JP2008078501A

JP2008078501A - 半導体基板の乾燥装置及び乾燥方法

Info

Publication number: JP2008078501A
Application number: JP2006257747A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ogawa; 義宏小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】ＩＰＡ濃度の変動を抑え、安定した乾燥処理が可能な半導体基板の乾燥装置及び乾燥方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一形態の半導体基板の乾燥装置は、半導体基板（Ｗ）の乾燥を行なう乾燥チャンバー（１）内のＩＰＡ濃度を直接または間接的に測定する測定手段（６）と、前記半導体基板の表面状態を認識する認識手段と、前記乾燥チャンバー内のＩＰＡ濃度を制御する制御手段（１００）と、を備え、前記測定手段は、前記ＩＰＡ濃度の測定結果を前記制御手段にフィードバックし、前記制御手段は、前記測定結果と前記認識手段で認識された表面状態とを基に前記ＩＰＡ濃度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板の乾燥装置及び乾燥方法に関し、特に微細パターンが存在するような半導体基板の液体処理後の乾燥に使用される乾燥装置及び乾燥方法に関する。

半導体基板の乾燥においては、ＷａｔｅｒＭａｒｋ（ウォーターマーク）のない清浄な表面を得ることが必要である。微細パターンが存在する半導体基板に用いられるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）乾燥では、経験的に一律に決定された量のＩＰＡを供給することにより、乾燥性能を保証していた。

図３は、ＩＰＡベーパー乾燥で必要とされるＩＰＡ中の水分濃度の処理バッチ数依存性を示す図であり、図４は、ＩＰＡ供給時間とチャンバー内のＩＰＡ濃度の変動を示す図である。実際には、図３に示すように、ウェハの枚数や表面状態などに起因して乾燥で必要とされるＩＰＡ量は変動するし、図４に示すように、チャンバー内の圧力や廃液、排気動作によってもウェハ近傍のＩＰＡ濃度は変動する。

これらの変動のために、パターンによってはＷａｔｅｒＭａｒｋが発生し、安定した乾燥性能を保つことが困難であった。また、これらの変動の影響を受けないＩＰＡ濃度に一律に決定することによって安定性能を保つために、ＩＰＡの使用量が増加するという問題があった。

なお、特許文献１は半導体ウェハの乾燥処理に関する。乾燥ガスを検出する濃度センサが処理室内に配設される。濃度センサにより検出された検出信号によって検出された検出信号を制御手段に送り、予め記憶された情報と比較演算された出力信号により流量制御手段でＩＰＡタンクから所定量のＩＰＡを乾燥ガス生成器に供給する。

特許文献２は半導体ウェハの乾燥処理に関する。ＩＰＡセンサは吸気口に配置され、吸気口を通過するガスに含まれるＩＰＡ蒸気の濃度を検出し、検出された濃度に応じた信号を検出信号として送出する。制御部はＩＰＡ蒸気濃度が目標値を下回るとヒータ出力が高まり、目標値を上回るとヒータ出力が引き下げられる。

特許文献３はシリコンウェハ等の基板処理に関する。蒸発槽ではＩＰＡの蒸気と窒素ガスとの混合ガスが生成される。配管が蒸発槽の一方の端に接続され、他方端がチャンバ吐出管に接続され混合ガスを導く。チャンバ近傍には混合ガス内に含まれるＩＰＡ蒸気の実際の濃度を測定して測定結果を中央演算処理部に出力する濃度センサが介設される。測定結果は中央演算処理部がＭＦＣ流量を制御する時に用いられる。

特許文献４は薄膜の膜厚および屈折率の観察方法に関する。
特開平１０−２２２５９号公報特開平１０−３２１５８４号公報特開平１１−１９１５４９号公報特開平７−１２５２３号公報

本発明の目的は、ＩＰＡ濃度の変動を抑え、安定した乾燥処理が可能な半導体基板の乾燥装置及び乾燥方法を提供することにある。

本発明の一形態の半導体基板の乾燥装置は、半導体基板の乾燥を行なう乾燥チャンバー内のＩＰＡ濃度を直接または間接的に測定する測定手段と、前記半導体基板の表面状態を認識する認識手段と、前記乾燥チャンバー内のＩＰＡ濃度を制御する制御手段と、を備え、前記測定手段は、前記ＩＰＡ濃度の測定結果を前記制御手段にフィードバックし、前記制御手段は、前記測定結果と前記認識手段で認識された表面状態とを基に前記ＩＰＡ濃度を制御する。

本発明の他の形態の半導体基板の乾燥方法は、半導体基板の乾燥を行なう乾燥チャンバー内のＩＰＡ濃度を直接または間接的に測定し、前記半導体基板の表面状態を認識し、
フィードバックされた前記ＩＰＡ濃度の測定結果と認識された前記表面状態とを基に前記ＩＰＡ濃度を制御する。

本発明によれば、ＩＰＡ濃度の変動を抑え、安定した乾燥処理が可能な半導体基板の乾燥装置及び乾燥方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るＩＰＡ乾燥装置の構成を示す図である。このＩＰＡ乾燥装置の動作は、コンピュータ１００により制御される。乾燥チャンバー１は、複数のウェハＷをバッチ処理にて乾燥する。バッファータンク２にはＩＰＡ液２１が収容されている。

このＩＰＡ乾燥装置では、バッファータンク２内のＩＰＡ液をポンプ３にて循環させ、フィルター４で異物を除去し、配管１０に設けられたヒーター５１によって温調することによって、ＩＰＡベーパー（蒸気）が発生する。マスフローでコントロールされたキャリアガスのＮ_２を配管１０を介してバッファータンク２に送り込むことによって、ＩＰＡベーパーは配管１０に設けられたヒーター５２を介して乾燥チャンバー１内に送り込まれる。

乾燥チャンバー１中の雰囲気が図示しないポンプによりＩＰＡ濃度モニター６側へ吸引されることによって、乾燥チャンバー１内のＩＰＡの濃度がインラインで測定される。ＩＰＡ濃度モニター６はＩＰＡ濃度の測定結果をコンピュータ１００にフィードバックする。その後、コンピュータ１００は、フィードバックされたＩＰＡ濃度の測定結果を基に、乾燥に必要なＩＰＡ濃度になるように自動的に計算して、キャリアガスの流量、投入時間、ＩＰＡの循環温度を自動的にコントロールする。

また、乾燥チャンバー１に設けられたドレインライン１１から排水中のＩＰＡの濃度と乾燥チャンバー１に設けられた排気ラインから排気中のＩＰＡの濃度を測定することによって、乾燥チャンバー１中のＩＰＡ濃度を類推して同じコントロールを行なってもよい。

さらに、乾燥チャンバー１内に圧力計を設け、乾燥中のチャンバーの内圧をモニタリングし、この内圧とＩＰＡ供給量との関係から乾燥チャンバー１中のＩＰＡ濃度を類推して同じコントロールを行なってもよい。

なお、本第１の実施の形態ではバッチタイプの乾燥装置を示したが、同様の機構を備えた枚葉タイプの乾燥装置でも適用できる。

図２は、上述したＩＰＡ乾燥装置の動作手順を示す図である。

レシピがスタートすると、ステップＳ１で、コンピュータ１００は乾燥チャンバー１に投入されるウェハＷの枚数をカウントする。このウェハの枚数は、レシピがスタートする前にカウントしてもよい。ステップＳ２で、ウェハＷが乾燥チャンバー１に投入される以前に、各ウェハＷの表面状態を調べる。

乾燥チャンバー１にウェハＷが投入されると、ステップＳ３で、コンピュータ１００により乾燥時のＩＰＡ濃度が決定される。ステップＳ４で、コンピュータ１００の制御により、乾燥中に所望のＩＰＡ濃度になるように、ＩＰＡ投入時間、ＩＰＡ循環温度、キャリアＮ_２流量、バッファータンク２の表面積等を変化させる。最後にステップＳ５で、乾燥したウェハＷを乾燥チャンバー１から搬出する。

この動作手順では、(1)ウェハ枚数をカウントし、(2)ウェハの表面状態を調べ、(3)ウェハ乾燥時のチャンバーのＩＰＡ濃度を決定することがポイントである。(1)(2)は乾燥装置外で行なってあらかじめ情報を与えても構わないし、乾燥装置内で(1)(2)を行なう機能をもっていても構わない。その場合、(2)は膜厚測定と同様に非接触ＵＶ光、レーザー等をウェハに当て、ＳｉＯ_２、ＳｉＮなどの膜質を把握することも可能である。これらの膜が混在する場合も、ウェハ面内をスキャンすることによって膜の存在比（疎水面／親水面など）を把握できる。また、ウェハをリンス槽から乾燥槽に移動する際の水の持ち出し量をリンス槽の水の減少量などで把握してもよい。また、接触角を測定することによって行なってもよい。

以上のように本実施の形態によれば、半導体基板製造における洗浄工程、ウェットエッチング工程、ＣＭＰ工程などの液体処理後のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）乾燥工程において、乾燥チャンバー内ＩＰＡ濃度を直接、間接的に測定し、そこで得られる濃度情報からＩＰＡ供給濃度をコントロールしながら乾燥を行う。チャンバー内のＩＰＡ濃度を測定する手段としては、直接チャンバー内の雰囲気を測定するか、排水、廃液中のＩＰＡ濃度や、チャンバー圧力からチャンバー内のＩＰＡ濃度を推測する。ＩＰＡ供給濃度をコントロールする手段としては、ＩＰＡ循環温度、投入時間、タンク内表面積、キャリアガス量、チャンバー圧力などを用いる。

また、投入するウェハの枚数をあらかじめ認識し、ウェハ乾燥に使用するＩＰＡの量をあらかじめ認識してＩＰＡの濃度をコントロールするか、さらには、ウェハの表面（親水性、疎水性またはその存在比率など）状態を例えば光学的にあらかじめ認識して、ＩＰＡの濃度をコントロールすることもできる。すなわち、認識したウェハ枚数およびウェハの表面状態とＩＰＡ濃度モニター６からフィードバックされたＩＰＡ濃度とを基に、ＩＰＡの濃度をコントロールすることもできる。ウェハの枚数や表面状態を認識する手段は、乾燥装置内に具備しても、他から情報を得られるようにしても構わない。ウェハの表面情報を光学的に知る具体例として、屈折率測定があげられる。例えば、親水面となるＳｉＯ_２の屈折率が１．４前後なのに対し、疎水面となるＳｉの屈折率は３．４前後と高い。この場合、ウェハ表面を洗浄、乾燥する前にスキャンすることによって、ウェハ全面の膜情報（屈折率と膜厚）を得ることができる。

これにより、ウェハ枚数、表面状態、チャンバー温度、圧力などを基にチャンバーＩＰＡ濃度の変動を抑えることが可能になり、安定した乾燥処理が可能になる。また、乾燥に使用されるＩＰＡの量が削減できる。

本発明は、上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

実施の形態に係るＩＰＡ乾燥装置の構成を示す図。実施の形態に係るＩＰＡ乾燥装置の動作手順を示す図。従来例に係るＩＰＡベーパー乾燥で必要とされるＩＰＡ中の水分濃度の処理バッチ数依存性を示す図。従来例に係るＩＰＡ供給時間とチャンバー内のＩＰＡ濃度の変動を示す図。

符号の説明

１００…コンピュータ１…乾燥チャンバー２…バッファータンク２１…ＩＰＡ液３…ポンプ４…フィルター５１，５２，５３…ヒーター６…ＩＰＡ濃度モニター１０…配管Ｗ…ウェハ

Claims

半導体基板の乾燥を行なう乾燥チャンバー内のＩＰＡ濃度を直接または間接的に測定する測定手段と、
前記半導体基板の表面状態を認識する認識手段と、
前記乾燥チャンバー内のＩＰＡ濃度を制御する制御手段と、を備え、
前記測定手段は、前記ＩＰＡ濃度の測定結果を前記制御手段にフィードバックし、
前記制御手段は、前記測定結果と前記認識手段で認識された表面状態とを基に前記ＩＰＡ濃度を制御することを特徴とする半導体基板の乾燥装置。
前記半導体基板の枚数を認識する認識手段を備え、
前記制御手段は、前記認識手段で認識された枚数を基に前記ＩＰＡ濃度を制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の乾燥装置。
半導体基板の乾燥を行なう乾燥チャンバー内のＩＰＡ濃度を直接または間接的に測定し、
前記半導体基板の表面状態を認識し、
フィードバックされた前記ＩＰＡ濃度の測定結果と認識された前記表面状態とを基に前記ＩＰＡ濃度を制御することを特徴とする半導体基板の乾燥方法。