DE69826559T2 - Dampferzeugungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahren - Google Patents

Dampferzeugungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahren Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Dampferzeugungsverfahren und eine Einrichtung, bei der das Dampferzeugungsverfahren eingesetzt wird.
  • Zugehöriger Stand der Technik
  • Es ist das CVD-Verfahren (Verfahren der chemischen Dampfablagerung) zum Liefern einer Gasverbindung aus Elementen bekannt, die ein Dünnfilmmaterial ausbilden, an einen zu behandelnden Gegenstand, beispielsweise einen Halbleiterwafer, um einen gewünschten Dünnfilm durch eine chemische Reaktion in der Dampfphase zu erzeugen, oder auf einer Waferoberfläche, oder ein Trocknungsverfahren zum Verdampfen von IPA (Isopropylalkohol), damit das verdampfte Gas in Berührung mit einem zu behandelnden Gegenstand (einem zu trocknenden Gegenstand) gelangen kann, damit der Gegenstand getrocknet wird. Bei diesem CVD- und IPA-Trocknungsverfahren wird eine Dampferzeugungseinrichtung dazu verwendet, ein Materialgas und ein Trocknungsgas zu erzeugen.
  • Die Dampferzeugungseinrichtung verwendet: ➀ ein Blasenbildungsverfahren zur Erzeugung von Blasen bei einer zu verdampfenden Flüssigkeit, unter Verwendung einer Ultraschallwelle und eines Trägergases, und zum Erwärmen der Flüssigkeit auf eine vorbestimmte Temperatur zur Erzeugung eines Gases, damit das Gas zusammen mit dem Trägergas einer Bearbeitungskammer zugeführt werden kann; ➁ ein Erwärmungsverfahren zum Erwärmen einer zu verdampfenden Flüssigkeit, die in einem Heizbehälter oder in einer Verdampfungsschale enthalten ist, zur Erzeugung eines Gases, damit das Gas unter Verwendung seines Dampfdrucks transportiert wird, und zum Liefern einer vorbestimmten Menge an Gas an eine Verarbeitungskammer mit Hilfe einer Hochtemperatur-Massenflusssteuerung; oder ➂ ein Direkteinspritzverfahren, welches es, einer zu verdampfenden Flüssigkeit ermöglicht, die von einer Pumpe transportiert wird, durch einen Spalt zwischen einem Öffnungsteil und einer Membranoberfläche hindurchzugehen, damit die Flüssigkeit verdampft wird, und zum Erwärmen der Flüssigkeit, damit ein Gas erzeugt wird, so dass dieses einer Verarbeitungskammer zugeführt werden kann.
  • Im Falle des Blasenbildungsverfahrens ➀ sind jedoch zahlreiche Steuerfaktoren vorhanden, damit ein vorbestimmtes Gas erzeugt werden kann, und ist es erforderlich, eine strenge Temperatursteuerung durchzuführen, um die zu verdampfende Flüssigkeit in Gas umzuwandeln. Weiterhin ist es erforderlich, eine erhebliche Menge an Trägergas einzusetzen, und besteht in der Hinsicht ein Problem, dass die Verhältnisse in Bezug auf die Menge und die Wiederholbarkeit nicht in Bezug auf die Änderung des Verbrauchs der zu verdampfenden Flüssigkeit (des Materials) zufriedenstellend sind.
  • Im Falle des Erwärmungsverfahrens ➁ ist es erforderlich, den Dampfdruck der zu verdampfenden Flüssigkeit (des Materials) dazu einzusetzen, eine Flusssteuerung mit Hilfe der Hochtemperatur-Massenflusssteuerung durchzuführen, und ist es erforderlich, eine vorbestimmte Kapazität eines Heiztanks oder einer Verdampfungsschale einzusetzen, so dass die Anordnung kompliziert und groß wird. Dies führt zu einem Kostenanstieg, und daher gibt es eine Grenze in Bezug auf die Freiheit bei der Konstruktion des Systems. Weiterhin weist zwar das Erwärmungsverfahren eine kleinere Anzahl an Steuerfaktoren auf, im Vergleich zum Blasenbildungsverfahren, jedoch ist infolge der Tatsache, dass bei dem Erwärmungsverfahren ein Material mit niedrigem Dampfdruck eingesetzt wird, der erzeugte Druck niedrig, selbst wenn das Material mit niedrigem Dampfdruck erwärmt wird, so dass in der Hinsicht ein Problem auftritt, dass es schwierig ist, einen Druck zu erzielen, der dafür benötigt wird, stabil den Dampf zu transportieren.
  • Da das Direkteinspritzverfahren ➂ diese verdampfende Flüssigkeit transportiert, und zwar im flüssigen Zustand, damit die Flüssigkeit direkt in der Nähe eines Behandlungsteils verdampft wird, um die Flusssteuerung durchzuführen, weist darüber hinaus das Direkteinspritzverfahren eine kleinere Anzahl an Steuerfaktoren auf, im Vergleich zum Blasenbildungsverfahren und zum Erwärmungsverfahren, und können die Abmessungen des Systems verkleinert werden. Da das Direkteinspritzverfahren jedoch nur eine kleine Menge an erzeugtem Gas handhaben kann, ist in der Hinsicht ein Problem vorhanden, dass Grenzen für den Einsatz vorhanden sind.
  • Die US 5 544 961 A beschreibt eine Einspritzvorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer Flüssigkeit auf hohem Druck. Die technische Aufgabe, die von der in diesem Dokument beschriebenen Erfindung gelöst werden soll, betrifft die Erzielung eines höheren Drucks einer Flüssigkeits-Dampfmischung oder einer Flüssigkeits-Gasmischung als bei jedem von deren Bestandteilen. Insbesondere wird angestrebt, eine höhere Druckerhöhung zu erzielen, als dies vorher möglich war, und einen stabilen Fluss.
  • Dieses Dokument beschreibt eine Einspritzvorrichtung, die eine Dampfdüse mit einem Dampfeinlass (für ein Gas oder einen Dampf) und einem Überschallabschnitt aufweist. Es ist eine Mischkammer mit einem Flüssigkeitseinlass vorgesehen. Es ist erforderlich, stromabwärts der Mischkammer einen primären Flussrohrabschnitt zur Verfügung zu stellen, vor dessen Einlass sich ein Spalt befindet; in dem primären Flussrohrabschnitt wird eine Stoßwelle erzeugt.
  • Falls Dampf eingesetzt wird, kondensiert der Dampf bei der Mischung, und bewegt sich zusammen mit der kälteren Flüssigkeit, und verlässt eine Dampf/Flüssigkeitsmischung auf Überschallgeschwindigkeit die Mischkammer und gelangt in den primären Flussrohrabschnitt hinein. Im primären Flussabschnitt wird eine Stoßwelle vor einem stabilen Überschallfluss erzeugt. Die Hochdruckflüssigkeit, die sich infolge des Verfahrens ergibt, verlässt vorzugsweise die Einspritzvorrichtung durch einen Flüssigkeitsauslass. Die Mischung, die mit Überschallgeschwindigkeit fließt, weist eine ständige Auflösung des Gases in der Flüssigkeit oder eine Kondensation des Dampfes auf.
  • Die EP 0 555 498 A1 ähnelt im wesentlichen der US 5 544 961 , und beschreibt eine Mischkammer und einen Stoßwellenabschnitt in einem Halsabschnitt hinter einem Spalt.
  • Die EP 0 471 321 A1 beschreibt ein Verfahren zum Mischen einer Flüssigkeit mit einem Gas, und zum Kondensieren der gasförmigen Phase. Eine Mischkammer ist stromabwärts einer Düse vorgesehen. Eine Flüssigkeit wird über einen Flüssigkeitseinlass so zugeführt, dass der Flüssigkeit Dampf hinzugefügt wird, der durch die Düse fließt, stromabwärts der Düse. Eine Stoßwelle wird in dem Zweiphasenfluss erzeugt, nachdem der Zweiphasenfluss (durch Mischen) erzeugt wurde, und nachdem der Zweiphasenfluss eine Geschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit erreicht hat.
  • Die EP 0 399 041 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Emulsionen. Die einzige Figur dieses Dokuments zeigt eine Dampfdüse, die als Laval-Düse ausgebildet ist, durch welche Dampf so hindurchgeführt wird, dass der Dampf die Dampfdüse mit Überschallgeschwindigkeit verlässt. Eine Einspritzzone ist zwischen der Dampfdüse und einer Aerosolkammer vorgesehen, und der flüssige Bestandteil, der emulgiert werden soll, wird in die Einspritzzone eingespritzt. Eine Mischkammer ist stromabwärts der Aerosolkammer vorgesehen, und die Mischkammer weist ein zylindrisches Teil auf, in welchem eine Größenverringerung der Teilchen der flüssigen Bestandteile stattfindet, und ein Fluss auf Unterschallgeschwindigkeit einer Einzelphasen-Flüssigkeitsemulsion erzeugt wird.
  • Die US 4 634 599 A beschreibt, wie aus ihrer Zusammenfassung hervorgeht, ein Verfahren zum Steuern von Flussraten eines primären Fluides, welches umfasst, das primäre Fluid anzusaugen, und mit einem sekundären Fluid zu mischen und diesem zuzugeben.
  • Ein Gas, beispielsweise Argon, wird in eine konvergente Düse geleitet. Die Geschwindigkeit des Gases ist kleiner oder gleich der Schallgeschwindigkeit. Die konvergente Düse dient dazu, eine Venturi-Saugwirkung zu erzeugen, die zum Pumpen der Flüssigkeit verwendet wird.
  • Die US 3 200 764 A beschreibt eine Fluideinspritzvorrichtung oder Fluidpumpe, die dazu ausgelegt ist, einen hohen Auslassdruck zu erzeugen, der im allgemeinen, jedoch nicht notwendigerweise, größer ist als der Antriebsfluiddruck. Zu diesem Zweck ist eine konvergent-divergente Düse vorgesehen, und wird eine Flüssigkeit um die Außenseite des Endes der Düse herum zugeführt. Ein Mischabschnitt weist ein Mischrohr auf, und das stromabwärtige Ende des Mischrohres öffnet sich in einen freien Raum hinein, dessen stromabwärtiges Ende durch ein mit einem Flansch versehenes Ende aus einer Vereinigung aus einer Überschall-Diffusorvorrichtung und einer Auslassabschnittsbasis gebildet wird. Die Mischung erreicht Überschallgeschwindigkeit, und es wird eine Druckspitze erzeugt, um eine kegelförmige Stoßwelle in dem Überschallstrom zu entwickeln, so dass eine anfängliche Stoßwelle durch die Spitze entwickelt wird, und sich der übrige Stoßwellenvorgang oder Verdichtungsvorgang aus Reflexionen von den Wänden und Biegungen in den Wänden entwickelt. Die Stoßwellen, die unvermeidlich in dem Überschallfluss auftreten, werden eingestellt, um das beste Stoßwellenmuster zu erzeugen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Ausschaltung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, und in. der Bereitstellung eines Dampferzeugungsverfahrens und einer Dampferzeugungseinrichtung, die einfach ein Gas unter Verwendung einer kleineren Anzahl an Steuerfaktoren erzeugen können, und welche die Menge an erzeugtem Gas erhöhen können, und die Zeit zur Erzeugung des Dampfes verringern können, und welche die erforderliche Zeit dafür verringern können, bis die Zufuhr des IPA zum Dampfgenerator unterbrochen wird, nachdem der IPA dem Dampfgenerator zugeführt wurde, also bis zur Unterbrechung der Erzeugung des IPA-Gases, nachdem das IPA-Gas erzeugt wurde, und in der Bereitstellung einer Einrichtung, die das Dampferzeugungsverfahren einsetzt.
  • Um die voranstehenden und weitere Ziele zu erreichen, weist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Dampferzeugungsverfahren die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Dampferzeugungseinrichtung die im Patentanspruch 3 angegebenen Merkmale auf.
  • Die Dampferzeugungseinrichtung kann darüber hinaus aufweisen: eine Abzweigleitung zum Verbinden der Einlassöffnungsseite für das Gas mit der Auslassöffnungsseite für das Gas; und eine Druckregelvorrichtung, die in der Abzweigleitung vorgesehen ist, zum Regeln der Druckbeziehung zwischen der Einlassöffnungsseite und der Auslassöffnungsseite.
  • Die Heizleistung jeder der mehreren Heizungen kann sich von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung des Gases ändern. Weiterhin sind die mehreren Heizungen vorzugsweise so ausgebildet, dass ihre Heizleistung unabhängig voneinander kontrolliert werden kann.
  • Die Zufuhröffnung für die zu verdampfende Flüssigkeit kann zu dem divergenten Düsenabschnitt in dem divergenten Düsenabschnitt hin geöffnet sein. Alternativ kann die Zufuhröffnung für die zu verdampfende Flüssigkeit zum divergenten Düsenabschnitt stromaufwärts des divergenten Düsenabschnitts hin offen sein.
  • Die Dampferzeugungseinrichtung kann darüber hinaus eine Kühlvorrichtung aufweisen, die in einer Zufuhrleitung angeordnet ist, die an die Zufuhröffnung für die zu verdampfende Flüssigkeit angeschlossen ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn das Gas für das Dampfmedium von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung der konvergent-divergenten Düse fließt, das Gas durch den konvergenten Düsenabschnitt beschleunigt. Selbst wenn das Gas in den divergenten Düsenabschnitt hineingelangt, nachdem die Geschwindigkeit des Gases die Schallgeschwindigkeit erreicht hat, an dem verengten Abschnitt (Engstellenabschnitt), expandiert das Gas weiter, und erhöht sich dessen Geschwindigkeit infolge der erheblichen Druckdifferenz, so dass ein Überschallfluss entsteht, der mit einer Flussgeschwindigkeit ausgestoßen wird, die größer oder gleich der Schallgeschwindigkeit ist. In einem derartigen Zustand wird, wenn diese verdampfende Flüssigkeit von der Zufuhröffnung zugeführt wird, plötzlich eine Stoßwelle erzeugt, so dass die Energie der Stoßwelle die zu verdampfende Flüssigkeit als Nebel ausbildet. Wenn die nebelige Flüssigkeit, die verdampft werden soll, durch die Heizvorrichtung erwärmt wird, wird Dampf erzeugt.
  • Wenn die Gaseinlassöffnungsseite und die Gasauslassöffnungsseite der konvergent-divergenten Düse mit Hilfe der Abzweigleitung verbunden sind, in welcher die Druckregelvorrichtung vorgesehen ist, wird ermöglicht, die Flussgeschwindigkeit des Gases einzustellen, das durch die konvergent-divergente Düse fließt, und wird ermöglicht, auf die Änderung der Zufuhr des Trägergases zur konvergentdivergenten Düse zu reagieren, und die Bedingungen für das Auftreten der Stoßwelle in geeigneter Weise so einzustellen, dass hiermit auf einen großen Bereich der Menge des erzeugten Gases reagiert wird.
  • Wenn die Heizvorrichtung eine einzelne Heizung oder mehrere Heizungen aufweist, die zumindest zwei Stufen für Heizenergie in Flussrichtung des Gases aufweisen, und wenn die Heizleistung der Heizungen sich von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung des Gases ändert, ist es möglich, das Temperaturgleichgewicht der Heizvorrichtung zu korrigieren, und wird ermöglicht, die Lebensdauer der Heizvorrichtung zu verlängern. Wenn die zu verdampfende Flüssigkeit, beispielsweise IPA, vergast wird, wird darüber hinaus ermöglicht, zu verhindern, dass die Flüssigkeit auf eine Temperatur erwärmt wird, die größer oder gleich einer vorbestimmten Zersetzungstemperatur ist, und verkohlt wird, so dass sie an der Heizvorrichtung anhaftet. Daher wird ermöglicht, die Verlässlichkeit des Systems zu verbessern.
  • Wenn die Heizvorrichtung die mehreren Heizungen aufweist, die zumindest zwei Stufen der Heizleistung in Flussrichtung des Gases aufweisen, und wenn die Heizleistung jeder der Heizungen unabhängig voneinander gesteuert werden kann, wird darüber hinaus ermöglicht, sicher das Temperaturgleichgewicht der Heizvorrichtung zu korrigieren, und wird ermöglicht, die Lebensdauer der Heizvorrichtung zu verlängern, und zu verhindern, dass die zu verdampfende Flüssigkeit zersetzt und verkohlt wird, so dass sie an der Heizvorrichtung anhaftet. Daher wird ermöglicht, sicher die Verlässlichkeit des Systems zu verbessern.
  • Wenn die Kühlvorrichtung in dem Zufuhrrohr für die zu verdampfende Flüssigkeit vorgesehen ist, das mit der Zufuhröffnung für die zu verdampfende Flüssigkeit verbunden ist, wird ermöglicht, zu verhindern, dass die zu verdampfende Flüssigkeit durch die Wärmebeeinflussung durch die Heizvorrichtung verdampft wird, bevor die zu verdampfende Flüssigkeit die Zufuhröffnung erreicht, wenn die zugeführte Menge an zu verdampfender Flüssigkeit gering ist, so dass ermöglicht wird, sicher die zu verdampfende Flüssigkeit der Zufuhröffnung zuzuführen, während der flüssige Zustand aufrecht erhalten bleibt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird noch besser aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung deutlich. Die Zeichnungen sollen jedoch nicht so verstanden werden, dass aus ihnen eine Einschränkung der Erfindung auf eine spezielle Ausführungsform hervorgeht, sondern sollen nur zur Erläuterung und zum Verständnis dienen.
  • In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 eine schematische Aufsicht auf ein Reinigungsbearbeitungssystem, bei welchem die bevorzugte Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
  • 2 eine schematische Seitenansicht des Reinigungsbearbeitungssystems von 1;
  • 3 ein schematisches Blockdiagramm einer Trocknungsbearbeitungseinrichtung, welche die bevorzugte Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 4 eine Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ein Diagramm mit einer Darstellung der Temperaturverteilung einerseits bei einer Heizung, die als Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dient, und andererseits bei einer Heizung mit gleichbleibender Heizleistung;
  • 6 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen einem primären Druck und der Flussrate eines Trocknungsgases in einer Dampferzeugungseinrichtung;
  • 7(a) bis 7(d) Schnittansichten anderer bevorzugter Ausführungsformen einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Bearbeitungskammer der Trocknungsbearbeitungseinrichtung;
  • 9 ein schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Trocknungsbearbeitungseinrichtung, welche die bevorzugte Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 10 eine Schnittansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 11(a) eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Heizung der bevorzugten Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und 11(b) eine lokale Schnittansicht eines Hauptteils der Heizung von 11(a); und
  • 12 eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Heizung der bevorzugten Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Die dargestellten Ausführungsformen werden bei einem Reinigungsbearbeitungssystem für Halbleiterwafer eingesetzt.
  • 1 ist eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform eines Reinigungsbearbeitungssystems, bei welchem die bevorzugte Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und 2 ist eine schematische Seitenansicht des Reinigungsbearbeitungssystems von 1.
  • Das Reinigungsbearbeitungssystem weist im wesentlichen auf: einen Transportabschnitt 2 zur Durchführung des Herein- und Heraustransportierens eines Behälters, beispielsweise eines Trägers 1, in welchem Halbleiterwafer W aufgenommen sind (die nachstehend als "Wafer" bezeichnet werden), welche zu behandelnde Gegenstände darstellen; einen Behandlungsabschnitt 3 zum Behandeln der Wafer W mit einer Lösung, beispielsweise mit einer Chemikalie und einer Reinigungslösung, und zum Trocknen der Wafer W; und einen Übergangsabschnitt 4, der zwischen dem Transportabschnitt 2 und dem Behandlungsabschnitt 3 angeordnet ist, um das Liefern, die Positionseinstellung und die Ausrichtungsänderung der Wafer W durchzuführen.
  • Der Transportabschnitt 2 weist ein Einlassteil 5 und ein Auslassteil 6 auf, die nebeneinander an einer Seite des Reinigungsbearbeitungssystems vorgesehen sind. Sowohl bei der Einlassöffnung 5a des Einlassteils 5 als auch bei der Auslassöffnung 6b des Auslassteils 6 ist ein gleitbeweglicher Montagetisch 7 zum Transportieren des Trägers 1 in die Einlassöffnung 5a und die Auslassöffnung 6b bzw. aus diesen heraus vorgesehen. Sowohl das Einlassteil 5 als auch das Auslassteil 6 ist mit einer Trägerhebevorrichtung 8 (einer Behältertransportvorrichtung) versehen, mit welcher der Träger 1 zwischen den Einlassteilen oder den Auslassteilen transportiert werden kann, und durch welche ein leerer Träger 1 einem Trägerwarteabschnitt 9 zugeführt werden kann, der oberhalb des Transportabschnitts 2 vorgesehen ist, und von dem Trägerwarteabschnitt 9 (siehe 2) empfangen werden kann.
  • Der Übergangsabschnitt 4 ist durch eine Trennwand 4c in eine erste Kammer 4a neben dem Einlassteil 5 und eine zweite Kammer 4b neben dem Auslassteil 6 unterteilt. In der ersten Kammer 4a sind aufgenommen: ein Waferentladearm 10 zum Entladen mehrerer Wafer W von dem Träger 1 in dem Eingangsteil 5 zum Transportieren der Wafer W, wobei der Waferentladearm 10 in horizontalen Richtungen (Richtungen X, Y) und vertikalen Richtungen (Richtungen Z) bewegbar ist, und drehbar ist (in Richtungen θ); eine Kerbenausrichtungsvorrichtung 11 zur Erfassung einer Kerbe, die in jedem der Wafer W vorgesehen ist; ein Raumeinstellmechanismus 12 zur Einstellung des Raums zwischen benachbarten Wafern W, die von dem Waferentladearm 10 entladen werden; und eine erste Ausrichtungsänderungseinheit 13 zum Ändern der Ausrichtung des Wafers W von dem horizontalen Zustand in den vertikalen Zustand.
  • In der zweiten Kammer 4b sind aufgenommen: Ein Waferlieferarm 4 zum Empfangen mehrerer behandelter Wafer W von dem Behandlungsabschnitt 3 zum Transportieren der Wafer W, während der vertikale Zustand der Wafer 3 beibehalten wird; eine zweite Ausrichtungsänderungseinheit 13A zum Ändern der Ausrichtung der von dem Waferlieferarm 14 empfangenen Wafer W vom vertikalen Zustand in den horizontalen Zustand; und ein Waferladearm 15 zum Empfangen der mehreren Wafer W, die in den horizontalen Zustand durch die zweite Ausrichtungsänderungseinheit 13A versetzt wurden, um die Wafer W in einen leeren Träger 1 einzuladen, der zu dem Auslassteil 6 transportiert wurde, wobei der Waferladearm 15 in Horizontalrichtungen (Richtungen X, Y) und vertikalen Richtungen (Richtungen Z) bewegbar ist, und drehbar ist (in Richtungen θ). Weiterhin ist die zweite Kammer 4b abgedichtet, und ist ihre Innenatmosphäre durch ein Inertgas ersetzt, beispielsweise N2-Gas, das von einer Stickstoffgasquelle (N2-Gasquelle) geliefert wird (nicht dargestellt).
  • Der Behandlungsabschnitt 3 weist auf: eine erste Bearbeitungseinheit 16 zum Entfernen von Teilchen und organischer Verunreinigungen, die an den Wafern W anhaften; eine zweite Bearbeitungseinheit 17 zum Entfernen metallischer Verunreinigungen, die an den Wafern W anhaften; eine Reinigungs/Trocknungsbearbeitungseinheit 18 zum Entfernen von an den Wafern W anhaftenden Oxidfilmen, und zum Trocknen der Wafer W, sowie eine Spannvorrichtungsreinigungseinheit 19. Die erste Bearbeitungseinheit 16, die zweite Bearbeitungseinheit 17, die Trocknungsbearbeitungseinrichtung 18 und die Spannvorrichtungsreinigungseinheit 19 sind zueinander ausgerichtet. In dem Behandlungsabschnitt 3 ist ein Wafertransportarm 21, der in den Richtungen X und Y (horizontalen Richtungen) und in Richtungen Z (vertikalen Richtungen) bewegbar ist, und drehbar ist (θ), auf einem Transportkanal 20 vorgesehen, welcher den jeweiligen Einheiten 16 bis 19 zugewandt ist.
  • Wie in 3 gezeigt, weist die Reinigungs/Trocknungsbearbeitungseinheit 18 auf: eine N2-Gasheizung 32 (die nachstehend als "Heizung" bezeichnet wird), die als eine N2-Gasheizvorrichtung dient, die an eine Trägergasquelle angeschlossen ist, beispielsweise eine Gasquelle 30 für Stickstoff (N2), über eine Zufuhrleitung 31a; eine Dampferzeugungseinrichtung 34 gemäß der vorliegenden Erfindung, die an die Heizung 32 über eine Zufuhrleitung 31b angeschlossen ist, und die mit einer Quelle für eine Flüssigkeit eines Trocknungsgases verbunden ist, beispielsweise mit einer IPA-Quelle 33, über eine Zufuhrleitung 31c; eine Flusssteuervorrichtung 36, die in einer Zufuhrleitung 31d zum Verbinden der Dampferzeugungseinrichtung 34 mit einer Trocknungsbearbeitungskammer 35 vorgesehen ist (die nachstehend als "Bearbeitungskammer" bezeichnet wird).
  • In diesem Fall ist ein Absperrventil 37a in der Zufuhrleitung 31a vorgesehen, welche die N2-Gasquelle 30 mit der Heizung 32 verbindet. Weiterhin ist ein Absperrventil 37b in der Zufuhrleitung 31c vorgesehen, welche die IPA-Quelle 33 mit der Heizung 32 verbindet. Ein IPA-Rückgewinnungsteil 39 ist mit dem Absperrventil 38b an der Seite der IPA-Quelle über eine Abzweigleitung 38 und ein Absperrventil 37c verbunden. Wie in 3 mit der doppelt gepunkteten, gestrichelten Linie angedeutet, ist – falls erforderlich – ein IPA-Ablassrohr 40 mit der Dampferzeugungseinrichtung 34 verbunden, und ist ein Ablassventil 41 in dem Ablassrohr 40 vorgesehen, an welches eine Abzweigleitung 40a mit einem Rückschlagventil 42 angeschlossen ist. Derartige Anschlüsse für das Ablassrohr 40, das Ablassventil 41 usw. sind dazu nützlich, die Reinigungslösung und dergleichen abzuführen, wenn das Innere der Dampferzeugungseinrichtung 34 gereinigt wird.
  • Wie in 4 gezeigt, weist die Dampferzeugungseinrichtung 34 eine rohrförmige, konvergent-divergente Düse 50 auf, beispielsweise aus Edelstahl, die eine Einlassöffnung 50a aufweist, die an die Zufuhrleitung 31b für das Trägergas angeschlossen ist, das als Gas für ein Dampfmedium dient, sowie eine Auslassöffnung 50b. Die konvergent-divergente Düse 50 weist auf: einen konvergenten Düsenabschnitt 51a, der auf der Innenumfangsoberfläche so ausgebildet ist, dass er sich allmählich in Flussrichtung des Trägergases verengt; einen divergenten Düsenabschnitt 51c, der auf der Innenumfangsoberfläche so vorgesehen ist, dass er sich allmählich von einem verengten Abschnitt (Engstellenabschnitt) 51b des konvergenten Düsenabschnitts 51a in Flussrichtung des Trägergases erweitert; und einen Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51, der an der Auslassöffnungsseite (der Sekundärseite) in der Nähe des Engstellenabschnitts 51b vorgesehen ist.
  • Der divergente Düsenabschnitt 51c, der sich in der Nähe des Engstellenabschnitts 51b der konvergent-divergenten Düse 50 befindet, weist eine Zufuhröffnung 54 für IPA auf, der als zu verdampfende Flüssigkeit dient. Eine IPA-Quelle 33 ist mit der Zufuhröffnung 54 über das IPA-Zufuhrrohr verbunden, also die Zufuhrleitung 31c.
  • Wie in 9 gezeigt, kann eine Flusssteuervorrichtung 37d, beispielsweise eine Pumpe, in der Flusssteuervorrichtungs-Zufuhrleitung 31c vorgesehen sein. In diesem Fall wird ermöglicht, einfach die Flussrate des IPA zu steuern, der von der IPA-Quelle 33 dem Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 zugeführt wird, und zwar durch die Flusssteuervorrichtung 37d, falls dies erforderlich ist.
  • Weiterhin ist eine innere Rohrheizung (eine Heizvorrichtung) 55, die als erste Heizung dient, in die konvergent-divergente Düse 50 an einer Seite der Auslassöffnung 50b des divergenten Düsenabschnitts 51c eingefügt, und ist eine äußere Rohrheizung (eine Heizvorrichtung) 56, die als eine zweite Heizung dient, außerhalb der konvergent-divergenten Düse 50 vorgesehen, damit zwei oder mehr Stufen an Heizenergie in Flussrichtung bereitgestellt werden können. Die Heizenergie ist so ausgelegt, dass sie sich von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung des Trägergases ändert. In diesem Fall können Heizungen in der Nähe des Stoßwellenerzeugungsabschnitts 51 und der IPA-Zufuhröffnung 54 vorgesehen sein.
  • Eine Abzweigleitung 52 ist an die Seiten der Einlassöffnung 50a und der Auslassöffnung 50b der konvergent-divergenten Düse 50 angeschlossen. Ein Druckregelventil 53 ist in der Abzweigleitung 52 vorgesehen, damit auf eine Änderung des Zufuhrdrucks des Trägergases reagiert werden kann, das der konvergent-divergenten Düse 50 zugeführt wird, durch Einstellen des Druckregelventils 53. Da die Öffnungsbohrung der konvergent-divergenten Düse konstant ist, und nicht variabel, wird dann, wenn eine Obergrenze für den Druck auf der Primärseite (der Einlassöffnungsseite) der konvergentdivergenten Düse eingestellt ist, auf natürliche Weise eine Obergrenze für die Flussrate des Trägergases eingestellt, das durch die konvergent-divergente Düse 50 fließt. Wenn jedoch eine größere Flussrate an Trägergas als bei den Bearbeitungsbedingungen benötigt wird, so kann dann, wenn die Abzweigleitung 52 vorgesehen ist, um das Trägergas der stromabwärtigen Seite (der Auslassöffnungsseite) der konvergent-divergenten Düse 50 zuzuführen, ein weiter Bereich an Flussraten bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die zusätzliche Flussrate des Trägergases mit Hilfe des Druckregelventils 53 eingestellt werden, das in der Abzweigleitung 52 vorgesehen ist. Weiterhin können die Bedingungen für das Auftreten einer Stoßwelle geeignet durch Einstellen des Druckregelventils 53 eingestellt werden.
  • Weiterhin nimmt, wenn der Einlassdruck (der Primärdruck) erhöht werden kann, die Flussrate des Trägergases proportional zu, so dass es nicht speziell erforderlich ist, das Trägergas mit Hilfe der Abzweigleitung 53 zusätzlich zuzuführen. Wenn der Druck oder die Flussrate des N2-Gases an der Primärseite in einem vorbestimmten Hochdruckbereich eingestellt werden kann, ist es daher möglich, eine Stoßwelle zu erzeugen, selbst wenn das Druckregelventil 53 nicht verwendet wird. Wie in 9 gezeigt, ist daher eine Druckregelvorrichtung 30a für N2-Gas zum Regeln des Drucks oder der Flussrate von N2-Gas an die N2-Gasquelle 30 angeschlossen, und sind die Abzweigleitung 52 und das Druckregelventil 53 weggelassen. In diesem Fall muss die N2-Gasquelle 30 dazu fähig sein, N2-Gas zu liefern, das einen höheren Druck als im üblichen Fall aufweist, damit ein vorbestimmter Hochdruckbereich von N2-Gas geliefert werden kann. Wenn der Druck des N2-Gases, das von der N2-Gasquelle 30 geliefert wird, durch die N2-Gas-Druckregelvorrichtung 30a eingestellt wird, ist es möglich, die Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck (Primärdruck) und dem Auslassdruck (Sekundärdruck) des Stoßwellenerzeugungsabschnitts 51 geeignet einzustellen, um die Bedingungen für das Auftreten der Stoßwelle einzustellen.
  • Zusätzlich ist eine Kühlvorrichtung 57 in der IPA-Zufuhrleitung 31c vorgesehen, die an die IPA-Zufuhröffnung 54 angeschlossen ist. Die Kühlvorrichtung 57 ist dazu ausgelegt, IPA zu kühlen, der durch die Zufuhrleitung 31c fließt, und zwar auf eine Temperatur kleiner oder gleich dem Siedepunkt von IPA, beispielsweise mittels Umwälzen und Liefern eines Kühlmittels an einen Mantel zum Abdecken der Zufuhrleitung 31c. Wenn eine sehr kleine Menge an IPA geliefert wird, durch Abkühlen des IPA auf eine Temperatur, die kleiner oder gleich dem Siedepunkt ist, unter Verwendung der Kühlvorrichtung, wird daher ermöglicht, zu verhindern, dass IPA infolge des Wärmeeinflusses der Heizvorrichtungen verdampft wird, also der Innenrohrheizung 55 und der Außenrohrheizung 56, so dass ermöglicht wird, sicher und stabil IPA von der Zufuhröffnung 54 der konvergent-divergenten Düse 50 zu liefern, während der flüssige Zustand von IPA beibehalten wird.
  • Wenn bei dieser Ausbildung das Trägergas (N2-Gas), das ein Gas für ein Dampfmedium darstellt, von der Einlassöffnung der konvergent-divergenten Düse 50 zu deren Auslassöffnung fließt, wird das Trägergas durch den konvergenten Düsenabschnitt 51a beschleunigt, und erreicht dann die Geschwindigkeit des Trägergases die Schallgeschwindigkeit. Selbst nachdem das Trägergas in die divergente Düse hineingelangt ist, wird dann das Trägergas weiter expandiert, um seine Geschwindigkeit durch eine hohe Druckdifferenz zu erhöhen, zur Ausbildung eines Überschallflusses, so dass das Trägergas bei einer Flussgeschwindigkeit ausgestoßen wird, die nicht kleiner ist als Schallgeschwindigkeit, um eine Stoßwelle zu erzeugen. Wenn IPA von der Zufuhröffnung 54 unter derartigen Bedingungen geliefert wird, wird plötzlich eine Stoßwelle erzeugt, so dass die Energie der Stoßwelle dazu genutzt wird, den IPA neblig auszubilden. Wenn der nebelige IPA mit Hilfe der Innenrohrheizung 55 und der Außenrohrheizung 56 erwärmt wird, wird IPA-Gas (Dampf) erzeugt. In diesem Fall kann, wenn zumindest zwei Stufen an Heizenergie, nämlich die Innenrohrheizung 55 und die Außenrohrheizung 56 in Flussrichtung des Trägergases vorgesehen sind, und wenn sich die Heizleistung von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung des Trägergases ändert, das Temperaturgleichgewicht der Innenrohrheizung 55 und der Außenrohrheizung 56 korrigiert werden, und kann die Lebensdauer der Heizungen 55, 56 verlängert werden. Darüber hinaus wird ermöglicht, eine zu starke Erwärmung zu verhindern, und zu verhindern, dass das IPA-Gas zersetzt und verkohlt wird. Wie in 5 gezeigt, weist nämlich, wenn das Trägergas mit Hilfe einer Heizung mit gleichmäßiger Heizleistung erwärmt wird, die Oberflächentemperatur der Heizung einen hohen Gradienten in Längsrichtung auf (in Flussrichtung des Trägergases).
  • Wenn beispielsweise ein Thermoelement in einer Heizung vorgesehen ist, und wenn die Temperatur so gesteuert wird, dass sie auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird, wird die Heizung mit Energie versorgt, um die Temperatur des Thermoelements auf die Ursprungstemperatur zurückzuführen, so dass das Temperaturgleichgewicht in Längsrichtung gestört wird, da das Trägergas erwärmt wird, wenn es in Flussrichtung fließt, so dass die Temperaturdifferenz zwischen dem stromabwärtigen Heizungsabschnitt und dem Trägergas verringert wird, um so einen Wärmeaustausch zum Überhitzen des stromabwärtigen Heizungsabschnitts zu unterbinden.
  • Wenn andererseits zumindest zwei Stufen an Heizenergie aus den Heizungen 55, 56 in Flussrichtung des Trägergases vorhanden sind, und wenn sich die Heizenergie von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung des Trägergases ändert, kann die Oberflächentemperatur der Heizungen 55, 56 stabilisiert werden. Daher wird ermöglicht, die Lebensdauer der Heizungen 55, 56 zu verlängern, und wird ermöglicht, zu verhindern, dass IPA-Gas zersetzt und verkohlt wird.
  • Wie in 10 gezeigt, kann die Innenrohrheizung 55 eine erste Innenrohrheizung 55a und eine zweite Innenrohrheizung 55b aufweisen, die unabhängig voneinander gesteuert werden können, und kann die Außenrohrheizung 56 eine erste Außenrohrheizung 56a und eine zweite Außenrohrheizung 56b aufweisen, die unabhängig voneinander gesteuert werden können. Die erste Innenrohrheizung 55a und die erste Außenrohrheizung 56a sind auf der stromaufwärtigen Seite in Flussrichtung des Trägergases vorgesehen, und die zweite Innenrohrheizung 55b und die zweite Außenrohrheizung 56b sind auf der stromabwärtigen Seite in Flussrichtung des Trägergases vorgesehen. Die erste Innenrohrheizung 55a weist eine höhere Heizleistung auf als die zweite Innenrohrheizung 55b, und die erste Außenrohrheizung 56a weist eine höhere Heizleistung auf als die zweite Außenrohrheizung 56b.
  • Wenn die erste Innenrohrheizung 55a und die zweite Innenrohrheizung 55b unabhängig gesteuert werden, und die erste Außenrohrheizung 56a und die zweite Außenrohrheizung 56b unabhängig gesteuert werden, kann die Oberflächentemperatur der Heizungen 55a, 55b, 56a und 56b sicher so gesteuert werden, dass eine gewünschte Verteilung in Flussrichtung des Trägergases stabilisiert wird. Daher wird ermöglicht, die Lebensdauer der Heizungen 55a, 55b, 56a und 56b zu verlängern, und wird ermöglicht, eine Zersetzung und Verkohlung des IPA-Gases zu verhindern. Weiterhin wurden zwar sowohl die Innenrohrheizung 55 als auch die Außenrohrheizung 56 in jeweils zwei Abschnitte aufgeteilt, jedoch können sie auch in drei oder mehr Abschnitte aufgeteilt werden, die unabhängig voneinander gesteuert werden können.
  • Weiterhin kann, wie in den 11(a) und 11(b) gezeigt, eine Heizung 140 anstelle der Innenrohrheizung 55 und der Außenrohrheizung 56 verwendet werden.
  • Wie in 11(a) gezeigt, weist die Heizung 140 im wesentlichen auf: ein Einlassrohr 143, das mit dem Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 in Verbindung steht; ein Fluidkanalausbildungsrohr 145, das in das Einlassrohr 143 eingeführt ist, und einen spiralförmigen Fluidkanal 144 zwischen der Innenwandoberfläche des Einlassrohrs 143 und dem Fluidkanalerzeugungsrohr 145 bildet; und eine Heizvorrichtung, beispielsweise eine Kartuschenheizung 146, die in das Fluidkanalerzeugungsrohr 145 eingeführt ist.
  • In diesem Fall weist ein Ende des Einlassrohrs 143 eine Einlassöffnung 143a auf, die mit dem Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 verbunden ist, und ist dessen Seite am anderen Ende mit einer Auslassöffnung 143b versehen, die an die Zufuhrleitung 31d angeschlossen ist. Weiterhin ist, wie in 11(b) gezeigt, eine spiralförmige Nut 147, beispielsweise ein trapezförmiges Schraubengewinde, im Außenumfang des Fluidkanalerzeugungsrohrs 145 vorgesehen. Der spiralförmige Fluidkanal 144 wird durch die spiralförmige Nut 147 und die Innenwandoberfläche 143c des Einlassrohrs 143 gebildet. Darüber hinaus ist der Aufbau des spiralförmigen Fluidkanals 144 nicht auf die voranstehend geschilderte Ausbildung beschränkt. So kann beispielsweise eine spiralförmige Nut in der Innenwandoberfläche des Einlassrohrs 143 vorhanden sein, und kann die Außenumfangsoberfläche des Fluidkanalerzeugungsrohrs 145 eine ebene Oberfläche sein, um den spiralförmigen Fluidkanal auszubilden. Alternativ können spiralförmige Nuten sowohl in der Innenwandoberfläche des Einlassrohrs 143 als auch in der Außenumfangsoberfläche des Fluidkanalerzeugungsrohrs 145 vorgesehen sein, um den spiralförmigen Fluidkanal auszubilden. Weiterhin kann eine Heizung zum Erwärmen der Außenseite des Einlassrohrs 143 als Heizvorrichtung zusätzlich zur Kartuschenheizung 146 vorgesehen sein.
  • Zwar wurde der spiralförmige Fluidkanal 144 durch das Einlassrohr 143 und das Fluidkanalerzeugungsrohr 145 gebildet, das in das Einlassrohr 143 eingeführt ist, jedoch kann der spiralförmige Fluidkanal 144 auch durch das Einlassrohr 143 und ein Schraubenteil gebildet werden, beispielsweise eine Schraubenfeder 45A, die in das Einlassrohr 143 eingefügt ist, wie dies in 12 gezeigt ist. Daher kann die Schraubenfeder 45A in das Einlassrohr 143 eingeführt sein, und kann die Kartuschenheizung 146 in die Schraubenfeder 45A eingeführt sein, so dass der spiralförmige Fluidkanal 144 durch das Einlassrohr 143 und die Schraubenfeder 45A ausgebildet werden kann, die zwischen dem Einlassrohr 143 und der Kartuschenheizung 146 vorgesehen ist.
  • Wie voranstehend geschildert kann, wenn der spiralförmige Fluidkanal 144 zwischen dem Einlassrohr 143, das mit dem Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 verbunden ist, und dem Fluidkanalerzeugungsrohr 145 oder der Schraubenfeder 145A vorgesehen ist, die in das Einlassrohr 143 eingeführt sind, die Länge des Fluidkanals vergrößert werden, der es ermöglicht, dass der IPA-Gaskanal in Kontakt mit der Kartuschenheizung 146 steht, und kann ein spiralförmiger Fluss ausgebildet werden, um die Flussgeschwindigkeit im Vergleich zu jenem Fall zu erhöhen, in welchem kein spiralförmiger Fluss ausgebildet wird. Dies führt dazu, dass ermöglicht wird, die Reynolds-Zahl (Re-Zahl) und die Nusselt-Zahl (Nu-Zahl) zu erhöhen, um die Grenzschicht in einen turbulenten Zustand zu versetzen, so dass ermöglicht wird, den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung der Heizung 140 zu verbessern. Da es ermöglicht wird, wirksam das IPA-Gas auf eine vorbestimmte Temperatur, beispielsweise 200 °C, mit Hilfe der Kartuschenheizung 146 zu erwärmen, wird ermöglicht, die Abmessungen der Heizung 140 zu verringern. Weiterhin kann, um die Heiztemperatur zu erhöhen, eine Außenrohrheizung außerhalb des Einlassrohrs 143 vorgesehen sein.
  • In diesem Fall wird ermöglicht, eine Stoßwelle auszubilden, durch Einstellen des Druckregelventils 53, beispielsweise durch geeignete Auswahl des Primärdrucks (Kgf/cm2G) und der Durchlassflussrate an N2-Gas. Wird beispielsweise angenommen, wie in 6 gezeigt, dass der Innendurchmesser des Engstellenabschnitts 51c 1,4 (mm) beträgt, 1,7 (mm), 2,0 (mm), so wird eine Stoßwelle erzeugt, wenn die Durchlassflussrate an N2-Gas 40 (Nl/min) beträgt, 60 (Nl/min), bzw. 80 (Nl/min). Weiterhin beträgt die Konzentration des so hergestellten IPA etwa 20 (%), etwa 30 (%) bzw. etwa 40 (%), wenn die Zufuhrrate an IPA 1 (cc/sec), 2 (cc/sec) bzw. 3 (cc/sec) beträgt, bei einer Flussrate von N2-Gas von beispielsweise 100 (Nl/min).
  • Während bei der voranstehend geschilderten, bevorzugten Ausführungsform die IPA-Zufuhröffnung 54 an einer einzigen Stelle des divergenten Düsenabschnitts 51c der konvergentdivergenten Düse 50 vorgesehen war, können auch mehrere IPA-Zufuhröffnungen 54 in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung vorgesehen sein, wie dies in 7(a) gezeigt ist (in der Zeichnung sind 4 IPA-Zufuhröffnungen 54 dargestellt). Wenn die mehreren IPA-Zufuhröffnungen 54 auf dem divergenten Düsenabschnitt 51c in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung vorgesehen sind, wird daher ermöglicht, gleichmäßig IPA zuzuführen, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem die IPA-Zufuhröffnung 54 an einer einzigen Stelle vorhanden ist, so dass ermöglicht wird, wirksamer IPA-Dampf zu erzeugen.
  • Alternativ kann, wie in 7(b) gezeigt, der Abschnitt der konvergent-divergenten Düse 50 an einer Seite der Auslassöffnung 50a in Form eines Knies abgebogen sein, und kann der Spitzenöffnungsabschnitt des IPA-Zufuhrrohrs 31c, der durch den abgebogenen Abschnitt 50c hindurchgeht, so im zentralen Abschnitt des konvergenten Düsenabschnitts 51a vorgesehen sein, dass er zum divergenten Düsenabschnitt 51c hin offen ist. Daher kann das IPA-Zufuhrrohr 31c in dem konvergenten Düsenabschnitt 51a vorgesehen sein, um IPA dem konvergenten Düsenabschnitt 51a zuzuführen, damit das Trägergas mit dem IPA gemischt wird, und kann dann die Stoßwelle erzeugt werden, um den IPA nebelig auszubilden, damit Dampf durch die Heizvorrichtungen 55, 56 erzeugt wird.
  • Während der Abschnitt der konvergent-divergenten Düse 50 an der Seite der Einlassöffnung 50a in Form eines Knies abgebogen wurde, damit das IPA-Zufuhrrohr 31c durch den gebogenen Abschnitt 50c hindurchgehen kann, kann die konvergent-divergente Düse 50 durch das IPA-Zufuhrrohr 31c ersetzt werden. Daher kann, wie in 7(c) gezeigt, das IPA-Zufuhrrohr 31c, das in Form eines Knies abgebogen ist, in den konvergenten Düsenabschnitt 51a der geradlinigen, konvergent-divergenten Düse 50 eingeführt werden, und kann der Spitzenöffnungsabschnitt des IPA-Zufuhrrohrs 31c im zentralen Abschnitt des konvergenten Düsenabschnitts 51a angeordnet sein.
  • Alternativ hierzu kann, wie in 7(d) gezeigt, ein in Querrichtung L-förmiger Verbindungskanal 58, dessen eines Ende zum divergenten Düsenabschnitt 51c hin offen ist, und dessen anderes Ende zur Einlassöffnung des konvergenten Düsenabschnitts 51a offen ist, an das IPA-Zufuhrrohr 31c angeschlossen sein, das durch den gebogenen Abschnitt 50c der konvergent-divergenten Düse 50 hindurchgeht. In diesem Fall ist es erforderlich, da ein Durchgangsloch 50a in dem divergenten Düsenabschnitt 51c vorgesehen werden muss, um den quer verlaufenden L-förmigen Verbindungskanal 58 herzustellen, die Öffnung an der Außenseite des Durchgangslochs 50a mit Hilfe eines Verschlussstopfens 58b abzusperren. Weiterhin werden in den 7(a) bis 7(d) infolge der Tatsache, dass die übrigen Abschnitte ebenso ausgebildet sind wie die entsprechenden Abschnitte bei den voranstehend geschilderten, bevorzugten Ausführungsformen, dieselben Bezugszeichen für dieselben Abschnitte verwendet, und wird auf deren Beschreibung verzichtet.
  • Wie in 3 gezeigt, weist die Flusssteuervorrichtung 36 auf: ein Öffnungswinkeleinstellventil, beispielsweise ein Membranventil 60, das in der Zufuhrleitung 31d vorgesehen ist; ein Steuerteil, beispielsweise eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 62, zum Vergleichen eines Signals, das von dem Drucksensor 61 ausgegeben wird, der als Detektorvorrichtung zur Erfassung des Drucks in der Bearbeitungskammer 35 dient, mit einer vorher gespeicherten Information; und ein Steuerventil, beispielsweise ein Mikroventil 63, zum Steuern des Arbeitsdrucks des Membranventils 60 auf Grundlage eines von der CPU 62 ausgegebenen Signals.
  • Wie in 8 gezeigt, ist in der Bearbeitungskammer 35 eine Reinigungslösung enthalten, beispielsweise eine Chemikalie wie etwa Salzsäure, und reines Wasser, und ist die Bearbeitungskammer 35 oberhalb eines Reinigungsbades 70 zum Eintauchen der Wafer W in die aufbewahrte Reinigungslösung angeordnet. Ein Deckel 71 ist dazu vorgesehen, eine Öffnung 70a zu öffnen und zu schließen, die oberhalb der Bearbeitungskammer 35 vorgesehen ist, um die Wafer W hinein und heraus zu transportieren. Zwischen der Bearbeitungskammer 35 und dem Reinigungsbad 70 ist eine Haltevorrichtung vorgesehen, beispielsweise ein Waferschiffchen 72, zum Haltern mehrerer Wafer W, beispielsweise 50 Wafer W, um die Wafer W in das Reinigungsbad 70 und die Bearbeitungskammer 35 zu bewegen. In der Bearbeitungskammer 35 kann ein Kühlrohr 73 zum Kühlen des IPA-Gases vorgesehen sein, das an die Bearbeitungskammer 35 geliefert wird.
  • Das Reinigungsbad 70 weist ein inneres Bad 75 auf, das einen Boden mit einer Auslassöffnung 74 aufweist, sowie ein äußeres Bad 76 zur Aufnahme der Reinigungslösung, die aus dem inneren Bad 75 heraus fließt. Eine Chemikalie oder reines Wasser wird von einer Zufuhrdüse 77 für eine Chemikalie oder reines Wasser geliefert, die auf dem unteren Abschnitt des inneren Bades 75 vorgesehen ist, an das innere Bad 75, um dort aufbewahrt zu werden. Die Wafer W werden zum Reinigen in die Chemikalie oder das reine Wasser eingetaucht, die bzw. das in dem inneren Bad 75 vorhanden ist. Weiterhin ist ein Auslassrohr 76b an die Auslassöffnung 76a angeschlossen, die am Boden des äußeren Bades 76 vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung werden die gereinigten Wafer W zur Bearbeitungskammer 75 mit Hilfe des Waferschiffchens 72 so bewegt, dass sie in Kontakt mit dem IPA-Gas gelangen, das der Bearbeitungskammer zugeführt wird, so dass der IPA-Dampf kondensiert oder absorbiert wird, um zu Trocknen der Wafer W die Feuchtigkeit der Wafer W zu entfernen.
  • Ein Filter 80 ist in der Zufuhrleitung 31d stromabwärts (an der Sekundärseite) des Membranventils 60 vorgesehen, damit ein trockenes Gas zugeführt werden kann, das einen geringen Anteil an Teilchen enthält. Eine Isolierheizung 81 ist außerhalb der Zufuhrleitung 31d vorgesehen, damit die Temperatur des IPA-Gases gehalten werden kann.
  • Ein IPA-Gastemperatursensor 90 (eine Temperaturdetektorvorrichtung) ist in der Zufuhrleitung 31d an der Seite der Bearbeitungskammer 35 vorgesehen, um die Temperatur des IPA-Gases zu messen, das durch die Zufuhrleitung 31d fließt.
  • Nachstehend wird der Betriebsablauf bei der bevorzugten Ausführungsform einer Trocknungsbearbeitungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Zuerst wird, nachdem die in das Reinigungsbad 70 transportierten Wafer W gereinigt wurden, das Waferschiffchen 72 nach oben in die Bearbeitungskammer 35 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bearbeitungskammer 35 durch den Deckel 71 verschlossen. In diesen Zustand wird das trockene Gas, also das IPA-Gas, das in der Dampferzeugungseinrichtung 34 durch das N2-Gas erzeugt wird, das durch die Heizung 32 erwärmt wird, der Bearbeitungskammer 35 zugeführt, so dass das IPA-Gas in Berührung mit den Wafern W gelangt. Auf diese Weise wird der IPA-Dampf kondensiert oder absorbiert, um die Feuchtigkeit der Wafer W zu entfernen, und die Wafer W zu trocknen.
  • Wenn die Trocknungsbearbeitung beendet ist, oder unmittelbar davor, wird die Zufuhr an IPA unterbrochen. Während des Trocknens kann die Bearbeitungskammer 35 durch das Auslassrohr 76b abgesaugt oder evakuiert werden, falls erforderlich, so dass der Druck in der Bearbeitungskammer 35 niedriger als Atmosphärendruck ist. Die CPU 62 vergleicht ein Signal, das von dem Drucksensor 61 zur Erfassung des Drucks in der Bearbeitungskammer 35 ausgegeben wird, mit der vorher gespeicherten Information, um ein Signal an das Mikroventil 63 auszugeben. Dann wird das Membranventil 60 durch das Steuerfluid betätigt, beispielsweise Luft, verzögert und gesteuert durch das Mikroventil 63, um eine kleine Menge an N2-Gas an die Bearbeitungskammer 35 zu liefern, entsprechend dem Druck in der Bearbeitungskammer 35, so dass sich der Druck in der Bearbeitungskammer 35 allmählich von einem Zustand unterhalb Atmosphärendruck auf den Zustand mit Atmosphärendruck ändert. Daher wird nach der Trocknungsbearbeitung die Atmosphäre in der Bearbeitungskammer 35 nicht plötzlich von dem Zustand unterhalb von Atmosphärendruck auf den Atmosphärendruckzustand geändert, wodurch ermöglicht wird, zu verhindern, dass Teilchen auffliegen und an den Wafern W anhaften.
  • Nachdem der Druck in der Bearbeitungskammer 35 auf Atmosphärendruck gebracht wurde, wird der Deckel 72 geöffnet. Dann werden die Wafer W zwischen dem Transportarm (nicht gezeigt), der sich zu einer Position oberhalb der Bearbeitungskammer bewegt hat, und dem Waferschiffchen 72 geliefert, das sich nach oben bewegt hat. Der Transportarm, der die Wafer W empfangen hat, bewegt sich von der Position oberhalb der Bearbeitungskammer 35 aus, um die Wafer W zum Übergangsabschnitt 4 zu transportieren.
  • Zwar wurde die Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Reinigungsbearbeitungssystem für Halbleiterwafer bei den voranstehend geschilderten, bevorzugten Ausführungsform eingesetzt, jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei anderen Bearbeitungssystemen als einem Reinigungsbearbeitungssystem eingesetzt werden, beispielsweise bei einem Bearbeitungssystem zur Herstellung eines CVD-Dünnfilms. In diesem Fall können verschiedene Arten organischer Ausgangsgase, Ausgangsmaterialgase mit hoher Dielektrizitätskonstante und dergleichen dazu eingesetzt werden, die dielektrischen Gateisolierfilme herzustellen, Kondensatorisolierfilme, Zwischenschichtisolierfilme usw. So können beispielsweise TEOS (Tetraethoxysilan (SI(OC2H5)4)), TMP (Trimethylphosphat (PO(OCH3)3)), TMB (Trimethylborat (B(OCH3)3)) oder PZT (Zirkoniumtitanat (PbTiO3)) als zu verdampfende Flüssigkeit eingesetzt werden, um einen Dünnfilm aus einem gewünschten Material herzustellen. Darüber hinaus kann die Erfindung bei Glassubstraten für LCDs über Halbleiterwafer hinaus eingesetzt werden.
  • Zwar wurde die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, um ein besseres Verständnis zu erleichtern, jedoch wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen verwirklicht werden kann, ohne von der Grundlage der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass alle möglichen Ausführungsformen und Abänderungen der dargestellten Ausführungsformen umfasst sind, die verwirklicht werden können, ohne von der Grundlage der Erfindung abzuweichen, die in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist.

Claims (11)

  1. Dampferzeugungsverfahren mit folgenden Schritten: a) Beschleunigen der Flussgeschwindigkeit eines Gases für ein Dampfmedium auf eine Geschwindigkeit größer oder gleich Schallgeschwindigkeit; b) Durchleiten des Gases in einer konvergentdivergenten Düse (50) von einem konvergenten Düsenabschnitt (51a) zu einem divergenten Düsenabschnitt (51c), wodurch eine Stoßwelle erzeugt wird; c) Zuführen einer zu verdampfenden Flüssigkeit zu dem Gas in dem Bereich der Stoßwelle; d) Ausbildung der Flüssigkeit als neblige Flüssigkeit unter Einsatz der Energie der Stoßwelle; und e) Erwärmen der nebligen Flüssigkeit.
  2. Dampferzeugungsverfahren nach Anspruch 1, mit dem weiteren Schritt der Erwärmung des Gases vor der Erzeugung der Stoßwelle.
  3. Dampferzeugungseinrichtung (34), welche aufweist: eine konvergent-divergente Düse (50), die eine Einlassöffnung (50a) und eine Auslassöffnung (50b) für ein Gas für ein Dampfmedium aufweist, wobei die konvergent-divergente Düse (50) einen konvergenten Düsenabschnitt (51a) aufweist, der so ausgebildet ist, dass er sich von der Einlassöffnung (50a) zu der Auslassöffnung (50b) hin verjüngt und verengt, und einen divergenten Düsenabschnitt (51c), der so ausgebildet ist, dass er sich von dem konvergenten Düsenabschnitt (51a) zu der Auslassöffnung (50b) hin erweitert, wobei das Gas auf eine Geschwindigkeit, die größer oder gleich der Schallgeschwindigkeit ist, in dem konvergenten Düsenabschnitt (51a) beschleunigt wird, und der Druck oder die Flussrate des Gases an der Seite der Einlassöffnung so gesteuert wird, dass eine Stoßwelle erzeugt wird, wenn das Gas von dem konvergenten Düsenabschnitt (51a) zu dem divergenten Düsenabschnitt (51c) gelangt; eine Zufuhröffnung (54) für eine zu verdampfende Flüssigkeit, wobei die Zufuhröffnung (54) zu dem divergenten Düsenabschnitt (51c) der konvergentdivergenten Düse (50) hin offen ist, wobei dann, wenn die Flüssigkeit von der Zufuhröffnung zugeführt wird, die Energie der Stoßwelle die Flüssigkeit zu einer nebligen Flüssigkeit verdampft; und eine Heizvorrichtung (55, 56) zum Erwärmen der nebligen Flüssigkeit, wobei die Heizvorrichtung in der Nähe des divergenten Düsenabschnitts (51c) und stromabwärts von diesem angeordnet ist; wobei die Heizvorrichtung mehrere Heizungen (55, 56) aufweist, von denen jede zumindest zwei Stufen (55a, 55b; 56a, 56b) von Heizenergie in Flussrichtung des Gases aufweist.
  4. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Heizvorrichtung eine Innenrohrheizung (55) aufweist.
  5. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, welche weiterhin aufweist: eine Abzweigleitung (52) zum Verbinden der Seite der Einlassöffnung (50a) für das Gas mit der Seite der Auslassöffnung (50b) für das Gas; und eine Druckregelvorrichtung (53), die in der Abzweigleitung (52) vorgesehen ist, um eine Druckbeziehung zwischen der Seite der Einlassöffnung (50a) und der Seite der Auslassöffnung (50b) zu regeln.
  6. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher sich die Heizenergie der Heizung von dicht auf nichtdicht in Flussrichtung des Gases ändert.
  7. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher sich die Heizenergie jeder der mehreren Heizungen von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung des Gases ändert.
  8. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die mehreren Heizungen ihre Heizenergie unabhängig voneinander steuern können.
  9. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Zufuhröffnung (54) für die zu verdampfende Flüssigkeit zu dem divergenten Düsenabschnitt (51c) hin in dem divergenten Düsenabschnitt offen ist.
  10. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Zufuhröffnung (54) für die zu verdampfende Flüssigkeit zu dem divergenten Düsenabschnitt (51c) hin stromaufwärts des divergenten Düsenabschnitts (51c) offen ist.
  11. Dampferzeugungseinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher eine Kühlvorrichtung (57) in einer Zufuhrleitung (31c) für die zu verdampfende Flüssigkeit vorgesehen ist, und die Zufuhrleitung (31c) mit der Zufuhröffnung (54) für die zu verdampfende Flüssigkeit verbunden ist.
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