JP6900135B2 - 内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティ及びそれを用いる気相腐食方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体設備の製造分野に関し、特に内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティに関する。
近年、気相腐食の方式（気相フッ化水素）により酸化ケイ素を腐食している。液相腐食に比べて、気相腐食は、（１）ブロッキングすることなくメムスの素子を解放することができ、（２）表面張力の影響を受けないため、反応物の拡散能力が液相の場合よりも４つのオーダー高いので、化学反応の進行がより容易になり、（３）アルミニウム、アルミナ、フォトレジストなどの様々な材料に対する互換性に優れ、（４）通常真空下で使用されているため、表面予洗浄モジュールとしてモジュール化組立機器（例えば、物理蒸着装置など）に集積することができるなどの利点を有する。フッ化水素気相腐食は、メムスの部品の製造に使用されるだけではなく、表面前処理キャビティとして金属汚染気相分解収集システム（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＶＰＤ）に集積されている。金属汚染気相分解収集システムにおいて、フッ化水素気相腐食キャビティには下式（１）の化学反応が発生することにより、バルクシリコン表面の自然酸化物層が気相腐食の形で分解して消耗され、疎水性Ｓｉ−Ｈ結合（Ｓｉ−Ｈ）で形成された表面が残ることによって、特製の液体スキャン液による汚染の収集が便利になる。
４ＨＦ（ガス）＋ＳｉＯ２（固体）→ＳｉＦ４（ガス）↑＋２Ｈ２Ｏ （１）
フッ化水素（ＨＦ）源に水が含まれるか否かにより、気相フッ化水素機器は、（１）純度９９．９９％以上のＨＦガスを用いる無水フッ化水素源機器と（２）含水気相フッ化水素機器（ＨＦ−Ｈ２Ｏシステム）に分けることができる。使用コストを考えると、一般的に、ＶＰＤ機器には、高価の無水ＨＦガス（５Ｎ以上の純度）ではなく、含水ＨＦ源システムが配置されている。ハイエンドアプリケーション（例えば、数百万のマイクロミラーアレイ）の場合無水ＨＦ機器を使用しなければならないが、通常、使用コストを考慮すると、プロセス要求が高すぎない場合、特に金属汚染気相分解収集システム分野は、含水ＨＦ源の機器を使用すればよい。本明細書において、含水ＨＦ源の機器及びそのフッ化水素気相腐食キャビティ（以下、ＶＨＦキャビティと略す）及びそれから誘導される気相腐食キャビティのみが考慮される。
ＨＦの高毒性のため、プロセスが完了する度に、キャビティを開く前に、キャビティ内に残る例えば、ＨＦ、ＳｉＦ４などのフッ素含有高毒性ガスを繰り返しパージする必要がある。通常、キャビティ内に高流量の窒素ガスを導入し、排気システム又は真空ポンプ等によりキャビティから抽出する。しかし、キャビティ内にフッ素含有ガスの残留がないことを確保するために、このような窒素パージは、複数回繰り返す必要がある。ＨＦと水が二成分系共沸混合物を形成できるため、残ったＨＦガスは、通常の穏やかなパージによりキャビティ、特にぬれたキャビティから完全に除去されにくい。安全の観点から、一般には、窒素パージの際に、流量計（ＭＦＣ）を最大に開き、パージの回数を増加し、キャビティの横に設けられた特殊ガス濃度センサによりキャビティを開くときのフッ素の濃度を監視し、時間加重平均値（Ｔｉｍｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ａｖｅｒａｇｅ：ＴＷＡ）基準に応じてこのセンサの検出下限を３ｐｐｍ以下に設定する。含水ＨＦ源で形成される気相フッ化水素は腐食性を有するため、それと接触する管路、継手及びキャビティは防腐性を有する必要がある。通常、加工の難しさ及び後続の保守費用の観点から、ＶＨＦキャビティ及び管路の材質は、互換性のあるプラスチックを使用している。プラスチックの靭性及び機械強度は金属材質よりも低いため、ガス充填及びガス抽出のときに、プラスチックキャビティの内外の圧力差をこの材質のキャビティの許容範囲内に制御する必要がある。一般に、キャビティでは、気相フッ化水素プロセスが終了した後すぐ窒素パージステップに切り替えるとき、及び窒素パージが完成し、キャビティを開こうとするときに、内外圧力差の不均衡のリスクが最も大きい。一般に、気相フッ化水素腐食プロセスには、低流量の気相フッ化水素ガスを導入する必要があり、キャビティ内外の圧力差を一定に保持するために、キャビティから抽出される残留ガスの流量は入気量と一致しなければならない。上記の通り、パージのときに高流量の窒素ガスが必要である。キャビティ内への入気量が１つ又は２つのオーダー増加するため、キャビティ内外圧力差の平衡のために、残留ガス吸引量もその分増加する必要がある。通常、単に圧力センサ又は差圧センサ、真空ポンプ又は排気システムを使用することにより、短時間内でキャビティ内の圧力を急激に増減することが困難であるため、金属材質のキャビティと比較して、プラスチック材質の耐障害性は高くない。一般的には、キャビティ内の圧力の急激な増減を回避する方法は、急激な変化を遅くすること、つまり、吸気、ガス吸引時間を延長することである。そうすると、プロセス時間が長くなり、生産性が低下する。
本発明は、上部キャビティと、下部キャビティと、昇降制御装置とを含み、前記昇降制御装置は、前記上部キャビティの上下移動を制御するように前記上部キャビティに接続され、前記下部キャビティが固定され、前記下部キャビティにキャビティ入気口及びキャビティ排気口が設けられる内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティであって、前記下部キャビティの前記キャビティ排気口に接続され、気相腐食キャビティの内外圧力差を調整するキャビティ吸引力制御装置をさらに含む、内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティを提供する。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、好ましくは、前記キャビティ吸引力制御装置は、ガス吸引口と、ガス排出口と、流量制御機構とを含む。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、好ましくは、前記キャビティ吸引力制御装置の前記流量制御機構は、ガス遮蔽板と、遮蔽板回転駆動モジュールと、ガス圧力又はキャビティ内外圧力差検出モジュールと、ガス流量検出モジュールと、制御モジュールとを含む。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、好ましくは、前記下部キャビティに設けられた前記キャビティ入気口及び／又は前記キャビティ排気口は、複数あり、前記キャビティ吸引力制御装置の前記ガス吸引口及び／又は前記ガス排出口は、複数ある。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、好ましくは、前記下部キャビティに設けられた複数の前記キャビティ排気口は、それぞれホースを介して前記キャビティ吸引力制御装置の複数の前記ガス吸引口に接続される。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、好ましくは、前記上部キャビティ及び前記下部キャビティの材質は、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうちの１種又は複数種の組み合わせである。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、好ましくは、導入される気相源は、フッ化水素（ＨＦ）、塩化水素（ＨＣｌ）、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）のうちの１種又は複数種の組み合わせである。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、好ましくは、前記昇降制御装置は、駆動装置及び変位センサを含み、前記駆動装置は、エアシリンダ又は電動シリンダであり、前記変位センサは、光学センサ又は近接センサである。
本発明は、内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティによりウエハを気相腐食するウエハ気相腐食方法であって、ウエハ搬送マニピュレータによりウエハを気相腐食キャビティの下部キャビティのウエハ載置台に載置し、気相腐食キャビティを閉め、密閉の気相腐食空間を形成するウエハローディングステップと、ガス吸引システムをオンにし、密閉の腐食キャビティ内部のガス圧力を外部環境に対して一定の負圧にし、気相の腐食性ガスを導入し、キャビティ吸引力制御装置のガス吸引口の一部を開放状態にすることにより、気相腐食キャビティ内部の圧力を一定の負圧に保持し、ウエハを気相腐食する気相腐食ステップと、窒素ガスの導入及び停止を交互に行い、キャビティ吸引力制御装置を操作することにより高吸引力と低吸引力との間を切り替え、ウエハ腐食プロセスがなされた気相腐食キャビティに対して繰り返しパージを複数回行うことで、気相腐食キャビティ内に残った腐食性ガスを除去する、キャビティパージステップと、窒素導入を停止するか又は導入される窒素ガスの流量を低減し、キャビティ内の負圧値を低減し、ウエハを搬送するマニピュレータにより腐食プロセスがなされたウエハを気相腐食キャビティから取り出すウエハアンローディングステップとを含む、ウエハ気相腐食方法を提供する。
本発明に係るウエハ気相腐食方法において、好ましくは、前記キャビティパージステップは、気相腐食キャビティ内にパージ用窒素ガスを導入する窒素ガス導入サブステップと、キャビティ外とキャビティ内との圧力差値が第１圧力差値よりも低い場合、キャビティ吸引力制御装置の全てのガス吸引口を開放状態にする高吸引力パージサブステップと、気相腐食キャビティ内への窒素ガスの導入時間が所定時間に達した後、気相腐食キャビティ内への窒素ガスの導入を停止する窒素ガス導入停止サブステップと、窒素ガスが停止された状態で、キャビティ吸引力制御装置のガス吸引口の一部のみを開放状態にすることにより、低吸引力でガス吸引を続けることで、キャビティ外とキャビティ内との圧力差値が前記第１圧力差値と前記第１圧力差値よりも大きい第２圧力差値との間にする低吸引力パージサブステップと、キャビティ外とキャビティ内との圧力差値が前記第１圧力差値よりも大きい前記第２圧力差値、即ち、プラスチックキャビティが耐えられる最大負圧に達したと判断した場合、前記窒素ガス導入サブステップに戻り、キャビティ内外圧力差値を第２圧力差値以下に低下させ、前記最大負圧に達していない場合、前記低吸引力パージサブステップを続けるガス圧力判断サブステップと、前記ガス圧力判断サブステップの判断結果に基づいて、前記窒素ガス導入サブステップから前記低吸引力パージサブステップまでの循環が１−１０回繰り返されたか否かを判断し、いいえと判断した場合、パージを続けて、はいと判断した場合、次のステップに進む繰り返し回数判断サブステップと、を含む。
本発明の目的、技術手段及び利点をより分かりやすくするために、以下、本発明の実施例の図面を参照しながら本発明の実施例の技術手段を明確かつ完全に説明する。理解され得るように、本明細書に記載の具体的な実施例は、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。挙げられる実施例は、本発明の一部の実施例だけであり、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて当業者が創造的な労力なしで得られる他のすべての実施例は、本発明の保護範囲に含まれる。
本明細書において、用語「上」、「下」、「水平」、「垂直」などで示される向き又は位置関係は、図面に示される向き又は位置関係であり、本発明の説明を容易にし、説明を簡略化するためだけであり、装置又は部品が必ず特定の向きを有し、特定の方位で構成及び操作されることを示唆するものではないため、本発明を制限するものではない。また、本明細書において、別段の明示的記述及び制限がない限り、用語「連接」、「接続」は広い意味で理解されるべきであり、例えば、固定接続、取り外し可能な接続若しくは一体的接続であってもよく、機械的接続若しくは電気的接続であってもよく、直接接続若しくは中間媒体を介する間接接続であってもよく、両部材同士の連通であってもよい。当業者にとって、本発明における上記用語の特定の意味は、ケースバイケースで理解することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティが閉合された状態の斜面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティが開放された状態の斜面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティの下部キャビティの断面図である。図１から図３に示すように、本発明の内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティは、上部キャビティ１と、下部キャビティ２と、昇降制御装置３と、キャビティ入気口４と、キャビティ排気口５とを含む。昇降制御装置３は、上部キャビティ１の上下移動を制御するように上部キャビティ１に接続される。下部キャビティ２にはキャビティ入気口４及びキャビティ排気口５が設けられる。本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティは、前記下部キャビティのキャビティ排気口５に接続され、気相腐食キャビティの内外圧力差を動的精密調整するキャビティ吸引力制御装置６をさらに含む。
図４は、本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティのキャビティ吸引力制御装置の斜面図である。図４に示すように、本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティのキャビティ吸引力制御装置６は、ガス吸引口６１と、ガス排出口６２と、流量制御機構６３とを含む。ガス吸引口６１及びガス排出口６２は、それぞれ複数設けられる。本発明の実施例において、ガス吸引口６１は４つ以上設けられ、下部キャビティ２内のキャビティ排気口５も複数、好ましくは４つ以上設けられる。下部キャビティ２内の複数のキャビティ排気口５のそれぞれは、吸引力制御装置６の複数のガス吸引口６１のそれぞれに接続される。好ましくは、フレキシブル耐食性ホースを介して下部キャビティ２の複数のキャビティ排気口５のそれぞれを吸引力制御装置６の複数のガス吸引口６１のそれぞれに接続する。吸引力制御装置６のガス排出口６２は、真空ポンプ（又は排風機）（図示せず）に接続される。
図５は、本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティのキャビティ吸引力制御装置の第１動作状態の断面図である。図６は、本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティのキャビティ吸引力制御装置の第２動作状態の断面図である。図７は、本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティのキャビティ吸引力制御装置の機能ブロック図である。図５から図７に示すように、本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティのキャビティ吸引力制御装置６３は、ガス遮蔽板６３１と、遮蔽板回転駆動モジュール６３２と、ガス圧力検出モジュール６３３（キャビティ内外圧力差検出モジュールであってもよい）と、ガス流量検出モジュール６３４と、制御モジュール６３５とを含む。遮蔽板回転駆動モジュール６３２、ガス圧力検出モジュール６３３及びガス流量検出モジュール６３４は、いずれも制御モジュール６３５に接続される。動作過程において、プロセスの需要に応じて、複数のガス吸引口６１のうちの１つ又は複数が開放されて通気状態となるように、作業者によってガス遮蔽板６３１の位置を手動回転させることができる。具体的には、フッ化水素ガスによりウエハを腐食するプロセスにおいて、キャビティ入気口４から導入されるフッ化水素ガスの流量範囲は通常０．１〜１０ＳＬＭであるため、理想気体の状態方程式によりこの範囲のガス流量によるキャビティの圧力上昇がそれほど激しくないと推測され、キャビティ内に一定の負圧が保持されれば、大きな吸引力が必要とされない。この場合、腐食プロセスを開始しようとするとき、作業者は、まず上下２つのガス吸引口６１が開放通気状態となるようにガス遮蔽板６３１を手動回転させる。次いで、作業者は、ガス圧力又はキャビティ内外圧力差検出モジュール６３３が検出したキャビティ内外圧力差値を読み取り、読み取った圧力差値が事前に設定された所定圧力差値に近いか否かを判断し、事前に設定された所定圧力差値に近い場合、現在のガス吸引状態をそのまま保持する。読み取った圧力差値が事前に設定された所定圧力差値よりも小さい場合、ガス遮蔽板６３１を手動回転させるか、又は制御モジュール６３５により自動回転させることにより、より多く（例えば、４つ）のガス吸引口６１が通気状態となり、即ち、右側の２つのガス吸引口も開放通気状態となる。読み取った圧力差値が事前に設定された所定圧力差値よりも大きい場合、ガス吸引をしばらく停止して圧力差値を所定値まで低下させる。次いで、窒素ガスによりキャビティをパージする工程において、キャビティ入気口４から導入される窒素ガスの流量範囲は通常１０〜１００ＳＬＭであるため、理想気体の状態方程式により分かるように、この範囲のガス流量によるキャビティ内部の圧力の上昇が急激であり、キャビティに一定の負圧を保持するために、キャビティ内外圧力の平衡が保持され、キャビティ自体が過度の内外圧力差により損傷することが回避されるように、比較大きな吸引力が必要とされる。この場合、ガス圧力又はキャビティ内外圧力差検出モジュール６３３が検出した圧力差値に基づいて、ガス遮蔽板６３１を作業者により手動回転又は制御モジュール６３５により自動回転させることにより、キャビティの全て（例えば、４つ）のガス吸引口６１が通気状態となる。このようにして、キャビティ内外圧力の平衡が保持され、非金属材質のキャビティの損傷が回避される。
ウエハを気相腐食する過程において本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティに導入される気相源は、フッ化水素（ＨＦ）、塩化水素（ＨＣｌ）、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）のうちの１種又は複数種の組み合わせである。
キャビティの部材を腐食性気相源による腐食から保護するために、本発明の内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティの上部キャビティ１及び下部キャビティ２の材質は、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうちの１種又は複数種の組み合わせである。
本発明に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにおいて、昇降制御装置３は、駆動装置及び変位センサを含む。前記駆動装置は、エアシリンダ又は電動シリンダであり、前記変位センサは、光学センサ又は近接センサである。
本発明の第２実施形態によれば、内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティによりウエハを気相腐食する方法が提供される。図８は、本発明の第２実施形態に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティによりウエハを気相腐食するプロセスのフローチャートである。図８に示すように、本発明の第２実施形態に係るウエハを気相腐食する方法は、本発明の第１実施形態に係る内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティにより以下の手順に従って行われる。
まず、ウエハローディングステップＳ１において、ウエハ搬送マニピュレータによりウエハを下部キャビティのウエハ載置に載置し、ウエハ位置検出システムによりウエハ位置を正確に検出する。ウエハの位置を正確に確定した後、昇降制御機構３により上部キャビティ１を下降させて下部キャビティ２と閉合させ、密閉の気相腐食キャビティ空間を形成する。
次いで、気相腐食ステップＳ２において、ガス遮蔽板６３１を閉位置まで作業者により手動回転又は制御モジュール６３５により自動回転させることによって、キャビティ吸引力制御装置６の複数のガス吸引口６１を閉状態にする。同時に、ガス吸引システム（真空ポンプ又は排風機）をオンにすることによって、密閉の腐食キャビティ内部のガス圧力は、外部環境に対して一定の負圧（−１００〜−１０Ｔｏｒｒ）となる。次に、気相のフッ化水素ガスを導入し、導入されるフッ化水素ガスの流量範囲を０．１〜１０ＳＬＭに設定する。この場合、ガス遮蔽板６３１を特定の位置まで作業者により手動回転又は制御モジュール６３５により自動回転させることによって、キャビティ吸引力制御装置６のガス吸引口６１の一部（例えば、図５の上下２つのガス吸引口６１）は開放状態となり、気相腐食キャビティ内部の圧力は、前記負圧（−１００〜−１０Ｔｏｒｒ）よりもやや高い負圧に保持され、有毒なフッ化水素ガスがキャビティから環境に漏れて作業者の健康に影響を与えることが防止される。密閉の腐食性キャビティ内部において、フッ化水素ガスによりウエハを腐食し、所望の腐食結果を達した後、腐食を停止する。
次に、キャビティパージステップＳ３に入り、導入ガスを切り替える。窒素ガス導入サブステップＳ３０において、気相腐食キャビティ内にパージ用窒素ガスを導入する。高吸引力パージサブステップＳ３１において、キャビティ外とキャビティ内の圧力差値が第１圧力差値よりも低い場合、キャビティ吸引力制御装置の全てのガス吸引口を開放状態にする。窒素ガス導入停止サブステップＳ３２において、気相腐食キャビティ内への窒素ガスの導入時間が所定時間に達した後、気相腐食キャビティ内への窒素ガスの導入を停止する。低吸引力パージサブステップＳ３３において、窒素ガスの導入が停止された状態で、キャビティ吸引力制御装置のガス吸引口の一部のみを開放状態にすることにより、低吸引力でガス吸引を続け、キャビティ外とキャビティ内の圧力差値を前記第１圧力差値と前記第１圧力差値よりも高い第２圧力差値との間にする。ガス圧力判断サブステップＳ３４において、キャビティ外とキャビティ内の圧力差値が前記第２圧力差値、即ちプラスチックキャビティが耐えられる最大負圧に達したと判断した場合、前記窒素ガス導入サブステップＳ３０に戻り、キャビティ内外圧力差値を第２圧力差値以下に低下させ、前記最大負圧に達していないと判断した場合、前記低吸引力パージサブステップＳ３３を続ける。繰り返し回数判断サブステップＳ３５において、前記ガス圧力判断サブステップＳ３４の判断結果に基づいて、前記窒素ガス導入サブステップＳ３１から前記低吸引力パージサブステップＳ３３までの循環が１−１０回繰り返されたか否かを判断し、いいえと判断した場合、パージを続け、はいと判断した場合、次のステップに進む。
具体的には、まず、窒素ガス導入サブステップＳ３０において、気相腐食キャビティ内にパージ用窒素ガスを導入する。高吸引力パージサブステップＳ３１において、気相腐食キャビティをパージし、このとき、導入される窒素ガスの流量範囲は１０〜１００ＳＬＭに設定され、導入されたパージ用窒素ガスが一定の量に達してキャビティ外の大気圧とキャビティ内の圧力との差が約１０〜５０Ｔｏｒｒとなった場合、ガス遮蔽板６３１を特定の位置（図６における遮蔽板の開位置）まで作業者により手動回転又は制御モジュール６３５により自動回転させることによって、キャビティ吸引力制御装置６の全て（上下の２つ及び右側の２つ）のガス吸引口６１はいずれも開放状態となり、キャビティ外の大気圧とキャビティ内の圧力との差は常に約１０〜５０Ｔｏｒｒに保持される。次いで、窒素ガス導入停止サブステップＳ３２において、窒素ガスの導入を停止する。この過程において、ガス圧力検出モジュール６３３（又はキャビティ内外圧力差検出モジュール）によりキャビティ圧力の変化をリアルタイムで検出し、ガス遮蔽板６３１の位置を作業者により手動又は制御モジュール６３５により自動調整及び切換することによって、大流量窒素ガスパージ過程における気相腐食キャビティ内外圧力差の平衡が保証され、非金属材質の気相腐食キャビティの上部キャビティ１、下部キャビティ２及び他の部材が過度の圧力により損傷することが回避される。次いで、低吸引力パージサブステップＳ３３に進む。前記サブステップにおいて、窒素ガスの導入を停止するが、ガス吸引を続ける。キャビティ外の大気圧とキャビティ内の圧力の差が５０Ｔｏｒｒを越したばかりのときに、３秒計り、その後、ガス遮蔽板６３１を特定の位置（図５における遮蔽板の閉位置）まで作業者により手動回転又は制御モジュール６３５により自動回転させることによって、キャビティ吸引力制御装置６の一部（上下の２つ）のガス吸引口６１のみを開放状態にし、他の部分（右側の２つ）のガス吸引口６１を閉状態にすることにより、ガス吸引量を減少させる。次いで、ガス圧力判断サブステップＳ３４に進む。このサブステップにおいて、キャビティ外の大気圧とキャビティ内の圧力との差が９０Ｔｏｒｒを超えたばかりであると判断したとき、３秒計り、その後、窒素ガス導入サブステップＳ３０に戻り、さらに窒素ガスを導入し、キャビティ外内の圧力差が特定の値（１０〜５０Ｔｏｒｒ）に達したときに、ガス遮蔽板６３１を開放位置（図６）にし、全ての４つのガス吸引口６１を開放状態にすることにより、キャビティ内外圧力差の平衡が保持される。そうでない場合、窒素ガスの導入を停止し続き、低吸引力パージサブステップＳ３２を続ける。繰り返し回数判断サブステップＳ３５において、前記ガス圧力判断サブステップＳ３４の判断結果に基づいて、即ち、前記ガス圧力判断サブステップ３４がキャビティ外内圧力差が９０Ｔｏｒｒを超えたと判断し、窒素ガス導入サブステップＳ３０に戻る過程において、さらに、前記高吸引力パージサブステップＳ３１及び前記低吸引力パージサブステップＳ３２が１〜１０回繰り返されたか否かを判断し、いいえと判断した場合、窒素ガスパージを続け、はいと判断した場合、気相腐食プロセスを停止し、ウエハアンローディングステップＳ４に進む。
ウエハアンローディングステップＳ４において、導入される窒素ガスの流量を低減し、窒素ガスの導入量を０．１〜１０ＳＬＭに制御し、ガス吸引を停止する。キャビティ内外圧力差が０〜５Ｔｏｒｒに達したときに、上蓋を引き上げ、ウエハを搬送するマニピュレータにより腐食プロセスを行われたウエハを気相腐食キャビティから取り出す。
本発明の第２実施形態にかかる内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティによりウエハを気相腐食する方法によれば、ウエハを気相腐食する過程において気相腐食キャビティを常に負圧に保持することが確保され、腐食性ガスが環境に漏れて作業者の健康に影響を与えることが回避されるとともに、キャビティ内外の適切な圧力差が保持され、キャビティの損傷が回避される。
以上の説明は、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。当業者であれば、本発明が開示する技術範囲内において変化又は置換を容易に想到することができ、これらの変化や置換は、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
１ 上部キャビティ、
２ 下部キャビティ、
３ 昇降制御装置、
４ キャビティ入気口、
５ キャビティ排気口、
６ キャビティ吸引力制御装置、
６１ ガス吸引口、
６２ ガス排出口、
６３ 流量制御機構、
６３１ ガス遮蔽板、
６３２ 遮蔽板回転駆動モジュール、
６３３ ガス圧力検出モジュール、
６３４ ガス流量検出モジュール、
６３５ 制御モジュール。
２ 下部キャビティ、
３ 昇降制御装置、
４ キャビティ入気口、
５ キャビティ排気口、
６ キャビティ吸引力制御装置、
６１ ガス吸引口、
６２ ガス排出口、
６３ 流量制御機構、
６３１ ガス遮蔽板、
６３２ 遮蔽板回転駆動モジュール、
６３３ ガス圧力検出モジュール、
６３４ ガス流量検出モジュール、
６３５ 制御モジュール。
Claims (7)
- 上部キャビティと、下部キャビティと、昇降制御装置とを含み、
前記昇降制御装置は、前記上部キャビティの上下移動を制御するように前記上部キャビティに接続され、前記下部キャビティが固定され、前記下部キャビティにキャビティ入気口及びキャビティ排気口が設けられる内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティであって、
前記下部キャビティの前記キャビティ排気口に接続され、気相腐食キャビティの内外圧力差を調整するキャビティ吸引力制御装置をさらに含み、
前記キャビティ吸引力制御装置は、ガス吸引口と、ガス排出口と、流量制御機構とを含み、
前記キャビティ吸引力制御装置の前記流量制御機構は、ガス遮蔽板と、遮蔽板回転駆動モジュールと、ガス圧力又はキャビティ内外圧力差検出モジュールと、ガス流量検出モジュールと、制御モジュールとを含むことを特徴とする、内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティ。 - 前記下部キャビティに設けられた前記キャビティ入気口及び／又は前記キャビティ排気口は、複数あり、前記キャビティ吸引力制御装置の前記ガス吸引口及び／又は前記ガス排出口は、複数あることを特徴とする、請求項１に記載の内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティ。
- 前記下部キャビティに設けられた複数の前記キャビティ排気口は、それぞれホースを介して前記キャビティ吸引力制御装置の複数の前記ガス吸引口に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティ。
- 前記上部キャビティ及び前記下部キャビティの材質は、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうちの１種又は複数種の組み合わせであることを特徴とする、請求項１に記載の内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティ。
- 導入される気相源は、フッ化水素（ＨＦ）、塩化水素（ＨＣｌ）、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）のうちの１種又は複数種の組み合わせであることを特徴とする、請求項１に記載の内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティ。
- 前記昇降制御装置は、駆動装置及び変位センサを含み、前記駆動装置は、エアシリンダ又は電動シリンダであり、前記変位センサは、光学センサ又は近接センサであることを特徴とする、請求項１に記載の内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティ。
- 内外圧力差を調整可能な気相腐食キャビティによりウエハを気相腐食するウエハ気相腐食方法であって、
ウエハ搬送マニピュレータによりウエハを気相腐食キャビティの下部キャビティのウエハ載置台に載置し、気相腐食キャビティを閉め、密閉の気相腐食空間を形成するウエハローディングステップと、
ガス吸引システムをオンにし、密閉の腐食キャビティ内部のガス圧力を外部環境に対して一定の負圧にし、気相の腐食性ガスを導入し、キャビティ吸引力制御装置のガス吸引口の一部を開放状態にすることにより、気相腐食キャビティ内部の圧力を一定の負圧に保持し、ウエハを気相腐食する気相腐食ステップと、
窒素ガスの導入及び停止を交互に行い、キャビティ吸引力制御装置を操作することにより高吸引力と低吸引力との間を切り替え、ウエハ腐食プロセスがなされた気相腐食キャビティに対して繰り返しパージを複数回行うことで、気相腐食キャビティ内に残った腐食性ガスを除去する、キャビティパージステップと、
導入される窒素ガスの流量を低減し、キャビティ内の負圧値を低減し、ウエハを搬送するマニピュレータにより腐食プロセスがなされたウエハを気相腐食キャビティから取り出すウエハアンローディングステップとを含み、
前記キャビティパージステップは、
気相腐食キャビティ内にパージ用窒素ガスを導入する窒素ガス導入サブステップと、
キャビティ外とキャビティ内との圧力差値が第１圧力差値よりも低い場合、キャビティ吸引力制御装置の全てのガス吸引口を開放状態にする高吸引力パージサブステップと、
気相腐食キャビティ内への窒素ガスの導入時間が所定時間に達した後、気相腐食キャビティ内への窒素ガスの導入を停止する窒素ガス導入停止サブステップと、
窒素ガスが停止された状態で、キャビティ吸引力制御装置のガス吸引口の一部のみを開放状態にすることにより、低吸引力でガス吸引を続けることで、キャビティ外とキャビティ内との圧力差値が前記第１圧力差値と前記第１圧力差値よりも大きい第２圧力差値との間にする低吸引力パージサブステップと、
キャビティ外とキャビティ内との圧力差値が前記第２圧力差値、即ち、プラスチックキャビティが耐えられる最大負圧に達したと判断した場合、前記窒素ガス導入サブステップに戻り、キャビティ内外圧力差値を第２圧力差値以下に低下させ、前記最大負圧に達していない場合、前記低吸引力パージサブステップを続けるガス圧力判断サブステップと、
前記ガス圧力判断サブステップの判断結果に基づいて、前記窒素ガス導入サブステップから前記低吸引力パージサブステップまでの循環が１−１０回繰り返されたか否かを判断し、いいえと判断した場合、パージを続けて、はいと判断した場合、次のステップに進む繰り返し回数判断サブステップと、を含むことを特徴とする、ウエハ気相腐食方法。
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