JP3228915B2 - 半導体処理装置および処理方法 - Google Patents

半導体処理装置および処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料の処理
装置及び処理方法の改良に関するもので、特に、バッチ
式の処理装置及び処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来のバッチ式洗浄装置におけ
る処理槽の構造の一例を示す図である。図４において、
１は半導体基板、２は処理槽、３Ａは半導体基板１を保
持する基板保持具、４Ａはその基体部、５Ａは半導体基
板１を載置する基板接触部、９は処理用薬液などの導入
口、１０は乾燥用薬品などの導入口を示す。このような
従来のバッチ式洗浄装置における、例えばIPA乾燥装置
（イソプロピルアルコール乾燥装置）においては、基板
乾燥時、半導体基板１と基板接触部５Ａの隙間に純水が
残留する傾向があった。この水滴の残留は付近の汚染を
吸着し易く、基板上において異物の発生原因となること
が知られている。図５に、乾燥時に水滴残りにより半導
体基板１に付着した異物１Ａの基板マップの例を示す。
【０００３】また、リン酸や硫酸等による粘性の高い薬
液にて、エッチングもしくは洗浄した後の水洗時、基板
保持部にエッチングもしくは洗浄液が残留する。これら
の薬品残留はエッチング後の流水時、基板保持部におけ
る純水置換効率が悪くなり、その部分におけるエッチン
グ量が多くなる現象がある。これらパーティクルの発生
やエッチングの不均一は、半導体デバイスの製造歩留ま
りを低下させる要因となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の課題を解決するためになされてもので、基板処理時
の処理液が基板あるいは基板保持部に残留したり、ま
た、洗浄時の洗浄水が基板あるいは基板保持部に残留し
たりすることを防止し、パーティクル発生の抑制および
エッチング均一性の向上などを目的とした半導体材料の
処理装置および処理方法を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にか
かる半導体処理装置は、半導体材料の処理槽と、この処
理槽の中に配置されて半導体材料を保持する半導体材料
保持具と、前記処理槽に乾燥用の薬品を導入する導入手
段とを備え、前記半導体材料保持具は前記薬品の供給源
に接続されて前記薬品を前記処理槽内に供給する供給路
を有していることを特徴とするものである。
【０００６】また、請求項２にかかる半導体処理装置
は、請求項１のものにおいて、前記半導体材料保持具
が、乾燥用薬液、その蒸気またはそのミストを供給する
ことを特徴とするものである。
【０００７】また、請求項３にかかる半導体処理装置
は、請求項１または２のものにおいて、半導体材料の処
理槽と、この処理槽の中に配置されて半導体材料を保持
する半導体材料保持具と、前記処理槽に処理用、洗浄用
または乾燥用の薬品もしくは純水を導入する導入手段
と、前記処理槽内に配置され、前記処理槽内の薬品また
は純水を検知して前記半導体材料保持具が前記薬品また
は純水の液面より上に出たことを検出する検出手段とを
備え、前記半導体材料保持具は前記薬品または純水の供
給源に接続されて、前記薬品または純水を前記処理槽内
に供給する供給路を有していることを特徴とするもので
ある。
【０００８】また、請求項４にかかる半導体処理装置
は、請求項１から３のいずれかのものにおいて、前記半
導体材料保持具は、前記供給路の前記薬品または純水を
半導体基板との接触部分に向けて供給する供給口を有し
ていることを特徴とするものである。
【０００９】また、請求項５にかかる半導体処理装置
は、請求項１から４のいずれかのものにおいて、前記半
導体材料保持具は、前記薬品または純水の供給口を、前
記半導体材料を保持する保持面に複数有していることを
特徴とするものである。
【００１０】また、請求項６にかかる半導体処理装置
は、半導体材料の処理槽と、この処理槽の中に配置され
て半導体材料を保持する半導体材料保持具と、前記処理
槽内に乾燥用の薬品を導入する導入手段と、前記半導体
材料保持具と別体に構成されて前記処理槽内に配置さ
れ、前記薬品の供給源に接続されて前記薬品を前記半導
体材料保持具の半導体材料の保持面近傍に供給する供給
手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】また、請求項７にかかる半導体処理装置
は、請求項６に記載のものにおいて、前記供給手段は、
乾燥用薬液、その蒸気またはそのミストを供給すること
を特徴とするものである。
【００１２】また、請求項８にかかる半導体処理装置
は、半導体材料の処理槽と、この処理槽の中に配置され
て半導体材料を保持する半導体材料保持具と、前記処理
槽内に処理用、洗浄用または乾燥用の薬品もしくは純水
を導入する導入手段と、前記処理槽内に配置され、前記
処理槽内の薬品または純水を検知して前記半導体材料保
持具が前記薬品または純水の液面より上に出たことを検
出する検出手段と、前記半導体材料保持具と別体に構成
されて前記処理槽内の前記半導体材料保持具の近傍に配
置された供給手段とを備え、前記供給手段は前記薬品ま
たは純水の供給源に接続されて、前記薬品または純水を
前記処理槽内に供給する供給路を有していることを特徴
とするものである。
【００１３】また、請求項９にかかる半導体処理装置
は、請求項６から８のいずれかに記載のものにおいて、
前記供給手段は、前記供給路の前記薬品または純水を半
導体基板との接触部分に向けて供給する供給口を有して
いることを特徴とするものである。また、請求項１０に
かかる半導体処理装置は、請求項６から９のいずれかに
記載のものにおいて、前記供給手段は、前記薬品または
純水の供給口を、半導体材料を保持する保持面に複数有
していることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。 実施の形態１． 図１は、この発明の実施の形態１を説明するための半導
体材料の処理槽の透視斜視図である。また、図２は、半
導体材料保持具の斜視図である。図１および図２におい
て、１は処理される半導体基板（一般に半導体材料）、
２は半導体基板１を処理または洗浄するための処理槽、
３は半導体基板１を保持する基板保持具（一般に半導体
材料保持具）、４はその基体部、５は半導体基板１と接
触してこれを支える基板保持具３の基板接触部、６は基
板保持具３の基板接触部５から薬品もしくは洗浄水を供
給するための供給口（開口）、７は基板接触部５の供給
口６から処理槽内に供給される薬品もしくは洗浄水の向
きを示す。
【００１５】また、８は基板保持具３に外部から薬品も
しくは洗浄水を導入するための導入ライン（配管）、９
は処理槽２に処理用の薬品もしくは洗浄水を導入するた
めの、従来から設けてある処理薬品導入口、１０は処理
槽２の上部から乾燥用薬品などを導入するために、従来
から設けてある乾燥用薬品導入口、１１は洗浄水液面セ
ンサーを示す。
【００１６】図２に示すように、基板保持具３は、基体
部４とこの基体部４に接続された３本の基板接触部５を
備えている。また、基体部４には、外部の薬液または純
水の供給源に接続された導入ライン８を備えている。基
板保持具３の基体部４および基板接触部５は、中空かあ
るいは内部に管路を有するように形成され、導入ライン
８から供給される薬液または純水が内部を流通し、基板
接触部５に設けられた供給口６から、薬液または洗浄水
が流出するようになっている。
【００１７】次に、この処理装置の操作について、説明
する。まず、半導体基板１の薬液によるエッチングもし
くは薬液などによる洗浄時、処理薬品導入口９より薬品
が導入されるが、そのとき同時に基板接触部５の供給口
６より、半導体基板１と基板接触部５の接触部分に向け
て、あるいは、その近傍で、同じ薬品を供給する。これ
により、半導体基板１が基板接触部５と接触している部
分にも、薬品がよく流通し滞留することがない。したが
って、薬液などによる半導体基板１の処理を均一に行う
ことができる。
【００１８】次に、半導体基板１の薬液によるエッチン
グもしくは薬液による洗浄が終了し、処理した薬液を水
洗する時、処理薬品導入口９から洗浄水が導入されると
同時に、基板接触部５の供給口６からも洗浄水を供給
し、基板接触部５に残留している薬品を積極的に洗浄水
にて置換する。
【００１９】特に、リン酸、硫酸等の粘性の高いエッチ
ングもしくは洗浄液で半導体基板１を洗浄した場合、通
常はその後の水洗時に、基板接触部５の薬品が置換され
ずらいため残留し、エッチングや洗浄の不均一が生じる
傾向がある。
【００２０】そのため、この実施の形態では、基板接触
部５が半導体基板１と接触する部分に向けて、供給口６
からも洗浄水を供給し、洗浄水により残留薬液などを除
去・置換し、エッチングや洗浄の均一性の向上を図る。
この場合、必要に応じ、基板保持具３に導入する薬品や
純水の圧力を調整し、供給口６から薬品あるいは水洗液
を所定の流速で噴出させ、水洗効果などを向上させるこ
とができる。
【００２１】なお、この場合、水洗はエッチングなどの
処理を行った槽と同一の処理槽で行う場合と、別の処理
槽で行う場合があるが、この実施の形態はそのいずれの
場合でも適用できる。
【００２２】なおまた、エッチングおよび洗浄時は供給
口６を使用せず、処理薬品の水洗時のみ供給口６より水
洗液を導入するようにしてもよい。この場合でも、同様
に、エッチングや洗浄の均一性の向上を図ることができ
る。
【００２３】次に半導体基板１の水洗を終了した後、半
導体基板１の乾燥工程に入る。例えば、ＬＳＩのバッチ
洗浄装置などにおいて現在行われている半導体基板の乾
燥方法は、半導体基板１が水中にある間に、処理槽２上
部の空間に乾燥薬品導入口１０より乾燥薬品（イソプロ
ピルアルコール等）を導入する。このとき乾燥薬品は液
体や蒸気あるいはミスト状で、単体もしくは窒素等のガ
スと共に導入される場合が多い。この乾燥薬品の導入
後、半導体基板１を浸漬している洗浄水を除去し、半導
体基板１を乾燥する。そのとき基板保持具３の基板接触
部５に表面張力により水滴が残留し、そこに異物が吸着
する傾向がある。
【００２４】これを避けるため、この実施の形態では、
基板乾燥時、この基板接触部５の供給口６よりイソプロ
ピルアルコール等の乾燥薬品もしくはその蒸気やミスト
を、単体もしくは窒素等のガスとともに導入し、基板接
触部５の残留水滴を積極的に乾燥させ、基板接触部５が
半導体基板１に接触している部分と、ここに接触してい
る半導体基板１の乾燥効率の向上を図る。
【００２５】次に、この実施の形態では、処理槽２内の
洗浄水などの存在を検出する液面センサー１１を設けて
いる。図１に示す例では、液面センサー１１は、処理槽
２の底部で、基板接触部５と同じ位置あるいはそれより
低い位置に設けられている。
【００２６】半導体基板１が洗浄水中に浸漬され、処理
槽２内の上部空間に乾燥薬品（イソプロピルアルコール
等）が導入された後、洗浄水を抜いて徐々に液面をさげ
て乾燥が行われる。このとき、液面センサー１１によ
り、液面が基板接触部５より下がったことを判断し、基
板接触部５が乾燥薬品中に露出した時点から、基板接触
部５の供給口６から乾燥薬液の供給を開始するように制
御する。このようにすれば、乾燥薬品の使用量を減少さ
せることが可能となる。
【００２７】なお、上述の説明は、滞留した洗浄水を処
理槽２の下部から抜いて洗浄液面の水位を下げる場合に
ついて説明した。しかし、半導体基板１を基板保持具３
とともに、洗浄液から引き上げて上部の乾燥薬品中に移
す場合もある。この場合には、液面センサー１１を基板
保持具３と連結し、基板保持具３とともに洗浄液から引
き上げるようにする。これにより、同様に基板接触部５
の供給口６から乾燥薬品を流出させるタイミングを制御
することができる。
【００２８】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、従来技術で問題であった、基板保持具３の水滴残
りに吸着していた異物が、水滴残りの減少と共に発生し
なくなり、異物による製品歩留まり低下を防止すること
が可能となる。また、このような方式であるため、基板
保持部の薬品置換もしくは乾燥効率が改善され、基板内
のエッチング均一性向上、水洗時間の短縮、乾燥時の異
物付着の抑制、乾燥時間の短縮等の作用・効果がある。
【００２９】実施の形態２． 図３は、この発明の実施の形態２を説明するための半導
体材料の処理槽の透視斜視図である。図３において、１
２は薬品もしくは洗浄水の導入ライン、１３は導入ライ
ン１２に設けられた供給口（開口）、１４は導入ライン
１２に薬品もしくは洗浄水を導入するための薬液導入口
、１５は導入ライン１２の供給口１３から処理槽内に
供給される薬品もしくは洗浄水の向きを示す。この場
合、基板保持具３自体には、薬液の供給手段を設けなく
てよい。その他の構成部分は、図１と同様であり、同一
または相当部分に同一の符号を付して、その説明を省略
する。
【００３０】この実施の形態では、導入ライン１２が基
板保持具３の基板接触部５の近傍に配置され、多数の供
給口１３が基板接触部５に面するように設けられてい
る。外部の薬液または純水の供給源からの薬品は、薬液
導入口１４から導入ライン１２に導入され、供給口１３
から、基板接触部５に向けて流出させられる。
【００３１】先に述べた実施の形態１では、基板保持具
３の基板接触部５に設けた供給口６から薬液などを流出
させていたのに対し、この実施の形態２では別に導入ラ
イン１２を設けたものである。このようにすると、導入
ライン１２の配置、あるいは、薬品などの流れ方向を調
整しやすい利点がある。その機能・動作および効果は、
実施の形態１で説明したことと同様であるから、詳細な
説明は省略する。
【００３２】なお、以上の実施の形態１および２では、
半導体基板の処理・洗浄を例として説明した。しかし、
この発明は、半導体ウェーハなどの半導体材料、液晶部
品その他の材料の処理・洗浄にも適用できる。この明細
書で、半導体材料とはそういうものを含めて包括的に意
味するものとする。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体材料とこれを保持する半導体材料保持具との接触
部分に向けて、処理用または洗浄用の薬品もしくは洗浄
水を積極的に供給し、半導体材料と半導体材料保持具の
接触面の近傍の薬品あるいは純水、または残留する残留
液の置換効率を向上させることができ、エッチングや洗
浄もしくは乾燥性能の向上を図り、また処理装置（一般
に半導体製造装置）の処理能力の向上等を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による半導体材料の
処理槽の透視斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による半導体材料保
持具の斜視図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による半導体材料の
処理槽の透視斜視図である。
【図４】 従来のバッチ式洗浄装置における処理槽の構
造の一例を示す透視斜視図である。
【図５】 従来のバッチ式洗浄方法において半導体基板
に付着した異物の基板マップを示す図である。
【符号の説明】 １ 半導体基板（半導体材料）、 ２ 処理槽、 ３ 基板保持具（半導体材料保持具）、 ４ 基体部、 ５ 基板接触部、 ６ 供給口（開口）、 ７ 薬品もしくは洗浄水の向き、 ８ 導入ライン、 ９ 処理薬品導入口、 １０ 乾燥薬品導入口、 １１ 洗浄水液面センサ、 １２ 導入ライン、 １３ 供給口、 １４ 薬液導入口 、 １５ 薬品もしくは洗浄水の向き。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−64572（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−75341（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−182946（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−307504（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−22370（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−45883（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−204197（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 H01L 21/306 B08B 3/04

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体材料の処理槽と、 この処理槽の中に配置されて半導体材料を保持する半導
    体材料保持具と、 前記処理槽に乾燥用の薬品を導入する導入手段とを備
    え、 前記半導体材料保持具は前記薬品の供給源に接続されて
    前記薬品を前記処理槽内に供給する供給路を有している
    ことを特徴とする半導体処理装置。
  2. 【請求項２】 前記半導体材料保持具は、乾燥用薬液、
    その蒸気またはそのミストを供給することを特徴とする
    請求項１に記載の半導体処理装置。
  3. 【請求項３】 半導体材料の処理槽と、 この処理槽の中に配置されて半導体材料を保持する半導
    体材料保持具と、 前記処理槽に処理用、洗浄用または乾燥用の薬品もしく
    は純水を導入する導入手段と、 前記処理槽内に配置され、前記処理槽内の薬品または純
    水を検知して前記半導体材料保持具が前記薬品または純
    水の液面より上に出たことを検出する検出手段とを備
    え、 前記半導体材料保持具は前記薬品または純水の供給源に
    接続されて、前記薬品または純水を前記処理槽内に供給
    する供給路を有していることを特徴とする半導体処理装
    置。
  4. 【請求項４】 前記半導体材料保持具は、前記供給路の
    前記薬品または純水を半導体基板との接触部分に向けて
    供給する供給口を有していることを特徴とする請求項１
    から３のいずれかに記載の半導体処理装置。
  5. 【請求項５】 前記半導体材料保持具は、前記薬品また
    は純水の供給口を、前記半導体材料を保持する保持面に
    複数有していることを特徴とする請求項１から４のいず
    れかに記載の半導体処理装置。
  6. 【請求項６】 半導体材料の処理槽と、 この処理槽の中に配置されて半導体材料を保持する半導
    体材料保持具と、 前記処理槽内に乾燥用の薬品を導入する導入手段と、 前記半導体材料保持具と別体に構成されて前記処理槽内
    に配置され、前記薬品の供給源に接続されて前記薬品を
    前記半導体材料保持具の半導体材料の保持面近傍に供給
    する供給手段とを備えたことを特徴とする半導体処理装
    置。
  7. 【請求項７】 前記供給手段は、乾燥用薬液、その蒸気
    またはそのミストを供給することを特徴とする請求項６
    に記載の半導体処理装置。
  8. 【請求項８】 半導体材料の処理槽と、 この処理槽の中に配置されて半導体材料を保持する半導
    体材料保持具と、 前記処理槽内に処理用、洗浄用または乾燥用の薬品もし
    くは純水を導入する導入手段と、前記処理槽内に配置され、前記処理槽内の薬品または純
    水を検知して前記半導体材料保持具が前記薬品または純
    水の液面より上に出たことを検出する検出手段と、 前記半導体材料保持具と別体に構成されて前記処理槽内
    の前記半導体材料保持具の近傍に配置された供給手段と
    を備え、 前記供給手段は前記薬品または純水の供給源に接続され
    て、前記薬品または純水を前記処理槽内に供給する供給
    路を有していることを特徴とする半導体処理装置。
  9. 【請求項９】 前記供給手段は、前記供給路の前記薬品
    または純水を半導体基板との接触部分に向けて供給する
    供給口を有していることを特徴とする請求項６から８の
    いずれかに記載の半導体処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記供給手段は、前記薬品または純水
    の供給口を、半導体材料を保持する保持面に複数有して
    いることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載
    の半導体処理装置。
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