JPH06151404A

JPH06151404A - 基板の溶液処理装置およびこれを用いた基板の溶液処理方法

Info

Publication number: JPH06151404A
Application number: JP31626192A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Inagaki; 靖史稲垣; Takeshi Aiba; 武相場
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-10-31
Filing date: 1992-10-31
Publication date: 1994-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】ウェット・エッチング、レジスト現像、レジ
スト剥離、自然酸化膜の除去、洗浄等、主として半導体
装置の製造工程に含まれる溶液処理（ウェット・プロセ
ス）の処理効率，均一性，再現性を向上させる。【構成】処理溶液５を満たす処理槽１の底面に凸条部
２を設ける。ウェハ４を積載したウェハ・キャリア３を
該処理槽１内へ下降させると、ウェハ４の縁部が凸条部
２に当接されて下降が停止され、それ以降はウェハ・キ
ャリア３のみが下降する。これにより、ガイド溝３ｂと
ウェハ４との重なり部分が一時的に解放され、この部分
における液交換や気泡の追い出しが促進される。搬送機
構の操作によりウェハ・キャリヤ３を矢印Ａ方向に繰り
返し昇降させれば、一層効率的な溶液処理が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板の溶液処理のための
装置および方法に関し、特に半導体基板（ウェハ）等の
基板に対して各種の溶液処理を行う際に、処理の効率，
均一性，再現性，安全性，スループット等を改善する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程には、種々の溶液
処理、いわゆるウェット・プロセスが行われる。このウ
ェット・プロセスには、エッチング、レジスト材料層の
現像、レジスト・マスクの剥離等のようにウェハの加工
に直接関連するプロセスと、自然酸化膜の除去、各種工
程において発生したパーティクルの除去、金属不純物や
有機汚染物質の溶解除去等を目的とする洗浄プロセスと
がある。

【０００３】このうち洗浄プロセスに関しては、研究レ
ベルでは薬品蒸気やプラズマを利用したドライ洗浄も検
討されている。しかし、これらドライ洗浄ではパーティ
クル除去ができないこと、１つのプロセスでは特定の限
られた汚染しか除去できないこと、ウェハの裏面を同時
洗浄することができないこと、スループットが低いこ
と、プラズマによる照射損傷が懸念されること等の問題
がある。したがって、ウェット洗浄の優位性は今後も揺
らがず、むしろその重要性は増大するものと考えられて
いる。

【０００４】現状の製造ラインにおいて広く採用されて
いる溶液処理方法では、複数のウェハを並べて収容する
ウェハ・キャリア（基板キャリア）を搬送機構で懸吊
し、このウェハ・基板キャリアを所定の処理シーケンス
にしたがって配列された処理槽間で水平移動させなが
ら、垂直移動により順次処理溶液に浸漬している。かか
る溶液処理方法に用いられる溶液処理装置の要部を、図
３に示す。ウェハ４はウェハ・キャリア３の側壁面に設
けられたガイド溝３ｂに挿入され、直立した状態で収容
されている。ウェハ・キャリア３の底面側は開放されて
いる。

【０００５】一方、搬送機構は、先端にチャック６が一
体的に取りつけられた一対の搬送アーム７と、該搬送ア
ーム７を駆動する図示されない駆動機構等からなる。上
記搬送アーム７が矢印Ｂ方向に回転すると、上記の２枚
のチャック６が互いに逆方向のスイング動作を行う。こ
の２枚のチャック６が互いに近づくと、その先端にウェ
ハ・キャリア３のフランジ部３ａを係合させてこれを懸
吊することができ、互いに離間するとウェハ・キャリア
３を解放することができる。

【０００６】ウェハ４の溶液処理を行う際には、上記搬
送機構を用いてウェハ・キャリア３ごと処理槽１０に浸
漬する。これにより、複数枚のウェハ４のバッチ処理が
行えるわけである。通常は、種類の異なる処理溶液５を
満たした処理槽１０が幾つか配列され、ある処理槽１０
内で所定の溶液処理が終了すると、次の処理槽１０へと
順次ウェハ・キャリア３が搬送される。

【０００７】たとえば、上記溶液処理が洗浄である場
合、処理溶液５としてはアンモニア−過酸化水素混合水
溶液（いわゆるＳＣ−１）、塩酸−過酸化水素混合水溶
液（いわゆるＳＣ−２）、あるいは純水等が用いられ、
これらにウェハ・キャリア３を順次浸漬させるわけであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なウェハ・キャリア３を用いたウェハ４の溶液処理方法
には、ガイド溝３ｂとウェハ４との間の微細な隙間に処
理溶液が浸入しなかったり、あるいは処理溶液が残留す
ることにより、処理の均一性や安全性等が劣化すること
が問題となっている。この問題を、図４および図５を参
照しながら説明する。

【０００９】図４に、ウェハ４を積載したウェハ・キャ
リア３の断面を示す。ここで、図中のハッチングを施し
た部分が、ガイド溝３ｂとウェハ４との幾何学的な重な
り部分、すなわち微細な隙間が形成される場所を表して
いる。かかる状態は、通常の溶液処理プロセスではウェ
ハ４が一旦ウェハ・キャリア３に積載されてしまうと溶
液処理が終了するまで変化しない。しかも、ウェハ・キ
ャリア３の構成材料としては疎水性の高いポリフッ化エ
チレン（通称テフロン）系の高分子材料が一般的に用い
られており、特に水系の処理溶液が上記の隙間の隅々ま
で浸入したり、あるいは一旦この隙間に入り込んだ処理
溶液を除去することを著しく困難としている。

【００１０】図５（ａ）は、かかる要因によりガイド溝
３ｂとウェハ４との間に処理溶液５が残留した状態を示
す。この処理溶液５が硫酸を含有する溶液であると、安
全性に問題が生ずる場合がある。たとえば、洗浄後のウ
ェハ４の乾燥法として近年、水よりも表面張力の小さい
イソプロパノールを用いた蒸気乾燥が高く評価されてい
るが、このイソプロパノールは硫酸と化学反応を起こ
す。さらに、次の処理槽にて別の処理が行われる場合に
は、前の処理槽の処理溶液５がウェハ・キャリア３と共
に持ち出されて次の処理槽の処理溶液５に混入する可能
性があり、これにより処理溶液５の組成や濃度が変化
し、溶液処理の均一性や再現性を劣化させる。

【００１１】一方、図５（ｂ）は、ガイド溝３ｂとウェ
ハ４との間に気泡８が発生した状態を示す。この状態
は、特に処理溶液５が粘性の高いリン酸系あるいは硫酸
系の溶液である場合に発生し易い。また、レジスト剥離
用の硫酸−過酸化水素混合液等のように発泡性を有する
溶液を処理溶液５として用いた場合には、やはり気泡８
が残留し易くなる。ウェハ４上の気泡８に接した領域に
は薬液や純水が接触しないため、未処理領域や未洗浄領
域が発生することとなる。かかる処理溶液５や気泡の残
留は任意に生ずるため、これがロット間の処理のバラつ
きを生み、溶液処理の均一性や再現性を大きく劣化させ
る原因となる。

【００１２】そこで本発明は、これらの問題を解決し、
ガイド溝３ｂとウェハ４との間の微細な隙間においても
処理残りや洗浄残りを発生させない溶液処理装置および
溶液処理方法を提案することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の基板の溶液処理
装置は、上述の目的を達成するために提案されるもので
あり、処理溶液を満たした処理槽と、ガイド溝にて基板
を保持する基板キャリアを懸吊して前記処理溶液中に浸
漬する搬送手段を備えた装置であって、前記処理槽の底
面に、前記基板キャリアの底面側開放面から露出する前
記基板の縁部と当接されることにより該基板と前記ガイ
ド溝との接触部を一時的に開放させるための突起が設け
られてなるものである。

【００１４】また、本発明の基板の溶液処理方法は、上
述の基板の溶液処理装置を用い、前記搬送手段を用いて
前記基板キャリアを前記処理槽内で昇降させることによ
り、前記突起と前記基板の縁部との当接と離間とを反復
させるものである。

【００１５】

【作用】本発明の基本的な考え方は、基板キャリアと基
板との間の微細な隙間における液交換を円滑に行わせる
ことにより、溶液処理の効率、均一性、再現性を向上さ
せることである。そのためには、両者の近接状態を固定
化せず、ガイド溝を随時解放してその中へ処理溶液が円
滑に流入させるようにすることが必要である。

【００１６】本発明によれば、基板を積載した基板キャ
リアを搬送手段を用いて処理槽内へ搬入する際、処理槽
の底面に設けられた突起が上記基板キャリアの底面側解
放面から進入して基板の縁部に接触するので、引き続き
基板キャリアが下降する間も基板の下降のみが妨げられ
る。このため、基板キャリアが処理槽の底面に接触され
た際には基板のみがガイド溝に沿って押し上げられた形
で保持されることになる。これにより搬入前の両者の間
の重なり部分が解放され、この部分に処理溶液が容易に
進入できるようになる。

【００１７】さらにこのとき、上記の搬送手段による基
板キャリアの昇降動作を繰り返し、前記突起の前記基板
の縁部との当接と離間とを反復させれば、基板はガイド
溝に沿って上下に往復運動し、このガイド溝内への処理
溶液の流入を促進する。したがって、前の処理槽から次
の処理槽への処理溶液の持ち出しや、気泡の閉じ込めを
効果的に解消することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について、図
１および図２を参照しながら説明する。なお、これらの
図面の参照符号は、前述の図３ないし図５と一部共通で
ある。本実施例で用いた溶液処理装置の構成の概略は、
ほぼ図３を用いて前述したとおりであるが、従来の処理
槽１０に替えて新しい処理槽１が採用されている。

【００１９】この処理槽１は、図１に一部破断して示さ
れるように、直方体の筐体の底面中央において長辺方向
に沿った凸条部２を有している。この凸条部２は、断面
形状が略半円弧状をなし、その短辺方向の幅は、ウェハ
・キャリア３の底面側解放面に進入できる大きさとされ
ている。また、その長手方向の長さは、ウェハ・キャリ
ア３の側壁面との衝突を避けるためのスペースを確保す
るために、処理槽１の長辺よりも若干短く設定されてい
る。さらにこの凸状部２の高さは、十分な液交換を行い
得る高さにウェハ４をガイド溝３ｂに沿って押し上げる
ことができ、しかもウェハ４をウェハ・キャリア３から
逸脱させない範囲に適宜設定されている。

【００２０】次に、この処理槽１を用いたウェハ４の溶
液処理方法について、図２を参照しながら説明する。ま
ず、図２（ａ）に示されるように、ウェハ４を積載した
ウェハ・キャリア３はそのフランジ部３ａにて図示され
ない搬送機構の末端部を構成するチャック６と係合され
ることにより懸吊される。

【００２１】図２（ｂ）は、このウェハ・キャリア３を
上記処理槽１に満たされた処理溶液５中へ浸漬する過程
において、ウェハ４の縁部と凸条部２が最初に接触した
状態を示している。この時点ではまだ、ウェハ４とガイ
ド溝３ｂとの重なり状態は、図２（ａ）に示される状態
と何ら変化していない。

【００２２】しかし、これ以降はウェハ・キャリア３の
みが下降し、ウェハ４の下降は凸条部２により妨げられ
る。この結果、図２（ｃ）に示されるように搬入前のウ
ェハ４とガイド溝３ｂとの間の近接状態が変化し、両者
の間の重なり部分が解放される。つまり、前出の図４に
おいてハッチングを施した部分に、処理溶液５が容易に
流入できるようになるわけである。

【００２３】ここで、図示されない搬送機構を用いてウ
ェハ・キャリア３を矢印Ａ方向に昇降させれば、図２
（ｂ）に示される状態と図２（ｃ）に示される状態とが
交互に繰り返される。つまり、ガイド溝３ｂの内部では
ウェハ４の縁部による撹拌効果も手伝って処理溶液５の
流入と排出とが繰り返され液交換が促進される。また、
ガイド溝３ｂの内部に気泡が存在している場合には、こ
れを効率良く追い出すことができる。

【００２４】上記処理溶液５として純水を用い、実際に
ウェハ４の純水洗浄を行ったところ、従来おおよそ１０
分間を要していた洗浄時間を約半分に短縮することがで
きた。しかも、ロット間の洗浄効果のバラつきも解消さ
れた。もちろん、イソプロパノール蒸気乾燥において危
険な化学反応が進行することもなかった。

【００２５】なお、本発明は上述の実施例に何ら限定さ
れるものではない。たとえば、処理槽の底面に設けられ
る突起の幅，長さ，高さ，断面形状等は使用されるウェ
ハ・キャリアの搬入に支障を及ぼさない範囲で適宜変更
することが可能である。また、以上の説明は基板として
半導体ウェハを用いることを想定して行ったが、同様の
問題を生じ得る他の種類の基板にも適用することが可能
である。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば基板キャリアのガイド溝とと基板との間に形
成される微細な隙間に残留する前工程の処理溶液や気泡
が、所望の工程の処理溶液で十分に置換される。したが
って、基板上に未処理領域や未洗浄領域が残らず、処理
の効率，均一性，再現性を高めることができる。また残
留処理溶液に起因する汚染や危険を回避することができ
る。さらに、処理時間が短縮するため、スループットを
向上させることも可能となる。しかも、本発明は既存の
装置の簡単な改造で対応でき、何ら高価な設備投資を要
するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板の溶液処理装置に含まれる処理槽
を一部破断して示す概略斜視図である。

【図２】本発明の基板の溶液処理方法を説明するための
概略断面図であり、（ａ）はウェハを積載したウェハ・
キャリアにチャックを係合させた状態、（ｂ）はウェハ
をウェハ・キャリアごと処理溶液中に浸漬した際に、ウ
ェハの縁部が処理槽底面の凸条部に当接された初期状
態、（ｃ）はウェハ・キャリヤがさらに下降し、ウェハ
を浮かせて保持した状態をそれぞれ表す。

【図３】一般的なウェハの溶液処理装置の要部を示す概
略斜視図である。

【図４】通常の積載状態におけるウェハとウェハ・キャ
リアとの幾何学的な重なり状態を示す模式的断面図であ
る。

【図５】従来の基板の溶液処理における問題点を説明す
るための模式的断面図であり、（ａ）はウェハ・キャリ
アのガイド溝とウェハとの間に処理溶液が液滴状に残留
した状態、（ｂ）はガイド溝とウェハとの間に気泡が残
留した状態をそれぞれ表す。

【符号の説明】

１・・・処理槽２・・・凸条部３・・・ウェハ・キャリア３ａ・・・フランジ部３ｂ・・・ガイド溝４・・・ウェハ５・・・処理溶液６・・・チャック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理溶液を満たした処理槽と、ガイド溝
にて基板を保持する基板キャリアを懸吊して前記処理溶
液中に浸漬する搬送手段を備えた基板の溶液処理装置で
あって、前記処理槽の底面には、前記基板キャリアの底面側開放
面から露出する前記基板の縁部と当接されることにより
該基板と前記ガイド溝との接触部を一時的に開放させる
ための突起が設けられてなることを特徴とする基板の溶
液処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の基板の溶液処理装置を
用い、前記搬送手段を用いて前記基板キャリアを前記処
理槽内で昇降させることにより、前記突起と前記基板の
縁部との当接と離間とを反復させることを特徴とする基
板の溶液処理方法。