JPH0318332B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 筐体と、 該筐体に支持され、側壁、端壁および該端壁に
対向する開口を含むタブと、 第１の端部および第２の端部を有し、該タブの
端壁を通つて水平よりわずかに大きいか、または
小さい角度で、回転するように封着され、第１の
端部が該タブの中にあり、第２の端部が該タブの
外にある駆動軸と、 該タブの中にあつて該駆動軸の第１の端部に接
続され、該駆動軸を実質的に該駆動軸の角度にし
て該タブの中で回転させるロータ手段と、 密接に配置された複数枚のウエハを担持し、前
記タブによつて該タブの中で該ロータ手段によつ
て回転するように支持され、該担持されたウエハ
の回転軸が実質的に前記駆動軸の角度になるよう
な向きにする担持手段と、 前記タブの側壁を通して接続され、該タブの中
に流体を注入して前記担持手段に担持されたウエ
ハを処理する流体注入手段と、 該タブの底部の側壁部に位置して流体を除去す
る排出手段と、 前記端壁に対向するタブの開放端にあつて該タ
ブを開閉するように装着された封止手段と、 前記駆動軸の第２の端部に結合され、該駆動軸
を回転させて前記ロータ手段、担持手段、および
該担持手段に担持されたウエハをも回転させる駆
動手段とを含むことを特徴とする半導体型ウエハ
の処理装置。

２ 請求の範囲第１項記載の装置において、流体
シールが前記タブ端壁によつて支持され、前記駆
動軸は該流体シールを通して装着され、その第２
の端部で軸受手段に接続され、該流体シールおよ
び軸受手段は処理流体が前記タブから漏出するの
を防止し、プーリ手段を配設して前記駆動手段を
該軸受手段および駆動軸に接続することを特徴と
する処理装置。

３ 請求の範囲第１項記載の装置において、ウエ
ハ支持手段が前記タブ内に装着され、該ウエハ支
持手段は前記担持手段で担持されたウエハを保持
するように位置し、これによつて、ウエハを担持
する担持手段が前記タブに挿入されて前記ロータ
手段で支持されると、該ウエハ支持手段は、該担
持手段が反対の位置に回転したときに該担持手段
に担持されたウエハを支持するように位置するこ
とを特徴とする処理装置。

４ 請求の範囲第１項記載の装置において、前記
タブ封止手段は流体密閉シールを含み、これによ
つて、該封止手段を閉じたときは前記タブ内の実
質的にすべての流体が該タブの中に保持されるこ
とを特徴とする処理装置。

５ 請求の範囲第４項記載の装置において、前記
封止手段は外気を前記タブに導入する通気手段を
含み、これによつて流体を該タブの排出手段から
除去するのを助長することを特徴とする処理装
置。

６ 請求の範囲第１項記載の装置において、前記
タブは、ステンレススチール、ポリプロピレンお
よびポリエチレンからなる群から選択された耐腐
蝕性の耐溶剤材料からなることを特徴とする処理
装置。

７ 請求の範囲第１項記載の装置において、前記
流体注入手段は、前記タブに注入前に処理流体ま
たは処理気体を加熱する加熱手段を含むことを特
徴とする処理装置。

８ 請求の範囲第１項記載の装置において、前記
排出手段は、前記タブから排出される流体の比抵
抗を測定する比抵抗監視手段を含み、これによつ
てタブおよびウエハの処理流体が完全に除去され
た時点に関する情報を得ることを特徴とする処理
装置。

９ 請求の範囲第１項記載の装置において、前記
駆動軸の角度は、約91゜から約135゜まで、および
225゜から約269゜までの範囲、ならびにその補角か
ら選択され、この場合、羅針盤の90゜から270゜ま
での角度が水平として定義されることを特徴とす
る処理装置。

１０ 請求の範囲第１項記載の装置において、前
記駆動軸の角度は、約95゜から約105゜まで、およ
び約255゜から約265゜までの範囲、ならびにその補
角から選択され、この場合、羅針盤の90゜から
270゜までの角度が水平として定義されることを特
徴とする処理装置。

１１ 請求の範囲第１項記載の装置において、前
記駆動軸の角度は約100゜および約260゜、ならびに
その補角から選択され、この場合、羅針盤の90゜
から270゜までの角度が水平として定義されること
を特徴とする処理装置。

１２ 請求の範囲第１項記載の装置において、前
記ロータ手段は複数の支持棒を含み、各支持棒は
１対の対向する端部を有し、前記駆動軸とは実質
的に平行でこれから離間し、前記ウエハ担持手段
に対する支持および位置決めを与えることを特徴
とする処理装置。

１３ 請求の範囲第１２項記載の装置において、
前記ロータ手段は１対の実質的に円形の支持部材
を含み、該円形支持部材は互いに実質的に平行で
該ロータの両端において互いに離間しており、前
記駆動軸の延長上に実質的に垂直であり、該円形
支持部材の両端はそれぞれ前記円形支持部材の一
方に結合されていることを特徴とする処理装置。

発明の背景 本発明は半導体ウエハの処理装置、より具体的
には半導体ウエハ処理の歩留りを向上させた機械
動作装置に関するものである。

集積回路の製造において、半導体ウエハ、すな
わちチツプを切り出す基板は多数の工程で処理さ
れる。ウエハ用の基礎基板材料は、たとえばシリ
コン、ガラスセラミツク材料、または他の同様の
材料の非常に薄いウエハ形状をなす。この基礎基
板材料はコーテイング、エツチングおよび洗浄の
各工程を受ける。各処理工程で可能な歩留りを最
高にして製造原価を低減させることが非常に重要
である。

従来、半導体ウエハは、米国特許第3760822号
に記載のように、たとえば真空チヤツクなどの
様々な保持機構でウエハを垂直に積み重ね、垂直
軸を中心として回転させることによつて処理して
いた。しかしこれではウエハの下面の処理速度が
上面よりはるかに遅いため、同時にはウエハの片
側しか効率的に処理できない。

たとえば米国特許第3970471号に記載のように、
他の処理装置では各ウエハを別々に水平軸を中心
として処理している。しかしこのような装置では
各部ごとに１枚のウエハしか処理できないので、
時間がかかり高価である。

同時に複数枚のウエハを処理し、ウエハの両面
とも同じ速度で効率的に処理できる従来技術は知
られていない。

発明の概要 本発明によれば次のような装置が開示される。
すなわちこの装置では、半導体ウエハ、ガラスフ
オトマスク板などを特別の担持体に挿入し、次に
ウエハが実質的にその水平軸を中心として回転す
る向きにロータの中にこの担持体を設定すること
によつてこれらを処理する。この場合、水平とは
羅針盤の270゜と90゜の間を走る仮想線として定義
される。そこでウエハの回転中、スプレーノズル
から様々な流体をウエハに均一にかけることがで
きる。回転軸がほぼ水平であるため、エツチング
などの化学処理も両面とも同じ速度で行なうこと
ができる。好ましい実施例では、スプレーノズル
が担持体の側方の上部に位置しているので、スプ
レー動作を比較的低圧で行なうことができる。こ
れは、スプレー工程に危険な材料を使用する場合
とくに望ましい。また、スプレーノズルが担持体
の側方にあることは、乾燥工程中にノズルからウ
エハ上に漏洩すなわち液滴が落下して良好なウエ
ハを損傷する危険を防止するのに有効である。本
発明の担持体を本発明のロータの中に設定するの
は実質的に水平なローデイングであるので簡単で
ある。他の利点としては、装置内にシヨツクアブ
ソーバが設けられているので、回転動作によるど
んな振動も操作部に伝達されない。

【図面の簡単な説明】

上述の、および他の特徴および利点、ならびに
本発明は全般に、添付図面を参照して以下の説明
からさらに良く理解できる。

第１図は本発明の装置の部分切欠き斜視図、 第２図は本装置のロータ担持体部の拡大斜視
図、 第３図は洗浄装置もあわせて概略的に示した第
１図の装置の断面図、 第４図は第３図の線４−４における断面図であ
る。

発明の説明 ここで図面を参照すると、ウエハすなわち半導
体素子を処理する装置１０が第１図に示されてい
る。本発明の装置は既存のフロントロード型洗浄
機にいくぶん類似の構成要素および機能関係を有
し、この類似性は以下の説明から明らかとなろ
う。

第１図に示すように装置１０は、いくぶん長方
形の外形および前部開口を有する。この型の装置
はそのロード位置からフロントロード型装置と称
することがある。装置１０は筐体アセンブリ１１
を有し、これは前部開口１３を有する固定タブ１
２を備えている。筐体１１にヒンジ付扉１４が配
設され、タブ開口１３を封止してこのタブと扉に
よつて閉じた流体処理室が形成される。また、扉
１４は開閉可能な通気孔１６および液密観察窓８
を有する。

タブ１２は、たとえばステンレススチールなど
の耐腐蝕性の耐溶剤材料で構成することが好まし
い。タブ１２は第３図および第４図に示すよう
に、その底部に凹形ドレーン２３を有する円筒状
容器であり、これによつて処理工程中、処理液の
除去が容易になる。

タブ１２の中に同心的にロータ１５が配置さ
れ、これは固定支持部材２６および可動支持ロツ
ド２８を有する。ロータ１５はタブ１２の中に装
着され、中心駆動軸１８（第３図）との結合によ
つて回転し、この駆動軸は軸受マウント１９に封
入支持されている。軸受マウント１９の中心軸の
延長がロータ１５の回転軸となる。タブ１２の外
のプーリ・ベルト接続によつて駆動軸１８が軸受
マウント１９を介してモータ２１と結合される。
したがつてモータ２１はロータ１５をタブ１２の
中で回転させる駆動手段となる。

タブ１２は基本的には固定状態にあり、筐体１
１に結合され、シヨツクアブソーバ１７によつて
振動を吸収するように支持されている。タブ１２
の中へは複数のスプレー部材、たとえば３３およ
び３５が結合され、これは第４図に示すように処
理中のウエハの側方の上部にある。

担持体３８はデイスクを配置する溝を複数本有
するが、ロータ１５に摺動して出し入れでき、ロ
ータの中に設定したときは支持体２６とぴつたり
係合する。

本発明を実施する場合、担持体３８の中に半導
体ウエハを設定し、次に第２図に示すようにロー
タ１５の支持部材２６の中に担持体３８を設定す
る。第２図に示すように、最初にロータ１５が比
較的低速回転中は支持ロツド２８で半導体ウエハ
が担持体３８の中に保持される。ロータ１５の回
転速度が増すにつれ、半導体ウエハは遠心力で所
定の位置に保たれる。これらの半導体ウエハはス
プレー部材３３および３５によつて様々な液をか
けることによつて処理する。ロータ１５はほぼ水
平な軸を中心として回転するが、好ましい実施例
ではロータ１５の回転軸の角度は水平よりわずか
に大きいか、または小さい。この角度によつて、
密に配置された半導体ウエハが処理中互いに接触
するのを防止している。もし半導体ウエハが処理
中互いに接触すれば、液の停滞が生じ、すなわち
表面張力が生じて接触部分の半導体ウエハの処理
が妨げられたり、たがいに濡れることが妨げられ
たりすることがあり、歩留りが低下してしまう。
ロータ１５の軸角度を正確な水平より大きく、ま
たは小さくすることによつて、表面張力の問題は
避けられる。好ましい実施例では、ロータ１５の
軸の角度は第３図に示すように水平より上に約
10゜ある。この角度によつて半導体ウエハの設定
も容易になるが、それは、この角度があるために
保持装置を用いないでも担持体３８が支持部材２
６の中へ重力で容易に導入され、装置１０から担
持体３８が脱落するのを防いでいるためである。

ロータ１５によつて半導体ウエハが高速回転す
るのでスプレー部材３３および３５から与えられ
る処理液の圧力は低くてよく、これによつて高圧
装置をなくして価格を下げることができる。好ま
しい実施例ではスプレー部材３３および３５は
別々に、たとえば処理液と窒素を導入して安全適
正動作を達成することができる。

スプレーおよび乾燥動作中、半導体ウエハは扉
１４の窓８から観察することができる。処理工程
中、窒素を使用する場合以外は、通気孔１６から
タブの中に空気を導入して処理液をドレーン２３
から効果的に排出することができる。

好ましい実施例では、扉１４を閉じてロツクス
イツチ４２で確実にロツクしないかぎり装置１０
は動作しない。半導体ウエハの回転速度はスイツ
チ４３および４５で調節する。たとえば、洗浄タ
イマRPM調節部４３で液体処理工程中の速度を
調節し、乾燥タイマ／RPM調節部４５で乾燥工
程中の速度を調節する。

操作を説明すると、半導体ウエハを担持体３８
の中に配置し、これをロータ１５の支持部材２６
に挿入する。扉１４を閉じてスイツチ４２をロツ
クすると、第１図に示す電源スイツチ６６を投入
し、スタート／ストツプ・スイツチ６８を操作す
ることによつて装置１０を起動することができ
る。洗浄タイマ／RPMユニツト４３で液体処理
工程の適切な時間と速度を与える。

洗浄工程中は様々な液体がスプレー部材３３か
ら分配され、半導体ウエハの洗浄処理を行なう。
好ましい実施例では、スプレー２３の洗浄水を
D.I.比抵抗計４０で監視することによつて洗浄工
程が完了したか否かを判定する。前述のように通
気孔１６からタブ１２の中に空気を流入させるこ
とによつて排出を助長する。洗浄水の比抵抗がス
プレー部材３３から分散された水または他の洗浄
液の比抵抗にほぼ近くなつたと判定されると、乾
燥タイマ／RPMユニツト４５が作動する。第４
図を参照すると、乾燥工程中、窒素がスプレー部
材３５の中の加熱部材３７によつて加熱され、回
転中の半導体ウエハに十分な圧力で吹き付けら
れ、外気は通気孔１６から中へ流入することがで
きない。

半導体ウエハおよび担持体３８は常に一定の重
さであるとは限らないので、担持体３８はわずか
に偏心して回転するように構成されている。した
がつて高い回転速度では遠心力によつて半導体ウ
エハを担持体３８の中に保持することができる。
シヨツクアブソーバ１７は、装置１０を設置して
ある面に振動エネルギーが伝わるのを防ぐのに有
効である。ロータ１５は、厳密に水平ではないが
ほぼ水平の軸を中心として回転する。

駆動軸１８、ロータ１５、担持体３８の回転
軸、および担持体３８に担持されたウエハの回転
軸は、約91゜から約135゜、または225゜から269゜の範
囲、およびこれらの補角であつてよい。好ましい
角度は約95゜から約105゜、または約255゜から約265゜
の範囲内にあり、図示の角度は水平より約10゜上、
すなわち約100゜である。ここで用いたように、水
平とは羅針盤の90゜から270゜に走る仮想線として
定義される。

本発明の特定の実施例を示して説明したが、本
発明の広範な態様においてその精神と範囲を逸脱
することなく変更および修正を加えることができ
ることは明らかである。