スピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタ
【課題】半導体基板を速やかに、かつ高い信頼性をもってリンスおよび乾燥する装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るスピンドライヤ１０１は、スピンドライヤ内に配置された縦向きの基板２０１から移動した流体を受けるように配置されたシールドシステムを有する。このシールドシステムは、流体がシールドに衝突すると少なくとも部分的に流体を跳ね返すように配置された一以上のシールド２１３、２１５、２１７を有している。このシールドは、シールドに沿った流体の流れを促進するように傾斜しており、液滴が生じないように好ましくは親水性である。スピンドライヤの内部にわたって圧力勾配を加えることにより、流体をシールドシステムに沿って所望の方向に移動させる空気流を形成することができる。
【解決手段】本発明に係るスピンドライヤ１０１は、スピンドライヤ内に配置された縦向きの基板２０１から移動した流体を受けるように配置されたシールドシステムを有する。このシールドシステムは、流体がシールドに衝突すると少なくとも部分的に流体を跳ね返すように配置された一以上のシールド２１３、２１５、２１７を有している。このシールドは、シールドに沿った流体の流れを促進するように傾斜しており、液滴が生じないように好ましくは親水性である。スピンドライヤの内部にわたって圧力勾配を加えることにより、流体をシールドシステムに沿って所望の方向に移動させる空気流を形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板、フラットパネルディスプレイ、パターン形成済またはパターン形成されていない半導体基板等の薄ディスクを洗浄および乾燥させる方法に関する。本発明は、特に、半導体基板をリンスおよび乾燥する改良型スピン−リンス−ドライヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの形状寸法が減少を続けるにつれて、超洗浄処理の重要性が増している。流体タンク（または槽）中での水性洗浄と、それに続くリンスプロセス（例えば、リンス流体に基板を浸漬するものや、リンス流体を基板に噴射するもの）は、望ましい清浄度レベルを達成する。しかしながら、リンスが完了した後に乾燥装置を使わないと、リンス流体が基板表面から蒸発し、ストリーキング、スポッティングが生じ、および／または基板の表面上に槽残渣が残ることになる。このようなストリーキング、スポッティングおよび残渣は、後でデバイス欠陥を引き起こす。従って、最終リンスステップ後に基板を乾燥する方法を改良することに多くの注意が向けられてきた。
【０００３】
ストリークのない乾燥を行うことに加えて、このような方法は、スループットを高めるように基板を速やかに乾燥できなければならず、基板処理システム全体にボトルネックを与えてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、半導体基板などの基板を速やかに、かつ高い信頼性をもってリンスおよび乾燥する方法および装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、改良型スピンリンスドライヤ（ｓｐｉｎ−ｒｉｎｓｅ−ｄｒｉｅｒ：ＳＲＤ）を提供する。このスピンリンスドライヤは、縦向きの基板を保持および回転させる基板支持体と、基板支持体上に配置された基板の好ましくは両面に流体を供給することができる流体ソースと、を備えている。さらに第１の態様では、このスピンリンスドライヤは、基板の周辺からリンス流体を除去するように設計された少なくとも一つの第１シールドを備えている。このシールドは、特に、下に位置する基板上に液滴を落としうる領域からリンス流体を除去するように設計される。従って、この第１態様において、シールドは、基板支持体上で回転する基板から移動した流体を受けるように配置され、基板から受けた流体を跳ね返すようになっている。第２の態様では、シールドは、基板支持体上で回転する基板から移動した流体を受けるように配置されており、親水性の基板対向面を含んでいる。シールドの基板対向面全体を親水性としてもよいし、親水性ウェーハ対向面を（例えば、基板よりも上の領域で）非親水性のシールドに装着してもよい。第３の態様では、本発明のＳＲＤは、垂直および水平に互い違いに配置された複数のシールドを有するシールドシステムを備えている。これらのシールドは、基板支持体上で回転する基板から移動した流体を受けるように配置され、基板上方の領域から流体を運んで除去することができる。本明細書で用いられているが、垂直に互い違いに配置されている、または様々な高さおよび傾斜を有していると記載されたシールドまたはシールドシステムは、シールドの上部領域を指す。シールドの側部および下部領域は、他の形状を有することができる。
【０００６】
本発明の他の態様は、上記態様の様々な組合わせを含み、かつ／または更に有利な特徴を含むことがある。例えば、本発明のＳＲＤは、基板表面を横切る層気流を誘起して乾燥を促進するために印加される圧力勾配を有していてもよい。複数のシールドは、基板に向かって気流をさらに送るように配置することができ、また、シールドに沿った望ましい方向への流体の移動を気流が促進するように、垂直方向に狭い間隔を有していてもよい。本発明のＳＲＤのリッドは、（液滴の形成ではなく流体の激しい流れを促進するために）親水性であってもよく、かつ／または望ましい方向に流体の流れを導くために傾斜していてもよい。更に別の態様は、所望の位置のフライホイルを検知することの可能なセンサおよびフラグを含み、少なくとも毎分４００回転の速さで基板を回転しつつリンス流体を基板に供給するステップを含み、閉配置に向かって付勢された複数の開閉自在なグリッパであって、グリッパと基板とが接触する箇所に配置された穴またはスロットを有するグリッパを選択的に開くことができるリモートピンを有するグリッパを含み、および／または複数の方向で丸みを帯びていることが好ましい丸みつきグリッパを備えている。
【０００７】
本発明の他の特徴および利点は、下記の好適な実施形態の詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面から更に十分に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のＳＲＤの正面斜視図である。
【図２】本発明のＳＲＤの背面斜視図である。
【図３】図１の本発明に係るＳＲＤの側断面図である。
【図４】図１の本発明に係るＳＲＤのシールドシステムの側断面図である。
【図５】図１の本発明に係るＳＲＤの正面断面図である。
【図６】図１の本発明に係るＳＲＤのグリッパエンドエフェクタの側面図である。
【図７】図１の本発明に係るＳＲＤのグリッパエンドエフェクタの正面図である。
【図８】エンドエフェクタ４０７の斜視図である。
【図９】図６〜８のグリッパの側面図であり、（ａ）は開位置におけるグリッパを示し、（ｂ）は閉位置におけるグリッパを示している。
【図１０】（ａ）は、図１の本発明に係るＳＲＤ内で用いられるオプションの乾燥機構を示す側断面図であり、（ｂ）は、この乾燥機構を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
便宜上、図面全体を通して、符号の左の数字は符号が最初に出てくる図面を識別するものである。
【００１０】
図１および図２は、それぞれ半導体基板などの縦向きの薄ディスクをリンス、回転および乾燥させる本発明のＳＲＤ１０１を示す正面図および背面斜視図である。ＳＲＤ１０１は、ハウジング１０３を含んでおり、ハウジング１０３の前面１０３ａは、清浄な空気がハウジング１０３に入ることができるようにする複数の開口または通気孔１０５ａ〜ｆを有している。プレナム１０７は、ハウジング１０３の背面１０３ｂに沿って配置されている。プレナム１０７は、排気ライン１０９を介して排気され、ポンプに連結されている（図示せず）。ハウジング１０３の上面１０３ｃは、ハウジング１０３の側壁にボルト締めされているので、ＳＲＤ１０１の内部部品がアフターサービスを必要とする場合、上面１０３ｃをハウジングから取り外すことができる。ＳＲＤハウジング１０３の上面１０３ｃは、第１側壁１０３ｄから第２側壁１０３ｅまで傾斜しているので、上面１０３ｃ上に集まる流体は上面１０３ｃの低い側に流れ、第２側壁１０３ｅに沿って流れ落ちる。加熱ランプアセンブリ１１１は、ＳＲＤハウジング１０３の前面１０３ａに取付けられたハウジング１１３、ハウジング１１３内に収容された加熱ランプ１１５、および石英シールド１１７を含んでいる。石英シールド１１７は、ＳＲＤハウジング１０３の前面１０３ａの一部を構成しており、加熱ランプ１１５から基板２０１（図２を参照）へ光が透過できるように石英でつくられている。加熱ランプアセンブリ１１１は、基板２０１の直径の長さにわたって延び、基板２０１が回転すると基板２０１全体が加熱されるようになっている。
【００１１】
ＳＲＤハウジング１０３の上面１０３ｃは、基板を挿入および引出すことができるような大きさの開口１１８を有する。スライド可能なドア１２０は、開口１１１を開閉するために前後にスライドするように一対のトラック１２３ａ、１２３ｂ上に取付けられている。ＳＲＤハウジングの底壁１０３ｆは、低位点１１７に向かって傾斜している。排水管１１９は、その低位点１１７で底壁１０３ｆに連結され、リンス流体を底壁から除去する。ＳＲＤハウジングの底壁１０３ｆに連結された一対の脚１２１ａ、１２１ｂは、ＳＲＤ１０１を支持している。本発明のＳＲＤ１０１の内部部品については、図３を参照して説明する。
【００１２】
図３は、図１の本発明に係るＳＲＤ１０１の関係部分を示す側断面図である。本発明のＳＲＤ１０１の中の基板２０１は、回転可能なフライホイル２０５から延びている一対のグリッパＧによって支持されているように図示されている。別のグリッパ（４０３ａ〜ｃおよび４０５ａ〜ｂとして示されている）は、図５に示される。フライホイル２０５は、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂの開口を介してモータ２０７に連結される。一対のリンス流体ノズル２０８ａ、２０８ｂは、リンス流体のソース（図示せず）に連結され、それぞれ基板２０１の前面および背面の中心にリンス流体を供給するように配置される。近接センサ２０９（例えば、容量性または誘導性近接センサ）は、フライホイル２０５に取り付けられた金属フラグ２１１の存在を検出するように、ＳＲＤハウジングの背面を貫通している。主シールド２１３、下方シールド２１５、および上方シールド２１７を含むシールドシステムが基板２０１を取り囲んでいる。これは図４に別個に示されており、図４を参照しながら更に説明する。
【００１３】
図４は、図１の本発明に係るＳＲＤのシールドシステムの側断面図である。好ましい主シールド２１３は、フライホイル２０５上に配置された基板２０１の外周全体を取り囲んでいる円錐の切片と説明することができる（図３）。従って、主シールド２１３は、大きな直径からフライホイル２０５に最も近い小さな直径まで傾斜している（図３）。これらの直径は、主シールド２１３の基板対向面の角度が好ましくは５〜４５°（法線から）の範囲、最も好ましくは１８°となるように選択されることが好ましい。主シールド２１３の基板対向面は、主シールド２１３の基板対向面に衝突する基板２０１からの流体が基板対向面から跳ね返されるように、および／または基板対向面に沿って流れ、液滴が発生して基板２０１上に落下することを防ぐように、円滑で親水性であることが好ましい。親水性材料（例えば、石英）が高価であることから、非親水性シールド（例えば、プラスチックシールド）を用いることも可能であり、親水性のウェーハ対向面またはライナーを形成するように、石英などの親水性材料が非親水性シールドの所望の部分の内側に取り付けられる。例えば、図４に示されるように、石英ライナー２１３ａを基板上方の領域（例えば、主シールド２１３の上半分）に用いてもよい。好適な実施形態では、主シールドの基板対向面と外面は平行であり、外面と基板対向面が共通の勾配を共有するようになっている。主シールド２１３の外面は、両縁部に沿って隆起領域３０１ａ、３０１ｂを有しており、リンス流体が主シールド２１３の上外面の各縁部を越えて逃げ、その下に配置された基板２０１上に流れることを防止する。
【００１４】
主シールド２１３が基板２０１を取り囲んでいることから、主シールド２１３は、一対の空気圧駆動リンク４０１ａ、４０１ｂ（図５）によってＳＲＤハウジングの第１側壁１０３ｄ（図１）と第２側壁１０３ｅ（図３）に連結される。従って、主シールド２１３は、基板２０１の挿入および引出しができるように移動して、グリッパＧ（図３）から離れる。主シールド２１３はグリッパＧから前方に一様に移動してもよいし、あるいは主シールド２１３の上部領域が、基板２０１の挿入および引出しが可能になるように十分に前方に傾いていてもよい。
【００１５】
図４について再び説明する。好ましい下方シールド２１５も、基板２０１の外周の上半分を取り囲む円錐形の切片と説明することができる。下方シールド２１５は、大きな半径からフライホイル２０５に最も近い小さな半径まで傾斜している（図３）。これらの半径は、下方シールド２１５の基板対向面の角度が５〜４５°の範囲、最も好ましくは３６°であるように選ばれるので、リンス流体は、基板対向面に沿って流れ、基板２０１から離れる。好適な実施形態では、下方シールド２１５の基板対向面と外面は平行である。下方シールド２１５は、ブラケット３０３を介してＳＲＤハウジングの背面１０３ｂに連結されている。
【００１６】
主シールド２１３および下方シールド２１５と同様に、上方シールド２１７は円錐形切片と説明することができ、基板２０１の外周の上部１／４を取り囲んでいる。上方シールド２１７は、大きな半径からフライホイル２０５（図３）に最も近い小さな半径まで傾斜している。これらの半径は、上方シールド２１７の基板対向面の角度が５〜４５°の範囲、最も好ましくは１０°となるように選択されるので、リンス流体は基板対向面に沿って主シールド２１３の方に流れる（更に後述する）。上方シールド２１７は、ＳＲＤハウジングの前面１０３ａ（図１）にブラケットを介して連結されている。
【００１７】
主シールド２１３、下方シールド２１５および上方シールド２１７は、フライホイルが回転するときにフライホイル２０５（図３）から移動した流体を受けるように垂直および水平に互い違いに配置され、基板２０１の上方の領域から流体を移動させるようになっている。好適な実施形態では、図示されているように、上方シールド２１７の高さの低い方の縁部（または直径の小さい縁部）は主シールド２１３の高さの高い方の縁部（または直径の大きい縁部）と重なり、主シールド２１３の高さの低い方の縁部は下方シールド２１５の高さの高い方の縁部と重なっている。隣接するシールドの縁部は、垂直に近接して隔置されている（例えば、０．３インチ）ので、基板２０１の上方の領域では、高さの高いシールドの基板対向面から、最も近くに位置する高さのより低いシールドの外面へ、飛沫を最小限に抑えながら流体が流れる。シールド２１３、２１５および２１７の接近した垂直方向の間隔は、シールドシステムに沿った流体の移動を容易にする（本発明のＳＲＤ１０１の動作全体については更に後述する）。好ましい上方および下方シールドは基板の上部の周りにのみ延在しているが、いずれか一方または双方が基板の任意の部分、または外周全体を囲むように延びていてもよい。このような延在は、基板の外周全体の周囲における空気の流れを促進し、乱流を防止する。同様に、主シールド２１３は、基板２０１の上部だけに沿って延びている場合に、望ましい流体流や流体反射を提供することができる。
【００１８】
図５は、図１の本発明に係るＳＲＤの正面断面図である。基板２０１を支持する複数のグリッパ（図３の「Ｇ」）には、三つの固定グリッパ４０３ａ〜ｃと二つの可動グリッパ４０５ａ〜ｂが含まれている。固定グリッパ４０３ａ〜ｃと可動グリッパ４０５ａ〜ｂはフライホイル２０５に連結されている。各グリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂの各々は、エンドエフェクタ４０７とフィンガ部分４０９を含んでいる。フィンガ部分４０９は、図９（ａ）および（ｂ）によって記載されるように、フライホイル２０５に固定連結または可動連結されるように構成されている。固定グリッパ４０３ａ〜ｃおよび可動グリッパ４０５の双方のエンドエフェクタ４０７は、最小限の接触で基板２０１を支持すると共に、流体を捕捉して基板２０１に付着させることを避けるように構成されている。エンドエフェクタ４０７の構成は、図６および図７によって最も良く理解される。
【００１９】
図６および図７は、それぞれ本発明に係るＳＲＤ１０１のエンドエフェクタ４０７の側面図と正面図である。図８は、エンドエフェクタ４０７の斜視図である。エンドエフェクタ４０７は、二つの先端領域４１１ａ、４１１ｂから構成され、これらは谷をなすように接合しており、最小限の接触で基板２０１を支持するようになっている。先端領域４１１ａ、４１１ｂが接合する領域にスロットまたは穴４１３を配置し、流体が基板２０１から離れ、穴４１３を通って流れることができるようにしてもよい。
【００２０】
固定グリッパ４０３ａ〜ｃは、基板を下げた場合に水平方向および垂直方向の双方で固定された位置に基板２０１を支持するようにフライホイル２０５の底に沿って隔置される。先端領域４１１ａ、４１１ｂは、図６および図７にそれぞれ示されるように、縦方向（フィンガ部分４０９と基板２０１の間）および横方向（図６の紙面に出入りする方向）の双方に丸みを帯びている。先端領域４１１ａ、４１１ｂの表面は、円滑であり、好ましくは親水性である。従って、フライホイル２０５が回転すると、流体は、先端領域４１１ａ、４１１ｂの円滑な丸みつき表面に沿って流れ、基板２０１と接触したままではいない。理想的には、複数のグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂは、それによって支持された基板２０１の中心が固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方向でフライホイル２０５の中心より下（例えば、フライホイルの中心より０．１〜３ｍｍ下、最も好ましくは１ｍｍ下）になるように配置される。このようにすることで、基板２０１が回転すると、基板２０１が固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方へ押される。固定グリッパ４０３ａ〜ｃは開かないので、フライホイル２０５が回転しても基板２０１は外れにくい。
【００２１】
図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ開位置および閉位置における可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂの側面斜視図である。可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂの各々は、それぞれベース部分６０１ａ、６０１ｂを含む。可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを開くため、空気圧駆動ピン６０３ａ、６０３ｂは、それぞれ可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂに接触し、ベース部分６０１ａ、６０１ｂを前方に（ＳＲＤハウジングの前壁１０３ａに向かって）押出すので、フィンガ部分４０９ａ、４０９ｂを図９（ａ）に示されるように後方に移動させる。ピン６０３ａ、６０３ｂ用の空気圧アクチュエータ（図示せず）がプレナム１０７内に収容されており、ピン６０３ａ、６０３ｂは、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂ内の開口（図示せず）を通ってスライドし、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂに接触する。一対のばね６０５ａ、６０５ｂは、閉位置（図９（ｂ））に可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを付勢する。この閉位置では、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂとそれぞれ接触するピン６０３ａ、６０３ｂが存在しない。
【００２２】
図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１の本発明に係るＳＲＤ内に用いられるオプションの乾燥機構を示す側断面図および正面断面図である。図１０（ａ）および（ｂ）に示されるように、オプションの乾燥機構は、好ましくは基板２０１の垂直方向の直径に沿って延びているテフロン（登録商標）管７０１を含む。テフロン管７０１の第１の端部は、半導体グレードクリーンドライ不活性ガス（例えば、窒素、ＣＯ２、ＡＲ、ＨＥ等）のソース７０２に連結され、テフロン管７０１の第２の端部はキャップ７０３を有し、あるいは別の方法でシールされて管を通るガス流を防ぐ。テフロン管７０１は、基板２０１の前面に近接させて取り付けられる。基板２０１に対向するテフロン管７０１の面には、複数の穴７０５が存在する。テフロン管７０１または同様の乾燥機構は、通気孔１０５ａ〜ｆを通じて引き込まれプレナム１０７を介して基板２０１の表面上を流される空気流と基板２０１の表面の大部分が接触することを阻止しないように、また、主シールド２１３の移動を妨害しないように、大きさを突出させずに構成することが好ましい（例えば、テフロン管７０１は前壁に取付けられる）。複数の穴７０５間の数と間隔、不活性ガスの流量、およびテフロン管７０１と基板２０１との間隔は、不活性ガスの滑らかな低流動性層流が基板２０１の表面から流体を流し、および／または蒸発させることを補助するように選ばれる。流体を基板２１０の縁部から除去することはより困難な可能性があるので、穴７０５間の間隔は、基板２０１の縁部に対応するテフロン管７０１の領域において減少する。薄い管状の乾燥機構が好ましいが、他の形も用いることができる（シャワーヘッド、正方形、長方形等）。同様に、乾燥機構は任意の大きさとすることができる（例えば、乾燥すべき基板に面積が等しい）。
【００２３】
作動中、基板２０１をリンスおよび乾燥するために、スライドドア１２０は、図１および図２に示されるように、開口１１８が露出する開位置までトラック１２３ａ、１２３ｂに沿ってスライドする。フライホイル２０５は、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂがピン６０３ａ、６０３ｂの前方に位置合わせされるように、近接センサ２０９が金属フラグ２１１を検出する所定の位置にある。図９（ａ）に示されるように、ピン６０３ａ、６０３ｂは、前方に送られ、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂに接触して可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを開き、リンク４０１ａ、４０１ｂは、前方に移動して主シールド２１３を前方に送り、主シールドがもはやグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂを包囲しないようにする。基板ハンドラ（図示せず）は、開口１１１を通して基板２０１を下降させ、基板２０１を固定グリッパ４０３ａ〜ｃ上に載置する。固定グリッパ４０３ａ〜ｃは、基板２０１の中心がフライホイル２０５の中心の下に位置する固定位置に基板２０１を支持する。空気圧アクチュエータ（図示せず）は、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂが徐々に閉じるようにピン６０３ａ、６０３ｂを徐々に後退させ、閉位置までドア１２１がスライドすると、先端領域４１１ａ、４１１ｂ（図５および図６）を基板２０１と接触させた状態におく。
【００２４】
その後、フライホイル２０５が回転し始める。基板２０１の中心は、フライホイル２０５の中心から固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方向にずれているので、回転は、基板２０１を固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方向にしっかりと押し込む。従って、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂは最小限の力を受け、基板２０１はグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂから外れにくい。
【００２５】
フライホイル２０５は、始めは低速（例えば、１００〜５００回転／分（ｒｐｍ））で回転し、リンス流体ノズル２０８ａ、２０８ｂは基板２０１の前面および背面の中心にリンス流体を供給する。重力に打ち勝つために追加のエネルギーを必要とすることから、４００ｒｐｍは、縦向きの基板の最適なリンスをもたらすことが分かった。即ち、４００ｒｐｍ以上の基板回転度で、リンス流体は基板の中心から上方に基板の上縁部まで移動することができる。基板２０１が十分に洗浄された後（例えば、約１２秒）、リンス流体ノズル２０８ａ、２０８ｂは停止し、オプションの加熱ランプ１１５が点灯し、窒素流がチューブ７０１を介して基板２０１の表面に導入され、モータ２０７がフライホイル２０５の回転速度を上げることにより（例えば、約１０００〜２５００ｒｐｍまで）、リンス流体が高回転速度によって基板２０１から除去され、かつ／または加熱ランプ１１５および／または窒素流によって基板２０１から乾燥されるようにする。
【００２６】
洗浄ステップおよび乾燥ステップの双方の間、リンス流体は基板２０１からシールドシステムの基板対向面まで散布される。流体の大部分は、主シールド２１３が受け止めるが、流体は下方シールド２１５、上方シールド２１７、ハウジング下部のシールドされていない部分にも付着し、あるいはＳＲＤハウジング１０３の上面１０３ｃ上で凝縮することがある。
【００２７】
好適な実施形態では、主シールド２１３は、主シールド２１３に衝突する流体がＳＲＤハウジングの正面に向かってそこから少なくとも部分的に跳ね返され、これにより、流体が主シールド２１３上に集らず、下に配置された基板２０１上に落ちるかもしれない液滴を形成しないように傾斜がつけられている。更に、シールド２１３、２１５および２１７は、好ましくは親水性であるので、跳ね返されない流体は、基板２０１に落ちるかもしれない液滴を発生せずに、シールドに沿って広がりながら移動する。
【００２８】
流体は、上方シールド２１７の基板対向面から主シールド２１３の上面／非基板対向面へ流れる。流体は、主シールド２１３の非基板対向面から下方シールド２１５の非基板対向面へ、および下方シールド２１５の非基板対向面からＳＲＤハウジング１０３の背面１０３ｂへ流れる。リンス流体は、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂに沿ってＳＲＤハウジングの底部１０３ｆへ流れる。流体は、この底部からポンプ（図示せず）によって除去される。
【００２９】
同様に、流体は主シールド２１３の基板対向面から下方シールド２１５の非基板対向面へ流れる。下方シールド２１５の好適な急角度のために、下方シールド２１５の基板対向面または非基板対向面のいずれかに付着する流体は、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂへ速やかに流れる。ＳＲＤハウジングの上面１０３ｃに達する流体は、上面１０３ｃに沿ってハウジングの第２側壁１０３ｅへ流れる傾向をもつ（ハウジングの上面の勾配のため）。好ましくは、ハウジングの上面１０３ｃも親水性である。しかしながら、流体の液滴がＳＲＤハウジングの上面１０３ｃ上で生じても、それらの液滴は、基板２０１に接触せずにシールドシステムの非基板対向面上に落ち、その面に沿って移動する。
【００３０】
基板２０１が回転すると、流体は基板２０１の表面に沿って流れ、そこから残渣をリンスする。一部の流体は、複数のグリッパのエンドエフェクタ４０７に入る。しかしながら、エンドエフェクタ４０７内では、流体は、先端領域４１１ａ、４１１ｂの円滑で丸みを帯びた、好ましくは親水性の面に沿って流れるので、フライホイルと基板２０１が回転すると、流体は回転力によってそこから容易に移動する。先端領域４１１ａ、４１１ｂが接合する点に達する流体も、穴４１３を介してそこから流れることができる。従って、基板２０１の表面全体（複数のグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂと接触した領域でさえ）が乾燥する。
【００３１】
基板２０１の乾燥を更に支援するため、およびＳＲＤハウジング１０３の背面１０３ｂに向かうシールドシステムに沿った流体の流れを促進するために、プレナム１０７はＳＲＤ内やＳＲＤを取り囲む環境（例えば、ほぼ大気圧）よりも低い圧力（例えば、２水柱インチ）に維持される。従って、空気層流が通気孔１０５ａ〜ｄを通って引き込まれ、基板２０１の表面上を流れて、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂ中の開口を通ってプレナム１０７に入る。この空気流は、基板の乾燥を補助し、また、シールド２１３、２１５および２１７の縦の間隔が密接であるために、流体をこれらの表面に沿ってＳＲＤハウジング１０３の背面１０３ｂに向かって流す傾向がある。
【００３２】
基板２０１が十分に乾いた後（例えば、加熱ランプ１１５と窒素流が約５〜２０秒間オンであった後）、モータ２０７はフライホイル２０５の回転を約５ｒｐｍに遅くするので、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂ上に配置された近接センサ２０９は、フラグ２１１が近接センサ２０９の前にあるとき、フラグ２１１を検出することができる。フラグ２１１が近接センサ２０９で検出されると、近接センサ２０９はモータ２０７に信号を出して止める。従って、フライホイル２０５と基板２０１が既知の位置にあるときにフライホイル２０５が回転を停止する。特に、基板は、ＳＲＤ１０１内に配置されたときの位置にある。基板２０１は、理想的には、ＳＲＤ１０１に入る前に向きを決められる。
【００３３】
この既知の位置では、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂは、ピン６０３ａ、６０３ｂの前に配置され、空気圧アクチュエータ（図示せず）は、ピン６０３ａ、６０３ｂを前方へ駆動して可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂと接触するので可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを開く。ドア１１３がスライドして開き、基板ハンドラ（図示せず）が、リンスおよび乾燥された基板２０１を引き出す。
【００３４】
上記の説明は、本発明の好適な実施形態のみを開示しており、本発明の範囲内に含まれる上述の装置および方法の変形は、当業者には容易に明らかになるであろう。例えば、シールドシステムは、親水性で、流体を跳ね返して気流を基板へ送るように設計され、および／または垂直に近接させて隔置して流体の流れを促進する（空気層流の存在下で）１または任意の数のシールドを含んでいる。シールドシステムは、流体を前面へ送るように傾斜してもよいし、ＳＲＤハウジングの第１または第２側壁へ流体を送るように傾斜していてもよい。シールドの基板対向面および非基板対向面は平行である必要はない。更に、シールドシステムは、大きな直径から小さな直径まで傾斜する複数の円錐形のシールドを有するように記載されている。この構成によれば、シールドシステムの上面に沿って所望の流体流が得られ、また、基板の主表面に向かって空気流が流されて主表面の乾燥を補助する。所望の流体流が得られるように、シールドの上部が、別の垂直および／または水平に互い違いの構成をとってもよいことが分かる。同様に、基板への気流が必要な場合には、これを他のシールド構成または側壁構成を用いて達成してもよい。シールドの非基板対向面に沿って（側壁の方向に、例えば垂直に延在する）リブを設けることにより更に利益を得ることができる。最後に、本発明に係るシールドシステムは単一の基板乾燥に好適に用いられるが、本発明の態様は複数の基板バッチにも同様に好適である。基板の方向決めに用いられるフラグ／センサも変えることができる。不活性ガス乾燥機構、および圧力変化を誘起して乾燥を促進させる機構も変えることができる。グリッパの数およびグリッパの配置も同様に変えることができる。通常は閉位置に可動グリッパを付勢し、回転しているグリッパから開いているアクチュエータを分離するという本発明の原理は、多くの構成によって達成することができ、依然として本発明の範囲内にある。実際に、本発明に係るＳＲＤの任意の数の発明態様は単独でまたは組合わせて使用することができる。すなわち、１個または複数のシールド、不活性ガス乾燥機構、グリッパ、エンドエフェクタ、偏心位置決め、好ましいＲＰＭリンス、基板オリエンタ等である。実際に、これらの発明態様の多くは、たいていの基板スピナに適用でき、開示されたＳＲＤ（例えば、偏心位置決め、グリッパ設計、基板オリエンタ）での使用に限定される必要はなく、あるいはスピンリンサやスピンドライヤ内で使用することもできる。従って、本明細書で用いられるように、スピナは、スピンリンサおよびＳＲＤを含み、スピンリンサは、回転およびリンスを行う装置であって乾燥を行っても行わなくてもよい装置（ＳＲＤ）を含んでいる。本発明の流体流態様（例えば、好ましいＲＰＭリンス、および流体流用シールド設計）のほかに、残りの発明は、任意の向き（水平等）のスピナ、スピンリンサまたはＳＲＤに適用できることは当然のことである。シールドは、基板の向き（例えば、水平、垂直等）に関係なく、空気流を方向付けるために等しく適用することができる。
【００３５】
このように、本発明を好適な実施形態との関連で開示してきたが、他の実施形態が特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれうることは理解されるべきである。
【符号の説明】
【００３６】
１０１…ＳＲＤ、１０３…ハウジング、１０５ａ〜ｆ…通気孔、１０７…プレナム、１０９…排気ライン、１１１…加熱ランプアセンブリ、１１８…開口、２０１…基板、２０５…フライホイル、２０７…モータ、２０８ａ、２０８ｂ…リンス流体ノズル、２０９…近接センサ、２１１…金属フラグ、２１３…主シールド、２１３ａ…石英ライナー、２１５…下方シールド、２１７…上方シールド、３０１ａ、３０１ｂ…隆起領域、４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂ…グリッパ、４０７…エンドエフェクタ、４０９…フィンガ部分、４１１ａ、４１１ｂ…先端領域、４１３…スロット、６０１ａ、６０１ｂ…ベース部分、６０３ａ、６０３ｂ…空気式ピン、６０５ａ、６０５ｂ…ばね。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板、フラットパネルディスプレイ、パターン形成済またはパターン形成されていない半導体基板等の薄ディスクを洗浄および乾燥させる方法に関する。本発明は、特に、半導体基板をリンスおよび乾燥する改良型スピン−リンス−ドライヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの形状寸法が減少を続けるにつれて、超洗浄処理の重要性が増している。流体タンク（または槽）中での水性洗浄と、それに続くリンスプロセス（例えば、リンス流体に基板を浸漬するものや、リンス流体を基板に噴射するもの）は、望ましい清浄度レベルを達成する。しかしながら、リンスが完了した後に乾燥装置を使わないと、リンス流体が基板表面から蒸発し、ストリーキング、スポッティングが生じ、および／または基板の表面上に槽残渣が残ることになる。このようなストリーキング、スポッティングおよび残渣は、後でデバイス欠陥を引き起こす。従って、最終リンスステップ後に基板を乾燥する方法を改良することに多くの注意が向けられてきた。
【０００３】
ストリークのない乾燥を行うことに加えて、このような方法は、スループットを高めるように基板を速やかに乾燥できなければならず、基板処理システム全体にボトルネックを与えてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、半導体基板などの基板を速やかに、かつ高い信頼性をもってリンスおよび乾燥する方法および装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、改良型スピンリンスドライヤ（ｓｐｉｎ−ｒｉｎｓｅ−ｄｒｉｅｒ：ＳＲＤ）を提供する。このスピンリンスドライヤは、縦向きの基板を保持および回転させる基板支持体と、基板支持体上に配置された基板の好ましくは両面に流体を供給することができる流体ソースと、を備えている。さらに第１の態様では、このスピンリンスドライヤは、基板の周辺からリンス流体を除去するように設計された少なくとも一つの第１シールドを備えている。このシールドは、特に、下に位置する基板上に液滴を落としうる領域からリンス流体を除去するように設計される。従って、この第１態様において、シールドは、基板支持体上で回転する基板から移動した流体を受けるように配置され、基板から受けた流体を跳ね返すようになっている。第２の態様では、シールドは、基板支持体上で回転する基板から移動した流体を受けるように配置されており、親水性の基板対向面を含んでいる。シールドの基板対向面全体を親水性としてもよいし、親水性ウェーハ対向面を（例えば、基板よりも上の領域で）非親水性のシールドに装着してもよい。第３の態様では、本発明のＳＲＤは、垂直および水平に互い違いに配置された複数のシールドを有するシールドシステムを備えている。これらのシールドは、基板支持体上で回転する基板から移動した流体を受けるように配置され、基板上方の領域から流体を運んで除去することができる。本明細書で用いられているが、垂直に互い違いに配置されている、または様々な高さおよび傾斜を有していると記載されたシールドまたはシールドシステムは、シールドの上部領域を指す。シールドの側部および下部領域は、他の形状を有することができる。
【０００６】
本発明の他の態様は、上記態様の様々な組合わせを含み、かつ／または更に有利な特徴を含むことがある。例えば、本発明のＳＲＤは、基板表面を横切る層気流を誘起して乾燥を促進するために印加される圧力勾配を有していてもよい。複数のシールドは、基板に向かって気流をさらに送るように配置することができ、また、シールドに沿った望ましい方向への流体の移動を気流が促進するように、垂直方向に狭い間隔を有していてもよい。本発明のＳＲＤのリッドは、（液滴の形成ではなく流体の激しい流れを促進するために）親水性であってもよく、かつ／または望ましい方向に流体の流れを導くために傾斜していてもよい。更に別の態様は、所望の位置のフライホイルを検知することの可能なセンサおよびフラグを含み、少なくとも毎分４００回転の速さで基板を回転しつつリンス流体を基板に供給するステップを含み、閉配置に向かって付勢された複数の開閉自在なグリッパであって、グリッパと基板とが接触する箇所に配置された穴またはスロットを有するグリッパを選択的に開くことができるリモートピンを有するグリッパを含み、および／または複数の方向で丸みを帯びていることが好ましい丸みつきグリッパを備えている。
【０００７】
本発明の他の特徴および利点は、下記の好適な実施形態の詳細な説明、特許請求の範囲および添付の図面から更に十分に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のＳＲＤの正面斜視図である。
【図２】本発明のＳＲＤの背面斜視図である。
【図３】図１の本発明に係るＳＲＤの側断面図である。
【図４】図１の本発明に係るＳＲＤのシールドシステムの側断面図である。
【図５】図１の本発明に係るＳＲＤの正面断面図である。
【図６】図１の本発明に係るＳＲＤのグリッパエンドエフェクタの側面図である。
【図７】図１の本発明に係るＳＲＤのグリッパエンドエフェクタの正面図である。
【図８】エンドエフェクタ４０７の斜視図である。
【図９】図６〜８のグリッパの側面図であり、（ａ）は開位置におけるグリッパを示し、（ｂ）は閉位置におけるグリッパを示している。
【図１０】（ａ）は、図１の本発明に係るＳＲＤ内で用いられるオプションの乾燥機構を示す側断面図であり、（ｂ）は、この乾燥機構を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
便宜上、図面全体を通して、符号の左の数字は符号が最初に出てくる図面を識別するものである。
【００１０】
図１および図２は、それぞれ半導体基板などの縦向きの薄ディスクをリンス、回転および乾燥させる本発明のＳＲＤ１０１を示す正面図および背面斜視図である。ＳＲＤ１０１は、ハウジング１０３を含んでおり、ハウジング１０３の前面１０３ａは、清浄な空気がハウジング１０３に入ることができるようにする複数の開口または通気孔１０５ａ〜ｆを有している。プレナム１０７は、ハウジング１０３の背面１０３ｂに沿って配置されている。プレナム１０７は、排気ライン１０９を介して排気され、ポンプに連結されている（図示せず）。ハウジング１０３の上面１０３ｃは、ハウジング１０３の側壁にボルト締めされているので、ＳＲＤ１０１の内部部品がアフターサービスを必要とする場合、上面１０３ｃをハウジングから取り外すことができる。ＳＲＤハウジング１０３の上面１０３ｃは、第１側壁１０３ｄから第２側壁１０３ｅまで傾斜しているので、上面１０３ｃ上に集まる流体は上面１０３ｃの低い側に流れ、第２側壁１０３ｅに沿って流れ落ちる。加熱ランプアセンブリ１１１は、ＳＲＤハウジング１０３の前面１０３ａに取付けられたハウジング１１３、ハウジング１１３内に収容された加熱ランプ１１５、および石英シールド１１７を含んでいる。石英シールド１１７は、ＳＲＤハウジング１０３の前面１０３ａの一部を構成しており、加熱ランプ１１５から基板２０１（図２を参照）へ光が透過できるように石英でつくられている。加熱ランプアセンブリ１１１は、基板２０１の直径の長さにわたって延び、基板２０１が回転すると基板２０１全体が加熱されるようになっている。
【００１１】
ＳＲＤハウジング１０３の上面１０３ｃは、基板を挿入および引出すことができるような大きさの開口１１８を有する。スライド可能なドア１２０は、開口１１１を開閉するために前後にスライドするように一対のトラック１２３ａ、１２３ｂ上に取付けられている。ＳＲＤハウジングの底壁１０３ｆは、低位点１１７に向かって傾斜している。排水管１１９は、その低位点１１７で底壁１０３ｆに連結され、リンス流体を底壁から除去する。ＳＲＤハウジングの底壁１０３ｆに連結された一対の脚１２１ａ、１２１ｂは、ＳＲＤ１０１を支持している。本発明のＳＲＤ１０１の内部部品については、図３を参照して説明する。
【００１２】
図３は、図１の本発明に係るＳＲＤ１０１の関係部分を示す側断面図である。本発明のＳＲＤ１０１の中の基板２０１は、回転可能なフライホイル２０５から延びている一対のグリッパＧによって支持されているように図示されている。別のグリッパ（４０３ａ〜ｃおよび４０５ａ〜ｂとして示されている）は、図５に示される。フライホイル２０５は、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂの開口を介してモータ２０７に連結される。一対のリンス流体ノズル２０８ａ、２０８ｂは、リンス流体のソース（図示せず）に連結され、それぞれ基板２０１の前面および背面の中心にリンス流体を供給するように配置される。近接センサ２０９（例えば、容量性または誘導性近接センサ）は、フライホイル２０５に取り付けられた金属フラグ２１１の存在を検出するように、ＳＲＤハウジングの背面を貫通している。主シールド２１３、下方シールド２１５、および上方シールド２１７を含むシールドシステムが基板２０１を取り囲んでいる。これは図４に別個に示されており、図４を参照しながら更に説明する。
【００１３】
図４は、図１の本発明に係るＳＲＤのシールドシステムの側断面図である。好ましい主シールド２１３は、フライホイル２０５上に配置された基板２０１の外周全体を取り囲んでいる円錐の切片と説明することができる（図３）。従って、主シールド２１３は、大きな直径からフライホイル２０５に最も近い小さな直径まで傾斜している（図３）。これらの直径は、主シールド２１３の基板対向面の角度が好ましくは５〜４５°（法線から）の範囲、最も好ましくは１８°となるように選択されることが好ましい。主シールド２１３の基板対向面は、主シールド２１３の基板対向面に衝突する基板２０１からの流体が基板対向面から跳ね返されるように、および／または基板対向面に沿って流れ、液滴が発生して基板２０１上に落下することを防ぐように、円滑で親水性であることが好ましい。親水性材料（例えば、石英）が高価であることから、非親水性シールド（例えば、プラスチックシールド）を用いることも可能であり、親水性のウェーハ対向面またはライナーを形成するように、石英などの親水性材料が非親水性シールドの所望の部分の内側に取り付けられる。例えば、図４に示されるように、石英ライナー２１３ａを基板上方の領域（例えば、主シールド２１３の上半分）に用いてもよい。好適な実施形態では、主シールドの基板対向面と外面は平行であり、外面と基板対向面が共通の勾配を共有するようになっている。主シールド２１３の外面は、両縁部に沿って隆起領域３０１ａ、３０１ｂを有しており、リンス流体が主シールド２１３の上外面の各縁部を越えて逃げ、その下に配置された基板２０１上に流れることを防止する。
【００１４】
主シールド２１３が基板２０１を取り囲んでいることから、主シールド２１３は、一対の空気圧駆動リンク４０１ａ、４０１ｂ（図５）によってＳＲＤハウジングの第１側壁１０３ｄ（図１）と第２側壁１０３ｅ（図３）に連結される。従って、主シールド２１３は、基板２０１の挿入および引出しができるように移動して、グリッパＧ（図３）から離れる。主シールド２１３はグリッパＧから前方に一様に移動してもよいし、あるいは主シールド２１３の上部領域が、基板２０１の挿入および引出しが可能になるように十分に前方に傾いていてもよい。
【００１５】
図４について再び説明する。好ましい下方シールド２１５も、基板２０１の外周の上半分を取り囲む円錐形の切片と説明することができる。下方シールド２１５は、大きな半径からフライホイル２０５に最も近い小さな半径まで傾斜している（図３）。これらの半径は、下方シールド２１５の基板対向面の角度が５〜４５°の範囲、最も好ましくは３６°であるように選ばれるので、リンス流体は、基板対向面に沿って流れ、基板２０１から離れる。好適な実施形態では、下方シールド２１５の基板対向面と外面は平行である。下方シールド２１５は、ブラケット３０３を介してＳＲＤハウジングの背面１０３ｂに連結されている。
【００１６】
主シールド２１３および下方シールド２１５と同様に、上方シールド２１７は円錐形切片と説明することができ、基板２０１の外周の上部１／４を取り囲んでいる。上方シールド２１７は、大きな半径からフライホイル２０５（図３）に最も近い小さな半径まで傾斜している。これらの半径は、上方シールド２１７の基板対向面の角度が５〜４５°の範囲、最も好ましくは１０°となるように選択されるので、リンス流体は基板対向面に沿って主シールド２１３の方に流れる（更に後述する）。上方シールド２１７は、ＳＲＤハウジングの前面１０３ａ（図１）にブラケットを介して連結されている。
【００１７】
主シールド２１３、下方シールド２１５および上方シールド２１７は、フライホイルが回転するときにフライホイル２０５（図３）から移動した流体を受けるように垂直および水平に互い違いに配置され、基板２０１の上方の領域から流体を移動させるようになっている。好適な実施形態では、図示されているように、上方シールド２１７の高さの低い方の縁部（または直径の小さい縁部）は主シールド２１３の高さの高い方の縁部（または直径の大きい縁部）と重なり、主シールド２１３の高さの低い方の縁部は下方シールド２１５の高さの高い方の縁部と重なっている。隣接するシールドの縁部は、垂直に近接して隔置されている（例えば、０．３インチ）ので、基板２０１の上方の領域では、高さの高いシールドの基板対向面から、最も近くに位置する高さのより低いシールドの外面へ、飛沫を最小限に抑えながら流体が流れる。シールド２１３、２１５および２１７の接近した垂直方向の間隔は、シールドシステムに沿った流体の移動を容易にする（本発明のＳＲＤ１０１の動作全体については更に後述する）。好ましい上方および下方シールドは基板の上部の周りにのみ延在しているが、いずれか一方または双方が基板の任意の部分、または外周全体を囲むように延びていてもよい。このような延在は、基板の外周全体の周囲における空気の流れを促進し、乱流を防止する。同様に、主シールド２１３は、基板２０１の上部だけに沿って延びている場合に、望ましい流体流や流体反射を提供することができる。
【００１８】
図５は、図１の本発明に係るＳＲＤの正面断面図である。基板２０１を支持する複数のグリッパ（図３の「Ｇ」）には、三つの固定グリッパ４０３ａ〜ｃと二つの可動グリッパ４０５ａ〜ｂが含まれている。固定グリッパ４０３ａ〜ｃと可動グリッパ４０５ａ〜ｂはフライホイル２０５に連結されている。各グリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂの各々は、エンドエフェクタ４０７とフィンガ部分４０９を含んでいる。フィンガ部分４０９は、図９（ａ）および（ｂ）によって記載されるように、フライホイル２０５に固定連結または可動連結されるように構成されている。固定グリッパ４０３ａ〜ｃおよび可動グリッパ４０５の双方のエンドエフェクタ４０７は、最小限の接触で基板２０１を支持すると共に、流体を捕捉して基板２０１に付着させることを避けるように構成されている。エンドエフェクタ４０７の構成は、図６および図７によって最も良く理解される。
【００１９】
図６および図７は、それぞれ本発明に係るＳＲＤ１０１のエンドエフェクタ４０７の側面図と正面図である。図８は、エンドエフェクタ４０７の斜視図である。エンドエフェクタ４０７は、二つの先端領域４１１ａ、４１１ｂから構成され、これらは谷をなすように接合しており、最小限の接触で基板２０１を支持するようになっている。先端領域４１１ａ、４１１ｂが接合する領域にスロットまたは穴４１３を配置し、流体が基板２０１から離れ、穴４１３を通って流れることができるようにしてもよい。
【００２０】
固定グリッパ４０３ａ〜ｃは、基板を下げた場合に水平方向および垂直方向の双方で固定された位置に基板２０１を支持するようにフライホイル２０５の底に沿って隔置される。先端領域４１１ａ、４１１ｂは、図６および図７にそれぞれ示されるように、縦方向（フィンガ部分４０９と基板２０１の間）および横方向（図６の紙面に出入りする方向）の双方に丸みを帯びている。先端領域４１１ａ、４１１ｂの表面は、円滑であり、好ましくは親水性である。従って、フライホイル２０５が回転すると、流体は、先端領域４１１ａ、４１１ｂの円滑な丸みつき表面に沿って流れ、基板２０１と接触したままではいない。理想的には、複数のグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂは、それによって支持された基板２０１の中心が固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方向でフライホイル２０５の中心より下（例えば、フライホイルの中心より０．１〜３ｍｍ下、最も好ましくは１ｍｍ下）になるように配置される。このようにすることで、基板２０１が回転すると、基板２０１が固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方へ押される。固定グリッパ４０３ａ〜ｃは開かないので、フライホイル２０５が回転しても基板２０１は外れにくい。
【００２１】
図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ開位置および閉位置における可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂの側面斜視図である。可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂの各々は、それぞれベース部分６０１ａ、６０１ｂを含む。可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを開くため、空気圧駆動ピン６０３ａ、６０３ｂは、それぞれ可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂに接触し、ベース部分６０１ａ、６０１ｂを前方に（ＳＲＤハウジングの前壁１０３ａに向かって）押出すので、フィンガ部分４０９ａ、４０９ｂを図９（ａ）に示されるように後方に移動させる。ピン６０３ａ、６０３ｂ用の空気圧アクチュエータ（図示せず）がプレナム１０７内に収容されており、ピン６０３ａ、６０３ｂは、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂ内の開口（図示せず）を通ってスライドし、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂに接触する。一対のばね６０５ａ、６０５ｂは、閉位置（図９（ｂ））に可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを付勢する。この閉位置では、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂとそれぞれ接触するピン６０３ａ、６０３ｂが存在しない。
【００２２】
図１０（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１の本発明に係るＳＲＤ内に用いられるオプションの乾燥機構を示す側断面図および正面断面図である。図１０（ａ）および（ｂ）に示されるように、オプションの乾燥機構は、好ましくは基板２０１の垂直方向の直径に沿って延びているテフロン（登録商標）管７０１を含む。テフロン管７０１の第１の端部は、半導体グレードクリーンドライ不活性ガス（例えば、窒素、ＣＯ２、ＡＲ、ＨＥ等）のソース７０２に連結され、テフロン管７０１の第２の端部はキャップ７０３を有し、あるいは別の方法でシールされて管を通るガス流を防ぐ。テフロン管７０１は、基板２０１の前面に近接させて取り付けられる。基板２０１に対向するテフロン管７０１の面には、複数の穴７０５が存在する。テフロン管７０１または同様の乾燥機構は、通気孔１０５ａ〜ｆを通じて引き込まれプレナム１０７を介して基板２０１の表面上を流される空気流と基板２０１の表面の大部分が接触することを阻止しないように、また、主シールド２１３の移動を妨害しないように、大きさを突出させずに構成することが好ましい（例えば、テフロン管７０１は前壁に取付けられる）。複数の穴７０５間の数と間隔、不活性ガスの流量、およびテフロン管７０１と基板２０１との間隔は、不活性ガスの滑らかな低流動性層流が基板２０１の表面から流体を流し、および／または蒸発させることを補助するように選ばれる。流体を基板２１０の縁部から除去することはより困難な可能性があるので、穴７０５間の間隔は、基板２０１の縁部に対応するテフロン管７０１の領域において減少する。薄い管状の乾燥機構が好ましいが、他の形も用いることができる（シャワーヘッド、正方形、長方形等）。同様に、乾燥機構は任意の大きさとすることができる（例えば、乾燥すべき基板に面積が等しい）。
【００２３】
作動中、基板２０１をリンスおよび乾燥するために、スライドドア１２０は、図１および図２に示されるように、開口１１８が露出する開位置までトラック１２３ａ、１２３ｂに沿ってスライドする。フライホイル２０５は、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂがピン６０３ａ、６０３ｂの前方に位置合わせされるように、近接センサ２０９が金属フラグ２１１を検出する所定の位置にある。図９（ａ）に示されるように、ピン６０３ａ、６０３ｂは、前方に送られ、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂに接触して可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを開き、リンク４０１ａ、４０１ｂは、前方に移動して主シールド２１３を前方に送り、主シールドがもはやグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂを包囲しないようにする。基板ハンドラ（図示せず）は、開口１１１を通して基板２０１を下降させ、基板２０１を固定グリッパ４０３ａ〜ｃ上に載置する。固定グリッパ４０３ａ〜ｃは、基板２０１の中心がフライホイル２０５の中心の下に位置する固定位置に基板２０１を支持する。空気圧アクチュエータ（図示せず）は、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂが徐々に閉じるようにピン６０３ａ、６０３ｂを徐々に後退させ、閉位置までドア１２１がスライドすると、先端領域４１１ａ、４１１ｂ（図５および図６）を基板２０１と接触させた状態におく。
【００２４】
その後、フライホイル２０５が回転し始める。基板２０１の中心は、フライホイル２０５の中心から固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方向にずれているので、回転は、基板２０１を固定グリッパ４０３ａ〜ｃの方向にしっかりと押し込む。従って、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂは最小限の力を受け、基板２０１はグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂから外れにくい。
【００２５】
フライホイル２０５は、始めは低速（例えば、１００〜５００回転／分（ｒｐｍ））で回転し、リンス流体ノズル２０８ａ、２０８ｂは基板２０１の前面および背面の中心にリンス流体を供給する。重力に打ち勝つために追加のエネルギーを必要とすることから、４００ｒｐｍは、縦向きの基板の最適なリンスをもたらすことが分かった。即ち、４００ｒｐｍ以上の基板回転度で、リンス流体は基板の中心から上方に基板の上縁部まで移動することができる。基板２０１が十分に洗浄された後（例えば、約１２秒）、リンス流体ノズル２０８ａ、２０８ｂは停止し、オプションの加熱ランプ１１５が点灯し、窒素流がチューブ７０１を介して基板２０１の表面に導入され、モータ２０７がフライホイル２０５の回転速度を上げることにより（例えば、約１０００〜２５００ｒｐｍまで）、リンス流体が高回転速度によって基板２０１から除去され、かつ／または加熱ランプ１１５および／または窒素流によって基板２０１から乾燥されるようにする。
【００２６】
洗浄ステップおよび乾燥ステップの双方の間、リンス流体は基板２０１からシールドシステムの基板対向面まで散布される。流体の大部分は、主シールド２１３が受け止めるが、流体は下方シールド２１５、上方シールド２１７、ハウジング下部のシールドされていない部分にも付着し、あるいはＳＲＤハウジング１０３の上面１０３ｃ上で凝縮することがある。
【００２７】
好適な実施形態では、主シールド２１３は、主シールド２１３に衝突する流体がＳＲＤハウジングの正面に向かってそこから少なくとも部分的に跳ね返され、これにより、流体が主シールド２１３上に集らず、下に配置された基板２０１上に落ちるかもしれない液滴を形成しないように傾斜がつけられている。更に、シールド２１３、２１５および２１７は、好ましくは親水性であるので、跳ね返されない流体は、基板２０１に落ちるかもしれない液滴を発生せずに、シールドに沿って広がりながら移動する。
【００２８】
流体は、上方シールド２１７の基板対向面から主シールド２１３の上面／非基板対向面へ流れる。流体は、主シールド２１３の非基板対向面から下方シールド２１５の非基板対向面へ、および下方シールド２１５の非基板対向面からＳＲＤハウジング１０３の背面１０３ｂへ流れる。リンス流体は、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂに沿ってＳＲＤハウジングの底部１０３ｆへ流れる。流体は、この底部からポンプ（図示せず）によって除去される。
【００２９】
同様に、流体は主シールド２１３の基板対向面から下方シールド２１５の非基板対向面へ流れる。下方シールド２１５の好適な急角度のために、下方シールド２１５の基板対向面または非基板対向面のいずれかに付着する流体は、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂへ速やかに流れる。ＳＲＤハウジングの上面１０３ｃに達する流体は、上面１０３ｃに沿ってハウジングの第２側壁１０３ｅへ流れる傾向をもつ（ハウジングの上面の勾配のため）。好ましくは、ハウジングの上面１０３ｃも親水性である。しかしながら、流体の液滴がＳＲＤハウジングの上面１０３ｃ上で生じても、それらの液滴は、基板２０１に接触せずにシールドシステムの非基板対向面上に落ち、その面に沿って移動する。
【００３０】
基板２０１が回転すると、流体は基板２０１の表面に沿って流れ、そこから残渣をリンスする。一部の流体は、複数のグリッパのエンドエフェクタ４０７に入る。しかしながら、エンドエフェクタ４０７内では、流体は、先端領域４１１ａ、４１１ｂの円滑で丸みを帯びた、好ましくは親水性の面に沿って流れるので、フライホイルと基板２０１が回転すると、流体は回転力によってそこから容易に移動する。先端領域４１１ａ、４１１ｂが接合する点に達する流体も、穴４１３を介してそこから流れることができる。従って、基板２０１の表面全体（複数のグリッパ４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂと接触した領域でさえ）が乾燥する。
【００３１】
基板２０１の乾燥を更に支援するため、およびＳＲＤハウジング１０３の背面１０３ｂに向かうシールドシステムに沿った流体の流れを促進するために、プレナム１０７はＳＲＤ内やＳＲＤを取り囲む環境（例えば、ほぼ大気圧）よりも低い圧力（例えば、２水柱インチ）に維持される。従って、空気層流が通気孔１０５ａ〜ｄを通って引き込まれ、基板２０１の表面上を流れて、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂ中の開口を通ってプレナム１０７に入る。この空気流は、基板の乾燥を補助し、また、シールド２１３、２１５および２１７の縦の間隔が密接であるために、流体をこれらの表面に沿ってＳＲＤハウジング１０３の背面１０３ｂに向かって流す傾向がある。
【００３２】
基板２０１が十分に乾いた後（例えば、加熱ランプ１１５と窒素流が約５〜２０秒間オンであった後）、モータ２０７はフライホイル２０５の回転を約５ｒｐｍに遅くするので、ＳＲＤハウジングの背面１０３ｂ上に配置された近接センサ２０９は、フラグ２１１が近接センサ２０９の前にあるとき、フラグ２１１を検出することができる。フラグ２１１が近接センサ２０９で検出されると、近接センサ２０９はモータ２０７に信号を出して止める。従って、フライホイル２０５と基板２０１が既知の位置にあるときにフライホイル２０５が回転を停止する。特に、基板は、ＳＲＤ１０１内に配置されたときの位置にある。基板２０１は、理想的には、ＳＲＤ１０１に入る前に向きを決められる。
【００３３】
この既知の位置では、可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂは、ピン６０３ａ、６０３ｂの前に配置され、空気圧アクチュエータ（図示せず）は、ピン６０３ａ、６０３ｂを前方へ駆動して可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂのベース部分６０１ａ、６０１ｂと接触するので可動グリッパ４０５ａ、４０５ｂを開く。ドア１１３がスライドして開き、基板ハンドラ（図示せず）が、リンスおよび乾燥された基板２０１を引き出す。
【００３４】
上記の説明は、本発明の好適な実施形態のみを開示しており、本発明の範囲内に含まれる上述の装置および方法の変形は、当業者には容易に明らかになるであろう。例えば、シールドシステムは、親水性で、流体を跳ね返して気流を基板へ送るように設計され、および／または垂直に近接させて隔置して流体の流れを促進する（空気層流の存在下で）１または任意の数のシールドを含んでいる。シールドシステムは、流体を前面へ送るように傾斜してもよいし、ＳＲＤハウジングの第１または第２側壁へ流体を送るように傾斜していてもよい。シールドの基板対向面および非基板対向面は平行である必要はない。更に、シールドシステムは、大きな直径から小さな直径まで傾斜する複数の円錐形のシールドを有するように記載されている。この構成によれば、シールドシステムの上面に沿って所望の流体流が得られ、また、基板の主表面に向かって空気流が流されて主表面の乾燥を補助する。所望の流体流が得られるように、シールドの上部が、別の垂直および／または水平に互い違いの構成をとってもよいことが分かる。同様に、基板への気流が必要な場合には、これを他のシールド構成または側壁構成を用いて達成してもよい。シールドの非基板対向面に沿って（側壁の方向に、例えば垂直に延在する）リブを設けることにより更に利益を得ることができる。最後に、本発明に係るシールドシステムは単一の基板乾燥に好適に用いられるが、本発明の態様は複数の基板バッチにも同様に好適である。基板の方向決めに用いられるフラグ／センサも変えることができる。不活性ガス乾燥機構、および圧力変化を誘起して乾燥を促進させる機構も変えることができる。グリッパの数およびグリッパの配置も同様に変えることができる。通常は閉位置に可動グリッパを付勢し、回転しているグリッパから開いているアクチュエータを分離するという本発明の原理は、多くの構成によって達成することができ、依然として本発明の範囲内にある。実際に、本発明に係るＳＲＤの任意の数の発明態様は単独でまたは組合わせて使用することができる。すなわち、１個または複数のシールド、不活性ガス乾燥機構、グリッパ、エンドエフェクタ、偏心位置決め、好ましいＲＰＭリンス、基板オリエンタ等である。実際に、これらの発明態様の多くは、たいていの基板スピナに適用でき、開示されたＳＲＤ（例えば、偏心位置決め、グリッパ設計、基板オリエンタ）での使用に限定される必要はなく、あるいはスピンリンサやスピンドライヤ内で使用することもできる。従って、本明細書で用いられるように、スピナは、スピンリンサおよびＳＲＤを含み、スピンリンサは、回転およびリンスを行う装置であって乾燥を行っても行わなくてもよい装置（ＳＲＤ）を含んでいる。本発明の流体流態様（例えば、好ましいＲＰＭリンス、および流体流用シールド設計）のほかに、残りの発明は、任意の向き（水平等）のスピナ、スピンリンサまたはＳＲＤに適用できることは当然のことである。シールドは、基板の向き（例えば、水平、垂直等）に関係なく、空気流を方向付けるために等しく適用することができる。
【００３５】
このように、本発明を好適な実施形態との関連で開示してきたが、他の実施形態が特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれうることは理解されるべきである。
【符号の説明】
【００３６】
１０１…ＳＲＤ、１０３…ハウジング、１０５ａ〜ｆ…通気孔、１０７…プレナム、１０９…排気ライン、１１１…加熱ランプアセンブリ、１１８…開口、２０１…基板、２０５…フライホイル、２０７…モータ、２０８ａ、２０８ｂ…リンス流体ノズル、２０９…近接センサ、２１１…金属フラグ、２１３…主シールド、２１３ａ…石英ライナー、２１５…下方シールド、２１７…上方シールド、３０１ａ、３０１ｂ…隆起領域、４０３ａ〜ｃ、４０５ａ〜ｂ…グリッパ、４０７…エンドエフェクタ、４０９…フィンガ部分、４１１ａ、４１１ｂ…先端領域、４１３…スロット、６０１ａ、６０１ｂ…ベース部分、６０３ａ、６０３ｂ…空気式ピン、６０５ａ、６０５ｂ…ばね。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
縦方向に丸みを帯びた第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された、縦方向に丸みを帯びた第２の表面と、を備えるエンドエフェクタ。
【請求項２】
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することのできる穴を更に備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１表面および前記第２表面が親水性である請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第１表面が親水性である請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第１表面が横方向に丸みを帯びており、前記第２表面が横方向に丸みを帯びている、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
横方向に丸みを帯びた第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された、横方向に丸みを帯びた第２の表面と、を備えるエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することができる穴を更に備える請求項６記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記第１表面および前記第２表面が親水性である請求項６記載の装置。
【請求項９】
前記第１表面が親水性である請求項６記載の装置。
【請求項１０】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
親水性の第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された第２の表面と、を備えるエンドエフェクタ。
【請求項１１】
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することができる穴を更に備える請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第２表面が親水性である請求項１０又は１１記載の装置。
【請求項１３】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された第２の表面と、
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することができる穴と、を備えるエンドエフェクタ。
【請求項１】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
縦方向に丸みを帯びた第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された、縦方向に丸みを帯びた第２の表面と、を備えるエンドエフェクタ。
【請求項２】
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することのできる穴を更に備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１表面および前記第２表面が親水性である請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第１表面が親水性である請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第１表面が横方向に丸みを帯びており、前記第２表面が横方向に丸みを帯びている、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
横方向に丸みを帯びた第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された、横方向に丸みを帯びた第２の表面と、を備えるエンドエフェクタ。
【請求項７】
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することができる穴を更に備える請求項６記載のエンドエフェクタ。
【請求項８】
前記第１表面および前記第２表面が親水性である請求項６記載の装置。
【請求項９】
前記第１表面が親水性である請求項６記載の装置。
【請求項１０】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
親水性の第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された第２の表面と、を備えるエンドエフェクタ。
【請求項１１】
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することができる穴を更に備える請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第２表面が親水性である請求項１０又は１１記載の装置。
【請求項１３】
薄ディスクを支持するスピンドライヤで用いるためのエンドエフェクタであって、
第１の表面と、
前記第１表面に対向して配置され、基板を支持することができる谷を形成するように前記第１表面に連結された第２の表面と、
前記第１表面と前記第２表面が接する箇所に配置され、流体を排出することができる穴と、を備えるエンドエフェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−５６５６３（Ｐ２０１０−５６５６３Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２６９１８２（Ｐ２００９−２６９１８２）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【分割の表示】特願２０００−１０８４５０（Ｐ２０００−１０８４５０）の分割
【原出願日】平成１２年４月１０日（２０００．４．１０）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９１８２（Ｐ２００９−２６９１８２）
【出願日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【分割の表示】特願２０００−１０８４５０（Ｐ２０００−１０８４５０）の分割
【原出願日】平成１２年４月１０日（２０００．４．１０）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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