JPS6373626A

JPS6373626A - 処理装置

Info

Publication number: JPS6373626A
Application number: JP21714986A
Authority: JP
Inventors: Haruo Amada; 春男天田; Yuzaburo Sakamoto; 坂本　雄三郎; Kimio Muramatsu; 村松　公夫; Nobuaki Sato; 宣明佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1988-04-04
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JP2555034B2

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〕本発明は処理装置、特に、半導体デバイス製造における
半導体薄板の洗浄、乾燥に利用して有効な処理技術に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する場
合、ウェットケミカル洗浄処理が多用されている。たと
えば、半導体薄板（以下、単につエバとも称する。）に
不純物を拡散する場合、拡散処理前に、ウェハはその表
面をエツチング処理されるとともに、その後清浄化され
て乾燥される。

清浄化および乾燥方法としては、ウェハを水洗した後回
転させて乾燥する方法、または蒸気による清浄乾燥があ
る。

本発明は前者の水洗および乾燥に属するものである。

従来、種々の形式で水洗、乾燥が行なわれてウェハが洗
浄化されている。基本的には、ウェハはエツチング処理
後、清浄な水をたたえた槽に入れられて水洗されるが、
この場合、ウェハはカートリッジと称する治具に複数枚
収容されて水洗される。カートリッジは一定時間純水中
に浸漬され、ウェハ表面の純水の置換によってウェハの
水洗がなされる。水洗後、カートリッジは水洗槽から取
出されるとともに、スピンドライヤと称される遠心脱水
装置に取り付けられて回転乾燥される。この回転乾燥が
ウェハ乾燥の主流となっている。

たとえば、このような回転乾燥技術については、工業調
査会発行［電子材料４１９８３年３月号、昭和５８年３
月１日発行Ｐ６８〜Ｐ７１およびＰ１２４に記載されて
いる。この文献には、以下に記す技術が開示されている
。すなわち、ウェハを２５枚収容したウェハカセット（
カートリッジ）はその全体を洗浄される。その後、ウェ
ハカセットをスピンドライヤと称される遠心脱水装置に
セットし、ウェハカセットを高速回転させ、遠心力によ
ってウェハカセット内の各ウェハに付着している洗浄水
等を飛散させ、ウェハの水切りが行われる。また、同文
献に記載されているように、種々の異物付着防止対策が
行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、拡散処理等を行う際のホトリソグラフィ
工程では、ウェハの清浄化が図られている。

ところで、メモリＬＳＩのように、集積度が１Ｍビット
から４Ｍビット、さらに１６Ｍビットと進むと、素子パ
ッケージサイズも１ミクロン寸法からサブミクロン寸法
へと微細化する必要が生じる。このサブミクロンルール
化に伴い、ウェハに付着する異物のサイズもより微小の
ものまでが問題視される。すなわち、サブミクロンルー
ル化にあっては、直接不良に結び付く異物サイズは、０
゜１μｍ以下が問題となる。

これらのことを前提に現状のスピンドライヤをクリーン
度面、性能面で評価すると、（１）回転機構部における
発塵、（２）ウェハカセットを回転させた際に生じる羽
根車的効果によって発生する回転流による乾燥室内の除
圧減少に基づく外部からの異物の巻き込み、（３）乾燥
室内に存在する異物の撹拌によるウェハ主面への異物の
再付着等の問題があることが本発明者によってあきらか
にされた。

本発明の目的は乾燥時異物付着が起き難い処理装置を提
供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の処理装置は、被処理物であるウェハ
を載置して回転するスピンチャックの上部および下部か
ら清浄なガスが強制的に吹き付けられる構造となってい
る。また、スピンチャックの上面および下面には、遠心
力によって飛散した洗浄水が到達して反射されない位置
に配設されかつ半径方向に流れるガス流量を均一とする
近接板が設けられている。また、一対の近接板によって
構成される処理室の周縁には強制排気による排気機構が
設けられている。なお、前記排気機構はエジェクタ作用
によって処理室内のガスを排気するようになっている。

〔作用〕

上記した手段によれば、遠心力によって飛散した洗浄水
が近接板で反射してウェハ面に付着することがないとと
もに、スピンチャックの上面および下面中央に清浄なガ
スが供給されること、また、近接板によって均質にガス
が流れること、さらにはエジェクタ作用によって強制排
気されること等から、ガス流は層流となり、淀みなく処
理室を半径方向に流れるため、異物付着のない乾燥が達
成できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例による乾燥装置の要部を示す
断面図である。この実施例では、ウェットケミカルによ
って洗浄したウェハを回転乾燥させる例について説明す
る。

乾燥装置は、第１図に示されるように、その主面（上面
）に被処理物であるウェハｌを載置するスピンチャック
２を有している。このスピンチャック２は真空吸着によ
ってウェハ１を保持する。

また、スピンチャック２はスピンモータ３によって回転
する回転軸４の先端に取り付けられている。

したがって、スピンチャック２は、前記スピンモータ３
の駆動によって所望の回転数で回転する。

一方、前記スピンチャック２の上方および下方には、そ
れぞれドーナツ板状の近接板５が配設されている。これ
ら近接板５は、ウェハ１の回転に基づく遠心力および回
転気流によってウェハ１の表面から飛散する洗浄水、評
言するならば、洗浄氷粒が直接飛散する領域から外れた
位置であって、かつウェハ１に最も近接した位置に配設
される。

また、この近接板５は、放物線状の面となっていて、処
理室６内を流れる気流が層流となるように配慮されてい
る。すなわち、近接板５の中央の分散孔７，８から処理
室６に強制的に送り込まれるクリーンエアー９が、近接
Ｆｉ、５の中央から近接板５０周縁に向かって流れる際
、ウェハｌと近接板５間を流れる気流が層流となるよう
に配慮されている。このため、前記近接板５は、処理室
６の中央では処理室６の空間高さが広くなり、周縁では
空間高さが低くなる構造となっている。また、この構造
は、流路断面積が各部で一定となるようになっていて、
ガス流速が一定となるようになっている。

また、ウェハ１に付着した洗浄水はウェハ１の周縁から
遠心力によって周囲に飛散するが、この際、実験によっ
て判明したことであるが、飛散する洗浄氷粒はある角度
を有して斜め上方に飛散する。したがって、近接板５の
周囲の内面は所望の角度θを有するように形成されてい
る。このθは、たとえば６″前後である。この結果、ウ
ェハ１の縁から飛び散った洗浄水は、近接板５０周面に
接触せず、反射による処理室６内への逆戻りも生じない
。

これらのことから、処理室６内におけるウェハ１の表裏
面側のガス流は、淀みな（層流となって流れ排気される
ようになっている。

また、前記一対の近接板５の中央部分には、前述のよう
に、それぞれ清浄ガス、すなわち、クリーンエアー９を
分散供給する分散孔７，８が配設されている。この分散
孔７，８は、クリーンエアー供給部１０．１１から送り
出される矢印で示されるクリーンエアー９を、クリーン
エアー供給パイプ１２，１３を介して供給するようにな
っている。なお、前記スピンモータ３の回転軸４は前記
クリーンエアー供給パイプ１３を貫通することから、回
転軸４にはクリーンエアー供給パイプ１３からクリーン
エアー９が洩れないようにシール１４が取り付けられて
いる。また、前記ガス供給機構によって強制的にクリー
ンエアー９が処理室６内に供給されるため、処理室６の
中心部はスピンチャック２０回転によっても陽圧とはな
らず、陽圧となり、遠心力によって吹き飛ばされた洗浄
氷粒が逆戻りしないように配慮されている。

他方、前記処理室６の周縁、すなわち、一対の近接板５
０周縁には、その周縁に沿って延在するリング状の跳ね
返り防止筒１５が設けられている。

そして、この跳ね返り防止筒１５には、排気部１６に繋
がる排気バイブ１７が連通状態で接続されている。また
、前記跳ね返り防止筒１５の排気バイブ１７との連通部
分と反対側となる個所には、それぞれ吸気孔１８が設け
られている。排気機構は、前記排気部１６．跳ね返り防
止筒１５．排気バイブ１７．吸気孔１８．からなり、吸
気孔１８がら空気１９を吸い込みつつ排気する。この結
果、排気部１６の排気動作によって、吸気孔１８から吸
い込まれた空気１９は、排気パイプ１７内を通って排気
され、排気機構自身が排気流を構成するため、エジェク
ト作用によって処理室６内の洗浄氷粒を含むガスを吸い
出し、強制排気を行うようになっている。

なお、前記処理室６の周縁の開口間隔、すなわち、一対
の近接板５によって構成されかつ跳ね返り防止筒１５に
連なる隙間間隔（ギャップ）に対して、跳ね返り防止筒
１５の排気パイプ１７との連通部間隔は大幅に広く構成
され、一度跳ね返り防止筒１５内に入り込んだ洗浄氷粒
等が処理室６内に逆戻りしないようになっている。この
洗浄氷粒の処理室６への逆戻り防止として、前記吸気孔
１８から吸い込まれる空気１９も作用する。すなわち、
吸気孔１８は跳ね返り防止筒１５に等間隔に配列されて
いて、排気部１６の強制排気によって処理室６からの排
気と同期して空気１９を装置内に案内する結果、排気量
バランスが一定に保たれる。また、この吸気孔１８の存
在によって、吸気孔１８から流入した空気１９は排気部
１６へ向かって流れるため、この流によって処理室６内
のガスは、気体による吸い出し効果、すなわち、エジェ
クト効果によって跳ね返り防止筒１５内に吸い出される
。したがって、跳ね返り防止筒」５内の洗浄氷粒の処理
室６への逆流人現象は生じ＾「くなり、ウェハ１への飛
散した洗浄氷粒の再付着は起きなくなる。

また、図示はしないが、この装置は、制御系によって全
体が制御される。すなわち、制御系にインプットされた
処理条件設定情報に基づいて、スピンチャック２の回転
数、処理時間、クリーンエアー９の供給量、排気部１６
の排気量等が自動的に制御される。また、一連のシーケ
ンス動作も同様にこの制御系で自動的に制御される。

つぎに、本発明によるウェハの回転乾燥について説明す
る。

最初に、クリーンエアー供給量、排気部、スピンモータ
の回転数、処理時間等の各種条件が制御系に入力される
。

つぎに、ケミカルウェット洗浄されたウェハ１が、図示
しないハンドラによってスピンチャック２上にローディ
ングされる。ウェハ１は真空吸着によってスピンチャッ
ク２に保持される。

つぎに、所定の回転シーケンスによってスピンチャック
２が回転し、ウェハ１の乾燥が行われる。

この乾燥時、クリーンエアー９が処理室６の上下部から
強制的に供給されるとともに、排気部１６によって強制
的に排気される。この際、ウェハ１の主面を流れるクリ
ーンエアー９は、うエバ１の主面に沿って層流となって
流れ、跳ね返り防止筒１５内に入る。また、ウェハ１の
主面から遠心力によって飛散した洗浄氷粒は飛散したま
ま前記クリーンエアー９の流れに乗って跳ね返り防止筒
１５内に入り込み、再度ウェハ１の主面には付着しない
。また、近接板５には、ウェハ１から飛ｆｉｊｉ、シた
洗浄氷粒が到達しないことから、近接板５での洗浄氷粒
の反射は無く、反射に基づくウェハ１への異物の再付着
は生じない。また、跳ね返り防止筒１５内に入った洗浄
氷粒等の排気ガス２０は、排気系の強制排気や、エジェ
クタ効果によって再び処理室６内に戻ることもなく、ウ
ェハ１への異物付着が防止できる。

乾燥動作後、スピンチャック２は回転を停止し、ハンド
ラによってスピンチャック２上のウェハｌは所定部分に
アンローディングされる。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明によれば、被処理物であろウェハの主面側
および裏面側の処理空間では、ガスは層流となって排気
されるため、異物が気流の攪拌によって処理室内に充？
Ｗ４することもなく、ウェハへの異物付着の起き難い乾
燥が達成できるという効果が得られる。

（２）本発明によれば、処理室と跳ね返り防止筒との連
通ギャップよりも、跳ね返り防止筒と排気パイプとの連
通ギャップが広くなっていることから処理室から跳ね返
り防止筒内に排気された洗浄氷粒が処理室内に戻りデＭ
（なっているため、ウエハへの異物付着を生じさせるこ
とな（乾燥が達成できるという効果が得られる。

（３）本発明によれば、跳ね返り防止筒側の排気系にあ
っては、跳ね返り防止筒に設けた吸気孔から装置外の空
気を吸い込み、この空気をも排気する構造となっている
ため、この空気流によって処理室内のガスを吸い出す効
果も発生し、効率良く排気が行え、かつ跳ね返り防止筒
から処理室への排気ガスの逆戻りを抑止する構造となっ
ているため、処理室内が再汚染されることもなく、ウェ
ハへの異物付着を生じさせることなく乾燥が達成できる
という効果が得られる。

（４）上記（１）〜（３）により、本発明によれば、異
物付着が起き難い清浄な乾燥が実現できることから、異
物付着による外観不良発生の低減が達成できるという効
果が得られる。

（５）上記（４）により、本発明によれば、異物付着低
減から歩留り向上が達成できるという効果が得られる。

（６）上記（４）により、本発明によれば、異物付着低
減からサブミクロンルールのパターン設計が可能となり
、半導体デバイスの集積度向上が達成できるという効果
が得られる。

（７）　上記（１）〜（６）により、本発明によれば、
清浄乾燥が可能となることから、品質の優れた製品を安
価に製造できるという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、スピンチャッ
クに超音波振動を与えなからウェハを回転させ、一対の
近接板間にフィルタリングされた洗浄液を供給してウェ
ハの洗浄を行い、その後洗浄液の供給を停止し、なおも
ウェハを回転させて乾燥を行うようにしても、清浄乾燥
が達成できる。この実施例では、単なる乾燥ではなく、
乾燥に先立つ洗浄も可能となる。

また、乾燥速度を高め、ウォータマーク等の発生を防止
するために、ウェハを加熱させながら乾燥する例も考え
られる。たとえば、第２図は、ウェハを加熱するために
、マイクロ波照射装置を配設した処理装置の例である。

この装置では、被処理物であるウェハ１は、１箇所が開
閉可能な１２０°間隔に３箇所設けられたコマチャック
２１によって、チャックされている。一方、この３個の
コマチャック２１は下方の近接板５に取付けられている
。この下方の近接板５は、図示されていない回転駆動部
によって回転される。他方、図示されていない洗浄水供
給部および置換ガス供給部から、実線で示すようなりリ
ーンな洗浄水２２と、破線で示すようなりリーンな置換
ガス２３が、弁の切り換えによって独立して近接板５の
分散孔７．８から均等に供給される構造となっている。

なお、上下の近接板５のウェハ１に対面する内面形状は
前記実施例と同様に、ウェハ１に置換ガス２３および置
換ガス２３が等速に作用する形状となっている。また、
一対の近接板５は、マイクロ波を封じ込める金属製のキ
ャビティ２４内に設置されており、マイクロ波発生部２
５から発生した所定量のマイクロ波２６がウェハｌに照
射されるようになっている。したがって、マイクロ波２
６が透過するように、近接板５゜コマチャック２１等は
マイクロ波が透過する材質、たとえば、四ふっ化エチレ
ン樹脂によって形成されている。

なお、これらの実施例では、特に記載はしてないが、ウ
ェハ１を精度よく処理するため、ウェハ１の温度を計測
し、マイクロ波発生部２５から照射されるマイクロ波出
力量をフィードバック制御することも可能である。また
、排気排水系にあっては、キャビティ２４の所定部に吸
気孔１８を設け、排気排水部２７による排気排水を前記
実施例同様に、エジェクト作用で確実としてもよい。

この実施例では、ウェハｌにクリーン度の高い洗浄水２
２を供給しながら電磁波であるマイクロ波２６を照射し
、所定時間回転洗浄とベーパーライズ回転乾燥を行ない
、その後洗浄水２２の供給を停止する。ついでクリーン
度の高い置換ガス２３を処理室６内に供給しながら、マ
イクロ波加熱により、瞬時にウェハ１の回転乾燥を行な
う。この装置では、跳ね返りによる異物付着低減効果。

ペーパーライズ効果、均一高速乾燥効果の相乗効果によ
って、ウェハ１のクリーンな洗浄乾燥が可能となる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるウェハの乾燥技術に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、たとえば、フォトマスク等のガラス板、金
属板等の乾燥技術にも適用できる。また、本発明は、半
導体工業以外に、写真工業、印刷工業、精密機械工業、
化学薬品工業等における各洗浄乾燥技術に適用できる。

本発明は少なくとも乾燥技術には適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明の処理装置は、被処理物であるウェハを載置して
回転するスピンチャックの上部および下部から清浄なガ
スが強制的に吹き付けられる構造となっている。また、
スピンチャックの上面および下面には、遠心力によって
飛散した洗浄水が到達して反射されない位置に配設され
かつ半径方向に流れるガス流景を均一とする近接板が設
けられている。また、一対の近接板によって構成される
処理室の周縁には強制排気による排気機構が設けられて
いる。なお、前記排気機構はエジェクタ作用によって処
理室内のガスを排気するようになっている。これらのこ
とから、ウェハの回転乾燥において、遠心力によって飛
散した洗浄水が近接板で反射してウェハ面に付着するこ
とがないとともに、スピンチャックの上面および下面中
央に清浄なガスが供給されること、また、近接板によっ
て均質にガスが流れること、さらにはエジェクタ作用に
よって強制排気されること等から、ガス流は層流となり
、淀みなく処理室を半径方向に流れるため、異物付着の
ない乾燥が達成できる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による乾燥装置の要部を示す
断面図、第２図は本発明の他の実施例による乾燥装置の要部を示
す断面図である。１・・・ウェハ、２・・・スピンチャック、３・・・ス
ピンモータ、４・・・回転軸、５・・・近接板、６・・
・処理室、７．８・・・分散孔、９・・・クリーンエア
ー、１０．１１・・・クリーンエアー供給部、１２．１
３・・・クリーンエアー供給パイプ、１４・・・シール
、１５・・・跳ね返り防止筒、１６・・・排気部、１７
・・・排気パイプ、１８・・・吸気孔、１９・・・空気
２０・・・排気ガス、２１・・・コマチャック、２２・
・・洗浄水、２３・・・置換ガス、２４・・・キャビテ
ィ、２５・・・マイクロ波発生部、２６・・・マイクロ
波、２７・・・排気排水部。

Claims

【特許請求の範囲】１、被処理物を上面に載置して回転するスピンチャック
と、このスピンチャックの上部および下部を被う近接板
と、前記スピンチャックの中央の上部および下部に清浄
ガスを供給するガス供給機構と、前記一対の近接板によ
って構成された処理室の周縁に沿って設けられた排気機
構と、を有することを特徴とする処理装置。２、前記近接板は被処理物から直接飛散した洗浄水が到
達しない位置に配設されているとともに、近接板の曲率
は通過ガス流量が各部で均一となるように設定されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理装
置。３、前記排気機構はそれ自身で排気流を構成し、エジェ
クタ作用によって前記処理室内のガスを吸い出して排気
する構造となっていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の処理装置。４、被処理物を上面に載置して回転するスピンチャック
と、このスピンチャックの上部および下部を被う近接板
と、前記スピンチャックの中央の上部および下部に清浄
ガスを供給するガス供給機構と、前記一対の近接板によ
って構成された処理室の周縁に沿って設けられた排気機
構と、前記スピンチャック上の被処理物を加熱する加熱
機構と、を有することを特徴とする処理装置。５、前記加熱はマイクロ波加熱によって行われることを
特徴とする特許請求の範囲第４項記載の処理装置。