(57)【要約】【課題】マランゴニ効果を最大限に利用できる条件を見いだし、基板の洗浄乾燥処理において、基板へのパーティクル付着が抑制され、付着したパーティクルに対する除去作用を備え、且つ使用する有機溶剤の消費量が少なく、しかも安全に使用できる機構を有する基板の洗浄乾燥方法、並びに洗浄乾燥装置の提供。【解決手段】基板に対し、純水リンス及びそれに続いて乾燥を行う基板の洗浄乾燥方法において、リンス水によって浸漬された状態の基板表面からリンス水を排除する際に、リンス水が０．１〜５０ｍｍ／ｓの排除速度で排出され、且つリンス水中から露出した基板周辺が、有機溶剤蒸気濃度０．１〜４．０％の雰囲気となるようにする基板の洗浄乾燥方法、並びに洗浄乾燥装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対し、純水リンス及びそれに続いて乾燥を行う基板の洗浄乾燥方法において、リンス水によって浸漬された状態の基板表面からリンス水を排除する際に、リンス水が０．１〜５０ｍｍ／ｓの排除速度で排出され、且つリンス水中から露出した基板周辺が、有機溶剤蒸気濃度０．１〜４．０％の雰囲気となるようにすることを特徴とする基板の洗浄乾燥方法。
【請求項２】
リンス水を基板から排除した後、１５℃以上の不活性ガスを成分とする乾燥ガスを用いて基板を乾燥させる請求項１に記載の基板の洗浄乾燥方法。
【請求項３】
請求項１に記載の基板の洗浄乾燥方法を実施するための基板の洗浄乾燥装置であって、基板を浸漬させる浸漬槽と、該浸漬槽内に有機溶剤蒸気を導入するための吐出ノズルと、該ノズルに有機溶剤蒸気を供給するための有機溶剤蒸気発生器とを有し、該有機溶剤蒸気発生器が、少なくとも、有機溶剤の収納容器と、該容器内の有機溶剤液中にキャリアガスである不活性ガスを吹き込むためのガス吹き込み用ノズルとを有し、且つ、該有機溶剤蒸気発生器によって上記収納容器内の有機溶剤をキャリアガス中に気化させ、気化した有機溶剤が含有されたキャリアガスを上記吐出ノズルによって浸漬槽内に導入する構造を有することを特徴とする基板の洗浄乾燥装置。
【請求項４】
前記ガス吹き込み用ノズルが、複数のキャリアガス噴出口を有する請求項３に記載の基板の洗浄乾燥装置。
【請求項５】
前記ガス吹き込み用ノズルが、先端に多孔質板を有する請求項３に記載の基板の洗浄乾燥装置。
【請求項６】
前記浸漬槽に、基板を該浸漬槽内に静止させた状態で浸漬槽内のリンス水を除去する排出手段が設けられ、且つ、前記吐出ノズルが、浸漬槽内の基板直上に設けられている請求項３〜５のいずれか１項に記載の基板の洗浄乾燥装置。
【請求項７】
前記浸漬槽に、更に、１５℃以上の不活性ガスを成分とした乾燥ガスを導入する手段が設けられている請求項３〜６のいずれか１項に記載の基板の洗浄乾燥装置。
【請求項８】
更に、有機溶剤蒸気濃度を２点以上及び／又は基板からのリンス水の排除速度を２点以上設定することが可能で、これらの設定値の少なくとも１を選択できる制御装置が設けられている請求項３〜７のいずれか１項に記載の基板の洗浄乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の洗浄乾燥方法並びに洗浄乾燥装置に関し、更に詳しくは、半導体シリコンウエーハ、液晶ガラス基板、ハードディスク、ＭＥＭＳ（マイクロマシン）などの、電子機器用の各種基板の洗浄及び乾燥処理に好適な、基板の洗浄乾燥方法並びに洗浄乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記に挙げたような電子機器用の各種精密基板に対する洗浄処理の最終段階であるリンス乾燥処理手段としては、一般的に、温純水中に基板を浸漬した後、極力基板上に水分が残留しないようにするために、１〜２ｍｍ／ｓの速度で基板を引き上げるとともに、温リンス水を用いて基板上の水分を積極的に除去した後、温窒素で乾燥させる方法が用いられている。しかしながら、この方法では、洗浄乾燥処理後の基板にパーティクル（微細粒子）が付着しやすく、基板の引き上げ速度を十分に遅くしないと、パーティクル付着や、基板上の水分残留の問題が発生することが起こる。
【０００３】
これに対して、パーティクルの付着を防止する方法として、有機溶剤の蒸気を基板の周囲に添加しながら、基板を、オーバーフローするリンス水中から引き上げる方法が知られている（例えば、特許文献１及び２）。しかしながら、これらの方法では、基板を引き上げている間、常にリンス水をオーバーフローさせているため、リンス水の消費量が多くなるという問題がある。
【０００４】
又、別に、有機溶剤によって、基板に付着しているリンス水自体を有機溶剤の乾燥蒸気と置換して乾燥させる方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。しかし、この方法では、有機溶剤を加熱し、且つ有機溶剤の濃度も高くなるため、安全性の問題が懸念される。こういった問題点を解決するものとして、室温の有機溶剤を、二流体ノズルや超音波によりミストにして処理槽内に導入し、基板上のリンス水滴を置換する方法が提案されている（例えば、特許文献４及び５参照）。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、完全に有機溶剤をガス化しているわけではないため、有機溶剤を貯蔵する容器の成分金属が有機溶剤ミスト中に混入する可能性があり、基板の汚染の原因となるほか、有機溶剤ミストそのものが、基板上に残留したリンス水の水滴中に溶け込むため、基板のメニスカス面での有機溶剤の濃度が不均一になり、パーティクルの除去に有用であると考えられるマランゴニ効果に悪影響を及ぼす。又、有機溶剤の使用量も増えるという問題がある。
【０００６】
ここで、マランゴニ効果とは、液体の表面張力に勾配が生じた場合に起こる現象である。該マランゴニ現象では、気液界面等の自由界面上で、温度、濃度、電位等の物性が局所的に変化した場合に、表面張力が変化し、その勾配により流れを引き起こす駆動力が発し、これに起因して流体内部に発生する対流が生じることが知られている。かかる対流は、マランゴニ対流と呼ばれているが、表面張力の勾配が大きくなるに従って上記駆動力も増加するので、強い対流現象が発生する。このマランゴニ対流は、自由界面において表面張力の弱い方から強い方へ向かい、その大きさは、温度と濃度と電位によって変化する。
【０００７】
マランゴニ効果自体の理論的考察は、非特許文献１などに記載されている。マランゴニ効果は非線形性が強いゆえ、個々の事例に対して未だ定量的な解明は充分にはなされていない。一方、マランゴニ効果が乾燥に寄与するという考察は、Ｍａｒｒａらによる非特許文献２になされている。しかし、かかる文献は実験から導き出された推論が主体であり、マランゴニ効果がどのように乾燥や汚染防止に寄与するか、といった理論的メカニズムの解明までには至っていない。本発明者らは、このメカニズムに対する考察が不十分であることが、マランゴニ効果を利用した洗浄乾燥装置の信頼性欠如の原因にもなっていると考え、この観点から検討を行なった。
【０００８】
尚、先に挙げた特許文献１や２に記載の方法では、基板引き上げ時のメニスカス部へのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）ガス吹きかけによるマランゴニ効果を、基板上へのパーティクルの再付着防止に利用しているが、後述するように改善すべき課題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３２６０７３号公報
【特許文献２】
特開平７−１３０６９８号公報
【特許文献３】
特開平３−１６９０１３号公報
【特許文献４】
特開２０００−２２３４６６号公報
【特許文献５】
特開２０００−２９２０５９号公報
【非特許文献１】
Ｓｔｅｒｌｉｎｇ，Ｓｃｒｉｖｅｎ，ＡＩＣｈＥ  Ｊ．１９５９，５，５１４
【非特許文献２】
Ｍａｒｒａ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｏｆ  Ｍａｒａｎｇｏｎｉ  Ｄｒｙ”Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９１，７，２７４８−２７５５
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記マランゴニ効果を最大限に利用できる条件を見いだし、基板の洗浄乾燥処理において、基板へのパーティクル付着が抑制され、付着したパーティクルに対する除去作用を備え、且つ使用する有機溶剤の消費量が少なく、しかも安全に使用できる機構を有する基板の洗浄乾燥方法、並びに洗浄乾燥装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、基板に対し、純水リンス及びそれに続いて乾燥を行う基板の洗浄乾燥方法において、リンス水によって浸漬された状態の基板表面からリンス水を排除する際に、リンス水が０．１〜５０ｍｍ／ｓの排除速度で排出され、且つリンス水中から露出した基板周辺が、有機溶剤蒸気濃度０．１〜４．０％の雰囲気となるようにすることを特徴とする基板の洗浄乾燥方法である。又、本発明の好ましい形態としては、上記構成において、更に、リンス水を基板から排除した後、１５℃以上の不活性ガスを成分とする乾燥ガスを用いて基板を乾燥させる基板の洗浄乾燥方法が挙げられる。
【００１２】
ここで、本発明でいう有機溶剤蒸気濃度とは、基板周辺部の全圧に占める有機溶剤蒸気の分圧の割合のことで、下記式によって求められる。
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【００１３】
又、本発明の別の実施形態は、上記の基板の洗浄乾燥方法を実施するための基板の洗浄乾燥装置であって、基板を浸漬させる浸漬槽と、該浸漬槽内に有機溶剤蒸気を導入するための吐出ノズルと、該ノズルに有機溶剤蒸気を供給するための有機溶剤蒸気発生器とを有し、該有機溶剤蒸気発生器が、少なくとも、有機溶剤の収納容器と、該容器内の有機溶剤液中にキャリアガスである不活性ガスを吹き込むためのガス吹き込み用ノズルとを有し、且つ、該有機溶剤蒸気発生器によって上記収納容器内の有機溶剤をキャリアガス中に気化させ、気化した有機溶剤が含有されたキャリアガスを上記吐出ノズルによって浸漬槽内に導入する構造を有することを特徴とする基板の洗浄乾燥装置である。
【００１４】
又、上記の構成を有する本発明の基板の洗浄乾燥装置の好ましい形態としては、下記のものを挙げることができる。上記構成において、（１）ガス吹き込み用ノズルが、複数のキャリアガス噴出口を有する基板の洗浄乾燥装置、（２）ガス吹き込み用ノズルが、先端に多孔質板を有する基板の洗浄乾燥装置、（３）浸漬槽に、基板を該浸漬槽内に静止させた状態で浸漬槽内のリンス水を除去する排出手段が設けられ、且つ、前記吐出ノズルが、浸漬槽内の基板直上に設けられている基板の洗浄乾燥装置、（４）浸漬槽に、更に、１５℃以上の不活性ガスを成分とした乾燥ガスを導入する手段が設けられている基板の洗浄乾燥装置、（５）更に、有機溶剤蒸気濃度を２点以上及び／又は基板からのリンス水の排除速度を２点以上設定することが可能で、これらの設定値の少なくとも１を選択できる制御装置が設けられている基板の洗浄乾燥装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
先に述べたように、特開平６−３２６０７３号公報（＝特許文献１）や特開平７−１３０６９８号公報（＝特許文献２）に記載の方法は、前記したマランゴニ効果を利用したものであるが、本発明者らの検討によれば、下記に述べるような課題があった。先ず、これらに記載されている方法では、パーティクルの再付着を防止するために、純水中から基板を引き上げる際に、基板周囲に添加する有機溶剤に濃い有機溶剤雰囲気を用い、更に、純水リンスを常時オーバーフローさせて基板表面に純水を常に流す方式をとっているため、純水と有機溶剤の消費量が多く、近年における省エネルギー、省薬液といった要請に反するという問題がある。更に、これらの方法では、基板へのパーティクルの再付着は防止できても、基板表面に付着してしまったパーティクルの除去能力をもたすことはできないという問題がある。
【００１６】
上記した従来技術の課題に対して、本発明者らは、後述する方法によって鋭意検討した結果、基板表面からリンス水を排除する際に、リンス水の排除速度を特定の範囲内とし、且つ、リンス水中から露出してくる基板周辺を特定量の有機溶剤蒸気を含有させた雰囲気として、基板表面から除去されて行くリンス水の表面張力を低下させる構成を組み合わせることによって、基板へのパーティクル付着が抑制され、しかも基板表面に付着したパーティクルに対する除去作用が発揮さることを知見して、本発明に至った。
【００１７】
更に、基板表面からリンス水を排除する際に、上記した従来の方法のように、オーバーフローさせた状態のリンス水中から基板を引き上げる方法を用いてもよいが、オーバーフローさせた状態のリンス水中で基板を洗浄後、基板を浸漬していたリンス水を重力によって引抜いて、基板の位置を移動させずに静置した状態で、基板表面からリンス水を排除する方式を採用すれば、リンス水である純水の消費量を低減させることができるばかりではなく、リンス水中から露出してくる基板周辺を、特定量の有機溶剤蒸気を含有させた所望の雰囲気に容易にすることが可能となることを見いだした。
【００１８】
検討するにあたり、有機溶剤としてＩＰＡを使用し、該有機溶剤蒸気の存在による表面張力の勾配の発生に起因する基板面からリンス水である純水が排除される際に形成されるメニスカス部へのマランゴニ効果（力）のシミュレーションを、下記のようにして実施した。
【００１９】
先ず、純水内部における支配方程式は、連続の式、非圧縮性Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ式及び、ＩＰＡの液中での拡散方程式である。図４に示したように、上記メニスカス界面には、リンス水に吸収されるＩＰＡの濃度差起因による正方向のマランゴニ力が、矢印方向に与えられる。計算に必要なＩＰＡ濃度と表面張力の関係、ＩＰＡのリンス水への吸収速度などのデータは、Ｍａｒｒａ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｏｆＭａｒａｎｇｏｎｉ  Ｄｒｙ”Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９１，７，２７４８−２７５５（＝非特許文献２）に記載のものを主として参照した。メニスカスの幅はウエーハピッチの半分、３．２ｍｍとし、メニスカス部最先端の接触角と高さを事前に実測した。メニスカスの形状は、それらデータをもとにしたカテノイド曲線により決定している。実際の計算では、メニスカス上部の接触角とＩＰＡ濃度の関数をサブルーチンで与え、ステップ毎に、ＩＰＡ濃度に対応した形状に修整している。境界条件として、基板表面は純水中のウエーハの相対的移動速度を、メニスカス界面にはＩＰＡの吸収の式を与えている。表面張力とＩＰＡ濃度の関係式を導き出し、メニスカスの形状と同様にサブルーチン化し、ステップ毎にＩＰＡ濃度に対応した表面張力を与えている。図５は、得られた計算結果を模式的に示した例である。
【００２０】
図５（ａ）は、有機溶剤蒸気がＩＰＡであるときの純水中のＩＰＡ濃度分布を示すものであり、図５（ｂ）は、基板から排除されていく純水中に生じた流れを示すものである。実際の計算では、先ず、図５（ａ）のような濃度分布をステップ毎に計算し、有機溶剤の濃度分布からメニスカス界面に生じるマランゴニ力を算出し、リンス水排除速度との流れの相互作用を計算した。そして、定常状態となったところで計算を終了した。図５（ａ）に示した例では、円で囲った部分にＩＰＡ濃度分布に乱れが生じていることがわかった。
【００２１】
図５（ｂ）は、上記したＩＰＡ濃度分布に乱れがある場合における、メニスカス界面に生じるマランゴニ効果によって引き起こされる流れ方向の計算結果を模式的に示した図である。このケースでは、上端の円で囲った部分の流れに渦が発生している。本発明者らの検討によれば、このような渦流にはパーティクルが滞留し易く、ウエーハ面へのパーティクルの再付着の原因となるので好ましくない。
【００２２】
図６は、基板からリンス水を排除する際の、上記した方法によって求めた、ＩＰＡの添加によって生じるメニスカス面に沿ったマランゴニ力を示す。Ｘ軸原点は基板上を示し、Ｘ軸上の末端の点は、ウエーハピッチの半分３．２ｍｍの位置を示している。図６に示したように、ＩＰＡの濃度が一定であっても、基板面からのリンス水の除去速度を変化させた場合には、ドレイン速度によってマランゴニ力は変化することがわかった。又、基板上に付着しているパーティクルにかかる力としては、原点でのマランゴニ力が、図６の正方向であって、且つ大きいほどよく、更に、振動部分は、図５（ｂ）における渦に相当するため、パーティクルの再付着を防止するためには、振動のない条件を選択することが好ましい。
【００２３】
上記で説明したようなシミュレーションの結果を元に、本発明者らは、更に詳細な実験を行った。その結果、本発明で採用する基板が浸漬されているリンス水を重力によって引抜いて、基板を静置して移動させることなく基板からリンス水を排除する方式においては、基板からリンス水を排除する際に、リンス水の排除速度と、リンス水中から露出してくる基板周辺の雰囲気に含有させる有機溶剤蒸気の濃度を下記のように設定することが、前記した本発明の所期の目的を達成するためには必要となることを見いだした。即ち、基板周辺の雰囲気に含有させる有機溶剤蒸気濃度を０．１〜４．０％とし、且つリンス水の除去速度を０．１〜５０ｍｍ／ｓの範囲とする組み合わせにより、基板表面からリンス水を排除する場合におけるメニスカス界面に有機溶剤濃度に乱れが生じることなく（図７（ａ）参照）、この結果、図７（ｂ）に模式的に示したように、メニスカス界面に生じるマランゴニ効果によって引き起こされる流れ方向に渦流を生じることがないことがわかった。また、基板を上昇させる方法で基板面からリンス水を除去した場合にも、上記条件によれば良好な結果が得られる。尚、上記した有機溶剤蒸気濃度は、パーティクル除去性能を第一に考慮して決定されたものであるが、安全性を考慮した場合には、例えば、有機溶剤がＩＰＡであれば、引火点以下の蒸気濃度２．４％以下で使用し、０．２〜２．０％とすることが望ましい。
【００２４】
本発明で使用する有機溶剤としては、添加した場合に、リンス水である純水の表面張力を低下させるものであればいずれのものであってもよいが、例えば、エタノール、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコール等を使用することができる。これらの中でも、特にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）は、安価で高純度製品が容易に入手できるので、本発明において、特に好適に使用することができる。
【００２５】
更に、これらの有機溶剤は、基板からリンス水を排除する際に、基板の浸漬槽内にキャリアガス中に気化された状態で導入されるが、かかる有機溶剤蒸気としては、清浄であって、且つ安全な方法で得られた有機溶剤蒸気であることが要望される。かかる目的を達成すべく本発明者らが検討した結果、下記のような構成の有機溶剤蒸気発生器を用いることが好ましいことがわかった。
【００２６】
以下、図１及び２を参照しながら、本発明で使用する有機溶剤蒸気発生器について説明する。図２は、本発明に好適な有機溶剤蒸気発生器５の一例であるが、該装置では、水の表面張力を低下させる有機溶剤の入った容器に、複数の穴のあいたガス吹き込み用ノズル６が配置されており、該ノズル６から不活性ガスを成分としたキャリアガスが噴出される構造となっている。そして、かかる構造とすることによって、キャリアガス中に有機溶剤を気化させ、図１に示したように、気化した有機溶剤を含むキャリアガスを基板の浸漬槽内に送る構造とする。キャリアガス中に有機溶剤を良好な状態で気化させる方法としては、例えば、図２に示したようにガス吹き込み用ノズル６に複数個の穴を設ける方法、或いは、ノズル先端に多孔質板をとりつける方法（不図示）等が挙げられる。本発明においては、このガス吹き込み用ノズル６に設ける穴の数や穴の位置や穴径、並びに該穴から有機溶剤中に噴出させるキャリアガスの流量を調節することにより、基板の浸漬槽内に導入される有機溶剤蒸気の濃度を適宜に調節する。図２に示したように、ノズルをスパイラル形状としたり、或いは先端部に多孔質板を有するものとすれば、狭い容器空間であっても、多数の穴のあるガス吹き込み用ノズルを容器内に無理なく収容できる。
【００２７】
本発明では、オーバーフローしたリンス水によって基板を洗浄後、基板からのリンス水の排除を、基板を引き上げることによって行なってもよいが、より好ましくは、図１に示したように、基板１７を浸漬槽の内槽２内に静置した状態で、浸漬槽内のリンス水を、例えば、内槽２の底面に設けたバルブ１５を開いて排出することで行なう。更に、図１に示した装置では、基板１７の直上に、先のようにして得られた有機溶剤蒸気を含むキャリアの吐出ノズル７が配置されており、図３に示すように、有機溶剤蒸気の流れは基板のピッチ間に入り易いものとなる。このため、上記のように構成すれば、吐出ノズル７から噴出する有機溶剤蒸気が無駄な空間へ、拡散及び漏出することがなく、使用する有機溶剤の量を低減でき、より経済的な処理が可能となる。
【００２８】
本発明においても、先に挙げた特開平３−１６９０１３号公報（＝特許文献３）に記載の方法の場合のような、基板表面上の水分の有機溶剤による置換効果が若干期待され、基板の乾燥の促進も図れるが、その効果は十分ではない。従って、本発明においては、基板の最終乾燥を種々の方法によって行なうことが好ましい。その際に使用できる乾燥方法としては、例えば、ヒーターで温められた不活性ガスを成分とした乾燥ガスを槽内に導入することによって行う方法が挙げられる。この際には、１５℃以上の不活性ガスを成分とする乾燥ガスを用いることが好ましい。
【００２９】
更に、基板の浸漬槽内に導入された有機溶剤蒸気濃度、リンス水の排除速度を所望のものとするためには、例えば、先に説明したような有機溶剤蒸気発生器５に導入するキャリアガスの流量を、少なくとも２通りに設定可能なフローコントローラを配置したり、或いは、リンス水の排水部に、排水量をコントロールするためのバルブを２つ以上設けたり、若しくはその両者を設ける等の方法を用いることが好ましい。このようにしておけば、処理する基板の種類に応じて、最適な有機溶剤蒸気濃度及び基板からのリンス水の排除速度を、適宜に得ることができる。
【００３０】
図１に例示した本発明の洗浄乾燥装置について、更に詳細に説明する。図１に示した装置では、基板の浸漬槽は二重構造を有し、外槽１と、外槽１の内部に収納された内槽２とからなる。又、図１に示したように、被洗浄・乾燥物である基板１７は、内槽２内に、キャリア１８に充填された状態で配置される。４は装置のカバーであり、このカバー４を開閉して、基板１７とキャリア１８の出し入れが行われる。外槽１には排気孔１６が設けられ、ダンパにより排気量が調整される構造となっている。内槽２の底面部には、リンス水用の純水導入管が取り付けられており、純水の供給用バルブ１４を開閉させることで純水が内槽２内部に導入される。そして、内槽２から溢れ出た純水は、オーバーフロー受け３からドレイン１９へと排出される構造となっている。
【００３１】
カバー４には、マスフローコントローラ１０で制御されたパージ及び乾燥用の不活性ガス（本装置では窒素ガスを使用）が、パージ用ノズル８によって浸漬槽内に導入できる構造が設けられている。更に、乾燥時にはヒーターを作動させることで、ガスを加熱できるようになっている。乾燥時における乾燥ガスの温度は１５０℃以下とすることが好ましいが、望ましくは１００℃以下とする。又、カバー４には、前記した有機溶剤蒸気を含むキャリアの吐出ノズル７が設けられている。
【００３２】
１２及び１３は、リンス水を基板１７表面から排除（ドレイン）するときの開閉バルブである。これらのバルブ１２及び１３を操作することで５０ｍｍ／ｓ以下の任意の速度に設定可能である。本装置では、ドレイン速度は、ドレイン開閉バルブ１２及び１３によって調整されている。本発明における最適速度は、処理する基板の形態により異なるが、おおむね２〜２０ｍｍ／ｓの範囲である。ドレイン速度は、最適パーティクル除去力を持つところを選択することが好ましい。
本装置では、１２と１３のバルブの選択によって２通りのドレイン速度を選択できるように構成されている。これは、基板の種類により最適速度が異なるため、レシピにより基板に合わせたドレイン速度を選択可能にするためである。５は、有機溶剤蒸気発生器を示し、図２は、その具体例である。
【００３３】
有機溶剤蒸気発生器５には、マスフローコントローラ９によって流量を調整しながら、不活性ガスを成分とするキャリアガスが導入される。図２に示したように、有機溶剤蒸気発生器５の容器内には、収容されている有機溶剤中に配置されたガス吹き込み用ノズル６を有する。図２に示した例では、ノズル６に複数の穴が開いている。そして、これらの穴よりキャリアガスを送り込むことで、有機溶剤中にキャリアガスの細かな気泡を発生させ、気泡中に有機溶剤蒸気を取り込む構造となっている。例示したガス吹き込み用ノズル６には、望ましくは１ｍｍ径以下の細かい穴が複数開いており、更に、ノズル本体がスパイラル形状をしているため、狭い容器空間であっても多くの穴のあるノズルを容器内に収容できる。
又、このような構造とすれば、容器の体積を小さくでき、スパイラル状のノズルの多くの穴よりキャリアガスを導入するため、効率よく、高濃度の有機溶剤蒸気を発生させることが可能である。使用する有機溶剤の蒸気濃度が１％程度のように希薄である場合は、ガス吹き込み用ノズル６を必ずしもスパイラル形状にする必要はない。又、図２のようなノズルに多くの穴を開けたものではなく、多孔質板をノズルの先端に取り付けた構造のものであってもよい。
【００３４】
図２に例示した有機溶剤蒸気発生器５では、有機溶剤の液面レベルセンサ２０が設けられている。そして、図１に示されているように、液面レベルセンサ２０以下に下がったら、有機溶剤の供給用バルブ１１が開き、有機溶剤をファシリティー側から供給する構成となっている。又、図１に示した装置では、基板１７の表面からのリンス水の排除が特定の速度で行なわれた後、リンス水の水位が基板以下となったら、１５のＱＤＲ（クイックダンプリンス）バルブを開くことで、残りのリンス水を迅速に排出できる構造となっている。
【００３５】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
本実施例では、有機溶剤にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用い、キャリアガス及びパージ、乾燥ガスには、Ｎ２（乾燥窒素）を用いた。又、図１及び２に示した構成の基板の洗浄乾燥装置を用いた。
【００３６】
図８に本実施例で行なった装置の動作手順を示した。先ず、ステップ１のオーバーフローリンスでは、図１の純水の供給用バルブ１４を開け、リンス水である純水を内槽２の中に導入し、リンス水をオーバーフローさせながら基板１７をリンス処理した。この際のリンス処理は、標準的な処理条件である、２００ｍｍ径のシリコンウエーハ５０枚を、３０Ｌ／ｍｉｎで約１分間、処理する方法で行なった。又、このリンス処理は、Ｎ２（乾燥窒素）をパージ用ノズル８から吐出して、浸漬槽内を窒素ガスでパージした状態で行なった。続いて、ステップ２の、有機溶剤蒸気雰囲気ドレインでは、純水の供給用バルブ１４を止めて、１２及び１３のドレイン開閉バルブを開き、調整されたドレイン速度でリンス水を抜いた。更に、これと同時に、先に述べた方法で有機溶剤蒸気発生器５によって作成した有機溶剤蒸気を含むキャリアガスを吐出ノズル７から、浸漬槽内に供給した。
【００３７】
表１は、シリコンウエーハ上にポリスチレンラテックスを塗布したものを処理対象とし、上記した方法で洗浄乾燥処理を行なって、ラテックスの除去能力を評価した結果である。図９は、得られた結果をグラフ化したものである。
【００３８】
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【００３９】
以上の結果によると、パーティクル除去率は、ドレイン速度とＩＰＡの濃度に依存していることがわかった。そして、この結果からも、ＩＰＡ蒸気濃度は、０．１〜４．０％の範囲、望ましくは０．２〜２．０％とすることが最適であることが確認できた。リンス水の水位がウエーハよりも下となったら、ステップ３に移り、ＩＰＡ蒸気の供給を停止し、１５のＱＤＲバルブを開き、ドレイン速度を加速する。本実施例におけるＩＰＡの消費量は、１００ｍｌ／バッチ以内、標準的には１０〜２０ｍｌ／バッチ程度の範囲内となる。最後のステップ４では、Ｎ２（乾燥窒素）をマスフローコントローラ１０で流量制御し、ヒーターにより７０℃付近に加熱し、ウエーハを乾燥させた。尚、温度をかけられない基板に対しては、温度を低くし、Ｎ２（乾燥窒素）ブローで乾燥させてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板の洗浄乾燥処理において、基板へのパーティクル付着が抑制され、付着したパーティクルに対する除去作用を備え、且つ使用する有機溶剤の消費量が少なく、しかも安全に使用できる機構を有する基板の洗浄乾燥方法、並びに洗浄乾燥装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板の洗浄乾燥装置の一例の構成を示す模式図である。
【図２】本発明で使用する有機溶剤蒸気発生器の一例を示す模式図である。
【図３】浸漬槽内の有機溶剤蒸気の流れを示す図である。
【図４】マランゴニ現象を説明するための模式図である。
【図５】メニスカス部シミュレーション結果を示す模式図である。
【図６】メニスカス部シミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】メニスカス部シミュレーション結果を示す模式図である。
【図８】装置の動作手順を示す図である。
【図９】パーティクル除去の実施例の結果を示す図である。
【符号の説明】
１：外槽
２：内槽
３：オーバーフロー受け
４：カバー
５：有機溶剤蒸気発生器
６：ガス吹き込み用ノズル
７：有機溶剤蒸気の吐出ノズル
８：パージ用ノズル
９、１０：マスフローコントローラ
１１：有機溶剤の供給用バルブ
１２、１３：ドレイン開閉バルブ
１４：純水の供給用バルブ
１５：ＱＤＲバルブ
１６：排気孔
１７：基板
１８：キャリア
１９：ドレイン
２０：液面レベルセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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