JP5138515B2 - 蒸気発生器、蒸気発生方法および基板処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の揮発性を有する有機溶剤の蒸気を発生させる蒸気発生器、蒸気発生方法および基板処理装置に関し、とりわけ、生成される有機溶剤の蒸気の濃度を高くすることができるとともに、有機溶剤の加熱を効率的に行うことができる蒸気発生器、蒸気発生方法および基板処理装置に関する。
一般に、半導体製造装置における製造工程においては、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス等の基板（以下、単に「ウエハ」ともいう。）を、薬液やリンス液等の洗浄液が貯留された洗浄槽に順次浸漬して洗浄を行う洗浄処理方法が広く採用されている。また、洗浄後のウエハの表面に例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の揮発性を有する有機溶剤の蒸気を接触させて、この有機溶剤の蒸気をウエハの表面に凝縮あるいは吸着させ、その後Ｎ２ガス（窒素ガス）等の不活性ガスをウエハの表面に供給することによりウエハの表面にある水分の除去および乾燥を行う乾燥処理方法が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
上述のような乾燥処理方法において、ウエハが収容されたチャンバーに有機溶剤の蒸気を供給するにあたり、有機溶剤の液体を加熱して蒸発させることにより有機溶剤の蒸気を生成するような蒸気発生器が用いられている。このような蒸気発生器としては、例えば特許文献２等に開示されるものが知られている。
特許文献２等に開示される従来の蒸気発生器は、ハロゲンランプ等の熱源ランプと、この熱源ランプを包囲するよう配置された、加熱されるべき有機溶剤の流体が流される螺旋形状の流路管とを備えている。そして、螺旋形状の流路管に有機溶剤の液体が流され、流路管が熱源ランプにより加熱されることにより流路管内を流れる有機溶剤の液体も加熱され、このことにより流路管内で有機溶剤の蒸気が生成されるようになっている。
特許文献２等に開示される従来の蒸気発生器においては、予め有機溶剤の液体とＮ２ガス等の不活性ガスとが混合され、この有機溶剤の液体と不活性ガスとの混合流体が流路管に送られるようになっている。ここで、不活性ガスは搬送ガス（キャリアガス）として機能する。しかしながら、このような蒸気発生器においては、流路管に送られる有機溶剤の液体には不活性ガスが混じっているため、有機溶剤が不活性ガスにより希釈され、流路管内で生成される有機溶剤の蒸気の濃度が低くなってしまうという問題がある。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、流路管に供給される有機溶剤の液体に不活性ガスが混じらないようにしたので、流路管内で生成される有機溶剤の蒸気の濃度を高くすることができ、しかも、流路管が、一端から他端に向かうに従って（すなわち上流側から下流側に向かうに従って）その断面積が大きくなるよう構成されているので、不活性ガスが混じっていない有機溶剤の液体が流路管内で加熱されて蒸気となり、その体積が大きくなった場合でも、有機溶剤の液体状態、有機溶剤の液体と蒸気が混じった状態、および有機溶剤の蒸気状態の各々の状態において、熱効率を大きくすることができ、このため有機溶剤の加熱を効率的に行うことができるような蒸気発生器および蒸気発生方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、蒸気発生器により生成された濃度の高い有機溶剤の蒸気により基板の乾燥を行っているので、基板に対する有機溶剤の蒸気の吸着量が増加し、このことにより基板の乾燥時間を短縮するとともに有機溶剤の使用量を減らすことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明の蒸気発生器は、有機溶剤の蒸気を発生させる蒸気発生器であって、流路管と、前記流路管の一端に有機溶剤の液体を供給する液体有機溶剤供給部と、前記流路管を加熱する加熱部と、を備え、前記流路管は、一端から他端に向かうに従ってその断面積が大きくなるよう構成されており、前記流路管の一端に供給された有機溶剤の液体が加熱されて当該流路管の他端から有機溶剤の蒸気が流出されるようになっており、前記流路管は、第１の断面積を有する第１の流路管部分と、前記第１の流路管部分よりも下流側に設けられ前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する第２の流路管部分とを有し、前記流路管における前記第１の流路管部分と前記第２の流路管部分との間の箇所に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が設けられており、前記流路管の他端から、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとが混合状態で流出されるようになっていることを特徴とする。
このような蒸気発生器によれば、流路管の一端に供給される有機溶剤の液体には不活性ガスが混じっていないので、流路管内で生成される有機溶剤の蒸気の濃度を高くすることができる。しかも、流路管は、一端から他端に向かうに従って、すなわち上流側から下流側に向かうに従ってその断面積が大きくなるよう構成されているので、不活性ガスが混じっていない有機溶剤の液体が流路管内で加熱されて蒸気となり、その体積が大きくなった場合でも、有機溶剤の液体状態、有機溶剤の液体と蒸気が混じった状態、および有機溶剤の蒸気状態の各々の状態において、熱効率を大きくすることができる。このため有機溶剤の加熱を効率的に行うことができる。
本発明の蒸気発生器においては、前記流路管は、前記第１の流路管部分よりも上流側に設けられ前記第１の断面積よりも小さい第３の断面積を有する第３の流路管部分を更に有することが好ましい。
本発明の蒸気発生器においては、前記有機溶剤はイソプロピルアルコールからなることが好ましい。
本発明の蒸気発生器においては、前記流路管は螺旋形状のものからなることが好ましい。
本発明の蒸気発生器においては、前記流路管の一端にパージ用不活性ガスを供給するパージ用不活性ガス供給部を更に備え、前記パージ用不活性ガス供給部から前記流路管に供給されるパージ用不活性ガスにより、前記流路管内に残存する有機溶剤が当該流路管の他端から排出されるようになっていることが好ましい。この場合、前記パージ用不活性ガスは窒素ガスであることがより好ましい。このような蒸気発生器によれば、有機溶剤の液体を蒸発させて有機溶剤の蒸気を生成する工程の後に、流路管の一端にパージ用不活性ガスを供給し、このパージ用不活性ガスにより、流路管内に残存する有機溶剤を流路管の他端から排出させることができる。このため、蒸気発生器により有機溶剤の蒸気を生成した後、当該蒸気発生器の使用を終了したときに、流路管内を清浄な状態とすることができる。
本発明の蒸気発生器においては、前記加熱部はランプヒータからなることが好ましい。あるいは、前記加熱部は誘導加熱型ヒータから構成されていてもよい。あるいは、前記加熱部は抵抗加熱式ヒータから構成されていてもよい。
本発明の蒸気発生方法は、有機溶剤の蒸気を発生させる蒸気発生方法であって、一端から他端に向かうに従ってその断面積が大きくなるような流路管を準備する工程と、前記流路管の一端に有機溶剤の液体を供給する工程と、前記流路管を加熱し、このことにより前記流路管の一端に供給された有機溶剤の液体を蒸発させて当該流路管の他端から有機溶剤の蒸気を流出させる工程と、を備え、前記流路管は、第１の断面積を有する第１の流路管部分と、前記第１の流路管部分よりも下流側に設けられ前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する第２の流路管部分とを有し、前記流路管における前記第１の流路管部分と前記第２の流路管部分との間の箇所に不活性ガスを供給し、前記流路管の他端から、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとを混合状態で流出させることを特徴とする。
このような蒸気発生方法によれば、流路管の一端に供給される有機溶剤の液体には不活性ガスが混じっていないので、流路管内で生成される有機溶剤の蒸気の濃度を高くすることができる。しかも、流路管は、一端から他端に向かうに従って、すなわち上流側から下流側に向かうに従ってその断面積が大きくなるよう構成されているので、不活性ガスが混じっていない有機溶剤の液体が流路管内で加熱されて蒸気となり、その体積が大きくなった場合でも、有機溶剤の液体状態、有機溶剤の液体と蒸気が混じった状態、および有機溶剤の蒸気状態の各々の状態において、熱効率を大きくすることができる。このため有機溶剤の加熱を効率的に行うことができる。
本発明の蒸気発生方法においては、前記有機溶剤はイソプロピルアルコールからなることが好ましい。
本発明の蒸気発生方法においては、有機溶剤の液体を蒸発させて有機溶剤の蒸気を生成する工程の後に、前記流路管の一端にパージ用不活性ガスを供給し、このパージ用不活性ガスにより、前記流路管内に残存する有機溶剤を当該流路管の他端から排出させることが好ましい。このような蒸気発生方法によれば、有機溶剤の蒸気を発生させた後、流路管内を清浄な状態とすることができる。
本発明の基板処理装置は、基板の処理を行う基板処理装置であって、上述の蒸気発生器と、基板を収容し、この収容された基板の乾燥を行うチャンバーであって、前記蒸気発生器により生成された有機溶剤の蒸気が供給されるチャンバーと、を備えたことを特徴とする。このような基板処理装置によれば、蒸気発生器により生成される有機溶剤の蒸気の濃度が高くなるので、基板に対する有機溶剤の蒸気の吸着量が増加し、このことにより基板の乾燥時間を短縮するとともに有機溶剤の使用量を減らすことができる。
本発明の蒸気発生器および蒸気発生方法によれば、生成される有機溶剤の蒸気の濃度を高くすることができるとともに、有機溶剤の加熱を効率的に行うことができる。
また、本発明の基板処理装置によれば、基板に対する有機溶剤の蒸気の吸着量が増加し、このことにより基板の乾燥時間を短縮するとともに有機溶剤の使用量を減らすことができる。
以下、図面を参照して本発明の一の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態に係る蒸気発生器について詳述する。ここで、図１乃至図４は、本実施の形態に係る蒸気発生器を示す図である。このうち、図１は、本実施の形態に係る蒸気発生器の概略を示す概略説明図であり、図２は、図１に示す蒸気発生器の構成を示す構成図である。また、図３は、本実施の形態に係る蒸気発生器の加熱部の他の構成の概略を示す構成図であり、図４は、本実施の形態に係る蒸気発生器の加熱部の更に他の構成の概略を示す構成図である。
本実施の形態に係る蒸気発生器１０は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の揮発性を有する有機溶剤の液体を加熱して蒸発させることにより有機溶剤の蒸気を生成するものである。図１および図２に示すように、蒸気発生器１０は、筒状容器１２と、この筒状容器１２の内部に設けられ、加熱されるべき有機溶剤が流される流路管１４、１６、１８とを備えている。また、筒状容器１２の内部には、各流路管１４、１６、１８を加熱するためのハロゲンランプヒータ（加熱部）２０、２２、２４がそれぞれ設けられている。以下、このような蒸気発生器１０の各構成要素の詳細について述べる。
図１および図２に示すように、蒸気発生器１０の筒状容器１２の内部には、３本の流路管１４、１６、１８が直列で配置されている。また、流路管１４と流路管１６との間には接続管１５が設けられており、流路管１６と流路管１８との間には接続管１７が設けられている。
各流路管１４、１６、１８は、対応するハロゲンランプヒータ２０、２２、２４を包囲するよう設けられており、その中心がハロゲンランプヒータ２０、２２、２４の中心と略一致するような螺旋形状となっている。なお、各流路管１４、１６、１８は螺旋形状のものに限定されることはなく、例えば略直線状に延びるものであってもよい。各流路管１４、１６、１８は、それぞれ例えばステンレス管から構成されている。ここで、３本の流路管１４、１６、１８は、流路管１４、流路管１６、流路管１８の順に上流側から配置されている。そして、流路管１４に有機溶剤の液体が供給され、この有機溶剤の液体は流路管１４から流路管１６、流路管１８に順に流れ（すなわち、図２の左方から右方に有機溶剤の液体が流れ）、この際にハロゲンランプヒータ２０、２２、２４により各流路管１４、１６、１８が加熱されることによりこの有機溶剤の液体も加熱されて有機溶剤の蒸気となり、この有機溶剤の蒸気が流路管１８から流出されるようになっている。
３本の流路管１４、１６、１８のうち、最も上流側にある流路管１４の直径よりも、この流路管１４の下流側に設けられた流路管１６の直径の方が大きくなっている。また、上流側から数えて２番目に設けられた流路管１６の直径よりも、この流路管１６の下流側に設けられた流路管１８の直径の方が大きくなっている。より具体的には、流路管１４の径は例えば約８分の１インチとなっており、流路管１６の径は例えば約４分の１インチとなっており、流路管１８の径は例えば約８分の３インチとなっている。このように、各流路管１４、１６、１８は、下流側に向かうに従ってその断面積が大きくなるよう構成されている。
３本の流路管１４、１６、１８のうち、流路管１４内を流れるのは実質的に全て有機溶剤の液体となっており、流路管１６内を流れるのは液体と蒸気が混在した状態の有機溶剤となっており、流路管１８内を流れるのは実質的に有機溶剤の蒸気となっている。このように、各流路管１４、１６、１８は、それぞれを流れる有機溶剤の状態に応じて、それぞれを流れる有機溶剤の状態の体積に応じた断面積となるように管の直径が設定されているので、各流路管１４、１６、１８で有機溶剤の加熱を効率的に行うことができる。
なお、流路管としては、上述のような３本の流路管１４、１６、１８からなるものに限定されることはない。他の流路管としては、下流側に向かうに従って徐々に広がるような末広がり形状の流路管を用いることもできる。
各ハロゲンランプヒータ２０、２２、２４は、それぞれ螺旋形状の流路管１４、１６、１８に包囲されており、筒状容器１２の長手方向（図２の左右方向）に沿って略直線状に延びている。
図２に示すように、筒状容器１２の内周面には断熱材２６が取り付けられている。また、筒状容器１２の両開口端部は、それぞれ断熱材２６が取り付けられた端部材１２ａ、１２ｂにより閉塞されている。
図２に示すように、流路管１４の上流側端部は、筒状容器１２の一方の端部材１２ａを貫通して流体の流入口３４を形成している。また、流路管１８の下流側端部は、筒状容器１２の他方の端部材１２ｂを貫通して流体の流出口３６を形成している。そして、流入口３４を介して筒状容器１２の外部から内部に送られた流体は、流路管１４、流路管１６、流路管１８を順に流れ、流出口３６を介して筒状容器１２の外部に流出されるようになっている。
流入口３４には液体有機溶剤供給管３０ａが接続されており、この液体有機溶剤供給管３０ａには液体有機溶剤供給源３０が接続されている。そして、液体有機溶剤供給源３０から液体有機溶剤供給管３０ａを介して液体の有機溶剤が流入口３４に送られるようになっている。図２に示すように、液体有機溶剤供給管３０ａにはバルブ３０ｂが介設されており、このバルブ３０ｂにより液体有機溶剤供給源３０から流入口３４への有機溶剤の液体の供給が調整されるようになっている。このような液体有機溶剤供給源３０、液体有機溶剤供給管３０ａおよびバルブ３０ｂにより、流入口３４を介して流路管１４に有機溶剤の液体を供給する液体有機溶剤供給部が構成されている。
また、Ｎ２ガス（窒素ガス）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３２が設置されており、この不活性ガス供給源３２は不活性ガス供給管３２ａに接続されている。不活性ガス供給管３２ａは途中で第１の分岐管３２ｂおよび第２の分岐管３２ｃに分岐しており、第１の分岐管３２ｂは液体有機溶剤供給管３０ａの途中箇所に接続されている。図２に示すように、第１の分岐管３２ｂにはバルブ３２ｄが介設されており、このバルブ３２ｄにより不活性ガス供給源３２から液体有機溶剤供給管３０ａへの不活性ガスの供給が調整されるようになっている。一方、不活性ガス供給管３２ａから分岐した第２の分岐管３２ｃは、流路管１６と流路管１８との間にある接続管１７に接続されている。
ここで、不活性ガス供給源３２、不活性ガス供給管３２ａおよび第２の分岐管３２ｃにより、接続管１７に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が構成されている。そして、液体有機溶剤供給源３０から流入口３４へ有機溶剤の液体が供給されるときに、不活性ガス供給源３２から接続管１７に不活性ガスを供給することにより、この接続管１７で有機溶剤の蒸気と不活性ガスとが混合し、この有機溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合流体は流路管１８に送られ、最終的には流出口３６からこの混合流体が流出されることとなる。
また、不活性ガス供給源３２、不活性ガス供給管３２ａ、第１の分岐管３２ｂおよびバルブ３２ｄにより、流入口３４を介して流路管１４に不活性ガスを供給するパージ用不活性ガス供給部が構成されている。そして、有機溶剤の液体を蒸発させて有機溶剤の蒸気を生成する工程の後に、バルブ３２ｄを開くことにより流入口３４を介して流路管１４に不活性ガスを供給し、この不活性ガスにより、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤を流路管１８から流出口３６を介して排出させることができるようになっている。このように、上述のパージ用不活性ガス供給部により、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤を除去し、流路管１４、１６、１８内を清浄な状態とすることができる。
また、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤をこれらの流路管から排出する間に、不活性ガス供給源３２から第１の分岐管３２ｂおよび第２の分岐管３２ｃの両方に不活性ガスを送り、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤を不活性ガスにより排出するとともに、各ハロゲンランプヒータ２０、２２、２４により各流路管１４、１６、１８の内部を通る不活性ガスの加熱を行い、この加熱された不活性ガスを流出口３６から排出させ、後述する基板処理装置のチャンバー内に送るようにしてもよい。
また、不活性ガスの加熱を行い、この加熱された不活性ガスを基板処理装置のチャンバー内に送るにあたり、上述のような方法の他に、以下の方法を用いることもできる。すなわち、最初に、バルブ３２ｄを開くことにより流入口３４を介して流路管１４に不活性ガスを供給し、この不活性ガスにより、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤を流路管１８から流出口３６を介して排出させる。その後、バルブ３２ｄを閉じるとともに不活性ガス供給源３２から第２の分岐管３２ｃを介して接続管１７に不活性ガスを供給し、ハロゲンランプヒータ２４により流路管１８の内部を通る不活性ガスの加熱を行い、この加熱された不活性ガスを流出口３６から排出させる。この場合、不活性ガスの加熱を行うにあたり、ハロゲンランプヒータ２０、２２をオフとすることができるので、消費電力を削減することができる。
また、第２の分岐管３２ｃにバルブを介設してもよい。第２の分岐管３２ｃにバルブを設けた場合には、不活性ガス供給源３２から第２の分岐管３２ｃを介して接続管１７に不活性ガスを供給しない際に、第２の分岐管３２ｃに設けられたバルブを閉じることにより、接続管１７から第２の分岐管３２ｃや不活性ガス供給管３２ａに有機溶剤の蒸気が流入することを防止することができる。
なお、本実施の形態の蒸気発生器において、流路管１４、１６、１８を加熱するための加熱部としては、図１および図２に示すようなハロゲンランプヒータ２０、２２、２４に限定されることはない。他の加熱部としては、例えば図３に示すように、誘導加熱型ヒータからなるものを用いてもよい。ここでは３本の流路管１４、１６、１８のうち流路管１４を例に説明すると、螺旋形状の流路管１４としてステンレス管を用い、この螺旋形状の流路管１４の周囲に絶縁体５０を介してコイル５２を設けている。そして、高周波電源５４によりコイル５２に高周波を印加することにより、螺旋形状の流路管１４に対してコイル５２の磁場を妨げる方向（図３の左方向）に誘導起電力を発生させ、流路管１４に誘導電流が流れることによりそのジュール熱によって流路管１４を加熱するようになっている。このような、コイル５２および高周波電源５４からなる誘導加熱型ヒータを用いることにより、流路管１４の加熱を行うことができる。
また、流路管１４、１６、１８を加熱するための加熱部の更に他の例としては、例えば図４に示すように、抵抗加熱式ヒータからなるものを用いてもよい。ここでは３本の流路管１４、１６、１８のうち流路管１４を例に説明すると、略直線状に延びる流路管１４の周囲に帯状のリボンヒータやラバーヒータ、チューブ状のセラミックヒータなどの抵抗加熱式ヒータ５６を巻き付ける。このような抵抗加熱式ヒータ５６は、ニクロム線等の発熱導体５６ａに電流を流すことにより発熱を行うようになっている。ここで、抵抗加熱式ヒータ５６を流路管１４に巻き付けても、流路管１４と抵抗加熱式ヒータ５６との間に隙間ができる場合があるので、この隙間に導熱性を有する部材５８を設けてもよい。
次に、図１および図２に示すような蒸気発生器１０の動作について説明する。
まず、バルブ３０ｂを開くことにより、液体有機溶剤供給源３０から液体有機溶剤供給管３０ａを介して流入口３４に有機溶剤の液体を供給する。また、ハロゲンランプヒータ２０、２２、２４により、流路管１４、１６、１８をそれぞれ加熱する。さらに、不活性ガス供給源３２から不活性ガス供給管３２ａ、第２の分岐管３２ｃを介して接続管１７に不活性ガスを供給する。この際に、バルブ３２ｄは閉じている。
３本の流路管１４、１６、１８のうち最も上流側にある流路管１４に送られた有機溶剤の液体は、当該流路管１４により加熱させられる。この際に、流路管１４の内部において、有機溶剤は液体状態にある。この加熱させられた有機溶剤の液体は、接続管１５を介して流路管１６に送られ、この流路管１６により更に加熱させられる。この際に、流路管１６の上流側領域では有機溶剤は液体と蒸気が混じった状態にあり、流路管１６の下流側領域では有機溶剤は蒸気状態にある（図１参照）。
そして、接続管１７において、流路管１６から送られた有機溶剤の蒸気と、第２の分岐管３２ｃから送られた不活性ガスとが混合する。有機溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合流体は流路管１８に送られ、この流路管１８により更に加熱させられる。この際に、流路管１８の内部において、有機溶剤は蒸気状態にある。そして、流路管１８から流出口３６を介して有機溶剤の蒸気と不活性ガスとの混合流体が流出される。
上述のような、有機溶剤の液体を蒸発させて有機溶剤の蒸気を生成する工程の後に、流路管１４、１６、１８から有機溶剤を除去するために、バルブ３２ｄを開くことにより不活性ガス供給源３２から不活性ガス供給管３２ａおよび第１の分岐管３２ｂを介して流入口３４に不活性ガスを供給する。この不活性ガスにより、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤を流路管１８から流出口３６を介して排出させることができる。このようにして、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤を除去し、流路管１４、１６、１８内を清浄な状態とすることができる。
以上のように本実施の形態の蒸気発生器１０および蒸気発生方法によれば、流路管１４に供給される有機溶剤の液体には不活性ガスが混じっていないので、流路管１４、１６、１８内で生成される有機溶剤の蒸気の濃度を高くすることができる。しかも、流路管１４、１６、１８は、一端から他端に向かうに従って（すなわち上流側から下流側に向かうに従って）その断面積が大きくなるよう構成されている。このため、不活性ガスが混じっていない有機溶剤の液体が流路管１４、１６、１８内で加熱されて蒸気となり、その体積が大きくなった場合でも、有機溶剤の液体状態、有機溶剤の液体と蒸気が混じった状態、および有機溶剤の蒸気状態の各々の状態において（図１参照）、熱効率を大きくすることができる。このことにより、有機溶剤の加熱を効率的に行うことができる。
また、流路管１６と流路管１８との間にある接続管１７に不活性ガスを供給するようにし、流路管１８の下流側端部にある流出口３６から、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとが混合状態で排出されるようにした。ここで、有機溶剤の蒸気がウエハＷ上で凝縮すると当該有機溶剤の体積が低下し、基板処理装置のチャンバー（後述）内の圧力が急激に低下するおそれがある。圧力が急激に低下すると、チャンバーや、チャンバー内部材の耐圧処理を強固にする必要が生じる。しかしながら、上述のような方法によれば、有機溶剤の蒸気に、所定量の不活性ガスを混合することにより、有機溶剤の凝縮に伴う急激な圧力低下を抑制することができるようになる。
また、有機溶剤の液体を蒸発させて有機溶剤の蒸気を生成する工程の後に、流路管１４の上流側端部にある流入口３４に不活性ガスを供給し、この不活性ガスにより、流路管１４、１６、１８内に残存する有機溶剤を流路管１８の下流側端部にある流出口３６から排出させるようになっている。このため、蒸気発生器１０により有機溶剤の蒸気を発生させた後、当該蒸気発生器１０の使用を終了したときに、流路管１４、１６、１８内を清浄な状態とすることができる。
次に、図１等に示すような蒸気発生器１０を備えた基板処理装置６０について図５を用いて説明する。図５は、本発明の一の実施の形態に係る基板処理装置６０の構成の概略を示す構成図である。
図５に示す基板処理装置６０は、ウエハＷの薬液処理や洗浄処理を行う液処理部６２と、液処理部６２の上方に設けられ、この液処理部６２での洗浄処理が終了したウエハＷの乾燥を行う乾燥処理部６１とを備えている。ここで、液処理部６２は、ウエハＷに対して所定の薬液（例えば、希フッ酸水溶液（ＤＨＦ）、アンモニア−過酸化水素水（ＡＰＦ）、硫酸−過酸化水素水（ＳＰＭ）等）による処理を行い、その後に純水（ＤＩＷ）により洗浄処理を行うようになっている。また、基板処理装置６０は、複数（例えば５０枚）のウエハＷを保持することができるウエハガイド６４を備えている。このウエハガイド６４は、液処理部６２と乾燥処理部６１との間で移動（昇降）自在となっている。基板処理装置６０の上方にはファンフィルターユニット（ＦＦＵ、図示せず）が配設されており、このファンフィルターユニットにより基板処理装置６０に清浄な空気がダウンフローとして供給されるようになっている。
図５に示すように、液処理部６２は薬液や純水を貯留する貯留槽６９を有している。この貯留槽６９に薬液と純水とが交互に貯留され、ウエハＷを薬液や純水に浸漬することによりウエハＷの薬液処理や洗浄処理をそれぞれ行うようになっている。
乾燥処理部６１には、ウエハＷを収容するためのチャンバー６５およびチャンバー６５を内部に形成するチャンバー壁６７が設けられている。
液処理部６２に設けられた貯留槽６９近傍の雰囲気と、乾燥処理部６１に設けられたチャンバー６５の雰囲気とは、これらの中間に水平方向にスライド自在に配置されたシャッター６３によって隔離し、または連通させることができるようになっている。このシャッター６３は、液処理部６２の貯留槽６９において液処理を行うときと、貯留槽６９とチャンバー６５との間でウエハＷをウエハガイド６４により移動させるときには、シャッターボックス６６に収容され、貯留槽６９近傍の雰囲気とチャンバー６５の雰囲気とが連通状態となる。一方、シャッター６３をチャンバー６５の真下に配置した状態では、シャッター６３の上面に設けられたシールリング６３ａがチャンバー壁６７の下端に当接することにより、チャンバー６５の下面開口が気密に閉塞されるようになっている。
チャンバー６５の内部には、水蒸気とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の蒸気を混合してまたは単独でチャンバー６５内に供給するための流体ノズル７０が配置されている。流体ノズル７０には配管８０が接続されており、配管８０は途中で配管８０ａ、８０ｂに分岐し、それぞれ純水供給源９１およびＩＰＡ供給源９２に接続されている。そして、配管８０ａに設けられた開閉バルブ８２を開放し、流量制御バルブ８５を操作することにより所定流量の純水が加熱器８７に送られて、この加熱器８７で純水が加熱されることにより水蒸気が生成される。同様に、配管８０ｂに設けられた開閉バルブ８３を開放し、流量制御バルブ８６を操作することにより所定流量のＩＰＡの液体が蒸気発生器１０に送られて、この蒸気発生器１０でＩＰＡの液体が加熱されることによりＩＰＡの蒸気が生成される。これらの水蒸気およびＩＰＡ蒸気は単独で、または配管８０において混合され、流体ノズル７０からチャンバー６５内に噴射される。
また、チャンバー６５の内部には、所定の温度に加熱されたＮ２ガス（窒素ガス）をチャンバー６５内に噴射するためのＮ２ガスノズル７１が設けられている。図５に示すように、Ｎ２ガス供給源９３からは室温のＮ２ガスが開閉バルブ８４を開放することにより加熱器８８に供給されるようになっている。そして、加熱器８８によりＮ２ガスが所定温度に加熱させられ、この加熱されたＮ２ガスをＮ２ガス供給ライン８１を通してＮ２ガスノズル７１からチャンバー６５内に噴射させることができるようになっている。
また、チャンバー６５の内部には、チャンバー６５内の雰囲気ガスを排出するための排気ノズル７２が設けられている。この排気ノズル７２には、チャンバー６５内からの自然排気を行うための自然排気ラインと、チャンバー６５内からの強制排気を行うための強制排気ラインとが設けられている。
次に、上述のような基板処理装置６０を用いたウエハＷの処理方法について説明する。
最初に、液処理部６２の貯留槽６９と乾燥処理部６１のチャンバー６５とをシャッター６３により隔離し、また、チャンバー６５内をＮ２ガスで満たし、かつその内部圧力が大気圧と同じ状態とする。一方、貯留槽６９に所定の薬液を貯留する。この状態で、ウエハガイド６４は乾燥処理部６１のチャンバー６５内に配置されている。
そして、チャンバー６５内へのＮ２ガスの供給を停止させ、外部の基板搬送装置（図示せず）からウエハガイド６４に５０枚のウエハＷを受け渡す。その後、排気ノズル７２から強制排気を行いながら、液処理部６２の貯留槽６９と乾燥処理部６１のチャンバー６５とが連通するようにシャッター６３をスライドさせる。
続いてウエハガイド６４を降下させて、保持したウエハＷを貯留槽６９に貯留された薬液に、所定時間、浸漬させる。この薬液によるウエハＷの処理が終了したら、ウエハＷを貯留槽６９内に浸漬させたまま、純水を貯留槽６９内に供給して、貯留槽６９内の薬液を純水に置換し、ウエハＷの洗浄処理を行う。なお、貯留槽６９における薬液から純水への置換は、排液管６９ａを通して貯留槽６９から薬液を排出し、その後に貯留槽６９に純水を供給することによって行ってもよい。
ウエハＷの薬液処理および洗浄処理が終了したら、チャンバー６５からの排気を強制排気ラインから自然排気ラインに切り替え、所定温度に加熱されたＮ２ガスをＮ２ガスノズル７１からチャンバー６５内に供給し、チャンバー６５内を加熱されたＮ２ガス雰囲気に保持する。このことにより、チャンバー６５内が温められるとともにチャンバー壁６７が温められて、後にＩＰＡ蒸気をチャンバー６５内に供給した際に、チャンバー壁６７でのＩＰＡ蒸気の結露を抑制することができる。
そして、チャンバー６５内へ加熱されたＮ２ガスの供給を行った後に、流体ノズル７０によりチャンバー６５内に水蒸気の供給を行う。このことにより、チャンバー６５内が水蒸気雰囲気で満たされる。その後、ウエハＷをチャンバー６５内に収容するために、ウエハガイド６４の引き上げを開始する。ここで、ウエハＷは水蒸気で満たされている空間に引き上げられるために乾燥することがないので、この段階でウエハＷにウォーターマークが形成されることはない。
ウエハＷがチャンバー６５に収容される位置まで上昇したらウエハガイド６４の引き上げを停止させ、シャッター６３を閉じて貯留槽６９とチャンバー６５とを隔離する。そして、ウエハＷをチャンバー６５内の所定位置に保持したら、流体ノズル７０によりチャンバー６５内へのＩＰＡ蒸気の供給を開始する。このことにより、ウエハＷの表面に付着している純水がＩＰＡに置換される。このとき、ウエハＷの表面の液の表面張力の変化が緩やかであるので、液膜の厚さにむらが生じることがなく、ウエハＷに設けられた回路パターンの凸部にかかる表面張力のバランスも崩れ難いので、パターン倒れの発生を防止することができる。また、このようにウエハＷ面内で実質的に同時に乾燥を行うことにより、ウォーターマークの形成を抑制することができる。
所定時間、ＩＰＡ蒸気を供給することによりウエハＷの表面にＩＰＡの液膜が形成されたら、チャンバー６５内へのＩＰＡ蒸気の供給を停止し、続いてウエハＷの乾燥処理を行う。この乾燥処理は、例えば、所定温度に加熱されたＮ２ガスをチャンバー６５内に供給してウエハＷの表面からＩＰＡを揮発、蒸発させ、その後に室温のＮ２ガスをチャンバー６５内に供給してウエハＷを所定の温度に冷却するという手順により行うことができる。
なお、このような乾燥処理において、ウエハＷの表面のＩＰＡを均一に揮発させることにより、ウエハＷに設けられた回路パターンの凸部にかかる表面張力のバランスが崩れ難く、これによりパターン倒れの発生を抑制することができる。さらに、ウエハＷの表面にＩＰＡのみが存在する状態から乾燥を行うために、ウォーターマークの形成も抑制することができる。
ウエハＷの乾燥が終了したら、外部から図示しない基板搬送装置がウエハガイド６４にアクセスして、ウエハＷを基板処理装置６０から搬出する。このようにして、基板処理装置６０における一連のウエハＷの処理が終了する。
上述のような基板処理装置６０によれば、図１等に示すような蒸気発生器１０を備えているので、この蒸気発生器１０により生成されるＩＰＡ蒸気の濃度を高くすることができる。このため、ウエハＷに対するＩＰＡ蒸気の吸着量が増加し、このことによりウエハＷの乾燥時間を短縮するとともにＩＰＡの使用量を減らすことができる。
１０ 蒸気発生器
１２ 筒状容器
１２ａ、１２ｂ 端部材
１４、１６、１８ 流路管
１５、１７ 接続管
２０、２２、２４ ハロゲンランプヒータ
２６ 断熱材
３０ 液体有機溶剤供給源
３０ａ 液体有機溶剤供給管
３０ｂ バルブ
３２ 不活性ガス供給源
３２ａ 不活性ガス供給管
３２ｂ 第１の分岐管
３２ｃ 第２の分岐管
３２ｄ バルブ
３４ 流入口
３６ 流出口
５０ 絶縁体
５２ コイル
５４ 高周波電源
５６ 抵抗加熱式ヒータ
５６ａ 発熱導体
５８ 部材
６０ 基板処理装置
６１ 乾燥処理部
６２ 液処理部
６３ シャッター
６３ａ シールリング
６４ ウエハガイド
６５ チャンバー
６６ シャッターボックス
６７ チャンバー壁
６９ 貯留槽
６９ａ 排液管
７０ 流体ノズル
７１ Ｎ２ガスノズル
７２ 排気ノズル
８０、８０ａ、８０ｂ 配管
８１ Ｎ２ガス供給ライン
８２ 開閉バルブ
８３ 開閉バルブ
８４ 開閉バルブ
８５ 流量制御バルブ
８６ 流量制御バルブ
８７ 加熱器
８８ 加熱器
９１ 純水供給源
９２ ＩＰＡ供給源
９３ Ｎ２ガス供給源
１２ 筒状容器
１２ａ、１２ｂ 端部材
１４、１６、１８ 流路管
１５、１７ 接続管
２０、２２、２４ ハロゲンランプヒータ
２６ 断熱材
３０ 液体有機溶剤供給源
３０ａ 液体有機溶剤供給管
３０ｂ バルブ
３２ 不活性ガス供給源
３２ａ 不活性ガス供給管
３２ｂ 第１の分岐管
３２ｃ 第２の分岐管
３２ｄ バルブ
３４ 流入口
３６ 流出口
５０ 絶縁体
５２ コイル
５４ 高周波電源
５６ 抵抗加熱式ヒータ
５６ａ 発熱導体
５８ 部材
６０ 基板処理装置
６１ 乾燥処理部
６２ 液処理部
６３ シャッター
６３ａ シールリング
６４ ウエハガイド
６５ チャンバー
６６ シャッターボックス
６７ チャンバー壁
６９ 貯留槽
６９ａ 排液管
７０ 流体ノズル
７１ Ｎ２ガスノズル
７２ 排気ノズル
８０、８０ａ、８０ｂ 配管
８１ Ｎ２ガス供給ライン
８２ 開閉バルブ
８３ 開閉バルブ
８４ 開閉バルブ
８５ 流量制御バルブ
８６ 流量制御バルブ
８７ 加熱器
８８ 加熱器
９１ 純水供給源
９２ ＩＰＡ供給源
９３ Ｎ２ガス供給源
Claims (14)
- 有機溶剤の蒸気を発生させる蒸気発生器であって、
流路管と、
前記流路管の一端に有機溶剤の液体を供給する液体有機溶剤供給部と、
前記流路管を加熱する加熱部と、
を備え、
前記流路管は、一端から他端に向かうに従ってその断面積が大きくなるよう構成されており、前記流路管の一端に供給された有機溶剤の液体が加熱されて当該流路管の他端から有機溶剤の蒸気が流出されるようになっており、
前記流路管は、第１の断面積を有する第１の流路管部分と、前記第１の流路管部分よりも下流側に設けられ前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する第２の流路管部分とを有し、
前記流路管における前記第１の流路管部分と前記第２の流路管部分との間の箇所に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が設けられており、
前記流路管の他端から、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとが混合状態で流出されるようになっていることを特徴とする蒸気発生器。 - 前記流路管は、前記第１の流路管部分よりも上流側に設けられ前記第１の断面積よりも小さい第３の断面積を有する第３の流路管部分を更に有することを特徴とする請求項１記載の蒸気発生器。
- 前記有機溶剤はイソプロピルアルコールからなることを特徴とする請求項１または２記載の蒸気発生器。
- 前記流路管は螺旋形状のものからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
- 前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
- 前記流路管の一端にパージ用不活性ガスを供給するパージ用不活性ガス供給部を更に備え、
前記パージ用不活性ガス供給部から前記流路管に供給されるパージ用不活性ガスにより、前記流路管内に残存する有機溶剤が当該流路管の他端から排出されるようになっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気発生器。 - 前記パージ用不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項６記載の蒸気発生器。
- 前記加熱部はランプヒータからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
- 前記加熱部は誘導加熱型ヒータからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
- 前記加熱部は抵抗加熱式ヒータからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蒸気発生器。
- 有機溶剤の蒸気を発生させる蒸気発生方法であって、
一端から他端に向かうに従ってその断面積が大きくなるような流路管を準備する工程と、
前記流路管の一端に有機溶剤の液体を供給する工程と、
前記流路管を加熱し、このことにより前記流路管の一端に供給された有機溶剤の液体を蒸発させて当該流路管の他端から有機溶剤の蒸気を流出させる工程と、
を備え、
前記流路管は、第１の断面積を有する第１の流路管部分と、前記第１の流路管部分よりも下流側に設けられ前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する第２の流路管部分とを有し、
前記流路管における前記第１の流路管部分と前記第２の流路管部分との間の箇所に不活性ガスを供給し、
前記流路管の他端から、有機溶剤の蒸気と不活性ガスとを混合状態で流出させることを特徴とする蒸気発生方法。 - 前記有機溶剤はイソプロピルアルコールからなることを特徴とする請求項１１記載の蒸気発生方法。
- 有機溶剤の液体を蒸発させて有機溶剤の蒸気を生成する工程の後に、前記流路管の一端にパージ用不活性ガスを供給し、このパージ用不活性ガスにより、前記流路管内に残存する有機溶剤を当該流路管の他端から排出させることを特徴とする請求項１１または１２に記載の蒸気発生方法。
- 基板の処理を行う基板処理装置であって、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の蒸気発生器と、
基板を収容し、この収容された基板の乾燥を行うチャンバーであって、前記蒸気発生器により生成された有機溶剤の蒸気が供給されるチャンバーと、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
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