(57)【要約】【解決手段】一実施形態において、リニア・ウエットシステムは、チャンバ内に、キャリアと近接ヘッドとを備える。近接ヘッドは、直線的に配置される３つの部分を含む。第１の部分は、キャリアによって近接ヘッドの下を半導体ウエハが移送される際に、ウエハの上部表面から液体を吸引する。第２の部分は、非ニュートン流体である洗浄泡の膜（すなわち、メニスカス）をウエハの上部表面上に形成する。第３の部分は、近接ヘッドの下をさらにウエハが移動する際に、すすぎ流体の膜をウエハの上部表面上に形成する。第３の部分は、第１の部分に至るまで、部分的に、第２の部分の周囲に伸長するように規定され、第３の部分と第１の部分とで、チャンバに対して洗浄泡の閉じ込め部を形成する。【選択図】図６
2012510181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する装置であって、
前記基板の両面が露出するように前記基板を載置するピンを備え、チャンバ内で前記基板を移送するキャリアと、
ヘッドと、を備え、
前記ヘッドが、
前記ヘッドの下を前記基板が移動する際に、前記基板の上部表面から液体を吸引する第１の部分と、
前記第１の部分に隣接する第２の部分であって、前記ヘッドの下を前記基板がさらに移動する際に、前記基板の前記上部表面上に洗浄泡の膜を形成するように構成される第２の部分と、
前記第２の部分に隣接する第３の部分であって、前記ヘッドの下を前記基板がさらに移動する際に、前記基板の前記上部表面上にすすぎ流体の膜を形成するように構成される第３の部分と、を備え、
前記第３の部分が、前記第１の部分に至るまで、部分的に前記第２の部分の周囲に伸長するように規定されており、
前記第３の部分と前記第１の部分とで、前記チャンバに対して前記洗浄泡の閉じ込め部を形成する、
装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記第２の部分が、前記洗浄泡の膜を供給する１つ以上の導入流路と、前記洗浄泡の膜を除去する１つ以上の排出流路と、を備える、
装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、
前記導入流路及び前記排出流路が、前記基板の前記上部表面にわたり放射状のパターンで前記洗浄泡の膜を形成するように構成される、
装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置であって、
前記第２の部分における前記各導入流路が、前記導入流路の入口上に突出する端部を備える、
装置。
【請求項５】
請求項２に記載の装置であって、
一群の前記導入流路が、主通路によって供給される三角形の貯留部の一辺の底部に位置し、前記主通路が、前記三角形の他の二辺の交点上に配置される、
装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記洗浄泡が、液体、気体及び界面活性剤を含有する、
装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
前記基板が半導体ウエハである、
装置。
【請求項８】
請求項２に記載の装置であって、さらに、
前記ヘッド内で前記第２の部分に隣接する追加の部分であって、前記ヘッドの下を前記基板が移動する際に前記基板の前記上部表面上に洗浄泡の膜を形成するように構成される追加の部分を備え、前記追加の部分によって供給される前記洗浄泡は、前記第２の部分によって供給される前記洗浄泡の組成と異なる組成を有する、
装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記第２の部分及び前記追加の部分の両方における前記導入流路と前記排出流路とが、前記基板の前記上部表面にわたり一連の放射状のパターンで前記洗浄泡の膜を形成するように、構成される、
装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、
前記複数の部分の少なくとも一つの部分が、前記少なくとも一つの部分における孔部に対して均一な流れを与えるような大きさ、数及び位置に制御された複数のダウンフィードを備える、
装置。
【請求項１１】
基板を処理する方法であって、
前記基板の両面が露出するように前記基板を載置するピンを備えるキャリアによってチャンバ内のヘッドの下を基板が移送される際に、前記基板の上部表面から流体を吸引するように、前記ヘッドの第１の部分によって実施される工程と、
前記ヘッドの下を前記基板がさらに移動する際に、前記基板の前記上部表面上に洗浄泡の膜を形成するように、前記ヘッド内で前記第１の部分に隣接する第２の部分によって実施される工程と、
前記ヘッドの下を前記基板がさらに移動する際に、前記基板の前記上部表面上にすすぎ流体の膜を形成するように、前記ヘッド内で前記第２の部分に隣接する第３の部分によって実施される工程と、
を備え、
前記第３の部分は、前記第１の部分に至るまで、部分的に前記第２の部分の周囲に伸長するように規定されており、
前記第３の部分と前記第１の部分とで、前記チャンバに対して前記洗浄泡の閉じ込め部を形成する、
方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記第２の部分が、前記洗浄泡の膜を供給する１つ以上の導入流路と、前記洗浄泡の膜を除去する１つ以上の排出流路と、を備える、
方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記導入流路及び前記排出流路が、前記基板の前記上部表面にわたり放射状のパターンで前記洗浄泡の膜を形成するように構成される、
方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、
前記第２の部分における前記各導入流路が、前記導入流路の入口上に突出する端部を備える、
方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、
一群の前記導入流路が、主通路によって供給される三角形の貯留部の一辺の底部に位置し、前記主通路が、前記三角形の他の二辺の交点上に配置される、
方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、
前記洗浄泡が、液体、気体及び界面活性剤を含有する、
方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法であって、
前記基板が半導体ウエハである、
方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法であって、さらに、
前記ヘッドの下を前記基板が移動する際に前記基板の前記上部表面上に洗浄泡の膜を形成するように、前記ヘッド内で前記第２の部分に隣接する追加の部分によって実施される工程を備え、
前記追加の部分によって供給される前記洗浄泡は、前記第２の部分によって供給される前記洗浄泡の組成と異なる組成を有する、
方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記第２の部分及び前記追加の部分の両方における前記導入流路と前記排出流路とが、前記基板の前記上部表面にわたり一連の放射状のパターンで前記洗浄泡の膜を形成するように、構成される、
方法。
【請求項２０】
装置であって、
チャンバ内で基板を移送する基板用キャリアであって、前記基板の両面が露出するように前記基板を載置するピンを備えるキャリアと、
ヘッドと、を備え、
前記ヘッドが、
前記ヘッドの下を前記基板が移動する際に、前記基板の上部表面から液体を吸引する第１の部分と、
前記第１の部分に隣接する第２の部分であって、前記ヘッドの下をさらに前記基板が移動する際に、前記基板の前記上部表面上に洗浄泡の膜を形成するように構成され、また、前記洗浄泡を囲む吸引障壁を介して、前記チャンバ内への前記洗浄泡の流出を防ぐように構成される第２の部分と、を備える、
装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体のデバイススケーリングの進歩により、アスペクト比の増大と同時に、半導体デバイスのフィーチャが小さくなってきている。したがって、半導体デバイス構造は、湿式洗浄及び乾燥による損傷を受けやすくなっている。半導体製造の処理フローで新しい物質を使うことにより、このような損傷を受ける可能性が増大する。
【０００２】
湿式洗浄及び乾燥技術における損傷の受けやすさ及びその他の問題点を解決するために、機械的洗浄及び化学的洗浄を利用して、半導体デバイス構造に損傷を与えることなく、残留物を選択的に除去するシステムが開発されている。このシステムは、約２、３秒の露出時間内に洗浄流体をウエハに供給するように構成された一対の対向する近接ヘッドの間で、１枚の半導体ウエハを直線的に移動させる。
【０００３】
ある実施形態において、対向する近接ヘッドによって供給される洗浄流体は、（ａ）窒素（N2）等の気体と、（ｂ）水及び界面活性剤を含有する流体と、を機械的に混合することによって生成される泡状で高粘度の非ニュートン流体である。たとえば、「洗浄化合物並びに洗浄化合物の使用方法及びシステム（Cleaning Compound and Method and System for Using the Cleaning Compound）」という名称で2006年2月3日に出願された米国公開特許No.2006/0128600、「制御されたメニスカスで液体の分離を維持するシステム、方法及び装置（System, Method and Apparatus for Maintaining Separation of Liquids in a Controlled Meniscus）」という名称で2007年6月19日に出願された米国特許出願No.11/820,590、及び「基板を洗浄するための泡の生成装置（Generator for Foam to Clean Substrate）」という名称で2008年8月4日に出願された米国特許出願No.12/185,780を参照のこと。
【０００４】
半導体ウエハ上に泡（フォーム）を付着させる際に、システムのチャンバ内に界面活性剤が流出すると、流出した界面活性剤が乾燥して固体となり、システムでその後に処理される半導体ウエハを汚染する結果となる。したがって、システムにより半導体ウエハ上に洗浄泡（クリーニングフォーム）を付着させる際に洗浄泡を閉じ込めるための安価で効果的な手段が必要とされている。ただし、後述する請求の範囲に記載される本発明は、このような特定の用途に限られるものではなく、以下の詳細な説明及び図面から明らかなように、広範囲な用途に適用可能である。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、リニア・ウエットシステムは、チャンバ内に、キャリアと近接ヘッドとを備える。キャリアはピンを備え、半導体ウエハがシステム内を移動する際に、半導体ウエハの両面が露出するように半導体ウエハをピン上に載置する。近接ヘッドは、キャリアの上、キャリアの下、又はキャリアの両側のいずれに配置されるものでもよい。この実施形態において、近接ヘッドは、直線的に配置される３つの部分を含むものとしてもよい。第１の部分は、近接ヘッドの下をウエハが移動する際に、ウエハの上部表面から液体を吸引する。第２の部分は、第１の部分に隣接し、近接ヘッドの下をウエハがさらに移動する際に、洗浄泡（クリーニングフォーム）の膜（すなわち、メニスカス）をウエハの上部表面上に形成する。第３の部分は、第２の部分に隣接し、近接ヘッドの下をさらにウエハが移動する際に、すすぎ流体の膜（すなわち、メニスカス）をウエハの上部表面上に形成する。この実施形態では、第３の部分は、第１の部分に至るまで、部分的に第２の部分の周囲に伸長するように規定され、第３の部分と第１の部分とで、第２の部分内に洗浄泡の閉じ込め部を形成する。
【０００６】
別の実施形態において、リニア・ウエットシステムは、チャンバ内に、キャリアと近接ヘッドとを備える。キャリアはピンを備え、半導体ウエハがシステム内を移動する際に、半導体ウエハの両面が露出するように半導体ウエハをピン上に載置する。近接ヘッドは、キャリアの上、及び／又は、キャリアの下のいずれに配置されるものでもよい。この実施形態において、近接ヘッドは、直線的に配置される２つの部分を含むものとしてもよい。第１の部分は、近接ヘッドの下をウエハが移動する際に、ウエハの上部表面から液体を吸引する。第２の部分は、第１の部分に隣接し、近接ヘッドの下をウエハがさらに移動する際に、洗浄泡の膜（すなわち、メニスカス）をウエハの上部表面上に形成する。この実施形態では、洗浄泡を取り囲む吸引障壁が、チャンバ内への洗浄泡の流出を防ぐ役割を果たす。
【０００７】
さらに別の実施形態において、リニア・ウエットシステムの自動化方法は、３つの処理工程を備える。第１の処理工程では、近接ヘッドの第１の部分が、チャンバ内の近接ヘッドの下を半導体ウエハがキャリアによって移送される際に、ウエハの上部表面から液体を吸引する。第２の処理工程では、第１の部分に隣接する近接ヘッドの第２の部分が、近接ヘッドの下をウエハがさらに移動する際に、洗浄泡の膜（すなわち、メニスカス）をウエハの上部表面上に形成する。第３の処理工程では、第２の部分に隣接する近接ヘッドの第３の部分が、近接ヘッドの下をさらにウエハが移動する際に、すすぎ流体の膜（すなわち、メニスカス）をウエハの上部表面上に形成する。この実施形態では、第３の部分は、第１の部分に至るまで、部分的に第２の部分の周囲に伸長するように規定され、第３の部分と第１の部分とで、第２の部分内に洗浄泡の閉じ込め部を形成する。
【０００８】
本発明の効果は、添付の図面を参照して、本発明の原理を例示する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】半導体ウエハ上に流体を付着させる一対の近接ヘッドを備えるリニア・ウエットシステムの一実施例を示す概略図。
【００１０】
【図１Ｂ】実施例のリニア・ウエットシステムにおけるキャリア及び近接ヘッドを上から見た概略図。
【００１１】
【図２】実施例のリニア・ウエットシステムにおける各部を上から見た図。
【００１２】
【図３】実施例のリニア・ウエットシステムにおけるキャリア及び近接ヘッドを示す斜視図。
【００１３】
【図４】実施例のリニア・ウエットシステムにおける１対の近接ヘッドを示す斜視図。
【００１４】
【図５】実施例のＡＭＣヘッドの各部を示す概略図。
【００１５】
【図６】実施例のＡＭＣヘッドにおける各部の断面を示す概略図。
【００１６】
【図７】実施例のＡＭＣヘッドによって付着される洗浄流体（たとえば、Ｐ３）の偏向流の断面を示す概略図。
【００１７】
【図８】実施例のＡＭＣヘッドに関係する寸法を示す概略図。
【００１８】
【図９】実施例のＡＭＣヘッドによって付着される洗浄流体（たとえば、Ｐ３）の流れのせん断速度を示す概略図。
【００１９】
【図１０】実施例のＡＭＣヘッドの処理面と処理面の裏側の背面とを示す概略図。
【００２０】
【図１１】実施例のＡＭＣヘッドの断面における２種類のフィーチャを示す概略図。
【００２１】
【図１２】実施例のＡＭＣヘッドにおける貯留部を示す概略図。
【００２２】
【図１３】実施例のＡＭＣヘッドの貯留部における流れを示す概略図。
【００２３】
【図１４】実施例のＡＭＣヘッドにおける孔部からの／孔部へのダウンフィードを示す概略図。
【００２４】
【図１５】実施例のリニア・ウエットシステムにおいて洗浄流体（たとえば、Ｐ３）を閉じ込める方法の各処理工程を示すフローチャート。
【００２５】
【図１６】実施例のＡＭＣヘッドにおける閉じ込めメニスカスを示す図。
【００２６】
【図１７】別の実施例のＡＭＣヘッドにおける減圧閉じ込め部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の説明において、さまざまな具体的な詳細は、実施例の理解を助けるためのものである。当業者には自明のことであるが、これらの具体的な詳細の一部を省略しても、実施例を実現することが可能である。また、周知の技術に関しては、実施の詳細や処理操作の詳細は説明しない。
【００２８】
図１Ａは、半導体ウエハ上に洗浄流体を付着させる一対の近接ヘッドを備えるリニア・ウエットシステムの一実施例を示す概略図である。図１Ａにおいて、リニア・ウエットシステム１００は、上部近接ヘッド１０４と、下部近接ヘッド１０３と、を備える。各近接ヘッドは、流体メニスカス１０５を形成し、半導体ウエハ１０２がキャリア１０１により流体メニスカス１０５内を直線的に移動する。キャリア１０１はピンを備え、半導体ウエハは、ウエハの両面が露出するように、ピン上に載置される。実施例において、流体メニスカス１０５を形成する流体は、気体（窒素等）と流体（ミセル形成可能な脂肪酸等の界面活性剤を含有する水溶液）とを米国特許出願No.12/185,780に記載される生成装置内で機械的に混合することにより形成される泡（フォーム）である。上記出願に記載されるように、用語「Ｐ２」は、生成装置に供給される流体内に存在する２相の物質、たとえば、液体水と固体界面活性剤、を意味する。また、用語「Ｐ３」は、生成装置により生成される泡内に存在する３相の物質、たとえば、液体水と固体界面活性剤と気体窒素(N2)、を意味する。実施例において、Ｐ３は、高粘度（200〜2000cP（センチポアズ）の範囲）の非ニュートン流体である。Ｐ３の液圧特性は、水等の典型的なニュートン流体の液圧特性と根本的に異なっている。Ｐ３は、一般的に言えば、せん断速度の増大と共に流体粘度が減少する（たとえば、「せん断希釈化」される）疑似塑性物質であればよい。
【００２９】
流体メニスカス１０５にＰ３が閉じ込められていないため、当然のことながら、キャリア１０１と近接ヘッド１０３及び１０４とを収容するチャンバ内にＰ３が流出することがない。ここで、Ｐ３は、乾燥すると、リニア・ウエットシステム内の汚染物質として固体界面活性剤を放出する可能性がある。実施例において、固体界面活性剤として、たとえば、ステアリン酸を用いることができるが、米国公開特許No.2006/0128600に記載されているように、他の脂肪酸を代わりに用いることもできる。代わりに用いられる他の脂肪酸の例としては、ラウリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ミリスチン酸、マルガリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ネルボン酸、パリナリン酸、エイコサペンタエン酸（チムノドン酸）、ブラシジン酸及びイワシ酸（クルパノドン酸）が挙げられ、これら他の脂肪酸のいずれかを単独で用いても、また、これら他の脂肪酸同士の組み合わせ、又は、ステアリン酸と他の脂肪酸との組み合わせで用いてもよい。
【００３０】
図１Ｂは、実施例のリニア・ウエットシステムにおけるキャリア及び近接ヘッドを上から見た概略図である。この図に示すように、上述したキャリア１０１は、リニア・ウエットシステム１００内で、上部近接ヘッド１０４下に配置される一対のトラック１０３に沿って、半導体ウエハ１０２を移動させる。この実施例では、上部近接ヘッド１０４は、５つのヘッド部、すなわち、（ａ）必要に応じて設けられ、すすぎ及び／又は吸引及び／又は乾燥を実施可能な調整ヘッド１０５と、（ｂ）Ｐ３を付着及び吸引するＡＭＣ（Advanced Mechanical Cleaning；高度機械洗浄）ヘッド１０６と、（ｃ）他の化学洗浄流体を付着及び吸引する２つのＣ３（Confined Chemical Cleaning：閉じ込め化学洗浄）ヘッド１０７ａ及び１０７ｂと、（ｄ）すすぎ及び／又は吸引及び／又は乾燥を実施可能な出口ヘッド１０８と、を含む。
【００３１】
図２は、実施例のリニア・ウエットシステムにおける各モジュールを上から見た図である。図２に示すように、リニア・ウエットシステム１００は、３つのモジュール、すなわち、（１）導入モジュール１１０と、（２）化学処理モジュール１１１と、（３）排出モジュール１１２と、を含む。化学処理モジュール１１０は、上述したように、５つのヘッド部１０５、１０６、１０７ａ、１０７ｂ及び１０８を有する上部近接ヘッド１０４を備える。実施例では、化学処理モジュール１１１が、さらに、図示しない下部近接ヘッド１０３を備えるようにしてもよい。図示されている状態では、半導体ウエハ１０２を載置したキャリア１０１が、排出モジュール１１２に位置する。また、導入モジュール１１０と、化学処理モジュール１１１と、排出モジュール１１２と、がチャンバ１０９内に収容されている様子も図２に示されている。
【００３２】
図３は、実施例のリニア・ウエットシステムにおけるキャリア及び近接ヘッドを示す斜視図である。図３に示すように、キャリア１０１は、導入モジュール１１０から排出モジュール１１２に半導体ウエハ１０２を移送する。ウエハ１０２は、２つのヘッド部、すなわち、調整ヘッド１０５及びＡＭＣヘッド１０６、を含む近接ヘッド１０４の下を通過する。上述した他のヘッド部は図示されていないが、実施例の近接ヘッド１０４が他のヘッド部をさらに備える構成でもよい。
【００３３】
図４は、実施例のリニア・ウエットシステムにおける１対の近接ヘッドを示す斜視図である。上部近接ヘッド１０４と下部近接ヘッド１０３の両方が図示されている。実施例では、上部近接ヘッドは、洗浄しやすいように簡単に取り外し可能なＰ３生成部１１３を備える。この詳細に関しては、米国特許出願No.12/185,780に記載されている。実施例において、Ｐ３生成部１１３が、供給部１１４を介してＰ２（たとえば、水とステアリン酸）の供給を、また、供給部１１５を介して気体（たとえば、窒素N2）の供給を受け、図示しない密閉型らせん流路内でＰ２と気体とを混合することによりＰ３を生成するような構成でもよい。
【００３４】
図５は、実施例のＡＭＣヘッドの各部を示す概略図である。図５に示すように、ＡＭＣヘッド１０６は、以下に詳述するように、Ｐ３をヘッド１０６内で上方に吸引することによりシステムのチャンバ内へのＰ３の流出を防ぐ先端空気閉じ込め部を形成する構造を有する（一点鎖線で示す）第１の部分１１６を備える。実施例では、Ｐ３が、濡れた表面上よりも乾いた表面上で、洗浄流体としてより効果的に機能する場合もあるため、第１の部分１１６を備えることにより、半導体ウエハ表面へのＰ３の塗布が容易になる。図５に示すように、第１の部分１１６は、半導体ウエハがリニア・ウエットシステム内を移送される際に最初に通過するＡＭＣヘッド１０６の部分である。ＡＭＣヘッド１０６は、さらに、２つのＰ３ゾーン１１７（Ｐ３ゾーン２）と１１８（Ｐ３ゾーン１）とを含む（点線で示す）第２の部分を備える。この２つのＰ３ゾーン１１７及び１１８において、ヘッド１０６は、（部分的減圧を利用して）ウエハ上にＰ３を付着させ、また、ウエハからＰ３を吸引する。実施例において、Ｐ３ゾーン１１７に付着されるＰ３は、Ｐ３ゾーン１１８に付着されるＰ３と組成が異なるものでもよい。たとえば、気体（たとえば、窒素N2）に対するＰ２の相対的割合が異なるものでもよい。複数のＰ３ゾーンを備えることにより、ある主固定的なリニア・ウエットシステムの変動や制御が可能になる。
【００３５】
図５に示すＡＭＣヘッド１０６は、さらに、脱イオン水（DIW：deionized water）を流すことにより形成される閉じ込めメニスカスを形成する構造を含む（実線で示す）第３の部分１１９を備える。図示されるように、第３の部分１１９は、第１の部分１１６に至るまで、第２の部分（すなわち、Ｐ３ゾーン１１７及び１１８）の周囲に伸長して、第２の部分を流れるＰ３の閉じ込め部を形成する。実施例では、半導体ウエハを挿入する前に、上部近接ヘッド１０４と下部近接ヘッド１０３とが、対応及び隣接する脱イオン水DIW閉じ込めメニスカスと先端空気閉じ込め部とを形成するようにしてもよい。第３の部分１１９の詳細を、概略拡大図119abcに示す。この拡大図に示すように、第３の部分１１９が、半導体ウエハの表面上に脱イオン水DIW等のすすぎ流体を付着させる内部導入流路と、（たとえば、部分的減圧を利用して）ウエハ表面からすすぎ流体を吸引除去する内側戻り（ＩＲ）流路と外側戻り（ＯＲ）流路と、を備える構成でもよい。
【００３６】
図６は、実施例のＡＭＣヘッドにおける各部の断面を示す図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図に対応する。図６に示すように、第１の部分１１６が減圧されて、ＡＭＣヘッド１０６内にＰ３が吸引される。前述したように、また、この図に示すように、第１の部分１１６は、半導体ウエハがリニア・ウエットシステム内を移送される際に最初に通過するＡＭＣヘッドの部分である。ウエハは、第１の部分１１６を通過した後、第２の部分のＰ３ゾーン２に送られる。Ｐ３ゾーン２では、ＡＭＣヘッド１０６は、導入流路１１７ａから戻り流路１１７ｂにＰ３を流す。次に、ウエハは、Ｐ３ゾーン２を通過した後、第２の部分のＰ３ゾーン１に送られる。Ｐ３ゾーン１では、ＡＭＣヘッド１０６は、導入流路１１８ａから戻り流路１１８ｂにＰ３を流す。前述したように、実施例において、Ｐ３ゾーン１におけるＰ３の組成は、Ｐ３ゾーン２におけるＰ３の組成と異なるものでもよい。ウエハは、Ｐ３ゾーン１を通過した後、第３の部分に送られる。第３の部分では、ＡＭＣヘッド１０６は、導入流路１１９ｂから外側戻り流路ＯＲ１１９ａ及び内側戻り流路ＩＲ１１９ｃに脱イオン水DIWを流す。実施例において、第３の部分で（たとえば、導入流路から外側戻り流路ＯＲ及び内側戻り流路ＩＲに流れる脱イオン水DIWにより形成される）メニスカスからウエハが排出される際に、ウエハが濡れていてもよい。化学処理モジュール１１１に関して前述したように、第３の部分を通過後に、ウエハがさらに他のメニスカスや部分的減圧部に送られるようにしてもよい。
【００３７】
図６に、さらに、以下に詳述するように、Ｐ３の流れが導入流路１１８ａを通ってＡＭＣヘッド１０６から排出される際に、Ｐ３の流れを偏向させる偏向端部１２０ａを示す。導入流路１１８ａを通って付着されたＰ３の一部は、内側戻り流路１１９ｃを通って戻る。すなわち、内側戻り流路１１９ｃは、「混合内側戻り流路」として機能する。
【００３８】
図７は、実施例のＡＭＣヘッドにより付着される洗浄流体（たとえば、Ｐ３）の偏向流の断面を示す概略図である。図６に円で囲んだ領域、すなわち、偏向端部１２０ａを含む領域を図７に示す。図７に示すように、偏向端部１２０ａは、導入流路１１８ａからＰ３メニスカス１２１内に流入するＰ３の流れを偏向させる。Ｐ３メニスカス１２１では、偏向端部１２０ａとこれに対向する偏向端部（図６に示す偏向端部１２０ｂ）とにより、環状流が形成される。さらに、図７に示すように、所定流量のＰ３が、偏向端部１２０ａの左側に流れて、ＡＭＣヘッドの第３の部分の内側戻り流路１１９ｃ内に流入する。このように内側戻り流路１１９ｃ内に流入するＰ３の流量は、Ｐ３メニスカス内で環状流を形成し、最終的に、戻り流路１１８ｂ内に流入するＰ３の流量と比べて少ない。
【００３９】
偏向端部１２０ａは、半導体ウエハ表面へのＰ３の直接下降流によるウエハの損傷を防ぐ働きをする。さらに、偏向端部１２０ａとこれに対向する偏向端部１２０ｂとにより、環状流が形成され、Ｐ３メニスカス１２１の物理的な閉じ込めを行なう。このような物理的な閉じ込めにより、脱イオン水DIW閉じ込めメニスカス内への脱イオン水DIWの吸引に関与する「混合内側戻り流路」１１９ｃへのＰ３の流れが減少する。
【００４０】
さらに、Ｐ３の流れに関する速度（ｍｍ／秒単位）を図７に示す。半導体ウエハは、図の左側に向かって（図６参照）、約２０ｍｍ／秒の速度で移動する。実施例において、Ｐ３は、５〜３０ｍｍ／秒の範囲の速度で、導入流路１１８ａ内を偏向端部１２０ａに達するまで流れる。この地点で、Ｐ３の主流の速度は、２５〜４５ｍｍ／秒の範囲まで増大する。Ｐ３の主流は、増大した速度のまま、第３の部分における内側戻り流路１１９ｃに向かって左向きに流れる。Ｐ３メニスカス１２１に流れ込む際に、Ｐ３の主流の速度は１５〜３０ｍｍ／秒の範囲まで低下する。さらに、（図示しない）対向する偏向端部１２０ｂによって、Ｐ３の流れが偏向されて、Ｐ３メニスカスの環状流に戻されるため、Ｐ３の速度が、さらに、０〜１５ｍｍ／秒の範囲まで低下する。
【００４１】
図８は、実施例のＡＭＣヘッドに関係する寸法を示す概略図である。この図は、上部近接ヘッド１０４のＡＭＣヘッドと下部近接ヘッド１０３のＡＭＣヘッドとの間に半導体ウエハ１０２が位置する様子を示す。図示するように、（脱イオン水DIW閉じ込め部を形成する）外側戻り流路１１９ａにおけるウエハ１０２とＡＭＣヘッドとの間の間隔は、約２．２５ｍｍである。脱イオン水DIW導入流路１１９ｂ（及び「混合」内側戻り流路１１９ｃ）におけるウエハ１０２とＡＭＣヘッドとの間の間隔は、約０．７５ｍｍである。すなわち、実施例において、第３の部分に関する「プロセスギャップ」は、０．７５ｍｍである。偏向端部１２０ａにおける（たとえば、Ｐ３ゾーン１の導入流路１１８ａにおける）ウエハ１０２とＡＭＣヘッドとの間の間隔は、約０．５ｍｍである。（Ｐ３ゾーン１に関する）Ｐ３メニスカス１２１上のウエハ１０２とＡＭＣヘッドとの間の間隔は、約２ｍｍである。すなわち、実施例において、Ｐ３メニスカスに関する「プロセスギャップ」は２ｍｍである。この図に示すように、下部ＡＭＣヘッドの（明示されていない）導入流路及び上部ＡＭＣヘッドの（明示されていない）導入流路からＰ３が流れるようにしてもよい。
【００４２】
図９は、実施例のＡＭＣヘッドにより付着される洗浄流体（たとえば、Ｐ３）の流れのせん断速度を示す概略図である。図示するように、せん断速度の測定単位は、秒の逆数である１／ｓ（すなわち、１／秒）である。２つの隣接するＰ３ゾーン１１７（Ｐ３ゾーン２）及び１１８（Ｐ３ゾーン１）のせん断速度を示す。実施例において、２つの隣接するＰ３ゾーンの各々が、もう一方のせん断速度に影響を与えるものでもよい。実施例では、図示するように、リニア・ウエットシステム内を移動する半導体ウエハが、Ｐ３ゾーン１１８の前にＰ３ゾーン１１７に入る構成でもよい。
【００４３】
Ｐ３ゾーン１１７では、Ｐ３は、導入流路１１７ａから、ＡＭＣヘッドの底部を通って、戻り流路１１７ｂに流れ込む。同様に、Ｐ３ゾーン１１８では、Ｐ３は、導入流路１１８ａから、ＡＭＣヘッドの底部を通って、戻り流路１１８ｂに流れ込む。図示するように、導入流路近傍におけるＰ３のせん断速度は、１７５〜２７５／秒の範囲である。Ｐ３のせん断速度は、Ｐ３がＡＭＣヘッドの底部に広がる際に５０〜１７５／秒の範囲まで低下し、その後、戻り流路に近付くと１２５〜２２５／秒の範囲まで増大する。
【００４４】
Ｐ３ゾーン１１７及び１１８の導入流路及び戻り流路のジグザグ配置及び大きさの両方の要因により、せん断速度に対して緩やかで方向性のない放射状の流れパターンがウエハ表面上に形成される。このような放射状の流れパターンにより、ウエハ上の構造への損傷を防ぐような優先的な方向を持つことなく、ウエハ表面上にＰ３が付着される。
【００４５】
図１０は、実施例のＡＭＣヘッドの処理面と処理面の裏側の背面とを示す概略図である。前述したＡＭＣヘッド１０６の断面が図示されている。ＡＭＣヘッド１０６は、第１の部分１１６と、Ｐ３を付着させる導入流路１１８ａと、脱イオン水DIWを付着させる導入流路１１９ｂと、を備える。さらに、ＡＭＣヘッド１０６の処理面１２２も図示されている。処理面１２２は、リニア・ウエットシステムによって処理されている半導体ウエハの表面に最も近いヘッド表面である。説明のために、処理面１２２全体の中央部及び２つの端部を備える合成処理面１２４も示す。処理面１２２及び合成処理面１２４は、先端空気閉じ込め部を形成する構造と、２つのＰ３ゾーンと、（ａ）先端空気閉じ込め部に至るまで２つのＰ３ゾーンの周囲に伸長する構造であって（ｂ）導入流路から外側戻り（ＯＲ）流路及び内側戻り（ＩＲ）流路に流れる脱イオン水DIWメニスカスを形成する脱イオン水DIW閉じ込め部を形成する構造と、を備えるという観点において、図５に示すＡＭＣヘッド１０６と同様のものである。図１０に、さらに、前述したように、（ａ）Ｐ３ゾーン内でのＰ３メニスカスの閉じ込めに役立ち、（ｂ）半導体ウエハの表面上へのＰ３の直接流を防ぐ働きをする、２つのＰ３ゾーンの間に設けられた偏向端部１２０ｂも図示する。
【００４６】
さらに、図１０に、ＡＭＣヘッド１０６の処理面１２２の裏側の背面１２３を示す。説明のために、背面１２３全体の中央部及び２つの端部を含む合成背面１２５も示す。合成背面１２５は、（ａ）導入流路１１８ａに流れ込む後述する貯留部１２６と、（ｂ）戻り流路１１８ｂと、を備える。（せん断速度に関する）図９に示すように、Ｐ３は、導入流路１１８ａから戻り流路１１８ｂに流れる。
【００４７】
図１１は、実施例のＡＭＣヘッドの断面における２種類のフィーチャを示す概略図である。前述したＡＭＣヘッド１０６の断面が図示されている。ＡＭＣヘッド１０６は、第１の部分１１６と、Ｐ３を付着させる導入流路１１７ａと、Ｐ３を付着させる導入流路１１８ａと、脱イオン水DIWとＰ３とを吸引する「混合」内側戻り流路１１９ｃと、脱イオン水DIWを付着させる導入流路１１９ｂと、脱イオン水DIWを吸引する外側戻り流路１１９ａと、を備える。また、ＡＭＣヘッド１０６にＰ３や脱イオン水DIWを供給したり、ＡＭＣヘッド１０６を吸引したりする孔部も図示する。孔部１２６は、第１の部分１１６を吸引する（たとえば、減圧部ＶＡＣ）。孔部１２７ａ及び１２７ｂは、それぞれ、Ｐ３ゾーン１及びＰ３ゾーン２にＰ３を供給する。孔部１２９は、脱イオン水DIWを供給して、第３の部分に脱イオン水DIW閉じ込め部を形成する。ＩＲ（内側戻り流路用）孔部１２８及びＯＲ（外側戻り流路用）孔部１３０は、脱イオン水DIW閉じ込め部から脱イオン水DIWを吸引する。他の部分で説明したように、ＩＲ孔部１２８は、さらに、Ｐ３ゾーン１に付着されたＰ３の一部を吸引する。
【００４８】
図１１に、処理面１２２と処理面の裏側の背面１２３との間の結合線（たとえば、熱溶融による）も示す。さらに、２種類のフィーチャＡ及びＢも図１１に示す。フィーチャＡは、図１０に示す貯留部１２６のように、Ｐ３を付着させるのに用いる貯留部を形成する。フィーチャＢは、孔部（たとえば、孔部１２６、１２８、１２９又は１３０）とそれに対応する導入流路及び戻り流路との間のダウンフィードを形成する。
【００４９】
図１２は、実施例のＡＭＣヘッドにおける貯留部を示す概略図である。この図は、ＡＭＣヘッド１０６における処理面の裏側の背面１２３の斜視図である。図示するように、背面１２３は、孔部（たとえば、図１１に示す孔部１２７ａ及び１２７ｂ）から流れて、ＡＭＣヘッド１０６の処理面上でＰ３メニスカスを形成するＰ３を収容する複数の貯留部（たとえば、貯留部１２６）を備える。同様の貯留部を図１０にも図示した。
【００５０】
図１３は、実施例のＡＭＣヘッドの貯留部における流れを示す概略図である。図１３に示すように、ＡＭＣヘッドの貯留部１２６には、供給路１３１からＰ３が供給され、導入流路１１８ａ、１３２ａ及び１３２ｂを通ってＰ３が流れ、Ｐ３メニスカスを形成するまでの間、供給されたＰ３はＡＭＣヘッドの貯留部１２６に保持される。供給路１３１は、Ｐ３孔部（たとえば、図１１に示す孔部１２７ａ及び１２７ｂ）に連通する。導入流路１３２ａ及び１３２ｂは図９や図１０でも識別可能に図示されているが、実際には、導入流路１３２ａ及び１３２ｂは、導入流路１１８ａと比べて小さい。
【００５１】
また、図１３に、Ｐ３が供給路１３１から貯留部を通って導入流路１１８ａ、１３２ａ及び１３２ｂに流れる際のＰ３の速度の大きさも（ｍ／秒単位で）示す。供給路１３１近傍では、Ｐ３の速度の大きさは、０．０２〜０．０８の範囲である。Ｐ３が供給路１３１から離れると、Ｐ３の速度の大きさは０．０８〜１．２の範囲まで増大し、その後、０．０２〜０．０７の範囲まで減少する。貯留部の中央付近では、Ｐ３の速度の大きさは、０〜０．０４の範囲であり、その後、Ｐ３が導入流路（たとえば、１１８ａ、１３２ａ及び１３２ｂ）に近付くにつれて、０．０６〜０．１１の範囲まで増大する。
【００５２】
図１４は、実施例のＡＭＣヘッドにおいて、孔部からの／孔部へのダウンフィードを示す概略図である。図示するように、ＡＭＣヘッド１０６の孔部１３０（たとえば、ＯＲ（外側戻り流路用）孔部）は、戻り流路１１９ａを介して、メニスカスから流体（たとえば、脱イオン水DIW閉じ込め部から脱イオン水DIW）を吸引する。この図に示すように、均一な戻り流の形成を容易にするように、戻り流路１１９ａから孔部１３０に入るダウンフィードの大きさ、数及び位置を選択する。たとえば、孔部１３０の減圧源（たとえば、図の左側）から離れるにつれて、ＡＭＣヘッドの遠位端部（たとえば、図の右側）に向かうダウンフィードがだんだん大きくなる。戻り流路用孔部ではなく、供給流路用孔部におけるダウンフィードの大きさ、数及び位置に関して、同様の選択を行なうようにしてもよい。図１４に示すダウンフィードは、図１１に示すフィーチャＢに対応する。
【００５３】
図１５は、実施例のリニア・ウエットシステムにおいて洗浄流体（たとえば、Ｐ３）を閉じ込める方法の各処理工程を示すフローチャートである。第一の処理工程１５０１では、リニア・ウエットシステムは、ＡＭＣヘッドの第１の部分の下をキャリアによって基板（たとえば、半導体ウエハ）が移送される際に、基板の上部表面上に残留する液体を吸引する。前述したように、実施例において、この処理を先端空気閉じ込め部を形成する構造により実行するようにしてもよい。次の処理工程１５０２では、リニア・ウエットシステムは、ＡＭＣヘッドの第２の部分の下を基板が移動する際に、基板の上部表面上に洗浄泡（クリーニング・フォーム）の膜（すなわちメニスカス）を形成する。前述したように、実施例において、この洗浄泡は、たとえば、Ｐ３であり、リニア・ウエットシステムのチャンバ内に流出すると、乾燥して汚染物質となる。また、実施例において、この処理をＰ３ゾーンにより実行するようにしてもよい。次の処理工程１５０３では、リニア・ウエットシステムは、ＡＭＣヘッドの第３の部分の下を基板が移動する際に、基板の上部表面上にすすぎ流体の膜を形成する。ここで、第３の部分は、第１の部分に至るまで、部分的に第２の部分の周囲に伸長するように規定され、第３の部分と第１の部分とで、第２の部分内に洗浄泡の閉じ込め部を形成する。前述したように、実施例において、この処理を脱イオン水DIW閉じ込め部により実行するようにしてもよい。さらに前述したように、この処理は、リニア・ウエットシステムのチャンバ内への洗浄泡の流出を防ぐ目的で実施される。
【００５４】
図１６は、実施例のＡＭＣヘッドにおける閉じ込めメニスカスを示す図である。この図は、図５に示すＡＭＣヘッドの概略図と同様の図である。図示するように、第１の部分１１６は、リニア・ウエットシステム内を半導体ウエハが移送される際に最初に通過するＡＭＣヘッド１０６の部分である。実施例では、第１の部分１１６は、ウエハの表面から流体を吸引して、隣接するＰ３ゾーン１１７内でウエハ表面上を流れるＰ３メニスカスの境界を形成する。図１６に示すＡＭＣヘッド１０６は、ウエハ表面上にＰ３を付着させ、また、Ｐ３を吸引する第２のＰ３ゾーン１１８を備える。ウエハは、第２のＰ３ゾーン１１８を通過後、脱イオン水DIW閉じ込め部１１９に送られる。脱イオン水DIW閉じ込め部１１９において、ＡＭＣヘッド１０６は、第１の部分１１６に至るまで２つのＰ３ゾーンの周囲に伸長する脱イオン水DIWメニスカスによって、ウエハのすすぎを行なう。
【００５５】
図１７は、別の実施例のＡＭＣヘッドにおける減圧閉じ込め部を示す図である。図示するように、この実施例でも、第１の部分１１６は、リニア・ウエットシステム内を半導体ウエハが移送される際に最初に通過するＡＭＣヘッド１０６の部分である。実施例では、第１の部分１１６は、ウエハの表面から流体を吸引して、隣接するＰ３ゾーン１１７内でウエハ表面上を流れるＰ３メニスカスの境界を形成する。図１６に示すＡＭＣヘッド１０６は、ウエハ表面上にＰ３を付着させ、また、Ｐ３を吸引する第２のＰ３ゾーン１１８を備える。ウエハは、第２のＰ３ゾーン１１８を通過して、第１の部分１１６に至るまで２つのＰ３ゾーンの周囲に伸長する内側戻り流（ＩＲ）減圧閉じ込め部１３５を形成する構造に送られる。この実施例では、ＡＭＣヘッド１０６は、脱イオン水DIWメニスカスを形成しない構成でもよいし、又は反対に、脱イオン水DIWでウエハ表面をすすぐような構成でもよい。
【００５６】
以上、本発明の理解を助ける目的で、各実施例を詳細に説明したが、以下の特許請求の範囲に記載される本発明の要旨を逸脱しない範囲で、さまざまに変形および変更可能である。たとえば、ＡＭＣヘッドが、Ｐ３等の高粘度の非ニュートン泡状流体（フォーム）以外の流体を閉じ込めるような構成でもよい。したがって、上記の実施例は、例示に過ぎず、何ら本発明を実施例の詳細に限定するものではない。以下の特許請求の範囲及びその等価の範囲内で、本発明はさまざまに変形可能である。
【図１Ａ】
2012510181.tif 000003
【図１Ｂ】
2012510181.tif 000004
【図２】
2012510181.tif 000005
【図３】
2012510181.tif 000006
【図４】
2012510181.tif 000007
【図５】
2012510181.tif 000008
【図６】
2012510181.tif 000009
【図７】
2012510181.tif 000010
【図８】
2012510181.tif 000011
【図９】
2012510181.tif 000012
【図１０】
2012510181.tif 000013
【図１１】
2012510181.tif 000014
【図１２】
2012510181.tif 000015
【図１３】
2012510181.tif 000016
【図１４】
2012510181.tif 000017
【図１５】
2012510181.tif 000018
【図１６】
2012510181.tif 000019
【図１７】
2012510181.tif 000020
【国際調査報告】
2012510181.tif 000021
2012510181.tif 000022
2012510181.tif 000023
2012510181.tif 000024
2012510181.tif 000025
2012510181.tif 000026
2012510181.tif 000027
2012510181.tif 000028