(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に処理対象の基板を保持し、前記基板を洗浄するための洗浄装置と、
複数種類の処理液を選択的に供給する処理液供給ユニットと、
ベーパー生成装置と、
を具備し、
前記ベーパー生成装置は、
一端側が前記処理液供給ユニットに接続され、他端側が前記洗浄装置に接続されるベーパー供給管に接続され、前記処理液供給ユニットから選択的に供給された処理液を流通する流通路を有した、赤外線を透過可能な石英ガラス管と、
前記石英ガラス管内に前記流通路と隔離された状態で設けられたロッドヒーターと、
前記石英ガラス管の外側に設けられた加熱手段を有し、該加熱手段から放射し、かつ前記石英ガラス管を透過する赤外線で前記ロッドヒーターを加熱し、これにより前記ロッドヒーターが放射し、かつ前記石英ガラス管を透過する輻射熱によって前記流通路内を流通する前記処理液を加熱することで前記処理液を気化し、この気化した加熱状態のベーパーを前記ベーパー供給管に導くようにしたことを特徴とするベーパー乾燥装置。
【請求項２】
前記石英ガラス管は、外筒と内筒からなる二重構造であり、前記外筒と前記内筒の間に石英ガラス製の仕切り管を配置して前記外筒と前記内筒と前記仕切り管とで三重構造とし、前記外筒と前記仕切り管の間で外側流通路を形成し、前記内筒と前記仕切り管の間で内側流通路を形成し、前記内筒の内側に前記ベーパー供給管に通じる石英ガラス製の中央流通管を配置し、更に前記内筒と前記中央流通管の間に形成される密閉した空間内に前記ロッドヒーターを配置し、前記処理液供給ユニットから選択的に供給された処理液を前記外側流通路に流入し、前記外側流通路から前記内側流通路へ流れを折り返す折り返し部を経て前記外側流通路から前記内側流通路へ処理液を流入し、前記外側流通路から前記内側流通路へ処理液を流す過程で該処理液を気化し、この気化した加熱状態のベーパーを前記ベーパー供給管に流すようにしたことを特徴とする請求項１に記載のベーパー乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板、液晶基板等を洗浄した後、乾燥するベーパー乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板、液晶基板等を洗浄する洗浄装置として、本出願人は、水素と酸素を容器内で燃焼させ、酸素とオゾンとラジカル酸素を含んだ水蒸気を生成し、この生成した水蒸気を水蒸気供給ノズルによって前記基板の表面に噴射して洗浄する洗浄装置を開発し、特許文献１として特許を取得している。
【０００３】
この洗浄装置は、燃焼後の水蒸気を水蒸気供給ノズルによって基板の表面に噴射して洗浄するため、オゾン発生から基板までの配管が長くても、自己分解することなく高濃度のオゾンを基板に供給でき、基板を任意の位置に設置できるという効果がある。
【０００４】
さらに、基板の表面に水蒸気を噴射した後、所定時間だけ基板上に有機溶剤としてイソプロピルアルコール（isopropyl alcohol ：以下ＩＰＡと呼ぶ）を供給するＩＰＡ蒸気供給管を設けている。ＩＰＡ蒸気供給管は、基端側がＩＰＡ供給口及び純水供給口に接続され、先端側は前記水蒸気供給ノズルに対向している。そして、水蒸気供給管の内部を流れる数百℃のオゾン水蒸気Ｈ２Ｏ＋Ｏ３によってＩＰＡ蒸気供給管を加温し、ＩＰＡ蒸気供給管内でＩＰＡ蒸気が凝縮することなく、水蒸気供給ノズルから噴射することができる。
【０００５】
また、従来、ＩＰＡベーパー発生装置は市販されている。このＩＰＡベーパー発生装置はステンレス製の加熱エレメント管であり、この加熱エレメント管の外周にワークコイルが設けられ、ワークコイルに高周波電流が流れると、磁束が発生して加熱エレメント管に誘導電流が流れてＩＰＡガスが加熱されるように構成されている。
【０００６】
また、半導体基板をドライ酸化処理するクリーンガス加熱装置として、特許文献２が知られている。このクリーンガス加熱装置は、一端側がガス供給側に、他端側がガス需要側に接続された石英ガラス管の内部にガス供給側から供給されたクリーンガスを加熱するSiCからなるガス加熱管が設けられている。そして、石英ガラス管の外部からガス加熱管を加熱するハロゲンランプを設け、常温のクリーンガスがSiCからなるガス加熱管の内部を通過する際に、高温度に加熱され、ガス需要側の半導体基板に導かれ、半導体基板の表面に酸化膜が形成されるようになっている。
【特許文献１】特許第３９１０１９０号公報
【特許文献２】特許第３２５３１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した特許文献１のものは、水蒸気供給管の内部を流れる数百℃のオゾン水蒸気Ｈ２Ｏ＋Ｏ３によってＩＰＡ蒸気供給管を加温することができるが、液体のＩＰＡを瞬時にベーパーとして供給することは困難であり、基板を乾燥する装置としては不向きである。
【０００８】
また、市販のＩＰＡベーパー発生装置は、ステンレス製の加熱エレメント管を採用しているため、ＩＰＡベーパーが加熱されたステンレスと接して汚染されるという問題がある。
【０００９】
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、瞬時にベーパーを生成して基板上に供給して基板を乾燥でき、しかも腐食されることなく、クリーンな洗浄及び乾燥ができるベーパー乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、チャンバ内に処理対象の基板を保持し、前記基板を洗浄するための洗浄装置と、複数種類の処理液を選択的に供給する処理液供給ユニットと、ベーパー生成装置と、を具備したベーパー乾燥装置において、前記ベーパー生成装置は、一端側が前記処理液供給ユニットに接続され、他端側が前記洗浄装置に接続されるベーパー供給管に接続され、前記処理液供給ユニットから選択的に供給された処理液を流通する流通路を有した、赤外線を透過可能な石英ガラス管と、前記石英ガラス管内に前記流通路と隔離された状態で設けられたロッドヒーターと、前記石英ガラス管の外側に設けられた加熱手段を有し、該加熱手段から放射し、かつ前記石英ガラス管を透過する赤外線で前記ロッドヒーターを加熱し、これにより前記ロッドヒーターが放射し、かつ前記石英ガラス管を透過する輻射熱によって前記流通路内を流通する前記処理液を加熱することで前記処理液を気化し、この気化した加熱状態のベーパーを前記ベーパー供給管に導くようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のベーパー乾燥装置において、前記石英ガラス管は、外筒と内筒からなる二重構造であり、前記外筒と前記内筒の間に石英ガラス製の仕切り管を配置して前記外筒と前記内筒と前記仕切り管とで三重構造とし、前記外筒と前記仕切り管の間で外側流通路を形成し、前記内筒と前記仕切り管の間で内側流通路を形成し、前記内筒の内側に前記ベーパー供給管に通じる石英ガラス製の中央流通管を配置し、更に前記内筒と前記中央流通管の間に形成される密閉した空間内に前記ロッドヒーターを配置し、前記処理液供給ユニットから選択的に供給された処理液を前記外側流通路に流入し、前記外側流通路から前記内側流通路へ流れを折り返す折り返し部を経て前記外側流通路から前記内側流通路へ処理液を流入し、前記外側流通路から前記内側流通路へ処理液を流す過程で該処理液を気化し、この気化した加熱状態のベーパーを前記ベーパー供給管に流すようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、瞬時にベーパーを生成して基板上に供給して基板を乾燥できる。また、処理液が接触する部分は全て石英ガラスであり、腐食されることはなく、クリーンな洗浄及び乾燥ができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は第１の実施形態のベーパー乾燥装置の全体構成を示し、有機溶剤としてのＩＰＡベーパー生成装置１１を備えている。まず、ＩＰＡベーパー生成装置１１について説明すると、装置本体１２には横方向に円筒状の空洞部１３が設けられている。空洞部１３には円筒状の高純度の石英ガラス管１４が設けられている。石英ガラス管１４は外筒１５と内筒１６からなる二重管構造で、外筒１５と内筒１６との間には環状空間部が形成され、この環状空間部には高純度の石英ガラス製の仕切り管１７が介在されている。そして、仕切り管１７の外側には外側流通路１８が設けられ、内側には内側流通路１９が設けられている。さらに、仕切り管１７の一端部には外側流通路１８と内側流通路１９とを連通する折り返し部２０が設けられている。そして、処理液が外側流通路１８から折り返し部２０を介して内側流通路１９へ流れるようになっている。
【００１６】
外筒１５の軸方向の一端部は入口側端板２１によって封止され、他端部は出口側端板２２によって封止されており、入口側端板２１には窒素供給管２３と処理液供給管２４が設けられている。また、内筒１６の更に内側には高純度の石英ガラス製の中央流通管２５が設けられ、中央流通管２５の一端部は内側流通路１９と連通し、他端部はベーパー供給管２６に連通している。
【００１７】
内筒１６と中央流通管２５との間は密閉された環状空間に形成され、環状空間には例えばSiCあるいはカーボン等からなるロッドヒーター２７が密閉された状態に設けられている。また、装置本体１２の内部には加熱手段として複数本の直管形のハロゲンランプ２８が設けられ、これらハロゲンランプ２８は石英ガラス管１４を囲繞するように周方向に等間隔に配置されている。ロッドヒーター２７に向かって赤外線を照射するようになっており、ロッドヒーター２７には温度センサ２９が設けられている。温度センサ２９の検出信号は装置本体１２の外部に設けられた加熱制御ユニット３０に入力され、ハロゲンランプ２８の出力を制御するようになっている。ロッドヒーター２７の温度を、例えば常時２００℃に保つように加熱制御ユニット３０が制御するようになっている。
【００１８】
一方、装置本体１１の外部には処理液供給ユニット３１が設けられている。処理液供給ユニット３１には薬液供給源３２が設けられ、薬液供給源３２はマスフローコントローラ３２ａを介して薬液供給弁３２ｂに接続されている。処理液供給ユニット３１にはＩＰＡ貯溜タンク３３が設けられ、このＩＰＡ貯溜タンク３３の供給口はＩＰＡ供給定量ポンプ３３ａを介してＩＰＡ供給弁３３ｂに接続されている。さらに、処理液供給ユニット３１には窒素供給源３４が設けられ、窒素供給源３４はマスフローコントローラ３４ａを介して第１の窒素供給弁３４ｂ及び第２の窒素供給弁３４ｃに接続されている。
【００１９】
そして、第１の窒素供給弁３４ｂは第１の配管３５ａを介して窒素供給管２３に接続され、薬液供給弁３２ｂ、ＩＰＡ供給弁３３ｂ及び第２の窒素供給弁３４ｃは第２の配管３５ｂを介して処理液供給管２４に接続されている。
【００２０】
また、前記ベーパー供給管２６は枚葉洗浄装置のチャンバ３６に接続されている。枚葉洗浄装置にはチャンバ３６に対向し、回転軸３７を中心として回転する基板載置台３８が設けられ、この基板載置台３８には洗浄・乾燥すべき半導体基板、液晶基板等の基板Wが載置されている。さらに、ベーパー供給管２６には純水供給管３９が内挿され、基板Wの上面の中央部には純水供給管３９の出口に設けられた純水供給ノズル４０が対向して設けられている。基板Wと純水供給ノズル４０の距離Ｈは数ｍｍに設定され、基板Wの周囲には排気口４１が設けられている。純水供給管３９の基端側は純水供給源４２に接続されている。
【００２１】
次に、前述のように構成されたベーパー乾燥装置を用いてチャンバ３６の内部の基板載置台３８に載置された基板Wを洗浄・乾燥する方法について説明する。
【００２２】
図２に示すように、基板載置台３８に洗浄・乾燥すべき基板Ｗを載置する。次に、ＩＰＡベーパー生成装置１１を回転しながら水平方向に移動させるとともに下降させると、図３に示すように、基板Ｗが載置された基板載置台３８にチャンバ３６が対向する。同時に、純水供給管３９の純水供給ノズル４０が基板Ｗの中央部に対向する。
【００２３】
次に、図４に示すように、純水供給源４２から純水供給管３９に対して純水を供給すると、純水供給ノズル４０を介して基板Ｗの上面に純水が供給される。このとき、基板載置台３８は回転軸３７を中心として回転させるため、基板Ｗは枚葉スピン洗浄され、基板Ｗ上の水滴は遠心力によって周囲に飛散される。
【００２４】
基板Ｗを洗浄した後、ＩＰＡベーパー生成装置１１から水洗後の基板Wに対して薬液を供給したり、ＩＰＡベーパーを供給して基板W上の水滴と薬液または水滴とＩＰＡとを置換することができるが、本実施形態においては、薬液を供給したのち、ＩＰＡベーパーを供給する場合について説明する。
【００２５】
まず、処理液供給ユニット３１の薬液供給弁３２ｂを開弁すると、薬液供給源３２から薬液が供給され、この薬液は第２の配管３５ｂ及び処理液供給管２４を介してＩＰＡベーパー生成装置１１に供給される。このとき、装置本体１２内のハロゲンランプ２８の出力は加熱制御ユニット３０によって制御されており、ハロゲンランプ２８からの赤外線はロッドヒーター２７に向かって照射される。ロッドヒーター２７はハロゲンランプ２８によって２００℃に加熱される。
【００２６】
従って、常温の薬液は、ＩＰＡベーパー生成装置１１の外側流通路１８を流れてガス折り返し部２０で折り返して内側流通路１９に流れ、さらに中央流通管２５の内部を流れてベーパー供給管２６に至る。このとき、ロッドヒーター２７は、石英ガラスによって密閉された状態にあり、薬液とは完全に非接触状態にあるため、薬液によって腐食されることはなく、パーティクルの発生がない。しかも、常温の薬液はロッドヒーター２７によって加熱された石英ガラス管１４及びが中央流通管２５に接触するため、瞬時に加熱されて加熱薬液となり、ベーパー供給管２６を介して基板Wに噴射される。
【００２７】
このとき、図５に示すように、基板載置台３８に載置された水洗後の基板Wには水滴が残っているが、加熱薬液が基板Ｗに供給されると、基板W上の水滴と薬液とが置換される。次に、薬液供給弁３２ｂを閉弁し、第１の窒素供給弁３４ｂを開弁すると、窒素供給源３４から窒素が第１の配管３５ａを介して窒素供給管２３に供給される。
【００２８】
従って、常温の窒素は、ＩＰＡベーパー生成装置１１の外側流通路１８を流れてガス折り返し部２０で折り返して内側流通路１９に流れ、さらに中央流通管２５の内部を流れてベーパー供給管２６に至る。このとき、ロッドヒーター２７は、石英ガラスによって密閉された状態にあり、窒素とは完全に非接触状態にあり、加熱された窒素がベーパー供給管２６を介して基板Wに噴射される。
【００２９】
次に、第１の窒素供給弁３４ｂを閉弁し、ＩＰＡ供給弁３３ｂを開弁すると、ＩＰＡ貯溜タンク３３からＩＰＡが供給され、ＩＰＡはＩＰＡ供給定量ポンプ３３ａによって１〜１０ｃｃ／minに設定され、第２の配管３５ｂを介して処理液供給管２４に供給される。窒素供給源３４から窒素が第１の配管３５ａを介して窒素供給管２３に供給される。従って、液体のＩＰＡは、ＩＰＡベーパー生成装置１１の外側流通路１８を流れてガス折り返し部２０で折り返して内側流通路１９に流れ、さらに中央流通管２５の内部を流れてベーパー供給管２６に至る間にＩＰＡベーパーとなる。
【００３０】
このとき、ロッドヒーター２７は、石英ガラスによって密閉された状態にあり、ＩＰＡとは完全に非接触状態にあり、図６に示すように、ＩＰＡベーパーがベーパー供給管２６を介して基板Wに噴射される。ＩＰＡベーパーが基板Ｗに供給されると、基板W上の窒素とＩＰＡベーパーとが置換される。次に、ＩＰＡ供給弁３３ｂを閉弁し、第２の窒素供給弁３４ｃを開弁すると、窒素供給源３４から窒素が第２の配管３５ｂを介して窒素供給管２３に供給される。従って、窒素は、ＩＰＡベーパー生成装置１１に供給され、前述と同様に、加熱された窒素がベーパー供給管２６を介して基板Wに噴射されるため、図７に示すように、基板Ｗ上のＩＰＡは加熱窒素によって発散され、基板Ｗの洗浄・乾燥が完了する。
【００３１】
本実施形態によれば、ＩＰＡベーパー生成装置１１によって瞬時にＩＰＡベーパーを生成して基板W上に供給して基板W上の水滴をＩＰＡに置換させて乾燥できる。しかも、SiCのロッドヒーター２７は高純度石英ガラスで覆われ、ＩＰＡベーパーが接触する部分は全て高純度石英ガラスであり、パーティクルの発生がないという効果がある。
【００３２】
図８は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、ＩＰＡベーパー生成装置１１とワンバス乾燥装置４５とを組み合わせたＩＰＡベーパー乾燥装置を示す。ワンバス乾燥装置４５について説明すると、基台４６の上部には上部開口の洗浄槽４７が設けられ、この洗浄槽４７の底部には排液弁４８を有する排液管４９が設けられている。
【００３３】
洗浄槽４７の内部には複数枚の基板Wを立位状態で、しかも間隔を存して支持する基板支持台５０が設けられ、この基板支持台５０の両側部には純水供給ノズル５１が設けられている。洗浄槽４７の外周囲には純水オーバフロー槽５２が設けられ、洗浄槽４７をオーバフローした純水が収容されるようになっている。純水オーバフロー槽５２の上部開口は蓋体５３によって閉塞され、蓋体５３には複数の噴射ノズル５４を有するノズルヘッド５５が設けられている。このノズルヘッド５５にはＩＰＡベーパー生成装置１１のベーパー供給管２６が接続され、噴射ノズル５４から基板Wに向かってＩＰＡベーパー及び加熱窒素を噴射できるようになっている。
【００３４】
次に、本実施形態の作用について説明する。図９（ａ）に示すように、待機状態においては、純水供給ノズル５１から純水を供給し続けると、洗浄槽４７は純水によって満たされ、オーバフローした純水は、純水オーバフロー槽５２に収容される。このとき、ＩＰＡベーパー生成装置１１のベーパー供給管２６から窒素を供給すると、窒素は噴射ノズル５４から洗浄槽４７の水面に向かって噴射される。
【００３５】
次に、同図（ｂ）に示すように、洗浄槽４７内の内部に基板Ｗを搬入し、基板支持台５０に複数枚の基板Wを立位状態に支持し、純水供給ノズル５１から純水を供給すると、基板Wは純水によって洗浄される。純水供給ノズル５１から純水を供給し続けると、洗浄槽４７は純水によって満たされ、オーバフローした純水は、純水オーバフロー槽５２に収容される。
【００３６】
基板Wの洗浄後、同図（ｃ）に示すように、排液弁４８を開弁すると、洗浄槽４７内の純水は排液管４９から排液される。同時に、ＩＰＡベーパー生成装置１１によって生成されたＩＰＡベーパーがベーパー供給管２６から供給されると、ＩＰＡベーパーは噴射ノズル５４から洗浄槽４７に向かって噴射される。従って、洗浄槽４７はＩＰＡベーパー雰囲気となり、基板Ｗ上の水滴はＩＰＡと置換される。
【００３７】
次に、処理液供給ユニット３１のＩＰＡ供給弁３３ｂを閉弁し、ＩＰＡベーパー生成装置１１へのＩＰＡの供給を停止し、窒素のみをＩＰＡベーパー生成装置１１へ供給すると、同図（ｄ）に示すように、窒素は瞬時に加熱された後、ベーパー供給管２６を介して基板Wに噴射されるため、基板W上のＩＰＡは発散される。このとき、洗浄槽４７の下部から有機排気を行なう。
【００３８】
このようにして基板Ｗの洗浄・乾燥が完了した後、同図（ｅ）に示すように、洗浄槽４７を横方向に移動させ、洗浄槽４７を開口した後、基板Ｗを洗浄槽４７から搬出する。なお、本実施形態においては、ＩＰＡベーパーを供給した後、窒素を供給するようにしたが、薬液を供給したのち、ＩＰＡベーパーを供給し、最後に窒素を供給するようにしてもよい。
【００３９】
なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、ベーパー乾燥装置の概略的構成図。
【図２】同実施形態のベーパー乾燥装置の作用説明図。
【図３】同実施形態のベーパー乾燥装置の作用説明図。
【図４】同実施形態のベーパー乾燥装置の作用説明図。
【図５】同実施形態のベーパー乾燥装置の作用説明図。
【図６】同実施形態のベーパー乾燥装置の作用説明図。
【図７】同実施形態のベーパー乾燥装置の作用説明図。
【図８】本発明の第２の実施形態を示し、ベーパー乾燥装置の概略的構成図。
【図９】同実施形態を示し、（ａ）〜（ｅ）はベーパー乾燥装置の作用説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１１…ＩＰＡベーパー生成装置、１４…石英ガラス管、２６…ベーパー供給管、３１…薬液供給ユニット、３８…基板載置台、Ｗ…基板
【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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