(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソプロピル・アルコ−ル（ＩＰＡ）蒸気を利用するウェーハ乾燥装置において、
前記ＩＰＡ蒸気を発生する第１チャンバを具備したＩＰＡ蒸気発生手段と、
前記ＩＰＡ蒸気発生手段にＩＰＡ供給ラインを通して連結され、前記ＩＰＡ蒸気の供給を受けてウェーハを乾燥する第２チャンバを具備したウェーハ乾燥手段とを具備し、
前記ＩＰＡ蒸気発生手段は、
前記第１チャンバの底部に設置され、前記第１チャンバ内に供給ラインを通して注入されたＩＰＡ溶液を加熱してＩＰＡ蒸気を発生させる加熱部と、
前記第１チャンバ内のＩＰＡ蒸気圧が一定の圧力以上の場合、ＩＰＡ蒸気圧を自動的に排出させる圧力ゲージと、
前記第１チャンバの上部に設置されてＩＰＡ蒸気を第１チャンバの外部に漏洩しないように凝縮させる冷却ラインと、
を含むことを特徴とするウェーハ乾燥装置。
【請求項２】
請求項１記載のウェーハ乾燥装置において、
前記ウェーハ乾燥手段は、
前記第２チャンバに設置され、ＩＰＡ蒸気の流入の前に前記第２チャンバ内の圧力を所定の圧力以下に減圧させるとともに、ウェーハの乾燥完了後に窒素（Ｎ２）ガスを流入させながら前記第２チャンバ内のＩＰＡ蒸気を排出させる減圧／排出手段と、
を含むことを特徴とするウェーハ乾燥装置。
【請求項３】
請求項２記載のウェーハ乾燥装置において、
前記ウェーハ乾燥手段は、
前記第２チャンバ内にＩＰＡ濃度を検出するセンサを含み、前記センサによってＩＰＡ成分が検出されなくなるまで前記減圧／排出手段で引き続いてＩＰＡ蒸気を排出させることを特徴とするウェーハ乾燥装置。
【請求項４】
請求項２記載のウェーハ乾燥装置において、
前記減圧／排出手段は、
排出用バルブと、
この排出用バルブの開閉により作動する減圧ポンプと、
を含むことを特徴とするウェーハ乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハの洗浄工程で使用されるウェーハ乾燥装置に関するもので、具体的には、ウェーハの洗浄後にそのウェーハを乾燥するウェーハ乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の高集積化により半導体製造工程中のウェーハの洗浄技術は多様化され、それにともない、ウェーハの洗浄技術の重要性は増大している。
特に、微細構造を有する半導体素子の製造工程において、ウェーハの洗浄工程後のウェーハに付着したパーチクル(particles) のみならず、静電気、ウォータ・マーク(water mark)、ライン性のパーチクルなどは後続工程に大きな影響を及ぼすため、ウェーハの乾燥工程の必要性がさらに増大する。
【０００３】
このウェーハの乾燥に関して、たとえば、特開平８−１６２４３４号公報（以下、第１公報という）には、並列収容された多数枚の被乾燥用の半導体ウェーハを容器内に収容し、この容器の上方を密封して容器の底部から温水を供給しながら、半導体ウェーハを温水に浸積した状態で温水を半導体ウェーハの上側からオーバ・フローさせて最終水洗を行い、この最終水洗後に、温水を容器から排水しながら、半導体ウェーハの上側から有機蒸気を送り込み、有機蒸気が温水に代わって容器内に充満された時点で有機蒸気の容器への供給を停止して、この有機蒸気により半導体ウェーハの乾燥を行い、引き続き容器内減圧により、容器内に残存する有機蒸気と湿気とを容器外に排出することにより半導体ウェーハを大気中に晒すことなく、水洗から蒸気乾燥に移行可能とする技術が開示されている。
【０００４】
しかし、単一容器内で半導体ウェーハの洗浄と有機蒸気による乾燥工程とを連続的に行う方法では、半導体ウェーハに付着する不純パーチクルの除去が難しい。
そこで、たとえば、特開平８−１４８４６５号公報（以下、第２公報という）には、半導体基板の薬液処理、洗浄処理、乾燥処理を同一チャンバ内で行う場合に、薬液処理工程で生じる蒸気ミスト等の不要気体をチャンバ内から完全に除去するために、チャンバの開閉機構が開状態時に蓋の全面から外部空気を取り入れるとともに、チャンバの底部から強制排気することにより、チャンバ内部の不要気体を排気し、かつ空気の供給により薬液の蒸気のミストを低コストで排気できる旨開示されている。
【０００５】
さらに、半導体装置の製造プロセスにおける蒸気洗浄、乾燥工程で使用される洗浄槽に供給される洗浄溶剤には高純度が要求され、かつ被洗浄物が洗浄溶剤の蒸気温度まで加熱されることによる金属イオンの析出を回避するために、洗浄槽に高純度石英が使用される場合がある。
【０００６】
この高純度石英は高価なことから、特開平４−２５１９２９号公報（以下、第３公報という）には、洗浄物を収納した洗浄槽内に沸点温度よりやや低温に加温された高純度溶剤を洗浄物に噴射させることにより、洗浄物の表面に付着した水分を溶解して洗浄し、洗浄物の表面に被覆した溶剤を加温して乾燥させることにより、同一洗浄槽で洗浄工程と乾燥工程とを実行する技術が開示されている。
【０００７】
このように、最近、半導体素子の製造に利用されるウェーハの乾燥装置はいくつかの方向に発展した。
その一つは遠心力を利用してウェーハを乾燥するスピン乾燥器(a spin dryer)であり、そして、もう一つはイソプロピル・アルコール（ isopropyle alcohol ：以下、ＩＰＡという）の低い蒸気圧を利用してウェーハを乾燥する乾燥装置（以下、「ＩＰＡ乾燥装置」とよぶ）である。広義には、前記第１公報ないし第３公報に記載のウェーハの洗浄処理技術もこのＩＰＡ蒸気を使用して処理する範疇に属するものと考えられる。
【０００８】
上述したスピン乾燥器は、機械的な力で乾燥するため、ウェーハが破損したり、高集積化による微細構造を有する半導体装置によっては完全には乾燥されなくなるような問題点が発生するため最近ではＩＰＡ乾燥装置が主に使用されている。
【０００９】
このようなＩＰＡ乾燥装置は、図２に図示されているように、外部から供給ライン（不図示）を通して供給されるＩＰＡ１１を利用してウェーハを約５分ないし１０分の間、乾燥するプロセス・チャンバ１０を具備している。
具体的には、従来のＩＰＡ乾燥装置において、キャリア１４(carrier) に収納されたウェーハ１５が上記のプロセス・チャンバ１０内に進入してＩＰＡ蒸気によって乾燥される。
ＩＰＡ蒸気はプロセス・チャンバ１０内に供給されたＩＰＡ溶液１１がヒータ１６によって加熱されることにより生成される。
【００１０】
一方、プロセス・チャンバ１０内での乾燥工程が完了すると、プロセス・チャンバ１０の底面に残っているＩＰＡ溶液１１は排出ライン１３に連結された排出用バルブ１３ｂを通して外部の収集タンク（不図示）に排出される。凝縮蒸気収集板１２で収集された凝縮蒸気と副産物とは排出ライン１３に連結された排出用バルブ１３ａを通して上記の収集タンクに排出される。
【００１１】
なお、図中の冷却ライン１７はプロセス・チャンバ１０内の上部にあるＩＰＡ蒸気を凝縮させて、そのＩＰＡ蒸気がプロセス・チャンバ１０の外部に気体のまま排出されるのを防止するために使用される。
【００１２】
このように、ＩＰＡ蒸気によって、１次的なウェーハの乾燥工程が完了されると、ウェーハ１５が収納されたキャリア１４はプロセス・チャンバ１０から上部のふたを通して外部に移送されて室温での自然乾燥工程が実行される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来のウェーハ乾燥装置を利用してウェーハを乾燥しても、ゲル(Gel) 性のパーチクルは持続的に発生しているし、また、ウェーハのエッジ部位からライン性のパーチクルが発生するという問題もあった。
【００１４】
これは、従来のウェーハ乾燥装置が一つのプロセス・チャンバ１０を具備しており、このプロセス・チャンバ１０の上部に設置された冷却ライン１７によってそのプロセス・チャンバ１０の上部に上昇するＩＰＡ蒸気が瞬間的に液化され、再び加熱によってＩＰＡ蒸気に生成される循環サイクルにより、ウェーハが位置する蒸気領域(vapor zone)の形態が変化するためである。
このような蒸気領域の形態変化はウェーハの不完全乾燥を誘発させ、それによって、ウェーハの上にパーチクルが残ることになる。
【００１５】
また、従来のウェーハ乾燥装置において、一つのプロセス・チャンバ１０内でＩＰＡ溶液の供給、加熱および蒸気形成、凝縮冷却による循環サイクルが連続的に進行されるので、ＩＰＡ容液自体の汚染によるパーチクルが発生するという課題があった。
【００１６】
さらに、従来のウェーハ乾燥装置において、一つのプロセス・チャンバ１０内での１次乾燥工程が約８０°Ｃの温度で進行するが、プロセス・チャンバ１０の外部に移送されたウェーハ１５の２次乾燥工程は室温の約２５°Ｃ程度の温度に急降下されながら進行するので、１次乾燥工程中に形成されたキャリア１４とウェーハ１５とに付着したＩＰＡ蒸気が瞬間的な温度の下降によって凝縮され、液化される。
【００１７】
このように液化されたＩＰＡ混合物が２次乾燥工程の中に周辺空気と反応してウェーハ１５のエッジ部分に、あるいはキャリア１４とウェーハ１５とが接触される部分で様々な型の欠陥が発生する課題があった。
【００１８】
したがって、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ＩＰＡ蒸気を発生させるチャンバとウェーハを乾燥するチャンバとを別途に設け、一つのチャンバ内で実行される乾燥工程によって発生されるパーチクルの発生を防止でき、かつ半導体装置製造の歩留まりの向上を期することができるウェーハ乾燥装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明のウェーハ乾燥装置は、イソプロピル・アルコ−ル（ＩＰＡ）蒸気を利用するウェーハ乾燥装置であって、ＩＰＡ蒸気を発生する第１チャンバを具備したＩＰＡ蒸気発生手段と、このＩＰＡ蒸気発生手段にＩＰＡ供給ラインを通して連結されてＩＰＡ蒸気の供給を受けてウェーハを乾燥する第２チャンバを備えたウェーハ乾燥手段とを具備し、ＩＰＡ蒸気発生手段は、第１チャンバの底部に設置されて第１チャンバ内に供給ラインを通して注入されたＩＰＡ溶液を加熱してＩＰＡ蒸気を発生させる加熱部と、第１チャンバ内のＩＰＡ蒸気圧が一定の圧力以上の場合にＩＰＡ蒸気圧を自動的に排出させる圧力ゲージと、第１チャンバの上部に設置されてＩＰＡ蒸気を第１チャンバの外部に漏洩しないように凝縮させる冷却ラインとを含むように設ける。
【００２０】
ここで、ウェーハ乾燥手段は、第２チャンバに設置され、ＩＰＡ蒸気の流入の前に第２チャンバ内の圧力を所定の圧力以下に減圧させるとともに、ウェーハの乾燥完了後に窒素（Ｎ２）ガスを流入させながら第２チャンバ内のＩＰＡ蒸気を排出させる減圧／排出手段とを含むことが好ましい。また、ウェーハ乾燥手段は、第２チャンバ内にＩＰＡ濃度を検出するセンサを含み、このセンサによってＩＰＡ成分が検出されなくなるまで減圧／排出手段で引き続いてＩＰＡ蒸気を排出させることが好ましい。また、減圧／排出手段は、排出用バルブと、この排出用バルブの開閉により作動する減圧ポンプとを含むことが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明のウェーハ乾燥装置では、第１チャンバによるＩＰＡ蒸気発生工程と第２チャンバによるウェーハの乾燥工程とが個別に実行され、第２チャンバでのウェーハ乾燥工程が温度変化なしに実行されるためウェーハに様々な形態で誘発される欠陥抑制する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のウェーハ乾燥装置の実施の形態について添付図面を参照して詳しく説明する。図１は本発明の実施の形態に係るウェーハ乾燥装置の構成を示す断面図である。
ＩＰＡ蒸気を発生するＩＰＡ蒸気発生手段の主体となるＩＰＡ蒸気発生用チャンバ２０（以下、「第１チャンバ」とよぶ）と、この第１チャンバ２０とは別途に設けられており、第１チャンバ２０から発生したＩＰＡ蒸気の供給を受けてウェーハを乾燥させるウェーハ乾燥手段の主体となる乾燥用チャンバ４０（以下、「第２チャンバ」とよぶ）とを具備している。
【００２３】
本発明では、後述の説明からも明らかなように、本発明の主要構成要素であるＩＰＡ蒸気発生手段とウェーハ乾燥手段とに加えて、ＩＰＡ蒸気発生手段は第１チャンバの底部に設置され、第１チャンバ内に供給ラインを通して注入されたＩＰＡ溶液を加熱してＩＰＡ蒸気を発生させる加熱部と、第１チャンバの上部に設置され、ＰＩＡ蒸気を第１チャンバの外部に漏洩しないように凝縮させる冷却ラインと、第１チャンバ内のＩＰＡ蒸気圧が一定の圧力以上の場合、そのＩＰＡ蒸気圧を自動的に排出させる圧力ゲージとを有している。
【００２４】
また、ウェーハ乾燥手段は、第２チャンバに設置されて、ＩＰＡ蒸気の流入前に第２チャンバ内の圧力を所定の圧力以下に減圧させ、かつウェーハの乾燥完了後窒素（Ｎ2 ）ガスを流入させながら第２チャンバ内のＩＰＡ蒸気を排出させる減圧／排出手段とを有している。
【００２５】
さらに、ウェーハ乾燥手段は、第２チャンバ内にＩＰＡ濃度を検出するセンサを含み、センサによってＩＰＡ成分が検出されなくなるまで減圧／排出手段で継続してＩＰＡ蒸気を排出させる機能を有している。
【００２６】
また、減圧／排出手段は、排出用バルブとこの排出用バルブの開閉によって作動する減圧ポンプとを含むものである。
【００２７】
また、第１チャンバは、ＩＰＡ蒸気を凝縮させて外部に漏洩されないように上部に設置された冷却ラインを付加するように構成されている。
【００２８】
ここで、再び、図１を参照すると、上記のような第１チャンバ２０、第２チャンバ４０によってＩＰＡ蒸気発生工程とウェーハ乾燥工程とが別途に実行されるので、従来のように一つのチャンバ内でＩＰＡ溶液供給ー加熱ーＩＰＡ蒸気発生ー乾燥ー凝縮冷却を行う循環によって発生され得るパーチクルの発生を完全に除去できる。
【００２９】
また、第２チャンバ４０内で温度変化なしにローディング部４３上のキャリア４４に収納したウェーハ４５を乾燥させることができるし、Ｎ2 ガスを第２チャンバ４０内に注入しながら内部のＩＰＡ蒸気を外部に排出させることによって、第２チャンバ４０の内部でＩＰＡ蒸気が液化されることはない。その結果、ウェーハ４５とキャリア４４との接触部分での混合物がウェーハ４５に付着され難くなる。
【００３０】
本発明のウェーハ乾燥装置の一実施の形態の主要構成要素は、第１チャンバ２０内でＩＰＡ蒸気を発生させるＩＰＡ蒸気発生部と、第２チャンバ４０内でＩＰＡを蒸気を利用してウェーハを乾燥するウェーハ乾燥部および供給ポンプ３１によって第１チャンバ２０から第２チャンバ４０にＩＰＡ蒸気を供給するＩＰＡ蒸気供給部３０を具備している。
【００３１】
次に、構成をより具体的に説明する。ＩＰＡ供給ライン２２を通して第１チャンバ２０内に供給されたＩＰＡ２１の溶液は第１チャンバ２０の底部に設置された加熱部としてのヒータ２３によって加熱されてＩＰＡ蒸気に変わる。
第１チャンバ２０内のＩＰＡ蒸気圧が一定以上に超過すると、圧力ゲージ２５が作動し、第１チャンバ２０内での適正なＩＰＡ蒸気圧が維持されるまで自動的にＩＰＡ蒸気を第１チャンバ２０の外部に排出させる。
また、冷却ライン２４はＩＰＡ蒸気を冷却するためのものであり、第１チャンバ２０内で発生したＩＰＡ蒸気が昇圧されて第１チャンバ２０の外部に漏洩されるのを防止するために設けられたものである。
【００３２】
第１チャンバ２０内に適正圧のＩＰＡ蒸気が生成されると、供給バルブ３２をオープンさせながら供給ポンプ３１を作動させる。供給バルブ３２と供給ポンプ３１とにより、ＩＰＡ供給部３０を構成している。
このＩＰＡ蒸気の供給の際、第１チャンバ２０内のＩＰＡ蒸気は、ＩＰＡ供給部３０を通して第２チャンバ４０内に供給される。
第２チャンバ４０内では、流入されたＩＰＡ蒸気によって、キャリア４４に収納されたウェーハ４５の乾燥工程が実行される。
【００３３】
第２チャンバ４０内にＩＰＡ蒸気が供給される前に、実質的には排出用バルブ５１をオープンさせるとき作動される減圧ポンプ５２によって第２チャンバ４０の内部圧力が７２０ｍｍＨｇまで減圧される。
このように、第２チャンバ４０内の圧力が一定の圧力まで減圧された状態でＩＰＡ蒸気が第１チャンバ２０から第２チャンバ４０内に迅速に供給される。
【００３４】
なお、第２チャンバ４０の外壁内部には、熱線４２が設置されていて、第２チャンバ４０の温度をウェーハ４５の蒸発領域の温度とほぼ一致するように維持する。
【００３５】
また、第２チャンバ４０の内部圧力が一定圧力に到達すると、供給バルブ３２を閉めてＩＰＡ蒸気の第２チャンバ４０への供給を遮断させて、一定の温度が維持される蒸発領域でウェーハ４５の乾燥工程が一定時間の間、実行される。
【００３６】
一方、第２チャンバ４０内でのウェーハ乾燥が完了されると、Ｎ2 供給バルブ５３を調節してＮ2 ガスを第２チャンバ４０内に流入させながら、内部にあるＩＰＡ蒸気と副産物とを外部の収集タンク（不図示）に排出させる。
【００３７】
ＩＰＡ蒸気および副産物の外部排出は減圧ポンプ５２の作動により実行される。この一実施の形態で上記のＮ2 の供給温度は約２４〜６０°Ｃ範囲内で外部手段によって設定できる。
減圧ポンプ５２によって第２チャンバ４０内のＩＰＡ蒸気を排出させる際、第２チャンバ４０内のＩＰＡ濃度の検出センサ６３の検出作動によって第２チャンバ４０内のＩＰＡ成分が完全に排出されるまで上記のＮ2 ガスの注入動作が続行される。
このように、ウェーハ４５の乾燥工程が完了すると、第２チャンバ４０のふた４１が開いてウェーハ４５が収納されたキャリア４４がロボット・システムによって上部に返送されたのち、再びふた４１が閉じることになる。
【００３８】
また、第２チャンバ４０には、圧力ゲージ６１と温度センサ６２とがそれぞれ設けられている。
圧力ゲージ６１は第２チャンバ４０内に注入されたＩＰＡ蒸気の圧力が一定圧以上に超過する場合、外部にＩＰＡ蒸気を排出させるために設けられたものであり、温度検出センサ６２は第２チャンバ４０内の温度を検出するために設けられたものである。
さらに、排出用バルブ７１は第２チャンバ４０内の底面に残ることのあるＩＰＡと乾燥副産物を外部の収集タンクに排出さるために設けられている。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のウェーハ乾燥装置によれば、第１チャンバ、第２チャンバの二つのチャンバによってＩＰＡ蒸気発生工程とウェーハ乾燥工程とを個別に実行させるようにしたので、一つのチャンバ内でのＩＰＡ溶液供給ー加熱ーＩＰＡ蒸気発生ー乾燥ー凝縮冷却をするという循環によって発生し得るパーチクルの発生を完全に除去することができる。
【００４０】
また、ＩＰＡ蒸気発生工程と乾燥工程が別々に実行されることから、第２チャンバでのウェーハの乾燥工程が温度変化なしに実行でき、ウェーハに様々な形態の欠陥を誘発させる従来の課題を防止できる。したがって、良好なウェーハの乾燥により半導体装置の製造の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウェーハ乾燥装置の一実施の形態の構成を示す断面図。
【図２】従来のウェーハ乾燥装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
２０      第１チャンバ
２１      ＩＰＡ
２２      ＩＰＡ供給ライン
２３      ヒータ
２４      冷却ライン
２５，６１      圧力ゲージ
３０      ＩＰＡ供給部
３１      供給ポンプ
３２      供給バルブ
４０      第２チャンバ
４４      キャリア
４５      ウェーハ
５０      減圧／排出手段
５１      排出用バルブ
５２      減圧ポンプ
５３      Ｎ2 供給バルブ
【図１】
0003715052.tif 000002
【図２】
0003715052.tif 000003