JP2003505881A - 基板を処理するための装置 - Google Patents

基板を処理するための装置

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    • Y10S134/902Semiconductor wafer

Abstract

(57)【要約】 ガス雰囲気内に配置された、処理流体を有する少なくとも1つのプロセス容器が設けられていて、該プロセス容器が、基板を直線的に導通させるために、処理流体表面より下に位置する少なくとも2つの開口を有している形式の装置において、基板の均一で同質の処理が得られるように、本発明では処理流体のためのオーバフロー部が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、基板を処理するための装置であって、ガス雰囲気内に配置された、
処理流体を有する少なくとも1つのプロセス容器が設けられていて、このプロセ
ス容器が、基板を直線的に導通させるために、処理流体表面より下に位置する、
常に開放されている少なくとも2つの開口を有している形式のものに関する。
【0002】 例えば欧州特許公開第0817246号明細書により公知である、このような
形式の装置は処理流体がプロセス容器内に留まったまま移動しない静的なシステ
ムである。そのため、容器内で行われるプロセスは処理流体の汚染により、特に
基板を直線的に導通する領域に影響を及ぼすことになる。したがって基板の良好
で均質な処理は可能ではない。
【0003】 さらに特開平5−291223号公報に基づき、上方から処理流体を充填可能
なプロセス容器が2つの側方開口を有している形式の、基板を処理するための装
置が公知である。この装置において開口はそれぞれ、処理中に処理流体の流出を
防止するために閉鎖部材によって閉鎖可能である。このプロセス容器の底部には
処理流体のための流出部が設けられている。
【0004】 本発明の課題は上記した従来技術から出発して、冒頭に記載した形式の装置を
改良して、簡単かつコスト安な形式でより均質に基板の処理を行うことができる
ような装置を提供することである。
【0005】 この課題を本発明では、ガス雰囲気中に配置された、処理流体を有する少なく
とも1つのプロセス容器が設けられていて、このプロセス容器が、基板を直線的
に導通させるために、処理流体表面より下に位置する、常に開放されている少な
くとも2つの開口を有している形式の、基板を処理するための装置において、処
理流体用のオーバフロー部を設けることによって解決した。この処理流体用のオ
ーバフロー部によって、プロセス容器を通しての処理流体の貫流案内が可能にな
る。これによりプロセス容器の所定の領域、特に基板の直線的な導通領域におい
て高められる不純物堆積が防止されるか、もしくは洗浄媒体の濃度変動(洗浄中
の消費)もまた補償される。したがって改良され均質化された、基板の処理は保
証される。さらにオーバフロー部によって、処理中に簡単かつコスト安な形式で
ほぼ均一な処理流体レベルを、ひいては開口部に生じる、処理流体レベルの均一
な圧力を保証することができる。処理流体の流れに関わらず均一な圧力によって
、処理流体がプロセス容器から流れ出ることを簡単な形式で防止することができ
る。
【0006】 本発明の特に有利な実施例では、プロセス容器内の処理流体レベルを変えるた
めにオーバフロー部が高さ調節可能である。特に、プロセス容器内において、種
々異なる密度を有する種々異なる処理流体を用いて処理することができ、また同
じ流体レベルにおいて処理流体表面の下方に位置する開口部に種々異なる圧力特
性が得られると有利である。この圧力特性を高さ調節可能なオーバフロー部によ
って調整することができ、その結果開口部からの処理流体の流出を防止すること
ができる。
【0007】 有利な形式では、処理流体表面の上方に形成される空気室に真空を形成するこ
とができるように、閉じられたオーバフロー容器が設けられている。真空によっ
て負圧を処理流体表面より下に位置する開口に生ぜしめ、その結果、処理流体の
流出を防止することができる。特に高さ調整可能なオーバフロー縁部と組み合わ
せ、開口部における圧力特性の簡単な制御を達成することができる。処理流体の
上方にある空気室には有利な形式では均一な真空が設けられる。例えば種々異な
る処理処理流体によって(種々異なる密度に基づいて)開口部に生じる圧力変化
は有利には高さ調節可能なオーバフロー縁部によって調整される。良好で均一な
真空を得るために、プロセス容器とオーバフロー容器は閉じられている。
【0008】 プロセス容器内における均一で均質の流れのために、処理流体は有利な形式で
はほぼ水平に配置されたディフューザプレートを介してプロセス容器内に導入可
能である。本発明の別の実施例では、場合によってプロセス容器から流出する処
理流体がプロセス容器の周辺部を汚染するのを防止するために少なくとも1つの
開口部の下方においてプロセス容器の外周面に滴受け樋が取り付けられている。
【0009】 本発明の有利な実施形態では、基板を超音波で処理するために、特に洗浄過程
を促進するために、少なくとも1つの超音波装置がプロセス容器内に設けられて
いる。この際、超音波装置は基板の全面にわたる基板の均一な超音波処理を行う
ために、有利にはプロセス容器の全幅にわたって基板の移動方向に対して垂直に
かつ旋回可能に延在している。プロセス容器内で処理流体の均一かつ均質な流れ
を得るために、超音波装置は有利な形式では流動的な形を有している。言い換え
ればこの超音波装置は流れ方向で僅かにしか流れ抵抗を有していない。基板両面
の良好で均一な処理のために有利な形式では基板が、少なくとも2つの超音波装
置の間を通って移動可能である。
【0010】 本発明の別の実施形態では、プロセス容器の出口開口を取り囲む乾燥室に、処
理流体の表面張力を減少させる液体を導入するための装置が設けられている。乾
燥室を出口開口に設けることによって、すでに処理された基板を直接プロセス容
器から取り出す際にマランゴニ効果により乾燥させることができる。この乾燥室
は有利な形式ではほぼ閉じされた系を形成しており、これによりウェーハ導出時
における均質なN/IPA雰囲気が保証される。
【0011】 本発明の別の有利な実施形態では、相前後して配置された複数のプロセス容器
が設けられている。これにより基板が、場合によっては異なる複数のプロセス段
階を、基板の調節変更なしに実施することができる。この場合、種々異なるプロ
セス段階を行うために、有利な形式ではプロセス容器が種々異なる処理流体を有
している。有利には、連続するプロセス段階中に基板が乾燥するのを防止するた
めに、プロセス容器間に湿式処理装置が設けられている。これにより引き続くプ
ロセス段階に影響することはない。有利な形式ではこの湿式処理装置は基板が大
まかに洗浄されるように構成されている。これにより処理流体が一方のプロセス
容器から他方のプロセス容器に到達することは防止される。
【0012】 次に本発明を図面に示した有利な実施例に基づき詳説する。
【0013】 図1には、本発明による処理装置の概略的な断面図が示されている。
【0014】 図2には、処理装置の集滴部材を有する滴受け樋を拡大した詳細図が示されて
いる。
【0015】 図1には、湿式処理装置4とウェーハ搬送ユニット6とプロセス容器8とウェ
ーハ搬送ユニット10とを有する、半導体ウェーハ3のための処理装置1が示さ
れている。基板3の処理中にウェーハは、図面では左側からウェーハ搬送ユニッ
ト6によって湿式処理装置4近傍を通って移動させられ、次いでプロセス容器8
内に導入される。このウェーハは部分的にこのプロセス容器8を通り抜けて移動
される。他方の側ではウェーハ3が、ウェーハ搬送ユニット10によって収容さ
れ、プロセス容器8から引き出される。この搬送装置の詳細は重複を避けるため
に同出願人による同日付けで提出された「処理容器を通して半導体ウェーハを搬
送するための方法および装置(Verfahren und Vorrichtung zum Transportieren eines Halbleiterwafers durch einen Behandlungsbehaelter)」というタイト
ルの特許明細書に記載されている。この限りにおいては、当該特許出願は本出願
の対象となっている。
【0016】 湿式処理装置4は複数のノズル11を有している。ウェーハ3を湿式処理する
ために、またはすでに湿気を帯びている場合には湿気を保持するために、これら
のノズル11によって例えば純水のような液体が、ウェーハ3の少なくとも一方
の表面上に飛散される。図示していないが、ウェーハ3の少なくとも一方の面を
洗浄することができるように、ノズル11をウェーハ3の移動方向とは反対に向
けることもできる。ウェーハ3が下方を通過する図示した湿式処理装置4の他に
、この湿式処理装置4に対向して位置する第2の湿式処理装置を設けることも可
能であり、これによりウェーハ3が両湿式処理装置の間を通って移動させられ、
したがってこのウェーハ3は両側から湿式処理される。
【0017】 プロセス容器8はほぼ閉じられた容器本体14によって形成されている。この
容器本体14は導入開口15と導出開口16とオーバフロー開口17とを有して
いる。この導入開口15と導出開口16とは、互いに向かい合って位置する、容
器本体14の側壁において同一平面上に形成されている。これらの開口15,1
6を有していない、容器本体14の別の側壁はウェーハ3をプロセス容器8内で
ガイドするためのガイドレール18を有している。
【0018】 これらの開口15,16はオーバフロー開口17の下方の位置にあり、ひいて
はプロセス容器内にある処理流体20の処理流体表面より下に位置している。プ
ロセス容器8内にある処理流体20の流出を防止するために、これらの開口15
,16を、例えば欧州特許公開第0817246号明細書に記載されているよう
に特別に加工成形することができる。この限りにおいては、欧州特許公開第08
17246号明細書は繰り返しを避けるために本出願の対象となっている。
【0019】 プロセス容器8の底部の領域にはほぼ水平に延在しているディフューザプレー
ト22が設けられている。このディフューザプレート22を介して下方から処理
流体20がプロセス容器8に導入される。このディフューザプレート22によっ
て、上方に方向付けられた均一な、処理流体20の流れがプロセス容器8内に発
生する。プロセス容器8内には、全幅にわたって(図面では図面平面に対して垂
直に)延在している2つの超音波装置もしくはメガソニック装置24,26が設
けられている。これらの超音波装置24,26は互いに向き合っており、高さ的
には開口15,16より下の位置にもしくは上の位置に配置されているので、ウ
ェーハ3はプロセス容器を通って移動する際に超音波装置24,26の間を通し
て移動させられる。超音波装置24,26の、互いに反対に向けられている面は
、プロセス容器8内で下方から上方に向かって方向付けられている液体流にでき
るだけ影響を与えないようにそれぞれ斜めに面取りされている。
【0020】 場合によって開口15から流出する処理流体を捕捉しかつ図示していない最適
な形式で導出するために、導入開口15の領域では容器本体14の外周面に滴受
け樋30が開口15より下の位置に設けられている。
【0021】 流出開口16は乾燥室32によって取り囲まれている。この乾燥室32は容器
本体14の外周面に取り付けられていて、組み込まれた滴受け樋を有している。
乾燥室32は開口33を有しており、この開口33を通してウェーハ3を移動さ
せることができる。乾燥室33内にはノズル34,35が設けられている。これ
らのノズル34,35によって処理流体の表面張力を減少させる液体を導出開口
16の領域に送ることができる。この処理流体の表面張力を減少させる液体とし
ては例えばIPAおよび高温ガス、例えば高温Nガス等が適している。マラン
ゴニ原理に基づき良好な乾燥効果が得られるように、処理流体の表面張力を減少
させる液はノズル34,35によって、処理流体20とウェーハ3との間に形成
されたメニスカスに所期に放射される。この領域における表面張力を減少させる
ために、択一的にメニスカスを別の形式で、例えばレーザによって加熱すること
もできる。図2には乾燥室32の拡大された詳細図が示されている。ここではノ
ズル34,35は図面の簡略化のために省略した。図2から分かるように、乾燥
室32の下方半部には針状の部材36が設けられている。この部材36は集滴部
材として働く。後方のウェーハ縁部において、マランゴニ効果による乾燥工程は
乾燥室からの流出時に問題となる。これによりウェーハに離れにくい液体が付着
し、滴が形成され得る。しかしこの滴は集滴部材37によって導出される。この
集滴部材37はウェーハに対して例えば1mmより小さい僅かな間隔をおいて、
ウェーハ中央部に位置決めされている。
【0022】 容器本体14の上方壁部には詳しくは図示していない開口が設けられている。
この開口は真空装置37に接続されており、したがってプロセス容器8からの処
理流体の流出を防止するために、処理流体20の上方に形成された空気室40で
負圧をかけることができる。処理流体の流出を防止するために、例えば欧州特許
公開第0817246号明細書に記載されているようにプロセス容器8上にもし
くはプロセス容器8内に別の手段を設けることもできる。繰り返しを避けるため
にこの限りではこの欧州特許公開第0817246号明細書は本出願の対象とな
っている。
【0023】 オーバフロー開口17はほぼ閉じられたオーバフロー容器42によって取り囲
まれている。このオーバフロー容器42はシールされて容器本体14の外周面に
固定されている。オーバフロー容器42内にもしくはプロセス容器本体14の外
壁にはオーバフロー縁部45を規定するスライダ44が設けられている。オーバ
フロー縁部45の高さ調節、ひいてはプロセス容器8内の処理流体20のレベル
を調節するために、このスライダ44は詳しく図示されていない装置によって垂
直方向にシフト可能である。この際、調節領域はオーバフロー開口17の上方縁
部と下方縁部とによって制限される。
【0024】 図面には1つのプロセス容器8しか図示していないが、複数のプロセス容器を
相前後して配置することも可能であり、したがってウェーハ3は直線的な移動路
上で複数のプロセス容器を通過することができる。種々異なる処理段階、例えば
エッチング処理、中性処理および洗浄処理、ならびに乾燥処理を実施することが
できるように、各プロセス容器に種々異なる処理流体を充填することができる。
有利な形式では、連続するプロセス段階の間に処理流体が乾燥することを防止す
るために、連続する各プロセス容器8の間に湿式処理装置4が設けられている。
さらに基板の湿式処理によって、この基板の大まかな予備洗浄を行うことができ
、したがって一方のプロセス容器から他方のプロセス容器への処理流体の持ち込
みが減少される。種々異なる処理流体は概して種々異なる密度を有しているので
、処理流体のレベルはスライダ44によってその都度調節され、各導入開口15
および導出開口16における処理流体の圧力は処理流体がプロセス容器から流出
しないように調節されている。さらに開口15,16に生じる処理流体圧をさら
に減少させるために、真空装置37によって負圧が、処理流体上にある空気室に
生ぜしめられる。この際有利には相前後して接続された全プロセス容器8が、個
々の真空装置に接続されている。これらの真空装置は各プロセス容器内にそれぞ
れ均一な負圧を生ぜしめるか、または同じスライダ高さにおいて種々異なる負圧
を生ぜしめる。処理流体の種々異なる密度によって生ぜしめられる、開口15,
16における圧力変化はスライダ44、ひいてはプロセス容器内の処理流体20
のレベルによって補償されるので、処理流体は開口15,16を介してプロセス
容器8から流出することはない。
【0025】 ウェーハの処理時にはまず、処理流体20がスライダ44のオーバフロー縁部
45を介してオーバフロー容器42に流れ込むまで、ディフューザプレート22
を介して処理流体20がプロセス容器8に導入される。常にこのディフューザプ
レート22を介して処理流体はプロセス容器8に導入されるので、上方に方向付
けられた均質の流れがプロセス容器内に生じる。次いで導入開口15を介してウ
ェーハ3はプロセス容器8内にシフトされ、部分的にプロセス容器8を通過させ
られる。この際ウェーハ3の表面と裏面とが超音波装置24,26によって超音
波処理される。プロセス容器8内ではウェーハ3が側方のガイド18によってガ
イドされる。ウェーハ3の前方端部がプロセス容器8をガイドされて通過した際
に、処理流体20とウェーハ3との間に生じるメニスカスに、処理流体20の表
面張力を減少する液が供給される。これによりウェーハ3は処理流体20からの
取り出し時に乾燥処理される。ウェーハ3のガイド端部は搬送ユニット10によ
り収容され、完全にプロセス容器8から引き出し、場合によっては次のプロセス
室に搬送する。
【0026】 本発明は有利な1実施例に基づき記載されているが、本発明はこの実施例に限
定されるものではない。例えば乾燥室32は別のプロセス容器が後置されている
プロセス容器8では必要ではない。さらに超音波装置の正確な構成は、処理した
い基板に依存して基板表面の処理のための個々の超音波装置が必要である。ディ
フューザプレート22も必ずしも必要なわけではなく、このディフューザプレー
トの代わりにまたはディフューザプレートと組み合わせて、流入開口を有する漏
斗状の底部が設けられてもよい。また真空装置37も必ずしも必要なわけではな
い。なぜならば開口15,16に生じる圧力を別の手段、例えば毛管装置によっ
ても制御することができるからである。この際に必要な圧力は可動なスライダ4
4によって制御される。処理装置1の各特徴を組み合わせてまたはそれぞれ個々
にも、つまり互いに依存させずに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による処理装置の概略的な断面図である。
【図2】 処理装置の集滴部材を有する滴受け樋を拡大した詳細図である。
【符号の説明】
1 処理装置、 3 半導体ウェーハ(基板)、 4 湿式処理装置、 6
ウェーハ搬送ユニット、 8 プロセス容器、 10 ウェーハ搬送ユニット、 11 ノズル、 14 容器本体、 15 導入開口、 16 導出開口、 17 オーバフロー開口、 18 ガイドレール、 20 処理流体、 22 ディフューザプレート、 24,26 超音波装置、 30 滴受け樋、 32 乾燥室、 33 開口、 34,35 ノズル、 36 集滴部材、 37 真空装置、 40 空気室、 42 オーバフロー容器、 44 スライダ、 45 オーバフロー縁部
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年10月12日(2001.10.12)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0003】 さらに特開平5−291223号公報に基づき、上方から処理流体を充填可能
なプロセス容器が2つの側方開口を有している形式の、基板を処理するための装
置が公知である。この装置において開口はそれぞれ、処理中に処理流体の流出を
防止するために閉鎖部材によって閉鎖可能である。このプロセス容器の底部には
処理流体のための流出部が設けられている。 日本アブストラクト(Patent Abstract of Japan)
のVol.13,No.199(E−1534),1994年4月7日、ならび
に特開平06−005577号公報に基づき基板洗浄装置が公知である。この装
置では基板が、直線的に処理流体で充填された処理容器を通過するようにガイド
されている。この処理容器は処理流体表面より下に位置する2つの導通開口を有
している。これらの導通開口は基板の処理中、処理流体の流出を防止するために
、相応する閉鎖部材によって閉鎖されている。基板を漕に導入する間、もしくは
基板を漕から導出する間、基板を導通させるためにこの閉鎖部材は開放される。 さらに日本アブストラクト(Patent Abstract of Jap
an)のVol.15,No.143(E−045),1991年4月11日、
ならびに特開平03−020031号公報に基づき、処理流体で充填された処理
容器を有する超音波洗浄装置が公知である。この処理容器は高さ調整可能なオー
バフロースライダを有している。このオーバフロースライダは流体レベルの高さ
を調節し、さらに超音波の特性に影響を与える。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】 この課題を本発明では、ガス雰囲気中に配置された、処理流体を有する少なく
とも1つのプロセス容器が設けられており、該プロセス容器が、基板を直線的に
導通させるために、常に開放されている少なくとも2つの開口を有している形式
の、基板を処理するための装置において、開口より下に位置する流入部と、開口
より上に位置するオーバフロー部とが設けられており、プロセス容器とオーバフ
ロー容器とが閉じられており、プロセス容器内に負圧を形成するための装置が設
けられていることによって解決した。この処理流体用のオーバフロー部によって
、プロセス容器を通しての処理流体の貫流案内が可能になる。これによりプロセ
ス容器の所定の領域、特に基板の直線的な導通領域において高められる不純物堆
積が防止されるか、もしくは洗浄媒体の濃度変動(洗浄中の消費)もまた補償さ
れる。したがって改良され均質化された、基板の処理は保証される。さらにオー
バフロー部によって、処理中に簡単かつコスト安な形式でほぼ均一な処理流体レ
ベルを、ひいては開口部に生じる、処理流体レベルの均一な圧力を保証すること
ができる。処理流体の流れに関わらず均一な圧力によって、処理流体がプロセス
容器から流れ出ることを簡単な形式で防止することができる。 閉じられたプロセス容器とオーバフロー容器との組合せによって、処理流体表
面の上方に形成される共通の空気室に真空を形成することができる。真空によっ
て負圧を処理流体表面より下に位置する開口に生ぜしめ、その結果、処理流体の
流出を防止することができる。処理流体の上方にある空気室には有利な形式では
均一な真空が設けられる。例えば種々異なる処理処理流体によって(種々異なる
密度に基づいて)開口部に生じる圧力変化を、真空の変化によって調整すること
ができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェンス シュナイダー ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン ネッ カーテンツリンガーシュトラーセ 42 (72)発明者 マーク ムーリス ベルギー国 ルーヴァン カペルドレーフ 75 Fターム(参考) 3B201 AA03 AB13 BB04 BB22 BB85 BB93 CC12

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(3)を処理するための装置(1)であって、ガス雰囲
    気中に配置された、処理流体(20)を有する少なくとも1つのプロセス容器(
    8)が設けられており、該プロセス容器(8)が、基板(3)を直線的に導通さ
    せるために、処理流体表面より下に位置する、常に開放されている少なくとも2
    つの開口(15,16)を有している形式のものにおいて、 開口(15,16)より下に位置する流入部と、開口(15,16)より上に
    位置するオーバフロー部とが設けられていることを特徴とする、基板を処理する
    ための装置。
  2. 【請求項2】 オーバフロー部が高さ調整可能である、請求項1記載の装置
  3. 【請求項3】 閉じされたオーバフロー容器(42)が設けられている、請
    求項1または2記載の装置。
  4. 【請求項4】 プロセス容器(8)とオーバフロー容器(42)とが、閉じ
    られている、請求項1から3までのいずれか1項記載の装置。
  5. 【請求項5】 処理流体(20)の上方に形成される、プロセス容器(8)
    内の空間(40)に負圧を形成するための装置(37)が設けられている、請求
    項1から4までのいずれか1項記載の装置。
  6. 【請求項6】 処理流体(20)が、ほぼ水平に配置されたディフューザプ
    レート(22)を介してプロセス容器(8)内に導入可能である、請求項1から
    5までのいずれか1項記載の装置。
  7. 【請求項7】 少なくとも1つの開口(15,16)の下方に取り付けられ
    た滴受け樋(30)がプロセス容器(8)の外周面に設けられている、請求項1
    から6までのいずれか1項記載の装置。
  8. 【請求項8】 集滴部材が滴受け樋に設けられている、請求項7記載の装置
  9. 【請求項9】 少なくとも1つの超音波装置(24,26)がプロセス容器
    (8)内に設けられている、請求項1から8までのいずれか1項記載の装置。
  10. 【請求項10】 プロセス容器(8)内の超音波装置(24,26)が、全
    幅にわたって基板の運動方向に対して垂直に延在している、請求項9記載の装置
  11. 【請求項11】 超音波装置(24,26)が、流動的な形を有している、
    請求項9または10記載の装置。
  12. 【請求項12】 基板(3)が、互いに向き合う少なくとも2つの超音波装
    置(24,26)の間を通って移動可能である、請求項1から11までのいずれ
    か1項記載の装置。
  13. 【請求項13】 プロセス容器(8)の出口開口(16)を取り囲こむ乾燥
    室(32)に、処理流体(20)の表面張力を減少させる液体を導入するための
    装置が設けられている、請求項1から12までのいずれか1項記載の装置。
  14. 【請求項14】 相前後して配置された複数のプロセス容器(8)が設けら
    れている、請求項1から13までのいずれか1項記載の装置。
  15. 【請求項15】 プロセス容器(8)が、種々異なる処理流体(20)を有
    している、請求項13または14記載の装置。
  16. 【請求項16】 プロセス容器(8)の間に湿式処理装置(4)が設けられ
    ている、請求項13から15までのいずれか1項記載の装置。
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