JP2010157528A - 基板乾燥装置及び基板の乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲に飛散する薬液や水の跳ね返りを抑制することができる半導体基板乾燥装置を提供する。
【解決手段】半導体基板Ｗを保持する保持部２と、保持部を回転させる回転部３と、保持部の周囲を囲って設けられたカップ４とを備え、半導体基板Ｗの乾燥時には、回転部３を回転すると共に、エア吹き付け部５によってカップの内面にエアを吹き付ける。更に、ヒータ６によって少なくともカップ４の内面を１００℃程度に加熱する。
【選択図】図３

Description

本発明は基板乾燥装置及び基板の乾燥方法に関する。詳しくは、基板を回転させて乾燥させる基板乾燥装置及び基板を回転させて乾燥させる基板の乾燥方法に係るものである。

半導体デバイスの製造に用いられる半導体基板洗浄装置として、回転する半導体基板の中心付近に薬液や水を供給して洗浄を行う手法がある。そして、こうした洗浄の後には半導体基板を回転させ、遠心力によって薬液や水を振り切って乾燥を行っている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−１００７７０号公報

ところで、半導体基板乾燥装置には、薬液や水の飛散防止のために半導体基板の周囲を囲ってカップが設けられているのであるが、高速回転により振り飛ばされた薬液や水がカップに当たり、半導体基板上に跳ね返ることで再付着することがある。そして、半導体基板に薬液や水が再付着した場合には、半導体基板に残渣が生じる可能性があり、製品不良の一因となってしまう。

なお、特開２００６−３２６３７号公報には回収チャンバ（カップに相当）の内壁に吸収材を貼付して跳ね返りを抑制する技術が開示されている。しかし、吸水した水滴により回収チャンバ表面にはうっすらと水膜が張った状態となり、連続的に水滴が飛散してきた場合には、水膜と飛散してきた水滴が衝突することによって、水滴が半導体基板上に跳ね返ってしまう。

同様に、特開２０００−７０８８４号公報には洗浄チャンバ（カップに相当）の内壁に親水化処理を施す技術が開示されている。しかし、洗浄チャンバ表面にはうっすらと水膜が張った状態となり、連続的に水滴が飛散してきた場合には、水膜と飛散してきた水滴が衝突することによって、水滴が半導体基板上に跳ね返ってしまう。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、周囲に飛散する薬液や水の跳ね返りを抑制することができる基板乾燥装置及び基板の乾燥方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る基板乾燥装置は、基板を保持する保持部と、該保持部を回転させる回転部と、前記保持部の周囲を囲って設けられた飛散防止部と、該飛散防止部の内面を乾燥させる乾燥部とを備える。

ここで、乾燥部により飛散防止部の内面を乾燥させることによって、飛散防止部の内面に付着した薬液や水を除去することができる。なお、ここでの「内面」とは基板に面している側の面を意味している。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る基板の乾燥方法は、基板の周囲を囲って設けられた飛散防止部を乾燥させながら、前記基板を回転する工程を備える。

ここで、基板の周囲を囲って設けられた飛散防止部を乾燥させることによって、飛散防止部の内面に付着した薬液や水を除去することができる。上記と同様に、ここでの「内面」とは基板に面している側の面を意味している。

本発明を適用した基板乾燥装置及び基板の乾燥方法では、周囲に飛散する薬液や水の跳ね返りを抑制することができるために、基板に生じる残差を抑制することができ、製品不良の低減が実現する

以下、発明を実施するための最良の形態（以下、「実施の形態」と称する。）について説明を行う。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（乾燥手段がエア吹き付け部の場合）
２．第２の実施の形態（乾燥手段がヒータの場合）
３．第３の実施の形態（乾燥手段がエア吹き付け手段及びヒータの場合）
４．変形例

＜１．第１の実施の形態＞
［半導体基板乾燥装置の概略構成図］
図１は本発明を適用した基板乾燥装置の一例である半導体基板乾燥装置を説明するための模式的な概略説明図である。ここで示す半導体基板乾燥装置１は、主として保持部２と、回転部３と、カップ４と、エア吹き付け部５とによって構成されている。なお、カップ４は飛散防止部の一例であり、エア吹き付け部５は乾燥部の一例である。

ここで、保持部２は、半導体基板Ｗを保持可能に構成されており、具体的には、回転部３に取り付けられた十字形状の樹脂製アーム２１に設けられたツメ部２２により半導体基板Ｗを４方向から挟み込むことで半導体基板Ｗを保持可能に構成されている。

なお、樹脂製アーム２１が取り付けられた回転部３はその下面に回転軸３１が連結されている。そして、回転軸３１は図示しないモータに連結されており、このモータを駆動することによって保持部２が図１中符号Ａで示す方向に１０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍ程度で回転可能に構成されている。

また、カップ４は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂やポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂等の樹脂材料からなり、保持部３の周囲を囲む様に配置されている。具体的には、回転部３が保持する半導体基板Ｗの外周から１０ｍｍ〜１５ｍｍ離れて配置する。この様な位置にカップ４を配置した際に、カップ４の上端が半導体基板Ｗから５ｍｍ〜３０ｍｍに位置し、カップ４の下端が半導体基板Ｗからの薬液や水滴の飛散を充分に防止できる程度に位置する様に、カップ４は形成されている。なお、カップ４の上端部には概ね１０°〜８９°程度のテーパ部４１が形成されている。

更に、エア吹き付け部５は、カップ４の内面に向けてエアを吹き付けることが可能に構成されている。
ここで、エア吹き付け部５は、より一層充分にカップ４の内面を乾燥させるために、複数個のノズルが設けられた方が良く、好ましくは１〜１０ｃｍ間隔、更に好ましくは３ｃｍ間隔で設けられた方が望ましい。なお、ノズルからは、チャンバの排気能力を超えない程度であって、カップ４の内面に付着した薬液や水を吹き飛ばすのに充分な量のエアを吹き付ける。

［半導体基板の乾燥方法］
次に、上記の様に構成された半導体基板乾燥装置の動作について説明を行う。即ち、本発明を適用した基板の乾燥方法の一例である半導体基板の乾燥方法について説明を行う。

先ず、チャンバ（図示せず）内に設置された半導体基板乾燥装置１の保持部２に半導体基板Ｗを載置し、保持部２の樹脂製アーム２１に設けられたツメ部２２により半導体基板Ｗを４方向から挟み込むことで半導体基板Ｗを保持する。

そして、保持部２により半導体基板Ｗを保持するとチャンバの内部を閉塞する。チャンバの内部が閉塞されると、真空吸引源（図示せず）を作動してチャンバの内部を減圧し、チャンバの内部が所定の圧力まで減圧されると、回転部３を低速で回転する。更に、図示しないリンスノズルからリンス液を供給する。

これにより半導体基板Ｗに付着している純水等がリンス液で置換されると共に、遠心力により保持部２の周囲に向かって飛散する。

所定時間だけ上記した処理を行った後に、図示しないリンスノズルからのリンス供給を停止すると共に、回転部３を高速で回転させる。このときに、エア吹き付け部５によってカップ４の内面に向けたエアの吹き付けを開始する。なお、同時に図示しない気体ノズルから半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給する。

ここで、回転部３を高速で回転することによって保持部２に保持された半導体基板Ｗに付着した純水等が遠心力によって振り切られる。また、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給することで、こうした窒素ガスによっても半導体基板Ｗは乾燥することとなる。

こうした処理を所定期間行った後に、回転部３の回転を停止すると共に、窒素ノズルからの窒素供給を停止し、更には、エア吹き付け部５からのエア吹き付けを停止する。その後、チャンバを開放し、半導体基板Ｗを外部に搬出することで半導体基板Ｗの乾燥処理が完了する。

本発明を適用した半導体基板乾燥装置では、エア吹き付け部５によってカップ４の内面に向けてエアを吹き付けながら乾燥処理を行っているために、周囲に飛散する純水等の半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができる。即ち、カップ４の内面にエアを吹き付け、積極的にカップ４の内面を乾燥させながら半導体基板Ｗの乾燥処理を行っているために、半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができるのである。そして、その結果として、乾燥処理による純水等の残渣を低減することができる。

なお、上記した第１の実施の形態では、リンスノズルからリンス液を供給し、純水等とリンス液とを置換した上で乾燥処理を行う場合を例に挙げて説明を行っているが、必ずしもリンス液を供給する必要はない。但し、純水等とリンス液を置換した上で乾燥処理を行った方がより充分に乾燥を行うことができる。

また、上記した第１の実施の形態では、回転部３の高速回転と同時にエアの吹き付けを開始しているが、エアの吹き付け開始タイミングについては、回転部３の高速回転の開始前であっても、開始後であっても良い。

更に、上記した第１の実施の形態では、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給しながら乾燥させる場合を例に挙げているが、必ずしも窒素ガスを供給する必要は無い。但し、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給することによって、より短時間で乾燥処理が完了することとなる。

＜２．第２の実施の形態＞
［半導体基板乾燥装置の概略構成図］
図２は本発明を適用した基板乾燥装置の他の一例である半導体基板乾燥装置を説明するための模式的な概略説明図である。ここで示す半導体基板乾燥装置１は、主として保持部２と、回転部３と、カップ４と、ヒータ６とによって構成されている。なお、カップ４は飛散防止部の一例であり、ヒータ６は乾燥部の一例である。

ここで、保持部２は、上記した第１の実施の形態と同様に、半導体基板Ｗを保持可能に構成されている。具体的には、回転部３に取り付けられた十字形状の樹脂製アーム２１に設けられたツメ部２２により半導体基板Ｗを４方向から挟み込むことで半導体基板Ｗを保持可能に構成されている。

なお、樹脂製アーム２１が取り付けられた回転部３はその下面に回転軸３１が連結されている点についても上記した第１の実施の形態と同様であり、モータを駆動することによって保持部２が図２中符号Ａで示す方向に回転する。

また、カップ４は、例えば、セラミックス材料からなり、保持部３の周囲を囲む様に配置されている。具体的には、回転部３が保持する半導体基板Ｗの外周から１０ｍｍ〜１５ｍｍ離れて配置する。この様な位置にカップ４を配置した際に、カップ４の上端が半導体基板Ｗから５ｍｍ〜３０ｍｍに位置し、カップ４の下端が半導体基板Ｗからの薬液や水滴の飛散を充分に防止できる程度に位置する様に、カップ４は形成されている。なお、カップ４の上端部には概ね１０°〜８９°程度のテーパ部４１が形成されている。

ここで、ヒータ６は、カップ４を加熱可能に構成されている。具体的には、ヒータ６によってカップ４を５０℃〜１５０℃程度の温度域に加熱することができる様に構成されている。ヒータ６によって、カップ４の内面に付着した薬液や水を加熱乾燥するのに充分な熱量を印加することが好ましく、カップを水の沸点以上に加熱することが効果的であると考えられる。なお、ヒータ６によって少なくともカップ４の内面が加熱されれば充分であって、必ずしもカップ４全体を加熱する必要は無い。

［半導体基板の乾燥方法］
次に、上記の様に構成された半導体基板乾燥装置の動作について説明を行う。即ち、本発明を適用した基板の乾燥方法の他の一例である半導体基板の乾燥方法について説明を行う。

先ず、チャンバ（図示せず）内に設置された半導体基板乾燥装置１の保持部２に半導体基板Ｗを載置し、保持部２の樹脂製アーム２１に設けられたツメ部２２により半導体基板Ｗを４方向から挟み込むことで半導体基板Ｗを保持する。

そして、保持部２により半導体基板Ｗを保持するとチャンバの内部を閉塞する。チャンバの内部が閉塞されると、真空吸引源（図示せず）を作動してチャンバの内部を減圧し、チャンバの内部が所定の圧力まで減圧されると、回転部３を低速で回転する。更に、図示しないリンスノズルからリンス液を供給する。

なお、リンス液を供給することによって、半導体基板Ｗに付着している純水等がリンス液で置換されるという点については、上記した第１の実施の形態と同様である。

所定時間だけ上記した処理を行った後に、図示しないリンスノズルからのリンス供給を停止すると共に、回転部３を高速で回転させる。このときに、ヒータ６によってカップ４の加熱を開始する。なお、同時に図示しない気体ノズルから半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給する。

ここで、回転部３を高速で回転することによって保持部２に保持された半導体基板Ｗに付着した純水等が遠心力によって振り切られる。また、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給することで、こうした窒素ガスによっても半導体基板Ｗは乾燥することとなる。こうした点については、上記した第１の実施の形態と同様である。

こうした処理を所定期間行った後に、回転部３の回転を停止すると共に、窒素ノズルからの窒素供給を停止し、更には、ヒータ６によるカップ４の加熱を停止する。その後、チャンバを開放し、半導体基板Ｗを外部に搬出することで半導体基板Ｗの乾燥処理が完了する。

本発明を適用した半導体基板乾燥装置では、ヒータ６によってカップ４を加熱しながら乾燥処理を行っているために、周囲に飛散する純水等の半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができる。即ち、ヒータ６によってカップ４を加熱し、積極的にカップ４の内面を乾燥させながら半導体基板Ｗの乾燥処理を行っているために、半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができるのである。そして、その結果として、乾燥処理による純水等の残渣を低減することができる。

なお、上記した第２の実施の形態では、リンスノズルからリンス液を供給し、純水等とリンス液とを置換した上で乾燥処理を行う場合を例に挙げて説明を行っているが、必ずしもリンス液を供給する必要はない。但し、純水等とリンス液を置換した上で乾燥処理を行った方がより充分に乾燥を行うことができる。

また、上記した第２の実施の形態では、回転部３の高速回転と同時にカップの加熱を開始しているが、カップの加熱タイミングについては、回転部３の高速回転の開始前であっても、開始後であっても良い。

更に、上記した第２の実施の形態では、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給しながら乾燥させる場合を例に挙げているが、必ずしも窒素ガスを供給する必要は無い。但し、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給することによって、より短時間で乾燥処理が完了することとなる。

＜３．第３の実施の形態＞
［半導体基板乾燥装置の概略構成図］
図３は本発明を適用した基板乾燥装置の更に他の一例である半導体基板乾燥装置を説明するための模式的な断面図である。ここで示す半導体基板乾燥装置１は、主として保持部２と、回転部３と、カップ４と、エア吹き付け部５と、ヒータ６とによって構成されている。なお、カップ４は飛散防止部の一例であり、エア吹き付け部５及びヒータ６は乾燥部の一例である。

ここで、保持部２は、上記した第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、半導体基板Ｗを保持可能に構成されている。具体的には、回転部３に取り付けられた十字形状の樹脂製アーム２１に設けられたツメ部２２により半導体基板Ｗを４方向から挟み込むことで半導体基板Ｗを保持可能に構成されている。

なお、樹脂製アーム２１が取り付けられた回転部３はその下面に回転軸３１が連結されている点についても上記した第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様であり、モータを駆動することによって保持部２が図３中符号Ａで示す方向に回転する。

また、カップ４は、例えば、セラミックス材料からなり、保持部３の周囲を囲む様に配置されている点についても第２の実施の形態と同様である。

更に、エア吹き付け部５は、上記した第１の実施の形態と同様に、カップ４の内面に向けてエアを吹き付けることが可能に構成されている。また、ヒータ６は、上記した第２の実施の形態と同様に、カップ４を加熱可能に構成されている。

［半導体基板の乾燥方法］
次に、上記の様に構成された半導体基板乾燥装置の動作について説明を行う。即ち、本発明を適用した基板の乾燥方法の更に他の一例である半導体基板の乾燥方法について説明を行う。

先ず、チャンバ（図示せず）内に設置された半導体基板乾燥装置１の保持部２に半導体基板Ｗを載置し、保持部２の樹脂製アーム２１に設けられたツメ部２２により半導体基板Ｗを４方向から挟み込むことで半導体基板Ｗを保持する。

そして、保持部２により半導体基板Ｗを保持するとチャンバの内部を閉塞する。チャンバの内部が閉塞されると、真空吸引源（図示せず）を作動してチャンバの内部を減圧し、チャンバの内部が所定の圧力まで減圧されると、回転部３を低速で回転する。更に、図示しないリンスノズルからリンス液を供給する。

なお、リンス液を供給することによって、半導体基板Ｗに付着している純水等がリンス液で置換されるという点については、上記した第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様である。

所定時間だけ上記した処理を行った後に、図示しないリンスノズルからのリンス供給を停止すると共に、回転部３を高速で回転させる。このときに、エア吹き付け部５によってカップの内面に向けたエアの吹き付けを開始すると共に、ヒータ６によってカップ４の加熱を開始する。なお、同時に図示しない気体ノズルから半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給する。

ここで、回転部３を高速で回転することによって保持部２に保持された半導体基板Ｗに付着した純水等が遠心力によって振り切られる。また、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給することで、こうした窒素ガスによっても半導体基板Ｗは乾燥することとなる。こうした点については、上記した第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様である。

こうした処理を所定期間行った後に、回転部３の回転を停止すると共に、窒素ノズルからの窒素供給を停止し、更には、エア吹き付け部５からのエア吹き付けを停止し、ヒータ６によるカップ４の加熱を停止する。その後、チャンバを開放し、半導体基板Ｗを外部に搬出することで半導体基板Ｗの乾燥処理が完了する。

本発明を適用した半導体基板乾燥装置では、エア吹き付け部５によってカップ４の内面に向けてエアを吹き付けながら乾燥処理を行っているために、周囲に飛散する純水等の半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができる。また、同時にヒータ６によってカップ４を加熱しながら乾燥処理を行っているために、周囲に飛散する純水等の半導体基板Ｗへの跳ね返りをより一層充分に抑制することができる。即ち、エアの吹き付けや加熱といった方法によってカップ４の内面を積極的に乾燥させながら半導体基板Ｗの乾燥処理を行っているために、半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができるのである。そして、その結果として、乾燥処理による純水等の残渣を低減することができる。

なお、上記した第３の実施の形態では、リンスノズルからリンス液を供給し、純水等とリンス液とを置換した上で乾燥処理を行う場合を例に挙げて説明を行っているが、必ずしもリンス液を供給する必要はない。但し、純水等とリンス液を置換した上で乾燥処理を行った方がより充分に乾燥を行うことができる。

また、上記した第３の実施の形態では、回転部３の高速回転と同時にエアの吹き付けを開始しているが、エアの吹き付け開始タイミングについては、回転部３の高速回転の開始前であっても、開始後であっても良い。

更に、上記した第３の実施の形態では、回転部３の高速回転と同時にカップの加熱を開始しているが、カップの加熱タイミングについては、回転部３の高速回転の開始前であっても、開始後であっても良い。

また、上記した第３の実施の形態では、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給しながら乾燥させる場合を例に挙げているが、必ずしも窒素ガスを供給する必要は無い。但し、半導体基板Ｗの表面に窒素ガスを供給することによって、より短時間で乾燥処理が完了することとなる。

＜４．変形例＞
上記した第１の実施の形態では、ＰＶＡ樹脂やＰＣＶ樹脂等の樹脂材料からなるカップ４を例に挙げて説明を行っているが、カップ４の内面に親水性を付与することによって、より一層半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができる。即ち、カップ４の内面に親水性を付与し、カップ４の内面に付着する純水等の膜を薄膜化することによって、カップ４の内面の乾燥し易い状況となるために、より一層半導体基板Ｗへの跳ね返りを抑制することができるのである。

例えば、カップ４の内面にガラス繊維（被膜）系のコーティング剤を塗布することによって、カップ４の内面に親水性を付与することができる。なお、プラズマＣＶＤ法を用いてカップ４の内面に酸化チタン膜を成膜する方法によっても、カップ４の内面に親水性を付与することができる。

本発明を適用した基板乾燥装置の一例である半導体基板乾燥装置を説明するための模式的な概略説明図である。 本発明を適用した基板乾燥装置の一例である半導体基板乾燥装置を説明するための模式的な概略説明図である。 本発明を適用した基板乾燥装置の更に他の一例である半導体基板乾燥装置を説明するための模式的な断面図である。

符号の説明

１ 半導体基板乾燥装置
２ 保持部
３ 回転部
４ カップ
５ エア吹き付け部
６ ヒータ
２１ アーム部
２２ ツメ部
３１ 回転軸
４１ テーパ部

Claims (6)

1. 基板を保持する保持部と、
   該保持部を回転させる回転部と、
   前記保持部の周囲を囲って設けられた飛散防止部と、
   該飛散防止部の内面を乾燥させる乾燥部とを備える
   基板乾燥装置。
2. 前記乾燥部は、前記飛散防止部の内面に気体を吹き付ける気体吹き付け部を有する
   請求項１に記載の基板乾燥装置。
3. 前記乾燥部は、前記飛散防止部の少なくとも内面を加熱する加熱部を有する
   請求項１または請求項２に記載の基板乾燥装置。
4. 前記飛散防止部は、その内面が親水性を有する
   請求項１または請求項２または請求項３に記載の基板乾燥装置。
5. 前記飛散防止部は、セラミック材料からなる
   請求項３に記載の基板乾燥装置。
6. 基板の周囲を囲って設けられた飛散防止部を乾燥させながら、前記基板を回転する工程を備える
   基板の乾燥方法。

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