Ａ】図７〜図９に示したロータの縁部を示す拡大断面図である。
【図９Ｂ】他のロータの縁部を示す拡大断面図である。
【図９Ｃ】更に別のロータの縁部を示す拡大断面図である。
【図９Ｄ】更に別のロータを示す拡大部分断面図である。
【図１０】他のロータ設計を示す斜視底面図である。
【図１１】図１０の１１−１１線に沿う断面図である。
【図１２】図２〜図９に示した幾つかの処理装置を備えたワーク処理システムを示す斜視図である。
【図１３】図１２に示したシステムを示す平面図である。
【図１４】図１２に示したサブシステムのコンポーネンツを示す斜視図である。
【図１５】他の処理システムの選択されたコンポーネンツおよびサブシステムを示す斜視図である。
【図１６】図１５に示した処理組立体の１つを示す斜視図である。
【図１７】図１６の１７−１７線に沿う断面図である。
【図１８】図１６および図１７に示したボウルを示す斜視図である。
【図１９】他の処理システムを示す概略図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月30日(2008.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の処理流体入口を備えたボウルと、
ワーク処理中にボウルと係合されるヘッドと、
ヘッド上に支持されかつヘッドに対して回転可能なロータと、
ロータ内での回転ガス流システムとを有することを特徴とするワーク処理機。
【請求項２】
前記回転ガス流システムは、回転ガス流を発生させるように配置されたガス入口を備えていることを特徴とする請求項１記載の処理機。
【請求項３】
前記ロータはチャックプレートを備え、該チャックプレートはフェースに結合される円筒状側壁を備え、前記ガス入口は円筒状側壁内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の処理機。
【請求項４】
ロータ内にガスを導入して、ワークの第一面とロータの一面との間の空間内にガス渦流を発生させる段階を有し、該ガス渦流はワークの縁部に隣接する負圧を発生させ、該負圧はワークの縁部をロータ上に保持し、
ロータおよびワークを回転させる段階と、
ワークの第二面に処理液体を接触させる段階とを更に有することを特徴とするワークの処理方法。
【請求項５】
少なくとも幾分かのガスがワークの縁部とロータとの間から逃散し、逃散するガスは、処理液体がワークの第一面に接触することを実質的に防止することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記ロータのシールに対してワークの縁部を保持する負圧により、ロータに対してワークの縁部をシールする段階を更に有することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記渦流は、加圧されたガスを、ロータの円筒状側壁に対して少なくとも部分的に接線方向に放出することにより発生されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記回転ガス流が、ガス入口に隣接する低圧領域およびロータの中心に隣接する高圧領域を形成することを特徴とする請求項１記載のワーク処理機。
【請求項９】
ワークの縁部近くでロータ内のワークと接触できる内縁部を備えたロータの縁部接触リングを更に有することを特徴とする請求項１記載のワーク処理機。
【請求項１０】
更に、ガイドピンを有し、該ガイドピンは直径Ｄ１をもつ円上に整合され、直径Ｄ２の内縁部を備えたロータの縁部接触リングを更に有し、直径Ｄ２は直径Ｄ１より４〜２０ｍｍ小さいことを特徴とする請求項１記載のワーク処理機。
【請求項１１】
前記接触リングの内縁部は、ワークの縁部から２〜７ｍｍ半径方向内方の位置でワークに接触できることを特徴とする請求項９記載のワーク処理機。
【請求項１２】
前記縁部接触リングの内縁部にガス流経路入口を備えたロータのガス流経路を更に有することを特徴とする請求項９記載のワーク処理機。
【請求項１３】
前記入口は、ロータの回転平面に対して鋭角に延びる環状スロットにより形成されていることを特徴とする請求項１２記載のワーク処理機。
【請求項１４】
前記処理液体がウェーハの縁部の周囲からウェーハの第一面上に流れることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１５】
ウェーハの第一面をウェーハの縁部に隣接する環状縁部接触リングに接触させて、ウェーハの第一面上の外縁部領域への処理液体を制限することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【国際調査報告】
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