WO2007072571A1 - 基板の乾燥装置および洗浄装置並びに乾燥方法および洗浄方法 - Google Patents

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pure water
inert gas
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dried
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Ko Fujita
Kazuhiko Shiba
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Pre-Tech Co., Ltd.
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    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying

Definitions

  • Substrate drying apparatus and cleaning apparatus and drying method and cleaning method
  • the present invention relates to a drying apparatus and a drying method for drying a cleaned substrate, for example, in a process of manufacturing a semiconductor substrate or a semiconductor device, and a cleaning apparatus and a cleaning method for cleaning and drying a substrate.
  • IPA isopropyl alcohol
  • the method of controlling the wafer rotation speed in multiple stages during drying can suppress the generation of watermarks to some extent, it is more effective than the method using IPA. Is inferior.
  • the wafer surface of the wafer is covered with a hydrophilic film such as an oxide film
  • the wafer surface is covered with a thin water film until the moment immediately before complete drying, but the surface is dried locally.
  • production of the generated watermark etc. is suppressed. Therefore, a substrate having a hydrophilic surface can be easily dried to a clean state.
  • the wafer from which the oxide film and the like after the hydrofluoric acid treatment has been removed has a hydrophobic surface.
  • the water is instantly shaken off by the centrifugal force in the outer peripheral area near the outer edge of the wafer.
  • the surface is hydrophobic, so that the centrifugal force due to the rotation of the wafer is difficult to be transmitted to moisture.
  • the water droplets remain in the central portion where the water mark or the like is likely to be generated on the outer peripheral portion that has been dried earlier, and is easily contaminated by the remaining water droplets.
  • the present invention is extremely effective without generating local watermarks or contamination in the central region or outer peripheral region of the substrate surface, even if the substrate is a large substrate or a hydrophobic substrate. It is an object of the present invention to provide a drying device, a drying method, a cleaning device, and a cleaning method that can be dried in a clean state.
  • a drying apparatus for rinsing the surface of a substrate to be dried with pure water, removing the pure water film with a jetting inert gas, and drying.
  • Rotation holding means for holding the substrate to be dried horizontally and enabling rotation;
  • Pure water moving jetting means for jetting pure water onto the surface of the substrate while moving from the center of the substrate to the outer periphery above the substrate to be dried;
  • An inert gas moving jet means for jetting an inert gas onto the surface of the substrate while following the pure water moving jet means from the center to the outer periphery of the substrate above the substrate to be dried; and above the substrate to be dried.
  • a pure water fixed supply means for supplying pure water to the outer peripheral area of the surface of the substrate and / or a position above the substrate to be dried, and for injecting an inert gas into the central area of the surface of the substrate.
  • a pure water fixed supply means for supplying pure water to the outer peripheral region of the surface of the substrate or the substrate
  • an inert gas fixed injection means for injecting an inert gas to the central region of the surface, or both, even if the substrate is a large substrate or a hydrophobic substrate, the center of the substrate surface It can be dried to an extremely clean state without causing local watermarks or contamination in the area or outer peripheral area.
  • a monitoring camera for monitoring the surface of the substrate to be dried held by the rotation holding means may be provided.
  • An injection direction of the pure water moving injection means and an injection direction of the inert gas moving injection means are
  • the injection direction of the pure water moving injection means and the injection direction of the inert gas moving injection means are opposite to each other, the efficiency of forcibly extruding water droplets on the substrate surface with the injection inert gas is eliminated. It becomes a high-powered and drying apparatus that can dry more reliably.
  • the pure water moving and spraying means and the inert gas moving and spraying means may be moved by different moving means.
  • the pure water moving injection means and the inert gas moving injection means can be moved by separate moving means, the positional relationship of each injection means (nozzle), injection position, injection time, injection timing, injection direction, etc. Can be arbitrarily set and finely adjusted, and optimum drying conditions can be selected according to the surface condition of the substrate to be dried.
  • the pure water moving jetting means and / or the pure water fixed supply means may jet or supply pure water to which ultrasonic waves are applied.
  • the pure water moving jet means and / or the pure water fixed supply means is a pure water in which the dissolved oxygen concentration is reduced, or a pure water in which an inert gas or carbon dioxide gas is dissolved in a supersaturated state in the pure water after deaeration. Water can be jetted or supplied.
  • a method for drying a substrate using the drying apparatus is provided.
  • the pure water transfer injection means and the inert gas transfer injection means can be used to locally dry or remove water droplets in the outer peripheral area and the central area of the substrate surface. It is possible to more effectively prevent the occurrence of watermarks and contamination caused by the residue, and it can be dried to an extremely clean state.
  • a pure water movement spraying means for spraying pure water onto the surface of the substrate while moving from the center of the substrate to the outer periphery above the substrate to be dried is disposed above the central region of the substrate to be dried;
  • An inert gas movement spraying means for spraying an inert gas onto the surface of the substrate while moving from the center of the substrate to the outer periphery above the substrate to be dried is disposed above the central region of the substrate to be dried;
  • a pure water fixed supply means for supplying pure water to the outer peripheral region of the surface of the substrate to be dried is disposed,
  • the pure water moving and spraying means While moving the pure water moving and spraying means from the center to the outer periphery of the substrate to be dried, the pure water is sprayed onto the surface of the substrate,
  • the inert gas moving and spraying means While moving the inert gas moving and spraying means from the center of the substrate to be dried to the outer periphery so as to follow the pure water moving and spraying means, the inert gas is sprayed onto the surface of the substrate, and the pure water is fixedly supplied. Supplying pure water from the means to the outer peripheral area of the surface of the substrate to be dried;
  • the pure water film on the substrate surface is removed by the inert gas sprayed from the inert gas transfer spray means and dried.
  • a method for drying a substrate is provided.
  • the drying region expands concentrically from approximately the center to the outer periphery of the substrate, and particularly from a pure water fixed supply means even if the substrate is a large substrate or a hydrophobic substrate.
  • the pure water movement spraying means before moving the pure water movement spraying means from the center of the substrate to be dried to the outer periphery, the pure water is sprayed while reciprocating from the center of the substrate to a predetermined position, and the pure water During the reciprocating movement of the moving injection means or at the end of the reciprocating movement, an inert gas is injected from the inert gas moving injection means and pure water is supplied from the pure water fixed supply means. Can supply power S.
  • the pure water is ejected while the pure water moving / injecting means is reciprocated from the center of the substrate to a predetermined position, it is possible to effectively prevent water droplets from staying in the center of the substrate.
  • the inert gas fixed injection means disposed further above the substrate to be dried, This is done by injecting an inert gas into the central region of the surface of the substrate to be dried.
  • the pure water moving jet means and the inert gas moving jet means are inclined so that the jet directions of the pure water moving jet means face each other, and the pure water film is removed from the center of the substrate to the outer periphery with the jetting inert gas. be able to.
  • the injection direction of the pure water moving injection means and the injection direction of the inert gas moving injection means are opposed to each other, the efficiency of forcibly pushing out and removing a small amount of water droplets remaining on the substrate surface with the injection inert gas is higher. Therefore, it is possible to dry to a clean state extremely efficiently by suppressing the occurrence of watermarks and contamination.
  • pure water pure water to which ultrasonic waves are applied can be used.
  • pure water pure water having a dissolved oxygen concentration reduced by a degassing module, or pure water in which an inert gas or carbon dioxide gas is dissolved in supersaturation in the degassed pure water is used. Can do.
  • the substrate is dried using such pure water, for example, even in the case of a silicon substrate in which a natural oxide film is easily formed on the surface, an oxide film is almost formed in the drying process. It can be dried in a stable surface state.
  • a substrate having a hydrophobic surface or a semiconductor wafer having a diameter of 150 mm or more can be suitably dried.
  • a silicon wafer having a hydrophobic surface after hydrofluoric acid cleaning and a semiconductor wafer having a large diameter of 300 mm are likely to cause local watermarks and contamination in the outer peripheral region.
  • the pure water moving injection means and the inert gas moving injection means when drying from the center of the substrate toward the outer periphery by the pure water moving injection means and the inert gas moving injection means, the pure water is supplied locally to the outer peripheral area of the substrate surface by the pure water fixed supply means. It effectively prevents the generation of watermarks and can be dried to an extremely clean state.
  • a cleaning apparatus for cleaning a surface of a substrate to be cleaned with a cleaning liquid, rinsing with pure water, removing the pure water film with a jetting inert gas, and drying.
  • Rotation holding means for holding the substrate to be cleaned horizontally and enabling rotation;
  • Cleaning liquid spraying means for spraying a cleaning liquid onto the surface of the substrate to be cleaned
  • Pure water moving jetting means for jetting pure water onto the surface of the substrate while moving from the center of the substrate to the outer periphery above the substrate to be cleaned;
  • An inert gas moving jet means for jetting an inert gas onto the surface of the substrate while following the pure water moving jet means from the center to the outer periphery of the substrate above the substrate to be cleaned; and above the substrate to be cleaned.
  • a pure water fixed supply means for supplying pure water to the outer peripheral region of the surface of the substrate and / or the upper portion of the substrate to be cleaned, and an inert gas that is injected into the central region of the surface of the substrate.
  • the cleaning apparatus With the cleaning apparatus having such a configuration, after cleaning the substrate by spraying the cleaning liquid almost at the center of the substrate, it is concentrically formed from the center of the substrate by the pure water transfer spraying means and the inert gas transfer spraying means. It can be dried while rinsing, and it is equipped with pure water fixed supply means and / or inert gas fixed injection means, or both. Even if the surface of the substrate is hydrophobic, it can be dried to an extremely clean state without causing local watermarks or contamination in the central region or outer peripheral region of the substrate surface.
  • a monitoring camera for monitoring the surface of the substrate to be cleaned held by the rotation holding means may be provided.
  • the injection direction of the pure water moving injection means and the injection direction of the inert gas moving injection means are opposite to each other, it is more efficient to forcibly push out a small amount of water droplets remaining on the surface of the substrate with the injection inert gas. It becomes high and it becomes a washing
  • the cleaning liquid injection means, the pure water movement injection means, the inert gas movement injection means, and the force may be moved by separate movement means.
  • the cleaning device can be moved by different moving means, the positional relationship of each injection means (nozzle), the injection position, the injection time, the injection timing, the injection direction, etc. are arbitrarily set and finely adjusted.
  • the optimum cleaning and drying conditions can be selected according to the surface condition of the substrate.
  • the pure water moving and spraying means and / or the pure water fixing and supplying means may spray or supply pure water to which ultrasonic waves are applied.
  • the wettability and cleanability of the pure water to the substrate surface will increase, and after drying, water marks and contamination will be more effectively generated. Can be prevented.
  • the cleaning liquid ejecting means may eject a cleaning liquid to which ultrasonic waves are applied.
  • the cleaning liquid jetting device is a cleaning device that sprays cleaning liquid that applies ultrasonic waves to the surface of the substrate, the wettability and cleaning performance of the cleaning liquid to the substrate surface will increase, and after cleaning, local watermarks and contamination will occur. Effectively prevent and dry to extremely clean conditions Can do.
  • the cleaning liquid spraying means may spray at least a hydrofluoric acid aqueous solution.
  • a hydrofluoric acid aqueous solution is sprayed from the cleaning liquid spraying means to a silicon substrate having a natural oxide film on the surface, the substrate is washed. The oxide film is removed from the surface, the surface becomes hydrophobic, and local watermarks are easily generated.
  • the cleaning apparatus according to the present invention includes the pure water fixed supply means and / or the inert gas fixed injection means, or both in addition to the pure water movement injection means and the inert gas movement injection means. It is possible to effectively prevent the occurrence of heavy water marks and contamination, and to dry in an extremely clean state.
  • a method for cleaning a substrate using the cleaning apparatus is provided.
  • the pure water fixed supply means By using pure water supply or gas injection from the inert gas fixed injection means, it is possible to effectively prevent the generation of local watermarks and contamination, and to dry to an extremely clean state.
  • a cleaning liquid spraying means for spraying a cleaning liquid onto the surface of the substrate from above the substrate to be cleaned is disposed above the central region of the substrate, and after cleaning the substrate surface by spraying the cleaning liquid, above the substrate to be cleaned
  • a pure water moving and spraying means for spraying pure water onto the surface of the substrate while moving from the center of the substrate to the outer periphery is disposed above the central region of the substrate to be cleaned;
  • An inert gas movement spraying means for spraying an inert gas onto the surface of the substrate while moving from the center of the substrate to the outer periphery above the substrate to be cleaned is disposed above the central region of the substrate to be cleaned.
  • pure water is supplied to the outer peripheral region of the surface of the substrate to be cleaned. Place pure water fixed supply means to supply,
  • the inert gas moving and spraying means While moving the inert gas moving and spraying means from the center to the outer periphery of the substrate to be cleaned so as to follow the pure water moving and spraying means, the inert gas is sprayed onto the surface of the substrate, and the pure water is fixedly supplied. Supplying pure water from the means to the outer peripheral area of the surface of the substrate to be cleaned;
  • the pure water film on the substrate surface is removed by the inert gas sprayed from the inert gas transfer spray means and dried.
  • a method for cleaning a substrate is provided.
  • the substrate is concentrically formed from the center of the substrate by the pure water transfer injection means and the inert gas transfer injection means. It can be dried while rinsing with water, and by supplying pure water from the pure water fixing supply means to the outer peripheral area of the substrate, even a large substrate or a hydrophobic substrate can be locally applied to the substrate surface. It can be dried to an extremely clean state without generating a typical watermark or contamination.
  • the pure water movement spraying means before moving the pure water movement spraying means from the center of the substrate to be cleaned to the outer periphery, the pure water is sprayed while reciprocating from the center of the substrate to a predetermined position,
  • the pure water movement spraying means is moved from the center of the substrate to be cleaned to a predetermined position. It is preferable that the operation of spraying pure water while reciprocating is performed at least until there is no water droplet at the center of the substrate to be cleaned.
  • the inert gas fixed jet means arranged above the substrate to be cleaned.
  • an inert gas can be sprayed onto the central region of the surface of the substrate to be cleaned.
  • the inert gas injection means and the pure water injection means are inclined so that the injection directions thereof are opposed to each other, and the pure water film is removed from the substrate center to the outer periphery with the injection inert gas. it can.
  • the injection direction of the pure water moving injection means and the injection direction of the inert gas moving injection means are opposed to each other, the efficiency of forcibly pushing out and removing a small amount of water droplets remaining on the substrate surface with the injection inert gas is higher. Therefore, it is possible to more effectively prevent the occurrence of watermarks and contamination, and to dry extremely efficiently.
  • pure water pure water to which ultrasonic waves are applied can be used.
  • the cleaning liquid applied with ultrasonic waves can be ejected from the cleaning liquid ejecting means.
  • the cleaning liquid sprayed with ultrasonic waves is applied to the surface of the substrate, the wettability and cleaning performance of the cleaning liquid on the substrate surface will be improved, and a high cleaning effect will be obtained. It is possible to effectively prevent the occurrence of water and dry it to a very clean state.
  • the cleaning liquid may be a hydrofluoric acid aqueous solution.
  • a hydrofluoric acid aqueous solution For example, when a silicon substrate having a natural oxide film on the surface is cleaned using a hydrofluoric acid aqueous solution, the substrate surface becomes hydrophobic and local watermarks are likely to occur.
  • the cleaning method according to the present invention after the cleaning, when rinsing and drying by the pure water moving jetting means and the inert gas moving jetting means, the pure water is supplied from the pure water fixed supply means, so that the local area in the outer peripheral region or the like It can effectively prevent the occurrence of typical watermarks and contamination, and can be dried to an extremely clean state.
  • a semiconductor wafer having a diameter of 150 mm or more can be cleaned.
  • the outer peripheral region of the substrate from the pure water fixed supply means Generation of local watermarks and contamination in the outer peripheral area and central area of the substrate surface by supplying pure water to the substrate and / or inert gas injection from the inert gas fixed injection means to the central area of the substrate can be prevented very effectively. Therefore, even if a large substrate or a substrate with a hydrophobic surface is used, it can be dried to an extremely clean state without generating watermarks or contamination, and a high-quality substrate can be supplied stably. Power S can be.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of a drying device and a cleaning device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of the arrangement and operation of each nozzle of the drying apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an example of the arrangement and operation of each nozzle of the cleaning device that is effective in the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a substrate drying method according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining reciprocal movement of a pure water moving nozzle.
  • the present inventors have conducted various experiments and examinations on means for more effectively preventing the occurrence of watermarks, contamination, etc., especially in the drying after cleaning a large semiconductor substrate or a substrate having a hydrophobic surface. Piled up.
  • in addition to removing the pure water film by injecting inert gas so as to follow the injection of pure water from the center of the substrate to the outer periphery in the spin rotating single wafer type drying device or cleaning device It has been found that by supplying pure water to the outer peripheral area of the substrate surface or injecting an inert gas to the central area of the substrate surface, it is possible to extremely effectively prevent local watermarks and contamination.
  • the present invention has been completed.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of a drying device and a cleaning device according to the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows an example of the arrangement and operation of each nozzle in the drying apparatus.
  • the drying apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes, in addition to the rotation holding means 4 for rotating the substrate 2 in the hermetic container 3, the pure water transfer injection means 33, the inert gas transfer injection means 43, A water fixing supply means 63 and an inert gas fixed injection means 73 are provided.
  • the rotation holding means 4 is for holding the substrate to be dried 2 horizontally and rotating it, and includes a table 4, a rotation support member 7, a drive motor 8, and the like.
  • a cylindrical fixed shaft 5 is inserted into the container from the lower center of the hermetic container 3, and a rotation support member 7 is rotatably supported about the fixed shaft 5 via a bearing 6.
  • a table 4 for holding the substrate 2 in a horizontal state is connected to the upper end portion of the rotation support member 7, and a lower end portion is connected to the lower end portion.
  • a drive motor 8 is arranged to surround this. If the rotation support member 7 is rotated by the drive motor 8, the substrate 2 can be rotated via the table 4.
  • the pure water moving / injecting means 33 is a nozzle that injects pure water onto the surface of the substrate 2 while moving from the center to the outer periphery of the substrate 2 above the substrate 2.
  • a vibrator 37 having a circular ultrasonic wave oscillating surface is attached to the upper end surface of the pure water moving nozzle 33, and a power supply cable 34 is connected.
  • a pure water introduction pipe 35 is provided on the side surface of the pure water moving nozzle 33, and the substrate 2 is rinsed by applying ultrasonic waves from the bottom injection port 36 to eject the pure water introduced therefrom. At the same time, the surface can be wetted to form a pure water film.
  • the inert gas moving jet means 43 jets an inert gas onto the surface of the substrate 2 while following the pure water moving jet means (pure water moving nozzle) 33 from the center to the outer periphery of the substrate 2 above the substrate 2.
  • the nozzle (inert gas moving nozzle) 43 for injecting inert gas and the arm 32 for moving the nozzle 43 in the radial direction of the substrate 2 are used. It is configured.
  • the inert gas moving nozzle 43 is provided with an inert gas introduction pipe 45.
  • the inert gas introduced here is injected from the bottom injection port 46 to remove the pure water film 14 on the surface of the substrate 2 concentrically from almost the center to the outer periphery of the substrate 2 to form a dry region 13. I can do it.
  • an arm 32 extending toward the center of the substrate is connected to the upper end of a support bar 31 erected from the bottom of the sealed container 3.
  • a frustoconical pure water moving nozzle 33 and an inert gas moving nozzle 43 are arranged at the tip of the arm so that the injection directions of the nozzles 33 and 43 face each other. It is attached with a slope.
  • the inert gas transfer nozzle 43 is located on the center side of the substrate 2, and the pure water transfer nozzle 33 is located on the outer peripheral side of the substrate 2.
  • the support rod 31 can be rotated about its vertical central axis. If the support rod 31 is rotated by a motor (not shown), the inert gas transfer nozzle 43 is purified. Both nozzles 33 and 43 can be simultaneously translated in the radial direction with respect to the surface of the substrate 2 so as to follow the moving nozzle 33.
  • the drying region can be expanded concentrically from the center of the substrate 2.
  • the drying conditions such as the timing of injection of pure water and inert gas, the injection time, the stop position of the nozzle, the moving speed of the nozzle, etc. may be made into a program and controlled by a computer.
  • the pure water fixing and supplying means 63 is located above the substrate 2 and supplies pure water to the outer peripheral area of the surface of the substrate 2.
  • the nozzle 63 for supplying pure water can be configured in the same manner as the pure water moving nozzle 33 except that it is fixed at a position for supplying pure water to the outer peripheral area of the surface of the substrate 2.
  • a large substrate with a diameter of 150 mm or more such as a silicon wafer with a diameter of 300 mm, or a substrate with a hydrophobic surface, such as a silicon wafer after cleaning with hydrofluoric acid
  • a substrate with a hydrophobic surface such as a silicon wafer after cleaning with hydrofluoric acid
  • the centrifugal force is small in the central region and the centrifugal force is large in the peripheral region, so water droplets easily collect in the central region.
  • the moving nozzles 33 and 43 are dried before they reach the outer periphery, and water marks are easily generated locally.
  • the moving nozzles 33 and 43 reach the outer periphery of the substrate 2, floating water droplets may return and adhere to the central region of the substrate 2 to generate a watermark.
  • the pure water fixing nozzle 63 as described above is moved from the pure water fixing nozzle 63 to the outer peripheral area (for example, an area within 20 mm from the outer edge). By supplying pure water, it is possible to extremely effectively prevent watermarks in the outer peripheral area.
  • the inert gas fixed injection means is located above the substrate 2 and injects an inert gas into the central region of the surface of the substrate 2.
  • the nozzle 73 for injecting the inert gas can be configured in the same manner as the inert gas transfer nozzle 43 except that the nozzle 73 is fixed at a position for injecting the inert gas to the center region of the surface of the substrate 2.
  • a monitoring camera 81 provided at the center of the ceiling of the sealed container 3 is for monitoring the surface of the substrate 2 held by the rotation holding means (table) 4. If such a monitoring camera 81 is provided above the turntable 4, the surface state of the substrate 2 being dried, for example, the presence or absence of water droplets on the substrate surface can be confirmed.
  • a gas supply means for supplying an inert gas to the substrate 2 and a gas exhaust means are connected to the sealed container 3, and each is provided with a gas flow rate adjusting device.
  • a gas supply port 18 is opened at the ceiling of the sealed container 3, and a gas line is connected to the gas supply port 18 through a valve 19 and a flow meter 20.
  • a gas exhaust port 21 is opened at the bottom of the sealed container 3, and an exhaust flow rate adjusting device 22, for example, a mass flow controller is connected to the gas exhaust port.
  • a gate valve (not shown) is provided on the side surface of the sealed container 3 corresponding to the horizontal position of the table 4 so that the substrate 2 can be taken in and out of the sealed container 3 by a board handling device (not shown). Les.
  • FIG. 2 (b) shows another example of the arrangement and operation of each nozzle.
  • the pure water transfer nozzle 33 and the inert gas transfer nozzle 43 are attached to separate arms 32 and 42 and connected to the support rods 31 and 41, respectively.
  • the support rods 31 and 41 can be reciprocated on the guide nore 38 and 48 in the radial direction of the substrate 2 by a motor (not shown).
  • the inert gas moving nozzle 43 is disposed on the center side of the substrate 2 and the pure water moving nozzle 33 is disposed on the outer peripheral side of the substrate 2, and the pure water film 14 is moved from the center of the substrate 2 by the jetting inert gas. It is configured to be easily removed toward the outer periphery.
  • the dry water moving nozzle 33 and the inert gas moving nozzle 43 having such a structure are provided. Also in the drying apparatus, apart from these moving nozzles 33 and 43, a nozzle (pure water fixed nozzle) 63 that is located above the substrate 2 and supplies pure water to the outer peripheral area of the surface of the substrate, Nozzles (inert gas fixed nozzles) 7 3 for injecting inert gas into the central region of the surface 2 are provided.
  • a nozzle (pure water fixed nozzle) 63 that is located above the substrate 2 and supplies pure water to the outer peripheral area of the surface of the substrate
  • Nozzles (inert gas fixed nozzles) 7 3 for injecting inert gas into the central region of the surface 2 are provided.
  • Figure 3 schematically shows an example of the arrangement and operation of each nozzle.
  • the cleaning apparatus 10 of the present invention is provided with a cleaning liquid nozzle 53 as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) as means for cleaning the substrate before drying. This is almost the same as the drying apparatus 1 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
  • an arm 32 extending toward the center of the substrate to be cleaned is connected to the upper end of a support bar 31 erected from the bottom of the sealed container 3.
  • a pure water transfer nozzle 33, an inert gas transfer nozzle 43, and a cleaning liquid nozzle 53 are attached to the tip.
  • the configuration and operation of the pure water moving nozzle 33 and the inert gas moving nozzle 43 are the same as those in the drying apparatus 1.
  • the nozzles 33 and 43 are attached with an inclination so that the injection directions are opposed to each other, and the inert gas moving nozzle 43 is located on the center side of the substrate 2.
  • the position of the cleaning liquid nozzle 53 is not particularly limited as long as the cleaning liquid can be sprayed onto the entire substrate, and the spray direction and the position of the nozzle may be determined and attached to the arm 32 so that a higher cleaning effect can be obtained independently. Les.
  • the support rod 31 can be rotated about its vertical central axis. If the support rod 31 is rotated by a motor (not shown), the inert gas transfer nozzle 43, the pure water transfer nozzle 33, the cleaning liquid nozzle nozzle and the support rod 31 are rotated. 53 can be translated with respect to the surface of the substrate 2.
  • pure water fixing nozzle 63 for supplying pure water to the outer peripheral region of the surface of the substrate 2 and an inert gas are injected into the central region of the surface of the substrate 2.
  • An inert gas fixed nozzle 73 is provided. Providing these fixed Nozure 63, 73 Therefore, drying in the outer peripheral area of the substrate 2 and retention and wraparound of water droplets in the central area can be prevented very effectively, even when a large substrate or a substrate with a hydrophobic surface is washed and dried. In addition, it is possible to effectively prevent the occurrence of local watermarks and contamination in the outer peripheral region and the central region.
  • Fig. 3 (b) shows another example of the structure of the cleaning apparatus which is effective in the present invention.
  • the pure water transfer nozzle 33, the inert gas transfer nozzle 43, and the cleaning liquid nozzle 53 are attached to the arms 32, 42, 52 of the additional IJs and connected to the support rods 31, 41, 51 to connect the level.
  • the support bar 31 can be moved back and forth on the guide rail 38, and the support bars 41 and 51 can be moved back and forth on the guide rail 48 in the radial direction of the substrate 11 by a motor (not shown).
  • the inert gas transfer nozzle 43 is disposed on the center side of the substrate 11, and the pure water transfer nozzle 33 is disposed on the outer peripheral side of the substrate 11.
  • the inert gas transfer nozzle 43 moves simultaneously from the center of the substrate toward the outer periphery so as to follow the pure water transfer nozzle 33, so that the pure water film 14 is moved toward the outer periphery of the substrate 11 by the injected inert gas. It is easy to be excluded.
  • a vibrator 57 having a circular ultrasonic oscillation surface is attached to the upper end surface of the cleaning liquid nozzle 53, and a power supply cable 54 is connected thereto.
  • a cleaning liquid introduction pipe 55 is provided on the side surface of the cleaning liquid nozzle 53, and the cleaning liquid introduced from the cleaning liquid nozzle 53 is sprayed by applying ultrasonic waves from the lower injection port 56 so that the surface of the substrate 11 is wetted and cleaned. It has become.
  • the support rod 51 of the cleaning liquid nozzle 53 shares the guide rail 48 with the support bar 41 1S Depending on the traveling pattern of the cleaning liquid nozzle 53, a separate dedicated guide rail may be provided.
  • the pure water fixing nozzle 63 and the inert gas fixing nozzle 73 are provided. Then, when the substrate 11 is cleaned and dried, pure water is supplied from the pure water fixing nozzle 63 to the outer peripheral region of the surface of the substrate 11 or from the inert gas fixing nozzle 73 to the central region of the surface of the substrate 11. By spraying the active gas, it is possible to effectively prevent the generation of watermarks in the outer peripheral region and the central region of the substrate 11 and to dry the substrate 11 to an extremely clean state.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the drying process.
  • the cleaned substrate silicon wafer
  • a table Fig. 4 (A)
  • Open the gate valve not shown
  • the substrate 2 on the table 4 by the substrate handling device For example, when a device forming surface of a silicon wafer on which a device is manufactured is rinsed with pure water and dried, the device forming surface is set as an upper surface (surface).
  • an inert gas is introduced into the sealed container 3 from the gas supply port 18 with respect to the substrate 2 and exhausted from the gas exhaust port 21, whereby the inside of the sealed container is replaced with a desired gas.
  • the gas to be supplied include argon, helium, and nitrogen.
  • the inside of the sealed container may be evacuated after setting the substrate.
  • the supply gas flow rate and the exhaust gas flow rate control device 22 are controlled by the valve 19, the flow meter 20 and the exhaust flow rate adjusting device 22, and the gas atmosphere such as the pressure in the closed vessel is controlled. Is adapted to the desired conditions.
  • pure water to which ultrasonic waves are applied is sprayed for several tens of seconds to sufficiently rinse the surface of the substrate 2.
  • the frequency of the ultrasonic wave applied to the pure water is not particularly limited, and may be determined to a desired frequency from about 0.02 to 30 MHz based on the type of the substrate.
  • an inert gas or a carbon dioxide gas is dissolved in a supersaturated state in pure water whose dissolved oxygen concentration has been reduced by a degassing module, or in pure water after degassing. Pure water can be suitably used. Further, it is possible to dry more efficiently by spraying heated pure water.
  • the substrate 2 When the pure water is ejected from the pure water moving nozzle 33, the substrate 2 is rotating, so that water droplets on the surface of the substrate are blown around by the centrifugal force. The central portion of the substrate is called a dead spot. Water wraps around for some reason, and water droplets are likely to stay. If water drops remain in the center of the board, it may cause a watermark.
  • the pure water moving nozzle 33 is moved from the center X of the substrate 2 to a predetermined position Y.
  • a predetermined position Y For example, it is possible to prevent water droplets from staying in the central region by spraying pure water while reciprocating within a range of about 10 mm from the center.
  • the presence or absence of water droplets remaining in the center of the substrate is confirmed by the monitoring camera 81 provided above the table 4, and the reciprocating operation of the pure water moving nozzle 33 may be repeated until there is no water droplet in the center of the substrate 2.
  • an inert gas is injected from the force of the inert gas moving nozzle 43 (Fig. 4 (C)).
  • the pure water transfer nozzle 33 and the inert gas transfer nozzle 43 are disposed in the outer peripheral region of the substrate 2. Before reaching, the vicinity of the outer edge is dry and water marks are likely to occur.
  • the inert gas is injected from the inert gas moving nozzle as described above, and pure water is supplied from the pure water fixing nozzle 63 to the outer peripheral region of the surface of the substrate 2 (FIG. 4D).
  • an inert gas is injected from the inert gas fixed nozzle 73 disposed above the substrate 2 into the central region of the surface of the substrate 2 (FIG. 4E). This prevents water droplets from returning to the center of the substrate 2 and ensures that the inert gas from the inert gas fixing nozzle 73 ensures that pure water remains in the center of the substrate 2. Can be blown away.
  • the pure water moving nozzle 33 and the inert gas moving nozzle 43 are moved from the center of the substrate 2 to the outer periphery so that the inert gas moving nozzle 43 follows the pure water moving nozzle 33 (FIG. 4 (F)). In this way, if both nozzles 33 and 43 are continuously moved at a constant speed in the radial direction from the center to the outer periphery of the substrate 2 and the pure water film 14 on the substrate surface is removed by the jetting inert gas, the nozzle is dried. Region 13 expands concentrically. While the pure water moving nozzle 33 and the inert gas moving nozzle 43 are near the center of the substrate 2, pure water is supplied to the outer peripheral area of the substrate 2 from the pure water fixing nozzle 63.
  • the pure water transfer nozzle 33 and the inert gas transfer nozzle 43 are moved from the center of the substrate 2 to the outer periphery, and from the pure water fixed nozzle 63 before the inert gas transfer nozzle reaches the outer peripheral region of the substrate 2. Stop the supply of pure water (Fig. 4 (G)). For example, when pure water is supplied from the pure water fixing nozzle 63 to an outer peripheral area within 10 mm from the outermost periphery of the substrate and the inert gas moving nozzle 43 reaches a position 15 to 20 mm from the outermost periphery of the substrate 2, the pure water is supplied. If the supply of pure water from the water fixing nozzle 63 is stopped, the generation of watermarks in the outer peripheral region of the substrate 2 can be surely prevented, and the entire substrate surface can be reliably dried.
  • the drying is completed, the substrate is taken out from the gate vano rev, and the next substrate may be dried.
  • the substrate 11 to be cleaned is set on the table 4 in the cleaning apparatus 10. Then, the process until the inside of the sealed container 3 is replaced with an inert gas and the gas atmosphere such as pressure is adapted to desired conditions is the same as in the case of the drying method.
  • the frequency of the ultrasonic wave applied to the cleaning liquid is not particularly limited, and may be determined to a desired frequency between about 0.02 to 30 MHz based on the type of the substrate.
  • the cleaning liquid used is not particularly limited, and acid, alkali, organic Either a chemical agent, pure water, etc. can be used, and an appropriate one can be selected from the type of substrate, the purpose of cleaning, etc. Not only when cleaning with a single cleaning solution, but also changing the cleaning solution one after another. Stage cleaning may be performed.
  • the substrate is a silicon wafer and hydrofluoric acid is used as the cleaning liquid
  • the oxide film on the surface is removed and the substrate becomes hydrophobic.
  • water droplets are likely to accumulate in the central region of the substrate, and the outer peripheral region is easily dried, so that watermarks and contamination are likely to occur in the central region and outer peripheral region.
  • after washing as in the case of the above drying method, for example, if drying is performed according to the process shown in FIG. 4, it is possible to effectively prevent the generation of these local watermarks.
  • the drying step it is desirable to increase the flow rate of the gas injected from the inert gas nozzle. In this way, especially when wafers with device patterns are washed with hydrofluoric acid and dried, water droplets that have entered the pattern grooves and holes can be drawn out of the grooves and holes based on the Bernoulli theorem. .
  • the resistance at the nozzle increases and the gas flow rate decreases. Since it is a drying method, there is no problem even if the flow rate decreases, and it can be said that it is preferable without fear of recontamination of the dry region with water droplets that have risen at a flow rate that does not splash the water film.
  • the example of cleaning a semiconductor substrate is shown.
  • the type of substrate to be dried is not limited to a semiconductor substrate, and a liquid crystal glass substrate, a quartz glass substrate, a magnetic substrate is used. It can be applied to various precision substrates such as disks.
  • a pure water / inert gas nozzle almost the same as that for the front surface may be installed for drying the back surface, and the front and back surfaces may be dried simultaneously. You may make it do.

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Description

基板の乾燥装置および洗浄装置並びに乾燥方法および洗浄方法 技術分野
本発明は、例えば半導体基板や半導体デバイスを製造する工程において、洗浄し た基板を乾燥する乾燥装置および乾燥方法、並びに基板を洗浄し乾燥する洗浄装 置および洗浄方法に関するものである。
背景技術
[0002] 半導体ゥエーハ等の基板を洗浄した後、乾燥させる方法として、バッチ式の洗浄装 置では、例えば、洗浄の終わった基板をイソプロピルアルコール（IPA)の加熱蒸気 中に入れ、凝縮 IPAで付着水を置換しながら、基板を蒸気温度まで昇温させて乾燥 する方法がある。このような IPAで置換する方法によれば、基板の表面にしみ（ウォー ターマーク）のない状態に乾燥させることができる。
また、リンス槽より基板を適当な速度で引上げながら、 IPA蒸気を含む窒素ガスを 吹き付けて室温で乾燥するマランゴニー乾燥法がある。この乾燥法は、引上げられる ゥエーハが水面を横切る時にできるメニスカス部の水力 SIPAの溶解によって表面張 力が下がり、基板（ゥエーハ）が水に濡れなくなるマランゴニー効果を利用したもので ある。
[0003] 一方、スピン回転による枚葉式洗浄装置では、 IPAを使用したり、乾燥時のスピン 回転数を多段階に制御することでウォーターマーク等の発生を抑制する方法がある しかし、 IPAは、ウォーターマーク等の発生を抑えるには有効である力 乾燥後の 基板表面に微量ながら有機物が残留するという問題がある。デバイスの微細化が進 む昨今においては、微量の有機物であっても、デバイスの特性、信頼性に影響を及 ぼすため好ましレ、ことではなレ、。
乾燥時にゥエーハの回転数を多段階に制御する方法では、ウォーターマークの発 生をある程度抑制することができるものの、 IPAを使用する方法に比べると抑制効果 が劣るという問題がある。
[0004] また、半導体ゥエーハの乾燥では、ゥエーハの表面状態も影響する。
例えば、ゥエーハの表面が酸化膜等の親水性膜に覆われていれば、完全に乾燥 する直前の瞬間までゥエーハ表面には極めて薄いながらも水膜が覆っており、局所 的に乾燥することにより生じるウォーターマーク等の発生が抑制される。従って、表面 が親水性である基板は清浄な状態に乾燥させ易い。
[0005] 一方、フッ酸処理後の酸化膜等が除去されたゥエーハは、表面が疎水性となって いる。そして、乾燥の際、疎水性となっているゥエーハ表面への純水の供給を停止す ると、ゥエーハの外縁に近い外周領域では瞬時に水分が遠心力で振り切られる。こ れに対し、ゥエー八の中心部に近い中心領域では、表面が疎水性であるため、ゥェ ーハの回転に起因する遠心力が水分に伝達されにくい。その結果、先に乾燥してい た外周部にウォーターマーク等を生じ易ぐ中心部においては、微少ながら水滴が 残留して汚染され易いとレ、う問題がある。
[0006] このような基板表面のウォーターマークや汚れを効果的に防止する乾燥装置ある いは洗浄装置として、回転する基板の表面に向けて純水を噴射するノズルと不活性 ガスを噴射するノズルを、基板の表面の中心から外周にかけて同時に移動させる装 置が提案されている（特開 2001— 53051号公報参照）。
このような乾燥装置あるいは洗浄装置では、基板の中心部から外周に向けて純水 による濡らしと乾燥領域が同心円状に広がり、ウォータマークや汚染の発生が抑制さ れ、基板表面を清浄な状態に乾燥することができる。
[0007] ところ力 S、本発明者らが調査したところ、上記のように純水噴射と不活性ガス噴射に より基板の中心から同心円状に乾燥させる乾燥装置あるいは洗浄装置を用いても、 特に大型の基板や表面が疎水性の基板では、基板の中心領域や外周領域におい て局所的なウォーターマークや汚染が生じる場合があった。 発明の開示
[0008] そこで、本発明は、特に大型の基板や表面が疎水性の基板であっても、基板表面 の中心領域や外周領域に局所的なウォーターマークや汚染を発生させずに極めて 清浄な状態に乾燥させることができる乾燥装置及び乾燥方法並びに洗浄装置及び 洗浄方法を提供することを目的とする。
[0009] 上記目的を達成するため、本発明によれば、被乾燥基板の表面を純水で濯ぎ、純 水水膜を噴射不活性ガスで排除して乾燥する乾燥装置であって、少なくとも、 前記被乾燥基板を水平に保持し、回転を可能とする回転保持手段と、
前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段と、
前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて前記純水移動噴射手段 に追従しながら該基板の表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段と、 前記被乾燥基板の上方に位置し、該基板の表面の外周領域に純水を供給する純 水固定供給手段及び/又は前記被乾燥基板の上方に位置し、該基板の表面の中 心領域に不活性ガスを噴射する不活性ガス固定噴射手段とを具備することを特徴と する基板の乾燥装置が提供される。
[0010] このように基板の中心から外周にかけて純水移動噴射手段に追従する不活性ガス 移動噴射手段のほか、基板の表面の外周領域に純水を供給する純水固定供給手 段又は基板の表面の中心領域に不活性ガスを噴射する不活性ガス固定噴射手段、 あるいはその両方を具備した乾燥装置であれば、特に大型の基板や表面が疎水性 の基板であっても、基板表面の中心領域や外周領域に局所的なウォーターマークや 汚染を発生させずに極めて清浄な状態に乾燥させることができるものとなる。
[0011] 前記回転保持手段により保持した被乾燥基板の表面を監視するための監視カメラ が設けられたものとすることができる。
このような監視カメラが設けられてレヽれば、基板の表面に水滴が残留してレ、なレ、こと を確認することができ、ウォーターマークや汚染の発生をより確実に防ぐ乾燥装置と なる。
[0012] 前記純水移動噴射手段の噴射方向と前記不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が
、対向しているものとすることができる。
純水移動噴射手段の噴射方向と不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が対向して いれば、基板表面上の水滴を噴射不活性ガスで強制的に押し出して排除する効率 力 り高くなり、より確実に乾燥することができる乾燥装置となる。
[0013] 前記純水移動噴射手段と前記不活性ガス移動噴射手段とが、それぞれ別の移動 手段により移動されるものとしてもよレ、。
純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段がそれぞれ別の移動手段によって 移動できる乾燥装置であれば、各噴射手段 (ノズル)の位置関係、噴射位置、噴射時 間、噴射時期、噴射方向等を任意に設定し、微調整することができ、被乾燥基板の 表面状態に応じて最適な乾燥条件を選択することができる。
[0014] 前記純水移動噴射手段及び/又は純水固定供給手段は、超音波を印加した純水 を噴射又は供給するものとすることができる。
基板の表面に超音波を印加した純水を噴射又は供給する乾燥装置であれば、純 水の基板表面に対する濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後、ウォータマークや汚染の 発生をより効果的に防ぐことができる。
[0015] 前記純水移動噴射手段及び/又は純水固定供給手段は、溶存酸素濃度を低減し た純水、あるいは脱気後の純水に不活性ガスもしくは炭酸ガスを過飽和に溶解させ た純水を噴射又は供給するものとすることができる。
このような純水を使用する乾燥装置であれば、例えば、表面に容易に自然酸化膜 が生成するシリコン基板のような場合でも、乾燥工程にぉレ、ては殆ど酸化膜が生成 することはなぐ安定した表面状態で乾燥することができる。
[0016] 前記の乾燥装置を用いて基板を乾燥する方法が提供される。
本発明にかかる乾燥装置を用いて基板を乾燥すれば、特に大型の基板や疎水性 の基板であっても、純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段により、基板の中 心部から純水水膜を同心円状に連続して排除して乾燥することに加え、純水固定供 給手段あるいは不活性ガス固定噴射手段により、基板表面の外周領域や中心領域 における局所的な乾燥や水滴の残留により生じるウォーターマークや汚染の発生を より効果的に防ぐことができ、極めて清浄な状態に乾燥させることができる。
[0017] また、本発明では、被乾燥基板の表面を純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガス で排除して乾燥する方法において、少なくとも、
前記被乾燥基板を水平に保持して回転させ、 前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心領域の上方 に配置し、
前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心 領域の上方に配置し、
前記被乾燥基板の上方に位置し、前記被乾燥基板の表面の外周領域に純水を供 給する純水固定供給手段を配置し、
前記純水移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心から外周にかけて移動させな がら該基板の表面に純水を噴射させ、
前記不活性ガス移動噴射手段を、前記純水移動噴射手段に追従するように前記 被乾燥基板の中心から外周にかけて移動させながら該基板の表面に不活性ガスを 噴射させるとともに、前記純水固定供給手段から前記被乾燥基板の表面の外周領域 に純水を供給し、
前記不活性ガス移動噴射手段が前記被乾燥基板の外周領域に到る前に前記純 水固定供給手段からの純水の供給を停止し、
基板表面上の純水水膜を前記不活性ガス移動噴射手段からの噴射不活性ガスに よって排除して乾燥する、
ことを特徴とする基板の乾燥方法が提供される。
[0018] 上記のように乾燥を行えば、基板のほぼ中心から外周にかけて乾燥領域が同心円 状に広がり、特に大型の基板や表面が疎水性の基板であっても、純水固定供給手 段から基板表面の外周領域への純水の供給により、外周領域での局所的な乾燥に より生じるウォーターマークや汚染の発生を効果的に防ぎ、極めて清浄な状態に乾 燥させることができる。
[0019] また、前記純水移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心から外周にかけて移動さ せる前に、該基板の中心から所定の位置まで往復移動させながら純水を噴射させ、 前記純水移動噴射手段の往復移動中又は往復移動終了時に、前記不活性ガス移 動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水固定供給手段から純水を 供給すること力 Sできる。
純水移動噴射手段を基板の中心から所定の位置まで往復移動させながら純水を 噴射させれば、基板の中心部に水滴が滞留することを効果的に防ぐことができる。
[0020] この場合、前記純水移動噴射手段を前記被乾燥基板の中心から所定の位置まで 往復移動させながら純水を噴射させる動作を、少なくとも前記被乾燥基板の中心に 水滴が無くなるまで行うことが好ましレ、。
純水移動噴射手段の往復移動を基板の中心に水滴が無くなるまで行えば、中心 領域におけるウォーターマークや汚染をより確実に防ぐことができる。
[0021] 前記不活性ガス移動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水固定 供給手段から純水を供給する際、さらに前記被乾燥基板の上方に配置した不活性 ガス固定噴射手段から、前記被乾燥基板の表面の中心領域に不活性ガスを噴射さ せることちでさる。
このような不活性ガス固定噴射手段から基板の表面の中心領域に不活性ガスを噴 射させれば、基板の中心部に水滴が回り込むことを確実に防ぎ、また、中心部に水 滴が滞留しても吹き飛ばすことができる。
[0022] 前記純水移動噴射手段と前記不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が対向するよ うに傾斜をつけて、噴射不活性ガスで純水水膜を基板中心から外周にかけて排除し つつ乾燥することができる。
純水移動噴射手段の噴射方向と不活性ガス移動噴射手段の噴射方向を対向させ れば、基板表面に残留する微量の水滴を噴射不活性ガスで強制的に押し出して排 除する効率がより高くなり、ウォータマークや汚染の発生をより抑え、極めて効率よく 清浄な状態に乾燥させることができる。
[0023] 前記純水として、超音波を印加した純水を用いることができる。
基板の表面に超音波を印加した純水を噴射又は供給すれば、純水の基板表面に 対する濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後、ウォータマークや汚染の発生をより効果的 に防ぐことができる。
[0024] 前記純水として、脱気モジュールにより溶存酸素濃度を低減した純水、あるいは脱 気後の純水に不活性ガスもしくは炭酸ガスを過飽和に溶解させた純水を用いること ができる。
このような純水を使用して基板を乾燥すれば、例えば、表面に容易に自然酸化膜 が生成するシリコン基板のような場合でも、乾燥工程にぉレ、ては殆ど酸化膜が生成 することはなぐ安定した表面状態で乾燥することができる。
[0025] 前記被乾燥基板として、表面が疎水性の基板や、直径が 150mm以上の半導体ゥ エーハを好適に乾燥させることができる。
例えば、フッ酸洗浄後の表面が疎水性となったシリコンゥエーハゃ、直径 300mm にもなる大直径の半導体ゥエーハは、外周領域等に局所的なウォーターマークや汚 染が発生し易い。しかし、純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段により基板 の中心から外周に向けて乾燥させる際、純水固定供給手段により基板の表面の外周 領域に純水を供給することで局所的なウォーターマークの発生を効果的に防ぎ、極 めて清浄な状態に乾燥させることができる。
[0026] さらに本発明によれば、被洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した後、純水で濯ぎ、純 水水膜を噴射不活性ガスで排除して乾燥する洗浄装置であって、少なくとも、 前記被洗浄基板を水平に保持し、回転を可能とする回転保持手段と、
前記被洗浄基板の表面に洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段と、
前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段と、
前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて前記純水移動噴射手段 に追従しながら該基板の表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段と、 前記被洗浄基板の上方に位置し、該基板の表面の外周領域に純水を供給する純 水固定供給手段及び/又は前記被洗浄基板の上方に位置し、該基板の表面の中 心領域に不活性ガスを噴射する不活性ガス固定噴射手段とを具備することを特徴と する基板の洗浄装置が提供される。
[0027] このような構成の洗浄装置であれば、基板のほぼ中心に洗浄液を噴射して基板を 洗浄した後、純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段によって基板の中心から 同心円状に濯ぎながら乾燥させることができ、さらに純水固定供給手段又は不活性 ガス固定噴射手段、あるいはそれらの両方を備えているため、特に大型の基板や表 面が疎水性の基板であっても、基板表面の中心領域や外周領域に局所的なウォー ターマークや汚染を発生させずに極めて清浄な状態に乾燥させることができる。
[0028] 前記回転保持手段により保持した被洗浄基板の表面を監視するための監視カメラ が設けられているものとすることができる。
このような監視カメラが設けられてレヽれば、基板の表面に水滴が残留してレ、なレ、こと を確認することができ、ウォーターマークや汚染の発生をより確実に防ぐことができる 洗浄装置となる。
[0029] 前記純水移動噴射手段の噴射方向と前記不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が
、対向しているものとすることができる。
純水移動噴射手段の噴射方向と不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が対向して いれば、基板の表面に残留する微量の水滴を噴射不活性ガスで強制的に押し出し て排除する効率がより高くなり、より確実に乾燥することができる洗浄装置となる。
[0030] 前記洗浄液噴射手段と前記純水移動噴射手段と前記不活性ガス移動噴射手段と 力 それぞれ別の移動手段により移動されるものとすることができる。
このようにそれぞれ別の移動手段によって移動できる洗浄装置とすれば、各噴射手 段 (ノズル)の位置関係、噴射位置、噴射時間、噴射時期、噴射方向等を任意に設 定し、微調整することができ、基板の表面状態に応じて最適な洗浄及び乾燥条件を 選択すること力できる。
[0031] 前記純水移動噴射手段及び/又は純水固定供給手段は、超音波を印加した純水 を噴射又は供給するものとすることができる。
基板の表面に超音波を印加した純水を噴射又は供給する洗浄装置であれば、純 水の基板表面に対する濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後、ウォータマークや汚染の 発生をより効果的に防ぐことができる。
[0032] 前記洗浄液噴射手段は、超音波を印加した洗浄液を噴射するものとすることができ る。
洗浄液噴射手段が基板の表面に超音波を印加した洗浄液を噴射する洗浄装置で あれば、洗浄液の基板表面に対する濡れ性や洗浄性が高まり、洗浄後は、局所的な ウォータマークや汚染の発生を効果的に防いで極めて清浄な状態に乾燥させること ができる。
[0033] 前記洗浄液噴射手段は、少なくともフッ酸水溶液を噴射するものとすることができる 例えば表面に自然酸化膜を有するシリコン基板に対し、洗浄液噴射手段からフッ 酸水溶液を噴射して洗浄すると、基板表面から酸化膜が除去されて表面が疎水性と なり、局所的なウォーターマークが発生し易くなる。しかし、本発明に係る洗浄装置は 、純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段に加え、純水固定供給手段又は不 活性ガス固定噴射手段、あるいはこれらの両方を備えているため、局所的なウォータ 一マークや汚染の発生を効果的に防ぎ、極めて清浄な状態に乾燥させることができ る。
[0034] 前記の洗浄装置を用いて、基板を洗浄する方法が提供される。
本発明にかかる洗浄装置を用いて基板を洗浄すれば、洗浄液による洗浄と純水に よる濯ぎの後、純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段に加え、純水固定供 給手段からの純水供給あるいは不活性ガス固定噴射手段からのガス噴射により、局 所的なウォーターマークや汚染の発生を効果的に防ぎ、極めて清浄な状態に乾燥さ せること力 Sできる。
[0035] さらに本発明によれば、被洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した後、純水で濯ぎ、純 水水膜を噴射不活性ガスで排除して乾燥する洗浄方法において、少なくとも、 前記被洗浄基板を水平に保持して回転させ、
前記被洗浄基板の上方から該基板の表面に洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段を 該基板の中心領域の上方に配置し、洗浄液を噴射して基板表面を洗浄した後、 前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心領域の上方 に配置し、
前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心 領域の上方に配置し、
前記被洗浄基板の上方に位置し、前記被洗浄基板の表面の外周領域に純水を供 給する純水固定供給手段を配置し、
前記純水移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心から外周にかけて移動させな がら該基板の表面に純水を噴射させ、
前記不活性ガス移動噴射手段を、前記純水移動噴射手段に追従するように前記 被洗浄基板の中心から外周にかけて移動させながら該基板の表面に不活性ガスを 噴射させるとともに、前記純水固定供給手段から前記被洗浄基板の表面の外周領域 に純水を供給し、
前記不活性ガス移動噴射手段が前記被洗浄基板の外周領域に到る前に前記純 水固定供給手段からの純水の供給を停止し、
基板表面上の純水水膜を前記不活性ガス移動噴射手段からの噴射不活性ガスに よって排除して乾燥する、
ことを特徴とする基板の洗浄方法が提供される。
[0036] このような洗浄方法であれば、基板のほぼ中心に洗浄液を噴射して基板を洗浄し た後、純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段によって基板の中心から同心 円状に水で濯ぎながら乾燥させることができ、さらに純水固定供給手段から基板の外 周領域への純水の供給により、特に大型の基板や表面が疎水性の基板であっても、 基板表面に局所的なウォーターマークや汚染を発生させずに極めて清浄な状態に 乾燥させることができる。
[0037] この場合、前記純水移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心から外周にかけて移 動させる前に、該基板の中心から所定の位置まで往復移動させながら純水を噴射さ せ、
前記純水移動噴射手段の往復移動中又は往復移動終了時に、前記不活性ガス移 動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水固定供給手段から純水を 供給すること力 Sできる。
純水移動噴射手段を基板の中心から所定の位置まで往復移動させながら純水を 噴射させれば、基板の中心部に水滴が滞留することをより効果的に防ぐことができる
[0038] この場合、前記純水移動噴射手段を前記被洗浄基板の中心から所定の位置まで 往復移動させながら純水を噴射させる動作を、少なくとも前記被洗浄基板の中心に 水滴が無くなるまで行うことが好ましレ、。
純水移動噴射手段の往復移動を基板の中心に水滴が無くなるまで行えば、中心 領域におけるウォーターマークや汚染をより確実に防ぐことができる。
[0039] また、前記不活性ガス移動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水 固定供給手段から純水を供給する際、さらに前記被洗浄基板の上方に配置した不 活性ガス固定噴射手段から、前記被洗浄基板の表面の中心領域に不活性ガスを噴 射させることができる。
このように基板の上方に配置した不活性ガス固定噴射手段から、基板の表面の中 心領域に不活性ガスを噴射させれば、基板の中心部への水滴の回り込みを防ぎ、ま た、中心部に滞留している水滴を確実に除去することができる。
[0040] 前記不活性ガス噴射手段と純水噴射手段の噴射方向が対向するように傾斜をつけ て、噴射不活性ガスで純水水膜を基板中心から外周にかけて排除しつつ乾燥するこ とができる。
純水移動噴射手段の噴射方向と不活性ガス移動噴射手段の噴射方向を対向させ れば、基板表面に残留する微量の水滴を噴射不活性ガスで強制的に押し出して排 除する効率がより高くなり、ウォータマークや汚染の発生をより効果的に防ぎ、極めて 効率よく清浄な状態に乾燥することができる。
[0041] 前記純水として、超音波を印加した純水を用いることができる。
基板の表面に超音波を印加した純水を噴射又は供給すれば、純水の基板表面に 対する濡れ性や洗浄性が高まり、乾燥後、ウォータマークや汚染の発生をより効果的 に防ぐことができる。
[0042] 前記洗浄液噴射手段から超音波を印加した洗浄液を噴射することができる。
基板の表面に超音波を印加した洗浄液を噴射するものであれば、洗浄液の基板表 面に対する濡れ性や洗浄性が高まり、高い洗浄効果が得られ、洗浄後は、局所的な ウォータマークや汚染の発生を効果的に防いで極めて清浄な状態に乾燥させること ができる。
[0043] 前記洗浄液をフッ酸水溶液とすることができる。 例えば表面に自然酸化膜を有するシリコン基板をフッ酸水溶液を用いて洗浄する と、基板表面は疎水性となり、局所的なウォーターマークが発生し易くなる。しかし、 本発明に係る洗浄方法は、洗浄後、純水移動噴射手段と不活性ガス移動噴射手段 による濯ぎ及び乾燥の際、純水固定供給手段からの純水供給により、外周領域等に おける局所的なウォーターマークや汚染の発生を効果的に防ぎ、極めて清浄な状態 に乾燥させること力 Sできる。
[0044] 前記被洗浄基板として、直径が 150mm以上の半導体ゥエーハを洗浄することがで きる。
大直径の半導体ゥエーハは、洗浄後、乾燥する際、特に外周領域に局所的なゥォ 一ターマークが発生し易いが、純水固定供給手段により基板の表面の外周領域に 純水を供給することで局所的なウォーターマークの発生を効果的に防ぎ、極めて清 浄な状態に乾燥させることができる。
[0045] 以上のように、本発明によれば、基板の中心から外周にかけて純水移動噴射手段 に追従する不活性ガス移動噴射手段による乾燥のほか、純水固定供給手段から基 板の外周領域への純水供給、又は不活性ガス固定噴射手段から基板の中心領域へ の不活性ガス噴射、あるいはその両方により、基板表面の外周領域や中心領域にお ける局所的なウォーターマークや汚染の発生を極めて効果的に防ぐことができる。従 つて、特に大型の基板や表面が疎水性の基板であっても、ウォーターマークや汚染 を発生させずに極めて清浄な状態に乾燥することができ、高品質の基板を安定して 供給すること力 Sできる。
また、 IPA等の有機溶媒を使用しないので、表面に有機物が残留することもなぐ 安全性の高い操業が可能となる利点もある。さらに枚葉式のため大口径基板の処理 を円滑に行うことができ、生産性の向上とコストダウンを図ることもできる。 図面の簡単な説明
[0046] [図 1]本発明にかかる乾燥装置及び洗浄装置の構成の一例を示す概略断面図であ る。
[図 2]本発明にかかる乾燥装置の各ノズノレの配置と動作の例を示す概略図である。 (a)不活性ガス移動ノズルと純水移動ノズノレを同一の移動手段で移動する場合 （b) 不活性ガス移動ノズノレと純水移動ノズルを別々の移動手段で移動する場合
[図 3]本発明に力かる洗浄装置の各ノズノレの配置と動作の例を示す概略図である。 (a)不活性ガス移動ノズルと純水移動ノズノレと洗浄液ノズノレを同一の移動手段で移 動する場合 （b)不活性ガス移動ノズルと純水移動ノズノレと洗浄液ノズノレを別々の移 動手段で移動する場合
[図 4]本発明にかかる基板の乾燥方法の一例を示すフロー図である。
[図 5]純水移動ノズノレの往復移動を説明する概略図である。
発明を実施するための最良の形態
[0047] 以下、本発明の実施の形態について添付した図面に基づいて具体的に説明する。
本発明者等は、特に大型の半導体基板や表面が疎水性の基板の洗浄後の乾燥に おいて、ウォーターマークや汚染等の発生をより効果的に防止する手段について種 々の実験並びに検討を重ねた。その結果、スピン回転枚葉式の乾燥装置あるいは洗 浄装置において、基板中心から外周にかけて純水の噴射に追従するように不活性ガ スを噴射して純水水膜を排除することに加え、基板の表面の外周領域に純水を供給 するか、基板の表面の中心領域に不活性ガスを噴射することで、局所的なウォータ 一マークや汚染を極めて効果的に防ぐことができることを見出し、本発明の完成に至 つたものである。
[0048] 図 1は本発明にかかる乾燥装置及び洗浄装置の構成の一例を示している。また、 図 2は乾燥装置における各ノズノレの配置と動作の例を概略的に示している。
図 1及び図 2に示した乾燥装置 1は、密閉容器 3内に、基板 2を回転させるための回 転保持手段 4のほか、純水移動噴射手段 33、不活性ガス移動噴射手段 43、純水固 定供給手段 63、不活性ガス固定噴射手段 73が設けられている。
[0049] 回転保持手段 4は、被乾燥基板 2を水平に保持して回転させるためのものであり、 テーブル 4、回転支持部材 7、駆動モータ 8などから構成されている。密閉容器 3の下 方ほぼ中央部から容器内に筒状固定軸 5が挿入されており、回転支持部材 7が軸受 け 6を介して固定軸 5を中心にして回転自在に支持されている。回転支持部材 7の上 端部には、基板 2を水平状態で保持するテーブル 4が連結されており、下端部には、 これを囲繞するように駆動モータ 8が配置されている。駆動モータ 8によって回転支持 部材 7を回転すれば、テーブル 4を介して基板 2を回転させることができる。
[0050] 純水移動噴射手段 33は、基板 2の上方で基板 2の中心から外周にかけて移動しな がら基板 2の表面に純水を噴射するものであり、純水を噴射するノズル (純水移動ノ ズル） 33力 このノズノレ 33を基板 2の径方向に移動させるアーム 32などから構成され ている。
図 1に見られるように、純水移動ノズル 33の上端面には円形状の超音波発振面を 有する振動子 37が装着され、さらに給電ケーブル 34が連結されている。また、純水 移動ノズノレ 33の側面には純水導入管 35が設けられており、ここから導入した純水を 下端の噴射口 36から超音波を印加して噴出させることによって、基板 2を濯ぐととも に、表面を濡らして純水水膜を形成することができる。
[0051] 不活性ガス移動噴射手段 43は、基板 2の上方で基板 2の中心から外周にかけて純 水移動噴射手段（純水移動ノズル） 33に追従しながら基板 2の表面に不活性ガスを 噴射するものであり、図 2 (a)に見られるように、不活性ガスを噴射するノズル (不活性 ガス移動ノズノレ） 43と、このノズノレ 43を基板 2の径方向に移動させるアーム 32などか ら構成されている。
不活性ガス移動ノズル 43には不活性ガス導入管 45が設けられている。ここ力 導 入した不活性ガスを下端の噴射口 46から噴射させることによって、基板 2の表面の純 水水膜 14を基板 2のほぼ中心から外周にかけて同心円状に排除して乾燥領域 13を 形成すること力できる。
[0052] 図 1に示した乾燥装置 1では、密閉容器 3の底部から立設した支持棒 31の上端部 に、基板中央部に向けて伸びるアーム 32が連結されている。また、図 2 (a)に示され るように、アーム先端部にはそれぞれ円錐台形状の純水移動ノズル 33と不活性ガス 移動ノズル 43が、各ノズノレ 33, 43の噴射方向が対向するように傾斜をつけて取り付 けられている。不活性ガス移動ノズノレ 43が基板 2の中心側に位置し、純水移動ノズ ノレ 33は基板 2の外周側に位置している。
そして、支持棒 31が、その垂直中心軸を中心に回転できるようになつており、不図 示のモータによって支持棒 31を回転運動すれば、不活性ガス移動ノズノレ 43が純水 移動ノズル 33を追従するように両ノズル 33, 43を同時に基板 2の表面に対して径方 向に平行移動させることができる。
[0053] 基板 2の乾燥に際しては、先ず基板 2のほぼ中心に純水を噴射して基板全面を十 分に濯いだ後、不活性ガスを噴射しつつ、純水移動ノズル 33力、らも純水を噴射し、 両ノズル 33, 43を基板中心から外周にかけて径方向に移動させることで、基板 2の 中心から乾燥領域を同心円状に広げることができる。なお、純水 '不活性ガスの噴射 の時期、噴射時間、ノズノレの停止位置、ノズルの移動速度等の乾燥条件は、プロダラ ム化してコンピューターで制御すればよい。
[0054] 純水固定供給手段 63は、基板 2の上方に位置し、基板 2の表面の外周領域に純 水を供給する。純水を供給するノズル 63は、基板 2の表面の外周領域に純水を供給 する位置に固定されている以外は純水移動ノズル 33と同様の構成とすることができ る。
例えば直径 300mmのシリコンゥエーハのように直径が 150mm以上の大型の基板 や、フッ酸洗浄後のシリコンゥエーハのように表面が疎水性の基板を乾燥する際、前 記のような純水移動ノズル 33と不活性ガス移動ノズノレ 43を用いて基板 2の中心から 外周に向けて乾燥を行うと、中心領域では遠心力が小さぐ外周領域では遠心力が 大きいので、中心領域では水滴が溜まり易ぐ外周領域では移動ノズル 33, 43が外 周に到達する前に乾燥して局所的にウォーターマークが発生し易レ、。また、移動ノズ ル 33, 43が基板 2の外周に到達した場合に、浮遊している水滴が舞い戻り、基板 2 の中心領域に付着してウォーターマークが発生することがある。しかし、本発明では 、純水移動ノズル 33と不活性ガス移動ノズル 43による乾燥の際、上記のような純水 固定ノズル 63から基板 2の表面の外周領域（例えば外縁から 20mm以内の領域）に 純水を供給することで、特に外周領域でのウォーターマークを極めて効果的に防止 すること力 Sできる。
[0055] また、不活性ガス固定噴射手段は、基板 2の上方に位置し、基板 2の表面の中心領 域に不活性ガスを噴射する。不活性ガスを噴射するノズル 73は、基板 2の表面の中 心領域に不活性ガスを噴射する位置に固定されている以外は不活性ガス移動ノズ ノレ 43と同様の構成とすることができる。 前記のように、特に大型の基板や表面が疎水性の基板に対し、純水移動ノズル 33 と不活性ガス移動ノズル 43を用いて中心から外周に向けて乾燥を行うと、中心領域 で水滴が溜まり易ぐまた、水滴が回り込み易いので、ウォーターマークや汚染が発 生し易い。しかし、上記のような不活性ガス固定噴射手段から基板の表面の中心領 域に不活性ガスを噴射することで、基板の中心領域への水滴の回り込みを防ぎ、ま た、滞留している水滴を飛ばすことができ、特に中心領域でのウォーターマークや汚 染を極めて効果的に防止することができる。
[0056] 密閉容器 3の天井部中央に設けられている監視カメラ 81は、回転保持手段 (テー ブル) 4により保持した基板 2の表面を監視するためのものである。このような監視カメ ラ 81を回転テーブル 4の上方に設けておけば、乾燥中の基板 2の表面状態、例えば 基板表面における水滴の付着の有無を確認することができる。
[0057] また、密閉容器 3には、基板 2に対し不活性なガスを供給するガス供給手段と、ガス 排気手段とが接続されており、それぞれガス流量調整装置が備えられている。密閉 容器 3の天井部には、ガス供給口 18が開口しており、これにバルブ 19、流量計 20を 経て、ガスラインが配管されている。一方、密閉容器 3の底部には、ガス排気口 21が 開口しており、これに排気流量調整装置 22、例えばマスフローコントローラが接続さ れている。
また、テーブル 4の水平位置に対応する密閉容器 3の側面には、不図示のゲートバ ルブが設けられており、不図示の基板ハンドリング装置によって、基板 2を密閉容器 3 に出し入れできるようになってレ、る。
[0058] 図 2 (b)は、各ノズルの配置と動作の他の例を示している。
この例においては、純水移動ノズノレ 33と不活性ガス移動ノズノレ 43は、別々のァー ム 32、 42に取りつけられ、支持棒 31、 41に接続されている。支持棒 31、 41は、ガイ ドレーノレ 38、 48上を基板 2の径方向に不図示のモータによって往復移動できるよう になっている。この場合も不活性ガス移動ノズル 43は基板 2の中心側に、純水移動ノ ズル 33は基板 2の外周側に配置され、噴射不活性ガスによって純水水膜 14が基板 2の中心部から外周に向かって排除され易いように構成されている。
[0059] そして、このような構成の純水移動ノズル 33と不活性ガス移動ノズル 43を有する乾 燥装置においても、これらの移動ノズル 33, 43とは別に、基板 2の上方に位置し、基 板の表面の外周領域に純水を供給するためのノズル (純水固定ノズル） 63と、基板 2 の表面の中心領域に不活性ガスを噴射するためのノズノレ (不活性ガス固定ノズル） 7 3がそれぞれ設けられている。これらの固定ノズル 63, 73を備えることで、特に大型 の基板や表面が疎水性の基板を乾燥させる場合でも、外周領域での乾きや、水滴の 残留、回り込みを防止して基板の中心領域や外周領域でのウォーターマークを極め て効果的に防止することができる。
[0060] 次に本発明にかかる洗浄装置の構成例について説明する。図 3は各ノズノレの配置 と動作の例を概略的に示している。
本発明の洗浄装置 10は、乾燥前に基板を洗浄する手段として、図 3 (a) (b)に示し たように洗浄液ノズノレ 53を具備し、他の構成については基本的には図 1、図 2 (a) (b )に示した乾燥装置 1とほぼ同様である。
[0061] 図 3 (a)に示した洗浄装置では、密閉容器 3の底部から立設した支持棒 31の上端 部に、被洗浄基板中央部に向けて伸びるアーム 32が連結されており、アーム先端部 には純水移動ノズル 33と不活性ガス移動ノズル 43と洗浄液ノズル 53が取り付けられ ている。
純水移動ノズル 33と不活性ガス移動ノズル 43の構成及び作用は、それぞれ前記 乾燥装置 1の場合と同様である。各ノズル 33， 43の噴射方向が対向するように傾斜 をつけて取り付けられ、不活性ガス移動ノズノレ 43が基板 2の中心側に位置している。
[0062] 洗浄液ノズル 53の位置は基板全体に洗浄液を噴射できれば特に限定されず、単 独でより高い洗浄効果が得られるようにその噴射方向とノズルの位置を決めてアーム 32に取りつければよレ、。
支持棒 31は、その垂直中心軸を中心に回転できるようになっており、不図示のモー タによって支持棒 31を回転運動すれば、不活性ガス移動ノズノレ 43と純水移動ノズル 33と洗浄液ノズノレ 53を基板 2の表面に対して平行移動できるようになつている。
[0063] そして、このような洗浄装置 10でも、基板 2の表面の外周領域に純水を供給するた めの純水固定ノズノレ 63と、基板 2の表面の中心領域に不活性ガスを噴射するための 不活性ガス固定ノズノレ 73が設けられている。これらの固定ノズノレ 63, 73を設けること で基板 2の外周領域における乾燥や、中心領域での水滴の滞留、回り込みを極めて 効果的に防ぐことができ、大型の基板や表面が疎水性の基板を洗浄して乾燥させる 場合であっても、外周領域や中心領域における局所的なウォーターマークや汚染の 発生を効果的に防止することができる。
[0064] 図 3 (b)は、本発明に力、かる洗浄装置の他の構成例を示している。
この例においては、純水移動ノズル 33、不活性ガス移動ノズノレ 43、洗浄液ノズル 5 3は、另 IJ々のアーム 32、 42、 52に取りつけられ、支持棒 31、 41、 51に接続されてレヽ る。そして、支持棒 31はガイドレール 38上を、支持棒 41， 51はガイドレール 48上を 基板 11の径方向に不図示のモータによって往復移動できるようになつている。この場 合も不活性ガス移動ノズノレ 43は基板 11の中心側に、純水移動ノズル 33は基板 11 の外周側に配置されている。そして、基板の中心から外周に向けて不活性ガス移動 ノズノレ 43が純水移動ノズル 33に追従するように同時に移動することで、噴射不活性 ガスによって純水水膜 14が基板 11の外周に向かって排除され易いようにしている。
[0065] 洗浄液ノズル 53には、超音波発振面の形状が円形である振動子 57が上端面に装 着され、給電ケーブル 54が連結されている。洗浄液ノズル 53の側面には洗浄液導 入管 55が設けられており、ここから導入した洗浄液を下端の噴射口 56から超音波を 印加して噴出させることによって、基板 11の表面を濡らし洗浄するようになっている。 なお、洗浄液ノズル 53の支持棒 51は、ガイドレール 48を支持棒 41と共用している 1S 洗浄液ノズル 53の走行パターンによっては別の専用ガイドレールを設けてもょレ、
[0066] このような構成の洗浄装置でも、純水固定ノズノレ 63と、不活性ガス固定ノズル 73が 設けられている。そして、基板 11の洗浄後、乾燥させる際、純水固定ノズル 63から基 板 11の表面の外周領域に純水を供給したり、不活性ガス固定ノズル 73から基板 11 の表面の中心領域に不活性ガスを噴射することにより、基板 11の外周領域や中心領 域でのウォーターマークの発生を効果的に防止し、極めて清浄な状態に乾燥させる こと力 Sできる。
[0067] 次に、本発明にかかる乾燥装置を用いて、半導体基板（シリコンゥエーハ）を乾燥 する方法の一例につき説明する。図 4は乾燥工程を示すフロー図である。 まず、洗浄後の基板（シリコンゥエーハ）をテーブル上に水平に保持する（図 4 (A) ) 。密閉容器 3の側面の不図示のゲートバルブを開き、基板ハンドリング装置によって、 基板 2をテーブル 4上にセットする。例えば、デバイスが作製されたシリコンゥエーハ のデバイス形成面を純水で濯いで乾燥させる場合、当該デバイス形成面を上面 (表 面）としてセットする。
[0068] 基板 2をテーブル 4にセットした後、ゲートバルブを閉じ、密閉容器 3を密閉させる。
次いで、密閉容器 3にガス供給口 18から基板 2に対して不活性なガスを導入し、ガス 排気口 21から排気することによって、密閉容器内を所望ガスに置換する。供給する ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素等が挙げられる。置換時間をより短縮するた め、基板をセットした後、密閉容器内を真空引きしても良い。
[0069] 密閉容器 3内のガス置換を行った後、バルブ 19、流量計 20および排気流量調整 装置 22によって、供給ガス流量、排気ガス流量を制御し、密閉容器内の圧力等のガ ス雰囲気を所望の条件に適合させる。
[0070] 密閉容器 3内が所望ガス雰囲気となったら、テーブル 4を回転させることによって、 基板 2を回転させるとともに、純水移動ノズル 33を基板 2の上方ほぼ中心（中心領域 )に配置し、基板 2の表面の中心領域に純水を噴射させる（図 4 (B) )。
このとき、超音波を印加した純水を数十秒間噴射して基板 2の表面を十分濯ぐ。純 水に印加される超音波の周波数は特に限定されるものではなぐ 0. 02〜30MHz程 度の間で、基板の種類等から、所望周波数に決定すれば良い。
また、ゥエーハ表面の自然酸化膜の形成を抑制させる場合には、脱気モジュール により溶存酸素濃度を低減した純水、あるいは脱気後の純水に不活性ガスもしくは炭 酸ガスを過飽和に溶解させた純水を好適に用いることができる。また、加温した純水 を噴射して、より効率的に乾燥させることもできる。
[0071] 純水移動ノズル 33から純水を噴射する際、基板 2は回転しているため、基板表面 の水滴は遠心力によって周囲に飛ばされる力 基板の中心部はデッドスポットなどと 呼ばれ、何らかの要因で水が回り込み、水滴が滞留し易い。基板の中心部に水滴が 残留するとウォーターマークの発生原因となるおそれがある。
そこで、図 5に示したように、純水移動ノズル 33を基板 2の中心 Xから所定の位置 Y まで、例えば中心から 10mm程度の範囲内で往復移動させながら純水を噴射させる ことで中心領域における水滴の滞留を防ぐことができる。例えば、テーブル 4の上方 に設けた監視カメラ 81により基板中心部における水滴の残留の有無を確認し、基板 2の中心に水滴が無くなるまで純水移動ノズル 33の往復動作を繰り返せばよい。
[0072] 純水移動ノズルの往復移動中又は往復移動終了時に、不活性ガス移動ノズル 43 力、ら不活性ガスを噴射させる（図 4 (C) )。ここで、特に大型の基板、例えば直径が 15 Omm以上、さらには 300mm以上となるシリコンゥエーハの乾燥を行う場合、純水移 動ノズル 33と不活性ガス移動ノズル 43が基板 2の外周領域に到達する前に外縁付 近が乾レ、てウォーターマークが発生し易い。
そこで、上記のように不活性ガス移動ノズルから不活性ガスを噴射させるとともに、 純水固定ノズル 63から基板 2の表面の外周領域に純水を供給する（図 4 (D) )。
[0073] さらに、基板 2の上方に配置した不活性ガス固定ノズル 73から、基板 2の表面の中 心領域に不活性ガスを噴射させる（図 4 (E) )。これにより、基板 2の中心部への水滴 の戻りを防ぐことができ、また、基板 2の中心部に純水が滞留していても不活性ガス固 定ノズル 73からの不活性ガスにより確実に吹き飛ばすことができる。
[0074] 純水移動ノズル 33と不活性ガス移動ノズル 43を、不活性ガス移動ノズノレ 43が純水 移動ノズノレ 33に追従するように基板 2の中心から外周にかけて移動させる（図 4 (F) ) このように両ノズル 33、 43を基板 2の中心から外周にかけて径方向に一定の速度 で連続的に移動させ、基板表面上の純水水膜 14を噴射不活性ガスによって排除す れば、乾燥領域 13が同心円状に拡大する。そして、純水移動ノズル 33と不活性ガス 移動ノズル 43が基板 2の中心付近にある間、基板 2の外周領域には純水固定ノズル 63から純水が供給されているため、基板 2の外周領域における乾燥を確実に防ぐこ とができる。また、基板 2の中心領域には不活性ガス固定ノズル 73から不活性ガスを 噴射しているので、水滴が残留せず、回り込みもないのでウォーターマークを確実に 防ぐことができる（図 2参照）。
[0075] なお、不活性ガス移動ノズノレ 43からのガス噴射（図 4 (C) )、純水固定ノズル 63から の純水供給（図 4 (D) )、不活性ガス固定ノズル 73からのガス噴射（図 4 (E) )、さらに 、純水移動ノズル 33と不活性ガス移動ノズル 43の移動（図 4 (F) )のそれぞれのタイミ ングは、基板の中心領域及び外周領域でのウォーターマークの発生をより効果的に 防止できるように、基板の大きさ、疎水性等を考慮していずれかを先行、同時、後行 とするように適宜設定すればょレ、。
[0076] 純水移動ノズノレ 33と不活性ガス移動ノズノレ 43を基板 2の中心から外周にかけて移 動させ、不活性ガス移動ノズノレが基板 2の外周領域に到る前に純水固定ノズル 63か らの純水の供給を停止する（図 4 (G) )。例えば、基板の最外周から 10mm以内の外 周領域に純水固定ノズル 63から純水を供給し、不活性ガス移動ノズル 43が基板 2の 最外周から 15〜20mmの位置に達したときに純水固定ノズル 63からの純水の供給 を停止すれば、基板 2の外周領域におけるウォーターマークの発生を確実に防ぐこと ができるとともに、基板表面全体を確実に乾燥させることができる。
[0077] そして、不活性ガス移動ノズル 43が基板 2の外縁に達したら、これらのノズルからの 噴射を停止し、さらに、不活性ガス固定ノズル 73からのガス噴射も停止する（図 4 (H) ) 0
これにより乾燥が完了し、ゲートバノレブから基板を取り出して、次の基板の乾燥に 移行すれば良い。
[0078] 次に、本発明にかかる洗浄装置を用いて、半導体基板を洗浄'乾燥する方法の一 例につき説明する。
まず、洗浄すべき基板 11を洗浄装置 10内のテーブル 4へセットする。そして、密閉 容器 3内を不活性ガスで置換し、圧力等のガス雰囲気を所望の条件に適合させるま での工程は前記乾燥方法の場合と同じである。
[0079] 密閉容器 3内が所望ガス雰囲気となったなら、基板の洗浄'乾燥を開始する。テー ブル 4を回転させることによって、基板 11を回転させると同時に、洗浄液ノズル 53を 基板 11の上方ほぼ中心（中心領域）に配置し、超音波を印加した洗浄液を数十秒〜 数分間噴射して基板 11の表面を十分に洗浄する。
[0080] 洗浄液に印加される超音波の周波数は、特に限定されるものではなぐ 0. 02-30 MHz程度の間で、基板の種類等から、所望周波数に決定すれば良い。
また、用いる洗浄液についても特に限定されるものではなぐ酸、アルカリ、有機溶 剤、純水等いずれも用いることができ、基板の種類、洗浄目的等から適切なものを選 択すればよいし、単一の洗浄液で洗浄する場合に限らず、次々に洗浄液を変更する 複数段の洗浄を行なっても良い。
[0081] なお、基板がシリコンゥェーハであり、洗浄液としてフッ酸を用いる場合は、表面の 酸化膜が除去されて疎水性となる。この場合、基板の中心領域には水滴が溜まり易く なり、外周領域は乾燥し易いため、中心領域や外周領域においてウォーターマーク や汚染が発生し易い。しかし、洗浄後、前記乾燥方法と同様、例えば図 4に示したェ 程に従って乾燥を行えば、これらの局所的なウォーターマークの発生を効果的に防 止すること力 Sできる。
[0082] なお、乾燥工程においては、不活性ガスノズルから噴射されるガスの流速を速くす ることが望ましレ、。こうすることによって、特にデバイスパターン付きのゥエーハをフッ 酸で洗浄し、乾燥させる場合、パターン溝やホール中に入り込んだ水滴をべルヌー ィの定理に基づいて溝や穴から引き出し排除することができる。
ノズノレ口径を絞って流速を速くすると、ノズルでの抵抗が大きくなつてガス流量は減 少するが、本発明の乾燥方法では、一度にゥエーハ全面を乾燥させるのではなぐ 中心部から同心円状に順次乾燥させてゆく方法なので流量が低下しても支障はない し、水膜を跳ね飛ばさない程度の流速の方力 舞い上がった水滴により乾燥領域を 再汚染する恐れもなく好ましいことと言える。
[0083] 尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示 であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成 を有し、同様な作用効果を奏するものは、レ、かなるものであっても本発明の技術的範 囲に包含される。
[0084] 例えば、上記実施形態では、半導体基板の洗浄'乾燥例を示したが、乾燥あるレ、 は洗浄する基板の種類は半導体基板に限定されず、液晶ガラス基板、石英ガラス基 板、磁気ディスク等の種々の精密基板に適用することができる。
また、乾燥装置及び洗浄装置に関しては、例えば裏面乾燥用に表面用とほぼ同様 の純水 ·不活性ガスノズルを設置し、表裏面同時に乾燥するようにしてもよいし、裏面 は純水のみを噴出するようにしてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 被乾燥基板の表面を純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガスで排除して乾燥す る乾燥装置であって、少なくとも、
前記被乾燥基板を水平に保持し、回転を可能とする回転保持手段と、 前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段と、
前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて前記純水移動噴射手段 に追従しながら該基板の表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段と、 前記被乾燥基板の上方に位置し、該基板の表面の外周領域に純水を供給する純 水固定供給手段及び/又は前記被乾燥基板の上方に位置し、該基板の表面の中 心領域に不活性ガスを噴射する不活性ガス固定噴射手段とを具備することを特徴と する基板の乾燥装置。
[2] 前記回転保持手段により保持した被乾燥基板の表面を監視するための監視カメラ が設けられていることを特徴とする請求項 1に記載した基板の乾燥装置。
[3] 前記純水移動噴射手段の噴射方向と前記不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が 、対向しているものであることを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載した基板の 乾燥装置。
[4] 前記純水移動噴射手段と前記不活性ガス移動噴射手段とが、それぞれ別の移動 手段により移動されるものであることを特徴とする請求項 1なレ、し請求項 3のレ、ずれか 1項に記載した基板の乾燥装置。
[5] 前記純水移動噴射手段及び/又は純水固定供給手段は、超音波を印加した純水 を噴射又は供給するものであることを特徴とする請求項 1ないし請求項 4のいずれか 1項に記載した基板の乾燥装置。
[6] 前記純水移動噴射手段及び/又は純水固定供給手段は、溶存酸素濃度を低減し た純水、あるいは脱気後の純水に不活性ガスもしくは炭酸ガスを過飽和に溶解させ た純水を噴射又は供給するものであることを特徴とする請求項 1ないし請求項 5のい ずれか 1項に記載した基板の乾燥装置。
[7] 前記請求項 1ないし請求項 6のいずれか 1項に記載の乾燥装置を用いて基板を乾 燥する方法。
[8] 被乾燥基板の表面を純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガスで排除して乾燥す る方法において、少なくとも、
前記被乾燥基板を水平に保持して回転させ、
前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心領域の上方 に配置し、
前記被乾燥基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心 領域の上方に配置し、
前記被乾燥基板の上方に位置し、前記被乾燥基板の表面の外周領域に純水を供 給する純水固定供給手段を配置し、
前記純水移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心から外周にかけて移動させな がら該基板の表面に純水を噴射させ、
前記不活性ガス移動噴射手段を、前記純水移動噴射手段に追従するように前記 被乾燥基板の中心から外周にかけて移動させながら該基板の表面に不活性ガスを 噴射させるとともに、前記純水固定供給手段から前記被乾燥基板の表面の外周領域 に純水を供給し、
前記不活性ガス移動噴射手段が前記被乾燥基板の外周領域に到る前に前記純 水固定供給手段からの純水の供給を停止し、
基板表面上の純水水膜を前記不活性ガス移動噴射手段からの噴射不活性ガスに よって排除して乾燥する、
ことを特徴とする基板の乾燥方法。
[9] 前記純水移動噴射手段を、前記被乾燥基板の中心から外周にかけて移動させる 前に、該基板の中心から所定の位置まで往復移動させながら純水を噴射させ、 前記純水移動噴射手段の往復移動中又は往復移動終了時に、前記不活性ガス移 動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水固定供給手段から純水を 供給することを特徴とする請求項 8に記載した基板の乾燥方法。
[10] 前記純水移動噴射手段を前記被乾燥基板の中心から所定の位置まで往復移動さ せながら純水を噴射させる動作を、少なくとも前記被乾燥基板の中心に水滴が無くな るまで行うことを特徴とする請求項 9に記載した基板の乾燥方法。
[11] 前記不活性ガス移動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水固定 供給手段から純水を供給する際、さらに前記被乾燥基板の上方に配置した不活性 ガス固定噴射手段から、前記被乾燥基板の表面の中心領域に不活性ガスを噴射さ せることを特徴とする請求項 8ないし請求項 10のいずれ力 1項に記載した基板の乾 燥方法。
[12] 前記純水移動噴射手段と前記不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が対向するよ うに傾斜をつけて、噴射不活性ガスで純水水膜を基板中心から外周にかけて排除し つつ乾燥することを特徴とする請求項 8ないし請求項 11のいずれ力、 1項に記載した 基板の乾燥方法。
[13] 前記純水として、超音波を印加した純水を用いることを特徴とする請求項 8ないし請 求項 12のいずれか 1項に記載した基板の乾燥方法。
[14] 前記純水として、脱気モジュールにより溶存酸素濃度を低減した純水、あるいは脱 気後の純水に不活性ガスもしくは炭酸ガスを過飽和に溶解させた純水を用いることを 特徴とする請求項 8ないし請求項 13のいずれか 1項に記載した基板の乾燥方法。
[15] 前記被乾燥基板として、表面が疎水性の基板を乾燥させることを特徴とする請求項 8ないし請求項 14のいずれ力、 1項に記載した基板の乾燥方法。
[16] 前記被乾燥基板として、直径が 150mm以上の半導体ゥエーハを乾燥させることを 特徴とする請求項 8ないし請求項 15のいずれか 1項に記載した基板の乾燥方法。
[17] 被洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した後、純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガス で排除して乾燥する洗浄装置であって、少なくとも、
前記被洗浄基板を水平に保持し、回転を可能とする回転保持手段と、 前記被洗浄基板の表面に洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段と、
前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段と、
前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて前記純水移動噴射手段 に追従しながら該基板の表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段と、 前記被洗浄基板の上方に位置し、該基板の表面の外周領域に純水を供給する純 水固定供給手段及び/又は前記被洗浄基板の上方に位置し、該基板の表面の中 心領域に不活性ガスを噴射する不活性ガス固定噴射手段とを具備することを特徴と する基板の洗浄装置。
[18] 前記回転保持手段により保持した被洗浄基板の表面を監視するための監視カメラ が設けられていることを特徴とする請求項 17に記載した基板の洗浄装置。
[19] 前記純水移動噴射手段の噴射方向と前記不活性ガス移動噴射手段の噴射方向が 、対向しているものであることを特徴とする請求項 17又は請求項 18に記載した基板 の洗浄装置。
[20] 前記洗浄液噴射手段と前記純水移動噴射手段と前記不活性ガス移動噴射手段と 力、それぞれ別の移動手段により移動されるものであることを特徴とする請求項 17な レ、し請求項 19のいずれ力、 1項に記載した基板の洗浄装置。
[21] 前記純水移動噴射手段及び/又は純水固定供給手段は、超音波を印加した純水 を噴射又は供給するものであることを特徴とする請求項 17ないし請求項 20のいずれ 力、 1項に記載した基板の洗浄装置。
[22] 前記洗浄液噴射手段は、超音波を印加した洗浄液を噴射するものであることを特 徴とする請求項 17ないし請求項 21のいずれ力 4項に記載した基板の洗浄装置。
[23] 前記洗浄液噴射手段は、少なくともフッ酸水溶液を噴射するものであること特徴と する請求項 17ないし請求項 22のいずれ力 1項に記載した基板の洗浄装置。
[24] 前記請求項 17ないし請求項 23のいずれか 1項に記載の洗浄装置を用いて、基板 を洗浄する方法。
[25] 被洗浄基板表面を洗浄液で洗浄した後、純水で濯ぎ、純水水膜を噴射不活性ガス で排除して乾燥する洗浄方法において、少なくとも、
前記被洗浄基板を水平に保持して回転させ、
前記被洗浄基板の上方から該基板の表面に洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段を 該基板の中心領域の上方に配置し、洗浄液を噴射して基板表面を洗浄した後、 前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に純水を噴射する純水移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心領域の上方 に配置し、
前記被洗浄基板の上方で該基板の中心から外周にかけて移動しながら該基板の 表面に不活性ガスを噴射する不活性ガス移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心 領域の上方に配置し、
前記被洗浄基板の上方に位置し、前記被洗浄基板の表面の外周領域に純水を供 給する純水固定供給手段を配置し、
前記純水移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心から外周にかけて移動させな がら該基板の表面に純水を噴射させ、
前記不活性ガス移動噴射手段を、前記純水移動噴射手段に追従するように前記 被洗浄基板の中心から外周にかけて移動させながら該基板の表面に不活性ガスを 噴射させるとともに、前記純水固定供給手段から前記被洗浄基板の表面の外周領域 に純水を供給し、
前記不活性ガス移動噴射手段が前記被洗浄基板の外周領域に到る前に前記純 水固定供給手段からの純水の供給を停止し、
基板表面上の純水水膜を前記不活性ガス移動噴射手段からの噴射不活性ガスに よって排除して乾燥する、
ことを特徴とする基板の洗浄方法。
[26] 前記純水移動噴射手段を、前記被洗浄基板の中心から外周にかけて移動させる 前に、該基板の中心から所定の位置まで往復移動させながら純水を噴射させ、 前記純水移動噴射手段の往復移動中又は往復移動終了時に、前記不活性ガス移 動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水固定供給手段から純水を 供給することを特徴とする請求項 25に記載した基板の洗浄方法。
[27] 前記純水移動噴射手段を前記被洗浄基板の中心から所定の位置まで往復移動さ せながら純水を噴射させる動作を、少なくとも前記被洗浄基板の中心に水滴が無くな るまで行うことを特徴とする請求項 26に記載した基板の洗浄方法。
[28] 前記不活性ガス移動噴射手段から不活性ガスを噴射させるとともに前記純水固定 供給手段から純水を供給する際、さらに前記被洗浄基板の上方に配置した不活性 ガス固定噴射手段から、前記被洗浄基板の表面の中心領域に不活性ガスを噴射さ せることを特徴とする請求項 25ないし請求項 27のいずれ力 1項に記載した基板の洗 浄方法。
[29] 前記不活性ガス噴射手段と純水噴射手段の噴射方向が対向するように傾斜をつけ て、噴射不活性ガスで純水水膜を基板中心から外周にかけて排除しつつ乾燥するこ とを特徴とする請求項 25ないし請求項 28のいずれ力 4項に記載した基板の洗浄方 法。
[30] 前記純水として、超音波を印加した純水を用いることを特徴とする請求項 25ないし 請求項 29のいずれか 1項に記載した基板の洗浄方法。
[31] 前記洗浄液噴射手段から超音波を印加した洗浄液を噴射することを特徴とする請 求項 25ないし請求項 30のいずれ力 1項に記載した基板の洗浄方法。
[32] 前記洗浄液をフッ酸水溶液とすることを特徴とする請求項 25ないし請求項 31のい ずれか 1項に記載した基板の洗浄方法。
[33] 前記被洗浄基板として、直径が 150mm以上の半導体ゥエーハを洗浄することを特 徴とする請求項 25ないし請求項 32のいずれ力 1項に記載した基板の洗浄方法。
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