JP2010512526A - 半導体部材を製造するための乾燥工程を制御するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
乾燥室（１）中に位置付けされているウェハ（２）の乾燥工程を制御するための装置および方法であって、乾燥器ガスユニット（３）が乾燥室（１）中の実測ガス濃度を測定するための気体濃度測定ユニット（４）に従って、気体状の溶剤によって充填され、その際、気体濃度測定ユニット（４）は、ウェハ（２）を乾燥させるためのアルコールの群からの気体状の溶剤の濃度を監視するＮＤＩＲ測定装置の様式に従って構成されていることを特徴とする、ウェハ（２）の乾燥工程を制御するための装置および方法。
Description
本発明は、担体ユニットとしてのウェハ上に備えられており、かつ乾燥室中に位置付けられている半導体部材を製造する際の乾燥工程を制御するための装置ならびに方法であって、乾燥器ガスユニットが、気体状の溶剤により乾燥室中の実測気体濃度を測定するための気体濃度測定ユニットに従って充填される装置ならびに方法に関する。
本発明の利用分野は分析技術に関するものであり、より具体的には溶剤濃度を測定することによって半導体部材を製造する際の乾燥工程を制御および監視することに関連する。通常はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が、ウェハの乾燥との関連で溶剤として使用されるので、この種の装置はＩＰＡ乾燥器とも呼ばれている。
一般に公知の技術水準によれば、半導体部材を製造する際には、ウェハ加工の前に、先行する製造工程に基づいて付着している水の痕跡をウェハ表面から除去する必要がある。これは通常、気体状のイソプロピルアルコールを窒素と一緒に乾燥室中に導入することによって行われる。イソプロピルアルコールはウェハ表面で凝縮し、その際、表面に付着している水を結合する。乾燥工程は２段階法で行われ、第一段階では気相中で安定した濃度が達成されるまで、気体状の溶剤で乾燥室をパージする。これは気体濃度測定ユニットにより監視される。ウェハ表面の乾燥を行った後、第二段階では、溶剤の濃度が設定値以下になるまで、気体状の窒素により乾燥室をパージする。乾燥工程を促進するために、部分的に減圧で作業する。溶剤濃度ひいてはパージ時間の監視は通常、ペリスタ(Pellistoren)を用いて、または熱伝導センサを用いて行う。
しかし公知の溶剤の欠点は、検出限界、再現性および使用可能な圧力範囲に関して、最適な結果が達成されないことである。特に１バールより低い圧力の場合、公知の測定技術の検出限界は、そのつどのパージ工程の確実な終了を検出するためには不十分である。従って多くの場合、プロセスが終了することを保証するためには、長すぎるパージ時間が選択される。しかしこれは一方ではプロセス時間を延長し、このために乾燥工程による有効な処理量は低減する。他方、著量の溶剤ならびに窒素が消費される。さらに、測定技術の検定のためには適切な試験ガスが必要であり、これは相応して監視コストを増大させる。
従って本発明の課題は、高い精度により優れており、簡単に検定することができ、かつ溶剤および窒素の消費量が最小に維持される、半導体部材を製造するための乾燥工程を制御するための装置ならびに方法を提供することである。
前記課題は、請求項１に記載の上位概念による装置と、その特徴部分に記載されている特徴との組み合わせによって解決される。
方法技術的には、前記課題は請求項６によって解決される。それぞれの従属請求項は、発明の有利な実施態様である。
本発明は、気体濃度測定ユニットがＮＤＩＲ測定装置の様式によって構成されており、これは、ウェハを乾燥させるためのアルコールの群から選択される気体状の溶剤の濃度を監視するという技術的な教示を含んでいる。
本発明による解決方法の利点は、ここで実現されるＮＤＩＲ測定法（Ｎｉｃｈｔ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｓ ＩｎｆｒａＲｏｔｌｉｃｈｔ、非分散型赤外線）により気体濃度を実質的により高い精度で検出することができることにある。検出限界は、冒頭に記載した従来技術による測定法と比較してほぼ１００倍良好である。
たとえばこの利用目的のための熱伝導センサは通常、１００ｐｐｍより高い検出限界を有している。従って本発明による解決方法によれば、パージおよび乾燥工程の終了を実質的により正確に測定することができる。このことは最終的に、加工時間の低減ひいては必要とされる気体状の溶剤ならびに窒素の低減につながる。
ＮＤＩＲ測定法を使用するための基本は、イソプロピルアルコールに代わる代用ガスの使用である。ＮＤＩＲ測定装置の検出器および検定用キュベットは、本発明による温度範囲では常に気体状であり、かつイソプロピルアルコールに類似した吸収特性を有する代用ガスにより充填される。本発明の範囲では、有利には気体状の代用ガスとしてプロパンを使用する。プロパンは周知のとおり、アルカンの群に属し、かつ測定されるガスと類似した吸収特性を有する。プロパンはまた試験ガスとしても市販されている。プロパンに関して挙げられるもう１つの利点は、プロパンが−３０℃〜＋８０℃の温度範囲ではどのような場合にも気体状であることであり、これに対して本来使用される測定成分であるイソプロピルアルコールは、この温度範囲では濃度に応じて液状である場合がある。従ってイソプロピルアルコールは、ＮＤＩＲのための充てんガスとして検出器および校正用キュベット中で使用することができない。
本発明の基礎となっている特定の適用事例におけるＮＤＩＲ測定法の使用はさらに、校正用キュベットを用いて検定を行うことができるという利点を有する。校正用キュベットは、周期的に光路へ導入され、かつ特定の気体濃度をシミュレートする気体で充填されたキュベットである。測定法の感度は、この気体濃度に合わせて調整することができる。従って試験ガスを用いた比較的高価な検定は省略される。
ＮＤＩＲに基づいた測定技術は、著しく広い圧力範囲で使用することができ、これは特に、減圧下で測定される場合にも該当する。一般に、５０〜２０００ｈＰａの範囲が使用される。
以下では、本発明を改善するその他の措置を、図面に基づいて本発明の有利な実施例の記載と共に詳細に説明する。
図１によれば、図面には記載されていない半導体部材の製造工程のために備えられた乾燥室１内に、複数のウェハ２が配置されている。乾燥室１には、乾燥器ガスユニット３が配置されており、これは乾燥のために、気体状の溶剤（ここではイソプロピルアルコール）を乾燥室１中に導入する。気体導入の制御は、乾燥器ガスユニット３と接続された気体濃度測定ユニット４に従って行われる。気体濃度測定ユニット４は、乾燥室１中の気体状の溶剤の実測気体濃度またはパージガス中の溶剤の残留含有率を測定する。
気体濃度測定ユニット４として、ＮＤＩＲ測定装置を使用する。これは周知のとおり、通常は、光の波長が測定されるガスに関して特徴的な比較的強い吸収バンドに一致するように選択される光による光吸収の程度の測定により気体の濃度を測定する。運転中にＩＲ線源から光が放射され、図面には記載されていない試料室に導入され、ここで、光の一部は試験ガスによって吸収される。通常、検出器は測定ガスによって充填されており、かつこれによって選択的に測定すべき気体の光吸収のみを測定する。しかし本発明では、測定ガスの代わりに、使用ガスのプロパンを検出器中に充填する。最後に気体濃度測定ユニット４に所属する電子装置が、試料セル中で測定される気体濃度を計算する。
本発明は、前記の有利な実施例に限定されるものではない。むしろこのような有利な実施態様からの変更も考えられ、そのような変更も特許請求の範囲の保護範囲に含まれている。従って、気体状の溶剤として、図２に示されているような、プロパンと同様の吸収特性を有する限りは、その他の適切な溶剤を選択することも考えられる。
Claims (9)
- 乾燥室（１）中に位置付けられているウェハ（２）の乾燥工程を制御するための装置であって、かつ乾燥器ガスユニット（３）が乾燥室（１）中の実測ガス濃度を測定するための気体濃度測定ユニット（４）に従って気体状の溶剤によって充填される装置において、気体濃度測定ユニット（４）は、ウェハ（２）を乾燥させるためのアルコールの群からの気体状の溶剤の濃度を監視するＮＤＩＲ測定装置の様式に従って構成されていることを特徴とする、ウェハ（２）の乾燥工程を制御するための装置。
- 気体濃度測定ユニット（４）の検出器内で、イソプロピルアルコールの代わりに代用ガスのプロパンを使用することを特徴とする、請求項1記載の装置。
- 気体濃度測定ユニット（４）の検定のための検定用キュベットが備えられていることを特徴とする、請求項1記載の装置。
- 気体濃度測定ユニット（４）の検定用キュベット中で、イソプロピルアルコールの代わりに代用ガスのプロパンを使用することを特徴とする、請求項１記載の装置。
- 気体濃度測定ユニット（４）が、気体状の溶剤１ｐｐｍを下回る検出限界に調整可能であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
- 乾燥室（１）中に位置付けられているウェハ（２）の乾燥工程を制御する方法であって、乾燥室が乾燥器ガスユニット（３）を介して乾燥室（１）中の実測ガス濃度を測定するための気体濃度測定ユニット（４）に従って気体状の溶剤によって充填される方法において、乾燥室（１）中の実測気体濃度を、ウェハ（２）を乾燥させるためのアルコールの群からの気体状の溶剤の濃度を監視するＮＤＩＲ測定によって測定することを特徴とする、ウェハ（２）の乾燥工程を制御する方法。
- 乾燥室（１）をパージするために、その溶剤の残留含有率が同様にＮＤＩＲ測定法により確認される窒素ガスを導入することを特徴とする、請求項６記載の方法。
- 気体濃度測定ユニット（４）の検定を、検定用キュベットにより実施することを特徴とする、請求項６記載の方法。
- 乾燥室（１）内でのウェハ（２）の乾燥を、典型的に５０〜２０００ｈＰａの広い圧力範囲で実施することを特徴とする、請求項６記載の方法。
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