(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリヤガスと作用物質を混合させる、１つまたは複数の円盤状の対象物を乾燥させるための乾性ガスを製造する方法であって、キャリヤガスは、作用物質の静止している液体水面と接触し、その際に液体の上方にある作用物質のガスで濃縮され、前記キャリヤガスの分圧は、液体の作用物質と接触するときに標準圧力を上回っており、乾性ガスは円盤状の対象物の表面と接触する前に除圧され、乾性ガス中の作用物質の分圧は、飽和蒸気圧の２０％よりも小さいことを特徴とする方法。
【請求項２】
乾性ガス中の作用物質の分圧は、飽和蒸気圧の５％よりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
乾性ガス中の作用物質の分圧は、０．０１−１０ｈＰａである（全圧が１０００ｈＰａの場合）、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
作用物質は、円盤状の対象物から乾燥させられるべき液体に影響を与え、それによって前記液体が、乾燥させられるべき円盤状の対象物の表面をより好ましい形で湿潤させる、請求項１ないし３のいずれか１に記載の方法。
【請求項５】
作用物質は、円盤状の対象物から乾燥させられるべき液体の表面張力を減少させる、請求項１ないし４のいずれか１に記載の方法。
【請求項６】
作用物質は、有機溶剤である、請求項１ないし５のいずれか１に記載の方法。
【請求項７】
作用物質は、室温（２５℃）で０．５−２００ｈＰａの飽和蒸気圧を有している液体である、請求項１ないし６のいずれか１に記載の方法。
【請求項８】
作用物質は、少なくとも１ｇ／ｌの水への溶解度を有している、請求項１ないし７のいずれか１に記載の方法。
【請求項９】
作用物質は、少なくとも１０ｇ／ｌの水への溶解度を有している、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
作用物質は、アルコール、シラノール、エステル、ケトン、アルデヒド、アミドの中から選択される、請求項１ないし９のいずれか１に記載の方法。
【請求項１１】
作用物質は、アルコールである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
作用物質は、２−プロパノールである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
キャリヤガスは、不活性ガスである、請求項１ないし１２のいずれか１に記載の方法。
【請求項１４】
キャリヤガスは、窒素である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１に基づいて製造された乾性ガスを円盤状の対象物の表面に吹き付けることで円盤状の対象物を乾燥させる方法であって、円盤状の対象物が、乾性ガスを吹き付けている間に軸を中心として回転させることを特徴とする方法。
【請求項１６】
円盤状の対象物の表面に吹き付けるときに、乾性ガスの容積流が１０−１００ｌ／分である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
乾性ガスによる円盤状の対象物の処理時間は、３−３０秒である、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
回転速度は、１分間あたり１００から１０、０００回転の範囲内で選択される、請求項１５ないし１７のいずれか１に記載の方法。
【請求項１９】
、乾性ガスの吹き付けが円盤状の対象物の表面の中心部から開始して円盤状の対象物の回転中に連続して円盤状の対象物の円周側の縁まで行われる、請求項１５ないし１８のいずれか１に記載の方法。
【請求項２０】
乾性ガスが領域ごとに（点状に）円盤状の対象物に印加され、時間的な順序で円盤状の対象物のすべての領域に乾性ガスが届く、請求項１５ないし１９のいずれか１に記載の方法。
【請求項２１】
１つまたは複数の円盤状の対象物を乾燥させるための乾性ガスを製造する装置であって、キャリヤガスと作用物質を互いに混合するのに適しているものにおいて、この装置は乾性ガスを製造するために、作用物質（３）を受容するための第１の下側の領域と、第２の上側の領域（４）とを備えた容器（１）で構成されており、前記容器（１）の開口部（５）は第１の管路を介してキャリヤガスのガス供給源（７）とつながれているとともに、別の開口部（８）は第２の管路（９）を介して、乾性ガスが円盤状の対象物（１１）の表面と接触する地点（１０）とつながれており、両方の開口部は容器（１）の第２の上側の領域（４）に位置していて、容器（１）と、乾性ガスが円盤状の対象物（１１）の表面と接触する地点（１０）との間に管路に減圧弁（１２）が介在していることを特徴とする装置。
【請求項２２】
円盤状の対象物を乾燥させるための装置であって、円盤状の対象物（１１）を受容するための回転する支持体（１３）と、円盤状の対象物（１１）の表面に乾性ガスを吹き付けるためのノズル（１４）とを備えているものにおいて、ノズル（１４）が、請求項２１に基づく乾性ガスを製作する装置と管路を介してつながれていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
前記ノズル（１４）を円盤状の対象物（１１）の表面と所定間隔を有して平行に移動可能な手段を具備する請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾燥をさせるための乾性ガスを製造する方法並びに装置、および円盤状の対象物の乾燥、特にシリコンウェハや砒化ガリウムウェハなどの半導体基板や、ガラス基板、水晶基板、金属基板、平面スクリーン（フラットパネルディスプレイ）、コンパクトディスクなどの乾燥に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明において特に主要な対象となるのは半導体ディスク（ウェハ）の乾燥であり、たとえばシリコンウェハないし砒化ガリウムをベースとする半導体ディスク（ウェハ）の乾燥である。
【０００３】
シリコンウェハを乾燥させる場合、乾燥工程の途中で半導体ウェハにとって好ましくない粒子増加が起こること、つまり残留物のない乾燥ができないことは格別に不利である。
【０００４】
上述した好ましくない粒子形成の原因は、シリコンウェハの場合、酸素（たとえば空気に由来する酸素）の存在下で水がシリコンと反応して二酸化珪素になるためである。こうした粒子はウォーターマーク（Ｗａｔｅｒ  ｍａｒｋｓ）とも呼ばれている。
【０００５】
ＵＳ５，２７１，７７４Ａ号およびＥＰ０９０５７４６Ａ１号にはそれぞれ円盤状の対象物の表面から水分を除去する方法が記載されている。この両方の刊行物では円盤状の対象物の乾燥は、乾性ガスを円盤状の対象物の表面に吹き付けることで行われる。この乾性ガスはキャリヤガスと作用物質を含んでおり、乾性ガスの吹き付け中には円盤状の対象物を軸を中心として回転させる。
ＵＳ５，２７１，７７４Ａ号には、これに相応する乾性ガスを前処理する方法が記載されており、この方法では、この場合には液体状である作用物質によってキャリヤガスを反応させる。
ＪＰ０９−１６２１５６Ａ号は、溶剤を加熱することで生成する乾性ガスで半導体ウェハを洗浄・乾燥する装置を記載している。
ＥＰ０８７８８３２Ａ２号は、キャリヤガスと液体を混合することで生成する乾性ガスで半導体ウェハを乾燥させる方法および装置を記載している。この場合の混合はノズルで行われる。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前述した処理ステップによって円盤状の対象物の表面、特にシリコンウェハの表面上に生じる可能性のある液体残留物、特にイオン除去された水の残留物をできるだけ迅速に除去し、それによって上述した粒子形成が生じないように、もしくは障害の起こる程度には生じないようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題に基づき、本発明は、そのもっとも一般的な実施形態では１つまたは複数の円盤状の対象物を乾燥させるための乾性ガスを製造する方法であって、キャリヤガスと作用物質とを混合する方法を提案する。キャリヤガスが、静止している作用物質の液体水面と接触することにより乾性ガスが製造される。このとき、キャリヤガスはある程度まで、液体の上方にある作用物質のガスにより濃縮（エンリッチ）される。
このことは、乾性ガス中に作用物質の液体の水滴がなく、したがってミストも発生し得ないという利点がある。このことは乾燥の均一性を向上させる。
キャリヤガスと作用物質を混合することにより、たとえ作用物質が利用温度で空気と可燃性または発火性の混合気を生成する可能性がある場合でも、可燃性または発火性の混合気が発生し得ないような濃度を選択することができる。
【０００８】
キャリヤガスの分圧を、液体の作用物質との接触が始まるときに標準圧力以上に選択すると、作用物質の分圧は同一のままで、乾性ガス中の作用物質の割合が少なくなる。この実施形態では、円盤状の対象物の表面との接触前に乾性ガスを除圧する。液体の作用物質と接触し始めるときのキャリヤガスの有利な分圧は１．５−７バール（たとえば３−４バール）の範囲内である。
【０００９】
本発明の一実施形態では、乾性ガス中の作用物質の分圧は飽和蒸気圧の２０％以下である。なぜなら、それによって作用物質の消費量を低く抑えることができ、濃度をそれ以上高くしても効果はほとんど向上しないからである。
【００１０】
乾性ガス中の作用物質の分圧が飽和蒸気圧の５％以下であっても優れた成果を達成することができる。このように低い分圧は、可燃性の作用物質の場合、キャリヤガスとして不活性ガスを選択すると発火性のない混合気を生成することができる利点がある。
【００１１】
一つの実施形態では、乾性ガス中の作用物質の分圧は０．０１−１０ｈＰａ（全圧が１０００ｈＰａのとき）である。これは０．００１から１容量％の濃度に相当する。このことは環境保護の理由からだけでも有利であるが、経済上および安全技術上の理由からも有利である。
【００１２】
液体が対象物の表面をより好ましい形で湿潤させるように乾性ガス中の作用物質を選択すると、場合により表面に付着することがある水滴を流出させることができる。なぜなら水滴に、円盤状の対象物の表面と共通のできるだけ広い境界面を形成しようとする傾向が現われるからである。
【００１３】
本方法で使用される作用物質は、所望の効果を得るために、円盤状の対象物から乾燥させられるべき液体の表面張力をこの作用物質が小さくするように選択することができる。
【００１４】
上記のことは、古典的な意味での表面活性剤（湿潤剤ないし界面活性剤）だけを意味していると解するべきではない。これ以外の有機的または無機的な物質であってはるかに短い鎖を有しているものも利用することができる。こうした物質にすべて共通する点は、分子が極性のある（親水性ないし疎脂肪性の）部分と無極の（疎水性ないし親脂肪性の）部分とを有していることである。
【００１５】
このようにして、極性のある溶剤（たとえば水）が無極の（疎水性の）表面（たとえば単体シリコン）を湿潤させることができるようになる。逆に、無極の溶剤（たとえば石油エーテル）が極性のある表面（二酸化珪素）を湿潤させることができる。
【００１６】
有利な作用物質の一つは有機溶剤である。
室温（２５℃）で０．５−２００ｈＰａの飽和蒸気圧を有している液体は、よく適した作用物質であることが判明している。それにより、乾性ガス中の作用物質の分圧を液体の蒸発で生成することができる。
円盤状の対象物を水から乾燥させたいときは、作用物質が少なくとも１ｇ／ｌの水への可溶性を有していると有利であり、それにより作用物質が水の湿潤挙動に影響を及ぼすことができるようになる。
少なくとも１０ｇ／ｌの水への可溶性があると有利であることが判明している。
作用物質は、シラノール（たとえばトリエチルシラノール、トリメチルシラノール）、アルコール（たとえばエタノール、プロパノール）、エステル（たとえばエチルアセテート）、ケトン（たとえばアセトン）、アルデヒドおよびアミド（たとえばジメチルホルムアミドＤＭＦ）などから選択することができる。
【００１７】
一つの有利な作用物質はアルコールであり、このとき長鎖のアルコール（ｎ−ヘキサノール）は湿潤性をいっそう向上させるとともに短鎖のアルコール（エタノール）を容易に表面から脱離するという利点を備えている。２−プロパノールは両方の利点を同時に備えているので非常に適している。
当然ながら、作用物質の任意の混合物も使用することができる。
【００１８】
乾性ガスのキャリヤガスは、たとえば窒素などの不活性ガスであってよい。作用物質と不活性ガスを混合することで、周囲空気との間で可燃性または発火性の混合気が生成するのを防ぐことができる。
【００１９】
本発明のさらに別の一部をなしているのは、上述した方法のいずれか一つで製造された乾性ガスを円盤状の対象物の表面に吹き付けることによる、円盤状の対象物を乾燥させる方法である。円盤状の対象物は、乾性ガスを吹き付けている間に軸を中心として回転する。
【００２０】
円盤状の対象物の回転は、一方では、表面をできるだけ均等に乾性ガスで処理すると同時に、乾性ガスの消費量を可能な限り少なく抑えることができるようにするのに有利である。他方では高いせん断速度と、これに伴う気相での小さな拡散層とによって蒸発速度が著しく上昇する。
【００２１】
一つの実施形態では、円盤状の対象物の表面に吹き付けるときの乾性ガスの容量流は１０−１００ｌ／分であり、このとき容量流は標準圧力（１０００ｈＰａ）で測定している。このことは表面のすぐ上での高い流動速度と、これに伴うより迅速な乾燥につながる。
【００２２】
円盤状の対象物を乾性ガスで処理する時間は、本方法の一実施形態では３−３０秒である。このような処理時間は乾燥結果と経済性の面から考えて有利である。
有利には、回転速度は１分あたり１００から１０，０００回転の範囲内で選択する。１分あたり５００から３，０００回転の範囲内では優れた結果が得られている。
【００２３】
本発明による方法の一つの実施形態では、乾性ガスの吹き付けは円盤状の対象物の表面の中心部から開始して円盤状の対象物の回転中に連続して円盤状の対象物の円周側の縁まで行われる。
それにより、万一液体水滴が流れ出しても表面のすでに乾燥済みの領域を通って流れないことが達成される。
たとえば乾性ガスを領域ごとに（点状に）円盤状の対象物に吹き付け、時間的な順序で円盤状の対象物のすべての領域に乾性ガスが届くようにする。
乾燥方法は、円盤状の対象物を液体で処理する方法の一部であってよく、この方法では最後の液体がすすぎ液（たとえばイオン除去された水）であり、上述した乾燥方法のうちの一つによってこの洗浄液が円盤状の対象物の表面から取り除かれる。
【００２４】
前記方法は洗浄方法、エッチング方法、現像をする方法、フォトレジストを除去する方法、あるいはこれらの方法の組合せであってよい。重要な点は、最後の処理液体（洗浄溶液ないしエッチング溶液）がすすぎ液によって押しのけられることである。乾燥工程はすすぎ工程の直後に続けることができ、あるいはすすぎ液の大部分を乾燥工程の開始前に振り落とすことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この方法の一実施形態では、すべての液体処理工程のあいだ円盤状の対象物が軸を中心として回転する。
本発明のさらに別の一部をなしているのは乾性ガスを製造する装置であって、キャリヤガスと作用物質を互いに混合するのに適しているものである。この装置は、乾性ガスを製造するために、作用物質３を受容するための第１の下側の領域２と、第２の上側の領域４とを備えた容器１で構成されている。この容器１の開口部５は、第１の管路６を介してキャリヤガスのガス供給源７とつながれているとともに、別の開口部８は第２の管路９を介して、乾性ガスが１つまたは複数の円盤状の対象物１１の表面と接触する地点１０とつながれている。両方の開口部５および８は、容器１の第２の上側の領域４に位置している。
【００２６】
上記構成により、乾性ガスを利用する直前になってから混合することが可能であり、作用物質３のガス状でない部分が乾性ガスと一緒に連れて行かれることが回避される。なぜなら、すでに蒸発している作用物質３しか乾性ガスに添加されることがないからである。
【００２７】
キャリヤガスのガス供給源７は、加圧ガス配管または圧力下にあるガスボンベであってよい。ガス供給源と、乾性ガスを製造する装置との間ではキャリヤガスの圧力を減圧弁１５によって下げることができる。
【００２８】
本装置のさらに別の実施形態では、乾性ガスを製造する装置と、乾性ガスが円盤状の対象物１１の表面と接触する地点１０との間の管路９には減圧弁１２が介在している。それにより装置内で過圧が生じ、それによって作用物質濃度がノズル１４のところで低くなる。
【００２９】
乾性ガスの製造を均一化するために、装置を温度調節（加熱部１６）することができる。このことは、たとえば乾性ガスと作用物質３の温度を混合の前に変化させることができる場合に有意義であり得る。
【００３０】
本発明のさらに別の一部をなすのは、円盤状の対象物１１を受容するための回転する支持体１３と、円盤状の対象物１１の表面に乾性ガスを吹き付けるためのノズル１４とを備えた円盤状の対象物を乾燥させる装置である。ノズル１４は、乾性ガスを製作する装置と管路９を介してつながれている。
このノズル１４はその出口が円盤状の対象物１１の表面のほうを向いており、しかも２０°から９０°の角度で向いている。
【００３１】
本装置の一実施形態では、ノズル１４が円盤状の対象物１１の表面と間隔をおきながらこの表面に対して平行に移動することができ、それによって円盤状の対象物が回転したときにその表面のあらゆる領域に乾性ガスと吹き付けることができる。さらにこのことは、別の処理工程のために、あるいは支持体１３に円盤状の対象物７を装着並びに取外しするときにノズル１４を外せるようにするために有意義である。
【００３２】
このときノズル１４の出口と円盤状の対象物７の表面との間隔は２−５０ｍｍであってよい。
【００３３】
本発明のその他の細部、構成要件、および利点は、以下の本発明の実施例の説明から明らかである。
【００３４】
実施例１では、過酸化水素とアンモニアで洗浄をした後、構造部を上に備えているシリコンウェハの表面をイオン除去された水ですすぎ、その間にウェハは１分間に５００回転で回転している。続いて１分間に２，０００回転ですすぎ液の振り落としを行う。次いで１，０００回の回転速度で、ウェハ表面に乾性ガスを１０秒間吹き付ける。このとき乾性ガスは、ウェハ表面に対して平行かつ間隔（５ｍｍ）をおいて当該表面の上を移動するノズルで印加される。ノズルはウェハの中心部（同時に回転中心でもある）から速度を同じに保ったまま１０秒間のあいだウェハの円周側の縁へと移動する。
【００３５】
乾性ガス中の作用物質としては、乾性ガス中の分圧が０．１ｈＰａである２−プロパノールを使用し、キャリヤガスは窒素である。乾性ガスの流動速度は６０ｌ／分である。
乾性ガスは、２０℃の温度の２−プロパノールが内部に用意された容器の中で製造される。容器はほぼ半分まで満たされている。容器のキャップにある開口部を通って窒素が流れ込み、乾性ガスが容器のキャップにある別の開口部を通って流出する。窒素は６バールの分圧で静止している液体水面の上を通過する。２−プロパノールの分圧は作動中には０．６ｈＰａである（これは４５ｈＰａの飽和蒸気圧の約１．３％である）。圧力下にある乾性ガスはしたがって６０００．６ｈＰａの全圧をもつことになり、それにより乾性ガスが標準圧力（１０００ｈＰａ）まで除圧されると０．１ｈＰａの分圧がノズルで得られる。
【００３６】
実施例２は実施例１を出発点としているが、裏面のエッチングプロセスで二酸化珪素層が除去され、それに引き続いて乾燥が行われる。乾燥は、イオン除去された水ですすいだ直後に中間工程としての振り落としを省いて行われ、すなわち残った水は、１分間に１５００回転の回転速度で乾性ガスを５秒間吹き付けることで直接取り除かれる。
【００３７】
乾性ガス中の作用物質としては、乾性ガス中の分圧が０．４ｈＰａである２−プロパノールを使用し、キャリヤガスは窒素である。乾性ガスの流動速度は８０ｌ／分である。
２−プロパノールは３０℃の温度で用意されている。窒素は２バールの分圧で静止している液体水面の上を通過する。２−プロパノールの分圧は作動中には０．８ｈＰａである（これは８３ｈＰａの飽和蒸気圧の約１％である）。圧力下にある乾性ガスはしたがって２０００．８ｈＰａの全圧をもつことになり、それにより乾性ガスが標準圧力（１０００ｈＰａ）まで除圧されると０．４ｈＰａの分圧がノズルで得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施の形態の装置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１‥‥容器、３‥‥作用物質、７‥‥ガス供給源、１１‥‥対象物、１３‥‥支持体、１４‥‥ノズル。
【図１】
0004434435.tif 000002