JP2002237482A - 真空スピンドライヤー方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ等の基板を乾燥させるスピンドライ
ヤー方法および装置において、短時間で効率良く基板を
乾燥させること。 【解決手段】 ドライヤー内のローターにセットした基
板をローターを回転させて乾燥する方法であって、ドラ
イヤー内を徐々に減圧する工程と、ドライヤー内に不活
性ガスを断続的に導入する工程とからなるものである。
遠心力と、不活性ガスによる吹き飛ばしと、減圧とによ
る相乗効果で、水分をミスト化して効率良く除去するこ
とができ、基板の完全乾燥ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスにおいて、ＬＣＤ、ＴＦＴ等の基板や、半導体
ウェーハ等の各種基板を洗浄後に真空状態にして乾燥さ
せるためのスピンドライヤー方法およびスピンドライヤ
ー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置、例えば、ＢＩＰト
ランジスタ、ＭＯＳトランジスタ等の製造において、シ
リコン等からなるウェーハ基板上に各種薄膜を形成する
工程があり、その各プロセスにおいては各種配線（回
路）、絶縁膜、保護膜等の薄膜を成膜する前にウエット
エッチング（薬液処理）を行って、自然酸化膜および不
要な金属、有機物等の除去を行い、洗浄後に乾燥機で乾
燥するものである。その乾燥機としてスピンドライヤー
装置等が使用されている。特に、製造プロセスにおける
基板の乾燥工程は歩留まりを左右する重要な工程であ
る。

【０００３】この種の一般に使用されているスピンドラ
イヤー装置としては、例えば、図５に略示した構成のも
のが従来技術として公知になっている。この従来技術の
スピンドライヤー装置は、装置本体１の内部は仕切壁２
によって上部室１ａと下部室１ｂとに仕切られ、装置本
体１の上部は蓋部材３により施蓋される構成になってい
る。そして、上部室１ａには乾燥容器、即ちドライヤー
４が設けられ、該ドライヤー４内にローター５が配設さ
れ、該ローター５は下部室１ｂに設置したモーター６お
よび仕切壁２を貫通して設けた駆動軸７を介して回転で
きるように構成されている。

【０００４】また、装置本体１の一側面には排気用のメ
イン配管８が連通状態に取り付けられ、該メイン配管８
はオートダンパー９を介して工場内に設備してある設備
排気配管１０に接続されると共に、適宜位置にドレイン
配管１１が設けられている。更に、ローター５には、複
数のクレドール１２が設けられており、該クレドール１
２に、洗浄後の乾燥しようとする多数枚のウェーハ等の
基板１３が収納されたキャリア１４をセットするもので
ある。なお、ドライヤー４の内部において対流を防止す
るために、駆動軸７には対流防止羽根１５が設けられて
いる。

【０００５】そして、実際の使用においては、キャリア
１４をローター５のクレドール１２にセットした後に蓋
部材３を閉め、モーター６を駆動させてローター５を回
転させることにより、遠心力を付与して基板１３の表面
に付着している水分を弾き飛ばし、同時にオートダンパ
ー９が開になってドライヤー４内の湿気を帯びた或いは
ミストを含む空気を外部に排出してスピンドライを助成
するものである。

【０００６】この動作については、例えば、所定のスイ
ッチをオンさせることにより、設定された時間に渡って
駆動され自動的にオフされるものである。なお、蓋部材
３は通気性を有するものであり、ドライヤー４内の排気
に伴ってクリンルーム内の乾燥した空気をドライヤー４
内に導入できるものである。また、弾き飛ばされた水分
はメイン配管８内を流下し、ドレイン配管１１から外部
に排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、乾燥し
ようとする基板１３に各種配線が形成されていて凹凸が
存在する場合、または、キャリア１４と接触している部
分において、遠心力と空気の流通だけでは水分を除去で
きず、ましてや工場内に設備してある設備排気配管１０
は他の設備と共用していることもあって、使用状況によ
っては排気能力が不安定になり充分に乾燥されない状況
が生じ、乾燥不充分による悪影響を及ぼし品質低下を招
くという問題点を有する。

【０００８】従って、従来技術におけるスピンドライヤ
ー装置においては、短時間で効率良く基板を完全に乾燥
させることに解決しなければならない課題を有してい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記従来技術の課題を解
決する具体的手段として本発明は、ドライヤー内のロー
ターにセットした基板をローターを回転させて乾燥する
方法であって、ドライヤー内を徐々に減圧する工程と、
ドライヤー内に不活性ガスを断続的に導入する工程とか
らなることを特徴とする真空スピンドライヤー方法、並
びに、ドライヤー内のローターにセットした基板をロー
ターを回転させて乾燥する装置であって、ドライヤー内
を徐々に減圧する排気手段と、ドライヤー内に不活性ガ
スを断続的に導入するガス供給手段とを装備しているこ
とを特徴とする真空スピンドライヤー装置を提供するも
のである。

【００１０】また、本発明においては、排気手段は、真
空ポンプに連結された少なくともメイン開閉バルブを有
するメイン排気配管とスロー開閉バルブを有するスロー
バキュウム配管とからなること；ガス供給手段は、ロー
ターのセンター部分に垂下状態で配設されるブローノズ
ルと、該ブローノズルにガスを供給するガス供給管と、
ガスの供給を断続できるバルブとからなること；を付加
的な要件として含むものである。

【００１１】本発明に係る真空スピンドライヤー方法お
よび装置は、ドライヤー内を徐々に減圧して真空状態に
すること、遠心力を付与して水分を振り切ること、およ
び不活性ガスを吹き付けて水分を吹き飛ばすことによ
り、水分をミスト化して外部に持ち出すことで短時間に
効率良く基板を乾燥させることができるのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る真空スピンド
ライヤー方法および装置について好ましい実施の形態を
図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするた
め、前記従来技術と同一部分には同一符号を付し、必要
と認められる構成部分については重複して説明する。ま
ず、図１〜図２に示した第１の実施の形態において、真
空スピンドライヤー装置は、装置本体１の内部を仕切壁
２によって上部室１ａと下部室１ｂとに仕切り、装置本
体１の上部は通気性を有しない蓋部材３によりシール用
パッキン１６を介して密閉状態に施蓋される構成になっ
ている。

【００１３】装置本体１の上部室１ａには乾燥容器、即
ちドライヤー４が設けられ、該ドライヤー４内にロータ
ー５が配設され、該ローター５は下部室１ｂに設置した
モーター６および仕切壁２を貫通して設けた駆動軸７を
介して回転できるように構成されている。そして、ロー
ター５には、図２に示したように、２個のクレドール１
２が対峙した状態で設けられており、これらクレドール
１２は、少なくとも対峙している前面と背面とが開放さ
れており、各クレドール１２に洗浄後の乾燥しようとす
る多数枚のウェーハ等の基板１３が収納されたキャリア
１４をそれぞれセットするものである。なお、ドライヤ
ー４の内部において対流を防止する目的で、駆動軸７に
は対流防止羽根１５が設けられているが、これは必ずし
も必要とするものではない。

【００１４】また、装置本体１に設けられているドライ
ヤー４内に窒素ガスなどの不活性ガスを供給できるガス
供給手段が設けられている。このガス供給手段は、ドラ
イヤー４の中心位置、即ち、ローター５のセンター部分
に上部から垂下した状態で配設されたブローノズル１７
と、該ブローノズル１７を支持しガスを供給するガス供
給管１８と、該ガス供給管１８の途中に設けられたガス
用バルブ１９とから構成されており、前記ブローノズル
１７は、所定長さの管状を呈し、一つの側面に複数個の
噴出口が直線状に設けられたものである。

【００１５】この場合のガス供給手段は、回転しない装
置本体１の壁面とドライヤー４の壁面とを貫通した状態
で配設されるものであるが、蓋部材３の中心部を貫通し
た状態で設けることもできる。要するに、ローター５の
センター部分にブローノズル１７を垂直状態で配設でき
れば良いのであって、ガス用バルブ１９の開閉を制御し
て不活性ガスを間歇的に噴出させ、ローター５の回転に
伴って回転している基板１３に満遍なく吹き付けられる
構成であれば良いのである。

【００１６】更に、装置本体１の一側面には排気手段２
０が連通状態に設けられており、該排気手段２０は、主
としてメイン排気配管２１と、スローバキュウム配管２
２および真空ポンプ２３とから構成されており、メイン
排気配管２１にはメイン開閉バルブ２４が設けられ、ス
ローバキュウム配管２２にはスローバキュウム開閉バル
ブ２５が設けられている。

【００１７】この場合のスローバキューム配管２２は、
メイン排気配管２１よりも細径で、メイン開閉バルブ２
４を跨ぐようにバイパス状にメイン排気配管２１に連通
させた構成になっている。また、メイン排気配管２１に
は、メイン開閉バルブ２４の上流側に圧力スイッチ２６
が設けられると共にメイン開閉バルブ２４の下流側に圧
力調整バルブ２７が設けられている。なお、真空ポンプ
２３の排気側は工場内の設備排気配管１０に接続してあ
る。

【００１８】図３に第２の実施の形態を示してある。こ
の第２の実施の形態においては、基板１３を枚葉毎に乾
燥させるものであり、装置本体１の内部を仕切壁２によ
って上部室１ａと下部室１ｂとに仕切り、装置本体１の
上部は通気性を有しない蓋部材３によりシール用パッキ
ン１６を介して密閉状態に施蓋される構成である点で前
記第１の実施の形態と同じである。

【００１９】前記第１の実施の形態と構成上相違する点
は、装置本体１の上部室１ａには中央部にチャックテー
ブル２８が設けられ、該チャックテーブル２８は、下部
室１ｂに設置したモーター６および仕切壁２を貫通して
設けた駆動軸７を介して回転できるように構成されてい
る。そして、チャックテーブル２８を取り囲むようにし
て配設した山形のドレーンガイド板２９が設けられ、実
質的に上部室１ａがドライヤーの機能を果たすものであ
る。

【００２０】また、この第２の実施の形態においても、
実質的にドライヤーの機能を果たす上部室１ａ内に窒素
ガスなどの不活性ガスを供給できるガス供給手段が設け
られている。このガス供給手段は、上部室１ａの中心位
置、即ち、チャックテーブル２８のセンター部分に向け
て噴出口が開口するブローノズル１７ａと、該ブローノ
ズル１７ａを支持しガスを供給するガス供給管１８ａ
と、該ガス供給管１８ａの途中に設けられたガス用バル
ブ１９ａとから構成されている。

【００２１】この場合のガス供給手段は、装置本体１の
壁面を貫通した状態で配設されるものであるが、蓋部材
３の中心部を貫通した状態で設けることもできる。要
は、チャックテーブル２８上に載置された基板１３に対
して、その中央部に不活性ガスを吹き付けられる状態で
あれば良いのであって、ガス用バルブ１９ａの開閉を制
御して不活性ガスを間歇的に噴出させるものである。

【００２２】更に、この第２の実施の形態においても、
前記第１の実施の形態と同様に、装置本体１に対して排
気手段２０が設けられている。その構成についても、メ
イン排気配管２１と、スローバキュウム配管２２および
真空ポンプ２３とから構成され、メイン排気管２１には
メイン開閉バルブ２４が設けられ、スローバキュウム配
管２２にはスローバキュウム開閉バルブ２５が設けられ
ている。

【００２３】そして、スローバキューム配管２２は、メ
イン排気配管２１よりも細径であること、メイン開閉バ
ルブ２４を跨ぐようにバイパス状にメイン排気配管２１
に連通させてあること、メイン排気配管２１には、メイ
ン開閉バルブ２４の上流側に圧力スイッチ２６が設けら
れると共にメイン開閉バルブ２４の下流側に圧力調整バ
ルブ２７が設けられていること、真空ポンプ２３の排気
側は工場内の設備排気配管１０に接続してあることにつ
いては、同じ構成である。

【００２４】そこで、本発明の真空スピンドライ方法
（作動）について、代表的な前記第１の実施の形態に基
づき、且つ動作タイミングのチャートを示す図４を参照
しながら説明する。

【００２５】まず、装置本体１の蓋部材３を開けた状態
で、ローター５の各クレドール１２に洗浄後の乾燥しよ
うとする多数枚のウェーハ等の基板１３が収納されたキ
ャリア１４をそれぞれセットして蓋部材３を気密状態に
閉める。そして、例えばスタートスイッチ等の所定のス
イッチをオンにすると、まず、スローバキュウム開閉バ
ルブ２５が開き、ドライヤー４内を徐々に減圧状態にす
る。この徐々の減圧によって基板１３に付着している水
分が徐々にミスト状に蒸発して外部に持ち出される。

【００２６】そして、所定の時間（４５秒）経過後に、
モーター６が駆動してローター５が回転すると同時にメ
イン開閉バルブ２４が開き、ドライヤー４内を更に減圧
状態にすると共にローター５の回転によって基板１３に
遠心力が付与され、基板１３に付着している水分が弾き
飛ばされると同時にミスト化されて外部に持ち出される
のである。

【００２７】メイン開閉バルブ２４が開いた後の所定時
間（１５秒）後にスローバキュウム開閉バルブ２５が閉
じられ、同時にガス用バルブ１９が開いて窒素ガスなど
の不活性ガスを供給する。この場合に、不活性ガスは所
定時間（１５秒）に渡ってブローノズル１７からドライ
ヤー４内に噴射させるものであるが、この噴射は、所定
時間（１５秒）間隔で間歇的に、例えば、３回行われる
のであり、その間減圧状態（略真空状態）が維持されて
ローター５が回転（略１０００回転／分）していること
から、不活性ガスは一方向に噴射されているが、キャリ
ア１４に収納されている基板１３は一回転毎に噴射の影
響を受けるので、仮に基板１３の凹部に水分があっても
不活性ガスの噴射によって排除され、遠心力とガス噴射
との相乗効果によって全体的に水分が排除されて略完全
に乾燥するのである。

【００２８】その後、所定時間に渡ってローター５の回
転と減圧状態（略真空状態）とが維持された後（スター
トから１８０秒後）にメイン開閉バルブ２４が閉じら
れ、所定時間（１５秒）後に再度ガス用バルブ１９を開
くと同時にローター５への通電をオフにする。ガス用バ
ルブ１９が開かれることによりドライヤー４内に不活性
ガスが供給されて充満し、所定時間（４５秒）後に減圧
状態が解消されると共にローター５の回転も停止するの
で、ガス用バルブ１９を閉じて一乾燥工程が終了し、蓋
部材３を開けて基板１３が収納されたキャリア１４を取
り出すのである。

【００２９】この一乾燥工程が終了する時間は略２４０
秒（４分）程度であり、各バルブの開閉およびローター
のオン・オフのタイミングは、予めプログラミングして
おきスタートスイッチを押すだけで自動的に一乾燥工程
を遂行できるのである。

【００３０】また、第２の実施の形態における動作につ
いては、基本的に上記第１の実施の形態と同じである
が、ドライヤー４に相当する上部室１ａの容積が小さい
こと、および処理される基板１３が一枚であって不活性
ガスを基板１３の面に直接噴射できることからして、減
圧状態にする時間が短くて済むと共に不活性ガスの噴射
回数が１〜２回程度でも充分な水分排除が可能であり、
それによって相対的な処理時間を更に６０秒以上短縮す
ることができるのである。

【００３１】上記した一乾燥工程において、初期のスロ
ーバキュウム開閉バルブ２５を開いてドライヤー４内を
徐々に減圧することが重要なのであって、これを急激に
減圧状態にすると、水分のミスト化が激しくなり、ミス
トの状態で再付着するのを抑制しているのである。

【００３２】また、排気手段２０において、圧力スイッ
チ２６および圧力調整バルブ２７を設けてあるのは、ド
ライヤー４内が必要以上に減圧されないように安全を図
るためであり、減圧の度合いが設定された値になると圧
力スイッチ２６がオンしてそれ以上に減圧されないよう
に調整しているのであり、例えば、圧力スイッチ２６を
メイン開閉バルブ２４と連動させておけば、メイン開閉
バルブ２４が設定されたタイミングよりも数秒乃至十数
秒早めに閉じることもあり得るのである。

【００３３】いずれにしても、排気手段２０としてメイ
ン排気配管２１とスローバキュウム配管２２とを設ける
ことによってドライヤー４内を徐々に減圧して、基板１
３に付着している水分をミスト化すること、且つロータ
ー５の回転によって水分を振り切ると共に不活性ガスを
吹き付けて水分を吹き飛ばし、同時に減圧下でミスト化
されて外部に持ち出されるのであり、基板１３の乾燥が
速やかに且つ短時間で遂行できるのである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る真空
スピンドライヤー方法は、ドライヤー内のローターにセ
ットした基板をローターを回転させて乾燥する方法であ
って、ドライヤー内を徐々に減圧する工程と、ドライヤ
ー内に不活性ガスを断続的に導入する工程とからなるも
のであって、遠心力によって水分を振り切ること、およ
び不活性ガスを吹き付けて水分を吹き飛ばし、真空状態
に維持することで水分をミスト化して外部に持ち出すの
で短時間に効率良く基板を乾燥させることができるとい
う優れた効果を奏する。

【００３５】また、本発明に係る真空スピンドライヤー
装置は、ドライヤー内のローターにセットした基板をロ
ーターを回転させて乾燥する装置であって、ドライヤー
内を徐々に減圧する排気手段と、ドライヤー内に不活性
ガスを断続的に導入するガス供給手段とを装備している
構成としたことにより、前記と同様に遠心力と、不活性
ガスによる吹き飛ばしと、減圧とによる相乗効果で、水
分をミスト化して効率良く除去することができ、基板の
完全乾燥ができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る真空スピンド
ライヤー装置の使用状況を説明するために略示的に示し
た側断面図である。

【図２】同実施の形態に係る装置本体の蓋部材を取り外
した状況を略示的に示した平面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る真空スピンド
ライヤー装置の使用状況を説明するために略示的に示し
た側断面図である。

【図４】本発明に係る真空スピンドライヤー装置の動作
状況（方法）を示すタイムチャート図である。

【図５】従来例のスピンドライヤー装置の使用状況を説
明するために略示的に示した側断面図である。

【符号の説明】

１ 装置本体、 １ａ 上部室、 １ｂ 下部室、 ２
仕切壁、３ 蓋部材、 ４ ドライヤー（乾燥容
器）、 ５ ローター、６ モーター、 ７ 駆動軸、
１２ クレドール、 １３ 基板、１４ キャリア、
１５ 対流防止羽根、 １６ シール用パッキン、１
７、１７ａ ブローノズル、 １８、１８ａ ガス供給
管、１９、１９ａ ガス用バルブ、 ２０ 排気手段、
２１ メイン排気配管、２２ スローバキュウム配
管、 ２３ 真空ポンプ、２４ メイン開閉バルブ、
２５ スローバキュウム開閉バルブ、２６ 圧力スイッ
チ、 ２７ 圧力調整バルブ、 ２８ チャックテーブ
ル、２９ ドレーンガイド板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２６Ｂ 9/06 Ｆ２６Ｂ 9/06 Ａ 21/14 21/14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライヤー内のローターにセットした基
   板をローターを回転させて乾燥する方法であって、 ドライヤー内を徐々に減圧する工程と、 ドライヤー内に不活性ガスを断続的に導入する工程とか
   らなることを特徴とする真空スピンドライヤー方法。
2. 【請求項２】 ドライヤー内のローターにセットした基
   板をローターを回転させて乾燥する装置であって、 ドライヤー内を徐々に減圧する排気手段と、 ドライヤー内に不活性ガスを断続的に導入するガス供給
   手段とを装備していることを特徴とする真空スピンドラ
   イヤー装置。
3. 【請求項３】 排気手段は、 真空ポンプに連結された少なくともメイン開閉バルブを
   有するメイン排気配管とスロー開閉バルブを有するスロ
   ーバキュウム配管とからなることを特徴とする請求項２
   に記載の真空スピンドライヤー装置。
4. 【請求項４】 ガス供給手段は、 ローターのセンター部分に垂下状態で配設されるブロー
   ノズルと、該ブローノズルにガスを供給するガス供給管
   と、ガスの供給を断続できるバルブとからなることを特
   徴とする請求項２に記載の真空スピンドライヤー装置。