JP2511873B2 - ベ−パ乾燥装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乾燥技術、特に、ベーパを利用して乾燥お
よび洗浄を行う技術に関し、例えば、半導体装置の製造
において、水洗い後のウエハを乾燥させる技術に利用し
て有効なものに関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造において、水洗い後のウエハを乾燥
する装置として、複数枚のウエハを治具で保持した状態
でイソプロピルアルコール等のような有機溶剤のベーパ
雰囲気中に浸漬し、ウエハとベーパとの温度差によって
水とベーパ滴である有機溶媒とを置換させ、その後の有
機溶剤の蒸発によってウエハを乾燥させるように構成さ
れているベーパ乾燥装置がある。

なお、ベーパ乾燥装置を述べてある例としては、特開
昭56−168072号公報および実開昭59−138232号公報があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなベーパ乾燥装置においては、ウエハを保持
する治具がウエハに比較して熱伝導性が低く、かつ熱容
量が大きいため、水と有機溶剤との置換および有機溶剤
の蒸発とも、治具の方がウエハよりも時間がかかり、そ
の結果、乾燥作業のサイクルが治具の乾燥によって規定
されることになるため、長期化するという問題点がある
ことが、本発明者によって明らかにされた。

本発明の目的は、乾燥作業時間を短縮化することがで
きるベーパ乾燥装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を説明すれば、次の通りである。

すなわち、ベーパ乾燥装置において、被処理物を保持
している治具を加熱するための専用の加熱手段を付設し
たものである。

〔作用〕

前記手段によれば、治具が専用の加熱手段により加熱
されるため、熱伝導性が低く、かつ熱容量が大きくて
も、治具は被処理物と同等に昇温することになる。その
結果、乾燥作業時間を実質的に被処理物の乾燥時間に依
存させることができるため、乾燥作業時間が短縮される
ことになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるベーパ乾燥装置を示
す縦断面図、第２図はその作用を説明するための線図で
ある。

本実施例において、このベーパ乾燥装置は略箱形状に
形成されている本体１を備えており、本体１の上部には
被処理物保持治具としてのカートリッジを出し入れする
ための出入口２が開設されている。本体１内には石英ガ
ラスを用いて本体１と相似形状に形成されているベーパ
槽３が外周囲に間隙を介設されて同心的に設置されてお
り、その上部の開口部４はカートリッジ出入口２に対向
されている。

このベーパ槽３の開口部４の内周壁には冷却水を循環
させるためのコイル状の冷却パイプ５が装着されてい
る。ベーパ槽３の内部には、例えばイソプロピルアルコ
ール（IPA）、トリクレンあるいはメタノールアルコー
ル等の有機溶剤６が収容されており、これは本体１の外
部から給液管７によって供給されるようになっている。
ベーパ槽３下には赤外線ヒータまたは鉄やアルミニュー
ムのブロックにシーズヒータを埋め込んだヒートブロッ
ク等からなる加熱装置８が設置されており、加熱装置８
は有機溶剤７を加熱することにより、それを強制的に蒸
発させてベーパを発生させるように構成されている。

また、このベーパ槽３内の有機溶剤６の液面より上方
には上部を開口したトレー９が滴下して来る水滴を受け
得るように設置されており、このトレー９の底部には本
体１の外部へ連通する排液管10が接続されている。この
トレー９は中央孔を有する受け皿を上下に配設されてな
る多段構造に構成されることにより、有機溶剤６が蒸発
してなるベーパが上方に通過するのを許容するようにな
っている。そして、トレー９の真上にはカートリッジ11
が吊り下げられてセットされるようになっており、カー
トリッジ11は耐薬品性の良好な弗素樹脂を用いて被処理
物としてのウエハ12を１枚または複数枚保持し得るよう
に構成されている。

本体１胴部には、カートリッジ専用加熱手段としての
赤外線ランプヒータ13が高さの略中央位置に配されて設
備されており、このヒータ13はベーパ槽３の石英ガラス
を通してその内部にセットされたカートリッジ11を効果
的に加熱し得るように構成されている。

次に作用を説明する。

ベーパ槽３の底部に貯留されている有機溶剤６の液体
はヒータ８により加熱されて蒸発しベーパを発生する。
ベーパはトレー９を通過して上昇し、冷却パイプ５によ
ってコールドトラップされるため、ベーパ槽３内は完全
にベーパ雰囲気になる。

ウエハ12が複数枚（通常、25枚程度）収容されたカー
トリッジ11はベーパ槽３内におけるトレー９上の所定位
置に吊り下げられる。所定位置にセットされたカートリ
ッジ11は赤外線ランプヒータ13により非接触にて加熱さ
れ始め昇温して行く。

投入時、ウエハ12およびカートリッジ11は前工程で水
洗いされたため、水により湿潤した状態になっていると
ともに、低温状態になっている。

このように低温状態になったウエハ12およびカートリ
ッジ11がベーパ雰囲気中に浸漬されると、それらの表面
においてベーパが結露して付着する。結露した有機溶剤
はウエハおよびカートリッジ表面を湿潤している水分と
次第に置き換わって行き、ウエハ12およびカートリッジ
11の表面温度がベーパ温度と同等になった時点で置換が
終了する。

一方、有機溶剤と置換した水分は表面に残った異物と
共に表面を流下としてトレー９上に滴下し、トレー９に
集水されて排液管10により外部に排出される。このよう
にして、水分がベーパ槽３の底部に貯留されている有機
溶剤６の液中に混入するのを防止することにより、混入
した水分が再蒸発して水蒸気になるのを回避することが
できるため、水分のウエハへの再付着を防止することが
できる。

置換が終了した時点で、カートリッジ11はベーパ槽３
から引き上げられる。このとき、カートリッジ11および
ウエハ12はベーパ雰囲気で加熱されて昇温しているた
め、これらの表面に滴とって付着している有機溶剤は温
度を奪いながら気化することになる。有機溶剤が気化し
きると、カートリッジ11およびウエハ12は乾燥すること
になる。気化した有機溶剤は本体１上のベンチレータ
（図示せず）により吸引されて他所へ拡散するのを防止
される。

ところで、ウエハはシリコンにより形成されているた
め熱伝導性がよく、しかも、厚さが0.5mm程度であるた
め、熱容量がきわめて小さい。これに対して、カートリ
ッジは弗素樹脂により形成されているため熱伝導性が悪
く、しかも肉厚が最大10mm程度あるため、熱容量も大き
い。

つまり、カートリッジを赤外線ランプヒータで加熱し
ない場合、第２図に細い実線曲線および細い破線曲線で
示されているように、カートリッジはウエハに比べて熱
しにくく、さめにしいことになる。これは、カートリッ
ジにおいてはウエハにおけるそれに比べて、水分と有機
用材との置換作用および有機溶剤の気化作用が遅延する
ことを意味する そして、カートリッジに水分が残留していると、その
水分がウエハに移る可能性があるため、ベーパ雰囲気へ
の浸漬時間はカートリッジにおける置換が終了するのに
必要な時間ということになる。第２図に示されている例
では、７分である。また、カートリッジに有機溶剤が残
留したままであると、その溶剤が再びウエハに付着し、
ウエハ上に残留することになるため、ウエハ自体が乾燥
してもカートリッジが乾燥していない間はベンチレータ
の位置から移動させることはできない。したがって、こ
の場合におけるベーパ乾燥作業についての１サイクル時
間は、カートリッジの有機溶剤が蒸発して残留がなくな
るまで総計14分間が必要になる。

しかし、本実施例においては、カートリッジ11は専用
の赤外線ランプヒータ13によって加熱されることによ
り、ベーパ雰囲気による加熱とは別に強制的に昇温され
るため、ウエハについてのベーパ乾燥作業の１サイクル
時間はきわめて短縮されることになる。

すなわち、第２図に実線曲線と破線曲線とによりそれ
ぞれ示されているように、カートリッジ11は赤外線ラン
プヒータ13による加熱により、ウエハ12がベーパによる
加熱によってベーパ雰囲気温度と等しい一定温度（第２
図においては、82.4℃）に達する時点において、略同温
度まで強制的に昇温される。

この昇温途中におけるカートリッジおよびウエハの温
度と、ベーパ雰囲気温度との差により結露現象は発生す
るため、水分と有機溶剤との置換作用は十分に行われ
る。このとき、カートリッジ11は強制昇温されても、大
きい熱容量によって十分な潜熱を備えているため、結露
現象は十分確保される。

ちなみに、赤外線ランプヒータ13は投入時に点灯され
ても初期においては、その支持体の予熱等に熱エネルギ
を浪費されるため、カートリッジ11についての実質的な
加熱開始時期は投入後所定時間経過することになる。そ
して、この加熱遅れも、結露現象を確保する要素にな
る。

このようにして、カートリッジ11の所定温度までの昇
温時間がウエハのそれと同等になり、その結果、水分と
有機溶剤との置換作用の終了も同等になるため、引き上
げ時点はウエハが所定温度まで達した時点に設定するこ
とができる。第２図に示されている例では４分間であ
り、前記の場合に比べて３分間短縮されることになる。

ここで、本実施例においては、赤外線ランプヒータ13
による加熱が加わるため、カートリッジ11およびウエハ
12はベーパによる加熱だけの場合に比べて余分に昇温さ
れることになる。このように、カートリッジ11およびウ
エハ12は十分に昇温されているため、引き上げ後、有機
溶剤が気化する際、これらの付着した有機溶剤は十分な
熱量を受けることになり、急速に気化することになる。
換言すれば、カートリッジ11およびウエハ12は気化熱を
急速に奪われるため、第２図に示されているように、急
勾配で降温することになる。

このようにして、カートリッジ11に付着した有機溶剤
の蒸発も急速に行われるため、カートリッジ11はベーパ
槽３からの引き上げ後、短時間の放置によりベンチレー
タ設置箇所から移動させることができる。第２図に示さ
れている例では、７分程度で乾燥作業の１サイクルを終
了させることができる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）カートリッジを専用のヒータによって加熱させて
強制的に昇降させることにより、ウエハが一定のベーパ
温度に達する時点までに、カートリッジを同温度まで強
制的に昇温させることができるため、水分と有機溶剤と
の置換作用を、カートリッジにおいてウエハと同時に終
了させることができ、したがって、ウエハについて置換
作用が終了する時間をもってカートリッジをベーパ槽か
ら引き上げさせることができ、乾燥作業時間を短縮化す
ることができる。

（２）カートリッジおよびウエハをベーパ温度よりも高
めに昇温させることにより、有機溶剤を急速に気化させ
ることができるため、前記（１）とあいまって、ウエハ
の乾燥作業サイクルを短縮化することができる。

（３）専用加熱手段として赤外線ランプヒータを使用す
ることにより、ベーパ槽を透過してカートリッジのみを
加熱することができるとともに、ベーパに熱源が接触す
るのを回避することができるため、カートリッジの加熱
を有効に行えるとともに、安全性を維持することができ
る。

（４）ベーパ槽内にトレーを水滴を受けるように設備す
ることにより、水分が有機溶剤の液中に滴下することを
阻止することができ、液中の水分が再蒸発してウエハに
再付着してしまうのを防止することができる。

（５）トレーを多段構造に構成することにより、ベーパ
が通り抜けるのを許容させることができるため、ベーパ
と水分との置換作用の低下を抑制することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

専用加熱手段としては赤外線ランプヒータを使用する
に限らず、高周波加熱手段等を使用してもよい。

水滴を受けるトレーは省略してもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるウエハのベーパ乾
燥に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、ホトマスクや光学レンズのベーパ乾燥
等にも適用することができる。本発明は少なくとも複数
枚の被処理物を治具により保持した状態でベーパ雰囲気
に浸漬するベーパ乾燥装置全般に適用することができ
る。

〔発明の効果〕

治具を専用の加熱手段によって加熱させて強制的に昇
温させることにより、被処理物がベーパ温度に達する時
点までに治具を同温度に強制的に昇温させることができ
るため、ベーパ雰囲気浸漬時間を被処理物について必要
な時間に設定することができ、乾燥時間を短縮すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるベーパ乾燥装置を示す
縦断面図、 第２図はその作用を説明するための線図である。 １……本体、２……出入口、３……ベーパ槽、４……開
口部、５……冷却パイプ、６……有機溶剤、７……給液
管、８……加熱装置、９……トレー、10……排液管、11
……カートリッジ（治具）、12……ウエハ（被処理
物）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 佳明 青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東京エ レクトロニクス株式会社内 (72)発明者 市古 育弘 東京都板橋区志村１丁目２番３号 株式 会社金門製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−83333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−23324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−276225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−115725（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−3394（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−54924（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理物を保持する治具と、 前記治具の下に設けられ、水滴を受けかつ多段構造に構
   成されているトレーと、 有機溶媒の蒸気を前記トレーの下方から前記被処理物に
   供給する手段とを有することを特徴とするベーパ乾燥装
   置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のベーパ乾燥装
   置において、前記供給する手段は液体の有機溶媒と前記
   液体の有機溶媒を加熱する手段からなることを特徴とす
   るベーパ乾燥装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項または２項記載のベ
   ーパ乾燥装置において、前記治具を加熱する手段を設け
   ていることを特徴とするベーパ乾燥装置。