(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハおよびこれを保持する保持材を含む被洗浄物を水で洗浄した後、被洗浄物を搬送する移動部材によって、イソプロピルアルコールの飽和蒸気層中に浸し、被洗浄物表面の水がイソプロピルアルコールで置換され、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部へ被洗浄物を搬出して被洗浄物表面を乾燥させる蒸気乾燥方法において、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から被洗浄物を搬出する際の上昇移動速度を、被洗浄物がイソプロピルアルコール飽和蒸気の上限を通過するときは、前記被洗浄物が前記飽和蒸気の上限に達する前及び前記被洗浄物の全部分が前記飽和蒸気層から出た後の移動速度より低速とすることを特徴とする半導体ウェハの蒸気乾燥方法。
【請求項２】
半導体ウエハおよびこれを保持する保持材を含む被洗浄物を水で洗浄した後、被洗浄物を搬送する移動部材によって、イソプロピルアルコールの飽和蒸気層中に浸し、被洗浄物表面の水がイソプロピルアルコールで置換され、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部へ被洗浄物を搬出して被洗浄物表面を乾燥させる蒸気乾燥方法において、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から被洗浄物を搬出する際の上昇移動速度を、被洗浄物がイソプロピルアルコール飽和蒸気の上限を通過するときは、他の全ての移動速度より低速とし、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から被洗浄物の全てが搬出された後の上昇移動速度を、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部の気流速度よりも高速にすることを特徴とする半導体ウェハの蒸気乾燥方法。
【請求項３】
半導体ウエハおよびこれを保持する保持材を含む被洗浄物を水で洗浄した後、被洗浄物を搬送する移動部材によって、イソプロピルアルコールの飽和蒸気層中に浸し、被洗浄物表面の水がイソプロピルアルコールで置換され、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部へ被洗浄物を搬出して被洗浄物表面を乾燥させる蒸気乾燥方法において、被洗浄物の一部がイソプロピルアルコール飽和蒸気層から搬出された時点で、上記移動部材の搬送を停止し、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から出た部分の保持材を第２の移動部材に係合させ、その後は第２の移動部材により被洗浄物を搬送することを特徴とする半導体ウェハの蒸気乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造工程におけるウェハ乾燥方法に関し、水分付着のない清浄なウェハ表面を実現するための蒸気乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、例えば、特開平３ー６８２２号公報等に開示された従来の蒸気乾燥装置である。図１３において、２１はイソプロピルアルコール（以下ＩＰＡと記す）を加熱して得られたＩＰＡの飽和蒸気である。ＩＰＡ飽和蒸気は別の場所で発生させて槽２６に送り込まれる。２２は飽和蒸気２１の上限を決めるための冷却コイルである。２３は被洗浄部材の半導体ウエハで、２４はウエハ２３を保持するためのカセット、２５はウエハ２３とともにカセット２４を２１のイソプロピルアルコール飽和蒸気中に浸漬したり、搬出するための移動部材のリフターである。２６は槽である。
ＩＰＡの飽和蒸気を用いた蒸気乾燥方法においては、カセット２４はハンガー（図示せず）によって槽２６の上部に運ばれて、ここでリフター２５上に置かれる。リフター２５を下降させてウェハ２３をＩＰＡ飽和蒸気層２１に浸漬した後、リフター２５を上昇させてウェハやカセットを上方に引き上げるという方法が為される。引き上げられたカセットはリフターからハンガーに移し替えられる。図１４は、ウェハやカセットを上方に引き上げる際のリフター２５の従来の上昇速度の一例で、飽和蒸気層上限レベルは、槽底部からの高さが０．４ｍの場合である。図１５は従来のカセット２４の外観図、図１６はカセットを保持するリフター２５の底部の形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウェハは表面を清浄化するため、種々の薬液や超純水を用いて洗浄が行われる。例えば、硫酸過水（硫酸＋過酸化水素水）は、主に、有機物を除去する目的で実施される。アンモニア過水（アンモニア水＋過酸化水素水）は、主に、シリコンや二酸化シリコンのパーティクルを除去する目的で実施される。塩酸過水（塩酸＋過酸化水素水）では、主に、金属成分を除去する目的で実施される。また、各薬液での処理後は、薬液成分を除去する目的で、水洗が行われる。そして、最終の水洗後は、そのままの状態で自然乾燥すると、表面に付着した水滴中に大気中の酸素などが溶け込み、しみ（ウオーターマーク）となり、一種の質の悪い酸化物を形成してしまう。そこで、水滴を速やかに除去するための乾燥が必要となる。種々の乾燥法の中でも、蒸気乾燥方法は、最もしみの残り難い乾燥法とされているが、フラッシュメモリーのトンネル酸化膜形成には、最も、良質の酸化膜が要求されるため、水分付着のない蒸気乾燥法が一層求められていた。
【０００４】
従来の半導体ウェハの蒸気乾燥方法においては、
（１）ウェハの引き上げに際し、ＩＰＡの飽和蒸気層と空気層との境界（ＩＰＡ飽和蒸気層の上限レベル）が乱され、極微量の水を含むＩＰＡの液滴（ミスト）が形成し、これが飽和蒸気層から取り出されて乾燥したウェハ表面に付着する。
（２）ウェハ保持材であるカセット２４や、移動部材であるリフター２５の水平面に溜まった極微量の水を含むＩＰＡ液体が蒸発し、飽和蒸気層から取り出されて乾燥したウェハ表面に結露する。
（３）  ＩＰＡ飽和蒸気層中の水蒸気分が空気より軽いため上方に拡散し、飽和蒸気層
から取り出されて乾燥したウェハ表面で結露する。
等により、ウェハ表面に水分痕（一種のしみ）が形成し、ウェハ表面に局所的に厚く、また、質の悪い酸化膜が形成され、デバイスのトランジスタ特性が劣化していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体ウェハの蒸気乾燥方法は、半導体ウエハおよびこれを保持する保持材を含む被洗浄物を水で洗浄した後、被洗浄物を搬送する移動部材によって、イソプロピルアルコールの飽和蒸気層中に浸し、被洗浄物表面の水がイソプロピルアルコールで置換され、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部へ被洗浄物を搬出して被洗浄物表面を乾燥させる蒸気乾燥方法において、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から被洗浄物を搬出する際の上昇移動速度を、被洗浄物がイソプロピルアルコール飽和蒸気の上限を通過するときは、他の全ての移動速度より低速とすることを特徴とするものである。
【０００６】
また、この発明は、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から被洗浄物の全てが搬出された後の上昇移動速度を、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部の気流速度よりも高速にするものである。
【０００７】
又、この発明は、半導体ウエハおよびこれを保持する保持材を含む被洗浄物を水で洗浄した後、被洗浄物を搬送する移動部材によって、イソプロピルアルコールの飽和蒸気層中に浸し、被洗浄物表面の水がイソプロピルアルコールで置換され、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部へ被洗浄物を搬出して被洗浄物表面を乾燥させる蒸気乾燥方法において、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から出た後の被洗浄物、の温度が、イソプロピルアルコールの飽和蒸気の温度以上に加熱されることを特徴とする。
【０００８】
又、この発明は、半導体ウエハおよびこれを保持する保持材を含む被洗浄物を水で洗浄した後、被洗浄物を搬送する移動部材によって、イソプロピルアルコールの飽和蒸気層中に浸し、被洗浄物表面の水がイソプロピルアルコールで置換され、イソプロピルアルコール飽和蒸気層の上部へ被洗浄物を搬出して被洗浄物表面を乾燥させる蒸気乾燥方法において、被洗浄物の一部がイソプロピルアルコール飽和蒸気層から搬出された時点で、上記移動部材の搬送を停止し、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から出た部分の保持材を第２の移動部材に係合させ、その後は第２の移動部材により被洗浄物を搬送することを特徴とする。
【０００９】
又、この発明は、保持材または移動部材の形状は水平面を有しないことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
冷却コイルで上限が決まっているＩＰＡの飽和蒸気層中に、水の付着した被洗浄物が挿入されると、被洗浄物である半導体ウェハおよびカセットは通常、ＩＰＡの沸点８２℃以下の温度（２０〜２５℃）なので、被洗浄物の表面でＩＰＡ蒸気が凝縮し、ＩＰＡの液体となる。
この時、水とＩＰＡの液体は相溶するので被洗浄物表面に付着している水の中へＩＰＡの液体がどんどん溶け込んでいくと同時にほとんど下方に落下して被洗浄物表面のＩＰＡの濃度は高くなっていく。この作用はＩＰＡ蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱を被洗浄物に与えて、被洗浄物が８２℃（ＩＰＡの沸点）に到達する迄、起こる。すなわち、最終的には、被洗浄物が高濃度のＩＰＡの液体で覆われる。この状態で飽和蒸気層から引き出されると、高濃度のＩＰＡの液体は蒸発して、被洗浄物表面は乾燥するのである。同時に、被洗浄物表面がウエハなどの熱容量の小さいものであると、温度は急速に下がるため、折角、乾燥した表面に水等が凝縮・付着しやすくなる。本発明は、ＩＰＡ飽和蒸気層から出て、乾燥した被洗浄物表面へ、水等のミストが付着するのを防止する。
【００１１】
実施の形態１
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの実施の形態の処理フローを示す図である。１はＩＰＡを加熱して得られたＩＰＡ飽和蒸気、２はＩＰＡ飽和蒸気の上限を決めるための冷却コイル、３は半導体ウェハ、４は半導体ウェハ３を保持するカセット、５は半導体ウェハ３およびカセット４からなる被洗浄物をＩＰＡ飽和蒸気１に浸漬したり搬出するための移動部材であるリフター、６は槽、９は水洗槽、１０は超純水である。
半導体ウェハ３を載せたカセット４は超純水１０から搬出される。その後、カセット４は、槽６の上部まで移動される。ここまでは、カセット４の移動はハンガー（図示せず）によって行われる。槽６の上部でカセット４はリフター５に移し替えられ、リフター５の下降によりＩＰＡ飽和蒸気１に浸漬される。その後リフター５の上昇によりカセットはＩＰＡ飽和蒸気１から搬出され、槽６の上部でハンガーに移し替えられる。
【００１２】
図２はこの発明の実施の形態１によるリフター５の上昇移動速度を示したグラフである。図２において、ＩＰＡの飽和蒸気層上限レベルは槽底部から0.4ｍの高さ（この上限レベルより下部は飽和蒸気層）とし、ＩＰＡの飽和蒸気の上限から少なくとも±h（hは被洗浄物であるカセットの高さ）の範囲を他の全ての移動速度より遅い0.01m／sとした。すなわち、飽和蒸気層中を引き上げる時は0.03m／s、カセットが飽和蒸気上限からわずかに出て、完全に出るまでの間を0.01m／s、それ以降の上昇速度を0.02m／sとした。
なお、各上昇速度は、この値に限定されることなく、ＩＰＡの飽和蒸気の上限から±h（hは被洗浄物であるカセットの高さ）の範囲を他の全ての移動速度より遅ければ良い。
ＩＰＡの飽和蒸気層上限付近を通過する際のカセットやウェハの移動速度を遅くしているので、ＩＰＡ飽和蒸気層のレベルが乱されることはない。従って、微量の水を含むＩＰＡの液滴（ミスト）がウェハ表面に付着することを防止できる。
【００１３】
実施の形態２
図３はこの発明の実施の形態２によるリフターの上昇移動速度を示したグラフである。ミストの上昇がドラフト装置内の気流速度に等しいことを利用し、気流が０．３ｍ／ｓで調整されている場合、カセットが飽和蒸気から完全に出た後のカセットの移動速度を０．４ｍ／ｓとした。すなわち、飽和蒸気層中を引き上げる時は、０．０３ｍ／ｓ、カセットが飽和蒸気上部からわずかに出てから、完全に全て出るまでの間を０．０１ｍ／ｓ、それ以降を０．４ｍ／ｓとした。
なお、各上昇速度は、この値に限定されることなく、ＩＰＡの飽和蒸気の上限から少なくとも±ｈ（ｈは被洗浄物であるカセットの高さ）の範囲を他の全ての移動速度より遅ければ良く、さらに、カセットが飽和蒸気から完全に出た後の移動速度が、ドラフト装置内の気流速度より速ければ良い。
カセットがＩＰＡ飽和蒸気から出た後の移動速度をＩＰＡ飽和蒸気の気流速度より速くしているので、カセットやリフターの水平部分に留まった微量の水を含むＩＰＡ液体が蒸発して、引き出された後のウェハ表面に結露することを防止できる。
【００１４】
実施の形態３
図４はこの発明の実施の形態３による蒸気乾燥方法の説明図である。図において、７はウエハ３やカセット４を加熱するためのランプで、飽和蒸気層１の上限を決めるための冷却コイル上部にランプ７が配置されている。このランプ７によって、ウエハ３やカセット４はＩＰＡの飽和蒸気温度（ＩＰＡの沸点）以上の温度に加熱されている。  なお、このランプの配置は特に限定されるものではない。
ＩＰＡ飽和蒸気層から引き上げられたウェハ、カセットおよびリフターがＩＰＡ飽和蒸気温度以上に加熱されているので微量の水を含むＩＰＡ蒸気がウェハの表面に付着しない。
【００１５】
実施の形態４
図５はこの発明の実施の形態４による蒸気乾燥方法の説明図である。５ａはリフター内部に電熱線が内臓されており、熱容量の比較的大きいリフターでも常にＩＰＡの飽和蒸気温度（ＩＰＡの沸点）以上に加熱されている。
ＩＰＡ飽和蒸気層から引き上げられたリフターがＩＰＡ飽和蒸気温度以上に加熱されているのでリフターの水平面に微量の水を含むＩＰＡ液体が留まることなく、水がウェハの表面に付着しない。
【００１６】
実施の形態５
図６はこの発明の実施の形態５による蒸気乾燥方法の説明図である。図において、８はリフター５とは別の移動部材で、カセット４の上部を掴んだまま移動させるチャックである。飽和蒸気中のカセット４の一部が出た時に、チャック８を用いてカセットを引き上げる。リフターは、カセットが槽６の外部に出される迄、飽和蒸気層中に待機しているので、リフターの水平部分に溜まった微量の水を含むＩＰＡ液体が蒸発して飽和蒸気層から取り出されたウェハの表面に結露することがない。
【００１７】
実施の形態６
図７はこの発明の実施の形態６によるカセット外観図である。図７において、４ａは水平面をなくしたカセットであるので、微量の水を含むＩＰＡ液体が溜まることがない。
【００１８】
実施の形態７
図８はこの発明の実施の形態７によるリフター底部の形状を示す部材概略図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。図８において、５ｂは水平面をなくしたリフター底部である。リフターに水平部分がないので、微量の水を含むＩＰＡ液体が溜まることがない。
なお、リフター底部の形状は、この丸棒に限定されることなく、液体が溜まるのを防止するため、角材や板材をにおいても、傾ける等の方法もあることはいうまでもない。
【００１９】
実施の形態８
図９はこの発明の実施の形態８による蒸気乾燥方法の説明図である。図９において、９は蒸気槽６に入る直前の水洗槽で、１０は水洗槽内部の比抵抗が１５〜１６ＭΩ・ｃｍの超純水である。超純水中でウエハ３は周知のカセットレス搬送手段によってカセット４から取り出されてウェハ保持具５Ｃ上に搬送される。
。５Ｃはウエハのみでも保持できるようにスリットの入ったウェハ保持具で、ウエハのみが蒸気乾燥中のこのリフター上に乗せられ、飽和蒸気槽中に浸漬、搬出される。
図１０にウェハ保持具５Ｃの外形を示す。カセットは用いないため、当然カセットはＩＰＡ飽和蒸気層から取り出されないので、カセットの水平面に溜まる微量の水を含むＩＰＡ液体が蒸発してウェハに付着することがない。また、カセットは用いないため、蒸気乾燥槽内に持ち込まれる水の量を少なくすることができる。なお、本実施例の形態は、超純水中でウエハをカセットから取り出したが、超純水中でなくてもよく、超純水中から引き上げられた時点でも良い。
【００２０】
実施の形態９
図１１はこの発明の実施の形態９による蒸気乾燥方法の説明図である。図１１において、１１は、ウエハやカセットを飽和蒸気層中に入れる前に、飽和蒸気層内に浸漬させる冷却板である。微量な水を含むＩＰＡの飽和蒸気が冷却板の表面で凝縮した分、新たなＩＰＡ飽和蒸気が発生し、ＩＰＡの飽和蒸気層中の水蒸気が少なくなり、飽和蒸気上部においてウェハ表面で結露するのが抑制される。
なお、冷却板以外、簡易的にウエハが入っていない空カセットでも、ウエハやカセットを搭載していない空リフターでもよい。また、冷却板以外、シリカゲル等、水分を吸収するものは一層効果を有する。
【００２１】
実施の形態１０
図１２はこの発明の実施の形態１０による蒸気乾燥方法での処理フロー図である。半導体ウェハ３およびカセット４がリフター５に載せられてＩＰＡ飽和蒸気中に浸漬している状態（ａ）において、リフター５、カセット４の下部からスリットの入ったウェハ保持具５Ｃによりウェハを保持し（状態ｂ）、持ち上げる（状態ｃ）。半導体ウェハ１をチャック８に移し替えて（状態ｄ）、水平移動する（状態ｅ）。リフター５を上昇させてカセット４をＩＰＡ飽和蒸気から搬出する（状態ｆ）。カセット４上の微量な水を含むＩＰＡ液体の影響を受けない時間が経過した後半導体ウェハ３はＩＰＡ飽和蒸気から搬出される（状態ｇ）。図中の破線はＩＰＡ飽和蒸気層の上限レベルである。
図１２において、カセット４のみ、先に引き上げられ、カセット上の極微量の水を含むＩＰＡ液体の影響を受けない時間が経った２分後、半導体ウエハが引き上げられる。従って、半導体ウェハ３をＩＰＡ蒸気から引き上げたときには、カセット４上には水を含むＩＰＡ液体が無くなっているので、半導体ウェハ３に微量の水を含むＩＰＡが付着することはない。
なお、本実施の形態では、カセットを引き上げた２分後にウェハを引き上げたが、この時間は特に限定されないことはいうまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る半導体ウェハの蒸気乾燥方法によれば、ウェハの引き上げに際し、イソプロピルアルコール飽和蒸気層のレベルを乱さないよう、ウェハを含む被洗浄物がこのレベルを通過するときは、被洗浄物がこの飽和蒸気の上限に達する前及び被洗浄物の全部分がこの飽和蒸気層から出た後の移動速度よりも遅くしたので、ウェハの引き上げに際し、イソプロピルアルコールの飽和蒸気層と空気層との境界が乱されることがなく、極微量の水を含むイソプロピルアルコールの液滴（ミスト）の形成が抑制され、ミストが半導体ウェハに付着するのを防止できる。
【００２３】
この発明の請求項２に係る半導体ウェハの蒸気乾燥方法によれば、ウェハの引き上げに際し、イソプロピルアルコール飽和蒸気層のレベルを乱さないよう、ウェハを含む被洗浄物がこのレベルを通過するときは、移動速度を他のすべての移動速度よりも遅くし、被洗浄物の全部分がイソプロピルアルコール飽和蒸気層から出たあとの移動速度をイソプロピルアルコール飽和蒸気層上部の気流速度よりも高速としたので、移動部材の水平部分に溜まった極微量の水を含むイソプロピルアルコールの液体が蒸発しても、ウェハ表面に付着するのを防止できる。
【００２５】
この発明の請求項３に係る半導体ウェハの蒸気乾燥方法によれば、被洗浄物の一部がイソプロピルアルコール飽和蒸気層から搬出された時点で、移動部材の搬送を停止し、イソプロピルアルコール飽和蒸気層から出た部分の保持材を第２の移動部材に係合させ、その後は第２の移動部材により被洗浄物を搬送するようにしたので、移動部材上に溜まった極微量の水を含むイソプロピルアルコール液体が蒸発することはないので、ウェハ表面に結露するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態における処理フロー図である。
【図２】この発明の一実施の形態による移動部材の上昇移動速度を示したグラフである。
【図３】この発明の他の実施の形態による移動部材の上昇移動速度を示したグラフである。
【図４】この発明の他の実施の形態による半導体ウェハの蒸気乾燥方法の説明図である。
【図５】この発明の他の実施の形態による半導体ウェハの蒸気乾燥方法の説明図である。
【図６】この発明の他の実施の形態による半導体ウェハの蒸気乾燥方法の説明図である。
【図７】この発明の他の実施の形態で使用される保持材の外観図である。
【図８】この発明の他の実施の形態で使用される移動部材底部の部材構成図である。
【図９】この発明の他の実施の形態による半導体ウェハの蒸気乾燥方法の説明図である。
【図１０】図９で使用されるウェハ保持材を示す図である。
【図１１】この発明の他の実施の形態による半導体ウェハの蒸気乾燥方法の説明図である。
【図１２】この発明の他の実施の形態による半導体ウェハの蒸気乾燥方法の処理フロー図である。
【図１３】従来の半導体ウェハの蒸気乾燥装置の処理フロー図である。
【図１４】従来の移動部材の上昇移動速度を示したグラフである。
【図１５】従来の半導体ウェハの蒸気乾燥装置で使用された保持材の外観図である。
【図１６】従来の半導体ウェハの蒸気乾燥装置の移動部材の構成図である。
【符号の説明】
１：イソプロピルアルコール飽和蒸気、  ２：冷却コイル、  ３：ウエハ、
４：保持材  ４ａ：水平面をなくした保持材、  ５：移動部材
５ａ：内部に電熱線が内臓されている移動部材、
５ｂ：水平面をなくした移動部材底部、  ５Ｃ：スリットの入った移動部材
６：槽、  ７：ランプ、  ８：チャック、
９：水洗槽、１０：超純水、１１：冷却板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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