CN110622290B - 亚纳米级基板清洁机构 - Google Patents

Abstract

各种实施例包括用于清洁并干燥基板的设备以及操作该设备的方法。在一个实施例中，示例性设备包括用以保持基板并使基板以各种速率旋转的竖直基板保持器。在该设备的操作期间，内护罩和外护罩在处于闭合位置时围绕该竖直基板保持器。该内护罩和该外护罩中的每一个可在旋转速率和方向中的至少一者上独立于另一个护罩来操作。前侧喷雾器和后侧喷雾器被布置成将至少一种流体基本上同时地喷洒到基板的两侧和基板的边缘上。气流与该护罩和该基板的高旋转速率相结合来辅助干燥该基板。公开了附加的设备和形成该设备的方法。

Description

亚纳米级基板清洁机构

优先权要求

本专利申请要求2017年2月6日提交的题为“SUBSTRATE CLEANING AND DRYINGMECHANISM”的美国临时申请序号62/455,425；以及2017年6月12日提交并且题为“NANOMETER-LEVEL SUBSTRATE CLEANING MECHANISM”的美国临时申请序号62/518,277的优先权，上述美国临时申请的公开内容各自通过引用整体地结合于本文中。

技术领域

例如，所公开的主题涉及在半导体生产制造设施及有关行业中清洁基板。特别地，所公开的主题涉及一种用于精密清洁并干燥例如半导体晶圆或其他基板之类的平坦物体的方法。

更具体而言，所公开的主题涉及在单室设备中清洁并干燥半导体晶圆及其他基板的方法，该单室设备配备有用于液体清洁的清洁喷嘴以及使超清洁气体（例如，氮）流动以在旋转基板用于干燥时辅助排出污水及水分的装置。

背景技术

清洁并干燥晶圆及其他基板的表面在半导体微电子装置的制造中是最重要的步骤之一。对于本领域技术人员而言公知的是，化学污染物及杂质粒子的存在可显著地降低所制造的产品的良率且显著地影响所生产的半导体装置（例如，集成电路）及相关或有关装置的性能和可靠性。

鉴于远超出例如具有亚微米尺寸的装置的特性特征的半导体及有关行业中的目前趋势，用于在最初以及在各种沉积和图案化操作之后清洁基板的有效技术正变得愈来愈重要。由于所设计的特征和用于产生该特征的设计规则已变得愈来愈精细，因此半导体表面对存在污染物存在极端的敏感性。例如，基板（例如，硅晶圆）上的总金属杂质应远少于10¹⁰个原子/cm²。尺寸上大于0.1µm的粒子的存在应远少于大约0.1/cm²。另外，基板上可存在有机污染物、微粒和/或其他杂质。同时期的装备及技术不能解决这些需求。

发明内容

以下描述包括实施所公开的主题的至少多个方面的说明性设备（装置、结构、系统等）和方法（例如，过程、顺序、工艺及技术）。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对该主题的各种实施例的理解。然而，在阅读并理解本公开之后，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践该主题的各种实施例。此外，尚未详细示出公知的设备和方法以免模糊各种实施例的描述。此外，如本领域技术人员所理解的，本文中可采用的相对术语（例如，顶、底、上、下、上方、下方等）仅用于传达所公开的一般概念，并不应被视为绝对术语。

此外，如本领域技术人员在阅读并理解本文所提供的本公开之后将理解的，术语“或”可在包括或排除的意义上解释，除非另有明确陈述或操作限定。

在竖直基板清洁室内的清洁操作期间，一个挑战在于迅速地去除过量的流体、污水和水分，以使得能够干燥基板而无水或其他化学污迹。所公开的主题的竖直基板清洁和干燥室同时清洁竖直基板的两面（侧）以及基板的边缘。

附图说明

图1是示出了所公开的主题的竖直基板清洁和干燥室机构的一个示例的简化略图的示图；

图2是示出了图1的竖直基板清洁和干燥室机构的外室加附加细节的示图；

图3是示出了在基板干燥操作期间图1和图2的机构的附加细节的示图；

图4示出了当用于300mm晶圆时图1的竖直基板清洁和干燥室机构的一部分的各种物理尺寸的示例；

图5示出了图1所描绘的竖直基板清洁和干燥室机构的外视图的三维示例；

图6示出了图5的室机构的内部部分的三维示例；

图7示出了用于图1至图6的竖直基板清洁和干燥机构的过程方案的一个示例；

图8示出了用于保持基板的指状件臂与指状件端盖组合的单独示图的一个示例；

图9示出了用于图8的指状件臂与指状件端盖组合的指状件与凸轮壳体机构的示例性实施例；

图10A示出了与图9的指状件与凸轮壳体机构一起使用以将基板锁定就位的示例性致动器机构；

图10B示出了图9的凸轮壳体机构的一部分的三维视图；

图11示出了图1的竖直基板清洁和干燥室的示例性替代室设计的一部分；

图12示出了具有图11的替代室设计的竖直基板清洁和干燥室的内部部分的示例性剖面图；

图13示出了图11和图12的替代室设计的示例性内部部分剖面图的附加细节；

图14A示出了图13的剖面图的一个示例，并且另外示出了在基板清洁或干燥操作期间的液体流线；

图14B示出了图13的剖面图的一个示例，从而示出了基板清洁或干燥操作期间的气体流线；

图15示出了图11和图12的替代室设计1100的室的内部部分的示意图的示例性尺寸；

图16A和图16B示出了用于从图11和图12的室设计去除污水的替代或可选实施例；

图17示出了用于确定本文所公开的竖直基板清洁和干燥机构的各种物理尺寸之间的关系的列线图的示例性实施例；

图18示出了基于图4中所示的竖直基板清洁和干燥室机构的一部分的各种示例性物理尺寸的计算流体动力学（CFD）分析的一个示例的各种涡流粘度等值线；

图19示出了基于图4中所示的竖直基板清洁和干燥室机构的一部分的各种示例性物理尺寸的CFD分析的一个示例的各种涡流粘度等值线；

图20示出了图4中所示的室机构的一部分的速度大小的等值线；

图21示出了指示基于另一设计模型的湍流粘度的等值线的简化CFD图；

图22示出了考虑用于CFD分析的另一示例性室设计的一部分，该另一示例性室设计比图4中所使用的室设计具有更大的室侧壁之间的距离；

图23示出了图22的示例性室设计的全3D仿真基模型的一个示例；以及

图24示出了图11的侧排放室的修改版本的示例性气流图。

具体实施方式

通常，所公开的主题的各种部件包括但不限于多个连续式液体喷雾器和多个脉冲式液体喷雾器（喷水器）室中的一者或两者。2005年11月9日提交的且题为“Apparatus andMethod for Cleaning Flat Objects in a Vertical Orientation with Pulsed LiquidJet”的美国已公布专利申请号2006/0174919 A1中公开了脉冲式液体喷雾系统，该专利申请特此通过引用整体地结合。

连续式液体喷雾器及脉冲式液体喷雾器在清洁操作期间将处理液（例如，去离子（DI）水或液体清洁化学物的一种或多种组合）的连续喷雾或脉冲喷雾输送在旋转的竖直基板的两面（侧）和边缘上。DI水和液体清洁化学物中的任一者或两者在本文中可简称为处理液。在各种实施例中，所述室的所有内（润湿的）表面可具疏水性，以辅助从所述室快速地排出（去除）液体（例如，污水的至少一部分），从而将经受清洁和干燥操作的基板的干燥时间减少或最小化。

在各种实施例中，脉冲式液体喷雾器被视为无气体脉冲式喷射器，这是因为脉冲式液体喷雾器不一定依赖于任何类型的气体来产生处理液的脉冲喷雾。在无气体脉冲式喷射器的一个实施例中，利用膜片泵（例如，隔膜泵）来产生无气体脉冲式射流。该膜片泵是正位移泵，其使液体从膜的一侧至另一侧的往复泵送动作交替进行，从而形成提供给喷雾喷嘴的液体的连续变化的压力。在特定的示例性实施例中，使用个三膜片泵来由无气体脉冲式喷射流产生各种大小、速度和/或数量的处理液液滴。在其他实施例中，使用具有两个、四个或更多个膜片的膜片泵来产生无气体脉冲式喷射流。在再其他的实施例中，使用具有单个膜片及仅一个室（例如，单侧式膜片泵）的膜片泵来产生无气体脉冲式喷射流。

技术人员将认识到，也可使用例如齿轮驱动泵、交变压力泵、蠕动泵、轴向活塞式泵及其他泵的其他泵类型来产生无气体脉冲式喷射流。

在各种实施例中，例如膜片泵的不同形式的泵可被耦接到变频驱动器。该变频驱动器产生活塞的不同速率。例如，1Hz至10Hz频率范围可用于产生大小从数十微米直到数毫米的雾化液滴。在特定的示例性实施例中，在给定喷嘴尺寸的情况下，可产生大小从30微米至150微米的液滴。在其他实施例中，可针对各种应用组合多种大小和类型的喷嘴。组合多种大小和类型的喷嘴可形成更大的液滴大小变化（例如，单独或同时小于30微米和大于150微米）。

在各种实施例中，用于产生无气体脉冲式喷射流的实施例中的一个或多个可与不同大小和形状的喷嘴组合。用于产生不同大小和形状的喷嘴的技术在本领域中是已知的，并且下文也更详细地论述。

基于本文所提供的本公开，本领域技术人员可容易地确定由脉冲式液体喷雾器所产生的各种液滴中的每一者赋予的动能水平。例如，该动能的确定是基于液滴大小、液滴中液体的密度（例如，液滴的总质量）以及液滴的速度。于是，可根据从基板驱除给定粒子大小所需的压力来考虑动能的确定。这样的压力基于将粒子保持到基板的力（例如，静电力、分子力、其他粘合力等）、粒子的剖面以及粒子与基板接触的面积。本领域中已知用于确定动能和粒子驱除压力两者的控制方程。

如下文更详细地描述的，在清洁/干燥操作中的各种操作期间，基板在室内竖直地旋转（转动）。另外，例如，本文公开了中心排出和侧面排出可旋转护罩的各种实施例。在各种实施例中，涡轮盘可附接到可旋转护罩中的一个或多个。在各种实施例中，涡轮盘可独立旋转。该涡轮盘辅助从清洁/干燥室排出气体、液体及其他污水，以辅助更迅速地干燥基板。

所公开的主题还描述了可单独地或彼此组合地利用的可选排泄通道的各种实施例。还公开了清洁/干燥室内的气体（例如，超纯氮）分配机构的各种实施例。

如下文更详细地描述的，在各种实施例中，竖直基板清洁和干燥室是具有内壳和外壳的封闭式系统。该外壳打开和闭合以（例如，通过机器人的末端执行器）竖直地装载和卸载基板用于清洁和干燥。该外壳在闭合时产生防流体密封，其防止处理流体及污水（例如，气体及液体）中的任一者泄漏出外壳围封件。

该内壳包括竖直基板保持机构以及两个可旋转护罩，该可旋转护罩是旋转速率（旋转速度）和方向可独立控制的。一个护罩耦接到第一旋转马达，并且还可耦接到竖直基板保持机构（及基板），而第二护罩具有分开的独立马达。在特定的示例性实施例中，存在附接到可旋转护罩的一个或多个涡轮盘。该涡轮盘可构造有槽，其置于经计算提供增大的流体去除效率的各种点和角度处。

在各种实施例中，气体（例如，氮、N₂）经由多个不同装置分配。在一个示例中，蘑菇状设计允许低压力、高气流。在另一示例中，气体入口管中的气体出口阵列在内室中产生气体的刀锋形簇流（knife-edge shower）。在其他实施例中，两个装置被组合。

在示例性清洁操作开始时，首先使基板缓慢地旋转，以有助于经由基本上同时冲击基板的前侧、后侧及边缘的多个液体流来清洁基板。在此清洁操作期间，可取决于待从基板去除的污染物的类型而使用多种液体。

护罩旋转驱动机构可与护罩中的第一个（其可具有附接到其的涡轮盘中的一个）耦接。随着第一护罩旋转，耦接到护罩旋转驱动机构的基板也以相同速率旋转。如上所述，相对的第二护罩被耦接到分开的独立马达并且也旋转。然而，由于第二护罩具有单独的马达，因此第二护罩的速率和方向独立于第一护罩，并且因此，也独立于基板的旋转速率。随着两个护罩在清洁操作期间旋转，在一种或多种液体冲击到基板上的情况下，来自竖直的旋转基板的污水由于离心力效应而通过可旋转护罩排出。

护罩的曲率被设计成使得污水朝向护罩的边缘（内边缘或外边缘，这取决于特定实施例）移动，并且从内室排出（去除）。可旋转护罩的旋转速率可增大，以增加污水排出。在此清洁操作期间，高纯度气体（例如，超纯氮、二氧化碳或其他超纯气体）通过气体分散装置中的至少一个引入到室中，从而有助于接近旋转的竖直基板的富含水分环境脱水。

在清洁操作结束时，停止从喷雾器的液体发出。将可旋转护罩的旋转速率、并且因此基板的速率加速至更高的速率，以进一步促进干燥过程。在各种实施例中，例如异丙醇（IPA）蒸汽之类的溶剂也可与高纯度气体一起被引入，以用于基板可需要IPA干燥或由IPA干燥辅助的应用。在其他实施例中，该溶剂可被单独喷洒，或者可继之以高纯度气体或除高纯度气体之外喷洒。

如本领域技术人员将可理解的，护罩的高旋转速率在基板与接近该基板的容积之间形成压差，从而有助于远离旋转的基板排出（去除）液体和水分两者。基板的高旋转速率与气流和护罩的旋转相结合会去除所有或基本上所有的污水及水分，从而在没有水或化学痕迹的情况下干燥基板。一个或多个次级气流装置形成气体屏障，以防止或大幅减少从外室迁移至内（处理）室中的微粒。在清洁和干燥操作期间，可旋转护罩的速率可被操纵成引起污水和蒸汽的容积去除，以辅助在清洁和干燥过程结束时产生无水/化学污迹或基本上无污迹的基板。

本发明适用于其他领域，例如光学基板、用于基因定序及药物开发的生物技术基板、平板显示器、用于空间光学器件的制造中的基板、光学记录基板以及各种技术中已知的各种其他基板类型的清洁和干燥。总体上，所公开的主题的主旨在某些方面将是基本上相同的，其中，基板在清洁和干燥期间将被竖直保持并以可变的可编程速率旋转。

现在参考图1，其示出了竖直基板清洁和干燥室机构100的示例的简化略图。总体上，竖直基板清洁和干燥室100被示出为包括：第一可旋转护罩101和第二可旋转护罩，该第二可旋转护罩位于接近第一可旋转护罩101的第一位置103A以及位于远离第一可旋转护罩101横向移动且因此在第一可旋转护罩101远侧的第二位置103B。如本文中更详细地解释的，第一可旋转护罩101和第二可旋转护罩捕获清洁液体且将清洁液体重新引导远离基板119。两个可旋转护罩中的一个被构造成从操作位置120（在图1上指示为位置“A”）和装载位置140（在图1中指示为位置“B”）移动，以允许基板119安装于竖直基板清洁和干燥室100中以及从竖直基板清洁和干燥室100移除。致动器机构109使第二可旋转护罩103A、103B从操作位置120往返装载位置140移动。

在一个实施例中，第一可旋转护罩101和第二可旋转护罩103的周边边缘（其中该边缘是护罩的远离该护罩的基部延伸的部分，该基部基本上竖直并且平行于基板119）的角度（相对于基板119的竖直位置的法线）可被设计成具有一种或多种角度。例如，该周边边缘可具有从约3°至约15°的角度。在其他实施例中，该角度可从约1°至约3°。在其他实施例中，该角度可从约15°至约45°或更大。在实施例中，该角度可能并非连续平角而是可由各平直部分构成，其中平直部分中的每一个都具有不同角度（例如，角度随着可旋转护罩的边缘靠近开口125而增大）。在再其他的实施例中，可旋转护罩的周边边缘可以是弯曲的（例如，参见图4），其中弯曲部具有恒定半径或可变半径。另外，技术人员将认识到，较陡峭的角度（例如，15°而非5°）或较大的曲率半径可提供液体/污水从室的更高效的去除。

如下文参考图11所述，周边边缘可具有负角度（参考图1的周边边缘的反向斜坡）。然而，较大的角度或较大的曲率半径还将增大室的物理总高度。因此，技术人员将基于阅读并理解本文所提供的本公开而认识到如何实现陡度或角度/更大的曲率半径与室的合理大小之间的平衡。可通过加工、冲压、深拉或以其他方式通过本领域中已知的技术形成护罩来实现实施例中的每一个。

在各种实施例中，护罩中的较大者（在图1的示例中，为第二可旋转护罩103）在较小护罩上方延伸。尽管未示出，但可旋转护罩中的至少一者或两者可形成为在最外周边边缘处（例如，靠近开口125）具有迷宫式唇缘（未示出但技术人员可理解），以形成机械密封以去除大多数或所有流体液滴，从而防止或基本上消除任何流体滴回到包含基板的室的内部部分中（例如，参见图15）。因此，最外周边边缘的轮廓可形成为使得流体液滴无法聚集于基板上方，从而防止流体滴下。

可气动地激活、液压地激活、磁性地激活、电气激活或通过其他手段或者通过技术人员所理解的手段的组合激活致动器机构109。该致动器机构还可包括各种类型的位置传感器（例如，电气、光学等），以指示第二可旋转护罩103A、103B是处于操作位置120或还是处于装载位置140。在各种实施例中，位置传感器（未示出）可位于致动器机构109外部的其他位置，或位于除了放置在致动器机构109内之外的位置。

如图1中所示，在清洁和干燥操作两者期间，基板119被保持在基本上竖直的位置。在某些实施例中，竖直位置维持在距竖直大约±0.1度至大约±1度的范围内。在某些实施例中，竖直位置维持在距竖直大约±2度内。在其他实施例中，竖直位置维持在距竖直大约±5度内。在再其他的实施例中，竖直位置维持在距竖直大约±10度内。基板119的基本上竖直的定位允许同时清洁前侧和后侧（且清洁边缘）以及同时从两侧（及一个或多个边缘，这取决于基板的形状（例如，圆形对方形））的增加和彻底地干燥基板119，这是因为在基板119处于竖直定向中时液体不太可能保持在基板119的表面上。基板119可以是：例如直径为100mm至450mm的图案化或非图案化的圆形半导体晶圆；例如每侧125mm或150mm的方形石英光掩模；或半导体及有关行业中已知并使用的各种其他基板中的任何一种，例如平板显示器基板及磁性和光盘基板。

尽管图1指示第二可旋转护罩103A、103B（通常在本文中也统称为第二可旋转护罩103）是为基板更换而移动的护罩，但本领域技术人员在阅读并理解本文所提供的本公开之后将理解，在其他实施例中，第一可旋转护罩101朝向和远离第二护罩103移动。在再其他的实施例中，第一护罩101和第二护罩103两者可被构造成朝向和远离彼此横向移动。因此，为在本文中所含的本公开通篇陈述的简洁起见，第二护罩103将被指示为可移动护罩。

此外，尽管在两个护罩彼此接近（位于操作位置120）时，第一可旋转护罩101在图1中被示出为小于第二可旋转护罩103，并且因此能够被处于第一位置103A的第二可旋转护罩围绕，但技术人员将认识到，第二可旋转护罩103可被构造成小于第一可旋转护罩101且因此被第一可旋转护罩101围绕。

继续参考图1，第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列117被示出为相应地耦接到第一侧液体供应管线127和第二侧液体供应管线129。喷雾器被构造成在基板清洁和干燥室100的清洁操作期间将一种或多种液体喷洒到基板119的每个面以及边缘上。喷雾器被布置成在基板的每个面上覆盖基板的至少整个直径，从而一旦基板已旋转就将液体提供至每一整个面。例如，液体可包括去离子（DI）水或者一种或多种各种类型的化学清洁液体。

如下文更详细地描述的，第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列117中的每一个包括多个喷雾器。在各种实施例中，喷雾器也可被构造成如上文所论述地脉冲，从而对所喷洒的液体添加机械搅动，从而可能在特定操作中提高清洁效率。

图1还示出了第一侧气体入口111和第二侧气体入口113，两者布置成在基板119的干燥操作期间允许将清洁气体，例如经过滤的清洁、干燥空气（CDA）、氮、氩或若干种其他经过滤或高纯度/超清洁的气体，引入到竖直基板清洁和干燥室100中。下文更详细地描述干燥操作的各种实施例。

当竖直基板清洁和干燥室100处于装载位置140（位置“B”）时，来自机器人的末端执行器（未示出）可从基板载体（例如，用于携载并输送300mm半导体晶圆之前开式晶圆传送盒（FOUP））拾取基板119以由若干个指状件端盖123放置并保持，该若干个指状件端盖123各自附接到若干个指状件臂121。指状件臂121又机械地耦接到第一可旋转护罩101。取决于基板119的各种物理参数及几何形状，可存在三个或更多个指状件臂121与指状件端盖123组合。例如，在基板119为圆形基板的情况下，可存在三个指状件臂121与指状件端盖123组合。在基板119为方形、矩形或其他多边形的情况下，可存在四个或更多个指状件臂121与指状件端盖123组合。技术人员将认识到如何针对给定基板119的大小及形状来修改指状件臂121与指状件端盖123组合的数量。

指状件臂121可取决于竖直基板清洁和干燥室100的特定应用而由若干种材料制造而成。例如，指状件臂121可包括：各种金属，例如铝（Al）或不锈钢（例如，316L）；或其他金属合金、陶瓷，例如氧化铝（Al₂O₃）或碳化物；或各种类型的塑料。另外，取决于指状件臂材料的选择、被清洁的基板及利用所述室的行业，构成指状件臂121的材料可涂覆有各种类型的材料，例如包括全氟烷氧基（PFA）、氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）、乙烯与四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚四氟乙烯（PTFE）及相关技术中已知的其他单层或多层涂层。

指状件端盖123可由具有某种柔性的若干种材料制造而成，例如各种塑料（例如，缩醛均聚物或乙酰树脂，例如Delrin^®、各种其他类型的基于聚甲醛（POM）的塑料或其他热塑性材料及各种合成聚合物）。技术人员将认识到，至少部分地取决于形成基板的材料，若干种其他材料（例如，铝或其他涂覆金属、金属合金及陶瓷）可以是适合的。

指状件臂121与指状件端盖123组合中的至少一者可移动，以允许将基板119容易地安装在竖直基板清洁和干燥室100中。例如，指状件臂121与指状件端盖123组合可远离基板保持位置成角度，以允许来自机器人的末端执行器容易地定位（例如，插入以便夹持）或移除基板119。下文参考图8及以下详细地描述可移动指状件臂121与指状件端盖123组合的一个实施例。定位指示器（未示出但本领域中已知，例如基于激光、基于机械、基于光学、基于磁性靠近或其他的基板适当装载的指示器）确保适当地对准基板119。

在圆形基板的情况下，基板由三个细长指状件臂（图1中仅示出其中的两个）保持。在此示例中，指状件臂隔开约120度。指状件臂中位于12:00点钟位置的一个具有联接到它的致动器（下文更详细描述），而另外两个臂为刚性的、没有致动。每个指状件臂121上一个的指状件盖123可形如滚轮（但在实施例中，指状件盖123被不可旋转地安装到相应的指状件臂121），具有例如V形凹槽或一U形凹槽，在清洁和干燥操作期间基板被放置在该凹槽中。凹槽的轮廓被设计成使得其确保基板在由机器人的末端执行器放置在凹槽中时可自对准（下文更详细地描述）。

在各种实施例中，凹槽的轮廓被成形且尺寸设定成使得仅基板的边缘与凹槽的部分接触，使得基板的面不与凹槽或指状件盖123的任何部分接触。此外，凹槽尺寸设定和成形为使得基板的面的任何部分都不被凹槽或指状件盖123的任何部分覆盖。

如下文参考图8所更详细地描述的，当机器人将基板带入至打开的室中时，通过气缸（图1中未示出）及凸轮机构致动联接致动器的指状件臂（例如，编程为在12:00点钟位置处或其他基板更换位置处停止以免干扰机器人的末端执行器的路径）。随着气缸推压抵靠金属板，凸轮操作该臂向上打开，从而允许机器人将基板带入至室中并将基板定位至至少一个（或在圆形基板的情况下为两个）指状件臂121与指状件端盖123组合上的凹槽中。一旦基板定位于一个或多个指状件端盖的一个或多个凹槽中，气缸就缩回从而再次操作凸轮机构，从而闭合联接致动器的指状件臂并夹持基板。在此时间期间，基板存在传感器（下文参考图5论述）确保基板适当地安放于凹槽中。如上所述，如果基板未被适当定位（例如，基板倾斜），则系统进入到误差模式中，直到通过机器人经由恢复与重新定位模式移除并且适当地重新定位基板，该模式编程到系统中，如技术人员可理解的。

继续参考图1，第一马达105和第二马达107被布置成相应地使第一可旋转护罩101和第二可旋转护罩103旋转。第一马达105和第二马达107可以是各种类型的旋转致动器（例如电气、气动、液压等）或本领域中已知的其他旋转致动器机构。

在基板清洁操作期间，由于在此实施例中基板119被机械地耦接到第一可旋转护罩101，因此第一马达105可使基板119相对于第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列117两者旋转。独立地，第二马达107可使在操作位置120处的第二可旋转护罩103旋转。在各种实施例中，第一马达105和第二马达107可使相应的护罩沿相同方向或沿相反方向旋转，或者在不同时间框架中沿两个方向旋转。第一马达105和第二马达107也可使相应的护罩以相同旋转速率或不同的可编程旋转速率旋转，或在不同时间框架中以相同旋转速率或不同的可编程旋转速率两者旋转。

在基板干燥操作期间，第二可旋转护罩103保持在操作位置120。第一马达105和第二马达107可使相应的护罩沿相同方向或沿相反方向旋转，或在不同时间框架中沿两个方向旋转。第一马达105和第二马达107也可使相应的护罩以相同旋转速率或不同旋转速率旋转，或者在不同的时间框架中以相同或不同的旋转速率两者旋转。如下文更详细地描述的，旋转速率也可取决于特定操作（例如，清洁或干燥）而变化或者在特定操作期间变化。

在干燥操作期间，基板119上由旋转运动引起的离心力，与通过第一侧气体入口111和第二侧气体入口113引入到竖直基板清洁和干燥室100中的气体相结合以及由于基板119的竖直定位而存在的重力有助于比当前已知的现有技术的各种基板干燥机构更迅速地干燥基板119。在前述清洁循环期间引入到竖直基板清洁和干燥室100中的液体通过形成在第一可旋转护罩101与在操作位置120的第二可旋转护罩103之间的开口125而从室排出。

现在参考图2，其示出了如下示图，即：该示图示出了外室200加图1的竖直基板清洁和干燥室机构100的附加细节。图2被示出为包括：外室201；第一伺服机构203，其电气、光学或机械地耦接到第一马达105；以及第二伺服机构205，其电气、光学或机械地耦接到第二马达107；一个或多个流体箱或储存器207（仅示出一个），其用于包含用于清洁基板119的清洁流体，该清洁流体例如包括DI水或其他基于水或基于溶剂的清洁溶液或化学物；一个或多个流体泵209（仅示出其中一个）；以及泵控制机构211。

外室201可由各种材料制成且内部或外部可视各种行业的需要或需求而涂覆有一种或多种材料。上文参考图1描述这些材料和涂层。

第一伺服机构203和第二伺服机构205可以是任何数量的控制工程学领域中已知的机构。通常，伺服机构采用误差感测装置或回馈方案来验证例如旋转装置之类的另一装置的动作。参考图2，第一伺服机构203和第二伺服机构205相应地控制第一马达105和第二马达107。因此，伺服机构有助于控制马达的速率、加速度及方向。

流体泵209可以是各种泵送机构中的任一者，所述泵送机构设计成将各种类型的液体或浆体（含有磨料或其他悬浮微粒的液体，例如胶体状粒子悬浮物）从储存器207移动并传输至第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列117（参见图1）。泵送机构可包括径向流泵、轴向流泵、蠕动泵或本领域中已知的各种其他类型的泵。

如所示，第一侧喷雾器阵列115包括第一多个喷雾器219A、219B，并且第二侧喷雾器阵列117包括第二多个喷雾器219C、219D。该多个喷雾器被设计成可能在相邻喷射器之间存在某些重迭的情况下完全覆盖基板119的两个面以及基板119的边缘的至少一部分。尽管仅示出了总共四个喷雾器219A、219B、219C、219D，但技术人员将在阅读并理解本文中所提供的本发明之后认识到，可针对给定应用和基板119的几何形状而使用更少或更多的喷雾器。

另外，可将特殊的单个或多个边缘喷雾器（未直接示出但易于为本领域技术人员所理解）单独地指向基板的边缘处。该特殊的单个或多个边缘喷雾器可与该多个喷雾器219A至219D类似且可用于执行特殊的清洁功能或增强的边缘清洁。这些边缘喷射器也可被供给以与供给至指向基板的表面（面）处的喷射器的流体相同或不同的清洁流体和DI水。

另外或作为单独的操作，虽然基板的前侧和后侧利用选定的清洁流体或DI水（例如）的喷射流来清洁，但特殊的单个或多个边缘喷雾器可单独地指向基板的边缘处，以执行特殊的清洁功能或增强的边缘清洁。边缘喷射器还可被供给以与供给至指向基板的表面（面）处的喷射器的流体相同或不同的清洁流体，如下文更详细地描述的。

图2还被示出为包括第一侧气体分散机构215和第二侧气体分散机构217。在例如干燥操作期间，这些分散机构用于分散和重新引导通过第一侧气体入口111和第二侧气体入口113（参见图1）的任何进入气体。

在一个实施例中，气体分散机构215、217可被构造成与相应的喷雾器阵列成隔开的关系（例如，隔开大概约1mm至约5mm或包含在此范围内的各种其他距离），以使进入气体偏转和分散以不会冲击基板119的相对面。在其他实施例中，气体分散机构可围绕分散机构的周边而构造有孔隙或孔口的阵列，以在与基板119的面基本上平行的平面中引导进入气体。在其他实施例中，气体分散机构可被构造成与相应的喷雾器阵列呈隔开的关系并且还结合孔隙或孔口的阵列。技术人员在阅读并理解本文所提供的本公开之后可预想出分散机构可采取的其他形式，这些形式意在属于本公开的范围内。总体上，下文更详细描述的分散机构辅助将液体从竖直基板清洁和干燥室100排出至外室201。

外室201可包括可选排泄通道213，以收集从竖直基板清洁和干燥室100排出的液体。下文更详细地描述排泄通道213及其功能。

图3示出了在基板干燥操作期间图1和图2的机构的附加细节。如图3中所示，在干燥操作期间，相应地通过第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列117的第一侧气体入口111和第二侧气体入口113引入气体（例如氮、N₂）。如所示，第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列117可被视为静止歧管，这是因为喷雾器阵列既用于通过液体供应管线（参见图2）将液体输送至该多个喷雾器且还用于通过气体入口111、113输送气体。在各种实施例中，喷雾器阵列位于流体歧管305内且可在第一可旋转护罩101和第二可旋转护罩103内同心或几乎同心地定位。在各种实施例中，流体歧管是静止的（不可旋转）且由多个轴承303或本领域中已知的其他机械或电气装置定位于可旋转护罩101、103内。

如图3中所示，存在两个流体歧管305，其位于基板119的任一侧上，其中以一方式布置喷雾器阵列（图3中未示出），使得其瞄准基板119且覆盖基板119的直径（或其他特性尺寸）而分配DI水或其他化学物清洁流体的扇形喷雾。喷雾器阵列115、117也可被布置成使得喷射器中的相邻者彼此重迭，以清洁基板的整个前表面或后表面以及边缘（或在非圆形基板的情况下，清洁若干边缘）。通过使喷射器重迭，可实现微粒、膜、残余物等的更高度去除而无需使用浓缩化学物。此外，在清洁操作期间基板119的旋转确保在清洁期间的完全基板（面和边缘）覆盖。

流体歧管305可由例如聚偏氟乙烯或聚偏二氟乙烯（通常称为PVDF）或其他非反应性热塑性氟聚合物或各种金属（例如，铝）、金属合金（例如，不锈钢）或本领域中已知的其他材料形成或者制造而成。作为示例，PVDF材料通常对所有溶剂、基质及酸而言是惰性的。

在干燥操作期间，第一可旋转护罩101及因此指状件臂121与指状件端盖123组合以及机械地耦接到臂/盖组合的基板119以预定速度旋转或加速至预定速度（或一系列预定速度）。旋转运动会将在前述清洁操作期间所使用的液体从自基板119排出至竖直基板清洁和干燥室100（参见图1）中。所引入的气体（例如，N₂）由气体分散机构215、217再次引导（以避免直接冲击基板119）且用于引导竖直基板清洁和干燥室100内的液体或液体蒸汽。然后，所引入的气体引导液体或液体蒸汽穿过位于室的可旋转护罩101、103A之间的开口125。在从室排出之后，所排出的液体或液体蒸汽301随后被引导至外室200（参见图2）中的排泄通道213。如下文更详细地解释的，排泄通道213与环境（例如，半导体制造设施）中的设施排泄部以流体连通方式耦接。此外，在基板干燥操作开始之前，排泄通道213辅助准备外室干燥或基本上干燥。

现在参考图4，其示出了当用于300mm晶圆时，图1的竖直基板清洁和干燥室机构100的部分400的各种物理尺寸的示例。仅作为理解所公开的主题的辅助而提供这些尺寸。如此，所提供的尺寸绝不应被解释为限制本公开。

图4的室的部分可被视为如本文中所描述的中心排放室。示例性物理尺寸及布局还用于下文关于图18和图19所描述的各种计算流体动力学（CFD）分析。在图4的示例中，300mm晶圆401被示出为安装并机械地耦接到第一可旋转护罩101。在此示例中，300mm晶圆401被安装成距第一可旋转护罩101和第二可旋转护罩103A中的每一个50mm的距离409。轴向中心线411（旋转轴线）被示出为指示晶圆401的近似轴向中心。技术人员将认识到，可基于若干因素，例如经受清洁和干燥操作的基板的物理尺寸，而容易地调整距离409。例如，可比300mm晶圆可能需要的更靠近于可旋转护罩而放置小的基板，例如100mm半导体晶圆。反之，具有较高表面粗糙度值、图案化或机加工特征或其他微凸起的基板可需要大于50mm的距离409，以有效地去除用于清洁具有较粗糙或图案化的表面的基板的液体。

第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列各自与相应的护罩（第一可旋转护罩101和第二可旋转护罩103）隔开9mm的护罩歧管间隙403。可基于若干因素，例如所预期的振动考虑（例如，在使不对称基板转动时）及总体机加工容差，而容易地调整护罩歧管间隙403。

图4还示出了10mm的护罩开口405（两个可旋转护罩之间的竖直距离）。可针对给定应用，取决于若干因素，例如在清洁操作期间所使用的液体体积以及液体、液体蒸汽及气体从竖直基板清洁和干燥室排出的速率，来容易地调整此间隙。

如上所述，本领域技术人员将认识到，图4内所提供的物理尺寸仅是示例性的。（如该术语在本文中所使用，“示例性”仅表示一个示例或一组示例，并且不一定应被解释为实施本文所描述的所公开的主题的部分的优选或最佳方式）。因此，这些物理尺寸应被视为辅助技术人员解释所公开的主题，并且因此，不应被看作限制所公开的主题的范围。

现在参考图5，其示出了图1所描绘的竖直基板清洁和干燥室机构的三维室500的外视图的示例。三维室500被示出为包括：第一过滤单元501，其机械地耦接到三维室500的第一部分510；以及第二过滤单元503，其耦接到三维室500的第二部分530。

例如，过滤单元中的每一个可含有高效微粒空气（HEPA）过滤器、超低微粒空气（ULPA）过滤器或本领域中已知的某些其他类型的空气/气体过滤器。过滤器类型的选择可通过给定操作、基板类型、行业或应用所需的空气/气体纯度水平来确定。例如，制作具有小特征尺寸（例如，65nm或更小）的高密度存储器装置的半导体装置制造商可需要ULPA过滤器，而加工具有较大特征尺寸（例如，2µm或更大）的多晶硅晶圆的太阳能电池制造商可仅需要具有16或更大的最低效率报告值（MERV）评级的过滤器。这样的过滤器型号在相关技术中是公知的。

无论给定过滤器的效率评级如何，第一过滤单元501和第二过滤单元503都为室500的内部提供清洁的经过滤空气。例如，过滤单元501、503可为室提供经过滤空气补给供应。补给空气的一个功能在于在室500于本文所描述的清洁和干燥操作期间自我排空时，允许稳定的清洁干燥气流进入到室500中。该室的空气及其他气体（例如，氮）去除由壳体排放系统补充，该壳体排放系统在给定的制造设施内通过流体排放端口507连结至处理室下方的排泄排放壳体中，在下文中论述。该排放部可进一步补充有排放风扇（未示出），其安装于泵柜中以在过程循环期间防止排放部中出现液滴。下文更详细地描述经过滤空气的使用。此外，第一过滤单元501和第二过滤单元503可提供经过滤空气供应，其可用于各种室控制件上，例如包括室500的各种电系统及控制系统上的气动器件。

如上文参考图1所述，可旋转护罩101、103中的至少一个被构造成移动以在这些护罩之间放置基板119。护罩（图5中未示出）位于室500内。因此，第一部分510或第二部分530或该两者被构造成沿例如线性轨道505移动，使得来自机器人的末端执行器（上文描述）可将待清洁和干燥的基板放置在室500内。随后，基板119被安装于可旋转护罩（其是静止的，除非经受清洁或干燥操作）内且安装到三个或更多个指状件臂121与指状件端盖123组合上，如上文所述。基板存在传感器509辅助确保基板（未示出）存在且被适当安装且由指状件臂121与指状件端盖123组合抓持。基板存在传感器509可以是本领域中已知的各种传感器中的任何一种，例如基于激光或其他基于光学的传感器。

例如，在各种实施例中，基板存在传感器509可以是发射器-接收器类型的传感器，一旦基板119被放置在室内部的指状件臂121与指状件端盖123组合上，该传感器就发射光束。安装在室的与基板存在传感器509相对的一侧上（例如，在室500的后侧处）的接收器（未示出）接收传感器发射的束并将输入提供至控制处理器（未示出，但本领域技术人员可理解），使得基板竖直地放置且适当地定向于基板保持机构中。如果晶圆未适当地放置，则系统提供误差消息并防止机器运行，直到将基板移除并重新适当插入。

排泄通道213（参见图2和图3）中的每一个可与一流体排放端口507流体连通。液体排放部又耦接到其中安装有室500的设施内的排泄部。

图6示出了图5的室机构500的内部部分600的三维示例。图6中已移除外室和可旋转护罩。如上文参考图1至图3所述，在特定的示例性实施例中示出了竖直基板清洁和干燥室100（参见图1）的各种部件。例如，基板119被示出为安装到指状件臂121与指状件端盖123组合中的三者（在图6中仅两者可见），并且定位成与第一侧喷雾器阵列115和第二侧喷雾器阵列117分开并位于该两者之间。此外，在第一侧喷雾器阵列115上可见喷雾器219中的各个喷雾器。

构造成从室抽出液体及蒸汽的各种类型的涡轮叶片机构601可辅助排出液体或液体蒸汽。

图7示出了用于图1至图6的竖直基板清洁和干燥机构的过程方案700的一个示例。机器人上的末端执行器（未示出）将基板放置在夹持机构内。一旦基板被装载到处理室中，该室就从控制器或微处理器（未示出但本领域技术人员可理解）接收命令以开始过程。

如上文所述并同时参考图1和图2，在操作705处（下文描述），与第一可旋转护罩101耦接的第一马达105以预定的可编程速率提供旋转（转动）运动。随后，该旋转运动耦接到基板119。因此，随着第一可旋转护罩101旋转，耦接到该可旋转护罩的基板119也以相同速率旋转。第二可旋转护罩103（目前处于第一位置用于清洁和干燥操作）耦接到其自己的马达（即，第二马达107）并且也旋转。然而，如上文所述，第二可旋转护罩以预选速率旋转且独立于第一可旋转护罩101，并且因此，第二护罩也独立于基板119的旋转速率的速率。

在操作701处，当在操作705处至少第一可旋转护罩101在低速转动期间从0上升至约100rpm时，在基板开始旋转之后基本上同时地或者之前不久或之后通过第一侧液体供应管线127和第二侧液体供应管线129将去离子（DI）水或其他基于液体的清洁化学物（后文也称为液体，以包括DI水及基于液体的清洁化学物两者）引入到基板119的两个面和边缘。DI水首先开始喷洒以进行预润湿操作。预润湿步骤的目的在于在基板上建立液体膜。在各种实施例中，可将DI水作为稳态喷流引入到室中。在其他实施例中，可将DI水作为脉冲式喷流引入到室中。在再其他的实施例中，可将DI水作为稳态喷流与脉冲式喷流的组合（例如，同时通过各个喷射器或在稳态与脉冲喷射之间交替）引入到室中。

对于特定的示例性实施例，技术人员可假定使第二可旋转护罩103以相同速率但沿相反方向旋转。在其他实施例中，第二可旋转护罩103沿与第一可旋转护罩101相同的方向旋转。在再其他的实施例中，第二可旋转护罩103沿与第一可旋转护罩101相同的方向或相反的方向且以更高或更低的速率旋转。另外，第一护罩101或第二护罩103可以连续或间歇的可变可编程的速率及方向旋转。速率（固定或可变）及方向（两个护罩沿相同方向或者在相同时间或不同时间处具有逆向旋转）可各自定制并且可取决于若干因素，例如基板类型及形状、所采用的清洁化学物、给定基板类型所期望的清洁程度以及技术人员可辨别的其他因素。

在操作703处，与初始润湿步骤基本上同时地（例如，在约0秒至约2秒时间处）将气流（例如，超纯氮）以相对低的流率（例如，在一个实施例中，约283 lpm或大约10 scfm，在其他实施例中，小于约575 lpm或大约15 scfm）提供到室100中。经由气体分散机构215、217（参见图2）将所引入的气体分散于室100内。气体分散机构215、217接近旋转的竖直基板形成低压高速气流（例如，氮）。该低压高速气流促进接近旋转的竖直基板的富含水分环境脱水。根据图7的示例，将气流速率维持在此速率直到约第二润湿循环（在约13秒至约15秒的时间处），此时气流速率增加至约1700 lpm（大约60 scfm）至约2265 lpm（大约80 scfm）。在操作707处，还约同时地（或者在操作703处引入气体之前或之后的数秒内）从室100排放气流。

在基板清洁操作期间，经由流体歧管305的气体部分（参见图3）将气体分配到室中，并且维持气体的低流动分配，其对接近基板的容积或围绕基板的腔的容积起干燥作用。尽管气流不需要与基于液体的清洁化学物流同时开始，但气体在清洁操作结束之前被分配，以在清洁操作期间开始脱水过程，使得在清洁操作期间多余水分不会浸湿接近基板的容积及室容积。

继续清洁操作，由进一步扩增有放置在泵柜（未示出但本领域技术人员可易于理解）中的排放风扇的制造设施抽出高排放。如各图中所出，由于位于晶圆引抽排放部两侧上的排放管，其在室中形成负向流，通过从中心歧管分配的气体以及从位于室上方的过滤单元501、503（参见图5）引抽的补给清洁干燥空气两者来平衡该负向流。通过经由气体的压力及流控制使两个系统平衡，在清洁和干燥操作期间在室内实现改善或最佳的水分控制环境。

大约在进入清洁操作中的约13秒处气流速率增加的同时，护罩及因此基板的旋转速率上升至大约1500rpm至约2200rpm。基板的干燥基本上通过由基板的高速转动执行，而基板周围的区域受中央排放部及气体分配系统控制。排放的特定值作为参数被设定至控制软件中，因此在例如排放不在预编程范围内的情况下，系统可进入至默认模式中直到被校正。

技术人员将认识到，旋转速率的一个上限至少部分地取决于内室及外室的部件的总体动态平衡以及基板的总体平衡（例如，基板的总体物理对称、基板的质量平衡均匀性的同心度以及本领域技术人员可认识到的若干其他因素）。

在操作705处，随着护罩及基板两者在清洁操作期间旋转，来自竖直旋转基板119的污水由于离心效应而通过可旋转护罩中的开口125（参见图1）排出。在实施例中，现在可使可旋转护罩101、103中的一者或两者以更高速率旋转，以进一步促进污水从基板和室100的排出和去除。在基本上同时，低压高速气流从旋转基板119的面和边缘（例如，靠近基板119紧接）基本上或完全去除液体分子。在特定的示例性实施例中，在需要异丙醇（IPA）干燥的特定应用需要时，也可另外与作为载体气体的氮一起引入溶剂，例如IPA蒸汽。本领域中已知可用于减小仍在基板119上的液体的表面张力的其他类型的表面活性剂。

在清洁操作结束时，停止从喷雾器219（例如，参见图6）发射的液流（稳态的或脉冲的），气体继续另一时间段（例如，在此示例中，操作701处的润湿步骤结束之后15秒至大约30秒），以促进由进入室100中的低压高速气流开始的干燥操作。

为了防止基板被过早地干燥，可继续接通喷射器以在低压下喷洒基板的两侧和边缘，仅足以保持基板湿润即可。低压液体通过蒸发防止基板的干燥，而高速气流辅助式排放辅以护罩的较低速率旋转干燥接近基板的处理室及腔。

在润湿步骤开始时，在操作705处使转动基板的旋转速率上升至更高的速率，并且在将氮流减少或消除之后继续数秒（例如，在此示例中，达约37秒）。在操作707处，气体排放继续以与转动操作705基本上重合。然后，打开室100、200，并且通过机器人（未示出）的单独的清洁末端执行器（例如，相比于用于放置“脏”的基板的相同末端执行器）从夹持机构移除基板119。在以上最后步骤中，使基板以高速旋转，从而使用离心力干燥基板。高速旋转的护罩与高排放相结合产生无水/无化学痕迹或基本上无痕迹且干燥的基板。

如本文所公开的，在某些实施例中，护罩（参见图3和图4）的曲率可被设计成使得污水朝向护罩的外边缘（即，接近开口125）移动，并且经由开口125被去除且进入外室200中并由排泄通道213（参见图2和图3）收集。在其他实施例中，在护罩101、103是直的但远离护罩（例如，参见图1）的轴向旋转方向成角度的情况下，还以与关于弯曲护罩所描述的类似的方式从室100排出污水。可提高可旋转护罩的速率以增加污水从室100的排出。

如本领域技术人员将认识到的，两个可旋转护罩101、103的高旋转速率在基板与其周围区域之间形成压差，该压差进一步促进液体及水分两者远离旋转基板的去除。基板119的高速旋转与气流及护罩的旋转相结合去除基本上所有污水及水分，从而干燥基板而无水/化学痕迹或其他微粒或膜形成。下文参考本公开的计算流体动力学（CFD）模型化部分更详细地描述的次级气（例如，氮）流机构形成气体屏障，该气体屏障基本上防止微粒从外室200迁移至竖直基板清洁和干燥室100中。

如技术人员在阅读并理解本文中所提供的本公开之后将进一步认识到的，在清洁和干燥操作期间，可旋转护罩的速率可被操纵以实现污水及蒸汽的容积去除。有效地去除所有或基本上所有污水及蒸汽有助于在清洁和干燥操作结束时产生无污迹或基本上无污迹的基板。在其他实施例中，也可采用可选的单侧式（或单面式）清洁操作（有或没有对基板的边缘清洁）。在再其他的实施例中，可在交替侧上清洁基板而非同时清洁两侧。

技术人员将了解，可采用许多操作、操作的重复、操作序列等来针对给定的基板或行业开发过程方案。因此，参考图7详述的操作仅作为示例给出，并且可基于本文中所公开的竖直基板清洁和干燥机构的终端使用者的需要而相当大地变化。此外，可将操作中的每一个针对给定的基板类型和尺寸编程。此外，动态过程参数中的每一个，例如转动速率、护罩旋转速率、DI水及化学物两者的喷洒时间、脉冲式喷射器喷洒的液滴大小或其变化，可被设计成用于各种基板类型、尺寸及应用。

基板保持机构

现在参考图8，其示出了用于保持基板119（参见图1，图8中未示出基板119）的指状件臂121与指状件端盖123组合的单独示图800的示例。取决于竖直基板清洁和干燥机构中所使用的基板的形状，仅一个指状件/端盖组合需要可远离基板移动，以有助于装载及卸载操作。例如，在指状件臂121与指状件端盖123组合用于保持和夹持圆形基板（例如，半导体晶圆）的实施例中，存在保持基板的三个指状件，其中这些指状件中的每一个彼此以约120度隔开。在此示例中，这些指状件臂121与指状件端盖123组合中的仅一者需要可移动（但超过一个指状件可以是可移动的，以适应机器人的末端执行器的各种组合（未示出））。

如图8中所示，指状件臂121与指状件端盖123组合的可移动指状件807耦接到凸轮壳体805（下文更详细描述）。可移动指状件处于约0°的法向操作位置801，并且在此示例中以约10°处于第一分离位置803。当指状件臂121与指状件端盖123组合处于夹持位置（即，当基板被保持于指状件/盖组合内时）或卸载位置时，出现法向操作位置801。当指状件臂121与指状件端盖123组合打开（即，远离轴向中心线411（参见图4））以有助于装载或卸载基板（图8中未示出）时，出现分离位置803。

在基板非圆形（例如，方形）的示例中，可使用四个或更多个指状件臂121与指状件端盖123组合来容纳基板。在此示例中，指状件臂121与指状件端盖123组合中的两者可以是可移动的，从而抓持指状件以有助于安装及移除基板。另外两个指状件在位置上固定（即，静止）。通常，可移动抓持指状件与静止指状件的任何组合可被设计成满足不同应用。无论指状件的数量如何，一个考虑是在与基板组合时指状件在轴向中心线411（参见图4）周围实现平衡，以减小或消除在清洁和干燥操作期间由旋转基板引起的振动效应。

现在参考图9，其示出了用于图8的指状件臂121与指状件端盖123组合的指状件与凸轮壳体机构805的示例性实施例。指状件与凸轮壳体机构805被示出为包括推压器901、凸轮从动件903、凸轮从动件表面905、凸轮返回指状件907、一个或多个凸轮返回弹簧909以及下部凸轮表面结构911。当要插入或移除基板119（未示出）时，凸轮从动件903在凸轮从动件表面905上方滑动并且围绕枢转点915将可移动指状件807打开至约10°的第一分离位置803。

在替代实施例中，可移动指状件807可打开至约6°的第二分离位置917。在实施例中，可移动指状件807可在插入基板时打开至第一分离位置803，并且在移除基板时打开至第二分离位置917（或者反之亦然或上述的各种组合）。技术人员将认识到，可至少部分地取决于护罩、室、基板的总尺寸及其他因素而使可移动指状件807枢转至其他角度。

当推压器901及凸轮从动件903缩回时，相应地作用于凸轮返回指状件907和下部凸轮表面结构911的一个或多个凸轮返回弹簧909将对可移动指状件807施加力以使其闭合，从而抓持（夹持）基板。可使用电气（例如，基于接近度或激光的）或机械传感器（未示出）来验证基板被适当地插入到可移动与静止指状件的组合中。

在各种过程方案中，如上文参考图7所述，基板可在干燥操作期间以2200rpm（或更高）旋转。取决于例如物理尺寸（例如，直径）、基板的质量及旋转速率之类的因素，可移动和静止指状件与同轴的任何偏移可形成危险的摆动及振动。于是，该一个或多个凸轮返回弹簧909可无法将基板保持就位，从而可能导致灾难性故障（例如，基板释放并破坏）。为了解决此潜在问题，负向锁定机构（图9中未示出）接合凸轮返回指状件907中的孔隙913（例如，开口或孔）。

图10A示出了与图9的指状件与凸轮壳体机构805一起使用以将基板锁定就位的示例性致动器机构1001。同时参考图9，在一个实施例中，当推压器901/凸轮从动件903的组合处于法向操作位置801（例如，闭合位置）时，图10A的致动器机构1001可接合凸轮返回指状件907中的孔隙913，从而将可移动指状件807锁定于法向操作位置801。例如，致动器机构1001可通过小螺线管（未示出）、气动缸（未示出）或本领域中已知的其他线性致动器机构来操作。致动器机构1001可由小弹簧1003保持在锁定位置。图10B示出了图9的凸轮壳体机构805的一部分的三维视图。

竖直基板清洁和干燥机构的替代实施例

图11示出了图1的竖直基板清洁和干燥室100的示例性替代室设计的一部分。图11可被视为如下文所描述的侧排放室设计。在此实施例中，图11被示出为包括主侧1110及从侧1120（参见图12）。如上文关于图1所述，在一个实施例中，室1100的从侧1120远离室1100的固定的主侧1110移动，以有助于基板在指状件臂121与指状件端盖123组合上的安装及移除。尽管许多流体机械概念可与图1的室类似，但替代室设计1100依赖于具有左侧翼片1101和右侧翼片1103，与图1的室的可旋转护罩相比，这些翼片各自具有反向斜坡。

例如，翼片1101、1103的角度（相对于基板（未示出）的竖直位置的中心线位置1123的法线）可从约3°至约15°或更大。翼片1101、1103可如所示地彼此重迭，或替代地可如关于图12所示地彼此触碰或几乎触碰（例如，在几毫米内），下文予以描述。如果翼片1101、1103实际上触碰，则技术人员将理解，翼片1101、1103两者将沿相同的方向以相同的旋转速率旋转。

翼片1101、1103可通过若干个支撑结构1105机械地耦接到旋转机构（未示出但技术人员可理解，并且与图1的可旋转护罩类似或相同）。支撑结构可以围绕翼片1101、1103的整个周边是连续的（参考轴向中心线1107），或在另一实施例中，可包括位于围绕翼片1101、1103的周边的两个或更多个位置处的分开的支撑臂。如果支撑结构1105包括连续结构，则靠近替代室设计1100的排放区域1115的区域1109包括支撑结构1105的若干个孔隙、开口、槽或其他非连续部分，使得气体和液体可从室1100容易地排放。所有尺寸仅是示例性的且以毫米为单位给出。

图11还示出为包括气体分散装置1111，其各自包括含有若干个开口的多孔区域1113，以在沿气体入口通道1121（例如，具有圆形或其他剖面的管）的进入气体（例如，超纯氮）的周边周围分散气体。在各种实施例中，气体分散装置1111可被拧紧、压配合、化学粘附或以其他方式附连，以从气体入口通道1121接受进入气体。来自多孔区域1113的气体使进入气体转向，以避免冲击基板的面（图11中未示出）。因此，气体分散装置1111可发挥与图2的气体分散机构215、217相同或类似的功能。下文在本公开的计算流体动力学（CFD）分析部分中更详细地解释气体分散机构。

图12示出了具有图11的替代室设计1100的竖直基板清洁和干燥室的内部部分的示例性剖面图。在图12中，左侧翼片1101和右侧翼片1103可彼此紧密接触或可以可选地彼此触碰，如上所述。如果翼片1101、1103实际上触碰，则技术人员将理解，翼片1101、1103两者将沿相同的方向以相同的旋转速率旋转。

图12还示出为包括气体供应管线1209、多个液体排放管线1207以及线性轨道1205，例如，该线性轨道1205用以打开室1100的从侧1120以有助于基板119的安装及移除。另外，替代室设计1100可放置在外室内，例如放置在图2的外室200内。用于替代室设计1100的外室还可包括可选排泄通道213。

图13示出了图11和图12的替代室设计1100的示例性内部部分剖面图1300的附加细节。图13的内室视图1300被示出为包括排泄区域1301、污水及气体排放区域1303、室内核区域1305以及气刀分离区域1307（图11的气体分散装置1111的内部部分）。气刀分离区域1307可与中央进入气体供应系统（来自流体歧管305（图3）的中央）的气体入口111、113（例如，参见图3）实现平衡，使得这些系统在清洁和干燥操作期间不会彼此妨碍。

图13还示出了上文参考图2和图6所描述的喷雾器219及其相对于基板119的相对放置。各种元件的功能与本文中关于具有相似元件号的物件所描述的功能类似或相同。下文更详细地描述其他元件。

例如，同时参考图13，图14A示出了内室剖面图1300的示例，并且另外示出了在基板清洁或干燥操作期间出现的液体流线的近似位置的示例。在图14A中，清洁流体（例如，DI水或基于化学物的清洁液体）从喷雾器219朝向基板119的两个面和边缘发射（连续或脉冲式），该基板119以与室1100的主侧1110相同的速率旋转（转动）或以相同的速率加速。取决于喷雾器219的设计，清洁流体可形成为圆形、椭圆形、扁平（例如，扇形）或本领域中已知的各种其他形状或者形状的组合。如上文所述，从侧1120可以与主侧1110相同或不同的速率或其各种组合旋转（或逆向旋转）或者以相同或不同的速率或其各种组合加速。然后，通过排泄区域1031释放污水和气体（如果存在）且释放至外室（图14A中未示出）中，并且释放至液体排放端口（图14A中未示出）中，并且释放至竖直基板清洁和干燥机构所在的环境中的排泄设施中。

继续同时参考图13，图14B示出了图13的内室剖面图1300的示例，并且另外示出了在基板清洁或干燥操作期间出现的示例性气体流线的近似位置。如图14B的特定示例性实施例中所示，气体（例如，超纯氮）通过气体分散装置1111引入到室内核区域1305中，并且在室容积内循环，以从基板119吸走污水并从排放区域1115吸出。位于气体排放区域1303内的涡轮翼片（参见图6）进一步辅助排放气体及其他污水。涡轮翼片位于室1100的主侧1110和从侧1120上，并且以与主侧1110和从侧1120中的翼片相同的速率和方向旋转。

图15示出了图11和图12的替代室设计1100的室的内部部分1500的示意图的示例性尺寸。例如，图15示出了用于300mm半导体晶圆的室设计的示例。然而，技术人员将认识到，示例性尺寸可容易地修改以适应各种尺寸的基板和那些基板的清洁度要求。因此，本领域技术人员将认识到，图15内所提供的物理尺寸仅是示例性的。（如上所述，本文中所使用的术语“示例性”仅表示一个示例或一组示例，并且不应一定解释为实施本文所公开的所公开主题的部分的优先或最佳方式）。因此，图15给出的物理尺寸应被视为辅助技术人员解释并理解所公开的主题，并且因此不应被看做限制所公开的主题的范围。

图16A和图16B示出了用于从图11和图12的室设计去除污水的替代或可选实施例。例如，替代或除了将污水直接排泄至外室201（例如，参见图2和图3）中，可将污水引导至排泄通道1601中。排泄通道1601可由例如聚氯乙烯（PVC）或本文所描述或本领域中已知的若干种其他材料构成。在一个实施例中，排泄通道1601可被视为环管，其直接排泄至外室201（参见图2）中或直接排泄至液体排放端口中，例如图5的流体排放端口507。在其他实施例中，排泄通道1601可与图2的可选排泄通道213结合使用。

同时参考图2和图3，图17示出了用于确定以下各项之间的关系的列线图1700的示例性实施例，即：室的外壳、外室的内壁、成10°的示例性角度的左侧翼片1101（左可旋转护罩）及右侧翼片1103（右可旋转护罩）的下侧、基板的尺寸（例如，晶圆的直径）以及与距室的竖直壁各种距离的指状件端盖的距离。所有尺寸都以毫米为单位给出。技术人员在阅读并理解本文所提供的本公开之后将认识到如何使用列线图1700来针对给定的基板几何形状来设计竖直基板清洁和干燥室。

CFD分析示例

为了努力在竖直基板清洁和干燥室内更高效地引导气流及液体流，利用多次迭代布置结构与尺寸的组合中的每一者来考虑室的许多物理布置和尺寸，从而使用计算流体动力学（CFD）分析来进行仿真，该计算流体动力学（CFD）分析使用例如有限元及有限体积分析。

首先，使用二维模型进行仿真，稍后扩展至使用三维（3D）模型，并且再稍后以3D进行仿真且添加第四维度时间（从而产生时间精确的动画，以进一步辅助流量、压力、旋涡强度、Q标准以及技术人员已知的所关注的其他流体参数）。

这些迭代中的每一次的布置结构和尺寸改变包括变化室的直径、改变室壁之间的距离（并且因此，改变从基板至室壁的距离）、改变气流速率、气流方向以及排放路径的各种放置。附加细节被添加至室的各种设计。然而，以下描述允许技术人员了解针对所关注的基板的一组特定形状和尺寸进一步CFD模型化、仿真及分析所考虑的因素。

例如，同时参考图4（上文所述的中央排放室设计），图18示出了来自基于图4中所示的竖直基板清洁和干燥室机构的一部分的各种示例性物理尺寸的CFD分析的示例的气体速度流线（以米/秒为单位）。图18示出了从气体入口流跨越基板的相对面到可旋转护罩的开口（例如，气体排放区域）的流线的良好分散性。

继续参考图4，图19示出了来自基于上文参考图18所描述的各种示例性物理尺寸的CFD分析的示例的各种涡流粘度等值线（以帕斯卡^.秒为单位（也称为牛顿^.秒/米²或千克/米^.秒））。另外，图20示出了针对图4中所示的室机构的一部分的速度大小（以米/秒为单位）的等值线。图21示出了简化CFD图，其指示基于另一设计模型（未示出）的湍流粘度（也以帕斯卡^.秒为单位）的等值线。

现在参考图22，考虑具有较大室侧壁间距离的另一示例性室设计的一部分以用于CFD分析，该部分被示出（所有尺寸以毫米为单位）以考虑对清洁和干燥功效的任何效果。在图22中，侧壁分开约200mm、而在图4中，侧壁分开约100mm（忽略图4和图22两图中的基板的厚度）。

图23示出了图22的示例性室设计的全3D仿真基模型的一个示例。也使用图22的示例性室设计来执行针对各种流体（例如，液体及气体）和各种过程（例如，清洁和干燥操作两者）的全CFD分析（未示出）。还考虑了许多其他护罩和翼片设计、尺寸（例如，室侧壁之间的距离和总直径）、角度以及曲率。

另外，基于对图11的替代侧排放室设计的修改而进行附加的CFD分析。例如，图24示出了修改的侧排放室的示例性气流图。图24示出了以约1700 lpm（大约60 scfm）将氮气从每一侧入口2401引入到室中的示例性实施例。大约80%的气体进入包含基板（未示出）的室的主要部分，以辅助干燥基板以及去除室内的污水和水分。剩余大约20%允许进入氮的一部分防止或大幅减少来自各种机械部件（例如，图3的轴承303）的污染物或微粒通过关键密封区域迁移至处理室中。

气刀系统与中央氮系统（来自流体分配歧管的中央）实现平衡，使得这些系统不会在清洁和干燥循环期间彼此妨碍。

另外，由第一过滤单元501和第二过滤单元503（参见图5）提供的经过滤空气2403例如通过文丘里效应（venturi effect）从顶侧进入。在干燥操作期间，通过室的下部部分2405排放气体，从而从室及基板运送多余的水分。

总体上，基于上文关于各种物理模型以及所得的一组CFD分析而提供的描述，技术人员将认识到如何针对给定的基板形状和尺寸应用各种模型和仿真，以制备合适的室设计。

如现在本领域技术人员在阅读并理解本文所提供的材料之后将可认识到的，所公开的主题含有优于现有技术以及基板清洁和干燥过程中所使用的同时期技术的多个优点。除了本文所公开的其他优点之外，附加的优点例如包括：

• 竖直定向的基板允许可旋转护罩构造比基板的水平定向更高效地从基板的两侧以及边缘迅速地去除污水及水分，该水平定向往往会使水分、污水及微粒留存于水平定向的基板的至少上表面上；以及

• 所公开的主题允许闭合系统，其中可容易地控制室内部的气氛；而在现有技术的水平定向的基板清洁和干燥系统的情况下，处理通常对大气开放，从而会增大微粒在清洁和干燥期间被添加回晶圆上的可能性。

因此，至少由于上文所述且贯穿本公开的原因，所公开的主题既新颖还非显而易见，这是因为例如其在同一室中提供竖直定向的基板的清洁和干燥，而不必将基板从一个室移动至另一个，从而节约时间并且避免不必要的潜在污染的处置步骤。所公开的系统是用于基板的非接触式清洁和干燥系统，这是因为不会接触基板的任一面且仅在基板的边缘上有限地接触。因此，完全避免了同时期清洁系统的粗糙的机械基板清洁系统。此外，本文所限定的用于从处理室排出流体（液体及气体）以及水分的机构是新的、新颖的且非显而易见的。

所公开的主题解决了至少两个主要问题：第一，以相同或几乎相同的效率基本上同时地清洁基板的所有表面（例如，前表面、后表面和边缘）。当前，不存在可执行本文所公开的操作的同时期机构。第二，所公开的主题从处理室去除极小物质（例如，亚纳米级粒子（例如，埃级粒子大小）及其他污染物）。亚纳米级清洁能力允许使用者实现具有高单遍次清洁效率的次25nm或更小的集成电路制造。

所公开的清洁和干燥室的附加优点包括下面所列的附加益处中的一个或多个。例如，所述室可包括一额外灵活性，以允许使用化学物或DI水或化学物与DI水的组合仅清洁基板的一侧，而可利用惰性气体来喷洒另一侧，以防止化学物/液体重叠至另一侧上。

另外或作为单独的操作，虽然利用喷射选定的清洁流体或DI水（例如）来清洁基板的前侧和后侧，但特殊的单个或多个边缘喷雾器可单独地指向基板的边缘处，以执行特殊清洁功能或增强的边缘清洁。边缘喷射器也可被供给以与供给至指向基板的表面（面）的喷射器的流体相同或不同的清洁流体。

所公开的清洁和干燥室可分配多种清洁液体或其他流体，从而提供各种清洁选择，以从基板的所有表面去除粒子、残余物、有机污染物、无机污染物及金属污染物。此外，所公开的清洁和干燥室可包括单独的可切换排泄部，以有助于去除不相容的污水（例如，酸、碱或溶剂）。这样的可切换排泄部在本领域中是已知的。

此外，所公开的清洁和干燥室可分配两种或更多种不同气体，这些气体可用于基板干燥且可用于消除或减少例如处理室中的静电荷。

可将额外的IPA蒸汽或其他类型的表面活性剂引入到所公开的清洁和干燥室中，以辅助将基板上的液体层变薄以促进基板的干燥。转动速率或加速度与引入到室中的IPA蒸汽或表面活性剂的组合可进一步为不需要或无法耐受高转动速率的干燥操作的应用产生干燥或基本上干燥的基板。

在各种实施例中，例如，基板可包括半导体及有关行业中所使用的各种类型的基板中的任一者（其在本文中可被称为“半导体基板”或“晶圆”或简称为“基板”）。因此，基板类型可包括硅基板（例如，晶圆）或基于其他元素半导体的基板、化合物晶圆（例如，来自族III-V、II-VI或其他）、薄膜头总成、沉积或以其他方式形成有半导电层的聚对苯二甲酸乙二酯（PET）膜或者本领域中独立已知的许多其他类型的基板。此外，基板可包括形成在非半导体材料上方的半导体材料的区域，或反之亦然。为了便于理解本文中所呈现的活动及设计，基板可被视为硅晶圆。在阅读并理解本文所提供的本公开之后，本领域技术人员将理解如何修改各种部件、设计、几何形状等以适用于其他类型的基板。

本领域技术人员可认识到，设计可包括其他部件，这些其他部件中的至少某些在本文中描述。然而，若干个这样的部件未在图中示出，以免模糊所描述的各种实施例的细节。

对方法和设备的各种图示意在提供各种实施例的结构的一般性理解，并不意在提供设备的所有元件、材料及特征以及可利用本文所描述的结构、特征和技术的方法的完整描述。

各种实施例的设备和系统可适合于且用于例如以下各项中所使用的电子电路的制造：高速计算机、通信及信号处理电路、单处理器或多处理器模块、单嵌入式或多嵌入式处理器、多核心处理器、数据切换器以及包括多层、多芯片模块的专用模块等。这样的装置可进一步作为子部件而包括在各种电子系统内，例如电视、蜂巢式电话、个人计算机（例如，膝上型计算机、桌面计算机、手持式计算机、平板计算机等）、工作站、无线电装置、视频播放器、音频播放器、交通工具、医疗装置（例如，心脏监测器、血压监测器等）、机顶盒以及各种其他电子系统。

本领域技术人员将了解，对于本文中所公开的此方法及其他方法（例如，基板清洁和干燥操作）而言，可以不同顺序实施以及重复、同时执行形成各种方法的一部分的活动，其中各种元件彼此替代。此外，概述的动作和操作仅提供为示例，并且这些动作和操作中的某些可以是可选的、可组合成更少动作和操作或者可扩展成附加的动作和操作，而不偏离所公开实施例的本质。

因此，不依据本申请中描述的特定实施例来限制本公开，本申请中所描述的特定实施例意在作为对各种方面的说明。如本领域技术人员在阅读并理解本公开之后将明了的，可做出许多修改和变型。除了本文中所枚举的方法及设备之外，本领域技术人员依据上述描述将明了本公开的范围内的功能等效的方法和设备。某些实施例的部分和特征可包括在其他实施例的部分和特征中或替代其他实施例的部分和特征。在阅读并理解本文所提供的描述之后，本领域技术人员将明了许多其他实施例。这样的修改和变型意在落入所附权利要求的范围内。本公开仅受所附权利要求的各项以及这些权利要求有权的等效内容的全范围限制。还应理解的是，本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不意在是限制性的。

此外，如本文中所使用，可在包括意义或排除意义上解释术语“或”，除非另有明确陈述或操作限定。另外，尽管上文所描述的各种示例性实施例聚焦于各种一般性及具体示例性实施例，但这些实施例在本公开中仅出于清楚的目的给出，并且因此，不限于竖直基板清洁和干燥机构或系统的特定类型或设计。

提供本公开的摘要以允许读者迅速地确定本技术公开的本质。基于以下理解提交摘要，即：其将不用于解释或限制权利要求。另外，在前述具体实施方式中可以看到，出于简化本公开的目的，各种特征被一起分组在单个实施例中。本公开的方法不应被解释为限制权利要求。因此，特此将所附权利要求结合于具体实施方式中，其中每一项权利要求独立地作为单独的实施例。

以下编号的示例为所公开的主题的实施例

示例1：一种基板清洁和干燥设备包括：竖直基板保持器，其构造成竖直地保持基板且使该基板以各种速率旋转；内护罩和外护罩，其构造成在该设备的操作期间围绕该竖直基板保持器，其中该内护罩和该外护罩中的每一个被构造成在旋转速率和方向中的至少一者上独立于另一护罩而操作；以及前侧喷雾器阵列和后侧喷雾器阵列，该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列中的每一者被构造成将至少一种流体喷洒到该基板的至少一个面上。

示例2：如示例1所述的设备，其中，该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列被构造成将至少一种流体基本上同时地喷洒到该基板的两侧和该基板的边缘上。

示例3：如示例1或示例2所述的设备，其中，该基板清洁和干燥设备在该内护罩与该外护罩之间具有用于去除污水的中央排放部。

示例4：如示例1或示例2所述的设备，其中，该基板清洁和干燥设备在该内护罩和该外护罩中的至少一者上具有用于去除污水的侧排放部。

示例5：如前述示例中任一者所述的设备，还包括用以容纳处理污水的外室。

示例6：如前述示例中任一者所述的设备，其中，外室包括用以收集从该竖直基板清洁和干燥室排出的液体的排泄通道。

示例7：如前述示例中任一者所述的设备，还包括耦接到这些可旋转护罩中的至少一个或多个的至少一个涡轮盘。

示例8：如示例7所述的设备，其中，该至少一个涡轮盘构造有槽，这些槽放置在靠近该涡轮盘的周边的各个点处，以提高流体去除效率。

示例9：如示例7所述的设备，其中，该至少一个涡轮盘构造有槽，这些槽放置成一个或多个角度，以提高流体去除效率。

示例10：如示例1至6中任一者所述的设备，其中，该设备同时清洁该基板的两面（侧）以及该基板的边缘。

示例11：如示例1至6中任一者所述的设备，其中，该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列中的至少一个阵列包括布置成将一种或多种液体的连续液体喷雾输送至该基板的喷雾器。

示例12：如示例1至6中任一者所述的设备，其中，该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列中的至少一个阵列包括布置成将一种或多种液体的脉冲式液体喷雾输送至该基板的喷雾器。

示例13：如示例1至6中任一者所述的设备，其中，该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列中的至少一个阵列包括布置成将一种或多种液体的连续液体喷雾和脉冲式液体喷雾中的至少一者或两者输送至该基板的喷雾器。

示例14：如示例13至16中任一者所述的设备，其中，该一种或多种液体包括去离子（DI）水或液体清洁化学物的一个或多个组合。

示例15：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列被构造成在清洁操作期间同时喷洒旋转的竖直基板的两面（侧）和边缘。

示例16：如示例12或示例13所述的设备，其中，该脉冲式液体喷雾器被视为无气体脉冲式喷射器。

示例17：如示例16所述的设备，其中，使用膜片泵（例如，隔膜泵）来产生无气体脉冲式喷射流。

示例18：如示例16所述的设备，其中，使用三膜片泵来从该无气体脉冲式喷射器产生各种大小、速度和/或数量的处理液液滴。

示例19：如示例16所述的设备，其中，具有两个、四个或更多个膜片的一个或多个膜片泵用于产生无气体脉冲式喷射流。

示例20：如示例16所述的设备，其中，具有单个膜片及仅一个室（例如，单侧式膜片泵）的膜片泵用于产生无气体脉冲式喷射流。

示例21：如示例17-20中任一者所述的设备，其中，该膜片泵耦接到变频驱动器，以将功率供应至该膜片泵。

示例22：如示例21所述的设备，其中，具有1Hz至10Hz频率范围的该变频驱动器用于产生雾化液滴。

示例23：如示例16至22中任一者所述的设备，其中，该无气体脉冲式喷射器与该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列上的不同尺寸和形状的喷嘴组合。

示例24：如示例22所述的设备，其中，确定由脉冲式液体喷雾器所产生的各种雾化液滴中的每一者赋予的动能水平。

示例25：如示例24所述的设备，其中，该动能至少部分地取决于液滴大小、液滴中液体的密度（例如，液滴的总质量）以及液滴的速度。

示例26：如示例25所述的设备，其中，该动能水平的该确定进一步通过从该基板驱除给定粒子大小所需的压力来确定。

示例27：如前述示例中任一者所述的设备，还包括用以形成气体屏障以防止或大幅减少从外室迁移至内（处理）室中的微粒的一个或多个次级气流装置。

示例28：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩中的至少一个被构造成远离另一护罩横向移动，以增大护罩之间的开口，以将基板插入至基板清洁和干燥设备中或从基板清洁和干燥设备移除基板。

示例29：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩的周边边缘各自具有一个或多个角度。

示例30：如示例29所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩的这些周边边缘具有多个角度，从而包括各个平直部分。

示例31：如示例29或示例30所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩的这些周边边缘具有从约±3°至约±15°的一个或多个角度。

示例32：如示例29或示例30所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩的这些周边边缘具有从约±1°至约±3°的一个或多个角度。

示例33：如示例29或示例30所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩的这些周边边缘具有从约±15°至约±45°或更大的一个或多个角度。

示例34：如示例30所述的应用，其中，这些平直部分中的每一个具有不同的角度。

示例35：如示例34所述的设备，其中，随着护罩的边缘接近开口，这些平直部分的角度增大。

示例36：如示例1至示例28中任一者所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩的周边边缘是弯曲的。

示例37：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩中的较大者在较小护罩上方延伸。

示例38：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩中的至少一者或两者在最外周边边缘处包括迷宫式唇缘，以去除大多数或所有流体液滴。

示例39：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该内护罩和该外护罩中的至少一者或两者包括最外周边边缘的轮廓，使得在基板清洁和干燥设备的操作期间流体液滴无法聚集在基板上方。

示例40：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该基板被保持在距竖直大约±0.1度至大约±1度内。

示例41：如示例1至示例39中任一者所述的设备，其中，该基板被保持在距竖直大约±2度内。

示例42：如示例1至示例39中任一者所述的设备，其中，该基板被保持在距竖直大约±5度内。在再其他的实施例中。

示例43：如示例1至示例39中任一者所述的设备，其中，该基板被保持在距竖直大约±10度内。

示例44：如前述示例中任一者所述的设备，还包括安装到指状件臂以保持基板的指状件盖。

示例45：如示例44所述的设备，其中，这些指状件盖形如滚轮。

示例46：如示例44或示例45所述的设备，其中，这些指状件盖不可旋转地安装到相应的指状件臂。

示例47：如示例44至示例46中任一者所述的设备，其中，这些指状件盖成形为具有V形凹槽，在清洁和干燥操作期间基板被放置在该V形凹槽中。

示例48：如示例44至示例46中任一者所述的设备，其中，这些指状件盖被成形为具有U形凹槽，在清洁和干燥操作期间基板被放置在该U形凹槽中。

示例49：如示例47或示例48所述的设备，其中，该凹槽的轮廓被设计成使得其确保基板可在由机器人的末端执行器放置在这些凹槽中时自对准。

示例50：如示例49所述的设备，其中，该凹槽的该轮廓成形且尺寸设定成使得仅基板的边缘与凹槽的部分接触，使得基板的面不与凹槽接触。

示例51：如示例49所述的设备，其中，该凹槽的轮廓尺寸设定且成形为使得基板的面的任何部分都不被该凹槽覆盖，使得基板的面完全暴露于来自前侧喷雾器阵列和后侧喷雾器阵列的喷雾。

示例52：如前述示例中任一者所述的设备，还包括待单独地指向基板的边缘以执行特殊清洁功能或增强的边缘清洁的特殊的单个边缘喷雾器或多个边缘喷雾器。

示例53：如示例52所述的设备，其中，单个边缘喷雾器或多个边缘喷雾器也可被供给以与供给至指向基板的表面（面）的喷射器的流体相同或不同的清洁流体。

示例54：如前述示例中任一者所述的设备，还包括用以引导竖直基板清洁和干燥室内的液体及液体蒸汽中的至少一者的第一侧气体分散机构和第二侧气体分散机构。

示例55：如示例54所述的设备，其中，在干燥操作期间该第一侧气体分散机构和该第二侧气体分散机构将液体及液体蒸汽中的至少一者引导远离基板。

示例56：如示例54或示例55所述的设备，其中，该第一侧气体分散机构和该第二侧气体分散机构被构造成分散并重新引导通过第一侧气体入口和第二侧气体入口的任何进入气体。

示例57：如示例54至示例56中任一者所述的设备，其中，该第一侧气体分散机构和该第二侧气体分散机构围绕每一分散机构的周边构造有孔隙或孔口的阵列，以在与基板的面基本上平行的平面中引导进入气体。

示例58：如前述示例中任一者所述的设备，其中，该前侧喷雾器阵列和该后侧喷雾器阵列被布置成在基板的每一面上覆盖基板的至少整个直径，从而一旦基板已旋转便将液体提供至每一整个面。

示例59：一种用于在基板清洁和干燥机构中清洁并干燥基板的方法，该基板清洁和干燥机构具有单个室用于清洁和干燥操作两者，其中该方法包括：将基板竖直地安装在该基板清洁和干燥机构中；使该基板以第一旋转速度旋转；将至少一种液体喷洒到该基板的至少第一面上；使第一可旋转护罩以第一护罩旋转速度转动；以及使第二可旋转护罩以第二护罩旋转速度转动；以及通过增大该基板的该第一旋转速度来干燥该基板。

示例60：如示例59所述的方法，其中，开始将至少一种液体喷洒到基板的至少第一面上与使基板旋转基本上同时发生。

示例61：如示例59所述的方法，其中，开始将至少一种液体喷洒到基板的至少第一面上发生于开始基板的旋转之后。

示例62：如示例59所述的方法，其中，开始将至少一种液体喷洒到基板的至少第一面上发生于开始基板的旋转之前。

示例63：如示例59至示例62中任一者所述的方法，还包括在低速转动期间将第一可旋转护罩的转动和第二可旋转护罩的转动上升至从0至约100rpm的旋转速度。

示例64：如示例59至示例63中任一者所述的方法，其中，至少一种液体至基板的至少第一面上的喷洒是连续喷洒。

示例65：如示例59至示例63中任一者所述的方法，其中，至少一种液体至基板的至少第一面上的喷洒是脉冲式喷洒。

示例66：如示例59至示例65中任一者所述的方法，其中，该至少一种液体包括去离子（DI）水及其他基于液体的清洁化学物中的至少一种。

示例67：如示例59至示例66中任一者所述的方法，还包括将液体喷洒到基板的第二面上。

示例68：如示例59至示例67中任一者所述的方法，还包括将液体喷洒到基板的边缘上。

示例69：如示例59至示例68中任一者所述的方法，其中，在基板以第一旋转速度旋转之前将至少一种液体喷洒到基板的至少一个面上。

示例70：如示例59至示例68中任一者所述的方法，其中，在基板以第一旋转速度旋转之后将至少一种液体喷洒到基板的至少一个面上。

示例71：如示例59至示例68中任一者所述的方法，其中，在开始使基板以第一旋转速度旋转的时间段期间将至少一种液体喷洒到基板的至少一个面上。

示例72：如示例59至示例71中任一者所述的方法，其中，该第一护罩旋转速度与该第二护罩旋转速度彼此大约相同。

示例73：如示例59至示例71中任一者所述的方法，其中，该第一护罩旋转速度与该第二护罩旋转速度彼此不同。

示例74：如示例59至示例73中任一者所述的方法，其中，该第一护罩旋转速度的方向与该第二护罩旋转速度的方向彼此相同。

示例75：如示例59至示例73中任一者所述的方法，其中，该第一护罩旋转速度的方向与该第二护罩旋转速度的方向彼此不同。

示例76：如示例59至示例75中任一者所述的方法，其中，将呈DI水形式的液体作为脉冲式喷流朝向基板喷洒到室中。

示例77：如示例59至示例75中任一者所述的方法，其中，将呈DI水形式的液体作为稳态喷流与脉冲式喷流的组合朝向基板喷洒到室中。

示例78：如示例77所述的方法，其中，将液体在稳态喷射与脉冲喷射之间交替地朝向基板喷洒到室中。

示例79：如示例59至示例78中任一者所述的方法，其中，在低速转动期间使至少该第一可旋转护罩从约0rpm上升至约100rpm。

示例80：如示例59至示例79中任一者所述的方法，还包括增大该第一护罩旋转速度以开始干燥基板。

示例81：如示例59至示例80中任一者所述的方法，还包括增大该第二护罩旋转速度以开始干燥基板。

示例82：如示例59至示例81中任一者所述的方法，其中，在高速转动期间使第一护罩旋转速度和第二护罩旋转速度从约100rpm上升至约2200rpm以干燥基板。

示例83：如示例79至示例82中任一者所述的方法，其中，在增大第一护罩旋转速度以开始干燥基板或增大第二护罩旋转速度以开始干燥基板之前，中止至少一种液体至基板的至少第一面上的喷洒。

示例84：如示例59至示例83中任一者所述的方法，还包括在清洁循环期间从基板清洁和干燥机构提供气体排放。

示例85：如示例59至示例84中任一者所述的方法，还包括在清洁循环期间引入气体以经由气体分散机构分散于基板清洁和干燥机构内。

示例86：如示例85所述的方法，其中，在清洁循环期间气体的流率小于约575 lpm。

示例87：如示例59至示例83中任一者所述的方法，还包括在干燥循环期间引入气体以经由气体分散机构分散于基板清洁和干燥机构内。

示例88：如示例87所述的方法，其中，在干燥循环期间气体的流率为约1700 lpm至约2300 lpm。

示例89：如示例85至示例88中任一者所述的方法，其中，该气体分散机构用于接近竖直基板形成低压高速气流。

示例90：如示例59至示例89中任一者所述的方法，其中，在基板的交替面上清洁基板。

示例91：如示例59至示例89中任一者所述的方法，其中，同时在基板的两面上清洁基板。

示例92：如示例59至示例89中任一者所述的方法，其中，同时在基板的两面和边缘上清洁基板。

示例93：如示例59至示例92中任一者所述的方法，还包括通过构造成从室抽出液体及蒸汽的各种类型的涡轮叶片机构来排出液体及液体蒸汽中的至少一者。

示例94：如示例59至示例93中任一者所述的方法，还包括将异丙醇（IPA）蒸汽与高纯度气体引入到室中。

示例95：如示例80至示例88中任一者所述的方法，其中，在干燥操作期间将高纯度气体分配到室中。

示例96：如示例95所述的方法，其中，经由蘑菇状设计分配高纯度气体以产生低压高速气流。

示例97：如示例95所述的方法，其中，经由耦接到室的气体出口阵列来分配该高纯度气体。

示例98：如示例95所述的方法，其中，经由在内室中产生气体的刀锋形簇流的气体入口管来分配高纯度气体。

示例99：如示例95至示例98中任一者所述的方法，其中，高纯度气体为氮、N₂。

Claims (30)

1.一种基板清洁和干燥设备，所述设备包括：

竖直基板保持器，其构造成竖直地保持基板并使所述基板以各种速率旋转；

内护罩和外护罩，二者构造成在所述设备的操作期间围绕所述竖直基板保持器，所述内护罩和所述外护罩各自在相应的最外周边边缘上具有角度，以通过包括包含中央排放部和侧排放部的排放部类型的至少一种类型的排放部来重新引导包括水分和污水的一种或多种液体远离所述基板，所述相应的最外周边边缘形成为使得流体液滴无法聚集在所述基板上方，所述内护罩和所述外护罩中的每一个被构造成在旋转速率和方向中的至少一者上独立于另一个护罩来操作；以及

前侧喷雾器阵列和后侧喷雾器阵列，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列中的每一者被构造成将至少一种流体基本上同时地喷洒到所述基板的相应侧和所述基板的边缘上。

2.如权利要求1所述的设备，还包括外室，以容纳处理污水。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述外室包括排泄通道，以收集从竖直基板清洁和干燥室排出的液体。

4.如权利要求1所述的设备，其中，所述设备被构造成基本上同时地清洁所述基板的两面以及所述基板的边缘。

5.如权利要求1所述的设备，其中，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列中的至少一个阵列包括布置成将一种或多种液体的连续液体喷雾输送至所述基板的喷雾器。

6.如权利要求1所述的设备，其中，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列中的至少一个阵列包括布置成将一种或多种液体的脉冲式液体喷雾输送至所述基板的喷雾器。

7.如权利要求1所述的设备，其中，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列中的至少一个阵列包括布置成将一种或多种液体的连续液体喷雾和脉冲式液体喷雾中的至少一者输送至所述基板的喷雾器。

8.如权利要求1所述的设备，其中，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列中的至少一个阵列包括布置成将一种或多种液体的连续液体喷雾和脉冲式液体喷雾两者输送至所述基板的喷雾器。

9.如权利要求6至8中任一项所述的设备，其中，所述脉冲式液体喷雾器被视为无气体脉冲式喷射器。

10.如权利要求9所述的设备，还包括膜片泵，以产生无气体脉冲式喷射流。

11.如权利要求10所述的设备，还包括变频驱动器，所述变频驱动器耦接成将功率供应至所述膜片泵。

12.如权利要求11所述的设备，其中，所述变频驱动器被构造成在1Hz至10Hz的频率范围中操作，以从所述喷雾器产生雾化液滴。

13.一种用于在基板清洁和干燥机构中清洁并干燥基板的方法，所述基板清洁和干燥机构具有单个室用于清洁和干燥操作两者，所述基板清洁和干燥机构还具有构造成在所述基板清洁和干燥机构的操作期间围绕竖直基板保持器的内可旋转护罩和外可旋转护罩，所述内可旋转护罩和所述外可旋转护罩各自在相应的最外周边边缘上具有角度，以通过包括包含中央排放部和侧排放部的排放部类型的至少一种类型的排放部来重新引导包括水分和污水的一种或多种液体远离所述基板，所述相应的最外周边边缘形成为使得流体液滴无法聚集在所述基板上方，所述方法包括：

将基板竖直地安装在所述基板清洁和干燥机构中；

使所述基板以第一旋转速度旋转；

将至少一种液体喷洒到所述基板的至少第一面上；

使所述内可旋转护罩以第一护罩旋转速度转动；

使所述外可旋转护罩以第二护罩旋转速度转动；

通过增大所述基板的所述第一旋转速度来干燥所述基板；以及

通过所述至少一种类型的排放部从所述基板排放所述水分和所述污水。

14.如权利要求13所述的方法，还包括将所述至少一种液体基本上同时地喷洒到所述基板的两面和边缘上。

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一护罩旋转速度与所述第二护罩旋转速度彼此大约相同。

16.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一护罩旋转速度与所述第二护罩旋转速度彼此不同。

17.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一护罩旋转速度的方向与所述第二护罩旋转速度的方向彼此相同。

18.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一护罩旋转速度的方向与所述第二护罩旋转速度的方向彼此不同。

19.如权利要求13所述的方法，还包括增大所述第一护罩旋转速度以开始干燥所述基板。

20.如权利要求13所述的方法，还包括增大所述第二护罩旋转速度以开始干燥所述基板。

21.如权利要求13所述的方法，其中，在高速转动期间，所述第一护罩旋转速度和所述第二护罩旋转速度从约100rpm上升至约2200rpm，以干燥所述基板。

22.如权利要求13所述的方法，还包括在清洁循环期间从所述基板清洁和干燥机构提供气体排放。

23.一种基板清洁和干燥设备，所述设备包括：

竖直基板保持器，其构造成竖直地保持基板并使所述基板以各种速率旋转；

内护罩和外护罩，二者构造成在所述设备的操作期间围绕所述竖直基板保持器，所述内护罩和所述外护罩各自在相应的最外周边边缘上具有角度，以通过至少一种类型的排放部来重新引导包括水分和污水的一种或多种液体远离所述基板，所述相应的最外周边边缘形成为使得流体液滴无法聚集在所述基板上方，所述内护罩和所述外护罩中的每一个被构造成在旋转速率和方向中的至少一者上与另一个护罩彼此独立地操作；以及

前侧喷雾器阵列和后侧喷雾器阵列，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列中的每一者被构造成将至少一种流体喷洒到所述基板的至少一个面上。

24.如权利要求23所述的设备，其中，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列被构造成将所述至少一种流体基本上同时地喷洒到所述基板的相应侧和所述基板的边缘上。

25.如权利要求23所述的设备，其中，所述基板清洁和干燥设备在所述内护罩与所述外护罩之间具有用于去除污水的中央排放部。

26.如权利要求23所述的设备，其中，所述基板清洁和干燥设备在所述内护罩和所述外护罩中的至少一者上具有用于去除污水的侧排放部。

27.如权利要求23所述的设备，其中，所述内护罩和所述外护罩的相应的最外周边边缘各自具有一个或多个角度。

28.如权利要求23所述的设备，其中，所述内护罩和所述外护罩的相应的最外周边边缘是弯曲的。

29.如权利要求23所述的设备，其中，所述前侧喷雾器阵列和所述后侧喷雾器阵列被布置成在所述基板的每个面上覆盖所述基板的至少整个直径，从而一旦所述基板已旋转便将液体提供至每一整个面。

30.如权利要求23所述的设备，还包括一个或多个边缘喷射器，来单独地指向所述基板的边缘，以执行增强的边缘清洁。