JPH0691053B2 - 半導体ウエハの処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、処理装置、特に半導体装置の製造に用いられ
るウエハの処理を行う際に、内部雰囲気と外部雰囲気と
の遮断が特に必要とされる蒸気エッチング等の処理を行
う処理装置に適用して有効な技術に関する。

［背景技術］ 半導体装置の製造工程におけるウエハ処理に用いられる
蒸気エッチング装置等のように処理室内部の清浄度が高
く要求される処理装置では、処理室内部を外部よりも陽
圧に維持して外部からの発塵源の侵入を防止することが
考えられる。

しかし、外気の侵入を十分に防止するほど処理室の内部
を陽圧に維持することは処理条件等の関係から困難であ
り、さらに処理液としてフッ化水素（HF）あるいはイソ
プロピルアルコール（IPA）等のように腐蝕性，起爆性
の高い薬品を使用する場合には、処理室の内部を陽圧に
維持することによって、前記の薬品が外部に漏出してし
まう可能性が高く危険であることが本発明者によって明
らかにされた。

なお、ウエハの蒸気処理の技術として詳しく述べてある
例としては、株式会社工業調査会、昭和56年11月10日発
行「電子材料1981年11月号別冊、超LSI製造・試験装置
ガイドブック」、P95〜P102、特開昭55−44798号公報、
実公昭48−31886号公報、特開昭56−168072号公報、特
開昭56−168078号公報がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、内部雰囲気と外部雰囲気との遮断を良
好に行い、処理装置内部の清浄度を高く維持することの
できる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、信頼性の高い処理を可能にするこ
とにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、治具の連通される部位の外壁の内側面あるい
は外側面に、外部雰囲気および装置の内部雰囲気よりも
陽圧に維持された補助室を設けることにより、処理装置
内部と外部との雰囲気を良好に遮断することができるた
め、処理装置内の清浄度を高く維持することができる。
また、これにより処理装置内部の雰囲気が外部に漏出す
ることを防止できるため、危険度のある薬品を使用する
場合にも高い安全性を得ることができる。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例である蒸気エッチング装置の
補助室近傍を示す部分断面図、第２図は蒸気エッチング
装置の全体を示す概略図、第３図はシャッタの開閉機構
を示す第２図のIII−III線における断面図である。

本実施例１において、蒸気エッチング装置１はカートリ
ッジ２に収納された状態の被処理物としてのウエハ３を
出し入れ自在に収容する処理室４を備えており、処理室
４の天井壁にはウエハ３の出入口５が開設されている。
また、このウエハ３の出入口５にはドア６が開閉可能に
取り付けられている。

処理室４内には貯留槽７が出入口５に連接するように縦
方向に垂下されており、該貯留槽７の上部内周には冷却
水を通水される冷却管８が槽内壁に沿って螺旋状に配管
されている。この冷却管８の下方位置には、せん頭円錐
筒形状に形成された整流板９が下向きに末広がりになる
ように設置されている。前記貯留槽７にはフッ化水素
（HF）とイソプロピルアルコール（IPA）との混合液で
ある処理液10が貯留されており、該処理液10は貯留槽７
の下方に配設されたヒータ11により所定の温度に加熱さ
れるようになっている。なお、前記貯留槽７の構造材料
は、たとえばフッ素樹脂、セラミック、金属の樹脂コー
ィング、あるいは防腐食処理された金属等から構成され
る。

前記処理室４の上方には排気室12が出入口５に隣接する
ように設けられており、出入口５から漏出される蒸気10
aを排気し得る構造となっている。

排気室12の上方には第一予備室13が処理室４と対向する
ように連設されており、この第一予備室13と排気室12と
の隔壁には、連絡口14が開設されている。この連絡口14
にはシャッタ機構15が設けられており、このシャッタ機
構15は、第３図に示すようにロッド16により水平方向に
互いに反対方向に移動して開閉する一対のシャッタ板17
a,17bを有している。前記ロッド16は第一予備室13の側
壁13aに開設された連通口18を経て外部より室内に延設
されており、前記側壁13aの外側には連通口18を覆うよ
うにして補助室19が隣設されている。この補助室19は第
１図に示すように、第一予備室13の側壁13aと断面コ字
状の側壁19aとにより仕切られる筐体形状の空間からな
り、この空間には例えば窒素ガス20が供給され、外部雰
囲気および第一予備室13の雰囲気よりも常に陽圧に維持
される構造となっている。また、補助室19において補助
室19の側壁19aおよびそれに対向する第一予備室13側の
側壁13aには、各々ロッド16が連通される連通口18a,18b
が開設されているが、前記ロッド16はこの連通口18a,18
bとは非接触の状態を維持しながら上下動されるように
なっている。さらに、前記対向位置にある連通口18a,18
bは、外部側の側壁19aに開設された連通口18aの方が、
第一予備室13の側壁13aに開設された連通口18bよりも口
径が大となるように形成されている。したがって、補助
室19内に供給された窒素ガス20はそのほとんどが装置１
の外部側に流出するようになっている。

前記補助室19の外部には第１図に示すように、ロッド16
に対向して開口されたノズル21が取付けられており、外
部に露出したロッド16の周面に窒素ガス22を吹き付ける
ことができるようになっている。なお、この窒素ガス22
は図示しないフィルタ等を経て供給される清浄度の高い
ものが望ましい。

なお、第一予備室13の天井壁13cからは連通口18を経
て、ウエハ移送用のロッド16aが上下動可能な状態で連
設されており、前記連通口18aの上部には前記第１図に
示したものと同じ構造の補助室19が設けられており、さ
らにその上部にはロッド16aに対して窒素ガス22を吹き
付けるノズル21が取付けられている。

前記第一予備室13の一側には第二予備室23が連設されて
おり、両室13と23との隔壁にはシャッタ機構25が取り付
けられた連絡口26が開設されている。なお、シャッタ機
構25については前述のシャッタ機構15とほぼ同様であ
り、補助室19およびノズル21を有するものである。

また、第二予備室23の前記連絡口26と反対側の側壁には
ウエハ搬入口27が開設されており、前述のシャッタ機構
15および25と同様のシャッタ機構35が設けられている。

次に、前記構造に係る蒸気エッチング装置１を使用した
場合におけるウエハ処理方法の一例を説明する。

まず、シャッタ機構35が開き、ウエハ搬出入口27より第
二予備室23内に被処理物であるウエハ３が図示しないハ
ンドラ等により搬入される。シャッタ機構35が閉塞して
第一予備室13と第二予備室23とが不活性ガス雰囲気とな
ると、第二予備室23と第一予備室13の間のシャッタ機構
25がロッド16の移動により開かれてウエハ３が第一予備
室13に移される。

上記のようにして第二予備室23から第一予備室13に移さ
れたウエハ３はその収納カートリッジ２が第一予備室13
の天井壁13c方向から連通されているロッド16aに移し換
えられる。

次に、第一予備室13のシャッタ機構15および出入口５の
ドア６が開いてウエハ３は処理室４内に降下する。

ところで、以上に説明したロッド16および16aの移動の
際には、各補助室19は以下のような機能を有している。
たとえば、第１図におけるシャッタ機構15を例に説明す
ると、ロッド16は補助室19の連通口18a,18bと被接触の
状態で第一予備室13の内部に連通されているため、前記
ロッド16の周囲には隙間が形成されている。しかし、補
助室19の内部はここでは第一予備室13および外部よりも
陽圧に維持されているため、前記ロッド16の周囲の隙間
から第一予備室13の内部雰囲気が外部に漏出することを
防止されている。また、前記補助室19の連通口18a,18b
は外部側に形成されている連通口18aが第一予備室13側
の連通口18bよりも口径が大となっている。すなわち、
ロッド16との隙間も外部側の連通口18a側の方が大きく
なっている。したがって、補助室19に供給された窒素ガ
ス20はそのほとんどが前記外部側の連通口18aより外部
に流出して、第一予備室13側にはほとんど流出しない。
そのため、第一予備室13の内部雰囲気には影響を与える
ことなく、ロッド16の移動が可能となる。

さらに、ロッド16の移動時には補助室19の外部に設けら
れたノズル21によりロッド16の周面に対して窒素ガス22
が吹き付けられるため、ロッド16の周囲に付着している
塵埃等の異物は飛散されて除去される。このようにロッ
ド16の周面は清浄化された状態で補助室19および第一予
備室13の内部に挿通されるため、シャッタ板17a,17bの
開閉を行うロッド16の移動による内部雰囲気の汚染を効
果的に防止することができる。

なお、これらのことはシャッタ機構25,35および第一予
備室13の天井壁13cより連通されるロッド16cの機構につ
いても同様であり、これらに設けられた補助室構造およ
びノズル機構により、シャッタの開閉動作あるいはウエ
ハの移送にともなう装置１の内部の汚染を防止して清浄
度の高い処理を実現することができる。

一方、処理室４において、貯留槽７に貯留された処理液
10はヒータ11で加熱されることにより混合蒸気10aを発
生している。この加熱された混合蒸気10aは処理室４内
を上昇するが、処理室上部の冷却管８によりコールドド
ラップされ、液化した処理液10は整流板９により再度貯
留槽７の下部に滴下される。このように、処理室４の内
部は混合蒸気10aの雰囲気が極めて純度高く形成されて
いるため、処理室４内に搬入されたウエハ３は混合蒸気
10aにさらされる。ここで混合蒸気10a中のフッ化水素に
よりウエハ３の表面に形成された二酸化ケイ素および不
純物の薄膜がエッチングされてウエハ３の表面にはシリ
コン界面が露出する。また混合蒸気10a中のイソプロピ
ルアルコール（IPA）蒸気はウエハ３に接触すると、冷
却されて凝結し液化する。この液化したIPAはウエハ３
の表面において水等と置換することにより該水等を飛散
させるようにして除去する。このとき、ウエハ３の表面
に付着している異物等も同時に飛散されてウエハ３の表
面が清浄化される。

以上のようにして、処理を完了したウエハ３は、再び排
気室12、第一予備室13および第二予備室23を経て外部に
搬出される。このとき、両予備室13,23を通過する際に
ウエハ３の表面は乾燥される。

このように、本実施例によれば処理装置である上記エッ
チング装置１の内部と外部を仕切る壁のロッド連通部分
に陽圧に維持された補助室19が設けられているため、ロ
ッド16の連通部分の壁部において内部雰囲気と外部雰囲
気との遮断を良好に行うことができる。この結果、外部
からの塵埃等の侵入による処理雰囲気の汚染を防止する
ことができる。

また、補助室19の外部のノズル21からの窒素ガス22の吹
き付けによって内部に挿通されるロッド16,16aの周面を
清浄化することができるため、ロッド16,16aの移動にと
もなう異物の侵入も阻止することができ、装置１の内部
の清浄度をより高く維持することができる。

［効果］ （１）．治具の連通される部位の外壁の内側面あるいは
外側面に、外部雰囲気および装置の内部雰囲気よりも陽
圧に維持された補助室を設けることにより、処理装置内
部と外部との雰囲気を良好に遮断することができるた
め、処理装置内の清浄度を高く維持することができる。

（２）．前記（１）により処理装置内部の雰囲気が外部
に漏出することを防止できるため、危険度のある薬品を
使用する場合にも安全性の高い処理を行うことができ
る。

（３）．補助室壁面の対向位置に各々開設されている治
具連通口のうち、装置外部側の連通口が内部側の連通口
よりも大となるように形成することによって、陽圧状態
の補助室の雰囲気はもっぱら外部にのみ流出するため、
処理装置内部雰囲気には影響を与えることなく、外気と
の遮断を行うことができる。

（４）．補助室の外部に治具の周囲の異物を飛散除去す
るノズルを設けることによって、治具の移動にともなう
内部雰囲気の汚染を効果的に防止することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、実施例では処理液としてIPAを用いた場合に
ついてのみ説明したが、これと同様の作用を有するもの
であれば、たとえばエタノール、フレオン等如何なるも
のであってもよい。

また、補助室は装置の内壁側に設けたものであってもよ
い。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、いわゆる蒸気エッチング装置に
適用した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、たとえば蒸気乾燥装置あるいはCVD装置等
の内部雰囲気を外部から遮断する必要性の高いものであ
れば、いかなる処理装置に適用しても有効な技術であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である蒸気エッチング装置の
補助室近傍を示す部分断面図、 第２図は実施例の蒸気エッチング装置の全体を示す概略
図である。 第３図はシャッタの開閉機構を示す断面図である。 １……蒸気エッチング装置、２……カートリッジ、３…
…ウエハ、４……処理室、５……出入口、６……ドア、
７……貯留槽、８……冷却管、９……整流板、10……処
理液、10a……混合蒸気、11……ヒータ、12……排気
室、13……第一予備室、13a……側壁、14……連絡口、1
5……シャッタ機構（可動機構）、16,16a……ロッド、1
7a,17b……シャッタ板、18,18a,18b……連通口、19……
補助室、19a……側壁、20……窒素ガス、21……ノズ
ル、22……窒素ガス、23……第二予備室、25……シャッ
タ機構、26……連絡口、27……ウエハ搬出入口、35……
シャッタ機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鐘ケ江 正已 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭47−26389（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置内の可動機構を操作する治具が外部方
   向から内部に連通されてなる半導体ウエハの処理装置で
   あって、前記治具の連通される部位の外壁の内側面ある
   いは外側面に、外部雰囲気および装置の内部雰囲気より
   も陽圧に維持された補助室が設けられ、この補助室の壁
   面には前記治具を非接触で連通するための連通口が設け
   られ、さらに、前記補助室外部には、前記補助室の外部
   に露出する前記治具の表面に窒素ガスを吹き付けるノズ
   ルが設けられていることを特徴とする半導体ウエハの処
   理装置。
2. 【請求項２】前記補助室の壁面に設けられる連通口は前
   記補助室壁面の対向位置にそれぞれ設けられ、前記連通
   口のうち、装置外部側の連通口が装置内部側の連通口よ
   りも大となるように形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの処理装置。