(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ処理システム（１００）であって、
機械的スクラブ洗浄のためにウエハ（１１０）を受け取るように構成されたスクラバユニット（１０２）と、
前記スクラバユニット（１０２）の鉛直上方に配置され、前記機械的スクラブ洗浄の後に前記ウエハを受け取って乾燥させるように構成されたドライヤユニット（１０４）と、
前記ウエハを移動させるためのエンドエフェクタ（３０４）と、
前記ウエハを持ち上げるように構成されたエッジホルダ（１１４）を有するリフタ（１１２）と、
を備え、
前記スクラバユニット（１０２）は、前記スクラバユニット（１０２）の前面に設けられた第１のスロット開口部（１０２ｇ）と、前記スクラバユニット（１０２）の頂部に設けられた第２のスロット開口部（１０２ｃ）とを備え、
前記エンドエフェクタ（３０４）が前記第１のスロット開口部（１０２ｇ）を通して前記ウエハを前記スクラバユニット（１０２）内に水平方向に搬入し、前記機械的スクラブ洗浄後に前記リフタ（１１２）が前記第２のスロット開口部（１０２ｃ）を通して前記ウエハを前記スクラバユニット（１０２）から前記ドライヤユニット（１０４）まで持ち上げ、前記乾燥の後に前記エンドエフェクタ（３０４）が前記ドライヤユニット（１０４）から前記ウエハを水平方向に取り出すように構成されている、ウエハ処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ処理システムであって、
前記ドライヤユニットは、第１のハウジング側部分（１０４ａ）と第２のハウジング側部分（１０４ｂ）とを有し、前記第１のハウジング側部分は、閉位置では前記第２のハウジング側部分と結合し、開位置以外の位置では前記第２のハウジング側部分から離れるように構成される、ウエハ処理システム。
【請求項３】
請求項２に記載のウエハ処理システムであって、
前記第２のハウジング側部分は、前記スクラバユニットに対して固定した方向で位置決めされ、前記第１のハウジング側部分は、前記第２のハウジング側部分に対して可動である、ウエハ処理システム。
【請求項４】
請求項３に記載のウエハ処理システムであって、
前記第１のハウジング側部分は、鉛直方向と直交する方向に可動である、ウエハ処理システム。
【請求項５】
請求項１に記載のウエハ処理システムであって、さらに、
前記スクラバユニットを通って前記ドライヤユニットへと前記リフタを移動させるためのリフタコントローラ（１０８）を備えるウエハ処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載のウエハ処理システムであって、
前記リフタコントローラは、前記リフタを上昇および下降させるためのものであり、サーボモータ、空気圧システム、線形アクチュエータシステム、および油圧システムのうちの１つである、ウエハ処理システム。
【請求項７】
ウエハを処理するための方法であって、
前記ウエハを移動させるためのエンドエフェクタ（３０４）を用いて、スクラブステーション（１０２）の前面に設けられた第１のスロット開口部（１０２ｇ）を通して前記スクラブステーション（１０２）の中にウエハ（１１０）を水平方向に搬入する工程と、
前記第１のスロット開口部（１０２ｇ）を閉じて前記スクラブステーション（１０２）を密閉する工程と、
前記スクラブステーション（１０２）における機械的スクラブ洗浄の後に、前記スクラブステーション（１０２）の頂部に設けられた第２のスロット開口部（１０２ｃ）を開ける工程と、
前記ウエハを持ち上げるように構成されたエッジホルダ（１１４）を有するリフタ（１１２）を用いて、前記スクラブステーション（１０２）から前記スクラブステーション（１０２）の鉛直上方に配置された乾燥ステーション（１０４）へと前記第２のスロット開口部（１０２ｇ）を通して前記ウエハを持ち上げる工程と、
前記乾燥ステーション（１０４）における乾燥の後に、前記エンドエフェクタ（３０４）を用いて前記ドライヤユニット（１０４）から前記ウエハを水平方向に取り出す工程と、
を備える方法。
【請求項８】
ウエハスクラブ・乾燥装置（１００）であって、
鉛直面となる向きに置かれたウエハ（１１０）をスクラブするように方向付けられたスクラブブラシ（１２０）を有したスクラバユニット（１０２）であって、前記スクラバユニット（１０２）の前面に設けられた第１のスロット（１０２ｇ）と、前記スクラバユニット（１０２）の頂部に設けられた第２のスロット（１０２ｃ）とを有するスクラバユニット（１０２）と、
前記スクラバユニット（１０２）の頂部の上方に位置決めされ、前記第２のスロット（１０２ｃ）から前記鉛直面となる向きに置かれた前記ウエハが水平方向に搬入されるように構成され、開位置、ロード／アンロード位置、および閉位置のうちの１つに移るように構成されたドライヤユニット（１０４）と、
前記第２のスロット（１０２ｃ）を通して前記ウエハを前記スクラバユニット（１０２）から前記ドライヤユニット（１０４）まで持ち上げるように構成されたエッジホルダ（１１４）を有するリフタ（１１２）と、
を備えるウエハスクラブ・乾燥装置。
【請求項９】
半導体ウエハ処理装置（１００）であって、
ウエハ洗浄ステーション（１０２）と、
前記ウエハ洗浄ステーションの上方に搭載された乾燥ステーション（１０４）と、
前記ウエハを移動させるためのエンドエフェクタ（３０４）と、
前記ウエハを持ち上げるように構成されたエッジホルダ（１１４）を有するリフタ（１１２）と、
を備え、
前記ウエハ洗浄ステーションは、密閉されて閉システムとなるように構成され、前記乾燥ステーションは、密閉されて閉システムとなるように構成されれ、
前記ウエハ洗浄ステーション（１０２）は、前記ウエハ洗浄ステーション（１０２）の前面に設けられた第１のスロット開口部（１０２ｇ）と、前記ウエハ洗浄ステーション（１０２）の頂部に設けられた第２のスロット開口部（１０２ｃ）とを備え、
前記エンドエフェクタ（３０４）が前記第１のスロット開口部（１０２ｇ）を通して前記ウエハを前記ウエハ洗浄ステーション（１０２）内に水平方向に搬入し、前記ウエハの洗浄後に前記リフタ（１１２）が前記第２のスロット開口部（１０２ｃ）を通して前記ウエハを前記ウエハ洗浄ステーション（１０２）から前記乾燥ステーション（１０４）まで持ち上げ、前記乾燥の後に前記エンドエフェクタ（３０４）が前記乾燥ステーション（１０４）から前記ウエハを水平方向に取り出すように構成されている、半導体ウエハ処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体ウエハ処理装置であって、
前記エッジホルダは、ウエハが鉛直面となる向きで支持するように構成されている、半導体ウエハ処理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の半導体ウエハ処理装置であって、
前記乾燥ステーションは、スピン、乾燥、リンス、化学剤塗布のうちの１つ以上を実施するように構成されている、半導体ウエハ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、半導体ウエハ処理システムおよびウエハを処理するための方法に関し、特に、空間効率およびプロセス効率が高いシステムを使用して半導体ウエハを洗浄および乾燥させることに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、化学機械研磨（ＣＭＰ）処理およびウエハ洗浄を実施する必要がある。集積回路デバイスは、多層構造をとるのが通常である。基板層には、拡散領域を有したトランジスタデバイスを形成する。続く層には、接続配線をパターン形成し、それらをトランジスタデバイスに電気接続することによって、所望の機能デバイスを構成する。周知のように、パターン形成された導電層は、二酸化ケイ素などの誘電材料によって他の導電層から隔離される。形成される配線層およびそれに関連する絶縁膜の数が増えるにつれ、誘電材料を平坦化させる必要性も増す。平坦化が行われないと、表面形状の差異が増大し、配線層の製造を続けることが実質的に困難になる。別のアプリケーションでは、誘電材料の中に配線パターン（例えば銅金属）を形成し、次いで金属ＣＭＰ処理を実施して余分な配線を除去する。このようなＣＭＰ処理の後には、ウエハを平坦化して洗浄し、微粒子および汚染物質を除去する必要がある。
【０００３】
従来の技術では、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ブラシを使用してウエハの両面をスクラブするブラシステーションが、ウエハ洗浄システムに装備されているのが通常である。ＰＶＡブラシ材料は、ウエハのデリケートな表面を損傷しないように十分に柔らかく構成されるが、一方では、残留物、化学剤、および微粒子を除去できるように、ウエハの表面に対して優れた機械的接触を提供することもできる。各ブラシは、一般に、化学剤および脱イオン水の一方または両方を、ブラシ（ＴＴＢ）を通して供給するように構成される。通常は、それぞれが１対のブラシを伴った２つのブラシステーションを使用することによって、一方のブラシステーションでは化学剤を適用でき、そしてもう一方のブラシステーションでは脱イオン水を適用できるようにする。この二重のブラシステーションを使用したアプローチは、洗浄効率およびスループットを高めることが知られている。洗浄システムの物理的配置の１つに、ブラシステーションを縦方向に（すなわち水平に）並べる配置がある。したがって、ウエハは、ベルトコンベヤシステムに沿ってあるブラシステーションから次のブラシステーションへと移動する。ウエハが両方のブラシステーションで処理されたら、ウエハに対してスピン・リンス・ドライ（ＳＲＤ）処理を実施する次のステーションに、ウエハを移送する。このＳＲＤ処理は、ＳＲＤステーションまたはドライヤステーションで実施される。これらのステーションは水平に配置されるので、この装置は、必然的に大きなクリーンルーム占有面積を占めることになり、システムによっては、長さが６〜７フィート、幅が３フィートに達する場合もある。
【０００４】
他のウエハ洗浄システムでは、ウエハ洗浄システムおよびドライヤシステムをやはり水平に配置するが、ウエハは鉛直面となる向きで取り扱う。エンドエフェクタロボットは、ウエハを取り扱い、各洗浄ステーションとドライヤシステムとの間でウエハを搬送するように構成される。この配置は、ウエハを鉛直面となる向きで洗浄するのに効率的であるが、かなりのクリーンルーム面積を必要とする。また、この配置では、ロボットによるウエハの取り扱いが、プロセスの各段階において必要とされる。すなわち、ロボットは、各洗浄ステーションに対してウエハの出し入れを行い、さらに、ドライヤに対してもウエハの出し入れを行う必要がある。このようなやり取りは、可能な限り清浄であるように構成されるが、微粒子が導入されたりプロセスが減速されたりする可能性がある。
【０００５】
以上から、より小型であって、クリーンルームが占める占有面積（フットプリント）が小さく、そして処理動作（例えば洗浄、エッチング、乾燥など）間での過剰な搬送作業からウエハを保護できるようなウエハ処理システムが必要とされていることがわかる。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、概して、鉛直方向に配置されたスクラバおよびドライヤを組み込まれたウエハ処理システムであって、システムの占有面積およびウエハの搬送作業を最小限に抑えつつ必要なウエハ処理を実現することによって、エンドエフェクタ用のロボットなどの補助システムを最小限に抑えるウエハ処理システムを用意し、これらのニーズを満たすものである。ただし、本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、または方法を含む種々の形で実現できることを理解しておく必要がある。以下では、本発明の実施形態をいくつか取り上げて説明する。
【０００７】
一実施形態では、ウエハ処理システムを開示する。ウエハ処理システムは、機械的スクラブ洗浄のためにウエハを受け取るように構成されたスクラバユニットを含む。ドライヤユニットは、スクラバユニットの上方において鉛直方向で位置決めされる。ドライヤユニットは、機械的スクラブ洗浄の後にスクラバユニットからウエハを受け取り、ウエハを乾燥させるように構成される。
【０００８】
別の一実施形態では、ウエハ処理方法を開示する。ウエハ処理方法は、ウエハをスクラブステーションの中に受け取る工程を含む。方法は、さらに、スクラブステーションからスクラブステーションの鉛直上方に配置された乾燥ステーションへとウエハを持ち上げる。
【０００９】
さらに別の一実施形態では、ウエハスクラブ・乾燥装置を開示する。ウエハスクラブ・乾燥装置は、ウエハを鉛直面の向きでスクラブするように方向付けられたスクラブブラシを有したスクラバユニットを含む。スクラバユニットの頂部領域の上方には、ドライヤユニットが位置決めされ、このドライヤユニットは、スクラバユニットからウエハを受け取るように構成される。ウエハは、スクラバユニットの頂部領域のスロットからドライヤへと鉛直面の向きで受け取られる。
【００１０】
さらに別の一実施形態では、半導体ウエハ処理装置を開示する。半導体ウエハ処理装置は、ウエハ洗浄ステーションと、ウエハ洗浄ステーションの上方に搭載された乾燥ステーションとを含む。
【００１１】
本発明によって、実質的で且つ多くの利点を得られる。特に、ウエハ処理システムが鉛直配置であることは、システムの占有面積と、クリーンルームが必要とする床面積と、を大幅に減少させる。鉛直配置であることは、処理システムが大きな床面積を占め、一方の処理ステーションまたはユニットから次のステーションまたはユニットへとウエハを搬送するために、ロボットによってウエハを繰り返し取り扱う必要がある従来の技術と比べて、格段の進歩である。本発明は、必要とされる床面積を最小化するだけでなく、ロボットによって繰り返し取り扱う必要性を最小限に抑え、作業費用および汚染可能性の両方を低減させる。
【００１２】
本発明は、また、化学剤による洗浄すなわちエッチングと脱イオン水によるリンスの両方を、スクラバユニットとドライヤユニットの双方で提供することによって、ウエハ処理プロセスでの柔軟性を高められるような実施形態を用意することができる。鉛直配置のウエハ処理システムは、スクラバユニットの中に二重のブラシセットを内包しており、これらのブラシは、化学剤と脱イオン水の両方を、ウエハプロセスによって指図されるあらゆる組み合わせで分配することができる。ドライヤユニットも、やはり化学剤と脱イオン水の両方を供給するように構成され、鉛直配置のウエハ処理システムは、ウエハがシステム内を上昇するにつれて徐々に清浄度を増すような環境を内包することができる。したがって、第１のスクラブ動作は最も激しくて良く、続くエッチング、洗浄、およびリンスからなる一連の動作は、清浄度が増した条件のもとで行われる。これらの一連の動作は、鉛直配置のシステムの中の高い位置で行われる。
【００１３】
最後に、本発明による好ましい一実施形態は、従来の技術よりもスループットが大きい効率的なプロセスを提供することができる。単一のロボットが、ウエハ処理システムのスクラバユニットの中にウエハをロードし、ドライヤユニットからウエハをアンロードすることができる。鉛直配置のウエハ処理システムは、複数のウエハ処理システムが小さい床面積を共有するように装備することによって、節約および効率を最大化することができる。
【００１４】
本発明の原理を例示した添付図面と関連付けながら行う以下の詳細な説明によって、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
【００１５】
添付の図面に関連して行う以下の詳細な説明から、本発明を容易に理解することができる。説明を容易にするため、類似の構成要素を同一の参照符号で示した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ウエハ処理装置、すなわちウエハのスクラブ、洗浄、エッチング、リンス、および乾燥を行う装置の発明を開示する。好ましい一実施形態では、ウエハ処理システムは、ウエハを受け取り、次いでウエハをドライヤユニットの中へと搬送するように構成されたウエハスクラブユニットを含む。この好ましい実施形態では、ドライヤユニットはウエハスクラブユニットの上方に位置決めされる。以下の説明では、本発明が完全に理解されるように多くの項目を特定している。しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの項目の一部または全てを特定しなくても実施することが可能である。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知のプロセス動作の説明は省略した。
【００１７】
図１Ａは、本発明の一実施形態にしたがって鉛直配置のウエハスクラバ・ドライヤユニットを示した図である。図に示すように、ドライヤユニット１０４は、スクラバユニット１０２の上方に搭載され、ウエハ処理システム１００として組み込まれている。ドライヤユニット１０４は、様々な方法でスクラバユニット１０２の上方に搭載することができる。ドライヤユニット１０４は、例えば、スクラバユニット１０２の一部にボルトで留めたり、ハウジングサポートに搭載したり、壁に取り付けたり、適当なサポートを使用してスクラバユニット１０２の上方に吊るしたりすることができる。貴重なクリーンルームのスペースを節約し、後述する他の利点を実現するため、ドライヤユニット１０４は、いずれの場合もスクラバユニット１０２の上方に位置決めされる。
【００１８】
一実施形態では、ドライヤユニットは、固定ドライヤハウジング１０４ｂに近づくか、または、固定ドライヤハウジング１０４ｂから遠ざかることによって、後ほど詳述する開位置、閉位置、およびロード／アンロード位置を規定するように構成された可動ドライヤハウジング１０４ａを含む。図１Ａは、ウエハ処理システム１００のドライヤユニット１０４が開位置にある状態を示した図である。固定ドライヤハウジング１０４ｂは、システム１００のドライヤユニット１０４とスクラバユニット１０２の両方にわたってこれらの両方をサポートするシステムサポート構造１０６に固定される。一実施形態では、サポート台１０６ａが、スクラバユニット１０２と固定ドライヤハウジング１０４ｂとの間に位置決めされる。
【００１９】
図中のウエハ１１０は、スクラバユニット１０２の第２のスロット開口部１０２ｃからドライヤユニット１０４に入るところである。フィンガ１０５ｂ、１０５ｃは、ドライヤユニット１０４の中でウエハ１１０をサポートするように構成され、ピボットフィンガ１０５ａは、ウエハ１１０の端に向かってピボット動作を行い、ウエハ１１０をその取付け具の中に固定するように構成される。一実施形態では、ウエハ１１０は、リフタロッドコントローラ１０８によって駆動されるリフタロッド１１２上に設けられたエッジホルダ１１４によって、スクラバユニット１０２の中で持ち上げられる。
【００２０】
ウエハ１１０は、前パネルドア１０２ａに設けられた第１のスロット開口部１０２ｇを通ってスクラバユニット１０２に入る。第１のスロット開口部１０２ｇは、必要な方向１０２ｂ’にスライドして第１のスロット開口部１０２ｇを開いたり閉じたりするスライダドア１０２ｂによって、開いたり閉じたりするように構成される。処理したいウエハ１１０は、一般に、第１のスロット開口部１０２ｇを通ってウエハ処理システム１００に導入される。すると、スライダドア１０２ｂが閉じてシステムを密閉する。ウエハ１１０は、スクラバユニット１０２の中でスクラブされ、次いで、リフタロッド１１２の上に搭載されたエッジホルダ１１４によって、ドライヤユニット１０４へと持ち上げられる。ウエハ１１０は、第２のスロット開口部１０２ｃを通ってスクラバユニット１０２から出て、図１Ａに示した開位置にあるドライヤユニット１０４の中へと移動する。ウエハ１１０は、フィンガ１０５ｂ，１０５ｃおよびピボットフィンガ１０５ａによって、ドライヤユニット１０４の中に搭載され固定される。ウエハ１１０は、ドライヤユニット１０４の中で乾燥され、清浄で且つ乾燥したウエハ１１０が、ウエハ処理システム１００から取り出される。ここで使用する乾燥という用語は、ウエハをスピンさせる、ウエハをリンスする、ウエハに化学剤を塗布してリンスする（例えばＨＦなどの化学剤によるエッチングを実施するため）、そして単に乾燥させるなど、様々な可能な動作を意味するものとして理解する必要がある。したがって、「乾燥した」、「乾燥させる」、「ドライヤ」、「ドライヤユニット」、「乾燥システム」などの用語は、ここで定義され且つ類似の用途を有する様々な動作の任意の１つまたは任意の組み合わせを含むものとして解釈する必要がある。
【００２１】
図１Ｂは、本発明の一実施形態にしたがってドライヤユニット１０４のロード／アンロード位置を示した図である。図からわかるように、可動ドライヤハウジング１０４ａは、固定ドライヤハウジング１０４ｂの方向に移動する。ウエハ１１０は、完全にドライヤユニット１０４の中に入るとフィンガ１０５ｂ，１０５ｃによってサポートされる。ピボットフィンガ１０５ａは、持ち上げられた状態のアンロック位置からスタートして下向きにピボット動作をして、ウエハ１１０のエッジと接触し、フィンガ１０５ｂ，１０５ｃおよびピボットフィンガ１０５ａによってウエハを取付け状態に固定する。
【００２２】
一実施形態において、ロード／アンロード位置は２段階の位置である。ロード位置の第１段階では、ウエハ１１０を、エッジホルダ１１４によって持ち上げてドライヤユニット１０４の中に入れ、ウエハ１１０の底辺がフィンガ１０５ｂ，１０５ｃの僅か上方にくる位置に持ってくる。次いで、可動ハウジング１０４ａは、フィンが１０５ｂ，１０５ｃが、下がってきたウエハ１１０をその底辺で保持するためにウエハ１１０の底辺下方の位置に配置されるように位置決めされる。ロード位置の第２段階では、ウエハ１１０をフィンガ１０５ｂ，１０５ｃ上に達するまで下げ、ピボットフィンガ１０５ａを下向きにピボット動作させてウエハ１１０の上端を固定し、ウエハ１１０をドライヤユニット１０４の中に搭載する動作を完了する。次いで、可動ドライヤハウジング１０４ａが閉位置への移動を続けられるように、ドライヤユニット１０４からエッジホルダ１１４を後退させる。
【００２３】
図１Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって閉位置にある状態のドライヤユニット１０４を示した図である。可動ドライヤハウジング１０４ａは、固定ドライヤハウジング１０４ｂと出会って重なることによってドライヤユニット１０４を密閉できるように位置決めされる。図中のウエハ１１０は、密閉されたドライヤユニット１０４の内部において、フィンガ１０５ｂ，１０５ｃの上に搭載され、ピボットフィンガ１０５ａによって固定されている。
【００２４】
図２Ａは、本発明の一実施形態にしたがってスクラバユニット１０２の正面および側面を示した透視図である。図中、前パネルドア１０２ａは、スクラバアセンブリの各構成要素へのアクセスを可能にする開位置の状態で示されている。第１のスロット開口部１０２ｇは、前パネルドア１０２ａの中に設けられる。スクラブ動作中、前パネルドア１０２ａは閉位置にあり、ウエハ１１０は、第１のスロット開口部１０２ｇを通してスクラバユニット１０２に挿入される。
【００２５】
図中、第２のスロット開口部１０２ｃは、スクラバユニット１０２の頂部にあるトッププレート１０２ｆの中に設けられている。図中のトップドア１０２ｄは、開位置の状態で示されており、トップドア１０２ｄの開位置または閉位置への移動の方向が、双方向の矢印で示されている。本発明の一実施形態にしたがって、図中のトップドア１０２ｄは、トップドア１０２ｄの移動を制御する位置決めバー１０２ｅと接続されている。別の一実施形態では、トップドア１０２ｄの位置は、可動ドライヤハウジング（図１Ａ〜１Ｃの１０４ａ）の底部に搭載されて可動ドライヤハウジング１０４ａの位置にしたがってトップドア１０２ｄを位置決めするピン、ブラケット、または他のこのようなデバイスによって制御される。さらに別の一実施形態では、トップドア１０２ｄは、スクラバユニット１０２の内部に設けられ、既知の機械的動作によってスクラバユニット１０２の内部に位置決めされる。
【００２６】
図中では、４つのブラシ１２０がスクラバユニット１０２の内部に設けられ、これらのブラシは、ウエハ１１０の両側に２つのブラシ１２０が設けられ、その上にやはりウエハ１１０の両側に２つのブラシ１２０が設けられるように、対称的に構成されている。トッププレート１０２ｆに最も近い２つのブラシ１２０は、上方ブラシセット１２０を構成し、上方ブラシセット１２０の下にある２つのブラシ１２０は、下方ブラシセット１２０を構成する。各ブラシ１２０の上方には、複数のノズルヘッドを含んだマニホールドが示されており、これらのノズルヘッドは、各ブラシ１２０の上方のスプレイヤ１２２として構成される。
【００２７】
スクラブ動作中、ブラシ１２０は、ウエハ１１０の両側を対でスクラブするように構成される。すなわち、下方ブラシセット１２０がウエハ１１０と接触し、ウエハ１１０に対してスクラブ動作を実施するように位置決めされるとき、上方ブラシセット１２０はウエハ１１０から後退する。スクラバ１０２は、次いで、上方ブラシセット１２０がウエハ１１０と接触してウエハ１１０に対してスクラブ動作を実施し、下方セット１２０のセットがウエハ１１０から後退するように、上方ブラシセット１２０を位置決めするように構成される。スプレイヤセット１２２は、各ブラシ１２０と関連付けられており、各ブラシ１２０に対して固定された位置に留まる。この固定された位置とは、各ブラシ１２０の上方の位置であり、スプレイヤ１２２は、スクラブ動作用の流体、洗浄用の流体、またはエッチング用の流体を必要に応じて供給する。
【００２８】
本発明の一実施形態にしたがうと、スクラブ動作が鉛直面方位で行われることは、スクラブプロセスの汚染状態から清浄状態への進行を促進する。汚染状態から清浄状態への進行においては、ウエハのスクラブ動作がスクラバ１０２内を高い位置に移動するほど動作の清浄度が増す。例えば、下方ブラシセットは、スクラブプロセスを実施することによって動作を開始し、例えば、何らかの化学／脱イオン水溶液（例えばフッ化水素酸（ＨＦ）または他のこのような化学剤）を使用して初期のスクラブ動作を実施する。上述したように、下方ブラシセットがウエハ１１０と接触してスクラブ動作を実施しているあいだ、上方ブラシセット１２０はウエハ１１０から後退している。ブラシ１２０の上方に設けられたスプレイヤ１２２は、このプロセスに脱イオン水または化学剤を導入することができる。あるいは、ブラシを通して化学剤または脱イオン水を導入することもできる。
【００２９】
下方ブラシセット１２０を使用した第１のスクラブ動作が完了したら、下方ブラシセット１２０がウエハから遠ざかるとともに、上方ブラシセット１２０がウエハに近づく。第２のスクラブ動作は、上方ブラシセット１２０を使用して実施することができる。例えば、第２のスクラブ動作は、別の化学剤（例えば弱めのもので良い）または脱イオン水を使用して化学剤および微粒子の大部分を除去することを含む。また、スプレイヤ１２２も、任意の化学剤および／または微粒子を除去する助けとなることができる。
【００３０】
図２Ｂは、本発明の一実施形態にしたがってスクラバユニット１０２からのウエハ１１０の移動を示した図である。ウエハ１１０は、リフタロッド１１２に取り付けられたエッジリフタ１１４によって、スクラバユニット１０２の中で持ち上げられる。トップドア１０２ｄは、トッププレート１０２ｆの中に設けられたトップスロット１０２ｃを通してウエハ１１０をスクラバユニット１０２から出すことができる開位置になければならない。後ほど詳述するように、ウエハは、スクラバユニット１０２から出てドライヤユニット１０４へと移動する。
【００３１】
図３Ａは、本発明の一実施形態にしたがってスクラバブラシアセンブリ２００を示した図である。スクラバブラシアセンブリ２００は、上記したように、上方ブラシセット１２０と下方ブラシセット１２０とを構成する４つのブラシ１２０を含む。スクラブ動作中、ブラシ１２０は、回転して所望のスクラブ作用を生じるように構成される。上述したように、いずれの時点においても、上方ブラシセット１２０または下方ブラシセット１２０の一方のみが、ウエハ１１０と接触しウエハ１１０に対してスクラブ動作を実施する。下方ブラシセットがスクラブ動作を実施しているあいだ、上方ブラシセットはウエハ１１０から後退している。上方ブラシセット１２０がスクラブ動作を実施しているあいだ、下方ブラシセット１２０はウエハ１１０から後退している。ブラシの位置決めおよび回転は、ブラシ制御アセンブリ２０２によって制御される。
【００３２】
スクラブ動作中、ウエハ１１０は、ウエハ駆動ローラ２０６ａ，２０６ｂによって所定の位置に支持される。ウエハ駆動ローラ２０６ａ，２０６ｂは、ローラアーム２０４ａ，２０４ｂに搭載されている。ウエハ駆動ローラ２０６ａ，２０６ｂは、ウエハ１１０に対するブラシ１２０の回転によって達成されるスクラブ動作と併せてウエハ１１０の回転を駆動する。スクラブ動作中、エッジホルダ１１４はウエハ１１０から後退している。ウエハ駆動ローラ２０６ａ，２０６ｂは、ウエハ１１０を支持し、モータ２０８によって駆動されてウエハ１１０を回転させる。ウエハ１１０は、ローラアーム２０４ａ，２０４ｂの上昇または下降によって上下に移動し、偏心（オフセンタ）スクラブを達成することもできる。
【００３３】
スクラブ動作が完了したら、リフタロッドコントローラ１０８’によって駆動されるリフタロッド１１２によって、エッジホルダを上昇させ、所定の位置に持ってくる。図示した実施形態のリフタロッドコントローラ１０８’はサーボモータであるが、他の実施形態では、空気圧デバイス、油圧デバイス、線形アクチュエータ、または、ウエハ１１０をスクラバユニット１０２の中でその上方のドライバユニット１０４（図１を参照のこと）に向かって制御可能なかたちで上昇および下降させる任意の適切な機械デバイスとすることが可能である。
【００３４】
図３Ｂは、本発明の一実施形態にしたがってエッジホルダ１１４を詳細に示した図である。エッジホルダ１１４は、リフタロッド１１２の端に取り付けられ、ウエハ１１０の端の小部分でウエハ１１０を支持するように構成される。エッジホルダ１１４の内部は、断面図からわかるように「Ｖ」字型に構成される。この設計は、ウエハ１１０の表面との接触面積（例えば活性領域）を最小限に抑えるとともに、ウエハ１１０を持ち上げ、上述したように、スクラバユニット１０２の中を通ってドライヤユニット１０４内の所定の位置にウエハ１１０を持ってくるための十分な支持を提供するように構成される。
【００３５】
図３Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって持ち上げられている状態のウエハ１１０を示した図である。スクラブ動作の終了時に、エッジホルダ１１４は、リフタロッドコントローラ１０８’または１０８によって駆動されるリフタロッド１１２によって持ち上げられる。エッジホルダが、ウエハ１１０を支持する位置に位置決めされると、ブラシ１２０が、ブラシ制御アセンブリ２０２によって後退させられる。リフタロッド１１２が進行し、エッジホルダ１１４を方向２１０ａに持ち上げる結果、ウエハ１１０は、スクラバブラシアセンブリ２００の中において２１０ｂの方向に上昇する。ウエハ１１０が上昇し、ウエハ１１０の支持がウエハ駆動ローラ２０６ａ，２０６ｂからエッジホルダ１１４へと移動するにつれ、ウエハは、スクラバユニット１０２からその上方のドライヤユニット１０４へと持ち上げられる。
【００３６】
図１Ａ〜１Ｃを参照にして上述したように、ドライヤユニット１０４の一実施形態は、開位置、ロード／アンロード位置、閉位置の３つの位置を有する。図４Ａ〜４Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、３つの位置のそれぞれにあるドライヤユニット１０４の側面を示した図であり、開位置、ロード／アンロード位置および閉位置に関してウエハの位置の詳細をともに示した。図４Ａでは、ドライヤユニット１０４は開位置にある。可動ドライヤハウジング１０４ａは、固定ドライヤハウジング１０４ｂから最大距離（Ｄopen）だけ離れている。この位置にある可動ドライヤハウジング１０４ａは、固定ドライヤハウジング１０４ｂに向かう方向にのみ（例えば動作中に）移動することができ、この移動は、矢印２５２によって表されている。この側面図のウエハ１１０は、リフタロッド１１２の端上のエッジホルダ１１４によって支持された状態にある。ピボットフィンガ１０５ａは、上昇位置すなわちアンロック位置にある状態で示されている。フィンガ１０５ｂ，１０５ｃは、側方からは単一の構造に見える。
【００３７】
図４Ａのウエハの詳細は、ウエハ１１０が、実際は、プラテン２５０上の点で表されるフィンガ１０５ｂ，１０５ｃの上に位置することを示している。可動ドライヤハウジング１０４ａは、この位置からロード／アンロード位置に向かって進むことができる。
【００３８】
図４Ｂは、ロード／アンロード位置を示している。可動ドライヤハウジング１０４ａは、固定ドライヤハウジング１０４ｂに近づいており、このときの両ハウジング間の距離は、ＤL/Uによって表される。双方向の矢印２５４によって表されるように、可動ドライヤハウジング１０４ａは、ロード／アンロード位置からは、固定ドライヤハウジング１０４ｂから遠ざかる方向または固定ドライヤハウジング１０４ｂに近づく方向のいずれにも移動することができる。ロード／アンロード位置にあるとき、ウエハ１１０は、フィンガ１０５ｂ，１０５ｃの上に位置決めされており、このときピボットフィンガ１０５ａは、持ち上げられたアンロック位置からスタートして下向きにピボット動作してウエハ１１０のエッジと接触し、フィンガ１０５ｂ，１０５ｃおよびピボットフィンガ１０５ａによって、取付け状態にウエハを固定する。ウエハの詳細からわかるように、ウエハは、ピボットフィンガ１０５ａおよびフィンガ１０５ｂ，１０５ｃによってプラテン２５０に搭載され固定される。次いで、リフタロッド１１２は、エッジホルダ１１４をウエハ１１０から後退させてドライヤユニット１０４から出す。
【００３９】
図４Ｃは、閉位置にあるドライヤユニット１０４を示している。可動ドライヤハウジング１０４ａは、固定ドライヤハウジング１０４ｂと結合することによってドライヤユニット１０４を密閉する。後ほど詳述するように、ウエハ１１０は、密閉されたドライヤユニット１０４の固定ドライヤハウジング１０４ｂ部分の内部であってプラテン２５０の上である位置に、ピボットフィンガ１０５ａおよびフィンガ１０５ｂ，１０５ｃによってしっかりと搭載される。
【００４０】
図５は、本発明の一実施形態にしたがってウエハ処理プロセス３００を図示したものである。ウエハ１１０は、エンドエフェクタ３０４によって操作され（例えば所望の位置に近づくまたは所望の位置から離れるように移動され）、そして、真空保持部３０６、またはウエハをエンドエフェクタ３０４に固定する他のこのような装置もしくはプロセス、またはクリーンルームの基準および整合性を維持しつつウエハを効果的に搬送するように設計された他のロボットアームによって、エンドエフェクタ３０４に固定される。ウエハ１１０は、スクラバユニット１０２の中に挿入され、スクラバアセンブリの中で３０２ｂのように位置決めされる。一実施形態では、複数のスクラブプロセスが実現され、プロセスごとにウエハの清浄度が増す。スクラブプロセスが完了したら、ウエハを３０２ｃのように移動させて上方のドライヤユニット１０４の中に移し、３０２ｄのように位置決めして乾燥プロセスに備える。一実施形態では、ドライヤユニット１０４の中で完了されるプロセスとして、ウエハ１１０のスピン、ウエハ１１０のリンス、ウエハ１１０のエッチング、ウエハ１１０の乾燥などを含む。乾燥プロセスの完了時に、ウエハ１１０は、エンドエフェクタ３０４によって３０２ｅのように引き出される。このとき、ウエハ１１０は、真空保持部３０６または上述した他のこのような固定装置もしくは固定方法によってエンドエフェクタに固定される。一実施形態では、エンドエフェクタ３０４は、図示したウエハ処理プロセス３００の開始時にウエハ１１０を３０２ａのように挿入したエンドエフェクタ３０４と同じロボットに取り付けられている。あるいは、２つまたはそれ以上のエンドエフェクタを使用することもできる。
【００４１】
図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがってドライヤ１０４を詳細に示した図である。上述したように、ドライヤ１０４は、可動ドライヤハウジング１０４ａと固定ドライヤハウジング１０４ｂとを含む。一実施形態では、可動ドライヤハウジング１０４ａは、開位置、ロード／アンロード位置、または閉位置のいずれか１つの位置に機械的に位置決めされる。ウエハ１１０は、上述したように、ドライヤ１０４の中に移され、プラテン２５０の上に搭載されフィンガ１０５によって固定される。プラテン２５０は、搭載ブロック３５４を使用してスピンモータ３５２に取り付けられ、その上に固定されたウエハ１１０とともにスピンするように構成されている。すすぎ用の流体をウエハ１１０の背面に方向付けるため、図６Ａに示すように、ノズルセット３５０が用意されている。
【００４２】
一実施形態では、ウエハ１１０は、ドライヤ１０４が開位置にあるときにドライヤ１０４に移される。ウエハ１１０は、スクラブ動作の完了後にスクラバ１０２の中で持ち上げられ（図１Ａを参照のこと）、スクラバ１０２の上方に構成された開位置のドライヤ１０４の中に入る。可動ドライヤハウジング１０４ａは、ロード／アンロード位置に移動し、ウエハ１１０は、図１Ａ〜１Ｃを参照にして上述したように、フィンガ１０５を使用してプラテン２５０の上に搭載される。ウエハ１１０の活性側（例えば上にデバイスを作成された側）は、可動ドライヤハウジング１０４ａに面するように位置決めされ、可動ドライヤハウジング１０４ａは、ウエハ１１０が搭載されると再び移動を始め、固定ドライヤハウジング１０４ｂと結合し、ドライヤ１０４を密閉して閉位置になる。
【００４３】
閉位置にあるとき、ドライヤ１０４は、ウエハ１１０のスピン、リンス、エッチング、乾燥のうち任意の動作を実施するように構成される。
【００４４】
図６Ｂおよび図６Ｃは、本発明の一実施形態にしたがってドライヤ１０４を上から見た透視図である。図６Ｂは、ロード／アンロード位置にあるドライヤ１０４を、そして図６Ｃは、閉位置にあるドライヤ１０４を示している。一実施形態では、ドライヤ１０４の側方にサーボモータ３５９を配置し、可動ドライヤハウジング１０４ａの位置決めを制御する。ロード／アンロード位置（図６Ｂ）のとき、ウエハ１１０は、フィンガ１０５ｂ，１０５ｃを使用してプラテン２５０に搭載される。上述したように、ピボットフィンガ１０５ａは、ウエハ１１０を取付け状態に固定するために使用される。ウエハ１１０が位置決めされ、エッジホルダ１１４（図３Ａ〜３Ｂを参照のこと）がドライヤ１０４から後退すると、サーボモータ３５９は、可動ハウジング１０４ａを駆動して、固定ハウジング１０４ｂに向かわせるすなわち閉位置に到達させる。ウエハ１１０の裏面は、固定ハウジング１０４ｂに面した側であり、リンス用の流体またはプロセス化学剤を方向付けるノズルセット３５０によってリンスされる。ウエハ１１０の活性側は、プラテン２５０に面した側であり、ウエハ１１０のその面に流体を方向付けるノズル３５８によってリンスされる（またはリンスに続いてエッチングされる）。図６Ｂ〜６Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ１１０の活性側に流体を方向付ける代表的なノズル３５８を示しており、ノズル３５８は、所望プロセスのニーズおよびウエハ１１０のサイズに応じ、任意の適切な位置または任意の適切な構成とすることができる。
【００４５】
図６Ｂ〜６Ｃには、ドライヤユニット１０４から流体を除去するためのドレイン３６０が示されている。ドレイン３６０は、流体を除去する乾燥環境において必要とされるが、好ましい一実施形態では、ドレイン３６０がドライヤユニット１０４の最下部に位置決めしたときが最も効果的であることは、上からの透視図から知ることができないであろう。
【００４６】
ウエハ１１０が、処理システム１００において処理されたら、そのウエハは、他の周知の製造動作で処理することが可能になる。これらの動作は、周知のように、酸化物材料および導体材料（例えばアルミニウム、銅、およびこれらの混合など）のデポジションまたはスパッタリングを含む。この工程は「後」工程としても知られており、エッチング動作も含む。これらのエッチング動作は、金属配線と、ビアと、集積回路デバイスの相互接続構造を規定するのに必要な他の幾何学パターンと、からなるネットワークを規定するように設計される。表面を平坦化し、より効果的な製造を可能にするためには、これらの動作のあいだに何らかの化学機械研磨（ＣＭＰ）処理も必要とされる。このような任意の処理の後は、集積回路デバイスの作成プロセスに含まれる次の処理に進む前に、ウエハを洗浄して乾燥させる必要がある。完了後は、ウエハを複数のダイにカットする。各ダイは、それぞれが１枚の集積回路チップである。そして、適切なパッケージにチップを収容し、家電などの所望の最終製品に組み込む。
【００４７】
以上では、幾つかの好ましい実施形態に関連して本発明の説明を行ったが、当業者ならば、発明の詳細な説明および添付の図面を参照することによって、様々な代替の形態、追加、変更、および等価の形態を考え付けることがわかる。したがって、本発明は、このような代替の形態、追加、変更、および等価の形態の全てを、発明の真の趣旨および特許請求の範囲の範囲内に含むものとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  本発明の一実施形態にしたがって垂直面指向のウエハスクラバ・ドライヤユニットを示した図である。
【図１Ｂ】  本発明の一実施形態にしたがってドライヤユニットのロード／アンロード位置を示した図である。
【図１Ｃ】  本発明の一実施形態にしたがって閉位置のドライヤユニットを示した図である。
【図２Ａ】  本発明の一実施形態にしたがってスクラバユニットの正面および側面を示した透視図である。
【図２Ｂ】  本発明の一実施形態にしたがってスクラバユニットからのウエハの移動を示した図である。
【図３Ａ】  本発明の一実施形態にしたがってスクラバブラシアセンブリを示した図である。
【図３Ｂ】  本発明の一実施形態にしたがってエッジホルダを詳細に示した図である。
【図３Ｃ】  本発明の一実施形態にしたがって持ち上げられている状態のウエハを示した図である。
【図４Ａ】  本発明の一実施形態にしたがって開位置にあるドライヤユニットの側面を示し、ウエハの位置の詳細をともに示した図である。
【図４Ｂ】  本発明の一実施形態にしたがってロード／アンロード位置にあるドライヤユニットの側面を示し、ウエハの位置の詳細をともに示した図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって閉位置にあるドライヤユニットの側面を示し、ウエハの位置の詳細をともに示した図である。
【図５】  本発明の一実施形態にしたがってウエハ処理プロセスを図示したものである。
【図６Ａ】  本発明の一実施形態にしたがってドライヤを詳細に示した図である。
【図６Ｂ】  本発明の一実施形態にしたがってドライヤを上から見た透視図である。
【図６Ｃ】  本発明の一実施形態にしたがってドライヤを上から見た透視図である。
【符号の説明】
１００…ウエハ処理システム
１０２…スクラバユニット
１０２ａ…前ドアパネル
１０２ｂ…スライダドア
１０２ｃ…第２のスロット開口部
１０２ｄ…トップドア
１０２ｅ…位置決めバー
１０２ｆ…トッププレート
１０２ｇ…第１のスロット開口部
１０４…ドライヤユニット
１０４ａ…可動ドライヤハウジング
１０４ｂ…固定ドライヤハウジング
１０５ａ…ピボットフィンガ
１０５ｂ，１０５ｃ…フィンガ
１０６…システムサポート構造
１０６ａ…サポート台
１０８…リフタロッドコントローラ
１１０…ウエハ
１１２…リフタロッド
１１４…エッジホルダ
１２０…ブラシ
１２２…スプレイヤ
２００…スクラバブラシアセンブリ
２０２…ブラシ制御アセンブリ
２０４ａ，２０４ｂ…ローラアーム
２０６ａ，２０６ｂ…ウエハ駆動ローラ
２０８…モータ
２５０…プラテン
３００…ウエハ処理プロセス
３０４…エンドエフェクタ
３０６…真空ホールド
３５０…ノズルセット
３５２…スピンモータ
３５４…搭載ブロック
３５８…ノズル
３５９…サーボモータ
３６０…ドレイン
【図１Ａ】
0004731785.tif 000002
【図１Ｂ】
0004731785.tif 000003
【図１Ｃ】
0004731785.tif 000004
【図２Ａ】
0004731785.tif 000005
【図２Ｂ】
0004731785.tif 000006
【図３Ａ】
0004731785.tif 000007
【図３Ｂ】
0004731785.tif 000008
【図３Ｃ】
0004731785.tif 000009
【図４Ａ】
0004731785.tif 000010
【図４Ｂ】
0004731785.tif 000011
【図４Ｃ】
0004731785.tif 000012
【図５】
0004731785.tif 000013
【図６Ａ】
0004731785.tif 000014
【図６Ｂ】
0004731785.tif 000015
【図６Ｃ】
0004731785.tif 000016