JPH09162154A

JPH09162154A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH09162154A
Application number: JP32004295A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Sakai; 高正坂井
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄用溶媒の沸騰、蒸発及び凝集の相変換の
循環効率を高め、蒸気洗浄乾燥性能を向上する。【解決手段】容器２はその上面に加熱ヒータ６を備え
た蓋体３が開閉可能に設けられるとともにその底面２２
下部及び側面２１のの外周部にそれぞれ加熱ヒータ４，
５が設けられ、その内側面上部に冷却パイプ８１と減圧
ポートＰ２とが設けられている。減圧ポートＰ２には減
圧部９が接続され、密閉容器２内に収納された溶媒Ｑが
減圧下で加熱ヒータ４で加熱されて沸騰される一方、冷
却パイプ８１で冷却され、溶媒の蒸気が洗浄乾燥室内で
対流するようになっている。容器側面２１及び蓋体３は
加熱ヒータ５，６で加熱され、蒸気の側面２１及び天井
面３１での凝集が防止されるので蒸気の対流が好適に行
われる。蒸気の対流中に曝されたウエハ１５は溶媒がウ
エハ表面に凝集し、その液滴で洗浄されるとともに凝集
時に発生した潜熱で乾燥される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶媒の蒸気を用い
て半導体ウエハ等の基板の洗浄及び乾燥を行う基板処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の蒸気乾燥装置の構成を示
す概略図である。同図に示す蒸気乾燥装置１００は、乾
燥室を構成する容器１０１、この容器１０１内に収納さ
れる、例えばトリクレン、イソプロピールアルコール
（ＩＰＡ）等の液体の有機溶媒１０２、この有機溶媒１
０２を気化させるための加熱ヒータ１０３及び有機溶媒
１０２の蒸気を液化する冷却パイプ１０４を備えてい
る。冷却パイプ１０４は容器１０１の内側面上部に配設
され、上昇した有機溶媒１０２の蒸気を冷却して霧状に
液化し、下降させるものである。

【０００３】蒸気乾燥装置１００では容器１０１内の略
中央にウエハ１０５が縦向け（ウエハ周縁が略垂直面内
となる方向）に配置され、加熱ヒータ１０３により常圧
下で有機溶媒１０２を沸点以上に加熱して洗浄及び乾燥
が行われる。

【０００４】すなわち、液体の有機溶媒１０２を沸騰さ
せて蒸気に変換し、その蒸気が上昇すると、一部がウエ
ハ１０５の表面に凝集する。凝集した有機溶媒１０２の
液滴はウエハ１０５の表面に沿って流れ、これによりウ
エハ１０５の表面の洗浄が行われる。また、有機溶媒１
０２の凝集による潜熱がウエハ１０５に付与され、これ
によりウエハ１０５が加熱されて乾燥が行われる。な
お、ウエハ１０５の表面を流下した有機溶媒１０４の液
滴は容器１０１の底部に落下し、液体の有機溶媒１０２
に還元される。

【０００５】一方、ウエハ１０５の表面で凝集しなかっ
た有機溶媒１０２の蒸気は、ウエハ１０５より上方に上
昇し、冷却パイプ１０４により冷却されて霧状の液体と
なり、その一部は下降気流となって下降する一方、残り
は容器１０１の内側面に凝集し、この内側面を流下して
容器底部の有機溶媒１０２に戻される。

【０００６】上記のように、容器１０１内には有機溶媒
１０２の蒸気の対流と加熱により補充された有機溶媒１
０２の蒸気の上昇気流とが生じ、この蒸気中にウエハ１
０５を曝してウエハ１０５の表面に凝集された有機溶媒
１０２の液滴の流下と潜熱による加熱とによりウエハ１
０５の洗浄と乾燥とが同時に行われる。

【０００７】また、特開昭６３−１０５２８号公報に
は、蒸気乾燥方法において、減圧下で有機溶媒を低温沸
騰により蒸気化させる方法が示されている。この乾燥方
法は、低温沸騰により有機溶媒を蒸気化することで必要
以上の蒸気発生を抑制し、有機溶媒の爆発等の危険性を
低減するようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の蒸気乾燥装
置は、溶媒１０２を加熱沸騰させ、溶媒１０２の蒸発及
び凝集の相変換の循環中にウエハ１０５を曝すことによ
り洗浄、乾燥を促進するものであるが、常圧下で有機溶
媒１０２の蒸気化を行っているので、溶媒１０２の相変
換の循環効率を考慮すると、実質的にトリクレン等の比
較的低沸点を有する有機溶媒しか利用されていない。

【０００９】しかし、上記有機溶媒は引火性が強く、危
険性が非常に高いので、好ましくは危険性の少ない純水
を用いる方がよい。従来装置においても溶媒として純水
を利用することは可能であるが、純水は沸点が高く、加
熱エネルギーが大きい割には相変換の循環を効率よく行
うことが困難で、従来の蒸気乾燥装置には適用し難かっ
た。

【００１０】一方、特開昭６３−１０５２８号公報の乾
燥方法は水滴の付着しているウエハ表面に有機物の膜を
形成して水滴除去の容易化を図るもので、溶媒の蒸発及
び凝集の相変換を利用してウエハの洗浄と乾燥とを同時
に行うものではない。このため、同公報には低圧沸騰に
より有機溶媒を蒸気化することは示されているが、単に
有機溶媒を低圧沸騰させるだけでは溶媒の蒸発及び凝集
の相変換の循環を効率よく行わせることは困難で、同公
報の乾燥方法によりウエハの洗浄と乾燥とを同時に行う
ことは極めて困難である。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、溶媒の相変換の循環効率を高め、基板の洗浄及
び乾燥を効果的に行うことのできる基板処理装置を提供
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶媒の蒸気を
基板表面に凝集させ、その溶媒の液滴の流下により上記
基板を洗浄するとともに、凝集による潜熱により上記基
板の乾燥を行う基板処理装置であって、液体の上記溶媒
と上記基板とが収納される密閉容器と、上記密閉容器内
の圧力を減圧する減圧手段と、液体の上記容媒を加熱
し、上記溶媒を蒸発させる第１の加熱手段と、上記密閉
容器の側面部の上記基板の収納位置より上方位置に設け
られ、上記溶媒の蒸気を冷却する冷却手段と備えたもの
である（請求項１）。

【００１３】上記構成によれば、容媒と基板とが収納さ
れている密閉容器を減圧手段で所定の減圧状態にしつ
つ、液体の容媒を第１の加熱手段で加熱することにより
基板の洗浄及び加熱が行われる。液体の容媒が加熱さ
れ、溶媒の温度が減圧下での沸点に上昇すると、溶媒が
蒸発し、その蒸気が上昇する。溶媒の蒸気の一部は基板
表面に接触し、この基板に冷却されて凝集する。凝集し
た溶媒の液滴は基板表面を流下して容器底面部に落下す
るが、この溶媒の液滴の流下により基板表面が洗浄され
る。また、基板は溶媒の蒸気が凝集による潜熱により加
熱され、これにより基板の乾燥が行われる。

【００１４】一方、基板の洗浄及び乾燥に利用されなか
った溶媒の蒸気は、基板の収納位置より上方に上昇する
が、冷却手段により冷却されて霧状の液体となるので、
その冷却位置から下降し、容器底面部の液状の溶媒に還
元される。そして、上述した溶媒の蒸発及び凝集の相変
換の循環により基板が減圧下での溶媒の沸点まで上昇す
ると、液化された溶媒の基板表面での凝集が停止し、洗
浄及び乾燥処理は終了する。

【００１５】また、本発明は、上記基板処理装置におい
て、上記密閉容器の天井面を傾斜させたものである（請
求項２）。

【００１６】上記構成により、密閉容器の天井面に達し
た溶媒の蒸気は、その天井面で結露し、その液滴は自重
により落下若しくは天井面に沿って流下するが、密閉容
器の天井面は傾斜しているので、天井面で結露した溶媒
の液滴は天井面に沿って流下し、液滴の基板への落下が
阻止される。

【００１７】また、本発明は、上記基板処理装置におい
て、上記密閉容器の側面略中央部を加熱する第２の加熱
手段を備えたものである（請求項３）。上記構成によれ
ば、第２の加熱手段により容器側面部を減圧下での溶媒
の沸点以上に加熱することにより、霧状の液体となった
溶媒の容器の側面略中央部への付着及びこの容器側面部
からの容器底面部への還元が抑制され、容器内で溶媒の
蒸気が効率よく対流する。

【００１８】また、本発明は、上記基板処理装置におい
て、上記密閉容器の天井部を加熱する第３の加熱手段を
備えたものである（請求項４）。上記構成によれば、第
３の加熱手段により容器天井部を減圧下での溶媒の沸点
以上に加熱することにより天井部まで上昇した溶媒の蒸
気の天井面での凝集が防止される。

【００１９】また、本発明は、上記溶媒を純水としたも
のである（請求項５）。溶媒を純水にすることにより引
火性がなくなり、危険性が低減される。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る基板処理装
置の概略図である。同図に示す基板処理装置１は、上面
に半球状の蓋体３が開閉可能に設けられた円筒状の容器
２、加熱ヒータ４，５，６、電源部７、冷却部８、減圧
部９、パージ部１０、コンデンサ１１及び制御部１２を
備えるバッチ式の蒸気洗浄乾燥装置である。

【００２１】本基板処理装置１は純水を溶媒として利用
する際に最も好適な蒸気洗浄乾燥が行えるように低圧沸
騰により溶媒を蒸気化するようにしている。これにより
純水を過剰に蒸気化させることなく沸騰、蒸発、凝集の
循環を好適に行わせることが可能で、後述するように安
全かつ高効率で基板の蒸気洗浄乾燥を行うことが可能に
なっている。なお、安全性、洗浄効率等の観点から溶媒
として純水を利用することが好ましいが、ＩＰＡ等の有
機溶媒を使用することも可能である。

【００２２】容器２及び蓋体３は洗浄乾燥室を構成する
もので、石英からなり、容器２と蓋体３との接合面には
密閉された洗浄乾燥室を構成し得るようにＯリング等の
シール機構が設けられている。また、容器２は側面２１
の下部適所に洗浄用の液体のの溶媒Ｑを供給する供給ポ
ートＰ１が設けられ、側面２１の上部適所に洗浄乾燥室
内の排気を行う排気ポートＰ２が設けられ、底面２２の
略中央に洗浄乾燥処理後の溶媒Ｑを排出する排出ポート
Ｐ３が設けられている。また、洗浄乾燥室内の適所に室
内圧力を検出する圧力センサ１３が設けられている。

【００２３】一方、蓋体３は外側に湾曲した半球状をな
し、天井面３１の略中央に洗浄乾燥室内の圧力を調節す
るためのパージポートＰ４が設けられ、このパージポー
トＰ４にパージ部１０が接続されている。各ポートＰ１
〜Ｐ４の基端部にはそれぞれポートの開閉を行うバルブ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が設けられている。なお、蓋体
３を湾曲させているのは天井面３１に凝集した溶媒Ｑの
液滴の落下を防止するためのもので、略中央から外周方
向に適宜の角度を傾斜を設けるようにしてもよい。

【００２４】加熱ヒータ４は容器２に投入された溶媒Ｑ
を加熱沸騰させるための熱源で、容器２の底面２２の下
部に配設されている。また、加熱ヒータ５は洗浄乾燥室
の側面２１を加熱するための熱源で、容器２の側面２１
の外周部に配設され、加熱ヒータ６は洗浄乾燥室の天井
部を加熱する熱源で、蓋体３の天井面３１の外周部に配
設されている。

【００２５】加熱ヒータ４〜６は電源部７に接続され、
この電源部７から電源供給される。なお、電源部７の通
電制御は制御部１２により行われる。

【００２６】冷却部８は冷却管８１とこの冷却管８１に
水又はフロン等の有機溶剤からなる冷媒を循環させる冷
媒循環器８２とからなり、冷却管８１は容器２の側面上
部の内周面に沿って配設されている。

【００２７】冷却管８１は、加熱ヒータ４により加熱沸
騰されて蒸気化した溶媒Ｑの上昇を阻止し、下降気流を
生成するために容器２の上部に設けられている。溶媒Ｑ
の蒸気が容器２の上方位置に上昇すると、冷却管８１に
より冷却されて液体微粒子（霧）Ｑ′に凝集され、この
霧状の溶媒Ｑ′は自重により下降する。

【００２８】減圧部９はロータリーポンプ等の真空ポン
プを有し、この真空ポンプで排気ポートＰ２から洗浄乾
燥室内の空気を吸引して洗浄乾燥室内の圧力を所定値に
減圧するものである。減圧部９は、コンデンサ１１を介
して排気ポートＰ２に接続されている。コンデンサ１１
は、排気中の水分を分離するもので、分離された水は底
面に設けられたドレイン１１１を介して排出されるよう
になっている。

【００２９】一方、パージ部１０はヘリウム等の不活性
ガスを供給するガス供給部を有し、パージポートＰ４か
ら減圧された洗浄乾燥室内に不活性ガスを供給して室内
の圧力を常圧にまで上昇させるものである。

【００３０】容器２内の略中央位置には被洗浄乾燥物で
あるウエハ１５を収納するウエハ収納部１４が設けられ
ている。ウエハ収納部１４は、例えば図２に示すよう
に、長方形の保持枠１４１の両長辺に複数対の保持溝１
４２，１４２′が所定間隔で穿設されたもので、ウエハ
１５の周縁を各保持溝対１４２，１４２′に嵌入させる
ことにより複数枚のウエハ１５が垂直に立直して配列保
持されるようになっている。

【００３１】なお、ウエハ１５は表裏面が水平面に対し
て傾斜されていれば足り、必ずしも表裏面が鉛直方向に
一致している必要はない。従って、保持溝１４２，１４
２′を保持枠１４１の長辺の長手方向に対して傾斜さ
せ、ウエハ１５の表裏面が鉛直方向に対して傾斜するよ
うにしてもよい。

【００３２】制御部１２は予め設定された洗浄乾燥プロ
セスに従ってウエハ１５の洗浄乾燥を集中制御するもの
である。制御部１２はバルブＢ１〜Ｂ４、電源部７、冷
却部８、減圧部９及びパージ部１０等の各アクチュエー
タの駆動を制御してウエハ１５の洗浄乾燥を行う。

【００３３】次に、上記基板処理装置による洗浄乾燥動
作について、図３のフローチャートに従って説明する。
まず、蓋体３を上方に開放し、容器２内のウエハ収納部
１４にウエハ１５がセットされた後、蓋体３が閉鎖され
る（ステップＳ１）。続いて、供給ポートＰ１のバルブ
Ｂ１を開いて、図略の溶媒供給装置から所定量の液体の
溶媒Ｑが容器２内に供給した後、バルブＢ１が閉じられ
る（スイッチＳ２）。続いて、排気ポートＰ２のバルブ
Ｂ２を開き、減圧部９の真空ポンプを駆動させて洗浄乾
燥室内の圧力が所定値に減圧される（ステップＳ３）。
また、電源部７を駆動して加熱ヒータ４，５，６に電源
が供給され、容器２の底面２２、側面２１及び蓋体３の
天井部が減圧下での溶媒Ｑの沸点Ｔ_Q以上に加熱される
（ステップＳ４）。

【００３４】洗浄乾燥室が減圧され、加熱ヒータ５が容
器２の底面２２を加熱すると、溶媒Ｑが気化してその蒸
気が上昇する。容器２の側面２１は加熱ヒータ５により
加熱されているので、容器２の底部で気化した溶媒Ｑは
側面２１で凝集することなく上方に上昇し、容器２の上
方位置に達すると、冷却管８１により冷却されて霧状の
液体微粒子として容媒Ｑ′が凝集する。この霧状の溶媒
Ｑ′は下降して下降気流となるが、下降中に室内温度で
加熱されて蒸気に変換されるので、容器２の底部に達す
る前に再び上昇し、この蒸気化された溶媒Ｑと液体化さ
れた溶媒Ｑ′とにより洗浄乾燥室内には溶媒Ｑ，Ｑ′の
対流が発生する。なお、蒸発により液体の溶媒Ｑから奪
われる気化熱は加熱ヒータ４により補充されるので、室
内温度が減圧下での溶媒Ｑの沸点Ｔ_Qに上昇するまで液
体溶媒Ｑの蒸気化はスムーズに行われる。

【００３５】そして、溶媒Ｑ，Ｑ′の対流発生プロセス
において、溶媒Ｑの蒸気の一部はウエハ１５の表面で凝
集し、その液滴がウエハ表面を流下してウエハ１５の洗
浄が行われる。また、溶媒Ｑの凝集による潜熱がウエハ
１５に付与され、これによりウエハ１５が加熱されて同
時に乾燥も行われる（ステップ５）。

【００３６】なお、溶媒Ｑの蒸気の一部は蓋体３の湾曲
した天井面３１まで上昇するが、蓋体３は加熱されてい
るので、溶媒Ｑが蓋体３の天井面３１に凝集してその液
滴がウエハ１５上に落下することはない。

【００３７】続いて、予め設定された所定の洗浄乾燥時
間が経過したか否かが判別され（ステップ６）、洗浄乾
燥時間が経過していれば、洗浄乾燥処理が終了したとし
てステップ７に移行する。なお、上記洗浄乾燥時間は、
潜熱により加熱されたウエハ１５の温度が減圧下での溶
媒Ｑの沸点Ｔ_Qにまで上昇する時間である。ウエハ１５
がこの温度に上昇すると、溶媒Ｑのウエハ１５での凝集
が生じなくなるので、この時点でウエハ１５の実施的な
洗浄乾燥プロセスは終了する。

【００３８】ステップ７に移行すると、パージポートＰ
２のバルブＢ４を開き、パージ部１０から不活性ガスを
洗浄乾燥室に供給して室内の圧力が常圧に戻される。続
いて、蓋体３が開放され、ウエハ１５が取り出され（ス
テップ８）、更に排出ポートＰ２のバルブＢ２を開き、
容器２内の溶媒Ｑを排出して（ステップ９）、洗浄乾燥
処理は完了する。

【００３９】なお、上記実施の形態では、容器２の供給
ポートＰ２と排出ポートＰ３とを別個に設けていたが、
図４に示すように共通ポートＰ５とし、排出通路の途中
に供給通路を分岐させるようにしてもよい。このように
供給／排出ポートを共通ポートＰ５にすれば、例えば洗
浄薬液による洗浄の終了後に共通ポートＰ５から純水を
供給して容器２内の洗浄薬液を容器２の上面からオーバ
ーフローさせることによりウエハ１５を外気に触れされ
ることなく洗浄薬液と純水とによる洗浄を連続して行う
ことができる。従って、本発明に係る洗浄乾燥装置を用
いて従来行われている一連の洗浄工程と乾燥工程とを連
続的に行うことも可能である。

【００４０】また、図５に示すように、超音波発振器１
６を容器２の上面に支持可能にすれば、洗浄工程で必要
に応じて行われる超音波洗浄処理も同一の洗浄乾燥装置
で行うことができる。この場合は、オーバーフローの状
態となるように溶媒Ｑを供給しながらこの液面に超音波
発振器１６を接触させて超音波エネルギーを直接、溶媒
Ｑに供給すれば、必要に応じた超音波洗浄を容易に行う
ことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、溶媒の蒸気を基板
表面に凝集させ、その溶媒の液滴の流下により基板を洗
浄するとともに、凝集による潜熱により基板の乾燥を行
う基板処理装置において、減圧下で溶媒を加熱しつつ、
低温沸騰により蒸気化するようにしたので、比較的高沸
点の溶媒も有効かつ安全に基板の蒸気洗浄乾燥に利用す
ることができる。また、低圧沸騰させているので、蒸気
補充のための加熱エネルギーを低減することができる。

【００４２】また、密閉容器の天井面を傾斜させたの
で、天井面で凝集した溶媒の液滴の基板への落下を防止
することができる。

【００４３】また、密閉容器の側面略中央部を加熱する
ようにしたので、溶媒の蒸気が容器の内側面に凝集する
ことがなく溶媒の蒸気の対流を効果的に生じさせること
ができる。

【００４４】更に、上記密閉容器の天井面を加熱するよ
うにしたので、溶媒の蒸気の密閉容器の天井面での露結
が阻止され、溶媒の液滴の基板への落下が防止される。
また、溶媒として純水を用いているので、安全かつ高精
度な洗浄及び乾燥が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の概略図である。

【図２】ウエハ収納部の構造を示す斜視図である。

【図３】本発明に係る基板処理装置の洗浄乾燥動作を示
すフローチャートである。

【図４】本発明に係る基板処理装置に適用される洗浄乾
燥容器の第２の実施の形態を示す図である。

【図５】本発明に係る基板処理装置を用いて超音波洗浄
を行う方法を示す図である。

【図６】従来の蒸気乾燥装置の構成を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１基板処理装置２容器２１側面２２底面３蓋体３１天井面４，５，６加熱ヒータ７電源部８冷却部８１冷却管８２冷媒循環器９減圧部１０パージ部１１コンデンサ１２制御部１３圧力センサ１４ウエハ収納部１４１保持枠１４２，１４２′ 保持溝１５ウエハ１６超音波発振器Ｑ溶媒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶媒の蒸気を基板表面に凝集させ、その
溶媒の液滴の流下により上記基板を洗浄するとともに、
凝集による潜熱の付与により上記基板の乾燥を行う基板
処理装置であって、液体の上記溶媒と上記基板とが収納
される密閉容器と、上記密閉容器内の圧力を減圧する減
圧手段と、液体の上記容媒を加熱し、上記溶媒を蒸発さ
せる第１の加熱手段と、上記密閉容器の側面部の上記基
板の収納位置より上方位置に設けられ、上記溶媒の蒸気
を冷却する冷却手段と、を備えたことを特徴とする基板
処理装置。
【請求項２】請求項１記載の基板処理装置であって、
上記密閉容器の天井面は傾斜していることを特徴とする
基板処理装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の基板処理装置であ
って、上記密閉容器の側面略中央部を加熱する第２の加
熱手段を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の基板処
理装置であって、上記密閉容器の天井部を加熱する第３
の加熱手段を備えていることを特徴とする基板処理装
置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の基板処
理装置であって、上記溶媒は純水であることを特徴とす
る基板処理装置。