基板の乾燥方法及び洗浄装置
【課題】 ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにした基板の乾燥方法及び洗浄装置を提供する。
【解決手段】 純水処理後のウエーハＷを枚葉式で乾燥させる方法であって、霧状のＩＰＡをＮ２に乗せてウエーハＷ表面に向けて噴霧すると共に、ＩＰＡが付着したウエーハＷを回転させて、ＩＰＡを発散させる。水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、ウエーハＷを高速で回転させる必要がなく、それゆえ、ウエーハＷの空気との摩擦による帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、ＩＰＡを加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【解決手段】 純水処理後のウエーハＷを枚葉式で乾燥させる方法であって、霧状のＩＰＡをＮ２に乗せてウエーハＷ表面に向けて噴霧すると共に、ＩＰＡが付着したウエーハＷを回転させて、ＩＰＡを発散させる。水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、ウエーハＷを高速で回転させる必要がなく、それゆえ、ウエーハＷの空気との摩擦による帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、ＩＰＡを加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の乾燥方法及び洗浄装置に関し、特に、ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。即ち、特許文献１には、ＩＰＡ等のアルコール系蒸気で基板を乾燥させる基板乾燥方法が開示されており、かかる方法にあっては、ヒータによりＩＰＡを加熱してＩＰＡ蒸気を生成し、生成したＩＰＡ蒸気を基板の表面に吐出することで、その表面を乾燥させていた。
【特許文献１】特開平７−２１１６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
確かに、上記公報に開示されたような従来の方法（以下、「従来例」という。）であれば、ＩＰＡ蒸気は親水性であり、また水よりも気化し易いので、基板表面の水はＩＰＡ蒸気と混ざりあって一緒に乾燥することとなり、それゆえ、基板表面でのウォータマークの発生を防止することが可能である。また、従来例では、ＩＰＡ蒸気によって基板表面は空気との接触がある程度防がれるので、例えばスピン乾燥時に空気との摩擦による基板の帯電現象を低減することができる。
【０００４】
その一方で、上記の従来例では、ＩＰＡ蒸気を生成する（即ち、ＩＰＡを気化させる）ためにヒータが必要であった。ここで、ＩＰＡは引火性の液体であるため、ヒータからの発熱によってＩＰＡに火が点くことが無いよう注意する必要があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにした基板の乾燥方法及び洗浄装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の基板の乾燥方法は、純水処理後の基板を枚葉式で乾燥させる方法であって、前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する工程と、前記液体が噴霧された前記基板を回転させて、当該液体を遠心力で該基板から発散させる工程と、を含むことを特徴とするものである。
ここで、「純水処理」とは、基板に純水液を供給して当該基板から洗浄液や汚れ等を取り除く処理のことであり、リンス処理とも呼ばれている。洗浄液とは、例えばＡＰＭ，ＨＰＭ，ＳＰＭ，ＤＨＦ，ＢＨＦ等のことである。また、「アルコール系の液体」とは、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール又はイソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」という。）等の何れか一、或いはそれらの混合液のことである。さらに、「噴霧する」とは、このような液体を霧状にして噴出することである。
【０００６】
このような構成であれば、基板に残留した水分はアルコール系の液体で置換されたり、当該液体と混ざり合って蒸発したりするので、水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、アルコール系の液体は蒸発し易いので、液体を取り除くために基板を高速で回転させる必要がなく、それゆえ、空気との摩擦による基板の帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、アルコール系の液体を加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【０００７】
〔発明２〕 発明２の基板の乾燥方法は、発明１の基板の乾燥方法において、前記液体を噴霧する工程は、霧状の前記液体を不活性ガスに乗せて前記基板の表面に噴霧する工程である、ことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、「不活性ガス」とは、希ガス又は窒素（Ｎ２）のような反応性に乏しい気体のことである。また、「基板の表面」とは、基板の外部に向いた面のことであり、表（おもて）面又は裏面の少なくとも一方の面のことである。このような構成であれば、例えば、基板表面の酸化をある程度防ぐことができる。
【０００９】
〔発明３〕 発明３の基板の乾燥方法は、発明２の基板の乾燥方法において、前記液体を噴霧する工程では、前記霧状の液体及び前記不活性ガスを前記基板の表面に対して斜めの方向から噴霧することを特徴とするものである。
このような構成であれば、霧状の液体及び不活性ガスを基板表面に対して垂直の方向から噴霧する場合と比べて、液体の跳ね返りを抑えつつ、基板の広い範囲に霧状の液体を直接供給することができる。
【００１０】
〔発明４〕 発明４の洗浄装置は、基板を１枚ずつ純水処理しその後、当該基板を乾燥させる枚葉式の洗浄装置であって、純水処理後の前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する噴霧手段と、前記噴霧手段によって前記液体が噴霧された前記基板を回転させ、当該液体を遠心力で該基板から発散させる回転手段と、を含むことを特徴とするものである。このような構成であれば、ウォータマークの発生や帯電現象を低減することができる。また、アルコール系の液体を加熱する必要がないので、引火の可能性をより低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る洗浄装置１００の構成例を示す概念図である。この洗浄装置１００は、ウエーハを１枚ずつ薬液処理し純水処理し（即ち、洗浄し）、その後乾燥させる枚葉式の装置である。図１に示すように、この洗浄装置１００は、回転ステージ１と、洗浄容器１０と、吐出ノズル２０と、噴霧ノズル３０と、を含んだ構成となっている。
【００１２】
回転ステージ１は、ウエーハＷの裏面を吸着して支持するためのものである。図示しないが、この回転ステージ１のウエーハＷを吸着する面（以下、「吸着面」という。）には、排気ポンプと排気管等からなる排気系（図示せず）が設けられている。この吸着面から排気を行うことによって、回転ステージ１は、ウエーハＷの裏面を吸着することが可能となっている。また、この回転ステージ１には、支持したウエーハＷをその中心部を通る鉛直線（図１の１点鎖線）回りに回転させるモータ（図示せず）が取り付けられている。
【００１３】
洗浄容器１０は、その上側に開口部を、その下側に底面を有するものである。図１に示すように、この洗浄容器１０は、回転ステージ１に支持されるウエーハＷの側方及び下方をやや離れた位置から取り囲むような形状となっている。この洗浄容器１０によって、薬液、純水、ＩＰＡ等の装置外への飛散が防止される。また、この洗浄容器１０の底面には、薬液及び純水を回収するための第１排液口１１と、ＩＰＡを回収するための第２排液口１２とがそれぞれ設けられている。図示しないが、第１、第２排液口１１，１２にはそれぞれ開閉バルブが設けられている。さらに、この洗浄容器１０の底面には、図示しない排気口が設けられている。この排気口は常時開放されており、洗浄容器１０内での空気等の滞留が防止されている。
【００１４】
この洗浄装置１００では、吐出ノズル２０から洗浄容器１０内へ薬液や純水を供給している間は第１排液口１１が開き、第２排液口１２は閉じるようになっている。また、噴霧ノズル３０から洗浄容器１０内へＩＰＡを噴霧している間は、第１排液口１１が閉じ、第２排液口１２は開くようになっている。
吐出ノズル２０は、その先端に吐出口２１を有し、その後端は分岐して純水圧送部（図示せず）や薬液圧送部（図示せず）等にそれぞれ接続している。この吐出ノズル２０は、回転ステージ１の上方で吐出口２１を下側に向けた状態で水平方向に移動可能となっている。この洗浄装置１００では、例えば、ウエーハＷの表面に向けて薬液や純水を供給するときだけ、吐出ノズル２０が回転ステージ１の上方に配置されるようになっている。
【００１５】
また、噴霧ノズル３０は、ＩＰＡを霧状にすると共に、この霧状のＩＰＡをＮ２に乗せて回転ステージ１側へ噴出させるものである。図１に示すように、この噴霧ノズル３０は、その先端に噴霧口３１を有し、その後端はＩＰＡ圧送部（図示せず）に接続している。さらに、この噴霧ノズル３０の噴霧口３１よりやや後側の部分には、窒素ガス（Ｎ２）の供給ライン３３が接続しており、この供給ライン３３はＩＰＡの供給ライン３２と斜めに交差している。
【００１６】
この洗浄装置１００では、ＩＰＡの供給ライン３２から噴霧口３１に向けてＩＰＡを供給すると同時に、Ｎ２の供給ライン３２から噴霧口３１に向けてＮ２を供給することで、噴霧ノズル３０内でＩＰＡにＮ２を噴きつけるようになっている。そして、ＩＰＡにＮ２を吹き付けることで、ＩＰＡを霧状化すると共に、霧状となったＩＰＡをＮ２に乗せて噴霧口３１から勢いよく噴出させるようになっている。また、酸素を含む空気ではなく、Ｎ２を用いることで、ウエーハＷ表面の酸化をある程度防ぐことができる。
【００１７】
この噴霧ノズル３０は、回転ステージ１の上方でその噴霧口３１を下側に向けた状態で水平方向に移動可能となっている。また、この噴霧ノズル３０は、その噴霧口３１の吸着面に対する傾きを一定の範囲（例えば、７〜９０゜の範囲）内で動かすことも可能となっている。さらに、この噴霧ノズル３０は、供給ライン３２，３３のどちらか一方だけその供給を停止して、噴霧口３１から（霧状でない、まとまった液のままの）ＩＰＡ、又はＮ２だけを出すことが可能となっている。
【００１８】
この洗浄装置１００では、例えば、ウエーハＷに向けてＩＰＡやＮ２を供給するときだけ、噴霧ノズル３０が回転ステージ１の上方に配置される。
次に、上述した洗浄装置１００を用いて、ウエーハＷを１枚ずつ洗浄し、その後乾燥させる方法について説明する。
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態に係るウエーハＷの洗浄及び乾燥方法を示す工程図である。
【００１９】
図２（Ａ）に示すように、まず始めに、回転ステージ１上にウエーハＷを載置し吸着させる。次に、回転ステージ１によって支持されたウエーハＷの表面の中心部上方に吐出ノズルを配置し、この吐出ノズルの吐出口から、ウエーハＷの表面に向けて薬液を吐出させる。また、この薬液の吐出と同時に、又は吐出の後で、図２（Ｂ）に示すように回転ステージ１を回転（自転）させる。これにより、ウエーハＷの表面に吐出された薬液には遠心力が働いて、ウエーハＷ表面の中心部から外周方向へ広がる。
【００２０】
次に、図２（Ｃ）に示すように、回転ステージ１を回転させながら、吐出ノズルの吐出口２１からウエーハＷの表面に向けて純水を吐出させる。これにより、ウエーハＷの表面に吐出された純水には遠心力が働いて、ウエーハＷ表面の中心部から外周方向へ広がる。そして、ウエーハＷの表面に残っていた薬液は、この外周方向へ広がる純水で洗い流される。その後、純水の供給を停止する。
【００２１】
次に、純水の供給停止とほぼ同時に、ウエーハＷの上方から所定の待機位置へ吐出ノズルを移動させる。また、この吐出ノズルと入れ替えるようにして、図２（Ｄ）に示すように、ウエーハＷの表面の中心部上方に噴霧ノズル３０を配置する。そして、回転ステージ１を回転させながら、この噴霧ノズル３０の噴霧口３１からウエーハＷの表面に向けて、霧状のＩＰＡをＮ２と共に噴霧する。
【００２２】
ウエーハＷの表面に付着したＩＰＡは、回転ステージ１の回転によって遠心力が働き、ウエーハＷ表面の中心部から外周方向へ広がる（即ち、外周方向へ発散する。）。これにより、ウエーハＷの表面に残っていた純水は、ＩＰＡで置換されたり、ＩＰＡと混ざり合って蒸発したりして、ウエーハＷの表面上から速やかに取り除かれる。その後、ＩＰＡ及びＮ２の噴霧を停止すると共に、回転ステージ１の回転動作を止めて、洗浄及び乾燥処理を終了させる。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態に係る洗浄装置１００によれば、ウエーハＷの表面に残留した水分は霧状のＩＰＡで置換されたり、ＩＰＡと混ざり合って蒸発したりするので、水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、霧状のＩＰＡは特に蒸発し易いので、ＩＰＡを取り除くためにウエーハＷを高速で回転させる必要がなく、それゆえ、空気との摩擦によるウエーハＷの帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、ＩＰＡを加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【００２４】
ところで、上述した洗浄装置１００では、下記（i）〜（iii）で説明するような特徴がある。
（i） 回転ステージ１のスピン回転数が少ないほどウエーハＷとＮ２との摩擦が減るので、ウエーハＷの帯電現象を低減することができる。また、回転ステージ１のスピン回転数が多いほど、ウエーハＷの乾燥が早い。
（ii） ウエーハＷ表面に対する噴霧ノズル３０の角度（即ち、噴出角度）が小さいほどＩＰＡの跳ね返りを抑えてウエーハＷ表面の広い範囲にＩＰＡを直接供給することができる。また、噴出角度が大きいほど、ウエーハＷ表面の狭い範囲（例えば、中心部）にＩＰＡを集中して直接供給することができる。
【００２５】
例えば、図３（Ａ）に示すように、ウエーハＷ表面に対する噴出角度が９０゜の場合には、ウエーハＷの表面の中心部に霧状のＩＰＡが高濃度に供給される。中心部に付着した霧状のＩＰＡは、ウエーハの回転によって、その外周方向に広がることとなる。また、図３（Ｂ）に示すように、ウエーハＷ表面に対する噴出角度が９０℃より小さい場合には、ウエーハＷの表面の中心部から外周にかけての広い範囲に霧状のＩＰＡが低濃度に供給される。
（iii） ＩＰＡ／Ｎ２の比（即ち、ＩＰＡの噴霧量）が多いほど、ウエーハＷの乾燥が早い。
【００２６】
上述した洗浄装置１００を用いてウエーハＷを洗浄処理し、乾燥処理する場合には、上記（i）〜（iii）で説明した特徴を考慮して、洗浄装置１００のシーケンスを設定すると良い。以下、その例として、下記（１）〜（３）を示す。
【００２７】
（１）仕上がり重視
純水処理後の乾燥処理において、その仕上がり（即ち、乾燥処理の品質）を重視する場合には、洗浄装置１００を例えば図４に示すような設定で動作させる。
【００２８】
図４の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はＮ２とＩＰＡの流量を示している。仕上がり重視の場合、乾燥処理を開始してから０〜１０秒の間は、
噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を１００［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を７５［ｍｌ／ｍｉｎ］にそれぞれ設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１０００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、噴霧ノズル３０からの噴出角度（ノズル角）を９０゜に設定する。
【００２９】
このような設定により、ウエーハＷの表面の中心部には霧状のＩＰＡが多量に供給される。また、中心部に供給されたＩＰＡは遠心力によってその中心部から外周方向へ広がる。この初期の段階（０〜１０秒）は、ウエーハＷの表面から水分をおおまかに取り除くことを目的とした粗乾燥のステップである。
次に、乾燥処理を開始してから１０〜２０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を７０［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を［５０ｍｌ／ｍｉｎ］にそれぞれ設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１２５０［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を３０゜に設定する。このような設定により、初期の段階と比べて、ウエーハＷの表面の中心部から外周にかけての広い範囲に霧状のＩＰＡが直接噴霧される。また、スピン回転数の上昇により、ＩＰＡにはより大きな遠心力が働いて外周方向へ広がることとなる。
【００３０】
そして、乾燥処理を開始してから２０〜３０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を５０［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を３０［ｍｌ／ｍｉｎ］にそれぞれ設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１５００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を１５゜に設定する。このような設定により、初期の段階や、中期の段階（１０秒〜２０秒）と比べて、ウエーハＷ表面の中心部から外周にかけてのより広い範囲に、霧状のＩＰＡが直接噴霧される。また、スピン回転数のさらなる上昇により、ＩＰＡにはより大きな遠心力が働いて外周方向に広がることとなる。この後期の段階（２０〜３０秒）は、ウエーハＷの表面から水分を完全に取り除くことを目的とした仕上げ乾燥のステップである。
【００３１】
図４に示すように、仕上がり重視の設定では、３０秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。
なお、本発明では、図４に示す初期（０〜１０秒）、中期（１０秒〜２０秒）、後期（２０〜３０秒）の各段階で、図７に示すように、噴霧ノズル３０は噴霧口３１を下側に向けた状態でウエーハＷの中心部上方で静止していても良いし、ウエーハＷの中心部上方とその外周上方との間で動いていても（即ち、走査していても）良い。この点については、下記（２）、（３）で示すシーケンスでも同じである。
【００３２】
（２）省エネ重視
純水処理後の乾燥処理において、ＩＰＡの使用量の抑制を重視する場合には、洗浄装置１００を例えば図５に示すような設定で動作させる。
【００３３】
図５の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はＮ２とＩＰＡの流量を示している。省エネ重視の場合、乾燥処理を開始してから０〜１０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を４５［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を２５［ｍｌ／ｍｉｎ］に設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１０００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を１５゜に設定する。
【００３４】
次に、１０〜４０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を５０［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を３０［ｍｌ／ｍｉｎ］に設定する。また、ノズル角を７゜に設定する。回転ステージ１のスピン回転数は変更せず、そのまま１０００［ｒｐｍ］とする。そして、４０秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。
このような設定であれば、仕上がり重視の場合と比べて、乾燥処理に時間はかかるが、その一方で、乾燥処理の品質をある程度確保しつつ、ウエーハＷ１枚当たりのＩＰＡの使用量を少なくすることができる。
【００３５】
（３）スループット重視
純水処理後の乾燥処理において、スループットを重視する場合には、洗浄装置１００を例えば図６に示すような設定で動作させる。
図６の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はＮ２とＩＰＡの流量を示している。省エネ重視の場合、乾燥処理を開始してから０〜１０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を１００［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を［７５ｍｌ／ｍｉｎ］に設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１５００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を１５゜に設定する。
【００３６】
次に、１０〜２０秒の間は、回転ステージ１のスピン回転数だけを２０００［ｒｐｍ］に変更する。そして、２０秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。このような設定であれば、乾燥処理の品質をある程度確保しつつ、ウエーハＷ１枚当たりの乾燥処理に要する時間（即ち、スループット）を少なくすることができる。
この実施の形態では、ウエーハＷが本発明の「基板」に対応し、ＩＰＡが本発明の「アルコール系の液体」に対応している。また、噴霧ノズル３０が本発明の「噴霧手段」に対応し、回転ステージ１が本発明の「回転手段」に対応している。
【００３７】
なお、この実施の形態では、ウエーハＷを回転させながらその表面にＩＰＡとＮ２とを噴霧する場合について説明した。しかしながら、必ずしも、ＩＰＡ及びＮ２の噴霧とウエーハＷの回転とを同時に行う必要はない。
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、洗浄装置１００におけるウエーハＷの乾燥方法（他の例）を示す工程図である。例えば、図８（Ａ）に示すように、ウエーハＷの表面上に霧状ではなく、まとまった液体の状態のＩＰＡを供給しても良い。このとき、Ｎ２の供給は停止しておく。次に、ＩＰＡの供給を開始してから一定時間が経過した後で、図８（Ｂ）に示すように、ＩＰＡの供給を止め、回転ステージ１を低速度で回転させる。また、この回転とほぼ同時に、ウエーハＷの表面にＨＯＴ Ｎ２を供給する。ここで、ＨＯＴ Ｎ２とは、例えば５０〜８０℃程度のＮ２のことである。
【００３８】
このような構成であれば、空気との摩擦による帯電現象をさらに低減することができるので、静電気による素子破壊をよりいっそう少なくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る洗浄装置の構成例を示す概念図。
【図２】本発明の実施の形態に係るウエーハの洗浄及び乾燥方法を示す工程図。
【図３】噴霧ノズル３０からの噴出角度（ノズル角）を示す図。
【図４】仕上がりを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図５】省エネを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図６】スループットを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図７】噴霧ノズル３０の移動動作の一例を示す図。
【図８】ウエーハＷの乾燥方法（他の例）を示す工程図。
【符号の説明】
【００４０】
１ 回転ステージ、１０ 洗浄容器、１１ 第１排液口、１２ 第２排液口、２０ 吐出ノズル、２１ 吐出口、３０ 噴霧ノズル、３１ 噴霧口、３２ （ＩＰＡの）供給ライン、３３ （Ｎ２の）供給ライン、１００ 洗浄装置、Ｗ ウエーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の乾燥方法及び洗浄装置に関し、特に、ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。即ち、特許文献１には、ＩＰＡ等のアルコール系蒸気で基板を乾燥させる基板乾燥方法が開示されており、かかる方法にあっては、ヒータによりＩＰＡを加熱してＩＰＡ蒸気を生成し、生成したＩＰＡ蒸気を基板の表面に吐出することで、その表面を乾燥させていた。
【特許文献１】特開平７−２１１６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
確かに、上記公報に開示されたような従来の方法（以下、「従来例」という。）であれば、ＩＰＡ蒸気は親水性であり、また水よりも気化し易いので、基板表面の水はＩＰＡ蒸気と混ざりあって一緒に乾燥することとなり、それゆえ、基板表面でのウォータマークの発生を防止することが可能である。また、従来例では、ＩＰＡ蒸気によって基板表面は空気との接触がある程度防がれるので、例えばスピン乾燥時に空気との摩擦による基板の帯電現象を低減することができる。
【０００４】
その一方で、上記の従来例では、ＩＰＡ蒸気を生成する（即ち、ＩＰＡを気化させる）ためにヒータが必要であった。ここで、ＩＰＡは引火性の液体であるため、ヒータからの発熱によってＩＰＡに火が点くことが無いよう注意する必要があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ウォータマークの発生や帯電現象を低減し、さらに引火の可能性も低減できるようにした基板の乾燥方法及び洗浄装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔発明１〕 上記目的を達成するために、発明１の基板の乾燥方法は、純水処理後の基板を枚葉式で乾燥させる方法であって、前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する工程と、前記液体が噴霧された前記基板を回転させて、当該液体を遠心力で該基板から発散させる工程と、を含むことを特徴とするものである。
ここで、「純水処理」とは、基板に純水液を供給して当該基板から洗浄液や汚れ等を取り除く処理のことであり、リンス処理とも呼ばれている。洗浄液とは、例えばＡＰＭ，ＨＰＭ，ＳＰＭ，ＤＨＦ，ＢＨＦ等のことである。また、「アルコール系の液体」とは、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール又はイソプロピルアルコール（以下、「ＩＰＡ」という。）等の何れか一、或いはそれらの混合液のことである。さらに、「噴霧する」とは、このような液体を霧状にして噴出することである。
【０００６】
このような構成であれば、基板に残留した水分はアルコール系の液体で置換されたり、当該液体と混ざり合って蒸発したりするので、水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、アルコール系の液体は蒸発し易いので、液体を取り除くために基板を高速で回転させる必要がなく、それゆえ、空気との摩擦による基板の帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、アルコール系の液体を加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【０００７】
〔発明２〕 発明２の基板の乾燥方法は、発明１の基板の乾燥方法において、前記液体を噴霧する工程は、霧状の前記液体を不活性ガスに乗せて前記基板の表面に噴霧する工程である、ことを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、「不活性ガス」とは、希ガス又は窒素（Ｎ２）のような反応性に乏しい気体のことである。また、「基板の表面」とは、基板の外部に向いた面のことであり、表（おもて）面又は裏面の少なくとも一方の面のことである。このような構成であれば、例えば、基板表面の酸化をある程度防ぐことができる。
【０００９】
〔発明３〕 発明３の基板の乾燥方法は、発明２の基板の乾燥方法において、前記液体を噴霧する工程では、前記霧状の液体及び前記不活性ガスを前記基板の表面に対して斜めの方向から噴霧することを特徴とするものである。
このような構成であれば、霧状の液体及び不活性ガスを基板表面に対して垂直の方向から噴霧する場合と比べて、液体の跳ね返りを抑えつつ、基板の広い範囲に霧状の液体を直接供給することができる。
【００１０】
〔発明４〕 発明４の洗浄装置は、基板を１枚ずつ純水処理しその後、当該基板を乾燥させる枚葉式の洗浄装置であって、純水処理後の前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する噴霧手段と、前記噴霧手段によって前記液体が噴霧された前記基板を回転させ、当該液体を遠心力で該基板から発散させる回転手段と、を含むことを特徴とするものである。このような構成であれば、ウォータマークの発生や帯電現象を低減することができる。また、アルコール系の液体を加熱する必要がないので、引火の可能性をより低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る洗浄装置１００の構成例を示す概念図である。この洗浄装置１００は、ウエーハを１枚ずつ薬液処理し純水処理し（即ち、洗浄し）、その後乾燥させる枚葉式の装置である。図１に示すように、この洗浄装置１００は、回転ステージ１と、洗浄容器１０と、吐出ノズル２０と、噴霧ノズル３０と、を含んだ構成となっている。
【００１２】
回転ステージ１は、ウエーハＷの裏面を吸着して支持するためのものである。図示しないが、この回転ステージ１のウエーハＷを吸着する面（以下、「吸着面」という。）には、排気ポンプと排気管等からなる排気系（図示せず）が設けられている。この吸着面から排気を行うことによって、回転ステージ１は、ウエーハＷの裏面を吸着することが可能となっている。また、この回転ステージ１には、支持したウエーハＷをその中心部を通る鉛直線（図１の１点鎖線）回りに回転させるモータ（図示せず）が取り付けられている。
【００１３】
洗浄容器１０は、その上側に開口部を、その下側に底面を有するものである。図１に示すように、この洗浄容器１０は、回転ステージ１に支持されるウエーハＷの側方及び下方をやや離れた位置から取り囲むような形状となっている。この洗浄容器１０によって、薬液、純水、ＩＰＡ等の装置外への飛散が防止される。また、この洗浄容器１０の底面には、薬液及び純水を回収するための第１排液口１１と、ＩＰＡを回収するための第２排液口１２とがそれぞれ設けられている。図示しないが、第１、第２排液口１１，１２にはそれぞれ開閉バルブが設けられている。さらに、この洗浄容器１０の底面には、図示しない排気口が設けられている。この排気口は常時開放されており、洗浄容器１０内での空気等の滞留が防止されている。
【００１４】
この洗浄装置１００では、吐出ノズル２０から洗浄容器１０内へ薬液や純水を供給している間は第１排液口１１が開き、第２排液口１２は閉じるようになっている。また、噴霧ノズル３０から洗浄容器１０内へＩＰＡを噴霧している間は、第１排液口１１が閉じ、第２排液口１２は開くようになっている。
吐出ノズル２０は、その先端に吐出口２１を有し、その後端は分岐して純水圧送部（図示せず）や薬液圧送部（図示せず）等にそれぞれ接続している。この吐出ノズル２０は、回転ステージ１の上方で吐出口２１を下側に向けた状態で水平方向に移動可能となっている。この洗浄装置１００では、例えば、ウエーハＷの表面に向けて薬液や純水を供給するときだけ、吐出ノズル２０が回転ステージ１の上方に配置されるようになっている。
【００１５】
また、噴霧ノズル３０は、ＩＰＡを霧状にすると共に、この霧状のＩＰＡをＮ２に乗せて回転ステージ１側へ噴出させるものである。図１に示すように、この噴霧ノズル３０は、その先端に噴霧口３１を有し、その後端はＩＰＡ圧送部（図示せず）に接続している。さらに、この噴霧ノズル３０の噴霧口３１よりやや後側の部分には、窒素ガス（Ｎ２）の供給ライン３３が接続しており、この供給ライン３３はＩＰＡの供給ライン３２と斜めに交差している。
【００１６】
この洗浄装置１００では、ＩＰＡの供給ライン３２から噴霧口３１に向けてＩＰＡを供給すると同時に、Ｎ２の供給ライン３２から噴霧口３１に向けてＮ２を供給することで、噴霧ノズル３０内でＩＰＡにＮ２を噴きつけるようになっている。そして、ＩＰＡにＮ２を吹き付けることで、ＩＰＡを霧状化すると共に、霧状となったＩＰＡをＮ２に乗せて噴霧口３１から勢いよく噴出させるようになっている。また、酸素を含む空気ではなく、Ｎ２を用いることで、ウエーハＷ表面の酸化をある程度防ぐことができる。
【００１７】
この噴霧ノズル３０は、回転ステージ１の上方でその噴霧口３１を下側に向けた状態で水平方向に移動可能となっている。また、この噴霧ノズル３０は、その噴霧口３１の吸着面に対する傾きを一定の範囲（例えば、７〜９０゜の範囲）内で動かすことも可能となっている。さらに、この噴霧ノズル３０は、供給ライン３２，３３のどちらか一方だけその供給を停止して、噴霧口３１から（霧状でない、まとまった液のままの）ＩＰＡ、又はＮ２だけを出すことが可能となっている。
【００１８】
この洗浄装置１００では、例えば、ウエーハＷに向けてＩＰＡやＮ２を供給するときだけ、噴霧ノズル３０が回転ステージ１の上方に配置される。
次に、上述した洗浄装置１００を用いて、ウエーハＷを１枚ずつ洗浄し、その後乾燥させる方法について説明する。
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態に係るウエーハＷの洗浄及び乾燥方法を示す工程図である。
【００１９】
図２（Ａ）に示すように、まず始めに、回転ステージ１上にウエーハＷを載置し吸着させる。次に、回転ステージ１によって支持されたウエーハＷの表面の中心部上方に吐出ノズルを配置し、この吐出ノズルの吐出口から、ウエーハＷの表面に向けて薬液を吐出させる。また、この薬液の吐出と同時に、又は吐出の後で、図２（Ｂ）に示すように回転ステージ１を回転（自転）させる。これにより、ウエーハＷの表面に吐出された薬液には遠心力が働いて、ウエーハＷ表面の中心部から外周方向へ広がる。
【００２０】
次に、図２（Ｃ）に示すように、回転ステージ１を回転させながら、吐出ノズルの吐出口２１からウエーハＷの表面に向けて純水を吐出させる。これにより、ウエーハＷの表面に吐出された純水には遠心力が働いて、ウエーハＷ表面の中心部から外周方向へ広がる。そして、ウエーハＷの表面に残っていた薬液は、この外周方向へ広がる純水で洗い流される。その後、純水の供給を停止する。
【００２１】
次に、純水の供給停止とほぼ同時に、ウエーハＷの上方から所定の待機位置へ吐出ノズルを移動させる。また、この吐出ノズルと入れ替えるようにして、図２（Ｄ）に示すように、ウエーハＷの表面の中心部上方に噴霧ノズル３０を配置する。そして、回転ステージ１を回転させながら、この噴霧ノズル３０の噴霧口３１からウエーハＷの表面に向けて、霧状のＩＰＡをＮ２と共に噴霧する。
【００２２】
ウエーハＷの表面に付着したＩＰＡは、回転ステージ１の回転によって遠心力が働き、ウエーハＷ表面の中心部から外周方向へ広がる（即ち、外周方向へ発散する。）。これにより、ウエーハＷの表面に残っていた純水は、ＩＰＡで置換されたり、ＩＰＡと混ざり合って蒸発したりして、ウエーハＷの表面上から速やかに取り除かれる。その後、ＩＰＡ及びＮ２の噴霧を停止すると共に、回転ステージ１の回転動作を止めて、洗浄及び乾燥処理を終了させる。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態に係る洗浄装置１００によれば、ウエーハＷの表面に残留した水分は霧状のＩＰＡで置換されたり、ＩＰＡと混ざり合って蒸発したりするので、水分を速やかに取り除くことができ、ウォータマークの発生を防ぐことが可能である。また、霧状のＩＰＡは特に蒸発し易いので、ＩＰＡを取り除くためにウエーハＷを高速で回転させる必要がなく、それゆえ、空気との摩擦によるウエーハＷの帯電現象を低減することが可能である。さらに、従来例と比べて、ＩＰＡを加熱する必要がないので、引火の可能性がよりいっそう低い。
【００２４】
ところで、上述した洗浄装置１００では、下記（i）〜（iii）で説明するような特徴がある。
（i） 回転ステージ１のスピン回転数が少ないほどウエーハＷとＮ２との摩擦が減るので、ウエーハＷの帯電現象を低減することができる。また、回転ステージ１のスピン回転数が多いほど、ウエーハＷの乾燥が早い。
（ii） ウエーハＷ表面に対する噴霧ノズル３０の角度（即ち、噴出角度）が小さいほどＩＰＡの跳ね返りを抑えてウエーハＷ表面の広い範囲にＩＰＡを直接供給することができる。また、噴出角度が大きいほど、ウエーハＷ表面の狭い範囲（例えば、中心部）にＩＰＡを集中して直接供給することができる。
【００２５】
例えば、図３（Ａ）に示すように、ウエーハＷ表面に対する噴出角度が９０゜の場合には、ウエーハＷの表面の中心部に霧状のＩＰＡが高濃度に供給される。中心部に付着した霧状のＩＰＡは、ウエーハの回転によって、その外周方向に広がることとなる。また、図３（Ｂ）に示すように、ウエーハＷ表面に対する噴出角度が９０℃より小さい場合には、ウエーハＷの表面の中心部から外周にかけての広い範囲に霧状のＩＰＡが低濃度に供給される。
（iii） ＩＰＡ／Ｎ２の比（即ち、ＩＰＡの噴霧量）が多いほど、ウエーハＷの乾燥が早い。
【００２６】
上述した洗浄装置１００を用いてウエーハＷを洗浄処理し、乾燥処理する場合には、上記（i）〜（iii）で説明した特徴を考慮して、洗浄装置１００のシーケンスを設定すると良い。以下、その例として、下記（１）〜（３）を示す。
【００２７】
（１）仕上がり重視
純水処理後の乾燥処理において、その仕上がり（即ち、乾燥処理の品質）を重視する場合には、洗浄装置１００を例えば図４に示すような設定で動作させる。
【００２８】
図４の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はＮ２とＩＰＡの流量を示している。仕上がり重視の場合、乾燥処理を開始してから０〜１０秒の間は、
噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を１００［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を７５［ｍｌ／ｍｉｎ］にそれぞれ設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１０００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、噴霧ノズル３０からの噴出角度（ノズル角）を９０゜に設定する。
【００２９】
このような設定により、ウエーハＷの表面の中心部には霧状のＩＰＡが多量に供給される。また、中心部に供給されたＩＰＡは遠心力によってその中心部から外周方向へ広がる。この初期の段階（０〜１０秒）は、ウエーハＷの表面から水分をおおまかに取り除くことを目的とした粗乾燥のステップである。
次に、乾燥処理を開始してから１０〜２０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を７０［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を［５０ｍｌ／ｍｉｎ］にそれぞれ設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１２５０［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を３０゜に設定する。このような設定により、初期の段階と比べて、ウエーハＷの表面の中心部から外周にかけての広い範囲に霧状のＩＰＡが直接噴霧される。また、スピン回転数の上昇により、ＩＰＡにはより大きな遠心力が働いて外周方向へ広がることとなる。
【００３０】
そして、乾燥処理を開始してから２０〜３０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を５０［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を３０［ｍｌ／ｍｉｎ］にそれぞれ設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１５００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を１５゜に設定する。このような設定により、初期の段階や、中期の段階（１０秒〜２０秒）と比べて、ウエーハＷ表面の中心部から外周にかけてのより広い範囲に、霧状のＩＰＡが直接噴霧される。また、スピン回転数のさらなる上昇により、ＩＰＡにはより大きな遠心力が働いて外周方向に広がることとなる。この後期の段階（２０〜３０秒）は、ウエーハＷの表面から水分を完全に取り除くことを目的とした仕上げ乾燥のステップである。
【００３１】
図４に示すように、仕上がり重視の設定では、３０秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。
なお、本発明では、図４に示す初期（０〜１０秒）、中期（１０秒〜２０秒）、後期（２０〜３０秒）の各段階で、図７に示すように、噴霧ノズル３０は噴霧口３１を下側に向けた状態でウエーハＷの中心部上方で静止していても良いし、ウエーハＷの中心部上方とその外周上方との間で動いていても（即ち、走査していても）良い。この点については、下記（２）、（３）で示すシーケンスでも同じである。
【００３２】
（２）省エネ重視
純水処理後の乾燥処理において、ＩＰＡの使用量の抑制を重視する場合には、洗浄装置１００を例えば図５に示すような設定で動作させる。
【００３３】
図５の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はＮ２とＩＰＡの流量を示している。省エネ重視の場合、乾燥処理を開始してから０〜１０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を４５［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を２５［ｍｌ／ｍｉｎ］に設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１０００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を１５゜に設定する。
【００３４】
次に、１０〜４０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を５０［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を３０［ｍｌ／ｍｉｎ］に設定する。また、ノズル角を７゜に設定する。回転ステージ１のスピン回転数は変更せず、そのまま１０００［ｒｐｍ］とする。そして、４０秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。
このような設定であれば、仕上がり重視の場合と比べて、乾燥処理に時間はかかるが、その一方で、乾燥処理の品質をある程度確保しつつ、ウエーハＷ１枚当たりのＩＰＡの使用量を少なくすることができる。
【００３５】
（３）スループット重視
純水処理後の乾燥処理において、スループットを重視する場合には、洗浄装置１００を例えば図６に示すような設定で動作させる。
図６の横軸は乾燥処理を開始してからの時間を示している。また、縦軸はＮ２とＩＰＡの流量を示している。省エネ重視の場合、乾燥処理を開始してから０〜１０秒の間は、噴霧ノズル３０内でのＮ２の流量を１００［ｌ／ｍｉｎ］、ＩＰＡの流量を［７５ｍｌ／ｍｉｎ］に設定する。また、回転ステージ１のスピン回転数を１５００［ｒｐｍ］に設定する。さらに、ノズル角を１５゜に設定する。
【００３６】
次に、１０〜２０秒の間は、回転ステージ１のスピン回転数だけを２０００［ｒｐｍ］に変更する。そして、２０秒が経過した時点で乾燥処理を終了する。このような設定であれば、乾燥処理の品質をある程度確保しつつ、ウエーハＷ１枚当たりの乾燥処理に要する時間（即ち、スループット）を少なくすることができる。
この実施の形態では、ウエーハＷが本発明の「基板」に対応し、ＩＰＡが本発明の「アルコール系の液体」に対応している。また、噴霧ノズル３０が本発明の「噴霧手段」に対応し、回転ステージ１が本発明の「回転手段」に対応している。
【００３７】
なお、この実施の形態では、ウエーハＷを回転させながらその表面にＩＰＡとＮ２とを噴霧する場合について説明した。しかしながら、必ずしも、ＩＰＡ及びＮ２の噴霧とウエーハＷの回転とを同時に行う必要はない。
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、洗浄装置１００におけるウエーハＷの乾燥方法（他の例）を示す工程図である。例えば、図８（Ａ）に示すように、ウエーハＷの表面上に霧状ではなく、まとまった液体の状態のＩＰＡを供給しても良い。このとき、Ｎ２の供給は停止しておく。次に、ＩＰＡの供給を開始してから一定時間が経過した後で、図８（Ｂ）に示すように、ＩＰＡの供給を止め、回転ステージ１を低速度で回転させる。また、この回転とほぼ同時に、ウエーハＷの表面にＨＯＴ Ｎ２を供給する。ここで、ＨＯＴ Ｎ２とは、例えば５０〜８０℃程度のＮ２のことである。
【００３８】
このような構成であれば、空気との摩擦による帯電現象をさらに低減することができるので、静電気による素子破壊をよりいっそう少なくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る洗浄装置の構成例を示す概念図。
【図２】本発明の実施の形態に係るウエーハの洗浄及び乾燥方法を示す工程図。
【図３】噴霧ノズル３０からの噴出角度（ノズル角）を示す図。
【図４】仕上がりを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図５】省エネを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図６】スループットを重視する場合の設定の一例を示す図。
【図７】噴霧ノズル３０の移動動作の一例を示す図。
【図８】ウエーハＷの乾燥方法（他の例）を示す工程図。
【符号の説明】
【００４０】
１ 回転ステージ、１０ 洗浄容器、１１ 第１排液口、１２ 第２排液口、２０ 吐出ノズル、２１ 吐出口、３０ 噴霧ノズル、３１ 噴霧口、３２ （ＩＰＡの）供給ライン、３３ （Ｎ２の）供給ライン、１００ 洗浄装置、Ｗ ウエーハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水処理後の基板を枚葉式で乾燥させる方法であって、
前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する工程と、
前記液体が噴霧された前記基板を回転させて、当該液体を遠心力で該基板から発散させる工程と、を含むことを特徴とする基板の乾燥方法。
【請求項２】
前記液体を噴霧する工程は、
霧状の前記液体を不活性ガスに乗せて前記基板の表面に噴霧する工程である、ことを特徴とする請求項１に記載の基板の乾燥方法。
【請求項３】
前記液体を噴霧する工程では、
前記霧状の液体及び前記不活性ガスを前記基板の表面に対して斜めの方向から噴霧することを特徴とする請求項２に記載の基板の乾燥方法。
【請求項４】
基板を１枚ずつ純水処理しその後、当該基板を乾燥させる枚葉式の洗浄装置であって、
純水処理後の前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する噴霧手段と、
前記噴霧手段によって前記液体が噴霧された前記基板を回転させ、当該液体を遠心力で該基板から発散させる回転手段と、を含むことを特徴とする洗浄装置。
【請求項１】
純水処理後の基板を枚葉式で乾燥させる方法であって、
前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する工程と、
前記液体が噴霧された前記基板を回転させて、当該液体を遠心力で該基板から発散させる工程と、を含むことを特徴とする基板の乾燥方法。
【請求項２】
前記液体を噴霧する工程は、
霧状の前記液体を不活性ガスに乗せて前記基板の表面に噴霧する工程である、ことを特徴とする請求項１に記載の基板の乾燥方法。
【請求項３】
前記液体を噴霧する工程では、
前記霧状の液体及び前記不活性ガスを前記基板の表面に対して斜めの方向から噴霧することを特徴とする請求項２に記載の基板の乾燥方法。
【請求項４】
基板を１枚ずつ純水処理しその後、当該基板を乾燥させる枚葉式の洗浄装置であって、
純水処理後の前記基板に向けてアルコール系の液体を噴霧する噴霧手段と、
前記噴霧手段によって前記液体が噴霧された前記基板を回転させ、当該液体を遠心力で該基板から発散させる回転手段と、を含むことを特徴とする洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−５５１８（Ｐ２００７−５５１８Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８２９６８（Ｐ２００５−１８２９６８）
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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