DE102005030602A1

DE102005030602A1 - Gerät zum Trocknen von Substraten

Info

Publication number: DE102005030602A1
Application number: DE102005030602A
Authority: DE
Inventors: Hun-Jung Suwon Yi
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: KR100634376B1; KR20060003669A; JP2006024931A; DE102005030602B4; US7191545B2; US20060005422A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung, die hier offenbart ist, betrifft ein Gerät zum Trocknen eines Substrats. Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Gerät eine Messeinheit zum Detektieren einer Dichte von IPA-Dampf an vorbestimmten Zonen in einer Prozesskammer oder einem Rohr. Die Messeinheit besitzt eine Strahlungseinheit, eine Detektoreinheit und eine Fenstereinheit. Die Strahlungseinheit überträgt Infrarotstrahlen in eine Wellenzahlzone, in welcher Licht durch den IPA-Dampf absorbiert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Gerät, welches zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet wird. Spezifischer betrifft die vorliegende Erfindung ein Gerät, welches zum Trocknen von Halbleitersubstraten verwendet wird.
Es wird die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2004-52647, eingereicht am 7. Juli 2004, beansprucht, deren Inhalte hier unter Bezugnahme voll mit einbezogen werden.

Es müssen chemische Reststoffe, kleine Teilchen und Verunreinigungen, die während eines Herstellungsprozesses auf Halbleiterwafern erzeugt werden, entfernt werden, und zwar unter Verwendung von einem oder mehreren Reinigungsprozessen. Die Reinigungsprozesse umfassen einen chemischen Prozess, einen Spülprozess und einen Trocknungsprozess. Der chemische Prozess wird durchgeführt, um Verunreinigungen von den Wafern wegzuätzen oder abzuschälen, und zwar durch eine Reaktion mit einer chemischen Lösung, wie beispielsweise Fluor. Der Spülprozess wird ausgeführt, um die chemisch behandelten Halbleiterwafer mit deionisiertem Wasser zu reinigen. Der Trocknungsprozess wird durchgeführt, um die Halbleiterwafer zu trocknen.

In herkömmlicher Weise wird gemäß dem Beispiel, welches in dem US-Patent Nr. 5,829,156 offenbart ist, ein Schleudertrockner dazu verwendet, um den Trocknungsprozess durchzuführen. Da jedoch integrierte Schaltungen mehr und mehr komplizierter werden, wird die Verwendung eines Schleudertrockners problematisch. Dies ergibt sich daraus, dass der Schleudertrockner eine Zentrifugalkraft anwendet. Es ist daher sehr schwierig, feine Wassertropfen, die auf einem Wafer verbleiben, vollständig zu beseitigen und es kann somit ein Wafer unvermeidbar durch Wirbel (eddies) verunreinigt werden, die durch die hohen Rotationskräfte erzeugt werden, welche auf den Wafer wirken.

Um diese Probleme zu überwinden, wurden Halbleitersubstrate unter Verwendung von organischen Verbindungen, wie beispielsweise Isopropylalkohol, getrocknet. In typischer Weise wurden ein Verdampfungstrockner, ein Marangoni-Trockner und ein Sprühtrockner in Verbindung mir organischen Verbindungen verwendet. Wenn ein Verdampfungstrockner verwendet wird, wird Isopropylalkohol (IPA) innerhalb einer Prozesskammer erhitzt und die dann resultierenden IPA-Dämpfe verschieben das deionisierte Wasser, welches an einer Oberfläche des Wafers anhaftet. Bei einem Marangoni-Trockner werden Wafer mit Hilfe eines Marangoni-Effektes getrocknet, wobei der Vorteil einer niedrigen Oberflächenspannung der IPA-Dämpfe ausgenutzt wird. Bei einem Sprühtrockner werden extern erzeugte IPA-Dämpfe in eine Prozesskammer injiziert und die IPA-Dämpfe verschieben dann das deionisierte Wasser, welches an einer Waferoberfläche anhaftet. Andere herkömmliche Verfahren und Systeme sind in dem US-Patent Nr. 5,054,210 und in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 10-335299 offenbart.

Die meisten Trocknungssysteme verwenden organische Verbindungen, z. B. IPA-Dämpfe, als Trocknungsquelle zum Trocknen der Wafer. Jedoch besitzen die herkömmlichen Systeme keinerlei Einrichtung, um in präziser Weise die Strömung der IPA-Dämpfe zu detektieren und zu steuern, und zwar in die Prozesskammer hinein, und auch den Strom der IPA-Dämpfe innerhalb einer Prozesskammer.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Trocknungsgerät, welches dazu geeignet ist, schwache oder schlechte Prozessbedingungen zu verhindern, indem in richtiger Weise Trockengase in eine Prozesskammer eingeleitet werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Trocknen von Substraten geschaffen, welches eine Prozesskammer enthält, die dafür geeignet ist, um die Substrate unter Verwendung eines Trockengases zu trocknen, mit einer Messeinheit, die dafür ausgelegt ist, um eine Dichte des Trockengases zu messen, welches durch eine Messzone strömt, und mit einer Steuereinheit, die dafür ausgebildet ist, um die Menge des Trockengases zu steuern, welches der Prozesskammer zugeführt wird, und zwar in Einklang mit der gemessenen Dichte des Trockengases.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Trocknen von Substraten geschaffen, mit einer Prozesskammer, die dafür ausgelegt ist, um Substrate unter Verwendung eines Trockengases zu trocknen, mit einem Gaszuführungsrohr, welches an die Prozesskammer angeschlossen ist, um das Trockengas zuzuführen, einem Austragrohr, welches an die Prozesskammer angeschlossen ist, um das Trockengas auszutragen, einer Messeinheit, die dafür ausgelegt ist, eine Dichte des Trockengases zu messen, welches durch eine Messzone der Prozesskammer strömt, und einer Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, um eine Menge des Trockengases zu steuern, welches der Prozesskammer zugeführt wird, und zwar in Einklang mit der gemessenen Dichte des Trockengases.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun vollständiger im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen, die hier dargestellt sind, begrenzt. Vielmehr dienen die Ausführungsformen lediglich als Beispiele.
1 veranschaulicht schematisch ein Trocknungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Prozesskammer von 1;
3 bis 5 sind Graphen, welche Wellennummern veranschaulichen, bei denen Infrarotstrahlen durch Isopropylalkohol, Kohlendioxid und Wasser absorbiert werden;
6 veranschaulicht schematisch eine andere Ausführungsform des Trocknungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht der Messeinheit von 6;
8 ist eine vergrößerte Ansicht "a" von 7;
9 zeigt einen Graphen, der ein Problem veranschaulicht, welches sich dann einstellen kann, wenn ein erstes oder ein zweites Fenster erodiert;
10 zeigt einen Graphen, der eine Wellenzahl darstellt, in welcher Licht durch tonerde-basiertes Material absorbiert wird;
11A, 11B und 11C veranschaulichen verschiedene Installationspositionen eines Tiefpassfilters und eines Hochpassfilters;
12 veranschaulicht schematisch noch ein anderes Trocknungsgerät nach der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine vergrößerte Ansicht des Elements "b" von 12.
BESCHREIBUNG DER ALS BEISPIEL GEWÄHLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen vollständiger beschrieben, in welchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind.
In der vorliegenden Beschreibung ist ein Sprühtrockner offenbart, der zum Trocknen von Wafern verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf andere Trockner, wie beispielsweise auf einen Marangoni-Trockner und einen Verdampfungstrockner, anwendbar. Darüber hinaus wird Isopropylalkohol als Dampf offenbart, und zwar lediglich als ein Beispiel einer Trocknungsgasquelle. Jedoch können auch andere organische Zusammensetzungen als Trocknungsgasquelle verwendet werden.
Gemäß 1 enthält ein Trocknungsgerät 1 eine Substratbehandlungseinheit 100, eine Messeinheit 200 und eine Steuereinheit 300. Die Substratbehandlungseinheit 100 trocknet Wafer unter Verwendung eines Trocknungsquellengases. Die Substratbehandlungseinheit 100 besitzt eine hermetisch abgedichtete Prozesskammer 120. Die Prozesskammer 120 ist mit einer Gasversorgungseinheit 140 und einer Auslasseinheit 160 verbunden. Die Gasversorgungseinheit 140 schickt Trocknungsgas zu der Kammer 120. Die Auslasseinheit 160 trägt das Strömungsmittel aus der Kammer 120 aus. Die Gasversorgungseinheit 140 enthält eine Dampferzeugungseinheit (nicht ge zeigt), um Dämpfe zu erzeugen, und ein Zuführrohr 142, welches an die Prozesskammer 120 angeschlossen ist, und zwar mit Dampferzeugungseinheit. Das Zuführrohr 142 ist in bevorzugter Weise an einer oberen Oberfläche der Prozesskammer 120 angeschlossen. Ein Massenströmungscontroller 142a ist dafür ausgebildet, um die Strömung der Gase durch das Zuführrohr 142 zu steuern. Der Massenströmungscontroller 142a ist auch an eine Steuereinheit 300 angeschlossen. Die Steuereinheit 300 steuert den Massenströmungscontroller 142a. Der Massenströmungscontroller 142a kann auch dafür ausgebildet sein, um von Hand gesteuert zu werden. Die Austragseinheit 160 enthält eine Puffereinheit 162, um zeitweilig ausgetragenes Strömungsmittel aus der Prozesskammer 120 zu speichern. Ein Austragsrohr 163 verbindet die Prozesskammer 120 mit der Puffereinheit 162. Ein Strömungsmittelauslassrohr 165 zum Austragen des gespeicherten Strömungsmittels ist mit einem unteren Abschnitt der Puffereinheit 162 verbunden. Ein Gasaustragsrohr 164 zum Austragen des Gases ist mit einem oberen Abschnitt der Puffereinheit 126 verbunden. Es sind Auslassventile 163a, 164a und 165a vorgesehen und dafür geeignet, um die Austragsrohre 163 bzw. 164 bzw. 165 zu öffnen und zu schließen.
Gemäß 2 enthält die Prozesskammer 120 einen Körper 120a und eine Abdeckung 120b. Der Körperabschnitt 120a schafft einen Raum zur Aufnahme und zum Trocknen von Wafern, die Abdeckung 120b ist dafür ausgelegt, um den oberen Abschnitt des Körperabschnitts 120a zu öffnen und zu schließen. Der Körperabschnitt 120 besitzt einen inneren Badbereich 122 und einen äußeren Badbereich 124. Eine Abstützplatte 186 zum Abstützen der Wafer ist in dem inneren Bad 122 montiert und es ist eine Düse 184 zum Zuführen von Reinigungsflüssigkeit dafür ausgebildet, um eine Reinigungsflüssigkeit dem inneren Bad 122 zuzuführen. Die Reinigungsflüssigkeit besteht in bevorzugter Weise aus einer chemischen Lösung, die Fluor oder Ammonium enthält und die während des chemischen Flüssigverarbeitungsprozesses verwendet wird, oder kann auch aus deionisiertem Wasser bestehen, welches bei dem Spülprozess verwendet wird. An einer Seitenwand des inneren Bades 122 ist ein Auslass 126 ausgebildet. Das deionisierte Wasser strömt durch den Auslass 123. Das äußere Bad 124 ist an einer externen Seitenwand des inneren Bades 122 angeordnet.
Das deionisierte Wasser, welches von dem inneren Bad 122 überfließt, und zwar durch den Auslass 123 während des Spülprozesses, wird in dem äußeren Bad 124 gespeichert und wird dann durch ein Wasserauslassrohr 125 ausgetragen, welches an einer Bodenfläche des äußeren Bades 124 angeschlossen ist. Ein Ventil 125a ist dafür geeignet, um das Wasserauslassrohr 125 zu öffnen und zu schließen. Eine Düse 182 zum Zuführen von Trocknungsgas ist dafür ausgelegt, um das Trocknungsgas dem inneren Band 122 zuzuführen und ist an einem oberen Abschnitt des inneren Bades 122 angeordnet.
Die Trocknungsgasquelle enthält in bevorzugter Weise eine organische Verbindung. In dieser Hinsicht können Alkoholdämpfe als organische Verbindung verwendet werden. Mit anderen Worten ist es zu bevorzugen, Isopropylalkohol (IPA) als Alkoholquelle zu verwenden. Darüber hinaus kann Ethylglykol, 1-Propanol, 2-Propanol, Tetrahydrofuran, 4-Hydroxy-4-methyl-2-pentanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Methanol, Ethanol, Aceton oder Dimethylether als Alkoholquelle verwendet werden. Die Alkoholdämpfe werden zu der Prozesskammer 120 mit Hilfe eines Trägergases, wie beispielsweise Stickstoffgas, transportiert.
Während eines Trocknungsprozesses misst die Messeinheit 200 die Dichte der organischen Verbindungen (z. B. von dem Isopropylalkohol) in der Substratbehandlungseinheit 100. Die Messeinheit 200 ist in geeigneter Weise an einer vorbestimmten Position in der Substratbehandlungseinheit 100 angeordnet. Beispielsweise kann die Messeinheit 200 an dem Zuführrohr 142 oder den Austragsrohren 163, 164 vorgesehen sein, um die Dichte von IPA zu messen, welches durch diese Rohre strömt. Die Messeinheit 200 kann auch bei der Prozesskammer 120 vorgesehen sein, um die Dichte von IPA zu messen, welches in derselben strömt. Im Folgenden wird eine Zone, in welcher die Dichte von IPA gemessen wird, als eine "Messzone" bezeichnet.
Wenn Infrarotlicht auf die Messzone gestrahlt wird, kollidiert das Infrarotlicht mit Gasmolekülen, die innerhalb der Messzone strömen, und wird in einem spezifischen Wellenlängenband absorbiert. Abhängig vom Typ der Gasmoleküle ist das Wellenlängenband für das absorbierte Infrarotlicht verschieden. Die 3 bis 5 zeigen Graphen, die das Wellenlängenband für Infrarotlicht veranschaulichen, welches durch Isopropylalkohol, Kohlendioxid und Wasser absorbiert wird, die jeweils innerhalb der Messzone strömen. Wie in 3 gezeigt ist, liegt das Wellenlängenband, in welchem Infrarotlicht am meisten durch Alkohol absorbiert wird, angenähert zwischen 2800 cm^-1 und 3000 cm^-1. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, liegt das Wellenlängenband für Kohlendioxid und Wasser jeweils nicht zwischen 2800 cm^-1 und 3000 cm^-1. Wenn demzufolge IPA in der Messzone vorhanden ist, ändert sich die Übertragung des Infrarotlichtes zwischen 2800 cm^-1 bis 3000 cm^-1. Durch Berechnen der Änderung der Infrarotlicht-Übertragungsfähigkeit in diesem Wellenlängenband wird es möglich, die Dichte von IPA zu messen, welches in der Messzone strömt. Informationen in Bezug auf die Dichte der IPA-Dämpfe, die durch die Messeinheit 200 detektiert wurden, werden zu der Steuereinheit 300 übertragen. Die Steuereinheit 300 vergleicht dann die gemessene Dichte der IPA-Dämpfe mit einem entsprechenden Wert für den Massenströmungscontroller 142a, der seinerseits die Strömung des IPA-Dampfes zu der Prozesskammer 120 hin steuert.
6 veranschaulicht schematisch ein Trocknungsgerät 1 und eine Messeinheit 200, die dafür ausgebildet sind, um an das Gasauslassrohr 164 angeschlossen zu werden. 7 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht der Messeinheit 200 von 6. Gemäß den 6 und 7 enthält die Messeinheit 200 eine Lumineszenzeinheit 220, die an einem ersten Rahmen 226 angeordnet ist, eine Detektoreinheit 240 und eine Fenstereinheit 260. Die Lumineszenzeinheit 220 ist auf einer Seite der Fenstereinheit 260 angeordnet und enthält eine Stromversorgungsquelle 224 und eine Infrarotlichtquelle 222, die einen Infrarotlichtsensor 242 beleuchtet. Die Detektoreinheit 240 ist an der Außenseite der Fenstereinheit 260 angeordnet. Die Detektoreinheit 240 enthält einen Infrarotlichtsensor 242, einen A/D-Umsetzer 244 und einen Signalprozessor 246. Der Infrarotlichtsensor 242 ist gegenüber der Infrarotlichtquelle 222 angeordnet und ist an einem zweiten Rahmen 227 gelegen. Der A/D-Umsetzer 244 wandelt das empfangene Licht in ein digitales Signal um. Der Signalprozessor 246 empfängt das digitale Signal, misst die Intensität des Lichtes und schätzt dadurch die Dichte der Gase ab. Mit anderen Worten berechnet der Signalprozessor das digitale Signal und sendet ein Steuersignal zur Steuereinheit 300, wobei basierend auf dem Steuersignal die Steuereinheit 300 dann den Massenströmungscontroller 142a steuert, um die Strömung des Trocknungsgases in die Prozesskammer 120 zu regulieren.
Die Fenstereinheit 260 ist zwischen der Beleuchtungseinheit 220 und der Detektoreinheit 240 angeordnet. Die Fenstereinheit 260 verhindert, dass das Strömungsmittel aus der Messzone in die Lumineszenzeinheit 220 oder die Detektoreinheit 240 strömt. Die Fenstereinheit 260 enthält ein erstes Fenster 262 und ein zweites Fenster 264. Das erste Fenster 262 ist auf einer Seite des Gasauslassrohres 164 angeordnet und das zweite Fenster 264 ist auf der gegenüber liegenden Seite des ersten Fensters 262 angeordnet. Wie spezifisch in 8 gezeigt ist, gibt es eine erste Öffnung an einer Seitenwand des Auslassrohres 164. Die erste Öffnung ist an ihrem inneren Umfang mit einem Flansch ausgestattet. Das erste Fenster 262 ist an dem Flanschabschnitt montiert. Ein O-Ring 180 ist zwischen dem ersten Fenster 282 und dem Flanschabschnitt angeordnet. An dem äußeren Umfang der ersten Öffnung ist der erste Rahmen 226 vorgesehen und ist an dem ersten Fenster 262 montiert und auch an dem Gasauslassrohr 164. Ein anderer O-Ring 181 ist zwischen dem ersten Rahmen 226 und dem ersten Fenster 262 zwischengefügt. Der Abschnitt des ersten Rahmens 226, das heißt der Endabschnitt, der an der ersten Öffnung und dem Gasauslassrohr 164 montiert ist, ist in bevorzugter Weise gestuft ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Konfiguration gegenüber dem ersten Fenster 262 ähnlich ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist eine zweite Öffnung gegenüber der ersten Öffnung vorhanden. Die zweite Öffnung ist an ihrem inneren Umfang mit einem Flansch ausgestattet. Das zweite Fenster 264 ist an dem Flanschabschnitt montiert. Ein O-Ring 180 ist zwischen dem zweiten Fenster 264 und dem Flanschabschnitt angeordnet. An dem Außenumfang der zweiten Öffnung ist der zweite Rahmen 227 vorgesehen und ist an dem zweiten Fenster 264 und dem Auslassrohr 164 montiert. Ein anderer O-Ring 181 ist zwischen dem zweiten Rahmen 227 und dem zweiten Fenster 264 angeordnet. Der Abschnitt des zweiten Rahmens 227, das heißt der Endabschnitt, der an der zweiten Öffnung und dem Auslassrohr 164 montiert ist, ist in bevorzugter Weise gestuft ausgebildet.
Das erste und das zweite Fenster 262 und 264 ermöglichen die Übertragung von Infrarotlicht. Das erste und das zweite Fenster 262 und 264 ist aus einem Material mit einem hohen Widerstand gegen Korrosion hergestellt.
9 zeigt einen Graphen, der ein Problem veranschaulicht, welches entstehen kann, wenn das erste und das zweite Fenster 262 und 264 auf Grund einer Korrosion verschlissen werden. Während eines chemischen Prozesses und eines Spülprozesses werden die IPA-Dämpfe für diese Prozesse nicht benötigt. Während eines Trocknungsprozesses werden jedoch IPA-Dämpfe kontinuierlich in einer stetigen Menge zugeführt. Wenn das erste und das zweite Fenster 262 und 264 geätzt werden oder durch eine Säure oder eine Base verschlissen werden, kann die Messeinheit 200 ein fehlerhaftes Volumen der IPA-Dämpfe detektieren, und zwar auf Grund von Variationen in der Dicke des ersten und des zweiten Fensters 262 und 264.
Daher sind bei der vorliegenden Ausführungsform das erste und das zweite Fenster 262 und 264 aus einem tonerde-basierten Material, wie beispielsweise Glas oder Quarz, hergestellt. Das tonerde-basierte Material besitzt einen hohen Widerstand gegen Korrosion durch organische Materialien, wie beispielsweise Alkohol. Wie in 10 veranschaulicht ist, über trägt das tonerde-basierte Material Infrarotlicht gut innerhalb eines Wellenlängenbandes von 2800 cm^-1 bis 3000 cm^-1.
Wie in 11A gezeigt ist, kann die Messeinheit 200 ferner eine Filtereinheit 280 enthalten, die Licht lediglich in einem Wellenlängenband überträgt, entsprechend dem detektierten Licht von dem Infrarotlichtsensor 242. Die Filtereinheit 280 ist an dem ersten Fenster 262 angeordnet. Die Filtereinheit 280 enthält ein Tiefpassfilter 282 und ein Hochpassfilter 284. Das Hochpassfilter und das Tiefpassfilter 284 und 282 sind in bevorzugter Weise aus einem Material, wie beispielsweise Karbonat oder Sulfat, hergestellt. In bevorzugter Weise sind das Hochpassfilter und das Tiefpassfilter 282 und 284 so angeordnet, dass sie nicht in direktem Kontakt mit den Strömungsmitteln gelangen, die durch die Messzone strömen. Das Hochpassfilter und das Tiefpassfilter 282 und 284 sind in das erste Fenster 262 oder das zweite Fenster 264 eingeführt. Wie in 11B gezeigt ist, ist lediglich das Tiefpassfilter 282 in das erste Fenster 262 eingesetzt und es ist lediglich das Hochpassfilter 284 in das zweite Fenster 264 eingesetzt. Wie in 11C gezeigt ist, sind das Hochpassfilter und das Tiefpassfilter 282 und 284 zwischen dem ersten Fenster 262 und der Infrarotstrahl-Beleuchtungsquelle oder zwischen dem zweiten Fenster 264 und dem Infrarotlichtsensor 242 angeordnet (nicht gezeigt).
12 veranschaulicht schematisch die Messeinheit 200, die in einem anderen Bereich des Trocknungsgerätes 1 angeordnet ist, das heißt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 12 ist die Messeinheit 200 an der Prozesskammer 120 montiert. Gemäß den 12 und 13 enthält die Messeinheit 200 einen Rahmen 227, eine Lumineszenzeinheit 222, eine Detektoreinheit 240, eine Fenstereinheit 260 als auch eine Antireflexionsplatte 290. Der Rahmen 227 ist an einer externen Seitenwand der Prozesskammer 120 montiert. Das erste und das zweite Fenster 262 und 264 sind an einer Seitenwand der Prozesskammer 120 eingeführt. In dem Rahmen 227 sind eine Infrarotlichtquelle 222 und ein Infrarotlichtsensor 242 horizontal oder vertikal angeordnet. Das erste und das zweite Fenster 262 und 264 und die Antireflexionsplatte 290 können in einem Winkel geneigt sein, und zwar im Hinblick auf das Strahlungslicht von der Infrarotlichtquelle 222, um auf die Antireflexionsplatte 290 zu treffen und um dann den Infrarotlichtsensor 242 zu erreichen. Die Infrarotstrahl-Beleuchtungsquelle 222 ist mit einer Stromversorgungsquelle 224 verbunden. Der Infrarotlichtsensor 242 ist mit einem A/D-Umsetzer 244 und einem Signalprozessor 246 verbunden.
Die Antireflexionsplatte 290 in der Prozesskammer 120 ist in einem bestimmten Abstand von dem ersten und dem zweiten Fenster 262 und 264 entfernt angeordnet. Die Antireflexionsplatte 290 ist an der inneren Seitenwand der Prozesskammer 120 mit Hilfe einer Vielzahl von Abstützplatten 290 fixiert. Ein vorbestimmter Abstand und Raum werden zwischen der Antireflexionsplatte 290 und den externen Seitenwänden der Prozesskammer 120 gebildet.
Die Messeinheit 200 misst die Dichte der IPA-Dämpfe innerhalb der Prozesskammer 120. Das erste und das zweite Fenster 262 und 264 sind aus tonerde-gestütztem Material, wie beispielsweise aus Glas oder Quarz, hergestellt.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann ein Filter mit einem Tiefpassfilter und einem Hochpassfilter auch bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, ähnlich der Darstellung in den 11A - C.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Messeinheit 200 an der Seitenwand der Prozesskammer 120 montiert. Die Messeinheit 200 kann jedoch auch an einer Abdeckung 120b der Prozesskammer 120 montiert sein.
Wenn gemäß der Darstellung in 12 die Messeinheit 200 an der Seitenwand der Prozesskammer 120 montiert ist, ist es möglich, in präziser Weise die Dichte der IPA-Dämpfe in der Prozesskammer 120 zu messen. Wenn gemäß der Darstellung in 7 die Messeinheit 200 an den Auslassrohren 142, 163 und 164 montiert ist, kann die Dichte der IPA-Dämpfe nicht so präzise gemessen werden, und zwar im Vergleich mit der direkten Messung der IPA-Dämpfe nach 12. Jedoch ist der Unterschied zwischen beiden Messungen vernachlässigbar. Wenn die Messeinheit 200 an der Prozesskammer 120 montiert ist, ergibt sich eine Möglichkeit, dass ein atmosphärischer Stromfluss durch die Antireflexionsplatte 290 oder die Abstützplatte 186 in der Prozesskammer 120 verhindert wird. Wenn jedoch die Messeinheit 200 an den Austragrohren 142, 163 und 164 montiert ist, ergibt sich kein Problem in Verbindung mit dem atmosphärischen Stromfluss in der Prozesskammer 120 bei der Ausführung des Trocknungsprozesses.
Es wird nun ein Prozess zur Ausführung eines Trocknungsprozesses unter Verwendung eines Gerätes nach 6 oder 12 beschrieben. Es werden Wafer auf eine Abstützplatte 186 in einem inneren Bad 122 einer Prozesskammer 120 geladen. Es werden Chemikalien und dionisiertes Wasser sequenziell von einer Reinigungsflüssigkeitszuführdüse 184 oder einem Auslass 123 zu dem inneren Band 122 zugeführt, um einen chemischen Behandlungsprozess und einen Spülprozess jeweils durchzuführen. Dann werden IPA-Dämpfe in das innere Bad 122 über ein Zuführrohr 142 zugeführt, um die Wafer zu trocknen. Die Wafer werden auf Grund des Marangoni-Effektes getrocknet oder durch Verdrängen des deionisierten Wassers, welches an einer Oberfläche der Wafer anhaftet, und zwar Verdrängen mit Hilfe der IPA-Dämpfe. Die Dichte der IPA-Dämpfe wird mit Hilfe einer Messeinheit 200 gemessen, die an einem Rohr 142 angeordnet ist oder an einem Auslassrohre 163 und 164 oder der Prozesskammer 120. Die Messeinheit 200 überträgt das gemessene Ergebnis zu einer Steuereinheit 300. Die Steuereinheit 300 steuert einen Massenströmungsmittelcontroller 142, der seinerseits die Strömung der IPA-Dämpfe steuert, welche der Prozesskammer 120 zugeführt werden.
Es wird dann infrarotes Licht von einer Infrarotquelle 222 aus ausgestrahlt, die in einer Messzone angeordnet ist. Ein Infrarotlichtsensor 242 empfängt das Licht, welches durch die Messzone hindurch gelaufen ist. Das empfangene Licht wird in ein digitales Signal oder in ein analoges Signal mit Hilfe eines A/D-Umsetzers 244 umgewandelt. Ein Signalprozessor 246 wertet eine Schwankung in der Stärke des detektierten Lichtes aus, um die Dichte der IPA-Dämpfe in der Messeinheit 200 zu berechnen.
Das Trocknungsgerät nach der vorliegenden Erfindung ist dazu befähigt, die Dichte von Isopropylalkohol, welcher zum Trocknen von Wafern zugeführt wird, in Realzeit zu messen. Das Trocknungsgerät hat die Fähigkeit, die Strömung des Isopropylalkohols während des Trocknungsprozesses zu steuern oder zu regeln. Als ein Ergebnis wird es möglich, den Trocknungsprozess effektiver durchzuführen.

Claims

Gerät zum Trocknen von Substraten, mit: einer Prozesskammer, die dafür ausgelegt ist, um Substrate unter Verwendung eines Trocknungsgases zu trocknen; einer Messeinheit, die dafür ausgebildet ist, um eine Dichte des Trocknungsgases zu messen, welches durch eine Messzone hindurch strömt; und einer Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, um eine Menge des Trocknungsgases zu steuern oder zu regeln, welches der Prozesskammer in Einklang mit der gemessenen Dichte des Trocknungsgases zugeführt wird.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Messeinheit Folgendes aufweist: eine Lumineszenzeinheit mit einer Infrarotlichtquelle, wobei die Infrarotlichtquelle Infrarotstrahlen zu der Messzone aussendet; und eine Detektoreinheit mit einem Infrarotlichtsensor, um das Infrarotlicht von der Infrarotlichtquelle zu detektieren, einem Analog/Digital-Umsetzer, um das detektierte Infrarotlicht in ein digitales Signal umzusetzen, und einen Signalprozessor zum Berechnen eines Steuersignals in Relation zu dem digitalen Signal.
Gerät nach Anspruch 2, ferner mit: einem Gaszuführrohr, welches dafür ausgelegt ist, um Trocknungsgas der Prozesskammer zuzuführen; und einem Massencontroller, der an das Gaszuführrohr angeschlossen ist, wobei die Steuereinheit den Massencontroller steuert, um Trocknungsgas der Prozesskammer in Einklang mit dem Steuersignal zuzuführen.
Gerät nach Anspruch 3, bei dem die Messeinheit mit dem Gaszuführrohr verbunden ist und bei dem die Messzone in dem Gaszuführrohr gelegen ist.
Gerät nach Anspruch 4, ferner mit: einer Fenstereinheit mit einem ersten Fenster und einem zweiten Fenster, die einander gegenüber liegend und an dem Gaszuführrohr angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Fenster aus einem tonerde-basierten Material gebildet sind; einem ersten Rahmen, der mit dem ersten Fenster verbunden ist und der die Infrarotlichtquelle fixiert; und einem zweiten Rahmen, der mit dem zweiten Fenster verbunden ist und den Infrarotlichtsensor fixiert.
Gerät nach Anspruch 5, bei dem das erste und das zweite Fenster aus Glas oder Quarz hergestellt sind.
Gerät nach Anspruch 5, bei dem die Fenstereinheit ferner eine Filtereinheit mit einem Tiefpassfilter und einem Hochpassfilter aufweist.
Gerät nach Anspruch 3, bei dem die Messeinheit ferner mit einem Auslassrohr verbunden ist, welches mit der Prozesskammer in Verbindung steht und bei dem die Messzone in dem Gaszuführrohr gelegen ist.
Gerät nach Anspruch 8, ferner mit: einer Fenstereinheit mit einem ersten Fenster und einem zweiten Fenster, die einander gegenüber liegend angeordnet sind und an dem Auslassrohr angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Fenster aus einem tonerde-basiertem Material hergestellt sind; einem ersten Rahmen, der mit dem ersten Fenster verbunden ist und die Infrarotlichtquelle fixiert hält; und einem zweiten Rahmen, der mit dem zweiten Fenster verbunden ist und der den Infrarotlichtsensor fixiert hält.
Gerät nach Anspruch 9, bei dem das erste und das zweite Fenster aus Glas oder Quarz hergestellt sind.
Gerät nach Anspruch 9, bei dem die Fenstereinheit ferner eine Filtereinheit mit einem Tiefpassfilter und einem Hochpassfilter aufweist.
Gerät nach Anspruch 1, ferner mit: einem Gaszuführrohr, welches dafür ausgelegt ist, um Trocknungsgas der Prozesskammer zuzuführen; einem Massenströmungscontroller, der an das Gaszuführrohr angeschlossen ist, um die Zufuhr des Trocknungsgases zu steuern oder zu regeln; einem ersten Auslassrohr, welches die Prozesskammer mit einer Puffereinheit verbindet; einem zweiten Auslassrohr, welches mit der Puffereinheit verbunden ist, um das Trocknungsgas auszutragen; und Ventilen, die jeweils an dem ersten und dem zweiten Auslassrohr angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch 3, bei dem die Messeinheit mit einer Abdeckung an der Prozesskammer oder einer Seitenwand der Prozesskammer verbunden ist und bei dem die Messeinheit die Dichte des Trocknungsgases in der Messzone der Prozesskammer misst.
Gerät nach Anspruch 12, ferner mit: einer Fenstereinheit, die an der Prozesskammer angeordnet ist; einem Rahmen, der mit der Fenstereinheit und der Prozesswand verbunden ist und der die Infrarotlichtquelle und den Infrarotlichtsensor fixiert hält; und einer Antireflexionsplatte, die an einer Innenseite der Prozesswand und gegenüber dem Rahmen angeordnet ist.
Gerät zum Trocknen von Substraten, mit: einer Prozesskammer, die dafür ausgebildet ist, um Substrate unter Verwendung eines Trocknungsgases zu trocknen; einem Gaszuführrohr, welches an die Prozesskammer angeschlossen ist, um Trocknungsgas zuzufügen; einem Auslassrohr, welches an die Prozesskammer angeschlossen ist, um das Trocknungsgas auszutragen; einer Messeinheit, die dafür ausgebildet ist, um eine Dichte des Trocknungsgases zu messen, welches durch eine Messzone der Prozesskammer hindurch strömt; einer Steuereinheit, die dafür ausgebildet ist, um einen Betrag des Trocknungsgases zu steuern oder zu regeln, welcher der Prozesskammer zugeführt wird, in Einklang mit der gemessenen Dichte des Trocknungsgases.
Gerät nach Anspruch 15, bei dem die Messeinheit Folgendes aufweist: eine Lumineszenzeinheit mit einer Infrarotlichtquelle, wobei die Infrarotlichtquelle Infrarotlicht in die Messzone einstrahlt; und eine Detektoreinheit mit einem Infrarotlichtsensor, um das Infrarotlicht von der Infrarotlichtquelle zu detektieren, einen Analog/Digital-Umsetzer zum Umwandeln des detektierten infraroten Lichtes in ein digitales Signal, und einen Sig nalprozessor zum Berechnen eines Steuersignals in Relation zu dem digitalen Signal.
Gerät nach Anspruch 15, ferner mit einem Massencontroller, der an das Gaszuführrohr angeschlossen ist, wobei die Steuereinheit den Massencontroller steuert, um Trocknungsgas der Prozesskammer in Einklang mit dem Steuersignal zuzuführen.
Gerät nach Anspruch 17, ferner mit: einer Fenstereinheit mit einem ersten Fenster und einem zweiten Fenster, die einander gegenüber liegende angeordnet sind und an dem Gaszuführrohr angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Fenster aus einem tonerde-basierten Material gebildet sind; einem ersten Rahmen, der mit dem ersten Fenster verbunden ist und der die Infrarotlichtquelle fixiert hält; und einem zweiten Rahmen, der mit dem zweiten Fenster verbunden ist und der den Infrarotlichtsensor fixiert hält.
Gerät nach Anspruch 18, bei dem das erste und das zweite Fenster aus Glas oder Quarz gebildet sind.
Gerät nach Anspruch 18, bei dem die Fenstereinheit ferner eine Filtereinheit mit einem Tiefpassfilter und einem Hochpassfilter enthält.
Gerät nach Anspruch 20, bei dem das Tiefpassfilter und das Hochpassfilter an dem ersten Fenster angeordnet sind oder eines der Filter gemäß dem Tiefpassfilter und dem Hochpassfilter an dem ersten Filter angeordnet ist und das andere Filter an dem zweiten Fenster angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 17, ferner mit: einer Fenstereinheit mit einem ersten Fenster und einem zweiten Fenster, die einander gegenüber liegend angeordnet sind und an dem Auslassrohr angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Fenster aus tonerde-basiertem Material gebildet sind; einem ersten Rahmen, der mit dem ersten Fenster verbunden ist und der die Infrarotlichtquelle fixiert hält; und einem zweiten Rahmen, der mit dem zweiten Fenster verbunden ist und der den Infrarotlichtsensor fixiert hält.
Gerät nach Anspruch 22, bei dem das erste und das zweite Fenster aus Glas oder Quarz gebildet sind.
Gerät nach Anspruch 22, bei dem die Fenstereinheit ferner eine Filtereinheit enthält, die ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter aufweist.
Gerät nach Anspruch 24, bei dem das Tiefpassfilter und das Hochpassfilter an dem ersten Fenster angeordnet sind oder eines der Filter entsprechend dem Tief passfilter und dem Hochpassfilter an dem ersten Fenster angeordnet ist und das andere Filter an dem zweiten Fenster angeordnet ist.