JPH09293702A - 半導体ウエハ遠心乾燥装置および方法 - Google Patents

半導体ウエハ遠心乾燥装置および方法

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JPH09293702A
JPH09293702A JP12791496A JP12791496A JPH09293702A JP H09293702 A JPH09293702 A JP H09293702A JP 12791496 A JP12791496 A JP 12791496A JP 12791496 A JP12791496 A JP 12791496A JP H09293702 A JPH09293702 A JP H09293702A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォーターマークの発生やパーティクルの付
着がなく、しかも乾燥用流体の使用量を少なくすること
が可能な半導体ウエハ遠心乾燥方法およびその装置を提
供する。 【解決手段】 半導体ウエハ1を水平に保持したスピナ
ー4を回転させ、遠心力を利用して前記半導体ウエハ1
の表面に付着した水分をふり切って半導体ウエハ1を乾
燥させる半導体ウエハ遠心乾燥装置において、前記半導
体ウエハ1を覆い乾燥用流体を前記半導体ウエハ1の表
面に導く乾燥用ガイド2,5を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ遠心
乾燥方法およびその装置に関する。さらに詳しくは、枚
葉式スピン洗浄機を利用して半導体ウエハを効率良く乾
燥する方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハを洗浄および乾燥させるた
めの従来の枚葉式スピン洗浄機は、キャリアにセットさ
れた半導体ウエハを一枚ずつ処理室に搬送し、スピナー
により半導体ウエハを水平に保ったまま回転させ、半導
体ウエハの上方と下方の少なくとも一方から洗浄液を供
給して半導体ウエハの洗浄を行う。洗浄液による洗浄が
終了すると、純水リンス液等を供給して半導体ウエハの
洗浄を行う。純水等による洗浄が終了すると、半導体ウ
エハの回転数を高回転にして、半導体ウエハの表面に付
着した水分等をふり切って乾燥を行う。さらに、乾燥し
た空気や窒素を供給して乾燥させることもある。乾燥後
は、処理室より取り出されてキャリアに戻される。処理
室は場合によって複数用意され、洗浄液の種類や乾燥等
の処理によって使い分けられる場合もある。さらに、一
つの処理室において複数の処理液による処理を連続して
行う場合もある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、半導体ウエハに深い孔が形成されてい
たり、アスペクト比の大きいパターンが形成されていた
り、搭載された素子による凹凸が大きかったりすると、
その部分に水が残り、ウォーターマークの原因となる。
また、半導体ウエハの中心部は遠心力が小さいため、そ
の部分にも水が残り、これもウォーターマークの原因と
なる。また、乾燥時の半導体ウエハの回転が高回転であ
るため、半導体ウエハへの応力や空気との摩擦により静
電気が発生し、これが素子を破壊したり、半導体ウエハ
にパーティクルを付着させたりする原因となる。さら
に、乾燥した空気や窒素などのガスを供給して、乾燥効
果を向上させる場合は、乾燥を行う処理室内全体に窒素
ガス等を供給しなければならず、窒素ガス等の使用量が
非常に多くなってしまう。
【0004】一方、半導体ウエハの乾燥装置として、I
PA蒸気乾燥装置が知られている。この装置による乾燥
方法には、IPAが水を置換する方法、水表面に形成し
たIPA液体層を利用した方法、およびマランゴニ効果
を利用した方法の3つの方法がある。
【0005】1つ目の置換方法は、沸騰したIPA(イ
ソプロピルアルコール)と平衡状態にある飽和蒸気ゾー
ンを形成した蒸気乾燥槽に洗浄水が付着した半導体ウエ
ハを垂直方向に立てて入れ、半導体ウエハの表面上に凝
縮してくるIPAによって付着水を溶解し、半導体ウエ
ハの表面を流下するドレインとして除去して乾燥するも
のである。
【0006】2つ目めのIPA液体層を利用した方法
は、密閉容器に半導体ウエハを入れ、下から上へ純水を
通水してリンスを行い、リンス終了後容器内の流量を制
御しながら下方より排水し、同時に容器上部よりIPA
蒸気を供給する。IPA蒸気は水面で凝縮して水に溶け
込むが、継続的なIPA供給により水面上にIPAの液
層が形成される。リンス水が排水されて水面が下降しな
がらウエハ面を横切る際、界面のIPA液層が付着水膜
を置換しながら除去する。IPA置換面は引続きIPA
蒸気によって加熱乾燥される。乾燥後容器内のIPAは
窒素でパージされる。
【0007】3つ目のマランゴニ効果を利用した方法
は、水面から親水性表面のウエハを引き上げると通常1
0μm程度の付着水膜ができるが、浸漬界面にIPAの
蒸気を供給すると水面から溶解したIPAによってメニ
スカス部に表面張力の勾配ができMarangoni
flowが生じて半導体ウエハの表面が濡れにくくな
る。これを利用して乾燥する。この方法によれば、ウォ
ーターマークの発生数が前記枚葉式スピン洗浄機による
乾燥方法に比べて50分の1になったことが知られてい
る。また、これら3つの方法で用いるIPAは帯電した
半導体ウエハから静電気を逃す作用がある。
【0008】本発明は、上記従来の枚葉式スピン洗浄機
の欠点およびIPA蒸気乾燥装置の利点に鑑みなされた
ものであって、ウォーターマークの発生やパーティクル
の付着がなく、しかも乾燥用流体の使用量を少なくする
ことが可能な半導体ウエハ遠心乾燥方法およびその装置
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、半導体ウエハを水平に保持した
スピナーを回転させ、遠心力を利用して前記半導体ウエ
ハの表面に付着した水分をふり切って半導体ウエハを乾
燥させる半導体ウエハ遠心乾燥装置において、前記半導
体ウエハを覆い乾燥用流体を前記半導体ウエハの表面に
導く乾燥用ガイドを設けたことを特徴とする半導体ウエ
ハ遠心乾燥装置を提供する。
【0010】上記構成によれば、半導体ウエハを覆い乾
燥用流体を前記半導体ウエハの表面に導く乾燥用ガイド
を設けたので、IPAを効率的に利用することができ、
また、乾燥用流体を半導体ウエハと乾燥用ガイドとの間
にだけ供給すれば良く、処理室内全体に窒素ガス等を供
給しなければならない従来の枚葉式スピン洗浄機に比べ
て乾燥用流体の供給量を極めて少なくすることができ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記乾燥用ガイドを回転させたことを特徴とする。
【0012】また、本発明においては、上記半導体ウエ
ハ遠心乾燥装置において、表面に水分が残留している半
導体ウエハを回転させながら前記乾燥用ガイドからIP
A蒸気を供給し、半導体ウエハの表面に凝結させ、半導
体ウエハの表面の前記水分と混合させて、これを遠心力
によりふり切って水分を除去した後、前記乾燥用ガイド
から乾燥用ガスを供給して半導体ウエハの表面に付着し
ているIPAを蒸発させて半導体ウエハを乾燥させるこ
とを特徴とする半導体ウエハ遠心乾燥方法を提供する。
【0013】また、本発明においては、上記半導体ウエ
ハ遠心乾燥装置において、半導体ウエハを回転させなが
ら前記乾燥用ガイドから純水を供給し、前記半導体ウエ
ハと前記乾燥用ガイドとの間に純水が満たされた後、前
記乾燥用ガイドからIPA蒸気を供給し、押しのけられ
る純水とIPA蒸気の界面にIPAが凝集したIPA液
体層を形成し、この液体層の遠心力による半導体ウエハ
の表面上の移動により半導体ウエハの表面の水分をIP
Aに置換して水分を除去した後、前記乾燥用ガイドから
乾燥用ガスを供給して半導体ウエハの表面に付着してい
るIPAを蒸発させて半導体ウエハを乾燥させることを
特徴とする半導体ウエハ遠心乾燥方法を提供する。
【0014】また、本発明においては、上記半導体ウエ
ハ遠心乾燥装置において、半導体ウエハを回転させなが
ら前記乾燥用ガイドから純水を供給し、前記半導体ウエ
ハと前記乾燥用ガイドとの間に純水が満たされた後、前
記乾燥用ガイドからIPA蒸気を供給し、押しのけられ
る純水とIPA蒸気の界面にマランゴニ効果を利用した
IPAの表面張力勾配を形成し、この勾配を有する気液
界面の遠心力による半導体ウエハの表面上の移動により
半導体ウエハの表面の水分をIPAに置換して水分を除
去した後、前記乾燥用ガイドから乾燥用ガスを供給して
半導体ウエハの表面に付着しているIPAを蒸発させて
半導体ウエハを乾燥させることを特徴とする半導体ウエ
ハ遠心乾燥方法を提供する。
【0015】さらに、本発明においては、上記半導体ウ
エハ遠心乾燥装置において、半導体ウエハを回転させて
その表面に残留している水分を遠心力によりふり切って
除去した後、前記乾燥用ガイドから乾燥用ガスを供給し
て半導体ウエハの表面にわずかに付着している水分を蒸
発させて半導体ウエハを乾燥させることを特徴とする半
導体ウエハ遠心乾燥方法を提供する。
【0016】
【実施例】本発明は、主として、IPA蒸気を利用した
優れた乾燥方法を枚葉式スピン洗浄機で可能にするもの
である。
【0017】図1は、本発明に係る半導体ウエハ遠心乾
燥装置の一例の要部を示す基本構成図であり、(A)は
その平面図を示し、(B)はその断面図を示す。半導体
ウエハ1は、オリエンテーションフラット(図示しな
い)を有する円板状に形成され、有底円筒状のスピナー
4の周縁上部に保持具20により水平に保持される。前
記スピナー4の底部中心に設けられた回転軸4aは、小
径の円筒状に形成される。前記半導体ウエハ1の上面と
下面は、乾燥用流体を半導体ウエハ1の表面に導く円板
状の乾燥用ガイド2,5で覆われる。上部乾燥用ガイド
2は、その中央部に上方に突出する小径筒状の乾燥用流
体供給口2aが設けられる。下部乾燥用ガイド5は、そ
の中央部に下方に突出する小径筒状の乾燥用流体供給口
5aが設けられ、この乾燥用流体供給口5aは、前記ス
ピナー4の回転軸4aの中空部を貫通する。この例で
は、両乾燥用ガイド2,5は供給口2a,5aの中心を
回転中心として前記スピナー4と同方向に回転する構成
とした。また、供給口2a,5aから供給される乾燥用
流体として、IPA蒸気,窒素ガスを用いた。なお、こ
の供給口2a,5aからはリンス用純水も供給されるよ
うにした。
【0018】図2は、図1の構成の枚葉式スピン洗浄機
と、水表面に形成したIPA液体層を利用したIPA蒸
気乾燥方法とを組合せた本発明の半導体ウエハ遠心乾燥
方法の一例を示す工程説明図である。この例では、乾燥
処理前の洗浄薬液処理の方法や洗浄装置の構成には制約
がない。また、保持具20の保持方法や半導体ウエハ1
との接触部分の形状および数にも制約がない。
【0019】この乾燥方法では、先ず、スピナー4によ
り半導体ウエハ1を水平に保ったまま回転させ、さらに
その上下の乾燥用ガイド2,5も回転させる。両乾燥用
ガイド2,5の供給口2a,5aからリンス用純水6を
半導体ウエハ1の上面と下面に供給する(図2
(A))。ここで、純水の供給量と半導体ウエハ1の回
転数、及び乾燥用ガイド2,5と半導体ウエハ1の距離
は、半導体ウエハ1と乾燥用ガイド2,5の間に純水6
が満たされるような値に予め設定されている。
【0020】半導体ウエハ1と乾燥用ガイド2,5の間
に純水が満たされると、上下の乾燥用ガイド2,5の供
給口2a,5aからIPA蒸気7が供給される。IPA
蒸気7が供給されると、純水は押しのけられ、純水6と
IPA蒸気7の界面にはIPAが凝集しIPA液体層8
が形成される(図2(B))。この場合、供給するIP
Aは、純粋なIPA蒸気でも水蒸気との混合ガスまた
は、IPA蒸気と窒素ガス等の混合ガスでも良い。ま
た、IPAガス等の供給量や温度、濃度は、半導体ウエ
ハ1の大きさ、表面状態、回転速度に応じて調節する。
IPA等が供給され、押しのけられた水は、半導体ウエ
ハ1の外周より排出され、振り切られる。さらに、IP
A蒸気が供給され続けるとIPA蒸気7と純水6の界面
は、半導体ウエハ1の表面に達し、半導体ウエハ1が回
転しているため、遠心力で半導体ウエハ1の中心を中心
とした同心円状にIPA蒸気7と純水6の界面を形成
し、IPA液体層8を形成する(図2(C))。このI
PA液体層8が半導体ウエハ1の表面、すなわち上面及
び下面を通過するとき、半導体ウエハ1の水分はIPA
と置換され、水分が除去される。このIPA蒸気7と純
水6の界面は同心円状に広がり、半導体ウエハ1の周縁
まで到達すると遠心力で振り切られる。
【0021】次に、乾燥用ガイド2,5の供給口2a,
5aから窒素ガス9が供給されると、半導体ウエハ1に
付着しているIPAは蒸発し、乾燥が終了する(図2
(D))。なお、乾燥用ガイド2,5の回転方向や回転
数は半導体ウエハ1の回転方向や回転数と異なっていて
も同じでも良く、停止させておいても良い。
【0022】図3は、図1の構成の枚葉式スピン洗浄機
と、マランゴニ効果を利用したIPA蒸気乾燥方法とを
組合せた本発明の半導体ウエハ遠心乾燥方法の別の例を
示す工程説明図である。この乾燥方法でも、先ず、図2
と同様に、半導体ウエハ1と上下の乾燥用ガイド2,5
を回転させ、両乾燥用ガイド2,5の供給口2a,5a
からリンス用純水6を半導体ウエハ1の上面と下面に供
給し、半導体ウエハ1と乾燥用ガイド2,5の間に純水
6が満たす(図3(A))。
【0023】次に、両乾燥用ガイド2,5の供給口2
a,5aからIPAの蒸気7を供給するが、この例で
は、IPA蒸気7の供給量及び濃度を、純水6とIPA
の蒸気7の界面にIPAが凝集しIPA液体層を形成さ
れることのないような供給量及び濃度に設定した(図3
(B))。このような状態において、IPA蒸気7が供
給され続けると、純水6とIPA蒸気7の界面は、半導
体ウエハ1の表面に達し、回転の中心から同心円状に気
液界面を形成し(図3(C))、その界面に形成された
表面張力の勾配(IPAの濃度勾配に基づく)によるマ
ランゴニ効果で半導体ウエハ1が乾燥される。気液界面
が半導体ウエハ1の周縁に到達した後、窒素ガス9が供
給されると、半導体ウエハ1に付着しているIPAは蒸
発し、乾燥が終了する(図3(D))。
【0024】図4は、図1の構成の枚葉式スピン洗浄機
と、IPAが水を置換するIPA蒸気乾燥方法とを組合
せた本発明の半導体ウエハ遠心乾燥方法の一例を示す工
程説明図である。この乾燥方法では、予め、半導体ウエ
ハ1と上下の乾燥用ガイド2,5を回転させ、両乾燥用
ガイド2,5の供給口2a,5aからリンス用純水6を
半導体ウエハ1の上面と下面に供給して、半導体ウエハ
の洗浄を行なっておく。洗浄が終了した半導体ウエハ1
には、水分が局所的に残っていたり(図4(A))、親
水性の場合には水の膜が残留していたりする。この例で
は、先ず、半導体ウエハ1を回転させながら乾燥用ガイ
ド2,5の供給口2a,5aからIPA蒸気7を連続的
に供給する(図4(B))。IPA蒸気7は半導体ウエ
ハ1の表面に凝結し、半導体ウエハ1の上下面の水分1
0と混合する。水分と混合したIPA11は、半導体ウ
エハ1の回転による遠心力によって、半導体ウエハ1の
外周縁から振り切られる(図4(C))。半導体ウエハ
1上の水分がなくなるまで、IPA蒸気の供給を続け
る。次に、窒素ガス9が乾燥用ガイド2,5の供給口2
a,5aから供給されると、半導体ウエハ1の上下面に
付着しているIPAは蒸発し、乾燥が終了する(図4
(D))。
【0025】尚、図2〜図4の乾燥方法において、乾燥
用ガイドの供給口から洗浄薬液、リンス用純水、IPA
蒸気の順に供給すれば、半導体ウエハを大気に触れさす
ことなく、洗浄から乾燥処理まで行うことができ、大気
からの汚染や半導体ウエハ表面の酸化を防止することが
できる。
【0026】尚、上記実施例では、上下の各乾燥用ガイ
ドに供給口を1つずつ設けたが、乾燥用ガスの供給口と
リンス用純水の供給口とを別々に設けても良い。
【0027】尚、図4の乾燥方法において、IPA蒸気
の供給を省略し、純水洗浄後半導体ウエハの表面の水分
を遠心力によりふり切った後、直ちに乾燥窒素や乾燥空
気を供給して半導体ウエハ1を乾燥させてもよい。
【0028】尚、上記実施例においては、半導体ウエハ
の上下に乾燥用ガイドを設けたが、用途等に応じてどち
らか一方にのみ設けても良い。
【0029】尚、上記実施例の乾燥用ガイドに、IPA
蒸気等や窒素ガスの温度が低下しないように調節するた
めの加熱装置を付加しても良い。
【0030】尚、上記実施例では、IPA蒸気を使用し
たが、これの代わりに、水との親和性(相溶性)が良
く、揮発性の高い化合物の蒸気、例えばパーフロロヘプ
タンとトリフロロエタノールの混合溶剤等を用いても良
い。
【0031】尚、上記実施例では、乾燥用ガイドを平坦
な円板状としたが、乾燥用流体を半導体ウエハに供給で
きるものであれば、平坦なものでなくても良い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、半導体ウエハを覆い乾燥用流体を前記半導体ウエハ
の表面に導く乾燥用ガイドを設けたので、枚葉式乾燥装
置において、IPAによる効率的なウエハの洗浄および
乾燥が可能となり、また、乾燥用流体を半導体ウエハと
乾燥用ガイドとの間の小空間に供給すれば乾燥すること
ができ、乾燥した空気や窒素などのガスを処理室内全体
に供給して乾燥をしなければならない従来技術に比べ
て、窒素ガス等の使用量を極めて少なくすることができ
る。また、乾燥用ガイドの供給口から半導体ウエハに洗
浄用薬液、リンス用純水、乾燥用流体の順に供給すれ
ば、半導体ウエハを大気で汚染させることなく、洗浄か
ら乾燥処理まで行うことができる。さらに枚葉式スピン
洗浄機とIPA蒸気乾燥方法とを組合せて半導体ウエハ
の乾燥を行うことにより、枚葉式スピン洗浄機による乾
燥のみではなくすことのできないウォーターマークを無
くすことができ、高品質の製品を得ることができる。ま
た、通常の枚葉式スピン洗浄機のように半導体ウエハを
高速回転させなくても乾燥させることができるので、静
電気の発生が防止でき、しかもIPA自体に除電効果が
あるので、静電気による素子の破壊等が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る半導体ウエハ遠心乾燥装置の一
例の要部を示す基本構成図である。
【図2】 図1の構成の枚葉式スピン洗浄機と、水表面
に形成したIPA液体層を利用したIPA蒸気乾燥方法
とを組合せた本発明の半導体ウエハ遠心乾燥方法の一例
を示す工程説明図である。
【図3】 図1の構成の枚葉式スピン洗浄機と、マラン
ゴニ効果を利用したIPA蒸気乾燥方法とを組合せた本
発明の半導体ウエハ遠心乾燥方法の別の例を示す工程説
明図である。
【図4】 図1の構成の枚葉式スピン洗浄機と、IPA
が水を置換するIPA蒸気乾燥方法とを組合せた本発明
の半導体ウエハ遠心乾燥方法の一例を示す工程説明図で
ある。
【符号の説明】
1:半導体ウエハ、2:上部乾燥用ガイド、2a:乾燥
用流体供給口、4:スピナー、4a:回転軸、5:下部
乾燥用ガイド、5a:乾燥用流体供給口、6:純水、
7:IPA蒸気、8:IPA液体層、9:窒素ガス、1
0:残留水分、11:IPAと水の混合物、20:保持

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウエハを水平に保持したスピナー
    を回転させ、遠心力を利用して前記半導体ウエハの表面
    に付着した水分をふり切って半導体ウエハを乾燥させる
    半導体ウエハ遠心乾燥装置において、前記半導体ウエハ
    を覆い乾燥用流体を前記半導体ウエハの表面に導く乾燥
    用ガイドを設けたことを特徴とする半導体ウエハ遠心乾
    燥装置。
  2. 【請求項2】 前記乾燥用ガイドを回転させたことを特
    徴とする請求項1に記載の半導体ウエハ遠心乾燥装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体ウエハ遠心乾燥
    装置において、表面に水分が残留している半導体ウエハ
    を回転させながら前記乾燥用ガイドからIPA蒸気を供
    給し、半導体ウエハの表面に凝結させ、半導体ウエハの
    表面の前記水分と混合させて、これを遠心力によりふり
    切って水分を除去した後、前記乾燥用ガイドから乾燥用
    ガスを供給して半導体ウエハの表面に付着しているIP
    Aを蒸発させて半導体ウエハを乾燥させることを特徴と
    する半導体ウエハ遠心乾燥方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の半導体ウエハ遠心乾燥
    装置において、半導体ウエハを回転させながら前記乾燥
    用ガイドから純水を供給し、前記半導体ウエハと前記乾
    燥用ガイドとの間に純水が満たされた後、前記乾燥用ガ
    イドからIPA蒸気を供給し、押しのけられる純水とI
    PA蒸気の界面にIPAが凝集したIPA液体層を形成
    し、この液体層の遠心力による半導体ウエハの表面上の
    移動により半導体ウエハの表面の水分をIPAに置換し
    て水分を除去した後、前記乾燥用ガイドから乾燥用ガス
    を供給して半導体ウエハの表面に付着しているIPAを
    蒸発させて半導体ウエハを乾燥させることを特徴とする
    半導体ウエハ遠心乾燥方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の半導体ウエハ遠心乾燥
    装置において、半導体ウエハを回転させながら前記乾燥
    用ガイドから純水を供給し、前記半導体ウエハと前記乾
    燥用ガイドとの間に純水が満たされた後、前記乾燥用ガ
    イドからIPA蒸気を供給し、押しのけられる純水とI
    PA蒸気の界面にマランゴニ効果を利用したIPAの表
    面張力勾配を形成し、この勾配を有する気液界面の遠心
    力による半導体ウエハの表面上の移動により半導体ウエ
    ハの表面の水分をIPAに置換して水分を除去した後、
    前記乾燥用ガイドから乾燥用ガスを供給して半導体ウエ
    ハの表面に付着しているIPAを蒸発させて半導体ウエ
    ハを乾燥させることを特徴とする半導体ウエハ遠心乾燥
    方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の半導体ウエハ遠心乾燥
    装置において、半導体ウエハを回転させてその表面に残
    留している水分を遠心力によりふり切って除去した後、
    前記乾燥用ガイドから乾燥用ガスを供給して半導体ウエ
    ハの表面にわずかに付着している水分を蒸発させて半導
    体ウエハを乾燥させることを特徴とする半導体ウエハ遠
    心乾燥方法。
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