DE10062199B4

DE10062199B4 - Substratprozessvorrichtung und Verfahren zum Prozessieren eines Wafers

Info

Publication number: DE10062199B4
Application number: DE10062199A
Authority: DE
Inventors: Yuji Tosu Kamikawa; Kinya Nirasaki Ueno; Shigenori Tosu Kitahara
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: DE10062199A1; US6299696B2; US6394110B2; JP2001176833A; US20010045224A1; US20010004898A1

Abstract

Substratprozessvorrichtung zum Prozessieren eines Substrats (W) durch eine Mehrzahl von Prozessen mit:
einer ersten Prozesskammer (2) zum Unterbringen des Substrats (W);
einer zweiten Prozesskammer (4) zum Unterbringen des Substrats (W), die an die erste Prozesskammer (2) angrenzt und mit der ersten Prozesskammer (2) verbindbar ist;
einem Halteglied (6) zum Halten des Substrats (W), um das Substrat (W) zwischen der ersten Prozesskammer (2) und der zweiten Prozesskammer (4) zu transportieren;
einer Lösungsdampfversorgungsöffnung (8), durch die Lösungsdampf in die erste Prozesskammer (2) zugeführt wird;
einer Prozessgasversorgungsöffnung (9), durch die ein Prozessgas in die erste Prozesskammer (2) zugeführt wird;
einer Trocknungsgasversorgungsöffnung (10), durch die ein Trocknungsgas in die erste Prozesskammer (2) zugeführt wird; und
einer Prozessflüssigkeitsversorgungsöffnung (11), durch die eine Prozessflüssigkeit in die zweite Prozesskammer (4) zugeführt wird.
wobei
der Lösungsdampf, der durch die Lösungsdampfversorgungsöffnung (8) zugeführt wird, Wasserdampf ist,
das Prozessgas, das...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Substratprozessvorrichtung und ein Verfahren zum Prozessieren von Substraten, wie z.B. Halbleiterwafern durch eine Mehrzahl von Verfahren einschließlich eines Säuberungsverfahrens und Trocknungsverfahrens.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Herstellungsverfahren für Halbleitervorrichtungen verwendet eine Prozessvorrichtung, die Substrate säubert, wie z.B. Halbleiterwafer (anschließend einfach als Wafer bezeichnet), um einen Lackfilm, der auf den Wafern für ein fotolithografisches Verfahren gebildet ist, und Schmutzstoffe, die an den Wafern haften, wie z.B. Teilchen, organische Substanzen und metallische Verunreinigungen, von dem Wafer zu entfernen. Herkömmliche Prozessvorrichtungen dieser Art, die weit bekannt sind, sind Stapelprozessysteme, die eine Mehrzahl von Wafern in einem Stapel säubern und trocknen.
Solch eine Prozessvorrichtung ist mit einer Waferprozesseinheit, einer Spüleinheit und einer Wafertrocknungseinheit versehen. Die Waferprozesseinheit prozessiert Wafer durch Zuführen von Prozessgasen und Dampf in eine Prozesskammer. Die Spüleinheit taucht die Wafer in reines Wasser, das in einem Säuberungstank zum Spülen enthalten ist (Spülverfahren). Die Wafertrocknungseinheit trocknet Wafer durch Zuführen von Isopropylalkohol (danach abgekürzt als "IPA") in eine Trocknungskammer. Bereits prozessierte Wafer werden nacheinander einem Spülverfahren und einem Trocknungsverfahren ausgesetzt.
Ein mit Ozon unterstützter Prozess wird durchgeführt zum Verändern des Lackfilms, der auf den Wafern gebildet ist, durch Verwenden von z.B. Ozongas (O₃-Gas) und Dampf in wasserlöslichen Filmen, die einfach durch ein nachfolgendes Spülverfahren von den Wafern entfernt werden können. Ein Fluorwasserstoffsäure-Säuberungsprozess zum Entfernen von natürlichen Oxidfilmen und Schmutzstoffen von den Wafern verwendet Fluorwasserstoffsäuredampf (HF-Dampf). Wird eine Mehrzahl von Waferprozessierverfahren durch eine einzelne Waferprozessvorrichtung ausgeführt, so wird eine Waferprozesseinheit und eine Spüleinheit für jeden der Mehrzahl der Waferprozessierverfahren verwendet, und die Mehrzahl der Waferprozessierverfahren und Spülverfahren wird wechselweise durchgeführt.
Da die herkömmliche Waferprozessvorrichtung mit einer individuellen Waferprozesseinheit, einer individuellen Spüleinheit und einer individuellen Wafertrocknungseinheit versehen ist, ist die Waferprozessvorrichtung jedoch groß. Beim Ausführen einer Mehrzahl von Prozessen durch eine Mehrzahl von Prozesseinheiten, die in einer einzigen Prozessvorrichtung enthalten sind, muss die Prozessvorrichtung mit einer Mehrzahl von Waferprozesseinheiten und einer Mehrzahl von Spüleinheiten versehen sein. Folglich bedarf die Prozessvorrichtung für die Installation einer großen Bodenfläche. Wafer, die durch einen Prozess prozessiert werden, der ein Gemisch aus einem Prozessgas und Dampf verwendet, werden zu einer Spüleinheit transportiert. Während die Wafer zur Spüleinheit transportiert werden, werden die Wafer der Atmosphäre ausgesetzt, was nicht ideal ist, da das Aussetzen der Wafer der Atmosphäre die Möglichkeit einer Bildung eines natürlichen Oxidfilms auf den Wafern schafft. Falls das Transportieren der Wafer zur Spüleinheit lange andauert, werden Reaktionsprodukte, die auf den Wafern durch das Verfahren, welches das Gemisch aus Prozessgas und Dampf verwendet, produziert und verschlechterte Filme, die auf dem Wafer gebildet sind, werden in unterschiedliche Materie umgewandelt, wenn dieselben der Atmosphäre ausgesetzt sind. Folglich ist es möglich, dass die Reaktionsprodukte und Filme, von denen erwartet wird, dass sie auf einfache Weise von dem Wafer durch ein nachfolgendes Spülverfahren abgespült werden können, aushärten und unlöslich werden und als Kontaminierungen auf den Wafern zurückbleiben.

Substratprozessvorrichtungen zum Reinigen und Trocknen von Halbleiterwafern sind z.B. aus der DE 196 52 526 A1 und der DE 44 13 077 C2 bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Substratprozessvorrichtung bereitzustellen, die klein ist und in der Lage ist, prozessierte Substrate vor dem Aussetzen an die Atmosphäre zu schützen und ein Substratprozessierverfahren in Verbindung mit der Vorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 12 gelöst. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11 sowie 13, 14.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Substratprozessvorrichtung zum Prozessieren eines Substrats durch eine Mehrzahl von Verfahren versehen mit: einer ersten Prozesskammer zum Unterbringen eines Substrats; einer zweiten Prozesskammer zum Unterbringen des Substrats, die sich an die erste Prozesskammer anschließt und mit der ersten Prozesskammer in Verbindung ist; einem Halteglied zum Halten des Substrats, um das Substrat zwischen der ersten Prozesskammer und der zweiten Prozesskammer zu tragen; einer Lösungsdampfversorgungsöffnung, durch das Lösungsdampf in die erste Prozesskammer zugeführt wird; einer Prozessgasversorgungsöffnung, durch das ein Prozessgas der ersten Prozesskammer zugeführt wird; einer Trocknungsgasversorgungsöffnung, durch das ein Trocknungsgas in die erste Prozesskammer zugeführt wird; und einer Prozessflüssigkeitsversorgungsöffnung, durch die eine Prozessflüssigkeit in die zweite Prozesskammer zugeführt wird.

Zuerst wird das Substrat in die erste Prozesskammer gestellt, wenn das Substrat durch diese Substratprozessiervorrichtung verarbeitet wird. Ein Lösungsdampf wird durch die Lösungsdampfversorgungsöffnung in die erste Prozesskammer zugeführt, und ein Prozessgas wird durch die Prozessgasversorgungsöffnung in die erste Prozesskammer zugeführt, um das Substrat zu prozessieren. Nachdem das Substrat prozesiert worden ist, trägt das Halteglied das Substrat von der ersten Prozesskammer in die zweite Prozesskammer. Anschließend wird eine Prozessflüssigkeit durch die Prozessflüssigkeits-versorgungsöffnung in die zweite Prozesskammer zugeführt, um das Substrat mit der Prozessflüssigkeit zu prozessieren. Anschließend trägt das Halteglied das Substrat von der zweiten Prozesskammer in die erste Prozesskammer. Anschließend wird ein Trocknungsgas durch die Trocknungsgasversorgungsöffnung in die erste Prozesskammer zugeführt, um das Substrat durch ein Trocknungsverfahren zu trocknen.

Da das Verfahren, welches das Prozessgas und den Lösungsdampf verwendet, und das Verfahren, welches die Prozessflüssigkeit verwendet, und das Trocknungsverfahren in der ersten und zweiten Prozesskammer ausgeführt werden, die sich aneinander anschliessen und in der Lage sind, miteinander zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen, kann die Substratprozessiervorrichtung in kleinem Maßstab gebildet sein. Da das Substrat während all dieser Verfahren nicht aus der Prozessvorrichtung herausgenommen wird, kann vermieden werden, dass das Substrat, welches durch das Verfahren prozessiert wurde, welches das Prozessgas und den Lösungsdampf verwendet, der Atmosphäre ausgesetzt wird.

Da die erste und zweite Prozesskammer sich aneinander anschliessen und das Substrat sehr rasch von der ersten Prozesskammer zur zweiten Prozesskammer transportiert werden kann, kann das Substrat mit der Prozessflüssigkeit sofort nach dem Verfahren prozessiert werden, welches das Prozessgas und den Lösungsdampf verwendet, und kann mit dem Trocknungsgas sofort nach dem Verfahren prozessiert werden, das die Prozessflüssigkeit verwendet. Entsprechend kann die Bildung von einem natürlichen Oxidfilm auf dem Substrat und das verändern der Reaktionsprodukte, die auf dem Substrat gebildet und in unterschiedliche Materie verändert werden, vermieden werden. Anschließend können die Verfahren auf geeignete Weise ausgeführt werden, und der Ausstoß dieser Verfahren kann verbessert sein.

Erfindungsgemäß ist das Prozessgas, das durch die Prozessgasversorgungsöffnung zugeführt wird, Ozongas. Es wurde aber auch die Verwendung von Gasen in Betracht gezogen, die reaktive Arten (Radikale, Ionen), wie z.B. Chlorgas, Fluorgas und dergleichen enthalten.

Erfindungsgemäß ist der Lösungsdampf, der durch die Lösungsdampfversorgungsöffnung zugeführt wird, Wasserdampf, das Prozessgas, welches durch die Prozessgasversorgungsöffnung zugeführt wird, ist Ozongas, das Trocknungsgas, welches durch die Trocknungsgasversorgungsöffnung zugeführt wird, kann ein Gas sein, welches IPA-Dampf enthält, und die Prozessflüssigkeit, die durch die Prozessflüssigkeitversorgungsöffnung zugeführt wird, ist Wasser.

Die Substratprozessiervorrichtung kann das Substrat durch ein mit Ozon unterstütztes Verfahren prozessieren, wobei Ozongas durch die Prozessgasversorgungsöffnung in die erste Prozesskammer, die das Substrat enthält, zugeführt wird, nachdem Dampf durch die Lösungsdampfversorgungsöffnung in die erste Prozesskammer zugeführt wurde, und das Substrat wird von der ersten Prozesskammer in die zweite Prozesskammer durch das Halteglied transportiert, und kann das Substrat durch ein Spülverfahren prozessieren, indem Wasser durch die Prozessflüssigkeitversorgungsöffnung in die zweite Prozesskammer zugeführt wird, und kann das Substrat von der zweiten Prozesskammer in die erste Prozesskammer durch das Halteglied transportieren, und kann das Substrat durch ein Trocknungsverfahren trocknen, das ein Gas, welches IPA-Dampf enthält durch die Trocknungsgasversorgungsöffnung in die erste Prozesskammer zuführt.

In der Substratprozessiervorrichtung kann eine Inertgasrohrleitung mit der Prozessgasversorgungsöffnung verbunden sein, so dass Inertgas von der Prozessgasversorgungsöffnung in die erste Prozesskammer zugeführt wird.

Vorzugsweise wird in diesem Fall zumindest der Lösungsdampf, das Prozessgas und das Trocknungsgas mit Inertgas, die durch die Inertgasrohrleitung zugeführt wurde, von der ersten Prozesskammer ausgeblasen, so dass die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer ersetzt wird. In der Substratprozessvorrichtung kann die zweite Prozesskammer unterhalb der ersten Prozesskammer gebildet sein. So kann das Verfahren, welches das Prozessgas und den Lösungsdampf verwendet, und das Verfahren, welches die Flüssigkeit verwendet, und das Trocknungsverfahren durch die Substratprozessvorrichtung, die eine Bodenfläche für eine Prozesskammer benötigt, ausgeführt werden.

Vorzugsweise wird in diesem Fall eine Abgasrohrleitung mit der ersten Prozesskammer verbunden, so dass die in der ersten Prozesskammer enthaltene Atmosphäre entlassen wird.

Vorzugsweise wird in diesem Fall ein Flusssteuerventil in der Abgasrohrleitung bereitgestellt, um so eine Flussrate der Atmosphäre zu steuern, die durch die Abgasrohrleitung entlassen wird, und um den Druck in der ersten Prozesskammer zu regeln.

Vorzugsweise wird die Substratprozessvorrichtung mit einem Shutter versehen, der zwischen der ersten Prozesskammer und der zweiten Prozesskammer gestellt ist und in der Lage ist, geöffnet und geschlossen zu werden.

Die Verteilung der Atmosphäre, die in der ersten Prozesskammer erzeugt wird, in die zweite Prozesskammer und der Fluss der Flüssigkeitsatmosphäre, der in der zweiten Prozesskammer erzeugt wurde, in die erste Prozesskammer kann verhindert werden durch Schließen des Shutters, während das Verfahren in der ersten Prozesskammer und der zweiten Prozesskammer durchgeführt wird.

Vorzugsweise wird eine Mehrzahl von Prozessgasversorgungsrohrleitungen, durch die verschiedene Prozessgase zugeführt werden, entsprechend mit den Prozessgasversorgungsöffnungen verbunden.

So kann eine Mehrzahl von verschiedenen Verfahren durch individuellen Gebrauch der unterschiedlichen Gase in Kombination mit einem Lösungsdampf erhalten werden. Vorzugsweise werden eine Mehrzahl von Rohrleitungen für die Prozessflüssigkeit, durch die verschiedene Prozessflüssigkeiten zugefügt werden, mit den Prozessflüssigkeitsversorgungsöffnungen verbunden. So kann eine Mehrzahl von verschiedenen Prozessen durch individuellen Gebrauch von verschiedenen Prozessflüssigkeiten erhalten werden.

Vorzugsweise wird in diesem Fall die Substratprozessvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ablassrohrleitungen versehen, um verschiedene Prozessflüssigkeiten von der zweiten Prozesskammer abzulassen.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Substratprozessverfahren zum Prozessieren eines Substrates bzw. Wafers bereitgestellt, auf dem ein Lackfilm durch eine Mehrzahl von Prozessen gebildet wird, welche die Schritte umfassen: Tragen des Substrats in eine erste Prozesskammer zum Aufnehmen des Substrats; Oxidieren des Lackfilms auf dem Substrat in einen wasserlöslichen Film in der ersten Prozesskammer, wobei der Oxidationsschritt unter Verwendung eines Ozongases und Wasserdampf durchgeführt wird; Tragen des Substrats, auf welchem der Lackfilm oxidiert ist, von der ersten Prozesskammer in eine zweite Prozesskammer zum Aufnehmen des Substrats, wobei die erste und zweite Prozesskammer miteinander verbunden und über einen Shutter unterteilt sind; Spülen des Substrats mit Wasser in der zweiten Prozesskammer, so dass der wasserlösliche Film von dem Substrat entfernt wird; Tragen des gespülten Substrats von der zweiten Prozesskammer in die erste Prozesskammer; und Trocknen des gespülten Substrats in der ersten Prozesskammer.

Vorzugsweise wird in diesem Fall der Schritt zum Oxidieren des Lackfilms in der ersten Prozesskammer unter einer Hochdruckatmosphäre durchgeführt.

Vorzugsweise sind die erste und die zweite Prozesskammer durch einen Shutter voneinander isoliert, während der Schritt des Oxidierens des Lackfilms und der Schritt des Trocknens des gespülten Substrats durchgeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht einer Substratprozessvorrichtung in einer ersten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Behälters und eines Säuberungstanks, die in der Substratprozessvorrichtung, gezeigt in 1, enthalten sind;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Waferführung;
4 ist eine perspektivische Bodenansicht eines Shutters;
5 ist ein Rohrleitungsdiagramm eines Dampfversorgungssystems, eines Ozongasversorgungssystems, eines IPA-Versorgungssystems und eines Reinwasserversorgungssystems;
6 ist ein vergrößertes Rohrleitungsdiagramm eines wesentlichen Abschnitts des Dampfversorgungssystems;
7 ist eine Seitenansicht eines Dampfversorgungsgliedes;
8 ist ein Flussdiagramm eines Substratprozessierverfahrens, das von der in 1 gezeigten Substratprozessiervorrichtung durchgeführt wird;
9 ist eine vergrößerte Ansicht, ähnlich der 2, der Substratprozessiervorrichtung, im Falle, dass eine Abgasrohrleitung mit einem Drosselventil versehen ist;
10 ist eine Ansicht einer Substratprozessiervorrichtung in einer zweiten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung; und
11 ist ein Diagramm, das die Prozesse zeigt, die in Schritt S3' anstelle des Schrittes S3 des Substratprozessierverfahrens, gezeigt in 8, durchgeführt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird, angewendet auf Substratprozessiervorrichtungen, die z.B. 52 Wafer in einem Stapel säubern, beschrieben werden. Die Substratprozessiervorrichtung entfernt einen Lack durch Verwendung von Ozongas auf Wafern.
Erste Ausführungsform
Eine Substratprozessiervorrichtung 1 in einer ersten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 9 beschrieben.
Mit Bezug auf 1 enthält die Substratprozessiervorrichtung 1 einen Behälter 3, einen Säuberungstank 5, eine Waferführung 6, einen Shutter 7, ein Dampfversorgungssystem 8, ein Ozongasversorgungssystem 9, ein IPA-Versorgungssystem 10, ein Reinwasserversorgungssystem 11 und eine Ablasseinheit 12. Der Behälter 3 bestimmt eine erste Prozesskammer 2, die in der Lage ist, 52 Wafer W aufzunehmen. Der Säuberungstank 5, der unterhalb des Behälters, der die erste Prozesskammer 2 bestimmt, angeordnet ist, bestimmt eine zweite Prozesskammer 4, die in der Lage ist, 52 Wafer W aufzunehmen. Die Waferführung 6, die als Trageglied dient, ist eine der Komponenten eines Tragegliedes zum Tragen des Substrates, um so die Wafer W zwischen der ersten Prozesskammer 2 und der zweiten Prozesskammer 4 zu transportieren. Ein Shutter 7 ist so angeordnet, um eine Verbindung zwischen der ersten Prozesskammer 2 und der zweiten Prozesskammer 4 zu ermöglichen und die erste Prozesskammer 2 und die zweite Prozesskammer 4 voneinander zu trennen. Das Dampfversorgungssystem 8, das Ozongasversorgungssystem 9 und das IPA-Versorgungssystem 10 führen Dampf, d.h. einen Lösungsdampf, Ozongas (O₃-Gas), d.h. ein Prozessiergas, bzw. IPA-Dampf, d.h. ein Trocknungsgas, in die erste Prozesskammer 2 zu. Das Reinwasserversorgungssystem 11 führt reines Wasser, d.h. eine Prozessflüssigkeit, in die zweite Prozesskammer 4 zu.
Wie in 2 gezeigt, kann der Behälter 3 ungefähr in einen Körper 20 und eine Abdeckung 21 unterteilt werden, die in der Lage ist, mit dem Körper 20 so verbunden zu werden, das offene obere Ende des Körpers 20 abzudecken und von dem Körper 20 entfernt zu werden, um das offene, obere Ende des Körpers 20 zu öffnen. Das offene obere Ende des Behälters 3 öffnet sich zu einem offenen Raum 46 in einer Durchführeinheit 45. Wenn das offene, obere Ende des Körpers 20 mit der Abdeckung 21 abgedeckt ist, wie in 2 gezeigt, wird ein Lippen-O-Ring 23 zwischen dem Körper 20 und der Abdeckung 21 gesetzt, um das Ausströmen der Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 zur Außenseite des Behälters 3 zu verhindern.
Eine Lampenheizeinheit 25 ist an die äußere Oberfläche der Abdeckung 21 angebracht. Die Lampenheizeinheit 25 heizt die Wafer W, und eine Atmosphäre, welche die Wafer bei einer vorbestimmten Temperatur umgeben. Abgasbehälter 26 sind in der ersten Prozesskammer 2 gestellt. Die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 wird in die Abgasbehälter 26 gesaugt und wird außerhalb entlassen. Eine Abgasleitung 27 weist ein Ende auf, das mit dem Abgasbehälter 26 verbunden ist, während das andere Ende mit einem Fabrikabgassystem verbunden ist.
Der Säuberungstank 5 weist einen inneren Tank 30 auf, der die zweite Prozesskammer 4 bestimmt, einen mittleren Tank 31, der mit dem inneren Tank 30 so verbunden ist, so dass er das offene, obere Ende des inneren Tanks 30 umgibt, und einen äußeren Tank 32, der mit dem mittleren Tank 31 so verbunden ist, so dass er das offene, obere Ende des mittleren Tanks 31 umgibt. Das offene, obere Ende des inneren Tanks 30 öffnet sich zu einem offenen Raum 46. Die zweite Prozesskammer 4 ist mit einer Prozessflüssigkeit gefüllt.
Ein Ablassrohr 33 zum Ablassen der Prozessflüssigkeit, die in der zweiten Prozesskammer 4 enthalten ist, ist mit einem zentralen Abschnitt der Bodenwand des inneren Tanks 30 verbunden. Das Ablassrohr 33 ist mit einem Sperrventil versehen. Die Prozessflüssigkeit, die von dem inneren Tank 30 übergelaufen ist, wird von dem mittleren Tank 31 aufgenommen und durch ein Überlaufrohr 35 abgelassen, das mit dem Boden des inneren Tanks 30 verbunden ist. Das Überlaufrohr 35 ist mit einem Sperrventil 36 versehen. Der äußere Tank 32 enthält immer reines Wasser. Eine ringförmige Dichtplatte 37 ist in den äußeren Tank 32 gestellt. Das obere Ende der Abdichtplatte 37 ist in geringem Abstand mit der Bodenoberfläche der Durchlaufeinheit 45. So besitzt der äußere Tank eine Wasserabdichtfunktion unter Verwendung von reinem Wasser, um das Ausströmen einer flüssigen Atmosphäre in den Säuberungstank 5 außerhalb des Säuberungstanks 5 zu verhindern.
Die Waferführung 6 wird vertikal bewegt, d.h. in den Richtungen der Pfeile in 3, durch einen Hebemechanismus, der nicht gezeigt ist. Die Waferführung 6 und der Hebemechanismus bilden das Trageglied. Wie in 3 gezeigt, umfasst die Waferführung 6 ein Führungsglied 40 und vier parallele Halteglieder 41a, 41b, 41c und 41d, die fest an dem Führungsglied 40 in einer horizontalen Position angebracht sind. Jedes der Halteglieder 41a bis 41d ist mit 52 Nuten 42 versehen, die in gleichen Abständen angeordnet sind. Die unteren Abschnitte der Umfangsseiten der Wafer W werden in den Nuten 42 aufgenommen. 52 Wafer W können in gleichen Abständen auf der Waferführung 6 gehalten werden. Hinsichtlich der chemischen Widerstandsfähigkeit und der Härte wird es bevorzugt, dass jedes der Führungsglieder 40 und der Halteglieder 41 bis 41d einen Aufbau aufweisen, der aus PCTFE (Polychlortrifluorethylen) gebildet ist und mit einem Kern aus rostfreiem Stahl versehen sind.
Wie in den 2 und 4 gezeigt, kann das Shutter 7 bewegt werden durch einen Antriebsmechanismus, der nicht gezeigt ist, in vertikalen Richtungen (Richtungen der Pfeile Z in 4) und horizontalen Richtungen (Richtungen der Pfeile X in 4). Die Abdichtglieder 42 sind auf der oberen Oberfläche des Shutters 7 gestellt. Der Shutter 7 wird für die Öffnungs- und Schließvorgänge in der Durchlaufeinheit 45 bewegt. Die Durchlaufeinheit 45 ist zwischen dem Behälter 3 und dem Säuberungstank 5 gestellt. Die Durchlaufeinheit 45 hat einen offenen Raum 46 und einen Raum 47 zum Aufnehmen eines Shutters. In 2 wird der Shutter 7, der angezeigt ist durch durchgezogene Linien, zu dem offenen Raum 46 durch den Antriebsmechanismus bewegt, und die Abdichtglieder 42 sind in geringem Abstand mit der inneren Oberfläche der oberen Wand der Durchlaufeinheit 45, um die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 und die Atmosphäre in der zweiten Prozesskammer 4 voneinander zu trennen. In 2 wird der Shutter 7, der angezeigt ist durch zwei Punkt-Strichlinien 7', zu dem Shutteraufnahmeraum 47 durch den Antriebsmechanismus bewegt, um die erste Prozesskammer 2 und die zweite Prozesskammer 4 miteinander zu verbinden.
Der Shutter 7 hat eine Bodenwand, die in Vorabschnitte 50a, 50b, 50c und 50d unterteilt ist. Die Abschnitte 50a bis 50d sind von der Außenseite zu einem zentralen Abschnitt der Bodenwand nach unten geneigt. Der Shutter 7 weist ebenfalls eine obere Wand auf mit im Wesentlichen der gleichen Anordnung wie die Bodenwand. Eine Ablassrohrleitung 56 ist mit dem zentralen Abschnitt des Shutters 7 verbunden. Ein Ablassglied 51 ist in dem Boden des Shutteraufnahmeraumes 47 der Durchlaufeinheit 45 angeordnet. Ein Ablassrohr 52 ist mit dem Ablassglied 51 verbunden. Das Ablassrohr 52 ist mit einem Sperrventil 53 versehen. Wenn der Shutter 7 geschlossen ist, tropft Flüssigkeit, die an der Bodenwand des Shutters 7 durch Kondensation der Flüssigkeitsatmosphäre in dem Säuberungstank 5 gebildet wird, und fließt entlang der Abschnitte 50a bis 50d der Bodenwand und sammelt sich in einem zentralen Abschnitt der Bodenwand, und die angesammelten Flüssigkeitstropfen werden durch eine Ablassrohrleitung 56. abgelassen, die sich in der Durchlaufeinheit 45 erstreckt. Flüssigkeitstropfen, die an der oberen Wand des Shutters 7 durch Kondensation der Atmosphäre in der ersten Prozesskammer gebildet werden, sammeln sich in dem zentralen Abschnitt des Shutters 7, und die gesammelten Flüssigkeitstropfen werden durch eine Pumpe 54 abgelassen. Wenn der Shutter 7, der mit Flüssigkeitstropfen angefeuchtet ist, geöffnet wird, werden die Flüssigkeitstropfen, die von dem Shutter 7 gefallen sind, durch ein Ablassglied 51 und dem Ablassrohr 52 abgelassen.
N₂ Versorgungsöffnungen 55 sind in gegenüberliegenden Endabschnitten (rechte und linke Endabschnitte, wie in 2 ersichtlich) der Bodenwand 45a der Durchlaufeinheit 45 gebildet. N₂ Gas strömt durch die N₂ Versorgungsöffnungen 55, um einen Luftvorhang über der zweiten Prozesskammer 4 zu bilden. Die Atmosphären in der ersten Prozesskammer 2 und der zweiten Prozesskammer 4 können voneinander durch den Luftvorhang getrennt werden.
Mit Bezug auf die 5 und 6 weist das Dampfversorgungssystem 8 eine Reinwasserversorgungsrohrleitung 60 zum Hinzuführen von reinem Wasser, eine Dampferzeugungseinheit 61, die Reinwasser verdampft, das durch die Reinwasserversorgungsrohrleitung 60 zugeführt wird, um Dampf zu erzeugen, und eine Dampfversorgungsrohrleitung 62, durch welche Dampf, der erzeugt wurde durch die Dampferzeugungseinheit 61, zugeführt wird, auf. Wasserdampf, der durch die Dampfversorgungsrohrleitung 62 zugeführt wird, wird durch die Dampfversorgungsglieder 63 in die erste Prozesskammer 2 abgegeben, wobei von diesen Gliedern jedes eine Lösungsdampfversorgungsöffnung bildet. Das Einlassende der Reinwasserversorgungsrohrleitung 60 ist mit einer Reinwasserversorgungsrohrleitung 130 verbunden, die in dem Reinwasserversorgungssystem 11 eingeschlossen ist, welches später beschrieben werden wird.
Wie in 6 gezeigt, ist die Reinwasserversorgungsrohrleitung 60 mit einem Durchflussregler 70 und einem Sperrventil 71 versehen. Der Durchflussregler 70 ist mit einem Steuerungselement 73 verbunden. Die Dampferzeugungseinheit 61 weist einen Zylinder 74 auf. Die Reinwasserversorgungsrohrleitung 60 ist mit einem oberen Abschnitt des Zylinders 74 verbunden. Ein Gummierhitzer wird auf die Seitenoberfläche des Zylinders 74 angewendet. Ein Kartuschenheizer 76 wird in den Zylinder 74 eingeführt. Ein Fühlerkopf eines Temperaturfühlers 77 wird in den Zylinder 74 eingeführt. Der Temperaturfühler 77 gibt ein Signal, das die von dem Temperaturfühler 77 gemessene Temperatur der Innenseite des Zylinders anzeigt, an den Regler 73 ab, und der Regler 73 überwacht die Temperatur der Innenseite des Zylinders 74. Der Temperaturfühler 77 ist z.B. ein K-Typ Thermoelement. Eine Reinwasserablassrohrleitung 78 ist mit der Bodenwand des Zylinders 74 verbunden, um Reinwasser, das nicht verdampft werden konnte, von dem Zylinder 74 abzulassen. Die Reinwasserablassrohrleitung 78 ist mit einem Durchflussregelventil 79 versehen.
Der Gummierhitzer 75 ist mit dem Regler 73 verbunden. Der Regler 73 versorgt den Gummierhitzer 75 mit Strom, um die Innenseite des Zylinders 74 zu erwärmen. Ein Temperaturregelungssensor 80 und ein Überhitzungssensor 81 sind mit dem Gummierhitzer 75 und dem Regler 73 verbunden. Der Regler 73 erhält ein Signal, das die gegenwärtige Temperatur des Gummierhitzers anzeigt, von dem Temperaturregelungssensor 80, um den Erwärmungsvorgang des Gummierhitzers 75 zu regeln. Der Regler 73 erhält ein Signal, das die Temperatur des Gummierhitzers 75 anzeigt, von dem Überhitzungssensor 81 und überwacht die Temperatur des Gummierhitzers 75, um ein Überhitzen des Gummierhitzers 75 zu vermeiden. Der Gummierhitzer 75 hat eine große spezifische Wärmekapazität, d.h. eine große thermische Abgabe pro Einheitsfläche. Der Temperaturregelungssensor 80 und ein Überhitzungssensor 81 sind z.B. K-Typ Thermoelemente. Der Gummierhitzer 75 ist mit einem Wärmeisoliermaterial wärmeisoliert, welches nicht gezeigt ist, um den thermischen Einfluss des Gummierhitzers 75 an die Umgebung zu vermeiden. Das Wärmeisoliermaterial ist ein Material, das in der Lage ist, eine Temperatur von 200°C oder mehr zu widerstehen, wie z.B. Siliziumgummi.
Der Kartuschenheizer 76 weist ein Heizrohr 85 und eine Mehrzahl von Scheiben 86 auf, die an dem äußeren Umfang des Wärmerohrs 85 angebracht sind. Der Kartuschenheizer 76 erzeugt Wärme, wenn Strom durch den Regler 73 zugeführt wird. Ein Temperaturregelungssensor 87 und ein Überhitzungssensor 88 sind mit dem Kartuschenheizer 76 verbunden. Der Temperaturregelungssensor 87 und der Überhitzungssensor 88 sind mit dem Regler 73 verbunden. Der Heizvorgang des Kartuschenheizers 76, ähnlich dem des Gummierhitzers 75, werden korrekt von dem Regler 73 geregelt. Reinwasser, das durch die Reinwasserversorgungsrohrleitung 60 zugeführt wird, wird mit einer geringen Rate auf das erwärmte Heizrohr 85 getropft, und die Scheiben 86 erzeugen Dampf. Der Reinwasserfluss, die Dampferzeugungsrate und die Dichte und Temperatur des Dampfes können korrekt geregelt werden, indem das Öffnen des Flussreglers 71 geregelt wird. Die Dampferzeugungseinheit 61 kann mit einem Pegelmessrohr versehen sein, das die visuelle Beobachtung des Reinwasserpegels in dem Zylinder 74 ermöglicht, um den Pegel des Reinwassers zu überwachen, das noch nicht verdampft worden ist und in dem Zylinder 74 zurückbleibt.
Die Dampfversorgungsrohrleitung 62 ist mit einem oberen Abschnitt des Zylinders 74 verbunden und ist mit einem Sperrventil 90 versehen. Ein Plattenheizer 90 ist mit einem Sperrventil 90 kombiniert. Der Regler 73 führt dem Plattenheizer 91 Strom zu, so dass der Plattenheizer 91 Wärme erzeugt. Die maximale Heiztemperatur (effektive Temperatur) des Plattenheizers 91 ist z.B. 150°C. Ein Temperaturregelungssensor 92 und ein Überhitzungssensor 93 sind an dem Plattenheizer 91 angebracht. Die entsprechenden Ausgaben des Temperaturregelungssensors 92 und des Überhitzungssensors 93 sind mit dem Regler 73 verbunden. Der Regler 73 regelt den Heizvorgang des Plattenheizers 91 ordnungsgemäß.
Ein Bandheizer 95 ist mit der Dampfversorgungsrohrleitung 62 kombiniert. Der Regler 73 versorgt den Bandheizer 95 mit Strom, so dass der Bandheizer 95 Wärme erzeugt. Die effektive Temperatur des Bandheizers 95 liegt in dem Bereich von 90 bis 120°C. Ein Temperaturregelungssensor 96 und ein Überhitzungssensor 97 sind an dem Bandheizer 95 angebracht. Die entsprechenden Ausgaben des Temperaturregelungssensors 96 und des Überhitzungssensors 97 sind mit dem Regler 73 verbunden. Der Regler 73 regelt den Heizvorgang des Bandheizers 97 ordnungsgemäß. Der Plattenheizer 91 und der Bandheizer 95 erwärmen Dampf, der durch die Dampfversorgungsrohrleitung 62 strömt, um zu verhindern, dass der Dampf sich verflüssigt. Eine Dampfausgaberohrleitung kann mit der Dampfversorgungsrohrleitung 62 verbunden sein, um Dampf durch die Dampfausgaberohrleitung am Anfang der Dampferzeugung auszugeben, bis die Temperatur des Zylinders 74 und die Dampferzeugung in dem Zylinder 74 stabilisiert sind. Eine N₂-Versorgungsleitung oder eine Luftversorgungsleitung können mit dem Zylinder 74 verbunden sein, um Dampf von dem Zylinder 74 durch N₂ Gas oder Luft auszugeben.
Wie in 7 gezeigt, weist das Dampfversorgungsglied 63 ein inneres Rohr 100 und ein äußeres Rohr 101, welches das innere Rohr 100 umgibt, auf. Das innere Rohr 100 ist mit z.B. fünf Öffnungen 102 versehen, die in gleichen Abständen angeordnet sind und ein 0,8 mm Durchmesserloch 103 aufweisen, das in dem Endabschnitt gebildet ist. Das äußere Rohr 101 ist mit fünfzig-zwei-sechs Öffnungen 104 versehen, die in gleichen Abständen angeordnet sind, entsprechend z.B. dem Abstand von 3,175 mm der Wafer W, die in der ersten Prozesskammer 2 an einer ihrer Seiten gehalten werden, gegenüber der anderen Seite, welche die Öffnungen 102 aufweist. Jedes Dampfversorgungsglied 63 verteilt Dampf, der in das innere Rohr 100 gleichmäßig zugeführt wird, in das äußere Rohr 101, um den Dampf gleichmäßig durch die Öffnungen 104 auszugeben.
Wie in 5 gezeigt, weist das Ozongasversorgungssystem 9 eine Verzweigungsrohrleitung 110 auf, die von der Reinwasserversorgungsrohrleitung 60 abgezweigt ist, einen Ozongaserzeuger 111, der Ozongas erzeugt, und eine Ozongasversorgungsrohrleitung 112, durch welches Ozongas, das von dem Ozongaserzeuger 111 erzeugt wurde, zugeführt wird. Ozongas, das durch die Ozongasversorgungsrohrleitung 112 zugeführt wird, wird durch die Ozongasversorgungsglieder ausgegeben, von denen jedes eine Prozessgasversorgungsöffnung bildet.
Der Ozongaserzeuger 111 ist mit der Verzweigungsrohrleitung 110 verbunden. Der Ozongaserzeuger 111 erzeugt Ozongas durch die Elektrolyse von Reinwasser, das durch die Verzweigungsrohrleitung 110 zugeführt wurde. Vorzugsweise wird Ozongas mit einer Ozonkonzentration von z.B. ungefähr 141 g/cm³ (normal) (ungefähr 6,6 Vol.-%) erzeugt und durch die Ozongasversorgungsrohrleitung 112 bei einer Flussrate von ungefähr 50 l/min zugeführt. Der Ozongaserzeuger 111 kann Sauerstoffgas (O₂-Gas) anstelle von Reinwasser verwenden und kann Ozongas durch Vorbeiführen von Sauerstoffgas durch einen Raum zwischen den Entladungselektroden erzeugen. Die Ozongasversorgungsrohrleitung 112 ist mit einem Sperrventil 114 versehen. Die Ozongasversorgungsglieder 113 sind bezüglich ihrem Aufbau der Dampfversorgungsglieder 63 ähnlich, und daher wird eine Beschreibung dieser weggelassen.
Das IPA-Versorgungssystem 10 weist eine IPA-Dampferzeugungseinheit 112 auf, die IPA-Dampf erzeugt, und eine IPA-Versorgungsrohrleitung 121, durch welche IPA-Dampf, der von der IPA-Dampferzeugungseinheit 120 erzeugt wurde, zugeführt wird. Der IPA-Dampf, der durch die IPA-Dampfversorgungsrohrleitung 21 zugeführt wird, wird durch die IPA-Dampfversorgungsglieder 122 in die erste Prozesskammer 2 ausgegeben, von denen jedes Trocknungsgasversorgungsöffnungen bildet. Die IPA-Versorgungsrohrleitung 121 ist mit einem Sperrventil 123 versehen. Die IPA-Dampfversorgungsglieder 122 sind bezüglich ihrem Aufbau ähnlich denen der Dampfversorgungsglieder 63 und der Ozongasversorgungsglieder 113, und daher wird die Beschreibung derselben weggelassen. Ein N₂-Gasversorgungsrohr kann mit der IPA-Dampfversorgungsrohrleitung 121 verbunden sein. IPA-Dampf und N₂-Gas können in der IPA-Dampfversorgungsrohrleitung 121 gemischt sein, um ein Mischgas zu erzeugen, und das Mischgas kann den IPA-Dampfversorgungsglieder 122 zugeführt werden.
Das Reinwasserversorgungssystem 11 weist die Reinwasserversorgungsrohrleitung 130 auf, durch das Reinwasser (DIW) zugeführt wird. Reinwasser, das durch die Reinwasserversorgungsrohrleitung 130 zugeführt wird, wird durch die Reinwasserversorgungsglieder 131 in die zweite Prozesskammer 4 ausgegeben, von denen jedes Prozessflüssigkeitsversorgungsöffnungen bildet. Ein Einlassende der Reinwasserversorgungsrohrleitung 130 ist mit einer Reinwasserquelle, die nicht gezeigt ist, verbunden. Die Reinwasserversorgungsrohrleitung 130 ist mit einem Durchflussregler 132 und einem Sperrventil 133 versehen.
Mit Bezug auf die 1 und 2 weist die Ablasseinheit 12 ein Gehäuse 140 auf, das den Behälter 3 und den Säuberungstank 5 enthält, und eine Ablassrohrleitung 141 (1), durch die die Prozessflüssigkeit abgelassen wird. Wie in 2 gezeigt, erstrecken sich das Ablassrohr 33, das Laufrohr 35, das Ablassrohr 52 und die Ablassrohrleitung 56 in dem Gehäuse 140, und die entsprechenden Ausgänge derselben sind zum Gehäuse 140 hin geöffnet. Die Ablassrohrleitung 141 weist ein Ende auf, das mit einem Bodenabschnitt des Gehäuses 140 verbunden ist, und das andere Ende ist mit einem Ablasssystem der Anlage verbunden. Die Ablassrohrleitung 141 ist mit einem Sperrventil 142 versehen. Das Sperrventil 142 wird geöffnet, um die Prozessflüssigkeiten, welche durch die Ablassrohre 33 und 52 und das Überlaufrohr 35 in das Gehäuse 140 abgelassen wurden, durch die Ablassrohrleitung 141 zum Ablasssystem der Anlage abzulassen. Eine Abgasrohrleitung 143 zum Absaugen des Gehäuses 140 ist mit dem Gehäuse 140 verbunden. Eine Atmosphäre um den Behälter 3 und den Säuberungstank 4 kann aus dem Gehäuse 140 abgesaugt werden. So kann die Verteilung der Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 und der Flüssigatmosphäre in dem Säuberungstank 5 in den externen Raum vermieden werden, z.B. wenn die Abdeckung 21 entfernt wird, um die Wafer W in und aus dem Behälter 3 zu transportieren.
Mit Bezug auf die 1 und 5 ist eine N₂-Gasversorgungsrohrleitung 150 zum Zuführen von N₂-Gas oder heißem N₂-Gas mit der Ozongasversorgungsrohrleitung 112 des Ozongasversorgungssystems 9 verbunden. Das Einlassende der N₂-Gasversorgungsrohrleitung 150 ist mit einer N₂-Gasquelle, nicht gezeigt, verbunden. Die N₂-Gasversorgungsrohrleitung 150 ist mit einem Heizer 151 zum Heizen des N₂-Gases und einem Sperrventil 152 versehen. So kann N₂-Gas oder heißes N₂-Gas an die Ozongasversorgungsglieder 113 zugeführt werden. Wenn die Sperrventile 114 und 152 geöffnet sind und der Heizer 151 mit Energie beaufschlagt ist, kann N₂-Gas mit einer gewöhnlichen Temperatur, das von der N₂-Gasquelle zugeführt wird, auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden, und heißes N₂-Gas kann durch die Ozongasversorgungsglieder 113 abgelassen werden. Wafer W können rasch auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden oder durch Blasen von heißem N₂-Gas direkt an die Wafer W getrocknet werden. Falls der Heizer 151 nicht mit Energie beaufschlagt ist, kann N₂-Gas mit einer gewöhnlichen Temperatur zum Ausblasen abgelassen werden. Zum Beispiel wird N₂-Ausblasen während einer Zeitspanne durchgeführt, die zwischen dem Zeitpunkt liegt, nachdem die prozessierten Wafer aus dem Behälter getragen worden sind, und dem Zeitpunkt, vor dem die zu prozessierenden Wafer in den Behälter 3 getragen werden, um die erste Prozesskammer 2 mit Ozongas und Dampf auszublasen, d.h. um die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 3 mit N₂-Gas zu ersetzen.
Heiße Luft kann anstelle des heißen N₂-Gases verwendet werden zum Erwärmen der Wafer W. Wenn heiße Luft verwendet wird, um die Wafer W zu erwärmen, werden eine Heißluftversorgungsrohrleitung zum Zuführen von heißer Luft und eine Ausblas-N₂-Gasversorgungsrohrleitung individuell verlängert. Die Heißluftversorgungsrohrleitung oder die N₂-Gasversorgungsrohrleitung sind wahlweise mit den Ozongasversorgungsgliedern 113 verbunden; die Heißluftversorgungsrohrleitung ist mit den Ozongasversorgungsgliedern 113 verbunden, wenn die Wafer W erwärmt werden, oder die N₂-Versorgungsrohrleitung ist mit den Ozongasversorgungsgliedern 113 verbunden, wenn N₂-Ausblasen durchgeführt wird.
Die Substratprozessiervorrichtung 1 bewegt die Waferführung 6 vertikal, um die Wafer W in die erste Prozesskammer 2 oder die zweite Prozesskammer 4 zu stellen. In den 1 und 2 werden die Wafer W auf der Waferführung 6 gehalten, die zu einer oberen Position in der ersten Prozesskammer 2 angehoben worden ist, und sind durch durchgezogene Linien angezeigt, und Wafer, die von der Waferführung 6 gehalten werden, die zu einer unteren Position in der zweiten Prozesskammer 4 abgesenkt worden ist, sind durch zwei Strich-Punkt-Linien W' angezeigt.
In einem Zustand, in dem die Wafer W in der ersten Prozesskammer 2 gestellt sind, kann ein mit Ozon unterstützter Prozess durchgeführt werden durch Zuführen von Ozongas durch das Ozongasversorgungssystem 9 und Dampf durch das Dampfversorgungssystem 8 in die erste Prozesskammer 2, und ein Trocknungsprozess kann durchgeführt werden durch Zuführen von IPA-Dampf durch die das IPA-Versorgungssystem 10 in die erste Prozesskammer 2. In einem Zustand, in dem die Wafer W in der zweiten Prozesskammer 4 gestellt sind, kann ein Spülprozess durchgeführt werden durch Zuführen von Reinwasser in die zweite Prozesskammer 4 durch das Reinwasserversorgungssystem 11. So führt die Substratprozessiervorrichtung fortlaufend den mit Ozon unterstützten Prozess (ein Waferprozessierprozess, der Dampf als ein Prozessgas verwendet) und einen nachfolgenden Spülprozess und Trocknungsprozess in einem abgedichteten Raum aus.
Ein Säuberungsverfahren, das von der Substratprozessiervorrichtung 1 ausgeführt werden soll, wird mit Bezug auf ein Flussdiagramm, das in 8 gezeigt ist, beschrieben. Die Abdeckung 21 ist geöffnet und es werden z.B. 52 Wafer W, die mit einem Lackfilm versehen sind, in den Behälter 3 im Schritt S1 getragen. Die Abdeckung 21 wird im Schritt S2 geschlossen. Der Shutter wird geschlossen, und ein Luftvorhang wird durch Ablassen von N₂-Gas durch die N₂-Öffnungen 55 gebildet, um die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 von der in der zweiten Prozesskammer 4 zu trennen.
Nachfolgend wird ein mit Ozon unterstützter Prozess in der ersten Prozesskammer 2 im Schritt S3 durchgeführt. Die Lampenheizeinheit 25 wird mit Energie beaufschlagt, um Wärme zu erzeugen, und heißes N₂ durch die Ozongasversorgungsglieder 113 abgelassen, um die Wafer W auf eine vorbestimmte Temperatur zu erwärmen. Vorzugsweise ist die vorbestimmte Temperatur niedriger als der Taupunkt des Dampfes, der in die erste Prozesskammer 2 zugeführt wird, und liegt in einem Temperaturbereich, welcher optimal für den Prozess ist. Nachdem die Wafer W während einer vorbestimmten Heizperiode erwärmt wurden, wird das Auslassen von heißem N₂-Gas beendet, und das Dampfversorgungssystem 8 führt Dampf in die erste Prozesskammer 2 zu. Da die Wafer W bei einer niedrigeren Temperatur als der Taupunkt des Dampfes erwärmt werden, kondensiert der Dampf, welcher in Kontakt kommt mit den Wafern W, und ein dünner Reinwasserfilm kann auf den Wafern W gebildet werden. Nachfolgend führt das Ozongasversorgungssystem 9 Ozongas in die erste Prozesskammer 2 zu. Folglich löst sich das Ozongas in den dünnen Reinwasserfilmen auf, um ozonhaltige Flüssigkeitsfilme auf den Wafern W zu bilden. Die ozonhaltigen Flüssigkeitsfilme enthalten eine große Menge von Radikalen von Sauerstoffatomen, Wasserstoffatomen und Hydroxylgruppen. Die Radikale sterben nicht aus und verursachen sofort eine oxidierende Reaktion, um den Lack, der die Lackfilme bildet, in Carbonsäure, Kohlendioxid und Wasser aufzulösen.
So können die Lackfilme ausreichend oxidiert, aufgelöst und verändert werden in wasserlösliche Filme durch die ozonhaltigen Flüssigkeitsfilme. Da die Wafer W durch Wärme, die durch die Lampenheizeinheit 25 erzeugt wird, bei Temperaturen in einem Temperaturbereich erwärmt werden, welcher aktive oxidierende Reaktionen ermöglicht, kann der mit Ozon unterstützte Prozess gesteigert werden. Die wasserlöslichen Lackfilme können auf einfache Weise durch einen nachfolgenden Spülprozess entfernt werden.
Die Versorgung von Dampf und Ozongas wird beendet, um den mit Ozon unterstützten Prozess zu beenden. Nachfolgend wird der Spülprozess in der zweiten Prozesskammer 4 im Schritt S4 durchgeführt. Reinwasser wird in die zweite Prozesskammer 4 durch die Reinwasserversorgungsglieder 131 des Reinwasserversorgungssystems 11 zugeführt. Nachdem die zweite Prozesskammer 4 mit Reinwasser gefüllt worden ist, wird der Shutter 7 geöffnet, die Waferführung 6 herabgelassen, um die Wafer W rasch in die zweite Prozesskammer 4 in der Substratprozessvorrichtung 1 zu tragen. So können die Wafer W in das Reinwasser innerhalb kurzer Zeit für den Spülprozess eingetaucht werden, ohne der äußeren Atmosphäre ausgesetzt zu werden. Wie oben erwähnt, da der Lackfilm in einen wasserlöslichen Film verändert wird, können die Lackfilme auf einfache Weise von den Wafern W in der zweiten Prozesskammer 4 entfernt werden.
Während des Spülprozesses wird neues Reinwasser kontinuierlich durch das Reinwasserversorgungssystem 11 zugeführt und das Reinwasser, welches in den inneren Tank 30 überläuft, der die zweite Prozesskammer 4 bestimmt, wird durch den mittleren Tank 31 aufgenommen. So wird Reinwasser während des Spülprozesses zugeführt, um den inneren Tank 30 zum Überlaufspülen überlaufen zu lassen. Das Ventil 36 wird geöffnet, um das übergelaufene Reinwasser durch das Überlaufrohr 35 und das Gehäuse 140 in eine Ablasseinheit 12 abzulassen. Während des Spülprozesses wird ein ansteigender Reinwasserfluss in der zweiten Prozesskammer 4 erzeugt. So kann das Reinwasser gleichmäßig auf die Wafer W zur gleichmäßigen Spülung angewendet werden.
Danach werden die Wafer W einem Trocknungsprozess in der ersten Prozesskammer 2 im Schritt S5 ausgesetzt. Die Waferführung 6 wird eingesetzt ("raided"), um die Wafer W rasch in die erste Prozesskammer 2 zu tragen, und anschließend wird das Shutter 7 geschlossen. IPA-Dampf oder ein Gemisch aus IPA-Dampf und N₂-Gas wird in die erste Prozesskammer 2 durch das IPA-Versorgungssystem 10 zugeführt. Eine IPA-Komponente, wie z.B. Kohlenstoff, die auf den Wafern W zurückbleibt, kann verdampft werden und von den Wafern W durch Blasen von heißem N₂-Gas durch die Ozongasversorgungsglieder 113 gegen die Wafer W entfernt werden, nachdem IPA-Dampf oder ein Gemisch aus IPA-Dampf und N₂-Gas in die erste Prozesskammer 2 zugeführt ist. Heißes N₂-Gas kann gegen die Wafer W für den Trocknungsprozess durch die Ozongasversorgungsglieder 113 des Ozongasversorgungssystems 9 geblasen werden anstelle von IPA-Dampf oder einem Gemisch aus IPA-Dampf oder N₂-Gas, das gegen die Wafer W geblasen wird.
Es ist wünschenswert, eine Atmosphäre mit einer gewöhnlichen Temperatur in der ersten Prozesskammer 2 zu schaffen, nachdem der Trocknungsprozess beendet ist, um eine sichere Arbeitsumgebung durch Zuführen von N₂-Gas mit einer gewöhnlichen Temperatur durch die Ozongasversorgungsglieder 113 des Ozongasversorgungssystems 9 in die erste Prozesskammer 2 bereitzustellen. Es wird bevorzugt, IPA-Dampf oder ein Gemisch aus IPA-Dampf und N₂-Gas in die erste Prozesskammer 2 zuzuführen, um so die erste Prozesskammer 2 aufzufüllen, bevor die Wafer W von der zweiten Prozesskammer 4 in die erste Prozesskammer 2 getragen werden, da der IPA-Dampf oder das Gemisch aus IPA-Dampf oder N₂-Gas, das die erste Prozesskammer 2 füllt, den Trocknungsprozess fördert.
Nachdem der Trocknungsprozess beendet worden ist, wird die Abdeckung 21 im Schritt S6 geöffnet, und die Wafer B werden aus dem Behälter 3 herausgenommen und von der Substratprozessvorrichtung 1 im Schritt S7 weggebracht. Wenn die Abdeckung 21 geöffnet ist, wird die Atmosphäre, die den Behälter 3 und den Säuberungstank 5 umgibt, aus dem Gehäuse 140 abgelassen, um die Diffusion der Atmosphären in der ersten Prozesskammer 2 und der zweiten Prozesskammer 4 zu verhindern. Die erste Prozesskammer 2 wird von der Atmosphäre bzw. die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 wird durch Zuführen von N₂ mit einer gewöhnlichen Temperatur durch die Ozongasversorgungsglieder 113 des Ozongasversorgungssystems 9 in die erste Prozesskammer 2 ausgeblasen, bevor 52 Wafer W aufgenommen werden, die in dem nächsten Prozesszyklus in der ersten Prozesskammer 2 prozessiert werden.
Da die zweite Prozesskammer 4 unterhalb der ersten Prozesskammer 2 gebildet ist, ist die Substratprozessvorrichtung 1 in der Lage, den mit Ozongas unterstützten Prozess, den Spülprozess und den Trocknungsprozess kontinuierlich auszuführen durch Verwendung eines Bodenraums für eine Prozesskammer. So kann die Substratprozessvorrichtung bezüglich ihrer Größe klein ausgebildet sein. Da die Wafer W nicht aus der Substratprozessvorrichtung 1 herausgenommen werden während einer Periode zwischen dem Beginn des mit Ozon unterstützten Prozesses und der Beendigung des Trocknungsprozesses, kann das Aussetzen der Wafer W der Luft außerhalb der Substratprozessvorrichtung nach dem mit Ozon unterstützten Prozess verhindert werden.
Da die zweite Prozesskammer 4 unterhalb der ersten Prozesskammer 2 gebildet ist, können die Wafer W rasch in vertikaler Richtung bewegt werden, um den Spülprozess sofort nach dem mit Ozon unterstützten Prozess zu beginnen und um den Trocknungsprozess sofort nach dem Spülprozess zu beginnen. So ist es möglich, dass die Substratprozessvorrichtung die Bildung eines natürlichen Oxidfilms auf den Wafern W und die Änderung des wasserlöslichen Lackfilms, der durch Änderung des Lackfilms durch den mit Ozon unterstützten Prozess gebildet ist, in einen unlöslichen Film mittels der Luft außerhalb der Substratprozessvorrichtung verhindert. Es ist möglich, dass die Substratprozessvorrichtung die Änderung von verschiedenen reaktiven Reaktionsprodukten, die auf den Wafern W durch den mit Ozon unterstützten Prozess produziert sind, in andere Substanzen verhindert, wie z.B. Kontaminierungen durch das Luftmittel außerhalb der Substratprozessvorrichtung. Folglich kann der Spülprozess ordnungsgemäß ausgeführt werden, und die Durchsatzmenge der Substratprozessvorrichtung kann erhöht sein.
Beim Ausführen von verschiedenen Prozessen in der ersten Prozesskammer 2 und der zweiten Prozesskammer 4 kann der Shutter 7 geschlossen und ein Luftvorhang kann gebildet sein. Deshalb ist es möglich, die Diffusion der Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 in die zweite Prozesskammer 4 und die Diffusion der flüssigen Atmosphäre in der zweiten Prozesskammer 4 in die erste Prozesskammer 2 zu verhindern.
Obgleich die Substratprozessvorrichtung in der ersten Ausführungsform die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 frei durch das Abgasrohr 27 während des mit Ozon unterstützten Prozesses abgibt, so kann das Abgasrohr 27 mit einem Flussregelmechanismus, wie in 9 gezeigt, versehen sein, um wahlweise den Druck in der ersten Prozesskammer 2 zu steuern. Wie in 9 gezeigt, ist das Abgasrohr 27 mit einem Drosselventil 155 versehen. Das Drosselventil 155 ist mit dem Regler 73 verbunden. Der Druck in der ersten Prozesskammer 2 wird durch einen Drucksensor 156 gemessen. Der Drucksensor 156 ist mit dem Regler 73 verbunden. Der Regler 73 regelt das Öffnen des Drosselventils 155 anhand eines Signals, das von dem Drucksensor 156 an dieses gegeben wird.
Während des Prozesses ist das Öffnen des Drosselventils 155 des Abgasrohres 27 verringert, um die Atmosphäre bei einer geringen Rate abzulassen, so dass eine Druckatmosphäre z.B. von 196 kPa in der ersten Prozesskammer 2 erzeugt ist. So kann die Ozonkonzentration der Atmosphäre in der ersten Prozesskammer 2 erhöht sein. Beim Bilden eines Flüssigkeitsfilms, der Ozon enthält, auf dem Wafer W zum Prozessieren durch Auflösen des Ozongases in einen Reinwasserfilm, kann eine erhöhte Menge an Ozongas in dem Reinwasserfilm gelöst sein. So kann ein Flüssigkeitsfilm, der Ozon in einer sehr hohen Ozonkonzentration erhält, gebildet sein, was die Prozessfähigkeiten ferner erhöht.
In dem vorangegangenen Säuberungsverfahren wird Ozongas nach dem Zuführen von Dampf zugeführt, es kann aber auch Dampf und Ozongas gleichzeitig in die erste Prozesskammer 2 zugeführt werden. Wenn Dampf und Ozongas gleichzeitig in die erste Prozesskammer 2 zugeführt werden, kollidieren der Dampf und das Ozongas und vermischen sich, um ein gemischtes Gas in der ersten Prozesskammer 2 zu bilden. Das gemischte Gas enthält eine große Menge an freien Radikalen aus Sauerstoff und Wasserstoff. Die Radikale erreichen die Wafer W und verursachen eine oxidierende Reaktion, und, ähnlich dem ozonhaltigen Flüssigkeitsfilm, zersetzen den Lack, der die Lackfilme bildet, in Carbonsäure, Kohlendioxid und Wasser. So kann der Lackfilm zufriedenstellend oxidiert werden und in wasserlösliche Substanzen durch das Gasgemisch aus Dampf und Ozongas zersetzt werden.
Das Dampfversorgungssystem 8 und das Ozongasversorgungssystem 9 sind individuell angeordnet, um Dampf und Ozongas individuell zu erzeugen, und Dampf und Ozongas werden gleichzeitig zugeführt. Deshalb kann das Gasgemisch produziert und Radikale können in der ersten Prozesskammer 2 erzeugt werden. Folglich kann die Lebensdauer des Gasgemisches aus Dampf und Ozongas verlängert sein, und das Gasgemisch ist in der Lage, die Wafer W auf einfache Weise zu erreichen. Der Lackfilm, der auf dem Wafer W gebildet ist, ist in einen wasserlöslichen Film nicht nur durch die direkte Wechselwirkung mit dem Gasgemisch und dem Lackfilm verändert, sondern auch durch verschiedene Verfahren und Reaktionen in der ersten Prozesskammer 2. Zum Beispiel wird ein ozonhaltiger Flüssigkeitsfilm sofort durch Kondensieren des Gasgemisches auf dem Wafer W gebildet. Dieser ozonhaltige Film enthält eine große Menge an reaktiven Arten einschließlich Radikalen aus Sauerstoff und Wasserstoff und ist in der Lage, den Lackfilm zufriedenstellend zu oxidieren und zu zersetzen, um denselben in einen wasserlöslichen Film zu verändern.
Der Spülprozess kann anstelle eines Tauchsäuberungssystems durchgeführt werden, welches Wafer W in reines Wasser taucht, das durch die Reinwasserversorgungsglieder 131 zugeführt wird, und so kann der Spülprozess auch durch ein Duschsäuberungssystem durchgeführt werden, welches Reinwasser nach oben und nach unten gegen die Wafer W durch Duschköpfe, die in oberen und unteren Bereichen der zweiten Prozesskammer 4 angeordnet sind, ausspritzt. Das Reinwasserversorgungssystem 11 kann sowohl mit den Reinwasserversorgungsgliedern 131 und den Duschköpfen versehen sein. Ist das Reinwasserversorgungssystem 11 mit sowohl den Reinwasserversorgungsgliedern 131 als auch den Duschköpfen versehen, kann der Spülprozess sowohl durch das Tauchsäuberungssystem als auch durch das Duschsäuberungssystem in der zweiten Prozesskammer 4 durchgeführt werden.
Zweite Ausführungsform
Eine Substratprozessvorrichtung 160 in der zweiten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 10 beschrieben.
Die Substratprozessvorrichtung 160, die sich von der Substratprozessvorrichtung 1 dahingehend unterscheidet, dass es eine Art von Waferprozessierprozess ausführt unter Verwendung einer Art von Prozessgas und Dampf und einer Art von Flüssigkeitsprozessierprozess unter Verwendung einer Art von Prozessflüssigkeit, ist eine Mehrzwecksubstratprozessvorrichtung, die eine Mehrzahl von Arten von Waferprozessierprozessen unter Verwendung einer Mehrzahl von Arten von Prozessgasen und Dampf und eine Mehrzahl von Arten von Flüssigkeitsprozessierprozessen ausführt.
Mit Bezug auf 10 weist die Substratprozessvorrichtung 160 ein Prozessgasversorgungssystem 161, welches in der Lage ist, Ozongas, Fluorwasserstoffsäuredampf (HF-Dampf) und Chlorgas (Cl₂-Gas) zuzuführen und ein Prozessflüssigkeitsversorgungssystem 162 auf, das in der Lage ist, Reinwasser, eine Ammoniumlösung (NH₄OH), eine Wasserstoffperoxidlösung (H₂O₂), Wasserstoffsäure und eine Fluorwasserstoffsäure zuzuführen. Die Substratprozessvorrichtung 160 ist mit einem Ablasssystem 163 versehen zum Ablassen von APM, HPM und DHF zusätzlich zu dem Reinwasser. Die Substratprozessvorrichtung 160 ist dem Aufbau nach gleich der vorher beschriebenen Substratprozessvorrichtung 1, außer dass die erstere mit dem Prozessgasversorgungssystem 161, dem Prozessflüssigkeitsversorgungssystem 162 und dem Ablasssystem 163 versehen ist. Teile, die in 10 gezeigt sind, oder denen der Substratprozessvorrichtung 1, gezeigt in 1, entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt, und eine Beschreibung derselben ist deshalb weggelassen.
Das Prozessgasversorgungssystem 161 weist Gasversorgungsglieder auf, von denen jedes eine Gasöffnung bildet, und eine Gasversorgungsrohrleitung 164, die mit den Gasversorgungsgliedern 161 verbunden ist. Eine Ozongasversorgungsrohrleitung 166, eine Fluorwasserstoffsäure-Dampfversorgungsrohrleitung 169 und eine Chlorgasversorgungsrohrleitung 172 sind mit der Gasversorgungsrohrleitung 164 verbunden. Die Ozongasversorgungsrohrleitung 166 ist durch das Sperrventil 114 mit dem Ozongaserzeuger 111 verbunden. Die Fluorwasserstoffsäure-Dampfversorgungsrohrleitung 169 ist durch ein Sperrventil 168 mit einer Fluorwasserstoffsäure-Dampferzeugungseinheit 167 verbunden. Die Chlorgasversorgungsrohrleitung 172 ist durch ein Sperrventil 171 mit einer Chlorgasversorgungseinheit 170 verbunden. Eine N₂-Gasversorgungsrohrleitung ist mit der Gasversorgungsrohrleitung 164 verbunden, um ein N2-Ausblasen durch Zuführen von N₂-Gas durch die Gasversorgungsglieder 165 auszuführen.
Das Prozessflüssigkeitsversorgungssystem 162 weist eine Prozessflüssigkeitsversorgungsrohrleitung 175 auf, die mit Versorgungsgliedern 176 verbunden sind, von denen jedes Flüssigkeitsöffnungen bildet. Ein Verbindungsrohr 177 ist verbunden mit dem Einlassende der Prozessflüssigkeitsversorgungsrohrleitung 175, um verschiedene Prozessflüssigkeiten darin zu mischen. Eine Reinwasserversorgungsrohrleitung 178, eine Ammoniumlösung-Versorgungsrohrleitung 183, eine Wasserstoffperoxidlösungs-Versorgungsrohrleitung 188, eine Chlorwasserstoffsäure-Versorgungsrohrleitung 193 und eine Fluorwasserstoffsäure-Versorgungsrohrleitung 198 sind mit dem Verbindungsrohr 177 verbunden. Die Reinwasserversorgungsrohrleitung 178 ist mit dem Durchflussregler 132 und dem Sperrventil 133 versehen. Die Ammoniumlösungs-Versorgungsrohrleitung 183 ist durch einen Durchflussregler 181 und einem Sperrventil 182 mit einer Ammoniumlösungsversorgungseinheit 180 verbunden. Die Wasserstoffperoxidlösungs-Versorgungsrohrleitung 188 ist durch einen Durchflussregler 186 und einem Sperrventil 187 mit einer Wasserstoffperoxidlösungs-Versorgungseinheit 185 verbunden. Die Chlorwasserstoffsäure-Versorgungsrohrleitung 193 ist durch einen Durchflussregler 191 und einem Sperrventil 192 mit einer Chlorwasserstoffsäure-Versorgungseinheit 190 verbunden. Die Fluorwasserstoffsäure-Versorgungsrohrleitung 198 ist durch einen Durchflussregler 196 und einem Sperrventil 197 mit einer Fluorwasserstoffsäure-Versorgungseinheit 195 verbunden.
Die APM-Prozessflüssigkeit kann durch ordnungsgemäßes Regeln der entsprechenden Öffnungen des Durchflussreglers 132, 181 und 186 hergestellt werden, um eine Ammoniumlösung, eine Wasserstoffperoxidlösung und Reinwasser in einem vorbestimmten Mischverhältnis in dem Verbindungsrohr 177 herzustellen. Die HPM-Prozessflüssigkeit kann durch ordnungsgemäßes Regeln der entsprechenden Öffnungen des Durchflussreglers 132, 186 und 191 hergestellt werden, um Chlorwasserstoffsäure, eine Wasserstoffperoxidlösung und Reinwasser in einem vorbestimmten Mischverhältnis in dem Verbindungsrohr 177 herzustellen. Die DHF-Prozessflüssigkeit kann durch ordnungsgemäßes Regeln der entsprechenden Öffnungen der Durchflussregler 186 und 196 hergestellt werden, um Fluorwasserstoffsäure und eine Wasserstoffperoxidlösung in einem vorbestimmten Mischverhältnis in dem Verbindungsrohr 177 zu mischen. Chemische Flüssigkeitssäuberungsprozesse, d.h. ein SC1-Säuberungsprozess unter Verwendung der APM (SC1-Behandlung), ein SC2-Säuberungsprozess unter Verwendung von HPM (SC2-Behandlung) und ein HF-Säuberungsprozess unter Verwendung von DHF (HF-Behandlung), können in der zweiten Prozesskammer ausgeführt werden. Nur Reinwasser wird in die zweite Prozesskammer 4 zugeführt, um einen Spülprozess (QDR-Spülung) oder den OF-Spülprozess zwischen verschiedenen chemischen Flüssigkeitssäuberungsprozessen auszuführen.
Das Ablasssystem 163 weist eine APM-Ablassrohrleitung 201, eine HPM-Ablassrohrleitung 203, eine DHF-Ablassrohrleitung 205 und eine Reinwasserablassrohrleitung 207 auf, die mit den Bodenabschnitten des Gehäuses 140 verbunden sind. Die APM-Abwasserrohrleitung 201, die HPM-Abwasserrohrleitung 203, die DHF-Ablassrohrleitung 205 und die Reinwasserablassrohrleitung 207 sind mit Sperrventilen 200, 202, 204 bzw. 206 versehen.
Ein Säuberungsverfahren, das von der Substratprozessvorrichtung 160, die so aufgebaut ist, ausgeführt wird, ist im Wesentlichen das gleiche wie das Säuberungsverfahren, das durch das Flussdiagramm, gezeigt in 8, dargelegt ist, außer dass das Säuberungsverfahren, das von der Substratprozessvorrichtung 160 ausgeführt wird, den Schritt S3', gezeigt in 11, anstelle des Schrittes S3 ausführt, nachdem die Wafer W in den Behälter 3 im Schritt S1 transportiert sind und die Abdeckung 21 im Schritt S2 geschlossen ist. In der ersten Prozesskammer 2 kann ein Fluorwasserstoffsäure-Dampfsäuberungsprozess unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäuredampf und Dampf (Fluorwasserstoffsäurebehandlung) und ein Chlorwasserstoffsäure-Säuberungsprozess unter Verwendung von Chlorwasserstoffsäuregas und Dampf (Chlorwasserstoffsäurebehandlung) zusätzlich zu einem mit Ozon unterstützten Säuberungsprozess unter Verwendung von Ozon durchgeführt werden.
Beim Ausführen der Fluorwasserstoffsäurebehandlung in der ersten Prozesskammer 2 wird Dampf zuerst zugeführt und anschließend wird Fluorwasserstoffsäuredampf zugeführt, um einen Fluorwasserstoffsäurelösungsfilm auf den Wafern W zu bilden. Natürliche Oxidfilme, die auf den Wafern W gebildet sind, und Teilchen, die an den Wafern W haften, werden von den Wafern W durch die Einwirkung der Radikale der Fluoratome entfernt. Dampf und Fluorwasserstoffsäuredampf können gleichzeitig zugeführt werden, um die Radikale der Fluoratome, die in einem Mischgas aus Dampf und Fluorwasserstoffsäuredampf produziert sind, zum Entfernen der natürlichen Oxidfilme und der Teilchen von den Wafern W zu verwenden. Beim Ausführen der Chlorwasserstoffsäurebehandlung wird Dampf zuerst zugeführt und anschließend wird Chlorwasserstoffsäuregas zugeführt, um einen Chlorwasserstoffsäurelösungsfilm auf den Wafern W zu bilden. Natürliche Oxidfilme, die auf den Wafern W gebildet sind, und Teilchen, die an den Wafern W haften, werden von den Wafern W durch die Einwirkung von Radikalen der Chlorwasserstoffsäure entfernt. Dampf und Chlorwasserstoffsäuredampf können gleichzeitig zugeführt werden, um Radikale der Chlorwasserstoffsäure, die in einem Mischgas aus Dampf und Chlorwasserstoffsäuredampf produziert sind, zum Entfernen der natürlichen Oxidfilme und der Partikel auf den Wafern W zu verwenden.
Die SC1-Behandlung, die SC2-Behandlung, die HF-Behandlung und der Spülprozess können in der zweiten Prozesskammer 4 durchgeführt werden. Die SC1-Behandlung entfernt organische Kontaminierungen und Teilchen von den Wafern W durch die Einwirkung von APM. Die SC2-Behandlung entfernt metallische Verunreinigungen von den Wafern W durch die Einwirkung von HPM. Die HF-Behandlung entfernt natürliche Oxidfilme und Teilchen von den Wafern W durch die Einwirkung von DHF.
Im Schritt S3' können solche Prozesse in einer erwünschten Reihenfolge durchgeführt werden. Zum Beispiel wird der mit Ozon unterstützte Prozess in der ersten Prozesskammer 2 durchgeführt, um die Lackfilme in wasserlösliche Filme zu verändern, und der Spülprozess wird in der zweiten Prozesskammer 4 durchgeführt. Anschließend wird die Fluorwasserstoffsäurebehandlung in der ersten Prozesskammer 2 durchgeführt, oder die HF-Behandlung wird in der zweiten Prozesskammer 4 durchgeführt, um die Wafer W von Verunreinigungen durch Ätzen der Oberflächen der Wafer W aus Silizium zu säubern. Anschließend wird der Spülprozess in der zweiten Prozesskammer 4 durchgeführt, und letztendlich wird ein Trocknungsprozess in der ersten Prozesskammer 2 durchgeführt. Die Substratprozessvorrichtung 160 kann für spezielle Waferprozessierungen verwendet werden. Zum Beispiel wird die Fluorwasserstoffsäurebehandlung in der ersten Prozesskammer 2 durchgeführt, und anschließend wird der Spülprozess und der Trocknungsprozess durchgeführt. Es ist möglich, die SC1-Behandlung, den Spülprozess, die SC2-Behandlung, den Spülprozess, die HF-Behandlung und den Spülprozess nacheinander in der zweiten Prozesskammer 4 auszuführen, und den Trocknungsprozess letztendlich in der ersten Prozesskammer 2 auszuführen.
Das APM wird durch die APM-Ablassrohrleitung 201 nach Beendigung der SC1-Behandlung abgelassen, das HPM wird durch die HPM-Ablassrohrleitung 203 nach Beendigung der SC2-Behandlung abgelassen, und die DHF wird durch die DHF-Ablassrohrleitung 205 nach Beendigung der HF-Behandlung abgelassen. Da die unterschiedlichen Prozessflüssigkeiten durch die einzelnen Ablassrohrleitungen abgelassen werden, können Kreuzkontaminierungen, d.h. die Produktion von Kontaminierungen, wie z.B. Salzen, durch Mischen von z.B. einer säurereichen Substanz und einer alkalischen Substanz in einem Rohr, das die Ablassrohrleitung bildet, verhindert werden.
Die Substratprozessvorrichtung 160 ist in der Lage, eine Mehrzahl von chemischen Flüssigkeitssäuberungsprozessen (Flüssigkeitsbehandlungen) in Kombination mit einer Mehrzahl von Dampfsäuberungsprozessen (Prozesse, von denen jeder ein Prozessgas und Dampf verwendet) unter Verwendung eines Bodenraums für eine Prozesskammer ausführen. So ist die Substratprozessvorrichtung 160 in der Lage, ferner effizient Bodenraum zu verwenden. Während des Prozesses kann N₂-Gas kontinuierlich zugeführt werden, um den Prozess ordnungsgemäß in einer N₂-Atmosphäre auszuführen. Die Substratprozessvorrichtung 160, die ähnlich der Substratprozessvorrichtung 1 ist, kann verhindern, dass die Wafer der Luft außerhalb der Substratprozessvorrichtung 160 ausgesetzt werden.
Obwohl die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf in ihrer praktischen Anwendung beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind möglich. Es ist wirkungsvoll, ein oxidierende Reaktion durch die Förderung der Produktion von Radikalen oder Sauerstoffatomen in dem Flüssigkeitsfilm durch Zuführen einer kleinen Menge eines Katalysatorgases, wie z.B. eines NO_x-Gases, in dem Behälter 3 zu aktivieren.
Das Prozessgas kann einer Anregungsreaktion ausgesetzt sein, um die Radikale zu vermehren. Der Säuberungsprozess kann gesteigert werden durch Zuführung von Ozongas, das Radikale aus Sauerstoffatomen enthält, von Chlorgas, das Radikale aus Chloratomen enthält, und Fluorgas, das Radikale aus Fluoratomen enthält, um eine erhöhte Menge an Radikalen zu produzieren.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf eine Substratprozessvorrichtung angewendet werden, die eine Mehrzahl von Substraten in einem Stapel prozessiert, sondern ebenfalls auf eine Substratprozessvorrichtung, die Substrate gleichzeitig prozessiert. Die Substrate sind nicht beschränkt auf Wafer W und können CD-Substrate, Leiterplatten und keramische Substrate sein.

Claims

Substratprozessvorrichtung zum Prozessieren eines Substrats (W) durch eine Mehrzahl von Prozessen mit: einer ersten Prozesskammer (2) zum Unterbringen des Substrats (W); einer zweiten Prozesskammer (4) zum Unterbringen des Substrats (W), die an die erste Prozesskammer (2) angrenzt und mit der ersten Prozesskammer (2) verbindbar ist; einem Halteglied (6) zum Halten des Substrats (W), um das Substrat (W) zwischen der ersten Prozesskammer (2) und der zweiten Prozesskammer (4) zu transportieren; einer Lösungsdampfversorgungsöffnung (8), durch die Lösungsdampf in die erste Prozesskammer (2) zugeführt wird; einer Prozessgasversorgungsöffnung (9), durch die ein Prozessgas in die erste Prozesskammer (2) zugeführt wird; einer Trocknungsgasversorgungsöffnung (10), durch die ein Trocknungsgas in die erste Prozesskammer (2) zugeführt wird; und einer Prozessflüssigkeitsversorgungsöffnung (11), durch die eine Prozessflüssigkeit in die zweite Prozesskammer (4) zugeführt wird. wobei der Lösungsdampf, der durch die Lösungsdampfversorgungsöffnung (8) zugeführt wird, Wasserdampf ist, das Prozessgas, das durch die Prozessgasversorgungsöffnung (9) zugeführt wird, ein Ozongas ist, die Prozessflüssigkeit, die durch die Prozessflüssigkeitsversorgungsöffnung (11) zugeführt wird, Wasser ist, und die zweite Prozesskammer (4) unterhalb der ersten Prozesskammer (2) gebildet ist.
Substratprozessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trocknungsgas, das durch die Trocknungsgasversorgungsöffnung (10) zugeführt wird, ein Gas ist, das IPA-Dampf enthält.
Substratprozessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren mit: einem Behälter (3), der darin die erste Prozesskammer (2) und die zweite Prozesskammer (4) bildet; und einer Abgasrohrleitung (143), um mindestens eine Atmosphäre in dem Behälter (3) auszustoßen.
Substratprozessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Inertgasrohrleitung (150) mit der Prozessgasversorgungsöffnung (9) verbunden ist, um das Inertgas von der Prozessgasversorgungsöffnung (9) in die erste Prozesskammer (2) zuzuführen.
Substratprozessvorrichtung nach Anspruch 4, wobei zumindest eines der folgenden, nämlich der Lösungsdampf, das Prozessgas, das Trocknungsgas, von der ersten Prozesskammer (2) durch das Inertgas, das durch die Inertgasrohrleitung (150) zugeführt ist, ausgeblasen wird, um eine Atmosphäre in der ersten Prozesskammer (2) zu ersetzen.
Substratprozessvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Abgasrohrleitung (27) mit der ersten Prozesskammer (2) verbunden ist, um die Atmosphäre in der ersten Prozesskammer (2) auszustoßen.
Substratprozessvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Drosselventil (155) in der Abgasrohrleitung (27) bereitgestellt ist, um eine Flussrate der Atmosphäre zu steuern, die durch die Abgasrohrleitung (27) ausgestoßen wird, um einen Druck in der ersten Prozesskammer (2) zu regeln.
Substratprozessvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, des Weiteren mit einem Shutter (7), der zwischen der ersten Prozesskammer (2) und der zweiten Prozesskammer (4) angeordnet ist, und geeignet ist, geöffnet und geschlossen zu werden.
Substratprozessvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Prozessgasversorgungsrohrleitungen (161), durch die verschiedene Prozessgase zugeführt werden, verbunden sind mit der Prozessgasversorgungsöffnung (9).
Substratprozessvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Prozessflüssigkeits-Versorgungsrohrleitungen (162), durch die verschiedene Prozessflüssigkeiten zugeführt werden, verbunden sind mit der Prozessflüssigkeitsversorgungsöffnung (11).
Substratprozessvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, des Weiteren mit einer Mehrzahl von Ablassrohrleitungen (141), um verschiedene Prozessflüssigkeiten von der zweiten Prozesskammer (4) abzulassen.
Verfahren zum Prozessieren eines Wafers (W), auf dem ein Lackfilm gebildet ist, mit den Schritten: (a) Tragen des Wafers (W) in eine erste Prozesskammer (2) zum Unterbringen des Wafers (W); (b) Oxidieren des Lackfilms auf dem Wafer (W) in einen wasserlöslichen Film in der ersten Prozesskammer (2), wobei der Oxidationsschritt unter Verwendung eines Ozongases und Wasserdampf durchgeführt wird; (c) Tragen des Wafers (W), auf dem der Lackfilm oxidiert ist, von der ersten Prozesskammer (2) in eine zweite Prozesskammer (4) zum Aufnehmen des Substrats, wobei die erste (2) und die zweite (4) Prozesskammer miteinander verbunden und über einen Shutter (7) unterteilt sind; (d) Spülen des Wafers (W) mit Wasser in der zweiten Prozesskammer (4), so dass der wasserlösliche Film von dem Wafer (W) entfernt wird; (e) Tragen des gespülten Wafers (W) von der zweiten Prozesskammer (4) in die erste Prozesskammer (2); und (f) Trocknen des gespülten Wafers (W) in der ersten Prozesskammer (2).
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Oxidierens des Lackfilms ausgeführt wird in einer Druckatmosphäre in der ersten Prozesskammer (2).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste und zweite Prozesskammer durch den Shutter (7) voneinander isoliert sind, während der Schritt des Oxidierens des Lackfilms und der Schritt des Trocknens des gespülten Wafers (W) ausgeführt werden.