JP3088118B2 - 板状物処理装置および板状物処理方法ならびに半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状物処理技術に関
し、特に、半導体基板、ホトマスク、磁気ディスクなど
の精密エッチングや精密洗浄などの精密表面処理に適用
して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造に用いられ
る半導体基板（以下、単にウェハと記す）やホトマスク
などの製造過程、あるいは、コンピュータの外部記憶装
置などにおける記憶媒体として用いられる磁気ディス
ク、光ディスクなどの製造過程においては、エッチング
液による精密エッチング、さらには有機溶剤、メタノー
ル、純水などの薬液を用いた精密洗浄／乾燥処理が多用
されている。

【０００３】半導体装置の製造における上述のような精
密表面処理技術に関しては、たとえば、「月刊セミコン
ダクタワールド( Semiconductor World)」１９８８年３
月号、Ｐ１０６〜Ｐ１１３、などの文献に記載されてい
る。

【０００４】すなわち、同文献には物理的洗浄方法とし
て、ブラシスクラビング洗浄法、高圧水噴射洗浄
法、超音波照射洗浄法、プラズマスパッタクリーニ
ング法などがあり、化学的洗浄法として、エッチング
液によるエッチング処理法、有機溶剤による溶解法、
プラズマエッチング処理法、などが実用化されている
ことが記載されている。

【０００５】ところで、ウェハに形成される半導体素子
構造の微細化に伴い、近年では、半導体素子が形成され
るウェハ表面への異物付着の問題に加えて、ウェハ裏面
に付着する異物の問題が顕在化してきている。

【０００６】たとえば、ウェハ裏面に付着した異物によ
る、露光時の焦点ずれの問題、ドライエッチング時
の加工不良の問題、複数枚のウェハの一括洗浄処理な
どにおけるウェハ表面への異物転写の問題などが知られ
ている。

【０００７】このような、技術的背景から、前述した各
種処理法の組み合わせにより、ウェハを１枚ずつ処理す
る枚葉式ウェハ洗浄装置が実用化されている。

【０００８】また、米国特許第４，３５０，５６２号に
は、ウェハをガス流により浮上させつつ回転させなが
ら、ウェハの片面のみを処理するエッチング処理装置が
開示されている。なお、特開昭６３−７３６２６号公報
には、ウェハを回転させてガス流を層流にすることが記
載されているが、複数の流体供給口を設けることや、流
線状の処理流体を供給する機能を有する流体供給手段に
ついては、記載がない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在、ウェハの表裏面
を洗浄する技術としては、バッチ処理方式と、枚葉処理
方式とが併存している。前者は複数枚のウェハを収納し
たカセットごと、薬液処理槽に浸漬して薬液処理するも
のである。具体的には、(1) 有機溶剤洗浄⇒水洗⇒乾
燥、(2) フッ酸処理⇒水洗⇒乾燥、(3) アルカリ酸化剤
処理⇒水洗⇒フッ酸処理⇒水洗⇒酸性酸化剤処理⇒水洗
⇒乾燥、などのような各種薬液を組み合わせた方法があ
る。

【００１０】この種のバッチ式洗浄処理では、ウェハの
表裏面に付着した異物が直接洗浄槽内に持ち込まれ、洗
浄槽中の薬液を汚染するという問題がある。特に、現状
のウェハ処理装置では、ウェハ搬送時やウェハハンドリ
ング時、ウェハチャック時などにウェハ裏面に0.５μｍ
サイズ以上の付着異物が数千（個／ウェハ）単位で発生
し、洗浄槽の薬液を汚染するとともに、隣接するウェハ
表面にウェハ裏面の付着異物が転写されるという問題が
生じている。

【００１１】一方、後者の枚葉処理方式は、ウェハを１
枚ずつハンドリングして、純水によるブラシ洗浄、ジェ
ット洗浄、シャワー洗浄などを組み合わせた洗浄処理を
行い、ウェハの高速回転によって乾燥を行う方法が主流
となっている。

【００１２】このような枚葉式の洗浄方式では、ウェハ
表面に付着していた異物が除去されても、ブラシに存在
する異物が再付着したり、薬液の流れがないため、超音
波エネルギによって一旦剥離されたミクロな異物が、ウ
ェハ上に停滞して完全に除去されないなどの問題があ
る。

【００１３】さらに、回転乾燥時に、ウェハ表面から飛
散して除去された洗浄液などが、処理室の壁面で反射さ
れ、異物とともにウェハ表面に再付着するという問題も
ある。また、従来の枚葉処理において、ウェハ表面の処
理の後、ウェハ裏面の洗浄を行う場合には、ウェハを反
転させる機構が必要となり、ウェハのハンドリング回数
が増加して、ハンドリング作業間における付着異物の増
大を招くという問題もある。

【００１４】また、前述した、米国特許の従来技術で
は、ウェハの一面に対するエッチング液によるエッチン
グを行うものであり、乾燥処理を含めたウェハの精密な
表面処理については考慮していない。さらに、気体流に
よって浮上し回転するウェハが周囲の筐体に接触し、ウ
ェハ外周部の欠け（チッピング）を生じることが懸念さ
れるという問題もある。

【００１５】従って、本発明の目的は、残留異物などの
極めて少ない、高清浄度の表面処理を行うことが可能な
板状物処理技術を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、板状物の第１主面の
処理による第２主面での汚染発生を確実に防止すること
が可能な板状物処理技術を提供することにある。

【００１７】本発明のさらに他の目的は、板状物を損傷
することなく、高清浄度の処理結果を得ることが可能な
板状物処理技術を提供することにある。

【００１８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００２０】本発明の板状物処理装置は、処理流体を作
用させる位置に、板状物を保持し、その保持した板状物
を回転させることなく、前記板状物の表面の中心近傍か
ら周辺部に向かって流れる前記処理流体の流れ状態を、
前記板状物の表面の中心近傍から周辺部に向かう渦巻き
状回転流として形成する手段を備えるものである。

【００２１】

【００２２】

【００２３】また、本発明の板状物処理方法は、板状物
を回転させることなく、前記板状物の中心近傍から周辺
部に向かう渦巻き状回転流として、処理流体を作用させ
て、前記板状物を処理することを特徴とするものであ
る。さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
からなるウェハを回転させることなく、前記ウェハの中
心近傍から周辺部に向かう渦巻き状回転流として、処理
流体を作用させて、前記ウェハを処理するものである。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【作用】上記した本発明の板状物処理装置および方法に
よれば、板状物を回転させることなく、その板状物の中
心近傍から周辺部に向かう方向の渦巻き状回転流をなす
薬液や不活性ガスなどの処理流体を作用させることで、
板状物のチッピングを防止でき、また異物は処理流体と
ともに確実に外部に排除され、残留異物などの極めて少
ない、高度に清浄な表面処理を行うことができる。

【００３０】また、処理中の第１主面と表裏をなす第２
主面に、当該第２主面側から第１主面側に流れる不活性
ガスを作用させることで、第１主面において除去された
異物などを含む用済の処理流体や雰囲気が第２主面に回
り込んで付着することがなく、処理に関係しない第２主
面に対する異物付着などの汚染を確実に防止することが
できる。

【００３１】また、処理対象の板状物の種別や、予想さ
れる異物の種類などに応じて、処理流体として使用する
薬液の種類や組み合わせを適宜制御することで、第１主
面に存在するあらゆる種類の異物を確実に除去すること
ができる。

【００３２】さらに、超音波エネルギや熱エネルギを必
要に応じて援用することにより、たとえば0.５μｍ以下
の微細な異物の除去や、乾燥処理などをより効果的に遂
行することができる。

【００３３】また、板状物の第１主面の中央部から周辺
部に向かう流線を有する不活性ガスなどの処理流体を用
いることにより、第１主面上の液滴などの排除による乾
燥処理を効果的に行うことができ、液滴の再付着などに
よる汚染を確実に防止することができる。

【００３４】また、板状物自体を動かす必要がないの
で、チッピングなどの損傷の懸念を生じることなく、高
度に清浄な処理結果を得ることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の一実施例である板状物処理装
置および板状物処理方法について、図面を用いて具体的
に説明する。図１は、本発明の一実施例である板状物処
理方法が実施される板状物処理装置の構成の一例を示す
断面図である。

【００３６】たとえばカップ状に構成された処理室１の
内部には、開口部１ａを通じて、ウェハハンドラ３に保
持されたウェハ２の搬入および搬出が行われるととも
に、当該処理室１の内部の所定位置におけるウェハ２の
位置決めが行われる構造となっている。

【００３７】処理室１の内部には、ウェハハンドラ３に
よって所定位置に位置決めされるウェハ２の処理面２ａ
（第１主面）に所定の間隙をなして対向する位置に、回
転流形成流体供給部４が配置されている。この回転流形
成流体供給部４の内部には、流体加圧調整室１４が設け
られているとともに、ウェハ２に対する対向面には、流
体加圧調整室１４に連通する複数の流体供給口５が開設
されている。

【００３８】複数の流体供給口５は、流体加圧調整室１
４を介して、たとえば有機溶剤供給部１５、メタノール
供給部１６、純水供給部１７、窒素ガス供給部１８に接
続されており、処理流体ｆとして、有機溶剤、メタノー
ル、純水、窒素ガスなどが供給される構造となってい
る。また、有機溶剤、メタノール、純水、窒素ガスなど
処理流体ｆの、流体供給口５からの流出流量や供給の有
無などは、有機溶剤供給部１５、メタノール供給部１
６、純水供給部１７、窒素ガス供給部１８の各々に設け
られた有機溶剤供給制御弁１９、メタノール供給制御弁
２０、純水供給制御弁２１、窒素ガス供給制御弁２２に
よってそれぞれ制御されるように構成されている。流体
加圧調整室１４は、各流体供給口５を通じて流出供給さ
れる処理流体ｆの流量などを均等にする働きをしてい
る。

【００３９】さらに、処理室１の底部には、排気口２５
を介して排気廃液回収部２３が接続されており、当該処
理室１の内部の雰囲気を引き込む方向の排気動作を行う
とともに、後述のようにしてウェハ２の処理面２ａに供
給される処理流体ｆの回収を行うように構成されてい
る。すなわち、処理室１の内部には、排気廃液回収部２
３の排気動作によって、開口部１ａを通じて外部側から
流入するとともに、ウェハ２の非処理面２ｂ（第２主
面）に沿って流れ、当該ウェハ２の外周と開口部１ａの
間隙から処理室１の内部に流入する清浄気流２６が形成
される。特に図示しないが、処理室１の開口部１ａの外
側には、前記清浄気流２６となる清浄な不活性ガスを供
給する不活性ガス供給源が設けられている。

【００４０】回転流形成流体供給部４の周囲には、背面
側からウェハ２の周辺部に沿って処理室１の内部に流入
する清浄気流２６の流入状態を、当該ウェハ２の全周に
わたって均一化する気流調整板２４が設けられている。
すなわち、排気廃液回収部２３が接続される排気口２５
の数は限られているため、そのままでは、清浄気流２６
の流入状態がウェハ２の周囲において不均一になること
は避けられない。このため、たとえば、気流調整板２４
により、排気口２５に近く、より強い排気作用が行われ
る領域における清浄気流２６の通過面積を小さくし、排
気口２５から遠い領域における通過面積を大きくするこ
とで、清浄気流２６の流入状態の均一化を実現してい
る。

【００４１】図２は、回転流形成流体供給部４における
複数の流体供給口５の構成の一例を示した平面図であ
る。

【００４２】同図に示されるように、複数の流体供給口
５は、回転流形成流体供給部４のウェハ２に対する対向
面に設定されたインボリュート基礎円７を、４５度分割
したインボリュート曲線上に配列されており、さらに、
個々の流体供給口５の開口方向６（処理流体ｆの流出方
向）は、当該インボリュート曲線の接線方向となるよう
に穿設されている。これにより、複数の流体供給口５か
ら流出する処理流体ｆは、ウェハ２の中央部から周辺部
へと螺旋状（ないし渦巻き状）の流線をなす回転流とな
って当該ウェハ２に供給される状態となる。

【００４３】次に、上述のように構成された本実施例の
板状物処理装置および板状物処理方法の作用の一例につ
いて説明する。なお、以下の説明では、処理の一例とし
て、ウェハ２の裏面の洗浄処理を行う場合について説明
する。すなわち、図１におけるウェハ２の処理面２ａ
（第１主面）は、所定の半導体集積回路などが形成され
る表面とは反対側の裏面である。

【００４４】まず、排気廃液回収部２３を作動させ、処
理室１の開口部１ａを通じて清浄気流２６が常時内部に
流れ込む状態とする。

【００４５】この状態で、ウェハハンドラ３に保持され
たウェハ２を、処理対象となる処理面２ａが回転流形成
流体供給部４に対向する姿勢で、処理室１の内部に搬入
し、回転流形成流体供給部４と所定の間隙をなして平行
に対向する所定の位置に位置決めする。

【００４６】この位置決め状態では、気流調整板２４の
作用により、ウェハ２の全周にわたって、均一に処理室
１の内部に流入する清浄気流２６が形成される。

【００４７】その後、まず、有機溶剤供給制御弁１９を
開き、処理流体ｆとして、たとえば、アセトン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤
を、有機溶剤供給部１５から流体供給口５を通じてウェ
ハ２に供給する。

【００４８】図２に例示した、前述のような流体供給口
５の配列状態および開口方向により、処理流体ｆは、ウ
ェハ２の中央部から周辺部に、螺線状の流線を呈して連
続的に流れ去る回転流となる。このため、ウェハ２の処
理面２ａに付着している有機異物などは、有機溶剤から
なる処理流体ｆに溶解して剥離されるとともに、回転流
を形成する処理流体ｆによってウェハ２の外部に運び去
られ、残留することなく確実に除去される。

【００４９】所定の時間だけ、有機溶剤からなる処理流
体ｆの供給を継続し、ウェハ２の処理面２ａに付着した
異物を充分に除去した後、有機溶剤供給制御弁１９を閉
じて、有機溶剤からなる処理流体ｆの供給を停止する。

【００５０】次に、メタノール供給制御弁２０を開い
て、メタノール供給部１６から、処理流体ｆとしてメタ
ノールを供給する。

【００５１】前述の有機溶剤の場合と同様に、流体供給
口５から流出供給されるメタノールは、ウェハ２の中央
部から周辺部に到る回転流となって処理面２ａに作用す
る。

【００５２】これにより、ウェハ２の処理面２ａに存在
する有機溶剤などの液滴全体が当該メタノールによって
置換される。

【００５３】所定の時間だけメタノールの供給を維持
し、メタノールによる置換が確実に行われた後、メタノ
ール供給制御弁２０を閉じ、メタノールの供給を停止す
る。

【００５４】その後、同様に、純水供給制御弁２１を開
いて、純水供給部１７から処理流体ｆとして純水の供給
を開始し、所定時間だけ純水の供給を行った後、純水供
給制御弁２１を閉じて、処理流体ｆとしての純水の供給
を停止する。

【００５５】こうして、ウェハ２の処理面２ａを、有機
溶剤、メタノール、純水からなる処理流体ｆによって順
次処理した後、窒素ガス供給制御弁２２を開いて窒素ガ
ス供給部１８から、処理流体ｆとして窒素ガスを、流体
供給口５を通じて回転流として所定の量だけウェハ２の
処理面２ａに供給し、乾燥させる。所定の時間だけ処理
流体ｆとして窒素ガスを供給し、ウェハ２の処理面２ａ
が所望の乾燥状態となった後、窒素ガス供給制御弁２２
を閉じて、供給を停止する。

【００５６】こうして処理されたウェハ２は、ウェハハ
ンドラ３の搬送動作によって処理室１の外部に搬出され
る。

【００５７】このように、本実施例の板状物処理装置に
よれば、処理流体ｆとしての有機溶剤、メタノール、純
水、窒素ガスが、ウェハ２の処理対象である処理面２ａ
の中央部から周辺部に螺線状の流線をなす回転流として
作用するので、有機溶剤、メタノール、純水、さらには
窒素ガスなどの処理流体ｆによる洗浄および乾燥処理に
おいて、当該処理面２ａから剥離／除去された異物が、
滞留することなく、確実にウェハ２の外部に排除され、
ウェハ２の処理面２ａを高度に清浄化することができ
る。

【００５８】さらに、ウェハ２の処理面２ａと表裏をな
す非処理面２ｂ（表面）側から、当該ウェハ２の周辺部
と処理室１の開口部１ａとの間隙を通過して、清浄気流
２６が処理室１の内部に常時、強制的に流入するので、
当該処理室１の内部で遂行される処理面２ａの洗浄およ
び乾燥処理中に発生する処理流体ｆの飛沫や異物を含む
雰囲気などが、非処理面２ｂの側に回り込むことが阻止
され、処理面２ａに対する処理に関係しない非処理面２
ｂの汚染を確実に防止することができる。

【００５９】また、処理中のウェハ２は、ウェハハンド
ラ３に安定に支持されているので、当該ウェハ２の周辺
部が処理室１の内壁面に衝突してチッピングを生じるな
どの懸念もない。

【００６０】なお、上述の説明では、有機溶剤供給系、
メタノール供給系、純水供給系、窒素ガス供給系を、有
機溶剤供給制御弁１９、メタノール供給制御弁２０、純
水供給制御弁２１、窒素ガス供給制御弁２２の下流側で
同一ラインを使用しているが、これに限らず、回転流形
成流体供給部４に対する接続を独立にして、当該ライン
内の各処理流体ｆの配管系などにおける置換に要する時
間などを省略して、処理効率を高めるようにしてもよ
い。

【００６１】図３は、本発明の他の実施例である板状物
処理方法が実施される板状物処理装置の要部を示す平面
図である。この図３の実施例の場合には、回転流形成流
体供給部４Ａに、インボリュート曲線の接線方向に開口
方向９が設定された流体供給口８を複数列に穿設すると
ともに、中央部には直上方、すなわちウェハ２の処理面
２ａにほぼ垂直となる方向に開口する流体供給口１０を
穿設したところが図１に例示される板状物処理装置の場
合と異なっている。

【００６２】このような回転流形成流体供給部４Ａの構
成により、前記図１の実施例の場合と同様の効果が得ら
れるとともに、流体供給口８および１０から供給される
処理流体ｆの流量を大きくして処理効率を高めることが
できる。また、中央部に開口する流体供給口１０から噴
出する処理流体ｆによって、ウェハ２の処理面２ａに滞
留しようとする異物などの排除を、より確実に行うこと
ができる。

【００６３】図４は、本発明のさらに他の実施例である
板状物処理方法が実施される板状物処理装置の要部を示
す平面図であり、図５は、図４において線Ｖ−Ｖで示さ
れる部分の断面図である。

【００６４】この図４および図５の実施例の場合には、
回転流形成流体供給部４Ｂに、インボリュート曲線をな
して溝状に開口する流体供給口１１を形成したものであ
る。

【００６５】この流体供給口１１の、回転流形成流体供
給部４Ｂの径方向における断面の開口方向１２は、処理
対象であるウェハ２の処理面２ａの中央部から周辺部に
向かう方向に傾斜して設定されている。

【００６６】これにより、前記図３の実施例の場合と同
様に、ウェハ２に回転流となって作用する処理流体ｆの
供給流量を充分に大きくすることがてき、処理効率をよ
り向上させることができる。

【００６７】次に、図６によって、本発明のさらに他の
実施例である板状物処理方法が実施される板状物処理装
置を説明する。この図６の実施例の場合には、ウェハ２
の洗浄処理に超音波エネルギを援用するものである。

【００６８】すなわち、処理室２７の内部には、ウェハ
ハンドラ３に保持されたウェハ２の処理面２ａに対向す
る回転流形成流体供給部２８が配置されており、純水供
給部３１および窒素ガス供給部３２から、純水供給制御
弁３３および窒素ガス供給制御弁３４を介して、処理流
体ｆとして、純水および窒素ガスが供給されるように構
成されている。この回転流形成流体供給部２８の内部に
は、超音波発振源３０から与えられるエネルギによって
作動する超音波振動子２９が配置されている。

【００６９】処理室２７の底部には、図示しない排気機
構が設けられており、ウェハ２の外周部と処理室２７の
開口部２７ａとの間隙を通じて、外部から清浄気流３７
を強制的に流入させることにより、強制排気流３６を形
成している。

【００７０】以下、この実施例の板状物処理方法および
板状物処理装置の作用の一例について説明する。

【００７１】まず、強制排気流３６が形成されている状
態で、ウェハハンドラ３に保持された未処理のウェハ２
を、開口部２７ａを通じ処理室２７の内部に搬入し、回
転流形成流体供給部２８に所定の間隙をなして対向させ
る。

【００７２】その後、まず純水供給制御弁３３を開いて
純水を回転流形成流体供給部２８に供給し、流体供給口
３５を通じて、回転流としてウェハ２の処理面２ａに作
用させる。この状態で、超音波振動子２９を作動させ
て、回転流形成流体供給部２８からウェハ２に作用しつ
つある処理流体ｆとしての純水に超音波エネルギを与え
る。この超音波エネルギによって、回転流となってウェ
ハ２に作用する処理流体ｆによる異物などの剥離除去作
用が促進され、かつ、剥離除去された異物は、回転流を
なす処理流体ｆによって滞留することなく、ウェハ２の
外部に速やかに排除される。

【００７３】所定の時間だけ、この洗浄処理を行った
後、超音波エネルギの印加を停止するとともに、純水供
給制御弁３３を閉じて処理流体ｆとしての純水の供給を
停止する。その後、窒素ガス供給制御弁３４を開き、処
理流体ｆとしての窒素ガスの供給を開始し、流体供給口
３５からウェハ２の処理面２ａに窒素ガスを作用させ、
当該処理面２ａの乾燥処理を行う。所定時間の窒素ガス
の供給によって、ウェハ２を充分に乾燥させた後、窒素
ガス供給制御弁３４を閉じて窒素ガスの供給を停止し、
処理済みのウェハ２を外部に搬出する。

【００７４】このように、本実施例の場合には、純水に
よる超音波洗浄によって、より微細な異物などを効果的
に除去できるとともに、ウェハ２から一旦除去された異
物などは、回転流をなす純水（処理流体ｆ）とともに滞
留することなく確実にウェハ２の外部に排除され、再汚
染などの懸念がない。このため、ウェハ２の処理面２ａ
を高度に清浄化することができる。また、前述した各実
施例の場合と同様に、外部から強制的に処理室１の内部
に流入する清浄気流３７によって、処理室２７の内部に
おいて発生する処理流体ｆの飛沫や異物などがウェハ２
の処理に関係しない非処理面２ｂの側に回り込んで付着
することがなく、処理面２ａの洗浄処理中における非処
理面２ｂの汚染の発生を確実に阻止できる。

【００７５】図７は、本発明の他の実施例である板状物
処理方法が実施される板状物処理装置の構成の一例を示
す略断面図である。本実施例の場合には、ウェハ２に対
してベーパーエッチング処理を行うように構成されてい
る。

【００７６】すなわち、処理室３８の内部には、ウェハ
ハンドラ４０に保持されたウェハ３９の処理面３９ａ
（第１主面）に対向する位置に、回転流形成流体供給部
４１が設けられている。この回転流形成流体供給部４１
には、エッチング液蒸気制御弁４５，水蒸気供給制御弁
４６，窒素ガス供給制御弁４７を介して、エッチング液
蒸気生成部４２、水蒸気生成部４３、窒素ガス供給部４
４がそれぞれ接続されており、ウェハ３９の処理面３９
ａに対向して開設された流体供給口５から、処理流体ｆ
としてエッチング液蒸気、水蒸気、窒素ガスなどを当該
処理面３９ａに作用させることが可能となっている。

【００７７】また、ウェハ３９を挟んで回転流形成流体
供給部４１に対向する位置には、多数の透孔５０ａが穿
設された石英製の整流板５０および石英プレート５１が
配置されている。石英プレート５１の背面側には赤外線
ランプ５２が配置されており、石英プレート５１および
整流板５０越しに、ウェハ３９の非処理面３９ｂ（第２
主面）側に対して、赤外線５２ａを照射するように構成
されている。

【００７８】さらに、石英プレート５１と、整流板５０
との間の空間には、窒素ガス供給部４９が接続されてお
り、整流板５０の多数の透孔５０ａを通じて、窒素ガス
４９ａが、ウェハ３９の非処理面（非処理面３９ｂ）に
均一に供給される構造となっている。また、処理室３８
の底部には、排気廃液回収部４８が設けられており、後
述のような一連の処理において発生する廃液の回収を行
うとともに、ウェハ３９の背面側に供給される窒素ガス
４９ａを、当該ウェハ３９の外周部と処理室３８との間
の間隙を通じて引き込む方向に向けて、強制的な排気流
を形成する作用を行う。

【００７９】以下、図７の板状物処理装置にて実施され
る板状物処理方法の作用の一例について説明する。

【００８０】まず、排気廃液回収部４８を作動させると
ともに、窒素ガス供給部４９から窒素ガス４９ａをウェ
ハ３９の非処理面側に供給することにより、処理室３８
の内部には、下向きの排気流（窒素ガス流）が形成され
る。

【００８１】この状態で、ウェハハンドラ４０を作動さ
せ、ウェハ３９を、回転流形成流体供給部４１に対向す
る位置に位置決めする。

【００８２】その後、窒素ガス供給制御弁４７を開いて
窒素ガス供給部４４から窒素ガスを供給すると同時に、
エッチング液蒸気制御弁４５を開いて、エッチング液蒸
気生成部４２から所定のエッチング液蒸気を供給する。
これにより窒素ガスをキャリアとするエッチング液蒸気
からなる処理流体ｆは、回転流形成流体供給部４１の流
体供給口５３を通じて回転流としてウェハ３９の処理面
３９ａに作用し、当該処理面３９ａに対するエッチング
処理を行う。

【００８３】所定時間のエッチング処理の後、まず、エ
ッチング液蒸気制御弁４５を閉じてエッチング液蒸気の
供給を停止するとともに、水蒸気供給制御弁４６を開い
て水蒸気生成部４３からの水蒸気の供給を開始する。こ
の水蒸気は、窒素ガス供給部４４から供給される前述の
窒素ガスをキャリアとする処理流体ｆとして、ウェハ３
９の処理面３９ａに回転流となって作用し、処理面３９
ａに残留するエッチング液などを洗い流す処理を行う。

【００８４】そして、所定時間の水蒸気による清浄処理
の後、水蒸気供給制御弁４６を閉じて水蒸気の供給を停
止し、処理流体ｆとして窒素ガスのみが供給される状態
にする。

【００８５】そして、この窒素ガスのみが処理流体ｆと
して供給される状態で、赤外線ランプ５２を点灯し、石
英プレート５１および整流板５０越しにウェハ３９の非
処理面３９ｂの側に赤外線５２ａを照射し、ウェハ３９
の乾燥を促進する。所定時間の赤外線５２ａの照射によ
る乾燥処理の後、赤外線ランプ５２を消灯して、赤外線
５２ａの照射を停止し、さらに、窒素ガス供給制御弁４
７を閉じて、窒素ガスの供給を停止する。

【００８６】このように、本実施例の場合には、エッチ
ング液蒸気が回転流となってウェハ３９の処理面３９ａ
に作用するので、エッチングによって当該処理面３９ａ
から剥離する異物などが、確実にウェハ３９の外部に排
除され、さらに、水蒸気による清浄処理、窒素ガスによ
る乾燥処理においても、処理流体ｆが回転流となって処
理面３９ａに作用するので、残留異物を確実に減少し、
処理面３９ａを高度に洗浄な状態にすることができる。

【００８７】また、窒素ガス供給部４９からウェハ３９
の非処理面に供給される窒素ガス４９ａは、強制的な排
気流となって回転流形成流体供給部４１の側に移動する
ため、処理中の処理面３９ａの側において発生した処理
流体ｆの飛沫が非処理面側に回り込むことがなく、非処
理面の汚染を防止することができる。

【００８８】図８は、本発明のさらに他の実施例である
板状物処理方法が実施される板状物処理装置の構成の一
例を示す断面図である。

【００８９】本実施例の板状物処理装置は、有機洗浄装
置として構成されている。

【００９０】処理室５４の内部には、回転流形成流体供
給部５７が、複数の流体供給口５８の穿設面を上向きに
して配置されており、有機溶剤供給制御弁６１および窒
素ガス供給制御弁６２を介して、処理流体ｆとしての有
機溶剤および窒素ガスの供給源である有機溶剤供給部５
９および窒素ガス供給部６０が接続されている。

【００９１】この回転流形成流体供給部５７の周辺部を
貫通する位置にはウェハハンドラ５５が設けられてお
り、処理対象のウェハ５６の処理面５６ａ（第１主面）
を下向きにした姿勢で回転流形成流体供給部５７に対す
る位置決め動作を行うように構成されている。

【００９２】ウェハ５６を挟んで回転流形成流体供給部
５７と対向する位置には、導波管６４が開設されてい
る。導波管６４には、図示しないマイクロ波源が接続さ
れており、所望の波長のマイクロ波電磁界６６を、ウェ
ハ５６の非処理面５６ｂ（第２主面）に照射する構造と
なっている。

【００９３】導波管６４の開口部には、多数の透孔６３
ａが穿設された整流板６３が、ウェハ５６とほぼ平行に
設けられているとともに、当該導波管６４には、窒素ガ
ス供給部６５が接続されており、当該整流板６３の多数
の透孔６３ａを通じて、窒素ガス６５ａがウェハ５６の
非処理面５６ｂの側に均等に吹き出す構造となってい
る。

【００９４】回転流形成流体供給部５７におけるウェハ
ハンドラ５５の貫通部にはシールド機構６７が設けられ
ており、当該貫通部における処理流体ｆやマイクロ波電
磁界の漏洩を防止している。

【００９５】また、特に図示しないが、処理室５４の底
部には、排気廃液回機構が設けられており、処理中に発
生する廃液の回収を行うとともに、前述の導波管６４内
から整流板６３を通じて流入する窒素ガス６５ａを、当
該処理室５４の内部に引き込む方向に強制的に排気流を
形成する働きをしている。

【００９６】以下、この図８の実施例の板状物処理装置
にて実施される板状物処理方法による有機洗浄処理につ
いて説明する。

【００９７】まず、導波管６４の内部から整流板６３を
通じて供給される窒素ガス６５ａを、図示しない排気廃
液回収機構による排気動作によって、処理室５４の内部
に強制的に引き込むことにより下向きの強制排気流を形
成する。

【００９８】この状態で、ウェハハンドラ５５により、
ウェハ５６を搬入し、処理面５６ａが、回転流形成流体
供給部５７に所定の間隙をなして対向する位置に位置決
めする。

【００９９】その後、有機溶剤供給制御弁６１を開い
て、処理流体ｆとしての有機溶剤の供給を開始し、回転
流形成流体供給部５７の流体供給口５８から回転流とし
てウェハ５６の処理面５６ａに作用させる。この有機溶
剤の作用により、ウェハ５６の処理面５６ａに存在する
有機異物などは、有機溶剤による溶解作用などによって
剥離除去され、滞留することなく、回転流をなす有機溶
剤とともにウェハ５６の外部に排除される。このよう
な、有機溶剤による洗浄処理を所定の時間だけ行った
後、有機溶剤供給制御弁６１を閉じて、有機溶剤の供給
を停止する。

【０１００】次に、窒素ガス供給制御弁６２を開いて、
処理流体ｆとしての窒素ガスの供給を開始し、流体供給
口５８を通じて、回転流としてウェハ５６の処理面５６
ａに作用させるとともに、導波管６４を介して、ウェハ
５６の非処理面５６ｂの側からマイクロ波電磁界６６を
印加する。これにより、ウェハ５６からの有機溶剤の蒸
発が促進され、ウェハ５６は、迅速に乾燥される。

【０１０１】マイクロ波電磁界６６の照射による所定時
間の乾燥処理の後、マイクロ波電磁界６６の印加を停止
するとともに、窒素ガス供給制御弁６２を閉じ、処理流
体ｆとしての窒素ガスの供給を停止する。

【０１０２】このように、本実施例の板状物処理装置お
よび板状物処理方法によれば、処理流体ｆとしての有機
溶剤を、回転流をなすようにウェハ５６の処理面５６ａ
に作用させることにより、残留異物などを生じることな
く、高度な洗浄状態をうることができる。また、処理流
体ｆとしての窒素ガスを回転流をなすようにウェハ５６
の処理面５６ａに作用させるとともに、マイクロ波電磁
界６６による加熱によって有機溶剤の蒸発が促進され、
有機溶剤による洗浄処理後の乾燥処理の所要時間を短縮
することができる。また、処理流体ｆの種別などに応じ
て、最も加熱効率のよいマイクロ波電磁界６６の波長を
設定することにより、乾燥処理の効率化を実現できる。

【０１０３】また、ウェハ５６の非処理面５６ｂの側か
ら処理面５６ａの側に強制的に流れ込む窒素ガス６５ａ
の排気流により、処理面５６ａの側において発生する有
機溶剤の飛沫や、異物を含む窒素ガス雰囲気などが、非
処理面５６ｂの側に回り込むことが確実に阻止され、処
理面５６ａの処理中における非処理面５６ｂの汚染の発
生を確実に防止できる。

【０１０４】図９は、本発明のさらに他の実施例である
板状物処理方法が実施される板状物処理装置の構成の一
例を示す外観斜視図である。

【０１０５】この図９の実施例の場合には、たとえば、
前述の図１および図６に例示した板状物処理装置におい
て、処理室１（処理室２７）を縦型としたものである。

【０１０６】すなわち、各々の回転流形成流体供給部４
（回転流形成流体供給部２８）は、流体供給口５（流体
供給口３５）が開設された平面を、鉛直方向にした姿勢
で設置されている。

【０１０７】これにより、カセット１００に、ほぼ鉛直
な姿勢で配列・収納された状態で受け入れや払い出しが
行われる複数のウェハ２の姿勢を、当該カセット１００
における鉛直な姿勢のままで取り扱うことが可能とな
る。このため、カセット１００から鉛直な姿勢で取り出
されるウェハ２を横倒しにして水平にしたり、水平姿勢
のウェハ２を鉛直にするなどの、煩雑な機構をウェハハ
ンドラ３から省略することができ、ウェハハンドラ３を
含むウェハ２の搬送機構を簡略化することができる。

【０１０８】なお、ウェハの保持方法としては、前述し
た各実施例のウェハハンドラに限定されない。

【０１０９】たとえば、図１０に示されるように、ウェ
ハ２の全周を保持するリング状ハンドラ６８でもよく、
また、図１１に示されるように、ウェハ２の周辺部に接
して静吸着する静電チャック６９でもよい。さらに、図
１２に示されるように、ウェハ２のオリエンテーション
フラット部２ｃの位置にストッパ７２を有し、中央部か
ら吹き出す不活性ガス流７１による負圧の発生を利用し
て、ウェハ２をほぼ非接触に保持するストッパ付ベルヌ
ーイチャック７０を用いてもよい。

【０１１０】前記実施例では、板状処理物の第１主面の
みに所定流線を形成した処理流体を供給して、第１主面
のみ処理する実施例であるが、これに限定されることは
ない。図１３に示すように、ウェハ２００の第１主面２
０１、第２主面２０２に対向して回転流形成流体供給部
を構成する方式が考えられる。

【０１１１】具体的には、第１主面２０１に、第１主面
回転流形成流体供給部２１０と第１主面流体供給制御部
２１１を構成し、第１主面回転流形成供給流体２１２を
供給し処理する。同時に、第２主面２０２には第２主面
回転流形成流体供給部２１３と第２主面流体供給制御部
２１４を構成し、第２主面回転流形成供給流体２１５を
供給し処理する。

【０１１２】尚、この実施例のウェハハンドラ２０３
は、ウェハ周辺部面取り部分の角度変化を利用して機械
的にウェハを保持している。

【０１１３】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【０１１４】たとえば、処理対象となる板状物として
は、前述の各実施例に例示したウェハに限らず、磁気デ
ィスク、光ディスク、ホトマスクなどの精密な表面処理
に広く適用することができる。

【０１１５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０１１６】(1).本発明においては、板状物を回転させ
ることなく、板状物の表面に、処理流体を渦巻き状回転
流として作用させることから、板状物をチッピングさせ
ることなく、板状物を処理することができる。また、本
発明では、板状物を回転させることなく、板状物表面
に、処理流体を回転流として作用させることから、板状
物表面に形成される処理流体の渦巻き状回転流の流れ速
度や流れ方向を一定に保つことができる。この結果、処
理流体の渦巻き状回転流による板状物の処理状態が一定
に保たれ、薬液等の処理流体による処理が均一に保たれ
る。板状物の処理面に、渦巻き状回転流を形成しながら
薬液などの処理流体を作用させるので、処理流体が処理
面において停滞することなく、また、常に新鮮で清浄な
処理流体の供給が行われるので、剥離異物の停滞や再付
着などが確実に防止され、処理流体による板状物の高度
な清浄化処理を実現することができる。

【０１１７】(2).板状物の処理対象の処理面に、所定の
流線を形成しながら不活性ガスなどの処理流体を作用さ
せて乾燥処理を行うので、蒸発する薬液の蒸気や液滴な
どが処理流体とともに確実に排除されるとともに、板状
物に対して再付着することがなく、高度に清浄で均一な
乾燥処理を実現することができる。

【０１１８】(3).板状物の処理面に作用させる処理流体
として、当該板状物の種類や、予想される異物などに応
じて複数の薬液などを組み合わせることにより、あらゆ
る種類の板状物および異物に対する清浄化処理を実現す
ることができる。

【０１１９】(4).板状物の第２主面から、当該第２主面
と表裏をなす第１主面に到る方向に強制的に流れる気流
を形成しつつ、第１主面に対する処理を遂行するので、
当該第１主面の処理において発生する飛沫や異物を含む
雰囲気などが、非処理面である第２主面の側に回り込む
ことが確実に阻止され、処理中における非処理面の汚染
発生を確実に防止することができる。

【０１２０】(5).処理流体の作用に超音波エネルギを援
用することにより、板状物の処理面のミクロな領域での
薬液処理反応、さらにはミクロな異物の剥離除去作用が
促進され、処理効率を高めることができる。

【０１２１】(6).処理流体の作用に熱エネルギを援用す
ることにより、たとえば、乾燥処理における所要時間の
短縮を実現することができる。たとえば、処理流体の作
用にマイクロ波電磁界のエネルギを援用することによ
り、乾燥処理の対象となる板状物や、処理流体の誘電率
などの性質に応じて波長を設定することで、たとえば、
水分などの加熱促進による急速な乾燥処理が可能とな
り、たとえばウォーターマーク（液滴の蒸発痕）の発生
を確実に防止することができる。

【０１２２】(7).前記(1) 〜(6) の結果、たとえば、半
導体装置の製造過程におけるウェハなどの高度に洗浄な
表面処理が可能となり、ウェハプロセスによって製造さ
れる半導体装置の品質や歩留りを向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である板状物処理方法が実施
される板状物処理装置の構成の一例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の他の実施例である板状物処理方法が実
施される板状物処理装置の要部の構成の一例を示す平面
図である。

【図３】本発明の他の実施例である板状物処理方法が実
施される板状物処理装置の要部を示す平面図である。

【図４】本発明の他の実施例である板状物処理方法が実
施される板状物処理装置の要部を示す平面図である。

【図５】図４において線Ｖ−Ｖで示される部分の断面図
である。

【図６】本発明のさらに他の実施例である板状物処理方
法が実施される板状物処理装置の構成の一例を示す略断
面図である。

【図７】本発明の他の実施例である板状物処理方法が実
施される板状物処理装置の構成の一例を示す略断面図で
ある。

【図８】本発明のさらに他の実施例である板状物処理方
法が実施される板状物処理装置の構成の一例を示す略断
面図である。

【図９】本発明のさらに他の実施例である板状物処理方
法が実施される板状物処理装置の構成の一例を示す外観
斜視図である。

【図１０】リング状ハンドラの構成の一例を示す略断面
図である。

【図１１】静電チャックの構成の一例を示す断面図であ
る。

【図１２】ストッパ付ベルヌーイチャックの一例を示す
断面図である。

【図１３】本発明のさらに他の実施例である板状物処理
方法が実施される板状物処理装置の構成の一例を示す略
断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 勝三 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立 東京エレクトロニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−42918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−52139（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 B08B 3/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理流体を作用させる位置に、板状物を
   保持し、その保持した板状物を回転させることなく、前
   記板状物の表面の中心近傍から周辺部に向かって流れる
   前記処理流体の流れ状態を、前記板状物の表面の中心近
   傍から周辺部に向かう渦巻き状回転流として形成する手
   段を備えることを特徴とする板状物処理装置。
2. 【請求項２】 前記板状物の表面の中心近傍から周辺部
   に向かう前記処理流体の渦巻き状回転流を形成する手段
   は、前記板状物に処理流体を供給する処理流体供給口の
   形状と配置により決定することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の板状物処理装置。
3. 【請求項３】 前記板状物の表面の中心近傍から周辺部
   に向かう前記渦巻き状回転流を形成する処理流体は、流
   体または蒸気体、もしくは気体であることを特徴とする
   請求項１、または２記載の板状物処理装置。
4. 【請求項４】 板状物を回転させることなく、前記板状
   物の中心近傍から周辺部に向かう渦巻き状回転流とし
   て、処理流体を作用させて、前記板状物を処理すること
   を特徴とする板状物処理方法。
5. 【請求項５】 前記板状物を回転させることなく、前記
   板状物の表面の中心近傍から周辺部に向かう渦巻き状回
   転流を形成する前記処理流体として、流体、蒸気体、も
   しくは気体を単独で、もしくは組み合わせて用いること
   を特徴とする請求項４記載の板状物処理方法。
6. 【請求項６】 半導体からなるウェハを回転させること
   なく、前記ウェハの中心近傍から周辺部に向かう渦巻き
   状回転流として、処理流体を作用させて、前記ウェハを
   処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。