(57)【要約】  本発明は、基板を次の工程によって処理するための方法に関する。処理すべき基板の局所的な表面領域に液体膜を、少なくとも１つの長尺のノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置された超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置を備えたノズルユニットによって形成し、前記超音波変換装置の少なくとも一部分を前記液体膜と接触させ、かつ前記超音波変換装置によって超音波を前記液体膜内に作用させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための方法において、
処理すべき基板の局所的な表面領域に液体膜を、少なくとも１つの長尺のノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置された超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置を備えたノズルユニットによって形成し、
前記超音波変換装置の少なくとも一部分を前記液体膜と接触させ、かつ
前記超音波変換装置によって超音波を前記液体膜内に作用させるようになっていることを特徴とする、基板を処理するための方法。
【請求項２】
液体膜を、ノズルユニットの実質的に閉じられた底部構造部分と基板の処理すべき表面領域との間に形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基板の種々の表面領域に液体膜を形成しかつ該表面領域内に超音波を作用させるために、ノズルユニットと基板との間の相対運動を生ぜしめる請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ノズルユニットと基板との間の相対運動の速度を変化させる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
相対運動の速度を、基板に対するノズルユニットの相対的な位置に依存して変化させる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
液体膜内への超音波の作用を処理中に変化させる請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
超音波の作用を基板に対するノズルユニットの相対的な位置に依存して変化させる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
液体膜内に作用される超音波の強さ及び／又は周波数を音波変換装置の少なくとも１つの部分領域で変化させる請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
基板への超音波の入射角を、基板の表面に対する音波変換装置の傾斜によって変える請求項６から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
基板の表面への超音波の入射角を１０５°と７５°との間で変化させる請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
音波変換装置は複数の変換器によって形成されており、各変換器を個別に及び／又はグループ毎に制御する請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
変換器を１つの列に沿って配置し若しくは行列式に配列してあり、該複数の変換器は異なる共振周波数を有している請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
複数の変換器を互いに異なる強さ及び／又は周波数で制御する請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
液体膜を実質的に直線に沿って基板の全幅にわたって形成し、かつ超音波を実質的に直線に沿って基板の全幅にわたって前記液体膜内に作用させる請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
基板の幅にわたって超音波の作用を種々に制御する請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
液体膜の形成のための液体の組成を制御する請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
ノズル装置は複数のノズルから成っており、複数のノズルを互いに異なって制御する請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
液体膜の形成のための局所的に互いに異なる液体若しくは量の互いに異なる液体を基板上に塗布する請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１９】
液体膜を、音波変換装置の相対する側に配置された少なくとも２つのノズル装置を用いて形成する請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
音波変換装置の相対する側に配置されたノズルによって互いに異なる液体を供給する請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
処理中に音波変換装置と基板の処理すべき表面との間に０．２乃至２．０ｍｍ、殊に０．７乃至１．４ｍｍの平均的な間隔を維持する請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
平均的な間隔を処理中に変化させる請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
液体膜の形成のための液体は現像液若しくはエッチング剤を含んでいる請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
液体膜は洗い流し液及び／又は洗浄液を含んでいる請求項１から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
変換器のうちの少なくとも１つの変換器を、液体膜内への超音波の作用中に少なくとも一時的に、センサーとして作動するように制御する請求項１１から２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
基板を液体及び超音波若しくはメガ音波によって処理するための装置において、
ノズルユニットを設けてあり、該ノズルユニットは、基板上への液体膜の形成のための長く延びるノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置されていて基板上の液体膜内への超音波若しくはメガ音波の作用のための変換装置を備えており、少なくとも１つのノズル装置及び変換装置は実質的に同じ方向に向いており、
基板及び／又はノズルユニットのための運動装置を設けてあり、該運動装置は基板の表面に対するノズルユニットの位置決めを行うようになっており、少なくとも１つのノズル装置及び超音波変換装置は基板の表面上に規定された間隔に調節され、かつ変換装置は基板の表面上に形成された液体膜と接触するようになっていることを特徴とする、基板を処理するための装置。
【請求項２７】
運動装置の制御のための制御装置を設けてあり、ノズル装置及び変換装置は基板の表面に対して所定の間隔で基板の上面に沿って移動させられるようになっている請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
長く延びる別の少なくとも１つのノズル装置を設けてあり、変換装置は、長く延びる少なくとも２つのノズル装置間に配置されている請求項２６又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
長く延びるノズル装置のうちの少なくとも１つのノズル装置は、変換装置の中央平面に向けられている請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
変換装置は、複数の超音波用の変換器若しくはメガ音波用の変換器によって形成されている請求項２６から２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
複数の変換器は異なる共振周波数を有している請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
複数の変換器は互いに隣接して一列に配置され若しくは行列式に配列されている請求項３０又は３１に記載の装置。
【請求項３３】
複数の変換器の個別若しくはグループ毎の制御のための制御装置を設けてある請求項３０から３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
変換器に生ぜしめられる周波数及び／又はエネルギーの変化のための制御装置を設けてある請求項３０から３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
変換装置の表面と基板の表面との間の角度の調節のための装置を設けてある請求項２６から３４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
角度は０°と±１５°との間で調節されるようになっている請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
規定された平均の間隔は０．２ｍｍと２ｍｍとの間で、殊に０．７ｍｍと１．４ｍｍとの間で調節されるようになっている請求項２６から３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
少なくとも１つのノズル装置への液体の供給のための装置を設けてある請求項２６から３７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
互いに異なるノズル装置のため若しくはノズル装置の互いに異なる出口ノズルのための互いに異なる液体の供給の制御のための装置を設けてある請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
少なくとも１つのノズル装置と変換装置とは共通の１つの本体に設けられていて、実質的に閉じられた底部構造部分を形成している請求項２６から３９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】
実質的に閉じられた底部構造部分は変換装置の領域でノズル装置の領域よりも突出している請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
少なくとも１つのノズル装置と変換装置とは実質的に互いに平行に延びている請求項２６から４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
変換器を超音波センサー若しくはメガ音波センサーとして若しくは超音波送信器若しくはメガ音波送信器として制御するための装置を設けてある請求項２６から４２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
長く延びる少なくとも１つのノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置された超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置を備えたノズルユニットであり、ノズル装置と変換装置とは実質的に同じ方向に向いていて、ノズルユニットの実質的に閉じられた１つの底部構造部分を形成していることを特徴とする、ノズルユニット。
【請求項４５】
長く延びる別の少なくとも１つのノズル装置を設けてあり、変換装置は長く延びる少なくとも２つのノズル装置間に配置されている請求項４４に記載のノズルユニット。
【請求項４６】
長く延びる少なくとも１つのノズル装置は、変換装置の中央平面に向けられている請求項４４又は４５に記載のノズルユニット。
【請求項４７】
変換装置は複数の超音波用の変換器若しくは複数のメガ音波用の変換器によって形成されている請求項４６に記載のノズルユニット。
【請求項４８】
複数の変換器は互いに隣接して一列に配置され若しくは行列式に配列されている請求項４７に記載のノズルユニット。
【請求項４９】
複数の変換器は異なる共振周波数を有している請求項４７又は４８に記載のノズルユニット。
【請求項５０】
変換装置と少なくとも１つのノズル装置とは実質的に互いに平行に延びている請求項４４から４９のいずれか１項に記載のノズルユニット。
【請求項５１】
基板を処理するための方法において、液体膜を基板の局所的な表面領域に、長く延びる少なくとも１つのノズル装置から成るノズルユニットによって形成し、ノズル装置の長さにわたって互いに異なる液体を塗布し、液体膜に超音波若しくはメガ音波を作用させることを特徴とする、基板を処理するための方法。
【請求項５２】
請求項１乃至１７及び請求項１９乃至２４のうちの１つの請求項若しくは複数の請求項に記載の手段を組み合わせる請求項５１に記載の方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サブストレート若しくは基板を処理するための方法及び装置、並びにこのためのユニットに関する。特に本発明は、基板、殊に半導体技術における基板を液体及び超音波、特にメガ音波によって表面処理するための方法及び装置に関する。
【０００２】
種々の技術領域で、構成要素を超音波で洗浄することは公知である。この場合に、洗浄若しくはクリーニングすべき構成要素は液状の媒体と接触させられ、通常は媒体内に浸漬されて、汚れを分離するために所定の時間にわたって超音波で負荷され、つまり超音波を当てられる。ウエハー製造及びマスク製造の領域でも、超音波洗浄は一般的に知られた技術であり、すでに種々の方法で使用されている。
【０００３】
超音波装置は、一般的に発振器及び超音波変換器から成っており、この場合に発振器は交流電圧を超音波変換器の相応の作動電圧に変換するようになっている。超音波変換器は電気的なエネルギーを機械的な振動に変換するようになっており、機械的な振動は超音波変換器と接触している液状の媒体内に過圧相と負圧相とを発生させる。このような交互の過圧相と負圧相とによってキャビテーション気泡を生ぜしめ、キャビテーション気泡は内破に際して短時間に局所的な極めて高い圧力及び熱を発生させる。キャビテーション気泡は超音波洗浄技術の基礎をなすものである。４００kHz 以上の周波数を超音波と称しており、７００kHz 以上の周波数をメガ音波（メガヘルツの音波）と称している。メガ音波周波数の領域では、キャビテーションエネルギーは比較的小さく、その結果マイクロ構造若しくはマイクロパターンの損傷は避けられる。さらにメガ音波周波数の領域での洗浄効率は、最小の粒子において著しく高くなっている。従ってウエハー製造及びマスク製造においては一般的にメガ音波を用いている。
【０００４】
例えばドイツ連邦共和国特許出願第Ａ１９７５８２６７号明細書に記載してある公知の超音波式洗浄装置においては、半導体ウエハーは、液体で満たされた処理槽内にバッチ式に導入されて超音波で負荷されるようになっている。この場合に超音波はウエハーの表面に対してほぼ平行に向けられており、ウエハーの表面全体をほぼ均一に処理しようとしている。
【０００５】
本発明の課題は、公知技術を改善して、超音波処理過程、特にメガ音波処理過程を最適化することである。
【０００６】
前記課題を解決するために本発明に基づく方法では、液体膜を、処理すべき基板の局所的に限定された表面領域にノズルユニットによって形成し、該ノズルユニットは長く延びる、つまり長尺のノズル装置及び、該ノズル装置に対して隣接して配置された超音波変換装置、殊にメガ音波変換装置を有しており、この場合に超音波変換装置の少なくとも一部分を液体膜に接触させ、次いで超音波、殊にメガ音波を液体膜内に作用させる。本発明に基づく方法は、超音波の使用に適しており、有利には音波はメガ音波周波数で用いられる。このような方法によって、処理すべき基板の表面領域を液体及び超音波で局所的に限定して処理することができ、局所的に限定された処理は規定された表面領域のために最適化されている。さらに、液体膜の局所的な形成によってわずかな液体量での処理を達成しており、これによって媒体消費量は最小にされている。付言すると、基板の表面は液体膜の局所的な形成の前にすでに少なくとも部分的に液体で濡らされていてよく、局所的な液体膜の形成に加えてノズル装置によって付加的な液体を基板に塗布することができる。さらに付言すると、局所的な形成の後に液体膜を分配して、これによって基板の大きな部分領域、必要に応じて基板の全表面を塗布することができる。液体膜は一般的な液体によって若しくは超臨界状態の液体によって形成されてよい。
【０００７】
本発明の有利な実施態様では、液体膜は、所定の超音波処理に必要な良好に規定された均質な液体膜を得るために、ノズルユニットの実質的に閉じられた底部構造部分と基板の処理すべき表面領域との間に形成される。
【０００８】
別の実施態様では、基板の種々の表面領域に液体膜を形成しかつ該表面領域の液体膜内に超音波を作用させるために、ノズルユニットと基板との間の相対運動を生ぜしめるようになっている。これによって基板の表面の面積の大きな処理、若しくは表面の必要に応じて完全な処理を可能にしており、液体及び超音波による処理を種々の表面領域に最適化することができる。このような最適化は、例えばノズルユニットと基板との間の相対運動を変化させ、その結果液体膜及び超音波の作用時間を変えることによって可能であり、この場合に相対運動の速度は、基板に対するノズルユニットの相対的な位置に依存して変化される。
【０００９】
処理の最適化のための別の手段では、液体膜内への超音波の作用は処理中に変化させられる。この場合に例えば超音波の作用は、基板に対するノズルユニットの相対的な位置に依存して変化される。本発明の実施態様では、液体膜内に作用される超音波の強さ及び／又は周波数は、変化されて、基板の表面領域への超音波作用を相応に変化させるようになっている。周波数の変化として、ここでは１つの変換器の共振周波数からのわずかな偏差を調節して、変換器の有効分布を変化させるようになっている。
【００１０】
本発明の別の実施態様では、基板への超音波の入射角が、基板の表面に対する音波変換装置の傾斜によって変えられる。この場合に基板の表面への超音波の入射角は、有利には１０５°と７５°との間で変化される。超音波の強さ及び／又は周波数の変化も超音波の入射角の変化も、直接に基板の表面に所定のキャビテーションを形成するために用いられる。しかしながら有効分布を意図的に規定することによって、キャビテーションを基板表面から離間して形成して、例えば繊細な若しくは敏感な表面パターンを保護することも可能である。これによって処理の最適化は基板のパターンを損傷させないように行われる。
【００１１】
本発明の特に有利な実施態様に基づき、音波変換装置は複数の変換器によって形成されており、各変換器は、局所的に限定して形成された液体膜内に種々の超音波作用を生ぜしめ、ひいては局所的に最適な処理を行うために、個別に若しくはグループ毎に制御される。このことは、液体膜が基板の大きな表面領域にわたって、例えば基板の全幅にわたって延びている場合に当てはまる。超音波変換器の個別の若しくはグループ毎の制御は、基板の幅にわたって最適な処理を可能にしている。有利には、１つの列に沿って配置されているか若しくは互いに行列式に、つまり縦列にも横列にも配列されている複数の変換器は、局所的に異なる処理を行うために、互いに異なる共振周波数を生ぜしめるようになっている。この場合に複数の各超音波変換器は、変換器の個々の最適化若しくは適合を可能にするために、互いに異なる強さ及び／又は周波数で制御される。
【００１２】
有利には液体膜は実質的に１つの直線に沿って基板の全幅にわたって形成され、かつ超音波も実質的に１つの直線に沿って基板の全幅にわたって前記液体膜内に作用させられる。このことは、基板上に沿ったノズルユニットの移動運動によって、かつノズル装置及び超音波変換装置を適切に制御して、処理工程の局所的に最適化された状態で基板の表面の完全な処理を可能にしている。この場合に有利には、処理過程の局所的な最適化のために超音波の作用は基板の幅にわたって種々に制御される。
【００１３】
処理過程のさらなる適合若しくは最適化のために、液体膜の形成のための組成を制御するとよい。局所的な最適化のために、ノズル装置は有利には複数のノズルから成っており、該複数のノズルは互いに異なって制御され、このことはノズル装置に沿って処理過程の局所的な変化を可能にしている。この場合に有利にはノズル装置に沿って、液体膜の形成のために局所的に種類の異なる液体若しくは量の異なる液体を基板に塗布する。種類の異なる液体として、殊に成分の濃度の異なる液体も用いられる。
【００１４】
本発明の有利な実施態様では、液体膜は、超音波変換装置の領域に液体膜の十分に均質な形成を保証するために、超音波変換装置の相対する側に配置された少なくとも２つのノズル装置を用いて形成される。本発明の１つの実施態様では、超音波変換装置の相対する側に配置されたノズルは、互いに異なる液体で負荷され、つまり互いに異なる液体の供給を受けるようになっている。処理中に、音波変換装置と基板の処理すべき表面との間に０．２乃至２．０ｍｍ、殊に０．７乃至１．４ｍｍの平均的な間隔を維持すると有利である。この場合に、平均的な間隔は例えば処理中に変化させられて、処理の変化、特に局所的な変化を行うようになっている。
【００１５】
本発明の特に有利な実施態様では、液体膜の形成のための液体は現像剤若しくはエッチング剤を含んでおり、この場合に超音波は処理すべき基板の表面と処理媒体との間の良好な接触を保証して、粒子が基板表面に沈積することを阻止するようになっている。
さらに超音波は、現像液の十分な混合を行い、その結果液体の局所的な飽和状態は避けられる。
【００１６】
本発明の別の実施態様では、液体膜は洗い流し液及び／又は洗浄液を含んでおり、この場合に超音波は洗浄作用を助成することになる。
【００１７】
本発明の前記課題は、基板の処理のための装置によっても解決され、該装置（処理装置）にはノズルスリットを有しており、ノズルユニットを設けてあり、該ノズルユニットは、基板上への液体膜の形成のための長く延びる、つまり長尺のノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置されていて基板上の液体膜内への超音波若しくはメガ音波の作用のための長く延びる、つまり長尺の超音波変換装置、特にメガ音波・変換装置を備えており、この場合に少なくとも１つのノズル装置及び超音波変換装置は実質的に同じ方向に向いており、基板及び／又はノズルユニットのための運動装置を設けてあり、該運動装置は基板の表面に対するノズルユニットの位置決めを行うようになっており、前記運動装置の位置決めによって少なくとも１つのノズル装置及び超音波変換装置は基板の表面上に規定された間隔に調節されるようになっている。本発明に基づく該処理装置は、処理すべき基板の表面領域への液体膜の局所的な形成を可能にし、かつ該形成に時間的に続いて液体膜の領域内での超音波処理を可能にしている。
【００１８】
処理装置は有利には運動装置の制御のための制御装置を備えており、運動装置の制御によってノズル装置及び超音波変換装置は基板の表面に対して所定の間隔で基板の上面に沿って移動させられて、基板の互いに異なっていて順次に位置する表面領域の順次の処理、特に基板の全表面の順次の処理を可能にしており、この場合に順次の処理は、基板の表面パターン及び／又は所望の処理結果に対応してそれぞれ局所的に適合した処理を意味している。
【００１９】
本発明の有利な実施態様では、長く延びる（長尺の）別の少なくとも１つのノズル装置を設けてあり、この場合に超音波変換装置は、長尺の少なくとも２つのノズル装置間に配置されている。超音波変換装置の相対する側にそれぞれ長尺のノズル装置を設けることは、超音波変換装置の領域に規定された液体膜を形成するために必要である。このような液体膜の規定された形成のために、長尺の少なくとも２つのノズル装置は有利には超音波変換装置の仮想の長手方向中央平面に向けられている。
【００２０】
処理結果の局所的な最適化のために、超音波変換装置は有利には複数の超音波用の変換器によって形成されており、該複数の変換器は互いに直接に隣接して一列に配置され若しくは互いに行列式に、つまり縦列にも横列にも配列されている。さらに有利には、処理結果の局所的な良好な適合を可能にするために、複数の著音波変換器の個別の制御若しくはグループ毎の制御のための制御装置を設けてある。この場合に有利には、超音波変換器の周波数若しくは制御出力は変化されるようになっている。処理パラメータの調節のために、有利には音波変換装置の表面と基板の表面との間の角度の調節のための装置を設けてある。これによって、基板の表面への超音波の入射角は調節される。この場合に角度は０°と１０°との間で調節される。
【００２１】
本発明の１つの実施態様では、規定された平均の間隔は０．７ｍｍと１．４ｍｍとの間で調節される。
【００２２】
本発明の有利は実施態様では、少なくとも１つのノズル装置への液体の供給のための装置は、基板の処理すべき表面上への液体膜の形成のために設けられている。この場合に有利には、互いに異なるノズル装置のため若しくはノズル装置の互いに異なる出口ノズルのための互いに異なる液体の供給の制御のための装置を設けてあり、このことはノズル装置の長手方向にわたる処置の局所的な適合を可能にするものである。
【００２３】
本発明の特に有利な実施態様では、少なくとも１つのノズル装置と変換装置とはノズルユニットの共通の１つの本体に設けられていて、実質的に閉じられた底部構造部分を形成している。このことは、相対する閉じられた２つの構造部分間で、つまり基板の表面とノズルユニットの閉じられた底部構造部分との間に液体膜を形成するために必要である。この場合に、実質的に閉じられた底部構造部分は超音波変換装置の領域で、底部構造部分の残りの部分、つまりノズル装置の領域（下面）よりも突出しており、これによって、処理すべき基板の表面と底部構造部分との間に形成される液体膜と超音波変換装置との良好な接触を達成している。
【００２４】
本発明の課題は、長く延びる少なくとも１つのノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置されていて長く延びる超音波用変換装置、殊にメガ音波用変換装置を備えたノズルユニットにおいても解決され、この場合にノズル装置と超音波変換装置とは実質的に同じ方向に向いていて、ノズルユニットの実質的に閉じられた１つの底部構造部分を形成している。このようなノズルユニットは、基板の表面とノズルユニットの閉じられた底部構造部分との間の規定された液体膜の形成、及び該液体膜内への超音波の所定の作用を簡単に可能にしている。
【００２５】
有利には、長尺の別の少なくとも１つのノズル装置を設けてあり、この場合に超音波変換装置は長尺の少なくとも２つのノズル装置間に配置されており、これによって超音波変換装置の両側からの液体供給、ひいては液体膜の均質な形成を達成している。この場合に、長尺の少なくとも１つのノズル装置は、超音波変換装置の領域での液体膜の意図的な形成を可能にするために、超音波変換装置の中央平面に向けられている。
【００２６】
本発明の有利な実施態様では、超音波変換装置は複数の超音波変換器若しくはメガ音波変換器によって形成されており、該複数の超音波変換器若しくはメガ音波変換器は互いに直接に隣接して一列に配置され若しくは互いに行列式に配列されている。このことは、超音波変換器の個別の制御を可能にしていて、ひいては液体及び超音波による基板表面の処理中に処理パラメータの局所的な調節を可能にしている。
【００２７】
次に本発明を図示の実施例に基づき説明する。図面において、
図１は、本発明に基づくノズルユニットを処理すべき基板と関連して示す概略的な斜視図であり、
図２は、本発明に基づくノズルユニットの概略的な断面図であり、
図３は、本発明に基づくノズルユニットの概略的な下面図であり、
図４は、本発明に基づくノズルユニットの、基板に対する配置形式の異なる２つの実施例の概略的な断面図であり、
図５は、複数の超音波変換器を行列式に、つまり行方向若しくはＸ方向にも列方向若しくはＹ方向にも配列して成る本発明に基づくノズルユニットの概略図であり、
図６は、本発明に基づくノズルユニットの別の実施例の概略的な断面図である。
【００２８】
図１はノズルユニット１を斜視図で示しており、該ノズルユニットは基板２を液体及び超音波によって処理するために用いられている。本発明の明細書で、超音波なる記載は、メガ音波（メガサウンド[megasound]）を含むものであり、本発明は特に、メガ音波を用いて基板を表面処理するために適している。
【００２９】
ノズルユニット１はほぼ直方体状の本体４を有しており、本体の下面６には複数の出口ノズルを形成してある。本体４の上側には媒体供給ユニット８を設けてあり、媒体供給ユニットは図示省略の媒体供給装置に接続されている。ノズルユニット１は図示省略の運動機構、例えば直線運動機構によって基板２上を矢印Ａの方向に移動させられるようになっている。底部６の領域に超音波変換装置１０を設けてある。
【００３０】
図２には、ノズルユニット１の断面を概略的に示してある。図２の上側部分に媒体供給ユニット８を描いてあり、媒体供給ユニットは媒体分配室１２を有しており、媒体分配室内には例えば互いに異なる複数の媒体を導入して混合するようになっている。直方体状の本体４の上側のほぼ中央に設けられている媒体分配室１２は、本体４内に斜めに配置された適当な管路１４を介して、本体４の下面６に対してほぼ垂直に延びる送り管路１６，１８に接続されている。送り管路１６，１８は本体４の相対する長手方向側面（縦側面）に対して平行に延びている。各送り管路１６，１８は下方の端部でそれぞれ複数の出口孔２０，２２に接続されており、出口孔は本体４の下面６に向かって開口している。出口孔２０，２２は各ノズル装置２４，２６の構成部分であり、ノズル装置は図２に見られるように、超音波変換装置１０の相対する側に配置されている。
【００３１】
ノズル装置２４，２６及び超音波変換装置１０は少なくとも、処理すべき基板の幅に相当する長さを有していて、唯一の通過工程若しくは処理工程で基板の完全な表面処理を行えるようになっている。図２に示してあるように、超音波変換装置は出口孔２０，２２の出口開口部よりも外側へ突き出している。本体４の下面６の部分と超音波変換装置とは一緒に、ノズルユニット１の閉じた底部構造部分を形成している。
【００３２】
図２からさらに明らかなように、出口孔２０，２２は本体４の縦中央平面（本体の長手方向に延びる中央平面）に対して傾斜されていて、送り管路１６，１８から出発して縦中央平面に向かって延びている。これによって、出口孔２０，２２から流出する液体は縦中央平面に向けて放出される。出口孔２０，２２は各ノズル装置２４，２６の構成部分であり、つまりノズル装置は、図平面内で相前後して配置された複数若しくは多数の出口孔２０，２２によって形成されている。別の実施例として、出口孔の代わりに１つ若しくは複数のスリットノズルを設けることも可能である。超音波変換装置１０の背面側（内側）に冷却媒体の案内のための冷却媒体通路を設けて、超音波変換装置の冷却を行うようになっている。冷却は、洗浄すべき基板とノズルユニットとの間に設けられた液体膜によって行われるようになっていてもよい。
【００３３】
図３はノズルユニット１の概略的な下面図であり、この場合にノズル装置２４，２６及び超音波変換装置１０は概略的に示してある。図３から明らかなように、超音波変換装置１０は、全体で９つの方形の超音波発振部材から成っており、超音波発振部材（超音波発振要素）は図示省略の制御装置を用いてそれぞれ個別に若しくはグループ毎に制御されるようになっている。これによってノズルユニット１の全長にわたって種々の超音波を形成できるようになっている。
【００３４】
図４ａ及び図４ｂには、基板２に対するノズルユニット１の互いに異なる配置を示してある。
【００３５】
図４ａでは、ノズルユニット１は、超音波変換装置１０の下面が処理すべき基板２の表面に対して実質的に平行に向けられるように配置されている。これに対して超音波変換装置１０の下面は、処理すべき基板２の表面に対して所定の角度ａ°に傾斜されている。処理すべき基板２の表面と超音波変換装置１０の下面との間の角度は、有利には０°と１０°との間で、つまり０°より大きく１０°までに設定されている。
【００３６】
図５は、超音波変換装置の別の実施例を示しており、この場合に多数の超音波変換器は行列式にｘ・方向並びにｙ・方向に配列されている。
【００３７】
ノズルユニット１の作動状態を説明すると、まずノズルユニットは、処理されるべき基板の表面（上面）、ここでは現像処理されるべき半導体ウエハーの表面上へ運動させられる。ノズルユニット１の下面と基板の表面との間の間隔は０．７ｍｍ乃至１．４ｍｍに調節される。次いで媒体供給ユニットを介して現像液を媒体分配室１２内へ導入し、該現像液は管路１４及び送り管路１６，１８によってそれぞれのノズル装置２４，２６の出口孔２０，２２に導かれる。この場合に現像液は、周知のように媒体供給ユニット８によって調整された所定の濃度を有している。
【００３８】
以下の説明は、まず変換装置１０の下面を基板２の上面に対して平行に向けてある実施例について述べてある。ノズル装置２４，２６からノズルユニットの縦中央軸線（長手方向に中央平面内を延びる仮想の軸線）に向かって流出する液体は、ノズルユニットの下側の閉じた底部構造部分と基板の表面との間に液体膜（液体フィルム）を形成する。液体膜は基板の表面とノズルユニットの底部構造部分と間を完全に満たしている。超音波変換装置１０はノズルユニット１の、超音波変換装置以外の下面から突出しているので、超音波変換装置１０と液体膜との間の完全な接触が生じている。
【００３９】
次いで超音波変換装置１０を起動制御して、超音波を基板２の表面に対して垂直に向けて液体膜に作用させる。超音波はキャビテーション作用に基づき基板２の表面からの粒子の分離を生ぜしめ、これによって基板２の表面の均一な現像を保証している。分離された粒子若しくは塗料粒子は、超音波攪拌によって巻き上げられ、その結果、現像液は分離していない未現像の塗布層若しくはコーティング層と良好にかつ均一に接触させられる。均一な接触は基板表面上のパターン寸法若しくはパターン密度に左右されずに処理結果の均一性の改善につながる。さらに処理時間は現像液の現像作用の改善によって短くなっており、これによって媒体消費量の減少も可能にしている。
【００４０】
１つの位置での所定の処理時間の後にノズルユニット１は、基板２に沿って前記位置に隣接の次の位置へ移されて該位置で現像液による超音波助成式の処理を行い、このようにして該処理を順次に基板２の表面全体にわたって行うようになっている。
【００４１】
基板の各表面領域で処理の規定された所定の制御を行うために、超音波変換装置の各領域で種々に制御できるようになっている。超音波変換装置１０の例えば図３若しくは図５に配置されている各超音波変換器を互いに異なって制御できるようになっている。この場合に超音波変換器のうちのいくつかを、隣接する超音波変換器の液体内へのエネルギー供給量の検出のためにセンサーとして用いることも可能である。超音波変換器を超音波送信モードとセンサーモードとの間で切り換えて、すべての超音波変換器を所定の時間にわたってセンサーとして若しくは発信器として用いることも可能である。
【００４２】
超音波変換器を互いに異なって制御することによって、基板の幅にわたって互いに異なる処理結果を得ることも可能である。この場合に、互いに異なる周波数での制御も互いに異なる出力での制御も可能である。この場合に各超音波変換器は、該超音波変換器の最大出力の０％乃至１００％の出力で作動可能であり、超音波周波数は有利には１メガヘルツと５メガヘルツとの間で調節可能である。
【００４３】
表面処理のための別の制御パラメータとして、ノズル装置２４及び／又は２６の長さにわたって互いに異なる液体及び／又は液体量を用いることも可能である。例えば基板の縁部領域に、基板の中央領域と比べて異なる濃度の現像液を供給することも可能である。基板の通過の際に塗布液体（濃度、量及び種類）を変えることも可能である。これによって、基板の長さにわたって局所的に基板の表面に完全に異なる処理結果を得ることができる。使用される媒体の完全な交換、例えば現像液を洗浄液と交換することも可能である。
【００４４】
本発明に基づく別の制御パラメータは、図４に示してあるように、基板への超音波の投射角若しくは入射角であり、投射角若しくは入射角は基板２の処理すべき表面に対するノズルユニットの傾斜位置によって規定されている。これによって超音波変換器を液体膜内に完全に浸漬させてない場合に、特に液体膜内への超音波のエネルギー供給は制御され、それというのは超音波の伝達は、超音波変換器と液体膜とが接触しているところでのみ行われるからである。
【００４５】
別の制御手段は、ノズルユニットと通過中の基板との間の相対速度の調節にあり、これによって液体膜の滞留時間及び超音波の作用時間を調節するようになっている。
【００４６】
前述のすべての制御手段は、基板の局所的な表面特性に対する基板表面処理の適合を可能にし、つまり所望の処理結果を得るために基板表面処理の最適化を可能にするものである。
【００４７】
図６は、本発明に基づくノズルユニットの別の実施例の概略的な断面図である。図６では、前述の実施例の構成要素と同じ若しくは類似の構成部材には同じ符号を付けてある。
【００４８】
図６に示すノズルユニットは、同じく本体４を備えており、本体４は１つの下面６を備えている。下面６の切欠き部若しくは凹設部内に超音波変換装置１０を配置してある。ノズルユニット１はさらに、媒体分配室１２を有する媒体供給ユニット８を含んでおり、前記媒体分配室内には例えば種々の媒体を導入して互いに混合するようになっている。媒体分配室１２は、本体４の上側でほぼ中央に設けられていて、本体４内を斜めに延びる複数の管路３０に接続されている。管路の、媒体分配室と逆の側の端部はそれぞれ出口ノズルを形成しており、該出口ノズルは本体４の側面３１に開口している。衝突プレート３２は側面３１に対してほぼ平行に、つまり実質的に平行に延びており、出口ノズルから流出した液体は衝突プレート（じゃま板）で転向されて、衝突プレートに沿って下方へ流過する。側面３１と衝突プレート３２との間には、狭い毛管間隙を形成してあり、毛管間隙は有利には下方に向かって軽く広がっている。ノズルから出た液体は衝突プレートに沿って流出して、ほぼ一様な膜を形成する。側面３１内の出口ノズルは衝突プレート３２と一緒にノズル装置を形成している。この場合に衝突プレートと本体４の側面３１との間の間隙の下方の端部は、ノズル装置の液体出口開口部として用いられている。これによってノズル装置及び超音波変換装置１０は同一方向に向けられており、つまり、ノズル装置から流出する液体も超音波変換装置から出る超音波も、本体の下面６に対してほぼ垂直に向けられている。
【００４９】
ノズル装置の、衝突プレートによる構造は、同出願人の出願であるドイツ連邦共和国特許出願第Ａ−１０２３２９８４号明細書に記載してあり、繰り返しを避けるために、ここでの詳細な説明を省略してある。ドイツ連邦共和国特許出願第Ａ−１０２３２９８４号明細書に記載の構成は、本発明の構成として用いられるものである。
【００５０】
本発明に基づくノズルユニットによって得られる利点として、基板上に生ぜしめられる液体膜は、実質的に力を用いることなしに形成され、処理すべき基板上への液体膜の極めて均一な形成が可能である。
【００５１】
衝突プレートの全長にわたって、複数の管路３０を介して種々の液体、特に現像液の種々の濃度若しくは支持液体内のエッチング剤の種々の濃度の液体を塗布することもできる。図６には１つの衝突プレートだけを設けてあるものの、第２のノズル装置を形成するために、例えば第２の衝突プレートを、側面３１と相対する側面に設けることも可能である。該第２の衝突プレート、つまり該付加的なプレートも、前述の衝突プレートのための管路３０と相対して本体内に設けられた管路を介して媒体を受けるようになっていてよい。このような構成に基づきノズルユニットは適切な制御によって両方向で基板に沿って移動運動させられ、液体膜の良好な形成を可能にするようになっている。さらに複数のノズル装置を介して互いに異なる複数の液体を１つの基板上に塗布することができる。例えばノズルユニットの運動方向で前側に位置するノズル装置を介して現像液を塗布するのに対して、運動方向で後側に位置するノズル装置を介して中和液を塗布することができる。
【００５２】
図６のノズルユニット１の作動は、図１乃至図５のノズルユニットの作動とほぼ同じであり、図６のノズルユニット１では液体は、第２の衝突プレートを設けてない場合にはもっぱら１つの直線に沿って塗布されるようになっている。
【００５３】
本発明の前述の種々の手段は、互いに任意に交換して用いられ、若しくは互いに任意に組み合わせて用いられるものである。本発明を具体的な実施例に基づき説明してあるものの、本発明は図示の具体的な実施例に限定されるものではない。例えばノズルユニット、殊にノズル装置２４，２６及び超音波変換装置は、処理すべき基板の全幅にわたって延びていなくてもよい。処理すべき基板上に規定された液体膜を形成するために十分である場合には、ノズル装置のうちの１つだけしか設けなくてもよい。実施例ではノズルユニットを基板に沿って移動させるようになっているものの、逆に基板をノズルユニットに対して移動させることも可能である。ノズルユニットの使用は、現像剤による処理のために限定されるものではない。ノズルユニットはエッチング過程並びに洗い流し及び／又はクリーニング過程のためにも用いられるものである。これらの過程を同一のノズルユニットによって順次に行うことも可能である。本発明に基づく方法は、殊に半導体ウエハーのため、半導体若しくはLCD-デイスプレーの製造のために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に基づくノズルユニットと基板とを示す概略的な斜視図
【図２】本発明に基づくノズルユニットの概略的な断面図
【図３】本発明に基づくノズルユニットの概略的な下面図
【図４】本発明に基づくノズルユニットの配置形式の異なる２つの実施例の概略的な断面図
【図５】複数の超音波変換器を配列して成る本発明に基づくノズルユニットの概略図
【図６】本発明に基づくノズルユニットの別の実施例の概略的な断面図
【符号の説明】
【００５５】
１  ノズルユニット、  ２  基板、  ４  本体、  ６  下面、  ８  媒体供給ユニット、  １０  超音波変換装置、  １２  媒体分配室、  １４  管路、  １６，１８  送り管路、  ２０，２２  出口孔、  ２４，２６  ノズル装置、  ３０  管路、  ３１  側面、３２  衝突プレート
【図１】
2008519446.tif 000002
【図２】
2008519446.tif 000003
【図３】
2008519446.tif 000004
【図４】
2008519446.tif 000005
【図５】
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【図６】
2008519446.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月18日(2006.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための方法において、
処理すべき基板の局所的な表面領域に液体膜を、長く延びる少なくとも１つのノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置された超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置を備えたノズルユニットによって形成し、前記超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置は、異なる共振周波数を有する複数の変換器から成っており、
前記超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置の少なくとも一部分を前記液体膜と接触させ、
前記超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置によって超音波を前記液体膜内に作用させ、この場合に前記変換器は個別に及び／又はグループ毎に互いに異なる強さ及び／又は周波数で制御されるようになっていることを特徴とする、基板を処理するための方法。
【請求項２】
液体膜を、ノズルユニットの実質的に閉じられた底部構造部分と基板の処理すべき表面領域との間に形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
基板の種々の表面領域に液体膜を形成しかつ該表面領域内に超音波を作用させるために、ノズルユニットと基板との間の相対運動を生ぜしめる請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ノズルユニットと基板との間の相対運動の速度を変化させる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
相対運動の速度を、基板に対するノズルユニットの相対的な位置に依存して変化させる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
液体膜内への超音波の作用を処理中に変化させる請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
超音波の作用を基板に対するノズルユニットの相対的な位置に依存して変化させる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
液体膜内に作用される超音波の強さ及び／又は周波数を音波変換装置の少なくとも１つの部分領域で変化させる請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
基板への超音波の入射角を、基板の表面に対する音波変換装置の傾斜によって変える請求項６から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
基板の表面への超音波の入射角を１０５°と７５°との間で変化させる請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
複数の変換器を１つの列に沿って配置し若しくは行列式に配列してある請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
液体膜を実質的に直線に沿って基板の全幅にわたって形成し、かつ超音波を実質的に直線に沿って基板の全幅にわたって前記液体膜内に作用させる請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
基板の幅にわたって超音波の作用を種々に制御する請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
液体膜の形成のための液体の組成を制御する請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ノズル装置は複数のノズルから成っており、複数のノズルを互いに異なって制御する請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
液体膜の形成のための局所的に互いに異なる液体若しくは量の互いに異なる液体を基板上に塗布する請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
液体膜を、音波変換装置の相対する側に配置された少なくとも２つのノズル装置を用いて形成する請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
音波変換装置の相対する側に配置されたノズルによって互いに異なる液体を供給する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
処理中に音波変換装置と基板の処理すべき表面との間に０．２乃至２．０ｍｍ、殊に０．７乃至１．４ｍｍの平均的な間隔を維持する請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
平均的な間隔を処理中に変化させる請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
液体膜の形成のための液体は現像液若しくはエッチング剤を含んでいる請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
液体膜は洗い流し液及び／又は洗浄液を含んでいる請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
変換器のうちの少なくとも１つの変換器を、液体膜内への超音波の作用中に少なくとも一時的に、センサーとして作動するように制御する請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
基板を液体及び超音波若しくはメガ音波によって処理するための装置において、
ノズルユニットを設けてあり、該ノズルユニットは、基板上への液体膜の形成のための長く延びるノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置されていて基板上の液体膜内への超音波若しくはメガ音波の作用のための変換装置を備えており、変換装置は複数の超音波用の変換器若しくはメガ音波用の変換器から成っており、該複数の変換器は異なる共振周波数を有しており、少なくとも１つのノズル装置と変換装置とは実質的に同じ方向に向いており、基板及び／又はノズルユニットのための運動装置を設けてあり、該運動装置は基板の表面に対するノズルユニットの位置決めを行うようになっており、少なくとも１つのノズル装置及び超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置は基板の表面上に規定された間隔に調節され、かつ変換装置は基板の表面上に形成された液体膜と接触するようになっており、前記複数の変換器の個別若しくはグループ毎の制御のための制御装置を設けてあることを特徴とする、基板を処理するための装置。
【請求項２５】
運動装置の制御のための制御装置を設けてあり、ノズル装置及び変換装置は基板の表面に対して所定の間隔で基板の上面に沿って移動させられるようになっている請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
長く延びる別の少なくとも１つのノズル装置を設けてあり、変換装置は、長く延びる少なくとも２つのノズル装置間に配置されている請求項２４又は２５に記載の装置。
【請求項２７】
長く延びるノズル装置のうちの少なくとも１つのノズル装置は、変換装置の中央平面に向けられている請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
複数の変換器は互いに隣接して一列に配置され若しくは行列式に配列されている請求項２４又は２７に記載の装置。
【請求項２９】
変換器に生ぜしめられる周波数及び／又はエネルギーの変化のための制御装置を設けてある請求項２４から２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
変換装置の表面と基板の表面との間の角度の調節のための装置を設けてある請求項２４から２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
角度は０°と±１５°との間で調節されるようになっている請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
規定された平均の間隔は０．２ｍｍと２ｍｍとの間で、殊に０．７ｍｍと１．４ｍｍとの間で調節されるようになっている請求項２４から３１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
少なくとも１つのノズル装置への液体の供給のための装置を設けてある請求項２４から３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
互いに異なるノズル装置のため若しくはノズル装置の互いに異なる出口ノズルのための互いに異なる液体の供給の制御のための装置を設けてある請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
少なくとも１つのノズル装置と変換装置とは共通の１つの本体に設けられていて、実質的に閉じられた底部構造部分を形成している請求項２６から３４のいずれか１項に記載の装置
【請求項３６】
実質的に閉じられた底部構造部分は変換装置の領域でノズル装置の領域よりも突出している請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
少なくとも１つのノズル装置と変換装置とは実質的に互いに平行に延びている請求項２４から３６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３８】
変換器を超音波センサー若しくはメガ音波センサーとして若しくは超音波送信器若しくはメガ音波送信器として制御するための装置を設けてある請求項２４から３７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３９】
長く延びる少なくとも１つのノズル装置及び該ノズル装置に隣接して配置された超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置を備えたノズルユニットであって、超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置は複数の超音波用の変換器若しくはメガ音波用の変換器によって形成されており、該複数の変換器は異なる共振周波数を有しており、ノズル装置と変換装置とは実質的に同じ方向に向いていて、ノズルユニットの実質的に閉じられた１つの底部構造部分を形成しており、前記複数の変換器の個別の制御及び／又はグループ毎の制御のための制御装置を設けてあることを特徴とする、ノズルユニット。
【請求項４０】
長く延びる別の少なくとも１つのノズル装置を設けてあり、変換装置は長く延びる少なくとも２つのノズル装置間に配置されている請求項３９に記載のノズルユニット。
【請求項４１】
長く延びる少なくとも１つのノズル装置は、変換装置の中央平面に向けられている請求項３９又は４０に記載のノズルユニット。
【請求項４２】
複数の変換器は互いに隣接して一列に配置され若しくは行列式に配列されている請求項３９から４１のいずれか１項に記載のノズルユニット。
【請求項４３】
変換装置と少なくとも１つのノズル装置とは実質的に互いに平行に延びている請求項３９から４２のいずれか１項に記載のノズルユニット。
【請求項４４】
基板を処理するための方法において、基板の局所的な表面領域に液体膜を、長く延びる少なくとも１つのノズル装置から成るノズルユニットによって形成し、ノズル装置の長さにわたって互いに異なる液体を塗布し、液体膜に超音波若しくはメガ音波を超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置によって作用させ、該超音波変換装置若しくはメガ音波変換装置は複数の変換器によって形成されており、該複数の変換器は異なる共振周波数を有しており、この場合に前記複数の変換器を個別に若しくはグループ毎に異なる強さ及び／又は周波数で制御することを特徴とする、基板を処理するための方法。
【請求項４５】
請求項１乃至４４のうちの１つの請求項若しくは複数の請求項に記載の手段を組み合わせる請求項４４に記載の方法。
【国際調査報告】
2008519446.tif 000008
2008519446.tif 000009
2008519446.tif 000010
2008519446.tif 000011