CN101105361A - 干燥物体的方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
在干燥物体的方法中，第一干燥流体和第二干燥流体可以被第一次加热，以形成气体混合物。第二次加热该气体混合物，以防止该混合气体凝结。该第二次加热气体混合物可以被过滤，以除去第二次加热气体混合物中的杂质。然后，该过滤的混合气体被施加到物体，以干燥该物体。
Description
优先权声明
本申请根据35USC§119要求2006年7月14日申请的韩国专利申请号2006-66228的优先权，在此将其内容全部引入作为参考。
技术领域
本发明的实施例可以涉及一种干燥物体的方法及执行该方法的设备。
背景技术
通常，在半导体衬底上形成集成电路的各种制造工序过程中，污染物如颗粒可能粘附到集成电路。该污染物可能损坏集成电路的电性能。因此，在各个制造工序之间必须执行清洗工序，以除去集成电路上的杂质。
清洗工序可以包括化学液处理工序、洗涤和/或干燥工序。化学液处理工序通过用化学液处理半导体衬底可以除去杂质。洗涤工序可以用去离子水冲洗经过化学处理的半导体衬底。干燥工序可以干燥在半导体衬底上残留的去离子水。
在常规干燥方法中可以使用旋转式干燥器。但是，当使用该常规旋转干燥方法时，不能完全除去半导体衬底上的去离子水液滴。此外，由旋转干燥工序过程中，半导体衬底的快速旋转所产生的涡流可能污染该半导体衬底。
为了解决上述问题，可以采用一种使用异丙醇(IPA)来干燥半导体衬底的方法。该方法利用，例如，马兰各尼效应(Marangoni Effect)，并借助IPA蒸气的低表面张力。
根据该采用马兰各尼效应的干燥方法，氮气和IPA被第一次加热，直至氮气和IPA被蒸发，以形成气体混合物。该气体混合物可以通过金属过滤器，该金属过滤器可以除去气体混合物中的杂质。该过滤后的气体混合物被加热，以防止该气体混合物凝结。该加热的气体混合物可以被施加在半导体衬底上以干燥半导体衬底。
通常，在半导体衬底上的集成电路中可以形成电容器。为了增加电容器的电容量，可以在半导体衬底的小区域中形成多个电容器具有约18,000至约20,000的高度。当电容器较高时，一个或多个电容器可能倾斜并接触相邻的电容器，这样可能引起集成电路故障。
防止电容器倾斜的方法可以包括通过干燥工序完全除去电容器之间的湿气。常规方法中，在IPA蒸气通过金属过滤器之后，IPA蒸气可以被加热。但是，在IPA蒸气中可能留下杂质，由此IPA蒸气和氮气间的粘合力可能被减小。当IPA蒸气被提供给干燥室时，该IPA蒸气可能部分地凝结；由此减小施加到电容器的IPA蒸气量。结果，电容器之间的湿气不可能被完全除去，并及引起电容器倾斜。
发明内容
本发明的例子实施例可以提供一种方法，该方法能提供足量的IPA蒸气干燥物体。
本发明的例子实施例还可以提供一种用于执行上述方法的设备。
在一个例子实施例中，干燥物体的方法包括：第一次加热第一流体和第二流体，以形成气体混合物，第二次加热该第一次加热的气体混合物，过滤第二次加热的气体混合物，以从第二次加热的气体混合物过滤杂质，以及将该过滤后的气体混合物施加到物体，以干燥该物体。
在另一个例子实施例中，一种干燥具有在其上形成的电容器的半导体衬底的方法可以包括，预加热氮气，以及第一次加热该被预加热的氮气和异丙醇(IPA)，以形成气体混合物。该方法还包括，第二次加热第一次加热的气体混合物，过滤第二次加热的气体混合物，以从第二次加热的气体混合物过滤杂质，应用该过滤后的气体混合物，以干燥具有电容器的半导体衬底，并且仅应用该氮气，以除去残留在具有电容器的半导体衬底上的气体混合物。
在一个例子实施例中，一种用于干燥物体的设备可以包括，至少一个第一加热器、第二加热器以及过滤器，该第一加热器被配置为第一次加热第一干燥流体和第二干燥流体，以形成气体混合物，该第二加热器与第一加热器连接，并且被配置为用来第二次加热第一次加热的气体混合物，以防止该气体混合物凝结，该过滤器用来过滤第二次加热的气体混合物中的杂质，并被布置在第二加热器和其中装载物体的干燥室之间。
附图说明
通过结合附图，参考下面的详细说明，例子实施例可以变得更为明显，其中：
图1图示了根据本发明的例子实施例，用于干燥半导体衬底的设备的方框图；
图2图示了图1所示设备的第二加热器的放大剖面图；
图3图示了使用图1所示的设备来干燥半导体衬底的方法的流程图；
图4示出了根据比较例的干燥的电容器的扫描电子显微镜(SEM)图片；
图5示出了根据本发明的例子的干燥的电容器的扫描电子显微镜(SEM)图片；
图6图示了根据比较例和例子的每个干燥工序中的温度曲线图；以
及
图7图示了根据比较例和例子提供给半导体衬底的IPA数量的曲线图。
具体实施方式
下面可以参考附图更完全地描述本发明的例子实施例。但是，这些例子实施例可以以许多不同的方式体现，不应该被认为是限于在此阐述的实施例。相反，提供这些例子实施例是为了本公开是彻底的，并将该例子实施例的范围传递给所属领域的技术人员。在图中，为了清楚，可以放大层和区域的尺寸和相关尺寸。
应当理解，当一个元件或层被称为在另一元件或层“上”，或与另一元件或层“连接”或“耦合”时，它可以直接在另一元件或层上，或耦合到或连接到另一元件或层，或可以存在插入元件或层。相反，当一个元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件或层时，不存在插入元件或层。相同的标记始终指相同的元件。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列项的任意和所有组合。
应当理解，尽管在此可以使用术语第一、第二等来描述各个元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限制。这些术语仅仅是用来将一个元件、部件、区域、层或部分与其它区域、层或部分相区分。因此，在不脱离本发明的教导的条件下，下面论述的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
为了便于描述一个元件或特征与图中所示的其它元件或特征的关系，在此可以使用空间相对术语如“在...底下”、“在...下面”、“下”、“在...之上”、“上”等。应当理解，空间相对术语是用来包括除图中描绘的取向之外的使用或工作中器件的不同取向。例如，如果图中的器件被反转，那么被描述为在其他元件或特征“下面”或“底下”的元件于是将定向在其他元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在...下面”可以包括“在...上面”和“在...下面”的取向。该器件可以被另外定向(旋转90度或以其他取向)以及由此解释在此使用空间相对描述符。
在此使用的专业词汇仅用于描述例子实施例而不是限制该实施例。如在此使用的单数形式“a”，“an”和“the”同样也用来包括复数形式，除非上下文另外清楚地表明。还应该知道，在说明书中使用术语“includes”和/或“including”来说明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但是不排除存在或增加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组群。除非另外限定，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还应当理解，诸如通常使用的词典中定义的那些术语应该被解释为具有与相关技术的环境相符合的意思，而不是被理想化或过度地形式化，除非在此特别限定。
干燥设备
图1图示了根据本发明的例子实施例用于干燥半导体衬底的设备的框图，图2图示了图1所示设备的第二加热器的放大剖面图。
参考图1，干燥设备100可以包括第一罐(tank)110、第二罐120、两个第一加热器131和132、第二加热器140、过滤器150以及干燥室160。
将被干燥的物体，例如半导体衬底，被装入干燥室160中。在一个例子实施例中，可以在诸如半导体衬底的物体上形成圆柱形电容器。圆柱形电容器可以形成具有约18,000至约20.000的高度。此外，具有圆柱形电容器的半导体衬底在被装入干燥室160之前，可以预先用去离子水清洗。
在第一罐110中可以存储第一干燥流体。第一干燥流体可以是氮气。第一罐110可以通过各个管线连接到第一加热器131和132。此外，预加热器180可以被布置在第一罐110以及第一加热器131和132之间。预加热器180可以预加热氮气至希望的温度，以减小第一加热器131和132加热氮气至另一希望温度的时间。第一加热器131和132可以是远红外加热器。
被在第二罐120中可以存储第二干燥流体。第二干燥流体可以是异丙醇(isopropyl alcohol)(IPA)。
第一预加热器131和132可以被连接到第一罐110和第二罐120。因此，在第一加热器131和132中可以混合由第一罐110提供并被预加热器180预加热的氮气和由第二罐120提供的IPA，以形成干燥流体混合物。第一加热器131和132可以第一次加热该干燥流体混合物至IPA的蒸发温度或更高的温度，以形成气体混合物。由于IPA的蒸发温度约82.4℃，第一加热器131和132可以第一次加热该干燥流体混合物至不少于约82.4℃的温度。在例子实施例中，尽管第一加热器的数量是两个，但是一般技术人员应当理解，更多的加热器可以被提供和使用。
第二加热器140可以被连接到第一加热器131和132。第二加热器140可以第二次加热该气体混合物，以防止该气体混合物例如IPA蒸气在其朝干燥室160的方向流动时凝结。当气体混合物的温度降到约82.4℃以下时，IPA蒸气会凝结。在例子实施例中，第二加热器140可以被布置在第一加热器131和132以及过滤器150之间。因此，在气体混合物穿过过滤器150之前，第二加热器140可以加热该气体混合物，以致在气体混合物被施加到干燥室160之前，过滤器150除去气体混合物中的杂质。因此，该气体混合物能保持强的粘合力，以及在半导体衬底上可以应用足量的气体混合物，例如IPA蒸气，以有效干燥物体，例如半导体衬底。
图2详述第二加热器140的内部结构。参考图2，第二加热器140可以是远红外加热器，可以包括加热器本体141、入口142、出口143、线圈缠绕的(coiled)通路145以及卤素灯144。在此，可以基于根据气体混合物中使用的分子材料(例如IPA)，选择从卤素灯射出的远红外线波长，以便在气体混合物例如IPA的分子材料中，可以更容易地吸收远红外线的辐射能。因此，该气体混合物可以在短时内被加热至所希望的温度。
入口142可以被连接在加热器本体141以及第一加热器131和132之间。因此，第一加热的气体混合物可以通过入口142流入第二加热器140。出口143可以被连接在加热器本体141和过滤器150之间。因此，被第二加热器140加热的气体混合物可以通过出口143流入过滤器150。
线圈缠绕的通路145可以被连接在入口142和出口143之间。因此，该气体混合物可以流过第二加热器140中的线圈缠绕的通路145。
该卤素灯144可以被布置在线圈缠绕的通路145中，以加热线圈缠绕的通路145中的气体混合物。
另外，在出口143中可以安装用于测量该加热气体混合物的温度的第一温度计146。热电偶(thermocouple)可以被用作第一温度计146。被第二加热器140加热的气体混合物温度可以约为280℃。
过滤器150可以被布置在第二加热器140和干燥室160之间。过滤器150可以除去该加热气体混合物中的杂质。例如，金属过滤器可以被用作过滤器150。该金属过滤器可以用于第三次加热该气体混合物，并除去第二次加热的气体混合物中的杂质。
在过滤器150的出口中可以安装用于测量热气体混合物的温度的第二温度计151。热电偶可以被用作第二温度计151。退出过滤器150的热气体混合物的温度可以约为210℃。
穿过过滤器150的气体混合物可以被引入干燥室160中。在约140℃至约180℃温度下，气体混合物可以被提供给干燥室160约90秒。被引入的气体混合物可以被施加到干燥室160中的半导体衬底，以干燥该半导体衬底。由于该气体混合物可以被第二加热器140加热，所以当气体混合物朝干燥室160的方向流动时，可以减小该气体混合物(IPA蒸气)的凝结。因此，足够的IPA蒸气可以被施加到半导体衬底，以致，例如在半导体衬底上形成的电容器可以在短期内被充分干燥。此外，气体混合物可以干燥(除去)残留在圆柱形电容器之间的任何去离子水，以减小/防止圆柱形电容器的倾斜。
干燥方法
图3图示了使用图1中的设备干燥半导体衬底的方法的流程图。
参考图1与图3，步骤S210中，可以用去离子水清洗在其上形成有不少于约18,000高度的圆柱形电容器的半导体衬底。然后该半导体衬底可以被装入干燥室160中。
在步骤S220中，来自第一罐110的氮气可以被提供给预加热器180。预加热器180能够预加热该氮气。
在步骤S230中，第二罐120中的异丙醇(IPA)可以被提供给第一加热器131和132。同时，被预加热的氮气可以被提供给第一加热器131和132。因此，氮气与IPA可以在第一加热器131和132中混合，以形成流体混合物。
在步骤S240中，第一加热器131和132可以第一次加热该干燥的流体混合物，以形成气体混合物。例如，第一加热器131和132可以第一次加热该混合物至IPA的蒸发温度，例如，约82.4℃，以形成气体混合物。
在步骤S250中，该气体混合物可以被提供给第二加热器140。第二加热器140能够加热该气体混合物，以减小该气体混合物，例如IPA蒸气，在其朝干燥室160的方向流动时的凝结。然后，第一温度计146可以测量流出第二加热器140的气体混合物的温度。
在步骤S260中，该热气体混合物可以穿过过滤器150，以从该气体混合物除去任意杂质。同时，过滤器150可以加热该气体混合物。由于过滤器150可以从该加热的气体混合物除去杂质，该气体混合物的凝结，例如IPA蒸气的凝结，可以被进一步减小。因此，足量的IPA蒸气可以被应用到半导体衬底。然后，第二温度计151可以测量穿过过滤器150的气体混合物的温度。
在步骤S270中，该过滤的气体混合物可以被提供到干燥室160中。干燥室160中的气体混合物可以被施加到半导体衬底，以干燥该半导体衬底，包括例如，在其上形成的电容器。提供到干燥室160的气体混合物可以具有约140℃至约180℃的温度。此外，该气体混合物可以被引入干燥室160中约90秒。
由于该气体混合物可以被第二加热器140加热，然后穿过过滤器150，因此气体混合物中的杂质可以被有效地减少/除去。这样，足量的IPA蒸气可以用来有效地除去残留在例如电容器之间的去离子水。所以，可以减小由残留的去离子水引起的电容器的倾斜。
在步骤S280中，可以停止提供IPA蒸气给第一加热器131和132，以及可以通过第一加热器131和132、第二加热器140和过滤器150仅向干燥室160提供氮气，以除去半导体衬底上的任意IPA残留物。
在例子实施例中，包括电容器的半导体衬底被图示为干燥物体。备选地，该例子实施例的方法和设备可以被用来干燥其他物体，例如，用于液晶显示器(LCD)的衬底等。
评估干燥容量
比较例子
在半导体衬底上形成具有19,000高度的电容器。使用去离子水清洗该半导体衬底两次。然后该半导体衬底被装入干燥室中。
预加热氮气。第一加热器第一次加热该预加热的氮气和IPA，以形成气体混合物。将该气体混合物通过金属过滤器，以除去其中的杂质。过滤之后，第二加热器加热该被过滤的气体混合物。第二次加热气体混合物被提供到干燥室中90秒。在150℃温度以2.0ml/s的流速，提供该混合气体中的IPA蒸气到干燥室中。
图4图示了根据该比较例子干燥的电容器的扫描电子显微镜(SEM)图片。如图4所示，电容器朝着相邻电容器的方向倾斜，以便电容器互相粘贴。因此，当根据比较例子干燥电容器时，可以注意到，残留在电容器之间的去离子水没有被完全除去。
根据该例子实施例的方法干燥电容器
例子
在半导体衬底上形成具有19,000高度的电容器。使用去离子水清洗该半导体衬底两次。然后将半导体衬底装入干燥室中。
预加热氮气。第一加热器加热该预加热的氮气和IPA，以形成气体混合物。第二加热器加热该气体混合物。第二加热的气体混合物通过过滤器，以除去其中的杂质。该过滤的气体混合物被提供到干燥室中90秒。在200℃温度以4.0ml/l的流速提供该气体混合物中的IPA蒸气到干燥室中。
图5图示了根据该例子干燥的电容器的扫描电子显微镜(SEM)图片。如图5所示，没有电容器朝着任意其他相邻电容器倾斜。因此，可以注意到，残留在电容器之间的去离子水已经完全被除去。结果，当根据该例子干燥电容器时，可以减小/防止电容器的倾斜。
图6图示了根据比较例子和例子的每个干燥工序中的温度曲线图。在图6中，该温度对应于使用IPA的预清洗工序、主清洗工序干燥工序和使用氮气，的干燥工序中的第一加热器、第二加热器和干燥室的温度。此外，图6中，左垂直轴表示IPA和氮气的温度，右垂直轴表示干燥室的温度，水平轴表示时间。此外，线条a表示比较例子中的第一加热器的温度；线条b表示比较例子中的干燥室的温度；线条c表示该例子的设备中的第一加热器的温度；线条d表示该例子的设备中的干燥室温度；以及线条e表示该例子的设备中的第二加热器温度；
如图6所示，当将线条a与线条c比较时，线条c高于线条a。因此，根据该例子的设备的第一加热器温度高于比较例子中的设备的温度。此外，当将线条b与线条d相比较时，线条d高于线条b。因此，根据该例子的设备的干燥室温度高于比较例子中的设备的温度。此外，如线条e所示，被第二加热器加热的IPA具有高温。因此，该例子的设备可以提供具有高于比较例子的设备所提供的温度的IPA，这可以充分地提供IPA到半导体衬底。结果，可以提高电容器之间的去离子水的去除。
图7图示了根据比较例子和例子可以被施加到半导体衬底的IPA量的曲线图，IPA。图7中，垂直轴表示IPA的数量(cc)，水平轴表示时间(秒)。此外，线条g表示根据该比较例子提供的IPA数量，线条f表示根据该例子的方法提供的IPA数量。
如图7所示，与经过的时间成正比，线条f增长大于线条g。因此，使用该例子的方法，可以提供足量的IPA到半导体衬底。
根据本发明的例子实施例，在第一次加热的气体混合物被第二次加热之后，第二次加热的气体混合物通过过滤器。因此，可以降低朝着干燥室流动的气体混合物的凝结。因此，足量的气体混合物，例如IPA蒸气，可以被施加到半导体衬底，以减小/除去残留在电容器之间的任意去离子水。所以，可以减小电容器的倾斜。
鉴于已描述的例子实施例，注意到，根据上述教导，所属领域的技术人员可以进行改进和改变。因此可以理解，在本发明的范围内公开的特定实施例中可以进行改变。
Claims (23)
1.一种干燥物体的方法，包括：
第一次加热第一流体和第二流体，以形成气体混合物；
第二次加热该第一次加热的气体混合物；
过滤该第二次加热的气体混合物，以除去该第二次加热的气体混合物中的杂质；以及
将该过滤的气体混合物施加到物体，以干燥该物体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该第一流体包括氮气，该第二流体包括异丙醇(IPA)。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括预加热该第一流体。
4.根据权利要求1所述的方法，其中过滤该气体混合物包括，第三次加热该气体混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在施加该过滤的气体混合物之后，还包括：
仅仅施加该第一流体到该物体，以除去残留在该物体上的气体混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在第二次加热该气体混合物之后，测量该气体混合物的温度。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在过滤该气体混合物之后，测量该气体混合物的温度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中该物体包括具有在其上形成的多个电容器的半导体衬底。
9.根据权利要求1所述的方法，其中该物体包括液晶显示器衬底。
10.一种干燥具有在其上形成的电容器的半导体衬底的方法，包括：
预加热氮气；
第一次加热该预加热的氮气和异丙醇(IPA)，以形成气体混合物；
第二次加热该加热的气体混合物；
过滤该第二次加热的气体混合物，以除去该第二次加热的气体混合物中的杂质；
将该过滤的气体混合物施加到具有电容器的半导体衬底；以及
仅仅施加氮气，以除去残留在具有电容器的半导体衬底上的IPA。
11.根据权利要求10所述的方法，其中第一次加热该气体混合物到至少大约82.4℃的温度。
12.根据权利要求10所述的方法，其中第二次加热该气体混合物到约210℃的温度。
13.根据权利要求10所述的方法，其中该过滤的气体混合物在约140和180℃之间的温度下，以约4.0ml/s的流速被施加到具有电容器的半导体衬底约90秒。
14.根据权利要求10所述的方法，其中过滤该气体混合物包括第三次加热该气体混合物。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在过滤该气体混合物之后，测量该气体混合物的温度。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括：
在第二次加热该气体混合物之后，测量该气体混合物的温度。
17.一种干燥物体的设备，包括：
配置为第一次加热第一干燥流体和第二干燥流体，以形成气体混合物的至少一个第一加热器；
被连接到第一加热器并配置为第二次加热该气体混合物的第二加热器；以及
配置为从该第二次加热的气体混合物中除去杂质并被布置在第二加热器和用于包含物体的干燥室之间的过滤器。
18.根据权利要求17所述的设备，其中该第一加热器包括红外线加热器。
19.根据权利要求17所述的设备，其中该第二加热器包括红外线加热器。
20.根据权利要求17所述的设备，其中该过滤器包括金属过滤器。
21.根据权利要求17所述的设备，还包括：
被连接到第一加热器并适合于保持第一干燥流体的第一罐；以及
被连接到第一加热器并适合于保持第二干燥流体的第二罐。
22.根据权利要求17所述的设备，还包括：
连接在第一罐和第一加热器之间并配置为预加热第一干燥流体的预加热器。
23.根据权利要求15所述的设备，还包括：
配置为测量第二次加热的气体混合物温度的第一热电偶；以及
配置为测量该过滤的气体混合物的温度的第二热电偶。
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