JP3699485B2 - 流体容器内で基板を処理するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体容器内で基板を超音波で処理するための装置であって、処理過程中に基板が流体容器内で可動である形式のものに関する。
基板を処理するための装置は例えば、米国特許第５２７５１８４号明細書、国際公開第９５／０２４７３号パンフレット、米国特許第５３２７９２１号明細書、米国特許第５２６１４３１号明細書、米国特許第５４８８９６４号明細書、特開平４−２４５４３２号明細書、特開平３−４７５７８号明細書、又は同一出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第４４１３０７７号明細書により公知である。ウェーハは、このような装置では処理中に静的に不動に流体容器内に配置されている。処理流体、例えば化学製品又は洗浄液を流入開口又は流体ノズルを介して導入する際は、与えられた流体流れ又は放射角度によって、局部的に異なる流れ特性、流れ交点、又は死角が生じる。
洗浄過程を改善し促進するために超音波によって基板を処理する際には、公知の装置では、基板に均一に超音波を放射することはやはり不可能である。何故ならば、超音波ビームによって形成される円錐状の放射コーンによって、異なる放射強度又は死角が生じてしまうからである。国際公開第９５／０２４７３号パンフレットにより公知の装置では、超音波放射装置が側壁に設けられている。基板の均一な超音波処理を改善するために、基板のためのガイド装置が、流体容器の側壁の内面にずらされて配置されている。これによりある程度は基板の均一な超音波処理を改善することができる。何故ならば、ガイド装置が超音波放射装置に向かい合って位置していると、このことにより生じる減衰に基づき、ガイド装置が存在しない領域の外側とは異なる超音波処理強度をひき起こすからである。
米国特許第４９０２３５０号明細書により公知の冒頭で述べた形式の装置では、カセットを有した基板が流体容器に挿入されて、上昇／下降装置が設けられており、この上昇／下降装置が基板及びカセットをそれぞれ無関係に、流体容器内に挿入し、流体容器から取り出す。このカセット及び基板を互いに無関係に流体容器内で処理するためには、流体容器は少なくとも二重で、カセットの高さででなければならない。流体容器内に挿入されたカセットの上方には、容器壁に超音波放射装置が位置している。基板をカセットから取り出す際には、基板の個々の水平区域が、超音波源の超音波放射領域を貫通する。この公知の装置の流体容器は、その内部にカセットのスペースを設けなければならないので、幅及び深さ及び高さが大きく、カセットを越える相応に大きな空間が、カセットから外された基板の処理のために必要である。特にコストのかかる清浄な空間には不都合である大きな所要スペースによって、大量の処理流体も必要であり、この流体は高価であり、大きな手間をかけ再び処理されなければならない。
ＩＢＭ ＴＤＢの記事、Ｖｏｌ．３４、Ｎｏ５（１９９１年１０月３３１頁）からは、ウェーハのための処理装置が公知である。この装置ではカセット内のウェーハが流体容器内に挿入されて、ＤＩ液によって上方から噴霧している間、基板が載置されているカセット内でローラによって回転される。流体容器はカセットを収容していることにより、上述の欠点を有したやはり大きな寸法を有さなければならない。超音波による基板の処理はこの装置では行われない。
米国特許第５２８６６５７号明細書によりウェーハ処理装置が公知である。この公知の装置では、それぞれ個々のウェーハが、処理するための流体容器内に挿入されている。流体容器の底部には超音波源が位置している。基板は流体容器内の基板ホルダ上に載置されている。この基板ホルダは回転可能であって、これにより基板を処理過程中に回転させることができる。このような配置ではその都度唯１つの基板しか処理できないという現実から見ると、下方からの基板の超音波処理の作用はより弱い。さらに、基板ホルダは超音波領域に位置していて、従って基板の均一な超音波処理が妨害される。
米国特許第５５２０２０５号明細書により、ウェーハを洗浄するための装置が公知である。さらに米国特許第５４２７６２２号明細書によれば、超音波を使用してウェーハを洗浄するための方法及び装置が公知である。
本発明の課題は、寸法が小さく、必要な処理流体が僅かであって、基板を超音波によって良好に、均一に、強力に処理できるような、基板を処理するための装置を提供することにある。
この課題は、本発明によれば、流体容器の少なくとも１つの容器壁の内面に、基板のためのガイドが設けられており、基板が流体容器内で処理中に昇降可能であることにより解決される。
本発明により基板処理装置では、流体容器内でカセットは不要であるので、装置若しくは流体容器は小さな寸法を有することができ、これにより純空間体積は節約されて、処理流体の量は少ない。さらに基板を流体容器内に挿入する若しくは流体容器から取り出す若しくは動かすための装置が極めて簡単である。本発明による特徴によればさらに、超音波及び／又は処理流体及び／又はその他の放射物による、基板面積全体にわたって均一で良好で強力な基板の処理が保証され、この場合、死角又は異なる強度による処理領域が生じることはない。
本発明の特に有利な構成によれば、基板が流体容器内で処理過程中に昇降可能である。このようにして個々の基板領域は流体及び／又は超音波及び／又は光円錐の異なる放射領域にさらされ、これにより、全体としては均一な基板の処理が基板面にわたって得られる。
有利には流体容器は、コーム状のウエブの形の基板収容装置を有していて、このウエブは、基板の下側に基板面に対して垂直方向に位置していて、このウエブの上に基板が載置されている。この場合、流体容器の少なくとも１つの側壁の内面中若しくは内面上に基板のためのガイドが設けられていて、このガイドがスリットとして、有利にはスリットを入れられた横方向ウエブ、及び／又はピン及び／又は突起の形で形成されている。
流体容器内で基板を処理する際に、ガイドによって生じる不均一性は、本発明によれば、基板が流体又は超音波又は光、例えば紫外線光によって負荷されている間に、基板が可動、例えば流体容器内で昇降可能であることにより回避されるか、若しくは極めて低減できる。基板の所定の位置で負荷されていないか不十分にしか負荷されていないような領域は、流体容器内で基板を動かすことにより、良好な放射基準を有した放射区分に達する。場合によっては生じる恐れのある死角又は僅かな放射硬度しか有さない放射領域は、これにより基板の処理の際に補償される。
流体槽の側壁の内面に設けられた、基板のためのガイドは、それがスリット、ウエブ、ピン、突起のいずれであっても、このガイドを幾分ずらして配置することにより、側壁の内面にガイドのない領域が得られるように配置することができる。このガイドのない自由領域には有利には流入開口、噴霧ノズル、ディフューザ、超音波放射装置、紫外線光源、その他基板を処理するための別の装置が設けられている。
本発明の特に有利な構成では、流体容器の可動な基板収容装置が、基板を保持するために少なくとも２つの保持領域を有している。これにより、流体容器における基板を、側壁の内面のガイドを使用することなしに保持することができる。このようにして、基板面の不純化につながるおそれのある摩擦又は粒子の発生を生ぜしめおそれのある結果を伴う、基板と流体容器装置との間の相対運動、ひいては摩擦は生じない。
流体容器の内側のガイドの必要とせずに基板収容装置に基板を確実に保持するために、収容装置内には、例えば２つの互いに離隔されたウエブにスリットが設けられていて、これらのスリットは有利には基板のエッジ形状に対して相補的に形成されていて、有利にはその幅が、スリット開口部からスリット底部に向かって減少している。このようにして、スリットの設けられた少なくとも２つのウエブにおける基板の確実な保持が得られる。基板収容装置における基板の保持及び位置安定性は、スリットの一方の壁が垂直で、スリットの第２の壁が、鉛直に対して第１の所定の角度だけ傾けられているならばさらに改善される。基板収容装置の構成に関して繰り返しを避けるために、特にドイツ連邦共和国特許出願公開第４４２８１６９号明細書、先行公開されたものではないドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１５１０８号明細書、及び同一出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１６４０２号明細書が参照される。この場合、その内容は本願の対象に関する限り参照される。
特に、基板容器における基板のガイドを有さない保持のための基板収容装置に関しては、基板の上面に、相当の基板保持装置が、有利には基板保持条片の形で又は基板の保持のために少なくとも２つの保持領域を備えた基板収容装置に相当するように形成されている装置の形で設けられているならば有利である。このようにして、基板は流体容器内に、本発明の特に有利な構成に基づき基板を選択的に又は付加的に昇降運動させるために回転可能にされている場合でも確実に保持されている。容器の側壁におけるガイドを必要とせずに基板収容装置において基板を確実に保持することにより、基板を例えば超音波によって負荷することにより処理している間に、基板を連続的に、又はその都度の所定の角度だけ往復回転させることができる。運動する基板と、流体容器の部分との間の接触又は摩擦はこれにより回避され、これにより摩擦粒子は全く又は僅かにしか生じない。
本発明の特に有利な構成によれば、流体容器の容器底部及び／又は少なくとも１つの容器側壁が、超音波放射装置として形成されている。底部全体若しくは壁全体この場合、音波源であって、これにより流体容器内において基板を極めて均一に超音波で放射することが可能である。
有利には、超音波放射装置として形成された容器底部及び／又は容器壁領域に、流体ノズルが特にストリップ状の領域として設けられている。逆に、容器底部及び／又は少なくとも１つの容器壁が、流体ノズル面として形成されていて、少なくとも１つの領域に超音波放射装置が設けられており、この領域が有利には同様にストリップ状に形成されてもよい。ノズル機構の構成、及びノズル、超音波放射装置、紫外線光源、ディフューザの配置に関して繰り返しを避けるために、既に述べたドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１６４０２号明細書が参照される。その内容は、本願の対象に関する限り参照される。
次に本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
第１図は、基板収容装置の昇降運動装置と、流体容器の側壁の内面に設けられたガイドエレメントとを備えた本発明による装置を概略的に示した図であり、
第２図は、流体底部及び／又は流体容器の少なくとも１つの側壁を概略的に示した図であり、
第３図は、流体底部及び／又は流体容器の少なくとも１つの側壁の別の構成を示した図であり、
第４図は、流体ノズルを超音波放射装置として形成された第１図の容器壁に取り付けるための構成を示す図である。
第１図には、流体容器１が横断面で示されていて、この流体容器は容器底部２と容器側壁３，４とを有している。流体容器１内には、基板５、例えばウェーハが互いに平行に向けられて、観照方向で相前後して位置している。これらの基板５は下面で基板収容装置６上に載置されている。この基板収容装置はこの実施例ではコーム状のウエブとして形成されていて、基板５の下側に位置している。
この実施例では基板収容装置６だけでは基板５を保持し、互いに平行にまっすぐに向けて位置固定することができないので、流体容器１の側壁３，４の内面に、ウェーハ５のためのガイド７が設けられている。これらのガイド７は図示の実施例では、スリットを入れられたウエブの形で形成されていて、ウェーハ面に対して垂直に延びている。これらのガイド７は、互いに向かい合って位置する両容器壁３，４上にそれぞれ同じ高さで位置している。
図示の実施例では、容器壁４は全体として超音波放射装置８として形成されていて、超音波、有利にはメガソニックを水平方向に放射する。ガイド７が互いに向かい合って位置していることにより、全く若しくは僅かにしかメガソニック強度を有していない領域９が生じる。これによりこの水平のストリップ状の領域９においては、基板５は全く若しくは僅かにしか放射されない。
本発明によれば、処理過程中、即ち、基板５を超音波で処理している間に、収容装置６は上昇及び／又は下降させられて、これにより流体容器１並びに例えばガイド７のような流体容器部材に対する基板５の相対運動が生じる。このようにして基板５の運動によって領域９も超音波で負荷される。この領域９は、基板５の運動なしには超音波によって照射することはできない。基板収容装置６が上昇及び／又は下降可能な行程高さΔｘは、与えられた特性及び要求に応じて選択可能である。図示の実施例ではこの行程は、領域９の幅にできるだけ等しいか又はそれよりも大きいので、基板収容装置６の上昇又は下降すると、各領域９全体が、超音波放射装置の放射領域、即ち、妨害されない超音波の拡散が生じる領域に入る。
第２図に示した、容器底部２及び／又は容器側壁３，４の実施例では、この底部若しくは壁は、第１図に示した実施例のように連続的な超音波放射装置１１から成っており、この放射装置１１の平行に延びるストリップ１３上に又はこの放射装置の切欠上に位置する流体ノズル１２が設けられている。このような配置が容器壁である場合には、ウェーハ５はいずれにせよこの基板収容装置に位置固定されていて完全に保持されていないならば、第１図に示したガイドウエブ７に相当するガイドウエブがさらに少なくとも１つ設けられている。
第３図に示した構成では、連続した容器底面及び／又は連続した容器壁が流体ノズル面１４として形成されている。この例はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１６４０２号明細書に個々に述べられている。このような形式の流体ノズル面には、超音波放射装置の領域１５がストリップ状に形成されているか、取り付けられている。
第４図は、金属板を有した超音波放射装置１１に設けられたストリップ状の切欠１８のプロフィールを示している。この切欠には、金属は又は超音波緩衝材料１７から成る相補的に構成されたストリップが押し込まれている。このストリップには流体ノズル１２が配置されている。
本発明は有利な実施例に沿って記載されている。しかし当業者は、これにより本発明の思想から逸脱することなしに改良し、構成することができる。例えば基板収容装置６を、ガイド７を必要とせずに基板５をその位置に固定して保持できるように構成することもできる。このような構成の基板収容装置の例は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１６４０２号明細書に記載されている。また、基板を流体容器から取り出す際に基板の乾燥を促進させるために、マランゴニの原理によって上記で基板５を処理するためのフードを備えた装置も可能である。

Claims (20)

1. 流体容器（１）内で基板（５）、特に半導体ウェハを、少なくとも１つの流体と超音波によって処理するための装置であって、流体容器（１）の少なくとも１つの容器側壁（３，４）の内面内にもしくは内面上に、ウエブ及び／又はピン及び／又は突起として形成された、鉛直方向の寸法Δｘを有した、基板（５）のためのガイド（７）が設けられていて、容器側壁（３，４）の少なくとも１つの領域が、流体容器（１）に挿入された基板（５）の超音波処理のために、超音波放射装置として形成されており、基板（５）が流体容器（１）内で処理中に、ガイド（７）に関して少なくとも１つの行程高さΔｘ分だけ昇降可能であって、これにより基板（５）の相対運動なしには超音波を当てることのできない領域にも超音波を当てることを特徴とする、流体容器内で基板を処理するための装置。
2. 基板（５）が、流体容器（１）の可動な基板収容装置（６）に配置されている、請求項１記載の装置。
3. 基板収容装置（６）がウエブであって、該ウエブは、基板（５）の下側に、基板面に対して垂直方向に位置していて、前記ウエブの上に基板（５）が載置されている、請求項２記載の装置。
4. 基板収容装置（６）が保持領域を有している、請求項２又は３記載の装置。
5. 流体容器（１）の側壁（３，４）の内面が、ウエブ及び／又はピン及び／又は突起を有していない領域を有している、請求項３又は４記載の装置。
6. ウエブ及び／又はピン及び／又は突起を有していない側壁（３，４）の内面の領域が、流入開口及び／又は噴霧ノズル及び／又はディフューザ及び／又は紫外線光源及び／又は超音波放射装置を有している、請求項３から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 基板（５）が流体容器（１）内で、処理過程中に回転可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 基板（５）が基板収容装置（６）内に保持されている、請求項１記載の装置。
9. 基板収容装置（６）がスリットを有している、請求項２又は８記載の装置。
10. スリットが、基板のエッジ形状に対して相補的に形成されている、請求項５から９までのいずれか１項記載の装置。
11. スリットの幅が、スリット開口部からスリット底部に向かって減少している、請求項５から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. スリットの第１の壁は鉛直であって、スリットの第２の壁は、鉛直に対して第１の規定された角度だけ傾けられている、請求項５から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 少なくとも１つの基板保持装置が、基板（５）の上方縁部領域に設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 容器底部（２）が、超音波放射装置として形成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. 超音波放射装置として形成された容器底部（２）及び／又は超音波放射装置として形成された容器壁（３，４）に、流体ノズルを有した領域が形成されている、請求項１４記載の装置。
16. 容器底部（２）及び／又は少なくとも１つの容器壁（３，４）が、流体ノズル放射面として形成されていて、少なくとも１つの領域が超音波放射装置として形成されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
17. 流体ノズル（１２）が超音波放射装置（１１）と音波伝達結合している、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。
18. 流体ノズル（１２）が超音波放射装置（１１）と音波伝達結合していない、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。
19. 流体ノズル（１２）が、超音波緩衝材料（１７）に配置されている、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。
20. 超音波緩衝材料（１７）が、流体ノズル支持ストリップとして、超音波放射装置（１１）に相補的に形成された切欠（１８）内に挿入又は押し込み可能である、請求項１９記載の装置。

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