JPH06252119A - １個の半導体ウェーハを一度に洗浄するための装置および方法 - Google Patents

１個の半導体ウェーハを一度に洗浄するための装置および方法

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JPH06252119A
JPH06252119A JP3266441A JP26644191A JPH06252119A JP H06252119 A JPH06252119 A JP H06252119A JP 3266441 A JP3266441 A JP 3266441A JP 26644191 A JP26644191 A JP 26644191A JP H06252119 A JPH06252119 A JP H06252119A
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energy
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】１度に１個の半導体ウェハーをメガソニック、
または高周波数エネルギーによりウェハー表面より汚染
物質をとりのぞく半導体ウェハー洗浄システムの提供。 【構成】ウェハー１０は洗浄液を通じメガソニック又は
高周波エネルギーがウェハー表面近くで強められるよう
な形状のコンティナ２０の中に保持具６０で垂直に支持
されている。コンティナ底部にはエネルギー発生装置３
０が取付けられている。洗浄液は底部の配管からコンテ
ナに注入され、上部よりオーバーフローする。又底部配
管から汚染洗浄液を排出する。洗浄が終ると次にすすぎ
工程に入りコンティナにすすぎ流体が注入される。すす
ぎが終了すると、赤外、可視または紫外電磁界がコンテ
ィナ上部側壁に平行な遮蔽体から発生され、そのエネル
ギーによりウェハーを乾燥する。各工程中ウェハーは回
転装置により回転され、均一な作業がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】この発明は、半導体ウェーハの処理に関
するものである。より特定的には、この発明は、半導体
ウェーハからの汚染物質の除去のための改良された装置
および方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】半導体装置は、互いに隣接した異なって
ドープされた半導体の材料の複数の領域を置くことによ
って動作する。装置の電気的向上は、装置の製造におい
て使用される半導体材料の純度により強く影響される。
このことは、集積回路がより小さくされるときに特に当
てはまる。汚染物質は、より小さい装置における領域の
より大きい割合をとり、望ましい原子のためにより小さ
い場所を残す。したがって、より小さい装置においては
電流は半導体材料の純度により、より厳しく制限され
る。
【０００３】したがって、処理の間に装置に付着する汚
染する粒子の数は、注意深く制御されなければならな
い。半導体装置を含む集積回路は、典型的にはクリーン
ルームにおいて製造される。クリーンルームは、部屋の
環境に存在することが許容される塵のような粒子の数に
関して厳しい制御を有する部屋である。しかしながら、
クリーンルームに汚染する粒子が存在しないことを確実
にすることは不可能である。最も高度なクリーンルーム
さえも、たとえばオペレータの人間の存在や機械のため
に、その環境の中に粒子が存在し、それは処理中にウェ
ーハを汚染することがあり得る。
【０００４】典型的には、半導体装置は、クリーンルー
ムの環境に対して開放しておかれたエッチング液や洗浄
液のような浴において処理される。クリーンルームにさ
えも存在する塵の粒子は、浴剤の表面上に溜る。ウェー
ハが浴に挿入されるかまたは浴から除去されるときに、
ウェーハは浴の表面上に溜った多数の粒子にさらされ
る。したがって、粒子は、ウェット処理の間に半導体ウ
ェーハ表面に付着するようになる。浴表面における汚染
の回避には、ウェーハが長い時間期間の間液体と空気の
界面における汚染物質にさらされないように、ウェーハ
が迅速に浴に挿入されるかまたは浴から除去されること
が必要である。
【０００５】ウェーハが浴において費す時間に付加的に
制約を課するのは、ウェーハの表面上の浴剤の可能性の
ある有害な影響である。たとえば、もし半導体がエッチ
ング液に長くさらされすぎると、あまりに多くの半導体
材料がエッチング除去されるかもしれない。したがっ
て、ウェーハを処理薬液にさらす期間は、厳しく制御さ
れなければならない。
【０００６】処理中にウェーハを清浄にするために、い
くつかの器具が用いられており、それらはこの発明と密
接な関係を有する。１つの器具であるメガソニック（me
gasonic ）エネルギ洗浄装置は、半導体表面から汚染物
質を取除くために有利に用いられている。それは、ブラ
ン（Bran）氏への米国特許第４，８６９，２７８号にお
いて開示されている。メガソニックエネルギ洗浄装置
は、トランスミッタに固着された圧電トランスデューサ
を含む。トランスデューサは、それが振動するように電
気的に励起される。トランスミッタと組み合って高周波
数エネルギが液体を含むタンク内へ放出され、それによ
りタンク内の液体を振動させる。
【０００７】半導体ウェーハウェット処理タンクにおい
て使用されるときには、振動エネルギは、半導体ウェー
ハの表面にわたって向けられる。したがって、汚染物質
は、ウェーハの表面から振動させられて去る。ウェーハ
が除去されるときには、表面は、ウェーハが単に処理液
体の静止した浴に挿入されたときよりも清浄である。
【０００８】半導体ウェーハを清浄にするために利用さ
れる他の装置は、マックコーネル（McConnell ）氏らへ
の米国特許第４，６３３，８９３号、第４，７９５，４
９７号、第４，８５６，５４４号および第４，８９９，
７６７号において開示される。この装置においては、流
体はウェーハの表面にわたって連続して流れ、ウェーハ
が静止したままであり、かつ絶えず液体に浸されること
を許容する。したがって、処理中にはウェーハを１つの
浴から他の浴へ移動させるために機械は必要とされず、
かつウェーハはクリーンルームの環境にさらされない。
しかしながら、浴剤は単にウェーハ表面にわたって流
れ、緩い汚染物質を除去するだけである。もし汚染する
粒子がウェーハの表面に実質的にくっ付いていれば、こ
のシステムはそれを除去しないかもしれない。
【０００９】上述の論議から、半導体ウェーハ処理は、
かなりの監督を必要とすることが明らかである。したが
って、一括処理または複数のウェーハを同時に処理する
ことは、一般的に最も費用有効の手段であると考慮され
る。一括処理は、典型的には、もし一度に１個のウェー
ハが処理されれば完了できるウェーハの数に関して単位
時間当りに処理されるウェーハの数を増加させる。
【００１０】しかしながら、一括処理は多くの欠点を有
する。複数個の半導体ウェーハを同時に処理することに
より、各ウェーハからの汚染物質が処理液へ放たれる。
加えて、もし複数個のウェーハを保持するカセットが処
理中にたとえば落とされることにより偶然に害されれ
ば、各ウェーハは損傷を受け、それは有用性をなくすほ
どかもしれない。純度の必要条件が高くされると、それ
らは、特に一群全体については、ますます達成すること
が困難になる。また、ウェーハがより大きくかつより高
価になるにつれて、大きな一群の処理は、より危険性を
増す。
【００１１】
【発明の概要】この発明は、メガソニックまたは高周波
数エネルギ洗浄システムを使用して、一度に１個の半導
体ウェーハを洗浄する。メガソニック洗浄システムは、
タンクの底部に位置決めされる。流体は、ウェット処理
コンテナに底部から入り、かつ頂部においてコンテナか
ら溢れることを許容され得る。ダンプバルブで、ウェッ
ト処理コンテナの底部に付加的な出口が設けられる。コ
ンテナおよびメガソニック洗浄システムは、振動エネル
ギの流れをウェーハの各表面にわたって向けるように特
別に構成される。加えて、コンテナは、ウェーハの乾燥
がコンテナ内で行なわれることを許容する材料で構成さ
れることができ、それによって乾燥区域への輸送中のウ
ェーハへの損傷の可能性を除去する。
【００１２】この発明は、１個のウェーハの迅速な処理
を許容する。洗浄液がコンテナ内へかつコンテナから外
へ流れるうちに、汚染物質が除去される。この装置は、
複数個のウェーハを保持するカセットの損傷による歩留
まりの減少を考慮に入れるとき、典型的な一括処理シス
テムにおいてとられたウェーハ当りの時間量に匹敵する
時間量において１個のウェーハを処理することができ
る。換言すると、１個のウェーハが損傷を受けるときに
はより少ないウェーハが失われるので、このシステムの
平均処理時間は、一括処理システムに匹敵することがで
きる。
【００１３】「詳細な説明」この発明は、メガソニック
エネルギ洗浄システム３０と接続して、特殊なウェット
処理タンクまたはコンテナ２０を使用して１個の半導体
ウェーハ１０を処理する。簡単にするために、以下の論
議は、その装置の１つの局面に焦点を合わせ、それはそ
のウェーハ１０を洗浄する能力である。このことは、決
してこの発明の使用を単に半導体ウェーハ１０の洗浄だ
けに制限することはない。エッチングのような他の処理
がこの発明のシステムにおいて行なわれてもよい。
【００１４】図１および図２を参照すると、底壁２２お
よび４つの直立した側壁を有するウェット処理コンテナ
２０が示され、それは、１対の広い側壁５２および壁５
２に結合された１対の狭い端縁壁５４を含む。壁５２
は、上方へおよび内方へ傾斜する下方部分５２ａを含
み、それは垂直に延在する上方部分５２ｂへ通じ、それ
らは、近接して間隔をあけられた一般的に長方形の平行
な内部表面を有する。図２でわかるように、端縁壁５４
は垂直に延在し、かつ側壁５２の下方部分５２ａを結合
する下方部分および側壁５２の大きい平らな上方部分５
２ｂを結合する狭い上方部分を含む。
【００１５】１対の間隔をあけられたウェーハ支持６０
が、端縁壁５４と隣接してかつ上方側壁部分５２ｂの間
に延在して示される。これらの支持６０は概略的に例示
されているが、それらは、コンテナ内に位置決めされて
示される１個の円盤状のウェーハ１０と係合しかつそれ
を支持するように適当に形成されることが意図される。
理解され得るように、側壁５２および５４はわずかにウ
ェーハ１０の直径よりも高く、かつ側壁部分５２ｂの幅
および端縁壁５４の間隔はウェーハ１０の直径よりわず
かに大きい。側壁部分５２ｂの間の間隔は、ウェーハ１
０の厚さよりも大きいが、典型的にはたった１／４から
１／２インチだけある。したがって、側壁５２および５
４の主要部分は、ウェーハ１０が側壁５２からわずかに
間隔をあけられて壁の間に中央に整列されている状態
で、一般的に平らで長方形で垂直に配向された空間また
はチャンバ５６を規定する。また、ウェーハ１０の下方
端縁は、底壁２２からわずかに間隔をあけられる。
【００１６】側壁の下方部分は、図１に見られるよう
に、垂直に短く広く上方に傾斜するチャンバ５７をつく
る。このチャンバ５７は、図２に見られるように、ウェ
ット処理コンテナ２０の長さにわたって延在する。図１
から注目されるように、側壁５２および５４はコンテナ
２０の頂部において開放されており、したがってそれを
介してウェーハ１０が挿入されかつ引出されることがで
きる薄い長手のスロット状の開口部５８を作る。側壁が
ウェーハの上方端縁よりわずかに上に延在するだけであ
ることに注目されたい。ウェット処理コンテナ２０を上
に述べられかつ図１および図２に示される態様において
形成することは、ウェーハが処理流体に完全に浸される
ことを可能にするチャンバを結果としてもたらす。同時
に、ウェーハ１０の周囲の壁５２および５４の近接した
間隔は、必要とされる高価な処理流体の量を最小にす
る。タンク２０の頂部には、２つのウェア８０が、各側
壁５２および５４と隣接して位置決めされる。これらの
ウェア８０は、ウェット処理タンク２０から溢れる流体
をとらえる。タンク２０は好ましくは石英で作られる
が、ある溶液を含むためには他の材料が必要とされるか
もしれない。
【００１７】洗浄流体が、コンテナ２０の底部２２近く
の入口またはポート９０ａおよび９０ｂを介してウェッ
ト処理タンク２０内へ導入される。プラミング（Plumin
g ）システムＡは、異なった流体をタンクの外側に位置
決めされたスリー・ウェイバルブ９２に送り込む。その
３方向の第１の方向に位置決めされたときには、スリー
・ウェイバルブは、液体が流体をポート９０ａおよび９
０ｂへ向ける導管へ入ることを許容する。第２の位置に
おいては、バルブ９２は流体を出口またはドレイン９１
へ向ける。その３つの位置の第３の位置においては、バ
ルブ９２は閉じられる。
【００１８】圧電トランスデューサがウェット処理タン
ク２０の石英底部に付着させられ、それによってメガソ
ニックエネルギ洗浄システム３０を形成する。トランス
デューサ３２から使用可能な振動エネルギの量は、トラ
ンスデューサ３２の大きさにより制限され、すなわちよ
り大きいトランスデューサ３２はより多くの振動エネル
ギを生ずる。理解され得るように、トランスデューサの
幅は、ウェーハの厚さよりずっと大きい。この発明の１
つの模範的なものにおいては、トランスデューサは約１
インチの幅でありかつウェーハの直径と同じ長さであ
る。
【００１９】圧電トランスデューサ３２は、トランスデ
ューサ３２の下に側壁５２を介して延在する電気システ
ム１６０を介して電気的に振動するようにさせられる。
トランスデューサ３２の下に付加的に装着されるのは、
冷却システムであり、それは、冷却剤を動作するトラン
スデューサ３２上に噴霧するための少なくとも１個のノ
ズル１７０および冷却剤を処分するためのドレイン１８
０を含む。動作するトランスデューサ３２は、振動エネ
ルギをウェット処理コンテナの底壁２２へ伝達する。底
壁２２は、順にトランスミッタまたはカップラーとして
作用し、コンテナ２０内部の液体が振動するようにす
る。この実施例におけるトランスデューサ３２およびト
ランスミッタまたは底壁２２はどちらもこの実施例にお
いては一般的に平らであるので、振動エネルギは主とし
て垂直方向に向けられる。
【００２０】ウェット処理タンク２０の内部に形成され
たチャンバ５７は、振動トランスデューサ３２により生
じられた振動性エネルギの多くを獲得する。チャンバ５
７の角度を付けられた壁は、エネルギが直立に延在する
チャンバ５６内に結合されるようになるように、トラン
スデューサにより生じられた振動エネルギの反射を引起
こす。結合されたエネルギは、狭いチャンバ５６内の液
体を正確に振動させる。したがって、ウェット処理コン
テナ２０の特殊な形状は、システムの洗浄パワーに貢献
する。ウェーハ１０を取囲む狭い空間の割に大量のエネ
ルギは、目に見える効果を生み、それにおいては、液体
は実際にはチャンバ５６の頂部において上方に泡立つ。
【００２１】洗浄プロセスが完了すると、スリー・ウェ
イバルブ９２は、脱イオン水のようなすすぎ流体がプラ
ミングシステムＡから入口９０ａおよび９０ｂへ流れる
ことを許容するように、その第２の位置に方向を変えら
れる。脱イオン水は、ウェット処理コンテナ２０にある
洗浄流体を移し、洗浄流体がコンテナ２０の頂部からコ
ンテナ２０の上方端縁に位置決めされたウェア８０へ溢
れることを引起こす。溢れた流体は、プラミングシステ
ムにより処分される。
【００２２】洗浄流体がすべてすすぎ流体にとって変わ
られると、スリー・ウェイバルブ９２は閉じられる。次
いで、メガソニックエネルギ洗浄システム３０が駆動さ
れるか、またはそれが流体交換ステップの間に駆動さ
れ、すすぎサイクルの間にメガソニック振動洗浄の利益
を与えることができる。すすぎサイクルの間のメガソニ
ック洗浄は、洗浄サイクルの後でウェーハ１０にくっ付
いたままである粒子を除去する。したがって、半導体ウ
ェーハ１０は、洗浄サイクルと同様にすすぎサイクルに
おけるメガソニック洗浄を受けることによっても大いに
清浄にされる。
【００２３】すすぎ液体から汚染物質を除去するため
に、スリー・ウェイバルブ９２は、より多くの脱イオン
水を供給するために再び開放される。脱イオン水がコン
テナ２０に入ると、汚染された水は、コンテナ２０の頂
部からウェア８０に溢れ、処分される。水の表面の純度
を確実にするために、いくつかのすすぎサイクルを行な
うことができる。洗浄流体が、すすぎ流体がそれと取っ
て変わるにつれてウェット処理コンテナ２０の頂部から
溢れるので、半導体ウェーハ１０は、洗浄タンクからす
すぎタンクへ輸送される必要がない。したがって、輸送
に関連した損傷が避けられる。加えて、浴と浴の間の輸
送の間に以前に起こったクリーンルームの環境にさらす
ことのための汚染は除去される。さらに、クリーンルー
ムにおいてより少ない機械的装備が必要であり、それ
は、クリーンルームに存在する汚染物質の数を減少させ
る。
【００２４】すすぎプロセスが完了すると、ウェーハ１
０は乾燥区域へ移動させられる。しかしながらこれは、
機械的装備またはオペレータの人間の存在を必要とす
る。このゆえに、クリーンルームにおいて生じる汚染物
質の数をさらに減少させ、かつウェーハの品質を改良す
るために、乾燥は好ましくは１個の処理コンテナ２０に
おいて達成される。述べられたように、この発明のウェ
ット処理コンテナ２０は、好ましくは、研摩された透明
な石英またはサファイアのような透明な材料から構成さ
れる。電界を発生するための遮蔽９０が、ウェット処理
コンテナ２０の上方部分の第１の側壁５２に平行に与え
られることができる。これらの遮蔽９０が駆動されると
きには、赤外、可視、または紫外電磁界が発生される。
そのエネルギは、ウェット処理コンテナ２０の側壁５２
を介してコンテナ２０内のウェーハ１０を乾燥させるた
めに通過することができる。加えて、これらの電磁界
は、タンクを清浄にし、かつ殺菌するために使用されて
もよい。透明なコンテナ２０の壁は、乾燥能力に加え
て、行なわれるプロセスの観察を許容する。
【００２５】図３は、図１および図２の配置の変形を示
し、それにおいてはウェット処理コンテナ２０の底部に
おいてダンプバルブ１００が使用される。ウェット処理
コンテナ２０の形状およびチャンバ５６の内部のウェー
ハの位置決めは、先の実施例に類似している。ダンプバ
ルブ１００は、空気ピストン１１０およびテーブル１２
０を含み、そのテーブルはピストン１１０の頂上に装着
される。
【００２６】加えて、リセプタクル１４０がタンク２０
の底壁２２の下にある。概略的に示されたリセプタクル
１４０は、一般的に平行な側壁を有し、それはウェット
処理タンク２０の底壁２２の幅と同じだけ間隔をあけら
れる。しかしながら、リセプタクル１４０の形状には、
それがコンテナ２０から放出されるいかなる流体もとら
えかつ含むことができるということ以外には、制限がな
い。ピストン１１０は、もしタンク２０内に流体があり
かつピストン１１０が引っこめられれば流体がリセプタ
クル１４０内へ降りるように、リセプタクル１４０内に
装着される。
【００２７】ピストン１１０が延長されると、コンテナ
２０の側壁５２はテーブル１２０の端縁に当接する。し
たがって、テーブル１２０は、ウェット処理コンテナ２
０の底壁２２を作製する。材料の一般的に長方形のスト
リップは、ウェット処理タンク２０の底壁２２のまわり
に封止が作製されるように、テーブル１０２の当接する
区域および側壁５２の間にガスケット１３０を形成す
る。
【００２８】テーブルの頂上には、メガソニックエネル
ギ洗浄システム３０がある。トランスデューサ３２が、
石英で作られた平らなトランスミッタ３４の底部に固着
される。トランスミッタ３４は、その中心に大きい一般
的に長方形のオリフィス３８を有する一般的に長方形の
支持３６上に装着される。トランスデューサ３２は、オ
リフィス３８の内部にはまる。トランスミッタ３４およ
びその支持３６は、典型的には、同一の材料、たとえば
サファイアまたは石英から作られる。しかしながら、こ
の２つは、それらの間に作られる封止が漏洩を防止する
ものである限り、それらの目的のために適当な任意の材
料から製造することができる。トランスミッタ３４は、
その支持３６の上に静止する。支持３６は、トランスデ
ューサ３２の下に大きなオリフィスを有するベース１５
０上に装着される。ベースはテーブル１２０上に装着さ
れる。この配置は、そこにおいてトランスデューサ３２
が収容され、かつウェット処理タンク２０内部の液体か
ら遮蔽される開いた区域を作る。トランスデューサ３２
は、それにわたって電圧をかけることにより動作し、か
つ理解しやすい電気的警戒がそれが液体にさらされるこ
とを防止する。したがって、トランスミッタ３４および
その支持３６の間の封止の品質は、その２つの間の封止
がトランスデューサ３２を液体にさらされることから保
護するという点において重要である。トランスミッタ３
４および支持３６は、ウェット処理コンテナ２０の底部
２２における断面区域の内部にはまる。トランスミッタ
３４の縦方向の軸は、ウェット処理コンテナ２０の縦方
向の軸と整列させられる。
【００２９】トランスデューサ３２は、ベース１５０の
側壁の１つを介して延在する電気システム１６０により
付勢される。圧電トランスデューサ３２がウェット処理
コンテナ２０における洗浄液体を揺り動かすと、トラン
スデューサ３２は温かくなりがちである。トランスデュ
ーサ３２の延長された使用は、過熱を引起こすかもしれ
ない。したがって、１個またはより多くのノズル１７０
（ただ１個が示される）およびドレイン１８０を含む冷
却システムが、トランスデューサの下に、テーブル１２
０を介して設置される。ノズル１７０は、電圧が印加さ
れるにつれてそれが過熱されることを防止するために、
トランスデューサ３２の表面にわたって冷却剤を噴霧す
る。ドレイン１８０は、冷却剤がボックス区域を出るこ
とを許容する。ノズル１７０およびドレイン１８０は、
図面において分断されて示される。
【００３０】ピストン１１０が引込まれると、テーブル
１２０はウェット処理コンテナ２０の底部２２から移動
させられ、それによってコンテナ２０の液体内容物をコ
ンテナ２０の下のリセプタクル１４０内に放出する。駆
動されると、ピストン１１０は非常に迅速に引込み、ウ
ェット処理コンテナ２０の底部２２における大きなオリ
フィスを開ける。これは、ウェット処理コンテナ２０に
おける液体のリセプタクル１４０への非常に速い凅渇を
生ずる。
【００３１】ダンプバルブ時間１００の速度は、清浄な
ウェーハ１０の目標に貢献する。この流体の除去は半導
体ウェーハの洗浄においては厳しくないが、それは他の
形式の処理の間には厳しい。たとえば、ウェーハのエッ
チングの間には、ウェーハがエッチング液にさらされる
時間の長さは、エッチング除去される材料の量に厳しく
影響を与える。したがって、エッチング液の極端に速い
除去は、ウェーハの表面から失われる材料の量の正確な
制御を許容する。加えて、ウェーハはそこから処理液体
が放出される１個のウェット処理タンクに残存するの
で、別個のすすぎ浴への輸送中の損傷の可能性が除去さ
れる。
【００３２】この発明のさらに他の実施例が、図４に示
される。ウェット処理コンテナ２０の構成は、先の実施
例のウェット処理コンテナ２０の構成に類似している。
したがって、先に論議されたコンテナ２０の材料および
形状の利益は、この実施例と関係がある。加えて、ダン
プバルブシステム１００がこの実施例において用いられ
てもよい。
【００３３】この発明の注目に値する特徴は、ウェット
処理タンク２０の底壁２２に付着された２つのトランス
デューサ３２である。トランスデューサ３２は、約１イ
ンチの幅でありかつウェーハの直径と同じ長さである。
それらは、互いに非常に近接して、ウェーハ１０がトラ
ンスデューサ３２の間に静止するように、コンテナ２０
の底部２２の中心に向かって装着される。電気システム
１６０が、トランスデューサ３２の下に、ウェット処理
コンテナ２０の２つの側壁５２を介して延在する。加え
て、ノズル１７０およびドレイン１８０を含む冷却シス
テムが、コンテナ２０の底部支持２２ａを介して延在
し、かつ上述の１個のトランスデューサ３２の実施例に
おける冷却システムと類似して機能する。
【００３４】２つのトランスデューサ３２は、２倍のメ
ガソニックエネルギを供給する。トランスデューサ３２
が供給することができるエネルギの量は、上述のよう
に、その大きさにより制限される。しかしながら、トラ
ンスデューサの大きさは、トランスデューサ３２の大き
さが拡大されるにつれて圧電材料において増える抵抗の
量により制限される。加えて大きさを制限するのは、製
造の耐性である。たとえば、トランスデューサがより大
きく作られるに従って、圧電材料はより薄く作られる。
トランスデューサ３２は、それがあまりに薄いと非常に
壊れやすい。したがって、非常に大きい１個のトランス
デューサ３２の代わりに複数個のトランスデューサ３２
を使用することが有利である。加えて、この実施例の二
つから成るトランスデューサ３２は、ウェーハ１０の直
接に下に装着された１個のトランスデューサ３２より有
効にウェーハ１０の各表面に並行にエネルギを向ける。
【００３５】図５は、この発明の１個の半導体ウェーハ
１０の処理装置の他の実施例を示す。コンテナ２０の材
料および構成は、先の実施例におけるものと一般的に同
様であり、したがってそれの利益はこの実施例において
実現される。さらに、この実施例においてはダンプバル
ブシステム（図示せず）が使用されてもよい。
【００３６】この実施例における注目に値する差異は、
ウェット処理コンテナ２０の底壁２２の凹状の形状であ
る。タンクの凹状の底部２２は、タンク２０の外側上に
付着された凹状のトランスデューサ３２のためのトラン
スミッタとして作用する。メガソニック洗浄システム３
０の凹状の湾曲は、メガソニック振動エネルギを凹状の
底壁２２の湾曲の半径の２倍の距離または２Ｒ湾曲の頂
点から離れて位置決めされた点にメガソニック振動エネ
ルギを向ける。底壁２２の湾曲は、２Ｒの距離がメガソ
ニックエネルギが一般的にチャンバ５７の垂直に延在す
る部分への入口に向かってコリメートされかつ向けられ
ることを引起こす点に位置決めされるように、コンテナ
２０の寸法に従って設計される。この方策の主たる利点
は、トランスデューサの区域が所与の幅だけ平らなトラ
ンスデューサのそれを超えて増加させられることであ
る。したがって、伝達されるエネルギの量は増加され
る。
【００３７】図６および図７は、ウェーハがメガソニッ
クエネルギ洗浄システムにより生じられた液体の流れを
使用してその中心の周囲を回転することを許容する、羽
根車および回転子システムを例示する。この特徴は、上
記の実施例のいずれにも加えられてよいが、それは図１
および図２の構造を使用して示される。
【００３８】回転自在に装着されたローラ／羽根車２０
０およびローラ２１０は、ウェーハ支持６０に取って変
わる。図８において斜視図で示される要素２００は、典
型的には石英から製造されて軸２０４上に装着される、
２つの羽根車セクション２０２を有する。典型的にはシ
リコンのような適度な摩擦係数を有する弾性材料から作
られたリング状のウェーハ支持またはローラ２０５が軸
２０４上に、羽根車セクション２０２の間に装着され
る。ローラ２０５は、好ましくは、一般的にＶ状の表面
を有する。軸２０４は、ウェット処理タンク２０の側壁
５２ａに取付けられた支持２０６により支持される。し
たがって、ローラ２０５および羽根車セクション２０２
は、軸２０４の周囲を回転することができる。ローラ２
１０は、また、その上にウェーハ１０が静止しかつ中心
に置かれるＶ状の表面を有する。
【００３９】メガソニック洗浄システム３０のトランス
デューサ３２は、その長さが羽根車２００およびローラ
２１０の中心の間の距離に対応するような寸法を有す
る。したがって、それは、メガソニック振動エネルギを
羽根車の半分に向かって直接に垂直方向に向け、それが
矢印２２０ａにより示されるように回転することを引起
こす。羽根車２００が回転するにつれて、ウェーハは矢
印２２０ｂにより示されるように、反対方向に回転す
る。ローラ２１０は、矢印２２０ｃにより示されるよう
に、羽根車と同じ方向に回転するようにさせられる。し
たがって、ウェーハ１０の円周上の各点は、いくらかの
時間の長さの間、メガソニック洗浄器３０に近接した近
さにある。結果として、ウェーハ１０は、より均一に洗
浄される。
【００４０】１個のタンクの処理およびメガソニックエ
ネルギ洗浄システム３０のすすぎサイクルにおける探求
は、ウェーハ１０の品質を大いに改良する。第１に、こ
れらの装置を用いることは、ウェーハ１０表面上の汚染
の量を減少させる。洗浄液体がコンテナ２０から氾濫し
たときには除去されていなかったかもしれない粒子は、
今すすぎサイクルにおけるメガソニック洗浄によりウェ
ーハ１０の表面から揺り動かして取去られる。加えて、
ウェーハ１０はすすぎのために同一のコンテナ２０に残
存するので、ウェーハ１０を別個のすすぎコンテナに移
動させるための装置は不必要である。したがって、洗浄
システムにより、より少ない粒子が発生される。さら
に、機械的装置の減少は、半導体洗浄システムの製造の
費用を減少させる。さらに、ウェーハ１０を１個のウェ
ット処理タンク２０内に保持することにより、第１の洗
浄タンクから第２のすすぎタンクへの輸送間の損傷の可
能性が除去される。加えて、ウェット処理タンク２０の
頂部から引出される間にウェーハ１０が通過しなければ
ならない液体と空気の界面が存在しない。したがって、
この界面において典型的にとらえられた粒子による汚染
の可能性は除去され、より清浄なウェーハ１０を与え
る。加えて、もし余分のすすぎが望まれるならば、乾燥
に先立って新しいすすぎ剤をコンテナ２０に加えること
ができる。使用されたすすぎ剤はコンテナ２０から除去
されているので、既に除去された粒子によりウェーハ１
０が汚染される心配はない。
【００４１】上述の実施例の各々は、１個のウェーハ１
０が特別に構成されたウェット処理タンク２０内に置か
れることを許容し、それは、メガソニックエネルギ洗浄
システム３０の効果を強める。特別に構成されたタンク
２０は、ウェーハ１０を第１の洗浄浴から第２の洗浄浴
へ輸送し、かつ次いで別個の乾燥区域へ輸送する必要な
しに、ウェーハ１０の双方の表面が均一に洗浄されるこ
とを確実にする。上述の実施例の任意のものへの付加
は、動作の合間のウェット処理タンク２０の殺菌および
より均一な清浄な表面が得られるようにウェーハ１０を
回転させるための手段に備える。さらに、１個のウェー
ハ１０の処理の間の偶然の損傷と対比した一群のウェー
ハの処理の間の偶然の損傷の結果の歩留まりにおける減
少により、この発明の実施例は、一括処理システムにお
いて費されるウェーハ当りの時間に接近する時間におい
て清浄なウェーハ１０を与える。
【００４２】当業者は、この発明の１個のウェーハのメ
ガソニック処理装置は、半導体ウェーハの洗浄以外のプ
ロセスのために使用することができることを理解するで
あろう。また、メガソニック洗浄装置は、ウェット処理
コンテナの形状に結合されたときにウェット処理タンク
の狭い垂直に延在する領域における振動エネルギを強め
るであろう種々の設計のものであり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェット処理コンテナの底部に装着されたメガ
ソニック洗浄システムを示す、この発明の１つの実施例
の概略的な、断面の、端縁図である。
【図２】図１に示されるこの発明の実施例の概略的な、
断面の正面図である。
【図３】ウェット処理コンテナの底部におけるダンプバ
ルブの頂上に装着されたメガソニック洗浄システムを示
す、この発明の他の実施例の概略的な、断面の、部分的
端縁図である。
【図４】二つから成るトランスデューサの使用を示す、
この発明の他の実施例の概略的な、断面の、部分的端縁
図である。
【図５】底壁に組込まれた凹状のメガソニック洗浄シス
テムの使用を示す、この発明の他の実施例の概略的な、
断面の、部分的端縁図である。
【図６】ウェーハをその軸の周囲に回転させるための、
羽根車およびローラシステムの概略的な、断面の、端面
図である。
【図７】図６に示された実施例の概略的な、断面の、正
面図である。
【図８】図６および図７において示されたウェーハ回転
システムにおいて使用される羽根車の斜視図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェーハ ２０ 処理タンクまたはコンテナ ３２ トランスデューサ ３０ メガソニックエネルギ洗浄システム ５２ 側壁 ５７ チャンバ ５８ 開口部 ６０ ウェーハ支持 ８０ ウェア ９０ａおよび９０ｂ ポート ９１ 出口またはドレイン ９２ ツー・ウェイバルブ １６０ 電気システム １７０ ノズル １８０ ドレイン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １個の半導体ウェーハを一度に洗浄する
    ための装置であって、底壁および複数個の直立する壁
    と、２つの大きい平らな間隔をあけられたウェーハの表
    面が一般的に垂直に延在するようにウェーハを支持する
    ためのコンテナにおける支持とを有するコンテナを含
    み、前記直立する壁はウェーハを受取るための薄い平ら
    な垂直に配向された空間を規定する上方部分を含み、前
    記空間は互いから近接して間隔をあけられた平らな一般
    的に垂直に配向された表面を有する２つの側壁により規
    定される一般的に長方形の断面を有し、前記側壁は前記
    ウェーハの直径よりわずかに大きい距離互いから間隔を
    あけられた２つの端縁壁により結合され、前記直立する
    壁は、前記コンテナからのウェーハの引込みを受けかつ
    許容するために開いた上方端部に延在し、さらにウェー
    ハの表面からの粒子の除去の目的のためにコンテナにお
    ける洗浄液体を揺り動かすために前記コンテナにおいて
    メガソニックエネルギを上方に伝達するための前記コン
    テナの下方部分における装置を含む、装置。
  2. 【請求項２】 前記装置は、ウェーハの全体の幅にわた
    って一度に前記ウェーハの双方の側部上に洗浄する溶液
    を揺り動かすために十分なメガソニックエネルギを与え
    るようにされる、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記装置は、前記底壁上に装着され、か
    つ前記コンテナの上方端部の断面より実質的に大きい面
    積を占め、前記コンテナの側壁は、前記底壁に取付けら
    れかつ前記上方部分を結合するために上方にかつ内方に
    テーパする下方部分を含み、前記下方部分は、メガソニ
    ックエネルギを前記上方部分に導くように傾斜される、
    請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記装置は、前記空間断面よりずっと大
    きい表面面積を有するトランスデューサを含み、前記ト
    ランスデューサは前記断面より大きいパターンにおいて
    垂直に向けられるメガソニックエネルギを生じ、前記コ
    ンテナ側壁は、前記トランスデューサを取囲む前記底壁
    から延在しかつ前記上方端部に結合するために内方にテ
    ーパする下方部分を含み、それによってメガソニックエ
    ネルギのいくらかは、側壁に対して向けられ、かつコン
    テナに位置決めされたウェーハに隣接する液体の揺り動
    かしを生ずるために上方にかつ内方に偏向させられる、
    請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記底壁および前記装置は、底壁がコン
    テナの内容物を迅速に放り出すためのバルブとして働く
    ことができるように、底壁を下げかつ上げるようにされ
    たピストン上に装着される、請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記コンテナ側壁は、ウェーハを乾燥す
    るエネルギがコンテナにおいて位置決めされたウェーハ
    上に衝突するようにコンテナの壁を介して伝達されても
    よいように、石英または類似の透明な材料で作られる、
    請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ウェーハを回転するために前記コン
    テナにおける前記メガソニックエネルギにより引起こさ
    れる液体の流れにより動力を与えられる前記コンテナに
    おける駆動装置を含む、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記コンテナにおいて回転自在に支持さ
    れたウェーハを回転するために前記メガソニックエネル
    ギにより引起こされた液体の上方への流れによりパワー
    を与えられた駆動装置を含む、請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 薄い平らな要素を洗浄するための装置で
    あって、下方部分および前記要素を受取るための開いた
    上方端部を有するコンテナを含み、前記下方部分は、前
    記要素を受取るための薄い平らな垂直に配向された空間
    を規定するために互いに対して上方へかつ内方へテーパ
    する１対の間隔をあけられた側壁を有し、さらに、 前記要素の表面から粒子を除去する目的のためにコンテ
    ナにおける洗浄する流体を揺り動かすために前記コンテ
    ナにおいてメガソニックエネルギを上方へ伝達するため
    の前記コンテナの下方部分における装置を含み、前記装
    置は、メガソニックエネルギのいくらかがコンテナ側壁
    に対して向けられかつ前記要素に隣接したコンテナにお
    ける洗浄する液体の揺り動かしを生ずるように上方にか
    つ内方に偏向されるように、メガソニックエネルギを前
    記コンテナの上方端部の水平な断面よりも大きいパター
    ンにおいて垂直に向けて生じる、装置。
  10. 【請求項１０】液体のためのコンテナと、 メガソニックエネルギを液体の移動を生じるために液体
    に向けるように位置決めされたメガソニックエネルギ伝
    達装置と、 前記エネルギおよび移動に応答して、要素の機械的移動
    を生ずるための要素を含む、装置。
  11. 【請求項１１】 羽根車が回転することを引起こすよう
    な態様において前記エネルギおよび液体の移動の経路に
    位置決めされた前記コンテナにおいて装着された羽根車
    を含む、請求項９に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 半導体ウェーハまたはその種の他のも
    のを処理する方法であって、 ウェーハの平らな側部がチャンバの垂直な壁からわずか
    に間隔をあけられて垂直に延在する状態で、ウェーハを
    薄い平らな垂直に配向されたチャンバにおいて位置決め
    するステップと、 処理液体をチャンバに導入するステップと、 液体を揺り動かし、かつウェーハ上の粒子を緩めるため
    に、チャンバにおいて上方にメガソニックエネルギを向
    けるステップとを含む、方法。
  13. 【請求項１３】 コンテナのために液体を迅速に放出す
    るためにコンテナの壁におけるダンプバルブを開き、か
    つ同時に前記バルブの可動の部分上に装着されるメガソ
    ニックエネルギを生ずる装置を下げるステップを含む、
    請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記チャンバの垂直な壁から外方へか
    つ下方へ揺れる拡大されたチャンバ部分を設け、かつ前
    記チャンバ部分の壁を打つメガソニックエネルギが前記
    薄いチャンバに上方にかつ内方に向けられ、それによっ
    て前記ウェーハの側部に隣接して移動する前記メガソニ
    ックエネルギを集中させるように、前記メガソニックエ
    ネルギを前記チャンバ部分の幅にわたって与えるステッ
    プを含む、請求項１２に記載の方法。
JP3266441A 1990-10-16 1991-10-15 １個の半導体ウェーハを一度に洗浄するための装置および方法 Withdrawn JPH06252119A (ja)

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