JPS62136825A - 半導体ウエハの流体処理の為の方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、半導体部品の製造に関するものであり、特に
は成る種の作製段階に先立つ又の或いはその一部として
の半導体ウェハの湿式処理に関する。特に、本発明は、
拡散、イオン打込み、エピタキシャル成長或いは化学的
蒸着段階に先立って半導体ウェハのクリーニングの為の
方法及びシステム、更には流体を使用しての処理による
エツチングのようなウェハの湿式プロセス処理の為の方
法に関係する。

本発明は、米国特許出願番号第７６５．２９４　；７４
７　ａ　９４　；　６１３ｓ　ｓ及び７４７．８９５号
に開示される技術と関係する。

従来技術 半導体ウェハーの作製において、幾つかのプロセス段階
はウェハーと流体との接触を必要とする。

そうしたプロセス段階の例としては、エツチング、ホト
レジスト剥離及び拡散前クリーニングが挙げられる。こ
れら段階において使用される薬剤は、それらが強酸、強
アルカリ或いは揮発性溶剤を含む点できわめ工危険なこ
とが多い。

半纏体ウェハーとの接触の為に従来から使用された設備
は、一般に、半導体ウエノ・−のランクを浸漬する−続
きのタンク或いはシンクから成る。

ウェハーキャリヤは、例えば米国特許第”、、６０７，
４７８．３、９６４．９３７及び３．９７７．９２６号
に記載されている。こうした従来からの湿式処理装置は
幾つかの難点を呈した。

タンクは大気に開放されているから、空気浮遊粒子がプ
ロセス溶液中に浸入する恐れがあるう表面張力を通して
、これら粒子は、ウェハーがシンク中に浸漬されそして
そこから持上げられるに際してウェハー表面に容易に転
移する。こうした粒状汚染物はウェハー作製プロセスが
創出する微細回路に対してきわめて有害である。拡散前
クリーニング中粒子汚染を最小限にすることが殊に重要
である。

また、プロセス薬剤タンクは開放されているから、作業
者が危険な薬剤に曝露される。これは安全性の問題とし
て認識されている。更に、薬剤は定期的に新たな溶液と
交換されねばならずそしてこれは一般にシンクから外へ
溶液を吸引しそしてシンク内へボトル容器から新しい溶
液を注入することにより達成される。クリーンルーム作
業員は通常、フェイスマスク、作業グローブ及びエプロ
ンを着用して、プロセス流体の手作業交換中の傷害を防
止している。

従来プロセスの欠点はまた、シンク型プｐセスに対して
明らかである。薬剤が経時するにつれ、これらは大気か
らのそしてウェハーからの不純物で汚染されるようにな
る。流体再生前のウェハーの最後のバッチの処理は、新
しい溶液でのウェハーの最初のバッチの処理程有効−な
い。こうした不均一な処理は半導体プロセス技術者にと
って大さな関心事である。

従来からの湿式プロセスステーションシンクは流れ停滞
状態により特徴づけられる。化学プロセス反応はウェハ
ーの表面において起りそして停滞状態は境界層即ち表層
皮膜現象をもたらし、その結果としてウェハーの成る帯
域は他の帯域より化学反応の程度が少なくなる事態を招
いた。これは所望されざることでありそＬ７てエツチン
グ作業におい工特に重大事である。好適な温度管理もま
た停滞条件により悪影響を受けた。湿式プロセス設備製
造業者はこれら問題を軽減する為に攪拌手段を組込むこ
とを試みた。不均一エツチングを克服せんと試みた一方
法が米国特許第３．４３２５４３号に開示される。

流体処理後、ウェハーは一般に乾燥されることを必要と
する。乾燥工程中汚染が生じないことが重要であるから
、これは特に課題の多い注意を要するプロセスである。

蒸発操作はそれが点状或いは縞状の表面汚染を生じるこ
とが多いから所望されない。超高純度水を使用しての蒸
発操作でさえ、そうした水はウェハーの表面に対して侵
食性であり微量のシリコン及び二酸化シリコンを溶解す
るから、幾つかの問題を生起する可能性がある。続いて
の蒸発はウェハー表面に溶質物質の残渣を残すことにな
る。半導体の汚染及びその故障の他の原因については、
例えば、「ソリッド　ステートデバイス、１９８３、Ｃ
ｏｎｔ、Ｓｅｒ　　／１ｆｔ６９　（インステイテユー
ト　オブ　フィジックス、ロンドン、１９８４）１０５
〜１２０頁における「集積回路におけるデバイス故障の
メカニズム１に論議されている。

スピン−リンサードライヤ（回転−洗浄！　−乾燥器）
とし１知られる装置が水の蒸発なしにウェハーを乾燥す
るのにしばしば使用されている。これら装置は遠心力を
利用してウェハー表面から水を振り切るものである。ウ
ェハー、特に大傘なウニへ−寸法のものを使用１．た場
合にかかる機械的応力によ番）、ウェハー破損と関連す
る問題が生じうる。製造業者はまたこれら通常的には幾
分複雑な機械的装置におい１粒状物の発生を最小限にす
ることをも要求されている１これにもかかわらず、幾つ
かの製造業者は、スピン−リンサードライヤ技術を一般
的な流体処理に拡大応用してきた。

酸処理装置として知られる装置が現在利用され工いる。

これはプロセス流体をウェハー表面上に噴霧するもので
カ）る。これら装置は、化学薬剤をｇ　約１．　、同時
にウェハーの各バッチが新しい溶液に曝露されるという
利点を呈する。

粒状物発生と機械的複雑さに関し又のスピン−リンサー
ドライヤに伴う困難さは酸処理装置においてけ一層深刻
となる。高純度水の場合どころか、酸処理装置は流体処
理において使用される高温の腐食性酸の侵食に対処せね
ばならない。機械的破損や粒状物発生の問題は酸処理装
置に固有のものである。

噴霧法はまた新たなプロセス上の困ＰＩキを導入する。

少量の薬剤か使用されるだけであるから、高温プロセス
処理を実現することはほとんど不可能である。例えば拡
散前クリーニングｌ／ｊおいて、ウェハーを８０〜１５
０℃の範囲の温度にある濃硫酸にウェハーを曝露するこ
とが所望される。噴霧溶液の熱容量は殊にウェハー自体
に対して十分に大きくはないからウェハー表面上に所望
の温度を実現することはほとんど不可能である。酸処理
装置における温度の一様性とコントロール能力は疑問で
ある。同じく、比較的急速な化学反応が起るフッ化水素
酸エツチングのようなプロセスの一様性とコントロール
を実現することも困難うある。

密閉された酸処理装置によってさえも安全上の問題が取
除かれるわけではない。これら装置の噴霧ノズルは適正
なスプレィ模様を確立する為に比較的高い試薬圧力を使
用する。こうした危険な薬剤が加圧される時にはいつで
も、事故の可能性が存在する。

半導体湿式処理の分野で必要とされ℃いることは、ａ）
雰囲気汚染が回避される、ｂ）薬剤への作業員の曝露が
最小限とされる、Ｃ）ウェハーの一様な処理が促進され
る、ｄ）迅速にして有効な熱伝達が可能とされる、ｅ）
流れ停滞条件が最小限とされそして表ｊ−化現象が回避
される、ｆ）装置が機械的に簡単である、セしてｇ）侵
食性薬剤が安全ζＣ取扱われる、ような態様で、プロセ
ス流体を半導体ウェハーと接触状態に持ちきたすことの
出来る方法及び装置の開発である。

発明の目的 本発明は、処理流体が大気（周囲雰囲気）と接触しない
ような半導体ウェハの流体処理のためのシステムの提供
を目的とする。

本発明の目的は、処理流体を処理中循回ループ内に維持
する半導体ウェハの流体処理システムを提供することで
ある。

本発明のまた別の目的は、処理流体の温度及び流電を精
確に管理しつる半導体ウェハの流体処理の為のシステム
を提供する二とである。

本発明の更に別の目的は、少量の処理流体の使用で済む
半導体ウェハの流体処理システムを提供することである
。

本発明の別の目的は、汚染を発生しやすい移動部品と接
触することなく処理流体を順次して処理容器に調（計）
量しそして導入しうる半導体の流体処理の為のシステム
を提供することである。

本発明は更に、処理システム全体を少量の流体を使用し
て好都合に汚染物を洗い流せる半導体ウェハ流体処理シ
ステム卆提供することを目的とする。

本発明は更に、様々の処理流体を使用しての処理に適応
する半導体ウェハの流体処理システムを提供することを
目的とする。

本発明はまた、過剰圧力状態が起りえない半導体ウェハ
流体処理システムを提供することである。

発明の概要 本発明のこれら目的の実現には、閉流体ループ中に複数
の半導体ウェハ保持用処理容器を設けることが前提とな
る。流体送給システムは処理容器を流体で充滴するよう
ループに処理流体を提供する。循回ポンプ或いは他の種
流体移送手段がウェハの処理の為流体を制御された態様
で循回せしめる。

本発明の一様相において、半導体ウェハ流体処理システ
ムは、両端の第１及び第２０とそれらの間の流路にウェ
ハを保持する為の手段とを具備する処理容器を含んでい
る。第１及び第２口間には、容器と協働１．て、閉流体
ループを構成するように流路構成手段が延在している。

流路構成手段は、順次して、第１ベント、第１弁、入口
、第２弁及び第２ベントを包含し、以って入口に圧力下
の流体を供給しそして弁及びベントを選択的に開くこと
により、容器は第１或いは第２０いずれかを通して流体
の充満或いは排出操作を施させる。

容器及び流路構成手段は各々、残留物を残して順次して
の流体の相互汚染を生じることなくループが様々の処理
流体で順次溝されつるよう流体を捕捉或いは保留しやす
い凹み、角隅或いはデッドスペースを持たないように設
計される。好ましくは、ループは流体で満杯の状態に維
持されそして容器が入口から処理流体で充填されるにつ
れ、先行処理流体が系統から追出されていくものとされ
る。

好ましくは、ｆＪｌｏ及び第２０はそれぞれ上端口及び
下端口でありそして流路がそれらの間を垂直に伸びる。

好ましくは、様々の密度を有する一連の処理流体は入口
に供給され、そしてベント及び弁が、処理流体が先行流
体より高密である場合には下端口からループを充填しそ
して処理流体が先行流体より軽い場合には上端口からル
ープを充填するように、制御される。好ましくは１．ル
ープはループ内で流体を再循環する為の循回ポンプ或い
は他の手段を含んマいる。

また別の様相において、本発明は、処理容器への一連の
高純度処理流体の送給の為の流体送給システムを含んで
いる。この送給システムは、両端に口を有しそしてこれ
ら口間で栓流を与えるよう形態づけられた調１タンクと
、タンクから調量された野の流体を抜出す為これら口の
一方に接続される入口を備える調量ポンプを含んでいる
。複数の処理流体溜めが各々口の一方にそれぞれの関連
する弁を介して接続される。タンクは流体で充満された
状態に維持されるので、選択された処理流体と関連する
弁を聞きそしてタンクから調量された容積の流体を抜出
すようポンプを作動することにより、抜出し１に等しい
調量された量の選択された処理流体がタンク内に吸入さ
れる。タンクの内容物を処理流体に送給する為、受動型
即ち非機械的手段が設けられる。この態様〒、処理容器
に供給される処理流体は、ポンプシールや可動機械部品
のような汚染源となりつるものと接触せずして精確に誠
圏送出される。

好ま（７くは、タンク内容物を送出する手段はタンク底
における口を通してタンク内流体を排斥する為の気体圧
力手段を含んでいる。好ましくは、両端のタンクは一ト
端口と下端口とされ、そして処理流体は密度を異にする
流体であり、低い方の密度の各流体はＬ端口にその関連
する弁を経由し７″′Ｃ接続されそして高い方の密度の
各流体は下端口にその関連する弁を経由して接続される
。この態様で、調量充填中の対流的混合が最小限とされ
る。

また別の好ましい具体例において、調量タンクから調量
された量の流体を受取りそして処理容器への送給前にそ
の流体を均質に混合する為、調量タンクと処理容器との
間に、混合タンクが設置される。こうした混合は混合タ
ンク内に保持された流体を通して気体をバブリング（発
泡）することにより達成されつる。一つの好ましい具体
例において、処理流体はクリーニング流体でありそして
オゾンのような反応性気体がその浄化能力を増強する為
そこを通してバブリングせしめられろ。

実施例の説明 第３図に示される本発明システムは、複数の流体を使用
して半導体ウェハの処理を実施するに適しセしてウェハ
を横切って流体を受取り、流送しそして循回する為の流
体ループとウェハに順次し２ての処理流体を供給する為
の流体送給システムを含んテいる。ウェハプロセス処理
の主たる制約は、特別の高純度の処理流体が使用されね
ばならず加えてこの純度が処理全体を通して維持されね
ばならないことである。必要とされる高品質流体の価格
が高いことによ１）、比較的少量の流体を使用すること
が要望される。この要望はウェハから先行のプロセス流
体及び汚染物の有効除去の必要性と大六く□反する。チ
ニ、複数のプロセス流体を使用しての順次しての処理の
為のシステムを設計するに当り、そうしたシステムにお
い工必然的に使用される様々のポンプ、弁及び他の機械
的部品から生ずる汚染物へのそれら流体のｌｌ露を排除
することも所望される。。

以下に説明する第３図の具体例は、制御された流れ及び
温度条件（＜おいてウェハの処理流体への一様な曝露を
与えるよう処理流体が循回されつる閉流体ループを提供
することにより、同時にループ巾での流体の効率的且つ
完全な切換えを許容することにより、一様相において、
所望の処理流体純度を実現する。第１図は、システムの
この部分の簡単な流れ図を示す。

また別の様相において、第６図のシステムは、必要な弁
及び導管以外の機械的部品を汚染することなくまたそれ
らにより汚染されることなく、且つそうした流体を効率
的に節約しつつ、複数の異種処理流体を混合しそしエル
ーズに移送する流体移送システムを含んでいる。第２図
は、第５図のこの部分の簡単な概略図である。従って、
第３図に示される好ましいウェハ処理システムを詳しく
論議する前に第１及び２図について説明を加える。

第１図は、１つ以上の半導体ウェハキャリヤ３を収納す
る容器２が流体によるウェハ処理の為の流体システムに
接続されている。本発明の流体処理ループ１の概略図で
ある。遣切な容器２は先に引用した特許出願に開示され
ておりそ］７て第１及び第２流体口とこれら流体口間の
流路に半導体ウェハを支持する為のキャリヤ３を装備し
ている。

導管８が容器２と併せて流体循回ループを形成するよう
流体口４，６と相互接続している。流体は導管８中にそ
の両端間に位置づけられる入口１０を経由して導入され
る。導管８は、第１インド１２、第１閉止弁１４、入口
１０、第２閉止弁１６及び第２ベント１８を直列配列−
組込ん〒いる。この配列を使用すると、第１ベント１２
及び第２弁１６を開くことによ１）、容器２はその第２
０６を通して充填されつる。別様には、第２ベント１８
々び第１弁１４を開くことにより、容器２けその第１０
４分通して充填されつる。好ましくけ、入口１０は、流
体の内部捕捉を防止する為滑らかな丸味のある端卆有す
るＴ形具から成りそ［７て好ましくはＴ形貝から弁１４
．１６への距離は充填操作中導管系内のデッドスペース
となる脚を排除するよう最小限とされる。各ベント１１
８は好マシくは逆流問題を最小限とするよう１３で示さ
れる僅かの垂直上昇部を越えてト°レンに連通されろ。

すべての部品及び部材は使用される流体に対して非浸透
性及び非吸収性〒ある材料（例えばＴ　Ｆ　Ｅ）で内張
を〕される。

第１図に示されるように、ループ８．１０．１１４．１
６．１８はまた、そのループ内で流体を循回させる為の
ポンプ２０を含んでいる。

ポンプ２０は、２００１／分の範囲内の最大容量を有ｒ
る、６０〜３．００［］ＲＰＭ［囲テ制御自在に作動し
つる変速ぎンプ〒ある。ループの充填後、入口１０への
流体供給を制御する弁（図示なし）が閉じられそして弁
１４．１６の両方が開かれて、ループ内での循回流れを
許容する。ポンプ２０は低速でオンに切換えられそして
その速度は増大されて容器２を通して流体を循回せしめ
その内部のウェハを処理する。好ましい具体例において
、容器２の容積容量は約３１でありそして導管８が総処
理容積の残る３１即ち５０％を構成する。容器２け流れ
膨張部及び流れ収縮部を含み（これらの用語は流れの方
向に対してである）、これらは容器に流入する或いは容
器から流出する流体に栓流を付与する為のらせん状スピ
ナ５を包含しつる。

適当な機構は米国特許出願番号第６１３５５及び７４７
．８９４号に記載されているものである。

ひとたび弁１４．１６が開かれそしてポンプ２０がオン
に切換えられると、流体は容器２及び導管８により構成
される流体ループ内を循回する。この時点で、ベント１
１８のいずれか一方がルプからの流体の損失なく完全開
放されうる。好ま＋、　＜は、ベント１１８はばね負荷
式常開ベントトサれ、様々の弁やベントに対する制剖系
の故障が万−起ったなら、処理流体はベントからドレン
へと害を与える二となく浴出て過剰な圧力累積が起らな
いようにされる。好ましくは、ベント１１日は空気動作
式弁でありそして一方のベントの閉成が自動的に他方を
開くよう連係方式とされる。

ポンプ２０は、例えばループの充液中のようにポンプが
オフに切換えられる時流体がポンプを通って自由に流れ
ることを可能ならしめる遠心ポンプである。ポンプ２０
を低速で初期運転しそしてループ由に開放ベントを設け
ることにより、サージタンクを使用することなくループ
を流体で充満した状態で操業することが可能である。

様々の多口・２位置或いは３位置弁が図面に示される２
つ乃至それ以上の弁群とループ中で代替されうることが
理解されよう。例えば、開放／閉成弁１４．１６．９２
は、口のいずれかの対を相互連結するよう位置決めされ
つる単一の３０・３位置弁により代替されつる。同ｐＪ
Ｋ、ドレンへの弁１２及び閉止弁１４は、入口１０に接
続される共通口を持つ適当な３０・２位置弁により代替
されうる。このような浮玉弁或いは類似の複式弁の代替
使用も本発明の範囲内にある。

ここで第２図を参照すると、半導体ウニ八処理システム
における流体ループの入口１０に高純度流体を調蓋送出
する為の流体送給システム３口の簡略図が示されている
。流体送給システム３０は、調量タンク５２及びそこに
それぞれ関連する弁３４ａｓｓａｂｚ及び５４ｃによシ
各接続される複数の処理流体源Ｆ１、Ｆ２及びＦ５を含
んでいる。タンク３２は、その上端に口３６をそしてそ
の下端に口３８を具備し、そして弁！４ａ、５４ｂｚ５
４ｃの各々は口の一方に接続されてｈる。

第１弁４０ａが口５６に接続されそして第２弁４０ｂが
口３８に接続されそして各弁の他方側か調量ポンプ４４
０入口に通じる共通マニホルド４２にｍＭされる。ポン
プ４４の出口はドレンにｍｈされる。タンク３２の上端
において、Ｎ２として例示される加圧気体源が弁４６を
介してタンクに接続される。ドレンと通じる導管５０が
弁５２ｔ−介して下端口３８と繋っている。最後に、導
管６０が、タンクからｇ４指された流体を搬出する為そ
して溶剤、リンス或いは補給流体をタンクに搬入する為
弁６２を介して下端口３８に接続されている。開示され
たシステムにおいて、導管５０はドレンであ）そして導
管６０はシステムの流体導出部である。

流体送給システム−３０は次の通シ処理容器への送出流
体の′＃ｉ量に使用される。タンク３２はすべての弁５
４　ａ　ｓ　３４　ｂ　％　３４　ｅ　％　４０　ａ　
％　４０　ｂ　Ｎ４６．５６２を閉じた状態で液圧的に
充満状態に維持される。本明細書において、［液体（液
圧的に）充満状態」という用語がｉｍタンクと関連して
使用される時、それは気体ポケット或いは相境界の存在
しない、液体で満杯状態に充填されることを意味する。

液体充満状態は、例えば、タンクをドレンの水準まで充
填するようドレンへの弁５２及び水源への弁６２を先ず
開きそして俊これら弁を閉じることにより達成されうる
。タンク３２は長く且つ細い。一つの試作具体例では、
タンクは２インチ直径×５２インチ長の寸法を有した。

しかし、タンク３２の容積は、企図される処理システム
の代表的サイクルの充填容積に従って或いはこうしたシ
ステムへ調量されるべき成体の容、積に従って選択され
うる。

タンク内に処理流体Ｆ１、Ｆ２等を調量された全導入す
ることが所望される時、所望の処理流体に対応する弁が
タンク３２のロ３６或いは３８にその処理流体源を接続
するよう開放される。タンク３２の反対口に調量ポンプ
４４’ｅ＆続する弁４０ａ或いは４０ｂもまた開かれる
。その後、ポンプ４４がオンにされて調量された量のタ
ンク内流体全液体充満状態のタンク５２から抜出し、そ
れによシその埋合せ分として選択された流体源からのＵ
ＩＬ体をタンクに流入せしめる。例として、処理流体Ｆ
Ｚｉタンク３２内に尋人することが所望されるなら、弁
３４ｂが開かれてその流体源を口３８につなぎそして弁
４０ａが開かれてＮＥｉポンプ４４をマニホルド４２を
経て反対口５６につなぐ。タンクは液体で充満されてい
るから、タンクからの口５６を通しての液体の抜出しは
、同等量の流体Ｆ２を口３８全通してタンク内に流入せ
しめる。この態様で、複数の流体Ｆ１、Ｆ２等の憬の調
整に単一のポンプ４４が使用されうる。調量の精度は、
もし選択された流入中の流体が調量中タンク３２から排
出されたなら損われることが理解されよう。従って、タ
ンク３２は、流入中の流体がその流れ方向においてその
前方にある流体全実質上一様に追出すよう栓流を生せし
めるよう形態づけられる。この設計を使用して、タンク
５２の実質部分、例えば５０％以上が精度のロスなくこ
の態様で流体で充填されうる。

これと関連して、様々の流体Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３がロ３６
或いは５８へと接続を異にしていることが見られる。図
示具体例においては、口３６は上端口であシそして０３
８は下端口であシ、そして軽い方の流体Ｆ１は上端口に
接続されそして重い方の流体Ｆ２、Ｆ５は下端口にｍｋ
されている。

この方式で、一つの流体が一方の口ｋｍして吸入される
時、４その流体はタンク内にその自然な浮揚勾配に抗し
て流れねばならない。この導入法は、流体の対流的混合
全防止し更に開蓋精度を維持するべくタンク内での栓流
作用に寄与しそれを向上する。流体Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３及
び水のすべては半導体ウェハの処理向けの高純度流体で
ある。各流体はボン、プと実際上接触することなくタン
ク内に吸入されるから、タンク内の混合流体はそこに最
初に供給されたままの純度を有している。斯様に、調量
段階は流体に汚染物を全く導入しない。

上記例の説明を続けると、所望量の流体Ｆ２がタンク内
に導入された後、弁３４ｂ及び弁４０ａは再度閉められ
そして下端口５８を出口導ｖ６０につなぐ弁６２が開か
れる。弁４６もまた開かれて、加圧された非反応性気体
をタンク内のＱＩＬ体上面に押圧せしめ、タンク内の流
体を導管６０を通して強制排斥せしめる。加圧移送気体
もまた高純度である。従って、流体の移送はまた機械的
部品を動かすことなく達成され、汚染物の導入を更に一
層回避する。

好ましくは、導管６０は以下に述べる帛３図の具体例の
場合のように第２タンクに接読される。

第２タンクは貯液用及び混合用容需として機能し、ここ
で相分離が行われ、以って気届のない流体をウェハ浄化
システムに送出するように為しうる。

流体Ｆ２がタンク３２から導管６０ｆ通して送出された
後、弁４６が閉じられそして弁５２及び６２が開かれて
水を口３８内へと、タンク３２を通って口３６へとそし
て導ｔｓｏｉ通してドレンへと流送せしめる。同時に、
制置ポンプ４４はオンに切換えられそして弁４０ａ及び
４０ｂの各々は交互に開放及び閉成されて、マニホルド
４２及びその連結パイプの各脚部及び弁を通して洗浄水
を吸入する。これはｈｍ用タンク５２を含めて調シシス
テム５０を洗浄し、そして液体充満状Ｊぬを再確立する
ので、タンクは再度処理システムへの流体の調量及び送
給全行いうる急勢となる。

流体の調麓中ポンプ４４は実質上線な水を吸引し従って
ｇ＆σ１サイクル間の汚染は最小限となる。

もつと重要なことには、ポンプ４４と接触した水は直接
ドレンへと排出されるので、ポンプはシステム中に潤滑
剤或いは粒状異物のような汚染物を全熱導入しない。更
に、爾後の処理段階に有害となるであろうタンク３２内
の残留処理流体は各調量サイクル前にタンク３２から駆
除される。第２図は３棟の処理流体Ｆ１、Ｆ２、Ｆ５を
示しているが、もつと多数の流体がその調量の為タンク
の口にそれぞれの弁によりｍ続されうることか理解され
よう。更に、２種以上のそうし友流体が貯液用タンクへ
或いは処理システムに導管６０全通して送出される前に
単一サイクルにおいてＪｌ［されうる。即ち、流体送給
システム３０は、流体の調量及び移送システムと一般に
関連する汚染物を何ら導入することなく、真空作用によ
る吸引に基く流れ真飯及び追出し作用を使用して流体を
任意の順序で調量送出する為の高度の融通性ｆ：提供す
る。

第３図は、本発明に従うウェハ処理システムの概略囚を
示し、異った流体処理、試剤及び設計案に対してシステ
ムの谷易な柑互交換或いは適応を許容する追加的な構成
を備えている。例示目的の為、半導体ウニへヲ浄化する
のに有用な多くの特定処理流体を引用してシステム操作
について以下説明する。しかし、本発明は、高純度洗浄
及びリンス操作のみならず他のウェハ処理操作のための
システム及び方法をも含むものであることが理解されよ
う。そうした処理操作としては、湿式、例えば液体によ
る各種処理或いは気体乃至蒸気流体を使用しての流れ処
理が含まれる。

第３図に示されるように、本発明に従う好ましいシステ
ムは、第１図及び第２図ｆ、参照して既に説明した流れ
ループ部分１及び流体間８部分３０を含んでいる。これ
ら部分の各々内で、対応する部品には第１及び２図と同
じ番号が付しである。

即ち、処理ループ部分１は、容器２、第１ベント１２、
第１弁１４、入口１０、第２弁１６及び第２ベント１８
を含み、これらは容器の上端及び下端口４．６間を延在
するループ中の導管８を経て接続されている。同様に、
流体調量部分３０は第２において参照番号によシ言及さ
れた要素のすべてを含んでいる。調量部分３口の出口導
管６０がループ部分１００入口１０にＭ！胱されている
ことがわかる。

第３図において調量部分３０と流体処理ループ部分１と
の中間に、上端ロア２と下端ロア４を有する薬剤混合タ
ンク７０が存在する。混合タンク７０は、調量タンク３
２よシも大きくそして処理ループ１を充満するに充分の
容量ｔ−有している。

混合タンク７０は、容器２及び調敏タシク３２と違って
、液体充満状臘に維持されておらず、タンク内の液体と
上部の気体或いは蒸気との間に相境界７５ｔｌ−有しう
る。弁７６が流体導管６０を混合タンクの下端ロア４に
接続している。導管６０に沿って弁７６の下流に位置づ
けられるまた別の弁７８が導管６０内の流体流れを混合
タンクに転流するように閉成されうる。混合タンクの上
端口は、第２図に関連した調量タンクに対して論議され
たのと同様の態様でタンクからループへと、流体を押進
するのに使用されうる加圧気体源に弁８０を介して接続
されている。ドレンに通じる出口弁８２もまた上端ロア
２に接続されている。

水準及び温度指示器８４がタンク７口の頂部に付設でれ
、そしてその温度指示に従って制御される加熱要素即ち
ヒータ８６かタンク内の流体を選択された温度に加熱す
る為タンク７０を取巻い−ている。タンク７口の下端に
は、混合を促進する為液体を通してバブリングされる加
圧気体全導入する為の加圧気体人口弁８８が設置される
。以下に′述べるウェハクリーニングシステムの好まし
い例において、加圧気体はオゾンであ）、これは、流体
ｔｍ拌しそしてエツチングを妨害しそしてウェハからの
有機汚染物ヲ酸化する為の反応性Ｐｉ−与えるという２
つの機能を果す。また、タンクの下端ロア４には、そこ
を通して導入或いは放出される流体のｍ導率を検知する
為の電導率センサ９０が設けられる。第１図の５と同様
の検光付与要素が下端ロア４において使用されうる。

調量タンク５２から弁９２を介して入口１０まで延在す
る導管６０は、弁６７６．７８を選択的に開閉するとと
により混合タンクの下端ロア４に接続されうる。生水導
入管路９４もまた、弁９６を介して容器処理ループに対
して大口弁９２に近い地点において導管６０に接続され
る。

主水導入管路９４は、高純度水流れを弁９６の位置決め
により決定される流祉において専管６０に供給する。弁
７８を閉じ且つ弁９２を開くことによシ、高純度水は流
体処理ループ８．１０．１１４．１６．１８へと直接流
入する。同様に、弁９２を閉じ且つ弁７８を開くことに
よシ、水は導管６０に沿って混合タンク７０或いは調量
タンク３２のいずれかへと流れる。つまシ、導管６０は
、第１方向でタンク３７口から処理容器２への処理流体
流れを提供しそして逆の方向でタンク３７０に対する洗
浄水或いは補給水の流れを提供するという２つの機能を
果−す。

これに関連して、タンク７０への入口に於る電導率セン
サ９０はそこを流通する水の純度のめやすとなる抵抗読
みを与える。センサ９０はまた、もしタンク７０内の流
体がタンクから完全に排出されたなら尚い（無限大）抵
抗読みを与える。こうした状態は、例えば混合タンク内
の流体を処理ループ内に推進する為大口弁８０における
加圧気体がタンク７０を完全に空にする時に生じる。こ
れは、米国特許出願第６１３５５及び７４７，８９５及
び７６５，２９４号に詳しく説明されるように、流体処
理ループが処理流体中の相変移を回避しそして一層均一
にして効率的なウェハー流体接琺を１遇するように液体
充満状態に維持されうるようにする為に回避されねばな
らない。加えて、本処理ループにおいては、流体充満状
態はペント１２或いはベント１８のいずれかを開いてル
ープ内での循回を許容しそれによシ使用される高温反応
性流体の場合に危険となる処理容器内での蓄圧条件の発
生を回避する為に所望される。好ましくは、ベント１１
８はばね負荷式の事故時開放弁である。

処理容器或いは処理ループに言及しての「流体（圧力的
に）充満状態」という用語は、容器或いはループが相境
界を有さす液体、気体或いは蒸気で満杯の伏線であシ、
以って流体がウニへ処理プロセスを劣化する恐れのある
液滴、皮膜或いは他の異常物なく均一な方式で循回しう
ろことを意味する。

系統１１８、′８５２中のベントのすべては共通のドレ
ン９８に接続する。ドレン９８の下流端には、複数のセ
ンサ１００．１０１０４．１０６が存在する。図示され
るように、センサ１００．１０２はセンサ９０と同様の
抵抗率或いは電導率センサであるが、但し一方は広範囲
センサであシそして他方は微小範囲センサであって誉路
内を通る流体の抵抗率或いは電導率の＃！確な指示を与
える。

詳しくは、センサ１０２は、１〜１８ＭΩ−１の範囲の
精確な抵抗読みを為しうるセンサである。

センサ１００は、Ω〜２　Ｑ、ＯＯＯμΩ／αのＴＭ、
擲率範囲をカバーする同様のセンサである。加えて、粒
子分析器１０４がドレン内の流れにおける粒子を検出し
そして計数する。ドレン９８はまた流量指示計１０６を
も有する。これは、 別様には、蒸留水等入管路９４中に設置されうる。

関心のある流計指示の為、システムが流体光満状紬で作
動している時、ドレンにおける光量測定はＷＩＮ１９４
に沿ってシステムへの（ｆｒｔｆｆｉの精確な指示を与
えそしてこの理由のためドレンにｆＡ［ｆ＆を指示計１
０６を設置することが好ましい。

既に述べたセンサや指示計に加えて、液体センサ１０８
がタンク５７口の共通ドレン管路５０に沿って設置され
て、逆洗操作中起シうるような、これらタンクの一方が
流体で完全に満された時その指示を与える。導管８内の
液体センサ、圧力指示計及び温度指示計が処理ループ中
の流体を検知しうる。別様には、ループは、電気的包囲
テープによシ断熱若しくは加熱されえそしてタンク７口
及び／或いはドレン９８内でのみ温度が検出されうる。

フィルタ３５ａ、３５ｂｓ　　３５ｃが処理流体源とｇ
ｆｆｌタンクとの間に設けられそしてフィルタはまた水
導入管路９４に沿って設けられうる。

第４図は、半導体ウェハクリーニングの実凡のため本発
明の好ましい具体例に従う補助流体送給システム１２０
を示す。補助流体送給システム１２０は、処理流体を管
路１２０に沿って容器２の上端口４に送出する。詳しく
は、システム１２０は一容器２の内容物を乾燥する為の
流体を送出する。このプロセス段階は固有に容器を散体
で充満した状態で達成しえない。にもかかわらず、半導
体ウェハ上に気泡の形成なくまた液滴ｔ！３４すことな
くそうした乾燥をもたらすことが望ましい。何故なら液
滴は乾燥に際して溶質の汚染物残液を残すからである。

好ましい具体例において、これは加熱されたイソプロピ
ルアルコール（ＩＰＡ）の流れを設けることによシ達成
される。アルコール或いはアルコール蒸気が上端口４に
尋人されるにつれ、容器２内の流体は下方に抑流され、
導管８を出てベント１８へと流れそしてドレンへと流出
する。水を含めて液滴がウェハ上にそして容器内に残留
しうる。ＩＰＡ蒸気の続いての流れは水を連行しそして
またＩＰＡ蒸気はそうした水滴と合体して共沸混合物を
形成し、これは水或いはＩＰＡ蒸気いずれか単独よシも
低い温度で蒸発する。その伐、清浄な加熱された乾燥用
気体の流れが、ヒータ１３７及びフィルタ１３９を通っ
て導管１２２に沿って８器内に導入される。共沸混合物
残渣はこの移送気体の０１Ｌれに連行逼れて除去される
。この聴緑で、従来乾燥技術と関連した残留物は相当に
低減される。

第４図を続いて参照すると、補助流体送給システム１２
０は入口１２６と出口１２８とを具備するアルコールボ
イラ１２４を含んでいる。ヒータ１３０がボイラの内容
物ヲ尚温に維持する。圧力指示計１３２が熱範囲を制御
する為の情報を与えそして温度指示計１３４が出口１２
８を離れる流体の温度を探知する。ボイラ１２４の頂部
には安全逃し弁１３６が設けられる。弁１３８が送出管
路１２２への流入を制御する。例えばフィルターを通さ
れた窒素であシうる高温気体源が気体ヒータ１３７を介
して管路１２２に接続される。

容器及びウェハの乾燥をもたらす為に、加圧された蒸気
ＩＰＡは容器２に導入されて内部の流体を排斥する。僅
かの圧力及び温度降下がウェハ及び容器壁土に成る量の
ＩＰＡ液滴の凝縮をもたらし、これらは僅かの残留水と
共沸混合物を形成する。前述したように、高温ＩｐＡ魚
気と加熱された乾燥用媒体の継続流れは乾燥段階を完結
する。

ＩＰＡ乾燥システムに加えて、例えば処理流体として加
熱された濃縮Ｈ２ＳＯ４ｆ使用して本発明のウェハ処理
システムを操業することもまた可能である。こうした強
酸処理は一般に多量の有機汚染物の除去の為半瑯体業界
において使用される。従って、これはここで記載した他
の処理段階よシはるかに汚染度の強い処理段階である。

そのため、こうした硫酸クリーニングが使用されるのな
ら、第４図に関して記載した転機で処理ループに別個を
管路を通してこうした流体を導入しそしてそれを再使用
の為別儀の溜めに排出するか或いは排棄することが望ま
しい。硫酸クリーニングシステムの構成の詳細は米国時
１・出願＆　７６５．２９４号に開示されている。

９４挺タンク５２によシロ４量された流体とは別途に取
扱われるまた別の処理流体システムは弗化水紫酸迭鞄シ
ステムであシ、これはよシ一般的にはｆｉｎｅ−ｆｌｕ
ｉｄｓ送給システムとして呼ばれる。このシステムは第
５図に概ｍ’ｉ’ｚ示される。このシステム１４０は、
導入口１４４ａ及び尋出口１４４ｂ”、（具９１ｄする
ωを体源即ち蘭め１４２を含んでいる。導管１４６ｂが
尋出口１４４ｂからル３鼠ポンプ１ｊａの入口まで伸延
する。―全ポンプ１４８の出口はフィルタ１５０に伸び
、ここでろ過された流体はｍ’ｒｔ１ａ６ｃによシ弁１
５２に送られる。また別の導管１４６ａが流体虐め導入
口１４４ａから弁１５２へ８瞳されている。弁１５２は
３０−２位置弁であシ、これはその通常位置において流
体溜めから調量ポンプ及びフィルタを経由して流体溜め
に戻るｔＩＲ＊な流れループを構成するよう導管１４６
ｃを導管１４６ａに接続する。その第２位置において、
弁１５２は導管１４６ｃから弁１５４へυ＋１．れを分
流する。弁１５４もまた、３０−２位置弁であシ、そし
て残る２０は落３図の弁９２の入口にそのオリスイス板
の両側において接続される。オリフィス板は流体が弁を
通して流れる時弁への入口を横切って圧力差を創生ずる
役目を為し、それによジオリフイス板の反対側にｋｍさ
れるループ中に掃夫用流れを生成する。こうした構成は
米国特許出願番号７６５，２９４号に詳しく論龜されて
いる。これは、流体の、非常に精確なタイミングでの注
入を計容し、また弁１５１５４が注入様式で接続されて
いない時弁１５４に対してＨ２０リンス循回ｋｆＭ供す
る。好ましくは、弁１５１５４は連係され、弁１５２が
管路１４６のを笛路１４６ｃに導通させるその第１位置
にある時弁１５４が２つの注入流れ口を弁９２に接続す
るようにされる。上記米国特許出願番号第７６５，２９
４号に述べられているように、２つの３０−２位置弁の
代シに一つの５０−４方弁が使用されうる。

ＨＦ’［体送給システムにおいて再循回ループ１４６ａ
、１４６ｂ、１４６ｅの使用は、陶ｔポンプ１４８が定
速で作動することを可能ならしめ、それによりその精度
１　＋＝）上する。更に、この流れループを弁１５４を
介して大口弁９２への入口に直接揺枕することによシ、
処理ループへの）ＩＦ注入の非常に適正なタイミングが
得られ、従って例えは０．５％の濃度が＾い精度で定常
的に実現されうる。好ましくは、第５図のシステムによ
り送出される処珈１ｊｌＬ体は処理ルーフ−２，８内を
循回されずに直按容命２を通してドレンへと流される。

これに１ＡｉｌＩ！して、ＨＦが注入される等入水流れ
に）いての精確なコントロールは、流口計１０６によ１
ｌｆｆ定されるような所望の＃ｔ、ｍ　’ｊｃ得るよう
弁９乙の位置を調節することによシ維持される。精確な
品″４量或いは低濃度を要する他の処理流体も同様の設
備を使用して導入されうる。

好ましくは、システム内への処理液体或いは気体の流入
を制御する弁の各々は、第５図の３０−２万弁１５４の
ように自己洗浄式弁でありそしてそれが通じるタンクの
洗浄中介が洗浄されるよう接続される。これは、好まし
いシステムにおいては、その弁をタンクの入口或いは出
口において直接配置しそして弁を通しての洗浄流れを誘
起する為の圧力差を創生ずるよう流れ設計を与えること
によシ達成される。

第６図は、流体入口弁７００ｔ−付設した代表的タンク
６００における口６０１を通しての軸方同断面を示す。

タンク６００は例えば混合タンク或いは調斂タンク３２
でありうる。口６０１はタンク６０口の上端口でもよい
し下淘口でもよい。口６０１は一般に円筒状であシそし
て導管６口のような流体供給源或いはドレンにｍｔｔさ
れる入口６０３を有する壁部分６０２を備えている。口
６０１におけるオリフィス板６０４は、その両側に圧力
差を創生ずるよう（上流０１！Ｉを高圧として）タンク
６００と入口６０３との間で流れを絞る。

壁部分６０２は穿孔されそして螺刻挿入部６０５．６０
６がオリフィス板６０４の両側でそこに組付けられ、自
己洗浄式弁７００を装着する。

弁７００は、タンク６００への流体Ｆの流入出を制御す
る。流体Ｆは例えばタンク７０．３２において使用され
たオゾン混合用気体或いは移送気体Ｎ２であシうるし、
また第２図に関連して論議された流体Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３
のような処理流体であシうる。弁７００は流体Ｆの源と
流通状ぶにある入ロア０４を有し、史にタンク６０口の
接続押入部６０５．６０６に直結されるロア０５．７０
６を有している。弁７００は３方２位ゑ弁であシ、第１
位置においてロア０５はロア０６に接続され、タンク６
００と入口６０３との１０］でｆ）１０体が流れる時オ
リスイス板６０４に沿ってのバイパス流れを与え、以っ
て弁を洗浄する。第２位置において、ロア０６はロア０
４に接続し、流体Ｆを接続押入部６０６においてタンク
６００に流入させる。口６０１の円筒状壁６０２は、複
数の異種流体Ｆ１、Ｆ２等に対する追加的大口弁を収容
しうるよう周囲に沿って複数の入口対（６０５，６０６
と同様の）が形成されうる。好ましいシステムにおいて
、第１〜５図の弁、処理流体及び他の気体の概略形態は
第６図に例示されるようなタンク口に付設される弁７０
０に同様の大口弁の物理的配列を使用していることが理
解されよう。特に、弁８０．８８．４６．５４　ａ、　
５４　ｂ、　５４　ｃの各々はこのように付設されうる
。更に、こうした弁はここで論議した特殊流体（イング
ロビルアルコール、硫酸）の各々に対して容器２の上端
口に付設されうる。

本発明に従う好ましいシステムを開示したが、好ましい
処理流体を使用して本発明を実施する特定方法について
今から説明しよう。

本発明を使用する好ましい方法は、半尋体ウエ八に対す
る「ＲｃＡＪクリーニングシステムの改善である。流体
の濃度、処理時間及び幾つかの場合こうした流体の組成
が本発明の実施に従って修正される。

先ず、単−若しくはｖＩ数の半導体ウニ八が容器２内に
装入されそして容器が閉じられる。流れループ中で使用
の為の容器２は例えば前記出願に記載されたようなモジ
ュール式積重ね可能なウニ八キャリヤとして倫成しうる
しまた標準的なウニ八キャリヤを挿入する為の罪状開口
を内部に備える流れ容器として桝成されうる。その債、
容器２が蕃閉されそして随意的な予備洗浄段階が行われ
る。

好ましくは５００下における９６％Ｈ２ＳＯ４から成る
高温濃硫酸クリーニング流体が容器２中に導入されそし
て後′８器及び流れループを通して５〜２０分循回され
る。この酸は斯界で知られる励様で過酸化水素を含むこ
とができまた好ましくは有機物’に＆化しうる媒体を与
えるようオゾンを散気したものを使用しうる。

Ｈ２ＳＯ４を使用しての予備クリーニングに続いヤ、こ
のＨ２ＳＯ４は、ベント１２及び弁１６を閉じそして上
端口４において気体導入弁（図示していないが、第５図
の弁４６．８０と同様のもの）を開くことによシ流下方
式で容器２から押し出される。

これは、容器２の下端ロ６全通して下方にＨ２Ｏ０４を
洗い流し、ここで酸は再使用の為の溜めに弁（図示なし
）によりｉかれる。Ｈ２Ｏ０４がシステムから除去され
た時点で気体流れは停止されそして洗浄が開始される。

この時点から最終乾燥までのすべてのプロセス段階が容
器２及びループ全使用して液体充満状態で実施される。

Ｈ２Ｏ０４がシステムから完全に流出した時、ベント１
８及び弁１４が閉じられそして弁９９６が開かれて容器
２を下から上へと水で充填する。

ベント及び弁がその後逆にされて下向き水流れを与える
ようにされる。この操作が、例えばドレンにおけるセン
サ１００或いは１０２によシ測定されるものとして１０
ＭΩ以上の範囲の抵抗読みによル検出されるように、洗
浄水がきれいになるまで継続される。

その後、次の処理流体が次の処理段階の為流体送給シス
テム３０においてｇ！４ｍされる。好ま゛しい具体例に
おいて、第２処理流体は、周知の５Ｃ−１クリ一ニング
流体に近似しそして１０％ＮＨａＯＩＩ濃度を有し且つ
Ｓｉ２０或いは８１５Ｎ４　　のエツチングを阻止する
為充分量の過酸化水素を添加した酸化性水酸化アンモニ
ウム流体である。この流体は、第２図に関連して既に説
明した坤様で、所望量の処理流体を弁３４＆、５４ｂｔ
−通してｔｉａＩ量タンク３２内にＸ＋ｌ　ｆｆｉ　導
入し、次いでそれらを混合タンク７０に送出することに
よシ＾喪される。ヒータ８６がオンにされそしてＮＨ４
ＯＨ溶ｇａｓｓ℃に加熱するよう制御される。適当な容
積の流体が適正濃度で混合タンク７０内に蓄積した後、
それは流体処理ループ１にいつでも送シうる状恕にある
。

別法として、過酸化水素を溜めから２４量タンク３２に
開被導入せずに、オゾン発生器を設けそして第５図に関
連して説明したように弁８８を経て混合タンク７０内に
オゾンをバブリングするようにしてもよい。この過酸化
水素尋人様式は、液体試剤よシ高純度であシうる気体を
使用ししかもタンク７０内での混合全増進する。混合タ
ンク内でのオゾンのバブリングは処理流体にＨ２Ｏ２の
代替物として或いは追加Ｈ２Ｏ２源’ｒ：提供しうる。

適正監の８Ｉ−１型流体が混合タンク内に貯液された時
、弁６２（第３図）が閉じられ、弁７８が開かれそして
混合タンクの頂部における気体圧力弁８０が開かれて、
流体を導管６０を通して入口１０に推進する為の加圧気
体を提供する。流れループ１において、ベント１８が開
かれ、弁１６及びベント１２が閉じられそして弁１４が
開かれる。その後、入口１０への弁９２が開かれて、水
酸化アンモニウムクリーニング流体は導管６０に沿って
容器２の上海口において流れループに移動し、先行の処
理流体（洗浄水）を容器２を通して下方に、ベント１８
を出てドレンへと推進する。

この全操作中、処理容′４２及び泥れループは液体で充
満された伏線にあるので、気泡や相境界は導入されない
。タンク７０内でのオゾンバブリングによシ導入きれる
恐れのある気泡は流れループに入る前に混合タンク７０
内で相境界７５において分離せしめられる。

容器２の上端口での水酸化アンモニウム流体の導入は、
容器内の水を混合を生じることなく下方へ押出す。即ち
、導入流体の流れの方向は先行流体に対する導入流体を
浮揚勾配に抗するものである。一般に、ここで記載した
プロセス段階において、同じ原理がループへの各流体の
導入方向を指定する。即ち、＠質の流体は容器２の上端
口において導入されそして重質の流体は容器２の下端口
において導入される。逆に、洗浄操作を行うに当っては
、洗浄水は先行流体に対してその浮揚勾配の方向に尋人
される。即ち、軽質流体は容器２の下端口を経て水を導
入することによシ洗い出されそして重質の流体は容器２
の上端口において水を導入することにより洗い出される
。この原則に対する一つの例外は、Ｈ２ＳＯ４の洗浄に
関連して上述したものである。この場合、濃縮試剤が空
になった容器から洗い流される場合、水は下から上へと
導入されて、洗浄の第１段階の為の液体充満状識を再確
立する。

好ましいウニへクリーニング方法の説明を続けると、水
酸化アンモニウム流体の尋人後、弁９２は閉じられ、閉
止弁１６は開かれそして循環ポンプ２０がオンに切換え
られる。その後、水酸化アンモニウム溶液が約１０分間
循回され、その後洗い流される。この洗い流し即ちリン
スは、弁１４及びベント１８を閉じ、ベント１２並ひに
弁１６及び９２を開き、以って容器２を充満するよう下
端口６を通して水全導入しそしてそれｔドレン１２全通
して流し出すことにょシ達成される。

この時点で、クリーニングの為表面酸化物を除去しそし
て有機汚染物を一層μ呈する為極希薄７ツ化水素酸ＨＦ
による短時間処理が使用される。

この段階は、ｃＬ５〜５％、好ましくはＵｌ、５〜１％
ＨＦＩ度の希釈溶液をシステムへの大口弁９２に導入す
るよう第５図と関連して前述したようにして７ツ化水累
酸弁をコントロールすることにょシ達成される。ベント
１２及び弁１６が開かれそしてベント１８及び弁１４が
閉じられ、以って弁９２が開かれると希釈ＨＦは容器２
内へその下端口から導入される。正電な濃度のＨＦのフ
ントロール下の導入が精密制置ポンプ１４８からのＨＦ
流れを弁９２の混合入口につなぐよう連係弁１５１５４
を切換え、同時に所望の濃度及び流量を実現するよう弁
９６を使用しての導入水流れを制御することにより達成
される。１０〜１５秒後、ＨＦ溶液は常にＨＦ注入をや
めそして水流れを継続することによシ容器から掃除され
る。

次の処理流体は、周知の半導体クリーニング流体５Ｃ−
２に類似のＨＣＩ基流体流体シ、これは過酸化水素を添
加した１０％堪化水素酸浴液から成る。このｆ６ｇは、
流体処理ループ１を充放するよう混合タンク７０内で充
分な容積のＨＣＩ　＋Ｈ２Ｏ２溶液を与えるよう第２図
と関連して記載したようにして流体送給システム６０に
おいて調装される。

混合タンク周囲のヒータ８６がＮＨ４０Ｈの場合と＋５
Ｊじく処理流体を８５°Ｃの温度に昇湿しそしてオゾン
が混合を促進しそしてその醇化ｉビを増進する。為混合
タンクを通してバブリングされつる。

その後、弁６２が閉じられそして弁７６．７８が開かれ
て、入口１口へと導管６ｏに沿って処理流体を流す。混
合タンクの上端において、弁８゜が開かれそして加圧気
体が調製されたＨＣＩ処理流体を環管６０全通して推進
する。処理ループ１において、流れループの弁１６及び
ベント１２が開かれ、弁１４及びベント１８が閉じられ
そして入口１０における弁９２が開かれてタンク７ｏが
らの流体を流れループに流入せしめる。その少、流体は
流れループに入り、容器２を下端ロ６全通して充填しそ
して洗浄水を上方に押出してベント１２からドレンへと
θｉＬす。電導度センサ１００゜１０２がＨＣＩ　ｂｉ
ｉ体が容器２から水を完全に排斥したことをａ詔する時
、人口弁９２が閉じられ、弁１４が開かれ、そして循環
ポンプ２ｏがオンに切換えられ溶液を１０分間循回する
速度に筒められる０その後、ＨＣ１浴沿は、５Ｃ−１処
理流体に対して記載したのと回廊様で（但し流れ方向は
逆にされる）洗浄水の上から下への尋人を与えるようベ
ント及び弁を設定することによシ除去される。

上述した最終クリーニング及び洗浄１９階後、弁１４．
１６及びベント１２が閉じられ、ベント１８が開かれそ
して加熱乾燥用媒体が容器２全通して導入される。好ま
しくは、乾燥用流体は第４図と関連して記載したように
イソプロピルアルコールのような共沸混合物形成用蒸気
である。別様には、一連の高温メタノールリンスと軟い
てのメタノール蒸気／筒温気体パージのような従来から
の溶剤を基礎とする洗浄が使用されうる。

試作具体例において、様々の弁はすべて共通の６０　ｐ
ｓ１圧力源によシ空気圧的に制御されるダイヤプラム弁
とした。弁の適正な動作順序及び調時は、所望の混合、
加熱、送給及び流体循回及び乾［１−上述のようにもた
らすべくマイクロプロセッサにおいて実行されたコンピ
ュータプログラムによシ制御された。

本発明について具体的に説明したが、本発明の範囲内で
多くの改変を為しうることを銘記されたい０

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う処理容器及び流れループの概略
流れ図である。 第２図は、本発明に従う流体送給システムの概略流れ図
である。 第５図は、本発明に従う半導体ウェハの処理システムの
全体流れ図である。 第４及び５図は、各々、本発明の好ましい具体例におい
て使用に適した流体システムの流れ図である。 第６図は好ましい具体例の弁を装備したタンク口の一部
を示す。 １：流体処理ループ ２：処理容器 ３：ウニへキャリヤ ４．６：第１、第２０ ８：循回用導管 ２０：ポンプ １２：第１ベント １４：第１弁 １０：入口 １６：第２弁 １８：第２ベント ３０：流体送給システム ３２：調量タンク ４４：調量ポンプ ４０ａ、　４０ｂ　：弁 ３５ａ、３５ｂＮ　３５ｃ　：フィルタＦ１〜Ｆ３：処
理流体 ４６．８０：加圧気体弁 ７０：混合タンク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体を使用して半導体ウェハの処理の為の装置であ
   つて、 流体流れを受取りそして流体と接触状態に少くとも１つ
   のウェハを支持する処理容器と、 前記処理容器に調量された処理流体を提供する流体送給
   手段にして、 （ａ）対向するタンク口を具備する調量タンク、 （ｂ）該タンクから調量された量の流体を抜出す為前記
   タンク口に入口を接続した調量ポンプ、 （ｃ）前記タンク口に関連する弁を介して接続される複
   数の処理流体溜め、及び （ｄ）前記タンクから前記処理容器へ流体を送出する手
   段 を含む流体送給手段と を包含し、前記流体送給手段が流体充満状態に維持され
   、それにより調量ポンプが前記タンクから前記タンク口
   の一方を経て調量された容積の流体を抜出す時、同等量
   の処理流体が処理流体を反対側のタンク口に接続する関
   連弁を介して該タンク内に吸入することを特徴とする半
   導体ウェハ流体処理装置。 ２）ポンプ及び弁を、タンク口を経て流体を抜出しそし
   て反対側の口を経て所望の処理流体の相当する量の流入
   をもたらすよう制御する為の制御手段を備える特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ３）調量タンクが両端口の間で栓流を与えるよう形態づ
   けられている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４）流体送給手段が容器へ処理流体を推進するよう処理
   流体の該容器から遠い側の端を加圧する為気体加圧手段
   を備えている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５）処理流体が水性処理流体でありそしてウェハを乾燥
   する為処理容器に加熱された乾燥用媒体の流れを与える
   為の手段を備えている特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ６）調量タンクと容器との間の流体路に該調量タンクか
   ら流体を受取りそして混合する為の混合タンクを備えて
   いる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ７）少くとも一つのウェハが処理流体の流れと接触する
   ように容器を通して処理流体を循回する為の循回手段を
   有する特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８）ポンプ及び弁をタンク口を経て流体を抜出しそして
   反対側の口を経て所望の処理流体の相当する量の流入を
   もたらすよう制御する為の制御手段を備える特許請求の
   範囲第３項記載の装置。 ９）調量タンクと容器との間の流体路に該調量タンクか
   ら流体を受取りそして混合する為の混合タンクを備えて
   いる特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０）流体送給手段が容器へ処理流体を推進するよう処
   理流体の該容器から遠い側の端を加圧する為気体加圧手
   段を備えている特許請求の範囲第９項記載の装置。 １１）容器に送給される流体を加熱する為の加熱手段を
   備える特許請求の範囲第１０項記載の装置。 １２）処理流体が水性処理流体でありそしてウェハを乾
   燥する為処理容器に加熱された乾燥用媒体の流れを与え
   る為の手段を備えている特許請求の範囲第１１項記載の
   装置。 １３）容器を通して処理流体を循回する為の手段を備え
   る特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４）処理流体を通して気体をバブリングする為の手段
   を含む特許請求の範囲第６項記載の装置。 １５）気体バブリング手段が混合タンク内で流体を通し
   てオゾンをバブリングする為の手段を含む特許請求の範
   囲第１４項記載の装置。 １６）混合タンクが内部の流体の水準を検知する為の水
   準検出器を含みそして制御手段が処理流体の所望の希釈
   を得るように混合タンク内の流体水準を調節する為の弁
   を制御するべく前記水準検出器に応答する手段を備えて
   いる特許請求の範囲第９項記載の装置。 １７）混合タンクに流入する流体に栓流を付与する為の
   栓流付与手段を含む特許請求の範囲第９項記載の装置。 １８）調量タンク口が上端口及び下端口であり、そして
   調量ポンプの入口が該上端口或いは下端口から流体を抜
   出す為上端側の弁及び下端側の弁を介してそれぞれ該上
   端口及び下端口に接続され、そして処理流体が異つた密
   度を有して、低い方の密度の流体の溜めが上端口に関連
   する弁を介して接続されそして高い方の密度を有する流
   体が下端口に関連する弁を介して接続される特許請求の
   範囲第８項記載の装置。 １９）処理流体を口に接続する弁が自己洗浄式弁である
   特許請求の範囲第１８項記載の装置。 ２０）半導体ウェハを流体を使用して処理する為の装置
   であつて、 第１及び第２の流体密閉可能な口及び該第１及び第２口
   間の流体道路において少くとも１つのウェハを支持する
   為の手段を備える流体処理容器と、前記処理容器と併せ
   て流れループを構成するように前記第１口から第２口へ
   と導管を画成する関係で伸延する流れ制御系統にして （ａ）第１ベント、 （ｂ）第１弁、 （ｃ）入口、 （ｄ）第２弁及び、 （ｅ）第２ベント、 を順次して包含する流れ制御系統と を包含する半導体ウェハ流体処理装置。 ２１）流れループが液体で充満状態にある特許請求の範
   囲第２０項記載の装置。 ２２）第１口及び第２口がそれぞれ上端口及び下端口で
   あり、それにより流体が流れ制御系統の入口に提供され
   る時、処理容器が第１弁及び第２ベントを開くことによ
   り或いは第１ベント及び第２弁を開くことによりそれぞ
   れ上から下へ或いは下から上へと流体で充填される特許
   請求の範囲第２１項記載の装置。 ２３）各流体に対して上から下或いは下から上への充填
   を生ぜしめるように弁及びベントを選択的に制御する制
   御手段を備える特許請求の範囲第２２項記載の装置。 ２４）プロセス流体を一定順序で入口に送出する為の手
   段を備える特許請求の範囲第２３項記載の装置。 ２５）ループ内で流体を循回せしめる為循回ループ中に
   循回ポンプを設置した特許請求の範囲第２２項記載の装
   置。 ２６）循回ポンプが変速ポンプである特許請求の範囲第
   ２５項記載の装置。 ２７）送出手段が入口と流通状態にある出口を有するタ
   ンクを含みそして更に該タンク内の流体を入口に推進す
   るように該タンク内の流体に入口から遠い側の表面にお
   いて圧力を与える為の気体加圧手段を含んでいる特許請
   求の範囲第２４項記載の装置。 ２８）処理容器を乾燥する為加熱された乾燥用媒体の流
   れを入口に提供する為の手段を備える特許請求の範囲第
   ２４項記載の装置。 ２９）加熱された乾燥用媒体の流れを提供する手段が共
   沸混合物形成用蒸気の流れを提供する為の手段を含んで
   いる特許請求の範囲第２８項記載の装置。 ３０）第１及び第２ベントが任意の時点でそれらが反対
   の開閉状態にあるよう連係され、それによりループ内の
   過剰圧条件が起りえないようにされた特許請求の範囲第
   ２０項記載の装置。 ３１）容器及びループが不活性材料で内張りされる特許
   請求の範囲第２０項記載の装置。 ３２）流体収受処理容器内にウェハを支持する段階と、 液体充満系統から所望量の流体を抜出しそして同時に該
   系統内へ所望の処理流体を流入を許容することにより所
   望量の処理流体を調量する段階と、前記系統内の処理流
   体を処理容器に送出しそれによりウェハと処理流体との
   接触をもたらす段階と、を包含する半導体ウェハ流体処
   理方法。 ３３）処理容器を通して処理流体が循回せしめられる特
   許請求の範囲第３２項記載の方法。 ３４）処理流体が、加熱され、混合されそして脱ガスさ
   れる特許請求の範囲第３３項記載の方法。 ３５）容器が洗浄流体で洗浄され、その場合処理容器に
   処理流体を送出する段階と容器を洗浄する段階とが各々
   容器を液体充満状態に維持しつつ行われる特許請求の範
   囲第３３項記載の方法。 ３６）一連の処理流体を使用して調量、送出、循回及び
   洗浄を反復的に行う特許請求の範囲第３５項記載の方法
   。 ３７）系統内への処理流体の流入を許容する段階が、系
   統内の処理流体の浮揚勾配に抗してその上端口或いは下
   端口から流入せしめることにより達成される特許請求の
   範囲第３２項記載の方法。 ３８）処理容器の第１及び第２の流体密閉可能な口間の
   流路にウェハを支持する段階と、処理容器と第１口及び
   第２口間に延在しそして第１ベント、第１弁、入口、第
   ２弁及び第２ベントを順次して包含する流れ系統とによ
   り構成される流れループ中を処理流体を循回せしめる段
   階と を包含する半導体ウェハ流体処理方法。 ３９）流れループを液体充満状態に維持する特許請求の
   範囲第３８項記載の方法。 ４０）容器を液体充満状態に維持しつつ第１口及び第２
   口の所望の一方を通して容器を充填するようベント及び
   弁を制御する特許請求の範囲第３９項記載の方法。 ４１）処理流体が加熱される特許請求の範囲第４０項記
   載の方法。 ４２）処理容器を通して乾燥用媒体の流れを与える特許
   請求の範囲第４１項記載の方法。 ４３）乾燥用媒体の流れを与える前に、容器を液体充満
   状態に維持しつつ追加処理流体を使用して反復的に容器
   を洗浄しそして充填する特許請求の範囲第４２項記載の
   方法。