JP3910182B2 - 蒸気乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば洗浄後の半導体ウェーハ、液晶表示装置用の基板及び記録ディスク用の基板などの被乾燥物を乾燥させる蒸気乾燥装置に関する。

洗浄工程及び水洗い工程（以下リンス工程と呼ぶ）などの処理後の半導体ウェーハ（以下、単にウェーハと呼ぶ）などの被乾燥物を乾燥するための装置として、前記ウェーハの表面に付着した処理液としての純水を有機溶剤などと置換させ、その後、表面に付着した有機溶剤を蒸発させる蒸気乾燥装置が知られている。

蒸気乾燥装置は、装置の外郭を構成する装置本体と、ウェーハを把持するロボットアームと、液回収部などを備えている。前記装置本体は、有機溶剤を収容する乾燥槽などを備えている。有機溶剤の一例として、イソプロピルアルコール（isopropyl alcohol ：以下ＩＰＡと呼ぶ）が用いられる。乾燥槽の底部に加熱装置が設けられている。加熱装置は、ＩＰＡを加熱して、このＩＰＡを含んだ蒸気を発生させるようになっている。

すなわち、従来の乾燥装置は、図６に示すように、乾燥装置１の外郭を構成するステンレス製の装置本体２を有し、この装置本体２の内部には上部開口の乾燥槽３が設けられている。この乾燥槽３は、例えばＩＰＡ等の有機溶剤によって腐食されにくい材料（例えば石英など）によって形成されている。この乾燥槽３にはＩＰＡ等の有機溶剤を供給する有機溶剤供給手段としてのＩＰＡ供給管４が接続されている。

乾燥槽３の底部にはヒータブロック５が設けられ、上部内周部には同じくＩＰＡによって腐食されにくい材料（例えば石英ガラスなど）によって形成された冷却コイル６が設けられている。さらに、乾燥槽３の内部には被乾燥物としての半導体ウェーハ（以下ウェーハＷと呼ぶ）が収容されるようになっており、そのウェーハＷの下方には例えばＩＰＡ等の有機溶剤によって腐食されにくい材料（例えば石英など）によって形成された受け皿７が設けられている。

受け皿７は、逆テーパ形状をなし、加熱ＩＰＡを含むドレンを受けるようになっており、その下端排出口８にはＩＰＡを含むドレンを装置本体２の外部に排出するドレン配管９の一端が接続されている。さらに、乾燥槽３の底部にはＩＰＡ等の有機溶剤を廃液する廃液管１０が装置本体２の側壁を横方向に貫通して設けられている。

なお、乾燥槽３内は、約８２℃の十分なＩＰＡ蒸気が生成されている状態で、図６において、１１は蒸気、１２は空気、１３は蒸気境界面（気相界面）である。

ウェーハＷは、乾燥槽３内に挿入される前に、洗浄工程において、処理液としてのフッ化水素や純水などの洗浄液によって洗浄されているとともに、この洗浄工程後のリンス工程において、処理液としての純水などのリンス液によって、水洗いされている。このため、乾燥槽３内に挿入される前のウェーハＷは、その表面Ｗａに純水などの処理液Ｗｂが付着している。

純水などの処理液Ｗｂが付着したウェーハＷは、例えば５０枚がウェーハボートに一定間隔を存して立位状態に保持されている。そして、ウェーハボートを、例えばロボットアームによって把持され、乾燥槽３内に挿入されることによって蒸気に晒される。この状態になるとウェーハＷの表面において蒸気が凝縮し、ウェーハＷの表面ＷａにＩＰＡが付着する。

このため、ウェーハＷの表面Ｗａに付着していた純水などの処理液ＷｂがＩＰＡと置換する。置換した処理液ＷｂはウェーハＷの表面から流れ落ち、液回収部によって回収される。そしてウェーハＷの表面ＷａのＩＰＡが蒸発することにより、ウェーハＷが短時間に乾燥する。また、ウェーハＷの表面Ｗａに付着していた異物であるパーティクルは、ウェーハＷの表面Ｗａから処理液Ｗｂが流れ落ちる際に、この処理液Ｗｂとともに流れ落ちるようになっている。

さらに、説明を加えると、乾燥槽３内は、約８２℃の十分なＩＰＡ蒸気が生成されている状態で、洗浄の最終工程の温度の低い（２０〜２５℃）ウェーハＷが乾燥槽３内に投入されると、ウェーハＷの表面Ｗａで瞬時に多量の蒸気の凝縮（液化）が起こり、蒸気の発生量が凝縮量に追いつかないため蒸気ゾーンが一時的に下降する（図７参照。）。

蒸気ゾーンが下降した状態から次々と発生するＩＰＡ蒸気により、ウェーハＷが加熱され凝縮が少なくなって蒸気ゾーンが上昇し、ウェーハＷ全体が蒸気で覆われ、ウェーハＷの全面に凝縮ＩＰＡが生じる。この時点では、ウェーハＷの両面でＩＰＡの凝縮が起こっている。この凝縮ＩＰＡは、ウェーハＷ自体の温度が蒸気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と呼ぶ。ウェーハＷの面上の処理液Ｗｂは、この凝縮ＩＰＡに溶解し、ウェーハＷの面上を流下するドレンとして受け皿７を経てＩＰＡ廃液管１０から除去される（図８参照。）。ウェーハＷ自体の温度が蒸気雰囲気温度に達した後も、ウェーハＷの表面Ｗａでは更に凝縮が継続するが、この場合の凝縮は前述のウェーハＷ自体の温度が低いことによって蒸気の熱を吸収し、ウェーハＷ自体の温度が蒸気温度にまで上がっていく状況とは異なる。

以下、この凝縮工程を熱平衡時の凝縮と呼ぶ。蒸気ゾーンにおいて、熱的に飽和したウェーハＷの表面Ｗａでの凝縮は次のように行われる。すなわち、ウェーハＷは例えば５０枚ずつウェーハボートに一定間隔を存して保持されている。そして、図９（ａ）（ｂ）に示すように、ウェーハボートに保持されたウェーハＷの内側（他のウェーハＷに隣り合う面）をＡ側とし、外側をＢ側とすると、ウェーハＷのＢ側表面で凝縮が起きると、その熱（蒸気の潜熱）はウェーハＷに吸収されるが、この蒸気雰囲気内での熱的平衡を維持するため、その裏面であるＡ側表面からは同量の熱の放出が行われる。これはＡ側表面に凝縮しようとする（又は凝縮した）ＩＰＡに気化熱を与えることになり、結果としてＡ側表面では蒸気が凝縮出来ずに乾き状態になる。

このウェーハＷの表面凝縮に関与している蒸気は、ウェーハＷのＡ側もＢ側も同一状態で存在するため、どちらかの面が凝縮状態になると、その裏面が乾き状態となるという現象がどちら側へも移行しやすい非常に不安定な状態となっている。結果としてウェーハＷの両面が交互に凝縮と乾燥を繰り返すことになる。

浸漬時間終了で、図１０に示すように、ウェーハＷを上昇させ、蒸気雰囲気外にウェーハＷを移動して置換したＩＰＡを自然蒸発（５分程度）させ乾燥工程は終了する。

しかしながら、ウェーハＷを浸漬した瞬間、蒸気レベルの低下が生じ、ウェーハＷの下部から次第に上方に凝縮が進み、蒸気レベルが復帰して、ウェーハＷが再度蒸気雰囲気に包まれるまでに、相当の時間（例えば、８インチで５０枚のウェーハＷで８．４ｋＷのヒータブロック５で加熱する場合、３０秒位）が費やされる。また、ＩＰＡ蒸気は温度の低い箇所で瞬時に凝縮するため、ウェーハＷの周辺部から凝縮が始まり、ウェーハＷの温度の上昇とともにウェーハＷの面全体に凝縮が生じていく傾向にある。よって、ウェーハＷの面内で不均一な凝縮が生じている。

また、ＩＰＡ蒸気乾燥方式は、水洗後のウェーハＷ上の残留水滴、付着水を凝縮ＩＰＡによりほぼ完璧に置換を行うため、ウォータマークと呼ばれるしみや自然酸化膜の発生がしにくいのが特徴である。しかしながら、ＩＰＡ蒸気乾燥方式でもフッ酸での洗浄処理後のようにウェーハＷの表面が疎水性になっている時には、ウェーハＷの表面が活性化する洗浄工程での乾燥ではウォータマークが発生する場合が多く、最も注意が必要である。また、前述の通り、洗浄装置の最終工程終了後のウェーハＷを乾燥槽３内に投入すると、蒸気ゾーンが一時的に下降し、その結果、ウェーハＷの全体に凝縮ＩＰＡが生じて水が除去されるまでの間、ウェーハＷは空気中（酸素雰囲気）に露出されるため、自然酸化膜生成反応が進行していくからである。

また、ＩＰＡ蒸気乾燥装置は、ウェーハボートに多数のウェーハＷを実装した場合、両端のウェーハＷにおいて、パターン面が乾燥槽３の壁面に向いているとウォータマークが発生し易い。例えば、８インチのウェーハＷ、５０枚の処理の場合、ウェーハＷが浸漬されると、ウェーハＷの１枚目から５０枚目間の蒸気濃度は薄くなるが、蒸気レベルは低下せず、ウェーハＷの面上では瞬時にＩＰＡの凝縮が生じる。これはウェーハＷの相互間が６．３５ｍｍピッチと狭く、そして、早いスピードで乾燥槽３内に浸漬されるため、ウェーハＷ相互間の蒸気の逃げ（拡散）場所がなく、ウェーハＷ間に蒸気が滞留するからである。

しかしながら、乾燥槽３の壁面と１枚目のウェーハＷ及び５０枚目のウェーハＷの間隔は、一般的に６０ｍｍ程度以上の隙間があるため、ウェーハＷが乾燥槽３内に浸漬された瞬間、乾燥槽３の壁面とウェーハＷ間の蒸気レベルが低下するとともに蒸気が拡散され、１枚目のウェーハＷ〜５０枚目間のウェーハＷの面上のようには瞬時にＩＰＡの凝縮が生じない。よって、１枚目のウェーハＷ及び５０枚目のウェーハＷのパターン面が乾燥槽３の壁面に向いていると、ウォータマークが発生する場合がある。

また、ウェーハＷが乾燥槽３内に浸漬されると、ウェーハＷ（２０〜２５℃）とＩＰＡ蒸気（８２℃）の温度差により、ウェーハＷの面上にＩＰＡが凝縮（初期凝縮）される。そして、ウェーハＷが蒸気温度に達した時点で、ウェーハＷと蒸気が熱平衡状態となり、ウェーハＷの温度が蒸気温度より低い時の凝縮状況（初期凝縮）とは異なり、ウェーハＷの両面（パターン面と裏面）が同時に凝縮することはなく交互に凝縮する。この凝縮がウェーハＷ面上にパーティクルが残留したまま、乾燥槽３内に浸漬された時、残留パーティクルの除去に多大に寄与する。

例えば、８インチのウェーハＷ、５０枚の処理の場合、熱平衡状態の２枚目のウェーハＷ〜４９枚目のウェーハＷにおいては、パターン面と裏面が交互に凝縮し、残留パーティクルの問題はほとんど発生しないが、１枚目のウェーハＷと５０枚目のウェーハＷの場合、乾燥槽３の壁面に向いている面上で凝縮が生じ、逆面では凝縮が生じない傾向にある。よって、パターン面が乾燥槽３の壁面と逆の場合、パターン面上で残留パーティクルの除去に寄与するＩＰＡの凝縮が得られず、パターン面上にパーティクルが残留していた場合、パーティクルが残留したまま乾燥される時がある。

これは、一般的に乾燥槽３は冷却されたステンレス槽で覆われており、乾燥槽３内で乾燥槽３の壁面は、放熱板の役割を持っていることから、乾燥槽３の内部の熱は乾燥槽３の壁面を通じて装置本体２に放出される。また、乾燥槽３の内部ではその放出された熱を補うため、乾燥槽３の壁側へのＩＰＡ蒸気の流れが発生し、乾燥槽３の壁面と１枚目のウェーハＷ（５０枚目のウェーハＷ）間のＩＰＡ蒸気温度と１枚目のウェーハＷ（５０枚目のウェーハＷ）と２枚目のウェーハＷ（４９枚目のウェーハＷ）間のＩＰＡ蒸気温度を比較した場合、乾燥槽３の壁面と１枚目のウェーハＷ（５０枚目のウェーハＷ）間の温度の方が低く、乾燥槽３の壁面に向いている面上で凝縮が生じ、逆面では凝縮が生じない。

さらに、従来の受け皿７では、受け皿７の深さが低く、ヒータブロック５に近いため、ＩＰＡ蒸気とＩＰＡのミストや水滴などが混入した状態となっているため、ＩＰＡ蒸気だけでなく、ＩＰＡのミストや水滴なども受け皿７に入り込んでしまう。これらがウェーハＷの待機状態にドレン配管９から廃液として処理されるため待機状態においてのＩＰＡの消費が多いという問題がある。

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、ウェーハの表面にウォータマークの発生を抑制することができ、またウェーハのパターン面上にパーティクルが残留したまま、処理槽内に浸漬された時でも残留パーティクルが除去でき、さらに処理時間の短縮とＩＰＡ消費量の低減を図る蒸気乾燥装置を提供することにある。

この発明は、前記目的を達成するために、有機溶剤を供給する有機溶剤供給手段及び有機溶剤を含んだ蒸気を発生する蒸気発生手段を備えた上部開口の蒸気発生槽１３と、前記蒸気発生槽１３の内部に設けられ洗浄された被乾燥物を収容する上部開口の処理槽１７と、前記蒸気発生槽１３と処理槽１７との間に設けられ前記蒸気発生手段によって発生した有機溶剤を含んだ蒸気を前記処理槽１７の上部からその内部に導く蒸気上昇通路２１と、前記蒸気上昇通路２１の上部に設けられ、該蒸気上昇通路２１を上昇する有機溶剤を含んだ蒸気を液化する冷却手段２２と、前記冷却手段２２の内側に設けられ、前記処理槽１７の上部の蒸気レベルの変動を抑制する抑制手段とを備え、前記処理槽１７に収容される被乾燥物の設置位置を基準として前記処理槽１７に被乾燥物を収容する前の該処理槽１７の内部の温度勾配を上方域が高く、下方域を低くし、その温度勾配の高低差を１℃未満とし、前記処理槽１７に被乾燥物を収容したとき、前記処理槽１７の内部で、前記有機溶剤が、蒸気−過飽和蒸気−蒸気のサイクルを繰り返し、有機溶剤蒸気から過飽和蒸気を生成して前記被乾燥物の残留水分を除去することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

ａ．ウェーハの表面にウォータマークの発生を抑制し、ウェーハボート等に多数枚のウェーハを保持し、その両端側のウェーハのパターン面が処理槽の壁面に向いている場合でもウォータマークの発生を抑制することができる。

ｂ．ウェーハのパターン面上にパーティクルが残留したまま、処理槽内に浸漬された時でも残留パーティクルが除去できる。

ｃ．ウェーハの温度上昇とともにウェーハの面全体で凝縮され、均一な凝縮が得られる。

ｄ．ウェーハの全面で同時に凝縮が起こるため処理時間が短くなる。

ｅ．待機時のＩＰＡ消費量が極めて少なくなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は蒸気乾燥装置の縦断正面図、図２は同じく縦断側面図、図３は処理槽の斜視図、図４は蒸気乾燥装置の縦断正面図である。

図１及び図２に示すように、蒸気乾燥装置１１の外郭を構成するステンレス製の装置本体１２の内部には上部開口の蒸気発生槽１３が設けられている。この蒸気発生槽１３は、例えばＩＰＡ等の有機溶剤によって腐食されにくい材料（例えば石英ガラスなど）によって形成されている。この蒸気発生槽１３にはＩＰＡ等の有機溶剤を供給する有機溶剤供給手段としてのＩＰＡ供給管１４が接続されている。さらに、蒸気発生槽１３の底部にはＩＰＡ等の有機溶剤を廃液する廃液管１５が装置本体２の側壁を横方向に貫通して設けられている。

蒸気発生槽１３の底部にはヒータブロック１６が設けられている。蒸気発生槽１３の内部には洗浄された被乾燥物としてのウェーハＷが収容される上部開口の処理槽１７が設けられている。

処理槽１７は、図３にも示すように、ＩＰＡ等の有機溶剤によって腐食されにくい材料（例えば石英ガラスなど）によって形成され、逆テーパ状の底部１７ａを有する胴部１７ｂは例えば５０枚のウェーハＷを一定間隔を存して立位状態に保持するウェーハボート（図示しない）とともに収容できる大きさに形成されている。

処理槽１７の底部１７ａは加熱ＩＰＡを含むドレンを受けるようになっており、その下端排出口１８にはＩＰＡを含むドレンを装置本体２の外部に排出するドレン配管１９の一端が接続されている。さらに、胴部１７ｂの左右両側面で、胴部１７ｂの上縁部近傍には横長矩形状の開口部２０が設けられている。

また、蒸気発生槽１３の内周面と処理槽１７の外周面との間にはＩＰＡを含んだ蒸気を処理槽１７の上部へ導く蒸気上昇通路２１が設けられている。この蒸気上昇通路２１の上方は処理槽１７の開口部２０を介して処理槽１７の内部に連通しており、ＩＰＡを含んだ蒸気が処理槽１７の内部に供給されるようになっている。

蒸気上昇通路２１の上方で、かつ処理槽１７の開口部２０より上部には蒸気発生槽１３の内周面に沿ってＩＰＡを含んだ蒸気を液化する冷却手段としての石英製の冷却コイル２２が設けられている。この冷却コイル２２の下部には樋２３が設けられ、この樋２３によって冷却コイル２２は蒸気上昇通路２１と区画されている。従って、蒸気上昇通路２１を上昇するＩＰＡを含んだ蒸気の大部分は、温度の低い冷却コイル２２の方向に導かれ、残りのＩＰＡを含んだ蒸気が開口部２０から処理槽１７の内部に導かれるようになっている。

さらに、冷却コイル２２の内側には処理槽１７の上部の蒸気レベルＬの変動を抑制する抑制手段として囲い壁部２５が設けられ、この囲い壁部２５は処理槽１７の上縁部によって一体に構成されている。

前述のように構成された蒸気乾燥装置１１によれば、ＩＰＡ供給管１４からＩＰＡが蒸気発生槽１３に供給されると、ＩＰＡはヒータブロック１６によって加熱されて蒸気発生槽１３内でＩＰＡ蒸気Ｖが発生する。

ＩＰＡ蒸気Ｖは、蒸気上昇通路２１を上昇し、そのＩＰＡ蒸気Ｖの大部分は、温度の低い冷却コイル２２の方向に導かれ、残りのＩＰＡを含んだ蒸気が開口部２０から処理槽１７の内部に導かれる。処理槽１７内に供給されたＩＰＡ蒸気Ｖは、過飽和状態となって処理槽１７の内部に貯蓄され、処理槽１７内全体において上部から下部へと均一な流れとなる。

処理槽１７の底部１７ａにたどりついたＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａは、底部１７ａの温度で再加熱され、再びＩＰＡ蒸気Ｖとなって処理槽１７内を上昇し、再度温度の低い箇所でＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａとなって再び下部に流れ落ちる。すなわち、処理槽１７内では、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａ→ＩＰＡ蒸気Ｖ→ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａのサイクルが発生する。

また、処理槽１７の上部開口付近での大気放射によって冷却されたＩＰＡ蒸気Ｖが囲い壁部２５の部分で乱れがない環境の中で全面的に凝縮核を多量に生成する。この凝縮核はＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａを吸収して大きな粒となって液滴としてＩＰＡ蒸気Ｖ中を降下する。

この液滴は、蒸気中を通過することで加熱され、凝縮熱を出して表面の一部が蒸発して過飽和状態を作り出す。液滴は処理槽１７の底面に接触すると加熱され再蒸発し周囲のエネルギーを取るため、その部分は温度が下がる。この液滴が蒸気レベルＬの下部から常に供給されるので、処理槽１７内は全面均一にＩＰＡ液滴が雨のように降下する。

この状態で、水洗終了後のウェーハＷ（ウェーハボートに所定間隔を存して立位状態に保持された５０枚のウェーハＷ）を処理槽１７の上部開口から処理槽１７内に浸漬する。このとき、ウェーハＷの面上には水滴２７が付着した状態にあり、ウェーハＷの温度は２０〜２５℃である。すると、処理槽１７内のＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａが瞬時に、５０枚のウェーハＷ相互間の隙間に均一に供給され、ウェーハＷの面上で初期凝縮（液化）が生じる。同時に、ウェーハＷの面上に多量の凝縮ＩＰＡ２６が生じることにより、処理槽１７内は減圧され、処理槽１７の開口部２０からＩＰＡ蒸気Ｖが連続で途絶えることなく、処理槽１７内に流れ込む現象が起こる。

前述したように、処理槽１７内でＩＰＡ蒸気Ｖは、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａとなり、ウェーハＷの面がＩＰＡ過飽和蒸気雰囲気から露出されることなく、処理槽１７の上部から下部に、つまりウェーハＷの上部から下部に向かって５０枚のウェーハＷ間の隙間に均一に供給される。ウェーハＷの面上でＩＰＡの凝縮が連続的に続き、凝縮ＩＰＡ２６と水滴２７が混和し、ＩＰＡ＋水滴２８となってウェーハＷの下部から滴下する。そして、ＩＰＡ＋水滴２８は処理槽１７の底部１７ａに集溜してドレン配管１９から装置本体１２の外部へ排出される。

ここで、蒸気発生槽１３内と処理槽１７内の温度について述べると、蒸気発生槽１３より処理槽１７の方が低い。よって、ウェーハＷが処理槽１７内に浸漬している間、開口部２０からＩＰＡ蒸気Ｖが連続で処理槽１７に供給される。そして、処理槽１７内でＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａが連続で生成される。

従って、ウェーハＷの面上の水滴２７が完全にＩＰＡ蒸気Ｖで置換され、ウェーハＷの温度がＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａの温度と同じになった時点で、ウェーハＷの面上でのＩＰＡの凝縮は終了する。ただし、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａは、途絶えることなくウェーハＷの上部から下部に向かって５０枚のウェーハＷの相互間の隙間に均一に供給される。

前述したように、処理槽１７内で、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａ→ＩＰＡ蒸気Ｖ→ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａのサイクルが発生しているときの処理槽１７内の温度は、図５のグラフに曲線（イ）で示すように、８１〜８２℃である。この状態で、水洗終了後のウェーハＷを処理槽１７の上部開口から処理槽１７内に浸漬したときのウェーハＷの上部、中心部及び下部の温度を測定したところ、ウェーハＷの上部は曲線（ロ）、ウェーハＷの中心部は曲線（ハ）、ウェーハＷの下部は曲線（ニ）に示すようになる。すなわち、ウェーハＷを処理槽１７に浸漬した瞬間（約４秒後）には処理槽１７内の温度が６０℃前後まで降下するが、約３０秒を浸漬した瞬間からウェーハＷの下部の温度が上昇するとともに、ウェーハＷの上部の温度も６秒後には上昇し、初期凝縮がウェーハＷでも始まっている。そして、３０秒後に、処理槽１７内の温度が８１〜８２℃に回復し、これに伴ってウェーハＷの温度が処理槽１７内の温度に接近し、熱平衡凝縮が始まる。

また、処理槽１７内に温度センサを配置し、処理槽１７にウェーハＷを投入する前の大気状態における縦方向の温度分布を見ると、表１及び図４に示す通りとなる。すなわち、処理槽１７に収容されるウェーハＷの中心位置Ｗｏを基準とすると、中心位置Ｗｏより上方域に４個の温度センサを配置（１，２，３，４）し、中心位置Ｗｏより下方域に３個の温度センサを配置（５，６，７）した温度分布は、中心位置Ｗｏより上方域が（１，２，３，４）が高く、中心位置Ｗｏより下方域（５，６，７）が低く、その温度差は１℃未満である。処理槽１７の上方域より下方域の温度が僅かながら低いのは、ウェーハＷの面上における水滴２７が処理槽１７の下方域で気化するため、気化熱によって熱が奪われ、処理槽１７の下方域の温度が下がると考えられる。

前述したように、蒸気発生槽１３の内部に設置した処理槽１７内の温度勾配を上方域が高く、下方域が低くなることによって、ＩＰＡ過飽和蒸気ＶａがウェーハＷの上部から下部に向かって連続的に流下する。従って、ウェーハＷを浸漬した際、開口部２０からＩＰＡ蒸気Ｖが連続で供給されるのと同時に、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａが生成し、ＩＰＡ過飽和蒸気ＶａはＩＰＡ蒸気Ｖと違って温度の低い箇所での局部的な凝縮とはならず、ウェーハＷの面の全体で凝縮が生じる。ＩＰＡ過飽和蒸気ＶａがウェーハＷの上部から下部に向かって連続的に流下するため、５０枚のウェーハＷの相互間の隙間に均一なＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａの供給がなされ、ウェーハＷを浸漬した瞬間から均一な凝縮が得られる。従って、平衡状態になるまでの時間を要しない。

さらに、蒸気発生槽１３の内部に処理槽１７を設けたことにより、ＩＰＡ蒸気Ｖと水滴２７の混合した廃液は、蒸気発生槽１３に戻ることができず、全てドレン配管１９から外部に排出され、ウェーハＷの面には絶えず、新鮮なＩＰＡだけが供給される。

蒸気発生槽１３の内部に処理槽１７を設けたことにより、ウェーハＷが浸漬から搬出まで常にＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａの雰囲気に浸っているため、ウォータマーク発生の抑制効果がある。また、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａの流下は処理槽１７の壁面とウェーハＷの間もウェーハＷとウェーハＷ間の流下と同様になるため、両端のウェーハＷ（１枚目と５０枚目）のパターン面が処理槽１７の壁面に向いている場合でも（パターン面が壁面との向きに関わらず）、ウォータマーク発生の抑制効果がある。

１枚目と５０枚目のウェーハＷのパターン面が処理槽１７の壁面と逆の場合、パターン面上で残留パーティクルの除去に寄与するＩＰＡの凝縮が得られず、パターン面上にパーティクルが残留していた場合、これを除去しきれない傾向にある。しかし、処理槽１７内では、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａが連続でウェーハＷの上部から下部に向かって処理槽１７の壁面と１枚目のウェーハＷとの間及び５０枚目のウェーハＷとの間の隙間に均一に供給されている。よって、１枚目と５０枚目のウェーハＷのパターン面上にパーティクルが残留したまま、処理槽１７内に浸漬された時でも、パターン面が壁面との向きに関わらず、残留パーティクルが除去される。

さらに、処理槽１７は、底部１７ａとこの底部１７ａの開口縁から連続する胴部１７ｂを有し、この胴部１７ｂにＩＰＡ蒸気Ｖを連続で供給する開口部２０を設けた構造である。従って、開口部２０から供給されたＩＰＡ蒸気Ｖは、ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａとなり、処理槽１７の上部から下部へと流れ落ち、処理槽１７内の下部の壁面で再度ＩＰＡ蒸気Ｖとなって上昇する。このＩＰＡ蒸気Ｖ→ＩＰＡ過飽和蒸気Ｖａ→ＩＰＡ蒸気Ｖのサイクルが発生しているため、ドレン配管１９からＩＰＡの排出が抑制される。表２は、従来の受け皿とこの発明の処理槽１７を使用し、１時間の待機時に、ドレン配管１９から排出されたＩＰＡ量の比較データーである。

なお、この発明の蒸気乾燥装置は、前述した実施形態に制約されるものではない。この発明は半導体ウェーハ以外の被乾燥物、例えば、液晶表示装置用のガラス基板や、光記録ディスクおよび磁気記録ディスク等の記録ディスク用基板などの各種基板を乾燥する用途にも適用できる。

この発明の第１の実施形態の蒸気乾燥装置の縦断正面図。 同実施形態の蒸気乾燥装置の縦断側面図。 同実施形態の処理槽の斜視図。 同実施形態の処理槽の温度分布を測定する温度センサの配置状態を示す説明図。 処理室及びウェーハの温度と時間との関係を示すグラフ。 従来の蒸気乾燥装置の縦断正面図。 従来の蒸気乾燥装置の縦断正面図。 従来の蒸気乾燥装置の縦断正面図。 （ａ）は従来の蒸気乾燥装置の縦断正面図、（ｂ）はウェーハの側面図。 従来の蒸気乾燥装置の縦断正面図。

符号の説明

１２…装置本体、１３…蒸気発生槽、１４…ＩＰＡ供給管、１６…ヒータブロック、１７…処理槽、１９…ドレン配管、２０…開口部、２１…蒸気上昇通路、２２…冷却コイル、Ｗ…ウェーハ（被乾燥物）

Claims (1)

1. 有機溶剤を供給する有機溶剤供給手段及び有機溶剤を含んだ蒸気を発生する蒸気発生手段を備えた上部開口の蒸気発生槽と、
   前記蒸気発生槽の内部に設けられ洗浄された被乾燥物を収容する上部開口の処理槽と、
   前記蒸気発生槽と処理槽との間に設けられ前記蒸気発生手段によって発生した有機溶剤を含んだ蒸気を前記処理槽の上部からその内部に導く蒸気上昇通路と、
   前記蒸気上昇通路の上部に設けられ、該蒸気上昇通路を上昇する有機溶剤を含んだ蒸気を液化する冷却手段と、
   前記冷却手段の内側に設けられ、前記処理槽の上部の蒸気レベルの変動を抑制する抑制手段とを備え、
   前記処理槽に収容される被乾燥物の設置位置を基準として前記処理槽に被乾燥物を収容する前の該処理槽の内部の温度勾配を上方域が高く、下方域を低くし、その温度勾配の高低差を１℃未満とし、前記処理槽に被乾燥物を収容したとき、前記処理槽の内部で、前記有機溶剤が、蒸気−過飽和蒸気−蒸気のサイクルを繰り返し、有機溶剤蒸気から過飽和蒸気を生成して前記被乾燥物の残留水分を除去することを特徴とする蒸気乾燥装置。

Images