JP4906198B2 - Isopropyl alcohol vapor drying apparatus and silicon wafer drying method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造過程において、洗浄後のシリコンウエハを乾燥する際に使用されるイソプロピルアルコール(IPA)蒸気乾燥装置及びIPA蒸気を用いたシリコンウエハの乾燥方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程において、ウエハの乾燥工程は、ウエハのウェット洗浄処理の最後に行われ、ウエハ表面の水分を完全に除去する目的で行われる。即ち、ウエハ上に残留したミクロンからサブミクロン以下の径の水滴は、ウエハの自然酸化を促進し、いわゆるウォーターマークと呼ばれる欠陥部分を生じる原因となる。ウォーターマークを含む部分から得られたチップは、製造する素子の構造にもよるが、約80%という高い確率で不良な半導体素子となることが知られている。また、種々の洗浄溶液でウエハ表面を清浄化しても、この乾燥工程で不純物を再度付着させては、それ以前に行った洗浄工程が無駄となる。従って、半導体製造工程において、乾燥工程は、その前工程であるウェット洗浄工程同様に極めて重要である。
【0003】
従来、一般的なウエハの乾燥法として、比較的簡単に行うことができるなどの理由からスピン乾燥法が普及していた。しかし、この方法には、発塵、静電気発生により、ウエハを再汚染してしまうこと、素子を破壊してしまうこと(絶縁破壊)などの問題や、ウエハ上のミクロンからサブミクロン以下の径の水滴を除去することが難しいという問題がある。このため、現在においては、ウエハの乾燥は、以下に説明するイソプロピルアルコール(IPA)蒸気乾燥法により行うことが主流となっている。
【0004】
IPA蒸気乾燥法には、一般に、図1に示すようなIPA蒸気乾燥装置100が使用される。この装置100は、大まかにいって、その内部中央に複数のウエハを収容できるウエハ保持空間及びこの保持空間周辺のIPA蒸気を充満させる乾燥空間を備えた槽状構造物からなる。装置100の下部には、IPA蒸気を供給するためのIPA槽9及び少なくともその下部に設けられたIPAを加熱するためのヒーター8が設けられている。装置100の側壁15には、IPA蒸気の上昇を乾燥空間内に止め、IPA蒸気を乾燥空間内に充満させるための複数の冷却水管7が設けられている。ウエハ保持空間の直下には、排液受け13及び排液受け13から装置外へと延びるドレイン5が設けられている。
【0005】
装置100内中央のウエハ保持空間は、IPA槽から装置上部に向かって、下待機位置2、中間待機位置3及び上待機位置4の3つの区画に大別される。下待機位置2は、IPA槽から冷却水管7までの空間であり、IPA蒸気が充満しており、ウエハがIPA蒸気により置換(即ち、水分を除去)される空間である。中間待機位置3は、冷却水管7から装置最上部までの空間であり、装置内の空間であるが、IPA蒸気は充満していない。この位置で、ウエハを放置或いは加熱してIPA乾燥後にウエハ上に残ったIPAを蒸発させる。上待機位置4は、装置外の空間であり、この空間において、前工程又は次工程との間でウエハの運搬が行われる。ウエハ保持空間には、エレベーター12が設置されており、ウエハはこれら三つの空間をエレベーター12に載せられて移動する。
【0006】
このIPA蒸気乾燥方法は、図1により次のように説明される。即ち、IPA蒸気乾燥装置100の下部に設けられたIPA槽9をヒーター8で加熱し、IPA蒸気を装置100内に充満させる(ここで、IPA槽9は、IPAの沸点が82.4℃なので、82.5℃以上には加熱されない)。洗浄工程などを経たウエハ11は、上待機位置4でエレベーター12に載せられ、装置内の下待機位置2までウエハを下降させる。IPA蒸気は、ウエハ表面で凝縮し、ウエハ上の水分と混合する。こうして生じたウエハ上のIPA及び水の混合物は、自重によりウエハ表面から排液受け13上に落下し、ドレイン5を通じて装置外に排出される。このようにして水分を除去されたウエハは、中間待機位置3まで引き上げられて、この位置で、そのまま放置、赤外線加熱、熱風吹きつけなどによりウエハ上に残ったIPAを蒸発させる。
【0007】
このようにIPA蒸気乾燥法は、IPA蒸気中での乾燥であるため、スピン乾燥法に比して、雰囲気からの汚染が起こりにくい、静電気が発生しにくい、ミクロンからサブミクロンの水滴が除去できるのでウォーターマークの発生が比較的少ないなどの利点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、IPA蒸気乾燥法には、IPA中の水分量を制御し、IPAの加熱システム、液体IPAの流速、IPA蒸気密度を最適化しなければ、ウエハ上の水分を十分にかつ再現性良く除去できないという課題が残されている。この課題は、特に、ウエハが、200mm以上と大口径化するに伴い顕著なものとなる。即ち、ウエハが大口径化すると、ウエハ面内で温度勾配が生じるために、均一な乾燥処理が困難となり、一つのウエハ内で、或いはウエハ間で、同じ品質の製品が得られない。
【0009】
ウォーターマークの発生を十分にかつ再現性よく防止するためには、ウエハ表面上の水分が、ウエハ上に液化したIPAへ置換する速度をより一層速くすることが必要である。即ち、IPA蒸気乾燥の処理時間は限られており、この限られた時間内に、ウエハができるだけ多くのIPA蒸気と効率よく接触することが必要である。逆にいえば、水分のIPAへの置換速度が何らかの原因で一時的に遅くなると、水分の除去が十分とならず、ウォーターマークが発生してしまう。この置換速度は、IPA蒸気の発生量、濃度に大きく依存する。そして、IPA蒸気の発生量、濃度は、IPA槽9の温度変化に大きく影響される。従って、置換速度を高くかつ一定に保つためには、IPA槽の温度を一定に保ち(沸点82.4℃を保ち沸騰状態を維持し)IPA蒸気の発生量を一定に維持する必要がある。
【0010】
上述した従来のIPA蒸気乾燥装置100では、ドレイン5を通じて、又は中間待機位置3で蒸発して装置外に排出されたIPAを補うために、補充用IPA供給ライン6からIPAが随時補充されるようになっている。この時補充されるIPAの温度は、室温に近い温度(20℃前後)であるために、IPA槽内のIPAの温度は、IPAの供給の度ごとに低下してしまう。
【0011】
即ち、乾燥すべきウエハが、下待機位置に到着するとIPA蒸気はウエハと接触して急激に液化し、ドレイン5から排出される。この際、IPA蒸気の急激な液化を補うため、ヒータを急激に加熱してIPA蒸気の供給量を増大させることはできるが、ウエハの乾燥開始からIPA蒸気供給量増大までの間に、IPA蒸気の密度の急激な低下と急激な増大がもたらされることになる。
【0012】
また、IPA槽の液量を一定に保つためには、一回のウエハ乾燥毎にIPAの供給を行わなければならない。本発明者らの調査によれば、IPAの凝縮により急激に減少したIPA量を補うために室温のIPAを供給すると、IPAの温度がその沸点温度まで復帰するのに2、3分間程度の時間を要する。通常、水分をIPAに置換するのに設定される処理時間(下待機位置にウエハを保持する時間)は、4分間前後であるため、IPAの温度を復帰させるために要する2、3分間の時間は、上記処理時間にほぼ等しく、ウエハの乾燥効率を著しく低下させる。従って、ウォーターマークを十分に低減させるためには、8分間を越える処理時間を要する場合があった。
【0013】
更に、従来のIPA乾燥装置100では、冷却水管7によって液化されたIPAも液受け14を通じてIPA槽9に回収される構造となっているために、このようにして回収されたIPAもIPA槽の温度低下を招く原因となっている。即ち、ヒーター8の加熱温度を上昇しIPA蒸気の密度を増大させても、冷却水管7により冷却され液受け14を通じてIPA槽9に回収されるIPAの量も増大するため、液体IPAの温度がヒーター8の温度上昇を十分に反映することなく、一時的にIPA蒸気密度の増大と低下が起こる。
【0014】
そこで、本発明の目的は、洗浄(特に酸化膜、窒化膜を形成するための炉処理に先だって行う炉前洗浄)後の乾燥工程において、ウエハ上のミクロンからサブミクロン以下の径の水滴を効率良くかつ再現性よく除去し、ウエハ上のウォーターマークの形成を防止することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
(1)液体のイソプロピルアルコール(IPA)を収容するIPA槽、
(2)該IPA槽の周囲に設けられた側壁、
(3)該IPA槽から上方に所定の間隔をおいて且つ該側壁近傍に設けられた冷却管、
(4)該IPA槽の少なくとも下部に設けられた加熱手段、
(5)該IPA槽中の液体IPAに予備加熱された液体IPAを供給するための、予備加熱手段を含むIPA供給手段、
(6)該IPA槽中のIPAの液面、該側壁及び該冷却管により規定される空間にシリコンウエハを出し入れするための搬送手段、及び
(7)シリコンウエハ上のIPAと水分との混合物を回収し前記空間外に排出するための排出手段、
を含むシリコンウエハのIPA蒸気乾燥装置が提供される。
【0016】
上記IPA蒸気乾燥装置においては、
1.前記予備加熱手段がインラインヒーター、加熱槽(特に、IPAを収容する石英槽と少なくともその下部に配置されたヒーターを含むもの)からなること;
2.前記排出手段が、排液受け及び該排液受けから前記空間外に伸びるドレインを含むこと;
3.前記冷却管の直下には、液受け及び該液受けから前記予備加熱手段に向かって延びるIPA回収管が設けられていること;
4.前記IPA供給手段が、IPA槽中の液体IPAに近接して又は液体IPAに接して設けられた供給口を更に含むこと、
が好ましい。
【0017】
本発明によればまた、
(1)イソプロピルアルコール(IPA)槽中に収容された液体IPAの液面、(2)該IPA槽の周囲に設けられた側壁、及び(3)該IPA槽から上方に所定の間隔をおいて且つ該側壁近傍に設けられた冷却管、により規定される空間に、該液体IPAを加熱してIPA蒸気を充満させる工程、
IPA蒸気が充満した該空間内にシリコンウエハを保持してシリコンウエハ表面上の水分とIPAとを混合させる工程、
水分とIPAとの該混合物を前記空間外へ排出してシリコンウエハ上の水分をIPAに置換する工程、
水分をIPAに置換されたシリコンウエハを前記空間外へ移動し、シリコンウエハからIPAを蒸発させる工程、及び
水分とIPAとの前記混合物の前記空間外への排出及び前記空間外におけるシリコンウエハからのIPAの蒸発によるIPA槽中のIPAの減量を補充するために、IPA槽にIPAを供給する工程、
を含むシリコンウエハの乾燥方法において、
前記IPA供給工程が、予め加熱された液体のIPAをIPA槽に供給することを特徴とするシリコンウエハの乾燥方法が提供される。
【0018】
上記乾燥方法においては、
1.前記冷却管により液化されたIPAを回収し、再加熱し、前記予め加熱された液体のIPAとしてIPA槽に供給する工程を更に含むこと、
2.前記予め加熱された液体IPAの温度が、50〜82.4℃であること、
が好ましい。
【0019】
本発明では、予備加熱された液体のIPAを装置内のIPA槽へ補充することが新規な特徴である。即ち、補充用の液体IPAを予備加熱部により予め加熱しておき、補充されるIPAとIPA浴との間の温度差を小さくすることでIPA補充によるIPA浴の温度低下を防止することができる。この結果、乾燥処理中にIPAが補充されてもIPA蒸気の発生量、濃度の低下を抑えることが可能となる。従って、常に一定のIPA蒸気の雰囲気で乾燥処理を行うことが可能となるので、限られた処理時間で効率よくウエハ上の水分を除去することが可能となる。また、IPA浴の温度回復を待つ必要が無く、乾燥効率が向上する。
【0020】
後述する実施例を参照されたい。実施例1は、予備加熱された液体IPA(75℃)のみがIPA槽に供給されるように構成された、図2に示す本発明のIPA蒸気乾燥装置を使用して、ウエハの乾燥を行った例である。この例によれば、IPA浴の温度は、ウエハの乾燥時間中に殆ど変化がなく(図6参照)、安定した蒸気供給が可能となっており、それゆえに乾燥後のウォーターマーク発生率が3個/ウエハと非常に低いことが明らかとなる。これに対して、比較例1は、予備加熱されない液体IPA(20℃)のみがIPA槽に供給されるように構成された、図1に示す従来のIPA蒸気乾燥装置を使用して、ウエハの乾燥を行った例である。この例によれば、IPA浴の温度は、ウエハの乾燥時間中にIPA補充による低下が著しく(図7参照)、IPA蒸気の供給が安定していないことが明らかである。それゆえに比較例1においては、乾燥後のウォーターマーク発生率が20個/ウエハと多い。ここで、ウォーターマーク発生がウエハ上部に集中する理由は、ウエハ上部が洗浄後IPA蒸気に接触するまでの時間が最も長く、IPA蒸気に接触する前に自然乾燥してウォーターマークを形成してしまう場合があるからである。
【0021】
このように、本発明によれば、予備加熱部から加熱されたIPAを供給することにより、ウォーターマークの発生を著しく低減させることができる。
本発明ではまた、予備加熱された液体IPAが供給されるために、IPA供給手段から延びるIPA供給口が、該IPA槽中の液体IPAに近接して又は液体IPAに接して設けられていることが好ましい。
【0022】
IPA供給口が液体IPAから離れて設けられていると、IPAの供給時に、落下するIPAによってIPA浴の液面が波立ち、これによってIPA蒸気の供給が不安定になる傾向がある。この場合、供給口は、供給口のサイズ(例えば、直径)と同じかそれ以下の間隔でIPA液面に近接していることが好ましい。
【0023】
IPA供給口は、好ましくは液体IPA中に設けられていることがIPA液面を安定に維持する上で好ましい。この場合、IPA浴の上部からIPAを供給するための予備加熱手段から延びるパイプを液体IPA中に導入してもよいし、IPA浴の底壁又は側壁に供給口を設けてもよい。
【0024】
予備加熱手段から延びるパイプを液体IPA中に導入する場合、供給口は底壁の近傍に位置するように設けることが、液面を安定にする上で更に好ましい。特に、供給されるIPAを底壁のヒーターに沿って流せば、液面の乱れのみならず、液面の温度低下をも十分に防止することができる。
【0025】
IPA浴の底壁又は側壁に供給口を設ける場合、非供給時にIPAが逆流することを防止するために、供給口又は供給口と予備加熱部との間の供給ライン上に弁を設けることが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
図2は、IPA予備加熱部を備え付けた本発明のIPA蒸気乾燥装置200の一例を示す概略図である。図1に示した従来のIPA蒸気乾燥装置と異なり、装置200の外部であって、IPA槽9と補充用IPA供給ライン6との間には、予備加熱部17が設置されている。このような予備加熱部を設けることによって、予備加熱されたIPA(液体)を装置内のIPA槽9へ補充することが可能となる。また、IPA供給ライン末端の供給口19はIPA浴内に位置しているので、IPAの供給によってIPA液面が乱れにくく構成されている。
【0027】
予備加熱部17において、IPAの加熱手段としては、加熱槽(図3)やインラインヒーター(図4)を使用することができる。加熱されたIPAをウエハの乾燥終了ごとに(バッチごとに)供給するためには、加熱槽の形態を使用することが好ましい。また、加熱されたIPAを連続的に供給するためには、インラインヒーターの形態を使用することが好ましい。
【0028】
予備加熱部17によりIPAの温度は、50℃から82.4℃まで加熱することが可能となっているが、70℃から80℃に設定するのが最適である。これは補充時の温度低下を最小限にし、IPA供給ラインの安全性を確保し、また開放系でIPAを予備加熱する場合には蒸発によるIPA損失を少なくし消費量を最小限に抑えられるからである。
【0029】
また本発明では、図2に示すように、冷却水管7で液体に戻されたIPAを、液受け14により集め、IPA回収ライン18を通じて予備加熱部17に戻すように構成することもできる。このように構成することによって、冷却水管7で液体に戻されたIPAがIPA槽に落下することによるIPA槽の温度低下を防止することが可能となる。
【0030】
IPA蒸気を充満させる蒸気乾燥槽16には、石英や電解研磨したステンレス鋼を用いることができる。
冷却水管7は、通常、石英製であり、冷却媒体には、通常、市水、純水を使用する。
【0031】
また、IPAの蒸発損失を少なくするために、中間待機位置3内にIPA蒸気回収装置設けてもよいし、中間待機位置3上部には、自動開閉蓋が取り付けられてもよい。
【0032】
廃液受け13は、通常、SUS(ステンレス鋼)製、石英製のものが使用される。
ウエハのIPA蒸気乾燥のためには、通常、8〜10分間、より好ましくは6〜8分間の時間を要する。本発明によれば、均一なIPA蒸気を供給することが可能となるので、例えば、従来の装置では8分間以下に乾燥時間(例えば、図1における下待機位置にウエハを放置する時間)を短くすることが困難である場合にも、本発明の装置を使用すれば6分間以下、特に4分間程度にまで短縮することが可能となる。
【0033】
【実施例】
本発明を以下の例により更に説明するが、本発明はこれら例に何等限定されるものではない。
【0034】
[実施例1]
予備加熱部として図3に示した加熱槽を備えた図2のIPA蒸気乾燥装置を使用して、RCA洗浄工程後のウエハの乾燥を行った。なお、図2中、供給口19の形状は直径10mmの円形であり、IPA浴中に位置していた。
【0035】
予備加熱部から供給されるIPAの温度は75℃であり、一回の供給は、200mL/min.の流速で30秒間行われた。
50枚の6インチシリコンウエハをウエハ表面を縦にしてキャリアー上に並べ、一度にエレベーター12で搬送し、乾燥した。下待機位置に4分間シリコンウエハを放置し、ウエハとIPA蒸気を接触させた。その後、エレベーター12を上昇させて中間待機位置に4分間ウエハを放置し、ウエハ上のIPAを蒸発させた。
【0036】
その結果、ウエハ上のウォーターマークは、3個/ウエハであった(図5(b)参照)。乾燥時間におけるIPA槽の温度変化を図6に示す。なお、図6中、装置内にウエハを搬入開始した時点を0分として、下待機位置の放置時間:4分間、中間待機位置の放置時間:4分間、装置内の上下移動時間:30秒を経て、合計8分30秒後にウエハは装置外に搬出された。
【0037】
[比較例1]
予備加熱部を有しない従来の図1のIPA蒸気乾燥装置を使用して、RCA洗浄工程後のウエハの乾燥を行った。
【0038】
補充用IPA供給ラインから供給されるIPAの温度は20℃であり、一回の供給は、200mL/min.の流速で30秒間行われた。
乾燥するシリコンウエハの枚数、サイズは、実施例1と同様であった。また、下待機位置での乾燥時間、中間待機位置での放置時間も実施例1と同様であった。
【0039】
その結果、ウエハ上のウォーターマークは、20個/ウエハであった(図5(a)参照)。乾燥時間におけるIPA槽の温度変化を図7に示す。なお、図7中、装置内にウエハを搬入開始した時点を0分として、下待機位置の放置時間:4分間、中間待機位置の放置時間:4分間、装置内の上下移動時間:30秒を経て、合計8分30秒後にウエハは装置外に搬出された。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、補充用のIPAをこの予備加熱部により予め加熱しておき、補充されるIPAとIPA浴の温度との間の温度差を小さくすることにより、乾燥処理中にIPAが補充されてもIPA蒸気の発生量及び濃度の低下を抑えることが可能となる。従って、IPA浴が常に一定の状態で乾燥処理を行うことが可能となるので、ウエハ上の水分が十分に除去され、ウーターマークが生じにくい。、また、IPA補充の際のIPA浴の温度回復を待つ必要が無いので、ウエハの乾燥処理効率が向上する。
【0041】
本発明によれば、予備加熱部をIPA供給ラインの一部に取り付けるという比較的容易な装置の改良に基づくので、大規模な製造ラインに対しても本発明の装置及び方法は、容易に組み込むことが可能であり、しかもその効果は甚大であり、極めて実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のIPA蒸気乾燥装置の概略図である。
【図2】 IPA予備加熱部を備え付けた本発明のIPA蒸気乾燥装置の一例を示す概略図である。
【図3】 図2の予備加熱部17において、IPAの加熱手段として使用できる加熱槽の一例を示す図である。
【図4】 図2の予備加熱部17において、IPAの加熱手段として使用できるインラインヒーターの一例を示す図である。
【図5】 ウエハ上のウォーターマーク発生部位を示す図である。(a)は、図1の従来のIPA蒸気乾燥装置による乾燥後のウエハを示し、(b)は、図2の本発明のIPA蒸気乾燥装置による乾燥後のウエハを示す。図中に楕円で囲んだ部分は、ウォーターマーク発生部位である。
【図6】 実施例1におけるIPA浴の温度の時間変化を示すグラフである。
【図7】 比較例1におけるIPA浴の温度の時間変化を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an isopropyl alcohol (IPA) vapor drying apparatus and a method for drying a silicon wafer using IPA vapor used when drying a cleaned silicon wafer in a semiconductor manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing process, the wafer drying process is performed at the end of the wafer wet cleaning process for the purpose of completely removing moisture on the wafer surface. That is, water droplets having a diameter of micron to sub-micron or less remaining on the wafer promotes the natural oxidation of the wafer and causes a so-called defect portion called a watermark. It is known that a chip obtained from a portion including a watermark becomes a defective semiconductor element with a high probability of about 80%, depending on the structure of the element to be manufactured. Even if the wafer surface is cleaned with various cleaning solutions, if the impurities are deposited again in this drying process, the cleaning process performed before that is wasted. Therefore, in the semiconductor manufacturing process, the drying process is extremely important, as is the wet cleaning process that is the previous process.
[0003]
Conventionally, as a general method for drying a wafer, a spin drying method has been widely used because it can be performed relatively easily. However, this method has problems such as re-contamination of the wafer due to dust generation and generation of static electricity, destruction of elements (insulation breakdown), etc. There is a problem that it is difficult to remove water droplets. For this reason, at present, the wafer is mainly dried by the isopropyl alcohol (IPA) vapor drying method described below.
[0004]
In the IPA vapor drying method, an IPA
[0005]
The wafer holding space in the center of the
[0006]
This IPA vapor drying method will be described with reference to FIG. That is, the IPA tank 9 provided at the lower part of the IPA
[0007]
As described above, since the IPA vapor drying method is drying in IPA vapor, compared to the spin drying method, contamination from the atmosphere is less likely to occur, static electricity is less likely to be generated, and micron to submicron water droplets can be removed. Therefore, there are advantages such as relatively less occurrence of watermarks.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the IPA vapor drying method, moisture on the wafer cannot be removed sufficiently and reproducibly without controlling the amount of moisture in the IPA and optimizing the IPA heating system, the liquid IPA flow rate, and the IPA vapor density. The problem remains. This problem becomes particularly noticeable as the diameter of the wafer increases to 200 mm or more. That is, when the diameter of the wafer is increased, a temperature gradient is generated in the wafer surface, so that a uniform drying process becomes difficult, and a product of the same quality cannot be obtained within one wafer or between wafers.
[0009]
In order to sufficiently prevent the occurrence of the watermark with good reproducibility, it is necessary to further increase the speed at which the moisture on the wafer surface is replaced with IPA liquefied on the wafer. That is, the processing time of IPA vapor drying is limited, and it is necessary for the wafer to efficiently contact as much IPA vapor as possible within this limited time. Conversely, if the rate of replacement of moisture with IPA is temporarily reduced for some reason, the removal of moisture will not be sufficient and a watermark will be generated. This replacement rate greatly depends on the generation amount and concentration of IPA vapor. The generation amount and concentration of the IPA vapor are greatly influenced by the temperature change of the IPA tank 9. Therefore, in order to keep the replacement rate high and constant, it is necessary to keep the temperature of the IPA tank constant (keep the boiling point 82.4 ° C. and maintain the boiling state), and keep the amount of IPA vapor generated constant.
[0010]
In the conventional IPA
[0011]
That is, when the wafer to be dried arrives at the lower standby position, the IPA vapor comes into contact with the wafer and rapidly liquefies and is discharged from the
[0012]
Further, in order to keep the liquid amount in the IPA tank constant, IPA must be supplied every time the wafer is dried. According to the investigations of the present inventors, when IPA at room temperature is supplied in order to compensate for the amount of IPA that has rapidly decreased due to condensation of IPA, it takes about 2 to 3 minutes for the temperature of IPA to return to its boiling temperature. Cost. Usually, the processing time (time for holding the wafer in the lower standby position) set to replace moisture with IPA is around 4 minutes, so it takes a few minutes to restore the IPA temperature. Is substantially equal to the above processing time and significantly reduces the drying efficiency of the wafer. Therefore, in order to sufficiently reduce the watermark, a processing time exceeding 8 minutes may be required.
[0013]
Further, in the conventional
[0014]
Therefore, an object of the present invention is to efficiently apply water droplets having a diameter of micron to sub-micron or less on a wafer in a drying process after cleaning (in particular, pre-furnace cleaning prior to furnace processing for forming an oxide film and a nitride film). The purpose is to remove the watermark on the wafer with good and reproducibility.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention,
(1) an IPA tank containing liquid isopropyl alcohol (IPA);
(2) Side walls provided around the IPA tank,
(3) a cooling pipe provided at a predetermined interval above the IPA tank and in the vicinity of the side wall;
(4) Heating means provided at least in the lower part of the IPA tank,
(5) IPA supply means including preheating means for supplying preheated liquid IPA to liquid IPA in the IPA tank,
(6) a transfer means for taking a silicon wafer into and out of a space defined by the IPA liquid level in the IPA tank, the side wall and the cooling pipe; and (7) a mixture of IPA and moisture on the silicon wafer. Discharging means for collecting and discharging out of the space;
An IPA vapor drying apparatus for silicon wafers is provided.
[0016]
In the above IPA vapor dryer,
1. The preheating means comprises an in-line heater and a heating tank (particularly, a quartz tank containing IPA and a heater disposed at least in the lower part thereof);
2. The drainage means includes a drain receiver and a drain extending out of the space from the drain receiver;
3. Immediately below the cooling pipe, a liquid receiver and an IPA recovery pipe extending from the liquid receiver toward the preheating means are provided;
4). The IPA supply means further includes a supply port provided close to or in contact with the liquid IPA in the IPA tank;
Is preferred.
[0017]
According to the invention,
(1) The level of the liquid IPA contained in the isopropyl alcohol (IPA) tank, (2) a side wall provided around the IPA tank, and (3) a predetermined interval upward from the IPA tank And a step of heating the liquid IPA to fill the IPA vapor in a space defined by a cooling pipe provided near the side wall,
Holding the silicon wafer in the space filled with IPA vapor and mixing the moisture on the silicon wafer surface with IPA;
Discharging the mixture of moisture and IPA out of the space and replacing the moisture on the silicon wafer with IPA;
Moving the silicon wafer whose moisture has been replaced by IPA out of the space and evaporating IPA from the silicon wafer; discharging the mixture of moisture and IPA out of the space; and from the silicon wafer outside the space Supplying IPA to the IPA tank to replenish the loss of IPA in the IPA tank due to evaporation of the IPA;
In a method for drying a silicon wafer containing
The method for drying a silicon wafer is characterized in that the IPA supplying step supplies preheated liquid IPA to the IPA tank.
[0018]
In the above drying method,
1. Collecting the IPA liquefied by the cooling pipe, reheating, and supplying the IPA tank as the preheated liquid IPA;
2. The temperature of the preheated liquid IPA is 50 to 82.4 ° C .;
Is preferred.
[0019]
In the present invention, it is a novel feature that the IPA tank in the apparatus is replenished with the preheated liquid IPA. That is, the replenishment liquid IPA is preheated by the preheating unit, and the temperature difference between the replenished IPA and the IPA bath can be reduced to prevent the temperature drop of the IPA bath due to the IPA replenishment. . As a result, even if IPA is replenished during the drying process, it is possible to suppress a decrease in the generation amount and concentration of IPA vapor. Therefore, since it is possible to always perform the drying process in a constant IPA vapor atmosphere, it is possible to efficiently remove moisture on the wafer in a limited processing time. Further, there is no need to wait for the temperature recovery of the IPA bath, and the drying efficiency is improved.
[0020]
See the examples below. In Example 1, the wafer was dried using the IPA vapor drying apparatus of the present invention shown in FIG. 2 configured such that only the preheated liquid IPA (75 ° C.) was supplied to the IPA tank. This is an example. According to this example, the temperature of the IPA bath hardly changes during the drying time of the wafer (see FIG. 6), and stable vapor supply is possible. Therefore, the watermark generation rate after drying is 3 It becomes clear that the number of wafers / wafer is very low. In contrast, Comparative Example 1 uses a conventional IPA vapor drying apparatus shown in FIG. 1 that is configured so that only liquid IPA (20 ° C.) that is not preheated is supplied to the IPA tank. This is an example of drying. According to this example, it is clear that the temperature of the IPA bath is remarkably lowered by the replenishment of IPA during the wafer drying time (see FIG. 7), and the supply of IPA vapor is not stable. Therefore, in Comparative Example 1, the watermark generation rate after drying is as high as 20 / wafer. Here, the reason why the generation of the watermark is concentrated on the upper part of the wafer is that the time until the upper part of the wafer comes into contact with the IPA vapor is the longest. Because there are cases.
[0021]
Thus, according to the present invention, the generation of watermarks can be significantly reduced by supplying heated IPA from the preheating unit.
In the present invention, in order to supply the preheated liquid IPA, an IPA supply port extending from the IPA supply means is provided close to or in contact with the liquid IPA in the IPA tank. Is preferred.
[0022]
When the IPA supply port is provided away from the liquid IPA, the IPA bath liquid level undulates due to the falling IPA when the IPA is supplied, which tends to make the IPA vapor supply unstable. In this case, the supply port is preferably close to the IPA liquid surface at an interval equal to or less than the size (for example, diameter) of the supply port.
[0023]
The IPA supply port is preferably provided in the liquid IPA in order to maintain the IPA liquid level stably. In this case, a pipe extending from a preheating means for supplying IPA from the top of the IPA bath may be introduced into the liquid IPA, or a supply port may be provided on the bottom wall or side wall of the IPA bath.
[0024]
When the pipe extending from the preheating means is introduced into the liquid IPA, it is more preferable to provide the supply port so as to be positioned near the bottom wall in order to stabilize the liquid level. In particular, if the supplied IPA is made to flow along the heater on the bottom wall, not only the disturbance of the liquid level but also the temperature drop of the liquid level can be sufficiently prevented.
[0025]
When providing a supply port on the bottom wall or side wall of the IPA bath, a valve may be provided on the supply line between the supply port or the supply port and the preheating unit in order to prevent backflow of IPA when not supplied. preferable.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the IPA
[0027]
In the preheating
[0028]
The temperature of the IPA can be heated from 50 ° C. to 82.4 ° C. by the preheating
[0029]
In the present invention, as shown in FIG. 2, the IPA returned to the liquid by the cooling
[0030]
Quartz or electrolytically polished stainless steel can be used for the steam drying tank 16 filled with IPA steam.
The cooling
[0031]
In order to reduce the evaporation loss of IPA, an IPA vapor recovery device may be provided in the
[0032]
The
For IPA vapor drying of the wafer, it usually takes 8 to 10 minutes, more preferably 6 to 8 minutes. According to the present invention, since uniform IPA vapor can be supplied, for example, in the conventional apparatus, the drying time (for example, the time for leaving the wafer in the lower standby position in FIG. 1) is shortened to 8 minutes or less. Even if it is difficult to do so, it can be shortened to 6 minutes or less, particularly to about 4 minutes, by using the apparatus of the present invention.
[0033]
【Example】
The present invention will be further explained by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0034]
[Example 1]
The wafer after the RCA cleaning process was dried using the IPA vapor drying apparatus of FIG. 2 equipped with the heating tank shown in FIG. 3 as the preheating unit. In FIG. 2, the shape of the
[0035]
The temperature of IPA supplied from the preheating unit is 75 ° C., and one supply is 200 mL / min. For 30 seconds.
Fifty 6-inch silicon wafers were arranged on a carrier with the wafer surface vertical, and were conveyed by the
[0036]
As a result, the number of watermarks on the wafer was 3 / wafer (see FIG. 5B). The temperature change of the IPA tank during the drying time is shown in FIG. In FIG. 6, the time when the wafer starts to be loaded into the apparatus is defined as 0 minute, the waiting time at the lower standby position: 4 minutes, the waiting time at the intermediate standby position: 4 minutes, and the vertical movement time in the apparatus: 30 seconds. Then, after a total of 8 minutes and 30 seconds, the wafer was unloaded from the apparatus.
[0037]
[Comparative Example 1]
The wafer after the RCA cleaning process was dried using the conventional IPA vapor drying apparatus of FIG. 1 having no preheating unit.
[0038]
The temperature of IPA supplied from the IPA supply line for replenishment is 20 ° C., and one supply is 200 mL / min. For 30 seconds.
The number and size of silicon wafers to be dried were the same as in Example 1. Further, the drying time at the lower standby position and the standing time at the intermediate standby position were the same as in Example 1.
[0039]
As a result, the number of watermarks on the wafer was 20 / wafer (see FIG. 5A). FIG. 7 shows the temperature change of the IPA tank during the drying time. In FIG. 7, the time when the wafer starts to be loaded into the apparatus is defined as 0 minute, the waiting time at the lower standby position: 4 minutes, the waiting time at the intermediate standby position: 4 minutes, and the vertical movement time in the apparatus: 30 seconds. Then, after a total of 8 minutes and 30 seconds, the wafer was unloaded from the apparatus.
[0040]
【Effect of the invention】
According to the present invention, the replenishment IPA is preheated by the preheating unit, and the temperature difference between the replenished IPA and the temperature of the IPA bath is reduced, so that the IPA is replenished during the drying process. Even if it is done, it becomes possible to suppress the generation amount and concentration of the IPA vapor. Therefore, it is possible to perform the drying process with the IPA bath always in a constant state, so that water on the wafer is sufficiently removed and a water mark is hardly generated. Also, since it is not necessary to wait for the temperature recovery of the IPA bath at the time of IPA replenishment, the efficiency of the wafer drying process is improved.
[0041]
According to the present invention, the apparatus and method of the present invention can be easily incorporated even in a large-scale production line because it is based on a relatively easy apparatus improvement in which the preheating unit is attached to a part of the IPA supply line. Moreover, the effect is enormous and extremely practical.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a conventional IPA vapor drying apparatus.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of an IPA vapor drying apparatus of the present invention equipped with an IPA preheating unit.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a heating tank that can be used as a heating means for IPA in the preheating
4 is a diagram showing an example of an in-line heater that can be used as a heating means for IPA in the preheating
FIG. 5 is a diagram showing a watermark generation site on a wafer. (A) shows the wafer after drying by the conventional IPA vapor drying apparatus of FIG. 1, and (b) shows the wafer after drying by the IPA vapor drying apparatus of the present invention of FIG. In the figure, the part enclosed by an ellipse is a watermark generation part.
6 is a graph showing the time change of the temperature of the IPA bath in Example 1. FIG.
7 is a graph showing the time change of the temperature of the IPA bath in Comparative Example 1. FIG.
Claims (9)
(2)該IPA槽の周囲に設けられた側壁、
(3)該IPA槽から上方に所定の間隔をおいて且つ該側壁近傍に設けられた冷却管、
(4)該IPA槽の少なくとも下部に設けられた加熱手段、
(5)該IPA槽中の液体IPAに予備加熱された液体IPAを供給するための、予備加熱手段を含むIPA供給手段、
(6)該IPA槽中のIPAの液面、該側壁及び該冷却管により規定される空間にシリコンウエハを出し入れするための搬送手段、
(7)シリコンウエハ上のIPAと水分との混合物を回収し前記空間外に排出するための排出手段、及び
(8)前記冷却管の直下に設けられている、液受け及び該液受けから前記予備加熱手段に向かって延びるIPA回収管
を含むシリコンウエハのIPA蒸気乾燥装置。(1) an IPA tank containing liquid isopropyl alcohol (IPA);
(2) Side walls provided around the IPA tank,
(3) a cooling pipe provided at a predetermined interval above the IPA tank and in the vicinity of the side wall;
(4) Heating means provided at least in the lower part of the IPA tank,
(5) IPA supply means including preheating means for supplying preheated liquid IPA to liquid IPA in the IPA tank,
(6) Conveying means for taking the silicon wafer in and out of the space defined by the liquid level of the IPA in the IPA tank, the side wall and the cooling pipe ,
(7) discharge means for discharging into the space outside the mixture was collected with IPA and water on a silicon wafer, and
(8) An IPA vapor drying apparatus for a silicon wafer, which includes a liquid receiver and an IPA recovery pipe extending from the liquid receiver toward the preheating means, provided immediately below the cooling pipe .
IPA蒸気が充満した該空間内にシリコンウエハを保持してシリコンウエハ表面上の水分とIPAとを混合させる工程、
水分とIPAとの該混合物を前記空間外へ排出してシリコンウエハ上の水分をIPAに置換する工程、
水分をIPAに置換されたシリコンウエハを前記空間外へ移動し、シリコンウエハからIPAを蒸発させる工程、
水分とIPAとの前記混合物の前記空間外への排出及び前記空間外におけるシリコンウエハからのIPAの蒸発によるIPA槽中のIPAの減量を補充するために、IPA槽にIPAを供給する工程であって、予め加熱された液体のIPAをIPA槽に供給する工程、及び
前記冷却管により液化されたIPAを回収し、再加熱し、前記予め加熱された液体のIPAとしてIPA槽に供給する工程
を含むシリコンウエハの乾燥方法。(1) The level of the liquid IPA contained in the isopropyl alcohol (IPA) tank, (2) a side wall provided around the IPA tank, and (3) a predetermined interval upward from the IPA tank And a step of heating the liquid IPA to fill the IPA vapor in a space defined by a cooling pipe provided near the side wall,
Holding the silicon wafer in the space filled with IPA vapor and mixing the moisture on the silicon wafer surface with IPA;
Discharging the mixture of moisture and IPA out of the space and replacing the moisture on the silicon wafer with IPA;
Moving the silicon wafer whose moisture has been replaced by IPA out of the space and evaporating IPA from the silicon wafer ;
The step of supplying IPA to the IPA tank in order to replenish the reduction of IPA in the IPA tank due to the discharge of the mixture of moisture and IPA out of the space and the evaporation of IPA from the silicon wafer outside the space. Supplying the preheated liquid IPA to the IPA tank, and
A method for drying a silicon wafer , comprising: recovering IPA liquefied by the cooling pipe, reheating, and supplying the IPA to the IPA tank as the preheated liquid IPA .
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