DE10234710A1

DE10234710A1 - System und Verfahren zum Trocknen von Halbleitersubstraten

Info

Publication number: DE10234710A1
Application number: DE10234710A
Authority: DE
Inventors: Hun-Jung Yi; Kyung-Dae Kim; Sang-Mun Chon; Ki-Seok Lee; Bo-Yong Lee; Sang-Oh Park; Pil-Kwon Jun
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: DE10234710B8; US6655042B2; KR20030047511A; US20030106239A1; JP2003297796A; JP4012053B2; DE10234710B4; KR100456527B1

Abstract

Es wird ein Trocknungssystem zum Trocknen eines Halbleitersubstrats bereitgestellt. Das Trocknungssystem enthält: eine Kammer zur Aufnahme eines Dampfverteilers und eines Fluidbads, wobei das Fluidbad in einem unteren Abschnitt der Kammer angeordnet ist, und der Verteiler in einem oberen Abschnitt der Kammer angeordnet ist, um Dampf zum Trocknen des Substrats zu verteilen; und ein Fluid-Strömungssystem für das Zuführen des Fluidstroms zum Fluidbad, um das Substrat zu reinigen und zu trocknen, und um das Fluid aus dem Fluidbad abzuführen, DOLLAR A wobei die Kammer eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen enthält, die im oberen Abschnitt angeordnet sind, um den Dampf abzuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren für die Fertigung eines Halbleiter-Bauelements und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Trocknen eines Halbleitersubstrats.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bei der Fertigung von hochintegrierten Halbleiter-Bauelementen beeinflussen jegliche verunreinigende Stoffe, wie Teilchen, die nach dem Reinigen, einer elektrostatischen Entladung auf den Halbleitersubstraten zurückbleiben, und Wassermarken oder dergleichen die nachfolgenden Bearbeitungsschritte auf unerwünschte Weise und haben eine nachteilige Wirkung auf die Bauelement-Ausbeute. Im allgemeinen werden Halbleiter-Bauelemente während der Fertigung mittels eines Naßreinigungsverfahrens oder eines Naßätzverfahrens gereinigt, um kontaminierende Substanzen von den Halbleitersubstraten zu entfernen. Nach einem Naßreinigungsverfahren wird im allgemeinen ein Reinigungsverfahren angewendet, um die chemische Lösung, die beim Naßverfahren verwendet wurde, von den Halbleitersubstraten zu entfernen, und ein Trocknungsverfahren wird angewendet, um ein Fluid, wie entionisiertes Wasser, das beim Reinigungsverfahren verwendet wurde, von den gespülten Halbleitersubstraten zu entfernen.

Es sind einige herkömmliche Verfahren im Gebrauch, um die Halbleitersubstrate zu trocknen, beispielsweise ein Trocknen durch Schleudern der Substrate oder mittels Dampfdruck. Beim Schleuder-Trocknungsverfahren werden die Substrate geschleudert, und ein Fluid wird mittels Zentrifugalkraft entfernt. Das Schleuder-Trocknungsverfahren ist insofern problematisch, als die Halbleitersubstrate aufgrund des hohen Maßes an mechanischer Kraft, die auf die Halbleitersubstrate ausgeübt wird, brechen können. Außerdem trocknet dieses Verfahren die Halbleitersubstrate häufig nicht ausreichend.

Das Dampfdruckverfahren beinhaltet im allgemeinen die Verwendung von Isoprohylalkohol (IPA) bei niedrigem Druck. Zusätzlich zum Druck trocknet die Anwendung des Marangoni-Prinzips die Substrate noch weiter. Das Verfahren hält den Fluidstrom über einer Fluidoberfläche von Bereichen mit niedrigerer zu solchen mit höherer Oberflächenspannung, wodurch die Trocknungseffizienz maximiert wird.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen von Halbleitersubstraten, bei dem das Marangoni-Prinzip angewendet wird, ist im US-Patent Nr. 5,884,640 und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-335299 offenbart. Bei diesen vorgeschlagenen Verfahren wird ein Fluid durch einen Strom auf der Oberfläche des Bades in ein Bad geleitet, und das Bad wird durch ein Ventil vom Boden her abgeführt. Dampf wird von einer Gaszuleitung durch eine Vielzahl von Öffnungen zugeführt, die an das Bad angrenzen. Nachteile dieses Verfahrens schließen eine Turbulenz an der Fluidoberfläche ein, d. h. wenn ein Fluid auf den Fluid-Oberflächenpegel bzw. -spiegel strömt, wird das Fluid aufgewirbelt. Dies bewirkt einen ungleichmäßigen Trocknungseffekt. Somit kann die Trocknungseffizienz von Halbleitersubstraten unter Anwendung des Marangoni-Prinzips verringert sein, da während des Trocknungsverfahrens möglicherweise kein gleichmäßiger Meniskus auf der Oberfläche der Substrate gebildet wird. Auch ist die offenbarte Steuerung des Fluidspiegels möglicherweise nicht in der Lage, eine kontinuierliche Zufuhr und eine kontinuierliche Abfuhr des Fluids bereitzustellen. Außerdem weist die Dampfzone über dem Fluidspiegel in der Trockenkammer nicht den richtigen Abstand auf, um eine gleichmäßige Verteilung des Isopropylalkohol-Dampfdrucks zu ermöglichen. Außerdem können, wenn das Fluid und der Dampf in den Kreislauf zurückgeführt, d. h. wiederverwertet werden, verunreinigende Substanzen vorhanden sein.

Darum ist es wünschenswert, über ein System und ein Verfahren zum Trocknen von Halbleitersubstraten zu verfügen, um in einer Trockenkammer das Trocknungsgas gleichmäßig zu verteilen und den Fluid-Oberflächenspiegel zu stabilisieren, wodurch der Marangoni-Effekt verstärkt wird.

Es ist daher ein Aufgabe der Erfindung ein Trocknungssystem und -verfahren für Halbleiter zu schaffen, daß die vorangehend erwähnten Nachteile des Stands der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des anliegenden Anspruchs 1 bzw. 21 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wird ein Trocknungssystem zum Trocknen eines Halbleitersubstrats bereitgestellt, welches enthält: eine Kammer zur Aufnahme eines Dampfverteilers und eines Fluidbades, wobei das Fluidbad in einem unteren Abschnitt der Kammer angeordnet ist und der Verteiler in einem oberen Abschnitt der Kammer angeordnet ist, um Dampf für das Trocknen des Substrats zu verteilen; und ein Fluid-Strömungssystem zum Zuführen des Fluidstroms in das Fluidbad, um das Substrat zu reinigen und zu trocknen und um das Fluid aus dem Fluidbad abzuführen, wobei die Kammer eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen aufweist, die im oberen Abschnitt angeordnet sind, um den Dampf abzuführen.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Vielzahl von Entlüftungsöffnungen vorzugsweise mindestens ein Paar Entlüftungsöffnungen, die einander im wesentlichen diametral gegenüber angeordnet sind. Das Fluid-Strömungs- System regelt den Fluidstrom und die Fluidabfuhr in Kombination mit dem Dampfverteiler, um die Marangoni-Trocknungsprinzipien zu bewirken. Das Fluid-Strömungssystem enthält eine Fluidspiegel-Steuerungsvorrichtung zum Einstellen des Fluidspiegels und der Fluidabfuhr im Fluidbad, wobei die Fluidspiegel-Steuerungsvorrichtung eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Ab- und Zuführen des Fluids vom und zum Fluidbad während des Trocknungsverfahrens aufweist. Die Vorrichtung zum kontinuierlichen Abführen enthält eine flexible Leitungsschnur bzw. Leitung, die mit einer Abführvorrichtung des Fluidbads verbunden ist, und der Fluidspiegel im Fluidbad wird durch Heben oder Senken eines Abschnitts der flexiblen Leitung eingestellt.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Fluid- Strömungssystem einen Fluid-Strömungspuffer, um den Fluidstrom in dem Fluidbad aufzunehmen und zwischenzuspeichern. Der Strömungspuffer ist in einem oberen Abschnitt des Fluidbads angeordnet, wobei der Strömungspuffer so bemessen und geformt ist, daß er das Fluid in einem oberen Abschnitt aufnimmt und das Fluid durch einen Spalt in einem unteren Abschnitt entläßt. Und der Fluid-Strömungspuffer ist in einem oberen Abschnitt des Fluidbads angeordnet, wobei der Strömungspuffer so bemessen und geformt ist, daß er das Fluid in einem oberen Abschnitt aufnimmt, das Fluid vorübergehend hält und das Fluid in das Fluidbad abgibt, indem es im oberen Abschnitt überläuft.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Dampfverteiler eine innere Leitung und eine koaxiale äußere Leitung, wobei die innere Leitung ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist, wobei das offene Ende zur Aufnahme des Dampfstroms dient, wobei die innere Leitung eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Öffnungen aufweist, die entlang einer Längsachse angeordnet sind, um den Dampfstrom, der am offenen Ende aufgenommen wurde, zu der koaxialen äußeren Leitung passieren zu lassen, und wobei die koaxiale äußere Leitung erste und zweite Öffnungsgruppen bzw -reihen aufweist, wobei die erste Öffnungsreihe, die entlang einer ersten Längsachse angeordnet ist, und die zweite Öffnungsreihe, die entlang einer zweiten Längsachse angeordnet ist, um den Dampfstrom, der aus der inneren Leitung passiert, passieren zu lassen. Die ersten und zweiten Längsachsen sind vorzugsweise bezüglich einer vertikalen Achse, die durch die Mitte der inneren Leitung verläuft, zueinander symmetrisch.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Trocknungssystem außerdem eine Leitvorrichtung, die unter dem Verteiler angeordnet ist, wobei die Leitvorrichtung so bemessen ist, daß sie eine Breite aufweist, die geringer ist als der Durchmesser der Kammer, wodurch ein Kanal zwischen der Leitvorrichtung und den Seiten der Kammer gebildet wird, um den Dampf vom Verteiler passieren zu lassen. Die Leitvorrichtung enthält eine Bodenfläche, die von zwei schrägen Seiten gebildet wird, die sich in der Mitte schneiden, um den Dampf vom Kanal ins Fluidbad zu reflektieren bzw. umzuleiten.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Trocknungssystem außerdem einen Dampferzeuger für das Erzeugen von Dampf, wobei der Dampferzeuger einen Ausdehnungsbehälter aufweist, wobei der Ausdehnungsbehälter ein Heizelement für das Erwärmen eines Nebels und einen Filter aufweist, um den Nebel zu filtrieren, bevor er als Dampf in die Kammer entlassen wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Trocknungssystem außerdem einen Dampferzeuger für das Erzeugen von Dampf, wobei der Dampferzeuger einen Ausdehnungsbehälter, eine Trägergasleitung und eine Düse aufweist, die die Trägergasleitung und das Ausdehnungsgefäß verbindet, wobei die Düse einen durchgehend konstanten Durchmesser aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Kammer eine Haube, die eine obere Abdeckung und das Fluidbad verbindet, wobei eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen nahe der Oberseite der Haube angeordnet sind. Der Abstand zwischen dem Fluid-Oberflächenspiegel und der oberen Abdeckung beträgt in der Höhe mindestens den halben Durchmesser des Halbleitersubstrats.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Trocknungssystem außerdem eine Vielzahl von Stäben, um das Substrat im Fluidbad zurückzuhalten, wobei die Vielzahl von Stäben mit einer Steuerungsvorrichtung verbunden sind, um die Vielzahl von Stäben und das Substrat im Fluidbad selektiv zu heben und zu senken.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Fluid entionisiertes Wasser, und der Dampf enthält Isopropylalkohol.

Es wird auch ein Verfahren zum Trocknen eines Halbleitersubstrats bereitgestellt, das die folgenden Schritte enthält: In einer Kammer mit einem ersten Raum und einem zweiten Raum wird ein Dampfverteiler in den ersten Raum und ein Fluidbad in den zweiten Raum aufgenommen, wobei der erste Raum und der zweite Raum durch eine Haube räumlich getrennt sind; und Leiten von Fluidstrom in das Fluidbad, um das Substrat zu reinigen und zu trocknen; Trocknen des Substrats durch Mischen von vom Verteiler eingeleiteten Dampf mit Fluid im Fluidbad und kontinuierliches Abführen von Fluid vom und Zuführen von Fluid zum Fluidbad.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Schritt des Trocknens das Entlüften von Dampf durch Entlüftungsöffnungen, die an der Haube nahe dem ersten Raum angeordnet sind. Das Verfahren enthält außerdem den Schritt des Einstellens des Fluidspiegels im Fluidbad durch Heben oder Senken eines Abschnitts einer flexiblen Leitung, die mit einer Abführvorrichtung des Fluidbads verbunden ist. Das Verfahren enthält außerdem den Schritt des Senkens des Fluidspiegels im Fluidbad durch Senken eines Abschnitts einer flexiblen Leitung, die mit einer Abführvorrichtung des Fluidbads verbunden ist, und gleichzeitiges Heben des Substrats im Fluidbad. Das Verfahren enthält außerdem den Schritt des Zwischenspeicherns des Fluidstroms ins Fluidbad durch einen Fluid-Strömungspuffer.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben genannten und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen noch deutlicher, worin:
Fig. 1 eine schematische frontale Querschnittsansicht ist, um ein Reinigungs- und Trocknungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
Fig. 2 eine schematische seitliche Querschnittsansicht ist, um ein Reinigungs- und Trocknungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht ist, um einen Fluid-Strömungspuffer von Fig. 1 zu veranschaulichen.
Fig. 4 eine frontale Querschnittsansicht ist, um einen anderen Fluidpuffertyp gemäß der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ist, um einen Verteiler von Fig. 1 zu veranschaulichen;
Fig. 6 eine frontale Querschnittsansicht ist, um den Verteiler von Fig. 5 zu veranschaulichen;
Fig. 7 eine seitliche Querschnittsansicht ist, um den Verteiler von Fig. 5 zu veranschaulichen;
Fig. 8 eine Zeichnung ist, um die Gleichmäßigkeit eines Trocknungsgases zu veranschaulichen;
Fig. 9 eine frontale Querschnittsansicht ist, um einen Verteiler und eine Strömungs-Leitvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen;
Fig. 10 eine schematische Ansicht ist, um einen Trocknungsgaserzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen; und
Fig. 11 eine frontale Querschnittsansicht ist, um eine weitere Ausführungsform des Trocknungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Zu beachten ist, daß ähnliche Bezugszahlen für die Bezeichnung von ähnlichen oder entsprechenden Teilen oder Abschnitten verwendet werden, um die Darstellung und Erklärung zu vereinfachen. Auch werden in der folgenden Beschreibung genaue Angaben gemacht, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung ohne die genauen Angaben erreicht werden kann. Von einer detaillierten Beschreibung bekannter Funktionen und Strukturen wird abgesehen, um die wichtigen Punkte der vorliegenden Erfindung klar zu machen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils frontale und seitliche schematische Querschnittsansichten, um ein Trocknungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
Gemäß Fig. 1 enthält das Trocknungssystem zum Trocknen der Halbleitersubstrate 9 eine Kammer 1 und ein Fluid-Strömungssystem. Die Kammer 1 wird verwendet, um einen Verteiler 15 und ein Fluidbad 3a aufzunehmen. Das Fluid-Strömungssystem wird verwendet, um dem Fluidbad 3a ein Fluid 7 für das Waschen des Substrats zuzuführen und um das Fluid 7 aus dem Fluidbad 3a abzuführen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Fluid- Strömungssystem eine Fluidspiegel-Steuerungsvorrichtung zum steuerbaren Heben oder Senken der Höhe einer flexiblen Leitung 19, die mit einer Abführvorrichtung 3b des Fluidbads 3a verbunden ist. Die Fluidspiegel-Steuerungsvorrichtung wird verwendet, um den Spiegel des Fluids 7 im Fluidbad 3a einzustellen und das Fluid 7 im Fluidbad 3a abzuführen. Die Fluidspiegel-Steuerungsvorrichtung ist in der Lage, das Fluid 7 Während des Trocknungsverfahrens kontinuierlich vom Fluidbad 3a abzuführen. Vorzugsweise wird der Spiegel 7a des Fluids 7 durch Heben oder Senken eines Abschnitts der flexiblen Leitung 19 eingestellt. Das Fluid-Strömungssystem enthält außerdem einen Fluid-Strömungspuffer 3c, der in einem oberen Abschnitt des Fluidbads 3a angeordnet ist. Der Fluid-Strömungspuffer 3c wird verwendet, um das Fluid 7 auf dem Weg ins Fluidbad 3a aufzunehmen und zwischenzuspeichern. Der Fluid-Strömungspuffer 3c ist so bemessen und geformt, daß er das Fluid 7 in einem oberen Abschnitt aufnimmt und das Fluid 7 durch einen Spalt in einem unteren Abschnitt entläßt. Das Fluid 7 wird durch eine Fluidleitung 5, die mit dem Fluid-Strömungspuffer 3c verbunden ist, kontinuierlich dem Fluid-Strömungspuffer 3c zugeführt. Der Auslaß der Fluidleitung 5 befindet sich über dem Fluid-Strömungspuffer 3c.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Fluid-Strömungspuffers von Fig. 1. Gemäß Fig. 3 enthält der Fluid-Strömungspuffer eine innere Seitenwand 41a, eine äußere Seitenwand 41b und vordere und hintere Wände 41c. Ein unterer Abschnitt der äußeren Seitenwand 41b ist vorzugsweise gekrümmt, um den Fluidstrom zu verstärken. Auch schneidet ein unterer Abschnitt der äußeren Wand 41b an einer Kante einen unteren Abschnitt der vertikalen inneren Seitenwand 41. Somit ist der untere Abschnitt des Fluid-Strömungspuffers geschlossen, ohne einen flachen Boden zu haben. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die innere Seitenwand 41a einen Spalt 41d in einem unteren Abschnitt über der Kante auf.
Wiederum gemäß Fig. 1 strömt das Fluid 7 im Fluid-Strömungspuffer 3c durch den Spalt 41d in das Fluidbad 3a, und das Fluid 7 im Fluidbad 3a strömt durch die flexible Leitung 19. Ein Fluid-Oberflächenspiegel 7b im Fluid-Strömungspuffer 3c ist vorzugsweise höher als der Fluid-Oberflächenspiegel 7a im Fluidbad 3a. Vorteilhaft wird, gemäß der veranschaulichenden Ausführungsform der Fig. 1 bis 3, dem Fluidbad 3a immer frisches Fluid zugeführt. Darüber hinaus bleibt, während dem Fluidbad 3a kontinuierlich Fluid zu- und abgeführt wird, der Fluid-Oberflächenspiegel 7a bei nur geringer Oberflächenbewegung ruhig, da das Fluid 7 dem Inneren des Fluidbades 3a, nicht dem Fluid-Oberflächenspiegel 7a zugeführt wird. Insbesondere sollte während der Trocknung der Substrate 9 der Meniskus an einer Oberfläche der Substrate 9 gebildet werden, um den Marangoni-Effekt zu verstärken. Wenn der Fluid-Oberflächenspiegel 7a instabil ist, bildet sich während des Trocknungsverfahrens möglicherweise kein gleichmäßiger Meniskus auf der Oberfläche der Substrate 9.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Fluid- Strömungspuffer 3d unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise wie in Fig. 4 gezeigt. Gemäß Fig. 4 enthält der Fluid-Strömungspuffer 3d eine innere Seitenwand, eine äußere Seitenwand, eine vordere Wand und eine hintere Wand, ähnlich wie der Fluid-Strömungspuffer 3c in Fig. 3. Die äußere Wand des Fluid-Strömungspuffers 3d ist jedoch höher als seine innere Seitenwand, und die innere Seitenwand des Fluid- Strömungspuffers 3d enthält keinen Spalt, wie er in Fig. 3 gezeigt ist. Somit wird dem Fluidbad 3a das Fluid 7 durch Überlaufen des Fluid-Strömungspuffers 3d zugeführt.
Gemäß Fig. 1 wiederum ist die Abfuhrvorrichtung 3b des Fluidbades 3a mit der flexiblen Leitung 19 verbunden. Die flexible Leitung 19 wird von einem Stab 21a getragen. Der Stab 21a weist an einer seiner Seitenwände eine Vielzahl von zahnförmigen Nuten bzw. Kerben auf und ist in eine im wesentlichen vertikale Führungsöffnung eines Trägerblocks 21 eingespannt. Die zahnförmigen Kerben haben eine vertikale Richtung. Ein Zahnrad 23 wird so eingerichtet, daß es in die zahnförmigen Kerben des Stabs 21 greift, und ist durch eine Drehwelle 27 mit einem Motor 25 verbunden. Wenn somit das Zahnrad 23 mittels der Drehwelle 27 gedreht wird, kann sich der Stab 21a aufwärts oder abwärts bewegen, wodurch er die flexible Leitung 19 hebt oder senkt. Wenn die flexible Leitung 19 gehoben oder gesenkt wird, kann der Fluid- Oberflächenspiegel 7a im Fluidbad 3a gesteuert werden. Somit kann der Fluid-Ober- Flächenspiegel 7a im Fluidbad 3a leicht durch Steuern des Motors 25 gesteuert werden. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wird, daß die flexible Leitung 19 durch Heben oder Senken des Stabes 21a gehoben oder gesenkt wird, wird der Fachmann ohne weites erkennen, daß auch andere Vorrichtungen zum Heben oder Senken des Stabes 21a verwendet werden können. Beispielsweise kann die flexible Leitung 19 mittels eines Stabs (nicht gezeigt), der mit der flexiblen Leitung 19 verbunden ist, gehoben oder gesenkt werden, und der Stab kann mittels eines anderen Geräts (nicht gezeigt) gesteuert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Kammer 1 einen Verteiler 15 zum Verteilen eines Trocknungsgases 29 für das Trocknen der Substrate 9 und ein Fluidbad 3a zur Aufnahme des Fluids 7. Die Kammer 1 enthält ferner eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 11a, die im oberen Abschnitt der Kammer 1 angeordnet sind, um das Trocknungsgas 29 abzuführen, sowie eine Platte 17 mit einer Vielzahl von Öffnungen, die im oberen Bereich der Kammer 1 und unter dem Verteiler 15 angeordnet sind. Vorzugsweise dienen eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 11a dazu, Dampf oder Gas aus der Kammer abzuführen bzw. zu entlüften. Die Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 11a enthält mindestens ein Paar Entlüftungsöffnungen, die einander im wesentlichen diametral gegenüber angeordnet sind.
Vorzugsweise ist die Kammer 1 mit einer oberen Abdeckung 13 bedeckt, die einen zweiten Raum vorsehen kann, der sich in einem oberen Abschnitt der Kammer 1 befindet. Die obere Abdeckung 13 wird mit einer runden Form dargestellt, aber es können auch andere Formen der oberen Abdeckung 13 uneingeschränkt verwendet werden. Beispielsweise kann die obere Abdeckung 13 eine rechteckige Form aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Kammer 1 außerdem eine Haube 11, die die obere Abdeckung 13 verbindet, die Haube 11 ist zwischen der oberen Abdeckung 13 und der Kammer 1 angeordnet. Die Haube 11 bewirkt, daß der Abstand zwischen den Entlüftungsöffnungen 11a und der Abdeckung 13 vom Fluidbad 3a vergrößert oder erweitert wird. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem Fluid-Oberflächenspiegel 7b und der oberen Abdeckung 13 einschließlich der Haube 11 in der Höhe mindestens den halben Durchmesser des Halbleiter- Bauelements, und die Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 11a sind nahe über der Haube 11 angeordnet.
Das Fluidbad 3a und die Fluid-Puffereinheit 3c sind im Innern der Kammer 1 mittels eines Trägerelements 1a befestigt. Die Substrate 9 im Fluidbad 3a werden von einer Haltevorrichtung (nicht gezeigt) getragen. Die Haltevorrichtung enthält eine Vielzahl von Stäben, vorzugsweise mindestens drei Stäbe 8a und 8b zum Zurückhalten der Substrate 9 im Fluidbad 3a. Die Vielzahl von Stäben 8a und 8b erstrecken sich parallel zueinander und axial zu einer zentralen Achse der Substrate 9. Beispielsweise kann die Haltevorrichtung einen mittleren Stab 8a und zwei seitliche Stäbe 8b, die sich an beiden Seiten des mittleren Stabs 8a befinden, aufweisen. Die Haltevorrichtung ist mit einer Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden, um die Haltevorrichtung und die Substrate 9 im Fluidbad 3a selektiv zu heben und zu senken.
Der Verteiler 15 ist in einem oberen Abschnitt der Kammer 1 angeordnet, vorzugsweise über der Platte 17 in der Kammer 1. Somit strömt das Trocknungsgas 29 im oberen Abschnitt der Kammer 1 durch die Vielzahl von Öffnungen der Platte 17 gleichmäßig nach unten. Das Trocknungsgas 29 strömt dann durch die Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 11a aus der Kammer 1.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Verteilers 15. Fig. 6 ist eine frontale Querschnittsansicht des Verteilers der Fig. 5, und Fig. 7 ist eine seitliche Querschnittsansicht des Verteilers der Fig. 5.
Gemäß Fig. 5, 6 und 7 enthält der Verteiler 15 eine innere Leitung 31 und eine koaxiale äußere Leitung 33, die die innere Leitung 31 umschließt. Die äußere Leitung 33 weist eine Länge "L" auf. Die innere Leitung 33 weist eine Vielzahl von ersten Öffnungen 31a auf. Vorzugsweise sind die Vielzahl von ersten Offnungen 31a im wesentlichen gleichmäßig beabstandete Öffnungen, die entlang einer Längsachse ausgerichtet sind, um das Trocknungsgas 29 passieren zu lassen. Die äußere Leitung 33 weist ebenfalls erste und zweite äußere Gruppen bzw. Reihen von Offnungen 33a auf. Die ersten äußeren Reihen von Offnungen 33a sind entlang einer ersten Längsachse angeordnet, und die zweiten äußeren Reihen von Öffnungen 33a sind entlang einer zweiten Längsachse angeordnet, um das Trocknungsgas 29, das die innere Leitung 31a passiert, passieren zu lassen. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Längsachsen bezüglich einer vertikale Achse 35 (in Fig. 6) durch die Mitte der inneren Leitung 31 (oder der äußeren Leitung 33) zueinander symmetrisch. Ein Winkel θ zwischen der Vertikalachse 35 und den zweiten Öffnungen 33a, die an den beiden Linien angeordnet sind, ist vorzugsweise größer als etwa 0 Grad und kleiner als etwa 90 Grad. Stärker bevorzugt liegt der Winkel θ im Bereich von etwa 30 Grad bis etwa 60 Grad. Beide Enden der äußeren Leitung 33 sind mit einer ersten Wand und einer zweiten Wand verschlossen, und ein Ende der inneren Leitung 31 ist ebenfalls mit der ersten Wand der äußeren Leitung 33 verschlossen. Das andere Ende der inneren Leitung 31 ist offen und verlängert, um so die zweite Wand der äußeren Leitung 33 zu penetrieren. Somit strömt das Trocknungsgas 29 aus dem Verteiler 15 durch eine Vielzahl erster Öffnungen 31 und die äußeren ersten und zweiten Reihen von Öffnungen 33a.
Fig. 8 ist eine Darstellung, die die Gleichmäßigkeit des Trocknungsgases, das aus dem Verteiler der Fig. 5 bis 7 strömt, veranschaulicht. In der Zeichnung der Fig. 8 stellt die horizontale Achse einen Abstand D vom geschlossenen Ende der inneren Leitung zum offenen Ende der inneren Leitung dar, und die vertikale Achse stellt die Flußdichte F des Trocknungsgases dar.
Gemäß Fig. 7 und 8 wird das Trocknungsgas 29 durch das offene Ende in die innere Leitung 31 eingeführt. Das Trocknungsgas 29 strömt dann durch die Vielzahl von ersten Öffnungen 31a (Fig. 5 und 6) aus der inneren Leitung 31. Hierbei wird mit abnehmendem Abstand D der Druck des Trocknungsgases 29 in der inneren Leitung 31 höher. Die Flußdichte F des Trocknungsgases 29, das durch die Vielzahl von ersten Öffnungen 31a ausströmt, steigt ebenfalls proportional zum Druck des Trocknungsgases 29 (siehe Kurve 1 der Fig. 8). Das Trocknungsgas 29, das in einen Raum zwischen der inneren Leitung 31 und der äußeren Leitung 33 eingespeist wird, strömt dann aus dem Verteiler 15 durch die äußeren ersten und zweiten Reihen von Öffnungen 33a (Fig. 5 und 6). Falls keine innere Leitung 31 vorhanden ist, wird der Druck des Trocknungsgases 29 mit zunehmendem Abstand D höher (siehe die Kurve 2 der Fig. 8). Infolgedessen ist der Gesamtdruck des Trocknungsgases 29 im Raum zwischen der inneren Leitung 31 und der äußeren Leitung 33 über die gesamte Länge "L" der äußeren Leitung 33 gleichmäßig (siehe Kurve 3 von Fig. 8). Demgemäß ist die Menge eines Trocknungsgases 29, das durch die äußeren ersten und zweiten Reihen von Öffnungen 33a ausströmt, über die gesamte Länge "L" der äußeren Leitung 33 gleichmäßig.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Verteiler 15 ferner eine Strömungs-Leitvorrichtung 61 enthalten, wie in Fig. 9 gezeigt, um das Trocknungsgas 29 gleichmäßiger zu verteilen.
Gemäß Fig. 9 ist die Strömungs-Leitvorrichtung 61 vorzugsweise unter dem Verteiler 15 und über der Platte 17 angeordnet. Die Strömungs-Leitvorrichtung 61 ist so bemessen, daß sie eine Breite aufweist, die geringer ist die Breite der Kammer 1, um einen Kanal "B" zwischen der Strömungs-Leitvorrichtung 61 und den Seiten der Kammer 1 zu bilden, um das Trocknungsgas 29 vom Verteiler 15 passieren zu lassen. Die Strömungs-Leitvorrichtung 61 weist eine obere Oberfläche und eine Bodenfläche auf. Die obere Oberfläche der Strömungs-Leitvorrichtung 61 ist im wesentlichen flach, die Bodenfläche der Strömungs-Leitvorrichtung 61 wird von zwei schrägen Seiten gebildet, die sich um die Mitte oder in der Mitte schneiden und so das Trocknungsgas W vom Kanal "B" umleiten. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Bodenfläche der Strömungs-Leitvorrichtung 61 verschiedene Formen auf, wie eine konvexe Fläche und eine konvexe Fläche mit einem abgeflachten Mittelbereich. Infolgedessen hat das Trocknungsgas 29, das durch die Öffnungen der Platte 17 strömt, im gesamten Raum der Kammer 1 eine gleichmäßigere Verteilung. Hier ist ein Abstand "A" zwischen der oberen Oberfläche der Strömungs-Leitvorrichtung 61 und der Oberseite der oberen Abdeckung 13 vorzugsweise größer oder gleich einem Abstand "B" zwischen der Strömungs-Leitvorrichtung 61 und den Seiten der Kammer 1. Demgemäß wird in dem Fall, daß die Strömungs-Leitvorrichtung 61 verwendet wird, der Marangoni-Effekt während des Trocknungsverfahrens weiter verstärkt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Trocknungssystem außerdem einen Trocknungsgaserzeuger für die Erzeugung von Trocknungsgas 29, wie in Fig. 10 gezeigt.
Gemäß Fig. 10 enthält der Trocknungsgaserzeuger eine Inertgasleitung 71 mit einem Einlaß und einem Auslaß. Vorzugsweise ist das Inertgas ein Stickstoffgas oder Heliumgas. Der Auslaß der Inertgasleitung 71 ist mit dem Einlaß 73a einer Düse 73 verbunden. Die Düse 73 weist einen Innendurchmesser auf, der geringer ist als der der Inertgasleitung 71. Der Auslaß 73b der Düse 73 ist mit einem Ausdehnungsabschnitt 75 verbunden. Der Ausdehnungsabschnitt 75 weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als der der Düse 73. Ein Auslaß des Ausdehnungsabschnitts 75 ist mit einer Trocknungsgasleitung 79 verbunden. Die Trocknungsgasleitung 79 ist mit dem Verteiler 15 (in Fig. 1) verbunden. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser der Düse 73 über die gesamte Länge der Düse 73 im wesentlichen konstant.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Trocknungsgaserzeuger ferner ein Rohr 89, das von einem festgelegten Bereich der Düse 73 abzweigt, und einen Behälter 87 zur Aufbewahrung der chemischen Lösung 91. Die chemische Lösung 91 enthält Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Isopropylalkohol (IPA) oder Aceton, die mit dem Fluid 7 (in Fig. 1), wie beispielsweise entionisiertes Wasser, mischbar sind, um die Oberflächenspannung zu senken und den Marangoni- Effekt zu verstärken. Beispielsweise hat Methanol eine Oberflächenspannung von etwa 24 dyn/cm, Ethanol hat eine Oberflächenspannung von etwa 24,1 dyn/cm, Isopropylalkohol (IPA) hat eine Oberflächenspannung von etwa 22,9 dyn/cm, und Aceton hat eine Oberflächenspannung von etwa 26,3 dyn/cm. Der Behälter 87 weist eine Öffnung 87a auf, die in einem oberen Abschnitt davon anordnet ist. Der Druck im Behälter 87 wird aufgrund des Vorhandenseins der Öffnung 87a bei etwa einer Atmosphäre gehalten. Wenn das Stickstoffgas in die Inertgasleitung 71 eingespeist wird, ist der Druck in der Düse 73 niedriger als etwa eine Atmosphäre. Somit wird die chemische Lösung 91 im Behälter 87 durch das Rohr 89 in die Düse 73 eingestrahlt. Infolgedessen wandelt sich die chemische Lösung 91 in ein Dampfgas um. Das Dampfgas kann jedoch noch kleine Tropfen der chemischen Lösung aufweisen. Sobald das Dampfgas den Ausdehnungsabschnitt 75 erreicht, wird das Volumen des Dampfgases plötzlich ausgedehnt. Demgemäß wird das Dampfgas vollständig verdampft, wodurch ein Trocknungsgas 29 (in Fig. 1) mit einer hohen und gleichmäßigen Konzentration erzeugt wird. Das Trocknungsgas 29 (in Fig. 1) strömt dann durch die Trocknungsgasleitung 79, die mit dem Verteiler 15 verbunden ist (in Fig. 1), in den Verteiler 15 (in Fig. 1).
Der Trocknungsgaserzeuger kann ferner einen Filter 97, der aus einem porösen Material gebildet ist, und eine Filter-Heizvorrichtung 77, zum Erwärmen des Filters 97, enthalten. Der Filter 97 ist im Erweiterungsabschnitt 75 eingerichtet, und die Filter- Heizvorrichtung 77 ist außerhalb des Ausdehnungsabschnitt 75 eingerichtet. Die Verdampfung des Dampfgases wird durch Erwärmen des Filters 97 beträchtlich gefördert. Darüber hinaus weist der Filter 97 vorzugsweise einen Abstand zu einem Abschnitt der inneren Wand der Ausdehnungsabschnitts 75 auf, um zu verhindern, daß der Druck des Dampfgases in der Düse 73 steigt. Die Filter-Heizvorrichtung 77 wird mittels einer Steuerungseinheit 83 gesteuert.
Vorzugsweise wird eine Inertgas-Heizvorrichtung 95 außerhalb der Inertgasleitung 71 eingerichtet, und eine Heizvorrichtung für die chemische Lösung 93 wird außerhalb des Behälters 87 eingerichtet. Auch wird vorzugsweise eine Durchfluß- Steuerungsvorrichtung bzw. ein Mengenregler 85 in einem festgelegten Bereich in der Inertgasleitung 71 eingerichtet, um die Durchflußmenge des Inertgases zu steuern. Außerdem kann ein Sensor 81, wie in Infrarotsensor, in der Trocknungsgasleitung 79 eingerichtet werden. Der Sensor 81 mißt die Konzentration des Trocknungsgases, das durch die Trocknungsgasleitung 79 strömt, und wandelt die gemessene Konzentration in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird dann zur Steuerungseinheit 83 übertragen. Die Steuerungseinheit 83 kann den Mengenregler 85, die Inertgas-Heizvorrichtung 95 und die Heizvorrichtung für die chemische Lösung 93 ebenso wie die Filter-Heizvorrichtung 77 steuern, um die Konzentration des Trocknungsgases 29 (in Fig. 1) kontinuierlich auf einen gewünschten Wert einzustellen.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des Trocknungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Fig. 11 enthält das Trocknungssystem zum Trocknen der Halbleitersubstrate 9 eine Kammer 51a und ein Fluid-Strömungssystem. Die Kammer 51 wird verwendet, um einen Verteiler (nicht gezeigt) und ein Fluidbad 53a wie in Fig. 1 aufzunehmen, und wird verwendet, um das Fluid 7 aus dem Fluidbad 53a abzuführen. Das Fluid-Strömungssystem wird verwendet, um dem Fluidbad 53 ein Fluid 7 zuzuführen, um die Substrate 9 zu waschen.
Gemäß Fig. 11 weist die Kammer 51a einen Auslaß 51b auf, der vom Boden der Kammer 51 abzweigt. Der Auslaß 51b ist mit einer flexiblen Leitung 19 verbunden, die mit einer Ablaßeinheit 30 verbunden ist. Vorzugsweise enthält die Ablaßeinheit 30 einen Stab mit einer Vielzahl von zahnförmigen Kerben an einer Seitenwand, sowie ein Zahnrad, das in die zahnförmigen Kerben des Stabes eingreift und durch eine Drehwelle mit einem Motor verbunden ist, ähnlich der Ausführungsform, die für Fig. 1 erklärt wurde.
Das Fluidbad 53a befindet sich im Inneren der Kammer 51a. Darüber hinaus weist das Fluidbad 53a einen Einlaß 53b auf, der von seinem Boden abzweigt. Der Einlaß 53b des Fluidbads 53a ist verlängert, so daß er den Boden der Kammer 51a penetriert. Ein Fluid 7, wie beispielsweise entionisiertes Wasser, oder eine chemische Lösune wird dem Fluidbad 53a durch den Einlaß 53b zugeführt.
Ein Fluid-Strömungspuffer 53c ist in einem oberen Abschnitt des Fluidbads 53a angeordnet. Der Fluid-Strömungspuffer 53c weist einen ähnlichen Aufbau auf wie einer der in Fig. 4 gezeigten Fluid-Strömungspuffer 3d. Alternativ dazu, wenn auch nicht in Fig. 11 gezeigt, kann der Fluid-Strömungspuffer 53c den gleichen Aufbau aufweisen wie eine der in Fig. 1 gezeigten Fluid-Puffereinheiten 3c. Auch ist die andere Seitenwand des Fluidbads 53a gegenüber dem Fluid-Strömungspuffer 53c niedriger als eine Seitenwand des Fluid-Strömungspuffers 53c, wie in Fig. 11 gezeigt. Somit strömt das Fluid 7 durch den Einlaß 53b und den Fluid-Strömungspuffer 53c in das Fluidbad 53a, und das Fluid 7 im Fluidbad 53a strömt durch Überlaufen der niedrigen Seitenwand des Fluidbads 53a aus. Infolgedessen wird das Fluid 7 in die Kammer 51a aufgenommen, und das in der Kammer 5a aufgenommene Fluid 7 wird durch die Abführeinheit 30 über die flexible Leitung 19 abgeführt. In diesem Fall wird der höchste Bereich der flexiblen Leitung vorzugsweise so gesteuert, daß er höher ist als der Boden der Kammer 51a. Mit anderen Worten ist ein Oberflächenspiegel 7d des Fluids in der Kammer 51a vorzugsweise höher als der Boden der Kammer 51a. Dies dient zur Erhöhung der Konzentration und der Gleichmäßigkeit des Trocknungsgases 29 durch Verschließen des Bodens der Kammer.
Einheiten mit gleichen Bezugszeichen, wie etwa ein Verteiler und Entlüftungsöffnungen, sind dieselben wie in Fig. 1. Von einer detaillierten Beschreibung wird daher abgesehen.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Reinigen und Trocknen der Substrate 9 mit Bezug auf Fig. 1 erklärt.
Zuerst werden die Substrate 9 in das Fluidbad 3a geladen. Ein Fluid 7, beispielsweise entionisiertes Wasser, wird dem Fluidbad 3a durch den Fluid- Strömungspuffer 3c kontinuierlich zugeführt. Der Fluid-Strömungspuffer 3c, der in einem oberen Abschnitt des Fluidbads 3a angeordnet ist, wird verwendet, um das Fluid 7 auf dem Weg ins Fluidbad 3a aufzunehmen und zwischenzuspeichern. Das Fluid 7 wird über eine Fluidleitung 5, die mit dem Fluid-Strömungspuffer 3c verbunden ist, dem Fluid-Strömungspuffer 3c zugeführt. Der Fluid-Strömungspuffer 3c gibt das Fluid 7 durch einen Spalt 41d (in Fig. 3) in einem unteren Abschnitt ab. Das Fluid 7 wird durch die Abführvorrichtung 3b, die mit der flexiblen Leitung 19 verbunden ist, kontinuierlich abgeführt, um die Substrate 9 zu reinigen. Durch Heben oder Senken der flexiblen Leitung 19 kann der Fluid-Oberflächenspiegel 7a im Fluidbad 3a gesteuert werden. Wenn das Trocknungssystem in Fig. 11 verwendet wird, um die Substrate 9 zu trocknen, wird das Fluid 7 kontinuierlich durch den Fluid-Strömungspuffer 53c (in Fig. 11), der in einem oberen Abschnitt des Fluidbads 53a (in Fig. 11) angeordnet ist, und den Einlaß 53b, der in einem unteren Abschnitt des Fluidbads 53a (in Fig. 1) angeschlossen ist, zugeführt. Und das Fluid 7 wird durch den Auslaß 51b (in Fig. 11) im Boden der Kammer kontinuierlich abgeführt. Durch kontinuierliches Zu- und Abführen des Fluids 7 wird das Fluid 7 im Fluidbad 3a frisch gehalten.
Nach dem Reinigen der Substrate 9 wird das Trocknungsgas 29 durch den Verteiler 15, der für das gleichmäßige Verteilen des Trocknungsgases 29 angeordnet ist, über dem Fluid 7 kontinuierlich dem Fluidbad 3a zugeführt und durch eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 11a, die in einem oberen Abschnitt der Seitenwand der Kammer 1 angeordnet sind, kontinuierlich abgeführt. Die Konzentration des Trocknungsgases 29 in der Kammer 1 kann durch kontinuierliches Zu- und Abführen des Trocknungsgases 29 gesteuert werden.
Das Trocknungsgas 29 wird mittels des Trocknungsgaserzeugers erzeugt, wie in Fig. 10 gezeigt. Das Trocknungsgas 29 enthält ein Inertgas, wie Stickstoffgas oder Heliumgas, und eine festgelegte Menge an Chemikalien. Vorzugsweise enthalten die Chemikalien Alkohol, der aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol und Isopropylalkohol (IPA) ausgewählt ist, und Aceton. Stärker bevorzugt ist die Chemikalie Isopropylalkohol (IPA). Die Chemikalien sind mit dem Fluid 7, beispielsweise entionisiertes Wasser, mischbar, um die Oberflächenspannung zu senken und um den Marangoni-Effekt zu verstärken.
Gleichzeitig wird das Fluid 7 kontinuierlich durch Senken der flexiblen Leitung 19 durch die Abführvorrichtung 3b abgeführt und dem Fluidbad 3a zugeführt, um das Fluid 7 aufzufrischen. Gleichzeitig werden die Substrate 9 langsam angehoben. Somit ist es möglich, zu verhindern, daß eine Verwirbelung des Fluids 7 erzeugt wird. Infolgedessen wird dem Fluidbad 3a kontinuierlich frisches Fluid 7 zugeführt, und der Oberflächenspiegel 7a des Fluids 7 wird stabilisiert. Daher wird der Marangoni-Effekt maximiert, wodurch das Trocknungsverfahren verbessert wird.
Überdies strömt während des Trocknungsverfahrens das Fluid 7 durch den Zwischenraum zwischen den Substraten 9 und strömt durch die Abführvorrichtung 3b aus dem Fluidbad 3a aus. Somit ist die Geschwindigkeit des fließenden Fluids im oberen Zwischenraumbereich größer als die Geschwindigkeit des fließenden Fluids im unteren Zwischenraumbereich. Demgemäß können Teilchen leichter vom Substrat 9 gelöst werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie vorstehend angegeben, aufgrund des Vorhandenseins des Trocknungsgaserzeugers, der einen Ausdehnungsabschnitt aufweist, eine gleichmäßige und maximale Konzentration des Trocknungsgases erreicht. Auch wird das Trocknungsgas unter Verwendung des Verteilers, der eine Doppelleitungs-Struktur aufweist, der gesamten Oberfläche des Fluids, beispielsweise entionisiertes Wasser, im Fluidbad gleichmäßig zugeführt. Darüber hinaus wird der Oberflächenspiegel des Fluids im Fluidbad durch Verwendung der Fluid- Puffereinheit(en) stabilisiert. Ferner wird das Trocknungsgas in der Kammer gleichmäßiger verteilt, indem man den Boden der Kammer schließt und das Trocknungsgas durch Entlüftungsöffnungen kontinuierlich abführt. Infolgedessen wird der Marangoni-Effekt maximiert.
Obwohl die vorliegende Erfindung hierin mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, wird klargestellt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, und daß von einem Fachmann verschiedene weitere Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Konzept der Erfindung abzuweichen. Für einen Fachmann ist es offensichtlich, daß Modifizierungen der beschriebenen Ausführungsform durchgeführt werden können, ohne vom Konzept und Umfang der Erfindung abzuweichen. Alle diese Änderungen und Modifikationen sollen im Umfang der Erfindung, wie er von den beigefügten Ansprüchen definiert ist, eingeschlossen sein.

Claims

1. Trocknungssystem zum Trocknen eines Halbleitersubstrats, umfassend:
eine Kammer zur Aufnahme eines Dampfverteilers und eines Fluidbads, wobei das Fluidbad in einem unteren Abschnitt der Kammer angeordnet ist, und der Verteiler in einem oberen Abschnitt der Kammer angeordnet ist, um Dampf für das Trocknen des Substrats zu verteilen; und
ein Fluid-Strömungssystem, um dem Fluidbad ein Fluid für das Reinigen und Trocknen des Substrats zuzuführen und um das Fluid aus dem Fluidbad abzuführen, wobei die Kammer eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen enthält, die im oberen Abschnitt angeordnet sind, um den Dampf zu entlassen.

2. Trocknungssystem nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Entlüftungsöffnungen mindestens ein Paar Entlüftungsöffnungen enthalten, die einander im wesentlichen diametral gegenüber angeordnet sind.

3. Trocknungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fluid-Strömungssystem die Fluidzufuhr und -abfuhr in Kombination mit dem Dampfverteiler steuert, um die Marangoni-Trocknungsprinzipien zu bewirken.

4. Trocknungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fluid-Strömungssystem eine Fluidspiegel-Steuerungsvorrichtung zum Einstellen des Fluidspiegels und zum Abführen des Fluids im Fluidbad enthält, wobei die Fluidspiegel-Steuerungsvorrichtung eine Vorrichtung aufweist, um das Fluid während des Trocknungsverfahrens kontinuierlich aus dem Fluidbad abzuführen und dem Fluidbad zuzuführen.

5. System nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung zum kontinuierlichen Abführen eine flexible Leitung umfaßt, die mit einer Abführvorrichtung des Fluidbads verbunden ist, und der Fluidspiegel im Fluidbad durch Heben oder Senken eines Abschnitts der flexiblen Leitung eingestellt wird.

6. System nach Anspruch 1, wobei das Fluid-Strömungssystem einen Fluid-Strömungspuffer zum Aufnehmen und Zwischenspeichern des Fluids auf dem Weg ins Fluidbad enthält.

7. System nach Anspruch 6, wobei der Strömungspuffer in einem oberen Abschnitt des Fluidbads angeordnet ist, wobei der Strömungspuffer so bemessen und geformt ist, daß er das Fluid in einem oberen Abschnitt aufnimmt und das Fluid durch einen Spalt in einem unteren Abschnitt abgibt.

8. System nach Anspruch 6, wobei der Fluid-Strömungspuffer in einem oberen Abschnitt des Fluidbads angeordnet ist, wobei der Strömungspuffer so bemessen und geformt ist, daß er das Fluid in einem oberen Abschnitt aufnimmt, das Fluid vorübergehend hält und das Fluid durch Überlaufen des oberen Abschnitts in das Fluidbad abgibt.

9. System nach Anspruch 6, wobei die Kammer ein äußeres Bad zum Aufnehmen von Fluid, das aus dem Fluidbad überläuft, enthält, wobei das Fluidbad eine Öffnung in einem Bodenabschnitt aufweist, um den Fluidstrom aufzunehmen.

10. System nach Anspruch 1, wobei der Dampfverteiler eine innere Leitung und eine koaxiale äußere Leitung enthält, wobei die innere Leitung ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist und wobei das offene Ende zum Aufnehmen von Dampfstrom dient, wobei die innere Leitung für das Passierenlassen des Dampfstroms, der am offenen Ende der koaxialen äußeren Leitung aufgenommen wurde, eine Vielzahl von im wesentlich gleichmäßig beabstandete Öffnungen aufweist, die entlang einer Längsachse angeordnet sind und wobei die koaxiale äußere Leitung für das Passierenlassen des Dampfstroms, der die innere Leitung passiert hat, erste und zweite Öffnungsreihen aufweist, wobei die erste Öffnungsreihe entlang einer ersten Längsachse und die zweite Öffnungsreihe entlang einer zweiten Längsachse angeordnet ist.

11. System nach Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten Längsachsen bezüglich einer Vertikalachse, die durch die Mitte der inneren Leitung verläuft, zueinander symmetrisch sind.

12. System nach Anspruch 10, das ferner eine Leitvorrichtung enthält, die unter dem Verteiler angeordnet ist, wobei die Leitvorrichtung so bemessen ist, daß ihre Breite geringer ist als der Durchmesser der Kammer, wodurch ein Kanal zwischen der Leitvorrichtung und den Seiten der Kammer gebildet wird, um den Dampf vom Verteiler passieren zu lassen.

13. System nach Anspruch 12, wobei die Leitvorrichtung eine Bodenfläche enthält, die von zwei schrägen Seiten gebildet wird, die sich in der Mitte schneiden, um den Dampf vom Kanal zum Fluidbad umzuleiten.

14. System nach Anspruch 12, wobei die Leitvorrichtung einen konvexen Bodenabschnitt zum Umleiten des Dampfs vom Kanal in das Fluidbad enthält.

15. System nach Anspruch 1, das ferner einen Dampferzeuger für das Erzeugen von Dampf enthält, wobei der Dampferzeuger einen Ausdehnungsbehälter aufweist, wobei der Ausdehnungsbehälter einen Filter für das Filtrieren eines Nebels, bevor dieser als Dampf in die Kammer abgegeben wird, enthält.

16. System nach Anspruch 1, das ferner einen Dampferzeuger für das Erzeugen von Dampf enthält, wobei der Dampferzeuger einen Ausdehnungsbehälter, eine Trägergasleitung und eine Düse, die die Trägergasleitung und den Ausdehnungsbehälter verbindet, enthält, wobei die Düse einen durchgehend konstanten Durchmesser aufweist.

17. System nach Anspruch 1, wobei die Kammer eine Haube enthält, die eine obere Abdeckung und das Fluidbad verbindet, wobei die Vielzahl von Entlüftungsöffnungen nahe am oberen Ende der Haube angeordnet sind.

18. System nach Anspruch 17, wobei der Abstand zwischen dem Fluid-Oberflächenspiegel und der oberen Abdeckung in der Höhe mindestens den halben Durchmesser des Halbleitersubstrats beträgt.

19. System nach Anspruch 1, das ferner eine Vielzahl von Stäben zum Zurückhalten des Substrats im Fluidbad enthält, wobei die Vielzahl von Stäben mit einer Steuerungsvorrichtung zum selektiven Heben und Senken der Vielzahl von Stäben und des Substrats im Fluidbad verbunden sind.

20. System nach Anspruch 1, wobei das Fluid entionisiertes Wasser ist und der Dampf Isopropylalkohol enthält.

21. Verfahren zum Trocknen eines Halbleitersubstrats, die folgenden Schritte umfassend:
Aufnehmen eines Dampfverteilers in einer Kammer, die einen ersten Raum und einen zweiten Raum aufweist, im ersten Raum und eines Fluidbads im zweiten Raum, wobei der erste Raum und der zweite Raum mittels einer Haube räumlich getrennt sind; und
Zuführen eines Fluids zum Fluidbad, um das Substrat zu reinigen und zu trocknen;
Trocknen des Substrats durch Mischen von Dampf, der aus dem Verteiler eingespeist wird, mit dem Fluid im Fluidbad und kontinuierliches Abführen des Fluids aus dem Fluidbad und kontinuierliches Zuführen des Fluids zum Fluidbad.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Trocknungsschritt das Entlüften von Dampf durch Entlüftungsöffnungen, die an der Haube nahe am ersten Raum angeordnet sind, enthält.

23. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt des Einstellens des Fluidspiegels im Fluidbad durch Heben oder Senken eines Abschnitts einer flexiblen Leitung, die mit einer Abführvorrichtung des Fluidbads verbunden ist, enthält.

24. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt des Senkens des Fluidspiegels im Fluidbad durch Senken eines Abschnitts einer flexiblen Leitung, die mit einer Abführvorrichtung des Fluidbads verbunden ist, und gleichzeitiges Heben des Substrats im Fluidbad enthält.

25. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt des Zwischenspeicherns des Fluids auf dem Weg ins Fluidbad mittels eines Fluid-Strömungspuffers enthält.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Strömungspuffer in einem oberen Abschnitt des Fluidbads angeordnet ist und wobei der Strömungs-Puffer so bemessen und geformt ist, daß er das Fluid in einem oberen Abschnitt aufnimmt und das Fluid durch einen Spalt in einem unteren Abschnitt abgibt.

27. System nach Anspruch 25, wobei der Fluid-Strömungspuffer in einem oberen Abschnitt des Fluidbads angeordnet ist, wobei der Strömungspuffer so bemessen und geformt ist, daß er das Fluid in einem oberen Abschnitt aufnimmt, das Fluid vorübergehend hält und das Fluid durch Überfließen des oberen Abschnitts in das Fluidbad abgibt.

28. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Kammer ein äußeres Bad zur Aufnahme von Fluid, das aus dem Fluidbad überläuft, enthält, wobei das Fluidbad eine Öffnung in einem Bodenabschnitt aufweist, um den Fluidstrom aufzunehmen.

29. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Trocknens durch Einspeisen von Dampf aus dem Verteiler das Einspeisen von Dampf durch eine innere Leitung und eine koaxiale äußere Leitung des Verteilers enthält und wobei die innere Leitung ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende aufweist, wobei das offenen Ende zum Aufnehmen des Dampfstroms dient, wobei die innere Leitung für das Passierenlassen des am offenen Ende aufgenommenen Dampfstroms zur koaxialen äußeren Leitung eine Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig beabstandeten Öffnungen aufweist, die entlang einer Längsachse angeordnet sind, und wobei die koaxiale äußere Leitung für das Passierenlassen des Dampfstroms, der die innere Leitung passiert hat, erste und zweite Öffnungsreihen aufweist, wobei die erste Öffnungsreihe entlang einer ersten Längsachse angeordnet ist und die zweite Öffnungsreihe entlang einer zweiten Längsachse angeordnet ist.

30. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die ersten und zweiten Längsachsen bezüglich einer vertikalen Achse, die durch die Mitte der inneren Leitung verläuft, zueinander symmetrisch sind.

31. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt des Kanalisierens des aus dem Verteiler eingeführten Dampfs durch eine Leitvorrichtung, die unter dem Verteiler angeordnet ist, enthält, wobei die Leitvorrichtung so bemessen ist, daß sie eine Breite aufweist, die geringer ist als der Durchmesser der Kammer, wodurch ein Kanal zwischen der Leitvorrichtung und den Seiten der Kammer gebildet wird, um den Dampf vom Verteiler passieren zu lassen.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Leitvorrichtung eine Bodenfläche enthält, die durch zwei schräge Seiten gebildet wird, die sich in der Mitte schneiden, um den Dampf aus dem Kanal ins Fluidbad umzuleiten.

33. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt der Erzeugung von Dampf mittels eines Dampferzeugers enthält, wobei der Dampferzeuger einen Ausdehnungsbehälter aufweist und wobei der Ausdehnungsbehälter einen Filter aufweist, um den Nebel zu filtrieren, bevor er als Dampf in die Kammer entlassen wird.

34. Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt des Erzeugens von Dampf mittels eines Dampferzeugers enthält, wobei der Dampferzeuger einen Ausdehnungsbehälter, eine Trägergasleitung und eine Düse umfaßt, die die Trägergasleitung und den Ausdehnungsbehälter verbindet, wobei die Düse durchweg einen konstanten Durchmesser aufweist.

35. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt des Trocknens das selektive Heben und Senken des Substrats im Fluidbad enthält.

36. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Fluid entionisiertes Wasser ist und der Dampf Isopropylalkohol enthält.