JPH0226369B2 - - Google Patents

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JPH0226369B2
JPH0226369B2 JP60243030A JP24303085A JPH0226369B2 JP H0226369 B2 JPH0226369 B2 JP H0226369B2 JP 60243030 A JP60243030 A JP 60243030A JP 24303085 A JP24303085 A JP 24303085A JP H0226369 B2 JPH0226369 B2 JP H0226369B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、材料処理に関し、特に、半導体ウエ
ハを液状またはガス状流体で処理するための容器
および装置に関する。
半導体ウエハの製造工程においては不純物によ
る汚染を避けることが極めて重要である。半導体
製造工場のいわゆる「クリーン室」においてさえ
いろいろな源から汚染が起り得る。例えば、汚染
源としては、人間との接触、各種工程からの溶媒
残留物および油、金属、粉塵、処理用薬品中に存
在する有機物およびその他の物質などがある。半
導体ウエハの製造方法の多くの工程において、ウ
エハは、酸化剤、エツチング剤、および洗浄およ
びリンス剤などの流体に露呈される。許容範囲の
歩留りを得るには、各製造工程を汚染の可能性を
最少限にするような態様で実施することが肝要で
ある。
汚染を回避するために慎重に制御しなければな
らない半導体ウエハ製造方法の１工程の好適な例
は、拡散前洗浄である。ウエハ製造工程における
拡散工程は所望の添加物原子を高温に露呈させる
ことによつて半導体材料（ウエハ）内へ拡散浸透
させるための工程であるから、洗浄後にウエハの
表面に残つている汚染物があれば、その汚染物も
ウエハ内へ浸透せしめられるので、ウエハの電気
的特性に欠陥を生じることになる。
拡散前洗浄は、通常、米国特許第3923156号お
よび3926305号に記載されているようなバスケツ
ト内へウエハを装入し、ウエハを装入したバスケ
ツトを一連の開放シンクまたはタンク浴内へ順々
に浸漬させることによつて行われる。通常、この
洗浄方法は、ウエハをまず硫酸などの強酸化剤に
接触させ、次いで、ウエハを弗化水素酸などのエ
ツチング剤に接触させ、次いでリンスする（すす
ぐ）ことから成る。台の天板に設置された開放タ
ンク浴は、活性薬剤やその煙霧にさらされるおそ
れのある技術者にとつて重大な安全上の問題を提
起する。また、空中に浮遊する不純物も、各種薬
剤およびリンス用水を汚染する可能性があり、そ
の結果半導体の歩留りを低下させることになる。
開放浴の使用を回避するために、回転乾燥機構
を備えた密閉スプレー式洗浄装置が提案されてい
る。そのような回転リンス乾燥機の１例は、米国
特許第3760822号に開示されている。この方法は、
安全および空中汚染物制御の観点からみれば、浸
漬法に比べて確かに改良であるといえるが、この
装置には多数の運動部品が存在し、それらが攻撃
的な（腐蝕性）薬剤にさらされるので、装置のメ
ンテナンス上の問題および粒状物による汚染の問
題がある。しかも、この種の装置は、脆弱な半導
体ウエハに相当な機械的応力を及ぼすという欠点
もある。
近年、ソリツドステートデバイスの回路素子密
度がますます高くなつてきており、それに伴つ
て、半導体ウエハを流体で処理するためのより良
い装置を求める要望が高くなつてきている。その
ような処理装置は、１度に多数のウエハを処理す
ることができ、自動操作に適するものでなければ
ならない。運動部品の数および汚染の可能性を最
少限にすべきであり、作業者が攻撃的な薬剤やそ
の煙霧に露呈されることも防止されるようにしな
ければならない。従つて、自動操作で、かつ、完
全に密閉された態様で半導体処理を各種流体によ
り安全に処理することができる簡単で能率的な装
置があれば、永年切望されている要望が充足され
るであろう。そのような装置によりチツプの歩留
りをたとえ１％の何分の１かでも向上させること
ができるとすれば、半導体製号工業にとつて大き
さ利益となろう。
発明の概要 本発明者は、半導体ウエハを流体で処理するた
めの簡単にして、能率的な装置は、複数のウエナ
ハを収容する働きをするとともに、ウエハ処理流
体導管の一部を構成する壁の役割をも果す容器を
を提供することによつて得られることを見出し
た。そのような容器は、流体によるウエハ処理工
程を完全に密閉された状態で実施することを可能
にし、それによつて上述した安全上の問題および
汚染問題を回避することができる。しかも、この
容器は、すべてのウエハを流体に適正に露呈さ
せ、乱流や渦流の発生を抑制し、残留汚染物が溜
まるようなポケツト（凹所）を排除するように設
計することができる。
総活的に言えば、本発明の企図するところは、
ウエハ処理流体導管の一体的な、しかし、着脱自
在の一部分を構成するように、単独で使用するこ
ともでき、あるいは他の同様な、または同一の構
造の容器に直列に密封連結して使用することがで
きる半導体ウエハ処理容器を提供することであ
る。そのような容器および流体導管、ならびにそ
れらを接続するための密封係合手段、ガスケツト
等は、ウエハ処理流体に対して不活性の材料、例
えば弗素化ポリマーで製造することが好ましい。
また、この容器は、１つのバツチのウエハの処理
に使用された流体の残留溶質または粒子を捕集ま
たは一時的に保持して次のバッチのウエハを汚染
させることになるポケツトや凹所を回避し、か
つ、流体内の溶質を濃縮させる作用をするような
流れ特性（渦流など）の発生を回避するように設
計される。部品間の結合部の微細な割れ目や、容
器内の鋭角的な隅部や、凹部などを排除し、すべ
ての処理流体が容器内を通つて流れて搬出され、
廃棄または再浄化されるように設計される。
本発明は、また、流体導管内に組入れられた複
数個の容器内へ各容器の側壁に設けられた密封自
在の開口を通して複数個のウエハが、あるいは複
数個のウエハを収容したウエハキヤリアが装入さ
れるようにした自動化されたウエハ処裂装置を提
供することを企図したものである。ウエハまたは
ウエハキヤリアが容器内へ装入されたならば、従
来のようにウエハを１つの流体浴から他の流体浴
へ移しかえる必要なしに、一連の流体処理工程を
同一容器内で次々に実施することができる。
本発明の一側面においては、流体導管に接続さ
れた半導体処理ステーシヨンを提供する。該処理
ステーシヨンは、単一のウエハ収容容器、また
は、複数の直列に連結されたウエハ処理容器から
成り、各容器は、ウエハ処理流体の流れ方向に平
行な軸線の周りに配設されており、両端に開口端
を有する流体密の画室を画定する対向した周側壁
から成る。各容器は、複数の平面状ウエハをそれ
らの平面が前記軸線に平行になるようにして支持
するための内部構造を備えている。ウエハを出入
れするための密封自在の開口を各容器の周側壁の
少くとも１つの少くとも一部分によつて画定し、
該開口をパネルまたは扉によつて密封することが
できるようにすることが好ましい。容器の一方の
開口端に流体入口手段を、他方の開口端に流体出
口手段を配設し、流体入口手段および流体出口手
段を流体導管に接続する。それらの流体導管は、
１つまたはそれ以上の処理流体供給源、１つまた
はそれ以上の使用ずみ流体のドレン管、または流
体を再使用のために回収する手段に接続されてい
る。ある種の用例においては一連の処理操作に流
体の流れ方向を逆転させる操作を伴う場合があ
る。その場合は、流体入口手段と出口手段とが互
いに反対の役割りを果す。
本発明の好ましい実施例においては、各容器
は、ウエハキヤリアを所定位置に嵌めるための内
部構造体を備えている。流体入口手段は、流体流
の断面を細い流体導管から容器の大きい開口端へ
拡張する拡張器によつて構成し、流体出口手段
は、流体流の流れ断面積を容器の大きい開口端か
ら細い流体導管へ導く抽出器によつて構成する。
従つて、流体入口手段および出口手段は、容器の
開口端と実質的に同延関係を有する。容器内に存
在する先行の液体を押のけるように前記拡張器へ
通す次の流体にプラグ流れ態様を付与するための
プラグ流れ付与手段を拡張器の上流に設ける。プ
ラグ流れ付与手段は、拡張器のすぐ上流に配設し
た360゜の渦巻き形態とすることが好ましい。
本発明の１実施例においては、各容器は、両端
に開口端を画定する周側壁を有する囲い体として
構成する。容器内にウエハキヤリアを支持するた
めの支持手段として容器の周側壁の内側面から１
つまたはそれ以上の水平バーまたはその他の突起
を突設する。また、ウエハキヤリアを容器内の選
択された位置に位置づけするための構造体を設け
ることもできる。各容器を他の容器に、あるいは
ウエハ処理流体の入口手段または出口手段に密封
嵌合させることができるように各容器の一端また
は両端の開口の周りに、例えばエラストマー材製
のガスケツトのような密封部材を配設する。これ
らの容器は、空気圧式プレスなどにより互いに圧
締めし容器間に介在するエラストマー材製ガスケ
ツトを圧縮することによつて密封連結することが
できる。更に、２個以上の容器を連結して成る容
器連結体の一方の終端の容器には、容器内のウエ
ハの各々がウエハ処理流体に完全に露呈されるよ
うに容器へ流入する処理流体の断面積を拡大させ
るための拡張器（流体入口手段）を嵌合する。拡
張器を通る流体の流れ断面を拡張するのを助成す
るための360゜の渦巻き即ちつる巻き形態の流れ偏
向表面を拡張器の上流に配設することが好まし
い。それによつて容器内へ導入される流体を「プ
ラグ流れ」とし、容器内の先行の液体を押のける
ようにする。
容器連結体の他方の終端の容器には、処理流体
が容器から流出する際に乱流や渦流が発生するこ
とがないように流体の流れ断面積を容器の断面寸
法から流体導管の断面寸法にまで減少させる抽出
器を接続することができる。このウエハ処理装置
は、流体の流れ方向を逆転することができるよう
に構成することが好ましい。その場合、拡張器と
抽出器の役割が互いに逆になる。
上述した本発明のウエハ処理ステーシヨンは、
高流量の履体循環を可能にし、ウエハに対する均
一にして十分な流体接触を保証し、薬品の消耗を
少くし、エツチング処理中不純物の逆流およびフ
イルミング作用を防止し、より均一な酸濃度をも
たらし、均一で、むらのない処理を可能にし、半
導体製造の歩留りを向上させる。更に、本発明に
よれば、処理作業が完全に密閉されているので、
空中に浮遊する汚染物および二酸化炭素の進入が
排除され、作業者が危険な薬品に露呈される危険
性がない。この処理ステーシヨンは、拡散前洗
浄、リンス、エツチング、およびその他のバツチ
作業等を行うのに用いることができ、しかも、作
業の手間を省き、処理時間および温度、および半
導体の最終伝導率を厳密に制御するのに有利であ
る。
実施例の説明 図に示された部品の寸法の一部は、図示を明瞭
にするためめ実際寸法より拡大されて示されてい
る。
第１Ａ図および第１Ｂ図を参照すると、２つの
対向した周側壁１２，１２と、２つの対向した周
側壁１４，１４とから成る本発明の容器ユニツト
（単に、「容器」とも称する）１０が示されてい
る。これらの周側壁１２，１２，１４，１４は、
頂部開口１３ａと底部開口１３ｂを有し、中心軸
線１９を有する囲包体を画定する。各容器ユニツ
ト１０には、ウエハキヤリア１６を支持し位置づ
けするために、各偶部に取付けられた位置ぎめバ
ー１７と、周側壁１２と１２の間に延設された１
対の支持バー１８とから成る構造体が設けられて
いる。位置ぎめバー１７と支持バー１８とは協同
してウエハキヤリア１６を所定位置に保持する。
ウエハキヤリア１６は、複数の半導体ウエハ（図
示せず）を互いに平行に間隔をおいて整列した状
態に支持する。容器１０およびその中に挿入され
るウエハキヤリア１６は、通常、25枚のウエハを
保持するように設計される。容器ユホツト１０の
頂部は、面取りされた、即ち、斜切された縁２２
を有しており、エラストマー材製のガスケツト２
４を有している。容器１０の頂部の斜切縁２２お
よびガスケツト２４は、第１Ｃ図に示されるよう
に連結される、同様な、好ましい同一設計の容器
の底部に設けられた斜切縁２６および密封表面２
７に相互に嵌合し連結するように設計されてい
る。
このように複数個の容器ユニツトを連結し、そ
れらを流体導入口または出口に連結した態様は第
１Ｃ図に示されている。第１Ｃ図には、互いに嵌
め合わされ、連結された２個の容器がそれぞれ１
０ａ，１０ｂとして断面図で示されている。即
ち、容器１０ｂの頂断斜切縁２２と容器１０ａの
底部斜切縁２６とが係合されている。ガスケツト
２４は、それぞれの容器の側壁１２，１４の頂端
に形成されたスロツト内に保持されている。図示
のように２個の容器１０ａ，１０ｂを嵌め合わせ
ると、斜切縁２２と２６とが互いに嵌合し、ガス
ケツト２４が密封表面２７に圧接されて２個の容
器ユニツトの間に流体密シールを設定する。ガス
ケツト即ち密封部材２４は、流体がたまるような
ポケツト即ち凹部を形成することがないように容
器の中心の方に向つて内方へ僅かに膨出する構成
とすることが好ましい。
容器ユニツト１０ａの斜切縁２２およびガスケ
ツト２４は、図示の表面２６，２７のような嵌合
可能な斜切面および密封表面を有する同じ設計ま
たは異る設計の別の容器（図示せず）に嵌合させ
ることができる。また、容器ユニツト１０ｂの下
にも、その密封表面２６，２７と嵌合する適当な
密封手段を有する１個またはそれ以上の追加の容
器を連結することができる。
第１Ｃ図に示されるような一連の嵌合連結され
た容器連結体（単に、「容器」とも称する）の両
端の容器ユニツトは、ウエハ処理流体の入口手段
および出口手段または該入口手段および出口手段
に連通する構造体に密封連結するための密封手段
を備えている。そのような密封手段は、容器ユニ
ツト同志を連結するのに用いられる上述した斜切
縁、ガスケツトおよび密封表面によつて構成する
ことができ、実際、それが好ましい。このよう
に、ウエハ処理流体を流れ軸線１９に平行な方向
に圧送させるための流体入口手段および出口手段
には、容器連結体に密封係合させるための嵌合密
封手段を設ける。例えば、入口手段を構成する拡
張器４０（第６図）の底部には、第１Ｃ図に示さ
れる容器１０ｂの斜切縁２６および密封表面２７
と同様の斜切縁と密封表面とから成る下方嵌合縁
を設けることができ、出口手段を構成する抽出器
４８の頂部には、第１Ｃ図の斜切縁２２およびガ
スケツト２４と同様の斜切縁および密封表面を設
けることができる。
ガスケツト２４は、容器ユニツト１０の頂縁に
固定されるものとして例示されているが、そのよ
うなガスケツトは容器ユニツトの底縁にも装着し
てもよい。いずれにしても、縁部密封連結手段
は、嵌合部品間の密封係合を保証し、容器ユニツ
トへのウエハの自動装入および容器ユニツトの相
互嵌合およびその他の取扱い作業を容易にするこ
とができるものであればよく、当業者にはいろい
ろな構成の密封連結手段が考えられるであろう。
第２Ａ，２Ｂ図は、本発明の別の実施例による
容器１１を示す。容器１１は、第１Ａ〜１Ｃ図の
容器１０の場合と同様に、ウエハキヤリア（図示
せず）を収容するための囲包体を画定する周側壁
１２，１２，１４，１４から成り、それらの周側
壁の内側面にはウエハキヤリアのための隅部位置
ぎめバー１７が設けられているが、この実施例で
は第１Ａ〜１Ｃ図のウエハキヤリア支持バー１８
の代りに、吊り支持部材１５が容器１１の頂部開
口１３ａより下方で側壁１２，１２の内側面から
内方へ突設されている。ウエハ（図示せず）を収
容したウエハキヤリアは、支持部材１５の上面に
載置され、容器１１内に懸架される。
第２Ａ，２Ｂ図には、また、ウエハを装填した
ウエハキヤリア（図示せず）を本発明の容器内へ
装入するための装入機構の一例が示されている。
この装入機構は、液圧流体導管３１，３１によつ
て液圧流体を供給される液圧シリンダ３４から成
つている。シリンダ３４は、液圧ピストン３２お
よびそれに連結されたウエハキヤリア支持台３４
に直線運動（昇降運動）を与える。即ち、ピスト
ン３２が第２Ａ図に示されるように張出された状
態でウエハキヤリアが支持台３４上へ載せられ、
次いで、シリンダ３０が作動されて支持台３０お
よびウエハキヤリアを容器内へ下降させ、ウエハ
キヤリアを位置ぎめバー１７と１７の間に位置づ
けし、吊り支持バー１５から懸架させる。容器が
後述するように接続され、ウエハが処理された
後、ウエハを装置したキヤリアは、上述の手順を
逆に行うことにより液圧シリンダ３２によつて取
出すことができる。
第１Ａ〜１Ｃおよび２Ａ，２Ｂ図に示された本
発明の容器は、ウエハを収容したウエハキヤリア
を装入された後、単独で、あるいは第１Ｃ図に示
されるように他の容器と連結して、第６図に示さ
れるように拡張器および抽出器に接続され、各嵌
合部品間に液体密封を設定する。この操作は、ウ
エハの処理中容器を圧縮状態に保持する液圧また
は空気圧プレス（図示せず）を用いて行うことが
できる。処理終了後、該プレスを用いて容器を拡
張器、抽出器および流体導管との接続からゆつく
りと分離し、容器を取外しウエハキヤリアを取出
すのを可能にする。
第３図は、本発明の更に別の実施例によるウエ
ハ処理容器を示す。この容器は、ウエハキヤリア
を保持するための室を画定する囲包体６０から成
る。囲包体６０は、拡張器４０および抽出器４８
と一体に形成されており、囲包体の一側は、パネ
ル６８上の密封部材６６と嵌合する密封表面６４
を有する開口６２を画定する。パネル６８は、そ
の内側面に直角に突設された２対のウエハキヤリ
ア支持バー７０，７２を備えており、処理すべき
ウエハを装填された慣用のウエハキヤリア７６，
７６が支持バー７０，７２上に載せられ、次い
で、パネル６８が液圧シリンダ７９およびピスト
ン８０により囲包体６０の開口６２に圧接密封さ
れるようになされている。囲包体６０の内部また
はパネル６８には、ウエハキヤリア７６，７８を
囲包体６０内の所定の位置および向きに嵌めるた
めの構造体（図示せず）を設けることが好まし
い。
第４図は、本発明の更に別の実施例による容器
を示す。この容器は、やはり拡張器４０および抽
出器４８に一体に連結された囲包体８２から成
り、囲包体８２は、密封自在の扉８４と、囲包体
内にウエハキヤリア８７，８９を支持し、位置ぎ
めするための支持バー８６，８８等の内部構造体
を有している。扉８４は、蝶番９０によつて囲包
体８２に連結されており、フアスナー９２，９
２′は、扉８４を密封閉鎖し、扉８４の密封部材
６６を密封表面６４に相互に嵌合した流体密状態
に圧接させる。
第３図および第４図の容器の構造は、いずれ
も、現在一般に使用されている型式のウエハキヤ
リアをそのまま用いることができ、複数個の容器
を組合わせて流体導入管およ排出管に接続する必
要がないという点で有利である。
第５図は、本発明の更に別の実施例を示す。こ
の実施例の容器８３は、第４図のものと類似して
いるが、ウエハを装填したウエハキヤリアではな
く複数個の個々のウエハを直接受容するようにな
されている点で異る。容器８３は、単一のウエハ
支持バー９４，９５と、該容器の壁９８に一体に
形成された２群のウエハ受容溝９６，９７と、扉
８４の内側面に設けられた２群の対応する溝９
６′，９７′を備えている。通常、50対の溝が設け
られる。支持バー９４，９５および溝９６，９
７，９６′，９７′は、協同して複数の、例えば50
枚のウエハ９８（１枚だけが示されている）を容
器８３内に平行に整列して保持する。処理すべき
ウエハは、手操作で、またはロボツトにより容器
８３内へ装入され、扉８４が閉鎖されると、支持
バー９４，９５によつて支持され、各ウエハの面
が拡張器４０から抽出器４８（または反対に抽出
器から抽出器）への流体の流れ軸線に平行に向け
られるようにして所定位置に保持される。
また、本発明の容器ユニツトを構成するための
素材としてはいろいろな材料を用いることができ
るが、好ましい材料の一例は、例えばポリテトラ
フルオロエチレン（デユポン社から「テフロン」
という登録商標名で販売されている）のようなフ
ルオロポリマーである。いずれにしても、この容
器ユニツトは、ウエハ処理工程で用いられる化学
薬品に対して可及的に不透過性で、不活性であ
り、かつ、処理工程中の温度変化に対して可及的
に不感受性である材料で構成すべきである。同様
に、密封ガスケツト２４も、処理工程で使用され
る化学薬品に対して不感受性であり、150℃ある
いはそれ以上の温度に耐えうるものとすべきであ
る。ガスケツトの適当な素材としては、例えば米
国デユポン社から「カルレス」および「ビトン」
という商標名で販売されているエラストマーのよ
うな弗素化エラストマーが挙げられる。第１Ｃ図
に示されるように、ガスケツトは、圧縮装着され
たとき容器内に僅かに突出した凸面状表面を呈
し、それによつて渦流発生源を排除するように構
成することが好ましい。また、ガスケツトを所定
位置に固着するのに接着剤を用いないことが好ま
しい。
容器ユニツトの設計には、いろいろな変更を行
うことができる。容器ユニツトの周壁（側壁１２
および端壁１４）は、図示の例では平担なものと
して示されているが、ウエハの周りを通る流体の
流れを一層均一にするために、あるいはその他の
目的のために周壁を円弧状または円筒状などの非
平面状としてもよい。また、ウウハ受溶溝、また
は、ウエハキヤリアを支持および位置ぎめするた
めの構造体の設計も、流体の流れ性を最適化する
ためにいろいろに変更することができる。また、
その他のいろいろな支持手段が当業者には容易に
考えられるであろう。大抵の場合、容器の各部材
の寸法、容器１個当りの装入するウエハの数は、
米国、半導体機器および材料協会によつて定めら
れた基準に合わせて決定される。
図示の実施例に示された斜切縁または面取縁に
代えて、他のいろいろな形状の相互掛止または相
互嵌合手段を用いることができるが、ここに例示
した斜切縁は、容器ユニツトの自動操作による取
扱いを容易にすることと、容器ユニツトを積重ね
る際に粉塵や粒子の進入を防止するという点で有
利である。パネルや扉を容器に密封閉鎖するため
の手段としても、いろいろな密封および締着手段
を使用することができる。
また、容器ユニツトの素材ならびにその製造方
法も、当業者にはいろいろに変更することができ
よう。容器の少くとも内壁面の素材としては弗素
化ポリマーが好ましいが、容器ユニツトの用途に
応じて他のいろいろな不活性プラスチツク、金属
またはセラミツクなどを用いることができる。容
器ユニツトは、機械加工、金型成形または鋳造な
どによつて製造することができる。
設計上の重要な制約要素は、容器の内壁面に渦
流が生じるのを回避することと内壁面に流体が補
捉されるのを回避することである。本発明の容器
ユニツトおよびそれによつて構成された装置を使
用すれば、正確に規定された、再現精度の高い組
成の流体をウエハの周りに容器の内壁に接触する
ようにして該容器内を通して通流させることがで
きるので、ウエハの製造工程において優れた結果
が得られる。使用される処理薬品は、汚染されな
い最大限の純度のものである。また、本発明の容
器ユニツトの内壁面には流体の流れを制限するも
のが実質的に存在しないので、流体中の薬品濃度
を局部的に濃厚化する渦流の発生が回避される。
また、容器の壁に割れ目や、くぼみや盲孔などが
生じることも回避される。
第６図は、複数のバツチのウエハを処理するこ
とができる本発明の別の実施例を示す。この装置
３は、基本的には、処理流体供給部５と、流体導
入部７と、１対のウエハ収容容器６と、処理流体
排出部２とから成つている。
処理流体供給部５は、容器６へ均質な処理流体
を選択的に導入する部品から成つている。即ち、
処理流体供給部分５は、慣用の静止ミキサー１１
４を包含した処理流体供給導管１１２を備えてい
る。導管１１２へは、複数の交互に使用すること
ができる処理流体溜めから流体が供給される。処
理流体溜めとしては、例えば高温硫酸の溜め１１
６および弁１１８、高圧窒素の溜め１２０および
弁１２２、弗化水素酸のようなエツチング剤の溜
め１２４および弁１２６、および超純粋水の溜め
１２８および弁１３０を設けることができる。硫
酸は、後述する目的のために弁１１７、導管１１
９を通して送給することができる。HF（弗化水
素酸）と超純粋水とは、導管内で混合し、所定の
HF濃度の溶液を静止ミキサー１１４の作用によ
りウエハ収容容器へ供給する。ここに例示た流体
供給部の構成自体は、本発明の一部を構成するも
のではない。
流体導入部７は、コネクタ１３４によつて供給
導管１１２に接続された導管１３２から成つてい
る。導管１３２内には、流体の流れ方向の軸線１
９の周りに360゜に亘つて形成されたつる巻状の流
れ偏向表面１３６が設けられている。流れ拡張器
４０は、軸線１９に対して横断方向の流体流の断
面積を拡大する役割を果す。流れ偏向表面１３６
は、拡張器４０と協同して、容器６内へ導入され
る後行の液体にプラグ流れ態様を付与し、該液体
が容器内にすでに入つている先行の液体を押のけ
るようにする。即ち、つる巻状表面１３６は、そ
れに沿つて流れる液体に軸線１９に対して横断方
向の流れベクトルを付与する。これは、拡張器に
流入する液体流の前面を拡大させる作用をする。
従つて、容器内に入つている先行の液体は、該液
体と新しく導入されてきた液体との界面に画定さ
れる波または前線によつて押のけられる。これら
の両液体が親和性を有するものであれば、前が前
進するにつれて円板形の容積内で混合が生じ、押
のけが続けられるつれて該円板形容積が厚くな
る。しかしながら、所定の流量で、所定の２種類
の液体である場合、両者の遷移過程は、各バツチ
ごとに常に同様であり、すべてのウエハのすべて
の半径方向の表面が同じ時間だけ同じ量の活性溶
質に露出され、あるいは同等のリンス（すすぎ）
作用を受ける。
本発明の一実施例においては、つる巻状の流れ
偏向表面１３６は、その長手軸線が流体流の軸線
１９と整列するように導管１３２内に配設され
る。つる巻の下降ピツチおよび表面ピツチは、流
れ条件（即ち、流体の流量、粘性および容器の寸
法形状）に応じて変更するが当業者は、所与の特
定の処理装置に対して最適のピツチを実験的に決
定することができる。部材１３６のつる巻状表面
は、長手軸線の周りに少くとも360゜に亘つて設け
ることが好ましい。部材１３６の長さは、例えば
35in（88.9mm）とし、半径は1.25in（31.75mm）とす
ることができる。部材１３６を挿入する導管１３
２の内径は1.375in（34.925mm）とすることができ
る。
図示の容器６（第１図の容器と同様のもの）の
代りに、第２〜５図の各実施例の容器または本発
明を具現したその他の容器を用いることができ
る。また、ウエハキヤリア１６，１６′を用いず、
例えば第５図に示されるように、ウエハを個々に
容器内に装入することもできる。
図示の処理流体排出部２は、抽出器４８と、導
管５０から成り、流体を廃棄するか、あるいは、
回収し再使用するための装置（図示せず）へ送
る。場合によつては、導管５０および抽出器４８
を用いて容器６に流体を充填することもできる。
作動において、例えば、ウエハを高温硫酸、超
純粋水、弗化水素酸エツチ液、超純粋すすぎ水、
および乾燥剤に順次に接触させることによつて拡
散操作のための準備として洗浄し、完全にエツチ
ング処理することができる。これらの薬剤は、慣
用の適当な配管および弁機構を通して容器６内へ
導入する。まず、溜め１１６から硫酸を弁１１
７、導管１１９および抽出器４８を通して容器内
へ導入し、ウエハに接触させるようにして各容器
を通して循環させる。酸（即ち硫酸）排出物内の
不純物を酸化させるために該酸流出物内へオゾン
またはその他の酸化剤を注入する。酸（硫酸）
は、溜め１２０から導入部７を通して高圧窒素を
導入することによつて容器から抽出器４８を通し
て系外へ排出することができる。次に、溜め１２
８から超純粋水を容器内を通して循環させ、酸残
留物をウエハの表面、容器の内部および各導管か
ら除去する。
容器６からのすすぎ水流出物が高い抵抗率およ
び低い粒子カウント（粒子濃度）を示し、完全な
すすぎが行なわれたことが示された時点で、溜め
１２４から弗化水素酸を超純粋水の流れ内へ注入
し、正確な規定濃度のHF溶液を調製する。この
水と弗化水素酸は、導管１１２を通る際に静止ミ
キサー１１４によつて完全に混合されるミキサー
１１４を出たHF溶液の前縁即ち前線は、それよ
り先行の水を押しのけ、先行の水との間に若干の
混合が生じる。酸溶液即ちHF溶液は、つる巻状
の流れ偏向表面１３６を通る間に液体の流れ方向
軸線１９に対し横断方向の流れベクトルを受け
る。流体力学的に明らかなように、流れ偏向表面
１３６はHF溶液に回転運動量を付与する。
HF溶液が拡張器４０内へ流入すると、該溶液
の回転運動量が遠心力により横断方向の運動量に
変換される。かくして、液体の前線は、拡大し、
拡張器４０の漸次増大する断面を満たし、HF溶
液と先行の水との界面の面積を増大する。流体が
ウエハのところを通過し始める時点では、流体の
回転運動の大部分は失われており、HF溶液と水
との界面によつて画定される前線は最少限の乱流
でもつて容器６内を通る。前線が抽出器４８を通
過するときには、容器６は、HF溶液で満たさ
れ、該溶液がすべてのウエハのすべての半径方向
表面および容器の内壁面に均一に接触する。
このエツチング処理は、超純粋水を循環し続け
たままでHFの注入を突然遮断することによつて
所定の時点に終了させる。HF溶液の後縁と純粋
水の前縁とによつて画定される前線も、やはり、
流れ偏向表面１３６と拡張器４０との協同作用に
よりプラグ流れとして容器内を通る。
このHF溶液の導入と、それに続く純粋水の導
入とによつて形成される前線がプラグ流れ特性で
あるため、１つのバツチのすべてのウエハおよび
次のバツチのすべてのウエハが、HF（エツチン
グ溶液に実質的に同じように露呈される。
その後、すすぎ（リンス）流出物の抵抗率およ
び粒子カウントがすすぎが完了したことを表示す
るまで水の循環を続ける。この時点で、溜め１２
０から高圧窒素を圧送し、残留水を排出させる。
次いで、例えばメタノールのような高温有機蒸気
を導入し、その後該蒸気を乾燥窒素または他の適
当なガスにより押のけることによつてウエハ、容
器の内壁面、および各導管を乾燥させることがで
きる。
次に、以後の処理のためにウエハを取出すこと
ができる。ウエハの取出しは、装置を分解し、ウ
エハを個々に、あるいは第１，２図の実施例の場
合にはウエハキヤリアを容器から取出すことによ
つて行うことができる。第３〜５図に示された容
器の場合は、パネルまたは扉を開くことによつて
ウエハまたはウエハキヤリアを取出すことができ
る。
本発明は特定の用途に適合するようにいろいろ
に変型または改良することができることは当業者
には明らかであろう。例えば、この処理装置は、
拡散前洗浄以外の他のいろいろな処理工程にも使
用することができる。特定的にいえば、本発明
は、例えばホトレジスト現象、湿式エツチングお
よびホトレジスト剥取りなどの湿式処理法一般に
使用することができ、更に、拡散、酸化、環元、
スパツタ法に使用することができる。また、本発
明は、例えばアルコール処理によりウエハを乾燥
させるのにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は本発明の一実施例による容器の一部
切除した透視図、第１Ｂ図は第１Ａ図の容器の下
からみた平面図、第１Ｃ図は、第１Ａ図の容器を
２個直列に連結した容器連結体の断面図、第２Ａ
図は本発明の別の実施例の透視図であり、ウエハ
キヤリアをゆつくりと容器内へ挿入するための昇
降機を示す。第２Ｂ図は第２Ａ図の容器の上から
みた平面図、第３〜５図はそれぞれ本発明の別の
実施例による容器の透視図、第６図は本発明の容
器を含む処理装置の概略断面図である。 １０：容器、１２，１４：周側壁、１３ａ，１
３ｂ：開口、１６，７６，７８：ウエハキヤリ
ア、１７：位置ぎめバー、１８：支持バー、２
２，２６：斜切縁、２４：密封部材、２７：密封
表面、４０：拡張器、４８：抽出器、６０：囲包
体、６２：開口、６４：密封表面、６６：密封部
材、６８：パネル、７０，７２：キヤリア支持バ
ー、８２：囲包体、８４：扉、８６，８８：支持
バー、９２，９２′：フアスナー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体ウエハを流体流で処理するための処理
    装置において、 Ａ(i) 流体流の流れ方向に平行な垂直軸線を中心
    として配設されて、複数の半導体ウエハを囲
    うようになされており、両端に開口端を画定
    する互いに対向した周側壁と、 (ii) 複数の半導体ウエハまたは少くとも１つの
    ウエハキヤリアを前記周側壁の内側に支持す
    るための支持手段と、 (iii) ウエハの装入および取出しを可能にするた
    めに前記周側壁の少くとも１つの少くとも一
    部分によつて画定された密封自在の開口と、 (iv) 前記密封自在の開口と密封嵌合するための
    閉鎖手段とから成る容器と、 Ｂ 前記開口端の一方に流体密状態に連通した流
    体入口手段と、 Ｃ 前記開口端の他方に流体密状態に連通した流
    体出口手段と、 Ｄ 半導体処理流体を前記入口手段、容器および
    出口手段を通して垂直方向に通流させるための
    通流手段と、 から成る処理装置。 ２ 前記流体入口手段は、拡張器によつて構成さ
    れ、前記流体出口手段は、該容器内に渦流が生じ
    るのを防止するように抽出器によつて構成されて
    いる特許請求の範囲第１項記載の処理装置。 ３ 前記拡張器および容器内にある先行の液体を
    押のけるように該拡張器および容器内へ通される
    後行の液体にプラグ流れ態様を付与するための手
    段が設けられている特許請求の範囲第２項記載の
    処理装置。 ４ 前記支持手段は、一連のウエハを互いに平行
    に保持するために前記周側壁に隣接して設けられ
    た一連の溝を含むものである特許請求の範囲第１
    項記載の処理装置。 ５ ウエハを支持するための前記支持手段は、前
    記開口端の１つを横断して設けられたバーを含む
    ものである特許請求の範囲第４項記載の処理装
    置。 ６ 少くとも１つのウエハキヤリアを支持するた
    めの前記支持手段は、前記容器の１つの周側壁か
    ら突出した支持表面を含むものである特許請求の
    範囲第１項記載の処理装置。 ７ 前記支持表面は、前記閉鎖手段の内側面から
    突出している特許請求の範囲第６項記載の処理装
    置。 ８ 少くとも１つのウエハキヤリアを前記容器内
    の所定位置に嵌めるための構造体が該容器内に設
    けられている特許請求の範囲第６項記載の処理装
    置。 ９ 前記開口と閉鎖手段とは、互いに嵌合する縁
    部を有し、該両縁部の間にエラストマー材製の密
    封部材が設けられている特許請求の範囲第１項記
    載の処理装置。 １０ 前記エラストマー材は、前記流体に対し実
    質的に不活性の弗素化ポリマーである特許請求の
    範囲第９項記載の処理装置。 １１ 前記エラストマー材製密封部材は、前記開
    口および閉鎖手段が密封嵌合されたとき前記容器
    の内方へ膨出するようになされている特許請求の
    範囲第９項記載の処理装置。 １２ 前記容器の複数個が前記軸線に沿つて配置
    されている特許請求の範囲第１項記載の処理装
    置。 １３ 前記出口手段および入口手段に連通する流
    体導管と、該導管を通る流体の流れ方向を逆転す
    るための手段が設けられている特許請求の範囲第
    １項記載の処理装置。 １４ 前記入口手段に連通する流体導管と、複数
    種の流体を直列流れとして該流体導管へ送給し前
    記容器に圧入させるための手段が設けられている
    特許請求の範囲第１項記載の処理装置。 １５ 半導体ウエハを流体で処理するための処理
    容器であつて、 複数の半導体ウエハを囲うようになされてお
    り、上下に対向した両端に開口端を画定する互い
    に対向した周側壁と、 該ウエハを収容したウエハキヤリアを該周側壁
    の内側に支持するための支持手段と、 流体入口手段に密封係合するために一方の前記
    開口端の周りに設けられた第１密封手段と、 流体出口手段に密封係合するために他方の前記
    開口端の周りに設けられた第２密封手段とから成
    る処理容器。 １６ 前記支持手段は、前記周側壁の１つから突
    出した支持表面を含むものである特許請求の範囲
    第１５項記載の処理容器。 １７ 前記支持手段は、ウエハキヤリアを前記容
    器内の所定位置に嵌めるための構造体を含むもの
    である特許請求の範囲第１５項記載の処理容器。 １８ 前記第１および第２密封手段は、エラスト
    マー材で形成されている特許請求の範囲第１５項
    記載の処理容器。 １９ 前記第１密封手段は、流体入口手段に相互
    に嵌合する表面を含むものである特許請求の範囲
    第１５項記載の処理容器。 ２０ 前記第２密封手段は、流体出口手段に相互
    に嵌合する表面を含むものである特許請求の範囲
    第１５項記載の処理容器。 ２１ 半導体ウエハを流体流で処理するための処
    理装置であつて、 Ａ 流体流を垂直方向に通流させるための流体導
    管と、 Ｂ(i) 前記流体流の垂直流れ方向に平行な軸線を
    中心として配設されて、複数の半導体ウエハ
    を囲うようになされており、両端に開口端を
    画定する互いに対向した周側壁と、 (ii) 該ウエハを収容したウエハキヤリアを該周
    側壁の内側に支持するための支持手段と、 (iii) 前記流体導管の上流部分に連通する第１連
    通手段に密封係合するために一方の前記開口
    端の周りに設けられた第１密封手段と、 (iv) 該流体導管の下流部分に連通する第２連通
    手段に密封係合するために他方の前記開口端
    の周りに設けられた第２密封手段とから成る
    少くとも１つの容器、 とから成る処理装置。 ２２ 前記支持手段は、前記周側壁の少くとも１
    つから突出した支持表面を含むものである特許請
    求の範囲第２１項記載の処理装置。 ２３ 前記支持手段は、前記ウエハキヤリアを前
    記容器内の所定位置に嵌めるための構造体から成
    るものである特許請求の範囲第２１項記載の処理
    装置。 ２４ 前記第１連通手段は追加の容器によつて構
    成されている特許請求の範囲第２１項記載の処理
    装置。 ２５ 前記第２連通手段は追加の容器によつて構
    成されている特許請求の範囲第２１項記載の処理
    装置。 ２６ 前記第１連通手段は拡張器によつて構成さ
    れ、前記第２連通手段は抽出器によつて構成され
    ている特許請求の範囲第２１項記載の処理装置。 ２７ 前記容器内にある先行の液体を押のけるよ
    うに前記拡張器および容器へ通される後行の液体
    にプラグ流れ態様を付与するための手段が設けら
    れている特許請求の範囲第２６項記載の処理装
    置。 ２８ 前記第１連通手段は、前記第１密封手段と
    相互に嵌合し密封係合するための手段を含むもの
    である特許請求の範囲第２１項記載の処理装置。 ２９ 前記第２連通手段は、前記第２密封手段と
    相互に嵌合し密封係合するための手段を含むもの
    である特許請求の範囲第２１項記載の処理装置。 ３０ 前記容器を前記流体導管に密封係合させる
    ために該容器、前記第１連通手段および第２連通
    手段を軸方向に圧縮するための押圧手段が設けら
    れている特許請求の範囲第２１項記載の処理装
    置。 ３１ 前記第１および第２密封手段は、エラスト
    マー材で形成されている特許請求の範囲第２１項
    記載の処理装置。 ３２ 前記エラストマー材製の第１および第２密
    封手段は前記支持手段の方に向つて内方へ膨出さ
    せてある特許請求の範囲第３１項記載の処理装
    置。 ３３ 前記エラストマー材は、前記流体に対し実
    質的に不活性の弗素化ポリマーである特許請求の
    範囲第３１項記載の処理装置。 ３４ 前記流体導管を通る流体の流れ方向を逆転
    させるための手段が設けられている特許請求の範
    囲第２１項記載の処理装置。 ３５ 前記容器に圧入するために前記流体導管へ
    複数種の流体を順次に供給するための手段が設け
    られている特許請求の範囲第２１項記載の処理装
    置。
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