JP2003174007A - 基板の真空乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 乾燥の際、基板に形成される素子を変形、変
質させることなく、基板の表面に付着している水分のみ
ならず、素子形成膜内部に浸透している水分まで短時間
で除去可能な、基板の真空乾燥方法を提供する。 【解決手段】 基板Ｗの表面を所望の状態に処理し、処
理した基板Ｗを洗浄液によって洗浄し、洗浄した基板を
乾燥する基板Ｗの乾燥方法において、基板Ｗの表面を所
定温度に加熱３８することにより、前記表面の水分を外
部へ水蒸気として気化させることにより、基板から脱離
させる段階と、脱離させた水蒸気を所定真空度の真空引
き４０により、基板から除去する段階と、を有すること
を特徴とする基板の真空乾燥方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の真空乾燥方
法に係わり、より詳細には、素子の微細パターン化に対
応可能な基板の真空乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板の素子は、成膜工程、
リソグラフィ工程及びエッチング工程を主工程とする基
板の処理工程、洗浄工程及び乾燥工程からなる一連の工
程を繰り返すことによって、形成される。特に、乾燥工
程における基板の乾燥技術は、洗浄工程において基板に
付着した主に洗浄液をリンスする際に使用される超純水
の残分又は洗浄液に含まれる残水分を除去するものであ
り、従来の基板乾燥技術は、主に、スピン乾燥、有機溶
媒置換乾燥、熱乾燥及び減圧乾燥に大別される。

【０００３】しかしながら、昨今のＬＳＩの高密度化に
伴う素子の微細パターン化及び立体化に起因して、上記
いずれかの乾燥技術では、基板を十分に乾燥できない事
態を生じている。

【０００４】より詳細には、素子の微細化及び立体化に
伴って、処理工程において、層間絶縁膜の形成後に電極
引き出し用のコンタクトホール或いはヴィアホールが形
成されると共に、素子の微細パターン化に伴って、これ
らのホールの径及び深さは、格段に小さく且つ深くなっ
てきている。ＬＳＩのパターンサイズが約０．５μｍ以
下となると、これらコンタクトホールやヴィアホールを
中心とする、高アスペクト比パターン内及び／又は間に
溜まった残水分を、スピン乾燥によって、単に遠心力に
よって物理的に飛ばして除去するのはすこぶる困難であ
るし、一方、有機溶媒置換乾燥技術によって、単に水分
を有機溶媒で置換の後、乾燥させるのも困難である。

【０００５】このため、特に基板のパターンサイズが小
さくなるに伴い、いくつかの新たな乾燥技術が使用され
るようになった。その１つとして、加熱したイソプロピ
ルアルコール（以下、IPAと略称する）の蒸気を利用し
て、さらには純水との蒸気圧差を利用して、基板上で両
者の置換を行うことにより、水と完全置換されたIPA
を、基板全体を大気開放若しくは減圧した状態の雰囲気
に静置して即座にIPAを気化させ除去するIPAベーパー乾
燥法が知られている。一方IPAの高い浸透性及び水への
高い溶解性、さらには表面張力差を利用して、基板表面
にIPAを自由落下させながら、水とIPAを置換の後、IPA
を気化させる、いわゆるマランゴニ効果を利用した、マ
ランゴニ乾燥技術が開発され、利用されている。

【０００６】しかしながら、昨今、ＬＳＩの高集積化に
伴う素子の微細化、立体化によって、コンタクトホール
或いはヴィアホールを中心に、パターン全体のアスペク
ト比がさらに増大するとともに、いわゆる低誘電率の絶
縁材料が開発され、用いられ始めている。

【０００７】より詳細に説明すれば、素子の微細パター
ン化に伴い、高性能多層配線を実現させるために、層間
絶縁膜として低誘電率材料が開発されている。

【０００８】図３及び図４は、微細化パターン基板上に
形成された金属配線層の加工直後の断面拡大図の一例で
ある。図３及び図４に示すように、Ｓｉ層の上に絶縁
層、さらに絶縁層を貫通する形態でコンタクトホール或
いはヴィアホールＨが形成されている。低誘電率材料
は、例えば、Ａｌ−Ｃｕ向けにはシロキサン系からなる
無機もしくは有機系素材(図３のlowkＡ)、Ｃｕ向けには
より低誘電率を実現するための素材として、多孔質素材
(図４のlowkＢ)が知られている。

【０００９】前者のシロキサン系素材は、特に熱に弱
く、２００℃以上に加熱されると、組成破壊が起こり、
それに伴い膜中に水分が生成される危険性が高まる。ま
た、処理工程の条件によっても、処理工程条件そのもの
の影響により膜中に水分が生成したり、或いは処理工程
後の洗浄工程の際使用される超純水により、膜中に水分
が含浸することが起こり得る。

【００１０】それに対して、後者の多孔質素材は、無機
系である場合が多く、低誘電率を実現するのに有効な膜
ではあるが、その多孔質構造に起因して膜内部に水分を
吸収しやすいことが問題とされている。

【００１１】配線工程において、このようなホール形状
の内部、或いは素子を形成する成膜内部のう水分が、配
線形成後ホール内の残水分と配線素材の金属との化学反
応によりポイゾンドホールとなって金属配線を腐食する
主要因となったり、或いは絶縁膜へのクラックの発生に
よりアフターコロージョンの原因となったりして、いず
れも、半導体基板製品の品質に多大な悪影響を及ぼす。

【００１２】したがって、成膜処理前に、素子の内部に
残存する水分を完全に除去することは、必要不可欠であ
る。

【００１３】この点、従来の熱乾燥技術において、絶縁
膜の内部に浸透した水分を有効に除去するには、基板の
温度を上昇させる必要があるため、過度の加熱を必要と
する場合(例えば１００℃以上)があり、その際基板の表
面に形成されている素子自体を熱によって変質或いは破
壊する恐れが大きくなる可能性があった。更に、素子の
超微細化が進む昨今、基板の表面に形成されるコンタク
トホールやヴィアホールを中心とする高アスペクト比パ
ターンの凹凸が原因で、加えた熱によるパターン変形や
膜変質などが発生しやすい状況となっている。特に、層
間絶縁膜がシロキサン系素材の場合には、前述のよう
に、酸素存在下における加熱により、逆に膜内部に新た
に水分が生成される結果を招いてしまう。

【００１４】このため、単に熱による乾燥だけで、素子
の品質を保持しつつ、内部に浸透した水分を有効に乾燥
除去するのは極めて困難であるか、或いは略不可能であ
る。

【００１５】一方、従来の減圧乾燥技術においては、絶
縁膜の内部に浸透した水分を有効に除去するには、真空
度を上昇させて、内部の水分を基板表面に物理的に吸い
出す必要がある。しかしながら、基板の表面に形成され
るコンタクトホールやヴィアホールを中心とする、高ア
スペクト比パターンの凹凸が原因で、たとえ真空度を上
昇させても、これらのホール内に残存する水の表面張力
や親水性であるところの成膜の影響を受ける結果、内部
の水分を吸い出すことができないか、可能であるとして
も非常に多くの時間を要する。特に、層間絶縁膜が多孔
質素材の場合には、その多孔質構造から孔内の水分を物
理的に吸い出すのは困難である。

【００１６】従来のＩＰＡを利用した乾燥技術において
は、ＩＰＡの水への拡散を指定時間内（例えば２分以
内）において実現するのは、非常に困難であり、かかる
水分の除去を達成することは困難である。また、ＩＰＡ
は、消防法の危険物第４類アルコール類に分類され、可
燃性及び暴爆性を有するので、安全性或いは管理コスト
の点から、極力その使用は避けるのが望まれる。

【００１７】このように、昨今、素子の微細パターン化
に伴う電気的信頼性、コスト、安全性の各方面に対処可
能な乾燥技術が強く望まれている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、以上の課題に
鑑み、本発明の目的は、微細パターンの素子が形成され
た基板を有効に乾燥することができる、基板の真空乾燥
方法を提供することにある。

【００１９】以上の課題に鑑み、本発明の目的は、乾燥
の際、基板に形成される素子を変形、変質させることな
く、基板の表面に付着している水分のみならず、素子形
成膜内部に浸透している水分まで短時間で除去可能な、
基板の真空乾燥方法を提供することにある。

【００２０】また、以上の課題に鑑み、本発明の目的
は、素子に形成される微細化パターンに応じて、加熱温
度及び／又は真空度を調整することにより、基板に付着
している水分を乾燥除去することが可能な、基板の真空
乾燥方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明の基板の真空乾燥方法は、基板の表面を所望の状
態に処理し、処理した基板を洗浄液によって洗浄し、洗
浄した基板を乾燥する基板の乾燥方法において、基板の
表面を所定温度に加熱することにより、前記表面の水分
を外部へ水蒸気として気化させることにより、基板から
脱離させる段階と、脱離させた水蒸気を所定真空度の真
空引きにより、基板から除去する段階と、を有する構成
としてある。

【００２２】また、前記表面の水分は、前記基板に形成
した微細パターン内及び／又は間、或いは微細パターン
を構成する絶縁膜の内部に含浸した水分である。

【００２３】さらに、前記水分は、処理液及び／又は洗
浄液に含まれ水分、及び／又は処理液及び／又は洗浄液
をリンスする際に使用される超純水の残分である。

【００２４】さらにまた、所定真空度の真空環境内に乾
燥すべき基板を予め配置する段階をさらに含み、それに
より、水分の蒸発温度の低減を達成するのがよい。

【００２５】加えて、前記所定加熱温度までの加熱工程
は、前記真空環境の外部から輻射加熱により行うのがよ
い。

【００２６】また、前記所定真空度までの真空引き工程
は、クライオポンプにより行い、該クライオポンプは、
基板より脱離した水蒸気を吸着回収するのがよい。

【００２７】

【作用】本発明の基板の真空乾燥方法は、形式的には、
従来の熱乾燥技術及び減圧乾燥技術を組み合わせた乾燥
技術であるが、それぞれの乾燥技術を単に組合わせたも
のではなく、両者の技術の相乗効果に特徴を見出すもの
である。

【００２８】本発明の基板の真空乾燥方法によれば、基
板の表面を所定温度に加熱することによって、洗浄後の
基板表面の残水分のみならず、微細パターンを構成する
成膜内部の水分をも水蒸気として気化させることが可能
となる。

【００２９】より詳細には、基板の表面のみならず、コ
ンタクトホールやヴィアホールを中心とする、高アスペ
クト比パターン内及び／又は間に溜まった水分、或いは
前記パターンを構成する絶縁膜の内部に含浸する水分を
絶縁膜の内部から外部へ水蒸気として気化させることが
可能となる。予め所定真空度の真空環境内に乾燥すべき
基板を配置してから、熱乾燥を行えば、高真空度のもと
で気化温度を低減しつつ、特に輻射加熱を行えば、効率
的に加熱することが可能となる。また、特に近赤外線に
よる輻射加熱を利用すれば、基板表面への熱によるダメ
ージを避けながら、内部を加熱することが可能となる。

【００３０】次に、基板から脱離した水蒸気を真空引き
することにより、基板から水分を除去することが可能と
なる。

【００３１】このように、熱乾燥は、液体から気体への
相変化により基板からの水分の離脱を促進し、一方、真
空乾燥は、基板から脱離した水蒸気を真空引きして、水
分を基板から完全に除去する。

【００３２】この場合、単に熱乾燥だけを行えば、絶縁
膜によっては、熱によって変質等ダメージを受けるか、
或いは酸素存在下における加熱によって逆に絶縁膜内部
に水分を発生する結果を引き起こす。

【００３３】一方、単に真空乾燥だけでは、雰囲気内の
真空度を上昇させたとしても、コンタクトホールやヴィ
アホールを中心とする、高アスペクト比パターン内及び
／又は間に溜まった、或いは絶縁膜内に含浸した水分を
液体のまま直接パターン内及び／又は間或いは絶縁膜内
から吸い出して、除去することは略不可能であるか、可
能であるにしても相当な時間を要する。

【００３４】この点で、両者の併用によれば、減圧下に
おいて低下した気化温度のもと、高アスペクト比パター
ン内及び／又は間に溜まった水分、或いは絶縁膜内に含
浸した水分を加熱により一旦気化させて水蒸気とするこ
とにより、コンタクトホールやヴィアホールを中心とす
る、高アスペクト比パターン内及び／又は間或いは絶縁
膜内から雰囲気内に脱離させ、次いで脱離された水分を
迅速に真空引きすることにより、気化した水分を完全に
除去することが可能となる。

【００３５】この場合、層間絶縁膜の処理手法及び／又
は洗浄手法に応じて、熱乾燥における加熱温度及び真空
乾燥における真空度を調整することにより、微細パター
ン化に対応可能な乾燥技術を提供することが可能とな
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照しなが
ら、本発明による基板の真空乾燥方法を実施するため
の、基板の真空乾燥処理装置の実施の形態を詳細に説明
する。図１は、本発明の実施形態である基板の真空乾燥
処理装置を含む基板の処理装置の概略断面図であり、図
２は、本発明による基板の真空乾燥処理装置の実施形態
の概略断面図である。

【００３７】図１に示すように、基板の処理装置１は、
上下方向に積み重ねて配置された、３つの基板用枚葉式
湿式処理／洗浄ユニット２と、これらの湿式処理／洗浄
ユニット２の下、即ち、処理装置１の最下位置に配置さ
れた基板の真空乾燥処理ユニット４と、各ユニット２、
４間で基板Ｗを搬送スペース３内を上下方向に搬送する
ための基板の搬送装置６と、湿式処理前後の基板Ｗを収
容しておくカセット８とを、一体フレーム構造９内に有
している。

【００３８】基板の処理装置１は、カセット８に収容さ
れている未処理基板Ｗを搬送装置６によって湿式処理／
洗浄ユニット２に搬送し、湿式処理／洗浄ユニット２に
おいて、基板Ｗを湿式処理又は洗浄し、次いで、湿式処
理又は洗浄した基板Ｗを搬送装置６によって真空乾燥処
理ユニット４に搬送し、真空乾燥処理ユニット４におい
て、湿式処理又は洗浄した基板Ｗを真空乾燥処理するよ
うにしている。

【００３９】基板の処理装置１の真空乾燥処理ユニット
４は、後述するように、暴爆性を有するＩＰＡを使用し
ない構成としているため、真空乾燥処理ユニット４を含
めた各ユニット２、４を単一に上下方向に隣接させた積
み重ね配置が可能になる。このため、横方向に占有する
設置スペースを減少させることができる。また、各ユニ
ット２、４間の基板Ｗの搬送方向が上下方向の一方向に
なるため、搬送時間を短縮することができ、その結果、
処理装置１のスループットを向上させることが可能にな
る。

【００４０】次に、基板の湿式処理／洗浄ユニット２を
概略的に説明する。基板の湿式処理／洗浄ユニット２
は、基板Ｗを下方から非接触保持するチャック面１０を
備えた基板保持装置１２と、非接触保持された基板Ｗを
略鉛直線を中心として回転させるための基板回転装置１
４と、回転する基板Ｗの中心に湿式処理液又は洗浄液を
供給するための湿式処理液／洗浄液供給装置１６と、基
板Ｗを湿式処理した後の処理液又は洗浄液を回収するた
めの湿式処理液／洗浄液回収装置１８とから概略構成さ
れている。なお、基板保持装置の側部には、枢軸１３を
中心に水平旋回且つ上下方向に可動なアーム１５を有す
るノッチアライメント１７が設けられ、搬送装置６によ
って湿式処理／洗浄レベルに搬送された基板が、このノ
ッチアライメント１７により一旦中継され、その際に、
ノッチ位置合わせを行うようにしている。

【００４１】基板保持装置１２は、基板Ｗの下面に向か
って下方から保持ガス、例えば窒素ガスを噴出させるこ
とができ、基板Ｗをエアベアリング方式或いはベルヌー
イ方式によってチャック面１０で非接触保持する種類の
ものである。しかしながら、基板保持装置１２は、基板
Ｗを吸着保持方式によって吸着即ち接触保持する種類の
ものであってもよい。

【００４２】基板の回転装置１４は、例えば、従来既知
の電気モータを有している。基板Ｗを湿式処理するに際
し、湿式処理液の種類によっては基板Ｗのパドリング処
理を行うことも可能であり、その場合には、回転装置１
４は基板Ｗを低速回転、例えば、０〜３００ｒｐｍで回
転させる。また、通常の湿式処理を行う場合には、回転
装置１４は基板Ｗを高速回転、例えば、４００〜３００
０ｒｐｍで回転させるようにしている。

【００４３】基板の湿式処理液／洗浄液供給装置１６
は、湿式処理液及び洗浄液の供給源(図示せず)と、基板
の上方に設けた供給ノズル２０と、供給源と供給ノズル
２０とを接続する供給管２２とによって概略構成されて
いる。湿式処理液を供給ノズル２０から回転装置１４に
よって回転している基板Ｗの中心に向かって上方から供
給すると、湿式処理液は基板Ｗの外周縁に向かって放射
方向に基板表面上を拡散し、これにより基板Ｗの上面の
所定の湿式処理を行うようにしている。なお、湿式処理
すべき基板Ｗに応じ、基板Ｗの下方から湿式処理液を供
給する湿式処理液供給装置(図示せず)を追加することに
よって基板Ｗの両面同時処理を行っても良いし、或い
は、基板Ｗの上面に供給した湿式処理液が基板の遠心力
によって外周縁に到達した後、更に基板Ｗの下面に回り
込む性質を利用することによって、基板Ｗの上面及びベ
ベル部分の同時湿式処理を行ってもよい。

【００４４】湿式処理液／洗浄液回収装置１８は、基板
Ｗの外周縁から半径方向外方に飛散する湿式処理液及び
洗浄液を回収するための環状回収ダクト２４を有してお
り、この環状回収ダクト２４は、基板Ｗの外周縁に向か
って開口する環状開口２６を有している。また、湿式処
理液／洗浄液回収装置１８は、環状回収ダクト２４に接
続されたミスト排気装置２８を有している。この排気装
置２８は、湿式処理液または洗浄液が飛散する際に生じ
たミストを環状回収ダクト２４内に吸込み、引続いて、
吸込んだミストを外部に排気するようにしている。

【００４５】図１に示すように、搬送ユニット６は、搬
送ロボットの形態を有し、アーム部１９と、アーム部１
９の先端部に取付けられ且つ基板を一枚ずつ、カセット
といずれかの処理ユニット間或いは処理ユニット間で移
載するためのダブルフォーク２１とを有している。アー
ム部１９は、摺動機構２３によって上下方向(Ｚ軸)に、
回転機構２５によって搬送ロボット６の鉛直方向軸線を
中心とする回転方向(θ軸)に、及びリンク関節機構２７
によって半径方向(Ｒ軸)に移動可能である。ダブルフォ
ーク２１は、互いに対向し、基板をガス吹き出しにより
エアベアリング方式或いはベルヌーイ方式の形態で非接
触保持するための一対の保持面と、一方の保持面に非接
触保持されている基板を他方の保持面に非接触保持させ
るための保持切り替え手段とを有し、各フォークはその
保持面に沿って独立に相対移動可能としてある。

【００４６】このような構成により、アーム部１９の上
下方向移動、回転方向移動及び半径方向移動を通じて、
ダブルフォーク２１は上昇又は下降し、或いは回転方向
の向きが調整され半径方向外方又は内方に移動するとと
もに、一方の保持面を他方の保持面に対して相対移動さ
せることにより、基板をいずれかの保持面で保持するよ
うにしている。

【００４７】次に、本発明の実施形態である基板の真空
乾燥処理ユニット４を詳細に説明する。

【００４８】図２に示すように、真空乾燥処理ユニット
４は、下板３０と上板３２との間に環状リング３４を介
在させることによって形成される真空乾燥チャンバ３６
と、上板３２の上に設けられた輻射加熱手段３８と、真
空乾燥チャンバ３６と連通した真空引き手段４０と、か
ら概略構成されている。

【００４９】下板３０の上面４２は、基板Ｗを載置可能
な大きさを有している。乾燥処理すべき基板Ｗは、半導
体ウェハ、液晶ディスプレー用ガラス基板(ＬＣＤ)及び
プラズマディスプレー用ガラス基板(ＰＤＰ)等多種に及
び、それらの径は通常６ないし８インチが中心である
が、３インチないし１２インチに及ぶ場合もある。ま
た、下板３０の上面４２には、基板Ｗの周方向に所定角
度間隔を隔てた、基板Ｗを載置するための載置治具４４
が設けられている。乾燥処理時に真空度を徐々に高める
ことにより、或いは後に説明する真空乾燥チャンバ３６
内のエアを真空引きする開口６６の向きを基板Ｗに対し
て横向きに位置決めすることにより、基板Ｗの表面側と
裏面側に有意な差圧が生じないようにする限り、載置治
具４４は、単に基板Ｗを載置するのみであり、特殊な固
定機能を施していないため、パーティクルなどの発塵を
抑制できる機構となっている。下板３０の上面４２のう
ち環状リング３４と重なり合う外縁領域４６には、真空
乾燥チャンバ３６の気密保持の観点から、Ｏリング４８
を挿入するための環状溝５０が設けられている。また、
下板３０は、その上面４２への基板Ｗの装着或いはそこ
からの基板Ｗの取外しを行う下方位置５２と、基板Ｗの
真空乾燥処理を行うための真空乾燥チャンバ３６を形成
する上方位置５４との間を、上下駆動装置(図示せず)に
よって上板３２に対して上下方向相対移動可能になって
いる。

【００５０】環状リング３４は、下板３０と協働して環
状リング３４の内部に凹部即ち真空乾燥チャンバ３６を
形成するように、下板３０の外縁領域４６に沿って下板
３０の上に配置されている。また、環状リング３４の上
面のうち、上板３２の下面５６と重なり合う領域５８に
は、真空乾燥チャンバ３６の気密保持の観点から、Ｏリ
ング６０を挿入するための環状溝６２が設けられてい
る。また、環状リング３４は、その内周面６４に開口６
６と、この開口６６から環状リング３４の内部を通って
環状リング３４の外へ通じるガス流路６８とを有してい
る。このガス流路６８は、真空乾燥チャンバ３６内のエ
アを真空引きしたり、或いは、真空乾燥チャンバ３６内
に窒素ガスを送り込んだりするのに用いられる。

【００５１】上板３２は、石英（クオーツ）からなり、
その外周部７０が断面逆Ｌ字形のデルリン(登録商標)製
固定環状治具７２によって上下方向及び半径方向に固定
されている。固定環状治具７２は、ボルト等の締結具に
よって環状リング３４に締結されている。上板３２を石
英製とすることにより、後に説明する輻射加熱手段３８
からの熱が、上板３２を十分に貫流して乾燥真空チャン
バ３６内の基板Ｗに伝達されるようにしている。上板３
２の厚みは、輻射熱の伝達を考慮して、決定するのがよ
い。

【００５２】上述のように、真空乾燥チャンバ３６は、
環状リング３４の内周面６４と、下板３０の上面４２
と、上板３２の下面５６とによって形成されている。こ
の真空乾燥チャンバ３６の内高は、好ましくは１cm以
下、チャンバ径は６０cm以下であることが望ましい。

【００５３】このように構成すれば、真空乾燥チャンバ
３６内を真空引きするのに要する時間を極力短縮するこ
と、即ち、真空乾燥チャンバ３６内の真空度を短時間で
上昇させることが可能となると共に、輻射加熱手段３８
による外部からの輻射加熱効率を、真空度の上昇に応じ
て短時間で向上させることが可能となる。

【００５４】輻射加熱手段３８は、近赤外線加熱装置３
８を有し、この近赤外線加熱装置３８は、固定環状治具
７２に固定され且つ上板３０の上面７４との間にスペー
ス７６を設けるように固定環状治具７２から上方に張り
出したカバー７８の略中央に取付けられている。カバー
７８には、カバー７８と上板３２の上面７４とによって
構成されたスペース７６と連通する流入口８０と流出口
８２とが設けられている。流入口８０と流出口８２とは
対向し、近赤外線加熱装置３８の過熱を防止するための
ガス、例えばエアが、流入口８０から流出口８２に流れ
るようにしている。

【００５５】真空引き手段４０は、環状リング３４のガ
ス流路６８と接続されたパイプ８４を有している。パイ
プ８４は、２つに分岐し、一方は、流量調整バルブ８
６、圧力ゲージ８８を経てクライオポンプ９０に接続さ
れ、他方は、パーティクルを除去するためのフィルタ９
２、流量調整バルブ９４、圧力ゲージ９６を経て、窒素
ガスを送り込むための供給装置９８に接続されている。
クライオポンプ９０は、真空引きした真空乾燥チャンバ
内の水蒸気を吸着回収することが可能となるので有利で
ある。しかしながら、真空乾燥チャンバ内を所定真空度
まで真空引きするのであれば、通常の真空ポンプを採用
してもよい。

【００５６】達成真空度については、基板に形成される
微細化パターンに応じて、基板から離脱した水蒸気の除
去排気を確実に行うことが可能となる程度の真空度、例
えば10^-5Torrないし10Torrを設定する。

【００５７】次に、上述の構成を有する基板の湿式処理
／洗浄ユニット２及び真空乾燥処理ユニット４の動作
を、真空乾燥方法を含めて説明する。

【００５８】まず、基板の湿式処理／洗浄ユニット２に
よる基板Ｗの枚葉処理工程について説明する。基板の搬
送装置６によってカセット８から湿式処理／洗浄ユニッ
ト２に搬送されてきた基板Ｗを、ノッチアライメント１
７によって基板保持装置１２のチャック面１０の所定位
置に位置決めする。

【００５９】より詳細には、最初にカセット１０に収容
されている基板Ｗをダブルフォーク２１の下側保持面で
取出す。その際、下側保持面の上下方向位置を、処理す
べき基板Ｗとその下に配置されている基板Ｗとの間に合
わせる。次いで、下側保持面を半径方向外方に前進さ
せ、それにより、下側保持面と上側保持体面とは非対向
位置になり、下側保持面の保持面は、基板Ｗと対向位置
決めされる。下側保持面からガスを吹出させ、ダブルフ
ォーク２１を上昇させると、下側保持面は、基板Ｗをす
くうように非接触保持する。次いで、下側保持面を半径
方向内方に後退させ、下側保持面と上側保持面とは対向
位置になり、基板Ｗは両者の間に挟まれる。次いで、基
板の下側保持面からの保持を、上側保持面からの保持に
切替え、これにより、基板Ｗは下側保持面と上側保持面
の両方から引き寄せられる。次いで、下側保持面からの
ガスの吹出しを停止する。基板Ｗは上側保持面に引き寄
せられて上昇し、上側保持面に非接触保持される。最後
に、基板Ｗを予め基板受け入れ位置に旋回位置決めした
ノッチアライメント１７に備え付ける。詳細には、上側
保持面をノッチアライメント１７に向けて前進させ、基
板Ｗをノッチアライメント１７の上方に配置する。ノッ
チアライメント１７による基板Ｗの保持が可能となった
時点で、上側保持面からのガスの吹出しを停止し、基板
Ｗをノッチアライメント１７で保持する。次いで、上側
保持面を後退させるとともに、ノッチアライメント１７
を基板受け入れ位置から基板処理位置まで水平旋回且つ
上下方向移動させる。以上で、基板Ｗのカセット１０か
ら処理／洗浄ユニット２への移載が完了する。

【００６０】次いで、基板保持装置１２から噴出させた
窒素ガスによって基板Ｗを非接触保持しつつ、基板回転
装置１４によって基板Ｗを回転させる。次いで、湿式処
理液／洗浄液供給装置１６から基板Ｗの中心に向って処
理液を供給すると、湿式処理液は基板Ｗの上面にわたっ
て拡散し、それにより、基板Ｗの上面を湿式処理する。
次いで、基板Ｗの回転によって基板Ｗの外周縁から飛散
した湿式処理液は、環状回収ダクト２４の環状開口２６
に進入し、湿式処理液回収装置１８によって回収され
る。また、湿式処理液又は洗浄液の飛散により生じるミ
ストは、ミスト排気装置２８によって環状開口２６、環
状回収ダクト２４を通して排気される。なお、引続い
て、洗浄液を湿式処理液／洗浄液供給装置１６から基板
Ｗに供給し、リンス処理を行い、その後、基板を回転さ
せて乾燥させるいわゆるスピン乾燥を行って、後工程の
真空乾燥処理工程の予備工程を行ってもよい。

【００６１】次に、基板の真空乾燥処理ユニット４によ
る真空乾燥工程について説明する。搬送装置６によっ
て、上述のカセットから処理ユニットへの搬送方法と同
様な仕方で、真空乾燥処理ユニット４の下方位置レベル
５２に搬送された湿式処理又は洗浄済みの基板Ｗを、予
め下方位置５２まで下降させておいた下板３０の上面４
２に載置し、基板Ｗを固定治具４４によって固定する。
次いで、下板３０を上方位置５４まで上昇させて、真空
乾燥チャンバ３６を構成する。かくして、乾燥すべき基
板Ｗは、真空乾燥チャンバ３６内に配置されている。

【００６２】次いで、クライオポンプ９０を作動して、
真空乾燥チャンバ３６内を所定真空度、例えば10^-5Torr
ないし10Torrまでの範囲で真空引きする。基板Ｗは載置
治具４４に載置されただけであるが、乾燥処理時は真空
度が徐々に高まるため、真空乾燥チャンバ３６内にある
基板Ｗ自体が開口６６に向かって引き寄せられて、変形
或いは破損する恐れはなく、基板Ｗ自身の自重により所
定真空度到達まで十分耐えられる。次いで、近赤外線加
熱装置３８を作動させて、熱を真空乾燥チャンバ３６の
外部から基板Ｗの上面に向かって輻射して、基板Ｗを所
定温度、例えば３０℃ないし１００℃の範囲で加熱す
る。減圧下において低下した気化温度のもと、コンタク
トホールやヴィアホールを中心とする、高アスペクト比
パターン内及び／又は間に溜まっていた水分、或いは前
記パターンを構成する絶縁膜内に含浸した水分は加熱さ
れ、気化して水蒸気になる。水蒸気は、微細パターン或
いは絶縁膜内から雰囲気内に脱離される。次いで、所定
真空度の下、雰囲気内に脱離された水蒸気は、迅速に真
空引きされる。

【００６３】このように、熱乾燥は、液体から気体への
相変化により水蒸気の基板からの離脱を促進し、一方で
真空乾燥は、熱乾燥を容易にすると共に、基板から離脱
して雰囲気中に浮遊する水蒸気を真空引きして、基板か
ら水分を完全に除去する。この場合、層間絶縁膜の処理
手法及び／又は洗浄手法に応じて、熱乾燥における加熱
温度及び真空乾燥における真空度を調整することによ
り、微細パターン化に対応可能な乾燥技術を提供するこ
とが可能となる。

【００６４】次いで、窒素ガスの供給装置９８によって
真空乾燥チャンバ３６内に窒素ガスを、大気圧と同じに
なるまでパーティクルの発生を抑制するためゆっくりと
送り込む。それにより、真空乾燥チャンバ３６内の真空
度が低下し、乾燥終了した基板Ｗの取り出しを行うこと
ができる。

【００６５】最後に、下板３０を下方位置５２まで下降
させて、乾燥処理を完了した基板Ｗを外部に取り出す。
次いで、基板Ｗを、搬送装置６によって上述のカセット
から処理ユニットへの搬送方法と同様な仕方で、カセッ
ト８に収容し、或いは、次の処理のために、湿式処理／
洗浄ユニット２に搬送する。

【００６６】以上の真空引き工程において、乾燥させる
基板の保護を目的として、真空度の低い、例えば約10To
rrまでの予備真空引き工程と、真空度の高い、例えば約
10^-3Torrまでの本真空引き工程との２段階に分けて、真
空引きを行ってもよい。これによれば、一度に大気圧か
ら急激に高真空度まで真空引する場合に比べ、基板自体
の保護とパーティクル発生の抑制を図ることが可能とな
る。

【００６７】本発明の実施の形態を詳細に説明したが、
請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更、
修正が可能である。例えば、本実施の形態では、洗浄工
程の後工程の乾燥工程として説明したが、それに限定さ
れることなく、例えば、処理工程の前工程として行われ
る工程、たとえば、成膜工程前の脱ガス、脱水処理工程
にも適用可能である。また、本実施形態においては、乾
燥処理を枚葉処理方式として説明したが、それに限定さ
れることなく、真空乾燥チャンバの容積を大きくし、た
とえば石英下板の下面にも、上板の上面と同様に、基板
の固定治具を設けることにより、加熱温度及び真空度を
適宜調節することにより、複数の基板を同時に真空乾燥
処理することも可能となる。

【００６８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
真空乾燥方法によれば、微細パターンの素子が形成され
た基板を有効に乾燥することが可能である。

【００６９】本発明の真空乾燥方法によれば、基板の乾
燥の際、基板に形成される素子を変形・変質させること
なく、基板の表面に付着している主に洗浄液をリンスす
る際に使用される超純水の残分又は洗浄液に含まれる残
水分のみならず、素子形成膜内部に浸透している主に洗
浄液をリンスする際に使用される超純水の残分又は洗浄
液に含まれる残水分まで短時間で除去可能である。

【００７０】本発明の真空乾燥方法によれば、素子に形
成される微細化パターンに応じて、加熱温度及び／又は
真空度を調整することにより、基板に付着している主に
洗浄液をリンスする際に使用される超純水の残分又は洗
浄液に含まれる残水分を乾燥除去することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係わる基板処理装置の概略
断面図である。

【図２】本発明の実施形態に係わる真空乾燥処理ユニッ
トの概略断面図である。

【図３】アルミニウム配線を用いた際のヴィアホール断
面拡大図である。

【図４】銅配線配線を用いた際のヴィアホール断面拡大
図である。

【符号の説明】

Ｗ 基板 １ 処理装置 ２ 湿式処理／洗浄ユニット ４ 基板真空乾燥ユニット ６ 搬送装置 ８ カセット １０ チャック面 １２ 基板保持装置 １４ 基板回転装置 １６ 処理液／洗浄液供給装置 １８ 処理液／洗浄液回収装置 ２０ 供給ノズル ２２ 供給管 ２４ 回収ダクト ２６ 処理液／洗浄液供給装置 ２８ ミスト排気装置 ３０ 下板 ３２ 上板 ３４ 環状リング ３６ 真空乾燥チャンバ ３８ 近赤外線加熱装置 ４０ 真空引き装置 ４４ 固定治具 ６２ 環状溝 ６４ 内周面 ６６ 開口 ６８ ガス流路 ７２ 環状治具 ９０ クライオポンプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面を所望の状態に処理し、処理
   した基板を洗浄液によって洗浄し、洗浄した基板を乾燥
   する基板の乾燥方法において、基板の表面を所定温度に
   加熱することにより、前記表面の水分を外部へ水蒸気と
   して気化させることにより、基板から脱離させる段階
   と、脱離させた水蒸気を所定真空度の真空引きにより、
   基板から除去する段階と、を有することを特徴とする基
   板の真空乾燥方法。
2. 【請求項２】 前記表面の水分は、前記基板に形成した
   微細パターン内及び／又は間、或いは微細パターンを構
   成する絶縁膜の内部に含浸した水分である、請求項１に
   記載の基板の真空乾燥方法。
3. 【請求項３】 前記水分は、処理液及び／又は洗浄液に
   含まれる水分、及び／又は処理液及び／又は洗浄液をリ
   ンスする際に使用される超純水の残分である、請求項１
   または請求項２に記載の真空乾燥方法。
4. 【請求項４】 所定真空度の真空環境内に乾燥すべき基
   板を予め配置する段階をさらに含み、それにより、水分
   の蒸発温度の低減を達成する、請求項１に記載の真空乾
   燥方法。
5. 【請求項５】 前記所定加熱温度までの加熱工程は、前
   記真空環境の外部から輻射加熱により行う、請求項１な
   いし請求項４のいずれか１項に記載の真空乾燥方法。
6. 【請求項６】 前記所定真空度までの真空引き工程は、
   クライオポンプにより行い、該クライオポンプは、基板
   より脱離した水蒸気を吸着回収する、請求項１ないし請
   求項５のいずれか１項に記載の真空乾燥方法。