JP2003524296A - 基板を処理するための装置および方法 - Google Patents

基板を処理するための装置および方法

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JP2003524296A
JP2003524296A JP2001545346A JP2001545346A JP2003524296A JP 2003524296 A JP2003524296 A JP 2003524296A JP 2001545346 A JP2001545346 A JP 2001545346A JP 2001545346 A JP2001545346 A JP 2001545346A JP 2003524296 A JP2003524296 A JP 2003524296A
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diffuser
substrate
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fluid
diffuser plate
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JP2001545346A
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ラートケ トルステン
ヴォルケ クラウス
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ステアーグ ミクロテヒ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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Abstract

(57)【要約】 流れ状況を最適化するためには、処理流体によって充填される処理槽（３）内で基板（２）を処理するための装置（１）であって、流体を処理槽（３）内に導入するための少なくとも１つのディフューザ（１２）が設けられている形式のものにおいて、ディフューザ（１２）と基板（２）との間隔が調整可能であることが提案されている。さらに、該間隔を調整するための方法が提案されている。流れ状況を改善するための別の手段として、上述した形式の装置において、ディフューザ（１２）が、流出開口（２０）を備えた、基板（２）に向かって円筒形に湾曲させられたディフューザプレート（１８）を有しており、該ディフューザプレート（１８）の円筒軸線が、基板平面に対して垂直に延びていることが提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、処理流体をディフューザによって処理槽内に導入して、処理流体に
よって充填される処理槽内で基板を処理するための装置および方法に関する。
【０００２】 特に半導体産業における製造プロセスでは、基板を流体で処理することが必要
となる。これに対する１つの例はチップ製造時の基板の湿式処理である。
【０００３】 ヨーロッパ特許第０３８５５３６号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公
開第１９７０３６４６号明細書に基づき、処理流体を有する容器内で基板を湿式
処理するための装置が公知である。この公知の装置では、基板が基板支持体と一
緒に容器内に挿入可能である。基板、たとえば半導体ウェーハは湿式処理の前に
基板支持体内に挿入される。その後、半導体ウェーハは基板支持体と一緒に、処
理流体を有する容器内に挿入される。ウェーハの湿式処理の間、連続的に処理流
体が、ウェーハの下方に配置されたディフューザを介して処理槽内に導入される
。
【０００４】 この場合、基板を均一に処理するためには、基板表面に均一な流れ状況を提供
することが重要となる。しかし、この流れ状況は、使用される処理流体の粘度と
、処理槽内でのエレメントの配置形式と、処理したい基板の形状および大きさと
に著しく関連している。上述した装置の場合には、処理槽の内部での流れ状況の
適合が、変化するプロセス条件、たとえば処理流体の粘度もしくはウェーハの大
きさおよび形状に基づき不可能であるので、変化するプロセス条件によって、均
一でない流れ状況が基板の表面に生ぜしめられる。
【０００５】 上述した装置から出発して、本発明の課題は、流れ状況を最適化するための装
置および方法、特に処理したい基板に対する流れの均質化を提案することである
。
【０００６】 本発明によれば、この課題は、冒頭で述べた形式の装置において、ディフュー
ザと基板との間隔が調整可能であることによって解決される。これによって、あ
らゆるプロセス条件、たとえば処理流体の粘度またはタンク内でのエレメントの
、たとえば種々異なる基板支持体によって変化させられ得る配置形式への個々の
適合が可能となる。槽内での均一な流れ状況によって、基板の均一な処理が行わ
れる。これによって、基板の損傷は回避される。特にディフューザと基板との間
の間隔減少時には、ディフューザの放射圧を減少させることが可能となる。これ
によって、均一な流れが達成される。
【０００７】 本発明の特に有利な構成によれば、ディフューザが、処理槽内で移動可能であ
る。これによって、ディフューザと基板との間の間隔調整を簡単にかつ効果的に
達成することができる。さらに、保守目的および／または交換目的のためのディ
フューザへの接近が移動可能性によって著しく容易となる。ディフューザの、こ
のような形式の保守および／または交換は、たとえば処理された基板に不純物を
生ぜしめ得る異物粒子がディフューザに集積された場合に必要となる。
【０００８】 本発明の別の構成によれば、処理槽に設けられた基板保持装置の位置が調整可
能であると有利である。一般的には、基板保持装置は、基板を処理槽内に挿入し
かつ基板を処理槽から持ち上げるために処理槽内で運動可能である。したがって
、間隔調整のための基板保持装置の位置決めは特に簡単となる。プロセス条件に
適合された間隔調整を行うためには、本発明による装置が、ディフューザのかつ
／または基板保持装置の位置を制御するための制御装置を有していると有利であ
る。
【０００９】 本発明の別の有利な構成によれば、ディフューザが、流出開口を備えた、基板
に向かって円筒形に湾曲させられたディフューザプレートを有しており、該ディ
フューザプレートの円筒軸線が、基板平面に対して垂直に延びている。円筒形に
湾曲させられたディフューザプレートによって、処理槽内への処理流体の、広幅
面にわたる導入が可能となる。これによって、導入圧を、より僅かな導入面を備
えたディフューザに比べて減少させることができる。これによって、流れの均一
性が一層良好となる。さらに、湾曲によって、ディフューザから出発する扇形に
発散される個別流れが得られる。これによって、全流れの均一性を損なう流れと
渦流との交差が阻止される。
【００１０】 処理槽の内部での均一な流れのためには、ディフューザプレートの形状が、該
ディフューザプレートの頂点に対して対称的であると有利である。流出開口が、
頂点に対して対称的に配置されていても有利である。
【００１１】 可能な限り均一な吐出し分配を全ての流出開口に達成するためには、ディフュ
ーザの入口とは反対の側に配置された衝突プレートが設けられていると有利であ
る。
【００１２】 上述した課題は、冒頭で述べた形式の装置において、ディフューザが、流出開
口を備えた、基板に向かって円筒形に湾曲させられたディフューザプレートを有
しており、該ディフューザプレートの円筒軸線が、基板平面に対して垂直に延び
ていることによっても解決される。すでに上述したように、ディフューザプレー
トの円筒形の湾曲によって、処理槽内への処理流体の、広幅面にわたる導入が可
能となる。さらに、ディフューザによって、扇形に発散された流れが発生させら
れるので、交差する流れひいては渦流は生ぜしめられない。これによって、流れ
が極めて均一となる。
【００１３】 処理槽の内部での可能な限り均一な流れのためには、ディフューザプレートの
形状が、該ディフューザプレートの頂点に対して対称的であると有利である。流
出点が、頂点に対して対称的に配置されていても有利である。
【００１４】 可能な限り均一な吐出し分配をディフューザプレートの全ての流出開口に提供
するためには、ディフューザの入口とは反対の側に配置された衝突プレートが設
けられていると有利である。
【００１５】 本発明の課題は、処理流体をディフューザによって処理槽内に導入して、処理
流体によって充填される処理槽内で基板を処理するための方法において、ディフ
ューザと基板との間の間隔が、プロセス条件に関連して調整されることによって
解決される。間隔調整によって、処理槽の内部での流れ条件ひいては適切な処理
結果が均質化される。この場合、変化するプロセス条件に適応される。
【００１６】 本発明の特に有利な実施態様では、前記間隔が、流体の粘度に関連して調整さ
れる。なぜならば、この粘度が処理槽の内部で流れに大きな影響を与えるからで
ある。前記間隔が、処理槽内でのディフューザの移動によって調整されると有利
である。本発明の別の実施態様によれば、前記間隔が、処理槽に設けられた基板
保持装置の移動によって調整される。
【００１７】 本発明による装置および本発明による方法は、特に種々異なる処理流体が、ウ
ェーハを処理するためのただ１つの槽の内部に導入される、いわゆる「単処理槽
もしくはシングル・タンク・ツール（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｔａｎｋ−Ｔｏｏｌｓ）」
内での半導体ウェーハの湿式処理に適している。
【００１８】 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１９】 図１には、処理槽３と、この処理槽３を取り囲むオーバフロー部４とを備えた
、基板２、たとえば半導体ウェーハを処理するための装置１が示してある。多数
のウェーハ２が、図１による観察方向で見て、相前後して位置して処理槽３内に
収容されている。この処理槽３は、上向きに円錐形に拡張された側壁６，７と、
底部壁８とを有している。ウェーハキャリヤ（図示せず）を収容するためのキャ
リヤ収容部１０が処理槽３の下側の領域に設けられている。
【００２０】 ディフューザユニット１２が同じく処理槽３の下側の領域に設けられている。
ディフューザユニット１２は、底部壁８を貫いて延びるディフューザ管１３と、
底部壁８の上方に配置されたディフューザヘッド１４とを有している。このディ
フューザヘッド１４は室１６を形成している。この室１６は処理槽３の方向で、
複数の出口開口２０を備えた円筒形に湾曲させられたディフューザプレート１８
によって仕切られている。出口開口２０は図２〜図４に最も良好に見ることがで
きる。ディフューザプレート１８の円筒軸線は、図１によれば、紙面内に突入す
るように延びていて、したがって、ウェーハ２に対して垂直に延びている。図２
に認知することができるように、出口開口２０は湾曲方向で互いに１０゜の角度
間隔を置いて配置されている。当然ながら、各開口２０の間の別の角度間隔も可
能である。湾曲方向に対して横方向での出口開口２０の間隔は、処理槽３に収容
可能なウェーハ２の間隔に適合されている。この場合、開口２０は、それぞれ各
ウェーハ２の間に形成された中間室に向けられている。これによって、この中間
室内に適切な流れが提供される。ディフューザプレート１８は、このディフュー
ザプレート１８の頂点２２に対して対称的な形状を湾曲方向に有しており、開口
２０も同じく頂点２２に対して対称的に配置されている。
【００２１】 ディフューザ管１３は、湾曲させられたディフューザプレート１８の頂点２２
に対してほぼ垂直に延びていて、ディフューザプレート１８に向けられた開口２
３を有している。ディフューザ管１３を通ってディフューザヘッド１４内に導入
された処理流体の可能な限り均一な吐出し分配を全ての流出開口２０で達成する
ためには、湾曲させられたディフューザプレート１８と、ディフューザ管１３の
開口２３との間に衝突プレートの形の衝突エレメント２４が設けられている。衝
突プレート２４は、図１に示したように、湾曲させられたディフューザプレート
１８に固定することができるかまたは図２〜図４に示したように、適切な固定・
スペーサエレメント２６を介してディフューザ管１３にもしくはディフューザプ
レート１８とは反対の側に位置する底部プレートに固定することできる。
【００２２】 ディフューザ管１３は、図１に二重矢印２８によって示したように、処理槽３
の底部８を通って長手方向に移動可能である。ディフューザ管１３の長手方向移
動によって、このディフューザ管１３に固く取り付けられたディフューザヘッド
１４は処理槽３の内部で長手方向に移動させられ、処理槽３内に収容された半導
体ウェーハ２とディフューザプレート１８との間の間隔が変化する。
【００２３】 ディフューザ管１３は適切な螺合手段３０とＯリング３１とによって案内され
ていて、槽３に取り付けられている。半導体ウェーハ２を処理するためには、こ
の半導体ウェーハ２が、図示していない支持体もしくはキャリヤによって処理槽
３内に挿入される。次いで、処理流体、たとえば希フッ化水素酸（ＤＨＦ）がデ
ィフューザユニット１２を通って処理槽３内に導入される。この場合、流体はデ
ィフューザ管１３を通ってディフューザヘッド１４の室１６内に導入される。衝
突プレート２４で流体が変向されて室１６内に均一に分配される。次いで、流体
は、湾曲させられたディフューザプレート１８に設けられた開口２０を通って流
出する。この場合、図１に概略的に示したように、扇形に発散された流体流れが
処理槽３の内部に発生させられる。使用される処理流体の粘度、処理したい半導
体ウェーハ２の形状および大きさ、支持体の形状および／または処理槽３の形状
に関連して、ウェーハ２とディフューザユニット１２との間の間隔がディフュー
ザ管１３の長手方向移動によって調整される。この調整のためには、たとえば調
査表が使用され得る。この調査表には、処理流体の種々異なる粘度、ウェーハ２
、ウェーハキャリヤおよび／または容器３の大きさおよび形状に対するディフュ
ーザプレート１８とウェーハ２との間の種々異なる間隔値が記載されている。当
然ながら、間隔は別のプロセスパラメータ、たとえば処理流体圧に関連して調整
されてもよい。これによって、均一な流体流れがウェーハ表面に到達させられる
。
【００２４】 本発明は、予め有利な実施例につき説明したものの、しかし、この特殊な実施
例に限定されない。たとえば、ディフューザとウェーハとの間の間隔をウェーハ
キャリヤのまたはその他のウェーハ保持エレメントの種々異なる高さ位置決めに
よって行うことも可能となる。特に本発明は、ウェーハがウェーハキャリヤによ
って処理槽内に挿入される装置にも限定されていない。当然ながら、ディフュー
ザユニットと処理槽との種々異なる形状も可能である。
【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】 本発明によるディフューザの概略的な側面図である。
【図３】 図２に示したディフューザを９０゜だけ回動させた概略的な側面図である。
【図４】 本発明によるディフューザの概略的な斜視図である。
【符号の説明】
１ 装置、 ２ 基板、 ３ 処理槽、 ４ オーバフロー部、 ６ 側壁、
７ 側壁、 ８ 底部壁、 １０ キャリヤ収容部、 １２ ディフューザユ
ニット、 １３ ディフューザ管、 １４ ディフューザヘッド、 １６ 室、
１８ ディフューザプレート、 ２０ 出口開口、 ２２ 頂点、 ２３ 開
口、 ２４ 衝突エレメント、 ２６ 固定・スペーサエレメント、 ２８ 二
重矢印、 ３０ 螺合手段、 ３１ Ｏリング
【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１４年１月１８日（２００２．１．１８）
【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】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 この場合、基板を均一に処理するためには、基板表面に均一な流れ状況を提供
することが重要となる。しかし、この流れ状況は、使用される処理流体の粘度と
、処理槽内でのエレメントの配置形式と、処理したい基板の形状および大きさと
に著しく関連している。上述した装置の場合には、処理槽の内部での流れ状況の
適合が、変化するプロセス条件、たとえば処理流体の粘度もしくはウェーハの大
きさおよび形状に基づき不可能であるので、変化するプロセス条件によって、均
一でない流れ状況が基板の表面に生ぜしめられる。 さらに、アメリカ合衆国特許第５３７０１４２号明細書に基づき、処理流体を
ディフューザを介して処理槽内に導入して、処理流体によって充填される槽内で
基板を処理するための装置および方法が公知である。基板は基板支持体によって
槽内に挿入され、この槽から持ち上げられる。行程装置に対する基板支持体の位
置は調整ねじによって調整可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 本発明の課題は、処理流体をディフューザによって処理槽内に導入して、処理
流体によって充填される処理槽内で基板を処理するための方法において、ディフ
ューザと基板との間の間隔が、処理槽内での流れ状況に影響を与えるプロセス条
件に関連して調整されることによって解決される。間隔調整によって、処理槽の
内部での流れ条件ひいては適切な処理結果が均質化される。この場合、変化する
プロセス条件に適応される。
【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】変更
【補正の内容】
【０００７】 本発明の特に有利な実施態様では、前記間隔が、流体の粘度に関連して調整さ
れる。なぜならば、この粘度が処理槽の内部で流れに大きな影響を与えるからで
ある。前記間隔が、処理槽内でのディフューザの移動によって調整されると有利
である。本発明の別の実施態様によれば、前記間隔が、処理槽に設けられた基板
保持装置の移動によって調整される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】 本発明によれば、前記課題は、上述した方法を実施するための装置において、
ディフューザと基板との間隔が調整可能であることによって解決される。これに
よって、あらゆるプロセス条件、たとえば処理流体の粘度またはタンク内でのエ
レメントの、たとえば種々異なる基板支持体によって変化させられ得る配置形式
への個々の適合が可能となる。槽内での均一な流れ状況によって、基板の均一な
処理が行われる。これによって、基板の損傷は回避される。特にディフューザと
基板との間の間隔減少時には、ディフューザの放射圧を減少させることが可能と
なる。これによって、均一な流れが達成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】 本発明の特に有利な構成によれば、ディフューザが、処理槽内で移動可能であ
る。これによって、ディフューザと基板との間の間隔調整を簡単にかつ効果的に
達成することができる。さらに、保守目的および／または交換目的のためのディ
フューザへの接近が移動可能性によって著しく容易となる。ディフューザの、こ
のような形式の保守および／または交換は、たとえば処理された基板に不純物を
生ぜしめ得る異物粒子がディフューザに集積された場合に必要となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】 本発明の別の構成によれば、処理槽に設けられた基板保持装置の位置が調整可
能であると有利である。一般的には、基板保持装置は、基板を処理槽内に挿入し
かつ基板を処理槽から持ち上げるために処理槽内で運動可能である。したがって
、間隔調整のための基板保持装置の位置決めは特に簡単となる。プロセス条件に
適合された間隔調整を行うためには、本発明による装置が、ディフューザのかつ
／または基板保持装置の位置を制御するための制御装置を有していると有利であ
る。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】 本発明の別の有利な構成によれば、ディフューザが、流出開口を備えた、基板
に向かって円筒形に湾曲させられたディフューザプレートを有しており、該ディ
フューザプレートの円筒軸線が、基板平面に対して垂直に延びている。円筒形に
湾曲させられたディフューザプレートによって、処理槽内への処理流体の、広幅
面にわたる導入が可能となる。これによって、導入圧を、より僅かな導入面を備
えたディフューザに比べて減少させることができる。これによって、流れの均一
性が一層良好となる。さらに、湾曲によって、ディフューザから出発する扇形に
発散される個別流れが得られる。これによって、全流れの均一性を損なう流れと
渦流との交差が阻止される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】 処理槽の内部での均一な流れのためには、ディフューザプレートの形状が、該
ディフューザプレートの頂点に対して対称的であると有利である。流出開口が、
頂点に対して対称的に配置されていても有利である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】 可能な限り均一な吐出し分配を全ての流出開口に達成するためには、ディフュ
ーザの入口とは反対の側に配置された衝突プレートが設けられていると有利であ
る。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】 上述した課題は、冒頭で述べた形式の装置において、ディフューザが、流出開
口を備えた、基板に向かって円筒形に湾曲させられたディフューザプレートを有
しており、該ディフューザプレートの円筒軸線が、基板平面に対して垂直に延び
ていることによっても解決される。すでに上述したように、ディフューザプレー
トの円筒形の湾曲によって、処理槽内への処理流体の、広幅面にわたる導入が可
能となる。さらに、ディフューザによって、扇形に発散された流れが発生させら
れるので、交差する流れひいては渦流は生ぜしめられない。これによって、流れ
が極めて均一となる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】 処理槽の内部での可能な限り均一な流れのためには、ディフューザプレートの
形状が、該ディフューザプレートの頂点に対して対称的であると有利である。流
出点が、頂点に対して対称的に配置されていても有利である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】 可能な限り均一な吐出し分配をディフューザプレートの全ての流出開口に提供
するためには、ディフューザの入口とは反対の側に配置された衝突プレートが設
けられていると有利である。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 処理流体によって充填される処理槽（３）内で基板（２）を
    処理するための装置（１）であって、流体を処理槽（３）内に導入するための少
    なくとも１つのディフューザ（１２）が設けられている形式のものにおいて、デ
    ィフューザ（１２）と基板（２）との間隔が調整可能であ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】 ディフューザ（１２）が、処理槽（３）内で移動可能である
    、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 処理槽（３）に設けられた基板保持装置の位置が調整可能で
    ある、請求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 ディフューザ（１２）のかつ／または基板保持装置の位置を
    制御するための制御装置が設けられている、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】 ディフューザ（１２）が、流出開口（２０）を備えた、基板
    （２）に向かって円筒形に湾曲させられたディフューザプレート（１８）を有し
    ており、該ディフューザプレート（１８）の円筒軸線が、基板平面に対して垂直
    に延びている、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】 ディフューザプレート（１８）の形状が、該ディフューザプ
    レート（１８）の頂点（２２）に対して対称的である、請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 流出開口（２０）が、頂点（２２）に対して対称的に配置さ
    れている、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 ディフューザ（１２）の入口とは反対の側に配置された衝突
    プレート（２４）が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の
    装置。
  9. 【請求項９】 処理流体によって充填される処理槽（３）内で基板（２）を
    処理するための装置（１）であって、流体を処理槽（３）内に導入するためのデ
    ィフューザ（１２）が設けられている形式のものにおいて、ディフューザ（１２
    ）が、流出開口（２０）を備えた、基板（２）に向かって円筒形に湾曲させられ
    たディフューザプレート（１８）を有しており、該ディフューザプレート（１８
    ）の円筒軸線が、基板平面に対して垂直に延びていることを特徴とする、基板を
    処理するための装置。
  10. 【請求項１０】 ディフューザプレート（１８）の形状が、該ディフューザ
    プレート（１８）の頂点（２２）に対して対称的である、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 流出開口（２０）が、頂点（２２）に対して対称的に配置
    されている、請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 ディフューザ（１２）の入口とは反対の側に配置された衝
    突プレート（２４）が設けられている、請求項９から１１までのいずれか１項記
    載の装置。
  13. 【請求項１３】 処理流体をディフューザによって処理槽内に導入して、処
    理流体によって充填される処理槽内で基板を処理するための方法において、ディ
    フューザと基板との間の間隔をプロセス条件に関連して調整することを特徴とす
    る、基板を処理するための方法。
  14. 【請求項１４】 前記間隔を流体の粘度に関連して調整する、請求項１３記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記間隔を処理槽内でのディフューザの移動によって調整
    する、請求項１３または１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記間隔を、処理槽に設けられた基板保持装置の移動によ
    って調整する、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
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