JP6961015B2 - プロセス廃液の除去 - Google Patents

Description

優先権の主張
本特許出願は、２０１７年２月６日に出願した「SUBSTRATE CLEANING AND DRYING MECHANISM」という名称の米国仮出願第６２／４５５，４２５号、および２０１７年６月１２日に出願した「REMOVAL OF PROCESS EFFLUENTS」という名称の米国仮出願第６２／５１８，２９７号の優先権を主張するものであり、その開示は、全体として参照により本明細書にそれぞれ組み込まれる。

本開示の主題は、例えば、半導体製造産業および関連産業に関する。詳細には、本開示の主題は、平らな物体の精密洗浄および乾燥のための機器および関連した方法に関する。

より具体的には、本発明は、液体洗浄用の洗浄ノズル、および乾燥のために基板を回転させつつ廃液および水分を排除するのをアシストするためにウルトラクリーンガス（例えば、窒素）を流す手段を備える単一チャンバ機器における半導体ウェハおよび他の基板を洗浄および乾燥する機器および関連した方法に関する。

ウェハおよび他の基板の表面の洗浄および乾燥は、半導体マイクロ電子デバイスの製造における最も重要なステップの１つである。化学的汚染物質および不純物粒子の存在が、製造される製品の歩留まりをかなり低下させ、生産された半導体または関連したデバイス（例えば、集積回路）の性能および信頼性に顕著に影響を及ぼし得ることが当業者によく知られている。

米国特許出願公開第２００６／０１７４９１９号明細書

例えば、サブミクロンまたはナノメートルレベルのサイズを有するデバイスの特有の特徴をはるか超えている半導体および関連産業における現在の傾向の点から見て、最初ならびに様々な堆積およびパターニング動作後の基板を洗浄する有効な技法は、ますます重要になっている。設計された特徴およびこの特徴を生み出すための設計ルールが、ますます小さくなっているので、汚染物質の存在に対しての半導体表面の極端な敏感さが存在する。例えば、基板（例えば、シリコンウェハ）上の金属性不純物の合計は、ｃｍ^２あたり１０^１０個の原子よりもはるかに小さくあるべきである。サイズが０．１μｍよりも大きい粒子の存在は、１ｃｍ^２あたりおおよそ０．１よりもずっと小さくあるべきである。加えて、有機汚染物質、微粒子、および／または他の不純物が、基板上に存在し得る。これらの要求は、先行技術によって現在対処されていない。

本開示の主題の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の一例の簡単な概略を示す図である。 図１の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の外側チャンバと共にさらなる詳細の一例を示す図である。 基板乾燥動作中の図１および図２の例示的な機構のさらなる詳細を示す図である。 ３００ｍｍウェハと共に使用されるときの図１の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の一部の様々な物理的寸法の一例を示す図である。 図１によって説明された垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の外観の３次元例を示す図である。 図５のチャンバ機構の内部の３次元例を示す図である。 図１から図６の垂直基板洗浄および乾燥機構のためのプロセスレシピの一例を示す図である。 基板を保持するためのフィンガアームとフィンガエンドキャップの組み合わせのための別個の図の一例を示す図である。 図８のフィンガアームとフィンガエンドキャップの組み合わせのためのフィンガおよびカムハウジング機構の例示的な実施形態を示す図である。 所定の場所に基板をロックするために図９のフィンガおよびカムハウジング機構と共に使用される例示的なアクチュエータ機構を示す図である。 図９のカムハウジング機構の一部の３次元図である。 図１の垂直基板洗浄および乾燥チャンバの例示的な代替のチャンバ設計の一部を示す図である。 図１１の代替のチャンバ設計を有する垂直基板洗浄および乾燥チャンバの内部の例示的な断面を示す図である。 図１１および図１２の代替のチャンバ設計の例示的な断面内部図のさらなる詳細を示す図である。 図１３の断面図の一例を示すとともに、基板の洗浄または乾燥動作中の液体流ライン(liquid stream-line)をさらに示す図である。 基板の洗浄または乾燥動作中のガス流ライン(gas stream-line)を示す図１３の断面図の一例を示す図である。 図１１および図１２の代替のチャンバ設計１１００のチャンバの内部の概略の例示的な寸法を示す図である。 図１１および図１２のチャンバ設計から廃液を除去するための代替または任意選択の実施形態を示す図である。 図１１および図１２のチャンバ設計から廃液を除去するための代替または任意選択の実施形態を示す図である。 本明細書中に開示された垂直基板洗浄および乾燥機構の様々な物理的寸法間の関係を決定するために使用される計算図表の例示的な実施形態を示す図である。 図４に示された垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の一部の様々な例示的な物理的寸法に基づく計算流体力学（ＣＦＤ）解析の一例からの様々な渦粘性の等高線を示す図である。 図４に示された垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の一部の様々な例示的な物理的寸法に基づくＣＦＤ解析の一例からの様々な渦粘性の等高線を示す図である。 図４に示されたチャンバ機構の一部についての速度の大きさの等高線を示す図である。 他の設計モデルに基づく乱流粘度の等高線を示す簡単なＣＦＤ図を示す図である。 図４に使用されたチャンバ設計よりもチャンバ側壁間の距離がより大きいＣＦＤ解析について検討される他の例示的なチャンバ設計の一部を示す図である。 図２２の例示的なチャンバ設計についてのフル３Ｄシミュレーション基底モデル(full 3D simulation basis model)の一例を示す図である。 図１１のサイド排出チャンバの修正バージョンについての例示的なガス流の図である。 垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構から廃液を除去するのをアシストするのに使用されるタービンディスクの例示的な実施形態である。 例示的なタービンディスクの断面、および図２５Ａのタービンディスクを機械加工する例示的な方法を示す図である。 タービンディスクの例示的な実施形態の３次元図である。 タービンディスクの直径に沿った軸に沿って得られた図２６Ａのタービンディスクの断面図である。 タービンディスクの一対のフィンの近くで得られた図２６Ａのタービンディスクの断面図である。 タービンブレードプロファイルを決定する計算に使用され得る図の例を示す図である。 タービンブレードプロファイルを決定する計算に使用され得る図の例を示す図である。 タービンブレードプロファイルを決定する計算に使用され得る図の例を示す図である。 タービンブレードプロファイルを決定する計算に使用され得る図の例を示す図である。

以下の説明は、少なくとも複数の態様で本開示の主題を具体化する例示的な機器（デバイス、構造、システムなど）および方法（例えば、プロセス、シーケンス、技法、および技術）を含む。以下の説明では、説明のために、多数の特定の詳細が、本主題の様々な実施形態の理解を与えるために記述されている。しかしながら、本開示を読んで理解した後、本主題の様々な実施形態はこれらの特定の詳細がなくても実施できることが当業者には明らかであろう。さらに、様々な実施形態の説明をあいまいにしないように、よく知られている機器および方法は、詳細には示されていない。また、当業者によって理解されるとき、本明細書中に用いられる場合がある相対的な用語（例えば、上、下、上側、下側、上方、下方など）は、開示された一般概念を伝えるために使用されるものにすぎず、絶対的な用語とみなされるべきでない。

また、当業者が本明細書中に示された本開示を読んで理解すると理解されるように、用語「または」は、別段に明示的に示されまたは操作的に定義されていない限り、包括的または排他的な意味で解釈され得る。

垂直基板洗浄チャンバ内の洗浄動作中で、課題の１つは、水または他の化学薬品のスポットなしで垂直基板の乾燥を可能にするために過剰な流体、廃液、および水分を迅速に除去することである。本開示の主題の垂直基板洗浄および乾燥チャンバは、垂直基板の両面（両側）とともに基板の縁を同時に洗浄する。

概して、本開示の主題の様々な構成要素は、限定するものではないが、複数のパルス式液体スプレージェット（ハイドロジェット）チャンバと組み合わせたまたはそれとはとは別の連続式液体スプレージェットを含む。パルス式液体スプレージェットシステムは、２００５年１１月９に出願された「Apparatus and Method for Cleaning Flat Objects in a Vertical Orientation with Pulsed Liquid Jet」という名称の特許文献１に開示されており、これは、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

連続式液体スプレージェット、およびパルス式液体スプレージェットは、洗浄動作中に、プロセス液体（例えば、脱イオン（ＤＩ）水または液体洗浄化学薬品の１つもしくは複数の組み合わせ）の連続的なスプレーまたはパルス状のスプレーを、回転している垂直基板の両面（両側）と縁に送り届ける。様々な実施形態では、チャンバの全ての内部の（濡れた）面は、チャンバから液体（例えば、廃液の少なくとも一部）を素早く排除（除去）し、それによって洗浄および乾燥動作を受ける基板の乾燥時間を減少させるまたは最小にするのをアシストするために疎水性であり得る。

様々な実施形態では、パルス式液体スプレージェットは、プロセス液体のパルス状のスプレーを作り出すためにパルス式液体スプレージェットが何らかのタイプのガスに必ずしも依存しないので、ガスレスパルス式ジェットとみなされる。ガスレスパルス式ジェットの一実施形態では、ダイアフラムポンプ（例えば、膜ポンプ）が、ガスレスパルス式ジェットを作り出すために利用される。ダイアフラムポンプは、膜の一方の側から他方の側への液体の往復ポンピング作用を交互にする容積型ポンプであり、それによってスプレージェットノズルに引き起こされる液体の連続変化する圧力を生成する。特定の例示的な実施形態では、３ダイアフラムポンプが、ガスレスパルス式ジェットから種々のサイズ、速度、および／または個数のプロセス液滴を作り出すため使用される。他の実施形態では、２つまたは４つ以上のダイアフラムを有するダイアフラムポンプが、ガスレスパルス式ジェットを作り出すために使用される。さらに他の実施形態では、たった１つのチャンバを備える単一のダイアフラム（例えば、片面ダイアフラムポンプ）を有するダイアフラムポンプが、ガスレスパルス式ジェットを作り出すために使用される。

当業者は、ギヤドライブポンプ、交互圧力ポンプ、ペリスタルティックポンプ、軸ピストンポンプ等などの他のポンプタイプが、ガスレスパルス式ジェットを作り出すために同様に利用されてもよいと認識されよう。

様々な実施形態では、異なる形態のポンプ、例えば、ダイアフラムポンプは、可変周波数ドライブに結合されてもよい。可変周波数ドライブは、異なる速さのピストンをもたらす。例えば、１Ｈｚから１０Ｈｚの周波数範囲が、サイズが数十ミクロンからミリメートルまでの霧状の滴を作り出すために使用することができる。特定の例示的な実施形態では、滴は、所与のノズルサイズを用いてサイズが３０ミクロンから１５０ミクロンで作り出され得る。他の実施形態では、複数のサイズおよびタイプのノズルが、様々な用途のために組み合わされてもよい。複数のサイズとノズルのタイプの組み合わせは、滴サイズのさらにより大きい変動をもたらし得る（例えば、個々にまたは同時に３０ミクロンよりも小さい、および１５０ミクロンよりも大きい）。

様々な実施形態では、ガスレスパルス式ジェットを作り出すための実施形態の１つまたは複数は異なるサイズおよび形状のノズルと組み合わされてもよい。異なるサイズおよび形状のノズルを製造する技法は、当業界で知られており、やはり以下により詳細に説明される。

本明細書中に示された本開示に基づいて、当業者は、パルス式液体スプレージェットによって作り出される種々の滴の各々によって付与される運動エネルギーレベルを容易に決定することができる。運動エネルギーの決定は、例えば、滴サイズ、滴の液体の密度（例えば、滴の総質量）、および滴サイズの速度に基づく。次いで、運動エネルギーの決定は、基板から所与の粒子サイズを除くのに必要な圧力の観点から検討され得る。そのような圧力は、粒子を基板に保持する力（例えば、静電気力、分子力、他の接着力など）、粒子の断面積、および基板と接触する粒子の面積に基づく。運動エネルギーと粒子駆逐圧力(particle dislodge pressure)の両方を決定する支配方程式は、当業界で知られている。

以下でより詳細に説明されるように、洗浄／乾燥動作の様々な動作中、基板は、チャンバ内で垂直に回転（スピン）している。さらに、例えば、中央排除およびサイド排除の回転式シールドの様々な実施形態が、明細書中に開示されている。

様々な実施形態では、タービンディスクは、回転式シールドの１つまたは複数に取り付けることができる。様々な実施形態では、タービンディスクは、独立して回転可能であり得る。タービンディスクは、基板をより迅速に乾燥させるのをアシストするために、ガス、液体、および他の廃液を洗浄／乾燥チャンバから排除するのをアシストする。

本開示の主題は、別々にまたは互いに組み合わされて利用され得る任意選択のドレンチャネルの様々な実施形態も説明する。洗浄／乾燥チャンバの内部のガス（例えば、超高純度窒素）分配機構の様々な実施形態も開示されている。

以下でより詳細に説明されるとき、様々な実施形態では、垂直基板洗浄および乾燥チャンバは、内側シェルおよび外側シェルを有する閉じられたシステムである。外側シェルは、洗浄および乾燥のために（例えば、ロボットのエンドエフェクタによって）基板を垂直に搭載しかつ取り出すために開閉する。外側シェルは、閉じられているとき、プロセス流体および廃液（例えば、ガスおよび液体）のいずれかが外側シェルエンクロージャの外側に漏れるのを防ぐ液密シールをもたらす。

内側シェルは、垂直基板保持機構と、回転速さおよび方向について独立して制御可能である２つの回転式シールドとを含む。一方のシールドは、第１の回転モータに結合されるとともに垂直基板保持機構（および基板）にも結合することができ、一方、第２のシールドは、別個の独立したモータを有する。特定の例示的な実施形態では、回転式シールドに取り付けられた１つまたは複数のタービンディスクがある。タービンディスクは、流体除去効率を高めるように計算された様々なポイントおよび角度に配されたスロットを備えて構成され得る。

様々な実施形態では、ガス（例えば、窒素）は、複数の異なるデバイスを介して分配される。一例では、マッシュルームデザインは、低圧高流量のガスを可能にする。別の例では、ガス入口管内のガス出口のアレイは、内側チャンバ内でガスのナイフエッジシャワーをもたらす。他の実施形態では、両デバイスが組み合わされる。

例示的な洗浄動作の開始時に、基板は、まずゆっくり回転し、基板の正面側、背面側、および縁のほぼ同時に当たる複数の液体流によって基板の洗浄を容易にするようになっている。この洗浄動作中、複数の液体が、基板から除去される汚染物質のタイプに応じて使用され得る。

シールドロータリ駆動機構は、（シールドに取り付けられるタービンディスクの１つを有することができる）第１のシールドと結合されてもよい。シールドロータリ駆動機構に結合されている場合、第１のシールドが回転するとき、基板も同じ速さで回転する。上述したように、第２の対向シールドは、別個の独立したモータに結合され、やはり回転する。しかしながら、第２のシールドは別個のモータを有するので、第２のシールドの速さおよび方向は、第１のシールドのから独立しており、したがって、基板の回転速さからも独立している。

両シールドが洗浄動作中に回転するとき、１つまたは複数の液体が基板へ当たる場合、垂直回転基板からくる廃液は、遠心力の効果によって回転式シールドを通って排除される。シールドの曲率および角度は、廃液がシールドの縁（特定の実施形態に応じて内側縁または外側縁）に向かって移動し、内側チャンバから排除（除去）されるように設計されている。

回転式シールドの回転速さは、廃液排除を高めるために増加することができる。この洗浄動作中、高純度ガス（例えば、超高純度窒素）が、ガス分散デバイスのうちの少なくとも１つによってチャンバの中に導入され、回転している垂直基板に近接した水分が豊富な環境の脱水を促進する。

洗浄動作の終了時に、スプレージェットから出る液体が停止する。回転式シールドの回転速さ、およびしたがって基板の速さは、乾燥プロセスをさらに促進するためにより速い速さに加速される。様々な実施形態では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気などの溶媒も、基板が必要とし得るまたはＩＰＡ乾燥によって支援され得る場所で適用するために高純度ガスと共に導入されてもよい。

当業者が理解できるように、シールドの高回転速さは、基板間の圧力差および基板に近接した容積を作り出し、回転している基板から離れるように液体と水分の両方の排除（除去）を促進する。基板の高回転速さは、ガス流およびシールドの回転と相まって、全部またはほぼ全部の廃液および水分を除去し、それによって水または化学薬品のマークなしで基板を乾燥させる。１つまたは複数の二次ガス流デバイスは、ガスバリアを作り出し、それによって外側チャンバから内側（プロセス）チャンバの中への微粒子移動を防ぐまたはかなり減少させる。洗浄および乾燥動作中、回転式シールドの速さは、洗浄および乾燥プロセスの終了時に水／化学的スポットのないまたはスポットのほぼない基板を作り出すのを支援するために、廃液および蒸気の体積除去をもたらすように操作することができる。

本開示の主題は、光学基板、遺伝子配列決定および新薬発見に使用されるバイオ技術基板、フラットパネルディスプレイ、スペース光学部品(space optics)の製造に使用される基板、光学記録基板、ならびに様々な技術に知られている種々の他の基板タイプの洗浄および乾燥のような他の分野に適用可能である。全体的に、本開示の主題の原理は、いくつかの点でほぼ同じであり、基板が洗浄および乾燥中に可変のプログラム可能な速さで垂直に保持され回転させられる。

次に図１を参照すると、本開示の主題の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構１００の一例の簡単な概略を示す図が示されている。全体的に、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００は、第１の回転式シールド１０１と、第１の回転式シールド１０１に近接した第１の位置１０３Ａ、および第１の回転式シールド１０１から側方に離されしたがって第１の回転式シールド１０１の遠位に移動する第２の位置１０３Ｂにおける第２の回転式シールドと、を含むように示されている。本明細書中でより詳細に説明されるように、第１の回転式シールド１０１および第２の回転式シールドは、洗浄液体を捕え、基板１１９から離れるように洗浄液体の方向を変える。２つの回転式シールドの一方は、（図１の位置「Ａ」のように示される）動作位置１２０、および（図１の位置「Ｂ」のように示される）搭載位置１４０から移動するように構成され、それによって基板１１９が、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００に取り付けられるとともにそこから除去されることを可能にする。アクチュエータ機構１０９は、第２の回転式シールド１０３Ａ、１０３Ｂを動作位置１２０から搭載位置１４０へ、そして搭載位置１４０から移動させる。

一実施形態では、（基板１１９の垂直位置の法線に対する）第１の回転式シールド１０１および第２の回転式シールド１０３の角度は、約３°から約１５°であり得る。他の実施形態では、角度は、約１°から約３°であり得る。他の実施形態では、この角度は、約１５°から約４５°以上であり得る。各実施形態では、角度は、連続した平角でなくてもよいが、異なる角度を有する直線部分ごとに、様々な直線部分で構成されてもよい（例えば、回転式シールドの縁が開口部１２５に近づくときに角度が増大する）。さらに他の実施形態では、回転式シールドの縁は、湾曲していてもよく（例えば、図４参照）、ここで湾曲は、一定の半径または可変半径を有する。さらに、当業者は、より急な角度（例えば、５°ではなく１５°）またはより大きい半径の湾曲が、より効率のよいチャンバからの液体／廃液除去をもたらすことができると認識されよう。しかしながら、湾曲の角度または半径が大きくなるにつれて、チャンバの物理的全高も増大させる。したがって、当業者は、本明細書中で示された本開示を読んで理解することに基づいて、湾曲の急勾配または角度／より大きい半径とチャンバの合理的サイズの間のバランスの実現の仕方を認識されよう。各実施形態は、機械加工、スタンピング、深絞り、または当業界で知られている技法によってシールドを形成する他のやり方によって実現することができる。

様々な実施形態では、より大きいシールド（図１の例における第２の回転式シールド１０３）がより小さいシールドの上に広がる。図示されていないが、回転式シールドの少なくとも一方または両方は、大部分または全部の流体滴を除去するために機械的シールを形成するために、最外縁で（例えば、開口部１２５の近くに）（図示されていないが当業者が理解できる）ラビリンスリップを有するように形成されてもよく、それによって任意の流体が基板を収容するチャンバの内部の中に滴って戻るのを防ぐまたはほぼなくす（例えば、図１５参照）。したがって、最外縁のプロファイルは、流体滴が基板の上方に集まることができないように形成でき、それによって流体が滴るのを防ぐ。

アクチュエータ機構１０９は、空気式で作動され、油圧式で作動され、磁気的に作動され、電気的に作動され、または当業者によって理解されるような他の手段もしくは手段の組み合わせによって作動され得る。アクチュエータ機構は、第２の回転式シールド１０３Ａ、１０３Ｂが動作位置１２０または搭載位置１４０にあるか示すために（例えば、電気、光学などの）様々なタイプの位置センサを備えることもできる。様々な実施形態では、位置センサ（図示せず）は、アクチュエータ機構１０９の外側の他の位置に設けられてもよく、またはアクチュエータ機構１０９内にさらに配置されてもよい。

図１に示されるように、基板１１９は、洗浄と乾燥動作の両方の間、ほぼ垂直な位置に保持される。いくつかの実施形態では、垂直な位置は、垂直からおおよそ±０．１度からおおよそ±１度の範囲内で維持される。いくつかの実施形態では、垂直な位置は、垂直からおおよそ±２度の範囲内で維持される。他の実施形態では、垂直な位置は、垂直からおおよそ±５度の範囲内で維持される。さらに他の実施形態では、垂直な位置は、垂直からおおよそ±１０度の範囲内で維持される。

基板１１９のほぼ垂直なポジショニングは、基板１１９が垂直に向けられている間に液体が基板１１９の表面上に残る可能性が低いので、同時の正面側および背面側の洗浄（ならびに縁の洗浄）、および両側（および基板の形状（例えば、円形対正方形）に応じて１つまたは複数の縁）から同時の基板１１９の高められより徹底的な乾燥を可能にする。基板１１９は、例えば直径が１００ｍｍから４５０ｍｍであるパターン化されたまたはパターン化されていない円形半導体ウェハ、例えば一片あたり１２５ｍｍまたは１５０ｍｍである正方形の石英フォトマスク、１平方メートルであり得るフラットパネルディスプレイ、またはフラットパネルディスプレイ基板ならびに磁気および光学ディスク基板などの半導体および関連産業において知られており使用されている種々の他の基板のいずれかであり得る。

図１は、（一般に本明細書中で第２の回転式シールド１０３とまとめても呼ばれる）第２の回転式シールド１０３Ａ、１０３Ｂが基板交換のために移動するシールドであることを示すが、当業者は、本明細書に示された本開示を読んで理解すると、他の実施形態では、第１の回転式シールド１０１が第２のシールド１０３に向かってかつ離れるように移動することを理解する。さらに他の実施形態では、第１のシールド１０１と第２のシールド１０３の両方は、側方に互いに向かってかつ互いから離れるように移動するように構成され得る。したがって、本明細書中に含まれる本開示を通じて表記を簡潔にするために、第２のシールド１０３は、移動可能なシールドとして示される。

さらに、第１の回転式シールド１０１は、第２の回転式シールド１０３よりも小さく、したがって第１の位置１０３Ａにおいて第２の回転式シールドによって外接されることが可能であるように図１に示されるが、当業者は、第２の回転式シールド１０３が、第１の回転式シールド１０１よりも小さいように構成でき、したがって、２つシールドが（動作位置１２０において）互いに近接しているときに、第１の回転式シールド１０１によって外接できることが認識されよう。

図１を続けて参照すると、第１の側のスプレージェットアレイ１１５および第２の側のスプレージェットアレイ１１７が、それぞれ第１の側の液体供給ライン１２７および第２の側の液体供給ライン１２９に結合されて示されている。スプレージェットは、基板洗浄および乾燥チャンバ１００の洗浄動作中に、１つまたは複数の液体を基板１１９の各面および縁にスプレーするように構成されている。液体は、例えば、脱イオン（ＤＩ）水、または１種もしくは複数種の様々なタイプの化学薬品洗浄液体を含み得る。

以下でより詳細に説明されるように、第１の側のスプレージェットアレイ１１５および第２の側のスプレージェットアレイ１１７の各々は、複数のスプレージェットを含む。様々な実施形態では、スプレージェットは、上述したようにパルス状であるように構成することもでき、それによって機械的な撹拌をスプレーされた液体に加え、いくらかの動作の洗浄効率を潜在的に高める。

図１は、基板１１９の乾燥動作中にフィルタ処理済みクリーンドライエア（ＣＤＡ）、窒素、アルゴン、またはいくつかの他のフィルタ処理済みもしくは高純度／ウルトラクリーンガスなどのクリーンガスが垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００に導入されることを可能にするように配置されている第１の側のガス入口１１１および第２の側のガス入口１１３も示す。乾燥動作の様々な実施形態は、以下により詳細に説明される。

垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００が搭載位置１４０（位置「Ｂ」）にあるとき、ロボットからのエンドエフェクタ（図示せず）は、いくつかのフィンガアーム１２１にそれぞれ取り付けられたいくつかのフィンガエンドキャップ１２３によって配置および保持される基板キャリア（例えば、３００ｍｍ半導体ウェハを搬送および輸送するためのフロントオープニングユニファイドポッド（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ））から基板１１９を取ることができる。フィンガアーム１２１は、第１の回転式シールド１０１に機械的に結合される。基板１１９の様々な物理的パラメータおよび幾何学的形状に応じて、３つ以上のフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせがあり得る。例えば、基板１１９が円形基板である場合、３つのフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせがあり得る。基板１１９が正方形、長方形、または他の多角形である場合、４つ以上のフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせがあり得る。当業者は、所与の基板１１９のサイズおよび形状についてフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせの個数の修正の仕方を認識する。

フィンガアーム１２１は、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００の特定の用途に応じていくつかの材料から製造することができる。例えば、フィンガアーム１２１は、アルミニウム（Ａｌ）などの様々な金属、またはステンレス鋼（例えば、３１６Ｌ合金）もしくは他の金属合金、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）またはカーバイドなどのセラミックス、あるいは様々なタイプのプラスチックで構成することができる。さらに、フィンガアーム材料の選択、洗浄される基板、およびチャンバが利用されている産業に応じて、フィンガアーム１２１を構成する材料は、例えば、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレンとテトラフルオロエチレンのコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、および関連技術において知られている他の単層または多層コーティングなどの様々なタイプの材料でコーティングされてもよい。

フィンガエンドキャップ１２３は、様々なプラスチック（例えば、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）などのアセタールホモポリマーまたはアセチル樹脂、様々な他のタイプのポリオキシメチレン−（ＰＯＭ）ベースのプラスチック、または他の熱可塑性の材料および様々な合成ポリマー）などのいくらか可撓性を有するいくつかの材料から製造することができる。当業者は、いくつかの他の材料（例えば、アルミニウム、または他のコーティングされた金属、金属合金、およびセラミックス）が、基板が形成される材料に応じて少なくとも部分的に適し得ることを認識されよう。

フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせのうちの少なくとも１つは、基板１１９が垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００内に容易に取り付けられることを可能にするように移動可能である。例えば、フィンガアーム１２１／フィンガエンドキャップ１２３の組み合わせは、ロボットからのエンドエフェクタが基板１１９を容易に位置決め（例えば、締め付けのための挿入）または除去することを可能にするために、基板保持位置から離れるように角度を付けられてもよい。移動可能なフィンガアーム１２１／フィンガエンドキャップ１２３の組み合わせの一実施形態は、図８以下を参照して以下に詳細に説明される。（図示しないが、レーザベース、機械ベース、光学ベース、磁気近接ベース、または他の基板の適切な搭載インジケータのように当業界で知られている）ポジショニングインジケータは、基板１１９の適切な位置合わせを確実にする。

円形基板の場合には、基板は、３つの細いフィンガアーム（それらのうちの２つだけが図１に示されている）によって保持される。この例では、フィンガアームは、約１２０度離間している。１２時の位置におけるフィンガアームの１つは、（以下により詳細に説明される）それにリンクされたアクチュエータを有し、一方、他の２つのアームは、作動部がなく剛性を有する。フィンガキャップ１２３は、各フィンガアーム１２１の１つで、例えば、洗浄および乾燥動作中に基板が配置されるＶ溝またはＵ溝を有する（各実施形態では、フィンガキャップ１２３がそれぞれのフィンガアーム１２１に回転不可能に取り付けられているが）ローラのような形状であり得る。溝のプロファイルは、基板がエンドエフェクタまたはロボットにより溝内に配置されるときに、自己整列できることを溝が確実にするように設計される（以下により詳細に説明される）。

様々な実施形態では、溝のプロファイルは、基板の面がフィンガキャップ１２３の溝または任意の部分と接触しないように、基板の縁だけが溝の部分と接触するような形状およびサイズとされる。さらに、溝は、基板の面の一部がフィンガキャップ１２３の溝または任意の部分によって覆われないようなサイズおよび形状とされる。

以下で図８を参照してより詳細に説明されるように、ロボットが基板を開いたチャンバに運ぶとき、アクチュエータにリンクされた（例えば、ロボットのエンドエフェクタの経路に干渉しないように１２時の位置で停止するようにプログラムされた）フィンガアームは、エアシリンダ（図１に図示せず）およびカム機構によって作動される。エアシリンダが金属板を押すと、カムがアームを上方に開くように動作し、ロボットが基板をチャンバに運び、少なくとも１つ（または円形基板の場合には２つ）のフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせの溝の中に基板を位置させることを可能にする。基板が１つまたは複数のフィンガエンドキャップの１つまたは複数の溝内に配置されると、エアシリンダは後退し、それによってカム機構を再び動作させ、アクチュエータにリンクされたフィンガアームを閉じ、基板を締め付ける。この時間の間、（以下に図５を参照して説明される）基板存在センサは、基板が溝内に適切に着座していることを確実にする。上述したように、基板が適切に配置されていない（例えば、基板が傾いている）場合、システムは、当業者が理解できるように、基板が除去され、システムの中にプログラムされた復旧および再配置モードによりロボットによって適切に再配置されるまでエラーモードに入る。

図１を続けて参照すると、第１のモータ１０５および第２のモータ１０７は、それぞれ第１の回転式シールド１０１および第２の回転式シールド１０３を回転させるように配置されている。第１のモータ１０５および第２のモータ１０７は、当業界で知られた様々なタイプ（例えば、電気的、空気式、油圧式など）のロータリアクチュエータ、または他の回転アクチュエータ機構であり得る。

基板洗浄動作中、本実施形態では、基板１１９が第１の回転式シールド１０１に機械的に結合されるので、基板１１９は、第１のモータ１０５によって、第１の側のスプレージェットアレイ１１５と第２の側のスプレージェットアレイ１１７の両方に対して回転することができる。独立して、動作位置１２０における第２の回転式シールド１０３は、第２のモータ１０７によって回転することができる。様々な実施形態では、第１のモータ１０５および第２のモータ１０７は、それぞれのシールドを同じ方向にまたは反対方向にあるいは異なる時間フレームで両方向に回転させることができる。第１のモータ１０５および第２のモータ１０７は、異なる時間フレームで、同じ回転速さで、またはプログラム可能な異なる回転速さで、あるいは両方で、それぞれのシールドを回転させることもできる。

基板乾燥動作中、第２の回転式シールド１０３は、動作位置１２０にいるままである。第１のモータ１０５および第２のモータ１０７は、それぞれのシールドを同じ方向にまたは反対方向にあるいは異なる時間フレームで両方向に回転させることができる。第１のモータ１０５および第２のモータ１０７は、異なる時間フレームで、同じ回転速さ、または異なる回転速さ、あるいは両方でそれぞれのシールドを回転させることもできる。以下でより詳細に説明されるように、回転速さは、特定の動作（例えば、洗浄または乾燥）に応じて変更することもでき、または特定の動作中に変更することもできる。

乾燥動作中、回転運動によって引き起こされる基板１１９に対する遠心力は、基板１１９の垂直なポジショニングによる重力と共に第１の側のガス入口１１１および第２の側のガス入口１１３を通じて垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００に導入されるガスと組み合わせて、先行技術の様々な基板乾燥機構により現在知られているものよりもよりずっと迅速な基板１１９の乾燥を支援する。前述の洗浄サイクル中に垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００に導入される液体は、動作位置１２０における第１の回転式シールド１０１と第２の回転式シールド１０３の間に形成される開口部１２５を通じてチャンバから排除される。

次に図２を参照すると、外側チャンバ２００と図１の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構１００のさらなる詳細の一例を示す図が示されている。図２は、外側チャンバ２０１と、第１のモータ１０５に電気的、光学的、または機械的に結合された第１のサーボ機構２０３と、第２のモータ１０７に電気的、光学的、または機械的に結合された第２のサーボ機構２０５と、例えば、基板１１９を洗浄するために使用されるＤＩ水または他の水性ベースまたは溶媒ベースの洗浄液または化学薬品を含む洗浄流体を収容する１つまたは複数の流体タンクまたは貯槽２０７（１つだけが図示されている）と、１つまたは複数の流体ポンプ２０９（そのうちの１つだけが図示されている）と、ポンプ制御機構２１１とを備えるように示されている。

外側チャンバ２０１は、様々な産業の必要性または要求に応じて、種々の材料で製造することができ、１つまたは複数の材料で内側または外側がコーティングされてもよい。材料およびコーティングは、図１を参照して上述されている。

第１のサーボ機構２０３および第２のサーボ機構２０５は、制御工学分野において知られている任意の個数の機構であり得る。一般に、サーボ機構は、回転デバイスなどの他のデバイスの活動を確認するためにエラー検出デバイスまたはフィードバックスキームを用いる。図２の参照を続けると、第１のサーボ機構２０３および第２のサーボ機構２０５は、それぞれ、第１のモータ１０５および第２のモータ１０７を制御する。したがって、サーボ機構は、モータの速さ、加速、および方向を制御するのを支援する。

流体ポンプ２０９は、様々なタイプの液体またはスラリー（研磨用のまたは他の懸濁微粒子、例えば、粒子のコロイド懸濁液を含む液体）を貯槽２０７から第１の側のスプレージェットアレイ１１５および第２の側のスプレージェットアレイ１１７（図１参照）へ移動および送出するよう設計された種々のポンプ機構のいずれかであり得る。ポンプ機構は、遠心ポンプ、軸流ポンプ、ペリスタルティックポンプ、または当業界で知られている種々のタイプのポンプを含むことができる。

図示されているように、第１の側のスプレージェットアレイ１１５は、第１の複数のスプレージェット２１９Ａ、２１９Ｂをそれぞれ含み、第２の側のスプレージェットアレイ１１７は、第２の複数のスプレージェット２１９Ｃ、２１９Ｄを含む。複数のスプレージェットは、おそらく隣接したジェット間でいくらか重なった状態で、基板１１９の両面と基板１１９の縁の少なくとも一部を十分に覆うように設計されている。合計４つのスプレージェット２１９Ａ、２１９Ｂ、２１９Ｃ、２１９Ｄだけが示されているが、当業者は、本明細書に示された本開示を読んで理解すると、より少ないまたはより多いスプレージェットが使用されてもよい基板１１９の所与の用途および幾何学的形状を認識されよう。

加えて、（直接図示されないが、当業者には容易に理解できる）特別の単一または複数のスプレーエッジジェットは、基板の縁に別々に向けることができる。特別の単一または複数のスプレーエッジジェットは、複数のスプレージェット２１９Ａから２１９Ｄと同様であり得るとともに、特別の洗浄機能または強化された縁洗浄を行うために使用されてもよい。エッジジェットは、基板の表面（面）に向けられたジェットへ供給される流体と同じまた異なる洗浄流体およびＤＩ水が供給可能でもある。

加えて、または別々の動作として、基板の正面側および背面側が選択された洗浄流体またはＤＩ水（例えば）のジェットで洗浄される間、特別の洗浄機能または強化された縁洗浄を行うために、特別の単一または複数のスプレーエッジジェットが、基板の縁に別々に向けられてもよい。エッジジェットは、以下により詳細に説明されるように、基板の表面（面）に向けられたジェットへ供給される流体と同じまた異なる洗浄流体が供給可能でもある。

図２は、第１の側のガス分散機構２１５および第２の側のガス分散機構２１７を含むようにも示されている。分散機構は、例えば乾燥動作中に、第１の側のガス入口１１１および第２の側のガス入口１１３（図１参照）を通じて入ってくる任意のガスを分散するとともにその向きを変えるために使用される。

一実施形態では、ガス分散機構２１５、２１７は、対向した基板１１９の面に当たることから、入ってくるガスをそらしかつ分散するために、それぞれのスプレージェットアレイから離間関係（例えば、おそらく約１ｍｍから約５ｍｍだけ、またはこの範囲内に包含された様々な他の距離）で構成され得る。他の実施形態では、ガス分散機構は、基板１１９の面にほぼ平行な平面内で、入ってくるガスを方向付けるために、分散機構の周辺のアパーチャまたはオリフィスのアレイを備えて構成されてもよい。他の実施形態では、ガス分散機構は、それぞれのスプレージェットアレイからの両離間関係を組み込むとともに、アパーチャまたはオリフィスのアレイも組み込むように構成され得る。当業者は、本明細書に示された本開示を読んで理解すると、本開示の範囲内であることが意図される分散機構がとることができる他の形態を思い描くことができる。全体的に、以下により詳細に説明される分散機構は、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００から外側チャンバ２０１への液体の排除をアシストする。

外側チャンバ２０１は、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００から排除される液体を集めるために任意選択のドレンチャネル２１３を備えることができる。ドレンチャネル２１３およびその機能は、以下により詳細に説明される。

図３は、基板乾燥動作中の図１および図２の例示的な機構のさらなる詳細を示す図である。図３に示されるように、乾燥動作中、ガス（例えば、窒素（Ｎ_２））は、それぞれ、第１の側のスプレージェットアレイ１１５および第２の側のスプレージェットアレイ１１７の第１の側のガス入口１１１および第２の側のガス入口１１３を通じて導入される。図１に示されるように、第１の側のスプレージェットアレイ１１５および第２の側のスプレージェットアレイ１１７は、スプレージェットアレイが、複数のスプレージェットへ液体を、液体供給ラインを通じて輸送する（図２参照）と共に、ガスをガス入口１１１、１１３を通じて輸送する働きをするので、静的マニホールドとみなされ得る。様々な実施形態では、スプレージェットアレイは、流体マニホールド３０５内に位置し、第１の回転式シールド１０１および第２の回転式シールド１０３内で同心またはほぼ同心に配置され得る。様々な実施形態では、流体マニホールドは、静的（回転不可能）であり、複数の軸受３０３または当業界で知られている他の機械もしくは電気デバイスによって回転式シールド１０１、１０３内に配置される。

図３に示されるように、２つの流体マニホールド３０５があり、スプレージェットアレイ（図３に図示せず）を有する、基板１１９のいずれかの側の流体マニホールド３０５は、それらが基板１１９を目指すとともに基板１１９の直径（または他の特徴的な寸法）を覆うＤＩ水または他の化学薬品洗浄流体のファンスプレーを分配するように配置される。スプレージェットアレイ１１５、１１７（図１参照）は、基板１１９の正面または背面ならびに縁（または非円形基板の場合には複数の縁）全体を洗浄するために、ジェットの隣接したもの同士がそれぞれの他方に重なり合うように配置することもできる。ジェットを重なり合わせることによって、微粒子、フィルム、残留物などのより高い除去は、濃縮した化学薬品を使用することなく実現することができる。また、洗浄動作中の基板の回転は、洗浄中の基板（面および縁）全体のカバーを確実にする。

流体マニホールド３０５は、例えば、（一般にＰＶＤＦと呼ばれる）ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride)もしくはポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene difluoride)、または他の非反応性の熱可塑性フッ化ポリマー、あるいは様々な金属（例えば、アルミニウム）、金属合金（例えば、ステンレス鋼）、または当業界で知られている他の材料から形成または他の方法で製造され得る。一例として、ＰＶＤＦ材料は、一般に、全ての溶媒、塩基、および酸に対して不活性である。

乾燥動作中、第１の回転式シールド１０１、およびしたがってフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせ、ならびにアーム／キャップの組み合わせに機械的に結合された基板１１９は、予め決定された速度で回転し、または予め決定された速度（または一連の予め決定された速度）まで加速される。回転運動は、前述の洗浄動作中に使用された液体を基板１１９から垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００（図１参照）の中に追い出す。導入されたガス（例えば、Ｎ_２）は、ガス分散機構２１５、２１７によって（基板１１９に直接当たるのを避けるために）方向が変えられ、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００内で液体または液体蒸気を方向付ける働きをする。次いで、液体または液体蒸気は、チャンバの回転式シールド１０１、１０３Ａ間の開口部１２５を通じて、導入されたガスによって方向付けられる。チャンバから排除された後、次いで、追い出された液体または液体蒸気３０１は、外側チャンバ２００内のドレンチャネル２１３（図２参照）へ向けられる。以下により詳細に説明されるように、ドレンチャネル２１３は、環境（例えば、半導体製造施設）内の施設ドレンと流体連通で結合される。さらに、ドレンチャネル２１３は、基板乾燥動作が開始される前に、外側チャンバが乾燥しているまたはほぼ乾燥している用意をするのをアシストする。

次に図４を参照すると、３００ｍｍウェハと共に使用されるときの図１の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構１００の部分４００の様々な物理的寸法の例が示されている。この寸法は、本開示の主題を理解するのを支援するように与えられるものにすぎない。したがって、与えられた寸法は、形はどうであれ本開示を限定すると解釈されるべきでない。

図４のチャンバの一部は、本明細書中に説明されたような中央排出チャンバとみなされ得る。例示的な物理的寸法およびレイアウトは、図１８および図１９に関して以下説明される様々な計算流体力学（ＣＦＤ）解析にも使用されている。図４の例では、３００ｍｍウェハ４０１は、第１の回転式シールド１０１に取り付けられるとともに機械的に結合されて示されている。この例では、３００ｍｍウェハ４０１は、第１の回転式シールド１０１および第２の回転式シールド１０３Ａの各々から５０ｍｍの距離４０９で取り付けられている。軸中心線４１１（回転軸）は、ウェハ４０１のおおよそ軸心を示すように示されている。当業者は、距離４０９は、洗浄および乾燥動作を受ける基板の物理的サイズなどの要因に基づいて容易に調整できることを認識するであろう。例えば、１００ｍ半導体ウェハなどの小さい基板は、３００ｍｍウェハに要求され得るものよりも回転式シールドにより近く配置され得る。逆に、より高い値の表面粗さを有する基板、パターン化されたまたは機械加工された特徴、または他の凹凸は、より粗いまたはパターン化された表面を有する基板を洗浄するために使用される液体を有効に除去するために５０ｍｍよりも大きい距離４０９を要求し得る。

第１の側のスプレージェットアレイ１１５および第２の側のスプレージェットアレイは、それぞれのシールド（第１の回転式シールド１０１および第２の回転式シールド１０３）から９ｍｍのシールドマニホールド間隙４０３だけそれぞれ離間している。シールドマニホールド間隙４０３は、（例えば、非対称基板をスピンさせるときの）懸念される振動の考慮事項や全体的な機械加工公差などのいくつかの要因に基づいて容易に調整することができる。

図４は、１０ｍｍのシールド開口部４０５（２つの回転式シールド間の垂直距離）も示す。この間隙は、洗浄動作中に使用される液体の体積、ならびに液体、液体蒸気、およびガスが垂直基板洗浄および乾燥チャンバから排除される速度などの要因に基づいて、所与の用途のために容易に調整することができる。

当業者は、図４内に与えられた物理的寸法は例示的なものにすぎないと認識するであろう。（用語が本明細書中で使用されるとき、「例示的な」は、一例または１組の例にすぎないことを指し、必ずしも本明細書中に説明された本開示の主題の部分を実施する好ましいまたは最良のやり方として解釈されるべきではない）。したがって、物理的寸法は、当業者が本開示の主題を説明するのを支援するものとして見られるべきであり、したがって、本開示の主題の範囲の限定として見るべきではない。

次に図５を参照すると、図１によって説明された垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構１００の外観５００の３次元例が示されている。３次元チャンバ５００は、３次元チャンバ５００の第１の部分５１０に機械的に結合された第１のフィルタユニット５０１と、３次元チャンバ５００の第２の部分５３０に結合された第２のフィルタユニット５０３とを含むように示されている。

各フィルタユニットは、例えば、高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタ、極低微粒子空気（ＵＬＰＡ）フィルタ、または当業界で知られているいくつかの他のタイプの空気／ガスフィルタを収容することができる。フィルタのタイプの選択は、所与の動作、基板タイプ、産業、または用途に必要な空気／ガス純度のレベルによって決定され得る。例えば、小さい特徴サイズ（例えば、６５ｎｍ以下）を有する高密度メモリデバイスを製造する半導体デバイス製造者は、ＵＬＰＡフィルタを必要とする可能性があるのに対して、ずっと大きい特徴サイズ（例えば、２μｍ以上）を有するポリシリコンウェハを扱う太陽電池製造者は、最小効率報告値（ＭＥＲＶ：Ｍｉｎｉｍｕｍ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ Ｖａｌｕｅ）のレーティング１６以上を有するフィルタを必要とするだけであり得る。そのようなフィルタ指定は、関連技術においてよく知られている。

所与のフィルタの効率レーティングにかかわらず、第１のフィルタユニット５０１および第２のフィルタユニット５０３は、チャンバ５００の内部にクリーンなフィルタ処理済み空気を与える。例えば、フィルタユニット５０１、５０３は、フィルタ処理済み空気補給源(filtered-air make-up supply)をチャンバ５００に与えることができる。補給空気の機能の１つは、本明細書中に説明された洗浄および乾燥動作中にチャンバ５００が乾燥空気の定常流自体を排除するときに、チャンバ５００の中へのクリーンな乾燥空気の定常流を可能にすることができる。チャンバの空気および他のガス（例えば、窒素）の除去は、以下に説明される流体排出ポート５０７を通じたプロセスチャンバの下方でドレン排出ハウジングに結び付けられた所与の製造施設内のハウス排出システム(house exhaust system)によって補われる。排出は、プロセスサイクル中の排出の低下を防ぐためにポンプキャビネット内に設置された排出ファン（図示せず）によってさらに補うことができる。フィルタ処理済み空気の使用は、以下により詳細に説明される。また、第１のフィルタユニット５０１および第２のフィルタユニット５０３は、例えば、チャンバ５００の様々な電気および制御システム上の空気力学を含む様々なチャンバ制御上で使用できるフィルタ処理された空気の供給を実現することができる。

図１を参照して上述したように、回転式シールド１０１、１０３のうちの少なくとも一方は、シールド間に基板を配置するように移動されるように構成されている。シールド（図５に図示せず）は、チャンバ５００内に位置する。したがって、第１の部分５１０または第２の部分５３０、あるいは両方は、（上述された）ロボットからのエンドエフェクタがチャンバ５００内に洗浄および乾燥される基板を配置することができるように、例えば、直線トラック５０５に沿って移動されるように構成される。続いて、基板１１９は、上述されたように、（洗浄または乾燥動作を受けない限り静止している）回転式シールド内かつ３つ以上のフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせへ取り付けられる。基板存在センサ５０９は、基板（図示せず）が存在し、フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせによって適切に取り付けられるとともに把持されることを確実にするのを支援する。基板存在センサ５０９は、例えば、レーザベースまたは他の光学ベースのセンサなどの当業界で知られている種々のセンサのうちのいずれかであり得る。

例えば、様々な実施形態では、基板存在センサ５０９は、基板１１９がチャンバの内部のフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせに配置されると光ビームを発する発光器受信器タイプのセンサとすることができる。基板存在センサ５０９に対するチャンバの反対側（例えば、チャンバ５００の背面側）に設置された受信器（図示せず）は、センサによって発せられたビームを受信し、基板が基板保持機構内で垂直に配置され適切に向けられているという入力を（図示されていないが当業者が理解できる）制御プロセッサに供給する。ウェハが適切に配置されていない場合、システムは、エラーメッセージを提供し、基板が除去され適切に再挿入されるまで機械が稼働するのを防ぐ。

各ドレンチャネル２１３（図２および図３参照）は、流体排出ポート５０７と流体連通していることができる。液体排出管はチャンバ５００が設置されている施設内のドレンに結合される。

図６は、図５の３次元チャンバ機構５００の内部６００の３次元例を示す。外側チャンバおよび回転式シールドは、図６では削除している。図１から図３を参照して上述したように、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００の様々な構成要素（図１参照）が、特定の例示的な実施形態に示されている。例えば、フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせのうちの３つ（図６には２つだけが見える）に取り付けられ、第１の側のスプレージェットアレイ１１５および第２の側のスプレージェットアレイ１１７から離れてそれらの間に位置する基板１１９が示されている。さらに、スプレージェット２１９のうちの様々なものが、第１の側のスプレージェットアレイ１１５に見える。

液体または液体蒸気の排除は、チャンバから液体および蒸気を引き出すように構成される様々なタイプのタービンブレード機構６０１によってアシストされてもよい。タービンブレード機構６０１の様々な実施形態は、図２５Ａ、図２５Ｂ、および図２６Ａ〜図２６Ｃを参照して以下により詳細に説明される。

図７は、図１から図６の垂直基板洗浄および乾燥機構１００についてのプロセスレシピ７００の一例を示す。基板は、ロボット（図示せず）上のエンドエフェクタによって締め付け機構内に配置される。基板がプロセスチャンバの中に搭載されると、チャンバは、プロセスを開始するために、（図示されていないが当業者は理解可能である）コントローラまたはマイクロプロセッサからの指令を受信する。

上述したように、図１および図２を同時に参照して、（以下に説明される）動作７０５で、第１の回転式シールド１０１と結合されている第１のモータ１０５は、予め定められたプログラム可能な速さで回転（スピン）運動を与える。続いて、回転運動は、基板１１９につながる。したがって、第１の回転式シールド１０１が回転するとき、回転式シールドに結合されている基板１１９も、同じ速さで回転する。（現在、洗浄および乾燥動作のための第１の位置にある）第２の回転式シールド１０３は、それ自体のモータ（すなわち、第２のモータ１０７）に結合され、やはり回転する。しかしながら、上述したように、第２の回転式シールドの速さは、予め選択された速さで回転し、第１の回転式シールド１０１から独立しており、したがって、第２のシールドは、基板１１９の回転速さの速さからも独立している。

動作７０１において、脱イオン（ＤＩ）水または他の液体ベースの洗浄剤（以下、ＤＩ水と液体ベースの洗浄剤の両方を含む液体とも呼ばれる）が、基板が回転を開始した後、または少し前もしくはその後、第１の側の液体供給ライン１２７および第２の側の液体供給ライン１２９を通じて基板１１９の両面と縁にほぼ同時に導入され、一方、動作７０５において、少なくとも第１の回転式シールド１０１は、低速スピン中に０ｒｐｍから約１００ｒｐｍまで上昇させられる。ＤＩ水は、予め濡らす(pre-wet)動作のために最初にスプレーを開始する。予め濡らすステップの目的は、基板上に液体フィルムを構築することである。様々な実施形態では、ＤＩ水は、定常ジェット流としてチャンバに導入され得る。他の実施形態では、ＤＩ水は、パルス状ジェット流としてチャンバに導入され得る。さらに他の実施形態では、ＤＩ水は、定常ジェット流とパルス状ジェット流の組み合わせとして（例えば、様々なジェットによって同時に、または定常ジェットとパルス状ジェットの間で交互に）チャンバに導入され得る。

特定の例示的な実施形態の場合、当業者は、第２の回転式シールド１０３が同じ速さでしかし反対方向に回転していると仮定することができる。他の実施形態では、第２のシールドは、第１のシールドと同じ方向に回転している。さらに他の実施形態では、第２のシールドは、第１のシールドと同じ方向または反対方向にかつより高いまたはより低い速さで回転している。さらに、第１のシールドまたは第２のシールドは、連続的にまたは断続的に可変のプログラム可能な速さおよび方向で回転していてもよい。（一定または可変の）速さ、および（両シールドについて同じ方向、または同じ時間または異なる時間で逆回転を有する）方向は、基板タイプおよび形状、用いられる洗浄化学薬品、所与の基板タイプに望まれる清浄度のレベル、および当業者に認識できる他の要因などの要因に対してそれぞれカスタマイズされかつ依存し得る。

最初の濡らすステップとほぼ同時に（例えば、約０秒から約２秒の時間で）、動作７０３において、ガス流（例えば、超高純度窒素）が、比較的低流量（例えば、約２８３ｌｐｍまたはおおよそ１０ｓｃｆｍ）でチャンバ１００の中に供給される。導入されたガスは、ガス分散機構２１５、２１７を介してチャンバ１００内で分散される。ガス分散機構２１５、２１７（図２参照）は、回転している垂直基板１１９に近接して低圧高速ガス流（例えば、窒素）を作り出す。低圧高速ガス流は、回転している垂直基板に近接した水分が豊富な環境の脱水を促進する。ガス流量は、ガス流量が約１７００ｌｐｍ（おおよそ６０ｓｃｆｍ）ないし約２２６５ｌｐｍ（おおよそ８０ｓｃｆｍ）へ増大するときに、（約１３秒から約１５秒の時間における）第２の濡らすサイクルあたりまでこの速度で維持される。ガス流は、動作７０７において、ほとんど同時に（または動作７０３におけるガスの導入の前または後の数秒以内に）チャンバ１００から排出されもする。

基板洗浄動作中、ガスは、流体マニホールド３０５のガス部分を介してチャンバの中に分配され（図３参照）、ガスの低流量分配は、基板に近接した容積または基板を囲む空洞の容積を乾燥する働きをし、維持される。ガス流は、液体ベースの洗浄剤の流れと同時に開始する必要はないが、ガスは、洗浄動作中に脱水プロセスを開始するために洗浄動作の終わりの前に分配され、それによって過剰な水分は、洗浄動作中に基板に近接した容積およびチャンバ容積を飽和させない。

洗浄動作を続けると、（図示されないが、当業者には容易に理解できる）ポンプキャビネット内に配置された排出ファンによってさらに増大する大きな排出が、製造施設から引き出される。様々な図に示されるように、ウェハの両側の排出管が排出を行うとき、それらは、チャンバの上方で、中央マニホールドから分配されるガスと、フィルタユニット５０１、５０３（図５参照）から引き込まれる補給のクリーンな乾燥空気との両方によってバランスがとられるチャンバ内での負の流れを作り出す。ガスの圧力および流量の制御によって両システムのバランスをとることによって、改善されたまたは最適な水分制御環境が、洗浄および乾燥動作中にチャンバ内で実現される。

ガス流量が約１３秒で洗浄動作に増加するのとおおよそ同時に、シールド、およびしたがって基板は、おおよそ１５００ｒｐｍないし約２２００ｒｐｍに回転速さが上昇される。基板の乾燥は、基板の高速スピンによって実質的に行われ、一方、基板の周りのエリアは、中央排出およびガス分配システムによって制御される。排出のある種の値は、パラメータとして制御ソフトウェアの中に設定され、したがって、例えば、排出が予めプログラムされた範囲外にある場合、システムは、補正されるまでデフォルトモードに入ることができる。

上側回転速さの制限の１つは、基板の全体のバランス（例えば、基板の全体的な物理的対称性、基板の質量バランスの均一性の同心性、および当業者が認識可能ないくつかの他の要因）に結び付けられて、内側チャンバおよび外側チャンバの構成要素の全体の動的釣合せに少なくとも一部依存することを当業者は、認識するであろう。

洗浄動作中に動作７０５においてシールドと基板の両方が回転するとき、垂直回転基板からくる廃液は、遠心効果により回転式シールド中の開口部１２５（図１参照）を通じて排除される。各実施形態では、次いで、回転式シールド１０１、１０３の一方または両方は、基板およびチャンバ１００からの廃液の排除および除去をさらに容易にするようにより速い速さで回転されてもよい。ほぼ同時に、低圧高速ガス流は、回転している基板１１９の（例えば、これにすぐ近接した）面および縁から液体分子を実質的にまたは完全に除去する。特定の例示的な実施形態では、ＩＰＡ乾燥を必要とするいくらかの用途に必要なとき、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気などの溶媒は、キャリアガスとしての窒素と共にさらに導入することもできる。基板１１９に残っている液体の表面張力を減少させるために、他のタイプの界面活性剤が、使用されてもよいことが当業界で知られている。

洗浄動作の終わりに、スプレージェット２１９（例えば、図６参照）から発せられた液体流（定常またはパルス状）が停止し、ガスは、チャンバ１００の中への低圧高速ガス流によって開始された乾燥動作を促進するために、他の期間（例えば、この例では、動作７０１における濡らすステップの終了後１５秒からおおよそ３０秒）の間続けられる。

早すぎる基板の乾燥を防ぐために、ジェットが、基板を濡らし続けるのにちょうど十分な低圧で基板の両側および縁にスプレーするジェットが作動され続けてもよい。低圧液体は、蒸発による基板の乾燥を防ぎ、一方、高流量ガスにアシストされた排出は、シールドのより遅い速さの回転によってアシストされて、基板に近接したプロセスチャンバおよび空洞を乾燥させる。

スピンする基板の回転速さは、濡らすステップの始めに動作７０５においてより速い速さまで上昇し、窒素の流れが減少されまたはなくされた後に数秒長くの間（例えば、本例では、約３７秒まで）続く。ガス排出は、動作７０７において、スピン動作７０５とほぼ同時に起こり続ける。次いで、チャンバ１００、２００は、開かれ、基板１１９は、ロボット（図示せず）の（例えば、「汚れた」基板を配置するために使用される同じエンドエフェクタとは対照的に）別個のクリーンなエンドエフェクタによって締め付け機構から取り外される。上記最終ステップでは、基板は、高い速さで回転させられ、それによって遠心力によって基板を乾燥させる。高い速さで回転するシールドは、高い排出と結び付けられて、水／化学薬品マークがないこと、またはほぼマークがないこと、および乾燥基板をもたらす。

本明細書中に開示されるように、いくつかの実施形態では、シールドの曲率（図３および図４参照）は、廃液がシールドの外縁（すなわち、開口部１２５のすぐ近く）に向かって移動し、開口部１２５を介して外側チャンバ２００の中に除去され、ドレンチャネル２１３によって集められるように設計され得る（図２および図３参照）。シールド１０１、１０３が、直線であるがシールドの軸回転方向から離れるように角度付けられている他の実施形態では（例えば、図１参照）、廃液も、湾曲したシールドに関して説明されたのと同様にチャンバ１００から排除される。チャンバ１００からの廃液の排除を増加させるように、回転式シールドの速さが増加され得る。

当業者によって認識されるように、２つの回転式シールド１０１、１０３の高回転速さは、基板とその周りのエリアとの間に圧力差を作り出し、これによって回転している基板から離れるように液体と水分の両方を除去することをさらに促進する。基板の高速回転は、ガス流およびシールドの回転と結び付けられて、（水分を含む）全部またはほぼ全部の廃液を除去し、それによって水／化学薬品マークまたは他の微粒子またはフィルム形成なしで基板を乾燥させる。本開示の計算流体力学（ＣＦＤ）のモデリング部分を参照して以下により詳細に説明される二次ガス（例えば、窒素）流れ機構は、ガスバリアを作り出し、微粒子が外側チャンバ２００から垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００の中に移動するのを実質的に防ぐ。

当業者によって認識されるように、本明細書に示された本開示を読んで理解すると、洗浄および乾燥動作中、回転式シールドの速さは、廃液および蒸気の全部の体積除去を行うように操作され得る。（蒸気（水分）を含む）廃液の全部またはほぼ全部の有効な除去は、洗浄および乾燥動作の終了時にスポットのないまたはほぼスポットのない基板を作り出すのを支援する。他の実施形態では、任意選択の片側（または片面）の洗浄動作を、（基板の縁洗浄ありでまたはなしで）用いることもできる。さらに他の実施形態では、基板は、両側を同時に洗浄するのではなく交互の側で洗浄されてもよい。

当業者は、多くの動作、動作の繰り返し、動作のシーケンスなどが、所与の基板または産業のためのプロセスレシピを発展させるために用いられ得ることを理解するであろう。したがって、図７を参照して説明される動作は、一例として与えられるものにすぎず、本明細書中に開示された垂直基板洗浄および乾燥機構のエンドユーザの必要性に基づいてかなり変更されてもよい。さらに、各動作は、所与の基板タイプおよびサイズについてプログラム可能である。また、スピン速さ、シールド回転速さ、ＤＩ水と化学薬品の両方についてのスプレーの時間、パルス式ジェットスプレーの滴サイズ、またはそれらの変形例などの各動的プロセスパラメータは、様々な基板タイプ、サイズ、および用途について設計可能である。

基板保持機構
次に図８を参照すると、基板を保持するためのフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせについての分離８００の図の例が示されている。垂直基板洗浄および乾燥機構に使用される基板の形状に応じて、たった１つのフィンガ／エンドキャップの組み合わせは、搭載および取出しの動作を促進するために基板から離れるように移動可能であることが必要である。例えば、円形基板（例えば、半導体ウェハ）の保持および締め付けに使用されるフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせの実施形態では、約１２０度で互いに離間した各フィンガを用いて基板を保持する３つのフィンガが存在する。この例では、（ロボット（図示せず）のエンドエフェクタの様々な組み合わせに対応するために２つ以上のフィンガが移動可能であり得るが）フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせのたった１つが、移動可能であることを必要とする。

図８に示されるように、フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせの移動可能なフィンガ８０７は、（以下により詳細に説明される）カムハウジング８０５に結合される。移動可能なフィンガは、約０°の通常動作位置８０１、および第１の別の位置８０３（この例では、約１０°）にある。通常の動作位置８０１は、フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせが締め付け位置にあるとき（すなわち、基板が、フィンガ／キャップの組み合わせ内に保持されるとき）、または取出し位置にあるときに生じる。別の位置８０３は、（図８に図示されていない）基板の搭載および取出しを容易にするために、フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせが開いている（すなわち、軸中心線４１１（図４参照）から離れて）ときに生じる。

基板が非円形（例えば、正方形）である例では、４つ以上のフィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせは、基板を収納するために使用され得る。この例では、フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせのうちの２つが、基板の取り付けおよび除去を促進するための移動可能な把持用フィンガであり得る。他の２つのフィンガは、所定の位置に固定（すなわち、静止）される。概して、移動可能な把持用フィンガおよび静止フィンガの任意の組み合わせは、様々な用途に対処するように設計され得る。考慮事項の１つは、フィンガの個数にかかわらず、洗浄および乾燥動作中に回転している基板によって引き起こされる振動の影響を減少させるまたはなくすように、フィンガが、基板と組み合わされたときに軸中心線４１１（図４参照）を中心としてバランスがとられることである。

次に図９を参照すると、図８のフィンガアーム１２１およびフィンガエンドキャップの組み合わせ１２３についてのフィンガおよびカムハウジング機構８０５の例示的な実施形態が示されている。図９は、プッシャ９０１と、カムフォロア９０３と、カムフォロア面９０５と、カム戻しフィンガ９０７と、１つまたは複数のカム戻しばね９０９と、下側カム面構造９１１とを含むように示されている。基板（図示せず）が挿入または除去されるとき、カムフォロア９０３は、カムフォロア面９０５上を摺動し、約１０°の第１の別の位置８０３へ枢支点９１５周りに移動可能なフィンガ８０７を開く。代替の実施形態では、移動可能なフィンガ８０７は、約６°の第２の別の位置９１７へ開くことができる。

さらなるまたは代替の実施形態では、移動可能なフィンガ８０７は、基板を挿入するときに第１の別の位置８０３へ開かれ得るとともに、基板を除去するときに第２の別の位置９１７へ開かれ得る（または逆にもしくは上記の様々な組み合わせ）。当業者は、シールド、チャンバ、基板、および他の要因の全体的なサイズに少なくとも一部基づいて、移動可能なフィンガ８０７が他の角度へ枢動可能であると認識するであろう。

プッシャ９０１およびカムフォロア９０３が後退するとき、移動可能なフィンガ８０７は、１つまたは複数のカム戻しばね９０９によって強制され、それぞれカム戻しフィンガ９０７および下側カム面構造９１１が閉じるように作用し、それによって基板を把持する（締め付ける）。電気（例えば、近接またはレーザベースの）センサ、または機械センサ（図示せず）が、基板が移動可能なフィンガと静止フィンガの組み合わせに適切に挿入されていることを確認するために使用されてもよい。

様々なプロセスレシピにおいて、図７を参照して上述したように、基板は、乾燥動作中に２２００ｒｐｍ（以上）で回転することができる。物理的サイズ（例えば、直径）、基板の質量、および回転速さなどの要因に応じて、移動可能なフィンガおよび静止フィンガにおける同軸にあることからのオフセットは、危険な揺れおよび振動を作り出し得る。次いで、１つまたは複数のカム戻しばね９０９は、基板を所定の位置に保持できない可能性があり、それによって潜在的に破局的故障（例えば、基板の解放および破壊）という結果になる。この潜在的な問題に対処するために、ネガティブロック機構（図９に図示せず）は、カム戻しフィンガ９０７におけるアパーチャ９１３（例えば、開口部または穴）に係合する。

図１０Ａは、基板を所定の位置にロックするために図９のフィンガおよびカムハウジング機構８０５と共に使用される例示的なアクチュエータ機構１００１を示す。図９を同時に参照すると、一実施形態では、プッシャ／カムフォロア９０１、９０３の組み合わせが通常動作位置８０１（例えば、閉じた位置）にあるときに、図１０Ａのアクチュエータ機構１００１は、カム戻しフィンガ９０７内のアパーチャ９１３と係合することができ、それによって移動可能なフィンガ８０７を通常動作位置８０１にロックする。アクチュエータ機構１００１は、例えば、当業界で知られている小型ソレノイド（図示せず）、空気式シリンダ（図示せず）、または他のリニアアクチュエータ機構によって動作され得る。アクチュエータ機構１００１は、小さいばね１００３によってロックされた位置に維持され得る。図１０Ｂは、図９のカムハウジング機構８０５の一部の３次元図を示す。

垂直基板洗浄および乾燥機構の代替実施形態
図１１は、図１の垂直基板洗浄および乾燥チャンバ１００の例示的な代替のチャンバ設計の一部を示す。図１１は、以下に説明されるように、サイド排出チャンバ設計とみなされ得る。図１１は、本実施形態では、マスター側１１１０およびスレーブ側１１２０（図１２参照）を含むように示されている。図１に関して上述されたように、一実施形態では、チャンバ１１００のスレーブ側１１２０は、フィンガアーム１２１とフィンガエンドキャップ１２３の組み合わせへの基板の取り付けおよび除去を促進するために、固定されたチャンバ１１００のマスター側１１１０から離れるように移動する。流体機械的概念の多くは、図１のチャンバと同様であり得るが、代替のチャンバ設計１１００は、図１のチャンバの回転式シールドと比べて逆傾斜をそれぞれ有する左側フィン１１０１および右側フィン１１０３を有することに頼る。

例えば、（基板（図示せず）の垂直位置の中心線位置１１２３の法線に対して）フィン１１０１、１１０３の角度は、約３°から約１５°以上であり得る。フィン１１０１、１１０３は、図示のように互いに重なり合ってもよく、または以下に説明される図１２に関して図示されるように、代替として互いに触れてもまたは（例えば、数ミリメートル以内で）ほぼ触れてもよい。フィン１１０１、１１０３が実際に触れる場合、フィン１１０１、１１０３の両方が同じ回転速さで同じ方向に回転すると当業者は理解するであろう。

フィン１１０１、１１０３は、いくつかの支持構造１１０５によって（図示されていないが当業者が理解でき、図１の回転式シールドと同様またはそれと同じである）回転機構に機械的に結合され得る。支持構造は、（軸中心線１１０７に対して）フィン１１０１、１１０３の周辺全体の周りで連続していることができ、または他の実施形態では、フィン１１０１、１１０３の周辺の周りの２つ以上の位置に位置する別個の支持アームを備えることができる。支持構造１１０５が連続構造を備える場合、排出エリア１１１５の近くの代替のチャンバ設計１１００のエリア１１０９は、ガスおよび液体がチャンバ１１００から容易に排出できるように支持構造１１０５のいくつかのアパーチャ、開口部、スロット、または他の非連続部分を含む。全ての寸法は、例示的なものにすぎず、ミリメートルの単位で与えられる。

図１１は、（円形または他の断面を有する管などの）ガス入口チャネル１１２１に沿って入ってくるガス（例えば、超高純度窒素）の周辺の周りにガスを分散するようにいくつかの開口部を含む多孔性エリア１１１３をそれぞれ備えるガス分散デバイス１１１１を含むようにも示される。様々な実施形態では、ガス分散デバイス１１１１は、ガス入口チャネル１１２１から入ってくるガスを受け入れるように、ねじ止め、プレスばね、化学薬品で接着であっても、または他の方法で固定されてもよい。多孔性エリア１１１９からのガスは、入ってくるガスを、基板（図１１に図示せず）の面に当たることからそらす。したがって、ガス分散デバイス１１１１は、図２のガス分散機構２１５、２１７と同じまたは同様に機能し得る。ガス分散機構は、開示の計算流体力学（ＣＦＤ）解析の部分においてより詳細に説明される。

図１２は、図１１の代替のチャンバ設計１１００を有する垂直基板洗浄および乾燥チャンバの内部の例示的な断面を示す。図１２では、上述したように、左側フィン１１０１および右側フィン１１０３は、互いに密接することができ、または任意選択で互いに触れことができる。フィン１１０１、１１０３が実際に触れる場合、当業者は、フィン１１０１、１１０３の両方が同じ回転速さで同じ方向に回転することを理解するであろう。

図１２は、基板１１９の取り付けおよび除去を容易にするために、例えば、チャンバ１１００のスレーブ側１１２０を開くために、ガス供給ライン１２０９、複数の液体排出ライン１２０７、および直線トラック１２０５を含んでやはり示される。さらに、代替のチャンバ設計１１００は、図２の外側チャンバ２００のように外側チャンバ内に配置されてもよい。代替のチャンバ設計１１００の外側チャンバは、任意選択のドレンチャネル２１３を含むこともできる。

図１３は、図１１および図１２の代替のチャンバ設計１１００の例示的な断面内部図１３００のさらなる詳細を示す。図１３の内側チャンバ図１３００は、ドレンエリア１３０１、廃液およびガス排出エリア１３０３、チャンバ内側コアエリア１３０５、および空気ナイフ分離エリア１３０７（図１１のガス分配デバイス１１１１の内側部分）を含んで示されている。空気ナイフ分離エリア１３０７は、中央入射ガス供給システム（これらのシステムが洗浄および乾燥動作中に互いに対して働かないように流体マニホールド３０５（図３）の中央からくる）のガス入口１１１、１１３（例えば、図３参照）とバランスがとられ得る。

図１３は、図２および図６を参照して上述したように、スプレージェット２１９を示すとともに、基板１１９に対するそれらの相対配置も示す。様々な要素の機能は、同様の要素番号を有する項目に関して本明細書中に説明されたものと類似または同じである。他の要素は、以下により詳細に説明される。

例えば、図１３を同時に参照すると、図１４Ａは、内側チャンバ１３００の断面図の例を示すとともに、さらに、基板の洗浄または乾燥動作中に生じる液体流ラインのおおよその位置の一例を示す。図１４Ａでは、洗浄流体（例えば、ＤＩ水または化学薬品ベースの洗浄液体）は、スプレージェット２１９から基板１１９の両面および縁に向かって（連続またはパルスで）発せられ、基板１１９は、チャンバ１１００のマスター側１１１０と同じ速さで回転（スピン）している、または同じ割合で加速している。スプレージェット２１９の設計に応じて、洗浄流体は、当業界で知られているように、円形楕円、平坦（例えば、ファン形状）、または種々の他の形状、あるいは形状の組み合わせに形成され得る。上述したように、スレーブ側１１２０は、マスター側１１１０と同じ速さで回転（または逆回転）していることができ、もしくは同じ割合で加速していることができ、あるいは異なる速さまたは割合であることができ、あるいはそれらの様々な組み合わせであることができる。廃液およびガスは、もしあれば、次いで、垂直基板洗浄および乾燥機構が位置する環境内で、ドレンエリア１３０１を通じて外側チャンバ（図１４Ａに図示せず）の中に、および液体排出管ポート（図１４Ａに図示せず）の中に、および施設ドレンの中に排出される。

図１３を続けて同時に参照すると、図１４Ｂは、図１３の内側チャンバ断面図の例を示すとともに、基板の洗浄または乾燥動作中に生じるガス流ラインの例のおおよその位置をさらに示す。図１４Ｂの特定の例示的な実施形態に示されるように、ガス（例えば、超高純度窒素）は、ガス分散デバイス１１１１を通じてチャンバ内側コアエリア１３０５の中に導入され、チャンバ容積内で循環して、廃液を基板１１９から離れるように排出エリア１１１５の外へ引き出す。ガスおよび他の廃液の排出は、ガス排出エリア１３０３内に位置するタービンフィン（図６参照）によってさらに支援される。タービンフィンは、チャンバ１１００のマスター側１１１０およびスレーブ側１１２０内のフィン上に位置し、チャンバ１１００のマスター側１１１０およびスレーブ側１１２０内のフィンと同じ速さおよび方向で回転する。

図１５は、図１１および図１２の代替のチャンバ設計１１００のチャンバの内部１５００の概略の例示的な寸法を示す。例えば、図１５は、３００ｍｍ半導体ウェハのためのチャンバ設計の一例を示す。しかしながら、当業者は、様々なサイズの基板およびそれらの基板のための洗浄ライン要求に対応するように例示的な寸法は容易に修正され得ると理解されよう。したがって、当業者は、図１５内で与えられる物理的寸法は、例示的なものにすぎず（上述したように、本明細書中で使用されるとき、用語「例示的な」は、一例または一組の例を指すものにすぎないことを認識するであろうし、必ずしも、本明細書中に開示された本開示の主題の一部を実施する好ましいまたは最良のやり方と解釈されるべきではない）、したがって、図１５によって与えられた物理的寸法は、当業者が本開示の主題を説明および理解するのを支援すると見られるべきであり、したがって本開示の主題の範囲を限定すると理解されるべきではない。

図１６Ａおよび図１６Ｂは、図１１および図１２のチャンバ設計から廃液を除去するための代替または任意選択の実施形態を示す。例えば、外側チャンバ２０１の中に直接排水すること（例えば、図２および図３参照）に代えてまたは加えて、廃液は、ドレンチャネル１６０１の中に向けられてもよい。ドレンチャネル１６０１は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）または本明細書中に説明されたもしくは当業界で知られているいくつかの他の材料で構成されてもよい。ドレンチャネル１６０１は、一実施形態では、外側チャンバ２０１の中に直接排水される、または図５の流体排出ポート５０７などの液体排出ポートの中に直接排水されるトロイドであると考えられてもよい。他の実施形態では、ドレンチャネル１６０１は、図２の任意選択のドレンチャネル２１３と組み合わせて使用されてもよい。

図２および図３を同時に参照すると、図１７は、チャンバの外側シェル、外側チャンバの内壁、例示的な角度１０°での左側フィン１１０１の下側（左回転式シールド）および右側フィン１１０３（右回転式シールド）、基板のサイズ（例えば、ウェハの直径）、ならびにチャンバの垂直壁からの様々な距離におけるフィンガエンドキャップからの距離の間の関係を決定するために使用される計算図表１７００の例示的な実施形態を示す。全ての寸法は、ミリメートル単位で与えられる。当業者は、本明細書に示された本開示を読んで理解すると、所与の基板の幾何学的形状について垂直基板洗浄および乾燥チャンバを設計するための計算図表１７００の使用の仕方を認識するであろう。

計算の例
流体力学（ＣＦＤ）解析
垂直基板洗浄および乾燥チャンバ内のガスおよび液体の流れをより効率的に向けようとして、チャンバの多数の物理的配置および寸法が、例えば、有限要素および有限容積解析を用いる計算流体力学（ＣＦＤ）解析を用いてシミュレーションを行うことで配置および寸法の組み合わせの各々の多数の反復を用いて検討された。最初に、シミュレーションが、２次元モデルを用いて行われ、後で３次元（３Ｄ）モデルの使用に拡張され、さらに後で、３Ｄのシミュレーションを行うとともに第４の次元、時間を加える（それによって、流量、圧力、速度、Ｑ条件、および当業者に知られている関心の他の流体パラメータにさらに役立つために、時間に正確なアニメーションを作り出す）。各反復についての配置および次元の変更には、チャンバの直径の変更、チャンバの壁間の距離の変更（およびしたがって、基板からチャンバ壁までの距離の変更）、ガス流量、ガス流方向、および様々な排出経路の配置の変更が含まれた。さらなる詳細は、チャンバの様々な設計に加えられた。しかしながら、以下の説明は、関心の基板についての形状および寸法の特定のセットについてのさらなるＣＦＤモデリング、シミュレーション、および解析について考えられる要因を当業者が理解することを可能にする。

例えば、図４（上述された中央排出チャンバ設計）を同時に参照すると、図１８は、図４に示された垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の一部の様々な例示的な物理的寸法に基づく計算流体力学（ＣＦＤ）解析の一例からの様々な渦粘性の等高線を示す。図１８は、ガス入口流から対向した基板の面を横切って回転式シールドの開口部（例えば、ガス排出エリア）への流動ラインの良好な分配を示す。

図４の参照を続けると、図１９は、図１８を参照して上述された様々な例示的な物理的寸法に基づくＣＦＤ解析の一例から（パスカル秒（ニュートン秒／メートル^２またはキログラム／メートル秒としても知られている）の単位で）様々な渦粘性の等高線を示す。さらに、図２０は、図４に示されたチャンバ機構の一部について（メートル／秒の単位で）速度の大きさの等高線を示す。図２１は、他の設計モデル（図示せず）に基づく（やはりパスカル秒の単位で）乱流粘度の等高線を示す簡単なＣＦＤ図を示す。

次に図２２を参照すると、チャンバ側壁間により大きい距離を有する他の例示的なチャンバ設計の一部がＣＦＤ解析のために考慮されたことが、洗浄および乾燥の有効性に関する任意の効果を検討するために示されている（全ての寸法は、ミリメートルの単位である）。図２２では、側壁は、約２００ｍｍ離れているのに対して、図４では、側壁は約１００ｍｍ離れている（図４と図２２の両方で基板の厚さは無視する）。

図２３は、図２２の例示的なチャンバ設計についてのフル３Ｄシミュレーション基底モデルの一例を示す。様々な流体（例えば、液体およびガス）および様々なプロセス（例えば、洗浄と乾燥動作の両方）についてのフルＣＦＤ解析（図示せず）は、図２２の例示的なチャンバ設計を用いて同様に実行された。多数の他のシールドおよびフィンの設計、サイズ（例えば、チャンバ側壁間の距離、および全径）、角度、および曲率も考慮された。

さらに、図１１の代替のサイド排出チャンバ設計の修正形態に基づいてさらなるＣＦＤ解析が行われた。例えば、図２４は、修正されたサイド排出チャンバについての例示的なガス流図を示す。図２４は、窒素ガスが約１７００ｌｐｍ（おおよそ６０ｓｃｆｍ）で各サイド入口２４０１からチャンバの中に導入される例示的な実施形態を示す。ガスのおおよそ８０％が、基板（図示せず）を収容するチャンバの主部分に入り、それによって基板の乾燥ならびにチャンバ内の廃液および水分の除去に役立つ。残りのおおよそ２０％は、入ってくる窒素の一部によって、様々な機械構成要素（例えば、図３の軸受３０３）からの汚染物質または微粒子がキーシールエリアを通じてプロセスチャンバの中に移動するのを防ぐまたはかなり減少させることを可能にする。

空気ナイフシステムは、これらのシステムが洗浄および乾燥サイクル中に互いに対して働かないように（流体分配マニホールドの中央からくる）中央窒素システムとバランスがとられる。

さらに、フィルタ処理済み空気２４０３は、例えば、ベンチュリ効果によって、第１のフィルタユニット５０１および第２のフィルタユニット５０３（図５参照）によって与えられる上側から入る。ガスは、チャンバの下側部分２４０５を通じて排出され、乾燥動作中にチャンバおよび基板から過剰な水分を搬送する。

図１３を参照して上述したように、図１３の内側チャンバ図１３００が、ドレンエリア１３０１と廃液およびガス排出エリア１３０３とを含んで示されている。また、図６を参照して上述したように、液体または液体蒸気の排除は、以下により詳細に説明されるように、チャンバから液体および蒸気を引き出すように構成されている様々なタイプのタービンブレード機構６０１によってアシストされ得る。

次に図２５Ａを参照すると、タービンディスク２５０１の例示的な実施形態が、タービンディスク２５０１を貫いて形成されたいくつかの開口部２５０５と、いくつかのタービンフィン２５０３とを備えて示されている。開口部２５０５の個数および形状、ならびに得られたタービンフィン２５０３は、図２５Ａに示されているものからかなり変わってよい。例えば、開口部２５０５の形状は、湾曲していても、直線でもよい。加えてまたは任意選択で、開口部２５０５の形状は、様々な角度を有する一連の直線縁として形成され得る。タービンブレードプロファイルを決定する計算に使用できる図の例は、図２７Ａから図２７Ｅを参照して以下に説明される。

一般に、タービンディスク２５０１のうちの少なくとも１つは、洗浄および乾燥サイクル中に過剰な量のバルク廃液を除去するために、回転シールド（例えば、図１の第１の回転式シールド１０１および第２の回転式シールド１０３Ａ／Ｂ）の各々に結合される。シールドが回転するとき、廃液は、遠心力によって外側に発射され、タービンディスク２５０５中の開口部２５０５を通じて、ドレンエリアを通じて（例えば、図１３のドレンエリア１３０１、または上述されたような様々なドレンエリアに向けられ）出て行く。個数、サイズ、壁角度、形状、および他のパラメータは、全体的なチャンバ設計に応じてそれぞれ操作されてもよい。液体の除去について主に説明されたが、当業者は、タービンディスク２５０１は、同様にチャンバから過剰なガスを除去するために使用されてもよいことをすぐに認識するであろう。

次に図２５Ｂを参照すると、例示的なタービンディスクの断面、および図２５Ａのタービンディスクを機械加工する例示的な方法が示されている。当業者は、図２５Ｂを見て理解すると、図示されたような回転の方向に基づいて水、水分、または廃液をチャンバ内から容易に除去できる仕方を理解されよう。開口部２５０５の機械加工または他の形成は、例えば、単刃工具または多刃工具（多刃工具には、研削工具および他の研磨工具が含まれ得る）を用いて開口部２５０５を切断することによって達成され得る。特定の例示的な実施形態では、タービンディスクの厚さは、１０ｍｍ（おおよそ０．０３９４インチ）である。本実施形態では、タービンフィン２５０３の断面の一次元（例えば、ショートポイントトゥーショートポイント(short-point to short-point)距離）は１０ｍｍであり、他の次元の寸法（例えば、ロングポイントトゥーロングポイント(long-point to long-point)距離）は２０ｍｍ（おおよそ０．７８７インチ）である。図２５Ｂの断面による。

図２５Ｂの参照を続けると、タービンディスク２５０１における開口部２５０５を機械加工するのに使用される特定の例示的な方法において、ワークテーブルからタービンディスクまでの角度は約４５°であり、約４５°の壁を有するタービンフィン２５０３を形成する。切断ツール２５５１は、ワークテーブルにほぼ直交する。しかしながら、他の実施形態では、壁角度は、約４５°より大きいまたは約４５°未満であるように形成され得る。例えば、一実施形態では、壁角度の範囲は、約１５°から約４５°までであるように形成され得る。他の実施形態では、壁角度の範囲は、約４５°から約７５°までであるように形成され得る。壁角度の決定は、タービンディスク２５０１の回転速さ、チャンバから除去される廃液の量（図２５Ａまたは図２５Ｂに図示せず）、廃液の全部またはほとんどが除去されるはずである時間量、およびいくつかの他の要因に基づいて決定され得、そのうちの少なくともいくつかは、当業者によって理解されるようにＣＦＤ解析から決定され得ることを当業者は理解するであろう。また、いくつかの用途では、タービンフィン２５０３は、機械加工されたものではなく金属、プラスチック、または他の材料から打ち抜かれてもよいことを当業者は認識するであろう。

また、他の実施形態では、切断ツール２５５１は、プラズマトーチ、方向性化学エッチング、レーザ、放電加工（ＥＤＭ）、水ジェットカッタ、または当業界で知られているいくつかの他の技法などの他の形成ツールに置き換えられてもよい。

図２６Ａは、タービンディスクの例示的な実施形態の３次元図である。図２５Ａおよび図２５Ｂを同時に参照すると、上述したように、開口部２５０５の他のサイズ、タービンフィン２５０３、タービンフィン２５０３の壁の角度、および他のパラメータは、本明細書中に説明された少なくとも要因に基づいて容易に用いられ得ると当業者は、認識されよう。

図２６Ｂは、タービンディスクの直径に沿った軸に沿った図２６Ａのタービンディスクの断面図である。特定の例示的な実施形態では、図６のタービンブレード機構６０１を同時に参照すると、図２６Ｂの断面は、図５の３次元チャンバ５００の内部６００で使用される全径４２０ｍｍ（おおよそ１６．５インチ）を示す。それに応じて、他のチャンバ設計は、タービンディスクの他のサイズを利用する。図２６Ｃは、タービンディスクの一対のフィンの近くで得られた図２６Ａのタービンディスクの断面図である。

図２７Ａから図２７Ｄは、タービンブレードプロファイルを決定する際に計算に使用され得る図の例を示す。ブレードプロファイルの決定のために、この例では、ブレードの比較的容易な製造性およびブレードの多目的性により、楕円プロファイル２７００（図２７Ａ参照）が示されている。様々な変数は、以下の通り説明される。
ｕ − 回転速度 Ｗ − 相対速度
Ｖ − 絶対速度 β − 相対流体角度
ｃ − ブレードコード ｓ − ブレード間隔（ピッチ）
δ − 偏向角度 ｉ − 入射
β_ｋ − 相対ブレード角 ζ − 食違い角
σ＝ｃ／ｓ − ソリディティ ｔ／ｃ＝０．０８
添え字：
ａ − 軸方向成分 θ − 接線方向成分
１、２ − 入口および出口

例示的な計算については、楕円セクションの性能解析が求められ得る。いくつかのブレードは、

に示されるように得ることができ、ただし、ハブと先端の比は、

によって決定される。

特定の例示的な実施形態では、経済的配慮によりブレードの個数を３０まで減少させる理由がもたらされる。

したがって、本実施形態におけるピッチは、

に等しい。

ソリディティσは、タービンディスクの回転あたりの流量を概ね決定し、楕円プロファイル２７００のコード長さとブレード間隔の比によって表される。

ソリディティ値が０．５に等しい場合、コード長は、
σ＝ｃ／ｓ
という数式を用いて決定され、この計算の場合、これは、０．０１ｍになる。

この計算については、速度の径方向成分はなく、かつロータにわたっての圧力上昇は径方向に一定であるという仮定がなされる。この場合、２次元平面が使用される。

軸流ターボ機械では、ブレードは、無限の長さのライン上にあり、ブレードの無限に長い直線翼列から得られる解決策が適用可能である。楕円プロファイル２７００は、直線翼列および速度三角形を示す。

空気力学パラメータは、図２７Ｂのリフト（Ｌ）およびドラッグ（Ｄ）図２７３０を用いて決定され得る。この計算では、
・リフト係数
・ドラッグ係数
・入射
・偏向角度
・リフトおよびドラッグ係数
に示されるようにタービンの設計に使用されるいくつかの空気力学パラメータがあり、リフトの係数およびドラッグの係数が、それぞれ、以下の式、すなわち、

によって決定される。

ＣＦＤ解析によって測定されるような平均速度による空気力学の係数およびそれらのリダクション(reduction)が、以下、Ｔａｂｌｅ Ｉ（表１）に与えられる。測定セクションは、コードの端からのブレードコードに等しい距離に位置する。ＸおよびＹの速度は、相対速度の接線方向成分であるＷ_θ２を指し、Ｖ_ａは、速度の軸方向成分である。１５°、３５°、および４５°のアタックの角度についての速度分布の等高線と圧力分布の等高線の両方は、ＣＦＤ解析（図示せず）によって決定された。

ブレードの理論上の設計に関して、最大の軸流速度の定義に対する検討が与えられ得る。流量は、Ａｎｓｙｓ ＦＬＵＥＮＴ（登録商標）（ＦＬＵＥＮＴ（登録商標）はAnsys, Inc.、Southpointe、2600 ANSYS Drive、Canonsburg, Pennsylvania、米国から入手可能である）の計算により、入口と出口の間の圧力低下によって−６４００Ｐａとして定められた。

図２Ｃのファン軸図２７５０を参照すると、軸方向速度は、本実施形態については、

として決定される。

無次元の形態で入口において０Ｐａおよび出口において−６４００Ｐａという境界条件を有するとき、ファンを横切っての圧力上昇は、

である。上記の圧力は、ファンを横切っての設計圧力上昇であり、ロータ損失も含む。

本実施形態におけるブレード効率値の仮定は、
η_ＢＬ＝０．５１
のように与えられる。

まだロータ損失は分かっていないので、φ_ｆａｎが開始点として使用でき、実際の効率は後で計算される。

軸方向速度と回転速度２１０ｒａｄ／秒の比である流れ係数が、

のように計算される。

次いで、入口および出口における接線方向速度の目安であるスワール係数が、

から決定され、ただし、Ｖ_θは接線方向速度である。

入口スワールはθ_１＝０であると仮定がなされ得る。

次に、オイラー方程式が、無次元量
ΔＨ_{ｔｈｅｏｒ}＝ρｕ（ΔＶ_θ）
に適合される。

操作の後、出口スワール係数が、

のように得られる。

次に、図２７Ｄの流れ角図２７７０を参照して、流れ角が構成される。

入口における相対流れ角β_１および出口における相対流れ角β_２、ならびに平均流れ角β_ｍが、

から決定される。

流れ角が定められた後、ブレード角β_１ｂ、β_２ｂが決定される。流れの偏向は、流れ角を出口でのブレード角に関係付けることによって得られる。流れ角の差による入射角は、
ｉ＝β_１−β_２＝２°
から決定された。

偏向角度δ＝１１は、
β_２ｋ＝β_２−δ＝７３、および
β_１ｋ＝７３
として２次元シミュレーションから決定される。

上記計算に基づいて、当業者は、タービンブレードについてのパラメータを決定するために反復手法を適用することができる。当業者は、内側チャンバで作り出される乱流のレベルを考慮し、必要に応じて、ブレードパラメータを調整することもできる。いくつかの状況では、当業者は、本明細書中に説明されたように、全パラメータのフル３次元シミュレーションを追及することを選んでもよい。

全体的に、様々な物理的モデルおよび結果として得られるＣＦＤ解析のセットに関して上述された説明に基づいて、当業者は、適切なチャンバ設計を用意するために様々なモデルおよびシミュレーションを所与の基板の形状および寸法に適用する仕方を認識するであろう。

次に、本明細書中に与えられた材料を読み理解すると当業者が認識可能であるように、本開示の主題は、先行技術と基板洗浄および乾燥プロセスに使用される同時代の技法との両方を上回る複数の利点を含む。本明細書中に開示された他の利点に加えて、さらなる利点には、以下のものが含まれ、例えば、
・ 垂直に向けられた基板は、水平に向けられた基板の少なくとも上面に水分、廃液、および微粒子が留まりやすい基板を水平に向けられたものと比較して基板の両側および縁から廃液および水分をより効率的に迅速に除去する回転式シールドの構成を可能にする。
・ 本開示の主題は、チャンバ内部の雰囲気が容易に制御できる閉じられたシステムを可能にするのに対して、先行技術の水平に向けられた基板の洗浄および乾燥システムの場合には、典型的には、プロセスは、雰囲気に開いており、それによって洗浄および乾燥中にウェハに微粒子が戻される可能性を増加させる。

したがって、本開示を全体にわたって上述された少なくとも理由について、本開示の主題は、例えば、垂直に向けられた基板の洗浄および乾燥を、基板をあるチャンバから他のチャンバへ移動させることなく同じチャンバ内でもたらし、それによって時間を節約するとともに不必要な潜在的な汚染、取り扱いステップを避けるので、新規であると共に非自明である。開示されたシステムは、基板のための非接触洗浄および乾燥システムである。したがって、現在の洗浄システムの厳しい機械的な基板洗浄システムは、完全に避けられ得る。さらに、プロセスチャンバから流体（液体およびガス）ならびに水分を排除する本明細書中に定められた機構は、新しい、新規、および非自明である。

本開示の主題は、少なくとも２つの主要な問題を解決するものであり、第１は、同一またはほぼ同一の効率で基板の全ての表面（例えば、正面、背面、および縁）がほぼ同時に洗浄されることである。現在、本明細書中に開示された動作を行うことができる同時代の機構はない。第２に、本開示の主題は、極端に小さいもの（例えば、ナノメートルレベルの粒子および他の汚染物質）をプロセスチャンバから除去することである。ナノメートルレベルの洗浄能力は、ユーザが高い単一パス洗浄効率でサブ−２５ｎｍ以下の集積回路製造を実現することを可能にする。

開示された洗浄および乾燥チャンバのさらなる利点は、以下に挙げられた追加の利益のうちの１つまたは複数を含む。例えば、チャンバは、他の側が、化学薬品／液体が他の側に重なり合うことを防ぐために不活性ガスでスプレーされながら、基板のたった１つの側が、化学薬品、またはＤＩ水、あるいは化学薬品とＤＩ水との組み合わせを用いて洗浄されることを可能にするさらなる柔軟性を含むことができる。

加えて、または別個の動作として、基板の正面側および背面側が（例えば）選択された洗浄流体またはＤＩ水のジェットで洗浄される間、特別の単一または複数のスプレーエッジジェットは、特別の洗浄機能または強化された縁洗浄を行うために、基板の縁で別個に方向付けられてもよい。エッジジェットは、基板表面（面）で方向付けられるジェットへ供給される流体と同じまたは異なる洗浄流体が供給されてもよい。

開示された洗浄および乾燥チャンバは、複数の洗浄液体または他の流体を分配することができ、それによって粒子、残留物、有機汚染物質、無機汚染物質、および金属性汚染物質を基板の表面全部から除去する種々の洗浄の選択肢を与える。さらに、開示された洗浄および乾燥チャンバは、不適合な廃液（例えば、酸、塩基、または溶媒）の除去を容易にするために別個の切り替え可能ドレンを備えることができる。そのような切り替え可能ドレンは、当業界で知られている。

さらに、開示された洗浄および乾燥チャンバは、基板乾燥に使用され得るとともに例えば、プロセスチャンバ内の静電荷をなくすまたは除去するために使用され得る２種以上の異なるガスを分配することができる。

界面活性剤のさらなるＩＰＡ蒸気または他のタイプが、基板上の液体層を薄くして基板の乾燥を容易にするのをアシストするために、開示された洗浄および乾燥チャンバに導入され得る。スピン速さまたは加速とチャンバの中に導入されるＩＰＡ蒸気または界面活性剤との組み合わせは、高いスピン速さの乾燥動作を必要としないまたは許容できない用途について、乾燥した基板またはほぼ乾燥した基板をさらにもたらし得る。

様々な実施形態では、基板は、例えば、半導体および関連産業に使用される様々なタイプの（本明細書中で「半導体基板」、もしくは「ウェハ」、または単純に「基板」と呼ばれ得る）基板のいずれかを含むことができる。したがって、基板タイプは、他の元素半導体、（例えば、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族、または他のものからの）化合物ウェハ、薄膜ヘッドアセンブリ、半導体層と共に堆積または他の方法で形成されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルム、あるいは当業界で独立して知られている多数の他のタイプの基板に基づいて、シリコン基板（例えば、ウェハ）、または基板を含むことができる。また、基板は、非半導体材料上に形成された半導体材料の領域を備えることができ、またはその逆である。本明細書中に示された活動および設計の理解を容易にするために、基板は、シリコンウェハであるとみなされ得る。本明細書に示された本開示を読んで理解すると、当業者は、他のタイプの基板を考慮するために様々な構成要素、設計、幾何学的形状などを修正する仕方を理解されよう。

設計は他の構成要素、本明細書中に説明されたものの少なくともいくつかを含むことができると、当業者は認識できる。しかしながら、これらの構成要素のいくつかは、説明される様々な実施形態の詳細をあいまいにしないように図に示されていない。

方法および機器の様々な例示は、様々な実施形態の構造の一般的理解をもたらすことが意図され、本明細書中に説明された構造、特徴、および技法の利用を可能にする全ての要素、材料、ならびに機器および方法の特徴の完全な説明を与えることは意図されていない。

様々な実施形態の機器およびシステムは、例えば、高速コンピュータ、通信および信号処理回路、単一または複数のプロセッサモジュール、単一または複数の組み込まれたプロセッサ、マルチコアプロセッサ、データスイッチ、および多層モジュール、マルチチップモジュールなどを含む特定用途モジュールに使用される電子回路の製造に適し得るとともにこれらに使用され得る。そのようなデバイスは、テレビジョン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、（例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、タブレットコンピュータなど）、ワークステーション、ラジオ、ビデオ再生機、オーディオプレーヤー、自動車、医療デバイス（例えば、心臓モニタ、血圧モニタなど）、セットトップボックス、および様々な他の電子システムなどの種々の電子システム内の部分構成要素としてさらに含まれてもよい。

当業者は、本明細書中に開示されたこの方法および他の方法（例えば、基板洗浄および乾燥）について様々な方法の活動形成部分は、様々な順序で組み込まれてもよいとともに、互いに置換される様々な要素を用いて繰り返し、同時に実行されてもよいことを理解するであろう。さらに、概説した作用および動作は、例として与えられたものにすぎず、作用および動作の一部は、開示された実施形態の要旨から逸脱することなく、任意選択であり得、より少ない作用および動作と組み合わされてもよく、またはさらなる行為および動作に拡張されてもよい。

したがって、本開示は、本明細書に記載された特定の実施形態の観点に限定されず、これらは、様々な態様の例示として意図される。本開示を読み理解すると当業者に明らかであろう多くの修正および変形がなされてもよい。本開示の範囲内の機能的に均等な方法および機器は、本明細書に列挙されたものに加えて、前述の説明から当業者に明らかであろう。いくつかの実施形態の部分および特徴は、他の実施形態の部分および特徴に含まれ得るとともに、またはこれに置き換えられてもよい。多くの他の実施形態は、本明細書中に示された説明を読んで理解すると当業者に明らかであろう。そのような修正および変更は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。本開示は、添付の特許請求の範囲に権利が与えられる範囲の均等物の範囲とともに、そのような特許請求の範囲の用語によってのみ限定されるべきである。本明細書中に使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、限定されることは意図されないことも理解されたい。

また、本明細書中に使用されるとき、用語「または」は、別段に明示的に示されまたは操作的に定義されていない限り、包括的または排他的意味で解釈され得る。さらに、上述された様々な例示的な実施形態は、様々な一般的な実施形態および特定の例示的な実施形態に焦点を合わせるが、各実施形態は、開示の明確性のために与えられるものにすぎず、したがって垂直基板洗浄および乾燥機構またはシステムの特定のタイプまたは設計に限定されない。

本開示の要約は、読者が技術的開示の本質を素早く確かめることを可能にするように与えられる。要約は、特許請求の範囲を解釈または限定するために使用されないという理解で提出される。加えて、前述の詳細な説明において、様々な特徴は、本開示を合理化するために単一の実施形態において一緒にグループ化されることが分かり得る。開示のこの方法は、特許請求の範囲の限定として解釈されるべきでない。したがって、添付の特許請求の範囲は、本明細書によって詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態としてそれ自体成り立つ。

下記番号の付いた例は、本開示の主題の実施形態を含む。

例１： 基板洗浄および乾燥機器であって、基板を垂直に保持して様々な速さで回転させるように構成された垂直基板ホルダと、前記機器の動作中に前記垂直基板ホルダを囲むように構成された内側シールドおよび外側シールドであって、前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々は、他方のシールドから回転速さおよび方向のうちの少なくとも一方で独立して動作するように構成されている、内側シールドおよび外側シールドと、正面側スプレージェットアレイおよび背面側スプレージェットアレイであって、前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイの各々は、少なくとも１つの流体を前記基板の少なくとも１つの面にスプレーするように構成された、正面側スプレージェットアレイおよび背面側スプレージェットアレイと、前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの少なくとも一方に近接して結合され、過剰な量の前記少なくとも１つの流体を除去するように構成されている少なくとも１つのタービンディスクと、を備える機器。

例２： 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイは、少なくとも１つの流体を前記基板の両側と前記基板の縁へほぼ同時にスプレーするように構成されている、例１に記載の機器。

例３： 前記基板洗浄および乾燥機器は、廃液を除去するために前記内側シールドと前記外側シールドの間の中央排出部を有する、例１または２に記載の機器。

例４： 前記基板洗浄および乾燥機器は、廃液を除去するために前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの少なくとも一方上のサイド排出部を有する、例１または２に記載の機器。

例５： プロセス廃液を収容するための外側チャンバをさらに備える、例１から４のいずれか１つに記載の機器。

例６： 外側チャンバは、前記垂直基板洗浄および乾燥チャンバから排除された液体を集めるドレンチャネルを備える、例１から５のいずれか１つに記載の機器。

例７： 近接して取り付けられたタービンディスクを現在有さない回転式シールドの残りの一方に結合される第２のタービンディスクをさらに備える、例１から６のいずれか１つに記載の機器。

例８： 前記少なくとも１つのタービンディスクは、流体除去効率を増大させるように前記タービンディスクの周辺の近くに様々なポイントに配置されたスロットを備えて構成される、例７に記載の機器。

例９： 前記少なくとも１つのタービンディスクおよび前記第２のタービンディスクは、流体除去効率を増大させるように１つまたは複数の角度で配置されるスロットを備えて構成される、例７に記載の機器。

例１０： 前記機器は、前記基板の両面（両側）とともに前記基板の前記縁を同時に洗浄するものである、例１から９のいずれか１つに記載の機器。

例１１： 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、１つまたは複数の液体の連続式液体スプレーを前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、例１から１０のいずれか１つに記載の機器。

例１２： 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、１つまたは複数の液体のパルス式液体スプレーを前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、例１から１０のいずれか１つに記載の機器。

例１３： 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、１つまたは複数の液体の連続式液体スプレーおよびパルス式液体スプレーの少なくとも一方または両方を前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、例１から１のいずれか１つに記載の機器。

例１４： 前記１つまたは複数の液体は、脱イオン（ＤＩ）水および液体洗浄化学薬品のうちの１つまたは複数の組み合わせを含む、例１３から１６のいずれか１つに記載の機器。

例１５： 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイは、洗浄動作中に回転している前記垂直基板の両面（両側）および縁に同時にスプレーするように構成される、例１から１４のいずれか１つに記載の機器。

例１６： 前記パルス式液体スプレージェットは、ガスレスパルス式ジェットとみなされる、例１２または１３に記載の機器。

例１７： ダイアフラムポンプ（例えば、膜ポンプ）は、ガスレスパルス式ジェットを作り出すために利用される、例１６に記載の機器。

例１８： ３ダイアフラムポンプは、前記ガスレスパルス式ジェットから種々のサイズ、速度、および／または数のプロセス液滴を作り出すように使用される、例１６に記載の機器。

例１９： ２つ、４つ、またはそれより多くのダイアフラムを有する１つまたは複数のダイアフラムポンプは、ガスレスパルス式ジェットを作り出すために使用される、例１６に記載の機器。

例２０： たった１つのチャンバを備える単一のダイアフラムを有するダイアフラムポンプ（例えば、片面ダイアフラムポンプ）は、ガスレスパルス式ジェットを作り出すために使用される、例１６に記載の機器。

例２１： 前記ダイアフラムポンプは、前記ダイアフラムポンプに電力を供給するように可変周波数ドライブに結合される、例１７から２０のいずれか１つに記載の機器。

例２２： １Ｈｚから１０Ｈｚの周波数範囲を有する前記可変周波数ドライブは、霧状の滴を作り出すために使用される、例２１に記載の機器。

例２３： 前記ガスレスパルス式ジェットは、前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイ上の異なるサイズおよび形状のノズルと組み合わされる、例１６から２２のいずれか１つに記載の機器。

例２４： 前記パルス式液体スプレージェットによって作り出される種々の霧状の滴の各々によって与えられる運動エネルギーレベルが決定される、例２２に記載の機器。

例２５： 前記運動エネルギーは、滴サイズ、前記滴内の液体の密度（例えば、前記滴の総質量）、前記滴の速度に少なくとも一部依存する、例２４に記載の機器。

例２６： 前記運動エネルギーレベルの決定は、前記基板から所与の粒子サイズを除くのに必要とされる圧力によってさらに決定される、例２５に記載の機器。

例２７： 前記外側チャンバから前記内側（プロセス）チャンバの中への微粒子の移動を防ぐまたはかなり減少させるためにガスバリアを作り出すように１つまたは複数の二次ガス流デバイスをさらに備える、例１から２６のいずれか１つに記載の機器。

例２８： 前記基板を前記基板洗浄および乾燥機器の中へ挿入ならびに前記基板洗浄および乾燥機器から除去するために、前記シールド間の開口部を増大させるように前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの少なくとも一方は、前記他方のシールドから離れるように側方に移動するように構成されている、例１から２７のいずれか１つに記載の機器。

例２９： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの周縁は、１つまたは複数の角度をそれぞれ有する、例１から２８のいずれか１つに記載の機器。

例３０： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの前記周縁は、様々な直線部分を含む複数の角度を有する、例２９に記載の機器。

例３１： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの前記周縁は、約±３°から約±１５°までの１つまたは複数の角度を有する、例２９または３０に記載の機器。

例３２： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの前記周縁は、約±１°から約±３°までの１つまたは複数の角度を有する、例２９または３０に記載の機器。

例３３： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの前記周縁は、約±１５°から約±４５°以上までの１つまたは複数の角度を有する、例２９または３０に記載の機器。

例３４： 各前記直線部分は、異なる角度を有する、例３０に記載の機器。

例３５： 前記直線部分は、前記シールドの縁が開口部に近づくにつれて角度が増大する、例３４に記載の機器。

例３６： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの周縁は、湾曲している、例１から２８のいずれか１つに記載の機器。

例３７： 前記内側シールドおよび前記外側シールドのより大きい方は、より小さいシールドの上に広がる、例１から３６のいずれか１つに記載の機器。

例３８： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの少なくとも一方または両方は、大部分または全部の流体滴を除去するように最外周縁にラビリンスリップを備える、例１から３７のいずれか１つに記載の機器。

例３９： 前記内側シールドおよび前記外側シールドの少なくとも一方または両方は、前記流体滴が前記基板洗浄および乾燥機器の動作中に前記基板の上方で集まることができないように最外周縁のプロファイルを備える、例１から３８のいずれか１つに記載の機器。

例４０： 前記基板は、垂直からおおよそ±０．１度からおおよそ±１度以内に保持される、例１から３９のいずれか１つに記載の機器。

例４１： 前記基板は、垂直からおおよそ±２度以内に保持される、例１から３９のいずれか１つに記載の機器。

例４２： 前記基板は、垂直からおおよそ±５度以内に保持される、例１から３９のいずれか１つに記載の機器。

例４３： 前記基板は、垂直からおおよそ±１０度以内に保持される、例１から３９のいずれか１つに記載の機器。

例４４： 前記基板を保持するようにフィンガアームに取り付けられるフィンガキャップをさらに備える、例１から４３のいずれか１つに記載の機器。

例４５： 前記フィンガキャップは、ローラのように成形される、例４４に記載の機器。

例４６： 前記フィンガキャップは、それぞれのフィンガアームに回転不可能に取り付けられる、例４４または４５に記載の機器。

例４７： 前記フィンガキャップは、洗浄および乾燥動作中に前記基板が配置されるＶ溝を有するように成形される、例４４から４６のいずれか１つに記載の機器。

例４８： 前記フィンガキャップは、洗浄および乾燥動作中に前記基板が配置されるＵ溝を有するように成形される、例４４から４６のいずれか１つに記載の機器。

例４９： 前記溝のプロファイルは、前記基板がロボットのエンドエフェクタによって前記溝内に配置されるとき、自己整列できることを確実にするように設計される、例４７または４８に記載の機器。

例５０： 前記溝の前記プロファイルは、前記基板の面が前記溝に接触しないように、前記基板の縁だけが前記溝の一部と接触するような形状およびサイズとされる、例４９に記載の機器。

例５１： 前記溝の前記プロファイルは、前記基板の面が前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイからスプレーされるように完全に露出されるよう、前記基板の前記面の一部が前記溝によって覆われないようなサイズおよび形状とされる、例４９に記載の機器。

例５２： 特別の洗浄機能または強化された縁洗浄を行うように前記基板の縁で別々に方向付けられる特別の単一のスプレーエッジジェットまたは複数のスプレーエッジジェットをさらに含む、例１から５１のいずれか１つに記載の機器。

例５３： 前記単一のスプレーエッジジェットまたは前記複数のスプレーエッジジェットは、前記基板の前記表面（面）に向けられるジェットに供給される流体と同じまたは異なる洗浄流体がやはり供給されてもよい、例５２に記載の機器。

例５４： 前記垂直基板洗浄および乾燥チャンバ内で液体および液体蒸気のうちの少なくとも一方を方向付けるように第１の側のガス分散機構および第２の側のガス分散機構をさらに備える、例１から５３のいずれか１つに記載の機器。

例５５： 前記第１の側のガス分散機構および前記第２の側のガス分散機構は、乾燥動作中に液体および液体蒸気のうちの少なくとも一方を前記基板から離れるように方向付ける、例５４に記載の機器。

例５６： 前記第１の側のガス分散機構および前記第２の側のガス分散機構は、第１の側のガス入口および第２の側のガス入口を通じて任意の入ってくるガスを分散させるかつ方向を変えるように構成される、例５４または５５に記載の機器。

例５７： 前記第１の側のガス分散機構および前記第２の側のガス分散機構は、前記基板の面にほぼ平行な平面内で、入ってくるガスを方向付けるように各分散機構の周辺の周りのアパーチャまたはオリフィスのアレイを備えて構成される、例５４から５６のいずれか１つに記載の機器。

例５８： 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイは、前記基板の各面上で前記基板の少なくとも直径全体を覆うように構成され、それによって、前記基板が回転されると、液体を各面全体に与える、例１から５７のいずれか１つに記載の機器。

例５９： 基板洗浄および乾燥機構内で基板を洗浄および乾燥する方法であって、前記基板洗浄および乾燥機構は洗浄動作と乾燥動作の両方のための単一のチャンバを有し、前記方法は、基板を前記基板洗浄および乾燥機構に垂直に取り付けるステップと、前記基板を第１の回転速度で回転させるステップと、少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面上へスプレーするステップと、第１の回転式シールドを第１のシールド回転速度でスピンさせるステップと、第２の回転式シールドを第２のシールド回転速度でスピンさせるステップと、タービンディスクをタービンディスク回転速度でスピンさせるステップと、前記基板の前記第１の回転速度を増加させるステップとを含む方法。

例６０： 少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面上へスプレーするステップの開始は、前記基板の回転とほぼ同時に生じる、例５９に記載の方法。

例６１： 少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面上へスプレーするステップの開始は、前記基板の回転を始めた後に生じる、例５９に記載の方法。

例６２： 少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面上へスプレーするステップの開始は、前記基板の回転を始める前に生じる、例５９に記載の方法。

例６３： 前記第１の回転式シールドのスピンおよび前記第２の回転式シールドのスピンを低速スピン中に０ｒｐｍから約１００ｒｐｍの回転速度まで上昇させるステップをさらに含む、例５９から６２のいずれか１つに記載の方法。

例６４： 前記少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面へスプレーするステップは、連続的なスプレーである、例５９から６３のいずれか１つに記載の方法。

例６５： 前記少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面へスプレーするステップは、パルス状のスプレーである、例５９から６３のいずれか１つに記載の方法。

例６６： 前記少なくとも１つの液体は、脱イオン（ＤＩ）水および他の液体ベースの洗浄剤のうちの少なくとも１つを含む、例５９から６５のいずれか１つに記載の方法。

例６７： 前記基板の第２の面へ液体をスプレーするステップをさらに含む、例５９から６６のいずれか１つに記載の方法。

例６８： 前記基板の縁へ液体をスプレーするステップをさらに含む、例５９から６７のいずれか１つに記載の方法。

例６９： 前記少なくとも１つの液体は、前記基板を第１の回転速度で回転させる前に前記基板の少なくとも１つの面へスプレーされる、例５９から６８のいずれか１つに記載の方法。

例７０： 前記少なくとも１つの液体は、前記基板を第１の回転速度で回転させることに続いて、前記基板の少なくとも１つの面へスプレーされる、例５９から６８のいずれか１つに記載の方法。

例７１： 前記少なくとも１つの液体は、第１の回転速度で前記基板の回転を開始する期間中に前記基板の少なくとも１つの面へスプレーされる、例５９から６８のいずれか１つに記載の方法。

例７２： 前記第１のシールド回転速度および前記第２のシールド回転速度は、互いにほとんど同じである、例５９から７１のいずれか１つに記載の方法。

例７３： 前記第１のシールド回転速度および前記第２のシールド回転速度は、互いから異なる、例５９から７１のいずれか１つに記載の方法。

例７４： 前記第１のシールド回転速度の方向および前記第２のシールド回転速度の方向は、互いに同じである、例５９から７３のいずれか１つに記載の方法。

例７５： 前記第１のシールド回転速度の方向および前記第２のシールド回転速度の方向は、互いから異なる、例５９から７３のいずれか１つに記載の方法。

例７６： ＤＩ水の形態の液体は、パルス状ジェット流として前記基板に向けて前記チャンバの中にスプレーされる、例５９から７５のいずれか１つに記載の方法。

例７７： ＤＩ水の形態の液体は、定常ジェット流とパルス状ジェット流の組み合わせとして前記基板に向けて前記チャンバの中にスプレーされる、例５９から７５のいずれか１つに記載の方法。

例７８： 前記液体は、定常状態とパルス状ジェットの間で交互に、前記基板に向かって前記チャンバの中にスプレーされる、例７７に記載の方法。

例７９： 少なくとも前記第１の回転式シールドは、低速スピン中に約０ｒｐｍから約１００ｒｐｍまで上昇する、例５９から７８のいずれか１つに記載の方法。

例８０： 前記基板の乾燥を始めるように前記第１のシールド回転速度を増加させるステップをさらに含む、例５９から７９のいずれか１つに記載の方法。

例８１： 前記基板の乾燥を始めるように前記第２のシールド回転速度を増加させるステップをさらに含む、例５９から８０のいずれか１つに記載の方法。

例８２： 前記基板の乾燥を始めるように前記タービンディスク回転速度を増加させるステップをさらに含む、例５９から８０のいずれか１つに記載の方法。

例８３： 前記第１のシールド回転速度、前記第２のシールド回転速度、および前記タービンディスク回転速度は、前記基板を乾燥させるために高速スピン中に約１００ｒｐｍから約２２００ｒｐｍまで上昇する、例５９から８２のいずれか１つに記載の方法。

例８４： 前記少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面へスプレーするステップは、前記基板の乾燥を始めるように前記第１のシールド回転速度を増加させるステップ、または前記基板の乾燥を始めるように前記第２のシールド回転速度を増加させるステップの前に中断される、例７９から８３のいずれか１つに記載の方法。

例８５： 洗浄サイクル中に前記基板洗浄および乾燥機構からガス排出を行うステップをさらに含む、例５９から８４のいずれか１つに記載の方法。

例８６： 洗浄サイクル中にガス分散機構によって前記基板洗浄および乾燥機構内で分散するようにガスを導入するステップをさらに含む、例５９から８５のいずれか１つに記載の方法。

例８７： 前記ガスの流量は、前記洗浄サイクル中に約５７５ｌｐｍ未満である、例８６に記載の方法。

例８８： 乾燥サイクル中にガス分散機構によって前記基板洗浄および乾燥機構内で分散するようにガスを導入するステップをさらに含む、例５９から８４のいずれか１つに記載の方法。

例８９： 前記ガスの流量は、前記乾燥サイクル中に約１７００ｌｐｍから約２３００ｌｐｍである、例８８に記載の方法。

例９０： 前記ガス分散機構は、前記垂直基板に近接した低圧高速ガス流を生成するためのものである、例８５から８９のいずれか１つに記載の方法。

例９１： 前記基板は、前記基板の交互の面で洗浄される、例５９から９０のいずれか１つに記載の方法。

例９２： 前記基板は、前記基板の両面で同時に洗浄される、例５９から９０のいずれか１つに記載の方法。

例９３： 前記基板は、前記基板の両面および縁で同時に洗浄される、例５９から９０のいずれか１つに記載の方法。

例９４： 前記チャンバから液体および蒸気を引き出すように構成された様々なタイプのタービンブレード機構によって少なくとも１つの液体および液体蒸気を排除するステップをさらに含む、例５９から９２のいずれか１つに記載の方法。

例９５： 高純度ガスを有するイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を前記チャンバの中に導入するステップをさらに含む、例５９から９４のいずれか１つに記載の方法。

例９６： 高純度ガスは、前記乾燥動作中に前記チャンバの中に分配される、例８０から８９のいずれか１つに記載の方法。

例９７： 前記高純度ガスは、低圧高流量のガスを作り出すようにマッシュルームデザインによって分配される、例９６に記載の方法。

例９８： 前記高純度ガスは、前記チャンバに結合されたガス出口のアレイによって分配される、例９６に記載の方法。

例９９： 前記高純度ガスは、ガス入口管内で内側チャンバ内の前記ガスのナイフエッジシャワーを作り出すことによって分配される、例９６に記載の方法。

例１００： 前記高純度ガスは、窒素Ｎ_２である、例９６から９８のいずれか１つに記載の方法。

例１０１： 基板洗浄および乾燥機器であって、基板を保持して様々な速さで回転させるように構成された垂直基板ホルダと、前記機器の動作中に前記垂直基板ホルダを囲むように構成された内側シールドおよび外側シールドであって、前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々は、他方のシールドから回転速さおよび方向のうちの少なくとも一方で独立して動作するように構成されている、内側シールドおよび外側シールドと、正面側スプレージェットおよび背面側スプレージェットであって、前記正面側スプレージェットおよび前記背面側スプレージェットの各々は、少なくとも１つの流体を前記基板の両側と前記基板の縁へほぼ同時にスプレーするように構成されている、正面側スプレージェットおよび背面側スプレージェットと、前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々に近接して結合され、過剰な量の前記少なくとも１つの流体を除去するように構成されている複数のタービンディスクと、を備える基板洗浄および乾燥機器。

例１０２： 前記タービンディスク上のブレードは、直線断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、例１０１に記載の基板洗浄および乾燥機器。

例１０３： 前記タービンディスク上のブレードは、楕円形断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、例１０１に記載の基板洗浄および乾燥機器。

例１０４： 前記タービンディスク上のブレードは、湾曲断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、例１０１に記載の基板洗浄および乾燥機器。

例１０５： 前記タービンディスク上のブレードは、様々な角度を有する一連の直線縁として形成される断面を有し、前記様々な角度の平均角度は、前記タービンディスクの回転軸に対して全体的に角度を付けられている、例１０１に記載の基板洗浄および乾燥機器。

例１０６： 複数のタービンディスクが、前記複数のタービンディスクが回転させられる回転周期中に流体除去効率を増大させるように各タービンディスクの周辺の近くにだけ様々なポイントに配置されたスロットを備えて構成される、例１０１に記載の基板洗浄および乾燥機器。

１００ 垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ、基板洗浄および乾燥チャンバ、チャンバ、垂直基板洗浄および乾燥チャンバ
１０１ 第１の回転式シールド、第１のシールド、回転式シールド、シールド
１０３ 第２の回転式シールド、第２のシールド、回転式シールド、シールド
１０３Ａ 第２の回転式シールド、回転式シールド
１０３Ｂ 第２の回転式シールド
１０５ 第１のモータ
１０７ 第２のモータ
１０９ アクチュエータ機構
１１１ 第１の側のガス入口、ガス入口
１１３ 第２の側のガス入口、ガス入口
１１５ 第１の側のスプレージェットアレイ、スプレージェットアレイ
１１７ 第２の側のスプレージェットアレイ、スプレージェットアレイ
１１９ 基板
１２０ 動作位置
１２１ フィンガアーム
１２３ フィンガエンドキャップ、フィンガキャップ
１２５ 開口部
１２７ 第１の側の液体供給ライン
１２９ 第２の側の液体供給ライン
１４０ 搭載位置
２００ 外側チャンバ、チャンバ
２０１ 外側チャンバ
２０３ 第１のサーボ機構
２０５ 第２のサーボ機構
２０７ 流体タンクまたは貯槽、貯槽
２０９ 流体ポンプ
２１１ ポンプ制御機構
２１３ ドレンチャネル
２１５ 第１の側のガス分散機構、ガス分散機構
２１７ 第２の側のガス分散機構、ガス分散機構
２１９ スプレージェット
２１９Ａ スプレージェット
２１９Ｂ スプレージェット
２１９Ｃ スプレージェット
２１９Ｄ スプレージェット
３０３ 軸受
３０５ 流体マニホールド
４００ 垂直基板洗浄および乾燥チャンバ機構の一部
４０１ ３００ｍｍウェハ、ウェハ
４０３ シールドマニホールド間隙
４０５ シールド開口部
４０９ 距離
４１１ 軸中心線
５００ 外観、３次元チャンバ、チャンバ、３次元チャンバ機構
５０１ 第１のフィルタユニット、フィルタユニット
５０３ 第２のフィルタユニット、フィルタユニット
５０５ 直線トラック
５０７ 流体排出ポート
５０９ 基板存在センサ
５１０ 第１の部分
５３０ 第２の部分
６００ 内部
６０１ タービンブレード機構
７００ プロセスレシピ
８００ 分離
８０１ 通常動作位置
８０３ 第１の別の位置、別の位置
８０５ カムハウジング、フィンガおよびカムハウジング機構、カムハウジング機構
８０７ 移動可能なフィンガ
９０１ プッシャ
９０３ カムフォロア
９０５ カムフォロア面
９０７ カム戻しフィンガ
９０９ カム戻しばね
９１１ 下側カム面構造
９１３ アパーチャ
９１５ 枢支点
９１７ 第２の別の位置
１００１ アクチュエータ機構
１００３ 小さいばね
１０３１ ドレンエリア
１１００ チャンバ、代替のチャンバ設計
１１０１ 左側フィン、フィン
１１０３ 右側フィン、フィン
１１０５ 支持構造
１１０７ 軸中心線
１１０９ エリア
１１１０ マスター側
１１１１ ガス分散デバイス
１１１３ 多孔性エリア
１１１５ 排出エリア
１１１９ 多孔性エリア
１１２０ スレーブ側
１１２１ ガス入口チャネル
１１２３ 中心線位置
１２０５ 直線トラック
１２０７ 液体排出ライン
１２０９ ガス供給ライン
１３００ 断面内部図、内側チャンバ図
１３０１ ドレンエリア
１３０３ 廃液およびガス排出エリア、ガス−排出エリア
１３０５ チャンバ内側コアエリア
１３０７ 空気ナイフ分離エリア
１５００ 内部
１６０１ ドレンチャネル
１７００ 計算図表
２４０３ フィルタ処理済み空気
２４０５ 下側部分
２５０１ タービンディスク
２５０３ タービンフィン
２５０５ 開口部、タービンディスク
２５５１ 切断ツール
２７００ 楕円プロファイル
２７５０ 軸図
２７７０ 流れ角図

Claims (25)

1. 基板洗浄および乾燥機器であって、
   基板を垂直に保持して様々な速さで垂直方向に回転させるように構成された垂直基板ホルダと、
   前記基板洗浄および乾燥機器の動作中に前記垂直基板ホルダを少なくとも部分的に囲むように構成された内側シールドおよび外側シールドであって、前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々は、垂直にかつ他方のシールドから回転速さおよび方向のうちの少なくとも一方で互いに独立して動作するように構成されている、内側シールドおよび外側シールドと、
   正面側スプレージェットアレイおよび背面側スプレージェットアレイであって、前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイの各々は、少なくとも１つの流体を前記基板の両側と前記基板の縁へほぼ同時にスプレーするように構成されている、正面側スプレージェットアレイおよび背面側スプレージェットアレイと、
   垂直にかつ前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの少なくとも一方に近接して結合され、過剰な量の前記少なくとも１つの流体を除去するように構成されている少なくとも１つのほぼ平面のタービンディスクであって、前記少なくとも１つのタービンディスクが、複数の離間したフィンを有し、前記フィンの各々が、前記タービンディスクの周辺内で前記タービンディスクの前記周辺の近くに形成された開口部によって隣り合うフィンから分離され、前記フィンが、前記基板と、前記基板を囲む前記内側シールドと前記外側シールドとの間の容積と、の両方から離れるように前記少なくとも１つの流体および他のプロセス廃液を排除するように構成されている、タービンディスクと、
   を備える機器。
2. 前記基板の両面とともに前記基板の縁をほぼ同時に洗浄するように構成されている、請求項１に記載の機器。
3. 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、１つまたは複数の液体の連続式液体スプレーおよびパルス式液体スプレーのうちの少なくとも１つを前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、請求項１に記載の機器。
4. 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイのうちの少なくとも一方のアレイは、１つまたは複数の液体の連続式液体スプレーとパルス式液体スプレーの両方を前記基板へ送り届けるように配置されるスプレージェットを備える、請求項１に記載の機器。
5. 第２のタービンディスクであって、近接して結合された前記少なくとも１つのタービンディスクを有さない、前記内側シールドおよび前記外側シールドのうちの残りの一方に近接して結合される第２のタービンディスクをさらに備える、請求項１に記載の機器。
6. 洗浄動作と乾燥動作の両方のための単一のチャンバを有する基板洗浄および乾燥機構内で基板を洗浄および乾燥する方法であって、
   基板を前記基板洗浄および乾燥機構に垂直に取り付けるステップと、
   垂直に向けられた第１の回転式内側シールドと垂直に向けられた第２の回転式外側シールドとの間で前記基板を少なくとも部分的に囲むステップと、
   前記基板を第１の回転速度で回転させるステップと、
   少なくとも１つの液体を前記基板の少なくとも第１の面上へスプレーするステップと、
   垂直に向けられた第１の回転式内側シールドを第１のシールド回転速度でスピンさせるステップと、
   垂直に向けられた第２の回転式外側シールドを第２のシールド回転速度でスピンさせるステップと、
   ほぼ平面のかつ垂直に向けられたタービンディスクをタービンディスク回転速度でスピンさせるステップであって、前記タービンディスクが、複数の離間したフィンを有し、前記フィンの各々が、前記タービンディスクの周辺内で前記タービンディスクの前記周辺の近くに形成された開口部によって隣り合うフィンから分離される、ステップと、
   スピンする前記タービンディスクの使用によって、前記基板と、前記基板を囲む前記第１の回転式内側シールドと前記第２の回転式外側シールドとの間の容積と、の両方から離れるように前記少なくとも１つの液体および他のプロセス廃液を排除するステップと、
   前記基板の前記第１の回転速度を増加させるステップと、
   を含む方法。
7. 前記タービンディスク回転速度および前記タービンディスクの方向は、前記第１のシールド回転速度および前記第１の回転式内側シールドの方向、ならびに第２のシールド回転速度および前記第２の回転式外側シールドの方向のうちの少なくとも一方と両方同じである、請求項６に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの液体を前記基板の両面および縁へほぼ同時にスプレーするステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記第１のシールド回転速度および前記第２のシールド回転速度は、互いにほとんど同じである、請求項６に記載の方法。
10. 前記第１のシールド回転速度および前記第２のシールド回転速度は、互いから異なる、請求項６に記載の方法。
11. 前記第１のシールド回転速度の方向および前記第２のシールド回転速度の方向は、互いに同じである、請求項６に記載の方法。
12. 前記第１のシールド回転速度の方向および前記第２のシールド回転速度の方向は、互いから異なる、請求項６に記載の方法。
13. 前記基板の乾燥を始めるように前記第１のシールド回転速度および前記第２のシールド回転速度の少なくとも一方を増加させるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
14. 前記基板の乾燥を始めるように前記タービンディスク回転速度を増加させるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
15. 前記第１のシールド回転速度、前記第２のシールド回転速度、および前記タービンディスク回転速度は、前記基板を乾燥させるために高速スピン中に約１００ｒｐｍから約２２００ｒｐｍまでそれぞれ上昇する、請求項６に記載の方法。
16. 洗浄サイクル中に前記基板洗浄および乾燥機構からガス排出を行うステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
17. 基板洗浄および乾燥機器であって、
    基板を保持して様々な速さで回転させるように構成された垂直基板ホルダと、
    前記基板洗浄および乾燥機器の動作中に前記垂直基板ホルダを囲むように構成された内側シールドおよび外側シールドであって、前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々は、垂直にかつ他方のシールドから回転速さおよび方向のうちの少なくとも一方で互いに独立して動作するように構成されている、内側シールドおよび外側シールドと、
    正面側スプレージェットアレイ、背面側スプレージェットアレイ、および少なくとも１つのエッジジェットであって、前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイの各々は、それぞれ少なくとも１つの流体を前記基板の両側にほぼ同時にスプレーするように構成され、前記少なくとも１つのエッジジェットは、前記基板の両側に前記スプレーすることとほぼ同時に前記基板の縁にスプレーするように構成されている、正面側スプレージェットアレイ、背面側スプレージェットアレイ、および少なくとも１つのエッジジェットと、
    垂直にかつ前記内側シールドおよび前記外側シールドの各々にそれぞれ近接して結合され、過剰な量の前記少なくとも１つの流体を除去するように構成されている少なくとも１つのほぼ平面のタービンディスクであって、前記少なくとも１つのタービンディスクが、複数の離間したフィンを有し、前記フィンの各々が、前記タービンディスクの周辺内で前記タービンディスクの前記周辺の近くに形成された開口部によって隣り合うフィンから分離され、前記フィンが、前記基板と、前記基板を囲む前記内側シールドと前記外側シールドとの間の容積と、の両方から離れるように前記少なくとも１つの流体及び他のプロセス廃液を排除するように構成されている、タービンディスクと、
    を備える基板洗浄および乾燥機器。
18. 前記基板洗浄および乾燥機器は、前記少なくとも１つの流体および他のプロセス廃液を除去するために前記内側シールドと前記外側シールドの間に位置する中央排出部およびサイド排出部の少なくとも一方を有する、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。
19. 前記内側シールドおよび前記外側シールドの周縁は、前記基板から離れるように水分および前記他のプロセス廃液を含む前記少なくとも１つの流体の方向を変えるために、それぞれの最外周縁に１つまたは複数の角度をそれぞれ有する、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。
20. 前記正面側スプレージェットアレイおよび前記背面側スプレージェットアレイは、前記基板の各面上で前記基板の少なくとも直径全体を覆うように構成され、それによって、前記基板が回転されると、液体を各面全体に与える、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。
21. 強化された縁洗浄を行うように前記基板の縁で別々に方向付けられる１つまたは複数のエッジジェットをさらに備える、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。
22. 前記タービンディスク上のブレードは、直線断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。
23. 前記タービンディスク上のブレードは、楕円形断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。
24. 前記タービンディスク上のブレードは、湾曲断面を有し、前記タービンディスクの回転軸に対して角度が付けられる、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。
25. 前記タービンディスク上のブレードは、様々な角度を有する一連の直線縁として形成される断面を有し、前記様々な角度の平均角度は、前記タービンディスクの回転軸に対して全体的に角度付けられている、請求項１７に記載の基板洗浄および乾燥機器。

Images