JPH01140631A - 物体の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高度の清浄条件下における物体の処理装置に関
する。さらに詳述すれば本発明は半導体プロセスの中で
行なわれる各種基板（シリコン。

化合物半導体、フォトマスク、セラミックス、ガラスな
ど）の洗浄、エツチング、フォトレジストの剥離などの
湿式処理を行なう処理装置に関する。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の湿式処理装置の問題点を解決し、高度
の清浄条件下における物体の処理を経済的に行ないうる
装置を提供することを目的としている。

〔従来例とその問題点〕

従来、半導体プロセスにおけるウェノ為基板の湿式処理
は、多くの場合、複数の基板管弗素系樹脂のキャリアに
収納し、このキャリアごと処理液にＶ＝し、処理が終了
したらキャリアごとその処理液から取り出して１次の処
理液に入れる。という操作を繰り返す、いわゆるバッチ
式が主流であった。

一方、近年、半導体工業とくにシリコン系牛導体の製造
においてはシリコンウェハの大口径化が進行し、直径６
インチや８インチのウェハ基板が広く利用されると同時
に、半導体素子の高密度化が進行し、ｆブミクロンの汚
れさえも問題となる工うな高度の清浄度が要求されるＬ
うになってきている。

このようなウェハの大口径化と素子の高集積化に対応し
て、半導体プロセスにおけるシリコンウェハ基板の湿式
処理も従来のバッチ式に代わる新しい処理装置の開発が
望まれてきている。

従来のバッチ式湿式処理装置では具体的に次のような問
題点がある。

ｌ）処理基板の大型化に伴ない、処理槽が大型化し、そ
のため高純度で高価な処理薬品を大量に使用する必要が
あること。

２）処理槽の大型化に伴ない、処理装置全体がエフ大型
化し、装置の床面積が着しく増大するばη為りでなく、
外界からの汚れの混入するチャンスが著しく増大するこ
と。

３３　　！板の清浄度ＶＣ＝り尚いレベルを要求される
ことに伴ない、処理を行なう空間の空気清浄度および処
理用液体および気体の清浄度が非常に高いことが要求さ
れる九め、装置の清浄度維持の友めＴｌｃ莫大なエネル
ギーを必要とすること。゛ ４）処理槽が上部開放式の究め、処理液の揮散は避けら
れず、有害なガス・蒸気などが人体に悪影響を及ぼす可
能性や環境内に放出される可能性があり、それらを避け
るため、多くの排気が必要となり、空調コストが高くつ
い。

九〇 〔発明の構成〕 本発明は処理基板ｔ−１枚づつ処理装置に入れ、処理装
置内で薬液、純水、オゾン、窒素ガスなどで処理する。

いわゆる枚葉処理方式を採用しているが、外部からの汚
れの混入防止、高純度薬品お工び気体の汚染防止、薬品
同士の混合や接触防止などのため処理槽は処理操作中外
気から遮断された状態で動作されるクローズド拳ベッセ
ル（閉鎖容器）を採用している。

この工うな枚葉式クローズド・ベッセルを用いた本発明
の処理装置は １）高度な清浄条件下での処理のため、被処理物体への
異物付着が完全に防止できる。

２）　処理に使用する液体および気体の消費量を必要最
小限にすることができる。

３）装置が小型化され、床面積を最小限におさえられる
ために移動距離が短かくなり、再汚染が少なくなる。

４）省エネルギーとなる。

５）枚葉処理のためクローズド・ベッセル内お工び配管
系統内は、常に洗浄工程が入るために、内部が重複汚染
されることがない。

６）処理操作中は外気から遮断された状態で動作するた
め、有害な薬液の漏洩がない。

７）処理操作のコントロールが容易で、処理効果の再現
性がよい。

〔実施例〕

本発明の具体的構成を図面を用いて説明する。

第１図および第２図に示す本発明の処理装置のクローズ
ド・ベッセルは、フタ部１と容器部２とに分割できる構
造を有し、フタ部１には少なくとも被処理物体３を保持
−固定するための支持部４と、気体の排気と余剰処理液
体の排出のためのオーバーフロー部５とが設置され、ま
た容器部２には処理用液体お工び％または気体の導入部
６．処理用液体の排液部７．温度検出部８とが設置され
た構造を有し、フタ部ｌと容器部２は処理操作中Ｏリン
グ９を介して密着構造としうるように構成される。また
、言うまでもなくオーバーフロー部５、液体などの導入
部６．排液部７には開閉弁（図示せず）が接続され、こ
れらの弁の作用によシ必要に応じ開・閉状態を作ること
ができる。

また第１図において、容器２まｔはそれの底面を石英製
にし、その下方に赤外線による加熱装置（図示せず）を
設置することもできる。

また第３図には１本発明の処理装置における給排システ
ムｆ：＠示し友。

以上のように？ｌｌ成された物体の処理装置の動作につ
いてシリコンウェハの酸化シリコンの除去ヲ例として第
１〜３図を用いて説明する。

清浄な雰囲気中に設置されたクローズド・ベッセル１０
のフタ部１を容器部２と分離し、被処理物３のシリコン
ウェハをその支持部４に固定する。

フタ部１と容器部２を０リング９を介して密着し。

５％の弗化水素水溶液（ＨＦ　）の薬液タンク（図示せ
ず）工り三方弁３２と逆流防止弁２２を通って導入部６
ＬシクローズドΦベツセル１０に４人する。この時、導
入部６は第２図に示し友ように容器部２の側面に貫通し
て流路が作られ、好ましくは流体が容器の内側面に沿っ
て流れるように導入される。導入される薬液の量は、必
ずしもクローズド・ベッセル１０に充満させる必要はな
く。

被処理物３であるシリコンウェハが浸漬する程度の量で
十分である。なお、排液部７に接続された開閉弁１２は
薬液の導入と同時に閉状態に、また気体の排気と余剰処
理液体の排出のためのオーバーフロー部５に接続され次
間閉弁１３は薬液の導入と同時に開状態とし、薬液の導
入終了後閉状態にコントロールされる。

なお、轟然のことながら、クローズド−ベッセルｌＯに
弗化水素水溶液が注入されている時は。

他の薬液タンクやガスタンクからの流路は三方弁３０．
３１．３２．３３．３４お工び開閉弁１４により閉じら
れている。また、クローズド・ベッセル１０４Ｃ導入さ
れた薬液は、逆流防止弁２１゜２２．２３．２４から導
入部６までの配管中にも充満している。

なお、薬液タンク（図示せず）と三方弁お工び逆流防止
弁について第３図では４系統のみを記したが、目的に応
じて増減できることはＩ５までもない。

クローズド・ベッセルｌＯに弗化水素酸水溶液を導入し
て、Ｉ′ｆｒ定時間の処理後、三方弁３０！Ｄ温挑水（
ｂｏＬＤＩ　）を開閉弁１４を通って、各楽敦の三方弁
３１．３２．３３．３４力島ら定流防止弁２１．２２．
２３．２４を通ってクローズド会ベッセルｌＧに導入し
、クローズド・ベッセル内や配宮内の弗化水素酸水溶成
を排液部７お工びオーバーフロー部５を通し、開状態と
した開閉弁１２゜ｌ３を通して排出し、同時に水洗を行
なう。十分な水洗ののち、排液部７に接続する開閉弁１
２を閉状態とし、三方弁３０ニジ乾燥された清浄な窒素
ガス全開閉弁１４ｔ−通して、各薬液の三方弁３１．３
２．３３．３４から逆流防止弁２１゜２２．２３．２４
ｔ−通してクローズド・ベッセルｌＯに導入し、オーバ
ーフロー部５お工び排液部７に接続する開閉弁１２．１
３１ｉ−開状態にして外部に排出する。なお、排出部７
からの排液を完全に行なうために、容器部の底はいくぶ
ん勾配をつけであることが好ましい。この操作によりク
ローズド・ベッセル１０の内部のほか、それに接続され
ている配管内がフラッシングされる。

シリコンウェハの乾燥は、クローズド・ベッセル１０の
外部に設置された熱源１１によって行なう。または必要
に応じてクローズド・ベッセル内を真空にして乾燥する
。さらにまた、上記の乾燥に先立ってイングロビルアル
コールの蒸気洗浄を行なうこともできる。この時、窒素
ガスを導入しながら加熱をすることは好ましい。

加熱源としては、赤外線ランプを用いるのが高速加熱が
可能であること、温度制御が容易であること、汚染がな
いことなどから好都合である。たとえば、２５０Ｗ／副
の出力密度をもつ２ＫＷの赤外線バロゲンランプを用い
ｔ場合、１００ｄの純水が２０℃から１００℃になるま
で約４５秒と短いし、６インチのシリコンウェハ上に塗
布され友３−の純水は約３０秒で完全に揮発することが
確認されている。

この場合、当然のことながらクローズドｅベッセルの底
面の材質は赤外線ランプからの光エネルギーのロスを極
力防ぐために、赤外線に吸収をもたない石英ガラスなど
を用いる必要がある。また。

この熱源１１は、クローズド・ベッセル１０内の処理液
温度を温度検出部８で検出しながら昇温するのにも用い
られる。

Ｊｉｔｔｅに、クローズド−ベッセル１０のフタ部１が
容器２と分割され、処理済みのシリコンウニ／％を採り
出す。

以上本発明の実施例をシリコンウェハの自然酸（［のエ
ツチングを一つの湿式処理として例示したが、同一の装
置と同一の手法を用い、薬液を任意に選定することに工
っでレジスト剥離や種々の洗浄などの処理を行なうこと
ができる。

本発明の装置による物体の処理として、シリコンウェハ
のプロセスを例にいくつかの具体例を示す。

（１）酸化シリコンのエツチング（酸化膜除去）ＨＦ十
Ｈ４０−）Ｄ工→Ｄｒｙ （２）　　窒化シリコンのエツチング Ｈ，Ｐ　Ｏ，＋　Ｈ，０−＋　　ｈｏｔ　　Ｌ）Ｉ　　
−＋　　Ｄｒｙ（３）　　アルミニウムのエツチング ＨＮＤｓ　＋Ｃｋｌａ　ＣＯＯＨ＋Ｈｓ　Ｐ　０４　＋
Ｈ＊　Ｏ→ｈｏ　ｔ　Ｄ　Ｉ　→Ｄｒｙ（４）フォトレ
ジストの剥離 Ｈ＊　８０．　＋Ｈ＊０．−）　ｈｏｔ　ＤＩ　−＋　
Ｄｒｙまたは ＨＮρ’ａ　ｎ　ｈｏｔ　Ｄ　Ｉ　−＋　Ｄｒｙ（５）
　　デボジシラン前の洗浄 Ｈ＊　Ｓ　０４　＋　ＬＯ雪→ｈｏｔ　ＤＩ→ＨＦ十八
〇→ｈへｔＤＩ→５Ｃ−１−＋　ｈｏｔ　ＤＩ　−＋　
Ｄｒｙまたは Ｈ，Ｓｏ、　＋Ｈ４０，−＋　ｈｏｔ　ＤＩ　→５Ｃ−
１−＋　ｈｏｔ　ＤＩ　−＋ＳＣ−２４ｈｏｔ　ＤＩ　
Ｍ　Ｄｒｙ ま′ｆｃは Ｈｌ　８０４　＋ＨＩＯ，−＋　ｈｏ　ｔ　ＤＩ　−＋
　ＨＦ−１−ｎ、ｏ　→ｈｏ　ｔ　Ｄ　Ｉ　−＋５Ｃ−
１−＋ｈｏｔＤＩ　−＋　５Ｃ−２−＋　ｈｏｔＤＩ　
→Ｄｒｙま友は ５Ｃ−１−＋　ｈｏｔ　ＤＩ　−＋　ＨＦ＋Ｈ，０−＊
　ｈｏｔ　ＤＩ　−＋　ＳＣ’−２−＋ｈｏｔ　ＤＩ　
−＋Ｄｒｙ または ＨＦ＋Ｈ，０→ｈｏｔＤＩ　−＋　５Ｃ−１−＋　ｈｏ
ｔＤＩ　→Ｄｒｙその他組み合わせはいく通りでも可能
である。

ここで ＨＦ：フッ化水素酸 為Ｐ０４　ニリン酸 ＨＮＯ，：硝　酸 トーＳＯ番　　二　〇忙　　　酸 ＮＨ，ＯＨ：アンモニア水 へ〇、：過酸化水素 ＤＩ：脱イオン水 、ｈｏｔＤＩ　　：脱イオン温水 Ｄｒｙ　　　：乾燥 ｂＣ−１：　ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ＊０＊　＋Ｈ＊Ｏの混合物
５Ｃ−２：ＨＣ１＋為０．−）−）１，０の混合物〔発
明の効果〕 以上のように１本発明の物体の処理装置によれば、高度
に清浄化され、外部から遮断された雰囲気の中で、被処
理物を１枚づつ処理することに工り、仕上りがきわめて
よく処理効果の再現性も高い処理ができる。また、処理
に用いる薬液の使用量も少量ですむと同時に、薬液の供
給が自動的に非解放状態で行なわれる友め、薬液の毒性
、引火性などによる危険性も低減され、安全性が確保さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す物体の処理装置における
クローズド拳ベッセルの側面から見た断面図、第２図は
本発明のクローズド−ベッセルの容器部を上面から見た
断面図、また第３図は第１図および第２図に示したクロ
ーズド・ベッセルへの給排システムを例示し九本発明の
物体の処理装置全体にわたる７０−システム。 ｌ・・・フタ部、２・・・容器部、３・・・被処理物体
。 ４・・・支持部、５・・・排気機能を有するオーバーフ
ロー部、６・・・導入部、７用排液部、８・・・温度検
出部。 ９・・・０リング、１０・・・クローズド・ベッセル。 １１・・・熱源、１２．１３．１４・・・開閉弁、２１
゜２２．２３．２４・・・逆流防止弁、３０，３１゜３
２．３３．３４・・・三方弁。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも被処理物を固定する支持部、処理用液
   体および、または気体の導入部、排液部、排気機能を有
   するオーバーフロー部、加熱部および温度検出部を有す
   る物体の処理装置において、当該装置内に被処理物が支
   持固定されたのちは、目的とする処理の終了時まで処理
   装置が外気から遮断された状態で動作されることを特徴
   とする物体の処理装置。
2. （２）当該処理装置がフタ部と容器部に分割される構造
   を有する特許請求範囲第１項記載の物体の処理装置。
3. （３）当該処理装置のフタ部と容器部は、Ｏリングを介
   して圧接することにより密閉構造をとりうる構造とした
   特許請求範囲第１項または第２項記載の物体の処理装置
   。
4. （４）当該処理装置のフタ部に被処理物を固定する支持
   部を有する特許請求範囲第１項または第２項記載の物体
   の処理装置。
5. （５）当該処理装置のフタ部に、気体の排気機能と余剰
   処理液体の排出機能を有するオーバーフロー部を有する
   特許請求範囲第１項または第２項記載の物体の処理装置
   。
6. （６）当該処理装置の容器部に、少なくとも１ケの処理
   用液体および、または気体の導入部を有する特許請求範
   囲第１項または第２項記載の物体の処理装置。
7. （７）当該導入部は容器の側面にあって、容器の内側面
   に沿って処理用液体および、または気体の導入されるこ
   とを特徴とする特許請求範囲第６項記載の物体の処理装
   置。
8. （８）当該導入部は、処理液体が変わるたびに配管内の
   残留液体を純水により置換するブラッシング機能を有す
   る配管系統と接続される特許請求範囲第１項または第２
   項または第６項または第７項記載の物体の処理装置。
9. （９）当該装置の容器部底面に勾配を設け、最低レベル
   の位置に排液部を有する特許請求範囲第１項または第２
   項記載の物体の処理装置。
10. （１０）当該装置の容器部底面が石英で作成されている
    特許請求範囲第１項または第２項または第９項記載物体
    の処理装置。
11. （１１）当該装置の容器部底面の外側に赤外線ランプに
    よる加熱部を設置した特許請求範囲第１項または第２項
    または第１０項記載の物体の処理装置。
12. （１２）当該装置を用いて目的とする処理を行なうとき
    、フタ部と容器部、処理用液体および、または気体の導
    入部、排液部が開閉弁などの動作により装置内の被処理
    物が外気から遮断される特許請求範囲第１項または第２
    項記載の物体の処理装置。
13. （１３）当該装置への被処理物の導入と搬出が清浄な雰
    囲気中に設置される特許請求範囲第１項記載の物体の処
    理装置。