JP2001053051A - 基板の乾燥装置および洗浄装置並びに乾燥方法および洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄液で洗浄後の基板、特にフッ酸処理後の
酸化膜等が除去されたシリコンウエーハに対して、その
表面にウオーターマークや汚染等を発生させないで清浄
な状態に乾燥させることができる乾燥装置と乾燥方法。 【解決手段】 被乾燥基板表面を純水で濯ぎ、純水水膜
を噴射不活性ガスで排除して乾燥する乾燥装置であっ
て、少なくとも前記被乾燥基板を水平に保持し回転を可
能とする回転保持手段と、被乾燥基板の上方でかつ中心
側に位置し被乾燥基板の表面に向けて不活性ガスを噴射
する不活性ガス噴射手段と、前記被乾燥基板の上方でか
つ外周側に位置し被乾燥基板の表面に向けて純水を噴射
する純水噴射手段とを具備し、前記純水または不活性ガ
スを噴射する各ノズルを保持すると共に、被乾燥基板の
表面に対して平行でかつ被乾燥基板の中心から外周にか
けて径方向に移動させるノズル保持移動手段を具備する
乾燥装置および乾燥方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体基板
や半導体デバイスを製造する工程において、洗浄した基
板を乾燥する乾燥装置および乾燥方法並びに基板を洗浄
し乾燥する洗浄装置および洗浄方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から例えば半導体基板等の洗浄後の
乾燥方法としては、バッチ式洗浄装置においては、洗浄
の終わった基板をＩＰＡ（Ｉｓｏ Ｐｒｏｐｙｌ Ａｌ
ｃｏｈｏｌ）の加熱蒸気中に基板を入れて、凝縮ＩＰＡ
で付着水を置換しながら、基板を蒸気温度まで昇温させ
て乾燥する方法によって、しみ（ウオーターマーク）の
ない乾燥ができる。また、リンス槽より基板を適当な速
度で引上げながら、ＩＰＡ蒸気を含む窒素ガスを吹き付
けて室温で乾燥するマランゴニー乾燥法があり、引上げ
ウエーハが水面を横切る時にできるメニスカス部の水が
ＩＰＡの溶解によって表面張力が下がり、基板が水に濡
れなくなるマランゴニー効果を利用する。

【０００３】一方、スピン回転枚葉式洗浄装置の場合に
は、ＩＰＡを使用したり、乾燥時のスピン回転数を多段
階に制御することでウオーターマーク等の発生を抑制し
ようと試みられてきた。しかし、ＩＰＡは、ウオーター
マーク等の発生を抑えるには有効であるが、処理後の表
面に微量ながら有機物が残留するということが明らかに
なっている。デバイスの微細化が進む昨今においては、
微量の有機物であっても、デバイスの特性、信頼性に影
響を及ぼすため好ましいことではない。また、スピン回
転式枚葉洗浄装置で乾燥時にウエーハの回転数を多段階
に制御する方法は、回転数を全く制御しない方法で乾燥
させる場合に比べれば良好であるが、ＩＰＡを使用する
方法に比べれば劣るという問題があった。

【０００４】スピン回転式枚葉洗浄装置において、ウエ
ーハ表面が酸化膜等の親水性膜に覆われている場合に、
これらを清浄な状態に乾燥させることは容易である。こ
れは、ウエーハ表面が親水性であるため、完全に乾燥す
る直前の瞬間までウエーハ表面には極薄いながらも水膜
が覆っており、局所的に乾燥することにより生じるウオ
ーターマーク等の発生が自然に抑制されるためである。

【０００５】これに対して、フッ酸処理後の酸化膜等が
除去されたウエーハを乾燥させる場合においては、状況
が異なってくる。酸化膜等が完全に除去され、疎水性表
面となったウエーハ表面への純水の供給を停止すると、
ウエーハ外周部では瞬時に水分が遠心力で振り切られ
る。これに対してウエーハの中心部に近いところでは、
表面が疎水性であるため、ウエーハの回転に起因する遠
心力が水分に伝達されにくく、結果としてウエーハ上か
ら排除されるタイミングが遅くなり、先に乾燥していた
外周部にウオーターマーク等を生じさせることになる。
また、中心部においては、微少ながら水滴が残留してし
まい、ウエーハ表面を汚染していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、こ
のような問題点に鑑みてなされたもので、洗浄液で洗浄
後の基板、特にフッ酸処理後の酸化膜等が除去されたシ
リコンウエーハに対して、その表面にウオーターマーク
や汚染等を発生させないで清浄な状態に乾燥させること
ができる乾燥装置と乾燥方法並びに基板を洗浄液で洗浄
後直ちに乾燥することができる洗浄装置と洗浄方法を提
供することを主たる目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載した発明は、被乾燥基板表
面を純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガスで排除して
乾燥する乾燥装置であって、少なくとも、前記被乾燥基
板を水平に保持し、回転を可能とする回転保持手段と、
被乾燥基板の上方でかつ中心側に位置し、被乾燥基板の
表面に向けて不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射手段
と、前記被乾燥基板の上方でかつ外周側に位置し、被乾
燥基板の表面に向けて純水を噴射する純水噴射手段とを
具備し、前記純水または不活性ガスを噴射する各ノズル
を保持すると共に、被乾燥基板の表面に対して平行でか
つ被乾燥基板の中心から外周にかけて径方向に移動させ
るノズル保持移動手段を具備することを特徴とする基板
の乾燥装置である。

【０００８】このように基板の乾燥装置を構成すれば、
被乾燥基板のほぼ中心から外周にかけて、噴射純水によ
る基板の濡らしと、噴射不活性ガスによる純水水膜の排
除と、回転遠心力による基板からの水膜の排除とをほぼ
同時に進行させることができ、基板中心部から外周に向
けて乾燥領域がほぼ同心円状に広がって行くので、ウオ
ータマークや汚染を発生させることなく、極めて清浄な
状態に乾燥することができる乾燥装置となる。

【０００９】この場合、請求項２に記載したように、ノ
ズル保持移動手段のノズル保持方向が、不活性ガス噴射
手段と純水噴射手段の噴射方向を対向するように傾斜を
もって保持するようにすることができる。このように純
水と不活性ガスの噴射方向に傾斜をつけ、互いに対向す
る方向とすれば、基板中心部に残留する微量の水滴を噴
射不活性ガスで強制的に押し出して排除する効率がより
高くなり、局所的に水滴が残り乾燥が遅れてウオータマ
ークや汚染等を発生するようなことはなく、極めて効率
よく清浄な状態に乾燥することができる。

【００１０】そしてこの場合、請求項３に記載したよう
に、ノズル保持移動手段が、不活性ガス噴射手段を保持
するガスノズル保持移動手段並びに純水噴射手段を保持
する純水ノズル保持移動手段から成るものとすることが
できる。このように、ノズル保持移動手段は、単一のも
のとして、これに各ノズルを保持するようにしてもよい
が、ガス用と純水用とを別々に具備すれば、不活性ガス
ノズルと純水ノズルとの位置関係、噴射位置、噴射時間
あるいは噴射時期、噴射方向等を任意に設定し、微調整
することができるので、被乾燥基板の表面状態に応じて
最適な乾燥条件を選択し、組み合わせることができる。

【００１１】さらにこの場合、請求項４に記載したよう
に、純水噴射手段は、超音波を印加した純水を噴射する
ものであることが望ましい。このようにすると、純水の
基板表面に対する濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後ウオ
ータマークや汚染を発生することなく清浄な状態に乾燥
することができる。

【００１２】加えてこの場合、請求項５に記載したよう
に、純水噴射手段は、溶存酸素濃度を低減した純水、あ
るいは脱気後の純水に不活性ガスもしくは炭酸ガスを過
飽和に溶解させた純水を噴射するものであることが望ま
しい。このような純水を使用して基板を乾燥すれば、例
えば、容易に自然酸化膜を生成するシリコン基板のよう
な場合でも、乾燥工程においては殆ど酸化膜を生成する
ことはなく、安定した表面状態で乾燥することができ
る。

【００１３】このような本発明にかかる乾燥装置を用い
て、基板を乾燥する方法によれば、基板表面を濡らして
いる純水水膜を噴射不活性ガスと遠心力によって同心円
状に連続して排除して行く方式なので、局所的な乾燥に
より生じるウオーターマークや汚染等の発生が抑制さ
れ、極めて清浄な状態に乾燥することができる（請求項
６）。

【００１４】そして本発明の請求項７に記載した発明
は、被乾燥基板表面を純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活
性ガスで排除して乾燥する方法において、少なくとも、
前記被乾燥基板を水平に保持し、これを回転させ、前記
被乾燥基板の上方から被乾燥基板の表面に向けて純水を
噴射する純水噴射手段を、被乾燥基板の上方ほぼ中心に
配置し、純水を基板に噴射して基板表面を濯いだ後、被
乾燥基板の上方でかつ中心側に位置し、被乾燥基板の表
面に向けて不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射手段を
基板の上方ほぼ中心に配置し、基板表面中心に向けて不
活性ガスを噴射しつつ、外周側に配置した純水噴射手段
からも純水を基板表面に噴射し、両噴射手段を基板中心
から外周にかけて径方向に移動させ、基板表面上の純水
水膜を噴射不活性ガスによって排除し乾燥することを特
徴とする基板の乾燥方法である。

【００１５】このようにして乾燥すれば、被乾燥基板の
ほぼ中心から外周にかけて、噴射純水による基板の濡ら
しと、噴射不活性ガスによる純水水膜の排除と、回転遠
心力による基板からの純水水膜の振り切りとがほぼ同時
に進行し、乾燥領域が中心部から外周に向けて同心円状
に広がり、ウオータマークや汚染を発生することなく清
浄な状態に乾燥することができる。

【００１６】この場合、請求項８に記載したように、不
活性ガス噴射手段と純水噴射手段の噴射方向が対向する
ように傾斜をつけて、噴射不活性ガスで純水水膜を基板
中心から外周にかけて排除しつつ乾燥することができ
る。このように純水と不活性ガスの噴射方向に傾斜をつ
け、互いに対向する方向とすれば、基板中心部に残留す
る微量の水滴を噴射不活性ガスで強制的に押し出して排
除する効率がより高くなり、局所的に水滴が残り乾燥が
遅れてウオータマークや汚染を発生するようなことはな
く、極めて効率よく清浄な状態に乾燥することができ
る。

【００１７】そしてこの場合、請求項９に記載したよう
に、純水噴射手段から超音波を印加した純水を噴射する
ことが望ましい。このようにすると、純水の基板表面に
対する濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後ウオータマーク
や汚染を発生することなく清浄な状態に乾燥することが
できる。

【００１８】さらにこの場合、請求項１０に記載したよ
うに、噴射する純水を、脱気モジュールにより溶存酸素
濃度を低減した純水、あるいは脱気後の純水に不活性ガ
スもしくは炭酸ガスを過飽和に溶解させた純水とするこ
とが望ましい。このような純水を使用して基板を乾燥す
れば、例えば、容易に自然酸化膜を生成するシリコン基
板のような場合でも、乾燥工程においては殆ど酸化膜を
生成することはなく、安定した表面状態で乾燥すること
ができる。

【００１９】本発明の請求項１１に記載した発明は、被
洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した後、純水で濯ぎ、純水
水膜を噴射不活性ガスで排除して乾燥する洗浄装置であ
って、少なくとも、前記被洗浄基板を水平に保持し、回
転を可能とする回転保持手段と、被洗浄基板の上方でか
つ中心側に位置し、被洗浄基板の表面に向けて不活性ガ
スを噴射する不活性ガス噴射手段と、前記被洗浄基板の
上方でかつ外周側に位置し、被洗浄基板の表面に向けて
純水を噴射する純水噴射手段と、被洗浄基板の表面に向
けて洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段とを具備し、前記
不活性ガス、純水または洗浄液を噴射する各ノズルを保
持すると共に、被洗浄基板の表面に対して平行でかつ被
洗浄基板の中心から外周にかけて径方向に移動させるノ
ズル保持移動手段とを具備することを特徴とする基板の
洗浄装置である。

【００２０】このように洗浄装置を構成すれば、先ず、
被洗浄基板のほぼ中心に洗浄液を噴射して基板を洗浄し
た後、基板のほぼ中心に純水を噴射して基板を濯ぐこと
ができる。その後基板のほぼ中心から外周にかけて、噴
射純水による基板の濡らしと、噴射不活性ガスによる純
水水膜の排除と、回転遠心力による基板からの水膜の排
除をほぼ同時に進行させることができるので、乾燥領域
が中心部からほぼ同心円状に広がって行き、ウオータマ
ークや汚染を発生することなく極めて清浄な状態に乾燥
することができる洗浄装置となる。

【００２１】この場合、請求項１２に記載したように、
ノズル保持移動手段のノズル保持方向が、不活性ガス噴
射手段と純水噴射手段の噴射方向を対向するように傾斜
をもって保持するものとすることができる。このように
純水と不活性ガスの噴射方向に傾斜をつけ、互いに対向
する方向とすれば、基板中心部に残留する微量の水滴を
噴射不活性ガスで強制的に押し出して排除する効率がよ
り高くなり、局所的に水滴が残り乾燥が遅れてウオータ
マークや汚染等を発生するようなことはなく、極めて効
率よく清浄な状態に乾燥することができる。

【００２２】そしてこの場合、請求項１３に記載したよ
うに、ノズル保持移動手段が、洗浄液噴射手段を保持す
る洗浄液ノズル保持移動手段および不活性ガス噴射手段
を保持するガスノズル保持移動手段並びに純水噴射手段
を保持する純水ノズル保持移動手段から成る洗浄装置と
することができる。このように、ノズル保持移動手段は
単一のものとして、これに各ノズルを保持するようにし
てもよいが、洗浄液用とガス用と純水用とを別々に具備
すれば、洗浄液ノズルと不活性ガスノズルと純水ノズル
との位置関係、噴射位置、噴射時間と噴射時期、噴射方
向等を任意に設定し、微調整できるので、被洗浄基板の
表面状態に応じた最適な洗浄および乾燥条件を選択し、
組み合わせることができる。

【００２３】さらにこの場合、請求項１４に記載したよ
うに 前記洗浄液噴射手段または純水噴射手段は、超音
波を印加した洗浄液または純水を噴射するものであるこ
とが望ましい。このようにすると、洗浄液または純水の
基板表面に対する濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後ウオ
ータマークや汚染を発生することなく清浄な状態に乾燥
することができる。

【００２４】加えてこの場合、請求項１５に記載したよ
うに、洗浄液噴射手段は、少なくともフッ酸水溶液を噴
射するものとすることができる。このように、洗浄液に
フッ酸水溶液を使用した場合、例えば表面に自然酸化膜
を有するシリコン基板を洗浄すると、基板表面から酸化
膜が除去されて表面は疎水性となるが、この面を本発明
の乾燥方法で乾燥すると、噴射不活性ガスで排除されな
い限り噴射純水が水膜を疎水面上に形成していると共
に、基板中心部に水滴が残留することもないので、乾燥
後ウオータマークや汚染等を発生することなく清浄な状
態に乾燥することができる。

【００２５】このような本発明にかかる洗浄装置を用い
て、基板を洗浄する方法によれば、洗浄液による洗浄と
純水による濯ぎの後、基板表面を濡らしている純水水膜
を噴射不活性ガスによって同心円状に連続的に排除し乾
燥して行く方式なので、局所的な乾燥により生じるウオ
ーターマークや汚染等の発生が抑制され、極めて清浄な
状態に乾燥することができる（請求項１６）。

【００２６】そして本発明の請求項１７に記載した発明
は、被洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した後、純水で濯
ぎ、純水水膜を噴射不活性ガスで排除して乾燥する洗浄
方法において、少なくとも、前記被洗浄基板を水平に保
持し、これを回転させ、前記被洗浄基板の上方に位置し
表面に向けて洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段を、被洗
浄基板の上方ほぼ中心に配置し、洗浄液を基板に噴射し
て基板表面を洗浄した後、被洗浄基板の上方から被洗浄
基板の表面に向けて純水を噴射する純水噴射手段を、被
洗浄基板の上方ほぼ中心に配置し、純水を基板に噴射し
て基板表面を濯ぎ、その後、被洗浄基板の上方でかつ中
心側に位置し、被洗浄基板の表面に向けて不活性ガスを
噴射する不活性ガス噴射手段を基板の上方ほぼ中心に配
置し、基板表面中心に向けて不活性ガスを噴射しつつ、
外周側に配置した純水噴射手段からも純水を基板表面に
噴射し、両噴射手段を基板中心から外周にかけて径方向
に移動させ、基板表面上の純水水膜を噴射不活性ガスに
よって排除し乾燥することを特徴とする洗浄方法であ
る。

【００２７】このような洗浄方法によれば、先ず、被洗
浄基板のほぼ中心に洗浄液を噴射して基板を洗浄した
後、基板のほぼ中心に純水を噴射して基板を濯ぐことが
できる。その後基板のほぼ中心から外周にかけて、噴射
純水による基板の濡らしと、噴射不活性ガスによる純水
水膜の排除と、回転遠心力による基板からの水膜の排除
をほぼ同時に進行させることができるので、乾燥領域が
中心部からほぼ同心円状に広がって行き、ウオータマー
クや汚染を発生することなく極めて清浄な状態に乾燥す
ることができる。

【００２８】この場合、請求項１８に記載したように、
不活性ガス噴射手段と純水噴射手段の噴射方向が対向す
るように傾斜をつけて、噴射不活性ガスで純水水膜を基
板中心から外周にかけて排除しつつ乾燥することができ
る。このように純水と不活性ガスの噴射方向に傾斜をつ
け、互いに対向する方向とすれば、基板中心部に残留す
る微量の水滴を噴射不活性ガスで強制的に押し出して排
除する効率がより高くなり、局所的に水滴が残り乾燥が
遅れてウオータマークや汚染等を発生するようなことは
なく、極めて効率よく清浄な状態に乾燥することができ
る。

【００２９】そしてこの場合、請求項１９に記載したよ
うに、洗浄液噴射手段または純水噴射手段から超音波を
印加した洗浄液または純水を噴射することが望ましい。
このようにすると、洗浄液または純水の基板表面に対す
る濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後ウオータマークや汚
染を発生することなく清浄な状態に乾燥することができ
る。

【００３０】さらにこの場合、請求項２０に記載したよ
うに、洗浄液がフッ酸水溶液であるものとすることがで
きる。このように、洗浄液にフッ酸水溶液を使用する場
合、例えば表面に自然酸化膜を有するシリコン基板をフ
ッ酸水溶液を用いて洗浄すると、基板表面は疎水性のシ
リコンとなるが、この面を本発明の乾燥方法で乾燥する
と、噴射不活性ガスで排除されない限り噴射純水が水膜
を疎水面上に形成しているので、乾燥後ウオータマーク
や汚染等を発生することなく清浄な状態に洗浄して乾燥
することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付した図面に基づいて具体的に説明するが、本発明
はこれらに限定されるものではない。ここで、図１は本
発明の乾燥装置または洗浄装置の構成例を示す概要説明
図であり、図２は本発明の乾燥装置のノズルの作動状態
を説明する図である。また、図３は本発明の洗浄装置の
ノズルの作動状態を説明する図である。

【００３２】本発明者等は、半導体基板等の精密基板の
洗浄後の乾燥において、ウオーターマークや汚染等を発
生しないようにした乾燥装置および乾燥方法並びに洗浄
装置および洗浄方法について、種々調査、検討を重ねた
結果、スピン回転枚葉式の乾燥装置あるいは洗浄装置に
おいては、単に基板上の洗浄液や濯ぎ水、水分置換用の
ＩＰＡ等を回転遠心力で振り切って乾燥する方式ではな
く、常に純水で基板表面を濡らした状態で基板中心から
外周にかけて不活性ガスを基板表面に吹き付け純水水膜
を排除すれば、乾燥領域は基板の中心部から外周に向け
て同心円状に拡大し、乾燥後ウオーターマークや汚染等
が発生しない乾燥基板を得ることができることを知見
し、諸条件を精査して本発明を完成させたものである。

【００３３】すなわち、図１に示すように、本発明の乾
燥装置１は、例えば、被乾燥基板２を密閉容器３内に配
置し、外気から遮断して基板２の表面を乾燥することが
できるようにした密閉型乾燥装置である。この装置にお
いて、密閉容器３の下方ほぼ中央部から容器内に筒状固
定軸５が挿入されており、この筒状固定軸５に軸受け６
を介して回転支持部材７が該固定軸を中心にして回転自
在に支持されている。この回転支持部材７の上端部に
は、被乾燥基板２を水平状態で保持するテーブル４が連
結されており、下端部には、これを囲繞するように駆動
モータ８が配置されている。

【００３４】そして、駆動モータ８によって回転支持部
材７を回転すれば、テーブル４を介して、基板２を回転
できるようになっている。これらテーブル４、回転支持
部材７および駆動モータ８は、本発明でいう回転保持手
段に相当する。

【００３５】次に、本発明でいう不活性ガス噴射手段、
純水噴射手段、およびノズル保持移動手段について説明
する。密閉容器３の底部から立設した支持棒３１の上端
部に、被乾燥基板中央部に向けて伸びるアーム３２が連
結されており、アーム先端部には純水ノズル３３と不活
性ガスノズル（不図示）が取り付けられている。これら
のノズルは円錐台形状のノズルで、純水ノズル３３には
超音波発振面の形状が円形である振動子３７を上端面に
装着し、給電ケーブル３４が連結されている。純水ノズ
ルの側面には純水導入管３５が設けられており、ここか
ら導入した純水を下端の噴射口３６から超音波を印加し
て噴出させることによって、被乾燥基板２を濯ぐととも
に、表面を濡らし純水水膜を形成するようになってい
る。

【００３６】そして、図２（ａ）に示すように、純水ノ
ズル３３と不活性ガス噴射ノズル４３は、各ノズルの噴
射方向が対向するように傾斜をつけて取り付けられてい
る。さらに不活性ガスノズル４３は基板２の中心側に位
置し、純水ノズル３３は基板２の外周側に位置するよう
に取りつけておく。不活性ガスノズルには不活性ガス導
入管４５が設けられており、ここから導入した不活性ガ
スを下端の噴射口４６から噴出させることによって、基
板２の表面の純水水膜１４を基板のほぼ中心から外周に
かけて同心円状に排除して乾燥領域１３を形成するよう
になっている。

【００３７】そして、支持棒３１は、その垂直中心軸を
中心に回転出来るようになっており、不図示のモータに
よって支持棒３１を回転運動すれば、不活性ガスノズル
４３と純水ノズル３３を同時に基板２の表面に対して径
方向に平行動できるようになっている。被乾燥基板の乾
燥に際しては、先ず最初に基板のほぼ中心に純水を噴射
して基板全面を十分に濯いだ後、不活性ガスを噴射しつ
つ、純水ノズルからも純水を噴射し、両ノズルを基板中
心から外周にかけて径方向に移動させる。この場合、純
水・不活性ガスの噴射の時期、噴射時間、ノズルの停止
位置、ノズルの移動速度等の乾燥条件をプログラム化し
コンピューターで制御するのがよい。

【００３８】次に別の実施形態について図２（ｂ）に基
づいて説明する。この例においては、純水ノズル３３と
不活性ガスノズル４３は、別々のアーム３２、４２に取
りつけられ、支持棒３１、４１に接続されている。そし
て、支持棒３１、４１は、ガイドレール３８、４８上を
被乾燥基板２の径方向に不図示のモータによって往復動
できるようになっている。この場合も不活性ガスノズル
４３は基板２の中心側に、純水ノズル３３は基板２の外
周側に配置され、噴射不活性ガスによって純水水膜１４
が基板２の中心部から外周に向かって排除され易いよう
にしている。これら支持棒３１、アーム３２、ガイドレ
ール３８または支持棒４１、アーム４２、ガイドレール
４８は、本発明でいうノズル保持移動手段に相当し、純
水ノズル３３、純水導入管３５は純水噴射手段に相当
し、不活性ガスノズル４３、不活性ガス導入管４５は不
活性ガス噴射手段に相当する。

【００３９】なお、本実施形態では、被乾燥基板２の表
面のみを乾燥するように純水・不活性ガスノズルを基板
上部に設置したが、裏面乾燥用に表面用とほぼ同様の純
水・不活性ガスノズルを設置し、表裏面同時に乾燥する
ようにしてもよいし、裏面は純水のみを噴出するように
してもよい。

【００４０】また、洗浄装置１には、密閉容器３に、被
洗浄あるいは乾燥基板に対し不活性なガスを供給するガ
ス供給手段と、ガス排気手段とが接続されており、それ
ぞれガス流量調整装置が備えられている。すなわち、密
閉容器３の天井部には、ガス供給口１８が開口してお
り、これにバルブ１９、流量計２０を経て、ガスライン
が配管されている。一方、密閉容器３の底部には、ガス
排気口２１が開口しており、これに排気流量調整装置２
２、例えばマスフローコントローラが接続されている。

【００４１】また、テーブル４の水平位置に対応する密
閉容器３の側面には、不図示のゲートバルブが設けられ
ており、不図示の基板ハンドリング装置によって、被乾
燥基板２を密閉容器３に出し入れできるようになってい
る。

【００４２】次に本発明にかかる洗浄装置の構成例につ
いて図１および図３に基づいて説明する。本発明の洗浄
装置１０は、図１に示したように、基本的には前記した
乾燥装置１とほぼ同様に構成されている。洗浄装置とし
ての特徴は、図３に示したように、洗浄液ノズル５３と
その関連手段が前記乾燥装置１に付加されていることで
ある。

【００４３】本発明でいう洗浄液噴射手段、不活性ガス
噴射手段、純水噴射手段、およびノズル保持手段につい
て説明する。図１においては、密閉容器３の底部から立
設した支持棒３１の上端部に、被乾燥基板中央部に向け
て伸びるアーム３２が連結されており、アーム先端部に
は純水ノズル３３と不活性ガスノズル（不図示）と洗浄
液ノズル（不図示）が取り付けられている。これらのノ
ズルは円錐台形状のノズルで、純水ノズル３３の構成、
作用は前記乾燥装置の場合と同じである。

【００４４】そして、図３（ａ）に示すように、純水ノ
ズル３３と不活性ガスノズル４３は、各ノズルの噴射方
向が対向するように傾斜をつけて取り付けられると共に
不活性ガスノズル４３は基板２の中心側に位置し、純水
ノズル３３は基板２の外周側に位置するように取りつけ
られている。不活性ガスノズル４３の構成、作用は前記
乾燥装置の場合と同じである。そして、洗浄液ノズル５
３は単独で洗浄効果が上がるようにその噴射方向とノズ
ルの位置を決めてアーム３２に取りつければよい。

【００４５】洗浄液ノズル５３には図３（ｂ）のよう
に、超音波発振面の形状が円形である振動子５７を上端
面に装着し、給電ケーブル５４が連結されている。洗浄
液ノズルの側面には洗浄液導入管５５が設けられてお
り、ここから導入した洗浄液を下端の噴射口５６から超
音波を印加して噴出させることによって、被洗浄基板１
１の表面を濡らし洗浄するようになっている。そして、
支持棒３１は、その垂直中心軸を中心に回転出来るよう
になっており、不図示のモータによって支持棒３１を回
転運動すれば、不活性ガスノズル４３と純水ノズル３３
と洗浄液ノズル５３を基板２の表面に対して平行動でき
るようになっている。

【００４６】次に別の実施形態について図３（ｂ）に基
づいて説明する。この例においては、純水ノズル３３、
不活性ガスノズル４３、洗浄液ノズル５３は、別々のア
ーム３２、４２、５２に取りつけられ、支持棒３１、４
１、５１に接続されている。そして、支持棒３１はガイ
ドレール３８上を、４１と５１はガイドレール４８上を
被洗浄基板１１の径方向に不図示のモータによって往復
動できるようになっている。この場合も不活性ガスノズ
ル４３は基板１１の中心側に、純水ノズル３３は基板１
１の外周側に配置され、噴射不活性ガスによって純水水
膜１４が基板１１の外周に向かって排除され易いように
している。図３（ｂ）においては、洗浄液ノズル５３の
支持棒５１は、ガイドレール４８を支持棒４１と共用し
ているが、洗浄液ノズル５３の走行パターンによっては
別の専用ガイドレールを設けてもよい。これら支持棒３
１、アーム３２、ガイドレール３８または支持棒４１、
アーム４２、ガイドレール４８あるいは支持棒５１、ア
ーム５２、ガイドレール４８は、本発明でいうノズル保
持移動手段に相当し、純水ノズル３３、純水導入管３５
は純水噴射手段に相当し、不活性ガスノズル４３、不活
性ガス導入管４５は不活性ガス噴射手段に相当し、洗浄
液ノズル５３、洗浄液導入管５５は洗浄液噴射手段に相
当する。

【００４７】次に、このような本発明にかかる乾燥装置
を用いて、半導体基板を乾燥する方法の一例につき説明
する。まず、密閉容器３の側面の不図示のゲートバルブ
を開き、基板ハンドリング装置によって、被乾燥基板２
をテーブル４上にセットする。この時、被乾燥基板に例
えばデバイスを作製する主面がある場合、当該主面を上
面（表面）としてセットする。これは、基板の上面は、
純水ノズル３３および不活性ガスノズル４３により乾燥
されるし、裏面側はテーブル４との接触が避けられない
ので、主面は上面として乾燥するほうが好ましいからで
ある。

【００４８】被乾燥基板２がテーブル４へセットされた
なら、ゲートバルブを閉じ、密閉容器３を密閉させる。
次に、密閉容器３にガス供給口１８から被乾燥基板２に
対して不活性なガスを導入し、ガス排気口２１から排気
することによって、密閉容器内を所望ガスに置換する。
供給するガスとしては、アルゴン、ヘリウム等の不活性
ガス、窒素等が挙げられる。この場合、置換時間をより
短縮するため、基板をセット後、密閉容器内を真空引き
するようにしても良い。

【００４９】密閉容器３内のガス置換が終了したなら、
バルブ１９、流量計２０および排気流量調整装置２２に
よって、供給ガス流量、排気ガス流量を制御し、密閉容
器内の圧力等のガス雰囲気を所望の条件に適合させる。

【００５０】密閉容器３内が所望ガス雰囲気となったな
ら、基板の乾燥を開始する。テーブル４を回転させるこ
とによって、被乾燥基板２を回転させると同時に、純水
ノズル３３を基板２の上方ほぼ中心に配置し、超音波を
印加した純水を数十秒間噴射して基板２の表面を十分濯
ぐ。濯ぎを行う際は、基板の表面を乾燥させてしまうこ
とがなければ、基板の中心位置から基板の周縁までの範
囲でノズルを掃引してもよい。この場合、別の純水供給
口から基板の中心部に向けて純水を供給するようにして
もよい。次いで不活性ガスノズル４３を基板２の上方ほ
ぼ中心に配置し、基板表面中心に向けて不活性ガスを噴
射しつつ、外周側に配置した純水ノズル３３からも純水
を基板表面に噴射し、両ノズル３３、４３を基板中心か
ら外周にかけて径方向に移動させ、基板表面上の純水水
膜１４を噴射不活性ガスによって排除すれば、乾燥領域
１３は同心円状に拡大し、不活性ガスノズルが基板外縁
に到達した時点で乾燥が完了することになる。

【００５１】ここで、純水に印加される超音波の周波数
としては、特に限定されるものではなく、０．０２〜３
０ＭＨｚ程度の間で、被乾燥基板の種類等から、所望周
波数に決定すれば良い。

【００５２】また、供給する純水または不活性ガスは加
温したものとすることもできる。このようにすることに
よって、より効率的に濯ぎ、乾燥を行うことができる。

【００５３】乾燥が終了したなら、純水ノズル３３、不
活性ガスノズル４３からの純水、不活性ガスの供給を停
止し、ゲートバルブから基板を取り出して、次の基板の
乾燥に移行すれば良い。

【００５４】次に、このような本発明にかかる洗浄装置
を用いて、半導体基板を洗浄・乾燥する方法の一例につ
き説明する。まず、被洗浄基板１１を洗浄装置１０内の
テーブル４へセットし、密閉容器３内を不活性ガスで置
換し、圧力等のガス雰囲気を所望の条件に適合させるま
での工程は前記乾燥方法の場合と同じである。

【００５５】密閉容器３内が所望ガス雰囲気となったな
ら、基板の洗浄・乾燥を開始する。テーブル４を回転さ
せることによって、被洗浄基板１１を回転させると同時
に、洗浄液ノズル５３を基板１１の上方ほぼ中心に配置
し、超音波を印加した洗浄液を数十秒〜数分間噴射して
基板１１の表面を十分に洗浄する。洗浄を終了し洗浄液
の供給を停止した後、基板表面を乾燥させずに純水で濯
ぎに入る。濯ぎは、純水ノズル３３を基板１１の上方ほ
ぼ中心に配置し、超音波を印加した純水を数十秒間噴射
して基板１１の表面を十分濯ぐ。濯ぎを行う際は、基板
の表面を乾燥させてしまうことがなければ、基板の中心
位置から基板の周縁までの範囲でノズルを掃引してもよ
い。次いで不活性ガスノズル４３を基板１１の上方ほぼ
中心に配置し、基板表面中心に向けて不活性ガスを噴射
しつつ、外周側に配置した純水ノズル３３からも純水を
基板表面に噴射し、両ノズル３３、４３を基板中心から
外周にかけて径方向に移動させ、基板表面上の純水水膜
１４を噴射不活性ガスによって排除すれば、乾燥領域１
３は同心円状に拡大し、不活性ガスノズルが基板外縁に
到達した時点で乾燥が完了することになる。

【００５６】ここで、洗浄液、純水に印加される超音波
の周波数としては、特に限定されるものではなく、０．
０２〜３０ＭＨｚ程度の間で、被洗浄基板の種類等か
ら、所望周波数に決定すれば良い。また、用いられる洗
浄液についても特に限定されるものではなく、酸、アル
カリ、有機溶剤、純水等いずれも用いることができ、被
洗浄基板の種類、洗浄目的等から適切なものを選択すれ
ばよいし、単一の洗浄液で洗浄する場合に限らず、次々
に洗浄液を変更する複数段の洗浄を行なっても良いこと
は言うまでもない。この場合特に、被洗浄基板がシリコ
ンウエーハであり、洗浄液としてフッ酸を用いる場合
は、表面の酸化膜が除去されて疎水性となるので、不活
性ガスで中心付近に残留する水滴を噴出排除できる本発
明が有効に作用する。

【００５７】また、乾燥工程においては、不活性ガスノ
ズルから噴射されるガスの流速を速くすることが望まし
い。こうすることによって、特にデバイスパターン付き
のウエーハをフッ酸で洗浄し、乾燥させる場合、パター
ン溝やホール中に入り込んだ水滴をベルヌーイの定理に
基づいて溝や穴から引き出し排除することができる。ノ
ズル口径を絞って流速を速くすると、ノズルでの抵抗が
大きくなってガス流量は減少するが、本発明の乾燥方法
では、一度にウエーハ全面を乾燥させるのではなく、中
心部から同心円状に順次乾燥させてゆく方法なので流量
が低下しても支障はないし、水膜を跳ね飛ばさない程度
の流速の方が、舞い上がった水滴により乾燥領域を再汚
染する恐れもなく好ましいことと言える。

【００５８】乾燥が終了したなら、純水ノズル３３、不
活性ガスノズル４３からの純水、不活性ガスの供給を停
止し、ゲートバルブから基板を取り出して、次の基板の
洗浄に移行すれば良い。

【００５９】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００６０】例えば、上記実施形態では、半導体基板の
洗浄・乾燥例を示したが、基板の種類は半導体基板に限
定されず、液晶ガラス基板、石英ガラス基板、磁気ディ
スク等の種々の精密基板に適用することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、基板の表面状態が親水性か疎水性かに関わら
ず、ウオーターマークや汚染を発生させないで清浄な状
態に乾燥することができ、高品質基板を安定して供給す
ることができる。また、ＩＰＡ等の有機溶媒を使用しな
いので、表面に有機物が残留することもないし、安全性
の高い操業が可能となる利点もある。さらに枚葉式のた
め大口径基板の処理を円滑に行うことができ、生産性の
向上とコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる乾燥装置または洗浄装置の一構
成例図である。

【図２】本発明の乾燥装置の作動状態を示す説明図であ
る。 （ａ）不活性ガスノズルと純水ノズルを同一の保持移動
手段で保持する場合、（ｂ）不活性ガスノズルと純水ノ
ズルを別々の保持移動手段で保持する場合。

【図３】本発明の洗浄装置の作動状態を示す説明図であ
る。 （ａ）不活性ガスノズルと純水ノズルと洗浄液ノズルを
保持移動する場合、（ｂ）不活性ガスノズルと純水ノズ
ルと洗浄液ノズルを別々に保持移動する場合。

【符号の説明】

１…密閉型乾燥装置、 ２…被乾燥基板、 ３…密閉容
器、 ４…テーブル、５…筒状固定軸、 ６…軸受け、
７…回転支持部材、 ８…駆動モータ、１０…密閉型
洗浄装置、 １１…被洗浄基板、 １３…乾燥領域、１
４…純水水膜、 １８…ガス供給口、 １９…バルブ、
２０…流量計、２１…ガス排気口、 ２２…排気流量
調整装置、３１、４１、５１…支持棒、 ３２、４２、
５２…アーム、３３…純水ノズル、 ３４、５４…給電
ケーブル、 ３５…純水導入管、３６、４６、５６…噴
射口、 ３７、５７…振動子、３８、４８…ガイドレー
ル、 ４３…不活性ガスノズル、４５…不活性ガス導入
管、 ５３…洗浄液ノズル、 ５５…洗浄液導入管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２６Ｂ 21/00 Ｆ２６Ｂ 21/00 Ｂ Ｆターム(参考） 3B201 AA03 AB34 AB42 BB22 BB44 BB93 CB21 CC12 3L113 AB02 AB08 AC48 AC76 BA34 DA04

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被乾燥基板表面を純水で濯ぎ、純水水膜
   を噴射不活性ガスで排除して乾燥する乾燥装置であっ
   て、少なくとも、前記被乾燥基板を水平に保持し、回転
   を可能とする回転保持手段と、被乾燥基板の上方でかつ
   中心側に位置し、被乾燥基板の表面に向けて不活性ガス
   を噴射する不活性ガス噴射手段と、前記被乾燥基板の上
   方でかつ外周側に位置し、被乾燥基板の表面に向けて純
   水を噴射する純水噴射手段とを具備し、前記純水または
   不活性ガスを噴射する各ノズルを保持すると共に、被乾
   燥基板の表面に対して平行でかつ被乾燥基板の中心から
   外周にかけて径方向に移動させるノズル保持移動手段を
   具備することを特徴とする基板の乾燥装置。
2. 【請求項２】 前記ノズル保持移動手段のノズル保持方
   向が、不活性ガス噴射手段と純水噴射手段の噴射方向を
   対向するように傾斜をもって保持するものであることを
   特徴とする請求項１に記載した基板の乾燥装置。
3. 【請求項３】 前記ノズル保持移動手段が、不活性ガス
   噴射手段を保持するガスノズル保持移動手段並びに純水
   噴射手段を保持する純水ノズル保持移動手段から成るこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載した基板
   の乾燥装置。
4. 【請求項４】 前記純水噴射手段は、超音波を印加した
   純水を噴射するものであることを特徴とする請求項１な
   いし請求項３のいずれか１項に記載した基板の乾燥装
   置。
5. 【請求項５】 前記純水噴射手段は、溶存酸素濃度を低
   減した純水、あるいは脱気後の純水に不活性ガスもしく
   は炭酸ガスを過飽和に溶解させた純水を噴射するもので
   あることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれ
   か１項に記載した基板の乾燥装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１ないし請求項５のいずれか
   １項に記載の乾燥装置を用いて、基板を乾燥する方法。
7. 【請求項７】 被乾燥基板表面を純水で濯ぎ、純水水膜
   を噴射不活性ガスで排除して乾燥する方法において、少
   なくとも、前記被乾燥基板を水平に保持し、これを回転
   させ、前記被乾燥基板の上方から被乾燥基板の表面に向
   けて純水を噴射する純水噴射手段を、被乾燥基板の上方
   ほぼ中心に配置し、純水を基板に噴射して基板表面を濯
   いだ後、被乾燥基板の上方でかつ中心側に位置し、被乾
   燥基板の表面に向けて不活性ガスを噴射する不活性ガス
   噴射手段を基板の上方ほぼ中心に配置し、基板表面中心
   に向けて不活性ガスを噴射しつつ、外周側に配置した純
   水噴射手段からも純水を基板表面に噴射し、両噴射手段
   を基板中心から外周にかけて径方向に移動させ、基板表
   面上の純水水膜を噴射不活性ガスによって排除し乾燥す
   る、ことを特徴とする基板の乾燥方法。
8. 【請求項８】 不活性ガス噴射手段と純水噴射手段の噴
   射方向が対向するように傾斜をつけて、噴射不活性ガス
   で純水水膜を基板中心から外周にかけて排除しつつ乾燥
   することを特徴とする請求項７に記載した基板の乾燥方
   法。
9. 【請求項９】 純水噴射手段から超音波を印加した純水
   を噴射することを特徴とする請求項７または請求項８に
   記載した基板の乾燥方法。
10. 【請求項１０】 前記噴射する純水を、脱気モジュール
    により溶存酸素濃度を低減した純水、あるいは脱気後の
    純水に不活性ガスもしくは炭酸ガスを過飽和に溶解させ
    た純水とすることを特徴とする請求項７ないし請求項９
    のいずれか１項に記載した基板の乾燥方法。
11. 【請求項１１】 被洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した
    後、純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガスで排除して
    乾燥する洗浄装置であって、少なくとも、前記被洗浄基
    板を水平に保持し、回転を可能とする回転保持手段と、
    被洗浄基板の上方でかつ中心側に位置し、被洗浄基板の
    表面に向けて不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射手段
    と、前記被洗浄基板の上方でかつ外周側に位置し、被洗
    浄基板の表面に向けて純水を噴射する純水噴射手段と、
    被洗浄基板の表面に向けて洗浄液を噴射する洗浄液噴射
    手段とを具備し、前記不活性ガス、純水または洗浄液を
    噴射する各ノズルを保持すると共に、被洗浄基板の表面
    に対して平行でかつ被洗浄基板の中心から外周にかけて
    径方向に移動させるノズル保持移動手段とを具備するこ
    とを特徴とする基板の洗浄装置。
12. 【請求項１２】 前記ノズル保持移動手段のノズル保持
    方向が、不活性ガス噴射手段と純水噴射手段の噴射方向
    を対向するように傾斜をもって保持するものであること
    を特徴とする請求項１１に記載した基板の洗浄装置。
13. 【請求項１３】 前記ノズル保持移動手段が、洗浄液噴
    射手段を保持する洗浄液ノズル保持移動手段および不活
    性ガス噴射手段を保持するガスノズル保持移動手段並び
    に純水噴射手段を保持する純水ノズル保持移動手段から
    成ることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記
    載した基板の洗浄装置。
14. 【請求項１４】 前記洗浄液噴射手段または純水噴射手
    段は、超音波を印加した洗浄液または純水を噴射するも
    のであることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３
    のいずれか１項に記載した基板の洗浄装置。
15. 【請求項１５】 前記洗浄液噴射手段は、少なくともフ
    ッ酸水溶液を噴射するものであること特徴とする請求項
    １１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の基板の洗
    浄装置。
16. 【請求項１６】 前記請求項１１ないし請求項１５のい
    ずれか１項に記載の洗浄装置を用いて、基板を洗浄する
    方法。
17. 【請求項１７】 被洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した
    後、純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガスで排除して
    乾燥する洗浄方法において、少なくとも、前記被洗浄基
    板を水平に保持し、これを回転させ、前記被洗浄基板の
    上方に位置し表面に向けて洗浄液を噴射する洗浄液噴射
    手段を、被洗浄基板の上方ほぼ中心に配置し、洗浄液を
    基板に噴射して基板表面を洗浄した後、被洗浄基板の上
    方から被洗浄基板の表面に向けて純水を噴射する純水噴
    射手段を、被洗浄基板の上方ほぼ中心に配置し、純水を
    基板に噴射して基板表面を濯ぎ、その後、被洗浄基板の
    上方でかつ中心側に位置し、被洗浄基板の表面に向けて
    不活性ガスを噴射する不活性ガス噴射手段を基板の上方
    ほぼ中心に配置し、基板表面中心に向けて不活性ガスを
    噴射しつつ、外周側に配置した純水噴射手段からも純水
    を基板表面に噴射し、両噴射手段を基板中心から外周に
    かけて径方向に移動させ、基板表面上の純水水膜を噴射
    不活性ガスによって排除し乾燥する、ことを特徴とする
    基板の洗浄方法。
18. 【請求項１８】 不活性ガス噴射手段と純水噴射手段の
    噴射方向が対向するように傾斜をつけて、噴射不活性ガ
    スで純水水膜を基板中心から外周にかけて排除しつつ乾
    燥することを特徴とする請求項１７に記載した基板の洗
    浄方法。
19. 【請求項１９】 前記洗浄液噴射手段または純水噴射手
    段から超音波を印加した洗浄液または純水を噴射するこ
    とを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載した
    基板の洗浄方法。
20. 【請求項２０】 前記洗浄液をフッ酸水溶液とすること
    を特徴とする請求項１７ないし請求項１９のいずれか１
    項に記載した基板の洗浄方法。