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引言
为了阐明半导体制造业中用于冲洗和干燥过程的马兰戈尼干燥过程中硅片上液滴干燥行为的机理，利用CCD相机研究了液滴在有机气体溶解过程中的干燥时间。用微光学浓度传感器测量了液滴中有机成分的浓度。此外，还分析了由相平衡得到的评价干燥时间和浓度的数值方法。两者在质量上都很一致。最后，通过数值分析，提出了降低水印、有机和水浓度的指南。
实验
如图1所示，通过这样做，在晶圆和纯水的界面上形成的弯月面尖端的薄膜部分，有机物成分浓度比其根部部分高，使薄膜部分的表面张力更低。结果，在弯月面的根部部分之间产生表面张力梯度，通过Marangoni力将弯月面吸引到根部部分，即促进排水。
在本研究中，在马兰戈尼干燥方面， 在明确晶圆上残留的液膜、液滴的干燥机理的同时，通过它以得到降低水印的指针为目的。为此，本论文进行了以下的讨论。液滴的IPA浓度和干燥时间，由于实际的干燥是在室温下进行的，所以即使除去温度的影响，干燥气氛气体的IPA浓度和水蒸气浓度（相对湿度）也是密切相关的。在此，首先，通过模拟晶圆上残留液滴的干燥的实验装置，通过CCD摄像机的观察和独自的浓度测量探针，分别明确了气氛气体的IPA浓度和水蒸气浓度（相对湿度）对干燥时间的影响，以及干燥过程中液滴的IPA浓度变化的影响。并且，通过这个实验得到了结果。
为了掌握所得到的液滴的干燥过程的详细情况，以成分气液相平衡线图为基础，进行了有关干燥过程的数值分析。最后，以通过这些得到的见解为基础，明确了为了降低水印，干燥气氛气体所要求的IPA以及水蒸气浓度。
图2中表示实验装置的概略。在这里，不拉起晶圆，通过在水平上的晶圆上设置液滴来模拟残留液膜、液滴。测试单元是亚克力制的，几乎被密闭，其容积为1×10―3m3.在支撑晶圆的台上，为了使气体能够通过，设置了充分的间隙。在单元的下部，为了得到水蒸气气氛，设置了装有水的容器。IPA气体， 从测试单元底面的2处孔供给， 通过晶圆台的缝隙， 从上面的孔中抽出，向单元的供给， 将通过质量流量控制器进行流量调整的N2包含在IPA的液中进行。为了抑制由于蒸发引起的IPA液温度的下降，使用了恒温槽。液滴的IPA浓度为 如图所示，将独自的浓度探针通过单元上部的孔进行测量。该浓度探针由光纤构成，通过读取测量部的溶液的折射率，可以测量与其依存的IPA水溶液的浓度。
用CCD相机拍摄的IPA气体溶解时晶圆上液滴的干燥时间，横轴表示RhIPA。 纵轴是干燥时间。参数是Rhwater.另外，在这个实验中没有插入浓度探针。另外，图中的实线的曲线是数值计算结果，关于这个在后面叙述。
因此，关于在现场产生的若干小的液滴也是同样的倾向。用光纤浓度计测量的IPA气体溶解时的液滴的xIPA的时间性变化，模拟该实验的数值计算结果。关于这一点将在后面叙述。考虑到的平衡点，在非平衡的液滴接近平衡点的假设下，对如何蒸发进行数值性调查。分析的概要如下。如果给出液滴的xIPA，其表面的蒸气压就可以确定为图中的―点。这个蒸气压是IPA和水的蒸气压的和，各个蒸气压也可以读取（▲和●）。气氛如果气体的IPA和水的蒸气压为△，○的点，那么将该蒸气压差作为驱动力，就可以决定单位时间内的蒸发或溶解量。如果决定了这一点，就很容易时刻追踪液滴的大小和浓度。下面，就具体的分析模型和单位时间内的蒸发（或溶解量）的决定方法进行说明。
讨论和总结
在本解析中，液滴被IPA气体搬入的空气强制催促蒸发，以此来进行解析。在解析时，设定如下的假设:（1）晶圆上的液滴为半球，其内部以及周围的气氛中的温度是一样的。（2）液滴体积微小，并且，气体溶解、蒸发时，由于内部发生移动液滴自身的流动，所以液滴内部的浓度是一样的。另外，（3）由于气氛中的IPA气体相对于溶解量被充分供给，因此不考虑气相的扩散，设定其浓度相同。
此外， 分析中采用的“液滴IPA浓度相同”的假设 这种不一致的原因也是令人担忧的，如果液滴内的IPA扩散不充分，表面附近IPA浓度高的情况下，由于水的蒸发被抑制，实际上，即使干燥时间比分析长，也不能认为会变短。作为残留的可能性，可以举出给出的液滴周围的物质传达率不是这个体系的东西。不能否定放置在墙面上的液滴的物质传达率估计过高。关于这一点，想作为今后的课题。一部分，在大的液滴尺寸下，分析和实验中出现了不一致，但是在实际的残留液滴这样小的情况下，两者显示了很好的一致，因此为了调查干燥行为，可以利用本分析。
关于液滴的xIPA的时间变化，首先，对Rhwater浓度低（0%）进行论述。实验结果和数值分析结果虽然不能说定量一致，但是定性的结果非常一致。具体来说，就是像实验结果中所看到的那样，从某个时刻开始xIPA的急剧增加，以及RhIPA对其急剧上升时刻的影响。但是，实验中Rhwater为30%时的结果，也出现了不一致的情况。在这个Rhwater的分析中， 液滴的xIPA与实验的相比略有显著增加（RhIPA为40， 70[%]。这是， 在上述液滴尺寸较大的情况下， 分析和实验结果的不一致被认为是同样的理由。但是， 根据前面所述的干燥时间的考察，如果液滴尺寸变小的话，关于这个浓度变化，也可以充分考虑显示良好的一致。如上所述，定量上可以确认若干的不一致，这是由于本研究中提出的分析模型并不是严密地模拟实验系统，另外，关于物质传递的各种参数（对流物质传递所涉及的周围环境和气体流速等）是根据假定和预测给出的。但是，由于得到了良好的定性一致，所以可以认为通过本分析模型，可以充分把握干燥过程中的物理现象。
因此，在本研究中，在Marangoni干燥中，在明确晶圆上残留的液膜、液滴的干燥机理的同时，以通过其获得降低水印的指针为目的。在本论文中，在实验性地调查给予液滴干燥过程的气氛气体的IPA浓度和水蒸气浓度的影响的同时，通过并用数值分析明确了其详细情况。并且，在该分析的基础上，为了促进液滴的干燥，另外，提出了将液滴的水迅速置换为IPA的指针。
随着晶圆的大口径化， 到目前为止， 关于在半导体制造的清洗·干燥技术中被认为有效的Marangoni干燥， 水印的发生被视为问题。关于水印的发生， 在清洗时残留在晶圆上的液滴中的灰尘是原因的想法根深蒂固的情况下， 可以认为，溶解在液滴水中的氧和Si的氧化反应是其原因。