JP3192951B2 - 半導体ウエハの乾燥装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薬品処理、水洗処
理後の半導体ウエハを乾燥させるために用いられれる半
導体ウエハの乾燥装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、エッチング等の薬品処理が
なされた半導体ウエハは、水による洗浄処理がなされ、
乾燥処理されて次工程に移される。従来、こうした一連
の過程は次のように行われていた。

【０００３】以下、従来技術を図３及び図４を参照して
説明する。図３は平面図であり、図４は正面図である。

【０００４】図３及び図４において、１は半導体ウエハ
であり、２は複数枚の半導体ウエハ１を保持する保持台
であり、３は第１の薬液が内部に満たされた第１の薬液
槽であり、４は第２の薬液が内部に満たされた第２の薬
液槽であり、５は水が内部に満たされた水洗槽である。
さらに、６はカセットステージであり、７はカセットス
テージ６に置かれたカセットで、これに水洗後の複数枚
の半導体ウエハ１が保持台２から移し変えられて保持さ
れる。

【０００５】また、８はスピンドライヤであり、このス
ピンドライヤ８内にはホルダ９が設けられている。ホル
ダ９は半導体ウエハ１を保持するカセット７を収納保持
し、半導体ウエハ１を水平にした状態で回転中心Ｘの回
りに矢印Ａの方向に回転し、半導体ウエハ１を水平面内
で公転させるようになっている。

【０００６】このように構成されたものでは、先ず、保
持台２に相互の主面間に所定間隔を設けて配列されるよ
うに保持された複数枚の半導体ウエハ１は、第１の薬液
槽３で薬品処理され、続いて矢印Ｂ1 で示すように第２
の薬液槽４に移されて薬品処理される。そして薬品処理
された複数枚の半導体ウエハ１は矢印Ｂ2 で示すように
水洗槽５に移し変えられ、水洗槽５での水洗いで薬液が
除去される。

【０００７】この後、複数枚の半導体ウエハ１は１枚ず
つカセットステージ６に置かれたカセット７に矢印Ｂ3
で示すように移し変えられ、同様に相互の主面間に所定
間隔を設けて配列されるよう保持される。そして複数枚
の半導体ウエハ１を保持したカセット７はスピンドライ
ヤ８内のホルダ９に矢印Ｂ4 で示すように移され、収納
保持される。

【０００８】さらに、ホルダ９は収納されている半導体
ウエハ１の配列方向が垂直、すなわち半導体ウエハ１の
主面が水平になるようにした状態で、回転中心Ｘの回り
に矢印Ａの方向に回転される。この回転に伴う遠心力で
半導体ウエハ１の表面に付着している水分が振り落とさ
れるようにして除去され、半導体ウエハ１の乾燥が行わ
れる。

【０００９】しかしながら上記の従来技術においては、
水洗いされ水分が付着している半導体ウエハ１は、カセ
ット７に移し変えられてからスピンドライヤ８による乾
燥が行われるため、移し変えを行っている時間中に半導
体ウエハ１の一部が自然乾燥を起こし、しみ等の乾燥不
足が発生する。また半導体ウエハ１はカセット７に保持
されているために、スピンドライヤ８で回転し乾燥を行
っている際、半導体ウエハ１に付着している水分がカセ
ット７に遮られて除去が円滑に行われず、乾燥不足を起
こしてしまう虞がある。

【００１０】さらに、カセット７は薬品処理する際の薬
品に耐える材質、例えばＰＦＡ（テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル）等の合成樹
脂材料により通常は作られているため、スピンドライヤ
８での回転中に静電気を引き起こし、帯電したカセット
７や半導体ウエハ１に雰囲気中に存在するごみやパーテ
ィクルが引き付けられて付着してしまう虞がある。

【００１１】またさらに、複数枚の半導体ウエハ１を一
度に乾燥させるため、一枚一枚の半導体ウエハ１の乾燥
状態が異なり、中には乾燥不足によるウォーターマーク
が付いてしまったりする虞がある。

【００１２】このように、複数枚の半導体ウエハ１をカ
セット７に保持し、スピンドライヤ８で一度に乾燥させ
る乾燥処理では乾燥不良が生じる虞があり、乾燥処理に
おける品質の向上が困難なものとなっていた。

【００１３】一方、スピンドライヤ８は、乾燥が確実に
行われるようカセット７に保持した複数枚の半導体ウエ
ハ１に大きな遠心力を働かせようとすると、回転半径が
大きなものとなる。そしてスピンドライヤ８の占めるス
ペースは、第１の薬液槽３や第２の薬液槽４、水洗槽５
の薬品処理や水洗処理部分に比べ増大化する方向にあ
り、限られたクリーンルーム内スペースの有効活用の面
からは必要とするスペースをなるべく少なくすることが
望まれている。ちなみに６インチサイズの半導体ウエハ
１を乾燥させるスピンドライヤ８の平均的な大きさは、
幅が８００ｍｍ、奥行きが８００ｍｍ程度のものとなっ
ている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来は複
数枚の半導体ウエハをカセットに移し変え、さらにカセ
ットに保持したままスピンドライヤで回転させ水分を振
り切るようにして除去し乾燥するため、移し変え時に一
部が乾燥して生じるしみ等の乾燥不足や、カセットに邪
魔されて部分的に乾燥不足が生じたり、静電気によって
ごみやパーティクルが引き付けられ半導体ウエハに付着
してしまったり、また同時に乾燥処理した複数枚の半導
体ウエハの中で乾燥状態が異なるために一部に乾燥不足
が生じ、ウォーターマークが付いてしまったりし、乾燥
処理での品質向上が必要となっている。さらにスピンド
ライヤは乾燥を確実に行わせるには大きな遠心力を必要
とするが、クリーンルーム内での占有スペースが大きな
ものとなってしまう。このような状況に鑑みて本発明は
なされたもので、乾燥不良等の問題が生じ難く乾燥処理
での品質向上が図れ、また省スペース化が図れる半導体
ウエハの乾燥装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウエハの
乾燥装置は、水洗処理された半導体ウエハを水中に保持
するバッファ槽と、このバッファ槽内から半導体ウエハ
を１枚づつ取り上げて移送する移送部と、この移送部で
移送された１枚の半導体ウエハを主面が略水平となるよ
うにに支持し水平面内で高速回転させて水を除去する回
転乾燥部とを備えていることを特徴とするものであり、
さらに、半導体ウエハは、複数枚が１つの保持台に載せ
られた状態で水洗処理され、該保持台に載せられたまま
の状態でバッファ槽内の水中に保持されていることを特
徴とするものであり、さらに、半導体ウエハは、主面が
垂直となるようにしてバッファ槽内に保持されているこ
とを特徴とするものであり、さらに、移送部は、半導体
ウエハを主面が垂直な状態でバッファ槽内から取り上
げ、移送途中で該半導体ウエハの主面が水平になるよう
に変えて回転乾燥部に移載するものであることを特徴と
するものであり、さらに、回転乾燥部は、半導体ウエハ
を外周の複数箇所で支持し水平面内で回転させるもので
あることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
及び図２を参照して説明する。図１は斜視図であり、図
２は平面図である。

【００１７】図１及び図２において、１１は円板状の半
導体ウエハであり、１２は複数枚の半導体ウエハ１１を
保持する保持台で、これには例えばバッチ処理する２５
枚の半導体ウエハ１１が相互の主面間に所定間隔を設け
られるよう配列され、それぞれ垂直に保持される。

【００１８】また、１３は第１の薬液が内部に満たされ
た第１の薬液槽で、これには複数枚の半導体ウエハ１１
が、保持台１２に保持されたまま図示しない移送装置に
よって第１の薬液中に浸されるようになっている。１４
は第２の薬液が内部に満たされた第２の薬液槽で、同様
に第１の薬液中に浸され移送装置により矢印Ｃ1 で示す
ように取り出され移された複数枚の半導体ウエハ１１
が、同様に保持台１２に保持されたまま第２の薬液中に
浸されるようになっている。

【００１９】さらに、１５は洗浄用の水が内部に満たさ
れた水洗槽で、移送装置により第２の薬液中に浸された
後に矢印Ｃ2 で示すように取り出され移された複数枚の
半導体ウエハ１１が、保持台１２に保持されたまま浸さ
れて水洗いが行われる。なお、第１の薬液槽１３、第２
の薬液槽１４及び水洗槽１５は処理過程の順に従って配
置されている。

【００２０】またさらに、１６は水洗槽１５に隣接して
設けられた水洗バッファ槽で、この水洗バッファ槽１６
には洗浄用の水がオーバーフローするように供給され内
部の水が、常に新しく供給された水に置換されるように
なっている。そして水洗バッファ槽１６内には水洗槽１
５で洗浄された複数枚の半導体ウエハ１１が、保持台１
２に主面が垂直となるように保持されたまま移送装置に
より矢印Ｃ3 で示すように移送され、水中に保管される
ようになっている。

【００２１】一方、１７は水洗バッファ槽２６に隣接し
て設けられた移送部で、ウエハチャック機構１８と、こ
のウエハチャック機構１８を矢印Ｄで示すように上下方
向に直線的に進退させる上下移動機構１９と、この上下
移動機構１９を矢印Ｅで示すように水平方向に直線的に
進退させる水平移動機構２０とを備えている。２１は上
下移動機構１９のガイドレールであり、２２は上下移動
機構１９の駆動部であり、２３は水平移動機構２０のガ
イドレールであり、２４は水平移動機構２０の駆動部で
ある。

【００２２】また、ウエハチャック機構１８は、上下移
動機構１９に片端が支持され水平方向の回動軸を有して
矢印Ｆで示すように回動する回動アーム２５と、この回
動アーム２５の他端に設けられた開閉チャック２６とを
備えている。そして、回動アーム２５は回動駆動部２７
によって駆動され、開閉チャック２６はチャック駆動部
２８によって矢印Ｇで示すように動作し開閉動作が行わ
れるようになっている。

【００２３】さらに、２９は移送部１７に隣接して設け
られた回転乾燥部で、半導体ウエハ１１を上面側に水平
に支持する回転台３０と、この回転台３０を矢印Ｈで示
す方向に３０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの高速度で回
転させる駆動モータ３１とを備えている。そして回転台
３０の上面には、半導体ウエハ１１を水平に支持するた
めのチャックピン３２をそれぞれ先端部に立設させた複
数のクランク機構３３が略放射状に設けられている。

【００２４】チャックピン３２は円柱形状をなしてお
り、その先端部分の回転中心側が下方側に傾斜面、上方
側に垂直面を有するように形成され、断面形状が半月状
となっている。そしてチャックピン３２は、クランク機
構３３によって同一円周上に配置されるような状態を保
ちながら回転台の３０の回転中心方向に進退するように
なっている。

【００２５】またさらに、回転乾燥部２９の近傍には図
示しない移載装置が設けられていて、これにより回転乾
燥が終了した半導体ウエハ１１が次の工程に順次送り出
されるようになっている。なお、上記の各機構及び各部
の動作は、運転に際し入力された設定内容及び予めプロ
グラムされた制御内容に基づき図示しない制御部により
制御されるようになっている。

【００２６】このように構成されたものでは、先ず、保
持台１２に相互の主面間に所定間隔を設けて垂直に配列
されるように保持された半導体ウエハ１１は、第１の薬
液槽１３で薬品処理され、続いて第２の薬液槽１４に保
持台１２に保持されたままの状態で移されて薬品処理さ
れる。そして薬品処理された半導体ウエハ１１は同じく
保持台１２に保持されたままの状態で水洗槽１５に移し
変えられ、水洗槽１５での水洗いにより薬液が除去され
る。

【００２７】この後、半導体ウエハ１１は保持台１２に
保持されたままの状態で、常に新しく供給された水に置
換されている水洗バッファ槽１６に移送され、水中に保
管される。

【００２８】続いて半導体ウエハ１１は、１枚ずつ水洗
バッファ槽１６の水中から移送部１７のウエハチャック
機構１８と上下移動機構１９によって掴み出される。す
なわち、開閉チャック２６を垂直下方に向け開いた状態
にして半導体ウエハ１１の側縁部分を掴むよう水洗バッ
ファ槽１６中に入れる。そして開閉チャック２６を閉じ
て１枚の半導体ウエハ１１の側縁部分を掴む。その後、
上下移動機構１９を動作させてウエハチャック機構１８
を上昇させ、半導体ウエハ１１を主面が垂直となるよう
に保持している開閉チャック２６を水洗バッファ槽１６
から出す。

【００２９】次に、掴み出された半導体ウエハ１１は、
ウエハチャック機構１８の回動アーム２５の回動によ
り、開閉チャック２６に保持されたままの状態で主面が
水平になるよう向きが変えられる。そして、水平移動機
構２０により半導体ウエハ１１が回転乾燥部２９の回転
台３０の直上に位置するようウエハチャック機構１８の
移動が行われる。

【００３０】続いて、上下移動機構１９の動作によって
ウエハチャック機構１８を下降させ、半導体ウエハ１１
の外周縁と同一の円周上に位置するよう開いた状態のチ
ャックピン３２の傾斜面上に、開閉チャック２６を開い
て保持していた半導体ウエハ１１を載置させる。その
後、チャックピン３２が回転中心方向に向かうようクラ
ンク機構３３を動作させ、チャックピン３２の傾斜面に
沿って半導体ウエハ１１をせり上がらせ、チャックピン
３２の垂直面を半導体ウエハ１１の外周縁に当接させ、
半導体ウエハ１１を水平に支持させる。

【００３１】そして回転台３０を高速度で回転させ、こ
れにより回転台３０の上面側に水平に支持された半導体
ウエハ１１を高速回転させ、回転に伴う遠心力で半導体
ウエハ１１の表面に付着している水分を振り落とし除去
することで半導体ウエハ１１の乾燥が行われる。

【００３２】その後、回転乾燥部２９の運転を停止さ
せ、クランク機構３３を動作させてチャックピン３２を
開き、移載装置によって回転乾燥が終了した半導体ウエ
ハ１１が、回転台３０上から次の工程に送り出される。

【００３３】そして、上記の各過程が水洗バッファ槽１
６の水中に保管された半導体ウエハ１１について１枚ず
つ移送部１７で掴み出され、順次実行される。

【００３４】以上、説明したように半導体ウエハ１１は
１枚ずつ保管されていた水洗バッファ槽１６の水中から
取り出され、他の半導体ウエハ１１の取り出しを待つこ
となく速やかに回転乾燥部２９に移送され高速度での回
転乾燥が行われるため、自然乾燥に伴うしみ等の乾燥不
足が発生しない。また回転乾燥の際にも障害物がないた
めに乾燥が促進され乾燥不足が生じることもなく、回転
時に発生する静電気も抑制されて半導体ウエハ１１への
ごみやパーティクルの付着が低減される。

【００３５】さらに、１枚ずつの乾燥であるためにウォ
ーターマークの発生がなくなって品質向上を図ることが
でき、半導体ウエハ１１の１枚ずつの管理が容易なもの
となる。

【００３６】一方、回転乾燥が半導体ウエハ１１を１枚
ずつ乾燥するものであるため、回転駆動に大きな力を要
せず回転乾燥部２９が小型になり、移送部１７を含めて
の装置全体を小さくすることができ、占有スペースが少
なくてすむので、例えばクリーンルーム内等の限られた
所への設置に際しスペースの有効活用が図れる。ちなみ
に６インチサイズの半導体ウエハ１１を乾燥させる場
合、移送部１７は幅２１０ｍｍ、奥行５５０ｍｍ、また
回転乾燥部２９は幅２５０ｍｍ、奥行２５０ｍｍ程度の
ものとなり、図２に示す平面図のように設置した場合に
は、装置全体では幅４６０ｍｍ、奥行５５０ｍｍで済む
ことなり、省スペース化される。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、バッファ槽内から半導体ウエハを移送部で１枚づつ
取り上げて回転乾燥部に移送し、回転乾燥部で半導体ウ
エハを主面が略水平となるようにに支持し水平面内で高
速回転させて水を除去するようにして乾燥させる構成と
したことにより、乾燥不良等の問題が生じ難くなって乾
燥処理での品質向上が図れ、また省スペース化が図れる
等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態の概略構成を示す平面図で
ある。

【図３】従来技術の概略構成を示す平面図である。

【図４】従来技術の概略構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１１…半導体ウエハ １２…保持台 １６…水洗バッファ槽 １７…移送部 １８…ウエハチャック機構 １９…上下移動機構 ２０…水平移動機構 ２５…回動アーム ２６…開閉チャック ２９…回転乾燥部 ３０…回転台 ３２…チャックピン

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水洗処理された半導体ウエハを水中に保
   持するバッファ槽と、このバッファ槽内から前記半導体
   ウエハを１枚づつ取り上げて移送する移送部と、この移
   送部で移送された１枚の前記半導体ウエハを主面が略水
   平となるようにに支持し水平面内で高速回転させて水を
   除去する回転乾燥部とを備えていることを特徴とする半
   導体ウエハの乾燥装置。
2. 【請求項２】 半導体ウエハは、複数枚が１つの保持台
   に載せられた状態で水洗処理され、該保持台に載せられ
   たままの状態でバッファ槽内の水中に保持されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの乾燥装
   置。
3. 【請求項３】 半導体ウエハは、主面が垂直となるよう
   にしてバッファ槽内に保持されていることを特徴とする
   請求項１記載の半導体ウエハの乾燥装置。
4. 【請求項４】 移送部は、半導体ウエハを主面が垂直な
   状態でバッファ槽内から取り上げ、移送途中で該半導体
   ウエハの主面が水平になるように変えて回転乾燥部に移
   載するものであることを特徴とする請求項１記載の半導
   体ウエハの乾燥装置。
5. 【請求項５】 回転乾燥部は、半導体ウエハを外周の複
   数箇所で支持し水平面内で回転させるものであることを
   特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの乾燥装置。