JPS62169420A

JPS62169420A - 表面処理方法および装置

Info

Publication number: JPS62169420A
Application number: JP1010486A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Mizogami; 員章溝上; Susumu Nanko; 進南光; Masayoshi Kanematsu; 雅義兼松
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-07-25

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）本発明は付着液体の除去、特に、半導体ウェハの付着水
の除去に適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程においては、たとえば半導体ウェ
ハ（以下単にウェハともいう）を薬液処理した後、該ウ
ェハに付着した薬液を水洗し、さらにその結果ウェハに
付着した水を除去するための乾燥を行っている。この乾
燥方法に、いわゆる蒸気乾燥法がある。

上記乾燥技術については、特開昭５６−１６８０７２号
公ＩＩに記載されている。その概要は、溶剤を加熱して
発生させた蒸気中に被乾燥物を位置させ、該被乾燥物表
面に蒸気を凝縮させ、該凝縮溶剤により付着水の除去を
行うものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の蒸気乾燥方法においては、水滴が除去された後に
その乾燥跡が歿り、製造される半導体装置の不良の原因
になることがある。

上記水滴の乾燥跡は、半導体ウェハに付着した水滴が凝
縮したＩＰＡに徐々に溶解除去されるに従い、半導体ウ
ェハに付着した水と凝縮したＩＰＡの混合液が自然乾燥
する時、この液に混在していた異物が濃縮されることに
起因することが本発明者により見い出された。

本発明の目的は、被処理物に付着した水分を除去すると
生じる水滴の乾燥跡の発生を有効に防止できる技術を提
供することにある。

本発明の前記ならびにその他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明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、次の通りである。

すなわち、被処理物に付着した液体を凍結させ、該凍結
物を昇華させることにより上記液体の除去を行うもので
ある。

〔作用〕

上記手段によれば、たとえ水分中に異物が混在している
場合であっても該異物を濃縮することなく液体分を除去
できることにより、水滴の乾燥跡が発生することを防止
できるものである。

〔実施例〕

第１図は本発明による一実施例である表面処理装置を示
す概略説明図であり、第２図Ｔａ）〜（ｄ）は上記装置
を用いて行う表面処理工程の一部を示す概略断面図であ
る。

本実施例の表面処理装置は、気密性の本体容器（処理容
器）ｌを有し、該本体容器１の底部には排水用配管２が
接続されており、該排水用配管２にはバルブ３が取付け
られている。また、本体容器１の上部には蒸気供給配管
４および真空配管５が接続されている。前者４の他端部
には蒸気発生部６が接続されており、その途中に設けら
れたバルブ７により該蒸気発生部６と本体容器１とが仕
切られている。

上記の蒸気発生部６は筒状容器からなり、その底部には
溶剤であるイソプロピルアルコール（以下ＩＰＡという
）８が貯留されており、ＢＩｐＡ８の下部にはヒータ９
が設置されている。また、後者５には真空発生部１０が
接続されており、その途中に取付けられたバルブ１１を
開放することにより、本体容器ｌの内部を減圧すること
ができる。真空発生部ＩＯとしては、真空ポンプまたは
液化窒素の低温を利用して酸素Ｏｘ、窒素Ｎｔを液化さ
せて真空をつくる真空発生装置などが適用できる。

加えて、前記本体容器１の内部には、被処理物を液体に
より表面処理を行う表面処理液槽たとえば水洗槽１２が
設置されている。

上記水洗槽１２の対向する側壁部にはガス用配管１３お
よび１３ａが接続されており、該ガス用配管１３および
１３ａはそれぞれ本体容器ｌの対向する側壁を貫通形成
されている。そして、前者１３はバルブ１４を介して温
調ガス供給部１５に接続されており、後者１３ａはバル
ブ１４ａを介して外部に連通されている。

また、前記水洗槽１２の底部には給水用配管１６および
排液用配管１７が接続されており、それぞれにバルブ１
８および１８ａが取付けられている。

次に、本実施例の作用を説明する。

まず、前記水洗槽１２の所定部に半導体ウェハ１９を収
納したカセット２０を位置させる。この半導体ウェハ１
９は、薬液処理の後粗洗浄を行ったものである。

次いで、バルブ１８を開放し、上記水洗槽１２中に純水
を導入し、第１図において矢印で示すようにオーバーフ
ローさせながら、半導体ウェハ１９の最終洗浄を行う。

この状態の概略を拡大して示したのが第２図＋ａ＋であ
る。その間、オーバーフローした純水はパルプ３が開放
されている排水用配管２を通して排水される。

所望時間の洗浄を行った後、パルプ１８を閉じて同１８
ａを開放し、水洗槽１２中の純水を全て抜き取って最終
洗浄を終了する。

その後、パルプ７を開放し、ＩＰＡ８の蒸気を本体容器
ｌ内に導入し、半導体ウェハ１９の表面にＩＰＡを凝縮
させる。ＩＰＡの凝縮を終了した段階でパルプ７を閉じ
る。上記凝縮後の状態が第２図（ｂ）に示されている。

同図において、半導体ウェハ１９の表面に付着している
ものは最終洗浄時に付着した水分と上記の凝縮したＩＰ
Ａとの混合液２１である。

ｒＰＡのａｍが終了した後、同じく第２図（ｂｌに矢印
で示すように冷却ガス（たとえば液体窒素から蒸発させ
たクリーンな低温窒素ガス）を水洗槽１２中に導入し、
半導体ウェハ１９に付着している混合液２１を凍結させ
凍結液体２１ａとする（第２図（Ｃ））。上記冷却ガス
は、第１図においてパルプ１４および１４ａを開放し、
温調ガス供給部（冷却手段）１５から供給されるもので
ある。

次に、全てのパルプを閉じた後、パルプ１１を開放する
ことにより、本体容器１の内部を減圧状態にする。減圧
状態を維持することにより、半導体ウェハ１９の表面に
ある凍結液体２１ａの昇華を促進させ、該凍結液体２１
ａの除去を通して半導体ウェハ１９に付着した水分の除
去、すなわち乾燥を行うことができる。乾燥が完了した
状態が第２図（ｄｌに示しである。乾燥が終了した後、
温調ガス供給部１５から加温用ガスを供給し、半導体ウ
ェハ１９を常温に戻す。

以上説明したように、本実施例では、半導体ウェハ１９
を水洗−水抜き−ＩＰＡ凝縮−凍結−昇華一加温の順に
処理するものである。この方法によれば、凝縮した［Ｐ
Ａに付着した水を徐々に溶解せしめて行う通常の蒸気乾
燥の場合のように、付着した水に混在する異物が濃縮さ
れ、該異物が小面積に集中することにより発現する水滴
の乾燥跡の発生を防止できる。

特に、蒸気として供給されるＩＰＡに水分が含まれてい
る場合には、乾燥が不完全になり易いため、上記の水滴
の乾燥跡が発生し易い、しかし、本実施例の場合は水分
が含んでいる場合でも、上記理由による水滴の乾燥跡の
発生はない、それば、凍結昇華法故に小面積部に集中し
て異物が濃縮されることがないからである。したがって
、本実施例においては、高濃度のＩＰＡを使用すること
ができることはいうまでもなく、ＩＰＡがｌｌＱｗｔ％
の蒸気であっても十分である。なぜならば、本実施例に
おけるＩＰＡの役割は、半導体ウェハ１９の表面に付着
した水の溶解除去のみにあるのではなく、表面張力が大
きいが故に滴となる付着水に溶解し、その表面張力を低
下させ、該付着水を広面積に分散させる作用をも有して
いるからである。

その結果、付着水に混在する異物は、付着水が水滴で存
在している場合に比べ、大巾にその濃度が低下すること
になり、昇華により上記異物が全体に分散された状態で
乾燥されることになる。そのため、前記の理由による水
滴の乾燥跡の発生を防止できるものである。

なお、前記組成のＩＰＡ蒸気を供給するためには、蒸気
発生部６に貯留するＩＰＡは約３０ｗｔ％程度であれば
よい、したがって、経済的にも、安全対策上も好ましい
条件で乾燥を行うことができる。

また、本実施例においては、最終洗浄を行った後そのま
まの位置で半導体ウェハ１９の乾燥を行うため、酸ウェ
ハ１９を搬送する必要がない。それ故、搬送時にウェハ
１９または搬送治具（図示せず）等の機械的摩擦等によ
る発塵の心配がない。

そのため、上記発塵に起因する不良発生を未然に防止で
きる。

さらに、本実施例においては、可熱物であるＩＰＡをほ
ぼ閉鎖された系で、それも必要な量だけ使用するだけで
よい、したがって、作業場の安全を確保でき、かつ経済
的であると同時に環境保全に役立つものである。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、半導体ウェハ１９に付着した水を、該ウェハ１
９の表面に凝縮させたｒＰＡで広い範囲に分散させた後
、この水とＴＰＡの混合液を凍結させ、次いで減圧処理
を行って該凍結混合液を昇華除去することにより、上記
付着水に異物が混在している場合であっても、該異物が
小面積部分に濃縮されることを防止できるので、該濃縮
に起因する水滴の乾燥跡の発生を防止できる。

（２）、前記＋１１により、水滴の乾燥跡が原因となる
半導体装置の欠陥の発生を防止できる。

（３）、前記（１）において、［ＰＡｉ気として水との
混合物をも使用できるため、経済的にも安全管理上も優
位である。

＋４）、ｌＰＡはほぼ閉鎖された系で使用されることに
より、作業場の安全を確保でき、また環境の保全を図る
、二とができる。

＋５１．ＩＰＡは少ない量の使用で足りるので、経済的
である。

（６）、水洗槽１２が本体容器１の内部に設けられてい
ることにより、水洗後半導体ウェハ１９を搬送する必要
がないので、搬送時に該ウェハ１９に異物が付着するこ
とを防止できる。

（７）、前記（６）により、半導体ウェハ１９に付着し
た水に異物が混入することを防止できるので、水滴の乾
燥跡の発生防止をさらに徹底できる。

（８）、前記＋１１〜（７）により、信顛性の高い半導
体装置を安全な作業により安価に提供できる。

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、本発明は前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、水洗後に［ＰＡの凝縮を行った場合について
説明したが、水洗後直に冷却し、水滴自体を凍結して得
られる氷を昇華させることによっても同様に水滴の乾燥
跡の発生を防止できる。

また、本実施例では、ＩＰＡ蒸気の凝縮を半導体ウェハ
に付着した水の分散を目的に行う場合について説明した
が、これに限るものでなく通常の蒸気乾燥の場合と同様
に半導体ウェハの表面に■ＰＡ蒸気の凝縮を継続し、該
′ａ縮ＩＰＡにより付着水を可能な限り溶解除去した後
、凍結・昇華を行うこともできる。このように、本実施
例の表面処理装置は、蒸気乾燥にも適用できるものであ
る。

その場合、冷却ガスを所定温度に維持することにより、
ＩＰＡの凝縮による乾燥を繰り返し行うことや長時間に
わたって行うことができるため完全乾燥を行うことがで
きる。

すなわち、通常はＩＰＡ蒸気中に置かれた半導体ウェハ
１９はＩＰＡ蒸気により加熱され次第に昇温し、ｉｆ　
Ｉ　Ｐ　Ａ蒸気とほぼ同温度になるとＩＰＡ蒸気が飽和
状態にあっても凝縮しなくなる。ところが、上記装置を
用いれば、半導体ウェハ１９を冷却することができるた
め、常に該ウェハ１９を（ＰＡがＱ縮する温度に維持す
ることができるのである。なお、溶剤としてＩＰＡのみ
を示したが、これに限るものでないことはいうまでもな
い。

さらに、前記装置を用いれば、水洗槽１２の中で最終洗
浄のみでなく、薬液処理をも行うことにより、−切半導
体ウェハを外部に搬出することを排除できるため、搬送
が原因となる水滴の乾燥跡の発生を完全に防止すること
も可能となる。

また、被処理物は半導体ウェハに限るものでないことは
いうまでもない。

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
をその利用分野である被処理物の乾燥に主に適用した場
合について説明したが、それに限定されるものではな（
、たとえば、洗浄または蒸気エツチング等、蒸気を凝縮
させることにより行う処理であれば他の処理に適用して
有効な技術である。

〔発明の効果〕

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、下記の通りである
。

すなわち、被処理物に付着した液体を凍結させた後昇華
させることにより、該液体中に混在する異物を濃縮する
ことなく上記液体を除去できるので、被処理物の表面に
水滴の乾燥跡が発生することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例である表面処理装置を示
す概略説明図、第２図（ａｌ〜ｆｄ）は上記装置を用いて行う乾燥工程
の一部を示す概略断面図である。ｌ・・・本体容器（処理容器）、２・・・排水用配管、
３・・・バルブ、４・・・蒸気供給配管、５・・・真空
配管、６・・・蒸気発生部、７・・・バルブ、８・・・
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、９・・・ヒータ、
ｌＯ・・・真空発生部、１１・・・バルブ、１２・・・
水洗槽（表面処理液槽）、１３，１３ａ・・・ガス用配
管、１４゜１４ａ・・・バルブ、１５・・・温調ガス供
給部（冷却手段）、１６・・・給水用配管、１７・・・
排液用配管、１８．１８ａ・・・バルブ、１９・・・半
導体ウェハ、２０・・・カセット、２１・・・混合液、
２１ａ・・・凍結液体。第　　１　　図第　　２　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、被処理物に付着した液体を凍結し、その凍結液体を
昇華させて除去する表面処理方法。２、液体が水または水と溶剤との混合物であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面処理方法。３、処理容器と処理容器内の被処理物表面の付着物を冷
却する冷却手段と前記被処理物表面の付着物を昇華させ
る昇華手段とを備えてなる表面処理装置。４、冷却手段が、処理容器に接続された冷却用のガス供
給部であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
の表面処理装置。５、昇華手段が、処理容器内を減圧状態にするための処
理容器に接続された真空発生部であることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の表面処理装置。６、処理容器に処理液の蒸気供給手段が接続されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の表面処理
装置。７、処理容器内に洗浄槽が設置されていることを特徴と
する特許請求の範囲第３項記載の表面処理装置。８、前記ガス供給部が洗浄槽に連結されていることを特
徴とする特許請求の範囲第７項記載の表面処理装置。９、処理液の蒸気供給手段が設けられている処理容器内
に被処理物を液体により表面処理を行う表面処理液槽が
設置されていることを特徴とする表面処理装置。