JP3181128B2 - 半導体プロセス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造プロセ
スにおいて使用されるウエハ搬送用カセットおよび半導
体プロセス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にウエハプロセスは、洗浄工程、酸
化工程、不純物導入工程、薄膜形成工程等のいくつかの
基本工程の組み合せからなり、それらがリソグラフィ工
程を軸として反復して行なわれる。そして、上記各工程
の処理はそれぞれ洗浄装置、酸化装置、イオン注入装
置、薄膜形成装置等のプロセス装置で行なわれている。
従来、これらプロセス装置間のウエハの搬送はウエハケ
ースによって行なわれており、搬送されたウエハのプロ
セス装置への着脱は、ピンセット、真空ピンセット、搬
送用アーム等により直接触って行なっていた。

【０００３】上述したプロセス装置のうち、ウエハに多
孔質化を行なうための、従来の陽極化成装置について以
下に説明する。

【０００４】図５は、従来の陽極化成装置の一例の概略
断面図である。図５に示すように、この陽極化成装置
は、内部に正電極５０１が配置された下槽５０３と、内
部に負電極５０２が配置された上槽５０４とを有し、Ｓ
ｉからなるウエハ５１２は、下槽５０３と上槽５０４と
の間に挟まれて装着される。また、上槽５０４および下
槽５０３の、ウエハ５１２が接触する部位には、それぞ
れ上槽シール５０６および下槽シール５０５が設けられ
ている。

【０００５】この陽極化成装置にウエハ５１２を装着す
る際には、まず、ウエハ５１２が載置された搬送用アー
ム５０８を上槽５０４と下槽５０３との間に移動させ、
さらに下方に移動させて下槽５０３上にウエハ５１２を
載置する。次に、搬送用アーム５０８を取り去り、上槽
５０４を降下させてウエハ５１２に押圧する。これによ
り、上槽５０４および下槽５０３はそれぞれ密閉され
る。

【０００６】そして、密閉された上槽５０４にＨＦ溶液
を満たし、ウエハ５１２と負電極５０２との間の電気的
な接触をとる。一方、下槽５０３には電解液を満たし、
ウエハ５１２と正電極５０１との間の電気的な接触をと
る。この状態で各電極５０１、５０２間に電位を与える
と、ウエハ５１２の上面がＨＦ溶液により多孔質化され
る。

【０００７】図６は、従来の陽極化成装置の他の例の概
略断面図である。この陽極化成装置は、下槽６０３の内
部に、レバー６１３ａの動作により上下方向に移動可能
に設けられた押し当て機構６１３を有する。その他の構
成については、図５に示したものと同様である。この陽
極化成装置にウエハ６１２を装着する際には、押し当て
機構６１３の上端を下槽６０３の上端より突出させた状
態で、搬送用アーム６０８によりウエハ６１２を押し当
て機構６１３に載置し、搬送用アーム６０８を取り去
る。次に、押し当て機構６１３を降下させてウエハ６１
２を下槽６０３上に載置させる。それ以降は、図５に示
したものと同様にしてウエハ６１２の上面の多孔質化を
行なう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たウエハプロセスでは、ウエハをプロセス装置に装着す
る際に一度ウエハを収納しているウエハケースからウエ
ハを搬送用アーム等で保持し、それから装置への装着お
よび取り外しを行なう二段階の操作となり、しかも各工
程毎に前記搬送用アーム等がウエハを保持するので、ウ
エハにパーティクルが付着したり傷が発生しやすいとい
う問題点があった。またプロセス装置においては、取り
扱いを慎重に行なうべきウエハを直接取り扱わなければ
ならず、構造が非常に複雑なものになってしまうという
問題点もあった。

【０００９】上述した各問題点は、ウエハへの陽極化成
工程に限らず、イオン注入工程、洗浄工程、および薄膜
形成工程等においても同様に発生する。

【００１０】特に図５に示した陽極化成装置において
は、搬送用アームがウエハを支持している部位よりも内
側に下槽シールがなければウエハを下槽に載置すること
ができないので、電解液とウエハとの接触面積が小さく
なる。これにより、ウエハ周端部での電界が不均一にな
り、ウエハの多孔質化の速度がウエハ周端部では中心部
より遅くなるという問題点があった。

【００１１】一方、図６に示した陽極化成装置では、押
し当て機構を設けることにより下槽シールの位置を、搬
送用アームがウエハを支持している部位と同じ位置とす
ることができるので、電解液とウエハとの接触面積を大
きくすることができるものの、下槽に押し当て機構が設
けられることによりウエハにかかる電界の不均一、液流
の乱れを発生し、多孔質化の速度がウエハ面内で不均一
になるという問題点があった。また、押し当て機構を設
けることにより装置構成が複雑になるという問題点もあ
った。

【００１２】そこで本発明は、簡単な構造でウエハへの
パーティクルの付着や傷の発生を抑えることを可能とす
る半導体プロセス装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体プロセス装置は、ウエハ載置部に着脱可
能な平板状の部材からなるウエハ搬送用カセットと電解
液を収容するための上槽と下槽とを具備し、前記電解液
を用いてウエハを処理する半導体プロセス装置であっ
て、前記ウエハ搬送用カセットは、前記平板状の部材に
形成された、処理すべきウエハが前記平板状の部材の一
面側からのみ挿入可能な開口と、前記開口に挿入された
ウエハの外周縁部を支持するために、前記開口の内側壁
に一体的に設けられた支持部とを有し、 前記上槽と前記
下槽との間の前記ウエハ載置部に前記上槽と前記下槽と
で挟まれて装着されることを特徴とする。

【００１４】また、前記支持部が前記開口の内側壁の全
周にわたって設けられるとともに、前記支持部の前記ウ
エハとの接触部にはシール部材が設けられているもので
あってもよい。

【００１５】さらに、前記半導体プロセス装置は、正電
極と負電極とを有する陽極化成装置であってもよい。

【００１６】

【作用】上記のとおり構成された本発明の半導体プロセ
ス装置では、処理すべきウエハは、ウエハ搬送用カセッ
トの平板状の部材に形成された開口に挿入され、開口の
内側壁に一体的に設けられた支持部により外周縁部が支
持される。このようにしてウエハを支持したウエハ搬送
用カセットは、上槽と下槽との間のウエハ載置部に、上
槽と下槽とで挟まれて装着される。これにより、ウエハ
をウエハ搬送用カセットにセットしたまま槽の内部に電
解液を満たすことができる。つまり、ウエハをウエハ搬
送用カセットの開口に一度セットすれば、それ以降はウ
エハに接触することなくウエハプロセスが行われ、ウエ
ハへのパーティクルの付着や傷の発生が抑えられる。

【００１７】

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１９】（第１実施例）図１は、本発明のウエハ搬
送用カセット（以下、「ウエハカセット」という。）の
第１実施例を用いた陽極化成装置の概略断面図である。
この陽極化成装置はウエハプロセスに用いられるプロセ
ス装置の一例で、半導体素子製造工程のうちウエハ１１
２の表面に多孔質化を行なうためのものである。図１に
示すように、陽極化成装置のベース１００には、正電極
１０１を介して筒状の下槽１０３が固定されている。下
槽１０３には、ウエハ１１２の多孔質化の際に下槽１０
３に注入される電解液を循環させるための電解液循環路
１１０が形成されるとともに、ウエハ載置部である下槽
１０３の上端面には、その全周にわたって下槽シール１
０５が設けられている。

【００２０】下槽１０３の上方には筒状の上槽１０４が
上下方向に移動可能に設けられており、上槽１０４の上
端は、上槽１０４の上端面に固定された負電極１０２に
よって塞がれている。上槽１０４にも、下槽１０３と同
様にウエハ１１２の多孔質化の際に上槽１０４に注入さ
れるＨＦ溶液を循環させるためのＨＦ溶液循環路１０９
が形成されるとともに、上槽１０４の下端面の、ウエハ
１１２の外周部と当接する部位には、その全周にわたっ
て上槽シール１０６が設けられている。また、上槽１０
４および下槽１０３の内部には、それぞれに注入される
ＨＦ溶液および電解液を層流化させるための層流化メッ
シュ１１１が設けられている。

【００２１】一方、ウエハ１１２を載置したウエハカセ
ット１０８は、下槽１０３と上槽１０４との間に移動可
能に設けられている。以下に、このウエハカセット１０
８の構成について図２を参照して説明する。図２は、図
１に示したウエハカセットの概略斜視図である。図２に
示すように、ウエハカセット１０８は平板状の部材から
なり、その中央部には、ウエハ１１２（図１参照）がは
め込まれる、ウエハ１１２の外形と同形状の開口１０８
ａが形成されている。開口１０８ａの内側壁の下部に
は、開口１０８ａにはめ込まれたウエハ１１２の外周縁
部を支持するための支持部としての段差部１０８ｂが、
開口１０８ａの内側壁の全周にわたって一体的に設けら
れている。そして、段差部１０８ｂの上面には、その全
周にわたってシール部材としてのウエハシール１０７が
設けられ、ウエハ１１２はこのウエハシール１０７上に
載置される。

【００２２】上述した構成に基づいて、ウエハ１１２を
載置したウエハカセット１０８は、下槽１０３と上槽１
０４との間に移動され、そのまま下槽１０３上に載置さ
れる。ウエハカセット１０８が下槽１０３上に載置され
たら、ウエハカセット１０８に上槽１０４をかぶせ、上
槽１０４の自重あるいは加圧手段（不図示）により、上
槽１０４に下向きの力を加える。これにより、ウエハ１
１２と上槽シール１０６とが密着し、上槽１０４の内部
が密閉される。同様に、ウエハ１１２とウエハシール１
０７とが密着するとともに、ウエハカセット１０８と下
槽シール１０５とが密着し、下槽１０３の内部が密閉さ
れる。

【００２３】上槽１０４および下槽１０３を密閉後、上
槽１０４にＨＦ溶液を満たし、ウエハ１１２と負電極１
０２との間の電気的な接触をとる。一方、下槽１０３に
は電解液を満たし、ウエハ１１２と正電極１０１との間
の電気的な接触をとる。このとき、上槽１０４に満たさ
れたＨＦ溶液は、ＨＦ溶液循環路１０９により循環され
るとともに、上槽１０４内に設けられた層流化メッシュ
１１１によって層流となりウエハ１１２にあてられる。
同様に、下層１０３に満たされた電解液は、電解液循環
路１１０により循環されるとともに、下槽１０３内に設
けられた層流化メッシュ１１１によって層流となりウエ
ハ１１２にあてられる。この状態で各電極１０１、１０
２間に電位を与えると、ＨＦ溶液によりウエハ１１２の
上面の多孔質化が行なわれる。

【００２４】上述したように本実施例では、ウエハ１１
２をウエハカセット１０８上に載置したままウエハ１１
２の多孔質化を行なうことができるので、ウエハ１１２
の表面に触れることなくウエハ１１２の陽極化成装置へ
の装着および取り外しが行なえ、ウエハ１１２の表面の
汚染や傷の発生を抑えることができる。また、ウエハ１
１２の裏面はわずかな面積で支持されているので、ウエ
ハ１１２に電界を均一に印加することができ、ウエハ１
１２の多孔質化の速度をウエハ面内で均一にすることが
できる。

【００２５】なお、ウエハ１１２の陽極化成によってＨ
Ｆ溶液中にパーティクルが増えることが実験により確認
されており、その数は、大きさが０．２μｍ以上のもの
でＨＦ溶液１ｃｃ中に数千個である。そこで、このパー
ティクルによるウエハ１１２の表面の汚染を減らすため
には、ＨＦ溶液循環路１０９中にフィルタリングの機構
を備え、ＨＦ溶液中のパーティクルを濾過することが効
果的である。

【００２６】本実施例では、ウエハカセット１０８を陽
極化成工程に取り入れた例を説明したが、その前後の工
程にも取り入れれば、ウエハ１１２はウエハカセット１
０８から取り外すことなく複数の工程を経ることがで
き、ウエハ１１２の表面の汚染や傷の発生をより抑える
ことができる。さらに、工程間でのウエハ１１２のウエ
ハカセット１０８からの着脱が必要なくなることから、
ウエハ１１２の取り扱いが容易になるので、前工程の終
了から次工程の開始までの時間も短縮することができ、
ウエハ１１２の処理を効率的に行なうことができる。例
えば、本実施例で述べた陽極化成工程が終了したら、陽
極化成を終了したウエハ１１２をウエハカセット１０８
に載置したまま洗浄装置に移すことで、ウエハ１１２の
ウエハカセット１０８からの着脱を必要とせずに次工程
の洗浄を行なうことができる。この場合、洗浄装置はウ
エハ１１２をウエハカセット１０８ごと着脱できる構造
となっている必要がある。同様に、イオン注入装置や薄
膜形成装置等、他のプロセス装置に取り入れる場合も、
ウエハ１１２をウエハカセット１０８ごと着脱できる構
造となっている必要がある。

【００２７】（第２実施例）第１実施例では、陽極化成
装置にも使用できるウエハカセットについて説明した
が、本実施例では、液体のシールを必要とする工程を経
ない場合、すなわち、イオン注入、洗浄、蒸着等液体の
シールを必要としない工程で使用されるウエハカセット
について説明する。

【００２８】図３は、本発明のウエハカセットの第２実
施例の概略斜視図である。本実施例のウエハカセット２
０８は、第１実施例のものと同様の開口２０８ａおよび
段差部１０８ｂが形成されている他に、ウエハカセット
２０８の側壁の一部位から開口２０８ａに達する切込み
２０８ｃが形成されている。これにより、真空ピンセッ
トや台を用いて、ウエハをウエハカセット２０８に容易
に着脱できるようになる。

【００２９】（第３実施例）図４は、本発明のウエハカ
セットの第３実施例の概略斜視図である。本実施例のウ
エハカセット３０８は、第１実施例のものと同様の開口
３０８ａが４つ形成されたものである。各開口３０８ａ
にはそれぞれ、第１実施例のものと同様の段差部３０８
ｂが形成されるとともに、各段差部３０８ｂの上面にそ
れぞれウエハシール３０７が設けられている。これによ
り、１つのウエハカセット３０８で４枚のウエハを載置
することができるので、より効率的にウエハの処理を行
なうことができる。

【００３０】本実施例では、４枚のウエハが載置可能な
ウエハカセット３０８の例を示したが、その数は必要に
応じて増減してもよい。また、液体のシールを必要とし
ない工程で使用される場合には、各ウエハシール３０７
は必ずしも必要なものではなく、さらに、各開口３０８
ａ毎に第２実施例で述べた切込み２０８ｃ（図３参照）
を形成してもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。

【００３２】本発明の半導体プロセス装置は、ウエハ搬
送用カセットが、ウエハが挿入される開口と、開口に挿
入されたウエハを支持する支持部とを有し、上槽と下槽
との間のウエハ載置部に上槽と下槽とで挟まれて装着さ
れる構成とすることで、ウエハをウエハ搬送用カセット
に一度セットすれば、それ以降はウエハに接触すること
なくウエハへの処理を行うことができるので、ウエハへ
のパーティクルの付着や傷の発生を抑えることができ
る。しかも、ウエハの、各工程間の搬送をウエハ搬送用
カセットごと行うことができるので、ウエハの取り扱い
が容易になり、ウエハの処理を効率的に行うことができ
るようになる。

【００３３】また、支持部を開口の内側壁の全周にわた
って設けるとともに、支持部のウエハとの接触部にシー
ル部材を設けることで、特に半導体プロセス装置を陽極
化成装置に適用した場合には、ウエハを最小限の面積で
支持することができるので、ウエハに印加される電界が
均一になり、ウエハの多孔質化の速度をウエハ面内で均
一にすることができる。

【００３４】

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ搬送用カセットの第１実施例を
用いた陽極化成装置の概略断面図である。

【図２】図１に示したウエハカセットの概略斜視図であ
る。

【図３】本発明のウエハ搬送用カセットの第２実施例の
概略斜視図である。

【図４】本発明のウエハ搬送用カセットの第３実施例の
概略斜視図である。

【図５】従来の陽極化成装置の一例の概略断面図であ
る。

【図６】従来の陽極化成装置の他の例の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１００ ベース １０１ 正電極 １０２ 負電極 １０３ 下槽 １０４ 上槽 １０５ 下槽シール １０６ 上槽シール １０７、３０７ ウエハシール １０８、２０８、３０８ ウエハカセット １０８ａ、２０８ａ、３０８ａ 開口 １０８ｂ、２０８ｂ、３０８ｂ 段差部 １０９ ＨＦ溶液循環路 １１０ 電解液循環路 １１１ 層流化メッシュ １１２ ウエハ ２０８ｃ 切込み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 H01L 21/288

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ載置部に着脱可能な平板状の部材
   からなるウエハ搬送用カセットと電解液を収容するため
   の上槽と下槽とを具備し、前記電解液を用いてウエハを
   処理する半導体プロセス装置であって、 前記ウエハ搬送用カセットは、 前記平板状の部材に形成された、処理すべきウエハが前
   記平板状の部材の一面側からのみ挿入可能な開口と、前
   記開口に挿入されたウエハの外周縁部を支持するため
   に、前記開口の内側壁に一体的に設けられた支持部とを
   有し、 前記上槽と前記下槽との間の前記ウエハ載置部に前記上
   槽と前記下槽とで挟まれて装着されることを特徴とする
   半導体プロセス装置。
2. 【請求項２】 前記支持部が前記開口の内側壁の全周に
   わたって設けられるとともに、前記支持部の前記ウエハ
   との接触部にはシール部材が設けられている、請求項１
   に記載の半導体プロセス装置。
3. 【請求項３】 前記半導体プロセス装置は、正電極と負
   電極とを有する陽極化成装置である、請求項１に記載の
   半導体プロセス装置。