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Dokumentenidentifikation DE102004040748A1 25.08.2005
Titel Gerät und Verfahren zum Reinigen von Halbleitersubstraten
Anmelder Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon, Kyonggi, KR
Erfinder Park, Sang-Oh, Yongin, Kyonggi, KR;
Yi, Hun-Jung, Suwon, Kyonggi, KR
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 23.08.2004
DE-Aktenzeichen 102004040748
Offenlegungstag 25.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.08.2005
IPC-Hauptklasse H01L 21/302
IPC-Nebenklasse B08B 3/04   F26B 5/16   
Zusammenfassung Es sind ein Verfahren und ein Gerät zum Reinigen von Halbleitersubstraten offenbart, bei dem verhindert wird, daß das Trocknungsströmungsmittel, welches zum Trocknen der Substrate verwendet wird, kondensieren kann. Das Gerät umfaßt eine Kammer mit einer Auslaßöffnung, die einen Pfad definiert, entlang welchem das Trocknungsströmungsmittel, z. B. IPA-Dampf, ausgetragen wird. Der Grad, in welchem der Austragspfad geöffnet wird, wird in Einklang mit dem Druck innerhalb der Kammer reguliert.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Halbleitervorrichtungen. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein Gerät zum Reinigen von Halbleitersubstraten.

Eine Vielfalt an Halbleiterherstellungsprozessen werden durchgeführt, um integrierte Schaltungen auf einem Halbleiterwafer herzustellen. Darüber hinaus muß der Wafer gereinigt werden, um chemische Rückstände, kleine Teilchen und Verunreinigungen zu entfernen, die während der Vielfalt der Halbleiterherstellungsprozesse erzeugt werden. Speziell ist das Entfernen von Mikro-Verunreinigungen, die an einer Oberfläche des Halbleiterwafers anhaften, für die Herstellung von hochdichten integrierten Schaltungen kritisch.

Solch eine Waferreinigung umfaßt einen chemischen Flüssigkeitsbehandlungsprozeß zum Ätzen oder Abstreifen von Verunreinigungen von den Wafern mit Hilfe einer chemischen Reaktion, einen Spülprozeß zum Spülen der chemisch behandelten Wafer mit deionisiertem Wasser (DI) und einen Trocknungsprozeß zum Trocknen der gespülten Wafer.

Ein Schleudertrocknungsgerät, welches die Zentrifugalkraft verwendet, und ein Isopropylalkohol-(IPA)-Dampftrockner wurden als Gerät zur Durchführung des Trocknungsprozesses verwendet. Ein Schleudertrocknungsgerät ist in dem US-Patent Nr. 5,829,156 offenbart und ein IPA-Dampftrocknungsgerät ist in dem US-Patent Nr. 5,054,210 offenbart. Jedoch kann ein Schleudertrocknungsgerät die Wassertröpfchen nicht vollständig von einem Wafer entfernen, auf welchem komplexe integrierte Schaltungen hergestellt werden. Ferner kann der Wafer durch Teilchen verunreinigt werden, die auf den Wafer zurückkehren, und zwar auf Grund eines Wirbels, der dann auftritt, wenn der Wafer mit einer hohen Drehzahl durch den Schleudertrockner in Drehung versetzt wird.

Der IPA-Dampftrockner ist mit einem Problem dahingehend behaftet, daß Wassermarken auf dem Wafer erzeugt werden, nachdem der Wafer getrocknet wurde. Ferner erzeugt das IPA-Dampftrocknungsgerät umweltmäßige und Sicherheitsprobleme, da das IPA-Dampftrocknungsgerät IPA bei einer höheren Temperatur als dessen Flammpunkt verwendet. Auch wenn beide Geräte gemäß dem Schleudertrocknungsgerät und dem IPA-Dampftrocknungsgerät verwendet werden, ist ein großer Zeitaufwand erforderlich, um den Wafer zu den jeweiligen Einheiten zu überführen, die die Spül- und Trocknungsprozesse durchführen.

Es wurde ein Marangoni-Trockner entwickelt, um die zuvor erläuterten Probleme zu überwinden. Der Marangoni-Trockner trocknet einen Wafer, ohne daß dabei der Wafer Luft ausgesetzt wird, und zwar nachdem der Wafer einem chemischen Behandlungsprozeß und einem Spülprozeß unterzogen worden ist. Das Wafertrocknungsgerät verwendet das Marangoni-Prinzip, welches in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 10-335299 offenbart ist. Bei dem Marangoni-Trocknungsprozeß wird eine IPA-Schicht an der Oberfläche eines ionisierten (DI) Wasserbades ausgebildet und es wird eine Oberfläche des Wafers dadurch getrocknet, indem die Oberfläche durch die IPA-Schicht hindurch bewegt wird. In einem Fall, bei dem ein Teil des Wafers nicht in Berührung mit der IPA-Schicht zu irgendeinem Zeitpunkt gelangt, kann Wasser auf dem Wafer weiterhin verbleiben, selbst wenn der Teil des Wafers einmal in Berührung mit der IPA-Schicht gebracht wurde. Darüber hinaus wird der untere Abschnitt eines Wafers kaum in dem gleichen Ausmaß getrocknet wie der obere Abschnitt des Wafers, da nämlich der untere Abschnitt des Wafers dem IPA-Dampf für eine kürzere Zeit ausgesetzt wird als der obere Abschnitt des Wafers.

In den letzten Jahren wurde daher das IPA-Trocknungsgerät am weitesten verbreitet als Trocknungsgerät eingesetzt. Das IPA-Trocknungsgerät arbeitet in der folgenden Weise. Nachdem ein Wafer vollständig gespült worden ist, wird IPA-Dampf auf den Wafer innerhalb einer Kammer aufgesprüht, um das DI-Wasser, welches an dem Wafer anhaftet, mit dem IPA-Dampf auszutauschen. Es wird dann Stickstoffgas dafür verwendet, um den Trocknungsprozeß zu vervollständigen. Im Falle des IPA-Trocknungsgerätes kann jedoch eine gewisse Menge des IPA in der Kammer während des Trocknungsprozesses kondensieren. Das kondensierte IPA hält somit den Wafer davon ab, in dem gewünschten Ausmaß getrocknet zu werden. Es ergibt sich somit dieses angesprochene Problem, wenn der IPA-Dampf übermäßig in die Kammer zugeführt wird oder der Druck desselben in der Kammer sehr hoch ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Waferreinigungsgerät und ein Waferreinigungsverfahren zu schaffen, welches verhindert, daß IPA-Dampf in einer Kammer kondensieren kann und welches dafür geeignet ist, einen Wafer effizient zu trocknen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Waferreinigungsgerät eine Kammer, in welcher ein Wafer gespült und getrocknet wird, wobei die Kammer einen Auslaßpfad aufweist, entlang welchem ein Strömungsmittel, welches zum Trocknen des Wafers verwendet wird, aus der Kammer ausgetragen wird. Das Gerät enthält auch eine Waferhalterung, die in der Kammer angeordnet ist, einen Versorgungsabschnitt, der das Trocknungsströmungsmittel zu der Kammer zuführt, und einen Regulator. Der Regulator reguliert die Rate, in welcher das trocknende Strömungsmittel aus der Kammer entlang des Austragspfads ausgetragen wird, basierend auf dem in der Kammer vorherrschenden Druck.

Bei einer als Beispiel gewählten Ausführungsform umfaßt der Regulator eine Abtrennplatte zum Blockieren des Austragspfades oder der Öffnung an wenigstens einem Abschnitt des Austragspfades, einen Antriebsmechanismus zum Bewegen der Abtrennplatte, einen Drucksensor zum Messen des Druckes innerhalb der Kammer und einen Controller zum Steuern des Antriebsmechanismus in Einklang mit den Werten des Druckes, der mit Hilfe des Drucksensors gemessen wird.

Bei einer anderen als Beispiel gewählten Ausführungsform umfaßt der Regulator ein Gehäuse, welches an den Austragspfad angeschlossen ist, ein Abtrennteil, welches in dem Gehäuse angeordnet ist und welches eine Druckaufnahmefläche aufweist, die mit dem Austragspfad kommuniziert, um den Austragspfad zu öffnen/zu schließen, und umfaßt einen nachgiebigen Körper, der das Abtrennteil in eine geschlossene Position hin vorspannt, und zwar entgegen dem Druck, der auf die Druckaufnahmefläche ausgeübt wird. Es wird daher der Grad, in welchem der Austragspfad geöffnet wird, in Einklang mit dem Grad geregelt, in welchem der nachgiebige Körper durch den Druck in der Kammer zusammengedrückt wird.

In bevorzugter Weise ist der Austragspfad unter der Substrathalterung in der Kammer angeordnet und der Austragspfad besitzt einen rechteckförmigen Querschnitt.

Der Versorgungsabschnitt enthält ein Injektionsrohr mit Injektionslöchern, durch die das Trocknungsströmungsmittel in die Kammer injiziert wird, ein erstes Zuführrohr zum Zuführen eines ersten Strömungsmittelsmittels zu dem Injektionsrohr, und ein zweites Zuführrohr zum Zuführen eines zweiten Strömungsmittels. Die erste und die zweite Strömungsrate regulierende Ventile sind jeweils in dem ersten bzw. dem zweiten Zuführrohr installiert. Das zweite Zuführrohr kann sich verzweigen, und zwar von dem ersten Zuführrohr an einer Stelle zwischen dem Injektionsrohr und dem die erste Strömungsrate regulierenden Ventil. In bevorzugter Weise besteht das erste Strömungsmittel aus Alkoholdampf und das zweite Strömungsmittel besteht aus einem Trockengas. Wenn der Alkoholdampf in die Kammer zugeführt wird, wird der Betrag des Trockengases, welches entlang dem zweiten Zuführrohr strömt, in Einklang mit Schwankungen in dem Betrag des Alkoholdampfes reguliert, der dem Injektionsrohr zugeführt wird, in solcher Weise, daß die Gesamtmenge des Strömungsmittels, welches durch das Injektionsrohr zugeführt wird, konstant gehalten wird.

In bevorzugter Weise ist das Injektionsrohr in Längsrichtung in der Seitenwand der Kammer installiert. Die Querschnittsfläche der Innenseite des Injektionsrohres kann allmählich kleiner werden, und zwar in einer Richtung, die von dem ersten Zuführrohr weg verläuft. Die Injektionslöcher des Injektionsrohres weisen in der Kammer nach oben hin und der Deckel der Kammer kann die Gestalt eines Domes haben, so daß das Strömungsmittel, welches aus den Injektionslöchern herausgelangt, einen Wirbel am oberen Bereich der Kammer erzeugt.

Ferner kann das Gerät Versorgungsleitungen für eine flüssige Reinigungslösung aufweisen. Die Zuführrohrleitungen für die flüssige Reinigungslösung umfaßt eine obere Zuführleitung bzw. -rohr, welches über der Ebene der Halbleitersubstrate angeordnet ist, die in der Kammer angeordnet sind, und umfaßt eine untere Zuführleitung bzw. -rohr, welches an einer Ebene unter den Halbleitersubstraten gelegen ist, welche in der Kammer angeordnet sind.

Darüber hinaus ist ein Verdampfer vorgesehen, um Alkoholdampf zu erzeugen. Das erste Zuführrohr ist mit dem Verdampfer verbunden. Ein Belüftungsrohr ist mit dem Verdampferteil verbunden, um eine gewisse Menge des Dampfes in dem Verdampfer die Möglichkeit zu geben, zur Außenseite hin auszutreten. Ein Öffnen/Schließ-Ventil ist in dem Belüftungsrohr installiert.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Reinigen von Halbleitersubstraten die Schritte gemäß Reinigen eines Halbleitersubstrats in einer Kammer unter Verwendung einer Reinigungsflüssigkeit, nachfolgendes Ablassen der Reinigungsflüssigkeit aus der Kammer und nachfolgendes Trocknen des Halbleitersubstrats in der Kammer unter Verwendung eines Trocknungsgases. Der Trocknungsvorgang des Halbleitersubstrats wird dadurch ausgeführt, indem ein Trocknungsströmungsmittel in die Kammer zugeführt wird und indem gleichzeitig das Trocknungsströmungsmittel aus der Kammer ausgetragen wird und indem die Rate geregelt wird, mit der das Strömungsmittel ausgetragen wird in Einklang mit dem Druck, der in der Kammer herrscht.

Die Austragsrate kann dadurch reguliert werden, indem der Druck innerhalb der Kammer gemessen wird und indem eine Platte in den Austragspfad um einen Betrag bewegt wird, welcher dem gemessenen Druckwert entspricht. Das Halbleitersubstrat kann dadurch gereinigt werden, indem zuerst eine Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungsströmungsmittel auf das Halbleitersubstrat injiziert wird, und zwar von einer Stelle über dem Halbleitersubstrat aus, und indem danach ein Reinigungsströmungsmittel in die Kammer injiziert wird, und zwar von einer Stelle unterhalb des Halbleitersubstrats, in die Kammer hinein.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 und 2 sind Längsschnittdarstellungen einer Ausführungsform eines Waferreinigungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

3 ist eine perspektivische Ansicht eine Waferhalterung des Gerätes, welches in 1 gezeigt ist;

4 und 5 sind Längsschnittdarstellungen ähnlich denjenigen der 1, wobei jedoch ein Spülprozeß dargestellt ist, welcher durch das Gerät ausgeführt wird;

6 zeigt eine Längsschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Waferreinigungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

7 ist eine Seitenansicht eines Injektionsrohres des Waferreinigungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

8 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Rohres entlang einer Linie A-A von 7;

9 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Version des Injektionsrohres des Waferreinigungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

10 ist eine Längsschnittansicht ähnlich derjenigen von 6, wobei jedoch die Richtung der Strömung eines Trocknungsströmungsmittels dargestellt ist, welches durch das Injektionsrohr in die Kammer zugeführt wird;

11 zeigt eine Längsschnittansicht einer anderen Version eines Waferreinigungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Injektionsrohr und ein oberes Zuführrohr an unterschiedlichen Stellen gegenüber der Ausführungsform von 6 vorgesehen sind;

12 zeigt eine Querschnittsansicht eines Injektionsrohres mit einer integrierten Heizvorrichtung, die in dem Waferreinigungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

13 veranschaulicht eine Längsschnittdarstellung eines Waferreinigungsgerätes mit einer speziellen Ausführung eines Regulators gemäß der vorliegenden Erfindung;

14 ist eine teilweise perspektivische Ansicht einer Austragsöffnung des Gerätes, welches in 13 gezeigt ist;

15 ist eine Längsschnittansicht ähnlich derjenigen von 13, wobei jedoch die Austragsöffnung des Waferreinigungsgerätes in einem teilweise geöffneten Zustand gezeigt ist;

16 ist eine Längsschnittansicht eines Waferreinigungsgerätes mit einer anderen Ausführungsform eines Regulators gemäß der vorliegenden Erfindung;

17 zeigt eine Längsschnittansicht ähnlich derjenigen von 16, wobei jedoch die Austragsöffnung des Waferreinigungsgerätes in einem teilweise offenen Zustand gezeigt ist;

18 ist ein Flußdiagramm eines Waferreinigungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gemäß 1 und 2 enthält ein Waferreinigungsgerät 1 eine Kammer 100, eine Waferhalterung 200, ein Zuführrohr 300 für eine Reinigungsflüssigkeit, einen Zuführteil 400 für ein Trocknungsströmungsmittel und einen Druckregulator 500. Die Kammer 100 besitzt ein Innenbad 120, ein Außenbad 140 und einen Deckel 160.

Das Innenbad 120 bietet einen Raum, in welchem ein chemischer Flüssigbehandlungsprozeß, ein Spülprozeß und ein Trocknungsprozeß für Wafer "W" durchgeführt werden. Das Innenbad 120 besitzt einen offenen oberen Abschnitt, eine Seitenwand 122 in der Form eines rechteckförmigen Parallelepipeds und einen Boden 124. Das Innere des Innenbades 120 ist ausreichend weit ausgeführt, um Wafer aufzunehmen. Der Boden 124 des Innenbades 120 verläuft nach unten hin konisch, und zwar derart, daß die Reinigungslösung unmittelbar von dem Innenbad 120 abgelassen werden kann. Das Zentrum des Bodens 124 besitzt ein Auslaßloch 126 zum Auslassen des Strömungsmittels aus dem Innenbad 120. Die Auslaßöffnung 128 ist unterhalb des Austragslochs 126 vorgesehen und steht mit diesem in Strömungsverbindung. Die Auslaßöffnung 128 ist mit einem Austragsrohr (130 von 13) verbunden. Das Austragsrohr 130 kann vertikal orientiert sein, so daß die Reinigungslösung durch die Schwerkraft aus dem Innenbad 120 abgelassen werden kann. Der Deckel 160 ist auf dem Innenbad 120 in solcher Weise angeordnet, daß dieser geöffnet und geschlossen werden kann, und zwar über dem oberen Bereich des Innenbades 120. Der Deckel 160 besitzt eine Seitenwand 162 in der Form eines rechteckförmigen Parallelepipeds und einen domförmig gestalteten oberen Bereich 164. Ein unterer Abschnitt der Seitenwand 162 besitzt eine Öffnung 166. Die Öffnung 166 schafft die Möglichkeit, daß Reinigungslösung das Innenbad 120 während eines Reinigungsprozesses überfließt.

Das äußere Bad 140 ist um die Seitenwand 122 des Innenbades 120 herum angeordnet und ist an dem Innenbad 120 fixiert. Das Außenbad 140 besitzt einen Boden 144 und eine Seitenwand 142, die sich von dem Außenumfang des Bodens 144 des Außenbades 140 nach oben hin erstreckt. Das Außenbad 140 ist mit dem Innenbad 120 in solcher Weise verbunden, daß der innere periphere Abschnitt des Bodens 144 des Außenbades 140 unter der Öffnung 166 angeordnet ist. Eine Ablaßöffnung 146 ist an dem Boden 144 des Außenbades 140 vorgesehen. Ein Ablaßrohr 152 ist mit der Ablaßöffnung 146 verbunden, und ein Öffnen/Schließ-Ventil 154 ist in dem Ablaßrohr 152 installiert, um das Ablaßrohr 152 selektiv zu öffnen und zu schließen. Ein vorbestimmtes Volumen des Raumes 148 ist zwischen der Seitenwand 122 des Innenbades 120 und der Seitenwand 142 des Außenbades 140 festgelegt. Nachdem die Reinigungslösung in dem Innenbad 120 in den Raum 148 durch die Öffnung 166 geflossen ist, wird die Reinigungslösung zur Außenseite hin über das Austragsloch 146 ausgetragen. Eine Tür (nicht gezeigt) zum Öffnen/Schließen der Öffnung 133 während eines Reinigungsprozesses kann an der Seitenwand 122 des Innenbades 120 installiert sein.

Die Waferhalterung 200 ist so konfiguriert, um eine Vielzahl der Wafer auf einmal während eines Reinigungsprozesses zu haltern oder abzustützen. Gemäß 3 besitzt die Halterung 200 Halterungsstangen 220 und einen Verbindungsteil 240. Es sind Schlitze 222 in den jeweiligen Halterungsstangen 220 ausgebildet. Abschnitte der Ränder der Wafer "W" werden jeweils in den Schlitzen 222 aufgenommen. Die Wafer "W" werden auf diese Weise aufrecht durch die Halterung 200 gehalten, und zwar derart, daß deren Hauptflächen (die Oberflächen, die zu behandeln sind) freiliegend sind. Die Waferhalterung 200 kann drei Halterungsstäbe 220 aufweisen, so daß ca. 50 Wafer durch die Halterung 200 zu einem Zeitpunkt aufgenommen werden können. Die Enden der jeweiligen Halterungsstangen 220 sind fest mit dem Verbindungsteil 240 verbunden, derart, daß das Verbindungsteil 240 die Halterungsstangen 220 miteinander verbindet.

Die Zuführrohre 300 für die Reinigungsflüssigkeit führen eine Reinigungsflüssigkeit in das Innenbad 120 zu. Während des chemischen Flüssigbehandlungsprozesses oder des chemischen Lösungsbehandlungsprozesses kann die Reinigungsflüssigkeit aus einer chemischen Lösung, wie beispielsweise Fluorwasserstoffsäure (HF), bestehen, die dafür geeignet ist, um Teilchen, metallische Verunreinigungen wie Kupfer oder andere Verunreinigung wie ursprüngliche Oxide zu beseitigen. Während des Spülprozesses kann die Reinigungsflüssigkeit aus deionisiertem Wasser (DI-Wasser) bestehen, welches dazu verwendet wird, um jegliche chemische Lösung zu entfernen, die auf den Wafern zurückgeblieben ist. Die chemische Lösung und das DI-Wasser können in das Innenbad 120 über die gleichen Zuführrohre 300 eingeleitet werden. Alternativ können die Zuführrohre 300 ein Zuführrohr umfassen, um die chemische Lösung zuzuführen, und ein Zuführrohr umfassen, um das DI-Wasser unabhängig voneinander zuzuführen.

In jedem Fall wird eine chemische Lösung wie beispielsweise die HF-Säure von den Zuführrohren 300 für die Reinigungsflüssigkeit dem Innenbad 120 so lange zugeführt, bis das Innenbad mit der chemischen Lösung gefüllt ist. Die Wafer werden dann in das Innenbad 120 bewegt. Nachdem die Verunreinigungen, die an den Wafern anhaften, mit Hilfe der chemischen Lösung entfernt worden sind, wird ein Spülprozeß durchgeführt, um jegliche chemische Lösung, die an den Wafern anhaftet, zu entfernen.

Wenn DI-Wasser in die Innenkammer 120 über einem Wafer injiziert wird, so wird das Wasser in einer turbulenten Strömung strömen und entfernt dadurch die Verunreinigungen, die selbst an einem feinen Muster auf dem Wafer anhaften. Unglücklicherweise können aber die Verunreinigungen, die durch das Wasser auf diese Weise entfernt wurden, wieder an dem Wafer anhaften, und zwar auf Grund des gleichen turbulenten Strömungsverlaufes des DI-Wassers. Wenn auf der anderen Seite das DI-Wasser in die Innenkammer 120 an einer Stelle unterhalb eines Wafers injiziert wird, so erzeugt das DI-Wasser eine laminare Strömung, welche Verunreinigungen von dem Wafer entfernt und die Wahrscheinlichkeit reduziert, daß die Verunreinigungen selbst wieder an dem Wafer anhaften. Jedoch kann eine laminare Strömung des DI-Wassers nur sehr schwer die Verunreinigungen entfernen, die an einem feinen Muster auf dem Wafer anhaften.

Um zu 1 zurückzukehren, so enthalten im Hinblick auf die oben erläuterten Einschränkungen die Zuführrohrverbindungen 300 für die Reinigungsflüssigkeit untere Zuführrohre 320 und obere Zuführrohre 340, die zusammen in effizienter Weise einen Spülprozeß durchführen können. Die oberen Zuführrohre 340 sind in dem Innenbad 120 über den Wafern "W" angeordnet, die durch die Waferhalterung 200 abgestützt werden, während die unteren Zuführrohre 320 in dem Innenbad 120 unter den Wafern "W" angeordnet sind, die auf der Waferhalterung 200 abgestützt sind. Die oberen Zuführrohre 340 besitzen Injektionsöffnungen (342 in 4), die so orientiert sind, daß sie nach unten hinweisen, und die unteren Zuführrohre 320 besitzen Injektionsöffnungen (322 in 4), die so orientiert sind, daß sie nach oben hinweisen, um das DI-Wasser direkt auf die Wafer zu injizieren.

Es wird nun im folgenden ein Spülprozeß unter Verwendung des Waferreinigungsgerätes 1 unter Hinweis auf die 4 und 5 beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Spülprozeß in zwei Schritten ausgeführt. Bei dem ersten Schritt wird, wie in 4 gezeigt ist, DI-Wasser von den oberen Zuführrohren 340 auf die Wafer "W" injiziert. Das injizierte DI-Wasser strömt in turbulenter Weise, um chemische Lösungen und Verunreinigungen zu entfernen, die an den feinen Mustern auf den Wafern "W" anhaften. Das Zuführen des DI-Wassers von den oberen Zuführrohren 340 aus wird einmal beendet, wenn das DI-Wasser einen vorbestimmten Abschnitt des Innenbades 120 ausfüllt. Bei dem zweiten Schritt, der in 5 gezeigt ist, wird DI-Wasser von den unteren Zuführrohren 320 aus zugeführt. In diesem Fall wandert das DI-Wasser über die Wafer "W" hinweg, und zwar in Form einer laminaren Strömung, und fließt über das Innenbad 120 über in das Außenbad 140 hinein, und zwar über die Öffnung 166.

Wenn der Spülprozeß vervollständigt worden ist, wird ein Trocknungsprozeß ausgeführt, um die Wafer "W" zu trocknen. Gemäß 6 umfaßt der Zuführteil 400 für das Trocknungsströmungsmittel des Waferreinigungsgerätes 1 Injektionsrohre 420, Zuführrohr 450 und 460 und einen Verdampfer 440. Es wird Alkoholdampf und Gas durch den Zuführteil 400 für das Trocknungsströmungsmittel verwendet, um die Wafer "W" zu trocknen. In typischer Weise besteht der Alkohol aus Isopropylalkohol (im folgenden als "IPA" bezeichnet). Jedoch kann der Alkohol auch aus Ethylglykol, 1-Propanol, 2-Propanol, Tetrahydrofuran, 4-Hydroxy-4-Methyl-2-Pentamon, 1-Butanol, 2-Butanol, Methanol, Ethanol, Azeton, n-Propylalkohol oder Dimethylether bestehen. Das Gas kann aus einem erhitzten Stickstoffgas bestehen.

Der Verdampfer 440 erzeugt Alkoholdampf und enthält einen Gasbecher- oder -dosentyp des Körpers 441. Ein Rohr 480 ist mit dem Boden 442 des Körpers 441 verbunden. Es wird Alkohol dem Rohr 480 von dem Alkoholspeicherteil 494 aus zugeführt, in welchem Alkohol gespeichert ist. Ein Öffnen/Schließ-Ventil 482 und ein Strömungsratenregulierungsventil 484 können in dem Rohr 480 installiert sein. Das Öffnen/Schließ-Ventil 482 öffnet und schließt das Rohr 480, und das Strömungsregulierungsventil 484 reguliert die Rate, mit der Alkohol in das Rohr 480 von dem Alkoholspeicherteil 494 ausströmt. Ein Rohr 470 ist mit der Seite 444 des Körpers 441 verbunden. Es wird Stickstoffgas dem Rohr 470 von einem Stickstoffgasspeicherteil 492 aus zugeführt. Ein Öffnen/Schließ-Ventil 472 und ein die Strömungsrate regulierendes Ventil 474 können in dem Rohr 470 installiert sein. Das Öffnen/Schließ-Ventil 482 öffnet und schließt das Rohr 470 und das die Strömungsrate regulierende Ventil 474 reguliert die Rate, in welcher das Stickstoffgas in das Rohr 470 von dem Stickstoffgasspeicherteil 492 aus einströmt.

Ein erstes Zuführrohr 450 ist mit dem oberen Abschnitt 446 des Verdampfers 440 verbunden. Das erste Zuführrohr 450 empfängt Alkoholdampf, der in dem Körper 441 erzeugt wird, und ist mit Injektionsrohren 420 verbunden, um das Trocknungsströmungsmittel direkt in die Kammer 100 zu injizieren. Das Öffnen/Schließ-Ventil 452 ist in dem ersten Zuführrohr 452 installiert. Ein zweites Zuführrohr 460 dient dazu, um das Stickstoffgas den Injektionsrohren 420 direkt von dem Stickstoffgasspeicherteil 492 aus zuzuführen. Das zweite Zuführrohr 460 verzweigt sich von dem ersten Zuführrohr 450. Ein Öffnen/Schließ-Ventil 462 ist in dem zweiten Zuführrohr 460 installiert. Das Rohr 470 zum Zuführen des Stickstoffgases zu dem Verdampfer 440 kann sich verzweigen, und zwar von dem zweiten Zuführrohr 460 aus. Ein Belüftungsrohr 490 ist mit dem oberen Teil 446 des Verdampferteiles 440 verbunden, und ein Öffnen/Schließ-Ventil 492 ist in dem Belüftungsrohr 490 installiert.

Bevor die Wafer unter Verwendung des IPA-Dampfes getrocknet werden, wird der Strömungspfad durch das erste Zuführrohr 450, welches mit dem Verdampfer 440 verbunden ist, durch das Öffnen/Schließ-Ventil 452 geschlossen. Es wird somit die Innenseite des Verdampfers 440 auf einem hohen Druck gehalten. Dann wird das Öffnen/Schließ-Ventil 452 geöffnet. Das Entlüftungsrohr 490 ist dafür vorgesehen, um zu verhindern, daß eine große Menge des IPA-Dampfes in dem Verdampferteil 440 momentan zugeführt wird, wenn das Öffnen/Schließ-Ventil 452 zuerst geöffnet wird. Es wird somit der IPA-Dampf in die Kammer 100 zugeführt, während ein gewisser Teil des IPA-Dampfes in dem Verdampfer 440 weiterhin durch das Belüftungsrohr 490 ausgetragen wird. Das Öffnen/Schließ-Ventil 492 wird nach einer vorbestimmten Zeitperiode geschlossen.

Die Injektionsrohre 420 erstrecken sich innerhalb der Kammer 100 entlang beider Seiten der Kammer 100, und zwar jeweils an einer Höhe über den Wafern, die durch die Waferhalterung 200 abgestützt sind. Auch erstrecken sich die Injektionsrohre 420 longitudinal in Richtungen senkrecht zu den Hautoberflächen des Wafers (den Oberflächen, die zu behandeln sind). Um auf die 7 und 8 einzugehen, so besitzt jedes Injektionsrohr 420 eine Vielzahl an Injektionslöchern 422, 424 und 426. Jedes der Injektionslöcher 422, 424 und 426 ist so orientiert, daß es nach oben hinweist. Demzufolge wird das Trocknungsströmungsmittel, welches in die Kammer 100 über die Injektionslöcher 422, 424 und 426 injiziert wird, nach oben in die Kammer 100 gelenkt. Die Injektionslöcher 422, 424 und 426 des Injektionsrohres 420 können in einer Vielzahl von Gruppen angeordnet sein, die in unterschiedlichen Winkeln relativ zueinander orientiert sind. Beispielsweise kann das erste Injektionsrohr 420 eine erste Gruppe an Injektionslöchern 422, eine zweite Gruppe von Injektionslöchern 424 und eine dritte Gruppe von Injektionslöchern 426 aufweisen. Die Injektionslöcher 422 der ersten Gruppe können in einem Winkel von 5–20° relativ zu einer horizontalen Ebene orientiert sein. Die Injektionslöcher 424 der zweiten Gruppe können in einem Winkel von 30–50° relativ zu einer horizontalen Ebene orientiert sein. Ferner können die Injektionslöcher 426 der dritten Gruppe in einem Winkel von 60–80° relativ zu einer horizontalen Ebene orientiert sein.

Wie in 9 gezeigt ist, kann jedes Injektionsrohr 420' konisch verlaufen, so daß die Querschnittsfläche von dessen Innerem in einer Richtung zu dessen distalem Ende hin kleiner wird. Alternativ kann jedes Injektionsrohr 420 einen einheitlichen inneren Durchmesser entlang dessen Länge aufweisen, während der Abstand zwischen den Injektionslöchern 422, 424 und 426 entlang der Länge desselben variieren kann. In einem Fall, bei dem das Injektionsrohr 420 einen einheitlichen Innendurchmesser besitzt, nimmt die Menge an trocknendem Strömungsmittel, welches durch dieses hindurch strömt, in einer Richtung ab, die von dem ersten Zuführrohr 450 weg verläuft. Durch Variieren der Konfiguration der Injektionslöcher wird das Injektionsrohr 420 so konstruiert, daß die Wafer "W", die durch die Halterung 200 in der Kammer 100 abgestützt werden, einheitlich getrocknet werden, und zwar ungeachtet von deren Positionen relativ zu dem Injektionsrohr 420.

10 veranschaulicht die Strömungsrichtung eines Trocknungsströmungsmittels, welches von den Injektionsrohren 420 aus zugeführt wird. Wenn der IPA-Dampf direkt auf die Wafer aufgebracht wird oder auf diese zum Aufströmen gebracht wird, würde der Wafer nicht einheitlich getrocknet werden. Das heißt, eine große Menge des IPA-Dampfes würde zu Bereichen des Wafers hin zugeführt werden, auf denen das Trocknungsströmungsmittel direkt aufgeleitet wurde, und ein signifikant kleiner Betrag des IPA-Dampfes würde dann die anderen Bereiche des Wafers umschließen. Wie bereits an früherer Stelle festgehalten wurde, ist der Deckel 160 domartig gestaltet. Daher erzeugt der IPA-Dampf, der über die Injektionsrohre 420 injiziert wird, einen Wirbel in einem Raum 169, der durch den Deckel 160 begrenzt ist, und wandert dann in Form einer laminaren Strömung zu dem unteren Abschnitt der Kammer 100 hin. Dies schafft die Möglichkeit, den IPA-Dampf über die gesamte Oberfläche des Wafers einheitlich zuzuführen.

11 veranschaulicht ein anderes Beispiel der Positionen, an denen die Injektionsrohre 420 und die oberen Zuführrohre 340 gemäß der vorliegenden Erfindung installiert werden können. Gemäß 11 sind die Injektionsrohre 420 und die oberen Zuführrohre 340 in den Seitenwänden 122 und 162 der Kammer 100 angeordnet, und zwar nicht innerhalb der Kammer. Spezifischer ausgedrückt, ist eine Öffnung 168 entlang beider Seiten des Deckels 160 ausgebildet, und ein Modul 430 ist in der Öffnung 168 installiert. Das Injektionsrohr 420 ist in dem Modul 430 aufgenommen. Eine Ecke des Moduls 430 ist offen, so daß die Injektionslöcher 422, 424 und 426 des Injektionsrohres 420 frei liegen. In diesem Fall kann die Kammer 100 kleiner sein als in einem Fall, bei dem die Rohre 340, 420 in der Kammer 100 installiert sind. Somit wird die Behandlungszeit vergleichsweise gering und der Durchsatz wird damit vergleichsweise größer. Ferner ist es weniger wahrscheinlich, daß Wasser auf den Oberflächen der Injektionsrohre 420 und den oberen Zuführrohren 340 zurück bleibt.

Gemäß 12 enthält der Trocknungsströmungsmittelzuführteil 400 eine Heizvorrichtung 432 zum Heizen der Injektionsrohre 420. Die Heizvorrichtung 432 umfaßt einen Heißteil (hot), der in dem Modul 430 integriert sein kann, um zu verhindern, daß Hochtemperatur-IPA-Dampf kondensiert, während dieser entlang den Injektionsrohren 420 strömt.

Gemäß 6 sind die die Strömungsrate regulierende Ventile 454 und 464 in dem ersten Zuführrohr 460 bzw. dem zweiten Zuführrohr 450 installiert. Das die Strömungsrate regulierende Ventil 454 ist zwischen dem Verdampfer 440 und der Stelle angeordnet, an der das zweite Zuführrohr 460 sich von dem ersten Zuführrohr 450 aus verzweigt. Die Menge des IPA-Dampfes, die in die Kammer 100 zugeführt wird, wird mit Hilfe des die Strömungsrate regulierenden Ventils 454 reguliert, um zu verhindern, daß der IPA-Dampf zu viel in die Kammer 100 eingeleitet wird. Ansonsten, wenn ein übermäßiger Betrag oder eine übermäßige Menge des IPA-Dampfes in die Kammer 100 eingeleitet wurde, würde der IPA-Dampf kondensieren und es würde dadurch verhindert werden, daß die Wafer "W" in ausreichender Weise getrocknet werden.

Die Menge eines Strömungsmittels, welches dem Injektionsrohr 420 zugeführt wird, variiert in Einklang mit der Einstellung des die Strömungsrate regulierenden Ventils 454. Somit ändert sich die Rate, mit welcher das Strömungsmittel in die Kammer 100 strömt, entsprechend. Um zu verhindern, daß der Trocknungswirkungsgrad vermindert wird, wird Stickstoffgas dem zweiten Zuführrohr 460 zugeführt, während der IPA-Dampf dem ersten Zuführrohr 450 zugeführt wird. Das die Strömungsrate regulierende Ventil 464 wird in Einklang mit der Variation in der Rate eingestellt, mit welcher der IPA-Dampf durch das erste Zuführrohr 450 hindurchströmt, um die Menge des Stickstoffgases zu regulieren, die in das zweite Zuführrohr 460 hineinströmt, derart, daß die Gesamtmenge des Strömungsmittels, welches dem Injektionsrohr 420 zugeführt wird, konstant bleibt. Die Geschwindigkeit des IPA-Dampfes, der durch das erste Zuführrohr 450 strömt, wird höher gehalten als diejenige des Stickstoffgases, welches durch das zweite Zuführrohr 460 hindurchströmt, um zu verhindern, daß das Stickstoffgas, welches dem zweiten Zuführrohr 460 zugeführt wird, zurück zu dem Verdampfer 440 strömt.

Die Heizvorrichtung 466 kann an dem zweiten Zuführrohr 460 installiert sein, um das Stickstoffgas aufzuheizen, welches in dem zweiten Zuführrohr 460 strömt. Es wird somit Hochtemperaturstickstoffgas zusammen mit dem IPA-Dampf zugeführt, um zu verhindern, daß der IPA-Dampf in dem Injektionsrohr 420 kondensiert. Wenn der Trocknungsprozeß durchgeführt wird, indem das erhitzte Stickstoffgas in die Kammer 100 eingeleitet wird, nachdem der IPA-Dampf verwendet wurde, wird erhitztes Stickstoffgas in die Kammer 100 durch das zweite Zuführrohr 460 zugeführt, das heißt ohne die Notwendigkeit für ein eigenes Stickstoffversorgungsrohr.

Wenn die Menge des Dampfes, der in die Kammer 100 hineinströmen darf, bemerkenswert größer ist als die Menge des Dampfes, die aus der Kammer 100 ausgetragen wird, würde der IPA-Dampf in der Kammer 100 kondensieren. Es ist daher erforderlich, die Menge des IPA-Dampfes zur regulieren, die aus der Kammer 100 ausgetragen wird, und zwar in Einklang mit dem Druck innerhalb der Kammer 100. Gemäß 13 reguliert die Druckreguliervorrichtung 500 den Grad, in welchem der Austragspfad 129 geöffnet wird, um die Rate zu steuern, in welcher der IPA-Dampf aus der Kammer 100 ausgetragen wird.

Die Druckreguliervorrichtung 500 enthält eine Verschließplatte 524, einen Antriebsteil 526, einen Drucksensor 522 und einen Controller 528. Die Verschließplatte 524 dient dazu, den Austragspfad 129 zu öffnen/zu schließen. Die Verschließplatte 524 kann so angeordnet sein, um den Pfad innerhalb der Austragsöffnung 128 zu öffnen/zu schließen. Alternativ kann die Verschlußplatte 524 so angeordnet sein, um den Pfad innerhalb des Austragsrohres 130 zu öffnen/zu schließen. Die Auslaßöffnung 128 besitzt die Gestalt eines rechteckförmigen Parallelepipeds, so daß der Auslaßpfad 129 einen rechteckförmigen Querschnitt hat. Die Verschließplatte 524 besitzt die gleiche rechteckförmige Gestalt wie der Austrittspfad 129 und ist ausreichend groß bemessen, um den Austrittspfad oder Auslaßpfad 129 vollständig zu blockieren.

Gemäß 14 besitzt eine Seite der Auslaßöffnung 128 eine Öffnung 128a, die sich dort hindurch erstreckt, und die Auslaßöffnung 128 besitzt auch eine Führungsnut 128b, die sich in einer inneren Seitenwand derselben erstreckt. Der äußere Umfangsrandabschnitt der Verschließplatte 524 ist in der Führungsnut 128b aufgenommen, so daß die Bewegung der Verschließplatte 524 in die Auslaßöffnung 128 hineingeführt wird und die Verschließplatte 524 stabil gehaltert wird. Der Antriebsteil 526 bewegt die Verschließplatte 524. Der Antriebsteil 526 kann einen Motor enthalten, um die Bewegung der Verschließplatte 524 präzise zu steuern. Der Drucksensor 522 mißt den Druck innerhalb der Kammer 100 und der erfaßte Wert des Druckes wird zu dem Controller 528 übertragen. Auf diese Weise steuert der Controller den Antriebsteil 526 in Einklang mit der Druckmessung durch den Sensor 522.

Wenn der Trocknungsprozeß startet, ist der Innendruck der Kammer 100 niedrig und die Verschließplatte 524 bewegt sich in die Auslaßöffnung 128, um den Auslaßpfad 129 vollständig zu blockieren. Wenn jedoch der IPA-Dampf in die Kammer 100 zugeführt wird, erhöht sich der Druck innerhalb der Kammer 100, die Verschließplatte 524 wird in einem gewissen Ausmaß aus der Austragsöffnung 128 zurückgezogen. Somit wird der Austragspfad 128 teilweise geöffnet, wie dies in 15 gezeigt ist. Wenn der Druck in der Kammer 100 noch höher ansteigt, wird der Grad, in welchem der Austragspfad 129 geöffnet wird, erhöht. Daher wird der Druck innerhalb der Kammer 100 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten. Der vorbestimmte Druckbereich wird so eingestellt, daß verhindert wird, daß der IPA-Dampf in der Kammer 100 kondensiert, und um einen Druck zu erreichen, unter welchem die Wafer "W" effizient getrocknet werden.

Es sei angenommen, daß der Druck innerhalb der Kammer 100 gleich ist mit P1 und der Druck innerhalb des Auslaßrohres 130 gleich ist P2, der Grad, in welchem der Auslaßpfad 129 geöffnet ist, wird dann in solcher Weise geregelt, daß der Druck P1 in einem Bereich von P2 + (P2 × 0,05) bis P2 + (P2 × 0,5) gehalten wird. In bevorzugter Weise wird der Grad, in welchem der Auslaßpfad 129 geöffnet wird, derart reguliert, daß der Druck P1 innerhalb eines Bereiches von P2 + (P2 × 0,2) bis P2 + (P2 × 0,3) gehalten wird.

Ferner kann der Austragspfad 129 dazu verwendet werden, um das DI-Wasser aus der Kammer 100 abzulassen, bevor der Trocknungsprozeß startet. Während die Kammer 100 abgelassen wird, wird die Verschließplatte 524 vollständig aus der Auslaßöffnung 128 herausgezogen, so daß der Austragspfad 129 vollständig geöffnet wird.

Die 16 und 17 zeigen ein anderes Beispiel des Druckregulators.

Gemäß 16 besitzt der Druckregulator 500' ein Gehäuse 540, einen elastischen Körper 570 und eine Verschließstange 560. Das Gehäuse 540 ist mit der Auslaßöffnung 128 verbunden, die am Boden 124 der Kammer 100 ausgebildet ist. Das Gehäuse 540 besitzt eine Öffnung 546, die mit einem Rohr 590 an einer Seite desselben verbunden ist. Das Gehäuse 540 besitzt auch einen oberen Abschnitt 542 und einen unteren Abschnitt 544. Der obere Abschnitt 542 begrenzt einen Raum, der in einer nach unten verlaufenden Richtung weiter wird, und zwar von einer Stelle aus, an der das Gehäuse mit der Auslaßöffnung 128 verbunden ist. Der untere Abschnitt 544 begrenzt einen Raum, der sich senkrecht nach unten hin erstreckt, und zwar von demjenigen des oberen Abschnitts 542 aus, und der die gleiche Querschnittsfläche besitzt wie diejenige des weitesten Abschnitts des Raumes, der durch den oberen Abschnitt 542 begrenzt ist. Die Verschließstange 560 ist in dem Gehäuse 540 angeordnet, um den Austragspfad 129 zu öffnen und zu schließen, entlang welchem das Strömungsmittel aus der Kammer 100 ausgetragen wird. Ein Ende der Verschließstange 560 besitzt den gleichen Querschnitt wie der Austragspfad 129, und das andere Ende derselben ist mit einer Verbindungsplatte 582 befestigt. Der elastische Körper 570 erzeugt eine konstante Kraft gegen die Verschließstange 560. Ein Ende des elastischen Körpers 570 ist gegen eine Verbindungsplatte 584 gedrückt bzw. an dieser angeordnet, welche an dem Boden des Gehäuses 540 befestigt ist, und das andere Ende desselben ist gegen eine Verbindungsplatte 582 gedrückt bzw. an dieser angeordnet, die mit der Verschließstange 560 befestigt ist. Der elastische Körper 570 kann aus einer Schraubenfeder bestehen. In jedem Fall besitzt der elastische Körper 570 einen Elastizitätsmodul, der in Einklang mit dem Druckbereich ausgewählt ist, welcher in der Kammer 100 erforderlich ist.

In einem Fall, bei dem der Druck innerhalb der Kammer 100 niedrig ist, blockiert die Verschließstange 560 vollständig den Auslaßpfad 129. Wenn jedoch der Innendruck der Kammer 100 über einen vorbestimmten Betrag hinaus ansteigt, bewegt sich die Verschließstange 560 nach unten, und zwar auf Grund des Druckes in der Kammer 100, und es wird dann der elastische Körper 570 zusammengedrückt. Wenn der Druck innerhalb der Kammer 100 höher ansteigt, wird der elastische Körper noch weiter zusammengedrückt. Somit bewegt sich die Verschließstange 560 nach unten hin in einem Ausmaß, in welchem sich der Austragspfad 129 zunehmend öffnet, wie in 17 gezeigt ist. Wenn der Druckregulator 500', der in 16 gezeigt ist, verwendet wird, ist es nicht erforderlich, einen aktiven Sensor zum Messen des Druckes innerhalb der Kammer 100 vorzusehen.

Auch kann ein Abzugsrohr 570 zum Abziehen des DI-Wassers an einer Seite der Auslaßöffnung 128 installiert sein. Ein Öffnen/Schließ-Ventil 572 ist in dem Ablaßrohr 570 installiert. Bevor ein Trocknungsprozeß gestartet wird, wird der Austragspfad 129 durch die Verschließstange 560 blockiert und es wird das DI-Wasser aus der Kammer 100 über das Auslaßrohr 570 abgelassen, wobei das Öffnen/Schließ-Ventil 572 geöffnet ist. Das Öffnen/Schließ-Ventil 572 wird geschlossen, wenn die Kammer 100 einmal vollständig entleert worden ist.

Es wird nun unter Hinweis auf ein Flußdiagramm, welches in 18 gezeigt ist und anhand der Ausführungsform des Waferreinigungsgerätes, welches in den 13 bis 15 gezeigt ist, ein Waferreinigungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zuerst wird das Innenbad 120 mit einer chemischen Lösung gefüllt, wie beispielsweise Fluorwasserstoffsäure, und es werden die Wafer "W" in die Lösung untergetaucht, und zwar innerhalb des Innenbades 120 (Schritt S100). Wenn an den Wafern Verunreinigungen anhaften und diese durch die chemische Lösung entfernt werden, so wird ein Spülprozeß durchgeführt, um die chemische Lösung von den Wafern "W" zu entfernen (Schritt S200). Das DI-Wasser wird direkt auf die Wafer "W" von den oberen Zuführrohren 340 aufgeleitet, die an einer Ebene über den Wafern "W" angeordnet sind. Es werden somit die Fluorwasserstoffsäure und die Verunreinigungen, die noch an den feinen Mustern auf den Wafern "W" anhaften, entfernt (Schritt S220). Das Zuführen des DI-Wassers von dem oberen Zuführrohr 340 wird beendet und es wird dann das DI-Wasser von den unteren Zuführrohren 320 her zugeführt. Das DI-Wasser wandert nach oben, und zwar in Form einer laminaren Strömung in dem Innenbad 120, woraufhin das DI-Wasser dann in das äußere Bad 140 durch die Öffnung 166 überfließt (Schritt S240).

Nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, wird die Verschließplatte 524 aus der Auslaßöffnung 128 in solcher Weise zurückgezogen, daß der Austragspfad 120 geöffnet wird. Das Innenbad 120 wird somit durch den Austragspfad 129 abgelassen.

Als nächstes wird ein Spülprozeß durchgeführt, um die Innenseite der Kammer 100 zu spülen (Schritt S300). Das Öffnen/Schließ-Ventil 452 in dem ersten Zuführrohr 450 wird geschlossen und das Öffnen/Schließ-Ventil 462 in dem zweiten Zuführrohr 460 wird geöffnet. Gleichzeitig mit oder bevor der Pfad durch das erste Zuführrohr 450 geöffnet wird, wird das Belüftungsrohr 490, welches mit dem Verdampfer 440 verbunden ist, geöffnet. Demzufolge wird ein Teil des IPA-Dampfes in dem Verdampfer 440 zur Außenseite hin über das Belüftungsrohr 490 abgelassen und der verbleibende IPA-Dampf wird in die Kammer 100 zugeführt. Das Belüftungsrohr 490 wird nur einmal geöffnet, wenn der Trocknungsprozeß startet. Nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, wird die Menge des IPA-Dampfes, die in die Kammer 100 hineinströmt, dadurch reguliert, indem die Strömungsrate mit Hilfe des Regulierventils 454 eingestellt wird, welches in dem ersten Zuführrohr 450 angeordnet ist. Ferner wird das Öffnen/Schließ-Ventil 462 geöffnet und das die Strömungsrate regulierende Ventil 464 wird gesteuert, und zwar derart, daß die Menge des Strömungsmittels, welches in die Kammer 100 zugeführt wird, konstant bleibt (Schritt S420). Auch wird der Grad, in welchem der Austragspfad 129 geöffnet wird, so eingestellt, daß der Innendruck der Kammer 100 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird (Schritt S440). Zu diesem Zweck wird der Druck in der Kammer 100 kontinuierlich gemessen, und zwar während des Prozesses (Schritt S442), und es wird die Verschließplatte 524 durch den Antriebsteil 526 relativ zu der Auslaßöffnung 128 in Einklang mit den gemessenen Druckwerten positioniert (Schritt S444). Nachdem der Teil der Behandlung unter Verwendung des IPA-Dampfes vervollständigt worden ist, wird das erste Zuführrohr 450 geschlossen. Es wird erhitztes Stickstoffgas in das zweite Zuführrohr 460 zugeführt, um die Wafer "W" zu trocknen (Schritt S460).

Die vorliegende Erfindung bietet die folgenden Vorteile. Es wird ein Austragspfad reguliert, um den Innendruck der Kammer innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu halten, um dadurch zu verhindern, daß der IPA-Dampf kondensiert. Die Menge des IPA-Dampfes kann geregelt werden, während die Gesamtmenge des Strömungsmittels, welches in die Kammer einströmt, konstant gehalten wird, wodurch dann die Dichte des IPA-Dampfes in der Kammer hoch sein kann und eine Kondensation des IPA-Dampfes verhindert wird. Es sind ein Injektionsrohr zum Injizieren des Trocknungsströmungsmittels in die Kammer und ein Zuführrohr zum Zuführen der Reinigungsflüssigkeit in die Kammer an der Seitenwand der Kammer installiert. Daher kann die Kammer ein kleines Volumen haben, welches die Möglichkeit bietet, die Behandlung in einer relativ kurzen Zeitdauer zu vervollständigen. Der Spülprozeß umfaßt einen ersten Spülvorgang der Wafer mit dem DI-Wasser, welches auf die Wafer direkt von oberhalb der Wafer injiziert wird, und umfaßt einen zweiten Spülprozeß der Wafer mit einer laminaren Strömung des DI-Wassers. Es können daher Verunreinigungen selbst von einem feinen Muster auf einem Wafer entfernt werden und zur gleichen Zeit kann verhindert werden, daß diese selbst wieder an den Wafer anhaften. Es wird ein Reinigungsprozeß zwischen dem Spülprozeß und dem Trocknungsprozeß durchgeführt, wodurch verhindert wird, daß Fluorwasserstoffsäure, die in dem Dampf in der Kammer enthalten ist, auf den IPA-Dampf einwirkt.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorausgehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, kann sie modifiziert werden, ohne jedoch dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie dieser durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]
  1. Gerät zum Reinigen von Halbleitersubstraten, mit:

    einer Kammer, in welcher ein Reinigungsprozeß durchgeführt wird, wobei die Kammer eine Auslaßöffnung besitzt, die einen Austragspfad festlegt, entlang welchem ein Strömungsmittel aus der Kammer ausgetragen wird;

    einer Substrathalterung, die in der Kammer angeordnet ist, wobei die Halterung so konfiguriert ist, um die Halbleitersubstrate innerhalb der Kammer zu haltern oder abzustützen, wenn die Substrate in der Kammer behandelt werden;

    einem Strömungsmittelzuführabschnitt, der mit der Kammer verbunden ist, um ein Strömungsmittel zum Trocknen der Substrate in der Kammer zuzuführen; und

    einer Reguliereinrichtung zum Regulieren des Grades, in welchem der Austragspfad basierend auf dem Druck innerhalb der Kammer geöffnet wird.
  2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Regulator eine Verschließplatte aufweist und ein Antriebsmechanismus vorgesehen ist, der betriebsmäßig mit der Verschließplatte verbunden ist, um die Verschließplatte in den Austragspfad einzuführen und um die Verschließplatte aus dem Austragspfad herauszuziehen.
  3. Gerät nach Anspruch 2, bei dem der Regulator ferner einen Drucksensor aufweist, welcher den Druck innerhalb der Kammer mißt, und einen Controller umfaßt, der betriebsmäßig mit dem Drucksensor und mit dem Antriebsmechanismus verbunden ist, um den Antriebsmechanismus in Einklang mit den Druckwerten, die durch den Drucksensor gemessen wurden, zu steuern.
  4. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Regulator ein Gehäuse umfaßt, welches mit der Auslaßöffnung verbunden ist, so daß die Innenseite des Gehäuses in Strömungsverbindung mit dem Auslaßpfad steht, einen nachgiebigen Körper umfaßt, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und ein Verschließteil in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine Druckaufnahmefläche aufweist, die in Strömungsverbindung mit dem Auslaßpfad steht, derart, daß der Druck des Strömungsmittels in der Kammer auf das Verschließteil wirkt, wobei der nachgiebige Körper das Verschließteil entgegen dem Druck in der Kammer zu einer Position hin vorspannt, in der das Ausmaß reduziert wird, in welchem das Strömungsmittel durch den Austragspfad hindurchströmen kann, wobei die Rate, in welcher das Strömungsmittel aus der Kammer durch den Austragspfad ausgetragen wird, in Einklang mit dem Grad geregelt wird, in welchem der nachgiebige Körper zusammengedrückt wird und in Einklang mit dem Druck innerhalb der Kammer geregelt wird.
  5. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Auslaßöffnung unterhalb der Substrathalterung in der Kammer angeordnet ist.
  6. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Austragspfad einen rechteckförmigen Querschnitt besitzt.
  7. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der Zuführabschnitt ein Injektionsrohr aufweist mit Injektionslöchern, die zum Inneren der Kammer hinweisen,

    ein erstes Zuführrohr mit dem Injektionsrohr verbunden ist,

    eine erste Strömungsmittelquelle, mit der das erste Zuführrohr verbunden ist, derart angeschlossen ist, daß das erste Zuführrohr das Strömungsmittel von der ersten Quelle zu dem Injektionsrohr zuführt,

    ein erstes, die Strömungsrate regulierendes Ventil in Reihe mit dem ersten Zuführrohr zwischen der ersten Strömungsmittelquelle und dem Injektionsrohr angeordnet ist,

    ein zweites Zuführrohr mit dem Injektionsrohr verbunden ist, wobei das zweite Zuführrohr sich von dem ersten Zuführrohr an einer Stelle zwischen dem Injektionsrohr und dem die Strömungsrate regulierenden Ventil verzweigt,

    eine zweite Strömungsmittelquelle aufweist, mit der das zweite Zuführrohr in solcher Weise verbunden ist, daß das zweite Zuführrohr das Strömungsmittel von der zweiten Quelle zu dem Injektionsrohr zuführt, und

    ein zweites die Strömungsrate regulierendes Ventil in Reihe mit dem zweiten Zuführrohr angeordnet ist.
  8. Gerät nach Anspruch 7, bei dem die erste Strömungsmittelquelle aus einer Alkoholdampfquelle besteht und bei dem die zweite Strömungsmittelsquelle aus einer Gasquelle besteht.
  9. Gerät nach Anspruch 7, bei dem das Injektionsrohr in Längsrichtung innerhalb einer Seitenwand der Kammer angeordnet ist.
  10. Gerät nach Anspruch 9, bei dem der Zuführabschnitt ferner eine Heizvorrichtung aufweist, die betriebsmäßig dem Injektionsrohr zugeordnet ist, um das Injektionsrohr aufzuheizen.
  11. Gerät nach Anspruch 7, bei dem die Injektionslöcher, die in dem Injektionsrohr vorgesehen sind, nach oben hinweisen.
  12. Gerät nach Anspruch 11, bei dem die Injektionslöcher des Injektionsrohres eine erste, eine zweite und eine dritte Gruppe von Injektionslöchern umfassen, wobei eine Ebene durch die Injektionslöcher der ersten Gruppe in einer radialen Richtung des Injektionsrohres verläuft, unter Bildung eines Winkels von 5–20° mit einer horizontalen Ebene, eine Ebene durch die Injektionslöcher der zweiten Gruppe in einer radialen Richtung des Injektionsrohres verläuft, die einen Winkel von 30–50° mit einer horizontalen Ebene einschließt, und eine Ebene durch die Injektionslöcher der dritten Gruppe hindurch verläuft, die einen Winkel von 60–80° mit einer horizontalen Ebene einschließt.
  13. Gerät nach Anspruch 11, bei dem ein oberer Abschnitt der Kammer die Gestalt eines Domes aufweist.
  14. Gerät nach Anspruch 7, bei dem die Querschnittsfläche des Inneren des Injektionsrohres in einer Richtung zu einem distalen Ende des Injektionsrohres, von dem ersten Zuführrohr entfernt gelegen, abnimmt.
  15. Gerät nach Anspruch 1, ferner mit einer Zuführrohrverbindung für eine Reinigungsflüssigkeit oder Reinigungslösung, die ein oberes Zuführrohr umfaßt, welches über der Substrathalterung in einem oberen Abschnitt der Kammer in einer Ebene über den Halbleitersubstraten angeordnet ist, wenn die Substrate durch die Substrathalterung in der Kammer abgestützt werden, und ein unteres Zuführrohr umfaßt, welches unter der Substrathalterung in einem unteren Abschnitt der Kammer in einer Ebene unterhalb der Halbleitersubstrate angeordnet ist, wenn die Substrate durch die Substrathalterung in der Kammer abgestützt werden.
  16. Gerät nach Anspruch 7, bei dem die erste Strömungsmittelquelle eine Verdampferquelle umfaßt, in welcher Alkohol verdampft wird, und ferner ein Entlüftungsrohr vorgesehen ist, welches mit dem Verdampfer in solcher Weise verbunden ist, daß der Dampf in dem Verdampfer aus diesem abgelassen werden kann und bei dem ein Ventil, welches geöffnet und geschlossen werden kann, in Reihe mit dem Belüftungsrohr angeordnet ist.
  17. Verfahren zum Reinigen von Halbleitersubstraten, mit den folgenden Schritten:

    (a) Spülen eines Halbleitersubstrats in einer Kammer mit einer Reinigungsflüssigkeit;

    (b) anschließendes Abziehen der Reinigungsflüssigkeit aus der Kammer; und

    (c) anschließendes Trocknen des Halbleitersubstrats in der Kammer, wobei der Schritt (c) die folgenden Schritt umfaßt:

    (c') Zuführen eines Trocknungsströmungsmittels in die Kammer, und

    (c'') während das Trocknungsströmungsmittel in die Kammer zugeführt wird, Austragen des Trocknungsströmungsmittels aus der Kammer durch einen Austragspfad, und Regulieren der Rate, in welcher das Trocknungsströmungsmittel durch den Austragspfad hindurchströmen kann, basierend auf dem Druck, der zu diesem Zeitpunkt innerhalb der Kammer vorherrschend ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt (c'') folgendes umfaßt: Messen des Druckes innerhalb der Kammer und Bewegen einer Platte in den Austragspfad in einem Ausmaß, welches dem gemessenen Druck entspricht.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt (a) folgendes umfaßt:

    (a') Injizieren eines Reinigungsströmungsmittels auf ein Halbleitersubstrat von einer Stelle oberhalb des Halbleitersubstrats in der Kammer, und

    (a'') anschließendes Injizieren eines Reinigungsströmungsmittels in die Kammer von einer Stelle unterhalb des Halbleitersubstrats in der Kammer aus.
  20. Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit einem Schritt gemäß Spülen der Innenseite der Kammer mit einem Gas, bevor der Trocknungsvorgang gemäß dem Schritt (c) der Halbleitersubstrate in der Kammer initialisiert wird.
Es folgen 16 Blatt Zeichnungen






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