JPH04242930A - 被処理物の乾燥方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
等の製造工程において半導体ウエハ等を乾燥させるため
に使用される、被処理物の乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、各種
処理工程の前後に、純水等を用いて半導体ウエハを洗浄
する工程が行われる。かかる洗浄工程の後には、この洗
浄によって半導体ウエハに付着した水滴を除去するため
の乾燥工程を、さらに行なう必要がある。

【０００３】従来、水滴が付着した半導体ウエハを乾燥
させる方法として、半導体ウエハに付着した水滴を、一
度凍結させた後に、減圧下で昇華させる方法が知られて
いる（特開昭６２−１６９４２０号公報、特開昭６３−
２２２４３３号公報）。

【０００４】図４は、かかる乾燥方法を用いて半導体ウ
エハに付着した水滴を除去するときの、この水滴の状態
変化を説明するための水の状態図である。

【０００５】洗浄時に半導体ウエハに付着した水滴は、
液相の状態にある。ここで、このときの水滴の温度をＴ
１０とし、圧力を７６０Ｔｏｒｒ（１気圧）とすると、
この水滴の状態はＳ１０で表される。

【０００６】次に、処理室内で半導体ウエハを水の凝固
点（ここでは零度）よりも低い温度Ｔ１１まで低下させ
ると、この水滴の状態は、Ｓ１１で示すように、固相と
なる（すなわち、水滴は凍結する）。

【０００７】その後、この処理室の雰囲気ガスを真空ポ
ンプで引くことにより、処理室内の圧力を、昇華曲線Ａ
Ｂよりも下の値となるまで低下させると、この水滴は気
相となって昇華する。例えば、処理室内の圧力をＰ１２
まで低下させると、この水滴の状態はＳ１２に移り、昇
華が行われるのである。この昇華によって発生した水蒸
気は、真空ポンプにより、処理室外へ排出される。

【０００８】かかる方法には、水滴の昇華により発生し
た水蒸気を真空ポンプで処理室外へ排出するときに、こ
の水蒸気と併せて、水滴内に混入していた異物も処理室
外へ排出することができるという利点がある。すなわち
、洗浄水に混入していた異物が汚染物として半導体ウエ
ハの表面に残留することを防止することができるのであ
る。

【０００９】また、半導体ウエハの乾燥を低温下で行な
うので、水滴中のＨ２　Ｏ２　と半導体ウエハ中のＳｉ
とが反応することを防止することができるという利点も
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな乾燥方法においては、凍結した水滴を昇華させる際
に、昇華の速度が遅いという課題があった。

【００１１】これは、本発明者等の検討によれば、昇華
熱として半導体ウエハの表面の熱エネルギーが消費され
るため、この半導体ウエハの温度が低下し（したがって
水滴の温度が低下し）、水滴の状態が気相から固相へ戻
ってしまうためであると思われる。すなわち、昇華が開
始される際の水滴が、図４にＳ１２で示した状態（すな
わち、気相）であっても、半導体ウエハの表面の温度が
低下して、昇華点よりも低くなることにより、Ｓ１３で
示したように、固相に戻ってしまうのである。したがっ
て、見かけ上水滴の昇華は行われなくなってしまう。こ
こで、処理室内の圧力が真空ポンプによってさらに低下
すると、水滴の状態は、図４にＳ１４で示したように再
び気相となり、これによって水滴の昇華が再開される。 しかし、昇華が再開されると、半導体ウエハの表面の温
度はさらに低下するので、Ｓ１５で示したように、水滴
は固相に戻ってしまう。このように、半導体ウエハの表
面に付着した水滴は、固相から気相への状態変化と気相
から固相への状態変化とを交互に繰り返すので、昇華を
断続的にしか行なうことができず、これにより、昇華の
速度が遅くなるのである。

【００１２】また、本発明者等の検討によれば、昇華の
速度が遅くなる理由として、真空ポンプによる真空引き
を開始してから昇華が開始されるまでの時間（すなわち
、処理室内の圧力が昇華曲線ＡＢよりも下の値となるま
での時間）が長いことも、挙げることができる。

【００１３】半導体ウエハの表面に付着した水滴を迅速
且つ完全に凍結させるためには、液滴の温度を十分に低
くしなければならない。しかし、図４の昇華曲線ＡＢか
ら解るように、水滴の温度が低い場合ほど、水滴が固相
から気相へ移る圧力は小さくなるので、処理室をこの圧
力まで減圧するために要する時間が長くなり、したがっ
て、半導体ウエハの乾燥に要する時間が全体として長く
なってしまうのである。

【００１４】さらに、上述のごとき従来の乾燥方法には
、半導体ウエハを乾燥させた後、処理室外に搬出したと
きに、この半導体ウエハの表面が結露してしまうという
課題もあった。これは、半導体ウエハの表面温度を低下
させることにより、半導体ウエハの表面温度と外気の温
度との差が激しくなるためである。このため、半導体ウ
エハを乾燥させても、その後処理室外に搬出したときに
、再び水滴が付着してしまうこととなる。なお、乾燥前
の半導体ウエハに付着している水滴の量が大きいほど、
昇華熱による半導体ウエハの温度低下は顕著となり、し
たがって、この課題も重要なものとなる。

【００１５】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みて試されたものであり、被処理物の乾燥を迅速かつ確
実に行なうことができる、被処理物の乾燥方法を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わる被処
理物の乾燥方法は、被処理物に付着した液滴を冷却して
凍結させた後に、凍結したこの液滴を減圧下で昇華させ
ることにより、前記被処理物を乾燥させる被処理物の乾
燥方法において、前記凍結した液滴を減圧下で昇華させ
る際に、この凍結した液滴の温度を、この液滴の昇華点
よりも低くならないように制御することを特徴とする。

【００１７】また、第２の発明に係わる被処理物の乾燥
方法は、被処理物に付着した液滴を第１の温度まで冷却
して凍結させた後に、凍結したこの液滴を減圧下で昇華
させることにより、前記被処理物を乾燥させる被処理物
の乾燥方法において、前記凍結した液滴の温度を、前記
第１の温度よりも高く、且つ、この液滴の融解点よりも
低い第２の温度まで上昇させた後に、減圧下で昇華させ
ることを特徴とする。

【００１８】これらの発明においては、半導体ウエハの
温度を処理室の外部温度よりも高い温度まで昇温した後
に、この半導体ウエハを前記処理室から搬出することが
望ましい。

【００１９】

【作用】第１の発明によれば、被処理物に付着した液滴
を、凝固点よりも低い温度まで冷却することにより凍結
させた後で昇華させる際に、この液滴の温度が昇華点よ
りも低くならないように制御することにより、この液滴
が気相から再度固相へ戻ることを防止することができる
。

【００２０】第２の発明によれば、被処理物に付着した
液滴を、凝固点よりも低い第１の温度まで冷却すること
により凍結させ、さらに、凍結した液滴の温度を第１の
温度よりも高く且つ液滴の融点よりも低い第２の温度ま
で昇温させ、その後、処理室内を減圧することにより、
より高い圧力で液滴が固相から気相に移るようにし、こ
れによって、減圧が開始されてから昇華が始まるまでの
時間を短縮することができる。

【００２１】また、これらの発明において、半導体ウエ
ハの乾燥が終了した後に、温度を処理室の外部温度より
も高い温度まで昇温させてから、この処理室から搬出す
ることにより、処理室から搬出した際の結露を防止する
ことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明方法の一実施例として、本発明
の被処理物の乾燥方法を、純水で洗浄された半導体ウエ
ハを乾燥させるために使用する場合について説明する。

【００２３】図１は、本実施例に係わる半導体ウエハの
乾燥方法を実施するための処理装置の構成を概略的に示
す概念図である。

【００２４】図に示したように、処理室１は、ゲート２
を有しており、このゲート２から半導体ウエハ１０の搬
入および搬出が行なわれる。なお、半導体ウエハ１０は
、キャリア１１に保持された状態で、処理室１内に搬入
される。

【００２５】また、この処理室１は、バルブ３を介して
真空ポンプ（図示せず）とつながれている。この真空ポ
ンプで真空引きを行なうことによって、処理室内の減圧
が行なわれる。なお、このときの処理室１内の圧力は、
圧力ゲージ９によって測定することができる。

【００２６】さらに、処理室１は、バルブ４を介して液
体窒素源（図示せず）とつながれており、このバルブ４
を開くことにより、処理室１内に低温窒素ガスを流入さ
せることができる。なお、この低温窒素ガスは、洗浄工
程後、半導体ウエハ１０の表面に付着している水滴状液
体を凍結させるために使用される。

【００２７】赤外線ランプ６が発する赤外光は、ガラス
窓５を介して半導体ウエハ１０に照射される。これによ
り、この半導体ウエハ１０の表面に付着した凍結水滴の
温度を上昇させることができる。

【００２８】温度センサ７は、半導体ウエハ１０の近傍
に設置されており、この半導体ウエハ１０の温度を測定
するために使用される。この温度センサ７を用いて測定
した半導体ウエハ１０の温度（すなわち、水滴の温度）
に基づいて、温度コントローラ８で、赤外線ランプ６の
発光強度を制御することにより、半導体ウエハ１０の温
度制御を行うことができる。

【００２９】以下、図１に示した処理装置を用いて半導
体ウエハ１０を乾燥させる手順について、図２を参照し
つつ説明する。

【００３０】まず、純水で洗浄された直後の半導体ウエ
ハ１０をキャリア１１で保持させ、ゲート２を開いて、
このキャリア１１を処理室１内に搬入する。キャリア１
１を処理室１内の所定の位置に設置した後、ゲート２を
閉じる。半導体ウエハ１０の表面には、洗浄に使用され
た純水が、水滴として付着している。このとき、処理室
内は１気圧であり、半導体ウエハ１０に付着した水滴の
温度は常温Ｔ１　であるものとする。この状態を、図２
にＳ１　で表わす。

【００３１】次に、バルブ４を開いて、処理室１内に低
温窒素ガスを流入させる。本実施例では、この低温窒素
ガスの温度を、零下２３度とする。半導体ウエハの表面
に付着した水滴の温度は、この低温窒素ガスにより、図
２にＳ２　で示したように、零下２３度まで急激に低下
する。これにより、この水滴を瞬時に凍結させることが
できる。なお、水滴を零下２３度まで冷却することとし
たのは、霧状の水分を迅速に且つ完全に凍結させるため
には、温度を十分に低くする必要があるからである。凍
結が終了すると、バルブ４を閉じて低温窒素ガスの流入
を終了する。

【００３２】続いて、赤外線ランプ６の発光を開始し、
赤外光を半導体ウエハ１０に照射することにより、半導
体ウエハ１０の温度を上昇させる。本実施例では、半導
体ウエハ１０の温度を、図２にＳ３　で示したように、
零下５度まで上昇させることとする。これにより、後に
処理室１内を減圧した際に、水滴の昇華熱によって、水
滴が気相から液相に戻ってしまうことを防止することが
でき、また、水滴が固相から気相に移る圧力を高くする
ことができるので（図２の昇華曲線ＡＢ参照）、昇華に
要する速度を速くすることができる。ここで、水滴の温
度が零度を越えると水滴の一部が融解してしまうので、
半導体ウエハ１０の温度が零下５度付近で一定するよう
に、温度センサ７と温度コントローラ８とを用いて、赤
外線ランプ６の発光強度を制御する。

【００３３】温度が一定になると、ゲート３を開いて、
処理室１内の真空引きを開始する。処理室１内の圧力が
低下し、昇華曲線ＡＢ上の点Ｓ４　（昇華点）よりも低
圧側に達すると、凍結した水滴の昇華が開始される。な
お、温度制御は、このときも、引き続き行われる。

【００３４】また、真空引きの開始と同時に、圧力ゲー
ジ９による処理室１内の圧力の測定を開始する。この圧
力ゲージ９によって、処理室１内の圧力の経時変化を測
定することにより、水滴の昇華が終了したか否かを判断
することができる。

【００３５】この理由について、図３を用いてを説明す
る。図３は、処理室１内の圧力の経時変化を示すグラフ
であり、縦軸は圧力ゲージ９によって測定された処理室
１内の圧力、横軸は真空引きを開始してからの経過時間
である。

【００３６】半導体ウエハ１０に付着した水滴が昇華し
ている最中は、この昇華によって水蒸気が発生するため
、処理室１内の圧力は緩やかに低下する。これに対して
、水滴の昇華が終了すると、もはや水蒸気は発生しない
ため、処理室１内の圧力の変化は激しくなる。したがっ
て、処理室１内の圧力の変化が激しくなったことを観察
することにより、水滴の昇華が終了したと判断すること
ができるのである。この圧力の変化は圧電センサにより
検出することができる。

【００３７】半導体ウエハ１０に付着した水滴の昇華が
終了すると、バルブ３を閉じて、真空引きを終了する。

【００３８】次に、温度コントローラ８の設定温度を変
更し、半導体ウエハ１０の温度を、常温Ｔ２　よりも若
干高い温度であるＴ３　まで上昇させる（図２参照）。 このように、水滴の昇華後に、半導体ウエハ１０の温度
を、外気の温度よりも若干高い温度とすることにより、
後に半導体ウエハ１０を処理室１の外に搬出した際に、
半導体ウエハ１０の表面が結露することを防止すること
ができる。

【００３９】半導体ウエハ１０の温度がＴ３　に達する
と、図示していない手段により常温の窒素ガスを流入さ
せ、処理室１内の圧力を大気圧に戻す。

【００４０】最後に、ゲート２を開いて、半導体ウエハ
１０を、キャリア１１に保持させたまま、処理室１の外
へ搬出し、半導体ウエハ１０の乾燥処理を終了する。

【００４１】なお、本発明は、以上説明した実施例に限
定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で
適宜変更して実施できることはもちろんである。

【００４２】例えば、本実施例では、半導体ウエハ１０
に付着した水滴を零下２３度で凍結させた後、この液滴
を零下５度になるまでまで加熱してから真空引きを開始
したが、まず真空引きを開始して、凍結した水滴の昇華
が始まってから加熱を行なってもよく、また、真空引き
と加熱とを同時に開始してもよい。これらの方法によっ
ても、従来の乾燥方法と比べれば、乾燥に要する時間を
十分に短くすることが可能である。

【００４３】また、本実施例では水滴の凍結と昇華とを
同じ処理室内で行なったが、これらを別々の処理室で行
なってもよい。ここで、昇華を行なうための処理室をあ
らかじめ真空引きしておき、その後、半導体ウエハ１０
をこの処理室に搬入することとすれば、昇華に要する時
間をさらに短縮することができる。ただし、この場合、
昇華を行うための処理室のゲートを開いたときに生じる
急激な空気の流れによって半導体ウエハ１０に歪み等が
生じる場合があるので、注意すべきである。

【００４４】加えて、本実施例では、ガラス窓５を介し
て赤外光を照射することにより、半導体ウエハ１０を加
熱することとしたが、赤外線ランプ６を処理室１内に設
けることも可能である。また、加熱手段としては、赤外
線ランプ６以外のものを使用してもよい。

【００４５】さらに、本実施例では、半導体ウエハ１０
に付着した水滴を除去する場合について説明したが、他
の液体であっても同様の効果を得ることができることも
もちろんである。また、液晶製造工程での液晶基板でも
マスク製造工程のマスク等液体の乾燥であれば何れにも
適用できる。さらに上記実施例では洗浄後の乾燥の例に
ついて説明したが、液体の乾燥であれば水滴，液膜を問
わず適用できる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の被
処理物の乾燥方法によれば、被処理体の乾燥に要する時
間を短縮することができると共に、乾燥させた被処理物
を処理室から搬出する際の被処理物の結露を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係わる被処理体の乾燥方法
を実施するための処理装置の構成を概略的に示す概念図
である。

【図２】本発明の１実施例に係わる被処理物の乾燥方法
を説明するための水の状態図である。

【図３】本発明の１実施例に係わる被処理物の乾燥方法
における、処理室内の圧力の経時変化を示すグラフであ
る。

【図４】従来の被処理物の乾燥方法を説明するための水
の状態図である。

【符号の説明】

１　　処理室 ２　　ゲート ３，４　　バルブ ５　　ガラス窓 ６　　赤外線ランプ ７　　温度センサ ８　　温度コントローラ ９　　圧力ゲージ １０　　半導体ウエハ １１　　キャリア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被処理物に付着した液滴を冷却して凍
   結させた後に、凍結したこの液滴を減圧下で昇華させる
   ことにより、前記被処理物を乾燥させる被処理物の乾燥
   方法において、前記凍結した液滴を減圧下で昇華させる
   際に、この凍結した液滴の温度を、この液滴の前記減圧
   下における昇華点よりも低くならないように制御するこ
   とを特徴とする被処理物の乾燥方法。
2. 【請求項２】　　被処理物に付着した液滴を第１の温度
   まで冷却して凍結させた後に、凍結したこの液滴を減圧
   下で昇華させることにより、前記被処理物を乾燥させる
   被処理物の乾燥方法において、前記凍結した液滴の温度
   を、前記第１の温度よりも高く、且つ、この液滴の融解
   点よりも低い第２の温度まで上昇させた後に、減圧下で
   昇華させることを特徴とする被処理物の乾燥方法。
3. 【請求項３】　　請求項１または請求項２に記載の被処
   理物の乾燥方法において、被処理物の温度を処理室の外
   部温度よりも高い温度まで昇温した後に、この被処理物
   を前記処理室から搬出することを特徴とする被処理物の
   乾燥方法。