JPH06216105A

JPH06216105A - ベーパ乾燥装置

Info

Publication number: JPH06216105A
Application number: JP764393A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 一夫佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ＩＰＡベーパ乾燥装置におけるＩＰＡ液の精
製再利用。【構成】ベーパ槽１内のＩＰＡ液３および受け皿１４
で受けたＩＰＡ液３をドレインパイプ１６，１８を介し
て精製槽３０内に流入させる。精製槽３０内のＩＰＡ液
３に対して超音波振動子３１によって超音波振動を加え
てキャビテーションを発生させてＩＰＡ液３内の水分を
気化させ、水蒸気３７を水蒸気排気口３３から排気させ
る。超音波振動の続行によりＩＰＡ液３の水分の含有率
は低くなる。ポンプ３５を駆動させてリターンパイプ３
４で精製処理液３９をベーパ槽１に還流させる。ベーパ
槽１内のＩＰＡ液３は常に水分の含有率が低く、常時多
量のＩＰＡ蒸気６が発生することから、確実な乾燥処理
が達成できることになる。また、ＩＰＡ液３を循環させ
て使用するため、乾燥コストの低減が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はベーパ乾燥装置、特に蒸
気化される処理液における水分管理を行いながらベーパ
乾燥を行う技術に関し、たとえば、半導体デバイスの製
造における半導体薄板（ウエハ）の乾燥に適用して有効
な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、ウエ
ハに繰り返しホトリソグラフィ処理が行われる。そし
て、その都度ウエハの洗浄・乾燥処理が行われる。ウエ
ハの乾燥処理の一つにベーパ乾燥がある。ベーパ乾燥に
ついては、たとえば、日本エス・エス・ティ株式会社発
行「solid state tecnology （ソリッドステートテ
クノロジ）日本版」１９９１年４月号、同年４月１５日
発行、Ｐ２１に記載されている。この文献には、ベーパ
ー乾燥について、「ウエーハ乾燥は，枚葉，インライ
ン，ベーパー乾燥で行なわれる。ＩＰＡ（又は他の溶
剤）は，セルフ・コンテインで外部の加熱機構でプロセ
ス温度を得ている。ウエーハはＪ−アームで位置を取
り，ベーパーを当て乾燥させる。」旨記載されている。

【０００３】また、工業調査会発行「電子材料」１９９
２年７月号、同年７月１日発行、Ｐ３８〜Ｐ４２には、
液晶パネル洗浄装置について記載されている。この文献
には、超音波洗浄と高周波洗浄について「液体中に４０
ｋＨｚなどの強力な超音波を加え，発生するキャビテー
ションの物理的な作用で被洗浄物表面に付着したゴミを
除去する超音波洗浄は，バッチ処理で多く使われてい
る。また、高周波洗浄は，さらに高い周波数であるＭＨ
ｚ帯の超音波を純水などの流体に加え，その粒子加速度
の直進力により被洗浄物表面の微細なゴミ（パーティク
ル）を除去するもので，パターン形成プロセスにおける
枚葉処理方式の洗浄に使われている。」旨記載されてい
る。なお、この文献には、フロンベーパ乾燥についても
記載されている。

【０００４】一方、「精密洗浄装置と最新応用技術」工
業資料センター、１９９１年１１月８日発行、Ｐ４７６
およびＰ４７７には、超音波洗浄における洗浄液の表面
張力とキャビテーション・エネルギの関係について記載
されている。この文献には「洗浄液の表面張力を小さく
することによって、キャビテーション強度を小さくす
る。図１２からキャビテーション・エネルギには表面張
力の要因が大きいことがわかる（その他蒸気圧、粘度の
要因もある）。Ｉ．Ｐ．Ａ（２１．７dyne/cm ）、フロ
ン１１３（１７．３dyne/cm ）は表面張力が小さく、ま
た水に０．１％程度の界面活性剤を入れただけでも７２
→３０dyne/cm と小さくなる。」旨記載されている。ま
た、前記図１２のグラフには、アミルアルコール，トル
エン，フェノール，アニリン，水における表面張力とキ
ャビテーション・エネルギの相関が記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウエハの乾燥を行う技
術の一つとして、前記文献にも記載されているように、
ベーパ乾燥技術がある。ベーパ乾燥装置では、ベーパ槽
に収容したＩＰＡ（イソプロパノール）等の処理液を加
熱して蒸気化し、このＩＰＡ蒸気（ベーパ）にウエハを
当てて乾燥を行っている。ウエハの表面で凝縮したＩＰ
Ａ蒸気は多量の水を含んでベーパ槽の処理液（ＩＰＡ
液）中に落下する。ＩＰＡ液は最初は高い純度を保つ
が、繰り返し行われるウエハの乾燥処理に伴って順次純
度が下がり、ヒータの加熱によるＩＰＡ液の蒸気化率は
低下する。この結果、ウエハの乾燥化が不十分となると
ともに、乾燥の効率も悪くなる。そこで、本発明者等で
は、ＩＰＡ液の水分含有率が、たとえば５％程度に至る
と、乾燥処理を中断してＩＰＡ液の交換を行っている。
しかし、処理液中の水分の含有率が高い状態では、蒸気
化率が低く、乾燥に寄与する蒸気が少なくなって乾燥が
不十分となる。また、ベーパ槽から抜き出された処理液
は再度ウエハ乾燥には使用されることはなく、不経済で
ある。

【０００６】本発明の目的は、乾燥処理が常に安定して
行えるベーパ乾燥装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、処理液を精製還流再
使用できるベーパ乾燥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。

【０００８】

【課題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、本発明のベーパ乾燥装置
は、上部に開口扉を有しかつ下部に処理液（ＩＰＡ液）
を収容するベーパ槽と、前記処理液を加熱して蒸気化す
るヒータと、前記ベーパ槽の上部の処理蒸気（ＩＰＡ蒸
気）中に被乾燥物を搬出入するローダと、被乾燥物の表
面で凝縮しかつ落下するＩＰＡ液を受ける前記ベーパ槽
内に配設された受け皿と、超音波振動子を内蔵しかつ上
部に水蒸気排気口を有する精製槽と、前記受け皿内のＩ
ＰＡ液を精製槽内に流入させるドレインパイプ系と、前
記ベーパ槽の処理液を精製槽に流入させるドレインパイ
プ系と、前記精製槽内の精製処理液をベーパ槽に還流さ
せるリターンパイプ系とを有している。また、前記２つ
のドレインパイプ系には自動開閉弁が設けられ、必要に
応じて処理液を精製槽に流入させるようになっている。
また、前記リターンパイプ系には循環ポンプとフィルタ
ーが備えられている。また、前記受け皿に溜まった処理
液は常時または一定間隔毎にもしくはベーパ乾燥処理が
行われない時に精製槽に送られる。また、ベーパ槽の底
の処理液は一定間隔毎にまたはベーパ乾燥処理が行われ
ない時に精製槽に送られる。ベーパ槽の底の処理液を一
定間隔毎に精製槽に送る際、ベーパ乾燥処理に支障を来
さない量をベーパ槽内に残留させるように所定量の処理
液が精製槽に送られる。このような装置においては、前
記精製槽に導かれた水分を含む処理液に超音波振動を与
えてキャビテーションを発生させ、これによって水分を
蒸気化させて排気するとともに、水分の含有率が数％乃
至１％未満の精製処理液をベーパ槽に還流させるように
なっている。

【０００９】

【作用】上記した手段によれば、本発明のベーパ乾燥装
置は、被乾燥物の表面で凝縮しかつ落下するＩＰＡ液を
受ける受け皿に溜まった水分の多いＩＰＡ液を精製槽に
流入させるとともに、ベーパ槽の底の水分含有率が増大
したＩＰＡ液を精製槽に流入させ、この精製槽内のＩＰ
Ａ液に対して超音波振動を加えてキャビテーションによ
る水分の気化を促し、水蒸気を水蒸気排気口から精製槽
外に排出する構造となっている。また、水分の含有率が
数％乃至１％未満の精製処理液（精製ＩＰＡ液）をリタ
ーンパイプ系からベーパ槽に還流させるため、ベーパ槽
の底に溜まるＩＰＡ液は常に水分の含有率が低く、常時
多量のＩＰＡ蒸気が発生することから、確実な乾燥処理
が達成できることになる。また、本発明のベーパ乾燥装
置はＩＰＡ液を循環させて使用するため、処理液として
のＩＰＡ液の使用に無駄がなく経済的である。

【００１０】

【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。図１は本発明の一実施例によるベーパ乾
燥装置の概要を示す断面図である。本発明のベーパ乾燥
装置は、図１に示すように、大別してベーパ槽１および
精製槽３０とからなっている。また、前記ベーパ槽１と
精製槽３０間には２本のドレインパイプ系とリターンパ
イプ系とが設けられている。

【００１１】ベーパ槽１は上部が開口した箱型構造とな
っている。この開口部には観音開き状の開口扉２が設け
られている。また、ベーパ槽１内には処理液３、たとえ
ばイソプロパノール（ＩＰＡ）液３が途中深さまで収容
される。このＩＰＡ液３は、ベーパ槽１の一側に取り付
けられた供給管４から圧送されて供給される。また、ベ
ーパ槽１の底側にはヒータ５が設けられている。このヒ
ータ５はベーパ槽１内のＩＰＡ液３を加熱して気化（Ｉ
ＰＡ液３の沸点は８２°Ｃ）させる。そして、気化した
ＩＰＡ蒸気６（点々で示す）によって被乾燥物７を乾燥
させる。また、ベーパ槽１の内壁上部には冷却用蛇管９
が一定高さ域に亘って設けられている。この冷却用蛇管
９には冷却水が流されることから、ベーパ槽１の開口空
間は冷却される。これによって、上昇して来たＩＰＡ蒸
気６は、冷却用蛇管９で冷却される空間領域に達する
と、凝固して落下する。

【００１２】ウエハからなる被乾燥物７は、カセット１
０に収容され、クランプ構造のローダ１１に保持されて
ＩＰＡ蒸気６が充満する処理空間１２に搬入されて乾燥
処理され、その後ベーパ槽１の外に搬出される。ローダ
１１は、一対のクランプ爪１３の開閉動作でカセット１
０の保持・解放を行うようになっている。また、ＩＰＡ
蒸気６はウエハ７の表面に触れると凝縮して落下する。
そして、この落下したＩＰＡ液３を受ける受け皿１４が
ベーパ槽１の内部に設けられている。

【００１３】また、前記受け皿１４を支持する支柱１５
はパイプ状となり、ＩＰＡ液３を下方に案内する。そし
て、この支柱１５には、ドレインパイプ１６の一端が連
結されている。このドレインパイプ１６はベーパ槽１の
外に延在するとともに、下端を精製槽３０内に突入させ
ている。また、前記ドレインパイプ１６の途中部分には
自動開閉弁１７が設けられている。また、前記ベーパ槽
１と精製槽３０との間には、ドレインパイプ１８が設け
られている。このドレインパイプ１８は、ベーパ槽１の
底に収容されるＩＰＡ液３を精製槽３０に流入させるよ
うになっている。このドレインパイプ１８の途中にも自
動開閉弁１９が設けられている。これら２本のドレイン
パイプ系は、前記自動開閉弁１７，１９が、図示しない
制御部によって制御されて駆動された際、ＩＰＡ液３を
精製槽３０内に流入させるようになっている。このＩＰ
Ａ液３の精製槽３０への流入は、ベーパ乾燥時に随時行
う方法と、ベーパ乾燥が終了した段階で行う方法とがあ
る。前記２本のドレインパイプ系において、自動開閉弁
１７，１９をそれぞれ駆動させて開けることによって、
それぞれのＩＰＡ液３を精製槽３０に流入させることが
できる。ベーパ乾燥処理後の場合は、自動開閉弁１７，
１９を開けて、全てのＩＰＡ液３を精製槽３０に流入さ
せてもよいが、ベーパ乾燥処理時には、受け皿１４内の
ＩＰＡ液３は別として、ベーパ槽１の底に収容されてい
るＩＰＡ液３は、順次蒸気化する必要があるため、全部
のＩＰＡ液３を精製槽３０に流入させることはできな
い。そこで、ベーパ乾燥処理時には、ベーパ槽１の底の
ＩＰＡ液３は、ベーパ乾燥処理に支障を来さない量のＩ
ＰＡ液３が、一定間隔毎に精製槽に送られる。なお、ベ
ーパ乾燥処理時には、前記受け皿１４内のＩＰＡ液３は
常時精製槽３０に送るようにしても良く、また所定間隔
毎に所定時間自動開閉弁１７を開いて精製槽３０にＩＰ
Ａ液３を送るようにしても良い。

【００１４】精製槽３０は密閉箱型構造となっていて、
前記２本のドレインパイプ系から送られて来る水分の含
有率が高い処理液（ＩＰＡ液）３が収容される。また、
精製槽３０の底側には、超音波振動子（発振振動子）３
１が取り付けられている。この例では、超音波振動をＩ
ＰＡ液３全体に加えるように３個設けられている。ま
た、これら超音波振動子３１はカバー３２で被われてい
る。また、精製槽３０の上部側壁には、水蒸気排気口３
３が設けられている。さらに、この精製槽３０とベーパ
槽１との間にはリターンパイプ系が設けられている。リ
ターンパイプ系は、精製槽３０の下部のＩＰＡ液３をベ
ーパ槽１の上部に還流させるリターンパイプ３４と、こ
のリターンパイプ３４の途中に設けられるポンプ３５
と、このポンプ３５と精製槽３０との間に設けられるフ
ィルター３６とからなっている。なお、このベーパ乾燥
装置を構成する各部は、耐薬品性に優れた材質、たとえ
ば石英，ステンレス，四フッ化エチレンで形成されてい
る。

【００１５】このような精製槽３０においては、前記超
音波振動子３１を駆動させて超音波発振させると、精製
槽３０内のＩＰＡ液３は超音波振動によりキャビテーシ
ョンを起こし、ＩＰＡ液３中の水分は気化して水蒸気３
７となる。すなわち、ＩＰＡに比較して水は表面張力が
大きく、キャビテーション・エネルギが大きい。このた
め、破壊強度が大きく、キャビテーションが起き易く気
化し易い。したがって、ＩＰＡ液３は精製槽３０の底に
残留するが、ＩＰＡ液３中に含まれる水分は気化され、
水蒸気３７となって水蒸気排気口３３から精製槽３０外
に排気される。超音波振動を続行させることによって、
精製槽３０に収容されているＩＰＡ液３内の水分の含有
率が急速に低下する。そこで、所定時間超音波振動子３
１を駆動させて、水分の含有率が数％乃至１％未満とな
った時点で、前記超音波振動子３１を停止させるととも
に、ポンプ３５を駆動させて、精製槽３０の底に収容さ
れる精製処理液（精製ＩＰＡ液）３９をベーパ槽１内に
還流させる。なお、精製槽３０内のＩＰＡ液３（精製処
理液３９）を所定量だけ還流させる場合、あるいは受け
皿１４に繋がるドレインパイプ系から連続的に精製槽３
０にＩＰＡ液３を流入させる状態では、前記超音波振動
子３１は連続駆動させて、水蒸気発生を続行する。これ
によって、ベーパ槽１に収容されるＩＰＡ液３の水分の
含有率は、従来のように５％とならず数％乃至１％未満
となるため、ＩＰＡ液３における蒸気化は効率的に行わ
れることになり、ウエハ７は多量のＩＰＡ蒸気６で効果
的に乾燥処理されることになる。

【００１６】

【発明の効果】（１）本発明のベーパ乾燥装置は、処理
液が順次精製されて水分が除去されることから、処理液
中の水分の含有率は低く、蒸気化率は高い。したがっ
て、被乾燥物に触れる処理蒸気の量も多く、被乾燥物表
面の水分は短時間に完全に除去されるという効果が得ら
れる。

【００１７】（２）上記（１）により、本発明のベーパ
乾燥装置は、水分の含有率が高くなった処理液を精製処
理してベーパ槽に還流して再使用するため、処理液の無
駄なく消費され経済的であるという効果が得られる。

【００１８】（３）上記（１）および（２）により、本
発明によれば、乾燥コストが低廉なベーパ乾燥装置を提
供することができるという相乗効果が得られる。

【００１９】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、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、
前記実施例ではイソプロパノール液内における水分の分
離に適用した例について説明したが、超音波振動による
キャビテーション・エネルギ閾値を選択して、水分以外
の液体の気化分離を行うようにしても良い。この場合、
超音波の周波数を変換し、２種類以上の混合液体の中か
ら各液体を別々に気化分離して再使用してもよい。ま
た、前記実施例では受け皿を設けてあるが、受け皿がな
い構造でも前記実施例同様な効果が得られる。

【００２０】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イソプ
ロパノールを処理液とするベーパ乾燥装置に適用した場
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、フロンを使用するベーパ乾燥装置などに
も適用できる。本発明は少なくとも超音波振動によって
キャビテーションを起こす液体の気化分離技術には適用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるベーパ乾燥装置の概要
を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ベーパ槽、２…開口扉、３…処理液（ＩＰＡ液）、
４…供給管、５…ヒータ、６…処理蒸気（ＩＰＡ蒸
気）、７…ウエハ、９…冷却用蛇管、１０…カセット、
１１…ローダ、１２…処理空間、１３…クランプ爪、１
４…受け皿、１５…支柱、１６…ドレインパイプ、１７
…自動開閉弁、１８…ドレインパイプ、１９…自動開閉
弁、３０…精製槽、３１…超音波振動子、３２…カバ
ー、３３…水蒸気排気口、３４…リターンパイプ、３５
…ポンプ、３６…フィルター、３７…水蒸気、３９…精
製処理液（精製ＩＰＡ液）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部に開口扉を有しかつ下部に処理液を
収容するベーパ槽と、前記ベーパ槽内の処理液を加熱し
て蒸気化させるヒータと、前記ベーパ槽の上部の処理蒸
気中に被乾燥物を搬出入するローダとを有するベーパ乾
燥装置であって、超音波振動子を内蔵しかつ上部に水蒸
気排気口を有する精製槽と、前記ベーパ槽の処理液を精
製槽に流入させるドレインパイプ系と、前記精製槽内の
精製処理液を前記ベーパ槽に還流させるリターンパイプ
系とを有することを特徴とするベーパ乾燥装置。
【請求項２】前記ベーパ槽には被乾燥物の表面で凝縮
しかつ落下する処理液を受ける受け皿が設けられている
とともに、この受け皿に溜まった処理液を前記精製槽に
流入させるドレインパイプ系を有することを特徴とする
請求項１記載のベーパ乾燥装置。
【請求項３】前記処理液はイソプロパノールとなり、
精製処理液は水分の含有率が数％乃至１％未満の状態で
ベーパ槽に還流されることを特徴とする請求項１または
請求項２記載のベーパ乾燥装置。