JP2002009037A - 気体吹き付け式乾燥方法及び装置 - Google Patents

気体吹き付け式乾燥方法及び装置

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dried
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oxygen
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Masahito Kawashima
将人 河島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で取扱いの易しい遠心乾燥方式で、被乾
燥面を完全に乾燥させることができる気体吹き付け式乾
燥方法及び装置を得ること。 【解決手段】 本発明の気体吹き付け式乾燥方法は、気
体吹き付け式乾燥装置10を用い、プラズマ発生装置1
3によってガス供給管12内に供給されている酸素ガス
または水素ガスを励起し、これを高速回転している半導
体ウェーハSの被乾燥面及びその裏面に臨んで配設され
ている一対の吹き付けノズル11A、11Bから吹き付
け、被乾燥面の残留水Wに反応させて、特に被乾燥面の
凹部Saの深部に存在する残留水Wをも酸素ガス及び水
素ガスとし、除去、乾燥させる乾燥方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエット洗浄後の
半導体ウェーハなどの被乾燥処理物の表面(被乾燥面)
に気体を吹き付け、残留している水を除去し、乾燥状態
にする気体吹き付け式乾燥方法及び装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】以下、図を参照しながら従来技術の乾燥
装置を説明する。
【0003】図3は従来技術の気体吹き付け式乾燥方法
を説明するための略線図、そして図4は図3に示した気
体吹き付け式乾燥方法による被乾燥処理物の被乾燥面の
乾燥状態を示す一部拡大断面図である。
【0004】なお、本明細書においては、以下、被乾燥
処理物として半導体ウェーハを採り上げて説明する。
【0005】現在、実用化されている乾燥方法として
は、イソプロピルアルコール(IPA)により半導体ウ
ェーハの被乾燥面に残留している水を置換し、乾燥させ
るIPA蒸発乾燥方法と、被乾燥面に水が残留している
半導体ウェーハを高速回転させ、その遠心力を利用して
残留水を吹き飛ばすことにより乾燥させる遠心乾燥方法
とに大別される。
【0006】遠心乾燥方法は、図3に示したように、そ
の半導体ウェーハSを高速で公転または自転させること
により発生する遠心力を利用して水を振り切り、迅速に
乾燥させる方法であるが、この方法だけでは被乾燥面か
ら残留水を除去する力が小さい。
【0007】従って、表面の被乾燥面に、或いは裏面も
乾燥させる必要がある場合には、その裏面の被乾燥面に
も、それぞれノズル1A、1Bからそれぞれの面に高温
の乾燥窒素ガス(Hot−Dry N2 )のような気
体を吹き付けて被乾燥面から残留水を吹き飛ばす物理的
な力を補助的に加えて乾燥させる方法が用いられてき
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体ウェー
ハSの被乾燥面は、図4に示したように、配線、絶縁層
などが形成されて様々な形状で多数の凹部Saが存在
し、それらの凹部Saの最も深いコーナ部分には洗浄後
の水Wが残留してしまう致命的な欠点がある。この部分
に残留している水Wは遠心乾燥に気体を吹き付ける乾燥
方法を用いとしても、凹部Saから水Wを完全に吹き飛
ばし、乾燥させることは不可能である。特に凹部Saの
アスペクト比(縦横比)が高い場合には、それが顕著と
なる。
【0009】この現象を少しでも軽減するために、吹き
付ける気体の温度を高くし、残留水Wの温度を上げるこ
とで蒸発させようとしても限界があった。
【0010】この問題を解決できる方法としては、前記
のIPA蒸発乾燥方法が利用されている。しかし、この
IPA蒸発乾燥方法は高価で可燃性があり、取扱の難し
いIPAを用いなければならない問題がある。
【0011】従って、本発明はこのような課題を解決し
ようとするものであって、安価で取扱いの易しい遠心乾
燥方式で、被乾燥面を完全に乾燥させることができる気
体吹き付け式乾燥方法及び装置を得ることを目的とする
ものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】それ故、請求項1に記載
の発明の気体吹き付け式乾燥方法では、水が残留してい
る被乾燥面に、前記残留水と反応して酸素系ガス及び水
素系ガスに分解する励起された気体を所定の圧力下で吹
き付けることにより前記被乾燥面を乾燥させる方法を採
って、前記課題を解決している。
【0013】そして、請求項2に記載の発明の気体吹き
付け式乾燥方法では、請求項1に記載の発明の気体吹き
付け式乾燥方法において、前記被乾燥面を高速回転させ
ることを特徴とする方法を採って、前記課題を解決して
いる。
【0014】また、請求項3に記載の発明の気体吹き付
け式乾燥装置では、被乾燥処理物の被乾燥面に臨んで配
設されている吹き付けノズルと、一端がその吹き付けノ
ズルに接続され、他端が水と反応して酸素系ガスまたは
水素系ガスとなる気体源に接続されるガス供給管と、そ
のガス供給管の一部分に連結され、供給される前記気体
を励起させるプラズマ発生装置と、そのプラズマ発生装
置と前記吹き付けノズルとの間のガス供給管に配設さ
れ、その部分のガス供給管内を外部から冷却する冷却装
置とを備えて構成し、前記課題を解決している。
【0015】それ故、請求項1に記載の発明によれば、
励起した気体が被乾燥処理物の被乾燥面に、特にその凹
部の深部に残留している水に反応して、残留水を酸素系
ガス及び水素系ガスに分解して除去できる。
【0016】そして、請求項2に記載の発明によれば、
請求項1に記載の発明による作用に加えて、遠心力によ
っても残留水を除去することができる。
【0017】また、請求項3に記載の発明によれば、被
乾燥処理物の被乾燥面に吹き付ける気体を容易に励起し
てラジカルまたはイオン化でき、そして所定の吹き付け
圧力の下に吹き付けることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図を用いて、本発明の一実
施形態の気体吹き付け式乾燥装置を説明する。
【0019】図1は本発明の一実施形態の気体吹き付け
式乾燥装置の要部を示す略線的な構成図、そして図2は
図1に示した気体吹き付け式乾燥装置により励起した気
体が吹き付けられる半導体ウェーハの被乾燥面の拡大断
面図である。
【0020】先ず、図1を用いて本発明の気体吹き付け
式乾燥装置の構成を説明する。この気体吹き付け式乾燥
装置10は、吹き付けノズル11、ガス供給管12、プ
ラズマ発生装置13、冷却装置14などから構成されて
いる。
【0021】前記吹き付けノズル11は、被乾燥処理物
である半導体ウェーハSの被乾燥面に臨んで配設された
吹き付けノズル11Aと、必要に応じてその裏面に臨ん
で配設されている吹き付けノズル11Bとからなる。
【0022】前記ガス供給管12は一端が分岐管12
A、12Bに分岐されており、それぞれが吹き付けノズ
ル11A、11Bに接続され、他端が水と反応して酸素
系ガスまたは水素系ガスとなるガス供給源、即ち、酸素
ガス源または酸素を含有した気体源、例えば、オゾンガ
ス源(不図示)、或いは水素ガスまたは水素を含有した
ガス供給源、例えば、ホーミングガス源(不図示)に接
続されている。
【0023】前記プラズマ発生装置13はガス供給管1
2の一部分に配設されている。このプラズマ発生装置1
3はコイル131と高周波源132とから構成されてお
り、コイル131は気体が流れる一部分の前記ガス供給
管12の周りに配設されていて、前記高周波源132か
ら高周波電流が供給される。これは、所謂、IPC(I
on Cuppled Plazma)方式により気体
を励起させる手段である。
【0024】前記冷却装置14は、そのプラズマ発生装
置13と前記吹き付けノズル11A、11Bとの間のガ
ス供給管12に配設され、その部分のガス供給管12に
巻回したコイル状の管141にドライエアー或いは冷水
を流して外部から冷却する。
【0025】前記半導体ウェーハSの被乾燥面の状態に
応じて被乾燥面への気体吹き付け圧力が1.1〜6Kg
/cm2 程度になるようにレギュレータ(不図示)に
より圧力が調整されたガス供給源、即ち、酸素系ガス源
或いは水素系ガス源(不図示)からガスを供給し、IP
C方式によりそのコイル131に高周波電流を流して、
ガスに対して励起エネルギーを与える。
【0026】ガスはプラズマ化し、その温度は200〜
2000°C程度の高温になる。この高温の励起した気
体のラジカルまたはイオンを被乾燥面に吹き付けると、
その被乾燥面上の形成物に意図しない反応を生じさせて
しまう恐れがあるので、冷却装置14を用いてガス供給
管12の外周から空冷或いは水冷により冷却する。例え
ば、形成物がアルミニウムであるならば、200〜30
0°C或いはこれ以下の温度に下げる。
【0027】次に、図2をも用いて、このように構成さ
れた気体吹き付け式乾燥装置10を用いて半導体ウェー
ハの被乾燥面を乾燥させる乾燥方法を説明する。
【0028】先ず、不図示の保持手段で半導体ウェーハ
Sを保持し、必要に応じて矢印のように高速回転させ
る。図示の例では半導体ウェーハSを高速回転させてい
る。そのような状態の半導体ウェーハSの被乾燥面及び
裏面に吹き付けノズル11A及び11Bから励起させた
ガスを吹き付ける。例えば、酸素ガス供給源から酸素ガ
スO2 をガス供給管12に供給し、プラズマ発生装置
13で励起させ、励起させた酸素(O)ラジカルまたは
酸素(O)イオンを吹き付ける。OラジカルまたはOイ
オンはその自由航程が大きく、図2に示したように、被
乾燥面が様々な形状で多数の凹部Saが存在し、それら
の凹部Saが深くても、そしてその深い凹部Saのコー
ナ部分に残留している水Wであっても入り込むことがで
き、凹部Saの各部に散乱させることができる。
【0029】OラジカルまたはOイオンが作用した残留
水Wは、H2 O+O→H2 ↑+O2 ↑の反応が生
じ、水素ガスと酸素ガスとなって、凹部Saより除去さ
れる。その結果、被乾燥面は完全に乾燥される。
【0030】酸素ガスの代わりに水素ガスを用いても、
2H2 O+4H→4H2 ↑+O2 ↑のような反応
を発生させて、同様の効果を得ることができる。ただ
し、この発生確率は酸素ガスを用いた場合に比べて低い
ので、酸素ガスを用いることが望ましい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の気体吹き
付け式乾燥方法及び装置によれば、安価な遠心乾燥方式
における気体吹き付けで、励起させた気体を用い、これ
を被乾燥面に残留している水に反応させて気体にしてい
る。これにより残留水を完全に除去することができる。
特に被乾燥面に形成された深い凹部に残留水が存在して
いても、前記反応によりこれを完全に除去することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の気体吹き付け式乾燥装
置の要部を示す略線的な構成図である。
【図2】 図1に示した気体吹き付け式乾燥装置により
励起した気体が吹き付けられる半導体ウェーハの被乾燥
面の拡大断面図である。
【図3】 従来技術の気体吹き付け式乾燥方法を説明す
るための略線図である。
【図4】 図4は図3に示した気体吹き付け式乾燥方法
による被乾燥処理物の被乾燥面の乾燥状態を示す一部拡
大断面図である。
【符号の説明】
10…本発明の一実施形態の気体吹き付け式乾燥装置、
11A,11B…吹き付けノズル、12…ガス供給管、
12あ、12B…分岐管、13…プラズマ発生装置、1
31…コイル、132…高周波源、14…冷冷却装置、
S…半導体ウェーハ(被乾燥処理物)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水が残留している被乾燥面に前記残留水
    と反応して酸素系ガス及び水素系ガスに分解する励起さ
    れた気体を所定の圧力下で吹き付けることにより前記被
    乾燥面を乾燥させることを特徴とする気体吹き付け式乾
    燥方法。
  2. 【請求項2】 前記被乾燥面を高速回転させることを特
    徴とする請求項1に記載の気体吹き付け式乾燥方法。
  3. 【請求項3】 被乾燥処理物の被乾燥面に臨んで配設さ
    れている吹き付けノズルと、 一端が該吹き付けノズルに接続され、他端が水と反応し
    て酸素系ガスまたは水素系ガスとなる気体源に接続され
    るガス供給管と、 該ガス供給管の一部分に連結され、供給される前記気体
    を励起させるプラズマ発生装置と、 該プラズマ発生装置と前記吹き付けノズルとの間のガス
    供給管に配設され、その部分のガス供給管内を外部から
    冷却する冷却装置とを備えていることを特徴とする気体
    吹き付け式乾燥装置。
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