JP2006294762A

JP2006294762A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2006294762A
Application number: JP2005111457A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Shibagaki; 喜造柴垣; Katsuyoshi Nakamu; 勝吉中務
Original assignee: SES Co Ltd
Current assignee: SES Co Ltd
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】有機溶剤ミストの粒径を均一にし、供給量及び濃度を広範囲に制御でき、種々のデバイスに適用できる乾燥処理システムを備えた基板処理装置を提供すること。
【解決手段】有機溶剤供給源及び不活性ガス供給源１６にそれぞれ接続されこれらの供給源から供給される有機溶剤と不活性ガスとを混合する混合器２１と、混合器２１で混合された混合ガスにより被処理基板Ｗを乾燥処理する基板処理槽２とを備えた基板処理装置１において、混合器２１と基板処理槽２との間にミスト生成器２２を結合し、このミスト生成器２２にミスト整流板２６、３０を設け、このミスト整流板２６、３０により混合器２１から供給される有機溶剤の液滴を均一粒径のミストを含む気体にして基板処理槽２に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置に係り、特に、種々のデバイスに適用可能な乾燥処理システムを備えた基板処理装置に関する。

有機溶剤の蒸気（気体）或いは微小液滴（ミスト）を含有する気体を生成する蒸気発生部を備え、被処理基板、例えばウェーハを乾燥処理する基板処理装置は、既に知られている（例えば、下記特許文献１、２参照）。

図４は、下記特許文献１に記載された基板処理装置を示した概要図、図５は図４の基板処理装置に使用されるミスト整流板を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はこのミスト整流板から放射されたミストの粒径及び放射状態を説明する正面図である。
この基板処理装置４０は、図４に示すように、複数枚のウェーハＷを収容できるスペースを有する基板処理槽４１と、この処理槽に接続され各種処理液を供給する処理液供給システム４６と、同様にこの処理槽に接続され使用済み処理液を排出する廃液処理システム４９とで構成されている。
基板処理槽４１は、上下２槽に別れ、下部は洗浄槽４２、上部は乾燥槽４３となっている。乾燥槽４３は、その内側の側壁面に、ウェーハＷの外周面を挟むように２枚のミスト整流板４４、４４が対向配置されている。
各ミスト整流板４４は、図５（ａ）に示すように、全体が横長の中空直方体からなり、複数枚のウェーハ表面に同時にミストを供給できる幅長になっている。
中空のミスト整流板４４はウェーハＷの外周面側に位置する面４４Ｆに複数の微細な開口４４ａが形成されている。この開口４４ａの大きさは５ｍｍ程度となっている。この中空のミスト整流板４４内部の下方には流体スプレーノズル４５が装着されている。このノズルの口径は１ｍｍ程度となっている。これらの開口４４ａはミスト整流板４４の下方（流体スプレーノズル４５の取付け位置）から所定距離Ｓの間には形成されていない。

この基板処理槽４１において、高密度の有機溶剤（ＩＰＡ）ミストＭが中空のミスト整流板４４内部の下部で流体スプレーノズル４５から噴射されると、距離Ｓ（１００ｍｍ程度）の領域ａは粒径２０μｍ以上の大きさのＩＰＡミストＭＬで満たされ、上方の領域ｂは２０μｍ以上の大きさのＩＰＡミストＭＬと２０μｍ以下の大きさのＩＰＡミストＭＳとが混じった混合ミストで満たされる。そして、この混合ミストＭＬ、ＭＳのうち、粒径の小さいミストＭＳはミスト整流板４４の開口４４ａを通り抜けてウェーハＷに供給されて基板の乾燥処理に使用される。一方、粒径の大きいミストＭＬはミスト整流板４４の内部で凝縮されて流出口４４ｂから放出されるようになっている。

また、異なるタイプの蒸気発生装置が下記特許文献２に開示されている。図６は、下記特許文献２に記載された蒸気発生装置の断面図である。
この蒸気発生装置５０は、一端に気体の流入口５１、他端に流出口５２を有する貫通穴５３が形成されたハウジングを備えている。このハウジングに形成された貫通穴５３には、流入口５１から流出口５２に向かって狭小テーパ状の先細ノズル部５４ａと、この先細ノズル部５４ａから流出口５２に向かって拡開テーパ状の末広ノズル部５４ｃとからなる中細ノズル５６と、この中細ノズル５６の末広ノズル部５４ｃに開口するＩＰＡ供給口５７とがそれぞれ形成されている。また、末広ノズル部５４ｃ、ＩＰＡ供給口５７の近傍及びこの下流側に内筒ヒータ５８及び外筒ヒータ５９が設けられている。

この蒸気発生装置５０において、キャリアガス（Ｎ_２ガス）が中細ノズル５６の流入口に供給されると、このキャリアガスは、先細ノズル部５４ａによって加速され、スロート部５４ｂで音速に到達した後、末広ノズル部５４ｃに入ってからも大きな圧力差によって、更に膨脹増速されて超音速の流れとなり、音速以上の流速で噴出して衝撃波となる。
この状態において、供給口５７からＩＰＡが供給されると、突発的な衝撃波が発生し、この衝撃波のエネルギーを利用してＩＰＡが霧化される。この霧状となったＩＰＡは内筒ヒータ５８と外筒ヒータ５９により加熱されてＩＰＡガス（蒸気）となる。

特開２００３−２５７９２６号公報（図１、図２、図３、段落〔００２５〕〜〔００２９〕）特開平１１−２８３４９号公報（図４、段落〔００３５〕）

上記特許文献１に記載された蒸気発生部は、基板処理槽内にミスト整流板を配設し、この整流板に設けた複数個の開口の開口径と重力とを利用してＩＰＡ粒を選別し、粒径の小さいＩＰＡミストを被処理基板に供給し、粒径の大きいＩＰＡミストは整流板下部の排液口から排出させるようにしたものである。

この蒸気発生部によれば、ミスト整流板の開口径を利用してＩＰＡミストの粒径を選別することができるが、蒸気発生部が基板処理槽内に配設されているので蒸気発生部の容積が制限され、しかも、ミスト整流板の開口径は５ｍｍ程度と大きくなっているので、整流板に設ける開口数が制限され、その結果、ＩＰＡミスト供給量の調節、特に大量のＩＰＡミストを供給することが困難である。このため、大量のＩＰＡミストを必要とする装置への適用ができない。
また、粒径の大きいＩＰＡミストは、排出口から外へ排出されるので、排出処理システムが必要になり、またＩＰＡが無駄に消費される恐れがあり経済的でない。更に、どれだけのＩＰＡミストが有効に費消されたかを計測するのが面倒であり、しかも供給量の調節が困難であって、高品質の乾燥処理が難しい。

また、上記特許文献２に記載された蒸気発生装置は、狭い空間に霧状のＩＰＡを導いて急激な温度上昇で一気にガス化（蒸発）させるものであるから、この装置ではミストができず、所定粒径のミストが要求される乾燥処理装置には適用できず、用途が制限されてしまう。

近年、この種の基板処理装置は、ウェーハが大口径化すると共に、このようなウェーハを一度に大量に処理し、しかもその処理時間を短縮するとともに高品質の処理が要求されてきていることから、このような要求に応えるためには、有機溶剤の供給量が調節できしかも種々のミスト、例えば所定粒径のミスト、更に粒径が小さいマイクロミスト、及びこれらのミストを含む気体、更に全てガス化した気体等の広範囲のものが必須となっているが、上記従来技術に開示されている蒸気発生部（装置）では有機溶剤の供給量を調節し、このような多種類のミストを生成することができない。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、有機溶剤ミストの粒径を均一にし、供給量及び濃度を広範囲に調節でき、種々のデバイスに適用可能な乾燥処理システムを備えた基板処理装置を提供することにある。

上記目的は、以下の手段により達成することができる。すなわち、本願の請求項１に係る基板処理装置は、有機溶剤供給源及びキャリアガス供給源にそれぞれ接続されこれらの供給源から供給される有機溶剤を霧化するとともにキャリアガスと混合する混合器と、前記混合器で得られた混合ガスにより被処理基板を乾燥処理する基板処理槽とを備えた基板処理装置であって、
前記混合器と前記基板処理槽との間にミスト整流板を備えたミスト生成器を結合し、前記ミスト整流板により前記混合器から供給される前記有機溶剤の霧化された液滴を均一粒径のミストとして前記基板処理槽に供給することを特徴とする。

本願の請求項２の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、前記ミスト生成器は、一端に流入口、他端に流出口を有し内部に空洞部が形成された筒状容器を備え、前記空洞部は複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、前記第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、前記筒状容器内に複数個の小室が形成されていることを特徴とする。

本願の請求項３の発明は、請求項２に記載の基板処理装置において、前記第１ミスト整流板の複数個の微細穴の開口面積の合計は、前記流入口の開口面積より小さくなっていることを特徴とする。

本願の請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の基板処理装置において、前記ミスト生成器の外周囲にヒータが付設され、このヒータにより、前記筒状容器が所定温度に加熱されることを特徴とする。

本願の請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の基板処理装置において、前記ミスト生成器と前記基板処理槽とを接続する配管及び前記基板処理槽内の噴射ノズルにヒータが付設され、前記ヒータにより前記配管及び噴射ノズルが所定温度に加熱されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、有機溶剤供給源から供給される有機溶剤の供給量及びキャリアガス供給源より供給されるキャリアガスの供給量をそれぞれ独立して調節することにより、混合器で霧化させる有機溶剤の量及びキャリアガスとの混合流体中の有機溶剤の濃度を制御でき、しかも、混合流体中の粒径がばらついた有機溶剤の液滴を、ミスト生成器のミスト整流板を通すことにより、粒径の均一な所定粒径のミストや粒径が更に小さいマイクロミストとすることができ、これらのミストを含む混合流体によって基板処理槽で被処理基板の乾燥処理を行うことができるので、種々の被処理基板に適合させた最適な乾燥処理が可能になる。例えば、大量の被処理基板を処理する場合、有機溶剤の供給量を多くして、高濃度の有機溶剤の粒径の均一な所定粒径のミスト、マイクロミスト、及び、蒸気を含む混合流体を用いて被処理基板の乾燥処理を行うことにより、処理時間を短縮し且つ乾燥処理品質を高めることができる。

請求項２の発明によれば、ミスト生成器を構成する筒状容器は、複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、この第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで空洞部を仕切り、筒状容器内に複数個の小室を形成したから、流入口から、例えば粒径がバラついた液滴を含んだキャリアガスとの混合流体を高速で供給すると、粒径の大きい液滴は第１小室内で第１ミスト整流板に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれた液滴は、微小の液滴粒、いわゆるミストとなって第１ミスト整流板の微細穴を通って次の第２小室内に移送される。この第１小室内で生成したミストは、第１ミスト整流板の微細穴を通過する際に粒径が均一化される。また、第１ミスト整流板を通って第２小室内に導入されたミストは、一部が更に第２ミスト整流板の表面に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれ極小化されたミスト、いわゆるマイクロミストは第２ミスト整流板の微細穴を通って第３小室へ送られる。このマイクロミストは、第２整流板の微細穴を通過する際にその粒径が均一化される。そして、第３小室に移送されたマイクロミストを含む混合流体は、キャリアガスと均一に混合された状態でミスト生成器の流出口から外部へ放出される。
したがって、このミスト生成器では、有機溶剤の粒径が均一な粒径のミスト、このミストより粒径の更に小さいマイクロミスト、有機溶剤の蒸気及びキャリアガスを含む混合流体を効率よく生成することができる。

請求項３の発明によれば、第１ミスト整流板の複数個の微細穴の合計開口面積が流入口の開口面積より小さくなっているので、第１ミスト整流板の両側の圧力差が大きくなり、第１ミスト整流板の微細穴を通過する混合流体の流速が高められる。
したがって、流入口から第１小室内へ供給された液滴等は、第１ミスト整流板をスムーズに通過し、しかも第２ミスト整流板に高速で衝突し、液滴等がさらに効率よく打ち砕かれることになる。

請求項４の発明によれば、ミスト生成器は、その容器の外周囲にヒータを付設して容器を高温に加熱することにより有機溶剤の気化熱の損失による温度低下を防止することができるとともに、ミストの気化による微小化を加速して流出口から放出することができるので、マイクロミストの生成効率が向上する。また、必要に応じて加熱温度を変えることにより容器内に溜まった有機溶剤の液滴を蒸発させて流出口から外へ放出させることができるので、容器内に残留する有機溶剤の処理が不要となると共に、有機溶剤の無駄をなくすることができる。

請求項５の発明によれば、ミスト生成器と基板処理槽とを接続する配管及び基板処理槽内の噴射ノズルに、ヒータを付設し、配管及び噴射ノズルを所定温度に保持することにより、ミスト生成器で生成されたミストは、配管を移送中に有機溶剤ミストが表面から徐々に気化してミストの粒径をさらに小さくすることができるために、大量のサブミクロンサイズのミストを含む混合流体を生成できる。これにより、被処理基板に付着している洗浄液はこの大量のサブミクロンサイズの有機溶剤ミストによって効率よく置換され、乾燥処理効率が向上すると共に処理時間も短縮でき、基板表面のウォータマークの発生が極めて少なく、或いは殆ど零にできる。更に、パーティクルの付着もなくなり、しかも、乾燥処理のスピードが速くなるのでパーティクルの再付着をも防止できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための基板処理装置を例示するものであって、本発明をこの基板処理装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

図１は、本発明の実施例に係る基板処理装置の概要図、図２は図１のミスト生成器を示し、図２（ａ）は拡大断面図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は図２（ａ）のミスト整流板の平面図、図３は気体生成プロセスを模式して説明する断面図である。
基板処理装置１は、図１に示すように、複数枚の被処理基板Ｗ（ウェーハ）を収容できる容積を有する基板処理槽２と、この処理槽に接続され有機溶剤等を供給する有機溶剤供給ライン６と、同様にこの処理槽に接続され使用済み有機溶剤を含有するキャリアガス及び洗浄液を外へ排出する廃液等処理ライン（図示省略）と、を備えている。なお、この基板処理装置の処理槽には、各種処理液供給源及びこれらの供給源からの供給ラインが接続されているが、これらは省略されている。

基板処理槽２は、上下２槽に別れ、下部は洗浄槽３、上部は乾燥槽４となっている。乾燥槽４は、その上部に複数本の噴射ノズル５が配設されている。各噴射ノズル５には、ヒータＨが付設され、乾燥ガスが所定の温度に加熱されるようになっている。
この基板処理槽２では、被処理基板Ｗは、下部の洗浄槽３で洗浄処理され、この洗浄された基板Ｗは上部の乾燥槽４へ移送されて、噴射ノズル５から噴射される乾燥ガスにより乾燥処理されるようになっている。なお、この基板処理槽は、既に公知であるので詳細な説明を省略する。

有機溶剤供給ライン６は、有機溶剤供給源と、この有機溶剤を所定量貯留する貯留槽８と、有機溶剤とキャリアガスと混合する混合器２１と、所定粒径のミストを生成するミスト生成器２２とを備え、これらはそれぞれ配管で接続されている。有機溶剤には、例えばイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）が使用される。なお、図１では有機溶剤供給源は省略されている。

貯留槽８は、所定量の有機溶剤を貯留できる容積を有する容器からなり、この容器の上部は閉鎖されている。この貯留槽８の閉鎖された上部は、不活性ガス供給源７に供給管１０により接続され、底部は、混合器２１に流出管１２により接続されている。不活性ガスには、例えば窒素ガスが使用される。この貯留槽８は、温水槽９に浸漬されている。この温水槽９には、純水ＤＩＷが貯留されこの純水が加熱手段（図示省略）により温められ、貯留槽８内の有機溶剤は所定温度に保温される。供給管１０には、圧力調節器１１が接続され、この調節器１１に圧力計Ｐが連結されている。また、流出管１２にはバルブ１３及び積算流量計１４が接続されている。

この有機溶剤供給ライン６において、不活性ガス供給源７から貯留槽８に窒素ガス等からなる不活性ガスが供給されると、密閉された貯留槽８内の圧力が高められ、この圧力上昇によりこの貯留槽８に貯留された有機溶剤の表面が下方へ押し下げられ、この押し下げによって所定温度に保温された有機溶剤が流出管１２を通してアスピレータを備えた混合器２１へ供給される。
この有機溶剤の供給量は、不活性ガス供給源７からの不活性ガスを圧力計Ｐで監視しながら調節器１１を制御することにより行われる。したがって、不活性ガス供給源７からの不活性ガスの供給量を調節することにより、有機溶剤の供給量を簡単にコントロールすることができる。

一方、不活性ガス供給ライン１５においては、不活性ガス供給源１６から所定量の不活性ガスをキャリアガスとして加熱器２０で所定温度に加熱した後に、配管１７を経て混合器２１へ供給する。不活性ガスの供給量は、不活性ガス供給源１６からのガス量を圧力計Ｐで監視しながら調節器１８を制御することにより行う。混合器２１では、不活性ガス供給源１６から供給されたキャリアガスにより、貯留槽８から供給されたＩＰＡを霧化するとともに不活性ガスと混合し、ＩＰＡの液滴と不活性ガスとの混合流体をミスト生成器２２へ移送する。

上述の２つの供給ラインによれば、有機溶剤の供給量及びキャリアガスの供給量を調節し、有機溶剤の流量及び濃度を広範囲にコントロールできる。

ミスト生成器２２は、図２に示すように、長手方向の両端部に短長の筒状体２４、２５が連結され、外形直径Ｄ_１及び長手方向の長さＬ_０を有する胴長な円筒状の容器２３からなり、所定厚さ（例えば２．０ｍｍ）の金属材、例えばステンレスで形成されている。各筒状体２４、２５は、開口２４ａ、２５ａを有し、また内周面に雌ネジが形成され、それぞれ配管と接続される。各筒状体２４、２５は、前者が流入口、後者が流出口となっている。
また、容器２３の外周囲には、ヒータＨ（図１参照）が付設されている。この加熱手段により、容器内を所定温度に加熱すると共に外周囲からの熱伝導により第１、第２ミスト整流板も加熱する。この加熱により、容器内を通過する液滴の気化を加速すると共に、必要に応じて容器内に残留する液滴を加熱蒸発させて、速く且つ無駄なく流出口へ流出させることができる。ヒータＨには、例えばベルトヒータが使用される。なお、この容器２３は、合成樹脂材で形成してもよいが、耐熱性及び熱伝導効率を考慮すると金属材が好ましい。また、容器２３の内部は鏡面加工するのが好ましい。
また、この胴長な円筒状の容器２３は、長手方向の胴体部をほぼ等間隔Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の距離で仕切る２枚の仕切り板、すなわち第１、第２ミスト整流板２６、３０で仕切られた３個の個室、すなわち第１小室Ｒ_１、第２小室Ｒ_２、及び第３小室Ｒ_３が形成される。
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、例えば、筒状容器にミスト整流板を設ける箇所で切断して、この切断した箇所に各ミスト整流板を溶接等で結合して取り付ける。

この円筒状の容器２３における図２に示す寸法線で示した部分の長さの一例は以下のとおりである。Ｌ_０＝１００ｍｍ、Ｄ_１＝４２．７ｍｍ、Ｄ_２＝２０ｍｍ、Ｌ_１＝３２．５ｍｍ、Ｌ_２＝３２ｍｍ、Ｌ_３＝３２．５ｍｍである。なお、この容器形状、大きさ及び流入口２４流出口２５の数は、用途に応じて任意に変更され、上記の形状及び大きさはその一例に過ぎない。

第１、第２ミスト整流板２６、３０は、それぞれ所定厚さ、例えば２．０ｍｍの円盤状の金属板材、例えばステンレスの板材で形成されている。このミスト整流板は、その表裏面を鏡面加工するのが好ましい。鏡面加工を施すことにより、表裏面への液体等の付着がし難くなり、また液滴が付着しても簡単に流れ落ちるため、その後の処理が容易になる。
また、第１、第２ミスト整流板２６、３０には、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、それぞれ板体を貫通する複数個の微細穴２７、３１が形成されている。これらの微細穴２７、３１は、それぞれ第１、第２ミスト整流板２６、３０とで形成される位置が異なるようにされている。すなわち、この位置は、第１、第２ミスト整流板２６、３０を重ねたとき、それぞれの微細穴が重ならず、連通しない箇所が選択されている。

第１ミスト整流板２６の微細穴２７は、図２（ｂ）に示すように、円盤状板体の中心を通る水平線ａに対して所定角度で右上がりの等間隔で設けた複数本の傾斜線Ｘ_１〜Ｘ_nと、前記傾斜線Ｘ_１〜Ｘ_nと直交する右下がりで等間隔の傾斜線Ｙ_１〜Ｙ_nが交差する交点に形成されている。傾斜線の傾斜角度は、例えば４５度、間隔２．６５ｍｍ、微細穴の直径は０．５ｍｍである。なお板体の中心部Ｓ_０には、微細穴は形成されていない。

第２ミスト整流板３０の微細穴３１は、円形板の中心を通る水平線に対して等間隔で水平な複数本の水平線Ｘ'_１〜Ｘ'_n及び垂直線Ｙ'_１〜Ｙ'_nが交差する交点３１に形成されている。なお、各線Ｘ_１〜Ｘ_n、Ｙ_１〜Ｙ_n、Ｘ'_１〜Ｘ'_n及び垂直線Ｙ'_１〜Ｙ'_Ｎは、説明を分かりやすくするために設けたもので、実際の板体には設けられていない。各線の間隔は、例えば２．６５ｍｍ、微細穴直径は、例えば０．５ｍｍである。板体の中心部Ｓ_０には、微細穴は形成されない。

第１、第２ミスト整流板２６、３０は、各微細穴２７、３１の大きさ及び個数は同じになっている。また、各微細穴２７の開口面積を合計した合計面積をＳ２とし、流入口２４の開口面積をＳ１とすると、両者の関係は、Ｓ１>Ｓ２になっている。

第１、第２ミスト整流板２６、３０は、各微細穴２７、３１を設ける位置を異ならせることにより、これらのミスト整流板２６、３０が円筒状の容器２３に装着された状態において、第１ミスト整流板２６の微細穴２７と第２ミスト整流板３０の微細穴３１とが重なることがないため、ストレートに連通することがなくなる。すなわち、流入口２４から、例えば液滴とキャリアガスとの混合流体が高速で供給されると、粒径の大きい液滴は、第１小室Ｒ_１内において第１ミスト整流板２６に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれた微小な液滴は粒径の小さい液滴粒、いわゆるミストとなって第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過し、次の第２小室Ｒ_２内に移送される。この第２小室Ｒ_２内では、再び第２ミスト整流板３０の表面に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれ更に微小化されたミスト、いわゆるマイクロミストは、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ_３へ送られ、この第３小室Ｒ_３において、キャリアガスと均一に混合されて、流出口２５から外へ流出される。各ミストは、第１、第２ミスト整流板２６、３０の微細穴２７、３０を通過する際に、ミストの粒径が均一化される。
ここで、第１、第２ミスト整流板２６、３０の各微細穴２７、３１の大きさ及び個数を同じにしておくと、第２小室Ｒ_２での流速の減少を少なくできる。また、第１ミスト整流板２６の微細穴２７の大きさを第２ミスト整流板３０の微細穴３１より大きくしてもよい。更に、流入口の開口面積Ｓ１と各微細穴の合計面積Ｓ２との関係がＳ１>Ｓ２となるようにする。流入口２４から流入した混合流体は、第１ミスト整流板２６の両側の圧力差が大きくなるので、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通る混合流体の流速が高められ、この混合流体の第１ミスト整流板２６から第２小室Ｒ_２への移送がスムーズになる。

次に、図１〜図３を参照して、この装置を用いた被処理基板の乾燥プロセスを説明する。
貯留槽８には、図示していない有機溶剤供給源からＩＰＡが貯留槽８に供給され貯留される。この状態において、不活性ガス供給源７から貯留槽８に不活性ガスを供給すると、貯留槽８内の圧力が高められ、この圧力上昇により貯留槽８に貯留されたＩＰＡの表面が下方へ押し下げられ、この押し下げにより所定温度に保温された所定量のＩＰＡが流出管１２を通してアスピレータを備えた混合器２１へ供給される。このＩＰＡの供給量は、不活性ガス供給源７からの不活性ガスを圧力計Ｐで監視しながら調節器１１を制御することにより行う。

一方、不活性ガス供給源１６から所定量の不活性ガスをキャリアガスとして加熱器２０で所定温度に加熱した後に、配管１７を経て混合器２１へ供給する。不活性ガスの供給量は、不活性ガス供給源１６からのガス量を圧力計Ｐで監視しながら調節器１８を制御することにより行う。混合器２１では、不活性ガス供給源１６から供給されたキャリアガスにより、貯留槽８から供給されたＩＰＡを霧化するとともに不活性ガスと混合し、ＩＰＡの液滴と不活性ガスとの混合流体をミスト生成器２２へ移送する。ミスト生成器２２へ送られたＩＰＡの液滴は、図３に示すように、容器２３の開口２４ａを通過して第１小室Ｒ_１へ送られ、この室で拡散されて第１ミスト整流板２６の表面に衝突して打ち砕かれ、微小粒径の液滴、いわゆるミストとなる。
このＩＰＡミストは、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過して第２小室Ｒ_２へ移送される。このとき、流入口２４の開口面積Ｓ１が第１ミスト整流板２６に設けられた各微細穴の合計面積Ｓ２より大きくなっているので、第１小室Ｒ_１の圧力と第２小室Ｒ_２との圧力の差が上昇するため、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過する混合流体の流速が高められて第１ミスト整流板２６から第２小室Ｒ_２へスムーズに移送される。また、第２小室Ｒ_２へ流入するＩＰＡミストは、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過する際に、粒径が均一化される。

第２小室Ｒ_２に送られたＩＰＡミストは、更に第２ミスト整流板３０の表面に衝突して再び打ち砕かれ更に極小化、マイクロミストとなって第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ_３へ送られる。このマイクロミストは、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過する際に、粒径が均一化される。第３小室Ｒ_３では、このマイクロミスト化されたＩＰＡとキャリアガスとが均一にミックスされて、乾燥ガスとして流出口２５から基板処理槽２へ供給される。

ミスト生成器２２と基板処理槽２とを接続する配管及び基板処理槽２内の噴射ノズル５には、それぞれヒータＨが付設されているので、このヒータＨにより、配管及び噴射ノズル５を所定温度に保持することができる。この保持温度は、噴射ノズル５から噴出される乾燥ガスの温度が有機溶剤の沸点と等しいか、それ以下であることが好ましい。この温度範囲に保持することにより、ミスト生成器２２からの乾燥ガス中の有機溶剤ミストは配管を移送中に有機溶剤ミストの表面から徐々に気化するためにミストの粒径がさらに小さくなり、大量のサブミクロンサイズの有機溶剤のミストを含む気体を生成できる。
これにより、被処理基板Ｗに付着している洗浄液はこの大量のサブミクロンサイズの有機溶剤ミストによって効率よく置換され、乾燥処理効率が向上すると共に処理時間も短縮でき、基板表面のウォータマークの発生が極めて少なく、或いは殆ど零にできる。更に、パーティクルの付着もなくなり、しかも、乾燥処理のスピードが速くなるのでパーティクルの再付着をも防止できるようになる。

また、容器２３の外周囲に付設したヒータＨにより、容器２３及び第１、第２ミスト整流板２６、３０を所定温度、例えば１１０℃に加熱することにより、容器２３内の有機溶剤の気化を加速して流出口から放出することができるため、容器２３内に溜まった有機溶剤の液滴、及び第１、第２ミスト整流板２６、３０に接触した際に気化熱を奪われてしまうことにより発生した液滴等を蒸発させて流出口から外へ放出させることができるので、容器２３内に残留した有機溶剤を処理するための手段が不用になると共に、有機溶剤の無駄をなくすることができる。

この基板処理装置１を用い、以下の条件でＩＰＡ供給量とミストとの関係をテストした。このテスト内容を以下の表１に示す。

この結果、テスト１、２では、ＩＰＡミストが目視できなかった。また、テスト３では、ＩＰＡ溶剤のミストはかすかに認識できる程度であった。しかしながら、テスト１〜３の何れにおいても、ＩＰＡの供給量は飽和蒸気圧以上となる量が供給されていることから、ＩＰＡミストは完全に気化しておらず、一部分がサブミクロンサイズのミストとして存在していることは明らかである。この結果から、ＩＰＡ供給量のＭＡＸ値を、１５０〜２００ｃｃ／ｍｉｎにまで高めることができる。現在の実機では、キャリアガスの最大供給流量は、１５０〜２００Ｌ／ｍｉｎで、ＩＰＡ供給流量は、３０〜４０ｃｃ／ｍｉｎであったものが、１５０〜２００ｃｃ／ｍｉｎまで高めることができ、約５倍になる。しかも粒径の均一なミストを生成できる。

図１は本発明の実施例に係る基板処理装置の概要図、図２は図１のミスト生成器を示し、図２（ａ）は拡大断面図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は図２（ａ）のミスト整流板の平面図、図３は気体生成プロセスを模式して説明する断面図、図４は従来技術の基板処理装置を示した概要図、図５は図４の基板処理装置に使用されるミスト整流板を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はこのミスト整流板から放射されたミストの粒径及び放射状態を説明する正面図、図６は他の従来技術の蒸気発生装置を示した断面図である。

符号の説明

１基板処理装置
２基板処理槽
３洗浄槽
４乾燥槽
５噴射ノズル
６有機溶剤供給ライン
１５不活性ガス供給ライン
７、１６不活性ガス供給源
８貯留槽
９温水槽
２１混合器
２２ミスト生成器
２３円筒状の容器
２４流入口
２５流出口
２６、３０第１、第２ミスト整流板
２７、３１微細穴
Ｒ_１〜Ｒ_３小室

Claims

有機溶剤供給源及びキャリアガス供給源にそれぞれ接続されこれらの供給源から供給される有機溶剤を霧化するとともにキャリアガスと混合する混合器と、前記混合器で得られた混合ガスにより被処理基板を乾燥処理する基板処理槽とを備えた基板処理装置であって、
前記混合器と前記基板処理槽との間にミスト整流板を備えたミスト生成器を結合し、前記ミスト整流板により前記混合器から供給される前記有機溶剤の霧化された液滴を均一粒径のミストとして前記基板処理槽に供給することを特徴とする基板処理装置。
前記ミスト生成器は、一端に流入口、他端に流出口を有し内部に空洞部が形成された筒状容器を備え、前記空洞部は複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、前記第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、前記筒状容器内に複数個の小室が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１ミスト整流板の複数個の微細穴の開口面積の合計は、前記流入口の開口面積より小さくなっていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記ミスト生成器の外周囲にヒータが付設され、このヒータにより、前記筒状容器が所定温度に加熱されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の基板処理装置。
前記ミスト生成器と前記基板処理槽とを接続する配管及び前記基板処理槽内の噴射ノズルにヒータが付設され、前記ヒータにより前記配管及び噴射ノズルが所定温度に保持されることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の基板処理装置。