JPH03169013A - 表面乾燥処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体処理、もしくは湿式処理後における表面
の乾燥を目的とする。具体的には、本発明は半導体部品
の製造、特に拡散、イオン注入、エビタキシアル成長お
よび化学的気相沈着段階のような高温処理段階前におけ
る半導体ウェハの調整に関する。さらに本発明は拡散前
の洗浄後における半導体の乾燥の方法と装置に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）半導
体ウェハの製造において、数段階の処理はウェハと流体
との接触を必要とする。このような処理段階の例として
は、エッチング、フォトレジストストリッピングおよび
拡散前の清浄化がある。

半導体ウェハの接触用の従来使用されている装置は、通
常、半導体ウェハのラックを浸漬する一連のタンクまた
はシンクから構成されている。例えば、米国特許番号３
，　６０７，　４７８号、３，　９６４，　９５７号お
よび３，　９７７，　９２６号では、ウェハ支持容器が
説明されている。かかる従来の湿式処理装置では、いく
つかの困難が生じる。

タンクは大気に開放されているので、空気媒介粒子が処
理溶液中に浸入する可能性がある。これらの粒子は、ウ
ェハがシンク中に浸漬されて、そこから吊り出されると
き、表面張力を介してウェハヘ容易に移行する。この粒
状汚染物は、ウェハ製造処理により製造される微細回路
にとり非常に有害である。したがって、拡散前の清浄化
中に、粒状汚染物を最小にすることが特に重要である。

液体処理後、ウェハは、通常、乾燥する必要がある。乾
燥処理中に汚染物が全く生成してはならないという重要
処理であるため、これは、特に発明の目的となる処理と
いえる。蒸発は、斑点もしくは縞を生じることが多いの
で好ましくない。超純水の蒸発でも、この超純水はウェ
ハ面に対し非常に侵食性があり、短い水の接触期間でも
微量のシリコンおよびシリコン酸化物を溶解するので、
問題を生じることがある。引続く蒸発により、ウェハ面
上に溶質物質の残留物が残されることになる。汚染およ
び半導体不良の他の原因については、たとえば、Ｊ．　
Ｓｃｈａｄｅｌ．“集積回路内におけるデバイス不良の
メカニズム”，半導体デバイスＩ９８３年度第６９回大
会（物理学会、ロンドン１９８４年）　１０５〜１２０
で発表されている。

従来半導体は、回転水洗乾燥装置における遠心力により
乾燥されている。これらの装置は、ウェハ面から水を放
出する遠心力に依存しているので、使用に際し、いくつ
かの問題がある。第１に、ウェハ上に機械的応力が加わ
り、特に大形のウェハの場合にウェハの破損をもたらす
。第２に、回転水洗乾燥装置内には多くの可動部品があ
るので、汚染を抑制することは困難となる。第３に、従
来、ウェハは乾燥窒素中を高速で移動するので、ウェハ
面に静電荷が生じる。反対の電荷を持つ空気媒介粒子は
、回転水洗乾燥装置を開放すると急速にウェハ面に引き
つけられ、結果として粒子汚染が生じる。第４に、上述
した付随する欠点がある回転処理中に、ウェハ面からの
水の蒸発を避けることは困難である。

最近、ウェハの蒸気または化学的乾燥に対する方法と装
置が開発され、この中には、我々の米国特許番号４．　
７７８，　５３２号において開示されている方法と装置
がある。化学的乾燥は、一般に、２つの段階からなる。

第１段階では、水洗流体好ましくは水が、ウェハから追
い出され、水でないの乾燥流体で置きかえられる。第２
段階では、水でない乾燥流体は、事前乾燥ガス、好まし
くは窒素などの不活性ガスを低速で使用して蒸発される
。

日本で現在使用されている他の化学的乾燥処理は、ウェ
ハ支持容器を脱イオン水のタンク中に順次浸漬させて、
ついで、沸騰しているイソプロパノールのタンク上にウ
エアを懸垂させることにより構成される。ウェハ支持容
器は、ついで、イソプロパノール蒸気から徐々に引き出
され、ウェハ面から水滴が除去される。

効果的なウェハ乾燥技術に対する最も重要な特徴は、製
造されるウェハは、超清浄すなわち、粒子汚染物が最小
で、しかも化学的残留物が最小であるという点である。

乾燥溶剤の多くは可燃性であるので、安全も非常に重要
な考慮事項である。

他の重要な設計基準としては、少ない化学薬品の消費量
、少ない廃棄物の発生量、および操作員への暴露が全く
ないか殆どない自動取扱いが含まれる。

（課題を解決するための手段） 本発明の表面乾燥処理方法は、水洗流体内に懸架された
物体の表面を乾燥させる方法であって、乾燥蒸気を供給
して、前記水洗流体を乾燥蒸気で置換後に、液滴が前記
物体の表面に実質的に残らないような速度で、水洗流体
を前記物体の表面から直接置換することに・より水洗流
体を乾燥蒸気で置換する工程を包含してなり、そのこと
により、上記従来の問題が解決される。

また、本発明の表面乾燥処理装置は、湿り物体の表面を
乾燥させる装置であって、洗浄流体と乾燥蒸気と接触す
るために前記物体を支持する容器と、前記乾燥蒸気を流
入させる流入手段と、前記水洗流体と前記乾燥蒸気とを
流出させる流出手段と、水洗流体を乾燥蒸気で置換後に
液滴が表面上に実質的に残らないように、水洗流体が前
記容器から流出する速度および乾燥蒸気が前記容器に流
入する速度を制御する制御手段と、を有してなり、その
ことにより、上記従来の問題が解決される。

（作用） エッチング剤、フォトレジストストリッピング剤または
拡散前の清浄剤のような処理流体を除去するために半導
体ウェハなどの物体の表面を水洗後、その表面を乾燥す
る本発明に従う方法と装置が提供される。乾燥蒸気で水
洗流体を置きかえた後に表面に実質的に液滴が残らない
速度で、表面上の水洗流体を直接置換することにより蒸
気が水洗流体を置きかえるように、乾燥蒸気が表面に供
給される。好ましくは、全閉した水力学的に充満したシ
ステム内の物体の上から乾燥蒸気が供給され、液体レベ
ルが下向に下がるにつれて、水洗流体が乾燥蒸気により
表面から押し出される。

水洗流体は、通常は液相の水であるので、乾燥蒸気は水
と相溶性であり、しかも水と最小沸点の共沸混合物を生
成するのが好ましく、この点でイソプロパノールは特に
好ましい。さらに乾燥蒸気は、実質的に純粋であると共
に飽和しているか、好ましくは過熱されており、また表
面は、接触前に乾燥蒸気の温度近く、好ましくはそれ以
下の温度まで加熱される必要がある。これにより表面上
に若干の蒸気凝縮が生じることがあり、また過大な凝縮
は避けるべきであるが、乾燥蒸気の温度以上に加熱する
と不十分な結果となる。

本発明の方法と装置にさらに含まれるものとして、水洗
流体の置換後に乾燥蒸気をパージする乾燥した不活性の
非凝縮ガスの供給装置、および処理容器から流出後に水
洗流体と乾燥蒸気の混合物を濃縮するボイラと蒸留塔が
ある。

好ましい実施例において、飽和乾燥蒸気を生成する蒸発
器には、上部ボイラセクションと下部保持セクションが
設けられ、そこでは乾燥蒸気がボイラセクションで急速
に生戊され、乾燥蒸気の丁度沸点で下部セクションに保
持される。これは、ボイラセクションから保持セクショ
ンへの熱伝達量を制限する絶縁ガスケットを設けること
により達戊できる。蒸発器は、好ましくは全閑であり、
また好ましくは蒸発器の温度以下に維持される貯蔵源か
ら新鮮な乾燥流体を引き込む減圧を生じるように、上部
保持セクシコン内の流体の温度を下げることにより新鮮
な乾燥流体を自動的に補給される。適切な潜熱曲線（圧
力とエンタルピの線図）を持つ飽和乾燥蒸気は、好まし
くは、圧力降下弁の手段で過熱され、しかも、蒸発器と
処理容器の間で濾過される。

（実施例） 本発明は、各種の湿式処理または流体処理後において、
固体物体、特に平面状物体の表面乾燥を広く目的とした
ものであるが、本発明は、拡散前の清浄化と水洗後にお
ける半導体ウェハの乾燥に特に言及して説明されるので
、同一の一般的原理は他の湿り表面にも適用されること
が理解される。

さらに、本発明の乾燥システムは、各種の清浄化、エッ
チングまたは他のウェハ処理方法と装置と共に使用でき
るが、本システムは、米国特許第４，　７７５，　５３
２号で説明され、請求されているように、処理流体を使
用してウェハを処理する方法と装置での使用にとりわけ
適している。したがって、本発明は、その出願で説明さ
れる蒸気または化学的乾燥システムに代わることができ
る改良である。

同様に、各種のウェハ支持容器は、ここで説明するよう
に、水洗および乾燥流体中での半導体ウェハを懸垂する
のに使用できるが、特に、我々の米国特許４，　５７７
．　６５０号で説明するウェハ支持容器は、本発明の方
法と装置においての使用に適することが判明している。

かかる支持容器は、本発明を図示する目的で、本出願の
第２図に単純化した形で示されている。

本発明を実施する装置には、第１図に示すように、３個
の主な装置、すなわち、乾燥蒸気を生成する蒸発器１０
と、水洗流体と乾燥蒸気で処理するためにウェハを保持
する容器１２と、処分および／もしくは再使用のために
使用済み水洗流体と乾燥蒸気を濃縮するボイラｌ４とが
設けられている。これらの３個のユニットは、その付属
する配管、弁および他の構成物と共に、第１図に概略示
されている。

まず、第２図を参照して、本発明で使用される好ましい
容器１２について説明する。我々の米国特許第４，　５
７７，　６５０号でさらに詳細に説明されている型式の
上部と下部のウェハ支持容器１８および２０内には、側
面側から見て示されている、２列の並列垂直に配向した
ウェハの形態で、複数の半導体ウェハ１６が懸垂されて
いる。２個のかかるウェハ支持容器１８、２０は、１個
が他の上部に積み重ねられた状態が第２図に示されるが
、容器１２は、このような支持容器を１個だけ、または
３個以上設けることも可能である。いくつかの例では、
垂直方向への積み重ねにより、下部の支持容器への好ま
しくない滴下が生じることがある。

ウェハ支持容器１８および２０は、流体人口２４へ接続
される上部容器クランプ２２、および流体出口２８へ接
続される下部容器クランブ２６により所定位置に保持さ
れる。第２図において、容器１２は、上部が乾燥蒸気３
２で満たされて、上側のウェハ支持容器１８内のウェハ
を通しガスー液体一固体の界面３４が下方に押されるに
つれて、水洗液体３０が部分的に満たされている。

第３図において容器１２は、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｅｏｎ
ｄｕｓｔｏｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒ
ｉａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｉｎｃ．）承認のウェ
ハ支持容器が並列して配置されるように設けられている
。この実施例における上部容器クランプ２２゜は、ベル
ジャーの形状であり、ガスケット２５とクランプ取付具
２７とにより、下部容器クランブ２ｒ上にシールされて
いる。ウェハ容器ｌ８゛および２０゜は、ウェハｉ６゜
を保持した状態で、下部容器クランブ２ｒ内のロッド２
ｌ上に支持されている。第３図において、容器１２゜は
、水洗流体が空になった状態が示される。

本発明を実施する際に、他の容器配置く図示されない）
を採用することも可能である。例えば、他の実施例では
、システムをシールし、オーバフローと廃液を除去する
ため、第３図の上部容器クランプ２２゜に類似したベル
ジャー型のような適切なカバーを有する下部容器クラン
ブ内に位置するオーバフロー型シンク内に１個以上のウ
エノ＼支持容器を設けることができる。乾燥流体で水洗
流体を直接、置換する間に、異なるガス、たとえば窒素
カズの流入を防止するように、乾燥蒸気でウエノ＼の回
りの蒸気空間をガスシールするために、システムをシー
ルすることが重要である。

第１図を参照すると、蒸発器１０には、下部のボイラセ
クシ璽ン３６と上部の保持セクション３８とが設けられ
ており、ボイラセクション３６と保持セクション３８の
メタルケーシングは、絶縁ガスケフト４０で分離され、
そのガスケットにより下部メタルケーシングから上部メ
タルケーシングへの熱伝達量が制限される。

ボイラセクション３６には、加熱バンド４２または他の
適当な伝熱装置が設けられ、乾燥流体をその沸点以上に
急速に加熱する。ボイラセクシコン３６は、伝熱面が常
に浸漬するように液体の乾燥流体を必ず満杯にしておく
必要がある。この目的のために、液面検知器とスイッチ
（図示されない）を設けることができると共に、乾燥液
体の温度の測定用および加熱バンドの温度監視用に抵抗
温度検知器（図示されない）も設けられる。

絶縁ガスケフト４０は、任意の適切な材料のものでよく
、ボイラセクシ璽冫３６の熱に耐え、しかも乾燥流体に
よる腐食にも抵抗があるもので構成される。たとえば、
ボイラセクション３６と保持セクション３８の２枚のＡ
ＮＳ　Ｉフランジ間に入れられる囲いガスケットが適切
である。この絶縁ガスケプトにより、メタルケーシング
と共に内部乾燥流体の急激な昇温をもたらす厄介な温度
圧力の行過ぎが防止される。このようにして、ボイラセ
クション３６は、乾燥蒸気を急速に生成するように高温
であるが、保持セクシ３ン３８は、高圧沸点である乾燥
流体の沸騰温度に丁度に保つようにされている。

保持セクシＪン３８は、蒸発器１０の液体容量を実質的
に保持し、上端のフランジ４６近くで液体と蒸気を分離
している。ガスケット４８は、上述のガスケット４０と
同様に、フランジ４６の開に入れて、液体と蒸気の界面
近くにある保持セクション３８の上端からの不必要な熱
伝達を防止することができる。

保持セクシＪン３８は、例えば、液面の検知器とスイッ
チ、外部加熱器、および水冷ジャケットなどの他の付属
装置（図示されない）を設けることができる。

乾燥液体と蒸気は、チューブ５０とクロス継手５２を経
て保持セクシコン３８へ流入されるとともに、そこから
流出される。新鮮な、および／もしくは循環される液体
の乾燥流体は、流入ライン５８に設けられる弁５４（好
ましくはベロー弁）、およびフイルタ５６（好ましくは
商標ｒ　ＭＥ　１　１　ｉｐｏｒｅＪとして知られてい
るサブミクロンフィルタ）を通して蒸発器１０に流入し
、この流入ラインは弁５３を通して新鮮な乾燥流体の発
生源（図示されない）へ接続され、および／もしくは後
述される循環乾燥流体を提供する蒸留塔９４および廃液
受け槽９５へ接続される。

飽和乾燥蒸気は、ライン６４に設けた弁６０（好ましく
はこれもベロー弁）、およびフラッシュ弁６２を経て容
器１２に流入する。下記で詳細に説明するように、この
フラッシ弁は、圧力を低下させて、それにより飽和乾燥
蒸気を過熱するのに使用できる。フラッシュ弁６２と３
方切換え弁６８を通過した後、乾燥蒸気は、最終フィル
タ６９を通過する。ガスは液体よりも高度に濾過できる
ので、この最終フィルタ６９は、例えば、Ｅｅａｓｔ　
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　　Ｉｎｃ．のＦａｓｔｅｋ事
業部により製造されたモデル「ＰＧＦ−２フィルタ」の
ような０．０１ミクロンのセラミックフィルタが使用さ
れる。

継手５２には、蒸発器の過大圧力に対する非常用として
圧力逃し弁６６も設けられる。蒸発器１０は、ボイラ３
６底部に保守用ドレン（図示されない）を設けることも
できる。

容器１２は、ウェハ１６を処理するために容器１２に流
出入する各種の処理流体、たとえばエッチング、ストリ
ッピング、清浄化および／もしくは水洗用の流体を制御
する他の弁７０、７２、７４および７６を設けられる。

これらの流体が容器１２へ流出および流入することを制
御する方法は、例えば我々の米国特許第４，　７７８，
　５３２号で詳細に説明されているが、これは本発明の
一部を構成するものではない。

乾燥流体が界面３４にてウェハｌ６からの水洗流体を置
きかえると、乾燥流体は水洗流体と混合し、水洗流体の
上部に明確な乾燥流体層が形或され、その厚さは場合に
よっては１／２インチ以上に達することがある。

この最終の水洗流体と乾燥流体層は、容器１２から流出
し、ライン８０に設けられる弁７８または計量ポンプ７
９を経て、使用済み液体の濃縮および／もしくは処分用
のボイラ１４へ流入する。計量ポンプ７９は、好ましく
は、界面降下速度を適切に制御し、かつ乾燥時間を最適
にするように可変速度ボンブが使用される。ライン８０
にある弁１８と計量ボンブ７９の直前に静電容量式スイ
ッチ（リミ，，トスイ．，チ）があり、容器１２が完全
に排液されたときを感知する。この時点で蒸気ライン６
４は閉じ、パージガスが弁７１，　６ｇおよび７０、な
らびにフィルタ６９を通り容器１２に流入できる。

乾燥蒸気とバージガスは、容器１２から流出し弁７８を
経てボイラｌ４に流入することができる。界面３４の降
下速度をさらに適切に制御し、乾燥時間を最適化するた
めに、水洗流体は可変速度計量ボンブ７９により、少な
くとも降下の一部の期間中に取り出すことができる。水
洗液体は弁７９を通してドレンヘ排液される。適当な時
に、乾燥流体層とその直下にある水洗液体の層は、弁８
３を通してボイラ１４へ切換え流入される。

ボイラ１４には、バンド加熱器９２または浸漬加熱器が
設けられ、乾燥流体もしくは乾燥流体と水洗流体の共沸
混合物を廃水から取り除く。蒸気は蒸留塔９４へ流入し
て、さらに濃縮される。水冷式凝縮器８６は、乾燥蒸気
を凝縮する。冷却された非凝縮性ガス（たとえばパージ
ガス）はベント８８を通って流出し、他方、凝縮液の一
部はドレン９０を通って廃液受け槽９５に流入し、蒸発
器工０用の供給ライン５８へ再循環される。

蒸留塔９４は、使用済み流体の再循環または処分に必要
な乾燥流体の濃縮の程度に応じて、単一塔もしくは従来
一般に採用されている構造の一連の塔にすることができ
る。蒸気が取り除かれた廃水は、オーバフロー弁９６を
通してボイラｌ４から流出し、使用済み流体の新しいバ
ッチとして、次の運転からボイラ１４に流入する。新鮮
な乾燥流体は、弁８３を通して再循環流体に追加するこ
とができる。

本発明の方法の実施において、乾燥流体は水洗流体と相
溶性のものであり、しかも、好ましくは水洗流体と最小
沸点の共沸混合物を生成するものが選択される。水は最
も容易に入手できて通常使用されている水洗流体である
ので、水と最小沸点の共沸混合物を形或する乾燥流体が
特に好ましい。

一般に、乾燥流体は、乾燥される表面とは非反応性であ
り、しかも、大気圧下で１４０゜Ｃ未満の沸点を有する
有機化合物でなければならない。

乾燥に最も有効な化学薬品はイソブロビルアルコール（
イソブロバノール）である。イソブロパノールは、経済
的で比較的安全（無毒性）であり、水と最小沸点の共沸
混合物を形戊する。また、重要な点として、イソプロパ
ノールは表面張力が低く、また疎水性と親水性の両方の
特性（すなわち、油と水の両方に混合できる）を有する
。特定の理論に拘束されようとするとなく、イソブロバ
ノールは、親水性の水と比較的疎水性水表面との間の厄
介な表面張力を破壊する傾向がある。界面３４における
固相はウェハ面であり、また液相は超純水であるので、
ガス相持性の選択は大きな影響があり、イソプロパノー
ルは最も満足する流体と考えられる。

本発明の方法は、上述した装置、および好ましい水洗流
体（水）と乾燥蒸気（イソプロパノール）を参照して、
ここで詳細に説明することにするが、この方法は他の適
切な装置を使用して実施できるし、また他の水洗と乾燥
流体の場合でも同様である。

我゛々の米国特許第４，　７７８，　５３２号の方法に
従う半導体ウェハの湿式処理において、流体人口２４が
出口になり、流体出口２８が入口になるように容器１２
を通して流体を上向に流すことは、若干の処理作業にと
っては利点がある。これは、容器を通して通常は上向き
に循環する水洗流体にもあてはまる。

しかしながら、本発明によれば、ウェハ乾燥の最適形態
は、下向流であることが判明している。

超純水を使用する水洗の最後のサイクルは、ウェハをイ
ソブロパノールの沸点（８２゜Ｃ）近くまで加熱するた
めに、温水（たとえば、６５〜８５゜Ｃ）を使用するの
が好ましい。代わりに、ウェハ１６は、ウェハ支持容器
１８および２０に取り付けられる加熱バンドまたは他の
加熱装置の手段により、その支持容器を通して、固体／
固体の直接熱伝達により加熱できる。

最終の水洗サイクル後、容器１２は超純水の温水で水力
学的に満たされたままとなる。ついで、弁７Ｂが開けら
れる。しかし、水を置換するものが上部に流入していな
いので、水は容器１２から流出しない。ついで、フラッ
シュ弁と弁７０が開き、純粋な飽和インプロバノール蒸
気が入口２４を通して容器１２に流入する。蒸気が上部
容器２２に流入するに連れて、水は流体出口２８と弁７
８を通って底部２６から流出する。

代わりに、水洗水は軽量ポンプ７つにより容器１２から
取り出すことができ、その流量は取り出しサイクルの段
階に応じて変化する。たとえば、軽量ポンプ７９は、界
面３４がウェハの丁度上になるまで、非常に高速で運転
され、次いで、界面がウェハを通って降下すると低速に
なるように運転される。

最後に、界面が最後のウエ八面１６を通過すると、ボン
ブ７９回りのバイパス弁７８が単に開き、残りの水と乾
燥流体はパージガスにより容器から押し出される。

ガスー液体一固体の界面の下向速度は、考慮すべき妥協
値があるが、比較的低速で制御されるのが重要であると
信じられる。従って、洗浄水の容器１２からの流出が速
すぎると、液滴がウエノ＼上に残り、この液滴が蒸発す
ると汚染物が生じることになる。このため、水をイソプ
ロパノールで置換後にウェハ面上に実質的に液滴が残ら
ないような速度で、乾燥蒸気がウェハから水洗流体を置
換するのが好ましい。一方、界面の降下が速いと、乾燥
装置の生産性が向上し、また化学薬品の消費量が最小に
なる。

一般に界面降下速度は、毎分ｌ〜４インチの範囲内で満
足した結果が得られることが判明している。毎分５イン
チを越える降下速度では、良好な結果が得られず、他方
、毎分１インチ未満の降下速度では、不十分な結果しか
得られない。また、７５゜Ｃ程度の高い温度の容器は、
６０゜Ｃ程度低い温度の容器よりも、界面を速く降下さ
せることにより、良好な乾燥性能を示すことも判明して
いる。

同様に、液体が蒸発によりウェハ面から除去されないと
いう要求に合致するように、インブロバ／−ルを加熱し
て、より乾燥した蒸気を提供し、ウェハ面上の蒸気凝縮
の危険を防止することが好ましい。イソプロパノールの
ような有機液体の利点は、その圧力とエンタルビ線図内
の潜熱曲線が後方に傾斜しているために、圧力降下が生
じると、飽和蒸気を相線図の加熱領域中に押し入れると
いうことである。この結果、蒸発器ＩＯにより生或され
た飽和蒸気は、フラッシュ弁６２を通過すると、より乾
燥した飽和蒸気となり、容器１２内のウェハ１６に供給
される。

蒸発器１０の保持セクション３８は、蒸発器ｌＯが、補
給されることなくウェハの数回分の仕込ができるように
、十分な量の液体イソプロパノールを保持するのが好ま
しい。蒸発器１０に新鮮なイソプロバノールを追加する
必要がある場合には、保持セクション３８内の沸騰して
いるイソプロパノールの温度をその沸点（大気圧で８２
゜Ｃ〉以下まで下げることができる。温度を下げるには
、保持セクション３８に取り付けられる冷却ジャケット
（図示されない）を使用すると役立つ。温度が沸点より
も下がると、蒸発器ｌＯ内の蒸気圧力は減圧される。つ
いで、弁５４が開かれると、液体インプロバノールは吸
い込みにより、貯蔵個所から引き出されて蒸発器ＩＯに
流入する。この液体イソプロパノールは、一般に、蒸発
器自体よりも温度が低いので、蒸発器内の圧力はさらに
下がり、再充填操作が促進される。

洗浄水が容器１２から流出して、弁７８または軽量ボン
プ７９を通してドレイン８ｌまたは弁８３に流入すると
、リミットスイッチ８２が、容器１２から液体が完全に
流出した時点を感知する。この容器が完全に空になると
直ちに、ライン６４が閉じて、窒素のような乾燥した不
活性で非凝縮性ガスが、弁７１、６８および７０を経て
導入され、イソプロパノール蒸気を容器１２からパージ
する。窒素ガスも、弁６８と７０の間にあるセラミック
フィルタ６９を通過するので、このフィルタは、イソプ
ロパノール通過後に窒素で本質的にパージされる。この
パージによりフィルタ内のインプロバノールの凝縮およ
びその結果として生じる目詰まりが防止される。

このパージにより、ドレイン弁７８を通して容器１２の
残留しているすべての蒸気が外部ヘフラッシュされる。

窒素ガスは、イソプロパノール蒸気を容器外に押しだし
、またウェハ面上にある単層のイソプロパノールとみら
れるものを除去する。この単層は、非常に揮発性が高い
が、その除去のメカニズムは、蒸発とは相違するのは明
らかである。

最後に、容器からの使用済みの水とイソプロパノールの
最後のものはボイラｌ４に流入する。ボイラｌ４と蒸留
塔９４の目的は、イソプロパノールと汚染水の混合物を
保持し、イソブロバ／−ルを再循環または処分用に再濃
縮してその量を少なくすることである。容器１２内の液
体が一旦空になると、窒素パージが開始される。この窒
素ガスは容器１２を通過してボイラ１４に流入し、凝縮
器８６とベント８８を通して流出する。

イソプロパノールは、界面３４が容器１２内で降下する
につれて水の上端にある層に濃縮するのは明白であるの
で、最初に容器１２から流出する水の全てを取り除く必
要はない。したがって、大部分の水は弁８１を通して流
出させられ、液体の最後のパイントまたはそのくらいの
量（すなわち、イソプロパノール層とその直下の水）は
ボイラｌ４に貯留されて、処理される。液体の量はその
ように少量であるので、イソプロパノール／水の混合物
は容易に沸騰させることができる。

バンド加熱器９２に通電されると、水／イソブロパノー
ル混合物が加熱され、インプロバノールと水の共沸騰混
合物（沸点７９℃）は廃水から蒸発される。このガス状
の混合物は蒸留塔９４を通り、凝縮器８６に流入し、凝
縮されて、ドレイン９０から廃液受け槽９５に貯留され
るか、もしくは蒸留塔９４に還流される。共沸騰混合物
と蒸気が除去された廃水は、弁９４を通してオーバフロ
ーし、ついで次の運転からの使用済みの水が容器１２か
らボイラ１４へ流入する。

実質的にボイラｌ４は不完全な分離を行うので、凝縮器
８６から蒸留塔９４へ送られる液体は５０重１％の水と
５０重量％のイソブロバノールになる可能性がある。蒸
留塔は、次いで、水から共沸ａ混合物を分離して、９０
重１％のイソプロパノールと１０重量％の水の共沸騰混
合物にする。この共沸騰混ζ物は、廃液受け槽９５、適
切な混合タンク、およ乙／もしくはフィルタを通して、
必要に応じてバ・〉チベースまたは連続的に蒸発器１０
に再導入できＺ前述のように、水洗後にウェハ面に水が
残っズいると、縞、斑点および粒状汚染が殆ど例外なく
生じる。最小沸点の共沸騰混合物、たとえば水とイソプ
ロパノールを使用する利点は、ウェハ面』の残留水膜は
イソプロパノール蒸気と結合すると共沸騰混合物として
直ちにガス層にフラッシ：Ｌ−＃るということである。

乾燥効率は、界面３４にお１づる降下する水洗水の上端
にある液体イソプロパノールの厚さに依存するという１
つの理論がある力液体イソプロパノールの層が薄いか、
または層力全くないと、処分上の問題が少なくなり、流
体力少なくなるので好ましい。この理論の有効性に謀係
なく、縞と斑点は、水面（界面３４）の降下速膣を減少
し、しかも、蒸気の乾燥度（加熱度）を埋加することに
より最小になることが明白である。

上記の説明は、イソプロパノールの再循環（σグループ
システム）、または処分用に有機液体を濃縮するための
ものであるが、回収を再循環用にイソプロパノールまた
は他の乾燥蒸気を清浄にすることは、環境及び経済的検
地から好ましい。この共沸騰混合物は、沸点が低く、ま
た熱容量と伝達係数を含めた電熱特性が良好であり、新
鮮で純枠なイソプロパノール単独使用の場合に比較して
、明らかにウェハの粒子性能（清浄度）を犠牲にするこ
となくこれが達成されている。

特定の理論に拘束されようとすることなく、界面３４が
十分低い速度で降下する場合、水／イソプロパノール界
面は、液面が降下するにつれて、ウェハからすべての水
滴と共沸騰混合物の液滴を除去するものと信しられる。

しかし界面３４の降下が速すぎると、表面張力または水
に対する水や他の液滴の親和力が、降下する液体の表面
張力を越えるようになる。そうするとウェハ上に液滴が
残り、蒸発して縞と汚染物が残される。したがって、本
発明の方法には、蒸気による物理的押し出しまたは液体
表面による引っ張りが含まれ、この結果、液滴の蒸発で
はなく液体に対して蒸気による直接の置換が生じる。

本発明の方法と装置は、水洗と乾燥の段階中に好ましく
は水力学的に満たされる（すなわちシールされる）全開
の完全流れシステムであり、そのシステムは水洗と乾燥
の間にウエ八の移動または取扱を必要としないことは、
蒸気の説明から理解される。かかるシステムの利点は、
我々の米国特許第４，　７７８，　５３２号に開示され
ている。

本発明により、従来のシステムでは存在した溶解粒子と
他の汚染物によるウェハ面の汚染が少なくなり、半導体
ウェハの乾燥効率が向上される。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱すること
なく、他のいろいろな形で実施することができる。

（発明の効果） 本発明の表面乾燥処理方法および装置は、このように、
物体の表面を、汚染することなく、確実に乾燥すること
ができる。

４．　　　の。　な！日 第１図は、本発明の好ましい実施例を示す概略図である
。

第２図は、第１図に示すウェハ容器の詳細断面図である
。

第３図は、ウェハ容器の他の実施例の示す断面図である
。

！０・・・蒸発器、１２・・・容器、１４・・・ボイラ
、１８．　２０・・・ウェハ支持容器、２４・・・流体
入口、２６・・・下部容器クランプ、２８・・・流体出
口、３２・・・乾燥蒸気、３６・・・ボイラセクション
、３８・・・保持セクション、９４・・・蒸留塔、９５
・・・廃液受け槽。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水洗流体内に懸架された物体の表面を乾燥させる方
   法であって、乾燥蒸気を供給して、前記水洗流体を乾燥
   蒸気で置換後に、液滴が前記物体の表面に実質的に残ら
   ないような速度で、水洗流体を前記物体の表面から直接
   置換することにより水洗流体を乾燥蒸気で置換する工程
   を包含する表面乾燥処理方法。 ２、前記水洗流体が液相での水である請求項１に記載の
   方法。 ３、前記物体の表面が、前記乾燥蒸気により接触される
   前に該乾燥蒸気の温度前後まで加熱される請求項２に記
   載の方法。 ４、前記乾燥蒸気の加熱が、前記水洗流体からの熱伝達
   により行われる請求項３に記載の方法。 ５、前記乾燥蒸気の加熱が、前記物体を懸架する支持容
   器からの固体同士の熱伝達により行われる請求項３に記
   載の方法。 ６、前記水洗流体は、前記乾燥蒸気により下向に押され
   る請求項１に記載の方法。 ７、前記水洗流体は、外部のポンプ手段により前記物体
   から引き離される請求項１に記載の方法。 ８、前記乾燥蒸気は、前記水洗流体の置換後に、乾燥し
   た不活性で非凝縮性ガスを導入することにより前記物体
   の表面からパージされる請求項１記載の方法。 ９、前記ガスは窒素である請求項８に記載の方法。 １０、前記乾燥蒸気が飽和される請求項１に記載の方法
   。 １１、前記乾燥蒸気が過熱される請求項１に記載の方法
   。 １２、前記乾燥蒸気は水と相溶性である請求項２に記載
   の方法。 １３、前記乾燥蒸気は水と最小沸点の共沸騰混合物を生
   成する請求項２に記載の方法。 １４、前記乾燥蒸気がイソプロパノールである請求項１
   ３に記載の方法。 １５、前記乾燥蒸気が共沸騰混合物である請求項１に記
   載の方法。 １６、前記乾燥蒸気はイソプロパノールと水の共沸騰混
   合物である請求項１５に記載の方法。 １７、水洗流体または乾燥蒸気が、液滴の蒸発により実
   質的に除去されない請求項１に記載の方法。 １８、前記乾燥蒸気は、前記物体の表面と反応性がなく
   、しかも大気圧において１４０℃未満の沸点を有する有
   機化合物である請求項１に記載の方法。 １９、水洗と乾燥の工程の間で前記物体の表面の移動ま
   たは取扱いを必要としない請求項１に記載の方法。 ２０、前記物体を懸架する容器が、前記水洗と乾燥の工
   程中に水力学的に満たされる請求項１９に記載の方法。 ２１、前記物体は、水洗流体の取出し直後に乾燥蒸気で
   ガスシールされる請求項２０に記載の方法。 ２２、前記物体が半導体ウェハである請求項１に記載の
   方法。 ２３、前記乾燥蒸気は、前記物体の表面と接触する前に
   気相で濾過される請求項１に記載の方法。 ２４、前記乾燥蒸気が、前記物体の表面を乾燥した後に
   集められて再循環される請求項１に記載の方法。 ２５、前記乾燥蒸気は、前記水洗流体との共沸騰混合物
   の形で再循環される請求項２４に記載の方法。 ２６、水洗流体として温水を入れた容器内に浸漬された
   半導体ウェハを乾燥するための表面乾燥処理方法であっ
   て、 ウェハ面上に液滴が実質的に残らないような速度で、水
   面がウェハから下方に降下するときに前記本を除去して
   置換するために、ウェハの上からイソプロパノール蒸気
   を導入するようにされており、前記ウェハが前記蒸気と
   接触したときにその蒸気と実質的に温度が同一であるよ
   うにされている、封入された水を十分に流出させる方法
   を包含する表面乾燥処理方法。 ２７、湿り物体の表面を乾燥させる装置であって、 洗浄流体と乾燥蒸気と接触するために前記物体を支持す
   る容器と、 前記乾燥蒸気を流入させる流入手段と、 前記水洗流体と前記乾燥蒸気とを流出させる流出手段と
   、 水洗流体を乾燥蒸気で置換後に液滴が表面上に実質的に
   残らないように、水洗流体が前記容器から流出する速度
   および乾燥蒸気が前記容器に流入する速度を制御する制
   御手段と、を有する表面乾燥処理装置。 ２８、完全に密閉されている請求項２７に記載の装置。 ２９、前記物体の表面を、前記乾燥蒸気と接触する前に
   前記乾燥蒸気の温度前後まで加熱する手段を有する請求
   項２７に記載の装置。 ３０、前記物体の表面と接触する前に前記乾燥蒸気を過
   熱するために、前記乾燥蒸気の圧力を減少させる弁手段
   を有する請求項２７に記載の装置。 ３１、前記流入手段は、前記容器内にある前記物体の上
   にあり、また前記流出手段はその下にある請求項２７に
   記載の装置。 ３２、水洗流体の取出し後に乾燥蒸気で物体をガスシー
   ルをするシール手段を有する請求項２７に記載の装置。 ３３、前記乾燥蒸気で前記水洗流体の置換後に乾燥した
   不活性の非凝縮性ガスを前記容器に導入する手段を有す
   る請求項２７に記載の装置。 ３４、前記物体の表面が前記水洗流体および乾燥蒸気と
   接触する状態で、前記水洗流体と乾燥蒸気が前記物体表
   面と接触して通過中に前記物体が動かないように保持す
   る手段を有する請求項２７に記載の装置。 ３５、前記水洗流体と乾燥蒸気が前記物体表面と接触す
   る間に、前記容器を水力学的に満たすようにする手段を
   有する請求項３４に記載の装置。 ３６、乾燥中に異なるガスの流入を防止するシール手段
   を有する請求項２７に記載の装置。 ３７、前記容器から流出後に水洗流体と乾燥蒸気との混
   合物を濃縮する手段を有する請求項２７に記載の装置。 ３８、濃縮した混合物を乾燥蒸気として前記容器へ再循
   環する手段を有する請求項３７に記載の装置。 ３９、元の流体から飽和した乾燥蒸気を生成する蒸発器
   手段を有する請求項２７に記載の装置。 ４０、前記蒸発器手段は、前記有機液体用の下水洗流体
   として温水を入れた容器内に浸漬された半導体ウェハを
   乾燥するための表面乾燥処理方法であって、 ウェハ面上に液滴が実質的に残らないような速度で、水
   面がウェハから下方に降下するときに前記水を除去して
   置換するために、ウェハの上からイソプロパノール蒸気
   を導入するようにされており、前記ウェハが前記蒸気と
   接触したときにその蒸気と実質的に温度が同一であるよ
   うにされている、封入された水を十分に流出させる方法
   を包含する表面乾燥方法。部ボイラセクションと上部保
   持セクション、および前記上部保持セクションの温度を
   前記有機液体の沸点に維持する手段から構成される請求
   項３９に記載の装置。 ４１、前記温度維持手段には、前記ボイラから前記保持
   セクションへの伝熱量を制限する手段が設けられている
   請求項４０に記載の装置。 ４２、前記蒸発器手段は全体が密閉される請求項３９に
   記載の装置。 ４３、新鮮な有機液体および／もしくは再循環した乾燥
   流体を前記蒸発器手段に自動的に補給する補給手段を設
   けた請求項４２に記載の装置。 ４４、前記補給手段は、前記保持セクション内の前記有
   機液体の温度を前記有機液体の沸点よりも低下させる手
   段を有する請求項４３に記載の装置。 ４５、新鮮な有機液体および／もしくは再循環した乾燥
   液体の供給液の温度を、前記保持セクションの温度より
   低く維持する貯蔵手段を有する請求項４４に記載の装置
   。 ４６、前記乾燥蒸気を容器手段に流入する前に前記乾燥
   蒸発気相で濾過するフィルタ手段を設けた請求項２７に
   記載の装置。 ４７、水洗流体として温水を入れた容器内に浸漬された
   半導体ウェハを乾燥するための表面乾燥処理装置であっ
   て、 ウェハ面上に液滴が実質的に残らないような速度で、水
   面がウェハから下方に降下するときに前記水を除去して
   置換するために、ウェハの上からイソプロパノール蒸気
   を導入するようにされており、前記ウェハが前記蒸気と
   接触したときにその蒸気と実質的に温度が同一であるよ
   うにされている、封入された水を十分に流出させるよう
   にされている表面乾燥処理装置。