JPH04155924A - 蒸気乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、揮発性処理液の蒸気を用いて、例えば半導体
装置のウェハのような被処理物の乾燥を行うための蒸気
乾燥装置に関するものである。

【従来技術】

半導体装置の製造工程においては、例えば、半導体ウェ
ハを所定の薬液で処理した後、この薬液を水洗処理によ
り除去し、この水洗処理に引き続きウェハに付着した水
を乾燥除去するための処理が行われる。この半導体ウェ
ハの乾燥を行うための装置として蒸気乾燥装置が用いら
れている。 この種の蒸気乾燥装置は、上方が開口された乾燥処理室
の底部に揮発性処理液たるイソプロピルアルコール（Ｉ
ＰＡ）を供給する一方、この処理室の下方にヒータを設
け、このヒーターにより前記ＩＰＡを加熱して蒸発させ
、前記処理室内をこのＩＰＡの蒸気雰囲気にし、このＩ
ＰＡ蒸気雰囲気に被処理物たる半導体ウェハを晒して乾
燥するようにしている。なお、半導体ウェハは、一般に
は、キャリア治具と共に処理室内に導入される。また、
処理室の上部にはＩＰＡ蒸気を液化するための冷却手段
、例えば上端開口部の内側に配設された冷却蛇管等から
成るものが設けられている。 この乾燥の過程は次のように説明することができる。前
記処理室内に導入されるウェハは、前処理工程で室温に
保たれた純水によって水洗処理されているので、この導
入時には半導体ウェハには多くの水が付着していると共
に半導体ウェハは室温と同程度の温度になっている。そ
のため、ウェハを処理室内に導入すると、高温のｒＰＡ
蒸気雰囲気との温度差により、ウェハの表面でＩＰＡ蒸
気が凝縮して液化される。そして、この液化したＩＰＡ
にウェハ表面に付着していた水が溶解し、その溶解物が
ウェハの表面から漸次脱離することによりウェハの乾燥
が行われる。 なお、この種の蒸気乾燥装置に関する先行文献としては
、例えば特開昭５８−２０７６３８号公報が挙げられる
。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の蒸気乾燥装置の構成では、ウ
ェハやそのキャリア治具等の処理室内への導入時に、ウ
ェハやそのキャリア治具等が帯有する水分、あるいは処
理室の上部の冷却蛇管の表面にて凝縮する空気中の水分
や不純物等が処理室内に大量に蓄積されてしまう。した
がって、ウェハの乾燥処理の回数を重ねる程、処理室内
のＩＰＡの組成の変化が大きくなる。つまり、従来の装
置では、処理室内のＩＰＡ中の水分量及び不純物量が経
時的に増加する。ここで、水分量の増加は当然のことな
からウェハの乾燥不良の大きな原因となる。なお、水分
量の増加は、理論的にはＩＰＡ液と水分の２液相の共沸
点の組成まで収束される。更に、ＩＰＡ液中の不純物量
が大きくなると、ヒータによる加熱の際、ＩＰＡ液が沸
騰して飛沫が生じたとき、この飛沫に混入している異物
等の不純物がウェハ表面に付着し、同様に乾燥不良の原
因となる。 かかるウェハ乾燥不良の発生確率を少なくするために、
従来においては、蒸気乾燥装置の稼働を定期的に停止さ
せ、その停止時に処理室内に滞留したＩＰＡ液を廃液し
、新液、つまり未使用のＩＰＡ液と交換するような手段
を講じている。 しかしながら、ＩＰＡ液の交換頻度を高くした場合、ウ
ェハ乾燥の不良発生率は低くなるものの、ＩＰＡ液交換
作業毎に蒸気乾燥装置の実稼働時間が侵食サレルので、
ウェハプロセスのスループットが低下してしまう。また
、その交換作業の頻度が多くなると、作業者がＩＰＡ液
に接する機会も多くなるので、Ｉ！康管理上の問題があ
る他、ＩＰＡ液の使用量が多くなるので、経済的な問題
がある。 そのため、ウェハプロセスにおける余裕度等を考慮して
前記ＩＰＡ液交換作業の時間間隔を極力長くしたり、あ
るいは処理室を水分の蓄積が少なくなる構造にしたりす
るような手段を講じているが、かかる手段は急場しのぎ
的なものであり本質的な解決手段とはいえない。 本発明は、被処理物の乾燥を高清浄状態で、しかも長時
間にわたって能率良く行ない得る等とした蒸気乾燥装置
を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するべく、本発明の主たる概要は、処理
室内を揮発性処理液の蒸気雰囲気にし、該蒸気雰囲気に
被処理物を晒すことにより、該被処理物の乾燥を行うよ
うに構成された蒸気乾燥装置において、前記処理室内に
滞留した前記揮発性処理液を精製し、該精製された流体
を前記処理室内に帰還させるための循環脱水精製手段を
設け、そして前記循環脱水精製手段は、前記滞留した揮
発性処理液を気化するための蒸発部と、該蒸発部にて生
成された蒸気を脱水分離膜で脱水処理するための脱水部
と、該脱水処理された蒸気を蒸留するための蒸留部とを
少なくとも備えていることを内容とする。 すなわち、処理室に滞留する揮発性処理液を抽出し、該
抽出された揮発性処理液を脱水精製すると共に、該精製
された揮発性処理液を再利用すべく処理室に戻す手段を
設ける構成とし、処理室内に滞留する揮発性処理液を、
未使用の揮発性処理液と同等の純度の組成で長時間一定
に維持するようにしたものである。 上記揮発性処理液の脱水精製の手段は、より具体的には
揮発性処理液を沸点よりも高温の蒸気状態に蒸発させ、
脱水分離膜モジュールを通過させ、更に、脱水された蒸
気の蒸留を行う構成としている。

【作用】

上記手段によれば、処理室内にＩＰＡ液のような揮発性
処理液が供給され、処理室内が揮発性処理液の蒸気雰囲
気にされた後、水分等を帯有した被処理物が該蒸気雰囲
気に晒されると、被処理物の表面で揮発性処理液の蒸気
が凝縮して水分等を溶解させると共に、該水分等の溶解
処理液が被処理物の表面から脱離するという過程を繰り
返し、乾燥が行われる。 この場合、被処理物の表面から脱離した溶解処理液や処
理室内で冷却されて液化した揮発性処理液等は処理室の
底部に滞留するが、該滞留した処理液は、循環脱水精製
手段により脱水精製された流体となって再び処理室内に
戻るという過程を繰り返す。したがって、処理室内に滞
留する処理液の組成を長時間路一定の高純度に保つこと
ができ、被処理物の乾燥は常時可及的に高清浄な状態で
行われる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 第１図は、本発明に係る蒸気乾燥装置の第１実施例を示
すものである。同図に示すように、乾燥処理室１は、上
方が開口し、水平断面が例えば四角形状の有底の筒状体
から成るものであり、前記上方の開口部の内側にはらせ
ん状の冷却蛇管２が設けられており、該冷却蛇管２には
図示しない冷水供給部が連結されている。また、前記処
理室１の底部にはヒータ３が設けられ、前記ヒータ３の
下方には、図示しないバルブを有する廃液導管４を介し
て前記処理室ｌの底部に連結された廃液回収菫５が設け
られている。さらに、前記処理室１の外部には、揮発性
処理液たるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を貯留し
たＩＰＡ供給供給炉６けられており、該ＩＰＡ供給部６
には、中途部に図示しないバルブを有する給液導管７が
連結されており、該給液導管７の先端部は前記処理室ｌ
の上部開口内に臨まされている。 そして、前記廃液導管４と前記給液導管７との間には循
環脱水精製部８が設けられている。なお、前記処理室１
の内部には被処理物たる半導体ウェハ９及びこれを収納
するキャリア治具１０が挿入され、該処理室ｌの底部に
は所定量のＩＰＡ液１１が滞留するようになっている。 第２図は、前記循環脱水精製部８の具体的な構成を示す
ものである。 該循環脱水精製部８の人波側は前記廃液導管４と吸入管
１２を介して連結されており、該吸入導管１２は、一定
流量の゛ＩＰＡＩＰＡ液吸入・吐出可能なポンプ１３に
連結されている。そして、該ポンプ１３の後段には液沸
点以上の温度にするＩＰＡ蒸気を発生させるための蒸発
器１４を連結しており、また、該蒸発器１４の後段には
、ＩＰＡ過熱蒸気に含まれる水分とＩＰＡ蒸気とに分離
可能な脱水分離膜、例えば、ポリイミド酸の蒸気脱水膜
を内蔵する分離膜モジュール１５が設けられている。な
お、該分離膜モジュール１５には、分離した水分等を系
外部に排出するべく排気導管１６を介して真空ポンプ等
から成る排気セット１７が連結されている。さらに、前
記分離膜モジュール１５の後段には、水分を分離したＩ
ＰＡ蒸気に含まれるパーティクルや溶出金属を除去して
分離性の向上を図るべく蒸留するための蒸留塔１８が設
けられている。ここで、該蒸留塔１８は、精留作用を増
長させるべくその塔頂部近傍に還流冷却器が設けられて
いる。なお、該蒸留塔１８は帰還導管１９を介して前記
導管７に連結されている。 次に、上記のように構成された第１実施例の作動につき
説明する。 まず、乾燥処理室ｌ内にＩＰＡ供給部６からＩＰＡ液が
供給され、ヒータ３により処理室１の底部に滞留したＩ
ＰＡ液が加熱されると、該処理室１内がＩＰＡ液の蒸気
雰囲気で充満される。かかる状態で、前処理である水洗
処理がなされた半導体ウェハ９が前記蒸気雰囲気に晒さ
れると、ウェハ９の表面でＩＰＡ蒸気が凝縮して水分等
を溶解させると共に、該水分等を溶解したＩＰＡ液が被
処理物の表面から脱離するという過程を繰り返し、乾燥
が行われる。 この場合、ウェハ９の表面から脱離したＩＰＡ液や前記
冷却蛇管２により冷却されて液化した使用済みのＩＰＡ
液等は処理室１の底部に滞留するが、該滞留したＩＰＡ
液の一部は、吸入導管１２を介して循環脱水精製部８に
吸入され、他は廃液回収室５に流入する。 前記循環脱水精製部８は、ポンプ１３により処理室ｌの
底部のＩＰＡ液１１を吸入し、該ポンプ１３から吐出し
たＩＰＡ液は蒸発器１４に導入され液沸点以上の温度で
気化する。該気化したＩＰＡ蒸気は過熱状態のまま分離
膜モジュール１５に導入され、蒸気脱水膜モジュールを
通過することにより膜を透過した水分が分離除去される
。ここで、膜を透過する前のＩＰＡの濃度は、ポンプ１
３の吐出量や吐出圧、あるいは蒸気脱水膜の膜面積、さ
らには排気セット１７による分離膜モジュ ール１５内の膜透過側の真空度等に応じて任意に制御で
きる。 前記分離膜モジュール１５を通過したＩＰＡ蒸気は蒸留
塔１８に導入され、該蒸留塔１８では蒸気と液との向流
接触の繰り返し、及び塔頂部と還流冷却器との間の還流
の繰り返しによる精留作用により該蒸留塔１８の抽出部
から精製されたＩＰＡ流体が得られる。このようにして
脱水精製されたＩＰＡ流体は帰還管１９を介して前記処
理室１内に注入される。 従って、本実施例の構成では処理室１内のＩＰＡ液につ
いて脱水精製が繰り返し行われるので、処理室１内に滞
留するＩＰＡ液１１の組成を長時間路−定の高純度に保
つことができ、ウェハ９の乾燥は可及的に高清浄な状態
で行われる。 第３図は、処理室ｌ内のＩＰＡ液の純度の経時変化につ
いて、本実施例と従来装置との比較を示したものである
。実線で示す曲線Ｐは本実施例を適用した場合の実験例
であり、装置の稼働開始時を最高純度（例えば９９．９
９パーセント）とすると、暫時の時間を経過した後若干
低下した純度（例えば９７バーセント）となるが、その
後は略その高純度で略一定に保たれることが理解できる
。これに対し、波線で示す曲線Ｒは従来装置を用いた場
合の実験例であり、ＩＰＡ液の純度は時間の経過にした
がって急激に低下し、その後も漸次低下を続けることが
理解できる。 第４図は第２実施例を示すものであり、前記循環脱水精
製部８において、蒸留塔１８の塔頂部を帰還導管１９を
介して処理室ｌ内と連通させ、（又、必要であれば、前
記給液導管７と前記吸入導管１２との間に分岐導管２０
を設け、前記ＩＰＡ供給部６からの未使用のＩＰＡ液に
ついても蒸留を行なうように構成し、）該帰還導管１９
の先端部から前記蒸留塔１８の塔頂部で得られる高純度
のＩＰＡ蒸気の一部を直接放出するようにしたものであ
る。他の構成、作用は第１実施例と同様であるので説明
を省略する。 かかる構成とすることにより、処理室ｌ内の廃液を再利
用するのみの構成に比べて処理室ｌ内のＩＰＡ蒸気雰囲
気をより高純度に保つことができる。 第５図は第３実施例を示すものであり、前記循環脱水精
製部８において、前記吸入管１２を前記廃液回収室５に
連結するように構成し、廃液回収室５に貯留されたＩＰ
Ａ液の全てを精製脱水して処理室１内に戻す、いわば完
全クローズドタイプの廃液回収を行うようにしている。 他の構成、作用は上記第１実施例と同様であるので説明
を省略する。 かかる構成とすることにより、廃液再利用の効率が高く
なり、経済性に優れる。 上記各実施例の説明においては、被処理物として半導体
ウェハ９を例として説明したが、本発明は、例えば光デ
ィスク、磁気ディスク、フォトマスク、レンズ等の各種
被処理物の乾燥に適用することができる。

【発明の効果】

以上のように請求項１の発明によれば、処理室内を揮発
性処理液の蒸気雰囲気にし、該蒸気雰囲気に被処理物を
晒すことにより、該被処理物の乾燥を行うように構成さ
れた蒸気乾燥装置において、前記処理室内に滞留した前
記揮発性処理液を精製し、該精製された流体を前記処理
室内に帰還させるための循環脱水精製手段を設けたこと
を特徴とするので、処理室内の処理液を循環脱水精製す
ることにより、水分量や不純物量を可及的に低減するこ
とができ、未使用の処理液と同等の高純度な組成に長時
間保つことができ、被処理物の乾燥を常時高清浄な状態
で行える。 また、被処理液の交換頻度が激減するので、処理液の使
用量を大幅に節減することができ、従来装置に比べて経
済性に優れる一方、装置の実稼働率が飛躍的に高くなり
、被処理物の乾燥のスルーブツトを向上させることがで
きると共に、作業者が被処理液等に触れる機会も少なく
なり、健康管理の面での問題を回避できる。 さらに、請求項１の発明によれば、前記循環脱水精製手
段は、前記滞留した揮発性処理液を気化するための蒸発
部と、該蒸発部にて生成された蒸気を脱水処理するため
の脱水部と、該脱水処理された蒸気を蒸留するための蒸
留部とを少なくとも備えていることを特徴とするので、
前述の効果に加え、処理液の高純度な脱水精製をより現
実的かつ具体的に実現できる。 請求項２の発明によれば、前記脱水部は、前記蒸発部に
て生成された蒸気を高温状態で処理可能な脱水分離膜に
より構成されていることを特徴とするので、請求項１の
効果に加え、水分の分離をより効率的に行える。 請求項３の発明によれば、前記脱水分離膜は、ポリイミ
ド製の蒸気脱水膜であることを特徴とするので、請求項
２の効果に加え、脱水分離膜を容易に入手できる。 請求項４の発明によれば、前記蒸留部は、還流冷却器を
有する蒸留塔から成ることを特徴とするので、請求項２
から請求項３までの効果に加え、より高純度な処理液の
脱水精製を実現できる。 請求項５の発明によれば、前記蒸留部は、蒸留塔の塔頂
部が前記処理室に連通されていることを特徴とするので
、請求項４の効果に加え、より効率良く被処理物の乾燥
を行うことができる。 請求項６の発明によれば、前記揮発性処理液は、アルコ
ールであることを特徴とするので、請求項１から請求項
５までの効果に加え、揮発性処理液を容易に入手できる
。 請求項７の発明によれば、前記被処理物は、半導体ウェ
ハであることを特徴とするので、請求項１から請求項６
の効果に加え、特に高集積度が要求される半導体の製造
の歩留まり向上に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック構成
図、第２図は第１図に示す循環脱水精製部の要部を示す
ブロック構成図、第３図はＩＰＡ純度の経時変化を示す
グラフ、第４図は本発明の第２実施例を示すブロック構
成図、第５図は本発明の第３実施例を示すブロック構成
図である。 ■・・・乾燥処理室、２・・・冷却蛇管、３・・・ヒー
タ、８・・・循環脱水精製部（循環脱水精製手段）、９
・・・半導体ウェハ（被処理物）、１１・・・ＩＰＡ　
（揮発性処理液）、Ｉ４・・・蒸発器（蒸発部）、１５
・・・分離膜モジュール（脱水部）、１８・・・蒸留塔
（蒸留部）。 第１図 、７ 第２図 第３図 第４図　　　第５ｔｇ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）処理室内を揮発性処理液の蒸気雰囲気にし、該蒸
   気雰囲気に被処理物を晒すことにより、該被処理物の乾
   燥を行うように構成された蒸気乾燥装置において、 前記処理室内に滞留した前記揮発性処理液を精製し、該
   精製された流体を前記処理室内に帰還させるための循環
   脱水精製手段を設け、そして前記循環脱水精製手段は、
   前記滞留した揮発性処理液を気化するための蒸発部と、
   該蒸発部にて生成された蒸気を脱水分離膜で脱水処理す
   るための脱水部と、該脱水処理された蒸気を蒸留するた
   めの蒸留部とを少なくとも備えていることを特徴とする
   蒸気乾燥装置。
2. （２）前記脱水部は、前記蒸発部にて生成された蒸気を
   高温状態で処理可能な脱水分離膜により構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の蒸気乾燥装置。
3. （３）前記脱水分離膜は、ポリイミド製の蒸気脱水膜で
   あることを特徴とする請求項２記載の蒸気乾燥装置。
4. （４）前記蒸留部は、還流冷却器を有する蒸留塔から成
   ることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれ
   か１項に記載の蒸気乾燥装置。
5. （５）前記蒸留部は、蒸留塔の塔頂部が前記処理室と連
   通されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸気乾
   燥装置。
6. （６）前記揮発性処理液は、アルコールであることを特
   徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記
   載の蒸気乾燥装置。
7. （７）前記被処理物は、半導体ウェハであることを特徴
   とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載
   の蒸気乾燥装置。