JPH02291128A - 液体での処理後基板を乾燥する方法及びその装置 - Google Patents

液体での処理後基板を乾燥する方法及びその装置

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JPH02291128A
JPH02291128A JP2042302A JP4230290A JPH02291128A JP H02291128 A JPH02291128 A JP H02291128A JP 2042302 A JP2042302 A JP 2042302A JP 4230290 A JP4230290 A JP 4230290A JP H02291128 A JPH02291128 A JP H02291128A
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アドリアーン・フランシスカス・マリア・レーンナールズ
Oekel Jacques Jules Van
ジャクエス・ジュールス・ファン・オエケル
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  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は基板を処理する方法に関し、液体を含むバスの
中に基板をある時間浸し、その後そのバスに液体の全体
の量が実際上残留するようｔこしてそこからゆっくりと
取り出すものである。本発明は又そのような方法を実行
する装置にも関する。
この種の方法は、例えは半導体ウエーハ（例えばシリコ
ン）上の集積回路、ガラスまたは石英の透明板上の液晶
ディスプレイの駆動装置又は合成材料（回路基板）のプ
レート上の回路の様な、全ての種類の基板上に設けた、
例えは電子回路の製造に使用することが可能である。こ
の方法は、又テレヒ画像管のシャドーマスクの製造にお
いて、あるいはＣＤ叉はＶＬＰレコードの製造にも使用
することが可能である。これらの全ての場合において基
板は、ある時間何度も、例えは、金属のデポジション用
のカルハニックバス、メタル層又は半導体材料にパター
ンをエツチンクするためのコ−ツチンクパス、露光され
たフォトラッカ層を現像するための現像バス及び基板を
洗浄するだめのリンシングパスのような液体を含むバス
に、浸される。液体バスでの処理後基板はその液体から
取り出ざれそして乾燥ざれる。これらの裁板は、持ち上
げ又は引き−１−ける事により液体から取り出す事が出
来る。しかしながらもちろんその際その液体はバスから
あふれ出る。
米国特許第４，７２２，７５２号は第一バラクラフで記
載した種類の方法を開示しているが、これによると、シ
リコンウエーハはある時間脱イオン化された高温（９０
゜Ｃ）の水を含む液体に洗浄のために浸される。続いて
シリコンウエーハは約５ｃｍ／分の速度でゆっくりと水
から持ち」一げられる。この速度はパスを実際上乾燥し
た状態でシリコンウエーハがバスを離れるように十分に
小さい。この時表面張力が重要な役割を果たす。
実際」一この乾燥方法においては液体からの汚染が基板
−１−に残留してしまうことか判明している。
而述した既知の方法を使用すると数ミクロンの厚さを有
する水のフィルムかシリコンウエーハ上に残留ずること
が判明している。この時の水フィルムは急速に蒸発する
が、これがいわゆる「乾燥マーク」を発生させる原因と
なる。乾燥の間、水フィルムは収縮するので、水中の有
機性又は金属性の性質を有する汚染が、ウエーハ−１−
に局在的に集中して残留する。この様な残留物は、もし
例えはウエーハを更にエッチング処理しなけれはならな
い場合にはその処理に対する大きな障害となる。
これらの残留物はエッチング処理を局所的に遅らせたり
、あるいはこの処理を阻止する場合すら有る。更Ｃこも
ちろん水フィルム内に存在する塵埃も又ウエーハ上に残
留する。
本発明はこれらの欠点を解決する方法を提供することを
その目的とする。
この目的に対する第一パラクラフで述べた本発明の方法
の特徴とする点は、前記基板を、前記液体と混和する事
が可能でかつそれと混和すると表面張力が前記液体のそ
れよりも低い混合体を生じる物質の、その表面上に凝縮
しない、蒸気に前記液体から直接接触させることを特徴
とする。驚くへき事に、基板をこの方法で乾燥させると
、これらの基板上にはもはや何の乾燥マークも汚染も存
在しないことか判明した。更に実験によるとこれにもか
かわらず基板上に液体フィルムが残留したとしてもこの
フィルムの厚さは３ｎｍより薄いことか判明した。
明らかに基板１−にはより少量の液体しか存在しない又
は液体が全く存在しないような本発明の方法を使用した
更に満足のいく乾燥方法は、マランゴニ（Ｍａｒａｎｇ
ｏｎ　ｉ　）効果によって得られるものと考えられる。
ｙｌ液性の基板を部分的ζこ液体に浸すと、液体は基板
に凹面状の形態を形成する。この時液体パスの方向で厚
みが増大する液体フィル１１が、基板上に存在する。も
しこの様な液体フィルムを、液体と混和可能な物質の、
基板上に凝縮しない蒸気に接触させると、この物質はそ
の濃度が最初液体バスの方向で減少するような状態でフ
ィルム内の？ｃｌ体と混合するであろう。この時物質の
濃度は液体フィルム内で勾配を示す。液体と混合される
と、その物質は液体のそれよりも低い表面張力を有する
混合体を生じるので、濃度の勾配Ｃこよって液体フィル
ムの表面張力には勾配か生じるであろう。この勾配によ
って、付加的なカカ旬夜体バスの方向で液体フィルム上
に発生ずる（マランゴニ効果）。この様にして基板をよ
り満足に乾燥する方法が得られる。
本発明の方法においては、蒸気は基板上に凝縮しない。
そうでない場合には基板は液体から取り出された後凝縮
された蒸気の層によって覆われる事になる。もちろんこ
の様な層は除去されなけれはならないが、この結果乾燥
処理時間が延びることになる。更にそのような層は基板
と反応することもある。例えばその層が有機溶剤を含み
かつ基板に例えはフォトラッ力のパターンが形成されて
いる場合がこのケースにあたる。実際上乾燥処理の後と
こは、又更に多くの塵埃かその基板上に残留するであろ
う。基板上に凝縮する蒸気を用いた実験が示すところに
よると、約１０倍も多い塵埃が、基板上に凝縮しない蒸
気を用いた場合よりも基板上に存在することが判った。
基板七に凝縮しない蒸気はバスと基板との温度で飽和し
ない蒸気圧を有しているが、基板上に凝縮する蒸気は実
際にはそのような飽和する蒸気圧を有している。
既に上述したように基板は別々の液体パスで処理するこ
とが出来る。しかしながら実際−１−これらのバスには
ほとんど水か含まれている。この場合液体と混和可能な
物質には有機溶剤を使用するのか望ましい。多くのアル
コール、グリコール、アルテヒ１・、エステル及ひケＩ
・ンのみならずテ１・ラヒドロラレンのような溶剤によ
っても基板を満足ζこ乾燥さぜることか出来ることが判
明した。本発明の方法は、又当該パスか例えはアルコー
ルのような他の液体を含む場合にも、満足に使用するこ
とが出来る。満足のいく乾燥処理を行うために、基板を
有機溶剤１，１．１−　｝リフルオロｌ・リクロロエタ
ンの蒸気にアルコールから直接に接触させることも出来
る。
ある時間基板を浸すバスか水を含んでいる場合には、本
発明の方法によると、水に対する溶解度ｈ月ｇ／Ｉより
も大きく蒸気圧が２５　〜２５，０００　Ｐａｓｃａｌ
の間にある有機溶剤を使用することが望ましい。
実験によるとこれらの条件によって満足のいく乾燥が得
られる事が判明した。もし水に対する溶解度が当該量よ
りも小さいときには、明らかに蒸気はほとんど液体に入
り込まないため、必要な乾燥を得るための十分に大きな
表面張力の勾配が得られない。もし蒸気圧が当該最低限
よりも低い場合には明らかに十分な量の蒸気か液体に入
り込まない。もし蒸気圧が当該上限よりも高い場合には
、蒸気の大部分か液体に入り込み、この場合には表面張
力の勾配は所望の乾燥を得るためには明らかに小さすき
るような結果となる。
本発明により有機溶剤かエチル・グリコール、■−プロ
パノール、２−プロパノール及びテトラヒｌ・ロフラン
よりなるグループから使用される場合には、基板はかな
り早＜　（１．５　ｃｍ／秒の速度まで）水から取り出
すことが出来る。
もしフォ１・ラッカ層で覆われている基板が水から取り
出される場合（例えは現像後）、２−プロパＪ０ ノールが有機溶剤として使用されることか望よしい。フ
ォ１・ラッカは実際−１−はこの蒸気と反応しない。
基根は、ギヤリアガスと混合させかつこの混合体を液体
−１−に通過させる蒸気に接触させる事が望ましい。こ
の様にして蒸気を局所的乙こかつ高淵度て基板と接触さ
せることか出来る。このｎ４蒸気圧は、基板」−の当該
凝縮か容易に除太されるように選択することか出来る。
例えはシリコン・クエーハの様な基板を、液体から取り
出しかつそれらを液体中の持ちｈａｔ部品によって液体
上に部分的に運んで、前述したようＣこ、適切な蒸気Ｃ
こ接触させると、｝ｆｙ体−１−に突出しているこれら
の部分が乾燥する。もしこの時基板をこれらの乾燥部分
て掴みかつ史に液体から持ち１−のる場合には、その液
体から離れる最後の部分てある基板のこれらの部分に液
滴が付着していることかある。基板のエッジでの液滴が
常に重大な問題となる訳ではないか、既に−１−述した
問題を生ずることもあり７７Ｂる。驚くへき事乙こ、本
発明の方法に１ｌ １Ｋっで、液体から基板を取り出すとき、液体を離れる
最後の部分をナイフ形状部品によって支持すると、この
様な滴が形成されないことか判明した。
この時当該滴はこのナイフ形状部品を介して流れ去る。
これらの基板をナイフ形状部品の手段により液体から持
ち」−ける事はこれは特に実際的てある。
本発明は、液体」一に基板を持ち上げる持ち−１−げ部
品と液体Ｌの乾燥した基板をグリップする手段とを備え
た第一バラクラフに述へた方法を実行する装置にも関し
ている。
この様な装置は米国特許明細書第’１，７２２，７５２
号により知られていて、この明細書においては持ち１二
げ部品力盲夜体から部分的に基板を持ち−１−け、基板
はそれらの乾燥した場所によってクリツプされかつさら
に基板カセツｌ−　１こよって液体から持ち」−げられ
る。この際この持ち上け部晶は液体中に留まっている。
基板を満足に乾燥させるために、−１−述したようＣこ
、基板を、液体から洲１ずと同時に、液体と混合ざれた
とき液体のそれよりも低い表面張力を有する混合体を生
じる、基板土，に凝縮しない物質の蒸気と接触さぜる。
この１」的のために、本発明の装置には、この蒸ズと基
板に所望の接触を行わせるために出力開「−１を有ずる
り−１・か設げられている。
既知の装置の場合液体から取り出された基板の下側部分
には液滴が付着している。これを避けるために、本発明
の装置にはナイフ形状部品か設けられていて、これは液
体から持ぢ−１−．げられる時液体から最後にＫ’４れ
る基板のこれらの部分て基板を支持する。この際当該滴
はナイフ形状部品を介して流れ去る。
ナイフ形状部品は、基板かナイフ形状部品によって液体
から持ち」−りられる様Ｃこ、持ち−１−け部晶に設け
るのか望ましい。
〔実施例〕
例を用いて、図面及びいくつかの実施例を参！！！１し
て、本発明を史（こ詳細に説明する。
第１図および第２図は、基板１を処理する方法な実行す
る装置を線図的に示している。この方法においてはこれ
らの基板を液体３を含むバス２内ｔこある時間浸し、そ
の後そこからバス２因に液体３の全体量か実際−Ｌ残留
するようにゆっくりバスから取り出す。この方法は、ガ
ラス、石英または合成物質の板のような全ての種類の基
板の処理に使用することが出来るか、木例ここおいては
シリコンウエーハが処理されている。トランシスタ、ダ
イオードまたは集積回路の様な半導体装置かその様なウ
工−ハ−Ｊ−に製造される場合、これらのウエーハは、
例えは、エッチング用、現像用または洗浄用バスの様な
、液体を含むバス内にある時問何回か浸ざれる。これら
の処理の後、ウエーハ１は液体３から取り出され乾燥さ
れる。
第１図および第２図の装置においては、基板は液体３因
に浸される。それらの基板は、基板１を受け入れる満６
が設けられているサイ１・壁５を有するテフ［二１ンカ
セット４内に設置される。′Ｉノイト壁６は側壁７によ
って内部接続されている。簡単化のために少数の基板し
か図示ざれていないカセット４は、実ｌ３ 際−１−、しはしは図に示されるよりもかなり多くの数
の基板を保持することか出来る。カセッｌ−４ｊ；ｉ、
シャフｌ−　９によって上方向に移動させることが出来
る２個の支持アーム８によって液体３内に支持されでい
る。シャフト９は、カセッ１・４をγ夜体４１−に持ち
上げることか出来るように、バス２の底１０を通ってい
てかつ図示されていない駆動部品によ〜っで駆動ざれる
。液体３の上には、基板１を受け入れる？Ｍ　Ｉ　３　
カ）設けられているサイト壁１２を有する補助カセット
ｌ】か配置されている。サイト壁１２は側壁１４によっ
て内部接続されている。補助力セッｌ・１１は、簡単化
のために図示されていない案内部によってカイトされて
、上下に移動することか出来る。その最下点の位置では
、第１図及び第２図に示されるように、液体３からの距
離は小さい。
更に、この装置はシャフ｝１６によって上方に移動させ
ることか出来、バス２の底１０を通ってかつ図示されて
いない駆動手段によって駆動される持ち上げ部晶１５を
有している。これによりで、−２，（板ｌをカセッ１・
４から補助力セッ｝１１に滑り込ませることｌ５ が出来る。
この装置は又、基板なカセツ１・４から補助力セツ１−
１１に滑り込ませるとき、液体３から離れた直後液体と
混合可能で１夜体と混合すると液体３の表面張力より低
い表面張力を有する混合体を生じる物質の蒸気に基板ｌ
を接触させる排気ノズル１８を設けた力スリート１７を
有する。その後液体から乾燥状態で持ち」−けられた基
板は、補助力セツ｝１１によって液体−Ｌに保持される
。
第３〜６図は、上述した装置を用いて本発明の方法を実
行するいくつかの段階を線図的に示している。
第３図は、第１図及び第２図の装置にも既に示されてい
る段階を示している。基板ｌは液体３中のカセッ１・４
内に位置している。基板１は、ある時間液体中に浸され
た後、液体から取り出され、第４図及び第５図に示され
るようにカセット４から補助カセット１１に持ちＬげ部
品１５によってスリツブされる。
続いて、第６図に示されるように垂直に移動することが
可能な補助カセット１１と合体されたカセットｌ６ ４は液体−１−乙こ持ち上りられる。カセッ｝・４は疎
水性の物質から形成されているので乾燥状態で液体を離
れ、乾燥した基板ｌと共に取り出すことか出来る。
基板１は、液体の全蚤かバス内に実際」一残留するＪ；
うに液体３からゆっくり取り出される。本発明によると
、基板１は、液体と混合することか可能で液体と混合す
ると液体の表面張力より低い表面張力を有する混合体を
生じる物質の、表面上に凝縮しない蒸気に液体３から直
接に接触させる。これにより基板１は実質上乾燥マーク
または他の汚染を示さないことが判明した。基板１を、
当該蒸気の供給無しに水を含むバスから上述した方法に
よって取り出される場合には、数ミクロンの厚さの水フ
ィルムが基板１−．１二に残留してしまう事が判明した
。実際にはこのフィルムは急速に蒸発する。しかし、水
フィルムからの乾燥マークまたは他の汚染が基板１−１
−に残留してしまう。一般的に、乾燥マークは、有機お
よび金属残留物を有し、これらは基板を更に処理する場
合大きな障害となる。
実際−１ス　バス２内の液体３には、しはしは、水か使
用される。この場合液体と混和できる物質ζこは有機溶
剤を使用するのか望ましい。多くのアルコール、アルテ
ヒド、エステルおよひケトン並びに、例えは、またテｌ
・ラヒドロフランによっても基板を満足に乾燥させるこ
とが出来る。水の溶解度が１ｇ／１より大きくかつ蒸気
圧か２５　〜２５，０００　Ｐａｓｃａの開の有機溶剤
を使用するのか望ましい。これにより、後に具体例から
判るように満足のいく乾燥結果が得られる。溶解度が当
該値より低い場合または蒸気圧が当該範囲外にある場合
には、乾燥は不満足なものとなり、これも後に判るよう
に、処理表面上に乾燥マークか発見ざれる。
エチルψグリコール、１−プロバノール、２−プロバノ
ールおよびテトラヒト口フランを有するグループからな
る有機溶剤が使用される場合には、基板は相対的に早い
速度で（上限１．５　ｃｍ／秒）水から取り出すことが
出来る。
フォｌ・ラッカ層により覆われている基板が、例えは現
像バスから取り出される場合には、２−ブｌコパノール
を有機溶剤に使用するのが望ましい。こｌ８ の時フォトラッ力が実際上それと反応することはない。
基板１は、蒸気を通常の方法でキャリアガスと混合しそ
の後その混合体をリードｌ７と排気，ノズル１８によっ
て液体３上を通過させるようにして、蒸気に接触させる
のが望ましい。このようにして、蒸気を、基板ｌ−Ｌに
蒸気の凝縮を発生させずに局所的にかつ高濃度に供給す
ることが出来る。
図から判るように、基板１を液体３から取り出すとき液
体３から離れる最後の部分は、液体３から離れる時、ナ
イフ形状部品１９によって支持されている。本発明によ
ると、このナイフ形状部品１９は持ち上げ部品ｌ５の一
部を構成し、基板はナイフ形状部品１９によって液体か
ら持ち−Ｌげられる。このナイフ形状部品１９は、例え
ば、石英ガラスにより形成ざれていてその頂角は１００
゜より小さい。基板が液体３から持ち上けられる時、液
体の全量はこのナイフ形状部品１９を介して流れ去る。
第４図に示す手段の段階で、基板ｌがそれらの乾燥した
部分てクリップされてかつ液体３からさらに持ち−ヒげ
られる場合には、液滴が基板１に付着しているかもしれ
ない。
この最後の滴はこのナイフ形状部品１９を介して流れ去
る。さらに図面からも判るように、基板１力着夜体３か
ら離れるときには、これらの基板と補助カセット１１は
接触しでいない。
具」Ｌ例 前述の方法においては、通常の方法ζこより紫外線オゾ
ン室で前もって洗浄されたシリコンウエーハは水に浸さ
れた後、約１ｍｍ／秒の速度で液体から持ち−Ｌげられ
た。水は、ＩＭ　ＮａＣｌ溶液によって強く意識的に汚
染させた。液体から離れるとき、基板は、水と混和可能
で水の表面張力より小さい表面張力を有する混合体を生
じ、異な・つた溶剤を表面上に凝縮させない蒸気に直接
接触させた。この際、１秒間に約０．５１の窒素を有機
溶剤を含む洗浄フラスコに通過させ、次にリートｌ７お
よひ排気ノズル１８を介してそのガス混合体を液体上に
通過させている。次の表に、これらの実験結果が示され
ている。　「結果」の欄において、　「＋」は５００倍
の拡大率の顕微鏡によっても乾燥マークが何等発見され
なかった事を示し、　「−」はその様なマークが発見さ
れたことを示している。さらに、測定ざれた有機溶剤の
蒸気圧および溶解度が表に示されている。これらの量は
基板を満足に乾燥させるために既に前述した範囲内にな
けれはならないことが判明した。表に記載されている完
全な溶解度とは、有機溶剤が０〜１００χの間の濃度を
有する混合体が得られることを意味している。
（以下余白）
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の装置の線図的な長平方向の断面図で
、 第２図は、第１図の線Ｉ−Ｉに関する装置の断面図で、
　そして、 第３〜６図は、第１及び２図に示された装置による本発
明の方法を実行するいくつかの段階を線図的に示す。 １・・・基板、　　　　　　　　　２・・・バス、３・
・・？夜イ本、　　　　　　　４−・・デフロンカセッ
ト、５，１２・・・サイド壁、　　　６，ｌ３・・・溝
、７・・・壁、　　　　　　　　８・・・支持アーム、
９，１６・・・シャフＩ・、　　ｌＯ・・・底、１１・
・・補助カセット、　　１４・・・側壁、１５・・・持
ち」−げ部品、　　１７・・・リート、ｌ８・・・排気
ノズル、　　　１９・・・ナイフ形状部品。 出願人：エヌ・ぺー・フィリップス・ フルーイランペンファフリケン 代理人：弁理士　沢　田　雅　男 １　基板，２　バス， ３　　液イ木，　４　　テハルカセット５．１２　　タ
イト壁 ６，】３　　溝 ７　壁．８・支持アー７１ ９，　１６　　シャフト，　１０　　底，１１　　袖助
カセット，　　１４　　　側壁，１５・持ち上げ部品， １７　　リート， １８　　排気ノズル １９・ナイフ形状部品。 ［ト １　基板，２　バス ３　　液イ本，　４　　丁川ン〃センｌ，５］２→ノイ
１・壁 ８，　　１３−ｉ聞 ７　壁，８　支持ア−ム ９，　］６　　冫ヤノ｝，　］０・　底，］］　　補助
力セッ１，　１４　　側壁，】５　持ち上げ部品 １７　　リート ］８　　排気ノズル １９　　プイフ形状部品。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）液体を含むバスの中に基板をある時間浸し、その
    後液体の全体の量が前記バスに実際上残留するようにし
    てそこからゆっくりと取り出す前記基板を処理する方法
    において、前記基板を、前記液体と混和する事が可能で
    かつそれと混和すると表面張力が前記液体のそれよりも
    低い混合体を生じる物質の、その表面上に凝縮しない、
    蒸気に前記液体から直接接触させることを特徴とする前
    記基板の処理方法。
  2. （２）前記液体と混和可能な物質として有機溶剤を使用
    することを特徴とする請求項（１）に記載の方法。
  3. （３）水に対する溶解度が１ｇ／１よりも大きくかつ蒸
    気圧が２５〜２５，０００Ｐａｓｃａｌの間にある有機
    溶剤を使用することを特徴とする請求項（２）に記載の
    方法。
  4. （４）有機溶剤が、エチル・グリコール、１−プロパノ
    ール、２−プロパノール及びテトラヒドロフランを有す
    るグループから使用されることを特徴とする請求項（３
    ）に記載の方法。
  5. （５）有機溶剤として２−プロパノールを使用すること
    を特徴とする請求項（４）に記載の方法。
  6. （６）前記基板をキャリアガスと混合させかつこの混合
    体を前記液体上を通過させる前記蒸気に接触させること
    を特徴とする請求項（４）に記載の方法。
  7. （７）前記液体から前記基板を取り出すときに、前記液
    体から離れるそれの最後の部分が、前記液体から離れる
    ときにナイフ形状部品によって支持されていることを特
    徴とする前記請求項の何れかに記載の方法。
  8. （８）前記基板が前記ナイフ形状部品によって前記液体
    から持ち上げられることを特徴とする請求項（７）に記
    載の方法。
  9. （９）前記液体から前記基板を持ち上げる持ち上げ部品
    と前記液体上の前記乾燥した基板を掴む手段とを設けた
    、請求項（１）に記載の方法を実施する装置において、
    前記基板を、前記液体と混和する事が可能で、それと混
    和すると表面張力が前記液体のそれよりも低い混合体を
    生じ、その表面上に凝縮しない、物質の蒸気に前記液体
    から離れるときに即座に接触させる排気ノズルを有する
    ガスリードが設けられていることを特徴とする装置。
  10. （１０）液体から持ち上げられる時、前記液体から最後
    に離れる前記基板の部分で前記基板を支持するナイフ形
    状の部品をさらに設けたことを特徴とする請求項（９）
    記載の装置。
  11. （１１）前記基板が前記ナイフ形状部品によって前記液
    体から持ち上げられる様に、前記ナイフ形状部品を前記
    持ち上げ部品に設けることを特徴とする請求項（１０）
    記載の装置。
  12. （１２）前記ナイフ形状部品が石英ガラスから形成され
    ていてかつ１００゜より小さい頂角を有することを特徴
    とする請求項（１１）記載の方法。
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