DE69838273T2

DE69838273T2 - Verfahren zum Reinigen und Trocknen von zu verarbeitenden Objekte

Info

Publication number: DE69838273T2
Application number: DE69838273T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Tamana-Gun Nakashima; Yuji Kikuchi-Gun Kamikawa; Kazuyuki Tosu-shi Honda
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: DE69838273D1; KR100411366B1; EP0886301A2; US6375758B2; US20010007259A1; EP0886301A3; JP3151613B2; EP0886301B1; JPH118218A; KR19990007018A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungs- und Trocknungsverfahren und eine Einrichtung zum Reinigen von zu bearbeitenden Gegenständen, beispielsweise Halbleiterwafern und LCD-Glassubstraten (Flüssigkristallanzeige-Glassubstraten) und dergleichen, durch Eintauchen der Gegenstände in Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Chemikalien und Spülflüssigkeit, und nachfolgendes Trocknen der gereinigten Gegenstände.
Beschreibung des Stands der Technik
In dem Gebiet der Herstellung von Halbleiterbauelementen gibt es ein in weitem Ausmaß eingesetztes Reinigungsverfahren, bei welchem die zu bearbeitenden Gegenstände, beispielsweise Halbleiterwafer und LCD-Glassubstrate und dergleichen (nachstehend als „Wafer und dergleichen" bezeichnet) nacheinander in ein Prozessbad eingetaucht werden, das mit den Chemikalien, der Spülflüssigkeit und dergleichen gefüllt ist. Weiterhin ist eine Reinigungseinrichtung, die das voranstehend geschilderte Verfahren durchführt, mit einer Trocknungseinrichtung versehen, welche die Wafer und dergleichen dadurch entwässert und trocknet, dass die Oberflächen der Wafer und dergleichen nach dem Reinigen mit einem Trocknungsgas aus einem Dampf eines flüchtigen organischen Lösungsmittels wie beispielsweise IPA (Isopropylalkohol) und dergleichen in Berührung gebracht werden, zum Kondensieren oder Absorbieren des Dampfes des Trocknungsgases auf den Oberflächen.
Die herkömmlichen Reinigungs- und Trocknungsverfahren dieser Art sind in der Japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents (Kokai) Nr. 2-291128 und in der Japanischen Veröffentlichung eines geprüften Patents (Kokoku) Nr. 6-103686 beschrieben.
Bei dem Stand der Technik, der in der erstgenannten Veröffentlichung Nr. 2-291128 beschrieben wird, werden die zu bearbeitenden Gegenstände, beispielsweise die Wafer, in das Prozessbad eingetaucht und dort gereinigt, wobei die Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise reines Wasser überläuft. Dann werden die gereinigten Wafer langsam aus dem Prozessbad durch eine Fördervorrichtung wie etwa eine Spannvorrichtung herausgezogen, und wird gleichzeitig das Trocknungsgas, das aus einem Dampf eines flüchtigen organischen Lösungsmittels besteht, beispielsweise IPA (Isopropylalkohol), in die Prozesskammer eingegeben, sodass es in Kontakt mit den Oberflächen der Wafer und der Reinigungsflüssigkeit gelangt. Das Entfernen von Feuchtigkeit auf den Wafern und das Trocknen der Wafer wird daher auf Grundlage des Marangoni-Effekts durchgeführt.
Dagegen wird bei dem Stand der Technik, der in der letztgenannten Veröffentlichung Nr. 6-103686 beschrieben wird, nach dem Reinigen der Wafer in der Prozesskammer, die mit der Reinigungsflüssigkeit gefüllt ist, beispielsweise mit reinem Wasser, das Entfernen von Feuchtigkeit auf den Wafern und das nachfolgende Trocknen durch einen trockenen Dampf aus Reinigungsflüssigkeit durchgeführt. Im Einzelnen wird der trockene Dampf so zugeführt, dass er direkt das reine Wasser von den Oberflächen der Wafer entfernt, bei einer so langsamen Austauschgeschwindigkeit, dass das reine Wasser oder der trockene Dampf nicht vollständig durch das Verdampfen von Tropfen entfernt wird.
Bei den Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach dem voranstehend geschilderten Stand der Technik ist es allerdings erforderlich, die Kontaktzeit des reinen Wassers, der Wafer und dergleichen mit dem trockenen Gas zu verlängern, da beide Verfahren dazu bestimmt sind, vollständig die Feuchtigkeit auf den Wafern zu entfernen, in dem man das trockene Gas in Kontakt mit den Oberflächen der Wafer und der Reinigungsflüssigkeit bringt, angesichts des Marangoni-Effekts und des direkten Austausches. Daher ist bei diesen herkömmlichen Verfahren der Nachteil vorhanden, dass eine beträchtliche Zeit für den Trocknungsprozess benötigt wird, was zu einer Beeinträchtigung des Trocknungswirkungsgrades führt, und einem hohen Verbrauch an trockenem Gas. Weiterhin führt ein lang anhaltender Kontakt der Wafer mit dem Gas aus einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise IPA, dazu, dass Resistfilme auf den Wafern sich in nachteiliger Art und Weise in dem organischen Lösungsmittel auflösen.
Die JP 04 251930 A beschreibt eine Reinigungs- und Trocknungseinrichtung, bei welcher eine Reinigungsflüssigkeit dadurch abgelassen wird, dass sie über einen oberen Rand einer Reinigungskammer überläuft.
Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Reinigungs- und Trocknungsverfahrens, mit welchem eine Verbesserung des Trocknungswirkungsgrades und eine Verringerung des Verbrauchs an trockenem Gas erzielt werden können.
Gemäß dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Reinigungs- und Trocknungsverfahren gemäß Patentanspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Bei dem voranstehend geschilderten Verfahren wird ermöglicht, durch Bewegung des Gegenstands in die Trocknungskammer nach dem ersten Trocknungsprozess, um das trockene Gas in Kontakt mit dem Gegenstand zu bringen, und erneuten Kontakt des trockenen Gases mit dem Gegenstand, zu verhindern, dass viel Feuchtigkeit an dem Gegenstand anhaftet, der in die Trocknungskammer bewegt wurde, und den Gegenstand durch dessen Kontakt mit sehr wenig trockenem Gas zu trocknen, das in die Trocknungskammer eingebracht wird. Infolge des Einsatzes des ersten und des zweiten Trocknungsprozesses wird daher ermöglicht, wirksam eine kleine Menge an trockenem Gas einzusetzen, ohne eine erhebliche Menge an trockenem Gas zu einem bestimmten Zeitpunkt einzusetzen, wodurch die Verringerung des Verbrauchs an trockenem Gas und die Verbesserung des Trocknungswirkungsgrades erzielt werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei dem Reinigungs- und Trocknungsverfahren eine Schließvorrichtung zum Isolieren der Reinigungskammer und der Trocknungskammer gegeneinander zwischen der Reinigungskammer und der Trocknungskammer vorhanden sein, und kann während des Trocknens des Gegenstands in dem zweiten Trocknungsprozess geschlossen werden.
Auf diese Weise kann der zweite Trocknungsprozess in dem Zustand durchgeführt werden, bei welchem die Schließvorrichtung geschlossen ist, wodurch ermöglicht wird, den Verbrauch an trockenem Gas noch weiter zu verringern. Darüber hinaus ermöglicht die Bereitstellung der Schließvorrichtung, dass das reine Wasser in der Reinigungskammer durch neue Flüssigkeit während des zweiten Trocknungsprozesses in der Trocknungskammer ausgetauscht wird, sodass der Reinigungsprozess für den nächsten Gegenstand durchgeführt werden kann, sobald der zweite Trocknungsprozess beendet ist.
Alternativ kann die voranstehend geschilderte Schließvorrichtung während des Trocknens des Gegenstands in dem ersten Trocknungsprozess geschlossen werden. Auch in diesem Fall wird ermöglicht, den Verbrauch an trockenem Gas, das für den ersten Trocknungsprozess benötigt wird, weiter zu verringern.
Alternativ kann die voranstehend geschilderte Schließvorrichtung geschlossen werden, es sei denn, dass der Gegenstand zwischen der Reinigungskammer und der Trocknungskammer bewegt wird.
Auch in diesem Fall wird ermöglicht, da der erste Trocknungsprozess durchgeführt werden kann, während die Schließvorrichtung geschlossen ist, entsprechend den Verbrauch an trockenem Gas, das für den ersten Trocknungsprozess benötigt wird, weiter zu verringern.
Das Reinigungs- und Trocknungsverfahren kann einen weiteren Schritt aufweisen, in welchem trockenes Gas gegen den Gegenstand während der Bewegung des Gegenstands von der Reinigungskammer zur Trocknungskammer geblasen wird. Infolge der verlängerten Zeit für den Kontakt des Gegenstands mit dem trockenen Gas wird daher ermöglicht, den Trocknungswirkungsgrad zu verbessern.
Bei dem Reinigungs- und Trocknungsverfahren kann das trockene Gas der ersten Trocknungskammer zugeführt werden, um eine Atmosphäre aus trockenem Gas während der Ausführung des ersten Trocknungsprozesses zu erzeugen, vor dem zweiten Trocknungsprozess. Da sich der in die Trocknungskammer transportierte Gegenstand in der Atmosphäre aus dem trockenen Gas befindet, wird ermöglicht, den zweiten Trocknungszeitraum zu verkürzen, und den Verbrauch an trockenem Gas zu verringern.
Bei der voranstehend geschilderten Ausbildung kann das trockene Gas wirksam genutzt werden, sodass ermöglicht wird, den Trocknungswirkungsgrad zu verbessern, und zusätzlich der Wirkungsgrad bei dem Reinigungs- und dem Trocknungsprozess verbessert werden kann. Da die voranstehend geschilderte Ausbildung ermöglicht, die Kapazität der Trocknungskammer zu verkleinern, wird darüber hinaus eine Verkleinerung der Einrichtung selbst erzielt.
Die voranstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach Kenntnis der folgenden Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, deutlich, woraus auch die Erfindung selbst am besten verständlich wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Aufsicht auf ein Reinigungs- und Trocknungssystem, bei welchem eine Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
2 ist eine schematische Seitenansicht des Reinigungs- und Trocknungssystems von 1;
3 ist eine Querschnittsansicht der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ist eine Seitenschnittansicht der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung von 3, wobei ein wesentliches Teil der Einrichtung dargestellt ist;
5A und 5B sind schematische Querschnittsansichten, welche zwei Reinigungszustände der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen;
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den ersten Reinigungszustand der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7A und 7B sind schematische Querschnittsansichten, welche zwei Zustände nach dem ersten Trocknungszustand der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen;
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den zweiten Trocknungszustand der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Querschnittsansicht der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Reinigungszustand der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
11 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den ersten Trocknungszustand der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
12A, 12B, 12C und 12D sind schematische Querschnittsansichten, welche vier Zustände nach dem ersten Trocknen der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen;
13A, 13B und 13C sind schematische Querschnittsansichten, welche drei Bewegungszustände der zu bearbeitenden Gegenstände in der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigen; und
14 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche den zweiten Trocknungszustand der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass bei den nachstehend geschilderten Ausführungsformen die vorliegende Erfindung bei einem Reinigungsverfahren für Halbleiterwafer eingesetzt wird.
1 ist eine schematische Aufsicht, die ein Beispiel für das Reinigungssystem zeigt, bei welchem das Reinigungs- und Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und 2 ist eine schematische Seitenansicht des Systems.
Im Wesentlichen weist das Reinigungssystem einen Förderabschnitt 2 zum Fördern mehrerer Behälter, beispielsweise Träger 1, zur horizontalen Aufnahme von Halbleiterwafern W (zu bearbeitender Gegenstände) auf, einen Bearbeitungsabschnitt 3 zum Reinigen der Wafer W durch reines Wasser, und nachfolgendes Trocknen der Wafer W, und einen Übergangsabschnitt 4 zum Zuführen der Wafer W zwischen dem Förderabschnitt 2 und dem Bearbeitungsabschnitt 3, mit Positionseinstellung, Ausrichtungsänderung und dergleichen für die Wafer W.
Der Förderabschnitt 2 weist ein Eingabeteil (Einbringungsteil) 5 und ein Ausgabeteil (Ausbringungsteil) 6 auf, die beide nebeneinander liegend an einer Seite des Reinigungssystems vorgesehen sind. In einer Eingabeöffnung 5a des Eingabeteils 5 und einer Ausgabeöffnung 6a des Ausgabeteils 6 sind Gleittische 7 vorgesehen, welche die Träger 1 in die Teile 5 und 6 laden, und sie aus den Teilen 5 und 6 entladen. Trägerhebevorrichtungen 8 sind in dem Eingangsteil 5 und dem Ausgabeteil 6 vorgesehen. Infolge der Bereitstellung der Trägerhebevorrichtungen 8 können die Träger zwischen den Eingabeteilen oder zwischen den Ausgabeteilen gefördert werden. Weiterhin können die leeren Träger 1 einem Trägerbereitschaftsteil 9 zugeführt und von diesem abgeführt werden, das oberhalb des Förderabschnitts 2 angeordnet ist (siehe 2).
Der Übergangsabschnitt 4 ist in eine erste Kammer 4a und eine zweite Kammer 4b, benachbart dem Eingabeteil 5 bzw. dem Ausgabeteil 6, durch eine Trennwand 4c unterteilt.
In der ersten Kammer 4a sind ein Waferaufnehmerarm 10, eine Kerbenausrichtungsvorrichtung 11 und eine erste Ausrichtungsänderungsvorrichtung 13 vorgesehen. In Betrieb nimmt der Waferaufnehmerarm 10 mehrere Wafer W aus den Trägern 1 auf, und transportiert sie. Zu diesem Zweck ist der Waferaufnehmerarm 10 so ausgebildet, dass er sich in den Horizontalrichtungen (X, Y) und der Vertikalrichtung (Z) bewegt, und sich in der Richtung (8) dreht. Die Kerbenausrichtungsvorrichtung 11 erfasst bei den Wafern W vorgesehene Kerben. Die erste Ausrichtungsänderungsvorrichtung 13 ändert die horizontale Anordnung der Wafer W zu der vertikalen Anordnung, und weist auch einen Zwischenraumeinstellmechanismus 12 zum Einstellen von Zwischenräumen zwischen den mehreren Wafern W auf, die von dem Waferaufnehmerarm 10 aufgenommen wurden.
In der zweiten Kammer 4b sind ein Waferabgabearm 14, eine zweite Ausrichtungsänderungsvorrichtung 13A und ein Waferaufnahmearm 15 vorgesehen. In Betrieb empfängt der Waferabgabearm 14 die bearbeiteten und vertikal angeordneten Wafer W von dem Bearbeitungsabschnitt 13, und fördert sie nacheinander. Die zweite Ausrichtungsänderungsvorrichtung 13A ändert die vertikale Anordnung der Wafer W, die von dem Arm 14 geliefert wurden, in die horizontale Anordnung. Der Waferaufnahmearm 15 empfängt die mehreren Wafer W in der horizontalen Anordnung, und nimmt sie in den leeren Trägern 1 auf, die in das Ausgabeteil 6 verbracht wurden. Ebenso wie der Waferaufnehmerarm 10 ist der Waferaufnahmearm 15 in den Horizontalrichtungen (X, Y), der Vertikalrichtung (Z) bewegbar, und drehbar in Richtung (8). Es wird darauf hingewiesen, dass die zweite Kammer 4b so ausgebildet ist, dass sie nach außen hin abgedichtet werden kann, und ihre Atmosphäre durch ein Inertgas ersetzt werden kann, beispielsweise Stickstoffgas (N₂-Gas), das von einer nicht dargestellten Gasquelle für N₂-Gas geliefert werden kann.
In dem Bearbeitungsabschnitt 3 sind hintereinander eine erste Bearbeitungseinheit 16 zum Entfernen von Teilchen und organischen Verunreinigungen, die an den Wafern W anhaften, eine zweite Bearbeitungseinheit 17 zum Entfernen metallischer Verunreinigungen, die an den Wafern W anhaften, eine Reinigungs- und Trocknungseinrichtung 18 gemäß der Erfindung als eine Reinigungs- und Trocknungseinheit zum Entfernen chemischer Oxidationsschichten auf den Wafern W und deren nachfolgendes Trocknen, und eine Spannvorrichtungs-Reinigungseinheit 19 vorgesehen. In einem Förderweg 20 gegenüberliegend den jeweiligen Einheiten 16 bis 19 befindet sich ein Förderarm 21, der in den Richtungen X, Y (Horizontalrichtungen) und der Richtung Z (Vertikalrichtung) bewegbar ist, und sich in der Richtung θ drehen kann.
Als nächstes wird die Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
3 ist eine Querschnittsansicht der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, und 4 ist eine Seitenschnittansicht eines wesentlichen Teils der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung.
Die Reinigungs- und Trocknungseinrichtung 18 weist im Wesentlichen ein Reinigungsbad 22 auf, das als „Reinigungskammer" bezeichnet werden kann, eine Trocknungskammer 23, und eine Trägervorrichtung zum Transportieren der mehreren Wafer. In dem Reinigungsbad 22 ist reines Wasser enthalten, zum Eintauchen der Wafer W. Hierbei ist die Trocknungskammer 23 oberhalb des Reinigungsbades 22 angeordnet. Die Trägervorrichtung, beispielsweise ein Waferschiffchen 24, arbeitet so, dass sie die mehreren Wafer W (beispielsweise fünfzig Wafer) trägt, und die Wafer W in das Reinigungsbad 22 und die Trocknungskammer 23 transportiert.
Das Reinigungsbad 22 besteht aus einem inneren Bad 22a und einem äußeren Bad 22b, die beispielsweise aus Quarzteilen oder einem Polypropylenmaterial bestehen. Außerhalb eines oberen Endes des inneren Bades 22a ist das äußere Bad 22b vorgesehen, um das reine Wasser aufzunehmen, das aus dem inneren Bad 22a überläuft. Das innere Bad 22a ist an beiden Seiten seines unteren Teils mit Reinwasserdüsen 25 versehen, welche das reine Wasser auf die Wafer W in dem Reinigungsbad 22 ausspritzen. Durch Zuführen des reinen Wassers von einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle, die an die Reinwasserdüsen 25 über Steuerventile angeschlossen ist, ist das Reinigungsbad 22 dazu ausgebildet, das reine Wasser aufzubewahren. Weiterhin weist das innere Bad 22a eine Ablassöffnung auf, die im Boden vorgesehen ist, und an ein Ablassrohr 26 angeschlossen ist, wobei dazwischen ein Ablassventil 26a angeordnet ist. Entsprechend ist ein anderes Ablassrohr 27, in welchem ein Ablassventil 27a vorgesehen ist, an eine Ablassöffnung im Boden des äußeren Bades 22b angeschlossen. Außerhalb des äußeren Bades 22b ist ein Auslasskasten 28 vorgesehen, mit einer Auslassöffnung, die an ein Auslassrohr 29 über ein Ventil 29a angeschlossen ist.
Das Reinigungsbad 22 und der Auslasskasten 28 mit der voranstehend geschilderten Konstruktion sind in einem zylindrischen Kasten 30 mit einem Boden angeordnet. Infolge der Bereitstellung einer horizontalen Trennwand 31 ist der Kasten 30 in eine obere Kammer 32a an der Seite des Reinigungsbades 22 und eine untere Kammer 32b an den jeweiligen Seiten der Ablassöffnung des Ablassrohrs 26, das an das innere Bad 22a angeschlossen ist, der Ablassöffnung des Ablassrohrs 27, das an das äußere Bad 22b angeschlossen ist, und der Auslassöffnung des Auslassrohrs 29 unterteilt. Durch diese Trennung wird ermöglicht, zu verhindern, dass die Atmosphäre in der unteren Kammer 32b und Spritzer überschüssiger Flüssigkeit in die obere Kammer 32a hineingelangen, wodurch die Sauberkeit der oberen Kammer 32a sichergestellt werden kann. Ein Auslassfenster 33 ist in einer Seitenwand der oberen Kammer 32a vorgesehen, Auslassfenster 34 sind auf einem oberen Abschnitt der Seitenwand der unteren Kammer 32b vorgesehen, und eine Ablassöffnung 35 ist an einem unteren Abschnitt der Seitenwand der unteren Kammer 32b vorgesehen.
Die Trocknungskammer 23 weist die Form eines Teils aus Quarz auf, das einen Querschnitt in Form eines umgekehrten U aufweist, mit einer Öffnung 23a, die mit einer Öffnung 22c des Reinigungsbades 22 über einen Verschluss 36 in Verbindung steht. Innerhalb der Trocknungskammer 23 sind Trockengasdüsen 37 an beiden Seiten eines oberen Abschnitts der Kammer 23 angeordnet. Die Trockengasdüsen 37 sind an einen Trockengasgenerator 39 über ein Versorgungsrohr 38 angeschlossen, das sich zu den Düsen 37 hin verzweigt. Eine nicht dargestellte Flüssigkeitsquelle (beispielsweise IPA) für das Trockengas und eine nicht dargestellte Quelle für Trägergas (beispielsweise N₂) sind an dem Trockengasgenerator 39 angeschlossen. Weiterhin ist ein Steuerventil 40 in dem Zufuhrrohr 38 vorgesehen. Abhängig von dem Öffnungs- oder Schließzustand des Steuerventils 40 wird ermöglicht, die Zufuhr von Trockengas (IPA + N₂), das in dem Trockengasgenerator 39 erzeugt wird, in die Trocknungskammer 23 durch die Trockengasdüsen 37 zu steuern. Weiterhin wird ermöglicht, durch Unterbrechung der Zufuhr des flüssigen IPA zum Generator 39, nur N₂-Gas in die Trocknungskammer 23 durch die Trockengas-Zufuhrdüsen 37 einzugeben. Derartige Öffnungs- und Schließzustände des Steuerventils 40 werden durch Signale gesteuert, die von einer Steuervorrichtung erzeugt werden, beispielsweise von einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 60. In Bezug auf das zu verwendende Trockengas sind organische Lösungsmittel aus der Gruppe der Alkoholketone, beispielsweise IPA, der Äthergruppe, der Gruppe mehrwertiger Alkohole und dergleichen als das Trockengas verwendbar.
Wie in 4 gezeigt, ist der Verschluss 36 in einen oberen Verschlusskörper 36a und einen unteren Verschlusskörper 36b unterteilt. Der Verschluss 36 ist weiterhin so ausgebildet, dass eine Entfernung zwischen dem oberen Verschlusskörper 36a und dem unteren Verschlusskörper 36b durch Betätigung mehrerer, dazwischen angeordneter Zylinder 50 (beispielsweise acht Zylinder) eingestellt wird. Der so ausgebildete Verschluss 36 ermöglicht, dass die Verschlusskörper 36b, 36a in Kontakt mit dem Reinigungsbad 22 und der Trocknungskammer 23 gelangen können, während der Verschluss 36 geschlossen ist. Daher wird ermöglicht, die gegenseitige Isolierung des Reinigungsbades 22 und der Trocknungskammer 23 sicherzustellen.
An beiden Seiten des unteren Verschlusskörpers 36b ist ein Paar von Flügelteilen 51 mit einem Querschnitt in Form eines umgedrehten Hut's vorgesehen, und zwar so, dass sie entlang der Öffnungs- und der Schließrichtung des Verschlusses 36 vorstehen. Eines der Flügelteile 51 ist mit einer Öffnungs- und Schließantriebsvorrichtung 52 für den Verschluss 36 verbunden, die nachstehend als „Antriebsvorrichtung" bezeichnet wird. In diesem Fall weist die Antriebsvorrichtung 52 beispielsweise einen Kugelumlaufspindelmechanismus auf. Der Kugelumlaufspindelmechanismus ist in einem Gehäuse aufgenommen, welchem das Inertgas, beispielsweise N₂-Gas, zugeführt wird. Beide Flügelteile 51 sind so ausgebildet, dass sie sich in einem Zustand bewegen, bei welchem jeweilige gebogene Abschnitte 51a der Teile 51 in eine Dichtungsflüssigkeit 54 (Wasser) eingetaucht sind, die in wannenförmigen Bädern 53 aufbewahrt wird, die auf dem Reinigungsbad 22 angebracht sind.
Auf diese Weise weist ein Flüssigkeitsdichtungsmechanismus 55 gemäß der Erfindung die wannenförmigen Bäder 53 auf, welche bewegbar die gebogenen Abschnitte 51a der Flügelteile 51 aufnehmen, die von beiden Seiten des Verschlusses 36 aus vorstehen, und die Dichtungsflüssigkeit 54, die in den Bädern 53 aufbewahrt wird, um die gebogenen Abschnitte 51a der Flügelteile 51 einzutauchen. Infolge des wie voranstehend geschildert ausgebildeten Flüssigkeitsdichtungsmechanismus 55 wird ermöglicht, das Reinigungsbad 22 von außen luftdicht und wasserdicht abzudichten (im Einzelnen an der Seite der Antriebsvorrichtung 52 des Verschlusses 36 und an der entgegengesetzten Seite der Antriebsvorrichtung 52 über dem Reinigungsbad 22). Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird die Dichtungsflüssigkeit 54 immer von einer Versorgungsöffnung geliefert, die im Boden jedes Bades 53 vorgesehen ist, während die Flüssigkeit 54 aus einer Ablassöffnung abgelassen wird, die in einem oberen Seitenabschnitt des Bades 53 vorgesehen ist, damit das Bad 53 immer mit der Dichtungsflüssigkeit 54 gefüllt ist.
Das Reinigungsbad 22 ist von der Bewegungsvorrichtung 52 durch die Trennwand 56 an einer Seite getrennt, und weiterhin ist das untere Ende jeder Trennwand 56 in die Dichtungsflüssigkeit 54 im Innern des gebogenen Abschnitts 51a des Flügelteils 51 in dem wannenförmigen Bad 53 eingetaucht. Durch diese Anordnung wird ermöglicht, auf sichere Weise den Bearbeitungsbereich in dem Reinigungsbad 22 gegenüber der Atmosphäre an der Seite der Bewegungsvorrichtung 54 zu isolieren.
Zusammen sind die Antriebsvorrichtung 52 und die Zylinder 50 dazu ausgebildet, den Verschluss 36 zu öffnen und zu schließen, auf Grundlage von Signalen, die von der Steuervorrichtung ausgegeben werden, also der CPU 60.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der voranstehend geschilderten Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben.
➀ Reinigungsprozess
Wie in 5A gezeigt, wird in dem Zustand, in welchem die Wafer W in dem Reinigungsbad 22 aufgenommen sind, während der Verschluss 36 geöffnet ist, das reine Wasser L so aufbewahrt, dass es aus dem Bad 22 für den Reinigungsprozess überläuft. Alternativ wird, wie in 5B gezeigt, in dem Zustand, in welchem die Wafer W in dem Reinigungsbad 22 aufgenommen sind, während der Verschluss 36 geschlossen ist, das reine Wasser L so aufbewahrt, dass es aus dem Bad 22 für den Reinigungsprozess überläuft.
➁ Erstes Trocknen
Nach der Fertigstellung des Reinigungsprozesses wird, wie in 6 gezeigt, das reine Wasser L in dem Reinigungsbad 22 durch den unteren Teil des Bades 22 abgelassen. Gleichzeitig wird das Trockengas (IPA + N₂) in die Trocknungskammer 23 durch die Trockengasdüsen 37 eingegeben. Auf diese Weise wird das Trockengas in Kontakt mit den Oberflächen der Wafer W und des reinen Wassers L versetzt, sodass die Feuchte auf den Wafern W infolge des Marangoni-Effekts in dem ersten Trocknungsprozess (Grobtrocknung) entfernt wird. Bei dem ersten Trocknungsvorgang bei der Ausführungsform muss nur die Feuchte entfernt werden, die mit dem unbewaffneten Auge sichtbar ist, da der Zweck der ersten Trocknung nicht im vollständigen Entfernen von Feuchtigkeit besteht. Da eine perfekte Entfernung von Feuchtigkeit in diesem Trocknungsprozess nicht erforderlich ist, ist es daher nicht erforderlich, eine große Menge an Trockengas zuzuführen.
Nach dem ersten Trocknen wird, wie in 7A gezeigt, die. Zufuhr des Trockengases von den Trockengasdüsen 37 fortgesetzt. Alternativ kann, wie in 7B gezeigt, die Zufuhr des Trockengases von den Trockengasdüsen 37 unterbrochen werden.
➂ Zweites Trocknen
Nach der Beendigung des ersten Trocknungsprozesses wird ein nicht dargestelltes Waferschiffchen angehoben, um die Wafer W in die Trocknungskammer 23 zu transportieren, und dann wird, wie in 8 gezeigt, das Trockengas von den Trockengasdüsen 37 nach Schließen des Verschlusses 36 geliefert, sodass das Entfernen von Feuchtigkeit und das sekundäre Trocknen dadurch fertiggestellt werden, dass das Trockengas und das reine Wasser L kondensieren, die auf den Oberflächen der Wafer W verblieben sind. Bei dem zweiten Trocknen wird infolge der Tatsache, dass ein gewisser Anteil an Feuchtigkeit bereits bei der vorherigen, ersten Trocknung entfernt wurde, ermöglicht, die Zufuhr an Trockengas zu verringern, und die Zeit zu verkürzen, die zum Trocknen der Wafer W benötigt wird. Daher kann der Wirkungsgrad der Trocknung verbessert werden, während der Verbrauch an Trockengas verringert wird. Weiterhin kann durch Austausch des reinen Wassers in dem Reinigungsbad 22 während des zweiten Trocknungsprozesses ermöglicht werden, früher mit dem nachfolgenden Reinigungsprozess zu beginnen. Nach dem zweiten Trocknen wird N₂-Gas der Trocknungskammer 23 durch die Trockengasdüsen 37 zugeführt, um den Trocknungsprozess fertigzustellen.
In Bezug auf das Trockengas in den beiden in den 7A und 8 gezeigten Fällen kann es sich hierbei um eine Gasmischung aus IPA und N₂ handeln, wenn die Trocknung der Wafer unzureichend ist. Wenn im Gegensatz das Trocknen der Wafer ausreichend ist, kann nur N₂-Gas als das Trockengas eingesetzt werden.
[Zweite Ausführungsform]
9 ist eine Querschnittsansicht der Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist dazu ausgelegt, eine weitere Verbesserung des Trocknungswirkungsgrades der Einrichtung zu erzielen. Aus diesem Grund sind zwei der Trockengasdüsen 42 an der Innenseite der Öffnung 22c des Reinigungsbades 22 angeordnet. Daher wird das Trockengas dem Reinigungsbad 22 durch ein anderes Zufuhrsystem als die voranstehend geschilderten Trockengasdüsen 37 gemäß der ersten Ausführungsform zugeführt. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der zweiten Ausführungsform die Trockengasdüsen 37 nachstehend als „die ersten Trockengasdüsen" bezeichnet werden. Die zweiten Trockengasdüsen 42 sind an den Trockengasgenerator 39 über ein Abzweigrohr 41 angeschlossen, das von dem Versorgungsrohr 38 abzweigt, das an die ersten Trockengasdüsen 37 angeschlossen ist. Ein Steuerventil 43 ist in dem Abzweigrohr 41 angeordnet. Ähnlich wie bei dem voranstehend geschilderten Steuerventil 40 werden die Öffnungs- und Schließvorgänge des Steuerventils 43 auf Grundlage der Signale von der CPU 60 gesteuert.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der zweiten Ausführungsform andere Elemente gleich jener der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf der voranstehend geschilderten Reinigungs- und Trocknungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 beschrieben.
➀ Reinigungsprozess
Wie in 10 gezeigt, wird in dem Zustand, in welchem die Wafer W in dem Reinigungsbad 22 aufgenommen sind, während der Verschluss 36 geschlossen ist, das reine Wasser L so aufbewahrt, dass es aus dem Bad 22 für den Reinigungsprozess überläuft. Mittels Durchführung des Reinigungsprozesses im geschlossenen Zustand des Verschlusses 36 wird daher ermöglicht, zu verhindern, dass die Atmosphäre in dem Reinigungsbad 22 in die Trocknungskammer 23 hineingelangt. Daher wird ermöglicht, zu verhindern, dass die Innenwand der oberen Trocknungskammer durch die Atmosphäre in der Reinigungskammer 22 verunreinigt wird, wodurch die Atmosphäre in der Trocknungskammer 23 aufrechterhalten werden kann.
➁ Erstes Trocknen
Nach der Beendigung des Reinigungsprozesses wird, wie in 11 gezeigt, das reine Wasser L in dem Reinigungsbad 22 durch den unteren Teil des Bades 22 abgelassen. Gleichzeitig wird das Trockengas (IPA + N₂) in das Reinigungsbad 22 durch die zweiten Trockengasdüsen 42 eingegeben. Auf diese Weise wird das Trockengas in Kontakt mit den Oberflächen der Wafer W und dem reinen Wasser L versetzt, sodass die Feuchtigkeit auf den Wafern W infolge des Marangoni-Effekts in dem ersten Trocknungsprozess entfernt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass infolge der Tatsache, dass eine perfekte Entfernung von Feuchtigkeit in diesem Trocknungsprozess nicht erforderlich ist, es nicht erforderlich ist, eine große Menge an Trockengas zuzuführen.
Nach dem ersten Trocknen wird, wie in 12A gezeigt, die Zufuhr des Trockengases von den zweiten Trockengasdüsen 42 unterbrochen. Alternativ kann, wie in 12B gezeigt, die Zufuhr des Trockengases von den zweiten Trockengasdüsen 42 fortgesetzt werden. Oder es wird erneut, wie in 12C gezeigt, das Trockengas der Trocknungskammer 23 durch die ersten Trockengasdüsen 37 zugeführt, um in der Kammer 23 eine Atmosphäre aus Trockengas zu erzeugen, während die Zufuhr von Trockengas durch die zweiten Trockengasdüsen 42 unterbrochen wird. Alternativ wird, wie in 12D gezeigt, während das Trockengas durch die zweiten Trockengasdüsen 42 zugeführt wird, das Trockengas auch der Trocknungskammer 23 über die ersten Trockengasdüsen 37 zugeführt, um in der Kammer 23 eine Atmosphäre aus Trockengas zu erzeugen. Bei den voranstehend geschilderten Trocknungsarten ermöglicht das Einrichten einer Atmosphäre aus Trockengas (gezeigt in den 12C und 12D) in der Trocknungskammer 23, dass das im folgenden, zweiten Trocknungsprozess verwendete Trockengas verringert wird, und die Zeit zum Trocknen verkürzt wird. In diesem Fall kann die Trocknungskammer 23 mit der Atmosphäre aus Trockengas während des ersten Trocknungsprozesses gefüllt werden.
➂ Bewegen der Wafer in die Trocknungskammer
Nach der Beendigung des ersten Trocknungsprozesses wird ein nicht dargestelltes Waferschiffchen angehoben, um die Wafer W in die Trocknungskammer 23 zu transportieren. Gleichzeitig wird, wie in 13A gezeigt, die Zufuhr von Trockengas von den ersten und zweiten Trockengasdüsen 37, 42 unterbrochen. Alternativ kann, wie in 13B gezeigt, das Trockengas von den ersten Trockengasdüsen 37 zugeführt werden, um die sich bewegenden Wafer zu trocknen. Oder es kann wiederum, wie in 13C gezeigt, das Trockengas von sowohl den ersten als auch zweiten Trockengasdüsen 37 bzw. 42 zugeführt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass mit der Bewegung der Wafer W begonnen werden kann, wenn das Niveau an reinem Wasser, das abgelassen werden soll, unterhalb der Wafer W liegt.
➃ Zweites Trocknen
Nach Bewegung der Wafer W in die Trocknungskammer 23 wird, wie in 14 gezeigt, das Trockengas von den ersten Trockengasdüsen 37 nach Schließen des Verschlusses 36 geliefert, sodass das Entfernen von Feuchtigkeit und das sekundäre Trocknen dadurch fertiggestellt werden, dass das Trockengas und das reine Wasser L, das auf den Oberflächen der Wafer W verblieben ist, kondensiert. Bei dem zweiten Trocknen wird infolge der Tatsache, dass überschüssige Feuchtigkeit bereits bei dem vorherigen ersten Trocknen entfernt wurde, und darüber hinaus durch das Trockengas entfernt wurde, das während der Bewegung der Wafer gegen diese geblasen wird, ermöglicht, die Zufuhr an Trockengas zu verringern, und die zum Trocknen der Wafer W benötigte Zeit zu verkürzen. Daher kann der Wirkungsgrad des Trocknens verbessert werden, während der Verbrauch an Trockengas verringert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass durch Austausch des reinen Wassers in dem Reinigungsbad 22 während des zweiten Trocknungsprozesses ermöglicht wird, früher mit dem nachfolgenden Reinigungsprozess zu beginnen. Nach dem zweiten Trocknen wird N₂-Gas anstelle des Trockengases zugeführt, um den Trocknungsprozess zu beenden.
In Bezug auf das Trockengas bei den jeweiligen Fällen, die in den 12B, 12C, 12D, 13B, 13C und 14 gezeigt sind, wird darauf hingewiesen, dass es sich um eine Gasmischung aus IPA und N₂ handeln kann, wenn die Trocknung der Wafer unzureichend ist. Wenn im Gegensatz hierzu das Trocknen der Wafer ausreichend ist, kann nur N₂-Gas als das Trockengas eingesetzt werden.
Obwohl die voranstehenden Ausführungsformen in Bezug auf den Einsatz des Reinigungs- und Trocknungsverfahrens gemäß der Erfindung bei dem Reinigungssystem für die Halbleiterwafer beschrieben wurden, kann selbstverständlich das Reinigungs- und Trocknungsverfahren bei Bearbeitungssystemen über einen Reinigungsprozess hinaus eingesetzt werden. Darüber hinaus kann selbstverständlich die Trocknungseinrichtung für LCD-Glassubstrate über die Halbleiterwafer hinaus verwendet werden.
Wie voranstehend geschildert, wird gemäß dem Reinigungs- und Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, durch Bewegen des Gegenstands in die Trocknungskammer nach dem ersten Trocknungsprozess, um einen Kontakt zwischen dem Gegenstand und dem Trockengas zu bewirken, und nachfolgenden erneuten Kontakt des Trockengases mit dem Gegenstand, zu verhindern, dass viel Feuchtigkeit an dem Gegenstand haften bleibt, der in die Trocknungskammer bewegt wird, und zu verhindern, dass eine große Menge an Feuchtigkeit in die Trocknungskammer hineingelangt. Daher kann der Gegenstand sicher durch das Trockengas getrocknet werden, welches der Trocknungskammer zugeführt wird. Daher wird ermöglicht, wirksam eine kleine Menge an Trockengas zu nutzen, ohne jedesmal eine große Menge an Trockengas zu verwenden, wodurch eine Verringerung des Verbrauchs an Trockengas und eine Verbesserung des Trocknungswirkungsgrades erzielt werden können. Weiterhin wird infolge der Tatsache, dass das Volumen der Trocknungskammer verkleinert werden kann, ermöglicht, die Einrichtung zu verkleinern.

Claims

Reinigungs- und Trocknungsverfahren zum Trocknen eines zu bearbeitenden Gegenstands, der in reines Wasser eingetaucht wurde, das in einer Reinigungskammer (22) aufbewahrt wird, um den Gegenstand zu reinigen, in einer Trocknungskammer (23), die oberhalb der Reinigungskammer (22) angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Zuführen eines trockenen Gases, das ein flüchtiges Lösungsmittel enthält, in die Reinigungskammer (22) nach dem Reinigen des Gegenstands; Ablassen des reinen Wassers in einem ersten Trocknungsprozess durch einen unteren Abschnitt der Reinigungskammer (22) in dem Zustand, in welchem der Gegenstand in der Reinigungskammer (22) festgesetzt ist, während das trockene Gas, das ein flüchtiges Lösungsmittel enthält, in Kontakt mit dem Gegenstand versetzt wird, um den Gegenstand zu trocknen, während eine Oberfläche des reinen Wassers in der Reinigungskammer (22) absinkt; und Bewegen des Gegenstands in einem zweiten Trocknungsprozess nach dem ersten Trocknungsprozess zu der Trocknungskammer (23), nachfolgendes Zuführen trockenen Gases in die Trocknungskammer (23) zum Trocknen des Gegenstands, und Fertigstellung des Trocknens des Gegenstands.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem das trockene Gas, das in dem zweiten Trocknungsprozess verwendet wird, ein flüchtiges organisches Lösungsmittel enthält.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem das trockene Gas, das in dem zweiten Trocknungsprozess verwendet wird, ein Inertgas ist.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt der Bewegung des Gegenstands zu der Trocknungskammer (23) durchgeführt wird, nachdem das reine Wasser abgelassen wurde.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt der Bewegung des Gegenstands zu der Trocknungskammer (23) durchgeführt wird, nachdem ein Pegel des reinen Wassers auf unterhalb des zu bearbeitenden Gegenstands abgesunken ist.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem weiterhin eine Schließvorrichtung (36) zwischen der Reinigungskammer (22) und der Trocknungskammer (23) zum Isolieren der Reinigungskammer (22) und der Trocknungskammer (23) gegeneinander zur Verfügung gestellt wird, wobei die Schließvorrichtung (36) während des Trocknens des Gegenstands in der Trocknungskammer (23) geschlossen wird.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem weiterhin eine Schließvorrichtung (36) zwischen der Reinigungskammer (22) und der Trocknungskammer (23) zum Isolieren der Reinigungskammer (22) und der Trocknungskammer (23) gegeneinander zur Verfügung gestellt wird, wobei die Schließvorrichtung (36) während des Trocknens des Gegenstands in der Reinigungskammer (22) geschlossen wird.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem weiterhin eine Schließvorrichtung (36) zwischen der Reinigungskammer (22) und der Trocknungskammer (23) zum Isolieren der Reinigungskammer (22) und der Trocknungskammer (23) gegeneinander zur Verfügung gestellt wird, wobei die Schließvorrichtung (36) geschlossen wird, es sei denn, dass der Gegenstand zwischen der Reinigungskammer (22) und der Trocknungskammer (23) bewegt wird.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, welches den weiteren Schritt umfasst, trockenes Gas gegen den Gegentand zu blasen, während der Gegenstand von der Reinigungskammer (22) zu der Trocknungskammer (23) bewegt wird.
Reinigungs- und Trocknungsverfahren nach Anspruch 1, bei welchem das trockene Gas in die Trocknungskammer (23) zugeführt wird, um eine Atmosphäre aus trockenem Gas während des ersten Trocknungsprozesses zu erzeugen, vor dem zweiten Trocknungsprozess.