(57)【要約】 【課題】乾燥工程において、半導体ウェハ表面が汚染されることを防止することのできる、スピン乾燥装置を提供すること。【解決手段】スピンウェハ乾燥装置１は、半導体ウェハＷを内部に収容する有底円筒形状のチャンバ３と、チャンバ３の円筒内側面に形成された排気口３３に接続され、半導体ウェハＷを回転させることにより、外方に飛散した半導体ウェハＷ表面に付着した液体を捕集して強制的に外部に排出する排気手段７と、蓋部材４に対して所定の隙間Ｄを設けて配置され、該隙間Ｄが外周端部でチャンバ３内部の空間と連通する内蓋部材５と、蓋部材４に形成され、内蓋部材５と対向位置に開口する蓋部排気口４３と、蓋部排気口４３に接続され、チャンバ３内部の液体分を含む気体を強制的に外部に排出する蓋部排気手段８とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄した半導体ウェハを内部に装填して、回転させることで前記半導体ウェハを乾燥させるスピン乾燥装置であって、
前記半導体ウェハの回転軸方向端部に該半導体ウェハを装填する装填用開口が形成され、前記装填用開口を蓋部材で塞ぐことにより、前記半導体ウェハを内部に収容する有底円筒形状のチャンバと、
前記チャンバの円筒内側面に形成された排気口に接続され、前記半導体ウェハを回転させることにより、外方に飛散した前記半導体ウェハ表面に付着した液体分を含む気体を捕集して強制的に外部に排出する排気手段と、
前記蓋部材に対して所定の隙間を設けて配置され、該隙間が外周端部で前記チャンバ内部の空間と連通する内蓋部材と、
前記蓋部材に形成され、前記内蓋部材と対向する位置に開口する蓋部排気口と、
前記蓋部排気口に接続され、前記チャンバ内部の液体分を含む気体を強制的に外部に排出する蓋部排気手段とを備えていることを特徴とするスピン乾燥装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスピン乾燥装置において、
前記蓋部気口は、前記内蓋部材の外周縁近傍に、前記回転軸回りの円周方向に均等間隔で複数形成されていることを特徴とするスピン乾燥装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のスピン乾燥装置において、
中心が前記回転軸上に配置される底部円板状体と、この底部円板状体と前記回転軸方向に離間して中心を合わせて配置される上部リング状体とを備え、前記チャンバ内部に回転自在に軸支され、前記底部円板状体及び前記上部リング状体の間に前記半導体ウェハが装着されるロータを備え、
前記内蓋部材及び前記上部リング状体の間の間隔が１５mm〜３０mmに設定されていることを特徴とするスピン乾燥装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスピン乾燥装置において、
前記上部リング状体には、該上部リング状体及び前記内蓋部材の間に風切り板が設けられていることを特徴とするスピン乾燥装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスピン乾燥装置において、
前記蓋部排気手段は、前記蓋部排気口からの排気量を調整するダンパを備えていることを特徴とするスピン乾燥装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスピン乾燥装置において、
前記排気手段及び前記蓋部排気手段の単位時間あたりの排気量は、
排気手段の排気量：蓋部排気手段の排気量＝９０：１０〜５０：５０
であることを特徴とするスピン乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄した半導体ウェハを内部に装填して、回転させることで半導体ウェハを乾燥させるスピン乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの製造工程や、半導体素子の製造工程においては、半導体基板のエッチングを行った後や、イオン注入に伴うレジスト剥離後に、基板に付着したパーティクルや有機物等を薬液で洗浄し、さらに純水で濯ぎを行った後、半導体ウェハ表面を乾燥する工程を行う。
この半導体ウェハ表面の乾燥方法としては、気化熱乾燥方法、引き上げ乾燥方法、遠心乾燥方法が知られているが、とりわけ、遠心乾燥方法は、最も広く利用されている乾燥方法である。
【０００３】
遠心乾燥方法に使用されるスピン乾燥装置は、半導体ウェハを装填する装填用開口部が形成され、これを蓋部材で塞ぐことにより、半導体ウェハを内部に収容する有底円筒形状のチャンバと、このチャンバ内で回転自在に軸支され、半導体ウェハが装填されるロータと、チャンバの円筒内側面に形成された排気口に接続される排気手段とを備えて構成される。
このようなスピン乾燥装置としては、例えば、１つのロータに１枚の半導体ウェハを装填可能な枚葉式のスピン乾燥装置や（例えば、特許文献１参照）、一度に複数枚の半導体ウェハをロータに装填可能なスピン乾燥装置（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
このようなスピン乾燥装置では、搬送ロボット等により装填用開口部から半導体ウェハをロータに装填し、蓋部材で装填用開口部を塞いだ後、駆動源によりロータを回転駆動させて半導体ウェハ表面に付着した水分を外方に飛散させるとともに、排気手段を駆動して外方に飛散した水分を含む気体を捕集することで半導体ウェハの乾燥を行っている。
ここで、スピン乾燥装置の蓋部材には、ロータの回転軸中心に応じた位置に吸気口が形成され、この吸気口をＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Peneration Air Filter）や、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）等で覆い、排気手段で飛散した液体をチャンバ内の気体とともに捕集し、排気手段で排気された気体の分を給気口からチャンバ内に補充している。
【０００５】
【特許文献１】特開平９―２５７３６７号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のスピン乾燥装置では、排気手段による排気により、チャンバ内で気体の対流が生じ、本来、内側から外側への気流により、排気手段による効率的な排気を行うことができるところが、チャンバ上部においては、チャンバ外周から内側に向かう巻き上げ気流が生じてしまうことが判った。
そして、このような巻き上げ気流が生じると、水分を含む気流、場合によっては塵埃が含まれた気流が再度半導体ウェハ表面を汚染するという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、乾燥工程において、半導体ウェハ表面が汚染されることを防止することのできる、スピン乾燥装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るスピン乾燥装置は、
洗浄した半導体ウェハを内部に装填して、回転させることで前記半導体ウェハを乾燥させるスピン乾燥装置であって、
前記半導体ウェハの回転軸方向端部に該半導体ウェハを装填する装填用開口が形成され、前記装填用開口を蓋部材で塞ぐことにより、前記半導体ウェハを内部に収容する有底円筒形状のチャンバと、
前記チャンバの円筒内側面に形成された排気口に接続され、前記半導体ウェハを回転させることにより、外方に飛散した前記半導体ウェハ表面に付着した液体分を含む気体を捕集して強制的に外部に排出する排気手段と、
前記蓋部材に対して所定の隙間を設けて配置され、該隙間が外周端部で前記チャンバ内部の空間と連通する内蓋部材と、
前記蓋部材に形成され、前記内蓋部材と対向位置に開口する蓋部排気口と、
前記蓋部排気口に接続され、前記チャンバ内部の液体分を含む気体を強制的に外部に排出する蓋部排気手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、内蓋部材と蓋部材との間に隙間を設けることにより、チャンバ内部の液体分を含む気体の流れのうち、チャンバの外側から内側に向かって流れる巻き上げ気流は、この隙間部分に流れ込みやすくなる。そして、蓋部排気手段により、この液体分を含む気流を強制的に外部に排出しているため、水分、塵埃を含む巻き上げ気流が再び半導体ウェハ表面に到達することを防止して、半導体ウェハ表面が汚染されることを防止できる。
【００１０】
本発明では、前記蓋部排気口は、前記内蓋部材の外周縁近傍に、前記回転軸回りの円周方向に均等間隔で複数形成されているのが好ましい。
ここで、蓋部排気口の数は、チャンバの容積に応じて３個、６個等適宜定めればよい。
この発明によれば、蓋部排気口が内蓋部材の外周縁近傍に、回転軸回りの円周方向に均等間隔で複数形成されることにより、蓋部排気手段による排気を内蓋部材の外周全体から均等に行うことができる。従って、蓋部排気口からの排気を半導体ウェハの回転位置によらず均等に行って、確実に半導体ウェハ表面が汚染されることを防止できる。
【００１１】
本発明では、中心が前記回転軸上に配置される底部円板状体と、この底部円板状体と前記回転軸方向に離間して中心を合わせて配置される上部リング状体とを備え、前記チャンバ内部に回転自在に軸支され、前記底部円板状体及び前記上部リング状体の間に前記半導体ウェハが装着されるロータを備えている場合、
前記内蓋部材及び前記上部リング状体の間の間隔が１５ｍｍ〜３０ｍｍに設定されているのが好ましい。
この発明によれば、内蓋部材及び上部リング状体の間の間隔が１５〜３０ｍｍに設定されていることにより、巻き上げ気流の風量を抑えることができるため、結果として巻き上げ気流に含まれる水分、その他の塵埃が回り込むことを防止して、半導体ウェハが汚染されることを防止できる。
【００１２】
本発明では、前記上部リング状体には、該上部リング状体及び前記内蓋部材の間に風切り板が設けられているのが好ましい。
この発明によれば、風切り板が設けられることにより、巻き上げ気流を内蓋部材と蓋部材の間に案内することができるため、巻き上げ気流を蓋部排気手段で効率的に外部に排出することができる。
【００１３】
本発明では、前記蓋部排気手段は、前記蓋部排気口からの排気量を調整するダンパを備えているのが好ましい。
この発明によれば、蓋部排気手段がダンパを備えていることにより、ダンパを調整して、蓋部排気手段による排気と、排気手段による通常の排気とのバランスを取ることができるため、チャンバ内部の気流を最適に制御して、半導体ウェハが汚染されることを防止できる。
【００１４】
本発明では、前記排気手段及び前記蓋部排気手段の単位時間あたりの排気量は、
排気手段の排気量：蓋部排気手段の排気量＝９０：１０〜５０：５０
であるのが好ましい。
この発明によれば、このようなバランスで単位時間あたりの排気量を調整することにより、排気手段による排気と、蓋部排気手段による排気とのバランスが最適化され、半導体ウェハが汚染されることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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及び図２には、本発明の実施形態に係るスピン乾燥装置１が示されており、図１はスピン乾燥装置１の回転軸に沿った断面図であり、図２は回転軸方向から見た平面図である。
このスピン乾燥装置１は、内部に半導体ウェハＷを装填して回転させることにより、洗浄後の半導体ウェハＷ表面に付着した水分を外方に飛散させて乾燥させる装置であり、外装筐体２と、外装筐体２に内装されるチャンバ３と、チャンバ３の上部に形成される半導体ウェハ装填用開口を塞ぐ蓋部材４と、蓋部材４にオフセット配置される内蓋部材５と、
チャンバ３内部に回転自在に軸支されるロータ６と、排気手段７と、蓋部排気手段８とを備えて構成される。
【００１６】
外装筐体２は、図１及び図２に示されるように、直方体状のボックス体として構成され、外装筐体２の底部の略中央には貫通孔が形成され、その貫通孔に応じた位置に内面側に軸受２１、外面側に軸受２２が設けられている。
チャンバ３は、円筒状の側壁３１と、円筒の底部を塞ぐ底壁３２とを備えた有底円筒形状体として構成され、上部は半導体ウェハＷの装填のために開口されている。
側壁３１には、１箇所にチャンバ３内部の排気を行う排気口３３が形成されている。また、底壁３２は、前記の軸受２１との干渉を防止するために、上部に向かって縮径する円錐台形状に形成されている。
【００１７】
蓋部材４は、チャンバ３の半導体ウェハＷを装填する装填用開口を塞ぐ板状体として構成され、図２に示されるように、一端が矩形状で他端が半円弧状の外形を有する。矩形状の端部は、外装筐体２にヒンジ等で支持され、矩形状端部を基点として図２の紙面直交方向に回動自在に支持されている。
この蓋部材４のチャンバ３の上部開口縁との当接部には、気密シール構造４１が設けられ、蓋部材４の外周における当接部からの塵埃侵入を防止している。
【００１８】
また、蓋部材４の円板の略中央には開口が形成され、この開口はＵＬＰＡフィルタ４２によって塞がれている。ＵＬＰＡフィルタ４２は、外部からチャンバ３内部に吸気された際、塵埃がチャンバ３内部に侵入するのを防止するエアフィルタであり、例えば、定格風量で粒径が０．１μｍの粒子に対して９９．９９９５％以上の粒子捕集率を持ち、圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能を有している。
さらに、蓋部材４には、蓋部排気口４３が複数形成されており、図２に示されるように、半導体ウェハＷの回転軸Ｏ回りに１２０degの角度で円周方向に等間隔に設けられている。尚、蓋部排気口４３の配置位置は、これに限られるものではなく、装置の大きさに応じて適宜設定できる。
【００１９】
内蓋部材５は、蓋部材４のチャンバ３内部側に隙間を設けてオフセット配置され、蓋部材４に対して吊り金具５１によって支持固定されている。この内蓋部材５は、円筒状のチャンバ３の円筒形の直径よりも小さく、かつ後述するロータ６の円形外周よりも大きなな円板状体として構成され、円板の外周端部は、回転軸Ｏの軸方向下側から見たときに、蓋部材４に形成された蓋部排気口４３を隠蔽する位置まで延びている。すなわち、蓋部材４の蓋部排気口４３は、内蓋部材５に対向する位置に形成されている。
また、蓋部材４におけるＵＬＰＡフィルタ４２の配置位置に応じた内蓋部材５の位置には、内蓋部材５を貫通する孔５２が形成されている。
【００２０】
ロータ６は、回転軸Ｏ回りに回転する部材であり、前述した外装筐体２に設けられる軸受２１及び軸受２２に軸支される軸部６１と、この軸部６１の上部に設けられる底部円板状体６２と、底部円板状体６３と回転軸Ｏ方向に離間配置される上部リング状体と、底部円板状体６２及び上部リング状体６３の間には、クレードル６４が設けられている。
軸部６１の下端には、図１では図示を略したが、ギアボックス等が接続され、さらにこのギアボックスにはモータ等の駆動手段が設けられ、この駆動手段を駆動させることにより、ロータ６はチャンバ３内部で回転する。
【００２１】
クレードル６４は、図２に示されるように、ロータ６の径方向に沿って互いに離間配置され、底部円板状体６２から上部リング状体６３に至る一対の板状体から構成され、このクレードル６４の一対の板状体の間には、半導体ウェハＷが複数装填されたキャリアＣがそのまま装着される。本実施形態では、ロータ６の回転軸Ｏ回りにクレードル６４が円周方向に１８０degおき、つまり互いに対向する位置に配置されている。クレードル６４の位置はこれに限らず、ロータ６の重量バランスが確保できるように回転軸Ｏ回りの円周方向に均等な間隔で配置すればよい。
ロータ６の上部リング状体６３の上面と、前述した内蓋部材５の下面との間には、隙間Ｄが設けられ、この隙間Ｄは、１５ｍｍ〜３０ｍｍの間で設定される。この隙間Ｄの部分には、上部リング状体６３の上面に複数の風切り板６５が設けられている。各風切り板６５は、図２に示されるように、ロータ６の回転軸Ｏを中心として上部リング状体６３の半径方向に延びるように配置されている。
【００２２】
排気手段７は、チャンバ３の内側面に形成された排気口３３に接続されるダンパ７１を備え、このダンパ７１には、配管部材を介して、図示を略したが、排水ドレン及び排気ファンが接続されている。ダンパ７１は、配管部材中に配置され、配管部材の気流の流れ方向に直交する方向に延びる軸を中心として配管部材に回転自在に軸支される円板状体７２を備え、円板状体７２には、シリンダ７３が設けられ、シリンダ７３を伸縮させることにより、円板状体の面が配管部材の気流の流れ方向に直交する向きに配置されて、排気ファンによる排気のオン／オフを切り換えるものである。
【００２３】
蓋部排気手段８は、蓋部材４に形成された蓋部排気口４３から排気を行うものであり、蓋部排気口４３と接続される配管部材８１、及び配管部材８１の他端で接続されるダンパ８２を備え、ダンパ８２のさらに先には、排水ドレン及び排気ファンが接続されている。
配管部材８１は、図２に示されるように３箇所の蓋部排気口４３のそれぞれに設けられ、各配管部材８１は合流してダンパ８２に接続されている。
ダンパ８２は、排気手段７と同様に、円板状体８３及びシリンダ８４を備え、シリンダ８４を伸縮させることにより、円板状体８３の姿勢を変更して、排気の流れを塞き止めたり、流したりして、配管部材８１中の排気量の調整を行う。
また、ダンパ８２には、マニュアルダンパ８５が設けられており、このマニュアルダンパ８５は、蓋部排気手段８による排気量の調整を行うために設けられている。
【００２４】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、図３に示されるような従来構造の蓋部排気手段８が設けられていないスピン乾燥装置９において、ロータ６を回転させながら、排気手段７による排気を開始すると、排気手段７内にチャンバ３内部の気体が排気されていくに伴い、ＵＬＰＡフィルタ４２を介して外部の気体が吸気され、キャリアＣに装填された複数の半導体ウェハＷの隙間に気流が流れ込み、外方に向かって流れ、半導体ウェハＷの表面に付着した水分は、ロータ６の回転による遠心力によって外方に飛散する。
【００２５】
この時、ロータ６の上部の気流の流れは、半導体ウェハＷの表面や上部リング状体６３の表面に沿って外方に向かうが、チャンバ３の内側面に衝突して、一部が蓋部材４の上面に沿って外方から内側に流れることとなる。
これを平面視で見ると、図４の破線矢印のように、ロータ６が回転しているため、渦状になってＵＬＰＡフィルタ４２の近傍に集められる。そして、この集められた気流がＵＬＰＡフィルタ４２から吸気された気体とともに、降下して再度半導体ウェハＷの表面を流れ、半導体ウェハＷの表面を汚染する。
【００２６】
これに対して、本実施形態に係るスピン乾燥装置１では、図５に示されるように、ロータ６の上部に装填された半導体ウェハＷの表面に沿って外方に向かう気流や上部リング状体６３の上面に沿って外方に向かう気流はチャンバ３の内側面に衝突して、一部が巻き上げ気流となるが、蓋部材４の下面と内蓋部材５の上面の間に流れ込み、内蓋部材５の外周端部近傍に設けられる蓋部排気口４３から蓋部排気手段８によって排気されることとなる。従って、このような構造を採用することにより、巻き上げ気流による外方から内側に向かう気流が生じることを防止できるため、半導体ウェハＷの表面がこれらの気流の戻りによって再度汚染されることを防止できる。
また、内蓋部材５及び上部リング状体６３の間に風切り板６５を設けることにより、巻き上げ気流の一部が内蓋部材５及び上部リング状体６３の間に入り込むことを防止しているため、水分を含む気流を一層効率的に蓋部排気手段８によって排気することができる。
【００２７】
複数の半導体ウェハＷをキャリアＣに収容し、キャリアＣをクレードル６４に装着した状態で、従来構造のスピン乾燥装置９と本実施形態に係るスピン乾燥装置１で乾燥工程を実施した後、パーティクルカウンタにより、半導体ウェハＷの表面に０．３μｍ以上のパーティクルが付着しているかどうかを測定したところ、装填した全半導体ウェハＷの数に対するパーティクルが検出されない半導体ウェハＷの数は、本実施形態に係るスピン乾燥装置１の場合９６％であるのに対して、従来構造のスピン乾燥装置９では８２％であった。
また、スピン乾燥装置１、９の動作中の巻き上げ気流の風量比は、スピン乾燥装置９の場合を１とすると、本実施形態に係るスピン乾燥装置１では０．４８となっていた。
従って、本実施形態に係るスピン乾燥装置１によれば、巻き上げ気流の風量を少なくすることができ、結果として巻き上げ気流による半導体ウェハＷの汚染が防止できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係るスピン乾燥装置の構造を表す断面図。
【図２】前記実施形態におけるスピン乾燥装置の構造を表す平面図。
【図３】従来構造のスピン乾燥装置のチャンバ内の気流の流れを説明する断面図。
【図４】従来構造のスピン乾燥装置のチャンバ内の気流の流れを説明する平面図。
【図５】前記実施形態におけるチャンバ内上部の気流の流れを説明する断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１…スピン乾燥装置、２…外装筐体、３…チャンバ、４…蓋部材、５…内蓋部材、６…ロータ、７…排気手段、８…蓋部排気手段、９…スピン乾燥装置、２１…軸受、２２…軸受、３１…側壁、３２…底壁、３３…排気口、４１…気密シール構造、４２…ＵＬＰＡフィルタ、４３…蓋部排気口、５１…天吊り金具、５２…孔、６１…軸部、６２…底部円板状体、６３…上部リング状体、６３…底部円板状体、６４…クレードル、６５…風切り板、７１…ダンパ、７２…円板状体、７３…シリンダ、８１…配管部材、８２…ダンパ、８３…円板状体、８４…シリンダ、８５…マニュアルダンパ、Ｃ…キャリア、Ｄ…隙間、Ｏ…回転軸、Ｗ…半導体ウェハ
【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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