JP5501460B2 - 真空乾燥機およびこれを用いた乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空乾燥機およびこれを用いた乾燥方法に関し、より詳細には、ウエハまたはディスクの製造過程において、洗浄工程後の水分の除去に用いられる真空乾燥機および乾燥方法に関する。

一般的に、ウエハまたはディスクの製造過程は、表面に残留する微粒子をはじめとする不純物、有機汚染物、自然酸化膜のような表面被膜などの多様な異物を除去するための洗浄工程および乾燥工程を含む。

このうち、乾燥工程は、ＩＰＡ（Ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）を用いた乾燥方式によって行われた。この乾燥方式は、純水とＩＰＡとの間の表面張力の差によって発生するマランゴニ力（ｍａｒａｎｇｏｎｉ ｆｏｒｃｅ）を利用することにより、ウエハまたはディスクを乾燥するものである。

しかし、次第にウエハまたはディスクに形成されるキャパシタの集積度が高くなり、容量が増加するに伴い、キャパシタの電極の面積が大きくなり、キャパシタ間の純水が乾燥しなくなる問題が発生した。

また、前記従来の乾燥方式は、ＩＰＡを使用するため、火事の危険性やＩＰＡによる環境汚染などが発生する恐れがあった。

本発明の目的は、乾燥時間が短く、染みなどが発生せず、ＩＰＡを使用しないことにより、火事の危険性を低減し、有機汚染が発生しないようにする真空乾燥機およびこれを用いた乾燥方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の第１態様は、蓋部分にディスペンサノズルが形成され、下部にガスが排出される排出口が形成されている真空チャンバと、前記真空チャンバ内に位置し、複数のウエハまたはディスクが配列されるようにするスタンドと、真空チャンバ内において前記スタンドと前記排出口との間に位置し、複数のホールが形成されているパンチングプレートとを備える乾燥機を提供することである。

付加的に、前記複数のホールの直径は、前記複数のウエハまたはディスクの間隔の１／２〜２／３の範囲を有する乾燥機を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の第２態様は、真空チャンバ内に複数のウエハまたはディスクが位置するようにし、前記真空チャンバを封印する第１ステップと、前記真空チャンバ内のガスを排気し、前記真空チャンバ内の圧力が、水分が気化する直前の圧力である第１気圧と、前記第１気圧よりも低く、前記水分が気化する圧力である第２気圧とを交互に有するようにする第２ステップと、前記真空チャンバ内の圧力を大気圧になるようにし、前記複数のウエハまたはディスクを前記真空チャンバ内から降ろす第３ステップとを含む乾燥方法を提供することである。

付加的に、前記第１圧力は、４０００〜６６６６Ｐａ（３０〜５０Ｔｏｒｒ）である乾燥方法を提供することである

付加的に、前記第２圧力は、１０６６〜１６００Ｐａ（８〜１２Ｔｏｒｒ）である乾燥方法を提供することである。

付加的に、前記真空チャンバ内の圧力を大気圧以上に加圧した後、瞬間的に前記真空チャンバ内のガスを排気する第４ステップをさらに含む乾燥方法を提供することである。

付加的に、前記第２ステップにおいて、前記真空チャンバ内に加熱された窒素を注入し、前記真空チャンバ内のウエハまたはディスクの表面に結氷現象を防止する乾燥方法を提供することである。

付加的に、前記真空チャンバ内の圧力は、加熱された窒素を用いて加圧する乾燥方法を提供することである。

付加的に、前記第１ステップにおいて、前記ウエハまたはディスクは、ロボットアームを用いて位置するようにするが、前記ロボットアームにより、ウエハまたはディスクは、洗浄槽から１〜５ｍ／ｓｅｃの速度で動く乾燥方法を提供することである。

付加的に、前記ロボットアームに窒素ノズルをさらに具備し、前記窒素ノズルから加熱された窒素を前記ウエハまたはディスクに噴射する乾燥方法を提供することである。

本発明にかかる真空乾燥機およびこれを用いた乾燥方法によれば、ＩＰＡを使用せず、火事の危険性と有機物による汚染がない環境にやさしい乾燥が可能である。そして、キャパシタ間の水分が乾燥するため、斑点が発生せず、乾燥時間を短縮することができる。

本発明にかかる真空乾燥機の内部を示す図である。 本発明にかかる真空乾燥機に採用されたパンチングプレートを示す図である。 本発明にかかる真空乾燥機の駆動過程を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、添付した図面を参照して説明する。

図１は、本発明にかかる真空乾燥機の内部を示す図である。図２は、本発明にかかる真空乾燥機に採用されたパンチングプレート１０６を示す図である。

図１および図２を参照して説明すると、真空乾燥機は、真空チャンバ１００と、真空チャンバ１００の内部に位置するスタンド１０４とを備える。

真空チャンバ１００は、蓋１００ａ、ボディ１００ｂ、下部１００ｃの３つの構成成分からなり、下部１００ｃ上にボディ１００ｃが位置し、ボディ１００ｂ上に蓋１００ａが位置する。そして、下部１００ｃとボディ１００ｂ、そして、ボディ１００ａと蓋１００ａとの間の空間は、シーリング材１０２によって封印される。このとき、下部１００ｃとボディ１００ｂとの間の空間にパンチングプレート１０６（Ｐｕｎｃｈｉｎｇ ｐｌａｔｅ）が固定されるようにする。

パンチングプレート１０６は、図２に示すように、板状の形態からなり、平面上に複数のホール１０６ａが穿孔されているようにする。ホール１０６ａの直径は、ウエハまたはディスク間の間隔の１／２〜１／３程度になるようにする。

真空チャンバ１００の下部には排出口１０７が形成され、排出口１０７には真空ポンプ（図示せず）が連結され、排出口１０７を介して真空チャンバ１００内部のガスが排出できるようにする。

そして、スタンド１０４により、真空チャンバ１００の内部にウエハまたはディスク１０３が一定の間隔で配列される。

また、蓋１００ｃには、加熱された窒素が供給されるディスペンスノズル１０１が形成され、加熱された窒素がディスペンスノズル１０１を介して真空チャンバ１００の内部に供給されるようにする。

仮に、パンチングプレート１０６を使用しない状態で加熱された窒素を供給すると、加熱された窒素も排出口１０７を介して短時間に排出されるため、真空チャンバ１００の下部に加熱された窒素が到逹できなくなる問題が発生する。このように、加熱された窒素が伝達されない箇所に位置するウエハまたはディスク１０３は、乾燥が遅くなるか、表面に結氷現象が現れ、効果的な乾燥が行われなくなる。

しかし、パンチングプレート１０６を使用すると、加熱された窒素がパンチングプレート１０６に形成されたホールを介して排出口１０７に到逹するため、より広く加熱された窒素が真空チャンバ１００の下端部まで到逹し、ウエハまたはディスク１０３全体に加熱された窒素が到逹することにより、効果的な乾燥が行われる。

図３は、本発明にかかる真空乾燥機の駆動過程を示すフローチャートである。図３を参照して説明すると、第１ステップＳＴ１００は、まず、ウエハまたはディスク１０３が真空チャンバ１００の内部に位置する前に、表面の残る水分を最小化するための作業を実施する。この作業は、洗浄槽からウエハまたはディスク１０３を降ろすとき、一定の速度でウエハまたはディスク１０３が移動できるようにする。そして、このとき、ウォーターマークが発生することを防止するために、洗浄槽からウエハまたはディスク１０３を降ろすときに用いられるロボットアームに窒素ノズルを設けてウエハまたはディスク１０３に窒素を供給し、水分がウエハまたはディスク１０３から分離できるようにする。ロボットアームにより、ウエハまたはディスク１０３は、１〜５ｍ／ｓｅｃの速度で洗浄槽から載せられる。

そして、ウエハまたはディスク１０３がスタンド１０４によって立てられ、真空チャンバ１００内に位置するようになる。その後、真空チャンバ１００の蓋を覆い、シーリング材１０２を用いて密封する。

第２ステップＳＴ１１０は、真空チャンバ１００の排出口１０７を介して真空チャンバ１００内のガスが排出されるようにし、真空チャンバ１００内の圧力が低くなるようにする。このとき、真空チャンバ１００内の圧力は、純水が蒸発する前の第１圧力まで低くなるようにする。第１圧力は、４０００〜６６６６Ｐａ（３０〜５０Ｔｏｒｒ）の範囲を有する。このとき、真空チャンバ１００内にディスペンスノズル１０１を介して加熱された窒素を供給し、真空チャンバ１００内の温度が低くなることを防止する。

第３ステップＳＴ１２０は、真空チャンバ１００の排出口１０７を介してガスをさらに排出するようにし、真空チャンバ１００内の圧力が第１圧力よりも低い第２圧力になるようにする。第２圧力に到逹すると、ウエハまたはディスク１０３の表面に付着している水分が気化する。第２圧力は、１０６６〜１６００Ｐａ（８〜１２Ｔｏｒｒ）の範囲を有する。そして、真空チャンバ１００内においてディスペンスノズル１０１を介して加熱された窒素を供給し、真空チャンバ１００内の温度が低くなることを防止する。このとき、真空チャンバ１００の圧力が第２圧力を長い時間維持すると、ディスペンスノズル１０１を介して加熱された窒素が供給されても、真空チャンバ１００内の温度が下がり、ウエハまたはディスク１０３に結氷現象が発生する恐れがある。したがって、第２圧力を所定時間維持し、さらに前記第１圧力に圧力を低下させ、真空チャンバ１００内の温度が一定値以上になるようにする。そして、さらに真空チャンバ１００内の圧力が第２圧力に到逹するようにする。このように、真空チャンバ１００内の圧力が交互に第１圧力と第２圧力になるようにし、ウエハまたはディスク１０３の表面にある水分が結氷せずに気化できるようにする。

第４ステップＳＴ１３０は、真空チャンバ１００内からウエハまたはディスク１０３を放出する。そして、真空チャンバ１００内に加熱された窒素を供給し、真空チャンバ１００内の圧力を大気圧以上になるようにする。その後、排出口１０７を介して真空チャンバ１００内のガスを排出し、瞬間的に減圧させると、真空チャンバ１００の内部に強い渦が発生し、真空チャンバ１００内の汚染物質が排出口１０７を介して排出される。

本発明の好ましい実施形態が特定の用語を使って記述されたが、それらの記述は単に説明するためのものであり、下記の請求の範囲の技術的思想および範囲を逸脱しない範囲内で様々な変更および変化が可能であることが理解されなければならない。

Claims (7)

1. 蓋部分にディスペンサノズルが形成され、下部にガスが排出される排出口が形成されている真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内に位置し、複数のウエハまたはディスクが配列されるようにするスタンドと、
   前記真空チャンバ内において前記スタンドと前記排出口との間に位置し、直径が前記複数のウエハまたはディスクの間隔の１／２〜２／３の範囲を有する複数のホールが形成されているパンチングプレートと、を備え、
   前記真空チャンバ内の圧力は、水分が気化する直前の圧力であり、４０００〜６６６６Ｐａである第１気圧と、前記第１気圧よりも低く、前記水分が気化する圧力であり、１０６６〜１６００Ｐａである第２気圧とを交互に有するように制御されることを特徴とする乾燥機。
2. 蓋部分にディスペンサノズルが形成され、下部にガスが排出される排出口が形成され、内部にスタンドと、前記スタンドと前記排出口との間に、直径が前記スタンドに配列されるウエハまたはディスクの間隔の１／２〜２／３の範囲を有する複数のホールが形成されたパンチングプレートと、を備えた真空チャンバにおいて、
   前記真空チャンバ内に前記スタンドに複数のウエハまたはディスクが位置するようにし、前記真空チャンバを封印する第１ステップと、
   前記真空チャンバ内のガスを排気し、前記真空チャンバ内の圧力が、水分が気化する直前の圧力であり、４０００〜６６６６Ｐａである第１気圧と、前記第１気圧よりも低く、前記水分が気化する圧力であり、１０６６〜１６００Ｐａである第２気圧とを交互に有するようにする第２ステップと、
   前記真空チャンバ内の圧力を大気圧になるようにし、前記複数のウエハまたはディスクを前記真空チャンバ内から降ろす第３ステップとを含むことを特徴とする乾燥方法。
3. 前記真空チャンバ内の圧力を大気圧以上に加圧した後、瞬間的に前記真空チャンバ内のガスを排気する第４ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の乾燥方法。
4. 前記第２ステップにおいて、前記真空チャンバ内に加熱された窒素を注入し、前記真空チャンバ内のウエハまたはディスクの表面に結氷現象を防止することを特徴とする請求項２に記載の乾燥方法。
5. 前記真空チャンバ内の圧力は、加熱された窒素を用いて加圧することを特徴とする請求項３に記載の乾燥方法。
6. 前記第１ステップにおいて、前記ウエハまたはディスクは、ロボットアームを用いて位置するようにするが、前記ロボットアームにより、ウエハまたはディスクは、洗浄槽から１〜５ｍ／ｓｅｃの速度で動くことを特徴とする請求項２に記載の乾燥方法。
7. 前記ロボットアームに窒素ノズルをさらに具備し、前記窒素ノズルから加熱された窒素を前記ウエハまたはディスクに噴射することを特徴とする請求項６に記載の乾燥方法。
   

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