JPH10177988A

JPH10177988A - 半導体ウェーハの処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH10177988A
Application number: JP33859796A
Authority: JP
Inventors: Toyokazu Kimura; 豊和木村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェーハをウエットエッチング・純水洗浄・
ＩＰＡ乾燥によりこの順に処理する場合において、エッ
チング量のウェーハ面内均質性向上、ウェーハ表面にお
けるウォーターマーク発生の抑制等を達成する。【解決手段】１枚のウェーハＷを保持治具５０によ
り、ウェーハ表面を下方に向けて、かつ水平面に対して
若干傾けた状態で保持し、このまま保持治具を薬液処理
槽（エッチング兼純水洗浄槽）３１内に下降させてエッ
チング液に浸漬する。薬液処理槽からウェーハを取り出
すときも、ウェーハを上記姿勢に維持する。純水洗浄及
びＩＰＡ乾燥においても同様である。保持治具は、枠体
状に構成して移載アームの挿入・取出し口を形成し、駆
動装置により薬液処理槽・ＩＰＡ乾燥槽間を往復動可能
とする。移載アームでウェーハを真空吸着し、該移載ア
ームを前記挿入・取出し口を介して挿入後、下降させて
ウェーハを保持治具で保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハを
エッチング液、洗浄液などの薬液に浸漬して処理する方
法および、この方法を実施するに好適な装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウェーハ（以下、単にウェ
ーハということがある）のウエットエッチング装置とし
て、図２５に示すものが知られている。この装置は、ユ
ニットとしてローダー８１、薬液槽（エッチング槽）８
２、純水一次置換槽８３、純水仕上げ置換槽８４、乾燥
槽８５およびアンローダー８６を備えて構成されてい
る。９１はカセット移載機、９２は多数枚のウェーハを
収納したカセットである。このウエットエッチング装置
では、ウェーハはエッチング槽８２、純水一次置換槽８
３、純水仕上げ置換槽８４、乾燥槽８５の順に処理され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図２５の装
置では、上記エッチング槽８２から乾燥槽８５までの４
つのユニットは通常、２カセットを一つのバッチとして
処理するものであるため、それぞれ容量３０リットル程
度の槽が使用される。このため、このウエットエッチン
グ装置では、以下のように多くの問題点があった。これ
について、図２６〜図３０を参照して説明する。

【０００４】（１）バッチ処理に起因する問題点：図２６（ａ）に示すように、多数枚のウェーハＷを互
いに適宜間隔をあけて縦方向にセットしたカセット９２
の全体を、そのままの状態で薬液に浸漬して処理するた
め、隣り合う２枚のウェーハに着目した場合、図２６
（ｂ）に示すように、一方のウェーハＷの裏面に付着す
るダストが隣接するウェーハＷの表面に移動・付着する
結果、該表面にパーティクルが発生する（ダストの転
写）。エッチング槽を２段に設けて処理する場合、図２７に
示すように、前段のエッチング槽８２ａからカセット９
２を引き上げて、後段のエッチング槽８２ｂの直上に移
動させる際に、カセット９２に付着するエッチング液が
エッチング槽８２ｂ内のエッチング液に持ち込まれる。
このため、エッチング槽８２ｂの薬液濃度が変わり、薬
液の品質やライフが低下するとともに、エッチングレー
トが低下する。同様にして、エッチング槽８２ｂからの
エッチング液が後段の純水一次置換槽８３に持ち込まれ
る。このため、この純水一次置換槽８３における純水置
換機能が低下する。

【０００５】バッチ処理の場合、一度秤量・貯溜した
薬液を複数回使用するため、エッチング液表面が長時間
にわたり雰囲気にさらされるので、図２８（ａ）（ｂ）
を比較して明らかなように、エッチング液が蒸発して液
面が低下する。このため図２８（ｃ）のように、蒸発し
た分のエッチング液を補充する必要が生じて、その使用
量が増大する。上記問題点〜はエッチング液に限ら
ず、ウェーハを薬液に浸漬して処理する薬液洗浄その他
の処理においても同様に生じていたものである。図２５の装置では、図２９（ａ）〜（ｃ）に示すよう
にウェーハを立てた状態で上下させることにより、エッ
チング液に対する浸漬・取出しが行われる。すなわち、
ウェーハは下部側から薬液に浸漬され、下部側が上部側
よりも後に取り出されるため、ウェーハ下部側の浸漬時
間が上部側よりも長くなる。したがって、図３０に示す
ように、ウェーハ下部側のエッチング量が上部側のそれ
よりも大きくなり、エッチング量のウェーハ面内バラツ
キが発生する。

【０００６】（２）容量３０リットル程度の槽を使用す
ることによる問題点：図２５装置のフットプリント（すなわち、設備が占める
床面積）が他の半導体製造設備、例えば縦型拡散炉の数
倍になってしまい、広い設置面積が必要となる。（３）その他の問題点ウェーハ表面の水分乾燥時の水分剥離性に劣るため、ウ
ォーターマークが発生しやすい。

【０００７】本発明は、ウェーハを薬液に浸漬して処理
する工程、特にウエットエッチングに起因する上記問題
点に鑑みなされたもので、第１の目的は、ウェーハ裏面
からウェーハ表面へのダスト転写を抑えることにある。
第２の目的は、他の薬液処理槽からの薬液持込みに起因
する薬液処理能力（エッチングの場合にはエッチングレ
ート）の低下・変動を防止することにある。第３の目的
は、薬液の使用量を削減することである。第４の目的
は、エッチング量のウェーハ面内均質性を向上させるこ
とにある。第５の目的は、ウェーハ表面のウォーターマ
ークの発生を抑制することである。第６の目的は、薬液
処理装置のフットプリントを縮小化することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の薬液処理方法
は、半導体ウェーハを薬液に浸漬して処理する方法にお
いて、ウェーハ表面を下方に向けて枚葉処理することを
特徴とするものである。前記薬液処理は、ウェーハ表面
を若干、水平面に対して傾けた状態で行うことが好まし
い。前記薬液処理としては、例えばウエットエッチン
グ、薬液洗浄が採用される。本発明では通常、上記薬液
処理の後に、純水浸漬による洗浄を行う。

【０００９】また、本発明の薬液処理方法は、上記方法
によりウェーハについてウエットエッチング、純水洗浄
の順に処理を行った後、該ウェーハをこれにＩＰＡ蒸気
を接触させるＩＰＡ乾燥法によって乾燥する方法であっ
て、前記純水洗浄およびＩＰＡ乾燥を、ウェーハ表面を
下方に向けて、かつ若干傾けた状態で枚葉処理により行
うことを特徴とする半導体ウェーハの処理方法である。

【００１０】さらに、本発明に係る半導体ウェーハの処
理装置は、ウェーハの純水浸漬洗浄槽を兼ねる薬液浸漬
処理槽と、ウェーハのＩＰＡ乾燥槽とを前後に並べて設
け、ウェーハを若干傾けた状態で保持しうる枠体状のウ
ェーハ保持治具を、前記薬液処理槽およびＩＰＡ乾燥槽
に沿って水平方向に前後動自在、かつ上下動自在に設
け、前記薬液処理槽およびＩＰＡ乾燥槽の内径を、前記
ウェーハ保持治具の挿入・取出しが可能なものとし、前
記薬液処理槽には薬液供給部、純水供給部およびドレン
抜きを設け、ＩＰＡ乾燥槽には開閉自在の蓋体、ＩＰＡ
蒸気の供給部、槽内のＩＰＡ蒸気を凝縮させるための冷
却手段およびドレン抜きを設けたことを特徴とするもの
である。

【００１１】前記ウェーハ保持治具の構造としては、以
下のものが好ましい。すなわち、適宜間隔をあけて、か
つ同軸状に対向させた上下２つ円環体と、これらの円環
体を連結する複数本の支柱と、上側の円環体に設けた棒
状の支持体とを備えてなり、隣接する２本の支柱間にウ
ェーハの挿入・取出し口を形成し、前記支柱の下端部に
ウェーハの外周端を挿脱・載置しうるの挿脱部を設け、
下側の円環体の適所にウェーハのオリフラを載置しうる
載置部を設けたものとする。

【００１２】本発明に係る半導体ウェーハの処理装置で
は、（１）前記薬液処理槽の上方に薬液の計量装置を設け、
該装置から所定量の薬液を自重落下により前記薬液処理
槽に供給するようにするか、または、（２）前記薬液処
理槽の上方に薬液の加温・計量装置を設け、該装置から
所定温度・量の薬液を自重落下により前記薬液処理槽に
供給するようにし、さらに該薬液処理槽の適所に、槽内
薬液の温度を所定温度に維持するための加温手段を設け
ることが好ましい。

【００１３】また、本発明に係る半導体ウェーハの処理
装置では、上記薬液処理装置（処理装置本体）に前記ウ
ェーハ保持治具を設けるとともに、前記薬液処理槽の前
段にウェーハ搬送装置を設けることが極めて好ましい。
すなわち、この処理装置は前後動・上下動・真空吸着に
よりカセットから１枚のウェーハを取り出す回動アーム
と、該回動アームにより移載されたウェーハのオリフラ
合わせ及び位置合わせを行うオリフラ合わせ部と、該オ
リフラ合わせ部のウェーハを前記ウェーハ保持治具にセ
ットする移載アームとを備えて構成され、該移載アーム
は、前後動・上下動・回動・ウェーハ真空吸着・ウェー
ハ反転の各機能を備え、オリフラ合わせ部からウェーハ
をその裏面を真空吸着して受け取り、反転によりその表
面を下方に向けた後、所要の動作により該ウェーハを前
記ウェーハ保持治具に前記挿入・取出し口を介して挿入
した後、下降動作により該ウェーハの外周端を前記挿脱
部に挿入・載置するとともに、オリフラを前記載置部に
載置するものであることが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。図１は、半導体ウェーハ処
理装置の全体構成を示す概略平面図である。図２は、処
理装置本体の正面図、図３は図２の左側面図である。

【００１５】上記半導体ウェーハ処理装置は、ウェーハ
についてウエットエッチング、純水洗浄、ウェーハにＩ
ＰＡ蒸気を接触させて行うＩＰＡ乾燥の順に処理を行う
ものであり、大きく分けて処理装置本体１と、ウェーハ
をこの処理装置本体１に搬送し、または処理装置本体１
から搬出するための搬送装置２とを備えている。

【００１６】処理装置本体１は、薬液としてのエッチン
グ液の調製装置１０と、この調製装置１０からのエッチ
ング液を所定温度に加温するとともに、ウェーハ１枚を
処理するのに必要な量のエッチング液を計量するための
加温・計量装置２０と、エッチングおよび純水洗浄を兼
ねる薬液処理装置３０と、乾燥装置４０とを備えてい
る。

【００１７】調製装置１０は、エッチング用の薬液
Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃および純水Ｐを、混合槽１１において
所定の割合で混合することにより、所定成分・濃度のエ
ッチング液を調製するものであり、各薬液Ｌ₁〜Ｌ₃の
供給配管、純水Ｐの供給配管には、それぞれ計量用のバ
ルブ（図示せず）が設けられている。加温・計量装置２
０は、エッチング液供給管２１と、これに接続された複
数本（図示例では８本）の分岐管２２ａ，２２ｂ，…
と、各分岐管に設けられた計量容器２３ａ，２３ｂ，…
とを備えており、エッチング液供給管２１，２１並び
に、前記分岐管における前記計量容器の上流側および下
流側には、それぞれ開閉弁（図示せず）が設けられてい
る。薬液処理装置３０は、複数の薬液処理槽３１〜３８
からなり、それぞれの薬液処理槽にＩＰＡ乾燥槽（以
下、乾燥槽ということがある）４１〜４８が１対１で設
けられている。

【００１８】薬液処理槽３１〜３８は同一構造のもので
あり、図１に示すように同一ピッチ円上にほぼ同一角度
間隔チで配置されている。乾燥槽４１〜４８も同一構造
のもので、薬液処理槽３１〜３８の配置ピッチ円よりも
径が大きな同一ピッチ円上にほぼ同一角度間隔で配置さ
れている。また、これら薬液処理槽と乾燥槽は、ほぼ同
一高さに、かつ互いに近接して設けられている。そし
て、１つの薬液処理槽と１つの乾燥槽とにより、１系統
のウェーハ処理ユニットが構成されている。また、上記
調製装置１０および加温・計量装置２０は、この半導体
ウェーハ処理装置の中心部、つまり上記薬液処理槽の配
置ピッチ円内の上方に配備されている。一方、上記搬送
装置２は、図１に示すように平面視において、この半導
体ウェーハ処理装置の右側部分から中心部にわたってに
配置されている。

【００１９】つぎに上記薬液処理槽、乾燥槽等の構造に
ついて説明する。図４は薬液処理槽３１を示すもので、
（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面
図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図５はウ
ェーハ保持治具５０の概略斜視図である。図６は図５の
Ｃ−Ｃ線断面図、図７は図５のＤ−Ｄ線断面図である。
図９は乾燥槽４１を示す概略縦断面図である。

【００２０】薬液処理槽３１は円筒状の二重容器からな
り、その上方は全面的に開放されている。内側容器３１
ａと外側容器３１ｂとの間にリング状の溢流液排出流路
３１ｃが形成され、内側容器３１ａの上部には溢流液排
出口３１ｄが多数形成されている。また、内側容器３１
ａの内面に近接して純水供給管３１ｅが設けられ、該容
器３１ａの底部内周面の直近に、かつ該内周面に沿って
ヒーター３１ｆ（投込み式電熱ヒータ、スチーム加熱管
など）が設けられている。さらに、薬液処理槽３１の低
部中央にはドレイン抜き部３１ｇ（ドレインバルブ付
き）が設けられていいる。図４（ｂ）において３１ｈ
は、内側容器３１ａを外側容器３１ｂ内に支持・固定す
るための支持部材である。

【００２１】図５〜７に示すウェーハ保持治具５０は、
耐食性の金属材料からなる枠体であって、適宜間隔をあ
けて、かつ同軸状に対向させた上側の円環体５１および
下側の円環体５２と、これらの円環体を連結する３本の
支柱５３〜５５と、円環体５１に設けた棒状の支持部５
６とを備えている。この支持部５６は、ウェーハ保持治
具５０を前記薬液処理槽または乾燥槽に沿って、往復動
または上下動させるためのものである。このウェーハ保
持治具５０は、薬液処理槽と乾燥槽とからなるウェーハ
処理ラインに１対１で、したがって８台配備されてい
る。

【００２２】支柱５３〜５５は、角度９０°間隔で互い
に平行に、かつ上下の円環体５１，５２に直交して設け
られ、支柱５３と５５は互いに真正面に対向している。
したがって、支柱５３，５５間が大きく開放された形態
となっており、該開放部はウェーハの挿入・取出し口６
０を形成している。前記支持体５６は支持部材５６ａ，
５６ｂと、操作部材５７ａ，５７ｂとを備えている。す
なわち、円環体５１における支柱５３，５５の直上部
に、この円環体５１の中心点を通る線（図５のＣ−Ｃ
線）に沿って左右の支持部材５６ａ，５６ｂが連結さ
れ、これらの支持部材の端部に、この保持具５０を前記
薬液処理槽および乾燥槽の槽壁に沿って往復移動させ、
または昇降させるための操作部材５７ａ，５７ｂが支柱
５３と平行に設けられている。また、支柱５３〜５５の
下端部には、ウェーハの外周端を挿脱・載置しうる挿脱
部５８が設けられ、下側の円環体５２内周面の、支柱５
４と真正面に対向する位置には、ウェーハのオリフラを
載置しうる載置部５９を設けられている。

【００２３】この保持治具５０では、これを水平にした
場合、挿脱部５８のウェーハ載置面は、載置部５９のウ
ェーハ載置面よりも若干高くなるようにしてあり、した
がって、保持治具５０を薬液処理槽または乾燥槽に水平
にセットすることにより、ウェーハの表面が多少傾いた
状態に保持してエッチングまたは乾燥することができ
る。上記傾斜角度は特に限定されるものではないが、水
平面に対して例えば５°〜１０°程度に設定される。

【００２４】図１および図２０に示すように、薬液処理
槽３１は乾燥槽４１に隣接して配置され、薬液処理槽３
１から乾燥槽４１までの範囲に設けられた、駆動装置に
より正逆回転および昇降が可能なネジ軸（図示せず）
に、ウェーハ保持治具５０の上記操作部材５７ａ，５７
ｂの下端部に設けられたネジ（図示せず）が螺合してい
る。したがって、保持治具５０は、前記ネジ軸の正逆回
転により薬液処理槽３１・乾燥槽４１間を往復動するこ
とができ、かつ前記ネジ軸の昇降により、これと一体的
に昇降することが可能である。以上は、他の薬液処理槽
３２，３３，…、乾燥槽４２，４３…に関しても同様で
ある。

【００２５】乾燥槽４１は、図９に示すように円筒状容
器からなり、その上端部には蓋板４１ａが回動可能に設
けられ、該容器の内周面に沿って蛇管状の冷却管４１ｂ
が該容器と同心状に、かつ前記内周面のほぼ全面にわた
って配備されている。また、該容器の周壁下端部にはＩ
ＰＡ（イソプロピルアルコール）蒸気の供給管４１ｃ
が、該容器の底部中央にはドレイン管４１ｄ（ドレイン
バルブ付き）が、それぞれ接続されている。

【００２６】上記保持治具５０を用いて、例えば薬液処
理槽３１でウェーハを処理する場合、この保持治具５０
は、図示されない駆動装置により図８（ａ）に示すよう
に薬液処理槽３１移載された後、ウェーハが１枚セット
され、ついで前記駆動装置によって図８（ｂ）のように
下降して薬液処理槽３１内に挿入されて、ウェーハの薬
液処理が行われる。ウェーハの乾燥処理の場合も同様で
ある。なお、薬液処理槽、乾燥槽におけるウェーハの処
理方法については後記する。

【００２７】図１に示すように、搬送装置２はアンロー
ダーを兼ねる２台のローダー３ａ，３ｂと、第１移載ア
ーム４と、オリフラ合わせ部５と、２台の第２移載アー
ム６ａ，６ｂとを備えて構成されている。第１移載アー
ム４は、前記ローダーにセットされたカセットからウェ
ーハＷを前後動、上下動および真空吸着により一枚ずつ
取り出してオリフラ合せ部５に移載する回動アームであ
る。オリフラ合せ部５は、ウェーハのオリフラ合わせ及
び位置合わせ（センタリング）を行うものである。

【００２８】第２移載アームは、前後動・上下動・回動
・ウェーハ真空吸着・ウェーハ反転の各機能を備え、オ
リフラ合わせ部５からウェーハをその裏面を真空吸着し
て受け取り、反転によりその表面を下方に向けた後、所
要の動作により該ウェーハをウェーハ保持治具５０内に
その挿入・取り出し口６０を介して挿入した後、下降動
作により、図１３（ｂ）に示すように、該ウェーハの外
周端を挿脱部５８に挿入するとともに、オリフラを載置
部５９に載置（保持治具５０にセット）し、または保持
治具５０から真空吸着により取り出するためのものであ
る。

【００２９】つぎに、上記ウェーハ処理装置によるウェ
ーハのウエットエッチング、純水洗浄およびＩＰＡ乾燥
の各工程における操作方法の一例および、その作用・効
果について、図面を参照して説明する。なお以下では、
ウエットエッチングをエッチングと記載することがあ
る。

【００３０】図１０はウェーハＷを第２移載アーム６ａ
によって反転させるときの動作説明図であって、（ａ）
は反転前の状態を、（ｂ）は反転後の状態をそれぞれ示
すものである。図１１はウェーハＷを第２移載アーム６
ａによってウェーハ保持治具５０の挿脱部５８に挿入し
たときの状態を示す説明図であって、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。図１２はウェ
ーハを第２移載アーム６ａによってウェーハ保持治具５
０にセットする直前の状態を示す説明図である。図１３
はウェーハ保持治具５０にセットした直後の状態を示す
説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ
−Ｆ線断面図である。図１４はウェーハをウェーハ保持
治具５０とともに薬液処理槽３１内に下降させるときの
状態を示す概略断面図である。図１５はウェーハを薬液
処理槽３０内で処理するときの状態を示す概略断面図で
ある。図１６は薬液処理槽３１内の薬液をドレンすると
きの状態を示す概略断面図である。

【００３１】図１７は薬液処理槽３１内の薬液を純水置
換するときの状態を示す概略断面図である。図１８はウ
ェーハを薬液処理槽３１内で純水置換（リンス）すると
きの状態を示す概略断面図である。図１９はウェーハの
純水置換後、薬液処理槽内の純水をドレンするときの状
態を示す概略断面図である。図２０は薬液処理後のウェ
ーハを薬液処理槽３１から乾燥槽４１へ移載する際の動
作を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図で
ある。

【００３２】図２１〜２３は、ウェーハを図１の装置に
より処理する場合のフローチャートであって、図２１は
ウェーハ保持治具へのウェーハ移載工程が終了するまで
を示すものである。図２２は、図２１の処理に引き続い
てウェーハを薬液処理した後、純水洗浄する工程を示す
ものである。図２３は、図２２の処理に引き続いてウェ
ーハをＩＰＡ乾燥した後、ウェーハ取出す工程（回収工
程）が終了するまでを示すものである。

【００３３】以下、図２１〜２３を参照して、ウェーハ
の処理方法を工程順に説明する。（１）ローダー３ａ，３ｂのそれぞれに、多数枚（４の
整数倍）のウェーハを収納したカセットをセットする
（ステップ１０１）。これら２つのカセットのウェーハ
枚数は同一とする。以下の工程において、ローダー３ａ
にセットしたカセット内の４枚のウェーハを１枚ずつ、
薬液処理槽３１〜３４に移載した後、ローダー３ｂにセ
ットしたカセット内の４枚のウェーハを１枚ずつ、薬液
処理槽３５〜３８に移載する。（２）処理枚数を設定する。この枚数は、カセット内ウ
ェーハの枚数と同一とする（ステップ１０２）。（３）ローダー３ａのカセットから、第１移載アーム４
によりウェーハを１枚取り出し、オリフラ合わせ部５に
移載する（ステップ１０３）。（４）移載されたウェーハをオリフラ合わせ、および位
置合わせ（センタリング）する（ステップ１０４）。

【００３４】（５）オリフラ合わせ部５のウェーハ裏面
を第２移載アーム６ａ（搬送アーム）で真空吸着し、図
１０（ａ）（ｂ）に示すようにアーム６ａを１８０°回
転させることによりウェーハを反転させてウェーハ表面
を下方に向け、この状態でウェーハを第２移載アーム６
ａにより薬液処理槽３１に移載した後、図１１〜１３に
示す順序でウェーハ保持治具５０にセットする（ステッ
プ１０５〜１０８）。

【００３５】すなわち、ウェーハＷを保持治具５０の下
端部直近まで下降させ、そのまま図１１（ａ）（ｂ）に
示すように、前記挿入・取出し口６０（図５参照）から
ウェーハＷを保持治具５０に挿入するとともに、ウェー
ハＷの外周端を３箇所の挿脱部５８に挿入する。つぎ
に、図１２に示すようにウェーハＷを更に下降させ、３
箇所の挿脱部５８および載置部５９により保持する。つ
いで、アーム６ａの真空吸着を停止し、１３（ａ）
（ｂ）に示すようにアーム６ａを上昇させた、後退操作
により前記挿入・取出し口６０を介して保持治具５０か
ら脱出させる。同じ手順で、ローダー３ａのカセットか
らのウェーハを、薬液処理槽３２〜３４に１枚ずつ移載
した後、それぞれの保持治具５０にセットする。さら
に、同じ方法でローダー３ｂのカセットからのウェーハ
を、薬液処理槽３６〜３８に１枚ずつ移載した後、それ
ぞれの保持治具５０にセットする。

【００３６】（７）上記操作と並行して、以下の手順で
薬液（エッチング液）の調製および薬液処理槽（エッチ
ング槽）への供液を行う。まず、８枚のウェーハを枚葉
処理するのに必要な量のエッチング用薬液および純水を
秤量し、混合槽１１で混合することにより所定のエッチ
ング液を調製する（ステップ２０１，２０２）。（８）混合槽１１のエッチング液を、加温・計量装置２
０で加温するとともに、８等分し、それぞれのエッチン
グ液を各薬液処理槽３１〜３８に供給する（ステップ２
０３，２０４）。このエッチング液は、薬液処理槽に設
けたヒーターにより加熱されて、所定温度に保持される
（例えば薬液処理槽３１の場合、ヒーター３１ｆで加熱
される）。

【００３７】（９）ウェーハをセットした保持治具５０
を、上記駆動装置により図１４に示すように下降させ
（ステップ３０１）、図１５に示すように薬液処理槽３
１（以下、他の薬液処理槽３２〜３８についても同じ）
の薬液ＭＬに浸漬して薬液処理を行う（ステップ３０
２）。上記保持治具５０を使用すると、ウェーハＷはほぼ全体
が同時にエッチング液に浸漬され、かつ、ほぼ同時にエ
ッチング液から取り出されるため、図２６に示す従来方
法と違って、エッチング液に対するウェーハ浸漬時間ム
ラに起因するエッチングムラの発生が防止される。ま
た、上記エッチングにおいては、ウェーハの表面（被処
理面）が下方を向き、且つ若干傾いているため、エッチ
ング時の化学反応で発生したガス（気泡）がウェーハ表
面に滞留せず、迅速に上昇排出されるため、エッチング
ムラを抑えることができる。

【００３８】（１０）つぎに、ウェーハに付着する薬液
を純水により置換する。エッチング終了後、図１６に示
すように保持治具５０をエッチング開始前の薬液液面の
高さまで上昇させるのと並行して、薬液のドレイン抜き
を行う（ステップ４０１）。純水供給管３１ｅから槽３
１内への純水供給を開始し、図１７に示すように、純水
液面がウェーハよりも高めになった時点でドレイン抜き
を開始し、純水供給量の調整により純水液面をほぼ一定
に維持しながらドレイン抜きを継続する（ステップ４０
２〜４０４）。（１１）所定時間、純水置換を行ったのち純水供給を停
止し、純水のドレイン抜きを行う（ステップ４０５〜４
０６）。

【００３９】（１２）つぎに、ウェーハの最終リンスを
行う。ドレインバルブを閉め、純水供給管３１ｅから槽
３１内への純水供給を再開し、図１８に示すように最終
リンスを行う（ステップ４０７〜４０８）。図１９に示
すように保持治具５０を上昇させ、純水供給の停止およ
び純水のドレイン抜きを行う（ステップ４０９〜４１
０）。

【００４０】（１３）つぎに、ウェーハのＩＰＡ乾燥を
行う。保持治具５０を更に上昇させ（ステップ５０
１）、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、上記駆動装置
により保持治具５０を乾燥槽４１に移載し、ついで乾燥
槽４１内に下降させる（ステップ５０２，５０３）。蓋
板４１ａを閉め（ステップ５０４）、ＩＰＡ蒸気供給管
４１ｃから乾燥槽４１内へのＩＰＡ蒸気の供給を開始す
ると同時に、冷却管４１ｂへの冷却水供給を開始し、乾
燥槽４１内のＩＰＡ蒸気を凝縮させる（ステップ５０
５）。ＩＰＡは水との親和性が高いため、ウェーハ面で凝縮し
たＩＰＡが、ウェーハ表面に付着残留する水と一体的に
ウェーハ面から剥離して乾燥される。この場合、ウェー
ハ表面が下方を向き、かつ若干傾いているので、水分の
剥離性が向上しウォーターマークの発生が抑制される。

【００４１】（１４）ＩＰＡ乾燥終了ののち蓋板４１ａ
を開け、保持治具５０を上昇（ステップ５０６，５０
７）させた後、上記駆動装置により、図２０（ａ）の矢
印と逆の向きに移動させて薬液処理槽３１に戻す（ステ
ップ６０１）。上記ウェーハセットと逆の手順で、保持
治具５０内のウェーハをカセットに回収する（ステップ
６０２〜６０４）。すなわち、処理槽３１に移載された
ウェーハを第２移載アーム６ａで受け取り、オリフラ合
わせ部５に返送し、これを第１移載アーム４で受け取っ
てカセットに回収する。以上のようにして、８つのウェーハ処理ラインにより合
計８枚のウェーハについてウエットエッチング・純水置
換・純水リンス・乾燥からなる一連の枚葉処理工程が並
行して行われる。これらの処理が完了した後、同様にし
て合計８枚のウェーハが枚葉処理される。

【００４２】

【実施例】同一仕様・枚数のウェーハを、図１に示す本
発明の枚葉式エッチング装置、および図２５に示す従来
のバッチ式ウエットエッチング装置を使用して個別に処
理した。結果を図２４に示す。この図において横軸はウ
ェーハの処理枚数、縦軸はエッチング液使用量である。
本発明装置による場合、エッチング液の使用量は図２４
の直線Ｃ₁のとおりとなった。これに対し、従来装置で
エッチング槽からのエッチング液蒸発を防止しないでエ
ッチングした場合には、折れ線Ｃ₂に示すとおりとなっ
た。また、従来装置でエッチング槽からのエッチング液
蒸発を防止しながらエッチングした場合には、折れ線Ｃ
₃に示すと結果となった。このことから、本発明装置に
よれば、エッチング液使用量の大幅な削減が可能である
ことがわかる。また本発明装置では、装置設置面積が図
２５の従来装置の約１／３になることも判明した。

【００４３】上記実施の態様では、エッチング液として
ボイル系薬液すなわち、硫酸過水ボイルについて示した
が、薬液として常温のフッ酸を使用することもでき、こ
の場合にも上記と同様にエッチング液使用量の削減が可
能である。また、ウェーハ保持治具５０の上記搬送・昇
降を、薬液処理槽３１および乾燥槽４１の上方に設けた
コンベアで行うようにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば以下の効果が得られる。（１）請求項１〜４に記載の方法ウェーハを枚葉処理することにより、ウェーハ間のダス
ト転写を抑えることができる。また、薬液処理がウエッ
トエッチングの場合、エッチング液に対するウェーハの
浸漬・取出しを、ウェーハを若干傾けた状態で行うた
め、エッチング液に対する浸漬時間のウェーハ面内バラ
ツキが低下するとともに、ウェーハを若干傾けた状態で
エッチングするため、エッチングで発生した気泡を迅速
に排出することができるので、エッチング量のウェーハ
面内均質性が大幅に向上する。

【００４５】（２）請求項５に記載の方法ＩＰＡ乾燥を所定の方法で行うので、ウェーハ表面のウ
ォータマークの発生を抑制することができる。（３）請求項６に記載の装置請求項１〜５の方法を実施するのに好適な装置を提供
することができる。ウェーハの純水浸漬洗浄槽を兼ねる薬液浸漬処理槽を
設け、枠体状のウェーハ保持治具を設けるとともに、薬
液の全量をドレイン抜きした後、純水洗浄を行うことが
できるように構成したので、薬液処理槽からの純水洗浄
槽への薬液持ち込み量を最小限に止めることができる。
また、このため薬液処理能力（エッチングの場合にはエ
ッチングレート）の低下・変動を防止することできる。ウェーハをウェーハ保持治具により薬液処理槽の低部
近傍に挿入して薬液処理・純水洗浄を行うことができる
ようにしたので、薬液および純水の使用量を大幅に削減
することが可能となる。

【００４６】（４）請求項７の記載の装置ウェーハ保持治具を所定のとおりに構成したので、真空
吸着を用いる移載アームによってウェーハをこの保持治
具にセットすることができて、ウェーハ薬液処理工程の
自動化が容易となる。また、この保持治具は、枠体であ
るから、軽量で構成材料が少なくてすむうえ、この保持
治具に付着残留する薬液量を、従来のカセットに比べて
著しく少なくすることができる。

【００４７】（５）請求項８，９に記載の装置計量装置により必要最小限量の薬液を計量するようにし
たので、薬液使用量を大幅に削減することできる。（６）請求項１０に記載の装置ウェーハの薬液処理・純水洗浄・ＩＰＡ乾燥の全工程を
自動化することができるとともに、請求項６，７の装置
による効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体ウェーハ処理装置（ウエッ
トエッチング装置）の全体構成を示す概略平面図であ
る。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】図１の装置における薬液処理槽を示すもので、
（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面
図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】ウェーハ保持治具の概略斜視図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】図５のＤ−Ｄ線断面図である。

【図８】図１の装置によりウェーハを処理する際の、ウ
ェーハ保持治具と薬液処理槽との位置関係を示す縦断面
図であって、（ｂ）は現にウェーハを処理しているとき
の状態を、（ａ）はウェーハを薬液処理槽に移載すると
きの状態を示すものである。

【図９】図１の装置における乾燥槽を示す概略縦断面図
である。

【図１０】ウェーハを搬送アームによって裏返すときの
動作説明図であって、（ａ）は裏返る前の状態を、
（ｂ）は裏返した後の状態をそれぞれ示すものである。

【図１１】ウェーハを搬送アームによってウェーハ保持
治具内にセットする直前の状態を示す説明図であって、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図であ
る。

【図１２】ウェーハを搬送アームによってウェーハ保持
治具内にセットしたときの状態を示す説明断面図であ
る。

【図１３】ウェーハを搬送アームによってウェーハ保持
治具内にセットした直後の状態を示す説明図であって、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図であ
る。

【図１４】ウェーハをウェーハ保持治具とともに薬液処
理槽内に下降させるときの状態を示す概略断面図であ
る。

【図１５】ウェーハを薬液処理槽内で処理するときの状
態を示す概略断面図である。

【図１６】薬液処理槽内の薬液をドレインするときの状
態を示す概略断面図である。

【図１７】薬液処理槽内の薬液を純水置換するときの状
態を示す概略断面図である。

【図１８】ウェーハを薬液処理槽内で純水置換（リン
ス）するときの状態を示す概略断面図である。

【図１９】ウェーハの純水置換後、薬液処理槽内の純水
をドレインするときの状態を示す概略断面図である。

【図２０】薬液処理後のウェーハを薬液処理槽から乾燥
槽へ移載する際の動作を示すもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）は縦断面図である。

【図２１】ウェーハを図１の装置により薬液処理する場
合のフローチャートであって、ウェーハ保持治具へのウ
ェーハ移載工程が終了するまでを示すものである。

【図２２】ウェーハを図１の装置により薬液処理する場
合のフローチャートであって、ウェーハの純水リンス工
程が終了するまでを示すものである。

【図２３】ウェーハを図１の装置により薬液処理する場
合のフローチャートであって、ウェーハ取出し工程が終
了するまでを示すものである。

【図２４】ウェーハを図１の装置で薬液処理した場合の
薬液使用量と、従来の薬液装置で薬液処理した場合のそ
れとを比較して示すグラフである。

【図２５】従来の半導体ウェーハのウエットエッチング
装置の全体構成を示す概略正面図である。

【図２６】図２５の装置において第１の問題点が発生す
る原因を説明するものであって、（ａ）は薬液処理槽の
一部を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＧ部拡大図で
ある。

【図２７】図２５の装置において第２の問題点が発生す
る原因を説明する図である。

【図２８】図２５の装置おいて第３の問題点が発生する
原因を説明する図である。

【図２９】図２５の装置おける第４の問題点が発生する
原因を説明する図である。

【図３０】前記第４の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１……処理装置本体、２……搬送装置、３ａ，３ｂ……
ローダー、４……第１移載アーム、５……オリフラ合わ
せ部、６ａ，６ｂ……第２移載アーム、１０……調製装
置、１１……混合槽、２０……加温・計量装置、２１…
…エッチング液供給管、２２ａ，２２ｂ……分岐管、２
３ａ〜２３ｄ……計量容器、３０……薬液処理装置、３
１〜３８……薬液処理槽、３１ｂ……内側容器、３１ｂ
……外側容器、３１ｃ……溢流液排出流路、３１ｄ……
溢流液排出口、３１ｅ……純水供給管、３１ｆ……ヒー
ター、３１ｇ……ドレイン抜き部、３１ｈ……支持部
材、４０……乾燥装置、４１〜４８……乾燥槽、４１ａ
……蓋板、４１ｂ……冷却管、４１ｃ……ＩＰＡ蒸気供
給管、４１ｄ……ドレイン管、５０……ウェーハ保持治
具、５１，５２……円環体、５３〜５５……支柱、５６
……支持部、５６ａ，５６ｂ……支持部材、５７ａ，５
７ｂ……操作部材、５８……挿脱部、５９……載置部、
６０……ウェーハの挿入・取出し口、Ｗ……ウェーハ、
８１……ローダー、８２……薬液槽（エッチング槽）、
８２ａ，８２ｂ……エッチング槽、８３……純水一次置
換槽、８４……純水仕上げ置換槽、８５……乾燥槽、８
６……アンローダー、９１……カセット移載機、９２…
…カセット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハを薬液に浸漬して処理す
る方法において、ウェーハ表面を下方に向けて枚葉処理
することを特徴とする半導体ウェーハの処理方法。
【請求項２】前記薬液処理を、ウェーハ表面を若干傾
けた状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の半導
体ウェーハの処理方法。
【請求項３】前記薬液処理がウエットエッチングであ
って、該処理ではエッチング液に対するウェーハの浸漬
操作および取出し操作を、ウェーハ表面を下方に向けて
行うことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体
ウェーハの処理方法。
【請求項４】請求項１，２または３に記載の方法によ
りウェーハを薬液処理した後、純水に浸漬して洗浄する
ことを特徴とする半導体ウェーハの処理方法。
【請求項５】請求項４に記載の方法によりウェーハに
ついて薬液処理、純水洗浄の順に処理を行った後、該ウ
ェーハをこれにＩＰＡ蒸気を接触させるＩＰＡ乾燥法に
よって乾燥する方法であって、前記純水洗浄およびＩＰ
Ａ乾燥を、ウェーハ表面を下方に向けて、かつ若干傾け
た状態で枚葉処理により行うことを特徴とする半導体ウ
ェーハの処理方法。
【請求項６】ウェーハの純水浸漬洗浄槽を兼ねる薬液
浸漬処理槽と、ウェーハのＩＰＡ乾燥槽とを前後に並べ
て設け、ウェーハを若干傾けた状態で保持しうる枠体状
のウェーハ保持治具を、前記薬液処理槽およびＩＰＡ乾
燥槽に沿って水平方向に前後動自在、かつ上下動自在に
設け、前記薬液処理槽およびＩＰＡ乾燥槽の内径を、前
記ウェーハ保持治具の挿入・取出しが可能なものとし、
前記薬液処理槽には薬液供給部、純水供給部およびドレ
ン抜きを設け、ＩＰＡ乾燥槽には開閉自在の蓋体、ＩＰ
Ａ蒸気の供給部、槽内のＩＰＡ蒸気を凝縮させるための
冷却手段およびドレン抜きを設けたことを特徴とする半
導体ウェーハの処理装置。
【請求項７】前記ウェーハ保持治具は、適宜間隔をあ
けて、かつ同軸状に対向させた上下２つ円環体と、これ
らの円環体を連結する複数本の支柱と、上側円環体に設
けた棒状の支持体とを備えてなり、隣接する２本の支柱
間にウェーハの挿入・取出し口を形成し、前記支柱の下
端部にウェーハの外周端を挿脱・載置しうる挿脱部を設
け、下側円環体の適所にウェーハのオリフラを載置しう
る載置部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の半
導体ウェーハの処理装置。
【請求項８】前記薬液処理槽の上方に薬液の計量装置
を設け、該装置から所定量の薬液を自重落下により前記
薬液処理槽に供給するようにしたことを特徴とする請求
項６または７に記載の半導体ウェーハの処理装置。
【請求項９】前記薬液処理槽の上方に薬液の加温・計
量装置を設け、該装置から所定温度・量の薬液を自重落
下により前記薬液処理槽に供給するようにし、さらに該
薬液処理槽の適所に、槽内薬液の温度を所定温度に維持
するための加温手段を設けたことを特徴とする請求項６
または７に記載の半導体ウェーハの処理装置。
【請求項１０】請求項６に記載の処理装置に、請求項
７に記載のウェーハ保持治具を設けるとともに、前記薬
液処理槽の前段にウェーハ搬送装置を設けた半導体ウェ
ーハの処理装置であって、前記搬送装置は、前後動・上
下動・真空吸着によりカセットから１枚のウェーハを取
り出す回動アームと、該回動アームにより移載されたウ
ェーハのオリフラ合わせ及び位置合わせを行うオリフラ
合わせ部と、該オリフラ合わせ部のウェーハを前記ウェ
ーハ保持治具にセットする移載アームとを備えて構成さ
れ、該移載アームは、前後動・上下動・回動・ウェーハ
真空吸着・ウェーハ反転の各機能を備え、オリフラ合わ
せ部からウェーハをその裏面を真空吸着して受け取り、
反転によりその表面を下方に向けた後、所要の動作によ
り該ウェーハを前記ウェーハ保持治具に前記挿入・取出
し口を介して挿入した後、下降動作により該ウェーハの
外周端を前記挿脱部に挿入・載置するとともに、オリフ
ラを前記載置部に載置するものであることを特徴とする
半導体ウェーハの処理装置。