JP2004265908A - 基板乾燥装置及び基板乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】乾燥処理時には、処理槽35の上部を開閉自在の蓋部材37によって閉塞することにより、処理槽35を密閉できる。したがって、乾燥処理中であっても処理槽35の上方で第3搬送機構による基板Wの搬送を行うことができ、また、基板Wの上方から供給するドライエアを用い、さらに基板保持部39の吸引穴から吸引させて基板Wを乾燥させる方式を採用したことから、ウォーターマークの生成もなく迅速に乾燥させ、またコンパクトな乾燥処理部17とした基板乾燥装置及び基板乾燥方法を提供できる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、光ディスク用の基板など(以下、単に基板と称する)を乾燥処理するする基板乾燥装置及び基板乾燥方法に係り、特に、純水中から引き上げた基板を移載し、基板保持部からの吸引と上方からの気流の流れによって乾燥処理を施す技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の装置として、特許第3244220号公報に示すようなものがある。この装置では、基板を純水中から引き上げ、乾燥装置に移動させた後、基板が載置された基板保持部から吸引するとともに、上方から流下させているクリーンルーム内のエアによって基板を乾燥させる。
【0003】
【特許文献1】
特許第3244220号公報(段落番号0015、図3)
【0004】
上記の装置では、過酸化水素水などの酸化剤が入った洗浄処理後に、酸化膜が生成された基板、または酸化膜付きの基板などの平滑面を有する親水性の基板を乾燥させる際には問題なく処理することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
【0006】
(1)半導体デバイス製造工程において、デバイスが製造される基板は複雑な立体構造を有する。具体的には、穴状のコンタクトホールやビアホール、溝状のトレンチ、複数の壁が林立するようなフィンなどである。また、その表面状態も、親水面から疎水面と多岐にわたる。このようなデバイス製造途中における基板の洗浄後の乾燥においては、上記のようにクリーンルームのエアを取り込んで乾燥させていたのでは、乾燥に時間がかかり、親水面が保持する純水が疎水面を覆ったり、疎水面に残った純水などに、例えばシリコンの溶出が発生したり、気液固界面において大気中の酸素によるシリコンの酸化が生じたりする。
【0007】
さらに、その酸化シリコンが純水中に溶解するなどして、純水中に酸化シリコンやシリコンが蓄積し、乾燥した後に酸化シリコンの水和物、いわゆるウォータマークが生成してシリコン面などに析出し、その結果、デバイスの特性を悪化させるという問題がある。
【0008】
特に、ゲート酸化膜前洗浄や、ゲート絶縁膜堆積(CVD)前洗浄において、これらの酸化シリコンの水和物が電気的には絶縁体であることから抵抗となり、正常なオーミックコンタクトを得ることができないことや堆積したCVD膜の構造がウォーターマークによって歪むこと等により、デバイス特性若しくはデバイス動作そのものの不良の問題となっている。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ウォーターマーク等の生成やパーティクル等の付着がない清浄な基板表面を得るための好適な基板乾燥装置及び基板乾燥方法を提供することを第一の目的とする。
【0010】
(2)また、近年における基板の大口径化における流れにおいては、基板洗浄装置においては、コンパクトに設計しないとクリーンルームにおける装置の占有面積の問題が顕著になり、一方側から直線的に他方側に向かって基板を移動させてゆく巨大な装置構成から、一方側だけに基板搬送システムとのインターフェイスを有するコンパクトな装置構成へと進化してきている。このような装置において、上述した従来装置を採用すると、その上方を基板が搬送されて移動してゆくことになるので、基板の乾燥処理中には基板を搬送することができず、現実的には採用することができないという問題がある。たとえ採用したとしても、スループットが低く装置性能を十分に発揮させることができない。
【0011】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板の上方から供給する気体を用いて基板を乾燥させる方式を採用しつつも、コンパクト化を図った装置に好適な基板乾燥装置及び基板乾燥方法を提供することを第二の目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、純水中から引き上げた基板を、吸引穴が形成された基板保持部を備える処理槽に移動し、前記吸引穴から吸引するとともに基板の上方より気体を供給して基板に対する乾燥処理を施す基板乾燥装置において、前記処理槽の上部に開閉自在の蓋部材を備え、乾燥処理時に前記蓋部材を閉止して処理槽を密閉することを特徴とするものである。
【0013】
(作用・効果)乾燥処理時には、処理槽の上部を開閉自在の蓋部材によって閉塞することにより、処理槽を密閉することができる。したがって、乾燥処理中であっても処理槽の上方で基板の搬送を行うことができ、コンパクト化を図った装置であっても好適に乾燥処理を施すことができる。
【0014】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板乾燥装置において、前記蓋部材は、その下面から基板に向けて気体を流下させる供給口を備えていることを特徴とするものである。
【0015】
(作用・効果)蓋部材が備えた供給口から、基板に向けて乾燥用の気体を流下させるので、処理槽を密閉した状態で基板の上方から気体を流下させて乾燥処理を施すことができる。
【0016】
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の基板乾燥装置において、前記供給口には、ULPAフィルタまたはケミカルフィルタを取り付けてあることを特徴とするものである。
【0017】
(作用・効果)供給口にULPAフィルタまたは有機物・アニオン・カチオン除去用のケミカルフィルタを取り付けることにより、乾燥用の気体に含まれる恐れがある、基板に悪影響を及ぼすパーティクル等を除去することができる。したがって、より清浄に基板を乾燥させることができる。
【0018】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の基板乾燥装置において、前記処理槽は、その上部かつ前記蓋部材の下方であって、基板の搬入出経路を挟んで対向する位置に供給口と排気口を備え、前記蓋部材を開放している際に前記供給口から気体を供給することを特徴とするものである。
【0019】
(作用・効果)供給口から気体を供給して排気口から排出することにより、蓋部材を開放した状態で気体のカーテンを形成することができる。したがって、基板の搬入出時に蓋部材が開放された際に、外部から処理槽に露点の高い気体である大気やパーティクル等が流入するのを防止することができ、より清浄に乾燥処理を行うことができる。
【0020】
なお、基板が通過する際に気体の流量を弱めたり、供給を一時的に停止させたりしてもよい。これにより、基板が通過する際に気体のカーテンによる乾燥ムラを防止することができる。
【0021】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれかに記載の基板乾燥装置において、前記気体としてドライエアを供給するためのドライエア供給源を有することを特徴とするものである。
【0022】
(作用・効果)ドライエア供給源から気体としてのドライエアを供給すれば、基板保持部の吸引穴からの吸引効果と、ドライエアによる蒸発効果とによる相乗効果により、より乾燥時間を短くでき、ウォーターマークなどが生成されない状態で乾燥することができ、また、安価で効果的に基板に対する乾燥処理を行うことができる。
【0023】
また、請求項6に記載の発明は、基板に対する乾燥処理を施す基板乾燥方法において、洗浄処理を終えた基板を処理槽内へ搬送し、前記処理槽内の基板保持部に基板を載置し、前記基板保持部の吸引穴から吸引するとともに、蓋部材を閉止させて前記処理槽内を密閉にし、基板の上方から気体を供給することによって基板を乾燥させることを特徴とするものである。
【0024】
(作用・効果)乾燥処理時には、処理槽の上部を蓋部材によって閉塞することにより、処理槽を密閉することができる。したがって、乾燥処理中であっても処理槽の上方で基板の搬送を行うことができ、好適に乾燥処理を行うことができる。
【0025】
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の基板乾燥方法において、基板を処理槽内へ搬送する前に、前記蓋部材が開放された前記処理槽の上部に気体のカーテンを形成し、気体のカーテンを通過させつつ基板を処理槽内へ搬送することを特徴とするものである。
【0026】
(作用・効果)蓋部材を開放した状態で気体のカーテンを形成しているので、基板の搬入出時に蓋部材が開放された際に、外部から処理槽に露点の高い気体である大気やパーティクル等が流入するのを防止することができ、より清浄に乾燥処理を行うことができる。
【0027】
さらに、請求項8に記載の発明は、請求項6又は請求項7に記載の基板乾燥方法において、前記気体としてドライエアを用いることを特徴とするものである。
【0028】
(作用・効果)気体にドライエアを使用すれば、基板保持部の吸引穴からの吸引効果と、ドライエアによる蒸発効果とによる相乗効果によって、より迅速に乾燥することができ、ウォーターマーク等の生成が抑制でき効果的である。さらに、ドライエアは安価で実施しやすい。特にドライエアの露点温度が−20℃以下、より好ましくは−60℃以下のエアを用いるのが好ましい。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図1は、本発明の一実施例に係り、基板乾燥装置に相当する乾燥処理部を備えた基板処理装置の概略構成を示した平面図である。
【0030】
この基板処理装置は、例えば、基板Wに対して薬液処理及び洗浄処理及び乾燥処理を施すための装置であり、占有面積を小さくコンパクト化を図ったものである。基板Wは複数枚(例えば25枚)がカセット1に対して起立姿勢で収納されている。未処理の基板Wを収納したカセット1は、投入部3に載置される。投入部3は、カセット1を載置される載置台5を二つ備えている。基板処理装置の中央部を挟んだ投入部3の反対側には、払出部7が配備されている。この払出部7は、処理済みの基板Wをカセット1に収納してカセット1ごと払い出す。このように機能する払出部7は、投入部3と同様に、カセット1を載置するための二つの載置台9を備えている。
【0031】
投入部3と払出部7に沿う位置には、これらの間を移動可能に構成された第1搬送機構11が配置されている。第1搬送機構11は、投入部3に載置されたカセット1ごと複数枚の基板Wを第2搬送機構13に対して搬送する。
【0032】
第2搬送機構13は、収納されている全ての基板Wをカセット1から取り出した後、第3搬送機構15に対して全ての基板Wを搬送する。また、第3搬送機構15から処理済みの基板Wを受け取った後に、基板Wをカセット1に収容して第1搬送機構11に搬送する。
【0033】
第3搬送機構15は、基板処理装置の長手方向に向けて移動可能に構成されており、上述した第2搬送機構13との間で基板Wの受け渡しを行う。上記第3搬送機構15の移動方向における最も手前側には、複数枚の基板Wを収納して乾燥処理を施すための乾燥処理部17が配備されている。上記第3搬送機構15は、この乾燥処理部17の上方を水平移動するとともに、後述するように乾燥処理部17に対して昇降して基板Wを搬入出する。
【0034】
第3搬送機構15の移動方向であって上記乾燥処理部17に隣接する位置には、第1処理部19が配備されている。この第1処理部19は、複数枚の基板Wに対して純水洗浄処理を施すための純水洗浄処理部21を備えているとともに、複数枚の基板Wに対して薬液処理を施すための薬液処理部23を備えている。
【0035】
第1副搬送機構25は、第1処理部19内での基板搬送の他に、第3搬送機構15との間で基板Wを受け渡しする。純水洗浄処理部21の上方に位置する非処理位置では、第3搬送機構15との間で基板Wを受け渡す動作が行なわれる一方、薬液処理部23の上方に位置する非処理位置では、基板Wの受け渡しは行なわれない。また、基板Wを処理する際には、純水洗浄処理部21や薬液処理部23の槽内に位置する処理位置にまで下降する。
【0036】
また、第1処理部19に隣接して、同様の構成を備えた第2処理部27が配備されている。第2処理部27は、純水洗浄処理部29と、薬液処理部31と、第2副搬送機構33とを備えている。
【0037】
次に、図2を参照して乾燥処理部17について説明する。なお、図2は、乾燥処理部の概略構成を示した縦断面図である。
【0038】
乾燥処理部17は、処理槽35の上部に開閉自在の蓋部材37を備えている。処理槽35の内部には、位置固定であって、複数枚の基板Wを起立姿勢で保持する基板保持部39が設けられている。また、処理槽35の底面である傾斜面には、底部排気口35aが形成されている。
【0039】
基板保持部39の両側には、処理槽35の内容積を小さくし、かつ乾燥用の気体としてのエアの流れを整え、基板Wにできるだけ近い位置を気流が流下するように調整するための垂直整流板41が取り付けられている。また、基板保持部39の下部には、流下してきたエアの流れを整えて排気するための水平整流板43が取り付けられている。
【0040】
蓋部材37は、水平軸P周りに開閉自在に構成されている。処理槽35に接する部分には当接板材45を備え、そこに形成された開口からなる供給口45aを囲うように、カバー部47が取り付けられている。カバー部47の空洞部47aにはフィルタ49が取り付けられている。このフィルタ49としては、例えば、ULPAフィルタやケミカルフィルタが好ましい。ULPAフィルタであれば微細なパーティクルを除去でき、ケミカルフィルタであれば有機物・アニオン・カチオンなどの除去が可能となる。また、カバー部47の一側面には、空洞部47aにエアを導入するための配管47bが取り付けられている。
【0041】
配管47bにはベローズ配管47cの一端側が取り付けられ、その他端側には配管47dが取り付けられている。この配管47dには、主配管51が連通接続されており、主配管51はドライエア供給源53に接続されている。また、主配管51には、開閉弁55が取り付けられている。開閉弁55とドライエア供給源53との間では、主配管51が排気管57に分岐され、そこに開閉弁59が取り付けられている。
【0042】
処理槽35は、その上部かつ蓋部材37の下方であって、基板Wの搬入出経路を挟んで対向する側面の位置に、供給口61と排気口63を備えている。供給口61には、上述した主配管51の開閉弁55と分岐管57の間で主配管51から分岐した分岐管65が連通接続されている。この分岐管65には、開閉弁67が取り付けられている。開閉弁67が開放された際には、供給口61から流入したエアが垂直整流板41を通過し、排気口63を通して排気されるようになっている。
【0043】
基板Wを起立姿勢に保持する基板保持部39は、例えば、図3に示すように構成されている。なお、図3は、基板保持部の一部を拡大した縦断面図である。
【0044】
基板保持部39は、自身を処理槽35内の所定位置に保持するための支持部材69と、支持部材69から基板Wの整列方向に沿って延出された三本の係止部材71とを備えている。係止部材71は、基板Wの厚みよりもやや幅広の係止溝71aと、係止溝71aの間に立設され、基板Wを係止溝71aに案内する突起71bが形成されている。各々の係止溝71aの底面には、基板Wの厚みより小径の吸引穴71cが形成されている。各吸引穴71cは、係止部材71の長手方向に形成された吸引通路71dに連通している。
【0045】
支持部材69は、係止部材71の基端部に連結されており、吸引通路71dに連通した通路69aが形成されている。この通路69aは、処理槽35の外部に延出された配管を通して吸引源(図示省略)に連通されている。
【0046】
次に、図4を参照してドライエア供給源53について説明する。なお、図4は、ドライエア供給源の動作説明図である。
【0047】
ドライエア供給源53は、基板処理装置の乾燥処理部17と連携して動作する。具体的には、その運転信号に応じて動作し、異常が発生した場合には乾燥処理装置に対して総合異常信号を出力する。なお、ドライエア供給源53は、クリーンルームのエアの露点(例えば相対湿度40%の6,7℃)以下の湿度であって、露点が−20℃以下、より好ましくは−60℃以下のエアを生成するのが好ましい。特に、半導体デバイスのクリティカルな用途(例えば、ゲート酸化膜前洗浄やゲート絶縁膜堆積(CVD)前洗浄後の乾燥)では、より高い清浄度が求められるので上記エアが好適である。
【0048】
運転信号がオフ、つまりスタンバイ時には、開閉弁55,67は閉止され、開閉弁59は開放され、図中に二点鎖線で示すようにドライエアが供給される。
すなわち、ドライエア供給源53はクリーンルーム大気を吸気し、除湿してドライエアを生成するとともに、除湿剤再生エアを生成する。これらの割合は、ほぼ半分ずつである。そして、ドライエアを主配管51に供給しつつ、除湿剤再生用に利用したエアは水分を含むので、それを熱排気(例えば80℃)として排気している。ドライエアは、排気管57を通して排気されている。
【0049】
なお、乾燥処理部17の初期状態では、開閉弁55が開放され、閉止された蓋部材37から処理槽35内にドライエアを供給し、内部を乾燥状態に維持している。つまり、吸引口71cからの吸引を行わないで、以下のような運転状態に近い動作を行っている。
【0050】
運転信号がオン、つまり、乾燥時には、開閉弁55又は開閉弁67が開放されるとともに、開閉弁59が閉止される。これにより排気管57を通して排気されていたドライエアが供給され、処理槽35の上部にエアカーテンを形成したり、基板保持部39に載置された基板Wにドライエアを供給したりする。
【0051】
次に、図5から図7を参照して、上述した乾燥処理部17の動作について説明する。なお、図5は基板の搬入時における動作説明図であり、図6は基板が基板保持部に載置された時点における動作説明図であり、図7は基板の乾燥処理時における動作説明図である。
【0052】
ここで、第3搬送機構15は、例えば、第1処理部19の純水洗浄処理部21で純水洗浄処理を終え、第1副搬送機構25により純水洗浄処理部21の上方に位置する非処理位置に上昇されている基板Wを受け取っているものとする。
【0053】
まず、図示しない駆動機構によって蓋部材37を開放して処理槽35の上部を開放し、開閉弁59を閉止するとともに開閉弁67を開放する。これにより処理槽35の上部にドライエアによるエアカーテンが形成され、蓋部材37の開閉時に発生するパーティクルや、クリーンルーム内に浮遊している湿度の高い気体、パーティクル等が流れ込むことを防止できる。したがって、以下の乾燥処理をより清浄に施すことができる。
【0054】
なお、分岐管65に流量調節弁を設けておいて基板Wが通過する際にドライエアの流量を弱めたり、開閉弁67を一時的に閉止してドライエアの供給を一時的に停止させたりしてもよい。これにより、基板Wが通過する際にエアカーテンによって生じる恐れがある乾燥ムラを防止することができる。
【0055】
次に、純水洗浄を終えた基板Wを受け取っている第3搬送機構15は、図6に示すように、処理槽35の上方からエアカーテンを通過させてこれらの基板Wを乾燥処理部17の処理槽35内に搬入する。具体的には、基板Wを処理槽35内の基板保持部39に載置するとともに、吸引源による吸引を開始する。
【0056】
基板Wを搬入した第3搬送機構15は、蓋部材37の閉止動作に干渉しない位置にまで待避する。その後、図7に示すように、蓋部材37を閉止動作させて処理槽35を密閉状態とし、即座に開閉弁67を閉止してエアカーテンを解除するとともに開閉弁55を開放する。
【0057】
これにより蓋部材37の下面から下方に向けて、清浄なドライエアが供給される。ドライエアは、垂直整流板41に沿って流下するとともに、基板Wの周囲を流下し、底部排気口35aから排出される。したがって、基板Wは、蓋部材37の下面から供給されるドライエアの蒸発効果と、基板保持部39の吸引穴71cによる吸引効果との相乗効果により、数十秒程度(例えば30秒未満)という短時間で迅速かつ完全に乾燥される。
【0058】
このように乾燥処理時には、処理槽35の上部を開閉自在の蓋部材37によって閉塞することにより、処理槽35を密閉することができる。したがって、乾燥処理中であっても処理槽35の上方で第3搬送機構15による基板Wの搬送を行うことができる。その結果、基板Wの上方から供給するドライエアを用いて基板Wを乾燥させる方式を採用しつつも、上述のようにコンパクト化を図った基板処理装置に好適な乾燥処理部17を提供することができる。
【0059】
なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、以下のように変形実施が可能である。
【0060】
(1)乾燥用の気体としてクリーンルームのエアを利用しているが、乾燥用の不活性ガス(例えば、窒素)を代用してもよい。
【0061】
(2)蓋部材37の開閉時にパーティクルが生じない構成である場合や、その開閉時において発生するパーティクルの影響がない場合には、エアカーテンを形成する構成を備える必要はない。
【0062】
(3)蓋部材37から清浄な気体が供給できる場合には、フィルタ49を蓋部材37に備える必要はない。
【0063】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、乾燥処理時には、処理槽の上部を開閉自在の蓋部材によって閉塞することにより、処理槽を密閉することができる。したがって、基板の上方より気体、特にドライエアを供給すれば、デバイスが製造されている基板面を短時間で乾燥でき、ウォーターマークの発生を防止できる。また、乾燥処理中であっても処理槽の上方で基板の搬送を行うことができ、基板の上方から供給する気流を用いて基板を乾燥させる方式を採用しつつも、コンパクト化を図った装置に好適な基板乾燥装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】乾燥処理部を備えた基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図2】乾燥処理部の概略構成を示した縦断面図である。
【図3】基板保持部の一部を拡大した縦断面図である。
【図4】ドライエア供給源の動作説明図である。
【図5】基板の搬入時における動作説明図である。
【図6】基板が基板保持部に載置された時点における動作説明図である。
【図7】基板の乾燥処理時における動作説明図である。
【符号の説明】
W … 基板
1 … カセット
3 … 投入部
7 … 払出部
15 … 第3搬送機構
17 … 乾燥処理部(基板乾燥装置)
19 … 第1処理部
21 … 純水洗浄処理部
35 … 処理槽
37 … 蓋部材
39 … 基板保持部
53 … ドライエア供給源
Claims (8)
- 純水中から引き上げた基板を、吸引穴が形成された基板保持部を備える処理槽に移動し、前記吸引穴から吸引するとともに基板の上方より気体を供給して基板に対する乾燥処理を施す基板乾燥装置において、
前記処理槽の上部に開閉自在の蓋部材を備え、
乾燥処理時に前記蓋部材を閉止して処理槽を密閉することを特徴とする基板乾燥装置。 - 前記蓋部材は、その下面から基板に向けて気体を流下させる供給口を備えていることを特徴とする請求項1に記載の基板乾燥装置。
- 前記供給口には、ULPAフィルタまたはケミカルフィルタを取り付けてあることを特徴とする請求項2に記載の基板乾燥装置。
- 前記処理槽は、その上部かつ前記蓋部材の下方であって、基板の搬入出経路を挟んで対向する位置に供給口と排気口を備え、
前記蓋部材を開放している際に前記供給口から気体を供給することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の基板乾燥装置。 - 前記気体としてドライエアを供給するためのドライエア供給源を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の基板乾燥装置。
- 基板に対する乾燥処理を施す基板乾燥方法において、
洗浄処理を終えた基板を処理槽内へ搬送し、
前記処理槽内の基板保持部に基板を載置し、
前記基板保持部の吸引穴から吸引するとともに、蓋部材を閉止させて前記処理槽内を密閉にし、
基板の上方から気体を供給することによって基板を乾燥させることを特徴とする基板乾燥方法。 - 基板を処理槽内へ搬送する前に、前記蓋部材が開放された前記処理槽の上部に気体のカーテンを形成し、
気体のカーテンを通過させつつ基板を処理槽内へ搬送することを特徴とする請求項6に記載の基板乾燥方法。 - 前記気体としてドライエアを用いることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の基板乾燥方法。
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