JPH0327524A - 半導体ウエハ用処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体ウエハの例えば洗浄あるいはエッチン
グ処理装置に関するものであり、特に開口幅が狭くて深
い溝を有する半導体ウエハ用処理装置の改良に関するも
のである。

〔従来の技術〕

近年、半導体集積回路の微細化が進み、半導体ウエハ（
以下単にウエハという。）表面に形成される回路の構造
が複雑になってきている。ウエハの表面に開口幅が深さ
寸法の割に狭い溝（以下この溝をトレンチ溝という。）
が形或されることが多く、洗浄液やエッチング淑がこの
トレンチ溝内に充分侵入できなくなってきた。

そこで出勤人はトレンテ溝内の処理を確実に行なう半導
体ウエハ用処理装置を峙願昭６　３　−３３１４０４号
に訃いて提案した。第３図はかかるウエハ用処理装置の
従来倒を示す断面図であり、第２１Ｊ（ａ）ないし（．
，１）は洗浄液あるいはエッチング液等がトレンチ溝内
に侵入される過程を示すウエハの要部拡大断面図である
。

まず第３図に訃いて、（ｌ）はウエハ（２）を洗浄ｂる
いはエッチング処理するための処理槽で、上部に開口部
分を有する本体（１ａ）とこの本体（１ａ）を閉塞する
蓋体（１ｂ）とによって内方に密閉空間が形或されるよ
うに構威されている。（３）はソエハ（２）を支持する
ためのウエハ支持台、（４）は処理柏（１）内の底部に
取っ付けられ所定の洗浄液あるいはエッチング液に溶け
易い蒸気を発生させるための蒸気発生器で、この所定の
蒸気源となる液体を貯溜する蒸気源貯溜槽（４ａ）と、
この蒸気源貯溜槽（４ａ）内に配設され所定の液体を加
か気化させる加熱脅０、ｂ）から構ぽされている。（５
）は凱理！　（１）の内部上方に配設され処理槽（１）
内温度を上記蒸気の露点温度よｂ高い温度に保つための
槽内用温度調節滞、（６）は加熱器（４ｂ）の加熱量お
よび温度調節器（５）の温度を処理槽（１）外よう制御
するコントローラ、（７）は処、理槽（１）の蓋体（１
ｂ）にかけるウエハ（２）と対向する位置に取付けられ
、洗浄液あるいはエッチング液をウェハ（２）上に供給
するための処理液供給管、（８）は処理槽（１）の底部
に取付けられ処理槽（１）内の不要な気体あるいは蒸気
を処理槽（１）外に排出させるための気体排出管である
。普た、第２図において、（９）はウェハ（２）に形或
されたトレンチ溝、０■はこのトレンチ溝（９）内に前
工程から残留された気体、αυは洗浄液あるいはエッチ
ング液に溶けやすい蒸気、（自）は洗浄液あるいはエッ
チング液からなる所定の処理液である。

次にこのように構或されたウェハ用処理装置の動作の説
明を、第２図（ａ）ないし（ｄ）に示したトレンチ溝内
への所定の処理液の侵入工程順に行なう。

なお、ウエハの洗浄方法とエッチング方法とは使用する
処理液は異なるが同一の処理装置と手順によって実施す
ることができるので、両者を同時に同じ図面で説明して
いく。

筐ず、処理槽（１）内のウェハ支持台（３）にウェハ（
２）を装着させ、蓋体（１ｂ）で処理槽（１）内を密閉
させる。

この際、ウエハ（２）のトレンチ溝（９）には、第２図
（ａ）に示されるように気体００）が残留されている。

次いで、蒸気発生′ａ（４）によって洗浄液あるいはエ
ッチング液に溶けやすい蒸気（１】）を発生させ処理檀
（１）内に充満させつつ他方で気体排出管（８）より前
工程の残留気体を抜いていく。ここで洗浄液あるいはエ
ッチング液に溶けやすい蒸気としては、洗浄液あるいは
エッチング液が弗酸，硝酸，塩酸，アンモニア，過酸化
水素の場合にはアルコール系（エチルアルコール，メチ
ルアルコール，イソプロピルアルコール等）の蒸気が採
用され、また硫酸，水の場合には水蒸気が採用さ２ｔる
。この際、上記コントローラ（６）を操作し７て処理槽
（１）内の温度と蒸気（ｌ］）のモカを制御し、ウエハ
（２）上に結露しないようにする。もし結露するとウエ
ハ（２）上のトレンチ＠（９）の開口部を液体で塞ぐ不
具合が生じるためである。この状態でウエハ（２）が上
記蒸気Ｑｌ）に晒されることになシ蒸気ＯＢはトレンチ
溝（９）内に容易に侵入することができるために、第２
図（ｂ）に示すように蒸気α１）がトレンチ溝（９）内
のＲｉ｝工程から残留された気体ＯＩと置換される。

しかる後、処理液供給管（７）から洗浄液あるいはエッ
チング液からなる処理液（自）をウエハ（２）に注ぐこ
とによって、第２図（ｃ）に示されるように、供給直後
は処理液０２によってトレンチ溝（９）の開口部分が閉
塞された状態になるが、蒸気０Ｄは処理液（自）に溶け
やすい性質であるために、次第に処理液０がトレンチ溝
（９）内に侵入され第２図（ｄ）に示すようにトレンチ
溝（９）内が処理液で充たされ洗浄あるいはエッチング
処理されるう 〔発明が解決しようとする課題〕 上記のような従来の半導体ウエハ用処理装置では、処理
槽（ｌ）内の気体を排出する気体排出管（８）が底部に
しか設けられてないため、蒸気０υが気体Ｑｌよシ軽い
場合は、蒸気は処理檜（１１内の上部から下部へと充満
されていき、気体は底部の気体排出管（８）から順次処
理槽ｆ１）外へ排気され効率よく処理槽（１）内が蒸気
αＤに交換されるが、逆に蒸気０υが気体αＯよジ重た
い場合は、気体が処理槽（１）の上部で滞留し、蒸気（
１１）との交換が確実でない。またトレンチ溝内の残留
気体００）と蒸気（１１）との置換は単なる拡散だけで
は不完全である。このためトレンチ溝内の洗浄処理ある
いはエッチング処理が確実に行なえず信頼性の高い半導
体集積回路が得られないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、トレンチ溝内の洗浄、エッチング処理が確実
に行なえしたがって信頼性の高い半導体集積回路を得る
半導体ウェハ用処理装鮒の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体ウエハ用処理装置は、密閉容器と
、この密閉容器に内蔵され半導体ウエノ１を支持するウ
エハ支持台と、所定の処理液を上記半輿体ウエハ上に供
給する処理液供給管と、上記処理液に溶けやすい蒸気で
上ＭＩ２密閉容器内を充満させる蒸気発生器と、上記密
閉容器の上方と下方の双方に設けられ気体あるいは上記
蒸気を上記密閉容器外へ排出させる気体排出管と、上記
密閉容器内を冷却する冷却姦とを備えたものである。

〔作用〕

上記のように栴６ｙされたウエハ用処理装置の気体排出
管は不要の気体を処理機外に排出し、冷却器は処理槽内
を減圧する０ 〔実施例〕 第１図はこの発明の一実施例を示すウエノ・用処理装置
の肪而図である。図において（１）ないし（７）は上記
従来装置と同一又は相当部分を示す。（８ａ）＆よび（
８ｂ）はそれぞれ密閉容器を形或する処理槽ｔ１）の下
部かよび上部に設けられ処理槽（１）内から処理槽（１
）外へ不要の気体あるいは蒸気を排出させるための気体
排出管、（１３ａ’）　ｈよび（１３ｂ）はこの気体排
出管（８ａ）釦よび（８ｂ）にそれぞれ設けられた開閉
弁、α→は処理槽（１）上部に設けられた冷却ｉ、ＣＩ
Ｉｌｉｌはこの冷却姦α→へ冷却液の流入を制御する開
閉弁である。

次にこのように構威されたウエハ用処理装置の動作の説
明を、第２図（ａ）ないし（ａ）に示したトレンチ溝内
への所定処理液の侵入工程順に行なう。

會ず、処理槽（１）内のウエハ支持台（３）にウエハ（
２）を装着させ、蓋体（１ｂ）で処理ＩＩｆｌＪ内を密
閉して密閉容器をＪＩｔ［ｆｆｌすること、この際ウエ
ハ（２）のトレンチ溝（９）内には第２図（ａ）に示す
ように気体が残留されていることば従来と同じである。

次いで、蒸気発生器（４）によって処理液に溶け易い蒸
気αυを発生させ、処理４’ｌ＃　（１）内に蒸気α→
を充満させる。この場合、魚気０１）が気体００）より
も軽い場合発生した蒸気は処理槽（１）内の一ヒ部より
下方へと満たされていく。処理伯（１）下部にある気体
排出管（８ａ）の開閉弁（：Ｌ３ａ）を開くと、蒸気０
υよシ重たい気体０｛カは気体排出管（８ａ）より処理
槽（１１外へ排出される。反対に蒸気αＤが気体α０）
よりも重たい場合は処理槽ｔｌ）の上部にある気体排出
管（８ｂ）の開閉弁（’１３’ｂ）を開く。この時重た
い蒸気は処理槽（１）の下部から上方へと満たされ、不
要の気体は上部の気体排出管（８ｂ）より処理槽（１）
外へと排出される。このようにして、処理槽（１）内に
もともとあった気体と、洗浄あるいはエッチングの処理
に使われる所定の処理液に溶Ｏ易い蒸気０１）との交換
が比重に応じて効果的に行なえる。処理槽（１）内の気
体住０が処理槽（１）外に排出され、処理４１ｉ（１）
内が蒸気（１１＞で充満された後、上目己開閉弁（１３
　ａ　）　＋　（Ｉ　Ｊｂ　）を閉じ処理槽（１）内を
密閉する。ここまでは、ウエハ（２）の表面のトレンチ
溝（９）が液滴で塞がれないよう槽内用温度調節器（５
）によって蒸気（ロ）の露点温度よう高い温度に保つよ
うコントローラ（６）によシ調整されている。

この後、冷却６Ｑ４の開閉弁Ｃｌｅを開いて冷却水を通
水する。処理槽（１）内の蒸気ｑυは冷却凝縮し、密閉
容器である処理＋Ｍ（１）内の玉力は低下する。その結
果トレンチ溝（９）内に残存していた気体は膨張し容易
にトレンチ溝（９）内よｂ排出され第２図（ｂ）に示さ
れるように蒸気αυと置換される。

しかる後に、処理液供給管（７）から所定の処理液（６
）をウエハ（２）上に供給すると、第２図（Ｃ）に示す
ように供給直後は処理液０２によってトレンチ溝（９）
の開口部分が閉塞された状態になる。しかしトレンチ溝
（９）内が減圧状態でかつ蒸気（１１）が可溶性である
ため、円滑に第２図（ｄ）に示される段階すなわち処理
液（６）でトレンテ溝（９）が満たされた状態になる。

この状態でトレンチ溝（９）内は洗浄あるいはエッチン
グされることになる。

上記一実施例では蒸気発生器（４）を処理権（１）内部
に設置した場合について示したが、処理ｍ　（１）の外
部に設け、蒸気管路を用いて処理槽（１）内に蒸気αυ
を導入する構戊でも同様の効果が得られる。

また、上記一実施例に示したウエハ支持台（３）は従来
例にならって真空チャックを想定して図示したがこれに
限るものでなく、例えばウエハ（２）を垂直に立てるカ
セット方式でも良い。

さらに、上記一実施例に３いては冷却ａａ４）として冷
却水を通水するＵ字管構造を図示したが、この形状に限
定されるものでなく、例えば蛇行管構造にしても良く、
又、処理槽（１）の壁面全域にわたって冷却管を配役す
る構遺あるいは処理装置（１）の壁を２重構造として冷
却水を通水する構造でも同様の効果を奏することができ
る。

〔発明の効果〕

この発明に係る半導体ウエハ用処理装置は、密閉容器と
、この密閉容器に内蔵され半導体ウエハを支持するウエ
ハ支持台と、所定の処理液を上記半導体ウエハ上に供給
する処理液供給管と、上記処理液に溶けやすい志気で上
記密閉容器内を充満させる蒸気発生器と、上記密閉容器
の上方と下方の双方に設けられ気体あるいは上記蒸気を
上記密閉容韻外へ排出させる気体排出管と、上記粥閉容
器内を冷却する冷却米とを備えたのでトレンチ溝内の洗
浄、エッチングの処理が確実に行なえしたがって信頼性
の高い半導体集積回路を得る半導体ウエハ用処理装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す半導体ウェハ用処理
装置の断面図、第２図（ａ）　，　（ｂ）　，　（Ｃ：
）　，　（ｄ）は洗浄液あるいはエッチング液等がウェ
ハ表面に存するトレンチ溝内に侵入される過程を説明す
る断面図、第３図は従来の半導体ウェハ用処理装置の断
面図である。 図において、（１）は密閉容姦としての処理槽、（２）
は半導体ウエハ、（３）はウェハ支持台、（４）は蒸気
発生器、（７）は処理液供給管、（１３１　，　（８ａ
）　，　（８ｂ）は気体排出管、０→は冷却器である。 な３、各図中同一符η目同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉容器、この密閉容器に内蔵され半導体ウエハを支持
   するウエハ支持台、所定の処理液を上記半導体ウエハ上
   に供給する処理液供給管、上記処理液に溶けやすい蒸気
   で上記密閉容器内を充満させる蒸気発生器、上記密閉容
   器の上方と下方の双方に設けられ気体あるいは上記蒸気
   を上記密閉容器外へ排出させる気体排出管、上記密閉容
   器内を冷却する冷却器を備えたことを特徴とする半導体
   ウエハ用処理装置。