特許 6656255 基板をリンスするシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6656255

(24)【登録日】2020年2月6日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】基板をリンスするシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20200220BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643C

   H01L21/304 651G

   H01L21/304 651H

   B05C5/00 102

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-533257(P2017-533257)

(86)(22)【出願日】2015年12月14日

(65)【公表番号】特表2018-506844(P2018-506844A)

(43)【公表日】2018年3月8日

(86)【国際出願番号】US2015065648

(87)【国際公開番号】WO2016100242

(87)【国際公開日】20160623

【審査請求日】2018年11月15日

(31)【優先権主張番号】62/094,938

(32)【優先日】2014年12月19日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/626,903

(32)【優先日】2015年2月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】フランケル， ジョナサン エス．

(72)【発明者】

【氏名】ブラウン， ブライアン ジェー．

(72)【発明者】

【氏名】フランシスケッティ， ヴィンセント エス．

(72)【発明者】

【氏名】マキュー， ポール

(72)【発明者】

【氏名】ハンソン， カイル エム．

(72)【発明者】

【氏名】ミハイリチェンコ， エカテリーナ

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０５１７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−００２８５７８（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０５Ｃ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板にリンス流体を提供するように構成されたウォーターフォール装置であって、
第１の幅の第１の部分であって、
第１のプレナム、前記第１のプレナムから分離している第２のプレナム、及び前記第１のプレナムと前記第２のプレナムの間の制限された流体経路、
第１の連結面、並びに
前記第１の連結面と前記第１のプレナムの間に流体経路を作り出す入口開口を有する第１の部分と、
前記第１の幅よりも大きい第２の幅の第２の部分であって、
第２の連結面、及び
前記第１の部分の前記入口開口と整列され、前記第２の部分を通って前記第１のプレナムに至る流体経路を作り出す入口を有する第２の部分とを含み、
前記第１の部分の前記第１の連結面と前記第２の部分の前記第２の連結面は、前記ウォーターフォール装置の長さの少なくとも一部に沿って延在し且つ前記第２のプレナムに接続するスロットを形成し、
前記第２の部分の前記入口内に導入された流体は、前記第１の部分の前記第１のプレナムを満たし、前記制限された流体経路を通って前記第２のプレナムまで移動し、前記第１の部分と前記第２の部分の間の前記スロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する、ウォーターフォール装置。

【請求項2】

前記第１の部分と前記第２の部分の間に形成された前記スロットは、前記ウォーターフォール装置によってリンスされる基板の直径よりも長い長さを有する、請求項１に記載のウォーターフォール装置。

【請求項3】

前記スロットは、前記ウォーターフォール装置によってリンスされる基板の直径よりも、ほぼ１０から１００ｍｍ長い長さを有する、請求項２に記載のウォーターフォール装置。

【請求項4】

前記スロットはほぼ３１０から４００ｍｍの長さである、請求項２に記載のウォーターフォール装置。

【請求項5】

前記スロットは約０．５ｍｍよりも小さい高さを有する、請求項１に記載のウォーターフォール装置。

【請求項6】

前記第１のプレナムは、第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、及び前記第１の面と前記第２の面の間に延在する第３の面を含み、前記第１の面は前記第２の面よりも短く、前記第３の面は、前記第１の部分の前記第１の連結面に対してある角度で、前記第１の面と前記第２の面の間に延在する、請求項１に記載のウォーターフォール装置。

【請求項7】

前記第３の面の前記角度は、前記第１の連結面に対して約１°と約１０°の間である、請求項６に記載のウォーターフォール装置。

【請求項8】

前記制限された流体経路は、前記スロットの長さと等しい長さを有するか、前記第１のプレナム及び前記第２のプレナムは前記スロットの長さと等しい長さを有するかのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のウォーターフォール装置。

【請求項9】

前記第２の部分の前記第２の連結面は、前記第１の部分の前記第１の連結面の幅よりも大きい幅を有し、それによって、前記第１の連結面と前記第２の連結面の間に形成されたスロットを通って移動する流体が、前記第２の連結面よりも先に前記第１の連結面との接触を断つ、請求項１に記載のウォーターフォール装置。

【請求項10】

前記第２の部分は、前記スロットの端部に配置された流動偏向器であって、前記スロットを通って流れるリンス流体を前記第２の部分の前記第２の連結面に対してある角度で再配向する流動偏向器を含む、請求項１に記載のウォーターフォール装置。

【請求項11】

前記角度は、前記第２の連結面に対して約４０°と約６０°の間である、請求項１０に記載のウォーターフォール装置。

【請求項12】

基板をリンスするように構成されたシステムであって、
前側ウォーターフォール装置と、
後側ウォーターフォール装置と、
前記前側ウォーターフォール装置及び前記後側ウォーターフォール装置を、所定の距離で離れて調整可能に配置し、それによって、リンス作業中、前記前側ウォーターフォール装置と前記後側ウォーターフォール装置の間を基板が通ることを可能にする装着機構とを含み、
前記前側ウォーターフォール装置及び前記後側ウォーターフォール装置のそれぞれは、
第１の幅の第１の部分であって、
第１のプレナム、前記第１のプレナムから分離している第２のプレナム、及び前記第１のプレナムと前記第２のプレナムの間の制限された流体経路、
第１の連結面、並びに
前記第１の連結面と前記第１のプレナムの間に流体経路を作り出す入口開口を有する第１の部分と、
前記第１の幅よりも大きい第２の幅の第２の部分であって、
第２の連結面、及び
前記第１の部分の前記入口開口と整列され、前記第２の部分を通って前記第１のプレナムに至る流体経路を作り出す入口を有する第２の部分とを含み、
前記第１の部分の前記第１の連結面と前記第２の部分の前記第２の連結面は、当該第１の部分及び当該第２の部分を含む前記前側又は後側ウォーターフォール装置の長さの少なくとも一部に沿って延在し且つ前記第２のプレナムに接続するスロットを形成し、
前記第２の部分の前記入口内に導入された流体は、前記第１の部分の前記第１のプレナムを満たし、前記制限された流体経路を通って前記第２のプレナムまで移動し、前記第１の部分と前記第２の部分の間の前記スロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する、システム。

【請求項13】

前記装着機構は、前記前側ウォーターフォール装置と前記後側ウォーターフォール装置の水平位置、横位置、及び回転位置の調整を可能にする、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記前側ウォーターフォール装置と前記後側ウォーターフォール装置の間の所定の距離は、約２５ｍｍ未満である、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

基板をリンスする方法であって、
基板にリンス流体を提供するように構成されたウォーターフォール装置であって、
第１の幅の第１の部分であって、
第１のプレナム、前記第１のプレナムから分離している第２のプレナム、及び前記第１のプレナムと前記第２のプレナムの間の制限された流体経路、
第１の連結面、並びに
前記第１の連結面と前記第１のプレナムの間に流体経路を作り出す入口開口を有する第１の部分と、
前記第１の幅よりも大きい第２の幅の第２の部分であって、
第２の連結面、及び
前記第１の部分の前記入口開口と整列され、前記第２の部分を通って前記第１のプレナムに至る流体経路を作り出す入口を有する第２の部分とを含み、
前記第１の部分の前記第１の連結面と前記第２の部分の前記第２の連結面は、前記ウォーターフォール装置の長さの少なくとも一部に沿って延在し且つ前記第２のプレナムに接続するスロットを形成し、
前記第２の部分の前記入口内に導入された流体は、前記第１の部分の前記第１のプレナムを満たし、前記制限された流体経路を通って前記第２のプレナムまで移動し、前記第１の部分と前記第２の部分の間の前記スロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する、ウォーターフォール装置を提供することと、
基板を前記ウォーターフォール装置の前記スロットの前に配置することと、
リンス流体が前記制限された流体経路を通って前記第２のプレナムまで移動し、前記第１の部分と前記第２の部分の間の前記スロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成するように、前記リンス流体を前記第２の部分の前記入口内に導いて前記第１の部分の前記第１のプレナムを満たさせることと、
前記基板をリンスするため、前記リンス流体のウォーターフォールを前記基板に向けることを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願
本願は、２０１５年２月１９日に出願され、「ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＲＩＮＳＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する、米国特許出願第１４／６２６，９０３号（代理人整理番号２２５８５／ＵＳＡ）に対して優先権を主張し、２０１４年１２月１９日に出願され、「ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ ＲＩＮＳＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」と題する、米国仮特許出願第６２／０９４，９３８号（代理人整理番号２２５８５／ＵＳＡ／Ｌ）に対して優先権を主張する。これらのそれぞれは、あらゆる目的のためにその全体が参照により本願に援用される。

【0002】

本願は半導体装置の製造に関し、具体的には半導体をリンスするシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

半導体装置の形状寸法が縮小し続けるのにつれて、ウルトラクリーン処理の重要性が増大している。流体タンク（または槽）内の水洗浄に続く、（例えば別個のタンク内における、または洗浄タンクの流体を交換することによる）リンス槽内の水洗浄によって、所望の洗浄レベルが達成され得る。基板をリンス槽から取り出した後、乾燥装置を使用しなければ、槽内の流体が基板表面から蒸発し、基板表面上にストリークやスポットが生じるか、及び／または槽残留物が残る原因となる。こうしたストリーク、スポット、及び残留物は、その後に装置の欠陥を引き起こし得る。その結果、基板を水槽から取り出す際の基板の乾燥方法の改良に、多くの注意が向けられてきた。

【0004】

マランゴニ乾燥として知られる方法は、槽の流体が基板に事実上残らないように、槽の流体の基板からの流出を誘発するように傾斜した表面張力を作り出し、それによってストリーク、スポット、及び残留痕を回避し得る。具体的には、マランゴニ乾燥の実施中、基板が槽から引き上げられる際、または槽の流体が基板を通り過ぎて流れる際に形成される流体のメニスカスに、槽の流体と混和性がある溶媒（例えばＩＰＡ蒸気）が導入される。溶媒の蒸気は流体の表面に沿って吸収され、吸収された蒸気の濃度は、メニスカスの先端で、より高くなっている。吸収された蒸気の濃度がより高いことによって、メニスカスの先端における表面張力が槽の流体の大部分の表面張力よりも低くなり、槽の流体の、乾燥メニスカスから槽の流体の大部分の方に向けた流動が起こる。こうした流動は「マランゴニ」流として知られ、基板の乾燥の際に基板上のストリーク、スポット、または槽の残留物の減少を達成するために用いられ得る。

【0005】

基板の均一なマランゴニ乾燥を達成することは困難であり得、ある場合には、槽の流体からの粒子が基板に再付着し、基板を汚染し得る。このため、基板のリンス中及び／または乾燥中の粒子の再付着を低減させる方法及び装置が、望まれている。

【発明の概要】

【0006】

ある実施形態では、基板にリンス流体を提供するように構成されたウォーターフォール装置であって、（１）第１の幅の第１の部分であって、（ａ）第１のプレナム、第１のプレナムから分離している第２のプレナム、及び第１のプレナムと第２のプレナムの間の制限された流体経路、（ｂ）第１の連結面、並びに（ｃ）第１の連結面と第１のプレナムの間に流体経路を作り出す入口開口を有する第１の部分と、（２）第１の幅よりも大きい第２の幅の第２の部分であって、（ａ）第２の連結面、及び（ｂ）第１の部分の入口開口と整列され、第２の部分を通って第１のプレナムに至る流体経路を作り出す入口を有する第２の部分とを含む、ウォーターフォール装置が提供される。第１の部分の第１の連結面と第２の部分の第２の連結面は、ウォーターフォール装置の長さの少なくとも一部に沿って延在し且つ第２のプレナムに接続する、スロットを形成する。第２の部分の入口内に導入された流体は、第１の部分の第１のプレナムを満たし、制限された流体経路を通って第２のプレナムまで移動し、第１の部分と第２の部分の間のスロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する。

【0007】

ある実施形態では、基板をリンスするように構成されたシステムであって、前側ウォーターフォール装置と、後側ウォーターフォール装置と、前側ウォーターフォール装置と後側ウォーターフォール装置を所定の距離で離れて調節可能に配置し、それによってリンス作業中、前側ウォーターフォール装置と後側ウォーターフォール装置の間を基板が通ることを可能にする、装着機構とを含む、システムが提供される。前側ウォーターフォール装置及び後側ウォーターフォール装置のそれぞれは、（１）第１の幅の第１の部分であって、（ａ）第１のプレナム、第１のプレナムから分離している第２のプレナム、及び第１のプレナムと第２のプレナムの間の制限された流体経路、（ｂ）第１の連結面、並びに（ｃ）第１の連結面と第１のプレナムの間に流体経路を作り出す入口開口を有する第１の部分と、（２）第１の幅よりも大きい第２の幅の第２の部分であって、（ａ）第２の連結面、及び（ｂ）第１の部分の入口開口と整列され、第２の部分を通って第１のプレナムに至る流体経路を作り出す入口を有する第２の部分とを含む。第１の部分の第１の連結面と第２の部分の第２の連結面は、ウォーターフォール装置の長さの少なくとも一部に沿って延在し且つ第２のプレナムに接続する、スロットを形成する。第２の部分の入口内に導入された流体は、第１の部分の第１のプレナムを満たし、制限された流体経路を通って第２のプレナムまで移動し、第１の部分と第２の部分の間のスロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する。

【0008】

ある実施形態では、基板をリンスする方法であって、（１）基板にリンス流体を提供するように構成されたウォーターフォール装置であって、（ａ）第１の幅の第１の部分であって、（ｉ）第１のプレナム、第１のプレナムから分離している第２のプレナム、及び第１のプレナムと第２のプレナムの間の制限された流体経路、（ｉｉ）第１の連結面、並びに（ｉｉｉ）第１の連結面と第１のプレナムの間に流体経路を作り出す入口開口を有する第１の部分と、（ｂ）第１の幅よりも大きい第２の幅の第２の部分であって、（ｉ）第２の連結面、及び（ｉｉ）第１の部分の入口開口と整列され、第２の部分を通って第１のプレナムに至る流体経路を作り出す入口を有する第２の部分とを含み、第１の部分の第１の連結面と第２の部分の第２の連結面は、ウォーターフォール装置の長さの少なくとも一部に沿って延在し且つ第２のプレナムに接続するスロットを形成し、第２の部分の入口内に導入された流体は、第１の部分の第１のプレナムを満たし、制限された流体経路を通って第２のプレナムまで移動し、第１の部分と第２の部分の間のスロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する、ウォーターフォール装置を提供することと、（２）基板をウォーターフォール装置のスロットの前に配置することと、（３）リンス流体が制限された流体経路を通って第２のプレナムまで移動し、第１の部分と第２の部分の間のスロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成するように、リンス流体を第２の部分の入口内に導いて第１の部分の第１のプレナムを満たさせることと、（４）基板をリンスするため、リンス流体のウォーターフォールを基板に向けることを含む方法が提供される。数多くの他の態様が提供される。

【0009】

本発明の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からより詳細に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】本発明の１つ以上の実施形態によって本書で提供される、ウォーターフォール装置の例示の実施形態の斜視図である。

【図1B】本発明の１つ以上の実施形態によって本書で提供される、図１Ａのウォーターフォール装置と同様の代替的なウォーターフォール装置の斜視図である。

【図1C】図１Ａの線１Ｃ−１Ｃから見た、図１Ａのウォーターフォール装置の断面図である。

【図1D】図１Ｂの線１Ｄ−１Ｄから見た、図１Ｂのウォーターフォール装置及び入口の断面図である。

【図1E】図１Ｃの断面の拡大図である。

【図1F】図１Ａのウォーターフォール装置の出口部分の拡大図である。

【図1G】図１Ｆと同様であるが、本発明の１つ以上の実施形態による図１Ａのウォーターフォール装置の出口における偏向器の使用を示す。

【図1H】本発明の１つ以上の実施形態による、第２の部分が取り除かれた、図１Ａのウォーターフォール装置の第１の部分の上面図である。

【図2】本書で提供される本発明の１つ以上の実施形態による、基板をリンスするために配置された図１Ａのウォーターフォール装置及び図１Ｂのウォーターフォール装置の上面図である。

【図3】本書で提供される本発明の１つ以上の実施形態による、基板に向けてウォーターフォールを出力する、図１Ｂのウォーターフォール装置の上面図である。

【図4】本書で提供される本発明の実施形態による、基板をリンス及び／または乾燥する例示のシステムの側面概略図である。

【図5】本書で提供される本発明の実施形態による、図１Ｂのウォーターフォール装置が、偏光器を用いていないが回転されており、それによってウォーターフォール装置から出ていくリンス流体が所定の角度で基板にぶつかる、例示の実施形態を示す。

【図6】本発明の実施形態による、基板をリンス及び／または乾燥する例示の方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

上記のように、ある実施例では、洗浄プロセスの後、基板をリンスするのに使われたリンス槽の流体からの粒子が、基板に再付着して基板を汚染し得る。例えば、洗浄の後に基板のリンスに使われたリンス槽の流体が、先行する洗浄ステップ中に使われた化学的性質とは異なるｐＨを有している場合、粒子が基板に再付着し得る。さらに、汚染物質がリンス用タンク内に蓄積し得、基板が乾燥中に取り外される際に再付着し得る。こうした粒子の再付着は、リンス流体に化学物質を添加することによって低減し得るが、最終リンス用タンクに化学的性質を加えることは、乾燥後の基板に化学的性質が残存してしまう結果になり得る。

【0012】

本書で提供されるある実施形態では、例えばマランゴニ乾燥中に基板の改良された最終リンス処理を提供するために、高度に均一なリンス流体カーテンが用いられる。例えば、溶媒流（例えば、窒素キャリアガス内のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ））によって覆われた、高度に均一なリンス流体カーテンを生成して、化学機械平坦化（ＣＭＰ）及び／または別の洗浄プロセスの後に基板をリンス及び乾燥するため、最終リンス用タンクの上方に、「ウォーターフォール」プレートが設けられ得る。「ウォーターフォール」と記載されているが、（例えば、脱イオン水、表面張力を低減するリンス用因子を有する脱イオン水、Ｏ_３、ＣＯ_２、Ｎ_２を注入した脱イオン水といった、ガス注入イオン水などの）任意の適切なリンス流体が使われ得ることは、理解されよう。ある実施形態では、ウォーターフォールは、流体を（例えば二つのプレート間に形成された）細い平面のスロットを通して流すことによって、形成される。

【0013】

ある実施形態では、粒子の再付着は、酸または塩基、ＨＣｌ酸、ＨＦ酸、有機アルカリ、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム、別のｐＨ調整剤などといった、化学物質を伴うリンス流体タンク内に基板を含浸し、次いで基板を、頂面がＮ_２／ＩＰＡ混合ガスといった溶媒流で覆われたウォーターフォールを通ってタンクから引き上げることによって、回避され得る。この結果生じるリンス流体カーテンが、基板から効果的に化学物質をリンスし、ウォーターフォール上のＮ_２／ＩＰＡガスが、粒子の再付着を低減及び／または最小化するマランゴニ乾燥を提供する。

【0014】

図１Ａは、本発明の１つ以上の実施形態によって本書で提供される、ウォーターフォール装置１００ａの例示の実施形態の斜視図である。図１Ａに示すように、ウォーターフォール装置１００ａは、第２の（上側の）部分１０４に連結された第１の（下側の）部分１０２を含み得る。第１の部分１０２と第２の部分１０４を連結するために、ネジ、ボルト、接着剤などといった、任意の適切な連結機構が用いられ得る。ある実施形態では、第１の（下側の）部分１０２は、本体１０６、及び本体１０６に連結された底部プレート１０８を含む（例えば、単一ピースの下側部分１０２またはマルチピースの下側部分１０２が用いられ得る）。第２の（上側の）部分１０４は、以下でさらに記載される入口１１０を含む。

【0015】

第１の部分１０２及び／または第２の部分１０４は、アルミニウム、ステンレス鋼、石英、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、これらの組合せなどの、任意の適切な材料から製造されていてよい。他の材料を用いてもよい。

【0016】

図１Ｂは、図１Ａのウォーターフォール装置１００ａと同様の、代替的なウォーターフォール装置１００ｂを示す。図１Ｂのウォーターフォール装置１００ｂ内では、示されるとおり、ウォーターフォール装置１００ｂの反対端付近に入口１１０が位置している。

【0017】

図１Ｃは、図１Ａの線１Ｃ−１Ｃから見た、ウォーターフォール装置１００ａの断面図を示す。図１Ｄは、図１Ｂの線１Ｄ−１Ｄから見た、ウォーターフォール装置１００ｂ及び入口１１０の断面図を示す。図１Ｅは図１Ｃの断面の拡大図を示し、図１Ｆはウォーターフォール装置１００ａの出口部分の拡大図を示す。図１Ｇは、図１Ｆと同様であるが、ウォーターフォール装置１００ａの出口における偏向器（以下でさらに詳細に記載する）の使用を示す。図１Ｈは、第２の（上側の）部分１０４が取り除かれた、ウォーターフォール装置１００ａの第１の（下側の）部分１０２の上面図である。

【0018】

図１Ｃ及び図１Ｅを参照すると、ウォーターフォール装置１００ａの第１の部分１０２は、制限された流体経路１１６によって第２のプレナム１１４から分離された、第１のプレナムを含む。第１の部分１０２と第２の部分１０４とが、第１の部分１０２の第１の連結面１１８と第２の部分１０４の第２の連結面１２０を介して連結しているとき、両者の間にスロット１２２が形成される。スロット１２２は、第２のプレナム１１４から、ウォーターフォール装置１００ａ（またはウォーターフォール装置１００ｂ）の出口１２４まで延在する。図１Ｄに示すように、第１の部分１０２は、第１の連結面１１８と第１のプレナム１１２の間に、第１の部分１０２を通る流体経路を作り出す、入口開口１２６を含む。入口１１０は、第１の部分１０２の入口開口１２６と整列し、第２の（上側の）部分１０４を通って第１のプレナム１１２に至る流体経路を作り出す。以下でさらに記載されるように、第２の部分１０４の入口１１０に導入された流体は、第１の部分１０２の第１のプレナム１１２を満たし、制限された流体経路１１６を通って第２のプレナム１１４まで移動し、第１の部分１０２と第２の部分１０４の間のスロット１２２から出てリンス流体のウォーターフォールを形成する。

【0019】

示される実施形態では、第１のプレナム１１２の体積は、第２のプレナム１１４の体積よりも大きい。ある実施形態では、第２のプレナム１１４の体積は、第１のプレナム１１２の体積と同じであるか、またはそれより大きくてよい。

【0020】

本書で提供されるある実施形態では、第１のプレナム１１２、第２のプレナム１１４、及び制限された流体経路１１６（及び／またはスロット１２２）は、同様の長さを有し、（図１Ｈに示すように）第１の部分１０２の長さのほぼ全体に延在する。例えば、第１のプレナム１１２、第２のプレナム１１４、制限された流体経路１１６、及び／またはスロット１２２は、ウォーターフォール装置１００ａまたは１００ｂとほぼ同じ全長から、図１Ｈに示されるように、入口部位１２８及び第１の部分１０２の反対側の側壁１３０を形成するのに用いられた材料の厚さをマイナスしたものであってよい。第１のプレナム１１２、第２のプレナム１１４、制限された流体経路１１６、及び／またはスロット１２２には、他の長さ及び／または異なる長さが使われてもよい。

【0021】

図１Ｅを参照すると、ある実施形態では、第１のプレナム１１２のルーフ（上側面）１３２は、第１の部分１０２の第１の結合面１１８に対して角度づけられていてよい。こうした配設は、リンス流体及び／または第１のプレナム１１２０内の空気トラッピング及び／または気泡の形成を低減し得る。例えばある実施形態では、ルーフ１３２は、第１の連結面１１８に対してほぼ１〜１０°の角度を有していてよい（例えば図１Ｅでは水平以下となる）。他の実施形態では、ルーフ１３２は、第１の連結面１１８に対してほぼ３〜６°の角度を有していてよい。さらに他の実施形態では、ルーフ１３２は、第１の連結面１１８に対して約３°よりも大きい角度を有していてよい。より大きいか、またはより小さいルーフ角を用いてもよい。

【0022】

３００ｍｍの基板の場合、第１のプレナム１１２の例示の体積は、ほぼ１２０〜４８０ｃｍ^３の範囲である。３００ｍｍの基板の場合、第２のプレナム１１４の例示の体積は、ほぼ３〜１２ｃｍ^３の範囲である。他のプレナムの体積を用いてもよい。ある実施形態では、第１のプレナム１１２は、第２のプレナム１１４の体積の約４０倍の体積を有し得る。他のプレナムの体積及び／またはプレナムの体積比を用いてもよい。

【0023】

制限された流体経路１１６は、第１のプレナム１１２から第２のプレナム１１４に移動するリンス流体内の、圧力上昇を作り出す。リンス流体が制限された流体経路１１６から出て第２のプレナム１１４内で膨張するとき、リンス流体の圧力は低下する。この結果、セカンドプレナム１１４内のリンス流体圧力は高度に均一となり得、したがってスロット１２２内のリンス流体圧力も高度に均一となり得る。

【0024】

制限された流体経路１１６は、ある実施形態では約２ｍｍよりも小さい幅を有し得、またある実施形態では約０．５ｍｍと約０．８ｍｍの間の幅を有し得る。制限された流体経路の幅は、より大きい幅またはより小さい幅が用いられても良い。

【0025】

スロット１２２は、主として第１の部分１０２内に形成されているものとして示されている。例えば、第１の部分１０２の第１の連結面１１８の一部が機械加工除去されてスロット１２２を形成してよい。他の実施形態では、スロット１２２は、第２の部分の第２の連結表面１２０内に、同様にして形成されてよい。さらなる他の実施形態では、スロット１２２は、第１の連結面１１８及び第２の連結面１２０の両方から材料を除去することによって形成されてよい。

【0026】

図１Ｆに示すように、スロット１２２は、ある実施形態では約０．５ｍｍよりも小さい高さｈを有し得、ある実施形態では約０．２ｍｍ以下の高さを有し得る。より大きいか、またはより小さいスロット高を用いてもよい。スロット幅（例えばスロット出口１２４から第２のプレナム１１４までの距離）は、ある実施形態では例えば約２０ｍｍ以上であってよく、ある実施形態では約３０ｍｍ以上であってよい。他のスロット幅を用いてもよい。

【0027】

図１Ｅ〜図１Ｆを参照すると、ある実施形態では、第１の（下側の）部分１０２は、第２の（上側の）部分１０４よりも小さい幅を有する。例えば、スロット１２２の頂部は出口１２４において、スロット１２２の底部よりもさらに（例えば図１Ｆの距離ｄで）延在している。距離ｄは、ある実施形態では約５ｍｍ以下であり得、またある実施形態ではほぼ２ｍｍ〜３ｍｍであり得る。他の距離も使用され得る。１つ以上の実施形態では、スロット１２２の出口１２４における第１の部分１０２及び第２の部分１０４の各端部は、示されるように鋭利な先端となっている。例えば、下側部分外面１３４及び／または上側部分外面１３６は、スロット１２２に対して角度が付き、鋭利に終端する先端を形成していてよい。例示の角度はスロット１２２に対してほぼ３０〜６０°の範囲であるが、他の角度を用いてもよい。鋭利な先端を使用することで、先端／流体間のインターフェースにおいてリンス流体の粘着性が低下することが分かっており、ある実施形態では、出口１２４において、リンス流体の流量、圧力及び／または噴出パターンの均一性が向上し得る。

【0028】

図１Ｇを参照すると、流動偏向器１３８は、ある実施形態では第２の部分１０４に連結され得、及び／または第２の部分１０４の一部として形成され得、スロット１２２の出口１２４から出るリンス流体流１４０を再配向し得る。例えば、流動偏向器１３８は、リンス流体流１４０を（例えば下方に）所望の角度で再配向するため、第２の部分１０４に取り付けられていてよい。リンス流体流１４０は、スロット１２２の経路の下方に、ある実施形態ではほぼ４０°〜６０°の角度で再配向されてよく、ある実施形態ではほぼ４５°〜５０°の角度で再配向されてよいが、他の角度もまた用いられてよい。以下で図４〜図５を参照してさらに記載されるように、このようにしてリンス流体流を再配向することによって、リンス流体が基板の表面に当たる角度の調整が容易になり得る。

【0029】

図２は、本書で提供される本発明の１つ以上の実施形態による、基板２００をリンスするために配置されたウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂの上面図である。図２に示すように、基板２００がウォーターフォール装置１００ａとウォーターフォール装置１００ｂとの間を、これらを通り越して移動するのに際して、ウォーターフォール装置１００ａは基板２００の第１の面（例えば前面即ち装置側）上にリンス流体を噴出するように配置されており、ウォーターフォール装置１００ｂは基板２００の第２の面（例えば背面）上にリンス流体を噴出するように配置されている。ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂは、フレームまたは同様の構造２０２（破線で示す）を使用して配置され得る。ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂを支持する例示のフレーム／構造は、以下で図４を参照して記載されており、基板２００と各ウォーターフォール装置との間の間隙、各ウォーターフォール装置の高さ、及び／または各ウォーターフォール装置の回転角度のうちの１つ以上を調節するために使用され得る。

【0030】

図２の実施形態では、各ウォーターフォール装置１００ａ、１００ｂのスロット１２２は、各ウォーターフォール装置１００ａ、１００ｂによってリンスされる基板２００の直径よりも長い。これによって、各ウォーターフロー装置１００ａ、１００ｂからのウォーターフォール出力の外側端部が、外側端部における毛管現象によってウォーターフォールの中心に向かって屈曲していることの代償となり得る（例えば、ウォーターフォールの外側端部のリンス流体は、表面張力によって、リンス流体の大部分またはウォーターフォールの中心領域に向かって吸引される）。例えば、図３は、基板２００に向けてウォーターフォール３００を出力するウォーターフォール装置１００ｂの上面図である。図３に示すように、スロット１２２がウォーターフォール３００を出力する際、ウォーターフォール３００の外側端部は、屈曲角３０２によって示されるように、ウォーターフォール３００の中心に向かって屈曲している。ウォーターフォール３００の端部における屈曲の量は、リンス流体の表面張力及び／または速度、スロット１２２の高さ、スロット１２２の長さ、リンス流体の流量、スロット１２２から基板までの水平距離、流体密度などといった、数々の要素に依存する。基板２００がウォーターフォール装置１００ｂに近ければ近いほど、基板２００のカバー領域に対して屈曲角が与える影響がより少ないこともまた、留意される。

【0031】

上記の屈曲角の代償として、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂのスロット１２２の長さは、ある実施形態ではほぼ１０〜１００ｍｍ、またある実施形態ではほぼ３０ｍｍ〜７０ｍｍ、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂでリンスされる基板２００の直径よりも長くてよい。（ある実施形態では、第１のプレナム１１２、第２のプレナム１１４及び／または制限された流体経路１１６は、同一または同様の長さを有し得る。）例えば、３００ｍｍ基板に関して、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂのスロット１２２は、ある実施形態ではほぼ３１０〜４００ｍｍの長さであり、ある実施形態ではほぼ３３０〜３７０ｍｍの長さであってよい。より大きいか、またはより小さいスロット長を用いてもよい。ある実施形態では、屈曲角を小さくするために、リンス流体の表面張力、リンス流体の速度／流量、スロットの高さ、などが調整され得る。例えば、より低い表面張力のリンス流体、及び／またはより高い流量が使用され得、スロットの高さは低減され得、より高密度のリンス流体が用いられ得る、などである。

【0032】

図４は、本発明の実施形態による、基板をリンス及び／または乾燥する例示のシステム４００の側面概略図である。図４を参照すると、ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂは、装着フレーム４０２に連結されて示されている。装着フレーム４０２によって、ウォーターフォール装置１００ａと１００ｂの高さ、両者の間の距離、及び／または両者の回転を調整することが可能になる。ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂの高さ、及び／または両者の間の間隔を調整するため、例えば、可調クランプ、滑り軸受、調整ネジ、またはボルトなどといった、第１のスライド機構４０４ａ及び４０４ｂが用いられ得る。同様に、各ウォーターフォール装置１１０ａ及び１００ｂの回転を調整するため、穴あきガイドといったピボット機構４０６が用いられ得る。装着フレーム４０２は、アルミニウム、ステンレス鋼、ＰＥＥＫ、これらの組合せ、などといった任意の適切な材料から形成されていてよい。

【0033】

図４の実施形態では、ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂによって供給されたリンス流体を、所望の角度で基板２００に対して向けるために、各ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂは流動偏向器１３８を用いている。基板のリンス中、リンス流体は、（基板２００の主要面に対して、または図４の垂直方向に対して）ある実施形態では約４０°と約６０°の間の角度で、ある実施形態では約４５°と約５０°の間の角度で基板に当たり得る。流動偏向器１３８が用いられる場合、各ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂは、図４に示すようにほぼ水平に（例えば、基板２００にほぼ垂直に）配向されていてよい。図５は、ウォーターフォール装置１００ｂが流動偏向器１３８を用いず、スロット１２２から出るリンス流体が所定の角度で基板２００に当たるようにウォーターフォール装置１００ｂが回転されている、例示的実施形態を示す。

【0034】

図４を参照すると、ある実施形態では、基板２００のマランゴニ乾燥に影響を与えるため、システム４００は、溶媒蒸気をリンス流体／基板間のインターフェースに送達する溶媒蒸気送達システム４０８ａ及び４０８ｂを含み得る。システム４００によるマランゴニ乾燥の間、リンス流体との混和性がある（ＩＰＡといった）溶媒蒸気が、基板がウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂによって提供されるウォーターフォールを通って上昇する際に形成される、各流体メニスカスに導入される。溶媒の蒸気は、リンス流体の表面に沿って吸収され、吸収された蒸気の濃度は、各メニスカスの先端で、より高くなっている。吸収された蒸気の濃度がより高いことによって、各メニスカスの先端における表面張力が槽のリンス流体の大部分の表面張力よりも低くなり、リンス流体の、各乾燥メニスカスから槽のリンス流体の大部分の方に向けた流動が起こる。こうした流動は「マランゴニ」流として知られ、基板上にストリーク、スポット、またはリンス流体の残留物を残さずに基板の乾燥を達成するために、用いられ得る。基板乾燥が実施されるか否かに関わらず、基板をリンスするためにウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂが、用いられ得ることは、理解されるであろう。

【0035】

ある実施形態では、システム４００は、リンス流体４１２を含むタンクまたは液槽４１０から取り出された基板をマランゴニ乾燥するために用いられ得る。１つ以上の実施形態では、基板のリンス中の粒子の再付着は、基板２００をタンク４１０内のリンス流体４１２内に浸漬することによって、及び、酸または塩基、有機アルカリ、ＴＭＡＨ、水酸化アンモニウム、他のｐＨ調整剤などといった化学物質を、タンク４１０内のリンス流体に添加することによって、回避され得る。基板２００は、ここで、上記のようにリンス及び／またはマランゴニ乾燥をするための、ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂからのウォーターフォールを通ってタンク４１０から持ち上げられてよい。この結果、各ウォーターフォール１００ａ、１００ｂから生じるリンス流体カーテンが、基板２００から効果的に化学物質をリンスし、各ウォーターフォール上のＮ_２／ＩＰＡガスが、粒子の再付着が低減及び／または最小化したマランゴニ乾燥を提供し得る。

【0036】

図６は、本発明の実施形態によって提供される、基板をリンス及び／または乾燥する例示の方法６００のフローチャートである。図６を参照すると、ブロック６０１で、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂによって作り出されたリンス流体が、所望の角度で基板に当たるようにして、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂが配置される。例えば、リンス流体出力をスロット１２２によって所望の角度で基板２００に対して向けるため、各ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂが角度を付けて配置され得、及び／または、流動偏向器１３８が用いられ得る。

【0037】

ブロック６０２で、各ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂの入口１１０に、リンス流体が供給される。リンス流体は、入口１１０を通って第１のプレナム１１２へ移動し、制限された流体経路１１６を通って第２のプレナム１１４へ移動し、第２のプレナム１１４からスロット１２２を通って移動して、基板２００に当たるリンス流体のウォーターフォールを形成する。各ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂの入口１１０に提供される流量の例は、約４〜約８リットル／分の範囲であり、ある実施形態では、約５〜約６リットル／分である。他の流量を用いてもよい。流量は、スロット高、スロット幅、リンス流体の表面張力、ウォーターフォール装置と基板の間の距離、リンス流体が基板に当たる角度、といった要因に依存し得る。

【0038】

ある実施形態では、ブロック６０３で、基板のマランゴニ乾燥に影響を与えるため、ＩＰＡといった溶媒蒸気がウォーターフォール／基板間の各インターフェースに向けられ得る。

【0039】

ブロック６０４では、基板２００をリンス及び／または乾燥するため、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂを通り越して（例えばこれらの間を）基板２００が移動する。

【0040】

各ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂは、基板の直径全体に広がり得る、高度に均一なリンス流体カーテンを提供し得る。各ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂは、一方でコスト、スペース、及び圧力低下を低減及び／最小化しながら、幅広い流速にわたって均一なスロット流出速度を提供し得る。加えて、流動偏向器の使用、及び／またはウォーターフォール装置の角度付けを通じて、流動が基板に当たる角度への調整が行われ得る。ウォーターフォール装置の流動出口と基板表面との間の水平方向の間隙の調整は、例えば装着フレーム４０２を使用して行われ得る。

【0041】

システム４００及び／またはウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂは、均一なリンス流体カーテン（ウォーターフォール）を生成し得、このリンス流体カーテンを通って基板が移動され、基板の両面が効果的にリンスされ得る。リンス流体カーテン上に窒素／ＩＰＡといった溶媒ガス流を添加することによって、マランゴニプロセスを通じた基板の効果的な乾燥が可能になる。ウォーターフォール装置１００ａ／１００ｂの長さにわたる（例えばスロット１２２を介した）均一なリンス流体流を通じて、基板の頑健なリンス及び乾燥が提供され得る。

【0042】

リンス流体がウォーターフォール装置１００ａまたは１００ｂから流出する角度は、リンス流体カーテンが基板２００に接触するときのリンス流体カーテンのメニスカスの形状に影響を与え得る。ある実施形態では、ウォーターフォール装置１００ａまたは１００ｂから純粋に水平に出て、基板２００にほぼ垂直に当たる流動は、大きく且つ不安定なメニスカスを発生させ得る。基板表面に対してほぼ４０°と６０°の間の角度は、基板上により安定したメニスカスを生成し得、及び／またはマランゴニ乾燥の適用により資するものであり得る。

【0043】

リンス流体がウォーターフォール装置１００ａまたは１００ｂから出る角度は、いくつかの方法で制御され得る。例えば、流動偏向器１３８が、ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂに取り付けられてよい。流動偏向器１３８には、様々な角度が機械加工されていてよい。ある実施形態では、流動偏向器１３８は、ウォーターフォール装置１００ａまたは１００ｂの出口１２４に、直接機械加工されていてよい。

【0044】

図４に示すように、ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂは、ウォーターフォール装置１００ａ／１００ｂと基板２００との間の距離の調整を可能にする装着フレーム４０２に取り付けられてよい。ある実施形態では、ウォーターフォール装置１００ａとウォーターフォール装置１００ｂの間の（水平方向の）間隙は、ほぼ１０〜３０ｍｍであってよい。他の間隙を用いてもよい。

【0045】

ある実施形態では、基板をリンスしているウォーターフォールによって形成された任意のメニスカスに対する溶媒の衝突の位置及び／または角度を改良及び／または最適化するため、装着フレーム４０２によって、ウォーターフォール装置１００ａまたは１００ｂに対する溶媒蒸気（例えばＮ_２／ＩＰＡ）の送達機構４０８ａ〜ｂの位置調整が可能になってよい。例示の溶媒蒸気の衝突角度は、（垂直に配向された基板に関して、水平からの角度が）ほぼ４０°〜８０°の範囲であってよく、ある実施形態ではほぼ５５°〜６５°であってよい。また、溶媒上記の衝突速度は、ほぼ３〜１２リットル／分であってよく、ある実施形態ではほぼ４．５〜６リットル／分であってよい。他の溶媒蒸気衝突角度及び／または速度を用いてもよい。

【0046】

上記のように、ウォーターフォール装置１００ａ及び１００ｂは、基板の表面全体にわたって高度に均一なリンス流体流を提供し得る（例えばある実施形態では、流量の変動は約１％未満である）。リンス流体流がより均一であれば、基板全体にわたるリンス処理及び乾燥処理がより頑健になる。加えて、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂ内部の空気／気泡の形成が低減し得る。

【0047】

第１のプレナム１１２及び第２のプレナム１１４は、概して、三角形、円形、または他の任意の適切な形状であってよい。ある実施形態では、制限された流体経路１１６は、スロット１１２に長さにわたって延在する単一の開口ではなく、一連の開口（複数）を含んでいてよい。ある実施形態では、スロット１２２は、連続した開口（単数）ではなく、ウォーターフォール装置の長さにわたって一連の開口（複数）を提供する、鋸歯状または類似の形状のスペーサを使用することによって形成されていてよい。例えばある実施形態では、（単一の開口ではなく）スロット１２２全体に渡る一連の開口（複数）を生成するため、第１の連結面１１８と第２の連結面１２０の間に、鋸歯状の形状のスペーサが用いられてよい。

【0048】

ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂは、２つのプレナムを使用するものとして記載されてきたが、さらなるプレナム（例えば、制限された流体経路によって連結された３つ、４つ、またはそれを超えるプレナム）もまた用いられ得ることは、理解されるであろう。

【0049】

ある実施形態では、ウォーターフォール装置１００ａ及び／または１００ｂへの入口は、第２の部分１０４または第１の部分１０２の、他の箇所に配置されていてよい（例えば、第１のプレナム１１２に直接注いでいてよい）。ある実施形態では、リンス流体を基板に提供するように構成されたウォーターフォール装置は、（１）第１の部分であって、（ａ）第１のプレナム、第１のプレナムから分離している第２のプレナム、及び第１のプレナムと第２のプレナムの間の制限された流体経路、（ｂ）第１の連結面、並びに（ｃ）第１のプレナムへの流体経路を作り出す入口開口を有する第１の部分と、（２）第２の連結面を有する第２の部分とを含み得る。第１の部分の第１の連結面と第２の部分の第２の連結面は、ウォーターフォール装置の長さの少なくとも一部に沿って延在し且つ第２のプレナムに接続するスロットを形成する。第１の部分の入口開口内に導入された流体は、第１の部分の第１のプレナムを満たし、制限された流体経路を通って第２のプレナムまで移動し、第１の部分と第２の部分の間のスロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する。ある実施形態では、基板はウォーターフォール装置のスロットの前に配置され得、リンス流体は第１の部分の入口開口内に導入されて第１の部分の第１のプレナムを満たし得、それによってリンス流体は、制限された流体経路を通って第２のプレナムまで移動して、第１の部分と第２の部分の間のスロットから出てリンス流体のウォーターフォールを形成する。リンス流体のウォーターフォールは、基板をリンスするために、基板に向けられてよい。

【0050】

したがって、本発明は、その例示的な実施形態に関連して開示されているが、他の実施形態が、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲に含まれることもあると、理解すべきである。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図1G】

【図1H】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】