JP4311809B2 - 半導体基板の乾燥装置および半導体基板の乾燥方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板の乾燥装置および半導体基板の乾燥方法に関し、特に、半導体基板に気化されたイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの有機溶剤を吹き付けることにより、半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体ウェーハの洗浄工程に使用されている装置は、図１０に示すように、洗浄槽１０１、１０２、１０３およびＩＰＡ蒸気で満たされた乾燥槽１０４に半導体ウェーハ１０５を入れ、洗浄および乾燥を行う仕様である。このような半導体ウェーハ１０５の洗浄工程には多様な方法がある。すなわち、第１の洗浄方法（処理方法１）では、まず、半導体ウェーハ１０５を洗浄槽１０３に入れ洗浄した後、乾燥槽１０４に入れ乾燥させる。また、第２の洗浄方法（処理方法２）では、まず、半導体ウェーハ１０５を洗浄槽１０２および洗浄槽１０３に順次入れ洗浄した後、乾燥槽１０４に入れ乾燥させる。また、第３の洗浄方法（処理方法３）では、半導体ウェーハを洗浄槽１０１、洗浄槽１０２および洗浄槽１０３に順次入れ洗浄した後、乾燥槽１０４に入れ乾燥させる。これらの処理方法１、処理方法２および処理方法３において必ず通る槽が乾燥処理を行う乾燥槽１０４である。そのため、半導体ウェーハ１０５の洗浄工程における処理能力は乾燥処理時間で決定されることになる。また、半導体ウェーハの大口径化に伴い被乾燥物の熱容量が増加することになり、半導体ウェーハの洗浄工程は乾燥処理によって律速されている。
【０００３】
さて、実際に半導体ウェーハの乾燥処理で使用されている乾燥装置は、水置換効率の良さおよび乾燥性能の観点から、半導体ウェーハ表面に付着した水を蒸気圧の高いＩＰＡ蒸気に一旦置換して乾燥を行う、いわゆるＩＰＡ直接置換乾燥方式を採用した乾燥装置が主流となっている。また、ＩＰＡ直接置換乾燥方式を採用した乾燥装置は、ウォータマーク（水しみ）の発生などの諸問題を回避する観点から、遠心力により半導体ウェーハ表面に付着した水をはじき飛ばす、いわゆるスピンドライヤ（Spin Dryer）と比べても有効である。
【０００４】
ここで、従来のＩＰＡ蒸気乾燥方式について説明する。すなわち、図１１に示すように、従来のＩＰＡ蒸気乾燥方式を採用した乾燥装置は、加熱されたＩＰＡ蒸気で満たされた乾燥槽１１１を有している。この乾燥装置を用いて乾燥を行うには、まず、図１１Ａに示すように、半導体ウェーハ１１２を急速に乾燥槽１１１に導入し、図１１Ｂに示すように、ＩＰＡ蒸気に浸す。これにより、半導体ウェーハ１１２がＩＰＡ蒸気の温度にまで加熱されるとともにＩＰＡ蒸気が半導体ウェーハ１１２の表面に付着した水と置換し、半導体ウェーハ１１２の乾燥が行われる。その後、図１１Ｃおよび図１１Ｄに示すように、半導体ウェーハ１１２を乾燥槽１１１の内部からゆっくりと引き上げ、乾燥処理を終了する。このＩＰＡ蒸気乾燥方式は、ウォータマークの少ない乾燥ができ、半導体ウェーハの除電効果もあるなどの利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥処理においては、乾燥処理時間が長いので、洗浄工程のスループット(Through-put) が乾燥律速となってしまい生産能力が落ちるという欠点がある。そこで、乾燥処理時間を短縮すべく半導体ウェーハの加熱温度を上昇させるなどの検討が行われているが、ＩＰＡの突沸などの問題が生じたり、乾燥むらなどの悪影響を招いてしまうなどの不都合がある。
【０００６】
また、近年、自然環境の問題や残留有機物の問題によって、有機物の使用量を低減する方向に向かっている。そのため、今後、ＩＰＡを用いた乾燥装置に採用される方式としては、マランゴニ(Marangoni) 効果を利用した乾燥方式と、制御したＩＰＡ蒸気乾燥方式とが主流になると考えられる。これらの２つの乾燥方式について以下に説明する。
【０００７】
まず、マランゴニ効果を利用した乾燥方式を採用した乾燥装置は、図１２に示すように、乾燥部１２１と超純水(DI water)１２２で満たされた水洗槽１２３とから構成されている。
【０００８】
この乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥処理においては、図１２Ａに示すように、まず、水洗槽１２３において半導体ウェーハ１２４の水洗処理を行う。このとき、乾燥部１２１の内部は窒素（Ｎ2 ）ガス雰囲気または大気雰囲気になっている。次に、図１２Ｂに示すように、半導体ウェーハ１２４を水洗槽１２３から引き上げる前に、乾燥部１２１の内部にＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを導入し、上方から超純水１２２の水面に吹き付ける。これによって、図１３に示すように、水面にＩＰＡ層１２５が形成される。その後、図１２Ｃに示すように、半導体ウェーハ１２４を引き上げる。この半導体ウェーハ１２４の引き上げの際には、図１３に示すように、半導体ウェーハ１２４の表面と超純水１２２との界面の部分に、メニスカス(Meniscus)部と呼ばれる勾配ができるが、このメニスカス部はＩＰＡ層１２５が形成されることによってさらに大きくなる。また、半導体ウェーハ１２４を引き上げている間、その表面に付着している水がこのメニスカス部に沿って流れ落ちる。そして、半導体ウェーハ１２４を、その表面に水が付着していない状態で引き上げることにより、半導体ウェーハ１２４を乾燥させる。その後、図１２Ｄに示すように、乾燥部１２１の内部をＮ2 ガス雰囲気とする。以上のようにして、半導体ウェーハ１２４の乾燥処理が行われる。
【０００９】
また、制御したＩＰＡ蒸気乾燥方式を採用した乾燥装置は、図１４に示すように、乾燥槽１３１と超純水１３２で満たされた水洗槽１３３とから構成される。この乾燥装置においては、図１４Ａに示すように、乾燥槽１３１の内部はＮ2 ガス雰囲気となっている。この状態で、水洗槽１３３において、半導体ウェーハ１３４を水洗処理した後、図１４Ｂに示すように、半導体ウェーハ１３４を引き上げて乾燥槽１３１の内部に搬入する。次に、図１４Ｃに示すように、乾燥槽１３１と水洗槽１３３とをカバー（図示せず）などにより遮断し、乾燥槽１３１の上部に設けられたノズル（図示せず）からＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを半導体ウェーハ１３４に吹き付ける。そして、このＩＰＡ蒸気で半導体ウェーハ１３４の表面に付着した水を置換することにより、半導体ウェーハ１３４を乾燥させる。その後、図１４Ｄに示すように、乾燥槽１３１の内部をＮ2 ガス雰囲気とする。以上のようにして半導体ウェーハ１３４の乾燥処理が行われる。
【００１０】
上述の２つの乾燥方式のうち、制御したＩＰＡ蒸気乾燥方式が、従来のＩＰＡ蒸気乾燥方式に代わる乾燥方式であることは確かであるが、半導体ウェーハを乾燥させる際の乾燥条件に関しては試行錯誤の状況であり、その乾燥条件の最適化が望まれている。
【００１１】
したがって、この発明の目的は、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができ、また、有機物の使用量を乾燥に必要十分な量にまで低減することによって、自然環境の保護に貢献するとともに、残留有機物の低減を図ることができる半導体基板の乾燥装置および半導体基板の乾燥方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来技術が有する上述の諸問題を解決すべく、半導体ウェーハの乾燥に関して種々の実験を行った。以下に、その概要を説明する。
【００１３】
すなわち、本発明者は、第１の実験として、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気を吐出する方向を、垂直下方方向から半導体基板に向けた角度が１０°、２０°３０°、５０°、９０°となるようにさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理における半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法は、ウェーハボートにダミーの半導体ウェーハを載せ、評価する半導体ウェーハの前面に、もう１枚の酸化膜が付けられた半導体ウェーハを鏡面対向で設置して、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）処理などの薬液処理を行う方法である。また、評価基準は、乾燥装置の乾燥能力が十分であると認められる基準とし、具体的には、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数を２０個以下、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数を１０個以下とする。
【００１４】
図１５は、上述のようにして測定した半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度依存性を示す。
【００１５】
図１５より、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度を２０°〜５０°の範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が２０個以下となり、ウォータマークの個数も１０個以下となることがわかる。また、この条件以外の条件、例えば吐出方向角度を１０°とした場合には、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が約９個となり、ウォータマークの個数が約５２個となった。また、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度を９０°以上とした場合、すなわちＩＰＡ蒸気を水平より上に向けて吐出した場合には、乾燥処理を行った半導体ウェーハは生乾き状態となり、ウォータマークが全面に検出される。逆に、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度を０°以下とした場合、すなわち、ＩＰＡ蒸気の吐出方向を半導体基板の側と反対側とした場合には、ＩＰＡ蒸気は、直接乾燥装置の側壁面に付着したり、半導体ウェーハに接することなく上昇してしまい、半導体ウェーハを乾燥させることができず、水しみが残る状態が発生する。
【００１６】
以上のことから、半導体ウェーハに吹き付けるＩＰＡ蒸気の方向を、その垂直方向からの角度が、２０°〜５０°の範囲内とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数は２０個以下、ウォータマークの個数は１０個以下となり、実用上十分な乾燥能力を有することがわかる。
【００１７】
また、本発明者は、第２の実験として、上述の５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を、０．３ｃｃ／ｓ、０．５ｃｃ／ｓ、０．７ｃｃ／ｓ、１．０ｃｃ／ｓおよび１．５ｃｃ／ｓとさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理における半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法は、ウェーハボートにダミーの半導体ウェーハを載せ、評価する半導体ウェーハの前面に、もう１枚の酸化膜が付けられた半導体ウェーハを鏡面対向で設置して、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）処理などの薬液処理を行う方法であり、評価基準は、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数とも、乾燥装置の乾燥能力が実用上十分であると認められる２０個以下とする。
【００１８】
図１６は、上述のようにして測定した、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数のＩＰＡの初期吐出量依存性を示す。
【００１９】
図１６より、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．５〜１．５ｃｃ／ｓの範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が２０個以下となることがわかる。また、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓの範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が２０個以下となり、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．５ｃｃ／ｓとした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が約１２０個となることがわかる。また、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．３ｃｃ／ｓ以下とした場合には、乾燥処理を行った半導体ウェーハは生乾き状態となり、ウォータマークが全面に検出される。逆に、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を１．５ｃｃ／ｓよりも多くした場合においては、ノズルから吹き出されるＩＰＡ蒸気はミスト（霧）状になってしまうため、半導体ウェーハの表面にはＩＰＡによる汚染により生じた付着微粒子が検出される。
【００２０】
以上のことから、半導体ウェーハに吹き付けるＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓの範囲内とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数はともに２０個以下となり、実用上十分な乾燥能力を有することがわかる。
【００２１】
また、本発明者は、第３の実験として、上述の第２の実験におけると同様の、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気の使用量を、３０ｃｃ／バッチ、５０ｃｃ／バッチ、７０ｃｃ／バッチ、８０ｃｃ／バッチ、９０ｃｃ／バッチ、１０５ｃｃ／バッチ、１５０ｃｃ／バッチおよび２００ｃｃ／バッチとさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理ごとに、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法および評価基準は、上述したＩＰＡの初期吐出量の測定における評価方法および評価基準と同様である。
【００２２】
図１７は、上述のようにして測定した半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの使用量依存性を示す。
【００２３】
図１７より、制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、ＩＰＡの使用量を５０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内にした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が２０個以下となることがわかる。また、ＩＰＡの使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が２０個以下となり、ＩＰＡの使用量を５０ｃｃ／バッチとした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が約３００個となることがわかる。また、ＩＰＡの使用量を３０ｃｃ／バッチ以下とした場合には、半導体ウェーハは生乾き状態となってしまい、付着微粒子は検出されないが、ウォータマークが半導体ウェーハの全面で検出される。逆に、ＩＰＡの使用量を２００ｃｃ／バッチより多くした場合については、半導体ウェーハの表面にＩＰＡによる汚染により生じた付着微粒子が検出されてしまう。
【００２４】
以上のことから、乾燥処理におけるＩＰＡの使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数はともに２０個以下となり、実用上十分な乾燥能力を有することがわかる。
【００２５】
また、本発明者は、第４の実験として、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気を吐出するノズルの本数を２本、４本、６本とさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理における半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法は、ウェーハボートにダミーの半導体ウェーハを載せ、評価する半導体ウェーハを設置して、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）処理などの薬液処理を行う方法であり、評価基準は、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が、乾燥装置の乾燥能力が十分であると認められる２０個以下となる場合とする。
【００２６】
図１８は、上述のようにして測定した半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数の乾燥処理時間依存性を、ノズルの本数を２本、４本、６本の３通りで測定した場合について示す。
【００２７】
図１８より、ノズルの本数を２本とした場合でウォータマークの個数が約５０個であるときに、ノズルの本数を４本または６本とした場合ではウォータマークの個数は約１０個となることがわかる。また、若干の例外はあるが、あらゆる乾燥処理時間を通じて、ノズルの本数を４本または６本とした場合のウォータマークの個数は、ノズルの本数を２本とした場合のウォータマークの個数より少なくなる。また、ノズルの本数を２本以下とすると、乾燥処理時間が多くかかってしまう。
【００２８】
以上のことから、半導体ウェーハにＩＰＡ蒸気を吹き付けるためのノズルの本数を３本以上とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数を２０個以下とするのに要する時間を有効に短縮することができることがわかる。
【００２９】
この発明は、以上の実験結果およびその検討に基づいて案出されたものである。
【００３０】
すなわち、上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
気化された有機溶剤を、垂直方向から半導体基板の側に向かって２０°から５０°の角度で、半導体基板に吹き付けるようにした
ことを特徴とするものである。
【００３１】
この発明の第２の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
ノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるように設ける
ことを特徴とするものである。
【００３２】
この発明の第１および第２の発明において、有機溶剤を吐出するためのノズルは偶数本設けられ、偶数本のノズルは半導体基板の中心より高い高さで、かつ半導体基板に対して対称に設けられている。
【００３３】
この発明の第３の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００３４】
この第３の発明による半導体基板の乾燥装置は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００３５】
この第３の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板の乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする。
【００３６】
この発明の第４の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００３７】
この第４の発明による半導体基板の乾燥装置は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００３８】
この第４の発明において、好適には、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００３９】
この発明の第３および第４の発明において、典型的には、気化された有機溶剤を、ノズルを用いて半導体基板に吹き付ける。
【００４０】
この発明の第５の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００４１】
この第５の発明による半導体基板の乾燥装置は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００４２】
この第５の発明において、好適には、乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする。
【００４３】
この発明の第６の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００４４】
この第６の発明による半導体基板の乾燥装置は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００４５】
この第６の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板に吹き付ける有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００４６】
この発明の第７の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を、ノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
ノズルが３本以上設けられている
ことを特徴とするものである。
【００４７】
この第７の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく吹き付けるようにするために、典型的には、半導体基板をその面がほぼ垂直になるように設置し、垂直に設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤を効率よく吹き付けるために、３本以上のノズルのうちの少なくとも１本のノズルのノズル穴が、半導体基板の乾燥処理を行う際に半導体基板の最下端より低い高さになるように設けられている。
【００４８】
この第７の発明において、その面がノズルに対してほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向と、ノズルの断面の中心と半導体基板の最下部とを結んだ直線との間にあるように設ける。また、この第７の発明において、その面がノズルに対してほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向から半導体基板に向かって０°から４５°の角度の範囲内にあるように設ける。
【００４９】
この第７の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく対称に吹き付けるようにするために、典型的には、ノズルが４本設けられ、４本のノズルのうちの２本のノズルは少なくとも半導体基板の中心より上方で、かつ半導体基板に対して対称に設けられており、残りの２本のノズルは半導体基板の最下端より低い高さで、かつ半導体基板に対して対称に設けられている。
【００５０】
この発明の第８の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
気化された有機溶剤を、垂直方向から半導体基板の側に向かって２０°から５０°の角度で、半導体基板に吹き付けるようにした
ことを特徴とするものである。
【００５１】
この発明の第９の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
ノズルの断面の中心とノズルのノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるようにする
ことを特徴とするものである。
【００５２】
この発明の第８および第９の発明において、典型的には、偶数本のノズルにより、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付ける場合に、偶数本のノズルが半導体基板の中心より高い高さで、かつ半導体基板に対して対称になるようにする。
【００５３】
この発明の第１０の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００５４】
この第１０の発明による半導体基板の乾燥装置は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００５５】
この第１０の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板の乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする。
【００５６】
この発明の第１１の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００５７】
この第１１の発明による半導体基板の乾燥方法は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００５８】
この第１１の発明において、好適には、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００５９】
この発明の第１０および第１１の発明において、典型的には、気化された有機溶剤を、ノズルを用いて半導体基板に吹き付ける。
【００６０】
この発明の第１２の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００６１】
この第１２の発明による半導体基板の乾燥方法は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００６２】
この第１２の発明において、好適には、乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする。
【００６３】
この発明の第１３の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００６４】
この第１３の発明による半導体基板の乾燥方法は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００６５】
この第１３の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板に吹き付ける有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００６６】
この発明の第１４の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
ノズルを３本以上設け、これらのノズルを通じて気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるようにした
ことを特徴とするものである。
【００６７】
この第１４の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく吹き付けるようにするために、典型的には、半導体基板をその面がほぼ垂直になるように設置し、垂直に設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤を効率よく吹き付けるために、典型的には、３本以上のノズルのうちの少なくとも１本のノズルのノズル穴を、半導体基板の乾燥処理を行う際に半導体基板の最下端より低い高さにする。
【００６８】
この第１４の発明において、その面がほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向と、ノズルの断面の中心と半導体基板の最下部とを結んだ直線との間にあるようにする。また、この第１４の発明において、その面がほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向から半導体基板に向かって０°から４５°の角度の範囲内にあるようにする。
【００６９】
この第１４の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく対称に吹き付けるようにするために、典型的には、ノズルが４本設けられ、４本のノズルのうちの２本のノズルは少なくとも半導体基板の中心より上方で、かつ半導体基板に対して対称になるようにするとともに、残りの２本のノズルは半導体基板の最下端より低い高さで、かつ半導体基板に対して対称になるようにする。
【００７０】
この発明において、典型的には、気化された有機溶剤のキャリアガスは、例えばＮ2 ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスである。
【００７１】
この発明において、典型的には、有機溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であるが、ＩＰＡ以外の有機溶剤を用いることも可能である。
【００７２】
上述のように構成されたこの発明の第１の発明および第８の発明によれば、気化された有機溶剤を垂直方向から半導体基板の側に２０°から５０°の角度で吐出するようにしていることにより、気化された有機溶剤を効率よく半導体基板と接触させることができ、この有機溶剤を半導体基板の表面に付着した水と効果的に置換させることができるので、半導体基板の表面に生じるウォータマークや付着微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７３】
また、この発明の第２の発明および第９の発明によれば、ノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるように設けていることにより、気化された有機溶剤をこのノズル穴を通じて吐出することによって、有機溶剤を半導体基板にほぼ確実に接触させることができ、半導体基板の表面に付着した水と効果的に置換させることができるので、半導体基板の表面に生じるウォータマークや付着微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７４】
また、この発明の第３の発明および第１０の発明によれば、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下としていることにより、半導体基板の表面に付着した水を乾燥処理の初期に有機溶剤で覆い置換することができるので、半導体基板の表面に生じるウォータマークや半導体基板の表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７５】
また、この発明の第４の発明および第１１の発明によれば、半導体基板の乾燥のための有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下としていることにより、必要十分な量の有機溶剤によって半導体基板を乾燥させることができるので、半導体基板の乾燥に用いる有機溶剤の量を低減することができ、半導体基板表面に生じるウォータマークや半導体基板表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７６】
また、この発明の第５の発明および第１２の発明によれば、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下としていることにより、半導体基板表面に付着した水を乾燥処理の初期に有機溶剤で覆い置換することができるので、半導体基板表面に生じるウォータマークや半導体基板表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７７】
また、この発明の第６の発明および第１３の発明によれば、半導体基板の乾燥のための有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下としていることにより、必要十分な量の有機溶剤によって半導体基板を乾燥させることができるので、半導体基板の乾燥に用いる有機溶剤の量を低減することができ、半導体基板表面に生じるウォータマークや半導体基板表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７８】
また、この発明の第７の発明および第１４の発明によれば、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるためのノズルを３本以上設けるようにしていることにより、気化された有機溶剤を、半導体基板の表面に３方向以上の方向から吹き付けることができるので、気化された有機溶剤を半導体基板の表面に効率よく吹き付けることができるとともに、水洗後の半導体基板表面の水と有機溶剤との置換を効率よく行うことができ、乾燥時間の短縮を図ることができる。
【００７９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。まず、この発明の第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。図１は、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を示し、図２は、この制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す。
【００８０】
図１に示すように、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置は、水洗槽（リンスチャンバー）１と乾燥槽（ドライチャンバー）２とを有する。水洗槽１は、半導体ウェーハ３の水洗処理を行うためのものである。また、乾燥槽２は水洗処理後の半導体ウェーハ３を乾燥させるためのものであり、例えばテフロン(Teflon)などの樹脂系の材料から形成されている。乾燥槽２の高さは、半導体ウェーハ３の径が８インチの場合には例えば約３２０ｍｍである。また、水洗槽１と乾燥槽２との間にはボトムカバー４が設けられている。ボトムカバー４は乾燥槽２の下方に移動して、乾燥槽２の下部の開口部を塞ぐことによって水洗槽１と乾燥槽２とを分離するためのものであり、少なくとも水平方向に移動可能である。また、ｚ軸ガイド５が水洗槽１と乾燥槽２との内部に設けられている。ｚ軸ガイド５は、例えば５０枚程度の半導体ウェーハ３を保持しつつ、それらの半導体ウェーハ３を、水洗槽１と乾燥槽２との間で搬送するためのものであり、少なくとも上昇および下降が可能である。
【００８１】
水洗槽１の内部にはオーバーフローリンス槽６が設けられている。このオーバーフローリンス槽６の内部は超純水７で満たすことができるようになっており、下部には超純水供給管８が接続されて設けられている。オーバーフローリンス槽６は、超純水７を溢れさせて半導体ウェーハ３の水洗を行うためのものであり、超純水供給管８は、オーバーフローリンス槽６に超純水７を供給するためのものである。この超純水供給管８には超純水７の供給を調整するためのバルブ９が設けられている。また、水洗槽１の側壁に超純水排出管１０が設けられており、側壁の下部にドレイン１１が設けられている。
【００８２】
乾燥槽２の上部には上部カバー１２が設けられており、半導体ウェーハ３を乾燥槽２から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２に搬入したりする際に開閉することができるように構成されている。また、乾燥槽２の内部には管状の２本のノズル１３が互いに平行に設けられている。これらの２本のノズル１３は、半導体ウェーハ３を乾燥槽２の内部から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２の内部に搬入したりする際に、半導体ウェーハ３がこれらの２本のノズル１３の間を通過することのできる間隔を隔てて設けられている。具体的には、半導体ウェーハ３の径が８インチの場合、２本のノズル１３は、互いに例えば３００ｍｍの間隔を隔てて設けられている。また、図２に示すように、それぞれのノズル１３には、その長手方向（図面に垂直な方向）に沿って例えば５０〜５７個程度のノズル穴１３ａが等間隔に設けられており、それぞれのノズル穴１３ａから、例えば、Ｎ2 ガスなどの不活性ガスやＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを半導体ウェーハ３に吹き付けることができるようになっている。このノズル穴１３ａの径は、０．８〜１．０ｍｍであり、具体的には例えば０．８ｍｍである。ここで、ノズル穴１３ａは、このノズル穴１３ａの中心とノズル１３の長手方向に垂直な断面の中心とを結ぶ直線が、垂直下方方向を基準として２０〜５０°の範囲内の角度θをなすように構成されており、角度θは具体的には例えば４１．７°である。すなわち、Ｎ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスは、ノズル穴１３ａを通じて垂直下方方向と２０〜５０°の角度をなす方向に吐出され、具体的には、垂直下方方向から例えば４１．７°の方向に吐出される。なお、上述の角度θは、垂直下方方向から半導体ウェーハ３の側に向かって正の角度が定義される。
【００８３】
また、乾燥槽２の側壁にはガス排気管１４が設けられている。このガス排気管１４は、乾燥槽２の内部のガスを外部に排気するためのものである。ガス排気管１４にはガスの排気を制御するためのバルブ１５が設けられている。
【００８４】
次に、上述の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥方法について説明する。
【００８５】
まず、ｚ軸ガイド５を乾燥槽２の内部にまで移動しておき、上部カバー１２を開ける。その後、例えば５０枚の半導体ウェーハ３をｚ軸ガイド５まで搬送してそこに載置する。その後、上部カバー１２を閉じる。次に、ｚ軸ガイド５を下降させることにより、半導体ウェーハ３を水洗槽１内のオーバーフローリンス槽６の内部に搬入する。
【００８６】
次に、超純水供給管８を通じて、超純水７をオーバーフローリンス槽６に十分に供給することにより、半導体ウェーハ３の水洗を行う。一方で、乾燥槽２においてノズル１３から例えばＮ2 ガスを導入することにより、乾燥槽２の内部をＮ2 ガス雰囲気にする。
【００８７】
半導体ウェーハ３の水洗処理が終了し、乾燥槽２の内部がＮ2 ガス雰囲気になった後、半導体ウェーハ３が保持されたｚ軸ガイド５を上方に移動して、半導体ウェーハ３を乾燥槽２の内部に搬入する。半導体ウェーハ３の乾燥槽２の内部への搬入が完了した後、ボトムカバー４を乾燥槽２の下方にまで移動し、乾燥槽２の下部の開口部をふさぐことによって、水洗槽１と乾燥槽２とを分離する。
【００８８】
次に、Ｎ2 ガスをキャリアガスとして、ノズル１３から気化させたＩＰＡを半導体ウェーハ３に吹き付ける。この半導体ウェーハ３に吹き付けられるＩＰＡ蒸気は、乾燥槽２の内部で一旦下方に流れ込んだ後、上昇し、この上昇中に半導体ウェーハ３の表面と接触して、その表面の水を置換する。この置換したＩＰＡは半導体ウェーハ３の表面から揮発して、半導体ウェーハ３の乾燥が終了する。ここで、半導体ウェーハ３の乾燥条件を挙げると、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓ、使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチとする。具体的には、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を例えば０．８ｃｃ／ｓとし、その吐出量を一定に保ちながら例えば約１０５秒間半導体ウェーハ３に吹き付ける。このとき、ＩＰＡの使用量は約８４ｃｃである。なお、上述のＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量は、ＩＰＡの液体状態の体積で定義される。
【００８９】
その後、乾燥槽２の上部カバー１２を開け、半導体ウェーハ３を外部に搬出し、乾燥処理を終了する。
【００９０】
図３は、半導体ウェーハ上の残留有機物量を、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合と、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合とについて、その質量数ごとに測定した結果を示す。ただし、使用した半導体ウェーハは８インチのシリコンウェーハである。なお、残留有機物の質量数および量はともに規格化されている。
【００９１】
図３より、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量に比べ、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量は約１／３に減少していることがわかる。
【００９２】
以上説明したように、この第１の実施形態によれば、ノズル１３を、ノズル１３の長手方向に垂直な断面の中心とノズル穴１３ａの中心とを結ぶ直線が、垂直下方方向から半導体ウェーハ３の側に向かって、２０〜５０°の範囲内の角度となるように設けるようにしていることにより、ＩＰＡ蒸気を半導体ウェーハ３に効率よく吹き付けることができ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置とほぼ同等の乾燥能力を確保しつつ、乾燥時間を短縮することができるとともに、ＩＰＡの使用量を低減することができる。したがって、このＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて構成される洗浄機の処理能力を向上させることができるとともに、自然環境への悪影響を抑制することができる。また、残留有機物の量を従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥におけるよりも約１／３以下に減少させることができるので、半導体ウェーハ３上に形成される半導体装置の残留有機物による特性の劣化を低減することができる。
【００９３】
次に、この発明の第２の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。
【００９４】
この第２の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、図４に示すように、ノズル１３の長手方向に垂直な断面の中心とノズル穴１３ａの中心とを結ぶ直線が、ノズル１３の断面の中心と半導体ウェーハ３の中心とを結んだ直線と、ノズル１３の断面の中心から半導体ウェーハ３に引いた接線との間にあるように角度θが選ばれること以外のことは第１の実施形態と同様である。
【００９５】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
次に、この発明の第３の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥方法について説明する。なお、この第３の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置に関しては、図１に示すと同様であるので説明を省略する。
【００９７】
まず、図１に示すように、ｚ軸ガイド５を乾燥槽２の内部にまで移動しておき、上部カバー１２を開ける。その後、例えば５０枚の半導体ウェーハ３をｚ軸ガイド５まで搬送してそこに載置する。その後、上部カバー１２を閉じる。次に、ｚ軸ガイド５を下降させることにより、半導体ウェーハ３を水洗槽１内のオーバーフローリンス槽６の内部に搬入する。
【００９８】
次に、超純水供給管８を通じて、超純水７をオーバーフローリンス槽６に十分に供給することにより、半導体ウェーハ３の水洗を行う。また、一方で、乾燥槽２においてノズル１３から例えばＮ2 ガスを導入することにより、乾燥槽２の内部をＮ2 ガス雰囲気にする。
【００９９】
半導体ウェーハ３の水洗処理が終了し、乾燥槽２の内部がＮ2 ガス雰囲気になった後、半導体ウェーハ３が保持されたｚ軸ガイド５を上方に移動して、半導体ウェーハ３を乾燥槽２の内部に搬入する。半導体ウェーハ３の乾燥槽２の内部への搬入が完了した後、ボトムカバー４を乾燥槽２の下方にまで移動し、乾燥槽２の下部の開口部をふさぐことによって、水洗槽１と乾燥槽２とを分離する。
【０１００】
次に、Ｎ2 ガスをキャリアガスとして、ノズル１３から気化させたＩＰＡ（ＩＰＡ蒸気）を半導体ウェーハ３に吹き付ける。ここで、このＩＰＡ蒸気の半導体ウェーハ３への吹き付けにおいては、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量は０．８〜１．５ｃｃ／ｓとし、その使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチとする。具体的には、ＩＰＡ蒸気を、その初期吐出量を例えば０．８ｃｃ／ｓとし、吐出量を一定に保ちながら例えば約１０５秒間半導体ウェーハ３に吹き付ける。このとき、ＩＰＡの使用量は約８４ｃｃである。これによって、半導体ウェーハ３の表面の水がほぼ完全にＩＰＡに置換され、この置換したＩＰＡが半導体ウェーハ３の表面から揮発して、半導体ウェーハ３の乾燥が終了する。なお、上述のＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量は、ＩＰＡの液体状態の体積で定義される。
【０１０１】
その後、乾燥槽２の上部カバー１２を開け、半導体ウェーハ３を外部に搬出し、乾燥処理を終了する。
【０１０２】
上述した乾燥処理において、半導体ウェーハ上の残留有機物量を、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合と、この第３の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合とについて、それぞれ測定したところ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量に比べ、この第３の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置により乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量は約１／３に減少していることが確認された。
【０１０３】
図５は、上述の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、この第３の実施形態における条件のもとで半導体ウェーハを乾燥させたときの、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数を測定し評価した結果を示す。なお、参考のため、この第３の実施形態における条件以外の条件のもとで半導体ウェーハを乾燥させたときの、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数を測定した結果も併せて示す。ここで、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が、２０個より多い場合を×、２０個以下の場合を○で表す。図６は、半導体ウェーハ表面のウォータマークの個数について同様の測定をした結果を示す。
【０１０４】
図５および図６より、この第３の実施形態におけるＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量がそれぞれ０．８ｃｃ／ｓおよび８４ｃｃである場合においては、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数は、いずれも、乾燥装置としての乾燥能力が十分であると認められる２０個以下であり、この第３の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置が十分な乾燥能力を有することが確認された。
【０１０５】
以上説明したように、この第３の実施形態によれば、制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、ノズル１３から半導体ウェーハ３に吹き付けるＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓ、使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内としていることにより、半導体ウェーハ３の乾燥において、必要十分な量のＩＰＡ蒸気を吹き付けることができ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置とほぼ同等の乾燥能力を確保しつつ、乾燥時間を短縮することができる。したがって、このＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて構成される洗浄機の処理能力を向上させることができる。また、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置におけるＩＰＡの使用量と比較しても、その使用量を低減することができるので、自然環境への悪影響を低減することができる。また、残留有機物の量を従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置における半導体ウェーハの乾燥におけるよりも約１／３に減少させることができるので、半導体ウェーハ３上に形成される半導体装置の残留有機物による特性の劣化を低減することができる。
【０１０６】
次に、この発明の第４の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。
【０１０７】
この第４の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、ｚ軸ガイド５の半導体ウェーハ３の搭載枚数が２５枚程度であり、ノズル１３のノズル穴の個数が２９〜５７個である。その他のことについては第３の実施形態における制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置と同様である。
【０１０８】
また、この第４の実施形態による半導体ウェーハの乾燥方法は、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．６〜１．５ｃｃ／ｓとし、使用量を５０〜１５０ｃｃ／バッチとする。具体的には、初期吐出量を例えば０．６ｃｃ／ｓとし、使用量を例えば５０ｃｃとすること以外のことについては第３の実施形態と同様である。
【０１０９】
この第４の実施形態によれば、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
次に、この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。図７は、この第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を示し、図８は、この制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す。
【０１１１】
図７に示すように、この第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置は、水洗槽（リンスチャンバー）２１と乾燥槽（ドライチャンバー）２２とを有する。水洗槽２１は、半導体ウェーハ２３の水洗処理を行うためのものである。また、乾燥槽２２は水洗処理後の半導体ウェーハ２３を乾燥させるためのものであり、例えばテフロン(Teflon)などの樹脂系の材料から形成されている。乾燥槽２２の高さは、半導体ウェーハ２３の径が８インチの場合には例えば約３２０ｍｍである。また、水洗槽２１と乾燥槽２２との間にはボトムカバー２４が設けられている。ボトムカバー２４は乾燥槽２２の下方に移動して、乾燥槽２２の下部の開口部を塞ぐことによって水洗槽２１と乾燥槽２２とを分離するためのものであり、少なくとも水平方向に移動可能である。また、ｚ軸ガイド２５が水洗槽２１と乾燥槽２２との内部に設けられている。ｚ軸ガイド２６は、例えば５０枚程度の半導体ウェーハ２３を保持しつつ、それらの半導体ウェーハ２３を、水洗槽２１と乾燥槽２２との間で搬送するためのものであり、少なくとも上昇および下降が可能である。
【０１１２】
水洗槽２１の内部にはオーバーフローリンス槽２６が設けられている。このオーバーフローリンス槽２６の内部は、超純水２７を満たすことができるように構成されている。また、その下部には超純水供給管２８がオーバーフローリンス槽２６に接続されて設けられている。オーバーフローリンス槽２６は、超純水を溢れさせて半導体ウェーハ２３の水洗を行うためのものであり、超純水供給管２８は、オーバーフローリンス槽２６に超純水を供給するためのものである。この超純水供給管２８には超純水の供給を調整するためのバルブ２９が設けられている。また、水洗槽２１には超純水排出管３０が設けられているとともに、その下部にドレイン３１が設けられている。
【０１１３】
乾燥槽２２の上部には上部カバー３２が設けられており、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２２に搬入したりする際に開閉することができるように構成されている。また、乾燥槽２２の内部には例えば４本の管状のノズル３３、３４、３５、３６が互いに平行に設けられている。これらの４本のノズル３３、３４、３５、３６のうちのノズル３３、３４は、半導体ウェーハ２３の中心より上方で、かつ半導体ウェーハ２３に対して対称に設けられているとともに、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２の内部から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２２の内部に搬入したりする際に、半導体ウェーハ２３がこれらのノズル３３、３４の間を通過することのできる間隔を隔てて設けられている。具体的には、半導体ウェーハの径が８インチの場合、２本のノズル３３、３４は、互いに例えば３００ｍｍ以上の間隔を隔てて設けられている。ノズル３５、３６は、それらのノズル穴が半導体ウェーハ２３の最下端より低い高さで、かつ半導体ウェーハ２３に対して対称に設けられているとともに、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２と水洗槽２１との間で搬送する際に、半導体ウェーハ２３がこれらのノズル３５、３６の間を通過することができる間隔を隔てて設けられている。また、図８に示すように、それぞれのノズル３３、３４、３５、３６には、その長手方向（図面に垂直な方向）に沿って例えば５０〜５７個程度のノズル穴３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが等間隔に設けられており、それぞれのノズル穴３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａから、例えば、Ｎ2 ガスなどの不活性ガスやＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを半導体ウェーハ２３に吹き付けることができるようになっている。これらのノズル穴３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａの径は０．８〜１．０ｍｍであり、具体的には、例えば０．８ｍｍである。また、ノズル３３、３４のそれぞれのノズル穴３３ａ、３４ａは、それぞれのノズル３３、３４の長手方向に垂直な断面の中心とそれぞれのノズル穴３３ａ、３４ａの中心とを結んだ直線が、垂直下方方向から半導体ウェーハ２３に向かって２０°〜５０°の角度θをなすように設けられている。一方、ノズル３５、３６のそれぞれのノズル穴３５ａ、３６ａは、それぞれのノズル３５、３６の長手方向に垂直な断面の中心とそれぞれのノズル穴３５ａ、３６ａの中心とを結ぶ直線が、水平方向と、それぞれのノズルの３５、３６の中心と半導体ウェーハ２３の最下部とを結ぶ直線との間にあるような角度φに設定されて設けられている。なお、上述の、角度θおよび角度φは、それぞれ、垂直下方方向から、および水平方向から、半導体ウェーハ２３の側に向かって正の角度が定義される。
【０１１４】
また、図７に示すように、乾燥槽２２の側壁にはガス排気管３７が設けられている。このガス排気管３７は、乾燥槽２２の内部のガスを外部に排気するためのものである。ガス排気管３７にはガスの排気を制御するためのバルブ３８が設けられている。
【０１１５】
次に、上述の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥方法について説明する。
【０１１６】
まず、ｚ軸ガイド２６を乾燥槽２２の内部にまで移動しておき、上部カバー３２を開ける。その後、例えば５０枚の半導体ウェーハ２３をｚ軸ガイド２６まで搬送してそこに載置する。その後、上部カバー３２を閉じる。次に、ｚ軸ガイド２５を下降させることにより、半導体ウェーハ２３を水洗槽２１内のオーバーフローリンス槽２６の内部に搬入する。
【０１１７】
次に、超純水供給管２８を通じて、超純水２７をオーバーフローリンス槽２６に十分に供給することにより、半導体ウェーハ２３の水洗を行う。また、一方で、乾燥槽２２においてノズル３３、３４、３５、３６から例えばＮ2 ガスを導入することにより、乾燥槽２２の内部をＮ2 ガス雰囲気にする。
【０１１８】
半導体ウェーハ２３の水洗処理が終了し、乾燥槽２２の内部がＮ2 ガス雰囲気になった後、半導体ウェーハ２３が保持されたｚ軸ガイド２６を上方に移動して、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２の内部に搬入する。半導体ウェーハ２３の乾燥槽２２の内部への搬入が完了した後、ボトムカバー２４を乾燥槽２２の下方にまで移動し、乾燥槽２２の下部の開口部をふさぐことによって、水洗槽２１と乾燥槽２２とを分離する。
【０１１９】
次に、Ｎ2 ガスをキャリアガスとして、ノズル３３、３４、３５、３６から気化させたＩＰＡ（ＩＰＡ蒸気）を半導体ウェーハ２３に吹き付け、半導体ウェーハ２３の表面の水をＩＰＡ蒸気で置換する。特に、ノズル３５、３６から吐出されるＩＰＡ蒸気は乾燥槽２２の内部で上昇し、このＩＰＡ蒸気は、その上昇中に半導体ウェーハ２３の表面の水と置換する。そして、この置換したＩＰＡが半導体ウェーハ２３の表面から揮発して、半導体ウェーハ２３の乾燥が終了する。ここで、この半導体ウェーハ２３の乾燥条件を挙げると、キャリアガスとしてのＮ2 ガスの温度を例えば１１０℃とし、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓとし、その使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチとする。例えば、ＩＰＡ蒸気を、その初期吐出量を例えば０．８ｃｃ／ｓとし、その吐出量を一定に保ちながら例えば約１０５秒間半導体ウェーハ２３に吹き付ける。このとき、ＩＰＡの使用量は約８４ｃｃである。なお、上述のＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量は、ＩＰＡの液体状態の体積で定義される。
【０１２０】
その後、乾燥槽２２の上部カバー３２を開け、半導体ウェーハ２３を外部に搬出し、乾燥処理を終了する。
【０１２１】
上述した乾燥処理において、半導体ウェーハ上の残留有機物量を、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合と、この第５の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合とについて、それぞれ測定したところ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量に比べ、この第５の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量は約１／３に減少していることが確認された。
【０１２２】
以上説明したように、この第５の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置および乾燥方法によれば、制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、半導体ウェーハ２３の中心より上方に２本のノズル３３、３４を設け、残りの２本のノズル３５、３６を、それらのノズル穴３５ａ、３６ａが半導体ウェーハ２３の最下端より低い高さになるように設けていることにより、半導体ウェーハ２３にＩＰＡ蒸気を効率よく吹き付けることができ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置とほぼ同等の乾燥能力を確保しつつ、乾燥時間を短縮することができるとともに、ＩＰＡの使用量を低減することができる。したがって、このＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて構成される洗浄機の処理能力を向上させることができるとともに、自然環境への悪影響を抑制することができる。また、残留有機物の量を従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置における半導体ウェーハの乾燥におけるよりも約１／３以下に減少させることができるので、半導体ウェーハ２３上に形成される半導体装置に対する残留有機物による特性の劣化を低減することができる。
【０１２３】
次に、この発明の第６の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。
【０１２４】
この第６の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、図８に示す角度φが０°〜４５°となるように、ノズル穴３５ａ、３６ａが設けられていること以外のことは第５の実施形態における制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置と同様である。
【０１２５】
この第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１２７】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【０１２８】
また、例えば、上述の第１、第３および第５の実施形態においては、ＩＰＡ蒸気を、その初期吐出量のままで一定に保ちながら半導体ウェーハに吹き付けるようにしているが、初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓとし、その後、吐出量を増加させたり減少させたりするようにしてもよい。
【０１２９】
また、例えば、上述の第１および第３の実施形態においては、乾燥槽２の内部を不活性ガスとしてＮ2 ガスを用いた雰囲気としているが、Ａｒガスを用いることも可能である。また、例えば、上述の第５の実施形態においては、乾燥槽２２の内部を、不活性ガスとしてＮ2 ガスを用いた雰囲気としているが、Ａｒガスを用いることも可能である。
【０１３０】
また、例えば、上述の第１の実施形態、第５の実施形態における装置構成はあくまでも一例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる構成の装置を用いるようにしてもよい。
【０１３１】
また、例えば、上述の第５の実施形態においては、ノズルの本数を４本としているが、ノズルの本数は必ずしも４本に限定されるものではなく、図９に示すように、例えば、さらに２本のノズル３９、４０を半導体ウェーハ２３の中心とほぼ同じ高さで半導体ウェーハ２３に対して左右対称に設け、６本のノズルが半導体ウェーハ２３に対して左右対称に設けられた装置構成としてもよく、また、それ以外の本数にすることも可能である。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１の発明および第８の発明によれば、気化された有機溶剤を、垂直下方方向から半導体基板の側に向かって２０°〜５０°の角度をなすようにして、半導体基板に吹き付けるようにしていることにより、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができるとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【０１３３】
また、この発明の第２の発明および第９の発明によれば、有機溶剤を吐出するためのノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるように設け、このノズル穴を通じて気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるようにしていることにより、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができるとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【０１３４】
また、この発明の第３の発明、第４の発明、第５の発明、第６の発明、第１０の発明、第１１の発明、第１２の発明および第１３の発明によれば、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、乾燥処理能力を向上させることができ、また、有機物の使用量を乾燥に必要十分な量にまで低減することによって、自然環境の保護に貢献するとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【０１３５】
また、この発明の第７の発明および第１４の発明によれば、ノズルを３本以上設け、これらの３本以上のノズルから気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるようにしていることにより、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができるとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す断面図である。
【図３】半導体ウェーハ表面の残留有機物量を示すグラフである。
【図４】この発明の第１の実施形態の他の例による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す断面図である。
【図５】半導体ウェーハ表面の付着微粒子の個数のＩＰＡの使用量依存性を示す表である。
【図６】半導体ウェーハ表面のウォータマークの個数のＩＰＡの使用量依存性を示す表である。
【図７】この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の構成を示す断面図である。
【図８】この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す断面図である。
【図９】この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の他の例を示す断面図である。
【図１０】従来の半導体ウェーハの洗浄機の構成を示す略線図である。
【図１１】従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置による半導体ウェーハの乾燥方法を説明するための略線図である。
【図１２】従来のマランゴニ効果を利用した乾燥装置による半導体ウェーハの乾燥方法を説明するための略線図である。
【図１３】マランゴニ効果を説明するための断面図である。
【図１４】従来の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置による半導体ウェーハの乾燥方法を説明するための略線図である。
【図１５】半導体ウェーハ１枚あたりのその表面の付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの吐出方向角度依存性を示すグラフである。
【図１６】半導体ウェーハ１枚あたりのその表面の付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの初期吐出量依存性を示すグラフである。
【図１７】半導体ウェーハ１枚あたりのその表面の付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの使用量依存性を示すグラフである。
【図１８】ＩＰＡの吐出ノズルの本数を２本、４本および６本とした場合における、半導体ウェーハ１枚あたりの表面のウォータマークの個数の、乾燥処理時間依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１、２１・・・水洗槽、２、２２・・・乾燥槽、３、２３・・・半導体ウェーハ、６、２６・・・オーバーフローリンス槽、１３、３３、３４、３５、３６、３９、４０・・・ノズル、１３ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ・・・ノズル穴
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板の乾燥装置および半導体基板の乾燥方法に関し、特に、半導体基板に気化されたイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの有機溶剤を吹き付けることにより、半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体ウェーハの洗浄工程に使用されている装置は、図１０に示すように、洗浄槽１０１、１０２、１０３およびＩＰＡ蒸気で満たされた乾燥槽１０４に半導体ウェーハ１０５を入れ、洗浄および乾燥を行う仕様である。このような半導体ウェーハ１０５の洗浄工程には多様な方法がある。すなわち、第１の洗浄方法（処理方法１）では、まず、半導体ウェーハ１０５を洗浄槽１０３に入れ洗浄した後、乾燥槽１０４に入れ乾燥させる。また、第２の洗浄方法（処理方法２）では、まず、半導体ウェーハ１０５を洗浄槽１０２および洗浄槽１０３に順次入れ洗浄した後、乾燥槽１０４に入れ乾燥させる。また、第３の洗浄方法（処理方法３）では、半導体ウェーハを洗浄槽１０１、洗浄槽１０２および洗浄槽１０３に順次入れ洗浄した後、乾燥槽１０４に入れ乾燥させる。これらの処理方法１、処理方法２および処理方法３において必ず通る槽が乾燥処理を行う乾燥槽１０４である。そのため、半導体ウェーハ１０５の洗浄工程における処理能力は乾燥処理時間で決定されることになる。また、半導体ウェーハの大口径化に伴い被乾燥物の熱容量が増加することになり、半導体ウェーハの洗浄工程は乾燥処理によって律速されている。
【０００３】
さて、実際に半導体ウェーハの乾燥処理で使用されている乾燥装置は、水置換効率の良さおよび乾燥性能の観点から、半導体ウェーハ表面に付着した水を蒸気圧の高いＩＰＡ蒸気に一旦置換して乾燥を行う、いわゆるＩＰＡ直接置換乾燥方式を採用した乾燥装置が主流となっている。また、ＩＰＡ直接置換乾燥方式を採用した乾燥装置は、ウォータマーク（水しみ）の発生などの諸問題を回避する観点から、遠心力により半導体ウェーハ表面に付着した水をはじき飛ばす、いわゆるスピンドライヤ（Spin Dryer）と比べても有効である。
【０００４】
ここで、従来のＩＰＡ蒸気乾燥方式について説明する。すなわち、図１１に示すように、従来のＩＰＡ蒸気乾燥方式を採用した乾燥装置は、加熱されたＩＰＡ蒸気で満たされた乾燥槽１１１を有している。この乾燥装置を用いて乾燥を行うには、まず、図１１Ａに示すように、半導体ウェーハ１１２を急速に乾燥槽１１１に導入し、図１１Ｂに示すように、ＩＰＡ蒸気に浸す。これにより、半導体ウェーハ１１２がＩＰＡ蒸気の温度にまで加熱されるとともにＩＰＡ蒸気が半導体ウェーハ１１２の表面に付着した水と置換し、半導体ウェーハ１１２の乾燥が行われる。その後、図１１Ｃおよび図１１Ｄに示すように、半導体ウェーハ１１２を乾燥槽１１１の内部からゆっくりと引き上げ、乾燥処理を終了する。このＩＰＡ蒸気乾燥方式は、ウォータマークの少ない乾燥ができ、半導体ウェーハの除電効果もあるなどの利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥処理においては、乾燥処理時間が長いので、洗浄工程のスループット(Through-put) が乾燥律速となってしまい生産能力が落ちるという欠点がある。そこで、乾燥処理時間を短縮すべく半導体ウェーハの加熱温度を上昇させるなどの検討が行われているが、ＩＰＡの突沸などの問題が生じたり、乾燥むらなどの悪影響を招いてしまうなどの不都合がある。
【０００６】
また、近年、自然環境の問題や残留有機物の問題によって、有機物の使用量を低減する方向に向かっている。そのため、今後、ＩＰＡを用いた乾燥装置に採用される方式としては、マランゴニ(Marangoni) 効果を利用した乾燥方式と、制御したＩＰＡ蒸気乾燥方式とが主流になると考えられる。これらの２つの乾燥方式について以下に説明する。
【０００７】
まず、マランゴニ効果を利用した乾燥方式を採用した乾燥装置は、図１２に示すように、乾燥部１２１と超純水(DI water)１２２で満たされた水洗槽１２３とから構成されている。
【０００８】
この乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥処理においては、図１２Ａに示すように、まず、水洗槽１２３において半導体ウェーハ１２４の水洗処理を行う。このとき、乾燥部１２１の内部は窒素（Ｎ2 ）ガス雰囲気または大気雰囲気になっている。次に、図１２Ｂに示すように、半導体ウェーハ１２４を水洗槽１２３から引き上げる前に、乾燥部１２１の内部にＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを導入し、上方から超純水１２２の水面に吹き付ける。これによって、図１３に示すように、水面にＩＰＡ層１２５が形成される。その後、図１２Ｃに示すように、半導体ウェーハ１２４を引き上げる。この半導体ウェーハ１２４の引き上げの際には、図１３に示すように、半導体ウェーハ１２４の表面と超純水１２２との界面の部分に、メニスカス(Meniscus)部と呼ばれる勾配ができるが、このメニスカス部はＩＰＡ層１２５が形成されることによってさらに大きくなる。また、半導体ウェーハ１２４を引き上げている間、その表面に付着している水がこのメニスカス部に沿って流れ落ちる。そして、半導体ウェーハ１２４を、その表面に水が付着していない状態で引き上げることにより、半導体ウェーハ１２４を乾燥させる。その後、図１２Ｄに示すように、乾燥部１２１の内部をＮ2 ガス雰囲気とする。以上のようにして、半導体ウェーハ１２４の乾燥処理が行われる。
【０００９】
また、制御したＩＰＡ蒸気乾燥方式を採用した乾燥装置は、図１４に示すように、乾燥槽１３１と超純水１３２で満たされた水洗槽１３３とから構成される。この乾燥装置においては、図１４Ａに示すように、乾燥槽１３１の内部はＮ2 ガス雰囲気となっている。この状態で、水洗槽１３３において、半導体ウェーハ１３４を水洗処理した後、図１４Ｂに示すように、半導体ウェーハ１３４を引き上げて乾燥槽１３１の内部に搬入する。次に、図１４Ｃに示すように、乾燥槽１３１と水洗槽１３３とをカバー（図示せず）などにより遮断し、乾燥槽１３１の上部に設けられたノズル（図示せず）からＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを半導体ウェーハ１３４に吹き付ける。そして、このＩＰＡ蒸気で半導体ウェーハ１３４の表面に付着した水を置換することにより、半導体ウェーハ１３４を乾燥させる。その後、図１４Ｄに示すように、乾燥槽１３１の内部をＮ2 ガス雰囲気とする。以上のようにして半導体ウェーハ１３４の乾燥処理が行われる。
【００１０】
上述の２つの乾燥方式のうち、制御したＩＰＡ蒸気乾燥方式が、従来のＩＰＡ蒸気乾燥方式に代わる乾燥方式であることは確かであるが、半導体ウェーハを乾燥させる際の乾燥条件に関しては試行錯誤の状況であり、その乾燥条件の最適化が望まれている。
【００１１】
したがって、この発明の目的は、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができ、また、有機物の使用量を乾燥に必要十分な量にまで低減することによって、自然環境の保護に貢献するとともに、残留有機物の低減を図ることができる半導体基板の乾燥装置および半導体基板の乾燥方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来技術が有する上述の諸問題を解決すべく、半導体ウェーハの乾燥に関して種々の実験を行った。以下に、その概要を説明する。
【００１３】
すなわち、本発明者は、第１の実験として、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気を吐出する方向を、垂直下方方向から半導体基板に向けた角度が１０°、２０°３０°、５０°、９０°となるようにさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理における半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法は、ウェーハボートにダミーの半導体ウェーハを載せ、評価する半導体ウェーハの前面に、もう１枚の酸化膜が付けられた半導体ウェーハを鏡面対向で設置して、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）処理などの薬液処理を行う方法である。また、評価基準は、乾燥装置の乾燥能力が十分であると認められる基準とし、具体的には、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数を２０個以下、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数を１０個以下とする。
【００１４】
図１５は、上述のようにして測定した半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度依存性を示す。
【００１５】
図１５より、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度を２０°〜５０°の範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が２０個以下となり、ウォータマークの個数も１０個以下となることがわかる。また、この条件以外の条件、例えば吐出方向角度を１０°とした場合には、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が約９個となり、ウォータマークの個数が約５２個となった。また、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度を９０°以上とした場合、すなわちＩＰＡ蒸気を水平より上に向けて吐出した場合には、乾燥処理を行った半導体ウェーハは生乾き状態となり、ウォータマークが全面に検出される。逆に、ＩＰＡ蒸気の吐出方向角度を０°以下とした場合、すなわち、ＩＰＡ蒸気の吐出方向を半導体基板の側と反対側とした場合には、ＩＰＡ蒸気は、直接乾燥装置の側壁面に付着したり、半導体ウェーハに接することなく上昇してしまい、半導体ウェーハを乾燥させることができず、水しみが残る状態が発生する。
【００１６】
以上のことから、半導体ウェーハに吹き付けるＩＰＡ蒸気の方向を、その垂直方向からの角度が、２０°〜５０°の範囲内とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数は２０個以下、ウォータマークの個数は１０個以下となり、実用上十分な乾燥能力を有することがわかる。
【００１７】
また、本発明者は、第２の実験として、上述の５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を、０．３ｃｃ／ｓ、０．５ｃｃ／ｓ、０．７ｃｃ／ｓ、１．０ｃｃ／ｓおよび１．５ｃｃ／ｓとさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理における半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法は、ウェーハボートにダミーの半導体ウェーハを載せ、評価する半導体ウェーハの前面に、もう１枚の酸化膜が付けられた半導体ウェーハを鏡面対向で設置して、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）処理などの薬液処理を行う方法であり、評価基準は、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数とも、乾燥装置の乾燥能力が実用上十分であると認められる２０個以下とする。
【００１８】
図１６は、上述のようにして測定した、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数のＩＰＡの初期吐出量依存性を示す。
【００１９】
図１６より、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．５〜１．５ｃｃ／ｓの範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が２０個以下となることがわかる。また、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓの範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が２０個以下となり、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．５ｃｃ／ｓとした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が約１２０個となることがわかる。また、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．３ｃｃ／ｓ以下とした場合には、乾燥処理を行った半導体ウェーハは生乾き状態となり、ウォータマークが全面に検出される。逆に、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を１．５ｃｃ／ｓよりも多くした場合においては、ノズルから吹き出されるＩＰＡ蒸気はミスト（霧）状になってしまうため、半導体ウェーハの表面にはＩＰＡによる汚染により生じた付着微粒子が検出される。
【００２０】
以上のことから、半導体ウェーハに吹き付けるＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓの範囲内とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数はともに２０個以下となり、実用上十分な乾燥能力を有することがわかる。
【００２１】
また、本発明者は、第３の実験として、上述の第２の実験におけると同様の、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気の使用量を、３０ｃｃ／バッチ、５０ｃｃ／バッチ、７０ｃｃ／バッチ、８０ｃｃ／バッチ、９０ｃｃ／バッチ、１０５ｃｃ／バッチ、１５０ｃｃ／バッチおよび２００ｃｃ／バッチとさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理ごとに、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法および評価基準は、上述したＩＰＡの初期吐出量の測定における評価方法および評価基準と同様である。
【００２２】
図１７は、上述のようにして測定した半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの使用量依存性を示す。
【００２３】
図１７より、制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、ＩＰＡの使用量を５０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内にした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が２０個以下となることがわかる。また、ＩＰＡの使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内とした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が２０個以下となり、ＩＰＡの使用量を５０ｃｃ／バッチとした場合に、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が約３００個となることがわかる。また、ＩＰＡの使用量を３０ｃｃ／バッチ以下とした場合には、半導体ウェーハは生乾き状態となってしまい、付着微粒子は検出されないが、ウォータマークが半導体ウェーハの全面で検出される。逆に、ＩＰＡの使用量を２００ｃｃ／バッチより多くした場合については、半導体ウェーハの表面にＩＰＡによる汚染により生じた付着微粒子が検出されてしまう。
【００２４】
以上のことから、乾燥処理におけるＩＰＡの使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数はともに２０個以下となり、実用上十分な乾燥能力を有することがわかる。
【００２５】
また、本発明者は、第４の実験として、５０枚程度の半導体ウェーハを同時に乾燥させることができる制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、ＩＰＡ蒸気を吐出するノズルの本数を２本、４本、６本とさまざまに変えて半導体ウェーハの乾燥処理を行い、それらの乾燥処理における半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数を測定した。なお、この測定における評価方法は、ウェーハボートにダミーの半導体ウェーハを載せ、評価する半導体ウェーハを設置して、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）処理などの薬液処理を行う方法であり、評価基準は、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数が、乾燥装置の乾燥能力が十分であると認められる２０個以下となる場合とする。
【００２６】
図１８は、上述のようにして測定した半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数の乾燥処理時間依存性を、ノズルの本数を２本、４本、６本の３通りで測定した場合について示す。
【００２７】
図１８より、ノズルの本数を２本とした場合でウォータマークの個数が約５０個であるときに、ノズルの本数を４本または６本とした場合ではウォータマークの個数は約１０個となることがわかる。また、若干の例外はあるが、あらゆる乾燥処理時間を通じて、ノズルの本数を４本または６本とした場合のウォータマークの個数は、ノズルの本数を２本とした場合のウォータマークの個数より少なくなる。また、ノズルの本数を２本以下とすると、乾燥処理時間が多くかかってしまう。
【００２８】
以上のことから、半導体ウェーハにＩＰＡ蒸気を吹き付けるためのノズルの本数を３本以上とすれば、半導体ウェーハ１枚あたりのウォータマークの個数を２０個以下とするのに要する時間を有効に短縮することができることがわかる。
【００２９】
この発明は、以上の実験結果およびその検討に基づいて案出されたものである。
【００３０】
すなわち、上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
気化された有機溶剤を、垂直方向から半導体基板の側に向かって２０°から５０°の角度で、半導体基板に吹き付けるようにした
ことを特徴とするものである。
【００３１】
この発明の第２の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
ノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるように設ける
ことを特徴とするものである。
【００３２】
この発明の第１および第２の発明において、有機溶剤を吐出するためのノズルは偶数本設けられ、偶数本のノズルは半導体基板の中心より高い高さで、かつ半導体基板に対して対称に設けられている。
【００３３】
この発明の第３の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００３４】
この第３の発明による半導体基板の乾燥装置は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００３５】
この第３の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板の乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする。
【００３６】
この発明の第４の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００３７】
この第４の発明による半導体基板の乾燥装置は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００３８】
この第４の発明において、好適には、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００３９】
この発明の第３および第４の発明において、典型的には、気化された有機溶剤を、ノズルを用いて半導体基板に吹き付ける。
【００４０】
この発明の第５の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００４１】
この第５の発明による半導体基板の乾燥装置は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００４２】
この第５の発明において、好適には、乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする。
【００４３】
この発明の第６の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００４４】
この第６の発明による半導体基板の乾燥装置は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００４５】
この第６の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板に吹き付ける有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００４６】
この発明の第７の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を、ノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥装置において、
ノズルが３本以上設けられている
ことを特徴とするものである。
【００４７】
この第７の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく吹き付けるようにするために、典型的には、半導体基板をその面がほぼ垂直になるように設置し、垂直に設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤を効率よく吹き付けるために、３本以上のノズルのうちの少なくとも１本のノズルのノズル穴が、半導体基板の乾燥処理を行う際に半導体基板の最下端より低い高さになるように設けられている。
【００４８】
この第７の発明において、その面がノズルに対してほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向と、ノズルの断面の中心と半導体基板の最下部とを結んだ直線との間にあるように設ける。また、この第７の発明において、その面がノズルに対してほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向から半導体基板に向かって０°から４５°の角度の範囲内にあるように設ける。
【００４９】
この第７の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく対称に吹き付けるようにするために、典型的には、ノズルが４本設けられ、４本のノズルのうちの２本のノズルは少なくとも半導体基板の中心より上方で、かつ半導体基板に対して対称に設けられており、残りの２本のノズルは半導体基板の最下端より低い高さで、かつ半導体基板に対して対称に設けられている。
【００５０】
この発明の第８の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
気化された有機溶剤を、垂直方向から半導体基板の側に向かって２０°から５０°の角度で、半導体基板に吹き付けるようにした
ことを特徴とするものである。
【００５１】
この発明の第９の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
ノズルの断面の中心とノズルのノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるようにする
ことを特徴とするものである。
【００５２】
この発明の第８および第９の発明において、典型的には、偶数本のノズルにより、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付ける場合に、偶数本のノズルが半導体基板の中心より高い高さで、かつ半導体基板に対して対称になるようにする。
【００５３】
この発明の第１０の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００５４】
この第１０の発明による半導体基板の乾燥装置は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００５５】
この第１０の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板の乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする。
【００５６】
この発明の第１１の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
乾燥における有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００５７】
この第１１の発明による半導体基板の乾燥方法は、５０枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００５８】
この第１１の発明において、好適には、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００５９】
この発明の第１０および第１１の発明において、典型的には、気化された有機溶剤を、ノズルを用いて半導体基板に吹き付ける。
【００６０】
この発明の第１２の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
気化された有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする
ことを特徴とするものである。
【００６１】
この第１２の発明による半導体基板の乾燥方法は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００６２】
この第１２の発明において、好適には、乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする。
【００６３】
この発明の第１３の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
乾燥における有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下とする
ことを特徴とするものである。
【００６４】
この第１３の発明による半導体基板の乾燥方法は、２５枚程度の半導体基板を同時に乾燥させる場合に適用して好適なものである。
【００６５】
この第１３の発明において、十分な乾燥能力を確保しつつ、有機溶剤の使用量を抑える観点から、好適には、半導体基板に吹き付ける有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／ｓ以上１．５ｃｃ／ｓ以下とする。
【００６６】
この発明の第１４の発明は、
有機溶剤を気化し、気化された有機溶剤をノズルを通じて半導体基板に吹き付けることにより半導体基板を乾燥させるようにした半導体基板の乾燥方法において、
ノズルを３本以上設け、これらのノズルを通じて気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるようにした
ことを特徴とするものである。
【００６７】
この第１４の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく吹き付けるようにするために、典型的には、半導体基板をその面がほぼ垂直になるように設置し、垂直に設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤を効率よく吹き付けるために、典型的には、３本以上のノズルのうちの少なくとも１本のノズルのノズル穴を、半導体基板の乾燥処理を行う際に半導体基板の最下端より低い高さにする。
【００６８】
この第１４の発明において、その面がほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向と、ノズルの断面の中心と半導体基板の最下部とを結んだ直線との間にあるようにする。また、この第１４の発明において、その面がほぼ垂直になるように設置された半導体基板の下部に気化された有機溶剤をより効率よく吹き付けるために、典型的には、半導体基板の乾燥の際に半導体基板より低い高さに設けられたノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結んだ直線が、水平方向から半導体基板に向かって０°から４５°の角度の範囲内にあるようにする。
【００６９】
この第１４の発明において、気化された有機溶剤を半導体基板の全面に効率よく対称に吹き付けるようにするために、典型的には、ノズルが４本設けられ、４本のノズルのうちの２本のノズルは少なくとも半導体基板の中心より上方で、かつ半導体基板に対して対称になるようにするとともに、残りの２本のノズルは半導体基板の最下端より低い高さで、かつ半導体基板に対して対称になるようにする。
【００７０】
この発明において、典型的には、気化された有機溶剤のキャリアガスは、例えばＮ2 ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスである。
【００７１】
この発明において、典型的には、有機溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）であるが、ＩＰＡ以外の有機溶剤を用いることも可能である。
【００７２】
上述のように構成されたこの発明の第１の発明および第８の発明によれば、気化された有機溶剤を垂直方向から半導体基板の側に２０°から５０°の角度で吐出するようにしていることにより、気化された有機溶剤を効率よく半導体基板と接触させることができ、この有機溶剤を半導体基板の表面に付着した水と効果的に置換させることができるので、半導体基板の表面に生じるウォータマークや付着微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７３】
また、この発明の第２の発明および第９の発明によれば、ノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるように設けていることにより、気化された有機溶剤をこのノズル穴を通じて吐出することによって、有機溶剤を半導体基板にほぼ確実に接触させることができ、半導体基板の表面に付着した水と効果的に置換させることができるので、半導体基板の表面に生じるウォータマークや付着微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７４】
また、この発明の第３の発明および第１０の発明によれば、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．８ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下としていることにより、半導体基板の表面に付着した水を乾燥処理の初期に有機溶剤で覆い置換することができるので、半導体基板の表面に生じるウォータマークや半導体基板の表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７５】
また、この発明の第４の発明および第１１の発明によれば、半導体基板の乾燥のための有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下としていることにより、必要十分な量の有機溶剤によって半導体基板を乾燥させることができるので、半導体基板の乾燥に用いる有機溶剤の量を低減することができ、半導体基板表面に生じるウォータマークや半導体基板表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７６】
また、この発明の第５の発明および第１２の発明によれば、半導体基板に吹き付ける気化された有機溶剤の初期吐出量を０．６ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下としていることにより、半導体基板表面に付着した水を乾燥処理の初期に有機溶剤で覆い置換することができるので、半導体基板表面に生じるウォータマークや半導体基板表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７７】
また、この発明の第６の発明および第１３の発明によれば、半導体基板の乾燥のための有機溶剤の使用量を５０ｃｃ／バッチ以上１５０ｃｃ／バッチ以下としていることにより、必要十分な量の有機溶剤によって半導体基板を乾燥させることができるので、半導体基板の乾燥に用いる有機溶剤の量を低減することができ、半導体基板表面に生じるウォータマークや半導体基板表面に付着する微粒子を増加させることなく、効率よく半導体基板を乾燥させることができる。
【００７８】
また、この発明の第７の発明および第１４の発明によれば、気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるためのノズルを３本以上設けるようにしていることにより、気化された有機溶剤を、半導体基板の表面に３方向以上の方向から吹き付けることができるので、気化された有機溶剤を半導体基板の表面に効率よく吹き付けることができるとともに、水洗後の半導体基板表面の水と有機溶剤との置換を効率よく行うことができ、乾燥時間の短縮を図ることができる。
【００７９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。まず、この発明の第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。図１は、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を示し、図２は、この制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す。
【００８０】
図１に示すように、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置は、水洗槽（リンスチャンバー）１と乾燥槽（ドライチャンバー）２とを有する。水洗槽１は、半導体ウェーハ３の水洗処理を行うためのものである。また、乾燥槽２は水洗処理後の半導体ウェーハ３を乾燥させるためのものであり、例えばテフロン(Teflon)などの樹脂系の材料から形成されている。乾燥槽２の高さは、半導体ウェーハ３の径が８インチの場合には例えば約３２０ｍｍである。また、水洗槽１と乾燥槽２との間にはボトムカバー４が設けられている。ボトムカバー４は乾燥槽２の下方に移動して、乾燥槽２の下部の開口部を塞ぐことによって水洗槽１と乾燥槽２とを分離するためのものであり、少なくとも水平方向に移動可能である。また、ｚ軸ガイド５が水洗槽１と乾燥槽２との内部に設けられている。ｚ軸ガイド５は、例えば５０枚程度の半導体ウェーハ３を保持しつつ、それらの半導体ウェーハ３を、水洗槽１と乾燥槽２との間で搬送するためのものであり、少なくとも上昇および下降が可能である。
【００８１】
水洗槽１の内部にはオーバーフローリンス槽６が設けられている。このオーバーフローリンス槽６の内部は超純水７で満たすことができるようになっており、下部には超純水供給管８が接続されて設けられている。オーバーフローリンス槽６は、超純水７を溢れさせて半導体ウェーハ３の水洗を行うためのものであり、超純水供給管８は、オーバーフローリンス槽６に超純水７を供給するためのものである。この超純水供給管８には超純水７の供給を調整するためのバルブ９が設けられている。また、水洗槽１の側壁に超純水排出管１０が設けられており、側壁の下部にドレイン１１が設けられている。
【００８２】
乾燥槽２の上部には上部カバー１２が設けられており、半導体ウェーハ３を乾燥槽２から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２に搬入したりする際に開閉することができるように構成されている。また、乾燥槽２の内部には管状の２本のノズル１３が互いに平行に設けられている。これらの２本のノズル１３は、半導体ウェーハ３を乾燥槽２の内部から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２の内部に搬入したりする際に、半導体ウェーハ３がこれらの２本のノズル１３の間を通過することのできる間隔を隔てて設けられている。具体的には、半導体ウェーハ３の径が８インチの場合、２本のノズル１３は、互いに例えば３００ｍｍの間隔を隔てて設けられている。また、図２に示すように、それぞれのノズル１３には、その長手方向（図面に垂直な方向）に沿って例えば５０〜５７個程度のノズル穴１３ａが等間隔に設けられており、それぞれのノズル穴１３ａから、例えば、Ｎ2 ガスなどの不活性ガスやＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを半導体ウェーハ３に吹き付けることができるようになっている。このノズル穴１３ａの径は、０．８〜１．０ｍｍであり、具体的には例えば０．８ｍｍである。ここで、ノズル穴１３ａは、このノズル穴１３ａの中心とノズル１３の長手方向に垂直な断面の中心とを結ぶ直線が、垂直下方方向を基準として２０〜５０°の範囲内の角度θをなすように構成されており、角度θは具体的には例えば４１．７°である。すなわち、Ｎ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスは、ノズル穴１３ａを通じて垂直下方方向と２０〜５０°の角度をなす方向に吐出され、具体的には、垂直下方方向から例えば４１．７°の方向に吐出される。なお、上述の角度θは、垂直下方方向から半導体ウェーハ３の側に向かって正の角度が定義される。
【００８３】
また、乾燥槽２の側壁にはガス排気管１４が設けられている。このガス排気管１４は、乾燥槽２の内部のガスを外部に排気するためのものである。ガス排気管１４にはガスの排気を制御するためのバルブ１５が設けられている。
【００８４】
次に、上述の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥方法について説明する。
【００８５】
まず、ｚ軸ガイド５を乾燥槽２の内部にまで移動しておき、上部カバー１２を開ける。その後、例えば５０枚の半導体ウェーハ３をｚ軸ガイド５まで搬送してそこに載置する。その後、上部カバー１２を閉じる。次に、ｚ軸ガイド５を下降させることにより、半導体ウェーハ３を水洗槽１内のオーバーフローリンス槽６の内部に搬入する。
【００８６】
次に、超純水供給管８を通じて、超純水７をオーバーフローリンス槽６に十分に供給することにより、半導体ウェーハ３の水洗を行う。一方で、乾燥槽２においてノズル１３から例えばＮ2 ガスを導入することにより、乾燥槽２の内部をＮ2 ガス雰囲気にする。
【００８７】
半導体ウェーハ３の水洗処理が終了し、乾燥槽２の内部がＮ2 ガス雰囲気になった後、半導体ウェーハ３が保持されたｚ軸ガイド５を上方に移動して、半導体ウェーハ３を乾燥槽２の内部に搬入する。半導体ウェーハ３の乾燥槽２の内部への搬入が完了した後、ボトムカバー４を乾燥槽２の下方にまで移動し、乾燥槽２の下部の開口部をふさぐことによって、水洗槽１と乾燥槽２とを分離する。
【００８８】
次に、Ｎ2 ガスをキャリアガスとして、ノズル１３から気化させたＩＰＡを半導体ウェーハ３に吹き付ける。この半導体ウェーハ３に吹き付けられるＩＰＡ蒸気は、乾燥槽２の内部で一旦下方に流れ込んだ後、上昇し、この上昇中に半導体ウェーハ３の表面と接触して、その表面の水を置換する。この置換したＩＰＡは半導体ウェーハ３の表面から揮発して、半導体ウェーハ３の乾燥が終了する。ここで、半導体ウェーハ３の乾燥条件を挙げると、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓ、使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチとする。具体的には、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を例えば０．８ｃｃ／ｓとし、その吐出量を一定に保ちながら例えば約１０５秒間半導体ウェーハ３に吹き付ける。このとき、ＩＰＡの使用量は約８４ｃｃである。なお、上述のＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量は、ＩＰＡの液体状態の体積で定義される。
【００８９】
その後、乾燥槽２の上部カバー１２を開け、半導体ウェーハ３を外部に搬出し、乾燥処理を終了する。
【００９０】
図３は、半導体ウェーハ上の残留有機物量を、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合と、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合とについて、その質量数ごとに測定した結果を示す。ただし、使用した半導体ウェーハは８インチのシリコンウェーハである。なお、残留有機物の質量数および量はともに規格化されている。
【００９１】
図３より、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量に比べ、この第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量は約１／３に減少していることがわかる。
【００９２】
以上説明したように、この第１の実施形態によれば、ノズル１３を、ノズル１３の長手方向に垂直な断面の中心とノズル穴１３ａの中心とを結ぶ直線が、垂直下方方向から半導体ウェーハ３の側に向かって、２０〜５０°の範囲内の角度となるように設けるようにしていることにより、ＩＰＡ蒸気を半導体ウェーハ３に効率よく吹き付けることができ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置とほぼ同等の乾燥能力を確保しつつ、乾燥時間を短縮することができるとともに、ＩＰＡの使用量を低減することができる。したがって、このＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて構成される洗浄機の処理能力を向上させることができるとともに、自然環境への悪影響を抑制することができる。また、残留有機物の量を従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥におけるよりも約１／３以下に減少させることができるので、半導体ウェーハ３上に形成される半導体装置の残留有機物による特性の劣化を低減することができる。
【００９３】
次に、この発明の第２の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。
【００９４】
この第２の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、図４に示すように、ノズル１３の長手方向に垂直な断面の中心とノズル穴１３ａの中心とを結ぶ直線が、ノズル１３の断面の中心と半導体ウェーハ３の中心とを結んだ直線と、ノズル１３の断面の中心から半導体ウェーハ３に引いた接線との間にあるように角度θが選ばれること以外のことは第１の実施形態と同様である。
【００９５】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
次に、この発明の第３の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥方法について説明する。なお、この第３の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置に関しては、図１に示すと同様であるので説明を省略する。
【００９７】
まず、図１に示すように、ｚ軸ガイド５を乾燥槽２の内部にまで移動しておき、上部カバー１２を開ける。その後、例えば５０枚の半導体ウェーハ３をｚ軸ガイド５まで搬送してそこに載置する。その後、上部カバー１２を閉じる。次に、ｚ軸ガイド５を下降させることにより、半導体ウェーハ３を水洗槽１内のオーバーフローリンス槽６の内部に搬入する。
【００９８】
次に、超純水供給管８を通じて、超純水７をオーバーフローリンス槽６に十分に供給することにより、半導体ウェーハ３の水洗を行う。また、一方で、乾燥槽２においてノズル１３から例えばＮ2 ガスを導入することにより、乾燥槽２の内部をＮ2 ガス雰囲気にする。
【００９９】
半導体ウェーハ３の水洗処理が終了し、乾燥槽２の内部がＮ2 ガス雰囲気になった後、半導体ウェーハ３が保持されたｚ軸ガイド５を上方に移動して、半導体ウェーハ３を乾燥槽２の内部に搬入する。半導体ウェーハ３の乾燥槽２の内部への搬入が完了した後、ボトムカバー４を乾燥槽２の下方にまで移動し、乾燥槽２の下部の開口部をふさぐことによって、水洗槽１と乾燥槽２とを分離する。
【０１００】
次に、Ｎ2 ガスをキャリアガスとして、ノズル１３から気化させたＩＰＡ（ＩＰＡ蒸気）を半導体ウェーハ３に吹き付ける。ここで、このＩＰＡ蒸気の半導体ウェーハ３への吹き付けにおいては、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量は０．８〜１．５ｃｃ／ｓとし、その使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチとする。具体的には、ＩＰＡ蒸気を、その初期吐出量を例えば０．８ｃｃ／ｓとし、吐出量を一定に保ちながら例えば約１０５秒間半導体ウェーハ３に吹き付ける。このとき、ＩＰＡの使用量は約８４ｃｃである。これによって、半導体ウェーハ３の表面の水がほぼ完全にＩＰＡに置換され、この置換したＩＰＡが半導体ウェーハ３の表面から揮発して、半導体ウェーハ３の乾燥が終了する。なお、上述のＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量は、ＩＰＡの液体状態の体積で定義される。
【０１０１】
その後、乾燥槽２の上部カバー１２を開け、半導体ウェーハ３を外部に搬出し、乾燥処理を終了する。
【０１０２】
上述した乾燥処理において、半導体ウェーハ上の残留有機物量を、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合と、この第３の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合とについて、それぞれ測定したところ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量に比べ、この第３の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置により乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量は約１／３に減少していることが確認された。
【０１０３】
図５は、上述の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて、この第３の実施形態における条件のもとで半導体ウェーハを乾燥させたときの、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数を測定し評価した結果を示す。なお、参考のため、この第３の実施形態における条件以外の条件のもとで半導体ウェーハを乾燥させたときの、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数を測定した結果も併せて示す。ここで、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数が、２０個より多い場合を×、２０個以下の場合を○で表す。図６は、半導体ウェーハ表面のウォータマークの個数について同様の測定をした結果を示す。
【０１０４】
図５および図６より、この第３の実施形態におけるＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量がそれぞれ０．８ｃｃ／ｓおよび８４ｃｃである場合においては、半導体ウェーハ１枚あたりの付着微粒子の個数およびウォータマークの個数は、いずれも、乾燥装置としての乾燥能力が十分であると認められる２０個以下であり、この第３の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置が十分な乾燥能力を有することが確認された。
【０１０５】
以上説明したように、この第３の実施形態によれば、制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、ノズル１３から半導体ウェーハ３に吹き付けるＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓ、使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチの範囲内としていることにより、半導体ウェーハ３の乾燥において、必要十分な量のＩＰＡ蒸気を吹き付けることができ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置とほぼ同等の乾燥能力を確保しつつ、乾燥時間を短縮することができる。したがって、このＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて構成される洗浄機の処理能力を向上させることができる。また、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置におけるＩＰＡの使用量と比較しても、その使用量を低減することができるので、自然環境への悪影響を低減することができる。また、残留有機物の量を従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置における半導体ウェーハの乾燥におけるよりも約１／３に減少させることができるので、半導体ウェーハ３上に形成される半導体装置の残留有機物による特性の劣化を低減することができる。
【０１０６】
次に、この発明の第４の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。
【０１０７】
この第４の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、ｚ軸ガイド５の半導体ウェーハ３の搭載枚数が２５枚程度であり、ノズル１３のノズル穴の個数が２９〜５７個である。その他のことについては第３の実施形態における制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置と同様である。
【０１０８】
また、この第４の実施形態による半導体ウェーハの乾燥方法は、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．６〜１．５ｃｃ／ｓとし、使用量を５０〜１５０ｃｃ／バッチとする。具体的には、初期吐出量を例えば０．６ｃｃ／ｓとし、使用量を例えば５０ｃｃとすること以外のことについては第３の実施形態と同様である。
【０１０９】
この第４の実施形態によれば、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
次に、この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。図７は、この第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を示し、図８は、この制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す。
【０１１１】
図７に示すように、この第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置は、水洗槽（リンスチャンバー）２１と乾燥槽（ドライチャンバー）２２とを有する。水洗槽２１は、半導体ウェーハ２３の水洗処理を行うためのものである。また、乾燥槽２２は水洗処理後の半導体ウェーハ２３を乾燥させるためのものであり、例えばテフロン(Teflon)などの樹脂系の材料から形成されている。乾燥槽２２の高さは、半導体ウェーハ２３の径が８インチの場合には例えば約３２０ｍｍである。また、水洗槽２１と乾燥槽２２との間にはボトムカバー２４が設けられている。ボトムカバー２４は乾燥槽２２の下方に移動して、乾燥槽２２の下部の開口部を塞ぐことによって水洗槽２１と乾燥槽２２とを分離するためのものであり、少なくとも水平方向に移動可能である。また、ｚ軸ガイド２５が水洗槽２１と乾燥槽２２との内部に設けられている。ｚ軸ガイド２６は、例えば５０枚程度の半導体ウェーハ２３を保持しつつ、それらの半導体ウェーハ２３を、水洗槽２１と乾燥槽２２との間で搬送するためのものであり、少なくとも上昇および下降が可能である。
【０１１２】
水洗槽２１の内部にはオーバーフローリンス槽２６が設けられている。このオーバーフローリンス槽２６の内部は、超純水２７を満たすことができるように構成されている。また、その下部には超純水供給管２８がオーバーフローリンス槽２６に接続されて設けられている。オーバーフローリンス槽２６は、超純水を溢れさせて半導体ウェーハ２３の水洗を行うためのものであり、超純水供給管２８は、オーバーフローリンス槽２６に超純水を供給するためのものである。この超純水供給管２８には超純水の供給を調整するためのバルブ２９が設けられている。また、水洗槽２１には超純水排出管３０が設けられているとともに、その下部にドレイン３１が設けられている。
【０１１３】
乾燥槽２２の上部には上部カバー３２が設けられており、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２２に搬入したりする際に開閉することができるように構成されている。また、乾燥槽２２の内部には例えば４本の管状のノズル３３、３４、３５、３６が互いに平行に設けられている。これらの４本のノズル３３、３４、３５、３６のうちのノズル３３、３４は、半導体ウェーハ２３の中心より上方で、かつ半導体ウェーハ２３に対して対称に設けられているとともに、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２の内部から外部に搬出したり、外部から乾燥槽２２の内部に搬入したりする際に、半導体ウェーハ２３がこれらのノズル３３、３４の間を通過することのできる間隔を隔てて設けられている。具体的には、半導体ウェーハの径が８インチの場合、２本のノズル３３、３４は、互いに例えば３００ｍｍ以上の間隔を隔てて設けられている。ノズル３５、３６は、それらのノズル穴が半導体ウェーハ２３の最下端より低い高さで、かつ半導体ウェーハ２３に対して対称に設けられているとともに、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２と水洗槽２１との間で搬送する際に、半導体ウェーハ２３がこれらのノズル３５、３６の間を通過することができる間隔を隔てて設けられている。また、図８に示すように、それぞれのノズル３３、３４、３５、３６には、その長手方向（図面に垂直な方向）に沿って例えば５０〜５７個程度のノズル穴３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが等間隔に設けられており、それぞれのノズル穴３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａから、例えば、Ｎ2 ガスなどの不活性ガスやＮ2 とＩＰＡ蒸気との混合ガスを半導体ウェーハ２３に吹き付けることができるようになっている。これらのノズル穴３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａの径は０．８〜１．０ｍｍであり、具体的には、例えば０．８ｍｍである。また、ノズル３３、３４のそれぞれのノズル穴３３ａ、３４ａは、それぞれのノズル３３、３４の長手方向に垂直な断面の中心とそれぞれのノズル穴３３ａ、３４ａの中心とを結んだ直線が、垂直下方方向から半導体ウェーハ２３に向かって２０°〜５０°の角度θをなすように設けられている。一方、ノズル３５、３６のそれぞれのノズル穴３５ａ、３６ａは、それぞれのノズル３５、３６の長手方向に垂直な断面の中心とそれぞれのノズル穴３５ａ、３６ａの中心とを結ぶ直線が、水平方向と、それぞれのノズルの３５、３６の中心と半導体ウェーハ２３の最下部とを結ぶ直線との間にあるような角度φに設定されて設けられている。なお、上述の、角度θおよび角度φは、それぞれ、垂直下方方向から、および水平方向から、半導体ウェーハ２３の側に向かって正の角度が定義される。
【０１１４】
また、図７に示すように、乾燥槽２２の側壁にはガス排気管３７が設けられている。このガス排気管３７は、乾燥槽２２の内部のガスを外部に排気するためのものである。ガス排気管３７にはガスの排気を制御するためのバルブ３８が設けられている。
【０１１５】
次に、上述の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥方法について説明する。
【０１１６】
まず、ｚ軸ガイド２６を乾燥槽２２の内部にまで移動しておき、上部カバー３２を開ける。その後、例えば５０枚の半導体ウェーハ２３をｚ軸ガイド２６まで搬送してそこに載置する。その後、上部カバー３２を閉じる。次に、ｚ軸ガイド２５を下降させることにより、半導体ウェーハ２３を水洗槽２１内のオーバーフローリンス槽２６の内部に搬入する。
【０１１７】
次に、超純水供給管２８を通じて、超純水２７をオーバーフローリンス槽２６に十分に供給することにより、半導体ウェーハ２３の水洗を行う。また、一方で、乾燥槽２２においてノズル３３、３４、３５、３６から例えばＮ2 ガスを導入することにより、乾燥槽２２の内部をＮ2 ガス雰囲気にする。
【０１１８】
半導体ウェーハ２３の水洗処理が終了し、乾燥槽２２の内部がＮ2 ガス雰囲気になった後、半導体ウェーハ２３が保持されたｚ軸ガイド２６を上方に移動して、半導体ウェーハ２３を乾燥槽２２の内部に搬入する。半導体ウェーハ２３の乾燥槽２２の内部への搬入が完了した後、ボトムカバー２４を乾燥槽２２の下方にまで移動し、乾燥槽２２の下部の開口部をふさぐことによって、水洗槽２１と乾燥槽２２とを分離する。
【０１１９】
次に、Ｎ2 ガスをキャリアガスとして、ノズル３３、３４、３５、３６から気化させたＩＰＡ（ＩＰＡ蒸気）を半導体ウェーハ２３に吹き付け、半導体ウェーハ２３の表面の水をＩＰＡ蒸気で置換する。特に、ノズル３５、３６から吐出されるＩＰＡ蒸気は乾燥槽２２の内部で上昇し、このＩＰＡ蒸気は、その上昇中に半導体ウェーハ２３の表面の水と置換する。そして、この置換したＩＰＡが半導体ウェーハ２３の表面から揮発して、半導体ウェーハ２３の乾燥が終了する。ここで、この半導体ウェーハ２３の乾燥条件を挙げると、キャリアガスとしてのＮ2 ガスの温度を例えば１１０℃とし、ＩＰＡ蒸気の初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓとし、その使用量を７０〜２００ｃｃ／バッチとする。例えば、ＩＰＡ蒸気を、その初期吐出量を例えば０．８ｃｃ／ｓとし、その吐出量を一定に保ちながら例えば約１０５秒間半導体ウェーハ２３に吹き付ける。このとき、ＩＰＡの使用量は約８４ｃｃである。なお、上述のＩＰＡ蒸気の初期吐出量および使用量は、ＩＰＡの液体状態の体積で定義される。
【０１２０】
その後、乾燥槽２２の上部カバー３２を開け、半導体ウェーハ２３を外部に搬出し、乾燥処理を終了する。
【０１２１】
上述した乾燥処理において、半導体ウェーハ上の残留有機物量を、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合と、この第５の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて半導体ウェーハを乾燥させた場合とについて、それぞれ測定したところ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量に比べ、この第５の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて乾燥を行った半導体ウェーハの残留有機物量は約１／３に減少していることが確認された。
【０１２２】
以上説明したように、この第５の実施形態によるＩＰＡ蒸気乾燥装置および乾燥方法によれば、制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置において、半導体ウェーハ２３の中心より上方に２本のノズル３３、３４を設け、残りの２本のノズル３５、３６を、それらのノズル穴３５ａ、３６ａが半導体ウェーハ２３の最下端より低い高さになるように設けていることにより、半導体ウェーハ２３にＩＰＡ蒸気を効率よく吹き付けることができ、従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置とほぼ同等の乾燥能力を確保しつつ、乾燥時間を短縮することができるとともに、ＩＰＡの使用量を低減することができる。したがって、このＩＰＡ蒸気乾燥装置を用いて構成される洗浄機の処理能力を向上させることができるとともに、自然環境への悪影響を抑制することができる。また、残留有機物の量を従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置における半導体ウェーハの乾燥におけるよりも約１／３以下に減少させることができるので、半導体ウェーハ２３上に形成される半導体装置に対する残留有機物による特性の劣化を低減することができる。
【０１２３】
次に、この発明の第６の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置について説明する。
【０１２４】
この第６の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置においては、図８に示す角度φが０°〜４５°となるように、ノズル穴３５ａ、３６ａが設けられていること以外のことは第５の実施形態における制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置と同様である。
【０１２５】
この第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１２７】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【０１２８】
また、例えば、上述の第１、第３および第５の実施形態においては、ＩＰＡ蒸気を、その初期吐出量のままで一定に保ちながら半導体ウェーハに吹き付けるようにしているが、初期吐出量を０．８〜１．５ｃｃ／ｓとし、その後、吐出量を増加させたり減少させたりするようにしてもよい。
【０１２９】
また、例えば、上述の第１および第３の実施形態においては、乾燥槽２の内部を不活性ガスとしてＮ2 ガスを用いた雰囲気としているが、Ａｒガスを用いることも可能である。また、例えば、上述の第５の実施形態においては、乾燥槽２２の内部を、不活性ガスとしてＮ2 ガスを用いた雰囲気としているが、Ａｒガスを用いることも可能である。
【０１３０】
また、例えば、上述の第１の実施形態、第５の実施形態における装置構成はあくまでも一例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる構成の装置を用いるようにしてもよい。
【０１３１】
また、例えば、上述の第５の実施形態においては、ノズルの本数を４本としているが、ノズルの本数は必ずしも４本に限定されるものではなく、図９に示すように、例えば、さらに２本のノズル３９、４０を半導体ウェーハ２３の中心とほぼ同じ高さで半導体ウェーハ２３に対して左右対称に設け、６本のノズルが半導体ウェーハ２３に対して左右対称に設けられた装置構成としてもよく、また、それ以外の本数にすることも可能である。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１の発明および第８の発明によれば、気化された有機溶剤を、垂直下方方向から半導体基板の側に向かって２０°〜５０°の角度をなすようにして、半導体基板に吹き付けるようにしていることにより、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができるとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【０１３３】
また、この発明の第２の発明および第９の発明によれば、有機溶剤を吐出するためのノズルのノズル穴を、ノズルの断面の中心とノズル穴の中心とを結ぶ直線が、ノズルの断面の中心と半導体基板の中心とを結んだ直線と、ノズルの断面の中心から半導体基板に引いた接線との間にあるように設け、このノズル穴を通じて気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるようにしていることにより、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができるとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【０１３４】
また、この発明の第３の発明、第４の発明、第５の発明、第６の発明、第１０の発明、第１１の発明、第１２の発明および第１３の発明によれば、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、乾燥処理能力を向上させることができ、また、有機物の使用量を乾燥に必要十分な量にまで低減することによって、自然環境の保護に貢献するとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【０１３５】
また、この発明の第７の発明および第１４の発明によれば、ノズルを３本以上設け、これらの３本以上のノズルから気化された有機溶剤を半導体基板に吹き付けるようにしていることにより、乾燥能力の低下を招くことなく、乾燥時間を短縮することができ、それによって、乾燥処理能力を向上させることができるとともに、残留有機物の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置を示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す断面図である。
【図３】半導体ウェーハ表面の残留有機物量を示すグラフである。
【図４】この発明の第１の実施形態の他の例による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す断面図である。
【図５】半導体ウェーハ表面の付着微粒子の個数のＩＰＡの使用量依存性を示す表である。
【図６】半導体ウェーハ表面のウォータマークの個数のＩＰＡの使用量依存性を示す表である。
【図７】この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の構成を示す断面図である。
【図８】この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の乾燥槽の要部を示す断面図である。
【図９】この発明の第５の実施形態による制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置の他の例を示す断面図である。
【図１０】従来の半導体ウェーハの洗浄機の構成を示す略線図である。
【図１１】従来のＩＰＡ蒸気乾燥装置による半導体ウェーハの乾燥方法を説明するための略線図である。
【図１２】従来のマランゴニ効果を利用した乾燥装置による半導体ウェーハの乾燥方法を説明するための略線図である。
【図１３】マランゴニ効果を説明するための断面図である。
【図１４】従来の制御したＩＰＡ蒸気乾燥装置による半導体ウェーハの乾燥方法を説明するための略線図である。
【図１５】半導体ウェーハ１枚あたりのその表面の付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの吐出方向角度依存性を示すグラフである。
【図１６】半導体ウェーハ１枚あたりのその表面の付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの初期吐出量依存性を示すグラフである。
【図１７】半導体ウェーハ１枚あたりのその表面の付着微粒子の個数およびウォータマークの個数の、ＩＰＡの使用量依存性を示すグラフである。
【図１８】ＩＰＡの吐出ノズルの本数を２本、４本および６本とした場合における、半導体ウェーハ１枚あたりの表面のウォータマークの個数の、乾燥処理時間依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１、２１・・・水洗槽、２、２２・・・乾燥槽、３、２３・・・半導体ウェーハ、６、２６・・・オーバーフローリンス槽、１３、３３、３４、３５、３６、３９、４０・・・ノズル、１３ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ・・・ノズル穴
Claims (11)
- 垂直に設置される半導体基板の中心より高い高さで、かつ上記半導体基板に対して対称に設けられ、上記半導体基板と垂直で、上記半導体基板を含む垂直面内にノズル穴を有し、当該ノズル穴から有機溶剤の蒸気を上記半導体基板に吹き付ける互いに平行な管状の２本のノズルと、
上記半導体基板の最下端より低い高さで、かつ上記半導体基板に対して対称に設けられ、上記半導体基板と垂直で、上記半導体基板を含む垂直面内にノズル穴を有し、当該ノズル穴から有機溶剤の蒸気を上記半導体基板に吹き付ける互いに平行な管状の２本のノズルとを有し、
上記半導体基板の中心より高い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴は、上記半導体基板を含む垂直面内において、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と当該ノズル穴の中心とを結ぶ直線が、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と上記半導体基板の中心とを結んだ直線と、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心から上記半導体基板に引いた接線との間にあるように設けられ、
上記半導体基板の最下端より低い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴は、上記半導体基板を含む垂直面内において、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と当該ノズル穴の中心とを結ぶ直線が、水平方向と、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と上記半導体基板の最下部とを結ぶ直線との間にあるように設けられている半導体基板の乾燥装置。 - 上記半導体基板の中心より高い高さに設けられた上記２本のノズルはこれらの２本のノズルの間を上記半導体基板が通過することができる間隔を隔てて設けられ、上記半導体基板の最下端より低い高さに設けられた上記２本のノズルはこれらの２本のノズルの間を上記半導体基板が通過することができる間隔を隔てて設けられている請求項１記載の半導体基板の乾燥装置。
- 上記半導体基板の中心より高い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴は、当該ノズルの長手方向に沿って等間隔に設けられ、上記半導体基板の最下端より低い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴は、当該ノズルの長手方向に沿って等間隔に設けられている請求項１記載の半導体基板の乾燥装置。
- 上記半導体基板の中心とほぼ同じ高さで、かつ上記半導体基板の左右に上記半導体基板に対して左右対称に設けられ、上記半導体基板と垂直で、上記半導体基板を含む垂直面内にノズル穴を有し、当該ノズル穴から有機溶剤の蒸気を上記半導体基板に吹き付ける互いに平行な管状の２本のノズルをさらに有する請求項１記載の半導体基板の乾燥装置。
- 上記半導体基板の中心より高い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴から上記有機溶剤の蒸気を、垂直方向から上記半導体基板の側に向かって２０°から５０°の角度で上記半導体基板に吹き付けるように構成された請求項１記載の半導体基板の乾燥装置。
- 上記半導体基板の最下端より低い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴は、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と当該ノズル穴の中心とを結ぶ直線が、水平方向から上記半導体基板に向かって０°から４５°の角度の範囲内にあるように設けられている請求項１記載の半導体基板の乾燥装置。
- 垂直に設置される半導体基板の中心より高い高さで、かつ上記半導体基板に対して対称に、上記半導体基板と垂直に、上記半導体基板を含む垂直面内にノズル穴を有し、当該ノズル穴から有機溶剤の蒸気を上記半導体基板に吹き付ける互いに平行な管状の２本のノズルを設け、
上記半導体基板の最下端より低い高さで、かつ上記半導体基板に対して対称に、上記半導体基板と垂直に、上記半導体基板を含む垂直面内にノズル穴を有し、当該ノズル穴から有機溶剤の蒸気を上記半導体基板に吹き付ける互いに平行な管状の２本のノズルを設け、
上記半導体基板の中心より高い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴を、上記半導体基板を含む垂直面内において、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と当該ノズル穴の中心とを結ぶ直線が、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と上記半導体基板の中心とを結んだ直線と、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心から上記半導体基板に引いた接線との間にあるように設け、
上記半導体基板の最下端より低い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴を、上記半導体基板を含む垂直面内において、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と当該ノズル穴の中心とを結ぶ直線が、水平方向と、当該ノズルの長手方向に垂直な断面の中心と上記半導体基板の最下部とを結ぶ直線との間にあるように設け、
上記半導体基板の中心より高い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴から上記有機溶剤の蒸気を上記半導体基板に吹き付けるとともに、上記半導体基板の最下端より低い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴から上記有機溶剤の蒸気を上記半導体基板に吹き付けるようにした半導体基板の乾燥方法。 - 上記半導体基板の中心より高い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴から上記有機溶剤の蒸気を、垂直方向から上記半導体基板の側に向かって２０°から５０°の角度で上記半導体基板に吹き付ける請求項７記載の半導体基板の乾燥方法。
- 上記半導体基板の最下端より低い高さに設けられた上記２本のノズルの上記ノズル穴から上記有機溶剤の蒸気を、水平方向から上記半導体基板に向かって０°から４５°の角度で上記半導体基板に吹き付ける請求項７記載の半導体基板の乾燥方法。
- 上記有機溶剤の蒸気の初期吐出量を０．８ｃｃ／秒以上１．５ｃｃ／秒以下とする請求項７記載の半導体基板の乾燥方法。
- 上記有機溶剤の使用量を７０ｃｃ／バッチ以上２００ｃｃ／バッチ以下とする請求項７記載の半導体基板の乾燥方法。
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