JP2004335840A - 基板からの水分除去装置及び水分除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面に形成されたホール内に残存した水分及び／又は層間絶縁膜中に含浸する水分を確実に除去することが可能な基板からの水分の除去方法及び除去装置を提供する。
【解決手段】水分Ｐを除去すべき基板Ａの表面Ａ１に沿って、該表面Ａ１近傍の空間に一方向の気流を発生させる段階と、該気流の一部を該表面Ａ１から離れる向きに偏向させる段階とを有し、それにより、前記近傍の空間に局部的な減圧を発生させて、基板内部に含浸する水分Ｐを引き出して、引き出された水分Ｐを気流により基板Ａから除去することを特徴とする基板Ａからの水分除去方法。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板からの水分除去装置及び水分除去方法に関し、更に詳細には、基板の内部に含浸している水分を確実に除去することが可能な基板からの水分除去装置及び水分除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、超ＬＳＩデバイスの高性能化及び高集積化の要請から、半導体基板は、水平方向には微細化が、一方垂直方向には配線の多層化がそれぞれ追求されている。このような半導体基板の製造工程において、基板に付着した不純物、不要な膜或いは不要な処理液を薬液或いは純水によって取り除く基板の洗浄工程とともに、洗浄工程で用いた、基板に付着残存する薬液或いは純水を除去する乾燥工程は、必要不可欠な工程であり、これらの工程をいかに効率的に行うかが、半導体基板の製造コストに多大な影響を与える。
【０００３】
特に最近、ＳＴＩ（ｓｈａｌｌｏＷ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）のもとで、Ｃｕによる埋め込み配線と、いわゆるｌｏＷ−ｋ材による層間絶縁膜とのシステムインテグレーションが推進されており、いずれも余分な絶縁膜或いは埋め込み金属をＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により研磨して平坦化を図るのが必須であり、このようなＣＭＰにより研磨された絶縁膜、金属等不純物を薬液により洗浄して、残存した薬液或いはリンス液を基板から完全に除去する必要がある。
【０００４】
Ｃｕによる埋め込み配線は、いわゆるダマシン工程或いはデュアルダマシン工程により行われる。ダマシン法は、別名埋め込み配線と称せられる方法であり、絶縁膜に上層の配線と下層の配線とを連結するためのコンタクトホールを形成して、その上部に配線材料となる金属膜を成膜した後、溝以外の部分の金属をＣＭＰで除去するものであり、特にデュアルダマシン工程は、エッチングによる層間絶縁膜の配線パターン溝とともに、ビアホールを形成する点がダマシン工程と異なり、いずれにしても、基板に形成されるホールのアスペクト比が、例えば、従来の５前後から１０以上へと必然的に大きくなる。このため、ホール内に残った薬液、純水をホールから取り除いて、基板から除去するのは非常に困難である。
【０００５】
一方、ｌｏＷ−ｋ材の層間絶縁膜について説明すれば、図６及び図７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ビアホールＨ（アスペクト比は、ｄ２／ｄ１）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６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７のｌｏＷｋＢ）が知られている。
【０００６】
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可能性が高い。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
ここで、従来の基板からの水分の除去技術について説明すれば、以下に示すように、スピン乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥及びＩＰＡによる乾燥の４つのタイプに分類可能である。
【００１１】
スピン乾燥は、例えば特開平１１−１０２８８２号公報に開示されているように、基板の表面に付着した水分を遠心力により強制的に吹き飛ばすものであり、基板の内部に含浸する水分を除去するのは、困難であり、含浸する水分を除去するために回転数を増大させると、発塵、帯電、ウェハー破損を生じ易い。
【００１２】
特に、ＬＣＤ用基板は、１辺の長さが１０００ｍｍ以上に及ぶ大型矩形形状であり、高速回転により基板の表面から水分を除去するのは余計に困難である。
【００１３】
加熱乾燥は、例えば特開平１０−２４２１０９号公報に開示されているように、水分を加熱により気化させて基板から除去するものであり、この点でスピン乾燥に比べて基板の内部に含浸する水分を除去することはある程度可能である。しかしながら、そのために基板に形成された素子に熱履歴に影響を与えるため、場合により品質の劣化を生じる。 特に、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い。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ビ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、内部に含浸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】
減圧乾燥は、例えば特開平７−１３０７２２号公報に開示されているように、基板を収納するポット内部を減圧することにより、基板の内部に含浸する水分を基板の表面に引き出すことにより、基板から除去するものである。しかしながら、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ビ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成膜の影響により、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。さらには、ポット内部全体を減圧するために、ポット自体の強度確保の観点から、必然的にポット自体の肉厚がかさみ、装置自体の重量化、コスト増大を引き起こす。
【００１６】
ＩＰＡによる乾燥は、例えば特開２００２−３６７９５２号公報に開示されているように、加熱したイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと略称する）の蒸気を利用するものであり、純水とＩＰＡとの蒸気圧差を利用して基板上で両者の置換を行い、水と置換された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することにより、ＩＰＡを気化させ、除去するものである。一方、例えば特開２００２−０１６０３８号公報に開示されているように、ＩＰＡと水との表面張力差のみならず、ＩＰＡの高い浸透性及び水への高い溶解性をも利用することにより、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ている。
【００１７】
このような従来の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、そのため水分の除去を短時間で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。このため、安全確保の観点から他の処理装置とは別の場所に設置せざるを得ないため、一連の基板の処理をインサイチュで行うことが困難である。これにより、例えば、処理工程から乾燥工程までの搬送工程中に、基板の表面にウォータマークが発生して、製品の品質を劣化させることがある。
【００１８】
このように、基板への加熱を不要にするとともに他の処理工程とインサイチュで行うことを可能にすることにより、基板に形成されている素子へ悪影響を及ぼすことなく、基板の表面に付着した水分のみならず、基板の内部に含浸する水分をも確実に除去することができる基板からの水分除去技術が要望されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記課題に鑑み、本発明の目的は、基板の表面に形成されたホール内に残存した水分及び／又は層間絶縁膜中に含浸する水分を確実に除去することが可能な基板からの水分の除去方法及び除去装置を提供することにある。
【００２０】
本発明の目的は、基板への加熱を不要にするとともに他の処理工程とインサイチュで行うことを可能にすることにより、基板に形成されている素子へ悪影響を及ぼすことなく、基板の表面に付着した水分のみならず、基板の内部に含浸する水分をも確実に除去することができる、基板からの水分除去方法及び除去装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による基板からの水分の除去方法は、
水分を除去すべき基板の表面に沿って、該表面近傍の空間に一方向の気流を発生させる段階と、
該気流の一部を該表面から離れる向きに偏向させる段階とを有し、
それにより、前記近傍の空間に局部的な減圧を発生させて、基板内部に含浸する水分を引き出して、引き出された水分を気流により基板から除去する構成としている。
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明による基板からの水分の除去方法は、
基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去方法において、
基板の表面近傍のスペースにコアンダ翼を配置する段階と、
該コアンダ翼の曲面部に向かって、水分を除去すべき基板の表面に沿って一方向の気流を流す段階と、を有し、
それにより、該曲面部まわりの前記スペースの圧力を低下させて、基板内に含浸する水分を引き出して、基板から除去する構成としている。
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明による基板からの水分の除去方法は、
基板を略水平面内で回転させることにより基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去方法において、
曲面部を下向きにして、該曲面部の頂部が基板の表面に最も近接するように、コアンダ翼を基板の表面上方に位置決めするとともに、前記コアンダ翼の前縁から後縁への向きを基板の回転接線方向に合わせるように向き合わせする段階を有し、
それにより、前記曲面部の前縁から頂部を経て後縁まで曲面部に沿う気流が、基板の内部に含浸している水分を引き出して、基板から除去する、構成としている。
【００２４】
また、前記コアンダ翼の前縁に向かって、前記コアンダ翼の軸線に沿って基板の表面に略平行に不活性ガスを噴射させる段階をさらに有するのがよい。
【００２５】
加えて、前記不活性ガスは、水分の除去に応じて１００℃以下に加熱されるのがよい。
【００２６】
さらに、基板の内部に含浸している水分を除去する間、回転する基板の中心と基板の外周縁とを結ぶ線上に沿って前記コアンダ翼を移動させる段階をさらに有するのがよい。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明による基板からの水分の除去方法は、
不活性ガスを利用して基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去方法において、
曲面部を下向きにして、該曲面部の頂部が基板の表面に最も近接するように、コアンダ翼を基板の表面上方に位置決めする段階と、
前記コアンダ翼の前縁に向かって、前記コアンダ翼の軸線に沿って基板の表面に略平行に不活性ガスを噴射させる段階とを有し、
それにより、前記曲面部の前縁から頂部を経て後縁まで曲面部に沿う不活性ガス流れが、基板の内部に含浸している水分を引き出して、基板から除去する、構成としている。
【００２８】
また、基板がＬＣＤ用基板の場合、前記コアンダ翼と前記ＬＣＤ用基板との間で前記ＬＣＤ用基板の長手方向に相対移動させる段階を有するのがよい。
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明による基板からの水分の除去装置は、
基板を略水平面内で回転させることにより、基板の表面上の水分を除去する、基板からの水分除去装置において、該水分除去装置は、
一方の側が曲面部を形成するコアンダ翼を有し、該曲面部は、前縁から頂部までの第１曲面部と、該頂部から後縁までの第２曲面部とを有し、
基板の回転によって基板の表面に発生する気流が、前記第１曲面部に向かって流れるように、前記曲面部を下向きにして、前記コアンダ翼を基板の表面上方に位置決めするとともに、前記コアンダ翼の前縁から後縁への向きを基板の回転接線方向に合わせるように向き合わせをし、
それにより、前記第２曲面部の下方に位置する基板の内部に含浸する水分を引き出して、除去する、構成としている。
【００３０】
また、前記コアンダ翼は、その長手方向の断面が翼形状をなし、長手方向に直交する幅方向に厚みを有するのがよい。
【００３１】
さらに、前記コアンダ翼は、その迎え角が調整可能であるのがよい。
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明による基板からの水分の除去装置は、
不活性ガスを基板に噴射する不活性ガス噴射手段を有し、噴射された不活性ガスを利用して基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去装置において、該水分除去装置は、
一方の側が、前縁から頂部を経て後縁に向かう曲面部を形成するコアンダ翼と、
下方に臨み長手方向に延びる開口部を有し、内部に前記コアンダ翼を前記曲面部を下向きに前記コアンダ翼の軸線を長手方向に整列するように固定した不活性ガス流路とを有し、
前記不活性ガス噴射手段は、前記不活性ガス流路の前記コアンダ翼の前縁に対する近位側の端開口部に、該端開口部を覆う不活性ガス噴射ノズルプレートを有する、構成としている。
【００３３】
また、前記不活性ガス噴射ノズルプレートは、前記不活性ガス流路の前記端開口部全体に亘って均等に分散配置した複数の不活性ガス噴射ノズルを有し、各々の不活性ガス噴射ノズルは、前記不活性ガス流路の長手方向に向けられている、のがよい。
【００３４】
【作用】
本発明は、基板の回転により発生する気流或いは別途基板の表面に沿う不活性ガス流れを利用することにより、基板の表面上方近傍に配置したコアンダ翼により、基板の表面に局所的に減圧部を発生させて、基板に形成されたホール内に残存する水分或いはいわゆるｌｏＷ−ｋ材層間絶縁膜内に含浸した水分、総じて基板の内部に含浸した水分を一旦基板の表面に引き出し、引き出された水分を基板から除去するものである。ここに、コアンダ翼はコアンダ効果を奏する翼であり、コアンダ効果とは、流れの中に物体を置いたときに、流体がその物体の表面に沿って流れようとする流体の性質をいう。
【００３５】
より詳細には、本発明において、基板が高速回転すると、基板の表面上方近傍の気流は、粘性により基板に引っ張られて流れ、コアンダ翼の前縁から後縁に向かって高速で流れる。このため、コアンダ翼の曲面部と基板の上面との間の気流は、ベルヌーイの定理により減圧され、コアンダ翼の頂部で圧力の低下が最大となる。さらに、気流の一部は、コアンダ効果によりコアンダ翼の前縁から頂部を通って後縁まで曲面部に沿って流れ、コアンダ翼が気流の一部を偏向する結果、基板の上面とコアンダ翼の曲面部との間のスぺースは、より減圧される。
【００３６】
よって、ホール内に残存する水分は、開口部を介して引き出され、引き出された水分は気流によって同伴され、かくしてホール内の水分を基板から除去することが可能となる。別途基板の表面に沿う不活性ガス流れを利用する場合も同様であり、特に基板の回転数とは独立に不活性ガス流れの流量或いは温度を調整することが可能であり、それによりきめの細かい水分除去処理が可能となる。
【００３７】
以上のように、本発明では、従来のスピン乾燥のように、基板を高速回転させる必要がなく、従来の加熱乾燥のように、基板を加熱する必要がなく、さらにまた従来の減圧乾燥のように、基板の配置された周囲環状全体を減圧する必要もなく、加えて従来のＩＰＡによる乾燥のように、危険物であるＩＰＡを使用する必要なく、他の処理とともにインサイチュで、基板の内部に含浸した水分を除去することが可能になる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る基板からの水分の除去装置を詳細に説明する。図１は、本発明による実施形態の処理ユニットの外観を示す概略側面図である。図２は、本発明による実施形態の水分除去装置の外観を示す概略斜視図である。図３は、本発明による実施形態の水分除去装置の使用方法を示す概略平面図である。図４は、本発明による実施形態の水分除去装置の作用を示す部分側面図である。図５は、本発明による別の実施形態の水分除去装置の作用を示す部分側面図である。
【００３９】
図１に示すように、基板Ａの処理ユニット１０は、基板Ａの回転保持装置１２と、基板Ａへの処理液供給装置１４と、基板Ａからの水分除去装置１６とから概略構成されている。
【００４０】
ここに、本明細書では、基板Ａの処理とは、処理流体を用いた基板Ａの洗浄処理、乾燥処理、リンス処理、及びエッチング処理を含む意味に用いる。
【００４１】
図１に示すように、基板Ａの回転保持装置１２は、略鉛直な軸線Ｘを中心に回転可能なスピンチャック１８と、スピンチャック１８に下方から連結した、スピンチャック１８を回転駆動する駆動シャフト部２０とを有する。スピンチャック１８は、いわゆるチャック面を形成するほぼ水平な上面２４を有し、上面２４の大きさは、基板Ａの外径より大きく、基板Ａの外径は、例えば８インチ、或いは１２インチである。上面２４には、後述するように、チャック面の周方向に等角度間隔を隔てて、少なくとも３つの支持ピン２６が配置され、これらの支持ピン２６によって、基板Ａを保持するようにしている。
【００４２】
駆動シャフト部２０は、駆動シャフト部２０を回転させる機構を有し、モータ、モータに連結されたプーリ、シャフト部に連結されたプーリ、及び両プーリ間の回転を伝動する伝動ベルト（いずれも図示せず）とを有する。駆動部２０により、チャック面、かくして基板Ａを支持する支持ピン２６ごと回転軸線Ｘを中心に回転するようになっている。基板Ａの回転数は、基板Ａの工程に応じて定められ、一般的に処理工程の場合、２００ないし３０００ＲＰＭ、乾燥工程の場合には、それより高速の３０００ないし５０００ＲＰＭである。
【００４３】
処理液は、酸、アルカリ又は有機溶媒その他の薬液、純水又は脱イオン水等であり、処理内容、たとえば除去洗浄する対象が、パーティクル、ポリマー、金属等のどの異物か、或いは酸化膜、窒素化膜、ＣＭＰによって発生した変質膜等のどの膜であるのかに応じて、適宜決定すればよい。
【００４４】
次に、基板Ａへの処理液供給装置１４は、基板Ａの上面Ａ１の中心に向かって処理液を供給するように構成され、処理液供給源１１に調整弁１３、流量計１５、及びフィルター１７を介して基板Ａの上方に処理供給ノズル１９が設けられている。
【００４５】
基板Ａのまわりには、基板Ａの外周縁Ａ２を取り囲むように配置された環状流路３０が設けられ、基板Ａの上面Ａ１に供給された処理液が、遠心力の作用によって基板Ａの外周縁Ａ２に向かって外方に飛散されるときに、処理液を環状流路３０内に受け入れて回収し、場合により再利用可能なようにしている。
【００４６】
なお、処理ユニット１０のうち処理液に接する部材の材質は、使用する処理液に応じてテフロン（登録商標）、ポリプロピレン、ＰＶＤＦ或いは塩化ビニル等の合成樹脂から選択するのがよい。
【００４７】
図１および図２に示すように、水分除去装置１６は、一方の側が曲面部を形成するコアンダ翼４０と、コアンダ翼４０を内部に収納する不活性ガス流路４２と、不活性ガス流路４２の一方の端開口部４４に取り付けられた不活性ガス噴射プレート４６とから概略構成されている。
【００４８】
コアンダ翼４０は、その長手方向の断面が翼形状をなし、特に図２に示すように、長手方向に直交する幅方向に厚みを有する。コアンダ翼４０の長手方向の断面における曲面部は、前縁４８から頂部５０まで延びる連続的で滑らかな曲面の第１曲面部５２と、該頂部５０から後縁５４まで延びる連続的で滑らかな曲面の第２曲面部５６とを有する。曲面部の形状は、コアンダ翼４０によりコアンダ効果を奏するような形状とすればよい。より詳細には、基板Ａの回転によって発生する基板Ａの表面近傍の気流及び／又は不活性ガス噴射プレート４６から噴射される不活性ガス流れがコアンダ翼４０に沿って流れる限り、どのような曲面形状でもよい。
【００４９】
不活性ガス流路４２は、互いに略平行に延びる側面５１、５３と、両側面５１、５３に連結した上面５５とを有し、断面が略コの字状をなす。両側面５１、５３のそれぞれの下縁５７、５９により、下方に臨み長手方向に延びる開口部５８が形成されている。不活性ガス流路４２の内部において、コアンダ翼４０は曲面部を下向きに、曲面部の頂部５０が基板Ａの表面に最も近接するように配置され、コアンダ翼４０の軸線を長手方向に整列するように、上面５５に固定されている。
【００５０】
不活性ガス噴射ノズルプレート４６は、不活性ガス流路４２のコアンダ翼４０の前縁４８に対する近位側の端開口部４４に、端開口部４４を覆うように設けられ、不活性ガス供給源６３に接続されている。不活性ガス噴射ノズルプレート４６は、不活性ガス流路４２の端開口部４４全体に亘って均等に分散配置した複数の不活性ガス噴射ノズル６０を有し、各々の不活性ガス噴射ノズル６０は、不活性ガス流路４２の長手方向に向けられている。複数の不活性ガス噴射ノズル６０の各々のノズル径或いは噴射ノズルの数は、コアンダ翼４０に沿って流れが生じやすいように適宜定めればよい。不活性ガスは、たとえば窒素ガスでよい。
【００５１】
不活性ガス流路４２のコアンダ翼４０の後縁５４に対する近位側には、上方に延びる排気筒６２が設けられ、不活性ガス噴射ノズル６０から噴射された不活性ガス流れが、コアンダ翼４０により偏向された後、排気筒６２を経て周囲に排気されるようにしている。
【００５２】
水分除去装置１６を基板Ａの中心と基板Ａの外周縁Ａ２とを結ぶ線上に沿って移動させる水分除去装置１６の移動装置６４が設けられている。移動装置は、通常の駆動モータ、駆動力伝達機構からなる。水分除去装置１６を作動させる間、基板Ａを回転させつつ移動装置６４により水分除去装置１６を基板Ａの中心と基板Ａの外周縁Ａ２とを結ぶ線上に沿って移動させることにより、水分除去装置１６自体を基板Ａの表面全体に亘って移動させることなしに、基板Ａの表面全体について水分除去を行うことが可能になる。
【００５３】
図３は、本水分除去装置１６の使い方を示す平面図である。図３（ａ）は、不活性ガスを噴射させずに、基板Ａの高速回転を利用して水分を除去するタイプ、図３（ｂ）は、不活性ガスの噴射を利用するとともに、基板Ａを中速回転させて水分を除去するタイプ、図３（ｃ）は、不活性ガスの噴射を利用するとともに、基板Ａを低速回転或いは回転させずに水分を除去するタイプである。
【００５４】
図３（ａ）によれば、基板Ａの高速回転（たとえば数千ｒｐｍ）により基板Ａの表面に付着した水分を除去するとともに、基板Ａの高速回転により発生する気流を利用することにより、基板Ａの内部に含浸した水分を基板Ａの表面に引き出し、引き出した水分を気流が基板Ａから除去することが可能である。この点で、この使い方は、基板Ａの内外に付着する水分を一度に除去することが可能であり、特に基板Ａからの水分除去工程を短時間で行う必要がある場合に有効である。基板の周速が基板の回転中心に近いほど低速になることに鑑み、Ｄ１およびＤ２により示すように、不活性ガス流路の長手方向長さを基板の回転中心に近いほど長くしている。水分除去装置１６をＺ方向に往復移動させてもよい。
【００５５】
図３（ｂ）によれば、基板Ａの中速回転（たとえば数百ｒｐｍ）により発生する気流とともに、別途不活性ガス流れＷを利用することにより、基板Ａの内部に含浸した水分を基板Ａの表面に引き出し、気流及び不活性ガス流れＷが引き出した水分を基板Ａから除去することが可能である。この点で、この使い方は、基板Ａの回転による発生する気流とは独立に不活性ガスの流量を調整することにより、基板Ａの内部への水分の含浸形態、例えばホールのアスペクト比、或いは層間絶縁膜の種類等に応じて、水分の除去効率を調整することが可能となる。水分除去装置１６をＺ方向に往復移動させてもよい。この場合、水分除去装置１６が基板Ａの中心に近い位置にあるときには、気流の速度が低いため不活性ガス流れＷにより補い、逆に基板Ａの外縁に近い位置にあるときには、気流の速度が高いため、不活性ガス流れＷを抑制するようにしてもよい。特に、水分の除去の状況に応じて不活性ガスを１００℃以下に加熱して供給することにより、微細パターン内における水粒子の動きの活発化を通じて、基板Ａに対し悪影響を及ぼすことなしに、アトランダムな微細パターンの向きに影響を受けやすい水分除去装置１６による水分除去の欠点を補うことが可能となる。
【００５６】
図３（ｃ）によれば、不活性ガス流れＷのみを利用することにより基板から水分除去を行うので、特に大型の基板ＡであるＬＣＤ用基板Ａを処理する場合に有効である。基板Ａを低回転（たとえば数十ｒｐｍ）させながら、水分除去装置１６を基板Ａの中心と基板Ａの外周縁Ａ２とを結ぶ線上に沿ってＺ方向に移動させることにより、水分除去装置１６を基板Ａの表面全体に亘って移動させることなしに、基板Ａの表面全体について水分除去を行うことが可能になる。また、基板Ａを回転させないで、水分除去装置１６を基板Ａに対して、或いは基板Ａを水分除去装置１６に対して基板Ａの長手方向に移動させてもよい。
【００５７】
図４を参照しながら、以上の構成を有する基板Ａからの水分除去装置１６の作用を、図３（ｂ）の場合について以下に説明する。
【００５８】
前提として、処理工程において、基板Ａは処理液により処理され、洗浄工程において、基板Ａから不純物或いはパーティクルを除去し、さらにリンス工程において、残存した洗浄水或いはなお残存した不純物或いはパーティクルをリンス液によりリンスした結果、基板Ａの上面Ａ１に形成されている高アスペクト比のビアホールＨ或いはコンタクトホール内には、洗浄液、リンス液等の水分Ｐが残存しているものとする。
【００５９】
まず、回転保持装置１２により基板Ａを軸線Ｘを中心として高速回転、例えば２０００ないし５０００ｒｐｍで回転させる。次いで、水分除去装置１６を基板Ａの上面Ａ１に位置決めする。より詳細には、まず不活性ガス流路４２の開口部５８を下向きにして、両下縁５７、５９を基板Ａの上面Ａ１から所定間隔隔てながら、前縁４８から後縁５４の向きを基板Ａの回転接線方向に向き合わせする。次いで、不活性ガス供給源６３から不活性ガスを供給して、不活性ガス供給ノズルプレート４６からコアンダ翼４０の前縁４８に向けて不活性ガスを噴射しつつ、水分除去装置１６を基板Ａの中心と外周縁Ａ２とを結ぶ線上を移動させる。これにより、水分除去装置１６自体を基板Ａの上面Ａ１の全体を移動させることなしに、基板Ａの全体に分散するホールＨ或いはＨ１、Ｈ２内の水分Ｐを除去することが可能となる。不活性ガス供給ノズルプレート４６の多数の不活性ガス供給ノズル６０からコアンダ翼４０の軸線の向きに不活性ガスが流れる。前縁４８に至った不活性ガスの流れは、基板の回転によって生じる気流とともに、その一部が前縁４８から頂部５０を経て後縁５４まで曲面部に沿って流れる。その結果、ベルヌーイの定理によりコアンダ翼４０の頂部５０で圧力の低下が最大となるとともに、コアンダ翼４０により流れの一部が偏向される結果、コアンダ効果によりさらに減圧が促進される。これにより、アスペクト比が高いホールＨであっても、ホールＨ内に残存する洗浄液、リンス液等の水分Ｐは、基板Ａの上面に向けて開口部から引き出される。次いで、引き出された水分Ｐは、不活性ガスにより同伴されて基板Ａから水分を除去することができる。水分を同伴する不活性ガスは、排気筒６２より外気に排出される。
【００６０】
以上により、基板Ａ、特に基板Ａの上面Ａ１に形成されたホールＨ内からの水分の除去が終了する。
【００６１】
図５に示すように、コアンダ翼は、必ずしも基板Ａの上面Ａ１に対して平行に位置決めする必要はなく、曲面部の頂部を基板Ａの上面Ａ１に最も近接するように配置する限り、たとえば５度前後までの迎え角度αを有してもよい。このようなコアンダ翼の迎え角度αを調整可能とすることにより、基板の回転中に不活性ガスの流量を一定にしたままで、迎え角度αを適宜調整することにより、水分除去効果を調整することが可能となる。
【００６２】
以下に、図８を参照しながら、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様な要素には、同一の参照番号を附することによりその説明は省略し、以下には、本実施形態の特徴部分について詳細に説明する。
【００６３】
本実施形態の特徴は、コアンダ翼４０の曲面部の向きを上向きにした点にある。図８に示すように、基板Ａの高速回転に伴って発生する気流、或いは別途不活性ガスによって発生させる気流をコアンダ翼４０の第１曲面部５２に向かって、基板の表面Ａ１に沿って一方向に流すと、気流の一部は、コアンダ効果により、前縁４８から頂部５０まで第１曲面部５２に沿い、次いで頂部５０から後縁５４まで第２曲面部５６に沿って流れ、気流の一部がコアンダ翼４０により偏向する。その結果、偏向しない基板の表面Ａ１に沿う気流まわりに比して、曲面部近傍は減圧し、それによりホールＨ内の水分Ｐは、図面上の矢印に示すように、基板の上方に引き出され、引き出された水分は気流によって基板から除去される。なお、気流を基板の高速回転により発生させる場合、コアンダ翼４０を回転する基板Ａと接触しないように配置する必要があるが、減圧達成の観点から、コアンダ翼４０と基板Ａの表面との間隔は接触しない範囲でなるべく小さいことが望ましい。
【００６４】
また、第１実施形態と同様に、コアンダ翼４０を基板Ａの中心と外周縁とを結ぶ線上を移動させることにより、基板全体をカバーしてもよい。さらに、第１実施形態の変形例と同様に、迎え角度を設け、それを調整可能としてもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施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。
【００６６】
たとえば、コアンダ翼の全長、曲面部の前縁から頂部までの曲率、頂部から後縁までの曲率は、水分除去する基板Ａの大きさ（例えば、８インチ、１２インチ等）、回転数に応じて決めればよい。
【００６７】
また、ＬＣＤ用基板の場合、複数の水分除去装置を矩形基板の幅方向に設置して、それぞれの水分除去装置を基板の長手方向に移動させてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明による基板からの水分の除去装置及び除去方法によれば、基板の表面に形成されたホール内に残存した水分及び／又は層間絶縁膜中に含浸した水分を確実に除去することが可能となる。
【００６９】
本発明による基板からの水分の除去装置及び除去方法によれば、基板への加熱を不要にするとともに他の処理工程とインサイチュで行うことを可能にすることにより、基板に形成されている素子へ悪影響を及ぼすことなく、基板の表面に付着した水分のみならず、基板の内部に含浸する水分をも確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る処理ユニットの外観を示す概略側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る水分除去装置の外観を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る水分除去装置の使用方法を示す概略平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る水分除去装置の作用を示す部分側面図である。
【図５】本発明の変形実施形態に係る水分除去装置の作用を示す部分側面図である。
【図６】低誘電率の層間絶縁膜の構成を示す概略断面図である。
【図７】低誘電率の層間絶縁膜の別の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る水分除去装置の作用を示す部分側面図である。
【符号の説明】
Ａ 基板
Ａ１ 上面
Ａ２ 外周縁
Ｐ 水分
１０ 基板の処理ユニット
１１ 処理液供給源
１２ 基板の回転保持装置
１３ 調整弁
１４ 基板への処理液供給装置
１５ 流量計
１６ 基板からの水分除去装置
１７ フィルター
１８ スピンチャック
２０ 駆動部
２４ チャック面
２６ 支持ピン
３０ 環状流路
４０ コアンダ翼
４２ 不活性ガス流路
４８ 前縁
５０ 頂部
５１ 側面
５２ 第１曲面部
５３ 側面
５４ 後縁
５５ 上面
５６ 第２曲面部
５７ 下縁
５８ 開口部
５９ 下縁
６０ 不活性ガス噴射ノズル
６２ 排気筒

Claims (13)

1. 水分を除去すべき基板の表面に沿って、該表面近傍の空間に一方向の気流を発生させる段階と、
   該気流の一部を該表面から離れる向きに偏向させる段階とを有し、
   それにより、前記近傍の空間に局部的な減圧を発生させて、基板内部に含浸する水分を引き出して、引き出された水分を気流により基板から除去することを特徴とする基板からの水分除去方法。
2. 基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去方法において、
   基板の表面近傍のスペースにコアンダ翼を配置する段階と、
   該コアンダ翼の曲面部に向かって、水分を除去すべき基板の表面に沿って一方向の気流を流す段階と、を有し、
   それにより、該曲面部まわりの前記スペースの圧力を低下させて、基板内に含浸する水分を引き出して、基板から除去することを特徴とする基板からの水分除去方法。
3. 基板を略水平面内で回転させることにより基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去方法において、
   曲面部を下向きにして、該曲面部の頂部が基板の表面に最も近接するように、コアンダ翼を基板の表面上方に位置決めするとともに、前記コアンダ翼の前縁から後縁への向きを基板の回転接線方向に合わせるように向き合わせする段階を有し、
   それにより、前記曲面部の前縁から頂部を経て後縁まで曲面部に沿う気流が、基板の内部に含浸している水分を引き出して、基板から除去することを特徴とする水分の除去方法。
4. 前記コアンダ翼の前縁に向かって、前記コアンダ翼の軸線に沿って基板の表面に略平行に不活性ガスを噴射させる段階をさらに有する、請求項３に記載の水分の除去方法。
5. 基板の内部に含浸している水分を除去する間、回転する基板の中心と基板の外周縁とを結ぶ線上に沿って前記コアンダ翼を移動させる段階をさらに有する、請求項３または請求項４に記載の水分の除去方法。
6. 不活性ガスを利用して基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去方法において、
   曲面部を下向きにして、該曲面部の頂部が基板の表面に最も近接するように、コアンダ翼を基板の表面上方に位置決めする段階と、
   前記コアンダ翼の前縁に向かって、前記コアンダ翼の軸線に沿って基板の表面に略平行に不活性ガスを噴射させる段階とを有し、
   それにより、前記曲面部の前縁から頂部を経て後縁まで曲面部に沿う不活性ガス流れが、基板の内部に含浸している水分を引き出して、基板から除去することを特徴とする水分の除去方法。
7. 基板は、ＬＣＤ用基板であり、前記コアンダ翼と前記ＬＣＤ用基板との間で前記ＬＣＤ用基板の長手方向に相対移動させる段階を有する、請求項６に記載の水分除去方法。
8. 基板を略水平面内で回転させることにより、基板の表面上の水分を除去する、基板からの水分除去装置において、該水分除去装置は、一方の側が曲面部を形成するコアンダ翼を有し、該曲面部は、前縁から頂部までの第１曲面部と、該頂部から後縁までの第２曲面部とを有し、
   基板の回転によって基板の表面に発生する気流が、前記第１曲面部に向かって流れるように、前記曲面部を下向きにして、前記コアンダ翼を基板の表面上方に位置決めするとともに、前記コアンダ翼の前縁から後縁への向きを基板の回転接線方向に合わせるように向き合わせをし、
   それにより、前記第２曲面部の下方に位置する基板の内部に含浸する水分を引き出して、除去することを特徴とする水分除去装置。
9. 前記コアンダ翼は、その長手方向の断面が翼形状をなし、長手方向に直交する幅方向に厚みを有する、請求項８に記載の水分除去装置。
10. 前記コアンダ翼は、その迎え角が調整可能である、請求項８に記載の水分除去装置。
11. 不活性ガスを基板に噴射する不活性ガス噴射手段を有し、噴射された不活性ガスを利用して基板の表面の水分を除去する、基板からの水分除去装置において、該水分除去装置は、
    一方の側が、前縁から頂部を経て後縁に向かう曲面部を形成するコアンダ翼と、
    下方に臨み長手方向に延びる開口部を有し、内部に前記コアンダ翼を前記曲面部を下向きに前記コアンダ翼の軸線を長手方向に整列するように固定した不活性ガス流路とを有し、
    前記不活性ガス噴射手段は、前記不活性ガス流路の前記コアンダ翼の前縁に対する近位側の端開口部に、該端開口部を覆う不活性ガス噴射ノズルプレートを有する、ことを特徴とする基板からの水分の除去装置。
12. 前記不活性ガス噴射ノズルプレートは、前記不活性ガス流路の前記端開口部全体に亘って均等に分散配置した複数の不活性ガス噴射ノズルを有し、各々の不活性ガス噴射ノズルは、前記不活性ガス流路の長手方向に向けられている、請求項１１に記載の水分除去装置。
13. 前記不活性ガスは、水分の除去に応じて１００℃以下に加熱される、請求項４または請求項６に記載の方法。

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