基板乾燥方法及び基板乾燥装置
【課題】既存のＣＭＰ装置等で広く採用されているスピン乾燥に対応させて、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現できるようにする。
【解決手段】液体が付着した基板Ｗの表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、基板Ｗを回転させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付けて基板Ｗの表面の液体を除去する。
【解決手段】液体が付着した基板Ｗの表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、基板Ｗを回転させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付けて基板Ｗの表面の液体を除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハや液晶、プラズマ表示用基板、光ディスク基板などの基板の表面を洗浄して乾燥させる基板乾燥方法及び基板乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）は、単独では油脂類を殆ど溶解することができないが、低表面張力、低蒸発潜熱、低毒性、不燃性等の特徴を持ち、蒸気乾燥や水切り乾燥用の溶剤として優れた性能を有することが判っている。
【０００３】
このため、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した基板乾燥法として、チャンバ内に配置して回転させた半導体ウェーハ等の基板の全面に、ＨＦＥを窒素と共に吹付けて基板上面の液体をＨＦＥに置換し、ＨＦＥを蒸発させて基板を乾燥させるようにしたもの（特許文献１参照）や、チャンバ（処理室）内に配置して回転させた基板の表面に、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）及びＨＦＥを順に供給し、基板表面を加熱し該基板表面近傍の液体を沸騰させて基板を乾燥させるようにしたもの（特許文献２）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２３２１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１２８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した従来の基板乾燥法は、一般にチャンバ内に配置した基板の表面にＨＦＥを吹付けて基板表面を乾燥させるようにしており、内部に基板を収容するチャンバを備える必要があり、そのため、例えばＣＭＰ後の基板を高速で回転させてスピン乾燥させるスピン乾燥法を採用している既存のＣＭＰ装置等にレトロフィットすることができない。
【０００６】
しかも、スピン乾燥法に対応させて乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現させるためには、ＨＦＥが蒸発する時の蒸発速度が速く蒸発潜熱が大きくいなどから、基板が冷却されて、基板表面から一旦除去された水蒸気も含めた雰囲気中の水蒸気が基板表面に結露してしまうことを防止する必要がある。スピン乾燥法では、基板が回転しており、基板の温度を上げるために熱電体を直接基板に接触させることは一般に困難である。このため、熱風などの（不活性）気体を利用して基板の温度を上げる必要がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、熱風などの（不活性）気体を利用することなく、既存のＣＭＰ装置等で広く採用されているスピン乾燥に対応させて、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現できるようにした基板乾燥方法及び基板乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、基板を回転させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法である。
【０００９】
この方法によれば、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の水溶性アルコールとの混合蒸気を回転中の基板表面に吹付けることで、基板表面を乾燥させることができる。このため、例えばスピン乾燥法を採用した場合にあっても、基板を内部に設置するチャンバ等を設置することなく、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に向けて吹付けるための手段を単に付加することによって、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現することができる。
【００１０】
ここに、１２０〜１６０℃に加温されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付け、混合蒸気自体で基板を加熱することで、熱風などの（不活性）気体を利用することなく、基板が冷却されて、基板表面から一旦除去された水蒸気も含めた雰囲気中の水蒸気が基板表面に結露してしまうことを防止することができる。しかも、０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けることで、駆動源を別途備えることなく、混合蒸気の飽和蒸気圧で該混合蒸気を基板表面に吹付けることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、基板を回転させ、基板表面の中心部から周縁部に液体供給位置を移動させながら基板表面に液体を供給し、前記液体供給位置を追うように蒸気吹付け位置を移動させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法である。
【００１２】
これにより、基板表面に供給される液体を該液体に作用する遠心力で基板表面の中心部から外方部に向けて移動させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気で基板の全表面を乾燥させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記混合蒸気中に前記水溶性アルコールが１〜２０質量％含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板乾燥方法である。
請求項４に記載の発明は、密閉容器内で前記混合蒸気を発生させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板乾燥方法である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥装置であって、基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、基板表面に液体を供給する液体供給部と、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に供給する混合蒸気供給部と、前記混合蒸気を発生させて前記混合蒸気供給部に供給する混合蒸気発生供給装置と、を備えていることを特徴とする基板乾燥装置である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記混合蒸気発生供給装置は、第１の飽和蒸気圧のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して前記混合蒸気供給部に供給する１次容器と、前記第１の飽和蒸気圧より高い第２の飽和蒸気圧のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記１次容器に供給する２次容器と、前記第２の飽和蒸気圧より高い第３の飽和蒸気圧のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記２次容器に供給する３次容器とを備えていることを特徴とする請求項５記載の基板乾燥装置である。
【００１６】
これにより、この３次容器内で発生させた所定の飽和蒸気圧以上のＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を３次容器から２次容器、２次容器から１次容器、更には１次容器から混合蒸気供給部に順次供給して、所定の飽和蒸気圧以上のＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を混合蒸気供給部から基板表面に吹付けることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えばスピン乾燥法を採用した場合にあっても、１２０〜１６０℃に加温されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に向けて吹付けるための手段を単に付加することによって、基板が冷却されるのを防止するため熱風などの（不活性）気体を利用することなく、しかも混合蒸気の駆動源を別途備えることなく、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の基板乾燥装置の全体概要図である。
【図２】図１に示す基板乾燥装置に備えられている基板乾燥ユニットの概要を示す斜視図である。
【図３】図２の基板乾燥ユニットの基板乾燥時における基板及びノズルの関係を示す正面図である。
【図４】図２の基板乾燥ユニットの平面図である。
【図５】ＨＦＥと５重量％ＩＰＡとの混合溶剤を密閉容器内で昇温させた時における容器内混合蒸気の蒸気温度と蒸気圧の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態の基板乾燥装置の全体概要図を示す。この基板乾燥装置は、半導体ウェーハ等の基板Ｗを水平状態で保持して乾燥させる２台の基板乾燥ユニット１０（図２乃至図４参照）と、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）と水溶性アルコールとの混合蒸気、この例では、ＨＦＥと５質量％のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）との混合蒸気を発生させて、各基板乾燥ユニット１０に備えられている下記の混合蒸気供給ノズル（混合蒸気供給部）２４に順次供給する混合蒸気発生供給装置４０とを備えている。
【００２０】
なお、図１には、基板乾燥ユニット１０は省略され、各基板乾燥ユニット１０で乾燥処理される基板Ｗと、各基板乾燥ユニット１０に備えられている混合蒸気供給ノズル２４のみが模式的に図示されている。
【００２１】
基板乾燥ユニット１０は、図２乃至図４に示すように、基板Ｗを水平状態で着脱自在に保持して回転させる基板ホルダ１２とノズル掃引機構１４を備えている。ノズル掃引機構１４は、上下方向に延びて基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの上方に達する伸縮及び回転自在な支持軸１６と、この支持軸１６の上端に連結されて水平方向に延びる揺動アーム１８を有しており、この揺動アーム１８の先端の支持部２０に、基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの一部の領域に、ＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気２２（図３参照）を吹付けて該領域を乾燥させる混合蒸気供給部としての混合蒸気供給ノズル２４と、基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの一部の領域に超純水等のリンス液２６（図３参照）を供給する液体供給部としての移動リンスノズル２８が保持されている。
【００２２】
これによって、混合蒸気供給ノズル（混合蒸気供給部）２４と移動リンスノズル（液体供給部）２８は、基板Ｗの乾燥処理に際し、ノズル掃引機構１４の支持軸１６の回転に伴う揺動アーム１８の揺動に伴って、基板Ｗの表面との距離（高さ）を一定に保持したまま、かつ混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８との相対位置を一定に保持した状態で、一体となって一定方向に、この例では、基板Ｗの中心部から外周端に向けて掃引される。
【００２３】
なお、この例では、混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８が基板Ｗの中心部から外周端に向けて掃引されるようにしているが、これとは逆に、混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８が基板Ｗの外周端から中心部に向けて掃引されるようにしてもよい。
【００２４】
このように混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８と一定方向に掃引した時、図３及び図４に示すように、移動リンスノズル２８から基板Ｗの表面に供給されたリンス液２６が混合蒸気供給ノズル２４から吹出される混合蒸気２２で基板Ｗの表面から除去されるように、移動リンスノズル２８は、掃引方向に沿って混合蒸気供給ノズル２４の上流側に配置されている。つまり、混合蒸気供給ノズル２４は、移動リンクノズル２８に追随して掃引方向に移動するようになっている。基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの表面と混合蒸気供給ノズル２４及び移動リンスノズル２８の下端との距離（高さ）は、支持軸１６を伸縮させることで調節される。
【００２５】
この例では、混合蒸気供給ノズル２４から基板Ｗの表面の一部の領域に混合蒸気２２を吹付けることで、基板Ｗの表面の一部の領域を乾燥させるようにしており、この乾燥に、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合溶剤を使用するようにしている。そして、この処理を、基板Ｗを回転させ、混合蒸気供給ノズル２４及び移動リンスノズル２８を一定方向に、つまり基板Ｗの中心部から外周端に向けて掃引しながら行うことで、基板Ｗの対象処理全表面を乾燥させるようにしている。つまり、図４に示すように、基板Ｗの回転に伴って、リング状に広がった乾燥直後領域３０の中心側に乾燥領域３２が、外側に移動リンスノズル２８から供給されたリンス液２６で覆われた液膜領域３４がそれぞれ形成され、この乾燥領域３２が徐々に外方に広がって最終的に基板Ｗの処理対象表面全域が乾燥される。
【００２６】
図２に示すように、基板ホルダ１２の側方に位置して、基板ホルダ１２で保持して回転させた基板Ｗの表面のほぼ中央に超純水等のリンス液を供給して基板Ｗの表面をリンス液でリンスする液体供給部としての固定リンスノズル３６が配置されている。
【００２７】
なお、この例では、移動リンスノズル２８を備え、この移動リンクノズル２８から基板Ｗの表面に供給されるリンス液（純水）２６で基板Ｗの表面のリンスを行うようにしているが、固定リンスノズル（液体供給部）３６から供給されるリンス液（純水）のみで基板Ｗのリンスを行うことができる場合や、基板Ｗのリンスを行う必要がない場合には、移動リンスノズル２８を省略することができる。
【００２８】
次に、図２乃至図４に示す基板乾燥ユニット１０の操作例について説明する。
例えば、ロールブラシを用いて表面を洗浄した基板Ｗを基板ホルダ１２で保持し、回転速度が１０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲、例えば２５０ｒｐｍで基板Ｗを回転させる。基板Ｗの直径は、例えば３００ｍｍである。基板Ｗの回転が始まると同時に、固定リンスノズル３６からリンス液（純水）を基板Ｗのほぼ中心に向けて供給して基板Ｗの表面のリンスを行う。このときのリンス液の流量は、１００〜１０００ｍＬ/ｍｉｎ、例えば２００ｍＬ/ｍｉｎである。リンスを開始してから数秒後に、リンス液は基板Ｗの全表面に広がり、安定なリンス液の液膜ができる。基板Ｗ上での位置や基板Ｗの回転速度、及びリンス液の流量にもよるが、リンス液の液膜の厚みは、通常、数十μｍから数百μｍである。例えば、５秒間のリンスを行った後、固定リンスノズル３６からのリンス液の供給を止める。
【００２９】
次に、移動リンスノズル２８から基板Ｗの表面へのリンス液（純水）２６の供給を開始する。リンス液２６の流量は、１００〜１０００ｍＬ/ｍｉｎ、例えば２００ｍＬ/ｍｉｎである。移動リンスノズル２８からリンス液２６を基板Ｗの表面に供給すると同時に、混合蒸気供給ノズル２４から基板Ｗの表面に混合蒸気２２を吹付ける。すると、混合蒸気２２が到達した部分の基板表面にあるリンス液が有効に排除されて乾燥される。
【００３０】
そして、上記処理を、基板Ｗを回転させながら、混合蒸気供給ノズル２４及び移動リンスノズル２８を一定方向に、つまり基板Ｗの回転中心から外周端に向けて掃引しながら行うことで、基板Ｗの全表面を乾燥させる。
【００３１】
この基板Ｗの乾燥用溶剤として、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＣ等の水溶性アルコールとの混合蒸気２２が使用される。この混合蒸気２２には、１〜２０重量％の水溶性アルコール、この例では、５重量％のＩＰＣが含まれている。
【００３２】
このように、１２０〜１６０℃に加温されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付け、この混合蒸気２２自体で基板Ｗを加熱することで、熱風などの（不活性）気体を利用することなく、基板Ｗが冷却されて、基板Ｗの表面から一旦除去された水蒸気も含めた雰囲気中の水蒸気が基板Ｗの表面に結露してしまうことを防止することができる。しかも、０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付けることで、駆動源を別途備えることなく、混合蒸気２２の飽和蒸気圧で該混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付けることができる。
【００３３】
混合蒸気発生供給装置４０は、図１に示すように、基板乾燥ユニット１０と同数の２個の１次容器４２ａ，４２ｂと、１次容器の２倍の４個の２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、２個の３次容器４６ａ，４６ｂを備えている。そして、各１次容器４２ａ，４２ｂは、第１バルブ５０ａ，５０ｂをそれぞれ備えた第１混合蒸気通路５２ａ，５２ｂを介して、各基板乾燥ユニット１０の混合蒸気供給ノズル２４にそれぞれ連通している。一方の１次容器４２ａは、第２バルブ５４ａ，５４ｂを備えた第２混合蒸気通路５６ａを介して、２個の２次容器４４ａ，４４ｂの一方と択一的に連通し、他方の１次容器４２ｂは、第２バルブ５４ｃ，５４ｄを備えた第２混合蒸気通路５６ｂを介して、他の２個の２次容器４４ｃ，４４ｄの億法と択一的に連通するようになっている。一方の３次容器４６ａは、第３バルブ５８ａを備えた第３混合蒸気通路６０ａを介して、全ての２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに個別に連通し、他方の３次容器４６ｂは、第３バルブ５８ｂを備えた第３混合蒸気通路６０ｂを介して、全ての２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに個別に連通している。
【００３４】
ここで、１次容器４２ａ，４２ｂの内部に保持したＨＦＰとＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が常に一定圧力以上となるようにするため、１次容器４２ａ，４２ｂの他に、１次容器よりも飽和蒸気圧の高い（温度が高いことと同義）混合蒸気を保持する２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、２次容器よりも飽和蒸気圧の高い混合蒸気を保持する３次容器４６ａ，４６ｂを備えている。
【００３５】
つまり、この例にあっては、各１次容器４２ａ，４２ｂとして、１次容器４２ａ，４２ｂ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が０．５〜１．０Ｍｐａ、例えば０．５ＭＰａとなるように、ヒータを介して、容器内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温とした容器が使用されている。１次容器４２ａ，４２ｂ内の混合蒸気の温度を１２４．６℃（実測値）に恒温化することで、１次容器４２ａ，４２ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧を０．５ＭＰａにすることができる。
【００３６】
各２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄとして、２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が、各１次容器４２ａ，４２ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧よりも０．０５ＭＰａ以上高い、例えば０．５５〜１．０ＭＰａとなるように、ヒータを介して、容器内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温とした容器が使用されている。
【００３７】
更に、各３次容器４６ａ，４６ｂとして、３次容器４６ａ，４６ｂ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が、各２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ内の混合蒸気の飽和蒸気圧よりも０．１５ＭＰａ以上高い、０．７〜１．１５Ｍｐａとなるように、ヒータを介して、容器内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温とした容器が使用されている。
【００３８】
この例にあっては、基板Ｗの乾燥処理時間を１枚当たり１分とし、１枚当たりのＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合溶剤の使用量を常温常圧換算で５０ｍｌとして、基板乾燥装置の各基板乾燥ユニット１０で基板Ｗを滞ることなく乾燥させるようにしている。このため、１次容器は最低２個、２次容器は最低４個、３次容器は最低２個用意されている。
【００３９】
図５にＨＦＥと５重量％ＩＰＡとの混合溶剤を密閉容器内で昇温させた時における容器内混合蒸気の蒸気温度と蒸気圧の経時変化を示す。３次容器４８ａ，４８ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧は、この例では０．７〜１．１５ＭＰａであり、図５から、３次容器４８ａ，４８ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧が、例えば１ＭＰａの圧力に到達するのに約１２分を要することが判る。このため、例えば一方の３次容器４８ａ内の混合蒸気で、最低１２枚の基板の乾燥処理を行い、この一方の３次容器４８ａ内に混合蒸気で１２枚の基板の乾燥処理を行っている１２分の間に、他方の３次容器４８ｂの内部に、例えば１ＭＰａの飽和蒸気圧の混合蒸気を用意する必要がある。
【００４０】
そのため、この例では、各１次容器４２ａ，４２ｂの容器内容積は２００ｍｌ、各２次容器４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの容器内容積は２００ｍｌ、各３次容器４６ａ，４６ｂの容器内容積は８００ｍｌに設定されている。以下、ウェーハを例にとって、カセット等から順次供給される１枚目ウェーハから１２枚目ウェーハを、例えば一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用して乾燥させる手順を表１を参照して説明する。この時、各１次容器４２ａ，４２ｂ内には、飽和蒸気圧が０．５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５ＭＰａの混合蒸気２００ｍｌが収容され、各２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ内には飽和蒸気圧が０．５５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５５ＭＰａの混合蒸気２００ｍｌが収容されている。更に、３次容器４６ａ内には、０．７〜１．１５ＭＰａ、例えば０．７ＭＰａの混合蒸気８００ｍｌが収容されている。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１のステップ１において、１次容器４２ａ内の、飽和蒸気圧が０．５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを一方の基板乾燥ユニット１０の混合蒸気ノズル２４に供給して、一方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した１枚目ウェーハに対する乾燥処理を行う。この１枚目ウェーハの乾燥処理終了後、２次容器４４ａ内の飽和蒸気圧が０．５５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを１次容器４２ａ内に供給し、しかる後、３次容器４６ａ内の飽和蒸気圧力が０．７〜１．１５ＭＰａ、例えば０．７ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを２次容器４４ａに供給する。同時に、乾燥後の１枚目ウェーハを次工程に搬送し、３枚目ウェーハを一方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４３】
表１のステップ２においては、１次容器４２ｂ内の、飽和蒸気圧が０．５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを他方の基板乾燥ユニット１０の混合蒸気ノズル２４に供給して、一方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した２枚目ウェーハに対する乾燥処理を行う。この２枚目ウェーハの乾燥処理終了後、２次容器４４ｃ内の飽和蒸気圧が０．５５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを１次容器４２ｂ内に供給し、しかる後、３次容器４６ａ内の飽和蒸気圧力が０．７〜１．１５ＭＰａ、例えば０．７ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを２次容器４４ｃに供給する。同時に、乾燥後の２枚目ウェーハを次工程に搬送し、４枚目ウェーハを他方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４４】
表１のステップ３においては、前述のステップ１の２次容器４４ａの代わりに２次容器ｂを使用し、他はステップ１と同様な乾燥処理を行って、一方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した３枚目ウェーハに対する乾燥処理を行い、しかる後、５枚目ウェーハを一方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４５】
表１のステップ４においては、前述のステップ２の２次容器４４ｃの代わりに２次容器ｄを使用し、他はステップ２と同様な乾燥処理を行って、他方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した４枚目ウェーハに対する乾燥処理を行い、しかる後、６枚目ウェーハを他方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４６】
前述のステップ１〜ステップ４を１セットとして、このセット（ステップ１〜ステップ４）を合計３セット繰り返して、合計１２枚のウェーハに対する乾燥処理を行う。つまり、ステップ１〜ステップ４で１枚目ウェーハ〜４枚目ウェーハに対する乾燥処理を行ったのと同様にして、ステップ５〜ステップ８で５枚目ウェーハ〜８枚目ウェーハに対する乾燥処理を行い、しかる後、ステップ９〜ステップ１２で９枚目ウェーハ〜１２枚目ウェーハに対する乾燥処理を行う。
【００４７】
このように、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用してウェーハ（基板）を乾燥させている時に、他方の３次容器４６ｂは、大気に開放させ、新規のＨＦＥとＩＰＡの混合溶液を他方の３次容器４６ｂに追加して他方の３次容器４６ｂを密封させる。そして、３次容器４６ｂ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が０．７〜１．１５Ｍｐａ、例えば０．７ＭＰａとなるように、ヒータを介して、３次容器４６ｂ内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温に加熱する。
【００４８】
そして、前述のようにして、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用して１２枚のウェーハを乾燥処理した後、一方の３次容器４６ａの第３バルブ５８ａを閉じて、３次容器４６ａを大気に開放させる。そして、他方の３次容器４６ｂ内の混合蒸気を使用したウェーハ（基板）の乾燥処理を行う。この他方の３次容器４６ｂ内の混合蒸気を使用したウェーハ（基板）の乾燥処理の間に、一方の３次容器４６ａ内に新規のＨＦＥとＩＰＡの混合溶液を追加して密封させる。そして、３次容器４６内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が０．７〜１．１５Ｍｐａ、例えば０．７ＭＰａとなるように、ヒータを介して、３次容器４６ａ内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温に加熱する。
【００４９】
この例は、一定飽和蒸気圧以上の混合蒸気を基板乾燥ユニット１０の混合蒸気供給ノズル２４に供給する１次容器４２ａ，４２ｂの他に、１次容器よりも飽和蒸気圧の高い（温度が高いことと同義）混合蒸気を保持する２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、２次容器よりも飽和蒸気圧の高い混合蒸気を保持する３次容器４６ａ，４６ｂを備えている。そして、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用して基板の乾燥処理を行いながら、他方の３次容器内４６ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧を一定圧力以上に高めて、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用した基板の乾燥処理から、他方の３次容器４６ｂ内の混合蒸気を使用した基板の乾燥処理に切り換えることで、常に基板上へ所定の蒸気温度で飽和蒸気圧の混合蒸気を供給しながら、基板の連続した乾燥処理を行うことができる。
【００５０】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 基板乾燥ユニット
１２ 基板ホルダ
１４ ノズル掃引機構
１６ 支持軸
１８ 揺動アーム
２０ 支持部
２２ 混合蒸気
２４ 混合蒸気供給ノズル（混合蒸気供給部）
２６ リンス液
２８ 移動リンスノズル（液体供給部）
３０ 乾燥直後領域
３２ 乾燥領域
３４ 液膜領域
３６ 固定リンスノズル（液体供給部）
４０ 混合蒸気発生供給装置、
４２ａ，４２ｂ １次容器
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ ２次容器
４６ａ，４６ｂ ３次容器
５０ａ，５０ｂ 第１バルブ
５２ａ，５２ｂ 第１混合蒸気通路、
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ 第２バルブ
５６ａ，５６ｂ 第２混合蒸気通路
５８ａ，５８ｂ 第３バルブ
６０ａ，６０ｂ 第３混合蒸気通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハや液晶、プラズマ表示用基板、光ディスク基板などの基板の表面を洗浄して乾燥させる基板乾燥方法及び基板乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）は、単独では油脂類を殆ど溶解することができないが、低表面張力、低蒸発潜熱、低毒性、不燃性等の特徴を持ち、蒸気乾燥や水切り乾燥用の溶剤として優れた性能を有することが判っている。
【０００３】
このため、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した基板乾燥法として、チャンバ内に配置して回転させた半導体ウェーハ等の基板の全面に、ＨＦＥを窒素と共に吹付けて基板上面の液体をＨＦＥに置換し、ＨＦＥを蒸発させて基板を乾燥させるようにしたもの（特許文献１参照）や、チャンバ（処理室）内に配置して回転させた基板の表面に、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）及びＨＦＥを順に供給し、基板表面を加熱し該基板表面近傍の液体を沸騰させて基板を乾燥させるようにしたもの（特許文献２）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２３２１８号公報
【特許文献２】特開２００８−１２８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した従来の基板乾燥法は、一般にチャンバ内に配置した基板の表面にＨＦＥを吹付けて基板表面を乾燥させるようにしており、内部に基板を収容するチャンバを備える必要があり、そのため、例えばＣＭＰ後の基板を高速で回転させてスピン乾燥させるスピン乾燥法を採用している既存のＣＭＰ装置等にレトロフィットすることができない。
【０００６】
しかも、スピン乾燥法に対応させて乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現させるためには、ＨＦＥが蒸発する時の蒸発速度が速く蒸発潜熱が大きくいなどから、基板が冷却されて、基板表面から一旦除去された水蒸気も含めた雰囲気中の水蒸気が基板表面に結露してしまうことを防止する必要がある。スピン乾燥法では、基板が回転しており、基板の温度を上げるために熱電体を直接基板に接触させることは一般に困難である。このため、熱風などの（不活性）気体を利用して基板の温度を上げる必要がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、熱風などの（不活性）気体を利用することなく、既存のＣＭＰ装置等で広く採用されているスピン乾燥に対応させて、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現できるようにした基板乾燥方法及び基板乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、基板を回転させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法である。
【０００９】
この方法によれば、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の水溶性アルコールとの混合蒸気を回転中の基板表面に吹付けることで、基板表面を乾燥させることができる。このため、例えばスピン乾燥法を採用した場合にあっても、基板を内部に設置するチャンバ等を設置することなく、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）とイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に向けて吹付けるための手段を単に付加することによって、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現することができる。
【００１０】
ここに、１２０〜１６０℃に加温されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付け、混合蒸気自体で基板を加熱することで、熱風などの（不活性）気体を利用することなく、基板が冷却されて、基板表面から一旦除去された水蒸気も含めた雰囲気中の水蒸気が基板表面に結露してしまうことを防止することができる。しかも、０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けることで、駆動源を別途備えることなく、混合蒸気の飽和蒸気圧で該混合蒸気を基板表面に吹付けることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、基板を回転させ、基板表面の中心部から周縁部に液体供給位置を移動させながら基板表面に液体を供給し、前記液体供給位置を追うように蒸気吹付け位置を移動させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法である。
【００１２】
これにより、基板表面に供給される液体を該液体に作用する遠心力で基板表面の中心部から外方部に向けて移動させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気で基板の全表面を乾燥させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記混合蒸気中に前記水溶性アルコールが１〜２０質量％含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板乾燥方法である。
請求項４に記載の発明は、密閉容器内で前記混合蒸気を発生させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板乾燥方法である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥装置であって、基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、基板表面に液体を供給する液体供給部と、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に供給する混合蒸気供給部と、前記混合蒸気を発生させて前記混合蒸気供給部に供給する混合蒸気発生供給装置と、を備えていることを特徴とする基板乾燥装置である。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記混合蒸気発生供給装置は、第１の飽和蒸気圧のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して前記混合蒸気供給部に供給する１次容器と、前記第１の飽和蒸気圧より高い第２の飽和蒸気圧のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記１次容器に供給する２次容器と、前記第２の飽和蒸気圧より高い第３の飽和蒸気圧のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記２次容器に供給する３次容器とを備えていることを特徴とする請求項５記載の基板乾燥装置である。
【００１６】
これにより、この３次容器内で発生させた所定の飽和蒸気圧以上のＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を３次容器から２次容器、２次容器から１次容器、更には１次容器から混合蒸気供給部に順次供給して、所定の飽和蒸気圧以上のＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を混合蒸気供給部から基板表面に吹付けることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えばスピン乾燥法を採用した場合にあっても、１２０〜１６０℃に加温されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に向けて吹付けるための手段を単に付加することによって、基板が冷却されるのを防止するため熱風などの（不活性）気体を利用することなく、しかも混合蒸気の駆動源を別途備えることなく、乾燥用溶剤としてＨＦＥを使用した乾燥を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態の基板乾燥装置の全体概要図である。
【図２】図１に示す基板乾燥装置に備えられている基板乾燥ユニットの概要を示す斜視図である。
【図３】図２の基板乾燥ユニットの基板乾燥時における基板及びノズルの関係を示す正面図である。
【図４】図２の基板乾燥ユニットの平面図である。
【図５】ＨＦＥと５重量％ＩＰＡとの混合溶剤を密閉容器内で昇温させた時における容器内混合蒸気の蒸気温度と蒸気圧の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態の基板乾燥装置の全体概要図を示す。この基板乾燥装置は、半導体ウェーハ等の基板Ｗを水平状態で保持して乾燥させる２台の基板乾燥ユニット１０（図２乃至図４参照）と、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）と水溶性アルコールとの混合蒸気、この例では、ＨＦＥと５質量％のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）との混合蒸気を発生させて、各基板乾燥ユニット１０に備えられている下記の混合蒸気供給ノズル（混合蒸気供給部）２４に順次供給する混合蒸気発生供給装置４０とを備えている。
【００２０】
なお、図１には、基板乾燥ユニット１０は省略され、各基板乾燥ユニット１０で乾燥処理される基板Ｗと、各基板乾燥ユニット１０に備えられている混合蒸気供給ノズル２４のみが模式的に図示されている。
【００２１】
基板乾燥ユニット１０は、図２乃至図４に示すように、基板Ｗを水平状態で着脱自在に保持して回転させる基板ホルダ１２とノズル掃引機構１４を備えている。ノズル掃引機構１４は、上下方向に延びて基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの上方に達する伸縮及び回転自在な支持軸１６と、この支持軸１６の上端に連結されて水平方向に延びる揺動アーム１８を有しており、この揺動アーム１８の先端の支持部２０に、基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの一部の領域に、ＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気２２（図３参照）を吹付けて該領域を乾燥させる混合蒸気供給部としての混合蒸気供給ノズル２４と、基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの一部の領域に超純水等のリンス液２６（図３参照）を供給する液体供給部としての移動リンスノズル２８が保持されている。
【００２２】
これによって、混合蒸気供給ノズル（混合蒸気供給部）２４と移動リンスノズル（液体供給部）２８は、基板Ｗの乾燥処理に際し、ノズル掃引機構１４の支持軸１６の回転に伴う揺動アーム１８の揺動に伴って、基板Ｗの表面との距離（高さ）を一定に保持したまま、かつ混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８との相対位置を一定に保持した状態で、一体となって一定方向に、この例では、基板Ｗの中心部から外周端に向けて掃引される。
【００２３】
なお、この例では、混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８が基板Ｗの中心部から外周端に向けて掃引されるようにしているが、これとは逆に、混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８が基板Ｗの外周端から中心部に向けて掃引されるようにしてもよい。
【００２４】
このように混合蒸気供給ノズル２４と移動リンスノズル２８と一定方向に掃引した時、図３及び図４に示すように、移動リンスノズル２８から基板Ｗの表面に供給されたリンス液２６が混合蒸気供給ノズル２４から吹出される混合蒸気２２で基板Ｗの表面から除去されるように、移動リンスノズル２８は、掃引方向に沿って混合蒸気供給ノズル２４の上流側に配置されている。つまり、混合蒸気供給ノズル２４は、移動リンクノズル２８に追随して掃引方向に移動するようになっている。基板ホルダ１２で保持した基板Ｗの表面と混合蒸気供給ノズル２４及び移動リンスノズル２８の下端との距離（高さ）は、支持軸１６を伸縮させることで調節される。
【００２５】
この例では、混合蒸気供給ノズル２４から基板Ｗの表面の一部の領域に混合蒸気２２を吹付けることで、基板Ｗの表面の一部の領域を乾燥させるようにしており、この乾燥に、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合溶剤を使用するようにしている。そして、この処理を、基板Ｗを回転させ、混合蒸気供給ノズル２４及び移動リンスノズル２８を一定方向に、つまり基板Ｗの中心部から外周端に向けて掃引しながら行うことで、基板Ｗの対象処理全表面を乾燥させるようにしている。つまり、図４に示すように、基板Ｗの回転に伴って、リング状に広がった乾燥直後領域３０の中心側に乾燥領域３２が、外側に移動リンスノズル２８から供給されたリンス液２６で覆われた液膜領域３４がそれぞれ形成され、この乾燥領域３２が徐々に外方に広がって最終的に基板Ｗの処理対象表面全域が乾燥される。
【００２６】
図２に示すように、基板ホルダ１２の側方に位置して、基板ホルダ１２で保持して回転させた基板Ｗの表面のほぼ中央に超純水等のリンス液を供給して基板Ｗの表面をリンス液でリンスする液体供給部としての固定リンスノズル３６が配置されている。
【００２７】
なお、この例では、移動リンスノズル２８を備え、この移動リンクノズル２８から基板Ｗの表面に供給されるリンス液（純水）２６で基板Ｗの表面のリンスを行うようにしているが、固定リンスノズル（液体供給部）３６から供給されるリンス液（純水）のみで基板Ｗのリンスを行うことができる場合や、基板Ｗのリンスを行う必要がない場合には、移動リンスノズル２８を省略することができる。
【００２８】
次に、図２乃至図４に示す基板乾燥ユニット１０の操作例について説明する。
例えば、ロールブラシを用いて表面を洗浄した基板Ｗを基板ホルダ１２で保持し、回転速度が１０ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍの範囲、例えば２５０ｒｐｍで基板Ｗを回転させる。基板Ｗの直径は、例えば３００ｍｍである。基板Ｗの回転が始まると同時に、固定リンスノズル３６からリンス液（純水）を基板Ｗのほぼ中心に向けて供給して基板Ｗの表面のリンスを行う。このときのリンス液の流量は、１００〜１０００ｍＬ/ｍｉｎ、例えば２００ｍＬ/ｍｉｎである。リンスを開始してから数秒後に、リンス液は基板Ｗの全表面に広がり、安定なリンス液の液膜ができる。基板Ｗ上での位置や基板Ｗの回転速度、及びリンス液の流量にもよるが、リンス液の液膜の厚みは、通常、数十μｍから数百μｍである。例えば、５秒間のリンスを行った後、固定リンスノズル３６からのリンス液の供給を止める。
【００２９】
次に、移動リンスノズル２８から基板Ｗの表面へのリンス液（純水）２６の供給を開始する。リンス液２６の流量は、１００〜１０００ｍＬ/ｍｉｎ、例えば２００ｍＬ/ｍｉｎである。移動リンスノズル２８からリンス液２６を基板Ｗの表面に供給すると同時に、混合蒸気供給ノズル２４から基板Ｗの表面に混合蒸気２２を吹付ける。すると、混合蒸気２２が到達した部分の基板表面にあるリンス液が有効に排除されて乾燥される。
【００３０】
そして、上記処理を、基板Ｗを回転させながら、混合蒸気供給ノズル２４及び移動リンスノズル２８を一定方向に、つまり基板Ｗの回転中心から外周端に向けて掃引しながら行うことで、基板Ｗの全表面を乾燥させる。
【００３１】
この基板Ｗの乾燥用溶剤として、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＣ等の水溶性アルコールとの混合蒸気２２が使用される。この混合蒸気２２には、１〜２０重量％の水溶性アルコール、この例では、５重量％のＩＰＣが含まれている。
【００３２】
このように、１２０〜１６０℃に加温されたＨＦＥとＩＰＡ等の水溶性アルコールとの混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付け、この混合蒸気２２自体で基板Ｗを加熱することで、熱風などの（不活性）気体を利用することなく、基板Ｗが冷却されて、基板Ｗの表面から一旦除去された水蒸気も含めた雰囲気中の水蒸気が基板Ｗの表面に結露してしまうことを防止することができる。しかも、０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付けることで、駆動源を別途備えることなく、混合蒸気２２の飽和蒸気圧で該混合蒸気２２を基板Ｗの表面に吹付けることができる。
【００３３】
混合蒸気発生供給装置４０は、図１に示すように、基板乾燥ユニット１０と同数の２個の１次容器４２ａ，４２ｂと、１次容器の２倍の４個の２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、２個の３次容器４６ａ，４６ｂを備えている。そして、各１次容器４２ａ，４２ｂは、第１バルブ５０ａ，５０ｂをそれぞれ備えた第１混合蒸気通路５２ａ，５２ｂを介して、各基板乾燥ユニット１０の混合蒸気供給ノズル２４にそれぞれ連通している。一方の１次容器４２ａは、第２バルブ５４ａ，５４ｂを備えた第２混合蒸気通路５６ａを介して、２個の２次容器４４ａ，４４ｂの一方と択一的に連通し、他方の１次容器４２ｂは、第２バルブ５４ｃ，５４ｄを備えた第２混合蒸気通路５６ｂを介して、他の２個の２次容器４４ｃ，４４ｄの億法と択一的に連通するようになっている。一方の３次容器４６ａは、第３バルブ５８ａを備えた第３混合蒸気通路６０ａを介して、全ての２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに個別に連通し、他方の３次容器４６ｂは、第３バルブ５８ｂを備えた第３混合蒸気通路６０ｂを介して、全ての２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに個別に連通している。
【００３４】
ここで、１次容器４２ａ，４２ｂの内部に保持したＨＦＰとＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が常に一定圧力以上となるようにするため、１次容器４２ａ，４２ｂの他に、１次容器よりも飽和蒸気圧の高い（温度が高いことと同義）混合蒸気を保持する２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、２次容器よりも飽和蒸気圧の高い混合蒸気を保持する３次容器４６ａ，４６ｂを備えている。
【００３５】
つまり、この例にあっては、各１次容器４２ａ，４２ｂとして、１次容器４２ａ，４２ｂ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が０．５〜１．０Ｍｐａ、例えば０．５ＭＰａとなるように、ヒータを介して、容器内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温とした容器が使用されている。１次容器４２ａ，４２ｂ内の混合蒸気の温度を１２４．６℃（実測値）に恒温化することで、１次容器４２ａ，４２ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧を０．５ＭＰａにすることができる。
【００３６】
各２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄとして、２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が、各１次容器４２ａ，４２ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧よりも０．０５ＭＰａ以上高い、例えば０．５５〜１．０ＭＰａとなるように、ヒータを介して、容器内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温とした容器が使用されている。
【００３７】
更に、各３次容器４６ａ，４６ｂとして、３次容器４６ａ，４６ｂ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が、各２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ内の混合蒸気の飽和蒸気圧よりも０．１５ＭＰａ以上高い、０．７〜１．１５Ｍｐａとなるように、ヒータを介して、容器内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温とした容器が使用されている。
【００３８】
この例にあっては、基板Ｗの乾燥処理時間を１枚当たり１分とし、１枚当たりのＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合溶剤の使用量を常温常圧換算で５０ｍｌとして、基板乾燥装置の各基板乾燥ユニット１０で基板Ｗを滞ることなく乾燥させるようにしている。このため、１次容器は最低２個、２次容器は最低４個、３次容器は最低２個用意されている。
【００３９】
図５にＨＦＥと５重量％ＩＰＡとの混合溶剤を密閉容器内で昇温させた時における容器内混合蒸気の蒸気温度と蒸気圧の経時変化を示す。３次容器４８ａ，４８ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧は、この例では０．７〜１．１５ＭＰａであり、図５から、３次容器４８ａ，４８ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧が、例えば１ＭＰａの圧力に到達するのに約１２分を要することが判る。このため、例えば一方の３次容器４８ａ内の混合蒸気で、最低１２枚の基板の乾燥処理を行い、この一方の３次容器４８ａ内に混合蒸気で１２枚の基板の乾燥処理を行っている１２分の間に、他方の３次容器４８ｂの内部に、例えば１ＭＰａの飽和蒸気圧の混合蒸気を用意する必要がある。
【００４０】
そのため、この例では、各１次容器４２ａ，４２ｂの容器内容積は２００ｍｌ、各２次容器４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの容器内容積は２００ｍｌ、各３次容器４６ａ，４６ｂの容器内容積は８００ｍｌに設定されている。以下、ウェーハを例にとって、カセット等から順次供給される１枚目ウェーハから１２枚目ウェーハを、例えば一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用して乾燥させる手順を表１を参照して説明する。この時、各１次容器４２ａ，４２ｂ内には、飽和蒸気圧が０．５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５ＭＰａの混合蒸気２００ｍｌが収容され、各２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ内には飽和蒸気圧が０．５５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５５ＭＰａの混合蒸気２００ｍｌが収容されている。更に、３次容器４６ａ内には、０．７〜１．１５ＭＰａ、例えば０．７ＭＰａの混合蒸気８００ｍｌが収容されている。
【００４１】
【表１】
【００４２】
表１のステップ１において、１次容器４２ａ内の、飽和蒸気圧が０．５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを一方の基板乾燥ユニット１０の混合蒸気ノズル２４に供給して、一方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した１枚目ウェーハに対する乾燥処理を行う。この１枚目ウェーハの乾燥処理終了後、２次容器４４ａ内の飽和蒸気圧が０．５５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを１次容器４２ａ内に供給し、しかる後、３次容器４６ａ内の飽和蒸気圧力が０．７〜１．１５ＭＰａ、例えば０．７ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを２次容器４４ａに供給する。同時に、乾燥後の１枚目ウェーハを次工程に搬送し、３枚目ウェーハを一方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４３】
表１のステップ２においては、１次容器４２ｂ内の、飽和蒸気圧が０．５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを他方の基板乾燥ユニット１０の混合蒸気ノズル２４に供給して、一方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した２枚目ウェーハに対する乾燥処理を行う。この２枚目ウェーハの乾燥処理終了後、２次容器４４ｃ内の飽和蒸気圧が０．５５〜１．０ＭＰａ、例えば０．５５ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを１次容器４２ｂ内に供給し、しかる後、３次容器４６ａ内の飽和蒸気圧力が０．７〜１．１５ＭＰａ、例えば０．７ＭＰａの混合蒸気５０ｍｌを２次容器４４ｃに供給する。同時に、乾燥後の２枚目ウェーハを次工程に搬送し、４枚目ウェーハを他方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４４】
表１のステップ３においては、前述のステップ１の２次容器４４ａの代わりに２次容器ｂを使用し、他はステップ１と同様な乾燥処理を行って、一方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した３枚目ウェーハに対する乾燥処理を行い、しかる後、５枚目ウェーハを一方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４５】
表１のステップ４においては、前述のステップ２の２次容器４４ｃの代わりに２次容器ｄを使用し、他はステップ２と同様な乾燥処理を行って、他方の基板乾燥ユニット１０の基板ホルダ１２で保持した４枚目ウェーハに対する乾燥処理を行い、しかる後、６枚目ウェーハを他方の基板搬送ユニット１０の基板ホルダ１２で保持する。
【００４６】
前述のステップ１〜ステップ４を１セットとして、このセット（ステップ１〜ステップ４）を合計３セット繰り返して、合計１２枚のウェーハに対する乾燥処理を行う。つまり、ステップ１〜ステップ４で１枚目ウェーハ〜４枚目ウェーハに対する乾燥処理を行ったのと同様にして、ステップ５〜ステップ８で５枚目ウェーハ〜８枚目ウェーハに対する乾燥処理を行い、しかる後、ステップ９〜ステップ１２で９枚目ウェーハ〜１２枚目ウェーハに対する乾燥処理を行う。
【００４７】
このように、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用してウェーハ（基板）を乾燥させている時に、他方の３次容器４６ｂは、大気に開放させ、新規のＨＦＥとＩＰＡの混合溶液を他方の３次容器４６ｂに追加して他方の３次容器４６ｂを密封させる。そして、３次容器４６ｂ内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が０．７〜１．１５Ｍｐａ、例えば０．７ＭＰａとなるように、ヒータを介して、３次容器４６ｂ内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温に加熱する。
【００４８】
そして、前述のようにして、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用して１２枚のウェーハを乾燥処理した後、一方の３次容器４６ａの第３バルブ５８ａを閉じて、３次容器４６ａを大気に開放させる。そして、他方の３次容器４６ｂ内の混合蒸気を使用したウェーハ（基板）の乾燥処理を行う。この他方の３次容器４６ｂ内の混合蒸気を使用したウェーハ（基板）の乾燥処理の間に、一方の３次容器４６ａ内に新規のＨＦＥとＩＰＡの混合溶液を追加して密封させる。そして、３次容器４６内のＨＦＥと５質量％のＩＰＡとの混合蒸気の飽和蒸気圧が０．７〜１．１５Ｍｐａ、例えば０．７ＭＰａとなるように、ヒータを介して、３次容器４６ａ内のＨＦＥとＩＰＡとの混合蒸気を恒温に加熱する。
【００４９】
この例は、一定飽和蒸気圧以上の混合蒸気を基板乾燥ユニット１０の混合蒸気供給ノズル２４に供給する１次容器４２ａ，４２ｂの他に、１次容器よりも飽和蒸気圧の高い（温度が高いことと同義）混合蒸気を保持する２次容器４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、２次容器よりも飽和蒸気圧の高い混合蒸気を保持する３次容器４６ａ，４６ｂを備えている。そして、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用して基板の乾燥処理を行いながら、他方の３次容器内４６ｂ内の混合蒸気の飽和蒸気圧を一定圧力以上に高めて、一方の３次容器４６ａ内の混合蒸気を使用した基板の乾燥処理から、他方の３次容器４６ｂ内の混合蒸気を使用した基板の乾燥処理に切り換えることで、常に基板上へ所定の蒸気温度で飽和蒸気圧の混合蒸気を供給しながら、基板の連続した乾燥処理を行うことができる。
【００５０】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 基板乾燥ユニット
１２ 基板ホルダ
１４ ノズル掃引機構
１６ 支持軸
１８ 揺動アーム
２０ 支持部
２２ 混合蒸気
２４ 混合蒸気供給ノズル（混合蒸気供給部）
２６ リンス液
２８ 移動リンスノズル（液体供給部）
３０ 乾燥直後領域
３２ 乾燥領域
３４ 液膜領域
３６ 固定リンスノズル（液体供給部）
４０ 混合蒸気発生供給装置、
４２ａ，４２ｂ １次容器
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ ２次容器
４６ａ，４６ｂ ３次容器
５０ａ，５０ｂ 第１バルブ
５２ａ，５２ｂ 第１混合蒸気通路、
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ 第２バルブ
５６ａ，５６ｂ 第２混合蒸気通路
５８ａ，５８ｂ 第３バルブ
６０ａ，６０ｂ 第３混合蒸気通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、
基板を回転させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法。
【請求項２】
液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、
基板を回転させ、基板表面の中心部から周縁部に液体供給位置を移動させながら基板表面に液体を供給し、
前記液体供給位置を追うように蒸気吹付け位置を移動させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法。
【請求項３】
前記混合蒸気中に前記水溶性アルコールが１〜２０質量％含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板乾燥方法。
【請求項４】
密閉容器内で前記混合蒸気を発生させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板乾燥方法。
【請求項５】
液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥装置であって、
基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持した基板の表面に液体を供給する液体供給部と、
１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に供給する混合蒸気供給部と、
前記混合蒸気を発生させて前記混合蒸気供給部に供給する混合蒸気発生供給装置と、
を備えていることを特徴とする基板乾燥装置。
【請求項６】
前記混合蒸気発生供給装置は、第１の飽和蒸気圧力のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して前記混合蒸気供給部に供給する１次容器と、前記第１の飽和蒸気圧力より高い第２の飽和蒸気圧力のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記１次容器に供給する２次容器と、前記第２の飽和蒸気圧力より高い第３の飽和蒸気圧力のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記２次容器に供給する３次容器とを備えていることを特徴とする請求項５記載の基板乾燥装置。
【請求項１】
液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、
基板を回転させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法。
【請求項２】
液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥方法であって、
基板を回転させ、基板表面の中心部から周縁部に液体供給位置を移動させながら基板表面に液体を供給し、
前記液体供給位置を追うように蒸気吹付け位置を移動させながら、１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に吹付けて基板表面の液体を除去することを特徴とする基板乾燥方法。
【請求項３】
前記混合蒸気中に前記水溶性アルコールが１〜２０質量％含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板乾燥方法。
【請求項４】
密閉容器内で前記混合蒸気を発生させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板乾燥方法。
【請求項５】
液体が付着した基板表面を乾燥させる基板乾燥装置であって、
基板を水平に保持して回転させる基板ホルダと、
前記基板ホルダで保持した基板の表面に液体を供給する液体供給部と、
１２０〜１６０℃に加温され、かつ０．５〜１．０ＭＰａに加圧されたハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を基板表面に供給する混合蒸気供給部と、
前記混合蒸気を発生させて前記混合蒸気供給部に供給する混合蒸気発生供給装置と、
を備えていることを特徴とする基板乾燥装置。
【請求項６】
前記混合蒸気発生供給装置は、第１の飽和蒸気圧力のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して前記混合蒸気供給部に供給する１次容器と、前記第１の飽和蒸気圧力より高い第２の飽和蒸気圧力のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記１次容器に供給する２次容器と、前記第２の飽和蒸気圧力より高い第３の飽和蒸気圧力のハイドロフルオロエーテルと水溶性アルコールとの混合蒸気を収容して該混合蒸気を前記２次容器に供給する３次容器とを備えていることを特徴とする請求項５記載の基板乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−９６０１（Ｐ２０１１−９６０１Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３２９１（Ｐ２００９−１５３２９１）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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