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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Trocknen von Substraten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum raschen Trocknen
von Substraten, die unter Verwendung von Reinigungsfluid gereinigt
werden.
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Verwandter
Stand der Technik
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In
der Vergangenheit wurde eine Vorrichtung mit einer Anordnung, die
in der japanischen Patentveröffentlichung
JP-B-6-103686, US-Patent Nr. 5,964,958 und anderen veranschaulicht
ist, als eine Vorrichtung zum Trocknen von Substraten (zum Beispiel
einem Halbleiterwafer oder dergleichen) nach dem Reinigen der Substrate
unter Verwendung eines Reinigungsfluids vorgeschlagen, indem der
Fluidspiegel des Reinigungsfluids in Bezug auf die Substrate relativ
abgesenkt wird und indem Trocknungsfluiddampf (zum Beispiel Dampf
von Isopropylalkohol (nachfolgend als IPA bezeichnet) oder dergleichen) geliefert
wird.
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Wenn
die Vorrichtung angewandt wird, wird eine Vielzahl von innerhalb
des Prozessierbehälters beherbergten
Substraten unter Verwendung des Reinigungsfluids gereinigt, dann
wird der Reinigungsfluiddampf in den Prozessierbehälter eingeführt und
der Fluidspiegel des Reinigungsfluids wird abgesenkt, wobei beide
Operationen gleichzeitig durchgeführt werden, so dass die Schicht
eines Dünnfilms
des Trocknungsfluids auf dem Fluidspiegel des Reinigungsfluids erzeugt
wird. Folglich wird die Oberfläche
von jedem Substrat durch Ausnutzung des MARANGONI-Effekts rasch getrocknet.
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Wenn
die Vorrichtung mit der Anordnung, die in der japanischen Patentveröffentlichung JP-B-6-103686
veranschaulicht ist, angewandt wird, wird nicht nur ein Einführdurchlauf
zum Einführen
des Trocknungsdampfes, sondern auch ein Entlastungsventil (Auslassöffnung)
zum Ablassen von Trocknungsdampf erforderlich zum Bilden einer Strömungspassage
des Trocknungsdampfes im Prozessierbehälter, so dass die Anordnung
kompliziert wird, und dass ein gefährlicher Zustand erreicht wird,
indem der Trocknungsdampf in eine Fabrik heraus leckt.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen einer Vielzahl von Halbleiterwafern
angewandt wird, ist in den vergangenen Jahren der Halbleiterwafer
darüber hinaus
in Bezug auf die Größe vergrößert, und
ein Abstand des Halbleiterwafers ist verringert zum Erhöhen einer
Anzahl von Halbleiterwafern, die gleichzeitig prozessiert werden.
In einer solchen Situation entsteht ein Nachteil darin, dass das
Einführen
des Trocknungsdampfes zwischen dem Halbleiterwafer schwierig wird,
wodurch eine Trocknungsmarkierung auf den Halbleiterwafern erzeugt
wird.
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Wenn
jedes Substrat wie einem Halbleiterwafer ein Muster aufweist, das
eine gewisse Dicke besitzt, sollte die Dicke der Fluidschicht des
Trocknungsfluids in gewissem Ausmaß darüber hinaus erhöht sein,
um innerhalb eines innen liegenden Abschnitts (konkaver Abschnitt)
des Musters ausreichend und schnell zu trocknen. Es ist jedoch schwierig,
die Dicke der Fluidschicht des Trocknungsfluids in der gesamten
Oberfläche
der Substrate ausreichend zu erhöhen.
Deshalb kann der innen liegende Abschnitt des Musters nicht ausreichend
getrocknet werden, so dass Reinigungsfluid auf der Oberfläche der
Substrate zurück
bleibt. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung nicht ausreichend
für Substrate
fertig werden, die ein höheres
Längenverhältnis aufweisen.
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Verfahren
und Vorrichtungen zum Trocknen von Substraten durch Einführen feiner
Flüssigkeitströpfchen von
Trocknungsfluid in einen Prozessierbehälter, in dem das Substrat gehalten
wird und ein Reinigungsfluid durch Absenken seines Flüssigkeitsspiegels
innerhalb des Prozessierbehälters
entfernt wird, werden in JP-A-11176796, US-A-5968285 und US-A-5653045
beschrieben. In diesen Dokumenten wird offenbart, dass das Reinigungsfluid
dem Prozessierbehälter
jeweils in einer Nebelform, in einem mittleren Aerosoltröpfchendurchmesser
im Bereich von 10 μm
bis 50 μm
bzw. in Form ultrafeiner Tröpfchen mit
einem mittleren Durchmesser von 30 μm zugeführt wird.
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der obigen Probleme.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Trocknen eines Substrats bereitzustellen, wobei
eine Ablassausrüstung
weggelassen oder vereinfacht ist, und zum sanften Zuführen von
Trocknungsfluid und zum ausreichenden Erhöhen einer Dicke einer Fluidschicht
von Trocknungsfluid.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Trocknen eines Substrats
gemäß Anspruch 1
sowie eine Vorrichtung zum Trocknen eines Substrats gemäß Anspruch
12 zur Verfügung.
Bevorzugte Ausführungsformen
des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen zu
den jeweiligen Ansprüchen
1 und 12 definiert.
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Wenn
das Verfahren zum Trocknen von Substrat von Anspruch 1 angewandt
wird, beherbergt das Verfahren Substrate innerhalb des Prozessierbehälters und
trocknet die Oberfläche
von jedem Substrat durch relatives Absenken des Fluidspiegels des Trocknungsfluids
innerhalb des Prozessierbehälters in
Bezug auf das Substrat und durch Einführen des Trocknungsfluids in
den Prozessierbehälter.
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Während dieses
Betriebs bildet das Verfahren Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids unter Verwendung der Düse, liefert die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids auf den Fluidspiegel des Reinigungsfluids unter
Verwendung einer Düse.
Deshalb werden die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids gleichmäßig zwischen
die Substrate eingeführt
aufgrund des Einflusses des Todgewichts des Flüssigkeits-konditionierten Trocknungsfluids,
so dass Trocknungsfluid mit hoher Dichte im Vergleich zur Dichte
der Dampfzufuhr vorliegt, um den MARANGONI-Effekt zu verbessern.
Folglich wird eine Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids mit einer ausreichenden Dicke auf dem Reinigungsfluid
erzeugt, so dass das Trocknen der Substrate mit viel geringerer
Trocknungsmarkierung unter Ausnutzung des MARANGONI-Effekts rasch
verwirklicht wird. Ferner kann die Dicke der Fluidschicht des Trocknungsfluids
so festgelegt werden, dass sie ausreichend groß ist, so dass ein sicheres
Trocknen bis zu dem innen liegenden Abschnitt (konkavem Abschnitt) eines
Musters ausgeführt
wird, selbst wenn das Substrat das Muster aufweist. Folglich wird
das Verfahren mit Substraten mit hohem Längenverhältnis fertig und verhindert
sicher das Verbleiben des Reinigungsfluids auf der Oberfläche der
Substrate. Ferner wird das Trocknungsfluid im Zustand eines Flüssigkeitströpfchens
geliefert, so dass die Gesamtheit oder nahezu alles des Trocknungsfluids
mit dem Reinigungsfluid abgegeben wird. Folglich wird ein Lecken
des Trocknungsfluids auf nahezu Null verringert, so dass eine Ablassausrüstung eliminiert
ist oder vereinfacht ist. Als einem Ergebnis wird eine Verringerung
in den Kosten verwirklicht.
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Wenn
das Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids einen Durchmesser aufweist, der größer ist
als 100 μm
und gleich oder weniger als 1 mm, wird der obige Betrieb im Anschluss
an die Zufuhr der Flüssigkeitströpfchen verwirklicht.
Das Flüssigkeitströpfchen weist
weiter bevorzugt einen Durchmesser auf, der größer ist als 100 μm und gleich
oder weniger 200 μm.
Das Auftreten solcher Nachteile wird verhindert, wie dem, dass die
Substrate aufgrund einer Verknappung der Zufuhrmenge des Trocknungsfluids unzureichend
getrocknet werden, dem, dass das Reinigungsfluid spritzt, so dass
das Reinigungsfluid sich an die Substrate anheftet, und dem, dass
die laufenden Kosten aufgrund der Zunahme des Trocknungsfluids erhöht werden.
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Wenn
das Verfahren zum Trocknen von Substraten von Anspruch 2 angewandt
wird, beherbergt das Verfahren die Substrate innerhalb des Prozessierbehälters in
einem um einen vorbestimmten Winkel geneigten Zustand und liefert
die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids unter Verwendung der Düse in eine Richtung, die dieselbe
Richtung der geneigten Substrate ist. Wenn jedes Substrat auf einer
Seite ein Muster aufweist und wenn die das Muster bildende Seite
einer Vielzahl von Substraten auf der gleichen Seite positioniert
sind, wird deshalb das Ablassen des Reinigungsfluids, welches innerhalb des
innen liegenden Abschnitts des Musters eingebracht ist, leichter
ausgeführt,
so dass ein schnelleres und besseres Trocknen verwirklicht wird.
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Wenn
der Reinigungswinkel größer als
0° und gleich
oder weniger als 30° ist,
wird in diesem Fall der obige Betrieb verwirklicht. Der Neigungswinkel
ist weiter bevorzugt gleich oder größer als 3° und gleich oder weniger als
5°. Das
Auftreten von Nachteilen wird verhindert, nämlich dem, dass das Reinigungsfluid
im innen liegenden Abschnitt des Musters schwierig abzulassen ist,
und dem, dass das Trocknungsfluid schwierig zu der Eintauchgrenzfläche zu bringen
ist, und dem, dass das vom Muster abgelassene Reinigungsfluid auf
das benachbarte Substrat tropft. Darüber hinaus wird der obige Betrieb
verwirklicht.
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Wenn
das Verfahren zum Trocknen von Substraten von Anspruch 3 angewandt
wird, bestimmt das Verfahren eine Einbringrichtung des Trocknungsfluids
in den Prozessierbehälter
und bestimmt eine anfängliche
Einbringgeschwindigkeit des Trocknungsfluids so, dass das Trocknungsfluid
auf die Gesamtbreite der Substrate auf der Fluidoberfläche des Reinigungsfluids
ausgebreitet wird. Selbst wenn die Substrate hinsichtlich des Durchmessers
vergrößert werden
und/oder wenn der Zwischenraum zwischen den Substraten verringert
wird, werden deshalb die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids sanft in die Lücke
zwischen den Substraten geliefert, und die Flüssigkeitsschicht des Trocknungsfluids
wird fortlaufend auf dem Flüssigkeitsspiegel
des Reinigungsfluids gebildet, so dass ein schnelles Trocknen der
Substrate ohne Trocknungsmarkierungen verwirklicht wird. Ferner
ist es nicht nötig,
dass die Dichte des Trocknungsfluids zu hoch angehoben wird, und
es ist nicht nötig,
dass die Temperatur des Trocknungsfluids zu hoch angehoben wird,
so dass die laufenden Kosten verringert werden. Obgleich das Reinigungsfluid
wegen der Entflammbarkeit des Trocknungsfluids, wenn das Trocknungsfluid
mit Luft vermischt wird, eine Explosionsgefahr aufweist, kann die
Explosionsgefahr ebenfalls unterdrückt werden, so dass die Sicherheit
verbessert wird.
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Wenn
die anfängliche
Einbringgeschwindigkeit gleich oder größer ist als 10 m/s und gleich
oder weniger ist als 330 m/s, kann in diesem Fall der obige Betrieb
verwirklicht werden. Die anfängliche
Einbringgeschwindigkeit ist weiter bevorzugt gleich oder größer als
50 m/s und gleich oder weniger als 150 m/s. Das Auftreten von Nachteilen
wird verhindert, nämlich dem,
dass die Flüssigkeitströpfchens
des Reinigungsfluids nicht sanft in die Lücke zwischen den Substraten
geliefert wird, und dem, dass die Schwingung der Flüssigkeitsoberfläche des
Reinigungsfluids oder dergleichen größer wird, so dass die Geschwindigkeit
des Flüssigkeitsspiegels
eine solche Geschwindigkeit annimmt, die wesentlich größer ist
als die optimale Geschwindigkeit bei der MARANGONI-Trocknung, so
dass folglich das Reinigungsfluid auf der Oberfläche der Substrate zurück bleibt.
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Wenn
das Verfahren zum Trocknen von Substraten von Anspruch 4 angewandt
wird, liefert das Verfahren Inertgas in den Prozessierbehälter in
der Folge des Ablassens des Reinigungsfluids aus dem Prozessierbehälter. Deshalb
nimmt das Innere des Prozessierbehälters einen Zustand negativen
Drucks an, in der Folge des Ablassens des Reinigungsfluids, so dass
Teilchen am Eindringen von außen
gehindert werden.
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Wenn
das Verfahren zum Trocknen von Substraten von Anspruch 5 angewandt
wird, erhöht
das Verfahren die Zufuhrmenge des Trocknungsfluids und/oder des
Inertgases in den Prozessierbehälter im
Anschluss an das Ablassen des Reinigungsfluids aus dem Prozessierbehälter. Deshalb
werden die Flüssigkeitströpfchen des
Reinigungsfluid sicher zu dem Flüssigkeitsspiegel
des Reinigungsfluids geliefert, indem die Zufuhrmenge im Anschluss
an das Ablassen des Reinigungsfluids erhöht wird, so dass die Dicke
der Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids auf dem Reinigungsfluid fortlaufend auf der
gleichen oder der größeren Dicke
als einer vorbestimmten Dicke gehalten wird.
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Wenn
das Verfahren zum Trocknen von Substraten von Anspruch 6 angewandt
wird, verhindert das Verfahren die Trageposition der Substrate im
Anschluss an das Ablassen des Reinigungsfluids aus dem Prozessierbehälter. Deshalb
wird auch die Trageposition der Substrate schnell und sicher getrocknet.
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Wenn
das Verfahren zum Trocken von Substraten von Anspruch 7 angewandt
wird, wird das Innere des Prozessierbehälters vor dem Ablassen des Reinigungsfluids
aus dem Prozessierbehälter
in eine Inertgasumgebung gebracht. Deshalb wird das Erzeugen einer
Wassermarkierung auf der Oberfläche des
Substrats stark unterdrückt.
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Wenn
das Verfahren zum Trocken von Substraten von Anspruch 8 angewandt
wird, führt
das Verfahren den Reinigungsprozess und die nachfolgende Trocknungsprozessierung
unter einer Raumtemperatur durch. Deshalb ist ein Heizprozess überhaupt
nicht erforderlich, so dass eine Vereinfachung in der Anordnung
des gesamten Systems verwirklicht wird und die Sicherheit verbessert
wird.
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Wenn
das Verfahren zum Trocknen von Substraten von Anspruch 9 angewandt
wird, lässt
das Verfahren das Trocknungsfluid durch den Druck des Inertgases,
welches zu der Düse
geliefert wird, strömen.
Deshalb ist ein Antriebsabschnitt zum Zuführen des Trocknungsfluids überhaupt
nicht nötig,
und die Reinheit wird verbessert, indem das Zumischen und Einbringen
von Teilchen verwendet werden.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocken von Substraten von Anspruch 12 angewandt
wird, hält
die Vorrichtung Substrate innerhalb des Prozessierbehälters durch
eine Halteeinrichtung und trocknet eine Oberfläche von jedem Substrat durch
relatives Absenken eines Fluidspiegels des Reinigungsfluids innerhalb
eines Prozessierbehälters
in Bezug auf das Substrat und durch Einbringen des Reinigungsfluids in
den Prozessierbehälter.
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Während dieses
Betriebs bildet die Vorrichtung Flüssigkeitströpfchen des Trocknungsfluids
unter Verwendung der Düse,
führt die
Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids dem Flu idspiegel des Reinigungsfluids unter Verwendung
einer Düse durch
die Trocknungsfluidzufuhreinrichtung zu.
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Deshalb
werden die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids sanft zwischen die Substrate eingeführt aufgrund
des Einflusses des Todgewichts des Flüssigkeits-konditionierten Trocknungsfluids,
so dass das Trocknungsfluid mit hoher Dichte im Vergleich zur Dichte
der Dampfzufuhr vorliegt, so dass der MARANGONI-Effekt verbessert
wird. Folglich wird eine Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids mit einer ausreichenden Dicke auf dem Reinigungsfluid
erzeugt, so dass das Trocknen der Substrate mit stark geringerer
Trocknungsmarkierung unter Verwendung des MARANGONI-Effekts rasch
realisiert wird. Ferner kann die Dicke der Fluidschicht des Trocknungsfluid
ausreichend groß bestimmt
werden, so dass ein sicheres Trocknen bis zum innen liegenden Abschnitt
(konkavem Abschnitt) eines Musters ausgeführt wird, selbst wenn das Substrat
das Muster aufweist. Folglich wird das Verfahren mit Substraten
mit hohem Längenverhältnis fertig
und verhindert sicher den Verbleib des Reinigungsfluids auf der Oberfläche der
Substrate. Ferner wird das Reinigungsfluid in einem Flüssigkeitströpfchenzustand
zugeführt,
so dass die Gesamtheit oder nahezu alles des Trocknungsfluids mit
dem Reinigungsfluid abgeht. Folglich wird das Lecken des Trocknungsfluids auf
nahezu Null verringert, so dass eine Ablassausrüstung eliminiert oder vereinfacht
wird. Als ein Ergebnis wird eine Verringerung der Kosten verwirklicht.
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Wenn
das Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids einen Durchmesser aufweist, der größer ist
als 100 μm
und gleich oder weniger als 1 mm, wird in diesem Fall der obige
Betrieb im Anschluss an die Zufuhr der Flüssigkeitströpfchen verwirklicht. Das Flüssigkeitströpfchen weist
weiter bevorzugt einen Durchmesser auf, der größer ist als 100 μm und gleich
oder weniger als 200 μm.
Das Auftreten von Nachteilen wird verhin dert, nämlich dem, dass die Substrate
aufgrund einer Verknappung der Zufuhrmenge des Trocknungsfluids
unzureichend getrocknet werden, dem, dass das Reinigungsfluid so
spritzt, dass das Reinigungsfluid sich an die Substrate anheftet,
und dem, dass die laufenden Kosten aufgrund der Zunahme des Trocknungsfluids
erhöht
werden.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten von Anspruch 13 angewandt
wird, wendet die Vorrichtung eine Halteeinrichtung an, die die Substrate
innerhalb des Prozessierbehälters
in einem unter einem vorbestimmten Winkel geneigten Zustand hält, und
die Vorrichtung wendet die Düse an,
die die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids unter Verwendung der Düse in einer Richtung zuführt, die
die gleiche Richtung ist wie die geneigten Substrate.
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Wenn
jedes Substrat auf einer Seite ein Muster aufweist und wenn die
das Muster bildende Seite einer Vielzahl von Substraten auf der
gleichen Seite positioniert sind, wird deshalb das Ablassen des
Reinigungsfluids, welches innerhalb des innen liegenden Abschnitts
des Musters eingebracht ist, leicht ausgeführt, so dass ein schnelleres
und besseres Trocknen verwirklicht wird.
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Wenn
der Neigungswinkel größer als
0° und gleich
der weniger als 30° ist,
wird in diesem Fall der obige Betrieb verwendet. Der Neigungswinkel
ist weiter bevorzugt gleich oder größer als 3° und gleich oder weniger als
5°. Das
Auftreten von Nachteilen wird verhindert, nämlich dem, dass das Reinigungsfluid
innerhalb des inneren Abschnitts des Musters schwierig abzulassen
ist, dem, dass das Trocknungsfluid der Eintauchgrenzfläche schwierig
zuzuführen ist,
und dem, das das vom Muster abgelassene Reinigungsfluid auf das
benachbarte Substrat tropft. Zusätzlich
wird der obige Betrieb verwirklicht.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten von Anspruch 14 angewandt
wird, wendet die Vorrichtung die Trocknungsfluidzufuhreinrichtung
an, die eine Einbringrichtung des Trocknungsfluids in den Prozessierbehälter bestimmt
und eine anfänglich
Einbringgeschwindigkeit des Trocknungsfluids bestimmt, derart, dass
das Trocknungsfluid auf die Gesamtbreite der Substrate auf der Fluidoberfläche des
Reinigungsfluids ausgebreitet wird.
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Selbst
wenn die Substrate in Bezug auf den Durchmesser vergrößert werden
und/oder wenn der Zwischenraum zwischen den Substraten verringert wird,
werden deshalb die Flüssigkeitströpfchen des Trocknungsfluids
sanft in die Lücke
zwischen den Substraten geliefert, und die Flüssigkeitsschicht des Trocknungsfluids
wird fortlaufend auf dem Flüssigkeitsspiegel
des Reinigungsfluids gebildet, so dass ein schnelles Trocknen der
Substrate ohne Trocknungsmarkierungen realisiert wird. Ferner ist
es nicht nötig,
dass die Dichte des Trocknungsfluids zu hoch erhöht wird, und es ist nicht nötig, dass
die Temperatur des Trocknungsfluids zu hoch angehoben wird, so dass
die laufenden Kosten verringert werden. Obgleich das Trocknungsfluid
aufgrund der Entflammbarkeit des Trocknungsfluids, wenn das Trocknungsfluid
mit Luft vermischt wird, eine Explosionsgefahr besitzt, kann ferner
die Oxidationsgefahr unterdrückt werden,
so dass die Sicherheit verbessert wird.
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Wenn
die anfängliche
Einbringgeschwindigkeit gleich oder größer ist als 10 m/s und gleich
oder weniger ist als 330 m/s, wird in diesem Fall der obige Betrieb
verwirklicht. Die anfängliche
Einbringgeschwindigkeit ist weiter bevorzugt gleich oder größer als
50 m/s und gleich oder weniger als 150 m/s. Das Auftreten von Nachteilen
wird verhindert, nämlich dem,
dass die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids nicht sanft in die Lücke zwischen den Substraten
geliefert wird, und dem, dass die Schwingung der Flüssigkeitsoberfläche des
Reini gungsfluids oder dergleichen größer wird, so dass die Geschwindigkeit
des Flüssigkeitsspiegels
eine Geschwindigkeit annimmt, die wesentlich größer ist als die optimale Geschwindigkeit
bei der MARANGONI-Trocknung, dass folglich das Reinigungsfluid auf
der Oberfläche der
Substrate zurück
bleibt.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten von Anspruch 15 angewandt
wird, weist die Vorrichtung ferner eine Inertgaszufuhreinrichtung zum
Zuführen
von Inertgas in den Prozessierbehälter im Anschluss an das Ablassen
des Reinigungsfluids aus dem Prozessierbehälter auf. Deshalb nimmt das Innere
des Prozessierbehälters
den Zustand eines negativen Drucks an im Anschluss an das Ablassen des
Reinigungsfluids, so dass Teilchen am Eindringen von außen gehindert
werden.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten von Anspruch 16 angewandt
wird, weist die Vorrichtung ferner eine Zufuhrmenge-Steuereinrichtung
auf, zum Erhöhen
der Zufuhrmenge des Trocknungsfluids und/oder des Inertgases in
den Prozessierbehälter
im Anschluss an das Ablassen des Reinigungsfluids aus dem Prozessierbehälter. Deshalb
werden die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids sicher dem Flüssigkeitsspiegel
des Reinigungsfluids durch Erhöhen
der Zufuhrmenge im Anschluss an das Ablassen des Reinigungsfluids
zugeführt,
so dass die Dicke der Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids auf dem Reinigungsfluid auf das gleiche oder
das größere als
eine vorbestimmte Dicke fortlaufend beibehalten wird.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten von Anspruch 17 angewandt
wird, verwendet die Vorrichtung die Halteeinrichtung, die eine Reinigungsfluid-Einbringrille
aufweist, welche einer auf den Substrathalteabschnitt bezogenen
Abwärtsrichtung
folgt. Deshalb wird das Abfliesen des Reinigungsfluids beim Substrathalteabschnitt
verbessert.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten nach Anspruch 18 angewandt
wird, verwendet die Vorrichtung ein Paar von Halteeinrichtungen
zum selektiven Halten von verschiedenen Positionen der Substrate,
wobei die Positionen sich voneinander unterscheiden, und die Vorrichtung
weist ferner eine Haltepositions-Steuereinrichtung auf zum Verändern der
Halteposition der Substrate durch die Halteeinrichtung, im Anschluss
an das Ablassen des Reinigungsfluids aus dem Prozessierbehälter.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten nach Anspruch 19 angewandt
wird, weist die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Festlegen
der Umgebung auf, um das Innere des Prozessierbehälters vor
dem Ablassen des Reinigungsfluids aus dem Prozessierbehälter auf
eine Inertgasumgebung zu bringen.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocken von Substraten nach Anspruch 20 angewandt
wird, weist die Vorrichtung ferner eine Düsenpositionsstreueinrichtung
auf zum Bewegen der Düse
zu den Substraten hin, im Abschluss an das Ablassen des Reinigungsfluids
aus dem Prozessierbehälter.
Deshalb wird das Trocknungsfluid mit ausreichender Menge dem Flüssigkeitsspiegel
des Reinigungsfluids zugeführt,
ohne die anfängliche
Einbringgeschwindigkeit und die Einbringströmungsmenge der Flüssigkeitströpfchen des Trocknungsfluids
zu verändern.
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Das
Bewegungsausmaß der
Düse durch
die Düsenpositionssteuereinrichtung
ist in diesem Fall vorzugsweise größer als 0 mm und gleich oder
weniger 500 mm, so dass der obige Betrieb verwirklicht wird. Das
Bewegungsausmaß ist
weiter bevorzugt gleich oder größer als
250 mm und gleich oder weniger als 350 mm. Das Auftreten von Nachteilen
wird verhindert, nämlich
dem, dass das Trocknungsfluid nicht in die Lücke zwischen den Substraten
eindringt, und dem, dass die Schwingung der Flüssigkeitsoberfläche des
Reinigungsfluids oder dergleichen derart größer wird, dass die Geschwindigkeit
des Flüssigkeits spiegels
eine Geschwindigkeit annimmt, die wesentlich größer ist als die optimale Geschwindigkeit bei
der MARANGONI-Trocknung,
so dass folglich das Reinigungsfluid auf der Oberfläche der
Substrate zurückbleibt.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten nach Anspruch 21 angewandt
wird, weist die Vorrichtung ferner eine Zirkuliereinrichtung zum Zirkulieren
des Trocknungsfluids auf, wenn der Ausstoß nicht durchgeführt wird.
Deshalb ist der Druck des Raums, in dem sich das Trocknungsfluid
befindet, immer so festgelegt ist, dass er größer ist als der Druck außen, so
dass Teilchen am Eindringen von außen gehindert werden, und die
Nutzungsmenge des Trocknungsfluids wird verringert, so dass die
laufenden Kosten verringert werden.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten nach Anspruch 22 angewandt
wird, verwendet die Vorrichtung die Düsen so, dass deren Anzahl im
Hinblick auf die Größe des Substrats
und dem Abstand der Substrate bestimmt ist. Deshalb wird ein gleichförmiges Trocknen
auf der gesamten Fläche
des Substrats verwirklicht.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten nach Anspruch 23 angewandt
wird, verwendet die Vorrichtung eine solche Düse, die Trocknungsfluidausstoßlöcher aufweist,
deren Anzahl um 1 größer ist
als die Anzahl der Substrate, wobei die Substrate gleichzeitig getrocknet
werden. Deshalb werden Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids in jede Lücke
zwischen den Substraten und der äußeren Seite
der Substrate, die bei beiden Enden positioniert sind, zugeführt, um
die gesamte Oberfläche von
jedem Substrat schnell und gleichförmig (ohne Erzeugung von Wassermarkierung)
zu Trocknen.
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Wenn
die Vorrichtung zum Trocknen von Substraten nach Anspruch 24 angewandt
wird, weist die Vorrichtung ferner eine Inertgas zufuhreinrichtung auf
zum Zuführen
von Inertgas zu der Düse,
um das Trocknungsfluid durch den Druck des Inertgases strömen zu lassen.
Deshalb ist ein Antriebsabschnitt zum Zuführen des Trocknungsfluids überhaupt
nicht nötig,
und die Reinheit wird dadurch verbessert, dass Teilchen am Zumischen
und Eindringen gehindert werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein schematisches Schaubild, das eine Anordnung einer Substratprozessiervorrichtung eines
Beispiels veranschaulicht, bei dem eine Vorrichtung zum Trocknen
von Substrat gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt wird;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die eine Anordnung eines ersten Substrathalteabschnitts veranschaulicht;
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3 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Hauptabschnitt einer Substratprozessiervorrichtung
eines anderen Beispiels veranschaulicht;
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4 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Hauptabschnitt einer Substratprozessiervorrichtung
eines weiteren Beispiels veranschaulicht;
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5 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Hauptabschnitt einer Substratprozessiervorrichtung
eines weiteren Beispiels veranschaulicht;
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6 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Hauptabschnitt einer Substratprozessiervorrichtung
eines noch anderen Beispiels veranschaulicht;
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7 ist
ein schematisches Schaubild, das eine Fluiddüse zum Trocknen im Zustand
einer Abwärtsbewegung
veranschaulicht;
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8 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Hauptabschnitt einer Substratprozessiervorrichtung
eines noch weiteren Beispiels veranschaulicht;
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9 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand eines abgesenkten
Reinigungsfluids veranschaulicht;
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10 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand des Überführens eines Substrats
veranschaulicht;
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11 ist
eine schematische vertikale Querschnittsansicht, die einen Zustand
zeigt, nachdem das Substrat überführt wurde;
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12 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Hauptabschnitt einer Substratprozessiervorrichtung
eines weiteren Beispiels veranschaulicht;
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13 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Substrats, welches bei der in 12 veranschaulichten
Substratprozessiervorrichtung angewandt wird; und
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14 ist
ein schematisches Schaubild, das einen Hauptabschnitt einer Substratprozessiervorrichtung
eines noch weiteren Beispiels veranschaulicht.
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Beste Ausführungsformen
der Erfindung
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Nachfolgend
erläutern
wir unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Trocknen von Substrat einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung im Detail.
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1 ist
ein schematisches Schaubild, das eine Anordnung einer Substratprozessiervorrichtung eines
Beispiels veranschaulicht, bei dem eine Vorrichtung zum Trocknen
von Substrat gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt wird.
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Diese
Substratprozessiervorrichtung umfasst einen Prozessierbehälter 2 zum
Beherbergen einer vorbestimmten Anzahl von Substraten 1 wie etwa
Halbleiterwafern oder dergleichen, wobei die Substrate 1 parallel
zueinander stehen, einen ersten Substrathalteabschnitt 3 zum
Halten der Substrate 1 innerhalb des Prozessierbehälters 2,
einen Prozessierfluidzufuhrabschnitt 4 zum Zuführen von
Prozessierfluid (zum Beispiel reines Wasser, deionisiertes Wasser,
entoxidiertes Wasser oder dergleichen, wenn eine Reinigungsprozessierung
durchgeführt wird) 11 in
den Prozessierbehälter 2,
wobei das Prozessierfluid 11 zum Prozessieren, etwa einem
Reinigungsprozess oder dergleichen für die Substrate 1, verwendet
wird, einen Ablassabschnitt 5 zum Ablassen des Prozessierfluids 11 aus
dem Prozessierbehälter 2,
sowie einen Trocknungsfluidzufuhrabschnitt 6 zum Zuführen von
flüssigen
Tröpfchen 12 des Trocknungsfluids
in den Prozessierbehälter 2,
wobei das Trocknungsfluid zum Ausführen des Trocknungsprozesses
für die
Substrate 1 verwendet wird. Die Vorrichtung umfasst ferner
einen Steuerabschnitt 10, wie etwa einem Mikro-Computer
oder dergleichen, der den Betrieb des Prozessierfluidzufuhrabschnitts 4,
des Ablassabschnitts 5 und des Trocknungsfluidzufuhrabschnitts 6 steuert.
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Der
erste Substrathalteabschnitt 3 weist ein Hauptkörperteil 3a sowie
eine Vielzahl von Halterillen 3b mit einer V-Form im Querschnitt,
die auf der oberen Seite des Hauptkörperteils 3a gebildet
sind, auf, wie in 2 veranschaulicht. Es ist bevorzugt,
dass ein Schlitz 3c ferner bereitgestellt wird, der sich
vom Bodenabschnitt jeder Halterille 3b aus nach unten erstreckt,
um das Abfließen
zu verbessern. Es ist weiter bevorzugt, dass ein rundes Loch 3d vorgesehen
ist, welches mit dem Bodenabschnitt des Schlitzes 3c verbunden
ist, um das Abfließen
weiter zu verbessern.
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Der
Prozessierfluidzufuhrabschnitt 4 besitzt einen Prozessierfluidtank 4a,
ein Prozessierfluidzufuhrrohr 4b zum Leiten des Prozessierfluids 11 aus dem
Prozessierfluidtank 4a heraus, ein Öffnungs- und Schließventil 4c und
eine Pumpe 4f, die jeweils bei einer vorbestimmten Position
des Prozessierfluidzufuhrrohrs 4b vorgesehen sind, eine
Prozessierfluiddüse 4b zum
Blasen des Prozessierfluids 11 in den Prozessierbehälter 2,
wobei das Prozessierfluid 11 durch das Prozessierfluidzufuhrrohr 4b zugeführt wird,
sowie eine Regulierplatte 4e zum Regulieren des von der
Prozessierfluiddüse 4d ausgestoßenen Prozessierfluids 11 und
zur Zufuhr des Prozessierfluids 11 zu den Substraten 1,
die innerhalb des Prozessierbehälters 2 beherbergt
sind.
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Der
Ablassabschnitt 5 weist ein Ablassrohr 5a, welches
bei einer vorbestimmten Position am Bodenabschnitt des Prozessierbehälters 2 vorgesehen ist,
ein Öffnungs-
und Schließventil 5b,
das bei einer vorbestimmten Position des Ablassrohrs 5a bereitgestellt
ist, sowie einen Abfalltank 5c zum Beherbergen des durch
das Ablassrohr 5a abgelassenen Prozessierfluids auf.
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Der
Trocknungsfluidzufuhrabschnitt 6 weist einen Trocknungsfluidtank 6a zum
Beherbergen des Trocknungsfluids (Fluid mit einer Oberflächenspannung,
die kleiner ist als die des Prozes sierfluids) aus im wesentlichen
nicht-reaktiver Flüssigkeit
wie Isopropylalkohol (IPA), Ethylalkohol, Methylalkohol, Tetrahydrofuran,
Aceton, Perfluorhexan, Hexan oder dergleichen, ein Trocknungsfluidzufuhrrohr 6b zum Leiten
des Trocknungsfluids vom Trocknungsfluidtank 6a, ein Öffnungs-
und Schließventil 6c und
eine Pumpe 6e, die jeweils bei einer vorbestimmten Position
des Trocknungsfluidzufuhrrohrs 6b vorgesehen sind, sowie
eine Trocknungsfluiddüse 6d zum
Blasen des Trocknungsfluids als flüssige Tröpfchen in den Prozessierbehälter 2,
wobei das Trocknungsfluid durch das Trocknungsfluidzufuhrrohr 6b zugeführt wird,
auf. Für
die Trocknungsfluiddüse 6d ist
ausreichend, dass der Durchmesser von jeder Flüssigkeitströpfchenblasöffnung und dergleichen so bestimmt ist,
dass die Flüssigkeitströpfchen 12 gebildet
werden, die jeweils einen Durchmesser aufweisen, der größer ist
als 100 μm
und gleich oder geringer als 1 mm. Die Trocknungsfluiddüse 6d ist
vorzugsweise so, dass der Durchmesser von jeder Flüssigkeitströpfchenblasöffnung und
dergleichen derart bestimmt ist, dass die Flüssigkeitströpfchen 12 gebildet werden,
die jeweils einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als 100 μm und gleich
oder weniger als 200 μm.
Wenn der Durchmesser von jedem Flüssigkeitströpfchen auf diese Weise bestimmt
wird, wird das Auftreten von Nachteilen verhindern, wie dem, dass
die Substrate unzureichend getrocknet werden aufgrund einer Verknappung
der Zufuhrmenge des Trocknungsfluids, dem, dass das Reinigungsfluid
so spritzt, dass das Reinigungsfluid sich an die Substrate anheftet,
und dem, dass die laufenden Kosten aufgrund der Zunahme des Trocknungsfluids
erhöht werden.
Ferner reicht die Trocknungsfluiddüse 6d dazu aus, dass
der Innendurchmesser der Trocknungsfluiddüse 6d, der Durchmesser
von jeder Flüssigkeitströpfchenblasöffnung und
dergleichen so bestimmt sind, dass die Treibgeschwindigkeit der
Flüssigkeitströpfchen 12 gleich
oder größer ist
als 10 m/s und gleich oder weniger ist als 330 m/s. Die Trocknungsfluiddüse 6d ist
vorzugsweise so, dass der Innendurchmesser der Trocknungsfluiddü se 6d,
der Durchmesser von jeder Flüssigkeitströpfchenblasöffnung und
dergleichen so bestimmt sind, dass die Treibgeschwindigkeit der
Flüssigkeitströpfchen 12 auf
gleich oder größer als
120 m/s und gleich oder weniger als 220 m/s festgelegt ist. Wenn
die Treibgeschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen auf
eine solche Weise festgelegt wird, wird das Auftreten von Nachteilen
verwendet, etwa dem, dass die Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids nicht sanft in die Lücke zwischen die Substrate
zugeleitet wird, und dem, dass die Schwingung der Flüssigkeitsoberfläche des
Reinigungsfluids oder dergleichen zunimmt, so dass die Geschwindigkeit
des Flüssigkeitsspiegels
eine Geschwindigkeit annimmt, die wesentlich größer ist als die optimale Geschwindigkeit
bei der MARANGONI-Trocknung, weshalb folglich das Trocknungsfluid
auf der Oberfläche
der Substrate verbleibt. Ferner reicht die Trocknungsfluiddüse 6d dazu
aus, dass der Innendurchmesser der Trocknungsfluiddüse 6d und
anderes so bestimmt sind, dass die Strömungsmenge des Trocknungsfluids
oft gleich oder größer als
0,1 cm3/min und gleich oder weniger als
20 cm3/min festgelegt ist. Die Trocknungsfluiddüse 6d ist
vorzugsweise so, dass der Innendurchmesser der Trocknungsfluiddüse 6d und dergleichen
so bestimmt sind, dass die Strömungsmenge
des Trocknungsfluids auf gleich oder größer als 0,5 cm3/min
und gleich oder weniger als 2 cm3/min festgelegt
ist. Ferner reicht der Abstand zwischen der Trocknungsfluiddüse 6d und
dem Substrat 1 dazu aus, größer als 0 mm und gleich oder
weniger als 500 mm zu sein. Der Abstand zwischen der Trocknungsfluiddüse 6d und
dem Substrat 1 ist vorzugsweise gleich oder größer als
50 mm und gleich oder weniger als 150 mm. Wenn der Abstand zwischen
der Trocknungsfluiddüse 6d und
dem Substrat 1 auf diese Weise bestimmt ist, wird das Auftreten von
Nachteilen verhindert, etwa dem, dass das Flüssigkeitströpfchen des Trocknungsfluids
nicht sanft der Lücke
zwischen den Substraten zugeführt
wird, und dem, dass die Schwingung der Flüssigkeitsoberfläche des
Reinigungsfluids oder dergleichen größer wird, so dass die Geschwindigkeit
des Flüssigkeitsspiegels
eine Geschwindigkeit annimmt, die wesentlich größer ist als die optimale Geschwindigkeit
bei der MA-RANGONI-Trocknung,
weshalb folglich das Reinigungsfluid auf der Oberfläche der
Substrate verbleibt. In der obigen Ausführungsform ist es möglich, dass
anstelle der Pumpe 6e Inertgas der Trocknungsfluiddüse 6d so
zugeführt
wird, dass das Trocknungsfluid durch das Trocknungsfluidzufuhrrohr 6b gezogen
wird und das angezogene Trocknungsfluid als Flüssigkeitströpfchen mit dem Inertgas geblasen wird.
In diesem Fall wird das Auftreten des Erzeugens von Teilchen aufgrund
des Antriebsabschnitts der Pumpe 6e verhindert.
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Die
Trocknungsfluiddüse 6d ist
vorzugsweise aus einem Material mit chemischer Widerstandskraft
gefertigt, etwa Fluor enthaltenden Polymeren (vorzugsweise PFA,
PCTFE, PEEK (Polyetheretherketon)). Ein Ätzen wird selbst in einer Fluorwasserstoffsäureumgebung
verhindert.
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Der
Betrieb der Substratprozessiervorrichtung mit der obigen Anordnung
ist wie folgt.
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Zuerst
werden die Öffnungs-
und Schließventile 5b und 6c geschlossen,
das Öffnungs-
und Schließventil 4c wird
geöffnet,
und die Pumpe 4f wird durch den Steuerabschnitt 10 betrieben.
Unter dieser Bedingung wird Prozessierfluid 11 der Prozessierfluiddüse 4d durch
das Prozessierfluidrohr 4b aus dem Prozessierfluidtank 4a zugeführt, dann
wird das Prozessierfluid aus der Prozessierfluiddüse 4d in
den Prozessierbehälter 2 geblasen.
Das in den Prozessierbehälter 2 geblasene
Prozessierfluid 11 wird durch die Regulierplatte 4e reguliert
und wird in den Substrateinrichtungsraum geführt, so dass die Prozessierung
bzw. Bearbeitung der Oberfläche
der Substrate 1 (zum Beispiel ein Reinigungsprozess oder
dergleichen) durchgeführt
wird. Während
dieser Prozessierung wird das aus dem Prozessierbehälter 2 überlaufende
Prozessierfluid 11 durch einen Sammelmechanismus (nicht
gezeigt) gesammelt. Ferner wird die gesamte Oberfläche aller
Substrate 1 nahezu gleichförmig prozessiert, indem die
Strömungsgeschwindigkeit
des Prozessierfluids 11, die sich auf die Mitte des Substrats 1 bezieht,
als die schnellste Geschwindigkeit festgelegt wird.
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Nachdem
das Prozessieren der Substrate 1 durch das Prozessierfluid 11 beendet
ist, wird das Öffnungs-
und Schließventil 4c geschlossen,
die Öffnungs-
und Schließventile 5b und 6b werden
geöffnet,
und die Pumpe 6d wird durch den Steuerabschnitt 10 angetrieben.
Unter dieser Bedingung wird das Prozessierfluid 11 durch
das Auslassrohr 5a aus dem Prozessierbehälter 2 so
abgelassen, dass der Flüssigkeitsspiegel
des Prozessierfluids 11 sich nach und nach absenkt. Zur
gleichen Zeit wird das Trocknungsfluid aus dem Trocknungsfluidtank 6a durch das
Trocknungsfluidzufuhrrohr 6b der Trocknungsfluiddüse 6d zugeführt und
wird aus der Trocknungsfluiddüse 6d als
die Flüssigkeitströpfchen in
den Prozessierbehälter 2 so
geblasen, dass die Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids auf dem Flüssigkeitsspiegel
des Prozessierfluids 11 gebildet wird. Diese Flüssigkeitsschicht
wird rasch auf eine relative Dicke gebracht, weil das Trocknungsfluid
unter der Bedingung von Flüssigkeitströpfchen zugeführt wird.
Mit anderen Worten: wenn das Trocknungsfluid unter dem Nebelzustand
zugeführt
wird, ist der Durchmesser gleich oder weniger als 100 μm, so dass
es schwierig ist, das Trocknungsfluid zum mittleren Abschnitt oder
dem unteren Abschnitt der Substrate 1 unter der Bedingung
zuzuführen,
bei der der Abstand zwischen den Substraten 1 klein ist.
Folglich ist es schwierig, die Dicke der Flüssigkeitsschicht des Trocknungsfluids
zu erhöhen.
Wenn die Erfindung angewandt wird, wird das Trocknungsfluid im Zustand
von Flüssigkeitströpfchen so
zugeführt,
dass es möglich
ist, das Trocknungsfluid dem mittleren Abschnitt oder dem unteren
Abschnitt der Substrate 1 unter der Bedingung zuzuführen, bei
der der Abstand zwischen den Substraten 1 klein ist. Folglich ist
es möglich,
die Dicke der Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids zu erhöhen.
Als einem Ergebnis wird eine überlegene
Trocknung der Substrate 1 verwirklicht.
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Die
Substrate 1 werden, in der Folge des allmählichen
Absinkens des Flüssigkeitsspiegels
des Prozessierfluids 11, nach und nach gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel
des Prozessierfluids 11 freigelegt. Die Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids wird aber auf dem freigelegten Abschnitt der
Substrate 1 gebildet, so dass der exponierte Abschnitt schnell
und gleichförmig
durch den MARANGONI-Effekt getrocknet wird.
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Deshalb
wird die gesamte Oberfläche
der Substrate 1 schließlich
durch den MARANGONI-Effekt schnell und gleichförmig getrocknet. Natürlich wird
verhindert, dass das Prozessierfluid 11 auf der Oberfläche der
Substrate 1 zurück
bleibt.
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Der
gehaltene Abschnitt von der Oberfläche der Substrate 1,
der durch die Halterille 3b des ersten Substrathalteabschnitts 3 gehalten
wird, kontaktiert den ersten Substrathalteabschnitt 3,
und es existiert ein sehr kleiner Raum unterhalb der Substrate 1. Deshalb
kann das Trocknen dieses Abschnitts unzureichend sein (unzureichend
im Trocknungsgrad und der erforderlichen Zeit zur Trocknung). Wenn
jedoch ein Schlitz 3c fortlaufend mit der Halterille 3b gebildet ist
und wenn ein rundes Loch 3d ferner entsprechend diesem
Erfordernis gebildet ist, wird das Ablaufen des Prozessierfluids
durch den Schlitz 3c und das runde Loch 3d verbessert,
so dass das Trocknen dieses Abschnitts ausreichend ist.
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Wenn
diese Ausführungsform
angewandt wird, kann die Dicke der Flüssigkeitsschicht des Trocknungsfluids
größer festgelegt
werden. Deshalb wird die Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids bis auf den inneren Abschnitt (konkaven Abschnitt)
des Musters gebildet, um so die gesamte Oberfläche der Substrate 1 einschließlich des
inneren Abschnitts des Musters durch den MARANGONI-Effekt schnell und
gleichförmig
zu trocknen, selbst wenn die Substrate 1 verwendet werden,
die das auf ihrer Oberfläche
gebildete Muster aufweisen. Als einem Ergebnis können Substrate mit hohem Längenverhältnis behandelt
werden.
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Ferner
wird die Treibgeschwindigkeit der Flüssigkeitströpfchen des Trocknungsfluids
auf die obige Geschwindigkeit festgelegt, so dass das Trocknungsfluid
sicher auf den Flüssigkeitsspiegel
des Prozessierfluids 11 zugeführt wird, um die Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids zu bilden, selbst wenn der Abstand zwischen
den Substraten 1 so festgelegt ist, dass er klein ist.
Natürlich
ist die Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids auf dem gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel des Prozessierfluids 11 exponierten
Abschnitt der Substrate 1 gebildet.
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Ferner
ist es bevorzugt, die obige Prozessierung unter Raumtemperatur durchzuführen. In
diesem Fall ist ein Erwärmen
der Vorrichtungen nicht erforderlich, so dass die Anordnung der
Substratprozessiervorrichtung vereinfacht werden kann, und die Sicherheit
wird verbessert.
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3 ist
ein schematisches Schaubild eines Hauptabschnitts einer Substratprozessiervorrichtung eines
anderen Beispiels, während 4 ein
schematisches Schaubild eines Hauptabschnitts einer Substratprozessiervorrichtung
eines weiteren Beispiels ist.
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Diese
Substratprozessiervorrichtungen unterscheiden sich von der in 1 veranschaulichten Substratprozessiervorrichtung
nur in der Anzahl der Trocknungsfluiddüsen 6d. Speziell besitzt
die in 3 veranschaulichte Substratprozessiervorrichtung
zwei Trocknungsfluiddüsen 6d,
während
die in 4 veranschaulichte Substratprozessiervorrichtung
drei Trocknungsfluiddüsen 6d aufweist.
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Wenn
diese Beispiele verwendet werden, wird die gesamte Oberfläche der
Substrate 1 gleichförmig
getrocknet, selbst wenn die Substrate 1 in Bezug auf die
Größe groß werden
und wenn der Abstand zwischen den Substraten 1 klein wird.
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5 ist
ein schematisches Schaubild eines Hauptabschnitts einer Substratprozessiervorrichtung eines
noch anderen Beispiels.
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Diese
Substratprozessiervorrichtung unterscheidet sich von der obigen
Ausführungsform
nur darin, dass ein Gaszufuhrabschnitt 7 zusätzlich vorgesehen
ist, der einen Inertgastank 7a, ein Inertgaszufuhrrohr 7b zum
Leiten von Inertgas wie Stickstoff oder dergleichen aus dem Inertgastank 7a,
ein Öffnungs-
und Schließventil 7c und
eine Pumpe 7d, die jeweils bei einer vorbestimmten Position
des Inertgaszufuhrrohr 7b bereitgestellt sind, sowie eine
Inertgasdüse 7e zum
Blasen von durch das Inertgaszufuhrrohr 7b gelieferte Inertgas
aufweist. Die Inertgasdüse 7e kann
mit der Trocknungsfluiddüse 7d eine Einheit
bilden. Ferner reicht es aus, dass die Strömungsmenge des Inertgases größer ist
als 0 Liter/min und gleich oder weniger ist als 200 Liter/min. Die
Strömungsmenge
des Inertgases ist vorzugsweise größer als 5 Liter/min und gleich
oder weniger 20 Liter/min. Ferner wird der Inertgaszufuhrabschnitt 7 durch
den Steuerabschnitt 10 gesteuert.
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Wenn
dieses Beispiel angewandt wird, wird durch die Zufuhr des Inertgases
in den Prozessierbehälter 2 das
Auftreten des Nachteils verhindert, dass das Innere des Prozessierbehälters 2 einen
Zustand negativen Drucks in Bezug auf das Äußere annimmt, so dass Teilchen
von außen
eindringen würden.
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Ferner
ist es bevorzugt, dass die Strömungsmenge
der Flüssigkeitströpfchen 12 des
Trocknungsfluids und/oder die Strömungsmenge des Inertgases erhöht werden,
wenn das Prozessierfluid abgelassen wird. Die Flüssigkeitströpfchen 12 des Trocknungsfluids
wird dem Flüssigkeitsspiegel
des Prozessierfluids 11 sicher zugeführt, um die Flüssigkeitsschicht des
Trocknungsfluids zu bilden, selbst wenn der Flüssigkeitsspiegel des Prozessierspiegels
abgesenkt wird.
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Ferner
kann das Innere des Prozessierbehälters 2 vor dem Ablassen
des Prozessierfluids auf die Inertgasumgebung gebracht werden. In
diesem Fall wird das Erzeugen von Wasser-Markierungen auf den Substraten 1 unterdrückt.
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6 ist
ein schematisches Schaubild eines Hauptabschnitts einer Substratprozessiervorrichtung eines
noch anderen Beispiels.
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Diese
Substratprozessiervorrichtung unterscheidet sich von der obigen
Ausführungsform
nur in einem Hebeabschnitt 8 zum Bewegen der Trocknungsfluiddüse 6d nach
oben und unten. Wobei als Hin- und Herbewegungsmechanismus 8 gut
bekannte Hin- und Herbewegungsmechanismen wie einem Zahnstangenmechanismus,
einem Kolbenmechanismus oder dergleichen verwendet wird. Und es
ist ausreichend, dass der Hebeabstand größer als 0 mm und gleich oder
weniger als 500 mm ist. Der Hebeabstand ist vorzugsweise gleich
oder größer als
250 mm und gleich oder weniger als 350 mm. Der Hebemechanismus 8 wird
auch durch den Steuerabschnitt 10 gesteuert.
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Wenn
dieses Beispiel verwendet wird, wird die Trocknungsfluiddüse 6d abgesenkt,
wenn das Prozessierfluid abgelassen wird. Deshalb werden die Flüssigkeitströpfchen 12 des
Trocknungsfluids dem Flüssigkeitsspiegel
des Prozessierfluids 11 sicher zugeführt, um die Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids selbst dann zu bilden, wenn der Flüssigkeitsspiegel
des Prozessierspiegels abgesenkt wird (siehe 7).
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8 ist
ein schematisches Schaubild eines Hauptabschnitts einer Substratprozessiervorrichtung eines
noch weiteren Beispiels.
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Diese
Substratprozessiervorrichtung weist einen Prozessierbehälter 2,
einen äußeren Behälter 13 zum
Umgeben des Prozessierbehälters 2,
wobei der äußere Behälter 13 versiegelt
werden kann, ein erstes Halteteil 14 zum Halten der Substrate
(zum Beispiel Halbleiterwafer) 1 in einem stehenden Zustand
und zum Transportieren der Substrate 1 in den Prozessierbehälter 2 und
davon heraus, sowie ein zweite Halteteil 15 auf, welches
nach oben und unten bewegt werden kann und die Substrate zwischen dem
ersten Halteteil 14 transportieren kann. Ferner gibt die
Bezugsziffer 2a ein Reinigungsfluidablassrohr wieder zum
Ablassen des Reinigungsfluids (zum Beispiel reines Wasser) aus dem
Prozessierbehälter 2.
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Der
Betrieb der Substratprozessiervorrichtung mit der obigen Anordnung
ist wie folgt.
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Wenn
das Reinigen der Substrate 1 beendet ist, wird der Prozessierbehälter 2 mit
dem Reinigungsfluid (zum Beispiel reines Wasser) gefüllt, und die
Substrate 1 werden durch das erste Halteteil 14 in
einem natürlichen
Zustand gehalten und in das Reinigungsfluid eingetaucht. In diesem
Zustand sind die Substrate 1 vom zweiten Halteteil 15 entfernt. Dann
wird Trocknungsfluid (zum Beispiel Isopropylalkoholdampf-Nebel oder
dergleichen) durch den Gehäusekörper des
versiegelten äußeren Behälters zum
Trocknen der gereinigten Substrate 1 in den äußeren Behälter 13 eingeführt, und
das Reinigungsfluid wird aus dem Prozessierbehälter 2 durch das Reinigungsfluidablassrohr 2a abgelassen.
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Wenn
dieser Betrieb durchgeführt
wird, wird das Reinigungsfluid durch die Trocknungsfluidschicht ausgetauscht,
um ein rasches Trocknen des gegenüber dem Reinigungsfluid exponierten
Abschnitts der Substrate 1 auszuführen.
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Wenn
das Ablassen des Reinigungsfluids kontinuierlich durchgeführt wird,
sinkt der Flüssigkeitsspiegel
des Reinigungsfluids allmählich
ab. Wenn der Flüssigkeitsspiegel
zwischen dem zweiten Halteteil 15 und dem ersten Halteteil 14,
wie in 9 veranschaulicht, positioniert ist, wird das
zweite Halteteil 15 getrocknet, und der Abschnitt der Substrate 1,
der durch das zweite Halteteil 15 zu halten ist, wird ebenfalls
getrocknet.
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Dann
wird das zweite Halteteil 15 nach oben bewegt, um auf die
Substrate 1 einzuwirken (siehe 10). Danach
wird das erste Halteteil 14 nach unten bewegt, so dass
die Substrate 1 vom ersten Halteteil 14 auf das
zweite Halteteil 15 übertragen
werden (siehe 11). Während des Übertragungsbetriebs der Substrate 1 wird
die relative Position der Substrate 1 in Bezug auf den
Prozessierbehälter
auf einer konstanten Position gehalten. Deshalb wird die relative
Geschwindigkeit der Substrate 1 in Bezug auf den Flüssigkeitsspiegel
des Reinigungsfluids auf einer konstanten Geschwindigkeit gehalten,
so dass die Substrate 1 gleichförmig getrocknet werden.
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Die
Zufuhr des Trocknungsfluids und das Ablassen des Reinigungsfluids
werden danach durchgeführt,
so dass der verbleibende Abschnitt der Substrate 1 und
das erste Halteteil 14 getrocknet werden.
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Nachdem
das Ablassen des Reinigungsfluids abgeschlossen ist, verbleibt ein
Reinigungsfluid auf dem Kontaktabschnitt der Substrate 1 mit
dem ersten Halteteil 14 und dem zweiten Halteteil 15. Deshalb
wird das Trocknungsfluid aus dem Inneren des Prozessierbehälters 2 und
des äußeren Behälters 13 durch
Zufuhr von Stickstoffgas durch den Gehäusekörper des äußeren Behälters 13 abgelassen, so
dass der Trocknungsprozess der Substrate 1 abgeschlossen
ist. Als einem Ergebnis kann die Nutzmenge des Stickstoffgases verringert
werden, und die gesamte Prozessierdauer kann verkürzt werden.
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Wenn
der Trocknungsprozess durch Ausführen
des obigen Betriebs abgeschlossen ist, können die getrockneten Substrate 1 durch Öffnen des äußeren Behälters 13 und
durch Aufwärtsbewegung
des ersten Halteteils 14 aus dem Prozessierbehälter 2 herausgenommen
werden.
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Wenn
die Substrate 1 auf diese Weise übertragen werden, ist das Trocknen
der Substrate 1 in vier bis fünf Minuten beendet.
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Wenn
der Halbleiterwafer als dem Substrat 1 verwendet wird,
wird speziell IPA als dem Trocknungsfluid verwendet, die Strömungsmenge
des Trocknungsfluids wird auf 4 cm3/min
festgelegt, reines Wasser wird als Prozessierfluid verwendet, Stickstoff
wird als Inertgas verwendet, die Strömungsmenge des Inertgases wird
auf 20 Liter/min festgelegt, es wird eine Trocknungsdüse 6d aus PEEK
verwendet, die Anzahl der Trocknungsdüsen 6d wird auf 2
festgelegt, der Durchmesser des in der Trocknungsfluiddüse 6d gebildeten
Trocknungsfluidblaslochs wird auf 0,2 mm festgelegt, die Länge des Trocknungsfluidblaslochs
(Dicke des Wandteils der Trocknungsfluiddüse 6d) wird auf 1
mm festgelegt, die Anzahl der Trocknungsfluidblaslöcher wird
auf 51 festgelegt (entsprechend den 50 Substraten 1), eine Vertikalposition
der Trocknungsfluiddüse 6d wird
auf eine Position festgelegt, die um 100 mm über der oberen Seite des Substrats
liegt, die horizontalen Positionen der Trocknungsfluiddüse 6d werden
auf Positionen festgelegt, wobei jede Position 75 mm von der Mitte
der Substrate entfernt liegt, die Ablassgeschwindigkeit des Prozessierfluids
wird auf 2 mm/s festgelegt, und wenn die Halbleiterwafer durch Übertragung
der Halbleiterwafer getrocknet werden, betrug die erforderliche
Trocknungszeit 4 Minuten. Ferner betrug in diesem speziellen Beispiel
der Durchmesser des Flüssigkeitströpfchens
etwa 190 μm,
die Dicke der Flüssigkeitsschicht
des Trocknungsfluids betrug 50 μm,
welche einen Durchschnitt innerhalb der gesamten Eintauchgrenzfläche darstellt
(die Flüssigkeitsschicht
ist dick bei der Position, die sich direkt unter der Trocknungsfluiddüse 6d befindet, während die
Flüssigkeitsschicht
dünn ist
bei der Position, die sich in der Nähe der Kante der Substrate befindet),
und die Treibgeschwindigkeit betrug 208 m/s.
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12 ist
ein schematisches Schaubild eines Hauptabschnitts einer Substratprozessiervorrichtung
eines weiteren Beispiels.
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Diese
Substratprozessiervorrichtung unterscheidet sich von der obigen
Substratprozessiervorrichtung darin, dass die Substrate 1 in
einem um einen vorbestimmten Winkel bezüglich der vertikalen Ebene
geneigten Zustand gehalten werden, anstatt dass die Substrate in
einem vertikalen Zustand gehalten werden, und dass die Trocknungsfluiddüse 6d so
geneigt ist, dass die Flüssigkeitströpfchen 12 des Trocknungsfluids
auf die Neigung der Substrate 1 angepasst sind. Wobei es
ausreicht, dass der Neigungswinkel größer ist als 0° und gleich
der weniger als 30°.
Der Neigungswinkel ist vorzugsweise gleich oder größer als
3° und gleich
oder weniger als 5°.
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Wenn
dieses Beispiel angewandt wird, wird das Trocknen von Substraten 1,
die bereits ein Muster auf eine Oberfläche gebildet aufweisen, schnell und
gleichförmig
durchgeführt.
Ferner wird das Auftreten von Nachteilen verhindert, etwa dem, dass
das Reinigungsfluid im inneren Abschnitt des Musters schwierig abzulassen
ist, dem, dass das Trocknungsfluid schwierig zu der Eintauchgrenzfläche zuzuführen ist,
und dem, dass aus dem Muster abgelassene Reinigungsfluid auf das
benachbarte Substrat tropft.
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Die
Beschreibung erfolgt detaillierter.
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Wenn
das Muster auf eine Oberfläche
von jedem Substrat 1 gebildet ist, ist es ausreichend,
dass jedes Substrat 1 so geneigt ist, dass die Musterbildungsfläche nach
unten zeigt. In diesem Zustand zeigt der konkave Abschnitt 1a,
der als Folge der Bildung des Musters gebildet ist, bis zu einem
gewissen Maß nach
unten, wie es in 13 veranschaulicht ist, so dass
das Ablassen des Prozessierfluid 11 mindestens zu einem
teilweisen Anteil des konkaven Abschnitts 1a, der oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels des
allmählich
absinkenden Prozessierfluids 11 positioniert ist, sanft
ausführt.
Als einem Ergebnis wird die Menge des Prozessierfluids 11,
die innerhalb des konkaven Abschnitts 1a zurück bleibt,
stark reduziert, so dass das Trocknen der Oberfläche der Substrate 1,
im Anschluss an die Bildung der Flüssigkeit des Trocknungsfluids,
zufrieden stellender verwirklicht wird.
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14 ist
ein schematisches Schaubild, das eine Substratprozessiervorrichtung
eines weiteren Beispiels veranschaulicht.
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Diese
Substratprozessiervorrichtung unterscheidet sich vom obigen Beispiel
nur darin, dass der Trocknungsfluidzufuhrabschnitt 6 eine
andere Anordnung aufweist.
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Der
Trocknungsfluidzufuhrabschnitt dieses Beispiels weist ein Paar von
Trocknungsfluidtanks 6a1 und 6a2, erste und zweite
Verbindungsrohre 6b1 und 6b2 zum Verbinden von
jedem Trocknungsfluidtank 6a1 oder 6a2 mit der
Trocknungsfluiddüse 6d, Öffnungs-
und Schließventile 6c1 und 6c2,
die jeweils bei einer vorbestimmten Position von jeweils dem Verbindungsrohr 6b1 bzw. 6b2 vorgesehen sind,
ein erstes Zirkulationsrohr 6k zum Verbinden vorbestimmter
Positionen beider Verbindungsrohre 6b1 und 6b2,
wobei die vorbestimmten Positionen sich stromaufwärtsseitig
bezüglich
der Öffnungs-
und Schließventile 6c1 und 6c2 befinden,
ein Öffnungs- und
Schließventil 6f,
das bei einer vorbestimmten Position des ersten Verbindungsrohrs 6k vorgesehen ist,
ein zweites Zirkulationsrohr 6g zum Verbinden beider Trocknungsfluidtanks 6a1 und 6a2,
sowie ein Öffnungs- und Schließventil 6h,
welches bei einer vorbestimmten Position des zweiten Zirkulationsrohrs 6g vorgesehen
ist, auf. Ferner gibt die Bezugsziffer 6i ein Inertgaszufuhrrohr
an, zum Zuführen
von Inertgas zur Trocknungsfluiddüse 6d, Bezugsziffern 6j1 und 6j2 geben
Entlastungsventile an, die jeweils bei dem jeweiligen Trocknungsfluidtank 6a1 bzw. 6a2 vorgesehen
sind, Bezugsziffern 6m1 und 6m2 geben Inertgaszufuhrrohre
an, zum Zuführen
von Inertgas zu den jeweiligen Trocknungsfluidtanks 6a1 bzw. 6a2,
und Bezugsziffern 6n1 und 6n2 geben Öffnungs-
und Schließventile
an, die jeweils bei einer vorbestimmten Position der jeweiligen
Inertgaszufuhrrohre 6m1 bzw. 6m2 vorgesehen sind.
Ferner besitzen die Öffnungs-
und Schließventile 6c1 und 6c2 eine
Strömungsmengeneinstellfunktion.
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Ferner
ist der Trocknungsfluidtank 6a1 dazu bestimmt, einen Haupttank
zu bilden, während
der Trocknungsfluidtank 6a2 dazu bestimmt ist, einen Reservetank
zu bilden.
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Wenn
dieses Beispiel verwendet wird, können ein Zustand zum Blasen
der Flüssigkeitströpfchen 12 des
Trocknungsfluids und ein Zustand zum Zirkulieren des Trocknungsfluids
auf die folgende Weise ausgewählt
werden.
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(1) Wenn der Blasbetrieb
zum Blasen der Flüssigkeitströpfchen des
Trocknungsfluids durchgeführt wird:
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Wenn
dieser Betrieb durchgeführt
wird, werden die Öffnungs- und Schließventile 6n1, 6c1, 6c2 und 6j2 durch
den Steuerab schnitt geöffnet,
während die Öffnungs-
und Schließventile 6f, 6n2, 6h und 6j1 durch
den Steuerabschnitt geschlossen werden.
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In
diesem Zustand wird Inertgas durch das Inertgaszufuhrrohr 6m1 zum
Trocknungsfluidtank 6a1 geliefert, so dass Trocknungsfluid
mittels Druck durch das erste Verbindungsrohr 6b1 zur Trocknungsfluiddüse 6d übertragen
wird. Der Trocknungsfluiddüse 6d wird
durch das Inertgaszufuhrrohr 6i Inertgas zugeführt. Deshalb
werden das Trocknungsfluid und das Inertgas aus der Trocknungsfluiddüse 6d zusammen
geblasen, weshalb das Trocknungsfluid als Flüssigkeitströpfchen 12 geblasen
werden (siehe die durchgezogenen Pfeile in 14).
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(2) Wenn der Blasbetrieb
nicht durchgeführt
wird:
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Wenn
dieser Betrieb durchgeführt
wird, werden die Öffnungs- und Schließventile 6f, 6j1 und 6j2 durch
den Steuerabschnitt geöffnet,
während
die Öffnungs-
und Schließventile 6c1, 6c2, 6h, 6n1 und 6n2 durch
den Steuerabschnitt geschlossen werden.
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In
diesem Zustand ist die Verbindung zwischen beiden Trocknungsfluidtanks 6a1 und 6a2 und der
Trocknungsfluiddüse 6d unterbrochen,
während die
Verbindung zwischen den Trocknungsfluidtanks 6a1 und 6a2 beibehalten
wird. Deshalb wird das Trocknungsfluid im Trocknungsfluidtank 6a1 zum Trocknungsfluidtank 6a2 befördert, wenn
das Innere des Trocknungsfluidtanks 6a1 einen höheren Druck besitzt
(siehe die gestrichelten Pfeile in 14). In diesem
Zustand wird Trocknungsfluid nicht verbraucht, so dass die Verbrauchsmenge
des Trocknungsfluids verringert ist und dass die laufenden Kosten
verringert sind.
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(3) Wenn das Trocknungsfluid
aus dem Trocknungsfluidtank 6a2 zum Trocknungsfluidtank 6a1 befördert wird:
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Wenn
dieser Betrieb durchgeführt
wird, werden die Öffnungs- und Schließventile 6h, 6j1 und 6n2 durch
den Steuerabschnitt geöffnet,
während
die Öffnungs-
und Schließventile 6c1, 6c2, 6f, 6j2 und 6n1 durch
den Steuerabschnitt geschlossen werden.
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In
diesem Zustand sind beide Trocknungsfluidtanks 6a1 und 6a2 nur
durch das zweite Verbindungsrohr 6g verbunden, während das
Inertgas nur dem Trocknungsfluidtank 6a zugeführt wird.
Deshalb wird das Trocknungsfluid im Trocknungsfluidtank 6a2 zum
Trocknungsfluidtank 6a1 befördert.
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Während der
Zirkulation des Trocknungsfluids wird ferner in das Inertgas durch
das zweite Verbindungsrohr 6b2 dem Trocknungsfluidtank 6a zugeführt. Deshalb
ist der Druck innerhalb des Zirkulationsdurchlaufs so bestimmt,
dass er höher
ist als der Außendruck,
so dass Teilchen am Eindringen von außen gehindert werden (siehe
die gepunkteten Pfeile in 11).
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Diese
Erfindung ist auf den Gebrauch zum Trocknen der Oberfläche von
Substraten wie Halbleiterwafern anwendbar und realisiert ein schnelles
und gleichförmiges
Trocknen.