JP3831469B2

JP3831469B2 - ベーパ乾燥装置

Info

Publication number: JP3831469B2
Application number: JP09379997A
Authority: JP
Inventors: 育弘市古; 和俊渡辺
Original assignee: オメガセミコン電子株式会社
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2017-04-11
Also published as: JPH10284462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄した後の半導体ウェーハなどを乾燥させるベーパ乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造における、水洗い等による洗浄後の半導体ウェーハを乾燥する装置として、特開昭５６−１６８０７２号公報及び実開昭５９−１３８２３２号公報などに示されるベーパ乾燥装置５０（図５に示す）が知られている。
【０００３】
図５に例示されたベーパ乾燥装置５０は、装置５０の外郭を構成する装置本体５１と、この装置本体５１の内部に半導体ウェーハ３を支持する支持装置５２と、上記半導体ウェーハ３の表面において有機溶剤Ｙと置換された水等を回収する回収部５３とを備えている。
【０００４】
上記装置本体５１は、イソプロピルアルコール等の有機溶剤Ｙを収容するベーパ槽５４と、このベーパ５４槽の外周を包囲する外周槽５５とを備えた二重構造となっている。上記ベーパ槽５４の底部５６と外周槽５５との間に発熱装置５７が設けられている。
【０００５】
上記ベーパ槽５４の上端部でかつ内側に、側壁面５８に沿って、冷却水を循環する冷却管５９が設けられている。この冷却管５９は内部に冷却水を循環させることによって、上記発熱装置５７によって加熱された有機溶剤ＹのベーパＶ（図６及び図７に示す）を冷却し液化して、装置５０の外部にベーパＶが排出されて失われることを防止する。
【０００６】
上記ベーパ乾燥装置５０は、複数枚のウェーハ３を治具で保持した状態で、イソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと呼ぶ）等の有機溶剤ＹのベーパＶ中に浸漬し、ウェーハ３とベーパＶとの温度差によって水とベーパＶである有機溶剤Ｙとを置換させ、その後、有機溶剤Ｙが蒸発することによってウェーハ３を乾燥させている。
【０００７】
一般に、乾燥工程においてベーパＶ内に浸漬される前のウェーハ３は、前工程の洗浄工程において水洗いされ、この水により湿潤した状態になっているとともに、比較的温度の低い状態になっている。
【０００８】
上記従来のベーパ乾燥装置５０は、ウェーハ３の挿入前においては、図６に示すように発熱装置５７を用いて有機溶剤Ｙを加熱しかつベーパ槽内５４にベーパＶを充満させた状態となっている。なお、このとき、ベーパＶと大気との境界面（図示中の二点鎖線Ｂ１に示す）は、おおむね、下側に位置する冷却管５９と略同じ高さに位置している。
【０００９】
そして、洗浄後のウェーハ３が、図６に示した状態のベーパ乾燥装置５０内に挿入されると、ウェーハ３が低温状態であるためベーパＶが冷却されて瞬く間に凝結し、図７に示すように、ベーパＶと大気との境界面（図示中の二点鎖線Ｂ２に示す）が、ウェーハ３の下端と略同じ高さまで低下する。
【００１０】
ウェーハ３は、大気中にさらされることとなり、ベーパＶが再度ウェーハ３の全体を浸漬するまでの間つまりウェーハ３の表面において水と有機溶剤Ｙとが置換するまでの間、大気中で自然乾燥することとなる。このため、ウェーハ３の乾燥後に、表面に湿潤していた水滴の輪郭等に沿ったしみ（以下ウォ−タマークと呼ぶ）が生じることとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、洗浄後の低温状態にある半導体ウェーハ３を、上記従来のベーパ乾燥装置５０を用いて乾燥させると、半導体ウェーハ３の表面にウォ−タマークが生じることがあって、半導体集積回路の製造上好ましくない。
【００１２】
本発明は前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、低温状態のウェーハを乾燥する際においても、ベーパと大気との境界面を低下させずにウェーハの表面において水と有機溶剤とを置換させて、ウェーハの表面にウォ−タマークを発生させないベーパ乾燥装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のベーパ乾燥装置は、洗浄液によって湿潤した状態の洗浄後の半導体ウェーハを乾燥する装置であって、内部に有機溶剤を収容するベーパ槽と、上記有機溶剤を加熱気化する発熱装置と、この発熱装置によって気化された有機溶剤のベーパ内に洗浄後の半導体ウェーハを支持する支持装置と、上記半導体ウェーハの表面において上記有機溶剤のベーパと置換された洗浄液を回収する回収部と、上記有機溶剤のベーパ内に不活性ガスを供給するガス供給手段とを備えたベーパ乾燥装置において、上記ガス供給手段は、不活性ガスを噴射するガス噴射口を備えるとともに、上記ガス噴射口が有機溶剤の液面と半導体ウェーハとの間に開口したことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の本発明のベーパ乾燥装置は、請求項１に記載のベーパ乾燥装置は、上記ガス供給手段は、上記ベーパ槽の側壁面に沿って設けられた周管部と、上記周管部に不活性ガスを供給するガス供給管と、上記周管部に設けられたガス噴射口とを備えるとともに、上記ガス噴射口を、ガス噴射方向が互いに向き合うように上記周管部に設けたことを特徴としている。
【００１７】
本発明のベーパ乾燥装置は、半導体ウェーハの乾燥工程において、低温状態の半導体ウェーハを乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するのでベーパが希釈され体積が増加するとともにベーパ内に上昇気流が発生して、ベーパと大気との境界面の高さを維持することとなって、ベーパが半導体ウェーハを浸漬することとなる。
このため、半導体ウェーハを湿潤している水が大気中で自然乾燥することがなく、確実に有機溶剤と置換されることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１は本発明の第１の実施形態のベーパ乾燥装置１の縦断面図を示し、図２はベーパ乾燥装置１のガス供給手段２の平面図を示している。
【００１９】
図１に示すように、ベーパ乾燥装置１は、装置１の外郭を構成する装置本体４と、この装置本体４の内部に洗浄後の半導体ウェーハ３を支持する支持装置５と、上記半導体ウェーハ３の表面において有機溶剤と置換された水等の洗浄液を回収する回収部６と、装置本体４の内部に窒素ガス（Ｎ₂ ）等の不活性ガスを供給するガス供給手段２とを備えている。
【００２０】
上記装置本体４は、内部にイソプロピルアルコール等の有機溶剤Ｙを収容するベーパ槽７と、このベーパ槽７の外周を包囲しかつベーパ槽７の内部を外部の温度などから遮断する外周槽８とを備えた二重構造となっている。上記ベーパ槽７と外周槽８とは共に上部に、上記支持装置５を装置本体４内に出し入れ可能とする支持装置出入口９，１０を設けている。
【００２１】
上記ベーパ槽７は有機溶剤Ｙによって腐食されにくい石英等からなる箱状に形成されている。上記外周槽８はベーパ槽７に装置１の外部の温度を伝えにくいステンレス等などからなる箱状に形成されている。
【００２２】
上記ベーパ槽７の底部１１と外周槽８との間に発熱装置１２が設けられている。この発熱装置１２は、ベーパ槽７内に供給されるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤Ｙを加熱する機能を有しており、公知のプレートヒータ等によって得ることができる。
【００２３】
また、上記ベーパ槽７には上記外周槽８を通って、装置本体４の外部と連通する溶剤供給管１４が接続している。この供給管１４はベーパ槽７の内部に有機溶剤Ｙを供給する機能を有している。ベーパ槽７の下端部の一部１３には外周槽８を通って装置本体４の外部と連通する溶剤排出管６０が接続している。この排出管６０はベーパ槽７に収容された有機溶剤Ｙを排出する機能を有している。ベーパ槽７の内側でかつ支持装置出入口９の近傍には、ベーパ槽７の側壁面１５に沿って、冷却水を循環する冷却管１６が設けられている。
【００２４】
この冷却管１６は内部に冷却水を循環させることによって、上記発熱装置１２によって加熱された有機溶剤ＹのベーパＶ（図３に示す）を冷却し液化して、支持装置出入口９から装置１の外部にベーパＶが排出されて失われることを防止する機能を有している。
【００２５】
上記回収部６は、上記ベーパ槽７の内部に設けられたベーパ室内槽１７と排液管１８とを備えている。上記ベーパ室内槽１７は、上記有機溶剤Ｙの液面Ｒより上方に設けられており、上部に開口部１９を有している。ベーパ室内槽１７の開口部１９は、有機溶剤ＹのベーパＶと置換され、かつ上記支持装置５に支持される半導体ウェーハ３から水及びパーティクルとともに流れ落ちるＩＰＡ凝縮液を十分に回収できる大きさに形成されている。
【００２６】
上記排液管１８は、一端２０が上記ベーパ室内槽１７の底部に接続しており、他端２１がベーパ槽７及び外周槽８を通って、装置１の外部にＩＰＡ凝縮液等の液体を排出できるようになっている。
【００２７】
上記支持装置５は、図１に示すように、半導体ウェーハ３を保持するキャリア部材２２と、上記キャリア部材２２を吊持する一対の吊持部材２３，２４とから構成されている。
【００２８】
キャリア部材２２は、円盤状の半導体ウェーハ３を、その中心同士を結ぶ線が略直線となるとともに、その表面が互いに平行でかつ等間隔に保持できるように形成されている。キャリア部材２２は、図示中の手前側（正面側）から奥側に亘って一対の引掛け部２５，２５を形成している。この引掛け部２５は、図１に示すように正面側からみてベーパ槽７の側壁面１５にむかって凸に形成されており、この凸を構成する最も下側に位置する面２６は、略平坦に形成されている。
【００２９】
上記吊持部材２３，２４は、図１に示すように装置本体４の鉛直方向に沿って延びたアーム状に形成されており、その下端に互いに向かい合うように内側に折曲げられる等して形成されたフランジ部２７を一体に備えている。
【００３０】
上記吊持部材２３，２４は、後述する搬送装置によって互いに近接する方向に移動させられて、そのフランジ部２７，２７がキャリア部材２２の引掛け部２５，２５に係止するようになっている。そして、吊持部材２３，２４は、引掛け部２５の面２６が平坦に形成されているので、フランジ部２７，２７と引掛け部２５，２５との係止によってキャリア部材２２を吊持して、キャリア部材２２を所望の位置に移動させるようになっている。吊持部材２３，２４は、吊持するキャリア部材２２の長さ等によって、装置１の正面側から奥側に亘って、複数以上設けられても良い。
【００３１】
また、吊持部材２３，２４の上端は図示しない搬送装置等と接続している。この搬送装置は、一対の吊持部材２３，２４を互いに近接する方向、一対の部材２３，２４が一体となって上下方向及び洗浄装置等からベーパ乾燥装置１までの移動等を自在としている。
【００３２】
上記吊持部材２３，２４は上述したように構成されることによって、上記キャリア部材２２を支持装置出入口９から装置本体４の内部に出し入れ自在とし、装置本体４の内部にキャリア部材２２を上方から吊持することとなる。
【００３３】
上記ガス供給手段２は、ガス供給管３０と、周管部３１と、ガス噴射口３２とを備えている。上記ガス供給管３０は、図示しない不活性ガス供給源等に接続し、かつ上記外周槽８と上記ベーパ槽７とを通って周管部３１に接続している。
【００３４】
上記周管部３１は、上記ベーパ槽７の側壁面１５の内側に沿ってかつ上記有機溶剤Ｙの液面Ｒと回収部６との間に設けられ、図２に示すように上方からみて四角形となるように複数のパイプ部材３３が互いに連結されて構成されている。
【００３５】
上記ガス噴射口３２は、図２に示すようにオリフィス状に形成され、かつ上記周管部３１の互いに相対するパイプ部材３３，３３にガス噴射方向が互いに向き合って複数設けられている。
【００３６】
このように構成されることによって、上記ガス噴射口３２は、有機溶剤Ｙの液面Ｒと半導体ウェーハ３との間に開口することとなる。上記ガス供給手段２は、不活性ガス供給源から供給された不活性ガスを、上記ガス供給管３０を通して、周管部３１の互いに相対するガス噴射口３２から噴射するようになっている。
【００３７】
前述した構成により、まず溶剤供給管１４を通して有機溶剤Ｙをベーパ槽７内に供給する。図３に示すように、発熱装置１２を用いて有機溶剤Ｙを加熱してベーパＶを発生させる。このベーパＶは、ベーパ槽７の冷却管１６から下側の部分を気液平衡状態にする。なお、この時ベーパＶと大気との境界面Ｂは、おおむね下側に位置する冷却管１６とほぼ同じ高さに位置している。
【００３８】
そして、一対の吊持部材２３，２４を用いて、水等によって湿潤した半導体ウェーハ３を保持したキャリア部材２２をベーパ槽７内に挿入して吊り下げると略同時に、不活性ガス供給源からガス供給管３０に不活性ガスＮを供給する。
【００３９】
すると、半導体ウェーハ３が低温状態であるためベーパＶが冷却されて瞬く間に凝結するとともに、図３に示すように、ガス噴射口３２から不活性ガスＮが噴射されるのでベーパＶが希釈されかつ体積が増加するとともに、上記不活性ガスＮは互いに相対するガス噴射口３２，３２から噴射されるので、互いにぶつかって、図示中の矢印Ｎ１に示すように上昇気流を発生する。また、上記不活性ガスＮは互いに相対するガス噴射口３２，３２から噴射されるので、ベーパＶは略均一に希釈されることとなる。
【００４０】
このため、希釈されたベーパＶと大気との境界面Ｂがほぼウェーハ３挿入前の高さに維持されることとなり、ベーパＶが半導体ウェーハ３を浸漬することとなる。
【００４１】
その後、半導体ウェーハ３の表面に付着していた水分が有機溶剤ＹのベーパＶと置換して凝縮していく。表面に付着していた水分が有機溶剤Ｙと置換されると、図３に示すように、水分Ｓは半導体ウェーハ３の表面に付着していたパーティクルとともにベーパ室内槽１７に流れ落ちることとなる。
【００４２】
半導体ウェーハ３の表面に付着していた水分が有機溶剤と置換されて除去された後、ガス噴射口３２からの不活性ガスＮの噴射を停止する。そして、ベーパ槽７内の有機溶剤ＹのベーパＶの乾燥作用により、半導体ウェーハ３は完全に乾燥され、その後、吊持部材２３，２４によってキャリア部材２２ごと、次の工程に移送される。
【００４３】
なお、図３に示すように、半導体ウェーハ３から流れ落ちた水及びパーティクルを含んだＩＰＡ凝縮液Ｓはベーパ室内槽１７の中に落下し排液管１８から装置１外に排出されるので、ベーパ槽７内の有機溶剤Ｙの純度は略一定に保たれることとなる。
【００４４】
一方、冷却管１６の近傍においては、有機溶剤ＹのベーパＶが冷却されて凝縮し、凝縮した有機溶剤Ｙはベーパ槽７内に図示中のＹ１に示すように落下する。このため、有機溶剤ＹのベーパＶがベーパ槽７の支持装置出入口９から極力排出されにくくなる。
【００４５】
本実施形態によれば、低温状態の半導体ウェーハ３を乾燥する際においても、ベーパＶにガス噴射口３２から不活性ガスＮを供給するのでベーパＶが希釈され体積が増加するとともに、ベーパＶ内に上昇気流が発生して、半導体ウェーハ３を浸漬することとなる。このため、半導体ウェーハ３を湿潤している水は、大気中で自然乾燥することなく確実に有機溶剤Ｙと置換されることとなる。
【００４６】
したがって、半導体ウェーハ３の表面にウォータマーク等が生じることもなく確実に、半導体ウェーハ３の表面を乾燥させることができる。
また、ガス噴射口３２を互いに相対する周管部３１のパイプ部材３３に設けたので不活性ガスＮが上昇気流を発生するとともに、不活性ガスＮがほぼ均一にベーパＶを希釈することとなって、より確実に表面にウォータマーク等を生じさせることもなく半導体ウェーハ３を乾燥させることができる。
【００４７】
また、ベーパ乾燥装置１は、発熱装置１２を用いて有機溶剤Ｙを加熱すると、有機溶剤Ｙが沸点すぎても沸騰せずに突然大きな泡を生じて沸騰する、所謂突沸とよばれる現象を発生することがある。この突沸が生じると、ベーパ槽７、ベーパ室内槽１７等を破損する恐れがあって好ましくない。
【００４８】
図４は、第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施形態において、ガス供給手段２の周管部４０は、図４に示すように、有機溶剤Ｙの液面Ｒの下に位置するように、有機溶剤Ｙの中に浸漬されて設けられている。すなわち、ガス噴射口３２は、有機溶剤Ｙ内に開口することとなる。
【００４９】
ベーパ乾燥装置１は、前述した構成によれば、発熱装置１２を用いて有機溶剤Ｙを加熱する際に、ガス噴射口３２から有機溶剤Ｙ内に不活性ガスＮを噴射して、有機溶剤Ｙを泡だち所謂バブリングしている。このため、バブリング効果によりベーパ発生量を増加させると同時に不活性ガスＮによる希釈ＩＰＡベーパの上昇気流を発生することが出来るので半導体ウェーハ３の表面に付着していた水分が大気中で自然乾燥することなく確実に有機溶剤ＹのベーパＶと置換されるとともに、有機溶剤Ｙを沸点において確実に沸騰させることが可能となる。
【００５０】
本実施形態によれば、半導体ウェーハ３の表面に付着していた水と有機溶剤Ｙとを置換させて、ウォータマーク等が生じることなく確実に表面を乾燥させることができるとともに、有機溶剤Ｙの突沸を防ぐことができるので、ベーパ槽７、ベーパ室内槽１７等を破損することを防止できる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の本発明によると、半導体ウェーハの乾燥工程において、低温状態の半導体ウェーハを乾燥する際においても、ベーパ内に不活性ガスを供給するのでベーパが希釈され体積が増加するとともにベーパ内に上昇気流が発生して、ベーパと大気との境界面の高さを維持することとなって、ベーパが半導体ウェーハを浸漬することとなる。
【００５２】
このため、半導体ウェーハは、半導体ウェーハを湿潤している水が大気中で自然乾燥することなくウェーハの表面で有機溶剤と置換されて、乾燥されることとなる。したがって、乾燥後の半導体ウェーハの表面にしみ（ウォータマーク）が生じることはない。
【００５３】
請求項２の本発明によると、請求項１の効果に加え、ガス噴射口を半導体ウェーハと有機溶剤の液面との間に設けたので、ベーパ内に確実に上昇気流を発生させることができる。したがって、より確実に表面にしみ（ウォータマーク）等を生じることなく半導体ウェーハを乾燥させることができる。
【００５４】
請求項３の本発明によると、請求項１の効果に加え、ガス噴射口を有機溶剤内に設けたので、バブリング効果によりベーパ発生量を増加させるのと同時に不活性ガスによる希釈ＩＰＡベーパの上昇気流を発生させることができる。したがって、より確実に表面にしみ（ウォータマーク）等を生じることもなく半導体ウェーハを乾燥させることができる。
【００５５】
また、不活性ガス噴射口を有機溶剤内に設けたので、沸点において確実に有機溶剤を沸騰させることが可能となる。したがって、沸点を超えても沸騰せずに、突然大きな泡を発生する突沸を防ぐことができ、ベーパ槽、ベーパ室内層等を破損することを防止できる。
【００５６】
請求項４の本発明によると、請求項１の効果に加え、ガス噴射口をベーパ槽の側壁面に沿って設けられた周管部に、ガス噴射方向が互いに向き合うように設けたので、より均一にベーパを希釈することとなって、より確実に表面にしみ（ウォータマーク）等を生じることもなく半導体ウェーハを乾燥させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のベーパ乾燥装置の縦断面図。
【図２】同実施形態のガス供給手段を示す平面図。
【図３】同実施形態のベーパ乾燥装置を用いた半導体ウェーハの乾燥工程を示す図。
【図４】この発明の第２の実施形態のベーパ乾燥装置の縦断面図。
【図５】従来のベーパ乾燥装置を示す縦断面図。
【図６】図５に示された従来のベーパ乾燥装置の半導体ウェーハ挿入前の状態を示す縦断面図。
【図７】図５に示された従来のベーパ乾燥装置の半導体ウェーハ挿入直後の状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ベーパ乾燥装置
２…ガス供給手段
３…半導体ウェーハ
５…支持装置
６…回収部
７…ベーパ槽
１２…発熱装置
３０…ガス供給管
３１…周管部
３２…ガス噴射口
Ｙ…有機溶剤
Ｖ…ベーパ
Ｎ…不活性ガス
Ｒ…液面

Claims

洗浄液によって湿潤した状態の洗浄後の半導体ウェーハを乾燥する装置であって、内部に有機溶剤を収容するベーパ槽と、上記有機溶剤を加熱気化する発熱装置と、この発熱装置によって気化された有機溶剤のベーパ内に洗浄後の半導体ウェーハを支持する支持装置と、上記半導体ウェーハの表面において上記有機溶剤のベーパと置換された洗浄液を回収する回収部と、上記有機溶剤のベーパ内に不活性ガスを供給するガス供給手段とを備えたベーパ乾燥装置において、
上記ガス供給手段は、不活性ガスを噴射するガス噴射口を備えるとともに、上記ガス噴射口が有機溶剤の液面と半導体ウェーハとの間に開口したことを特徴とするベーパ乾燥装置。
上記ガス供給手段は、上記ベーパ槽の側壁面に沿って設けられた周管部と、上記周管部
に不活性ガスを供給するガス供給管と、上記周管部に設けられたガス噴射口とを備えるとともに、
上記ガス噴射口を、ガス噴射方向が互いに向き合うように上記周管部に設けたことを特徴とする請求項１記載のベーパ乾燥装置。