JP6367763B2 - ウェーハ乾燥装置およびウェーハ乾燥方法 - Google Patents

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Description

本発明は、直径３００ｍｍのウェーハのみならず、直径４５０ｍｍまたはそれよりも大きいウェーハを乾燥することができるウェーハ乾燥装置およびウェーハ乾燥方法に関し、特に、研磨されたウェーハを洗浄した後に、該ウェーハを気体噴射により乾燥させる装置および方法に関する。
ウェーハを化学機械的に研磨するＣＭＰ工程は、砥粒を含む研磨液（すなわちスラリー）を研磨面に供給しながら、ウェーハの表面を研磨面に擦り付けることによって行われる。研磨されたウェーハ上には、砥粒や研磨屑が残留する。このため、ウェーハは洗浄室に送られ、洗浄室内でウェーハが洗浄される。ウェーハの洗浄は、薬液の供給、純水によるウェーハのリンスなどから構成される。洗浄されたウェーハはさらに乾燥室に搬送され、ここでウェーハが乾燥される。
特開平１１−３４０１８４号公報 特開平１０−２７０３９２号公報 特開２００２−２１７１５１号公報 特開２００６−７３５７３号公報 特開２００５−３２２９３６号公報 特表２００１−５０１０３０号公報 特開２００６−２４７６１８号公報 特開２０１０−１１８６４４号公報 特開２００４−２２９４０号公報 国際公開０７／１０８３１５号パンフレット
研磨されたウェーハの表面にはシリコンが露出していることがある。シリコン上に純水が存在した状態で、ウェーハを乾燥すると、ウェーハの表面にウォーターマークが生じやすい。ウォーターマークが生成されるメカニズムは、通常次のように考えられている。空気中に存在する酸素がウェーハ上の純水中に溶け込み、シリコンの純水への溶解や、シリコンの酸化物（ＳｉxＯyなど）の純水への溶解を誘発する。このような純水が蒸発すると、シリコン水和物がウェーハ表面上に析出物として残る。この析出物がウォーターマークである。
ウォーターマークは、ウェーハに形成されるデバイスの欠陥や性能低下の原因となる。しかしながら、ウォーターマークが一旦生成されると、これをウェーハから除去することは極めて困難である。したがって、ウェーハの乾燥時にウォーターマークの生成を防止することは極めて重要である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ウォーターマークの生成を防止することができるウェーハ乾燥装置およびウェーハ乾燥方法を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、乾燥室内でウェーハを搬送する搬送機構と、前記搬送機構の上方に配置され、不活性ガスの下降噴流を形成する不活性ガス噴射ノズルと、前記ウェーハの搬送方向に関して前記不活性ガス噴射ノズルの上流側に配置された下流側液吸引ノズルと、前記下流側液吸引ノズルの上流側に配置された上流側液吸引ノズルとを備え、前記下流側液吸引ノズルおよび前記上流側液吸引ノズルと、前記搬送機構によって搬送されるときのウェーハの表面との距離は、１ｍｍ〜２ｍｍであり、前記下流側液吸引ノズルと前記上流側液吸引ノズルとの間の距離は、ウェーハの直径の３分の１〜ウェーハの直径の２分の１であることを特徴とするウェーハ乾燥装置である。
本発明の好ましい態様は、前記液吸引ノズルは円筒状であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記不活性ガス噴射ノズルは、ウェーハの直径よりも長いスリットノズルから構成されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記不活性ガス噴射ノズルは、前記搬送機構によって搬送されるときのウェーハの表面に対して、４５度〜８５度の範囲内の角度で傾斜していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記不活性ガス噴射ノズルは、前記搬送機構によって搬送されるときのウェーハの表面から１ｍｍ〜４ｍｍの距離に位置していることを特徴とする。
本発明の他の態様は、不活性ガスが供給された乾燥室内でウェーハを搬送する搬送機構と、前記搬送機構の上方に配置され、ウェーハに対して不活性ガスの下降噴流を形成するための不活性ガス噴射ノズルと、ウェーハの搬送方向に関して前記不活性ガス噴射ノズルの上流側に配置された下流側液吸引ノズルと、前記下流側液吸引ノズルの上流側に配置された上流側液吸引ノズルとを備え、前記下流側液吸引ノズルと前記不活性ガス噴射ノズルとの距離が、１ｍｍ〜５ｍｍであり、前記下流側液吸引ノズルと前記上流側液吸引ノズルとの間の距離は、ウェーハの直径の３分の１〜ウェーハの直径の２分の１であることを特徴とするウェーハ乾燥装置である。
本発明のさらに他の態様は、乾燥室内に不活性ガスの下降噴流を形成し、表面に液膜が存在するウェーハを前記乾燥室内で搬送しながら、前記液膜を、下流側液吸引ノズルで吸引するとともに、上流側液吸引ノズルで吸引することで、前記液膜の厚さを２ｍｍ以下にし、前記不活性ガスの下降噴流によって前記液膜をウェーハから押し出し、前記下流側液吸引ノズルと前記上流側液吸引ノズルとの間の距離は、ウェーハの直径の３分の１〜ウェーハの直径の２分の１であることを特徴とするウェーハ乾燥方法である。
本発明の好ましい態様は、前記乾燥室内の酸素濃度を０．５％以下に維持することを特徴とする。
本発明によれば、ウェーハ上の液体（例えば純水）は、液吸引ノズルによって吸引され、液膜が薄くなる。したがって、液膜中に溶存する酸素の量が低減され、ウォーターマークの生成が防止できる。さらに、乾燥室内には不活性ガスが供給されるので、酸素が乾燥室から追い出される。したがって、ウェーハ上の液膜に酸素が溶け込むことはほとんどない。さらに、厚さが小さくなった液膜中に存在する酸素は、不活性ガスを構成する窒素などの分子に置換され（すなわち液膜から追い出され）、液膜中に溶存する酸素の濃度がさらに低下する。結果として、乾燥処理後に、ウォーターマークがウェーハ上に生成されることを防止することができる。
本発明の一実施形態に係るウェーハ乾燥装置を備えたウェーハ処理装置の全体を示す模式図である。 ウェーハ乾燥装置の一実施形態である乾燥ユニットを示す模式図である。 図２に示すローラコンベヤ、上側不活性ガス噴射ノズル、および液吸引ノズルを示す上面図である。 図４（ａ）乃至図４（ｄ）は、ウェーハの上面に存在する液体が液吸引ノズルおよび不活性ガスの噴流によって除去される様子を示す図である。 様々な条件下でウェーハを乾燥させた後に、ウェーハの上面に生成されたウォーターマークの数を計測した実験結果を示すグラフである。 上流側液吸引ノズルおよび下流側液吸引ノズルを備えた乾燥ユニットを示す模式図である。 図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、ウェーハの上面に存在する液体が液吸引ノズルおよび不活性ガスの噴流によって除去される様子を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るウェーハ乾燥装置を備えたウェーハ処理装置の全体を示す模式図である。ウェーハ処理装置は、ウェーハＷを研磨する研磨ユニット１と、研磨されたウェーハＷを洗浄する洗浄ユニット２と、洗浄されたウェーハＷを乾燥させる乾燥ユニット３とを備えている。乾燥ユニット３は、ウェーハ乾燥装置の一実施形態である。
研磨ユニット１は、ウェーハＷを化学機械的に研磨する研磨装置である。この研磨ユニット１は、研磨パッド１０を支持する研磨テーブル１１と、ウェーハＷを保持して回転させる研磨ヘッド１２と、研磨パッド１０上に研磨液（スラリー）を供給する研磨液供給ノズル１５とを備えている。研磨パッド１０の上面は、ウェーハＷの表面を研磨する研磨面を構成する。研磨テーブル１１は図示しないテーブルモータに連結されており、研磨パッド１０と研磨テーブル１１はテーブルモータによって一体に回転される。研磨ヘッド１２は、その下面にウェーハＷを真空吸引により保持できるように構成されている。研磨ヘッド１２は図示しない回転装置に連結されている。
ウェーハＷの研磨は次のようにして行われる。研磨テーブル１１および研磨パッド１０を回転させながら、研磨パッド１０の研磨面に研磨液供給ノズル１５から研磨液を供給する。この状態で、ウェーハＷを保持した研磨ヘッド１２は回転しながら、ウェーハＷを研磨パッド１０の研磨面に対して押し付ける。ウェーハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒による機械的作用と、研磨液の化学成分による化学的作用とにより研磨される。このような研磨ユニット１は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置とも呼ばれる。
研磨されたウェーハＷは、トランスポータ３０によって洗浄ユニット２に搬送される。トランスポータ３０は、ウェーハＷを反転させる機能を有している。トランスポータ３０は、研磨されたウェーハＷを研磨ユニット１の研磨ヘッド１２から受け取り、研磨された面が上を向くようにウェーハＷを反転させ、そして、ウェーハＷを洗浄ユニット２に搬送する。
洗浄ユニット２と乾燥ユニット３は、直列に接続されている。洗浄ユニット２の入口には入口ローラコンベア３２が設けられている。ウェーハＷは、研磨された面が上を向いた状態で、トランスポータ３０によって入口ローラコンベア３２上に水平に置かれる。乾燥ユニット３の出口には出口ローラコンベア３３が設けられている。
入口ローラコンベア３２は、ウェーハＷの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ３５を有している。これらのローラ３５は、同期して同一方向に回転するように構成されている。出口ローラコンベア３３も、ウェーハＷの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ３６を有しており、これらのローラ３６は、同期して同一方向に回転するように構成されている。
洗浄ユニット２は、ウェーハＷに薬液を供給してウェーハＷを洗浄する薬液洗浄部４０と、ウェーハＷに二流体噴流を当ててウェーハＷをさらに洗浄する二流体洗浄部５０と、ウェーハＷに供給された液体に超音波を当ててウェーハＷをさらに洗浄する超音波洗浄部６０とを備えている。薬液洗浄部４０、二流体洗浄部５０、および超音波洗浄部６０は、この順に直列に配列されている。
薬液洗浄部４０は、薬液洗浄室４１が内部に形成された構造体４２と、薬液洗浄室４１内に配置されたローラコンベヤ４３と、ローラコンベヤ４３によって搬送されているウェーハＷの上面に薬液を供給する薬液供給ノズル４６と、ウェーハＷの下面に純水を供給する純水供給ノズル４７とを備えている。ローラコンベヤ４３は、ウェーハＷの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ４４を有している。これらのローラ４４は、同期して同一方向に回転するように構成されている。洗浄されるウェーハＷは、入口ローラコンベア３２によって薬液洗浄室４１内に移送され、ローラコンベヤ４３に渡される。ウェーハＷは、ローラコンベヤ４３によって薬液洗浄室４１内を水平に搬送される。
薬液供給ノズル４６は、ローラコンベヤ４３の上方に配置され、下方を向いている。純水供給ノズル４７は、ローラコンベヤ４３の複数のローラ４４の頂部から構成されるウェーハ支持面よりも下方に配置され、上方を向いている。薬液供給ノズル４６は、ローラコンベヤ４３によって搬送されているウェーハＷの上面に薬液を供給し、薬液の化学成分によってウェーハＷの上面を洗浄する。同時に、純水供給ノズル４７は、ローラコンベヤ４３によって搬送されているウェーハＷの下面に純水を供給し、ウェーハＷの下面を洗浄する。薬液洗浄部４０で洗浄されたウェーハＷは、ローラコンベヤ４３によって二流体洗浄部５０に搬送される。
二流体洗浄部５０は、薬液洗浄室４１に隣接した二流体洗浄室５１が内部に形成された構造体５２と、二流体洗浄室５１内に配置されたローラコンベヤ５３と、ローラコンベヤ５３によって搬送されているウェーハＷの上面に向かう二流体噴流を形成する二流体噴流ノズル５６と、ウェーハＷの下面に純水を供給する純水供給ノズル５７とを備えている。二流体噴流は、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガスまたは空気）からなる混合流体の噴流である。
ローラコンベヤ５３は、ウェーハＷの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ５４を有している。これらのローラ５４は、同期して同一方向に回転するように構成されている。薬液洗浄部４０で洗浄されたウェーハＷは、ローラコンベヤ４３によって二流体洗浄室５１内に移送され、ローラコンベヤ５３に渡される。ウェーハＷは、ローラコンベヤ５３によって二流体洗浄室５１内を水平に搬送される。
二流体噴流ノズル５６は、ローラコンベヤ５３の上方に配置され、下方を向いている。純水供給ノズル５７は、ローラコンベヤ５３の複数のローラ５４の頂部から構成されるウェーハ支持面よりも下方に配置され、上方を向いている。二流体噴流ノズル５６は、ローラコンベヤ５３によって搬送されているウェーハＷの上面に二流体噴流を当てて、研磨液（スラリー）や研磨屑をウェーハＷの上面から除去する。同時に、純水供給ノズル５７は、ローラコンベヤ５３によって搬送されているウェーハＷの下面に純水を供給し、ウェーハＷの下面を洗浄する。二流体洗浄部５０で洗浄されたウェーハＷは、ローラコンベヤ５３によって超音波洗浄部６０に搬送される。
超音波洗浄部６０は、二流体洗浄室５１に隣接した超音波洗浄室６１が内部に形成された構造体６２と、超音波洗浄室６１内に配置されたローラコンベヤ６３と、ローラコンベヤ６３によって搬送されているウェーハＷの上面に液体を供給する上側液体供給ノズル６５と、上側液体供給ノズル６５から供給された液体中を伝播する超音波を発生する超音波振動子６６と、ローラコンベヤ６３によって搬送されているウェーハＷの下面に液体を供給する下側液体供給ノズル６７とを備えている。上側液体供給ノズル６５および下側液体供給ノズル６７から供給される液体としては、リンス液としても機能する純水を使用することが好ましい。
ローラコンベヤ６３は、ウェーハＷの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ６４を有している。これらのローラ６４は、同期して同一方向に回転するように構成されている。二流体洗浄部５０で洗浄されたウェーハＷは、ローラコンベヤ５３によって超音波洗浄室６１内に移送され、ローラコンベヤ６３に渡される。ウェーハＷは、ローラコンベヤ６３によって超音波洗浄室６１内を水平に搬送される。
上側液体供給ノズル６５は、ローラコンベヤ６３の上方に配置され、斜め下方を向いている。超音波振動子６６は、ローラコンベヤ６３のウェーハ支持面のやや上方に配置されており、上側液体供給ノズル６５に隣接して配置されている。上側液体供給ノズル６５から液体がウェーハＷの上面に供給されると、ウェーハＷの上面には液体の流れが形成され、超音波振動子６６は、ウェーハＷ上を流れる液体に接触する。超音波振動子６６は、液体に接触した状態で、超音波を発生する。超音波は液体中を伝搬してウェーハＷの上面に到達し、細かいパーティクルをウェーハＷの上面から除去する。同時に、下側液体供給ノズル６７は、ローラコンベヤ６３によって搬送されているウェーハＷの下面に液体を供給し、ウェーハＷの下面を洗浄する。超音波洗浄部６０で洗浄されたウェーハＷは、ローラコンベヤ６３によって乾燥ユニット３に搬送される。
乾燥ユニット３は、洗浄ユニット２に隣接している。この乾燥ユニット３は、洗浄ユニット２で洗浄されたウェーハＷを乾燥するウェーハ乾燥装置である。乾燥ユニット３は、洗浄ユニット２に隣接する乾燥室７１が内部に形成された構造体７２と、乾燥室７１内でウェーハＷを搬送する搬送機構としてのローラコンベヤ７３と、ローラコンベヤ７３の上方に配置され、窒素ガスなどの不活性ガスの下降噴流を形成する上側不活性ガス噴射ノズル７５と、ローラコンベヤ７３のウェーハ支持面７４ａよりも下方に配置され、窒素ガスなどの不活性ガスの上昇噴流を形成する下側不活性ガス噴射ノズル７６と、ウェーハＷの搬送方向に関して上側不活性ガス噴射ノズル７５の上流側に配置された液吸引ノズル８１とを備えている。ローラコンベヤ７３、上側不活性ガス噴射ノズル７５、下側不活性ガス噴射ノズル７６、および液吸引ノズル８１は、乾燥室７１内に配置されている。
ローラコンベヤ７３は、ウェーハＷの搬送方向に沿って所定間隔離間して互いに平行に配置した複数のローラ７４を有している。これらのローラ７４は、同期して同一方向に回転するように構成されている。洗浄ユニット２で洗浄されたウェーハＷは、ローラコンベヤ６３によって乾燥室７１内に移送され、ローラコンベヤ７３に渡される。ウェーハＷは、ローラコンベヤ７３によって乾燥室７１内を水平に搬送される。
図２は、ウェーハ乾燥装置の一実施形態である乾燥ユニット３を示す模式図である。上側不活性ガス噴射ノズル７５および下側不活性ガス噴射ノズル７６は、ローラコンベヤ７３のウェーハ支持面７４ａの上方および下方に配置されている。ローラコンベヤ７３のウェーハ支持面７４ａは、ローラ７４の頂部から構成される。上側不活性ガス噴射ノズル７５は斜め下を向き、下側不活性ガス噴射ノズル７６は斜め上を向いている。上側不活性ガス噴射ノズル７５は、ウェーハＷの上面に向かう不活性ガスの下降噴流を形成し、下側不活性ガス噴射ノズル７６は、ウェーハＷの下面に向かう不活性ガスの上昇噴流を形成する。
ローラコンベヤ７３によって搬送されているウェーハＷの上面に対する上側不活性ガス噴射ノズル７５の傾斜角度αは、４５度〜８５度の範囲内であり、好ましくは６０度〜７５度の範囲内である。上側不活性ガス噴射ノズル７５の傾斜角度は、より少ない不活性ガスの流量でウェーハＷ上の液体（例えば純水）を効率的に除去できるかの観点から決定される。
下側不活性ガス噴射ノズル７６も、同様に、ローラコンベヤ７３によって搬送されているウェーハＷの下面に対して傾斜させている。このように下側不活性ガス噴射ノズル７６をウェーハＷの下面に対して傾斜させて設置するのは、ウェーハＷの下面にも液体が付着しがちであるため、この付着した液体を下側不活性ガス噴射ノズル７６からの噴流により適切に吹き飛ばすことができるように、このように下側不活性ガス噴射ノズル７６をウェーハＷの下面に対して所定の角度で傾斜させておくことが好ましいためである。ウェーハＷの下面に対する下側不活性ガス噴射ノズル７６の角度は、４５度〜８５度の範囲内であり、好ましくは６０度〜７５度の範囲内である。このように構成すれば、ウェーハＷの下面に液体が残存してしまうことを防止でき、結果的にウェ―ハの下面にウォーターマークが発生してしまうことを防止することができる。
ローラコンベヤ７３上のウェーハＷの上面からの上側不活性ガス噴射ノズル７５の距離は、１ｍｍ〜４ｍｍである。不活性ガスの下降噴流によって後方に押された液体を速やかに吸引し、ウェーハＷの上面に残存する液膜の厚みをなるべく薄くするために、液吸引ノズル８１は上側不活性ガス噴射ノズル７５の近傍に位置させている。より具体的には、液吸引ノズル８１と上側不活性ガス噴射ノズル７５との距離ｔは、好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍである。この理由の１つは、不活性ガスの下降噴流がウェーハＷの上面の液体に当たっている液膜の縁部の厚みを確実に薄くすることである。また、液吸引ノズル８１は上側不活性ガス噴射ノズル７５の上流にあるので、ローラコンベヤ７３によってウェーハＷが搬送されると、液吸引ノズル８１が先にウェーハＷの外周から外側に外れる。液吸引ノズル８１と上側不活性ガス噴射ノズル７５の間の距離が離れすぎると、液吸引ノズル８１がウェーハＷ上から外れた状態で、ウェーハＷの上面に残っている液体の総量が多くなるので、特にウェーハＷの搬送スピードを上げて処理時間を短くしようとすると、不活性ガスの噴流によって液膜をウェーハＷから吹き飛ばせないおそれが生じてしまう。そこで液吸引ノズル８１と上側不活性ガス噴射ノズル７５との距離は好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下とすることが好ましい。また、液吸引ノズル８１に当たる不活性ガスの流れが変化し、ウェ―ハ周りでのガス流れが不安定とならないように、液吸引ノズル８１と上側不活性ガス噴射ノズル７５との距離は、０．５ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上とすることが好ましい。このように構成すれば、ウェーハＷ上の液膜を適切に除去できるので、ウェーハＷの上面に付着していた液体が乾燥処理後も残存してしまうことを防止することができる。
上側不活性ガス噴射ノズル７５および下側不活性ガス噴射ノズル７６は、それぞれ流量制御器（例えばマスフローコントローラ）８５，８６に接続されており、不活性ガスの流量がこれら流量制御器８５，８６によって制御されるようになっている。乾燥室７１は、上側不活性ガス噴射ノズル７５および下側不活性ガス噴射ノズル７６から供給される不活性ガスで満たされ、不活性ガス雰囲気が乾燥室７１内に形成される。乾燥室７１内には酸素濃度計測器８８が配置されている。
乾燥室７１内の酸素濃度が所定の目標値以下に維持されるように、上側不活性ガス噴射ノズル７５および下側不活性ガス噴射ノズル７６から噴射される不活性ガスの流量は、予め定められた値に制御される。図１から分かるように、乾燥室７１は、薬液洗浄室４１、二流体洗浄室５１、および超音波洗浄室６１に連通しており、これら薬液洗浄室４１、二流体洗浄室５１、および超音波洗浄室６１も不活性ガスで満たされる。
図２に示すように、液吸引ノズル８１は、ウェーハＷの搬送方向（白抜きの矢印で示す）に関して、上側不活性ガス噴射ノズル７５の上流側に配置されている。液吸引ノズル８１は、ローラコンベヤ７３のウェーハ支持面７４ａよりもやや上方に位置している。より具体的には、液吸引ノズル８１と、ローラコンベヤ７３によって搬送されているウェーハＷの表面との距離ｄは、１ｍｍ〜２ｍｍである。液吸引ノズル８１は、ウェーハＷ上に存在する液体（例えば純水）を吸引し、液体の膜（以下、液膜９０という）の厚さを低減させるために設けられている。さらに、この液膜９０の厚さは、液吸引ノズル８１の高さ、および／または、液吸引ノズル８１による液体の吸引流量によって調整することができる。さらに、ウォーターマーク発生の原因の一つと考えられる液膜９０中に存在する酸素の量を少なくするためには、液膜９０の厚さは、２ｍｍ以下であることが好ましい。
液吸引ノズル８１近傍の液膜９０の厚さを２ｍｍ以下とするために、本実施形態では、液吸引ノズル８１と、ローラコンベヤ７３によって搬送されているウェーハＷの表面との距離ｄを２ｍｍ以下に設定している。また、このように、距離ｄを２ｍｍ以下とすることで、液吸引ノズル８１の周りに存在する液膜の厚さを比較的容易に２ｍｍ以下とできるので、上側不活性ガス噴射ノズル７５から噴射される不活性ガスの噴流によって液膜をウェーハＷから容易に吹き飛ばすことができる。
さらに、液吸引ノズル８１と、ローラコンベヤ７３によって一定速度で搬送されるウェーハＷの表面との距離ｄは、液吸引ノズル８１の周りで不活性ガスの流れが不安定とならないようにするため、１ｍｍ以上とすることが好ましい。ウェーハＷ上の液膜９０の厚さを測定する液膜センサを乾燥室７１内に配置して、液膜９０の厚さが所定の目標値に維持されるように、液吸引ノズル８１の高さ、および／または吸引流量を制御してもよい。
図３は、図２に示すローラコンベヤ７３、上側不活性ガス噴射ノズル７５、および液吸引ノズル８１を示す上面図である。図３に示すように、上側不活性ガス噴射ノズル７５は、ウェーハＷの搬送方向（白抜きの矢印で示す）に対して垂直に延びるスリット７５ａを有したスリットノズルから構成されている。このスリット７５ａは、不活性ガスの噴射口であり、スリット７５ａの長さはウェーハＷの直径よりも長く形成されている。したがって、上側不活性ガス噴射ノズル７５は、ウェーハＷの直径よりも幅の広い不活性ガスの噴流を形成することができ、この不活性ガスの噴流によってウェーハＷの上面全体に存在する液体を押し出すことができる。図示しないが、下側不活性ガス噴射ノズル７６も、同様に、ウェーハＷの直径よりも長いスリット（噴射口）を有するスリットノズルから構成されている。
液吸引ノズル８１は、上側不活性ガス噴射ノズル７５の中心から垂直に延びる直線（想像線）上に位置している。液吸引ノズル８１が、ウェーハＷの上面上の液体を吸引するとき、液吸引ノズル８１の先端は液体に接触する。このとき、液吸引ノズル８１に付着しているパーティクルが液体に移動し、ウェーハＷの上面に付着することがある。そこで、液吸引ノズル８１の先端と液体との接触面積を小さくするために、液吸引ノズル８１は、円筒状であり、その口径は２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にある。このような形状および口径を有する液吸引ノズル８１は、ウェーハＷ上の液体吸引時に液吸引ノズル８１の周りに存在する液体にかかる流体圧が考慮された上で液体を確実に吸引できるように構成されることになるので、結果的に、乾燥後のウェーハ汚染を最小限にすることができる。さらに、ウェーハ汚染を防止するために、液吸引ノズル８１は、液体に溶出しにくい材料から構成されていることが好ましい。例えば、液吸引ノズル８１は、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂から構成されることが好ましい。一実施形態では、液吸引ノズル８１は、ＰＦＡチューブから構成される。
図４（ａ）乃至図４（ｄ）は、ウェーハＷの上面に存在する液体が液吸引ノズル８１および不活性ガスの噴流によって除去される様子を示す図である。図４（ａ）では、液膜９０が上面に形成されたウェーハＷは、ローラコンベヤ７３によって予め設定された速度で液吸引ノズル８１および不活性ガス噴流ノズル７５，７６に向かって搬送される。乾燥室７１を不活性ガスで満たすために、ウェーハＷが乾燥室７１内に搬送される前から、不活性ガスは不活性ガス噴流ノズル７５，７６から噴射される。図４（ｂ）では、液吸引ノズル８１による液体（液膜９０）の吸引が開始され、その直後に上側不活性ガス噴射ノズル７５によって形成された不活性ガスの下降噴流が、液膜９０を後方に押す。下側不活性ガス噴射ノズル７６からは不活性ガスの上昇噴流がウェーハＷの下面に向けて形成される。
図４（ｃ）では、ウェーハＷの進行に伴って不活性ガスの下降噴流が液膜９０を後方に押しながら、液吸引ノズル８１により液体が吸引される。液膜９０の厚さが目標値以下（例えば２ｍｍ以下）に維持されるように液吸引ノズル８１が液体を吸引でき、かつスループットを上げるために、ローラコンベヤ７３によって搬送されるウェーハＷの速度は、５ｍｍ／秒〜２０ｍｍ／秒であることが好ましい。このように、液吸引ノズル８１によって液体が吸引されるため、液膜９０の厚さが減少するのみならず、ウェーハＷの下面に移動する液体の量も減少する。図４（ｄ）では、ウェーハＷの全体が不活性ガスの下降噴流を通過し、結果として、液膜９０が不活性ガスの下降噴流によってウェーハＷの上面から押し出される。
液体が純水である場合、ウェーハＷの表面状態にもよるが、ウェーハＷ上の液膜９０は、最大で約３．８ｍｍの厚さを有する。上述した実施形態によれば、ウェーハＷ上の液体（例えば純水）は、液吸引ノズル８１によって吸引され、液膜９０が薄くなる。したがって、液膜９０中に溶存する酸素の量が低減され、ウォーターマークの生成が防止できる。さらに、乾燥室７１内には不活性ガスが供給されるので、酸素が乾燥室７１から追い出される。したがって、ウェーハＷ上の液膜９０に酸素が溶け込むことはほとんどない。さらに、厚さが小さくなった液膜９０中に存在する酸素は、不活性ガスを構成する窒素などの分子に置換され（すなわち液膜９０から追い出され）、液膜９０中に溶存する酸素の濃度がさらに低下する。結果として、ウォーターマークの生成を防止することができる。
図５は、様々な条件下でウェーハを乾燥させた後に、ウェーハの上面に生成されたウォーターマークの数を計測した実験結果を示すグラフである。図５の縦軸はウェーハ乾燥条件を示し、横軸はウォーターマークの数を示している。図５に示す酸素濃度（この単位は、体積％である）は、乾燥室７１内の酸素濃度である。実験は、上述した乾燥ユニット３を用いて行われた。実験では、純水の膜が上面に形成されたシリコンウェーハを乾燥室７１内で搬送しながら、シリコンウェーハの上面に上側不活性ガス噴射ノズル７５から不活性ガスを吹き付けてシリコンウェーハを乾燥した。
実験結果は、乾燥室７１内の酸素濃度が低くなるほど、ウォーターマークの数が少なくなることを示している。しかしながら、シリコンウェーハの上面から純水を吸引しなかった場合には、シリコンウェーハ上にウォーターマークが観察された。これに対し、酸素濃度を０．５％未満に維持しながら、シリコンウェーハの上面から純水を吸引した場合では、生成されたウォーターマークの数はほぼ０であった。この実験結果から分かるように、不活性ガスの供給によって乾燥室７１内の酸素を追い出しながら、ウェーハから液体を吸引することにより、ウォーターマークの生成を防止することができる。ウォーターマークの生成を防止するために、乾燥室７１内の酸素濃度は、０．５％以下（この単位は、体積％である）に維持されることが好ましい。
ウォーターマークの生成を防止する観点から、ウェーハ上の液体はできるだけ速やかに除去することが好ましい。加えて、不活性ガスの噴流によって液体が後方に押されたときでも、ウェーハＷの上面全体での液膜９０の厚さは目標値以下（例えば２ｍｍ以下）に維持されることが好ましい。これらの観点から、ウェーハＷの搬送方向に沿って配列された複数の液吸引ノズルを設けてもよい。図６に示す一実施形態では、液吸引ノズル８１の上流側に液吸引ノズル９１がさらに設けられている。以下の説明では、液吸引ノズル８１を下流側液吸引ノズル８１という。上流側液吸引ノズル９１は、下流側液吸引ノズル８１と同じ形状および口径を有している。上流側液吸引ノズル９１とウェーハＷの上面との距離は、下流側液吸引ノズル８１とウェーハＷの上面との距離ｄ（図２参照）と同じである。
図７（ａ）乃至図７（ｄ）は、ウェーハＷの上面に存在する液体が液吸引ノズルおよび不活性ガスの噴流によって除去される様子を示す図である。この実施形態でも、乾燥室７１を不活性ガスで満たすために、ウェーハＷが乾燥室７１内に搬送される前から、不活性ガス噴流ノズル７５，７６から不活性ガスが噴射される。図７（ａ）では、ウェーハＷが乾燥室７１に搬入された直後に、ウェーハＷの上面に存在する液体が上流側液吸引ノズル９１によって吸引され、これにより液膜９０の厚さが減少する。ウェーハＷはローラコンベヤ７３によって予め設定された速度で搬送され、図７（ｂ）に示すように、下流側液吸引ノズル８１による液体の吸引が開始される。その直後に上側不活性ガス噴射ノズル７５によって形成された不活性ガスの下降噴流によって液膜９０が後方に押される。下側不活性ガス噴射ノズル７６からは不活性ガスの上昇噴流がウェーハＷの下面に向けて形成される。
図７（ｃ）では、ウェーハＷの進行に伴って不活性ガスの下降噴流が液膜９０を後方に押しながら、下流側液吸引ノズル８１により液体が吸引される。このとき、ウェーハＷは既に上流側液吸引ノズル９１を通過しており、上流側液吸引ノズル９１はもはや液体を吸引しない。図７（ｄ）では、ウェーハＷの全体が不活性ガスの下降噴流を通過し、結果として、液膜９０が不活性ガスの下降噴流によってウェーハＷの上面から押し出される。
本実施形態によれば、ウェーハＷの搬送方向に沿って配列された２つの液吸引ノズルがウェーハＷ上の液体を吸引するので、乾燥室７１に搬送されたウェーハＷから速やかに液体を吸引することができるとともに、不活性ガスの下降噴流によって後方に押された液膜９０の厚さの増加を防ぐことができる。したがって、ウォーターマークの生成を確実に防止することができる。
乾燥室７１に搬送されたウェーハＷから速やかに液体を吸引すること、および液膜９０の厚さの増加を防止する観点から、下流側液吸引ノズル８１と上流側液吸引ノズル９１との距離は、ウェーハＷの直径の３分の１〜ウェーハＷの直径の２分の１であることが好ましい。すなわち、例えば、ウェーハ直径が３００ｍｍであれば、下流側液吸引ノズル８１と上流側液吸引ノズル９１との距離は１００ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲であることが好ましい。不活性ガスの下降噴流の後方にあるウェーハＷ上の液体は、自身の表面張力の作用で液膜厚さが増加する（特に、後方最端部）が、この液膜厚さの増加分については、この膜厚が増加した位置付近で下流側液吸引ノズル８１でウェーハＷ上にある液体を吸引するとともに、下流側液吸引ノズル８１から上流側に１００ｍｍ〜１５０ｍｍの距離で設置された上流側液吸引ノズル９１でウェーハＷ上にある液体を吸引することで、ウェーハＷ上にある液体の液膜９０を所定の目標値以下（例えば２ｍｍ以下）とすることがより容易となるため、不活性ガスの下降噴流によって後方に押された液膜９０の厚さの増加を防ぐことができる。
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
１ 研磨ユニット
２ 洗浄ユニット
３ 乾燥ユニット
１０ 研磨パッド
１１ 研磨テーブル
１２ 研磨ヘッド
１５ 研磨液供給ノズル
３０ トランスポータ
３２ 入口ローラコンベア
３３ 出口ローラコンベア
３５，３６ ローラ
４０ 薬液洗浄部
４１ 薬液洗浄室
４２ 構造体
４３ ローラコンベヤ
４４ ローラ
４６ 薬液供給ノズル
４７ 純水供給ノズル
５０ 二流体洗浄部
５１ 二流体洗浄室
５２ 構造体
５３ ローラコンベヤ
５４ ローラ
５６ 二流体噴流ノズル
５７ 純水供給ノズル
６０ 超音波洗浄部
６１ 超音波洗浄室
６２ 構造体
６３ ローラコンベヤ
６４ ローラ
６５ 上側液体供給ノズル
６６ 超音波振動子
６７ 下側液体供給ノズル
７１ 乾燥室
７２ 構造体
７３ ローラコンベヤ
７４ ローラ
７４ａ ウェーハ支持面
７５ 上側不活性ガス噴射ノズル
７６ 下側不活性ガス噴射ノズル
８１ 液吸引ノズル（下流側液吸引ノズル）
８５，８６ 流量制御器
８８ 酸素濃度計測器
９０ 液膜
９１ 上流側液吸引ノズル

Claims (8)

  1. 乾燥室内でウェーハを搬送する搬送機構と、
    前記搬送機構の上方に配置され、不活性ガスの下降噴流を形成する不活性ガス噴射ノズルと、
    前記ウェーハの搬送方向に関して前記不活性ガス噴射ノズルの上流側に配置された下流側液吸引ノズルと、前記下流側液吸引ノズルの上流側に配置された上流側液吸引ノズルとを備え、
    前記下流側液吸引ノズルおよび前記上流側液吸引ノズルと、前記搬送機構によって搬送されるときのウェーハの表面との距離は、１ｍｍ〜２ｍｍであり、
    前記下流側液吸引ノズルと前記上流側液吸引ノズルとの間の距離は、ウェーハの直径の３分の１〜ウェーハの直径の２分の１であることを特徴とするウェーハ乾燥装置。
  2. 前記液吸引ノズルは円筒状であることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ乾燥装置。
  3. 前記不活性ガス噴射ノズルは、ウェーハの直径よりも長いスリットノズルから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のウェーハ乾燥装置。
  4. 前記不活性ガス噴射ノズルは、前記搬送機構によって搬送されるときのウェーハの表面に対して、４５度〜８５度の範囲内の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のウェーハ乾燥装置。
  5. 前記不活性ガス噴射ノズルは、前記搬送機構によって搬送されるときのウェーハの表面から１ｍｍ〜４ｍｍの距離に位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウェーハ乾燥装置。
  6. 不活性ガスが供給された乾燥室内でウェーハを搬送する搬送機構と、
    前記搬送機構の上方に配置され、ウェーハに対して不活性ガスの下降噴流を形成するための不活性ガス噴射ノズルと、
    ウェーハの搬送方向に関して前記不活性ガス噴射ノズルの上流側に配置された下流側液吸引ノズルと、前記下流側液吸引ノズルの上流側に配置された上流側液吸引ノズルとを備え、
    前記下流側液吸引ノズルと前記不活性ガス噴射ノズルとの距離が、１ｍｍ〜５ｍｍであり、
    前記下流側液吸引ノズルと前記上流側液吸引ノズルとの間の距離は、ウェーハの直径の３分の１〜ウェーハの直径の２分の１であることを特徴とするウェーハ乾燥装置。
  7. 乾燥室内に不活性ガスの下降噴流を形成し、
    表面に液膜が存在するウェーハを前記乾燥室内で搬送しながら、前記液膜を、下流側液吸引ノズルで吸引するとともに、上流側液吸引ノズルで吸引することで、前記液膜の厚さを２ｍｍ以下にし、
    前記不活性ガスの下降噴流によって前記液膜をウェーハから押し出し、
    前記下流側液吸引ノズルと前記上流側液吸引ノズルとの間の距離は、ウェーハの直径の３分の１〜ウェーハの直径の２分の１であることを特徴とするウェーハ乾燥方法。
  8. 前記乾燥室内の酸素濃度を０．５％以下に維持することを特徴とする請求項７に記載のウェーハ乾燥方法。
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