JP2004202279A

JP2004202279A - Substrate cleaning / drying method and substrate cleaning / drying apparatus

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Publication number: JP2004202279A
Application number: JP2002354123A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yada; 秀雄矢田; Hirobumi Kasuga; 博文春日
Original assignee: Seiko Epson Corp; MFSI Ltd
Current assignee: Seiko Epson Corp; MFSI Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for cleaning/drying a substrate, in which a particle can be restrained from being stuck to the substrate and the particle stuck to the substrate can be removed by rinsing the substrate under the condition that the Marangoni effect can be utilized to the most and the consumption of an organic solvent to be used is small and which can be used safely. <P>SOLUTION: This method comprises a step to clean the substrate, a step to rinse the cleaned substrate by purified water and a step to dry the rinsed substrate. When rinsing water is removed from the surface of the substrate immersed in the rinsing water, the rinsing water is removed at 0.1-50mm/s removal speed and periphery of the substrate to be exposed from the rinsing water is placed in the atmosphere that the vapor concentration of the organic solvent is adjusted to 0.1-4.0%. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の洗浄乾燥方法並びに洗浄乾燥装置に関し、更に詳しくは、半導体シリコンウエーハ、液晶ガラス基板、ハードディスク、ＭＥＭＳ（マイクロマシン）などの、電子機器用の各種基板の洗浄及び乾燥処理に好適な、基板の洗浄乾燥方法並びに洗浄乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記に挙げたような電子機器用の各種精密基板に対する洗浄処理の最終段階であるリンス乾燥処理手段としては、一般的に、温純水中に基板を浸漬した後、極力基板上に水分が残留しないようにするために、１〜２ｍｍ／ｓの速度で基板を引き上げるとともに、温リンス水を用いて基板上の水分を積極的に除去した後、温窒素で乾燥させる方法が用いられている。しかしながら、この方法では、洗浄乾燥処理後の基板にパーティクル（微細粒子）が付着しやすく、基板の引き上げ速度を十分に遅くしないと、パーティクル付着や、基板上の水分残留の問題が発生することが起こる。
【０００３】
これに対して、パーティクルの付着を防止する方法として、有機溶剤の蒸気を基板の周囲に添加しながら、基板を、オーバーフローするリンス水中から引き上げる方法が知られている（例えば、特許文献１及び２）。しかしながら、これらの方法では、基板を引き上げている間、常にリンス水をオーバーフローさせているため、リンス水の消費量が多くなるという問題がある。
【０００４】
又、別に、有機溶剤によって、基板に付着しているリンス水自体を有機溶剤の乾燥蒸気と置換して乾燥させる方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。しかし、この方法では、有機溶剤を加熱し、且つ有機溶剤の濃度も高くなるため、安全性の問題が懸念される。こういった問題点を解決するものとして、室温の有機溶剤を、二流体ノズルや超音波によりミストにして処理槽内に導入し、基板上のリンス水滴を置換する方法が提案されている（例えば、特許文献４及び５参照）。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、完全に有機溶剤をガス化しているわけではないため、有機溶剤を貯蔵する容器の成分金属が有機溶剤ミスト中に混入する可能性があり、基板の汚染の原因となるほか、有機溶剤ミストそのものが、基板上に残留したリンス水の水滴中に溶け込むため、基板のメニスカス面での有機溶剤の濃度が不均一になり、パーティクルの除去に有用であると考えられるマランゴニ効果に悪影響を及ぼす。又、有機溶剤の使用量も増えるという問題がある。
【０００６】
ここで、マランゴニ効果とは、液体の表面張力に勾配が生じた場合に起こる現象である。該マランゴニ現象では、気液界面等の自由界面上で、温度、濃度、電位等の物性が局所的に変化した場合に、表面張力が変化し、その勾配により流れを引き起こす駆動力が発し、これに起因して流体内部に発生する対流が生じることが知られている。かかる対流は、マランゴニ対流と呼ばれているが、表面張力の勾配が大きくなるに従って上記駆動力も増加するので、強い対流現象が発生する。このマランゴニ対流は、自由界面において表面張力の弱い方から強い方へ向かい、その大きさは、温度と濃度と電位によって変化する。
【０００７】
マランゴニ効果自体の理論的考察は、非特許文献１などに記載されている。マランゴニ効果は非線形性が強いゆえ、個々の事例に対して未だ定量的な解明は充分にはなされていない。一方、マランゴニ効果が乾燥に寄与するという考察は、Ｍａｒｒａらによる非特許文献２になされている。しかし、かかる文献は実験から導き出された推論が主体であり、マランゴニ効果がどのように乾燥や汚染防止に寄与するか、といった理論的メカニズムの解明までには至っていない。本発明者らは、このメカニズムに対する考察が不十分であることが、マランゴニ効果を利用した洗浄乾燥装置の信頼性欠如の原因にもなっていると考え、この観点から検討を行なった。
【０００８】
尚、先に挙げた特許文献１や２に記載の方法では、基板引き上げ時のメニスカス部へのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）ガス吹きかけによるマランゴニ効果を、基板上へのパーティクルの再付着防止に利用しているが、後述するように改善すべき課題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３２６０７３号公報
【特許文献２】
特開平７−１３０６９８号公報
【特許文献３】
特開平３−１６９０１３号公報
【特許文献４】
特開２０００−２２３４６６号公報
【特許文献５】
特開２０００−２９２０５９号公報
【非特許文献１】
Ｓｔｅｒｌｉｎｇ，Ｓｃｒｉｖｅｎ，ＡＩＣｈＥＪ．１９５９，５，５１４
【非特許文献２】
Ｍａｒｒａ”ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＭａｒａｎｇｏｎｉＤｒｙ”Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９１，７，２７４８−２７５５
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記マランゴニ効果を最大限に利用できる条件を見いだし、基板の洗浄乾燥処理において、基板へのパーティクル付着が抑制され、付着したパーティクルに対する除去作用を備え、且つ使用する有機溶剤の消費量が少なく、しかも安全に使用できる機構を有する基板の洗浄乾燥方法、並びに洗浄乾燥装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、基板に対し、純水リンス及びそれに続いて乾燥を行う基板の洗浄乾燥方法において、リンス水によって浸漬された状態の基板表面からリンス水を排除する際に、リンス水が０．１〜５０ｍｍ／ｓの排除速度で排出され、且つリンス水中から露出した基板周辺が、有機溶剤蒸気濃度０．１〜４．０％の雰囲気となるようにすることを特徴とする基板の洗浄乾燥方法である。又、本発明の好ましい形態としては、上記構成において、更に、リンス水を基板から排除した後、１５℃以上の不活性ガスを成分とする乾燥ガスを用いて基板を乾燥させる基板の洗浄乾燥方法が挙げられる。
【００１２】
ここで、本発明でいう有機溶剤蒸気濃度とは、基板周辺部の全圧に占める有機溶剤蒸気の分圧の割合のことで、下記式によって求められる。

【００１３】
又、本発明の別の実施形態は、上記の基板の洗浄乾燥方法を実施するための基板の洗浄乾燥装置であって、基板を浸漬させる浸漬槽と、該浸漬槽内に有機溶剤蒸気を導入するための吐出ノズルと、該ノズルに有機溶剤蒸気を供給するための有機溶剤蒸気発生器とを有し、該有機溶剤蒸気発生器が、少なくとも、有機溶剤の収納容器と、該容器内の有機溶剤液中にキャリアガスである不活性ガスを吹き込むためのガス吹き込み用ノズルとを有し、且つ、該有機溶剤蒸気発生器によって上記収納容器内の有機溶剤をキャリアガス中に気化させ、気化した有機溶剤が含有されたキャリアガスを上記吐出ノズルによって浸漬槽内に導入する構造を有することを特徴とする基板の洗浄乾燥装置である。
【００１４】
又、上記の構成を有する本発明の基板の洗浄乾燥装置の好ましい形態としては、下記のものを挙げることができる。上記構成において、（１）ガス吹き込み用ノズルが、複数のキャリアガス噴出口を有する基板の洗浄乾燥装置、（２）ガス吹き込み用ノズルが、先端に多孔質板を有する基板の洗浄乾燥装置、（３）浸漬槽に、基板を該浸漬槽内に静止させた状態で浸漬槽内のリンス水を除去する排出手段が設けられ、且つ、前記吐出ノズルが、浸漬槽内の基板直上に設けられている基板の洗浄乾燥装置、（４）浸漬槽に、更に、１５℃以上の不活性ガスを成分とした乾燥ガスを導入する手段が設けられている基板の洗浄乾燥装置、（５）更に、有機溶剤蒸気濃度を２点以上及び／又は基板からのリンス水の排除速度を２点以上設定することが可能で、これらの設定値の少なくとも１を選択できる制御装置が設けられている基板の洗浄乾燥装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
先に述べたように、特開平６−３２６０７３号公報（＝特許文献１）や特開平７−１３０６９８号公報（＝特許文献２）に記載の方法は、前記したマランゴニ効果を利用したものであるが、本発明者らの検討によれば、下記に述べるような課題があった。先ず、これらに記載されている方法では、パーティクルの再付着を防止するために、純水中から基板を引き上げる際に、基板周囲に添加する有機溶剤に濃い有機溶剤雰囲気を用い、更に、純水リンスを常時オーバーフローさせて基板表面に純水を常に流す方式をとっているため、純水と有機溶剤の消費量が多く、近年における省エネルギー、省薬液といった要請に反するという問題がある。更に、これらの方法では、基板へのパーティクルの再付着は防止できても、基板表面に付着してしまったパーティクルの除去能力をもたすことはできないという問題がある。
【００１６】
上記した従来技術の課題に対して、本発明者らは、後述する方法によって鋭意検討した結果、基板表面からリンス水を排除する際に、リンス水の排除速度を特定の範囲内とし、且つ、リンス水中から露出してくる基板周辺を特定量の有機溶剤蒸気を含有させた雰囲気として、基板表面から除去されて行くリンス水の表面張力を低下させる構成を組み合わせることによって、基板へのパーティクル付着が抑制され、しかも基板表面に付着したパーティクルに対する除去作用が発揮さることを知見して、本発明に至った。
【００１７】
更に、基板表面からリンス水を排除する際に、上記した従来の方法のように、オーバーフローさせた状態のリンス水中から基板を引き上げる方法を用いてもよいが、オーバーフローさせた状態のリンス水中で基板を洗浄後、基板を浸漬していたリンス水を重力によって引抜いて、基板の位置を移動させずに静置した状態で、基板表面からリンス水を排除する方式を採用すれば、リンス水である純水の消費量を低減させることができるばかりではなく、リンス水中から露出してくる基板周辺を、特定量の有機溶剤蒸気を含有させた所望の雰囲気に容易にすることが可能となることを見いだした。
【００１８】
検討するにあたり、有機溶剤としてＩＰＡを使用し、該有機溶剤蒸気の存在による表面張力の勾配の発生に起因する基板面からリンス水である純水が排除される際に形成されるメニスカス部へのマランゴニ効果（力）のシミュレーションを、下記のようにして実施した。
【００１９】
先ず、純水内部における支配方程式は、連続の式、非圧縮性Ｎａｖｉｅｒ−Ｓｔｏｋｅｓ式及び、ＩＰＡの液中での拡散方程式である。図４に示したように、上記メニスカス界面には、リンス水に吸収されるＩＰＡの濃度差起因による正方向のマランゴニ力が、矢印方向に与えられる。計算に必要なＩＰＡ濃度と表面張力の関係、ＩＰＡのリンス水への吸収速度などのデータは、Ｍａｒｒａ”ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＭａｒａｎｇｏｎｉＤｒｙ”Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９１，７，２７４８−２７５５（＝非特許文献２）に記載のものを主として参照した。メニスカスの幅はウエーハピッチの半分、３．２ｍｍとし、メニスカス部最先端の接触角と高さを事前に実測した。メニスカスの形状は、それらデータをもとにしたカテノイド曲線により決定している。実際の計算では、メニスカス上部の接触角とＩＰＡ濃度の関数をサブルーチンで与え、ステップ毎に、ＩＰＡ濃度に対応した形状に修整している。境界条件として、基板表面は純水中のウエーハの相対的移動速度を、メニスカス界面にはＩＰＡの吸収の式を与えている。表面張力とＩＰＡ濃度の関係式を導き出し、メニスカスの形状と同様にサブルーチン化し、ステップ毎にＩＰＡ濃度に対応した表面張力を与えている。図５は、得られた計算結果を模式的に示した例である。
【００２０】
図５（ａ）は、有機溶剤蒸気がＩＰＡであるときの純水中のＩＰＡ濃度分布を示すものであり、図５（ｂ）は、基板から排除されていく純水中に生じた流れを示すものである。実際の計算では、先ず、図５（ａ）のような濃度分布をステップ毎に計算し、有機溶剤の濃度分布からメニスカス界面に生じるマランゴニ力を算出し、リンス水排除速度との流れの相互作用を計算した。そして、定常状態となったところで計算を終了した。図５（ａ）に示した例では、円で囲った部分にＩＰＡ濃度分布に乱れが生じていることがわかった。
【００２１】
図５（ｂ）は、上記したＩＰＡ濃度分布に乱れがある場合における、メニスカス界面に生じるマランゴニ効果によって引き起こされる流れ方向の計算結果を模式的に示した図である。このケースでは、上端の円で囲った部分の流れに渦が発生している。本発明者らの検討によれば、このような渦流にはパーティクルが滞留し易く、ウエーハ面へのパーティクルの再付着の原因となるので好ましくない。
【００２２】
図６は、基板からリンス水を排除する際の、上記した方法によって求めた、ＩＰＡの添加によって生じるメニスカス面に沿ったマランゴニ力を示す。Ｘ軸原点は基板上を示し、Ｘ軸上の末端の点は、ウエーハピッチの半分３．２ｍｍの位置を示している。図６に示したように、ＩＰＡの濃度が一定であっても、基板面からのリンス水の除去速度を変化させた場合には、ドレイン速度によってマランゴニ力は変化することがわかった。又、基板上に付着しているパーティクルにかかる力としては、原点でのマランゴニ力が、図６の正方向であって、且つ大きいほどよく、更に、振動部分は、図５（ｂ）における渦に相当するため、パーティクルの再付着を防止するためには、振動のない条件を選択することが好ましい。
【００２３】
上記で説明したようなシミュレーションの結果を元に、本発明者らは、更に詳細な実験を行った。その結果、本発明で採用する基板が浸漬されているリンス水を重力によって引抜いて、基板を静置して移動させることなく基板からリンス水を排除する方式においては、基板からリンス水を排除する際に、リンス水の排除速度と、リンス水中から露出してくる基板周辺の雰囲気に含有させる有機溶剤蒸気の濃度を下記のように設定することが、前記した本発明の所期の目的を達成するためには必要となることを見いだした。即ち、基板周辺の雰囲気に含有させる有機溶剤蒸気濃度を０．１〜４．０％とし、且つリンス水の除去速度を０．１〜５０ｍｍ／ｓの範囲とする組み合わせにより、基板表面からリンス水を排除する場合におけるメニスカス界面に有機溶剤濃度に乱れが生じることなく（図７（ａ）参照）、この結果、図７（ｂ）に模式的に示したように、メニスカス界面に生じるマランゴニ効果によって引き起こされる流れ方向に渦流を生じることがないことがわかった。また、基板を上昇させる方法で基板面からリンス水を除去した場合にも、上記条件によれば良好な結果が得られる。尚、上記した有機溶剤蒸気濃度は、パーティクル除去性能を第一に考慮して決定されたものであるが、安全性を考慮した場合には、例えば、有機溶剤がＩＰＡであれば、引火点以下の蒸気濃度２．４％以下で使用し、０．２〜２．０％とすることが望ましい。
【００２４】
本発明で使用する有機溶剤としては、添加した場合に、リンス水である純水の表面張力を低下させるものであればいずれのものであってもよいが、例えば、エタノール、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコール等を使用することができる。これらの中でも、特にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）は、安価で高純度製品が容易に入手できるので、本発明において、特に好適に使用することができる。
【００２５】
更に、これらの有機溶剤は、基板からリンス水を排除する際に、基板の浸漬槽内にキャリアガス中に気化された状態で導入されるが、かかる有機溶剤蒸気としては、清浄であって、且つ安全な方法で得られた有機溶剤蒸気であることが要望される。かかる目的を達成すべく本発明者らが検討した結果、下記のような構成の有機溶剤蒸気発生器を用いることが好ましいことがわかった。
【００２６】
以下、図１及び２を参照しながら、本発明で使用する有機溶剤蒸気発生器について説明する。図２は、本発明に好適な有機溶剤蒸気発生器５の一例であるが、該装置では、水の表面張力を低下させる有機溶剤の入った容器に、複数の穴のあいたガス吹き込み用ノズル６が配置されており、該ノズル６から不活性ガスを成分としたキャリアガスが噴出される構造となっている。そして、かかる構造とすることによって、キャリアガス中に有機溶剤を気化させ、図１に示したように、気化した有機溶剤を含むキャリアガスを基板の浸漬槽内に送る構造とする。キャリアガス中に有機溶剤を良好な状態で気化させる方法としては、例えば、図２に示したようにガス吹き込み用ノズル６に複数個の穴を設ける方法、或いは、ノズル先端に多孔質板をとりつける方法（不図示）等が挙げられる。本発明においては、このガス吹き込み用ノズル６に設ける穴の数や穴の位置や穴径、並びに該穴から有機溶剤中に噴出させるキャリアガスの流量を調節することにより、基板の浸漬槽内に導入される有機溶剤蒸気の濃度を適宜に調節する。図２に示したように、ノズルをスパイラル形状としたり、或いは先端部に多孔質板を有するものとすれば、狭い容器空間であっても、多数の穴のあるガス吹き込み用ノズルを容器内に無理なく収容できる。
【００２７】
本発明では、オーバーフローしたリンス水によって基板を洗浄後、基板からのリンス水の排除を、基板を引き上げることによって行なってもよいが、より好ましくは、図１に示したように、基板１７を浸漬槽の内槽２内に静置した状態で、浸漬槽内のリンス水を、例えば、内槽２の底面に設けたバルブ１５を開いて排出することで行なう。更に、図１に示した装置では、基板１７の直上に、先のようにして得られた有機溶剤蒸気を含むキャリアの吐出ノズル７が配置されており、図３に示すように、有機溶剤蒸気の流れは基板のピッチ間に入り易いものとなる。このため、上記のように構成すれば、吐出ノズル７から噴出する有機溶剤蒸気が無駄な空間へ、拡散及び漏出することがなく、使用する有機溶剤の量を低減でき、より経済的な処理が可能となる。
【００２８】
本発明においても、先に挙げた特開平３−１６９０１３号公報（＝特許文献３）に記載の方法の場合のような、基板表面上の水分の有機溶剤による置換効果が若干期待され、基板の乾燥の促進も図れるが、その効果は十分ではない。従って、本発明においては、基板の最終乾燥を種々の方法によって行なうことが好ましい。その際に使用できる乾燥方法としては、例えば、ヒーターで温められた不活性ガスを成分とした乾燥ガスを槽内に導入することによって行う方法が挙げられる。この際には、１５℃以上の不活性ガスを成分とする乾燥ガスを用いることが好ましい。
【００２９】
更に、基板の浸漬槽内に導入された有機溶剤蒸気濃度、リンス水の排除速度を所望のものとするためには、例えば、先に説明したような有機溶剤蒸気発生器５に導入するキャリアガスの流量を、少なくとも２通りに設定可能なフローコントローラを配置したり、或いは、リンス水の排水部に、排水量をコントロールするためのバルブを２つ以上設けたり、若しくはその両者を設ける等の方法を用いることが好ましい。このようにしておけば、処理する基板の種類に応じて、最適な有機溶剤蒸気濃度及び基板からのリンス水の排除速度を、適宜に得ることができる。
【００３０】
図１に例示した本発明の洗浄乾燥装置について、更に詳細に説明する。図１に示した装置では、基板の浸漬槽は二重構造を有し、外槽１と、外槽１の内部に収納された内槽２とからなる。又、図１に示したように、被洗浄・乾燥物である基板１７は、内槽２内に、キャリア１８に充填された状態で配置される。４は装置のカバーであり、このカバー４を開閉して、基板１７とキャリア１８の出し入れが行われる。外槽１には排気孔１６が設けられ、ダンパにより排気量が調整される構造となっている。内槽２の底面部には、リンス水用の純水導入管が取り付けられており、純水の供給用バルブ１４を開閉させることで純水が内槽２内部に導入される。そして、内槽２から溢れ出た純水は、オーバーフロー受け３からドレイン１９へと排出される構造となっている。
【００３１】
カバー４には、マスフローコントローラ１０で制御されたパージ及び乾燥用の不活性ガス（本装置では窒素ガスを使用）が、パージ用ノズル８によって浸漬槽内に導入できる構造が設けられている。更に、乾燥時にはヒーターを作動させることで、ガスを加熱できるようになっている。乾燥時における乾燥ガスの温度は１５０℃以下とすることが好ましいが、望ましくは１００℃以下とする。又、カバー４には、前記した有機溶剤蒸気を含むキャリアの吐出ノズル７が設けられている。
【００３２】
１２及び１３は、リンス水を基板１７表面から排除（ドレイン）するときの開閉バルブである。これらのバルブ１２及び１３を操作することで５０ｍｍ／ｓ以下の任意の速度に設定可能である。本装置では、ドレイン速度は、ドレイン開閉バルブ１２及び１３によって調整されている。本発明における最適速度は、処理する基板の形態により異なるが、おおむね２〜２０ｍｍ／ｓの範囲である。ドレイン速度は、最適パーティクル除去力を持つところを選択することが好ましい。
本装置では、１２と１３のバルブの選択によって２通りのドレイン速度を選択できるように構成されている。これは、基板の種類により最適速度が異なるため、レシピにより基板に合わせたドレイン速度を選択可能にするためである。５は、有機溶剤蒸気発生器を示し、図２は、その具体例である。
【００３３】
有機溶剤蒸気発生器５には、マスフローコントローラ９によって流量を調整しながら、不活性ガスを成分とするキャリアガスが導入される。図２に示したように、有機溶剤蒸気発生器５の容器内には、収容されている有機溶剤中に配置されたガス吹き込み用ノズル６を有する。図２に示した例では、ノズル６に複数の穴が開いている。そして、これらの穴よりキャリアガスを送り込むことで、有機溶剤中にキャリアガスの細かな気泡を発生させ、気泡中に有機溶剤蒸気を取り込む構造となっている。例示したガス吹き込み用ノズル６には、望ましくは１ｍｍ径以下の細かい穴が複数開いており、更に、ノズル本体がスパイラル形状をしているため、狭い容器空間であっても多くの穴のあるノズルを容器内に収容できる。
又、このような構造とすれば、容器の体積を小さくでき、スパイラル状のノズルの多くの穴よりキャリアガスを導入するため、効率よく、高濃度の有機溶剤蒸気を発生させることが可能である。使用する有機溶剤の蒸気濃度が１％程度のように希薄である場合は、ガス吹き込み用ノズル６を必ずしもスパイラル形状にする必要はない。又、図２のようなノズルに多くの穴を開けたものではなく、多孔質板をノズルの先端に取り付けた構造のものであってもよい。
【００３４】
図２に例示した有機溶剤蒸気発生器５では、有機溶剤の液面レベルセンサ２０が設けられている。そして、図１に示されているように、液面レベルセンサ２０以下に下がったら、有機溶剤の供給用バルブ１１が開き、有機溶剤をファシリティー側から供給する構成となっている。又、図１に示した装置では、基板１７の表面からのリンス水の排除が特定の速度で行なわれた後、リンス水の水位が基板以下となったら、１５のＱＤＲ（クイックダンプリンス）バルブを開くことで、残りのリンス水を迅速に排出できる構造となっている。
【００３５】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
本実施例では、有機溶剤にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用い、キャリアガス及びパージ、乾燥ガスには、Ｎ_２（乾燥窒素）を用いた。又、図１及び２に示した構成の基板の洗浄乾燥装置を用いた。
【００３６】
図８に本実施例で行なった装置の動作手順を示した。先ず、ステップ１のオーバーフローリンスでは、図１の純水の供給用バルブ１４を開け、リンス水である純水を内槽２の中に導入し、リンス水をオーバーフローさせながら基板１７をリンス処理した。この際のリンス処理は、標準的な処理条件である、２００ｍｍ径のシリコンウエーハ５０枚を、３０Ｌ／ｍｉｎで約１分間、処理する方法で行なった。又、このリンス処理は、Ｎ_２（乾燥窒素）をパージ用ノズル８から吐出して、浸漬槽内を窒素ガスでパージした状態で行なった。続いて、ステップ２の、有機溶剤蒸気雰囲気ドレインでは、純水の供給用バルブ１４を止めて、１２及び１３のドレイン開閉バルブを開き、調整されたドレイン速度でリンス水を抜いた。更に、これと同時に、先に述べた方法で有機溶剤蒸気発生器５によって作成した有機溶剤蒸気を含むキャリアガスを吐出ノズル７から、浸漬槽内に供給した。
【００３７】
表１は、シリコンウエーハ上にポリスチレンラテックスを塗布したものを処理対象とし、上記した方法で洗浄乾燥処理を行なって、ラテックスの除去能力を評価した結果である。図９は、得られた結果をグラフ化したものである。
【００３８】

【００３９】
以上の結果によると、パーティクル除去率は、ドレイン速度とＩＰＡの濃度に依存していることがわかった。そして、この結果からも、ＩＰＡ蒸気濃度は、０．１〜４．０％の範囲、望ましくは０．２〜２．０％とすることが最適であることが確認できた。リンス水の水位がウエーハよりも下となったら、ステップ３に移り、ＩＰＡ蒸気の供給を停止し、１５のＱＤＲバルブを開き、ドレイン速度を加速する。本実施例におけるＩＰＡの消費量は、１００ｍｌ／バッチ以内、標準的には１０〜２０ｍｌ／バッチ程度の範囲内となる。最後のステップ４では、Ｎ_２（乾燥窒素）をマスフローコントローラ１０で流量制御し、ヒーターにより７０℃付近に加熱し、ウエーハを乾燥させた。尚、温度をかけられない基板に対しては、温度を低くし、Ｎ_２（乾燥窒素）ブローで乾燥させてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板の洗浄乾燥処理において、基板へのパーティクル付着が抑制され、付着したパーティクルに対する除去作用を備え、且つ使用する有機溶剤の消費量が少なく、しかも安全に使用できる機構を有する基板の洗浄乾燥方法、並びに洗浄乾燥装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板の洗浄乾燥装置の一例の構成を示す模式図である。
【図２】本発明で使用する有機溶剤蒸気発生器の一例を示す模式図である。
【図３】浸漬槽内の有機溶剤蒸気の流れを示す図である。
【図４】マランゴニ現象を説明するための模式図である。
【図５】メニスカス部シミュレーション結果を示す模式図である。
【図６】メニスカス部シミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】メニスカス部シミュレーション結果を示す模式図である。
【図８】装置の動作手順を示す図である。
【図９】パーティクル除去の実施例の結果を示す図である。
【符号の説明】
１：外槽
２：内槽
３：オーバーフロー受け
４：カバー
５：有機溶剤蒸気発生器
６：ガス吹き込み用ノズル
７：有機溶剤蒸気の吐出ノズル
８：パージ用ノズル
９、１０：マスフローコントローラ
１１：有機溶剤の供給用バルブ
１２、１３：ドレイン開閉バルブ
１４：純水の供給用バルブ
１５：ＱＤＲバルブ
１６：排気孔
１７：基板
１８：キャリア
１９：ドレイン
２０：液面レベルセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for cleaning and drying a substrate and a cleaning and drying apparatus, and more particularly, to a method for cleaning and drying various substrates for electronic devices such as a semiconductor silicon wafer, a liquid crystal glass substrate, a hard disk, and a MEMS (micro machine). The present invention relates to a method for cleaning and drying a substrate and a cleaning and drying apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a rinsing drying treatment means, which is the final stage of the cleaning treatment for various precision substrates for electronic devices as described above, generally, after immersing the substrate in warm pure water, moisture on the substrate is minimized. In order to prevent remaining, a method of pulling up the substrate at a speed of 1 to 2 mm / s, actively removing water on the substrate by using warm rinse water, and then drying with warm nitrogen is used. . However, in this method, particles (fine particles) easily adhere to the substrate after the cleaning and drying treatment, and unless the substrate lifting speed is sufficiently reduced, problems such as particle adhesion and moisture remaining on the substrate may occur. Occur.
[0003]
On the other hand, as a method for preventing adhesion of particles, a method is known in which a substrate is pulled up from overflowing rinse water while vapor of an organic solvent is added around the substrate (for example, Patent Documents 1 and 2). ). However, in these methods, since the rinse water always overflows while the substrate is being lifted, there is a problem that the consumption of the rinse water increases.
[0004]
In addition, a method is also known in which rinsing water itself adhering to a substrate is replaced with a dry vapor of an organic solvent and dried using an organic solvent (for example, see Patent Document 3). However, in this method, since the organic solvent is heated and the concentration of the organic solvent is increased, there is a concern about safety. As a solution to such a problem, a method has been proposed in which an organic solvent at room temperature is converted into a mist by a two-fluid nozzle or ultrasonic wave and introduced into a processing tank to replace a rinse water droplet on a substrate (for example, , Patent Documents 4 and 5).
[0005]
However, in these methods, since the organic solvent is not completely gasified, the component metal of the container storing the organic solvent may be mixed into the organic solvent mist, which causes contamination of the substrate. In addition, since the organic solvent mist itself dissolves in the water droplets of the rinse water remaining on the substrate, the concentration of the organic solvent on the meniscus surface of the substrate becomes non-uniform, and the Marangoni effect is considered to be useful for removing particles. Adversely affect In addition, there is a problem that the amount of the organic solvent used also increases.
[0006]
Here, the Marangoni effect is a phenomenon that occurs when a gradient occurs in the surface tension of a liquid. In the Marangoni phenomenon, when physical properties such as temperature, concentration, and potential locally change on a free interface such as a gas-liquid interface, a surface tension changes, and a driving force that causes a flow is generated due to the gradient. It is known that convection occurs inside the fluid due to the convection. Such convection is called Marangoni convection, but the driving force increases as the gradient of the surface tension increases, so that a strong convection phenomenon occurs. The Marangoni convection flows from a surface having a lower surface tension to a surface having a higher surface tension at a free interface, and its magnitude changes depending on temperature, concentration and potential.
[0007]
The theoretical consideration of the Marangoni effect itself is described in Non-Patent Document 1 and the like. Since the Marangoni effect has strong nonlinearity, quantitative analysis has not yet been sufficiently made for individual cases. On the other hand, the discussion that the Marangoni effect contributes to drying is made by Marra et al. However, such literature is mainly based on inferences derived from experiments, and has not yet elucidated the theoretical mechanism of how the Marangoni effect contributes to drying and preventing pollution. The present inventors considered that insufficient consideration of this mechanism is also a cause of the lack of reliability of the washing and drying apparatus utilizing the Marangoni effect, and studied from this viewpoint.
[0008]
In the methods described in

Patent Documents

1 and 2 described above, the Marangoni effect by spraying isopropyl alcohol (IPA) gas onto the meniscus portion when the substrate is lifted is used to prevent the particles from re-adhering to the substrate. However, there were issues that needed to be improved as described below.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-6-326073
[Patent Document 2]
JP-A-7-130699
[Patent Document 3]
JP-A-3-16913
[Patent Document 4]
JP 2000-223466 A
[Patent Document 5]
JP 2000-292059 A
[Non-patent document 1]
Sterling, Scriven, AIChE J. et al. 1959, 5,514
[Non-patent document 2]
Marra "Physical Principle of Marangoni Dry" Langmuir, 1991, 7, 2748-2755
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to find conditions under which the Marangoni effect can be utilized to the maximum, and in the washing and drying treatment of the substrate, the adhesion of the particles to the substrate is suppressed, and the organic substance to be used is provided with a removing action for the adhered particles. An object of the present invention is to provide a method of cleaning and drying a substrate and a cleaning and drying apparatus having a mechanism that consumes a small amount of solvent and that can be used safely.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, according to the present invention, in the method of cleaning and drying a substrate in which pure water is rinsed and subsequently dried, when the rinse water is removed from the substrate surface immersed in the rinse water, the rinse water is reduced to zero. Cleaning of the substrate, wherein the periphery of the substrate discharged at a rejection speed of 1 to 50 mm / s and exposed from the rinsing water has an atmosphere having an organic solvent vapor concentration of 0.1 to 4.0%. It is a drying method. In a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for cleaning and drying a substrate according to the above structure, further comprising removing rinse water from the substrate and then drying the substrate using a dry gas containing an inert gas at 15 ° C. or higher. Is mentioned.
[0012]
Here, the organic solvent vapor concentration referred to in the present invention refers to the ratio of the partial pressure of the organic solvent vapor to the total pressure in the peripheral portion of the substrate, and is obtained by the following equation.

[0013]
Another embodiment of the present invention is an apparatus for cleaning and drying a substrate for performing the above-described method for cleaning and drying a substrate, wherein an immersion tank for immersing the substrate and an organic solvent vapor are introduced into the immersion tank. And an organic solvent vapor generator for supplying organic solvent vapor to the nozzle, wherein the organic solvent vapor generator comprises at least an organic solvent storage container and an organic solvent in the container. A gas blowing nozzle for blowing an inert gas as a carrier gas into the solvent liquid, and the organic solvent in the container is vaporized into the carrier gas by the organic solvent vapor generator and vaporized. An apparatus for cleaning and drying a substrate, having a structure in which a carrier gas containing an organic solvent is introduced into an immersion tank by the discharge nozzle.
[0014]
Preferred embodiments of the apparatus for cleaning and drying a substrate of the present invention having the above configuration include the following. In the above configuration, (1) a gas cleaning nozzle for a substrate cleaning / drying device having a plurality of carrier gas outlets, (2) a gas blowing nozzle for a substrate cleaning / drying device having a porous plate at the tip, 3) The immersion tank is provided with discharge means for removing rinsing water in the immersion tank while the substrate is kept still in the immersion tank, and the discharge nozzle is provided directly above the substrate in the immersion tank. (4) a substrate cleaning and drying apparatus provided with a means for introducing a drying gas containing an inert gas of 15 ° C. or higher into the immersion tank; Cleaning and drying of a substrate provided with a control device capable of setting the solvent vapor concentration at two or more points and / or removing the rinse water from the substrate at two or more points and selecting at least one of these set values. Device.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention.
As described above, the methods described in JP-A-6-326073 (= Patent Document 1) and JP-A-7-130698 (= Patent Document 2) utilize the Marangoni effect described above. However, according to the study of the present inventors, there were the following problems. First, in the methods described in these documents, in order to prevent particles from re-adhering, when pulling up the substrate from pure water, an organic solvent atmosphere that is rich in the organic solvent added around the substrate is used. Since a system is adopted in which the rinse is always overflowed and pure water is constantly flowed over the substrate surface, the consumption of pure water and the organic solvent is large, and there is a problem that this is contrary to recent demands for energy saving and chemical saving. Furthermore, these methods have a problem that even if the particles can be prevented from re-adhering to the substrate, they cannot have the ability to remove the particles adhering to the substrate surface.
[0016]
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have conducted intensive studies by the method described below, and as a result, when removing the rinse water from the substrate surface, the removal rate of the rinse water within a specific range, and, Particles adhere to the substrate by combining a configuration that reduces the surface tension of the rinse water that is removed from the substrate surface by setting the periphery of the substrate exposed from the rinse water to an atmosphere containing a specific amount of organic solvent vapor. The present invention was found to be suppressed and exhibited a function of removing particles adhering to the substrate surface.
[0017]
Further, when removing the rinse water from the substrate surface, a method of pulling up the substrate from the rinse water in an overflowed state may be used as in the conventional method described above, but the substrate may be removed in the rinse water in an overflowed state. After washing, the rinse water in which the substrate is immersed is pulled out by gravity, and in a state where the position of the substrate is left stationary without moving, the method of removing the rinse water from the substrate surface is a rinse water. Not only can the consumption of pure water be reduced, but also the surroundings of the substrate exposed from the rinsing water can be easily changed to a desired atmosphere containing a specific amount of organic solvent vapor. I found it.
[0018]
In the study, IPA was used as an organic solvent, and a meniscus portion formed when pure water as rinsing water was removed from the substrate surface due to generation of a surface tension gradient due to the presence of the organic solvent vapor. A simulation of the Marangoni effect (force) was performed as follows.
[0019]
First, governing equations inside pure water are a continuous equation, an incompressible Navier-Stokes equation, and a diffusion equation of IPA in a liquid. As shown in FIG. 4, a positive Marangoni force due to the difference in the concentration of IPA absorbed in the rinsing water is applied to the meniscus interface in the direction of the arrow. Data such as the relationship between the IPA concentration and the surface tension necessary for the calculation and the rate of absorption of IPA into the rinse water are described in Marra "Physical Principle of Marangoni Dry" Langmuir, 1991, 7, 2748-2755 (= Non-Patent Document 2). Mainly referred to The width of the meniscus was half of the wafer pitch, 3.2 mm, and the contact angle and height at the forefront of the meniscus portion were measured in advance. The shape of the meniscus is determined by a catenoid curve based on the data. In the actual calculation, a function of the contact angle at the upper part of the meniscus and the IPA concentration is given by a subroutine, and the shape is adjusted to the IPA concentration at each step. As the boundary conditions, the relative movement speed of the wafer in pure water is given to the substrate surface, and the equation of IPA absorption is given to the meniscus interface. A relational expression between the surface tension and the IPA concentration is derived, and a subroutine is formed in the same manner as the meniscus shape, and a surface tension corresponding to the IPA concentration is given for each step. FIG. 5 is an example schematically showing the obtained calculation results.
[0020]
FIG. 5A shows an IPA concentration distribution in pure water when the organic solvent vapor is IPA, and FIG. 5B shows a flow generated in pure water being removed from the substrate. It is shown. In the actual calculation, first, the concentration distribution as shown in FIG. 5A is calculated for each step, the Marangoni force generated at the meniscus interface is calculated from the concentration distribution of the organic solvent, and the interaction of the flow with the rinsing water elimination speed is calculated. Was calculated. Then, when the steady state was reached, the calculation was terminated. In the example shown in FIG. 5A, it was found that the IPA concentration distribution was disturbed in the circled portion.
[0021]
FIG. 5B is a diagram schematically showing a calculation result of a flow direction caused by the Marangoni effect generated at the meniscus interface when the above-mentioned IPA concentration distribution is disturbed. In this case, a vortex is generated in the flow in the portion circled at the upper end. According to the study of the present inventors, particles are likely to stay in such a vortex, which causes the particles to re-adhere to the wafer surface, which is not preferable.
[0022]
FIG. 6 shows the Marangoni force along the meniscus surface caused by the addition of IPA, determined by the method described above, when rinsing water is removed from the substrate. The X-axis origin indicates the position on the substrate, and the terminal point on the X-axis indicates a position of 3.2 mm, which is a half of the wafer pitch. As shown in FIG. 6, it was found that even when the concentration of IPA was constant, the Marangoni force changed depending on the drain speed when the removal rate of the rinsing water from the substrate surface was changed. As the force applied to the particles adhering to the substrate, it is better that the Marangoni force at the origin is larger in the positive direction in FIG. 6 and larger. Therefore, in order to prevent the particles from re-adhering, it is preferable to select a condition without vibration.
[0023]
The present inventors have conducted more detailed experiments based on the results of the simulation as described above. As a result, in the method used in the present invention, in which the rinse water in which the substrate is immersed is pulled out by gravity and the rinse water is eliminated from the substrate without moving the substrate while standing, the rinse water is eliminated from the substrate. At this time, the removal rate of the rinse water and the concentration of the organic solvent vapor to be contained in the atmosphere around the substrate exposed from the rinse water are set as follows, thereby achieving the above-described intended object of the present invention. I found what I needed to do. That is, a combination of setting the concentration of the organic solvent vapor contained in the atmosphere around the substrate to 0.1 to 4.0% and removing the rinse water from the substrate surface in a range of 0.1 to 50 mm / s allows the rinse water to be removed from the substrate surface. 7 (a), and the Marangoni effect which occurs at the meniscus interface, as shown schematically in FIG. It has been found that no vortices occur in the induced flow direction. Also, good results can be obtained under the above conditions even when rinsing water is removed from the substrate surface by a method of raising the substrate. Note that the above-mentioned organic solvent vapor concentration is determined in consideration of the particle removal performance first, but in consideration of safety, for example, if the organic solvent is IPA, the flash point is lower than the flash point. Is desirably used at a vapor concentration of 2.4% or less, and preferably 0.2 to 2.0%.
[0024]
The organic solvent used in the present invention, when added, may be any as long as it lowers the surface tension of pure water as rinse water, for example, ethanol, acetone, methanol, isopropyl Alcohol and the like can be used. Among them, isopropyl alcohol (IPA) can be particularly preferably used in the present invention, because inexpensive and high-purity products can be easily obtained.
[0025]
Furthermore, these organic solvents are introduced into the immersion tank of the substrate in a state of being vaporized into a carrier gas when rinsing water is removed from the substrate, but such organic solvent vapor is clean, It is desired that the organic solvent vapor is obtained by a safe method. As a result of investigations by the present inventors to achieve such an object, it was found that it is preferable to use an organic solvent vapor generator having the following configuration.
[0026]
Hereinafter, the organic solvent vapor generator used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows an example of an organic solvent vapor generator 5 suitable for the present invention. In this apparatus, a gas injection nozzle 6 having a plurality of holes is inserted into a container containing an organic solvent for reducing the surface tension of water. Are arranged, and a carrier gas containing an inert gas as a component is ejected from the nozzle 6. Then, with this structure, the organic solvent is vaporized in the carrier gas, and as shown in FIG. 1, the carrier gas containing the vaporized organic solvent is sent into the immersion tank of the substrate. As a method of evaporating the organic solvent in the carrier gas in a good state, for example, a method of providing a plurality of holes in the gas injection nozzle 6 as shown in FIG. 2, or attaching a porous plate to the nozzle tip Method (not shown) and the like. In the present invention, the number of holes provided in the gas injection nozzle 6, the position and diameter of the holes, and the flow rate of the carrier gas ejected from the holes into the organic solvent are adjusted, so that the substrate is immersed in the immersion tank. The concentration of the introduced organic solvent vapor is appropriately adjusted. As shown in FIG. 2, if the nozzle has a spiral shape or has a porous plate at the tip, even in a narrow container space, a gas injection nozzle having a large number of holes can be provided in the container. Can be accommodated without difficulty.
[0027]
In the present invention, rinsing water may be removed from the substrate by cleaning the substrate with overflowed rinsing water, and the substrate may be removed by pulling up the substrate. More preferably, as shown in FIG. The rinsing water in the immersion tank is discharged by, for example, opening the valve 15 provided on the bottom of the inner tank 2 in a state where the rinsing water is left standing in the inner tank 2 of the tank. Further, in the apparatus shown in FIG. 1, the discharge nozzle 7 of the carrier containing the organic solvent vapor obtained as described above is disposed immediately above the substrate 17, and as shown in FIG. Flows easily between the pitches of the substrates. For this reason, if comprised as mentioned above, the amount of the organic solvent used can be reduced without the organic solvent vapor ejected from the discharge nozzle 7 diffusing and leaking to a useless space, and more economical processing can be performed. It becomes possible.
[0028]
In the present invention as well, the effect of replacing the water on the substrate surface with an organic solvent is slightly expected, as in the case of the method described in JP-A-3-169003 (= Patent Document 3) mentioned above. Drying can be promoted, but its effect is not sufficient. Therefore, in the present invention, the final drying of the substrate is preferably performed by various methods. Examples of the drying method that can be used at that time include a method in which a drying gas containing an inert gas heated by a heater as a component is introduced into a tank. In this case, it is preferable to use a dry gas containing an inert gas of 15 ° C. or higher as a component.
[0029]
Further, in order to make the concentration of the organic solvent vapor introduced into the immersion tank for the substrate and the removal rate of the rinsing water desired, for example, the carrier gas introduced into the organic solvent vapor generator 5 as described above is used. Or a flow controller capable of setting the flow rate of at least two ways, or a method of providing two or more valves for controlling the drainage amount in the drainage part of the rinse water, or providing both of them. Preferably, it is used. By doing so, the optimum organic solvent vapor concentration and the removal rate of the rinse water from the substrate can be appropriately obtained according to the type of the substrate to be processed.
[0030]
The cleaning and drying apparatus of the present invention illustrated in FIG. 1 will be described in more detail. In the apparatus shown in FIG. 1, the substrate immersion tank has a double structure, and includes an outer tank 1 and an inner tank 2 housed inside the outer tank 1. Further, as shown in FIG. 1, the substrate 17 to be cleaned / dried is placed in the inner tank 2 in a state of being filled in the carrier 18. Reference numeral 4 denotes a cover of the apparatus. The cover 4 is opened and closed, and the substrate 17 and the carrier 18 are taken in and out. The outer tank 1 is provided with an exhaust hole 16 so that the amount of exhaust is adjusted by a damper. A pure water introduction pipe for rinsing water is attached to the bottom of the inner tank 2, and pure water is introduced into the inner tank 2 by opening and closing a pure water supply valve 14. The pure water overflowing from the inner tank 2 is discharged from the overflow receiver 3 to the drain 19.
[0031]
The cover 4 is provided with a structure in which an inert gas for purging and drying (a nitrogen gas is used in the present apparatus) controlled by the mass flow controller 10 can be introduced into the immersion tank by the purge nozzle 8. Further, when drying, the gas can be heated by operating the heater. The temperature of the drying gas at the time of drying is preferably 150 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or lower. The cover 4 is provided with a discharge nozzle 7 for the carrier containing the organic solvent vapor described above.
[0032]

Reference numerals

12 and 13 denote on-off valves for removing (draining) rinsing water from the surface of the substrate 17. By operating these

valves

12 and 13, an arbitrary speed of 50 mm / s or less can be set. In this device, the drain speed is adjusted by the drain opening /

closing valves

12 and 13. The optimum speed in the present invention varies depending on the form of the substrate to be processed, but is generally in the range of 2 to 20 mm / s. It is preferable to select a drain speed having an optimum particle removing power.
This apparatus is configured so that two drain speeds can be selected by selecting

valves

12 and 13. This is because the optimum speed varies depending on the type of the substrate, so that a drain speed suitable for the substrate can be selected by a recipe. 5 shows an organic solvent vapor generator, and FIG. 2 shows a specific example thereof.
[0033]
A carrier gas containing an inert gas as a component is introduced into the organic solvent vapor generator 5 while adjusting the flow rate by the mass flow controller 9. As shown in FIG. 2, the container of the organic solvent vapor generator 5 has a gas blowing nozzle 6 arranged in the contained organic solvent. In the example shown in FIG. 2, the nozzle 6 has a plurality of holes. Then, the carrier gas is sent from these holes to generate fine bubbles of the carrier gas in the organic solvent, and the organic solvent vapor is taken into the bubbles. The illustrated gas injection nozzle 6 desirably has a plurality of fine holes each having a diameter of 1 mm or less, and further has a spiral shape of the nozzle body, so that even a narrow container space has many holes. Can be stored in a container.
Further, with such a structure, the volume of the container can be reduced, and the carrier gas is introduced from many holes of the spiral nozzle, so that it is possible to efficiently generate a high-concentration organic solvent vapor. . When the vapor concentration of the organic solvent used is as low as about 1%, the gas injection nozzle 6 does not necessarily need to be formed in a spiral shape. Further, instead of the nozzle having a large number of holes as shown in FIG. 2, a structure in which a porous plate is attached to the tip of the nozzle may be used.
[0034]
The organic solvent vapor generator 5 illustrated in FIG. 2 includes a liquid level sensor 20 for the organic solvent. Then, as shown in FIG. 1, when the liquid level drops below the liquid level sensor 20, the valve 11 for supplying the organic solvent is opened to supply the organic solvent from the facility side. Further, in the apparatus shown in FIG. 1, after the rinsing water is removed from the surface of the substrate 17 at a specific speed, if the water level of the rinsing water falls below the substrate, 15 QDR (quick dump rinse) valves are provided. By opening the opening, the remaining rinse water can be discharged quickly.
[0035]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
In this embodiment, IPA (isopropyl alcohol) is used as an organic solvent, and N 2 is used as a carrier gas and a purge gas. ₂ (Dry nitrogen) was used. Further, a substrate cleaning / drying apparatus having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 was used.
[0036]
FIG. 8 shows an operation procedure of the apparatus performed in the present embodiment. First, in the overflow rinsing of step 1, the pure water supply valve 14 of FIG. 1 was opened, pure water as rinsing water was introduced into the inner tank 2, and the substrate 17 was rinsed while overflowing the rinsing water. . The rinsing treatment at this time was performed by a method of treating 50 silicon wafers having a diameter of 200 mm at 30 L / min for about 1 minute under standard processing conditions. Also, this rinsing process ₂ (Dry nitrogen) was discharged from the purge nozzle 8 and the immersion tank was purged with nitrogen gas. Subsequently, in the drain of the organic solvent vapor atmosphere in Step 2, the pure water supply valve 14 was stopped, and the drain opening /

closing valves

12 and 13 were opened to drain the rinse water at the adjusted drain speed. Further, at the same time, the carrier gas containing the organic solvent vapor generated by the organic solvent vapor generator 5 by the method described above was supplied from the discharge nozzle 7 into the immersion tank.
[0037]
Table 1 shows the results of evaluating the ability to remove latex by subjecting a silicon wafer coated with polystyrene latex to a treatment target, performing a washing and drying treatment by the method described above. FIG. 9 is a graph of the obtained result.
[0038]

[0039]
According to the above results, it was found that the particle removal rate was dependent on the drain speed and the concentration of IPA. Also from this result, it was confirmed that the IPA vapor concentration is optimally in the range of 0.1 to 4.0%, preferably 0.2 to 2.0%. When the rinsing water level falls below the wafer, the process proceeds to step 3, in which the supply of the IPA vapor is stopped, the QDR valve 15 is opened, and the drain speed is increased. The consumption of IPA in this embodiment is within 100 ml / batch, and typically within the range of about 10 to 20 ml / batch. In the final step 4, N ₂ The flow rate of (dry nitrogen) was controlled by the mass flow controller 10 and the wafer was heated to about 70 ° C. by a heater to dry the wafer. For substrates to which temperature cannot be applied, the temperature is lowered and N ₂ (Dry nitrogen) may be dried by blowing.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the cleaning and drying treatment of the substrate, the adhesion of the particles to the substrate is suppressed, the substrate has an action of removing the adhered particles, the consumption of the organic solvent to be used is small, and the method is safe. The present invention provides a method for cleaning and drying a substrate having a mechanism that can be used for the above, and a cleaning and drying apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an example of a substrate cleaning / drying apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an organic solvent vapor generator used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a flow of an organic solvent vapor in an immersion tank.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the Marangoni phenomenon.
FIG. 5 is a schematic view showing a simulation result of a meniscus portion.
FIG. 6 is a graph illustrating a meniscus portion simulation result.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a simulation result of a meniscus portion.
FIG. 8 is a diagram showing an operation procedure of the apparatus.
FIG. 9 is a diagram showing a result of an example of particle removal.
[Explanation of symbols]
1: Outer tank
2: Inner tank
3: Overflow receiver
4: Cover
5: Organic solvent vapor generator
6: Gas injection nozzle
7: Discharge nozzle for organic solvent vapor
8: Purge nozzle
9, 10: Mass flow controller
11: Valve for supplying organic solvent
12, 13: Drain opening / closing valve
14: Pure water supply valve
15: QDR valve
16: Exhaust hole
17: Substrate
18: Career
19: Drain
20: Liquid level sensor

Claims

In the method of cleaning and drying a substrate, which is performed by rinsing the substrate with pure water and then drying the substrate, when rinsing water is removed from the surface of the substrate immersed in the rinsing water, the rinsing water is 0.1 to 50 mm / s. A method for cleaning and drying a substrate, wherein the periphery of the substrate discharged from the rinse water and discharged from the rinsing water has an atmosphere having an organic solvent vapor concentration of 0.1 to 4.0%.

The method for cleaning and drying a substrate according to claim 1, wherein the substrate is dried using a drying gas containing an inert gas of 15 ° C or higher as a component after removing the rinse water from the substrate.

A cleaning and drying apparatus for a substrate for performing the method for cleaning and drying a substrate according to claim 1, wherein the immersion tank for immersing the substrate and a discharge nozzle for introducing an organic solvent vapor into the immersion tank. An organic solvent vapor generator for supplying an organic solvent vapor to the nozzle, wherein the organic solvent vapor generator includes at least an organic solvent storage container and a carrier gas in the organic solvent liquid in the container. A gas blowing nozzle for blowing a certain inert gas, and wherein the organic solvent in the container is vaporized into a carrier gas by the organic solvent vapor generator, and the carrier containing the vaporized organic solvent is contained therein. A substrate cleaning / drying apparatus having a structure in which gas is introduced into an immersion tank by the discharge nozzle.

The apparatus for cleaning and drying a substrate according to claim 3, wherein the gas blowing nozzle has a plurality of carrier gas outlets.

4. The apparatus for cleaning and drying a substrate according to claim 3, wherein the gas blowing nozzle has a porous plate at a tip.

The immersion tank is provided with discharge means for removing rinsing water in the immersion tank while the substrate is kept still in the immersion tank, and the discharge nozzle is provided directly above the substrate in the immersion tank. The apparatus for cleaning and drying a substrate according to any one of claims 3 to 5.

The apparatus for cleaning and drying a substrate according to any one of claims 3 to 6, further comprising a means for introducing a drying gas containing an inert gas of 15 ° C or higher into the immersion tank.

Further, a control device is provided which can set the organic solvent vapor concentration at two or more points and / or the rinsing water removal rate from the substrate at two or more points, and select at least one of these set values. Item 8. A cleaning and drying apparatus for a substrate according to any one of Items 3 to 7.