(57)【要約】【課題】微細ミストの発生を抑制した乾燥用液体の気化を簡素で且つコンパクトな構成で実現することが可能な乾燥用液体の気化装置を提供する。【解決手段】乾燥処理対象物の乾燥に用いるＩＰＡ１２を気化させる気化装置１であって、ＩＰＡ１２を貯留する貯槽１０と、ＩＰＡ１２を気化させる空間を有する気化容器２０と、貯槽１０内と気化容器２０内とを接続し、毛細管現象により貯槽１０内のＩＰＡ１２を吸い上げて気化容器２０内に供給する揚液体３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥処理対象物の乾燥に用いる乾燥用液体を気化させる気化装置であって、
前記乾燥用液体を貯留する貯槽と、
前記乾燥用液体を気化させる空間を有する気化容器と、
前記貯槽内と前記気化容器内とを接続し、毛細管現象により該貯槽内の前記乾燥用液体を吸い上げて該気化容器内に供給する揚液体と、
を備えることを特徴とする乾燥用液体の気化装置。
【請求項２】
前記気化容器内の空間と前記貯槽内の空間とを連通する連通ラインを備えることを特徴とする請求項１に記載の乾燥用液体の気化装置。
【請求項３】
前記気化容器に設けられ、前記揚液体により吸い上げられた前記乾燥用液体を加熱する気化用加熱器を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾燥用液体の気化装置。
【請求項４】
前記気化容器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給ラインと、
前記キャリアガス供給ライン上に設けられ前記キャリアガスを加熱するガス用加熱器と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の乾燥用液体の気化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造や液晶製造において、湿式洗浄された基板を乾燥させるために使用される乾燥用液体を気化させる気化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造や液晶製造において洗浄操作は、品質や歩留りに大きく影響する非常に重要な操作である。洗浄方式としては、乾式洗浄もあるが、生産効率の観点から湿式洗浄が多く使用されている。湿式洗浄では、種々の薬品でパーティクル、金属、有機物などを分解除去し、基板上に残った薬品を超純水で洗浄する。この洗浄後に、ウェハやガラスなどの基板上の水分を完全に除去するために、基板の乾燥を行う。
【０００３】
乾燥工程においては、不純物の再付着防止とウォータマークの発生低減が非常に重要である。現在多く使用されている乾燥方法としては、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気を使用したマランゴニ乾燥やロタゴニ乾燥がある。例えば、特許文献１の洗浄乾燥方法では、ウェハ引き上げの気液界面にＩＰＡ蒸気をノズルを介して吹き付けることで、マランゴニ流による純水の除去と、凹部に残留した純水とＩＰＡとの置換を促進し、ウェハの乾燥を行っている。
【０００４】
このようなＩＰＡ蒸気を利用した基板の乾燥においては、ＩＰＡ溶液を気化させる必要があり、特許文献１の気化装置では、貯槽内でＩＰＡ溶液を加熱すると共にキャリアガスのバブリングを施すことで、ＩＰＡの気化を行っていた。
【特許文献１】特開平１０−１１８５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の気化装置では、キャリアガスによりＩＰＡ溶液をバブリングしているため、ＩＰＡ蒸気だけでなくＩＰＡの微細ミストも発生してしまう。発生した微細ミストは、ノズルから吹出されるときにさらに粗大化したミストになる。従って、微細化したパターン内に残留する純水との置換が進まず、乾燥不良が生じるおそれがあった。これを防ぐため、発生した微細ミストを気化させようとしてノズル前段に加熱器を設けることも考えられるが、別途加熱器を設けることで装置が複雑化してしまう。
【０００６】
また、上記した従来の気化装置では、ＩＰＡ溶液を補充しようとすると、貯槽内のＩＰＡ溶液の温度が変動して蒸気圧が変動することで、供給されるＩＰＡ蒸気量が不安定化し、乾燥不良が生じるおそれもあった。これを防ぐため、ＩＰＡ貯槽を大型化することも考えられるが、貯槽の大型化により装置全体が大型化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、微細ミストの発生を抑制した乾燥用液体の気化を簡素で且つコンパクトな構成で実現することが可能な乾燥用液体の気化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る乾燥用液体の気化装置は、乾燥処理対象物の乾燥に用いる乾燥用液体を気化させる気化装置であって、乾燥用液体を貯留する貯槽と、乾燥用液体を気化させる空間を有する気化容器と、貯槽内と気化容器内とを接続し、毛細管現象により貯槽内の乾燥用液体を吸い上げて気化容器内に供給する揚液体と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この気化装置は、揚液体により毛細管現象を利用して乾燥用液体を吸い上げて気化容器内に供給しているため、揚液体を構成する物質が占める分だけ単位表面積当たりの気液界面の割合が小さくなる。また、乾燥用液体のバブリングを無くすことができる。従って、単位表面積当たりの乾燥用液体の蒸発速度が小さくなり、その結果、乾燥用液体の蒸発に伴う微細ミストの発生を抑制することができる。また、微細ミストを気化させるための加熱器を設ける必要もないため、装置の簡素化を図ることができる。更に、乾燥用液体の補充の際の温度変動を抑制するために貯槽を大きくする必要もなく、装置をコンパクトにすることができる。
【００１０】
気化装置は、気化容器内の空間と貯槽内の空間とを連通する連通ラインを備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、気化容器内の空間と貯槽内の空間とを同一圧力に保つことができ、揚液体による毛細管現象を利用した乾燥用液体の吸い上げが容易になる。
【００１１】
気化装置は、気化容器に設けられ、揚液体により吸い上げられた乾燥用液体を加熱する気化用加熱器を備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、乾燥用液体の蒸気圧を調整して蒸気量を調整し易くなる。
【００１２】
気化装置は、気化容器内にキャリアガスを供給するキャリアガス供給ラインと、キャリアガス供給ライン上に設けられキャリアガスを加熱するガス用加熱器と、を備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、キャリアガスの温度を調整して乾燥用液体の蒸気量の変動を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、微細ミストの発生を抑制した乾燥用液体の気化を簡素で且つコンパクトな構成で実現することが可能な乾燥用液体の気化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る乾燥用液体の気化装置の構成を示す図である。図１に示すように、気化装置１は、貯槽１０、気化容器２０、揚液体３０、連通ライン４０、気化用加熱器５０、キャリアガス供給ライン６０、及びガス用加熱器７０を備えている。
【００１６】
貯槽１０は、密閉された容器であり、内部に乾燥用液体１２を貯留する。乾燥用液体１２としては、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＭＡ（メチルアルコール）、ＥＡ（エチルアルコール）などの、水に溶解し水より低沸点で水より表面張力や蒸発潜熱が小さい有機溶剤を用いることができる。本実施形態では、ＩＰＡ１２について説明する。
【００１７】
気化容器２０は、密閉された容器であり、内部にＩＰＡ１２を気化させる空間を有する。気化容器２０の底壁からは、貯槽１０内に至る筒状の連通管２２が延びており、両者を連通している。この連通管２２の下端は、貯槽１０内に貯留されたＩＰＡ１２に浸っている。この気化容器２０は、図示しない保温材により覆われている。
【００１８】
揚液体３０は、連通管２２内に充填されており、貯槽１０内と気化容器２０内とを接続している。より詳細には、揚液体３０は、下端が連通管２２の下端まで至り、上端は気化容器２０の底部で広がっている。この揚液体３０は、毛細管現象により貯槽１０内のＩＰＡ１２を吸い上げて気化容器２０内に供給する。揚液体３０は、例えばガラスウール、ガラスファイバ、石英ウールなどの繊維体を束ねて構成されている。このときの繊維体のサイズは特に限定されるものではなく、例えば数μｍから数十μｍの径のものを好適に用いることができる。
【００１９】
連通ライン４０は、気化容器２０内と貯槽１０内とを同一の圧力に保つためのものであり、気化容器２０内の上部空間と貯槽１０内の上部空間とを連通している。この連通ライン４０は保温材４２により覆われている。
【００２０】
気化用加熱器５０は、揚液体３０により吸い上げられたＩＰＡ１２を加熱する。気化用加熱器５０は、気化容器２０の底部における外周面状に配設されている。この気化用加熱器５０によりＩＰＡ１２が所望温度（例えば７０〜８０℃）に加熱されることで所望の蒸気圧に調整され、ＩＰＡ１２の蒸気量が調整される。この気化用加熱器５０は、検出した揚液体３０の温度に基づいて、温度コントローラ５２により制御される。
【００２１】
キャリアガス供給ライン６０は、気化容器２０内にキャリアガスを供給する。キャリアガスとしては、Ｎ２ガス（窒素ガス）やアルゴンガスなどの不活性ガスを用いることができる。本実施形態では、Ｎ２ガスについて説明する。キャリアガス供給ライン６０には流量調整装置６２が設けられており、流量調整されたＮ２ガスを気化容器２０内に供給してＩＰＡ蒸気と混合し、この混合ガスが搬送ライン８０を介して圧送される。
【００２２】
ガス用加熱器７０は、キャリアガス供給ライン６０の途中に設けられており、Ｎ２ガスを加熱する。このガス用加熱器７０により、Ｎ２ガスの温度がＩＰＡ１２の気化温度よりも少し高い温度に調整される。温度差としては、気化容器２０内でＩＰＡ蒸気が再凝縮しない程度の温度差であれば好ましく、例えば１〜５℃程度である。このように温度調整することで、ＩＰＡ１２の蒸気量の変動を抑えることができる。このガス用加熱器７０は、検出したＮ２ガスの温度に基づいて、温度コントローラ７２により制御される。
【００２３】
この気化容器２０の上壁からは、ＩＰＡ蒸気を噴出するノズル１００と気化容器２０とを連通する搬送ライン８０が延びている。そして、搬送ライン８０の途中には、Ｎ２ガスを供給する補助ライン９０が接続されている。この補助ライン９０上には流量調整装置９２が設けられており、流量調整されたＮ２ガスが搬送ライン８０内に供給されることで、混合ガスの搬送が補助される。なお、搬送ライン８０は、保温材８２により覆われている。
【００２４】
次に、上記した気化装置１の作用及び効果について説明する。
【００２５】
この気化装置１では、まず貯槽１０内にＩＰＡ１２を貯留する。貯留に際しては、上部に空間を生じるように、且つ揚液体３０の下端がＩＰＡ１２に浸るように貯留量を調整する。
【００２６】
揚液体３０がＩＰＡ１２に浸ると、毛細管現象によりＩＰＡ１２が繊維間の隙間を通って吸い上げられ、気化容器２０内にＩＰＡ１２が至る。このとき、連通ライン４０により気化容器２０内と貯槽１０内とが同一圧力に保たれているため、ＩＰＡ１２の吸い上げが容易になる。気化容器２０内に至ったＩＰＡ１２は、気化用加熱器５０により所望温度に加熱され気化されて、ＩＰＡ蒸気が生じる。
【００２７】
一方で、キャリアガス供給ライン６０を介してＮ２ガスを気化容器２０内に供給する。Ｎ２ガスを供給するに当たり、ガス用加熱器７０によりＩＰＡ１２の気化温度よりも少し高い温度にＮ２ガスを加熱する。
【００２８】
気化容器２０内に供給されたＮ２ガスは、気化容器２０内でＩＰＡ蒸気と混合され、搬送ライン８０からノズル１００へ向かって圧送される。このとき、補助ライン９０からもＮ２ガスが供給され、混合ガスの搬送が補助される。混合ガスの圧力は、例えば０．２〜０．５ＭＰａ程度とすると好ましい。そして、混合ガスがノズル１００から噴射されることで、ＩＰＡ蒸気が断熱膨張して冷却され、ＩＰＡ液の微細ミストになり、ウェハや液晶ガラスなどの基板（乾燥処理対象物）の引き上げの気液界面に供給される。これにより、洗浄時に基板に残った純水の除去と、微細パターンの凹部に残留した純水とＩＰＡとの置換が促進され、基板が乾燥される。
【００２９】
以上詳述したように、本実施形態の気化装置１は、揚液体３０により毛細管現象を利用してＩＰＡ１２を吸い上げて気化容器２０内に供給しているため、図２に示すように、揚液体３０を構成する物質が占める分だけ単位表面積当たりの気液界面の割合が小さくなる。また、ＩＰＡ１２のバブリングを無くすことができる。従って、単位表面積当たりのＩＰＡ１２の蒸発速度が小さくなり、その結果、ＩＰＡ１２の蒸発に伴う微細ミストの発生を抑制することができる。
【００３０】
また、ＩＰＡ１２の微細ミストを気化させるための加熱器を搬送ライン８０上に設ける必要もないため、装置の簡素化を図ることができる。
【００３１】
更に、ＩＰＡ１２の補充の際の温度変動を抑制するために貯槽１０を大きくする必要もなく、気化容器２０も小さくて済むため、装置をコンパクトにすることができる。また、このように気化容器２０を小さくすることで、無駄に消費されるＩＰＡ量を減らすことができる。
【００３２】
また、気化容器２０内の空間と貯槽１０内の空間とを連通する連通ライン４０を備えるため、気化容器２０内の空間と貯槽１０内の空間とを同一圧力に保つことができ、揚液体３０による毛細管現象を利用したＩＰＡ１２の吸い上げが容易になる。
【００３３】
また、揚液体３０により吸い上げられたＩＰＡ１２を気化用加熱器５０により加熱することができるため、ＩＰＡ１２の蒸気圧を調整して蒸気量を調整し易くなる。すなわち、ノズル１００に供給されるＩＰＡ濃度は、流量調整装置６２により調整されたＮ２ガス量と温度コントローラ７２による温度制御により容易に調整することができ、この温度コントローラ７２により気化用加熱器５０を制御することで、ＩＰＡ１２の蒸気圧を調整して蒸気量を容易に調整できるのである。
【００３４】
また、キャリアガス供給ライン６０上にはＮ２ガスを加熱するガス用加熱器７０が設けられ、Ｎ２ガスをＩＰＡ気化温度よりも少し高い温度まで加熱することができるため、気化容器２０内でのＩＰＡ蒸気の再凝縮を防止することで、ＩＰＡ１２の蒸気量の変動を抑えることができる。
【００３５】
また、気化容器２０及び搬送ライン８０は保温材８２で覆われているため、ＩＰＡ蒸気が再凝縮したミストがノズル１００に圧送されることを防ぐことができる。また、連通管４０は保温材４２で覆われているため、ＩＰＡ蒸気が再凝縮して貯槽１０に戻るのを防ぐことができる。
【００３６】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、揚液体３０を構成する物質として繊維体について説明したが、親液性表面を有する材料から形成され、径や充填密度を調整することにより毛細管現象を利用して乾燥用液体１２を吸い上げることができる物質ならいずれのものから揚液体３０を構成してもよい。例えば、細管の束から揚液体３０を構成してもよいし、紐、スポンジ、砂、多孔質体、布など、乾燥用液体１２が這い上がる流路としての連続した隙間を有する物質から揚液体３０を構成してもよい。
【００３７】
ただし、半導体製造や液晶製造における基板の乾燥においては、揚液体３０はガラスウール、ガラスファイバ、石英ウールなどのガラス系材料から構成すると、金属の不純物を含まないため好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態に係る乾燥用液体の気化装置の構成を示す図である。
【図２】毛細管現象により揚液体によりＩＰＡが吸い上げられた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…気化装置、１０…貯槽、１２…ＩＰＡ（乾燥用液体）、２０…気化容器、３０…揚液体、４０…連通ライン、５０…気化用加熱器、６０…キャリアガス供給ライン、７０…ガス用加熱器。
【図１】
2008300736.tif 000003
【図２】
2008300736.tif 000004