JP2002350049A

JP2002350049A - 減圧乾燥装置および減圧乾燥方法

Info

Publication number: JP2002350049A
Application number: JP2001151168A
Authority: JP
Inventors: Eiji Nishiwaki; 英司西脇
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】減圧下でドレンさせる水面をゆっくり静かに下
げることができる減圧乾燥装置を提供する。【解決手段】処理チャンバ１４の下方に第１ドレンバル
ブ３０を介して設けられるドレンバッファタンク１６を
備え、処理チャンバ１４内及びドレンバッファタンク１
６内を同じ所定圧に減圧した状態で、第１ドレンバルブ
３０を開いて、処理チャンバ１４内の純水をドレンバッ
ファタンク１６に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は減圧乾燥装置および減
圧乾燥方法に関し、特にたとえば、処理チャンバ内に収
容した半導体ウエハまたはガラス基板等の被乾燥材を純
水に浸し、処理チャンバから純水を排出し、処理チャン
バ内を減圧して被乾燥材を減圧乾燥する減圧乾燥装置お
よび減圧乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すこの種の従来の減圧乾燥装置
１は、被乾燥材２が収容されて減圧乾燥される処理チャ
ンバ３を含む。減圧乾燥時には、まず、処理チャンバ３
内に被乾燥材２が収容され、送入管４のバルブ４ａの操
作により、温水発生器５で加熱された純水が送入口３ａ
から処理チャンバ３内に注入され、被乾燥材２が温水で
浸漬される。次に、排出管６のバルブ６ａが開かれて、
大気圧下で水面がゆるやかに下降され、温水が処理チャ
ンバ３の底部の排出口３ｂからドレン（排出）される。
排出後、バルブ６ａが閉じられるとともに、吸気管７の
バルブ７ａおよび吸気管８のバルブ８ａが開かれて、ポ
ンプ９により処理チャンバ３内が減圧（真空引き）さ
れ、被乾燥材２が乾燥される。その後、バルブ７ａおよ
び８ａが閉じられるとともに、送気管１１のバルブ１１
ａが開かれて窒素ガスが供給されることにより、処理チ
ャンバ３内が大気圧に戻され、被乾燥材２が処理チャン
バ３から取り出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、大気圧
下で純水をドレンし、水面を下げるようにしていたの
で、ドレン後の減圧による乾燥に時間がかかっていた。
そこで、時間短縮のため、装置１で処理チャンバ３内を
減圧しながらドレンすることが考えられるが、バルブ７
ａを開いて処理チャンバ３内を減圧した場合、純水をド
レンするのが困難であるので、バルブ６ａおよび７ａを
開くとともに、バルブ８ａを開いて、ポンプ９によって
純水を強制的に排出させる必要があった。このようなポ
ンプドレン方式の場合、ポンプ９の負荷が大きくなり、
気体および液体の両方を吸引可能で高能力のポンプが必
要になるし、また、ドレンするスピードが水温，処理チ
ャンバ３内の真空度およびポンプの吸引能力等によって
変化するので、ドレンスピードを一定にすることが困難
になる。したがって、水面をゆっくりと静かに下げるこ
とができなくなって、水面が波立ったり泡立ったりする
おそれがあった。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、減
圧下で水面をゆっくりと静かに下げることができる、減
圧乾燥装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、処理チャ
ンバ内に収容した被乾燥材を純水に浸し、処理チャンバ
から純水を排出し、処理チャンバ内を減圧して被乾燥材
を減圧乾燥する減圧乾燥装置において、処理チャンバの
下方に第１ドレンバルブを介して設けられるドレンバッ
ファタンクを備え、処理チャンバ内およびドレンバッフ
ァタンク内を同じ所定圧に減圧した状態で、第１ドレン
バルブを開いて、純水を処理チャンバからドレンバッフ
ァタンクに排出するようにしたことを特徴とする、減圧
乾燥装置である。

【０００６】第２の発明は、処理チャンバ内に収容した
被乾燥材を純水に浸して洗浄する工程と、処理チャンバ
から純水を排出する工程と、処理チャンバ内を減圧して
被乾燥材を減圧乾燥する工程とを含む減圧乾燥方法にお
いて、純水を排出する工程では、処理チャンバ内および
処理チャンバの下方に設けられるドレンバッファタンク
内を同じ所定圧に減圧し、その後、減圧状態で純水を処
理チャンバからドレンバッファタンクに排出することを
特徴とする、減圧乾燥方法である。

【０００７】

【作用】処理チャンバの下方には、第１ドレンバルブを
介してドレンバッファタンクが設けられる。処理チャン
バに溜められた純水をドレンする前に、処理チャンバ内
およびドレンバッファタンク内が、適宜の減圧手段によ
って、同じ所定圧に減圧される。その後、その減圧状態
で第１ドレンバルブが開かれると、処理チャンバ内の純
水は、真空度に左右されず、その自重によりドレンバッ
ファタンクに排出される。また、ドレンスピードは第１
ドレンバルブの開口度によって制御され、一定に保持さ
れ得る。つまり、処理チャンバ内の純水の水面をゆっく
りと静かに下げることができる。

【０００８】たとえば、処理チャンバ内およびドレンバ
ッファタンク内の所定の減圧値は、温度検出手段によっ
て検出された温度における純水の飽和圧に関連して設定
される。この場合には、純水中で被乾燥材の表面に付着
している気泡を動かすことができる。したがって、被乾
燥材に不洗浄部分が生じることがない。

【０００９】また、純水をドレンバッファタンクに排出
する際には、不活性ガス供給手段によって処理チャンバ
およびドレンバッファタンクに不活性ガスが供給され
る。この場合には、処理チャンバ内の空気がパージされ
不活性ガス雰囲気とされるので、純水中から露出された
被乾燥材の表面に酸化膜が生成するのを防止することが
できる。

【００１０】

【発明の効果】この発明によれば、純水を自重によりド
レンするようにしているので、減圧下で水面を静かにゆ
っくりと下げることができる。したがって、被乾燥材の
表面に大きい水滴が残るようなおそれがなく、しかも処
理チャンバ内は既に減圧されているので、乾燥時間を短
縮できる。

【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１２】

【実施例】図１に示すこの実施例の減圧乾燥装置１０
は、半導体ウエハまたはガラス基板等の被乾燥材１２を
減圧乾燥するためのものであり、処理チャンバ１４，ド
レンバッファタンク１６，温水発生器１８および真空発
生器２０を含む。

【００１３】処理チャンバ１４は、被乾燥材１２が収容
されて減圧乾燥される真空容器であり、たとえばステン
レス鋼，アルミ合金または石英ガラス等からなる。処理
チャンバ１４の大きさは、キャリア２２に支持された所
定数の被乾燥材１２を収容可能なように、かつ、所定量
の純水が供給されて被乾燥材１２が純水に完全に浸漬さ
れても水面上に空間が形成されるように設定される。

【００１４】処理チャンバ１４の上端部には、開閉自在
な蓋２４が設けられる。蓋２４が開かれたとき被乾燥材
１２が送出され、蓋２４が閉じられると処理チャンバ１
４は密閉される。処理チャンバ１４の底部には排出口２
６が設けられ、底部は、純水が排出され易くなるよう
に、排出口２６に向かって傾斜して形成される。排出口
２６にはドレンバッファタンク１６へ延びる排出管２８
が接続される。排出管２８は開口度を適宜調整可能な第
１ドレンバルブ３０を有し、排出管２８の第１ドレンバ
ルブ３０よりも処理チャンバ１４側には温水発生器１８
から延びる給水管３２が接続され、これにより処理チャ
ンバ１４内に純水が供給される。

【００１５】また、処理チャンバ１４には、図２に示す
ように、所定量の純水の水面上の空間に対応する位置か
ら第１ドレンバルブ３０よりも処理チャンバ１４側の排
水管２８へ連通する観測管３４が設けられる。観測管３
４は、少なくとも一部が透明に形成され、これによって
処理チャンバ１４内に溜まっている純水の水位（水面位
置）が把握される。なお、図１においては観測管３４を
省略しており、また、図２においては、後述するヒータ
３６，圧力計３８，温度計４０，第１排気口４２および
第１給気口４４等は省略してある。

【００１６】また、処理チャンバ１４の周壁および蓋２
４の外側等には、温度調整手段としてのヒータ３６およ
び図示しない温度調節器等が設けられる。この温度調整
手段によって、処理チャンバ１４内の温度が所望のもの
に調整され、一定に保持されるとともに、水蒸気が凝結
して内壁等に水滴ができるのを防止できる。また、処理
チャンバ１４の上部において、圧力検出手段としての圧
力計３８ならびに第１排気口４２および第１給気口４４
が、溜められた所定量の純水の水面上の空間に対応する
位置に設けられるとともに、温度検出手段としての温度
計４０も設けられる。圧力計３８によって処理チャンバ
１４内の気体の圧力が把握され、温度計４０によって処
理チャンバ１４内の純水の温度が把握される。第１排気
口４２には、第１排気バルブ４６を有して真空発生器２
０へ延びる第１排気管４８が接続され、第１給気口４４
には、不活性ガス（この実施例では窒素ガス）供給源へ
延びる第１給気管５０が接続される。

【００１７】ドレンバッファタンク１６は、処理チャン
バ１４に溜められた純水がドレン（排出）される真空容
器であり、第１ドレンバルブ３０を有する排出管２８を
介して処理チャンバ１４の下方に設けられる。ドレンバ
ッファタンク１６は、たとえばステンレス鋼，アルミ合
金または石英ガラス等からなり、その大きさは、処理チ
ャンバ１４に溜められた所定量の純水を受け入れたとき
その水面上に空間が形成されるように設定される。排出
管２８の下端部は、ドレンバッファタンク１６の上部に
設けられた流入口５２に接続される。また、ドレンバッ
ファタンク１６の底部には排水口５４が設けられ、排水
口５４には第２ドレンバルブ５６を有する排水管５８が
接続され、排水管５８から純水が排水される。

【００１８】また、ドレンバッファタンク１６の上部に
おいて、圧力計６０，第２排気口６２および第２給気口
６４が、受け入れられた純水の水面上の空間に対応する
位置に設けられる。圧力計６０によって、ドレンバッフ
ァタンク１６内の気体の圧力が把握される。また、第２
排気口６２には第２排気バルブ６６を有して真空発生器
２０へ延びる第２排気管６８が接続され、第２給気口６
４には、不活性ガス供給源へ延びる第２給気管７０が接
続される。

【００１９】温水発生器１８は、純水供給手段として処
理チャンバ１４に所定温度の純水を供給するためのもの
であり、ヒータ７２および図示しない温度調節器等を含
み、これによって、純水供給源から供給される純水が所
望の温度に加熱される。温水発生器１８は、給水バルブ
７４を有する給水管３２を介して排出管２８と接続され
る。なお、給水管３２は、処理チャンバ１４の下部に給
水口を設けて、これに接続されるようにしてもよい。

【００２０】真空発生器２０は、真空ポンプ７６，コン
ダクタンスバルブ７８およびパージ弁８０を含み、この
減圧手段としての真空発生器２０によって、処理チャン
バ１４内およびドレンバッファタンク１６内が真空引き
（減圧）される。真空ポンプ７６は、この実施例では液
体を強制排出しなくてよいので、たとえば容積移送式の
ドライポンプ等が適用される。真空ポンプ７６はインバ
ータ制御される。つまり、図示しないインバータの出力
周波数を適宜変化させることによって、真空ポンプ７６
の回転数が制御され、真空ポンプ７６の到達真空度，到
達真空度に達するまでの時間および一定圧に保持する時
間等を適宜に制御することができる。また、コンダクタ
ンスバルブ７８の開口度を適宜変化させることによっ
て、真空ポンプ７６の到達真空度に達するまでの時間を
制御することができる。また、パージ弁８０を開いて大
気を一定比率で吸い込ませることによって、真空ポンプ
７６の到達真空度を大気側に下げることができる。この
真空発生器２０によれば、これら真空ポンプ７６，コン
ダクタンスバルブ７８およびパージ弁８０等を適宜に制
御することによって、処理チャンバ１４およびドレンバ
ッファタンク１６の真空度や一定圧に保持する時間等を
自由に制御することができる。

【００２１】また、第１給気管５０および第２給気管７
０は、それぞれ第１給気バルブ８２および第２給気バル
ブ８４を有し、これらは第３給気管８６に合流される。
第３給気管８６には、不活性ガス供給手段としての第１
パージライン８８および第２パージライン９０が接続さ
れる。第１パージライン８８は、第１供給バルブ９２お
よびレギュレータ９４を含み、窒素ガス供給源に接続さ
れる。第１供給バルブ９２を開くと、レギュレータ９４
により流量が適宜に調整された窒素ガスが供給され得
る。第１パージライン８８は、ドレン後に、処理チャン
バ１４およびドレンバッファタンク１６を大気圧に戻す
ために使用される。また、第２パージライン９０は、第
１パージライン８８と同様にして、第２供給バルブ９６
およびレギュレータ９８を含む。第２パージライン９０
は、ドレン前およびドレン中に、処理チャンバ１４およ
びドレンバッファタンク１６内の空気をパージして窒素
雰囲気に浄化する場合に使用される。なお、窒素雰囲気
にしない場合には第２パージライン９０は設けられなく
てもよい。また、このようなパージガスとしては、窒素
ガス以外にアルゴンのような他の不活性ガスが用いられ
てもよい。

【００２２】この減圧乾燥装置１０では、たとえば図３
のフロー図に示すような減圧乾燥方法に従って、図示し
ない制御装置に適宜制御されて、被乾燥材１２が減圧乾
燥される。この方法は、少なくとも、被乾燥材１２を純
水に浸して洗浄する工程と、処理チャンバ１４から純水
を排出する工程と、処理チャンバ１４内を減圧して被乾
燥材１２を減圧乾燥する工程とを含む。

【００２３】まず、ステップＳ１で、処理チャンバ１４
の温調と純水の温調を行う。つまり、予め処理チャンバ
１４をヒータ３６により所定温度に暖めておくととも
に、温水発生器１８で純水を所定温度に温めておく。

【００２４】次に、ステップＳ３で、被乾燥材１２を処
理チャンバ１４内に収容する。つまり、大気圧状態にあ
る処理チャンバ１４の蓋２４を開き、所定数の被乾燥材
１２の保持されたキャリア２２を処理チャンバ１４内に
搬送して収容し、蓋２４を閉じて処理チャンバ１４を密
閉する。

【００２５】続いて、ステップＳ５で、処理チャンバ１
４に純水を注入して被乾燥材１２を洗浄する。つまり、
給水バルブ７４を開いて、所定量の純水を処理チャンバ
１４内に注入し、給水バルブ７４を閉じる。これによ
り、被乾燥材１２が純水中に完全に浸漬され、被乾燥材
１２の表面の付着物等が洗浄される。また、温度計４０
によって純水の温度が把握されるので、この温度におけ
る純水の飽和圧を知ることができる。

【００２６】そして、純水を排出する工程では、排出前
に、ステップＳ７で、処理チャンバ１４およびドレンバ
ッファタンク１６を所定圧に減圧する。つまり、第１排
気バルブ４６および第２排気バルブ６６を開き、真空発
生器２０によって処理チャンバ１４内およびドレンバッ
ファタンク１６内を所定圧にまで減圧し、この所定圧を
一定時間保持する。

【００２７】この所定圧は、上述の純水の温度における
飽和圧に関連して設定され、つまり、たとえば飽和圧ま
たはこれよりもやや大気側にシフトさせた値に設定され
る。圧力計３８および６０により処理チャンバ１４内お
よびドレンバッファタンク１６内の気圧を把握しなが
ら、真空発生器２０を適宜に制御することによって、所
定圧に減圧されるまでの時間が制御され、また所定圧に
達した後はこの所定圧に所定時間保持される。この所定
圧では、純水が沸騰するまたは沸騰前の状態になるの
で、被乾燥材１２の表面に付着した気泡を動かすことが
できる。したがって、気泡の付着することによる不洗浄
が生じることがなく、被乾燥材１２の表面がむらなく洗
浄される。

【００２８】ステップＳ９で、処理チャンバ１４内の純
水をドレンバッファタンク１６に排出する。つまり、所
定圧に一定時間保持した後、第１排気バルブ４６および
第２排気バルブ６６を閉じて、第１ドレンバルブ３０を
開く。すると、処理チャンバ１４内およびドレンバッフ
ァタンク１６内は、同じ真空度（所定圧）にあるので、
処理チャンバ１４内の純水は、たとえば図４（Ａ）に示
すように、真空度に左右されず、その自重によってドレ
ンバッファタンク１６へドレン（排出）される。また、
第１ドレンバルブ３０の開口度を適宜に調整することに
よってドレンスピードを制御でき、一定に保持すること
もできる。つまり、処理チャンバ１４内の純水の水面を
ゆっくりと静かに下げることができる。したがって、水
面上に露出された被乾燥材１２の表面に大きい水滴が付
着するようなことはない。そして、処理チャンバ１４内
の純水がすべてドレンバッファタンク１６内へ排出され
る（図４（Ｂ））。

【００２９】なお、純水を処理チャンバ１４からドレン
バッファタンク１６にドレンする際には、処理チャンバ
１４内を窒素雰囲気とするようにしてもよい。すなわ
ち、第２パージライン９０の第２供給バルブ９６を開く
とともに、第１給気バルブ８２および第２給気バルブ８
４を開いて、処理チャンバ１４およびドレンバッファタ
ンク１６に窒素ガスを送り込むようにする。なお、この
とき、第１排気バルブ４６および第２排気バルブ６６を
開いて、減圧状態を維持しながら供給するようにする。
そして、第１ドレンバルブ３０を開く。この場合、水面
が下降して、被乾燥材１２が純水中から処理チャンバ１
４の気体中に露出しても、窒素雰囲気であるために、被
乾燥材１２の表面に酸化膜が生成するのを防止すること
ができる。

【００３０】処理チャンバ１４からの純水の排出後、第
１ドレンバルブ３０を閉じ、処理チャンバ１４とドレン
バッファタンク１６を区別して処理する。

【００３１】ステップＳ１１で、処理チャンバ１４にお
いて減圧乾燥する。つまり、処理チャンバ１４を処理す
る際には、初め第１排気バルブ４６のみが開かれる。な
お、ドレンバッファタンク１６に対する第２排気バルブ
６６は閉じられる。そして、インバータ制御により真空
ポンプ７６の回転数を上げ、飽和圧よりも真空度を上げ
ることによって、被乾燥材１２および処理チャンバ１４
内の残存した純水を蒸発させて乾燥させる。この実施例
では、処理チャンバ１４内は既に減圧されており、また
被乾燥材１２に大きい水滴も付着していないので、乾燥
に長時間を要することがない。所定時間が経過して乾燥
が終了した後、第１排気バルブ４６を閉じる。

【００３２】そして、ステップＳ１３で、処理チャンバ
１４内を大気圧に戻し、被乾燥材１２を搬出する。つま
り、第１パージライン８８の第１供給バルブ９２を開く
とともに、第１給気バルブ８２を開き、処理チャンバ１
４内に窒素ガスを供給して、処理チャンバ１４内を大気
圧に戻す。圧力計３８で大気圧に戻ったことを確認した
後、第１給気バルブ８２を閉じて窒素ガスの供給を止め
る。そして、蓋２４を開いて、被乾燥材１２を搬出す
る。

【００３３】一方、ドレンバッファタンク１６において
も、大気圧に戻し、純水を排出する（ステップＳ１
３）。ドレンバッファタンク１６を処理する際には、第
１パージライン８８の第１供給バルブ９２を開くととも
に、第２給気バルブ８４を開き、ドレンバッファタンク
１６内に窒素ガスを供給して、処理チャンバ１４内を大
気圧に戻す。そして、第２ドレンバルブ５６を開いて、
ドレンバッファタンク１６内の純水を排水する。なお、
ドレンバッファタンク１６内を大気圧に戻す工程は、処
理チャンバ１４内を大気圧に戻す工程と一緒に行うよう
にしてもよい。

【００３４】このようにして、被乾燥材１２を減圧乾燥
する。そして、このような一連の処理を次の所定数の被
乾燥材１２に繰り返し行って、連続的に減圧乾燥を行
う。

【００３５】この実施例によれば、処理チャンバ１４の
下方にドレンバッファタンク１６を設けて、処理チャン
バ１４およびドレンバッファタンク１６を同じ所定圧に
減圧して、純水を自重によりドレンするようにしている
ので、減圧下で水面を静かにゆっくりと下げることがで
きる。したがって、被乾燥材１２の表面に大きい水滴が
残るようなおそれがなく、しかも処理チャンバ１４内は
既に減圧されているので、乾燥時間を短縮できる。

【００３６】また、処理チャンバ１４内およびドレンバ
ッファタンク１６内の気体の所定の減圧値を、処理チャ
ンバ１４内に溜められた純水の温度における純水の飽和
圧に関連して設定するようにしているので、純水中で被
乾燥材１２の表面に付着している気泡を動かすことがで
きる。したがって、被乾燥材１２に不洗浄部分が生じる
こともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】図１実施例の処理チャンバを示す図解図であ
る。

【図３】図１実施例の減圧乾燥方法を示すフロー図であ
る。

【図４】図１実施例の処理チャンバからドレンバッファ
タンクへの純水の排出を示す図解図である。

【図５】従来技術を示す図解図である。

【符号の説明】１０ …減圧乾燥装置１２ …被乾燥材１４ …処理チャンバ１６ …ドレンバッファタンク１８ …温水発生器２０ …真空発生器３０ …第１ドレンバルブ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/304 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６５１Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理チャンバ内に収容した被乾燥材を純水
に浸し、前記処理チャンバから前記純水を排出し、前記
処理チャンバ内を減圧して前記被乾燥材を減圧乾燥する
減圧乾燥装置において、前記処理チャンバの下方に第１ドレンバルブを介して設
けられるドレンバッファタンクを備え、前記処理チャンバ内および前記ドレンバッファタンク内
を同じ所定圧に減圧した状態で、前記第１ドレンバルブ
を開いて、前記純水を前記処理チャンバから前記ドレン
バッファタンクに排出するようにしたことを特徴とす
る、減圧乾燥装置。
【請求項２】前記処理チャンバ内に溜められた前記純水
の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記所定圧は、前記温度検出手段によって検出された温
度における純水の飽和圧に関連して設定される、請求項
１記載の減圧乾燥装置。
【請求項３】前記処理チャンバおよび前記ドレンバッフ
ァタンクに不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を
さらに備え、前記純水を前記ドレンバッファタンクに排出する際に前
記不活性ガス供給手段によって前記処理チャンバおよび
前記ドレンバッファタンクに前記不活性ガスを供給する
ようにした、請求項１または２記載の減圧乾燥装置。
【請求項４】処理チャンバ内に収容した被乾燥材を純水
に浸して洗浄する工程と、前記処理チャンバから前記純
水を排出する工程と、前記処理チャンバ内を減圧して前
記被乾燥材を減圧乾燥する工程とを含む減圧乾燥方法に
おいて、前記純水を排出する工程では、前記処理チャンバ内およ
び前記処理チャンバの下方に設けられるドレンバッファ
タンク内を同じ所定圧に減圧し、その後、減圧状態で前
記純水を前記処理チャンバから前記ドレンバッファタン
クに排出することを特徴とする、減圧乾燥方法。
【請求項５】前記所定圧は、前記処理チャンバ内に溜め
られた前記純水の温度における純水の飽和圧に関連して
設定される、請求項４記載の減圧乾燥方法。
【請求項６】前記減圧状態で純水を排出する工程では、
前記処理チャンバ内および前記ドレンバッファタンク内
に不活性ガスを供給する、請求項４または５記載の減圧
乾燥方法。