JP3676756B2 - 基板の洗浄・乾燥処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体デバイス製造プロセス、液晶ディスプレイ製造プロセス、電子部品関連製造プロセスなどにおいて、シリコンウエハ、ガラス基板、電子部品等の各種基板を純水で洗浄した後その基板表面を乾燥させる基板の洗浄・乾燥処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウエハ等の各種基板を、温水を使用して洗浄し、その洗浄後に基板表面を乾燥させる方法としては、従来、例えば特開平３−３０３３０号公報に開示されているような方法が知られている。同号公報には、基板をチャンバ内に収容し、そのチャンバ内に温水を注入して基板を温水に浸した後、チャンバ内を温水の蒸気圧以下に減圧して温水を沸騰させ、この温水の減圧沸騰により基板を洗浄し、その洗浄後にチャンバ内に純水を注入し、純水によって基板をすすいで清浄にした後、チャンバ内の水を排出させるとともに、チャンバ内を真空引きして、洗浄された基板を乾燥させるようにする基板の洗浄・乾燥処理方法が開示されている。また、同号公報には、チャンバ内の水を排出させる際に、その排水と同時に窒素ガスをチャンバ内に供給することにより、基板に塵埃が付着するのを窒素ガスによって有効に防止するようにする技術が開示されている。
【０００３】
また、特開平３−１６９０１３号公報には、密閉された容器内に温水を入れ、半導体ウエハを容器に懸架して支持し温水中に浸漬させて洗浄した後、容器内にウエハを移動させないよう保持した状態で、容器内へ水と相溶性のあるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の乾燥蒸気を供給するとともに、容器下部から水を排出させ、ウエハの表面に水滴が残らないように水の流出速度及び乾燥蒸気の流入速度を制御しながら、水をウエハ表面から乾燥蒸気で置換し、その後に乾燥した窒素等の不活性で非凝縮性ガスを容器内に導入してウエハ表面から乾燥蒸気をパージすることにより、ウエハを乾燥させるようにする方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特開平３−３０３３０号公報に開示された方法では、温水により基板を洗浄し純水で基板をすすいだ後、基板を静止させたままチャンバ内から排水するようにしている。このように、基板を静止させた状態で排水し、チャンバ内の液面を下げていって基板の周囲から水を排除するようにしているが、チャンバからの排水過程では、洗浄によって基板表面から除去されて液中に拡散したパーティクルが液面付近に集中する。このため、静止した基板の表面上を液面が下降していく際に、基板の表面にパーティクルが再付着し易い、といった問題点がある。
【０００５】
また、特開平３−１６９０１３号公報に開示された方法では、密閉容器内において温水により基板を洗浄した後、基板を静止させたまま容器から排水するとともに、容器内へＩＰＡ蒸気等の乾燥蒸気を供給し、水をＩＰＡ蒸気等で置換して基板を乾燥させるようにしている。このように、密閉容器内で基板を静止させたまま水をＩＰＡ蒸気等で置換することだけで、基板の乾燥処理を行なうようにしているため、ＩＰＡ等の有機溶剤を多量に必要とするばかりでなく、使用される有機溶剤の沸点、例えばＩＰＡでは８０℃の温度付近まで基板の温度を上昇させておかないと、基板表面上に蒸気凝縮したＩＰＡが速やかに蒸発しないことにより、乾燥時間が長くなってしまう、といった問題点がある。
【０００６】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、シリコンウエハ等の基板を純水で洗浄した後その基板表面を乾燥させる場合に、基板表面へのパーティクルの付着を少なく抑えることができるとともに、乾燥処理のために使用される有機溶剤の量も少なくて済み、また、基板を特に加熱したりしなくても乾燥が速やかに行なわれるような基板の洗浄・乾燥処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板の洗浄・乾燥処理装置において、洗浄槽内に収容された純水中に基板を浸漬させて基板の洗浄を行い、前記洗浄槽の上方側に基板の収容空間を有する密閉チャンバ内に洗浄後の基板を収容して有機溶剤の蒸気により基板の乾燥を行う洗浄・乾燥処理部と、有機溶剤を加熱して有機溶剤の蒸気を生成する蒸気発生手段と、前記蒸気発生手段により生成された有機溶剤の蒸気を清浄化するフィルターと、不活性ガス供給源から、前記蒸気発生手段及び前記フィルターがそれぞれ介設された管路を通って前記密閉チャンバ内へ不活性ガスを供給して、前記蒸気発生手段により生成され前記フィルターにより清浄化された有機溶剤の蒸気を前記密閉チャンバ内へ送り込むガス供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記密閉チャンバを加熱する加熱手段を備え、この加熱手段によって加熱された密閉チャンバ内に有機溶剤の蒸気が送り込まれることにより、前記フィルターにより清浄化された有機溶剤の蒸気が加熱されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記ガス供給手段により前記不活性ガス供給源から前記蒸気発生手段へ送られる不活性ガスを加熱するガス加熱手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記蒸気発生手段は、有機溶剤中に不活性ガスを吹き込んで有機溶剤の蒸気を生成することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記蒸気発生手段は、温調機能を有し、所定温度に調節された有機溶剤の蒸気を生成することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記密閉チャンバ内へ有機溶剤の蒸気を供給する前に、前記フィルターを加温することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１及び図２は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板の洗浄・乾燥処理装置の全体構成を示す概略図であり、図２は、その装置の洗浄・乾燥処理部の構成を示す側面断面図である。
【００１６】
まず、洗浄・乾燥処理部１０の構成について説明する。洗浄・乾燥処理部１０は、洗浄槽１２、溢流水受け部１４及び密閉チャンバ１６から構成されている。洗浄槽１２には、その底部に純水供給口１８が形成され、一方、その上部に越流部２０が形成されていて、越流部２０を越えて洗浄槽１２から溢れ出た純水が溢流水受け部１４内へ流れ込むように、洗浄槽１２と溢流水受け部１４とで二重槽構造となっている。また、洗浄槽１２は、その内部に収容された純水中に基板、例えばシリコンウエハを複数枚収容したカセットＣが完全に浸漬され得るような内容積を有している。そして、洗浄槽１２及び溢流水受け部１４の上方空間は、密閉チャンバ１６によって閉鎖的に包囲されている。密閉チャンバ１６の前面側には、複数枚のウエハを収容したカセットＣを出し入れするための開口２２が形成されており、その開口２２を開閉自在に気密に閉塞することができる密閉蓋２４が設けられている。また、密閉チャンバ１６の側壁面には、蒸気供給口２６が形成されている。さらに、密閉チャンバ１６の外壁面には、それを被覆するようにラバーヒータ２５が配設されており、また、密閉蓋２４には、密閉チャンバ１６の内壁面の温度を検出するための温度計２７が、密閉蓋２４の壁面を貫通して取り付けられている。
【００１７】
また、密閉チャンバ１６内には、ウエハを収容したカセットＣを保持する保持部材２８が配設されており、この保持部材２８を上下方向に往復移動させて、保持部材２８に保持されたカセットＣを、二点鎖線で示した洗浄槽上方位置と実線で示した洗浄槽内部位置との間で昇降移動させる昇降駆動機構が密閉チャンバ１６に併設されている。昇降駆動機構は、上端部が保持部材２８に連接された駆動ロッド３０、この駆動ロッド３０を摺動自在に支持する軸受装置３２、駆動プーリ３４及び従動プーリ３６、両プーリ３４、３６間に掛け渡され、駆動ロッド３０の下端部が固着されたベルト３８、並びに、駆動プーリ３４を回転駆動する駆動用モータ４０から構成されている。尚、上記保持部材２８により複数のウエハを直接保持させることにより、カセットＣを省略する構成とすることも可能である。
【００１８】
洗浄槽１２の純水供給口１８には、純水供給源に連通接続された純水供給管路４２が管路４４、４６を介して連通接続されており、純水供給管路４２には、エアー開閉弁４８、フィルター装置５０及びボール弁５２が介設されている。また、純水供給管路４２の途中に純水リターン管路５４が分岐接続されており、純水リターン管路５４にはエアー開閉弁５６が介設されている。洗浄槽１２の純水供給口１８は、純水供給管路４２とは別に、管路４４から分岐した純水排出管路５８に連通接続されており、純水排出管路５８は、管路６０を介してドレンに接続している。一方、溢流水受け部１４には排水口６２が形成され、その排水口６２に管路６４を介して排水管路６６が連通接続されており、排水管路６６は、純水排出管路５８と合流して管路６０を介しドレンに接続している。純水排出管路５８及び排水管路６６には、それぞれエアー開閉弁６８、７０が介設されている。
【００１９】
さらに、洗浄槽１２の純水供給口１８は、管路４６から分岐した真空排気管路７２に連通接続されており、一方、溢流水受け部１４の排水口６２は、管路６４から分岐した真空排気管路７４に連通接続されている。各真空排気管路７２、７４には、エアー開閉弁７６、７８がそれぞれ介設されており、両真空排気管路７２、７４は合流し、真空排気管路８０を介して水封式真空ポンプ８２に連通接続している。図中の８４は、真空排気管路８０に介設されたボール弁である。
【００２０】
また、密閉チャンバ１６の蒸気供給口２６には、不活性ガス、例えば窒素（Ｎ２）ガスの供給源に連通接続された蒸気供給用管路８６が連通接続されており、蒸気供給用管路８６には、エアー開閉弁８８、ヒータ９０、アルコール蒸気発生ユニット９２及びフィルター９４が介設されている。アルコール蒸気発生ユニット９２では、メチルアルコール、エチルアルコール、ＩＰＡ等のアルコール類の蒸気が生成される。尚、アルコール類以外に、アルコール類と同様に水溶性でかつ基板に対する純水の表面張力を低下させる作用を有する有機溶剤として、アセトン、ジエチルケトン等のケトン類、メチルエーテル、エチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコール等の多価アルコールなどを使用することもできるが、金属等の不純物の含有量が少ないものが市場に多く提供されている点などからすると、ＩＰＡを使用するのが最も好ましい。このアルコール蒸気発生ユニット９２におけるアルコール蒸気の発生方法としては、アルコール中に不活性ガスを吹き込む方法、バブリングする方法、超音波を利用する方法など、適宜の方法を使用するようにすればよい。また、アルコール蒸気発生ユニット９２には、温調機能が備わっており、所定温度に調節されたアルコール蒸気が生成されるようになっている。さらに、この蒸気供給用管路８６の途中には、エアー開閉弁８８とヒータ９０との間の区間で分岐しアルコール蒸気発生ユニット９２とフィルター９４との間の区間で合流する分岐管路９５が設けられており、その分岐管路９５にイオナイザー９６及びエアー開閉弁９８が介設されている。そして、エアー開閉弁８８が開いた状態で、窒素ガス供給源から送られる窒素ガスがヒータ９０によって加熱され、その加熱された窒素ガスにより、アルコール蒸気発生ユニット９２で発生したアルコール蒸気が蒸気供給用管路８６を通して送られ、アルコール蒸気が窒素ガスと共にフィルター９４によって清浄化された後、蒸気供給口２６を通して密閉チャンバ１６内へ供給される構成となっている。また、エアー開閉弁９８を開くことにより、窒素ガス供給源から送られヒータ９０によって加熱された窒素ガスをイオナイザー９６によってイオン化させ、その加熱されかつイオン化されフィルター９４によって清浄化された窒素ガスを蒸気供給口２６を通して密閉チャンバ１６内へ供給することができるようにもなっている。
【００２１】
さらに、この装置には、温度計２７の検出信号に基づいてラバーヒータ２５を制御することにより、密閉チャンバ１６の内壁面の温度を所定温度、例えば温純水の温度以上に所望期間保持させるための制御器１００が設けられている。
【００２２】
次に、上記した構成の基板の洗浄・乾燥処理装置を使用し、基板、例えばシリコンウエハの洗浄及び乾燥処理を行なう方法の１例について説明する。
【００２３】
まず、エアー開閉弁４８、７０を開き、それ以外のエアー開閉弁５６、６８、７６、７８、８８、９８を閉じた状態で、純水供給源から純水供給管路４２及び管路４６、４４を通して純水、例えば温純水を送り、洗浄槽１２内へその底部の純水供給口１８から温純水を連続して供給することにより、洗浄槽１２の内部に温純水の上昇水流を形成する。このとき、洗浄槽１２内部を満たした温純水は、その上部の越流部２０から溢れ出て、溢流水受け部１４内へ流入し、溢流水受け部１４から排水口６２を通り、排水管路６６及び管路６０を通ってドレンに排出される。また、同時に、ラバーヒータ２５により密閉チャンバ１６の壁面を加熱する。この加熱は、密閉蓋２４の壁面に取り付けられた温度計２７の検出信号に基づき、制御器１００によってラバーヒータ２５を制御し、密閉チャンバ１６の内壁面の温度が所定温度、例えば温純水の温度（１例として６０°）以上に保持されるように行なわれる。このように密閉チャンバ１６の内壁面を加熱しておくことにより、後述するウエハの洗浄中や温純水中からのウエハの引上げ過程において、密閉チャンバ１６の内壁面などへの水蒸気の結露が起こらず、アルコール蒸気がウエハの周囲へ供給された際に、その蒸気の熱エネルギーが結露した水滴で奪われる、といったことが防止されて、ウエハの乾燥効率が向上することになる。そして、カセットＣに収容された複数枚のウエハが開口２２を通して密閉チャンバ１６内へ搬入され、密閉蓋２４が気密に閉塞される。
【００２４】
次に、昇降駆動機構を作動させ、保持部材２８に保持されたカセットＣを図２の実線位置まで下降させて、洗浄槽１２内の温純水中にウエハを浸漬させ、温純水の上昇水流中にウエハを所定時間置くことによりウエハを洗浄する。これにより、ウエハの表面からパーティクルが除去される。そして、ウエハ表面から除去されて温純水中へ拡散していったパーティクルは、洗浄槽１２の上部の越流部２０から溢れ出る温純水と共に洗浄槽１２から排出される。
【００２５】
ウエハの洗浄が終了すると、昇降駆動機構を作動させて、保持部材２８に保持されたカセットＣを図２の二点鎖線で示した位置まで上昇させ、ウエハを洗浄槽１２内の温純水中から引き上げる。このようにウエハを上昇させて温純水中から引き上げるようにしているので、温純水中に拡散していったパーティクルがウエハの表面に再付着するといったことは起こらない。そして、温純水中からウエハを引上げ始めるのと同時に、エアー開閉弁８８を開いて、窒素供給源から蒸気供給用管路８６を通して窒素ガスを送り、密閉チャンバ１６内へ蒸気供給口２６からアルコール蒸気を送り込んで、温純水中から引き上げられている途中のウエハの周囲へアルコール蒸気を供給する。このアルコール蒸気の供給は、温純水中からのウエハの引上げが完全に終了するまで行なう。尚、温純水中からのウエハの引上げ開始以前にエアー開閉弁８８を開き、密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給するようにし、温純水中からのウエハの引上げ開始時点で純水界面がアルコール蒸気で満たされた状態になっているようにしておいてもよい。また、ウエハの周囲へのアルコール蒸気の供給開始時点で、ラバーヒータ２５による密閉チャンバ１６の壁面の加熱操作を終了する。勿論、引き続き、ウエハの乾燥が終了するまで密閉チャンバ１６の壁面を加熱するようにしても差し支えない。
【００２６】
尚、エアー開閉弁８８を開いて密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給する前に、エアー開閉弁９８を開いて、窒素供給源から分岐管路９５を通して加熱された窒素ガス（イオン化されていることは不要）を密閉チャンバ１６内へ送り込むようにし、フィルター９４を加温しておくことが好ましい。また、エアー開閉弁８８を開いて密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給するのと併行し、エアー開閉弁９８も開いて、加熱されイオン化された窒素ガスを密閉チャンバ１６内へ送り込むようにしてもよい。このように加熱されイオン化された窒素ガスを密閉チャンバ１６内へ送り込むことにより、密閉チャンバ１６が耐食性材料で形成されて絶縁体構造となっていることにより密閉チャンバ１６内に静電気が多量に発生（２〜１０ｋＶ）しても、その静電気は、イオン化された窒素ガスによって電気的に中和されて消失する。このため、静電気が原因となってウエハの表面にパーティクルが付着するといったことが有効に防止される。
【００２７】
温純水中からのウエハの引上げが終了すると、エアー開閉弁４８を閉じるとともにエアー開閉弁５６を開いて、洗浄槽１２への温純水の供給を停止させ、同時に、エアー開閉弁６８を開いて、洗浄槽１２内の温純水を純水排出管路５８及び管路６０を通してドレンへ排出し、洗浄槽１２からの温純水の排出が終わると、エアー開閉弁６８、７０を閉じる。また、洗浄槽１２から温純水を排出し始めるのと同時に、エアー開閉弁７６、７８を開いて、水封式真空ポンプ８２を作動させ、各真空排気管路７２、７４及び真空排気管路８０を通して密閉チャンバ１６内を真空排気し、密閉チャンバ１６内を減圧状態にすることにより、ウエハの表面に凝縮して純水と置換したアルコールを蒸発させてウエハを乾燥させる。尚、温純水中からのウエハの引上げが終了して密閉チャンバ１６内の減圧操作を開始した時点で、エアー開閉弁８８を閉じて密閉チャンバ１６内へのアルコール蒸気の供給を停止するようにするが、密閉チャンバ１６内の減圧操作時にもアルコール蒸気を少量だけ密閉チャンバ１６内へ供給し続けてもよい。また、密閉チャンバ１６内の減圧操作と密閉チャンバ１６内へのアルコール蒸気の供給操作とを交互に繰り返すようにしてもよい。
【００２８】
ウエハの乾燥が終了すると、真空ポンプ８２を停止させて、密閉チャンバ１６内を減圧下から大気圧下へ戻すようにする。尚、上記したように、密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給するのと併行して加熱されイオン化された窒素ガスを密閉チャンバ１６内へ送り込むようにしたときは、減圧状態下でのウエハの乾燥が終了するまで加熱されイオン化された窒素ガスを少量だけ密閉チャンバ１６内へ供給し続け、ウエハの乾燥が終了した後密閉チャンバ１６内を大気圧下へ戻すまでの間も、密閉チャンバ１６内へ加熱された窒素ガス（イオン化されていることは不要）を供給するようにしてもよい。そして、最後に、エアー開閉弁９８を閉じて、密閉チャンバ１６への窒素ガスの供給を停止した後、密閉蓋２４を開放し、洗浄・乾燥処理が終了したウエハを収容したカセットＣが開口２２を通して密閉チャンバ１６外へ取り出される。
【００２９】
以上の一連のウエハ洗浄・乾燥処理工程におけるタイムチャートを図３に示す。
【００３０】
尚、洗浄槽内において基板を洗浄するのに温純水ではなく純水を使用するようにしてもよい。また、密閉チャンバの壁面を加熱する手段としては、上記説明並びに図面に示したようなラバーヒータに代えて、ＵＶランプ等を使用するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されかつ作用するので、本発明に係る基板の洗浄・乾燥処理装置を使用すると、洗浄によって基板の表面から一旦除去されたパーティクルが基板表面に再付着するといったことを殆んど無くすことができるとともに、基板を特に加熱したりしなくても基板表面の乾燥が速やかに行なわれ、一連の洗浄・乾燥処理における作業効率を向上させることができ、また、乾燥処理のために使用される有機溶剤の量も少なくて済むようにできる。そして、蒸気発生手段により生成された有機溶剤の蒸気は、フィルターにより清浄化された後に密閉チャンバ内へ送り込まれて基板の乾燥に用いられるので、基板が清浄に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板の洗浄・乾燥処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した装置の洗浄・乾燥処理部の構成を示す側面断面図である。
【図３】この発明に係る装置を使用した一連のウエハ洗浄・乾燥処理工程におけるタイムチャートの１例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 洗浄・乾燥処理部
１２ 洗浄槽
１４ 溢流水受け部
１６ 密閉チャンバ
１８ 純水供給口
２０ 越流部
２４ 密閉蓋
２５ ラバーヒータ
２６ 蒸気供給口
２７ 温度計
２８ 保持部材
３０ 駆動ロッド
３８ ベルト
４０ 駆動用モータ
４２ 純水供給管路
４８、５６、６８、７０、７６、７８、８８ エアー開閉弁
５８ 純水排出管路
６２ 排水口
６６ 排水管路
７２、７４、８０ 真空排気管路
８２ 水封式真空ポンプ
８６ 蒸気供給用管路
９０ ヒータ
９２ アルコール蒸気発生ユニット
９４ フィルター
１００ 制御器
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体デバイス製造プロセス、液晶ディスプレイ製造プロセス、電子部品関連製造プロセスなどにおいて、シリコンウエハ、ガラス基板、電子部品等の各種基板を純水で洗浄した後その基板表面を乾燥させる基板の洗浄・乾燥処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウエハ等の各種基板を、温水を使用して洗浄し、その洗浄後に基板表面を乾燥させる方法としては、従来、例えば特開平３−３０３３０号公報に開示されているような方法が知られている。同号公報には、基板をチャンバ内に収容し、そのチャンバ内に温水を注入して基板を温水に浸した後、チャンバ内を温水の蒸気圧以下に減圧して温水を沸騰させ、この温水の減圧沸騰により基板を洗浄し、その洗浄後にチャンバ内に純水を注入し、純水によって基板をすすいで清浄にした後、チャンバ内の水を排出させるとともに、チャンバ内を真空引きして、洗浄された基板を乾燥させるようにする基板の洗浄・乾燥処理方法が開示されている。また、同号公報には、チャンバ内の水を排出させる際に、その排水と同時に窒素ガスをチャンバ内に供給することにより、基板に塵埃が付着するのを窒素ガスによって有効に防止するようにする技術が開示されている。
【０００３】
また、特開平３−１６９０１３号公報には、密閉された容器内に温水を入れ、半導体ウエハを容器に懸架して支持し温水中に浸漬させて洗浄した後、容器内にウエハを移動させないよう保持した状態で、容器内へ水と相溶性のあるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の乾燥蒸気を供給するとともに、容器下部から水を排出させ、ウエハの表面に水滴が残らないように水の流出速度及び乾燥蒸気の流入速度を制御しながら、水をウエハ表面から乾燥蒸気で置換し、その後に乾燥した窒素等の不活性で非凝縮性ガスを容器内に導入してウエハ表面から乾燥蒸気をパージすることにより、ウエハを乾燥させるようにする方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特開平３−３０３３０号公報に開示された方法では、温水により基板を洗浄し純水で基板をすすいだ後、基板を静止させたままチャンバ内から排水するようにしている。このように、基板を静止させた状態で排水し、チャンバ内の液面を下げていって基板の周囲から水を排除するようにしているが、チャンバからの排水過程では、洗浄によって基板表面から除去されて液中に拡散したパーティクルが液面付近に集中する。このため、静止した基板の表面上を液面が下降していく際に、基板の表面にパーティクルが再付着し易い、といった問題点がある。
【０００５】
また、特開平３−１６９０１３号公報に開示された方法では、密閉容器内において温水により基板を洗浄した後、基板を静止させたまま容器から排水するとともに、容器内へＩＰＡ蒸気等の乾燥蒸気を供給し、水をＩＰＡ蒸気等で置換して基板を乾燥させるようにしている。このように、密閉容器内で基板を静止させたまま水をＩＰＡ蒸気等で置換することだけで、基板の乾燥処理を行なうようにしているため、ＩＰＡ等の有機溶剤を多量に必要とするばかりでなく、使用される有機溶剤の沸点、例えばＩＰＡでは８０℃の温度付近まで基板の温度を上昇させておかないと、基板表面上に蒸気凝縮したＩＰＡが速やかに蒸発しないことにより、乾燥時間が長くなってしまう、といった問題点がある。
【０００６】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、シリコンウエハ等の基板を純水で洗浄した後その基板表面を乾燥させる場合に、基板表面へのパーティクルの付着を少なく抑えることができるとともに、乾燥処理のために使用される有機溶剤の量も少なくて済み、また、基板を特に加熱したりしなくても乾燥が速やかに行なわれるような基板の洗浄・乾燥処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、基板の洗浄・乾燥処理装置において、洗浄槽内に収容された純水中に基板を浸漬させて基板の洗浄を行い、前記洗浄槽の上方側に基板の収容空間を有する密閉チャンバ内に洗浄後の基板を収容して有機溶剤の蒸気により基板の乾燥を行う洗浄・乾燥処理部と、有機溶剤を加熱して有機溶剤の蒸気を生成する蒸気発生手段と、前記蒸気発生手段により生成された有機溶剤の蒸気を清浄化するフィルターと、不活性ガス供給源から、前記蒸気発生手段及び前記フィルターがそれぞれ介設された管路を通って前記密閉チャンバ内へ不活性ガスを供給して、前記蒸気発生手段により生成され前記フィルターにより清浄化された有機溶剤の蒸気を前記密閉チャンバ内へ送り込むガス供給手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記密閉チャンバを加熱する加熱手段を備え、この加熱手段によって加熱された密閉チャンバ内に有機溶剤の蒸気が送り込まれることにより、前記フィルターにより清浄化された有機溶剤の蒸気が加熱されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記ガス供給手段により前記不活性ガス供給源から前記蒸気発生手段へ送られる不活性ガスを加熱するガス加熱手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記蒸気発生手段は、有機溶剤中に不活性ガスを吹き込んで有機溶剤の蒸気を生成することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記蒸気発生手段は、温調機能を有し、所定温度に調節された有機溶剤の蒸気を生成することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、前記密閉チャンバ内へ有機溶剤の蒸気を供給する前に、前記フィルターを加温することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１及び図２は、この発明の実施形態の１例を示し、図１は、基板の洗浄・乾燥処理装置の全体構成を示す概略図であり、図２は、その装置の洗浄・乾燥処理部の構成を示す側面断面図である。
【００１６】
まず、洗浄・乾燥処理部１０の構成について説明する。洗浄・乾燥処理部１０は、洗浄槽１２、溢流水受け部１４及び密閉チャンバ１６から構成されている。洗浄槽１２には、その底部に純水供給口１８が形成され、一方、その上部に越流部２０が形成されていて、越流部２０を越えて洗浄槽１２から溢れ出た純水が溢流水受け部１４内へ流れ込むように、洗浄槽１２と溢流水受け部１４とで二重槽構造となっている。また、洗浄槽１２は、その内部に収容された純水中に基板、例えばシリコンウエハを複数枚収容したカセットＣが完全に浸漬され得るような内容積を有している。そして、洗浄槽１２及び溢流水受け部１４の上方空間は、密閉チャンバ１６によって閉鎖的に包囲されている。密閉チャンバ１６の前面側には、複数枚のウエハを収容したカセットＣを出し入れするための開口２２が形成されており、その開口２２を開閉自在に気密に閉塞することができる密閉蓋２４が設けられている。また、密閉チャンバ１６の側壁面には、蒸気供給口２６が形成されている。さらに、密閉チャンバ１６の外壁面には、それを被覆するようにラバーヒータ２５が配設されており、また、密閉蓋２４には、密閉チャンバ１６の内壁面の温度を検出するための温度計２７が、密閉蓋２４の壁面を貫通して取り付けられている。
【００１７】
また、密閉チャンバ１６内には、ウエハを収容したカセットＣを保持する保持部材２８が配設されており、この保持部材２８を上下方向に往復移動させて、保持部材２８に保持されたカセットＣを、二点鎖線で示した洗浄槽上方位置と実線で示した洗浄槽内部位置との間で昇降移動させる昇降駆動機構が密閉チャンバ１６に併設されている。昇降駆動機構は、上端部が保持部材２８に連接された駆動ロッド３０、この駆動ロッド３０を摺動自在に支持する軸受装置３２、駆動プーリ３４及び従動プーリ３６、両プーリ３４、３６間に掛け渡され、駆動ロッド３０の下端部が固着されたベルト３８、並びに、駆動プーリ３４を回転駆動する駆動用モータ４０から構成されている。尚、上記保持部材２８により複数のウエハを直接保持させることにより、カセットＣを省略する構成とすることも可能である。
【００１８】
洗浄槽１２の純水供給口１８には、純水供給源に連通接続された純水供給管路４２が管路４４、４６を介して連通接続されており、純水供給管路４２には、エアー開閉弁４８、フィルター装置５０及びボール弁５２が介設されている。また、純水供給管路４２の途中に純水リターン管路５４が分岐接続されており、純水リターン管路５４にはエアー開閉弁５６が介設されている。洗浄槽１２の純水供給口１８は、純水供給管路４２とは別に、管路４４から分岐した純水排出管路５８に連通接続されており、純水排出管路５８は、管路６０を介してドレンに接続している。一方、溢流水受け部１４には排水口６２が形成され、その排水口６２に管路６４を介して排水管路６６が連通接続されており、排水管路６６は、純水排出管路５８と合流して管路６０を介しドレンに接続している。純水排出管路５８及び排水管路６６には、それぞれエアー開閉弁６８、７０が介設されている。
【００１９】
さらに、洗浄槽１２の純水供給口１８は、管路４６から分岐した真空排気管路７２に連通接続されており、一方、溢流水受け部１４の排水口６２は、管路６４から分岐した真空排気管路７４に連通接続されている。各真空排気管路７２、７４には、エアー開閉弁７６、７８がそれぞれ介設されており、両真空排気管路７２、７４は合流し、真空排気管路８０を介して水封式真空ポンプ８２に連通接続している。図中の８４は、真空排気管路８０に介設されたボール弁である。
【００２０】
また、密閉チャンバ１６の蒸気供給口２６には、不活性ガス、例えば窒素（Ｎ２）ガスの供給源に連通接続された蒸気供給用管路８６が連通接続されており、蒸気供給用管路８６には、エアー開閉弁８８、ヒータ９０、アルコール蒸気発生ユニット９２及びフィルター９４が介設されている。アルコール蒸気発生ユニット９２では、メチルアルコール、エチルアルコール、ＩＰＡ等のアルコール類の蒸気が生成される。尚、アルコール類以外に、アルコール類と同様に水溶性でかつ基板に対する純水の表面張力を低下させる作用を有する有機溶剤として、アセトン、ジエチルケトン等のケトン類、メチルエーテル、エチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコール等の多価アルコールなどを使用することもできるが、金属等の不純物の含有量が少ないものが市場に多く提供されている点などからすると、ＩＰＡを使用するのが最も好ましい。このアルコール蒸気発生ユニット９２におけるアルコール蒸気の発生方法としては、アルコール中に不活性ガスを吹き込む方法、バブリングする方法、超音波を利用する方法など、適宜の方法を使用するようにすればよい。また、アルコール蒸気発生ユニット９２には、温調機能が備わっており、所定温度に調節されたアルコール蒸気が生成されるようになっている。さらに、この蒸気供給用管路８６の途中には、エアー開閉弁８８とヒータ９０との間の区間で分岐しアルコール蒸気発生ユニット９２とフィルター９４との間の区間で合流する分岐管路９５が設けられており、その分岐管路９５にイオナイザー９６及びエアー開閉弁９８が介設されている。そして、エアー開閉弁８８が開いた状態で、窒素ガス供給源から送られる窒素ガスがヒータ９０によって加熱され、その加熱された窒素ガスにより、アルコール蒸気発生ユニット９２で発生したアルコール蒸気が蒸気供給用管路８６を通して送られ、アルコール蒸気が窒素ガスと共にフィルター９４によって清浄化された後、蒸気供給口２６を通して密閉チャンバ１６内へ供給される構成となっている。また、エアー開閉弁９８を開くことにより、窒素ガス供給源から送られヒータ９０によって加熱された窒素ガスをイオナイザー９６によってイオン化させ、その加熱されかつイオン化されフィルター９４によって清浄化された窒素ガスを蒸気供給口２６を通して密閉チャンバ１６内へ供給することができるようにもなっている。
【００２１】
さらに、この装置には、温度計２７の検出信号に基づいてラバーヒータ２５を制御することにより、密閉チャンバ１６の内壁面の温度を所定温度、例えば温純水の温度以上に所望期間保持させるための制御器１００が設けられている。
【００２２】
次に、上記した構成の基板の洗浄・乾燥処理装置を使用し、基板、例えばシリコンウエハの洗浄及び乾燥処理を行なう方法の１例について説明する。
【００２３】
まず、エアー開閉弁４８、７０を開き、それ以外のエアー開閉弁５６、６８、７６、７８、８８、９８を閉じた状態で、純水供給源から純水供給管路４２及び管路４６、４４を通して純水、例えば温純水を送り、洗浄槽１２内へその底部の純水供給口１８から温純水を連続して供給することにより、洗浄槽１２の内部に温純水の上昇水流を形成する。このとき、洗浄槽１２内部を満たした温純水は、その上部の越流部２０から溢れ出て、溢流水受け部１４内へ流入し、溢流水受け部１４から排水口６２を通り、排水管路６６及び管路６０を通ってドレンに排出される。また、同時に、ラバーヒータ２５により密閉チャンバ１６の壁面を加熱する。この加熱は、密閉蓋２４の壁面に取り付けられた温度計２７の検出信号に基づき、制御器１００によってラバーヒータ２５を制御し、密閉チャンバ１６の内壁面の温度が所定温度、例えば温純水の温度（１例として６０°）以上に保持されるように行なわれる。このように密閉チャンバ１６の内壁面を加熱しておくことにより、後述するウエハの洗浄中や温純水中からのウエハの引上げ過程において、密閉チャンバ１６の内壁面などへの水蒸気の結露が起こらず、アルコール蒸気がウエハの周囲へ供給された際に、その蒸気の熱エネルギーが結露した水滴で奪われる、といったことが防止されて、ウエハの乾燥効率が向上することになる。そして、カセットＣに収容された複数枚のウエハが開口２２を通して密閉チャンバ１６内へ搬入され、密閉蓋２４が気密に閉塞される。
【００２４】
次に、昇降駆動機構を作動させ、保持部材２８に保持されたカセットＣを図２の実線位置まで下降させて、洗浄槽１２内の温純水中にウエハを浸漬させ、温純水の上昇水流中にウエハを所定時間置くことによりウエハを洗浄する。これにより、ウエハの表面からパーティクルが除去される。そして、ウエハ表面から除去されて温純水中へ拡散していったパーティクルは、洗浄槽１２の上部の越流部２０から溢れ出る温純水と共に洗浄槽１２から排出される。
【００２５】
ウエハの洗浄が終了すると、昇降駆動機構を作動させて、保持部材２８に保持されたカセットＣを図２の二点鎖線で示した位置まで上昇させ、ウエハを洗浄槽１２内の温純水中から引き上げる。このようにウエハを上昇させて温純水中から引き上げるようにしているので、温純水中に拡散していったパーティクルがウエハの表面に再付着するといったことは起こらない。そして、温純水中からウエハを引上げ始めるのと同時に、エアー開閉弁８８を開いて、窒素供給源から蒸気供給用管路８６を通して窒素ガスを送り、密閉チャンバ１６内へ蒸気供給口２６からアルコール蒸気を送り込んで、温純水中から引き上げられている途中のウエハの周囲へアルコール蒸気を供給する。このアルコール蒸気の供給は、温純水中からのウエハの引上げが完全に終了するまで行なう。尚、温純水中からのウエハの引上げ開始以前にエアー開閉弁８８を開き、密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給するようにし、温純水中からのウエハの引上げ開始時点で純水界面がアルコール蒸気で満たされた状態になっているようにしておいてもよい。また、ウエハの周囲へのアルコール蒸気の供給開始時点で、ラバーヒータ２５による密閉チャンバ１６の壁面の加熱操作を終了する。勿論、引き続き、ウエハの乾燥が終了するまで密閉チャンバ１６の壁面を加熱するようにしても差し支えない。
【００２６】
尚、エアー開閉弁８８を開いて密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給する前に、エアー開閉弁９８を開いて、窒素供給源から分岐管路９５を通して加熱された窒素ガス（イオン化されていることは不要）を密閉チャンバ１６内へ送り込むようにし、フィルター９４を加温しておくことが好ましい。また、エアー開閉弁８８を開いて密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給するのと併行し、エアー開閉弁９８も開いて、加熱されイオン化された窒素ガスを密閉チャンバ１６内へ送り込むようにしてもよい。このように加熱されイオン化された窒素ガスを密閉チャンバ１６内へ送り込むことにより、密閉チャンバ１６が耐食性材料で形成されて絶縁体構造となっていることにより密閉チャンバ１６内に静電気が多量に発生（２〜１０ｋＶ）しても、その静電気は、イオン化された窒素ガスによって電気的に中和されて消失する。このため、静電気が原因となってウエハの表面にパーティクルが付着するといったことが有効に防止される。
【００２７】
温純水中からのウエハの引上げが終了すると、エアー開閉弁４８を閉じるとともにエアー開閉弁５６を開いて、洗浄槽１２への温純水の供給を停止させ、同時に、エアー開閉弁６８を開いて、洗浄槽１２内の温純水を純水排出管路５８及び管路６０を通してドレンへ排出し、洗浄槽１２からの温純水の排出が終わると、エアー開閉弁６８、７０を閉じる。また、洗浄槽１２から温純水を排出し始めるのと同時に、エアー開閉弁７６、７８を開いて、水封式真空ポンプ８２を作動させ、各真空排気管路７２、７４及び真空排気管路８０を通して密閉チャンバ１６内を真空排気し、密閉チャンバ１６内を減圧状態にすることにより、ウエハの表面に凝縮して純水と置換したアルコールを蒸発させてウエハを乾燥させる。尚、温純水中からのウエハの引上げが終了して密閉チャンバ１６内の減圧操作を開始した時点で、エアー開閉弁８８を閉じて密閉チャンバ１６内へのアルコール蒸気の供給を停止するようにするが、密閉チャンバ１６内の減圧操作時にもアルコール蒸気を少量だけ密閉チャンバ１６内へ供給し続けてもよい。また、密閉チャンバ１６内の減圧操作と密閉チャンバ１６内へのアルコール蒸気の供給操作とを交互に繰り返すようにしてもよい。
【００２８】
ウエハの乾燥が終了すると、真空ポンプ８２を停止させて、密閉チャンバ１６内を減圧下から大気圧下へ戻すようにする。尚、上記したように、密閉チャンバ１６内へアルコール蒸気を供給するのと併行して加熱されイオン化された窒素ガスを密閉チャンバ１６内へ送り込むようにしたときは、減圧状態下でのウエハの乾燥が終了するまで加熱されイオン化された窒素ガスを少量だけ密閉チャンバ１６内へ供給し続け、ウエハの乾燥が終了した後密閉チャンバ１６内を大気圧下へ戻すまでの間も、密閉チャンバ１６内へ加熱された窒素ガス（イオン化されていることは不要）を供給するようにしてもよい。そして、最後に、エアー開閉弁９８を閉じて、密閉チャンバ１６への窒素ガスの供給を停止した後、密閉蓋２４を開放し、洗浄・乾燥処理が終了したウエハを収容したカセットＣが開口２２を通して密閉チャンバ１６外へ取り出される。
【００２９】
以上の一連のウエハ洗浄・乾燥処理工程におけるタイムチャートを図３に示す。
【００３０】
尚、洗浄槽内において基板を洗浄するのに温純水ではなく純水を使用するようにしてもよい。また、密閉チャンバの壁面を加熱する手段としては、上記説明並びに図面に示したようなラバーヒータに代えて、ＵＶランプ等を使用するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されかつ作用するので、本発明に係る基板の洗浄・乾燥処理装置を使用すると、洗浄によって基板の表面から一旦除去されたパーティクルが基板表面に再付着するといったことを殆んど無くすことができるとともに、基板を特に加熱したりしなくても基板表面の乾燥が速やかに行なわれ、一連の洗浄・乾燥処理における作業効率を向上させることができ、また、乾燥処理のために使用される有機溶剤の量も少なくて済むようにできる。そして、蒸気発生手段により生成された有機溶剤の蒸気は、フィルターにより清浄化された後に密閉チャンバ内へ送り込まれて基板の乾燥に用いられるので、基板が清浄に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、基板の洗浄・乾燥処理装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１に示した装置の洗浄・乾燥処理部の構成を示す側面断面図である。
【図３】この発明に係る装置を使用した一連のウエハ洗浄・乾燥処理工程におけるタイムチャートの１例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 洗浄・乾燥処理部
１２ 洗浄槽
１４ 溢流水受け部
１６ 密閉チャンバ
１８ 純水供給口
２０ 越流部
２４ 密閉蓋
２５ ラバーヒータ
２６ 蒸気供給口
２７ 温度計
２８ 保持部材
３０ 駆動ロッド
３８ ベルト
４０ 駆動用モータ
４２ 純水供給管路
４８、５６、６８、７０、７６、７８、８８ エアー開閉弁
５８ 純水排出管路
６２ 排水口
６６ 排水管路
７２、７４、８０ 真空排気管路
８２ 水封式真空ポンプ
８６ 蒸気供給用管路
９０ ヒータ
９２ アルコール蒸気発生ユニット
９４ フィルター
１００ 制御器
Claims (6)
- 洗浄槽内に収容された純水中に基板を浸漬させて基板の洗浄を行い、前記洗浄槽の上方側に基板の収容空間を有する密閉チャンバ内に洗浄後の基板を収容して有機溶剤の蒸気により基板の乾燥を行う洗浄・乾燥処理部と、
有機溶剤を加熱して有機溶剤の蒸気を生成する蒸気発生手段と、
前記蒸気発生手段により生成された有機溶剤の蒸気を清浄化するフィルターと、
不活性ガス供給源から、前記蒸気発生手段及び前記フィルターがそれぞれ介設された管路を通って前記密閉チャンバ内へ不活性ガスを供給して、前記蒸気発生手段により生成され前記フィルターにより清浄化された有機溶剤の蒸気を前記密閉チャンバ内へ送り込むガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする基板の洗浄・乾燥処理装置。 - 請求項１に記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、
前記密閉チャンバを加熱する加熱手段を備え、この加熱手段によって加熱された密閉チャンバ内に有機溶剤の蒸気が送り込まれることにより、前記フィルターにより清浄化された有機溶剤の蒸気が加熱されることを特徴とする基板の洗浄・乾燥処理装置。 - 請求項１または請求項２に記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、
前記ガス供給手段により前記不活性ガス供給源から前記蒸気発生手段へ送られる不活性ガスを加熱するガス加熱手段をさらに備えたことを特徴とする基板の洗浄・乾燥処理装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、
前記蒸気発生手段は、有機溶剤中に不活性ガスを吹き込んで有機溶剤の蒸気を生成することを特徴とする基板の洗浄・乾燥処理装置。 - 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、
前記蒸気発生手段は、温調機能を有し、所定温度に調節された有機溶剤の蒸気を生成することを特徴とする基板の洗浄・乾燥処理装置。 - 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の基板の洗浄・乾燥処理装置において、
前記密閉チャンバ内へ有機溶剤の蒸気を供給する前に、前記フィルターを加温することを特徴とする基板の洗浄・乾燥処理装置。
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