JP3556583B2

JP3556583B2 - Semiconductor substrate cleaning and drying equipment

Info

Publication number: JP3556583B2
Application number: JP2000236091A
Authority: JP
Inventors: 由香早見
Original assignee: 株式会社半導体先端テクノロジーズ
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: KR20020012099A; KR100680104B1; JP2002050608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板洗浄・乾燥技術にかかり、特に半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に短時間で効率よく乾燥させるとともに、パーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制させる半導体基板洗浄・乾燥装置および半導体基板洗浄・乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッチ式の半導体基板洗浄・乾燥装置においては、純水槽（洗浄槽）の中に浸漬させた半導体基板を引き上げる、あるいは純水液位を下げていくといった方法を用い、半導体基板表面と純水の触れる面積を徐々に減少させながら、揮発性有機溶媒の１つであるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を気化あるいは霧状にして、純水槽（洗浄槽）内に導入することによって、半導体基板を洗浄・乾燥させる方法および装置が一般的になりつつある。
【０００３】
図２は有機溶剤を少量用いて半導体基板を洗浄・乾燥する従来型のバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置の純水槽（洗浄槽）を説明するための側面図である。図２において、１Ｐはスロー・ダンプ・リンス（ＳＤＲ：ＳｌｏｗＤｕｍｐＲｉｎｓｅ）用排水口、３Ｐはクイック・ダンプ・リンス（ＱＤＲ：ＱｕｉｃｋＤｕｍｐＲｉｎｓｅ）用の排水口、５Ｐは流量調整用バルブ、７Ｐは純水槽（洗浄槽）、９Ｐは半導体基板、１１Ｐは気液境界相、１５Ｐは乾燥（処理）槽、３０Ｐはバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置を示している。
【０００４】
図２を参照すると、バッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置３０Ｐは純水槽７Ｐ（洗浄槽）および乾燥（処理）槽１５Ｐを備えている。純水槽７Ｐ（洗浄槽）はクイック・ダンプ・リンス用の排水口３Ｐと流量調整用バルブ５Ｐで流量調整が可能なスロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐを下部底面付近に備えている。
【０００５】
図２に示すように、純水槽７Ｐ（洗浄槽）に具備される排水口は２種類ある。すなわち、１つはクイック・ダンプ・リンス用の排水口３Ｐであり、そしてもう一方はスロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐである。
スロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐには、流量調整用のバルブ５Ｐが具備されているが、あくまでも開口径の調整だけを行うためのものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術のバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置３０Ｐでは、スロー・ダンプ・リンス用排水口１Ｐには、流量調整用のバルブ５Ｐが具備されているが、あくまでも開口径の調整だけを行うためのものであり、純水槽７Ｐ（洗浄槽）内の純水の量によってスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）が異なってしまうといった不具合が生じていた。具体的には、半導体基板９Ｐの下部に気液境界相１１Ｐが接触する時、気液境界相１１Ｐの降下速度は半導体基板９Ｐの上部での降下速度よりも遅くなってしまい、パーティクルの付着が起こりやすくなるという問題点があることが経験的に知られている。このような問題点があるため、半導体基板９Ｐの上部の乾燥状態に比べて半導体基板９Ｐの下部の乾燥状態が悪く、その結果、パーティクルが付着しやすいといった問題点や、ウォーターマークが多く発生しやすいといった問題点を生じさせていた。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に短時間で効率よく乾燥させるとともに、パーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制させることが可能となる半導体基板洗浄・乾燥装置および半導体基板洗浄・乾燥方法を得ることを目的とする。
【０００８】
本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、
内部に半導体基板が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって前記半導体基板を洗浄する洗浄槽と、
前記半導体基板を洗浄した後の純水を排水するため前記洗浄槽に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管と、
前記スロー・ダンプ・リンス用の排水配管の途中に設けられ前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプと、
前記スロー・ダンプ用排水配管の前記排水用定量ポンプの下流側に設けた流量調整用バルブと、
前記半導体基板を洗浄した純水を排水するとき、揮発性有機溶剤を気化または霧化した状態で不揮発性気体と一緒に導入する手段とを備え、
さらに、前記洗浄槽の底部側には、前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管と異なる位置でクイック・ダンプ・リンス用の排水口を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記洗浄槽内の純水をスロー・ダンプ・リンス用排水配管から排水用定量ポンプを介して外部に排水するとき前記洗浄槽内の純水の水面降下速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃよりも大きく設定してなるものである。
【００１０】
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、
内部に半導体基板が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって前記半導体基板を洗浄する洗浄槽と、
前記半導体基板を洗浄した後の純水を排水するため前記洗浄槽に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管と、
前記スロー・ダンプ・リンス用の排水配管の途中に設けられ前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプと、
前記洗浄槽の底部側に前記スロー・ダンプ・リンス用排水配管と異なる位置で設けたクイック・ダンプ・リンス用の排水口とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記スロー・ダンプ用排水配管には、前記排水用定量ポンプの下流側に位置して流量調整用バルブを設けてなるものである。
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記洗浄槽は、前記半導体基板を洗浄した純水を排水するとき、揮発性有機溶剤を気化または霧化した状態で不揮発性気体と一緒に導入する構成としてなるものである。
また本願発明による半導体基板洗浄・乾燥装置は、前記洗浄槽内の純水をスロー・ダンプ・リンス用排水配管から排水用定量ポンプを介して外部に排水するとき前記洗浄槽内の純水の水面降下速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃよりも大きく設定してなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
半導体基板洗浄・乾燥装置においては、洗浄槽の中に浸漬させた半導体基板を引き上げる、あるいは純水液位を下げていくといった方法を用い、半導体基板表面と純水の触れる面積を徐々に減少させながら、揮発性有機溶媒であるイソプロピルアルコールを気化あるいは霧状にして、洗浄槽内に導入することによって、半導体基板を洗浄・乾燥させる方法および装置が一般的になりつつある。
【００１４】
このような技術背景を踏まえて本発明は、薬液洗浄・乾燥後の半導体基板へのウォーターマーク生成およびパーティクル付着を抑制することを目的とするものであって、揮発性有機溶剤を用いる半導体基板洗浄・乾燥装置において洗浄槽のスロー・ダンプ・リンス用排水口に排水用定量ポンプを設け、洗浄槽内に残余する純水量に関わらず、排水用定量ポンプを制御してマランゴニ効果を引き出すように気液境界相と半導体基板表面との接触速度を一定に保つ制御、換言すれば、気液境界相を形成するための純水のスロー・ダンプ・リンス用排水口のスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つ制御を行うように構成する点に特徴を有している。
【００１５】
これにより、半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に短時間で効率よく乾燥できるようになり、半導体基板の下部のパーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制できるようになり、また、半導体基板の乾燥時間の短縮化（半導体基板の乾燥工程の高効率化）を図ることができるようになり、半導体部品の製造工程の中で多くの時間を占める乾燥工程の時間を短縮でき、生産効率の向上および半導体部品の製造コストの低減を図ることができるようになる。以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態にかかる半導体基板洗浄・乾燥装置の洗浄槽を説明するための側面図である。図１において、１はスロー・ダンプ・リンス（ＳＤＲ：ＳｌｏｗＤｕｍｐＲｉｎｓｅ）用排水口、３はクイック・ダンプ・リンス（ＱＤＲ：ＱｕｉｃｋＤｕｍｐＲｉｎｓｅ）用の排水口、５は流量調整用バルブ、７は洗浄槽のうちの純水槽部分、９は半導体基板、１１は気液境界相、１３は排水用定量ポンプ、１５は洗浄槽のうちの乾燥槽部分、１７はスロー・ダンプ・リンス用排水配管、３０はバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置を示している。なお、洗浄槽７，１５は純水槽部分７と乾燥槽部分１５とからなるが、１つの槽であり、純水の水位によってその境界は変動する。
【００１７】
図１を参照すると、半導体基板洗浄・乾燥装置３０は、少なくとも純水を導入する配管（図示せず）、導入された純水を貯水する純水槽部分７、および乾燥槽部分１５を備えている。純水槽部分７はクイック・ダンプ・リンス用の排水口３と、スロー・ダンプ・リンス用排水口１を下部底面付近に備えている。純水槽部分７の下部底面付近にはスロー・ダンプ・リンス用排水配管１７が接続され、排水用定量ポンプ１３を介して下流側に流量調整用バルブ５が接続され流量調整が可能になっている。
【００１８】
さらに詳しく、本発明の実施の形態を説明する。図１を参照すると、本実施の形態では、半導体基板９を縦置きに、換言すれば、半導体基板９を気液境界相１１に垂直に立てた状態で、洗浄槽７，１５内にセットした際の半導体基板９の下部の乾燥効率を向上させるために、図１に示すように、流量調整用バルブ５と排水用定量ポンプ１３をスロー・ダンプ・リンス用排水配管１７に取り付ける構成とし、スロー・ダンプ・リンス用排水口１からの排水流量であるスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つ制御を実行している。このような構成および制御とすることにより、純水水位が半導体基板９の中ほど以下まで下がった時にもスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）が一定に保たれ、半導体基板９の下部もパーティクルの付着することなしに効率よく乾燥させることが可能になる。
【００１９】
このような半導体基板洗浄・乾燥装置３０で本発明の半導体基板洗浄・乾燥方法を実行して半導体基板９の洗浄・乾燥を行うことにより、半導体基板９の保持具周辺部分（不図示）のパーティクルおよびウォーターマークの発生を著しく減少できるようになるといった効果を奏する。
【００２０】
次に半導体基板洗浄・乾燥装置３０の動作について説明する。図１を参照すると、本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置３０においては、半導体基板９を乾燥する際に、まず最初に、純水槽部分７内で半導体基板９を水洗し、その後、純水の水位を下げるかあるいは半導体基板９を持ち上げ、半導体基板９と純水の接触面積を減らしながら、同時に気化あるいは霧状にされたイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）を窒素ガス（図中のＮ_２）とともに乾燥槽部分１５内に導入することにより、半導体基板９の表面に付着している純水をイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）に置換すると同時に、イソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）を気化させることにより、半導体基板９を乾燥させる乾燥工程を実行している。
【００２１】
さらに、本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置３０では、図１に示すように、上記乾燥工程の実行時に、スロー・ダンプ・リンス用排水配管１７に流量調整用バルブ５に加えて排水用定量ポンプ１３を設け、排水用定量ポンプ１３を制御してマランゴニ効果を引き出すように気液境界相１１と半導体基板９の表面との接触速度を一定に保つような制御を実行している。これにより、気液境界相１１を形成するための純水のスロー・ダンプ・リンス用排水口１のスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保ち半導体基板９の下部の乾燥効率を上げ、かつ乾燥時間の短縮を図っている。
【００２２】
次に本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥方法について説明する。本実施の形態では、薬液・水洗処理工程（水洗処理は行っていなくても可能）が終了した半導体基板９が、洗浄槽７，１５に搬送された際に上蓋が閉じる。（また本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置３０で薬液処理を新たに行うことも可能である。）
【００２３】
続いて、半導体基板９の純水洗浄工程が所定時間行われる。洗浄後、純水の供給が止まり、排水用定量ポンプ１３が動作し始め、排水が始まり、その結果、純水の水位が下がる。このとき、スロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）は、２．５ｍｍ／ｓｅｃ以上であることが望ましい。
【００２４】
純水洗浄工程に続いて、気化あるいは霧状にされたイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）を窒素ガス（図中のＮ_２）とともに上蓋部の吐出孔から乾燥槽部分１５に所定量だけ導入して気液境界相１１を発生させ、半導体基板９の表面にマランゴニ効果を引き起こすことで半導体基板９の表面を乾燥させる。
【００２５】
この際、洗浄槽７，１５内にセットされる半導体基板９の数の多寡に応じて、流量調整用のバルブ５の開口率を変え、半導体基板９数に関わらずスロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つようなシステム（半導体基板洗浄・乾燥装置３０）を組み込むことも可能である。
【００２６】
また、乾燥槽部分１５内の下部（下底）方向にイソプロピルアルコール（図中のＩＰＡ）と窒素ガス（図中のＮ_２）との混合物（図中のＩＰＡ＋Ｎ_２）の吐出孔を設ければ、さらに短時間で半導体基板の下部も半導体基板の上部と同様に効率よく乾燥させるとともに、パーティクル付着やウォーターマーク発生をさらに抑制できる。
【００２７】
以上要約すると、本実施の形態の半導体基板洗浄・乾燥装置では、内部に半導体基板９が縦置き状態でセットされ、外部から導入される純水によって半導体基板９を洗浄する洗浄槽７，１５を備えている。また、半導体基板９を洗浄した後の純水を排水するため洗浄槽７，１５に設けられたスロー・ダンプ・リンス用の排水配管１７と、このスロー・ダンプ・リンス用の排水配管１７の途中に設けられスロー・ダンプ・リンス用排水配管１７を流れる排水の速度を一定に保つ排水用定量ポンプ１３とを備えている。また、好ましくは、スロー・ダンプ・リンス用排水配管１７には、排水用定量ポンプ１３の下流側に位置して流量調整用バルブ５を設けている。
【００２８】
また、本実施の形態は、薬液洗浄・乾燥後の半導体基板９へのウォーターマーク生成およびパーティクル付着の抑制をことを目的とするものであって、揮発性有機溶剤を用いる半導体基板洗浄・乾燥装置において内部の純水槽部分７のスロー・ダンプ・リンス用排水口１に排水用定量ポンプ１３を設け、純水槽部分７内に残余する純水量に関わらず、排水用定量ポンプ１３を制御してマランゴニ効果を引き出すように気液境界相１１と半導体基板９の表面との接触速度を一定に保つ制御、換言すれば、気スロー・ダンプ・リンス排水流量（＝排水線速度）を一定に保つ制御を行うように構成する点に特徴を有している。
【００２９】
これにより、半導体基板９の下部も半導体基板９の上部と同様に短時間で効率よく乾燥できるようになり、半導体基板の下部のパーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制できるようになり、また、半導体基板の乾燥時間の短縮化（半導体基板９の乾燥工程の高効率化）を図ることができるようになり、半導体部品の製造工程の中で多くの時間を占める乾燥工程の時間を短縮でき、生産効率を向上および半導体部品の製造コストの低減を図ることができるようになる。
【００３０】
なお、本発明が上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
まず第１の効果は、スロー・ダンプ・リンス用排水配管に流量調整機能付き排水用定量ポンプを設けることで、半導体基板の下部のパーティクル付着やウォーターマーク発生を抑制できるようになることである。また第２の効果は、本発明の半導体基板洗浄・乾燥装置あるいは半導体基板洗浄・乾燥方法を用いることで半導体基板の乾燥時間の短縮化を図ることができるようになることである。そして第３の効果は、第２の効果により、半導体部品の製造工程の中で多くの時間を占める乾燥工程の時間を短縮でき、生産効率を向上および半導体部品の製造コストの低減を図ることができるようになることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる半導体基板洗浄・乾燥装置を説明するための側面図である。
【図２】従来型のバッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１スロー・ダンプ・リンス用排水口、３クイック・ダンプ・リンス用の排水口、５流量調整用バルブ、７純水槽部分、９半導体基板、１１気液境界相、１３排水用定量ポンプ、１５乾燥槽部分、１７スロー・ダンプ・リンス用排水配管、３０バッチ式半導体基板洗浄・乾燥装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate cleaning / drying technique, and particularly to a semiconductor substrate cleaning / drying apparatus and a semiconductor substrate cleaning / drying apparatus which efficiently dry a lower portion of a semiconductor substrate in a short time similarly to an upper portion of a semiconductor substrate, and suppress generation of particles and watermarks. The present invention relates to a method for cleaning and drying a semiconductor substrate.
[0002]
[Prior art]
In a batch type semiconductor substrate cleaning / drying apparatus, a method of pulling up a semiconductor substrate immersed in a pure water tank (cleaning tank) or lowering a pure water level is used to clean the semiconductor substrate surface and pure water. The semiconductor substrate is cleaned and dried by vaporizing or atomizing isopropyl alcohol (IPA), one of the volatile organic solvents, into a pure water tank (cleaning tank) while gradually reducing the contact area. Methods and devices for doing so are becoming commonplace.
[0003]
FIG. 2 is a side view for explaining a pure water tank (cleaning tank) of a conventional batch type semiconductor substrate cleaning and drying apparatus for cleaning and drying a semiconductor substrate using a small amount of an organic solvent. In FIG. 2, 1P is a drain for a Slow Dump Rinse (SDR), 3P is a drain for a Quick Dump Rinse (QDR), 5P is a valve for adjusting a flow rate, and 7P is a valve for adjusting a flow rate. A pure water tank (cleaning tank), 9P indicates a semiconductor substrate, 11P indicates a gas-liquid boundary phase, 15P indicates a drying (processing) tank, and 30P indicates a batch type semiconductor substrate cleaning / drying apparatus.
[0004]
Referring to FIG. 2, the batch type semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30P includes a pure water tank 7P (cleaning tank) and a drying (processing) tank 15P. The pure water tank 7P (washing tank) is provided with a drain port 3P for quick dump rinse and a drain port 1P for slow dump rinse, whose flow rate can be adjusted by a valve 5P for flow rate adjustment, near the lower bottom surface.
[0005]
As shown in FIG. 2, there are two types of drain ports provided in the pure water tank 7P (washing tank). That is, one is a drain port 3P for a quick dump rinse, and the other is a drain port 1P for a slow dump rinse.
Although the drain port 1P for slow dump rinse is provided with a valve 5P for adjusting the flow rate, it is only for adjusting the opening diameter.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional batch type semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30P, although the drain port 1P for slow dump / rinse is provided with the valve 5P for adjusting the flow rate, it only adjusts the opening diameter. In this case, there is a problem in that the flow rate of the slow dump rinse water (= water discharge linear velocity) varies depending on the amount of pure water in the pure water tank 7P (washing tank). Specifically, when the gas-liquid boundary phase 11P comes into contact with the lower portion of the semiconductor substrate 9P, the descending speed of the gas-liquid boundary phase 11P becomes slower than the descending speed of the upper portion of the semiconductor substrate 9P, and the adhesion of particles is reduced. It is empirically known that there is a problem that it is likely to occur. Due to these problems, the dry state of the lower part of the semiconductor substrate 9P is worse than that of the upper part of the semiconductor substrate 9P, and as a result, there is a problem that particles are easily attached and a large number of watermarks occur. The problem that it was easy was caused.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to efficiently dry a lower portion of a semiconductor substrate in a short period of time in the same manner as an upper portion of a semiconductor substrate, and to suppress adhesion of particles and generation of a watermark. It is an object of the present invention to obtain a semiconductor substrate cleaning / drying apparatus and a semiconductor substrate cleaning / drying method capable of performing the above.
[0008]
The semiconductor substrate cleaning / drying device according to the present invention is:
A cleaning tank in which the semiconductor substrate is set in a vertically placed state, and the semiconductor substrate is cleaned by pure water introduced from the outside,
A drain pipe for slow dump rinse provided in the cleaning tank to drain pure water after cleaning the semiconductor substrate,
A drainage metering pump that is provided in the middle of the drainage pipe for the slow dump rinse to keep the speed of drainage flowing through the drainage pipe for the slow dump rinse constant;
A flow rate adjustment valve provided on the downstream side of the drainage metering pump in the slow dump drainage pipe,
Means for introducing a volatile organic solvent together with a non-volatile gas in a vaporized or atomized state when draining pure water after washing the semiconductor substrate,
Furthermore, a drain port for quick dump rinse is provided at a position different from the drain pipe for slow dump rinse on the bottom side of the cleaning tank .
[0009]
Further, the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to the present invention, when draining the pure water in the cleaning tank to the outside from a drain pipe for slow dump / rinse through a drainage quantitative pump, the surface of the pure water in the cleaning tank. The descent speed is set to be higher than 2.5 mm / sec.
[0010]
Further, the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to the present invention is :
A cleaning tank in which the semiconductor substrate is set in a vertically placed state, and the semiconductor substrate is cleaned by pure water introduced from the outside,
A drain pipe for slow dump rinse provided in the cleaning tank to drain pure water after cleaning the semiconductor substrate,
A drainage metering pump that is provided in the middle of the drainage pipe for the slow dump rinse to keep the speed of drainage flowing through the drainage pipe for the slow dump rinse constant;
A drain for quick dump rinse provided at a position different from the drain pipe for slow dump rinse is provided on the bottom side of the washing tank.
[0011]
Further, in the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to the present invention, the slow dump drainage pipe is provided with a flow rate adjusting valve located downstream of the drainage metering pump.
Further, in the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to the present invention, when the cleaning tank drains the pure water that has washed the semiconductor substrate, the volatile organic solvent is introduced together with the non-volatile gas in a vaporized or atomized state. It is a configuration.
Further, the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to the present invention, when draining the pure water in the cleaning tank to the outside from a drain pipe for slow dump / rinse through a drainage quantitative pump, the surface of the pure water in the cleaning tank. The descent speed is set to be higher than 2.5 mm / sec.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In semiconductor substrate cleaning / drying equipment, the area of contact between the semiconductor substrate surface and pure water is gradually reduced by pulling up the semiconductor substrate immersed in the cleaning tank or lowering the pure water level. Meanwhile, a method and apparatus for cleaning and drying a semiconductor substrate by vaporizing or atomizing isopropyl alcohol, which is a volatile organic solvent, and introducing it into a cleaning tank are becoming common.
[0014]
In view of such a technical background, the present invention has an object to suppress generation of a watermark and adhesion of particles to a semiconductor substrate after cleaning and drying of a chemical solution, and to clean a semiconductor substrate using a volatile organic solvent.・ In the drying unit, a drainage metering pump is provided at the drain for the slow dump / rinse of the washing tank, so that the Marangoni effect is controlled by controlling the drainage metering pump regardless of the amount of pure water remaining in the washing tank. Control to keep the contact speed between the liquid boundary phase and the semiconductor substrate surface constant, in other words, the flow rate of the slow dump rinse water from the drain port for the slow dump rinse of pure water to form the gas-liquid boundary phase ( (= Water discharge linear velocity) is characterized in that it is controlled to keep it constant.
[0015]
As a result, the lower part of the semiconductor substrate can be dried efficiently in a short time as the upper part of the semiconductor substrate, and the adhesion of particles and the generation of watermarks on the lower part of the semiconductor substrate can be suppressed. It is possible to shorten the time (higher efficiency of the drying process of the semiconductor substrate), and it is possible to shorten the time of the drying process, which occupies a lot of time in the manufacturing process of the semiconductor component, thereby improving the production efficiency and The manufacturing cost of semiconductor components can be reduced. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a side view for explaining a cleaning tank of a semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a drain for a slow dump rinse (SDR), 3 denotes a drain for a quick dump rinse (QDR), 5 denotes a valve for adjusting a flow rate, and 7 denotes a valve for adjusting a flow rate. A pure water tank part of the washing tank, 9 is a semiconductor substrate, 11 is a gas-liquid boundary phase, 13 is a drainage metering pump, 15 is a drying tank part of the washing tank, 17 is a drain pipe for slow dump rinse, Reference numeral 30 denotes a batch type semiconductor substrate cleaning / drying apparatus. The washing tanks 7 and 15 are composed of the pure water tank part 7 and the drying tank part 15, but they are one tank, and the boundary varies depending on the pure water level.
[0017]
Referring to FIG. 1, the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30 includes at least a pipe (not shown) for introducing pure water, a pure water tank part 7 for storing the introduced pure water, and a drying tank part 15. . The pure water tank portion 7 has a drain port 3 for quick dump rinsing and a drain port 1 for slow dump rinsing near the bottom surface. A drain pipe 17 for slow dump / rinse is connected near the bottom surface of the lower portion of the pure water tank portion 7, and a flow control valve 5 is connected downstream via a drainage metering pump 13 so that the flow rate can be adjusted. .
[0018]
Embodiments of the present invention will be described in more detail. Referring to FIG. 1, in the present embodiment, the semiconductor substrate 9 is set in the cleaning tanks 7 and 15 in a state where the semiconductor substrate 9 is placed vertically, in other words, the semiconductor substrate 9 is set up vertically to the gas-liquid boundary phase 11. In order to improve the drying efficiency of the lower part of the semiconductor substrate 9 at this time, as shown in FIG. 1, the flow rate adjusting valve 5 and the drainage metering pump 13 are configured to be attached to the drainage pipe 17 for slow dump rinse. Control is performed to keep the flow rate of the slow dump / rinse drainage (= the drainage linear velocity), which is the drainage flow rate from the dump / rinse drain port 1, constant. With such a configuration and control, even when the pure water level falls below the middle of the semiconductor substrate 9, the slow dump rinse drainage flow rate (= drain linear velocity) is kept constant, and the semiconductor substrate 9 The lower portion can also be efficiently dried without particles adhering.
[0019]
By performing the semiconductor substrate cleaning / drying method of the present invention with the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30 to clean and dry the semiconductor substrate 9, particles in the peripheral portion (not shown) of the holder of the semiconductor substrate 9 are obtained. In addition, it is possible to significantly reduce the occurrence of watermarks.
[0020]
Next, the operation of the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30 will be described. Referring to FIG. 1, in the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30 of the present embodiment, when drying the semiconductor substrate 9, first, the semiconductor substrate 9 is washed with water in the pure water tank portion 7, While lowering the water level of the water or raising the semiconductor substrate 9 to reduce the contact area between the semiconductor substrate 9 and pure water, at the same time, isopropyl alcohol (IPA in the figure) vaporized or atomized is supplied with nitrogen gas (N in the figure). ₂ ), the pure water adhering to the surface of the semiconductor substrate 9 is replaced with isopropyl alcohol (IPA in the figure) and, at the same time, isopropyl alcohol (IPA in the figure) is vaporized. Thus, a drying step of drying the semiconductor substrate 9 is performed.
[0021]
Further, in the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, in addition to the flow rate adjusting valve 5, drainage for drainage is performed on the slow dump / rinse drainage pipe 17 at the time of performing the drying step. The metering pump 13 is provided, and control is performed to control the drainage metering pump 13 to maintain a constant contact speed between the gas-liquid boundary phase 11 and the surface of the semiconductor substrate 9 so as to draw out the Marangoni effect. As a result, the flow rate of the slow dump rinse water (= drain linear velocity) of the slow dump rinse water outlet 1 for forming the gas-liquid boundary phase 11 is kept constant, and the lower portion of the semiconductor substrate 9 is dried. Efficiency is increased and drying time is shortened.
[0022]
Next, a semiconductor substrate cleaning / drying method according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, the upper lid is closed when the semiconductor substrate 9 having undergone the chemical / water washing process (which can be performed without performing the water washing process) is transferred to the washing tanks 7 and 15. (The semiconductor substrate cleaning / drying apparatus 30 of the present embodiment can also perform a new chemical treatment.)
[0023]
Subsequently, a step of cleaning the semiconductor substrate 9 with pure water is performed for a predetermined time. After the washing, the supply of pure water is stopped, the drainage pump 13 starts operating, and drainage starts. As a result, the level of pure water drops. At this time, it is desirable that the slow dump rinse drainage flow rate (= drainage linear velocity) is 2.5 mm / sec or more.
[0024]
Subsequent to the pure water washing step, a predetermined amount of vaporized or atomized isopropyl alcohol (IPA in the figure) and nitrogen gas (N ₂ in the figure) are introduced into the drying tank portion 15 from the discharge hole of the upper lid portion. As a result, a gas-liquid boundary phase 11 is generated, and the surface of the semiconductor substrate 9 is dried by causing a Marangoni effect on the surface of the semiconductor substrate 9.
[0025]
At this time, the opening ratio of the flow control valve 5 is changed according to the number of the semiconductor substrates 9 set in the cleaning tanks 7 and 15, and the flow rate of the slow dump rinse drainage is changed regardless of the number of the semiconductor substrates 9. It is also possible to incorporate a system (semiconductor substrate cleaning / drying device 30) that keeps (= drainage linear velocity) constant.
[0026]
Further, a discharge hole for a mixture (IPA + N ₂ in the figure) of isopropyl alcohol (IPA in the figure) and nitrogen gas (N ₂ in the figure) is provided in the lower (lower bottom) direction in the drying tank portion 15. Further, the lower portion of the semiconductor substrate can be efficiently dried in a shorter time as in the case of the upper portion of the semiconductor substrate, and the adhesion of particles and the generation of a watermark can be further suppressed.
[0027]
In summary, in the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to the present embodiment, the semiconductor substrates 9 are set vertically inside, and the cleaning tanks 7, 15 for cleaning the semiconductor substrates 9 with pure water introduced from the outside are provided. Have. Further, a drain pipe 17 for slow dump rinsing provided in the cleaning tanks 7 and 15 for draining pure water after washing the semiconductor substrate 9, and a halfway of the drain pipe 17 for slow dump rinsing. And a drainage metering pump 13 for keeping the speed of the drainage flowing through the drainage pipe 17 for slow dump rinsing constant. Further, preferably, the drainage pipe 17 for slow dump rinse is provided with a flow rate adjusting valve 5 located on the downstream side of the metering pump 13 for drainage.
[0028]
Further, the present embodiment aims at suppressing generation of a watermark and adhesion of particles to the semiconductor substrate 9 after cleaning and drying of a chemical solution, and a semiconductor substrate cleaning / drying apparatus using a volatile organic solvent. , A drainage metering pump 13 is provided in the drain port 1 for slow dump / rinse of the internal pure water tank part 7, and the Marangoni is controlled by controlling the drainage metering pump 13 irrespective of the amount of pure water remaining in the pure water tank part 7. Control for keeping the contact speed between the gas-liquid boundary phase 11 and the surface of the semiconductor substrate 9 constant so as to bring out the effect, in other words, control for keeping the gas slow dump rinse flow rate (= water drain velocity) constant. It is characterized in that it is configured to do so.
[0029]
As a result, the lower portion of the semiconductor substrate 9 can be efficiently dried in a short time as in the case of the upper portion of the semiconductor substrate 9, and the adhesion of particles and the generation of a watermark on the lower portion of the semiconductor substrate can be suppressed. Of the drying process (higher efficiency of the drying process of the semiconductor substrate 9) can be achieved, and the time of the drying process, which occupies much time in the manufacturing process of the semiconductor component, can be reduced, and the production efficiency can be reduced. And the manufacturing cost of semiconductor components can be reduced.
[0030]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that the embodiment can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention. In addition, the number, position, shape, and the like of the above-mentioned constituent members are not limited to the above-described embodiment, and can be set to numbers, positions, shapes, and the like suitable for carrying out the present invention. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals.
[0031]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
The first effect is that by providing a drainage metering pump with a flow rate adjusting function in the drainage pipe for slow dump rinse, it is possible to suppress the adhesion of particles and the generation of watermarks on the lower part of the semiconductor substrate. A second effect is that the use of the semiconductor substrate cleaning / drying apparatus or the semiconductor substrate cleaning / drying method of the present invention makes it possible to shorten the drying time of the semiconductor substrate. The third effect is that the drying effect, which occupies a large amount of time in the semiconductor component manufacturing process, can be reduced by the second effect, thereby improving the production efficiency and reducing the semiconductor component manufacturing cost. Is to be able to do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view for explaining a semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view for explaining a conventional batch type semiconductor substrate cleaning / drying apparatus.
[Explanation of symbols]
1 drain port for slow dump rinse, 3 drain port for quick dump rinse, 5 flow control valve, 7 pure water tank part, 9 semiconductor substrate, 11 gas-liquid boundary phase, 13 drainage metering pump, 15 drying Tank part, 17 drainage pipe for slow dump rinse, 30 batch type semiconductor substrate cleaning and drying equipment.

Claims

A cleaning tank in which the semiconductor substrate is set in a vertically placed state, and the semiconductor substrate is cleaned with pure water introduced from the outside,
A drain pipe for slow dump rinse provided in the cleaning tank to drain pure water after cleaning the semiconductor substrate,
A drainage metering pump that is provided in the middle of the drainage pipe for the slow dump rinse to keep the speed of drainage flowing through the drainage pipe for the slow dump rinse constant;
A flow control valve provided on the downstream side of the drainage metering pump of the slow dump drainage pipe,
Means for introducing together with a nonvolatile gas in a state of vaporizing or atomizing the volatile organic solvent when draining the pure water after washing the semiconductor substrate,
A semiconductor substrate cleaning / drying apparatus further comprising a drain port for quick dump rinsing provided at a position different from the drain pipe for slow dump rinsing on a bottom side of the cleaning tank .

When the pure water in the washing tank is drained from the drainage pipe for slow dump / rinse to the outside via a fixed amount pump for drainage, the surface level of pure water in the washing tank is set to be greater than 2.5 mm / sec. The apparatus for cleaning and drying a semiconductor substrate according to claim 1, wherein:

A cleaning tank in which the semiconductor substrate is set in a vertically placed state, and the semiconductor substrate is cleaned with pure water introduced from the outside,
A drain pipe for slow dump rinse provided in the cleaning tank to drain pure water after cleaning the semiconductor substrate,
A drainage metering pump that is provided in the middle of the drainage pipe for the slow dump rinse to keep the speed of drainage flowing through the drainage pipe for the slow dump rinse constant;
A semiconductor substrate cleaning / drying apparatus, comprising: a drain for quick dump rinsing provided at a position different from the drain pipe for slow dump rinsing at a bottom side of the cleaning tank.

4. The semiconductor substrate cleaning / drying apparatus according to claim 3, wherein a flow rate control valve is provided in the slow dump drainage pipe at a position downstream of the drainage metering pump.

5. The semiconductor according to claim 3, wherein the cleaning tank is configured to introduce a volatile organic solvent in a vaporized or atomized state together with a nonvolatile gas when draining pure water that has washed the semiconductor substrate. 6. Substrate cleaning and drying equipment.

When the pure water in the washing tank is drained from the drainage pipe for slow dump / rinse to the outside via a fixed amount pump for drainage, the surface level of pure water in the washing tank is set to be greater than 2.5 mm / sec. The apparatus for cleaning and drying a semiconductor substrate according to claim 3, 4 or 5, wherein