JP4296090B2 - 枚葉式のウエハ乾燥装置及び乾燥方法 - Google Patents
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Description
【発明の分野】
【０００１】
この出願は、２００１年１１月２日に提出された米国仮特許出願第６０／３３５，３３５号による優先権を主張しており、上記仮特許出願の内容全体を参照として本願に組み入れる。
この発明は、半導体製造に関し、特に、基板を乾燥するための技術に関する。
【発明の背景】
【０００２】
半導体デバイスの幾何学的形状が小さくなり続けるにつれて、超洗浄処理の重要性は増大する。流体タンク（または流体槽）内で洗浄水による洗浄を行なった後、濯ぎ槽（例えば、別個のタンク内、あるいは、洗浄タンクの流体を取り替えることにより）によって濯ぐことにより、所望の洗浄レベルを得ることができる。乾燥装置を使用しないで濯ぎ槽から除去しても、基板の表面から槽液が蒸発するが、筋がついたり、染みがついたり、及び／又は、基板の表面上に槽液の残留物が残ってしまう。そのような筋付き、染み付き、残留物は、その後において、デバイスの故障を引き起こす可能性がある。したがって、基板が水槽から除去される際に基板を乾燥させる方法の向上に十分な注意を向けてきた。
【０００３】
マランゴーニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）乾燥として知られる方法は、槽流体が基板上に実質的に残らないように槽流体を基板から流す表面張力勾配を形成し、それにより、筋や染み、残留物痕を生じさせないようにすることができる。具体的には、マランゴーニ乾燥中、槽流体と混和できる溶媒（例えば、ＩＰＡ蒸気）が、基板が槽から持ち上げられる際あるいは槽流体が基板を通り過ぎて排出される際に形成される流体メニスカスへと導かれる。溶媒蒸気が流体の表面にそって吸収され、吸収された蒸気の濃度がメニスカスの先端で高まる。吸収された蒸気の濃度の高まりにより、表面張力は、流体槽中における場合よりもメニスカスの先端で低下し、これにより、乾燥するメニスカスから流体槽中へと槽流体が流れる。そのような流れは、「マランゴーニ」流として知られており、基板上に筋や染み、残留物痕を生じさせることなく基板乾燥を行なうために使用することができる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第１のモジュールが提供される。このモジュールは処理部を有しており、処理部は、ウエハが貫通して上記処理部内へと下降可能なロードポートと、ウエハを上記処理部の外側へと持ち上げることができるように、上記ロードポートから水平に離間して位置するアンロードポートとを有する。また、モジュールは、導入されたウエハを、ウエハが上記ロードポートと位置合わせされる第１の方向から、ウエハが上記アンロードポートと位置合わせされる第２の方向へと回転させることで傾けるための回転可能なウエハ支持体を有する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第２のモジュールが提供される。この第２のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート、アンロードポート及びウエハ支持体を有する処理部を備える。また、第２のモジュールは、（１）上記処理部の外面に沿って位置された外側溢れ堰と、（２）上記ロードポートと上記アンロードポートとの間に位置され、上記処理部の上側領域を第１の区域と第２の区域とに分割するとともに、表面流体が上記第１の区域と上記第２の区域との間で移動することを防止する隔壁とを備える。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第３のモジュールが提供される。第３のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びウエハ支持体を有する処理部を備える。また、第３のモジュールは、処理中において上記処理部内に収容された流体中に浸漬されるように適合された噴射機構であって、ウエハが上記ロードポートを通じて下降される際に、水中のウエハ表面に対して流体を噴射するように位置決めされている噴射機構を備える。
【０００７】
本発明の第４の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第４のモジュールが提供される。第４のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びアンロードポートを有する処理部を備える。また、第４のモジュールは、（１）上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合されたウエハ受け部と、（２）上記ウエハ受け部に結合され、上記アンロードポートから持ち上げられるウエハに接触するとともに、ウエハの持ち上げに伴って上昇するように適合されているキャッチャとを有する出力部を備える。
本発明の第５の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第５のモジュールが提供される。第５のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びアンロードポートを有する処理部を備える。また、第５のモジュールは、上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合されたウエハ受け部と、上記ウエハ受け部を取り囲む包囲体とを有する出力部を備える。上記包囲体は、（１）ウエハを上記処理部から上記アンロードポートを介して上記ウエハ受け部へと持ち上げることができるように適合された第１の開口と、（２）ウエハハンドラがウエハを上記ウエハ受け部から引き出すことができるように適合された第２の開口と、（３）空気の層流を包囲体内に形成することができるように適合された複数の別個の開口とを備える。
【０００８】
本発明の第６の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第６のモジュールが提供される。第６のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びアンロードポートを有する処理部を備える。また、第６のモジュールは、（１）上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合された第１のウエハ受け部と、（２）上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合された第２のウエハ受け部とを有する出力部を備える。上記第１及び第２のウエハ受け部は、第１のウエハ受け部が上記アンロードポートを通じて持ち上げられるウエハを受けるべく位置される第１の位置と、第２のウエハ受け部が上記アンロードポートを通じて持ち上げられるウエハを受けるべく位置される第２の位置との間で並進するように適合されている。これらの態様及び他の態様に係る方法、装置、システムといった多数の他の態様が提供されている。
【０００９】
以下の詳細な説明、添付の請求項、添付図面から、本発明の他の特徴及び態様が更に完全に明らかになる。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１０】
本発明にしたがって設けられた乾燥装置は、処理部と、出力部とを備える。処理部は、２つの主な態様にしたがって構成されてもよいメインチャンバを備える。第１の態様（浸漬チャンバ１８ａ）は、流体の浴槽中にウエハを浸漬するものであり、図１〜図２Ｉを参照して説明する。第２の態様（噴射チャンバ１８ｂ）は、浸漬されていないウエハに流体を噴射するものであり、図５を参照して説明する。
【００１１】
同様に、出力部は、２つの主な態様にしたがって構成されてもよい出力プラットフォームを有する。第１の態様（回転プラットフォーム５８）は、略垂直方向から略水平方向へウエハを回転させるものであり、図１〜図２Ｉを参照して説明する。第２の態様（並進プラットフォーム１５８）は、略垂直に方向付けられたウエハを複数のウエハ受け部のうちの１つで受けるべく水平に並進するものであり、図３Ａ〜図４Ｋを参照して説明する。
【００１２】
処理部及び出力部の各態様は、それ自体で創作性（進歩性）があると考えられる。したがって、処理部の各態様が出力部のいずれかの態様と共に使用されても良く、また、その逆であってもよい。また、処理部及び出力部の各態様が従来の出力部及び処理部のそれぞれと共に使用されてもよい。最後に、処理部及び出力部の多数の個々の特徴は、図面及び以下の説明を参照すれば明らかなように、創作性（進歩性）がある。
【００１３】
図１は、処理部及び出力部が本発明の第１の態様にしたがって構成されている本発明の乾燥装置１１の概略側面図である。本発明の乾燥装置１１は、処理部１０と出力部１２とを備える。
【００１４】
処理部−第１の態様
処理部１０は、脱イオン水等の流体の浴槽中にウエハを浸漬する浸漬チャンバ１８ａを備える。この浸漬チャンバ１８ａは、界面活性剤あるいはアプライドマテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社のＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（エレクトラクリーン）（商標）溶液等の他の洗浄化学物質を含んでいても良く、または、含んでいなくてもよい。
【００１５】
上側隔壁２４（図２Ａ）は、浸漬チャンバ１８ａを、２つの区域、すなわち、濯ぎ区域２６と「乾燥」区域２８とに分割する。乾燥区域２８を濯ぎ区域２６から分離することにより、更に清潔な出口領域が維持されるとともに、粒子が濯ぎ区域２６内で除去されてそこから溢れ出る傾向がある場合に、除去された粒子が乾燥中にウエハに再付着する虞が低減される。浸漬チャンバ１８ａは、チャンバ１８ａを取り囲む溢れ堰２０を有し、この溢れ堰へと流体を溢れ出させることができるようになっていてもよい。流体が例えばチャンバ１８ａの下部に連続的に供給され、それにより、流体が溢れ堰２０へと連続的に溢れ出るようになっていてもよい。溢れ堰２０（図２Ａ〜図２Ｉ）は、濯ぎ区域２６及び乾燥区域２８からの粒子の除去に役立つように、上側隔壁２４に結合されていてもよい。高流体レベルセンサ及び低流体レベルセンサ（図示せず）がチャンバ１８ａ及び堰２０，２０ａの両方に結合されていてもよい。図示しない他の態様において、溢れ堰２０は、処理部１０が装着されるチャンバを備えていてもよい。排気ライン（例えば、設備の排気ライン）がチャンバ（例えば、チャンバの底部近傍）に結合されても良く、また、チャンバの底部に沿って排液ラインが配置されてもよい。この場合、チャンバの底部は、排液を容易にするため、傾斜されていてもよい。
【００１６】
濯ぎ区域２６には、天井噴射ノズル３０及び／又は液中噴射ノズル３２が設けられていてもよい。これらの各ノズルは、ウエハが濯ぎ区域２６内に入ると、ウエハの表面に対して流体を方向付けるように適合されている。一態様においては、濯ぎ区域２６を使用することにより、本発明の乾燥装置１１内にウエハを搬送する前にウエハ上に噴き付けられてもよい任意の流体膜（例えば界面活性剤）をウエハから洗い落としてもよい。そのような界面活性剤噴射ステップによれば、本発明の装置１１へのウエハの搬送中に、疎水性ウエハが乾燥することを防止できることが分かった。したがって、界面活性剤噴射（好ましくは、アルフォニック（Ａｌｆｏｎｉｃ）界面活性剤等の低濃度の界面活性剤を含む噴射）は、ウエハ上に水位線が形成されることを防止するため、乾燥装置内にウエハをロードする前において行なうことが望ましい。そのような本発明のプロセスは、洗浄器内で行なわれても良く、あるいは、ウエハ搬送中に行なわれてもよい（例えば、ウエハハンドラまたは洗浄器は、洗浄中、または、基板が洗浄器から除去される際、あるいは、ウエハハンドラによってウエハが搬送される最中に基板を界面活性剤で濡らせるための機構を備えていてもよい）。
【００１７】
濯ぎ区域２６はロードポート３４を更に含む。このロードポート３４は、ウエハが濯ぎ区域２６内に入る際にウエハが単に通り過ぎる場所であっても良く、あるいは、濯ぎ区域２６の上端壁または蓋（もしあるとすれば）によって形成される開口であってもよい。
【００１８】
浸漬チャンバ１８ａの底部またはその近傍には揺動体３６が配置されている。この揺動体３６は、略垂直に方向付けられたウエハ（垂直方向から僅かに傾けられていてもよい）を受けて支持するように適合されている。また、揺動体３６は、ロードポート３４を介して濯ぎ区域２６内に入るウエハを受けることができる第１の位置から、乾燥区域２８の出口ポート３７を通じてウエハを揺動体３６から持ち上げることができる第２の位置へと回転するように適合されている。揺動体３６がウエハを濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと回転させても、ウエハは、流体中に浸漬されたままである。
【００１９】
揺動体３６を回転させるための機構は、処理部１０の外側に装着されるとともに、処理部１０の壁を直接に貫通して揺動体３６に結合され或いは処理部１０の壁を介して磁気的に揺動体３６に結合されていることが好ましい。図１の典型的な実施形態において、リンクシステム３８は、リンクが下方に作動される際に、揺動体３６を第１の位置(濯ぎ区域２６内の位置)から第２の位置（乾燥区域２８内の位置）へと回転させるとともに、リンクシステム３８が上方に作動される際に、揺動体３６を乾燥区域２８から濯ぎ区域２６へと戻すように構成されている。アクチュエータ４０がリンクシステム３８に結合して示されている。このアクチュエータ４０は、エアーシリンダ等の任意の従来のアクチュエータであってもよい。
【００２０】
揺動体の回転を行なうための他の構成は、浸漬チャンバ１８ａの底部に沿って水平に延びるロッド上に揺動体３６を装着し、揺動体３６がロッドを中心に回転できるようにすることを含んでいてもよい。そのような構成においては、例えば、揺動体３６を浸漬チャンバ１８ａと略同一の幅にして、揺動体３６の両側面上に磁石を装着し且つこの磁石をチャンバ１８ａの側壁を介して外部の磁石に結合できるようにしてもよい。外部の磁石は、アクチュエータ（例えば、空気圧アクチュエータ４０）によって前後に駆動されてもよい。揺動体３６及び外部磁石の回転を容易にするため、浸漬チャンバ１８ａの側壁に沿って接触回転するように、揺動体３６及び外部磁石に対してローラが装着されてもよい。
【００２１】
揺動体の第１及び第２の位置を検知できるように、アクチュエータ４０、リンクシステム３８、及び／又は、揺動体３６には、一対のセンサ（図示せず）が結合されていてもよい。また、光センサ等のセンサ（図示せず）が揺動体３６上のウエハの存在を検知してもよい。ウエハの存在が検知されると、アクチュエータ４０に対して信号が送信され、これにより、アクチュエータ４０が揺動体３６を第１の位置から第２の位置へと回転させてもよい。
【００２２】
乾燥区域２８は、最小の接触面積でウエハの下縁部と接触するように適合されていることが好ましいプッシャ４４を含んでもよい。そのようなプッシャは、従来、ナイフエッジプッシャと称される。ナイフエッジプッシャ４４は、乾燥区域２８の後壁に沿って位置された垂直ガイド（図示せず）に結合されるとともに、更に、上記垂直ガイドに沿ってプッシャ４４を昇降させるように適合されたアクチュエータ（例えば、モータによって駆動される図１の送りネジ４８）に結合（例えば磁気的に）されていても良く、これにより、プッシャ４４は、ウエハを乾燥区域２８から持ち上げた後、揺動体３６よりも下側のプッシャ初期位置に戻るようになっていてもよい。
【００２３】
ウエハが乾燥区域２８から持ち上げられる際に、プッシャがウエハを傾いた姿勢に維持し、これにより、傾いていない垂直な方向で達成し得る場合よりも再現可能なウエハ姿勢を確保できるように、乾燥区域２８の後壁が傾斜（例えば９°）されていることが好ましい。
【００２４】
また、乾燥区域２８の後壁に対して一対の傾斜したガイド４６が結合され、これらのガイドは、ウエハが乾燥区域２８を通じて揺動体３６から持ち上げられる際にウエハの両縁部と接触するように位置されていてもよい。各ガイド４６は、ウエハの縁部を保持する例えばＶ字形状またはＵ字形状の溝を有してもよい。あるいは、各ガイド４６は、ウエハの縁部が当接できる傾斜面を含んでも良く、また、ガイド４６は、ウエハとの接触を最小限に抑えるべくウエハから離れるように曲げられていてもよい。
【００２５】
乾燥区域２８の出口ポート３７は、乾燥区域２８の上端壁または蓋によって画成され、これにより、乾燥蒸気を周囲の外気中に逃がすことなく出口ポートから（例えばポンプを介して）排気できるように適合されていることが好ましい。流体の液面よりも上側で且つ出口ポート３７よりも下側には、一対の噴射機構５０が位置されている。これらの噴射機構５０は、ウエハが流体から持ち上げられる時に、ウエハの前面及び後面にわたって蒸気を連続的に噴き付けるように適合されている。噴射機構５０は、ウエハが流体から持ち上げられる時に形成するメニスカスに対して蒸気を噴射するように位置されている。噴射機構５０は、１つの直線状のノズルまたは複数のノズルを構成してもよいが、一連の穴（例えば、直径が０．００５〜０．００７インチで且つ８，５インチの等間隔で互いに離間してウエハに隣接する１１４個の穴）が形成されたチューブを構成していることが好ましい。そのような噴射チューブ５０は、石英またはステンレススチールによって形成されていることが好ましい。
【００２６】
各噴射チューブ５０は、手動で向きを合わせて、蒸気流（例えばＩＰＡ蒸気）を所望の角度（例えば、図８Ａに示されるように、チューブ５０の中心を通り且つ流体面と平行に描かれた水平線に対して所望の角度）に方向付けられるようになっていてもよい。ＩＰＡ蒸気流は、図６を参照して後述する流れ偏向体を用いて或いは用いることなく、方向付けられてもよい。流れの特定の角度は、乾燥されるウエハの材料に応じて異なっていてもよい。典型的な材料における好ましい流れ角度を示す表が図８Ｂに示されている。
【００２７】
流体メニスカスに供給されるＩＰＡ蒸気流は、ウエハ持ち上げ方向と反対の下向きの液体流を生じるマランゴーニ力を形成する。したがって、メニスカスよりも上側のウエハ表面が乾燥される。
【００２８】
乾燥区域２８内にＩＰＡ蒸気を収容し且つ乾燥区域２８内のＩＰＡ蒸気を排気するため、排気マニホールド５１及び窒素ブランケットマニホールド５４が設けられる。これらのマニホールドは、噴射機構５０よりも上側にある乾燥区域２８の上端カバー５６中に形成されていてもよい。噴射機構５０に結合されたガス流モジュール（図示せず）、排気マニホールド５１、窒素ブランケットマニホールド５４は、ＩＰＡ蒸気流量、排気流量、窒素ブランケット流量を制御する。また、排気ライン（図示せず）は、出力部１２の下方に配置されていても良く、また、出力部１２を通り抜け且つＩＰＡ蒸気が乾燥区域２８から逃げることを抑える垂直な層流を維持してもよい。噴射機構５０は、メニスカスに近接して位置していることが好ましく、また、窒素ブランケットマニホールド５４は、アンロードポート３７に近接して位置していることが好ましい。
【００２９】
ウエハ処理−第１の態様
図２Ａ〜図２Ｉは、本発明の装置１１を通じてウエハが移動される際の様々な段階におけるウエハを示す概略側面図である。図２Ａに示されるように、ロボット（例えば、ここには図示しないが、２０００年４月２６日に提出された米国特許出願第０９／５５８，８１５号に開示されたウォーキングビームロボット、この特許出願の開示内容全体を参照として本願に組み入れる）がロードポート３４を介してウエハＷを濯ぎ区域２６内にロードすると、ノズル３０，３２は、ＤＩ水をウエハＷの両面に対して噴射する。ロボットは、ウエハＷを揺動体３６上に受け渡した後、濯ぎ区域２６から、ロードポート３４よりも上側にあるその定位置へと戻る。光センサ（図示せず）は、揺動体３６上にウエハがあることを検知して（図２Ｂ）、信号をアクチュエータ４０に送信する。これにより、リンクシステム３８が作動して、揺動体３６が濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと回転する。
【００３０】
浸漬タンク１８ａの底部近傍に位置された揺動体３６は、ウエハを濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと搬送する。この搬送中、ウエハは、流体中に浸漬されたままである。このようにして、揺動体３６は、ウエハを受けるための垂直位置から、乾燥区域２８を通じてウエハを持ち上げるための傾斜位置（例えば９°の傾斜）へと回転する（図２Ｃ）。
【００３１】
その後、ウエハＷは、ウエハの上端がタンク流体の表面から浮上して現れる（及び、乾燥蒸気噴射が開始される）時からウエハの下縁部（例えば、ウエハの下側部位３０〜４０ｍｍ）がタンク流体の表面から浮上して現れるまで所定の処理速度（例えば１０ｍｍ／秒）で上昇する上昇速度プロファイルで、プッシャ４４によりアンロードポート３７へ向けて持ち上げられる。ウエハの下縁部がタンク流体の表面から現れて乾燥蒸気を通過する間、ウエハは、ゆっくりとした速度（例えば５ｍｍ／秒を下回る速度）で持ち上げられる。これは、ウエハの下部を乾燥することが難しいからである（ウエハの曲率に起因して）。ウエハ全体が乾燥されたら、ウエハは、搬送位置へ向けて高速（例えば１０ｍｍ／秒を上回る速度）で持ち上げられてもよい。ウエハが持ち上げられる際、ウエハの縁部は、流体中に浸漬された２つの平行な傾斜ガイド４６上に重力によってもたれかかる。
【００３２】
ウエハＷが持ち上げられて流体から出ると、一対の噴射機構５０（図２Ｄ）は、ＩＰＡ蒸気と窒素との混合物を、ウエハＷの両面上に形成するメニスカスに噴射する。ＩＰＡ蒸気流は、図６を参照して後述する流れ偏向体を用いて或いは用いることなく、方向付けられてもよい。流れの特定の角度は、乾燥されるウエハの材料の種類に応じて異なっていてもよい。
【００３３】
図８Ａは、蒸気流角度について説明するのに役立つ概略図である。図８Ａを参照すると、蒸気／キャリアガスのストリーム７２の流れ角度θは、図示の水／空気界面（及び／又は、ノズルチューブ５０を貫く水平中心線）に対して測定される。（一実施形態において、ノズルチューブ５０は、ウエハＷから側方に約０．５インチ離れて位置されており、流れ角度が約２５°になるように選択され、ノズル高さＨＮは、水／空気界面よりも上側に約３．７ｍｍ離れた高さＨＶでストリーム７２がウエハＷと衝突するように選択される。他の横方向間隔、流れ角度、ノズル高さＨＮ、蒸気衝突高さＨＶを使用してもよい）。典型的な材料における好ましい流れ角度（水／空気界面に対して測定された）を示す表が図８Ｂに示されている。表面材料とは、乾燥されるウエハ上の材料のことである。ドライ−インまたはウェット−インとは、乾燥装置１１内での処理前にウエハが乾燥していること、あるいは、濡れていることを表わしている。ドライ−アウトとは、乾燥装置１１からウエハが除去される際にウエハが乾燥していることを意味している。ブラックダイヤモンド（登録商標）とは、アプライドマテリアル社から入手できる低ｋ誘導体（例えば、カーボンがドーピングされた酸化物）のことである。ＩＰＡ蒸気流は、ウエハ持ち上げ方向と反対の下向きの液体流を生じる「マランゴーニ」力を形成する。したがって、メニスカスよりも上側のウエハ表面が乾燥される。
【００３４】
乾燥処理中、ＩＰＡ蒸気は、排気マニホールド５１によって処理部１０から排気され、窒素の流れは、出力ポート３７（窒素ブランケットマニホールド５４により）を横切って方向付けられ、これにより、ＩＰＡ蒸気が処理部１０から排気されることを抑制する。ガス供給モジュール（図示せず）は、ＩＰＡ蒸気流、排気率、窒素ブランケット流量を制御する。
【００３５】
出力部−第１の態様
図１〜図２Ｉに示される実施形態において、出力部１２は、２つの位置、すなわち、乾燥区域２８からウエハを受けるための処理位置（図２Ｅ）と、ウエハを搬送ロボットへと出力するためのＦＡＢ界面位置（図２Ｇ）との間で回転するように適合されているプラットフォーム５８を備える。処理位置は、ウエハが乾燥区域２８から持ち上げられる傾きと一致しており、また、処理位置は略水平である。出力部１２に結合されたモータまたは他の駆動機構は、プラットフォーム５８を回転させる。
【００３６】
出力部１２は、ウエハＷの移動に伴って移動するように適合されているキャッチャ６０を有してもよい。キャッチャ６０は、例えば各端部にストッパを有するリニアボールスライド（図示せず）上に装着されていてもよい。プラットフォーム５８が処理位置（例えば、傾斜ガイド４６と同じ９°の傾きで処理部１０に向かって垂直に傾けられた位置）に配置されると、キャッチャ６０は、重力によりリニアボールスライドの底部へと移動する。この低い位置は、光センサ（図示せず）によって検知されてもよい。キャッチャ６０は、所定距離だけ離間され且つウエハの外周に沿うように厳密に公差付けられてもよい２点でウエハと接触することができる。したがって、キャッチャ６０は、正確なウエハの位置決めに役立つことができる。
【００３７】
また、出力部１２は、ウエハ固定位置とウエハ通過位置との間で移動するように適合されているフィンガ６２を備えてもよい。ウエハ固定位置において、フィンガ６２は、ウエハがフィンガ６２よりも上側に持ち上げられた後、ウエハをロックして固定することができ、これにより、プッシャ４４を元の位置に戻して、フィンガ６２及びキャッチャ６０により出力部１２上の所定位置にウエハを保持させたままにすることができる。フィンガ６２は、例えば、エアーシリンダ（図示せず）によって作動されるとともに、フィンガ６２のウエハ固定位置及びウエハ通過位置を検知する一対のスイッチ（図示せず）を備えていてもよい。また、ウエハがフィンガ６２よりも十分上側に位置する時期を検知し、それにより、フィンガ６２をウエハ固定位置に安全に配置できるように、光センサ（図示せず）が設けられてもよい。
【００３８】
ウエハ出力−第１の態様
乾燥区域２８を通じてウエハＷを持ち上げる前に、プラットフォーム５８は略垂直に傾けられる（例えば、約９°の傾斜で）（図２Ｃ）。キャッチャ６０はその低い位置に位置され、フィンガ６２はウエハ通過位置に位置される。ウエハＷが乾燥区域２８から出ると（図２Ｄ）、ウエハがキャッチャ６０を押し出し（例えば、接触する２点で）、これにより、キャッチャ６０は、重力に抗して、ウエハと共に上方へ移動する。したがって、ウエハＷは、３点で固定される（プッシャ４４及びキャッチャ６０により）。プッシャ４４がその高位置に達すると、フィンガ６２は、ウエハ固定位置へと作動され、これにより、ウエハＷがプラットフォーム５８上に固定される。また、この時、プッシャ４４は元の位置に戻ることができる（図２Ｅにおいて、フィンガ６２は、ウエハ固定位置で示されている）。キャッチャ６０はウエハＷの上昇に伴って移動するため、出力部１２への搬送中におけるウエハの擦れ及びパーティクルの形成を低減することができる。
【００３９】
ウエハＷがプラットフォーム５８上に固定された後、プラットフォーム５８は、その水平位置まで回転する（図２Ｆ）。調整可能なストッパ・ショックアブソーバ（図示せず）を備えてもよいエアーシリンダ６４（図１）を使用して、プラットフォーム５８を、所定の出力位置まで、例えばウエハハンドラ６６（図２Ｈ）によってウエハＷを引き出すことができる高さまで下げてもよい。その後、フィンガ６２が図２Ｈで示されるように元の位置に戻され、ウエハハンドラ６６は、ウエハＷを拾い上げて他の場所へ搬送する（例えばカセットへと搬送する）。その後、プラットフォーム５８は、次の処理済みのウエハＷ’が乾燥区域２８から持ち上げられる際にそのウエハを受け取ることができる略垂直に傾けられたその処理位置（図２Ｉ）へと戻る。
【００４０】
本発明の一または複数の実施形態においては、専用のガス供給及び排気モジュール（図示せず）を使用して、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気及び窒素を供給するとともに、これを乾燥装置１１（例えば、噴射機構５０の近傍）へと排気することができる。例えば、１つまたは複数のベンチュリ（図示せず）と組み合わされた清浄な乾燥空気が排気を行なってもよい（例えば、ガスライン（図示せず）が、アンロードポート４２の近傍に装着されたベンチュリの圧力ポートに対して清浄な乾燥空気を供給して排気を行なってもよい）。
【００４１】
ＩＰＡ／窒素流を噴射機構５０に供給するため、マスフローコントローラ（図示せず）がＩＰＡバブラー（図示せず）に対して窒素流を所定の割合で供給してもよい。少なくとも一実施形態においては、ＩＰＡ濃度が約５％のＩＰＡ／窒素混合物を供給するために、１．４リットルのバブラーが使用される。他のバブラーサイズ及び／又はＩＰＡ濃度を使用してもよい。
【００４２】
本発明の特定の一実施形態において、バブラーには、３つのレベルセンサ、すなわち、ローレベルセンサと、ハイレベルセンサと、ハイ−ハイレベルセンサとが設けられていてもよい。最初の２つのレベルセンサは、例えば、ＩＰＡバブラーの自動再充填中に使用されてもよい。最後のハイ−ハイレベルセンサは、例えば、バブラーの過充填を防止するためにハードウェアがインターロックする際に使用されてもよい。１リットル容器あるいは適切に寸法付けられた容器等の加圧された供給容器（図示せず）を使用して、バブラーを液体ＩＰＡで自動的に再充填してもよい。供給容器は、ローレベルセンサを有していても良く、また、そのローレベルセンサがトリガーされる時に自動でまたは手動で再充填されてもよい。
【００４３】
窒素ブランケット流量（例えば、ＩＰＡ蒸気が処理部１０から逃げることを防止するためのもの）は、ニードル弁または他の適当な機構を用いて制御されてもよい。清浄乾燥空気供給ライン及び窒素ブランケット供給ラインにはそれぞれ、安全の目的で、フロースイッチが設けられていてもよい（例えば、ＩＰＡ蒸気を遮断するために使用できるハードウェアインターロックフロースイッチは、排気ガスまたは窒素ブランケット流が失われると、供給する）。圧力調整器を使用して、各供給ラインの圧力を制御してもよい。
【００４４】
出力部−第２の態様
図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、本発明の乾燥装置の出力部１２の第２の実施形態の概略側面図及び平面図である。図３Ａ及び図３Ｂの本発明の装置１１ａは、出力部１２を取り囲む包囲体（囲繞体）１１１を備える。出力部１２の並進可能なプラットフォーム１５８は、２つ以上のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂを有してもよい。各ウエハ受け部は、図１〜図２Ｉを参照して前述したキャッチャ６０及びフィンガ６２を備える。この実施形態において、並進可能なプラットフォーム１５８は水平に移動する（例えば、送りネジ、空気圧シリンダ、モータ等により）ように適合されており、これにより、乾燥部２８から持ち上げられるウエハを第１または第２のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂのいずれかによって受けることができる。このようにすれば、第１のウエハを第１のウエハ受け部１１３ａで保持してウエハハンドラ（図示せず）によって拾い上げる一方で、第２のウエハを第２のウエハ受け部１１３ｂに出力することができ、あるいは、その逆を行なうことができるため、ウエハのスループットを最大にすることができる。
【００４５】
包囲体１１１は、搬送ロボット（図示せず）に隣接して位置されてもよい第１の側壁１１５ａを有する。第１の側壁１１５ａは、搬送ロボットによってウエハを引き出すことができる開口１１７を有する。また、包囲体１１１は、第１の側壁１１５ａと反対側に位置され且つ包囲体１１１を２つのチャンバ１１１ａ，１１１ｂに分割する内側隔壁１１５ｂを有してもよい。第１のチャンバ１１１ａは、並進可能なプラットフォームが前後に並進して第１または第２のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂのいずれかでウエハを受けることができる十分な空間をもって、並進可能なプラットフォーム１５８を取り囲んでいる。第２のチャンバ１１１ｂは、並進可能なプラットフォーム１５８及び任意の他の移動部品を並進させるために使用される機構（図３Ｂでは参照符号１５９により全体的に示されている）を取り囲んでいる。２つのチャンバを分離するそのような内側隔壁１１５ｂは、好ましくは内側隔壁１１５ｂの全体を覆う複数の小孔１１９（図３Ａ）を有する。搬送ロボットに隣接する領域が本発明の乾燥装置１１ａに隣接する領域よりも高圧に維持されると、エアーは、開口１１７内を層状に流れて第１及び第２のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂを横切り（矢印Ｆで示されるようにウエハの主面に対して平行に横切り）、小孔１９９を貫通して、第２のチャンバ１１１ｂ内へと流れることができる。第２のチャンバ１１１ｂは、図示しない排気系を介して排気されてもよい。
【００４６】
また、出力部１２の下側に配置された排気ライン（図示せず）は、出力部１２を通じた許容可能な垂直層流を維持するとともに、乾燥区域２８から逃げる任意のＩＰＡ蒸気を希釈する。出力部１２の包囲体１１１は、乾燥装置１１ａの周囲の大気中にＩＰＡ蒸気が流入することを防止する別個の封じ込め機構として機能する。
【００４７】
メインタンク１１８の処理部２６を塞ぐことなくウエハを第１のウエハ受け部１１３ａに出力することができるように、メインタンク１１８の前壁１２１（すなわち、処理部２６の前壁）は、図３Ａに示されるように、傾斜されていてもよい（例えば９°）。処理部２６の前壁を傾斜させることにより、ロードポート３４を出力ポート３７から十分に離して配置して、出力包囲体１１１による閉塞を避けることができ、更に、直立の前壁が使用された場合ほど処理部１０の流量を増大させないで済む。そのような傾斜した前壁を使用する実施形態においては、揺動体３６がロードポート３４の近傍の位置まで上昇するように適合されており、それにより、上昇した揺動体３６上にウエハハンドラがウエハを載置できるようになっていてもよい。このように揺動体３６が上昇すれば、回転してロードポート３４と処理部１０の底部との間で角度を一致させることができないウエハハンドラを使用することができる。上昇可能な揺動体３６は、傾斜した前壁の内面に沿って配置されたガイドに結合されていても良く、また、前壁を介して外部アクチュエータに対して磁気的に結合されていても良く、したがって、上昇可能なプッシャ４４と同様に動作することができる。
【００４８】
ウエハ出力−第２の態様
図４Ａ〜図４Ｉは、図３Ａ及び図３Ｂの装置１１ａ内の様々な処理段階にあるウエハを示す概略側面図である。図４Ａに示されるように、ウエハＷ１は、出力プラットフォーム１５８のウエハ受け部１１３ａ上に位置されており、出力プラットフォーム１５８は、その最も右側の位置に配置されている。この場合、第２のウエハ受け部１１３ｂは、乾燥区域２８から出力される次のウエハを受けるべく位置されている。ウエハＷ２は、浸漬された揺動体３６上に位置されており、また、プッシャ４４は、揺動体３６の下側に位置されている。図４Ｂにおいては、プッシャ４４が上昇され（例えば、揺動体３６の溝または開口を介して上昇され）、これにより、揺動体３６からウエハＷ２が持ち上げられるとともに、揺動体３６が回転して垂直位置へと戻っている。
【００４９】
図４Ｃにおいて、プッシャ４４は、ウエハＷ２がアンロードポート３７を貫通する高さに達しており、ウエハＷ２の上縁がキャッチャ６０と接触する。ウエハがアンロードポート３７内へと移動すると、ＩＰＡ蒸気噴射、窒素ブランケット、排気が開始される。また、図４Ｃにおいては、揺動体３６が上昇してロードポート３４の内側に位置されており、次に入ってくるウエハを受ける準備をする。
【００５０】
図４Ｄに示されるように、第１のウエハＷ１は、包囲体１１１の第１のウエハ受け部１１３ａから引き出されており、キャッチャ６０が低い位置に戻っている。第２のウエハＷ２は、フィンガ６２よりも上側の高さまで上昇して第２のウエハ受け部１１３ｂ上に位置されており、フィンガ６２は、第２のウエハＷ２の下側へと移動されて位置決めされている。また、プッシャ４４は、下げられており、フィンガ６２とキャッチャ６０との間で保持されている第２のウエハＷ２をもはや支持していない。第３のウエハＷ３が揺動体３６上にロードされており、揺動体３６は、処理部１０の底部まで下げられている。なお、第３のウエハＷ３は、ロードポート３４を通じて下降される際には、浸漬されたノズル３２及び／又は浸漬されていないノズル３０（図示せず）による噴射が施されてもよい。
【００５１】
図４Ｅに示されるように、プラットフォーム１５８は、その最も左側の位置へと移動されており、これにより、第１のウエハ受け部１１３ａは、乾燥区域２８から出力される次のウエハを受ける位置に配置される。プッシャ４４は、揺動体３６の高さよりも低い位置に配置され、揺動体３６は、第３のウエハＷ３を濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと回転させ始めている。
【００５２】
図４Ｆに示されるように、揺動体３６は、第３のウエハＷ３を乾燥区域２８内に位置させるべく回転しており、第３のウエハＷ３の上部がウエハガイド４６上に載置されている。
【００５３】
図４Ｇに示されるように、プッシャ４４は、上昇することにより第３のウエハＷ３を持ち上げて揺動体３６から離間させており、揺動体３６は、回転して垂直位置へと戻っている。
【００５４】
図４Ｈに示されるように、プッシャ４４は、ＩＰＡ蒸気噴射及び窒素ブランケットを通り抜けて、第３のウエハＷ３の上端が第１のウエハ受け部１１３ａのキャッチャ６０と接触する位置まで第３のウエハＷ３を持ち上げている。揺動体３６は、それ自体、ロードポート３４内に位置されており、入ってくる次のウエハを受け取る準備をしている。
【００５５】
図４Ｉに示されるように、第２のウエハＷ２は、出力包囲体１１１の第２のウエハ受け部１１３ｂから引き出されてしまっており、キャッチャ６０はその下端位置に戻されている。第３のウエハＷ３は、フィンガ６２よりも上側の高さまで上昇して第１のウエハ受け部１１３ａ上に位置されており、フィンガ６２は、第３のウエハＷ３の下側へと移動されて位置決めされている。また、プッシャ４４は、下げられており、フィンガ６２とキャッチャ６０との間で保持されている第３のウエハＷ３をもはや支持していない。第４のウエハＷ４が揺動体３６上にロードされており、揺動体３６は、濯ぎ部１０の底部まで下げられている。なお、第４のウエハＷ４は、ロードポート３４を通じて下降される際には、浸漬されたノズル３２及び／又は浸漬されていないノズル（図示せず）による噴射が施されてもよい。
【００５６】
処理部−第２の態様
図５は、その処理部１０だけを示す本発明の乾燥装置２１１の概略側面図である。処理部１０は、本発明の第２の態様にしたがって構成されている。具体的には、本発明の第２の態様において、メインチャンバは、ウエハを浸漬するメインチャンバ（例えば、図１〜図２Ｉの浸漬チャンバ１８ａ）ではなく、濯ぎチャンバ２２６内で、浸漬されていないウエハに対して流体を噴射して、ウエハの濯ぎを行ない及び／又はウエハの湿り気を維持するとともに、乾燥チャンバ２２８内で、浸漬されていないウエハに対して流体を噴射して、流体メニスカス（マランゴーニ乾燥のため）を形成する。浸漬用として構成される処理部と噴射処理用として構成される処理部との間には、ハードウェアに僅かな違いがあるに過ぎない。
【００５７】
図５を参照すれば分かるように、図１〜図２Ｉの溢れ堰２０，２０ａは省かれていてもよい。ウエハがロードポート３４を通じて導入される際に、ウエハの前面及び後面の両方に対して流体を噴射するため、一対の噴射ノズル３０が配置されていることが好ましい。図５の実施形態において、隔壁２４は、流体噴射が濯ぎ部２２６から乾燥部２２８内に設けられた流体ノズルの上側の領域へと跳ね飛ぶことを防止する（したがって、乾燥したウエハを誤って再び湿らせてしまうことを防止する）。乾燥部２２８内には、ＩＰＡ供給噴射機構５０の下側に、別個の流体供給噴射機構５０ａが設けられている。
【００５８】
動作時、導入されるウエハには、界面活性剤あるいはアプライドマテリアルズ社のＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（エレクトラクリーン）（商標）溶液等の他の洗浄化学物質を含んでいても良く、または、含んでいなくてもよい脱イオン水等の流体が吹き付けられ、これにより、ウエハの濯ぎが行なわれ、及び／又は、ウエハの湿り気が維持される。ウエハが乾燥部２２８から出ると、ウエハには、界面活性剤または他の洗浄剤を含み或いは含んでいない脱イオン水等の流体が吹き付けられる。この出口流体噴射により、ウエハにわたって均一な流体メニスカスが形成される。ＩＰＡ噴射機構５０は、メニスカスに対してＩＰＡ蒸気を噴射し、これにより、ウエハを乾燥させるマランゴーニ流が形成される。なお、処理部１０内でのウエハの搬送及び出力部１２へのウエハの出力は、図１〜図４Ｉを参照して説明したそれと同様であってもよい。
流れ偏向体
ウエハ／空気／水の界面（すなわち、メニスカス）に対するＩＰＡ蒸気の供給効率は、各ＩＰＡ蒸気供給ノズル／チューブ５０と関連付けて蒸気流偏向体を設けることにより向上させることができる。そのような１つの配置構成が図６に概略的に示されている。図を簡略化するため、ノズルチューブ５０（前述したチューブ５０を構成してもよい）及び流れ偏向体６８は、ウエハＷの一方側にだけ示されているが、実際には、ノズルチューブ５０及び流れ偏向体６８は、ウエハＷの両側に設けられていてもよい。また、ウエハＷは、水面７６に対して垂直に抜け出るように示されているが、所定の傾きをもって（例えば、垂直に対して約９°の傾きであってもよいが、他の角度を使用してもよい）水面７６から抜け出てもよい。
【００５９】
本発明の一実施形態において、流れ偏向体６８は、ノズルチューブ５０の周囲に嵌合するように適合されている２部品スリーブの形態を成してもよい。流れ偏向体６８の第１の部品６９は、ＩＰＡ蒸気のストリーム（流れ）７２（例えば、窒素等のキャリアガスと混合された）がその内部へと噴射されるＶ字形状の空間７０を画成するとともに、例えばノズル５０の中心を通り且つ水面と平行な水平線Ｌに対してストリーム７２を特定の角度に方向付けるように形成されている。流れ偏向体６８の第２の部品（例えば、下側ウイング７４）は、水面７６下に浸って、ＩＰＡ蒸気に晒される水の容積を制限してもよい。図６に示されるように、ＩＰＡ蒸気のストリーム７２は、流れ偏向体６８の第１の部品６９の内面７８と衝突するように、下方へと傾斜されることが好ましい。その後、ＩＰＡ蒸気のストリーム７２は、内面７８によって反射され（図示せず）、ウエハ／空気／水の界面に形成されるメニスカス８０へと向かう。一または複数の実施形態において、ＩＰＡストリーム７２と内面７８との間の角度は４５°を超えないが、ＩＰＡストリーム７２の角度は、（図８Ａ及び図８Ｂを参照して後述するように）ＩＰＡ蒸気が所望の角度範囲内で及び／又は所望の流速をもってメニスカス８０と衝突し、それによって、メニスカス８０に対するＩＰＡ蒸気の供給を最適化するように選択されることが好ましい。
【００６０】
典型的な一実施形態において、流れ偏向体６８は、スリット開口８２を有する。このスリット開口８２は、ＩＰＡをメニスカス８０に対して効率的に供給するために、幅が０．０５インチで、水面７６から上側に例えば０．１０インチ離れ且つウエハＷから０．１０インチ離間してもよい。他のスリット開口幅、水面７６から上側への離間距離及び／又はウエハＷからの距離、を使用してもよい。流れ偏向体６８は、水面７６に対して４５°の角度を狙ってもよいが、他の角度を使用してもよい。スリット開口８２は、メニスカス８０の真下に向かって狙いを定めることが好ましい。
【００６１】
流れ偏向体６８は、ＩＰＡ蒸気に晒される水の容積を制限することにより、ＩＰＡの無駄及び消費を抑えて、乾燥効率及び性能を向上させ、安全上の危険性を低下させるのに役立つ。一実施形態において、ＩＰＡに晒される水の容積の範囲は、３００ｍｍウエハの場合には約０〜１２ミリリットルであり、２００ｍｍウエハの場合には約０〜８ミリリットルであるが、他の範囲を使用してもよい。
【００６２】
流れ偏向体６８が使用されない場合、ＩＰＡ蒸気のストリーム７２は、２２°〜３０°の範囲の角度で水面７６と衝突することができる。この角度範囲は、ウエハ上に形成される幾つかの異なるタイプの膜を乾燥するのに適していることが分かった。他の衝突角度を使用してもよい。流れ偏向体６８は、１つの材料片によって形成されても良く、あるいは、３つ以上の部品から成っていてもよい。流れ偏向体６８は、ステンレススチールまたは他の適当な材料によって形成されてもよい。
低ＩＰＡ濃度混合物
ＩＰＡ／キャリアガス混合物中のＩＰＡ蒸気の濃度を減少させる（例えば、０．２％以下まで減少させる）ことにより、混合物の流量を増大させつつ（例えば、少なくとも２〜３リットル／分まで、好ましくは約５リットル／分まで増大させつつ）、洗浄／乾燥モジュールの安全性及び効率を更に向上させることができる。流量を増大させると、ＩＰＡの濃度低下を補償することができるとともに、高い乾燥速度（例えば、１０ｍｍ／秒；これにより、乾燥時間は、ウエハ持ち上げ速度が一定であるとすると、２００ｍｍウエハの場合、２０秒となる）をもって効率を高め且つ乾燥不良を低減することができる。図７は、様々なＩＰＡ濃度及び様々な流量を持つガス（窒素）によって乾燥されるウエハ上で見られる０．１２μよりも大きいパーティクル（図３の所謂「付加物（ａｄｄｅｒ）」）の数をプロットしたグラフである。また、これらの結果は、ノズルの直径、ウエハ表面からのノズルの離間距離、流れ偏向体の使用及び角度等によって大きく左右され得る。キャリアガス流量が５リットル／分の場合、ＩＰＡ蒸気の濃度が１％から０．２％へと減少すると、シリコンウエハ及び低ｋ誘電体含有ウエハにおける欠陥数が増大しないことが実験データにより分かっている。
【００６３】
先に記載したように、ウエハＷの下部が乾燥されている場合には、ウエハ持ち上げ速度を低下させてもよい。同様に、ウエハＷの下部が乾燥されている場合には、ＩＰＡ／キャリアガス混合物中のＩＰＡ濃度を増加させても良く、及び／又は、ＩＰＡ／キャリアガス混合物の流量を増加させてもよい。窒素の代わりに、他の不活性ガスを使用できることは言うまでもない。また、ＩＰＡを、マランゴーニ乾燥等で従来から使用されている他の有機蒸気に取って代えることができることは言うまでもない。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
本発明を好ましい実施形態と共に開示してきたが、他の実施形態が本発明の思想及び範囲内に含まれ得ることは言うまでもない。特に、本発明の上昇プロファイル及び本発明のＩＰＡ偏向体は、任意の乾燥システム内で使用することができることは明らかであり、開示されたシステム内での使用に限定されない。同様に、基板が濯ぎタンク内に導入される時に基板を濯ぐための噴射ノズルは（水中及び／又は水／流体槽上）、ここで開示されたシステム以外のシステムで使用されてもよい。ウエハを周知の方向で出力するための傾斜したウエハガイドを有する傾斜壁を備えたモジュールは、積極的な出力キャッチャであるため、創作性（進歩性）があると考えられる。更に、本発明の特徴は、ウエハ（特に、浸漬されたウエハ）を第１の角度から第２の角度へと搬送するための方法及び装置と、ウエハを一方の角度から次の角度まで搬送して、ウエハを入力ポートに位置合わせされる状態から出力ポートに位置合わせされる状態へと移動させるモジュールとを含む。したがって、ここで説明した実施形態は単なる典型例であり、本発明の装置が本発明の特徴のうちの１つまたは複数を使用してもよいことは言うまでもない。
【００６４】
個別に使用できる本発明の特徴の幾つかを以下に示す。
【００６５】
・濯ぎが施されたウエハの表面を空気に晒すことなく濯ぎ区域と乾燥区域とを組み合わせたモジュール。
【００６６】
・界面活性剤及び処理タンクパーティクスをうまく除去するための液中噴射ノズル及び／又は天井噴射ノズルが設けられた濯ぎ区域（天井噴射が最も積極的な濯ぎを行なう）。
【００６７】
・ローディングポートとアンローディングポートとを分離するために２つの区域を有するメインタンク。
【００６８】
・ＩＰＡ蒸気を正確に供給して（例えば、メニスカスの先端に供給して）ＩＰＡ消費量を最小限に抑えるためのチューブ、ノズル、及び／又は、流れ偏向体。
【００６９】
・ＩＰＡをメニスカスに供給するための最良の角度に正確に方向付けることができるＩＰＡ噴射チューブ（２００１年３月５日に提出され且つスプレーバーと題された米国特許出願第６０／２７３，７８６号参照：この特許出願の開示内容全体を参照として本願に組み入れる）。
【００７０】
・出力ステーション上に装着された「キャッチャ」を使用する摩擦が無いガイド機構。
【００７１】
・濯ぎ区域から乾燥区域への水中ウエハ搬送を容易にする揺動体。
【００７２】
・所定の上昇速度プロファイルを有する速度可変プッシャ。
【００７３】
・傾斜した後壁及び／又は傾斜した前壁。
【００７４】
・別個の入力ポート及び出力ポートを有するタンクのための内側溢れ堰。
【００７５】
・層状の空気流を伴う包囲出力部。
【００７６】
・乾燥（例えばＩＰＡ）蒸気に晒される流体の表面積を制限する偏向体。
【００７７】
・有機溶媒濃度を薄めるためのベンチュリを使用する排気装置。
【００７８】
・低濃度の有機溶媒を有する乾燥ガス混合物及び高流量の使用。
【００７９】
・乾燥部からの出力とロボットによる拾い上げとを少なくとも部分的に同時に行なうための複数の出力ウエハ支持体。
【００８０】
・濯ぎ区域とマランゴーニ乾燥に適合する区域とを有し、両方の区域がウエハ浸漬ではなく噴射機構を使用するモジュール。
【００８１】
従来のＳＲＤと比較すると、本発明の装置１１は、優れた性能と、疎水性のウエハ表面及び親水性のウエハ表面の両方を乾燥させることができる幅広いプロセスウインドウとを与えることができる。「マランゴーニ」原理に基づく新規な乾燥技術は、一例において、蒸発の場合、たった３ｎｍ厚の層しか残さない。これに対し、従来のＳＲＤは、２００ｎｍ厚の層を残す可能性がある。本発明の装置は、処理モジュールと出力ステーションとを組み合わせることにより、高速乾燥を行なうことができ、多種多様な異なる膜において高いスループットを得ることができる。また、濯ぎ区域の噴射ノズルは、洗浄中及び乾燥モジュールへの搬送中に親水性ウエハに加えられる場合がある界面活性剤を除去することができる。
【００８２】
なお、窒素ブランケットは単なる一例であり、任意の不活性ガスまたは空気または複数のガス（空気を含む）から成るブランケットを使用することにより、出力ポートを横切るブランケットを形成して、乾燥蒸気が装置から逃げることを防止することができる。また、ＩＰＡ蒸気は単なる一例であり、流体（乾燥区域に加えられる流体）と混和してウエハ表面を乾燥させるマランゴーニ流を形成できる他の蒸気またはガスを同様に使用してもよい。
【００８３】
したがって、ここでは、そのような蒸気またはガスを乾燥ガスと称している。また、ここで使用される用語「キャッチャ」、「フィンガ」、「揺動体」は、任意の特定の形状または構造に限定しようとするものではなく、むしろ、ここで説明したキャッチャ、フィンガ、揺動体と同様の機能を果たす任意の構造を全体として示すものである。
【００８４】
したがって、本発明をその好ましい実施形態と共に説明してきたが、他の実施形態も、以下の請求項によって規定される本発明の思想及び範囲内に入ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の態様にしたがって構成された処理部及び出力部の両方を備える本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ａ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｂ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｃ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｄ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｅ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｆ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｇ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｈ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｉ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図３Ａ】第２の態様にしたがって出力部が構成された図１の乾燥装置を示す概略側面図及び平面図である。
【図３Ｂ】第２の態様にしたがって出力部が構成された図１の乾燥装置を示す概略側面図及び平面図である。
【図４Ａ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｂ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｃ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｄ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｅ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｆ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｇ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｈ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｉ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図５】第２の態様にしたがって処理部が構成された本発明の乾燥装置を示す概略側面図である。
【図６】乾燥装置の蒸気ノズルと関連して設けられてもよい蒸気流れ偏向体の概略側面図である。
【図７】様々なＩＰＡ濃度及び様々な流量によって乾燥されたウエハ上に見られるパーティクスの数をプロットしたグラフである。
【図８Ａ】蒸気流角度の説明に役立つ概略図である。
【図８Ｂ】様々な材料を含む基板を乾燥させるための好ましい蒸気流角度を示す表である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…乾燥装置、１１…処理部、１２…出力部、１８ａ…浸漬チャンバ、３０…天井噴射ノズル、３２…液中噴射ノズル、３４…ロードポート、３６…揺動体、３７…アンロードポート、３８…リンクシステム、４０…アクチュエータ、４４…プッシャ、４６…ガイド、４８…送りネジ、５８…プラットフォーム、６０…キャッチャ、６４…エアーシリンダ。
【０００１】
この出願は、２００１年１１月２日に提出された米国仮特許出願第６０／３３５，３３５号による優先権を主張しており、上記仮特許出願の内容全体を参照として本願に組み入れる。
この発明は、半導体製造に関し、特に、基板を乾燥するための技術に関する。
【発明の背景】
【０００２】
半導体デバイスの幾何学的形状が小さくなり続けるにつれて、超洗浄処理の重要性は増大する。流体タンク（または流体槽）内で洗浄水による洗浄を行なった後、濯ぎ槽（例えば、別個のタンク内、あるいは、洗浄タンクの流体を取り替えることにより）によって濯ぐことにより、所望の洗浄レベルを得ることができる。乾燥装置を使用しないで濯ぎ槽から除去しても、基板の表面から槽液が蒸発するが、筋がついたり、染みがついたり、及び／又は、基板の表面上に槽液の残留物が残ってしまう。そのような筋付き、染み付き、残留物は、その後において、デバイスの故障を引き起こす可能性がある。したがって、基板が水槽から除去される際に基板を乾燥させる方法の向上に十分な注意を向けてきた。
【０００３】
マランゴーニ（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）乾燥として知られる方法は、槽流体が基板上に実質的に残らないように槽流体を基板から流す表面張力勾配を形成し、それにより、筋や染み、残留物痕を生じさせないようにすることができる。具体的には、マランゴーニ乾燥中、槽流体と混和できる溶媒（例えば、ＩＰＡ蒸気）が、基板が槽から持ち上げられる際あるいは槽流体が基板を通り過ぎて排出される際に形成される流体メニスカスへと導かれる。溶媒蒸気が流体の表面にそって吸収され、吸収された蒸気の濃度がメニスカスの先端で高まる。吸収された蒸気の濃度の高まりにより、表面張力は、流体槽中における場合よりもメニスカスの先端で低下し、これにより、乾燥するメニスカスから流体槽中へと槽流体が流れる。そのような流れは、「マランゴーニ」流として知られており、基板上に筋や染み、残留物痕を生じさせることなく基板乾燥を行なうために使用することができる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第１のモジュールが提供される。このモジュールは処理部を有しており、処理部は、ウエハが貫通して上記処理部内へと下降可能なロードポートと、ウエハを上記処理部の外側へと持ち上げることができるように、上記ロードポートから水平に離間して位置するアンロードポートとを有する。また、モジュールは、導入されたウエハを、ウエハが上記ロードポートと位置合わせされる第１の方向から、ウエハが上記アンロードポートと位置合わせされる第２の方向へと回転させることで傾けるための回転可能なウエハ支持体を有する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第２のモジュールが提供される。この第２のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート、アンロードポート及びウエハ支持体を有する処理部を備える。また、第２のモジュールは、（１）上記処理部の外面に沿って位置された外側溢れ堰と、（２）上記ロードポートと上記アンロードポートとの間に位置され、上記処理部の上側領域を第１の区域と第２の区域とに分割するとともに、表面流体が上記第１の区域と上記第２の区域との間で移動することを防止する隔壁とを備える。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第３のモジュールが提供される。第３のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びウエハ支持体を有する処理部を備える。また、第３のモジュールは、処理中において上記処理部内に収容された流体中に浸漬されるように適合された噴射機構であって、ウエハが上記ロードポートを通じて下降される際に、水中のウエハ表面に対して流体を噴射するように位置決めされている噴射機構を備える。
【０００７】
本発明の第４の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第４のモジュールが提供される。第４のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びアンロードポートを有する処理部を備える。また、第４のモジュールは、（１）上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合されたウエハ受け部と、（２）上記ウエハ受け部に結合され、上記アンロードポートから持ち上げられるウエハに接触するとともに、ウエハの持ち上げに伴って上昇するように適合されているキャッチャとを有する出力部を備える。
本発明の第５の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第５のモジュールが提供される。第５のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びアンロードポートを有する処理部を備える。また、第５のモジュールは、上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合されたウエハ受け部と、上記ウエハ受け部を取り囲む包囲体とを有する出力部を備える。上記包囲体は、（１）ウエハを上記処理部から上記アンロードポートを介して上記ウエハ受け部へと持ち上げることができるように適合された第１の開口と、（２）ウエハハンドラがウエハを上記ウエハ受け部から引き出すことができるように適合された第２の開口と、（３）空気の層流を包囲体内に形成することができるように適合された複数の別個の開口とを備える。
【０００８】
本発明の第６の態様においては、ウエハを処理するように適合されている第６のモジュールが提供される。第６のモジュールは、第１のモジュールに関して説明したロードポート及びアンロードポートを有する処理部を備える。また、第６のモジュールは、（１）上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合された第１のウエハ受け部と、（２）上記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合された第２のウエハ受け部とを有する出力部を備える。上記第１及び第２のウエハ受け部は、第１のウエハ受け部が上記アンロードポートを通じて持ち上げられるウエハを受けるべく位置される第１の位置と、第２のウエハ受け部が上記アンロードポートを通じて持ち上げられるウエハを受けるべく位置される第２の位置との間で並進するように適合されている。これらの態様及び他の態様に係る方法、装置、システムといった多数の他の態様が提供されている。
【０００９】
以下の詳細な説明、添付の請求項、添付図面から、本発明の他の特徴及び態様が更に完全に明らかになる。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１０】
本発明にしたがって設けられた乾燥装置は、処理部と、出力部とを備える。処理部は、２つの主な態様にしたがって構成されてもよいメインチャンバを備える。第１の態様（浸漬チャンバ１８ａ）は、流体の浴槽中にウエハを浸漬するものであり、図１〜図２Ｉを参照して説明する。第２の態様（噴射チャンバ１８ｂ）は、浸漬されていないウエハに流体を噴射するものであり、図５を参照して説明する。
【００１１】
同様に、出力部は、２つの主な態様にしたがって構成されてもよい出力プラットフォームを有する。第１の態様（回転プラットフォーム５８）は、略垂直方向から略水平方向へウエハを回転させるものであり、図１〜図２Ｉを参照して説明する。第２の態様（並進プラットフォーム１５８）は、略垂直に方向付けられたウエハを複数のウエハ受け部のうちの１つで受けるべく水平に並進するものであり、図３Ａ〜図４Ｋを参照して説明する。
【００１２】
処理部及び出力部の各態様は、それ自体で創作性（進歩性）があると考えられる。したがって、処理部の各態様が出力部のいずれかの態様と共に使用されても良く、また、その逆であってもよい。また、処理部及び出力部の各態様が従来の出力部及び処理部のそれぞれと共に使用されてもよい。最後に、処理部及び出力部の多数の個々の特徴は、図面及び以下の説明を参照すれば明らかなように、創作性（進歩性）がある。
【００１３】
図１は、処理部及び出力部が本発明の第１の態様にしたがって構成されている本発明の乾燥装置１１の概略側面図である。本発明の乾燥装置１１は、処理部１０と出力部１２とを備える。
【００１４】
処理部−第１の態様
処理部１０は、脱イオン水等の流体の浴槽中にウエハを浸漬する浸漬チャンバ１８ａを備える。この浸漬チャンバ１８ａは、界面活性剤あるいはアプライドマテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社のＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（エレクトラクリーン）（商標）溶液等の他の洗浄化学物質を含んでいても良く、または、含んでいなくてもよい。
【００１５】
上側隔壁２４（図２Ａ）は、浸漬チャンバ１８ａを、２つの区域、すなわち、濯ぎ区域２６と「乾燥」区域２８とに分割する。乾燥区域２８を濯ぎ区域２６から分離することにより、更に清潔な出口領域が維持されるとともに、粒子が濯ぎ区域２６内で除去されてそこから溢れ出る傾向がある場合に、除去された粒子が乾燥中にウエハに再付着する虞が低減される。浸漬チャンバ１８ａは、チャンバ１８ａを取り囲む溢れ堰２０を有し、この溢れ堰へと流体を溢れ出させることができるようになっていてもよい。流体が例えばチャンバ１８ａの下部に連続的に供給され、それにより、流体が溢れ堰２０へと連続的に溢れ出るようになっていてもよい。溢れ堰２０（図２Ａ〜図２Ｉ）は、濯ぎ区域２６及び乾燥区域２８からの粒子の除去に役立つように、上側隔壁２４に結合されていてもよい。高流体レベルセンサ及び低流体レベルセンサ（図示せず）がチャンバ１８ａ及び堰２０，２０ａの両方に結合されていてもよい。図示しない他の態様において、溢れ堰２０は、処理部１０が装着されるチャンバを備えていてもよい。排気ライン（例えば、設備の排気ライン）がチャンバ（例えば、チャンバの底部近傍）に結合されても良く、また、チャンバの底部に沿って排液ラインが配置されてもよい。この場合、チャンバの底部は、排液を容易にするため、傾斜されていてもよい。
【００１６】
濯ぎ区域２６には、天井噴射ノズル３０及び／又は液中噴射ノズル３２が設けられていてもよい。これらの各ノズルは、ウエハが濯ぎ区域２６内に入ると、ウエハの表面に対して流体を方向付けるように適合されている。一態様においては、濯ぎ区域２６を使用することにより、本発明の乾燥装置１１内にウエハを搬送する前にウエハ上に噴き付けられてもよい任意の流体膜（例えば界面活性剤）をウエハから洗い落としてもよい。そのような界面活性剤噴射ステップによれば、本発明の装置１１へのウエハの搬送中に、疎水性ウエハが乾燥することを防止できることが分かった。したがって、界面活性剤噴射（好ましくは、アルフォニック（Ａｌｆｏｎｉｃ）界面活性剤等の低濃度の界面活性剤を含む噴射）は、ウエハ上に水位線が形成されることを防止するため、乾燥装置内にウエハをロードする前において行なうことが望ましい。そのような本発明のプロセスは、洗浄器内で行なわれても良く、あるいは、ウエハ搬送中に行なわれてもよい（例えば、ウエハハンドラまたは洗浄器は、洗浄中、または、基板が洗浄器から除去される際、あるいは、ウエハハンドラによってウエハが搬送される最中に基板を界面活性剤で濡らせるための機構を備えていてもよい）。
【００１７】
濯ぎ区域２６はロードポート３４を更に含む。このロードポート３４は、ウエハが濯ぎ区域２６内に入る際にウエハが単に通り過ぎる場所であっても良く、あるいは、濯ぎ区域２６の上端壁または蓋（もしあるとすれば）によって形成される開口であってもよい。
【００１８】
浸漬チャンバ１８ａの底部またはその近傍には揺動体３６が配置されている。この揺動体３６は、略垂直に方向付けられたウエハ（垂直方向から僅かに傾けられていてもよい）を受けて支持するように適合されている。また、揺動体３６は、ロードポート３４を介して濯ぎ区域２６内に入るウエハを受けることができる第１の位置から、乾燥区域２８の出口ポート３７を通じてウエハを揺動体３６から持ち上げることができる第２の位置へと回転するように適合されている。揺動体３６がウエハを濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと回転させても、ウエハは、流体中に浸漬されたままである。
【００１９】
揺動体３６を回転させるための機構は、処理部１０の外側に装着されるとともに、処理部１０の壁を直接に貫通して揺動体３６に結合され或いは処理部１０の壁を介して磁気的に揺動体３６に結合されていることが好ましい。図１の典型的な実施形態において、リンクシステム３８は、リンクが下方に作動される際に、揺動体３６を第１の位置(濯ぎ区域２６内の位置)から第２の位置（乾燥区域２８内の位置）へと回転させるとともに、リンクシステム３８が上方に作動される際に、揺動体３６を乾燥区域２８から濯ぎ区域２６へと戻すように構成されている。アクチュエータ４０がリンクシステム３８に結合して示されている。このアクチュエータ４０は、エアーシリンダ等の任意の従来のアクチュエータであってもよい。
【００２０】
揺動体の回転を行なうための他の構成は、浸漬チャンバ１８ａの底部に沿って水平に延びるロッド上に揺動体３６を装着し、揺動体３６がロッドを中心に回転できるようにすることを含んでいてもよい。そのような構成においては、例えば、揺動体３６を浸漬チャンバ１８ａと略同一の幅にして、揺動体３６の両側面上に磁石を装着し且つこの磁石をチャンバ１８ａの側壁を介して外部の磁石に結合できるようにしてもよい。外部の磁石は、アクチュエータ（例えば、空気圧アクチュエータ４０）によって前後に駆動されてもよい。揺動体３６及び外部磁石の回転を容易にするため、浸漬チャンバ１８ａの側壁に沿って接触回転するように、揺動体３６及び外部磁石に対してローラが装着されてもよい。
【００２１】
揺動体の第１及び第２の位置を検知できるように、アクチュエータ４０、リンクシステム３８、及び／又は、揺動体３６には、一対のセンサ（図示せず）が結合されていてもよい。また、光センサ等のセンサ（図示せず）が揺動体３６上のウエハの存在を検知してもよい。ウエハの存在が検知されると、アクチュエータ４０に対して信号が送信され、これにより、アクチュエータ４０が揺動体３６を第１の位置から第２の位置へと回転させてもよい。
【００２２】
乾燥区域２８は、最小の接触面積でウエハの下縁部と接触するように適合されていることが好ましいプッシャ４４を含んでもよい。そのようなプッシャは、従来、ナイフエッジプッシャと称される。ナイフエッジプッシャ４４は、乾燥区域２８の後壁に沿って位置された垂直ガイド（図示せず）に結合されるとともに、更に、上記垂直ガイドに沿ってプッシャ４４を昇降させるように適合されたアクチュエータ（例えば、モータによって駆動される図１の送りネジ４８）に結合（例えば磁気的に）されていても良く、これにより、プッシャ４４は、ウエハを乾燥区域２８から持ち上げた後、揺動体３６よりも下側のプッシャ初期位置に戻るようになっていてもよい。
【００２３】
ウエハが乾燥区域２８から持ち上げられる際に、プッシャがウエハを傾いた姿勢に維持し、これにより、傾いていない垂直な方向で達成し得る場合よりも再現可能なウエハ姿勢を確保できるように、乾燥区域２８の後壁が傾斜（例えば９°）されていることが好ましい。
【００２４】
また、乾燥区域２８の後壁に対して一対の傾斜したガイド４６が結合され、これらのガイドは、ウエハが乾燥区域２８を通じて揺動体３６から持ち上げられる際にウエハの両縁部と接触するように位置されていてもよい。各ガイド４６は、ウエハの縁部を保持する例えばＶ字形状またはＵ字形状の溝を有してもよい。あるいは、各ガイド４６は、ウエハの縁部が当接できる傾斜面を含んでも良く、また、ガイド４６は、ウエハとの接触を最小限に抑えるべくウエハから離れるように曲げられていてもよい。
【００２５】
乾燥区域２８の出口ポート３７は、乾燥区域２８の上端壁または蓋によって画成され、これにより、乾燥蒸気を周囲の外気中に逃がすことなく出口ポートから（例えばポンプを介して）排気できるように適合されていることが好ましい。流体の液面よりも上側で且つ出口ポート３７よりも下側には、一対の噴射機構５０が位置されている。これらの噴射機構５０は、ウエハが流体から持ち上げられる時に、ウエハの前面及び後面にわたって蒸気を連続的に噴き付けるように適合されている。噴射機構５０は、ウエハが流体から持ち上げられる時に形成するメニスカスに対して蒸気を噴射するように位置されている。噴射機構５０は、１つの直線状のノズルまたは複数のノズルを構成してもよいが、一連の穴（例えば、直径が０．００５〜０．００７インチで且つ８，５インチの等間隔で互いに離間してウエハに隣接する１１４個の穴）が形成されたチューブを構成していることが好ましい。そのような噴射チューブ５０は、石英またはステンレススチールによって形成されていることが好ましい。
【００２６】
各噴射チューブ５０は、手動で向きを合わせて、蒸気流（例えばＩＰＡ蒸気）を所望の角度（例えば、図８Ａに示されるように、チューブ５０の中心を通り且つ流体面と平行に描かれた水平線に対して所望の角度）に方向付けられるようになっていてもよい。ＩＰＡ蒸気流は、図６を参照して後述する流れ偏向体を用いて或いは用いることなく、方向付けられてもよい。流れの特定の角度は、乾燥されるウエハの材料に応じて異なっていてもよい。典型的な材料における好ましい流れ角度を示す表が図８Ｂに示されている。
【００２７】
流体メニスカスに供給されるＩＰＡ蒸気流は、ウエハ持ち上げ方向と反対の下向きの液体流を生じるマランゴーニ力を形成する。したがって、メニスカスよりも上側のウエハ表面が乾燥される。
【００２８】
乾燥区域２８内にＩＰＡ蒸気を収容し且つ乾燥区域２８内のＩＰＡ蒸気を排気するため、排気マニホールド５１及び窒素ブランケットマニホールド５４が設けられる。これらのマニホールドは、噴射機構５０よりも上側にある乾燥区域２８の上端カバー５６中に形成されていてもよい。噴射機構５０に結合されたガス流モジュール（図示せず）、排気マニホールド５１、窒素ブランケットマニホールド５４は、ＩＰＡ蒸気流量、排気流量、窒素ブランケット流量を制御する。また、排気ライン（図示せず）は、出力部１２の下方に配置されていても良く、また、出力部１２を通り抜け且つＩＰＡ蒸気が乾燥区域２８から逃げることを抑える垂直な層流を維持してもよい。噴射機構５０は、メニスカスに近接して位置していることが好ましく、また、窒素ブランケットマニホールド５４は、アンロードポート３７に近接して位置していることが好ましい。
【００２９】
ウエハ処理−第１の態様
図２Ａ〜図２Ｉは、本発明の装置１１を通じてウエハが移動される際の様々な段階におけるウエハを示す概略側面図である。図２Ａに示されるように、ロボット（例えば、ここには図示しないが、２０００年４月２６日に提出された米国特許出願第０９／５５８，８１５号に開示されたウォーキングビームロボット、この特許出願の開示内容全体を参照として本願に組み入れる）がロードポート３４を介してウエハＷを濯ぎ区域２６内にロードすると、ノズル３０，３２は、ＤＩ水をウエハＷの両面に対して噴射する。ロボットは、ウエハＷを揺動体３６上に受け渡した後、濯ぎ区域２６から、ロードポート３４よりも上側にあるその定位置へと戻る。光センサ（図示せず）は、揺動体３６上にウエハがあることを検知して（図２Ｂ）、信号をアクチュエータ４０に送信する。これにより、リンクシステム３８が作動して、揺動体３６が濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと回転する。
【００３０】
浸漬タンク１８ａの底部近傍に位置された揺動体３６は、ウエハを濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと搬送する。この搬送中、ウエハは、流体中に浸漬されたままである。このようにして、揺動体３６は、ウエハを受けるための垂直位置から、乾燥区域２８を通じてウエハを持ち上げるための傾斜位置（例えば９°の傾斜）へと回転する（図２Ｃ）。
【００３１】
その後、ウエハＷは、ウエハの上端がタンク流体の表面から浮上して現れる（及び、乾燥蒸気噴射が開始される）時からウエハの下縁部（例えば、ウエハの下側部位３０〜４０ｍｍ）がタンク流体の表面から浮上して現れるまで所定の処理速度（例えば１０ｍｍ／秒）で上昇する上昇速度プロファイルで、プッシャ４４によりアンロードポート３７へ向けて持ち上げられる。ウエハの下縁部がタンク流体の表面から現れて乾燥蒸気を通過する間、ウエハは、ゆっくりとした速度（例えば５ｍｍ／秒を下回る速度）で持ち上げられる。これは、ウエハの下部を乾燥することが難しいからである（ウエハの曲率に起因して）。ウエハ全体が乾燥されたら、ウエハは、搬送位置へ向けて高速（例えば１０ｍｍ／秒を上回る速度）で持ち上げられてもよい。ウエハが持ち上げられる際、ウエハの縁部は、流体中に浸漬された２つの平行な傾斜ガイド４６上に重力によってもたれかかる。
【００３２】
ウエハＷが持ち上げられて流体から出ると、一対の噴射機構５０（図２Ｄ）は、ＩＰＡ蒸気と窒素との混合物を、ウエハＷの両面上に形成するメニスカスに噴射する。ＩＰＡ蒸気流は、図６を参照して後述する流れ偏向体を用いて或いは用いることなく、方向付けられてもよい。流れの特定の角度は、乾燥されるウエハの材料の種類に応じて異なっていてもよい。
【００３３】
図８Ａは、蒸気流角度について説明するのに役立つ概略図である。図８Ａを参照すると、蒸気／キャリアガスのストリーム７２の流れ角度θは、図示の水／空気界面（及び／又は、ノズルチューブ５０を貫く水平中心線）に対して測定される。（一実施形態において、ノズルチューブ５０は、ウエハＷから側方に約０．５インチ離れて位置されており、流れ角度が約２５°になるように選択され、ノズル高さＨＮは、水／空気界面よりも上側に約３．７ｍｍ離れた高さＨＶでストリーム７２がウエハＷと衝突するように選択される。他の横方向間隔、流れ角度、ノズル高さＨＮ、蒸気衝突高さＨＶを使用してもよい）。典型的な材料における好ましい流れ角度（水／空気界面に対して測定された）を示す表が図８Ｂに示されている。表面材料とは、乾燥されるウエハ上の材料のことである。ドライ−インまたはウェット−インとは、乾燥装置１１内での処理前にウエハが乾燥していること、あるいは、濡れていることを表わしている。ドライ−アウトとは、乾燥装置１１からウエハが除去される際にウエハが乾燥していることを意味している。ブラックダイヤモンド（登録商標）とは、アプライドマテリアル社から入手できる低ｋ誘導体（例えば、カーボンがドーピングされた酸化物）のことである。ＩＰＡ蒸気流は、ウエハ持ち上げ方向と反対の下向きの液体流を生じる「マランゴーニ」力を形成する。したがって、メニスカスよりも上側のウエハ表面が乾燥される。
【００３４】
乾燥処理中、ＩＰＡ蒸気は、排気マニホールド５１によって処理部１０から排気され、窒素の流れは、出力ポート３７（窒素ブランケットマニホールド５４により）を横切って方向付けられ、これにより、ＩＰＡ蒸気が処理部１０から排気されることを抑制する。ガス供給モジュール（図示せず）は、ＩＰＡ蒸気流、排気率、窒素ブランケット流量を制御する。
【００３５】
出力部−第１の態様
図１〜図２Ｉに示される実施形態において、出力部１２は、２つの位置、すなわち、乾燥区域２８からウエハを受けるための処理位置（図２Ｅ）と、ウエハを搬送ロボットへと出力するためのＦＡＢ界面位置（図２Ｇ）との間で回転するように適合されているプラットフォーム５８を備える。処理位置は、ウエハが乾燥区域２８から持ち上げられる傾きと一致しており、また、処理位置は略水平である。出力部１２に結合されたモータまたは他の駆動機構は、プラットフォーム５８を回転させる。
【００３６】
出力部１２は、ウエハＷの移動に伴って移動するように適合されているキャッチャ６０を有してもよい。キャッチャ６０は、例えば各端部にストッパを有するリニアボールスライド（図示せず）上に装着されていてもよい。プラットフォーム５８が処理位置（例えば、傾斜ガイド４６と同じ９°の傾きで処理部１０に向かって垂直に傾けられた位置）に配置されると、キャッチャ６０は、重力によりリニアボールスライドの底部へと移動する。この低い位置は、光センサ（図示せず）によって検知されてもよい。キャッチャ６０は、所定距離だけ離間され且つウエハの外周に沿うように厳密に公差付けられてもよい２点でウエハと接触することができる。したがって、キャッチャ６０は、正確なウエハの位置決めに役立つことができる。
【００３７】
また、出力部１２は、ウエハ固定位置とウエハ通過位置との間で移動するように適合されているフィンガ６２を備えてもよい。ウエハ固定位置において、フィンガ６２は、ウエハがフィンガ６２よりも上側に持ち上げられた後、ウエハをロックして固定することができ、これにより、プッシャ４４を元の位置に戻して、フィンガ６２及びキャッチャ６０により出力部１２上の所定位置にウエハを保持させたままにすることができる。フィンガ６２は、例えば、エアーシリンダ（図示せず）によって作動されるとともに、フィンガ６２のウエハ固定位置及びウエハ通過位置を検知する一対のスイッチ（図示せず）を備えていてもよい。また、ウエハがフィンガ６２よりも十分上側に位置する時期を検知し、それにより、フィンガ６２をウエハ固定位置に安全に配置できるように、光センサ（図示せず）が設けられてもよい。
【００３８】
ウエハ出力−第１の態様
乾燥区域２８を通じてウエハＷを持ち上げる前に、プラットフォーム５８は略垂直に傾けられる（例えば、約９°の傾斜で）（図２Ｃ）。キャッチャ６０はその低い位置に位置され、フィンガ６２はウエハ通過位置に位置される。ウエハＷが乾燥区域２８から出ると（図２Ｄ）、ウエハがキャッチャ６０を押し出し（例えば、接触する２点で）、これにより、キャッチャ６０は、重力に抗して、ウエハと共に上方へ移動する。したがって、ウエハＷは、３点で固定される（プッシャ４４及びキャッチャ６０により）。プッシャ４４がその高位置に達すると、フィンガ６２は、ウエハ固定位置へと作動され、これにより、ウエハＷがプラットフォーム５８上に固定される。また、この時、プッシャ４４は元の位置に戻ることができる（図２Ｅにおいて、フィンガ６２は、ウエハ固定位置で示されている）。キャッチャ６０はウエハＷの上昇に伴って移動するため、出力部１２への搬送中におけるウエハの擦れ及びパーティクルの形成を低減することができる。
【００３９】
ウエハＷがプラットフォーム５８上に固定された後、プラットフォーム５８は、その水平位置まで回転する（図２Ｆ）。調整可能なストッパ・ショックアブソーバ（図示せず）を備えてもよいエアーシリンダ６４（図１）を使用して、プラットフォーム５８を、所定の出力位置まで、例えばウエハハンドラ６６（図２Ｈ）によってウエハＷを引き出すことができる高さまで下げてもよい。その後、フィンガ６２が図２Ｈで示されるように元の位置に戻され、ウエハハンドラ６６は、ウエハＷを拾い上げて他の場所へ搬送する（例えばカセットへと搬送する）。その後、プラットフォーム５８は、次の処理済みのウエハＷ’が乾燥区域２８から持ち上げられる際にそのウエハを受け取ることができる略垂直に傾けられたその処理位置（図２Ｉ）へと戻る。
【００４０】
本発明の一または複数の実施形態においては、専用のガス供給及び排気モジュール（図示せず）を使用して、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気及び窒素を供給するとともに、これを乾燥装置１１（例えば、噴射機構５０の近傍）へと排気することができる。例えば、１つまたは複数のベンチュリ（図示せず）と組み合わされた清浄な乾燥空気が排気を行なってもよい（例えば、ガスライン（図示せず）が、アンロードポート４２の近傍に装着されたベンチュリの圧力ポートに対して清浄な乾燥空気を供給して排気を行なってもよい）。
【００４１】
ＩＰＡ／窒素流を噴射機構５０に供給するため、マスフローコントローラ（図示せず）がＩＰＡバブラー（図示せず）に対して窒素流を所定の割合で供給してもよい。少なくとも一実施形態においては、ＩＰＡ濃度が約５％のＩＰＡ／窒素混合物を供給するために、１．４リットルのバブラーが使用される。他のバブラーサイズ及び／又はＩＰＡ濃度を使用してもよい。
【００４２】
本発明の特定の一実施形態において、バブラーには、３つのレベルセンサ、すなわち、ローレベルセンサと、ハイレベルセンサと、ハイ−ハイレベルセンサとが設けられていてもよい。最初の２つのレベルセンサは、例えば、ＩＰＡバブラーの自動再充填中に使用されてもよい。最後のハイ−ハイレベルセンサは、例えば、バブラーの過充填を防止するためにハードウェアがインターロックする際に使用されてもよい。１リットル容器あるいは適切に寸法付けられた容器等の加圧された供給容器（図示せず）を使用して、バブラーを液体ＩＰＡで自動的に再充填してもよい。供給容器は、ローレベルセンサを有していても良く、また、そのローレベルセンサがトリガーされる時に自動でまたは手動で再充填されてもよい。
【００４３】
窒素ブランケット流量（例えば、ＩＰＡ蒸気が処理部１０から逃げることを防止するためのもの）は、ニードル弁または他の適当な機構を用いて制御されてもよい。清浄乾燥空気供給ライン及び窒素ブランケット供給ラインにはそれぞれ、安全の目的で、フロースイッチが設けられていてもよい（例えば、ＩＰＡ蒸気を遮断するために使用できるハードウェアインターロックフロースイッチは、排気ガスまたは窒素ブランケット流が失われると、供給する）。圧力調整器を使用して、各供給ラインの圧力を制御してもよい。
【００４４】
出力部−第２の態様
図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、本発明の乾燥装置の出力部１２の第２の実施形態の概略側面図及び平面図である。図３Ａ及び図３Ｂの本発明の装置１１ａは、出力部１２を取り囲む包囲体（囲繞体）１１１を備える。出力部１２の並進可能なプラットフォーム１５８は、２つ以上のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂを有してもよい。各ウエハ受け部は、図１〜図２Ｉを参照して前述したキャッチャ６０及びフィンガ６２を備える。この実施形態において、並進可能なプラットフォーム１５８は水平に移動する（例えば、送りネジ、空気圧シリンダ、モータ等により）ように適合されており、これにより、乾燥部２８から持ち上げられるウエハを第１または第２のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂのいずれかによって受けることができる。このようにすれば、第１のウエハを第１のウエハ受け部１１３ａで保持してウエハハンドラ（図示せず）によって拾い上げる一方で、第２のウエハを第２のウエハ受け部１１３ｂに出力することができ、あるいは、その逆を行なうことができるため、ウエハのスループットを最大にすることができる。
【００４５】
包囲体１１１は、搬送ロボット（図示せず）に隣接して位置されてもよい第１の側壁１１５ａを有する。第１の側壁１１５ａは、搬送ロボットによってウエハを引き出すことができる開口１１７を有する。また、包囲体１１１は、第１の側壁１１５ａと反対側に位置され且つ包囲体１１１を２つのチャンバ１１１ａ，１１１ｂに分割する内側隔壁１１５ｂを有してもよい。第１のチャンバ１１１ａは、並進可能なプラットフォームが前後に並進して第１または第２のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂのいずれかでウエハを受けることができる十分な空間をもって、並進可能なプラットフォーム１５８を取り囲んでいる。第２のチャンバ１１１ｂは、並進可能なプラットフォーム１５８及び任意の他の移動部品を並進させるために使用される機構（図３Ｂでは参照符号１５９により全体的に示されている）を取り囲んでいる。２つのチャンバを分離するそのような内側隔壁１１５ｂは、好ましくは内側隔壁１１５ｂの全体を覆う複数の小孔１１９（図３Ａ）を有する。搬送ロボットに隣接する領域が本発明の乾燥装置１１ａに隣接する領域よりも高圧に維持されると、エアーは、開口１１７内を層状に流れて第１及び第２のウエハ受け部１１３ａ，１１３ｂを横切り（矢印Ｆで示されるようにウエハの主面に対して平行に横切り）、小孔１９９を貫通して、第２のチャンバ１１１ｂ内へと流れることができる。第２のチャンバ１１１ｂは、図示しない排気系を介して排気されてもよい。
【００４６】
また、出力部１２の下側に配置された排気ライン（図示せず）は、出力部１２を通じた許容可能な垂直層流を維持するとともに、乾燥区域２８から逃げる任意のＩＰＡ蒸気を希釈する。出力部１２の包囲体１１１は、乾燥装置１１ａの周囲の大気中にＩＰＡ蒸気が流入することを防止する別個の封じ込め機構として機能する。
【００４７】
メインタンク１１８の処理部２６を塞ぐことなくウエハを第１のウエハ受け部１１３ａに出力することができるように、メインタンク１１８の前壁１２１（すなわち、処理部２６の前壁）は、図３Ａに示されるように、傾斜されていてもよい（例えば９°）。処理部２６の前壁を傾斜させることにより、ロードポート３４を出力ポート３７から十分に離して配置して、出力包囲体１１１による閉塞を避けることができ、更に、直立の前壁が使用された場合ほど処理部１０の流量を増大させないで済む。そのような傾斜した前壁を使用する実施形態においては、揺動体３６がロードポート３４の近傍の位置まで上昇するように適合されており、それにより、上昇した揺動体３６上にウエハハンドラがウエハを載置できるようになっていてもよい。このように揺動体３６が上昇すれば、回転してロードポート３４と処理部１０の底部との間で角度を一致させることができないウエハハンドラを使用することができる。上昇可能な揺動体３６は、傾斜した前壁の内面に沿って配置されたガイドに結合されていても良く、また、前壁を介して外部アクチュエータに対して磁気的に結合されていても良く、したがって、上昇可能なプッシャ４４と同様に動作することができる。
【００４８】
ウエハ出力−第２の態様
図４Ａ〜図４Ｉは、図３Ａ及び図３Ｂの装置１１ａ内の様々な処理段階にあるウエハを示す概略側面図である。図４Ａに示されるように、ウエハＷ１は、出力プラットフォーム１５８のウエハ受け部１１３ａ上に位置されており、出力プラットフォーム１５８は、その最も右側の位置に配置されている。この場合、第２のウエハ受け部１１３ｂは、乾燥区域２８から出力される次のウエハを受けるべく位置されている。ウエハＷ２は、浸漬された揺動体３６上に位置されており、また、プッシャ４４は、揺動体３６の下側に位置されている。図４Ｂにおいては、プッシャ４４が上昇され（例えば、揺動体３６の溝または開口を介して上昇され）、これにより、揺動体３６からウエハＷ２が持ち上げられるとともに、揺動体３６が回転して垂直位置へと戻っている。
【００４９】
図４Ｃにおいて、プッシャ４４は、ウエハＷ２がアンロードポート３７を貫通する高さに達しており、ウエハＷ２の上縁がキャッチャ６０と接触する。ウエハがアンロードポート３７内へと移動すると、ＩＰＡ蒸気噴射、窒素ブランケット、排気が開始される。また、図４Ｃにおいては、揺動体３６が上昇してロードポート３４の内側に位置されており、次に入ってくるウエハを受ける準備をする。
【００５０】
図４Ｄに示されるように、第１のウエハＷ１は、包囲体１１１の第１のウエハ受け部１１３ａから引き出されており、キャッチャ６０が低い位置に戻っている。第２のウエハＷ２は、フィンガ６２よりも上側の高さまで上昇して第２のウエハ受け部１１３ｂ上に位置されており、フィンガ６２は、第２のウエハＷ２の下側へと移動されて位置決めされている。また、プッシャ４４は、下げられており、フィンガ６２とキャッチャ６０との間で保持されている第２のウエハＷ２をもはや支持していない。第３のウエハＷ３が揺動体３６上にロードされており、揺動体３６は、処理部１０の底部まで下げられている。なお、第３のウエハＷ３は、ロードポート３４を通じて下降される際には、浸漬されたノズル３２及び／又は浸漬されていないノズル３０（図示せず）による噴射が施されてもよい。
【００５１】
図４Ｅに示されるように、プラットフォーム１５８は、その最も左側の位置へと移動されており、これにより、第１のウエハ受け部１１３ａは、乾燥区域２８から出力される次のウエハを受ける位置に配置される。プッシャ４４は、揺動体３６の高さよりも低い位置に配置され、揺動体３６は、第３のウエハＷ３を濯ぎ区域２６から乾燥区域２８へと回転させ始めている。
【００５２】
図４Ｆに示されるように、揺動体３６は、第３のウエハＷ３を乾燥区域２８内に位置させるべく回転しており、第３のウエハＷ３の上部がウエハガイド４６上に載置されている。
【００５３】
図４Ｇに示されるように、プッシャ４４は、上昇することにより第３のウエハＷ３を持ち上げて揺動体３６から離間させており、揺動体３６は、回転して垂直位置へと戻っている。
【００５４】
図４Ｈに示されるように、プッシャ４４は、ＩＰＡ蒸気噴射及び窒素ブランケットを通り抜けて、第３のウエハＷ３の上端が第１のウエハ受け部１１３ａのキャッチャ６０と接触する位置まで第３のウエハＷ３を持ち上げている。揺動体３６は、それ自体、ロードポート３４内に位置されており、入ってくる次のウエハを受け取る準備をしている。
【００５５】
図４Ｉに示されるように、第２のウエハＷ２は、出力包囲体１１１の第２のウエハ受け部１１３ｂから引き出されてしまっており、キャッチャ６０はその下端位置に戻されている。第３のウエハＷ３は、フィンガ６２よりも上側の高さまで上昇して第１のウエハ受け部１１３ａ上に位置されており、フィンガ６２は、第３のウエハＷ３の下側へと移動されて位置決めされている。また、プッシャ４４は、下げられており、フィンガ６２とキャッチャ６０との間で保持されている第３のウエハＷ３をもはや支持していない。第４のウエハＷ４が揺動体３６上にロードされており、揺動体３６は、濯ぎ部１０の底部まで下げられている。なお、第４のウエハＷ４は、ロードポート３４を通じて下降される際には、浸漬されたノズル３２及び／又は浸漬されていないノズル（図示せず）による噴射が施されてもよい。
【００５６】
処理部−第２の態様
図５は、その処理部１０だけを示す本発明の乾燥装置２１１の概略側面図である。処理部１０は、本発明の第２の態様にしたがって構成されている。具体的には、本発明の第２の態様において、メインチャンバは、ウエハを浸漬するメインチャンバ（例えば、図１〜図２Ｉの浸漬チャンバ１８ａ）ではなく、濯ぎチャンバ２２６内で、浸漬されていないウエハに対して流体を噴射して、ウエハの濯ぎを行ない及び／又はウエハの湿り気を維持するとともに、乾燥チャンバ２２８内で、浸漬されていないウエハに対して流体を噴射して、流体メニスカス（マランゴーニ乾燥のため）を形成する。浸漬用として構成される処理部と噴射処理用として構成される処理部との間には、ハードウェアに僅かな違いがあるに過ぎない。
【００５７】
図５を参照すれば分かるように、図１〜図２Ｉの溢れ堰２０，２０ａは省かれていてもよい。ウエハがロードポート３４を通じて導入される際に、ウエハの前面及び後面の両方に対して流体を噴射するため、一対の噴射ノズル３０が配置されていることが好ましい。図５の実施形態において、隔壁２４は、流体噴射が濯ぎ部２２６から乾燥部２２８内に設けられた流体ノズルの上側の領域へと跳ね飛ぶことを防止する（したがって、乾燥したウエハを誤って再び湿らせてしまうことを防止する）。乾燥部２２８内には、ＩＰＡ供給噴射機構５０の下側に、別個の流体供給噴射機構５０ａが設けられている。
【００５８】
動作時、導入されるウエハには、界面活性剤あるいはアプライドマテリアルズ社のＥｌｅｃｔｒａＣｌｅａｎ（エレクトラクリーン）（商標）溶液等の他の洗浄化学物質を含んでいても良く、または、含んでいなくてもよい脱イオン水等の流体が吹き付けられ、これにより、ウエハの濯ぎが行なわれ、及び／又は、ウエハの湿り気が維持される。ウエハが乾燥部２２８から出ると、ウエハには、界面活性剤または他の洗浄剤を含み或いは含んでいない脱イオン水等の流体が吹き付けられる。この出口流体噴射により、ウエハにわたって均一な流体メニスカスが形成される。ＩＰＡ噴射機構５０は、メニスカスに対してＩＰＡ蒸気を噴射し、これにより、ウエハを乾燥させるマランゴーニ流が形成される。なお、処理部１０内でのウエハの搬送及び出力部１２へのウエハの出力は、図１〜図４Ｉを参照して説明したそれと同様であってもよい。
流れ偏向体
ウエハ／空気／水の界面（すなわち、メニスカス）に対するＩＰＡ蒸気の供給効率は、各ＩＰＡ蒸気供給ノズル／チューブ５０と関連付けて蒸気流偏向体を設けることにより向上させることができる。そのような１つの配置構成が図６に概略的に示されている。図を簡略化するため、ノズルチューブ５０（前述したチューブ５０を構成してもよい）及び流れ偏向体６８は、ウエハＷの一方側にだけ示されているが、実際には、ノズルチューブ５０及び流れ偏向体６８は、ウエハＷの両側に設けられていてもよい。また、ウエハＷは、水面７６に対して垂直に抜け出るように示されているが、所定の傾きをもって（例えば、垂直に対して約９°の傾きであってもよいが、他の角度を使用してもよい）水面７６から抜け出てもよい。
【００５９】
本発明の一実施形態において、流れ偏向体６８は、ノズルチューブ５０の周囲に嵌合するように適合されている２部品スリーブの形態を成してもよい。流れ偏向体６８の第１の部品６９は、ＩＰＡ蒸気のストリーム（流れ）７２（例えば、窒素等のキャリアガスと混合された）がその内部へと噴射されるＶ字形状の空間７０を画成するとともに、例えばノズル５０の中心を通り且つ水面と平行な水平線Ｌに対してストリーム７２を特定の角度に方向付けるように形成されている。流れ偏向体６８の第２の部品（例えば、下側ウイング７４）は、水面７６下に浸って、ＩＰＡ蒸気に晒される水の容積を制限してもよい。図６に示されるように、ＩＰＡ蒸気のストリーム７２は、流れ偏向体６８の第１の部品６９の内面７８と衝突するように、下方へと傾斜されることが好ましい。その後、ＩＰＡ蒸気のストリーム７２は、内面７８によって反射され（図示せず）、ウエハ／空気／水の界面に形成されるメニスカス８０へと向かう。一または複数の実施形態において、ＩＰＡストリーム７２と内面７８との間の角度は４５°を超えないが、ＩＰＡストリーム７２の角度は、（図８Ａ及び図８Ｂを参照して後述するように）ＩＰＡ蒸気が所望の角度範囲内で及び／又は所望の流速をもってメニスカス８０と衝突し、それによって、メニスカス８０に対するＩＰＡ蒸気の供給を最適化するように選択されることが好ましい。
【００６０】
典型的な一実施形態において、流れ偏向体６８は、スリット開口８２を有する。このスリット開口８２は、ＩＰＡをメニスカス８０に対して効率的に供給するために、幅が０．０５インチで、水面７６から上側に例えば０．１０インチ離れ且つウエハＷから０．１０インチ離間してもよい。他のスリット開口幅、水面７６から上側への離間距離及び／又はウエハＷからの距離、を使用してもよい。流れ偏向体６８は、水面７６に対して４５°の角度を狙ってもよいが、他の角度を使用してもよい。スリット開口８２は、メニスカス８０の真下に向かって狙いを定めることが好ましい。
【００６１】
流れ偏向体６８は、ＩＰＡ蒸気に晒される水の容積を制限することにより、ＩＰＡの無駄及び消費を抑えて、乾燥効率及び性能を向上させ、安全上の危険性を低下させるのに役立つ。一実施形態において、ＩＰＡに晒される水の容積の範囲は、３００ｍｍウエハの場合には約０〜１２ミリリットルであり、２００ｍｍウエハの場合には約０〜８ミリリットルであるが、他の範囲を使用してもよい。
【００６２】
流れ偏向体６８が使用されない場合、ＩＰＡ蒸気のストリーム７２は、２２°〜３０°の範囲の角度で水面７６と衝突することができる。この角度範囲は、ウエハ上に形成される幾つかの異なるタイプの膜を乾燥するのに適していることが分かった。他の衝突角度を使用してもよい。流れ偏向体６８は、１つの材料片によって形成されても良く、あるいは、３つ以上の部品から成っていてもよい。流れ偏向体６８は、ステンレススチールまたは他の適当な材料によって形成されてもよい。
低ＩＰＡ濃度混合物
ＩＰＡ／キャリアガス混合物中のＩＰＡ蒸気の濃度を減少させる（例えば、０．２％以下まで減少させる）ことにより、混合物の流量を増大させつつ（例えば、少なくとも２〜３リットル／分まで、好ましくは約５リットル／分まで増大させつつ）、洗浄／乾燥モジュールの安全性及び効率を更に向上させることができる。流量を増大させると、ＩＰＡの濃度低下を補償することができるとともに、高い乾燥速度（例えば、１０ｍｍ／秒；これにより、乾燥時間は、ウエハ持ち上げ速度が一定であるとすると、２００ｍｍウエハの場合、２０秒となる）をもって効率を高め且つ乾燥不良を低減することができる。図７は、様々なＩＰＡ濃度及び様々な流量を持つガス（窒素）によって乾燥されるウエハ上で見られる０．１２μよりも大きいパーティクル（図３の所謂「付加物（ａｄｄｅｒ）」）の数をプロットしたグラフである。また、これらの結果は、ノズルの直径、ウエハ表面からのノズルの離間距離、流れ偏向体の使用及び角度等によって大きく左右され得る。キャリアガス流量が５リットル／分の場合、ＩＰＡ蒸気の濃度が１％から０．２％へと減少すると、シリコンウエハ及び低ｋ誘電体含有ウエハにおける欠陥数が増大しないことが実験データにより分かっている。
【００６３】
先に記載したように、ウエハＷの下部が乾燥されている場合には、ウエハ持ち上げ速度を低下させてもよい。同様に、ウエハＷの下部が乾燥されている場合には、ＩＰＡ／キャリアガス混合物中のＩＰＡ濃度を増加させても良く、及び／又は、ＩＰＡ／キャリアガス混合物の流量を増加させてもよい。窒素の代わりに、他の不活性ガスを使用できることは言うまでもない。また、ＩＰＡを、マランゴーニ乾燥等で従来から使用されている他の有機蒸気に取って代えることができることは言うまでもない。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊
本発明を好ましい実施形態と共に開示してきたが、他の実施形態が本発明の思想及び範囲内に含まれ得ることは言うまでもない。特に、本発明の上昇プロファイル及び本発明のＩＰＡ偏向体は、任意の乾燥システム内で使用することができることは明らかであり、開示されたシステム内での使用に限定されない。同様に、基板が濯ぎタンク内に導入される時に基板を濯ぐための噴射ノズルは（水中及び／又は水／流体槽上）、ここで開示されたシステム以外のシステムで使用されてもよい。ウエハを周知の方向で出力するための傾斜したウエハガイドを有する傾斜壁を備えたモジュールは、積極的な出力キャッチャであるため、創作性（進歩性）があると考えられる。更に、本発明の特徴は、ウエハ（特に、浸漬されたウエハ）を第１の角度から第２の角度へと搬送するための方法及び装置と、ウエハを一方の角度から次の角度まで搬送して、ウエハを入力ポートに位置合わせされる状態から出力ポートに位置合わせされる状態へと移動させるモジュールとを含む。したがって、ここで説明した実施形態は単なる典型例であり、本発明の装置が本発明の特徴のうちの１つまたは複数を使用してもよいことは言うまでもない。
【００６４】
個別に使用できる本発明の特徴の幾つかを以下に示す。
【００６５】
・濯ぎが施されたウエハの表面を空気に晒すことなく濯ぎ区域と乾燥区域とを組み合わせたモジュール。
【００６６】
・界面活性剤及び処理タンクパーティクスをうまく除去するための液中噴射ノズル及び／又は天井噴射ノズルが設けられた濯ぎ区域（天井噴射が最も積極的な濯ぎを行なう）。
【００６７】
・ローディングポートとアンローディングポートとを分離するために２つの区域を有するメインタンク。
【００６８】
・ＩＰＡ蒸気を正確に供給して（例えば、メニスカスの先端に供給して）ＩＰＡ消費量を最小限に抑えるためのチューブ、ノズル、及び／又は、流れ偏向体。
【００６９】
・ＩＰＡをメニスカスに供給するための最良の角度に正確に方向付けることができるＩＰＡ噴射チューブ（２００１年３月５日に提出され且つスプレーバーと題された米国特許出願第６０／２７３，７８６号参照：この特許出願の開示内容全体を参照として本願に組み入れる）。
【００７０】
・出力ステーション上に装着された「キャッチャ」を使用する摩擦が無いガイド機構。
【００７１】
・濯ぎ区域から乾燥区域への水中ウエハ搬送を容易にする揺動体。
【００７２】
・所定の上昇速度プロファイルを有する速度可変プッシャ。
【００７３】
・傾斜した後壁及び／又は傾斜した前壁。
【００７４】
・別個の入力ポート及び出力ポートを有するタンクのための内側溢れ堰。
【００７５】
・層状の空気流を伴う包囲出力部。
【００７６】
・乾燥（例えばＩＰＡ）蒸気に晒される流体の表面積を制限する偏向体。
【００７７】
・有機溶媒濃度を薄めるためのベンチュリを使用する排気装置。
【００７８】
・低濃度の有機溶媒を有する乾燥ガス混合物及び高流量の使用。
【００７９】
・乾燥部からの出力とロボットによる拾い上げとを少なくとも部分的に同時に行なうための複数の出力ウエハ支持体。
【００８０】
・濯ぎ区域とマランゴーニ乾燥に適合する区域とを有し、両方の区域がウエハ浸漬ではなく噴射機構を使用するモジュール。
【００８１】
従来のＳＲＤと比較すると、本発明の装置１１は、優れた性能と、疎水性のウエハ表面及び親水性のウエハ表面の両方を乾燥させることができる幅広いプロセスウインドウとを与えることができる。「マランゴーニ」原理に基づく新規な乾燥技術は、一例において、蒸発の場合、たった３ｎｍ厚の層しか残さない。これに対し、従来のＳＲＤは、２００ｎｍ厚の層を残す可能性がある。本発明の装置は、処理モジュールと出力ステーションとを組み合わせることにより、高速乾燥を行なうことができ、多種多様な異なる膜において高いスループットを得ることができる。また、濯ぎ区域の噴射ノズルは、洗浄中及び乾燥モジュールへの搬送中に親水性ウエハに加えられる場合がある界面活性剤を除去することができる。
【００８２】
なお、窒素ブランケットは単なる一例であり、任意の不活性ガスまたは空気または複数のガス（空気を含む）から成るブランケットを使用することにより、出力ポートを横切るブランケットを形成して、乾燥蒸気が装置から逃げることを防止することができる。また、ＩＰＡ蒸気は単なる一例であり、流体（乾燥区域に加えられる流体）と混和してウエハ表面を乾燥させるマランゴーニ流を形成できる他の蒸気またはガスを同様に使用してもよい。
【００８３】
したがって、ここでは、そのような蒸気またはガスを乾燥ガスと称している。また、ここで使用される用語「キャッチャ」、「フィンガ」、「揺動体」は、任意の特定の形状または構造に限定しようとするものではなく、むしろ、ここで説明したキャッチャ、フィンガ、揺動体と同様の機能を果たす任意の構造を全体として示すものである。
【００８４】
したがって、本発明をその好ましい実施形態と共に説明してきたが、他の実施形態も、以下の請求項によって規定される本発明の思想及び範囲内に入ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の態様にしたがって構成された処理部及び出力部の両方を備える本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ａ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｂ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｃ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｄ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｅ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｆ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｇ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｈ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図２Ｉ】本発明の乾燥装置を通じたウエハ搬送及び本発明の乾燥装置からのウエハ出力の一連の段階を示す、図１の本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図３Ａ】第２の態様にしたがって出力部が構成された図１の乾燥装置を示す概略側面図及び平面図である。
【図３Ｂ】第２の態様にしたがって出力部が構成された図１の乾燥装置を示す概略側面図及び平面図である。
【図４Ａ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｂ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｃ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｄ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｅ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｆ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｇ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｈ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図４Ｉ】出力部へのウエハ出力中における出力部の一連の位置を示す図３Ａ及び図３Ｂの本発明の乾燥装置の概略側面図である。
【図５】第２の態様にしたがって処理部が構成された本発明の乾燥装置を示す概略側面図である。
【図６】乾燥装置の蒸気ノズルと関連して設けられてもよい蒸気流れ偏向体の概略側面図である。
【図７】様々なＩＰＡ濃度及び様々な流量によって乾燥されたウエハ上に見られるパーティクスの数をプロットしたグラフである。
【図８Ａ】蒸気流角度の説明に役立つ概略図である。
【図８Ｂ】様々な材料を含む基板を乾燥させるための好ましい蒸気流角度を示す表である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…乾燥装置、１１…処理部、１２…出力部、１８ａ…浸漬チャンバ、３０…天井噴射ノズル、３２…液中噴射ノズル、３４…ロードポート、３６…揺動体、３７…アンロードポート、３８…リンクシステム、４０…アクチュエータ、４４…プッシャ、４６…ガイド、４８…送りネジ、５８…プラットフォーム、６０…キャッチャ、６４…エアーシリンダ。
Claims (5)
- 処理部と出力部とを備えるモジュールであって、
前記処理部は、
ウエハが貫通して前記処理部内へと下降可能なロードポートと、
ウエハを前記処理部の外側へと持ち上げることができるように、前記ロードポートから水平に離間して位置するアンロードポートと、
を有し、
前記出力部は、
前記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合されたウエハ受け部と、
前記ウエハ受け部に結合され、前記アンロードポートから持ち上げられるウエハに接触するとともに、ウエハの持ち上げに伴って上昇するように適合されているキャッチャと、
を有するモジュール。 - 前記キャッチャは、ウエハの上側部位を固定するように適合されている、請求項１に記載のモジュール。
- 前記ウエハ受け部に結合され、ウエハ通過位置とウエハ固定位置との間で選択的に移動するように適合されているフィンガを更に備え、前記ウエハ固定位置は、ウエハの下側部位と接触してこれを固定するように適合されており、これにより、前記フィンガがウエハ固定位置にある時に前記キャッチャと前記フィンガとの間でウエハが固定される、請求項２に記載のモジュール。
- 処理部と出力部とを備え、ウエハを洗浄して乾燥させるように適合されたモジュールであって、
前記処理部は、
ウエハが貫通して前記処理部内へと下降可能なロードポートと、
ウエハを前記処理部の外側へと持ち上げることができるように、前記ロードポートから水平に離間して位置するアンロードポートと、
を有し、
前記出力部は、
前記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合されたウエハ受け部と、
前記ウエハ受け部を取り囲む包囲体と、
を有し、
前記包囲体は、
ウエハを前記処理部から前記アンロードポートを介して前記ウエハ受け部へと持ち上げることができるように適合された第１の開口と、
ウエハハンドラがウエハを前記ウエハ受け部から引き出すことができるように適合された第２の開口と、
空気の層流を包囲体内に形成することができるように適合された複数の別個の開口と、
を有するモジュール。 - 処理部と出力部とを備えるモジュールであって、
前記処理部は、
ウエハが貫通して前記処理部内へと下降可能なロードポートと、
ウエハを前記処理部の外側へと持ち上げることができるように、前記ロードポートから水平に離間して位置するアンロードポートと、
を有し、
前記出力部は、
前記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合された第１のウエハ受け部と、
前記アンロードポートを通じて持ち上げられたウエハを受けるように適合された第２のウエハ受け部と、
を有し、
前記第１及び第２のウエハ受け部は、第１のウエハ受け部が前記アンロードポートを通じて持ち上げられるウエハを受けるべく位置される第１の位置と、第２のウエハ受け部が前記アンロードポートを通じて持ち上げられるウエハを受けるべく位置される第２の位置との間で並進するように適合されていると共に、
前記第１及び第２のウエハ受け部を取り囲む包囲体を更に備え、
前記包囲体は、
ウエハを前記処理部から前記アンロードポートを介して前記第１及び第２のウエハ受け部のうちの一方へと持ち上げることができるように適合された第１の開口と、
ウエハハンドラがウエハを前記第１及び第２のウエハ受け部のうちの一方から引き出すことができるように適合された第２の開口と、
空気の層流を包囲体内に形成することができるように適合された複数の別個の開口と、
を有する、モジュール。
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