JP2020507936A - プロセス廃液の除去 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
本特許出願は、2017年2月6日に出願した「SUBSTRATE CLEANING AND DRYING MECHANISM」という名称の米国仮出願第62/455,425号、および2017年6月12日に出願した「REMOVAL OF PROCESS EFFLUENTS」という名称の米国仮出願第62/518,297号の優先権を主張するものであり、その開示は、全体として参照により本明細書にそれぞれ組み込まれる。
次に図8を参照すると、基板を保持するためのフィンガアーム121とフィンガエンドキャップ123の組み合わせについての分離800の図の例が示されている。垂直基板洗浄および乾燥機構に使用される基板の形状に応じて、たった1つのフィンガ/エンドキャップの組み合わせは、搭載および取出しの動作を促進するために基板から離れるように移動可能であることが必要である。例えば、円形基板(例えば、半導体ウェハ)の保持および締め付けに使用されるフィンガアーム121とフィンガエンドキャップ123の組み合わせの実施形態では、約120度で互いに離間した各フィンガを用いて基板を保持する3つのフィンガが存在する。この例では、(ロボット(図示せず)のエンドエフェクタの様々な組み合わせに対応するために2つ以上のフィンガが移動可能であり得るが)フィンガアーム121とフィンガエンドキャップ123の組み合わせのたった1つが、移動可能であることを必要とする。
図11は、図1の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ100の例示的な代替のチャンバ設計の一部を示す。図11は、以下に説明されるように、サイド排出チャンバ設計とみなされ得る。図11は、本実施形態では、マスター側1110およびスレーブ側1120(図12参照)を含むように示されている。図1に関して上述されたように、一実施形態では、チャンバ1100のスレーブ側1120は、フィンガアーム121とフィンガエンドキャップ123の組み合わせへの基板の取り付けおよび除去を促進するために、固定されたチャンバ1100のマスター側1110から離れるように移動する。流体機械的概念の多くは、図1のチャンバと同様であり得るが、代替のチャンバ設計1100は、図1のチャンバの回転式シールドと比べて逆傾斜をそれぞれ有する左側フィン1101および右側フィン1103を有することに頼る。
流体力学(CFD)解析
垂直基板洗浄および乾燥チャンバ内のガスおよび液体の流れをより効率的に向けようとして、チャンバの多数の物理的配置および寸法が、例えば、有限要素および有限容積解析を用いる計算流体力学(CFD)解析を用いてシミュレーションを行うことで配置および寸法の組み合わせの各々の多数の反復を用いて検討された。最初に、シミュレーションが、2次元モデルを用いて行われ、後で3次元(3D)モデルの使用に拡張され、さらに後で、3Dのシミュレーションを行うとともに第4の次元、時間を加える(それによって、流量、圧力、速度、Q条件、および当業者に知られている関心の他の流体パラメータにさらに役立つために、時間に正確なアニメーションを作り出す)。各反復についての配置および次元の変更には、チャンバの直径の変更、チャンバの壁間の距離の変更(およびしたがって、基板からチャンバ壁までの距離の変更)、ガス流量、ガス流方向、および様々な排出経路の配置の変更が含まれた。さらなる詳細は、チャンバの様々な設計に加えられた。しかしながら、以下の説明は、関心の基板についての形状および寸法の特定のセットについてのさらなるCFDモデリング、シミュレーション、および解析について考えられる要因を当業者が理解することを可能にする。
u − 回転速度 W − 相対速度
V − 絶対速度 β − 相対流体角度
c − ブレードコード s − ブレード間隔(ピッチ)
δ − 偏向角度 i − 入射
βk − 相対ブレード角 ζ − 食違い角
σ=c/s − ソリディティ t/c=0.08
添え字:
a − 軸方向成分 θ − 接線方向成分
1、2 − 入口および出口
σ=c/s
という数式を用いて決定され、この計算の場合、これは、0.01mになる。
・リフト係数
・ドラッグ係数
・入射
・偏向角度
・リフトおよびドラッグ係数
に示されるようにタービンの設計に使用されるいくつかの空気力学パラメータがあり、リフトの係数およびドラッグの係数が、それぞれ、以下の式、すなわち、
ηBL=0.51
のように与えられる。
ΔHtheor=ρu(ΔVθ)
に適合される。
i=β1−β2=2°
から決定された。
β2k=β2−δ=73、および
β1k=73
として2次元シミュレーションから決定される。
・ 垂直に向けられた基板は、水平に向けられた基板の少なくとも上面に水分、廃液、および微粒子が留まりやすい基板を水平に向けられたものと比較して基板の両側および縁から廃液および水分をより効率的に迅速に除去する回転式シールドの構成を可能にする。
・ 本開示の主題は、チャンバ内部の雰囲気が容易に制御できる閉じられたシステムを可能にするのに対して、先行技術の水平に向けられた基板の洗浄および乾燥システムの場合には、典型的には、プロセスは、雰囲気に開いており、それによって洗浄および乾燥中にウェハに微粒子が戻される可能性を増加させる。
101 第1の回転式シールド、第1のシールド、回転式シールド、シールド
103 第2の回転式シールド、第2のシールド、回転式シールド、シールド
103A 第2の回転式シールド、回転式シールド
103B 第2の回転式シールド
105 第1のモータ
107 第2のモータ
109 アクチュエータ機構
111 第1の側のガス入口、ガス入口
113 第2の側のガス入口、ガス入口
115 第1の側のスプレージェットアレイ、スプレージェットアレイ
117 第2の側のスプレージェットアレイ、スプレージェットアレイ
119 基板
120 動作位置
121 フィンガアーム
123 フィンガエンドキャップ、フィンガキャップ
125 開口部
127 第1の側の液体供給ライン
129 第2の側の液体供給ライン
140 搭載位置
200 外側チャンバ、チャンバ
201 外側チャンバ
203 第1のサーボ機構
205 第2のサーボ機構
207 流体タンクまたは貯槽、貯槽
209 流体ポンプ
211 ポンプ制御機構
213 ドレンチャネル
215 第1の側のガス分散機構、ガス分散機構
217 第2の側のガス分散機構、ガス分散機構
219 スプレージェット
219A スプレージェット
219B スプレージェット
219C スプレージェット
219D スプレージェット
303 軸受
305 流体マニホールド
400 垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の一部
401 300mmウェハ、ウェハ
403 シールドマニホールド間隙
405 シールド開口部
409 距離
411 軸中心線
500 外観、3次元チャンバ、チャンバ、3次元チャンバ機構
501 第1のフィルタユニット、フィルタユニット
503 第2のフィルタユニット、フィルタユニット
505 直線トラック
507 流体排出ポート
509 基板存在センサ
510 第1の部分
530 第2の部分
600 内部
601 タービンブレード機構
700 プロセスレシピ
800 分離
801 通常動作位置
803 第1の別の位置、別の位置
805 カムハウジング、フィンガおよびカムハウジング機構、カムハウジング機構
807 移動可能なフィンガ
901 プッシャ
903 カムフォロア
905 カムフォロア面
907 カム戻しフィンガ
909 カム戻しばね
911 下側カム面構造
913 アパーチャ
915 枢支点
917 第2の別の位置
1001 アクチュエータ機構
1003 小さいばね
1031 ドレンエリア
1100 チャンバ、代替のチャンバ設計
1101 左側フィン、フィン
1103 右側フィン、フィン
1105 支持構造
1107 軸中心線
1109 エリア
1110 マスター側
1111 ガス分散デバイス
1113 多孔性エリア
1115 排出エリア
1119 多孔性エリア
1120 スレーブ側
1121 ガス入口チャネル
1123 中心線位置
1205 直線トラック
1207 液体排出ライン
1209 ガス供給ライン
1300 断面内部図、内側チャンバ図
1301 ドレンエリア
1303 廃液およびガス排出エリア、ガス−排出エリア
1305 チャンバ内側コアエリア
1307 空気ナイフ分離エリア
1500 内部
1601 ドレンチャネル
1700 計算図表
2403 フィルタ処理済み空気
2405 下側部分
2501 タービンディスク
2503 タービンフィン
2505 開口部、タービンディスク
2551 切断ツール
2700 楕円プロファイル
2750 軸図
2770 流れ角図
Claims (37)
- 基板洗浄および乾燥機器であって、
基板を保持して様々な速さで回転させるように構成された垂直基板ホルダと、
前記基板洗浄および乾燥機器の動作中に前記垂直基板ホルダを囲むように構成された内側シールドおよび外側シールドであって、前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々は、他方のシールドから回転速さおよび方向のうちの少なくとも一方で独立して動作するように構成されている、内側シールドおよび外側シールドと、
正面側スプレージェットおよび背面側スプレージェットであって、前記正面側スプレージェットおよび前記背面側スプレージェットの各々は、少なくとも1つの流体を前記基板の両側と前記基板の縁へほぼ同時にスプレーするように構成されている、正面側スプレージェットおよび背面側スプレージェットと、
前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの少なくとも一方に近接して結合され、過剰な量の前記少なくとも1つの流体を除去するように構成されている少なくとも1つのタービンディスクと、
を備える機器。 - プロセス廃液を収容するための外側チャンバをさらに備える、請求項1に記載の機器。
- 前記外側チャンバは、前記垂直基板洗浄および乾燥チャンバから排除された液体を集めるドレンチャネルを備える、請求項2に記載の機器。
- 前記基板の両面とともに前記基板の縁をほぼ同時に洗浄するように構成されている、請求項1に記載の機器。
- 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、1つまたは複数の液体の連続式液体スプレーを前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、請求項1に記載の機器。
- 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、1つまたは複数の液体のパルス式液体スプレーを前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、請求項1に記載の機器。
- 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、1つまたは複数の液体の連続式液体スプレーおよびパルス式液体スプレーのうちの少なくとも1つを前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、請求項1に記載の機器。
- 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、1つまたは複数の液体の連続式液体スプレーとパルス式液体スプレーの両方を前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、請求項1に記載の機器。
- パルス式液体スプレージェットは、ガスレスパルス式ジェットとみなされる、請求項6から8のいずれか一項に記載の機器。
- ガスレスパルス式ジェットを作り出すダイアフラムポンプをさらに備える、請求項9に記載の機器。
- 前記ダイアフラムポンプに電力を供給するように結合された可変周波数ドライブをさらに備える、請求項10に記載の機器。
- 前記可変周波数ドライブは、前記スプレージェットから霧状の滴を作り出すように1Hzから10Hzの周波数範囲内で動作するように構成されている、請求項11に記載の機器。
- 第2のタービンディスクであって、近接して結合された前記少なくとも1つのタービンディスクを有さない、前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの残りの一方に近接して結合される第2のタービンディスクをさらに備える、請求項1に記載の機器。
- 洗浄動作と乾燥動作の両方のための単一のチャンバを有する基板洗浄および乾燥機構内で基板を洗浄および乾燥する方法であって、
基板を前記基板洗浄および乾燥機構に垂直に取り付けるステップと、
前記基板を第1の回転速度で回転させるステップと、
少なくとも1つの液体を前記基板の少なくとも第1の面上へスプレーするステップと、
第1の回転式シールドを第1のシールド回転速度でスピンさせるステップと、
第2の回転式シールドを第2のシールド回転速度でスピンさせるステップと、
タービンディスクをタービンディスク回転速度でスピンさせるステップと、
前記基板の前記第1の回転速度を増加させるステップと、
を含む方法。 - 前記タービンディスク回転速度および前記タービンディスクの方向は、前記第1のシールド回転速度および前記第1の回転式シールドの方向、ならびに第2のシールド回転速度および前記第2の回転式シールドの方向のうちの少なくとも一方と両方同じである、請求項14に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの液体を前記基板の両面および縁へほぼ同時にスプレーするステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のシールド回転速度および前記第2のシールド回転速度は、互いにほとんど同じである、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のシールド回転速度および前記第2のシールド回転速度は、互いから異なる、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のシールド回転速度の方向および前記第2のシールド回転速度の方向は、互いに同じである、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のシールド回転速度の方向および前記第2のシールド回転速度の方向は、互いから異なる、請求項14に記載の方法。
- 前記基板の乾燥を始めるように前記第1のシールド回転速度を増加させるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記基板の乾燥を始めるように前記第2のシールド回転速度を増加させるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記基板の乾燥を始めるように前記タービンディスク回転速度を増加させるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のシールド回転速度、前記第2のシールド回転速度、および前記タービンディスク回転速度は、前記基板を乾燥させるために高速スピン中に約100rpmから約2200rpmまでそれぞれ上昇する、請求項14に記載の方法。
- 洗浄サイクル中に前記基板洗浄および乾燥機構からガス排出を行うステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 基板洗浄および乾燥機器であって、
基板を保持して様々な速さで回転させるように構成された垂直基板ホルダと、
前記基板洗浄および乾燥機器の動作中に前記垂直基板ホルダを囲むように構成された内側シールドおよび外側シールドであって、前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々は、他方のシールドから回転速さおよび方向のうちの少なくとも一方で独立して動作するように構成されている、内側シールドおよび外側シールドと、
正面側スプレージェット、背面側スプレージェット、および少なくとも1つのエッジジェットであって、前記正面側スプレージェットおよび前記背面側スプレージェットの各々は、それぞれ少なくとも1つの流体を前記基板の両側にほぼ同時にスプレーするように構成され、前記少なくとも1つのエッジジェットは、前記基板の両側に前記スプレーすることとほぼ同時に前記基板の縁にスプレーするように構成されている、正面側スプレージェット、背面側スプレージェット、および少なくとも1つのエッジジェットと、
前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々にそれぞれ近接して結合され、過剰な量の前記少なくとも1つの流体を除去するように構成されている複数のタービンディスクと、
を備える基板洗浄および乾燥機器。 - 前記複数のタービンディスクが、前記複数のタービンディスクが回転させられる回転周期中に流体除去効率を増大させるように各タービンディスクの周辺の近くにだけ様々なポイントに配置されたスロットを備えて構成される、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記基板洗浄および乾燥機器は、廃液を除去するために前記内側シールドと前記外側シールドの間に位置する中央排出部を有する、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記基板洗浄および乾燥機器は、廃液を除去するために前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの少なくとも一方上のサイド排出部を有する、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記内側シールドおよび前記外側シールドの周縁は、1つまたは複数の角度をそれぞれ有する、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記内側シールドおよび前記外側シールドの周縁は、湾曲している、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイは、前記基板の各面上で前記基板の少なくとも直径全体を覆うように構成され、それによって、前記基板が回転されると、液体を各面全体に与える、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 強化された縁洗浄を行うように前記基板の縁で別々に方向付けられる1つまたは複数のエッジジェットをさらに備える、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記タービンディスク上のブレードは、直線断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記タービンディスク上のブレードは、楕円形断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記タービンディスク上のブレードは、湾曲断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
- 前記タービンディスク上のブレードは、様々な角度を有する一連の直線縁として形成される断面を有し、前記様々な角度の平均角度は、前記タービンディスクの回転軸に対して全体的に角度付けられている、請求項26に記載の基板洗浄および乾燥機器。
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