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Diese Anmeldung nimmt die Priorität der koreanischen
Patentanmeldung Nr. 2002-42851, angemeldet am 22. Juli 2002, in
Anspruch, deren Inhalt hierin vollumfänglich durch Bezugnahme mitoffenbart
wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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1. Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Trocknen von Halbleitersubstraten und ein Trocknungsverfahren
unter Verwendung derselben und insbesondere eine Vorrichtung zum
Trocknen von Halbleitersubstraten unter Verwendung des Azeotrop-Effekts
und eines Trocknungsverfahrens, das diese Vorrichtung verwendet.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Naßverfahren, wie Naßreinigungsverfahren oder
Naßätzverfahren,
werden bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen häufig verwendet.
Diese Naßverfahren
sind häufig
von Spülungs-
und Trocknungsverfahren gefolgt, die die in dem Naßverfahren verwendete
chemische Lösung
entfernen. Deionisiertes Wasser (de-ionized = DI-Wasser) kann bei dem
Spülverfahren
verwendet werden.
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In jüngster Zeit wurde oftmals das
Marangoni-Prinzip bei den Trocknungsverfahren für Halbleitervorrichtungen verwendet,
um die Trocknungseffizienz zu verbessern. Ein Trocknungsverfahren
und eine Trocknungsvorrichtung, die das Marangoni-Prinzip benutzen,
wird in dem US-Patent Nr. 5,884,640 von Fishkin et al. beschrieben.
Gemäß Fishkin
et al. wird DI-Wasser in einem Reservoir durch ein an einem Auslaß des Reservoirs
installierten Ventils während
des Trocknungsverfahrens drainiert bzw. abgeführt. Das Ventil wird dabei
durch ein Fluidpegelsteuerungssystem gesteuert. Demgemäß besteht
eine Notwendigkeit für
ein präzises
Steuern der Genauigkeit des Ventilbetriebs, um den Fluidpegel in
dem Reservoir allmählich
zu erniedrigen.
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Außerdem offenbart das veröffentlichte
japanische Patent Nr. 10-335299 eine Wafer-Trocknungsvorrichtung,
die das Maragoni-Prinzip verwendet. Gemäß dem veröffentlichten japanischen Patent
Nr. 10-335299 enthält
die Wafer-Trocknungsvorrichtung ein Luft- bzw. wasserdichtes Bad,
das zum Erzeugen eines versiegelten Dampfraums oberhalb des DI-Wassers
in der Lage ist, in welchem die Halbleiterwafer eingetaucht werden.
Somit wird das Trocknungsverfahren durch Einführen eines Trocknungsgases
in einen versiegelten Dampfraum durchgeführt. In diesem Fall wird das
Trocknungsgas unter einem hohen Druck zugeführt, um das Absenken des Oberflächenpegels
des DI-Wassers zu
steuern. Demgemäß besteht
ein Bedarf nach einer genauen Steuerung des Drucks des Trocknungsgases,
um das allmähliche
Absenken des DI-Wasserpegels zu steuern.
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Das Trocknungsverfahren, daß das Marangoni-Prinzip
verwendet, ist sehr effektiv bei der Trocknung von Halbleitersubstraten
mit einer ebenen Oberfläche.
Jedoch ist seine Effizienz bei der Reinigung von Halbleitersubstratoberflächen mit
Vertiefungsbereichen, wie etwa Kontaktlöchern, und insbesondere schmalen
und tiefen Vertiefungsbereichen eingeschränkt. Das DI-Wasser, das in
diesen Vertiefungsbereichen vorhanden ist, kann nicht vollständig entfernt
werden, auch wenn das Marangoni-Prinzip während des Trocknungsverfahrens
angewendet wird. Als Folge dieser Nachteile der Trocknungsverfahren
nach dem Stand der Technik kann das Restwasser, daß in den
zuvor beschriebenen Vertiefungsbereichen lokalisiert ist, Oberflächendefekte,
sogenannte "Wassermarken", erzeugen. Falls sich solche Wassermarken
auf der Oberfläche
des Substrats ausbilden, kann sich die Produktausbeute signifikant verringern.
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Kurzfassung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine
Trocknungsvorrichtung vorzusehen, die zum effizienten Entfernen
von Wasser auf Halbleitersubstraten geeignet ist, sowie ein Trocknungsverfahren vorzusehen,
welches zu einem effizienten Entfernen von Wasser auf Halbleitersubstraten
in der Lage ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß jeweils
durch die Merkmalskombination der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen bilden Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, deren
Inhalt hierdurch ausdrücklich
zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle
den Wortlaut zu wiederholen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Trocknungsvorrichtung vorgesehen. Eine Vorrichtung
zum Trocknen von Halbleitersubstraten unter Verwendung des Azeotrop-Effekts und
ein Trocknungsverfahren, das diese Vorrichtung verwendet, werden
vorgesehen. Die Vorrichtung enthält
ein Bad zum Speichern eines Fluids, eine Kammer, die oberhalb des
Bades angeordnet ist, und eine Vorrichtung zum Zuführen eines
organischen Lösungsmittels
auf die Oberfläche
des Fluids in dem Bad, um eine Azeotrop-Schicht auf der Oberfläche des
Fluids auszubilden und um eine organische Lösungsmittelschicht über der
Azeotrop-Schicht auszubilden. Ein Erhitzer erwärmt bzw. erhitzt die organische
Lösungsmittelschicht
und die Atmosphäre.
Die Vorrichtung enthält
ferner eine Trocknungsgasleitung zum Einbringen eines Trocknungsgases
in die Kammer.
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Die Vorrichtung zum Zuführen eines
organischen Lösungsmittels
oder ein Verteiler ist in der Seitenwand der Kammer angeordnet.
Das organische Lösungsmittel
kann in einem gasförmigen
oder einem flüssigen
Zustand zugeführt
werden. Ebenso ist der Erhitzer in einer Seitenwand der Kammer angeordnet
und vorzugsweise an einer höheren
Stelle als der Verteiler angeordnet. Die Trocknungsgasleitung ist
vorzugsweise unterhalb des Deckels der Kammer angeordnet.
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Die Volumenkonzentration (Vol.%)
des organischen Lösungsmittels,
das in der organischen Lösungsmittelschicht
enthalten ist, ist vorzugsweise größer als die des organischen
Lösungsmittels,
das in der azeotropen Schicht enthalten ist. Ebenso wird bevorzugt,
daß die
organische Lösungsmittelschicht und
die Atmosphäre über der
organischen Lösungsmittelschicht
auf eine Temperatur erwärmt
werden, die höher
als der Siedepunkt der azeotropen Schicht liegt. Außerdem kann
das Fluid einem deionisierten Wasser (DI-Wasser) entsprechen, welches
weit verbreitet bei dem Spülungsverfahren
des Halbleitersubstrats Anwendung findet, und das organische Lösungsmittel
kann Isopropyl-Alkohol sein. In diesem Fall ist die azeotrope Schicht
ein Gemisch aus DI-Wasser und Isopropyl-Alkohol. Hierbei ist die
azeotrope Schicht ein Gemisch, das seinen stabilsten Zustand aufrecht
erhält
und aus 10 Vol.% DI-Wasser und 90 Vol.% Isopropyl-Alkohol besteht.
Die azeotrope Schicht des DI-Wassers und des Isopropyl-Alkohols
besitzt einen Siedepunkt von 80°C.
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Währenddessen
enthält
die organische Lösungsmittelschicht
Isopropyl-Alkohol mit einer Volumenkonzentration von mehr als 90
Vol.%. Demgemäß liegt
der Siedepunkt der Isopropyl-Alkoholschicht höher als 80°C. Es ist hinlänglich bekannt, daß für den Fall,
daß der
Isopropyl-Alkohol zum Verdampfen erwärmt wird, die Menge des verdampften DI-Wassers
größer ist
als die Menge des verdampften Isopropyl-Alkohols. Falls daher das
Halbleitersubstrat, das in dem DI-Wasser eingetaucht ist, herausgezogen
bzw. nach oben bewegt wird und die Oberfläche des Halbleitersubstrats,
die die azeotrope Schicht und die Isopropyl-Alkoholschicht passiert,
erwärmt
wird, erniedrigt sich die Konzentration des Wassers, das auf dem
Halbleitersubstrat verbleibt. Wenn das Halbleitersubstrat soweit
hochgezogen wird, daß es
die Kammer erreicht, kann das auf dem Substrat befestigte Wasser
fast vollständig
entfernt werden. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere beim
Entfernen von Wasser besonders effektiv, das sich auf der Oberfläche eines
Halbleitersubstrats mit Mustern wie etwa Kontaktlöchern befindet.
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Überdies
kann eine obere Fluidzuführungsleitung
in einer oberen Seitenwand des Naßbades angeordnet sein. Die
obere Fluidzuführleitung
führt ununterbrochen
ein unverbrauchtes bzw. frisches Fluid, zum Beispiel frisches DI-Wasser,
unter der azeotropen Schicht zu, während das Halbleitersubstrat
in dem Naßbad
nach oben bewegt wird. In diesem Fall wird das Fluid in dem Naßbad vorzugsweise über eine
Abführleitung,
die sich aus dem Boden des Naßbads
erstreckt, abgeführt.
Daher tritt eine nach unten gerichtete Strömung des Fluids in dem Naßbad auf. Folglich
wird kontaminiertes Azeotrop und Fluid ebenso wie Partikel, die
von dem Halbleitersubstrat absobiert worden sind, ununterbrochen
durch die Abführleitung
drainiert bzw. abgeführt,
wodurch die Reinigungseffizienz weiter verbessert wird. Diese Reinigung
wird als "drag cleaning" (Abzugs- bzw. Sog-Reinigung) bezeichnet.
Das organische Lösungsmittel wird über den
Verteiler während
der Sog-Reinigung ununterbrochen zugeführt. Demgemäß wird immer eine frische azeotrope
Schicht an der Oberfläche
des Fluids ausgebildet.
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Eine untere Fluid-Zuführleitung
kann zusätzlich
in der Basis des Naßbades
angeordnet sein. Frisches Fluid wie etwa das DI-Wasser kann vor
der Zugabe des organischen Lösungsmittels
ebenso in das Naßbad
durch die untere Fluid-Zuführleitung
zugeführt
werden. Somit ist es möglich,
das in dem Naßbad
geladene Halbleitersubstrat zu spülen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Trocknen von Halbleitersubstraten
vorgesehen. Das Verfahren weist ein Zuführen von DI-Wasser in ein Bad
auf und ein Einbringen oder Eintauchen eines Halbleitersubstrats
in ein Fluid, z. B. DI-Wasser. Ein organisches Lösungsmittel wird an der Oberfläche des
DI-Wassers zugeführt.
Demgemäß wird eine
azeotrope Schicht aus DI-Wasser und organischem Lösungsmittel
an der Oberfläche
des DI-Wassers ausgebildet, und eine organische Lösungsmittelschicht
wird über
der azeotropen Schicht ausgebildet. Das Halbleitersubstrat wird
zum Passieren durch die azeotrope Schicht und die organische Lösungsmittelschicht herausgezogen
bzw. nach oben bewegt. Für
den Fall, daß das
organische Lösungsmittel
Isopropyl-Alkohol ist, ist die azeotrope Schicht ein Gemisch aus dem
DI-Wasser und dem Isopropyl-Alkohol. In diesem Fall beträgt das Volumenverhältnis des
DI-Wassers zu dem Isopropyl-Alkohol ungefähr 1:9. Ebenso ist die Volumenkonzentration
(Vol.%) des Isopropyl-Alkohols, der in der organischen Lösungsmittelschicht
enthalten ist, höher
als 90 Vol.%. Somit wird die Volumenkonzentration des DI-Wassers
in dem Fluid auf dem Halbleitersubstrat, das die azeotrope Schicht
und die organische Lösungsmittelschicht passiert,
niedriger als ungefähr
10 Vol.%.
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Im Anschluß an das Passieren durch die azeotrope
Schicht und die organische Lösungsmittelschicht
wird das Halbleitersubstrat erhitzt, um das Fluid zu verdampfen,
das sich auf dem Substrat befindet. Folglich ist die Verdampfungsmenge
des DI-Wassers, das in dem Fluid auf dem Substrat enthalten ist,
das die azeotrope Schicht und die organische Lösungsmittelschicht passiert,
größer als
die Verdampfungsmenge des darin enthaltenen Isopropyl-Alkohols.
Falls somit das organische Lösungsmittel
ununterbrochen zugeführt
wird und das Substrat über
der azeotropen Schicht ununterbrochen erhitzt wird, wird das DI-Wasser
auf dem Substrat entfernt. Ein Trocknungsgas wird an der Oberfläche des
Substrats zugeführt,
nachdem das Substrat aus der organischen Lösungsmittelschicht nach oben
bzw. herausbewegt worden ist. Anschließend wird das organische Lösungsmittel,
das sich auf dem Substrat befindet, entfernt.
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Vorzugsweise wird während der
Zuführung des
organischen Lösungsmittels
und des Herausziehens des Substrats frisches DI-Wasser unter die
azeotrope Schicht zugeführt.
Ferner wird es bevorzugt, daß das
DI-Wasser in dem Naßbad
ununterbrochen durch eine Abführleitung,
die sich von dem Boden des Naßbades
aus erstreckt, abgeführt
wird. Somit wird ebenso kontaminiertes DI-Wasser und kontaminiertes
Azeotrop in dem Naßbad
durch die Abführleitung
abgeführt.
Da eine nach unten gerichtete Strömung des DI-Wassers in dem
Naßbad
auftritt, kann folglich zusätzlich
ein Sog-Reinigungs-Effekt erzielt werden. Das organische Lösungsmittel
wird während der
Sog-Reinigung ununterbrochen zugeführt. Demgemäß wird ebenso eine frische
azeotrope Schicht an der Oberfläche
des DI-Wassers erzeugt, und eine frische organische Lösungsmittelschicht
wird ebenso über
der frischen azeotropen Schicht erzeugt.
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Außerdem wird es bevorzugt, daß zumindest das
organische Lösungsmittel
ununterbrochen zugeführt
wird und das Fluid in dem Naßbad über die
Abführleitung
während
der Zufuhr des Trocknungsgases abgeführt wird. Daher kann das in
dem Naßbad verbleibende
DI-Wasser mit dem organischen Lösungsmittel
ersetzt werden.
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Zudem wird es bevorzugt, daß das Trocknungsgas
auch nach dem Abführen
des Fluids in dem Naßbad
ununterbrochen zugeführt
wird. Somit ist es möglich,
das organische Lösungsmittel,
das sich in dem Bad und auf dem Substrat befindet, fast vollständig zu
entfernen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
besser ersichtlich, wenn sie im Zusammenhang mit der begleitenden
Zeichnung betrachtet werden, in welcher:
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1 eine
graphische Darstellung der Verdampfungseigenschaften einer wässrigen
Isopropyl-Alkohol-Lösung
ist;
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2 eine
schematische Ansicht eines Trocknungsapparates in Übereinstimmung
mit einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 bis 8 schematische Ansichten
zum sequentiellen bzw. schrittweisen Darstellen eines Trocknungsverfahrens
in Übereinstimmung
mit einer exemplarischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind; und
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9 eine
schematische Ansicht zum Darstellen eines Trocknungsmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die begleitende Zeichnung eingehender beschrieben. Die vorliegende
Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen verkörpert sein
und sollte nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt
werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen
dazu vorgesehen, dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig zu
vermitteln. Durch die Zeichnung und Beschreibung hindurch bezeichnen
gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
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1 ist
eine graphische Darstellung der Verdampfungseigenschaften einer
wässrigen
Isopropyl-Alkohol-Lösung.
Der Isopropyl-Alkohol (IPA) ist eine der organischen Lösungsmittellösungen,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Bei
der graphischen Darstellung der 1 stellen
die beiden Abszissen Volumenkonzentrationen (Vol.%) des IPA bzw,
des DI-Wassers dar und die Ordinate stellt einen Siedepunkt entsprechend
der Volumenkonzentration der IPA-Lösung (oder des DI-Wassers)
dar.
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Gemäß 1 ist die IPA-Lösung ein Gemisch aus DI-Wasser
und IPA. Ein azeotropes Gemisch der IPA-Lösung mit ungefähr 10 Vol.%
DI-Wasser und ungefähr
90 Vol.% IPA wird in 1 gezeigt. Ein
Siedepunkt des IPA-Azeotrop-Gemisches liegt bei ungefähr 80°C, wie in 1 gezeigt. Auch falls das
IPA-Azeotrop-Gemisch verdampft ist die Konzentration des verdampften
IPA-Gases immer gleich der Konzentration des IPA-Azeotrop-Gemisches.
Für den
Fall jedoch, daß die
IPA-Lösung,
die eine IPA-Konzentration von mehr oder weniger als 90 Vol.% aufweist,
verdampft wird, ist die Konzentration des verdampften IPA-Gases
unterschiedlich zu der der IPA-Lösung.
Dies kommt daher, daß der
Siedepunkt der IPA-Lösung
niedriger liegt als der Verdampfungspunkt, wenn die Konzentration
der IPA-Lösung
mehr oder weniger als 90 Vol.% beträgt, wie in 1 gezeigt. Bei dem Graph der 1 stellen die ersten Kurven 1a und 1b die
Siedepunkte der IPA-Lösungen
dar und die zweiten Kurven 3a und 3b stellen den
Verdampfungspunkt der IPA-Lösungen dar.
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Wenn beispielsweise die Temperatur
der IPA-Lösung
mit einer Konzentration von 50 Vol.% seinen Siedepunkt entlang der
ersten Kurve 1a der 1 erreicht,
beginnt die IPA-Lösung
zu sieden und der in der IPA-Lösung
enthaltene IPA verdampft stärker
als das darin enthaltene Wasser. Demgemäß wird die IPA-Volumenkonzentration
(A in 1) des verdampften
IPA-Gases größer als
50 Vol.%. Folglich wird die Wasservolumenkonzentration der siedenden IPA-Lösung größer als
50 Vol.%.
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Wenn die Temperatur der IPA-Lösung mit
einer Konzentration innerhalb des Bereichs von 90–100 Vol.%,
z.B. 95 Vol.%, seinen Siedepunkt entlang der ersten Kurve 1b in 1 erreicht, beginnt die
IPA-Lösung
zu sieden und zu verdampfen. In diesem Fall jedoch wird die IPA-Volumenkonzentration (Punkt
B in 1) des verdampften
IPA-Gases kleiner als 95 Vol.%. Mit anderen Worten, die Wasservolumenkonzentration
des verdampften IPA-Gases wird größer als 5 Vol.%. Folglich erhöht sich
die Wasserkonzentration der siedenden IPA-Lösung auf über 5 Vol.%.
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Gemäß 2 ist ein Naßbad 1 vorgesehen. Das
Naßbad 1 speichert
ein Fluid 5 wie etwa deionisiertes Wasser (DI-Wasser).
Eine Kammer 3 ist über dem
Naßbad 1 installiert.
Die Kammer 3 enthält
eine Seitenwand 3a, die obere und untere Öffnungen
definiert, und einen Deckel 3b, der die obere Öffnung bedeckt.
Somit wird ein von der Kammer 3 umgebener Raum über dem
in dem Naßbad 1 gespeicherten Fluid 5 vorgesehen.
Ein Verteiler 11 ist nahe der oberen Seitenwand des Naßbades 1 angeordnet.
Der Verteiler 11 kann in der Seitenwand 3a der
Kammer 3 installiert sein. Der Verteiler 11 führt der
Oberfläche des
Fluids 5 ein organisches Lösungsmittel zu. Wenn das organische
Lösungsmittel
durch den Verteiler 11 zugeführt wird, wird an der Oberfläche es Fluids 5 eine
stabile azeotrope Schicht 5a ausgebildet, und über der
azeotropen Schicht 5a wird eine organische Lösungsmittelschicht 11a ausgebildet.
Wenn das Fluid 5 DI-Wasser ist und das organische Lösungsmittel IPA
ist, wird eine IPA-Azeotrop-Schicht
an der Oberfläche
des DI-Wassers 5 ausgebildet. Die IPA-Azeotrop-Schicht besteht aus
IPA mit einer Konzentration von 90 Vol.% und DI-Wasser mit einer
Konzentration von 10 Vol.%. Das organische Lösungsmittel kann in einem gasförmigen oder
einem flüssigen
Zustand zugeführt
werden. Die Konzentration des organischen Lö sungsmittels, das durch den
Verteiler 11 zugeführt wird,
beträgt
vorzugsweise größer als
90 Vol.%.
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Ein Erhitzer 12 ist über dem
Verteiler 11 angeordnet. Der Erhitzer 12 ist an
der Seitenwand 3a der Kammer 3 installiert, wodurch
die Atmosphäre
innerhalb der Kammer 3 erhitzt wird. Genauer gesagt heizt
der Heizer 12 das Fluid auf den Halbleitersubstraten, um
das Wasser in dem verbleibenden Fluid zu verdampfen, wenn die in
dem Fluid 5 eingetauchten nicht näher dargestellten Halbleitersubstrate
in Richtung des Innenraums der Kammer 3 herausgezogen werden.
Vorzugsweise weist der Heizer 12 zumindest eine Infrarotlampe 13 auf,
die über
dem Verteiler 11 angeordnet ist, und zumindest eine Heißgaszuführleitung 15,
die über
der Infrarotlampe 13 angeordnet ist. Alternativ kann der
Erhitzer 12 lediglich eine Infrarotlampe 13 und
eine Heißgaszuführungsleitung 15 aufweisen.
Die Heißgaszuführungsleitung 15 erzeugt
ein Inert-Gas, das auf eine Temperatur erhitzt worden ist, welche
höher als
der Siedepunkt der azeotropen Schicht ist, z. B. ein heißes Stickstoffgas.
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Die Trocknungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann ferner eine obere Fluid-Zuführleitung 7 aufweisen,
welche an der oberen Seitenwand des Naßbades 1 installiert ist.
Ebenso kann die Trocknungsvorrichtung ferner eine Auslaßleitung 1a aufweisen,
welche sich von dem Basis- bzw. Bodenabschnitt des Naßbades 1 nach
unten erstreckt. Vorzugsweise wird frisches bzw. unverbrauchtes
Fluid, z. B. frisches DI-Wasser, unterhalb der azeotropen Schicht 5a durch
die obere Fluid-Zuführleitung 7 zugeführt, wenn
das organische Lösungsmittel
durch den Verteiler 11 zugeführt wird. In diesem Fall wird
das kontaminierte Fluid und die kontaminierte azeotrope Schicht
in dem Naßbad 1 durch
die Auslaßleitung 1a abgeführt. Demgemäß strömt ein nach
unten gerichteter Fluidstrom aus dem Naßbad 1 und ein Sog-Reinigungseffekt
kann erzielt werden. Ein Ventil 19 ist vorzugsweise an
einem bestimmten Bereich der Auslaßleitung 1a installiert. Wenn
das Ventil 19 geöffnet
ist, wird das Fluid 5 aus dem Naßbad 1 abgeführt.
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Überdies
kann eine untere Fluid-Zuführleitung 9 an
dem Basis- bzw. Bodenabschnitt des Naßbades 1 installiert
sein. Die untere Fluid-Zuführleitung 9 sorgt
für unverbrauchtes
bzw. frisches DI-Wasser während
des Spülverfahrens
der Halbleitersubstrate in dem Naßbad 1.
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Gemäß 3 ist ein Halbleitersubstrat 21 in das
DI-Wasser 5 in dem Naßbad 1 eingetaucht.
Unverbrauchtes DI-Wasser wird anschließend in das Naßbad 1 über die
untere Fluid-Zuführleitung 9 zum Spülen des
Halbleitersubstrats 21 ununterbrochen zugeführt. Das
DI-Wasser in dem Naßbad
kann während
des Spülverfahrens überlaufen.
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Gemäß 4 folgt auf das Spülverfahren ein Zuführen von
organischen Lösungsmitteln,
d. h., von IPA zu der Oberfläche
des DI-Wassers 5 durch den Verteiler 11. Der IPA
kann in einem gasförmigen
oder flüssigen
Zustand geführt
werden. Demgemäß wird eine
IPA-azeotrope Schicht 5a an der Oberfläche des DI-Wassers 5 ausgebildet,
und eine IPA-Schicht 11a wird über der IPA-azeotropen Schicht 5a ausgebildet. Die
Konzentration des IPA, der aus dem Verteiler 11 austritt,
ist vorzugsweise größer als
die der IPA-azeotropen Schicht 5a. Das heißt, die
Volumenkonzentration des in der IPA-Schicht 11a enthaltenen IPAs
ist vorzugsweise größer als
90 Vol.%.
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Es wird bevorzugt, daß unverbrauchtes DI-Wasser über die
obere Fluid-Zuführleitung 7 ununterbrochen
in das Naßbad 1 zugeführt wird,
und das DI-Wasser in dem Naßbad 1 über die
Auslaßleitung 1a abgeführt wird,
während
der IPA durch den Verteiler 11 zugeführt wird. Somit wird das kontaminierte
DI-Wasser und das kontaminierte Azeotrop in dem Naßbad 1 über die
Auslaßleitung 1a abgeführt. Daher
kann ein Sog-Reinigungseffekt erzielt werden. Diese Technik kann
verhindern, daß Partikel
in dem DI-Wasser 5 von der Oberfläche des Halbleitersubstrats 21 resorbiert
werden, und es kann ebenso die Partikel effizient entfernen, die
sich auf der Oberfläche
des Halbleitersubstrats 21 befinden. Obgleich das DI-Wasser
in dem Naßbad 1 über die
Auslaßleitung 1a abgeführt wird,
wird unverbrauchtes DI-Wasser und unverbrauchter IPA über die
obere Fluid-Zuführleitung 7 bzw.
den Verteiler 11 ununterbrochen zugeführt. Somit wird immer eine
neue IPA-azeotrope Schicht an der Oberfläche des DI-Wassers 5 aus gebildet,
und eine neue IPA-Schicht 11a wird ebenso über der
neuen IPA-azeotropen Schicht ausgebildet.
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Gemäß 5 und 9 wird
das Halbleitersubstrat 21 langsam herausgezogen, während der
IPA und das DI-Wasser durch den Verteiler 11 bzw. die obere
Fluid-Zuführleitung 7 ununterbrochen
zugeführt
werden. Außerdem
wird die Infrarotlampe 13 eingeschaltet, um die IPA-Schicht 11a mit
Infrarotstrahlen 13a zu bestrahlen, und ein heißes Stickstoffgas 15a wird
in die Kammer 3 über
die Heißgaszuführleitung 15 eingebracht.
Während
das Halbleitersubstrat 21 die IPA-Azeotrop-Schicht 5a passiert, wird
das DI-Wasser auf der Oberfläche
des Halbleitersubstrats 21 mit dem IPA-Azeotrop ersetzt.
Folglich wird die Konzentration des verbleibenden DI-Wassers auf
dem Substrat 21, das durch die IPA-Azeotrop-Schicht 5a passiert,
von 100 Vol.% auf ungefähr
10 Vol.% verringert.
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Anschließend wird die Konzentration
des DI-Wassers auf dem Substrat 21 kleiner als 10 Vol.%, während das
Substrat 21 durch die IPA-Schicht 11a passiert.
Daher besteht ein Oberflächenspannungsunterschied
auf dem Substrat 21. Dieser beruht auf dem Konzentrationsunterschied
des IPA. Folglich wird ein Trocknungsverfahren basierend auf dem Maragoni-Prinzip
durchgeführt.
Aber auch wenn das Trocknungsverfahren, das auf dem Maragoni-Prinzip basiert,
auf ein gemustertes Substrat mit Vertiefungsabschnitten 25 wie
etwa Kontaktlöcher
angewendet wird, wie in 9 gezeigt,
ist es schwierig, das DI-Wasser aus den Vertiefungsbereichen 25 vollständig zu
entfernen.
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Gemäß 6 und 9 wird
die Oberfläche
des Substrats 21 über
der IPA-Schicht 11a durch
die Infrarotstrahlen 13a und das heiße Stickstoffgas 15a erhitzt.
Daher steigt die Temperatur des verbleibenden IPAs auf dem Substrat 21 bis
zum Siedepunkt des IPAs, und das IPA beginnt zu sieden. Zu diesem Zeitpunkt
beträgt
die Konzentration des verbleibenden IPAs auf dem Substrat 21 mehr
als 90 Vol.%. Somit wird das sich auf dem Substrat 21 befindliche DI-Wasser
durch Erhitzen des verbleibenden IPAs aus dem Substrat 21,
das durch die IPA-Schicht passiert, unter Verwendung des Erhitzers
fast vollständig verdampft,
wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Folglich verbleibt lediglich IPA
auf der Oberfläche
des Substrats. Insbesondere wenn die IPA-Lösung mit einer Konzentration
von mehr als 90 Vol.% verdampft wird, kann das DI-Wasser in den
Vertiefungsbereichen 25 effektiv entfernt werden. Während des
Erhitzungsverfahrens wird unverbrauchtes DI-Wasser ununterbrochen
durch die obere Fluid-Zuführleitung 7 dem
Naßbad 1 zugeführt, und
das kontaminierte DI-Wasser und das kontaminierte Azeotrop in dem
Naßbad 1 über die
Auslaßleitung 1a abgeführt.
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Gemäß 7 und 9 wird
das Erhitzungsverfahren ununterbrochen durchgeführt, um das DI-Wasser, das
auf der gesamten Oberfläche
des Substrats 21 verblieben ist, nachdem das Substrat 21 vollständig herausgezogen
worden ist, fast vollständig
entfernt. Ein Trocknungsgas 17a, z. B. ein Stickstoffgas,
wird anschließend
in die Kammer 3 durch die Trocknungsgasleitung 17 eingebracht.
Demgemäß wird der
auf dem Substrat 21 verbliebene IPA entfernt. Vorzugsweise
werden der IPA und die Infrarotstrahlen 13a ununterbrochen
zugeführt,
um das DI-Wasser an der Innenwand der Kammer 3 mit dem IPA
während
des Einbringens des Trocknungsgases zu ersetzen. Ferner wird es
bevorzugt, daß das DI-Wasser
in dem Naßbad 1 während des
Einbringens des Trocknungsgases über
die Auslaßleitung 1a abgeführt wird,
ohne daß das
DI-Wasser über die obere
Fluid-Zuführleitung 7 neu
zugeführt
wird.
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Gemäß 8 und 9 wird,
nachdem das DI-Wasser in dem Naßbad 1 abgeführt worden
ist, lediglich das Trocknungsgas zum Entfernen von dem IPA, der
sich noch in der Kammer 3 und dem Naßbad 1 befindet, zugeführt. Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt
und kann in verschiedenen Formen durch einen Fachmann ausgeführt werden.
Beispielsweise kann das organische Lösungsmittel ferner Ethylglycol,
1-Propanol, 2-Propanol, Tetrahydrofuran, 4-Hydrooxy-4-Methyl-2-Pentamon,
1-Butanol, 2-Butanol, Methanol, Ethanol, Aceton, n-Propylalkohol
oder Dimethylether anstelle von IPA aufweisen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wie sie zuvor beschrieben worden ist, ist es möglich, deionisiertes Wasser,
daß sich
auf einem gemusterten Halbleitersubstrat oder auch einem ebenen
Halbleitersubstrat befindet, durch ein Erhitzen des Substrats, das durch
eine Azeotrop-Schicht und eine organische Lösungsmittelschicht passiert,
die eine höhere
Konzentration als die Azeotrop-Schicht hat, zu entfernen. Daher
kann die Bildung von Oberflächendefekten
wie Wassermarken an der Oberfläche
des Substrats nach dem Trocknungsverfahren verhindert werden.
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Während
die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf ihre
bevorzugte Ausführungsform
beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf
diese Ausführungsform beschränkt. Ferner
ist es für
den Fachmann offensichtlich, daß zahlreiche Änderungen
in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem gedanklichen
Grundkonzept und dem Umfang der Erfindung wie durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, abzuweichen.