JP4870837B2 - 基板乾燥装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板乾燥装置及びその方法に関し、より詳細には、ＩＰＡを利用した基板乾燥装置及びその方法に関する。

一般的に半導体製造工程のうち、ウエハ加工工程には、感光液塗布工程（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ Ｃｏａｔｉｎｇ）、現状工程（Ｄｅｖｅｌｏｐ ＆ Ｂａｋｅ）、エッチング工程（Ｅｔｃｈｉｎｇ）、化学気相蒸着工程（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、アッシング工程（Ａｓｈｉｎｇ）などがあり、各々の多様な段階の工程を実行する過程で、基板に付着された各種の汚染物を除去するための工程に薬液（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）または純水（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）を利用した洗浄工程（Ｗｅｔ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）がある。
又、洗浄工程を進行した後、半導体基板表面に残留する薬液又は純水を乾燥させるための乾燥（Ｄｒｙｉｎｇ）工程がある。乾燥工程を実行するために使われる基板乾燥装置は、機械力学的な回転力を利用して半導体基板を乾燥させるスピン乾燥装置（Ｓｐｉｎ ｄｒｙ）とＩＰＡ（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）の化学的な反応を利用して半導体基板を乾燥させるＩＰＡ乾燥装置が使われる。
一般的なスピン乾燥装置は、基板を支持するスピンヘッドの回転作用によって基板を乾燥するが、乾燥処理後に半導体基板上に水半点（ｗａｔｅｒ ｍａｒｋ）を発生させるなどの半導体素子の高集積化及び基板の大口径化による不純物粒子の側面を考慮する祭に多くの問題点を有している。
従って、ＩＰＡ乾燥装置が広く使われるが、ＩＰＡ乾燥装置は、ＩＰＡの化学的な反応によって半導体基板を乾燥させる装置である。即ち、ＩＰＡ溶液を蒸発させて、基板上の純水とＩＰＡ溶液の置換によって乾燥工程を実行する。
しかし、従来の基板乾燥装置は、後述のような問題点がある。
ＩＰＡ溶液が蒸発する際に基板表面の温度が急激に低下される問題が発生するので、乾燥工程に時間がかかり、これによってＩＰＡの消耗量が増加する問題が発生した。又、水半点、或いは乾燥不良によるパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が発生する問題点があった。

韓国特許公開第２００８−００１８４４７号公報

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＩＰＡによる基板乾燥工程を実行することにおいて、温度を上昇させてＩＰＡの使用量を減少させることができるＩＰＡを利用した基板乾燥装置及びその方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、基板表面の急激な温度低下を防止し、水半点、或いは乾燥不良によるパーティクルの発生を抑制することができるＩＰＡを利用した基板乾燥装置及びその方法を提供することにある。
本発明の目的は、上述で言及した目的に制限されずに、言及されないまた他の目的は、後述の記載から当業者に明確に理解されることができるはずである。

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態によるＩＰＡを利用した基板乾燥方法は、回転する基板の上面に有機溶剤を噴射すると同時に基板の温度の上昇のために基板の底面に加熱された流体を噴射するプレ段階を含む。

本発明の実施形態によると、前記加熱された流体の噴射を中断し、基板の上面に前記有機溶剤を噴射する最終段階をさらに含む。
本発明の実施形態によると、前記プレ段階と前記最終段階では、前記有機溶剤の気化力の向上のための乾燥ガスが前記有機溶剤と共に噴射される。
本発明の実施形態によると、前記最終段階は、前記プレ段階での基板回転速度より速く基板が回転される。

本発明の実施形態によると、前記最終段階は、有機溶剤が基板の中心から端までに１回のみが噴射される。
本発明の実施形態によると、前記プレ段階は、前記有機溶剤を基板の中心から端に、そして基板の端から中心にスキャン噴射するスキャン段階と、前記有機溶剤を基板の中心で固定噴射する固定段階と、を含み、前記加熱された流体は、前記固定段階のみで基板の底面に噴射される。
本発明の実施形態によると、前記基板乾燥方法は、前記加熱された流体の噴射を中断し、有機溶剤を基板の上面の中心のみで噴射する最終段階をさらに含む。
本発明の実施形態によると、前記最終段階は、基板が前記プレ段階での基板回転速度より速く回転される。

本発明の実施形態によると、前記最終段階で基板の回転速度は、１４００〜１６００ｒｐｍであり、前記基板の底面に噴射される加熱された流体は、６０〜８０℃である。
本発明の実施形態によると、前記プレ段階で前記加熱された流体は、基板の底面に噴射される前に配管に停滞されている流体を一定時間の間にドレーンさせた後に基板の底面に噴射される。
本発明の実施形態によると、前記加熱された流体は、純水であり、前記有機溶剤は、ＩＰＡである。
前記の目的を達成するために、基板乾燥方法は、回転する基板の上面に有機溶剤と前記有機溶剤の気化力の向上のための乾燥ガスを噴射すると同時に基板の温度の上昇のために基板の底面に加熱された流体を噴射するプレ段階と、前記加熱された流体の噴射を中断し、基板の上面に前記有機溶剤と前記乾燥ガスを噴射する最終段階と、を含む。

本発明の実施形態によると、前記最終段階での基板回転速度は、前記プレ段階での基板回転速度より速い６００〜８００ｒｐｍであり、前記有機溶剤は、基板の中心から端までに１回のみが噴射される。
前記目的を達成するために、基板乾燥方法は、前記有機溶剤を基板の中心から端に、そして基板の端から中心にスキャン噴射した後、前記有機溶剤を基板の中心で固定噴射すると同時に基板の温度の上昇のために基板の底面に加熱された流体を噴射するプレ段階と、前記加熱された流体の噴射を中断し、基板の上面の中心のみで前記有機溶剤を噴射する最終段階と、を含む。
本発明の実施形態によると、前記最終段階での基板回転速度は、前記プレ段階での基板回転速度より速い１４００〜１６００ｒｐｍである。

前記目的を達成するために、基板乾燥装置は、基板が置かれるスピンヘッドを有する支持部材と、前記支持部材のスピンヘッドを受け入れ、工程が実行される空間を提供する容器と、前記スピンヘッドに置かれた基板の上面に乾燥用流体を供給する上部ノズル部と、前記スピンヘッドの上部面に設置され、基板の底面に加熱された流体を噴射する下部ノズル部と、前記下部ノズル部に加熱された流体を供給する第１流体供給部と、前記第１流体供給部に設置され、前記下部ノズル部に供給される流体を加熱させる加熱部と、を含む。

本発明の実施形態によると、前記上部ノズル部は、基板の上面を乾燥させるために有機溶剤を噴射する第１ノズルと、前記有機溶剤の気化力の向上のために乾燥ガスを噴射する第２ノズルと、を含む。
本発明の実施形態によると、前記基板乾燥装置は、前記上部ノズル部が前記基板の上面の中心から端に移動しながら、流体を噴射することができるように前記上部ノズル部を移動させる移動部をさらに含む。

本発明の実施形態によると、前記加熱部は、純水を６０〜８０℃に加熱する。
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されることができ、但し本実施形態は本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に発明の範囲を完全に知らせるために提供され、本発明は請求項の範囲によって定義されるだけである。明細書の全体にかけて同一な参照符号は同一な構成要素を示す。

上述したように本発明のＩＰＡを利用した基板乾燥装置及びその方法によると次のような効果がある。
一番目、基板の底面に一程な温度の純水を供給することによって、基板表面の急激な温度低下を防止し、水半点や乾燥不良によるパーティクルの発生を抑制することができる。
二番目、乾燥工程の間に基板の温度を一定に維持することによって、乾燥工程に必要とする時間を短縮させてＩＰＡの消耗量を減少させることができる。
三番目、基板を高速に回転させながらＩＰＡ溶液を基板の中心で噴射することによって、乾燥ガスの使用量を減らすことができ、ＩＰＡ溶液がリバウンドされる現状を防止してパーティクルを減少させることができる。
本発明の効果は、上述で言及した効果に制限されずに、言及されないまた他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解されることができるはずである。

本発明の望ましい実施形態によるＩＰＡを利用した基板乾燥装置を概略的に示す断面図である。 回転運動方式に動作される上部ノズル部を示す図である。 直線運動方式に動作される上部ノズル部を示す図である。 第１実施形態による乾燥方法を示すフローチャートである。 第１実施による乾燥方法を段階的に説明するための図である。 第２実施形態による乾燥方法を示すフローチャートである。 第２実施形態による乾燥方法を段階的に説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を添付された図１乃至図７を参照してより詳細に説明する。
図１は、本発明の望ましい実施形態によるＩＰＡを利用した基板乾燥装置を概略的に示す断面図である。
ＩＰＡを利用した基板乾燥装置１０は、容器１００と、昇降部材２００と、支持部材３００と、上部ノズル部４００と、下部ノズル部５００と、を含む。

＜容器＞
図１に示したように、容器１００は、上部が開放され、スピンヘッド３１０の周辺を囲むように形状され、回転される基板上で飛散される処理流体を集めて排出する。図面の便宜のため、容器１００に固定設置されて基板に純水を噴射するリンス用の固定ノズルなどは省略した。容器１００の形状は、多様に変形されることができ、１段構造の容器が使われることができる。
容器１００は、基板上で飛散される処理流体を流入及び吸入する環形のダクトが多段に配置される。より具体的に説明すると、容器１００は、内部に上部が開放され、基板Ｗが処理される空間Ａを有し、空間Ａにはスピンヘッド３１０が配置される。スピンヘッド３１０の下面には、スピンヘッド３１０を支持し、回転させるスピンドル３２０が固定結合される。スピンドル３２０は、容器１００の底面に形成された開口を通じて容器１００の外部に突出される。スピンドル３２０には、これに回転力を提供するモーターのような回転部材３３０が結合される。

容器１００は、工程に使われた薬液を分離して回収することができる構造を有する。これは、薬液の再使用が可能にする。容器１００は、複数の回収筒１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを有する。各々の回収筒１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、工程に使われた処理液のうちに互いに相異な種類の処理液を回収する。本実施形態で容器１００は、３個の回収筒を有する。各々の回収筒を内部回収筒１１０ａ、中間回収筒１１０ｂ、外部回収筒１１０ｃと称する。

内部回収筒１１０ａは、スピンヘッド３１０を囲む環形のリング形状に提供され、中間回収筒１１０ｂは、内部回収筒１１０ａを囲む環形のリング形状に提供され、外部回収筒１１０ｃは、中間回収筒１１０ｂを囲む環形のリング形状に提供される。各々の回収筒１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、容器１１０内で容器内の空間Ａと通じる流入口１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを有する。各々の流入口１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃは、スピンヘッド３１０の周りにリング形状に提供される。基板Ｗに噴射されて工程に使われた薬液は、基板Ｗの回転による遠心力によって、流入口１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを通じて回収筒１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃへ流入される。このように流入された薬液は、各々の排出ライン１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを通じて外部に排出される。

＜ 昇降ユニット＞
昇降ユニット２００は、容器１００を上下方向に直線移動させる。容器１００が上下に移動することによってスピンヘッド３１０に対する容器１００の相対高さが変更される。昇降ユニット２００は、ブラケット２１０、移動軸２２０、駆動機２３０を有する。ブラケット２１０は、容器１００の外壁に固定設置され、ブラケット２１０には、駆動機２３０によって上下方向に移動される移動軸２２０が固定結合される。基板Ｗがスピンヘッド３１０に置かれる、或いはスピンヘッド３１０から持ち上げる際にスピンヘッド３１０が容器１１０の上部に突出されるようにスピンヘッド３１０は下降する。又、工程が進行の際には、基板Ｗに供給された処理液の種類によって処理液が既設定された回収筒１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃへ流入されることができるように容器１００の高さを調節する。上述したこととは反対に、昇降ユニット２００は、スピンヘッド３１０を上下方向へ移動させることができる。

＜支持部材＞
支持部材３００は、処理工程の際に基板Ｗを支持する。基板支持部材３００は、スピンヘッド３１０、スピンドル（ｓｐｉｎｄｌｅ）３２０、回転部材３３０を有する。
スピンヘッド３１０は、容器１００の内側空間に配置される。スピンヘッド３１０は、上部に基板Ｗがローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）される上部面１２ａと、上部面３１２ａから離隔された状態に基板Ｗを支持する支持ピン３１４、そして基板Ｗを固定するチャッキングピン３１６を有する。支持ピン３１４は、基板をスピンヘッド３１０の上部面３１２ａから離隔された状態に支持し、チャッキングピン３１６は、工程進行の際に基板の端の一部をチャッキングする。
スピンドル３２０は、スピンヘッド３１０の中央下部と結合される。スピン３２０は、その内部が空いている中空軸（ｈｏｌｌｏｗ ｓｈａｆｔ）の形態で、回転部材３３０の回転力をスピンヘッド３１０に伝達する。詳細に図示しなかったが、回転部材３３０は、回転力を発生するモーターのような駆動部と、駆動部から発生された回転力をスピンドルに伝達するベルト、チェーンのような動力伝達部などの通常的な構成に形成されることができる。

＜下部ノズル部＞
下部ノズル部５００は、基板Ｗの底面に加熱された流体を噴射するためのことで、望ましくは加熱された純水を基板の底面に噴射するためのことである。もちろん、下部ノズル部５００は、加熱された純水の代わりに加熱された窒素ガスなどを噴射することができる。
下部ノズル部５００は、スピンヘッド３１０の上面中央に設置された下部ノズル５１０を含む。下部ノズル５１０は、純水の供給ラインと連結されてスピンヘッド３１０の中央部に位置される。下部ノズル５１０は、加熱された純水を基板の底面に噴射するための加熱用噴射口５１２を有する。基板は、加熱用噴射口５１２を通じて噴射される加熱された純水によって加熱される。下部ノズル５１０を通じて基板の底面中央部に噴射される加熱された純水は、基板の回転によって基板の端へ容易に分散され、基板温度を全体的に均一に高める。

第１流体供給部５２０は、純水供給源５２２と、純水供給源５２２に格納されている純水を６０〜８０℃に加熱させる加熱部５２４と、一端は純水供給源５２２に連結され、他端は下部ノズル５１０に連結され、スピンドル３２０の中空部分（ｈｏｌｌｏｗ ｓｅｃｔｉｏｎ）を通す加熱された純水の移動経路である純水供給ライン５２６と、純水供給ライン５２６から分岐されるドレーンライン５２８と、を含む。純水供給ライン５２６には、オン‐オフバルブである第１バルブ５２７ａと下部ノズル５１０を通じて吐出された直後にノズルに残っている加熱された純水を逆流させるサックバック（Ｓｕｃｋ Ｂａｃｋ）バルブ５２７ｂが設置され、ドレーンライン５２８には、オン‐オフバルブである第２バルブ５２７ｃが設置される。純水供給ライン５２６は、所定の配管に構成されることが望ましく、スピンドル３２０では、スピンドル３２０内部の官形態で空いている空間にも定義されることができる。一方、ドレーンライン５２８は、基板の底面に噴射される加熱された純水の工程再演性を確保するためのことで純水供給ライン５２６に停滞されている加熱された純水は、時間が経つほど温度が落ちるようになる。従って、純水供給ライン５２６に停滞されている純水は、下部ノズル５１０を通じて基板の底面に噴射されないように第１バルブ５２７ａをかけ、第２バルブ５２７ｃを開いてドレーンライン５２８を通じてドレーンさせる。即ち、加熱された純水が基板の底面に供給される前に純水供給ライン５２６上に停滞されている純水は、一定な時間の間にドレーンされ、その以後に加熱部５２４によって加熱された純水が下部ノズル５１０に提供される。

加熱された純水は、基板Ｗを乾燥させる工程を進行することにあって、ＩＰＡ溶液の蒸発による凝縮冷却による基板Ｗ表面の急激な温度低下を防止する役割をするようになる。即ち、基板Ｗの表面にＩＰＡ溶液及びＮ_２ガスを噴射して基板Ｗを乾燥させる間、加熱された純水を基板Ｗの下部面に噴射して、基板Ｗ全体の温度を６０〜８０℃の範囲内で一定に維持させるようになる。加熱された純水の温度は、６０〜８０℃であることが望ましく、この温度は、乾燥工程の進行状態によって変わることができる。
乾燥工程の間に加熱された純水によって基板Ｗの温度が一定に維持されることによって、水半点及び乾燥不良によるパーティクルの発生を防止することができる。又、基板Ｗの全体が急激な温度低下無しに一程温度が維持されて、ＩＰＡ溶液による乾燥時間が減るようになってＩＰＡ溶液の消耗量を減少させる効果がある。

図示しなかったが、下部ノズル５１０は、基板のリンス工程でリンス液（例えば、ＤＩ ｗａｔｅｒ）を噴射するためのリンス用の噴射口と、基板の乾燥工程でイソプロピルアルコール蒸気や窒素ガスのような乾燥ガスを噴射するための乾燥用噴射口と、をさらに含むことができる。

＜上部ノズル部＞
上部ノズル部４００は、スピンヘッド３１０に置かれた基板を処理するための複数のノズルを含む。上部ノズル部４００は、スピンヘッド３１０に置かれた基板の上面（被処理面）に有機溶剤と乾燥ガスなどを噴射する。
上部ノズル部４００は、基板の中心から端に、端から中心に移動する、或いは基板の中心から基板の上面に有機溶剤と乾燥ガスを噴射するようになる。上部ノズル部４００は、移動のために後述する移動部４２０に連結される。

上部ノズル部４００は、複数のノズル４１２、４１４と、複数のノズルが設置される噴射ヘッド４１０と、を含む。噴射ヘッド４１０は、後述する移動部４２０のアーム４２２に連結され、基板と対向する面には複数のノズル４１２、４１４が設置される。噴射ヘッド４１０は、互いに異なる流体を噴射する第１ノズル４１２と第２ノズル４１４が設置される。望ましくは、上部ノズル部４００は、ＩＰＡ溶液を噴射する第１ノズル４１２と、Ｎ_２ガスを噴射する第２ノズル４１４と、を含む。

ＩＰＡ（イソプロピルアルコール、ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）は、揮発性を利用して基板Ｗを乾燥させる際に使用する化学物質である。ＩＰＡ溶液が基板Ｗの表面を通過することによって洗浄工程後に基板Ｗの表面に残留する純水の水素と置換反応を発生させて水分を除去するようになる。Ｎ_２ガスは、ＩＰＡ溶液の蒸発（気化力）を活性化させる役割をする。即ち、ＩＰＡ溶液の蒸発温度を高めて、基板Ｗの乾燥効果を向上させる。又、常温のＮ_２ガスによるＩＰＡ溶液の温度低下を防止することができる。

又、上部ノズル部４００は、エッチングのためのＨＦ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ Ａｃｉｄ）溶液などのエッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）を噴射するためのノズルと、洗浄のための純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）を噴射するためのノズルと、をさらに含むことができる。他の実施形態によると、エッチング液を噴射するためのノズル又は洗浄用純水を噴射するためのノズルを有するまた他の上部ノズル部を具備することができる。このように、本実施形態では、二つのノズルを具備することと説明しているが、これとは異なり、基板の処理工程に要求される流体の種類によって３個以上のノズルを具備することができる。

第２流体供給部４３０は、乾燥工程に必要である多様な流体を噴射部に供給する。第２流体供給部４３０は、ＩＰＡ供給源４３２と、窒素ガス供給源４３４と、ＩＰＡ供給源４３２と第１ノズル４１２を連結する第１供給ライン４３５と、窒素ガス供給源４３４と第２ノズル４１４を連結する第２供給ライン４３６と、を含む。

例えば、上部ノズル部４００は、回転する基板Ｗの表面にエッチング、洗浄及び乾燥のための流体を順次的に噴射させて、基板Ｗの表面に酸化膜除去、不純物除去、洗浄及び乾燥を順次に実行することができるように構成されることができる。従って、上部ノズル部４００は、必要によって複数のノズルを含むことができる。

移動部４２０は、上部ノズル部４００から噴射される流体が基板Ｗの中心部から端部分まで均一に噴射されることができるように上部ノズル部４００を移動させる。移動部４２０は、アーム４２２と、支持軸４２４と、駆動モーター４２６と、を含む。アーム４２２の一旦には、噴射ヘッド４１０が連結されて噴射ヘッド４１０を支持する。アーム４２２の他端は支持軸４２４に連結される。支持軸４２４は、駆動モーター４２６から回転力が伝達され、回転力を利用してアーム４２２に連結された噴射ヘッド４１０を移動させる。駆動モーターは、制御部（図示せず）に連結される。
移動部４２０によって上部ノズル部４００を移動させる方法は、直線運動方式と回転運動方式があり、２種類の方式を各々に使用する、或いは混用して使用することができる。

図２に示したように、上部ノズル部４００は、支持軸４２４を回転軸として回転移動することができる。この際、上部ノズル部４００は、基板の中心ｃを過ぎる弧ａに置かれ、第１及び第２ノズル４１２、４１４は、弧ａ上に配置される。特に、第１ノズル４１２は、上部ノズル部４００の移動方向（矢印方向）に対して第２ノズル４１４より先行する位置に配置され、第２ノズル４１４は、第１ノズル４１２より後行する位置に配置されることができる。

図３に示したように、上部ノズル部４００ａは、移動部４２０のアーム４２２上で直線移動することができる。この際、上部ノズル部４００ａは、基板の中心ｃを過ぎる直線上に一列に配置される。特に、第１ノズル４１２は、上部ノズル部４００の移動方向（矢印方向）に対して第２ノズル４１４より先行する位置に配置され、第２ノズル４１４は、第１ノズル４１２より後行する位置に配置されることができる。

図２及び図３に示したように、第１ノズル４１２と第２ノズル４１４は、上部ノズル部４００の移動方向又は移動方向の接線方向に一列に配置される。従って、どの方式によっても第１ノズル４１２でＩＰＡ溶液を噴射する間に第２ノズル４１４が第１ノズル４１２を続き移動しながらＮ_２ガスを噴射するようになる。
前記ように構成される本発明によるＩＰＡを利用した基板乾燥装置での作用を説明すると以下の通りである。

先ず、基板Ｗが移送されてスピンヘッド３１０上に置かれると、基板Ｗは基板支持ピン３１４によって固定され、回転部材３３０はスピンヘッド３１０を回転させる。
基板Ｗが回転するようになると、エッチング液によるエッチング工程が進行される。一般的に湿式エッチング工程において、基板Ｗ上のシリコン膜をエッチングするためのエッチング液には、ＨＦ（弗酸、Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ Ａｃｉｄ）溶液が使われる。ＨＦ溶液を工程チャンバ内に噴射して回転する基板Ｗの表面のシリコン膜をエッチングするようになる。エッチング液を噴射するための噴射口は、上部ノズル部４００に具備される、或いは上部ノズル４００とは別途のノズルに具備されることができる。

エッチング工程が終わった後に、基板Ｗ表面のエッチング残留物を除去して洗浄又はリンス（ｒｉｎｓｅ）するために、基板Ｗを続けて回転させながら洗浄用の純水を噴射させる。洗浄用の純水を噴射するための噴射口は、上部ノズル部４００に具備される、或いは上部ノズル部４００とは別途のノズルに具備されることができる。

洗浄工程が終わった後に、基板Ｗ表面を乾燥させる乾燥工程が進行される。
図４は、第１実施形態による乾燥方法を示すフローチャートである。図５は、第１実施形態による乾燥方法を段階的に説明するための図である。
図４及び図５に示したように、乾燥工程は、大きくプレ段階Ｓ６１０と、最終段階Ｓ６２０で区分することができる。プレ段階での基板回転速度は、最終段階の基板回転速度６００〜８００ｒｐｍより低い４００〜５００ｒｐｍである。

プレ段階は、上部ノズル部４００でＩＰＡ溶液とＮ_２ガスを噴射すると同時に下部ノズル部５００で加熱された純水を噴射する。上部ノズル部４００は、回転する基板上面の中心から端に往復スキャンしながらＩＰＡ溶液とＮ_２ガスを噴射するようになる。ＩＰＡ溶液は、溶液が蒸発する際の揮発性を利用して基板Ｗを乾燥させるが、ＩＰＡ溶液が基板Ｗの表面を通過することによって洗浄工程後に基板Ｗ表面に残留する純水の水素と置換反応を発生させて水分を除去するようになる。ＩＰＡ溶液による乾燥が行われる間に、上部ノズル部４００の第２ノズル４１４が第１ノズル４１２を続き移動しながら、Ｎ_２ガスを噴射して基板Ｗ表面を乾燥させる。Ｎ_２ガスは、ＩＰＡ溶液の蒸発を活性化させる役割をする。

上述のようにＩＰＡ溶液及びＮ_２ガスによって基板Ｗの上面の乾燥が行われる間に、下部ノズル部５００は、基板Ｗの底面に加熱された純水を噴射する。望ましくは、純水の温度は６０〜８０℃である。加熱された純水の供給によって、乾燥工程の間に基板Ｗの全体の温度分布を均一にすることができて、水半点や乾燥不良によるパーティクルが発生する問題を解決することができる。又、基板Ｗの全体の温度を上昇させることによって、ＩＰＡ溶液による迅速な乾燥（気化力の向上）が発生されるようになって乾燥時間を短縮させることができる。即ち、ＩＰＡ溶液の消耗量を減少させることができる。

最終段階Ｓ６２０は、加熱された純水の噴射を中断した状態で、プレ段階より速い回転力で基板を回転させながら、基板の上面に上述のようにＩＰＡ溶液とＮ_２ガスを噴射して基板上面を乾燥させる。最終段階は、上部ノズル部４００が基板の中心から端に１回スキャンすることで完了される。一方、最終段階Ｓ６２０で基板Ｗの底面に残っている純水を除去するために基板の底面にＮ_２ガスを噴射して乾燥させる方法などが追加されることができる。従って、下部ノズル部５００は、純水を乾燥させるためにＮ_２ガスを噴射する噴射口（図示せず）を具備することができる。

乾燥工程を終わった後に、回転部材３３０は、動作を中止してスピンヘッド３１０の回転を止め、基板Ｗは、移送される、或いは他の工程が進行される。
図６は、第２実施形態による乾燥方法を示すフローチャートである。図７は、第２実施形態による乾燥方法を段階的に説明するための図である。
図６及び図７に示したように、乾燥工程は、大きくプレ段階Ｓ７１０と最終段階Ｓ７２０で区分することができる。プレ段階での基板回転速度は、最終段階の基板回転速度１４００〜１６００ｒｐｍより低い４００〜５００ｒｐｍである。

プレ段階Ｓ７１０は、上部ノズル部４００が４〜６回の往復スキャン（基板の中心から端に）しながら基板の上面にＩＰＡ溶液を噴射する１段階Ｓ７１２、上部ノズル部４００が基板の中心に固定された状態で基板の上面の中心にＩＰＡ溶液を噴射すると同時に下部ノズル部５００で加熱された純水を噴射する２段階Ｓ７１４に構成される。

即ち、上部ノズル部４００は、回転する基板上面の中心から端に４〜６回の往復スキャンしながらＩＰＡ溶液を噴射した後に（概略１０〜１３秒が所要される）、基板上面の中心に固定した状態でＩＰＡ溶液を噴射するようになる（概略９〜１１秒が所要される）。下部ノズル部５００は、上部ノズル部４００が基板上面の中心に固定した状態でＩＰＡ溶液を噴射する間のみに、基板の底面に加熱された純水を噴射して基板を加熱させる。

最終段階Ｓ７２０は、加熱された純水の噴射を中断した状態で、プレ段階Ｓ７１０より速い回転力で基板を回転させながら、基板の上面に上述のようにＩＰＡ溶液のみを噴射して、基板上面を乾燥させる（１４〜１６秒が所要される）。最終段階Ｓ７２０は、上部ノズル部４００が基板の中心に固定した状態でＩＰＡ溶液を噴射することで、Ｎ_２ガスは、全く使用しないで高速回転による基板遠心力に乾燥気体効果を代替した。特に、上部ノズル部４００は、基板の中心に固定した状態でＩＰＡ溶液を噴射することによって、リバウンド現状によるパーティクル発生を減らすことができる効果を有する。
乾燥工程が終わった後に、回転部材３３０は動作を中止してスピンヘッド３１０の回転を止め、基板Ｗは移送される、或いは他の工程が進行される。

前記基板Ｗは、半導体チップの製造に使われるウエハ（ｗａｆｅｒ）に限定されずに、液晶表示装置ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）はもちろん、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、またはＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの平板表示装置ＦＰＤ（Ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）に該当する全ての基板に適用が可能である。
本発明が属する技術分野の通常の知識を有した者は、本発明がその技術的な思想や必須的な特徴を変更しなくても異なる具体的な形態に実施されることができるということを理解することができる。従って、上述の実施形態は全ての面で例示的なことであり、限定的ではないことと理解するべきである。本発明の範囲は、上述の詳細な説明よりは、後述する特許請求範囲により、特許請求範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から挑出される全ての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれることと解析するべきである。

Claims (20)

1. 基板乾燥方法において、
   回転する基板の上面に有機溶剤を噴射すると同時に基板の温度の上昇のために基板の底面に加熱された流体を噴射するプレ段階を含むことを特徴とする基板乾燥方法。
2. 前記基板乾燥方法は、
   前記加熱された流体の噴射を中断し、基板の上面に前記有機溶剤を噴射する最終段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥方法。
3. 前記プレ段階と前記最終段階では、
   前記有機溶剤の気化力の向上のための乾燥ガスが前記有機溶剤と共に噴射されることを特徴とする請求項２に記載の基板乾燥方法。
4. 前記最終段階は、
   前記プレ段階での基板回転速度より速く基板が回転されることを特徴とする請求項２に記載の基板乾燥方法。
5. 前記最終段階は、
   有機溶剤が基板の中心から端までに１回のみが噴射されることを特徴とする請求項２に記載の基板乾燥方法。
6. 前記プレ段階は、
   前記有機溶剤を基板の中心から端に、そして基板の端から中心にスキャン噴射するスキャン段階と、
   前記有機溶剤を基板の中心で固定噴射する固定段階と、を含み、
   前記加熱された流体は、前記固定段階のみで基板の底面に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥方法。
7. 前記基板乾燥方法は、
   前記加熱された流体の噴射を中断し、有機溶剤を基板の上面の中心のみで噴射する最終段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の基板乾燥方法。
8. 前記最終段階は、
   基板が前記プレ段階での基板回転速度より速く回転されることを特徴とする請求項７に記載の基板乾燥方法。
9. 前記最終段階で基板の回転速度は、１４００〜１６００ｒｐｍであることを特徴とする請求項７に記載の基板乾燥方法。
10. 前記基板の底面に噴射される加熱された流体は、６０〜８０℃であることを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥方法。
11. 前記プレ段階で、
    前記加熱された流体は、基板の底面に噴射される前に配管に停滞されている流体を一定時間の間、ドレーンさせた後に基板の底面に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥方法。
12. 前記加熱された流体は純水であり、
    前記有機溶剤は、ＩＰＡであることを特徴とする請求項１に記載の基板乾燥方法。
13. 基板乾燥方法において、
    回転する基板の上面に有機溶剤と、前記有機溶剤の気化力の向上のための乾燥ガスを噴射すると同時に基板の温度の上昇のために基板の底面に加熱された流体を噴射するプレ段階と、
    前記加熱された流体の噴射を中断し、基板の上面に前記有機溶剤と前記乾燥ガスを噴射する最終段階と、を含むことを特徴とする基板乾燥方法。
14. 前記最終段階での基板回転速度は、前記プレ段階での基板回転速度より速い６００〜８００ｒｐｍであり、
    前記有機溶剤は、基板の中心から端までに１回のみが噴射されることを特徴とする請求項１３に記載の基板乾燥方法。
15. 基板乾燥方法において、
    前記有機溶剤を基板の中心から端に、そして基板の端から中心にスキャン噴射した後、前記有機溶剤を基板の中心で固定噴射すると同時に基板の温度の上昇のために基板の底面に加熱された流体を噴射するプレ段階と、
    前記加熱された流体の噴射を中断し、基板の上面の中心のみで前記有機溶剤を噴射する最終段階と、を含むことを特徴とする基板乾燥方法。
16. 前記最終段階での基板回転速度は、前記プレ段階での基板回転速度より速い１４００〜１６００ｒｐｍであることを特徴とする請求項１５に記載の基板乾燥方法。
17. 基板乾燥装置において、
    基板が置かれるスピンヘッドを有する支持部材と、
    前記支持部材のスピンヘッドを受け入れ、工程が実行される空間を提供する容器と、
    前記スピンヘッドに置かれた基板の上面に乾燥用流体を供給する上部ノズル部と、
    前記スピンヘッドの上部面に設置され、基板の底面に加熱された流体を噴射する下部ノズル部と、
    前記下部ノズル部に加熱された流体を供給する第１流体供給部と、
    前記第１流体供給部に設置され、前記下部ノズル部に供給される流体を加熱させる加熱部と、を含むことを特徴とする基板乾燥装置。
18. 前記上部ノズル部は、
    基板の上面を乾燥させるために有機溶剤を噴射する第１ノズルと、
    前記有機溶剤の気化力の向上のために乾燥ガスを噴射する第２ノズルと、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の基板乾燥装置。
19. 前記基板乾燥装置は、
    前記上部ノズル部が前記基板の上面の中心から端に移動しながら、流体を噴射することができるように前記上部ノズル部を移動させる移動部をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の基板乾燥装置。
20. 前記加熱部は、純水を６０〜８０℃で加熱することを特徴とする請求項１７に記載の基板乾燥装置。

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