JP2002514828A - 電子部品製造用のウエツト処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は集積回路で使用される半導体ウエーハの様な、電子部品先行物の製造用のウエツト処理方法に向けられている。特に、本発明は、３分の１及び４分の１ピッチ間隔で配置されたウエーハ中に均一な流れ分布を提供するウエツト処理技術を使用して電子部品先行物を製造する方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】

本発明は電子部品及び集積回路に使用される半導体ウエーハの様な電子部品先
行物（electronic component precursors）の製造用のウエツト処理方法（wet p
rocessing methods）に向けられている。特に、本発明は半導体ウエーハ及びフ
ラットパネルデイスプレー（flat panel display）の様な、基板（substrate）
の流体を用いての閉じた流れラインの処理（treatment）用の改良されたプロセ
ス（processes）に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】

半導体ウエーハ、フラットパネルの様な電子部品先行物及び他の電子部品先行
物を典型的に含む集積回路製造時にはウエツト処理が広く用いられる。一般に、
該電子部品先行物はバス（bath）又は容器（vessel）内に置かれ、次いで１連の
反応性化学プロセス流体及び濯ぎ流体と接触する。該プロセス流体は、これらに
限定はしないが、該電子部品先行物のエッチング、フオトレジストストリッピン
グ、そしてプレディフュージョン洗浄（prediffusion cleaning）及び他の洗浄
過程用に使用されてもよい。電子部品先行物用の処理システムの例は、その全体
で表明されている様に引用によりここに組み入れられるマックネル他（McConnel
l et al）の米国特許第４、６３３、８９３号に説明されている。

【０００３】 典型的ウエツト処理技術では、電子部品先行物は、フルフロー容器（full flo
w vessel）（環境に対し閉じた容器）か、シングルタンクか、ウエツトベンチか
、又はバスかの何れかで処理される。典型的ウエツト処理技術では、該電子部品
先行物上の汚れ（contamination）を除去する（すなわち洗浄する）ためか又は
表面の幾らかの部分をエッチングするためか何れかで該電子部品先行物は反応性
化学プロセス流体に露出される。この洗浄又はエッチングが行われた後、該化学
物質（chemical）が該電子部品先行物の表面又は複数表面に付着する。次いで該
付着された化学物質は、該化学物質の残留物が次の反応性化学プロセスを汚さな
いように、該電子部品先行物を次の反応性化学プロセス流体で処理する前に除去
されねばならない。従来は、該付着化学物質は脱イオン｛デーアイ（DI）｝水を
使用して除去された。

【０００４】 電子部品及び電子部品先行物の生産では、よりコンパクトなプロセスの応用の
みならずよりコンパクトな処理器械の開発と使用に向かう傾向がある。コンパク
トな処理器械の進歩は、しかしながら、より大型（すなわち、３００ｍｍ）の先
行物ウエーハの使用での生産性向上へ向かう傾向により弛められた。器械のコン
パクトさに向かう２つの一般的に公知の方策はスプレー処理とシングルバス浸積
（single bath immersion）である。より小さいチップ寸法とより大型のウエー
ハ処理の出現に伴い、製造可能性の立場からシングルバス処理の使用が有利であ
る。

【０００５】 多数のバスと濯ぎタンクを使用するウエツト処理用浸積ベンチは全負荷で６．
２５ｍｍの間隔を置いて２００ｍｍウエーハを収容出来る比較的大きなタンク容
積を有するのが典型的である。３００ｍｍウエーハ用では全負荷では標準的ウエ
ーハピッチは１０ｍｍである。シングル処理容器を使用するフルフロープロセサ
（ful flow processors）は、ウエーハピッチが浸積タンク内で処理されるウエ
ーハピッチの半分になる様な小さい容器寸法を有する。フルフローシングル処理
容器内での減少したピッチでのこの処理が水と化学物質消費でのアテンダント（
attendant）削減のために望ましい。更に、シングル容器内での等価な全流れ容
積に対する流速は減少ピッチ（reduced pitch）での処理用では増加するので、
従ってウエーハの濯ぎは改善する。かくして、３分の１及び４分の１ピッチ処理
の様な、標準ピッチの半分より少ない際のウエーハのシングル容器処理が公知の
半分ピッチ処理システムよりもずっと望ましい。ウエツト処理時に該ピッチを標
準ウエーハカセットピッチの３分の１又は４分の１に減少させることはそれぞれ
３分の１及び４分の１と等価の係数で水及び化学物質消費での減少を提供する。
討論した様に、流速は３分の１ピッチの処理では３の係数で４分の１ピッチの処
理では４の係数で増加する。

【０００６】 しかしながら、標準のピッチの半分より少ないピッチでのウエーハのシングツ
容器処理は過去に受け入れ可能と示されたことがないが、それは該シングル容器
での処理この様な減少したピッチ処理に付随する問題のためである。３分の１及
び４分の１ピッチでのウエツト処理時は、流体が該ウエーハの周りを通過する望
ましくない傾向があることが見出された。該ウエーハの周りの処理流体の流れの
不均一性は該ウエーハのエッチングと濯ぎとの不均一性を引き起こす。減少した
ピッチのウエツト処理から来る処理流体の不均一流れは、フルフローシングル処
理容器（full-flow single processing vessel ）内の３００ｍｍウエーハの処
理を生産性とコストとの望ましいレベル内で達成可能にさせなかった。

【０００７】 かくして、ウエーハピッチがこの様なウエーハ用標準ピッチの半分より小さく
出来るシングル処理容器内での、３００ｍｍウエーハの様な、電子部品先行物の
効率よい処理を可能にする処理方法のニーヅが当該技術に存在する。本発明は他
のニーヅのみならずこれらにも向けられている。

【０００８】

【発明の概要】

本発明は、とりわけ、電子部品と、集積回路で使用される半導体ウエーハの様
な電子部品先行物の製造用のウエツト処理方法を示す。特に、本発明は、標準ウ
エーハピッチの半分より小さいピッチを有するウエーハがシングル処理容器で有
効に処理されるウエツト処理技術を使用して電子部品先行物を、例えば、洗浄す
る方法に関する。

【０００９】

【詳細な説明】

半導体ウエーハの様な電子部品先行物の処理用のフルフローシングル処理容器
の装置と動作は上記で確認したマックネルの特許で説明されている。しかしなが
ら、本発明はこの特許で説明された処理容器に限定するよう意図してはいない。
ウエーハピッチが標準ピッチから２分の１ピッチ、３分の１ピッチ、及び４分の
１ピッチの様な距離へ減少される説明した処理容器内のカセットキャリア内での
処理のために標準カセットからウエーハを移送するための装置は当該技術で公知
である。

【００１０】 ウエーハピッチが標準ウエーハピッチの半分より小さいシングル容器処理シス
テム内でのウエツト処理に関して上記で説明した様に、流れが該容器内にスタッ
クされたウエーハの周りを通過する望ましくない傾向がある。ウエーハの減少し
たピッチは、該ウエーハを通る流路の抵抗を増大し、該ウエーハの周りの処理流
体の流れとなることが分かった。該増大した流れ抵抗は該ウエーハの中央で最高
であることが見出された。

【００１１】 本発明の減少したピッチでの処理では、シングル容器システム内のウエーハ中
での処理流体の均一な流れを提供するために、ウエーハスタックの上流で、該ウ
エーハ容器ハウジング内に、流れ抵抗バリヤが取付られた。該ウエーハスタック
はこの様なウエーハ用の標準ピッチの２分の１で配置された３００ｍｍウエーハ
のカセットとすることが出来て、そして該スタックはより好ましくは３分の１ピ
ッチ又は４分の１ピッチで配置された３００ｍｍウエーハのカセットであるのが
よい。該流れ抵抗バリヤは、該バリヤを通り上方へ流れた流体が、該ウエーハを
通る前に、該流れ抵抗が最高の該ウエーハの中央に向かって該流れを押すべく分
布されるように、設計されている。最も好ましい実施例では、該流れ抵抗バリヤ
は何等かの適当な多孔質材料のスクリーンであり、そこでは該スクリーンの孔が
該スクリーンの中心（そこでは室内の圧力がより高い）では該スクリーンの側部
（そこでは該圧力がより低い）での孔より大きくなっている。又、該圧力がより
高い室にはより多くの流れが入り該圧力が低い所ではより少ない流れが入ること
を可能にするように、該スクリーンの孔は該スクリーンの中心ではより近く相隔
てられ、該スクリーンの側部ではより大きい間隔で隔てられることが可能である
。この実施例では、該孔の寸法はスクリーン全体で同じにすることも或いは望ま
しい流れパターンを提供するために可変にすることも出来る。好ましくは、該孔
のパターンと孔の寸法は、該ウエーハの中央での流体の流れに対する最小抵抗を
そして該ウエーハの側部での流体流れに対する最大抵抗を提供するよう選択され
るのがよい。上記米国特許第４、６３３、８９３号で説明される様に、該流れ抵
抗バリヤは該ウエーハ上への流体流れ用のプラグ流れ状態（plug flow connditi
on）を与えるように設計されるのが好ましい。スクリーン内の該孔の数、形状、
寸法及び配置は該ウエーハ中心の方への流体流れを加速するように流れパラメー
タに基づいて当業者により選択可能である。これらのパラメータは該容器の寸法
と形状、使用流体の化学組成、流速、及び流れ圧力（flow pressure）を含んで
いる。該孔寸法は該液体内の溶解ガスが該スクリーンを通過出来る程充分に大き
いことが好ましい。孔はレーザーを使用して又は公知の打ち抜き装置により該バ
リヤ材料内に作られることが可能である。

【００１２】 該流れ抵抗バリヤ用に好ましい材料には該バリヤでの流体流れの阻止を最小化
する、織られた織物材料（woven fabric material）、そして繊維がランダムな
繊維のメッシ内で流れ抵抗バリヤ全体中に分布される様な繊維メッシ材料（fibe
r mesh material）が含まれる。該流れ抵抗バリヤ内の製造不完全物（manufactu
ring imperfections）は、時の経過と共に該バリヤから外れて、かくして該処理
容器内に汚染を追加したり、化学物質を上へトラップする可能性があり、かくし
て該バリヤを詰まらせるので、一般に比較的少ししか製造不完全物を有しない織
られた織物材料が該流れ抵抗バリヤ用に最も好ましい材料である。もう１つの好
ましい実施例では、該流れ抵抗バリヤは化学物質に抵抗性のポリマースクリーン
材料であり、テフロン（Teflon）が最も好ましいポリマー材料である。該バリヤ
材料の化学的劣化を避けるために該流れ抵抗バリヤは該ウエーハ処理動作で使用
される種々の化学物質に化学的に抵抗性があることが好ましい。

【００１３】 本発明のもう１つの実施例では、該処理容器内に位置付けされる制御された噴
射ノズルの様な流れ噴射装置が該ウエーハの中央への流体の増加した流れを提供
する。該噴射ノズルの位置と出力パラメータとは該流れ抵抗バリヤに関連して上
記で説明した公知の流れパラメータに基づいて決定され、減少したピッチの処理
での全ウエーハ表面中で流体流れの均一な分布を提供する。該ウエーハ表面中の
均一な流れ分布を提供するために、制御された流体噴射ノズルがここに説明され
た該流れ抵抗バリヤと関連して使用出来るが、或いは該制御された流体噴射ノズ
ルは該処理容器全体に望ましい流れ分布を提供するために単独でも使用出来る。
又バッフルや他の流れ制御装置も使用出来る。一般に該シングルバスに入る洗浄
又は濯ぎ流体の速度プロフアイルは、該バスの断面で見出される高い流れ抵抗に
打ち勝つような仕方で制御されねばならない。ウエーハの場合、該最高の抵抗は
該ウエーハの中央（すなわち最大の断面）そして該スタックの中央にある。

【００１４】 ２分の１ピッチより小さい間隔で配置されたウエーハスタック中でのウエット
処理流体の均一な流れを提供するため使用出来る本発明のもう１つの過程は該ウ
エーハの化学的ソーキング（chemical soaking）時にメガソニックス（megasoni
cs）を使用することである。メガソニックスの使用により処理時に展開される音
響的ストリーミング（acoustic streaming）は該ウエーハ間の化学物質の分布の
助ける。この処理過程中、該ウエーハ表面上の粒子を外す（dislodge）ために５
００ｋＨｚから１ＭＨｚ付近の超音波が該洗浄流体を通して公知の仕方で分布さ
れた。高い流れ抵抗が存在する時該ウエーハ間に見出される大きな境界層に打ち
勝つために他の周波数又は混合技術が使用出来る。

【００１５】 ２分の１ピッチより小さい間隔で配置されたウエーハスタック中にウエツト処
理流体の均一流れを提供するために使用出来る本発明のもう１つの過程は該処理
流体用に非常に高い噴射流れレート（injection flow rate）を使用することで
ある。非常に高い化学物質噴射流速を使用することにより、該流れの運動量のた
めに、化学物質は、３分の１又は２分の１ピッチ配置で近く相隔てられたウエー
ハ間に押し込まれる。シングル容器内で効率のよい減少ピッチのウエツト処理を
提供する好ましい化学物質噴射流れレートは、４分の１ピッチで１００−３００
ｍｍウエーハを有するウエーハキャリアで１８から３０ｇｐｍ（すなわちウエー
ハ当たり１８−３０ｇｐｍ）である。

【００１６】 ２分の１ピッチより小さい間隔で配置されたウエーハスタック中にウエツト処
理流体の均一流れを提供するため使用出来る本発明のもう１つの過程は該容器の
処理面積内の平衡条件を達成するに充分な時間で化学物質を噴射することである
。標準の噴射時間に比較して、比較的長い化学物質噴射時間の使用により、例え
該化学物質が最初は該ウエーハ中に不均一な仕方で流れても、平衡に到達した後
は、該ウエーハの中央での化学物質の濃度は該ウエーハの縁の化学物質の濃度に
概略等しくなる。シングル容器内で効率のよい減少したピッチのウエツト処理を
提供する好ましい化学物質噴射時間は流れレート（flow rate）と容器寸法に依
り６０秒噴射時間から１２０秒噴射時間である。

【００１７】 本発明は他の特定の形式で実施してもよいがそれは本発明の精神と本質的属性
から離れるものではなく、従って本発明の範囲を示すものとして前記説明よりも
付属する請求項が参照されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ミランド，ローレンス・ジエイ アメリカ合衆国ペンシルベニア州1938ウエ ストチエスター・モントベイルサークル 1599 Ｆターム(参考） 3B201 AA03 BB02 BB87 BB92 CB15 CC01 5F043 BB27 DD19 EE35

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品先行物の製造方法に於いて、 ａ）該先行物が予め決められたピッチ距離だけ分離されている運搬用カセット
   から該先行物が該予め決められたピッチ距離の２分の１より小さいピッチ距離だ
   け分離されている処理用カセットへ該電子部品先行物を移送する過程と、 ｂ）該処理用カセット内の該電子部品先行物をウエツト処理用容器内に置く過
   程と、 ｃ）該電子部品先行物の上流で該容器内に位置付けされたスクリーンを通して
   処理用流体を噴射する過程とを具備しており、該スクリーンは、該スクリーンの
   側部を通る流体流れに対しては比較的高い抵抗をそして該スクリーンの中央部を
   通る流体流れに対しては比較的低い抵抗を提供するパターンで配置された孔を有
   しており、それにより処理用流体は該電子部品先行物の全表面中に均一に分布さ
   れることを特徴とする電子部品先行物の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法に於いて、該スクリーンの中央部の該孔は該
   スクリーンの側部の孔より大きいことを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１の方法に於いて、該スクリーンの中央部の孔は該ス
   クリーンの側部の孔より近く相隔てられていることを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項１の方法が更に、該電子部品先行物を選択された時間
   の間約１ＭＨｚの周波数を有するエネルギーに露出する過程を具備することを特
   徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項１の方法に於いて、該処理用流体が該キャリア内のウ
   エーハ数に比例する流れレートで該容器内に噴射されることを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項１の方法に於いて、該処理用流体は、該電子部品先行
   物を含む該容器の処理範囲内で化学的平衡が実質的に達成されるまで該容器内へ
   噴射されることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 複数の実質的に平面の基板を流体流れで処理する装置に於い
   て、前記装置が ａ）流体入り口と、 ｂ）前記流体入り口からの前記流体流れを受けるために前記流体入り口に流れ
   的に連通した容器とを具備しており、前記基板は前記容器内に配置されており、
   そして該装置は又、 ｃ）該基板の上流で該容器内に位置付けされた流れ抵抗バリヤを具備しており
   、該バリヤは該バリヤの側部を通る流体流れに対しては比較的高い抵抗をそして
   該バリヤの中央部を通る流体流れに対しては比較的低い抵抗を提供するパターン
   で配置された孔を備えており、それにより処理用流体が該基板の全表面中に均一
   に分布されることを特徴とする複数の実質的に平面の基板を流体流れで処理する
   装置。
8. 【請求項８】 請求項７の装置に於いて、該バリヤの中央部の孔が該バリヤ
   の側部の孔より大きいことを特徴とする装置。
9. 【請求項９】 請求項７の装置に於いて、該バリヤの中央部の孔が該バリヤ
   の側部の孔よりも近く相隔てられていることを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】 請求項７の装置に於いて、該バリヤは織られた織物材料か
    ら成ることを特徴とする装置。
11. 【請求項１１】 請求項７の装置に於いて、該バリヤが化学物質に抵抗性の
    ポリマースクリーン材料であることを特徴とする装置。
12. 【請求項１２】 請求項７の装置に於いて、該バリヤがテフロンから成るこ
    とを特徴とする装置。