JP3556583B2 - 半導体基板洗浄・乾燥装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板洗浄・乾燥技術にかかり、特に半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に短時間で効率よく乾燥させるとともに、パーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制させる半導体基板洗浄・乾燥装置および半導体基板洗浄・乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッチ式の半導体基板洗浄・乾燥装置においては、純水槽（洗浄槽）の中に浸漬させた半導体基板を引き上げる、あるいは純水液位を下げていくといった方法を用い、半導体基板表面と純水の触れる面積を徐々に減少させながら、揮発性有機溶媒の１つであるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を気化あるいは霧状にして、純水槽（洗浄槽）内に導入することによって、半導体基板を洗浄・乾燥させる方法および装置が一般的になりつつある。
【０００３】
図２は有機溶剤を少量用いて半導体基板を洗浄・乾燥する従来型のバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置の純水槽（洗浄槽）を説明するための側面図である。図２において、１Ｐはスロー・ダンプ・リンス（ＳＤＲ：Ｓｌｏｗ Ｄｕｍｐ Ｒｉｎｓｅ）用排水口、３Ｐはクイック・ダンプ・リンス（ＱＤＲ：Ｑｕｉｃｋ Ｄｕｍｐ Ｒｉｎｓｅ）用の排水口、５Ｐは流量調整用バルブ、７Ｐは純水槽（洗浄槽）、９Ｐは半導体基板、１１Ｐは気液境界相、１５Ｐは乾燥（処理）槽、３０Ｐはバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置を示している。
【０００４】
図２を参照すると、バッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置３０Ｐは純水槽７Ｐ（洗浄槽）および乾燥（処理）槽１５Ｐを備えている。純水槽７Ｐ（洗浄槽）はクイック・ダンプ・リンス用の排水口３Ｐと流量調整用バルブ５Ｐで流量調整が可能なスロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐを下部底面付近に備えている。
【０００５】
図２に示すように、純水槽７Ｐ（洗浄槽）に具備される排水口は２種類ある。すなわち、１つはクイック・ダンプ・リンス用の排水口３Ｐであり、そしてもう一方はスロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐである。
スロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐには、流量調整用のバルブ５Ｐが具備されているが、あくまでも開口径の調整だけを行うためのものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術のバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置３０Ｐでは、スロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐには、流量調整用のバルブ５Ｐが具備されているが、あくまでも開口径の調整だけを行うためのものであり、純水槽７Ｐ（洗浄槽）内の純水の量によってスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）が異なってしまうといった不具合が生じていた。具体的には、半導体基板９Ｐの下部に気液境界相１１Ｐが接触する時、気液境界相１１Ｐの降下速度は半導体基板９Ｐの上部での降下速度よりも遅くなってしまい、パーティクルの付着が起こりやすくなるという問題点があることが経験的に知られている。このような問題点があるため、半導体基板９Ｐの上部の乾燥状態に比べて半導体基板９Ｐの下部の乾燥状態が悪く、その結果、パーティクルが付着しやすいといった問題点や、ウォーターマークが多く発生しやすいといった問題点を生じさせていた。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に短時間で効率よく乾燥させるとともに、パーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制させることが可能となる半導体基板洗浄・乾燥装置および半導体基板洗浄・乾燥方法を得ることを目的とする。
【０００８】
本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、
内部に半導体基板が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって前記半導体基板を洗浄する洗浄槽と、
前記半導体基板を洗浄した後の純水を排水するため前記洗浄槽に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管と、
前記スロー・ダンプ・リンス用の排水配管の途中に設けられ前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプと、
前記スロー・ダンプ用排水配管の前記排水用定量ポンプの下流側に設けた流量調整用バルブと、
前記半導体基板を洗浄した純水を排水するとき、揮発性有機溶剤を気化または霧化した状態で不揮発性気体と一緒に導入する手段とを備え、
さらに、前記洗浄槽の底部側には、前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管と異なる位置でクイック・ダンプ・リンス用の排水口を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記洗浄槽内の純水をスロー・ダンプ・リンス用排水配管から排水用定量ポンプを介して外部に排水するとき前記洗浄槽内の純水の水面降下速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃよりも大きく設定してなるものである。
【００１０】
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、
内部に半導体基板が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって前記半導体基板を洗浄する洗浄槽と、
前記半導体基板を洗浄した後の純水を排水するため前記洗浄槽に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管と、
前記スロー・ダンプ・リンス用の排水配管の途中に設けられ前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプと、
前記洗浄槽の底部側に前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管と異なる位置で設けたクイック・ダンプ・リンス用の排水口とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記スロー・ダンプ用排水配管には、前記排水用定量ポンプの下流側に位置して流量調整用バルブを設けてなるものである。
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記洗浄槽は、前記半導体基板を洗浄した純水を排水するとき、揮発性有機溶剤を気化または霧化した状態で不揮発性気体と一緒に導入する構成としてなるものである。
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記洗浄槽内の純水をスロー・ダンプ・リンス用排水配管から排水用定量ポンプを介して外部に排水するとき前記洗浄槽内の純水の水面降下速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃよりも大きく設定してなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
半導体基板洗浄・乾燥装置においては、洗浄槽の中に浸漬させた半導体基板を引き上げる、あるいは純水液位を下げていくといった方法を用い、半導体基板表面と純水の触れる面積を徐々に減少させながら、揮発性有機溶媒であるイソプロピルアルコールを気化あるいは霧状にして、洗浄槽内に導入することによって、半導体基板を洗浄・乾燥させる方法および装置が一般的になりつつある。
【００１４】
このような技術背景を踏まえて本発明は、薬液洗浄・乾燥後の半導体基板へのウォーターマーク生成およびパーティクル付着を抑制することを目的とするものであって、揮発性有機溶剤を用いる半導体基板洗浄・乾燥装置において洗浄槽のスロー・ダンプ・リンス用排水口に排水用定量ポンプを設け、洗浄槽内に残余する純水量に関わらず、排水用定量ポンプを制御してマランゴニ効果を引き出すように気液境界相と半導体基板表面との接触速度を一定に保つ制御、換言すれば、気液境界相を形成するための純水のスロー・ダンプ・リンス用排水口のスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つ制御を行うように構成する点に特徴を有している。
【００１５】
これにより、半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に短時間で効率よく乾燥できるようになり、半導体基板の下部のパーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制できるようになり、また、半導体基板の乾燥時間の短縮化（半導体基板の乾燥工程の高効率化）を図ることができるようになり、半導体部品の製造工程の中で多くの時間を占める乾燥工程の時間を短縮でき、生産効率の向上および半導体部品の製造コストの低減を図ることができるようになる。以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態にかかる半導体基板洗浄・乾燥装置の洗浄槽を説明するための側面図である。図１において、１はスロー・ダンプ・リンス（ＳＤＲ：Ｓｌｏｗ Ｄｕｍｐ Ｒｉｎｓｅ）用排水口、３はクイック・ダンプ・リンス（ＱＤＲ：Ｑｕｉｃｋ Ｄｕｍｐ Ｒｉｎｓｅ）用の排水口、５は流量調整用バルブ、７は洗浄槽のうちの純水槽部分、９は半導体基板、１１は気液境界相、１３は排水用定量ポンプ、１５は洗浄槽のうちの乾燥槽部分、１７はスロー・ダンプ・リンス用排水配管、３０はバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置を示している。なお、洗浄槽７，１５は純水槽部分７と乾燥槽部分１５とからなるが、１つの槽であり、純水の水位によってその境界は変動する。
【００１７】
図１を参照すると、半導体基板洗浄・乾燥装置３０は、少なくとも純水を導入する配管（図示せず）、導入された純水を貯水する純水槽部分７、および乾燥槽部分１５を備えている。純水槽部分７はクイック・ダンプ・リンス用の排水口３と、スロー・ダンプ・リンス用排水口１を下部底面付近に備えている。純水槽部分７の下部底面付近にはスロー・ダンプ・リンス用排水配管１７が接続され、排水用定量ポンプ１３を介して下流側に流量調整用バルブ５が接続され流量調整が可能になっている。
【００１８】
さらに詳しく、本発明の実施の形態を説明する。図１を参照すると、本実施の形態では、半導体基板９を縦置きに、換言すれば、半導体基板９を気液境界相１１に垂直に立てた状態で、洗浄槽７，１５内にセットした際の半導体基板９の下部の乾燥効率を向上させるために、図１に示すように、流量調整用バルブ５と排水用定量ポンプ１３をスロー・ダンプ・リンス用排水配管１７に取り付ける構成とし、スロー・ダンプ・リンス用排水口１からの排水流量であるスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つ制御を実行している。このような構成および制御とすることにより、純水水位が半導体基板９の中ほど以下まで下がった時にもスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）が一定に保たれ、半導体基板９の下部もパーティクルの付着することなしに効率よく乾燥させることが可能になる。
【００１９】
このような半導体基板洗浄・乾燥装置３０で本発明の半導体基板洗浄・乾燥方法を実行して半導体基板９の洗浄・乾燥を行うことにより、半導体基板９の保持具周辺部分（不図示）のパーティクルおよびウォーターマークの発生を著しく減少できるようになるといった効果を奏する。
【００２０】
次に半導体基板洗浄・乾燥装置３０の動作について説明する。図１を参照すると、本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置３０においては、半導体基板９を乾燥する際に、まず最初に、純水槽部分７内で半導体基板９を水洗し、その後、純水の水位を下げるかあるいは半導体基板９を持ち上げ、半導体基板９と純水の接触面積を減らしながら、同時に気化あるいは霧状にされたイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）を窒素ガス（図中のＮ_２）とともに乾燥槽部分１５内に導入することにより、半導体基板９の表面に付着している純水をイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）に置換すると同時に、イソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）を気化させることにより、半導体基板９を乾燥させる乾燥工程を実行している。
【００２１】
さらに、本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置３０では、図１に示すように、上記乾燥工程の実行時に、スロー・ダンプ・リンス用排水配管１７に流量調整用バルブ５に加えて排水用定量ポンプ１３を設け、排水用定量ポンプ１３を制御してマランゴニ効果を引き出すように気液境界相１１と半導体基板９の表面との接触速度を一定に保つような制御を実行している。これにより、気液境界相１１を形成するための純水のスロー・ダンプ・リンス用排水口１のスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保ち半導体基板９の下部の乾燥効率を上げ、かつ乾燥時間の短縮を図っている。
【００２２】
次に本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥方法について説明する。本実施の形態では、薬液・水洗処理工程（水洗処理は行っていなくても可能）が終了した半導体基板９が、洗浄槽７，１５に搬送された際に上蓋が閉じる。（また本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置３０で薬液処理を新たに行うことも可能である。）
【００２３】
続いて、半導体基板９の純水洗浄工程が所定時間行われる。洗浄後、純水の供給が止まり、排水用定量ポンプ１３が動作し始め、排水が始まり、その結果、純水の水位が下がる。このとき、スロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）は、２．５ｍｍ／ｓｅｃ以上であることが望ましい。
【００２４】
純水洗浄工程に続いて、気化あるいは霧状にされたイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）を窒素ガス（図中のＮ_２）とともに上蓋部の吐出孔から乾燥槽部分１５に所定量だけ導入して気液境界相１１を発生させ、半導体基板９の表面にマランゴニ効果を引き起こすことで半導体基板９の表面を乾燥させる。
【００２５】
この際、洗浄槽７，１５内にセットされる半導体基板９の数の多寡に応じて、流量調整用のバルブ５の開口率を変え、半導体基板９数に関わらずスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つようなシステム（半導体基板洗浄・乾燥装置３０）を組み込むことも可能である。
【００２６】
また、乾燥槽部分１５内の下部（下底）方向にイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）と窒素ガス（図中のＮ_２）との混合物（図中のＩＰＡ＋Ｎ_２）の吐出孔を設ければ、さらに短時間で半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に効率よく乾燥させるとともに、パーティクル付着やウォーターマーク発生をさらに抑制できる。
【００２７】
以上要約すると、本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置では、内部に半導体基板９が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって半導体基板９を洗浄する洗浄槽７，１５を備えている。また、半導体基板９を洗浄した後の純水を排水するため洗浄槽７，１５に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管１７と、このスロー・ダンプ・リンス用の排水配管１７の途中に設けられスロー・ダンプ・リンス用排水配管１７を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプ１３とを備えている。また、好ましくは、スロー・ダンプ・リンス用排水配管１７には、排水用定量ポンプ１３の下流側に位置して流量調整用バルブ５を設けている。
【００２８】
また、本実施の形態は、薬液洗浄・乾燥後の半導体基板９へのウォーターマーク生成およびパーティクル付着の抑制をことを目的とするものであって、揮発性有機溶剤を用いる半導体基板洗浄・乾燥装置において内部の純水槽部分７のスロー・ダンプ・リンス用排水口１に排水用定量ポンプ１３を設け、純水槽部分７内に残余する純水量に関わらず、排水用定量ポンプ１３を制御してマランゴニ効果を引き出すように気液境界相１１と半導体基板９の表面との接触速度を一定に保つ制御、換言すれば、気スロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つ制御を行うように構成する点に特徴を有している。
【００２９】
これにより、半導体基板９の下部も半導体基板９の上部と同様に短時間で効率よく乾燥できるようになり、半導体基板の下部のパーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制できるようになり、また、半導体基板の乾燥時間の短縮化（半導体基板９の乾燥工程の高効率化）を図ることができるようになり、半導体部品の製造工程の中で多くの時間を占める乾燥工程の時間を短縮でき、生産効率を向上および半導体部品の製造コストの低減を図ることができるようになる。
【００３０】
なお、本発明が上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
まず第１の効果は、スロー・ダンプ・リンス用排水配管に流量調整機能付き排水用定量ポンプを設けることで、半導体基板の下部のパーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制できるようになることである。また第２の効果は、本発明の半導体基板洗浄・乾燥装置あるいは半導体基板洗浄・乾燥方法を用いることで半導体基板の乾燥時間の短縮化を図ることができるようになることである。そして第３の効果は、第２の効果により、半導体部品の製造工程の中で多くの時間を占める乾燥工程の時間を短縮でき、生産効率を向上および半導体部品の製造コストの低減を図ることができるようになることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる半導体基板洗浄・乾燥装置を説明するための側面図である。
【図２】従来型のバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１ スロー・ダンプ・リンス用排水口、 ３ クイック・ダンプ・リンス用の排水口、 ５ 流量調整用バルブ、 ７ 純水槽部分、 ９ 半導体基板、 １１ 気液境界相、 １３ 排水用定量ポンプ、 １５ 乾燥槽部分、 １７ スロー・ダンプ・リンス用排水配管、 ３０ バッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置。

Claims (6)

1. 内部に半導体基板が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって前記半導体基板を洗浄する洗浄槽と、
   前記半導体基板を洗浄した後の純水を排水するため前記洗浄槽に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管と、
   前記スロー・ダンプ・リンス用の排水配管の途中に設けられ前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプと、
   前記スロー・ダンプ用排水配管の前記排水用定量ポンプの下流側に設けた流量調整用バルブと、
   前記半導体基板を洗浄した純水を排水するとき、揮発性有機溶剤を気化または霧化した状態で不揮発性気体と一緒に導入する手段とを備え、
   さらに、前記洗浄槽の底部側には、前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管と異なる位置でクイック・ダンプ・リンス用の排水口を設けたことを特徴とする半導体基板洗浄・乾燥装置。
2. 前記洗浄槽内の純水をスロー・ダンプ・リンス用排水配管から排水用定量ポンプを介して外部に排水するとき前記洗浄槽内の純水の水面降下速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃよりも大きく設定してなる請求項１に記載の半導体基板洗浄・乾燥装置。
3. 内部に半導体基板が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって前記半導体基板を洗浄する洗浄槽と、
   前記半導体基板を洗浄した後の純水を排水するため前記洗浄槽に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管と、
   前記スロー・ダンプ・リンス用の排水配管の途中に設けられ前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプと、
   前記洗浄槽の底部側に前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管と異なる位置で設けたクイック・ダンプ・リンス用の排水口とを備えたことを特徴とする半導体基板洗浄・乾燥装置。
4. 前記スロー・ダンプ用排水配管には、前記排水用定量ポンプの下流側に位置して流量調整用バルブを設けてなる請求項３に記載の半導体基板洗浄・乾燥装置。
5. 前記洗浄槽は、前記半導体基板を洗浄した純水を排水するとき、揮発性有機溶剤を気化または霧化した状態で不揮発性気体と一緒に導入する構成としてなる請求項３又は４に記載の半導体基板洗浄・乾燥装置。
6. 前記洗浄槽内の純水をスロー・ダンプ・リンス用排水配管から排水用定量ポンプを介して外部に排水するとき前記洗浄槽内の純水の水面降下速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃよりも大きく設定してなる請求項３，４又は５に記載の半導体基板洗浄・乾燥装置。

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