JP2922194B1 - 洗浄物の乾燥装置 - Google Patents

洗浄物の乾燥装置

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JP2922194B1 JP10252998A JP10252998A JP2922194B1 JP 2922194 B1 JP2922194 B1 JP 2922194B1 JP 10252998 A JP10252998 A JP 10252998A JP 10252998 A JP10252998 A JP 10252998A JP 2922194 B1 JP2922194 B1 JP 2922194B1
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Abstract

【要約】 【課題】 短時間で洗浄物の乾燥が行え、かつ洗浄物の
汚染のおそれがなく、省エネ、省薬剤を目的とした洗浄
物の乾燥装置の提供にある。 【解決手段】 純水と窒素ガスのそれぞれを給排水、給
排気自在に構成した純水槽20と、該純水槽20と上部
で開閉自在に連通38し、内部に投入した有機溶剤を高
周波超音波で励振させて常温の有機溶剤ミストを発生さ
せる有機溶剤ミスト発生槽30とを備え、有機溶剤ミス
ト発生槽30で有機溶剤ミストを発生させ、洗浄物50
を純水槽20に浸漬した後、純水槽20と有機溶剤ミス
ト発生槽30とを連通させて、ゆっくりと純水を排出口
22から排出し、洗浄物を有機溶剤ミスト雰囲気に置き
換え、さらに窒素ガス供給口24から窒素ガスを供給し
て有機溶剤ミストを置換排気するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄物の乾燥装置
に関し、特に洗浄が終了した半導体ウエハやガラス基板
等をすすいで乾燥させる乾燥装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】微細化したウエハやガラス基板等の精密
基板洗浄後の乾燥は、トレンチに入り込んだ水分をいか
にきれいに取り除くかが重要である。このため、有機溶
剤ベーパー(蒸気)を用いた乾燥装置が使用されてい
る。この有機溶剤ベーパーを用いた乾燥装置としては、
従来から図4に示すような構造のものが知られている。
すなわち、乾燥槽40の底面に加熱装置(ヒータ)41
を取り付け、乾燥槽40に注入した有機溶剤42をヒー
タ41により沸点まで加熱上昇させて上層に有機溶剤ベ
ーパーを作り、そのベーパー中に例えば水等で洗浄すす
ぎを行った洗浄物(ウエハ等)43を投入させる。する
と、洗浄物43の表面で有機溶剤の凝縮が起こり、洗浄
物43の表面に付着していた水分はより蒸発しやすい有
機溶剤で置換されて乾燥が進行する。
【0003】ベーパー中の洗浄物は次第にベーパー温度
(沸点)に達し、ミスト雰囲気外に取り出すことによ
り、付着した溶剤成分はその低い蒸発潜熱のため急速に
蒸発して乾燥が終了する。なお、乾燥槽40の上部には
冷却コイル44が配置されていて、加熱されてベーパー
となった有機溶剤を凝縮させて溶液受け皿45に滴下さ
せ回収再利用している。同様に、洗浄物43から滴下し
た水分を含む溶液も溶液受け皿46で回収している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この装置の
場合、溶剤をヒータ加熱するので火気に十分なる注意を
必要とするのみならず、加熱冷却を行うのでエネルギー
の消費が大である。また、加熱によりベーパー層を形成
するので時間がかかるとともに、蒸発による有機溶剤の
消耗量が多い。また、洗浄物がミスト層に触れると、ベ
ーパー(気相)の熱が洗浄物に奪われ急激な相変化(気
体→液体)が起こりベーパー層が減少し洗浄物が大気に
曝露され、汚染、乾燥不良等が起こる。この大気中に含
まれる塵芥により有機溶剤が汚染されるおそれがあり、
有機溶剤の汚染は洗浄物の汚染へと連関する。
【0005】本発明は、短時間で洗浄物の乾燥が行え、
かつ洗浄物の汚染のおそれがなく、省エネ、省薬剤を目
的とした洗浄物の乾燥装置の提供を、その課題としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述課題を解決するため
に、本発明は、次のような手段を採用した。請求項1に
記載の洗浄物の乾燥装置は、純水と窒素ガスのそれぞれ
を給排水、給排気自在に構成した純水槽と、該純水槽と
上部で開閉自在に連通し、内部に投入した有機溶剤を高
周波超音波で励振させて常温の有機溶剤ミストを発生さ
せる有機溶剤ミスト発生槽とを備え、有機溶剤ミスト発
生槽で有機溶剤ミストを発生させ、洗浄物を純水槽に浸
漬した後、純水槽と有機溶剤ミスト発生槽とを連通させ
て、ゆっくりと純水を排水し、洗浄物を有機溶剤ミスト
雰囲気に置き換え、さらに窒素ガスを供給して有機溶剤
ミストを置換排気するように構成したことを特徴として
いる。
【0007】請求項2に記載の洗浄物の乾燥装置は、請
求項1に記載の発明において、有機溶剤ミスト発生槽を
内槽と外槽の2重構造にすると共に、外槽の槽底面に超
音波振動子を接着した振動板を組み込み、内槽の槽底厚
さを超音波エネルギーを通過させるに適した厚さとし
て、さらに内槽と外槽との間に循環冷却水を流せるよう
に構成すると共に、内槽に投入した有機溶剤を循環冷却
水中に配置された配管により循環させるように構成した
ことを特徴としている。
【0008】請求項3に記載の洗浄物の乾燥装置は、請
求項1又は2に記載の発明において、純水槽の上部を可
変密閉できるように構成したことを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明は、上述のように構成したので、洗浄物
の乾燥にあたり、先ず有機溶剤ミスト発生槽で常温の有
機溶剤ミストを多量に発生させておき、純水槽の蓋を開
けて、洗浄あるいは予備すすぎが終了した洗浄物を投入
する。次に、純水を供給して洗浄物を純水に浸漬させて
仕上げすすぎを行う。続いて、純水槽と有機溶剤ミスト
発生槽とを連通させ、純水槽内の純水をゆるやかに排水
する。純水が排出されるにしたがって、純水槽内には有
機溶剤ミスト発生槽から有機溶剤ミストが侵入し、洗浄
物の表面上の水膜は有機溶剤ミストに置換される。洗浄
物の表面上の水膜は有機溶剤と混じり凝縮して下方に落
下する。次に、窒素ガスを供給してミスト化した有機溶
剤雰囲気を置換排気して洗浄物上の水分を取り除いた
後、蓋を開けて洗浄物を取り出す。
【0010】なお、有機溶剤ミスト発生槽が、内槽と外
槽とで形成されていて、内槽と外槽との間に循環冷却水
を流すようにした場合、内槽の温度上昇が抑えられ、か
つ内槽内の有機溶剤が空になった状態でも、超音波振動
子が空焚きの状態にはならない。また、内槽に入れてい
る有機溶剤は、超音波のエネルギー等で加温されてしま
うので、配管で冷却水中を循環させ温度の上昇を押さえ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る洗浄物の洗浄乾燥方法及びその装置についの実施の
形態を説明する。図1に、本発明の実施の形態を示す。
洗浄物の乾燥装置10は、図に示すように、純水槽20
と有機溶剤ミスト発生槽30とを備えている。有機溶剤
ミスト発生槽30は、内槽31aと外槽31bの2重構
造になっており、外槽31bの槽底面には超音波振動子
を接着した振動板32が組み込まれていて、内槽31a
の槽底厚さは超音波エネルギーを通過させるに適した厚
さとし、さらに内槽31aと外槽31bとの間に循環冷
却水33が流せるように構成されている。
【0012】内槽31aには有機溶剤(IPA:Iso-pr
opil alcohl)34が注入されており、この有機溶剤3
4は循環冷却水33中に配置された配管35内を通って
循環冷却されている。また、内槽31a内の中央部には
飛沫防止板36が設けられていると共に、中央やや下側
には窒素ガス供給口37が設けられている。また、内槽
31aの上部は、前記純水槽20の上部と連通路38で
連通しており、該連通路38内には内槽31aから純水
槽20の方向のみ開となる弁39が設けられている。
【0013】一方、純水槽20は、下部に三方弁(もし
くは四方弁)からなる純水供給排出弁21(21、2
、21) と純水を低速度で排出するため低速排
水弁22a、22bが設けられており、純水槽20内部
には純水供給排出弁21、21から純水を供給し、
純水槽20内の水が一定量に達するとそれ以上はオーバ
ーフローするように構成されている。従って、純水槽2
0内の上部には気層部23が形成されることになり、該
気層部23には窒素ガス供給口24が設けられていると
共に、外気に連通する排気管25が設けられている。こ
の排気管25内には弁26が取り付けられていて、該弁
26は純水槽20から外気方向にのみ開となるように構
成されている。また、純水槽20の上部には、洗浄物の
出し入れを行うための完全密閉型の開閉蓋27が設けら
れており、また純水槽20の内部には、図に示すよう
に、洗浄物50を支持する支持台28が備えられてい
る。
【0014】また、純水槽20内部の下部には、液面セ
ンサー29が配置されており、液面センサー29の位置
は、低速排水弁22aから純水槽20内部に延出開口す
る配管の開口部にほぼ一致すると共に、内部に投入され
たウエハ50の下端部にもほぼ一致するかあるいは僅か
に下側である。なお、もう一方の低速排水弁22bから
純水槽20内部に延出開口する配管の開口部は低速排水
弁22aの配管の開口部よりも1〜2mm高くなってい
る。
【0015】次に、この乾燥装置10の実際の使用方法
について説明する。先ず、有機溶剤(IPA)34を有
機溶剤ミスト発生槽30の内槽31a内に所定量投入
し、外槽31bの振動板32の超音波振動子に500k
Hz以上の高周波超音波を加えて振動させ、超音波キャ
ビテーション現象により、内槽31a内に常温の有機溶
剤ミストを発生させておく。内槽31aと外槽31bと
の間には、冷却水33を循環させておき、有機溶剤34
を底面から冷却させると共に、配管35内を循環させる
ことによっても冷却させている。このようにしたので、
長時間運転でも内槽31a内の有機溶剤34の温度上昇
が抑えられ、かつ内槽31a内の有機溶剤が空になった
状態でも、超音波振動子が空焚きの状態になるおそれは
ない。
【0016】次に、純水槽20の蓋27を開けて、洗浄
あるいは予備すすぎが終了した洗浄物(ウエハ)50を
支持台28に支持させる。なお、この支持台28は、予
め洗浄物50を支持した状態になっていて、その状態の
まま純水槽20に投入するように構成してもよい。
【0017】続いて、純水を供給して洗浄物50を純水
に浸漬させて仕上げすすぎを行う。次に、純水槽20内
の純水を低速排出弁22a、22bからゆるやかに排水
する。純水が排出されるにしたがって純水槽20内の内
圧が下がり、純水槽20と有機溶剤ミスト発生槽30と
の間を連通している連通路38の弁39が自動的に開い
て有機溶剤ミスト発生槽30から純水槽20内に濃度の
高い有機溶剤ミストが入り込む。有機溶剤ミストの侵入
によって、洗浄物50の表面上の水膜は有機溶剤ミスト
に置換され、有機溶剤と混じり凝縮して下方に落下す
る。
【0018】純水槽20内の液面が、低速排水弁22b
の配管の開口部位置より下がると、低速排水弁22bか
らの排水は停止し、排水は低速排水弁22aのみからと
なり、排水速度が遅くなる。なお、低速排水弁22a、
22b両方からの排水の場合、液面の下降速度は2〜4
mm/sec前後で、低速排水弁22aのみによる排水
の場合は1mm/sec前後である。さらに液面が下が
り、液面センサー29が液面を検知すると、三方弁21
、21 を開いて高速排水を行う。
【0019】このように、排水速度を制御したのは、乾
燥性を確実にするためである。ウエハの下端部は液が残
りやすいため、ウエハの下端部での排水速度を遅くした
のである。ウエハが液中から完全に出れば、排水を遅く
する必要がないので、三方弁を開いて高速に排水するよ
うにした。
【0020】所定時間経過後、窒素ガス供給口24から
窒素ガスを供給して、純水槽20内の有機溶剤ミストを
窒素ガスに置換して、有機溶剤ミストを排気管25から
弁26を介して外部に排気する。窒素ガス雰囲気中に置
かれた洗浄物50は、表面上の水分が取り除かれるの
で、その後、蓋27を開けて洗浄物50を取り出す。
【0021】なお、この方法を実施すると、洗浄物50
の支持部に液滴が残りやすいので、図2に示すように、
先端部60aが鋭角に尖ったエッジナイフ60を設け
て、図3に示すように、洗浄物50のエッジ部に残る液
滴50aに、その先端部60aが離接自在になるように
構成する。この場合に、エッジナイフ60を親水性の材
料または表面を親水性に加工した材料で構成すれば、洗
浄物50のエッジ部に残る液を積極的に下方に導くこと
ができ、液滴を素早くなくすことができる。
【0022】このように、本乾燥装置によれば、洗浄物
50の乾燥を有機溶剤による常温乾燥で行うので、加熱
冷却が必要なく、省エネルギーが図られ、かつ有機溶剤
の消費も少なく、また火気への注意をする必要がないの
で作業が容易となる。さらに、常温処理なので、洗浄物
がミスト層に触れても、ミストの熱が洗浄物に奪われる
という事態が発生せず、ミストに相変化が無く、洗浄物
が大気に曝露されるおそれがない。また、高濃度の有機
溶剤雰囲気で水分を一気に凝縮させるので、優れた乾燥
性を発揮することができる。さらに、有機溶剤ミスト雰
囲気を、窒素による不活性ガス雰囲気にするので、酸素
が排除され、ウォーターマークの防止が行えるととも
に、ヒータ加熱でないので短時間での処理が可能ゆえ、
生産性の向上が図れる。また、密閉構造で処理するの
で、洗浄物への汚染がない。
【0023】なお、上述の実施形態例では、洗浄物50
として、ウエハを例に挙げたが、液晶ガラスなどの平板
形状物やハードディスク基板、レンズ等の小型形状物の
乾燥ができることはいうまでもないことである。また、
純水供給排出弁21を三方弁(もしくは四方弁)とした
のは、四方弁を用いて、純水以外に薬剤を供給して薬剤
処理を行う場合も考慮したものである。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
有機溶剤ミスト発生槽で超音波により常温の有機溶剤ミ
ストを発生させ、洗浄物を純水槽に浸漬した後、純水を
排水して洗浄物を有機溶剤ミスト雰囲気に置き換え、さ
らに窒素ガスを供給して有機溶剤ミストを置換排気する
ようにしたので、加熱冷却が必要なく、省エネルギーが
図れるとともに、火気への注意をする必要がないので作
業が容易となり、さらにヒータ加熱を行わないので短時
間での処理が可能ゆえ、生産性の向上が図れる。また、
密閉型なので有機溶剤の消費も少なく、省薬剤化が図れ
るとともに、洗浄物への汚染がない。さらに、高濃度の
有機溶剤雰囲気で水分を一気に凝縮させるので、優れた
乾燥性を発揮することができる。さらに、有機溶剤ミス
ト雰囲気を、窒素による不活性ガス雰囲気にするので、
酸素が排除され、ウォーターマークの防止が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る洗浄物の乾燥装置の実施形態を模
式的に示す図である。
【図2】エッジナイフの斜視図である。
【図3】洗浄物のエッジ部の液滴にエッジナイフを接触
させた状態を示す図である。
【図4】従来の乾燥装置を示す図である。
【符号の説明】 10 洗浄物の乾燥装置 20 純水槽 21 純水給排水弁 22 排水弁 23 気層部 24 窒素ガス供給口 25 排気管 26 弁 27 蓋 28 支持台 30 有機溶剤ミスト発生槽 31a 内槽 31b 外槽 32 超音波振動板 33 循環冷却水 34 有機溶剤 35 配管 36 飛沫防止板 37 窒素ガス供給口 38 連通路 39 弁 50 洗浄物(ウエハ) 60 エッジナイフ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/304 F26B 9/06 F26B 21/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純水と窒素ガスのそれぞれを給排水、給
    排気自在に構成した純水槽と、 該純水槽と上部で開閉自在に連通し、内部に投入した有
    機溶剤を高周波超音波で励振させて常温の有機溶剤ミス
    トを発生させる有機溶剤ミスト発生槽とを備え、 有機溶剤ミスト発生槽で有機溶剤ミストを発生させ、洗
    浄物を純水槽に浸漬した後、純水槽と有機溶剤ミスト発
    生槽とを連通させて、ゆっくりと純水を排水し、洗浄物
    を有機溶剤ミスト雰囲気に置き換え、さらに窒素ガスを
    供給して有機溶剤ミストを置換排気するように構成した
    ことを特徴とする洗浄物の乾燥装置。
  2. 【請求項2】 前記有機溶剤ミスト発生槽を、内槽と外
    槽の2重構造にすると共に、外槽の槽底面に超音波振動
    子を接着した振動板を組み込み、内槽の槽底厚さを超音
    波エネルギーを通過させるに適した厚さとして、さらに
    内槽と外槽との間に循環冷却水を流せるように構成する
    と共に、内槽に投入した有機溶剤を循環冷却水中に配置
    された配管により循環させるように構成したことを特徴
    とする請求項1に記載の洗浄物の乾燥装置。
  3. 【請求項3】 純水槽の上部を可変密閉できるように構
    成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の洗浄物
    の乾燥装置
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