(57)【要約】  【課題】  水や有機溶剤で濡されているシリコンウェハの乾燥において、シリコンウェハをウェハキャリアから出すことなく、ウオーターマークの発生することない、短時間で良好な仕上がりのシリコンウェハの乾燥方法を提供すること。  【解決手段】  水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備することを特徴とするシリコンウェハの乾燥方法。  【選択図】  図１
2006054344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備することを特徴とするシリコンウェハの乾燥方法。
【請求項２】
前記シリコンウェハの略全面にスプレーする窒素ガスまたは空気の温度が１００℃以上３００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェハの乾燥方法。
【請求項３】
水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハを７０℃以上の水に浸漬する工程と、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備することを特徴とするシリコンウェハの乾燥方法。
【請求項４】
前記有機溶剤がメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトンの内少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシリコンウェハの乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンウェハの乾燥方法、特にシリコンウェハに湿式の薬品処理と洗浄を行った後のその乾燥方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
単結晶や多結晶の結晶系太陽電池素子の基板などとして用いられる半導体シリコンウェハは、そのデバイス工程でフッ酸や硝酸、水酸化ナトリウム等の種々の水溶液に浸漬され、エッチングや酸化膜除去などの処理を受け、その後水洗され、乾燥される。
【０００３】
また、例えばシリコンウェハの表面上にＣＶＤ（化学気相堆積）装置などを使用して窒化シリコンなどの薄膜を成膜し、さらにこの薄膜にエッチングなどで微細パターンを描画するためのフォトリソグラフ工程において、エッチング後のフォトレジストを最終的に有機溶剤を使用して除去した後、その有機溶剤を乾燥させる必要がある。
【０００４】
これらの乾燥は、例えば太陽電池素子のデバイス工程においては、１０〜５０枚程度のシリコンウェハをこれらのシリコンウェハを保持するもしくは運ぶためのウェハキャリアに入れ、このシリコンウェハを入れたウェハキャリアごと薬品に浸け、その後純水を入れた槽に何槽か浸けて薬品を洗い流し、その後ウェハキャリアごと回転式のリンサードライヤーにセットし、回転の遠心力などで水滴を飛ばし乾燥させていた。
【０００５】
このようなリンサードライヤーによる乾燥では、一度に乾燥できるウェハキャリアが２〜４個程度と少なく、また回転数の上昇と下降が有るためウェハキャリアのセットから乾燥、取り出しまで時間がかかるという問題があった。
【０００６】
このような問題の対策として、薬品処理と洗浄の終わったウェハキャリアからシリコンウェハを取り出し、そのシリコンウェハの表面、裏面の斜め方向から高圧の窒素ガスやクリーンエアーを当て、水滴を吹き飛ばすエアーナイフが使用されている。（特許文献１の従来の技術参照）
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【特許文献１】特開平１１−４０５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように薬品等の処理と洗浄の終わったウェハキャリアからシリコンウェハを取り出し、エアーナイフを使用し、そのシリコンウェハの表面、裏面の斜め方向から高圧の窒素ガスやクリーンエアーを当てて乾燥させる方法では、一枚ずつの乾燥になるため、リンサードライヤーによる乾燥よりは短縮されるものの、やはり時間がかかるという問題があった。
【０００８】
また、エアーナイフを使用するために、吹き寄せられた水滴や有機溶剤の滴がシリコンウェハの端面に溜まり、そのまま乾燥してウオーターマークと呼ばれるシミが残る場合があった。
【０００９】
さらに、上述のような太陽電池素子の基板などとして用いられるシリコンウェハは、コストダウンやシリコン材料の削減等の理由によりその大型化、薄型化が進められている。このため、シリコンウェハの表面、裏面の斜め方向から高圧の窒素ガスやクリーンエアーを当てるエアーナイフを使用すると、シリコンウェハにたわみや振動が発生することがあり、これによりシリコンウェハが割れたり、クラックが発生することがあった。
【００１０】
上記のような問題点に鑑み、本発明の目的は、水または有機溶剤で濡されたシリコンウェハの乾燥方法において、ウオーターマークの発生することない、短時間で良好な仕上がりのシリコンウェハの乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のシリコンウェハの乾燥方法は、水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のシリコンウェハの他の乾燥方法は、前記シリコンウェハの略全面にスプレーする窒素ガスまたは空気の温度が１００℃以上３００℃以下であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明のシリコンウェハの他の乾燥方法は、水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハを７０℃以上の水に浸漬する工程と、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記有機溶剤がメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトンの内少なくとも一つを含むことが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のシリコンウェハの乾燥方法によれば、水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備するようにしたことにより、割れやクラックの発生が無く、またシリコンウェハの温度を速く上げることができ、ウオーターマークや乾燥残りが発生することない良好な乾燥状態の仕上がりとなる。また特に有機溶剤を乾燥させる場合では、水蒸気の使用により、乾燥による爆発や火災の危険も無くなる。
【００１６】
また、本発明の他のシリコンウェハの乾燥方法によれば、前記シリコンウェハの略全面にスプレーする窒素ガスまたは空気の温度を１００℃以上３００℃以下としたため、乾燥時間を短縮できるとともにウオーターマークや乾燥残りが発生することない良好な乾燥状態を確実なものとすることができ、さらに温度差によるシリコンウェハの割れやクラックの発生が無く、またウェハキャリアが融けたり、変形、破損、劣化することが無い。
【００１７】
また、本発明の他のシリコンウェハの乾燥方法によれば、水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハを７０℃以上の水に浸漬する工程と、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備するようにしたことにより、乾燥時間を短縮できると共にウオーターマークや乾燥残りが発生することない良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。
【００１８】
さらに、本発明の他のシリコンウェハの乾燥方法によれば、前記有機溶剤がメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトンの内少なくとも一つを含むようにしたことにより水蒸気との親和性が良くなり、ウオーターマークや乾燥残りが発生することない良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を添付図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る乾燥方法による乾燥装置の一例を示す図である。
【００２１】
図１において、１はシリコンウェハ、２はウェハキャリア、３はスプレーノズル、４は水蒸気の流れ、５は水蒸気用電磁弁、６はクリーンエアーまたは窒素ガスの流れ、７はクリーンエアーまたは窒素ガス用電磁弁、８はウェハキャリアのサイドバー、９は配管を示す。
【００２２】
シリコンウェハ１は、上述のような単結晶や多結晶のシリコンで、その厚さは０．２〜０．４ｍｍ程度で、形状は円形や正方形、矩形のものが多い。またその大きさは円形では直径１００〜２００ｍｍ程度、正方形、矩形では一辺が１００〜２００ｍｍ程度のものである。
【００２３】
ウェハキャリア２はシリコンウェハ１を複数、間隔をあけて立てた状態で並べて収納できるように造られている。その材質は乾燥の前工程で酸やアルカリなどの処理を行う場合にはフッ素樹脂やポリプロピレンなどの耐酸性の樹脂で、また前工程で２００℃以上に温度を上げたり、有機溶剤を使用する場合などでは、ステンレスなどの金属で造られる。
【００２４】
また、本発明に係る乾燥方法に使用するウェハキャリア２の側面はサイドバー８により造られている。サイドバー８は、一側面に２〜３本程度取り付けられ、そのウェハキャリア内側の面には５〜１０ｍｍ程度のピッチで、Ｖ字形状の溝が上下方向に形成されており、シリコンウェハ１はこのＶ字形状の溝に差し込まれるように収納される。このようにサイドバー８でシリコンウェハ１を支持するのは、水蒸気やクリーンエアーまたは窒素ガスのスプレーが側面からも当たりやすくするためである。
【００２５】
スプレーノズル３や配管９は水蒸気の温度や錆の発生を考慮してステンレス製であることが望ましい。またスプレーノズル３の個数やスプレーパターンやその配置などは、乾燥させるシリコンウェハ１の枚数やウェハキャリア２の大きさなどを考慮してテストして決定すればよい。
【００２６】
水蒸気用電磁弁５とクリーンエアーまたは窒素ガス用電磁弁７はシーケンサー（不図示）などでその開閉が制御されている。水蒸気用電磁弁５はボイラーなどの水蒸気発生装置（不図示）に繋がり、矢印４に示される方向に水蒸気が流れている。クリーンエアーまたは窒素ガス用電磁弁７はコンプレッサーやドライヤーを含むクリーンエアー発生装置または窒素タンクに繋がり、矢印６に示される方向にクリーンエアーまたは窒素ガスが流れている。
【００２７】
本発明の水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法は、水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備することを特徴とする。
【００２８】
このような装置において、水または有機溶剤で濡れされた状態でのウェハキャリア２に入っているシリコンウェハ１を網状のベルトコンベアなどに乗せてスプレーノズル３近傍の所定に位置に運ぶ。
【００２９】
まず、シリコンウェハ１の略全面に水蒸気をスプレーする工程を実施する。
【００３０】
電磁弁５を開き、水蒸気をスプレーノズル３からシリコンウェハの略全面にスプレーする。この略全面とは、シリコンウェハとウェハキャリア２のサイドバー８の接している部分などの水蒸気が当たりにくい部分を除く全面を示す。
【００３１】
この水蒸気の温度は、スプレーノズル３の直後で１２０℃以上３００℃以下が最適である。水蒸気の温度が１２０℃より低いとシリコンウェハ１の温度が上がるまで時間がかかり、乾燥不十分な部分が発生しまた、３００℃を超えるとシリコンウェハ１やウェハキャリア２に部分的な温度差が生じ、シリコンウェハ１の反りなどで割れやクラックが発生し、またウェハキャリア２が変形したり、さらに樹脂製のウェハキャリア２では融けたり、破損、劣化するので好ましくない。
【００３２】
また、その水蒸気の圧力は、スプレーノズル３の直前で２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下が最適である。水蒸気の圧力が２×１０５Ｐａより小さいと水蒸気が均一にスプレーされず乾燥不十分な部分が発生し、また、１０×１０５Ｐａより大きいとその圧力のためシリコンウェハ１が割れたりクラックが発生したりする場合があるため好ましくない。
【００３３】
このように水蒸気をウェハキャリア２に入っているシリコンウェハ１にスプレーすることによりシリコンウェハ１やウェハキャリア２の温度が濡れたままの状態で温度が上昇する。
【００３４】
次に、シリコンウェハ１の略全面に窒素ガスまたは空気をスプレーする工程を実施する。
【００３５】
電磁弁５を閉じて、すぐに電磁弁７を開けクリーンエアーまたは窒素ガスを同じスプレーノズル３からスプレーする。
【００３６】
この電磁弁５を閉じて、すぐに電磁弁７を開けクリーンエアーまたは窒素ガスを同じスプレーノズル３からスプレーするタイミングは、本発明者らが繰り返し行ったテストによるとシリコンウェハの温度がすべて９０℃以上になった時が最適である。９０℃未満の部分があると、その部分が乾燥不十分となるためである。
【００３７】
クリーンエアーまたは窒素ガスの圧力は、スプレーノズル３の直前で２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下が最適である。クリーンエアーまたは窒素ガスの圧力が２×１０５Ｐａより低いとクリーンエアーまたは窒素ガスが均一にスプレーされず乾燥不十分な部分が発生し、また、１０×１０５Ｐａより高いとその圧力のためシリコンウェハ１が割れたりクラックが発生したりする場合があるため好ましくない。
【００３８】
このように水蒸気の後にクリーンエアーまたは窒素ガスをスプレーすることにより、温度が上昇しているシリコンウェハ１の表面上の水や有機溶剤の膜を速くきれいに乾燥することができ、またシリコンウェハの下面に溜まる水や有機溶剤の滴も吹き飛ばし、良好な乾燥状態にすることができる。
【００３９】
クリーンエアーまたは窒素ガスの温度は、常温でも構わないが１００℃以上３００℃以下であることが望ましい。
【００４０】
図２はクリーンエアーまたは窒素ガスの温度を上昇させるためのヒーターを具備したクリーンエアーまたは窒素ガスの配管部分を示す図である。
【００４１】
図２において、符号４、５、６、７は図１と同様に４は水蒸気の流れ、５は水蒸気用電磁弁、６はクリーンエアーまたは窒素ガスの流れ、７はクリーンエアーまたは窒素ガス用電磁弁を示し、さらに１１はクリーンエアーまたは窒素ガス昇温用ヒーターを示す。
【００４２】
ヒーター１１はその内部に熱線を具備しており、電磁弁７が開くのと同時にヒーター１１内部の熱線に通電して、クリーンエアーまたは窒素ガスを昇温する。またこの時、ある特定のスプレーノズルの出口付近に熱電対などの温度センサーを配置し、スプレーされるクリーンエアーまたは窒素ガスの温度が１００℃以上３００℃以下となるように温度制御器（不図示）によりヒーター１１の通電を制御する。
【００４３】
クリーンエアーまたは窒素ガスの温度を１００℃以上にしたことにより、シリコンウェハ１の表面上の水や有機溶剤の膜をより速く乾燥することができ、またシリコンウェハの下面に溜まる水や有機溶剤の滴も吹き飛ばし、乾燥することができるため、その乾燥時間を短縮できるとともにウオーターマークや乾燥残りが発生することのない良好な乾燥状態を確実なものとすることができ、さらに温度差によるシリコンウェハの割れやクラックの発生、またウェハキャリアが融けたり、変形、破損、劣化することがない。
【００４４】
また、クリーンエアーまたは窒素ガスの温度を３００℃以下にしたことにより、シリコンウェハ１やウェハキャリア２に部分的な温度差が生じ、シリコンウェハ１の反りなどで割れやクラックが発生することは無く、またウェハキャリア２が熱膨張により変形したり、さらに樹脂製のウェハキャリア２を使用する場合、ウェハキャリア２が融けたり、破損、劣化することは無くなる。
【００４５】
さらに、本発明に係るシリコンウェハの別の乾燥方法は、水または有機溶剤で濡らされたシリコンウェハの乾燥方法であって、前記シリコンウェハを７０℃以上の水に浸漬する工程と、前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを具備することを特徴とする。
【００４６】
まず、水または有機溶剤で濡された状態のウェハキャリアに入っているシリコンウェハを７０℃以上の水に浸漬する工程を実施する。
【００４７】
すなわち７０℃以上に維持された、ウェハキャリアに入っているシリコンウェハが全て浸漬する大きさの水の槽を準備し、ウェハキャリアに入っている状態のシリコンウェハに水蒸気をスプレーする前にこの水の槽にウェハキャリアに入っている状態のシリコンウェハを全て浸漬する。その浸漬時間は、シリコンウェハが７０℃以上になる様に決定する。
【００４８】
このようにウェハキャリアに入っているシリコンウェハを、乾燥前に７０℃以上の水に浸漬することにより、そのウェハキャリアとシリコンウェハの温度が上昇し、その後ウェハキャリアに入っている状態の前記シリコンウェハの略全面に水蒸気をスプレーする工程と、窒素ガスまたは空気を前記シリコンウェハの略全面にスプレーする工程とを実施するようにしたことにより、シリコンウェハの乾燥時間を短縮できるとともにシリコンウェハとウェハキャリアのサイドバーとの接触部分の水も確実に乾燥でき、ウオーターマークや乾燥残りが発生することない良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。
【００４９】
さらに、上述の乾燥前または７０℃以上の水に浸漬する前の、ウェハキャリアに入っているシリコンウェハが有機溶剤で濡れている場合、その有機溶剤はメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトンの内少なくとも一つを含むことが望ましい。すなわち、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトンは水に溶けやすいため、これらを含むことにより水蒸気のスプレーや７０℃以上の水への浸漬などで容易に水と混ざり合い、洗浄の汚れや乾燥不十分な部分が発生することがなく、ウオーターマークや乾燥残りが発生することない良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。また工程で使用する有機溶剤がトルエンやキシレンなどの水と混ざりにくいものである場合には、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトンに一度浸漬し、置換することが望ましい。
【００５０】
さらに、本発明のシリコンウェハ乾燥方法によると、まず水蒸気をスプレーするため、引火性有機溶剤でも爆発、火災の心配なく安全に乾燥することが可能である。
【００５１】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、ウェハキャリアに代え、シリコンウェハをセットできる他の容器、治具などを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る乾燥方法による乾燥装置の一例を示す図である。
【図２】ヒーターを具備したクリーンエアーまたは窒素ガスの配管部分を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１；シリコンウェハ
２；ウェハキャリア
３；スプレーノズル
４；水蒸気の流れ
５；水蒸気用電磁弁
６；クリーンエアーまたは窒素ガスの流れ
７；クリーンエアーまたは窒素ガス用電磁弁
８；ウェハキャリアのサイドバー
９；配管
１１；クリーンエアーまたは窒素ガス昇温用ヒーター
【図１】
2006054344.tif 000003
【図２】
2006054344.tif 000004