JPH05505449A - イソプロピルアルコールのような物質を用いて半導体ウエファーのような物品を乾燥するための蒸気装置及び方法 - Google Patents

イソプロピルアルコールのような物質を用いて半導体ウエファーのような物品を乾燥するための蒸気装置及び方法

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JPH05505449A JP3502800A JP50280091A JPH05505449A JP H05505449 A JPH05505449 A JP H05505449A JP 3502800 A JP3502800 A JP 3502800A JP 50280091 A JP50280091 A JP 50280091A JP H05505449 A JPH05505449 A JP H05505449A
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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】 歴−U イソプロピルアルコールのような を いて ウェファ−のよ゛な 0 ・ るための蕉′ 1 び 法 主」L■」L景 肢徘圀! 本発明は、イソプロピルアルコールのような物質を用いて半導体ウェファ−のよ うな物品を乾燥するための蒸気装置及び方法に関する。本発明はまた、乾燥に先 だってこの物品を洗浄及びすすぎ洗いするために用いることも出来る。
1景伎術 珪素のような原料から作られる半導体の製造方法は、ウェファ−のすすぎ洗い及 び乾燥工程を後に伴う化学処理工程を典型的には必要とする。関連技術の装置及 び方法では、ウェファ−を脱イオン水ですすいだ後に、これらを可動式移動エレ ベータ−に置き、蒸気乾燥タンク中へ下降させる。蒸気乾燥タンクは、石英で作 られてよいが、イソプロピルアルコール(IPA)のような揮発性乾燥用液体を 保持するための深い皿を下方に含む。ウェファ−は皿の上方の位置まで下降され 、皿の中のIPAはその沸点にまで加熱される。加熱によりIPAは気化し、気 化したIPAはウェファ−表面上の冷たい脱イオン水により吸収される。この液 化過程が続くと、脱イオン水は表面張力を失い、ウェファ−表面から脱離する。
結局、ウェファ−に付着している全ての水分がIPAに置き換えられる。残るI PAはすぐに蒸発し、水分のない表面が得られる。
所定の時間後、可動式移動エレベータ−によりウェファ−をタンクから持ち上げ る。典型的には、いくらかのIPAがウェファ−表面に分子レベルの厚さで残る 。このため、ウェファ−を窒素中または周囲空気中でさらに時間をかけて乾燥す ることが要求される。
上述の関連技術装置及び方法には多くの欠点がある。最初に、大気中の水分の吸 収と同様に、ウェファ−及びウェファ−支持体から置き換わる脱イオン水が、徐 々にIPA中の水分濃度を増加させる。IPA中の水分濃度が増加するにつれて 、装置のウェファ−乾燥性能は減少する。
この関連技術装置及び方法の別の欠点は、IPA蒸気の揮発性のため引火し易い ことである。IPAの沸点は82.5°Cで、引火点は周囲圧において22.2 °Cである。必要なIPA蒸気を十分に発生させるためには、タンクの加熱器を IPAの引火点よりかなり高い100°Cを超える温度で維持しなければならな い。このため、火災または爆発を避けるために、常時運転中の蒸気濃度の監視及 び制御を行う必要がある。
主」L皇」L凱 従って、本発明の目的は、半導体ウェファ−のような物品を、低い温度及び圧力 で乾燥できるように制御した環境で、乾燥する装置及び方法を提供することであ る。
本発明の他の目的は、乾燥に用いるIPA中の水分濃度を最少にするために、処 理室へ連続的に新鮮なIPAを供給することである。
本発明のさらなる目的は、ウェファ−を処理室から取り出さずに加熱及び減圧し て乾燥工程を完遂できるように、最終脱水に先だって処理室から使用済みのIP A及び脱イオン水を除去するための排水装置を提供することである。
さらに本発明の他の目的は、乾燥工程中の処理室の中の空気または酸素を減少さ せる装置及び方法である。これにより酸素レベルは燃焼を維持できる点以下にな る。
本発明の目的は、IPAの処理室からの漏出及び回りの区域への進入の可能性を 低減し、爆発または火災の危険性を減少させることである。
本発明の目的及び利点は、添付の請求の範囲に特に指摘した手段及び組合せによ って、実現及び達成される。
ここで実施され及び明白に記述されるように、本発明に従い、半導体ウェファ− のような物品を乾燥するための装置は、乾燥すべき物品を保持するための減圧処 理室と、イソプロピルアルコールのような物質を蒸気として処理室へ供給するた めの、実質的に処理室と離れている蒸気発生手段と、及び処理室の内壁に上記物 質の蒸気が凝縮するのを防ぐための、前記処理室の近くに配置された手段とから 成る。最終脱水段階において液体表面の蒸発を助けるために、赤外線加熱器を設 置することもできる。
本発明の方法は、処理室からの空気の排出、処理室外部の源から処理室へのIP Aのような物質の蒸気の供給、処理室の壁土に物質が凝縮するのを防ぐための処 理室壁の加熱、及び処理室からの液体の排出の各工程を含む。本方法はさらに〜 乾燥すべき物品の加熱工程を含むことができる。
図面の簡単な説明 中に含まれ、明細書の一部を構成する添付の図面は、発明の実施態様を説明し、 そして明細書とともに本発明の詳細な説明するのに役に立つ。
第1図は本発明に従う乾燥装置の概略図;第2図は第1図中に表される減圧室の 斜視図;第3図は扉を開けた状態の第1図中に表される処理室の概略図; 第4図は扉を閉じた状態の第1図中に表される処理室の概略図; 第5図は第4図に示される処理室の平面図である。
■ る のノ ここで、本発明の好ましい実施態様について詳細に参照し、その例を添付の図面 で説明する。
限定するものではなく例として、本発明はカセット28中に配置された半導体ウ ェファ−36の乾燥と関連して記述される。
しかしながら、本発明はこのような用途に限定されるものではない0本発明は、 原料シリコン、機械部品、多種の電気部品、または精密な乾燥を要求する他の全 ての種類の物品、を含む種々の製品を乾燥するのに用いることができるが、これ らに限定されるものではない。
本発明に従って、乾燥すべき物品を保持するための減圧処理室が備えられる。第 1図に示されるように、処理室10は、前面隔壁14と後面隔壁16との間に配 置される石英管12を含む。
石英管12は、大きな直径の(SiO□)管(管12の端を第1図中の破線で示 す)で、およそ直径12インチで、両端が開いているものからなり、この中に乾 燥処理中のカセット28または工作物保持台を置く。
石英管12は、シリコーンゴム製のような真空シール剤により、管12の開端で それぞれ前面及び後面の隔壁14及び16へ封止される。石英管12は、隔壁1 4及び16との間に漏洩が無いように機械的に固定される。石英は、その周知の 純度、微量金属による汚染または他の不純物の不在、及びIPAまたは脱イオン 水との非反応性のため、管12及び本装置の他の部品の材料として選ばれる。加 えて、石英は、このウェファ−乾燥処理を完遂させるために後の脱水工程で用い られる3ミクロン波長の赤外線を、95%の効率で透過する。
前面隔壁14は、カセットの通過口として用いる大きな開口部20を有する硬質 アルマイト板で作られる。前面扉18が軸を中心に回転できるように及び横滑り できるように開口部20に取り付けられ、この前面扉18は中心部に石英の覗き 窓22が付いた硬質アルマイト板を含む。覗き窓22はカセットの中の第1番目 のウェファ−を見るために付与されるが、工程制御には必要ではない。扉18は 横滑りするしずく皿26に取り付けられた縦軸24を中心に回転し、運転者また は機械的装置がカセット2日を出し入れすることを容易にする。閉じた状態では 、扉に付けられたシリコーンゴム0リングシールヲ用いて、扉18は前面隔壁1 4と漏洩が無いように密封される。しずく皿26は、その上で扉18が回転する が、装填工程中に濡れたウェファ−カセット28から流れ落ちる水滴廃棄物を集 め導くための、扉装置の下に配置されるステンレス鋼の皿からなる。しずく皿2 6は、扉18及び皿26を第2図に示されるように前面隔壁14から引き出せる ように、直線状ボールブツシュスライド機構32上に配置される。第1図に示さ れるように扉18が閉じているときは、皿26は処理室外部の石英管12の下に 置かれる。この配置により装填工程中に流れ落ちる全ての水は処理室の外部へ追 い出される。
2本の腕34は、扉18の内側表面から伸びており、処理室内のカセット28を 支持するカセット台として使われる。腕34は2本の四角い硬質アルマイトの棒 を含み、液体の水を集めることが出来る水平な表面を提供しないように、対向端 を鉛直面に向ける。
処理室10全体は、縦軸24に関して約5°の角度で傾けられる。この傾斜は二 つの目的に役立つ。一番目は、これによりカセット28の中の全てのウェファ− は同じ方向をとることになる。これはカセット28と接触する各ウェファ−の表 面積を最小限にし、均一な乾燥を促進する。二番目に、後に述べるが、これによ り室内の全ての液体が排水口66に同かって流れる。
本発明に従って、イソプロピルアルコールのような’Itを蒸気状で処理室へ供 給するために、実質的に前記処理室から離された蒸気発生手段が付与される。限 定ではなく例として、本発明を蒸気物質としてイソプロピルアルコール(IPA )の使用に関連して説明する。本発明はまた、これらに限られるものではないが 、種々の等級のアルコール及びクロロフルオロ炭化水素を含む他の揮発性低蒸気 圧液体を使用しても機能するであろう。
ここで実施されるように、蒸気発生手段は蒸気発生器38を含む。蒸気発生器3 8は、入口42、出口44、及び管40の下方に配置されたコアー加熱器46を 持つ石英管40を含む。石英管40は、蒸発させるIPAを保持するためのるつ ぼとして役立つ。
加熱マントル48は管40を取り囲み、一端はアルミニウムハウジング54から 、他端はボルトアップ端板56から成る。この配置は、端板56を単に取り除( ことによる簡便な石英管40の洗浄を容易にする。ハウジング石英管40及びコ アー加熱器46に加えて、加熱マントル48は、不慮の管の爆発または爆縮が起 こった場合の安全性対策として、石英管40を密閉含有する。
IPAを入口42を通して管40へ導入し、石英管40の下の加熱マントル48 の中に配置された2つのコアー加熱器46によって沸騰させる。コアー加熱器4 6の熱を制御するために温度調節器(図示なし)を設ける。IPAが沸騰すると 、IPAの蒸気は出口44を通って石英管40から出て、蒸気発生器の出口44 と処理室10の入口52との間に配置されたアルミニウム製移送管50を通り、 処理室10へ入る。IPA溜め54と蒸気発生器38との間に配置されたバルブ 53は、蒸気発生器に入るIPAの量を制御し、これにより蒸気の生成速度を制 御する。好ましくは、バルブ53を、IPAがすぐに蒸発できるようにする速度 でIPAを石英管40へ導入するように調節する。
乾燥するウェファ−36により流れ落ちる水または他のすすぎ液が、蒸気発生器 により蒸発させられないように、蒸気発生器38と処理室10とは互いに離され る。この特徴によって、処理室10中のIPA蒸気の水分濃度が最小に保たれる ことが保証される。蒸気発生器38と処理室10内部を隔離することにより、乾 燥するウェファ−から流れ落ちる水をIPA供給から排斥するので、蒸気発生器 中のIPA蒸気の純度が保証される。
また本発明に従って、前記物質蒸気が前記処理室の内壁に凝縮することを防ぐた めの、前記処理室に近接して配置される手段を備える。ここで実施されるように 、この防止手段は前面及び後面の隔壁、それぞれ14及び16の両方に配置され る2つのコアー加熱器58を含む。代わりに、コアー加熱器58は前面隔壁14 の代わりに扉16中へ置くことができる。コアー加熱器58は温度調節器(図示 なし)によって制御される。アルコール蒸気は最も低い温度の表面に優先的に凝 縮するであろうから、前面及び後面の隔壁が処理室中で最も低温の表面にならな いことが重要である。コアー加熱器58及びこれらそれぞれの調節器は、隔壁1 4及び16の温度をウェファ−の温度より高く保つために用いられる。
本発明に従って、蒸気乾燥器は物品から液体を蒸発させることを助けるための加 熱手段をも含むことができる。ここで実施されるように、加熱器は、処理室10 の石英管12の回りの円周に置かれた6個の赤外線石英加熱器60を含む。金メ ッキされた反射板64を、赤外線加熱をウェファ−36の方へ向けるために、石 英加熱器に密接して取り囲む。乾燥される物品の種類及び乾燥条件により、処理 室中の物品上に残る全てのアルコール及び/または水分の蒸発を助けるため、乾 燥サイクル中に石英加熱器60を活性化することができる。ここで実施されるよ うに、加熱手段は、処理室の外側本体を成す電解研摩されたステンレス鋼円周ス キンからなる外側反射板/シールド62をも含むことができる。反射板/シール ド62は2つの目的に役立つ。第一に、これは石英加熱器60の赤外線を処理室 へ反射すること、そして第二に、石英管12の不慮の爆縮または爆発のエネルギ ーを制御することである。
本発明に従って、蒸気乾燥器は処理室から前記物質及び水分を除去するために、 排出手段を含むこともできる。ここで実施されるように、排出手段は中間排水タ ンク68に接続される排水ポート66を含む。処理室10の5°の傾斜のため、 全ての廃棄水およびIPAは排水ポート66を通り、処理室10の外へ排出され る。中間排水タンク68は、−回の乾燥サイクルから出る最大量の廃棄液を保持 することができる、小さい体積のものである。各乾燥サイクル終了後、バルブ7 2を開け、中間排水タンク68は主排水タンク74へと排水される。この配置に より、主排水タンク74中の比較的大量の廃棄物と処理室10との間の暴露が最 小限になる。
ここで第1図と関連して、処理サイクルを説明する。サイクルを始めるために、 機械は始動し連続モードで稼働している、すなわち、適温になり、IPA供給容 器76が空ではなく、真空ポンプ70が動き、そして前もって許容範囲に乾燥し たカセット28が、扉18及び窒素ベントパルプ80を除いた全てのバルブを閉 じた状態の処理室中で、周囲圧力の窒素雰囲気下にあることを仮定する。
処理室をガス抜きをするために大気中、または乾燥室または低圧窒素源82から の若干の陽圧に対してバルブ80を開く。
次に扉18の鍵を開け(手動または機械式のどちらかで)、扉18を第2図に示 される位置に開く。乾燥したカセット28を除き、そして濡れたカセットを扉1 8の腕34上に置く。次に扉18を閉じ、鍵をかけて、始動ボタンを押してコン ピューターシークエンサーを稼働する。
以降の段階はシークエンサーにより成されるが、手動的にも行うこともできる。
最初に、蒸気発生器40の加熱器48を活性化する。代わりに、加熱器48はサ イクル間で活性化したまま保つこともできる。次に、バルブ80を閉じ、減圧室 は、最初の中間減圧、例えば500Torrに到達するまで、ソフト始動減圧バ ルブ84をゆっくりと開けることにより、真空ポンプ70によってゆっくりと排 気される。処理室10を排気しながら、排水ボート66と中間排水タンク68と の間に位置するバルブ94を開ける。これによりウェファ−36から流れ落ちる 水が重力によって処理室から排出される。設定した減圧度500Torrに到達 すると、ソフト始動減圧パルプ84を閉じ、第2の中間減圧、例えば50Tor rに到達するまで、主減圧パルプ86を開けておく。この2段階減圧操作により 、カセット28中のウェファ−36がガタガタするのを最小限にする。次に、バ ルブ53と88を同時に開けて、主減圧バルブ86を閉じる。これにより、処理 室の減圧のためIPAはIPA計量溜め90から蒸気発生器38へ引き込まれ、 そして発生した蒸気が処理室10の外部へ引き出されることを防ぐ。
測定溜め90中のIPA量が減少すると、計量溜め90は窒素供給源82から窒 素で再充填される。清浄特性とコストが低いことから窒素が再充填として用いら れる。しかしながら、清浄空気と同様に他の不活性ガスもまた再充填として使用 することができる。IPA溜め90中のIPA測定量が低レベルセンサー92以 下に低下するまで、バルブ53を開けておく。これが起こったら、バルブ53と 88を閉じる。このIPA蒸気を処理室へ排出する次段階は、ウェファ−をすす ぎ洗うために何回も繰り返されることができる。代わりに、十分量のすすぎをす るために、より大きなIPA溜めを用意することはできる。
蒸気発生器40の加熱器48は、蒸気発生器38中の全てのIPAが沸騰するの を確実にするため、十分に長い予め定めた時間にわたり稼働している。所定の時 間が経過した後、中間排水タンク68と処理室10の間に配置されたバルブ94 を閉じる。
同時に、石英加熱器60の電源を入れ、そして再度第2の中間減圧、例えば50 Torrに到達するまでソフト始動減圧バルブ84を開ける。設定点になると、 ソフト始動減圧バルブ84を閉じ、そして減圧度が、例えばl Torrまたは それ以下になるまで主減圧バルブ86を開けておく。次にバルブ86を閉じ、圧 力を実質的に一定を保ち、そして完全な脱水が起こることを確実にする所定の時 間が経過するまで、石英加熱器60を稼働させる。
その時間になると、窒素供給源82と処理室10との間に配置されたバルブ80 を開ける。処理室10の内圧が周囲大気圧になるまで、バルブ80は開けたまま にしておく。
サイクルの終了に先だって、主排水タンク74と中間排水タンク68との間に配 置されたバルブ72を開け、中間排水タンク68を排水する。窒素供給源82と 中間排水タンク68との間に配置されたバルブ69もまた開けて、再充填を行う 。加えて、IPA溜め90とIPA供給容器76の間のバルブ96を開け、そし て真空ポンプ70とIPA測定溜め90の間のバルブ97もまた開ける。これに より、真空ポンプ70が供給容器76からIPA溜め90へIPAを引き入れ、 溜めを再充填する。計量溜め90中のIPAが上限レベルセンサー98に到達す るまでバルブ96及び97を開けておく。この時点でサイクルは終了し、全ての バルブを閉じ、そして乾燥したウェファ−を除去するために扉18を開けること ができる。
上限主排水タンクセンサー100及び、上限及び下限IPA供給容器センサー、 それぞれ102及び104は、臨界レベルに達したことを運転者に警告する及び /またはシークエンサーへ信号を送るために備えられる。
付加的な利点及び改良法が容易に当業者には思いつくであろう。それゆえ、本発 明はそのより広い態様において、示され記述された特定の詳細事項、代表的装置 、及び実例に限られるものではない。よって、添付の請求及びこれらの同等物に より定義される一般的発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、このよ うな詳細事項から逸脱を行うことができる。
国際調査報告

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.乾燥すべき物品を保持するための減圧処理室と、蒸気状の物質を前記処理室 へ供給するための、実質的に前記処理室と隔離された蒸気発生手段と、前記物質 蒸気が前記処理室の内壁に凝縮することを防ぐための、前記処理室に近接して配 置された手段とから成る、物品を乾燥する装置。
  2. 2.物品から液体分子を蒸発させることを助けるための加熱手段をさらに含む、 請求の範囲1に記載の装置。
  3. 3.減圧処理室からの前記物質及び水を除去するための排出手段をさらに含む、 請求の範囲1に記載の装置。
  4. 4.前記減圧処理室が石英ライナーを含む、請求の範囲1に記載の装置。
  5. 5.前記蒸気発生手段が、前記物質を保持するための蒸気るつぼと、前記蒸気る つぼ中の前記物質を沸騰させるための手段と、及び前記物質の蒸気を前記蒸気る つぼから前記減圧処理室へ移送するための手段とを含む、請求の範囲1に記載の 装置。
  6. 6.前記蒸発るつぼが石英で作られた内側表面を持つ、請求の範囲5に記載の装 置。
  7. 7.前記沸騰手段が、前記蒸気るつぼへ熱を伝達する少なくとも一つの加熱器と 、前記加熱器を制御する少なくとも一つの温度調節器とを含む、請求の範囲5に 記載の装置。
  8. 8.前記蒸気発生手段が、前記物質を前記蒸気るつぼへ供給するために前記蒸気 るつぼに接続された計量溜めをさらに含む、請求の範囲5に記載の装置。
  9. 9.前記計量溜めが、物質が除去されるにつれて不活性ガスにより再充填される 、請求の範囲8に記載の装置。
  10. 10.前記不活性ガスが窒素である、請求の範囲9に記載の装置。
  11. 11.前記物質が前記処理室の内壁に凝縮することを防ぐための前記手段が、熱 を前記処理室の前記内壁へ伝達するために少なくとも一つの壁型加熱器を含む、 請求の範囲1に記載の装置。
  12. 12.前記加熱手段が赤外線加熱素子を含む、請求の範囲2に記載の装置。
  13. 13.前記物質がイソプロピルアルコールである、請求の範囲1に記載の装置。
  14. 14.乾燥する物品を保持するための減圧処理室と、前記処理室と実質的に隔離 され、パイプを通して前記処理室と結合された物質を保持するための前記蒸気る つぼと、前記蒸気るつぼの中で前記物質を沸騰させるための、前記蒸気るつぼに 近接して配置された加熱器と、前記処理室から空気を排出するための、及び前記 沸騰物質の蒸気を前記パイプを通して前記処理室へ引き入れるためのポンプと、 前記処理室の内壁を加熱するための少なくとも一つの壁型加熱器と、 乾燥すべき物品から液体及び前記物質を蒸発させることを助けるための赤外線加 熱器と、 前記物質を前記蒸気るつぼへ供給するための、前記蒸気るつぼに接続された物質 溜めと、及び 前記乾燥物品から除去される前記物質及び液体を排出し及び保持するための、前 記処理室に接続された排水機構とから成る、物品を乾燥するための装置。
  15. 15.前記物質溜めが、前記物質を前記物質溜めへ供給するための供給容器に接 続される、請求の範囲14に記載の装置。
  16. 16.前記処理室と前記蒸気るつぼが石英で作られた内壁を含む、請求の範囲1 4に記載の装置。
  17. 17.前記排水機構が、前記処理室に接続された中間排水タンクと、及び前記中 間排水タンクに接続された主排水タンクとを含む、請求の範囲14に記載の装置 。
  18. 18.前記減圧処理室が、開口及び前記開口に配置された扉を含み、前記扉が前 記扉の開口の面に対して実質的に垂直方向にスライドする、請求の範囲14に記 載の装置。
  19. 19.前記扉とともにスライドすることができ、実質的に前記扉に対して垂直に 配置されるしずく皿をさらに含み、前記扉が前記開口を覆ったときに前記皿が前 記処理室の外側に配置される、請求の範囲17に記載の装置。
  20. 20.扉がその内側表面から伸びるカセット支持体をさらに含む、請求の範囲1 7に記載の装置。
  21. 21.処理室から空気を排出する工程と、前記処理室の外部の源から前記処理室 へ物質の蒸気を供給する工程と、 その物質が処理室の壁に凝縮することを防ぐために、処理室の内壁を加熱する工 程と、 処理室から液体を排出する工程から成る、物品を液体で洗浄した後に処理室中で 物品を乾燥する方法。
  22. 22.物品上の液体の蒸発を助けるために物品を加熱する工程をさらに含む、請 求の範囲21に記載の方法。
  23. 23.乾燥する物品を加熱する工程をさらに含む、請求の範囲21に記載の方法 。
  24. 24.空気の排出工程が、前記処理室中の物品の損傷を防ぐために制御された速 度で行われる、請求の範囲21に記載の方法。
  25. 25.蒸気供給工程が、蒸気るつぼ中の前記物質を沸騰させる工程及び前記沸騰 物質を前記処理室へ導入する工程を含む、請求の範囲21に記載の方法。
  26. 26.沸騰させる次段階が、制御された量の前記物質を前記蒸気るつぼへ連続的 に供給することを含む、請求の範囲25に記載の方法。
  27. 27.前記物質が、前記蒸気るつぼに入ると実質的に即座に沸騰させられる、請 求の範囲26に記載の方法。
  28. 28.加熱工程が、蒸気の供給段階を終了した後に行われる、請求の範囲23に 記載の方法。
  29. 29.空気の排出工程が、蒸気の供給工程の前後両方で行われる、請求の範囲2 1に記載の方法。
  30. 30.液体が脱イオン水である及び前記物質がイソプロピルアルコールである、 請求の範囲21に記載の方法。
  31. 31.蒸気の供給工程が、前記物品をすすぎ、洗浄するために十分な量の蒸気を 供給することを含む、請求の範囲21に記載の方法。
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