JP3897404B2 - ベーパ乾燥装置及び乾燥方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば洗浄した後の半導体ウェ−ハ、液晶表示装置用の基盤及び記録ディスク用の基盤などの被乾燥物を乾燥させるベーパ乾燥装置及び乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
洗浄後の半導体ウェ−ハなどの被乾燥物を乾燥する装置として、図１０に示すようなベーパ乾燥装置７０が知られている。
図１０に例示されたベーパ乾燥装置７０は、装置７０の外郭を構成する装置本体７１と、この装置本体７１の内部に半導体ウェーハ３を支持する支持装置７２と、前記半導体ウェーハ３の表面において有機溶剤Ｙと置換された水等の洗浄液Ｓを回収する回収部７３とを備えている。
【０００３】
前記装置本体７１は、イソプロピルアルコール等の有機溶剤Ｙを収容するベーパ槽７４と、このベーパ槽７４の外周を包囲する外周槽７５とを備えた二重構造となっている。前記ベーパ槽７４の底部７６と外周槽７５との間に発熱装置７７が設けられている。
【０００４】
前記ベーパ槽７４の上端部でかつ内側に、側壁面７８に沿って、蛇管からなって内部に冷却水を循環する冷却管７９が設けられている。この冷却管７９は内部に冷却水を循環させることによって、前記発熱装置７７によって加熱された有機溶剤ＹのベーパＶを冷却し液化して、装置７０の外部にベーパＶが排出されて失われることを防止する。
【０００５】
一般に、乾燥工程においてベーパＶ内に浸漬される前のウェ−ハ３は、前工程の洗浄工程において水洗いされ、この水により湿潤した状態になっているとともに、比較的温度の低い状態になっている。
【０００６】
前記ベーパ乾燥装置７０を用いた乾燥方法は、複数枚のウェ−ハ３を治具で保持した状態で、イソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと呼ぶ）等の有機溶剤ＹのベーパＶ中に浸漬し、ウェ−ハ３とベーパＶとの温度差によって水とベーパＶである有機溶剤Ｙとを置換させる。その後、ウェーハ３の表面に凝縮した有機溶剤Ｙを蒸発させることによってウェーハ３を乾燥させるというものである。
【０００７】
なお、前述した乾燥方法は、ウェーハ３などの被乾燥物の表面において水とベーパＶとを置換させるときに、ウェーハ３の表面に付着していたパーティクルを水とともに除去している。しかし、この方法では、必ずしも充分にパーティクルを除去できずにウェーハ３の表面にパーティクルが残留することがある。
【０００８】
また、洗浄後の比較的温度の低い状態のウェ−ハ３が有機溶剤ＹのベーパＶが充満したベーパ乾燥装置７０内などに挿入されると、ウェーハ３の挿入直後においては、ウェーハ３の温度が低いのでウェーハ３の両面でベーパＶの凝縮が起こる。この凝縮はウェーハ３の温度がベーパＶの温度に達するまで継続する（以下この凝縮工程を初期凝縮工程と呼ぶ。）
次に、ウェーハ３の温度がベーパＶの温度と略等しくなると、例えばウェーハ３の表面のうち回路などを形成する処理面にベーパＶの凝縮が起きた場合には、ベーパＶの潜熱はウェーハ３に吸収されかつベーパＶ内での熱的平衡を維持するため、前記処理面の反対側である裏面から同量の熱がベーパＶ内に放出されることとなる。このことは、ウェーハ３の裏面に凝縮しようとする又は凝縮した有機溶剤Ｙに気化熱を与えることになるので、裏面にはベーパＶが凝縮出来ずに乾いた状態が維持されることとなる。（以下この凝縮工程を熱的平衡時の凝縮と呼ぶ。）
前記ウェーハ３の表面に凝縮するまたはしようとするベーパＶはウェーハ３の処理面も裏面にも同一状態で存在する。このため、前記熱的平衡時の凝縮において、どちらか一方の面にベーパが凝縮すると、その他方の面が乾燥するという現象が起きる。ウェーハ３の処理面及び裏面はベーパＶの凝縮と乾燥のどちらへも移行しやすい非常に不安定な状態となって、ウェーハ３の処理面及び裏面が交互にベーパＶの凝縮と乾燥とを繰り返すこととなる。
【０００９】
前記従来のベーパ乾燥装置７０を用いた乾燥方法において、ウェーハ３の挿入前においては、図１１に示すように発熱装置７７を用いて有機溶剤Ｙを加熱しかつベーパ槽内７４にベーパＶを充満させた状態となっている。なお、このとき、ベーパＶと大気との気相界面（図１１に示す二点鎖線Ｂ１）は、冷却管７９の下端に位置する巻回部７９ａと略同じ高さに位置している。
【００１０】
そして、洗浄後のウェーハ３が、図１１に示した状態のベーパ乾燥装置７０内に挿入されると、ウェーハ３が低温状態であるためベーパＶが冷却されて瞬く間に凝結し、図１２に示すように、ベーパＶと大気との気相界面（図１２に示す二点鎖線Ｂ２）が、ウェーハ３の下端と略同じ高さまで低下する。
【００１１】
このとき、前記加熱装置７７が有機溶剤Ｙを加熱しているので、有機溶剤ＹのベーパＶがウェーハ３にその潜熱を与えながらも徐々に増加されている。しかし、ウェーハ３全体がベーパＶによって覆われかつウェーハ３の表面に有機溶剤Ｙの凝縮が行われるまでに、例えば数十秒などの比較的長い時間がかかることがある。
【００１２】
このため、ウェーハ３の表面全体に凝縮した有機溶剤Ｙが付着する時点には、ウェーハ３の温度がベーパＶ内の熱的平衡点に略達してしまうことがある。ウェーハ３の表面での凝縮が前記熱的平衡時の凝縮に移行してしまった場合には、ウェーハ３の表面に乾いた部分が生じてこの部分に付着しているパーティクルが除去されずに残ってしまうこととなる。仮に、ウェーハ３の温度とベーパＶの温度とが等しくなる前に、ベーパＶがウェーハ３を覆ったとしても、前述したように、ウェーハ３の表面にパーティクルが残留することがある。
【００１３】
さらに、図１２に示すようにウェーハ３を挿入して気相界面Ｂ２が低下した後、再びベーパＶがウェーハ３全体を浸漬するまでの間に、ウェーハ３は大気中にさらされて自然乾燥することとなる。このため、ウェーハ３の乾燥後に、表面に湿潤していた水滴の輪郭等に沿った自然酸化膜であるしみ（以下ウォ−タマークと呼ぶ）が生じることとなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、洗浄後の低温状態にある半導体ウェーハ３を、前記従来のベーパ乾燥装置７０を用いて乾燥させると、ベーパＶがウェーハ３の表面を覆いかつこの表面に有機溶剤Ｙが凝縮するまでに前記熱的平衡時の凝縮となることがある。このため、ウェーハ３の表面に付着しているパーティクルを確実に除去することは困難となるとともに、半導体ウェーハ３の表面に前記ウォ−タマークが生じることがあって、半導体集積回路の製造上好ましくない。
【００１５】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、確実にパーティクルを除去できるとともに、被乾燥物の表面にウォ−タマークを発生させないベーパ乾燥装置及び乾燥方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るベーパ乾燥装置は、
有機溶剤を収容するとともに、上部に開口部を有するベーパ槽と、
前記有機溶剤を加熱して気化させることで、上記ベーパ槽内に有機溶剤のベーパを発生させる発熱装置と、
前記発熱装置によって気化された有機溶剤のベーパ内に、湿潤した状態の被乾燥物を支持する支持装置と、
前記有機溶剤の液面と前記支持装置に支持された被乾燥物との間で前記ベーパ槽内に開口する複数のガス噴射口を有し、前記ガス噴射口から前記ベーパ槽内に不活性ガスを噴射することで、前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させるガス供給手段と、
前記ベーパ槽の開口部に向かって気体を供給する気体供給手段と、
前記ベーパ槽内の気体を排気する気体排気手段と、
前記気体排気手段による気体の排気量に応じて気体供給量を増減するように前記気体供給手段を制御し、前記ベーパ槽内に位置するベーパと大気との気相界面の動揺を抑える制御手段と、
前記ベーパ内に支持された被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した状態で、前記被乾燥物を前記支持装置とともにベーパ槽内からベーパと大気との気相界面を通過させて大気中へ搬送する搬送手段と、を備えることを特徴としている。
本発明の一つの形態に係るベーパ乾燥装置によると、前記ガス噴射口は、前記有機溶剤の液面の上で互いに向かい合うように設けることが望ましい。
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る乾燥方法は、湿潤した状態の被乾燥物を出し入れ自在な開口部を有する乾燥槽を備えるベーパ乾燥装置を用いる乾燥方法であって、
前記乾燥槽内に有機溶剤が気化したベーパを充満させる工程と、
前記ベーパを充満させた乾燥槽内に前記開口部から前記被乾燥物を挿入する工程と、
前記被乾燥物が前記乾燥槽内でベーパと大気との気相界面に接した時に前記乾燥槽内に不活性ガスを供給し、この不活性ガスで前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させる工程と、
前記不活性ガスで希釈されたベーパが前記被乾燥物を覆って前記被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した後、前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止した後、前記乾燥槽内で前記ベーパと大気との気相界面の動揺を抑えた状態で、前記被乾燥物を前記気相界面を通して大気中に搬送する工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１８】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る乾燥方法は、請求項１に記載のベーパ乾燥装置を用いる乾燥方法であって、
前記ベーパ乾燥装置の発熱装置を用いてベーパ槽内の有機溶剤を加熱・気化させ、前記ベーパ槽内に前記有機溶剤のベーパを発生させる工程と、
前記ベーパ乾燥装置の気体供給手段によって前記ベーパ槽の開口部に気体を供給するとともに、前記ベーパ槽内の気体を前記ベーパ乾燥装置の気体排気手段によって排気する工程と、
前記ベーパ乾燥装置の支持装置によって支持された被乾燥物を、前記ベーパ乾燥装置の搬送手段を介して前記開口部から前記ベーパ槽内に挿入する工程と、
前記被乾燥物が前記ベーパ槽内でベーパと大気との気相界面に接した時に前記ベーパ槽内に不活性ガスを供給し、この不活性ガスで前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させる工程と、
前記不活性ガスによって希釈されたベーパが前記被乾燥物を覆って前記被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した後、前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止した後、前記ベーパ乾燥装置の制御手段が前記気体排気手段による気体の排気量を減少させ、かつ前記気体供給手段による前記開口部への気体供給量を減少させてベーパと大気との気相界面の動揺を抑えた状態で、前記搬送手段が前記被乾燥物を前記支持装置とともに前記ベーパ槽内からベーパと大気との気相界面を通して大気中に搬送する工程と、を備えることを特徴としている。
本発明の一つの形態に係る乾燥方法によると、前記制御手段は、前記気体排気手段による気体の排気量と前記気体供給手段による気体供給量とが比例して減少するように、前記気体排気手段および前記気体供給手段を制御することが望ましい。
【００２０】
本発明に係るベーパ乾燥装置によれば、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともにベーパ内に上昇気流が発生し、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなる。
【００２１】
このため、ベーパが被乾燥物を浸漬するので、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。
【００２２】
そして、搬送手段が、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、制御手段が、気体排気手段による気体の排気量を減少させかつ気体供給手段による気体供給量を減少させる。このため、気相界面の動揺が抑えられて、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００２３】
本発明に係る乾燥方法によれば、乾燥槽内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともに、ベーパ内に上昇気流が発生する。これにより、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなって、ベーパが被乾燥物を浸漬することとなる。
【００２４】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、気相界面の動揺を抑えた状態とされるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００２５】
本発明に係る乾燥方法によれば、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなって、ベーパが被乾燥物を浸漬することとなる。
【００２６】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、搬送手段が、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、制御手段が、気体排気手段による気体の排気量と気体供給手段による気体供給量とを減少させる。このため、気相界面の動揺が抑えられて、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００２７】
特に前記気体排気手段による気体の排気量と前記気体供給手段による気体供給量とが比例して減少するので、気相界面の動揺がより一層抑えられて、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルがより確実に有機溶剤ととともに擦り取られることとなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態のベーパ乾燥装置１の縦断面図を示し、図２ないし図９はベーパ乾燥装置１を用いた乾燥方法の工程を示している。
【００２９】
図１に示すように、ベーパ乾燥装置１は、装置１の外郭を構成する装置本体４と、この装置本体４の内部に被乾燥物としての洗浄後の半導体ウェーハ３を支持する支持装置５と、前記半導体ウェーハ３の表面において有機溶剤と置換された水等の洗浄液を回収する回収部６と、装置本体４の内部に窒素ガス（Ｎ2 ）等の不活性ガスを供給するガス供給手段２と、前記装置本体４の後述するベーパ槽７内の気体を装置１外に排気する気体排気手段４１と、搬送手段をなす搬送装置４３と、制御手段をなす制御装置４４とを備えている。
【００３０】
前記装置本体４は、内部にイソプロピルアルコール等の有機溶剤Ｙを収容する乾燥槽をなすベーパ槽７と、このベーパ槽７の外周を包囲しかつベーパ槽７の内部を外部の温度などから遮断する外周槽８とを備えた二重構造となっている。前記ベーパ槽７と外周槽８とは共に上部に、前記支持装置５を装置本体４内に出し入れ可能とする支持装置出入口９，１０を形成している。なお前記ベーパ槽７の支持装置出入口９は本明細書に記した開口部となっている。
【００３１】
前記ベーパ槽７は有機溶剤Ｙによって腐食されにくい石英等からなる箱状に形成されている。前記外周槽８はベーパ槽７に装置１の外部の温度を伝えにくいステンレス等などからなる箱状に形成されている。
【００３２】
前記ベーパ槽７の底部１１と外周槽８との間に発熱装置１２が設けられている。この発熱装置１２は、ベーパ槽７内に供給されるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤Ｙを加熱する機能を有しており、公知のプレートヒータ等によって得ることができる。
【００３３】
また、前記ベーパ槽７には前記外周槽８を通って、装置本体４の外部と連通する溶剤供給管１４が接続している。この供給管１４はベーパ槽７の内部に有機溶剤Ｙを供給する機能を有している。ベーパ槽７の下端部の一部１３には外周槽８を通って装置本体４の外部と連通する溶剤排出管４０が接続している。この排出管４０はベーパ槽７に収容された有機溶剤Ｙを排出する機能を有している。ベーパ槽７の内側でかつ支持装置出入口９の近傍には、冷却水を循環する冷却管１６が設けられている。
【００３４】
この冷却管１６は、ベーパ槽７の側壁面１５の内側に沿って形成された蛇管であって、内部に冷却水を循環させるようになっている。冷却管１６は、前記発熱装置１２によって加熱された有機溶剤ＹのベーパＶ（図２などに示す）を冷却し液化して、支持装置出入口９から装置１の外部にベーパＶが排出されて失われることを防止する機能を有している。
【００３５】
前記回収部６は、前記ベーパ槽７の内部に設けられたベーパ室内槽１７と排液管１８とを備えている。前記ベーパ室内槽１７は、前記有機溶剤Ｙの液面Ｒより上方に設けられており、上部に開口部１９を有している。ベーパ室内槽１７の開口部１９は、有機溶剤ＹのベーパＶと置換され、かつ前記支持装置５に支持される半導体ウェーハ３から水及びパーティクルとともに流れ落ちるＩＰＡ凝縮液を十分に回収できる大きさに形成されている。
【００３６】
前記排液管１８は、一端２０が前記ベーパ室内槽１７の底部に接続しており、他端２１がベーパ槽７及び外周槽８を通って、装置１の外部にＩＰＡ凝縮液等の液体を排出できるようになっている。
【００３７】
また、前記ベーパ槽７の支持装置出入口９の上方には、気体供給手段をなす送風機４２が設けられている。前記送風機４２は、その吹出し口４５が、装置本体４の支持装置出入口９，１０に相対するように配置されている。送風機４２は、図示しないクリーンエア供給源より意図的に含有する塵を少なくした気体としてのクリーンエアを、前記支持装置出入口９，１０に向かって送風している。
【００３８】
この送風機４２は、ベーパ乾燥装置１と一体であっても別体であっても良く、ベーパ乾燥装置１と別体でかつこのベーパ乾燥装置１が半導体ウェーハ３などの被乾燥物を洗浄する洗浄機などに組み込まれる場合には、この洗浄機に設けられてもよい。
【００３９】
洗浄機に設けられかつベーパ乾燥装置１が洗浄機に組み込まれた場合には、前記送風機４２が支持装置出入口９，１０に向って送風することによって、ベーパ乾燥装置１ごと洗浄機内を外部より高い圧力に与圧してパーティクルなどが洗浄機及びベーパ乾燥装置１内に侵入しないようになっている。
【００４０】
前記気体排気手段４１は、ベーパ槽７の支持装置出入口９に設けられ、この支持装置出入口９に開口する排気管４６と、排気管４６に設けられた排気弁４７とから構成されている。前記排気管４６は図示しない吸引装置などに接続している。気体排気手段４１は、排気弁４７が開くことによって、ベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気するようになっている。前記気体排気手段４１は、冷却管１６によって液化されなかった有機溶剤ＹのベーパＶを支持装置出入口９，１０から外部に排出しないこととなる。
【００４１】
また、前記ベーパ槽７の内側でかつ支持装置出入口９の近傍に、温度検出器４８が設けられている。この温度検出器４８は、検出部４９と計測部５０とから構成されている。検出部４９は、前記支持装置出入口９から最も下側に位置する冷却管１６の巻回部１６ａと略同じ高さまで装置本体４の鉛直方向に延びて設けられ、前記巻回部１６ａの近傍の温度を検出するようになっている。計測部５０は前記検出部４９に接続しているとともに前記制御装置４４にも接続しており、検出部４９が検出した温度を制御装置４４に向かって出力するようになっている。
【００４２】
前記支持装置５は、図１に示すように、一度に複数の半導体ウェーハ３を保持するキャリア部材２２と、前記キャリア部材２２を吊持する一対の吊持部材２３，２４とから構成されている。
【００４３】
キャリア部材２２は、円盤状の半導体ウェーハ３を、その中心同士を結ぶ線が略直線となるとともに、その表面が互いに平行でかつ等間隔に保持できるように形成されている。キャリア部材２２は、図示中の手前側（正面側）から奥側に亘って一対の引掛け部２５，２５を形成している。
【００４４】
この引掛け部２５は、図１に示すように正面側からみてベーパ槽７の側壁面１５にむかって凸に形成されており、この凸を構成する最も下側に位置する面２６は、略平坦に形成されている。
【００４５】
前記吊持部材２３，２４は、図１に示すように装置本体４の鉛直方向に沿って延びたアーム状に形成されており、その下端に互いに向かい合うように内側に折曲げられる等して形成されたフランジ部２７を一体に備えている。
【００４６】
前記吊持部材２３，２４は、前記搬送装置４３によって図示中の矢印Ｋ１に沿って互いに近接する方向に移動されて、そのフランジ部２７，２７をキャリア部材２２の引掛け部２５，２５に係止するようになっている。そして、吊持部材２３，２４は、引掛け部２５の面２６が平坦に形成されているので、フランジ部２７，２７と引掛け部２５，２５との係止によってキャリア部材２２を吊持することとなる。
【００４７】
そして、キャリア部材２２は前記搬送装置４３によって所望の位置に移動されるようになっている。吊持部材２３，２４は、吊持するキャリア部材２２の長さ等によって、装置１の正面側から奥側に亘って、複数設けられても良い。
【００４８】
また、吊持部材２３，２４の上端には、図示中の一点鎖線Ｐに示すように前記搬送装置４３等が接続している。この搬送装置４３は、図示中の矢印Ｋに沿って一対の吊持部材２３，２４を互いに接離する方向、一対の部材２３，２４を一体に図示中の矢印Ｊに沿って上下方向及び図示中の矢印Ｈに沿って左右方向に移動するようになっている。
【００４９】
搬送装置４３は、前述したように吊持部材２３，２４を移動することによって支持装置５が支持する半導体ウェーハ３を、洗浄装置等からベーパ乾燥装置１まで移動し、かつベーパ槽７内でベーパＶによって浸漬された状態から後述する気相界面Ｂを通して大気中へ搬送するとともに、ベーパ乾燥装置１から乾燥工程の後工程へと移動することとなる。
【００５０】
そして、前記吊持部材２３，２４は前記搬送装置４３によって、前記キャリア部材２２を支持装置出入口９から装置本体４の内部に出し入れ自在とし、装置本体４の内部にキャリア部材２２を上方から吊持することとなる。
【００５１】
前記ガス供給手段２は、ガス供給管３０と、周管部３１と、ガス噴射口３２と、不活性ガス供給源３３とを備えている。前記ガス供給管３０は、前記不活性ガス供給源３３等に接続し、かつ前記外周槽８と前記ベーパ槽７とを通って周管部３１に接続している。
【００５２】
前記周管部３１は、前記有機溶剤Ｙの液面Ｒと回収部６との間に設けられ、かつ前記ベーパ槽７の側壁面１５の内側に沿って複数のパイプ部材が互いに連結されて構成されている。
【００５３】
前記ガス噴射口３２は、図１に示すようにオリフィス状に形成され、かつ前記周管部３１の互いに相対するパイプ部材にガス噴射方向が互いに向き合うように複数設けられている。
【００５４】
このように構成されることによって、前記ガス噴射口３２は、有機溶剤Ｙの液面Ｒと半導体ウェーハ３との間に開口することとなる。前記ガス供給手段２は、不活性ガス供給源３３から供給された不活性ガスＮ（図３に示す）を、前記ガス供給管３０を通して、周管部３１の互いに相対するガス噴射口３２からベーパ槽７内に噴射するようになっている。
【００５５】
前記制御装置４４は、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを有する演算装置であり、前記搬出装置４３、送風機４２、不活性ガス供給源３３、前記温度検出器４８及び気体排気手段４１などと接続して、これらの動作を制御して、ベーパ乾燥装置１全体の制御をつかさどるようになっている。
【００５６】
制御装置４４は、前記気体排気手段４１の排気弁４７が開いてベーパ槽７内の気体を排気する場合に、前記送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を増加させるとともに、前記気体排気手段４１の排気弁４７が閉じてベーパ槽７内の気体を排気しない場合に、前記送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を例えば略半分まで減少させるようになっている。
【００５７】
このように、制御装置４４は、気体排気手段４１が排気する気体の流量を増加させる場合には、送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を増加させ、かつ気体排気手段４１が排気する気体の流量を減少させる場合には、送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を減少させることによって、ベーパ槽７内に流入するクリーンエアＣの流量とベーパ槽７内から排気される気体の流量とを一致させ必要時にベーパＶと大気との気相界面Ｂ（図２などに示す）の動揺を抑えるようになっている。
【００５８】
制御装置４４は、気体排気手段４１による気体の排気量と送風機４２による気体供給量とを、排気弁４７が閉じてベーパ槽７内の気体を排気しない場合でかつ前記送風機４２が送風する流量を略半分まで減少させた場合から、略比例させて制御するようになっており、気体排気手段４１による排気量に応じて気体供給量を増減するように送風機４２を制御するようになっている。
【００５９】
前述した構成により、まず溶剤供給管１４を通して有機溶剤Ｙをベーパ槽７内に供給する。図２に示すように、発熱装置１２を用いて有機溶剤Ｙを加熱してベーパＶを発生させ、かつ送風機４２から支持装置出入口９，１０に向ってクリーンエアＣを送風するとともに、排気弁４７を開いてベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気する。
【００６０】
このとき前記ベーパＶは、ベーパ槽７の冷却管１６から下側の部分を気液平衡状態にする。なお、ベーパＶと大気との気相界面Ｂは、冷却管１６の最も下側に位置する巻回部１６ａとほぼ同じ高さに位置している。
【００６１】
そして、搬送装置４３が、一対の吊持部材２３，２４を用いて、水等によって湿潤した半導体ウェーハ３を保持したキャリア部材２２をベーパ槽７内に挿入する。図３に示すように、下降中の半導体ウェーハ３の下端部が前記気相界面Ｂに接した時点で、前記不活性ガス供給源３３からガス供給管３０に不活性ガスＮを供給して、ガス噴射ノズル３２からベーパ槽７内に不活性ガスＮを噴射する。
【００６２】
その後に、図４に示すように、搬送装置４３がキャリア部材２２に保持された半導体ウェーハ３を前記気相界面Ｂの下に位置させてベーパ槽７内に吊持する。すると、半導体ウェーハ３が低温状態であるためベーパＶが冷却されて瞬く間に半導体ウェーハ３の表面に凝結する。
【００６３】
ガス噴射口３２から不活性ガスＮが噴射されるのでベーパＶが希釈されかつ体積が増加するとともに、前記不活性ガスＮは互いに相対するガス噴射口３２，３２から噴射されるので、噴射される不活性ガスＮは、互いにぶつかって、図示中の矢印Ｎ１に示すように上昇気流を発生する。また、前記不活性ガスＮは互いに相対するガス噴射口３２，３２から噴射されるので、ベーパＶは略均一に希釈されることとなる。
【００６４】
このため、希釈されたベーパＶと大気との境界面Ｂがほぼウェーハ３挿入前の高さに維持されることとなり、ベーパＶが半導体ウェーハ３を浸漬することとなる。
【００６５】
その後、図５に示すように、半導体ウェーハ３の表面に付着していた水分がベーパＶと置換して、有機溶剤Ｙは半導体ウェーハ３の表面に凝縮する。なお、半導体ウェーハ３の表面に付着していた水分が有機溶剤Ｙと置換されると、図４に示すように、水分Ｓは半導体ウェーハ３の表面に付着していたパーティクルとともにベーパ室内槽１７に流れ落ちることとなる。
【００６６】
このとき半導体ウェーハ３から流れ落ちた水分Ｓはベーパ室内槽１７の中に落下し排液管１８から装置１外に排出されるので、ベーパ槽７内の有機溶剤Ｙの純度は略一定に保たれることとなる。
【００６７】
この半導体ウェーハ３の表面での水分と有機溶剤Ｙとの置換が行われ、過剰の有機溶剤Ｙがウェーハ３の表面に凝縮できなくなると、前記気相界面Ｂが上昇し始める。すると、前記温度検出器４８がベーパＶの温度を検出して、制御装置４４が図５に示すように前記不活性ガス供給源３３からの不活性ガスＮの供給を停止する。なお、図において斜線Ｑは、半導体ウェーハ３の表面に凝縮して付着した有機溶剤Ｙを示している。
【００６８】
このとき、不活性ガスＮによって希釈された有機溶剤ＹのベーパＶは、その有機溶剤Ｙ成分が半導体ウェーハ３の表面に凝縮することにより、体積を減少するので、不活性ガスＮの噴射による体積増加で有機溶剤ＹのベーパＶが支持装置出入口９，１０から装置１外へ流出することはない。
【００６９】
前述した不活性ガスＮの供給停止から、半導体ウェーハ３の表面に処理に最適な量の有機溶剤Ｙを凝縮させるのに充分な例えば２０秒などの時間が経過したのち、前記排気弁４７を閉じてベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気することをやめるとともに、前記送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を例えば略１／２などに減少させる。このように排気弁４７を閉じて排気流量を減少させかつ送風機４２の送風流量を減少させることによって、前記気相界面Ｂはその動揺を抑制されることとなる。
【００７０】
次に、図６および図７に示すように、前記搬送装置４３を用いて、半導体ウェーハ３をキャリア部材２２ごと、ベーパ槽７内からゆっくりと取り出す。半導体ウェーハ３が気相界面Ｂを通過すると、この気相界面Ｂに形成されている有機溶剤Ｙの表面張力によって、半導体ウェーハ３の表面に凝縮して付着している有機溶剤Ｙは残留しているパーティクルとともに擦り取られることとなる。このとき、半導体ウェーハ３の上昇速度は、５ｍｍ／ｓｅｃから１０ｍｍ／ｓｅｃまでとするのが好ましく、最適には７ｍｍ／ｓｅｃなどの極低速な速度とするのが望ましい。
【００７１】
そして、擦り取られた有機溶剤Ｙ１が、半導体ウェーハ３の表面に残留していたパーティクルとともにベーパ室内槽１７に流れ落ちることとなって、半導体ウェーハ３は乾燥する。
【００７２】
図８に示すように、半導体ウェーハ３の下端が気相界面Ｂから抜け出た時点で、排気弁４７を開けてベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気するとともに、送風機４２から送風されるクリーンエアＣの流量を、図３などに示す気相界面Ｂ内にウェーハ３が挿入される前の流量に戻す。
【００７３】
図９に示すように、前記搬送装置４３によってさらに上昇して装置１外へ出た半導体ウェーハ３は、搬送装置４３および吊持部材２３，２４によってキャリア部材２２ごと、次の工程に移送される。
【００７４】
一方、冷却管１６の近傍においては、有機溶剤ＹのベーパＶが冷却されて凝縮している。この凝縮した有機溶剤Ｙはベーパ槽７内に、図２から図９に示すＹ２のように落下している。このため、有機溶剤ＹのベーパＶがベーパ槽７の支持装置出入口９から極力排出されにくくなる。
【００７５】
本実施形態によれば、低温状態の半導体ウェーハ３を乾燥する際においても、ベーパＶにガス噴射口３２から不活性ガスＮを供給するのでベーパＶが希釈され体積が増加するとともに、ベーパＶ内に上昇気流が発生して気相界面Ｂの高さを維持したまま、半導体ウェーハ３を浸漬することとなる。このため、半導体ウェーハ３を湿潤している水などの洗浄液は、前記初期凝縮工程において、短時間の内に確実に有機溶剤Ｙと置換されることとなる。
【００７６】
したがって、半導体ウェーハ３が大気中で自然乾燥しなくなるので半導体ウェーハ３の表面にウォ−タマーク等が生じることもなく、確実に半導体ウェーハ３の表面を乾燥させることができる。
【００７７】
また、前述したように、初期凝縮工程において、半導体ウェーハ３を湿潤している水などの洗浄液を確実に有機溶剤Ｙと置換するので、半導体ウェーハ３の表面に隙間なく有機溶剤Ｙが凝縮する。この状態の半導体ウェーハ３を気相界面Ｂを通すことによって、残留しているパーティクルとともに有機溶剤Ｙを擦り取るので、確実に半導体ウェーハ３の表面からパーティクルを除去できる。
【００７８】
図６及び図７に示すように、半導体ウェーハ３の表面に凝縮して付着している有機溶剤Ｙを擦り取る際に、排気弁４７を閉じて排気流量を減少させかつ送風機４２の送風流量を減少させて、ベーパ槽７内に流入するクリーンエアＣの流量とベーパ槽７内から排気される気体の流量とを一致させるので気相界面Ｂの動揺を抑制する。半導体ウェーハ３を極低速で上昇させて、この動揺の抑制された気相界面Ｂを通すので、確実に有機溶剤Ｙを擦り取ることが出来、かつ確実にパーティクルを除去できる。
【００７９】
また、本発明は前述した実施形態には制約されるものではなく、半導体ウェーハ３以外の被乾燥物、例えば、液晶表示装置用のガラス基盤や、光記録ディスク及び磁器記録ディスクなどの記録ディスク用基盤などの高精細加工が施される各種基盤を乾燥する乾燥装置及び乾燥方法にも適用できる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明に係るベーパ乾燥装置によると、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともに、ベーパ内に上昇気流が発生してベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなり、希釈されたベーパが被乾燥物全体を短時間で浸漬することとなる。
【００８１】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。
さらに、有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際には、ベーパ槽内に流入する気体の流量とベーパ槽から排気される気体の流量とが略一致して、ベーパと大気との気相界面の動揺が抑えられるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００８３】
したがって、湿潤した状態の被乾燥物が大気中で自然乾燥することなく、かつ被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られるので、被乾燥物の表面にウォータマークを生じさせることもなく乾燥させることができるとともに、被乾燥物の表面から確実にパーティクルを除去することができる。
【００８４】
本発明に係る乾燥方法によれば、乾燥槽内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともに、ベーパ内に上昇気流が発生してベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなり、ベーパが被乾燥物全体を短時間で浸漬することとなる。
【００８５】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、気相界面の動揺を抑えた状態とされるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００８６】
したがって、湿潤した状態の被乾燥物が大気中で自然乾燥することなく、かつ被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られるので、被乾燥物の表面にウォータマークを生じさせることもなく乾燥させることができるとともに、被乾燥物の表面から確実にパーティクルを除去することができる。
【００８７】
本発明に係る乾燥方法によれば、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなって、ベーパが被乾燥物全体を短時間で浸漬することとなる。
【００８８】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、搬送手段が、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、制御手段が、気体排気手段による気体の排気量と気体供給手段による気体供給量とを減少させる。このため、ベーパ槽内に流入する気体の流量とベーパ槽から排気される気体の流量とが略一致して、気相界面の動揺が抑えられるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００８９】
したがって、湿潤した状態の被乾燥物が大気中で自然乾燥することなく、かつ被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られるので、被乾燥物の表面にウォータマークを生じさせることもなく乾燥させることができるとともに、被乾燥物の表面から確実にパーティクルを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のベーパ乾燥装置の縦断面図。
【図２】同実施形態の半導体ウェーハ挿入前の状態を示す図。
【図３】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面に接した状態を示す図。
【図４】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハがベーパに浸漬された状態を示す図。
【図５】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハの表面に有機溶剤が凝縮した状態を示す図。
【図６】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面を通る状態を示す図。
【図７】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面によって有機溶剤を擦り取られる状態を示す図。
【図８】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面から抜け出た状態を示す図。
【図９】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが搬送装置によって、次の工程に移送される状態を示す図。
【図１０】従来のベーパ乾燥装置を示す縦断面図。
【図１１】図１０に示された従来のベーパ乾燥装置の半導体ウェーハ挿入前の状態を示す縦断面図。
【図１２】図１０に示された従来のベーパ乾燥装置の半導体ウェーハ挿入直後の状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ベーパ乾燥装置、２…ガス供給手段、３…被乾燥物（半導体ウェーハ）、５…支持装置、７…ベーパ槽（乾燥槽）、９…開口部（支持装置出入口）、１２…発熱装置、３２…ガス噴射口、４１…気体排気手段、４２…気体供給手段（送風機）、４３…搬送手段（搬送装置）、４４…制御手段（制御装置）、Ｙ…有機溶剤、Ｖ…ベーパ、Ｎ…不活性ガス、Ｂ…気相界面、Ｃ…気体（クリーンエア）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば洗浄した後の半導体ウェ−ハ、液晶表示装置用の基盤及び記録ディスク用の基盤などの被乾燥物を乾燥させるベーパ乾燥装置及び乾燥方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
洗浄後の半導体ウェ−ハなどの被乾燥物を乾燥する装置として、図１０に示すようなベーパ乾燥装置７０が知られている。
図１０に例示されたベーパ乾燥装置７０は、装置７０の外郭を構成する装置本体７１と、この装置本体７１の内部に半導体ウェーハ３を支持する支持装置７２と、前記半導体ウェーハ３の表面において有機溶剤Ｙと置換された水等の洗浄液Ｓを回収する回収部７３とを備えている。
【０００３】
前記装置本体７１は、イソプロピルアルコール等の有機溶剤Ｙを収容するベーパ槽７４と、このベーパ槽７４の外周を包囲する外周槽７５とを備えた二重構造となっている。前記ベーパ槽７４の底部７６と外周槽７５との間に発熱装置７７が設けられている。
【０００４】
前記ベーパ槽７４の上端部でかつ内側に、側壁面７８に沿って、蛇管からなって内部に冷却水を循環する冷却管７９が設けられている。この冷却管７９は内部に冷却水を循環させることによって、前記発熱装置７７によって加熱された有機溶剤ＹのベーパＶを冷却し液化して、装置７０の外部にベーパＶが排出されて失われることを防止する。
【０００５】
一般に、乾燥工程においてベーパＶ内に浸漬される前のウェ−ハ３は、前工程の洗浄工程において水洗いされ、この水により湿潤した状態になっているとともに、比較的温度の低い状態になっている。
【０００６】
前記ベーパ乾燥装置７０を用いた乾燥方法は、複数枚のウェ−ハ３を治具で保持した状態で、イソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと呼ぶ）等の有機溶剤ＹのベーパＶ中に浸漬し、ウェ−ハ３とベーパＶとの温度差によって水とベーパＶである有機溶剤Ｙとを置換させる。その後、ウェーハ３の表面に凝縮した有機溶剤Ｙを蒸発させることによってウェーハ３を乾燥させるというものである。
【０００７】
なお、前述した乾燥方法は、ウェーハ３などの被乾燥物の表面において水とベーパＶとを置換させるときに、ウェーハ３の表面に付着していたパーティクルを水とともに除去している。しかし、この方法では、必ずしも充分にパーティクルを除去できずにウェーハ３の表面にパーティクルが残留することがある。
【０００８】
また、洗浄後の比較的温度の低い状態のウェ−ハ３が有機溶剤ＹのベーパＶが充満したベーパ乾燥装置７０内などに挿入されると、ウェーハ３の挿入直後においては、ウェーハ３の温度が低いのでウェーハ３の両面でベーパＶの凝縮が起こる。この凝縮はウェーハ３の温度がベーパＶの温度に達するまで継続する（以下この凝縮工程を初期凝縮工程と呼ぶ。）
次に、ウェーハ３の温度がベーパＶの温度と略等しくなると、例えばウェーハ３の表面のうち回路などを形成する処理面にベーパＶの凝縮が起きた場合には、ベーパＶの潜熱はウェーハ３に吸収されかつベーパＶ内での熱的平衡を維持するため、前記処理面の反対側である裏面から同量の熱がベーパＶ内に放出されることとなる。このことは、ウェーハ３の裏面に凝縮しようとする又は凝縮した有機溶剤Ｙに気化熱を与えることになるので、裏面にはベーパＶが凝縮出来ずに乾いた状態が維持されることとなる。（以下この凝縮工程を熱的平衡時の凝縮と呼ぶ。）
前記ウェーハ３の表面に凝縮するまたはしようとするベーパＶはウェーハ３の処理面も裏面にも同一状態で存在する。このため、前記熱的平衡時の凝縮において、どちらか一方の面にベーパが凝縮すると、その他方の面が乾燥するという現象が起きる。ウェーハ３の処理面及び裏面はベーパＶの凝縮と乾燥のどちらへも移行しやすい非常に不安定な状態となって、ウェーハ３の処理面及び裏面が交互にベーパＶの凝縮と乾燥とを繰り返すこととなる。
【０００９】
前記従来のベーパ乾燥装置７０を用いた乾燥方法において、ウェーハ３の挿入前においては、図１１に示すように発熱装置７７を用いて有機溶剤Ｙを加熱しかつベーパ槽内７４にベーパＶを充満させた状態となっている。なお、このとき、ベーパＶと大気との気相界面（図１１に示す二点鎖線Ｂ１）は、冷却管７９の下端に位置する巻回部７９ａと略同じ高さに位置している。
【００１０】
そして、洗浄後のウェーハ３が、図１１に示した状態のベーパ乾燥装置７０内に挿入されると、ウェーハ３が低温状態であるためベーパＶが冷却されて瞬く間に凝結し、図１２に示すように、ベーパＶと大気との気相界面（図１２に示す二点鎖線Ｂ２）が、ウェーハ３の下端と略同じ高さまで低下する。
【００１１】
このとき、前記加熱装置７７が有機溶剤Ｙを加熱しているので、有機溶剤ＹのベーパＶがウェーハ３にその潜熱を与えながらも徐々に増加されている。しかし、ウェーハ３全体がベーパＶによって覆われかつウェーハ３の表面に有機溶剤Ｙの凝縮が行われるまでに、例えば数十秒などの比較的長い時間がかかることがある。
【００１２】
このため、ウェーハ３の表面全体に凝縮した有機溶剤Ｙが付着する時点には、ウェーハ３の温度がベーパＶ内の熱的平衡点に略達してしまうことがある。ウェーハ３の表面での凝縮が前記熱的平衡時の凝縮に移行してしまった場合には、ウェーハ３の表面に乾いた部分が生じてこの部分に付着しているパーティクルが除去されずに残ってしまうこととなる。仮に、ウェーハ３の温度とベーパＶの温度とが等しくなる前に、ベーパＶがウェーハ３を覆ったとしても、前述したように、ウェーハ３の表面にパーティクルが残留することがある。
【００１３】
さらに、図１２に示すようにウェーハ３を挿入して気相界面Ｂ２が低下した後、再びベーパＶがウェーハ３全体を浸漬するまでの間に、ウェーハ３は大気中にさらされて自然乾燥することとなる。このため、ウェーハ３の乾燥後に、表面に湿潤していた水滴の輪郭等に沿った自然酸化膜であるしみ（以下ウォ−タマークと呼ぶ）が生じることとなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、洗浄後の低温状態にある半導体ウェーハ３を、前記従来のベーパ乾燥装置７０を用いて乾燥させると、ベーパＶがウェーハ３の表面を覆いかつこの表面に有機溶剤Ｙが凝縮するまでに前記熱的平衡時の凝縮となることがある。このため、ウェーハ３の表面に付着しているパーティクルを確実に除去することは困難となるとともに、半導体ウェーハ３の表面に前記ウォ−タマークが生じることがあって、半導体集積回路の製造上好ましくない。
【００１５】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、確実にパーティクルを除去できるとともに、被乾燥物の表面にウォ−タマークを発生させないベーパ乾燥装置及び乾燥方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るベーパ乾燥装置は、
有機溶剤を収容するとともに、上部に開口部を有するベーパ槽と、
前記有機溶剤を加熱して気化させることで、上記ベーパ槽内に有機溶剤のベーパを発生させる発熱装置と、
前記発熱装置によって気化された有機溶剤のベーパ内に、湿潤した状態の被乾燥物を支持する支持装置と、
前記有機溶剤の液面と前記支持装置に支持された被乾燥物との間で前記ベーパ槽内に開口する複数のガス噴射口を有し、前記ガス噴射口から前記ベーパ槽内に不活性ガスを噴射することで、前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させるガス供給手段と、
前記ベーパ槽の開口部に向かって気体を供給する気体供給手段と、
前記ベーパ槽内の気体を排気する気体排気手段と、
前記気体排気手段による気体の排気量に応じて気体供給量を増減するように前記気体供給手段を制御し、前記ベーパ槽内に位置するベーパと大気との気相界面の動揺を抑える制御手段と、
前記ベーパ内に支持された被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した状態で、前記被乾燥物を前記支持装置とともにベーパ槽内からベーパと大気との気相界面を通過させて大気中へ搬送する搬送手段と、を備えることを特徴としている。
本発明の一つの形態に係るベーパ乾燥装置によると、前記ガス噴射口は、前記有機溶剤の液面の上で互いに向かい合うように設けることが望ましい。
【００１７】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る乾燥方法は、湿潤した状態の被乾燥物を出し入れ自在な開口部を有する乾燥槽を備えるベーパ乾燥装置を用いる乾燥方法であって、
前記乾燥槽内に有機溶剤が気化したベーパを充満させる工程と、
前記ベーパを充満させた乾燥槽内に前記開口部から前記被乾燥物を挿入する工程と、
前記被乾燥物が前記乾燥槽内でベーパと大気との気相界面に接した時に前記乾燥槽内に不活性ガスを供給し、この不活性ガスで前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させる工程と、
前記不活性ガスで希釈されたベーパが前記被乾燥物を覆って前記被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した後、前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止した後、前記乾燥槽内で前記ベーパと大気との気相界面の動揺を抑えた状態で、前記被乾燥物を前記気相界面を通して大気中に搬送する工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１８】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る乾燥方法は、請求項１に記載のベーパ乾燥装置を用いる乾燥方法であって、
前記ベーパ乾燥装置の発熱装置を用いてベーパ槽内の有機溶剤を加熱・気化させ、前記ベーパ槽内に前記有機溶剤のベーパを発生させる工程と、
前記ベーパ乾燥装置の気体供給手段によって前記ベーパ槽の開口部に気体を供給するとともに、前記ベーパ槽内の気体を前記ベーパ乾燥装置の気体排気手段によって排気する工程と、
前記ベーパ乾燥装置の支持装置によって支持された被乾燥物を、前記ベーパ乾燥装置の搬送手段を介して前記開口部から前記ベーパ槽内に挿入する工程と、
前記被乾燥物が前記ベーパ槽内でベーパと大気との気相界面に接した時に前記ベーパ槽内に不活性ガスを供給し、この不活性ガスで前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させる工程と、
前記不活性ガスによって希釈されたベーパが前記被乾燥物を覆って前記被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した後、前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止した後、前記ベーパ乾燥装置の制御手段が前記気体排気手段による気体の排気量を減少させ、かつ前記気体供給手段による前記開口部への気体供給量を減少させてベーパと大気との気相界面の動揺を抑えた状態で、前記搬送手段が前記被乾燥物を前記支持装置とともに前記ベーパ槽内からベーパと大気との気相界面を通して大気中に搬送する工程と、を備えることを特徴としている。
本発明の一つの形態に係る乾燥方法によると、前記制御手段は、前記気体排気手段による気体の排気量と前記気体供給手段による気体供給量とが比例して減少するように、前記気体排気手段および前記気体供給手段を制御することが望ましい。
【００２０】
本発明に係るベーパ乾燥装置によれば、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともにベーパ内に上昇気流が発生し、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなる。
【００２１】
このため、ベーパが被乾燥物を浸漬するので、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。
【００２２】
そして、搬送手段が、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、制御手段が、気体排気手段による気体の排気量を減少させかつ気体供給手段による気体供給量を減少させる。このため、気相界面の動揺が抑えられて、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００２３】
本発明に係る乾燥方法によれば、乾燥槽内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともに、ベーパ内に上昇気流が発生する。これにより、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなって、ベーパが被乾燥物を浸漬することとなる。
【００２４】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、気相界面の動揺を抑えた状態とされるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００２５】
本発明に係る乾燥方法によれば、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなって、ベーパが被乾燥物を浸漬することとなる。
【００２６】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、搬送手段が、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、制御手段が、気体排気手段による気体の排気量と気体供給手段による気体供給量とを減少させる。このため、気相界面の動揺が抑えられて、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００２７】
特に前記気体排気手段による気体の排気量と前記気体供給手段による気体供給量とが比例して減少するので、気相界面の動揺がより一層抑えられて、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルがより確実に有機溶剤ととともに擦り取られることとなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１から図９を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態のベーパ乾燥装置１の縦断面図を示し、図２ないし図９はベーパ乾燥装置１を用いた乾燥方法の工程を示している。
【００２９】
図１に示すように、ベーパ乾燥装置１は、装置１の外郭を構成する装置本体４と、この装置本体４の内部に被乾燥物としての洗浄後の半導体ウェーハ３を支持する支持装置５と、前記半導体ウェーハ３の表面において有機溶剤と置換された水等の洗浄液を回収する回収部６と、装置本体４の内部に窒素ガス（Ｎ2 ）等の不活性ガスを供給するガス供給手段２と、前記装置本体４の後述するベーパ槽７内の気体を装置１外に排気する気体排気手段４１と、搬送手段をなす搬送装置４３と、制御手段をなす制御装置４４とを備えている。
【００３０】
前記装置本体４は、内部にイソプロピルアルコール等の有機溶剤Ｙを収容する乾燥槽をなすベーパ槽７と、このベーパ槽７の外周を包囲しかつベーパ槽７の内部を外部の温度などから遮断する外周槽８とを備えた二重構造となっている。前記ベーパ槽７と外周槽８とは共に上部に、前記支持装置５を装置本体４内に出し入れ可能とする支持装置出入口９，１０を形成している。なお前記ベーパ槽７の支持装置出入口９は本明細書に記した開口部となっている。
【００３１】
前記ベーパ槽７は有機溶剤Ｙによって腐食されにくい石英等からなる箱状に形成されている。前記外周槽８はベーパ槽７に装置１の外部の温度を伝えにくいステンレス等などからなる箱状に形成されている。
【００３２】
前記ベーパ槽７の底部１１と外周槽８との間に発熱装置１２が設けられている。この発熱装置１２は、ベーパ槽７内に供給されるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤Ｙを加熱する機能を有しており、公知のプレートヒータ等によって得ることができる。
【００３３】
また、前記ベーパ槽７には前記外周槽８を通って、装置本体４の外部と連通する溶剤供給管１４が接続している。この供給管１４はベーパ槽７の内部に有機溶剤Ｙを供給する機能を有している。ベーパ槽７の下端部の一部１３には外周槽８を通って装置本体４の外部と連通する溶剤排出管４０が接続している。この排出管４０はベーパ槽７に収容された有機溶剤Ｙを排出する機能を有している。ベーパ槽７の内側でかつ支持装置出入口９の近傍には、冷却水を循環する冷却管１６が設けられている。
【００３４】
この冷却管１６は、ベーパ槽７の側壁面１５の内側に沿って形成された蛇管であって、内部に冷却水を循環させるようになっている。冷却管１６は、前記発熱装置１２によって加熱された有機溶剤ＹのベーパＶ（図２などに示す）を冷却し液化して、支持装置出入口９から装置１の外部にベーパＶが排出されて失われることを防止する機能を有している。
【００３５】
前記回収部６は、前記ベーパ槽７の内部に設けられたベーパ室内槽１７と排液管１８とを備えている。前記ベーパ室内槽１７は、前記有機溶剤Ｙの液面Ｒより上方に設けられており、上部に開口部１９を有している。ベーパ室内槽１７の開口部１９は、有機溶剤ＹのベーパＶと置換され、かつ前記支持装置５に支持される半導体ウェーハ３から水及びパーティクルとともに流れ落ちるＩＰＡ凝縮液を十分に回収できる大きさに形成されている。
【００３６】
前記排液管１８は、一端２０が前記ベーパ室内槽１７の底部に接続しており、他端２１がベーパ槽７及び外周槽８を通って、装置１の外部にＩＰＡ凝縮液等の液体を排出できるようになっている。
【００３７】
また、前記ベーパ槽７の支持装置出入口９の上方には、気体供給手段をなす送風機４２が設けられている。前記送風機４２は、その吹出し口４５が、装置本体４の支持装置出入口９，１０に相対するように配置されている。送風機４２は、図示しないクリーンエア供給源より意図的に含有する塵を少なくした気体としてのクリーンエアを、前記支持装置出入口９，１０に向かって送風している。
【００３８】
この送風機４２は、ベーパ乾燥装置１と一体であっても別体であっても良く、ベーパ乾燥装置１と別体でかつこのベーパ乾燥装置１が半導体ウェーハ３などの被乾燥物を洗浄する洗浄機などに組み込まれる場合には、この洗浄機に設けられてもよい。
【００３９】
洗浄機に設けられかつベーパ乾燥装置１が洗浄機に組み込まれた場合には、前記送風機４２が支持装置出入口９，１０に向って送風することによって、ベーパ乾燥装置１ごと洗浄機内を外部より高い圧力に与圧してパーティクルなどが洗浄機及びベーパ乾燥装置１内に侵入しないようになっている。
【００４０】
前記気体排気手段４１は、ベーパ槽７の支持装置出入口９に設けられ、この支持装置出入口９に開口する排気管４６と、排気管４６に設けられた排気弁４７とから構成されている。前記排気管４６は図示しない吸引装置などに接続している。気体排気手段４１は、排気弁４７が開くことによって、ベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気するようになっている。前記気体排気手段４１は、冷却管１６によって液化されなかった有機溶剤ＹのベーパＶを支持装置出入口９，１０から外部に排出しないこととなる。
【００４１】
また、前記ベーパ槽７の内側でかつ支持装置出入口９の近傍に、温度検出器４８が設けられている。この温度検出器４８は、検出部４９と計測部５０とから構成されている。検出部４９は、前記支持装置出入口９から最も下側に位置する冷却管１６の巻回部１６ａと略同じ高さまで装置本体４の鉛直方向に延びて設けられ、前記巻回部１６ａの近傍の温度を検出するようになっている。計測部５０は前記検出部４９に接続しているとともに前記制御装置４４にも接続しており、検出部４９が検出した温度を制御装置４４に向かって出力するようになっている。
【００４２】
前記支持装置５は、図１に示すように、一度に複数の半導体ウェーハ３を保持するキャリア部材２２と、前記キャリア部材２２を吊持する一対の吊持部材２３，２４とから構成されている。
【００４３】
キャリア部材２２は、円盤状の半導体ウェーハ３を、その中心同士を結ぶ線が略直線となるとともに、その表面が互いに平行でかつ等間隔に保持できるように形成されている。キャリア部材２２は、図示中の手前側（正面側）から奥側に亘って一対の引掛け部２５，２５を形成している。
【００４４】
この引掛け部２５は、図１に示すように正面側からみてベーパ槽７の側壁面１５にむかって凸に形成されており、この凸を構成する最も下側に位置する面２６は、略平坦に形成されている。
【００４５】
前記吊持部材２３，２４は、図１に示すように装置本体４の鉛直方向に沿って延びたアーム状に形成されており、その下端に互いに向かい合うように内側に折曲げられる等して形成されたフランジ部２７を一体に備えている。
【００４６】
前記吊持部材２３，２４は、前記搬送装置４３によって図示中の矢印Ｋ１に沿って互いに近接する方向に移動されて、そのフランジ部２７，２７をキャリア部材２２の引掛け部２５，２５に係止するようになっている。そして、吊持部材２３，２４は、引掛け部２５の面２６が平坦に形成されているので、フランジ部２７，２７と引掛け部２５，２５との係止によってキャリア部材２２を吊持することとなる。
【００４７】
そして、キャリア部材２２は前記搬送装置４３によって所望の位置に移動されるようになっている。吊持部材２３，２４は、吊持するキャリア部材２２の長さ等によって、装置１の正面側から奥側に亘って、複数設けられても良い。
【００４８】
また、吊持部材２３，２４の上端には、図示中の一点鎖線Ｐに示すように前記搬送装置４３等が接続している。この搬送装置４３は、図示中の矢印Ｋに沿って一対の吊持部材２３，２４を互いに接離する方向、一対の部材２３，２４を一体に図示中の矢印Ｊに沿って上下方向及び図示中の矢印Ｈに沿って左右方向に移動するようになっている。
【００４９】
搬送装置４３は、前述したように吊持部材２３，２４を移動することによって支持装置５が支持する半導体ウェーハ３を、洗浄装置等からベーパ乾燥装置１まで移動し、かつベーパ槽７内でベーパＶによって浸漬された状態から後述する気相界面Ｂを通して大気中へ搬送するとともに、ベーパ乾燥装置１から乾燥工程の後工程へと移動することとなる。
【００５０】
そして、前記吊持部材２３，２４は前記搬送装置４３によって、前記キャリア部材２２を支持装置出入口９から装置本体４の内部に出し入れ自在とし、装置本体４の内部にキャリア部材２２を上方から吊持することとなる。
【００５１】
前記ガス供給手段２は、ガス供給管３０と、周管部３１と、ガス噴射口３２と、不活性ガス供給源３３とを備えている。前記ガス供給管３０は、前記不活性ガス供給源３３等に接続し、かつ前記外周槽８と前記ベーパ槽７とを通って周管部３１に接続している。
【００５２】
前記周管部３１は、前記有機溶剤Ｙの液面Ｒと回収部６との間に設けられ、かつ前記ベーパ槽７の側壁面１５の内側に沿って複数のパイプ部材が互いに連結されて構成されている。
【００５３】
前記ガス噴射口３２は、図１に示すようにオリフィス状に形成され、かつ前記周管部３１の互いに相対するパイプ部材にガス噴射方向が互いに向き合うように複数設けられている。
【００５４】
このように構成されることによって、前記ガス噴射口３２は、有機溶剤Ｙの液面Ｒと半導体ウェーハ３との間に開口することとなる。前記ガス供給手段２は、不活性ガス供給源３３から供給された不活性ガスＮ（図３に示す）を、前記ガス供給管３０を通して、周管部３１の互いに相対するガス噴射口３２からベーパ槽７内に噴射するようになっている。
【００５５】
前記制御装置４４は、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを有する演算装置であり、前記搬出装置４３、送風機４２、不活性ガス供給源３３、前記温度検出器４８及び気体排気手段４１などと接続して、これらの動作を制御して、ベーパ乾燥装置１全体の制御をつかさどるようになっている。
【００５６】
制御装置４４は、前記気体排気手段４１の排気弁４７が開いてベーパ槽７内の気体を排気する場合に、前記送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を増加させるとともに、前記気体排気手段４１の排気弁４７が閉じてベーパ槽７内の気体を排気しない場合に、前記送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を例えば略半分まで減少させるようになっている。
【００５７】
このように、制御装置４４は、気体排気手段４１が排気する気体の流量を増加させる場合には、送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を増加させ、かつ気体排気手段４１が排気する気体の流量を減少させる場合には、送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を減少させることによって、ベーパ槽７内に流入するクリーンエアＣの流量とベーパ槽７内から排気される気体の流量とを一致させ必要時にベーパＶと大気との気相界面Ｂ（図２などに示す）の動揺を抑えるようになっている。
【００５８】
制御装置４４は、気体排気手段４１による気体の排気量と送風機４２による気体供給量とを、排気弁４７が閉じてベーパ槽７内の気体を排気しない場合でかつ前記送風機４２が送風する流量を略半分まで減少させた場合から、略比例させて制御するようになっており、気体排気手段４１による排気量に応じて気体供給量を増減するように送風機４２を制御するようになっている。
【００５９】
前述した構成により、まず溶剤供給管１４を通して有機溶剤Ｙをベーパ槽７内に供給する。図２に示すように、発熱装置１２を用いて有機溶剤Ｙを加熱してベーパＶを発生させ、かつ送風機４２から支持装置出入口９，１０に向ってクリーンエアＣを送風するとともに、排気弁４７を開いてベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気する。
【００６０】
このとき前記ベーパＶは、ベーパ槽７の冷却管１６から下側の部分を気液平衡状態にする。なお、ベーパＶと大気との気相界面Ｂは、冷却管１６の最も下側に位置する巻回部１６ａとほぼ同じ高さに位置している。
【００６１】
そして、搬送装置４３が、一対の吊持部材２３，２４を用いて、水等によって湿潤した半導体ウェーハ３を保持したキャリア部材２２をベーパ槽７内に挿入する。図３に示すように、下降中の半導体ウェーハ３の下端部が前記気相界面Ｂに接した時点で、前記不活性ガス供給源３３からガス供給管３０に不活性ガスＮを供給して、ガス噴射ノズル３２からベーパ槽７内に不活性ガスＮを噴射する。
【００６２】
その後に、図４に示すように、搬送装置４３がキャリア部材２２に保持された半導体ウェーハ３を前記気相界面Ｂの下に位置させてベーパ槽７内に吊持する。すると、半導体ウェーハ３が低温状態であるためベーパＶが冷却されて瞬く間に半導体ウェーハ３の表面に凝結する。
【００６３】
ガス噴射口３２から不活性ガスＮが噴射されるのでベーパＶが希釈されかつ体積が増加するとともに、前記不活性ガスＮは互いに相対するガス噴射口３２，３２から噴射されるので、噴射される不活性ガスＮは、互いにぶつかって、図示中の矢印Ｎ１に示すように上昇気流を発生する。また、前記不活性ガスＮは互いに相対するガス噴射口３２，３２から噴射されるので、ベーパＶは略均一に希釈されることとなる。
【００６４】
このため、希釈されたベーパＶと大気との境界面Ｂがほぼウェーハ３挿入前の高さに維持されることとなり、ベーパＶが半導体ウェーハ３を浸漬することとなる。
【００６５】
その後、図５に示すように、半導体ウェーハ３の表面に付着していた水分がベーパＶと置換して、有機溶剤Ｙは半導体ウェーハ３の表面に凝縮する。なお、半導体ウェーハ３の表面に付着していた水分が有機溶剤Ｙと置換されると、図４に示すように、水分Ｓは半導体ウェーハ３の表面に付着していたパーティクルとともにベーパ室内槽１７に流れ落ちることとなる。
【００６６】
このとき半導体ウェーハ３から流れ落ちた水分Ｓはベーパ室内槽１７の中に落下し排液管１８から装置１外に排出されるので、ベーパ槽７内の有機溶剤Ｙの純度は略一定に保たれることとなる。
【００６７】
この半導体ウェーハ３の表面での水分と有機溶剤Ｙとの置換が行われ、過剰の有機溶剤Ｙがウェーハ３の表面に凝縮できなくなると、前記気相界面Ｂが上昇し始める。すると、前記温度検出器４８がベーパＶの温度を検出して、制御装置４４が図５に示すように前記不活性ガス供給源３３からの不活性ガスＮの供給を停止する。なお、図において斜線Ｑは、半導体ウェーハ３の表面に凝縮して付着した有機溶剤Ｙを示している。
【００６８】
このとき、不活性ガスＮによって希釈された有機溶剤ＹのベーパＶは、その有機溶剤Ｙ成分が半導体ウェーハ３の表面に凝縮することにより、体積を減少するので、不活性ガスＮの噴射による体積増加で有機溶剤ＹのベーパＶが支持装置出入口９，１０から装置１外へ流出することはない。
【００６９】
前述した不活性ガスＮの供給停止から、半導体ウェーハ３の表面に処理に最適な量の有機溶剤Ｙを凝縮させるのに充分な例えば２０秒などの時間が経過したのち、前記排気弁４７を閉じてベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気することをやめるとともに、前記送風機４２が送風するクリーンエアＣの流量を例えば略１／２などに減少させる。このように排気弁４７を閉じて排気流量を減少させかつ送風機４２の送風流量を減少させることによって、前記気相界面Ｂはその動揺を抑制されることとなる。
【００７０】
次に、図６および図７に示すように、前記搬送装置４３を用いて、半導体ウェーハ３をキャリア部材２２ごと、ベーパ槽７内からゆっくりと取り出す。半導体ウェーハ３が気相界面Ｂを通過すると、この気相界面Ｂに形成されている有機溶剤Ｙの表面張力によって、半導体ウェーハ３の表面に凝縮して付着している有機溶剤Ｙは残留しているパーティクルとともに擦り取られることとなる。このとき、半導体ウェーハ３の上昇速度は、５ｍｍ／ｓｅｃから１０ｍｍ／ｓｅｃまでとするのが好ましく、最適には７ｍｍ／ｓｅｃなどの極低速な速度とするのが望ましい。
【００７１】
そして、擦り取られた有機溶剤Ｙ１が、半導体ウェーハ３の表面に残留していたパーティクルとともにベーパ室内槽１７に流れ落ちることとなって、半導体ウェーハ３は乾燥する。
【００７２】
図８に示すように、半導体ウェーハ３の下端が気相界面Ｂから抜け出た時点で、排気弁４７を開けてベーパ槽７内の気体を装置１外へ排気するとともに、送風機４２から送風されるクリーンエアＣの流量を、図３などに示す気相界面Ｂ内にウェーハ３が挿入される前の流量に戻す。
【００７３】
図９に示すように、前記搬送装置４３によってさらに上昇して装置１外へ出た半導体ウェーハ３は、搬送装置４３および吊持部材２３，２４によってキャリア部材２２ごと、次の工程に移送される。
【００７４】
一方、冷却管１６の近傍においては、有機溶剤ＹのベーパＶが冷却されて凝縮している。この凝縮した有機溶剤Ｙはベーパ槽７内に、図２から図９に示すＹ２のように落下している。このため、有機溶剤ＹのベーパＶがベーパ槽７の支持装置出入口９から極力排出されにくくなる。
【００７５】
本実施形態によれば、低温状態の半導体ウェーハ３を乾燥する際においても、ベーパＶにガス噴射口３２から不活性ガスＮを供給するのでベーパＶが希釈され体積が増加するとともに、ベーパＶ内に上昇気流が発生して気相界面Ｂの高さを維持したまま、半導体ウェーハ３を浸漬することとなる。このため、半導体ウェーハ３を湿潤している水などの洗浄液は、前記初期凝縮工程において、短時間の内に確実に有機溶剤Ｙと置換されることとなる。
【００７６】
したがって、半導体ウェーハ３が大気中で自然乾燥しなくなるので半導体ウェーハ３の表面にウォ−タマーク等が生じることもなく、確実に半導体ウェーハ３の表面を乾燥させることができる。
【００７７】
また、前述したように、初期凝縮工程において、半導体ウェーハ３を湿潤している水などの洗浄液を確実に有機溶剤Ｙと置換するので、半導体ウェーハ３の表面に隙間なく有機溶剤Ｙが凝縮する。この状態の半導体ウェーハ３を気相界面Ｂを通すことによって、残留しているパーティクルとともに有機溶剤Ｙを擦り取るので、確実に半導体ウェーハ３の表面からパーティクルを除去できる。
【００７８】
図６及び図７に示すように、半導体ウェーハ３の表面に凝縮して付着している有機溶剤Ｙを擦り取る際に、排気弁４７を閉じて排気流量を減少させかつ送風機４２の送風流量を減少させて、ベーパ槽７内に流入するクリーンエアＣの流量とベーパ槽７内から排気される気体の流量とを一致させるので気相界面Ｂの動揺を抑制する。半導体ウェーハ３を極低速で上昇させて、この動揺の抑制された気相界面Ｂを通すので、確実に有機溶剤Ｙを擦り取ることが出来、かつ確実にパーティクルを除去できる。
【００７９】
また、本発明は前述した実施形態には制約されるものではなく、半導体ウェーハ３以外の被乾燥物、例えば、液晶表示装置用のガラス基盤や、光記録ディスク及び磁器記録ディスクなどの記録ディスク用基盤などの高精細加工が施される各種基盤を乾燥する乾燥装置及び乾燥方法にも適用できる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明に係るベーパ乾燥装置によると、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともに、ベーパ内に上昇気流が発生してベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなり、希釈されたベーパが被乾燥物全体を短時間で浸漬することとなる。
【００８１】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。
さらに、有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際には、ベーパ槽内に流入する気体の流量とベーパ槽から排気される気体の流量とが略一致して、ベーパと大気との気相界面の動揺が抑えられるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００８３】
したがって、湿潤した状態の被乾燥物が大気中で自然乾燥することなく、かつ被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られるので、被乾燥物の表面にウォータマークを生じさせることもなく乾燥させることができるとともに、被乾燥物の表面から確実にパーティクルを除去することができる。
【００８４】
本発明に係る乾燥方法によれば、乾燥槽内に不活性ガスを供給するので、ベーパが希釈されて体積が増加するとともに、ベーパ内に上昇気流が発生してベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなり、ベーパが被乾燥物全体を短時間で浸漬することとなる。
【００８５】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、気相界面の動揺を抑えた状態とされるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００８６】
したがって、湿潤した状態の被乾燥物が大気中で自然乾燥することなく、かつ被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られるので、被乾燥物の表面にウォータマークを生じさせることもなく乾燥させることができるとともに、被乾燥物の表面から確実にパーティクルを除去することができる。
【００８７】
本発明に係る乾燥方法によれば、湿潤した低温状態の被乾燥物を乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するので、ベーパと大気との気相界面の高さを維持することとなって、ベーパが被乾燥物全体を短時間で浸漬することとなる。
【００８８】
このため、被乾燥物の温度がベーパの温度と等しくなる前に、被乾燥物の表面に隙間なくベーパを凝縮させて有機溶剤を付着させることができる。その後、搬送手段が、この有機溶剤が表面に付着した被乾燥物を気相界面を通して大気中に搬送する際に、制御手段が、気体排気手段による気体の排気量と気体供給手段による気体供給量とを減少させる。このため、ベーパ槽内に流入する気体の流量とベーパ槽から排気される気体の流量とが略一致して、気相界面の動揺が抑えられるので、この気相界面に形成されている有機溶剤の表面張力によって、被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られることとなる。
【００８９】
したがって、湿潤した状態の被乾燥物が大気中で自然乾燥することなく、かつ被乾燥物の表面に付着しているパーティクルが有機溶剤とともに擦り取られるので、被乾燥物の表面にウォータマークを生じさせることもなく乾燥させることができるとともに、被乾燥物の表面から確実にパーティクルを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のベーパ乾燥装置の縦断面図。
【図２】同実施形態の半導体ウェーハ挿入前の状態を示す図。
【図３】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面に接した状態を示す図。
【図４】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハがベーパに浸漬された状態を示す図。
【図５】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハの表面に有機溶剤が凝縮した状態を示す図。
【図６】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面を通る状態を示す図。
【図７】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面によって有機溶剤を擦り取られる状態を示す図。
【図８】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが気相界面から抜け出た状態を示す図。
【図９】同実施形態の支持装置に支持された半導体ウェーハが搬送装置によって、次の工程に移送される状態を示す図。
【図１０】従来のベーパ乾燥装置を示す縦断面図。
【図１１】図１０に示された従来のベーパ乾燥装置の半導体ウェーハ挿入前の状態を示す縦断面図。
【図１２】図１０に示された従来のベーパ乾燥装置の半導体ウェーハ挿入直後の状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ベーパ乾燥装置、２…ガス供給手段、３…被乾燥物（半導体ウェーハ）、５…支持装置、７…ベーパ槽（乾燥槽）、９…開口部（支持装置出入口）、１２…発熱装置、３２…ガス噴射口、４１…気体排気手段、４２…気体供給手段（送風機）、４３…搬送手段（搬送装置）、４４…制御手段（制御装置）、Ｙ…有機溶剤、Ｖ…ベーパ、Ｎ…不活性ガス、Ｂ…気相界面、Ｃ…気体（クリーンエア）。
Claims (5)
- 有機溶剤を収容するとともに、上部に開口部を有するベーパ槽と、
前記有機溶剤を加熱して気化させることで、上記ベーパ槽内に有機溶剤のベーパを発生させる発熱装置と、
前記発熱装置によって気化された有機溶剤のベーパ内に、湿潤した状態の被乾燥物を支持する支持装置と、
前記有機溶剤の液面と前記支持装置に支持された被乾燥物との間で前記ベーパ槽内に開口する複数のガス噴射口を有し、前記ガス噴射口から前記ベーパ槽内に不活性ガスを噴射することで、前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させるガス供給手段と、
前記ベーパ槽の開口部に向かって気体を供給する気体供給手段と、
前記ベーパ槽内の気体を排気する気体排気手段と、
前記気体排気手段による気体の排気量に応じて気体供給量を増減するように前記気体供給手段を制御し、前記ベーパ槽内に位置するベーパと大気との気相界面の動揺を抑える制御手段と、
前記ベーパ内に支持された被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した状態で、前記被乾燥物を前記支持装置とともにベーパ槽内からベーパと大気との気相界面を通過させて大気中へ搬送する搬送手段と、を備えることを特徴とするベーパ乾燥装置。 - 請求項１の記載において、前記ガス噴射口は、前記有機溶剤の液面の上で互いに向かい合うことを特徴とするベーパ乾燥装置。
- 湿潤した状態の被乾燥物を出し入れ自在な開口部を有する乾燥槽を備えるベーパ乾燥装置を用いた乾燥方法であって、
前記乾燥槽内に有機溶剤が気化したベーパを充満させる工程と、
前記ベーパを充満させた乾燥槽内に前記開口部から前記被乾燥物を挿入する工程と、
前記被乾燥物が前記乾燥槽内でベーパと大気との気相界面に接した時に前記乾燥槽内に不活性ガスを供給し、この不活性ガスで前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させる工程と、
前記不活性ガスで希釈されたベーパが前記被乾燥物を覆って前記被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した後、前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止した後、前記乾燥槽内で前記ベーパと大気との気相界面の動揺を抑えた状態で、前記被乾燥物を前記気相界面を通して大気中に搬送する工程と、を備えていることを特徴とする乾燥方法。 - 請求項１に記載のベーパ乾燥装置を用いる乾燥方法であって、
前記ベーパ乾燥装置の発熱装置を用いてベーパ槽内の有機溶剤を加熱・気化させ、前記ベーパ槽内に前記有機溶剤のベーパを発生させる工程と、
前記ベーパ乾燥装置の気体供給手段によって前記ベーパ槽の開口部に気体を供給するとともに、前記ベーパ槽内の気体を前記ベーパ乾燥装置の気体排気手段によって排気する工程と、
前記ベーパ乾燥装置の支持装置によって支持された被乾燥物を、前記ベーパ乾燥装置の搬送手段を介して前記開口部から前記ベーパ槽内に挿入する工程と、
前記被乾燥物が前記ベーパ槽内でベーパと大気との気相界面に接した時に前記ベーパ槽内に不活性ガスを供給し、この不活性ガスで前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ内に前記被乾燥物に向う上昇気流を発生させる工程と、
前記不活性ガスによって希釈されたベーパが前記被乾燥物を覆って前記被乾燥物の表面に有機溶剤が凝縮した後、前記不活性ガスの供給を停止する工程と、
前記不活性ガスの供給を停止した後、前記ベーパ乾燥装置の制御手段が前記気体排気手段による気体の排気量を減少させ、かつ前記気体供給手段による前記開口部への気体供給量を減少させてベーパと大気との気相界面の動揺を抑えた状態で、前記搬送手段が前記被乾燥物を前記支持装置とともに前記ベーパ槽内からベーパと大気との気相界面を通して大気中に搬送する工程と、を備えることを特徴とする乾燥方法。 - 請求項４の記載において、前記制御手段は、前記気体排気手段による気体の排気量と前記気体供給手段による気体供給量とが比例して減少するように、前記気体排気手段および前記気体供給手段を制御することを特徴とする乾燥方法。
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