JP2003086665A

JP2003086665A - スピンドライヤ

Info

Publication number: JP2003086665A
Application number: JP2001275449A
Authority: JP
Inventors: Takeo Yamanaka; 健夫山中; Katsushi Hanada; 克司花田
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ボックス型のウエーハキャリアを高効率に乾
燥できるスピンドライヤを提供する。【解決手段】処理槽１０内のロータ２０上に、キャリ
ア本体７０Ａを、その前面開口部が回転円外側を向き、
且つ背面より外側を回転中心Ｏが通過するように支持す
る。ロータ２０上でキャリア本体７０Ａを回転乾燥した
後、ガスブロー手段３０により、キャリア本体７０Ａの
前面開口部からキャリア内に温風を吹き込む。処理槽１
０は洗浄槽を兼ねており、乾燥に先立ってキャリア本体
７０Ａの内外面をジェット洗浄する洗浄ノズル４０，５
０，６０を装備している。キャリア本体７０Ａに組み合
わされる蓋体も、ロータ２０上で同時に処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエーハを
並列させて収容するウエーハキャリアの乾燥処理に使用
されるスピンドライヤに関し、特に、半導体ウエーハを
密閉して収容するボックス型のウエーハキャリアの乾燥
処理に使用されるスピンドライヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの素材であるシリコンウ
エーハの生産性を高めるために、そのウエーハの大径
化、具体的には３００ｍｍウエーハの生産技術の開発が
進められており、これに合わせてウエーハキャリアも新
たに開発され、その規格化も進められている。

【０００３】３００ｍｍウエーハに使用されるウエーハ
キャリアは、これまでの２００ｍｍ以下のウエーハに使
用されるキャリアと異なり、フープ（ＦＯＵＰ：Front
Opening Unified Pod ）タイプと称されるボックス型が
主流となる。即ち、２００ｍｍ以下のウエーハに使用さ
れるウエーハキャリアは、ウエーハ挿入方向に貫通した
オープンラック形式が主流であるのに対し、３００ｍｍ
ウエーハに使用されるウエーハキャリアは、前面開口部
より挿入されたウエーハを上下方向に整列させて支持す
ると共に、背面が閉塞され、前面開口部に装着される蓋
体により、内部が密閉されるボックス型が主流になる。

【０００４】これは、ウエーハに要求されるクリーン度
が非常に高くなり、処理工程間の搬送ラインも含めてク
リーン度を高めようとすると、広大なエリアに高性能な
クリーンルームが必要になり、多大のコストがかかるの
に対し、ボックス型のウエーハキャリアを使用すれば、
装置内のクリーン度さえ高めておけば、装置間の広い搬
送エリアにおいてはクリーン度を低下させくことが可能
になり、そのコストメリットが非常に大きくなるからで
ある。

【０００５】ボックス型のウエーハキャリアは、オープ
ンラック形式のウエーハキャリアと同様に、クリーン度
維持のために洗浄処理と、これに続く乾燥処理を受け
る。ウエーハキャリアの乾燥装置としては、従来より例
えばスピンドライヤが使用されている。スピンドライヤ
は、ロータ上でウエーハキャリアを高速回転させて、そ
の回転による水切りと気流によりキャリア表面を乾燥さ
せる回転式の乾燥装置であり、内部を気流が流通可能な
オープンラック形式のウエーハキャリアには有効であ
る。しかし、背面が閉塞されたボックス型のウエーハキ
ャリアには効力が低く、特開２００１−１５６０３４号
公報に記載されたウエーハキャリア洗浄方法では、洗浄
に続く回転乾燥で温風ブローが併用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】スピンドライヤは、例
えばジェット洗浄と組み合わせることにより、洗浄装置
を兼ねることができ、これにより小型のキャリア洗浄設
備を構築することができる。しかしながら、ボックス型
のウエーハキャリアは、気流が流通しないため、回転乾
燥には本質的に不向きであり、温風ブローと組み合わせ
ても、高効率な乾燥処理は困難であり、スループット性
の悪化を余儀なくされる。

【０００７】本発明の目的は、ボックス型のウエーハキ
ャリアを高効率に乾燥できるスピンドライヤを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ボックス
型ウエーハキャリア用の小型洗浄設備を構築するために
は、ジェット洗浄の併用より洗浄装置を兼ねることがで
きるスピンドライヤを洗浄後の乾燥に使用することが不
可欠であると考え、ボックス型ウエーハキャリアを効率
的に回転乾燥する方法について鋭意検討した。その結
果、ロータ上にボックス型ウエーハキャリアを横に向け
てセットすること、より具体的には、前面開口部が回転
円外側を向き、且つ背面より外側を回転中心が通過する
ように、ウエーハキャリアをセットし、その上で、回転
乾燥後にボックス内を温風ブローするならば、オープン
ラックタイプのウエーハキャリアを回転乾燥するよりも
短時間で乾燥を終え得ることが判明した。

【０００９】本発明のスピンドライヤは、かかる知見に
基づいて完成されたものであり、半導体ウエーハを並列
させて収容するボックス型のウエーハキャリアを収容す
る処理槽と、該処理槽内に設けられ、前記ウエーハキャ
リアを、その前面開口部が回転円外側を向き、且つ背面
より外側を回転中心が通過するように支持して回転させ
るロータと、前記ウエーハキャリアの前面開口部からキ
ャリア内に加熱気体を吹き込むガスブロー手段とを具備
することにより、内部を気流が流通しないボックス型で
あるにもかかわらず、オープンラックタイプよりもむし
ろ高効率に乾燥することができる。

【００１０】前記ロータは、処理能力の点から、回転中
心の周囲に複数のウエーハキャリアを対称的に搭載する
構成が好ましい。また、ウエーハキャリアと共に、その
ウエーハキャリアに組み合わされる蓋体を搭載する構成
が好ましい。

【００１１】前記ガスブロー手段は、処理性の点から、
キャリア内面のウエーハ保持溝に沿った気流を形成する
構成が好ましい。複数のウエーハキャリアを対称的に搭
載する場合、前記ガスブロー手段は、前記処理槽内にお
けるウエーハキャリアの搭載位置に対応して前記処理槽
に設けられた温風吐出口を有し、複数のウエーハキャリ
アに同時に加熱気体の吹き込みを行う構成が、スループ
ット性の点から好ましい。

【００１２】前記処理槽は洗浄槽を兼ねる構成が好まし
い。具体的には、ウエーハキャリアの少なくとも内面に
洗浄液を吹き付ける洗浄ノズルを装備する構成が好まし
い。これにより、小型のキャリア洗浄設備が構築され
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すス
ピンドライヤの模式平面図、図２は同スピンドライヤの
模式立面図、図３は同スピンドライヤの動作を段階的に
示す模式立面図、図４及び図５はキャリアの内面洗浄方
法の説明図である。

【００１４】本実施形態のスピンドライヤは、３００ｍ
ｍウエーハを収納するボックス型のウエーハキャリアの
乾燥処理に使用されるものであり、洗浄装置を兼ねるこ
とにより、乾燥処理に先立つ洗浄処理も合わせて行う。

【００１５】このスピンドライヤは、図１及び図２に示
すように、洗浄槽を兼ねる有底筒状の処理槽１０と、処
理槽１０内に設けられた円板状のロータ２０と、処理槽
１０内に温風を吹き込むガスブロー手段３０と、処理槽
１０内のワークに洗浄液としての純水を吹き付ける３つ
の洗浄ノズル４０，５０，６０とを備えている。

【００１６】ワークであるウエーハキャリア７０は、前
面のみが開口し、前面開口部から挿入されたウエーハを
上下方向に整列させて支持するボックス型のキャリア本
体７０Ａと、キャリア本体７０Ａの前面開口部を塞ぐ蓋
体７０Ｂとからなる。キャリア本体７０Ａは、図４及び
図５に示すように、ウエーハ整列方向両端（上下）の端
板７１，７１と、端板７１，７１に直角な両側（左右）
の側板７２，７２と、内面が水平方向で円弧状に湾曲し
た背部７３とからなり、上下の端板７１，７１間に所定
枚数のウエーハを所定間隔で整列保持する。この整列保
持のために、側板７２，７２の各内面には、ウエーハの
外周縁部が嵌合する複数の横向きのウエーハ保持溝７４
が設けられている。

【００１７】処理槽１０は、ロータ２０の回転中心に対
して若干偏心している。処理槽１０の上面開口部を開閉
する上蓋１１は、シリンダーを用いた駆動機構１２によ
り開閉駆動される。処理槽１０内でワークが回転するこ
とによる空気流入を阻害しないために、上蓋１１は通気
性及びフィルタ機能を有している。また、処理槽１０内
に流入した空気を排出するための排気口１３が槽本体の
円筒部に設けられている。槽本体の円筒部には又、２つ
の温風吐出口１４，１４が、中心を挟んで対称的に設け
られている。

【００１８】円板状のロータ２０は、処理槽１０内に水
平に支持され、処理槽１０の下方に設けられた駆動機構
２１により回転駆動される。このロータ２０は、２つの
キャリア本体７０Ａ，７０Ａを、上面上に回転中心Ｏを
挟んで対称的に支持する。より具体的には、各キャリア
本体７０Ａは、回転中心Ｏの外側に、前面開口部が回転
円の外側を向くよう横向きに固定され、更に詳しくは、
上下の端板７１，７１がロータ２０の上面に平行又は前
面開口部が例えば１５°以下の角度でやや下方を向くよ
うに、その上面上に固定される。各キャリア本体７０Ａ
の前面開口部を下方に向けることにより、内部の洗浄液
の流出が促進される。２つのキャリア本体７０Ａ，７０
Ａに組み合わされる２つの蓋体７０Ｂ，７０Ｂは、キャ
リア本体７０Ａ，７０Ａの間の、回転中心Ｏを挟む対称
位置で、且つロータ２０の直径が小さく抑制される位置
に水平配置される。そして、後述するガスブロー手段３
０による乾燥位置では、起立機構２２，２２により内面
を外側に向けて縦向きに起立される。

【００１９】ガスブロー手段３０は、エアを所定温度に
加熱し、且つ所定圧力に加圧する温風生成ユニット３１
を備えている。温風生成ユニット３１で生成された温風
は、３方切り替え弁３２を介して処理槽１０内に温風吐
出口１４，１４から吹き込まれる。３方切り替え弁３２
は、温風生成ユニット３１で生成された温風の経路を、
吹き込み経路と循環経路に切り替える。

【００２０】第１の洗浄ノズル４０は、ロータ２０上の
ワークに上方から純水を吹き付ける外面洗浄ノズルであ
る。この外面洗浄のために、洗浄ノズル４０は、ロータ
２０の回転円の半径方向に沿って水平に設置されたヘッ
ダ管を有し、そのヘッダ管の長手方向（回転円の半径方
向）に所定間隔で設けられた複数のノズル孔を有してい
る。この洗浄ノズル４０は、処理槽１０に付設された図
示されない駆動機構により、ヘッダ管の長手方向に直進
駆動される。この直進駆動により、洗浄ノズル４０はロ
ータ２０上方の作動位置とその外周側の退避位置との間
を往復移動する。この往復移動によりワークの出し入れ
が簡単になる。また、乾燥工程では洗浄ノズル４０から
ワークへの液滴の落下が防止される。なお、この往復移
動は、洗浄ノズル４０を外周側を支点に水平面内で回動
させることによっても可能である。

【００２１】第２の洗浄ノズル５０は、ロータ２０上の
ワーク内に挿入されてその内面に純水を吹き付ける内面
洗浄ノズルである。この内面洗浄のために、洗浄ノズル
５０は、ロータ２０の回転円の半径方向に直角な方向に
延びるヘッダ管を有し、そのヘッダ管の長手方向（回転
円の半径方向に直角な方向）に所定間隔で設けられた複
数のノズル孔を有している。

【００２２】洗浄ノズル５０は、ワーク内への挿入のた
めに、ヘッダ管に直角な方向、より具体的には、ロータ
２０の回転円の半径方向ｘに直進駆動される。また、ワ
ークの効率的な内面洗浄のために、ヘッダ管の直進駆動
軸回りθに回転駆動されると共に、ヘッダ管の直進駆動
軸に直角な長手方向に平行な軸回りαに旋回駆動され
る。この３軸駆動は、処理槽１０に付設された駆動機構
５１により行われる。

【００２３】第３の洗浄ノズル６０は、ロータ２０上の
ワークに回転中心から純水を吹き付ける底面・背面洗浄
ノズルである。この洗浄ノズル６０は、回転円の外側に
傾斜して設けられた上向きのノズル孔を有しており、ロ
ータ２０とは分離し非回転状態に固定されている。

【００２４】なお、洗浄ノズル４０，５０，６０は、い
ずれも、ポンプユニット８０により純水の微粒子を高圧
噴射する１流体型であるが、エアを混合する２流体型で
あってもよい。

【００２５】次に、本実施形態のスピンドライヤを用い
たウエーハキャリアの洗浄・乾燥方法について説明す
る。

【００２６】洗浄槽を兼ねる処理槽１０内のロータ２０
上に、ワークである２つのキャリア本体７０Ａ，７０Ａ
及びこれらに組み合わされる２つの蓋体７０Ｂ，７０Ｂ
をセットする。２つのキャリア本体７０Ａ，７０Ａは、
ロータ回転中心Ｏの外側に、前面開口部を回転円の外側
に向けて横向きに固定され、２つの蓋体７０Ｂ，７０Ｂ
は、ロータ２０上のキャリア本体７０Ａ，７０Ａ間に、
内面を上方に向けて水平に固定される。

【００２７】ワークのセットが終わると、図３（ａ）に
示すように、ロータ２０を低速回転させながら、第１の
洗浄ノズル４０及び第３の洗浄ノズル６０から純水を噴
出する。これにより、ロータ２０上のワークに上方及び
下方から純水が吹き付けられ、ワークであるキャリア本
体７０Ａ，７０Ａの外面及び蓋体７０Ｂ，７０Ｂの内外
面が純水ジェットにより粗洗浄される。

【００２８】この粗洗浄が終わると、図３（ｂ）に示す
ように、ロータ２０が僅かに回転することにより、第２
の洗浄ノズル５０による洗浄位置に、蓋体７０Ｂ，７０
Ｂの一方を移動させる。具体的には、第２の洗浄ノズル
５０が一方の蓋体７０Ｂに正対する位置まで、ロータ２
０が回転する。第２の洗浄ノズル５０は、水平下向き姿
勢である。第２の洗浄ノズル５０がｘ方向に移動しつつ
純水を噴出することにより、一方の蓋体７０Ｂの内面
が、純水の微粒子により精密にジェット洗浄される。

【００２９】このジェット洗浄が終わると、図３（ｃ）
に示すように、第２の洗浄ノズル５０による洗浄位置
に、蓋体７０Ｂ，７０Ｂの他方を移動させ、第２の洗浄
ノズル５０がｘ方向に移動しつつ純水を噴出する。これ
により、他方の蓋体７０Ｂの内面が、純水の微粒子によ
り精密にジェット洗浄される。

【００３０】このようにして蓋体７０Ｂ，７０Ｂの内面
の精密洗浄が終わると、図３（ｄ）に示すように、第２
の洗浄ノズル５０による洗浄位置に、キャリア本体７０
Ａ，７０Ａの一方を移動させる。具体的には、第２の洗
浄ノズル５０が一方のキャリア本体７０Ａの背部内面に
正対する位置まで、ロータ２０が回転する。そうする
と、図４（ａ）（ｂ）に示すように、第２の洗浄ノズル
５０が垂直姿勢でｘ方向に往復移動し、同時に転向位置
近傍でα方向に旋回する。これにより、第２の洗浄ノズ
ル５０から噴出される純水が、キャリア本体７０Ａの一
方の側板７２の内面、背部７３の内面、他方の側板７２
の内面に対してほぼ等距離を維持しつつ衝突する。

【００３１】これが終わると、図５（ａ）（ｂ）に示す
ように、第２の洗浄ノズル５０が垂直姿勢から水平姿勢
へθ方向へ回転する。そして、第２の洗浄ノズル５０が
ｘ方向に往復移動し、同時に転向位置近傍でα方向に旋
回する。これにより、第２の洗浄ノズル５０から噴出さ
れる純水が、キャリア本体７０Ａの一方の端板７１の内
面、背部７３の内面、他方の端板７１の内面に対してほ
ぼ等距離を維持しつつ衝突する。

【００３２】かくして、一方のキャリア本体７０Ａの内
面が純水の微粒子によりジェット洗浄（精密洗浄）され
る。これが終わると、図３（ｅ）に示すように、他方の
キャリア本体７０Ａを第２の洗浄ノズル５０による洗浄
位置に移動させる。そして、このキャリア本体７０Ａの
内面に対して、同様のジェット洗浄（精密洗浄）を行
う。

【００３３】以上でワークであるキャリア本体７０Ａ，
７０Ａ及び蓋体７０Ｂ，７０Ｂの洗浄処理が終わる。

【００３４】ワークの洗浄処理が終わると、図３（ｆ）
に示すように、ロータ２０を高速回転させる。このと
き、処理槽１０内を空気が流通する。この通気と遠心力
により、キャリア本体７０Ａ，７０Ａ及び蓋体７０Ｂ，
７０Ｂの内外面が水切りされる。特に、キャリア本体７
０Ａ，７０Ａが回転中心の外側に位置するので、キャリ
ア本体７０Ａ，７０Ａの全体に遠心力が作用する上、キ
ャリア本体７０Ａ，７０Ａの前面開口部が回転円の外側
を向いているので、キャリア本体７０Ａ，７０Ａの内部
からの排水も促進され、キャリア本体７０Ａ，７０Ａ及
び蓋体７０Ｂ，７０Ｂの内外面が効率的に水切りされ
る。しかしながら、キャリア本体７０Ａ，７０Ａの内面
については、その内部を空気が流通しないこともあって
完全な水切りが困難である。

【００３５】そこで次に、図３（ｇ）に示すように、ロ
ータ２０の低速回転により、ガスブロー手段３０による
乾燥位置、具体的には処理槽１０の円筒部に対称的に設
けられた温風吐出口１４，１４が、キャリア本体７０
Ａ，７０Ａの内部に対向する位置まで、キャリア本体７
０Ａ，７０Ａを移動させる。そして、ガスブロー手段３
０により、温風吐出口１４，１４から処理槽１０内のキ
ャリア本体７０Ａ，７０Ａの内部に温風を吹き出す。そ
の温風は、各キャリア本体７０Ａの底部内面に衝突した
後、側板７２，７２の内面に設けられたウエーハ保持溝
７４に沿ってキャリア本体７０Ａを流通する。また、端
板７１，７１の内面に沿ってキャリア本体７０Ａを流通
する。

【００３６】かくして、スピン乾燥では完全な水切りが
困難なキャリア本体７０Ａ，７０Ａの内面についても完
全乾燥が同時に行われる。

【００３７】温風ブローによるキャリア本体７０Ａ，７
０Ａの内面同時乾燥が終わると、図３（ｈ）に示すよう
に、ガスブロー手段３０による乾燥位置に蓋体７０Ｂ，
７０Ｂを移動させた後、処理槽１０に付設された起立機
構２２，２２により、蓋体７０Ｂ，７０Ｂを垂直姿勢に
起立させ、内面を温風吐出口１４，１４に対向させる。
そして、蓋体７０Ｂ，７０Ｂの内面に対しても同様の温
風ブローによる同時乾燥を行う。

【００３８】最後に、蓋体７０Ｂ，７０Ｂを水平姿勢に
戻し、図３（ｉ）に示すように、ロータ２０を再度高速
回転させることにより、ロータ２０上のワークに対して
冷却を兼ねる回転乾燥を行い、洗浄処理に続く乾燥処理
を終える。

【００３９】ガスブローにおける温風の温度としては、
キャリア内面温度が７０℃以上に加熱され、且つキャリ
アを構成する樹脂が熱変形しない温度が適当である。こ
の温度が低すぎると乾燥が不完全になり、同時に、含浸
した有機及び無機の汚染分子が除去困難となる。高すぎ
る場合は前述したキャリアの熱変形が問題になる。ま
た、水切りにおけるロータ２０の回転速度としては５０
０〜１５００ｒｐｍが適当である。なぜなら、回転速度
が低いと水滴が起こり乾燥不良を引き起こすと同時に乾
燥時間が長くなる。逆に回転速度が高いとキャリアにダ
メージを与える危険がある。

【００４０】本実施形態のスピンドライヤは、２個のウ
エーハキャリア７０を同時処理するが、１個でもよく、
３個以上でもよい。２個以上の方が、処理効率が上が
り、且つロータ２０上の荷重のバランスをとり易くなる
点から好都合である。同時処理するウエーハキャリア７
０が複数の場合も、本実施形態のように、その個数に対
応してガスブロー手段３０の温風吐出口１４を設けるこ
とにより、温風乾燥が同時に行われ、処理時間の延長に
よるスループット性の悪化が回避される。

【００４１】外面洗浄用の第２の洗浄ノズル５０につい
ても、同時処理するウエーハキャリア７０の個数に対応
して設置することにより、スループット性がより一層向
上する。

【００４２】洗浄及び温風乾燥は、キャリア本体７０Ａ
と蓋体７０Ｂで順序を入れ替えて行うことも可能であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明のスピン
ドライヤは、効率的な回転乾燥に温風乾燥を組み合わせ
たことにより、気流が流通しないボックス型のウエーハ
キャリアを、オープンラックタイプのウエーハキャリア
を回転乾燥する時間よりも短時間で高効率に乾燥でき、
そのウエーハキャリアの洗浄処理等におけるスループッ
ト性の改善に大きな効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すスピンドライヤの模
式平面図である。

【図２】同スピンドライヤの模式立面図である。

【図３】同スピンドライヤの動作を段階的に示す模式立
面図である。

【図４】キャリアの内面洗浄方法の説明図である。

【図５】キャリアの内面洗浄方法の説明図である。

【符号の説明】

１０処理槽１１上蓋１３排気口１４温風吐出口２０ロータ３０ガスブロー手段３１温風生成ユニット４０，５０，６０洗浄ノズル５１駆動機構７０ウエーハキャリア７０Ａキャリア本体７０Ｂ蓋体８０ポンプユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエーハを並列させて収容するボ
ックス型のウエーハキャリアを収容する処理槽と、該処
理槽内に設けられ、前記ウエーハキャリアを、その前面
開口部が回転円外側を向き、且つ背面より外側を回転中
心が通過するように支持して回転させるロータと、前記
ウエーハキャリアの前面開口部からキャリア内に加熱気
体を吹き込むガスブロー手段とを具備することを特徴と
するスピンドライヤ。
【請求項２】前記ロータは、回転中心の周囲に複数の
ウエーハキャリアを対称的に搭載することを特徴とする
請求項１に記載のスピンドライヤ。
【請求項３】前記ガスブロー手段は、前記処理槽内に
おけるウエーハキャリアの搭載位置に対応して前記処理
槽に設けられた温風吐出口を有し、複数のウエーハキャ
リアに同時に加熱気体の吹き込みを行うことを特徴とす
る請求項２に記載のスピンドライヤ。
【請求項４】前記ロータは、ウエーハキャリアと共
に、そのウエーハキャリアに組み合わされる蓋体を搭載
することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のスピ
ンドライヤ。
【請求項５】前記ガスブロー手段は、前記キャリア内
面のウエーハ保持溝に沿った気流を形成することを特徴
とする請求項１、２、３又は４に記載のスピンドライ
ヤ。
【請求項６】前記処理槽は洗浄槽を兼ね、前記ウエー
ハキャリアの少なくとも内面に洗浄液を吹き付ける洗浄
ノズルを装備することを特徴とする請求項１、２、３、
４又は５に記載のスピンドライヤ。