JP2005513798A - 超清浄雰囲気中で基板をエッチング、リンスおよび乾燥する装置 - Google Patents

Abstract

基板（７）のエッチング、リンスおよび乾燥装置は、拡散底（９）とオーバーフローシュート（２）を有するタンク（５）を含む。射出ノズル（１０，１１）は、エッチング液ＬＧとリンス液ＬＲをこのタンクに噴射するように拡散底（９）に配置されている。タンク（５）は、その頂部に、リンス液ＬＲを構成する水の上に均一な厚みの外表面層を形成するための少なくとも一つの乾燥液ＬＳの噴射マニュホルド（１）を装備する。乾燥液ＬＳは、水と混和せず、しかも水の表面張力と密度よりも小さな表面張力および密度を呈する。

Description

本発明は、プロセスの異なるステージの全体を通過するように基板を移動することなく、超清浄を必要とする基板のエッチング、リンスおよび乾燥のステージが連続的に実行可能で且つエッチングおよび乾燥の各ステージに使用される液体が、再使用のためにそれらの液体を再循環しフィルタ処理するために回収されて、それらの消費を減少できるタンクに関する。

エッチング、クリーニング、リンスおよび乾燥の連続ステージは、基板を含むバスケットを一つの装置から他の装置への転送を必要とする独立した複数のタンクで、現在行われている。そして、文献ＦＲ−Ａ１−２，７９７，４０５は、リンス液拡散装置およびオーバーフローシュートを有する超清浄リンスタンクを記述している。また、リンスタンクは、フィードシステムに接続されたリンス液射出ノズルと、リンス液の上昇フローを逸らせるように設計されたデフレクタとを有する。しかしながら、このタイプのタンクでは、基板のエッチングや乾燥がされない。

ある場合には、乾燥に先行するステージ同士間の浴から基板を移動することは、この移動によって構造体の破壊を招くので、できない。これは、あるマイクロシステム構造体（ＭＥＭＳ、ＭＥＯＭＳ等）の場合である。このタイプの基板では、浴から基板が移動される前に、リンス液による、次いでより低い表面張力を表し且つ互いに溶解する一つまたはそれより多くの液体によるエッチング液の連続希釈に基づく、他の解決策がある。この方法は、エッチング、リンスおよび乾燥のために使用される大量の液体を必要とし、これらの液体が再利用できないという欠点を持つ。そして、文献ＥＰ−Ａ１−１，１５８，２５７は、基板を洗浄し乾燥するための方法および装置を記述している。この装置は、基板が中に配され、次に洗浄液および乾燥液で連続的に洗浄および乾燥がなされるタンクを有する。基板の乾燥は、表面張力勾配の生成に基づくマランゴニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）効果を使用して行われる。しかしながら、マランゴニ効果は、互いに混和する二つの流体を必要とする。

本発明の目的は、エッチング、クリーニング、リンスおよび乾燥ステージが、超清浄流体を使用し連続してまたは独立して行われることを可能とし、しかもエッチングおよび乾燥のために使用された液体を再循環できるように、これらの液体が回収され、それらの液体がリンス水から分離されてフィルタ処理され、それによって、それらの液体の消費を減少できるタンクを達成することである。

本発明による基板用のエッチング、リンスおよび乾燥装置は、
底部に拡散底と頂部にオーバーフローシュートとを有するタンクと、
エッチング液およびリンス液の噴射のための、拡散底に配置され且つ独立フィードシステムに接続された射出ノズルと、
前記オーバーフローシュートに近接して配置され、液体の上昇フローを逸らせる少なくとも一つのデフレクタと、
前記タンク内の異なる液体の循環のための手段と、
乾燥液を噴射して前記リンス液を構成する水の上に均一の厚みの外表面層を形成するための一つの噴射マニホルドと、を有し、前記乾燥液は、水と混和せず、且つ水の表面張力と密度よりも小さな表面張力と密度を表す。

乾燥液は、添加剤を伴うイソプロパノール、もしくはイソペンタン、または水と混和しない他の液体物質によって構成され得る。

他の構成要件は、以下のものを単独または組合せで使用し得る。

前記オーバーフローシュートは、エッチング、リンスおよび乾燥液の各々指定の一連のオリフィスと回収バルブとを装備すること；
エッチング液、リンス液および乾燥液のための独立した再処理回路は、これらの液体の生成物の再循環のために、これらの生成物の浄化およびフィルタ処理のために使用されること；
手段が、中央位置でノズルシステムに接続された底のフィードシステムによって発生される水圧ピストン効果に起因してフローを反転し、前記オーバーフローシュートに向かって上昇方向に前記液体を排出し、且つエッチングおよびリンスのステージが行われるときに幾つかのサイクルの場合に同じ液体によって、またはエッチング、クリーニングおよびリンスステージの間での液体の交換の場合には異なる液体によってこの液体の交換を実行すること；
水圧ピストン効果の使用もまた、オーバーフローシュートを介して液体をタンクから移動することによって、バスケットが移動された後に、乾燥液体が回収されることを可能にする；
基板の乾燥は、浴の排出が行われた後に、基板を含むバスケットに乾燥液の層を通過させることによって行われる；
他の実施の形態によれば、基板の乾燥は、バスケットを上方に移動して基板に乾燥液の外表面層を通過させることによって行われる。

図１ないし４を参照すると、タンク（５）は、その基部に、超清浄液拡散装置（９）を有し、この装置には、二つのフィードシステム（１２および１３）が底部で接続され、中央ノズル（１０）および側方ノズル（１１）へエッチング液およびリンス液を噴射することができる。中央フィードシステム（１２）は、中央部に配置された第１のノズルシステム（１０）に接続され、且つ周辺フィードシステム（１３）は、第２の側方ノズルシステム（１１）に接続される。

二つのノズルシステム、即ち、中央システム（１０）および側方システム（１１）は、拡散底（９）で一体となっている。タンク（５）の囲みは、底部で、拡散装置を含む部分（９）に接続される。タンク（５）の囲みの頂部は、側方位置で、側方ノズル（１１）からのフローを逸らせることを可能とし、且つタンク（５）内の液体の循環を生成し且つ基板（７）に近接して液体の下方フローを発生するデフレクタ（４）を備える。

二つのバスケット支持体（８）は、拡散装置を構成する片（９）に確実に固定されて基板（７）を含むバスケット（６）の中央位置および安定性を保証する。タンクの囲み（３）の頂部は、凹凸状部分によって形成されたオーバーフロー（３）によって構成され、オーバーフローシュート（２）への液体の均一なオーバーフローを確実にする。

オーバーフローシュート（２）は、過剰な水がリンス段階中に回収されることを可能とすると共に、エッチング、リンスおよび乾燥液が各処理段階の終端で再処理のために回収されることを可能とする。オーバーフローシュート（２）の底には、異なる液体が回収されることを可能とする出口オリフィス（１５）が設けられている。この出口オリフィス（１５）は、エッチング、リンスおよび乾燥のために使用される液体用の３つの独立した回収システムに接続される。

各回収システムは、パイプ（１６，１９および２２）と、開閉バルブ（１７，２０および２３）と、液体再処理システムへの接続を可能とするコネクタ（１８，２１および２４）とによって形成される。エッチングおよび乾燥液のためのパイプ（１６および１９）は、望ましくない液体が回収されること、即ち、乾燥液のために設けられた回路によるエッチング液の回収、およびその逆を防止するために、最も低いレベルに関して隆起部を呈する。

乾燥液が浴の表面へ入り込むことを可能とする二つのチューブ（１）は、オーバーフローシュート（２）の外部壁に固定される。これらのチューブ（１）は、二つの対向する側のオーバーフロー（３）の上に平行に配置される。これらのチューブには、タンク（５）の長さに対応する長さに亘って定間隔で配置された複数のオリフィス（２５）が形成され、それによって、浴の全表面上への乾燥液の均一な分配を達成する。これら二つのチューブ（１）は、共通の乾燥液分配システム（１４）に接続される。これらのチューブ（１）の位置決めによって、基板（７）を含むバスケット（６）が挿入されること、および乾燥液がオーバーフローシュート（２）中ではなくてタンク（５）内のみで噴射されることの両方を可能とする。

タンク（５）の排出システム（２７）は、Ｔ形状ジャンクションによって第１の中央ノズルシステム１０のフィードパイプに接続される。調節可能なバルブ（２６）によって、タンク（５）の排出速度を制御することができる。

図６に概略的に表されるように、エッチングステージでの動作中に、タンク（５）は、最初にエッチング溶液、特に、フッ化水素酸、が満たされ、その希釈度がエッチング速度を決定する。エッチング時間は、エッチングされるべき酸化物の厚み、およびエッチング溶液の希釈度によって決定される。

エッチングのために事前に準備された基板（７）を含むバスケット（６）は、ロボット化されたアーム（図示せず）によってエッチング液ＬＧが満たされたタンク（５）内に挿入される。バスケット（６）は、タンクの底によって支持されたバスケット支持体（８）によって所定位置に保持される。タンク（５）内に事前に注入されたエッチング液ＬＧの容量は、再循環されるべき液の量を最小化するために、バスケット（８）の挿入がタンクのオーバーフローを引き起こさないように制御される。

基板（７）は、シリコン、石英、セラミックから作られてもよいし、或いは金属または酸化物ベースのものでもよい。

図７において、基板（７）のエッチングは、静的浴または循環を呈する動的浴の何れかで行われる。後者の場合、側方ノズル（１１）を介するエッチング液ＬＧの噴射システムが設けられる。このように噴射されたエッチング液ＬＧは、エッチング液再処理システムから来てもよい。

図８において、エッチングは、上方に働く水圧ピストン効果によって、エッチング液ＬＧをリンス液ＬＧ、特に、脱イオン水、で置き換えられることによって停止される。この循環は、側方ノズルシステム（１１および１３）による同じ液体の循環を伴っても伴わなくてもよい中央ノズルシステム（１０および１２）によるリンス液ＬＲの噴射に続いて起きる。

水圧ピストン効果によって、リンス液ＬＲと混合されること無く、エッチング液ＬＧが置き換えられる。エッチング液ＬＧの回収は、回収システム（１５，１６，１９および２２）に接続される出口オリフィス（１５）が配置されているオーバーフローシュート（２）によって行われる。対応するバルブ（１７，２０および２３）の開口によって、回収された液がエッチング液ＬＧの再処理システムに送られる。二つのノズルシステムを通過する液フローの制御によって、タンク（５）中の液フローの全体の制御が可能となり、そして、流体フローに起因して基板の表面に近接して印加される機械的ストレスが制御される。

このプロセスのこのステージでは、基板（７）のエッチングが完了し、エッチングが、脱イオン化リンス水によって停止される。基板（７）は、リンス動作中、常に脱イオン化水浴中に浸漬されたままである（図９）。

基板（７）のリンスステージは、文献ＦＲ２，７９７，４０５に記述されたのと同様な方法で行われる。脱イオン水の循環によって、側方ノズルシステム（１１）に起因して基板（７）の表面に平行に上向きフローが発生される。この循環によって、リンスの効率が上昇され、そして、リンス処理時間および必要な水の量が減少する。

リンス動作の終わりに、清浄な脱イオン水へのリンス水の交換が、上述のような水圧ピストン効果によって行われる。これら二つの動作（リンス水循環と後者のピストン効果による置き換え）は、最適なリンスレベルが得られる迄、何回か繰り返される。側方ノズルシステム（１１）によって噴射された量に対応する汚水の容量と等しい量が、オーバーフローシュート（２）によって回収される。水の全てがオーバーフローシュート（２）に流れて対応するシステム（１５，２２，２３および２４）による再循環のために回収される。

上述のリンスステージの後に、図１０ないし１３に描かれた乾燥ステージが行われる。

図１０を参照すると、基板（７）の一部が水の上表面から浮き上がることなく、オーバーフローシュート（３）より下のレベルに減少するために、少量の水がタンク（５）から排出される。排出は、中央ノズル（１０）、およびＴ形状ジャンクションおよびバルブ（２６）が固定された中央パイプ（１２）によって行われる。ジャンクションは、バルブ（２６）を水再循環回路（２７）に接続する。

水レベルが十分に低い時、乾燥液ＬＳは、チューブ（１）に設けられたノズル（２５）によって浴の表面に送られる。乾燥液ＬＳは、脱イオン水よりも低い密度および表面張力を示し、水と混和しない。

例えば、外表面層を構成する乾燥液ＬＳは、添加物を含むイソプロパノール、或いはイソペンタン、または水と混和しない他の液体であってもよい。表面張力値は、以下の通りである。
水の場合：１８℃の温度では、７３．０５ １０^−３Ｎ．ｍ^−１
イソプロパノールの場合：２０℃の温度では、２１．７ １０^−３Ｎ．ｍ^−１
イソペンタンの場合：２０℃の温度では、１３．７２ １０^−３Ｎ．ｍ^−１
乾燥液ＬＳは、水の表面でのガスの濃縮からものでもよい。

その結果、乾燥液ＬＳによって形成される層は、浴の表面に形成する。この層ＬＳの厚みは、噴射された液の量によって制御される。基板（７）の乾燥は、基板を含むバスケット（６）に乾燥液のこの層を通過させることによって行われる。こうするために、浴の排出は、基板（７）の全表面が乾燥液ＬＳを通過するように行われる（図１２）。排出は、乾燥液への水の置き換え動作が、基板の表面に呈する形態上で完全に起こるように、比較的低く且つ一定の速度で行われる。

他の可能性は、バスケット（６）を上方に移動して（図１１）、基板（７）に乾燥液ＬＳの外表面層を通過させることを含む。

排出速度の制御は、調節可能バルブ（図２の参照番号２６）によって行われる。排出が起こっている時に、泡がタンク（５）に入るように上昇しないことを補償するために、排出バルブ（２６）の後に、サイフォンが配置されている。基板（７）の全てが一旦浴から移動された後であるが、脱イオン化水浴の表面に乾燥液によって形成される層がタンクの底（９）に到達する前に、排出は停止される。

次に、基板（７）が乾燥される。バスケット（６）は、ロボット化アームによってタンク（５）から移動される。次いで、乾燥液ＬＳが、回収される。こうするために（図１３）、タンク（５）は、浴の表面であった乾燥液ＬＳの層の全てが、オーバーフローシュート（２）を通過するまで、水圧ピストン効果を使用して中央ノズル（１０）および側方ノズル（１１）を介して噴射される水で再び満たされる。

次に、水と乾燥液との混合物は、対応するパイピングシステム（１５，２２，２３および２４）によって回収され、乾燥液ＬＳと水との分離のための対応する再処理回路に送られ、再使用のために再処理される。

初期の状態に戻るために、水の排出が、パイプ（１２）を介して水の回収（２６および２７）と共に行われ、続いてタンク（５）のエッチング液の充填が行われる。

本発明の適用分野は、超清浄エッチング、リンスおよび乾燥プロセスを必要とするあらゆる平らな基板、特に、表面に「フローティング構造体」タイプのミクロンまたはサブミクロンの構造を呈する基板を包含する。フローティング構造体は、構造自体の寸法よりもかなり小さな、基板に対する接合寸法を有する任意の構造体を意味する。これらのフローティング構造体は、ウエットプロセスの過程における機械的ストレス、およびエッチングによって構造体が解放された後の、毛細管力によって発生されるストレスに対しても敏感である。これらのストレスは、特に、これらのフローティング構造体の表面における分子破壊および結合である。

適用分野は、
マイクロテクノロジー基板：ＭＥＭＳ（ミクロ電子機械的システム）、ＭＥＯＭＳ（マイクロ電子および光学機械的システム）およびマイクロメカニズム；
マイクロ電子基板；
バイオセンサの製作のために使用される基板；
オプトロニクスに使用される基板；および
フラットパネルと液晶ディスプレイの製作に使用される基板
に関係する。

プロセス中の基板バスケットを含むタンクの正断面図である。 基板バスケットが移動された後の図１のタンクの側断面図である。 乾燥液噴射と分配システム、オーバーフローシュートおよびバルブを有する三つの回収システムの端部を示すタンクの上面透視図である。 液体回収システムとエッチングとリンス液フィードシステムが見えるタンクの底面透視図である。 連続するエッチングとリンスステージを示す。 連続するエッチングとリンスステージを示す。 連続するエッチングとリンスステージを示す。 連続するエッチングとリンスステージを示す。 乾燥ステージを示す。 乾燥ステージを示す。 乾燥ステージを示す。 乾燥ステージを示す。

Claims (10)

1. 基板をエッチングし、リンスし且つ乾燥する装置であって、
   底部に拡散底、頂部にオーバーフローシュートを有するタンクと、
   エッチング液およびリンス液の噴射のための、前記拡散底に配置され且つ独立フィードシステムに接続された射出ノズルと、
   前記オーバーフローシュートに近接して配置され液体の上昇フローを逸らせる少なくとも一つのデフレクタと、
   前記タンク内の異なる液体の循環のための手段と、を有し、
   前記タンクは、その頂部に、乾燥液を噴射して前記リンス液を構成する水の上に均一の厚みの外表面層を形成するための少なくとも一つの噴射マニホルドを装備し、前記乾燥液は、水と混和せず、且つ水の表面張力および密度よりも小さな表面張力および密度を呈することを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
2. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   前記エッチング液は、フッ化水素酸によって構成されることを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
3. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   前記乾燥液は、イソペンタンによって構成されることを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
4. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   前記オーバーフローシュートは、一連のオリフィスとエッチング、リンスおよび乾燥ＬＳ液の各々指定の回収バルブとを装備することを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
5. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   当該装置は、再循環のために、エッチング液、リンス液および乾燥液の生成物を浄化しフィルタ処理することを可能とするエッチング液、リンス液および乾燥液のための再処理回路を有することを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
6. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   当該装置は、中央位置でノズルシステムに接続された底のフィードシステムによって発生される水圧ピストン効果に起因してフローを反転し、前記オーバーフローシュートに向かって上昇方向に前記液体を排出し、且つエッチングとリンスステージが行われる時に幾つかのサイクルの場合に同じ液体で、またはエッチング、クリーニングおよびリンスステージの間での液体の交換の場合には異なる液体によってこの液体の交換を実行するための手段を有することを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
7. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   当該装置は、前記タンクに含まれる液体の共通排出システムと、排出速度を制御することを可能とする手段と、を有することを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
8. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   前記基板の乾燥は、浴の排出が行われた後に、乾燥液の層に前記基板を含む前記バスケットを通過させることによって行われることを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
9. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
   前記基板の乾燥は、前記バスケットを上方に移動して前記基板を乾燥液の外表面層を通過させることによって行われることを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。
10. 請求項１記載のエッチング、リンスおよび乾燥装置において、
    前記バスケット中に収容された前記基板は、基板が前記乾燥ステージの終わりまでエッチング液に浸漬されている限り、永続的に液体媒体中に残ることを特徴とする、エッチング、リンスおよび乾燥装置。

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