JP3364272B2 - 半導体ウェーハの洗浄乾燥方法および洗浄乾燥装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造工程の
うちの洗浄工程に用いられる半導体ウェーハの洗浄乾燥
方法および洗浄乾燥装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、半導体
ウェーハを洗浄した後、乾燥を行っている。この半導体
ウェーハの乾燥には、従来、ダウンフロー型スピンドラ
イヤーを用いていた。図４は従来の乾燥装置を模式的に
示した断面図である。ここで、４１はチャンバー本体、
４２は通気可能なチャンバーの蓋、４３はチャンバーの
蓋４２に取付けられたフィルター、４４は回転テーブル
である。４５ａおよび４５ｂは半導体ウェーハを入れた
キャリアを取付けるクレイドルで、装置停止状態では４
５ａの位置に、乾燥状態では４５ｂの位置にある。４６
はクレイドル４５ａおよび４５ｂを回転テーブル４４に
設置するクレイドル固定ネジ、４７は排気口である。
尚、図を簡略化するために図４には示さなかったが、回
転テーブル４４とクレイドル４５ａおよび４５ｂには孔
やスリット等を設けてあり、水滴を外に排出できるよう
になっている。

【０００３】次に図４に従って上記従来例の動作を説明
する。チャンバーの蓋４２を開け、洗浄が終了した半導
体ウェーハを、キャリアに保持されたままクレイドル４
５ａに取付ける。チャンバーの蓋４２を閉じ、回転テー
ブル４４が高速回転すると、その遠心力によって、クレ
イドル４５ａはクレイドル固定ネジ４６を支点として回
転し、４５ｂの位置に来るため、半導体ウェーハは水平
になる。そして、この遠心力によって、半導体ウェーハ
表面に付着した超純水等のリンス液が吹き飛ばされる。
また、回転テーブル４４が高速回転すると、フィルター
４３を通して清浄な乾燥空気がチャンバー内に導入さ
れ、吹き飛ばされた水滴と共に排気口４７から排出され
る。回転テーブル４４が高速回転し、半導体ウェーハを
乾燥した後、回転テーブル４４は停止し、クレイドル４
５ｂはクレイドル固定ネジ４６を支点として回転し、４
５ａの位置に戻る。チャンバーの蓋４２を開け、乾燥が
終了した半導体ウェーハをキャリアに保持されたままク
レイドル４５ａから取り出す。このようにして半導体ウ
ェーハの乾燥が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体装置の製造工程
途中では、半導体ウェーハの表面に、親水性の部分と疎
水性の部分の両方が存在することが多い。このような表
面状態の場合、従来の乾燥方法では、乾燥終了時点で親
水性部分の一部（主に疎水性部分との境界付近）にウォ
ーターマークと呼ばれる水シミが発生していた。

【０００５】従来の乾燥方法でウォーターマークが発生
する原因は、次の通りである。従来の乾燥方法では、半
導体ウェーハを超純水等のリンス液でオーバーフローリ
ンスする最終洗浄工程を終了してから乾燥を開始するま
での時間が、最短でも３０秒程度かかり、その間に半導
体ウェーハ表面上の物質が半導体ウェーハ上の超純水中
に溶出する。半導体ウェーハ表面の親水性の部分のう
ち、疎水性の部分との境界付近は最も乾燥が遅いので、
上記の溶出した半導体ウェーハ表面上の物質が、この乾
燥が最も遅い部分に析出してウォーターマークとなる。

【０００６】このウォーターマークが発生すると、半導
体装置の製造歩留りや信頼性が低下するという問題点が
あった。そこで、従来では、遠心乾燥装置に洗浄機能を
付加して、半導体ウエーハの洗浄及び乾燥処理を連続し
て行うことが考えられていた（特開昭６３−２１８３５
号）。しかしながら、この構成では、ケース１に純水７
の流入口１１及び流出口８がそれぞれ独立して設けられ
ているので、装置が大型化するという問題があった。ま
た、ケース１の容積に対して流出口１２の口径が小さ
く、純水７の排出作業終了までに時間がかかり、この排
出動作と同時に回転ケース２を回転するには、モータ５
に大きな負荷が掛るので、大型のモータ５が必要とな
り、これによっても装置が大型化するという問題があっ
た。

【０００７】本発明の目的は、コンパクトな構成でウォ
ーターマークの発生を防止し、半導体装置の製造歩留り
や信頼性を高めることが可能な半導体ウェーハの洗浄乾
燥方法および洗浄乾燥装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明における半導体ウ
ェーハの洗浄乾燥方法は、半導体ウェーハを内部に保持
する枠体と、当該枠体が取り付けられる回転テーブル
と、枠体の開口側端面に接離可能に枠体の下方に上下方
向へ移動可能に設けられるリンス液供給用の給水管を備
えた供給手段とを有する半導体ウェーハの洗浄乾燥装置
を用いて半導体ウェーハを洗浄乾燥する方法であって、
給水管を上方に移動して給水管の先端面を枠体の開口側
端面に接合した後に当該開口を通して給水管からリンス
液を枠体の内部に供給して半導体ウェーハを洗浄し、当
該洗浄後に給水管を下方に移動して給水管の先端面を枠
体の開口側端面から離反して開口を通して枠体の内部の
リンス液を排出するとともに回転テーブルを回転して半
導体ウェーハを乾燥することを特徴としている。 また、
本発明における半導体ウェーハの洗浄乾燥装置は、半導
体ウェーハを内部に保持する枠状の枠体と、枠体が取り
付けられる回転テーブルと、枠体の内部にリンス液を供
給する供給手段とを有し、供給手段には、リンス液供給
用の給水管が設けられており、給水管は、枠体の下方に
上下方向へ移動可能に設けられており、給水管の上昇位
置では、給水管の先端面が枠体の一方の開口側端面に接
合して当該開口を通して枠体の内部にリンス液を供給可
能とし、給水管の下降位置では、給水管の先端面が枠体
から離反して当該開口を通して枠体の内部のリンス液を
排出可能とすることを特徴としている。 また、枠体に
は、給水管の上昇位置で給水管の先端面が接合される端
面にリンス液の漏れを防止するシール材が設けられてい
ることが好ましい。

【０００９】

【実施例】図１（Ａ）および（Ｂ）は、実施例の半導体
ウェーハの洗浄乾燥装置を模式的に示した断面図であ
り、（Ａ）はオーバーフローリンス状態の場合、（Ｂ）
は乾燥状態の場合に対応している。ここで、１１はチャ
ンバー本体、１２は通気可能なチャンバーの蓋、１３は
チャンバーの蓋１２に取付けられたフィルター、１４は
回転テーブル、１５は半導体ウェーハを入れたキャリア
を取付ける枠体としてのクレイドル、１６はクレイドル
１５を回転テーブル１４に設置するクレイドル固定ネ
ジ、１７は排気口、１８は給水管（リンス液を供給する
供給手段）、１９は排水口である。尚、図を簡略化する
ために図１には示さなかったが、回転テーブル１４とク
レイドル１５と給水管１８には孔やスリット等を設けて
あり、超純水や水滴を供給したり排出できるようになっ
ている。

【００１０】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例で用いる
クレイドルの説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は
（Ａ）の下面図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ部分の断面図
である。ここで、１５はクレイドルで、このクレイドル
１５の上側からキャリアを取付ける。２１はクレイドル
１５に取付けたキャリアストッパーで、キャリアの落下
を防止するものである。２２はクレイドル１５の底面に
取付けたシール材（たとえばシリコンゴムやテフロン樹
脂等）で、オーバーフローリンス時にリンス液の漏れを
防ぐものである。

【００１１】図３は、本実施例における給水方法を説明
する平面図である。ここで、１８は給水管、１５はクレ
イドル、３１は給水管１８に設けられた孔である。給水
管１８からクレイドル１５へのリンス液の供給は、孔３
１を通して行なう。給水管１８の表面とクレイドル１５
の下面が平らで、しかもクレイドル１５の下面にはシー
ル材が取付けられているため、給水管１８の表面とクレ
イドル１５の下面とを合わせるだけでリンス液を漏らさ
ずにオーバーフローリンスできる。尚、図を簡略化する
ために図３にはクレイドルに取付けられたキャリアスト
ッパーを示していない。

【００１２】次に図１〜図３に従って実施例の動作を説
明する。

【００１３】（Ａ）チャンバーの蓋１２を開け、最終洗
浄が終了した半導体ウェーハをキャリアに保持されたま
まクレイドル１５に取付ける。その直後、給水管１８か
ら超純水等のリンス液がクレイドル１５に供給され、ク
レイドル１５からあふれたリンス液は、回転テーブル１
４とチャンバー本体１１を経由して、排水口１９から排
水される。そこで、半導体ウェーハはクレイドル１５内
でキャリアごとオーバーフローリンスされる。オーバー
フローリンス開始と同時に、チャンバーの蓋１２を閉じ
る。

【００１４】（Ｂ）オーバーフローリンス終了と同時に
給水が停止し、給水管１８が下に移動する。給水管１８
が下に移動することにより、クレイドル１５中のリンス
液が回転テーブル１４とチャンバー本体１１を経由して
排水口１９から排出される。また、給水管１８が下に移
動すると、クレイドル１５はクレイドル固定ネジ１６を
支点として回転し、１５ａに示す位置に来る。給水管１
８が下に移動し止まると同時に、回転テーブル１４が高
速回転し、その遠心力によって、クレイドル１５はクレ
イドル固定ネジ１６を支点として回転し、１５ｂに示す
位置に来るため、半導体ウェーハは水平になる。そし
て、この遠心力によって、半導体ウェーハ表面に付着し
た超純水等のリンス液が吹き飛ばされる。また、回転テ
ーブル１４が高速回転すると、フィルター１３を通して
清浄な乾燥空気がチャンバー内に導入され、吹き飛ばさ
れた水滴と共に排気口１７から排出される。回転テーブ
ル１４が高速回転し、半導体ウェーハを乾燥した後、回
転テーブル１４は停止し、クレイドル１５ｂはクレイド
ル固定ネジ１６を支点として回転し、１５ａの位置に戻
る。回転テーブル１４の停止と共に、給水管１８が上に
移動する。ただしこの時、給水は停止している。また、
給水管１８が上に移動するので、クレイドル１５はクレ
イドル固定ネジ１６を支点として回転し、（Ａ）に示し
た位置に戻るため、半導体ウェーハは垂直になる。

【００１５】尚、上記実施例では乾燥装置中のクレイド
ルは２個となっていたが、これに限るものではなく、１
個または３個以上でも構わない。

【００１６】上記洗浄乾燥方法および洗浄乾燥装置にお
いて、オーバーフローリンス終了から回転テーブル１４
の回転開始までに要する時間を５秒程度に短縮すること
により、ウォーターマークの発生を防止することができ
る。

【００１７】また、上記実施例の洗浄乾燥装置は、乾燥
機のオーバーフローリンス槽が半導体ウェーハ洗浄機の
最終オーバーフローリンス槽を兼ねているので、洗浄機
の最終オーバーフローリンス槽が不要になる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の洗浄乾燥方法および洗浄乾燥装
置では、半導体ウェーハを乾燥開始直前まで枠体内部で
リンス液に浸しておくことができるので、ウォーターマ
ークの発生を防止し、半導体装置の製造歩留りや信頼性
を高めることが可能となる。また、枠体の開口を通して
リンス液が供給・排出されるので、装置全体としてコン
パクト化が可能となる。さらに、枠体の開口を通してリ
ンス液が速やかに排出されるので、リンス液の排出時
間、すなわち洗浄から乾燥に移行する時間を短縮でき、
回転テーブルの駆動用モーターへの負荷が大きくなるこ
とがなく、モータの小型化が可能となり、これによって
も装置全体としてコンパクト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を模式的に示した断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例で用いるクレイドルの説明図で
ある。

【図３】本発明の実施例における給水方法を説明する平
面図である。

【図４】従来例を模式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１１……チャンバー １４……回転テーブル １５，１５ａ，１５ｂ……クレイドル（枠体） １８……給水管（リンス液を供給する供給手段）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハを内部に保持する枠体
   と、当該枠体が取り付けられる回転テーブルと、上記枠
   体の開口側端面に接離可能に上記枠体の下方に上下方向
   へ移動可能に設けられるリンス液供給用の給水管を備え
   た供給手段とを有する半導体ウェーハの洗浄乾燥装置を
   用いて半導体ウェーハを洗浄乾燥する方法であって、 上記給水管を上方に移動して上記給水管の先端面を上記
   枠体の上記開口側端面に接合した後に当該開口を通して
   上記給水管から上記リンス液を上記枠体の内部に供給し
   て上記半導体ウェーハを洗浄し、当該洗浄後に上記給水
   管を下方に移動して上記給水管の先端面を上記枠体の上
   記開口側端面から離反して上記開口を通して上記枠体の
   内部の上記リンス液を排出するとともに上記回転テーブ
   ルを回転して上記半導体ウェーハを乾燥する ことを特徴
   とする半導体ウェーハの洗浄乾燥方法。
2. 【請求項２】 半導体ウェーハを内部に保持する枠体
   と、 上記枠体が取り付けられる回転テーブルと、 上記枠体の内部にリンス液を供給する供給手段とを有
   し、 上記供給手段には、上記リンス液供給用の給水管が設け
   られており、 上記給水管は、上記枠体の下方に上下方向へ移動可能に
   設けられており、 上記給水管の上昇位置では、上記給水管の先端面が上記
   枠体の一方の開口側端面に接合して当該開口を通して上
   記枠体の内部に上記リンス液を供給可能とし、 上記給水管の下降位置では、上記給水管の先端面が上記
   枠体から離反して当該開口を通して上記枠体の内部の上
   記リンス液を排出可能とする ことを特徴とする半導体ウ
   ェーハの洗浄乾燥装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、上記枠体には、上記
   給水管の上昇位置で上記給水管の先端面が接合される端
   面に上記リンス液の漏れを防止するシール材が設けられ
   ていることを特徴とする半導体ウェーハの洗浄乾燥装
   置。