JP2754838B2 - 半導体ウエハ表面処理装置 - Google Patents

半導体ウエハ表面処理装置

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JP2754838B2 JP2058140A JP5814090A JP2754838B2 JP 2754838 B2 JP2754838 B2 JP 2754838B2 JP 2058140 A JP2058140 A JP 2058140A JP 5814090 A JP5814090 A JP 5814090A JP 2754838 B2 JP2754838 B2 JP 2754838B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば半導体ウエハの表面に、薬品によ
りメッキ、エッチング、洗浄等の処理を施す半導体ウエ
ハ表面処理装置に関する。
〔従来の技術〕
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハにエッ
チングあるいはメッキ等の処理を施す場合、この半導体
ウエハの表面を特定の処理液である薬品によって処理す
る必要があり、このため半導体ウエハの処理面に処理薬
品を塗布する工程が必要となる。
第5図は半導体ウエハの表面処理を行う従来の装置の
例を示すもので、この処理装置においては、処理薬品を
噴射するノズル11を備える。このノズル11の周囲には、
セル部12が設けられ、ノズル11から噴出された例えばメ
ッキ液のような処理薬品はこのセル部12で回収され、循
環槽13に戻される。この循環槽13の処理薬品は、ポンプ
14によってノズル11に圧送、循環される(以上をノズル
機構と言う)。
ノズル11の上部には、真空を利用して被処理部材を吸
引保持するチャック15が設置され、このチャック15によ
って被処理部材である半導体ウエハ16は保持され、この
ウエハ16の処理面(回路面)をノズル11の処理薬品の噴
射面に、一定間隔(数mm)を設定して対向させるように
なっている。すなわち、ノズル11からの処理薬品の噴流
は、半導体ウエハ16の処理面に当たり、このウエハ16の
処理面とノズル11の面との間に形成される円盤状の空間
を介してノズル11の周囲に流れ、セル部12で回収され
る。
チャック15は、モータ17によって矢印で示されるよう
に回転されるものであり、処理薬品がウエハ16の処理面
に噴射されているときに、このウエハ16が回転されて、
処理薬品がウエハ16の処理面に均等に接触されるように
する。
このモータ17を含むチャック15は、アーム18によって
指示されている。このアーム18は垂直に設定されるガイ
ド軸19に沿って上下動自在に支持されており、さらにね
じ軸20に螺合されている。すなわち、ねじ軸20の回転に
よってチャック15が上下方向に移動され、このチャック
15で保持した半導体ウエハ16をノズル11の上に所定間隔
で設定するようにしている。ねじ軸20はモータ21によっ
て回転制御され、このモータ21によって半導体ウエハ16
が上下方向に移動され、ウエハ16がノズル11の上で移動
制御される。
上記のノズル機構は、例えば複数組並べて設置される
もので、これらのノズル機構に対して、チャック15は横
方向に移動されて、各ノズル機構部のそれぞれのノズル
11に対して順次対向設定され、複数の処理工程が配置さ
れるようにする(この構成を、以下、工程間搬送機構と
いう)。この工程搬送機構は、アーム18を支えるガイド
軸19およびねじ軸20をフレーム22に取り付け設定され、
このフレーム22は水平状態にされたガイドレール231、2
32に沿って、水平方向に移動されるように構成される。
この場合、ガイドレール231、232に平行に設定したねじ
軸24によって、フレーム22が移動制御され、この移動制
御によりチャック15およびこれに保持された半導体ウエ
ハ16が、各処理工程それぞれのノズル11の処理液噴射面
に、所定の間隔で対向設定されるようになる。
この様に構成される表面処理装置にあっては、各構成
部品の製作誤差、および可動部分のゆるみ等が組み合わ
されて、半導体ウエハ16とノズル11の噴射面との間に形
成される間隙にその誤差分が現れ、例えば第6図に示す
ように半導体ウエハ16の処理面とノズル11とが平行とな
らないことあある。この場合、ノズル11とウエハ16との
間隔が、aおよびbで示すように場所により異なる。
ノズル11の面に対してウエハ16の処理面が傾斜したよ
うな状態となると、このウエハ16の処理面に沿って流れ
る処理薬品の流れの分布が不均一となり、処理面の処理
具合が不均一となって、品質が不安定となる。
この様な問題点を解決するために、従来にあってはウ
エハ16とノズル11との間隔を、例えば3〜5mmと広くし
ても処理可能とされるように、処理薬品の噴射量を多く
(例えば10/分以上)していた。
また、複数の処理工程が並べて設置された場合、その
各処理工程において、各処理工程の間の設計的許容差か
ら、ノズル11とウエハ16との距離が各処理工程で不一致
となることがある(第7図参照)が、このような不一致
を防止するためにノズル11をセル12に一体的に形成した
螺溝を有する基台部25に螺合することによって取り付
け、ノズル11がセル12に対して上下位置調整できるよう
にした処理装置もある。
この様に構成される処理装置にあっては、ウエハ16を
次の処理工程に移動する毎にノズル11とウエハ16の位置
調整によりウエハ16とノズル11の距離を所定値にするこ
とはできるが、上述の問題と同様にウエハ16とノズル11
の面平行に関する問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、処
理部材である半導体ウエハとノズルとの間隔を正確に且
つ平行に設定し、さらに複数の処理工程が並んでいる場
合にでも、その各工程においてノズルとウエハとの間隙
を正確に設定することができるようにし、品質の安定し
た表面処理が、実行される半導体ウエハ表面処理装置を
提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
半導体ウエハに化学的な表面処理を施すための処理液
を貯蔵した循環槽、及び前記処理液を前記半導体ウエハ
に供給するポンプ、及び前記半導体ウエハに対向する水
平面を備え、前記処理液を噴出するノズル、及び該ノズ
ルの外周に前記処理液を回収する溝を備えたガイド部材
とからなる処理装置単体と、 前記半導体ウエハの処理面を前記ノズルの水平面に対
向して保持するとともに軸支される軸を備えた前記半導
体ウエハを固定するチャック、及び前記半導体ウエハの
処理面を前記ノズルの水平面に平行にかつ回転自在に前
記軸を保持するとともに、前記ガイド部材に対して一体
化して前記半導体ウエハと前記水平面との距離が所定値
になるように固定するホルダ、及び前記軸を回転させる
ことで前記半導体ウエハと前記チャックとを一体的に回
転するモータA、及び前記軸を回転自在に軸支するとと
もに揺動自在に支持することで前記チャックを全ての方
向に向けて傾けられるように自在に支持する自在軸受を
備えたアーム、及び該アームを上下方向に移動自在に可
動するねじ軸とガイド軸とを備えたフレーム、及び前記
ねじ軸を回転させることにで前記アームを上下に移動さ
せるモータBとからなるウエハ保持機構とから構成し、 複数の前記処理装置を配することで前記ウエハ保持機
構を順次前記処理装置単体を選択して移動させること
で、前記半導体ウエハに一連の化学的な表面処理を施す
ことを特徴とする半導体ウエハ表面処理装置。
〔作用〕
この様に構成される半導体ウエハ表面処理装置にあた
っては、特に前記半導体ウエハに対向する水平面を備
え、前記処理液を噴出するノズル、及び該ノズルの外周
に前記処理液を回収する溝を備えたガイド部材、及び前
記半導体ウエハの処理面を前記ノズルの水平面に対向し
て保持するとともに軸支される軸を備えたチャック、及
び前記半導体ウエハの処理面を前記ノズルの水平面に平
行にかつ回転自在に前記軸を保持するとともに、前記ガ
イド部材に対して一体化して前記半導体ウエハと前記水
平面との距離が所定値になるように固定するホルダ、及
び前記軸を回転させることで前記半導体ウエハ前記チャ
ックとを一体的に回転するモータA、及び前記軸を回転
自在に軸支するとともに揺動自在に支持する自在軸受を
備えたアームからなる構成を採用したことから、前記半
導体ウエハと前記ノズルとは所定距離に平行に位置調整
され、各処理装置単体間に存在する設計誤差は、前記自
在軸受にて吸収される。即ち、本願構成により、前記半
導体ウエハと前記ノズルとの平行かつ一定距離を何れの
前記処理装置単体でも得られるようにした時に発生する
設計上の歪みは全て吸収されるようになる。
〔発明の効果〕
上記作用により、処理部材である半導体ウエハとノズ
ルとの間隙を正確に且つ平行に設定し、さらに複数の処
理工程が並んでいる場合にでも、その各工程においてノ
ズルとウエハとの間隙を正確に設定できるようにし、品
質の安定した表面処理が実行される半導体ウエハ表面処
理装置が得られる。
[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第1図はその構成を示すもので、ノズル31の外周に
は、例えばメッキ液等の処理薬品の回収溝32が形成さ
れ、さらにその外周には円筒状のガイド手段33が設定さ
れ、このノズル31とガイド手段33とは一体的に構成され
る。このガイド手段33の上面は水平な第1の接触面331
とされるものであり、この接触面331とノズル31の上面3
11とは充分な精度(例えば±0.05)の平行度をもって加
工されている(この構成を、以下、処理部という)。
ノズル31の上側には、真空のチャック34が設置される
もので、このチャック34はモータA35によって回転駆動
される。そして、このモータA35を含むチャック34は、
ホルダ36に回転自在に保持され、このホルダ36はアジャ
ストナット37に螺合されることによって保持される。す
なわち、このアジャストナット37およびホルダ36によっ
て、チャック34のホルダ機構が構成されるもので、アジ
ャストナット37がガイド手段33の上に載置されるように
する。そして、このホルダ機構で保持されたチャック34
によって、被処理部材、例えば半導体ウエハ38を吸着保
持し、このウエハ38の処理面(回路面)がノズル31に対
向設定されるようにする。
この場合、ガイド手段33の第1の接触面と接触される
ようになる、アジャストナット37の第2の接触面371
は、チャック34によって保持される半導体ウエハ38の処
理面と高精度に平行度が設定されるようになっている。
すなわち、ガイド手段33の上にアジャストナット37が
載置され、そのそれぞれの接触面331および371が互いに
接触された状態で、ノズル31の面311とチャック34で保
持された半導体ウエハ38の処理面とが、充分な精度で平
行度が設定されるようになる。また、半導体ウエハ38の
処理面とノズル31の面311の面との距離Lは、アジャス
トナット37に対するホルダ36のねじ込みの程度によって
調整できる。
ノズル31の中心に形成されたノズル孔312には、循環
槽39に収納された処理薬品が、ポンプ40で圧送されて供
給されるもので、この処理薬品はノズル孔312から半導
体ウエハ38の処理面に向けて噴射される。この噴射され
た処理薬品は、ノズル31とウエハ38との間に形成される
円盤状の空間を介して、第2図で矢印で示すように外周
に向けて流れ、ガイド手段33の内側に形成される回収溝
32に回収される。この回収された処理薬品は、循環槽39
に戻され、再び使用されるようになる(半導体ウエハに
化学的な表面処理を施すための処理液を貯蔵した循環槽
39、及び処理液を半導体ウエハに供給するポンプ40、及
び半導体ウエハに対向する水平面である上面311を備
え、処理液を噴出するノズル31、及びノズル31の外周に
処理液を回収する回収溝32を備えたガイド部材33からな
る構成を処理装置単体という)。
チャック34はアーム41に自在軸受42によって支持され
る。この自在軸受42は、第3図に取り出して示すように
構成されるもので、チャック34はリング43の内周部に嵌
め込み設定され、チャック34の直径線上に突設した軸で
揺動自在に支持されるようにする。またこのリング43
は、その直径直線上に延びる一対の軸を備え、この軸は
アーム41に軸支されるようにする。すなわち、チャック
34はアーム41に対して、全ての方向に向けて傾けられる
ように自在に支持されるもので、このチャック34を保持
するホルダ36は球面状の軌跡で動くことができるように
支持される。したがって、このホルダ36の支持するアジ
ャストナット37の接触面371は、ガイド手段33の接触面
に確実に一致する状態で接触され、ガイド手段33と一体
のノズル31と、チャック34で保持される半導体ウエハ38
の相互位置関係、並びに平行度の状態は、高精度に再現
されるようになる。
アーム41は、フレーム44に垂直の状態で設けたガイド
軸45に沿って、上下方向に移動自在に設定され、さらに
フレーム44に設けたねじ軸45によって上下方向に移動さ
れるようになっている。ねじ軸45はモータB46により回
転制御され、このモータB46を制御することによって、
半導体ウエハ38を保持するチャック34が上下方向に移動
される。
この様に構成される処理装置設備は、例えば第4図で
示すように複数組(例えば4組)の処理部301〜304とし
て構成される。すなわち、チャック34で保持された半導
体ウエハ38を、処理部301〜304に順次移行させることに
よって、順次異なる表面処理工程が随行されるようにな
るもので、ウエハ38を保持したチャック34、およびこれ
を保持するフレーム44に関連する機構は、処理部301〜3
04の並ぶ方向に沿って設置されたガイドレール451、452
に沿って水平方向に移動制御されるようにする。
すなわち、フレーム44の背面にスライド支持部材461
および462を取り付け、この部材461および462がガイド
レール451および452にそれぞれ沿って移動されるように
する。またガイドレール451および452と平行にしてねじ
軸47を設けると共に、フレーム44の背面にナット機構48
を設け、このナット機構48をねじ軸47に螺合させる。し
たがって、ねじ軸47の回転によって(該ねじ軸47を駆動
する手段は図示されていない)、チャック34を含むウエ
ハ保持機構が、処理部301〜304を順次選択するように移
動されるようになる。
すなわち、この様に構成される表面処理装置にあって
は、半導体ウエハ38とノズル31とにより構成される間隙
間距離Lは、チャック34を保持するホルダ36を支持した
アジャストナット37と、ノズル31と一体のガイド手段33
との相対位置が正確に設定されるものであるため、高精
度に調整できる。例えば、ホルダ36とアジャストナット
37との相対関係を調節することによって、距離Lを0.5
〜1mmに設定することも可能となり、処理薬品の循環液
量を、従来の1/5〜1/10にすることができ、処理薬品の
循環回路系の小形化、ノズル回りの小形化が実現でき
る。
また、第4図で示したように処理工程が複数連続して
存在し、そのそれぞれの組み付け状況が異なる場合であ
っても、ウエハ38を保持したチャック34を、ホルダ36が
正確にノズル31との位置関係を設定するものであるた
め、いずれの工程においても安定した表面処理が実行で
きる。この場合、搬送系統にくるいが生じ、精度不足の
状態が生じても、ウエハ38とノズル31との関係は高精度
に設定されるものであり、充分に簡素な構成で安定した
表面処理工程を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る表面処理装置を説明
する構成図、第2図は上記装置のノズル部分の平面構成
を示す図、第3図は同じく自在軸受部を示す断面図、第
4図はこの様な処理装置による設備の状態を説明する
図、第5図は従来の処理装置を示す構成図、第6図およ
び第7図はそれぞれ上記従来の装置におけるノズル部の
間隙の状態を説明する図である。 31……ノズル、33……ガイド手段、34……チャック、35
……モータ、36……ホルダ、37……アジャストナット、
38……半導体ウエハ、39……循環槽、40……ポンプ、41
……アーム、42……自在軸受。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/304 341 H01L 21/304 341N 21/306 21/306 J (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 5/08 C25D 7/12 C23F 1/08 C25D 17/00,17/06 H01L 21/304 306

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ウエハに化学的な表面処理を施すた
    めの処理液を貯蔵した循環槽、及び前記処理液を前記半
    導体ウエハに供給するポンプ、及び前記半導体ウエハに
    対向する水平面を備え、前記処理液を噴出するノズル、
    及び該ノズルの外周に前記処理液を回収する溝を備えた
    ガイド部材とからなる処理装置単体と、 前記半導体ウエハの処理面を前記ノズルの水平面に対向
    して保持するとともに軸支される軸を備えた前記半導体
    ウエハを固定するチャック、及び前記半導体ウエハの処
    理面を前記ノズルの水平面に平行にかつ回転自在に前記
    軸を保持するとともに、前記ガイド部材に対して一体化
    して前記半導体ウエハと前記水平面との距離が所定値に
    なるように固定するホルダ、及び前記軸を回転させるこ
    とで前記半導体ウエハと前記チャックとを一体的に回転
    するモータA、及び前記軸を回転自在に軸支するととも
    に揺動自在に支持することで前記チャックを全ての方向
    に向けて傾けられるように自在に支持する自在軸受を備
    えたアーム、及び該アームを上下方向に移動自在に可動
    するねじ軸とガイド軸とを備えたフレーム、及び前記ね
    じ軸を回転させることで前記アームを上下に移動させる
    モータBとからなるウエハ保持機構とから構成し、 複数の前記処理装置を配することで前記ウエハ保持機構
    を、順次、前記処理装置単体を選択して移動させること
    で、前記半導体ウエハに一連の化学的な表面処理を施す
    ことを特徴とする半導体ウエハ表面処理装置。
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