JPH04253332A - 半導体ウェーハ処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハ（半導体基板
）のウェット処理装置（液相中で処理する装置）に関す
るもので、特にウェーハ裏面のエッチング処理に使用さ
れるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来ウェーハ裏面のエッチング処理に使
用されるスプレー方式の半導体エッチング装置の一例に
ついて説明する。

【０００３】ウェーハ表面（素子パターンが主として形
成される面）に、耐エッチング液の保護膜を塗布した後
、ウェーハ表面を下にして、ウェーハチャック上にウェ
ーハを載置保持する。ウェーハチャックを低速回転しな
がら、ウェーハ裏面上に処理液を滴下（スプレー）して
薬液処理を行なう。次に純水ノズルより、ウェーハ裏面
上に純水を滴下（スプレー）して洗浄を行なう。純水洗
浄処理が終了すると、ウェーハチャックは高速回転して
、ウェーハ乾燥を行なっていた。

【０００４】上記方法では、ウェーハ表面が処理液に侵
されないように表面に保護膜を塗布する工程が必要であ
った。そのため（１）保護膜の塗布及び除去工程が入る
ので、自動化が比較的難しく、処理時間も長くなり、作
業ミスなどにより製造歩留りも良くなかった。（２）処
理液以外の薬液（保護膜形成液及び除去液）を必要とす
る。（３）保護膜の塗布及び除去のための設備を必要と
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これまで述べたように
、ウェーハ裏面のみを薬液処理する従来技術においては
、表面に保護膜を形成し、エッチング処理後、該保護膜
を除去するという諸工程があり、自動化が困難、処理作
業に時間がかかり過ぎる、エッチング以外の薬液が必要
になるなどの課題がある。

【０００６】本発明の目的は、前記従来技術の諸問題を
解決し、ウェーハの一方の主面のみを均一に、短時間で
薬液処理することができ、かつ被処理ウェーハの供給か
ら、薬液処理、洗浄、乾燥の諸工程を経て処理済みウェ
ーハ収納まで連続して実行できる自動機構とし、製造歩
留りの向上、工程時間の短縮、薬液使用量の減少及び作
業の安全性をはかった半導体ウェーハ処理装置を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段とその作用】本発明の請求
項１に係るウェーハ処理装置は、（ａ）薬液を下方から
上方に流しオーバーフローさせて半導体ウェーハを薬液
処理する内槽と、該内槽の側壁を取り囲み、オーバーフ
ローする薬液を収納する外槽とをもつ処理槽と、（ｂ）
前記内槽内の所定位置に、前記ウェーハの被処理面（例
えば裏面）を下にして載置するための例えば支持ピンの
ようなウェーハ載置部材と、（ｃ）内槽底部の開口より
該内槽内に薬液を供給する薬液供給手段と、（ｄ）処理
槽内の薬液を前記開口（薬液供給、排出両用）を含む排
液口より排出する薬液排出手段とを有し、内槽に薬液を
供給して液面を上昇させ、表面張力により前記ウェーハ
を液面に浮かべて前記被処理面を薬液処理する薬液処理
機構を具備したものである。この処理装置によれば、ウ
ェーハ表面に保護膜を形成しないでも表面は液に触れな
いので処理されず、被処理面（裏面）のみの薬液処理が
可能となり、従来技術における保護膜の形成、除去に伴
う前記諸問題は解決される。また薬液はオーバーフロー
により常に更新されるので、均一で短時間の処理が可能
となる。また内槽底部の開口を薬液の供給のみならず排
出にも使用できるようにして、処理後の急速な薬液の排
出を可能にした。

【０００８】本発明の請求項２に係るウェーハ処理装置
は、請求項１の薬液処理機構に、ウェーハ上面（薬液処
理されない面で、例えば表面）に沿って放射状に流出す
る不活性ガスの放出手段を付加したものである。

【０００９】これはウェーハ上面に作用する気圧を軽減
してウェーハに浮力を与え、かつウェーハ上面が薬液に
濡れるのを防止し、これにより薬液処理面を被処理面（
下面または裏面）のみに、より確実に限定できる。

【００１０】本発明の請求項３に係るウェーハ処理装置
は、請求項１または請求項２記載のウェーハ処理装置の
薬液処理機構と、洗浄後のウェーハ端面を複数個の溝付
きローラーの溝部に保持し、高速回転でウェーハの表面
及び裏面を乾燥する機構と、機構間を非接触でウェーハ
を搬送する搬送手段とを具備したことを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項３に係る処理装置によれば、被処理
ウェーハの供給から、処理済みウェーハの収納までの諸
工程とその間のウェーハの搬送とを、ウェーハの表面及
び裏面の両主面に接触することなく、自動機械化するこ
とが可能となる。これにより処理工程の内容管理が十分
にでき、製造歩留りの向上、工程時間の短縮など生産性
の大幅な改善が得られる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の請求項１に係る薬液処理機
構５０の実施例の構成を示す断面図である。同図におい
て処理槽１は、薬液２を下方から上方に流しオーバーフ
ローさせて半導体ウェーハ３を薬液処理する内槽４と、
内槽４の側壁を取り囲みオーバーフローする薬液２ａを
収納する外槽５とから成る２重筒構造の処理槽である。 内槽４の内側には、複数本のガイドピン６が、ウェーハ
３より若干大きな直径の円周上に配設される。ガイドピ
ン６内には、その高さが内槽側壁より高くない数本のウ
ェーハ支持ピン７が設けられる。ウェーハ３は、ガイド
ピン６とウェーハ支持ピン７によって決まる内槽内の所
定位置に、ウェーハの被処理面（この実施例では裏面）
を下にして載置される。なおウェーハ載置部材は、ガイ
ドピン６及びウェーハ支持ピン７等より構成される。薬
液２は、内槽底部の開口８から、薬液供給手段９により
、内槽内に供給される。薬液供給手段９は、フィルタな
どを含む薬液タンク９ａ、供給ポンプ９ｂ及び供給バル
ブ９ｃ等から構成される。薬液排出手段１０は、薬液タ
ンク９ａ及び排出バルブ１０ａ等から成り、排出手段１
０により、内槽内の薬液２は開口８を経て、また外槽内
の薬液２ａは外槽５の底部に設けられた排液口１１を経
て、それぞれ排出される。所望により内槽底部に開口８
のほかに排液口を設け、内槽内の薬液を急速に排出する
ようにしても良い。

【００１３】次に薬液処理機構５０の使用方法について
説明する。まず被処理ウェーハ３を、後述の搬送手段に
より、非接触で内槽４のガイドピン６内に設けたウェー
ハ支持ピン７上に、被処理面（裏面）を下にして載置す
る。次に薬液供給手段９の供給バルブ９ｃを開け、内槽
４の底部開口８から薬液２を内槽４に供給し、液面を上
昇させてオーバーフローする。オーバーフローした薬液
２は外槽５に収納され、排液口１１を経て、薬液タンク
９ａに回収される。ウェーハ３は、薬液２の液面に表面
張力により浮遊し、ウェーハ３の裏面を薬液処理する。 ウェーハ３は、ガイドピン６により一定位置内に保持さ
れる。ウェーハ裏面処理が終了すると薬液供給バルブ９
ｃを閉じ、排液バルブ１０ａを開けて、開口８から急速
に薬液２を排出する。薬液を排出すると、処理済みウェ
ーハ３はウェーハ支持ピン７上に載置される。

【００１４】薬液処理機構５０によれば、ウェーハ表面
に耐エッチング用の保護膜を形成することなく、ウェー
ハ表面のみのエッチングが可能である。また薬液２は、
内槽４の下方から上方に向かって流れ、ウェーハ裏面に
当たってオーバーフローして外槽５より排出されるので
、ウェーハ裏面に接触する薬液は常に更新され、均一で
短時間の処理が可能となる。

【００１５】図２は請求項２に係る薬液処理機構５１の
実施例の構成を示す断面図である。なお同図において図
１と同符号は同一部分もしくは対応部分を示す。薬液処
理機構５１は、図１に示す薬液処理機構５０に、不活性
ガス放流手段２０を付加したものである。不活性ガス放
流手段２０は、表面張力により液面に浮かべたウェーハ
３の上方に、該ウェーハ３と非接触にセットされ、ウェ
ーハ表面に沿って内から外周辺に向かって不活性ガス（
この実施例ではＮ２　ガス）を放射状に流出する。ガス
放流手段２０は、内部材２１と、内部材２１の外周壁を
包む外筒２２と、外筒２２の内周壁と内部材２１の外周
壁との間に形成される流路２３と、多数の小孔２４を持
つ整流部材２５と、待機位置と薬液処理位置との間を移
動する図示しない移動手段（この実施例では昇降手段２
８）等とから構成される。

【００１６】図３は、整流部材２５のＡ−Ａ線断面図で
あり、不活性ガス供給パイプ２６より流入するＮ２　ガ
ス２７の流速及びその方向を均一化する。

【００１７】次に薬液処理機構５１の使用方法について
説明する。前記処理機構５０の場合と同様に、ウェーハ
３をウェーハ支持ピン７上に載置する。次に不活性ガス
放流手段２０を下降させ、ウェーハ３に対向し、これと
約数ｍｍの間隙を保った位置にセットする。次に内槽４
の底部開口８から薬液２を供給するとともに、不活性ガ
ス放流手段２０の供給パイプ２６よりＮ２　ガスを流路
２３に流す。Ｎ２　ガスを流した状態で、液面を上昇し
オーバーフローさせる。ウェーハ３は薬液２の液面に表
面張力などにより浮遊し、ウェーハ３の裏面は薬液処理
される。薬液処理が終了すると、開口８から薬液２を排
出し、処理済みウェーハ３はウェーハ支持ピン７上に載
置されるとともに供給パイプ２６からのＮ２　ガスの供
給を停止する。

【００１８】機構５１においては、ウェーハ面に沿って
内から外周辺に向かってＮ２　ガスを放射状に流出させ
ることにより、内部材２１の底面とウェーハ３との間隙
中の気圧は大気圧以下となり、ウェーハ３は気圧の減少
量にほぼ比例した浮力を受けるとともにウェーハ３の外
周辺にはＮ２　ガスのカーテンが形成される。これらは
ウェーハ上面が薬液に濡れるのを防止し、薬液処理をウ
ェーハ下面のみに確実に限定することができる。

【００１９】図４は、請求項３に係る半導体ウェーハ処
理装置の一実施例を示す斜視図である。該装置は架台３
１、ウェーハ供給機構３２、薬液処理機構５０または５
１、洗浄機構３３、ウェーハ乾燥機構３４、ウェーハ収
納機構３５、ウェーハ搬送手段３６、クリーン機構３７
、制御機構３８及び図示しない薬液供給及び排液機構等
より構成される。

【００２０】図５及び図６は、ウェーハ乾燥機構３４の
回転軸ＭＭ´を含む部分断面図及びＢ−Ｂ断面を矢印方
向に見た下面図である。両図において、複数（例えば６
本）の可動指６１は、一方の端部にローラー６２を持ち
、ローラー６２の側面の溝部をウェーハ４１の側壁に当
接して該ウェーハを保持する。また可動指６１は、ロー
ラー６２と可動指重心Ｇとの間の取付け部６４を、可動
指取付け回転ユニット６５の周辺部に蝶着し、取付け部
６４を支点として回転軸ＭＭ´に向かって回動６８でき
るように設けられる。可動指取付け回転ユニット６５は
、回転軸ＭＭ´を有し、上面には上板６６を設け、下面
には突き出た回転軸筒６７を持つ。可動指取付け回転ユ
ニット６５の内部には、シリンダ７０、空気供給孔７１
、ストッパー７２及びスプリング７３等からなる６組の
押圧ユニット６９が放射状に設けられる。押圧ユニット
６９の一端は、可動指６１の下端近傍と連結され、空気
を供給することにより、可動指６１の下端を外方に押圧
し、ローラー６２を閉じる。可動指取付け回転ユニット
６５は、駆動モーター７４により回転するが、回転中も
シリンダ７０に空気を送り続けることができるように、
ベアリング７５に空気漏れを防ぐためのシール７６を装
着したブラケット７７を介して連結される。

【００２１】次に上記ウェーハ乾燥機構３４の使用方法
について説明する。ウェーハ４１をセットするときは、
空気の供給はなく、押圧ユニット６９のスプリング７３
の作用により、ローラー６２は開いた状態にある。ウェ
ーハ搬送手段３６により、被乾燥ウェーハは、その側壁
がローラー６２の溝部に対向するように保持される。次
に空気を供給すると、６組のシリンダ７０は同時に作動
し、可動指６１の下端近傍は外方に押圧され、ローラー
６２は閉じ、ウェーハはローラーの溝部により把持され
る。次に駆動モーター７４を始動し、ウェーハ４１を高
速回転し、スピン乾燥を行なう。可動指６１の重心Ｇは
、支点となる取付け部６４より下方にあるので、回転時
に遠心力Ｆによって可動指６１の下端は遠心方向に動き
、ローラー６２は閉じるように動作する。したがって回
転時のウェーハ４１の把持力を高める。ウェーハ４１を
取り外す際は、空気供給を停止するとスプリング７３の
力でシリンダ７０が元の位置に戻り、可動指６１が開き
、ウェーハ４１は取り外される。

【００２２】この乾燥機構３４によれば、ウェーハの側
壁を点接触で保持するので、ウェーハ面に洗浄液が残っ
たり、ウェーハ面を傷つけることもなく、またウェーハ
を把持する力は、押圧ユニットによる把持力のほか、回
転数の増加に比例して増加する遠心力Ｆによる把持力を
付加したので、回転時のウェーハの把持力は高められ、
ウェーハが外れる恐れはない。

【００２３】次に図４に示す半導体ウェーハ処理装置の
動作について、同図を参照しながら説明する。キャリア
４２に収納された被処理ウェーハ４１を、ウェーハ供給
機構３２により、所定位置に搬送すると、ウェーハ搬送
手段（ソーラー　　リサーチ研究所製）３６により、ウ
ェーハ４１を非接触で保持し、薬液処理機構５０に搬送
し、図１に示すガイドピン６内に設けたウェーハ支持ピ
ン７上に載置する。以下前記と同様に、ウェーハ４１の
裏面のみの薬液処理が行なわれる。薬液処理を終了する
と薬液が排出され、処理済みウェーハ４１は再びウェー
ハ支持ピン７上に載置される。ウェーハ支持ピン７上の
ウェーハ４１は、ウェーハ搬送機構３６により、非接触
で保持され、洗浄機構３３に搬送され、水洗洗浄が行な
われる。洗浄機構３３は、公知の装置を使用することが
できる。本実施例では、前記ウェーハ乾燥機構３４とほ
ぼ同様の機構を持ち、ローラー溝により保持されるウェ
ーハ裏面と可動指取付け回転ユニット６５の上板６６と
の空間を十分大きくしたものを使用し、ウェーハを低速
回転させながら、斜め下方から洗浄水をウェーハ裏面に
噴射して、ウェーハ裏面を洗浄する。洗浄済みウェーハ
４１は、ウェーハ搬送手段３６により、非接触で乾燥機
構３４に搬送され、前述のスピン乾燥が行なわれる。乾
燥されたウェーハ４１は、ウェーハ収納機構３５により
、一枚ずつキャリア４２に収納される。上記動作は制御
機構３８からの指令により自動的に連続して行なわれる
。

【００２４】上記のウェーハ処理装置では、ウェーハの
供給から処理済みウェーハの収納まで、ウェーハの主面
に触れることなく、搬送及び処理が行なわれる。これに
より処理工程の内容管理が十分にでき、品質の均一化と
製造歩留まりの向上、工程時間の短縮（従来の約１／３
）など生産性の大幅な改善が得られる。

【００２５】

【発明の効果】これまで述べたように、本発明のウェー
ハ処理装置においては、保護膜を形成しないで、ウェー
ハの一方の主面のみの薬液処理が可能となり、従来技術
の前記諸問題を解決することができた。本発明により、
ウェーハの一方の主面のみを均一に、短時間で薬液処理
することができ、かつ被処理ウェーハの供給から、薬液
処理、洗浄、乾燥の諸工程を経て処理済みウェーハ収納
まで連続して実行できる自動機構とし、製造歩留りの向
上、工程時間の短縮、薬液使用量の減少及び作業の安全
性が得られる半導体ウェーハ処理装置を提供することが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に係る薬液処理機構の実施例
の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の請求項２に係る薬液処理機構の実施例
の構成を示す断面図である。

【図３】図２に示す薬液処理機構の整流部材のＡ−Ａ断
面図である。

【図４】本発明の請求項３に係るウェーハ処理装置の一
実施例を示す斜視図である。

【図５】図４に示すウェーハ処理装置の乾燥機構の回転
軸を含む部分断面図である。

【図６】図５に示す乾燥機構のＢ−Ｂ断面を矢印方向に
見た下面図である。

【符号の説明】

１　　処理槽 ２　　薬液 ３　　半導体ウェーハ ４　　内槽 ５　　外槽 ６　　ガイドピン ７　　ウェーハ支持ピン ８　　開口 ９　　薬液供給手段 １０　　薬液排出手段 １１　　排液口 ２０　　不活性ガス放流手段 ２１　　内部材 ２２　　外筒 ２３　　Ｎ２　ガスの流路 ３２　　ウェーハ供給機構 ３３　　洗浄機構 ３４　　ウェーハ乾燥機構 ３５　　ウェーハ収納機構 ３６　　ウェーハ搬送手段 ４１　　被処理ウェーハ ４２　　キャリア ５０　　薬液処理機構 ５１　　薬液処理機構 ６１　　可動指 ６２　　ローラー ６４　　取付け部 ６５　　可動指取付け回転ユニット ６９　　押圧ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）薬液を下方から上方に流しオーバー
   フローさせて半導体ウェーハを薬液処理する内槽と、該
   内槽の側壁を取り囲み、オーバーフローする薬液を収納
   する外槽とをもつ処理槽と、（ｂ）前記内槽内の所定位
   置に、前記ウェーハの被処理面を下にして載置するため
   のウェーハ載置部材と、（ｃ）内槽底部の開口より該内
   槽内に薬液を供給する薬液供給手段と、（ｄ）処理槽内
   の薬液を前記開口を含む排液口より排出する薬液排出手
   段とを有し、内槽に薬液を供給して液面を上昇させ、表
   面張力により前記ウェーハを液面に浮かべて前記被処理
   面を薬液処理する薬液処理機構を具備することを特徴と
   する半導体ウェーハ処理装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の薬液処理機構に、表面張力
   により液面に浮かべたウェーハの上方に該ウェーハと非
   接触に設けられ、ウェーハ面に沿って内から外周辺に向
   かって不活性ガスを放射状に流出する不活性ガス放流手
   段を付加したことを特徴とする半導体ウェーハ処理装置
   。
3. 【請求項３】薬液処理されたウェーハを洗浄する洗浄機
   構と、　　洗浄後のウェーハを該ウェーハ端面を複数個
   の溝付きローラーの側面溝部に当接して保持し、高速回
   転してウェーハの両主面を乾燥するウェーハ乾燥機構と
   、　　機構間を非接触でウェーハを搬送する搬送手段と
   を具備することを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の半導体ウェーハ処理装置。