JPH03238819A

JPH03238819A - 半導体材料の乾燥方法および装置

Info

Publication number: JPH03238819A
Application number: JP2035635A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Sogo; 相合　征一郎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1990-02-15
Publication date: 1991-10-24
Also published as: GB9102678D0; DE4104121A1; US5083381A; GB2241113A; KR910016073A; GB2241113B

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はキャリヤに収められたシリコンウェハやガラス
フォトマスクなどの半導体材料をロータ上に設置して回
転し、半導体材料の表面に付着していた水滴を遠心力に
よって除去し且つ乾燥する乾燥方法および装置に関する
。

（従来の技術）従来、半導体材料の水切乾燥にはスピンドライヤが用い
られ、スピンドライヤは回転駆動されるロータおよびそ
のロータの周囲および底部を包囲するケーシングで構成
されるスピンドライヤ本体と、そのケーシング上に開閉
自在に設置されるフィルターボックスがら成り、キャリ
ヤに収められた半導体材料はフィルターボックスを開い
てロータに設置され、且つフィルターボックスを閉じて
ロータが回転駆動されることによって乾燥される。

即ちロータ上の半導体材料はロータの回転による遠心力
によってその表面に付着していた水分は周囲に飛ばされ
ることによって除去され、且つロータの回転によりロー
タの中心区域に負圧を生じるのでロータの上方がら空気
を吸収し、その吸引される空気はフィルターボックスを
通過することによってろ過されてロータに入り且つロー
タの中心区域からロータの半径方向外方に流れ、ロータ
の周囲のケーシングに設けられた排出口から排出される
。そのような空気流によってロータ上の半導体材料は乾
燥される。しかし、乾燥される半導体材料はその前の段
階で純水によって洗浄された直後のものであり、従って
水切乾燥のためロータに設置された状態ではキャリヤお
よびその内に収められた各半導体材料には純水が付着し
ているため。

以下に記載するような問題点があった。

（発明が解決しようとする課題）半導体材料の洗浄層、スピンドライヤに設置されて乾燥
されるまでの間に成る程度の時間がかかるので、その間
に半導体材料はその表面に残留していた純水によって酸
化される。従って、半導体材料がメモリーデバイスの場
合にはゲート構造部分にビットエラーが発生し、メモリ
ーとしての機能が阻害される欠点があった。また、拡散
用コンタクトウェル領域では拡散濃度の不均一性が発生
し、拡散抵抗値が悪くなる。さらにアルミ配線の場合に
はマイグレーションによる断線やショートが発生する等
の問題点があった。

本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決することで
あって、それ故、乾燥される前に半導体材料がその表面
に残留した純水によって酸化されるのを防ぐことができ
る半導体材料の乾燥方法およびその方法を好適に実施し
得る装置を提供することである。

（ｉｌｌｉを解決するための手段）本発明による半導体材料の乾燥方法の特徴は半導体材料
をキャリヤに収められた状態でロータに設置して回転し
、遠心力およびロータを通る気流によって乾燥する乾燥
方法において、半導体材料をロータに設置してロータが
起動されるまでの間は少量の窒素ガスを放出してロータ
の周辺を窒素ガスの雰囲気にし、且つロータの起動また
はその直前から比較的多量の窒素ガスを放出し、且つロ
ータの起動またはその直前がら予め設定された時間まで
はロータの上方からの空気の流入を止め、前記設定時間
後に空気を流入することである。

また、本発明による装置は上記乾燥方法を好適に実施す
るものであって、回転駆動されるロータおよびその周囲
に在るケーシングからなるスピンドライヤ本体と、該本
体上に備えられるフィルターボックスとで構成され、フ
ィルターボックスにはその環状のろ村上に在る天井板の
上に離れて蓋が設けられ、該蓋の外周側は通気不可能に
且つ内側の部分は通気可能に構成され、さらに該蓋の上
下機構と、蓋の外周とフィルターボックスのケース周壁
との間を封止する可撓性シート状部材と、蓋の外周側の
部分の内周部と該天井板との間を封止するシール材と、
ロータに窒素ガスを放出する窒素ガス供給管が備えられ
ている。

（作用）キャリヤに収められた半導体材料をロータに設置して起
動するまでの間はロータの周辺に少量の窒素ガスが放出
されているので窒素ガス雰囲気になっており、ロータの
近くに移動された際に半導体材料が空気と接触するのを
防ぐ。また、予め設定された時間までの間はロータへの
空気の流入を遮断し且つ比較的多量の窒素ガスを流すの
で半導体材料が空気と接触するのが阻止される。その時
点で半導体材料に付着していた水分は大部分が除去され
るので、それ以後は空気に接触しても酸化することはな
く、従来と同様に空気を流入して乾燥する。

また、この装置では半導体材料をロータに設置して起動
し、予め設定された時間が経過するまではフィルターボ
ックスの蓋を下降して該蓋の外周側部分の内周部と天井
板の間を封止し、従ってロータへの空気の流入を止めた
状態で窒素ガス供給管から比較的多量の窒素ガスを供給
し、ロータ内を窒素ガス雰囲気にし、空気との接触を避
けた状態で乾燥する。次いで好ましくは成る時点で窒素
ガスの供給を止め且つ前記設定時間後にフィルターボッ
クスの蓋を上昇し、空気は蓋の内側の区域から天井板と
蓋の外周側部分との間を通り、且つろ材を通過してロー
タの上方からロータ内に入り。

空気流によって半導体材料を乾燥する。

（実施例）次に図面を参照のもとに本発明の実施例に関し説明する
。第１図および第２図はこの乾燥方法を好適に実施し得
るスピンドライヤ装置の一例を示すものであって、該ス
ピンドライヤはロータ（１１）およびその周囲および底
部を包囲するケーシング（１２）からなるスピンドライ
ヤ本体（１）と、その上に開閉自在に備えられるフィル
ターボックス（２）によって構成される。

この乾燥方法はそのようなスピンドライヤを用いて半導
体材料の水切乾燥を好適に行なうものであって、１０ツ
トとして扱われる適当枚数の半導体材料（ウェハー）を
収めたキャリヤをロータ（１１）に装着されたクレイド
ルを介してロータ（１１）に設置して該ロータを回転し
、ロータの回転による遠心力およびロータを通過する気
流によって半導体材料を乾燥する。その際、半導体材料
に付着していた水分は遠心力によって半径方向外方に飛
ばされて除去され、且つロータ内は負圧になる。ロータ
に吸引される気流はフィルターボックス（２）内に備え
られた環状のろ材（２１）を通ることによってろ過され
、ロータ（１１）の上方からロータの中心区域に入り、
そこから半径方向外方に流れ、その際半導体材料に接し
て半導体材料を乾燥し、ケーシング（１２）の周壁に案
内されて排出口（１３）から外に流出する。

本発明による乾燥方法の特徴は乾燥過程の初期の段階で
、即ち可成りの水分が半導体材料に付着している状態の
ときに、半導体材料が空気に接触するのを防ぐようにし
たことであって、そのため半導体材料を収めたキャリヤ
をロータ（１１）に設置する間およびロータ（１１）を
起動または起動する直前までの間は少量の窒素ガスをロ
ータに向かってまたはロータの周辺に放出し、ロータの
周辺を窒素ガスの雰囲気にする。その際の窒素ガスの放
出量は一例では１０〜１５ｆｆｉ／■ｉｎである。

次の段階では、即ちロータの起動または起動の直前から
予め設定された時間までの間はロータの上方からの空気
の流入を阻止する。そしてロータの起動時またはその直
前から少なくも予め決められた時間までの間はロータに
向けて比較的多量の窒素ガス、例えば１００〜５００　
Ｑ　／ｗｉｎの窒素ガスを放出する０通常、この種のス
ピンドライヤのロータの最高回転速度は約８００〜１２
００ｒｐ園である。窒素ガスは費用がかかるため経済性
を成る程度犠牲にすればロータの停止まで窒素ガスを流
してもよいが（第３図　Ｃ）、それ以前の成る時点で遮
断する（第３図ｂ）のが好ましく、さらにロータが最高
速度に達する直前の時点で、例えば６００〜７００ｒｐ
ｍに達した時点で遮断すれば（第３図ａ）、経済性の面
では最も好ましい。

そしてロータ（１１）の起動またはその直前から前記予
め設定された時間が経過した際にロータの上方より空気
を吸引させ、それ以後は従来と同様に空気流によって乾
燥する。なお、ロータの速度が予定値を越えた後も少量
の窒素ガスを流し続けてもよい。

従って、乾燥の初期の段階、即ちロータの起動から予め
設定された時間までの間は半導体材料は窒素ガス雰囲気
中に置かれ、従って空気との接触が阻止される。そのよ
うな乾燥の初期の段階で半導体材料に付着していた水分
の大部分は除去されるので、それ以後の空気との接触に
おいて半導体材料に酸化を生じることはなく、乾燥過程
における酸化を適切に防止する。

上記乾燥方法を好適に実施するための本発明による乾燥
装置は、第１図および第２図に示すようにロータ（１１
）とケーシング（１２）を含むスピンドライヤ本体（１
）と、その上に備えられるフィルターボックス（２）に
よって構成され、ロータ（１１）は主軸（１４）を介し
モータ（図示せず）によって回転駆動される。フィルタ
ーボックス（２）は環状のろ材（２１）と、該ろ材の上
に固定された天井板（２２）と、ろ材（２１）の周囲に
離れて設けられた周壁（２３ａ）およびろ材（２１）の
下に備えられた底板（２３ｂ）からなるケース（２３）
を含む。ろ材（２１）はへパフイルターまたはウルパフ
ィルターなどが用いられ、繊維材とセパレータで構成さ
れる。好ましくは天井板（２２）の下面に下方に凸状の
ガイド板（２２ａ）が備えられ、このガイド板によって
ロータへの流入空気を好適に案内する。さらに好ましく
は該ガイド板の下端に流入空気をイオン化するためのイ
オナイザー（２４）が設置される。

さらにこの装置では天井板（２２）およびケース（２３
）の上方に上下可動に設けられた蓋（２５）と、該蓋に
関連してジャバラ（２６）と、シール材（２７）および
蓋を上下に移動する作動装置ｆ（２８）が備えられる。

蓋（２５）は第４図に示すように、ケース（２３）と同
じ大きさの方形の輪郭を有し、その外周側の部分（２５
ａ）は薄い平板またはシートで形成されて空気を通さな
いように構成され且つその内側の部分（２５ｂ）は好ま
しくは円形であって通気可能に構成され、ロータへの流
入空気はこの内側部分から導入される。ジャバラ（２６
）はケース周壁（２３ａ）と蓋（２５）の外周との間に
設けられ、蓋の上下移動を可能にすると共に蓋とケース
周壁との間からの空気の流入を阻止する役割を果す、な
お、所望によりジャバラ（２６）の代りに他の可撓性の
シート状封止材１例えば樹脂シートなどを用いてもよい
。

またシール材（２７）は例えばシールパツキンで構成さ
れ、蓋の外周側部分の内周部または天井板（２２）上に
設置され、蓋（２５）が下降した際に該内周部と天井板
の間を封止する役割を果すものである。

このシール材（２７）は第４図に見られるように環状に
配置される。作動装置！　（２８）は好ましくは単一の
ユニットからなり且つ天井板（２２）の中央に配置され
、電磁ソレノイドまたはエアシリンダ、その他の往復作
動用装置で構成される６作動装置　（２８）の作動軸の
先端は蓋（２５）の中央に連結される。

また、この装置ではロータまたはその周辺に窒素ガスを
放出するため窒素ガス供給管（２９）が設置され、この
実施例では窒素ガス供給管（２９）は天井板（２２）を
貫通して設置され、且つ該供給管の先端はイオナイザー
（２４）の中心部を貫通して設置される。なお、窒素ガ
ス供給管の先端（放出部）は第６図に示すように周壁（
２３ａ）に設けるなど、シール材（２７）どろ材（２１
）の間の空間に設けられるのが好ましく、このようにす
れば窒素ガスはろ材（２１）を通してロータに吸引され
、後に空気が流入した際に急激な吸引が避けられるので
、ろ材に悪影響を与えることがなく、ろ材の寿命が延び
る。さらに、好ましくは、窒素ガスおよびロータ（１１
）およびその周辺を加熱するため第１図に示すようにフ
ィルターボックスの底板（２３ｂ）の開口部の周囲に電
気ヒータもしくは石英ランプヒータなどのヒータ（３０
）が設置される。また、所望により該ヒータ（３０）の
代わりに、第６図に示すように、供給管（２９）の途中
にヒータ（３１）を設けてもよく、従って窒素ガスが放
出される前に加熱してもよい、窒素ガスの加熱により半
導体材料の乾燥を初期の段階で一層急速に行ない得る利
点がある。

この装置では作動前の準備段階、即ちキャリヤに収めら
れた半導体材料がロータにセットされる際およびロータ
が起動されるまでの間は窒素ガス供給管（２９）から少
量の窒素ガスを放出しロータ（１１）の周辺を窒素ガス
の雰囲気にする。次いでロータが起動されて予め設定さ
れた時間までの間は作動袋！（２ｇ）により第５図に示
すように蓋（２５）を下降してシール材（２７）により
蓋の外周側の部分（２５ａ）の内周部と天井板（２２）
の間を封止し、ロータに空気が流入するのを阻止する。

そして、その際は供給管（２９）から比較的多量の窒素
ガスを放出する。

従ってこの段階では空気との接触を阻止した状態で半導
体材料を乾燥する。そして予め定められた設定時間が経
過すると作動装置ｆ（２８）により第１図に示すように
蓋（２５）を上昇してロータに空気を吸引させ、空気流
によって半導体材料を乾燥する。

なお、前記設定時間の経過後は好ましくは窒素ガスは止
められるが、場合によっては流し続けてもよい。

（発明の効果）上記のように、本発明によれば、半導体材料の表面に多
量の水分が付着している初期の段階では半導体材料は窒
素ガスの雰囲気中に置かれ、且つロータの起動またはそ
の直前から予め定められた時間までは空気の流入が阻止
されて窒素ガス雰囲気中で水切乾燥が行なわれ、それま
での間に半導体材料に付着していた水分の大部分は除去
され且つ乾燥されるので、それ以後は空気に接触しても
極めてわずかな水分が付着するのみの状態であるため酸
化することはない、従って、酸化することなく半導体材
料の水切乾燥を行なうことができ、マイグレーションな
ど酸化による悪影響を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による乾燥装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図はその一部の斜視図、第３図は作動時のロー
タ速度および窒素ガスの流量関係を示すグラフ、第４図
は上記実施例装置の平面図。第５図は作動時の状態を示す部分的な縦断面図。そして第６図は本発明の他の実施例を示す部分的な縦断
面図である。図中、１ニスピンドライヤ本体、２：フィルターボック
ス、１１：ロータ、１２：ケーシング、２１：ろ材、２
２：天井板、２３：ケース、２５：蓋、２６：シート状
封止材、２７：シール材、２８：作動装置、２９：窒素
ガス供給管、３０．３１：ヒータ第３ｓ第４図第５図第６手続補正書（０劃平成２年３月２３日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、キャリヤに収められた半導体材料をスピンドイ
ヤ本体内のロータに設置して回転し、その遠心力によっ
て半導体材料に付着していた水分を除去し且つロータの
回転によりロータの上方から吸引されてロータの中心区
域から半径方向外方に流れる気流によって半導体材料を
乾燥する乾燥方法において、半導体材料をロータに設置
する際およびロータを起動するまでの間は少量の窒素ガ
スを放出してロータの周辺を窒素ガス雰囲気にし、次い
でロータの起動時またはその直前から比較的多量の窒素
ガスを放出し、且つロータの起動時またはその直前から
予め設定された時間まではロータ上方からの空気の流入
を止め、前記設定時間が経過した際に空気を流入するこ
とを特徴とする半導体材料の乾燥方法。
（２）、前記多量の窒素ガスはロータの起動またはその
直前から予め決められた時間までロータに放出される特
許請求の範囲第１項記載の半導体材料の乾燥方法。
（３）、比較的多量の窒素ガスが放出される前記予め決
められた時間は空気の流入が遮断されている前記設定時
間と同一であり且つロータが最高速度に達する直前まで
の時間である特許請求の範囲第２項記載の半導体材料の
乾燥方法。
（４）、キャリヤに収められた半導体材料を支持し且つ
回転駆動されるロータおよびロータの周囲および下部を
包囲するケーシングからなるスピンドライヤ本体と、前
記ケーシング上に設置されるフィルターボックスからな
り、前記フィルターボックスは環状のろ材と、前記ろ材
の上に設けられた天井板と、前記ろ材の周囲に離れて備
えられた周壁および前記ろ材の下に備えられた底板から
なるケースを含み、ロータの回転により空気は前記天井
板と前記ケースの周壁との間および前記ろ材を通ってロ
ータ内に吸引されるようになっている乾燥装置において
、さらに前記フィルターボックスは前記天井板および前
記ケースの上方に設けられた蓋と、前記蓋を上下に移動
する作動装置を含み、前記蓋は外周側は通気しないよう
に構成され且つその内側は通気可能に構成され、さらに
前記ケースの周壁と前記蓋の外周との間に設けられた可
撓性のシート状封止材と、前記蓋を下降した際に前記蓋
の外周側の内周部と前記天井板との間を封止するシール
材と、ロータに向って窒素ガスを放出する窒素ガス供給
管を含むことを特徴とする半導体材料の乾燥装置。
（５）、さらに前記窒素ガスおよびロータの周辺を加熱
するヒータが備えられている特許請求の範囲第４項記載
の半導体材料の乾燥装置。
（６）、前記窒素ガス供給管の適宜位置にはその中を流
通する窒素ガスを加熱するヒータが設置されている特許
請求の範囲第４項記載の半導体材料の乾燥装置。