(57)【要約】ガス流（２１）を少なくとも１個の疎水性チューブ（１１）を通して供給し、液体（１４）がチューブ（１１）に浸透しガス流（２１）に入るように、該チューブ（１１）の外側表面を液体（１４）に晒し、気−液蒸気（４１）をチューブ（１１）内に生成し、気−液蒸気（４１）をプロセス・タンク（６０）に運ぶことを含む、気−液蒸気（４１）をプロセス・タンク（６０）に供給するためのシステム。
2004528971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流を少なくとも１個の疎水性チューブを通して供給すること；と、
液体が疎水性チューブに浸透して、ガス流に入り、気−液蒸気を該チューブ内に生成するように、同疎水性チューブの外側表面を液体に晒すこと；とを含む、
気−液蒸気をプロセス・タンクに供給する方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、上記の気−液蒸気を上記プロセス・タンクに輸送することを含む方法。
【請求項３】
請求項１の方法であって、上記液体が低表面張力液体である方法。
【請求項４】
請求項１の方法であって、疎水性チューブがフッ素重合体から作られている方法。
【請求項５】
請求項４の方法であって、上記フッ素重合体がＰＦＡ,ＰＴＦＥ、及び、ＰＶＤＦから成るグループから選択された方法。
【請求項６】
請求項１の方法であって、上記チューブの外側表面に晒される上記液体が、圧力下にある方法。
【請求項７】
請求項１の方法であって、上記ガスが加熱される方法。
【請求項８】
請求項１の方法であって、気−液蒸気のガス対液体濃度比率を所定の比率に調整することを含む方法。
【請求項９】
請求項８の方法であって、気−液蒸気の濃度比率が、ガスの質量流量を増加させることにより調整される方法。
【請求項１０】
請求項８の方法であって、気−液蒸気の濃度比率が、上記液体が上記チューブの外側表面に晒されている同液体の圧力を増加させることにより調整される方法。
【請求項１１】
請求項１の方法であって、ガスが窒素で、液体がイソプロピル・アルコールである方法。
【請求項１２】
気−液蒸気をプロセス・タンクに供給するための装置であって、ガスを運ぶのに適合した少なくとも１個の疎水性チューブと；該チューブを囲むチャンバーを形成し、該チャンバーが、同チューブに浸透可能な、気−液蒸気を形成する液体を受け入れるのに適合したハウジングと；を有する装置。
【請求項１３】
請求項１２の装置であって、上記疎水性チューブがフッ素重合体で作られた装置。
【請求項１４】
請求項１３の装置であって、上記フッ素重合体がＰＦＡ、ＰＴＦＥ、及び、ＰＶＤＦからなるグループから選択された装置。
【請求項１５】
気−液蒸気をプロセス・タンクに供給するためのシステムであって、請求項１２の装置と；上記ガスを上記チューブに供給するのに適合したガス供給手段と；上記液体を上記チャンバーに供給するのに適合した液体供給手段と；を有するシステム。
【請求項１６】
請求項１５のシステムであって、上記装置からプロセス・タンクに気−液蒸気を運ぶのに適合した気−液蒸気輸送手段を有するシステム。
【請求項１７】
請求項１５のシステムであって、上記ガス供給手段を通るガスの質量流量を制御する手段を有するシステム。
【請求項１８】
請求項１５のシステムであって、上記液体が上記チャンバー内に在るとき、上記液体の圧力を制御する手段を有するシステム。
【請求項１９】
請求項１５のシステムであって、気−液蒸気の濃度比率を測定し、同濃度比率を調整するのに適合した濃度センサーを有しているシステム。
【請求項２０】
請求項１９のシステムであって、上記濃度センサーが、ガス供給手段を通るガスの質量流量を制御するのに適合したシステム。
【請求項２１】
請求項１９のシステムであって、上記濃度センサーが、上記液体が上記チャンバー内にあるとき、同液体の圧力を制御するのに適合したシステム。
【請求項２２】
請求項１５のシステムであって、上記装置に入る前に上記ガスを熱するのに適合したヒーターを有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の製造分野に関し、より詳細には、気液蒸気（gas-liquid vapor）をプロセス・タンクに提供する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造においては、半導体デバイスがウェーハと呼ばれる薄いディスク状物体の上に製作される。通常、各ウェーハは、複数の半導体デバイスを含んでいる。半導体デバイスの製造において、ウェーハは多数の工程段階を経て、実行可能な最終製品が製造され得る。これらの工程段階は、化学エッチング、ウェーハ研磨、フォトレジスト除去、マスキング、クリーニング、すすぎ及び乾燥を含んでいる。この段階の多くにおいては、ウェーハが1個以上の化学物質の影響を受けざるを得ないようになっている。そのような段階は、概して、プロセス・タンクの中で起こる。ウェーハの工程を進めるのに使用される化学物質は、液体、気体、液−液混合物と、液体に溶けた気体と、そして、気−液蒸気と、を含む、種々のフェーズ（相）および、組合せで入って来る。
【０００３】
ウェーハ製造における極めて重要な工程段階は、乾燥段階である。従って、多くの方法と装置が、この工程で使用するのに存在する。クリーニング後のウェーハを乾燥させるために、多くの方法と装置は、マランゴニ型技術（Marangoni-style techniques）を適用している。マランゴニ型乾燥技術を利用するとき、ウェーハの表面は、窒素（Ｎ２）とイソプロピル・アルコール（ＩＰＡ）からなる、気−液蒸気に晒される。これは概して、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気をウェーハ表面上に吹付けすることにより、起こる。ウェーハの表面をＮ２−ＩＰＡ蒸気に晒すことは、このウェーハ表面上に残ったどんな液体でも、その気化を加速する。従って、強化された乾燥が、より速く行われる。しかしながら、乾燥は、概して、ウェーハのクリーニング後に行われるので、この乾燥工程中にウェーハが汚染されないことが必須である。加えて、乾燥の速さは、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気内のＩＰＡとＮ２の濃度比率に関係するので、この濃度比率が乾燥工程中に制御されることが重要である。
【０００４】
現行のシステム、装置、方法は、この目的を達成するのに失敗している。既存のシステムでは、ウェーハの乾燥に使用されるＮ２−ＩＰＡ蒸気は、Ｎ２をＩＰＡの液体槽内に泡立てることにより、生成される。このＮ２は、次に、ＩＰＡ蒸気を一緒に運びながら、同ＩＰＡ浴から、洩れ出で来る。このＮ２−ＩＰＡ蒸気は、次に、ウェーハを乾燥するためにプロセス・タンクに輸送されてくる。しかしながら、このＩＰＡ液体が汚染物質を含むことがしばしばある。このように、Ｎ２ガスがＩＰＡ液体に直接接触するようになるので、汚染物質のいくつかは、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気と共に運ばれ、それにより、ウェーハ表面と接触する。従って、ウェーハは、クリーニング後汚染され、不良デバイスとなり、より低い歩留まりとなる。
【０００５】
Ｎ２−ＩＰＡ蒸気を使用する現行の乾燥システムの更なる問題は、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気がプロセス・タンクに入るとき、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気内のＮ２とＩＰＡの濃度比率の制御の方法が、目下、ないことである。もし、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気が、ＩＰＡにより十分に飽和されていないとき、結果として最良でないクリーニング効果となる。先行技術による方法と装置は、Ｎ２ガスが液体ＩＰＡを通過するとき十分に飽和することになる、という事実に依っている。しかしながら、この飽和方法は予測不可能でかつ効果的でないので、いつもうまく行くとは限らない。従って、ウェーハは「湿った」ままであり得るし、また、乾燥時間が増えることになる。ウェーハを「湿った」ままに置くことは、不良デバイスを生む原因となる。更に、ウェーハを乾燥するのに供給されているレベルより少ないレベルのＩＰＡが、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気内で必要とされるとき、ＩＰＡは無駄遣いされる。従って、Ｎ２−ＩＰＡ蒸気内でのＩＰＡレベルを制御することができるニーズが存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題点等は、一面において、少なくとも１個の疎水性チューブを通して気体を供給すること；と、液体が疎水性チューブに浸透して、気体の流れに入って、このチューブの中に気−液蒸気を形成するように、疎水性チューブの外側表面を液体に晒すこと；とを含む、気−液蒸気をプロセス・タンクに供給する方法である本発明により対処される。
【０００７】
気−液蒸気は、プロセス・タンクの内部で生成されることが、好ましい。しかしながら、気−液蒸気がプロセス・タンクに到達する前に生成されるならば、この方法は、さらになお、気−液蒸気をプロセス・タンクに運ぶ段階を含むことになる。
【０００８】
液体は、低表面張力液体が好ましい。疎水性チューブは、ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，又は、ＰＶＤＦといった、フッ素重合体から作製可能である。また、液体がこのチューブの外側表面に晒されるとき、その液体には圧力下に置かれるのが好ましい。必要があれば、気体は加熱してもよい。
【０００９】
本発明の方法は、更に、気−液蒸気内で、気体の液体に対する濃度比率を所定の比率に調整する段階を含むことが好ましい。これは、気体の質量流量を調整するか、又は、液体がチューブの外側に晒されるところで、液体の圧力を調整することによって可能となる。
【００１０】
本発明の方法は、半導体ウェーハ加工で使用される、いかなる気−液蒸気に対しても使用されうるが、この気体が窒素であり、液体がイソプロピル・アルコールであることが、好ましい。それは、本発明のニーズが乾燥段階で最も多いからである。
【００１１】
他面において、本発明は、気−液蒸気をプロセス・タンクに供給するための装置であり、該装置は、ガスを輸送するのに適合した少なくとも１個の疎水性チューブと；チューブを囲むチャンバーを形成し、そのチャンバーは、そのチューブに浸透可能な、気−液蒸気を形成する液体を受け入れるのに適合したハウジングと；を有する。
【００１２】
その疎水性チューブはＰＦＡ，ＰＴＦＥ，或いは、ＰＶＤＦといった、フッ素重合体で作られるのが、好ましい。
更に他面において、本発明は、気−液蒸気をプロセス・タンクに供給するためのシステムであり、該システムは、上記の装置と；ガスをチューブに供給するのに適合したガス供給手段と；液体をチャンバーに供給するのに適合した液体供給手段と；を有する。
【００１３】
この気−液蒸気は、プロセス・タンク内で生成するのが好ましい。しかしながら、同気−液蒸気は、プロセス・タンクに到着する前に生成するならば、このシステムは、更に、上記装置からプロセス・タンクに気−液蒸気を運ぶのに適合した気−液蒸気輸送手段を有する。
【００１４】
このシステムは、更に、ガス供給手段を通るガスの質量流量を制御する手段を有するのが好ましい。また、このシステムは、液体がチャンバー内に在るとき、液体の圧力を制御する手段を有するのが好ましい。
【００１５】
更にその上、このシステムは、気−液蒸気の濃度比率を測定するのに適合した濃度センサーを有しているのが好ましい。本実施例においては、その濃度センサーは、ガス供給手段を通るガスの質量流量を制御するのに、或いは、そのチャンバー内の液体の圧力を制御するのに、適合可能である。
【００１６】
最後に、このシステムは、更に、上記装置に入る前にガスを熱するのに適合したヒーターを有するのが好ましい。
【実施例】
【００１７】
図１に示されているのは、ガス供給ライン２０と、液体供給ライン３０と、気−液蒸気輸送ライン４０とに接続した本発明の装置、膜ドライヤー１０の平面図である。膜ドライヤー１０は、疎水性チューブ１１と、ハウジング１２を有している。
【００１８】
図２によれば、ハウジング１２は、液体供給ライン３０を通して供給される液体を受け入れ、保持することの出来る気密封止チャンバー１３を形成するために、疎水性チューブ１１を囲んでいる。該液体は、矢１４で示すように、チャンバー１３に入る。チャンバー１３が液体で満ちると、同液体は、疎水性チューブ１１の外側表面に接触し取り囲む。
【００１９】
図１に戻ると、疎水性チューブ１１は、ガス供給ライン２０に流体接続されている。ガス供給ライン２０は、又ガス貯蔵所（図示せず）に流体接続されている。従って、ガス供給ライン２０は、所定のガスを疎水性チューブ１１に供給する。これは、矢２１で示す。図示の実施例において、疎水性チューブ１１は、又、膜ドライヤー１０の他端で、気−液蒸気輸送ライン４０に流体接続されている。気−液蒸気輸送ライン４０は、膜ドライヤー１０内で形成される気−液蒸気を、プロセス・タンク６０(図３)に輸送するのに使用される。
【００２０】
図示した実施例においては、膜ドライヤー１０が、プロセス・タンク（６０）の前で、ドライヤー・システム３００内に配置しているので、気−液蒸気輸送ライン４０が必要であるが、膜ドライヤー１０をプロセス・タンク６０内に直接置くことも可能である。従って、気−液蒸気がプロセス・タンク６０内（即ち、使用点）で創られる。
【００２１】
もし膜ドライヤー１０が、使用点での蒸気生成のためプロセス・タンク６０内に配置されるならば、気−液蒸気輸送ライン４０は、必要とされない。その代わり、疎水性チューブ１１は、プロセス・タンク６０に開いていて、自由に気−液蒸気を導入する。
【００２２】
疎水性チューブ１１は、フッ素重合体で作られた、非常に薄い管状の膜である。条件に合ったフッ素重合体材料は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、及び、ＰＶＤＦを含む。この疎水性膜の厚さは、５０−５００ミクロンの間の範囲である。ハウジング１２も、又、適切なフッ素重合体で作られている。しかしながら、ハウジング１２の厚さは、はるかに厚い。ハウジング１２の厚さは、このシステムにより必要とされる圧力の要求に依るであろう。疎水性チューブ１１が、非常に薄い膜である結果として、チャンバー１３が液体で充満されているとき、液体の蒸気は疎水性チューブ１１を通して浸透することが出来る。疎水性チューブ１１は純粋な液体の蒸気のみを浸透可能とするフィルターとして作用する。液体自体は決して、ガス流とは接触しない。従って、チューブ１１に浸透した純粋な液体の蒸気だけがガス流に入る。全ての汚染物質が、この疎水性膜、即ち、疎水性チューブ１１により、阻止される。
【００２３】
液体の蒸気が疎水性チューブ１１を通して浸透する速さは、同液体が増加する圧力下に置かれると、増加する。この浸透速さは、また、同液体がより低い表面張力の化学的性質を有する結果、増加する。ガスが疎水性チューブ１１を通して流れるとき、浸透した液体蒸気は、気−液蒸気を形成しつつ、ガス流内に運ばれて行く事になる。液体とガス間に濃度差があり、このガスが飽和していない限り、浸透は起こることになる。
【００２４】
図３を参照すると、本発明のシステムの実施例は、膜ドライヤー１０を使用して示されている。この図示例において、ドライヤー・システム３００は、膜ドライヤー１０と、ウェーハ５０を有するプロセス・タンク６０と、濃度センサー７０と、ヒーター８０と、ガス流量コントローラー９０と、液体圧力レギュレーター１００と、液体流量計１１０とを、有している。
【００２５】
本発明の方法に基づきシステム３００を使用するとき、窒素ガスは、ガス供給ライン２０によって膜ドライヤー１０に供給される。ガス供給ライン２０は、窒素貯蔵所から、可変圧で送り込む。窒素を膜ドライヤー１０に供給するとき、ガス供給ライン２０は、窒素流をヒーター８０と質量流量コントローラー９０とを通過させる。必要ならば、ヒーター８０は、窒素ガスが通過するとき、同窒素ガスを加熱することが出来る。窒素ガス貯蔵所は窒素を可変圧で供給するので、ガス質量流量コントローラー９０は、膜ドライヤー１０に窒素の定常流を供給するのに使用され得る。ガス質量流量コントローラー９０は、適切にプログラム化したプロセッサーに連結され、それは次に、濃度センサー７０に連結され得る。従って、窒素の質量流量は、プロセス・タンク６０に入る窒素―ＩＰＡ蒸気の濃度比率を制御するために、制御され得る。これは、以下に、より詳細に説明されるであろう。更に、当業者は、同じ目的を達成するために、質量流量コントローラーが、直列にした流量計と圧力レギュレーターによって、置き換えられ得ることを理解するであろう。
【００２６】
さらに、システム３００は、液体ＩＰＡを膜ドライヤー１０に供給する液体供給ライン３０を有している。液体供給ライン３０は、液体圧力レギュレーター１００と、液体流量計１１０とを、備えている。液体圧力レギュレーター１００及び液体流量計１１０は、膜ドライヤー１０への液体質量流量を制御することが出来る。従って、レギュレーター１００と流量計１１０は、適切にプログラム化したプロセッサーに連結され、該プロセッサーは次には、濃度センサー７０に連結され得る。従って、濃度センサー７０は、膜ドライヤーへのＩＰＡ質量流量の制御を、容易にすることが出来、従って、チャンバー１３（図２）内の液体圧力を制御することが出来る。
【００２７】
ひとたび、膜ドライヤー１０内に入ると、窒素ガスが疎水性チューブ１１を通過する間にＩＰＡ液体がチャンバー１３を満たす。詳細に上述したように、超純粋ＩＰＡ蒸気が、チューブ１１を通過し、窒素−ＩＰＡ蒸気を形成しつつ、窒素により運ばれる。この窒素―ＩＰＡ蒸気は、気−液（蒸気）輸送ライン４０を通して、プロセス・タンク６０に運ばれ、そこでウェーハ５０と接触し、乾燥する。代わりに、膜ドライヤー１０は、上述したように、プロセス・タンク６０内に置くことが可能である。膜ドライヤー１０は、窒素ガスにＩＰＡを供給するのにＩＰＡ蒸気の浸透を利用するので、液体ＩＰＡと窒素ガスは決して、お互いに接触することはない。従って、ウェーハ５０に接触することになる窒素―ＩＰＡ蒸気を汚染する危険は無い。
【００２８】
窒素―ＩＰＡ蒸気が形成され、プロセス・タンク６０に運ばれるとき、該蒸気は濃度センサー７０を通過する。濃度センサー７０は、窒素―ＩＰＡ混合蒸気内の窒素ガスとＩＰＡ蒸気の濃度レベルを測定する。濃度センサーは、これを、導伝性の原理を利用して行う。濃度センサー７０は、適切にプログラム化したプロセッサーに電気的に連結可能で、同プロセッサーは次に、ガス質量流量コントローラー９０か、圧力レギュレーター１００及び流量計１１０か、のいずれかに連結され得る。従って、濃度センサー７０は、データを上記プロセッサーに伝達するが、同プロセッサーは、パーソナル・コンピュータ内のインテル・ペンティアム（Intel Pentium（登録商標））プロセッサーであってよい。同プロセッサーは、窒素―ＩＰＡ蒸気の所期の濃度比率を決定する、オペレーターが入力した変数に合っているかどうかを確かめるために、そのデータを分析する。もし濃度センサーのデータが所定の濃度比率データにあっていないときは、プロセッサーは、ガス質量流量コントローラー９０か液体圧力レギュレーター１００のいずれかに連絡し、それ相応に調整する。上述したように、チャンバー１３内の圧力を上げることにより、より多くのＩＰＡ蒸気が窒素―ＩＰＡ蒸気流内に浸透する。そして、それにより、ＩＰＡ濃度が上がる。従って、チャンバー１３内の圧力が下がると、窒素―ＩＰＡ蒸気内のＩＰＡレベルが下がることになる。ガス質量流量コントローラー９０は、同様の原理を利用して、窒素―ＩＰＡ蒸気の濃度比率を制御することが出来る。
【００２９】
前記の検討は、本発明の実施例のみを明らかにし、説明したものである。当業者によって理解されるように、本発明は、その精神と本質的特性から離れることなく、他の特定の形態で実施され得る。従って、本発明の開示は、後続の請求項に示す本発明の範囲を例証するものであるが、それに限定するものではない。具体的には、ここに特許請求した方法、システム、及び装置は、ここに開示した発明の原理に基づき、すべての化学組成の気−液蒸気を提供するのに、使用され得る。従って、本発明は乾燥の段階に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の装置、膜ドライヤーの実施例の平面図である。
【図２】この膜ドライヤーの横断面図である。
【図３】本発明に基づき、気−液蒸気をプロセス・タンクへ供給するために組み立てられた、本発明のシステムの実施例である。
【符号の簡単な説明】
【００３１】
１０  膜ドライヤー
１１  疎水性チューブ
１２  ハウジング
１３  チャンバー
１４  矢
２０  ガス供給ライン
２１  ガス流
３０  液体供給ライン
４０  気−液蒸気輸送ライン
４１  気−液蒸気
５０  ウェーハ
６０  プロセス・タンク
７０  濃度センサー
８０  ヒーター
９０  ガス流量コントローラー
１００  液体圧力レギュレーター
１１０  液体流量計
３００  ドライヤー・システム
【国際公開パンフレット】
2004528971.tif 000003
2004528971.tif 000004
2004528971.tif 000005
2004528971.tif 000006
2004528971.tif 000007
2004528971.tif 000008
2004528971.tif 000009
2004528971.tif 000010
2004528971.tif 000011
2004528971.tif 000012
2004528971.tif 000013
2004528971.tif 000014
2004528971.tif 000015
2004528971.tif 000016
2004528971.tif 000017
【国際調査報告】
2004528971.tif 000018