JP3923193B2 - ベーパ乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば洗浄後の半導体ウェ−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ベーパ乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
洗浄などの処理後の半導体ウェ−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、例えば図１１に示すベーパ乾燥装置１００が知られている。図１１に例示されたベーパ乾燥装置１００は、装置１００の外郭を構成する装置本体１０１と、ウェーハ３を支持する支持装置１０２と、液回収部１０３などを備えている。
【０００３】
前記装置本体１０１は、有機溶剤Ｙを収容するベーパ槽１０４と、このベーパ槽１０４の外周を包囲する外槽１０５とを備えた二重構造となっている。有機溶剤Ｙ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。ベーパ槽１０４の底部１０６と外槽１０５との間に発熱装置１０７が設けられている。有機溶剤Ｙは、発熱装置１０７によって加熱ざれることによって蒸発し、ベーパＶを発生する。
【０００４】
乾燥されるべきウェーハ３は、ベーパ槽１０４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。
【０００５】
このため、ベーパ槽１０４に挿入された直後のウェーハ３は、その表面に純水などの処理液が付着しているとともに、比較的温度が低くなっている。さらに、ウェーハ３は、洗浄工程などにおいてフッ化水素などの洗浄液などによって洗浄されているので、その表面が、疎水性になっているとともに活性化して酸化物などを生じさせやすくなっている。
【０００６】
純水などの処理液が付着したウェーハ３は、支持装置１０２によって支持され、ベーパ槽１０４内に挿入されることによって、ベーパＶにさらされる。この状態になるとウェーハ３の表面において有機溶剤ベーパＶが凝縮し、ウェーハ３の表面に有機溶剤が付着する。
【０００７】
このため、ウェーハ３の表面に付着していた純水などの処理液が、ウェーハ３の表面の有機溶剤と置換する。図１１中の符号Ｓで示すように、置換した処理液はウェーハ３の表面から流れ落ち、液回収部１０３によって回収される。そしてウェーハ３の表面の有機溶剤Ｙが蒸発することにより、ウェーハ３が短時間に乾燥する。また、ウェーハ３の表面に付着していた異物であるパーティクルは、ウェーハ３の表面から処理液が流れ落ちる際に、この処理液とともに流れ落ちる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のベーパ乾燥装置１００を用いた半導体ウェーハ３の製造設備においては、リンス工程を行うリンス槽とベーパ乾燥装置１００とが互いに別体となっている。このため、搬送装置などによって、リンス工程後のウェーハ３を大気中にさらしたままベーパ乾燥装置１００まで搬送した後、前述したようにウェーハ３の表面に付着している処理液と有機溶剤とを置換してウェーハ３を乾燥している。
【０００９】
このとき、ウェーハ３は、その表面が洗浄工程などにおいて疎水性となっているとともに活性化されているため、リンス槽からベーパ乾燥装置までの間の搬送の際に自然乾燥される。このとき、ウェーハ３に付着していた処理液の滴の輪郭に沿って、自然酸化膜すなわちウォータマークと呼ばれるしみが生じ、好ましくない。
【００１０】
また、ウェーハ３は、洗浄工程やリンス工程などにおいて、比較的温度が低い状態となっている。この比較的温度が低い状態のウェーハ３がベーパ乾燥装置１００内に挿入されると、ウェーハ３の表面に急激にベーパＶが凝縮し、ベーパ槽１０４内のベーパＶの体積が急激に減少してしまう。発熱装置１０７は有機溶剤Ｙを加熱し続けているので、有機溶剤ＹはベーパＶを発生し続けるが、ウェーハ３全体がベーパＶによって覆われるまでに、例えば数十秒程度かかることがある。
【００１１】
この場合、全体がベーパＶによって覆われるまでに、ウェーハ３は空気にさらされるため、自然乾燥される状態となる。このため、前述したウォータマークと呼ばれるしみが生じ、好ましくない。
【００１２】
さらに、前述したリンス工程において、純水などの処理液中にパーティクルなどが混入していることがある。この場合、リンス工程の処理液などが付着した状態のウェーハ３の表面には、処理液とともにパーティクルが付着している。前記従来のベーパ乾燥装置１００を用いて、パーティクルを除去する際に、このパーティクルは処理液と置換された処理液とともに流れ落ちる。しかし、単純に処理液とともに流れ落ちるだけでは、パーティクルがウェーハ３の表面から充分に除去されないことがあり、好ましくない。
【００１３】
そのうえ、前述したように比較的低温な状態のウェーハ３をベーパ槽１０４内に挿入された直後に、瞬時に多量の有機溶剤がウェーハ３の表面に凝縮して、有機溶剤がウェーハ３の温度を徐々に上昇させながら、処理液と置換される。このため、有機溶剤の使用量が多くなり、ウェーハ３の洗浄及び乾燥工程にかかるコストが上昇する傾向となっていた。
【００１４】
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、ウェーハ等の被乾燥物にウォータマークを生じさせないベーパ乾燥装置を提供することにある。
【００１５】
【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、上部に洗浄された被乾燥物が通過可能な大きさの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、前記ベーパ槽内に前記有機溶剤のベーパを発生させる発熱装置と、
前記ベーパ槽の開口部と前記有機溶剤の液面との間に位置するように前記ベーパ槽の内部に設けられ、前記被乾燥物を取り出し可能に収容するとともに、前記被乾燥物を処理する処理液が供給される内槽と、
前記バーパ槽の内部に不活性ガスを供給することにより、前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ槽の内部に上昇気流を発生させて前記希釈されたベーパを前記内槽の内部に導く不活性ガス供給手段と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
本発明のベーパ乾燥装置によると、前記被乾燥物を保持する保持手段と、前記ベーパ槽内のベーパとこのベーパの上側に存在する気体との境に、前記ベーパと前記気体との気相界面を形成する界面形成手段と、をさらに備えており、前記保持手段によって保持された被乾燥物を、前記気相界面の下から上昇させることで前記気相界面を通過させることが望ましい。
【００１９】
本発明のベーパ乾燥装置によると、前記界面形成手段は、前記ベーパ槽の上部から前記ベーパ槽内に不活性ガスを供給する他の不活性ガス供給手段と、前記ベーパ槽の上部から前記ベーパ槽の内部の気体を排出する排気手段と、前記ベーパ槽の開口部の近傍で前記ベーパを凝縮させる冷却手段と、を備えており、
前記他の不活性ガス供給手段および前記排気手段は、制御手段によって制御されるとともに、この制御手段は、前記排気手段によって前記ベーパ槽内から排出される気体の排出量に対応する量の不活性ガスが前記ベーパ槽内に供給されるように、前記他の不活性ガス供給手段を制御することが望ましい。
【００２０】
本発明のベーパ乾燥装置によると、前記被乾燥物が前記内槽に供給された処理液内に挿入された際に、前記ベーパ槽内のベーパを前記内槽の外表面において凝縮させて、前記ベーパの上昇を抑制することが望ましい。
【００２１】
本発明のベーパ乾燥装置では、ベーパ槽の内部に処理液が供給される内槽を設けている。このため、例えばリンス工程などの純水などの処理液によって被乾燥物を水洗いする工程をベーパ槽内で行うことができる。
【００２２】
したがって、乾燥工程の前工程のリンス工程などが施された被乾燥物を大気中にさらしたまま搬送する必要がなくなって、乾燥工程の前工程において被乾燥物の表面が活性化されても、この被乾燥物の表面に自然酸化膜としてのウォータマークが生じることを確実に防止できる。
【００２４】
ベーパ槽内のベーパは、不活性ガスによって希釈されつつ、その体積が増加する。これにより、有機溶剤のベーパが被乾燥物の表面に凝縮しても、ベーパとこのベーパの上側の気体との境に形成される気相界面の高さが維持され、被乾燥物全体をベーパによって覆うことができる。
【００２７】
したがって、被乾燥物の表面に隙間なく有機溶剤が付着することとなって、被乾燥物が大気中にさらされることがなくなって、この被乾燥物の表面に自然酸化膜としてのウォータマークが生じることをより一層確実に防止できる。
【００２８】
さらに、被乾燥物を覆う有機溶剤ベーパが窒素などの不活性ガスによって希釈させるので、被乾燥物を乾燥させる際に要する有機溶剤の使用量を抑制することができる。したがって、被乾燥物を乾燥させる乾燥工程において作業にかかるコストを抑制することができる。
【００３０】
被乾燥物をベーパ槽内から引き上げる際に、被乾燥物の表面上に前述した気体と凝縮した有機溶剤との界面が形成される。前述した有機溶剤の表面張力に勾配が生じるので、この界面には凝縮した有機溶剤側に引張られる力が生じる。このため、気相界面に形成される有機溶剤液層の表面張力によって、被乾燥物に付着した有機溶剤は擦り落とされる。
【００３１】
このとき、パーティクルは、被乾燥物の表面から遊離して有機溶剤内に存在しているか、または被乾燥物の表面から遊離しやすい状態で被乾燥物の表面に付着している。このため、パーティクルは、有機溶剤とともに気相界面に形成される有機溶剤液層の表面張力によって被乾燥物の表面から擦り落とされる。
【００３２】
したがって、ウォータマークを生じさせにくくかつ作業にかかるコストを抑制できることにくわえ、確実にパーティクルを除去することができる。
【００３４】
さらに、本発明では、乱れのない安定した気相界面を形成するために、他の不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給量と、排気手段による排気量の制御を行っている。すなわち、被乾燥物が気相界面を通って引き上げられる際に、排気手段によるベーパ槽内の気体の排出を停止するとともに、他の不活性ガス供給手段による不活性ガスの供給を停止するなどして不活性ガスの供給量を減少させる。
【００３５】
こうすることにより気相界面が安定するため、被乾燥物の表面に付着している有機溶剤とパーティクルとを、気相界面における表面張力によって確実に擦り取ることができる。
【００３６】
また、他の不活性ガス供給手段がベーパ槽の上部から不活性ガスをベーパ槽内に供給するので、気相界面の上側が不活性ガスで満たされる。このため、被乾燥物は、気相界面を通過した後も不活性ガスで覆われるので、より一層ウォータマークが生じることを防止できる。さらに、作業にかかるコストを抑制できることに加え、より確実に被乾燥物からパーティクルを除去することができる。
【００３７】
なお、この明細書で言う、不活性ガスとは、窒素をはじめとして、ヘリウム等の希ガス類元素のように、化学的に不活性で、有機溶剤と反応しないガスを意味している。なお、本明細書で言う純水とは、塵などの水以外の物質の混合量を極めて少なくした水を示している。
【００３８】
【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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、保持手段をなす支持装置５と、搬送手段をなす搬送装置４３と、第１及び第２の不活性ガス供給手段をそれぞれなす第１及び第２の不活性ガス供給装置２，４２と、排気手段をなす排気装置４１と、リンス処理部６と、制御手段をなす制御装置４４と、を備えている。
【００４１】
支持装置５は、被乾燥物の一例としての洗浄後のウェーハ３を支持する。第１及び第２の不活性ガス供給装置２，４２は、それぞれ装置本体４の内部に不活性ガス（例えば窒素ガス）を供給する。排気装置４１は装置本体４の後述するベーパ槽７内の気体（主としてベーパＶと不活性ガス）を装置本体４の外部に排出する機能を有している。リンス処理部６は、洗浄後のウェーハ３を処理液としての純水などを用いて水洗いする機能を有している。
【００４２】
前記装置本体４は、ベーパ槽７と外槽８とを有する二重構造となっている。ベーパ槽７は、乾燥槽として機能する。ベーパ槽７の内部には、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ：isopropyl alcohol ）等の有機溶剤Ｙが収容される。外槽８はベーパ槽７の外周を包囲している。この外槽８により、ベーパ槽７の内部は、装置本体４の外部と熱的に遮断される。
【００４３】
ベーパ槽７と外槽８の上部には、支持装置５とウェーハ３が通ることのできる大きさの上部開口９，１０が形成されている。ベーパ槽７の上部開口９は本明細書に記した開口部に相当する。また、ベーパ槽７の上端部１３ｂには、上部開口９を閉じてベーパ槽７の内部を装置本体４の外部と遮断可能な蓋４５が上部開口９を開閉自在に取付けられている。
【００４４】
ベーパ槽７は有機溶剤Ｙによって腐食されにくい材料（例えば石英など）からなる。外槽８は、ベーパ槽７の内部を装置本体４の外部と熱的に遮断するために、ステンレス鋼板等などのように熱伝導率の比較的低い材料からなる。ベーパ槽７と外槽８は、いずれも箱状に形成されている。
【００４５】
ベーパ槽７の底部１１と外槽８との間には、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内の有機溶剤Ｙを加熱して、この有機溶剤Ｙを有するベーパＶ（図２などに示す）を発生する機能を有している。発熱装置１２の一例は、周知のプレートヒータである。発熱装置１２が有機溶剤Ｙを加熱してベーパＶを発生させるため、ペーパ槽７はベーパＶを収容する。
【００４６】
ベーパ槽７に溶剤供給管１４が接続している。溶剤供給管１４は、外槽８を貫通し、装置本体４の外部に導出されている。溶剤供給管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１３ａに溶剤排出管４０が接続している。溶剤排出管４０は、外槽８を貫通し、装置本体４の外部に導出されている。溶剤排出管４０は、ベーパ槽７内の有機溶剤Ｙを排出する機能を有している。
【００４７】
ベーパ槽７の上部開口９の近傍に冷却手段としての冷却管１６が設けられている。冷却管１６の内部に、冷却媒体としての冷却水が循環する。冷却管１６は、ベーパ槽７の内側壁１５に沿ってコイル状に形成されている。冷却管１６は、図５などに示すように、ベーパ槽７の上部開口９の近傍に存在するべーパＶを冷却して液化する機能を有している。従ってこの冷却管１６は、ベーパ槽７内のベーパＶが上部開口９から出てゆくことを防ぐ機能を有している。
【００４８】
支持装置５は、図１に示すように、円板状の複数枚のウェーハ３を同時に保持可能なキャリア部材２２と、キャリア部材２２を吊持する一対の吊持部材２３，２４とを備えている。キャリア部材２２は、複数枚のウェーハ３を垂直に立てた姿勢で、互いに並行でかつ等間隔に保持する。キャリア部材２２は、図１において手前側（正面方向）から奥側に亘って一対の引掛け部２５を有している。
【００４９】
吊持部材２３，２４は、上下方向に延びている。吊持部材２３，２４の下端には、互いに向かい合う一対のフランジ部２７が設けられている。吊持部材２３，２４が、搬送装置４３によって図１中の矢印Ｋ１に沿って互いに近接する方向に移動すると、フランジ部２７をキャリア部材２２の引掛け部２５，２５に係止する。キャリア部材２２は、フランジ部２７の上面２６によって支持される。吊持部材２３，２４は、キャリア部材２２の寸法に応じて、図１において手前側から奥側にわたって、複数対設けられていてもよい。
【００５０】
吊持部材２３，２４の上端には、図１中の一点鎖線Ｐで示すように、搬送装置４３が接続している。搬送装置４３は、吊持部材２３，２４を矢印Ｋで示す互いに接離する方向に移動させることができる。さらに、この搬送装置４３は、吊持部材２３，２４を、上下方向（矢印Ｊで示す方向）及び水平方向（矢印Ｈで示す方向）に移動させることもできる。
【００５１】
従ってキャリア部材２２は、搬送装置４３によって所望位置に移動させることができる。このキャリア部材２２は、上部開口９を通ってベーパ槽７の内部に降下することができ、かつ、ベーパ槽７の内部から上部開口９を通って上昇することもできる。
【００５２】
搬送装置４３は、キャリア部材２２を上下方向（矢印Ｊで示す方向）と水平方向（矢印Ｈで示す方向）に移動させることにより、ウェーハ３を、洗浄機（図示せず）から乾燥装置１まで移動させる。ウェーハ３は、搬送装置４３によって、ベーパ槽７及びベーパ室内槽１７内に挿入された後、ベーパ槽７の内部において気相界面Ｂを通ってこの気相界面Ｂの上側に位置する気体中に引き上げられ、さらに上部開口９からベーパ槽７外へ搬出されて次工程へと搬送される。
【００５３】
第１の不活性ガス供給装置２は、ガス供給管３０と、環状管３１と、この環状管３１に設けた複数のガス噴射口３２とを備えている。ガス供給管３０の一端は、不活性ガス供給源３３に接続されている。ガス供給管３０の他端は、環状管３１に接続されている。環状管３１は、ベーパ槽７の内側壁１５に沿って環状に形成されている。環状管３１は、有機溶剤Ｙの液面Ｒとベーパ室内槽１７との間に位置している。
【００５４】
複数のガス噴射口３２は、環状管３１の周方向（管の長手方向）に所定間隔で設けられている。これらのガス噴射口３２は、オリフィス形状に形成されている。ガス噴射口３２は、互いに向かい合うように環状管３１の内側を向いているとともに、矢印Ｈに対して有機溶剤Ｙの液面Ｒに向って傾斜している。
【００５５】
図５などに示すように、不活性ガス供給源３３からガス供給管３０を介して環状管３１に供給された不活性ガスＮは、ガス噴射口３２からベーパ槽７内に噴出して、発熱装置１２によって発生されたベーパＶ内に噴出する。このように、第１の不活性ガス供給装置２は、ベーパＶ内に不活性ガスＮを吹き込む。
【００５６】
第２の不活性ガス供給装置４２は、ベーパ槽７の上部としての上端部１３ｂに一端が開口するガス供給管３４などを備えている。ガス供給管３４は、その他端が外槽８を貫通して不活性ガス供給源３３に接続している。図２などに示すように、不活性ガス供給源からガス供給管３４に供給された不活性ガスＮ１は、ベーパ槽７の上端部１３ｂからこのベーパ槽７内に噴出して、気相界面Ｂの上側に供給される。このように、第２の不活性ガス供給装置４２は、ベーパ槽７の上端部１３ｂからベーパ槽７内に不活性ガスＮ１を吹き込む。
【００５７】
排気装置４１は、ベーパ槽７に一端が開口する排気管４６と、この排気管４６の他端側に接続された排気弁４７と、を備えている。排気管４６は、冷却管１６の上方に開口している。排気管４６は、図示しない吸引装置、例えばバキュームポンプに接続されている。排気装置４１は、排気弁４７が開いたときに、ベーパ槽７内の気体を装置本体４の外部へ排出する。この排気装置４１は、第２の不活性ガス供給装置４２などから供給された不活性ガスＮ１などや、冷却管１６などによって液化しきれなかったベーパＶを吸収する。このため、ベーパＶが上部開口９から外部に出てゆくことを、より確実に防止できる。
【００５８】
前記冷却管１６と、第２の不活性ガス供給装置４２と、排気装置４１とで、気相界面Ｂを形成する本明細書に記した界面形成手段を構成する。
【００５９】
リンス処理部６は、ベーパ槽７の内部に設けられた内槽としてのベーパ室内槽１７と、このベーパ室内槽１７の底部に連通する給排液管１８と、ベーパ室内槽１７の上端部に開口する排液管２０と、を備えている。
【００６０】
ベーパ室内槽１７は、有機溶剤Ｙの液面Ｒよりも高い位置にある。このベーパ室内槽１７は、上部に開口部１９を有している。ベーパ室内槽１７及び開口部１９は、支持装置５によって支持されたウェーハ３が、支持装置５とともに、ベーパ室内槽１７の内部に侵入できる大きさに形成されている。
【００６１】
給排液管１８の一端は、ベーパ室内槽１７の底部に接続している。給排液管１８の他端側には弁３５が接続している。給排液管１８はベーパ槽７と外槽８とを貫通して図示しない処理液供給源に接続している。処理液供給源は、給排液管１８にリンス工程に用いられる処理液の一例としての純水を供給する。
【００６２】
ベーパ室内槽１７と、弁３５との間において、給排液管１８の途中に排液管２１の一端が接続している。排液管２１の他端側には弁３６が接続している。排液管２１は、装置本体４の外部に向って延びている。
【００６３】
排液管２０は、一端がベーパ室内槽１７の上端部に開口しているとともに、他端がベーパ槽７及び外槽８を貫通して装置本体４の外部に導出されている。
【００６４】
リンス処理部６は、弁３５が開きかつ弁３６が閉じたときに、処理液供給源から給排液管１８を介してベーパ室内槽１７内に純水を供給する。ベーパ室内槽１７の底部から供給された純水は、ベーパ室内槽１７を満たす。そして、ベーパ室内槽１７から溢れでようとする純水は、排液管２０を経て装置本体４の外部に排出される。
【００６５】
また、リンス処理部６は、弁３５が閉じかつ弁３６が開いたときに、ベーパ室内槽１７の純水およびウェーハ３から流れ落ちる液体（主として純水及びＩＰＡ）を、給排液管１８及び排液管２１を介して、装置本体４の外部に排出する。
【００６６】
制御装置４４は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを有する演算機能と制御機能とを有する演算装置である。制御装置４４は、搬送装置４３と、不活性ガス供給源３３と、排気装置４１と、リンス処理部６などに電気的に接続され、これら各機器の動作を制御することにより、ベーパ乾燥装置１全体の制御をつかさどる。
【００６７】
例えば、制御装置４４が出力する信号によって排気弁４７が開くと、ベーパ槽７内の気体が排気される。この際に制御装置４４は、不活性ガス供給源３３に不活性ガスをガス供給管３４に供給させる信号を出力することにより、所定量の不活性ガスをベーパ槽７の上端部１３ｂからベーパ槽７内に供給する。
【００６８】
制御装置４４が出力する信号によって排気弁４７が閉じると、ベーパ槽７内の排気は停止する。このとき、制御装置４４は不活性ガス供給源３３にガス供給管３４への不活性ガスの供給を停止する信号を出力することにより、ベーパ槽７内への不活性ガスの供給を停止する。
【００６９】
このように、制御装置４４は、排気装置４１による排気量がなくなると第２の不活性ガス供給装置４２による不活性ガスの供給を停止するなどの不活性ガスの供給量を減少させる。制御装置４４は、排気装置４１によるベーパ槽７内からの気体の排出量に対応した量の不活性ガスがベーパ槽７内に供給されるように、第２の不活性ガス供給装置４２を制御する。
【００７０】
こうすることによって、ベーパ槽７内、特に気相界面Ｂの上側が不活性ガスで満たされて、ウェーハ３が大気中の酸素などと接触することが防止させるとともに、ベーパ槽７内に流入する不活性ガスＮ１の流量と、ベーパ槽７内から排出される気体の流量とがほぼ一致するため、気相界面Ｂ（図５などに示す）が乱されることが防止される。
【００７１】
また、制御装置４４が出力する信号によって弁３５を開きかつ弁３６を閉じると、ベーパ室内槽１７へ純水を供給する。このとき、制御装置４４は不活性ガス供給源３３にガス供給管３０への不活性ガスの供給を停止する信号を出力することにより、ベーパ槽７内への不活性ガスの供給を停止した状態を維持する。
【００７２】
制御装置４４が出力する信号によって弁３５を閉じかつ弁３６を開くと、ベーパ室内槽１７内の液体を排出する。この際、制御装置４４は、不活性ガス供給源３３に不活性ガスを第１の不活性ガス供給装置２のガス供給管３０に供給させる信号を出力することにより、所定量の不活性ガスをベーパ槽７内のベーパＶ内に供給する。
【００７３】
こうすることによって、ベーパＶがウェーハ３の表裏両面に付着してその体積が急激に減少する場合において、不活性ガスＮがベーパＶを希釈して、このベーパＶの体積を増加させる。
【００７４】
次に、前述したベーパ乾燥装置１の作用について説明する。
【００７５】
まず、ウェーハ３などの被乾燥物の搬入を待つ待機工程において、図２に示すように、ベーパ室内槽１７には給排液管１８などを介して処理液供給源より、純水が供給されており、このベーパ室内槽１７の開口部１９からあふれ出ようとする純水は、排液管２０から装置本体４外へと排出されている。
【００７６】
このとき、溶剤供給管１４よりベーパ槽７内に供給されている有機溶剤Ｙが発熱装置１２によって加熱沸騰されることにより、ベーパ槽７内に有機溶剤ＹのベーパＶが発生する。
【００７７】
さらに、同時に不活性ガス供給源３３より第２の不活性ガス供給装置４２のガス供給管３４を介してペーパ槽７内にその上端部から不活性ガスＮ１が供給されているとともに、排気装置４１の排気管４６を介してベーパ槽７内の気体が装置本体４外に排出されている。
【００７８】
ベーパＶは、ベーパ槽７の内部において気液平衡状態になる。ベーパＶの上側には気体としての不活性ガスＮ１が存在するため、ベーパＶと不活性ガスＮ１との境に気相界面Ｂが形成される。
【００７９】
ベーパ室内槽１７の近傍においては、このベーパ室内槽１７内に供給されている純水などによってベーパＶが冷却されるため、このベーパ室内槽１７の外表面などでベーパＶが凝縮する。凝縮して液化したベーパＶ、すなわち有機溶剤Ｙは、図２から図５及び図８ないし図９中に符号Ｙ１で示すように、ベーパ槽７内の有機溶剤Ｙ内に落下する。このため、気相界面Ｂがベーパ室内槽１７の下端部の近傍に形成される。
【００８０】
なお、図２に示す待機工程においては、蓋４５が上部開口９を閉じた状態となっており、ベーパ槽７の内部は外部と遮断されている。このため、ベーパ槽７内においては、気相界面Ｂを境にして、その下側は有機溶剤Ｙ及びベーパＶが満たされているとともに、上側は第２の不活性ガス供給装置４２によって供給された不活性ガスが満たされている。また、主としてベーパ室内槽１７の外表面にて液化されなかったベーパＶと不活性ガスとの混合気が排気管４６から装置本体４外へ排出される。
【００８１】
リンス工程において、まず、フッ化水素などの洗浄液によって洗浄されたウェーハ３が、図３に示されるように、支持装置５によって支持された状態で、装置本体４の上方に搬送されてくるとともに、蓋４５がベーパ槽７の上部開口９を開放する。このとき、ウェーハ３の表面には、洗浄液とともにパーティクルＰＡが付着している。
【００８２】
このウェーハ３は、図４に示されるようにキャリア部材２２によって支持された状態で、搬送装置４３によって、上部開口９，１０を通って、ベーパ槽７内のベーパ室内槽１７内に支持装置５毎挿入される。なお、ウェーハ３がベーパ室内槽１７内に挿入されると、蓋４５が閉じられる。
【００８３】
このとき、給排液管１８を介してベーパ室内槽１７内に継続的に純水が供給されており、給排気管１８とベーパ室内槽１７と排液管２０などの中には、純水が流れている。ウェーハ３は、ベーパ室内槽１７内に所定時間保持されており、前述した純水の流れによって水洗いされて、洗浄液とパーティクルの大部分とが流し落される。
【００８４】
図４に示す状態で所定時間が経過して、リンス工程が終了すると、図５及び図６に示す凝縮工程に移行する。図５に示すように、弁３５を閉じかつ弁３６を開いてベーパ室内槽１７内の液体（主として純水）を装置本体４外へ排出する。このベーパ室内槽１７内の液体の排出と同時に、不活性ガス供給源３３から不活性ガスＮを第１の不活性ガス供給装置２の環状管３１に供給することにより、不活性ガスＮをガス噴射口３２からベーパ槽７内に噴射する。
【００８５】
ベーパＶはこのガスＮによって希釈されることにより体積が増加する。しかもこのガスＮは、互いに向かい合いかつ液面Ｒに向って傾斜した複数のガス噴射口３２から同時に噴射されるので、各噴射口３２から出た不活性ガスＮが互いにぶつかり合うとともに液面Ｒにぶつかる。
【００８６】
このため、図５中に矢印Ｎ２で示すように、ベーパ槽７内にベーパＶの上昇気流が生じるとともに、ベーパＶとガスＮとがほぼ均一に混じり合う。このため、希釈されたベーパＶは、その一部がベーパ室内槽１７の外表面に凝縮して付着しながらも、気相界面Ｂの高さが強制的に上昇される。
【００８７】
すると、気相界面Ｂの上昇に伴って、希釈されたベーパＶが開口部１９からベー室内槽１７内に侵入する。ベーパ室内槽１７内の液体の液面の低下に伴って徐々にウェーハ３が露出する。このとき、ウェーハ３は未だ低温状態にあるため、ウェーハ３の表面においてベーパＶが急冷される。これにより、瞬時のうちにウェーハ３の表面に有機溶剤ベーパＶが凝縮する。
【００８８】
上記のように、ウェーハ３の表面において有機溶剤ベーパＶが凝縮することにより、有機溶剤の膜がウェーハ３の表面に形成されると、ウェーハ３の表面に凝縮した有機溶剤が付着していた純水に溶解する。有機溶剤が溶解した純水は、ウェーハ３の表面に沿ってベーパ室内槽１７に向かって流れ落ちる。この流れ落ちる純水と共に、ウェーハ３の表面に付着していたパーティクルもベーパ室内槽１７内に流れ落ちる。ベーパ室内槽１７に入った純水は、給排液管１８を経てベーパ槽７の外部に排出されるので、ベーパ槽７内の有機溶剤Ｙの純度はほぼ一定に保たれる。そして、ウェーハ３の表面に有機溶剤の膜が付着する。このためベーパＶの体積が減少する。
【００８９】
しかし、ベーパ槽７内にはガス噴射口３２から不活性ガスＮが噴射されているので、ベーパＶはこのガスＮによって希釈されることにより体積が増加する。しかも、図５中に矢印Ｎ２で示すように、ベーパ槽７内にベーパＶの上昇気流が生じるとともに、ベーパＶとガスＮとがほぼ均一に混じり合う。このため、気相界面Ｂの高さが、ウェーハ３の表面に付着する前とほぼ同じレベルに維持され、ウェーハ３はベーパＶに十分覆われた状態となり、ウェーハ３の表面におけるベーパＶの凝縮がウェーハ全面に達する。
【００９０】
なお、不活性ガスＮによって希釈されたベーパＶは、冷却管１６の近傍においては、冷却管１６によって冷却されるため、冷却管１６の表面などで凝縮する。凝縮して液化したベーパＶ、すなわち有機溶剤Ｙは、図５から図７中に符号Ｙ２で示すように、ベーパ槽７内の有機溶剤Ｙに落下する。このため、気相界面Ｂが冷却管１６の下端巻回部１６ａの近傍に形成され、ウェーハ３は、気相界面Ｂの下側に位置する。
【００９１】
こうして、ベーパ室内槽１７内の液体の液面の低下に伴って、ウェーハ３の表面に付着した純水が有機溶剤と置換される。有機溶剤ベーパＶがウェーハ３の表面全体に凝縮するまで、ガス噴射口３２からベーパ槽７内に不活性ガスＮが供給され続け、ウェーハ３に付着した純水が有機溶剤と完全に置換され、図６に示すように、ウェーハ３の表面全体に有機溶剤の膜が付着する。なお、図５から図７に示される平行斜線Ｑは、ウェーハ３の表面に有機溶剤が付着した領域を示している。
【００９２】
なお、このとき、ウェーハ３の表面に残留したパーティクルは、この表面から遊離して凝縮した有機溶剤中に存在しているとともに、ウェーハ３の表面から遊離しやすい状態で付着している。
【００９３】
ウェーハ３の表面全体に有機溶剤の膜が付着して、ウェーハ３に付着していた純水が有機溶剤ベーパＶと完全に置換された後、第１及び第２の不活性ガス供給装置２，４２からのベーパ槽７内への不活性ガスＮ，Ｎ１の供給を停止するとともに、排気装置４１によるベーパ槽７内の気体の装置本体４外への排出を停止する。こうすることにより、ベーパ槽７内の気相界面Ｂの動揺が抑制され、安定した気相界面Ｂが得られる。
【００９４】
そののち、上昇工程において、ベーパ槽７内において、搬送装置４３によって支持装置５を上昇させることにより、ウェーハ３を、キャリア部材２２ごと、気相界面Ｂ下からゆっくりと取り出す。すなわちウェーハ３は、図６に示す位置から、図７に示す位置を経て、図８に示す位置まで上昇する。この上昇の途中で、ウェーハ３は、図７に示すように気相界面Ｂを通過する。気相界面Ｂを通過する際のウェーハ３の上昇速度は、好ましくは５mm／sec から１０mm／sec の範囲であり、さらに好ましい上昇速度は７mm／sec 前後である。
【００９５】
ウェーハ３が気相界面Ｂを通過するとき、ウェーハ３の表面上において、不活性ガスと凝縮した有機溶剤との界面Ｂ１が生じる。この界面Ｂ１には、凝縮した有機溶剤の表面張力に勾配が生じ、ウェーハ３の表面上に付着した有機溶剤に凝縮した有機溶剤側に引張られる力が生じる。このため、ウェーハ３の表面上に付着していた有機溶剤が、気相界面Ｂを通過する際に擦り落される。
【００９６】
このように、ウェーハ３が気相界面Ｂを通過するとき、ウェーハ３の表面に凝縮していた有機溶剤は、気相界面Ｂに形成されているＩＰＡ液層の表面張力によって擦り落とされ、図７中の符号Ｙ３で示すようにベーパ室内槽１７内に落ちる。このため、気相界面Ｂの上に出たウェーハ３は、短時間で乾燥する。
【００９７】
また、ウェーハ３の表面に遊離し有機溶剤中に存在しているパーティクル及びウェーハ３の表面から遊離しやすい状態でこの表面に付着しているパーティクルは、ウェーハ３の表面から擦り落とされた有機溶剤と一緒にベーパ室内槽１７に落下し、給排液管１８及び排液管２１を経て装置本体４の外部に排出される。
【００９８】
ウェーハ３の下端が気相界面Ｂの上に出た後に、図８に示すように、ベーパ室内槽１７内に給排液管１８などを介して純水を供給する。また、同時に、第２の不活性ガス供給装置４２のガス供給管３４を介して不活性ガスＮ１をベーパ槽７内に供給するとともに、排気弁４７を開けることにより、ベーパ槽７内の気体を装置本体４の外部へ排出する。
【００９９】
すると、ベーパ槽７内のベーパＶは、排気管４６を通して装置本体４の外部に排出されるとともに、ベーパ室内槽１７内の純水によって冷却されかつベーパ室内槽１７の外表面において凝縮する。このため、気相界面Ｂが低下して、ウェーハ３が不活性ガスによって覆われる。
【０１００】
ベーパ槽７内が不活性ガスによって満たされた後、図９に示すように、蓋４５を開いて、ベーパ槽７の上部開口９からウェーハ３を搬送装置４３によって支持装置５毎装置本体４の外部に搬出して、次工程に移送する。
【０１０１】
本実施形態によれば、ベーパ槽７内にリンス工程に用いる処理液の一例としての純水が供給されるベーパ室内槽１７を設けて、このベーパ乾燥装置１内において、ウェーハ３を水洗いするリンス工程と、水洗い後のウェーハ３を乾燥する乾燥工程と、を行う。このため、リンス工程と乾燥工程との間において、ウェーハ３を大気中にさらしまま搬送する必要がなくなる。したがって、ウェーハ３の表裏両面に、自然酸化膜としてのウォータマークが生じることを確実に防止することができる。
【０１０２】
また、ベーパ槽７内に有機溶剤Ｙが収容されかつ発熱装置１２がこの有機溶剤Ｙを加熱してベーパＶを発生させるので、ベーパ乾燥装置１とは別体の外部装置を用いてベーパＶを発生させてベーパ槽７内に供給する方法よりも、不純物が少なくかつ濃度が安定しかつ均一なベーパＶをウェーハ３の乾燥に用いることができる。
【０１０３】
水洗いされた低温状態のウェーハ３にベーパＶが凝縮する際に、第１の不活性ガス供給装置２によってベーパ槽７内に不活性ガスＮを供給することにより、ベーパＶの体積を増加させる。しかもガス噴射口３２からベーパ槽７内に噴出する不活性ガスＮによって、ベーパＶの上昇気流を生じさせる。
【０１０４】
このため、ウェーハ３の表面においてベーパＶの有機溶剤成分が凝縮し続けても、気相界面Ｂの高さが低下することを回避でき、その結果、ベーパＶによってウェーハ３を十分に覆うことができる。
【０１０５】
このため、ウェーハ３に付着している純水などの処理液は、短時間に確実に有機溶剤と置換するので、ウェーハ３の全表面に有機溶剤がむらなく付着する。そしてこの状態でウェーハ３が気相界面Ｂを通るようにしているため、ウェーハ３に付着していた有機溶剤を気相界面Ｂの表面張力によって確実に擦り落とすことができる。ウェーハ３に付着していたパーティクルも、有機溶剤と共にウェーハ３から確実に除去される。しかもベーパ槽７内ではウェーハ３の周囲が不活性ガス雰囲気となるので、ウェーハ３の表面に自然酸化膜であるウォ−タマークが生じることを確実に防止できる。
【０１０６】
ウェーハ３の表面に凝縮した有機溶剤を気相界面Ｂによって擦り落とす際には、排気弁４７を閉じかつ第１及び第２の不活性ガス供給装置２，４２からの不活性ガスＮ，Ｎ１の供給を停止している。このため気相界面Ｂが安定し、この気相界面Ｂによって、ウェーハ３の表面の有機溶剤とパーティクルを確実に除去することができる。
【０１０７】
また、本発明において、支持装置５は、図１０に示すように、ウェーハ３を保持しかつ吊持する一対の吊持部材５１，５２と、上下一対の連結部材５３，５４を備えて構成されても良い。これらの吊持部材５１，５２は、搬送装置４３に接続している。吊持部材５１，５２は、それぞれ上下方向に延びている。
【０１０８】
吊持部材５１，５２は、同時に吊持する複数のウェーハ３のうち最も手前側に位置するウェーハ３の手前側と、最も奥側に位置するウェーハ３の奥側とにそれぞれ設けられている。吊持部材５１，５２は、同時に吊持するウェーハ３の枚数等に応じて、手間側から奥側まで間にさらに設けられても良い。
【０１０９】
正面側に位置する吊持部材５１，５２と、奥側に位置する吊持部材５１，５２とは互いに上下一対の連結部材５３，５４によって連結されている。連結部材５３，５４は、吊持部材５１，５２の下端部に上下方向に離間して設けられている。下方に位置する連結部材５３，５３間の間隔が上方に位置する連結部材５４，５４の間隔より狭くなるように吊持部材５１，５２に連結している。
【０１１０】
各々の連結部材５３，５４は、吊持部材５１，５２が左右からウェーハ３を挾持できるようにウェーハ３の外周部に沿って切欠かれた切欠き部５５を備えている。これらの切欠き部５５は、同時に保持するウェーハ３の枚数に応じて設けられている。
【０１１１】
前述した構成によって、吊持部材５１，５２は、複数のウェーハ３を左右から挾持し、上部開口９からベーパ槽７内にウェーハ３を出し入れ自在としかつ、ベーパ室内槽１７内にウェーハ３を保持する。
【０１１２】
本発明の乾燥装置および乾燥方法は、前述した実施形態に制約されるものではない。本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。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明によれば、乾燥工程の前工程のリンス工程などが施された被乾燥物全体をベーパによって覆うことができるので、この被乾燥物を大気中にさらしたまま搬送する必要がなくなる。したがって、被乾燥物の表面にウォータマークが生じるのを確実に防止できる。
【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】同実施形態のベーパ乾燥装置においてウェーハをベーパ槽に挿入する前の待機状態を示す図。
【図３】同実施形態のベーパ乾燥装置においてウェーハをベーパ槽に挿入する状態を示す縦断面図。
【図４】同実施形態のベーパ乾燥装置においてウェーハがベーパ室内槽に挿入された状態を示す縦断面図。
【図５】同実施形態のベーパ乾燥装置においてベーパ室内槽内の液体を排出する状態を示す縦断面図。
【図６】同実施形態のベーパ乾燥装置においてウェーハの表面に有機溶剤が凝縮した状態を示す縦断面図。
【図７】同実施形態のベーパ乾燥装置においてウェーハに付着している有機溶剤が気相界面によって擦り取られる様子を示す縦断面図。
【図８】同実施形態のベーパ乾燥装置においてウェーハが気相界面の上方に移動した状態を示す縦断面図。
【図９】同実施形態のベーパ乾燥装置においてウェーハが搬送装置によって次工程に移送される直前の状態を示す縦断面図。
【図１０】同実施形態のベーパ乾燥装置において支持装置の変形例を示す図。
【図１１】従来のベーパ乾燥装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ベーパ乾燥装置、２…不活性ガス供給手段（第１の不活性ガス供給装置）、３…被乾燥物（ウェーハ）、７…ベーパ槽、９…開口部（上部開口）、１２…発熱装置、１７…内槽（ベーパ室内槽）、Ｙ…有機溶剤、Ｖ…ベーパ、Ｒ…液面。

Claims (4)

1. 洗浄された被乾燥物を乾燥させるベーパ乾燥装置であって、
   有機溶剤を収容するとともに、上部に前記被乾燥物が通過可能な大きさの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、前記ベーパ槽内に前記有機溶剤のベーパを発生させる発熱装置と、
   前記ベーパ槽の開口部と前記有機溶剤の液面との間に位置するように前記ベーパ槽の内部に設けられ、前記被乾燥物を取り出し可能に収容するとともに、前記被乾燥物を処理する処理液が供給される内槽と、
   前記バーパ槽の内部に不活性ガスを供給することにより、前記ベーパを希釈して体積を増加させるとともに、前記ベーパ槽の内部に上昇気流を発生させて前記希釈されたベーパを前記内槽の内部に導く不活性ガス供給手段と、
   を具備することを特徴とするベーパ乾燥装置。
2. 請求項１の記載において、前記被乾燥物を保持する保持手段と、
   前記ベーパ槽内のベーパと、このベーパの上側に存在する気体との境に、前記ベーパと前記気体との気相界面を形成する界面形成手段と、をさらに備えており、
   前記保持手段によって保持された被乾燥物を、前記気相界面の下から上昇させることで前記気相界面を通過させることを特徴とするベーパ乾燥装置。
3. 請求項２の記載において、前記界面形成手段は、前記ベーパ槽の上部から前記ベーパ槽内に不活性ガスを供給する他の不活性ガス供給手段と、前記ベーパ槽の上部から前記ベーパ槽の内部の気体を排出する排気手段と、前記ベーパ槽の開口部の近傍で前記ベーパを凝縮させる冷却手段と、を備えており、
   前記他の不活性ガス供給手段および前記排気手段は、制御手段によって制御され、この制御手段は、前記排気手段によって前記ベーパ槽内から排出される気体の排出量に対応する量の不活性ガスが前記ベーパ槽内に供給されるように、前記他の不活性ガス供給手段を制御することを特徴とするベーパ乾燥装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかの記載において、前記被乾燥物が前記内槽に供給された処理液内に挿入された際に、前記ベーパ槽内のベーパが前記内槽の外表面において凝縮されて、前記ベーパの上昇が抑制されることを特徴とするベーパ乾燥装置。

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