JPH10163156A - 半導体装置製造プロセスにおいて用いる処理方法、及び半導体装置製造プロセスにおいて用いる処理液による処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効果的な処理を行うことができ、しかも処理
槽の占める面積を小さくできる半導体装置製造プロセス
における処理液による処理技術を提供する。 【解決手段】 処理槽１１，２１，３１において洗浄
薬液等の処理液によりウェーハ等の被処理体を処理した
後、被処理体を処理槽に残した状態で、処理液を処理槽
から一時排出し、該処理槽に後処理液を与える半導体装
置製造プロセスにおける処理方法。処理液により被処
理体を処理する処理槽を備え、該処理槽には、処理液貯
蔵用のタンク１２，２２，３２、及び又は流水洗浄機構
を設け、あるいは各処理槽は、処理液の種別ごとに完全
に分離し独立した構成とした半導体装置製造プロセスに
おける処理液による処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造プ
ロセスにおいて用いる処理液による処理装置に関する。
本発明は、各種の半導体装置の製造を行う場合における
処理液による各種処理について利用することができ、た
とえば、半導体ウェーハ等に対する洗浄液による洗浄、
エッチングによるエッチング処理その他の処理につい
て、用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体装置製造プロセスにお
いて、処理液による各種の処理が行われている。代表的
には、洗浄処理液による洗浄処理を挙げることができ
る。

【０００３】従来から多くの場面で採用されている一般
的な洗浄技術として、ＲＣＡ洗浄法（名称はこの技術を
開発した会社に因む。）と称されている洗浄方法があ
る。この洗浄方法は、半導体装置製造プロセスにおい
て、半導体ウェーハの洗浄方法として従前より多用され
ており、現在でも最もポピュラーな洗浄技術と言うこと
ができる。

【０００４】ＲＣＡ洗浄法の一般的な洗浄工程は、アン
モニア水−過酸化水素水−水の混液による洗浄（以下、
ＳＣ−１洗浄と称する）、及び、塩酸−過酸化水素水−
水の混液による洗浄（以下、ＳＣ−２洗浄と称する）の
２つの洗浄工程を基本としている。両工程の前後、ある
いは中間に、希フッ酸等によるエッチング洗浄工程を入
れるのが一般的である。このような従来のＲＣＡ洗浄法
を用いた代表的な洗浄装置を、図２に示す。

【０００５】図２を参照して、従来技術に係る洗浄装置
を説明する。洗浄すべき被処理体である半導体ウェーハ
は、ローダー６により搬入されて、処理槽に導かれる。
まず、第１の処理槽８１において、ＳＣ−１洗浄が行わ
れる。第１の処理槽８１では、ポンプ９１により上記し
たような成分のＳＣ−１洗浄処理液が循環し、ＳＣ−１
洗浄処理が行われる。次に洗浄すべき被処理体である半
導体ウェーハは、第２の処理槽８２に導かれ、この第２
の処理槽８２で流水処理が行われる。次に、被処理体
（半導体ウェーハ）は、第３の処理槽８３に導かれる。
この第３の処理槽８３で、ＳＣ−２洗浄が行われる。こ
の第３の処理槽８３では、ポンプ９２により、上記成分
のＳＣ−２洗浄処理液が循環している。次に、被処理体
（半導体ウェーハ）は、第４の処理槽８４に導かれ、こ
の第４の処理槽８４で流水処理が行われる。次に、被処
理体（半導体ウェーハ）は、第５の処理槽８５に導かれ
る。この第５の処理槽８５で、エッチング洗浄が行われ
る。この第５の処理槽８５では、ポンプ９３により、エ
ッチング液であるここでは希フッ酸が循環している。次
に、被処理体（半導体ウェーハ）は、第６の処理槽８６
に導かれ、この第６の処理槽８６で流水処理が行われ
る。次に、被処理体（半導体ウェーハ）は、第７の処理
槽８７に導かれ、この第７の処理槽８７で、最終流水処
理が行われる。最後に被処理体（半導体ウェーハ）は、
乾燥槽である第８の処理槽８８に導かれて、ここでスピ
ン乾燥、もしくはＩＰＡ（イソプロパノール）乾燥が行
われる。以上で洗浄処理が終了し、被処理体である半導
体ウェーハは、アンローダー７により搬出される。

【０００６】以上のように、従来技術に係る洗浄処理装
置では、処理槽を多数用いる必要がある。このように、
従来のＲＣＡ洗浄法では、フットプリント（占有面積）
が著しく大きくなると言う問題がある。よって、半導体
装置製造プロセスにおけるウェーハ工程ラインでは、洗
浄機の占める面積がかなりのものに達している。

【０００７】ウェーハの大口径化が進むに連れて、各洗
浄処理槽の大きさも不可避的に大きくなるため、フット
プリント（占有面積）はますます増大する。ついには既
存ラインへの適用が難しくなり、新たなクリーンルーム
を要することになって、新棟建設が必要となる。これは
経費増大を招くことになる。

【０００８】上記問題を解決すべく、毎葉式洗浄機や、
ワンバス式洗浄機などが開発され、使用されはじめてい
る。しかし、毎葉式洗浄機の場合、スループットが著し
く低下する。また、ワンバス式洗浄機の場合、異種の処
理薬液の混合という問題があり、また洗浄不足、大量の
処理薬液を必要とする、などのことが問題となってい
る。よってこれらは、それ程普及していないのが実情で
ある。

【０００９】従来の半導体装置製造プロセスにおける処
理技術にあっては、上述した洗浄処理技術に典型的に現
れているように、処理液での処理を行う場合には、効果
的な処理を達成するためにはどうしても処理槽を多く
し、その占有面積を大きくとらざるを得なかったのであ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、洗浄処
理技術を例にとって述べたとおり、半導体装置製造プロ
セスにおける処理技術には、処理槽を多く要し、処理の
ために大きい専有面積を要していると言う問題があっ
た。かつ、従来の手法でこの問題を解決しようとする
と、処理効率が低下するなどの問題が生じてしまうもの
であった。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決して、効果的
な処理を行うことができ、しかも処理槽の占める面積を
小さくできる半導体装置製造プロセスにおける処理技術
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
製造プロセスにおいて用いる処理方法は、処理液により
被処理体を処理する工程を有する半導体装置製造プロセ
スにおける処理方法であって、処理槽において処理液に
より被処理体を処理した後、被処理体を処理槽に残した
状態で、処理液を処理槽から一時排出し、該処理槽に後
処理液を与えることを特徴とするものである。

【００１３】本発明に係る半導体装置製造プロセスにお
いて用いる処理液による処理装置は、第１に、処理液に
より被処理体を処理する工程を有する半導体装置製造プ
ロセスにおいて用いる処理装置であって、処理液により
被処理体を処理する処理槽を備えるとともに、該処理槽
には、処理液貯蔵用のタンクを設けたことを特徴とする
ものである。

【００１４】本発明に係る半導体装置製造プロセスにお
いて用いる処理液による処理装置は、第２に、処理液に
より被処理体を処理する工程を有する半導体装置製造プ
ロセスにおいて用いる処理装置であって、処理液により
被処理体を処理する処理槽を備えるとともに、該処理槽
には、流水洗浄機構を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１５】本発明に係る半導体装置製造プロセスにお
いて用いる処理液による処理装置は、第３に、処理液に
より被処理体を処理する工程を有する半導体装置製造プ
ロセスにおいて用いる処理装置であって、処理液により
被処理体を処理する複数の処理槽を備えるとともに、各
処理槽には、処理液貯蔵用のタンク、及び流水洗浄機構
を設けかつ各処理槽は、処理液の種別ごとに完全に分離
し独立した構成としたことを特徴とするものである。

【００１６】本発明において、「処理液」とは、各種薬
液であってよく、また、純水や洗浄水であってよい。も
ちろん、溶液であっても、各種薬液等の混合液であって
もよい。また、「後処理液」とは、代表的には流水であ
り、またはそれ以外の処理後のリンス液であるが、これ
らに限られず、当該処理ののちの各種後処理を行うため
の処理液であってよい。

【００１７】本発明の処理方法によれば、処理槽におい
て処理液により被処理体を処理した後、被処理体を処理
槽に残した状態で、処理液を処理槽から一時排出し、該
処理槽に後処理液を与える構成としたので、当該処理槽
における処理液による処理と、その処理後の流水処理等
の後処理を同一の当該処理槽において実行できる。よっ
て、従来は、当該処理槽における処理液による処理と、
その処理後の流水処理等の後処理とを別の処理槽で行う
ため２つの処理槽が必要であったのを、１つの処理槽で
実施でき、よって、処理槽の占める面積を小さくでき
る。処理の効果は、少なくとも従来と同等であり、搬送
の手間を少なくできることを考え合わせれば、処理効率
は向上する。

【００１８】本発明の第１の処理装置によれば、処理液
により被処理体を処理する処理槽に、処理液貯蔵用のタ
ンクを設けたので、処理槽において処理液により被処理
体を処理した後、いったんその処理液をタンクに貯蔵す
ることができる。この状態で、被処理体について、当該
処理槽においてその処理後の適宜の手当てを行うことが
できる。代表的には、被処理体を処理槽に残した状態
で、処理液を処理槽から一時排出してタンクに貯め、こ
の処理槽にリンス液等の後処理液を与える構成として、
別の流水洗浄槽などを設けることを不要にできる。よっ
て本発明でも、２つの処理槽が必要であったのを、１つ
の処理槽にでき、処理槽の占める面積を小さくできる。
効果的、かつ効率的な処理を達成できる。

【００１９】本発明の第２の処理装置によれば、処理液
により被処理体を処理する処理槽にに流水洗浄機構を設
けたので、処理とその後の流水洗浄を連続して行うこと
ができる。このため、当該処理槽と別の流水洗浄槽を不
要とすることができる。よって本発明でも、処理槽の数
を少なくでき、処理槽の占める面積を小さくできて、し
かも効果的、かつ効率的な処理を達成できる。このと
き、処理液は上記第１の処理装置のように貯蔵用のタン
クを設けていったん貯液するようにしてもよいし、ある
いはそうではなく、たとえば廃棄して新液に替えるよう
にしてもよい。

【００２０】本発明の第３の処理装置によれば、複数の
処理槽について、各処理槽には、処理液貯蔵用のタン
ク、及び流水洗浄機構を設け、かつ各処理槽は、処理液
の種別ごとに完全に分離し独立した構成としたので、上
記第１、第２の処理装置の作用効果を有するとともに、
処理液の種別ごとに完全に独立した処理と、その後の流
水処理を達成でき、各処理を液混合などのおそれなく、
それぞれを効果的、かつ効率的に実施できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態について、具体的な実施の形態例を図にしたがって述
べることにより、説明する。

【００２２】実施の形態例１ 図１に、本実施の形態例に係る洗浄処理の構成を示す。
この例は、本発明を、半導体ウェハの洗浄技術に適用し
たものである。図１は本実施の形態例の構成を、被処理
体（ここでは被洗浄半導体ウェハ）の各処理槽への移動
（搬送）にしたがって、図示したものである。

【００２３】本実施の形態例は、洗浄技術として一般的
に多用されてなじみのあるＲＣＡ洗浄法を採用し、か
つ、このように現在有効な手法として数多く使用されて
いるＲＣＡ洗浄機の性能は維持したまま、本発明を適用
して、そのコンパクト化を実現するものである。

【００２４】本実施の形態例にあっては、この洗浄装置
は、洗浄用の各薬液処理槽（処理槽１１，２１，３１）
に一時貯液用のタンク（タンク１２，２２，３２）を設
け、さらに各薬液処理槽に流水できるような機構を設け
たことにより、フットプリントを従来の約２／３にする
ことができた。

【００２５】以下、本実施の形態例に係る洗浄装置（Ｒ
ＣＡ洗浄機）を示す図１を用いて、具体的に述べる。

【００２６】本実施の形態例では、ＲＣＡ洗浄のための
３つの処理槽１１，２１，３１を有し、第１の処理槽１
１はＳＣ−１洗浄を行うもので、ＳＣ−１洗浄処理液が
循環可能になっている。第２の処理槽２１はＳＣ−２洗
浄を行うもので、ＳＣ−２洗浄処理液が循環可能になっ
ている。第３の処理槽３１は、希ＨＦによるエッチング
洗浄を行うもので、希ＨＦを成分とする処理液が循環可
能になっている。これらの各薬液による洗浄処理槽１
１，２１，３１は、通常は、それぞれポンプ１３，２
３，３３を介して循環（フィルタリング含む）するよう
なシステムになっている。

【００２７】洗浄すべき被処理体である半導体ウェーハ
は、ローダー６により搬入されて、まず第１の処理槽１
１に導かれる。この第１の処理槽１１において、ＳＣ−
１洗浄が行われる。第１の処理槽１１では、ポンプ１３
により、上記したような成分のＳＣ−１洗浄処理液が循
環して、ＳＣ−１洗浄処理が行われる。このようにし
て、第１の処理槽１１に、被洗浄ウェーハが投入され、
所定の時間の洗浄処理が終了すると、薬液（洗浄処理
液）は、一時タンク１２へ貯液される。このとき、被洗
浄ウェーハは、第１の処理槽１１内に入ったままの状態
としておく。

【００２８】第１の処理槽１１が空の状態になり、タン
ク１２への貯液が完了すると、純水が投入され、流水作
業が開始される。本実施の形態例では、このような純水
投入が可能なように、流水洗浄機構が各処理槽１１，２
１，３１に設けてある。流水は適宜の手法で行ってよい
が、槽上部からのシャワー及び槽底面からのアップフロ
ーなどを用いることが、より効果的である。

【００２９】次に、所定の時間の流水作業が完了する
と、ウェーハは次の第２の処理槽２１へ運ばれる。と同
時に、第１の処理槽１１内の純水は排水され、処理槽内
は空の状態になる。

【００３０】そこで、先程、タンク１２へ一時貯液した
薬液（洗浄処理液）を再び第１の処理槽１１内へ戻し、
循環を行い、次の被洗浄ウェーハの投入に備える。

【００３１】上記のようにして第１の処理槽１１での処
理を終えて第２の処理槽２１に投入された被洗浄ウェー
ハに対し、この第２の処理槽２１で、上記と同様の洗浄
処理及び流水処理がなされる。すなわち第２の処理槽２
１では、ポンプ２３により、上記したような成分のＳＣ
−２洗浄処理液が循環して、ＳＣ−２洗浄処理が行われ
る。所定の時間の洗浄処理が終了すると、薬液（洗浄処
理液）は、一時タンク２２へ貯液される。被洗浄ウェー
ハは、第２の処理槽２１内に入ったままの状態とする。

【００３２】第２の処理槽２１が空の状態になり、タン
ク２２への貯液が完了すると、純水が投入され、流水作
業が開始される。所定の時間の流水作業が完了すると、
ウェーハは次の第３の処理槽３１へ運ばれる。と同時
に、第２の処理槽２１内の純水は排水され、処理槽内は
空の状態になる。先程、タンク２２へ一時貯液した薬液
（洗浄処理液）を再び第２の処理槽２１内へ戻し、循環
を行い、次の被洗浄ウェーハの投入に備える。

【００３３】上記のようにして第２の処理槽２１での処
理を終えて第３の処理槽３１に投入された被洗浄ウェー
ハに対し、この第３の処理槽３１では、ポンプ３３によ
り、エッチング洗浄処理液（希フッ酸）が循環して、エ
ッチング洗浄処理が行われる。所定の時間の洗浄処理が
終了すると、薬液（洗浄処理液）は、一時タンク３２へ
貯液される。被洗浄ウェーハは、第３の処理槽３１内に
入ったままの状態とする。

【００３４】第３の処理槽３１が空の状態になり、タン
ク３２への貯液が完了すると、純水が投入され、所定の
時間の流水作業を行う。流水作業が完了すると、ウェー
ハは最終流水処理槽４へ運ばれる。と同時に、第３の処
理槽３１内の純水は排水され、処理槽内は空の状態にな
る。先程、タンク３２へ一時貯液した薬液（洗浄処理
液）を再び第３の処理槽３１内へ戻し、循環を行い、次
の被洗浄ウェーハの投入に備える。

【００３５】最終流水処理槽４で最終洗浄された被洗浄
ウェーハは、最後に乾燥槽５に導かれて、ここでスピン
乾燥、もしくはＩＰＡ（イソプロパノール）乾燥が行わ
れる。以上で洗浄処理が終了し、被処理体である半導体
ウェーハは、アンローダー７により搬出される。

【００３６】上記のように、３つの処理槽１１，２１，
３１は、おのおの洗浄処理、処理液の排水とタンクへの
一時貯蔵、流水処理、被処理体ウェーハの搬出及び排水
とタンクからの処理液の戻し作業を、各槽で繰り返す形
で、各層は１槽で、薬液によ（処理液）る洗浄処理と、
純水（後処理液）による流水洗浄が可能となる。

【００３７】薬液（処理液）から純水（後処理液）、ま
たは逆に純水（後処理液）から薬液（処理液）の切り替
えを瞬時に行うためには、タンクへ薬液を移す場合や純
水の排水については、重力落下方式（クイックダンプ）
などを適用すると有利である。

【００３８】また薬液（処理液）の温度を一定にするた
めに、タンク１２，２２，３２に温度調節機構を設ける
などすれば、安定した洗浄性能を得ることができ、好ま
しい。

【００３９】さらに、薬液（処理液）濃度を一定にし
て、より安定した洗浄性能を維持しようとすれば、タン
ク内で薬液濃度を測定し、フィードバックして不足の薬
液を補充するようなシステムを付加すればよい。この実
施の形態例は、本発明を適用した結果、このようなシス
テム付加等は容易である。

【００４０】本実施の形態例によれば、薬液（処理液）
および純水（後処理液）の使用量を従来と変えることな
く、１槽で処理及び流水洗浄を行うことができる。さら
に各薬液は処理槽が独立し分離されているため、処理液
が混入するおそれはない。

【００４１】よって、処理装置（ここでは洗浄機）の占
有面積であるフットプリントを小さくすることが可能で
あり、たとえば、一般的なＲＣＡ洗浄機であれば、約２
／３にすることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、従来は、処理と後処理
（たとえば薬液処理と純水洗浄）とで各々別の処理槽を
要していたのを、１槽で両者を行うことが可能となっ
た。よって、処理槽の占める面積を小さくでき、かつ、
処理は効果的に行うことができるという効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態例１の洗浄装置の構成を
示す図である。

【図２】 従来技術に係る洗浄装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１・・・第１の処理槽、２１・・・第２の処理槽、３
１・・・第３の処理槽、１２・・・（第１の処理槽に設
けた）タンク、２２・・・（第２の処理槽に設けた）タ
ンク、３２・・・（第３の処理槽に設けた）タンク、１
３，２３，３３・・・ポンプ、５・・・乾燥槽、６・・
・ローダー、７・・・アンローダー。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理液により被処理体を処理する工程を有
   する半導体装置製造プロセスにおける処理方法であっ
   て、 処理槽において処理液により被処理体を処理した後、被
   処理体を処理槽に残した状態で、処理液を処理槽から一
   時排出し、該処理槽に後処理液を与えることを特徴とす
   る半導体装置製造プロセスにおいて用いる処理方法。
2. 【請求項２】処理液により被処理体を処理する工程を有
   する半導体装置製造プロセスにおいて用いる処理装置で
   あって、 処理液により被処理体を処理する処理槽を備えるととも
   に、該処理槽には、処理液貯蔵用のタンクを設けたこと
   を特徴とする半導体装置製造プロセスにおいて用いる処
   理液による処理装置。
3. 【請求項３】処理液により被処理体を処理する工程を有
   する半導体装置製造プロセスにおいて用いる処理装置で
   あって、 処理液により被処理体を処理する処理槽を備えるととも
   に、該処理槽には、流水洗浄機構を設けたことを特徴と
   する半導体装置製造プロセスにおいて用いる処理液によ
   る処理装置。
4. 【請求項４】処理液により被処理体を処理する工程を有
   する半導体装置製造プロセスにおいて用いる処理装置で
   あって、 処理液により被処理体を処理する複数の処理槽を備える
   とともに、各処理槽には、処理液貯蔵用のタンク、及び
   流水洗浄機構を設け、 かつ各処理槽は、処理液の種別ごとに完全に分離し独立
   した構成としたことを特徴とする半導体装置製造プロセ
   スにおいて用いる処理液による処理装置。