為了闡明半導體制造業中用於沖洗和乾燥過程的馬蘭戈尼乾燥過程中矽片上液滴乾燥行為的機理，利用CCD相機研究了液滴在有機氣體溶解過程中的乾燥時間。用微光學濃度感測器測量了液滴中有機成分的濃度。此外，還分析了由相平衡得到的評價乾燥時間和濃度的數值方法。兩者在質量上都很一致。最後，透過數值分析，提出了降低水印、有機和水濃度的指南。
如圖1所示，透過這樣做，在晶圓和純水的介面上形成的彎月面尖端的薄膜部分，有機物成分濃度比其根部部分高，使薄膜部分的表面張力更低。結果，在彎月面的根部部分之間產生表面張力梯度，透過Marangoni力將彎月面吸引到根部部分，即促進排水。
圖1
在本研究中，在馬蘭戈尼乾燥方面， 在明確晶圓上殘留的液膜、液滴的乾燥機理的同時，透過它以得到降低水印的指標為目的。為此，本論文進行了以下的討論。液滴的IPA濃度和乾燥時間，由於實際的乾燥是在室溫下進行的，所以即使除去溫度的影響，乾燥氣氛氣體的IPA濃度和水蒸氣濃度（相對溼度）也是密切相關的。在此，首先，透過模擬晶圓上殘留液滴的乾燥的實驗裝置，透過CCD攝像機的觀察和獨自的濃度測量探針，分別明確了氣氛氣體的IPA濃度和水蒸氣濃度（相對溼度）對乾燥時間的影響，以及乾燥過程中液滴的IPA濃度變化的影響。並且，透過這個實驗得到了結果。
圖2中表示實驗裝置的概略。在這裡，不拉起晶圓，透過在水平上的晶圓上設定液滴來模擬殘留液膜、液滴。測試單元是亞克力制的，幾乎被密閉，其容積為1×10―3m3.在支撐晶圓的臺上，為了使氣體能夠透過，設定了充分的間隙。在單元的下部，為了得到水蒸氣氣氛，設定了裝有水的容器。IPA氣體， 從測試單元底面的2處孔供給， 透過晶圓臺的縫隙， 從上面的孔中抽出，向單元的供給， 將透過質量流量控制器進行流量調整的N2包含在IPA的液中進行。為了抑制由於蒸發引起的IPA液溫度的下降，使用了恆溫槽。液滴的IPA濃度為 如圖所示，將獨自的濃度探針透過單元上部的孔進行測量。該濃度探針由光纖構成，透過讀取測量部的溶液的折射率，可以測量與其依存的IPA水溶液的濃度。
圖2 實驗裝置的示意圖
用CCD相機拍攝的IPA氣體溶解時晶圓上液滴的乾燥時間，橫軸表示RhIPA。縱軸是乾燥時間。引數是Rhwater.另外，在這個實驗中沒有插入濃度探針。另外，圖中的實線的曲線是數值計算結果，關於這個在後面敘述。
因此，關於在現場產生的若干小的液滴也是同樣的傾向。用光纖濃度計測量的IPA氣體溶解時的液滴的xIPA的時間性變化，模擬該實驗的數值計算結果。關於這一點將在後面敘述。考慮到的平衡點，在非平衡的液滴接近平衡點的假設下，對如何蒸發進行數值性調查。分析的概要如下。如果給出液滴的xIPA，其表面的蒸氣壓就可以確定為圖中的―點。這個蒸氣壓是IPA和水的蒸氣壓的和，各個蒸氣壓也可以讀取（▲和●）。氣氛如果氣體的IPA和水的蒸氣壓為△，○的點，那麼將該蒸氣壓差作為驅動力，就可以決定單位時間內的蒸發或溶解量。如果決定了這一點，就很容易時刻追蹤液滴的大小和濃度。下面，就具體的分析模型和單位時間內的蒸發（或溶解量）的決定方法進行說明。
討論和總結
在本解析中，液滴被IPA氣體搬入的空氣強制催促蒸發，以此來進行解析。在解析時，設定如下的假設:（1）晶圓上的液滴為半球，其內部以及周圍的氣氛中的溫度是一樣的。（2）液滴體積微小，並且，氣體溶解、蒸發時，由於內部發生移動液滴自身的流動，所以液滴內部的濃度是一樣的。另外，（3）由於氣氛中的IPA氣體相對於溶解量被充分供給，因此不考慮氣相的擴散，設定其濃度相同。
因此，在本研究中，在Marangoni乾燥中，在明確晶圓上殘留的液膜、液滴的乾燥機理的同時，以透過其獲得降低水印的指標為目的。在本論文中，在實驗性地調查給予液滴乾燥過程的氣氛氣體的IPA濃度和水蒸氣濃度的影響的同時，透過並用數值分析明確了其詳細情況。並且，在該分析的基礎上，為了促進液滴的乾燥，另外，提出了將液滴的水迅速置換為IPA的指標。
隨著晶圓的大口徑化， 到目前為止， 關於在半導體制造的清洗·乾燥技術中被認為有效的Marangoni乾燥， 水印的發生被視為問題。關於水印的發生， 在清洗時殘留在晶圓上的液滴中的灰塵是原因的想法根深蒂固的情況下， 可以認為，溶解在液滴水中的氧和Si的氧化反應是其原因。
