JP2002134461A

JP2002134461A - 乾燥方法

Info

Publication number: JP2002134461A
Application number: JP2000326162A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Asada; 和己浅田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】疎水化された表面に対しても、大量の有機溶剤
を使用せずに均一に乾燥を行い、ウォーターマークの形
成を防止できる乾燥方法を提供する。【解決手段】ウェハ４を純水３に浸漬させる工程（ａ）
と、不活性ガスを供給する工程（ｂ）と、例えばＩＰＡ
蒸気および不活性ガスを供給して、純水３の気液界面に
ＩＰＡ層５を形成する工程（ｃ）と、ＩＰＡ蒸気および
不活性ガスを供給しながら、ウェハ４をＩＰＡ層５を通
過させて引き上げる工程（ｃ）と、所定量のＩＰＡ蒸気
および不活性ガスをさらに供給する工程（ｄ）と、水洗
槽２に貯留された純水３を排出する工程と、不活性ガス
雰囲気に置換して、ウェハ４を乾燥させる工程（ｅ）と
を有する乾燥方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造に用いられる乾燥方法に関し、特に、表面が疎水化さ
れている場合にも均一に純水を乾燥させ、ウォーターマ
ークの形成を防止できる乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造において、成膜工程の
前には下地の清浄度および下地への密着性を高くする目
的で、必ず洗浄処理が行われる。これは、ＭＯＳトラン
ジスタやバイポーラトランジスタ等のトランジスタ、電
荷結合素子（ＣＣＤ；ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄ
ｄｅｖｉｃｅ）、ＴＦＴ（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒ）、発光ダイオード（ＬＥＤ；ｌｉｇｈ
ｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ）あるいはレーザダイ
オード（ＬＤ；ｌａｓｅｒｄｉｏｄｅ）等、各種の半
導体装置の製造に共通する。以下、説明を容易とするた
め、被洗浄物をウェハとするが、被洗浄物はウェハに限
定されない。

【０００３】洗浄には例えばプラズマを利用するドライ
洗浄と、液体を用いるウェット洗浄があるが、パーティ
クルの付着を少なくし、ウェハへのダメージを少なくす
る上ではウェット洗浄が優れている。ウェット洗浄工程
の一例を、図７の概略図に示す。まず、ウェハ３１を薬
液槽３２に貯留された薬液３３に浸漬し、薬液３３によ
る洗浄処理を行う。次に、ウェハ３１を薬液槽３２から
引き上げ、水洗槽３４に貯留された純水３５に浸漬す
る。水洗槽３４に純水を供給してオーバーフローさせる
ことにより、ウェハ３１が水洗され、ウェハ３１に残留
する薬液３３が除去される。

【０００４】次に、ウェハ３１を水洗槽３４から引き上
げ、薬液槽３６に移動させる。薬液槽３６には薬液３３
と異なる薬液３７が貯留されている。ウェハ３１を薬液
３７に浸漬させることにより、薬液３７による洗浄処理
を行う。その後、図示しないが、ウェハ３１を水洗槽に
移動させ、上記と同様に水洗する。

【０００５】薬液処理後、水洗されたウェハ３１は最終
的に乾燥槽３８に搬入される。上記の例では、２種類の
薬液３３、３７を用いた薬液処理を行うが、単一の薬液
を用いて薬液処理を行った後、ウェハ３１を水洗して乾
燥させる場合もある。また、３種類以上の薬液を用いた
薬液処理が行われる場合もある。乾燥槽３８に搬入され
たウェハ３１は、まず、乾燥槽３８内の水洗槽３９に浸
漬される。その後、ウェハ３１を水洗槽３９から引き上
げ、乾燥槽３８内で乾燥する。これにより、ウェハ３１
に付着した純水が除去される。

【０００６】しかしながら、半導体プロセスの微細化に
伴い、ウェハ表面に幅および高低差の小さい微細な凹凸
が形成されるようになり、そのような部分が乾燥工程で
純水の均一な乾燥を妨げる要因となってきている。例え
ば、素子形成領域と素子分離領域との間の段差や、素子
が密に形成されている部分では、純水が除去されにくく
なる場合がある。

【０００７】ウェハ上で局所的に純水の乾燥が遅くなる
と、水シミあるいはウォーターマークと呼ばれる自然酸
化膜が形成される。ウォーターマークはウェハ上に点在
し、ウォーターマークの大きさは０．１〜数１０μｍ程
度、厚さは０．１〜２０ｎｍ程度である。ウォーターマ
ークはウェハ表面を疎水化する薬液、例えば希フッ酸を
用いて薬液処理を行った後に形成されやすく、ウェハ表
面が親水化された状態では形成されにくい。

【０００８】ポリシリコン層等の導電層表面にウォータ
ーマークが形成されると、導電層の抵抗が高くなるだけ
でなく、下地のパターニングを正常に行えなくなる場合
がある。例えば、２層のポリシリコン層を積層し、デュ
アルゲート構造のゲート電極を形成する場合、下層ポリ
シリコン層の表面にウォーターマークが形成されると、
隣接するゲート電極間がショートする。

【０００９】図８（ａ）は、基板４１上にゲート酸化膜
４２を介して下層ポリシリコン層４３が形成され、下層
ポリシリコン層４３の表面にウォーターマーク４４が形
成された状態を示す断面図である。次に、図８（ｂ）に
示すように、上層ポリシリコン層４５を形成する。

【００１０】さらに、図８（ｃ）に示すように、上層ポ
リシリコン層４５上にタングステンシリサイド層４６お
よびオフセット酸化膜４７が形成される。図８におい
て、下層ポリシリコン層４３および上層ポリシリコン層
４５の膜厚を例えばそれぞれ５０ｎｍとすると、ウォー
ターマーク４４の厚さは例えば１０ｎｍ程度である。

【００１１】図８（ｃ）に示すように、ウォーターマー
ク４４が形成されている部分に、シリコン酸化膜のエッ
チング選択比よりもポリシリコン層のエッチング選択比
が高くなるような条件でエッチングを行うと、図８
（ｄ）に示すように、ウォーターマーク４４がエッチン
グストッパー層となる。この場合、ウォーターマーク４
４直下の下層ポリシリコン層４３はパターニングされ
ず、隣接するゲート電極４８間が下層ポリシリコン層４
３を介してショートする。上記のように、水洗後の乾燥
工程で導電層表面にウォーターマークが発生すると、ト
ランジスタ、キャパシタあるいは配線等のショートの要
因となる。

【００１２】水洗後のウェハを乾燥する方法としては、
スピンドライによる方法と、有機溶剤の蒸気（ｖａｐｏ
ｒ）を用いる方法がある。スピンドライはウェハを高速
回転させ、ウェハに付着した純水を遠心力により吹き飛
ばしながら、純水を蒸発させる方法であるが、吹き飛ば
した水滴の再付着によりウォーターマークが形成された
り、装置自体からパーティクルが発生してウェハに付着
したりする。したがって、有機溶剤の蒸気を用いる方法
（蒸気乾燥）が主流となっている。

【００１３】蒸気乾燥に用いることができる有機溶剤と
しては、任意の割合で水と相溶し、かつウェハに対する
水の接触角を小さくする有機溶剤、例えばメタノール、
エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のア
ルコール類、アセトン、ジエチルケトン等のケトン類、
メチルエーテル、エチルエーテル等のエーテル類、エチ
レングリコール等の多価アルコール等が挙げられるが、
水との置換効率や沸点、粘度、蒸気圧等の諸特性から主
にＩＰＡが用いられている。以下、ＩＰＡ蒸気を用いる
乾燥について説明するが、他の溶剤に変更することもで
きる。

【００１４】図９は、ＩＰＡ直接置換乾燥方式を示す概
略図である。ＩＰＡ直接置換乾燥方式によれば、ウェハ
に付着した水をＩＰＡ蒸気雰囲気中でＩＰＡに置換し、
水と置換したＩＰＡをＩＰＡ蒸気雰囲気中で蒸発させ
る。まず、図９（ａ）に示すように、乾燥槽５１内に水
洗されたウェハ５２を搬入する。乾燥槽５１内にはＩＰ
Ａ蒸気槽５３が設けられている。ＩＰＡ蒸気槽５３槽内
のＩＰＡを例えばヒーター５４により加熱して沸騰さ
せ、ＩＰＡ蒸気槽５３槽内をＩＰＡ蒸気雰囲気にする。
ＩＰＡ蒸気槽５３の蓋５５を開けてウェハ５２をＩＰＡ
蒸気槽５３に搬入する。

【００１５】その後、図９（ｂ）に示すように蓋５５を
閉める。例えば室温のウェハ５２をＩＰＡ蒸気に直接さ
らすことにより、ウェハ５２表面にＩＰＡが凝縮して水
と置換する。凝縮して液化したＩＰＡがウェハ５２表面
を流れる間に、ウェハ５２に付着した水を溶解して除去
する。ウェハ温度がＩＰＡ蒸気温度と等しくなるまでＩ
ＰＡの凝縮は継続する。この過程で、ウェハ５２に付着
した水がＩＰＡに置換されながら、ウェハ５２が加熱さ
れる。これにより、ウェハ５２上のＩＰＡが蒸発する。

【００１６】次に、図９（ｃ）に示すように蓋５５を開
けて、乾燥したウェハ５２をＩＰＡ蒸気槽５３から搬出
する。その後、図９（ｄ）に示すように蓋５５を閉め
て、ウェハ５２を乾燥槽５１から搬出する。以上のよう
なＩＰＡ直接置換乾燥方式は、ウォーターマークおよび
パーティクルを低減する上では、現在のところ最も優れ
ている。

【００１７】しかしながら、図９（ｂ）に示す工程に要
する時間が長く、半導体装置製造のスループットを低下
させるという欠点をもつ。図９（ｂ）の工程の所要時間
を短縮する目的で加熱温度を上げると、ＩＰＡの突沸が
起こり、ウェハ５２の乾燥が不均一となる。

【００１８】また、ＩＰＡ直接置換乾燥方式はＩＰＡの
消費量が多いという欠点ももつ。例えば、８インチウェ
ハの処理に用いられる３０ｃｍ×３０ｃｍ×６０ｃｍ程
度の大きさの乾燥槽５１において、１回の処理を行うと
４００〜５００ｃｃ程度のＩＰＡを使用する。近年、環
境問題の観点から揮発性有機物（ＶＯＣ；ｖｏｌａｔｉ
ｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄ）の使用の削
減が求められており、ＩＰＡの使用量の少ない乾燥方法
が望まれている。

【００１９】上記のＩＰＡ直接置換乾燥方式に比較し
て、ＩＰＡの使用量を低減できる乾燥方式としては、以
下のような制御したＩＰＡ乾燥方式と、マランゴニー
（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ）効果を利用した乾燥方式が知ら
れている。図１０は、制御したＩＰＡ乾燥方式を示す概
略図である。図１０（ａ）に示すように、乾燥槽６１内
に水洗槽６２が設けられ、水洗槽６２には純水６３が貯
留される。水洗槽６２はシャッター６４によりチャンバ
ー６５から隔離可能となっている。

【００２０】この方式によれば、まず、図１０（ａ）に
示すように、ウェハ６６を乾燥槽６１内に搬入し、乾燥
槽６１内を窒素ガス雰囲気とする。続いて、シャッター
６４を開けてウェハ６６を水洗槽６２内の純水６３に浸
漬させる。次に、図１０（ｂ）に示すように、シャッタ
ー６４を閉じてウェハ６６を水洗する。その後、図１０
（ｃ）に示すようにシャッター６４を開け、ウェハ６６
を水洗槽６２から引き上げてチャンバー６５に移動させ
る。

【００２１】次に、図１０（ｄ）に示すように、シャッ
ター６４を閉じてチャンバー６５を水洗槽６２から隔離
させてから、ＩＰＡ蒸気および窒素ガスがウェハ６６に
上方から吹き付けられる。これにより、ウェハ６６に付
着した水がＩＰＡ蒸気によって置換され、水と置換され
たＩＰＡが蒸発することにより、ウェハ６６が乾燥す
る。以上のような制御したＩＰＡ乾燥方式によれば、例
えば、８インチウェハ用の３０ｃｍ×３０ｃｍ×６０ｃ
ｍ程度の大きさの乾燥槽６１において、１回の処理当た
りのＩＰＡ使用量を７５〜１５０ｃｃ程度、例えば９０
ｃｃとすることができる。

【００２２】図１１は、マランゴニー効果を利用した乾
燥方式を示す概略図である。図１１（ａ）に示すよう
に、乾燥槽７１内に水洗槽７２が設けられ、水洗槽７２
には純水７３が貯留される。この方式によれば、まず、
図１１（ａ）に示すように、乾燥槽７１内を窒素ガス雰
囲気とし、ウェハ７４を乾燥槽７１内に搬入する。

【００２３】続いて、図１１（ｂ）に示すように、ウェ
ハ７４を水洗槽７１内の純水７３に浸漬させ、窒素ガス
の供給を行いながらウェハ７４を水洗する。次に、図１
１（ｃ）に示すように、ウェハ７４の水洗終了後、ウェ
ハ７４を水洗槽７２から引き上げる前に、ＩＰＡ蒸気お
よび窒素ガスが上部から水面に吹き付けられる。これに
より、純水７３の表面に液化されたＩＰＡ層７５が形成
される。

【００２４】ウェハを例えば純水から引き上げる場合、
ウェハ表面と液界面にメニスカス部と呼ばれる勾配が形
成される。ＩＰＡ層７５を形成すると、ウェハに対する
純水の表面張力は上昇して、メニスカス部の勾配は大き
くなる。すなわち、ウェハ表面の水に対して下向きに作
用する力が大きくなる。したがって、ウェハ７４を水洗
槽７２から引き上げる際に、水分が勾配を伝わって剥が
され、ウェハ上に残留しなくなる。

【００２５】図１１（ｄ）に示すように、ウェハ７４を
水洗槽７２から引き上げた後、水洗槽７２内の純水を乾
燥槽７１の外部に排液する。乾燥槽７１内に窒素ガスを
供給しながらウェハ７４上のＩＰＡを乾燥させる。以上
のようなマランゴニー効果を利用した乾燥方式によれ
ば、例えば、８インチウェハ用の３０ｃｍ×３０ｃｍ×
６０ｃｍ程度の大きさの乾燥槽７１において、１回の処
理当たりのＩＰＡ使用量を１０ｃｃ程度とすることがで
きる。

【００２６】したがって、前述したＩＰＡ直接置換乾燥
方式および制御したＩＰＡ乾燥方式に比較して、ＩＰＡ
使用量を大幅に削減することができる。また、乾燥処理
に要する時間もＩＰＡ直接置換乾燥方式に比較して短縮
される。これにより、従来問題となっていた乾燥処理に
おけるスループットの低下が改善される。以上のことか
ら、マランゴニー効果を利用した乾燥方式は、ＩＰＡ直
接置換乾燥方式に替わる乾燥方式として注目されてい
る。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上記のマランゴニー効
果を利用した従来の乾燥方式によれば、ウェハ表面が親
水性となっている場合には問題なくウェハを乾燥させる
ことができる。しかしながら、水洗の直前、すなわち薬
液処理の最後に用いられた薬液が、例えば希フッ酸等、
ウェハ表面を疎水化させる薬液であった場合には、ウェ
ハの乾燥が不均一となる。これにより、ウォーターマー
クが形成されやすくなり、図８に示すように、ウォータ
ーマークに起因するショート等が発生する。

【００２８】希フッ酸処理等によりウェハ表面が疎水化
されている場合、ウェハ上の気液界面における水とＩＰ
Ａの置換が不完全となり、ウェハに局所的に水が残留す
ると考えられている。例えばＩＰＡ直接置換乾燥方式の
ように大量のＩＰＡ蒸気を供給すれば、ウェハ表面が疎
水化されている場合にも、ウォーターマークの形成を抑
制することができる。しかしながら、ＩＰＡの使用量を
削減する必要から、大量のＩＰＡ蒸気を供給する方式は
採用できない。

【００２９】このような観点から、マランゴニー効果を
利用して気液界面における水とＩＰＡ（または有機溶
剤）の置換を行いながら、または行った後、またはその
両方でＩＰＡのミストをウェハに供給し、ウェハへの有
機溶剤の供給量を増加させることにより、ウォーターマ
ークを低減させる乾燥方法および乾燥装置が特開平２０
００−１２４１８７号公報に開示されている。

【００３０】上記の乾燥装置において、液状のＩＰＡ
（または有機溶剤）ミストを噴霧するミスト供給手段は
必須の構成要件であるが、ＩＰＡ（または有機溶剤）蒸
気を処理槽内に供給する蒸気供給手段は必ずしも設けら
れない。乾燥装置に蒸気供給手段が設けられる場合、ミ
スト供給手段と蒸気供給手段とは選択的に作動されるこ
とが記載されている。

【００３１】また、乾燥方法の請求項にも、有機溶剤蒸
気の供給はミスト供給の後に行われることが明記されて
いる。すなわち、純水からのウェハの引き上げが終了し
た後、ＩＰＡミストの供給を停止して、ＩＰＡ蒸気が供
給される。以上のように、特開平２０００−１２４１８
７号公報記載の乾燥方法および乾燥装置によれば、ウェ
ハ上の水をＩＰＡ等の有機溶剤に置換する過程では、Ｉ
ＰＡ（または有機溶剤）蒸気の供給は行われていない。

【００３２】上記の特開平２０００−１２４１８７号公
報記載の乾燥方法によれば、ＩＰＡミストを供給するこ
とにより、ウェハに付着するパーティクルが増加すると
いう問題が起こる。液状のＩＰＡミストは粘度の高いゲ
ル状の粒子であり、ＩＰＡミストをウェハに対して供給
すると、ウェハにパーティクルが付着しやすくなる。

【００３３】例えば、レジストの残渣等に含まれる芳香
族化合物や、酸化膜の残渣等とＩＰＡミストが接触する
と、粘度の高いパーティクルとなる。ゲル状のＩＰＡミ
ストとともに付着したパーティクルは、その後、例えば
ＩＰＡ乾燥のための窒素ガスパージ等を行っただけでは
除去できない。

【００３４】また、ＩＰＡが有機溶剤すなわち炭素化合
物の一種であることから、ＩＰＡミストの温度変化やパ
ーティクルとの反応等によってＩＰＡが炭化し、黒色の
パーティクルが生成することもある。このような黒色の
パーティクルは、特にＣＣＤ固体撮像素子等、光透過性
の変化が欠陥とみなされる半導体装置において、問題と
なる。

【００３５】マランゴニー効果を利用するがＩＰＡミス
トの供給は行わない乾燥方法としては、特開平６−３２
６０７３号公報記載の乾燥方法が挙げられる。この乾燥
方法によれば、図１１に示すように、有機溶剤（ＩＰ
Ａ）蒸気を供給しながらウェハを純水から引き上げ、そ
の後、乾燥槽内を減圧してウェハを乾燥させる。上記の
公報には、ウェハを引き上げる間および引き上げる前に
ＩＰＡ蒸気を供給することは記載されているが、ウェハ
の引き上げ後にＩＰＡ蒸気の供給を行うことについて
は、特に記載されていない。

【００３６】また、この公報には、乾燥槽内を減圧する
ことにより、有機溶剤の沸点が降下するため、ウェハ表
面の水と置換された有機溶剤が速やかに蒸発し、短時間
でウェハを乾燥できることが記載されている。しかしな
がら、実際には乾燥槽内を減圧することにより、乾燥槽
内の温度も低下するため、乾燥時間が明らかに短縮する
ことはなく、温度の低下により蒸気が凝縮して液化する
場合もある。

【００３７】さらに、この公報には、ＩＰＡ等のアルコ
ールの蒸気を発生させるアルコール蒸気発生ユニット
と、ウェハの乾燥が行われるチャンバに温度調節機能を
もたせることは記載されているが、蒸気供給用管路の温
度制御については記載されていない。ＩＰＡ蒸気はキャ
リアガスと混合されるため、ＩＰＡ蒸気を発生させる温
度よりも低い温度で蒸気供給用管路を通過するが、ＩＰ
Ａ蒸気が過度に冷却されると、蒸気がミストとなりゲル
化したり炭化したりするため、パーティクルが増加す
る。

【００３８】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、したがって本発明は、疎水化された表面に対
しても、大量の有機溶剤を使用せずに均一に乾燥を行
い、ウォーターマークの形成を防止できる乾燥方法を提
供することを目的とする。

【００３９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の乾燥方法は、被乾燥物を水洗槽に貯留され
た純水に浸漬させる工程と、前記水洗槽周囲に不活性ガ
スを供給して第１の雰囲気とする工程と、前記第１の雰
囲気に、水と相溶する有機溶剤の蒸気を供給して第２の
雰囲気とし、前記純水の気液界面に前記有機溶剤の液層
を形成する工程と、前記被乾燥物を前記液層を通過させ
て前記第２の雰囲気内に移動させる工程と、前記被乾燥
物を前記第２の雰囲気中に移動させた後、引き続きさら
に所定量の前記有機溶剤の蒸気を前記第２の雰囲気に供
給する工程と、前記水洗槽に貯留された純水を、前記第
２の雰囲気の外に排出する工程と、前記第２の雰囲気を
前記第１の雰囲気に置換して、前記被乾燥物を乾燥させ
る工程とを有することを特徴とする。

【００４０】本発明の乾燥方法は、好適には、前記所定
量は、前記被乾燥物に付着した純水が実質的に完全に前
記有機溶剤に置換される範囲で設定されることを特徴と
する。本発明の乾燥方法は、好適には、前記所定量は、
前記被乾燥物へのパーティクルの付着が十分に抑制され
る範囲で設定されることを特徴とする。本発明の乾燥方
法は、好適には、前記所定量は、前記乾燥工程の後、前
記被乾燥物に前記有機溶剤が実質的に残留しない範囲で
設定されることを特徴とする。

【００４１】本発明の乾燥方法は、好適には、前記有機
溶剤は前記被乾燥物に対する水の表面張力を上昇させる
有機溶剤であることを特徴とする。本発明の乾燥方法
は、さらに好適には、前記有機溶剤はイソプロピルアル
コールを含むことを特徴とする。本発明の乾燥方法は、
好適には、前記有機溶剤の蒸気および前記不活性ガスを
供給する工程は、前記有機溶剤の蒸気が凝縮してミスト
化しない温度範囲で行うことを特徴とする。

【００４２】本発明の乾燥方法は、好適には、前記被乾
燥物を純水に浸漬させる前に、前記被乾燥物の表面を疎
水化させる処理を行う工程をさらに有することを特徴と
する。本発明の乾燥方法は、好適には、前記被乾燥物の
表面は半導体からなることを特徴とする。本発明の乾燥
方法は、好適には、前記被乾燥物の表面は主にシリコン
からなることを特徴とする。あるいは、本発明の乾燥方
法は、好適には、前記被乾燥物の表面は主にシリコンか
らなり、前記被乾燥物の表面を疎水化させる処理は、希
フッ酸を用いた処理を含むことを特徴とする。

【００４３】これにより、マランゴニー効果を利用して
純水の気液界面で水を有機溶剤に置換し、さらに、有機
溶剤蒸気を供給して水を有機溶剤に実質的に完全に置換
することが可能となる。したがって、被乾燥物の表面に
局所的に水が残留せず、ウォーターマークの形成が防止
される。また、有機溶剤蒸気を供給するため、被洗浄物
へのパーティクルの付着が防止される。また、本発明の
乾燥方法によれば、従来のＩＰＡ直接置換乾燥方式に比
較して、有機溶剤の供給量を大幅に低減することが可能
となる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の乾燥方法の実施
の形態について、図面を参照して説明する。（実施形態１）図１は本実施形態の乾燥方法を示す概略
図である。図１に示すように、乾燥槽１内に水洗槽２が
設けられ、水洗槽２には純水３が貯留される。この方式
によれば、まず、図１（ａ）に示すように、乾燥槽１内
を窒素ガス雰囲気とし、ウェハ４を乾燥槽１内に搬入す
る。

【００４５】続いて、図１（ｂ）に示すように、ウェハ
４を水洗槽１内の純水３に浸漬させ、窒素ガスの供給を
行いながらウェハ４を水洗する。次に、図１（ｃ）に示
すように、ウェハ４の水洗終了後、ウェハ４を水洗槽２
から引き上げる前に、ＩＰＡ蒸気および窒素ガスが上部
から水面に吹き付けられる。

【００４６】これにより、純水３の表面に液化されたＩ
ＰＡ層５が形成される。この工程で、ＩＰＡ層５を形成
するために水面に吹き付けるＩＰＡ量は、例えば８イン
チウェハ用の約３０ｃｍ×３０ｃｍ×６０ｃｍにおい
て、１０ｃｃ程度でよい。窒素ガスはＩＰＡ蒸気のキャ
リアガスであり、アルゴン等の他の不活性ガスに変更す
ることも可能である。窒素ガスを用いることにより、低
コストで乾燥処理を行うことができる。

【００４７】ウェハを例えば純水から引き上げる場合、
図２（ａ）に示すように、ウェハ表面と液界面にメニス
カス部と呼ばれる勾配が形成される。ウェハ４と純水と
の接触角をθ₁ とする。図２（ｂ）はＩＰＡ層５を形成
した場合のメニスカス部を示す。ＩＰＡ層５を形成する
ことにより、ウェハ４に対する純水の表面張力は上昇し
て、メニスカス部の勾配は大きくなる。すなわち、図２
（ｂ）における接触角θ₂ はθ₁ よりも小さくなり、ウ
ェハ表面の水に作用する下向きのベクトルは図２（ｂ）
の方が図２（ａ）よりも大きい。図１（ｃ）に示すよう
に、ＩＰＡ層５を形成すると、ウェハ４を水洗槽２から
引き上げる際に、水分が勾配で発生する下向きの力によ
って剥がされ、ウェハ上に残留しなくなる。

【００４８】次に、図１（ｄ）に示すように、ウェハ４
を水洗槽２から引き上げた後、さらに所定量、ＩＰＡ蒸
気および窒素ガスの供給を続ける。あるいは、ウェハ４
を水洗槽２から引き上げた後、さらに所定の時間、ＩＰ
Ａ蒸気および窒素ガスを供給する。装置の構成上、ＩＰ
Ａ蒸気は通常一定の流量で供給されるため、供給量を制
御するか、あるいは流量および供給時間を制御すればよ
い。

【００４９】ＩＰＡ蒸気および窒素ガスの供給は、ウェ
ハ上に付着した水がＩＰＡ蒸気に完全に置換されるまで
行う。例えば、ウェハの引き上げ後のＩＰＡ蒸気の供給
量（以下、ポストＩＰＡ供給量とする。）と、ウェハの
乾燥後に実際に形成されるウォーターマークの量との関
係を調べ、それに基づいて上記の所定量を設定する。

【００５０】その後、図１（ｅ）に示すように、水洗槽
２内の純水を乾燥槽１の外部に排出する。洗浄槽１内に
窒素ガスを供給しながらウェハ４上のＩＰＡを乾燥させ
る。ここで、本実施形態の乾燥方法によれば、乾燥槽１
内の減圧を行わない。これにより、乾燥槽１内の温度低
下が防止され、温度低下によるＩＰＡ蒸発速度の低下
や、蒸気の凝縮が防止される。

【００５１】上記の本実施形態の乾燥方法によれば、図
１（ｄ）に示す工程において、ＩＰＡミストでなくＩＰ
Ａ蒸気を乾燥槽１内に供給する。ＩＰＡミストは粘度の
高いゲル状の粒子であり、パーティクルの付着を起こし
やすい。ウェハの引き上げ中およびウェハの引き上げ後
にＩＰＡ蒸気を供給することにより、ウェハに付着する
パーティクルを大幅に低減することができる。

【００５２】（実施形態２）図３（ａ）は、図１（ｃ）
および（ｄ）に示す工程でＩＰＡ蒸気を供給した場合の
ウェハ上のパーティクルマップを示し、図３（ｂ）は同
じ工程でＩＰＡミストを供給した場合のパーティクルマ
ップを示す。ＩＰＡ蒸気およびＩＰＡミストにはいずれ
も、キャリアガスとして窒素ガスを混合した。

【００５３】一般に、ＩＰＡミストとＩＰＡ蒸気の境界
は厳密に区分できないが、ＩＰＡの沸点は８２．４℃で
あり、常圧で８０〜８５℃のＩＰＡ蒸気で最も分子の凝
集が少なくなる、すなわち分子が均一に分散した状態と
なることが知られている。ＩＰＡ蒸気の温度が８０〜８
５℃の範囲を外れると、ＩＰＡ蒸気はミスト化する。Ｉ
ＰＡ蒸気を窒素ガス等の不活性ガスと混合し、適切に温
度制御することにより、このようなミスト化は防止され
る。

【００５４】図３（ａ）の場合、乾燥槽１内に８５℃の
ＩＰＡ蒸気が供給されるように温度制御を行った。図３
（ｂ）の場合、乾燥槽１内に４５℃のＩＰＡミストが供
給されるように温度制御を行った。これらの温度制御に
ついては、実施形態４で後述する。

【００５５】図３（ａ）に示すように、ＩＰＡ蒸気およ
び窒素ガスを供給した場合、直径０．１５μｍを超える
大きさのパーティクルは、１プロセスでウェハ当たり例
えば３０個であった。一方、図３（ｂ）に示すように、
ＩＰＡミストおよび窒素ガスを供給した場合、直径０．
１５μｍを超える大きさのパーティクルは、１プロセス
でウェハ当たり例えば５４２８個であった。ＩＰＡミス
トでなくＩＰＡ蒸気を供給することにより、パーティク
ルの付着は大幅に低減した。

【００５６】図３（ｂ）に示すように、ＩＰＡミストを
供給した場合には、ゲル状のミストが異物と付着してパ
ーティクル汚染が発生する。それに対し、図３（ａ）に
示すように、ＩＰＡ蒸気を供給した場合には、ＩＰＡの
固形物が存在しないために、ＩＰＡと異物との複合物は
形成されない。したがって、パーティクルの付着が起こ
りにくい。

【００５７】（実施形態３）上記の実施形態１における
ポストＩＰＡ供給量について、ウォーターマークの形成
およびパーティクルの付着を防止する上での最適範囲を
検討した。ウェハは希フッ酸処理により表面を疎水化し
た後、水洗したものを用いた。以下、８インチウェハの
処理に用いられる約３０ｃｍ×３０ｃｍ×６０ｃｍの乾
燥槽を用いる場合についての例を示す。

【００５８】図４は、ポストＩＰＡ供給量とウォーター
マーク個数の関係を示す。図４に示すように、ポストＩ
ＰＡ供給量が０ｃｃの場合、すなわちマランゴニー効果
を利用した従来の乾燥方法（図１１参照）によれば、１
プロセスでウェハ当たり約２４００個となる。図示しな
いが、ウェハに希フッ酸処理を行わず、ウェハ表面が親
水性となっている状態で同様の処理を行うと、ウォータ
ーマークは形成されないか、１個形成される程度であ
る。

【００５９】ポストＩＰＡ供給量を６０ｃｃ程度に増加
させると、ウォーターマークの個数は急激に減少する。
さらにＩＰＡ供給量を増加させ、ＩＰＡ供給量が約２０
０ｃｃを超えると、ウォーターマークの個数は数１０個
以下となり、ほとんど変化しなくなる。ＶＯＣの使用量
を削減する観点から、図４の場合にはポストＩＰＡ供給
量を２００ｃｃ以下とすればよいことがわかる。以上か
ら、図４の場合は、１２０〜２００ｃｃ程度が至適ＩＰ
Ａ供給量とみなせる。

【００６０】図５は、ポストＩＰＡ供給量とパーティク
ル数あるいはＩＰＡ汚染の関係を示す。図５に示すよう
に、ポストＩＰＡ供給量が０ｃｃの場合、パーティクル
数は１プロセスでウェハ当たり約２５個である。ポスト
ＩＰＡ供給量が約２００ｃｃ以下の場合には、パーティ
クル数に大きな変化は見られない。ポストＩＰＡ供給量
が約２００ｃｃを超えると、パーティクル数は急激に増
加する。以上から、ウェハへのパーティクルの付着を低
減するためには、約２００ｃｃ以下が至適ＩＰＡ供給量
とみなせる。

【００６１】一方、ＩＰＡ汚染量については、ポストＩ
ＰＡ供給量が０ｃｃの場合のＩＰＡ汚染量を１として、
相対的な比を示した。図５に示すように、ポストＩＰＡ
供給量が約２００ｃｃ以下の場合には、ＩＰＡ汚染量は
約１０以下であり、ＩＰＡ汚染量の大きな変化は見られ
ない。ポストＩＰＡ供給量が約２００ｃｃを超えると、
ＩＰＡ汚染量は急激に増加する。

【００６２】以上から、ウェハのＩＰＡ汚染を低減する
ためには、約２００ｃｃ以下が至適ＩＰＡ供給量とみな
せる。また、ウェハへのパーティクルの付着と、ＩＰＡ
汚染量はともに約２００ｃｃを境にして挙動が変化す
る。したがって、ウェハへのパーティクルの付着と、Ｉ
ＰＡ汚染量との間には何らかの関連があることも示唆さ
れる。図４および図５から、本実施形態においては、ポ
ストＩＰＡ供給量を約１２０〜２００ｃｃの範囲とすれ
ばよいことがわかる。

【００６３】（実施形態４）図６は、本実施形態の乾燥
装置の概略図である。本実施形態の乾燥装置は、上記の
実施形態１に示す乾燥方法に用いることができる。図６
に示すように、乾燥槽１内に水洗槽２が設けられ、水洗
槽２には純水３が貯留される。水洗槽２には乾燥槽１外
部に設けられた純水供給槽１１から、例えばノズル１２
を介して純水３が供給され、貯留される。

【００６４】また、水洗槽２にはドレイン部１３が設け
られており、ドレイン部１３から乾燥槽１外部に純水３
が排出される。図示しないが、乾燥槽１内には水洗槽２
にウェハ４を浸漬させる、あるいは水洗槽２からウェハ
４を引き上げるための昇降手段が設けられている。

【００６５】乾燥槽１内には窒素ガス、またはＩＰＡ蒸
気と窒素ガスの混合ガスを供給するノズル１５が設けら
れている。乾燥槽１内を窒素ガス雰囲気とする場合に
は、窒素ガス供給源１６からバルブ１７を介してノズル
１５に窒素ガスが供給される。乾燥槽１内にＩＰＡ蒸気
を供給する場合には、まず、ＩＰＡ供給槽１８からフィ
ルタ１９を通過して、ＩＰＡ蒸気発生槽２０にＩＰＡが
送液される。ＩＰＡ蒸気発生槽２０は例えばヒーター２
１によって加熱される。

【００６６】バルブ２２、２３を開けると、窒素ガス供
給源１６からＩＰＡ蒸気発生槽２０に窒素ガスが供給さ
れ、ＩＰＡ蒸気と窒素ガスが混合される。混合されたガ
スはフィルタ２４を通過してノズル１５から乾燥槽１内
に供給される。バルブ１７、２２、２３の開閉を制御す
ることにより、乾燥槽１内に窒素ガスのみ、あるいはＩ
ＰＡ蒸気と窒素ガスとの混合ガスのいずれかを供給する
ことができる。

【００６７】上記の本実施形態の乾燥装置において、Ｉ
ＰＡ蒸気発生槽２０の温度をＴ１、バルブ１７とフィル
タ２４との間の配管の温度をＴ２、フィルタ２４とノズ
ル１５との間の配管の温度をＴ３、ノズル１５から供給
するミストまたは蒸気の温度をＴ４、乾燥槽１内の温度
をＴ５とした。

【００６８】乾燥槽１にＩＰＡ蒸気を供給する場合に
は、Ｔ１を５０℃、Ｔ２を９０℃、Ｔ３を１２５℃、Ｔ
４を８５℃、Ｔ５を５０℃とした。前述した実施形態２
の図３（ａ）に示すパーティクルマップは、Ｔ１〜Ｔ５
を上記の各温度とした場合に得られたものである。一
方、実施形態２において、ＩＰＡミストを供給した場合
のパーティクルマップ（図３（ｂ）参照）は、Ｔ１を５
０℃、Ｔ２を９０℃、Ｔ３を７０℃、Ｔ４を４５℃、Ｔ
５を５０℃として得られたものである。

【００６９】ＩＰＡ蒸気を乾燥槽１内に供給する場合、
配管にヒーターや保温材を巻き、特に、乾燥槽１内に導
入する直前でガスが高温となるように温度制御した。こ
れにより、ＩＰＡ蒸気のミスト化が防止され、ゲル状の
ミストによるパーティクルの付着が防止された。

【００７０】上記の本発明の実施形態の乾燥方法および
乾燥装置によれば、疎水化されたウェハ表面に対しても
均一に乾燥を行い、ウォーターマークやパーティクルを
低減することが可能となる。例えば、マランゴニー効果
を利用した従来の乾燥方式に比較して、ウォーターマー
クやパーティクルが低減される。また、上記の本発明の
実施形態の乾燥方法および乾燥装置によれば、従来のＩ
ＰＡ直接置換乾燥方式に比較して、ＩＰＡの使用量を半
分程度に低減することが可能である。

【００７１】本発明の乾燥方法および乾燥装置の実施形
態は、上記の説明に限定されない。例えば、ＩＰＡ以外
の有機溶剤を蒸気乾燥に用いることも可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可
能である。

【００７２】

【発明の効果】本発明の乾燥方法によれば、疎水化され
た表面に対しても、大量の有機溶剤を使用せずに均一に
乾燥を行い、ウォーターマークの形成を防止することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施形態１に係
る乾燥方法を示す概略図である。

【図２】図２は図１（ｃ）のメニスカス部を表し、
（ａ）は純水とウェハのメニスカス部、（ｂ）はＩＰＡ
が供給された純水とウェハのメニスカス部を表す。

【図３】図３（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態２
に係るパーティクルマップである。

【図４】図４は本発明の実施形態３に係り、ポストＩＰ
Ａ供給量とウォーターマーク数の関係を表す図である。

【図５】図５は本発明の実施形態３に係り、ポストＩＰ
Ａ供給量とパーティクル数あるいはＩＰＡ汚染量の関係
を表す図である。

【図６】図６は本発明の実施形態４に係る乾燥装置の概
略図である。

【図７】図７は従来の乾燥方法を示す概略図である。

【図８】図８はウォーターマークに起因するゲート電極
間のショートを示す断面図である。

【図９】図９は従来の乾燥方法を示す概略図である。

【図１０】図１０は従来の乾燥方法を示す概略図であ
る。

【図１１】図１１は従来の乾燥方法を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１、３８、５１、６１、７１…乾燥槽、２、３４、３
９、６２、７２…水洗槽、３、３５、６３、７３…純
水、４、３１、５２、６６、７４…ウェハ、５、７５…
ＩＰＡ層、１１…純水供給槽、１２、１５…ノズル、１
３…ドレイン部、１６…窒素ガス供給源、１７、２２、
２３…バルブ、１８…ＩＰＡ供給槽、１９、２４…フィ
ルタ、２０…ＩＰＡ蒸気発生槽、２１、５４…ヒータ
ー、３２、３６…薬液槽、３３、３７…薬液、４１…基
板、４２…ゲート酸化膜、４３…下層ポリシリコン層、
４４…ウォーターマーク、４５…上層ポリシリコン層、
４６…タングステンシリサイド層、４７…オフセット酸
化膜、４８…ゲート電極、５３…ＩＰＡ蒸気槽、５５…
蓋、６４…シャッター、６５…チャンバー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被乾燥物を水洗槽に貯留された純水に浸漬
させる工程と、前記水洗槽周囲に不活性ガスを供給して第１の雰囲気と
する工程と、前記第１の雰囲気に、水と相溶する有機溶剤の蒸気およ
び前記不活性ガスを供給して第２の雰囲気とし、前記純
水の気液界面に前記有機溶剤の液層を形成する工程と、前記有機溶剤の蒸気および前記不活性ガスを前記第２の
雰囲気に供給しながら、前記被乾燥物を前記液層を通過
させて前記第２の雰囲気内に移動させる工程と、前記被乾燥物を前記第２の雰囲気中に移動させた後、引
き続きさらに所定量の前記有機溶剤の蒸気および前記不
活性ガスを前記第２の雰囲気に供給する工程と、前記水洗槽に貯留された純水を、前記第２の雰囲気の外
に排出する工程と、前記第２の雰囲気を前記第１の雰囲気に置換して、前記
被乾燥物を乾燥させる工程とを有する乾燥方法。
【請求項２】前記所定量は、前記被乾燥物に付着した純
水が実質的に完全に前記有機溶剤に置換される範囲で設
定される請求項１記載の乾燥方法。
【請求項３】前記所定量は、前記被乾燥物へのパーティ
クルの付着が十分に抑制される範囲で設定される請求項
１記載の乾燥方法。
【請求項４】前記所定量は、前記乾燥工程の後、前記被
乾燥物に前記有機溶剤が実質的に残留しない範囲で設定
される請求項１記載の乾燥方法。
【請求項５】前記有機溶剤は前記被乾燥物に対する水の
表面張力を上昇させる有機溶剤である請求項１記載の乾
燥方法。
【請求項６】前記有機溶剤はイソプロピルアルコールを
含む請求項５記載の乾燥方法。
【請求項７】前記有機溶剤の蒸気および前記不活性ガス
を供給する工程は、前記有機溶剤の蒸気が凝縮してミス
ト化しない温度範囲で行う請求項１記載の乾燥方法。
【請求項８】前記被乾燥物を純水に浸漬させる前に、前
記被乾燥物の表面を疎水化させる処理を行う工程をさら
に有する請求項１記載の乾燥方法。
【請求項９】前記被乾燥物の表面は半導体からなる請求
項１記載の乾燥方法。
【請求項１０】前記被乾燥物の表面は主にシリコンから
なる請求項９記載の乾燥方法。
【請求項１１】前記被乾燥物の表面は主にシリコンから
なり、前記被乾燥物の表面を疎水化させる処理は、希フッ酸を
用いた処理を含む請求項８記載の乾燥方法。