基板乾燥装置および方法
【課題】純水内に浸積され洗浄処理が行われた基板を乾燥させる基板乾燥において、上記基板に微細化されたパターンが存在するような場合であっても、確実に上記基板に付着した純水を除去して基板を乾燥させる基板乾燥装置及び方法を提供する。
【解決手段】純水内に浸積された基板を取り出した後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給して、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換え、その後、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させることにより上記基板を乾燥させる。
【解決手段】純水内に浸積された基板を取り出した後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給して、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換え、その後、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させることにより上記基板を乾燥させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純水内に浸積され洗浄処理が行われた基板を乾燥させる基板乾燥装置および方法に関し、特に基板として、半導体ウェハや液晶パネル用基板などの乾燥処理についての装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の一例である半導体ウェハの製造工程において、洗浄水として例えば純水などを用いてウェハに対する洗浄処理が行われた後、ウェハの表面に付着している純水を除去するためにウェハを乾燥させる工程が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなウェハの乾燥処理工程の原理を示す模式説明図を図７に示す。図７に示すように、このような従来の乾燥処理工程においては、ウェハ１が浸積された純水２の水面上方の空間に、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と不活性ガスであるＮ２ガスとの混合ガス３を充填しておき、純水２中からこの空間内にウェハ１を引き上げて、ウェハ１の表面に付着している水滴をＩＰＡに置換して、その後ウェハ１表面のＩＰＡを蒸発させることで、ウェハ１を乾燥させている。このような乾燥方法は、いわゆるマランゴニ効果を利用したものである。具体的には、水面上方の空間内に混合ガス３が供給されていることにより、純水２の水面上にはＩＰＡの一部が溶け込み、ＩＰＡが高濃度にて溶け込んだ層であるＩＰＡ層４が形成される。ＩＰＡは、表面張力が純水よりも低いという特性を有しており、この表面張力差を用いることで、純水２内より上方に引き上げられるウェハ１の表面の純水をＩＰＡに置き換えることで、ウェハ１の表面の純水を取り除いて、乾燥効果が高められている。
【０００４】
【特許文献１】特公平６−１０３６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術等に用いられるウェハにおいては、形成されるパターンの微細化が顕著となっている。例えば、ウェハ表面に形成されるパターンの深さ（高さ）寸法Ｄに対して、その幅寸法Ｗ１の狭小化は著しく、例えば、幅寸法Ｗ１に対する深さ寸法Ｄのアスペクト比は３以上（すなわち、幅Ｗ１：深さＤ＝１：３以上）とパターン断面形状の細型化が進んでいる。また、このようなパターン幅の狭小化に伴い、隣接するパターン間に形成される溝部の幅寸法Ｗ２も狭小化され、溝部の幅寸法Ｗ２に対する深さ寸法Ｄのアスペクト比も３以上となっている。このようにパターン及び溝部の微細化が顕著となるに従って、従来の乾燥処理方法では、パターン間の溝部内部にまで入り込んだ純水等が残存する場合があり、十分な乾燥ができないという問題が生じている。
【０００６】
例えば、図８（Ａ）の模式説明図に示すように、ウェハ表面のパターン１ａ間の溝部１ｂ内にまで入り込んだ純水２は、そのパターン形状及び溝部形状の高アスペクト比化により、純水内から引き上げられる際に、マランゴニ効果だけではＩＰＡと十分に置き換えられない場合が生じる。このような場合にあっては、純水の表面張力（７２．７５ｍＮ／ｍ）がＩＰＡの表面張力（２２．９ｍＮ／ｍ）よりも高いという特性により、残存した純水２の表面張力により細型化された隣接するパターン１ａが互いに引き寄せられて、パターン倒れが生じる場合があるという問題がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、純水内に浸積され洗浄処理が行われた基板を乾燥させる基板乾燥において、上記基板に微細化されたパターンが存在するような場合であっても、確実に上記基板に付着した純水を除去して基板を乾燥させる基板乾燥装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の第１態様によれば、純水内に浸積された基板を取り出した後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給して、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換え、
その後、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させることにより上記基板を乾燥させることを特徴とする基板乾燥方法を提供する。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理は、イソプロピルアルコール液内に上記基板を浸積させることにより行い、
上記イソプロピルアルコール液内より上記基板を取り出した後、上記基板の乾燥処理を行う、第１態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１１】
本発明の第３態様によれば、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記基板が浸積された上記イソプロピルアルコール液と上記基板とを相対的に移動させながら行う、第３態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１２】
本発明の第４態様によれば、上記イソプロピルアルコールと上記基板との相対的な移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向を制御して行われる、第３態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１３】
本発明の第５態様によれば、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記液状のイソプロピルアルコールを上記基板に吹き付けることにより行い、
その後、上記基板の乾燥処理を行う、第１態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１４】
本発明の第６態様によれば、上記基板の乾燥処理は、チャンバ内に上記基板を配置して、上記チャンバ内の空間に乾燥処理用気体を供給して、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させるとともに、上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させながら行う、第２態様から第５態様のいずれか１つに記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１５】
本発明の第７態様によれば、上記基板の乾燥処理は上記チャンバ内部を負圧とした状態にて行う、第６態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１６】
本発明の第８態様によれば、純水が収容された純水槽を備え、上記純水内に基板が浸積されて洗浄処理が行われる純水洗浄装置と、
上記純水洗浄装置の上記純水槽から取り出された上記基板に対して、その表面に液状のイソプロピルアルコールを供給するイソプロピルアルコール供給部を備え、上記イソプロピルアルコール供給部により上記イソプロピルアルコールを供給することで、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換えるイソプロピルアルコール液供給装置と、
上記イソプロピルアルコール液供給装置にて上記イソプロピルアルコールの供給が行われた上記基板に対して、乾燥処理用気体を供給する乾燥処理用気体供給部を備え、上記気体の供給により上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させて上記基板を乾燥させる乾燥処理装置とを備えることを特徴とする基板乾燥装置を提供する。
【００１７】
本発明の第９態様によれば、上記イソプロピルアルコール液供給装置は、
上記イソプロピルアルコール液が収容されたイソプロピルアルコール液槽と、
上記基板を保持し、上記イソプロピルアルコール液槽中に上記基板を浸積させる基板保持部とを備え、
上記イソプロピルアルコール液内に上記基板が浸積されることにより、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理が行われる、第８態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００１８】
本発明の第１０態様によれば、上記イソプロピルアルコール液供給装置は、上記収容されているイソプロピルアルコール液と上記基板保持部とを相対的に移動させる相対移動部をさらに備える、第９態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００１９】
本発明の第１１態様によれば、上記相対移動部による相対移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向が制限して行われる、第１０態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００２０】
本発明の第１２態様によれば、上記乾燥処理装置は、
上記基板がその内側の空間に配置されるとともに、上記乾燥処理用気体供給部により上記気体が上記空間内に供給されるチャンバと、
上記チャンバ内において、上記基板を保持する基板保持部と、
上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記基板保持部に保持された上記基板を加熱して、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させるチャンバ加熱部とをさらに備える、第８態様から第１１態様のいずれか１つに記載の基板乾燥装置を提供する。
【００２１】
本発明の第１３態様によれば、上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバ内の空間に加圧された上記気体を吹き出して供給する乾燥処理用気体吹き出し部である、第１２態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００２２】
本発明の第１４態様によれば、上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバの内外空間を連通して設けられたフィルタと、上記チャンバ内の雰囲気を排気することにより、上記フィルタを通して上記チャンバの外側のエアを上記チャンバ内に導く排気部とを備える、第１２態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、純水内に浸積された基板が取り出された後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給することで、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換えている。すなわち、いわゆるマランゴニ効果を利用することなく、純水内から取り出された後の基板に対して、その表面に液状のイソプロピルアルコールを供給することで、その表面に付着している純水をイソプロピルアルコールに確実に置き換えることができる。従って、基板において、パターンの微細化が成されているような場合であっても、そのパターンの溝部内部にまで入り込んでいる純水をＩＰＡに置き換えて、パターン倒れ等の問題が発生することを確実に防止することができる基板乾燥装置および方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる基板乾燥装置の一例であるウェハ乾燥処理システムを含んで備えるウェハ洗浄乾燥処理システム１０１の主要な構成を示す模式構成図を図１に示す。本実施形態のウェハ洗浄乾燥処理システム１０１は、基板の一例として、半導体ウェハ（以降、「ウェハ」とする。）１に対して洗浄液を用いて洗浄処理を行った後、これらの洗浄液を除去するために純水中へ浸積させ、その後、純水中からウェハ１を取り出して、ウェハ１の表面に付着した純水等の液体を取り除くための乾燥処理を行う装置である。本実施形態のウェハ洗浄乾燥処理システムは、このような洗浄処理および乾燥処理の対象となるウェハとして、例えば、ＭＥＭＳ等に用いられる微細なパターンが形成されたウェハに対する乾燥処理を行うような装置である。このような微細なパターンとして、後述するように、そのパターン幅Ｗ１あるいはパターン間の溝部幅Ｗ２に対するパターン間の溝部深さＤの比、すなわちアスペクト比が３以上のパターンを有するウェハの洗浄処理および乾燥処理に対して本実施形態の洗浄乾燥処理が適用されることで、本実施形態の効果を有効に得ることができる。
【００２６】
図１に示すように、ウェハ洗浄乾燥処理システム１０１は、薬液等の洗浄液を用いてウェハ１に対する洗浄処理が行われる洗浄処理装置１０と、洗浄処理が行われたウェハ１を純水中に浸積させることで、付着している洗浄液を洗い流す水洗処理が行われる水洗処理装置（純水洗浄装置の一例）２０と、水洗処理が行われたウェハ１をイソプロピルアルコール（以降「ＩＰＡ」とする。）液中に浸積させて、付着している純水をＩＰＡに置き換えるＩＰＡ置換処理を行うＩＰＡ置換処理装置（ＩＰＡ液供給装置の一例）３０と、ＩＰＡ置換処理が行われたウェハ１に付着しているＩＰＡを蒸発させてウェハ１の乾燥処理を行う乾燥処理装置４０とを備えている。
【００２７】
洗浄処理装置１０は、洗浄液１１が収容された洗浄槽１２を備えている。洗浄槽１２内において、例えば複数枚のウェハ１がキャリア１３により支持された状態で、キャリア（ウェハ保持治具）１３を支持する図示しない保持治具が備えられている。なお、洗浄処理装置１０においては、図示しない洗浄液１１の供給部や排液部が備えられている。洗浄処理装置１０においては、キャリア１３により保持されかつ洗浄液１１中に浸積された状態のウェハ１に対して、洗浄液による洗浄処理が行われる。
【００２８】
水洗処理装置２０は、純水２が収容された純水槽２１を備えている。純水槽２１内において、それぞれのウェハ１を保持するキャリア１３を支持する図示しない保持治具が備えられている。水洗処理装置２０においては、キャリア１３により保持されかつ純水２中に浸積された状態のウェハ１に対して、洗浄液を洗い流すための水洗処理が行われる。なお、水洗処理装置２０には、図示しない純水２の供給部や排液部が備えられている。
【００２９】
ＩＰＡ置換処理装置３０は、液状のＩＰＡであるＩＰＡ液３１が収容されたＩＰＡ槽３２と、ＩＰＡ槽３２に内において、それぞれのウェハ１を保持するキャリア１３を支持する図示しない保持治具が備えられている。さらに、ＩＰＡ置換処理装置３０には、キャリア１３を例えば、ウェハ１の表面沿いに進退移動させる（例えば上下方向に移動させる）ことで、ウェハ１の表面に形成されたパターンとＩＰＡ液３１との接触性を高めるキャリア進退移動機構（相対移動部の一例）３３が備えられている。なお、ＩＰＡ置換処理装置３０には、図示しないＩＰＡ液３１の供給部や排液部が備えられている。ＩＰＡ置換処理装置３０では、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が完全に浸積されるように、ＩＰＡ槽３２の深さ及び収容されるＩＰＡ液３１の液量が確保されており、ＩＰＡ液３１中にウェハ１を浸積させることで、ウェハ１の表面に残存している純水をＩＰＡに置き換えることが可能となっている。なお、本第１実施形態においては、ＩＰＡ槽３２が、ＩＰＡ供給部の一例となっている。
【００３０】
ここで、乾燥処理装置４０の詳細構成を図２の模式図に示す。図２に示すように、乾燥処理装置４０は、乾燥処理用気体として例えば加圧された窒素ガス（Ｎ２ガス）をウェハ１に対して吹き付けることにより乾燥処理を行う装置である。具体的には、乾燥処理装置４０には、その内側の空間を乾燥処理空間として有するチャンバ４１と、チャンバ４１内の空間へＮ２ガスを吹き出して供給するＮ２ガスノズル（乾燥処理用気体吹き出し部の一例）４２と、チャンバ４１内の空間の略中央付近において、キャリア１３により保持された状態のウェハ１を支持するキャリア受け台（基板保持部の一例）４３と、空間内へのキャリア１３の搬入出にための出入口として機能するチャンバ４１に取り付けられた蓋部４４とを備えている。さらに、乾燥処理装置４０には、チャンバ４１の外周に取り付けられ、チャンバ４１を介してチャンバ４１内の空間、特にキャリア１３やウェハ１を加熱する加熱装置（チャンバ加熱部の一例）の一例であるプレートヒータ４５が備えられている。また、チャンバ４１には、チャンバ４１内の雰囲気を排気する排気通路と連通された排気部の一例である排気ファン４９と、チャンバ４１内にて発生したドレンをチャンバ４１の外部へ排出するドレン通路４６が備えられている。また、それぞれのＮ２ガスノズル４２には、Ｎ２ガス供給通路４７が接続されており、さらにこのＮ２ガス供給通路４７の途中には、Ｎ２ガスを加熱するＮ２加熱器４８が取り付けられている。
【００３１】
また、ウェハ洗浄乾燥処理システム１０１においては、洗浄処理装置１０に、キャリア１３により保持された状態のウェハ１を搬入して、所定の位置に固定支持させる搬入装置の一例であるローダ１８と、乾燥処理装置４０から、キャリア１３により保持された状態のウェハ１を、所定の位置から搬出する搬出装置の一例であるアンローダ１９とが備えられている。また、洗浄処理装置１０、水洗処理装置２０、ＩＰＡ置換処理装置３０、及び乾燥処理装置４０のそれぞれの装置間におけるキャリア１３の搬送は、図示しないロボット等の搬送装置を用いて行われる。
【００３２】
なお、それぞれのウェハ１を保持するキャリア１３は、薬液等の耐食性に優れた材料により形成されることが好ましく、かつ、ウェハ１の表面に接触する部分には、傷等が付きにくいような比較的柔軟な材料により形成されることが好ましく、例えば、ＰＦＡ等のフッ素樹脂材料より形成される。
【００３３】
次に、このような構成のウェハ洗浄乾燥システム１０１において、ウェハ１に対する洗浄処理から乾燥処理までが行われる一連の手順について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
まず、図３のフローチャートのステップＳ１において、ウェハ１に対する洗浄処理が行われる。具体的には、互いの表面を略平行な状態にて配列されてキャリア１３に保持された複数のウェハ１を、ローダ１８により保持して、洗浄処理装置１０の洗浄槽１２内に搬入する。洗浄槽１２においては、例えば予め所定の洗浄液１１が収容された状態とされており、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が洗浄液１１中に浸積された状態とされる。その後、この浸積状態において、洗浄処理装置１０にて所定の洗浄処理が行われる。
【００３５】
洗浄処理が完了すると、ステップＳ２において、洗浄処理装置１０の洗浄槽１２内からウェハ１を保持するキャリア１３が取り出されて、その後、水洗処理装置２０の純水槽２１内にキャリア１３が搬入される。この搬入は、例えば、図示しないロボットにより行われる。純水槽２１には予め純水２が収容された状態とされており、このロボットによる搬入により、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が純水２内に浸積された状態とされる。このように純水２内にそれぞれのウェハ１が浸積された状態にて、例えば、純水槽２１内の純水２が循環される等により、ウェハ１の表面に残留する洗浄液を洗い流す水洗処理が行われる（ステップＳ３）。
【００３６】
水洗処理が完了すると、ステップＳ４において、水洗処理装置２０の純水槽２１内からウェハ１を保持するキャリア１３が取り出されて、その後、ＩＰＡ置換処理装置３０のＩＰＡ槽３２内にキャリア１３が搬入される。この搬入は、例えば、図示しないロボットにより行われる。ＩＰＡ槽３２には予めＩＰＡ液３１が収容された状態とされており、このロボットによる搬入により、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が、ＩＰＡ液３１内に浸積された状態とされる。ＩＰＡ置換処理装置３０においては、このようにＩＰＡ液３１内にそれぞれのウェハ１が浸積された状態にて、キャリア進退移動機構３３により、キャリア１３を例えばウェハ１の表面沿いに進退移動（例えば上下方向の移動）させることにより、ウェハ１の表面とＩＰＡ液３１との相対的な移動、すなわち流動を制御しながら形成し、両者の接触性が高められた状態にて、ＩＰＡ置換処理が行われる（ステップＳ５）。具体的には、ウェハ１の表面に付着している、すなわちウェハ１の表面に形成された微細なパターン間の溝部などに付着している純水２を、ＩＰＡ液３１に置き換える処理が行われる。ここで、シリコンウェハ１の表面は撥水性が強く、純水をはじくという特性を有している。これに対して、ＩＰＡ液は、シリコンウェハ１の表面に濡れやすいという特性を有している。このような両液体の特性を利用することで、ウェハ１の表面により濡れやすいＩＰＡ液３１への置換処理が行われる。
【００３７】
その後、ＩＰＡ置換処理が完了すると、ステップＳ６にて、ＩＰＡ置換処理装置３０のＩＰＡ槽３２内からウェハ１を保持するキャリア１３が取り出されて、乾燥処理装置４０内へ搬入され、チャンバ４１内のキャリア受け台４３上へキャリア１３が配置される。この搬入は、例えば、図示しないロボットにより行われる。その後、乾燥処理装置４０において、蓋部４４が閉止され、それぞれのＮ２ガスノズル４２より、それぞれのウェハ１に向けて加圧されたＮ２ガスが吹き付けられることにより、ウェハ１の表面に付着している、すなわちそれぞれのパターン間の溝部に残存しているＩＰＡの蒸発が促される。Ｎ２ガスはＮ２加熱器４８にて所定の温度に加熱された状態で、Ｎ２ガス供給通路４７を通して、それぞれのＮ２ガスノズル４２へ供給される。また、チャンバ４１内において、蒸発したＩＰＡを含む雰囲気は、排気ファン４９によりチャンバ４１の外部に排気される。また、ＩＰＡの液滴等のドレンは、ドレン通路４６を通じてチャンバ４１の外部に排液される。
【００３８】
また、図２に示すように、乾燥処理装置４０においては、チャンバ４１の外周面を加熱するプレートヒータ４５が備えられており、このプレートヒータ４５は、略常時加熱状態とされている。そのため、プレートヒータ４５の加熱によりチャンバ４１が十分に加温された状態とされ、さらに、搬入されたキャリア１３やウェハ１も比較的短時間で加温される。このように供給される気体以外に、装置筐体やウェハ１等を加熱する装置が設けられていることにより、ウェハ１の表面に付着して残存しているＩＰＡの蒸発をさらに促進させることができ、その乾燥時間を短くすることができる。
【００３９】
ステップＳ７にて、乾燥処理が完了すると、Ｎ２ガスの供給が停止され、その後蓋部４４が開放されて、ウェハ１を保持するキャリア１３がチャンバ４１の外部へと取り出される。この取り出しは、例えば、図示しないロボットにより行われ、キャリア１３がアンローダ１９に受け渡される。これで、ウェハ１に対する洗浄処理、乾燥処理が完了する。
【００４０】
ここで、ＩＰＡ置換処理及び乾燥処理におけるウェハ１のパターン１ａ間の溝部１ｂの状態の変化を、図４（Ａ）〜（Ｃ）の模式説明図に示す。
【００４１】
まず、このウェハ１は、上述したようにＭＥＭＳ等に使用されるウェハであって、その表面には微細化されたパターン１ａが形成されている。このパターン１ａは、例えば、その幅寸法Ｗ１に対するその溝部１ｂの深さ寸法Ｄの比であるアスペクト比が３以上として形成され、さらに隣接するパターン１ａ間の溝部１ｂの幅寸法Ｗ２に対する深さ寸法Ｄの比であるアスペクト比が３以上として形成されている。すなわち、図４（Ａ）に示すように、幅方向に細い形状の断面を有するようにそれぞれのパターン１ａと、このパターン１ａ間に幅方向に細い形状を有する溝部１ｂが形成されている。
【００４２】
図４（Ａ）に示すように、純水による水洗処理が行われて純水２内から取り出された状態のウェハ１のパターン１ａ間の溝部１ｂ内には、純水２が残存して付着した状態とされている。このような状態のウェハ１をＩＰＡ液３１内に浸積させ、さらにＩＰＡ液３１とウェハ１の表面との間の相対的な移動を行うことにより、図４（Ｂ）に示すように、溝部１ｂ内の純水２をＩＰＡ液３１に置き換えることができる。このように、パターン１ａ間の溝部１ｂ内に入り込んだ純水２をＩＰＡ液３１に確実に置き換えた状態にて、ＩＰＡ液３１内からウェハ１を取り出して、図４（Ｃ）に示すように、ＩＰＡ液３１の蒸発、乾燥処理を行うことで、パターン倒れが発生することを防止することができる。すなわち、ＩＰＡ液３１は、純水２に比較して低い表面張力を有しているため、表面張力によるパターン倒れが生じる可能性を著しく低減することができる。よって、微細化されたパターンを有するウェハ１に対する確実な洗浄処理および乾燥処理を実現することができる。
【００４３】
また、仮に、溝部１ｂ内の純水２の一部がＩＰＡ液により完全に置換されず、一部純水２が残存するような場合であっても、乾燥処理装置４０においては、Ｎ２ガスを加熱された気体として供給するだけでなく、チャンバ４１自体をプレートヒータ４５により加温していることにより、ウェハ１の表面を短い時間で加温することができ、付着残存しているＩＰＡ液３１及び一部純水２を短時間で蒸発させて乾燥させることができる。従って、一部純水２が残存しているような場合であっても、その乾燥時間を短くすることができるため、パターン倒れを起こり難くすることができるとともに、純水の残存によりウォータマークの形成をも抑止することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥システムが備える乾燥処理装置６０の模式図を図５に示す。図５に示すように、本第２実施形態の乾燥処理装置６０においては、上記第１実施形態の乾燥処理装置４０の構成に加えて、乾燥処理用気体として、チャンバ外部のエアをも吸引して利用する装置である。なお、上記第１実施形態の構成部材と同じ構成部材には同じ参照番号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図５に示すように、チャンバ４１に装備される蓋部６４には、チャンバ４１の内外を連通する開口部が形成され、この開口部を埋めるようにＨＥＰＡフィルタ６９が取り付けられている。このようにＨＥＰＡフィルタ６９が取り付けられていることにより、排気ファン４９によりチャンバ４１内部の雰囲気を排気することで、チャンバ４１内を負圧状態とすることができる。その結果、ＨＥＰＡフィルタ６９を通して、チャンバ４１外部のエアを清浄化した状態にて、チャンバ４１に導くことができ、Ｎ２ガスとともにエアを乾燥処理用気体として利用することができる。
【００４６】
このような構成を採用することにより、チャンバ４１内部の空間を負圧に保つことができ、ウェハ１の表面に付着したＩＰＡ液３１の蒸発速度を速めることができる。さらに、コスト的にも高いＮ２ガスの使用量を低減することが可能となる。
【００４７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムに用いられる乾燥処理装置７０の模式図を図６に示す。本第３実施形態の乾燥処理装置７０は、ＩＰＡ置換処理装置としての機能をも合わせ持つ乾燥処理装置となっている。なお、図６の乾燥処理装置７０において、上記第１実施形態の乾燥処理装置４０と同じ構成部材には同じ参照番号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図６に示すように、乾燥処理装置７０においては、チャンバ１３に保持されたそれぞれのウェハ１に対して、ＩＰＡ液を吹き付けるＩＰＡノズル（ＩＰＡ供給部の一例）７９と、このＩＰＡノズル７９にＩＰＡ液を供給するＩＰＡ供給通路７８が備えられている点において、上記第１実施形態の乾燥処理装置４０とは異なる構成となっている。
【００４９】
このような本第３実施形態の乾燥処理装置７０では、水洗処理装置２０にて水洗処理が行われたウェハ１をチャンバ４１内に搬入して、蓋部４４を閉止した後、それぞれのＩＰＡノズル７９よりＩＰＡ液をウェハ１に対して吹き付ける。このＩＰＡ液の吹き付けにより、ウェハ１の表面に付着している純水がＩＰＡに置換される。このＩＰＡ液の吹きつけは、ウェハ１に形成されているパターンの微細化の度合いに応じて、その吹き付け速度や処理時間が調整される。その後、ＩＰＡ液の吹き付けを停止して、ＩＰＡ置換処理が完了する。次に、上記第１実施形態と同様に、Ｎ２ガスノズル４２よりＮ２ガスを吹き付けるとともに、プレートヒータ４５により加熱しながら、ウェハ１の表面に残存して付着しているＩＰＡ液の蒸発、乾燥処理が行われる。なお、このようなＩＰＡ液の吹き付け量としては、例えば、１〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度の範囲の流量が採用される。なお、本第３実施形態においては、乾燥処理装置７０が、ＩＰＡ液供給装置及び乾燥処理装置の一例となっている。
【００５０】
なお、上記それぞれの実施形態の説明においては、乾燥処理装置４０等において、プレートヒータ４５をチャンバ４１の外周面に配置されるような構成を例として説明したが、このような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、プレートヒータをチャンバ４１の内側に設置するような場合であってもよい。プレートヒータとして、キャリア１３やウェハ１等を加温できるように、チャンバ４１内部の空間を加熱することができれば、その設置場所はいずれであってもよい。ただし、プレートヒータ４５のメンテナンス性の観点からは、チャンバ４１の外周面にヒータが設置されていることが好ましい。
【００５１】
また、上記それぞれの実施形態の説明では、乾燥処理用気体として使用される加圧された気体がＮ２ガスであるような場合について説明したが、このような場合に代えて、清浄化されたエアを加圧状態として乾燥処理用気体として使用することもできる。
【００５２】
また、上記それぞれの実施形態の説明においては、基板が、半導体ウェハであるような場合を例として説明したが、これ以外にも基板が液晶パネル用基板であるような場合にも本発明を適用することができる。
【００５３】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムの模式図
【図２】第１実施形態の乾燥処理装置の模式図
【図３】第１実施形態のウェハ洗浄乾燥処理の手順を示すフローチャート
【図４】第１実施形態の水洗処理から乾燥処理までのそれぞれの処理におけるウェハのパターン内の状態の変化を示す模式説明図
【図５】本発明の第２実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムが備える乾燥処理装置の模式図
【図６】本発明の第３実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムが備える乾燥処理装置の模式図
【図７】従来のマランゴニ効果を用いた基板乾燥方法の原理の模式説明図
【図８】従来のマランゴニ効果を用いた基板乾燥方法におけるウェハのパターン内の状態の変化を示す模式説明図
【符号の説明】
【００５５】
１ 半導体ウェハ
１ａ パターン
１ｂ 溝部
２ 純水
３ 混合ガス
４ ＩＰＡ層
１０ 洗浄処理装置
１１ 洗浄槽
１３ キャリア
２０ 水洗処理装置
２１ 純水槽
３０ ＩＰＡ置換処理装置
３１ ＩＰＡ液
３２ ＩＰＡ槽
４０ 乾燥処理装置
４１ チャンバ
４２ Ｎ２ガスノズル
４５ プレートヒータ
１０１ ウェハ洗浄乾燥処理システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、純水内に浸積され洗浄処理が行われた基板を乾燥させる基板乾燥装置および方法に関し、特に基板として、半導体ウェハや液晶パネル用基板などの乾燥処理についての装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の一例である半導体ウェハの製造工程において、洗浄水として例えば純水などを用いてウェハに対する洗浄処理が行われた後、ウェハの表面に付着している純水を除去するためにウェハを乾燥させる工程が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなウェハの乾燥処理工程の原理を示す模式説明図を図７に示す。図７に示すように、このような従来の乾燥処理工程においては、ウェハ１が浸積された純水２の水面上方の空間に、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）と不活性ガスであるＮ２ガスとの混合ガス３を充填しておき、純水２中からこの空間内にウェハ１を引き上げて、ウェハ１の表面に付着している水滴をＩＰＡに置換して、その後ウェハ１表面のＩＰＡを蒸発させることで、ウェハ１を乾燥させている。このような乾燥方法は、いわゆるマランゴニ効果を利用したものである。具体的には、水面上方の空間内に混合ガス３が供給されていることにより、純水２の水面上にはＩＰＡの一部が溶け込み、ＩＰＡが高濃度にて溶け込んだ層であるＩＰＡ層４が形成される。ＩＰＡは、表面張力が純水よりも低いという特性を有しており、この表面張力差を用いることで、純水２内より上方に引き上げられるウェハ１の表面の純水をＩＰＡに置き換えることで、ウェハ１の表面の純水を取り除いて、乾燥効果が高められている。
【０００４】
【特許文献１】特公平６−１０３６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術等に用いられるウェハにおいては、形成されるパターンの微細化が顕著となっている。例えば、ウェハ表面に形成されるパターンの深さ（高さ）寸法Ｄに対して、その幅寸法Ｗ１の狭小化は著しく、例えば、幅寸法Ｗ１に対する深さ寸法Ｄのアスペクト比は３以上（すなわち、幅Ｗ１：深さＤ＝１：３以上）とパターン断面形状の細型化が進んでいる。また、このようなパターン幅の狭小化に伴い、隣接するパターン間に形成される溝部の幅寸法Ｗ２も狭小化され、溝部の幅寸法Ｗ２に対する深さ寸法Ｄのアスペクト比も３以上となっている。このようにパターン及び溝部の微細化が顕著となるに従って、従来の乾燥処理方法では、パターン間の溝部内部にまで入り込んだ純水等が残存する場合があり、十分な乾燥ができないという問題が生じている。
【０００６】
例えば、図８（Ａ）の模式説明図に示すように、ウェハ表面のパターン１ａ間の溝部１ｂ内にまで入り込んだ純水２は、そのパターン形状及び溝部形状の高アスペクト比化により、純水内から引き上げられる際に、マランゴニ効果だけではＩＰＡと十分に置き換えられない場合が生じる。このような場合にあっては、純水の表面張力（７２．７５ｍＮ／ｍ）がＩＰＡの表面張力（２２．９ｍＮ／ｍ）よりも高いという特性により、残存した純水２の表面張力により細型化された隣接するパターン１ａが互いに引き寄せられて、パターン倒れが生じる場合があるという問題がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、純水内に浸積され洗浄処理が行われた基板を乾燥させる基板乾燥において、上記基板に微細化されたパターンが存在するような場合であっても、確実に上記基板に付着した純水を除去して基板を乾燥させる基板乾燥装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の第１態様によれば、純水内に浸積された基板を取り出した後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給して、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換え、
その後、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させることにより上記基板を乾燥させることを特徴とする基板乾燥方法を提供する。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理は、イソプロピルアルコール液内に上記基板を浸積させることにより行い、
上記イソプロピルアルコール液内より上記基板を取り出した後、上記基板の乾燥処理を行う、第１態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１１】
本発明の第３態様によれば、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記基板が浸積された上記イソプロピルアルコール液と上記基板とを相対的に移動させながら行う、第３態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１２】
本発明の第４態様によれば、上記イソプロピルアルコールと上記基板との相対的な移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向を制御して行われる、第３態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１３】
本発明の第５態様によれば、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記液状のイソプロピルアルコールを上記基板に吹き付けることにより行い、
その後、上記基板の乾燥処理を行う、第１態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１４】
本発明の第６態様によれば、上記基板の乾燥処理は、チャンバ内に上記基板を配置して、上記チャンバ内の空間に乾燥処理用気体を供給して、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させるとともに、上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させながら行う、第２態様から第５態様のいずれか１つに記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１５】
本発明の第７態様によれば、上記基板の乾燥処理は上記チャンバ内部を負圧とした状態にて行う、第６態様に記載の基板乾燥方法を提供する。
【００１６】
本発明の第８態様によれば、純水が収容された純水槽を備え、上記純水内に基板が浸積されて洗浄処理が行われる純水洗浄装置と、
上記純水洗浄装置の上記純水槽から取り出された上記基板に対して、その表面に液状のイソプロピルアルコールを供給するイソプロピルアルコール供給部を備え、上記イソプロピルアルコール供給部により上記イソプロピルアルコールを供給することで、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換えるイソプロピルアルコール液供給装置と、
上記イソプロピルアルコール液供給装置にて上記イソプロピルアルコールの供給が行われた上記基板に対して、乾燥処理用気体を供給する乾燥処理用気体供給部を備え、上記気体の供給により上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させて上記基板を乾燥させる乾燥処理装置とを備えることを特徴とする基板乾燥装置を提供する。
【００１７】
本発明の第９態様によれば、上記イソプロピルアルコール液供給装置は、
上記イソプロピルアルコール液が収容されたイソプロピルアルコール液槽と、
上記基板を保持し、上記イソプロピルアルコール液槽中に上記基板を浸積させる基板保持部とを備え、
上記イソプロピルアルコール液内に上記基板が浸積されることにより、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理が行われる、第８態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００１８】
本発明の第１０態様によれば、上記イソプロピルアルコール液供給装置は、上記収容されているイソプロピルアルコール液と上記基板保持部とを相対的に移動させる相対移動部をさらに備える、第９態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００１９】
本発明の第１１態様によれば、上記相対移動部による相対移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向が制限して行われる、第１０態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００２０】
本発明の第１２態様によれば、上記乾燥処理装置は、
上記基板がその内側の空間に配置されるとともに、上記乾燥処理用気体供給部により上記気体が上記空間内に供給されるチャンバと、
上記チャンバ内において、上記基板を保持する基板保持部と、
上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記基板保持部に保持された上記基板を加熱して、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させるチャンバ加熱部とをさらに備える、第８態様から第１１態様のいずれか１つに記載の基板乾燥装置を提供する。
【００２１】
本発明の第１３態様によれば、上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバ内の空間に加圧された上記気体を吹き出して供給する乾燥処理用気体吹き出し部である、第１２態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【００２２】
本発明の第１４態様によれば、上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバの内外空間を連通して設けられたフィルタと、上記チャンバ内の雰囲気を排気することにより、上記フィルタを通して上記チャンバの外側のエアを上記チャンバ内に導く排気部とを備える、第１２態様に記載の基板乾燥装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、純水内に浸積された基板が取り出された後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給することで、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換えている。すなわち、いわゆるマランゴニ効果を利用することなく、純水内から取り出された後の基板に対して、その表面に液状のイソプロピルアルコールを供給することで、その表面に付着している純水をイソプロピルアルコールに確実に置き換えることができる。従って、基板において、パターンの微細化が成されているような場合であっても、そのパターンの溝部内部にまで入り込んでいる純水をＩＰＡに置き換えて、パターン倒れ等の問題が発生することを確実に防止することができる基板乾燥装置および方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる基板乾燥装置の一例であるウェハ乾燥処理システムを含んで備えるウェハ洗浄乾燥処理システム１０１の主要な構成を示す模式構成図を図１に示す。本実施形態のウェハ洗浄乾燥処理システム１０１は、基板の一例として、半導体ウェハ（以降、「ウェハ」とする。）１に対して洗浄液を用いて洗浄処理を行った後、これらの洗浄液を除去するために純水中へ浸積させ、その後、純水中からウェハ１を取り出して、ウェハ１の表面に付着した純水等の液体を取り除くための乾燥処理を行う装置である。本実施形態のウェハ洗浄乾燥処理システムは、このような洗浄処理および乾燥処理の対象となるウェハとして、例えば、ＭＥＭＳ等に用いられる微細なパターンが形成されたウェハに対する乾燥処理を行うような装置である。このような微細なパターンとして、後述するように、そのパターン幅Ｗ１あるいはパターン間の溝部幅Ｗ２に対するパターン間の溝部深さＤの比、すなわちアスペクト比が３以上のパターンを有するウェハの洗浄処理および乾燥処理に対して本実施形態の洗浄乾燥処理が適用されることで、本実施形態の効果を有効に得ることができる。
【００２６】
図１に示すように、ウェハ洗浄乾燥処理システム１０１は、薬液等の洗浄液を用いてウェハ１に対する洗浄処理が行われる洗浄処理装置１０と、洗浄処理が行われたウェハ１を純水中に浸積させることで、付着している洗浄液を洗い流す水洗処理が行われる水洗処理装置（純水洗浄装置の一例）２０と、水洗処理が行われたウェハ１をイソプロピルアルコール（以降「ＩＰＡ」とする。）液中に浸積させて、付着している純水をＩＰＡに置き換えるＩＰＡ置換処理を行うＩＰＡ置換処理装置（ＩＰＡ液供給装置の一例）３０と、ＩＰＡ置換処理が行われたウェハ１に付着しているＩＰＡを蒸発させてウェハ１の乾燥処理を行う乾燥処理装置４０とを備えている。
【００２７】
洗浄処理装置１０は、洗浄液１１が収容された洗浄槽１２を備えている。洗浄槽１２内において、例えば複数枚のウェハ１がキャリア１３により支持された状態で、キャリア（ウェハ保持治具）１３を支持する図示しない保持治具が備えられている。なお、洗浄処理装置１０においては、図示しない洗浄液１１の供給部や排液部が備えられている。洗浄処理装置１０においては、キャリア１３により保持されかつ洗浄液１１中に浸積された状態のウェハ１に対して、洗浄液による洗浄処理が行われる。
【００２８】
水洗処理装置２０は、純水２が収容された純水槽２１を備えている。純水槽２１内において、それぞれのウェハ１を保持するキャリア１３を支持する図示しない保持治具が備えられている。水洗処理装置２０においては、キャリア１３により保持されかつ純水２中に浸積された状態のウェハ１に対して、洗浄液を洗い流すための水洗処理が行われる。なお、水洗処理装置２０には、図示しない純水２の供給部や排液部が備えられている。
【００２９】
ＩＰＡ置換処理装置３０は、液状のＩＰＡであるＩＰＡ液３１が収容されたＩＰＡ槽３２と、ＩＰＡ槽３２に内において、それぞれのウェハ１を保持するキャリア１３を支持する図示しない保持治具が備えられている。さらに、ＩＰＡ置換処理装置３０には、キャリア１３を例えば、ウェハ１の表面沿いに進退移動させる（例えば上下方向に移動させる）ことで、ウェハ１の表面に形成されたパターンとＩＰＡ液３１との接触性を高めるキャリア進退移動機構（相対移動部の一例）３３が備えられている。なお、ＩＰＡ置換処理装置３０には、図示しないＩＰＡ液３１の供給部や排液部が備えられている。ＩＰＡ置換処理装置３０では、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が完全に浸積されるように、ＩＰＡ槽３２の深さ及び収容されるＩＰＡ液３１の液量が確保されており、ＩＰＡ液３１中にウェハ１を浸積させることで、ウェハ１の表面に残存している純水をＩＰＡに置き換えることが可能となっている。なお、本第１実施形態においては、ＩＰＡ槽３２が、ＩＰＡ供給部の一例となっている。
【００３０】
ここで、乾燥処理装置４０の詳細構成を図２の模式図に示す。図２に示すように、乾燥処理装置４０は、乾燥処理用気体として例えば加圧された窒素ガス（Ｎ２ガス）をウェハ１に対して吹き付けることにより乾燥処理を行う装置である。具体的には、乾燥処理装置４０には、その内側の空間を乾燥処理空間として有するチャンバ４１と、チャンバ４１内の空間へＮ２ガスを吹き出して供給するＮ２ガスノズル（乾燥処理用気体吹き出し部の一例）４２と、チャンバ４１内の空間の略中央付近において、キャリア１３により保持された状態のウェハ１を支持するキャリア受け台（基板保持部の一例）４３と、空間内へのキャリア１３の搬入出にための出入口として機能するチャンバ４１に取り付けられた蓋部４４とを備えている。さらに、乾燥処理装置４０には、チャンバ４１の外周に取り付けられ、チャンバ４１を介してチャンバ４１内の空間、特にキャリア１３やウェハ１を加熱する加熱装置（チャンバ加熱部の一例）の一例であるプレートヒータ４５が備えられている。また、チャンバ４１には、チャンバ４１内の雰囲気を排気する排気通路と連通された排気部の一例である排気ファン４９と、チャンバ４１内にて発生したドレンをチャンバ４１の外部へ排出するドレン通路４６が備えられている。また、それぞれのＮ２ガスノズル４２には、Ｎ２ガス供給通路４７が接続されており、さらにこのＮ２ガス供給通路４７の途中には、Ｎ２ガスを加熱するＮ２加熱器４８が取り付けられている。
【００３１】
また、ウェハ洗浄乾燥処理システム１０１においては、洗浄処理装置１０に、キャリア１３により保持された状態のウェハ１を搬入して、所定の位置に固定支持させる搬入装置の一例であるローダ１８と、乾燥処理装置４０から、キャリア１３により保持された状態のウェハ１を、所定の位置から搬出する搬出装置の一例であるアンローダ１９とが備えられている。また、洗浄処理装置１０、水洗処理装置２０、ＩＰＡ置換処理装置３０、及び乾燥処理装置４０のそれぞれの装置間におけるキャリア１３の搬送は、図示しないロボット等の搬送装置を用いて行われる。
【００３２】
なお、それぞれのウェハ１を保持するキャリア１３は、薬液等の耐食性に優れた材料により形成されることが好ましく、かつ、ウェハ１の表面に接触する部分には、傷等が付きにくいような比較的柔軟な材料により形成されることが好ましく、例えば、ＰＦＡ等のフッ素樹脂材料より形成される。
【００３３】
次に、このような構成のウェハ洗浄乾燥システム１０１において、ウェハ１に対する洗浄処理から乾燥処理までが行われる一連の手順について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
まず、図３のフローチャートのステップＳ１において、ウェハ１に対する洗浄処理が行われる。具体的には、互いの表面を略平行な状態にて配列されてキャリア１３に保持された複数のウェハ１を、ローダ１８により保持して、洗浄処理装置１０の洗浄槽１２内に搬入する。洗浄槽１２においては、例えば予め所定の洗浄液１１が収容された状態とされており、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が洗浄液１１中に浸積された状態とされる。その後、この浸積状態において、洗浄処理装置１０にて所定の洗浄処理が行われる。
【００３５】
洗浄処理が完了すると、ステップＳ２において、洗浄処理装置１０の洗浄槽１２内からウェハ１を保持するキャリア１３が取り出されて、その後、水洗処理装置２０の純水槽２１内にキャリア１３が搬入される。この搬入は、例えば、図示しないロボットにより行われる。純水槽２１には予め純水２が収容された状態とされており、このロボットによる搬入により、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が純水２内に浸積された状態とされる。このように純水２内にそれぞれのウェハ１が浸積された状態にて、例えば、純水槽２１内の純水２が循環される等により、ウェハ１の表面に残留する洗浄液を洗い流す水洗処理が行われる（ステップＳ３）。
【００３６】
水洗処理が完了すると、ステップＳ４において、水洗処理装置２０の純水槽２１内からウェハ１を保持するキャリア１３が取り出されて、その後、ＩＰＡ置換処理装置３０のＩＰＡ槽３２内にキャリア１３が搬入される。この搬入は、例えば、図示しないロボットにより行われる。ＩＰＡ槽３２には予めＩＰＡ液３１が収容された状態とされており、このロボットによる搬入により、キャリア１３に保持されたそれぞれのウェハ１が、ＩＰＡ液３１内に浸積された状態とされる。ＩＰＡ置換処理装置３０においては、このようにＩＰＡ液３１内にそれぞれのウェハ１が浸積された状態にて、キャリア進退移動機構３３により、キャリア１３を例えばウェハ１の表面沿いに進退移動（例えば上下方向の移動）させることにより、ウェハ１の表面とＩＰＡ液３１との相対的な移動、すなわち流動を制御しながら形成し、両者の接触性が高められた状態にて、ＩＰＡ置換処理が行われる（ステップＳ５）。具体的には、ウェハ１の表面に付着している、すなわちウェハ１の表面に形成された微細なパターン間の溝部などに付着している純水２を、ＩＰＡ液３１に置き換える処理が行われる。ここで、シリコンウェハ１の表面は撥水性が強く、純水をはじくという特性を有している。これに対して、ＩＰＡ液は、シリコンウェハ１の表面に濡れやすいという特性を有している。このような両液体の特性を利用することで、ウェハ１の表面により濡れやすいＩＰＡ液３１への置換処理が行われる。
【００３７】
その後、ＩＰＡ置換処理が完了すると、ステップＳ６にて、ＩＰＡ置換処理装置３０のＩＰＡ槽３２内からウェハ１を保持するキャリア１３が取り出されて、乾燥処理装置４０内へ搬入され、チャンバ４１内のキャリア受け台４３上へキャリア１３が配置される。この搬入は、例えば、図示しないロボットにより行われる。その後、乾燥処理装置４０において、蓋部４４が閉止され、それぞれのＮ２ガスノズル４２より、それぞれのウェハ１に向けて加圧されたＮ２ガスが吹き付けられることにより、ウェハ１の表面に付着している、すなわちそれぞれのパターン間の溝部に残存しているＩＰＡの蒸発が促される。Ｎ２ガスはＮ２加熱器４８にて所定の温度に加熱された状態で、Ｎ２ガス供給通路４７を通して、それぞれのＮ２ガスノズル４２へ供給される。また、チャンバ４１内において、蒸発したＩＰＡを含む雰囲気は、排気ファン４９によりチャンバ４１の外部に排気される。また、ＩＰＡの液滴等のドレンは、ドレン通路４６を通じてチャンバ４１の外部に排液される。
【００３８】
また、図２に示すように、乾燥処理装置４０においては、チャンバ４１の外周面を加熱するプレートヒータ４５が備えられており、このプレートヒータ４５は、略常時加熱状態とされている。そのため、プレートヒータ４５の加熱によりチャンバ４１が十分に加温された状態とされ、さらに、搬入されたキャリア１３やウェハ１も比較的短時間で加温される。このように供給される気体以外に、装置筐体やウェハ１等を加熱する装置が設けられていることにより、ウェハ１の表面に付着して残存しているＩＰＡの蒸発をさらに促進させることができ、その乾燥時間を短くすることができる。
【００３９】
ステップＳ７にて、乾燥処理が完了すると、Ｎ２ガスの供給が停止され、その後蓋部４４が開放されて、ウェハ１を保持するキャリア１３がチャンバ４１の外部へと取り出される。この取り出しは、例えば、図示しないロボットにより行われ、キャリア１３がアンローダ１９に受け渡される。これで、ウェハ１に対する洗浄処理、乾燥処理が完了する。
【００４０】
ここで、ＩＰＡ置換処理及び乾燥処理におけるウェハ１のパターン１ａ間の溝部１ｂの状態の変化を、図４（Ａ）〜（Ｃ）の模式説明図に示す。
【００４１】
まず、このウェハ１は、上述したようにＭＥＭＳ等に使用されるウェハであって、その表面には微細化されたパターン１ａが形成されている。このパターン１ａは、例えば、その幅寸法Ｗ１に対するその溝部１ｂの深さ寸法Ｄの比であるアスペクト比が３以上として形成され、さらに隣接するパターン１ａ間の溝部１ｂの幅寸法Ｗ２に対する深さ寸法Ｄの比であるアスペクト比が３以上として形成されている。すなわち、図４（Ａ）に示すように、幅方向に細い形状の断面を有するようにそれぞれのパターン１ａと、このパターン１ａ間に幅方向に細い形状を有する溝部１ｂが形成されている。
【００４２】
図４（Ａ）に示すように、純水による水洗処理が行われて純水２内から取り出された状態のウェハ１のパターン１ａ間の溝部１ｂ内には、純水２が残存して付着した状態とされている。このような状態のウェハ１をＩＰＡ液３１内に浸積させ、さらにＩＰＡ液３１とウェハ１の表面との間の相対的な移動を行うことにより、図４（Ｂ）に示すように、溝部１ｂ内の純水２をＩＰＡ液３１に置き換えることができる。このように、パターン１ａ間の溝部１ｂ内に入り込んだ純水２をＩＰＡ液３１に確実に置き換えた状態にて、ＩＰＡ液３１内からウェハ１を取り出して、図４（Ｃ）に示すように、ＩＰＡ液３１の蒸発、乾燥処理を行うことで、パターン倒れが発生することを防止することができる。すなわち、ＩＰＡ液３１は、純水２に比較して低い表面張力を有しているため、表面張力によるパターン倒れが生じる可能性を著しく低減することができる。よって、微細化されたパターンを有するウェハ１に対する確実な洗浄処理および乾燥処理を実現することができる。
【００４３】
また、仮に、溝部１ｂ内の純水２の一部がＩＰＡ液により完全に置換されず、一部純水２が残存するような場合であっても、乾燥処理装置４０においては、Ｎ２ガスを加熱された気体として供給するだけでなく、チャンバ４１自体をプレートヒータ４５により加温していることにより、ウェハ１の表面を短い時間で加温することができ、付着残存しているＩＰＡ液３１及び一部純水２を短時間で蒸発させて乾燥させることができる。従って、一部純水２が残存しているような場合であっても、その乾燥時間を短くすることができるため、パターン倒れを起こり難くすることができるとともに、純水の残存によりウォータマークの形成をも抑止することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥システムが備える乾燥処理装置６０の模式図を図５に示す。図５に示すように、本第２実施形態の乾燥処理装置６０においては、上記第１実施形態の乾燥処理装置４０の構成に加えて、乾燥処理用気体として、チャンバ外部のエアをも吸引して利用する装置である。なお、上記第１実施形態の構成部材と同じ構成部材には同じ参照番号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図５に示すように、チャンバ４１に装備される蓋部６４には、チャンバ４１の内外を連通する開口部が形成され、この開口部を埋めるようにＨＥＰＡフィルタ６９が取り付けられている。このようにＨＥＰＡフィルタ６９が取り付けられていることにより、排気ファン４９によりチャンバ４１内部の雰囲気を排気することで、チャンバ４１内を負圧状態とすることができる。その結果、ＨＥＰＡフィルタ６９を通して、チャンバ４１外部のエアを清浄化した状態にて、チャンバ４１に導くことができ、Ｎ２ガスとともにエアを乾燥処理用気体として利用することができる。
【００４６】
このような構成を採用することにより、チャンバ４１内部の空間を負圧に保つことができ、ウェハ１の表面に付着したＩＰＡ液３１の蒸発速度を速めることができる。さらに、コスト的にも高いＮ２ガスの使用量を低減することが可能となる。
【００４７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムに用いられる乾燥処理装置７０の模式図を図６に示す。本第３実施形態の乾燥処理装置７０は、ＩＰＡ置換処理装置としての機能をも合わせ持つ乾燥処理装置となっている。なお、図６の乾燥処理装置７０において、上記第１実施形態の乾燥処理装置４０と同じ構成部材には同じ参照番号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図６に示すように、乾燥処理装置７０においては、チャンバ１３に保持されたそれぞれのウェハ１に対して、ＩＰＡ液を吹き付けるＩＰＡノズル（ＩＰＡ供給部の一例）７９と、このＩＰＡノズル７９にＩＰＡ液を供給するＩＰＡ供給通路７８が備えられている点において、上記第１実施形態の乾燥処理装置４０とは異なる構成となっている。
【００４９】
このような本第３実施形態の乾燥処理装置７０では、水洗処理装置２０にて水洗処理が行われたウェハ１をチャンバ４１内に搬入して、蓋部４４を閉止した後、それぞれのＩＰＡノズル７９よりＩＰＡ液をウェハ１に対して吹き付ける。このＩＰＡ液の吹き付けにより、ウェハ１の表面に付着している純水がＩＰＡに置換される。このＩＰＡ液の吹きつけは、ウェハ１に形成されているパターンの微細化の度合いに応じて、その吹き付け速度や処理時間が調整される。その後、ＩＰＡ液の吹き付けを停止して、ＩＰＡ置換処理が完了する。次に、上記第１実施形態と同様に、Ｎ２ガスノズル４２よりＮ２ガスを吹き付けるとともに、プレートヒータ４５により加熱しながら、ウェハ１の表面に残存して付着しているＩＰＡ液の蒸発、乾燥処理が行われる。なお、このようなＩＰＡ液の吹き付け量としては、例えば、１〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度の範囲の流量が採用される。なお、本第３実施形態においては、乾燥処理装置７０が、ＩＰＡ液供給装置及び乾燥処理装置の一例となっている。
【００５０】
なお、上記それぞれの実施形態の説明においては、乾燥処理装置４０等において、プレートヒータ４５をチャンバ４１の外周面に配置されるような構成を例として説明したが、このような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、プレートヒータをチャンバ４１の内側に設置するような場合であってもよい。プレートヒータとして、キャリア１３やウェハ１等を加温できるように、チャンバ４１内部の空間を加熱することができれば、その設置場所はいずれであってもよい。ただし、プレートヒータ４５のメンテナンス性の観点からは、チャンバ４１の外周面にヒータが設置されていることが好ましい。
【００５１】
また、上記それぞれの実施形態の説明では、乾燥処理用気体として使用される加圧された気体がＮ２ガスであるような場合について説明したが、このような場合に代えて、清浄化されたエアを加圧状態として乾燥処理用気体として使用することもできる。
【００５２】
また、上記それぞれの実施形態の説明においては、基板が、半導体ウェハであるような場合を例として説明したが、これ以外にも基板が液晶パネル用基板であるような場合にも本発明を適用することができる。
【００５３】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムの模式図
【図２】第１実施形態の乾燥処理装置の模式図
【図３】第１実施形態のウェハ洗浄乾燥処理の手順を示すフローチャート
【図４】第１実施形態の水洗処理から乾燥処理までのそれぞれの処理におけるウェハのパターン内の状態の変化を示す模式説明図
【図５】本発明の第２実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムが備える乾燥処理装置の模式図
【図６】本発明の第３実施形態にかかるウェハ洗浄乾燥処理システムが備える乾燥処理装置の模式図
【図７】従来のマランゴニ効果を用いた基板乾燥方法の原理の模式説明図
【図８】従来のマランゴニ効果を用いた基板乾燥方法におけるウェハのパターン内の状態の変化を示す模式説明図
【符号の説明】
【００５５】
１ 半導体ウェハ
１ａ パターン
１ｂ 溝部
２ 純水
３ 混合ガス
４ ＩＰＡ層
１０ 洗浄処理装置
１１ 洗浄槽
１３ キャリア
２０ 水洗処理装置
２１ 純水槽
３０ ＩＰＡ置換処理装置
３１ ＩＰＡ液
３２ ＩＰＡ槽
４０ 乾燥処理装置
４１ チャンバ
４２ Ｎ２ガスノズル
４５ プレートヒータ
１０１ ウェハ洗浄乾燥処理システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
純水内に浸積された基板を取り出した後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給して、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換え、
その後、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させることにより上記基板を乾燥させることを特徴とする基板乾燥方法。
【請求項２】
上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理は、イソプロピルアルコール液内に上記基板を浸積させることにより行い、
上記イソプロピルアルコール液内より上記基板を取り出した後、上記基板の乾燥処理を行う、請求項１に記載の基板乾燥方法。
【請求項３】
上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記基板が浸積された上記イソプロピルアルコール液と上記基板とを相対的に移動させながら行う、請求項２に記載の基板乾燥方法。
【請求項４】
上記イソプロピルアルコールと上記基板との相対的な移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向を制御して行われる、請求項３に記載の基板乾燥方法。
【請求項５】
上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記液状のイソプロピルアルコールを上記基板に吹き付けることにより行い、
その後、上記基板の乾燥処理を行う、請求項１に記載の基板乾燥方法。
【請求項６】
上記基板の乾燥処理は、チャンバ内に上記基板を配置して、上記チャンバ内の空間に乾燥処理用気体を供給して、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させるとともに、上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させながら行う、請求項２から５のいずれか１つに記載の基板乾燥方法。
【請求項７】
上記基板の乾燥処理は上記チャンバ内部を負圧とした状態にて行う、請求項６に記載の基板乾燥方法。
【請求項８】
純水が収容された純水槽を備え、上記純水内に基板が浸積されて洗浄処理が行われる純水洗浄装置と、
上記純水洗浄装置の上記純水槽から取り出された上記基板に対して、その表面に液状のイソプロピルアルコールを供給するイソプロピルアルコール供給部を備え、上記イソプロピルアルコール供給部により上記イソプロピルアルコールを供給することで、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換えるイソプロピルアルコール液供給装置と、
上記イソプロピルアルコール液供給装置にて上記イソプロピルアルコールの供給が行われた上記基板に対して、乾燥処理用気体を供給する乾燥処理用気体供給部を備え、上記気体の供給により上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させて上記基板を乾燥させる乾燥処理装置とを備えることを特徴とする基板乾燥装置。
【請求項９】
上記イソプロピルアルコール液供給装置は、
上記イソプロピルアルコール液が収容されたイソプロピルアルコール液槽と、
上記基板を保持し、上記イソプロピルアルコール液槽中に上記基板を浸積させる基板保持部とを備え、
上記イソプロピルアルコール液内に上記基板が浸積されることにより、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理が行われる、請求項８に記載の基板乾燥装置。
【請求項１０】
上記イソプロピルアルコール液供給装置は、上記収容されているイソプロピルアルコール液と上記基板保持部とを相対的に移動させる相対移動部をさらに備える、請求項９に記載の基板乾燥装置。
【請求項１１】
上記相対移動部による相対移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向を制御して行われる、請求項１０に記載の基板乾燥装置。
【請求項１２】
上記乾燥処理装置は、
上記基板がその内側の空間に配置されるとともに、上記乾燥処理用気体供給部により上記気体が上記空間内に供給されるチャンバと、
上記チャンバ内において、上記基板を保持する基板保持部と、
上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記基板保持部に保持された上記基板を加熱して、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させるチャンバ加熱部とをさらに備える、請求項８から１１のいずれか１つに記載の基板乾燥装置。
【請求項１３】
上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバ内の空間に加圧された上記気体を吹き出して供給する乾燥処理用気体吹き出し部である、請求項１２に記載の基板乾燥装置。
【請求項１４】
上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバの内外空間を連通して設けられたフィルタと、上記チャンバ内の雰囲気を排気することにより、上記フィルタを通して上記チャンバの外側のエアを上記チャンバ内に導く排気部とを備える、請求項１２に記載の基板乾燥装置。
【請求項１】
純水内に浸積された基板を取り出した後、上記基板の表面に液状のイソプロピルアルコールを供給して、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換え、
その後、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させることにより上記基板を乾燥させることを特徴とする基板乾燥方法。
【請求項２】
上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理は、イソプロピルアルコール液内に上記基板を浸積させることにより行い、
上記イソプロピルアルコール液内より上記基板を取り出した後、上記基板の乾燥処理を行う、請求項１に記載の基板乾燥方法。
【請求項３】
上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記基板が浸積された上記イソプロピルアルコール液と上記基板とを相対的に移動させながら行う、請求項２に記載の基板乾燥方法。
【請求項４】
上記イソプロピルアルコールと上記基板との相対的な移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向を制御して行われる、請求項３に記載の基板乾燥方法。
【請求項５】
上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換えは、上記液状のイソプロピルアルコールを上記基板に吹き付けることにより行い、
その後、上記基板の乾燥処理を行う、請求項１に記載の基板乾燥方法。
【請求項６】
上記基板の乾燥処理は、チャンバ内に上記基板を配置して、上記チャンバ内の空間に乾燥処理用気体を供給して、上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させるとともに、上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させながら行う、請求項２から５のいずれか１つに記載の基板乾燥方法。
【請求項７】
上記基板の乾燥処理は上記チャンバ内部を負圧とした状態にて行う、請求項６に記載の基板乾燥方法。
【請求項８】
純水が収容された純水槽を備え、上記純水内に基板が浸積されて洗浄処理が行われる純水洗浄装置と、
上記純水洗浄装置の上記純水槽から取り出された上記基板に対して、その表面に液状のイソプロピルアルコールを供給するイソプロピルアルコール供給部を備え、上記イソプロピルアルコール供給部により上記イソプロピルアルコールを供給することで、上記基板の表面に付着している上記純水を上記イソプロピルアルコールに置き換えるイソプロピルアルコール液供給装置と、
上記イソプロピルアルコール液供給装置にて上記イソプロピルアルコールの供給が行われた上記基板に対して、乾燥処理用気体を供給する乾燥処理用気体供給部を備え、上記気体の供給により上記基板の表面から上記イソプロピルアルコールを蒸発させて上記基板を乾燥させる乾燥処理装置とを備えることを特徴とする基板乾燥装置。
【請求項９】
上記イソプロピルアルコール液供給装置は、
上記イソプロピルアルコール液が収容されたイソプロピルアルコール液槽と、
上記基板を保持し、上記イソプロピルアルコール液槽中に上記基板を浸積させる基板保持部とを備え、
上記イソプロピルアルコール液内に上記基板が浸積されることにより、上記純水の上記イソプロピルアルコールへの置き換え処理が行われる、請求項８に記載の基板乾燥装置。
【請求項１０】
上記イソプロピルアルコール液供給装置は、上記収容されているイソプロピルアルコール液と上記基板保持部とを相対的に移動させる相対移動部をさらに備える、請求項９に記載の基板乾燥装置。
【請求項１１】
上記相対移動部による相対移動は、上記基板の表面に沿って上記イソプロピルアルコール液が相対的に流動されるように、その流動の方向を制御して行われる、請求項１０に記載の基板乾燥装置。
【請求項１２】
上記乾燥処理装置は、
上記基板がその内側の空間に配置されるとともに、上記乾燥処理用気体供給部により上記気体が上記空間内に供給されるチャンバと、
上記チャンバ内において、上記基板を保持する基板保持部と、
上記チャンバ内の空間を加熱することにより、上記基板保持部に保持された上記基板を加熱して、上記イソプロピルアルコールの蒸発速度を促進させるチャンバ加熱部とをさらに備える、請求項８から１１のいずれか１つに記載の基板乾燥装置。
【請求項１３】
上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバ内の空間に加圧された上記気体を吹き出して供給する乾燥処理用気体吹き出し部である、請求項１２に記載の基板乾燥装置。
【請求項１４】
上記乾燥処理用気体供給部は、上記チャンバの内外空間を連通して設けられたフィルタと、上記チャンバ内の雰囲気を排気することにより、上記フィルタを通して上記チャンバの外側のエアを上記チャンバ内に導く排気部とを備える、請求項１２に記載の基板乾燥装置。
【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２００９−１０２５６（Ｐ２００９−１０２５６Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７１７９０（Ｐ２００７−１７１７９０）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（３９０００５０５０）東邦化成株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（３９０００５０５０）東邦化成株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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