半導体ウエハ処理方法および半導体ウエハ乾燥装置
【課題】 水洗および有機溶剤による洗浄の後の乾燥において、半導体ウエハを短時間で良好に処理可能な優れた半導体ウエハ処理方法および半導体ウエハ乾燥装置を提供すること。
【解決手段】 半導体ウエハの洗浄工程後に、半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける乾燥工程を行う半導体ウエハ処理方法であって、乾燥工程は、半導体ウエハへガスを吹き付ける際に、複数方向からのガスが半導体ウエハの主面上において交わらないように、ガスの吹き付けを制御することとする。また、半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける半導体ウエハ乾燥装置であって、半導体ウエハの一側面側からガスを噴射させる第１噴射パイプと、半導体ウエハの他の側面側からガスを噴射させる第２噴射パイプとを備え、第１噴射パイプおよび第２噴射パイプのうち少なくとも１つが移動しながら噴射可能であることとする。
【解決手段】 半導体ウエハの洗浄工程後に、半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける乾燥工程を行う半導体ウエハ処理方法であって、乾燥工程は、半導体ウエハへガスを吹き付ける際に、複数方向からのガスが半導体ウエハの主面上において交わらないように、ガスの吹き付けを制御することとする。また、半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける半導体ウエハ乾燥装置であって、半導体ウエハの一側面側からガスを噴射させる第１噴射パイプと、半導体ウエハの他の側面側からガスを噴射させる第２噴射パイプとを備え、第１噴射パイプおよび第２噴射パイプのうち少なくとも１つが移動しながら噴射可能であることとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコンウエハ等の半導体ウエハの処理方法および半導体ウエハ乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等の結晶系太陽電池素子の基板として用いられる半導体シリコンウエハは、デバイスの製造工程において、フッ酸、硝酸、水酸化ナトリウム等の種々の水溶液に浸漬し、エッチング、酸化膜除去等の処理をした後、水洗、乾燥処理を行うことがある。
【０００３】
上記乾燥処理が不十分であると、シリコンウエハに液滴が残り、この液滴がそのまま乾燥してウオーターマークと呼ばれるシミが残る。例えば太陽電池素子の製造工程において、シリコンウエハの表面上に、反射防止膜としてＣＶＤ（化学気相堆積）装置等を使用して窒化シリコン等の薄膜を製膜することがある。薄膜の製膜直前の水洗後の乾燥において、ウオーターマークが発生すると、この部分だけが反射防止膜の色が変化し色ムラとなる。このため、完成した太陽電池素子の外観を著しく損ねることがある。
【０００４】
そこで、例えば太陽電池素子のデバイス工程においては、１０〜７０枚程度のシリコンウエハをカセットに収容し、洗浄後、濡れた状態でカセットごと回転式のリンサードライヤーにセットし、回転の遠心力等を利用して水滴を飛ばし乾燥させていた。
【０００５】
このようなリンサードライヤーによる乾燥では、一度に乾燥できるカセットが２〜４個程度と少なく、また回転数の上昇と下降が有るため、上記のカセットのセットから乾燥まで時間がかかり処理効率が悪い。
【０００６】
この対策として、本出願人は、カセットに入れた複数のシリコンウエハに対し、水蒸気をスプレーした後、高圧の窒素ガスまたは空気をスプレーノズルよりブローし、乾燥することを提案した（下記特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−５４３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、カセットに入れた複数のシリコンウエハに対し水蒸気をスプレーした後、高圧の窒素ガスまたは空気をブローする方法では、水蒸気とガスの２段階の処理が必要になる。このため、時間がかかるうえに、高温、高圧の水蒸気を発生させる設備が別途必要になり、設備が大掛かりになる。
【０００９】
このような問題点に鑑み、本発明は水洗および有機溶剤による洗浄の後の乾燥において、半導体ウエハを短時間で良好に処理可能な優れた半導体ウエハ処理方法および半導体ウエハ乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る半導体ウエハ処理方法は、半導体ウエハの洗浄工程後に、前記半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける乾燥工程を行う半導体ウエハ処理方法であって、前記乾燥工程は、前記半導体ウエハへガスを吹き付ける際に、複数方向からのガスが前記半導体ウエハの主面上において交わらないように、ガスの吹き付けを制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置は、半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける半導体ウエハ乾燥装置であって、前記半導体ウエハの一側面側からガスを噴射させる第１噴射パイプと、前記半導体ウエハの他の側面側からガスを噴射させる第２噴射パイプとを備え、前記第１噴射パイプおよび前記第２噴射パイプのうち少なくとも１つが移動しながら噴射可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一形態に係る半導体ウエハ処理方法および半導体ウエハ乾燥装置によれば、水蒸気等の使用が不要であるので、簡単で迅速に処理を行える。また、半導体ウエハに対して多方向からガスの吹き付けが可能なため、短時間での乾燥が可能である。さらに、半導体ウエハ上の液滴をほぼ完全に乾燥でき、ウオーターマーク等の発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】シリコンウエハの洗浄工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ半導体ウエハを収容したカセットを洗浄槽から引き上げる様子を示す一部断面図である。
【図２】本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置を説明する斜視図である。
【図３】本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置を構成する噴射パイプの一部分を示す斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ本発明の一形態に係る半導体ウエハ処理方法の手順を説明する概略側面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上側噴射パイプによりブローされたガスと左側面噴射パイプによりブローされたガスが半導体ウエハの主面上において交わる様子を模式的に示す正面図である。
【図６】カセットを傾斜させてブローする状態を説明する側面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置の他の例を示す斜視図であり、（ｂ）は模式的に示す側面図である。
【図８】底部吸引容器の詳細を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について模式的に示した図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各図面においてまたは図面同士の関係において、構成要素同士のサイズの大小関係は、必ずしも実際の様子を正確に反映しているわけではない。
【００１５】
まず、シリコンウエハの洗浄工程について説明する。図１（ａ）〜（ｃ）および図２において、カセット２に立てて収容された複数枚の半導体ウエハであるシリコンウエハ１は、例えば単結晶または多結晶のシリコンからなる。その厚さは例えば０．１５〜０．４ｍｍ程度であり、その主面の平面形状は円形状、正方形状または矩形状である。また、その大きさは円形状の場合、直径１００〜２００ｍｍ程度、正方形状または矩形状の場合は一辺が１００〜２００ｍｍ程度である。
【００１６】
カセット２は、シリコンウエハ１の複数を、間隔をあけて立てた状態で並べて収容できる。その材質は乾燥の前工程で酸やアルカリ等の処理を行う場合には、フッ素樹脂またはポリプロピレン等の耐酸性の樹脂である。また前工程で２５０℃以上の温度とする場合、有機溶剤を使用する場合などでは、ステンレス等の金属製とするとよい。カセット２は後記するように、その側面と底部にサイドバーが設けられており、シリコンウエハ１が乾燥しやすい構造としている。
【００１７】
シリコンウエハ１の洗浄工程では、例えばシリコンウエハ１を収容したカセット２を水酸化ナトリウム水溶液またはフッ酸等に浸漬し、エッチング等の処理を行った後、純水等を満たした複数の洗浄槽２０に、一定時間毎の浸漬と次の槽への移動を繰り返し洗浄していく。
【００１８】
この処理において、シリコンウエハ１を収容したカセット２を洗浄槽２０から引き上げる手順は以下の通りである。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、洗浄槽２０内の純水等の洗浄液２１にシリコンウエハ１を収容したカセット２を浸漬する。一定時間経過後、図１（ｂ）に示すように、まず排液配管２２に繋がる開閉弁を開け、洗浄液２１を洗浄槽２０内にカセット２を残したまま排液する。その後、図１（ｃ）に示すように、シリコンウエハ１を収容したカセット２を液のない状態の洗浄槽２０から作業者またはロボットアームにて引き上げる。
【００２０】
このように、シリコンウエハ１を収容したカセット２を洗浄液のない状態の洗浄槽２０から引き上げることにより、シリコンウエハ１が洗浄液の抵抗により割れることなく、カセット２を引き上げることが可能となる。特に、２５０μｍ以下の薄いシリコンウエハ１の洗浄に最適である。
【００２１】
また、純水等の洗浄液を有効利用するため、予備タンクを用意して、排液した洗浄液を予備タンクに一旦溜め、カセットを引き上げた後、再度、同一または別の洗浄槽に予備タンクから戻して使用してもよい。
【００２２】
また、洗浄槽２０の底部にカセット２内のシリコンウエハ１の並び方向に傾斜させ、傾けた状態で洗浄液中に浸漬し、引き上げるときも同様に、カセット２の内のシリコンウエハ１の並び方向に傾けた状態で引き上げることが望ましい。これにより、カセット２内で薄いシリコンウエハ１の上部または下部が重なり、洗浄が不十分になるようなことが無くなる。
【００２３】
また、カセット２に収容されたシリコンウエハ１を、乾燥前に７０℃以上の水に浸漬することが望ましい。カセット２とシリコンウエハ１の温度を上昇させることにより、その後の洗浄液で濡れた状態でカセット２に収容された状態のシリコンウエハ１に、ガスを吹き付ける（以下、「ブローする」ともいう）ことによるシリコンウエハ１の乾燥時間を短縮できる。そして、シリコンウエハ１とカセット２に設けた後記するサイドバーとの接触部分の水も確実に乾燥でき、ウオーターマークおよび乾燥残りが発生しにくい良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。
【００２４】
さらに、上述の乾燥前または７０℃以上の水に浸漬する前において、カセット２に入っているシリコンウエハ１が有機溶剤で濡れている場合、その有機溶剤はメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールおよびアセトンの内、少なくとも一つを含むことが望ましい。すなわち、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールおよびアセトンは水に溶けやすいため、これらを含むことにより７０℃以上の水への浸漬等で容易に水と混ざり合い、洗浄の汚れおよび乾燥が不十分な部分が発生しにくい。また、ウオーターマークや乾燥残りが発生しにくい良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。また、工程で使用する有機溶剤がトルエンやキシレン等の水と混ざりにくいものである場合には、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールまたはアセトンに一度浸漬し、置換することが望ましい。
【００２５】
このような洗浄後カセット２に収容されたシリコンウエハ１に対して乾燥工程を行う。この乾燥工程においては、シリコンウエハ１の複数の面へガスをブローする。図２に乾燥工程に使用する半導体ウエハ乾燥装置の一例を示す。
【００２６】
図２に示すように、半導体ウエハ乾燥装置は、シリコンウエハ１の複数の面へガスを吹き付ける装置である。シリコンウエハ１の一側面側（図２の例では上部側面側）からガスを噴射させる第１噴射パイプである上側噴射パイプ５と、シリコンウエハ１の他の側面側（図２の例では左右いずれかの側面側）からガスを噴射させる第２噴射パイプである左側噴射パイプ６ａまたは右側噴射パイプ６ｂとを少なくとも備えている。各噴射パイプは後記するブローノズル７を複数備えている。そして、これらの噴射パイプのうち少なくとも１つがこの装置に挿入されたカセット２の周囲を移動しながら噴射可能である。例えば、各噴射パイプの駆動は、そのパイプ部分にステンレス等で作製された固定用のブラケット６ｂ２をはめ込みネジ等で固定し、このブラケット６ｂ２をサーボモータまたはステッピングモータ等を使用することにより位置制御可能な一軸ロボット６ｂ３を接続することにより行う。パイプ部８の他端部は、電磁弁等の開閉装置（不図示）を介して高圧のガスのライン６ｂ１に接続されている。
【００２７】
なお、カセット２の側面と底部には、サイドバー３が設けられている。サイドバー３は、カセット２の一側面と底部のそれぞれに２〜３本程度取り付けられ、その内面側の面には２〜８ｍｍ程度のピッチで、Ｖ字形状の溝が上下方向に形成されている。シリコンウエハ１はこのＶ字形状の溝部に差し込まれるようにカセット２内に収容される。このように、サイドバー３でシリコンウエハ１の端部の側面と底部を部分的に支持するのは、ガスのブローがシリコンウエハ１に当たりやすくするためである。
【００２８】
図３に半導体ウエハ乾燥装置を構成する上側噴射パイプ５の斜視図を示す。なお、左側噴射パイプ６ａおよび右側噴射パイプ６ｂも同様の構成である。各噴射パイプは、直径２０〜５０ｍｍ程度のステンレスまたは塩化ビニル製のパイプ部８の一端部を溶接等で閉じ、パイプ部８の側面に複数のブローノズル７をネジまたは溶接等により取り付けたものである。このブローノズル７の個数、ピッチおよびブローパターン等は、乾燥させるシリコンウエハ１の枚数やカセット２の大きさ等を考慮して決定すればよい。
【００２９】
各噴射パイプは、ガスのブローをシリコンウエハ１の左右側面毎に片側から行う。さらに、ガスの吹き付けをシリコンウエハ１の一側面側の一端から他端に移動させながら行うようにする。すなわち、例えば、カセット２に納められたシリコンウエハ１の上側側面に対し平行に左右方向に動くように構成されており、左側噴射パイプ６ａおよび右側噴射パイプ６ｂもシリコンウエハ１の左右の側面に対し平行に上下方向に動くように構成されている。
【００３０】
次に、シリコンウエハ１の乾燥方法の手順について説明する。図４（ａ）〜（ｈ）は、それぞれシリコンウエハ１が収容されているカセット２を側面側よりみた模式図であり、乾燥時における噴射パイプ５、６ａ、６ｂの動きとガス１０のブローの様子を示したものである（矢印の有るものがガス１０が噴射されている）。
【００３１】
水または有機溶剤により濡れた状態でシリコンウエハ１が収容されたカセット２を、装置にセットする。すなわち、噴射パイプ５、６ａ、６ｂの配置されている載置台のほぼ中央部にカセット２を載置する。
【００３２】
シリコンウエハ１の中央上部に位置した上側噴射パイプ５に繋がる弁を開け、図４（ａ）に示すように、ガス１０によるブローを行いながらシリコンウエハ１の上側側面に対して平行に左側へ、カセット２の外側上部まで徐々に移動する。上側噴射パイプ５がカセット２の左外側の上部まで移動したら、その位置で停止して２〜１０秒程度ガス１０によるブローを行う。その後、ガスによるブローを行いながら、図４（ｂ）に示すように、カセット２の右外側の上部まで移動し、その位置で停止して、２〜１０秒程度ガス１０によるブローを行う。上側噴射パイプ５をカセット２の左右の外側まで移動させるのは、ガス１０によるブローにより左右のサイドバー３のＶ字形状の溝部分に残っている洗浄液を除去するためである。
【００３３】
その後、図４（ｃ）に示すように、上側噴射パイプ５によるガス１０のブローを行いながら、カセット２内のシリコンウエハ１の右外側よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度左側に寄った部位の上部まで移動し停止する。さらに、左側面噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの２／３〜３／４程度の高さから鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。
【００３４】
この際、シリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハの左側面側から左側面噴射パイプ６ａによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないように制御している。
【００３５】
図５は、この上側噴射パイプ５によりブローされたガスと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線が交わる状態を示す模式図である。図５（ａ）はシリコンウエハ１の主面上で交わる状態の一例を示し、図５（ｂ）はシリコンウエハ１の主面上で交わらない状態の一例を示している。図５（ａ）（ｂ）において、１０ａは上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線を示し、１０ｂは左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線を示す。また１２ａ、１２ｂは、それぞれ上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ａと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ｂとの交点を示す。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、上側噴射パイプ５の位置がシリコンウエハ１の上部の中央に近い場合、または左側面噴射パイプ６ａの傾斜角度が大きい場合などでは、上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ａと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ｂとの交点１２ａは、平面視してシリコンウエハ１の主面内にあるため、両者が互いに干渉する。このため、シリコンウエハ１が割れたり、シリコンウエハ１上の洗浄液の乾燥が不十分となる。
【００３７】
これに対し、図５（ｂ）に示すように、上側噴射パイプ５の位置がシリコンウエハ１の上部の近く、または左側噴射パイプ６ａの傾斜角度が小さい場合などでは、上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ａと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ｂとの交点１２ｂはシリコンウエハ１の面の外側にある。このため、両者が互いに干渉することが無いので、シリコンウエハ１が割れることがなく、シリコンウエハ１の乾燥も十分となる。このように、シリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハ１の左側面側から左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないように、上側噴射パイプ５と左側噴射パイプ６ａの位置および左側噴射パイプ６ａの傾斜角度を決定しなければならない。
【００３８】
その後、図４（ｄ）に示すように、上側噴射パイプ５を、ガス１０によるブローを行いながらカセット２内のシリコンウエハ１の左側端部よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度の右側に寄った部位の上部まで移動する。さらに、右側噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハの高さの２／３〜３／４程度の高さから鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。これにおいても、上述したようにシリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハ１の右側面側から右側噴射パイプ６ｂによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないようにしなければならない。
【００３９】
その後図４（ｅ）に示すように、上側噴射パイプ５をガス１０によるブローを行いながら、カセット２内のシリコンウエハ１の左側端部よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度の右側に寄った部位の上部まで移動し、さらにその位置からシリコンウエハ１の右側端部よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度の左側に寄った部位の上部まで移動する。以後、上側噴射パイプ５は、この２点の間を往復することを繰り返す。さらに左側噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／２程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガスを２〜１０秒程度ブローする。
【００４０】
その後図４（ｆ）に示すように、上側噴射パイプ５は、上記の２点の間を往復することを繰り返しながら、右側噴射パイプ６ｂをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／２程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガスを２〜１０秒程度ガス１０をブローする。
【００４１】
その後図４（ｇ）に示すように、上側噴射パイプ５は、上記の２点の間を往復することを繰り返しながら、左側噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／４から１／３程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。
【００４２】
その後図４（ｈ）に示すように、上側噴射パイプ５は、上記の２点の間を往復することを繰り返しながら、右側噴射パイプ６ｂをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／４から１／３程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。
【００４３】
図４（ｅ）から（ｈ）においても、上述したようにシリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハ１の側面側からの噴射パイプ６ａ、６ｂによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないようにしなければならない。
【００４４】
また噴射パイプ５、６ａ、６ｂの移動速度は、２０ｍｍ／秒以上８０ｍｍ／秒以下であることが望ましい。すなわち移動速度をこの範囲内にすることにより、乾燥が十分となり液滴が残ることがなく、作業効率が良好となる。さらに、ガスの圧力は、均一にスプレーし乾燥を十分にするために、ブローノズル７の直前で３×１０５Ｐａ以上が最適である。
【００４５】
このように、シリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローする。また、シリコンウエハ１の側面側から高さを徐々に下げながら斜め方向にブローすることにより、大面積で薄いシリコンウエハでも割ることがなく、洗浄液の液滴をシリコンウエハ上にできるだけ残さないようにして乾燥させることが可能となる。
【００４６】
本実施形態の処理方法においては、ブローするガスは空気、窒素ガスまたはアルゴンガス等の各種ガスが使用可能であるが、特にシリコンウエハ１の表面に酸化膜の形成を抑え簡便に使用可能なものとして、空気または窒素ガスが望ましい。
【００４７】
また、乾燥時間を短くするには、ブローするガスの温度をブローノズル７の直前で８０℃以上２５０℃以下に昇温しておくことが望ましい。これにより、乾燥時間の短縮が効果的に行え、シリコンウエハ１に酸化膜の形成が促進されにくい。しかも、シリコンウエハ１およびカセット２に部分的な温度差が生じて、シリコンウエハ１の反り等で割れおよびクラックが発生しにくい。さらに、カセット２が熱膨張により変形しにくく、樹脂製のカセット２においても融けにくく、破損、劣化等もしにくい。
【００４８】
上記乾燥工程において、シリコンウエハ１の収容されているカセット２は、水平面に対し前後方向（シリコンウエハの並んでいるいる方向）に傾斜させることが望ましい。図６は、カセット２を傾斜させてブローする状態を示した模式図である。図６において１５は載置台、１６は下角部用噴射パイプ、θは傾斜角度を示す。
【００４９】
図６に示すように、載置台１５は樹脂製またはステンレス等の金属製であり、カセット２の寸法と同じか５〜１５ｍｍ程度小さめに直方体状に作製されている。ここで、カセット２の載置される面には、カセット２が滑り落ちにくいように、粗面化しておくことが望ましい。この際、載置台１５の底部にスペーサー等を置くことにより角度θ傾けるようにすればよい。このようにして、洗浄液で濡れた状態の複数のシリコンウエハ１の収容されているカセット２が前後方向に傾斜するように載置する。
【００５０】
カセット２を水平面に対しシリコンウエハ１の並んでいる方向に角度θ傾斜させることにより、カセット２の中でシリコンウエハ１が一定方向に倒れる。これにより、隣接するシリコンウエハ１同士が等間隔でほぼ平行に並ぶことになる。このため、カセット２を水平面に置いた場合などは、その際の衝撃またはガスをブローしたときのシリコンウエハの振動等で、シリコンウエハ１の上端部同士が洗浄液の作用で貼り付き、ブローしたガスがシリコンウエハ１の表面に当たらないことがある。カセット２を傾斜させることにより、シリコンウエハ１同士が等間隔でほぼ平行に並ぶことになる。また、上記のような衝撃や振動があっても自重により元の位置に戻ろうとするため、シリコンウエハ１の上端部同士が洗浄液の作用で貼り付くことが無く、シリコンウエハの乾燥をより安定させることができる。
【００５１】
さらにカセット２を傾斜させたことにより、洗浄液が下方向に流れ、カセット２の下部の角部に集まってくるため、この部分を下角側噴射パイプ１６でガスをブローすることにより、洗浄液を効率良く飛散させることも可能である。
【００５２】
上記傾斜角度θは５度以上３５度以下であることが望ましい。傾斜角度θがこの範囲内にあると、シリコンウエハ１の上端部の貼り付き抑制が効果的に行え、カセット２が載置台１５から滑り落ちにくい。
【００５３】
次に、半導体ウエハ乾燥装置の他の例について説明する。図７（ａ），（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１が収容されているカセット２は空気の吸引が可能に構成された底部吸引容器２５上に位置している。この状態において、上述のように噴射パイプ５、６ａ、６ｂからガスのブローが行われ、さらに底部吸引容器２５からの吸引も行われる。
【００５４】
図８に示すように、底部吸引容器２５は、その両端が封止され上面に開口部を設けた減圧部２５ａと減圧部２５ａの開口部長手方向の両端部から斜め上方に延びた載置部２５ｂと載置部２５ｂの両端部を塞ぐ側面部２５ｃとから成る。
【００５５】
減圧部２５ａは、例えばステンレス製であり、一辺の長さが３０〜５０ｍｍ程度の断面矩形状である直方体状の溝または断面が直径３０〜５０ｍｍ程度の円形である円柱状の溝であり、その厚みは１ｍｍ程度とする。また、減圧部２５ａの長さはカセット２の長さより３〜８ｍｍ程度長く作製される。なぜなら、減圧部２５ａの長さがこの範囲であれば、長手方向端部でのシリコンウエハ１の乾燥に寄与しない吸引を抑制でき、乾燥時間を短くすることができるからであり、さらに、シリコンウエハ１が収容されているカセット２を底部吸引容器２５上に載置する際に、側面部２５ｃとカセット２またはシリコンウエハ１とが衝突してシリコンウエハ１に割れ、カケ等が発生することが抑制されるからである。
また、減圧部２５ａの中央底部には、シリコンウエハ１の乾燥に伴って発生する液滴を排水するための配水管２６が溶接等で取り付けられている。さらに、減圧部２５ａの側面部または底部には、減圧配管２７が溶接等で取り付けられている。この減圧配管２７の他端部には真空ポンプ等の減圧手段２８が接続されており、減圧部２５ａの内部が１×１０４〜８×１０４Ｐａ程度に減圧されるようにしてある。
【００５６】
載置部２５ｂはカセット２を配置するためのものであり、厚さ１〜３ｍｍ程度のステンレス等からなる金属板、または、フッ素樹脂、ポリプロピレン等の樹脂板で作製される。また、この載置部２５ｂは、減圧部２５ａの開口部長手方向に沿った両端部から斜め上方に広がる態様で、２枚の板が溶接またはネジ止め等で取り付けられる。この載置部２５ｂの両端部は、例えば載置部２５ｂと同様な板で作製された側面部２５ｃにより塞がれる。なお、載置部２５ｂは、搭載するカセット２の大きさに応じて安定に配置しやすいように段状に形成されていてもよい。
【００５７】
このような構成により、水等で濡れた状態のシリコンウエハ１が収容されているカセット２は、底部吸引容器２５の載置部２５ｂ上に配置される。その状態で、噴射パイプ５、６ａ、６ｂからのガスのブローが行われる。さらに、減圧手段２８により減圧部２５ａ内部が減圧され吸引が行われる。これにより、カセット２周辺からその底部にある減圧部２５ａに向けた空気の流れができ、噴射パイプ５、６ａ、６ｂからブローされたガスは、その流れの勢いを大きく低下させること無く減圧部２５ａに向け効率よく流れることになる。このため、通常ではブローされたガスの勢いが低下して、除去しにくいシリコンウエハ１とカセット２の最下部にある液滴を、効果的に除去することが可能になる。
【００５８】
さらに、カセット２の周辺からその底部にある減圧部２５ａに向けた空気流れのため、一旦シリコンウエハ１およびカセット２から飛ばされた液滴が、減圧部２５ａに吸い込まれるように除去される。このため、シリコンウエハ１やカセット２の別の部位に再付着することが無くなり、乾燥時間の短縮が可能となる。
【００５９】
なお、半導体ウエハとしてシリコンウエハを例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、各種材質の半導体ウエハに適用可能である。また、カセット２とそれを搭載する底部吸引容器２５とは一体的に構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１：シリコンウエハ
２：カセット
３：カセットのサイドバー
５：上側噴射パイプ
６ａ：左側噴射パイプ
６ｂ：右側噴射パイプ
１０ａ：上側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線
１０ｂ：左側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線
１２ａ、１２ｂ：上側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線と左側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線との交点
１５：載置台
１６：下角側噴射パイプ
２０：洗浄槽
２１：洗浄液
２２：排液配管
θ：傾斜角度
２５：底部吸引容器
２５ａ：減圧部
２５ｂ：載置部
２５ｃ：側面部
２６：排水管
２７：減圧配管
２８：減圧手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコンウエハ等の半導体ウエハの処理方法および半導体ウエハ乾燥装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等の結晶系太陽電池素子の基板として用いられる半導体シリコンウエハは、デバイスの製造工程において、フッ酸、硝酸、水酸化ナトリウム等の種々の水溶液に浸漬し、エッチング、酸化膜除去等の処理をした後、水洗、乾燥処理を行うことがある。
【０００３】
上記乾燥処理が不十分であると、シリコンウエハに液滴が残り、この液滴がそのまま乾燥してウオーターマークと呼ばれるシミが残る。例えば太陽電池素子の製造工程において、シリコンウエハの表面上に、反射防止膜としてＣＶＤ（化学気相堆積）装置等を使用して窒化シリコン等の薄膜を製膜することがある。薄膜の製膜直前の水洗後の乾燥において、ウオーターマークが発生すると、この部分だけが反射防止膜の色が変化し色ムラとなる。このため、完成した太陽電池素子の外観を著しく損ねることがある。
【０００４】
そこで、例えば太陽電池素子のデバイス工程においては、１０〜７０枚程度のシリコンウエハをカセットに収容し、洗浄後、濡れた状態でカセットごと回転式のリンサードライヤーにセットし、回転の遠心力等を利用して水滴を飛ばし乾燥させていた。
【０００５】
このようなリンサードライヤーによる乾燥では、一度に乾燥できるカセットが２〜４個程度と少なく、また回転数の上昇と下降が有るため、上記のカセットのセットから乾燥まで時間がかかり処理効率が悪い。
【０００６】
この対策として、本出願人は、カセットに入れた複数のシリコンウエハに対し、水蒸気をスプレーした後、高圧の窒素ガスまたは空気をスプレーノズルよりブローし、乾燥することを提案した（下記特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−５４３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、カセットに入れた複数のシリコンウエハに対し水蒸気をスプレーした後、高圧の窒素ガスまたは空気をブローする方法では、水蒸気とガスの２段階の処理が必要になる。このため、時間がかかるうえに、高温、高圧の水蒸気を発生させる設備が別途必要になり、設備が大掛かりになる。
【０００９】
このような問題点に鑑み、本発明は水洗および有機溶剤による洗浄の後の乾燥において、半導体ウエハを短時間で良好に処理可能な優れた半導体ウエハ処理方法および半導体ウエハ乾燥装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る半導体ウエハ処理方法は、半導体ウエハの洗浄工程後に、前記半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける乾燥工程を行う半導体ウエハ処理方法であって、前記乾燥工程は、前記半導体ウエハへガスを吹き付ける際に、複数方向からのガスが前記半導体ウエハの主面上において交わらないように、ガスの吹き付けを制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置は、半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける半導体ウエハ乾燥装置であって、前記半導体ウエハの一側面側からガスを噴射させる第１噴射パイプと、前記半導体ウエハの他の側面側からガスを噴射させる第２噴射パイプとを備え、前記第１噴射パイプおよび前記第２噴射パイプのうち少なくとも１つが移動しながら噴射可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一形態に係る半導体ウエハ処理方法および半導体ウエハ乾燥装置によれば、水蒸気等の使用が不要であるので、簡単で迅速に処理を行える。また、半導体ウエハに対して多方向からガスの吹き付けが可能なため、短時間での乾燥が可能である。さらに、半導体ウエハ上の液滴をほぼ完全に乾燥でき、ウオーターマーク等の発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】シリコンウエハの洗浄工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ半導体ウエハを収容したカセットを洗浄槽から引き上げる様子を示す一部断面図である。
【図２】本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置を説明する斜視図である。
【図３】本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置を構成する噴射パイプの一部分を示す斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ本発明の一形態に係る半導体ウエハ処理方法の手順を説明する概略側面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上側噴射パイプによりブローされたガスと左側面噴射パイプによりブローされたガスが半導体ウエハの主面上において交わる様子を模式的に示す正面図である。
【図６】カセットを傾斜させてブローする状態を説明する側面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の一形態に係る半導体ウエハ乾燥装置の他の例を示す斜視図であり、（ｂ）は模式的に示す側面図である。
【図８】底部吸引容器の詳細を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について模式的に示した図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各図面においてまたは図面同士の関係において、構成要素同士のサイズの大小関係は、必ずしも実際の様子を正確に反映しているわけではない。
【００１５】
まず、シリコンウエハの洗浄工程について説明する。図１（ａ）〜（ｃ）および図２において、カセット２に立てて収容された複数枚の半導体ウエハであるシリコンウエハ１は、例えば単結晶または多結晶のシリコンからなる。その厚さは例えば０．１５〜０．４ｍｍ程度であり、その主面の平面形状は円形状、正方形状または矩形状である。また、その大きさは円形状の場合、直径１００〜２００ｍｍ程度、正方形状または矩形状の場合は一辺が１００〜２００ｍｍ程度である。
【００１６】
カセット２は、シリコンウエハ１の複数を、間隔をあけて立てた状態で並べて収容できる。その材質は乾燥の前工程で酸やアルカリ等の処理を行う場合には、フッ素樹脂またはポリプロピレン等の耐酸性の樹脂である。また前工程で２５０℃以上の温度とする場合、有機溶剤を使用する場合などでは、ステンレス等の金属製とするとよい。カセット２は後記するように、その側面と底部にサイドバーが設けられており、シリコンウエハ１が乾燥しやすい構造としている。
【００１７】
シリコンウエハ１の洗浄工程では、例えばシリコンウエハ１を収容したカセット２を水酸化ナトリウム水溶液またはフッ酸等に浸漬し、エッチング等の処理を行った後、純水等を満たした複数の洗浄槽２０に、一定時間毎の浸漬と次の槽への移動を繰り返し洗浄していく。
【００１８】
この処理において、シリコンウエハ１を収容したカセット２を洗浄槽２０から引き上げる手順は以下の通りである。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、洗浄槽２０内の純水等の洗浄液２１にシリコンウエハ１を収容したカセット２を浸漬する。一定時間経過後、図１（ｂ）に示すように、まず排液配管２２に繋がる開閉弁を開け、洗浄液２１を洗浄槽２０内にカセット２を残したまま排液する。その後、図１（ｃ）に示すように、シリコンウエハ１を収容したカセット２を液のない状態の洗浄槽２０から作業者またはロボットアームにて引き上げる。
【００２０】
このように、シリコンウエハ１を収容したカセット２を洗浄液のない状態の洗浄槽２０から引き上げることにより、シリコンウエハ１が洗浄液の抵抗により割れることなく、カセット２を引き上げることが可能となる。特に、２５０μｍ以下の薄いシリコンウエハ１の洗浄に最適である。
【００２１】
また、純水等の洗浄液を有効利用するため、予備タンクを用意して、排液した洗浄液を予備タンクに一旦溜め、カセットを引き上げた後、再度、同一または別の洗浄槽に予備タンクから戻して使用してもよい。
【００２２】
また、洗浄槽２０の底部にカセット２内のシリコンウエハ１の並び方向に傾斜させ、傾けた状態で洗浄液中に浸漬し、引き上げるときも同様に、カセット２の内のシリコンウエハ１の並び方向に傾けた状態で引き上げることが望ましい。これにより、カセット２内で薄いシリコンウエハ１の上部または下部が重なり、洗浄が不十分になるようなことが無くなる。
【００２３】
また、カセット２に収容されたシリコンウエハ１を、乾燥前に７０℃以上の水に浸漬することが望ましい。カセット２とシリコンウエハ１の温度を上昇させることにより、その後の洗浄液で濡れた状態でカセット２に収容された状態のシリコンウエハ１に、ガスを吹き付ける（以下、「ブローする」ともいう）ことによるシリコンウエハ１の乾燥時間を短縮できる。そして、シリコンウエハ１とカセット２に設けた後記するサイドバーとの接触部分の水も確実に乾燥でき、ウオーターマークおよび乾燥残りが発生しにくい良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。
【００２４】
さらに、上述の乾燥前または７０℃以上の水に浸漬する前において、カセット２に入っているシリコンウエハ１が有機溶剤で濡れている場合、その有機溶剤はメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールおよびアセトンの内、少なくとも一つを含むことが望ましい。すなわち、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールおよびアセトンは水に溶けやすいため、これらを含むことにより７０℃以上の水への浸漬等で容易に水と混ざり合い、洗浄の汚れおよび乾燥が不十分な部分が発生しにくい。また、ウオーターマークや乾燥残りが発生しにくい良好な乾燥状態を確実なものとすることができる。また、工程で使用する有機溶剤がトルエンやキシレン等の水と混ざりにくいものである場合には、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールまたはアセトンに一度浸漬し、置換することが望ましい。
【００２５】
このような洗浄後カセット２に収容されたシリコンウエハ１に対して乾燥工程を行う。この乾燥工程においては、シリコンウエハ１の複数の面へガスをブローする。図２に乾燥工程に使用する半導体ウエハ乾燥装置の一例を示す。
【００２６】
図２に示すように、半導体ウエハ乾燥装置は、シリコンウエハ１の複数の面へガスを吹き付ける装置である。シリコンウエハ１の一側面側（図２の例では上部側面側）からガスを噴射させる第１噴射パイプである上側噴射パイプ５と、シリコンウエハ１の他の側面側（図２の例では左右いずれかの側面側）からガスを噴射させる第２噴射パイプである左側噴射パイプ６ａまたは右側噴射パイプ６ｂとを少なくとも備えている。各噴射パイプは後記するブローノズル７を複数備えている。そして、これらの噴射パイプのうち少なくとも１つがこの装置に挿入されたカセット２の周囲を移動しながら噴射可能である。例えば、各噴射パイプの駆動は、そのパイプ部分にステンレス等で作製された固定用のブラケット６ｂ２をはめ込みネジ等で固定し、このブラケット６ｂ２をサーボモータまたはステッピングモータ等を使用することにより位置制御可能な一軸ロボット６ｂ３を接続することにより行う。パイプ部８の他端部は、電磁弁等の開閉装置（不図示）を介して高圧のガスのライン６ｂ１に接続されている。
【００２７】
なお、カセット２の側面と底部には、サイドバー３が設けられている。サイドバー３は、カセット２の一側面と底部のそれぞれに２〜３本程度取り付けられ、その内面側の面には２〜８ｍｍ程度のピッチで、Ｖ字形状の溝が上下方向に形成されている。シリコンウエハ１はこのＶ字形状の溝部に差し込まれるようにカセット２内に収容される。このように、サイドバー３でシリコンウエハ１の端部の側面と底部を部分的に支持するのは、ガスのブローがシリコンウエハ１に当たりやすくするためである。
【００２８】
図３に半導体ウエハ乾燥装置を構成する上側噴射パイプ５の斜視図を示す。なお、左側噴射パイプ６ａおよび右側噴射パイプ６ｂも同様の構成である。各噴射パイプは、直径２０〜５０ｍｍ程度のステンレスまたは塩化ビニル製のパイプ部８の一端部を溶接等で閉じ、パイプ部８の側面に複数のブローノズル７をネジまたは溶接等により取り付けたものである。このブローノズル７の個数、ピッチおよびブローパターン等は、乾燥させるシリコンウエハ１の枚数やカセット２の大きさ等を考慮して決定すればよい。
【００２９】
各噴射パイプは、ガスのブローをシリコンウエハ１の左右側面毎に片側から行う。さらに、ガスの吹き付けをシリコンウエハ１の一側面側の一端から他端に移動させながら行うようにする。すなわち、例えば、カセット２に納められたシリコンウエハ１の上側側面に対し平行に左右方向に動くように構成されており、左側噴射パイプ６ａおよび右側噴射パイプ６ｂもシリコンウエハ１の左右の側面に対し平行に上下方向に動くように構成されている。
【００３０】
次に、シリコンウエハ１の乾燥方法の手順について説明する。図４（ａ）〜（ｈ）は、それぞれシリコンウエハ１が収容されているカセット２を側面側よりみた模式図であり、乾燥時における噴射パイプ５、６ａ、６ｂの動きとガス１０のブローの様子を示したものである（矢印の有るものがガス１０が噴射されている）。
【００３１】
水または有機溶剤により濡れた状態でシリコンウエハ１が収容されたカセット２を、装置にセットする。すなわち、噴射パイプ５、６ａ、６ｂの配置されている載置台のほぼ中央部にカセット２を載置する。
【００３２】
シリコンウエハ１の中央上部に位置した上側噴射パイプ５に繋がる弁を開け、図４（ａ）に示すように、ガス１０によるブローを行いながらシリコンウエハ１の上側側面に対して平行に左側へ、カセット２の外側上部まで徐々に移動する。上側噴射パイプ５がカセット２の左外側の上部まで移動したら、その位置で停止して２〜１０秒程度ガス１０によるブローを行う。その後、ガスによるブローを行いながら、図４（ｂ）に示すように、カセット２の右外側の上部まで移動し、その位置で停止して、２〜１０秒程度ガス１０によるブローを行う。上側噴射パイプ５をカセット２の左右の外側まで移動させるのは、ガス１０によるブローにより左右のサイドバー３のＶ字形状の溝部分に残っている洗浄液を除去するためである。
【００３３】
その後、図４（ｃ）に示すように、上側噴射パイプ５によるガス１０のブローを行いながら、カセット２内のシリコンウエハ１の右外側よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度左側に寄った部位の上部まで移動し停止する。さらに、左側面噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの２／３〜３／４程度の高さから鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。
【００３４】
この際、シリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハの左側面側から左側面噴射パイプ６ａによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないように制御している。
【００３５】
図５は、この上側噴射パイプ５によりブローされたガスと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線が交わる状態を示す模式図である。図５（ａ）はシリコンウエハ１の主面上で交わる状態の一例を示し、図５（ｂ）はシリコンウエハ１の主面上で交わらない状態の一例を示している。図５（ａ）（ｂ）において、１０ａは上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線を示し、１０ｂは左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線を示す。また１２ａ、１２ｂは、それぞれ上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ａと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ｂとの交点を示す。
【００３６】
図５（ａ）に示すように、上側噴射パイプ５の位置がシリコンウエハ１の上部の中央に近い場合、または左側面噴射パイプ６ａの傾斜角度が大きい場合などでは、上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ａと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ｂとの交点１２ａは、平面視してシリコンウエハ１の主面内にあるため、両者が互いに干渉する。このため、シリコンウエハ１が割れたり、シリコンウエハ１上の洗浄液の乾燥が不十分となる。
【００３７】
これに対し、図５（ｂ）に示すように、上側噴射パイプ５の位置がシリコンウエハ１の上部の近く、または左側噴射パイプ６ａの傾斜角度が小さい場合などでは、上側噴射パイプ５によりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ａと左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスの噴出方向の中心線１０ｂとの交点１２ｂはシリコンウエハ１の面の外側にある。このため、両者が互いに干渉することが無いので、シリコンウエハ１が割れることがなく、シリコンウエハ１の乾燥も十分となる。このように、シリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハ１の左側面側から左側噴射パイプ６ａによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないように、上側噴射パイプ５と左側噴射パイプ６ａの位置および左側噴射パイプ６ａの傾斜角度を決定しなければならない。
【００３８】
その後、図４（ｄ）に示すように、上側噴射パイプ５を、ガス１０によるブローを行いながらカセット２内のシリコンウエハ１の左側端部よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度の右側に寄った部位の上部まで移動する。さらに、右側噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハの高さの２／３〜３／４程度の高さから鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。これにおいても、上述したようにシリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハ１の右側面側から右側噴射パイプ６ｂによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないようにしなければならない。
【００３９】
その後図４（ｅ）に示すように、上側噴射パイプ５をガス１０によるブローを行いながら、カセット２内のシリコンウエハ１の左側端部よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度の右側に寄った部位の上部まで移動し、さらにその位置からシリコンウエハ１の右側端部よりシリコンウエハ１の横側長さの１／４程度の左側に寄った部位の上部まで移動する。以後、上側噴射パイプ５は、この２点の間を往復することを繰り返す。さらに左側噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／２程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガスを２〜１０秒程度ブローする。
【００４０】
その後図４（ｆ）に示すように、上側噴射パイプ５は、上記の２点の間を往復することを繰り返しながら、右側噴射パイプ６ｂをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／２程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガスを２〜１０秒程度ガス１０をブローする。
【００４１】
その後図４（ｇ）に示すように、上側噴射パイプ５は、上記の２点の間を往復することを繰り返しながら、左側噴射パイプ６ａをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／４から１／３程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。
【００４２】
その後図４（ｈ）に示すように、上側噴射パイプ５は、上記の２点の間を往復することを繰り返しながら、右側噴射パイプ６ｂをカセット２内のシリコンウエハ１の高さの１／４から１／３程度の高さに下げて、鉛直線に対し３０〜６０度の角度でカセット２内のシリコンウエハ１に対し斜め上方からガス１０を２〜１０秒程度ブローする。
【００４３】
図４（ｅ）から（ｈ）においても、上述したようにシリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローされたガスとシリコンウエハ１の側面側からの噴射パイプ６ａ、６ｂによりブローされたガスがシリコンウエハ１の主面上で交わらないようにしなければならない。
【００４４】
また噴射パイプ５、６ａ、６ｂの移動速度は、２０ｍｍ／秒以上８０ｍｍ／秒以下であることが望ましい。すなわち移動速度をこの範囲内にすることにより、乾燥が十分となり液滴が残ることがなく、作業効率が良好となる。さらに、ガスの圧力は、均一にスプレーし乾燥を十分にするために、ブローノズル７の直前で３×１０５Ｐａ以上が最適である。
【００４５】
このように、シリコンウエハ１の上面から上側噴射パイプ５によりブローする。また、シリコンウエハ１の側面側から高さを徐々に下げながら斜め方向にブローすることにより、大面積で薄いシリコンウエハでも割ることがなく、洗浄液の液滴をシリコンウエハ上にできるだけ残さないようにして乾燥させることが可能となる。
【００４６】
本実施形態の処理方法においては、ブローするガスは空気、窒素ガスまたはアルゴンガス等の各種ガスが使用可能であるが、特にシリコンウエハ１の表面に酸化膜の形成を抑え簡便に使用可能なものとして、空気または窒素ガスが望ましい。
【００４７】
また、乾燥時間を短くするには、ブローするガスの温度をブローノズル７の直前で８０℃以上２５０℃以下に昇温しておくことが望ましい。これにより、乾燥時間の短縮が効果的に行え、シリコンウエハ１に酸化膜の形成が促進されにくい。しかも、シリコンウエハ１およびカセット２に部分的な温度差が生じて、シリコンウエハ１の反り等で割れおよびクラックが発生しにくい。さらに、カセット２が熱膨張により変形しにくく、樹脂製のカセット２においても融けにくく、破損、劣化等もしにくい。
【００４８】
上記乾燥工程において、シリコンウエハ１の収容されているカセット２は、水平面に対し前後方向（シリコンウエハの並んでいるいる方向）に傾斜させることが望ましい。図６は、カセット２を傾斜させてブローする状態を示した模式図である。図６において１５は載置台、１６は下角部用噴射パイプ、θは傾斜角度を示す。
【００４９】
図６に示すように、載置台１５は樹脂製またはステンレス等の金属製であり、カセット２の寸法と同じか５〜１５ｍｍ程度小さめに直方体状に作製されている。ここで、カセット２の載置される面には、カセット２が滑り落ちにくいように、粗面化しておくことが望ましい。この際、載置台１５の底部にスペーサー等を置くことにより角度θ傾けるようにすればよい。このようにして、洗浄液で濡れた状態の複数のシリコンウエハ１の収容されているカセット２が前後方向に傾斜するように載置する。
【００５０】
カセット２を水平面に対しシリコンウエハ１の並んでいる方向に角度θ傾斜させることにより、カセット２の中でシリコンウエハ１が一定方向に倒れる。これにより、隣接するシリコンウエハ１同士が等間隔でほぼ平行に並ぶことになる。このため、カセット２を水平面に置いた場合などは、その際の衝撃またはガスをブローしたときのシリコンウエハの振動等で、シリコンウエハ１の上端部同士が洗浄液の作用で貼り付き、ブローしたガスがシリコンウエハ１の表面に当たらないことがある。カセット２を傾斜させることにより、シリコンウエハ１同士が等間隔でほぼ平行に並ぶことになる。また、上記のような衝撃や振動があっても自重により元の位置に戻ろうとするため、シリコンウエハ１の上端部同士が洗浄液の作用で貼り付くことが無く、シリコンウエハの乾燥をより安定させることができる。
【００５１】
さらにカセット２を傾斜させたことにより、洗浄液が下方向に流れ、カセット２の下部の角部に集まってくるため、この部分を下角側噴射パイプ１６でガスをブローすることにより、洗浄液を効率良く飛散させることも可能である。
【００５２】
上記傾斜角度θは５度以上３５度以下であることが望ましい。傾斜角度θがこの範囲内にあると、シリコンウエハ１の上端部の貼り付き抑制が効果的に行え、カセット２が載置台１５から滑り落ちにくい。
【００５３】
次に、半導体ウエハ乾燥装置の他の例について説明する。図７（ａ），（ｂ）に示すように、シリコンウエハ１が収容されているカセット２は空気の吸引が可能に構成された底部吸引容器２５上に位置している。この状態において、上述のように噴射パイプ５、６ａ、６ｂからガスのブローが行われ、さらに底部吸引容器２５からの吸引も行われる。
【００５４】
図８に示すように、底部吸引容器２５は、その両端が封止され上面に開口部を設けた減圧部２５ａと減圧部２５ａの開口部長手方向の両端部から斜め上方に延びた載置部２５ｂと載置部２５ｂの両端部を塞ぐ側面部２５ｃとから成る。
【００５５】
減圧部２５ａは、例えばステンレス製であり、一辺の長さが３０〜５０ｍｍ程度の断面矩形状である直方体状の溝または断面が直径３０〜５０ｍｍ程度の円形である円柱状の溝であり、その厚みは１ｍｍ程度とする。また、減圧部２５ａの長さはカセット２の長さより３〜８ｍｍ程度長く作製される。なぜなら、減圧部２５ａの長さがこの範囲であれば、長手方向端部でのシリコンウエハ１の乾燥に寄与しない吸引を抑制でき、乾燥時間を短くすることができるからであり、さらに、シリコンウエハ１が収容されているカセット２を底部吸引容器２５上に載置する際に、側面部２５ｃとカセット２またはシリコンウエハ１とが衝突してシリコンウエハ１に割れ、カケ等が発生することが抑制されるからである。
また、減圧部２５ａの中央底部には、シリコンウエハ１の乾燥に伴って発生する液滴を排水するための配水管２６が溶接等で取り付けられている。さらに、減圧部２５ａの側面部または底部には、減圧配管２７が溶接等で取り付けられている。この減圧配管２７の他端部には真空ポンプ等の減圧手段２８が接続されており、減圧部２５ａの内部が１×１０４〜８×１０４Ｐａ程度に減圧されるようにしてある。
【００５６】
載置部２５ｂはカセット２を配置するためのものであり、厚さ１〜３ｍｍ程度のステンレス等からなる金属板、または、フッ素樹脂、ポリプロピレン等の樹脂板で作製される。また、この載置部２５ｂは、減圧部２５ａの開口部長手方向に沿った両端部から斜め上方に広がる態様で、２枚の板が溶接またはネジ止め等で取り付けられる。この載置部２５ｂの両端部は、例えば載置部２５ｂと同様な板で作製された側面部２５ｃにより塞がれる。なお、載置部２５ｂは、搭載するカセット２の大きさに応じて安定に配置しやすいように段状に形成されていてもよい。
【００５７】
このような構成により、水等で濡れた状態のシリコンウエハ１が収容されているカセット２は、底部吸引容器２５の載置部２５ｂ上に配置される。その状態で、噴射パイプ５、６ａ、６ｂからのガスのブローが行われる。さらに、減圧手段２８により減圧部２５ａ内部が減圧され吸引が行われる。これにより、カセット２周辺からその底部にある減圧部２５ａに向けた空気の流れができ、噴射パイプ５、６ａ、６ｂからブローされたガスは、その流れの勢いを大きく低下させること無く減圧部２５ａに向け効率よく流れることになる。このため、通常ではブローされたガスの勢いが低下して、除去しにくいシリコンウエハ１とカセット２の最下部にある液滴を、効果的に除去することが可能になる。
【００５８】
さらに、カセット２の周辺からその底部にある減圧部２５ａに向けた空気流れのため、一旦シリコンウエハ１およびカセット２から飛ばされた液滴が、減圧部２５ａに吸い込まれるように除去される。このため、シリコンウエハ１やカセット２の別の部位に再付着することが無くなり、乾燥時間の短縮が可能となる。
【００５９】
なお、半導体ウエハとしてシリコンウエハを例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、各種材質の半導体ウエハに適用可能である。また、カセット２とそれを搭載する底部吸引容器２５とは一体的に構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１：シリコンウエハ
２：カセット
３：カセットのサイドバー
５：上側噴射パイプ
６ａ：左側噴射パイプ
６ｂ：右側噴射パイプ
１０ａ：上側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線
１０ｂ：左側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線
１２ａ、１２ｂ：上側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線と左側噴射パイプによりブローされたガスの噴出方向の中心線との交点
１５：載置台
１６：下角側噴射パイプ
２０：洗浄槽
２１：洗浄液
２２：排液配管
θ：傾斜角度
２５：底部吸引容器
２５ａ：減圧部
２５ｂ：載置部
２５ｃ：側面部
２６：排水管
２７：減圧配管
２８：減圧手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハの洗浄工程後に、前記半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける乾燥工程を行う半導体ウエハ処理方法であって、前記乾燥工程は、前記半導体ウエハへガスを吹き付ける際に、複数方向からのガスが前記半導体ウエハの主面上において交わらないように、ガスの吹き付けを制御することを特徴とする半導体ウエハ処理方法。
【請求項２】
ガスの吹き付けを前記半導体ウエハの左右側面毎に片側から行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項３】
ガスの吹き付けを前記半導体ウエハの一側面側の一端から他端に移動させながら行うことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項４】
前記半導体ウエハの複数を立てた状態でカセットに収容し、前記カセットを水平面に対し傾斜させながら、ガスの吹き付けを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項５】
前記ガスが空気または窒素ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項６】
前記ガスの温度が８０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項７】
半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける半導体ウエハ乾燥装置であって、前記半導体ウエハの一側面側からガスを噴射させる第１噴射パイプと、前記半導体ウエハの他の側面側からガスを噴射させる第２噴射パイプとを備え、前記第１噴射パイプおよび前記第２噴射パイプのうち少なくとも１つが移動しながら噴射可能であることを特徴とする半導体ウエハ乾燥装置。
【請求項８】
前記半導体ウエハはカセットに収容されており、前記カセットは空気の吸引が可能な容器内に位置していることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウエハ乾燥装置。
【請求項１】
半導体ウエハの洗浄工程後に、前記半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける乾燥工程を行う半導体ウエハ処理方法であって、前記乾燥工程は、前記半導体ウエハへガスを吹き付ける際に、複数方向からのガスが前記半導体ウエハの主面上において交わらないように、ガスの吹き付けを制御することを特徴とする半導体ウエハ処理方法。
【請求項２】
ガスの吹き付けを前記半導体ウエハの左右側面毎に片側から行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項３】
ガスの吹き付けを前記半導体ウエハの一側面側の一端から他端に移動させながら行うことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項４】
前記半導体ウエハの複数を立てた状態でカセットに収容し、前記カセットを水平面に対し傾斜させながら、ガスの吹き付けを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項５】
前記ガスが空気または窒素ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項６】
前記ガスの温度が８０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体ウエハ処理方法。
【請求項７】
半導体ウエハの複数の面へガスを吹き付ける半導体ウエハ乾燥装置であって、前記半導体ウエハの一側面側からガスを噴射させる第１噴射パイプと、前記半導体ウエハの他の側面側からガスを噴射させる第２噴射パイプとを備え、前記第１噴射パイプおよび前記第２噴射パイプのうち少なくとも１つが移動しながら噴射可能であることを特徴とする半導体ウエハ乾燥装置。
【請求項８】
前記半導体ウエハはカセットに収容されており、前記カセットは空気の吸引が可能な容器内に位置していることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウエハ乾燥装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−９６７７（Ｐ２０１１−９６７７Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５４７３（Ｐ２００９−１７５４７３）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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