JP4299966B2

JP4299966B2 - Improved chemical drying and cleaning system

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Publication number: JP4299966B2
Application number: JP2000513098A
Authority: JP
Inventors: フェラル、ゲアリー・ダブリュー; エルソン、ロバート・ジェイ; シッパー、ジョン・エフ
Original assignee: Lam Research AG
Current assignee: Lam Research AG
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: WO1999015845A1; CN1125963C; EP1025409A1; CA2303979A1; CN1284159A; JP2001517864A

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、半導体、光学的、電子的、及びその他の表面を乾燥及び／又は清浄化するための化学的システムに関する。
【０００２】
発明の背景
半導体のウェファー、電気又は光学部品又はプリント回路板の加工においては、加工物には１つ以上の乾燥及び清浄化プロセスが施され、そこでは、理想的には、加工物中に組み込まれることが意図されていない全ての異物が除去される。ＨＣｌ、Ｈ_２ＳＯ_４、ＨＮＯ_３、Ｈ_２ＰＯ_３、ＨＦ、ＮＨ_４ＯＨ、及びＨ_２Ｏ_２のような、強酸、強塩基、又は酸化剤を含む化学浴が、清浄化プロセスの一部としてしばしば使用される。これらの物質はしばしば毒性であり、化学的に反応性であり、腐食性であり、及び／又は生物蓄積性であり、危険物質として取り扱われそして処理されなければならない。
【０００３】
幾らかの研究者は、加熱されたか又は過熱された気体の使用によって、集積回路を含む部品を乾燥する方法を開示した。１つの魅力的な方法は、加熱されたイソプロパノール（ＩＰＡ）の乾燥用蒸気を使用し、この蒸気は最少の水との沸騰共沸混合物を形成し、そしてウェファー表面から水を置換すると考えられ、そして蒸気は一方の端において容器中に流れ込み、そして同時にもう一方の端において容器から流れ出す。
【０００４】
その他の研究者は、ウェファーを清浄化するために、千鳥状位置に配置された、複数のメガソニック・ビーム・トランスデューサー（megasonic beam transducer）の使用を開示した。各々のトランスデューサーは不特定の（非常に高い）振動数を有する振動性のメガソニック・ビームを所定の方向に発し、そしてトランスデューサーの位置は、ウェファーがどのように配列されても、ビームの集団がチャンバー内の全てのウェファーの表面を照射し、そしてそれによって清浄化するように選択される。
【０００５】
半導体のウェファー、医療用器具、及びその他の関心のある物体から汚染物及び望ましくない物質の層を共同作用的に除去するための化学的清浄化浴中における超音波トランスデューサーの使用が、その他の研究者によって開示されている。さらに別の研究者は、物体の表面上に所望の物質をコーティングするか、散布するか、付着させるか、又はその他の方法で塗布するため、又は超音波霧化のための、超音波トランスデューサーの使用を開示した。
【０００６】
これらの方法は、物体の表面を乾燥させるか又は清浄化するために加熱されたか又は過熱された気体或いは直接的なビームの照射を使用する。或いは、物体の表面から汚染物を除去するか、又は物体の表面に所望の物質を塗布するために、超音波ビームと活性な化学浴による共同作用を利用する。これらの方法は、複雑であり、通常高温での操作を必要とし、しばしば１分から数分の処理時間を必要とし、そしてしばしば処理チャンバーのために特別な耐性を有するチャンバー壁の使用を必要とする。使用される化学薬品はしばしば危険物質と称され、特別の取り扱いを必要とする。
【０００７】
必要とされているのは、加工物の化学的な清浄化及び／又は乾燥のために危険のない物質を使用し、そして０．１〜０．５μｍのような、大きさの範囲を超える直径を有する異物の実質的に全てを除去するのに相当に効果的であるシステムである。このシステムは、比較的短い時間間隔で加工物から液体を除去しそして加工物を乾燥及び清浄化するのにも有効であるのが好ましい。使用される化学薬品が再使用可能であり、そして清浄化又は乾燥プロセスのためのエネルギー要求が控えめなものであることが好ましい。
【０００８】
発明の概要
本発明はこれらの要求を満足する。本発明は、半導体のウェファー、電気又は光学部品、又はプリント回路板のような加工物の選択された表面を乾燥し及び／又は当該表面から異物を除去するためのシステムであって、ヒドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、エチル化ヒドロフルオロエーテル（ｅｔｈ−ＨＦＥと表示する）、又はヒドロフルオロエーテル又はエチル化ヒドロフルオロエーテルと１種以上のその他の化学薬品と混合物のような選択された液体を含むシステムを提供する。第１の処理液体は、タンク又はその他の液体用ハウジング中において、Ｔ（浴）＝１０〜９０℃のような選択された範囲内の温度で調製され、加工物は、選択された時間間隔で、第１液体処理浴中に十分に浸積されるか、又は第１処理液体にさらされる。本発明は、例えば、室温で十分に作用する。所望により、１つ以上の選択された振動数で液体に導入される超音波による波動に処理液体がさらされる。加工物は、０．５〜５ｃｍ／秒、又は所望によりさらに遅いか又は速い速度のような選択された線形引出速度で第２の処理液体を通して引張られる。第２の処理液体が加工物に移されるとき、加工物は実質的に静止していてもよく、或いは選択された角速度で回転していてもよい。
【０００９】
第２の処理液体は、水及びほとんどのその他の液体よりずっと低い、非常に低い表面張力を有し、そして水よりも高い液体密度を有するので、加工物の暴露表面積が増加するにつれて、異物が暴露表面から除去され、そしてより高い表面張力を有する水及びその他の液体は第２の液体によって置換される。この方法の１つの結果は、加工物の表面が、しばしば、約１〜６０秒、又は所望によりさらに長い時間間隔内で、清浄化されそして同時に乾燥され得るということである。
【００１０】
発明の最良の態様の説明
図１において、化学浴ハウジング又は容器１１は、Ｔ（浴）＝１０〜９０℃の範囲内の選択された浴温度で、所望により容器ヒーター１５を使用して、調製された選択された第１処理液体１３を含む。（第１）処理液体１３はＤＩ水でよく、或いはその他の適する液体でよい。第１液体は不活性であるのが好ましく、そして比較的高い表面張力を有するのが好ましい。約８０ダイン／ｃｍの表面張力（室温）を有するＤＩ水はここで十分に作用する。１７．６ダイン／ｃｍの比較的低い表面張力を有するＩＰＡもここで十分に作用する。１つ以上の加工物１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃは、Δｔ＝１〜６００秒の範囲内の長さの選択された時間間隔の間液体１３中に十分に浸漬されるか又は沈められる。あるいは、加工物は第１処理液体中に浸漬される必要はない。第１液体１３に、所望により、ハウジング１１の外側壁又は内側壁又は底壁に設けられたか、又は第１液体１３そのものの内部に配置された１つ以上の超音波トランスデューサー１９Ａ、１９Ｂによって発生させられた超音波振動を施すことができる。超音波振動の１つ以上の振動数は２０ｋＨｚ乃至７５０ｋＨｚの範囲内であるのが好ましいが、所望によりもっと高くてもよい。Ney Ultrasonicsから入手可能な超音波トランスデューサーは、４０、７２、１０４、及び１３６ｋＨｚを含む、超音波振動数の連続を発生させることができる。その他の超音波トランスデューサーはより高い超音波振動数を発生させることができ、そして幾つかの装置は２０ｋＨｚのように低い超音波振動数も発生させることができる。
【００１１】
加工物１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃは、第１処理液体１３から上向きに引き出され、そして加工物の暴露表面は、第２処理液体の広がりで散布され（
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中には明示的には示されていない）、速やかな加工物の乾燥及び／又は清浄化が達成される。第２液体は、ヒドロフルオロエーテル（メチルノナフルオロブチルエーテル又はメトキシノナフルオロブタン、参照の簡略化のための本明細書中ではＨＦＥとして表す）又はエチル化ヒドロフルオロエーテル（ｅｔｈ−ＨＦＥ）（3M CompanyからＨＦＥ−７１００又はＨＦＥ−７２００として入手可能）、又はヒドロフルオロエーテル又はエチル化ヒドロフルオロエーテルと、トランス−１，２−ジクロロエチレン、Ｈ_２ＣｌＣ−ＣＣｌＨ_２（ＨＦＥ共沸混合物を生成する）、又はその他のハロゲン含有アルケンのような１種以上のその他の化学薬品との混合物を含むのが好ましい。
ＨＦＥの凝固点及び沸点は、それぞれ、大体Ｔ＝−１３５℃及びＴ＝６０℃である。ＨＦＥはそれぞれ１．５２ｇ／ｃｍ^３及び１３．６ダイン／ｃｍの密度と表面張力を有する。その他のＨＦＥ配合物は３８℃から約８０℃までの範囲内の沸点を有する。対照的に、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）及び水は、それぞれ、約１７．６ダイン／ｃｍ及び８０ダイン／ｃｍの表面張力を有する。従って、ＨＦＥは、ＩＰＡ、水、及び中程度の表面張力乃至高い表面張力を有するほとんどのその他の液体を、加工物が第２液体の浴又は散布から引き出されるときに、置換することができる。第２液体は、従来的な液体として、又は蒸気、ミスト、「霧」、又はその他の適切な流体形態（これらを本明細書中ではひとまとめにして第２「液体」と呼ぶ）として提供することができるが、従来的液体形態が好ましい。
【００１３】
加工物を第２液体を通して又は第２液体から引き出す線速度は０．５〜１０ｃｍ／秒の範囲内であるのが好ましいが、幾分より速いか又はより遅くてもよく、そして加工物が浸漬されている間に、第２液体は所望により超音波振動を施される。ＨＦＥとｅｔｈ−ＨＦＥの分子量は、それぞれ約３６４と３７８であり、これらは水の分子量（１８、３６４／１８＝２０．２＞＞１）又はＩＰＡの分子量（６０）よりもずっと大きく、そのため、加工物が第２液体を通して引かれるとき、第２液体のより高い密度とより低い表面張力が、この液体に、（１）加工物表面からより高い表面張力パラメーターを有する液滴を容易に置換させ、そして（２）加工物の（部分的に）暴露された表面を下って下の第１液体−第２液体混合物中に移動させる。超音波振動が使用される場合、加工物が第２液体から取出された後、加工物の表面は３０秒以内に乾燥され、そして超音波振動が使用されない場合、加工物が第２液体から取出された後、加工物の表面は、３０〜４５秒のような幾分より長い時間内に乾燥される。加工物は、この方法を使用して、暴露表面から残渣を除去することによって清浄化もされる。
【００１４】
（ＨＦＥ及びｅｔｈ−ＨＦＥを含む）第２液体が１０℃≦Ｔ＜８０℃の範囲内の温度で保持されるとき、通常の暴露液体表面を有するタンクについては、最大でも数ミリリットル／分のこの液体が振動のために失われる。第２液体を容器１１から引き出し、フィルター２１に通し、そしてその容器に戻して、残渣を除去し、そして乾燥及び／又は清浄化における再使用のために第２液体をリサイクルすることができる。
【００１５】
図３は、本発明を実施するための適切な手順の１つの態様を説明するフローチャートである。工程３１において、加工物（１つ以上の電子部品）は、Ｔ＝１０〜９０℃の範囲内の選択された温度で調製された脱イオン（ＤＩ）水又はＩＰＡのような（好ましくは不活性の）第１処理液体中に、Δｔ＝０〜６００秒の範囲内の選択された長さの浸漬時間間隔（選択的）の間、十分に浸漬される。工程３３において、第１液体は、所望により、浸漬時間間隔のほとんどか全ての間、２０〜７５０ｋＨｚの範囲内の１つ以上の選択された超音波振動数において、超音波波動にさらされる。工程３５において、浸漬の時間間隔が終了した後、加工物は、好ましくは０．５乃至５ｃｍ／秒の引出の線速度において、そして好ましくはクリーンルーム又は不活性環境中において、第１処理液体の浴からゆっくりと引き出される。工程３７において、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥのような選択された第２処理液体が、加工物の暴露表面に移されそして除去される。工程３９（選択的）において、選択された液体は濾過されるか又は別の方法で清浄化され、そして前記容器か又はもう１つの化学浴中において再使用するためのもう１つの容器に戻される。図２に示された手順は、加工物のある程度の清浄化を提供し、そしてＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥへの暴露の後通常１〜３０秒以内に加工物を乾燥する（プロセス全体に対して１〜６０秒）。加工物の乾燥のみが望まれる場合、工程３３を省くことができる。
【００１６】
工程３７における第２液体の移動は、加工物の暴露表面上に第２液体を散布することによって（例えば、線状又は帯状に散布された液体）、又は加工物のわきにおいて又は隣接して、上に配置された液体の供給源により１つ以上の暴露表面上に液体を滴らせることによって、行なうことができる。
【００１７】
図４Ａ〜４Ｆは、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥを使用し、そして電子部品ウェファーの乾燥及び清浄化におけるこの液体のほとんど又は全てを再使用するための適切な方法を説明する。図４Ａ及び４Ｂにおいて、半導体ウェファー、プリント回路板、又は類似物のような、１つの又は（好ましくは）多数の加工物４１は、１つ以上の加工物アーム４３Ａ及び４３Ｂによって取り上げられ、そして加工物は、上部が開いており、その底部にドレン開口４７を有する第１ハウジング又はタンク４５に入れられる。好ましくは、このハウジングは、初めに、好ましくは１０〜９０℃の温度範囲の、脱イオン（ＤＩ）水４９を含み、加工物４１はＤＩ水中に完全に浸漬される。好ましくは、あふれ出しによる除去によってＤＩ水中における望ましくない物質の蓄積を最小化するために、ＤＩ水は第１ハウジングの上部まで満たされ、そしてわずかにあふれ出ている。あるいは、加工物アーム４３Ａ及び４３Ｂは、加工物４１を一時的につかみ保持する、１つ以上の真空チャック（好ましい）又は磁気又は粘着円盤で置き換えられてもよい。
【００１８】
図４Ｃにおいて、第２液体５０（例えば、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ又はそれらの共沸混合物）を含み、好ましくは環境に対して１０乃至１００ｐｓｉの圧力ｐに維持されそしてｅｔｈ−ＨＦＥに対しては１０〜８０℃（あるいはＨＦＥに対しては１０〜６０℃）の範囲内の温度に維持されている、第２ハウジング又はタンク５１は、第１ハウジング４１のわきにおいて又は隣接して、上方に配置される。
【００１９】
第２ハウジング５１は、内部にスロット開口(slotted apertures)又はその他の適当な開口５５（図５中の側面図に示されている）を有する１つ、２つ、又はそれ以上の薄いプレートに接続されている。開口５５は、加圧された第２液体５０が第２ハウジングから流されるとき、この第２液体がこれらの開口から、ほぼ水平、垂直、又は斜めのパターンで、（霧化を伴ってかまたは伴わずに）散布されるように、向けられる。開口５５の前に位置する全ての物体は、第２液体５０からの液体、蒸気又は霧で散布されるか又は別の方法で覆われる。
【００２０】
あるいは別法として、第２ハウジング５１を第１ハウジング４１の上に配置することができ、そして加工物が第１液体浴から出てくるときに、加工物の暴露表面に供給される第２液体の量が第２液体がこれらの表面から流れ去る前にこれらの表面を覆うのに十分であるように注意しながら、加工物の暴露表面上に第２液体を滴らせることができる。
【００２１】
ＨＦＥ液体は約１．５２ｇ／ｃｍ^３の特定密度を有し、これはＤＩ水の特定密度（約１．０ｇ／ｃｍ^３）よりもずっと大きく、そしてＨＦＥは比較的非極性の分子であり（高度に極性の水分子と比較して）、そして１３．６ダイン／ｃｍというＨＦＥの表面張力は、水のもの（約８０ダイン／ｃｍ）よりもずっと小さい。エチル化ＨＦＥはわずかにより高い特定密度を有するかもしれない。これらの相違の結果として、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥが図３Ｃにおける第２液体５０として使用された場合、第１液体４９中に落ちるＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥのほとんどは、第１ハウジング４５中の（混合）液体の底まで最終的には沈む。第１液体浴の上の加工物４１の暴露表面に沿って通過するＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥの部分は、加工物の暴露表面を清浄化及び／又は乾燥することができる。
【００２２】
図４Ｄ及び４Ｅにおいて、加工物３１は、ここで、１つ以上の「プッシャー」アーム５３によって、第１液体内において上向きに押される。加工物４１の約半分が第１液体の上側表面の上に出たら、加工物は、加工物アーム４３Ａ及び４３Ｂ（又は真空チャック又はじき又は粘着円盤）によって掴まれ、０．５〜１０ｃｍ／分の範囲内の好ましい線速度で、第１ハウジング４５中の第１液体４９からゆっくりと上向きに引張られる。加工物４１が上に向かって動くとき、加工物は、スロット開口からの第２液体５０の（散布、したたり、又はその他の適切な移動方法による）移動に加工物がさらされる領域を、通過する。ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥのような第２液体の表面張力は、第１液体（例えば、ＤＩ水又はＩＰＡ）の表面張力よりもずっと小さいので、第２液体は加工物４１の表面から第１液体を置換する。ＨＦＥ（又はｅｔｈ−ＨＦＥ）及び類似の第２液体は、かなり揮発性でもあり、比較的低い蒸発熱（ＨＦＥ及びｅｔｈ−ＨＦＥに対して約３０ｃａｌ／ｇ）及び高い蒸気圧（約１９５ｍｍＨｇ）を有するので、加工物表面上の第１液体を置換する第２液体の部分は全て最終的には蒸発し、それによって加工物４１の暴露表面の接触部分を急速に乾燥させる。図４Ｆにおいては、加工物４１は第１ハウジング４５中の第１液体から完全に引き上げられている。
【００２３】
加工物４１の暴露表面から蒸発しない第２液体（ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ）のほとんど又は全ては、第１液体中に落ち、第１ハウジングの底に沈んで集まり、そこでこの（主に第２）液体は第１ハウジングの底の開口を使用して、第２液体の再使用のために、取出すことができる。図４Ａ〜４Ｆ中において装置が示されているところの雰囲気が、例えば、低温乾燥Ｎ_２又はＣＯの使用によって、乾燥及び不活性状態に保たれる場合、加工物の表面から蒸発する第２液体の部分も回収し、リサイクルし、そして再使用することができる。再使用は、雰囲気が乾燥及び不活性でなくても、可能であるかもしれない。
【００２４】
図６は、電子部品を乾燥し清浄化するために第２液体を使用するための装置の適切な配置を示す。２本の中空のシリンダー６１Ａ及び６１Ｂが、それらの長軸をほぼ平行にして配置される。シリンダー６１Ａ及び６１Ｂの各々は１つ以上の長手方向に伸びたスロット開口６３Ａ及び６３Ｂをそれぞれ有し、好ましくは０．０２〜０．５ｍｍの範囲内であるスロット幅ｈを有する。シリンダー６１Ａ及び６１Ｂの各々は、加圧されたＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ又はその他の適する第２液体の源６５に接続される。この圧力が十分に高い場合、第２液体はスロット開口を通して押され、広がり（sheet）又は円筒の扇形の形態で、薄い広がり又は散布物６７として出てきて、これらの散布物は２つのスロット開口６３Ａと６３Ｂの間に位置する加工物６９とぶつかり、これを覆う。第２液体が加工物６９の表面とぶつかるとき、第２液体がより速く蒸発し、それによって加工物を乾燥させるように、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ又はその他の適する第２液体は、スロット開口６３Ａ及び６３Ｂを出てくるとき適度に（例えば、Ｔ＝約３０〜５０℃に）加熱することができる。散布の速度が十分に大きくされる場合、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥの散布物も加工物６９の暴露表面の部分から望ましくない残渣を除去し、それによって加工物を清浄化することもできる。中空のシリンダー６１Ａ及び６１Ｂは、好ましくは、機械的回転器７１を使用して、１秒当たり２π〜１００πラジアンの範囲内の角速度で各々の長軸の周りに同じ向きに又は逆向きに回転させられる。
【００２５】
上述の手順に従うＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ又はＨＦＥ共沸混合物液体を使用する加工物表面の清浄化は、半導体、光学部品及び電子部品の表面用の表面清浄化プロセスに対して現在要求されている、約０．１μｍより大きい大きさの汚染物粒子のほとんど又は全てを除去するようである。前述の方法に従う試験において、加工物が第１液体から取出された直ぐ後に加工物表面が乾燥し、そのため加工物表面の乾燥と清浄化がほぼ同時に起ったことが観察された。
【００２６】
ＨＦＥの開発業者である3M Companyによって提供された製品仕様によれば、ＨＦＥ及びｅｔｈ−ＨＦＥの各々は、過去３０年間にわたって様々な用途において使用されたＣＦＣ類及び類似の化学薬品の非毒性の代替物となることが意図されている。ＨＦＥは、１００，０００ｐｐｍを越える急性致死吸息濃度（acute lethal inhalation concentration）を有し、実質的に無毒性である。ＨＦＥは現在危険物質に分類されていない。しかしながら、ＨＦＥとその他の化学薬品の混合物はより活性かもしれない。例えば、ＨＦＥ共沸混合物は、揮発性であり、ＨＦＥ共沸混合物の給水への処分は、危険物廃棄規制に従う必要があるかもしれない。ｅｔｈ−ＨＦＥについては対応する数値はまだ公開されていない。
【００２７】
ＤＩ水とＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥはほとんど混合すること無く（例えば、ＤＩ水中２０ｐｐｍのＨＦＥ；ＨＦＥ中９０ｐｐｍの水）容易に液／液２成分系を形成する。これは、部分的に、水の高い極性とＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥの比較的低い極性、及び分子量の相違のためである。従って、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥは、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥの濾過及び再使用又は処分のために、ＤＩ水又はその他の不活性で、より軽く、より極性の大きい液体、例えばＩＰＡ、から容易に分離される。
【００２８】
本発明の方法は、図７中に示される加工物８１の表面上に示されるように、３又は４個の乾燥の領域を有する。加工物が第１液体から引き出されるとき、底領域８１Ａは依然として第１液体中に浸漬している。底領域８１Ａに隣接する第２領域８１Ｂは第１液体の上に上げられているが、表面上に空気及び／又は処理液体の粒子を有する。第２領域８１Ｂに隣接する第３領域８１Ｃは、散布又はしたたりによってそこに移された第２液体を有し、そして第２液体は第２液体の流体の広がり（液体及び／又は霧化された気体粒子）を形成し、暴露表面上に残っている空気及び／又は処理液体の粒子と混合しそれらを置換する。第３領域８１Ｃに隣接する第４領域８１Ｄにおいて、第２液体の流体の広がりは、通常３０秒以内に、蒸発し、この領域において乾燥した加工物の表面を残す。第２液体の流体の広がりをタンク中の処理液体の暴露表面のわずかに上の領域で形成させることによって、所望であれば、第２領域８１Ｂを省くことができる。
【００２９】
本発明を実施するためのもう１つの手順が図８Ａ〜８Ｃに説明されている。図８Ａにおいて、直ぐ前に第１処理液体（例えば、ＤＩ水又はＩＰＡ、示されていない）から取出された加工物９１が、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ又はＨＦＥ共沸混合物のような第２処理液体９５（これはその沸点より低い温度まで加熱されている（ＨＦＥについては一般にＴ＝６０〜８０℃））を含むタンク９３に浸漬される。加工物９１は、第２液体９５中に、選択された浸漬時間間隔の間、好ましくは５〜１２０秒の範囲内、又は所望により長い間、浸漬される。浸漬時間間隔の少なくとも一部の間（例えば、少なくとも５〜１０秒）、タンク９３の内側、又は外側及びタンク９３に隣接して置かれた超音波発生器９７によって発生させられた超音波振動に加工物９１がさらされる。超音波振動は、低い表面張力の第２液体９５が、加工物９１の暴露表面上の物質残渣、空気及び第１液体を置換するのを助ける。浸漬時間間隔が終わった後、図８Ｂに示されているように、加工物９１は、０．５〜１０ｃｍ／秒の好ましい範囲内の線形引出速度で、第２液体９５から、真空、クリーンルーム、又は主にＮ_２又はＣＯを含む雰囲気のような、制御された雰囲気中に引き出される。加工物９１が完全に引き出された後（図８Ｃ）加工物の暴露表面上に残留している全ての第２液体は、通常、加工物が第２液体９５から引き出された後１〜３０秒以内に蒸発する。
【００３０】
図９に示されているように、加工物１０１は、長手方法に向けられた開口１０４Ａ１、１０４Ａ２、１０４Ｂ１、及び１０４Ｂ２を有する２つのプレナム（plenums）１０３Ａ及び１０３Ｂの間に垂直に（ベクトルｖの方向に）引き出すことができ、当該開口はＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を加工物表面に対して選択された入射角Φで加工物の一方の面又は向かい合わせの両面上に散布する。ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体１０５は、加圧されたポンプ１０９又はその他の適する装置を介して開口に接続された流体溜め１０７中に保持され、加圧されたポンプ１０９又はその他の適する装置はＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を開口１０３Ａ及び１０３Ｂに制御可能な圧力ヘッドΔｐで供給する。蒸発しない散布液体及びその他の処理液体（例えば、水）及び加工物表面から除去されるその他の残渣は、可能な清浄化とリサイクルのため、又は処分のために、加工物１０１の下に置かれた収集器１１０中に集められる。
【００３１】
あるいは別法として、加工物１０１は垂直に対して角度αの方向に向けることができ（図９中に加工物１０１’として示されている）、ここでαの範囲は数度から約８０°までであるが、その他の特徴は全て同じままである。
【００３２】
本発明者らは、０．０５ｍｍの程度の開口幅又はギャップΔｗで、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥに対して４０ｐｓｉの程度の圧力ヘッド値Δｐが、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ散布にさらされる加工物表面を５〜７秒のような短い時間で乾燥させるのに十分であることを発見した。本発明者らは、低い表面張力及びＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体に関連するその他の特徴のために、開口幅Δｗを０．０２ｍｍのように小さくすることができ、そしてＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体は開口１０３Ａ及び１０３Ｂを通過した後依然として許容可能な連続的散布物を形成できると評価する。ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体が、ＩＰＡ又はＤＩ水のようなより高い表面張力を有するその他の液体で置換された場合、本発明者らは、もし連続的な散布が４０ｐｓｉ程度の中程度の圧力ヘッドで維持されなければならないなら、開口幅Δｗを約０．０５ｍｍ未満に減少させることはできないと見積もった。
【００３３】
４０℃のような高温に維持されたＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体がこの配置で使用された場合、本発明者らは、２００ｍｍの直径の半導体ウェファーを液体から５〜７秒以内に（約２９ｍｍ／秒の線形引出速度）引き出すことができることを発見した。この第２の引出期間の終わりに、本発明者らは、「裸眼」検査に基づいて、ウェファーのほとんどが十分に乾燥しており、ウェファーの最後をＨＦＥ液体から引き出した後数秒以内に、ウェファーは十分に乾燥していることを発見した。本発明者らは、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体温度が、５０〜５６℃のようなより高い温度まで上げられた場合、ウェファーは３〜５秒のようなより短い時間間隔で引き出すことができ、そしてウェファーはこの液体が取り除かれるとすぐに十分に乾燥するだろうと考える。室温におけるＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体の比較的高い蒸気圧（２１０ｍｍＨｇ）は、ウェファーの引出後残留しているが「裸眼」検査では見えないＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体が全て非常に速やかに蒸発させられることを確実にする。
【００３４】
図９に示されている配置において適用される、ＨＦＥの乾燥及び清浄化特性を最適化するために、幾つかのパラメーターを使用することができる。第１は、既に説明したように、温度である。ＨＦＥ液体温度を上げると、乾燥プロセス及び、別個に、清浄化プロセスが、より速やかに生じるようである。第２の最適化パラメーターは、散布物（片面又は両面）が加工物１０１に向かいそしてぶつかる角度Φである。本発明者らは、かすめる入射角（Φ＝約０°）及びほぼ垂直の入射角（Φ＝約９０°）の間のどこかの角度Φがここで最適であると考える。
【００３５】
第３の最適化パラメーターは、開口の後ろでＨＦＥ液体に加えられる圧力ヘッドΔｐである。加工物の乾燥及び／又は清浄化は、圧力ヘッドΔｐが増加するに連れて改善するようであるが、図１０中に示される選択された乾燥特性τ（乾燥までの時間）対Δｐの概略的グラフに示されているように、この改善は飽和するようである。
【００３６】
第４の最適化パラメーターは、開口幅Δｗである。Δｗが減少するに連れて、圧力ヘッドΔｐが一定に保持されるならば、どんな液体が使用されても、加工物表面に向かうＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体の量は減少するだろう。開口幅Δｗが閾値又は最小値Δｗ０（これは、液体温度、液体表面張力、圧力ヘッド、及び恐らくはその他の変数に依存する）であると考えられるものより小さくなると、連続散布作用は、液体の乱調子で制御不可能な噴出を生じるようになるだろう。この転移が生じる閾値的開口幅Δｗ０は、図１１中のΔｗ０対液体表面張力の概略的グラフによって示されているように、表面張力が減少するに連れてほぼ単調に減少する。従って、ＨＦＥ液体に対する閾値的開口幅Δｗ０は、ＩＰＡに対するΔｗ０よりも小さく、そしてＩＰＡに対するΔｗ０はＤＩ水に対するΔｗ０よりも小さいにちがいない。従って、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体は、乾燥及び／又は清浄化に関して、ＩＰＡ又はＤＩ水のような液体よりも、より広い範囲の関連操作パラメーター（例えば、Δｐ及びΔｗのようなもの）を有する。
【００３７】
第５の最適化パラメーターは、液体散布物を通しての加工物の線形引出の速度ｒである。ここで、所定の乾燥及び／又は清浄化特性は、引出速度ｒが減少するに連れて、改善し続けるが、これは、加工物の所望の乾燥及び／又は清浄化時間についての考慮とバランスが取られなければならず、この時間は速度ｒが減少するに連れて１／ｒにほぼ比例するだろう。
【００３８】
第６の最適化パラメーターは、一方の面において加工物上にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥを散布するのに使用される開口の数Ｎである。図８において、Ｎ＝２の散布が各々の面に与えられている。Ｎ＝１、２、３又は任意の適する数を選択することができ、与えられた面上の散布がお互いに邪魔しないように十分に距離が置かれているならば、Ｎが増加するにつれて乾燥及び／又は清浄化特性は改善する。もし２つの隣接する散布がお互いに緩衝し合うほど十分に近く配置された場合、これは有効加工物乾燥時間を増加させる可能性があるが、加工物及び周囲環境に応じて、清浄化特性は改善される又は悪化するかもしれない。
【００３９】
図１２に示されているように、一連の加工物１１１−１、１１１−２、１１１−３を、長手方向に向けられた開口１１４Ａ１、１１４Ａ２、１１４Ｂ１及び１１４Ｂ２を有する２つのプレナム１１３Ａ及び１１３Ｂの間に曲線的経路Ｐで大体垂直に（経路ベクトルｖの方向に）引張って動かすことができ、当該開口は、加工物表面に対して選択された入射角Φで加工物の一方の面又は向かい合った２つの面にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を散布する。ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体１１５は、加圧されたポンプ１１９又はその他の適する装置を介して開口に接続されている流体溜め１１７に保持され、加圧されたポンプ１１９又はその他の適する装置はＨＦＥ液体を開口１１３Ａ及び１１３Ｂに制御可能な圧力ヘッドΔｐで供給する。
【００４０】
図１３に示されているように、加工物１２１を、各々が１つ以上の垂直方向に向けられた開口１２４Ａ及び１２４Ｂを有する、２つのプレナム１２３Ａ及び１２３Ｂの間に水平に（ベクトルｖの方向に）引張って動かすことができ、当該開口は、加工物表面に対して選択された入射角で加工物の一方の面又は向かい合った２つの面にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を散布する。ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体１２５は、加圧されたポンプ１２９又はその他の適する装置を介して開口に接続されている流体溜め１２７に保持され、加圧されたポンプ１２９又はその他の適する装置はＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を開口１２４Ａ及び１２４Ｂに制御可能な圧力ヘッドΔｐで供給する。蒸発しない散布液体及びその他の処理液体（例えば、水）及び加工物表面から除去されるその他の残渣は、可能な清浄化とリサイクルのため、又は処分のために、加工物１２１の下に置かれた収集器１３０中に集められる。
【００４１】
圧力ヘッドΔｐ、開口幅Δｗ、液体温度Ｔ、加工物の水平移動の線速度ｒ及びその他のパラメーターは、図９又は１２と実質的に同じである。図９における垂直配置に比較して、図１２又は１３における配置の１つの利点は、２個以上の加工物１２１を散布物を通して連続的に動かすことができ、それによって乾燥及び／又は清浄化プロセスを単一の加工物連続プロセス（ここで、加工物は散布が連続的に行われている領域を通して移動する）として操作できるということである。図１３に示されている水平処理の１つの起り得る欠点は、加工物にぶつかるときに直ちに蒸発しない散布されたＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体が加工物を垂直に流れ落ち、そしてほぼ同時に加工物の隣接部分上に散布されているＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体のその他の部分と相互作用するか又は緩衝しあう可能性があるということである。
【００４２】
この起り得る欠点は、図１４に示されている水平移動／斜め散布配置によって、無くならないにしても、最小化される。この配置において、加工物１３１は、第１の斜めに向けられた開口１３４Ａ及び第２の斜めに向けられた開口１３４Ｂの間に、水平に線速度ｒで（ベクトルｖの方向に）引張って動かされ、当該開口は加工物の一方の面又は向かい合った２つの面にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を散布する。加工物の各々の面の液体散布物は、示されているように関連した斜めの角度θを有する斜線にそって加工物と接触する。ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体１３５は、加圧されたポンプ１３９又はその他の適する装置を介して開口に接続されている流体溜め１３７に保持され、加圧されたポンプ１３９又はその他の適する装置はＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を各々第１と第２の開口を有する第１のプレナム１３３Ａ及び第２のプレナム（示されていない）に開口幅Δｗを有する開口を通して制御可能な圧力ヘッドΔｐで供給する。蒸発しない散布液体及びその他の処理液体（例えば、水）及び加工物表面から除去されるその他の残渣は、可能な清浄化とリサイクルのため、又は処分のために、加工物１３１の下に置かれた収集器１４０中に集められる。圧力ヘッドΔｐ、開口幅Δｗ、液体温度Ｔ、加工物の水平移動の線速度ｒ及びその他のパラメーターは、図９、１２、又は１３と実質的に同じである。図１４の配置は、図１３の場合と同様に、単一加工物処理及び回分式処理を可能にするが、散布された加工物の１つの部分における蒸発しないＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体は、加工物の隣接部分上へのＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体の散布と実質的に緩衝し合わない。
【００４３】
図１４の配置は、第７の最適化パラメーター、即ち、散布される液体の適用に対する斜め角θを有する。最適斜め角θ（ｏｐｔ）は、加工物が散布物を通して水平に引張られる線速度ｒ、及び蒸発しないＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体が加工物１３１の表面を垂直に流れ落ちる代表速度ｓ（ｖｅｒ）に恐らく依存し、ｓ（ｖｅｒ）が増加するに連れて、この方法が液体と液体の緩衝無しに運転され得る最少斜め角θは、恐らく増加する。
【００４４】
図１５は、加工物１４１を乾燥及び／又は清浄化するためのもう１つの別個の配置を示している。加工物１４１は、処理領域１４２を通して輸送され、処理領域１４２においては、第２液体の１つ以上のほぼ円形に移動する流れ（散布又はまとまった液体）Ｃ１、Ｃ２が、処理されるべき加工物の各々の表面を横切って移動する。ほぼ円形に移動する流れＣ１、Ｃ２の各々の公称中心ｃ１、ｃ２は、加工物表面上の各々の点が非ゼロ液体速度で流れＣ１、Ｃ２を経験するように、加工物の表面から離れて置かれるのが好ましい。あるいは、流れＣ１、Ｃ２に対する公称中心ｃ１、ｃ２は加工物１４１の暴露表面上に置くことができる。
【００４５】
各々の循環的に移動する流れＣ１、Ｃ２は、機械的に駆動された又は磁気的に駆動された攪拌機のような、第２液体中に部分的に又は完全に浸漬された、循環機構によって提供される。各々のほぼ円形の流れパターンＣ１、Ｃ２に関連する液体角速度ωは、１秒当たり１ラジアン以下（例えば、０．２ｒａｄ／秒）から１秒当たり数百ラジアン（例えば、５００ｒａｄ／秒）の範囲内で選択することができる。第２液体１４４は、好ましくは、流体溜め１４５中に保持され、そしてポンプ１４６によって選択された時間間隔で加工物処理領域１４２に供給され、加工物処理領域１４２においては循環機構１４３が第２液体をほぼ円形のパターンで移動させる。
【００４６】
加工物１４１は、１つ以上の機械的アーム１４７Ａ及び４７Ｂ（又は真空チャック又は磁気又は粘着円盤加工物掴み具）によって処理領域１４２と通して移動させられ、そして第２液体の循環的に移動する流れＣ１、Ｃ２にさらされる。あるいは、加工物１４１を静止状態に保持することができ、そして循環的に移動する流れＣ１、Ｃ２を処理されるべき加工物の表面を横切って流れさせることができる。加工物の表面が第２液体で処理された後、この目的のために使用された第２液体は所望により使用済み液体プレナム１４８中に流し込まれるか又は別の方法で堆積させられ、そして廃棄されるか又は（好ましくは）液体濾過機構１４９を通して循環され、そして流体溜め１４５に再び溜められる。
【００４７】
加工物１４１が、第２液体のただ１つの循環的に移動する流れＣ１又はＣ２にさらされる場合、この流れパターンの公称半径ｒ１又はｒ２は、処理されるべき加工物表面の直径よりも大きいのが好ましい。加工物１４１が、２つ以上の循環的に移動する流れＣ１及びＣ１にさらされる場合、これらの流れのパターンの一方又は両方の公称半径ｒ１及び／又はｒ２は、所望により、加工物の直径の半分よりも幾分大きくなるように選択され、そして、図１４に示されているように、２つの流れＣ１及びＣ２は、処理されるべき加工物表面を横切って移動し十分にカバーするように協力する。流れＣ１及びＣ２の公称中心ｃ１及びｃ２は、そこで、処理されるべき加工物の表面がこれらの公称中心の間で移動するように、置かれる。
【００４８】
２つ以上の加工物１５１及び１５２を、図１６に示されている装置において例示されているように、お互いに近く隣接して配置することができ、そして加工物の暴露表面を清浄化し乾燥するために、図示されているように、３つの圧力ヘッド１５３Ａ、１５３Ｂ、及び１５３Ｃをこれらの加工物に隣接して配置することができる。外側の圧力ヘッド１５３Ａ及び１５３Ｃの各々は、隣接する加工物の１つの暴露表面を乾燥し及び／又は清浄化するために、それぞれ、１つ以上の散布開口１５４Ａ及び１５４Ｂを有する。中央又は内側の圧力ヘッド１５３Ｂは、隣接する加工物１５１及び１５２の暴露表面をそれぞれ散布するために、その各々の側に設けられた１つ以上の散布開口１５４Ｂ１及び１５４Ｂ２を有する。装置１５０は、第２液体１５５の溜め又は供給タンク１５７及び加圧された第２液体を圧力ヘッド１５３Ａ、１５３Ｂ、及び１５３Ｃに供給する圧力ポンプ１５９も含む。散布領域において加工物１５１及び１５２の下に置かれた液体収集器１６０は、可能なリサイクルと再使用のために、加工物から滴り落ちる液体を集める。
【００４９】
図１６に例示されている方法で進行すると、真の回分操作において行なわれるような、お互いに隣接して配置された２つ以上の加工物を同時に乾燥し及び／又は清浄化することができる。圧力ヘッド１５３Ｂ及び関連する散布開口１５４Ｂ１及び１５４Ｂ２が、隣接する加工物１５１及び１５２の間を通過するのに十分な隙間距離Ｄ（ｃｌｅａｒ；１）及びＤ（ｃｌｅａｒ；２）を提供するために、選択された最小分離距離Ｄ（ｍｉｎ）に少なくとも等しい、２つの隣接する加工物１５１及び１５２の間の分離距離Ｄ１及び／又はＤ２が維持されなければならない。これらの隙間距離は、好ましくは、隣接する加工物の対応する暴露表面から、各々の散布開口１５４Ｂ１及び１５４Ｂ２の適切なバックオフ（backoff）距離を含む。
【００５０】
散布開口１５４Ａ、１５４Ｂ１、１５４Ｂ２、及び１５４Ｃによって決定される散布パターンは、図９、１３、及び１４に示されているように、水平に向けられても、垂直に向けられても、又は斜めに向けられてもよく、そして各々の散布パターンに対して独立に選択することができる。例えば、加工物１５１の２つの暴露表面の異なる性質のために、開口１５４Ａ及び１５４Ｂ１によって形成される散布パターンは、それぞれ、垂直及び斜めであるかもしれない。図６、９、１２、１３、１４、１５、及び１６における加工物について２つの暴露表面の各々に定められた散布パターンを独立に選択することができる。選択的に、図６、９、１２、１３、１４、１５、及び１６における加工物の一方の暴露表面又は側のみを、所望であれば、乾燥及び／又は清浄化することができる。
【００５１】
図１７Ａ〜１７Ｅは、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を加工物に移動させるためのその他の方法を説明する。図１７Ａにおいて、加工物１６１の暴露表面は、暴露表面を通って通過する選択された回転軸の周りに選択された角周波数ωで回転しており、そして暴露表面上の線として概略的に示されている、ＨＦＥ系の液体（例えば、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体）の１つ以上の広がり１６３−ｎ（ｎ＝１，２，３、…）が、加工物の表面が回転するときその表面の上に散布される。広がり１６３−ｎの各々は同じＨＦＥ系液体を有することができる。あるいは、異なるＨＦＥ系液体に対する加工物表面上の汚染物の異なる応答を利用するために、２つ以上の広がり１６３−ｎは、散布物質として、異なるＨＦＥ系液体を使用することができる。
【００５２】
図１７Ａ中のＨＦＥ系液体の２つ以上の広がり１６５−ｎは、お互いに平行である必要はなく、そして平らな広がり（１６５−１）又は曲線状の広がり（１６５−２、１６５−３）又は平らな広がりと曲線状の広がりの混合でよく；そしてこれらの広がりがお互いに平行ではない場合、図１７Ｂに示されているように、これらの広がりは、加工物１６１の回転中心又はその付近でお互いに交差する必要はない。
【００５３】
図１７Ｃにおいて、異なるＨＦＥ系液体の２つ以上の広がり１６７−１及び１６７−２が回転している加工物１６１の表面上に異なる線分にそって散布されるが、加工物の表面が暴露表面を通って通過する選択された回転軸の周りを選択された角速度ωで回転するとき、線分の各々が加工物の表面全体をカバーするのが好ましい。図１７Ａの場合と同様に、２つの広がり１６７−１及び１６７−２は散布物として同じＨＦＥ系液体を有することができる。あるいは、異なるＨＦＥ系液体に対する加工物表面上の汚染物の異なる応答を利用するために、２つの広がり１６７−１及び１６７−２は、それぞれ、異なるＨＦＥ系液体を有することができる。
【００５４】
図１７Ｄにおいて、加工物の表面が暴露表面を通って通過する選択された回転軸の周りを選択された角速度ωで回転するとき、ＨＦＥ系液体の１つ以上の液体流れ１６９が、回転している加工物１６９の表面上の選択された位置の上に置かれ、そしてＨＦＥ系液体は、加工物表面の回転の作用（遠心力、その他）によって加工物表面の一部又は全体を横切って広げられる。
【００５５】
図１７Ｅにおいて、清浄化されるべき加工物１６１の暴露表面（図示されていない）は、ＨＦＥ系液体１７１のプールの暴露表面と接触して置かれているか、又は前記プール中に浸漬される。暴露表面は暴露表面を通って通過する選択された回転軸の周りを選択された角速度ωで回転させられる。（１）ＨＦＥ系液体に対する暴露表面の暴露、及び（２）回転している暴露表面及び接触しているＨＦＥ系液体１７１との間で発生した剪断力、の組合わせ。この剪断力は、ＨＦＥ系液体の暴露表面の回転速度まで「スピン・アップ（spin up）」する傾向によって低減されるかもしれない。剪断力の大きさは、加工物の暴露表面をＨＦＥ系液体のプール内において、現在接触している液体が回転している暴露表面の角速度まで十分にスピン・アップする時間を持たないように、場所を移動させることによって、大きく保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、１つの態様における本発明の使用を示す。
【図２】図２Ａ〜２Ｄは、ＨＦＥに関して可能な化学的コンフィグレーションを示す。
【図３】図３は、本発明による乾燥手順を示すフローチャートである。
【図４】図４Ａ〜４Ｆは、加工物を乾燥するのに適する手順を説明する。
【図５】図５は、図４Ａ〜４Ｆに示す方法で使用する、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体用の適するディスペンサーの側面図である。
【図６】図６は、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を加工物に移動させるための装置の１つを示す。
【図７】図７は、本発明による４領域乾燥の層を示す。
【図８】図８Ａ〜８Ｃは、本発明を実施するためのもう１つの方法を示す。
【図９】図９は、垂直又は水平に移動する加工物の上にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を分与するための別の装置を示す。
【図１０】図１０は、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を散布又は移動させるのに使用される圧力ヘッドの増加にともなう乾燥の改善を概略的に示すグラフである。
【図１１】図１１は、散布液体の表面張力による最小開口幅Δｗ０の変化を概略的に示すグラフである。
【図１２】図１２は、垂直又は水平に移動する加工物の上にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を分与するための別の装置を示す。
【図１３】図１３は、垂直又は水平に移動する加工物の上にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を分与するための別の装置を示す。
【図１４】図１４は、垂直又は水平に移動する加工物の上にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を分与するための別の装置を示す。
【図１５】図１５は、垂直又は水平に移動する加工物の上にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を分与するための別の装置を示す。
【図１６】図１６は、垂直又は水平に移動する加工物の上にＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を分与するための別の装置を示す。
【図１７】図１７Ａ〜１７Ｅは、ＨＦＥ又はｅｔｈ−ＨＦＥ液体を加工物に移動させるためのその他の方法を示す。[0001]
Field of Invention
The present invention relates to chemical systems for drying and / or cleaning semiconductor, optical, electronic, and other surfaces.
[0002]
Background of the Invention
In the processing of semiconductor wafers, electrical or optical components or printed circuit boards, the workpiece is subjected to one or more drying and cleaning processes, where it can ideally be incorporated into the workpiece. All unintended foreign matter is removed. HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₂PO₃, HF, NH₄OH and H₂O₂Chemical baths containing strong acids, strong bases, or oxidizing agents, such as are often used as part of the cleaning process. These materials are often toxic, chemically reactive, corrosive, and / or bioaccumulative and must be handled and treated as hazardous materials.
[0003]
Some researchers have disclosed a method for drying components, including integrated circuits, by using heated or superheated gases. One attractive method is to use heated isopropanol (IPA) drying steam, which forms a boiling azeotrope with minimal water and displaces water from the wafer surface; The vapor then flows into the container at one end and at the same time flows out of the container at the other end.
[0004]
Other researchers have disclosed the use of multiple megasonic beam transducers placed in a staggered position to clean the wafer. Each transducer emits an oscillating megasonic beam with an unspecified (very high) frequency in a given direction, and the position of the transducer is such that no matter how the wafer is arranged, The population is selected to illuminate and thereby clean the surfaces of all wafers in the chamber.
[0005]
The use of ultrasonic transducers in chemical cleaning baths to synergistically remove layers of contaminants and undesirable materials from semiconductor wafers, medical devices, and other objects of interest, Has been disclosed by researchers. Yet another researcher is an ultrasonic transducer for coating, spreading, adhering or otherwise applying a desired substance on the surface of an object, or for ultrasonic atomization. Disclosed the use of.
[0006]
These methods use heated or superheated gas or direct beam irradiation to dry or clean the surface of the object. Alternatively, the combined action of an ultrasonic beam and an active chemical bath is used to remove contaminants from the surface of the object or to apply the desired material to the surface of the object. These methods are complex, usually require operation at high temperatures, often require processing times of 1 to several minutes, and often require the use of chamber walls that have special resistance for the processing chamber. . The chemicals used are often referred to as hazardous materials and require special handling.
[0007]
What is needed is a diameter that uses a non-hazardous material for chemical cleaning and / or drying of the workpiece and exceeds a size range, such as 0.1-0.5 μm. It is a system that is quite effective in removing substantially all of the foreign matter having This system is preferably also effective in removing liquid from the workpiece and drying and cleaning the workpiece in relatively short time intervals. It is preferred that the chemicals used are reusable and that the energy requirements for the cleaning or drying process are modest.
[0008]
Summary of the Invention
The present invention satisfies these needs. The present invention is a system for drying and / or removing foreign objects from a selected surface of a workpiece, such as a semiconductor wafer, electrical or optical component, or printed circuit board, comprising a hydrofluoroether (HFE), ethylated hydrofluoroether (designated eth-HFE), or a system comprising a selected liquid such as a mixture of hydrofluoroether or ethylated hydrofluoroether and one or more other chemicals. provide. The first process liquid is prepared in a tank or other liquid housing at a temperature within a selected range, such as T (bath) = 10-90 ° C., and the work piece is selected at selected time intervals. , Fully immersed in the first liquid treatment bath or exposed to the first treatment liquid. The present invention works well, for example, at room temperature. If desired, the treatment liquid is exposed to ultrasonic waves that are introduced into the liquid at one or more selected frequencies. The workpiece is pulled through the second processing liquid at a selected linear draw rate, such as 0.5-5 cm / sec, or even slower or faster as desired. When the second processing liquid is transferred to the workpiece, the workpiece may be substantially stationary or may be rotating at a selected angular velocity.
[0009]
The second treatment liquid has a very low surface tension, much lower than water and most other liquids, and has a higher liquid density than water, so that as the exposed surface area of the workpiece increases, Water and other liquids that are removed from the exposed surface and have a higher surface tension are replaced by the second liquid. One result of this method is that the surface of the workpiece can often be cleaned and simultaneously dried within about 1 to 60 seconds, or optionally longer time intervals.
[0010]
DESCRIPTION OF THE BEST MODE OF THE INVENTION
In FIG. 1, a chemical bath housing or vessel 11 is selected first prepared, optionally using a vessel heater 15 at a selected bath temperature in the range of T (bath) = 10-90 ° C. A treatment liquid 13 is included. The (first) treatment liquid 13 may be DI water or other suitable liquid. The first liquid is preferably inert and preferably has a relatively high surface tension. DI water with a surface tension (room temperature) of about 80 dynes / cm works well here. IPA with a relatively low surface tension of 17.6 dynes / cm works well here as well. One or more workpieces 17A, 17B, 17C are fully immersed or submerged in the liquid 13 for a selected time interval with a length in the range of Δt = 1 to 600 seconds. Alternatively, the workpiece need not be immersed in the first processing liquid. The first liquid 13 is generated by one or more ultrasonic transducers 19A and 19B provided on the outer wall, the inner wall or the bottom wall of the housing 11 as desired, or disposed inside the first liquid 13 itself. It is possible to apply ultrasonic vibration. One or more frequencies of the ultrasonic vibration are preferably in the range of 20 kHz to 750 kHz, but may be higher if desired. Ultrasonic transducers available from Ney Ultrasonics can generate a series of ultrasonic frequencies including 40, 72, 104, and 136 kHz. Other ultrasonic transducers can generate higher ultrasonic frequencies, and some devices can generate low ultrasonic frequencies, such as 20 kHz.
[0011]
The workpieces 17A, 17B, 17C are drawn upward from the first treatment liquid 13, and the exposed surface of the workpiece is spread with the spread of the second treatment liquid (
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Rapid drying and / or cleaning of the workpiece is achieved, which is not explicitly shown in). The second liquid is a hydrofluoroether (methyl nonafluorobutyl ether or methoxy nonafluorobutane, represented herein as HFE for reference simplification) or ethylated hydrofluoroether (eth-HFE) (from 3M Company). Available as HFE-7100 or HFE-7200), or hydrofluoroether or ethylated hydrofluoroether and trans-1,2-dichloroethylene, H₂ClC-CClH₂(Forms an HFE azeotrope) or preferably includes a mixture with one or more other chemicals such as other halogen-containing alkenes..
HThe freezing point and boiling point of FE are approximately T = −135 ° C. and T = 60 ° C., respectively. Each HFE is 1.52 g / cm³And a density and surface tension of 13.6 dynes / cm. Other HFE formulations have boiling points within the range of 38 ° C to about 80 ° C. In contrast, isopropyl alcohol (IPA) and water have surface tensions of about 17.6 dynes / cm and 80 dynes / cm, respectively. Thus, HFE can replace IPA, water, and most other liquids with moderate to high surface tension when the workpiece is drawn from the bath or spray of the second liquid. The second liquid is provided as a conventional liquid or as a vapor, mist, “mist”, or other suitable fluid form (collectively referred to herein as a second “liquid”). Although conventional liquid forms are preferred.
[0013]
The linear velocity with which the workpiece is drawn through or from the second liquid is preferably in the range of 0.5-10 cm / sec, but may be somewhat faster or slower and the workpiece is immersed In the meantime, the second liquid is subjected to ultrasonic vibration as desired. The molecular weights of HFE and eth-HFE are about 364 and 378, respectively, which are much larger than the molecular weight of water (18, 364/18 = 20.2 >> 1) or the molecular weight of IPA (60), so When the workpiece is drawn through the second liquid, the higher density and lower surface tension of the second liquid allows this liquid to (1) easily displace droplets having higher surface tension parameters from the workpiece surface. And (2) move the (partially) exposed surface of the workpiece down into the first liquid-second liquid mixture below. If ultrasonic vibration is used, after the workpiece is removed from the second liquid, the surface of the workpiece is dried within 30 seconds, and if ultrasonic vibration is not used, the workpiece is removed from the second liquid. After being done, the workpiece surface is dried in a somewhat longer time, such as 30-45 seconds. The workpiece is also cleaned using this method by removing residues from the exposed surface.
[0014]
When the second liquid (including HFE and eth-HFE) is held at a temperature in the range of 10 ° C. ≦ T <80 ° C., this is at most several milliliters / minute for tanks with normal exposed liquid surfaces. Liquid is lost due to vibration. The second liquid can be withdrawn from the container 11, passed through the filter 21, and returned to the container to remove residues and recycle the second liquid for reuse in drying and / or cleaning.
[0015]
FIG. 3 is a flowchart illustrating one aspect of a suitable procedure for practicing the present invention. In step 31, the workpiece (one or more electronic components) is deionized (DI) water or IPA prepared at a selected temperature in the range T = 10-90 ° C. (preferably inert). D) in the first treatment liquid for a selected length of dipping time interval (optional) in the range of Δt = 0 to 600 seconds. In step 33, the first liquid is exposed to ultrasonic waves at one or more selected ultrasonic frequencies in the range of 20 to 750 kHz, as desired, for most or all of the immersion time interval. In step 35, after the immersion time interval has ended, the workpiece is preferably bathed in a first treatment liquid at a linear velocity of withdrawal of 0.5 to 5 cm / sec and preferably in a clean room or inert environment. Slowly pulled out of In step 37, the selected second processing liquid, such as HFE or eth-HFE, is transferred to the exposed surface of the workpiece and removed. In step 39 (optional), the selected liquid is filtered or otherwise cleaned and returned to the container or another container for reuse in another chemical bath. . The procedure shown in FIG. 2 provides some degree of cleaning of the workpiece and dries the workpiece usually within 1 to 30 seconds after exposure to HFE or eth-HFE (1 for the entire process). ~ 60 seconds). If only drying the workpiece is desired, step 33 can be omitted.
[0016]
The movement of the second liquid in step 37 can be achieved by spraying the second liquid on the exposed surface of the workpiece (eg, a liquid sprayed in a line or strip), or at or adjacent to the workpiece. This can be done by dripping liquid onto one or more exposed surfaces with a source of liquid placed thereon.
[0017]
4A-4F illustrate a suitable method for using HFE or eth-HFE and reusing most or all of this liquid in drying and cleaning electronic wafers. 4A and 4B, one or (preferably) multiple workpieces 41, such as semiconductor wafers, printed circuit boards, or the like, are picked up and processed by one or more workpiece arms 43A and 43B. Objects are placed in a first housing or tank 45 that is open at the top and has a drain opening 47 at the bottom. Preferably, the housing initially includes deionized (DI) water 49, preferably in the temperature range of 10-90 ° C, and the work piece 41 is fully immersed in DI water. Preferably, the DI water is filled to the top of the first housing and slightly overflowed in order to minimize the accumulation of undesirable substances in the DI water by removal by overflow. Alternatively, the workpiece arms 43A and 43B may be replaced with one or more vacuum chucks (preferred) or magnetic or adhesive disks that temporarily grasp and hold the workpiece 41.
[0018]
In FIG. 4C, a second liquid 50 (eg, HFE or eth-HFE or an azeotrope thereof) is included, preferably maintained at a pressure p of 10 to 100 psi relative to the environment and 10 for eth-HFE. A second housing or tank 51, maintained at a temperature in the range of ˜80 ° C. (or 10-60 ° C. for HFE), is located above or adjacent to the first housing 41. The
[0019]
The second housing 51 is connected to one, two, or more thin plates having slotted apertures or other suitable openings 55 (shown in the side view in FIG. 5) therein. Has been. The openings 55 are arranged in a substantially horizontal, vertical or diagonal pattern (with or without atomization) from the openings when the pressurized second liquid 50 is flushed from the second housing. Directed to be sprayed (without it). All objects located in front of the opening 55 are sprayed with liquid, vapor or mist from the second liquid 50 or otherwise covered.
[0020]
Alternatively, the second housing 51 can be placed over the first housing 41 and the second liquid supplied to the exposed surface of the workpiece as it exits the first liquid bath. The second liquid can be allowed to drip onto the exposed surface of the workpiece, taking care that the amount is sufficient to cover these surfaces before the second liquid flows away from these surfaces.
[0021]
HFE liquid is about 1.52 g / cm³Which has a specific density of DI water (about 1.0 g / cm³) And HFE is a relatively non-polar molecule (compared to highly polar water molecules), and the surface tension of HFE of 13.6 dynes / cm is that of water (about 80 Much smaller than dyne / cm). Ethylated HFE may have a slightly higher specific density. As a result of these differences, when HFE or eth-HFE is used as the second liquid 50 in FIG. 3C, most of the HFE or eth-HFE that falls into the first liquid 49 is mixed (mixed) in the first housing 45. ) Finally sinks to the bottom of the liquid. The portion of HFE or eth-HFE that passes along the exposed surface of the work piece 41 above the first liquid bath can clean and / or dry the exposed surface of the work piece.
[0022]
4D and 4E, the work piece 31 is now pushed upward in the first liquid by one or more “pusher” arms 53. When about half of the work piece 41 is above the upper surface of the first liquid, the work piece is gripped by the work arms 43A and 43B (or vacuum chuck or scissor or sticking disc) and 0.5-10 cm / min. Is slowly pulled upward from the first liquid 49 in the first housing 45 at a preferred linear velocity in the range of. As the work piece 41 moves upward, the work piece passes through an area where the work piece is exposed to movement of the second liquid 50 (by spraying or other suitable movement method) from the slot opening. To do. Since the surface tension of the second liquid, such as HFE or eth-HFE, is much smaller than the surface tension of the first liquid (eg, DI water or IPA), the second liquid draws the first liquid from the surface of the workpiece 41. Replace. HFE (or eth-HFE) and similar second liquids are also quite volatile and have a relatively low heat of vaporization (about 30 cal / g for HFE and eth-HFE) and a high vapor pressure (about 195 mmHg). Thus, any portion of the second liquid that displaces the first liquid on the workpiece surface will eventually evaporate, thereby rapidly drying the exposed portion of the exposed surface of the workpiece 41. In FIG. 4F, the work piece 41 is completely pulled up from the first liquid in the first housing 45.
[0023]
Most or all of the second liquid (HFE or eth-HFE) that does not evaporate from the exposed surface of the work piece 41 falls into the first liquid and sinks to the bottom of the first housing where it (mainly second). The liquid can be removed for reuse of the second liquid using the opening in the bottom of the first housing. The atmosphere in which the apparatus is shown in FIGS.₂Alternatively, if kept dry and inert by the use of CO, the portion of the second liquid that evaporates from the surface of the workpiece can also be recovered, recycled, and reused. Reuse may be possible even if the atmosphere is not dry and inert.
[0024]
FIG. 6 shows a suitable arrangement of the apparatus for using the second liquid to dry and clean the electronic components. Two hollow cylinders 61A and 61B are arranged with their major axes substantially parallel. Each of the cylinders 61A and 61B has one or more longitudinally extending slot openings 63A and 63B, respectively, and preferably has a slot width h that is in the range of 0.02 to 0.5 mm. Each of the cylinders 61A and 61B is connected to a pressurized HFE or eth-HFE or other suitable source of second liquid 65. If this pressure is high enough, the second liquid is pushed through the slot openings and comes out as a thin spread or spatter 67 in the form of a sheet or a cylindrical fan, which spatters are two slot openings. The workpiece 69 located between 63A and 63B hits and covers it. HFE or eth-HFE or other suitable second liquid may be used as the slot opening 63A and so that when the second liquid hits the surface of the work piece 69, the second liquid evaporates faster, thereby drying the work piece. When coming out of 63B, it can be heated moderately (eg, T = about 30-50 ° C.). If the rate of spreading is increased sufficiently, the HFE or eth-HFE spray can also remove unwanted residues from the exposed surface portion of the workpiece 69, thereby cleaning the workpiece. The hollow cylinders 61A and 61B are preferably rotated using the mechanical rotator 71 in the same or reverse direction about each major axis at an angular velocity in the range of 2π to 100π radians per second. It is done.
[0025]
Workpiece surface cleaning using HFE or eth-HFE or HFE azeotrope liquid according to the above procedure is currently required for surface cleaning processes for semiconductor, optical and electronic component surfaces. It appears to remove most or all of the contaminant particles with a size greater than about 0.1 μm. In a test according to the method described above, it was observed that the workpiece surface dried immediately after the workpiece was removed from the first liquid, so that drying and cleaning of the workpiece surface occurred almost simultaneously.
[0026]
According to product specifications provided by 3M Company, the developer of HFE, each of HFE and eth-HFE is a non-toxic alternative to CFCs and similar chemicals used in various applications over the past 30 years It is intended to be a thing. HFE has an acute lethal inhalation concentration in excess of 100,000 ppm and is substantially non-toxic. HFE is not currently classified as a dangerous substance. However, a mixture of HFE and other chemicals may be more active. For example, the HFE azeotrope is volatile and disposal of the HFE azeotrope into the feed water may need to comply with hazardous waste disposal regulations. The corresponding numerical values for eth-HFE have not yet been released.
[0027]
DI water and HFE or eth-HFE readily form a liquid / liquid binary system with little mixing (eg, 20 ppm HFE in DI water; 90 ppm water in HFE). This is partly due to the difference in the high polarity of water and the relatively low polarity of HFE or eth-HFE and the molecular weight. Thus, HFE or eth-HFE is easily separated from DI water or other inert, lighter, more polar liquids such as IPA for filtration and reuse or disposal of HFE or eth-HFE. Is done.
[0028]
The method of the present invention has three or four regions of drying, as shown on the surface of the workpiece 81 shown in FIG. When the workpiece is drawn from the first liquid, the bottom region 81A is still immersed in the first liquid. The second region 81B adjacent to the bottom region 81A is raised above the first liquid, but has air and / or treatment liquid particles on the surface. The third region 81C adjacent to the second region 81B has a second liquid transferred thereto by spraying or the like, and the second liquid is a fluid spread (liquid and / or atomized) of the second liquid. Gas particles) and mix with air and / or treatment liquid particles remaining on the exposed surface to displace them. In the fourth region 81D adjacent to the third region 81C, the fluid spread of the second liquid evaporates, typically within 30 seconds, leaving a dry workpiece surface in this region. By forming the fluid spread of the second liquid in a region slightly above the exposed surface of the processing liquid in the tank, the second region 81B can be omitted if desired.
[0029]
Another procedure for practicing the present invention is illustrated in FIGS. In FIG. 8A, a work piece 91 that has been removed from a first treatment liquid (eg, DI water or IPA, not shown) immediately before is a second treatment liquid, such as HFE or eth-HFE or HFE azeotrope. 95 (which is heated to a temperature below its boiling point (typically T = 60-80 ° C. for HFE)). The workpiece 91 is immersed in the second liquid 95 for a selected immersion time interval, preferably in the range of 5 to 120 seconds, or as long as desired. During at least a portion of the immersion time interval (eg, at least 5-10 seconds), ultrasonic vibrations generated by the ultrasonic generator 97 placed inside or outside the tank 93 and adjacent to the tank 93 The workpiece 91 is exposed. The ultrasonic vibrations help the low surface tension second liquid 95 to replace material residue, air and the first liquid on the exposed surface of the work piece 91. After the immersion time interval is over, as shown in FIG. 8B, the work piece 91 is removed from the second liquid 95 with a vacuum, clean room, linear draw speed within a preferred range of 0.5-10 cm / sec. Or mainly N₂Or drawn into a controlled atmosphere, such as an atmosphere containing CO. After the workpiece 91 has been completely drawn (FIG. 8C), any second liquid remaining on the exposed surface of the workpiece is typically 1-30 seconds after the workpiece is drawn from the second liquid 95. Evaporate within.
[0030]
As shown in FIG. 9, the workpiece 101 has a vertical (vector v) between two plenums 103A and 103B with openings 104A1, 104A2, 104B1, and 104B2 oriented in the longitudinal direction. The opening can spread HFE or eth-HFE liquid onto one or both sides of the workpiece at a selected angle of incidence Φ with respect to the workpiece surface. The HFE or eth-HFE liquid 105 is held in a fluid reservoir 107 connected to the opening via a pressurized pump 109 or other suitable device, and the pressurized pump 109 or other suitable device is HFE or Eth-HFE liquid is supplied to the openings 103A and 103B by a controllable pressure head Δp. Spray liquids that do not evaporate and other processing liquids (eg, water) and other residues that are removed from the workpiece surface are placed under the workpiece 101 for possible cleaning and recycling or disposal. Collected in the collector 110.
[0031]
Alternatively, workpiece 101 can be oriented in the direction of angle α relative to the vertical (shown as workpiece 101 ′ in FIG. 9), where α ranges from several degrees to about 80 °. But all other features remain the same.
[0032]
We have a workpiece surface exposed to HFE or eth-HFE spraying with a pressure head value Δp of the order of 40 psi relative to HFE or eth-HFE with an opening width or gap Δw of the order of 0.05 mm. It has been found that it is sufficient to dry in a short time such as 5-7 seconds. Because of the low surface tension and other features associated with HFE or eth-HFE liquids, we can reduce the aperture width Δw as small as 0.02 mm, and HFE or eth-HFE liquids Assume that after passing through openings 103A and 103B, an acceptable continuous spatter can still be formed. If HFE or eth-HFE liquid is replaced with other liquids with higher surface tension, such as IPA or DI water, we have a moderate pressure head with a continuous spray of about 40 psi. It was estimated that the aperture width Δw could not be reduced to less than about 0.05 mm if it had to be maintained at
[0033]
When HFE or eth-HFE liquid maintained at a high temperature, such as 40 ° C., is used in this arrangement, the inventors will have a 200 mm diameter semiconductor wafer within 5-7 seconds of the liquid (approximately 29 mm / It was discovered that the linear withdrawal speed (in seconds) can be pulled out. At the end of this second withdrawal period, we have determined that, based on a “naked eye” test, most of the wafer is sufficiently dry and within a few seconds after the wafer's last is pulled from the HFE liquid, Found that it was dry enough. We can withdraw wafers at shorter time intervals, such as 3-5 seconds, if the HFE or eth-HFE liquid temperature is raised to a higher temperature, such as 50-56 ° C, And the wafer thinks that this liquid will dry out as soon as it is removed. The relatively high vapor pressure (210 mmHg) of HFE or eth-HFE liquid at room temperature will evaporate all of the HFE or eth-HFE liquid that remains after withdrawal of the wafer but is not visible in the “naked eye” test, very quickly. Make sure.
[0034]
Several parameters can be used to optimize the drying and cleaning properties of HFE applied in the arrangement shown in FIG. The first is the temperature as already explained. Increasing the HFE liquid temperature appears to cause the drying process and, separately, the cleaning process to occur more quickly. The second optimization parameter is the angle Φ at which the spatter (one or both sides) faces and strikes the workpiece 101. We believe that some angle Φ between the grazing incidence angle (Φ = about 0 °) and the nearly normal incidence angle (Φ = about 90 °) is optimal here.
[0035]
The third optimization parameter is the pressure head Δp applied to the HFE liquid behind the opening. The drying and / or cleaning of the workpiece appears to improve as the pressure head Δp increases, but the selected drying characteristics τ (time to dry) versus Δp shown schematically in FIG. As shown in the graph, this improvement appears to saturate.
[0036]
The fourth optimization parameter is the opening width Δw. As Δw decreases, the amount of HFE or eth-HFE liquid toward the workpiece surface will decrease no matter what liquid is used if the pressure head Δp is held constant. When the opening width Δw is smaller than what is considered to be a threshold or minimum value Δw0 (which depends on the liquid temperature, the liquid surface tension, the pressure head, and possibly other variables), the continuous spraying action may cause liquid disturbance. It will cause an uncontrollable eruption. The threshold opening width Δw0 at which this transition occurs decreases substantially monotonically as the surface tension decreases, as shown by the schematic graph of Δw0 versus liquid surface tension in FIG. Thus, the threshold opening width Δw0 for HFE liquid must be less than Δw0 for IPA and Δw0 for IPA must be less than Δw0 for DI water. Thus, HFE or eth-HFE liquids have a wider range of relevant operating parameters (such as Δp and Δw) than liquids such as IPA or DI water for drying and / or cleaning.
[0037]
The fifth optimization parameter is the speed r of the linear withdrawal of the workpiece through the liquid spray. Here, the predetermined drying and / or cleaning characteristics continue to improve as the withdrawal speed r decreases, which is balanced with consideration of the desired drying and / or cleaning time of the workpiece. This time must be taken and this time will be approximately proportional to 1 / r as the speed r decreases.
[0038]
The sixth optimization parameter is the number N of openings used to spread HFE or eth-HFE on the workpiece on one side. In FIG. 8, N = 2 spread is applied to each surface. N = 1, 2, 3 or any suitable number can be selected and dry as N increases if the spread on a given surface is sufficiently spaced so as not to interfere with each other And / or the cleaning properties are improved. If two adjacent sprays are placed close enough to buffer each other, this can increase the effective workpiece drying time, but depending on the workpiece and the surrounding environment, the cleaning properties are May be improved or worsened.
[0039]
As shown in FIG. 12, a series of workpieces 111-1, 111-2, 111-3 is formed of two plenums 113A and 113B having longitudinally oriented openings 114A1, 114A2, 114B1 and 114B2. In between, it can be pulled and moved approximately perpendicularly (in the direction of the path vector v) with a curvilinear path P, the aperture being at one face of the workpiece or opposite to the workpiece at a selected angle of incidence Φ Two surfaces are sprayed with HFE or eth-HFE liquid. The HFE or eth-HFE liquid 115 is held in a fluid reservoir 117 that is connected to the opening via a pressurized pump 119 or other suitable device, and the pressurized pump 119 or other suitable device is an HFE liquid. Is supplied to the openings 113A and 113B by a controllable pressure head Δp.
[0040]
As shown in FIG. 13, the workpiece 121 is placed horizontally (in the direction of vector v) between two plenums 123A and 123B, each having one or more vertically oriented openings 124A and 124B. And) the apertures spray HFE or eth-HFE liquid on one or two opposite faces of the workpiece at a selected angle of incidence with respect to the workpiece surface. The HFE or eth-HFE liquid 125 is held in a fluid reservoir 127 connected to the opening through a pressurized pump 129 or other suitable device, and the pressurized pump 129 or other suitable device is HFE or Eth-HFE liquid is supplied to the openings 124A and 124B by a controllable pressure head Δp. Spray liquids that do not evaporate and other processing liquids (eg, water) and other residues removed from the workpiece surface are placed under the workpiece 121 for possible cleaning and recycling or disposal. Collected in a separate collector 130.
[0041]
The pressure head Δp, the opening width Δw, the liquid temperature T, the linear velocity r of the horizontal movement of the workpiece, and other parameters are substantially the same as those in FIG. Compared to the vertical arrangement in FIG. 9, one advantage of the arrangement in FIG. 12 or 13 is that two or more workpieces 121 can be moved continuously through the spray, thereby allowing a drying and / or cleaning process. Can be operated as a single continuous workpiece process, where the workpiece travels through a region where spreading is continuously occurring. One possible drawback of the horizontal process shown in FIG. 13 is that the sprayed HFE or eth-HFE liquid that does not evaporate immediately when it hits the work piece flows down the work piece vertically and almost simultaneously adjacent to the work piece. This means that it may interact or buffer with other parts of the HFE or eth-HFE liquid sprayed over the part.
[0042]
This possible drawback is minimized if not eliminated by the horizontal movement / diagonal distribution arrangement shown in FIG. In this arrangement, the workpiece 131 is pulled and moved horizontally at a linear velocity r (in the direction of the vector v) between the first diagonally oriented opening 134A and the second diagonally oriented opening 134B. The opening sprays HFE or eth-HFE liquid on one side of the workpiece or two opposite sides. The liquid spray on each side of the workpiece contacts the workpiece along a diagonal line with an associated oblique angle θ as shown. The HFE or eth-HFE liquid 135 is held in a fluid reservoir 137 connected to the opening via a pressurized pump 139 or other suitable device, and the pressurized pump 139 or other suitable device is HFE or Eth-HFE liquid is supplied to the first plenum 133A and the second plenum (not shown), each having a first and second opening, with a controllable pressure head Δp through an opening having an opening width Δw. Spray liquids that do not evaporate and other processing liquids (eg, water) and other residues removed from the workpiece surface are placed under the workpiece 131 for possible cleaning and recycling or disposal. Collected in the collector 140. The pressure head Δp, the opening width Δw, the liquid temperature T, the linear velocity r of the horizontal movement of the workpiece, and other parameters are substantially the same as in FIG. The arrangement of FIG. 14 allows single workpiece processing and batch processing, as in FIG. 13, but non-evaporating HFE or eth-HFE liquid in one part of the spread workpiece is processed. Substantially unbuffered with application of HFE or eth-HFE liquid on adjacent parts of the object.
[0043]
The arrangement of FIG. 14 has a seventh optimization parameter, an oblique angle θ for the application of the liquid to be dispensed. The optimal oblique angle θ (opt) is probably the linear velocity r at which the workpiece is pulled horizontally through the sprinkle and the representative velocity s (ver) at which non-evaporating HFE or eth-HFE liquid flows down the surface of the workpiece 131 vertically. Depending, as s (ver) increases, the minimum oblique angle θ at which this method can be operated without liquid and liquid buffering will probably increase.
[0044]
FIG. 15 shows another separate arrangement for drying and / or cleaning the workpiece 141. The work piece 141 is transported through the treatment area 142, where one or more generally circular flows (sprayed or lumped liquids) C1, C2 of the second liquid are to be treated. Move across the surface of each. The nominal center c1, c2 of each of the flows C1, C2 moving in a substantially circular manner is away from the surface of the workpiece such that each point on the workpiece surface experiences the flow C1, C2 at a non-zero liquid velocity. Preferably it is placed. Alternatively, the nominal centers c1, c2 for streams C1, C2 can be placed on the exposed surface of the workpiece 141.
[0045]
Each cyclically moving stream C1, C2 is provided by a circulation mechanism, partially or fully immersed in a second liquid, such as a mechanically or magnetically driven stirrer Is done. The liquid angular velocity ω associated with each substantially circular flow pattern C1, C2 is in the range of 1 radian per second (eg 0.2 rad / sec) to a few hundred radians per second (eg 500 rad / sec). Can be selected. The second liquid 144 is preferably retained in the fluid reservoir 145 and supplied to the workpiece processing area 142 at selected time intervals by a pump 146 where the circulation mechanism 143 is connected to the second liquid. Is moved in an almost circular pattern.
[0046]
The workpiece 141 is moved through the processing region 142 by one or more mechanical arms 147A and 47B (or vacuum chucks or magnetic or adhesive disk workpiece grippers), and the second liquid is moved cyclically. Exposed to streams C1, C2. Alternatively, the workpiece 141 can be held stationary and the cyclically moving streams C1, C2 can flow across the surface of the workpiece to be treated. After the surface of the workpiece has been treated with the second liquid, the second liquid used for this purpose is optionally poured into the spent liquid plenum 148 or otherwise deposited and discarded. Or (preferably) circulated through the liquid filtration mechanism 149 and re-stored in the fluid reservoir 145.
[0047]
If the workpiece 141 is exposed to only one cyclically moving stream C1 or C2 of the second liquid, the nominal radius r1 or r2 of this flow pattern is larger than the diameter of the workpiece surface to be treated. Is preferred. If the work piece 141 is exposed to two or more cyclically moving streams C1 and C1, the nominal radius r1 and / or r2 of one or both of these flow patterns may optionally be equal to the diameter of the work piece. Selected to be somewhat larger than half, and as shown in FIG. 14, the two streams C1 and C2 move across the workpiece surface to be treated and cover well. cooperate. The nominal centers c1 and c2 of the streams C1 and C2 are then placed so that the surface of the workpiece to be processed moves between these nominal centers.
[0048]
Two or more workpieces 151 and 152 can be placed close to each other, as illustrated in the apparatus shown in FIG. 16, and the exposed surface of the workpiece is cleaned and dried. Thus, as shown, three pressure heads 153A, 153B, and 153C can be placed adjacent to these workpieces. Each of the outer pressure heads 153A and 153C has one or more spray openings 154A and 154B, respectively, to dry and / or clean one exposed surface of an adjacent workpiece. The central or inner pressure head 153B has one or more spreading openings 154B1 and 154B2 provided on each side thereof for spreading the exposed surfaces of adjacent workpieces 151 and 152, respectively. The apparatus 150 also includes a reservoir or supply tank 157 for the second liquid 155 and a pressure pump 159 that supplies the pressurized second liquid to the pressure heads 153A, 153B, and 153C. A liquid collector 160 placed under the workpieces 151 and 152 in the spreading area collects the liquid dripping from the workpiece for possible recycling and reuse.
[0049]
Proceeding with the method illustrated in FIG. 16, two or more workpieces placed adjacent to each other, as performed in a true batch operation, can be simultaneously dried and / or cleaned. In order for pressure head 153B and associated spray openings 154B1 and 154B2 to provide sufficient clearance distances D (clear; 1) and D (clear; 2) to pass between adjacent workpieces 151 and 152, A separation distance D1 and / or D2 between two adjacent workpieces 151 and 152 that is at least equal to the selected minimum separation distance D (min) must be maintained. These gap distances preferably include an appropriate backoff distance for each spray opening 154B1 and 154B2 from the corresponding exposed surface of the adjacent workpiece.
[0050]
The spreading pattern determined by the spreading openings 154A, 154B1, 154B2, and 154C can be oriented horizontally, vertically, or diagonally as shown in FIGS. 9, 13, and 14 May be directed and can be selected independently for each spreading pattern. For example, due to the different nature of the two exposed surfaces of the workpiece 151, the spreading pattern formed by the openings 154A and 154B1 may be vertical and diagonal, respectively. The spreading pattern defined for each of the two exposed surfaces for the workpieces in FIGS. 6, 9, 12, 13, 14, 15, and 16 can be independently selected. Optionally, only one exposed surface or side of the workpiece in FIGS. 6, 9, 12, 13, 14, 15, and 16 can be dried and / or cleaned if desired.
[0051]
17A-17E illustrate other methods for transferring HFE or eth-HFE liquid to a workpiece. In FIG. 17A, the exposed surface of the workpiece 161 is rotating at a selected angular frequency ω about a selected axis of rotation that passes through the exposed surface and is shown schematically as a line on the exposed surface. One or more spreads 163 -n (n = 1, 2, 3,...) Of an HFE-based liquid (eg, HFE or eth-HFE liquid) that are being removed when the surface of the workpiece rotates Sprayed on top. Each of the extensions 163-n can have the same HFE-based liquid. Alternatively, in order to take advantage of the different response of contaminants on the workpiece surface to different HFE-based liquids, two or more spreads 163 -n can use different HFE-based liquids as the spray material.
[0052]
The two or more spreads 165-n of the HFE-based liquid in FIG. 17A do not have to be parallel to each other and are flat spreads (165-1) or curvilinear spreads (165-2, 165-3) Or a mixture of flat and curved spreads; and if these spreads are not parallel to each other, these spreads are at or near the center of rotation of the workpiece 161, as shown in FIG. 17B. There is no need to cross each other.
[0053]
In FIG. 17C, two or more spreads 167-1 and 167-2 of different HFE-based liquids are scattered along the different line segments on the surface of the rotating workpiece 161, but the surface of the workpiece is exposed. When rotating at a selected angular velocity ω about a selected axis of rotation passing through the surface, each line segment preferably covers the entire surface of the workpiece. As in the case of FIG. 17A, the two spreads 167-1 and 167-2 can have the same HFE-based liquid as the spray. Alternatively, the two spreads 167-1 and 167-2 can each have a different HFE-based liquid in order to take advantage of the different responses of contaminants on the workpiece surface to different HFE-based liquids.
[0054]
In FIG. 17D, one or more liquid streams 169 of the HFE-based liquid are rotated as the workpiece surface rotates at a selected angular velocity ω around a selected axis of rotation that passes through the exposed surface. Placed on a selected position on the surface of the workpiece 169, and the HFE-based liquid spreads across part or all of the workpiece surface by the action of the workpiece surface rotation (centrifugal force, etc.) It is done.
[0055]
In FIG. 17E, the exposed surface (not shown) of the workpiece 161 to be cleaned is placed in contact with or immersed in the exposed surface of the HFE-based liquid 171 pool. The exposed surface is rotated at a selected angular velocity ω about a selected axis of rotation that passes through the exposed surface. Combination of (1) exposure of exposed surface to HFE-based liquid, and (2) shear force generated between rotating exposed surface and HFE-based liquid 171 in contact. This shear force may be reduced by the tendency to “spin up” to the rotational speed of the exposed surface of the HFE-based liquid. The magnitude of the shear force is such that the exposed surface of the workpiece does not have enough time to spin up in the HFE-based liquid pool to the angular velocity of the exposed exposed surface where the currently contacting liquid is rotating. By moving the place, it can be kept large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates the use of the present invention in one embodiment.
Figures 2A-2D show possible chemical configurations for HFE.
FIG. 3 is a flowchart showing a drying procedure according to the present invention.
4A-4F illustrate a procedure suitable for drying a workpiece.
FIG. 5 is a side view of a suitable dispenser for HFE or eth-HFE liquid for use in the method shown in FIGS.
FIG. 6 shows one apparatus for transferring HFE or eth-HFE liquid to a workpiece.
FIG. 7 shows a four zone dry layer according to the present invention.
8A-8C illustrate another method for practicing the present invention.
FIG. 9 shows another apparatus for dispensing HFE or eth-HFE liquid onto a workpiece that moves vertically or horizontally.
FIG. 10 is a graph that schematically illustrates the improvement in drying with increasing pressure head used to spread or move HFE or eth-HFE liquid.
FIG. 11 is a graph schematically showing a change in the minimum opening width Δw0 due to the surface tension of the spray liquid.
FIG. 12 shows another apparatus for dispensing HFE or eth-HFE liquid onto a workpiece that moves vertically or horizontally.
FIG. 13 shows another apparatus for dispensing HFE or eth-HFE liquid onto a workpiece that moves vertically or horizontally.
FIG. 14 shows another apparatus for dispensing HFE or eth-HFE liquid onto a vertically or horizontally moving workpiece.
FIG. 15 shows another apparatus for dispensing HFE or eth-HFE liquid onto a workpiece that moves vertically or horizontally.
FIG. 16 shows another apparatus for dispensing HFE or eth-HFE liquid onto a workpiece that moves vertically or horizontally.
FIGS. 17A-17E illustrate another method for transferring HFE or eth-HFE liquid to a workpiece. FIGS.

Claims

A Qing purification method of the workpiece,
At least one exposed surface of the workpiece has a surface tension less than 17 dynes / cm, is volatile, and hydrofluoroethers or ethylated hydrofluoroether having a large listening processing liquid density than the density of water Characterized by moving a process liquid selected from the group consisting of:
A method whereby liquid and contaminants are removed from the at least one exposed surface of the workpiece for a time interval not exceeding a range of 1 to 60 seconds.

The method of claim 1, wherein the step of moving the treatment liquid to the exposed surface of the workpiece is characterized by spraying the treatment liquid over selected portions of the exposed surface of the workpiece. .

Moving the treatment liquid to the at least one exposed surface of the workpiece;
Directing a spread of the treatment liquid in a selected direction relative to the at least one exposed surface of the workpiece, thereby having a selected orientation relative to a vertical direction of the at least one exposed surface Causing a region to be wetted by the extent of the treatment liquid, and at least one of the workpiece and the extent of the treatment liquid, wherein substantially all the region of the at least one exposed surface of the workpiece is the The method of claim 2 including the step of moving to wet the spread of the second liquid.

4. The method of claim 3, further comprising selecting the selected orientation of the selected region from the group consisting of a vertical orientation, a horizontal orientation, and an oblique orientation.

A second spread of the treatment liquid is directed in a selected direction relative to a second exposed surface of the workpiece, thereby a second orientation of the second exposed surface selected relative to a vertical direction. At least one of the second region of the workpiece and the processing liquid is selected by the step of causing the selected second region to be wetted by the second region of the processing liquid, and the second region of the processing liquid. 4. The method of claim 3, further comprising moving so that substantially all areas of the second exposed surface are wetted by the second extent of the processing liquid.

Selecting the first selected orientation of the selected region from a first group of vertical, horizontal, and diagonal orientations; and the first selected orientation of the second selected region. 6. The method of claim 5, further comprising selecting the two selected orientations from a second group of vertical orientations, horizontal orientations, and diagonal orientations.

Rotating the selected orientation of the spread of the treatment liquid relative to the workpiece such that substantially all areas of the at least one exposed surface of the workpiece are wetted with the spread of the treatment liquid. 4. The method of claim 3, further comprising a step.

The method of claim 1, wherein the step of moving the treatment liquid to the exposed surface of the workpiece includes causing the second liquid to drip over a selected portion of the exposed surface of the workpiece. Method.

Moving the treatment liquid to the exposed surface of the workpiece;
Rotating the exposed surface at a selected angular velocity about a selected axis of rotation extending through the exposed surface, and over a selected portion of the exposed surface when the exposed surface is rotating. 2. The method of claim 1, comprising spraying the treatment liquid on the surface.

Moving the treatment liquid to the exposed surface of the workpiece;
Rotating the exposed surface at a selected angular velocity about a selected axis of rotation extending through the exposed surface;
The method of claim 1, comprising immersing the exposed surface in the processing liquid for a time interval of a length in the range of about 5 to 60 seconds, and removing the exposed surface from the processing liquid.

A Qing purification method of the workpiece,
Placing the workpiece in a selected direction relative to the vertical direction;
Transferring a treatment liquid selected from the group consisting of hydrofluoroethers or ethylated hydrofluoroethers to a selected portion of at least one exposed surface of a workpiece, the liquid being less than 17 dynes / cm It has a surface tension is a volatile, and has a large listening liquid density than the density of water, the process, and the selected portion of the at least one exposed surface of the workpiece, at least one exposed surface Moving so that substantially all of the area is wetted with the liquid,
A method whereby liquid and contaminants are removed from the at least one exposed surface of the workpiece for a time interval not exceeding a range of 1 to 60 seconds.

Further comprising selecting the portion of the at least one exposed surface of the workpiece to be a strip of a selected strip width extending in a diagonal direction across the at least one exposed surface of the workpiece. The method of claim 11.

Moving the treatment liquid to the exposed surface of the workpiece;
Rotating the exposed surface at a selected angular velocity about a selected axis of rotation extending through the exposed surface, and over a selected portion of the exposed surface when the exposed surface is rotating. 12. The method of claim 11, comprising spraying the treatment liquid on the surface.

Moving the treatment liquid to the exposed surface of the workpiece;
Rotating the exposed surface at a selected angular velocity about a selected axis of rotation extending through the exposed surface;
12. The method of claim 11, comprising immersing the exposed surface in the processing liquid for a time interval of a length in the range of about 5 to 60 seconds, and removing the exposed surface from the processing liquid.

A Qing purification method of the workpiece,
Immersing the workpiece in a treatment liquid selected from the group consisting of hydrofluoroethers or ethylated hydrofluoroethers, wherein the liquid has a surface tension of less than 17 dynes / cm, is volatile, There, and the step of having a large listening liquid density than the density of water,
Forming a selected flow pattern of liquid that substantially circularly traverses at least a portion of at least one exposed surface of the work piece within a selected time interval; and removing the work piece from the liquid;
A method whereby liquid and contaminants are removed from the at least one exposed surface of the workpiece for a time interval not exceeding a range of 1 to 60 seconds.

A Qing purification method of the workpiece,
The workpiece has a surface tension less than 17 dynes / cm, is volatile, and than the density of water having a large listening liquid density, is selected from the group consisting of hydrofluoroethers or ethylated hydrofluoroether Dipping in the treated liquid at a selected dipping time interval of at least 5 seconds, wherein the liquid is heated to a selected temperature below the boiling point of the liquid;
Exposing the work piece to ultrasonic vibrations in a selected frequency range in the liquid for at least a portion of the immersion time interval; and drawing the work piece from the liquid at a selected drawing speed;
A method whereby liquid and contaminants are removed from the at least one exposed surface of the workpiece for a time interval not exceeding a range of 1 to 60 seconds.

A Qing purification method of the workpiece,
Placing the workpiece in a selected direction relative to the vertical direction;
Transferring a treatment liquid selected from the group consisting of hydrofluoroethers or ethylated hydrofluoroethers to a selected portion of at least one exposed surface of a workpiece, the liquid being less than 17 dynes / cm It has a surface tension is a volatile, and has a large listening liquid density than the density of water, the process,
Moving selected portions of at least one exposed surface of the workpiece such that substantially all areas of at least one exposed surface are wetted with the liquid;
Rotating the exposed surface at a selected angular velocity about a selected axis of rotation extending through the exposed surface; and over a selected portion of the exposed surface when the exposed surface is rotating. Moving the treatment liquid to a position.

Moving the treatment liquid to the exposed surface of the workpiece;
Rotating the exposed surface at a selected angular velocity about a selected axis of rotation extending through the exposed surface;
Immersing the exposed surface in the treatment liquid for a time interval of a length in the range of about 5 to 60 seconds; and removing the exposed surface from the treatment liquid.
The method of claim 17.