JP2005166956A - 基板処理法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各種基板を処理するに際し、乾燥処理効率を上げ、危険な乾燥流体の使用量を少なくして安全で、且つ高品質の表面処理ができるようにする。
【解決手段】 ほぼ水平に保持された状態で回転する被処理基板Ｗに処理流体を吹き付けて表面処理を行う基板処理法において、
前記被処理基板の乾燥時に、前記被処理基板のほぼ中心部付近から外周縁に向けて、出口が閉鎖され下面が開放された偏平なトンネル状ダクト51からなる平型噴射ノズル50と、前記トンネル状ダクト51の一部外周囲を囲む排気吸引ダクト60とをセットにし、て前記被処理基板Ｗと所定の間隔を空け平行に配設し、前記トンネル状ダクト51の入口から供給された乾燥流体が前記出口閉鎖端50で遮られ一時滞留することによって生じる前記トンネル状ダクト51内の圧力をＰ_１、前記排気吸引ダクト60の吸引力をＰ_２とし、前記圧力Ｐ_１を以下の関係に調節して前記被処理基板に吹き付ける。
Ｐ_１>Ｐ_２
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或いはマスク用基板等の各種基板の表面処理を行う基板処理法及び基板処理装置に関する。

半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或いはマスク用基板等の各種基板（以下、ウェーハという）は、その表面を清浄にするために、ウェーハ表面を薬液によって処理したのち、純水によって洗浄し、更に有機溶剤、例えばイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）等の有機溶剤を用いた乾燥が行われている。
これらの処理工程において、乾燥工程が終了した段階においても、ウェーハ表面に水滴が僅かでも残っていると、ウェーハ表面にパーティクル或いはウォータマーク等の発生の原因となってウェーハの品質低下を招来することになる。このため、これらの汚染物質がウェーハに付着しないようにした基板処理装置が開発され広く使用されている。

この種の基板処理装置は、一般にバッチ式基板処理装置と枚葉式基板処理装置とに大別され、バッチ式基板処理装置は一回に多数枚のウェーハを処理でき処理能力が高いという特徴を有し、一方、枚葉式基板処理装置はウェーハを１枚ずつ扱うようになっているので高品質の処理ができるという特徴を有している。（例えば、特許文献１、２参照。）。

図７は、下記の特許文献１に記載されている枚葉式基板処理装置を示す断面図である。
この枚葉式基板処理装置１００は、液体１０１で覆われたウェーハＷが遠心機１０２内に設置され、遠心機１０２内で回転運動を受けることによりウェーハＷの表面から液体を遠心分離により除去する装置である。この装置は、液体１０１が遠心分離によりウェーハＷの表面から除去されてしまう前、すなわちウェーハが遠心機１０２内で回転運動を受ける前に、可溶性で、液体に溶解すると液体の表面張力を小さくするような溶媒蒸気がパイプ１０３の開口からウェーハＷ上の液体１０１に噴射されるようになっている。そして、上記溶媒には、キャリアガスをパイプ１０４からＩＰＡが貯留されている容器１０５内に通過させ、この混合ガス１０６が遠心機１０２に導入されるようになっている。

また、図８は、下記の特許文献２に記載された枚葉式基板処理装置を示す断面図である。
この枚葉式基板処理装置１１０は、回転可能なチャック１１１の上にウェーハＷがローディングされるチャンバと、チャンバの一側からウェーハに向けて純水を供給してウェーハ上に水膜１１２を形成する純水供給ライン１１３ａ、１１３ｂと、ウェーハＷ上に洗浄ガスを含んだ各種のガスを噴射しうるガス噴射手段１１４とから構成されている。
そして、ガス噴射手段１１４は、第１ノズルＮ１及び第２ノズルＮ２を含むガス注入チューブ１１５ａと、ガス注入チューブ１１５ａに取り付けられてウェーハＷ上に噴射された水膜１０２の表面に近づいて小さいチャンバ１１６を形成するガスガード１１５ｂとからなり、ガス注入チューブ１１５ａには第１ガスＧ１及び第２ガスＧ２が注入されるようになっている。

ところで、下記特許文献１、２に記載されているような枚葉式基板処理装置は、ウェーハ乾燥処理時に、ウェーハが高速回転、例えば１５００〜２０００ｒｐｍの高速回転され、この高速回転による遠心力を利用してウェーハ表面に付着した水滴を吹き飛ばす、いわゆる高速スピン乾燥で行われている。
しかし、このような高速スピン乾燥によっても、ウェーハ表面にパーティクルやウォータマーク等の汚染物質が残留してしまうことが判明した。
その原因は、主に
（ｉ）乾燥工程におけるウェーハの回転中に生じる微細な塵の付着、或いは、
（ｉｉ）洗浄不良、いわゆるリンス液による洗浄不良にある。
これらの原因のうち、上記（ｉ）微細な塵付着は、高速回転により発生する風により、微細な塵が空中に舞い、それがウェーハに付着するものであり、これとは別に、高速回転により回転軸から大量に発生する塵がシールを潜り抜けてチャンバに入りこむことも考えられる。また、上記（ｉｉ）リンス液による洗浄不良は、元々ウェーハ上のリンス液が除去されないことに起因し、特に、この洗浄不良がパーティクル増加の主たる原因になっている。

ウェーハ表面に付着する水滴の粒径は、約０．１２μｍ程度であり、この大きさの水滴を上記の高速スピン乾燥による遠心力によって除去しようとすると、試算では、約７．２×１０^７ｒｐｍの超高速回転が必要になると考えられる。また、この水滴は、その粒径が０．１２μｍ程度のものばかりでなく、この粒径より更に小さい微小水滴も混在している。したがって、これらの微小水滴をも除去しようとすると、更に回転数を上げなければならないが、現在、このような超高速回転を実現できる技術は未だ開発されていない。

また、下記特許文献１、２に記載されている枚葉式基板処理装置は、乾燥流体がウェーハ表面の上方から放射状に吹き付けられるようになっているので、乾燥流体は分散され均等にウェーハ表面に当たらず、ムラができ高品質の処理が困難である。この点下記特許文献２の基板処理装置は、ガスガードが設けられてこのガスガード内に乾燥流体が噴射されるようになっているが、このガスガードは、ウェーハ表面の中心部を覆い、局部的に乾燥流体を吹き付けるだけなので、ウェーハ全表面に当たらず、この処理装置においても高品質の処理を行うことが難しい。

更に、乾燥流体には通常、ＩＰＡ蒸気が使用されている。このＩＰＡ蒸気は引火し易く、且つ爆発の危険性を有しているため、このようなＩＰＡ蒸気を高速回転しているウェーハに吹き付けると、極めて簡単に引火し、爆発事故をも誘発することになる。

下記特許文献１、２の基板処理装置で使用されている乾燥流体は、何れもＩＰＡ蒸気である。
このＩＰＡ蒸気は、不活性ガスでＩＰＡをバブリングすることによって得たものであるため、飽和濃度未満のＩＰＡ気体以外にも微小なＩＰＡの液体粒（以下、「ミスト」という。）が多量に含まれている。そして、ミストの大きさ（サイズ）及び質量は、窒素ガスのそれに比べて大きくて重い。そのためＩＰＡミストの供給量が制限されてしまい、水滴がＩＰＡによって効率よく置換されない。

また、不活性ガスを有機溶剤中にバブリングすることなく、有機溶剤を蒸発槽内で加熱蒸発させて有機溶剤蒸気と不活性ガスとの混合ガスを生成して、乾燥流体として利用した基板処理装置も知られている。（例えば、特許文献３参照。）。

下記特許文献３に記載されている基板処理装置は、有機溶剤中に不活性ガスをバブリングすることなく、有機溶剤を蒸発槽内で加熱蒸発させて、この有機溶剤蒸気と不活性ガスとの混合ガスを生成し、この混合ガスを配管内において不活性ガスで希釈すると共に加熱保温して噴射ノズルより噴射するようになしたものである。
この基板処理装置では、配管内及びノズルから噴出されるガス中の有機溶剤蒸気は完全に気体となっており、このような完全に気体となっている有機溶剤蒸気を使用すれば、気体の有機溶剤分子の大きさはミストの大きさよりも遙かに小さいことから、上述のような有機溶剤ミストを使用した場合の問題点は生じないことになる。

しかしながら、完全に気体となっている有機溶剤蒸気を使用してウェーハの乾燥処理を行っても、乾燥ガス中の有機溶剤蒸気濃度は飽和濃度以上にはならないので、乾燥ガス中の有機溶剤の絶対量は少ない。したがって、下記特許文献３に開示されている基板処理装置では、有機溶剤蒸気を大口径ウェーハの隅々まで行き渡らせてウェーハ表面の水滴と置換させるためには非常に時間がかかるので、未だ上述のウェーハ表面に形成されるウォータマークを少なくして殆ど零にすると共にパーティクルの発生をなくし、かつ乾燥処理速度の速い基板処理方法及び装置を提供するには至っていない。

この点を更に詳述すると、乾燥ガス中に含まれる全ＩＰＡ量が同じであれば、ＩＰＡミストのサイズが大きいとそのミストの数は減り、逆にＩＰＡミストのサイズが小さいとそのミストの数は増える。しかも、ＩＰＡミストのサイズが大きければ、その分だけ質量も重く、移動スピードが遅くなってしまう。そのため乾燥工程において、乾燥ガスがウェーハに供給されても、ウェーハの表面に付着した洗浄液の水滴数とＩＰＡミストの粒数が均衡せず、例えばＩＰＡミストの粒数が水滴数より少なければ、一部の水滴がＩＰＡによって置換されずに残り、ウォータマークの発生原因となってしまうことになる。

特許第３０９５４３８号公報（段落［００２５］、図４） 特開２００２−３０５１７５号公報（段落［００１８］〜［００２０］、図２） 特開平１１−１９１５４９号公報（特許請求の範囲、段落［００１８］〜［００２４］、図１）

近年、ウェーハの直径も２００ｍｍから３００ｍｍ、更にそれ以上に大口径化してきている。そのため、直径が２００ｍｍ以下の比較的小さなウェーハでは、ウォータマーク及びパーティクルの発生を抑制できても、直径が３００ｍｍのような大口径のウェーハではウォータマーク及びパーティクルが発生してしまい、これまでの装置での処理には限界があることも判明した。

なお、一般に「蒸気」とは「気体」のことを示すが、ウェーハ処理の技術分野においては上述の乾燥ガスのように「気体」以外に「微小な液体粒（ミスト）」を含むものも慣用的に「蒸気」ないしは「ベーパ」と表現されているので、本願明細書及び特許請求の範囲においても「気体」以外に「微小な液体粒（ミスト）」を含むものも「蒸気」と表すこととする。

本発明者は、これらの従来技術が抱える前記課題に鑑み、ウェーハ表面にウォータマーク及びパーティクル等の汚染物質が残留する原因を探求し、その原因が吹き付け時の被処理基板の温度、及び乾燥流体中の蒸気の粒径サイズにあることを突き止めて、本発明を完成するに至ったものである。

そこで、発明の第１の目的は、簡単な方法で乾燥流体により徐々に被処理基板を昇温して乾燥処理効率を上げる基板処理法を提供することにある。

第２の目的は、危険な乾燥流体の使用量を少なくして安全で、且つ高品質の表面処理ができるようにした基板処理法を提供することにある。

第３の目的は、簡単な方法で乾燥流体により徐々に被処理基板を昇温して乾燥処理効率を上げる基板処理装置を提供することにある。

第４の目的は、危険な乾燥流体の使用量を少なくして安全で、且つ高品質の表面処理ができるようにした基板処理装置を提供することにある。

本願の請求項１に係る基板処理法の発明は、
ほぼ水平に保持された状態で回転する被処理基板に処理流体を吹き付けて表面処理を行う基板処理法において、
前記被処理基板の乾燥時に、前記被処理基板のほぼ中心部付近から外周縁に向けて、出口が閉鎖され下面が開放された偏平なトンネル状ダクトからなる平型噴射ノズルと、前記トンネル状ダクトの一部外周囲を囲む排気吸引ダクトとをセットにして前記被処理基板と所定の間隔を空け平行に配設し、前記トンネル状ダクトの入口から供給された乾燥流体が前記出口閉鎖端で遮られ一時滞留することによって生じる前記トンネル状ダクト内の圧力をＰ_１、前記排気吸引ダクトの吸引力をＰ_２とし、前記圧力Ｐ_１を以下の関係に調節して前記被処理基板に吹き付けることを特徴とする。
Ｐ_１>Ｐ_２

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理法において、前記乾燥流体は、少なくとも２種類の乾燥流体からなり、これらの乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理法において、前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は不活性ガスであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理法において、前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んだものであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の基板処理法において、前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする。

本願の請求項６に係る基板処理装置の発明は、
被処理基板をほぼ水平に保持した状態で回転させる基板保持回転手段と、前記被処理基板に処理液等を噴射する噴射手段と、前記噴射手段に処理液等を供給する供給手段とを備えた基板処理装置において、
前記噴射手段は、出口が閉鎖され下面が開放された偏平なトンネル状ダクトで形成した平型噴射ノズルからなり、
前記被処理基板の乾燥時に、前記被処理基板のほぼ中心部付近から外周縁に向けて、前記平型噴射ノズルのトンネル状ダクトと、前記トンネル状ダクトの一部外周囲を囲む排気吸引ダクトとをセットにして前記被処理基板と所定の間隔を空け平行に配設し、乾燥流体を前記平型噴射ノズルのトンネル状ダクトの入口から供給して前記被処理基板に吹き付けることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理装置において、前記乾燥流体の流れが前記トンネル状ダクトの出口閉鎖端で遮られ一時滞留することによって生じる前記トンネル状ダクト内の圧力をＰ_１、前記排気吸引ダクトの吸引力をＰ_２とし、両者は以下の関係にあることを特徴とする。
Ｐ_１>Ｐ_２

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の基板処理装置において、前記平型噴射ノズルのトンネル状ダクトは、長手方向の長さＬ_１、この長手方向と直交する方向の幅長Ｌ_２、前記被処理基板の直径をＬ_３とし、これらは以下の関係になっていることを特徴とする。
Ｌ_３>Ｌ_１>Ｌ_２

請求項９に記載の発明は、請求項６〜８の何れか１項に記載の基板処理装置において、前記平型噴射ノズル、前記平型噴射ノズルと前記供給手段とを接続する配管の外周部にヒータが付設されていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９の何れか１項に記載の基板処理装置において、前記乾燥流体は、少なくとも２種類の乾燥流体からなり、これらの乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の基板処理装置において、前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は不活性ガスであることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の基板処理装置において、前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んだものであることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の基板処理装置において、前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、乾燥流体は、平型噴射ノズル内で一時滞留し、この滞留した状態で被処理基板表面に接触することになる。その結果、乾燥流体は、四方へ放射状に分散されることなく流路内に集められて被処理基板表面に吹き付けられ所定時間接触するので、乾燥流体の無駄がなくなり、少ない乾燥流体でも効率よく被処理基板の乾燥処理ができる。
また、乾燥流体は、流路内で一時滞留して被処理基板に付着している水滴と接触するので、乾燥流体に含まれる有機溶剤が被処理基板に付着している水滴に効率よく浸透し、有機溶剤と水滴との置換効率が上がり、水滴が効率よく除去される。しかも、一時滞留した乾燥流体により被処理基板の温度も上昇するので、乾燥効率がよくなる。
更に、平型噴射ノズルを構成するトンネル状ダクトの内圧Ｐ_１と排気吸引ダクトの吸引力Ｐ_２とが、Ｐ_１>Ｐ_２の関係にあることから、トンネル状ダクト内で十分に乾燥流体の滞留が起こるようになり、さらに平型噴射ノズルの下面から排出される乾燥流体は、スムーズに排気吸引ダクトに吸込まれ、乾燥流体が外部へ漏れることが少なくなる。その結果、乾燥流体に引火性の有機溶剤を使用しても、危険性がなく安全に乾燥処理を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、種類の異なる乾燥流体を被処理基板に吹き付けることにより、効率のよい、高品質の乾燥処理が可能になる。

請求項３記載の発明によれば、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスと不活性ガスとを組み合わせ、切り換えて被処理基板に吹き付けることにより、更に効率のよい、高品質の乾燥処理が可能となる。

請求項４記載の発明によれば、有機溶剤の蒸気がサブミクロンサイズのミストを含んだものであるので、このサブミクロンサイズのミストを含んだ有機溶剤の蒸気が効率よく被処理基板に吹き付けられることにより、有機溶剤のサブミクロンサイズのミストが被処理基板の表面の水滴に浸透し、水滴を有機溶剤で置換する。この有機溶剤の蒸気による置換により、水滴の表面張力が低下し、水滴の除去が効率よく行われる。

請求項５記載の発明によれば、有機溶剤に、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種を使用することにより、それぞれの溶剤の特徴を生かして、良好な被処理基板の処理を行うことができる。

請求項６〜１３に記載の発明によれば、前記請求項１〜５に記載の基板処理法を実施し得る基板処理装置が提供される。この基板処理装置は、また、請求項１〜５記載の効果に加え、以下の効果を有している。
平型噴射ノズルは、偏平なトンネル状ダクトで形成できるので、構成が簡単になる。また、トンネル状ダクトの長手方向の長さ及び幅長を変更することにより、乾燥流体流路の大きさを変更し、ウェーハの大きさに合わせて効率のよい乾燥処理ができる。
更に、平型噴射ノズル及び配管にヒータが付設されるので、処理流体の温度を所定の温度に保温しておくことができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための基板処理法及び基板処理装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適用し得るものである。

図１は本発明の実施例１の基板処理装置を配管図と共に示した概要図、図２は図１の処理室に設置される基板保持回転機構及び平型噴射ノズルを示す拡大側面図、図３は図２の基板保持回転機構及び平型噴射ノズルを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図、図４は平型噴射ノズルを示し、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

基板処理装置１０は、図１に示すように、半導体ウェーハ、液晶表示装置用基板、記録ディスク用基板、或いはマスク用基板等の各種基板（以下、ウェーハという）Ｗの処理を行う処理室２０と、この処理室２０に乾燥流体を供給する乾燥流体供給部４０とから構成されている。なお、この基板処理装置１０には、上記の乾燥流体供給部の他に、処理室２０に各種薬液及びリンス液を供給してウェーハＷを処理及び洗浄を行う処理部及び洗浄部、並びに薬液及びリンス液供給処部が設けられているが、これらは既に公知のものを使用するので、これらは省略されている。

処理室２０は、細長な密閉された小室、いわゆるチャンバからなり、このチャンバ２０内には、ウェーハＷをほぼ水平に保持し回転させるターンテーブル３１と、ウェーハＷに乾燥流体を吹き付ける噴射ノズル３５が収容されている。チャンバ２０は、複数本の支柱２２_１、２２_２に支えられ、所定の高さに設置されている。
チャンバ２０は、空調設備（図示省略）に連結され、送気口２３から清浄な空気が供給され、排気口（図示省略）からチャンバ２０内の空気を適宜排出することでチャンバ２０内は気流調節されている。また、排気口から排出される排気等は、排気処理設備に送られて処理される。
チャンバ２０の底部には、複数個の排出口２２_１、２２_２が形成され、各排出口２２_１、２２_２は排出管２２_３を経て廃液処理設備（図示省略）に接続され、使用済みの各種処理液等はこの廃液処理設備で処理される。

ターンテーブル３１には、その上面に複数本のチャックピン３１_１〜３１_ｎが立設され、各チャックピン３１_１〜３１_ｎには、その先端にウェーハＷを保持する保持部３１’_１〜３１’_ｎが形成されている。
また、ターンテーブル３１の裏面の中心部は、回転軸３２に固定され、この回転軸３２には、例えばモータなどの回転駆動部３４_１が結合され、回転軸３２は回転駆動部３４_１により回転される。したがって、回転駆動部３４_１からの駆動力により回転軸３２が回転すると、ターンテーブル３１が所定方向へ回転し、複数本のピン３１_１〜３１_ｎで保持されたウェーハＷが水平面内で回転する。

噴射ノズル３９は、昇降・回動機構３５に付設されている。昇降・回動機構３５は、ターンテーブル３１の外側に鉛直方向に沿って設けられた支持軸３６と、支持軸３６を上下動させるための昇降・回動駆動部３４_２と、支持軸３６の上端から水平方向に延びた腕部３７とからなる。腕部３７は、複数本の配管を収納できる容積を有するダクトで形成されている。

腕部３７の先端部には、平型噴射ノズル５０が設けられる。この平型噴射ノズル５０は、その下面がウェーハＷ表面との距離が等間隔になるように対向し、支持部材を用いて腕部３７の先端部に取り付けられる。平型噴射ノズル５０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、一端を入口とし、他端の出口が閉鎖され、下面が開放された偏平な逆Ｕ字型ダクト５１、いわゆるトンネル状ダクトで構成される。このトンネル状ダクト５１は、長手方向の長さをＬ_１、この長手方向と直交する幅長をＬ_２、ウェーハＷの直径をＬ_３とすると、Ｌ_３>Ｌ_１>Ｌ_２に設定される。

このトンネル状ダクト５１は、図４（ｂ）に示すように、上方部がほぼ平坦面５２で形成され、この平坦面５２の両側部から側壁５３_１、５３_２が垂下し、両側壁５３_１、５３_２の長さは、それぞれ同一長で平坦面５２の幅長に比べて短くなって、全体として偏平になっている。また、トンネル状ダクト５１は、入口５４_１に管状の管体５４が接続され、入口に対向するもう一端５５は閉鎖されている。（図３（ａ）参照。）。

管体５４は、ウェーハＷから離れる方向、すなわちウェーハＷ表面の上方へ湾曲している。管体５４に湾曲部５４_２を設けることにより、供給管４１_２から供給される乾燥流体は、湾曲部５４_２で流路がスムーズに変更されトンネル状ダクト５１内へ供給される。すなわち、乾燥流体は、腕部３７の上方から供給管４１_２、湾曲部５４_２を通り下方へ供給され、その流路は入口５４_１付近において上下方向から、水平方向へ変更されるが、その際、乾燥流体は湾曲部５４_２に沿ってスムーズに流れ、流路変更が容易になる。管体５４の端部５４_３は、供給管４１_２を介して乾燥流体供給部４０に接続されている。

トンネル状ダクト５１は、図４に示すように、上方部がほぼ平坦面５２で形成され、この平坦面５２の両側部から側壁５３_１、５３_２が垂下し、両側壁５３_１、５３_２の長さは、それぞれ同一長で平坦面５２の幅長に比べて短くなっている。また、トンネル状ダクト５１は、一端５４_１が管状の管体５４で形成され、先端部の他端が閉じて閉鎖端５５となっている。管体５４の端部５４_３は、供給管４１_２を介して乾燥流体供給部４０に接続される。
トンネル状ダクト５１の先端部を閉鎖端５５とすることにより、管体５４から供給される乾燥流体は、この閉鎖端５５で流れがブロックされ、トンネル状ダクト内で一時滞留し、この滞留の間、乾燥流体がウェーハ表面に接触することになる。したがって、この滞留の間に乾燥流体に含まれる有機溶剤がウェーハ表面に付着している水滴に十分浸透し、有機溶剤が効率よく凝縮するので、水滴の表面張力が小さくなって遠心力により水滴を効率よく除去することができるようになる。

また、管体５４は、図３（ｂ）に示すように、ウェーハＷから離れる方向、すなわちウェーハＷ表面の上方へ湾曲している。管体５４に湾曲部５４_２を設けることにより、供給管４１_２から供給される乾燥流体は、湾曲部５４_２で流路がスムーズに変更されトンネル状ダクト５１内へ供給される。すなわち、乾燥流体は、腕部３７の上方から供給管４１_２、湾曲部５４_２を通り下方へ供給され、その流路は入口５４_１付近において、水平方向へ変更されるが、その際、乾燥流体は湾曲部５４_２に沿ってスムーズに流れ、流路変更が容易になる。管体５４の端部５４_３は、供給管４１_２を介して乾燥流体供給部４０に接続されている。

平型噴射ノズル５０は、トンネル状ダクト５１、入口５４_１及び管体５４の外周面にヒータ５６が付設される。このヒータは、トンネル状ダクト５１及び管体５４を通過する乾燥流体の温度が低下しないように保温する。

平型噴射ノズル５０は、その三周囲、すなわち閉鎖端５５及び長手方向の両側壁５３_１、５３_２が排気ダクト６０で囲まれている。この排気ダクト６０は、ほぼＵ字型をなし、Ｕ字型の内面、すなわち平型噴射ノズル５０の閉鎖端５５及び長手方向の両側壁５３_１、５３_２と対向する部分６１_１〜６１_３が開放され、Ｕ字型の外周面は側壁で閉鎖されたダクトからなり、ダクトの他端部６２は、排気処理設備（図示省略）に連結されている。排気処理設備は、排気吸引装置６５を備えており、平型噴射ノズル５０から噴射される乾燥流体が吸引される。この吸引装置６５は、所定の吸引能力を有するものが使用される。吸引手段の吸引量をＢ_２とし、乾燥流体の排出量をＢ_１とすると、両者は、Ｂ_２≧Ｂ_１に設定される。
したがって、この排気ダクト６０は、ウェーハＷの乾燥工程時に、平型噴射ノズルの三周囲を囲み、平型噴射ノズル底部とウェーハＷとの隙間から噴出される乾燥流体を吸込ませることにより、殆どの乾燥流体がこの排気ダクトに吸込まれ、外に漏れることが少なくなる。その結果、乾燥流体に発火性のある溶剤の使用が可能になる。
この排気ダクト６０は、移動機構（図示省略）に付設されて、ウェーハ乾燥時に、ウェーハＷの表面上に移動される。このとき排気ダクトとウェーハ表面との隙間は、ほぼ等間隔になるように位置決めされる。

平型噴射ノズル５０は、ウェーハ乾燥時に、平型噴射ノズル５０の一端部に近い中心部ｃがウェーハＷのほぼ中心部の真上へまで移動され、ウェーハＷとの距離が調節されるが、この際の調節は、昇降・回動機構３５により行われる。その調節は、支持軸３６を回動させて、平型噴射ノズル５０をウェーハＷのほぼ中心位置の真上の位置に来るよう調節し、次いで、昇降駆動部３４_２により平型噴射ノズル５０を上下動させて、ウェーハＷとの距離が調節される。

乾燥流体供給部４０は、サブミクロンサイズのミストを含む乾燥流体を発生させる蒸気発生槽４５と、蒸気発生槽４５内の有機溶剤を加熱する加熱槽（ウォーターバス）４６と、蒸気発生槽４５に有機溶剤を供給する有機溶剤供給源４３と、蒸気発生槽４５に貯留された有機溶剤に気泡を発生（バブリング）させる不活性ガス供給源４２と、噴射ノズル３９へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給源４１とから構成されている。

有機溶剤には、ウェーハＷの表面に付着する水滴に容易に浸透し、水滴の表面張力を低下させる有機溶剤、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が使用される。また、有機溶剤は、このＩＰＡの他に、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフラン等の有機化合物からなる群から適宜選択して使用される。
不活性ガスには、窒素ガスＮ_２が使用され、この窒素ガスＮ_２の他に、アルゴン、ヘリウム等が適宜選択して使用される。

蒸気発生槽４５及び不活性ガス供給源４１は、処理室２０に配管で接続される。蒸気発生槽４５と処理室２０内の平型噴射ノズル５０とは、途中にバルブＶ_２を挿入して配管４１_２、４１_３により接続され、また、不活性ガス供給源４１と処理室２０内の平型噴射ノズル５０とは、途中にバルブＶ_１を挿入して配管４１_１、４１_２により接続される。各配管４１_１〜４１_３は、外周面にヒータ４１_Ｈが付設され、各配管を通る乾燥流体を保温し、蒸気発生槽４５及び不活性ガス供給源４１から供給される乾燥流体等の温度が低下しないようにする。また、各平型噴射ノズル５０にもヒータ（図示省略）が付設されている。また、不活性ガス供給源４２から蒸気発生槽４５へ供給される不活性ガスは、調節弁Ｐによって調節され、また、蒸気発生槽４５内の温度制御は、制御装置Ｔ（レギュレータ、温度センサ）によって行われる。

サブミクロンサイズのミストを含む乾燥流体の生成は、先ず、有機溶剤供給源４３から蒸気発生槽４５内へ有機溶剤、例えばＩＰＡを供給し貯留する。貯留されたＩＰＡは、蒸気発生槽４５内で、加熱槽４６に貯えられた温水によって加熱される。次いで、蒸気発生槽４５に不活性ガス供給源４２から不活性ガス、例えば窒素ガスＮ_２を供給し、貯留され加熱されたＩＰＡ内に気泡を発生（バブリング）させる。このとき、ＩＰＡは、約５０℃に加熱される。この温度の加熱により、蒸気発生槽４５からサブミクロンサイズのミストを含むＩＰＡ蒸気が生成される。生成されたＩＰＡ蒸気は、保温された配管を通り、処理室２０へ供給される。このとき、配管は約８０℃に保温されている。

以下、図１〜６を参照し、上記基板処理装置を用いウェーハＷの乾燥工程を説明する。
図５は乾燥流体の供給時間を示したタイミングチャート、図６は乾燥プロセスを模式的に示した説明図であって、図６（ａ）はリンス液によって洗浄した直後のウェーハの表面状態を示した図、図６（ｂ）は乾燥流体が吹き付けられたときのウェーハの表面状態を示した図、図６（ｃ）は不活性ガスが吹き付けられたときのウェーハの表面状態を示した図である。

先ず、ウェーハＷを図示しない搬送ロボットによって搬送し、チャックピン３１_１〜３１_ｎの保持部３１’_２〜３１’_ｎで保持し、回転駆動部３４_１を作動させて、ターンテーブル３１を回転させる。

次いで、公知の処理装置（図示省略）を用い、回転しているウェーハＷ表面に各種薬液を供給して薬液処理し、その後、ウェーハＷをリンス液で洗浄する。

ウェーハＷをリンス液で洗浄したのちに、ウェーハＷの乾燥工程へ移行する。
この乾燥工程は、先ず昇降・回動駆動部３５を作動させて、平型噴射ノズル５０をウェーハＷのほぼ中心部の真上に移動させ、平型噴射ノズル５０の閉鎖端５５がＵ字型排気ダクト６０の底部と対向させ、ウェーハＷとの距離を所定距離に調整する。なお、Ｕ字型排気ダクト６０は、平型噴射ノズル５０をウェーハＷ表面に位置決めしたのちに、移動機構を作動させてＵ字型排気ダクトで平型噴射ノズル５０の三周囲を囲むようにしてもよい。
次いで、回転駆動部３４_１を作動させて、回転軸３２に連結されたターンテーブル３１をウェーハＷと共に回転させる。その後、平型噴射ノズル５０から回転するウェーハＷへ乾燥流体を吹き付ける。

乾燥流体は、乾燥流体供給部４０から配管４１_２、４２_３、及び管体５４を通り平型噴射ノズル５０へ供給される。この際、供給される乾燥流体の流路は、管体の湾曲部５４_２で流路が変更されて幅広の水平流となって平型噴射ノズル５０内に送り込まれる。そして、平型噴射ノズル５０内に送り込まれた乾燥流体は、閉鎖端５５で流れがブロックされ、平型噴射ノズル５０内で一時滞留することになる。この滞留の間、乾燥流体がウェーハ表面に接触し、乾燥流体に含まれる有機溶剤がウェーハ表面に付着している水滴に十分浸透し、有機溶剤が効率よく凝縮するので、水滴の表面張力が小さくなるために遠心力によるその除去が容易になる。
平型噴射ノズル５０内に滞留した後、乾燥流体は、平型噴射ノズル５０の底面とウェーハＷとの隙間から放出され、排気ダクト６０に吸引されて排気処理設備へ送られる。

このとき乾燥流体は、２種類の乾燥流体を用い、これらの乾燥流体を乾燥流体供給部４０から噴射ノズル３９へ供給し、この平型噴射ノズル５０からウェーハＷに噴射する。この２種類の乾燥流体の切り換えは、図５（ａ）に示すタイミングにより行うと、先ず各バルブＶ_１、Ｖ_２を開き、蒸気発生槽４５で生成されたサブミクロンサイズのミストを含むＩＰＡミストと、不活性ガス供給源４１からの窒素ガスとを混合した混合ガスを平型噴射ノズル５０に供給し、この平型噴射ノズル５０からウェーハＷへ吹き付ける。

更に詳述すると、純水によって洗浄された直後のウェーハＷの表面は、図６（ａ）に示すように、ウェーハＷの表面に複数個の水滴ｗ_０が付着しているが、混合ガスｍの吹き付けによりこの混合ガスｍに含まれているＩＰＡミストがウェーハＷ表面の水滴ｗ_０に浸透し、水滴ｗ_０の表面張力を低下させる。このＩＰＡミストの浸透により、水滴ｗ_０は表面張力が低下され偏平状態になると共に、この水滴にＩＰＡミストが凝縮される。更に、表面張力の低下した水滴ｗ_０は、混合ガスの吹き付け、及びウェーハＷの回転による遠心力によって、平型噴射ノズルの外部に吹飛ばされ除去される。（図６（ｂ）参照。）。

この混合ガスｍの供給を所定時間Ｔ_１した後に、バルブＶ_２を閉じて混合ガスｍの供給を止め、不活性ガス供給源４１から噴射ノズル３９へ加熱された不活性ガスｎを供給し、ウェーハＷに所定時間Ｔ_２吹き付ける。このとき、既にウェーハ表面には水滴ｗ_０はほとんど吹飛ばされ、ウェーハ表面にはＩＰＡミストが凝縮した薄いＩＰＡ液膜が残っているのみであるので、この工程によりウェーハ表面に残った薄いＩＰＡ液膜を吹飛ばす、あるいは気化させるようにし、ウェーハ表面の処理を終了する。（図６（ｃ）参照。）。

また、２種類の乾燥流体の切り換えは、図５（ｂ）に示すタイミングで行ってもよい。すなわち、先ず、不活性ガス供給源４１から不活性ガス（窒素ガス）の供給を所定時間ｔ_１継続したのちに、サブミクロンサイズのミストを含むＩＰＡミストと窒素ガスとを配管内４１_２、４１_３で混合した混合ガスを噴射ノズル３９に供給する。次に、この混合ガスの供給を所定時間ｔ_２継続したのちに、ＩＰＡミストの供給を中止し、再び不活性ガスのみを所定時間ｔ_３供給する。ちなみに不活性ガス及び混合ガスの切り換え供給は、各バルブＶ_１、Ｖ_２の開閉によって行われる。

図５（ｂ）に示すタイミングにより乾燥工程を行った場合、基板上に付着した水滴ｗ_０の内、比較的大きな水滴を混合ガスにより置換する前に吹飛ばすことができるため、より効率の良い乾燥を行うことができるようになる。

本発明の実施例１の基板処理装置を配管図と共に示した概要図 図１の処理室に設置される基板保持回転機構及び平型噴射ノズルを示す拡大側面図 図２の基板保持回転機構及び平型噴射ノズルを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図 平型噴射ノズルを示し、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図 乾燥流体の供給時間を示したタイミングチャート 乾燥プロセスを模式的に示した説明図であって、図６（ａ）はリンス液によって洗浄した直後のウェーハの表面状態を示した図、図６（ｂ）は乾燥流体が吹き付けられたときのウェーハの表面状態を示した図、図６（ｃ）は不活性ガスが吹き付けられたときのウェーハの表面状態を示した図 特許文献１に記載されている枚葉式基板処理装置を示す断面図 特許文献２に記載されている枚葉式基板処理装置を示す断面図

符号の説明

１０ 基板処理装置
２０ 処理室（チャンバ）
２２_１、２２_１ 排出口
２２_３ 排出管
２３ 送気口
３１ ターンテーブル
３２ 回転軸
３５ 昇降・回動機構
４０ 乾燥流体供給部
４１、４２ 不活性ガス供給源
４１_１〜４１_３ 配管
４１_Ｈ、５６ ヒータ
４３ 有機溶剤供給部
４５ 蒸気発生槽
５０ 平型噴射ノズル
５１ トンネル状ダクト
５４ 管体
６０ 排気ダクト
６５ 排気吸引装置

Claims (13)

1. ほぼ水平に保持された状態で回転する被処理基板に処理流体を吹き付けて表面処理を行う基板処理法において、
   前記被処理基板の乾燥時に、前記被処理基板のほぼ中心部付近から外周縁に向けて、出口が閉鎖され下面が開放された偏平なトンネル状ダクトからなる平型噴射ノズルと、前記トンネル状ダクトの一部外周囲を囲む排気吸引ダクトとをセットにして前記被処理基板と所定の間隔を空け平行に配設し、前記トンネル状ダクトの入口から供給された乾燥流体が前記出口閉鎖端で遮られ一時滞留することによって生じる前記トンネル状ダクト内の圧力をＰ_１、前記排気吸引ダクトの吸引力をＰ_２とし、前記圧力Ｐ_１を以下の関係に調節して前記被処理基板に吹き付けることを特徴とする基板処理法。
   Ｐ_１>Ｐ_２
2. 前記乾燥流体は、少なくとも２種類の乾燥流体からなり、これらの乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする請求項１記載の基板処理法。
3. 前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は不活性ガスであることを特徴とする請求項２記載の基板処理法。
4. 前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んだものであることを特徴とする請求項３記載の基板処理法。
5. 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項３又は４記載の基板処理法。
6. 被処理基板をほぼ水平に保持した状態で回転させる基板保持回転手段と、前記被処理基板に処理液等を噴射する噴射手段と、前記噴射手段に処理液等を供給する供給手段とを備えた基板処理装置において、
   前記噴射手段は、出口が閉鎖され下面が開放された偏平なトンネル状ダクトで形成した平型噴射ノズルからなり、前記被処理基板の乾燥時に、前記被処理基板のほぼ中心部付近から外周縁に向けて、前記平型噴射ノズルのトンネル状ダクトと、前記トンネル状ダクトの一部外周囲を囲む排気吸引ダクトとをセットにして前記被処理基板と所定の間隔を空け平行に配設し、乾燥流体を前記平型噴射ノズルのトンネル状ダクトの入口から供給して前記被処理基板に吹き付けることを特徴とする基板処理装置。
7. 前記乾燥流体の流れが前記トンネル状ダクトの出口閉鎖端で遮られ一時滞留することによって生じる前記トンネル状ダクト内の圧力をＰ_１、前記排気吸引ダクトの吸引力をＰ_２とし、両者は以下の関係にあることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
   Ｐ_１>Ｐ_２
8. 前記平型噴射ノズルのトンネル状ダクトは、長手方向の長さＬ_１、この長手方向と直交する方向の幅長Ｌ_２、前記被処理基板の直径をＬ_３とし、これらは以下の関係になっていることを特徴とする請求項６又７記載の基板処理装置。
   Ｌ_３>Ｌ_１>Ｌ_２
9. 前記平型噴射ノズル、前記平型噴射ノズルと前記供給手段とを接続する配管の外周部にヒータが付設されていることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の基板処理装置。
10. 前記乾燥流体は、少なくとも２種類の乾燥流体からなり、これらの乾燥流体を切り換えて供給することを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の基板処理法。
11. 前記乾燥流体の１種類は、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとからなる混合ガスであり、他は不活性ガスであることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置。
12. 前記有機溶剤の蒸気は、サブミクロンサイズのミストを含んだものであることを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置。
13. 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、ジアセトンアルコール、１−メトキシ−２−プロパノール、エチル・グリコール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラヒドロフランからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の基板処理装置。
    

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