JP2006060010A - ウエハ乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＰＡベーパを用いることなく、超ファインパターンウエハの歩留りを上げることができるウエハ乾燥方法を提供する。
【解決手段】密閉された蓋付きのチャンバ内で洗浄水によりウエハを洗浄し、このウエハをクリーンで高温の窒素ガスにより加圧しながら加熱する工程と、減圧する工程とを複数回繰返し、加圧時の加熱温度を上げてゆく。すなわち、ウエハ表面温度は、第１回目の加圧時は、１３０〜１５０℃であるが、第２回目の加圧時は、１８０〜２００℃となる。加圧加熱と減圧とを繰返した後、チャンバ内を大気圧よりやや高い気圧に調整してから蓋を開ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧減圧加熱方式のウエハ乾燥方法に関するものである。

ウエハ乾燥方法としては、減圧加熱式ウエハ乾燥方法と、イソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）のべーパを用いたＩＰＡ式ウエハ乾燥方法とが知られている。

減圧加熱式ウエハ乾燥方法は、ウエハにフォトレジストを塗布されたワークを乾燥機能付き現像装置の処理容器に搬入して吸着チャックにより保持し、切換弁を現像液供給ユニット側に切換え、現像液をワークと現像液保持面部との隙間に吐出させて現像し、所定時間経過後、純水供給ユニット側に切換え、純水を吐出させてリンスし、切換弁を窒素ガス供給ユニット側に切換えて窒素ガスの吐出で純水を外部に吹飛ばし、その後、切換弁を真空ポンプ側に切換えて処理室を減圧し、ワークおよび処理室の水分を減圧蒸発させてウエハを乾燥させるものである（例えば、特許文献１参照）。

また、ＩＰＡ式ウエハ乾燥方法は、ベーパ槽の底部に貯留されたＩＰＡを加熱してベーパを発生させ、このベーパ雰囲気中にウエハを浸漬し、ウエハとベーパとの温度差によって水とベーパの滴であるＩＰＡとを置換させ、その後、乾燥室にてＩＰＡを蒸発させてウエハを乾燥させるものである（例えば、特許文献２参照）。
特開９−６９４８８号公報（第１頁、図１） 特開平６−６９１８４号公報（第１頁、図１）

減圧加熱式ウエハ乾燥方法は、乾燥能力に限界があり、超ファインパターンウエハに適用した場合、歩留りが低い問題がある。また、ＩＰＡ式ウエハ乾燥方法は、引火性を有するＩＰＡベーパを用いる点に問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ＩＰＡベーパを用いることなく、超ファインパターンウエハの歩留りを上げることができるウエハ乾燥方法を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、密閉されたチャンバ内で洗浄水によりウエハを洗浄し、このウエハを加圧しながら加熱する工程と減圧する工程とを複数回繰返し、複数の加圧減圧工程で加圧時の加熱温度を上げてゆくウエハ乾燥方法であり、そして、加圧時にウエハを加熱する加圧加熱同時方式により、水分の気化を促進させ、また、加圧と減圧を繰返すことでチャンバ内を換気する作用が得られ、チャンバ内湿度すなわち水分子量を下げるので、高い乾燥能力、乾燥品質が得られ、乾燥時間が短縮するとともに、ＩＰＡベーパを用いることなく超ファインパターンウエハの歩留りが向上する。特に、複数の加圧減圧工程で加圧時の加熱温度を上げてゆくことにより、前半の加圧減圧工程では時間短縮を図り、後半の加圧減圧工程では水分の完全な除去を図る。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のウエハ乾燥方法において、加圧時の加熱にクリーンで高温の窒素ガスを用いるものであり、そして、高温の窒素ガスにより、ＩＰＡベーパよりランニングコストを削減するとともに、ＩＰＡベーパが有する引火性の問題がない。また、クリーンな窒素ガス中で処理するためウォータマークが発生しない。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のウエハ乾燥方法において、ウエハを蓋付きのチャンバ内に入れて、加圧加熱と減圧とを繰返した後、チャンバ内を大気圧よりやや高い気圧に調整してから蓋を開けるものであり、そして、蓋を開ける前にチャンバ内を大気圧よりやや高い気圧に調整するので、チャンバ周囲のコンタミネーションがチャンバ内に侵入するおそれがなく、ウエハの品質低下の防止につながる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載のウエハ乾燥方法において、チャンバをヒータにより加熱するものであり、そして、チャンバ内温度をヒータにより高めに維持することで、ウエハを加圧しながら加熱する作用を効果的に補助する。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか記載のウエハ乾燥方法において、減圧時にチャンバ内から真空ポンプの吸引作用により排気された雰囲気ガスより分離された水分を分離槽に回収するものであり、そして、減圧時にチャンバ内から雰囲気ガスとともに排出された水分を分離槽に回収することで、雰囲気ガスを吸引する真空ポンプに水分が吸込まれることを防止する。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか記載のウエハ乾燥方法において、ウエハ洗浄時から高温の窒素ガスをチャンバ内に少量供給するものであり、そして、ウエハ洗浄時から高温の窒素ガスをチャンバ内に少量供給することで、チャンバの温度低下を防止する。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか記載のウエハ乾燥方法において、洗浄水を予め加温しておくものであり、そして、ウエハを洗浄するための洗浄水を加温しておくことで、ウエハの初期温度を高く維持する。

請求項１記載の発明によれば、加圧時にウエハを加熱する加圧加熱同時方式により、水分の気化を促進させることができ、また、加圧と減圧を繰返すことでチャンバ内を換気する作用が得られ、チャンバ内湿度すなわち水分子量を下げることができるので、高い乾燥能力、乾燥品質が得られ、乾燥時間を短縮できるとともに、ＩＰＡベーパを用いることなく超ファインパターンウエハの歩留りを上げることができる。特に、複数の加圧減圧工程で加圧時の加熱温度を上げてゆくことにより、前半の加圧減圧工程では時間短縮を図ることができ、後半の加圧減圧工程では水分の完全な除去を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、高温の窒素ガスにより、ＩＰＡベーパよりランニングコストを削減できるとともに、ＩＰＡベーパが有する引火性の問題を解決でき、また、クリーンな窒素ガス中で処理するためウォータマークの発生を防止できる。

請求項３記載の発明によれば、蓋を開ける前にチャンバ内を大気圧よりやや高い気圧に調整するので、チャンバ周囲のコンタミネーションがチャンバ内に侵入するおそれを防止でき、ウエハの品質低下を防止できる。

請求項４記載の発明によれば、チャンバ内温度をヒータにより高めに維持することで、ウエハを加圧しながら加熱する作用を効果的に補助できる。

請求項５記載の発明によれば、減圧時にチャンバ内から雰囲気ガスとともに排出された水分を分離槽に回収することで、雰囲気ガスを吸引する真空ポンプに水分が吸込まれることを防止できる。

請求項６記載の発明によれば、ウエハ洗浄時から高温の窒素ガスをチャンバ内に少量供給することで、チャンバの温度低下を防止できる。

請求項７記載の発明によれば、ウエハを洗浄するための洗浄水を加温しておくことで、ウエハの初期温度を高く維持できる。

以下、本発明を、図１乃至図５に示される一実施の形態を参照しながら説明する。

先ず、図２乃至図５に示されたウエハ乾燥装置を説明する。

図２または図３に示されるように、装置本体フレーム11が、キャスタ12により移動可能に、脚部13により所定位置に設置されている。この装置本体フレーム11の一側部に、弁やヒータなどを制御するためのコントロールボックス14が設置され、中央部にステンレス鋼製のチャンバ15が複数の脚部16により取付けられている。

このチャンバ15は、図４に示されるように上面を開口した円筒形のチャンバ本体15aに、ヒンジ17を介し蓋15bが開閉自在に設けられ、閉じられた蓋15bは、複数のロック部材18によりチャンバ本体15aに固定されている。チャンバ本体15aの周面には、ヒータとしてのバンドヒータなどのチャンバ加熱用の補助ヒータ19が設けられている。

チャンバ15の蓋15bには、クリーンで高温の窒素ガスをチャンバ15内に加圧供給することで、ウエハＷ（図２）を加圧しながら加熱する加圧加熱装置21が設けられている。この加圧加熱装置21は、図３に示されるように耐熱耐圧フレキシブルチューブ製の窒素ガス供給管22の先端を蓋15bの中央部に接続して蓋15bの内部に開口するとともに、この窒素ガス供給管22の途中部にヒータ23を嵌着し、電磁作動式の窒素ガス供給弁24を介在させたものである。

窒素ガスは、純度９９．９９９％Ｎ_２であり、その供給圧力は０．４４５ＭＰaであり、その供給流量は最大４００リットル／分であり、そのヒータ出口温度は、４００℃である。

一方、密閉されたチャンバ15の内部には、このチャンバ15内で洗浄水としての超純水によりウエハＷを洗浄するための洗浄装置25が設けられている。

この洗浄装置25は、チャンバ本体15a内に、複数の槽支持部材26を介して、化学的に安定しているとともに金属イオンが生じない石英により成形された洗浄槽27が設置され、この洗浄槽27の上端開口に対して超純水を供給するための給水管28が配設されている。

洗浄槽27の上端開口縁には、中の水を筋状に滴り落すための溝31が設けられている。給水管28には、洗浄槽27に供給される超純水を予め加温するヒータ32と、電磁作動式の給水弁33とが設けられている。

洗浄槽27の底部には、石英により成形されたウエハ受け台34が設置されている。このウエハ受け台34には、図５に示されるように、僅かな間隔を介して多数のウエハ挿入溝35が上下方向に設けられ、各ウエハ挿入溝35の上端にウエハ挿入口部36が上方へ拡開状に形成されている。

洗浄槽27の底部中央にはクイック排水用の排水口37が設けられ、この排水口37に排水管38が接続され、装置本体フレーム11の外部に引出されている。この排水管38中には、図３に示されるように電磁作動式の排水弁39が設けられている。

チャンバ本体15aの下部には、チャンバ15内を大気圧以下に減圧する減圧装置41が設けられている。この減圧装置41は、クイック排水用の排水口37の周囲に、チャンバ15内に連通する排気口部42が設けられ、この排気口部42から引出された排気管43に、電磁作動式の排気弁44を介して真空ポンプ（図示せず）が接続されている。

図２に示されるように、排気口部42の底部には、配管45を介して、減圧時にチャンバ15内から真空ポンプの吸引作用により排気された雰囲気ガスより分離された水分を回収する分離槽46が接続されている。この分離槽46への配管45中には、電磁作動式の弁47が設けられている。

次に、図１に基づいて、ウエハ乾燥方法の一例を説明する。なお、図１中の丸数字は、下記の括弧数字に対応する。

(1) 排水弁39を閉じるとともに給水弁33を開いて、ヒータ32により５０〜６０℃程度に加温された超純水を洗浄槽27に注水し、満水になったらオーバーフローさせる。所要時間は、９０秒である。このとき、窒素ガス供給弁24を開きながら、排気弁44を絞り制御して、常温の窒素ガスをチャンバ15内に注入し、チャンバ15内を大気圧よりやや高い１．０５気圧まで加圧しておく。

(2) この若干の加圧状態でチャンバ15の蓋15bを開くと、チャンバ15内の雰囲気ガスが外部へ移動することはあっても、外部の汚れた空気がチャンバ15内に吸込まれることはない。所要時間は５秒である。

(3) ２５枚の300mm径のウエハＷを洗浄槽27内のウエハ受け台34に収納する。所要時間は７秒である。

(4) チャンバ15の蓋15bを閉じ、ロック部材18で固定する。所要時間は５秒である。

このようにして、洗浄槽27内の超純水の中にウエハＷを浸漬することにより、ウエハＷに付いているコンタミネーションなどを洗浄除去する。

なお、このウエハ洗浄中も、窒素ガス供給弁24により絞り制御されるとともにヒータ23で加熱された高温の窒素ガスを、チャンバ15内に少量（ウエハ加熱時の１／４程度）供給して、チャンバ15の温度低下を防止する。

(5) 排気弁44を開いてチャンバ15内のクリーンエアを抜取り、１気圧を０．１気圧まで減圧する。所要時間は５秒である。

(6) 排水弁39を開いて、洗浄槽27内の超純水をクイック排水用の排水管38により排水し、この排水開始５秒後に、窒素ガス供給弁24を開くとともに排気弁44を閉じて、加熱された窒素ガスをチャンバ15内に注入し、チャンバ15内を０．１気圧から１．８５気圧まで加圧する。所要時間は３０秒である。

(7) 窒素ガス供給弁24を開くとともに排気弁44を絞り制御して、加熱された窒素ガスにより、チャンバ15内を１．８５気圧に維持する。所要時間は１５秒である。

(8)窒素ガス供給弁24を絞り制御して、チャンバ15内に注入される加熱された窒素ガス量を抑えるとともに、排気弁44を開いて、チャンバ15内を１．８５気圧から１気圧まで減圧する。所要時間は５秒である。

(9) 同様に、チャンバ15内に、加熱された窒素ガスを少量注入しながら、排気弁44を開いて、チャンバ15内を１気圧から０．１気圧まで減圧する。所要時間は１５秒である。

(10) 窒素ガス供給弁24を開くとともに排気弁44を閉じて、加熱された窒素ガスをチャンバ15内に注入すると、チャンバ15内は０．１気圧から１．８５気圧まで加圧される。所要時間は３０秒である。

(11) 排気弁44を開くとともに、窒素ガス供給弁24を絞り制御して、加熱された窒素ガスをチャンバ15内に注入しながら、チャンバ15内を１．８５気圧から１気圧まで減圧する。所要時間は５秒である。

(12) 同様に、チャンバ15内に、加熱された窒素ガスを少量注入しながら、排気弁44を開いて、チャンバ15内を１気圧から０．１気圧まで減圧する。所要時間は１５秒である。

(13) 排気弁44を絞りながら、窒素ガス供給弁24を開いて、常温の窒素ガスをチャンバ15内に注入して、チャンバ15内を０．１気圧から１．０５気圧まで加圧するとともに、チャンバ15内を冷却する。所要時間は１５秒である。

(14) チャンバ15の蓋15bを開く。所要時間は５秒である。

(15) ２５枚の300mm径のウエハＷを洗浄槽27から取出す。所要時間は７秒である。

(16) チャンバ15の蓋15bを閉じる。所要時間は５秒である。

以上の工程を１サイクルとして同一の作業を繰返す。１サイクルの所要時間は、２５９秒である。

この１サイクルにおいて、チャンバ15内を１．８５気圧まで加圧しながら加熱する工程と、０．１気圧まで減圧する工程とを複数回繰返し、複数の加圧減圧工程で加圧時の加熱温度を上げてゆく。すなわち、ウエハ表面温度は、(6)で示される第１回目の加圧時は、１３０〜１５０℃であるが、(10)で示される第２回目の加圧時は、１８０〜２００℃となるようにする。

また、減圧時にチャンバ15内から真空ポンプの吸引作用により排気された雰囲気ガスより分離された水分は、分離槽46に回収する。

このようにして、ウエハＷを蓋付きのチャンバ15内に入れて、加圧加熱と減圧とを繰返した後、(13)のようにチャンバ15内を大気圧よりやや高い１．０５気圧に調整してから蓋15bを開けることで、チャンバ15内にコンタミネーションが吸込まれることを防ぐ。

次に、このウエハ乾燥方法の作用効果を説明する。

加圧時にウエハＷを加熱する加圧加熱同時方式により、水分の気化を促進させることができ、また、加圧と減圧を繰返すことでチャンバ15内を換気する作用が得られ、チャンバ内湿度すなわち水分子量を下げることができるので、高い乾燥能力、乾燥品質が得られ、乾燥時間を短縮できるとともに、ＩＰＡベーパを用いることなく超ファインパターンウエハの歩留りを上げることができる。特に、複数の加圧減圧工程で加圧時の加熱温度を上げてゆくことにより、前半の加圧減圧工程では時間短縮を図ることができ、後半の加圧減圧工程では水分の１００％除去を図ることができる。

加圧加熱に高温の窒素ガスを用いることにより、現行のＩＰＡベーパ乾燥装置よりランニングコストを削減できるとともに、ＩＰＡベーパが有する引火性の問題を解決でき、また、クリーンな窒素ガス中で処理するため、ＳｉＯ_２のウォータマークの発生を防止できる。

蓋15bを開ける前にチャンバ15内を大気圧よりやや高い気圧に調整するので、チャンバ15周囲のコンタミネーションがチャンバ15内に侵入するおそれを防止でき、ウエハＷの品質低下を防止できる。

チャンバ15に補助ヒータ19を巻いたり図示しないヒータを内蔵させるなどして、チャンバ内温度をヒータにより高めに維持することで、ウエハ加圧加熱工程における高温窒素ガスによる加熱作用を効果的に補助できる。

クイック排水系とは別に設けたチャンバ15内の排気系では、減圧時にチャンバ15内から雰囲気ガスすなわち窒素ガスとともに排出された水分を分離槽46に回収することで、雰囲気ガスを吸引する真空ポンプに水分が吸込まれることを防止できる。

ウエハＷをチャンバ15内に投入して洗浄するときから、１／４程度の高温の窒素ガスをチャンバ15内に少量供給することで、チャンバ15の温度低下を防止できる。

ウエハＷを洗浄するための超純水を、チャンバ15内へ供給する前に予め５０〜６０℃程度に加温しておくことで、ウエハＷの初期温度を高く維持できる。

このウエハ乾燥方法によれば、２５枚の300mm径の超ファインパターンウエハを、５分以内で所定の乾燥品質まで乾燥させることができる乾燥能力が確認された。

本発明に係るウエハ乾燥方法の一実施の形態を示す圧力、ウエハ温度、洗浄水供給量および窒素ガス供給量の制御特性図である。 同上ウエハ乾燥方法の実施に使用するウエハ乾燥装置の正断面図である。 同上ウエハ乾燥装置の側断面図である。 同上ウエハ乾燥装置の平断面図である。 同上ウエハ乾燥装置のウエハ受け台を示す拡大側面図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
15 チャンバ
15b 蓋
19 ヒータとしての補助ヒータ
46 分離槽

Claims (7)

1. 密閉されたチャンバ内で洗浄水によりウエハを洗浄し、
   このウエハを加圧しながら加熱する工程と減圧する工程とを複数回繰返し、
   複数の加圧減圧工程で加圧時の加熱温度を上げてゆく
   ことを特徴とするウエハ乾燥方法。
2. 加圧時の加熱にクリーンで高温の窒素ガスを用いる
   ことを特徴とする請求項１記載のウエハ乾燥方法。
3. ウエハを蓋付きのチャンバ内に入れて、加圧加熱と減圧とを繰返した後、
   チャンバ内を大気圧よりやや高い気圧に調整してから蓋を開ける
   ことを特徴とする請求項１または２記載のウエハ乾燥方法。
4. チャンバをヒータにより加熱する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のウエハ乾燥方法。
5. 減圧時にチャンバ内から真空ポンプの吸引作用により排気された雰囲気ガスより分離された水分を分離槽に回収する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のウエハ乾燥方法。
6. ウエハ洗浄時から高温の窒素ガスをチャンバ内に少量供給する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のウエハ乾燥方法。
7. 洗浄水を予め加温しておく
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載のウエハ乾燥方法。

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