JP4284336B2 - 清浄気体加熱装置及び基板乾燥装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置におけるウェハ等の基板の乾燥処理に用いられる清浄気体加熱装置およびそれを用いた基板乾燥装置に関する。

従来、この種の清浄気体加熱装置を用いたウェハ乾燥装置としては、種々構造のものが知られている。例えば、特許文献１に開示されるような基板乾燥装置では、エッチング処理液を用いて処理が行われた基板の一例である半導体ウェハを、処理槽内に収容された純水中に浸積させてその洗浄処理を行った後、処理槽の純水液面上方の空間内に窒素ガスをキャリアとしてイソプロピルアルコール（以降、ＩＰＡという。）を蒸気として供給するとともに、処理槽底部より純水を排水させることにより、純水液面より上方にウェハを露出させ、供給されているＩＰＡ蒸気が露出されたウェハの表面に付着している水滴と置換されることで、ウェハ表面が酸素に触れて自然酸化することなく、乾燥させるようにしている。

しかしながら、このような従来の装置構成においては、表面に微細パターンが形成されたウェハでは、パターンが微細になるほどパターン内に入り込んだ水分がＩＰＡに置換されないで残存する場合が生じ得、その結果、ウェハを完全に乾燥させることができない場合がある。

このようなウェハの乾燥が不十分となるような問題を改善するため、例えば、特許文献２に開示されているような清浄気体加熱装置が、従来の乾燥装置において装備されて用いられている。この従来の清浄気体加熱装置は、例えば清浄気体として清浄窒素ガスをヒータにより所望の温度に加熱した状態で、処理槽内にて露出されたウェハに向けて噴射するように供給し、ウェハの乾燥を促進させるというような装置である。この加熱装置においては、清浄化された気体が取り扱われるため、清浄化雰囲気での使用に適した材料である石英ガラス管（透明石英ガラス管）が用いられ、石英ガラス管の外側を取り囲むように配置されたハロゲンヒータにより、石英ガラス管内を通過して供給される窒素ガスの加熱が行われる。ハロゲンヒータより照射される赤外線は、石英ガラス管及び窒素ガスにほとんど吸収されることなく透過してしまうため、石英ガラス管内にＳｉＣからなるガス通過管を設け、赤外線の照射によりガス通過管自体が加熱されることにより、このガス通過管を介して、その内部を通過する窒素ガスの加熱が行われている。

特公平６−１０３６８６号公報 特開平６−３４９８１２号公報

しかしながら、上記構造の従来の清浄気体加熱装置においては、清浄気体に対してパーティクル等の混入を抑制するという観点から石英ガラス管が用いられているが、加熱源であるハロゲンヒータより放射される赤外線はこのような石英ガラス管は透過してしまい、さらに窒素ガス自体も赤外線の照射によっては直接的な加熱はほとんど行うことはできない。そのため、このような赤外線の照射により直接的に加熱することができるＳｉＣからなるガス通過管を窒素ガスが通過する石英ガラス管内に配置して、ガス通過管を介して間接的に窒素ガスの加熱を行う必要がある。

近年、このようなウェハに形成されるパターンは、さらに微細化されつつあり、これまで問題とならないような大きさのパーティクルや不純物の付着を抑制する必要が生じている。上述の従来の清浄気体加熱装置にて用いられているＳｉＣからなるガス通過管の表面からは、“Ｃ”が不純物となって清浄窒素ガスに混入し、乾燥処理されるウェハの表面に付着する恐れがあり、清浄気体を用いての乾燥処理を行うことができない場合があるという問題がある。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、ウェハ等の基板の乾燥処理に用いられる清浄気体加熱装置において、微細パターンが形成された基板に対して、効率的に加熱された清浄気体をその高い清浄度を保ちながら供給して、乾燥処理を行うことができる清浄気体加熱装置及びそれを用いた基板乾燥装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、清浄気体が導入される気体導入口と、上記気体導入口より管内に導入された上記清浄気体が管外へ吐出される気体吐出口とをその管壁に有し、不透明石英により形成された外管部材と、
上記外管部材のそれぞれの端部がその管壁の外面に連結されるとともに、その上記管壁の外面と上記外管部材の上記管壁の内面との間に気体加熱用空間が形成されるように、上記外管部材の内側に配置され、透明石英により形成された内管部材と、
上記内管部材の内側に挿入配置され、上記内管部材の上記管壁に向けて放射状に赤外線を放射する赤外線発生源とを備え、
上記赤外線発生源より放射された赤外線が、上記内管部材を透過して上記外管部材に照射されて、上記外管部材を加熱することにより、上記気体加熱用空間を通過する上記清浄気体が加熱されることを特徴とする清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、上記外管部材において、上記気体吐出口は、上記気体導入口とは略反対側の上記管壁に形成され、
上記気体加熱用空間において、上記気体導入口と上記内管部材の上記管壁との間に、上記気体導入口より導入される上記清浄気体を、上記気体加熱用空間内に拡散させる拡散部材が備えられている第１態様に記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、上記外管部材において、上記気体吐出口は、上記気体導入口とは反対側の上記管壁に形成され、
上記気体加熱用空間において、上記気体吐出口と上記内管部材の上記管壁との間に、上記気体吐出口へ向かう上記清浄気体を上記気体加熱用空間内に拡散させる拡散部材が備えられている第１態様に記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、上記外管部材において、上記気体吐出口として上記管壁を貫通する複数の吹き出し孔が形成されている第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、上記気体導入口の開口面積が、上記気体吐出口の開口面積よりも大きくなるように、上記外管が形成されている第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、上記赤外線発生源は、ハロゲンランプである第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第７態様によれば、上記外管部材の上記管壁の外周面にその反射面が向かうように反射層が配置されている第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第８態様によれば、上記反射層の外面を覆うように、パーティクルの発生を抑制する保護膜がさらに配置されている第７態様に記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第９態様によれば、上記不透明石英は、石英の内部に多数の気泡が混入されて形成されている第１態様から第８態様のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第１０態様によれば、上記不透明石英は、赤外線の透過率が、０．５％以下である第１態様から第９態様のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置を提供する。

本発明の第１１態様によれば、その内部に基板が収容される処理室と、
上記気体吐出口より上記管外へ吐出された上記清浄気体が上記収容されている基板に向かうように、上記処理室内に配置された第１態様から第１０態様のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置とを備えることを特徴とする基板乾燥装置を提供する。

本発明によれば、清浄気体加熱装置において、外管部材と内管部材の二重管構造が採用され、内管部材の内側に、赤外線を放射する赤外線発生源を配置させるとともに、内管部材を赤外線に対して透過性を有する透明石英にて構成し、外管部材を赤外線に対して不透過性を有する不透明石英にて構成することで、耐熱性及び清浄度環境にての使用性に優れるという石英の特性を効果的に利用して、清浄気体に対してパーティクルや不純物が混入されることを抑制しながら、清浄気体に対する効率的な加熱を行うことができる。

特に、不透明石英として、その表面に凹凸が形成された石英や他の成分が混入された石英を使用するのではなく、多数の微細な気泡が混入された石英が使用されることにより、赤外線の照射による石英の赤熱現象を生じさせることができるとともに、照射された赤外線の一部を輻射熱として放射（反射）させることができ、気体加熱空間内を通過する清浄気体に対する効果的な加熱を行うことができる。

従って、このような清浄気体加熱装置を用いることで、基板に対して高い清浄度が維持され、かつ所望の温度に加熱された清浄気体を吹き付けることができ、汚染が効果的に抑制された効率的な基板の乾燥処理を行うことが可能となる。

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる清浄気体加熱装置の一例であるクリーンガス加熱ユニット１０の主要な構成を示す模式断面図（縦断面図）を図１に示し、図１のクリーンガス加熱ユニット１０におけるＡ−Ａ線模式断面図を図２に示す。このクリーンガス加熱ユニット１０は、清浄化雰囲気中にて用いられる装置であって、予め清浄化されたクリーンガス（清浄気体）を所望の温度にまで加熱して吹き出すことで、この加熱ガスが吹き付けられた基板の一例である半導体ウェハ等の乾燥を促進させるような加熱装置である。なお、本明細書において、「清浄気体」とは、半導体装置製造工程等において要求される清浄化環境（クリーンルーム）にて使用可能なように、高性能（超高性能）フィルタ等を用いたフィルタリング等の手段により、含有されるパーティクルや不純物の除去処理が十分に施された気体のことである。このような清浄気体の例としては、例えば、クリーン窒素ガスやクリーンドライエアなどがある。

図１及び図２に示すように、クリーンガス加熱ユニット１０は、耐熱性及び熱線遮断性に優れた不透明石英ガラスにより形成された筒状体２と、同じく不透明石英ガラスにより形成され、筒状体２のそれぞれの開放端部に固着された側板３とにより構成される外管部材１と、それぞれの側板３の中央付近に形成された開口部に挿入された状態で、それぞれの側板３に固着されて外管部材１の内側に配置され、耐熱性及び透光性に優れた透明石英ガラスにより形成された内管部材４とを備えている。すなわち、クリーンガス加熱ユニット１０は、外管部材１と、この外管部材１よりも小さな径を有する内管部材４とによる二重管構造が採用されており、それぞれの端部が内管部材４に連結された状態における外管部材１の管壁の内面と、内管部材４の管壁外面との間に、それぞれの側板（端部密閉部材の一例である）３により密閉された気体加熱用空間の一例であるガス加熱空間Ｓが形成されている。

また、図１及び図２に示すように、外管部材１のその長手方向における略中央付近における図示上方側の管壁には、管内におけるガス加熱空間Ｓ内に清浄気体の一例である窒素ガス（クリーン窒素ガス）が導入される気体導入口の一例であるガス導入口５が形成されており、さらに、外管部材１において、ガス導入口５が形成されている管壁とは反対側の管壁、すなわち図示下方側の管壁には、ガス加熱空間Ｓにて加熱された窒素ガスが管外へ吐出される気体吐出口が、複数の小さな貫通孔である吹き出し孔６として形成されている。このように、外管部材１に、ガス導入口５と複数の吹き出し孔６とが備えられていることにより、ガス導入口５を通してガス加熱空間Ｓ内に導入された窒素ガスを、それぞれの吹き出し孔６を通してガス加熱空間Ｓから管外へ吐出させることが可能となっている。なお、図３に示すクリーンガス加熱ユニット１０の模式下面図に示すように、外管部材１に形成されたそれぞれの吹き出し孔６は、同じ大きさ及び同じ配置間隔にて、外管部材１の長手方向に沿って配列されるように形成されている。

また、内管部材４の内側には、略棒形状を有する赤外線発生源の一例であるハロゲンランプヒータ７が挿入されて配置されている。このハロゲンランプヒータ７は、透明石英ガラスにて形成された内管部材４を透過するようにガス加熱空間Ｓに向けて、放射状に略均一に赤外線（赤外線エネルギ）を放射する機能を有している。また、図１に示すように、ハロゲンランプヒータ７には、所望の電力が供給されるように電力供給ユニット９に接続されており、供給される電力量に応じて、放射する赤外線の量を制御することが可能となっている。また、このようなハロゲンランプヒータ７は、加熱開始時に温度の立ち上がり時間が一般的な他のランプヒータ、シーズヒータ、及びニクロムヒータなどと比べて早く、また、加熱停止時の温度の立ち下がり時間も早いという特徴を有しており、加熱効率や温度の制御性に優れたランプヒータである。

また、図１及び図２に示すように、ガス加熱空間Ｓ内において、ガス導入口５が形成されている外管部材１の管壁と内管部材４の管壁との間には、ガス導入口５を通して管内に導入される窒素ガスをガス加熱空間Ｓ内に拡散させる略帯状の板部材である拡散部材８が設けられている。この拡散部材８は、例えば、耐熱性及び透光性に優れた透明石英ガラスにより形成されており、それぞれの端部が、側板３に固着されることで、ガス加熱空間Ｓ内に設置されている。

ここで、石英ガラス材料について説明する。まず、「不透明石英」とは、石英材料中に多数の微細な気泡が含有されるようにして形成された石英材料Ｐであり、石英材料中を透過しようとする赤外線Ｑが、多数の気泡Ｒの表面において非選択的に散乱、すなわち様々な方向に反射されるような特性を有する石英材料のことである（図４の模式説明図参照）。従って、不透明石英は、少なくとも赤外線に対しては、透過させることなく、照射された赤外線を遮断させる機能を有しており、本発明においては、例えば、赤外線に対する透過率が０．５％以下のものが不透明石英として用いられることが好ましい。なお、このような不透明石英において含有されている微細な気泡の直径は、赤外線が効果的に散乱される非選択的散乱が発生するように、赤外線の波長に対して十分に大きく形成されることが好ましく、例えば、３０〜１２０μｍの範囲の直径の気泡が用いられる。また、一般的な石英の真密度が２．２ｇ／ｃｍ^３であるのに対して、不透明石英の密度は、２．０〜２．１ｇ／ｃｍ^３程度となっている。また、このような不透明石英は、高純度のシリカ原料に発泡剤を混入させた状態で溶融させることで製造することができる。これに対して、「透明石英」とは、光の透過性が良好な石英であり、上述のような気泡が含有されていない、いわゆる従来から用いられている石英材料のことである。なお、いずれの石英材料も良好な耐熱性と清浄化環境での使用に適した特性を有している。

次に、このような透明石英（すなわち光透過性石英）と不透明石英（赤外線遮断性石英）との２種類の特性を有する石英を使い分けて構成されたクリーンガス加熱ユニット１０において、窒素ガスを加熱する具体的な原理について以下に説明する。

まず、図１及び図２において、ガス導入口５より管内に導入された窒素ガスは、拡散部材８に衝突されることで乱流状態が積極的に促進され、ガス加熱空間Ｓ内に拡散される。このように拡散された窒素ガスは、ガス加熱空間Ｓ内において後述するように所望の温度に加熱されながら、ガス加熱空間Ｓ内における図示下方側に回り込み、それぞれの吹き出し孔６を通じて、加熱された窒素ガスとして管外へ吐出される。

一方、ハロゲンランプヒータ７よりは、赤外線が放射状に拡がるように放射され、この放射された赤外線が、透明石英ガラスにより形成されている内管部材４の管壁を透過し、さらにガス加熱空間Ｓ内に導入されている窒素ガスをも透過して、外管部材１へと照射される。なお、拡散部材８も透明石英ガラスにより形成されているため、赤外線が透過されることとなる。外管部材１は、その管壁が不透明石英ガラスにより形成されているため、図４の模式説明図に示すように、照射された赤外線Ｑが、不透明石英Ｐ中に含有されている多数の気泡Ｒの表面において様々な方向に反射、すなわち散乱される。この散乱により赤外線Ｑの一部は、不透明石英ガラスＰ、すなわち外管部材１において吸収され、外管部材１自体の温度が上昇され、いわゆる赤熱状態（例えば、オレンジ色あるいは赤色に光り輝く状態）とされる。一方、その他の赤外線Ｑは、輻射熱Ｔとなってガス加熱空間Ｓ内へ照射される。その結果、外管部材１の赤熱による伝熱と、外管部材１からの輻射熱Ｔとにより、ガス加熱空間Ｓ内を通過する窒素ガスの加熱が行われる。特に、ガス加熱空間Ｓにおいては、拡散部材８が設けられていることにより、乱流状態が積極的に形成されるため、この加熱がより効果的に行われる。このように加熱された窒素ガスが、ガス加熱空間Ｓよりそれぞれの吹き出し孔６を通過して、管外へ吐出される。

さらに、ガス加熱空間Ｓ内に拡散部材８が設けられていることにより、ガス加熱空間Ｓ内において、積極的に乱流状態が形成され、その結果、複数の吹き出し孔６の中で、ガス導入口５に近い吹き出し孔６より多量の窒素ガスが吐出され、ガス導入口５から離れた吹き出し孔６よりは少量の窒素ガスしか吐出されないというような不均一な吹き出し状態が発生することを抑制することができ、それぞれの吹き出し孔６より加熱された窒素ガスを略均一な状態で吹き出すことができる。

上記第１実施形態によれば、クリーンガス加熱ユニット１０において、外管部材１と内管部材４の二重管構造とし、内管部材４の内側に、赤外線を放射するハロゲンランプヒータ７を配置させるとともに、内管部材４を赤外線に対して透過性を有する透明石英ガラスにて構成し、外管部材１を赤外線に対して不透過性を有する不透明石英ガラスにて構成することで、耐熱性及び清浄度環境にての使用性に優れるという石英の特性を効果的に利用して、清浄気体である窒素ガスに対してパーティクルや不純物が混入されることを抑制しながら、窒素ガスに対する効率的な加熱を行うことができる。

特に、不透明石英として、その表面に凹凸が形成された石英や他の成分が混入された石英を使用するのではなく、多数の微細な気泡が混入された石英が使用されることにより、赤外線の照射による石英の赤熱現象を生じさせることができるとともに、照射された赤外線の一部を輻射熱として放射（反射）させることができ、ガス加熱空間Ｓ内を通過する窒素ガスに対する効果的な加熱を行うことができる。

また、赤外線発生源であるハロゲンランプヒータ７は、内管部材４の内側に配置された構成が採用されているため、ハロゲンランプヒータ７の表面を保護するとともにガス加熱空間Ｓへのパーティクルの混入を防止しながら、赤外線の透過性に優れた透明石英ガラスを透過させた放射状に拡がる赤外線放射を実現することができ、効率的な加熱を行うことができる。

また、ガス加熱空間Ｓ内に導入された窒素ガスを拡散させる拡散部材８が備えられていることにより、ガス加熱空間Ｓ内において窒素ガスの流れを乱流状態とさせることができ、窒素ガスの均一な加熱を効率的に行うことができるとともに、それぞれの吹き出し孔６より略均一に窒素ガスを吐出させることができる。

なお、上記第１実施形態のクリーンガス加熱ユニット１０が備えるそれぞれの構成部材は、上述にて説明したような構成のみに限定されるものではなく、その他様々な構成を採用することが可能である。上記第１実施形態のクリーンガス加熱ユニット１０の構成部材の変形例について以下に説明する。

図１及び図２に示すクリーンガス加熱ユニット１０においては、拡散部材８をガス導入口５と内管部材４との間に配置させているが、このような場合に代えて、例えば、図５の模式断面図に示すクリーンガス加熱ユニット１０Ａのように、それぞれの吹き出し孔６と内管部材４との間に拡散部材８Ａを配置させることもできる。拡散部材８Ａの配置をこのようにすることで、ガス加熱空間Ｓ内にて加熱された窒素ガスを、それぞれの吹き出し孔６から略均一に吐出させることができる。なお、図示しないが、ガス加熱空間Ｓ内において、ガス導入口５の近傍に拡散部材８を配置させるとともに、それぞれの吹き出し孔６の近傍にも拡散部材８Ａを配置させるようにして、拡散による効果をさらに高めることもできる。

また、図３に示すクリーンガス加熱ユニット１０においては、外管部材１にそれぞれの吹き出し孔６を略同じ間隔ピッチにて形成しているが、このような場合に代えて、例えば、図６の模式下面図に示すクリーンガス加熱ユニット１０Ｂのように、複数の吹き出し孔６Ａの間隔を、中央部分が疎であって両端部にいくに従って密になるように形成するような場合であってもよい。このようにそれぞれの吹き出し孔６Ａを形成することにより、外管部材１の長手方向において、個々の吹き出し孔６Ａよりの窒素ガスの吹き出し量をより均一なものにすることが可能となる。

また、このような吹き出し孔６、６Ａの形状や大きさは、同一のものについてのみ限定されるものではなく、様々な大きさや形状を採用し得る。例えば、図７に示すクリーンガス加熱ユニット１０Ｃのように、複数の吹き出し孔６Ｂの間隔ピッチを同じとしながら、吹き出し孔６Ｂの大きさを中央部近傍においては小さく、両端部にいくに従って大きくすることもできる。このようにそれぞれの吹き出し孔６Ｂの大きさを変えることでも、外管部材１の長手方向において、個々の吹き出し孔６Ｂよりの窒素ガスの吹き出し量の均一性を向上させることができる。

また、図８に示すクリーンガス加熱ユニット１０Ｄのように、それぞれの吹き出し孔６Ｃの形状を丸孔形状でなく、複数の細長いスリット状に形成するような場合であってもよい。丸孔形状を採用する場合と同様に、スリット状の吹き出し孔６Ｃの数、幅ｗ、長さｌ、間隔ピッチｇは、窒素ガスの供給量や吹き出し速度などに応じて自在に設定することができる。また、スリット状の形状を採用する場合には、スリットの長さを大きくして、吹き出し孔を１個のみとすることも可能である。

なお、上記第１実施形態のクリーンガス加熱ユニット１０においては、ガス導入口５が１個のみ形成される場合について説明したが、窒素ガスの流入量との関係で複数のガス導入口を設けることも可能である。

また、上記第１実施形態にクリーンガス加熱ユニット１０等において、ガス導入口５の断面積の総和が、吹き出し孔６の断面積の総和よりも大きくすることにより、窒素ガスがガス加熱空間Ｓに滞留する時間が長くなり、窒素ガスの加熱効果がより増大させることが可能となる。

また、拡散部材８が透明石英ガラスにより形成されるような場合について説明したが、このような場合に代えて、拡散部材８が不透明石英ガラスにより形成されるような場合であってもよい。拡散部材８が不透明石英ガラスにより形成されているような場合にあっては、赤外線の照射により拡散部材８自体を加熱させることができ、拡散部材８を介して窒素ガスの加熱を行うことができる。

例えば、図１２の模式断面図に示すクリーンガス加熱ユニット１０Ｅのように、拡散部材８を不透明石英ガラスにより形成することで、このような加熱効果をより高めることが可能となる。さらに、図１２に示すように、クリーンガス加熱ユニット１０Ｅにおいて、内管部材４と外管部材１との間に、さらに別の複数の拡散部材８Ｂ（例えば、不透明石英ガラスにより形成）を配置させることで、ガス加熱空間Ｓ内において、窒素ガスを拡散させる効果をより高めることができる。このように拡散効果を高めることで、それぞれの拡散部材８及び８Ｂ、並びに外管部材１と、窒素ガスとの接触性を高めることができ、その結果、ガス加熱をより効率的に行うことが可能となる。なお、図１２に示すクリーンガス加熱ユニット１０Ｅにおいては、全ての拡散部材８及び８Ｂが不透明石英ガラスにて形成されるような場合について説明したが、このような場合に代えて、例えば、不透明石英ガラスにより形成された拡散部材と、透明石英ガラスにより形成された拡散部材とが混在するような場合や、全ての拡散部材が透明石英ガラスにより形成されるような場合であってもよい。

ここで、図１に示すクリーンガス加熱ユニット１０の実施例として、加熱実験を行った実測データについて以下に説明する。ハロゲンランプヒータ７は定格出力４ｋＷのものを供給電流を調整して２．４ｋＷで使用した。ガス導入口５にガス導入管を接続して、清浄気体として例えば窒素ガスを毎分２５０リットルにて供給を行った。このとき、それぞれの吹き出し孔６から１０ｃｍ離れた地点で測定すると、約６０℃に昇温した窒素ガスが風速４ｍ／秒で得られた。また、このときの外管部材１の管壁温度は１２５℃であった。また、このようなクリーンガス加熱ユニット１０を使用して、ＩＰＡ置換後の微細なパターンが形成されたウェハに、加熱された窒素ガスを噴射することにより、ウェハの乾燥を確実にすることができた。

（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる清浄気体加熱装置の一例であるクリーンガス加熱ユニット２０の模式断面図（縦断面図）を図９に示す。本第２実施形態のクリーンガス加熱ユニット２０は、外管部材１の管壁外面にその反射面が接するように反射膜２１がさらに設けられている点において、上記第１実施形態のクリーンガス加熱ユニット１０と異なる構成を有している。なお、この反射膜２１以外の構成については、上記第１実施形態のクリーンガス加熱ユニット１０と同じ構成を有しているため、同じ構成部材には、同じ参照番号を付することでその説明を省略する。

図９に示すように、反射膜２１は、その反射面２１ａが内向きとして、外管部材１の管壁の外面全体を覆うように配置されている。この反射膜２１は、例えば、アルミニウム、金、銅等を蒸着やスパッタリング等の手段を用いることで、管壁外面に形成することができる。また、この反射膜２１は、その反射面２１ａにおいて照射される光や熱線を反射させる機能を有するものであり、その反射率がより高いものが用いられることが好ましい。

ハロゲンランプヒータ７により放射された赤外線のほとんどは、外管部材１により散乱や吸収され、外管部材１をほとんど透過しないが、僅かに一部透過した赤外線や、外管部材１の赤熱による輻射熱などを、反射膜２１により外管部材１の内側に向けて反射させることができるため、ガス加熱空間Ｓにおける窒素ガスの加熱効率をさらに向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態にかかる清浄気体加熱装置の一例であるクリーンガス加熱ユニット３０の模式断面図を図１０に示す。図１０に示すクリーンガス加熱ユニット３０は、反射膜２１の外周面全体を覆うように、さらに保護膜３１が設けられている点において、上記第２実施形態のクリーンガス加熱ユニット２０と相違しており、その他の構成は同様である。

クリーンガス加熱ユニット３０等を半導体ウェハ等の乾燥に使用する場合には、吹き出される加熱ガスが清浄であることが要求され、クリーンガス加熱ユニット３０そのものから、ウェハを汚染する不純物、例えば重金属やその他のパーティクルの発生があってはならない。保護膜３１は、例えばフッ素系の樹脂を反射膜２１の外周表面にコーティングしたもので、具体的には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）等をコーティングすることで形成することができる。このことによって、重金属やパーティクルの発生によるウェハの汚染を抑制することができ、半導体ウェハの乾燥装置等に用いるに好適である。

（第４実施形態）
次に、本発明の清浄気体加熱装置（例えば、上記第３実施形態のクリーンガス加熱ユニット３０）が、基板の一例である半導体ウェハの洗浄やエッチング等の薬液による処理装置におけるウェハ乾燥装置（基板乾燥装置）４０に備えられて用いられる実施形態について、本発明の第４の実施形態として以下に説明する。また、当該説明にあたって、ウェハ乾燥装置４０の模式構成図を図１１に示す。

図１１に示すように、本第４実施形態のウェハ乾燥装置１０１は、半導体ウェハ４２に対する洗浄やエッチング等の薬液処理がその内部空間において行われる処理槽４０と、開放されている処理槽４０の上部にヒンジを介して備えられ、開閉可能に処理槽４０を閉止する開閉部４１とを備え、複数の半導体ウェハ４２が、ウェハキャリア４３にセットされた状態で、図示されない手段で処理槽４０の内部に載置されている。

また、図１１に示すように、クリーンガス加熱ユニット３０は、それぞれの半導体ウェハ４２がセットされたウェハキャリア４３の上方および左右に設置されている。上方に設置されているクリーンガス加熱ユニット３０は、図示しない固定手段を介して開閉部４１の内側に固定されており、ガス導入管４５及び弁４６を経由してクリーンガス供給源４７に接続されている。また、ウェハキャリア４３の左右方向に設置されているクリーンガス加熱ユニット３０は、処理槽４０の内部に図示しない固定手段を介して固定されており、ガス導入管４８及び弁４９を経由してクリーンガス供給源４７に接続されている。クリーンガス供給源４７より供給されるクリーンガスとしては、例えば窒素ガスまたはドライエアが使用される。

さらに、処理槽４０の底部には、処理槽４０内に供給されて収容された薬液や純水等を処理槽４０外へ排出する液体排出口５０と、供給されたガス等を排出するガス排出口５１と、処理槽４０内に液体を供給する液体供給口５４とが設けられている。液体排出口５０の先には弁５６を介してポンプ５２が接続され、図示しない廃液処理装置に接続されている。また、ガス排出口５１の先には弁５７を介してブロワー５３が接続され、図示しない廃ガス処理装置に接続されている。また、液体供給口５４は弁５８及びポンプ５５を介して、図示しない液体供給装置に接続されている。また、ウェハ乾燥装置１０１において、上記それぞれの弁４６、４９、５６、５７、及び５８としては、例えば自動開閉弁が用いられており、制御装置６０によりその開閉動作が制御される。また、それぞれのポンプ５２、５５、及びブロワー５３の運転動作、並びにそれぞれのクリーンガス加熱ユニット３０の運転動作も、制御装置６０により互いの動作が関連付けられながら統括的に制御されている。

次に、このような構成を有するウェハ乾燥装置１０１において、半導体ウェハ４２の乾燥処理を行う動作について説明する。まず、図１１のウェハ乾燥装置１０１において、開閉部４１を開けて処理槽４０を開放させ、半導体ウェハ４２がセットされたウェハキャリア４３を処理槽４０の内部に載置する。次に、液体供給口５４から洗浄やエッチング等の薬液を処理槽４０内に供給し、所定の洗浄やエッチング等の処理工程を行った後に、液体排出口５０から薬液等を排出する。続いて、液体供給口５４から純水を供給して純水洗浄を行った後に、液体排出口５０から、洗浄後の純水を排出する。

次に、乾燥工程に入る。弁４６、４９を開いてクリーンガス供給源４７から窒素ガス（あるいはドライエア）をそれぞれのクリーンガス加熱ユニット３０に供給する。同時にクリーンガス加熱ユニット３０内のハロゲンランプヒータに通電し、加熱された窒素ガスを半導体ウェハ４２に吹き付ける。このとき、ガス排出口５１の弁５７を開き、ブロワー５３により、処理槽４０内の排気を行う。これによって半導体ウェハ４２から除去された水分が、半導体ウェハ４２に再付着することを防止する。以上の乾燥工程により、微細なパターンが形成された半導体ウェハであっても乾燥処理を確実に行うことができる。

この乾燥工程では半導体ウェハ４２だけでなくウェハキャリア４３も同時に乾燥することができる。また、図１１ではクリーンガス加熱ユニット３０を上方３箇所、左右４箇所の合計７台使用する場合について説明したが、必要に応じてクリーンガス加熱ユニットの設置台数や設置位置を増減あるいは変更することができる。また、図１１では半導体ウェハ４２を複数枚、ウェハキャリア４３にセットした例を説明したが、半導体ウェハを一枚のみ枚葉処理することも可能である。さらに、取り扱われる基板は、半導体ウェハに限定されることなく、液晶パネル基板等のガラス基板にも適用することができる。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明の清浄気体加熱装置は、赤外線発生源として、例えばハロゲンランプヒータを加熱源としているため、熱容量が小さく、加熱処理時における昇温特性および降温特性に優れる。また、加熱される気体の接する領域がすべて石英で構成されているため、半導体ウェハ等の基板を汚染する恐れの無い清浄な加熱気体が得られる。そのため、微細なパターンが形成された半導体ウェハや半導体ウェハキャリアの乾燥の他、液晶パネルやＰＤＰパネルのような大型のガラス基板の乾燥等に使用でき、産業上の利用価値が高い。

本発明の第１実施形態にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式縦断面図。 図１のクリーンガス加熱ユニットにおけるＡ−Ａ線模式断面図。 図１のクリーンガス加熱ユニットにおける模式下面図。 不透明石英ガラスにおいて、照射された赤外性が散乱される状態を説明する模式断面図。 上記第１実施形態の変形例にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式断面図であって、吹き出し孔近傍に拡散部材が配置された状態を示す図。 上記第１実施形態の変形例にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式下面図であって、その配置間隔が不均一とされた吹き出し孔を示す図。 上記第１実施形態の変形例にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式下面図であって、その大きさが不均一とされた吹き出し孔を示す図。 上記第１実施形態の変形例にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式下面図であって、スリット状に形成された吹き出し孔を示す図。 本発明の第２実施形態にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式断面図。 本発明の第３実施形態にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式断面図。 本発明の第４実施形態にかかるクリーンガス加熱ユニットが装備されたウェハ乾燥装置の模式構成図。 上記第１実施形態の変形例にかかるクリーンガス加熱ユニットの模式断面図であって、複数の拡散部材が配置された状態を示す図。

符号の説明

１ 外管部材
２ 筒状体
３ 側板
４ 内管部材
５ ガス導入口
６ 吹き出し孔
７ ハロゲンランプヒータ
８ 拡散部材
９ 電源供給ユニット
１０、２０、３０ クリーンガス加熱ユニット
２１ 反射膜
３１ 保護膜
４０ 処理槽
４２ 半導体ウェハ
４３ ウェハキャリア
６０ 制御装置
１０１ ウェハ乾燥装置
Ｐ 不透明石英
Ｑ 赤外線
Ｒ 気泡
Ｓ ガス加熱空間
Ｔ 輻射熱

Claims (11)

1. 清浄気体が導入される気体導入口と、上記気体導入口より管内に導入された上記清浄気体が管外へ吐出される気体吐出口とをその管壁に有し、不透明石英により形成された外管部材と、
   上記外管部材のそれぞれの端部がその管壁の外面に連結されるとともに、その上記管壁の外面と上記外管部材の上記管壁の内面との間に気体加熱用空間が形成されるように、上記外管部材の内側に配置され、透明石英により形成された内管部材と、
   上記内管部材の内側に挿入配置され、上記内管部材の上記管壁に向けて放射状に赤外線を放射する赤外線発生源とを備え、
   上記赤外線発生源より放射された赤外線が、上記内管部材を透過して上記外管部材に照射されて、上記外管部材を加熱することにより、上記気体加熱用空間を通過する上記清浄気体が加熱されることを特徴とする清浄気体加熱装置。
2. 上記外管部材において、上記気体吐出口は、上記気体導入口とは略反対側の上記管壁に形成され、
   上記気体加熱用空間において、上記気体導入口と上記内管部材の上記管壁との間に、上記気体導入口より導入される上記清浄気体を、上記気体加熱用空間内に拡散させる拡散部材が備えられている請求項１に記載の清浄気体加熱装置。
3. 上記外管部材において、上記気体吐出口は、上記気体導入口とは反対側の上記管壁に形成され、
   上記気体加熱用空間において、上記気体吐出口と上記内管部材の上記管壁との間に、上記気体吐出口へ向かう上記清浄気体を上記気体加熱用空間内に拡散させる拡散部材が備えられている請求項１に記載の清浄気体加熱装置。
4. 上記外管部材において、上記気体吐出口として上記管壁を貫通する複数の吹き出し孔が形成されている請求項１から３のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置。
5. 上記気体導入口の開口面積が、上記気体吐出口の開口面積よりも大きくなるように、上記外管が形成されている請求項１から４のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置。
6. 上記赤外線発生源は、ハロゲンランプである請求項１から５のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置。
7. 上記外管部材の上記管壁の外周面にその反射面が向かうように反射層が配置されている請求項１から６のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置。
8. 上記反射層の外面を覆うように、パーティクルの発生を抑制する保護膜がさらに配置されている請求項７に記載の清浄気体加熱装置。
9. 上記不透明石英は、石英の内部に多数の気泡が混入されて形成されている請求項１から８のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置。
10. 上記不透明石英は、赤外線の透過率が、０．５％以下である請求項１から９のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置。
11. その内部に基板が収容される処理室と、
    上記気体吐出口より上記管外へ吐出された上記清浄気体が上記収容されている基板に向かうように、上記処理室内に配置された請求項１から１０のいずれか１つに記載の清浄気体加熱装置とを備えることを特徴とする基板乾燥装置。
    

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