JP2804106B2 - 乾燥方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は物品の乾燥技術、特に、洗浄などを行って水
滴などの付着した被乾燥物の乾燥に用いて効果のある技
術に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、半導体ウェハ（以下、単にウェハという）の
製造工程においては、エッチングを行うに際し、アルミ
ニウム合金（Al−Cu−Si）を塩素系ガスでエッチングす
るドライエッチングがあるが、この方法ではウェハ表面
に残留する塩素によってアルミニウム配線が腐食する。
そこでエッチング完了後に、湿式洗浄を行って残留塩素
を除去する防食処理を行っている。そして、この湿式洗
浄の後、遠心乾燥法やIPA（イソプロピルアルコール）
蒸気乾燥法を用いて乾燥処理を行っている。

また、ドライエッチングの他に、ウェハ表面の酸化膜
をウェットエッチングしてパターンを形成するエッチン
グ方法もあり、この場合も後工程としてIPA蒸気乾燥法
などによる乾燥処理が行われる。

このようなIPA蒸気による乾燥技術は、例えば、特開
昭56−168072号公報に記載のように、処理槽底部にIPA
などの有機溶媒からなる処理液を溜め、これを加熱して
蒸気にし、被乾燥物であるウェハの乾燥を行っている。

また、赤外線を熱源としてウエハの水分を100度以上
にして蒸発させることが特開昭60−154531号に記載され
ている。さらに、赤外線により加熱昇温された窒素ガス
を乾燥容器に流入し、その赤外線の直射光及び反射光の
一部によって弱く加熱されて昇温したGaAs基板を乾燥さ
せることが特開昭62−165334号に記載されている。しか
し、特開昭60−154531号及び特開昭62−165334号には、
ウエハの表層部のみを昇温させるために短波長の赤外線
ランプをウエハに照射することは記載されていない。と
ころで、本発明者は、IPA蒸気乾燥法による染み汚染に
ついて検討した。

以下は、本発明者によって検討された技術であり、そ
の概要は次の通りである。

すなわち、IPA蒸気乾燥法は、被乾燥物の下方から有
機溶媒の蒸気を供給し、ウェハの表面に付着していた水
滴などを、ウェハの表面で凝縮して形成される有機溶媒
の液滴に溶解（または分散）させて落下除去させ、ウェ
ハ表面を乾燥させるものである。なお、処理槽は、ウェ
ハが大きくなるにつれて大型のものを必要とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記のようなIPA蒸気乾燥法においては、
ウェハの大型化につれて処理槽自体も大型化し、これと
共に必要な蒸気量を確保するのが難しくなり、ウェハ表
面にウォータマークと呼ばれる染み状の汚れが生じる。
また、IPA中にナトリウム（Na）、カリウム（Ｋ）など
の不純物を含有し、あるいは水分を含んでいると、ウェ
ハ表面のイオン汚染や乾燥不十分による染み汚染を生じ
る。このような染みが生じることによって、高集積状態
の回路素子の特性不良を招くことになる。

なお、ウォータマークに関しては、電子情報通信学会
報告SDM87−188、1988年３月15日付、P33〜P38に記載が
ある。簡略に説明すると、ウェハ表面と、その表面に付
着した水滴との境界面において、雰囲気から水滴中に溶
解した酸素による酸化反応が生じ、生成したシリコン
（Si）の酸化物が水和して水滴中に溶解し、この水滴の
蒸発に伴って析出したものがウォータマークである。

このウォータマークを生成させないために、ヒータな
どの熱源を用いて処理槽を大容量化し、必要とする蒸気
量を得ることも考えられるが、処理液であるIPAは可燃
性であり安全性の確保に困難がある。

そこで、本発明の目的は、有機溶媒を用いることなく
ウェハ表面に付着している水滴を瞬時に高清浄化が可能
な技術を提供することにある。

本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述及
び添付図面から明らかになるであろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。

すなわち、短波長の赤外線が照射される高温の不活性
ガス雰囲気中に被乾燥物を配設して乾燥を行うようにし
たものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、高温の不活性ガスは被乾燥物
を加熱すると共に表面に付着する水滴と被乾燥物の界面
での酸化反応を防止し、同時に供与される赤外線は表面
に付着する水滴に吸収され、瞬時に飛散または蒸発させ
る。したがって、有機溶媒を用いることなく、短時間に
安全かつ安定に乾燥処理を済ませることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明による乾燥装置の一実施例を示す正面
断面図である。

中央部には縦長の乾燥室１が形成され、上部に不活性
ガス供給口が形成され、下部に被乾燥物であるウェハ入
出口が形成されている。乾燥室１の一方の側に加熱室２
が形成され、乾燥室１を挟んで反対側に加熱室３が形成
されている。各加熱室2,3の乾燥室１に接する面には赤
外線を透過し易い石英ガラス板などが配設されている。

加熱室２内には、乾燥室１内に不活性ガスを供給する
ガス供給管４が蛇行配設されている。このガス供給管４
に対し、中波長赤外線ランプ５による赤外線の一部が熱
源として照射されるように構成されている。

更に、加熱室２内には、ガス供給管４に隣接させて乾
燥室１寄りに、複数の中波長赤外線ランプ５が一定間隔
にかつ垂直方向に配設されている。

一方、加熱室３内には、複数の短波長赤外線ランプ６
が一定間隔にして、垂直方向に配設されている。

中波長赤外線ランプ５は、波長2.5μｍ近傍の赤外線
（以下、中波長赤外線という）を放射する特性を有し、
短波長赤外線ランプ６は波長1.2μｍ近傍の赤外線（以
下、短波長赤外線という）を放射する特性を有してい
る。

乾燥室１には搬送アーム７が、室内外に挿入、引き抜
き自在に配設され、その先端に被乾燥物であるウェハ８
が取付けられる。

以上の構成において、ウェハ８の乾燥を行うには、ま
ず、中波長赤外線ランプ５を点灯し、ついで不活性ガス
としての窒素ガスをガス供給管４に導入する。ガス供給
管４は、中波長赤外線ランプ５の発光熱を受けて加熱
（例えば400℃）され、乾燥室１の上部に送りこまれ、
乾燥室１内を流下する。

ついで、中波長赤外線ランプ５を点灯したまま短波長
赤外線ランプ６を点灯し、ウェハ８を装着した搬送アー
ム７をウェハ８の表面を短波長赤外線ランプ６側に向け
たまま乾燥室１内に挿入し、定位置で静止させる。中波
長赤外線ランプ５及び短波長赤外線ランプ６による赤外
線によって、ウェハ８の表面は急速に加熱され、ウェハ
８の表面に付着した水分が蒸発する。

ウェハ８を乾燥室１内に一定時間静止後、搬送アーム
７を乾燥室１外へ引き出し、搬送アーム７からウェハ８
を取り外して別のウェハ８に取替えて乾燥室１に挿入
し、上記したように乾燥処理を行う。

上記の実施例によれば、乾燥室１内のウェハ８は、予
熱された窒素ガス及び中波長赤外線ランプ５、短波長赤
外線ランプ６の各々によって加温される。このとき、ウ
ェハ８裏面は、対向配設された短波長赤外線ランプ６の
発光波長が1.2μｍ以下と短いため、放射された赤外線
はウェハ８の表面で反射し、ウェハ８の表層部のみを昇
温させる。

第２図はシリコンウェハを赤外線ランプによって加熱
した際の昇温特性を示している。

図中、特性ａはウェハ８を短波長赤外線ランプ６によ
って赤外線を照射した場合、図中、特性ｂはウェハ８を
中波長赤外線ランプ５によって赤外線を照射した場合で
ある。本発明者の４分間の乾燥処理による結果では、中
波長赤外線ランプ５に比べ短波長赤外線ランプ６による
照射の方が、ウェハ表面温度をおよそ２倍以上の昇温効
果を得ることができた。また、ウェハ８と短波長赤外線
ランプ６の間隔を縮めることにより、さらにウェハ８の
表面温度を短時間に昇温できることが確認された。

一方、ウェハ８の表面に付着した水滴は、窒素ガスに
よる加熱のほか、ウェハ８からの熱伝達、及び短波長赤
外線ランプ６による表面への赤外線照射と、中波長赤外
線ランプ５によって加熱され、ウェハ８の裏面を透過し
てきた中波長赤外線とを水分子が吸収することにより、
効果的に蒸発が行われる。

第３図は加熱方法を変えて赤外線ランプによりシリコ
ンウェハを加熱した場合の昇温特性を示している。すな
わち、特性ｃは300℃に加熱した窒素ガス雰囲気下での
ウェハ温度特性、特性ｄは短波長赤外線ランプ６の照射
時におけるウェハ温度特性、特性ｅは300℃の窒素ガス
雰囲気下で中波長赤外線ランプ５を照射させた場合のウ
ェハ温度特性を示している。

300℃の窒素ガス雰囲気下で短波長赤外線ランプ６を
照射することにより、ウェハ８と水滴の温度差を瞬時に
大きくすることができ、ウェハ８の表面から殆どの水滴
を飛散除去することができる。さらに、ウェハ８の表面
上の段差部などに残留した水分も、中波長の赤外線によ
って短時間に蒸発する。

第４図は表面にパターンの形成されたウェハ８の乾燥
処理時の昇温特性を示している。

図中、特性ｆは短波長赤外線ランプ６によって赤外線
を照射したときのウェハ温度特性、特性ｇは400℃の窒
素ガス雰囲気下において、ウェハ８の表面側から短波長
赤外線ランプ６を照射し裏面側から中波長赤外線ランプ
５を照射した場合、その処理時間に対するウェハ温度特
性を示している。

パターンが形成されたウェハであっても、高温の窒素
ガス雰囲気中で赤外線を照射することにより、水分の蒸
発による潜熱のためにウェハ８の表面温度が100℃の一
定値になる時間を短くし、短時間にウェハ８の表面の水
分を完全に蒸発させることができる。この結果、ウェハ
８の乾燥不良を防止し、均一で高清浄な乾燥を行うこと
ができる。

なお、乾燥室１は下部に開口を有するために、乾燥時
にウェハ８が空気に触れて酸化を生じることが懸念され
るが、搬送アーム７を十分に乾燥室１の奥部に挿入する
ことによって、乾燥時におけるウェハ８表面と水滴との
界面での酸化反応を抑制することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づ
き具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定され
るものでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることは言うまでもない。

例えば、不活性ガスとして窒素ガスを用いる例を示し
たが、窒素ガス以外のもの、例えば、アルゴンなどでも
よい。また、窒素ガスを400℃に予熱する例を示した
が、ウェハ８の表面状態に応じて変更することができ
る。

さらに、赤外線ランプの駆動は、常時点灯してもよい
し、ウェハ８を乾燥室１に挿入する直前に点灯させるも
のとしてもよい。

以上の説明では、主として本発明者によって成された
発明を、その利用分野であるウェハの乾燥に適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、例えば、アルミ材による磁気ディスク、ガラス基板
のマスクなどにも適用可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものに
よって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りで
ある。

すなわち、赤外線が照射される高温の不活性ガス雰囲
気中に被乾燥物を配設して乾燥を行うようにしたので、
酸化反応の発生を防止し、ウォータマークを生成させる
ことなく、短時間に高清浄な乾燥を行うことが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による乾燥装置の一実施例を示す正面断
面図、 第２図はシリコンウェハを赤外線ランプによって加熱し
た際の昇温特性図、 第３図は加熱方法を変えて赤外線ランプによりシリコン
ウェハを加熱した場合の昇温特性図、 第４図は表面にパターンの形成されたウェハ８の乾燥処
理時の昇温特性図である。 １……乾燥室、2,3……加熱室、４……ガス供給管、５
……中波長赤外線ランプ、６……短波長赤外線ランプ、
７……搬送アーム、８……ウェハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−154531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−165334（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−312223（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−54924（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−293（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/304

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】短波長の赤外線を被乾燥物に照射して、不
   活性ガス雰囲気中で前記被乾燥物を乾燥させることを特
   徴とする乾燥方法。
2. 【請求項２】被乾燥物の表層部のみに熱を伝達する波長
   域の赤外線を前記被乾燥物に照射して、不活性ガス雰囲
   気中で前記被乾燥物を乾燥させることを特徴とする乾燥
   方法。
3. 【請求項３】1.2μｍ近傍の波長の赤外線を被乾燥物に
   照射して、不活性ガス雰囲気中で前記被乾燥物を乾燥さ
   せることを特徴とする乾燥方法。
4. 【請求項４】短波長及び中波長の赤外線を被乾燥物に照
   射して、不活性ガス雰囲気中で前記被乾燥物を乾燥させ
   ることを特徴とする乾燥方法。
5. 【請求項５】被乾燥物の表層部のみに熱を伝達する波長
   域の赤外線と前記被乾燥物の表面に付着した水滴の水分
   子が吸収する波長の赤外線を前記被乾燥物に照射して、
   不活性ガス雰囲気中で前記被乾燥物を乾燥させることを
   特徴とする乾燥方法。
6. 【請求項６】1.2μｍ近傍の波長の赤外線と2.5μｍ近傍
   の波長の赤外線を被乾燥物に照射して、不活性ガス雰囲
   気中で前記被乾燥物を乾燥させることを特徴とする乾燥
   方法。
7. 【請求項７】乾燥室と、前記乾燥室内に不活性ガスを流
   す手段と、短波長の赤外線を照射する手段とを有するこ
   とを特徴とする乾燥装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の乾燥装置において、さらに
   中波長の赤外線を照射する手段を有することを特徴とす
   る乾燥装置。