JPS6310528A - 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】 産業上の利用分野 本発明は液体によって表面がぬれている物体を乾燥させ
る方法に関するものであり、特に表面の汚染が問題とな
るＩＣ製造用基板、情報記録用基板、液晶表示用基板等
を各種液体状薬品を用いて表面処理を施し、水洗した後
、液滴跡（以下、シミと記す）や微細な汚染物が付着せ
ず、かつ爆発等の危険性が少ない有機物の蒸気を用いた
乾燥方法に関するものである。

従来の技術 洗浄やウェットエツチング等のウェット処理後のＳｔ　
ウェハ等の被乾燥物の乾燥方法として従来から用いられ
ている方法として、 ■　Ｓ１ウ工ハ数枚をキャリヤに収納したシ（パッチ式
）、あるいは１枚づつ吸引保持しながら（枚葉式）、Ｓ
ｔ　ウェハを１０ｏＯ〜３０００ｒｐｍで回転し、水滴
を除去する方法（以下、スピン乾燥法と記す）。

■　水滴がついたＳｉ　ウェハに空気やＮ２等のガスを
吹きつけて水滴を除去する方法（以下、ブロー乾燥法と
記す）。

■　有機溶剤の液中に水滴がついたＳ１ウニ八等の被乾
燥物を浸漬し、有機溶剤と水との比重差を利用してＳｉ
　ウェハ表面の液滴を除去する方法（以下溶剤浸漬法と
記す）。

■　有機溶剤をヒータで加熱して蒸気化（〜、この蒸気
中に水滴がついたＳｔ　ウエノ１を投入して水滴を除去
する方法（以下、蒸気乾燥法と記す）。

等々が用いられている。

発明が解決しようとする問題点 上記の乾燥方法において従来の技術では下記の様な問題
点があった。

■　スピン乾燥法では、Ｓｉ　ウエノ・を高速で回転さ
せることが必要であるため、乾燥室壁と回転軸との摺動
部や回転駆動体等々から発生するダストが乾燥室内に入
りやす（Ｓｉ　ウエノ１を汚染しやすい。また、Ｓｔ　
ウェア１表面から飛散した水滴は乾燥室内壁に衝突して
汚染されて乾燥室内にミスト状で浮遊し、Ｓｔ　ウエノ
１が再汚染する危険性が大きい。

■　ブロー乾燥法では、乾燥室内に摺動部等は無く、Ｓ
ｉ　ウェハが汚染される危険性は少ないが、多量の清浄
なガスが必要でランニングコストが高くなる。

■　溶剤浸漬法は、有機溶剤中にはクリーンルーム内の
空気中て比べて多数の微細粒子や不純物が含まれている
が、液体の場合は微細粒子の濾過が困難で清浄な溶剤は
得難い。この様な溶剤ＫＳｉ　ウェハを浸漬するとＳｉ
　ウェハは汚染されてしまう。

■　■の欠点を改良したのが蒸気乾燥法であるが、有機
溶剤はガス化（蒸気化）すると肢体の場合に比べて火災
、爆発の危険性が飛躍的に高くなるという新たな問題点
が発生する。また、蒸気化するには溶剤をヒータで加熱
して行々うため有機溶剤の蒸気は必要以上に多量に発生
し、火災、爆発の危険性が一層大きくなるとともに、人
体に対する悪影響も大きくなる。これらを予防するため
に、市販の蒸気乾燥装置は蒸気が装置外へ漏れないよう
に有機溶剤液面と蒸気乾燥装置上面の距離を大きくとっ
たり、蒸気乾燥装置の電気部品を防爆型の部品を用いた
り、さらにＳｔ　ウェハ投入口付近の大きな面積の排気
が必要で、乾燥装置が大きく、高価になっている。

本発明は上記問題点に鑑み、Ｓｉ　ウェハ等の被乾燥物
が乾燥時に微細粒子等で汚染されることがなく、乾燥が
容易で速く、火災、爆発の危険性が少なく、大量かつ均
一に乾燥ができる乾燥方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、内部を減圧する
手段を備えた容器の内部に、有機物の蒸気を存在させ、
前記容器内で有機物の蒸気と被乾燥物を接触させた後、
大気圧以下の圧力の下で被乾燥物表面の液体に物理的な
力を作用させて乾燥する方法であって、前記有機物の蒸
気として、有機物が常温で沸とうしない減圧下で蒸気化
したものを用いることを特徴とする乾燥方法を提供する
ものである。

作　　用 本発明において、Ｓｉ　ウェハ表面の水滴の水切り、乾
燥を行なうために、Ｓ１ウエハを有機物の蒸気と接触さ
せる。有機物の中で蒸気を発生しやすいものとして有機
溶剤が適している、有機溶剤蒸気を発生させる手段とし
て、減圧する手段を備えた容器（以下、減圧容器と記す
）の内部に有機溶剤を入れ、減圧容器を密封した後減圧
容器内の圧力を減じると有機溶剤の蒸気化が促進され減
圧容器内に充満する。この様にして作成した蒸気は有機
溶剤分子のみが蒸気になったもので有機溶剤中の微粒子
を含まない清浄な蒸気であり、有機溶剤の蒸気によって
８１ウエハが汚染されることはない。また、本発明方法
によって作った有機物の蒸気は、減圧容器内が減圧状態
である限り、減圧容器やチューブのすき間から大気中に
漏れて火災が起きたり、人体に悪影響を与えることはな
い。

ところが、圧力を下げすぎると有機溶剤が沸とうして、
有機溶剤は微細粒子を含んだままミストとなって飛散す
る為にＳｔウェハが汚染される危険が大きいため、減圧
は有機溶剤が沸とうする以上の圧力でなければならない
。

有機溶剤の蒸気がＳｔ　ウェハの乾燥に及ぼす効果とし
ては、有機溶剤蒸気がＳｔ　ウェハと接触すると、Ｓｉ
　ウェハ表面に有機物の膜を形成しＳｉウェハは疎水性
となり水滴との接触角が大きくなることによって水滴が
除去しやすくなる。

この状態でｓｉ　ウェハが垂直に立っていると水滴に重
力が作用して水滴はＳｔ　ウェハ表面を落下してＳｉ　
ウェハから水滴は除去できるし、Ｓｉウェハに空気やＮ
２ガス等を吹きつけたり、２００〜６００ｒｐｍ　　の
ダストが発生し難い低速で回転する等の方法で水滴に機
械的な力を加えると容易に水滴は除去できる。

この様なＳｔ　ウェハ表面に形成する有機物の膜（以下
、有機膜と記す）としては、親水性の水滴と、加工状態
によシ親水性と疎水性のどちらの性質ともあシうるＳｔ
　ウェハ表面との間に有機膜を形成するためには分子内
に親水基と疎水基を有する有機物が適している。これら
の物質は９ｉ　ウェハの表面性状に応じて吸着、配向方
向が変わり疎水化する。

このような物質としては、メタノール、エタノール、ｎ
−プロパツール、インプロパツール、グリコール等のア
ルコール類、アセトン等のケトン類、酢酸等のカルボン
酸、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、エチルア
ミン等のアミン類さらには、スルホン酸や界面活性剤等
があるが本発明ではこれらの中のいづれの物質の単体あ
るいは混合物を用いても支障ないが、Ｓｉ　ウェハへの
吸着能が小さく処理液と置換しやすいメタノール、エタ
ノール、エチルアミン、酢酸、酢酸メチル、酢酸エチル
、アセトン、インプロパツール、ｎ−グロバノール、ｎ
−ブタノール等が適している。

さらに、水に完全に溶解するのではなく、ある一定の溶
解度を有し水滴表面に吸着しやすいイングロパノール、
ｎ−ブタノール、ｎ−プロパツールがより適している。

一方、エタノール、ｎ−プロパツール、イソプロパツー
ル、ｎ−ブタノール、２−ブタノール。

ｔａｒｔ−ブチルアルコール等ノアルコール類ノ酢酸エ
チル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、
酢酸ブチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸プロピ
ル、ギ酸イソプロピル、酪酸メチに、　等（Ｄｘ、、Ｘ
、ｆｋ類１　イソプロピルエーテル、エチルエーテル、
メチルプロピルエーテル等のエーテル類、メチルエチル
ケト／等々は水と二成分や三成分の最低共沸混合物を作
り、定温で減圧すると水だけの場合よシも早く乾燥する
効果を有している。この時の圧力は低ければ低いほど乾
燥時間は短かくなるが、普通５０Ｔｏｒｒ以下、好まし
くは２０Ｔｏｒｒ以下である。

これらの有機溶剤は単独で使用してもよいし、複数の溶
剤を混合して使用して最低共沸混合物を作る組合せにお
いては支障はない。

有機溶剤のこれらの作用が有効に働いてＳｔウェハは迅
速に乾燥してダストは付着しない。

減圧容器内を減圧する手段としては、有機溶剤が沸とう
することなく蒸気化させるに必要な真空度は２００〜２
０Ｔｏｒｒであることから、通常真空ポンプとして用い
られているロータリポンプ。

油拡散ポンプ、メカニカルブースターポンプ等々、２０
　Ｔｏｒｒ程度にまで減圧容器を減圧できる能力があれ
ばどの様な手段を用いても支障ない。また、長期間にわ
たって有機溶剤が排気空気とともに減圧容器から排出さ
れ真空ポンプのオイルにトラップされ混合されると真空
ポンプの排気能力を落ちるため、排気パイプの途中に有
機溶剤の除去装置があることが望ましい。

ところで、上記手段で発生する有機溶剤蒸気は大気圧で
はあまり発生せず減圧容器内が減圧状態の時のみ発生す
ることから、従来の蒸気乾燥法のヒータ加熱の場合のよ
うに多量の有機溶剤蒸気が発生するのと異なり、必要な
時に必要な量の有機溶剤蒸気を迅速に発生させることが
でき火災爆発の危険性は極端に小さくなる。また、発生
した有機溶剤蒸気は減圧容器内及び排気チューブ内のみ
に滞在することから火災爆発の危険性はさらに小さくな
る。

実施例 以下図面を参照しながら第１の実施例について説明する
。

箒４図は本発明の第１の実施例における減圧容器１１の
内部を減圧にする手段としてロータリポンプ１２を備え
た乾燥装置の断面を示すものである。中コ図において、
１１は減圧容器、１２は減圧手段としてのロータリ真空
ポンプ、１３はＳｉウェハ、１４は有機物としてのイン
グロビルアルコール（以下、ＩＰＡと記す）、１５はＩ
ＰＡの容器、１６はＳｉウェハの支持治具（以下、ハン
ガーと記す）、１了はパルプ、１８及び１９はベント用
パルプ、２ｏはフィルター、２１は真空計を示す。

以下、本実施例の具体的内容を記す。

直径５インチのＳｉ　ウェハ１３面上にパイロジェニッ
ク法でＳ　ｓ　０２膜を３０００人の厚さで形成した。

Ｓ！０２膜上にフォトレジスト（厚さ１．２−）を塗布
した後、露光・現像を行ないパターンを形成した。上記
Ｓｔ　ウェハ１３をＣＨＦ３とＣ２Ｆ６の混合ガス（圧
カフ００ｍＴｏｒｒ　）でＲＦを印加して５ｌｏ２膜の
１０００人の深さにドライエツチングした後、Ｓｉ　ウ
ェハ１３上の７オトレジストをｏ２プラズマレジストア
ッシャで十分に除去した。

この様にして得たＳ１ウエノ・１３を石英製槽に入しタ
洗浄液（ＮＨ４０Ｈ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２０＝１＝１：６，
６０″Ｃ；以下ＲＣＡ洗浄液と記す）に１０分間浸漬し
た後、別の石英製槽で槽の底部から超純水（比抵抗値１
ｓＭΩ・濡）を供給し槽上部からオーバーフローしてい
る水洗槽てす早く浸漬して水洗水の比抵抗値が１７ＭΩ
・α以上になるまで水洗した。

この時Ｓｔ　ウェハ１３表面は親水性で全面が水に濡れ
ていた。

Ｓｉ　ウェハ１３に形成したパターンは、テスト用のパ
ターンで一辺が１．０μｍから３．０μｍまで０．２μ
ｍとびの正方形である。

一方、第４図に示す減圧容器（内容積１０１）１１の中
にインプロパノ−ｋ（５００ｄ、２０″Ｃ）１４をガラ
ス容器１６に入れて置き、パルプ１７゜１８及び１９を
閉めた。次に、前記水洗を完了したＳｉ　ウェハ１３を
ハンガー１６に垂直に立てて置いた。Ｓ１ウエハ１３と
ハンガー１６は接点で水溜りを防止するために接触面積
をできる限り少なくなるように工夫しである。

その後減圧容器１１を密封しロータリー真空ポンプ１２
を作動させて減圧容器１１内の圧力を約１゜秒間でθ０
Ｔｏｒｒまで減圧し、さらに減圧をつづけかつインプロ
パツール１４の沸とうを防ぐために圧力が４０７ｏｒτ
になるようにパルプ１９を少し開けて空気をフィルター
（最小除去粒子径０．００２μｍ　）　２０を通して減
圧容器に導入しながら、６分間この状態を保って、ｓｉ
　ウエノ・１３をインプロパツール蒸気と接触させた。

そして、パルプ１７を閉じかつ、パルプ１９を全開にし
て減圧容器１１の内圧を大気圧に戻した後、扉（図示せ
ず）を開けてＳｆ　ウエノ・１３を取り出した。

この時のＳｔ　ウエノ・１３表面を観察すると、当初水
で濡れていたＳｉ　ウェハ１３は、減圧容器１１ヲロー
タリ真空ポンプ１２で減圧を開始後、数秒経過すると急
激にＳｉ　ウェハ１３表面が疎水化して水膜が下方に落
下し、ｓｉ　ウェハ１３を取り出した時は完全に乾燥し
ていた。

さらに、Ｓｉ　ウェハにＳｉ○２膜形成及びパターン形
成を行なわず表面に自然酸化膜のみを有するＳｉ　ウェ
ハを用いてＲＣＡ洗浄液で洗浄する工程以後は上記工程
と同様にして洗浄、水洗及び乾燥したＳｔ　ウェハをレ
ーザ表面検査装置（東京光学機械■製ＷＭ−２）を用い
てＳｔウエノ・１３表面に付着している微粒子（直径０
．３μｍ以上）の数を計測した。その結果を第１表に示
す。

第１表 を示す。

以下本発明の第２の実施例について説明する。

第１の実施例で用いたー図の乾燥装置において、減圧容
器１１内部にガラス容器１５に入ったイソプロパツール
１４を置き、第１の実施例と同様にして減圧し、４ｏＴ
ｏｒｒに保持しインプロパツール１４を沸とうさせるこ
となく蒸気化し、減圧容器１１に充満させた後、パルプ
１７を閉にして減圧容器１１の内圧を大気圧に戻した。

また、第１の実施例と同様【して作成したパターンを形
成したＳｉ　ウェハ１３を上記減圧容器１１内に１分間
水平に置いて、インプロパツールの蒸気と接触させた。

このＳｉ　ウェハ１３を減圧容器１１から取り出した後
、フッ素樹脂型Ｓｉウェハキャリヤに収納してからスピ
ン乾燥機（フジアドバンス社製）に入れ３００　ｒｐｍ
で１分間乾燥すると、Ｓｉ　ウエノ・上に水滴はなく、
乾燥していた。

この乾燥方法でのＳｔ　ウエノ・に付着するダスト数を
測定するため【、パターンを形成していないＳｔウェハ
を用いて上記と同様ＫＲＣＡ洗浄、水洗。

減圧容器１１中への静置及びスピン乾燥後、レーザ表面
検査装置でダスト数を計測した。

この結果を第１表に併記する。

一方、インプロパツールの蒸気と接触させた後の８１ウ
エハを減圧容器１１から取り出し、裏面を真空ビンセッ
トで吸着保持しながら、Ｓ１ウエハの表面にＮ２ガスを
吹きつける（Ｎ２ガス量２００１／分　）と水滴は容易
に飛び散り乾燥した。

この乾燥方法でのＳｔ　ウェハに付着するダスト数を、
パターンを形成していないＳｉ　ウェハを用いて上記と
同様にして測定し、その結果も第１表に併記する。

以下、比較のための実験を下記に示す。

第１の比較例として、第１の実施例において、減圧容器
１１内にインプロパツール１４を入れることなく、その
他は第１の実施例と全く同一にＳｉウェハ１３の乾燥を
行なったところ、Ｓｔ　ウェハ１３を減圧下に１０分以
上放置しても表面の水膜は完全には無くならず、乾燥速
度は非常に遅い。

第２の比較例として、第２の実施例において、減圧容器
１１内にインプロパツール１４を入れることなく、その
他は第２の実施例と同様に３００ｒｐｍで１分間回転し
てもＳｉ　ウェハ表面には水滴が残り乾燥していなかっ
た。

第３の比較例として、第２の実施例で記した方法で、パ
ターンを形成していないＳｔ　ウェハをＲＣＡ洗浄液で
洗浄し、水洗した後、スピン乾燥機を用いて１２０Ｏｒ
ｐｍで６分間スピン乾燥し、さらにレーザ表面検査装置
でＳｔ　ウェハ表面のダスト数を計測した。結果は第１
表に併記する。

発明の効果 以上のように本発明によれば、減圧下でのみ有機物を蒸
気化することにより、減圧容器や配管のすき間から有機
物蒸気が外に漏れず、かつ必要な時に必要な量だけ蒸気
化できるため、火災・爆発や人体に悪影響を及ぼすこと
が非常に少ない。また、乾燥部付近は激しく運動する機
器や機構の必要性がなく被乾燥物を汚染する危険性が少
ない。

さらに、被乾燥物を有機物蒸気と接触させることによっ
て被乾燥物表面は疎水化し、水滴に小さな外力が働くだ
けで水切れが良くなり乾燥しやすくなるとともに、水中
の不純物も被乾燥物表面から無くなり、シミやダストと
して残ることがない等々の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第４図は、第１の実施例における減圧にできる装置の断
面図である。 １１・・・・・・減圧容器、１２・・・・・・減圧手段
としてのロータリ真空ポンプ、１３・・・・・・Ｓｉ　
ウエノ１．１４・・・・・・有機物としてのインプロパ
ツール、１５・・・・・・・インプロパツールの容器、
１６・・・・・・Ｓｉ　ウエノ１の支持治具、１７・・
・・・・バルブ、１８．１９・・・・・・ベント用パル
プ、２０・・・・・・フィルター、２１・・・・・・真
空計。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部を減圧する手段を備えた容器の内部に、有機
   物の蒸気を存在させ、前記容器内で前記有機物の蒸気と
   被乾燥物を接触させた後、大気圧以下の圧力の下で前記
   被乾燥物表面の液体に物理的な力を作用せしめて乾燥す
   る方法であって、前記有機物の蒸気として、前記有機物
   が常温で沸とうしない減圧下で蒸気化したものを用いる
   ことを特徴とする乾燥方法。
2. （２）有機物は、分子内に親水基と疎水基を有し水に可
   溶な有機溶剤を少くとも１種類含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の乾燥方法。