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Die
vorliegende Erfindung betrifft Substrat-Bearbeitungsverfahren und eine Substrat-Bearbeitungsvorrichtung
zur Bearbeitung von Substraten in der Form von Halbleiterwafern,
LCD-Substraten, CDs, Leiterplatten oder keramischen Substraten,
beispielsweise durch einen Reinigungsvorgang.
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In
der
DE 693 27 176
T2 ist ein Behandlungsverfahren für eine Halbleiterscheibe offenbart. Das
Verfahren umfasst die Schritte der Positionierung der Schreibe auf
einer Platte in einer Kammer sowie der Einführung eines Silizium enthaltenden Gases
oder eines Dampfes sowie einer Verbindung, die eine Peroxid-Bindung
in Dampfform enthält,
in die Kammer. Die Platte wird bei oder unterhalb des Taupunkts
des Silizium enthaltenden Gases gehalten. Das Silizium enthaltende
Gas oder Dampf reagiert mit der Zusammensetzung zur Bildung als
Kondensat eines flüssigen
kurzkettigen Polymers auf der Scheibe zur Bildung einer im Allgemeinen
ebenen Schicht.
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Die
DE 197 23 918 A1 beschreibt
eine Halbleiterwerkstück-Reinigungsvorrichtung
mit einer Reinigungseinrichtung zur Reinigung eines Halbleiterwerkstücks durch
Besprühen
des Werkstücks
mit einer bearbeitenden chemischen Flüssigkeit und/oder reinem Wasser
in einer Kammer und/oder Tauchen des Werkstücks in die bearbeitende chemische
Flüssigkeit
und/oder reines Wasser in der Kammer. Die Reinigungsvorrichtung
umfasst ferner eine Zuführeinrichtung
für ein
Trocknungsfluid und eine Abführungseinrichtung
für die
Reinigungsflüssigkeit.
Das Trocknungsfluid kann eine trocknende chemische Flüssigkeit
oder Dampf in Kontakt mit der bearbeitenden chemischen Flüssigkeit
oder reinem Wasser sein, in die/das das Werkstück eingetaucht wird.
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Wenn
ein Halbleiterwafer beispielsweise durch einen photolithographischen
Vorgang bearbeitet wird, wird eine Resistschicht an einer Oberfläche des
Wafers ausgebildet, die Oberfläche
des Wafers, die mit der Resistschicht überzogen ist, wird Licht in einem
gewünschten
Muster ausgesetzt, und der Wafer wird einem Entwicklungsvorgang
unterworfen, um das Bild des Musters zu entwickeln, und dann werden
unnötige
Abschnitte der Resistschicht entfernt.
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Eine
Reinigungsvorrichtung wird zum Entfernen der unnötigen Abschnitte der Resistschicht
verwendet. Die Reinigungsvorrichtung taucht den Wafer in einen Reinigungstank
mit einer chemischen Flüssigkeit
namens SPM (eine aus H2SO4/H2O2 gemischte Flüssigkeit)
ein, um die Abschnitte der Resistschicht zu entfernen. Angesichts
des Umweltschutzes wird gewünscht,
die Resistschicht unter Verwendung von, anstelle einer chemischen
Flüssigkeit, ozonhaltigem
Wasser zu entfernen, das leicht durch einen Flüssigkeitsentsorgungsvorgang
entsorgt werden kann. Wenn ozonhaltiges Wasser verwendet wird, wird
der Wafer in einen Reinigungstank mit ozonhaltigem Wasser eingetaucht,
und das Resist, das die Resistschicht ausbildet, wird in Kohlendioxid, Wasser,
usw. durch eine Oxidationswechselwirkung zwischen Sauerstoffradikalen,
die in dem ozonhaltigen Wasser enthalten sind, und der Resistschicht zersetzt.
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Normalerweise
wird ozonhaltiges Wasser durch Auflösen eines hochkonzentrierten
Ozongases in Reinwasser durch Einblasen vorbereitet. Das Ozon des
ozonhaltigen Wassers, das in dem Reinigungstank enthalten ist, entweicht
von dem ozonhaltigen Wasser, und die Ozonkonzentration des ozonhaltigen
Wassers verringert sich allmählich
mit der Zeit. Da die Reinigungsfähigkeit
des ozonhaltigen Wassers von seiner Ozonkonzentration abhängt, verringert
sich die Reinigungsfähigkeit
des ozonhaltigen Wassers, wenn sich die Ozonkonzentration verringert,
und das ozonhaltige Wasser mit einer unzureichenden Ozonkonzentration
ist oftmals nicht in der Lage, die Resistschicht zufriedenstellend
zu entfernen. Da die Wechselwirkungsrate zwischen dem Ozon und der
Resistschicht sehr hoch ist, kann nur unzureichendes Ozon zu der
Oberfläche
der Resistschicht zugeführt
werden, wenn der Wafer lediglich in das ozonhaltige Wasser eingetaucht
wird, und somit kann die Wechselwirkung zwischen dem Ozon und der
Resistschicht nicht mit einer hohen Rate durchgeführt werden.
Die Wechselwirkung zwischen Ozon und der Resistschicht muss bei
einer hohen Temperatur durchgeführt
werden. Deshalb wird in manchen Fällen ozonhaltiges Wasser mit
hoher Temperatur durch Auflösen
von Ozon in Reinwasser mit beispielsweise 80°C durch Einblasen vorbereitet.
Da jedoch die Lösbarkeit
von einem Gas in Reinwasser bei einer hohen Temperatur gering ist,
kann ozonhaltiges Wasser mit hoher Ozonkonzentration nicht erzeugt
werden, und somit kann die Wechselwirkung zwischen dem Ozon und
der Resistschicht nicht bei einer hohen Reaktionsrate erreicht werden.
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Demzufolge
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat-Bearbeitungsverfahren
und eine SubstratBearbeitungsvorrichtung zu schaffen, die in der
Lage sind, eine hohe Bearbeitungsfähigkeit bei der Bearbeitung
von Substraten auszuüben.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Ansprüche 1, 7 und 14. Die abhängigen Ansprüche sind
auf optionale und bevorzugte Merkmale gerichtet.
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Um
die Aufgabe zu lösen,
schafft die vorliegende Erfindung ein Substrat-Bearbeitungsverfahren mit
folgenden Schritten: Anordnen eines Substrats in einem Bearbeitungsbehälter; Erwärmen des
Substrats in dem Bearbeitungsbehälter;
Zuführen
eines Wasserdampfes und eines Ozongases in den Bearbeitungsbehälter, während eine
unter Druck stehende Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter aufrechterhalten
wird, um die Resistschicht auf dem Substrat in eine wasserlösliche Schicht
zu verändern;
und Entfernen der wasserlöslichen
Schicht durch Spülen
des Substrats mit Wasser.
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Um
die Aufgabe zu lösen,
schafft die vorliegende Erfindung ferner ein Substrat-Bearbeitungsverfahren
mit folgenden Schritten: Anordnen eines Substrats in einem Bearbeitungsbehälter; Zuführen eines
Wasserdampfes und eines Ozongases in den Bearbeitungsbehälter; Bilden
einer gemischten Molekülschicht
aus einer Mischung von Molekülen
des Wasserdampfs und Molekülen
des Ozongases, um Hydroxylradikale an den Oberflächen des Substrats zu erzeugen;
Verändern
der Resistschicht auf dem Substrat in eine wasserlösliche Schicht
durch die Hydroxylradikale; und Entfernen der wasserlöslichen Schicht
durch Spülen
des Substrats mit Wasser.
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Die
Bearbeitung des Wafers mit der reaktionsfähigen Substanz kann einen Schritt
der Ausbildung einer Schicht des Lösungsmittels über den Oberflächen des
Substrats und einen Schritt des Auflösens des Betriebsgases in der
Flüssigkeitsschicht aufweisen.
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Die
Erzeugung der reaktionsfähigen
Substanz durch Wechselwirkung zwischen dem Dampf des Lösungsmittels
und dem Betriebsgas ist ein Schritt der Ausbildung einer molekularen
Schicht einer Mischung von Molekülen
des Lösungsmittels
und denjenigen des Betriebsgases.
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Die
reaktionsfähige
Substanz enthält
Atome, Moleküle
und Radikale, die reaktionsfähige
Substanz, die in einer Bearbeitungskammer erzeugt wird, wird unmittelbar
für die
Bearbeitung des Substrats verwendet, bevor die reaktionsfähige Substanz
verschwindet, und somit ist die reaktionsfähige Substanz in der Lage,
eine hohe Bearbeitungsfähigkeit auszuüben. Wenn
dieses Substrat-Bearbeitungsverfahren,
das die reaktionsfähige
Substanz verwendet, beispielsweise zum Entfernen einer Resistschicht verwendet
wird, die an Substraten ausgebildet ist, kann die Resistschicht
durch Hydroxylradikale in geeigneter Weise in wasserlösliche Schichten
umgewandelt werden, die durch Wechselwirkung zwischen Dampf, d.h.
einem Lösungsmittel,
und Ozongas, d.h, einem Betriebsgas, erzeugt werden. Das Betriebsgas
kann ein beliebiges geeignetes Gas außer Ozongas sein, z.B. Chlorgas,
Fluorgas, Wasserstoffgas, Chlorgas mit reaktionsfähigen Radikalen,
Fluorgas mit Radikalen und Wasserstoffgas mit Radikalen.
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Um
die Aufgabe zu lösen,
schafft die vorliegende Erfindung ferner eine Substrat-Bearbeitungsvorrichtung
mit einem Bearbeitungsbehälter,
einer Heizeinrichtung, um den Bearbeitungsbehälter zu heizen; einem Ozongas-Zuführabschnitt,
zum Zuführen
eines Ozongases in den Bearbeitungsbehälter; einem Wasserdampf-Zuführabschnitt,
zum Zuführen eines
Wasserdampfes in den Bearbeitungsbehälter; einem Stickstoffgaszuführabschnitt,
zum Zuführen eines
Stickstoffgases in den Bearbeitungsbehälter; einer Ablass-Strömungssteuerungseinrichtung,
zur Kontrolle einer Ablassrate aus dem Bearbeitungsbehälter; einer
Steuerungseinheit zur Kontrolle der Ablass- Strömungssteuerungseinrichtung,
so dass eine unter Druck stehenden Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter, während der
Zufuhr des Ozongases und des Wasserdampfes in den Bearbeitungsbehälter, aufrechterhalten
wird.
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Die
Substrat-Bearbeitungsvorrichtung weist ein Substrattemperatur-Anpassungssystem
zum Anpassen der Temperatur des Substrats auf, das durch das Substrat-Halteelement in dem
Bearbeitungsraum in dem Bearbeitungsbehälter gehalten wird. Das Substrattemperatur-Anpassungssystem
kann eine Heizeinrichtung sein, die in den Bearbeitungsbehälter eingearbeitet
ist, oder ein Temperaturanpassungs-Gaszuführsystem zum Zuführen eines
Gases mit einer regulierten Temperatur in den Bearbeitungsraum in
dem Bearbeitungsbehälter.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reinigungsvorrichtung
bei einer Ausführungsform;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Waferschiffchens, das als ein
Wafer-Halteelement dient;
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3 ist
eine Schnittansicht zur Darstellung eines ersten Schrittes eines
Reinigungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine Schnittansicht zur Erläuterung eines
zweiten Schrittes des Reinigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Schnittansicht zur Erläuterung eines
dritten Schrittes des Reinigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reinigungsvorrichtung
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Harzentfernungsrate
von der Ozonkonzentration;
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8 ist
ein Diagramm zur Darstellung der Entfernungseigenschaften im Hinblick
auf organische Substanzen eines Vorgangs der Bearbeitung von Wafern
unter Verwendung von Ozon in einer unter Druck gesetzten Umgebung;
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9 ist
eine schematische vertikale Schnittansicht einer Reinigungsvorrichtung
in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist eine Schnittansicht zur Darstellung eines
Vorgangs, der durch die Reinigungsvorrichtung, die in 9 gezeigt
ist, durchzuführen
ist;
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11 ist eine schematische vertikale Schnittansicht
einer Reinigungsvorrichtung in einer noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist eine schematische vertikale Schnittansicht
einer Reinigungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das
durch die in 12 gezeigte Reinigungsvorrichtung
durchzuführen
ist;
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14 ist eine schematische vertikale Schnittansicht
einer Reinigungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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15 ist ein Diagramm zur vergleichenden Darstellung
der Entfernungsrate eines Vorgangs der Bearbeitung von Wafern unter
Verwendung von Ozon in einer unter Druck gesetzten Umgebung und der
Entfernungsrate eines Vorgangs der chemischen Bearbeitung von Wafern
unter Verwendung von SPM;
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16 ist eine schematische vertikale Schnittansicht
einer Reinigungsvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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17 ist eine vergrößerte schematische vertikale
Schnittansicht eines in 16 gezeigten Bearbeitungsbehälters;
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18 ist eine perspektivische Ansicht eines Körperelements
des Bearbeitungsbehälters;
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19 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung
des Bodens des Bearbeitungsbehälters;
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20 ist ein Leitungsdiagramm einer Dampfzuführeinheit;
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21 ist eine perspektivische Ansicht eines Dampferzeugers;
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22 ist eine seitliche Ansicht einer Dampfdüse;
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23 ist ein Leitungsdiagramm einer Ozongas-Zuführeinheit;
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24 ist ein Leitungsdiagramm einer Heißluft-Zuführeinheit
und einer Kühlluft-Zuführeinheit;
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25 ist eine perspektivische Ansicht eines Heißlufterzeugers;
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26 ist eine Schnittansicht eines Gummiheizers,
der mit einem Temperatursensor versehen ist;
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27 ist eine perspektivische Ansicht des Dampferzeugers,
wobei der Heißlufterzeuger
und Leitungsvorrichtungen in einer Box enthalten sind;
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28 ist ein Leitungsdiagramm einer Ablasseinheit
und einer Entleereinheit;
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29 ist eine perspektivische Ansicht eines Ablass-Sammelrohres;
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30 ist eine perspektivische Ansicht einer Nebelfalle;
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31 ist eine perspektivische Ansicht einer Abflussbox;
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32 ist eine perspektivische Ansicht eines Ablass-Sammelrohres;
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33 ist ein Flussdiagramm eines Reinigungsverfahrens,
das durch die in 16 gezeigte Reinigungsvorrichtung
auszuführen
ist;
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34 ist eine Diagrammansicht zur Erläuterung
einer Ablasseinheit und in einer Modifikation;
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35 ist ein Leitungsdiagramm einer Modifikation
des Dampferzeugers der in 16 gezeigten Reinigungsvorrichtung;
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36 ist ein Leitungsdiagramm einer Modifikation
der Ozonerzeugungseinheit der in 16 gezeigten
Reguliervorrichtung;
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37 ist ein Leitungsdiagramm von Modifikationen
der Heißluft-Zuführeinheit
und der Kühlluft- Zuführeinheit
der in 16 gezeigten Reinigungsvorrichtung;
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38 ist eine Diagrammansicht zur Erläuterung
der Abwärtsströmung von
Heißluft
entlang eines Wafers;
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39 ist ein Flussdiagramm eines Reinigungsverfahrens,
das durch eine Reinigungsvorrichtung in einer Modifikation der Reinigungsvorrichtung, die
in 16 gezeigt ist, durchzuführen ist;
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40 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Reinigungsverfahrens,
das durch die Reinigungsvorrichtung in einer Modifikation der in 16 gezeigten Reinigungsvorrichtung auszuführen ist; und
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41 ist eine Diagrammansicht zur Erläuterung
der Erklärung
der Abwärtsströmung der
Heißluft
entlang eines Wafers, wenn ein Bearbeitungsbehälter mit Drallplatten an seiner
Innenfläche
versehen ist.
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1 zeigt
eine Reinigungsvorrichtung in einer Ausführungsform, die beispielsweise
fünfundzwanzig
Wafer in einer Ladung reinigen kann. Die Reinigungsvorrichtung 1 verwendet
Ozongas, um Resistschichten von den Wafern W zu entfernen. Wie die 1 zeigt,
weist die Reinigungsvorrichtung 1 einen Bearbeitungsbehälter 2 auf,
in dem die Wafer W gereinigt werden. Der Bearbeitungsbehälter 2 weist einen
Behälterkörper 3,
der eine Kapazität
aufweist, die hinreichend ist, um beispielsweise fünfundzwanzig
Wafer W zu enthalten, und eine obere Abdeckung 4 auf, die
abnehmbar an die Oberseite des Behälterkörpers 3 derart angebracht
ist, dass das obere Ende des Behälterkörpers 3 geöffnet wird.
Ein Dichtelement 5, wie z.B. ein O-Ring, ist zwischen dem
oberen Ende des Behälterkörpers und
der oberen Abdeckung, wie gezeigt in 1, angeordnet,
um den Zwischenraum zwischen dem Behälterkörper 3 und der oberen
Abdeckung 4 abzudichten, so dass die Atmosphäre in dem
Behälterkörper 3 nicht
nach außen ausfließen kann.
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Ein
Waferschiffchen 6, d.h. ein Wafer-Halteelement ist in dem
Behälterkörper 3 angeordnet,
um Wafer W in einer aufrechten Haltung zu halten. Das Waferschiffchen 6 weist
drei horizontale parallele Halteelemente 6a, 6b und 6c auf.
Wie 2 zeigt, ist jedes der Halteelemente 6a, 6b und 6c mit
fünfundzwanzig
Nuten 7 versehen, die bei gleichen Abständen ausgebildet sind. Die
Halteelemente 6a, 6b und 6c nehmen untere
Umfangsabschnitte von Wafern W in den Nuten 7 auf, um die
Wafer W daran zu halten. Somit kann der Behälterkörper 3 fünfundzwanzig Wafer
W enthalten, die bei gleichen Abständen angeordnet sind. Das Waferschiffchen 6 weist
einen Schaft 6d zum Bewegen der Haltestangen 6a, 6b und 6c nach
unten in der Richtung des Pfeils Z zum Tragen der Wafer W in den
Behälterkörper 3 und
zum Bewegen selbiger nach oben in der Richtung des Pfeils Z zum
Tragen der Wafer W aus dem Behälterkörper 3 auf.
Ein festes Waferschiffchen mit Halteelementen, die fest in dem Bearbeitungsbehälter 2 angeordnet
sind, kann anstelle des Waferschiffchens 6 verwendet werden.
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Wie
wiederum die 1 zeigt, ist eine Heizeinrichtung 8 an
einen oberen Bereich der Innenfläche
des Behälterkörpers 3 derart
angeordnet, dass sie die Wafer W, die an dem Waferschiffchen 6 in dem
Behälterkörper 3 gehalten
sind, umgibt. Die Heizeinrichtung wird durch eine Steuerungseinheit 9 gesteuert.
Die Steuerungseinheit 9 sorgt für ein Steuerungssignal, um
die Wärmeerzeugungsrate
der Heizeinrichtung anzupassen, so dass die Wafer W, die in dem
Bearbeitungsbehälter 2 angeordnet
sind, und die Umgebung oder Atmosphäre um die Wafer bei einer vorbestimmten
Temperatur bleibt.
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Eine
Dampf-Zuführeinheit 11 ist
in einem unteren Bereich des Behälterkörpers 3 angeordnet,
um Dampf 10 in den Bearbeitungsbehälter 2 zuzuführen. Die
Dampf-Zuführeinheit 11 weist
eine heiße
Platte 12, die an die Innenfläche der Seitenwand des Behälterkörpers 3 befestigt
ist, eine Heizeinrichtung 13, die an die untere Fläche der
heißen
Platte 12 angebracht ist, und eine Reinwasser-Zuführleitung 14 zum
Tropfen von Reinwasser auf die obere Oberfläche der heißen Platte 12 auf.
Die Steuerungseinheit 9 sorgt für ein Steuerungssignal, um
die Wärmeerzeugungsrate der
Heizeinrichtung 13 anzupassen. Das Einlassende der Reinwasser-Zuführleitung 14 ist
mit einer Reinwasser (destilliertes Wasser)-Quelle (DIW-Quelle) 15 verbunden,
und das Auslassende selbiger ist oberhalb der heißen Platte 12 angeordnet.
Eine Strömungs-Steuerungseinrichtung 16 ist
in der Reinwasser-Zuführleitung 14 angeordnet.
Die Steuerungseinheit 9 sorgt für ein Steuerungssignal zur
Steuerung der Strömungs-Steuerungseinrichtung 16,
um die Strömungsrate
von Reinwasser in der Reinwasser-Zuführleitung 14 zu regulieren.
Wenn Reinwasser durch die Reinwasser-Zuführleitung 14 auf
die heiße
Platte 12 getropft wird, die durch die Heizeinrichtung 13 erwärmt wird,
wird Reinwasser in Dampf verdampft, um das Innere des Bearbeitungsbehälters 2 mit
Dampf 10 zu füllen.
Das auf die heiße
Platte 12 getropfte und nicht verdampfte Reinwasser wird
in dem Boden des Behälterkörpers 3 gesammelt
und durch eine Ablassleitung 17 abgelassen.
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Eine
Ozongas-Zuführleitung 21 ist
mit der oberen Abdeckung 4 verbunden, um Ozongas 20 in den
Bearbeitungsbehälter 2 zuzuführen. Die
Ozongas-Zuführleitung 21 weist
ein Einlassende auf, das mit einer Ozongasquelle 22 verbunden
ist. Eine Strömungs-Steuerungseinrichtung 23 und
eine UV-Lampe (Ultraviolettlampe) 24 sind in der Ozongas-Zuführleitung 21 angeordnet.
Die Strömungs-Steuerungseinrichtung 23 ist
mit der Steuerungseinheit 9 verbunden. Die Steuerungseinheit 9 sorgt
für ein
Steuerungssignal zur Steuerung der Strömungsrate des durch die Ozongas-Zuführleitung 21 strömenden Ozongases 20,
indem die Strömungs-Steuerungseinrichtung 23 gesteuert
wird. Die UV-Lampe 24 bestrahlt das Ozongas 20,
das durch die Ozongas-Zuführleitung 21 strömt, mit
UV-Strahlen, um Ozon zu aktivieren. Eine Ablassleitung 25 ist
mit der oberen Abdeckung 4 zum Evakuieren des Bearbeitungsbehälters 2 verbunden.
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Dampf 10 kondensiert
in Reinwasserschichten an den Oberflächen der Wafer W in der Reinigungsvorrichtung 1.
Die Steuerungseinheit 9 gibt ein Steuerungssignal zu der
Heizeinrichtung 13, um die Wärmeerzeugungsrate der Heizeinrichtung 13 anzupassen,
so dass der Dampf 10 hinreichend erzeugt wird, und gibt
ein Steuerungssignal zu der Heizeinrichtung 8, um die Wafer
W bei einer Temperatur niedriger als derjenigen des Dampfes 10 zu
erwärmen.
Somit wird der Unterschied zwischen der Temperatur der Wafer W und
dem Taupunkt des Dampfes 10 gesteuert, um zu bewirken,
dass der Dampf 10 in einem optimalen Zustand an den Oberflächen der Wafer
W kondensiert. Das Ozongas 20 löst sich in den Reinwasserschichten,
die an den Oberflächen der
Wafer W ausgebildet sind, auf, um ozonhaltige Wasserschichten an
den Oberflächen
der Wafer W auszubilden. Die Oberflächen der Wafer W werden mit
den ozonhaltigen Wasserschichten gereinigt. Die Steuerungseinheit 9 führt die
folgenden Steuerungsvorgänge
aus. Die Steuerungseinheit 9 gibt ein Steuerungssignal
zu der Strömungs-Steuerungseinrichtung 16,
um die Dicke der Reinwasserschichten durch Anpassen der Erzeugungsrate
des Dampfes 10 anzupassen. Die Steuerungseinheit 9 gibt
ein Steuerungssignal an die Strömungs-Steuerungseinrichtung 23,
um die Strömungsrate
des Ozongases 20 gemäß der Dicke
der Reinwasserschicht anzupassen, so dass ein Zustand, in dem sich
das Ozongas 20 nur in den Oberflächenschichten der Reinwasserschicht
auflöst,
vermieden wird, und das Ozongas 20 sich sicher in geeigneter
Weise in den gesamten Reinwasserschichten auflöst.
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Die
Reinigungsvorrichtung 1 ist zusätzlich zu den vorangegangenen
Elementen und Einheiten mit Reinwasser-Zuführdüsen 26,
die Reinwasser gegen die Oberfläche
der Wafer W zum Abspülen
ausstoßen,
und mit Inertgas-Zuführdüsen 27 versehen,
die Stickstoff (N2)-Gas (ein Inertgas) gegen
die Oberfläche
der Wafer zum Trocken ausstoßen.
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Ein
Reinigungsverfahren, das durch die Reinigungsvorrichtung 1 durchgeführt werden
kann, wird nachfolgend beschrieben. Resistschichten 30 sind an
Oberflächen
der Wafer W, wie gezeigt in 3, ausgebildet.
Fünfundzwanzig
Wafer W, jeweils mit einer Oberfläche mit den Resistschichten überzogen, werden
in dem Bearbeitungsbehälter 2,
wie in
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1 gezeigt,
angeordnet. Die Resistschichten 30 weisen beispielsweise
eine Dicke von 1200 nm auf.
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Die
Heizeinrichtung 13 wird betrieben, um die heiße Platte 12 bei
beispielsweise 120°C
zu erwärmen,
Reinwasser wird auf die heiße
Platte 12 durch die Reinwasser-Zuführleitung 14 zur Erzeugung
des Dampfes 10 mit 120°C
in den Bearbeitungsbehälter 2 getropft.
Ozongas 20 mit einer Ozonkonzentration von beispielsweise
etwa 192 g/m3 (normal) (etwa 9 Volumenprozent)
wird durch die Ozongas-Zuführleitung 21 in
den Bearbeitungsbehälter 2 zugeführt. Somit
werden der Dampf 10 bzw. das Ozongas 20 durch
getrennte Einrichtungen zugeführt.
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Die
Heizeinrichtung 8 wird mit Energie versorgt, um die Wafer
W, die in dem Bearbeitungsbehälter 2 angeordnet
sind, bei einer vorbestimmten Temperatur zu erwärmen. Die vorbestimmte Temperatur
der Wafer W wird derart eingestellt, dass sie geringer ist als der
Taupunkt des Dampfes 20, und derart, dass sie für ein optimales
Reinigungsverfahren unter Verwendung von Ozon geeignet ist. Da die Temperatur
der Wafer W geringer ist als der Taupunkt des Dampfes 10 kondensiert
der Dampf 10 an den Oberflächen der Wafer W, um Reinwasserschichten 31 an
den Oberflächen
der Wafer W, wie gezeigt in 4, auszubilden.
Das Ozongas 20 löst
sich in den Reinwasserschichten 31 auf.
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Somit
löst sich
das Ozongas 20 in den Reinwasserschichten 31 zur
Erzeugung von ozonhaltigen Wasserschichten mit zahlreichen Sauerstoffradikalen an
der Oberfläche
der Wafer W auf. Die Sauerstoffradikale, die an der Oberfläche der
Wafer W erzeugt werden, bewirken eine Oxidationsreaktion, bevor
sie verschwinden, wodurch das Resist, das die Resistschichten ausbildet,
in Carbonsäure,
Kohlendioxid, Wasser und dergleichen zerlegt wird. Dann werden, wie
in 5 gezeigt, die Resistschichten 30 oxidiert, und
das die Resistschicht bildende Resist wird vollständig durch
die ozonhaltigen Wasserschichten zerlegt, und die Resistschichten 30 werden
in wasserlösliche
Schichten 32 verändert.
Die wasserlöslichen Schichten 32 können leicht
durch einen nachfolgenden Abwaschschritt unter Verwendung von Reinwasser
entfernt werden.
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Dieses
Reinigungsverfahren bildet die Reinwasserschichten 31 an
den Oberflächen
der Wafer W aus und bewirkt, dass sich das Ozongas 20 in
den Reinwasserschichten 31 auflöst. Nachfolgend können die
Reinwasserschichten 31 in ozonhaltige Wasserschichten verändert werden,
die in der Lage sind, die Resistschichten 30 zu entfernen.
Da die ozonhaltige Wasserschicht an den Wafern W unmittelbar vor der
Reaktion ausgebildet werden kann, kann eine hohe Bearbeitungsfähigkeit
der ozonhaltigen Wasserschichten für die Entfernung der Resistschichten 30 verwendet
werden, bevor die Ozonkonzentration derselben mit der Zeit abnimmt.
Somit können
die Wafer W mit Oberflächen,
die mit den Resistschichten überzogen
sind, wirksam unter Verwendung von Ozon bearbeitet werden.
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Ferner
wird, da der Dampf 10 an die Oberflächen der Wafer W zugeführt wird,
die bei einer Temperatur niedriger als dem Taupunkt des Dampfes 10 gehalten
werden, die Kondensation des Dampfes 10 an den Oberflächen der
Wafer W sichergestellt, und die dünnen Reinwasserschichten 31 können sicher und
leicht an den Oberflächen
der Wafer W ausgebildet werden. Die dünnen Reinwasserschichten 31 können in
die ozonhaltigen Wasserschichten mit hoher Ozonkonzentration verändert werden,
und somit kann das Reinigungsverfahren unter Verwendung von Ozon
schnell ausgeführt
werden. Das Ozongas 20 wird fortlaufend durch die Ozongas-Zuführleitung 21 zugeführt, um
die Reinwasserschichten 31 mit Ozon durch fortlaufendes
Auflösen
des Sauerstoffgases 20 in den Reinwasserschichten 31 nachzufüllen. Nachfolgend
kann hinreichendes Ozon durch die dünnen Reinwasserschichten 31 zu
den Resistschichten 30 zugeführt werden, um eine hohe Reaktionsrate
aufrechtzuerhalten. Im wünschenswerter Weise
werden die Reinwasserschichten 31 und die ozonhaltigen
Wasserschichten in einer Dicke ausgebildet, die ein wenig gröber ist
als eine Tropfenbildungsdicke. Die Wafer W werden bei einer Temperatur
gehalten, die geringer ist als der Taupunkt des Dampfes 10 und
wirksam ist für
die Unterstützung der
aktiven Oxidationsreaktion, so dass der Reinigungsvorgang unter
Verwendung von Ozon unterstützt
werden kann.
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Nachdem
die Wafer W gereinigt wurden, wird Reinwasser durch die Reinwasser-Zuführdüsen 26 gegen
die Oberflächen
der Wafer W ausgestoßen, um
die wasserlöslichen
Schichten 31 zum Abspülen abzuwaschen,
und dann wird N2-Gas (Inertgas) durch die
Inertgas-Zuführdüsen 27 zum
Entfernen von Flüssigkeitstropfen
von den Wafern W zum Trocknen ausgespritzt. Nachfolgend wird die
obere Abdeckung 4 entfernt, um den Behälterkörper 3 zu öffnen, und
die Wafer W werden aus der Reinigungsvorrichtung 1 genommen.
Die Wafer W können
aus der Reinigungsvorrichtung 1, unmittelbar nachdem die
Resistschichten 30 entfernt wurden, entnommen werden, und
die Wafer W können
durch eine Abspülvorrichtung
und eine Trocknungsvorrichtung anstelle dessen, dass selbige in
der Reinigungsvorrichtung 1 abgespült und getrocknet werden, abgespült und getrocknet
werden.
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Das
Reinigungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung bildet die ozonhaltigen Wasserschichten mit einer hohen
Reinigungsfähigkeit
an den Oberflächen
der Wafer W unmittelbar vor dem Reinigen aus. Folglich können die
Wafer W wirksam durch den Reinigungsvorgang unter Verwendung von
Ozon bearbeitet werden, und die Resistschichten 30 können vollständig entfernt
werden. Die Reinigungsvorrichtung 1 bei dieser Ausführungsform
der Erfindung ist in der Lage, das vorangehend erklärte Reinigungsverfahren
in geeigneter Weise durchzuführen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf diese praktische Anwendung der
vorangehenden Ausführungsform
beschränkt.
Beispielsweise wird bevorzugt, eine kleine Menge von Katalysatorgas,
wie z.B. NOx-Gas, in den Bearbeitungsbehälter zuzuführen, um
die Erzeugung von Sauerstoffradikalen in den Flüssigkeitsschichten für die Aktivierung
der Oxidationsreaktion zu unterstützen. Obwohl die Dampfzuführeinheit
innerhalb des Bearbeitungsbehälters
angeordnet ist, um Dampf innerhalb der Reinigungsvorrichtung dieser
Ausführungsform
zu erzeugen, kann Dampf, der außerhalb
der Reinigungsvorrichtung erzeugt wurde, in den Bearbeitungsbehälter zugeführt werden.
Wenn der Dampf durch einen äußeren Dampferzeuger
zugeführt
wird, muss der Bearbeitungsbehälter
nicht die Dampfzuführeinheit
darin enthalten, und somit kann die Reinigungsvorrichtung in eine
kompakte Gestaltung ausgebildet werden.
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Eine
Reinigungsvorrichtung 40 in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben,
bei der Teile, die ähnlich
zu denjenigen der Reinigungsvorrichtung 1 sind, oder diesen
entsprechen, durch die gleichen Referenznummern bezeichnet sind,
und deren Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholungen weggelassen.
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Die
Reinigungsvorrichtung 1 bei der oben beschriebenen Ausführungsform
lässt das
Gas in dem Bearbeitungsbehälter
durch die Ablassleitung 25 frei ab. Wie in 6 gezeigt
ist, weist die Reinigungsvorrichtung 40 eine Ablassleitung 41 auf,
die mit einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 42 versehen
ist, um den Druck in einem Bearbeitungsbehälter 2 zu steuern.
Die Strömungs-Steuerungseinrichtung 42 wird
durch eine Steuerungseinheit 9 gesteuert. Ein Drucksensor 43 ist
innerhalb des Bearbeitungsbehälters 2 angeordnet.
Der Drucksensor 43 gibt ein Drucksignal zu der Steuerungseinheit 9.
Die Steuerungseinheit 9 steuert die Strömungs-Steuerungseinrichtung 42 auf
der Basis des Drucksignals, um die Strömung des Gases zu steuern,
das durch die Ablassleitung 41 strömt. Eine Ozongasquelle 22 führt das
Ozongas bei einem Zuführdruck
von 196 kPa zu. Somit wird das innere des Bearbeitungsbehälters 2 bei
einem vorbestimmten Überdruck
von beispielsweise 196 kPa gehalten.
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Wie
in 6 gezeigt ist, weist die Reinigungsvorrichtung 40 einen
Betriebsgas-Zuführbereich 44 mit
einem Einlassende, das mit einer Dampfzuführquelle 46 verbunden
ist, und einem Auslassende, das mit dem Boden des Bearbeitungsbehälters 2 verbunden
ist, auf. Die Dampf-Zuführeinheit 44 ist
mit einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 45 versehen.
Die Dampfquelle 46 weist einen Dampferzeugungsbehälter 47,
eine Reinwasser-(destilliertes Wasser-)Quelle 48,
eine Reinwasser-Zuführleitung 49,
eine heiße
Platte 50, eine Heizeinrichtung 51 und ein Ablassrohr 52 auf.
Die Steuerungseinheit 9 steuert die Strömungs-Steuerungseinrichtung 45 zur Steuerung
der Strömung
des Dampfes 10 durch die Dampf-Zuführeinheit 44.
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Eine
N2-Gas-Zuführleitung 60 ist mit
Inertgas-Zuführdüsen 27 verbunden.
Die N2-Gas-Zuführleitung 60 ist in
eine erste und zweite Zweigleitung gegabelt. Die erste Zweigleitung
ist durch eine Strömungs-Steuerungseinrichtung 62 mit
einem N2-Gas-Behälter 61 verbunden,
der N2-Gas enthält. Die zweite Zweigleitung
ist durch eine Strömungs-Steuerungseinrichtung 64 mit
einem heißen N2-Gas-Behälter 63 verbunden,
der N2-Gas enthält, das auf beispielsweise
150°C erwärmt ist.
Die Steuerung 9 steuert die Strömungs-Steuerungseinrichtung 62 und 64 zur
Zuführung
des N2-Gases oder des heißen N2-Gases zu den Inertgas-Zuführdüsen 27.
Ein Ablassrohr 65 ist mit einem unteren Teil des Bearbeitungsbehälters 2 verbunden.
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Ein
Reinigungsverfahren, das durch die Reinigungsvorrichtung 40 durchzuführen ist,
wird beschrieben. Wafer W mit einer gewöhnlichen Temperatur (23°C) werden
in dem Bearbeitungsbehälter 2 angeordnet.
Die Heizeinrichtung 8 wird beispielsweise auf 115°C betrieben,
um die Wafer W auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Das
Ozongas 20 wird bei einem Zuführdruck von 196 kPa durch die Ozongas-Zuführleitung 21 in
den Bearbeitungsbehälter 2 zugeführt, und
gleichzeitig wird das heiße N2-Gas von beispielsweise 150°C durch die
Inertgas-Zuführdüsen 27 gegen
die Oberflächen
der Wafer W ausgestoßen.
Folglich können
die Wafer W unmittelbar auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt werden.
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Nachdem
die Wafer W auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt wurden, wird die Zuführung des heißen N2-Gases angehalten, und der Dampf 10 wird durch
die Dampf-Zuführeinheit 44 in
den Bearbeitungsbehälter 20 derart
zugeführt,
dass der Dampf 20 auf die Oberflächen der Wafer W aufgebracht wird.
Die Strömungs-Steuerungseinrichtung 42 der Ablassleitung 41 ist
derart gesteuert, dass sie das Gas bei einer geringen Ablassrate
von dem Bearbeitungsbehälter 2 ablässt, so
dass das Innere des Bearbeitungsbehälters 20 bei 196 kPa
gehalten wird. Die Ozonkonzentration des Ozongases 20 wird
in dem Bearbeitungsbehälter 20 erhöht.
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Der
Dampf 10 kondensiert an den Oberflächen der Wafer W in Reinwasserschichten 31.
Das Ozongas 20, das in den Bearbeitungsbehälter 2 zugeführt wird,
löst sich
in den Reinwasserschichten 31 zur Ausbildung von ozonhaltigen
Wasserschichten 32. Ein Reinigungsvorgang unter Verwendung
von Ozon kann schnell durch die Wirksamkeit der ozonhaltigen Wasserschichten
durchgeführt
werden, die an den Oberflächen
der Wafer W ausgebildet werden.
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Wenn
der Dampf 10 auf die Wafer W aufgebracht wird, die bei
der gewöhnlichen
Temperatur gehalten werden, kondensiert der Dampf 10 übermäßig an den
Oberflächen
der Wafer W, und eine grobe Anzahl von Wassertropfen bilden sich
an den Oberflächen
der Wafer W, weil der Unterschied zwischen der Temperatur der Wafer
W und dem Taupunkt des Dampfes 10 groß ist. Wenn Reinwasserschichten 31 in
einer derart großen
Dicke ausgebildet werden, wird die Bearbeitungsfähigkeit der Reinigungsvorrichtung 40 verringert
werden.
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Der
Dampf 10 kann in Reinwasserschichten 31 mit geeigneter
Dicke kondensiert werden, indem der Dampf 10 an die Oberflächen der
Wafer W eingeführt
wird, nachdem die Wafer auf die vorbestimmte Temperatur, wie oben
erwähnt,
erwärmt
wurden. Somit können
die dünnen
Reinwasserschichten 31 sicher an den Oberflächen der
Wafer W ausgebildet werden, so dass die Verringerung der Bearbeitungsfähigkeit
vermieden werden kann. Da die Wafer W in einer Umgebung von 196
kPa angeordnet werden, kann eine vergrößerte Menge des Ozongases 20 in den
Reinwasserschichten 31 aufgelöst werden, so dass die ozonhaltigen
Wasserschichten mit einer sehr hohen Ozonkonzentration ausgebildet
werden können.
Folglich kann die Bearbeitungsfähigkeit
weiter verbessert werden.
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Nachdem
Resistschichten 30 an den Wafern W entfernt wurden, werden
die Wafer W aus dem Bearbeitungsbehälter 2 genommen, die
Wafer W werden nacheinander zu einer Abspülvorrichtung und einer Trocknungsvorrichtung
zum Abspülen
und Trocknen getragen. Die Zuführung
des Dampfes 10 und des Ozongases 20 in den Bearbeitungsbehälter 2 wird
angehalten. Flüssigkeiten,
die in dem Bearbeitungsbehälter 2 verbleiben,
werden durch das Ablassrohr 65 abgelassen. Die Strömungs-Steuerungseinrichtung 42 wird
vollständig
geöffnet,
N2-Gas wird durch die Inertgas-Zuführdüsen 27 in
den Bearbeitungsbehälter 2 für ein N2-Gas-Ausblasen zugeführt. Nachfolgend wird der Bearbeitungsbehälter 2 von dem
Dampf 10 und dem Ozongas 20 ausgeblasen, und das
Innere des Bearbeitungsbehälters
wird getrocknet. Nachdem die bearbeiteten Wafer W von dem Bearbeitungsbehälter 2 herausgenommen
wurden, werden Wafer W mit einer gewöhnlichen Temperatur, die zu
bearbeiten sind, in dem nachfolgenden Bearbeitungszyklus in den
Bearbeitungsbehälter 2 getragen.
Wenn die Wafer W mit der gewöhnlichen Temperatur
in dem Bearbeitungsbehälter 2 angeordnet
werden, wobei etwas von dem Dampf 10 in dem Bearbeitungsbehälter 2 verbleibt,
werden die Oberflächen
der Wafer W mit einer großen
Menge von Reinwasser genässt.
Da die Dampfquelle 46 von dem Bearbeitungsbehälter 2 getrennt
ist, kann die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 2 leicht gewechselt
werden, und somit können
die Oberflächen der
Wafer W trockengehalten werden, bis die Wafer W auf eine vorbestimmte
Temperatur erwärmt
werden, und der Dampf in den Bearbeitungsbehälter 2 zugeführt wird.
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Dieses
Reinigungsverfahren verkürzt
die Zeit, die erforderlich ist, um die Wafer W auf die vorbestimmte
Temperatur unter Verwendung des heißen N2-Gases
zu erwärmen,
und verkürzt
die Zeit, die erforderlich ist, um die ozonhaltigen Wasserschichten 32 durch
Zuführen
des Ozongases 20 in dem Bearbeitungsbehälter 2 auszubilden,
bevor der Dampf 10 in den Bearbeitungsbehälter 2 zugeführt wird.
Deshalb kann der Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon schnell durchgeführt werden,
und die Reinigungsvorrichtung 40 ist in der Lage, bei einem
hohen Durchsatz betrieben zu werden. Da die Wafer W in der unter
Druck gesetzten Umgebung bearbeitet werden, löst sich Ozon in den Reinwasserschichten 20 in
einer hohen Ozonkonzentration auf. Folglich können die Resistschichten von
den Wafern W bei einer hohen Effizienz entfernt werden, und die
Wirkung des Reinigungsvorganges unter Verwendung von Ozon kann weiter
verbessert werden.
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Die
Reinigungsvorrichtung 40 führt den Dampf 10 durch
die Dampf-Zuführleitung 44 in
den Bearbeitungsbehälter 2 zu.
Deshalb kann der Feuchtigkeitsanteil der Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 2 leicht
angepasst werden, und die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 2 kann
getrocknet werden. Da die Heizeinrichtung 51 Wärme in der
Dampfquelle 46 erzeugt, sind die Wafer W, die in der Bearbeitungskammer 2 angeordnet
sind, nicht durch den Wärmeeinfluss
der Heizeinrichtung 51 betroffen. Demzufolge werden die
Wafer W nicht übermäßig über eine
erforderliche Temperatur erwärmt,
und somit ist es möglich,
beispielsweise eine unerwünschte Situation
zu vermeiden, bei der die Wafer W auf eine Temperatur höher als
dem Taupunkt des Dampfes 10 erwärmt werden, und der Dampf 10 Schwierigkeiten hat,
an den Wafern W zu kondensieren, die Reinwasserschichten nicht ausgebildet
werden können,
und der Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon nicht erreicht
werden kann. Die Reinigungsvorrichtung 1, die in 1 gezeigt
ist, sowie die Reinigungsvorrichtung 40 können mit
einer Strömungs-Steuerungseinrichtung
versehen sein, die in der Ablassleitung 25 angeordnet ist,
und die Wafer können
in einer unter Druck gesetzten Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 2 bearbeitet
werden.
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BEISPIEL 1
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Ergebnisse
eines Testbetriebs der Reinigungsvorrichtung 40 in der
oben beschriebenen Ausführungsform
werden erläutert.
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Wafer,
die mit einer Schicht eines organischen Materials (BARC) überzogen
waren, wurden einem Reinigungsvorgang unterworfen. Die Abhängigkeit
der Schicht-Entfernungsrate von der Ozonkonzentration von Ozongas
wurde untersucht. Gemessene Ergebnisse sind in 7 gezeigt,
in der die Ozonkonzentration (g/m3 (normal))
an der horizontalen Achse gemessen ist, und die Schicht-Entfernungsrate
(nm/s) an der vertikalen Achse gemessen ist. Wie aus 7 offensichtlich
ist, vergrößerte sich die
Schicht-Entfernungsrate mit einer Vergrößerung der Ozonkonzentration.
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Wafer,
die mit einer organischen Schicht überzogen waren, wurden einem
Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon in einer unter Druck
gesetzten Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter unterworfen, um die Bearbeitungsfähigkeit
der Reinigungsvorrichtung 40 zu untersuchen. Ozongas mit einer
Ozonkonzentration von etwa 162 g/m3 (normal) (etwa
7,6 Volumenprozent) wurde verwendet. Die Bearbeitungszeit betrug
drei Minuten, und die Anfangsdicke der organischen Schicht betrug
67,4 nm. Da die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter unter Druck gesetzt ist,
steigt der Kochpunkt des Reinwassers in dem Bearbeitungsbehälter an.
Die Abhängigkeit
der Dicke der Schicht, die nach der Bearbeitung verbleibt, und der
Temperatur des Wafers für die
Reinwassertemperatur, d.h. Dampftemperaturen 80°C, 90°C, 100°C und 120°C, ist in 8 gezeigt,
in der die Temperatur (°C)
des Wafers an der horizontalen Achse gemessen, und die Dicke (nm)
der Schicht, die nach der Bearbeitung verbleibt, an der vertikalen Achse
gemessen ist.
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In 8 steht
eine Kurve a für
80°C Reinwassertemperatur,
eine Kurve b ist eine Kurve für 90°C Reinwassertemperatur,
eine Kurve c ist für 100°C Reinwassertemperatur,
eine Kurve d ist für 110°C Reinwassertemperatur,
und eine Kurve e ist für
120°C Reinwassertemperatur.
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Wie
aus den Kurven a bis e in 8 hervorgeht,
ist die Dicke der verbleibenden Schicht desto kleiner, je höher die
Temperatur des Reinwassers ist. Es ist von dieser Tatsache bekannt,
dass die Leistung im Hinblick auf die Entfernung der organischen Schicht
zufriedenstellend ist, wenn Reinwasser mit einer hohen Temperatur
verwendet wird, die Reaktionsrate vergrößert sich gemäß der Vergrößerung der Temperatur
des Reinwassers, und der Reinigungsvorgang unter Verwendung von
Ozon wird aktiviert. Es ist anhand der Kurven b, d und e bekannt,
dass die Menge der entfernten organischen Schicht sich mit der Vergrößerung der
Temperatur des Wafers vergrößert, und
der Dampf in geeigneter Weise, und bei einem Optimum, kondensiert,
dünne Reinwasserschichten
ausgebildet werden, wenn die Temperatur der Wafer die Temperatur
des Dampfes annähert, und
der Unterschied zwischen den jeweiligen Temperaturen des Wafers
und des Dampfes sich verringert.
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Es
wird gefolgert, dass, je dünner
die Reinwasserschicht, das Ozongas in der Lage ist, tiefer in die
Reinwasserschicht einzudringen, um eine ozonhaltige Wasserschicht
mit hoher Ozonkonzentration auszubilden, und die organische Schicht
wirksam durch die ozonhaltige Wasserschicht entfernt werden kann.
Es wird ferner gefolgert, dass die ozonhaltige Wasserschicht mit
hoher Ozonkonzentration die Schicht-Entfernungsrate, wie oben in Zusammenhang
mit 7 erwähnt,
vergrößert hat.
Die Menge der entfernten organischen Schicht verringert sich mit
einer Vergrößerung der
Wafertemperatur, wenn die Wafertemperatur sich über 80°C in der Kurve b vergrößert, über 90°C in der
Kurve d, und über
100°C in
der Kurve e. Es wird anhand der Kurven b, d und e gefolgert, dass
es schwierig ist, eine Reinwasserschicht auszubilden, wenn die Wafertemperatur äußerst nahe
an der Temperatur des Dampfes liegt, und folglich kann der Reinigungsvorgang
unter Verwendung von Ozon nicht unterstützt werden.
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Wafer,
die mit einer organischen Schicht überzogen waren, wurden einem
Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon und Reinwasser mit 90°C in einer
nicht unter Druck gesetzten Umgebung unterworfen. Das Ergebnis dieses
Vorgangs ist bei einem Punkt f in 8 angezeigt.
Wenn die gleichen Wafer dem gleichen Vorgang in einer Umgebung von 196
kPa unterworfen wurden, verlagerte sich der Punkt f zu einem Punkt
b1 auf der Kurve b; d.h. die Menge der entfernten
organischen Schicht wurde durch die Umgebung um 196 kPa verdoppelt.
Es ist anhand dieser Tatsache bekannt, dass die unter Druck gesetzte
Atmosphäre,
in der die Wafer bearbeitet werden, die Bearbeitungsfähigkeit
der ozonhaltigen Wasserschicht vergrößert.
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Da
die ozonhaltige Wasserschicht mit einer hohen Bearbeitungsfähigkeit
an den Oberflächen
der Wafer unmittelbar vor Beginn des Reinigungsvorgangs ausgebildet
wird, können
die Wafer wirksam bearbeitet werden. Folglich können Stoffe, die an den Oberflächen der
Wafer haften, wie z.B. organische Substanzen, metallische Substanzen,
Teilchen und natürliche
Oxide, vollständig
entfernt werden.
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Eine
Reinigungsvorrichtung 100 in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 9 beschrieben.
Die Reinigungsvorrichtung 100 ist in der Lage, fünfzig Wafer
W in einer Ladung zu bearbeiten. Die Reinigungsvorrichtung 10 ist
dafür gedacht,
Resistschichten von den Oberflächen
der Wafer W unter Verwendung von Ozongas zu entfernen.
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Wie
die 9 zeigt, weist die Reinigungsvorrichtung einen
Bearbeitungsbehälter 102,
in dem Wafer W bearbeitet werden, ein Waferschiffchen 6,
d.h. ein Wafer-Halteelement, zum Halten der Wafer W in dem Bearbeitungsbehälter 102,
eine Dampfzuführeinheit 105,
d.h. ein Lösungsmitteldampf-Zuführsystem,
zum Zuführen
von Dampf 104 in den Bearbeitungsbehälter 102, eine Ozongas-Zuführeinheit 107,
d.h. ein Betriebsgas-Zuführsystem,
zum Zuführen
von Ozongas 106 in den Bearbeitungsbehälter 102, und eine
N2-Gas- Zuführeinheit 109,
d.h. ein Trocknungsgas-Zuführsystem,
zum Zuführen
von heißem
N2-Gas (Trocknungsgas), in den Bearbeitungsbehälter 102 auf.
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Der
Bearbeitungsbehälter 102 weist
einen Behälter 110,
der in der Lage ist, beispielsweise fünfzig Wafer W zu enthalten,
und eine entfernbare obere Abdeckung 111 auf, die das offene
obere Ende des Behälterkörpers 110 abdeckt.
Ein Lippen-O-Ring 113 ist zwischen dem offenen oberen Ende
des Behälterkörpers 110 und
der oberen Abdeckung 111, wie gezeigt, angeordnet, um einen
Zwischenraum zwischen dem Behälterkörper 110 und
der oberen Abdeckung 111 abzudichten, so dass die Umgebung
in einer Ozon-Bearbeitungskammer 115, die durch den Behälterkörper 110 definiert
ist, nicht nach außen
strömen
kann.
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Eine
Lampen-Heizeinrichtung 120 ist an der Außenfläche der
oberen Wand der oberen Abdeckung 111 angebracht. Eine Steuerungseinheit 121 steuert
die zu der Lampen-Heizeinrichtung 120 zugeführte Energie,
um die Wärme
zu steuern, die durch die Lampen-Heizeinrichtung 120 erzeugt
wird, damit die Wafer W und die Umgebung, welche die Wafer W umgibt,
auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden.
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Ablass-Sammelrohre 122 sind
in dem Bearbeitungsbehälter 2 angeordnet,
um die Umgebung in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 anzusaugen, und
selbige zur Außenseite
abzulassen. Ein Ablassrohr 123, das mit einem Ablasssystem
der Anlage verbunden ist, ist mit den Ablass-Sammelrohren 122 verbunden.
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Das
Waferschiffchen 6 ist ähnlich
zu demjenigen, das in 2 gezeigt ist, und ist in der
Lage, beispielsweise fünfzig
Wafer W zu halten, die bei gleichen Abständen in einer vertikalen Haltung
angeordnet sind. Die Dampf-Zuführeinheit 105 ist
in einem Bodenbereich des Behälterkörpers 110 angeordnet. Die
Dampf-Zuführeinheit 105 weist
eine heiße
Platte 130, die an eine Innenfläche der Seitenwand des Behälterkörpers 110 befestigt
ist, eine Heizvorrichtung 131, die an die untere Oberfläche der
heißen
Platte 130 angebracht ist, und eine Reinwasser-Zuführleitung 132 zum
Tropfen von Reinwasser auf die obere Fläche der heißen Platte 130 auf.
Die Steuerungseinheit 121 steuert die Energiezuführung zu
der Heizeinrichtung 131, um die Wärmeerzeugungsrate der Heizeinrichtung 131 zu
steuern. Das Einlassende der Reinwasser-Zuführleitung 132 ist
mit einer Reinwasser-Quelle 133 verbunden, und das Auslassende
selbiger ist oberhalb der heißen
Platte 130 angeordnet. Ein Abschlussventil 135 und
eine Strömungs-Steuerungseinrichtung 136 sind
in der Reinwasser-Zuführleitung 132 angeordnet.
Die Steuerungseinheit 121 steuert das Abschlussventil 135 und
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 136.
Die Steuerungseinheit 121 sorgt für ein Steuerungssignal zum Öffnen oder
Schließen
des Abschlussventils 135 und sorgt für ein Steuerungssignal zur
Anpassung der Strömungsrate
von Reinwasser durch die Reinwasser-Zuführleitung 132 durch
Steuerung der Öffnung der
Strömungs-Steuerungseinrichtung 136.
Wenn Reinwasser durch die Reinwasser-Zuführleitung 132 auf
die erwärmte
heiße
Platte 130, die durch die Heizeinrichtung 131 erwärmt wurde,
getropft wird, wird Reinwasser in Dampf 104 verdampft.
Das Innere des Bearbeitungsbehälters 102 ist
mit dem Dampf 104 angefüllt.
Das auf die heiße
Platte 12 getropfte und nicht verdampfte Reinwasser wird
in dem Boden des Behälterkörpers 110 gesammelt
und wird durch ein Ablassrohr 137 abgelassen.
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Die
Ozongas-Zuführeinheit 107 weist
eine Ozonquelle 140, die Ozongas 106 erzeugt und
zuführt,
eine Ozongas-Zuführleitung 141 zum
Tragen des durch die Ozongasquelle 140 erzeugten Ozongases 106 und
Ozongas-Ausspritzdüsen 142 zum Ausspritzen
des Ozongases 106, das durch die Ozongas-Zuführleitung 141 getragen
wird, in den Bearbeitungsbehälter 102 auf.
Die Ozongas-Zuführleitung 141 ist
mit einem Abschlussventil 143, einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 144 und
einer UV-Lampe 145 versehen. Das Abschlussventil 143 und
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 144 werden
durch die Steuerungseinheit 121 gesteuert. Die Steuerungseinheit 121 sorgt
für ein
Steuerungssignal zum Öffnen
oder Schließen
des Abschlussventils 143. Die Steuerungseinheit 121 sorgt
für ein
Steuerungssignal zur Steuerung der Strömungs-Steuerungseinrichtung 144 zur
Anpassung der Strömungsrate
des Ozongases 106 in der Ozongas-Zuführleitung 141. Die
UV-Lampe 145 bestrahlt das Ozongas 106, das durch
die Ozongas-Zuführleitung 141 strömt, mit
UV-Strahlen, um Ozon zu aktivieren.
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Die
Inertgas-Zuführeinheit 109 weist
eine N2-Gas-Zuführleitung 150 zum
Tragen von N2-Gas oder heißem N2-Gas 108 und N2-Gas-Zuführdüsen 151 zum
Ausspritzen von N2-Gas oder heißem N2-Gas 108 auf, das durch die Inertgas-Zuführleitung 150 zugeführt wird.
Das Einlassende der Inertgas-Zuführleitung 150 ist
mit einer Inertgasquelle 160 verbunden. Die Inertgas-Zuführleitung 150 ist
mit einem Abschlussventil 152 und einer Heizeinrichtung 153 zum
Erwärmen
des N2-Gases versehen. Das Abschlussventil 152 und
die Heizeinrichtung 153 werden durch die Steuerungseinheit 151 gesteuert. Wenn
die Steuerungseinheit 121 das Abschlussventil 152 öffnet, und
die Heizeinrichtung 153 betätigt, wird N2-Gas
mit einer gewöhnlichen
Temperatur, das von der Inertgasquelle 160 zugeführt wird,
erwärmt,
und heißes
N2-Gas 108 kann durch die N2-Gas-Zuführdüsen 151 ausgespritzt
werden. Das Waferschiffchen 6 kann schnell durch das Ausspritzen
des heißen N2-Gases 108 gegen das Waferschiffchen 6 getrocknet
werden.
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Die
Reinigungsvorrichtung 100 bildet eine Wassermolekülschicht
(H2O-Schicht), d.h. eine Lösungsmittelschicht, über die
Oberflächen
der Wafer W. Die Steuerungseinheit 121 setzt die Heizeinrichtung 131 unter
Energie und passt die Wärmeerzeugungsrate
der Heizeinrichtung 131 an, so dass hinreichend Dampf 104 erzeugt
wird, und setzt die Lampen-Heizeinrichtung 120 unter Energie,
so dass die Wafer W auf eine Temperatur höher als den Taupunkt des Dampfes 104 erwärmt werden,
um den Unterschied zwischen der Temperatur der Wafer W und dem Taupunkt
des Dampfes 104 in geeigneter Weise zu steuern. Somit kann
eine Wassermolekülschicht mit
hoher Dichte über
den Oberflächen
der Wafer W ausgebildet werden. Ozonmoleküle werden in die Wassermolekülschicht,
die an den Oberflächen
der Wafer W ausgebildet ist, gemischt, um eine Ozon-Wasser-Molekülschicht
mit hoher Ozonkonzentration auszubilden. Somit wird ein Reinigungsvorgang
unter Verwendung von Ozon durchgeführt. Die Steuerungseinheit 121 steuert
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 136 zur
Anpassung der Rate der Erzeugung des Dampfes 104, so dass die
Wassermolekülschicht
in geeigneter Weise ausgebildet wird. Die Steuerungseinheit 121 steuert
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 144 zur
Steuerung der Strömungsrate
des Ozongases 106 gemäß dem Ausmaß der Ausbildung
der Wassermolekülschicht,
so dass sich das Ozon in geeigneter Weise in der Wassermolekülschicht
auf löst.
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Reinwasser-Zuführdüsen 155 sind
in der oberen Abdeckung 111 zum Ausspritzen von Reinwasser
gegen die Wafer W zum Abspülen
angeordnet. Die Wafer W können
durch Ausspritzen von heißem
N2-Gas gegen die Wafer W durch die Inertgas-Zuführdüsen 151 getrocknet
werden.
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Nachfolgend
wird ein Reinigungsverfahren, das durch die Reinigungsvorrichtung 100 durchgeführt wird,
beschrieben. Die Reinigungsvorrichtung 100 führt den
Dampf 104 und das Ozongas 106 in den Bearbeitungsbehälter 102 zu,
der die Wafer W enthält,
um die Wafer W durch Hydroxylradikale zu bearbeiten, die durch die
Wechselwirkung zwischen dem Dampf 104 und dem Ozongas 106 erzeugt
werden. Fünfzig
Wafer W mit Oberflächen,
die mit Resistschichten 30 überzogen sind, wie in 3 gezeigt ist,
werden in dem Bearbeitungsbehälter 102 jeweils auf
eine Art und Weise angeordnet, wie sie im Zusammenhang mit der Beschreibung
der oben genannten Ausführungsformen erwähnt wurde.
Die Dicke der Resistschichten 30 beträgt beispielsweise 1200 nm.
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Die
Heizeinrichtung 131 wird mit Energie versorgt, damit die
heiße
Platte 130 auf beispielsweise 120°C erwärmt wird. Reinwasser wird von
der Reinwasser-Zuführleitung 132 auf
die heiße
Platte 130 getropft, um den Dampf 104 mit 120°C zu erzeugen, und
der Dampf 104 wird in den Bearbeitungsbehälter 102 zugeführt. Währenddessen
wird das Ozongas 106 mit einer Ozonkonzentration von beispielsweise etwa
192 g/m3 (normal), d.h. etwa 9 Volumenprozent, durch
die Ozongas-Zuführleitung 121 zugeführt, und wird
durch die Ozongas-Zuführdüsen 142 in
den Bearbeitungsbehälter 102 ausgespritzt.
Somit werden der Dampf 104 und das Ozongas 106 einzeln
zugeführt.
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Die
Lampen-Heizeinrichtung 120 wird mit Energie versorgt, um
die Wafer W auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, die
in einem Temperaturbereich liegt, die für einen Reinigungsvorgang unter
Verwendung von Ozon am besten geeignet ist, höher als dem Taupunkt des Dampfes 102 und
niedriger als der Temperatur des Dampfes 104. Da die Wafer
W auf die vorbestimmte Temperatur höher als den Taupunkt des Dampfes 104 erwärmt werden, kondensiert
der Dampf 104, wenn er in die Bearbeitungskammer 102 zugeführt wird,
nicht an dem Wafer W; d.h. der Dampf 104 kondensiert nicht
an einer Reinwasserschicht an den Oberflächen der Wafer W, und eine
Wassermolekülschicht
mit hoher Dichte mit Wassermolekülen
(H2O-Molekülen) 161 kann sicher ausgebildet
werden.
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Ozonmoleküle (O3-Moleküle) 162 werden
in die Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 zur
Ausbildung einer Ozon-Wasser-Molekülschicht mit Wassermolekülen 161 und
Ozonmolekülen 162 gemischt.
Die Wassermoleküle 161 und
die Ozonmoleküle 162 wirken
in der Ozon-Wasser-Molekülschicht
zur Erzeugung einer großen
Menge von reaktiven Substanzen zusammen, wie z.B. Sauerstoffradikalen
und Hydroxylradikalen (OH-Radikale) in der Umgebung der Oberflächen der
Wafer W.
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Die
Hydroxylradikale, die so an den Oberflächen der Wafer W erzeugt werden,
verschwinden nicht, bewirken unmittelbar eine Oxidationsreaktion und
zerlegen das Resist, das die Resistschichten 160 bildet,
in Carbonsäure,
Kohlendioxid, Wasser und dergleichen. Folglich wird das Resist,
das die Resistschichten 160 bildet, oxidiert und zerlegt,
und die Resistschichten 160 werden in wasserlösliche Schichten 160a verändert. Die
wasserlöslichen
Schichten 160a können
leicht durch Abspülen
unter Verwendung von Reinwasser entfernt werden.
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Somit
bildet dieses Reinigungsverfahren die Wassermolekülschicht
mit hoher Dichte mit Wassermolekülen 161 an
den Oberflächen
der Wafer W und mischt Ozonmoleküle 162 in
die Wasser-Molekülschicht.
Folglich kann die Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 in
die Ozon-Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 und
Ozonmolekülen 162 verändert werden.
Die Ozon-Wasser-Molekülschicht
wird an den Oberflächen
der Wafer W unmittelbar vor der Reaktion ausgebildet, die Ozon-Wasser-Molekülschicht
wird verwendet, bevor sich ihre Ozonkonzentration mit der Zeit verringert,
Hydroxylradikale werden in der Ozon-Wasser-Molekülschicht erzeugt, und im Wesentlichen
die gesamten erzeugten Hydroxylradikale in dem Bearbeitungsbehälter 102 werden
wirksam für
den Reinigungsvorgang verwendet. Somit zeigt das Reinigungsverfahren
eine hohe Bearbeitungsfähigkeit.
Nachfolgend ist die Reinigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
in der Lage, die Wafer W wirksam bei einer hohen Entfernungsrate
zu bearbeiten, die 1,5mal oder mehr die Bearbeitungsrate beträgt, bei
der die herkömmliche
Reinigungsvorrichtung arbeitet.
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Da
der Dampf 104 zu den Wafern W aufgebracht wird, die auf
eine Temperatur höher
als den Taupunkt des Dampfes 104 und niedriger als die Temperatur
des Dampfes 104 erwärmt
sind, kondensiert der Dampf 104 nicht in einer Reinwasserschicht an den
Oberflächen
der Wafer. Hydroxylradikale, die in der Ozon-Wasser-Molekülschicht mit Wassermolekülen 161 und
Ozonmolekülen 162 erzeugt
werden, reagieren schneller und aktiv mit Resistschichten 160,
die an den Oberflächen
der Wafer W ausgebildet sind, als Hydroxylradikale, die durch Auflösen des Ozongases 106 in
der Reinwasserschicht erzeugt werden.
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Die
Wassermolekülschicht
mit hoher Dichte mit Wassermolekülen 161 kann
leicht ausgebildet werden. Wenn Ozonmoleküle 162 in geeigneter
Weise mit der hochdichten Wassermolekülschicht mit Wassermolekülen 161 vermischt
werden, tritt eine aktive Reaktion auf, die Wassermoleküle 161 und
die Ozonmoleküle 162 werden
vermischt, und eine große
Anzahl von Hydroxylradikalen wird in der Ozon-Wasser-Molekülschicht
erzeugt. Die Auflösungskraft
der Reinwasserschicht verringert sich mit einer Erhöhung der
Temperatur, und es ist schwierig, das Ozongas 106 in einer
Reinwasserschicht mit hoher Temperatur aufzulösen. Andererseits verringert sich
die Kapazität
der Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 zum
Erhalten von Ozonmolekülen 162 nicht
signifikant, auch wenn die Temperatur der Wafer W und die Umgebung,
welche die Wafer W umgibt, hoch ist. Der Reinigungsvorgang unter Verwendung
der Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen
und Ozonmolekülen
kann in einer Umgebung mit einer Temperatur höher als derjenigen einer Umgebung
durchgeführt
werden, bei welcher der Vorgang unter Verwendung der ozonhaltigen
Wasserschicht, die durch Auflösen
des Ozongases 106 in einer Reinwasserschicht ausgebildet
wird, durchgeführt
wird. Eine Umgebung mit einer höheren
Temperatur macht die Erzeugung der Hydroxylradikale und die chemische
Wirkung der Hydroxylradikale aktiver. Folglich kann der Reinigungsvorgang
unter Verwendung von Ozon schnell bei einer hohen Reaktionsrate
durchgeführt
werden.
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Das
Ozongas 106 wird durch die Ozongas-Zuführleitung 161 zur
Zuführung
von Ozonmolekülen
fortlaufend zu der Wassermolekülschicht
zugeführt.
Somit wird die Wassermolekülschicht
mit Ozonmolekülen
aufgefüllt,
und mit Hydroxylradikalen, wenn die Ozonmoleküle und die Hydroxylradikale, die
in der Wassermolekülschicht
enthalten sind, verbraucht werden. Folglich können hinreichend neue Ozonmoleküle und hinreichend
neue Hydroxylradikale schnell zugeführt werden, um die Resistschichten 160 zu
bearbeiten, und somit kann eine hohe Reaktionsrate aufrechterhalten
werden. Vorzugsweise werden die Wassermolekülschicht und die Ozon-Wasser-Molekülschicht
in einer Dichte ausgebildet, die keine Wassertropfen ausbildet.
Der Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon kann durch Erwärmen der
Wafer W auf eine Temperatur höher
als der Taupunkt des Dampfes 104 und in einem Temperaturbereich,
in dem die Oxidationsreaktion aktiv voranschreitet, unterstützt werden.
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Nachdem
die Resistschichten 160 in wasserlösliche Schichten verändert wurden,
wird Reinwasser durch die Reinwasser-Zuführdüsen 155 gegen die
wasserlöslichen
Schichten zum Abspülen
eingespritzt, und N2-Gas (Inertgas) wird
durch die Inertgas-Zuführdüsen 161 gegen
die Wafer W zum Entfernen von Wassertropfen von den Wafern W zum Trocknen
ausgespritzt. Nachfolgend werden die Wafer W aus der Reinigungsvorrichtung 100 genommen.
Die Wafer W können
aus der Reinigungsvorrichtung 100 genommen werden, nachdem
die Resistschichten 160 entfernt wurden, ohne selbige abzuspülen und
zu trocknen, und die Wafer W können durch
eine Abspülvorrichtung
abgespült
werden, und durch eine Trocknungsvorrichtung getrocknet werden.
Nachdem die bearbeiteten Wafer W aus der Reinigungsvorrichtung 100 genommen
wurden, werden fünfzig
Wafer W, die durch den nächsten
Bearbeitungszyklus zu bearbeiten sind, in die Reinigungsvorrichtung 100 getragen,
und werden dem Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon unterworfen.
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Es
ist möglich,
dass der Dampf 104 in Wassertropfen an dem Waferschiffchen 6 kondensiert, oder
das Waferschiffchen 6 mit Wassertropfen genässt wird,
wenn die Wafer, die an dem Waferschiffchen 6 gehalten werden,
zu der nächsten
Bearbeitungsvorrichtung übertragen
werden, wie z.B. einer Abspülvorrichtung,
nachdem der Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon vervollständigt ist. Wenn
ein Waferschiffchen 6, das so mit Wasser benässt ist,
zum Halten der Wafer W, die zu bearbeiten sind, verwendet wird,
werden die Oberflächen
der Wafer W mit Wasser genässt.
Wie oben erwähnt,
reagieren Wasserstoffradikale, die in der Ozon-Wasser-Molekülschicht mit Wassermolekülen 161 und Ozonmolekülen 162 erzeugt
werden, effektiver mit den Resistschichten 160 als diejenigen,
die in ozonhaltigen Wasserschichten erzeugt werden, die durch Auflösen des
Ozongases 106 in der Reinwasserschicht erzeugt werden.
Um zu vermeiden, dass Wafer W, die zu bearbeiten sind, an dem mit
Wasser benässten
Waferschiffchen 6 gehalten werden, bringt die Inertgas-Zuführeinheit 109 heißes N2-Gas 108 auf das Waferschiffchen 6 auf,
um das Waferschiffchen 6 zu trocknen, bevor fünfzig neue
Wafer W an das Waferschiffchen 6 geladen werden. Folglich
werden Wassertropfen, die an dem Waferschiffchen 6 verbleiben,
entfernt, und die Auflösung
des Ozongases 106 in Reinwasserschichten kann vermieden werden.
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Somit
bildet das Reinigungsverfahren die hochdichte Ozon-Wasser-Molekülschicht
mit Wassermolekülen 161 und
Ozonmolekülen 162 an
den Oberflächen
der Wafer W unmittelbar vor der Bearbeitung der Wafer W und verwendet
im Wesentlichen sämtliche
Hydroxylradikale, die in der Ozon-Wasser-Molekülschicht erzeugt werden, bevor
die Hydroxylradikalen verschwinden. Folglich können die Wafer W wirksam durch
das Reinigungsverfahren unter Verwendung von Ozon bearbeitet werden.
Die Hochtemperaturumgebung aktiviert die Wechselwirkung zwischen
den Wassermolekülen 161 und
den Ozonmolekülen 162 zur
Unterstützung
der Erzeugung von Hydroxylradikalen und der Reaktion von Hydroxylradikalen
mit den Resistschichten 160 in dem Reinigungsvorgang unter
Verwendung von Ozon. Somit können
die Resistschichten 160 vollständig entfernt werden. Die Reinigungsvorrichtung 100,
welche die vorliegende Erfindung verkörpert, ist in der Lage, das genannte
Reinigungsverfahren in geeigneter Weise durchzuführen.
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Bei
dem Vorgang der Durchführung
des Reinigungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Verwendung von Ozon werden verschiedene Reaktionen
zusätzlich
zu dem Mischen der Wassermoleküle 161 und
der Ozonmoleküle 162 durchgeführt. Beispielsweise
werden der Dampf 104 und das Ozongas 106 in dem
Bearbeitungsbehälter 102 zur
Erzeugung eines gemischten Gases vermischt. Eine große Anzahl
von freien Hydroxylradikalen und ähnlichen werden in dem gemischten
Gas durch thermische Zerlegung und Zusammenstöße erzeugt. Wenn das gemischte
Gas die Resistschichten 160 berührt, die an den Oberflächen der
Wafer W ausgebildet sind, zerlegt das gemischte Gas ähnlich zu
der Ozon-Wasser-Molekülschicht
mit Wassermolekülen 161 und
Ozonmolekülen 162 durch
Oxidationsreaktion das Resist, das die Resistschichten 160 ausbildet,
in Carbonsäure,
Kohlendioxid, Wasser und dergleichen. Somit werden eine große Anzahl
von Hydroxylradikalen in dem gemischten Gas unmittelbar bevor das
gemischte Gas in Berührung
mit den Wafern W kommt, erzeugt, und die Hydroxylradikalen reagieren
unmittelbar mit den Resistschichten 160 zur Ausübung einer
hohen Bearbeitungsfähigkeit.
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Eine
Reinigungsvorrichtung 170 in einer noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 11 erklärt,
in der Teile, die zu denjenigen, die in 9 gezeigt
sind, ähnlich
sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet
sind, und eine Beschreibung derselben ist zur Vermeidung von Wiederholungen
weggelassen.
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Bei
der in 9 gezeigten Reinigungsvorrichtung 100 wird
die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 102 durch das Ablassrohr 123 abgelassen,
das mit den Ablass-Sammelrohren 122 verbunden ist. Die
Reinigungsvorrichtung 170, die in 11 gezeigt
ist, weist ein Ablassrohr 123, das mit einem Bearbeitungsbehälter 102 verbunden
ist und mit einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 171 versehen
ist, um den Druck in dem Bearbeitungsbehälter 102 optional
anzupassen, auf. Die Strömungs-Steuerungseinrichtung 171 wird
durch eine Steuerungseinheit 121 gesteuert. Ein Drucksensor 172,
der auf den Bearbeitungsbehälter 102 gesetzt ist,
misst den Druck in dem Bearbeitungsbehälter 102 und gibt
ein Drucksignal, das den Druck in dem Bearbeitungsbehälter 102 darstellt,
an die Steuerungseinheit 121. Die Steuerungseinheit 121 steuert
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 171 anhand
des Drucks, der durch den Drucksensor 172 gemessen wurde,
um die Strömungsrate
des Gases, das durch das Ablassrohr 123 strömt, zu regulieren.
Eine Ozongasquelle 140 führt Ozongas bei einem Zuführdruck von
196 kPa zu. Somit wird eine unter Druck gesetzte Umgebung von 196
kPa in dem Bearbeitungsbehälter 102 aufrechterhalten.
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In
der Reinigungsvorrichtung 170 wird der Dampf 104 außerhalb
des Bearbeitungsbehälters 102 erzeugt,
und der Dampf 104 wird in den Bearbeitungsbehälter 102 zugeführt. Eine
Dampfzuführeinheit 175 weist
eine Dampfquelle 176, die den Dampf 104 erzeugt,
eine Dampf-Zuführleitung 177 zum
Tragen des Dampfes 104 zu dem Bearbeitungsbehälter 102 und
Dampf-Zuführdüsen 178 auf,
durch welche der Dampf 104 in den Bearbeitungsbehälter 102 gespritzt
wird. Die Dampfquelle 176 weist ähnlich zu denjenigen bei den
vorangehenden Ausführungsformen
eine heiße
Platte, eine Heizeinrichtung, usw. auf. Die Dampf-Zuführleitung 177 ist
mit einem Abschlussventil 179 und einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 180 versehen.
Die Steuerungseinheit 121 steuert das Abschlussventil 179 und
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 180 zum
Regulieren der Strömungsrate
des Dampfes 104 durch die Dampf-Zuführleitung 177. Da
keine Dampfzuführeinrichtung
in dem Bearbeitungsbehälter 102 angeordnet
werden muss, kann die Reinigungsvorrichtung 170 in eine
kompakte Gestaltung ausgebildet werden.
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Eine
Bodenabdeckung 181 ist mit dem unteren offenen Ende des
Bearbeitungsbehälters 102 verbunden,
wobei eine Dichtung 182 zwischen dem Bearbeitungsbehälter 102 und
der Bodenabdeckung 181 eingeschichtet ist. Ein Ablassrohr 183,
das mit einem Abschlussventil 184 versehen ist, ist mit
der Bodenabdeckung 181 verbunden.
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Das
Reinigungsverfahren, das durch die Reinigungsvorrichtung 170 durchgeführt wird,
wird nachfolgend beschrieben. Wafer W mit einer gewöhnlichen
Temperatur von beispielsweise 23°C
werden in dem Bearbeitungsbehälter 102 angeordnet.
Die Wafer W werden auf eine vorbestimmte Temperatur durch eine Lampen-Heizeinrichtung 120 erwärmt, die Wärme von
beispielsweise 115°C
ausstrahlt. Ozongas 106 mit beispielsweise 196 kPa wird
durch die Ozongas-Zuführeinheit 107 in
den Bearbeitungsbehälter 102 zugeführt. Gleichzeitig
wird heißes
N2-Gas 108, mit beispielsweise
150°C, auf
die Wafer W durch eine Inertgas-Zuführeinheit 109 aufgebracht, um
die Wafer W schnell auf die vorbestimmte Temperatur zu erwärmen.
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Die
Zuführung
von heißem
N2-Gas wird angehalten, nachdem die Wafer
W auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt wurden, und der Dampf 104 wird
durch die Dampfzuführeinheit 175 in
den Bearbeitungsbehälter 102 zugeführt. Die
Steuerungseinheit 121 steuert die Strömungs-Steuerungseinrichtung 171,
die in dem Ablassrohr 123 angeordnet ist, um eine Atmosphäre in dem
Bearbeitungsbehälter 102 bei
einer geringen Ablassrate abzulassen, um das Innere des Bearbeitungsbehälters 102 bei
196 kPa zu halten. Ozongas 106 wird somit zugeführt, um die
Ozonkonzentration der Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 102 zu
vergrößern.
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Eine
hochdichte Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 wird
an den Oberflächen
der Wafer W, wie vorangehend in Zusammenhang mit 10 erwähnt,
ausgebildet. Da das Ozongas 106 vorher in den Bearbeitungsbehälter 102 zugeführt wird,
werden Ozonmoleküle 162 unmittelbar
in die Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 162 gemischt.
Somit kann eine Ozon-Wasser-Molekülschicht ausgebildet werden,
und eine große
Anzahl von Hydroxylradikale kann in der Ozon-Wasser-Molekülschicht erzeugt werden. Die
Hydroxylradikale, die in der Ozon-Wasser-Molekülschicht erzeugt werden, arbeiten
wirksam beim schnellen Durchführen des
Reinigungsvorgangs unter Verwendung von Ozon.
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Wenn
der Dampf 104 auf die Wafer W aufgebracht wird, die bei
der gewöhnlichen
Temperatur gehalten werden, kondensiert der Dampf 104 an
den Oberflächen
der Wafer W, und eine große
Anzahl von Wassertropfen bildet sich an den Oberflächen der Wafer
W, weil der Unterschied zwischen der Temperatur der Wafer W und
dem Taupunkt des Dampfes 104 groß ist. Die Wassertropfen bilden
eine dicke Reinwasserschicht an den Oberflächen der Wafer W, so dass die
Bearbeitungsfähigkeit
verringert wird. Da jedoch der Dampf 104 auf die Wafer
W nach dem Erwärmen
der Wafer W auf die vorbestimmte Temperatur aufgebracht wird, kann
eine hochdichte Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 sicher
ausgebildet werden, und die Verringerung der Bearbeitungsfähigkeit
kann verhindert werden. Da die Wafer W in der Umgebung mit 196 kPa
angeordnet werden, kann eine vergrößerte Anzahl von Ozonmolekülen 162 in
die Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 gemischt
werden, um eine vergrößerte Anzahl
von Hydroxylradikalen zu erzeugen. Der Reinigungsvorgang unter Verwendung
von Ozon kann in einer Umgebung mit einer erhöhten Temperatur durchgeführt werden,
was die Bearbeitungsfähigkeit weiter
erhöht.
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Nachdem
Resistschichten 160, die an den Oberflächen der Wafer W ausgebildet
sind, in wasserlösliche
Schichten 160a verändert
wurden, werden die Wafer W aus dem Bearbeitungsbehälter 102 genommen
und zu einer Abspülvorrichtung
und einer Trocknungsvorrichtung für ein nachfolgendes Abspülen und
Trocknen getragen. Währenddessen
wird die Zuführung
des Dampfes 104 und des Ozongases 106 in den Bearbeitungsbehälter 102 angehalten, Flüssigkeiten,
die in dem Bearbeitungsbehälter 102 verbleiben,
werden durch das Ablassrohr 183 abgelassen, und die Strömungs-Steuerungseinrichtung 171 ist
vollständig
geöffnet,
und N2-Gas
wird durch den Bearbeitungsbehälter 102 durch
die Inertgas-Zuführeinheit
geblasen, um den Bearbeitungsbehälter 102 von
dem Ozongas 106 auszublasen und das Innere des Bearbeitungsbehälters 102 zu
trocknen. Wie oben erwähnt,
wird ein Waferschiffchen 6 getrocknet. Dann werden Wafer
W mit gewöhnlicher Temperatur,
die durch den nächsten
Reinigungszyklus zu bearbeiten sind, in dem Bearbeitungsbehälter 102 angeordnet.
Wenn der Dampf 104 in dem Bearbeitungsbehälter 102 verbleibt,
wird sich eine große Menge
von Wassertropfen an den Wafern W mit gewöhnlicher Temperatur ausbilden.
Da der Bearbeitungsbehälter 102 und
die Dampfquelle 176 voneinander getrennt sind, und die
Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 102 leicht
ersetzt werden kann, kann die Ausbildung von Wassertropfen an den Oberflächen der
Wafer W mit der gewöhnlichen
Temperatur, die in dem Bearbeitungsbehälter 102 angeordnet
wurden, verhindert werden, und die Oberflächen können trockengehalten werden,
bis der Dampf 104 in den Bearbeitungsbehälter 102 zugeführt wird.
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Wie
aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich wird, verwendet das
Reinigungsverfahren heißes
N2-Gas 108, um die Wafer W schnell
auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen, und führt das Ozongas 106 in
den Bearbeitungsbehälter 102 zu,
bevor der Dampf 104 in den Bearbeitungsbehälter 102 zugeführt wird,
um eine Ozon-Wasser-Molekülschicht
auszubilden, und Hydroxylradikale in einer kurzen Zeit zu erzeugen.
Folglich kann der Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon schnell durchgeführt werden,
und der Durchsatz der Reinigungsvorrichtung kann vergrößert werden.
Die Umgebung, welche die Wafer umgibt, wird unter Druck gesetzt,
um die Menge von Ozonmolekülen 162,
die in die Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 gemischt
wird, zu erhöhen,
und eine Bearbeitung der Wafer W in einer Umgebung bei einer erhöhten Temperatur
zu ermöglichen.
Folglich können
die Resistschichten 160 von den Wafern W bei einer vergrößerten Entfernungseffizienz
entfernt werden, und die Wirkung des Reinigungsverfahrens unter
Verwendung von Ozon kann weiter verbessert werden.
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Die
Reinigungsvorrichtung 170 führt den Dampf 104 in
den Bearbeitungsbehälter 2 durch
die Dampf-Zuführleitung 177 zu.
Deshalb kann die Menge von Feuchtigkeit, die in dem Bearbeitungsbehälter 102 enthalten
ist, leicht angepasst werden, und das Innere des Bearbeitungsbehälters 102 kann
getrocknet werden. Die in der Bearbeitungskammer 102 angeordneten
Wafer W werden nicht durch den Wärmeeinfluss
der Heizeinrichtung der Dampfquelle 176 beeinflusst. Demzufolge
werden die Wafer W nicht erwärmt,
und die Temperatur der Wafer W erhöht sich nicht übermäßig über eine
erforderliche Temperatur hinaus. Deshalb ist es möglich, beispielsweise
einen unerwünschten
Zustand zu vermeiden, bei dem die Wafer W auf eine übermäßig hohe
Temperatur erwärmt
werden, Wassermoleküle 161 Schwierigkeiten haben,
an den Oberflächen
der Wafer W zu haften, die Wassermolekülschicht nicht ausgebildet
werden kann, und der Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon
nicht erreicht werden kann. Die Reinigungsvorrichtung 170 ist ähnlich zu
der Reinigungsvorrichtung 100, die in 9 gezeigt
ist, in der Lage, das Waferschiffchen 6 zu trocknen, um
die Auflösung des
Ozongases 106 in Wassertropfen zu vermeiden. Das Ablassrohr 123 der
Reinigungsvorrichtung 100 kann in ähnlicher Weise wie das Ablassrohr 123 der Reinigungsvorrichtung 170 mit
einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 171 versehen
sein, um den Druck in dem Bearbeitungsbehälter 102 so zu regulieren,
dass die Umgebung, welche die Wafer W umgibt, unter Druck gesetzt
wird.
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Eine
Reinigungsvorrichtung 190 in einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
die 12 beschrieben. Wie in 12 gezeigt ist, weist die Reinigungsvorrichtung 190 einen
Bearbeitungsbehälter 102,
einen Abspültank 191 und
eine Durchgangseinheit 292 auf, die zwischen dem Bearbeitungsbehälter 102 und
dem Abspültank 191 angeordnet
ist. Die Reinigungsvorrichtung 190 kann einen Reinigungsvorgang
unter Verwendung von Ozon und einen Abspülvorgang durchführen.
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Eine
Ozongas-Zuführeinheit 107,
eine Dampf-Zuführeinheit 175 und
eine Inertgas-Zuführeinheit 109 sind
mit dem Bearbeitungsbehälter 102 zur
Zuführung
des Ozongases 106, des Dampfes 104 und des N2-Gases oder heißen N2-Gases
in eine Bearbeitungskammer (eine erste Bearbeitungskammer) 115,
die durch den Bearbeitungsbehälter 102 definiert
wird, verbunden. Der Bearbeitungsbehälter 102 weist ein
offenes Bodenende auf, das sich in einen Durchgangsraum 221 öffnet, der
in der Durchgangseinheit 292 ausgebildet ist.
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Der
Abspültank 191 weist
einen inneren Tank 194, der eine Abspülkammer (eine zweite Bearbeitungskammer) 193 definiert,
einen mittleren Tank 195, der einen oberen Endteil des
inneren Tanks 194 umgibt, und einen äußeren Tank 196 auf,
der einen oberen Endteil des mittleren Tanks 195 umgibt.
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Eine
Reinwasser-Zuführeinheit 296,
d.h. ein Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführsystem,
führt Reinwasser
(DIW), d.h. eine Bearbeitungsflüssigkeit,
in die Abspülkammer 193 zu.
Die Reinwasser-Zuführeinheit 296 weist
eine Reinwasser-Zuführleitung 200 zum
Tragen von Reinwasser und Reinwasser-Zuführdüsen 211 zum Ausspritzen
von Reinwasser, das durch die Reinwasser-Zuführleitung 200 getragen
wird, in die Abspülkammer 193 auf.
Die Reinwasser-Zuführleitung 200 weist
ein Einlassende auf, das mit einer Reinwasserquelle 210 verbunden
ist. Die Reinwasser-Zuführleitung 200 ist
mit einem Abschlussventil 212 und einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 213 versehen.
Eine Steuerungseinheit 121 steuert das Abschlussventil 212 und
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 213.
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Das
offene obere Ende des inneren Tanks 194 öffnet sich
in den Durchgangsraum 221, der in der Durchgangseinheit 292 ausgebildet
ist. Ein Ablassrohr 215, das mit einem Abschlussventil 216 versehen
ist, ist mit einem mittleren Teil der Bodenwand des inneren Tanks 194 zum
Ablassen von benutztem Reinwasser von der Abspülkammer 193 verbunden. Der
mittlere Tank 195 sammelt Reinwasser, das über den
inneren Tank 194 übergeflossen
ist, und lässt selbiges
durch ein Überflussrohr 217 ab,
das mit einem Abschlussventil 218 versehen ist und mit
seinem Boden verbunden ist. Reinwasser ist zu sämtlichen Zeitpunkten in dem äußeren Tank 196 enthalten.
Der äußere Tank 196 ist
mit einer ringförmigen Dichtungsplatte 219 versehen.
Das obere Ende der Dichtungsplatte 219 ist in nahem Kontakt
mit der Bodenfläche
eines Konstruktionselements der Durchgangseinheit 292.
Somit dient der äußere Tank 196 als
ein Dichtungselement unter Verwendung von Reinwasser zum Isolieren
des Inneren des Abspültanks 191 von
dem äußeren Raum.
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Die
Durchgangseinheit 292 ist mit einem Schließer 220 zum
Isolieren der Ozongas-Bearbeitungskammer 115 und der Abspülkammer 193 voneinander
versehen. Der Schließer 220 ist
in der Lage, vertikal und horizontal durch einen Schließer-Betätigungsmechanismus,
der nicht gezeigt ist, bewegt zu werden. Das Innere der Durchgangseinheit 292 ist
im Wesentlichen in den Durchgangsraum 221 und einen Schließer-Unterbringungsraum 222 geteilt,
in den der Schließer 220 bewegt
wird, um den Durchgangsraum 221 zu öffnen. Wenn der Schließer-Betätigungsmechanismus
den Schließer 220 zu
dem Durchgangsraum 221 bewegt, werden die Ozon-Bearbeitungskammer 115 und
die Abspülkammer 193 voneinander
isoliert. Wenn der Schließer-Betätigungsmechanismus
den Schließer 220 zu
dem Schließer-Unterbringungsraum 222 bewegt,
werden die Ozon-Bearbeitungskammer 115 und
die Abspülkammer 193 verbunden.
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Inertgas-Zuführdüsen 223 sind
in Abschnitte eines Randes eingebettet, der eine Öffnung in
der Bodenwand 292a der Durchgangseinheit 292 definiert.
Ein N2-Gas-Vorhang ist über der Abspülkammer 193 durch
Ausspritzen von N2-Gas durch die Inertgas-Zuführdüsen 223 ausgebildet.
Der Schließer 220 und
der N2-Gas-Vorhang verhindern die Diffusion einer
Umgebung in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 in die Abspülkammer 193 und
das Strömen
eines Verlustes von der Abspülkammer 193 in
die Ozon-Bearbeitungskammer 115.
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Die
Durchgangseinheit 292 weist einen Ablassteil 225 auf,
der dem Schließer-Unterbringungsraum 222 unterliegt.
Ein Ablassrohr, das mit einem Abschlussventil 227 versehen
ist, ist mit dem Ablassteil 225 verbunden. Auch wenn ein
Dampf, der in dem Abspültank 191 erzeugt
wird, in Flüssigkeitstropfen an
der Bodenfläche
des Schließers 220 kondensiert, wenn
dieser in einer Schließposition
angeordnet ist, können
die Flüssigkeitstropfen
zur Außenseite
durch einen (nicht gezeigten) Ablassdurchgang, der in der Durchgangseinheit 292 ausgebildet
ist, abgelassen werden. Wenn der Schließer 220 mit Flüssigkeitstropfen
benässt
ist und in einer offenen Position in dem Schließer-Unterbringungsraum 222 angeordnet ist,
tropfen die Flüssigkeitstropfen
auf den Ablassteil 225 und werden durch das Ablassrohr 226 abgelassen.
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Ein
Waferschiffchen 6 kann vertikal bewegt werden, und zwar
durch einen Hebemechanismus, der nicht gezeigt ist, um die an dem
Waferschiffchen 6 gehaltenen Wafer W zwischen der Ozon-Bearbeitungskammer 115 und
der Abspülkammer 193 zu
bewegen. Die an dem Waferschiffchen 6 gehaltenen und zu
einer oberen Position in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 angehobenen
Wafer W sind in 12 durch durchgezogene Linien
angedeutet. Die an dem Waferschiffchen 6 gehaltenen und
zu einer niedrigeren Position in der Abspülkammer 193 abgesenkten
Wafer W sind durch eine Strich-Zweipunkt-Linie angezeigt. Die Reinigungsvorrichtung 190 bewegt
das Waferschiffchen 6 vertikal, um die Wafer W in entweder
der Ozon-Bearbeitungskammer 115 oder
der Abspülkammer 193 anzuordnen.
Die Reinigungsvorrichtung 190 führt einen Reinigungsvorgang
unter Verwendung von Ozon und einen Abspülvorgang fortlaufend in einem
geschlossenen Raum durch.
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Der
Bearbeitungsbehälter 102 und
der Abspültank 191 sind
in einem Gehäuse 230 enthalten. Die
Auslässe
der Ablassrohre 215, 217 und 226 öffnen sich
in das Gehäuse 230.
Eine Ablassleitung 231, die mit einem Abschlussventil 232 versehen
ist, ist mit der Bodenwand des Gehäuses 230 verbunden.
Die Ablassleitung 231 ist mit einem Ablasssystem der Anlage
verbunden. Wenn das Abschlussventil 232 geöffnet ist,
wird Reinwasser, das durch die Ablassrohre 215, 217 und 226 in
das Gehäuse 230 abgelassen
wird, durch die Ablassleitung 231 in das Ablasssystem der
Anlage abgelassen. Eine Entladeleitung 233 ist mit dem
Gehäuse 230 verbunden,
um eine Umgebung, welche den Bearbeitungsbehälter 102 und den Abspültank 191 umgibt,
von dem Gehäuse 230 abzulassen.
Beispielsweise kann, wenn ein obere Abdeckung 111 entfernt
ist, um Wafer W in oder aus dem Bearbeitungsbehälter 102 zu tragen, die
Diffusion einer Umgebung in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 und
Dämpfe,
die in der Abspülkammer 193 erzeugt
werden, in dem äußeren Raum verhindert
werden.
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Ein
Waferbearbeitungsverfahren, das durch die Reinigungsvorrichtung 190 durchgeführt wird, wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm, das in 13 gezeigt ist, erklärt. Die obere Abdeckung 111 ist
entfernt, und fünfzig
Wafer W mit Oberflächen,
die jeweils mit beispielsweise Resistschichten 160 (vgl. 10) überzogen
sind, werden in Schritt S1 in den Bearbeitungsbehälter 102 der Reinigungsvorrichtung 190 getragen.
Die obere Abdeckung 111 wird auf den Bearbeitungsbehälter 102 gelegt,
um den Bearbeitungsbehälter 102 in
Schritt S2 zu schließen.
Dann wird der Schließer 220 geschlossen,
und ein N2-Gas-Vorhang wird zum Ausspritzen
von N2-Gas durch die Inertgas-Zuführdüsen 223 zum
Isolieren einer Umgebung in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 und
einer Umgebung in der Abspülkammer 193 voneinander
ausgebildet.
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Nachfolgend
wird ein Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 in
Schritt S3 durchgeführt.
Die Wafer W werden auf eine vorbestimmte Temperatur durch die Lampen-Heizeinrichtung 120 erwärmt. Die Dampf-Zuführeinheit 175 führt den
Dampf 104 in die Ozon-Bearbeitungskammer 115 zu,
um eine Wassermolekülschicht
mit Wassermolekülen 161 an
der Oberfläche
der Wafer W auszubilden. Die Ozongas-Zuführeinheit 107 führt das
Ozongas 106 in die Ozon-Bearbeitungskammer 115 zu.
Folglich werden Ozonmoleküle 162 in
die Wassermolekülschicht
gemischt, und eine große
Anzahl von Hydroxylradikalen wird erzeugt, und das Resist, das die
Resistschichten 160 bildet, wird durch die Oxidationsreaktion
vollständig
zerlegt, um die Resistschichten 160 in wasserlösliche Schichten
zu verändern.
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Die
Zuführung
des Dampfes 104 und des Ozongases 106 wird angehalten,
um das Reinigungsverfahren unter Verwendung von Ozon anzuhalten.
Dann werden die Wafer W zu der Abspülkammer 193 übertragen
und werden in Schritt S4 einem Abspülvorgang unterworfen. Die Reinwasser-Zuführeinheit 296 führt vorher
Reinwasser durch die Reinwasser-Zuführdüsen 211 in die Abspülkammer 193 zu,
um die Abspülkammer 193 mit
Reinwasser anzufüllen.
Dann wird der Schließer 220 geöffnet, das
Waferschiffchen 6 wird abgesenkt, um die Wafer W schnell
in der Abspülkammer 193 anzuordnen,
wobei die Reinigungsvorrichtung 190 geschlossen gehalten
wird. Somit können
die Wafer W in Reinwasser in einer kurzen Zeitdauer eingetaucht
werden, ohne zu der Umgebung freigelegt zu sein, und ein Abspülvorgang
wird begonnen. Wie oben erwähnt, können, da
die Resistschichten 160 in wasserlösliche Schichten 160a verändert werden,
die wasserlöslichen Schichten 160a leicht
in der Abspülkammer 193 entfernt
werden. Nach der Vollendung des Abspülvorgangs wird das Waferschiffchen 6 angehoben,
um die Wafer W zu der Ozon-Bearbeitungskammer 115 zu übertragen.
Dann wird die obere Abdeckung 11 in Schritt S5 entfernt,
die Wafer W werden aus dem Bearbeitungsbehälter 102 genommen,
und die Wafer W werden von der Reinigungsvorrichtung 190 in
Schritt S6 weggetragen. Wenn die obere Abdeckung 111 entfernt
wird, wird die Umgebung, die den Bearbeitungsbehälter 102 und den Abspültank 191 umgibt, durch
das Gehäuse 230 gesaugt,
um die Verteilung der Umgebung der Ozon-Bearbeitungskammer 115 und
der Umgebung in der Abspülkammer 193 in
die Umgebung zu verhindern. Dann wird N2-Gas
mit einer gewöhnlichen
Temperatur in die Ozon-Bearbeitungskammer 115 durch
die Inert-Zuführeinheit 109 zugeführt, um
die Umgebung in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 mit N2-Gas zu ersetzen, und heißes N2-Gas wird auf das Waferschiffchen 6 aufgebracht,
um selbiges als Vorbereitung für
die Bearbeitung weiterer fünfzig
Wafer durch den nächsten
Bearbeitungszyklus zu trocknen.
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Die
Wafer W werden von der Reinigungsvorrichtung 190 zu einer
anderen Waferbearbeitungsvorrichtung getragen, die beispielsweise
einen Vorgang zur chemischen Behandlung mittels Flüssigkeit, einen
endgültigen
Abspülvorgang
und einen Trocknungsvorgang durchführt. Die Wafer W werden in
einem Abspültank
abgespült.
Der Vorgang zur chemischen Bearbeitung mittels einer Flüssigkeit
ist beispielsweise ein SCl-Vorgang (ein Ammoniak-Vorgang), der Ammoniakdampf
(NH4OH-Dampf)
und Dampf auf die Wafer W aufbringt, um Teilchen und organische
Unreinheiten von den Oberflächen
der Wafer W zu entfernen. Die andere Waferbearbeitungsvorrichtung
führt den
SCl-Vorgang in einem Bearbeitungsbehälter aus, führt den Abspülvorgang
in einem Abspültank
aus, und führt
den endgültigen
Abspülvorgang
und den Trocknungsvorgang in dem Bearbeitungsbehälter aus. Natürlich können der
Vorgang zur chemischen Behandlung mittels Flüssigkeit, der Abspülvorgang,
der endgültige
Abspülvorgang
und der Trocknungsvorgang jeweils durch getrennte Bearbeitungsvorrichtungen
durchgeführt
werden, und die Wafer W können
nacheinander zu diesen Vorrichtungen übertragen werden.
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Die
Reinigungsvorrichtung ist in der Lage, nacheinander den Vorgang
unter Verwendung von Ozon und den Abspülvorgang auszuführen, und kann
in eine kleine Konstruktion ausgebildet werden. Die Wafer W müssen während der
Zeit von dem Beginn des Vorgangs unter Verwendung von Ozon bis zur
Vollendung des Abspülvorgangs
nicht aus der Reinigungsvorrichtung 190 entnommen werden. Deshalb
kann das Freilegen der Wafer W zu der Umgebung nach dem Vorgang
unter Verwendung von Ozon vermieden werden. Folglich ist es möglich, die Ausbildung
von Oxidschichten an den Oberflächen der
Wafer W durch natürliche
Oxidation zu vermeiden, und ferner eine Härtung und Veränderung
der wasserlöslichen
Schichten 160a (vgl. 10)
in unlösliche
Schichten infolge des Freilegens der Wafer W zu der Umgebung zu
vermeiden. Ferner ist es möglich,
die Änderung
der verschiedenen Reaktionsprodukte, die an den Oberflächen der
Wafer W durch den Vorgang unter Verwendung von Ozon in unterschiedliche
Substanzen, wie z.B. Verschmutzungen, infolge des Freiliegens zu
der Umgebung erzeugt werden, zu vermeiden. Folglich kann der Abspülvorgang
in zufriedenstellender Weise erreicht werden. Die Wafer W können unmittelbar
nach der Vollendung des Vorgangs unter Verwendung von Ozon durch
ein schnelles Absenken und Abspülen
der Wafer W dem Abspülvorgang
unterworfen werden, und somit bearbeitet die Reinigungsvorrichtung 190 die Wafer
W mit einem hohen Durchsatz. Der Reinigungsvorrichtung 190 ist ähnlich zu
den Reinigungsvorrichtungen 100 und 170 in der
Lage, das Waferschiffchen 6 zu trocknen.
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Obwohl
die Ozon-Bearbeitungskammer 115 und die Abspülkammer 193 der
Reinigungsvorrichtung 190 in vertikaler Anordnung angeordnet
sind, können
die Ozon-Bearbeitungskammer 115 und die Abspülkammer 193 für den gleichen
Zweck in horizontaler Anordnung angeordnet sein.
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Eine
Reinigungsvorrichtung 270 in einer noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Die Reinigungsvorrichtung 270 weist ähnlich zu
der in 11 gezeigten Reinigungsvorrichtung 170 eine
Ablassleitung 123, die mit einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 171 versehen
ist, und einen Bearbeitungsbehälter 102 auf,
der mit einem Drucksensor 172 versehen ist. Eine Steuerungseinheit 121 steuert
die Strömungs-Steuerungseinrichtung 171 auf
der Basis eines Drucksignals, das durch den Drucksensor 172 geschaffen
wird, um die Strömungsrate
eines durch die Ablassleitung 123 abgelassenen Gases zu
regulieren.
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Die
Umgebung in der Ozon-Bearbeitungskammer 115 der Reinigungsvorrichtung 270 kann
unter Druck gesetzt werden. Die Reinigungsvorrichtung 270 ist ähnlich wie
die Reinigungsvorrichtung 170 in der Lage, eine vergrößerte Menge
von Ozonmolekülen 162 in
eine Wassermolekülschicht
von Wassermolekülen 161 zu
mischen, und eine Bearbeitung in einer Hochtemperaturumgebung zur
Verstärkung
der Bearbeitungsfähigkeit
zu ermöglichen.
Die Reinigungsvorrichtung 270 ist, ähnlich zu den Reinigungsvorrichtungen 100, 170 und 190,
in der Lage, ein Waferschiffchen 6 zu trocknen.
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Eine
kleine Menge von Katalysatorgas, wie z.B. NOx-Gas
kann in den Bearbeitungsbehälter
zugeführt
werden, um die Erzeugung von Hydroxylradikalen durch Aktivierung
der Oxidationsreaktion zu unterstützen.
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BEISPIEL 2
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Ergebnisse
eines Testbetriebs der Reinigungsvorrichtung 270 in der
genannten Ausführungsform
werden nun erläutert.
Wafer, die mit einer Schicht aus organischem Material (BARC) überzogen
sind, wurden einem Reinigungsvorgang unterworfen. Die Abhängigkeit
der Schicht-Entfernungsrate von der Ozonkonzentration des Ozongases
wurde untersucht. Messungsergebnisse waren ähnlich zu denjenigen, die in 7 gezeigt
sind, bei der die Ozonkonzentration (g/m3 (normal))
auf der horizontalen Achse gemessen ist, und die Schicht-Entfernungsrate (nm/s)
auf der vertikalen Achse gemessen ist. Wie anhand 7 deutlich
wird, wird die Schicht-Entfernungsrate
mit einer Vergrößerung der Ozonkonzentration
vergrößert.
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15 zeigt zum Vergleich die Entfernungsrate, die
durch einen Vorgang unter Verwendung von Ozon erreicht wird, der
zur Bearbeitung von Wafern in einer unter Druck gesetzten Atmosphäre durchgeführt wird,
und eine Entfernungsrate, die durch eine herkömmliche chemische Flüssigkeitsbearbeitung unter
Verwendung einer chemischen Flüssigkeit
namens SPM (eine H2SO4/H2O2 gemischte Flüssigkeit) erreicht
wird. Die Vorgänge
wurden zur Entfernung einer Resistschicht und einer Schicht aus
organischem Material durchgeführt.
Die Umgebung um die Wafer wurde auf 196 kPa unter Druck gesetzt,
die Wafer wurden auf 110°C
erwärmt,
und Dampf mit 120°C
wurde auf die Wafer aufgebracht. Gemäß 15 zeigen
die Balken g und i Schicht-Entfernungsraten, die durch den Vorgang
unter Verwendung von Ozon, der in einer unter Druck gesetzten Umgebung
durchgeführt
wurde, erreicht werden, und Balken h und j zeigen Schicht-Entfernungsraten
an, die durch die Bearbeitung durch Behandlung mit chemischer Flüssigkeit
unter Verwendung von SPM erreicht werden. Wie in 15 gezeigt, war die Schicht-Entfernungsrate des
Vorgangs unter Verwendung von Ozon, der in der unter Druck gesetzten Umgebung
durchgeführt
wurde, um die Resistschicht zu entfernen, 20 nm/s, wie durch den
Balken g angezeigt ist, die Schicht-Entfernungsrate des Bearbeitungsvorgangs
mit Behandlung durch chemische Flüssigkeit unter Verwendung von
SPM, die durchgeführt
wurde, um die Resistschicht zu entfernen, betrug etwa 9,5 nm/s,
wie durch den Balken g angezeigt ist, die Schicht-Entfernungsrate
des Vorgangs unter Verwendung von Ozon, der in der unter Druck gesetzten
Umgebung durchgeführt
wurde, um die BARC-Schicht zu entfernen, betrug etwa 0,2 nm/s, wie
durch den Balken i angezeigt ist, und die Schicht-Entfernungsrate
des Vorgangs mit Bearbeitung durch chemische Flüssigkeit unter Verwendung von
SPM, der durchgeführt
wurde, um die BARC-Schicht zu entfernen, betrug etwa 0,05 nm/s, wie
durch den Balken j angezeigt ist. Es ist anhand 15 bekannt, dass Schichten durch den Vorgang unter
Verwendung von Ozon in einer unter Druck gesetzten Umgebung bei
einer hohen Schicht-Entfernungsrate entfernt werden können.
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Da
die Reinigungsvorrichtungen, die in den 11, 12 und 14 gezeigt
sind, die reaktive Substanz verwenden, die unmittelbar vor Beginn
des Reinigungsvorganges erzeugt wird, bevor die reaktive Substanz
verschwindet, sind die Reinigungsvorrichtungen in der Lage, eine
hohe Bearbeitungsfähigkeit
aufzuweisen und die Wafer wirksam zu bearbeiten. Das Reinigungsverfahren
der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, in einer Umgebung mit
einer Temperatur höher
als diejenige einer Umgebung durchgeführt zu werden, indem der Reinigungsvorgang,
der eine Arbeitsflüssigkeitsschicht
verwendet, die durch Auflösen
eines Betriebsgases in einer Schicht eines Lösungsmittels ausgebildet wird, durchgeführt wird.
Somit ist das Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung in
der Lage, Ablagerungen einschließlich organischer Unreinheiten,
metallischer Unreinheiten, Teilchen und Oxidschichten, die durch
natürliche
Oxidation ausgebildet werden, von den Wafern zu entfernen. Da die
reaktive Substanz, die in einer gemischten Gas-Flüssigkeits-Molekülschicht
mit Molekülen
des Lösungsmittels
und denjenigen des Betriebsgases erzeugt wird, für die Bearbeitung der Wafer
verwendet wird, und der Lösungsmitteldampf
nicht in Flüssigkeitströpfchen an
der Oberfläche
der Wafer kondensiert, kann eine Lösungsmittelmolekülschicht
mit hoher Dichte leicht an den Oberflächen der Wafer ausgebildet
werden. Die Lösungsmittelmoleküle und die
Gasmoleküle,
die in der Gas-Lösungsmittel-Molekülschicht
enthalten sind, wirken aktiv zusammen, um eine große Anzahl der
reaktiven Substanz zu erzeugen. Deshalb kann der Vorgang schnell
durchgeführt
werden. Da die Fähigkeit
der Lösungsmittelmolekülschicht,
Gasmoleküle
zu enthalten, nicht signifikant abnimmt, auch wenn die Temperatur
der Umgebung, welche die Wafer umgibt, hoch ist, kann der Vorgang
in einer Hochtemperaturumgebung durchgeführt werden, um die Erzeugung
der reaktiven Substanz und die Reaktion der reaktiven Substanz mit
Substanzen, die an die Wafer haften, zu unterstützen.
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Eine
Reinigungsvorrichtung 300 in einer praxisnäheren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 16 erläutert.
Wie 16 zeigt, weist die Reinigungsvorrichtung 300 einen
Bearbeitungsbehälter 302,
in dem Wafer W bearbeitet werden, eine Dampf-Zuführeinheit 304, d.h.
ein Lösungsmitteldampf-Zuführsystem, zum
Zuführen
von Dampf 303 in den Bearbeitungsbehälter 302, eine Ozongas-Zuführeinheit 306,
d.h. ein Betriebsgas-Zuführsystem,
zum Zuführen
von Ozongas 305 in den Bearbeitungsbehälter 302, eine Heißluft-Zuführeinheit 307 mit
einer Heißluft-Zuführvorrichtung
zum Erwärmen
der Wafer W, die in dem Bearbeitungsbehälter 302 angeordnet
sind, eine Kühlluft-Zuführeinheit 308,
d.h. ein Kühlgas-Zuführsystem,
zum Zuführen
von Kühlluft
(Gas) in den Bearbeitungsbehälter 302,
ein Ablasssystem 309 zum Ablassen der Umgebung in den Bearbeitungsbehälter 302,
und ein Entleersystem 310 zum Entleeren von Flüssigkeit
von dem Bearbeitungsbehälter 302 auf.
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Wie
in 17 gezeigt ist, weist der Bearbeitungsbehälter 302 einen
Behälterkörper 311 mit
einer Kapazität
zum Enthalten von beispielsweise fünfzig Wafern W, eine obere
Abdeckung 312, die getrennt an das obere Ende des Behälterkörpers 311 derart verbunden
ist, dass das offene obere Ende des Behälterkörpers 311 abgedeckt
wird, und eine Bodenwand 313 auf, die an das untere Ende
des Behälterkörpers 311 verbunden
ist. Ein Lippen-O-Ring ist zwischen dem offenen oberen Ende des
Behälterkörpers 311 und
der oberen Abdeckung 312 angeordnet, um den Zwischenraum
zwischen dem Behälterkörper 311 und
der oberen Abdeckung 312 abzudichten. Eine Dichtung 315 ist
zwischen dem Behälterkörper 311 und
der Bodenwand 313 angeordnet, um den Zwischenraum zwischen
dem Behälterkörper 311 und
der Bodenwand 313 abzudichten. Der Bearbeitungsbehälter 302 ist
somit abgedichtet, um das Ausfließen einer Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 von
dem Bearbeitungsbehälter 302 zu
vermeiden. Der Behälterkörper 311,
die obere Abdeckung 312 und die Bodenwand 313 werden
durch die Bearbeitung von Platten aus Edelstahl, wie z.B. SUS 316L gemäß JIS, oder ähnlichem,
ausgebildet. Platten mit der kleinsten zulässigen Dicke werden zur Ausbildung
des Behälterkörpers 311,
der oberen Abdeckung 312 und der Bodenwand 313 verwendet,
so dass der Bearbeitungsbehälter 302 eine
kleine Wärmekapazität aufweist.
Die Innenfläche
des Bearbeitungsbehälters 302 wird
durch einen Vorgang zur Verstärkung
des chemischen Widerstandes endbearbeitet, um den Bearbeitungsbehälter 302 vor
einem Betriebsgas zu schützen.
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Wie 18 zeigt, ist eine O-Ring-Nut 316 in einem
Flansch ausgebildet, der an dem oberen Ende des Behälterkörpers 311 ausgebildet
ist. In den Seitenwänden
des Behälterkörpers 311 befinden
sich eine Dampfzuführdüse-Aufnahmeöffnung 317,
eine Ozongaszuführdüse-Aufnahmeöffnung 318,
Gaszuführdüsen-Aufnahmeöffnungen 319 und 320,
eine Gasprobe-Entnahmeöffnung 321 und
eine Ablasssammler-Verbindungsöffnung 322.
Eine Dampf-Zuführdüse 342,
eine Ozongas-Zuführdüse 392, Luft-Zuführdüsen 404 sind
in dem Behälterkörper 311 angeordnet
und in die Dampfzuführdüsen-Aufnahmeöffnung 317,
die Ozongaszuführdüsen-Aufnahmeöffnung 318 und
die Luftzuführdüsen-Aufnahmeöffnungen 319 und 320 eingeführt. Eine
Probenentnahmeröhre,
die nicht gezeigt ist, ist von außerhalb zu der Gasprobenentnahmeöffnung 321 verbunden,
um die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 als Probe
entnehmen zu können.
Eine erste Ablassleitung 457 erstreckt sich durch die Ablasssammler-Verbindungsöffnung 322 in
den Bearbeitungsbehälter 302 und
ist mit Ablasssammlern 450 verbunden, die in dem Bearbeitungsbehälter 302 angeordnet
sind. Gummi-Heizeinrichtungen 430 sind auf die Außenseitenflächen des
Behälterkörpers 311 aufgebracht.
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Wie
in 17 gezeigt ist, ist eine Gummi-Heizeinrichtung 431 auf
die Außenfläche (die
obere Fläche)
der oberen Abdeckung 312 aufgebracht. Die obere Abdeckung 312 ist
mit einem Fenster 323 aus einer Glasplatte versehen, die
gegen Wärme
und Chemikalien widerstandsfähig
ist, wie z.B. eine Pyrex-Platte.
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Wie
in den 17 und 19 gezeigt
ist, weist die Bodenwand 313 vier Bereiche 313a, 313b, 313c und 313d auf,
die von dem Umfangsteil in Richtung des mittleren Teiles der Bodenwand 313 abfallen.
Eine Ablassleitung 490 ist mit dem mittleren Teil der Bodenwand 313 verbunden,
um Flüssigkeiten von
dem Bearbeitungsbehälter 302 abzulassen. Wenn
die Neigung der Bereiche 313a bis 313d 15° oder größer ist,
strömen
Flüssigkeiten
sanft in die Ablassleitung 490. Die erste Ablassleitung 490 ist
mit der ersten Ausflussleitung 457 verbunden (vgl. 17). Flüssigkeiten,
die von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassen
werden, werden in einer Dunstfalle 451 (vgl. 17) gesammelt. Eine Gummi-Heizeinrichtung 432 ist auf
die Außenfläche der Bodenwand 313 aufgebracht,
wie in 19 gezeigt ist.
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Wie
in 17 gezeigt ist, kann ein Waferschiffchen 6,
das ähnlich
zu dem in 2 gezeigten ist, in dem Bearbeitungsbehälter 302 angeordnet
und abgestützt
werden. Das Waferschiffchen 6 weist einen Schaft 6d,
der durch Einführen
einer Edelstahlröhre
in eine Polypropylenröhre
ausgebildet ist, um chemische Widerstandsfähigkeit und Festigkeit sicherzustellen,
und Halteelemente 6a, 6b und 6c auf, die
jeweils durch Überziehen
eines Edelstahlkernes mit PCTFE (Polychlortrifluorethylen) ausgebildet sind.
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Der
Schaft 6d ist durch die obere Abdeckung 312 derart
ausgedehnt, dass er von dem Bearbeitungsbehälter 302 nach oben
vorsteht. Ein Zwischenraum zwischen dem Schaft 6d und der
oberen Abdeckung 312 wird durch eine Luftgriffdichtung 335 abgedichtet.
Luft wird in die Luftgriffdichtung 335 durch eine nicht
gezeigte Luftzuführleitung
zugeführt,
die mit der Luftgriffdichtung verbunden ist, um die Luftgriffdichtung 335 auszudehnen.
Folglich wird der Zwischenraum zwischen dem Schaft 6d und
der oberen Abdeckung 312 abgedichtet.
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Wie 20 zeigt, weist die Dampf-Zuführeinheit 304 eine
Reinwasser-Zuführleitung 340 zum Überführen von
Reinwasser oder destilliertem Wasser (DIW), einen Dampferzeuger 341 zum
Erzeugen des Dampfes 303 durch Verdampfen des Reinwassers,
das zu diesem durch die Reinwasser-Zuführleitung 340 zugeführt wird,
eine Dampf-Zuführleitung 342 zum Überführen des
Dampfes 303, der durch den Dampferzeuger 341 erzeugt
wird, und die Dampf-Zuführdüse 343 zum
Ausstoßen
des Dampfes 303 in den Bearbeitungsbehälter 302 auf.
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Eine
Reinwasserquelle 339 ist mit einem Einlassende der Reinwasser-Zuführleitung 340 verbunden,
um Reinwasser bei beispielsweise etwa 20 cm3/min
(50 cm3/min bei einem Maximum) zuzuführen. Die
Reinwasser-Zuführleitung 340 ist
mit einem Manometer 346, einem Abschlussventil 347,
einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 348 und
einem Filter 349 versehen, die nacheinander in dieser Reihenfolge
angeordnet sind. Die Reinwasser-Zuführleitung 340 weist
ein Auslassende auf, das mit dem oberen Teil des Dampferzeugers 341 verbunden
ist.
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Wie
in den 20 und 21 gezeigt
ist, weist der Dampferzeuger 341 einen röhrenförmigen Körper 350,
eine Bodenröhre 352,
die mit dem röhrenförmigen Körper 350 durch Miteinander-Befestigen
von Flanschen 351 verbunden ist, eine Gummi-Heizeinrichtung 353,
die auf die äußere Seitenfläche des
röhrenförmigen Körpers 350 aufgebracht
ist, und eine Kartuschen-Heizeinrichtung 354 auf, die in dem
röhrenförmigen Körper 350 koaxial
mit letzterem angeordnet ist.
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Ein
Temperatursensor 355 ist an dem röhrenförmigen Körper 350 angebracht,
um die Temperatur in dem röhrenförmigen Körper 350 zu
messen. Der Temperatursensor 355 gibt ein Temperatursignal,
das eine Temperatur in dem röhrenförmigen Körper 350 repräsentiert,
an eine Steuerungseinheit 356. Der Temperatursensor 355 ist
beispielsweise ein Thermoelement der K-Art.
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Die
Gummi-Heizeinrichtung 353 wird durch die Steuerungseinheit 356 gesteuert.
Die Gummi-Heizeinrichtung 353 ist mit einem Temperatursensor 357 und
einem Überhitzungs-Überwachungssensor 358 versehen.
Der Temperatursensor 357 und der Überhitzungs-Überwachungssensor
sind mit der Steuerungseinheit 356 verbunden. Die Steuerungseinheit 356 empfängt ein
Temperatursignal, das die Temperatur der Gummi-Heizeinrichtung 353 repräsentiert,
von dem Temperatursensor 357 und steuert die Gummi-Heizeinrichtung 353 auf
der Basis des Temperatursignals. Die Steuerungseinheit 356 nimmt ein
Temperatursignal von dem Überhitzungs-Überwachungssensor 358 zur Überwachung
des Zustandes der Gummi-Heizeinrichtung 353 derart, dass
die Gummi-Heizeinrichtung 353 den röhrenförmigen Körper 350 nicht überhitzen
kann, auf. Die Gummi-Heizeinrichtung 353 weist einen hohen
Ausstoß pro
Oberflächeneinheit
auf. Der Temperatursensor 357 und der Überhitzungs-Überwachungssensor 358 sind
beispielsweise Thermoelemente der K-Art. Die Gummi-Heizeinrichtung 353 ist
mit einem Wärmeisolierungselement überzogen,
das nicht gezeigt ist, um den Wärmeeinfluss
der Gummi-Heizeinrichtung 353 auf die Umgebungen zu verhindern.
Das Wärmeisolierungselement
wird aus einem wärmewiderstandsfähigen Material
gebildet, das Wärme
mit einer hohen Temperatur von nicht weniger als 200°C widersteht, wie
z.B. Silicongummi.
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Die
Kartuschen-Heizeinrichtung 354 weist eine Heizröhre 360 und
mehrere Heizscheiben 361 auf, die an die Außenseitenfläche der
Heizröhre 360 angebracht
sind. Die Kartuschen-Heizeinrichtung 354 wird durch die
Steuerungseinheit 356 gesteuert. Reinwasser, das durch
die Reinwasser-Zuführleitung 340 in
den röhrenförmigen Körper 350 zugeführt wird,
tropft auf die Heizröhre 360 und
die Heizscheiben 361 und wird in Dampf 303 umgewandelt.
Ein Temperatursensor 362 und ein Überhitzungs-Überwachungssensor 363 sind
an die Kartuschen-Heizeinrichtung 354 angebracht und mit
der Steuerungseinheit 356 verbunden. Die Kartuschen-Heizeinrichtung 354 wird ähnlich zu
der Gummi-Heizeinrichtung 353 in geeigneter Weise durch
die Steuerungseinheit 356 gesteuert.
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Eine
Reinwasser-Ablassleitung 356 ist an die Bodenleitung 352 und
eine Dampf-Ablassleitung 380 (vgl. 20)
verbunden. Reinwasser, das durch den Dampferzeuger 341 nicht
in Dampf verwandelt wird, wird durch die Reinwasser-Ablassleitung 356 und
die Dampf-Ablassleitung 380 in eine Dunstfalle 451 abgelassen.
Die Reinwasser-Ablassleitung 365 ist mit einem Strömungssteuerungsventil 366 versehen,
um die Reinwasser-Ablassrate
in geeigneter Weise zu steuern.
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Wie
in 20 gezeigt ist, ist der Dampferzeuger 341 mit
einer Messröhre 367 verbunden,
um eine Sichtinspektion des Niveaus des Reinwassers in den röhrenförmigen Körper 350 zu
ermöglichen.
Die Messröhre 367 weist
ein Ende, das mit der Reinwasser-Ablassleitung 365 verbunden
ist, und das andere Ende, das mit einem oberen Teil des röhrenförmigen Körpers 350 verbunden
ist, auf. Ein Oberes-Grenzniveau-Sensor 368 ist mit der
Messröhre 367 verbunden.
Der Oberes-Grenzniveau-Sensor 368 ist
mit der Steuerungseinheit 356 verbunden. Wenn die Erzeugungsrate
von Reinwasser, das nicht in Dampf umgewandelt werden konnte, die
Ablassfähigkeit
der Reinwasser-Ablassleitung 365 übersteigt, d.h. die Ablassfähigkeit
der Dunstfalle 351, wird Reinwasser in dem Dampferzeuger 341 angesammelt,
und das Niveau des Reinwassers steigt an. Nach dem Erreichen des Niveaus
des Reinwassers in dem röhrenförmigen Körper 350 bei
einem oberen Grenzniveau gibt der Oberes-Grenzniveau-Sensor 368 ein
Alarmsignal an die Steuerungseinheit 356. Die Messröhre 367 ist
mit der Reinwasser-Ablassleitung 365 durch eine Verbindungsleitung 369 verbunden,
die mit einem Sicherheitsventil 370 versehen ist. Das Sicherheitsventil 370 ermöglicht dem
Reinwasser, von dem röhrenförmigen Körper 350 bei
einem Druck ein wenig oberhalb eines vorbestimmten Arbeitsniveaus
des röhrenförmigen Körpers 350 zu
entweichen. Obwohl der Dampf 303 bei dieser Ausführungsform
durch Tropfen von Reinwasser von der Reinwasser-Zuführleitung 340 erzeugt
wird, kann der Dampf 303 durch Erwärmen von Reinwasser durch die
Kartuschen-Heizeinrichtung 365 erzeugt
werden, das in dem röhrenförmigen Körper 350 untergebracht
ist. Reinwasser kann in dem röhrenförmigen Körper 350 durch
Verschließen
des Strömungssteuerungsventils 366 untergebracht
werden. Nach der Erfassung des Ansteigens des Wasserniveaus in dem
röhrenförmigen Körper 350 auf
das obere Grenzniveau gibt der Oberes-Grenzniveau-Sensor 368 ein
Signal an die Steuerungseinheit 356, und die Steuerungseinheit 356 steuert
eine Energiequelle zur Zuführung
von Energie zu der Gummi-Heizeinrichtung 353 und
der Kartuschen-Heizeinrichtung 354.
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Die
Dampf-Zuführleitung 342 ist
an einen oberen Teil des Dampferzeugers 341 verbunden,
und ist mit einem Abschlussventil 375 versehen. Eine Platten-Heizeinrichtung 376 ist
mit dem Abschlussventil 375 kombiniert. Die Platten-Heizeinrichtung 376 wird
durch die Steuerungseinheit 356 für die Wärmeerzeugung gesteuert. Eine
maximale Erwärmungstemperatur,
die durch die Platten-Heizeinrichtung 376 erreicht werden
kann, liegt beispielsweise bei 150°C. Ein Temperatursensor 377 und
ein Überhitzungs-Überwachungssensor 378 sind
mit der Platten-Heizeinrichtung 376 verbunden. Der Temperatursensor 377 und
der Überhitzungs-Überwachungssensor 378 sind
mit der Steuerungseinheit 356 verbunden. Der Erwärmungsbetrieb
der Platten-Heizeinrichtung 376 wird durch die Steuerungseinheit 356 gesteuert.
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Die
Dampf-Ablassleitung 380, die mit einem Abschlussventil 381 versehen
ist, ist mit der Dampf-Zuführleitung 342 verbunden.
Das Abschlussventil 381 wird offengehalten, bis die Temperatur
und der Dampferzeugungsbetrieb des Dampferzeugers 341 stabilisiert
sind, um den Dampf 303 in die Dunstfalle 451 abzulassen.
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Eine
Band-Heizeinrichtung 382 ist mit der Dampf-Zuführleitung 342 kombiniert.
Die Band-Heizeinrichtung 382 wird durch die Steuerungseinheit 356 für die Wärmeerzeugung
gesteuert. Eine Erwärmungstemperatur,
die durch die Band-Heizeinrichtung 382 erreicht werden
kann, liegt im Bereich von beispielsweise 90 bis 120°C. Ein Temperatursensor 383 und Überhitzungs-Überwachungssensor 384 sind
mit der Band-Heizeinrichtung 382 verbunden. Der Temperatursensor 383 und
der Überhitzungs-Überwachungssensor 383 sind
mit der Steuerungseinheit 356 verbunden. Die Band-Heizeinrichtung 382 wird
durch die Steuerungseinheit 356 für die Wärmeerzeugung gesteuert. Die
Platten-Heizeinrichtung 376 und die Band-Heizeinrichtung 382 erwärmen den
Dampf 303, der durch die Dampf-Zuführleitung 342 getragen
wird, um die Kondensation des Dampfes 303 in der Dampf-Zuführleitung 342 zu
verhindern.
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Wie
in 22 gezeigt ist, weist die Dampf-Zuführdüse 343 eine
innere Röhre 385 und eine äußere Röhre 386 auf,
welche die innere Röhre 385 koaxial
umgibt. Ein Bereich der in die äußere Röhre 386 eingeführten inneren
Röhre 385 ist
beispielsweise mit fünf Öffnungen 387,
die bei gleichen Abständen
angeordnet sind, und mit einer Öffnung 388 mit
einem Durchmesser von 0,8 mm an seinem Ende versehen. Die äußere Röhre 386 ist
bei gleichen Abständen,
die beispielsweise den Teilungen der Wafer W, die in den Bearbeitungsbehälter 302 gehalten
werden, wie z.B. 3,175 mm, gleich sind, mit Öffnungen 389 versehen.
Die Anzahl der Öffnungen 389 ist
beispielsweise sechsundfünfzig.
Die Position der Öffnungen 387 der
inneren Röhre 385 und
diejenige der Öffnungen 389 der äußeren Röhre 386 sind diametral
entgegengesetzt zueinander. Dampf 303, der durch die innere
Röhre 385 getragen
wird, wird gleichmäßig in der äußeren Röhre 386 verteilt,
und gleichmäßig durch
die Öffnungen 389 der äußeren Röhre 386 ausgestoßen.
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Die
Dampf-Zuführdüse 343 ist
in die Dampfzuführdüsen-Aufnahmeöffnung 317 (18) derart eingeführt, dass sie um ihre horizontale
Achse in einem Winkelbereich von 90° drehbar ist, wie durch die Pfeile Θ in 22 angezeigt ist. Somit ist die Dampfausstoßrichtung
der Dampf-Zuführdüse 343 in
einem Winkelbereich von 90° variabel.
Bei dieser Ausführungsform
ist die Dampf-Zuführdüse 343 in
einer Position eingestellt, um den Dampf 303 nach oben
in den Bearbeitungsbehälter 302 auszustoßen, und folglich
strömt
der nach oben ausgestoßene
Dampf 303 auf die Wafer W nach unten.
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Wie
in 23 gezeigt ist, weist die Ozongas-Zuführeinheit 306 einen
Ozonerzeuger 390, der Ozongas 305 erzeugt, eine
Ozongas-Zuführleitung 391 zum
Tragen des Ozongases 305, das durch den Ozonerzeuger 390 erzeugt
wird, und die Ozongas-Zuführdüse 392 zum
Ausstoßen
des Ozongases 305, das durch die Ozongas-Zuführleitung 391 getragen
wird, in den Bearbeitungsbehälter 302,
auf. Das durch den Ozonerzeuger 390 erzeugte Ozongas 305 weist
eine Ozonkonzentration von etwa 141 g/m3 (normal),
d.h. etwa 6,6 Volumenprozent auf. Das Ozongas 305 wird
durch die Ozongas-Zuführleitung 391 bei
einer Strömungsrate
von etwa 40 l/min zugeführt.
Die Ozongas-Zuführleitung 391 ist
mit einem Abschlussventil 393 versehen.
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Die
Ozongas-Zuführdüse 392 ist
in der Konstruktion ähnlich
wie die Dampf-Zuführdüse 343,
und somit wird eine Beschreibung derselben weggelassen. Die Ozongas-Zuführdüse 392 ist
die Ozongasausstoßdüsen-Aufnahmeöffnung 318 derart
eingeführt,
dass sie um ihre Horizontalachse in einem Winkelbereich von 90° drehbar
ist. Somit ist die Ozongas-Ausstoßrichtung
der Ozongas-Zuführdüse 392 variabel.
Bei dieser Ausführungsform
ist die Ozongas-Zuführdüse 392 in
einer Position eingestellt, um das Ozongas in dem Bearbeitungsbehälter 302 nach oben
auszustoßen.
Folglich strömt
das nach oben ausgestoßene
Ozongas 305 nach unten auf die Wafer W. Das Ozongas 305 und
der Dampf 303 werden in einem oberen Bereich des Inneren
des Bearbeitungsbehälters 302 in
ein gemischtes Gas gemischt, und das gemischte Gas strömt auf die
Wafer W nach unten.
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Wie 24 zeigt, weist die Heißluft-Zuführeinheit 307 eine
Luft-Zuführleitung 400 zum
Tragen der Luft, einen Heißlufterzeuger 401,
der die zu diesem durch die Luft-Zuführleitung 400 zugeführte Luft
aufheizt, um Heißluft 403 zu
erzeugen, eine Heißluft-Zuführleitung 402 zum
Tragen der durch den Heißlufterzeuger 401 erzeugten
Heißluft 403 und Luft-Zuführdüsen 404 zum
Ausstoßen
der Heißluft 403 in
Richtung der Wafer W auf.
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Das
Einlassende der Luft-Zuführleitung 400 ist
mit einer Luftquelle 406 verbunden, die kühle Luft bei
einer Strömungsrate
von beispielsweise 500 l/min zuführt. Die Luft-Zuführleitung 400 ist
mit einem Manometer 411, einem Abschlussventil 412,
einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 413 und
einem Filter 414 versehen, die nacheinander in dieser Reihenfolge
angeordnet sind. Das Auslassende der Luft-Zuführeinheit 400 ist
mit einem unteren Teil des Heißlufterzeugers 401 verbunden.
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Wie
in 24 und 25 gezeigt
ist, weist der Heißlufterzeuger 401 einen
röhrenförmigen Körper 415,
eine Gummi-Heizeinrichtung 416,
die auf eine Außenseitenfläche des
röhrenförmigen Körpers 415 aufgebracht
ist, und eine Kartuschen-Heizeinrichtung 417 auf, die in
den röhrenförmigen Körper 415 eingeführt ist.
Die Gummi-Heizeinrichtung 416 wird durch die Steuerungseinheit 356 für die Wärmeerzeugung
gesteuert. Ein Temperatursensor 407 und Überhitzungs-Überwachungssensor 408 sind
mit der Gummi-Heizeinrichtung 416 verbunden. Der Temperatursensor 407 und
der Überhitzungs-Überwachungssensor 408 sind
mit der Steuerungseinheit 356 verbunden. Die Steuerungseinheit 356 steuert die
Gummi-Heizeinrichtung 416 in
geeigneter Weise für
das Erwärmen.
Die Gummi-Heizeinrichtung 416 ist mit einem Wärmeisolationselement
(das nicht gezeigt ist) überzogen.
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Die
Kartuschen-Heizeinrichtung 417 ist mit der Steuerungseinheit 356 verbunden
und wird durch diese für
die Erwärmung
gesteuert. Kühle
Luft, die durch die Luft-Zuführleitung 400 in
den röhrenförmigen Körper 415 zugeführt wird,
wird durch die Kartuschen-Heizeinrichtung 417 erwärmt. Ein
Temperatursensor 419 und ein Überhitzungs-Überwachungssensor 420 sind
an die Kartuschen-Heizeinrichtung 417 angebracht und mit
der Steuerungseinheit 356 verbunden. Die Steuerungseinheit 356 steuert
die Kartuschen-Heizeinrichtung 417 in
geeigneter Weise für
das Erwärmen.
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Die
Heißluft-Zuführleitung 402 ist
mit dem oberen Teil des Heißlufterzeugers 401 verbunden. Eine
Band-Heizeinrichtung 421 ist mit der Heißluft-Zuführleitung 402 kombiniert.
Die Band-Heizeinrichtung 421 wird durch die Steuerungseinheit 356 für die Wärmeerzeugung
gesteuert. Eine Erwärmungstemperatur,
die durch die Band-Heizeinrichtung 421 erreicht werden
kann, liegt im Bereich von beispielsweise 100 bis 200°C. Ein Temperatursensor 422 und Überhitzungs-Überwachungssensor 423 sind
mit der Band-Heizeinrichtung 421 verbunden. Der Temperatursensor 422 und
der Überhitzungs-Überwachungssensor 423 sind
mit der Steuerungseinheit 356 verbunden. Die Band-Heizeinrichtung 421 wird
durch die Steuerungseinheit 356 für die Wärmeerzeugung gesteuert. Die
Band-Heizeinrichtung 421 erwärmt die Heißluft-Zuführleitung 402, um
das Abfallen der Temperatur der Heißluft 403 zu verhindern,
die durch die Heißluft-Zuführleitung 402 zugeführt wird.
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Die
Luft-Zuführdüsen 404 sind
in der Konstruktion ähnlich
zu der Dampf-Zuführdüse 343 und der
Ozongas-Zuführdüse 392,
und somit wird eine Beschreibung derselben weggelassen. Die Luft-Zuführdüsen 404 sind
in die Gaszuführdüsen-Aufnahmeöffnungen 319 und 320 derart
eingeführt,
dass sie um ihre horizontalen Achsen in einem Winkelbereich von
90° drehbar
sind. Somit sind die Luftausstoßrichtungen
der Luft-Zuführdüsen 404 variabel.
Die Luftausstoßrichtungen
der Luft-Zuführdüsen 404 sind nicht
fest. Wenn die Heißluft 403 ausgespritzt
wird, werden die Luft-Zuführdüsen abwechselnd
in entgegengesetzte Richtungen gedreht, um die Heißluft 403 gleichmäßig über sämtliche
Wafer W auszuspritzen.
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Wie
in den 17, 18 und 19 gezeigt
ist, weist die Heißluft-Zuführeinheit 307 die Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432 auf.
Die Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432 werden für die Wärmeerzeugung
durch die Steuerungseinheit 356 gesteuert. Wie in den 18 und 19 gezeigt
ist, sind die vier Gummi-Heizeinrichtungen 430 an die äußeren Seitenflächen des
Behälterkörpers 311 angebracht
und in Reihe verbunden. Die Gummi-Heizeinrichtungen 430 weisen
eine Wärmeerzeugungskapazität auf, die
in der Lage ist, den Behälterkörper 311 mit
einer Wärmekapazität in zwanzig
Minuten auf 120°C
zu erwärmen.
In einem normalen Betriebszustand beträgt die Temperatur der Wärme, die
durch die Gummi-Heizeinrichtungen 430 erzeugt wird, 80°C. Wie in 26 gezeigt ist, ist ein Temperatursensor 433 mit
Schrauben 434 an die Gummi-Heizeinrichtung 430 befestigt.
Die Steuerungseinheit 356 ist mit dem Temperatursensor 433 zur
Steuerung der Gummi-Heizeinrichtungen 430 für die Wärmeerzeugung
verbunden. Wie in 18 gezeigt ist, ist jede Gummi-Heizeinrichtung 430 mit
einem Wärmeisolationselement 435 überzogen.
Das Wärmeisolationselement 435 wird
mit einer Abdeckung 436 an die Außenfläche der Gummi-Heizeinrichtung 430 gehalten.
Das Wärmeisolationselement 435 ist
aus einem Wärmeisolationsmaterial
ausgebildet, das Wärme
von 150°C
oder oberhalb widersteht, wie z.B. Silicongummi. Die Abdeckung 436 ist
eine Platte aus Edelstahl oder ähnlichem.
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Die
Außenfläche der
Gummi-Heizeinrichtung 431 ist mit einem nicht gezeigten
Isolationselement abgedeckt, so dass Wärme, die durch die Gummi-Heizeinrichtung 431 erzeugt
wird, nicht in die Umgebung dissipieren kann. Siliconschwamm ist
ein bevorzugtes Material für
das Wärmeisolationselement. Wie
in 19 gezeigt ist, ist die Gummi-Heizeinrichtung 432 auf
die Außenfläche (die
untere Fläche)
der Bodenwand 313 aufgebracht. Die erste Ablassleitung 490 ist
durch eine Öffnung 437 geführt, die
in der Gummi-Heizeinrichtung 432 ausgebildet ist. Die Gummi-Heizeinrichtung 432 ist
mit einer Wärmeisolationsabdeckung 438 abgedeckt,
die mit einer Öffnung 539 versehen
ist. Die Wärmeisolationsabdeckung 438 ist
eine 1,5 mm dicke Edelstahlplatte.
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Wie 27 zeigt, sind der Dampferzeuger 341,
der Heißlufterzeuger 401 und
die zugeordneten Leitungen in einer Box 440 eingeschlossen,
um diese Komponenten in einen begrenzten Raum einzubauen und Wartungsarbeiten
zu erleichtern. Die Box 440 ist durch Bearbeiten von Edelstahlplatten
ausgebildet und ist mit einem Isolationselement ausgekleidet, um die
Dissipation von Wärme
von der Box 440 in die Umgebung zu verhindern.
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Wie
die 24 zeigt, weist die Kühlluft-Zuführeinheit 308 eine
Kühlluft-Zuführleitung 445 auf. Die
Kühlluft-Zuführleitung 445 weist
ein Ende, das mit einem Teil der Luft-Zuführleitung 400 zwischen dem
Manometer 411 und dem Abschlussventil 412 verbunden
ist, und das andere Ende, das mit der Heißluft-Zuführleitung 402 verbunden
ist, auf. Die Kühlluft-Zuführleitung 445 ist
mit einem Abschlussventil 446, einer Strömungs-Steuerungseinrichtung 447 und
einem Filter 448 versehen, die nacheinander in dieser Reihenfolge
angeordnet sind. Wenn Kühlluft zu
dem Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt wird,
ist das Abschlussventil 412 geschlossen, das Abschlussventil 446 ist
geöffnet,
und eine Energiezuführung
zu der Band-Heizeinrichtung 421 wird angehalten. Kühlluft,
die durch die Luftquelle 406 zugeführt wird, strömt durch
die Luft-Zuführeinheit 308 unter Umgehung
des Heißlufterzeugers 401,
und strömt durch
die Heißluft-Zuführleitung 402 und
die Luft-Zuführdüsen 404 in
den Bearbeitungsbehälter 302.
Die Luftquelle 406 wird sowohl zur Zuführung von Heißluft als
auch zur Zuführung
von Kühlluft
verwendet, und die Luft-Zuführdüsen 404 werden
bei dieser Ausführungsform
sowohl zum Ausspritzen von Heißluft als
auch zum Ausspritzen von Kühlluft
verwendet. Die Kühlluft-Zuführeinheit 308 kann
mit einer getrennten Luftquelle und getrennten Luft-Zuführdüsen versehen
sein.
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Wie
in 28 gezeigt ist, weist eine Ablasseinheit 309 die
Ablasssammler 450, die in dem Bearbeitungsbehälter 302 angeordnet
sind, die Dunstfalle 451, einen Ozonzerstörer 452,
eine Abflussbox 453 mit dem Bearbeitungsbehälter 302 derart,
dass die Umgebung um den Bearbeitungsbehälter 302 darin eingeschlossen
wird, und einen Ablasssammler 454 auf, der Gase sammelt
und ablässt,
die von dem Bearbeitungsbehälter 302,
der Abflussbox 453 und anderen Teilen der Reinigungsvorrichtung 300 abgelassen
werden.
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Wie
die 29 zeigt, weist jeder der Ablasssammler 450 eine
obere Wand, die mit einem Schlitz 455 versehen ist, und
eine Seitenwand auf, die mit mehreren Öffnungen 456 mit beispielsweise
10 mm im Durchmesser versehen ist, und die bei gleichen Abständen von
beispielsweise 30 mm angeordnet sind. Die erste Ablassleitung 457 ist
mit den Ablasssammlern 450 verbunden. Die erste Ablassleitung 457 erstreckt
sich durch die Ablasssammler-Verbindungsöffnung 322 (vgl. 18) in den Bearbeitungsbehälter 302. Das Auslassende
der ersten Ablassleitung 457 ist mit der Dunstfalle 451 verbunden.
Die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 wird durch
die Schlitze 455 und die Öffnungen 456 der Ablasssammler 450 in
die Ablasssammler 450 gesaugt und wird in die Dunstfalle 451 abgelassen.
Die Ablasssammler 450 sind aus Edelstahlplatten mit Oberflächen ausgebildet,
die für
eine Verstärkung
des chemischen Widerstandes behandelt sind.
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Die
Dunstfalle kühlt
den Dampf 303, der von dem Dampferzeuger 341 abgelassen
wird, und das Gas, das von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassen
wird, um selbiges zu kondensieren, trennt Gase von Flüssigkeiten
und lässt
die Gase und die Flüssigkeiten
getrennt ab. Wie 28 und 29 zeigen,
ist die Dunstfalle 451 allgemein in eine Kühleinheit
(eine Gas-Flüssigkeits-Trenneinheit) 460 und eine
Ablasseinheit 461 getrennt. Die Dampf-Ablassleitung 480 und
die erste Ablassleitung 457 sind mit einem oberen Teil
der Dunstfalle 451 verbunden. Eine erste Röhre 462 und
eine zweite Röhre 463 erstrecken
sich durch die Kühleinheit 460 der
Dunstfalle 451. Die erste Röhre 462 ist mit der
Dampf-Ablassleitung 380 verbunden,
und die zweite Röhre 463 ist mit
der ersten Ablassleitung 457 verbunden. Die Röhren 462 und 463 öffnen sich
in die Ablasseinheit 461. Die Röhren 462 und 463 sind
in einer Spiralform in der Kühleinheit 460 gewunden.
Die Komponenten der Dunstfalle 451 und die Röhren 462 und 463 sind aus
korrosionswiderstandsfähigem
Material, wie z.B. PFA (einem Copolymer aus Perfluoralcoxyalkan
und Perphloroalkylvinyläther),
ausgebildet.
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Eine
Kühlwasser-Zuführleitung 465 zum
Tragen von Kühlwasser
und eine Kühlwasser-Ablassleitung 466 sind
mit der Kühleinheit 460 verbunden.
Wie in 28 gezeigt ist, ist die Kühlwasser-Zuführleitung 465 mit
einem Strömungssteuerungsventil 467 versehen,
und die Kühlwasser-Ablassleitung 466 ist mit
einem Strömungssteuerungsventil 468 versehen.
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Eine
zweite Ablassleitung 470 zum Ablassen von Gasen ist mit
der Ablasseinheit 461 verbunden. Da die Umgebung in dem
Bearbeitungsbehälter 302 das
Ozongas 305 enthält,
ist die zweite Ablassleitung 470 mit dem Ozonzerstörer 452 versehen.
Der Ozonzerstörer 452 zerstört das Ozongas
mit einer hohen Ozonkonzentration, das in dem Gas enthalten ist, das
durch die zweite Ablassleitung 470 abgelassen wird, durch
eine katalytische Reaktion.
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Kühlwasser
wird durch die Kühlwasser-Zuführleitung 465 in
die Kühleinheit 460 der
Dunstfalle 451 zugeführt.
Der Dampf 305 und das Reinwasser, das von dem Dampferzeuger 341 abgelassen
wird, strömen
durch die Dampf-Ablassleitung 380 in die Dunstfalle 451.
Das Reinwasser strömt
durch die erste Röhre 462 in
die Ablasseinheit 461. Der Dampf wird gekühlt und
durch das Kühlwasser
kondensiert, während
selbiger durch die erste Röhre 462 strömt. Da die
erste Röhre 462 in
eine Spiralform gewickelt ist, benötigt der Dampf eine hinreichende
Zeit zum Abkühlen
durch das Kühlwasser,
um durch die erste Röhre 462 zu
strömen.
Wassertropfen, die durch die Kondensation des Dampfes ausgebildet
werden, tropfen in die Ablasseinheit 461. Flüssigkeitstropfen und
das Gas, das von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassen
wird, strömen
durch die erste Ablassleitung 457 in die Dunstfalle 451.
Die Flüssigkeitstropfen,
die von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassen
werden, strömen
durch die zweite Röhre 463 in die
Ablasseinheit 461. Das von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassene
Gas wird gekühlt
und durch das Kühlwasser
kondensiert, während
selbiges durch die zweite Röhre 463 strömt. Das
Gas benötigt eine
hinreichende Zeit zum Kühlen,
um durch die zweite Röhre 463 zu
strömen.
Somit kann das von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassene
Gas zufriedenstellend in Ozongas und Flüssigkeitstropfen getrennt werden.
Das in der Ablasseinheit 461 gesammelte Gas wird durch
die zweite Ablassleitung 470 abgelassen. Ozon, das in dem
von der Ablasseinheit 461 abgelassenen Gas enthalten ist,
wird durch den Ozonzerstörer 452 zerstört. Bevorzugt wird
das Kühlwasser
fortlaufend durch die Kühlwasser-Zuführleitung 465 zugeführt, und
wird durch die Kühlwasser-Ablassleitung 466 zum
Auffüllen
der Kühleinheit 460 zu
sämtlichen
Zeitpunkten abgelassen.
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Wie 31 zeigt, weist die Abflussbox 453 ein
Gehäuse 480 auf,
welches den Bearbeitungsbehälter 302 enthält. Eine
Ablassröhre 481 ist
mit dem Gehäuse 480 der
Abflussbox 453 verbunden. Die Abflussbox 535 ist
evakuiert, um das Ausfließen
der Umgebung mit dem Ozongas nach außerhalb der Reinigungsvorrichtung 300 zu
verhindern, wenn der Bearbeitungsbehälter 302 geöffnet wird.
Die Abflussbox ist beispielsweise aus PVC (Polyvinylchlorid) ausgebildet.
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Wie
in den 28 und 32 gezeigt
ist, sind die zweite Ablassleitung 470 und das Ablassrohr 481 mit
dem Ablasssammler 454 verbunden. Mehrere Röhren 482 zum
Saugen der Umgebung in einem Raum hinter der Reinigungsvorrichtung 300 in
den Ablasssammler 454 sind für eine doppelte Verhinderung
der Diffusion des Ozongases vorgesehen. Der Ablasssammler 454 ist
mit einem Säure-Ablasssystem
der Anlage verbunden. Abgelassene Gase und Flüssigkeiten werden in dem Ablasssammler 454 gesammelt,
bevor sie in das Ausstoßsystem
abgelassen werden. Somit wird die Diffusion des Ozongases verhindert,
und die abgelassenen Gase werden streng gesteuert.
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Wie
in den 28 und 30 gezeigt
ist, weist das Ablasssystem 310 eine erste Ablassleitung 490,
die mit dem Bodenteil des Bearbeitungsbehälters 302 verbunden
ist, und eine zweite Ablassleitung 491 auf, die mit dem
Bodenteil der Ablasseinheit 461 verbunden ist. Die erste
Ablussleitung 490 ist mit einem Abschlussventil 492 versehen.
Wie oben erwähnt,
ist die erste Ablassleitung 490 mit der ersten Ablassleitung 457 verbunden,
um für
Flüssigkeitstropfen,
die in dem Bearbeitungsbehälter 302 gebildet
werden, zu bewirken, dass diese in die erste Ablassleitung 457 strömen. Die
zweite Ablassleitung 491 ist mit einem Abschlussventil 493 versehen. Manchmal
verbleibt Ozon in dem Ablass. Deshalb ist die zweite Ablassleitung 491 mit
einem Säure-Ablasssystem
der Anlage verbunden. Das Ablasssystem 310 ist mit einem
Unteres-Grenzniveau-Sensor 494,
einem Ablassniveausensor 495 und einem Oberes-Grenzniveau-Sensor 496 versehen,
die vertikal nach oben in dieser Ordnung angeordnet sind. Die Sensoren 494, 495 und 496 sind
mit der Steuerungseinheit 356 verbunden.
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Wie
oben erwähnt,
strömen
Flüssigkeitstropfen,
die in dem Bearbeitungsbehälter 302 erzeugt werden,
durch die erste Ablassleitung 490 und die erste Ablassleitung 457 in
die Dampffalle 451. Nachdem eine bestimmte Menge der Flüssigkeit
in der Ablasseinheit 461 gesammelt wurde, wird die Flüssigkeit
durch die Ablassleitung 491 abgelassen; d.h. das Abschlussventil 493 wird
geschlossen gehalten, zumindest bis das Niveau der in der Ablasseinheit 461 gesammelten
Flüssigkeit
das Niveau des Unteres-Grenzniveau-Sensors 494 erreicht.
Wenn das Abschlussventil 493 geöffnet wird, während nur
ein wenig Flüssigkeit
in der Ablasseinheit 461 gesammelt ist, wird die Ablasseinheit 461 unmittelbar
leer, und Ozongas wird durch die zweite Ablassleitung 491 in
das Säure-Ablasssystem der
Anlage entladen. Da das Säure-Ablasssystem
der Anlage nicht dafür
gestaltet ist, mit Gas umzugehen, wird Ozongas, das für den menschlichen
Körper
schädlich
ist, in die Umgebung austreten. Wenn das Niveau der gesammelten Flüssigkeitstropfen
unterhalb des Niveaus des Unteres-Grenzniveau-Sensors 494 fällt, wird
das Abschlussventil 493 geschlossen, um zu verhindern, dass
die Ablasseinheit 461 leer wird, so dass der Ausfluss von
Ozongas in die Umgebung verhindert werden kann. Nach dem Ansteigen
des Niveaus der gesammelten Flüssigkeit
auf das Niveau des Ablassniveausensors 495, gibt der Ablassniveausensor 495 ein
Signal an die Steuerungseinheit 356, und die Steuerungseinheit 356 öffnet das
Abschlussventil 493, um das Ablassen der gesammelten Flüssigkeit zu
beginnen. Nach dem Ansteigen des Niveaus der gesammelten Flüssigkeit
auf das Niveau des Oberes-Grenzniveau-Sensors 496 gibt
der Oberes-Grenzniveau-Sensor 496 ein
Warnsignal an die Steuerungseinheit 356. Natürlich werden
Reinwasser, das von dem Dampferzeuger 341 abgelassen wird,
und Wassertropfen, die durch die Kondensation von Dampf erzeugt
werden, durch die zweite Ablassleitung 491 abgelassen.
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Wie
in 17 gezeigt ist, ist der Bearbeitungsbehälter 302 mit
einem Innentemperatur-Überwachungssensor 497 versehen,
um die Temperatur in dem Bearbeitungsbehälter 302 zu messen.
Der Innentemperatur-Überwachungssensor 497 ist
oberhalb des Ablasssammlers 450 angeordnet, so dass selbiger
nicht mit den Wafern W und dem Waferschiffchen 6 in Konflikt
kommt und in der Lage sein kann, die Temperatur an einer Stelle
in der Nähe
des Reaktionsraumes zu messen.
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Ein
Reinigungsverfahren, das durch die Reinigungsvorrichtung 300 durchzuführen ist,
wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 und
das Flussdiagramm, das in 33 gezeigt
ist, erläutert.
Beispielsweise fünfundzwanzig
Wafer W, die jeweils eine Oberfläche
aufweisen, die mit beispielsweise einer Resistschicht 30 überzogen
ist, werden in den Bearbeitungsbehälter 302 gestellt
(Beginn des Reinigungsverfahrens).
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Nachfolgend
führt die
Luft-Zuführeinheit 307 Heißluft zu
und stößt selbige
durch die Luft-Zuführdüsen 404 in
den Bearbeitungsbehälter 302 aus,
und die Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432 werden
mit Energie versorgt, um die Wafer W auf eine vorbestimmte Temperatur
in Schritt S1 zu erwärmen. Die
vorbestimmte Temperatur der Wafer W ist geringer als der Taupunkt
des Dampfes 303, der in den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt wird,
und liegt in einem Temperaturbereich, der für eine zweckmäßige Bearbeitung
der Wafer W geeignet ist.
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Die
Steuerungseinheit 356 steuert die jeweiligen Wärmeerzeugungsraten
der Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432,
der Gummi-Heizeinrichtung 416 und des Heißlufterzeugers 401 sowie der
Kartuschen-Heizeinrichtung 417, um eine Wärmeumgebung
von beispielsweise 80°C
zu erzeugen, die für
die Erwärmung
der Wafer W in dem Bearbeitungsbehälter 302 geeignet
ist, und für
den Heißlufterzeuger 401 zu
verursachen, dass er die Heißluft 403 mit
einer geeigneten Temperatur erzeugt. Die Luft-Zuführdüsen 404 werden
abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen in einer vertikalen
Ebene gedreht, um die Heißluft 403 abwechselnd
nach oben und unten auszustoßen,
so dass die Heißluft 403 gleichmäßig auf
den Wafer W aufgebracht wird, um die Wafer gleichmäßig zu erwärmen. Da
die Heißluft 403 unmittelbar
auf die Wafer W aufgebracht wird, können die Wafer W schnell auf
die vorbestimmte Temperatur erwärmt
werden.
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Nach
dem Vorbeigehen einer vorbestimmten Erwärmungszeit wird das Ausstoßen der
Heißluft 403 angehalten,
und dann der Dampf 303 in den Bearbeitungsbehälter 302 durch
die Dampf-Zuführeinheit 304 in
Schritt S2 zugeführt.
Die Steuerungseinheit 356 steuert die Temperatur des Dampfes 303 und
die Dampferzeugungsrate der Kartuschen-Heizeinrichtung 354.
Die Dampf-Zuführdüse 343 ist
derart eingestellt, dass sie den Dampf 303 in Richtung
eines oberen Bereichs in den Bearbeitungsbehälter 302 ausstößt. Der
Dampf 303, der in den Bearbeitungsbehälter 302 ausgestoßen wird,
strömt
von dem oberen Bereich in den Bearbeitungsbehälter 302 nach unten, und
folglich kann der Dampf 303 zufriedenstellend auf die Wafer
W aufgebracht werden.
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Da
die Wafer W auf die Temperatur niedriger als dem Taupunkt des Dampfes 303 erwärmt werden, wird
der Dampf 303 in geeigneter Weise an den Oberflächen der
Wafer W kondensiert, und eine dünne
Reinwasserschicht 31 kann an den Oberflächen eines jedes Wafers W,
wie gezeigt in 4, ausgebildet werden. Dann
wird das Ozongas 305 in den Bearbeitungsbehälter 302 durch
die Ozongas-Zuführeinheit 306 über die
Ozongas-Zuführdüse 392 zugeführt. Das
Ozongas 305 wird in Richtung des oberen Bereichs in den
Bearbeitungsbehälter 302 ausgestoßen und
strömt
von dem oberen Bereich nach unten. Somit kann das Ozongas 305 zufriedenstellend
auf die Wafer W aufgebracht werden.
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Somit
löst sich
das Ozongas 305 in den Reinwasserschichten 31,
um ozonhaltige Wasserschichten mit zahlreichen Sauerstoffradikalen
und Wasserstoffradikalen an den Oberflächen der Wafer W zu erzeugen.
Die Sauerstoffradikale und die Wasserstoffradikale, die an den Oberflächen der
Wafer W erzeugt werden, bewirken eines Oxidationsreaktion, bevor
selbige verschwinden, wodurch das Resist, das die Resistschicht 30 bildet,
in Carbonsäure,
Kohlendioxid, Wasser und dergleichen zerlegt wird. Dann werden,
wie in 5 gezeigt ist, die Resistschichten 30 oxidiert,
und das Resist, das die Resistschicht bildet, wird vollständig durch
die ozonhaltigen Wasserschichten zerlegt, und die Resistschichten 30 werden in
wasserlösliche
Schichten 32 verändert.
Die wasserlöslichen
Schichten 32 können
leicht durch einen nachfolgenden Abspülschritt unter Verwendung von Reinwasser
entfernt werden.
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Nachdem
eine vorbestimmte Bearbeitungszeit vergangen ist, werden die Zuführung des
Dampfes 303 und des Ozongases 305 angehalten,
und Kühlluft
wird durch die Luft-Zuführdüse 404 in
den Bearbeitungsbehälter 302 in
Schritt S3 eingespritzt. Folglich wird das Innere des Bearbeitungsbehälters 302 auf
eine gewöhnliche
Temperatur gekühlt,
um einen sicheren Zustand zum Arbeiten sicherzustellen. Dann wird
die obere Abdeckung 312 entfernt, und die Wafer W werden
zum Vollenden des Vorgangs aus dem Bearbeitungsbehälter 302 entnommen.
Da die Umgebung um den Bearbeitungsbehälter 302 durch die
Abflussbox 453 evakuiert ist, verteilt sich das Ozongas 305 nicht
in die Umgebung, wenn der Bearbeitungsbehälter 302 geöffnet wird.
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Nachfolgend
werden die Wafer W zu einer Spülvorrichtung
geliefert, um die Wafer W mit Reinwasser abzuspülen. Da die Resistschichten 30 (vgl. 3)
in wasserlösliche
Schichten 32 verändert
wurden, können
die wasserlöslichen
Schichten 32 leicht durch Spülen von den Wafern W entfernt
werden. Dann werden die Wafer W zu einer Trocknungsvorrichtung übergeführt, um
die sauberen Wafer W zu trocknen.
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Der
Dampf 303 kondensiert übermäßig, wenn
die Temperatur der Wafer W übermäßig geringer
als der Taupunkt des Dampfes 303 ist, und eine große Menge
von Wassertropfen bildet sich an den Oberflächen der Wafer W. Bei dieser
Ausführungsform
steuert die Steuerungseinheit 356 die Heißluft-Zuführeinheit 307 zum
Erwärmen
der Wafer W auf die vorbestimmte Temperatur und steuert die Dampf-Zuführeinheit 304 zum
Zuführen
des Dampfes 303 mit der vorbestimmten Temperatur bei einer vorbestimmten
Strömungsrate,
so dass die Temperatur der Wafer W um einen optimalen Unterschied
geringer als der Taupunkt des Dampfes 303 ist. Folglich kondensiert
der Dampf 303 zweckmäßig in dünnen Reinwasserschichten
an den Wafern W. Das Ozongas 305 ist in der Lage, sich
gleichmäßig in den
dünnen
Reinwasserschichten aufzulösen,
und eine Bedingung, bei der das Ozongas 305 nur in einer
Oberflächenschicht
von dicken Reinwasserschichten gelöst wird, kann vermieden werden.
Da die Heißluft-Zuführeinheit 307 die
Wafer W auf die Temperatur geringer als dem Taupunkt des Dampfes 303 und in
einem Temperaturbereich, der für
eine aktive Oxidationsreaktion geeignet ist, erwärmt, kann der Vorgang unter
Verwendung von Ozon unterstützt
werden.
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Da
der Dampf 303 in den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt wird,
nachdem die Wafer W auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt wurden,
wird eine Bedingung, bei welcher der Dampf 303 auf die Wafer
W mit einer gewöhnlichen
Temperatur aufgebracht wird, und eine große Menge Reinwassertropfen
sich an den Wafern W bildet, vermieden, die Ausbildung der dünnen Reinwasserschichten
kann sichergestellt werden, die Verringerung der Bearbeitungsfähigkeit
kann verhindert werden, und die Reinwasserschichten können schnell
und leicht ausgebildet werden.
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Die
Dampf-Zuführeinheit 304 führt den Dampf 30 fortlaufend
zu, und die Ozongas-Zuführeinheit 306 führt das
Ozongas 305 fortlaufend während des Reinigungsvorganges
zu. Folglich löst das
Ozongas 305 sich fortlaufend in den Reinwasserschichten.
Somit wird die dünne
Reinwasserschicht mit Ozon nachgefüllt, wenn Ozon für die Reaktion verbraucht
wird, und hinreichendes Ozon wird schnell auf die Resistschicht
durch die dünne
Reinwasserschicht aufgebracht, um eine hohe Reaktionsrate aufrechtzuerhalten.
Somit kann der Reinigungsvorgang aktiv durchgeführt werden. Vorzugsweise werden
die Reinwasserschicht und die Ozonwasserschicht in einer Dicke ausgebildet,
die keine Wassertröpfchen
ausbildet.
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Nachdem
die Wafer W aus der Reinigungsvorrichtung 300 entnommen
wurden, werden Flüssigkeiten
von dem Bearbeitungsbehälter 302 durch die
erste Ablassleitung 490 abgelassen, und die Umgebung in
dem Bearbeitungsbehälter 302 wird
durch die Ablasssammler 450 abgelassen. Dann führt die Kühlluft-Zuführeinheit 308 Kühlluft in
den Bearbeitungsbehälter 302 zu,
um den Bearbeitungsbehälter 302 von
Ozongas 305 und dem Dampf 303 auszublasen. Nach
einem dadurch erreichten Trocknen des Inneren des Bearbeitungsbehälters 302 werden
Wafer W mit einer gewöhnlichen
Temperatur, die durch den nächsten
Reinigungszyklus zu reinigen sind, in den Bearbeitungsbehälter 302 getragen.
Nachdem die Dampf-Zuführeinheit 304 von
dem Bearbeitungsbehälter 302 getrennt
ist, bleibt der Dampf 303 nicht in dem Bearbeitungsbehälter 302,
der Feuchtigkeitsanteil der Umgebung in dem Reinigungsbehälter 302 kann
angepasst werden, und das Innere des Reinigungsbehälters kann
leicht getrocknet werden. Folglich ist es möglich, die Kondensation des
Dampfes 303, der in dem Bearbeitungsbehälter 302 verbleibt, in
zahlreiche Wassertropfen an den Wafern W mit einer gewöhnlichen
Temperatur, die gereinigt werden sollen, durch den nächsten Reinigungszyklus
zu verhindern. Die Wafer W, die in dem Bearbeitungsbehälter 302 angeordnet
sind, werden durch die Wärme der
Kartuschen-Heizeinrichtung 354 der Dampf-Zuführeinheit 304 nicht
betroffen, und somit werden die Wafer W nicht übermäßig über eine gewünschte Temperatur
erwärmt.
Deshalb ist es möglich,
beispielsweise einen unerwünschten
Zustand zu verhindern, bei dem die Wafer W auf eine übermäßig hohe Temperatur
oberhalb des Taupunktes des Dampfes 303 erwärmt werden,
der Dampf 303 hat Schwierigkeiten beim Kondensieren an
den Oberflächen
der Wafer W, Reinwasserschichten können nicht an den Oberflächen der
Wafer W ausgebildet werden, und ein Reinigungsvorgang unter Verwendung
von Ozon kann nicht erreicht werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist bei seiner praktischen Anwendung nicht
auf die vorangehende Ausführungsform
beschränkt,
und zahlreiche Modifikationen sind möglich. Beispielsweise können der
Dampf 303 und das Ozongas 305 gleichzeitig in
den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt werden,
anstelle des Zuführens
von Ozongas 305 nach dem Zuführen des Dampfes in den Bearbeitungsbehälter 302.
Wenn der Dampf 303 und das Ozongas 305 gleichzeitig
in den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt werden,
werden der Dampf 303 und das Ozongas 305 in einem
oberen Bereich des Inneren des Bearbeitungsbehälters 302 gemischt,
um ein gemischtes Gas aus Dampf und Ozon zu erzeugen, das eine große Menge
von Sauerstoff- und Wasserstoffradikalen enthält. Wenn das gemischte Gas
aus Dampf und Ozon die Wafer W berührt, bewirken die Radikale, ähnlich zu
den ozonhaltigen Wasserschichten, eine Oxidationsreaktion, wodurch
das Resist, das die Resistschichten bildet, in Carbonsäure, Kohlendioxid,
Wasser und dergleichen zerlegt wird. Somit werden die Radikale,
die in dem gemischten Gas aus Dampf und Ozon erzeugt werden, unmittelbar
verwendet und reagieren direkt mit den Resistschichten, bevor selbige
verschwinden, und somit ist das gemischte Gas aus Dampf und Ozon
in der Lage, eine hohe Reinigungsfähigkeit aufzuweisen. Das gemischte
Gas aus Dampf und Ozon kann derart zugeführt werden, dass es von einem
oberen Bereich des Inneren des Bearbeitungsbehälters 302 nach unten
strömt.
Wenn das gemischte Gas aus Dampf und Ozon so zugeführt wird,
kann das gemischte Gas aus Dampf und Ozon hinreichend und gleichmäßig auf
die Wafer W aufgebracht werden, was die Reinigungsfähigkeit
des gemischten Gases aus Dampf und Ozon weiterverbessert. Da das
Dampf-Ozon-Gas fortlaufend in dem oberen Bereich des Inneren des
Bearbeitungsbehälters 302 erzeugt
wird, und das gemischte Gas aus Dampf und Ozon schnell auf die Wafer
W aufgebracht wird, kann der Reinigungsvorgang aktiv durchgeführt werden.
Das gemischte Gas aus Dampf und Ozon kondensiert in geeigneter Weise
an den Oberflächen
der Wafer W, und ozonhaltige Wasserschichten mit einer großen Anzahl
von Sauerstoff- und Wasserstoffradikalen können unmittelbar an den Oberflächen der
Wafer W ausgebildet werden. Deshalb können die Resistschichten hinreichend
oxidiert, zerlegt und in wasserlösliche
Schichten umgewandelt werden.
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Obwohl
die Ablasseinheit 309 dieser Ausführungsform die Umgebung in
dem Bearbeitungsbehälter 302 durch
die Ablasssammler 450 und die erste Ablassleitung 457 ablässt, kann
die Ablassrate, bei der die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 durch
die erste Ablassleitung 457 abgelassen wird, angepasst
werden. Eine Ablasseinheit 510, die in 34 gezeigt ist, kann anstelle der Ablasseinheit 309 verwendet
werden. Wie in 34 gezeigt ist, weist die Ablasseinheit 510 eine
erste Ablassleitung 457 auf, die mit einem Strömungssteuerungsventil 511 versehen
ist. Das Strömungssteuerungsventil 511 wird
durch die Steuerungseinheit 356 gesteuert. Der Bearbeitungsbehälter 302 ist
mit einem Drucksensor 512 versehen, der mit der Steuerungseinheit 356 verbunden
ist. Die Steuerungseinheit 356 steuert die Öffnung des
Strömungssteuerungsventils 511 auf Basis
eines Signals, das dieser durch den Drucksensor 512 gegeben
wird.
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Während des
Reinigungsvorgangs wird die Öffnung
des Strömungssteuerungsventils 511 derart angepasst,
dass die Strömungsrate
des Gases, das durch die erstes Ablassleitung 457 strömt, derart
angepasst wird, dass der Druck der Umgebung in den Bearbeitungsbehälter 302 auf
beispielsweise 196 kPa angepasst wird, um die Ozonkonzentration
der Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 so zu erhöhen, dass
die Auflösung
des Ozongases 305 in den Reinwasserschichten verbessert
wird. Somit können
Reinwasserschichten mit einer sehr hohen Ozonkonzentration an den
Wafern W ausgebildet werden, was die Bearbeitungsfähigkeit
weiter erhöht.
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Es
wird bevorzugt, eine kleine Menge von Katalysatorgas, wie z.B. NOx-Gas, in den Bearbeitungsbehälter 302 zuzuführen, um
die Erzeugung der Sauerstoffradikalen in den Flüssigkeitsschichten für die Aktivierung
der Oxidationsreaktion zu unterstützen.
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Die
unter Bezugnahme auf die 16 bis 34 beschriebene
Reinigungsvorrichtung ist in der Lage, in geeigneter Weise Dampf
an den Wafern W in dünnen
Reinwasserschichten zu kondensieren, das Ozongas in den Reinwasserschichten
aufzulösen,
um Flüssigkeitsschichten
mit einer hohen Bearbeitungsfähigkeit
an den Wafern W unmittelbar vor Verwendung der Flüssigkeitsschicht
zu bilden.
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Die 35 bis 37 zeigen
Modifikationen von Komponenten der Reinigungsvorrichtung, die vorangehend
unter Bezugnahme auf die 16 bis 34 beschrieben
wurde. 35 zeigt eine Dampf-Zuführeinheit
in einer Modifikation der in 20 gezeigten
Dampf-Zuführeinheit 304.
Die Dampf-Zuführeinheit 304,
die in 35 gezeigt ist, unterscheidet
sich von der in 20 gezeigten dahingehend, dass
ein Temperatursensor 657 zwischen dem Abschlussventil 376 in
der Dampf- Zuführleitung 342 und
dem Abschlussventil 381 angeordnet ist. Der Temperatursensor 657 misst
die Temperatur des durch den Dampferzeuger 341 erzeugten
Dampfes, das Abschlussventil 381 wird offengehalten, um Dampf
in die Dampffalle 451 abzulassen, bis der Betriebszustand
des Dampferzeugers 341 stabilisiert wird.
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36 zeigt Modifikationen der Heißluft-Zuführeinheit
und der Kühlluft-Zuführeinheit,
die in 24 gezeigt sind. Eine Heißluft-Zuführeinheit
und eine Kühlluft-Zuführeinheit,
die in 36 gezeigt sind, unterscheiden
sich von der in
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24 gezeigten Heißluft-Zuführeinheit und der Kühlluft-Zuführeinheit
dahingehend, dass die Kühlluft-Zuführleitung 445 mit
einem Temperatursensor 694 versehen ist. Wenn Luft in den
Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt wird,
wird das Abschlussventil 412 geschlossen, und das Abschlussventil 446 wird geöffnet. Luft,
die von der Luftquelle 406 zugeführt wird, strömt durch
die Kühlluft-Zuführleitung 445 unter
Umgehung des Heißlufterzeugers 401 in
die Heißluft-Zuführleitung 402 und
wird durch die Heißluftdüsen 404 in
den Bearbeitungsbehälter 302 ausgestoßen. Eine
Luftablassleitung 695, die mit einem Abschlussventil 696 versehen
ist, ist mit der Kühlluft-Zuführleitung 445 zum
Ablassen von Luft in den Ablasssammler 454 verbunden.
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Wie
in 38 gezeigt ist, stoßen die Luft-Zuführdüsen 404 Luft
nach oben entlang der Innenfläche
des Bearbeitungsbehälters 302 aus.
Heiße
Luft 403, die durch die Luft-Zuführdüsen 404 ausgestoßen wird,
strömt
in Richtung eines oberen Bereichs des Inneren des Bearbeitungsbehälters 302 entlang der
Innenfläche
des Bearbeitungsbehälters 302,
und strömt
dann nach unten in Richtung der Wafer W, um die Wafer W gleichmäßig zu erwärmen.
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37 zeigt ein Ablasseinheit 309 in einer Modifikation
der in 28 gezeigten Ablasseinheit 309.
Die in 37 gezeigte Ablasseinheit unterscheidet
sich von der in 28 gezeigten dahingehend, dass
die erste Ablassleitung 457, d.h. eine Gasablassleitung
zum Ablassen des Dampfes und des in den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführten Ozongases
von dem Bearbeitungsbehälter 302,
mit einem Dreiwegeventil 707 versehen ist, und eine Heißluft-Ablassleitung 708 ist
mit dem Dreiwegeventil 707 verbunden. Der Ablasssammler 454,
der mit der zweiten Ablassleitung 417 verbunden ist, die
mit der Ablasseinheit 461 der Dampffalle 451 verbunden ist,
ist mit einer Ozonkonzentration-Messvorrichtung 717 zum
Messen der Ozonkonzentration des in dem Ablasssammler 454 abgelassenen
Gases versehen. Die Ozonentfernungsfähigkeit des Ozonzerstörers 452 wird
anhand der durch die Ozonkonzentration-Messvorrichtung 717 gemessenen
Ozonkonzentration eingeschätzt.
Somit wird die Ozonentfernungsfähigkeit
des Ozonzerstörers 452 überwacht,
um das Ablassen eines Gases zu verhindern, das eine hohe Ozonkonzentration
infolge einer Fehlfunktion des Ozonzerstörers 452 aufweist.
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Ein
Reinigungsverfahren, das durch die Reinigungsvorrichtung 300 mit
den vorangehenden Modifikationen durchgeführt wird, wird nachfolgend
beschrieben. Zunächst
wird das Dreiwegeventil 707 (vgl. 37)
derart eingestellt, dass der Bearbeitungsbehälter 302 mit der Heißluft-Ablassleitung 308 verbunden
wird, und dann wird die Heißluft 403 in den
Bearbeitungsbehälter 302 zum
Erwärmen
der Wafer W ausgestoßen.
Da die Heißluft 403 für den menschlichen
Körper
keine Schäden
verursacht, muss keine besondere Enfernungsvorrichtung für schädliche Substanzen
in der Heißluft-Ablassleitung 708 angeordnet
werden. Deshalb besteht die Heißluft-Ablassleitung 708 nur
aus Röhren,
um einen Druckverlust in der Heißluft 403, die durch
die Heißluft-Ablassleitung 708 strömt, auf
das geringstmögliche
Ausmaß zu
verringern.
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Wenn
die Wafer W unter Verwendung des Dampfes 303 und des Ozongases 305 bearbeitet werden,
und wenn die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 nach dem
Vollenden des Reinigungsvorgangs ausgeblasen wird, wird das Dreiwegeventil 707 derart
eingestellt, dass es den Bearbeitungsbehälter 302 mit der Dampffalle 451 (460, 461) verbindet,
um den Dampf 303 und das Ozongas 305 von dem Bearbeitungsbehälter 302 durch
die Ablasssammler 405 und die erste Ablassleitung 457 in
die Ablasseinheit 461 der Dampffalle 451 abzulassen. Da
Kühlwasser
durch die Kühlwasser-Zuführleitung 465 der
Kühleinheit 460 der
Dampffalle 451 zugeführt wird,
wird der von dem Bearbeitungsbehälter 302 in die
Dampffalle 451 abgelassene Dampf 303 gekühlt, und
es wird bewirkt, dass dieser in Wassertröpfchen kondensiert, und die
Wassertröpfchen
werden in der Ablasseinheit 461 gesammelt. Das Ozongas 305 strömt in die
Ablasseinheit 461. Das von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassene
Gas wird somit in das Ozongas und Wassertröpfchen geteilt. Der Ozonzerstörer 452 entfernt
Ozon von dem in die Ablasseinheit 461 der Dampffalle 451 abgelassenen Gas,
während
das Gas durch die Gas-Ablassleitung 470 strömt, um ein
schadloses Gas nach außen
abzulassen. Wenn die Wafer W unter Verwendung des Dampfes und des
Ozongases bearbeitet werden, kann eine unter Druck gesetzte Umgebung
in dem Bearbeitungsbehälter 302 erzeugt
werden, indem die Stellung des Dreiwegeventils 707, des
Abschlussventils 492 und eines Strömungssteuerungsventils gesteuert
werden, das in der Gas-Ablassleitung 457 angeordnet ist.
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Dampf
und Reinwasser, das von dem Dampferzeuger 341 abgelassen
wird, strömen
durch die Dampf-Ablassleitung 380 in die Ablasseinheit 461 der
Dampffalle 451; das Wasser tropft in die Ablasseinheit 461,
der Dampf wird gekühlt
und kondensiert in Wassertröpfchen,
während
selbiger durch die Kühleinheit 460 strömt, und
die Wassertropfen tropfen in die Ablasseinheit 461.
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Das
durch die Reinigungsvorrichtung 300 durchzuführende Reinigungsverfahren
wird unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5,
ein in 39 gezeigtes Flussdiagramm
und ein in 40 gezeigtes Diagramm erläutert. Für eine vorbestimmte
Temperatur, auf die in der nachfolgenden Beschreibung Bezug genommen
wird, wird angenommen, dass sie in einem Bereich von beispielsweise 80
bis 120°C
liegt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, werden fünfzig Wafer W, die jeweils
mit einer Resistschicht 30 versehen sind, durch einen Übertragungsmechanismus,
der nicht gezeigt ist, zu dem Waferschiffchen 6 übertragen.
Das Waferschiffchen 6, das die Wafer W hält, wird
indem Bearbeitungsbehälter 302 angeordnet, und
die obere Abdeckung 312 wird auf den Bearbeitungsbehälter 302 gelegt.
Dann setzt die Steuerungseinheit 356 die Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432 unter
Energie, um die Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 derart
zu erwärmen,
dass die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 auf 80°C erwärmt wird.
Währenddessen
wird Luft, die auf eine Temperatur im Bereich von beispielsweise
200 bis 300°C
erwärmt
ist, durch die Luft-Zuführdüsen 404 in
die Bearbeitungskammer 302 bei einer Ausstoßrate von
beispielsweise 100 l/min ausgestoßen, um die Wafer W in Schritt
S1 (vgl. 39) für eine Zeitdauer zwischen den
Zeiten T1 und T2 (vgl. 40)
zu erwärmen.
Wünschenswerterweise
werden die Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431, 432 unter
Energie gesetzt, um die Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 vor
dem Tragen der Wafer W in den Bearbeitungsbehälter 302 zu erwärmen.
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Wie
in 38 gezeigt ist, stoßen die Luft-Zuführdüsen 404 Heißluft 304 nach
oben entlang der Innenflächen
des Bearbeitungsbehälters 302 aus.
Die durch die Luft-Zuführdüsen 404 ausgestoßene Heißluft 403 strömt in Richtung
eines oberen Bereichs des Inneren des Bearbeitungsbehälters 302 entlang
der Innenflächen
des Bearbeitungsbehälters 302,
und strömt
dann nach unten in Richtung eines Bodenbereichs des Inneren des
Bearbeitungsbehälters 302, wobei
die Wafer W erwärmt
werden. Somit können die
Wafer W schnell und gleichmäßig erwärmt werden.
Die Heißluft 403 wird
durch Konvektion in dem Bearbeitungsbehälter 302 zirkuliert.
Sämtliche
fünfzig
Wafer W können
durch das Zirkulieren der Heißluft 403 gleichmäßig auf
80°C erwärmt werden.
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Da
die Wafer W intensiv mit der Heißluft 403 erwärmt werden
können,
können
die Wafer W in einer kurzen Erwärmungszeit
von beispielsweise zwei Minuten auf eine vorbestimmte Temperatur
erwärmt werden.
Wenn die Wafer W schnell auf die vorbestimmte Temperatur durch Verwendung
lediglich der Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432 erwärmt werden,
werden die Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 auf
eine übermäßig hohe
Temperatur oberhalb der vorbestimmten Temperatur erwärmt. Da
die Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 eine
große Wärmekapazität aufweisen,
braucht es eine lange Zeit, um die Wände des Bearbeitungsbehälters 302, die
auf eine übermäßig hohe
Temperatur erwärmt wurden,
auf die vorbestimmte Temperatur zu stabilisieren. Somit verhindert
die Verwendung der Heißluft 403 zum
Erwärmen
der Wafer W eine Erwärmung
der Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 auf
eine übermäßig hohe
Temperatur und vermeidet Zeit und Arbeit, die für die Stabilisierung der Temperatur
des Bearbeitungsbehälters 302 erforderlich
ist.
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Während des
Wafererwärmungsvorgangs
ist das Dreiwegeventil 707 (vgl. 37)
derart eingestellt, dass es den Bearbeitungsbehälter 302 mit der Heißluft-Ablassleitung 708 verbindet,
um die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 nach außen durch
die Heißluft-Ablassleitung 708 abzulassen. Wie
oben erwähnt,
muss die Heißluft
in dem Bearbeitungsbehälter 302 bei
100 l/min zugeführt
werden, um die Wafer schnell zu erwärmen. Der Druck in dem Bearbeitungsbehälter 302 steigt
nicht übermäßig an, auch
wenn die Heißluft
bei einer derart hohen Strömungsrate
in den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt wird,
weil die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 durch die
Heißluft-Ablassleitung 708 abgelassen
wird. Folglich ist es möglich,
einen gefährlichen
Unfall, wie z.B. einen Bruch des Fensters 323 (vgl. 17) der oberen Abdeckung 312, zu vermeiden.
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Die
Zuführung
der Heißluft 403 wird
angehalten, nachdem die Wafer W auf 80°C erwärmt wurden, der Bearbeitungsbehälter 302 wird,
wie er ist, für
beispielsweise eine Minute, d.h. ein Zeitintervall zwischen den
Zeiten T2 und T3 in 40 gelassen, um die Temperatur
der Wafer W in Schritt S2 (vgl. 39)
zu stabilisieren. Die Steuerungseinheit 356 versorgt die
Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432 weiterhin
mit Energie, um die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 auf
80°C zu
halten, nachdem die Zuführung
der Heißluft 403 angehalten
wurde. In dem Zeitintervall zwischen den Zeiten T2 und T3 wird die
Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302,
welche die Wafer W umgibt, gleichmäßig auf der vorbestimmten Temperatur
aufrechterhalten, um die Temperaturverteilung in der Oberfläche eines
jeden Wafers W zu verbessern. Die Heißluft 403 wird durch die
Heißluft-Ablassleitung 708 abgelassen.
Da Luft eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, wird die Energie der Heißluft 403 nicht in
dem Bearbeitungsbehälter 302 gesammelt,
und wird unmittelbar nach außerhalb
dissipiert, und somit werden die Wafer W nicht übermäßig erwärmt, wenn die Zuführung der
Heißluft 403 angehalten
wird. Da die Heißluft 403 zum
Erwärmen
der Wafer W verwendet wird, werden die Wafer W nicht auf Temperaturen über die
vorbestimmte Temperatur hinaus erwärmt, und die Wafer W können schnell
erwärmt
werden.
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In
Schritt S3 werden Dampf 303 und Ozongas 305 in
den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt, um
die Wafer W dem Reinigungsvorgang unter Verwendung von Ozon für fünf Minuten
zwischen den Zeiten T3 und T4 gemäß 40 zu
unterwerfen. Wie vorangehend in der Beschreibung, die in Zusammenhang
mit 10 gegeben wurde, erwähnt, wird
eine Ozon-Wasser-Molekülschicht
mit Wassermolekülen 161 und
Ozonmolekülen 162 an
der Oberfläche
eines jeden Wafers W ausgebildet. Die Wassermoleküle 161 und
die Ozonmoleküle 162 wirken
in der Ozon-Wasser-Molekülschicht
zusammen, um eine große
Menge von reaktiven Substanzen, wie z.B. Sauerstoffradikale und
Hydroxylradikale, zu erzeugen. Die Hydroxylradikale, die somit an
den Oberflächen
der Wafer W erzeugt werden, verschwinden nicht, sie verursachen
unmittelbar eine Oxidationsreaktion und zerlegen das Resist, das
die Resistschichten bildet, in Carbonsäure, Kohlendioxid, Wasser und dergleichen.
Folglich wird das Resist, das die Resistschichten bildet, vollständig oxidiert
und zerlegt, und die Resistschichten werden in wasserlösliche Schichten
verändert.
Die wasserlöslichen
Schichten können
leicht durch Abspülen
unter Verwendung von Reinwasser entfernt werden. Während des
Vorgangs unter Verwendung von Ozon kann das Dreiwegeventil 707 derart
eingestellt sein, dass es den Bearbeitungsbehälter 302 mit der Heißluft-Ablassleitung 708 verbindet,
um die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 abzulassen.
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Nachfolgend
wird in Schritt S4 (vgl. 39) die
Zuführung
des Dampfes 309 und des Ozongases 305 angehalten,
und der Bearbeitungsbehälter 302 wird
von Ozon für
zwei Minuten nach der Zeit T4 (vgl. 40)
ausgeblasen. Das Dreiwegeventil 707 ist derart eingestellt,
dass es den Bearbeitungsbehälter 302 mit
der ersten Ablassleitung 457 verbindet, Luft mit gewöhnlicher
Temperatur wird durch die Luft-Zuführdüsen 404 in den Bearbeitungsbehälter 302 ausgestoßen, um
den Bearbeitungsbehälter 302 von dem
Dampf und dem Ozongas 305 auszublasen. Die Umgebung in
dem Bearbeitungsbehälter 302,
die von dem Bearbeitungsbehälter 302 abgelassen
wird, wird durch die Kühleinheit 460 der
Dampffalle 451 gekühlt,
um den Dampf 303 in Reinwasser zu kondensieren. Das Reinwasser
tropft in die Ablasseinheit 461. Das Ozongas 305 wird
durch die Ablasseinheit 461 der Dampffalle 451 und
die zweite Ablassleitung 470 abgelassen. Der Ozonzerstörer 452 entfernt
Ozon von dem in die Ablasseinheit 461 der Dampffalle 451 abgelassenen
Gas, während
das Gas durch die Gas-Ablassleitung 470 strömt, um ein schadloses
Gas nach außen
abzulassen.
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Somit
dauert ein Reinigungszyklus, d.h. die Schritte S1 bis S4 eines Reinigungsvorgangs 10 Minuten.
Das Abschlussventil 492 wird geöffnet, um die Flüssigkeit,
die in dem Bearbeitungsbehälter 302 gesammelt
ist, durch die erste Ablassleitung 490 abzulassen. Der
Dampf 303 und das Ozongas 305 können von
dem Bearbeitungsbehälter 302 durch
Evakuieren anstelle von Ausblasen entfernt werden.
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Dann
wird die obere Abdeckung 312 entfernt, und die Wafer W
werden aus dem Bearbeitungsbehälter 302 entnommen,
um den Reinigungsvorgang zu vollenden. Die Wafer W werden durch
einen Wafertragemechanismus zu einer Abspülvorrichtung getragen, und
die Wafer W werden mit Reinwasser abgespült. Da die Resistschichten
der Wafer W in wasserlösliche
Schichten verändert
wurden, können die
wasserlöslichen
Schichten leicht von dem Wafer W durch die Abspülvorrichtung entfernt werden. Dann
werden die Wafer W von der Abspülvorrichtung durch
den Wafertragemechanismus zu einer Trocknungsvorrichtung getragen,
um die Wafer W einem Trocknungsvorgang zu unterwerfen.
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Die
Wafer W können
durch Erwärmen
der Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 und
der Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 schnell auf 80°C erwärmt werden.
Das Erwärmen
der Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 wird angehalten,
und die Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 werden
weiterhin erwärmt,
nachdem die Temperatur der Wafer W 80°C erreicht hat, um die übermäßige Erwärmung der
Wafer W zu vermeiden, und die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 und
der Wafer W auf 80°C
aufrechtzuerhalten. Nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit,
die erforderlich ist, um die Temperaturverteilung in dem Bearbeitungsbehälter 302 gleichmäßig zu machen,
werden der Dampf 303 und das Ozongas 305 in den
Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt, und
der Vorgang unter Verwendung von Ozon wird durchgeführt.
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Dieses
Reinigungsverfahren erwärmt
die Wände
des Bearbeitungsbehälters 302 und
die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 durch die Gummi-Heizeinrichtungen 430, 431 und 432,
und erwärmt
die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 und die Wafer
W durch die Heißluft-Zuführeinheit 307 unter
Verwendung von Heißluft
anstelle von Erwärmen
der Wände
des Bearbeitungsbehälters 302, der
Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 und der
Wafer W durch eine einzige Heizeinrichtung. Deshalb ist das Reinigungsverfahren
in der Lage, die Wafer W schnell auf 80°C zu erwärmen, eine hinreichende Bearbeitungszeit
kann verwendet werden, ohne den Durchsatz zu verringern, und der
Ertrag und die Produktivität
können
verbessert werden.
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Da
Heißluft
für den
menschlichen Körper schadlos
ist, muss die Heißluft-Ablassleitung 708 nicht
mit irgendeiner Vorrichtung versehen sein, die einen Druckverlust
verursacht, wie z.B. einem Ozonzerstörer. Das Ozongas wird durch
die erste Ablassleitung 457, und die zweite Ablassleitung 470 abgelassen,
die mit dem Ozonzerstörer 452 versehen
ist, und die Heißluft
wird durch die Heißluft-Ablassleitung 708 abgelassen.
Deshalb kann das Ozongas sicher abgelassen werden, und die Heißluft, die
zum Erwärmen
der Wafer verwendet wird, kann schnell abgelassen werden. Wenn die
Heißluft
durch die zweite Ablassleitung 470 bei einer hohen Ablassrate
abgelassen wird, muss der Ozonzerstörer 452 in großen Abmessungen
ausgebildet werden, um einen Druckverlust zu vermeiden, was die
Herstellungskosten der Reinigungsvorrichtung erhöht. Da die Heißluft durch
die Heißluft-Ablassleitung 708 abgelassen wird,
kann der Ozonzerstörer 452 in
minimale Abmessungen ausgebildet werden, die nur für das Entfernen
von Ozon erforderlich sind, was die Herstellungskosten der Reinigungsvorrichtung
auf einem niedrigen Niveau hält.
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Die
Luft-Zuführdüsen 404 sind
derart angeordnet, dass die Heißluft 403 entlang
der Innenfläche des Bearbeitungsbehälters 302 nach
oben und nach unten in Richtung der Wafer W strömt, und der Bearbeitungsbehälter 302 wird
gelassen, wie er ist, und zwar für
die vorbestimmte Zeit zum Stabilisieren der Temperatur der Umgebung
in dem Bearbeitungsbehälter 302 auf
80°C. Folglich
wird die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 gleichmäßig auf
der vorbestimmten Temperatur aufrechterhalten, auch wenn fünfzig Wafer
in dem Bearbeitungsbehälter 302 angeordnet
sind, um die Temperaturverteilung in der Oberfläche eines jeden Wafers W zu
verbessern, und der Vorgang unter Verwendung von Ozon kann in zweckmäßiger Weise
durchgeführt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf ihre Anwendung auf die vorangehenden
Ausführungsformen
beschränkt,
und verschiedene Modifikationen sind hierbei möglich. Beispielsweise kann
eine kleine Menge von Luft in den Bearbeitungsbehälter 302 zugeführt werden,
um die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 umzurühren, wenn
die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 gleichmäßig gemacht
wird. Die Zuführung
von Luft in den Bearbeitungsbehälter 302 zum
Umrühren
der Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 verbessert
die Gleichmäßigkeit
der Temperaturverteilung in dem Bearbeitungsbehälter 302. Die Umgebung
in dem Bearbeitungsbehälter 302 kann
durch eine Umrührmaschine,
wie z.B. ein Gebläserad,
umgerührt
werden. Der Bearbeitungsbehälter 302 kann
intern mit einem Lüftungsrad
versehen sein, und das Lüftungsrad
kann derart betrieben werden, dass die Temperaturverteilung in dem
Bearbeitungsbehälter 302 gleichmäßig gemacht
wird, wenn die Umgebung in dem Bearbeitungsbehälter 302 stabilisiert
wird.
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Der
Bearbeitungsbehälter 302 kann
an seiner Innenfläche
mit Prallplatten 740, wie gezeigt in 41, versehen sein, um die Heißluft 403 zu verteilen.
Die Prallplatten 740 verteilen die Heißluft 403, die nach
oben durch die Luft-Zuführdüsen 404 in
den Bearbeitungsbehälter 302 gespritzt
wird, so dass die Heißluft
gleichmäßiger auf
die Wafer W aufgebracht werden kann.
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Ein
Gas mit einer geeigneten spezifischen Wärme, wie z.B. Argongas oder
Heliumgas, oder ein Inertgas, wie z.B. Stickstoffgas, kann anstelle
der Heißluft
verwendet werden. Eine Lampen-Heizeinrichtung oder ähnliches
kann anstelle der Heißluft-Zuführeinheit 307 verwendet
werden, um die Zeit zu verkürzen,
die erforderlich ist, um die Wafer W durch Aufbringen von Energie
in intensiver Art und Weise auf die Wafer W auf die vorbestimmte
Temperatur zu erwärmen.
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Obwohl
die Erfindung auf das Entfernen der Resistschichten von den Wafern
unter Verwendung von Ozongas beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung
auf die Entfernung von anderen Schichten als Resistschichten anwendbar.
Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auf die Entfernung
einer organischen Schicht, wie z.B. einer BARC (bottom antireflective
coating; Bodenantireflektiv-Überzug) anwendbar,
der unter der Resistschicht zur Verbesserung einer Auflösung ausgebildet
ist. Die vorliegende Erfindung kann auf die Entfernung verschiedener
Ablagerungen angewendet werden, die an die Oberflächen von
Wafern haften, und zwar durch Verwendung eines anderen Betriebsgases
als Ozongas.
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Beispielsweise
können
metallische Unreinheiten und Teilchen von Wafern unter Verwendung von
Chlorradikalen entfernt werden, die in einer Salzsäureschicht
(HCl-Schicht) erzeugt werden, die an den Oberflächen der Wafer W durch Auflösen von Chlorgas
(Cl2-Gas) in Reinwasserschichten ausgebildet
wird. Teilchen und Oxidschichten, die durch natürliche Oxidation ausgebildet
werden, können
von Wafern unter Verwendung von Fluorradikalen entfernt werden,
die in einer Flusssäureschicht (HF-Schicht)
erzeugt werden, die an den Oberflächen der Wafer W durch Auflösen von
Fluorgas (F2) in Reinwasserschichten erzeugt
wird.
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Radikale
können
in einem Betriebsgas durch Anregen des Betriebsgases erzeugt werden.
Ozongas mit Sauerstoffradikalen, Chlorgas mit Chlorradikalen, Wasserstoffgas
mit Wasserstoffradikalen und Fluorgas mit Fluorradikalen kann verwendet
werden, um den Reinigungsvorgang zu unterstützen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die Reinigung von Wafern
anwendbar, sondern sie ist auch auf das Aufbringen einer vorbestimmten
Bearbeitungsflüssigkeit
auf die Oberflächen
der Wafer anwendbar. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf ein
Ladungs-Bearbeitungssystem anwendbar, das mehrere Wafer in einer
Ladung bearbeitet, sondern auch auf ein Einzelwafer-Bearbeitungssystem,
das die Wafer nacheinander bearbeitet. Die Objekte, die zu bearbeiten
sind, sind nicht auf Wafer beschränkt, und können LCD-Substrate, CDs, Leiterplatten,
keramische Substrate oder ähnliches
sein.