JP2555034B2

JP2555034B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP2555034B2
Application number: JP61217149A
Authority: JP
Inventors: 春男天田; 雄三郎坂本; 公夫村松; 宣明佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPS6373626A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は処理装置、特に、半導体デバイス製造におけ
る半導体薄板の洗浄，乾燥に利用して有効な処理技術に
関する。

〔従来の技術〕

一般に、IC,LSI等の半導体デバイスを製造する場合、
ウエットケミカル洗浄処理が多用されている。たとえ
ば、半導体薄板（以下、単にウエハとも称する。）に不
純物を拡散する場合、拡散処理前に、ウエハはその表面
をエッチング処理されるとともに、その後清浄化されて
乾燥される。洗浄化および乾燥方法としては、ウエハを
水洗した後回転させて乾燥する方法、または蒸気による
清浄乾燥がある。

本発明は前者の水洗および乾燥に属するものである。

従来、種々の形式で水洗，乾燥が行なわれてウエハが
洗浄化されている。基本的には、ウエハはエッチング処
理後、清浄な水をたたえた槽は入れられて水洗される
が、この場合、ウエハはカートリッジと称する治具に複
数枚収容されて水洗される。カートリンジは一定時間純
水中に浸漬され、ウエハ表面の純水の置換によってウエ
ハの水洗がなされる。水洗後、カートリッジは水洗槽か
ら取出されるとともに、スピンドライヤと称される遠心
脱水装置に取り付けられて回転乾燥される。この回転乾
燥がウエハ乾燥の主流となっている。

たとえば、このような回転乾燥技術については、工業
調査会発行「電子材料」1983年３月号、昭和58年３月１
日発行P68〜P71およびP124に記載されている。この文献
には、以下に記す技術が開示されている。すなわち、ウ
エハを25枚印刷したウエハカセット（カートリッジ）は
その全体を洗浄される。その後、ウエハカセットはスピ
ンドライヤと称される遠心脱水装置にセットし、ウエハ
カセットを高速回転させ、遠心力によってウエハカセッ
ト内の各ウエハに付着している洗浄水等を飛散させ、ウ
エハの水切れが行われる。また、同文献に記載されてい
るように、種々の異物付着防止対策が行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、拡散処理等を行う際のホトリソグラフ
ィ工程では、ウエハの清浄化が図られている。

ところで、メモリLSIのように、集積度が1Mビットか
ら4Mビット、さらに16Mビットと進むと、素子パッケー
ジサイズも１ミクロン寸法からサブミクロン寸法へと微
細化する必要が生じる。このサブミクロンルール化に伴
い、ウエハに付着する異物のサイズもより微小のものま
でが問題視される。すなわち、サブミクロンルール化に
あっては、直接不良に結び付く異物サイズは、0.1μｍ
以下が問題となる。

これらのことを前提に現状のスピンドライヤをクリー
ン度面，性能面で評価すると、（１）回転機構部におけ
る発塵、（２）ウエハカセットを回転させた際に生じる
羽根車的効果によって発生する回転流による乾燥室内の
陰圧減少に基づく外部からの異物の巻き込み、（３）乾
燥室内に存在する異物の攪拌によるウエハ主面への異物
の再付着等の問題があることが本発明者によってあきら
かにされた。

本発明の目的は乾燥時異物付着が起き難い処理装置を
提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになる
であろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の処理装置は、被処理物であるウエ
ハを載置して回転するスピンチャックの上部および下部
から清浄なガスが強制的に吹き付けられる構造となって
いる。また、スピンチャックの上面および下面には、遠
心力によって飛散した洗浄水が到達して反射されない位
置ひ配設されかつ半径方向に流れるガス流量を均一とす
る近接板が設けられている。また、一対の近接板によっ
て構成される処理室の周縁には強制排気による排気機構
が設けられている。なお、前記排気機構はエジェクタ作
用によって処理室内のガスを排気するようになってい
る。

〔作用〕

上記した手段によれば、遠心力によって飛散した洗浄
水が近接板で反射してウエハ面に付着することがないと
ともに、スピンチャックの上面および下面中央に清浄な
ガスが供給されること、また、近接板によって均質にガ
スが流れること、さらにはエジェクタ作用によって強制
排気されること等から、ガス流は層流となり、淀みなく
処理室を半径方向に流れるため、異物付着のない乾燥が
達成できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例による乾燥装置の要部を示
す断面図である。この実施例では、ウエットケミカルに
よって洗浄したウエハを回転乾燥させる例について説明
する。

乾燥装置は、第１図に示されれように、その主面（上
面）に被処理物であるウエハ１を載置するスピンチャッ
ク２を有している。このスピンチャック２は真空吸着に
よってウエハ１を保持する。また、スピンチャック２は
スピンモータ３によって回転する回転軸４の先端に取り
付けられている。したがって、スピンチャック２は、前
記スピンモータ３の駆動によって所望の回転数で回転す
る。

一方、前記スピンチャック２の上方および下方には、
それぞれドーナツ板状の近接板５が配設されている。こ
れら近接板５は、ウエハ１の回転に基づく遠心力および
回転気流によってウエハ１の表面から飛散する洗浄水、
詳言するならば、洗浄水粒が直接飛散する領域から外れ
た位置であって、かつウエハ１に最も近接した位置に配
設される。また、この近接板５は、放物線状の面となっ
ていて、処理室６内を流れる気流が層流となるように配
慮されている。すなわち、近接板５の中央の分散孔7,8
から処理室６に強制的に送り込まれるクリーンエアー９
が、近接板５の中央から近接板５の周縁に向かって流れ
る際、ウエハ１と近接板５間を流れる気流が層流となる
ように配慮されている。このため、前記近接板５は、処
理室６の中央では処理室６の空間高さが広くなり、周縁
では空間高さが低くなる構造となっている。また、この
構造は、流路断面積が各部で一定となるようになってい
て、ガス流路が一定となるようになっている。

また、ウエハ１に付着した洗浄水はウエハ１の周縁か
ら遠心力によって周囲に飛散するが、この際、実験によ
って判明したことであるが、飛散する洗浄水粒はある角
度を有して斜め上方に飛散する。したがって、近接板５
の周囲の内面は所望の角度θを有するように形成されて
いる。このθは、たとえば６゜前後である。この結果、
ウエハ１の縁から飛び散った洗浄水は、近接板５の周囲
に接触せず、反射による処理室６内への逆戻りも生じな
い。

これらのことから、処理室６内におけるウエハ１の表
裏面側のガス流は、淀みなく層流となって流れ排気され
るようになっている。

また、前記一対の近接板５の中央部分には、前述のよ
うに、それぞれ清浄ガス、すなわち、クリーンエアー９
を分散供給する分散孔7,8が配設されている。この分散
孔7,8は、クリーンエアー供給部10,11から送り出される
矢印で示されるクリーンエアー９を、クリーンエアー供
給パイプ12,13を介して供給するようになっている。な
お、前記スピンモータ３の回転軸４は前記クリーンエア
ー供給パイプ13を貫通することから、回転軸４にはクリ
ーンエアー供給パイプ13からクリーンエアー９が洩れな
いようにシール14が取り付けられている。また、前記ガ
ス供給機構によって強制的にクリーンエアー９が処理室
６内に供給されるため、処理室６の中心部はスピンチャ
ック２の回転によっても陰圧とはならず、陽圧となり、
遠心力によって吹き飛ばされた洗浄水粒が逆戻りしない
ように配慮されている。

他方、前記処理室６の周縁、すなわち、一対の近接板
５の周縁には、その周縁に沿って延在するリング状の跳
ね返り防止筒15が設けられている。そして、この跳ね返
り防止筒15には、排気部16に繋がる排気パイプ17が連通
状態で接続されている。また、前記跳ね返り防止筒15の
排気パイプ17との連通部分と反対側となる個所には、そ
れぞれ吸気孔18が設けられている。排気機構は、前記排
気部16,跳ね返り防止筒15,排気パイプ17,吸気孔18,から
なり、吸気孔18から空気19を吸い込みつつ排気する。こ
の結果、排気部16の排気動作によって、吸気孔18から吸
い込まれた空気19は、排気パイプ17内を通って排気さ
れ、排気機構自身が排気流を構成するため、エジェクト
作用によって処理室６内に洗浄水粒を含むガスを吸い出
し、強制排気を行うようになっている。

なお、前記処理室６の周縁の開口間隔、すなわち、一
対の近接板５によって構成されかつ跳ね返り防止筒15に
連なる隙間間隔（ギャップ）に対して、跳ね返り防止筒
15の排気パイプ17との連通部間隔は大幅に広く構成さ
れ、一度跳ね返り防止筒15内に入り込んだ洗浄水粒等が
処理室６内に逆戻りしないようになっている。この洗浄
水粒の処理室６への逆戻り防止として、前記吸気孔18か
ら吸い込まれる空気19も作用する。すなわち、吸気孔18
は跳ね返り防止筒15に等間隔に配列されていて、排気部
16の強制排気によって処理室６からの排気と同期して空
気19を装置内に案内する結果、排気量バランスが一定に
保たれる。また、この吸気孔18の存在によって、吸気孔
18から流入した空気19が排気部16へ向かって流れるた
め、この流によって処理室６内のガスは、気体による吸
い出し効果、すなわち、エジェクト効果によって跳ね返
り防止筒15内に吸い出される。したがって、跳ね返り防
止筒15内の洗浄水粒の処理室６への逆流入現象は生じ難
くなり、ウエハ１への飛散した洗浄水粒の再付着は起き
なくなる。

また、図示はしないが、この装置は、制御系によって
全体が制御される。すなわち、制御系にインプットされ
た処理条件設定情報に基づいて、スピンチャック２の回
転数、処理時間、クリーンエアー９の供給量、排気部16
の排気量等が自動的に制御される。また、一連のシーケ
ンス動作も同様にこの制御系で自動的に制御される。

つぎに、本発明によるウエハの回転乾燥について説明
する。

最初に、クリーンエアー供給量、排気量、スピンモー
タの回転数、処理時間等の各種条件が制御系に入力され
る。

つぎに、ケミカルウエット洗浄されたウエハ１が、図
示しないハンドラによってスピンチャック２上にローデ
ィングされる。ウエハ１は真空吸着によってスピンチャ
ック２に保持される。

つぎに、所定の回転シーケンスによってスピンチャッ
ク２が回転し、ウエハ１の乾燥が行われる。この乾燥
時、クリーンエアー９が処理室６の上下部から強制的に
供給されるとともに、排気部16によって強制的に排気さ
れる。この際、ウエハ１の主面を流れるクリーンエアー
９は、ウエハ１の主面に沿って層流となって流れ、跳ね
返り防止筒15内に入る。また、ウエハ１の主面から遠心
力によって飛散した洗浄水粒は飛散したまま前記クリー
ンエアー９の流れに乗って跳ね返り防止筒15内に入り込
み、再度ウエハ１の主面には付着しない。また、近接板
５には、ウエハ１から飛散した洗浄水粒が到達しないこ
とから、近接板５での洗浄水粒の反射は無く、反射に基
づくウエハ１への異物の再付着は生じない。また、跳ね
返り防止筒15内に入った洗浄水粒等の排気ガス20は、排
気系の強制排気や、エジェクタ効果によって再び処理室
６内に戻ることもなく、ウエハ１への異物付着が防止で
きる。

乾燥動作後、スピンチャック２は回転を停止し、ハン
ドラによってスピンチャック２上のウエハ１は所定部分
にアンローディングされる。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得ら
れる。

（１）本発明によれば、被処理物であるウエハの主面側
および裏面側の処理空間では、ガスは層流となって排気
されるため、異物が気流の撹拌によって処理室内に充満
することもなく、ウエハへの異物付着の起き難い乾燥が
達成できるという効果が得られる。

（２）本発明によれば、処理室と跳ね返り防止筒との連
通ギャップよりも、跳ね返り防止筒と排気パイプとの連
通ギャップが広くなっていることから処理室から跳ね返
り防止筒内に排気された洗浄水粒が処理室内に戻り難く
なっているため、ウエハへの異物付着を生じさせること
なく乾燥が達成できるという効果が得られる。

（３）本発明によれば、跳ね返り防止筒側の排気系にあ
っては、跳ね返り防止筒に設けた吸気孔から装置外の空
気を吸い込み、この吸気をも排気する構造となっている
ため、この空気流によって処理室内のガスを吸い出す効
果も発生し、効率良く排気が行え、かつ跳ね返り防止筒
から処理室への排気ガスの逆戻りを抑止する構造となっ
ているため、処理室内が再汚染されることなく、ウエハ
への異物付着を生じさせることなく乾燥が達成できると
いう効果が得られる。

（４）上記（１）〜（３）により、本発明によれば、異
物付着が起き難い清浄な乾燥が実現できることから、異
物付着による外観不良発生の低減が達成できるという効
果が得られる。

（５）上記（４）により、本発明によれば、異物付着低
減から歩留り向上が達成できるという効果が得られる。

（６）上記（４）により、本発明によれば、異物付着低
減からサブミクロンルールのパターン設計が可能とな
り、半導体デバイスの集積度向上が達成できるという効
果が得られる。

（７）下記（１）〜（６）により、本発明によれば、清
浄乾燥が可能となることから、品質の優れた製品を安価
に製造できるという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨に逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない、たとえば、スピンチャ
ックに超音波振動を与えながらウエハを回転させ、一対
の近接板間にフィルタリングされた洗浄液を供給してウ
エハの洗浄を行い、その後洗浄液の供給を停止し、なお
もウエハを回転させて乾燥を行うようにしても、清浄乾
燥が達成できる。この実施例では、単なる乾燥ではな
く、乾燥に先立つ洗浄も可能となる。

また、乾燥速度を高め、ウオータマーク等の発生を防
止するために、ウエハを加熱させながら乾燥する例も考
えられる。たとえば、第２図は、ウエハを加熱するため
に、マイクロ波照射装置を配設した処理装置の例であ
る。

この装置では、被処理物であるウエハ１は、１箇所が
開閉可能な120゜間隔に３箇所設けられたコマチャック2
1によって、チャックされている。一方、この３個のコ
マチャック21は下方の近接板５に取付けられている。こ
の下方の近接板５は、図示されていない回転駆動部によ
って回転される。他方、図示されていない洗浄水供給部
および置換ガス供給部から、実線で示すようなクリーン
な洗浄水22と、破線で示すようなクリーンな置換ガス23
が、弁の切り換えによって独立して近接板５の分散孔7,
8から均等に供給される構造となっている。なお、上下
の近接板５のウエハ１に対面する内面形状は前記実施例
と同様に、ウエハ１に置換ガス23および置換ガス23が等
速に作用する形状となっている。また、一対の近接板５
は、マイクロ波を封じ込める金属製のキャビティ24内に
設置されており、マイクロ波発生部25から発生した所定
量のマイクロ波26がウエハ１に照射されるようになって
いる。したがって、マイクロ波26が透過するように、近
接板5,コマチャック21等はマイクロ波が透過する材質、
たとえは、四ふっ化エチレン樹脂によって形成されてい
る。

なお、これらの実施例では、特に記載はしてないが、
ウエハ１を精度よく処理するため、ウエハ１の温度を計
測し、マイクロ波発生部25から照射されるマイクロ波出
力量をフィードバック制御することも可能である。ま
た、排気排水系にあっては、キャビティ24の所定部に吸
気孔18を設け、排気排水部27による排気排水を前記実施
例同様に、エジェクト作用で確実としてもよい。

この実施例では、ウエハ１にクリーン度の高い洗浄水
22を供給しながら電磁波であるマイクロ波26を照射し、
所定時間回転洗浄とバーパーライズ回転乾燥を行ない、
その後洗浄水22の供給を停止する。ついでクリーン度の
高い置換ガス23を処理室６内に供給しながら、マイクロ
波加熱により、瞬時にウエハ１の回転乾燥を行なう。こ
の装置では、跳ね返りによる異物付着低減効果，バーパ
ーライズ効果，均一高速乾燥効果の相乗効果によって、
ウエハ１のクリーンな洗浄乾燥が可能となる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるウエハの乾燥技術
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、たとえば、フォトマスク等のガラス板，
金属板等の乾燥技術にも適用できる。また、本発明は、
半導体工業以外に、写真工業，印刷工業，精密機械工
業，化学薬品工業等における各洗浄乾燥技術に適用でき
る。

本発明は少なくとも乾燥技術には適用できる。

〔発明の乾燥〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

本発明の処理装置は、被処理物であるウエハを載置し
て回転するスピンチャックの上部および下部から清浄な
ガスが強制的に吹き付けられる構造となっている。ま
た、スピンチャックの上面および下面には、遠心力によ
って飛散した洗浄水が到達して反射されない位置に配設
されかつ半径方向に流れるガス流量を均一とする近接板
が設けられている。また、一対の近接板によって構成さ
れる処理室の周縁には強制排気による排気機構が設けら
れている。なお、前記排気機構はエジェクタ作用によっ
て処理室内のガスを排気するようになっている。これら
のことから、ウエハの回転乾燥において、遠心力によっ
て飛散した洗浄水が近接板で反射してウエハ面に付着す
ることがないとともに、スピンチャックの上面および下
面中央に清浄なガスが供給されること、また、近接板に
よって均質にガスが流れること、さらにはエジェクタ作
用によって強制排気されること等から、ガス流は層流と
なり、淀みなく処理室を半径方向に流れるため、異物付
着のない乾燥が達成できる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による乾燥装置の要部を示す
断面図、第２図は本発明の他の実施例による乾燥装置の要部を示
す断面図である。１……ウエハ、２……スピンチャック、３……スピンモ
ータ、４……回転軸、５……近接板、６……処理室、7,
8……分散孔、９……クリーンエアー、10,11……クリー
ンエアー供給部、12,13……クリーンエアー供給パイ
プ、14……シール、15……跳ね返り防止筒、16……排気
部、17……排気パイプ、18……吸気孔、19……空気、20
……排気ガス、21……コマチャック、22……洗浄水、23
……置換ガス、24……キャビティ、25……マイクロ波発
生部、26……マイクロ波、27……排気排水部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤宣明土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (56)参考文献特開昭54−73475（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−86116（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−64436（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−74438（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−45928（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−83333（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−178328（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−36833（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物を保持する保持部と、中央に比べ
端部内側近傍の空間高さが狭くかつ前記端部内側近傍に
比べ端部の空間高さが広くなるように、前記保持部に向
かって凸状の放射線状に形成された近接板と、前記近接
板と前記被処理物との間に清浄流体を供給する手段と、
前記近接板の周囲に設けられガスを吸気する吸気孔を有
する排出機構とを有することを特徴とする処理装置。