JPH0415615B2 - - Google Patents

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、特には或る種の作製段階に先立つての或いは
その一部としての半導体ウエ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
タキシヤル成長或いは化学的蒸着段階に先立つて
半導体ウエ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
ングのようなウエ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765294；
747894；612355及び747895号に開示される技術と
関係する。

従来技術 半導体ウエハーの作製において、幾つかのプロ
セス段階はウエ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て危険なことが多い。

半導体ウエハーとの接触の為に従来から使用さ
れた設備は、一般に、半導体ウエハーのラツクを
浸漬する一続きのタンク或いはシンクから成る。
ウエハーキヤリヤは、例えば米国特許第3607478、
3964957及び3977926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。表
面張力を通して、これら粒子は、ウエハーがシン
ク中に浸漬されそしてそこから持上げられるに際
してウエハー表面に容易に転移する。こうした粒
状汚染物はウエ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。拡散剤クリー
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、フエイスマスク、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、シンク型プロセス
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エハーからの不純物
で汚染されるようになる。流体再生前のウエハー
の最後のバツチの処理は、新しい溶液でのウエハ
ーの最初のバツチの処理程有効でない。こうした
不均一な処理は半導体プロセス技術者にとつて大
きな関心事である。

従来からの湿式プロセスステーシヨンシンクは
流れ停滞状態により特徴づけられる。化学プロセ
ス反応はウエ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
結果してウエハーの或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してエツチング作業にお
いて特に重大事である。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撹拌手段を
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3437543号に開示
される。

流体処理後、ウエ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、そうした水はウエ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。続いての蒸発はウエ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、「ソリツド ス
テート デバイス、1983、Cont.Ser No.69（イン
ステイテユート オブ フイジツクス、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」に論議されてい
る。

スピン−リンサ−ドライヤ（回転−洗浄器−乾
燥器）として知られる装置が水の蒸発なしにウエ
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エハー表面から水
を振り切るものである。ウエハー、特に大きなウ
エハー寸法のものを使用した場合にかかる機械的
応力により、ウエ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て粒状物の発生を最小限にす
ることをも要求されている。これにもかかわら
ず、幾つかの製造業者は、スピン−リンサ−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
ている。これはプロセス流体をウエハー表面上に
噴霧するものである。これら装置は、化学薬剤を
節約し、同時にウエハーの各バツチが新しい溶液
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てのスピン−
リンサ−ドライヤに伴う困難さは酸処理装置にお
いては一層深刻となる。高純度水の場合どとろ
か、酸処理装置は流体処理において使用される高
温の腐食性酸の浸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難さを導入
する。少量の薬剤が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において、
ウエハーを80〜150℃の範囲の温度にある濃硫酸
にウエ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エハー自体に対して十分に大
きくはないからウエ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
ツ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である。

密閉された酸処理装置によつてさえも安全上の
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イ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ていること
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)ウエハーの一様な
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
して表層化現象が回避される、(f)装置が機械的に
簡単である、そして(g)浸食性薬剤が安全に取扱わ
れる、ような態様で、プロセス流体を半導体ウエ
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エ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エ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
流量を精確に管理しうる半導体ウエハの流体処理
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
用で済む半導体ウエ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
エハ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エ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
体ウエ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エ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
を流体で充満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エ
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、半導体ウエハ流体処
理システムは、両端の第１及び第２口とそれらの
間の流路にウエ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、容器と協働して、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、以つて入口に圧力下
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２口いずれか
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満されうるよう流体を
捕捉或いは保留しやすい凹み、角隅或いはデツド
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満されるにつれ、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、第１口及び第２口はそれぞれ上端
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、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でいる。

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
形態づけられた調量タンクと、タンクから調量さ
れた量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
体と関連する弁を開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、抜出し量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。この態様で、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うるものと接触せずし
て精確に調量送出される。

好ましくは、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、
両端のタンクは上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
度の各流体は上端口にその関連する弁を経由して
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
より達成されうる。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る。

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エハの処理を実施するに適
しそしてウエハを横切つて流体を受取り、流送し
そして循回する為の流体ループとウエハに順次し
ての処理流体を供給する為の流体送給システムを
含んでいる。ウエ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り、比較的少量の流体を使
用することが要望される。この要望はウエハから
先行のプロセス流体及び汚染物の有効除去の必要
性と大きく反する。更に、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て必然的に
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曝露を排除す
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
流れ及び温度条件においてウエハの処理流体への
一様な曝露を与えるよう処理流体が循回されうる
閉流体ループを提供することにより、同時にルー
プ中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３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てループに移送する流体
移送システムを含んでいる。第２図は、第３図の
この部分の簡単な概略図である。従つて、第３図
に示される好ましいウエ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つ以上の半導体ウエハキヤリヤ３
を収納する容器２が流体によるウエハ処理の為の
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。適切な容器２は先に
引用した特許出願に開示されておりそして第１及
び第２流体口とこれら流体口間の流路に半導体ウ
エハを支持する為のキヤリヤ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ベント１
２、第１閉止弁１４、入口１０、第２閉止弁１６
及び第２ベント１８を直列配列で組込んでいる。
この配列を使用すると、第１ベント１２及び第２
弁１６を開くことにより、容器２はその第２口６
を通して充填されうる。別様には、第２ベント１
８及び第１弁１４を開くことにより、容器２はそ
の第１口４を通して充填されうる。好ましくは、
入口１０は、流体の内部捕捉を防止する為滑らか
な丸味のある端を有するＴ形具から成りそして好
ましくはＴ形具から弁１４，１６への距離は充填
操作中導管系内のデツ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１２，１８は
好まし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ドレンに連通さ
れる。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である材料（例えば
TFE）で内張りされる。

第１図に示されるように、ループ２、８、10、
12、14、16、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２
０は、200／分の範囲内の最大容量を有する、
60〜3000RPM範囲で制御自在に作動しうる変速
ポンプである。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エハを処理
する。好ましい具体例において、容器２の容積容
量は約３でありそして導管８が総処理容積の残
る３即ち50％を構成する。容器２は流れ膨脹部
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を包含しうる。適当な機構は米
国特許出願番号第612335及び747894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２
０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１２，１８のいずれか一方が
ループからの流体の損失なく完全開放されうる。
好ましくは、ベント１２，１８はばね負荷式常開
ベントとされ、様々の弁やベントに対する制御系
の故障が万一起つたなら、処理流体はベントから
ドレンへと害を与えることなく溢出て過剰な圧力
累積が起らないようにされる。好ましくは、ベン
ト１２，１８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
ンプを通つ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
しそしてループ中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うる単一の３口・３
位置弁により代替されうる。同様に、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３口・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、半導体ウエハ処理
システムにおける流体ループの入口１０に高純度
流体を調量送出する為の流体送給システム３０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３２及びそこにそれぞれ関連する
弁３４ａ，３４ｂ、及び３４ｃにより各接続され
る複数の処理流体源Ｆ１，Ｆ２及びＦ３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３４ａ，３
４ｂ，３４ｃの各々は口の一方に接続されてい
る。第１弁４０ａが口３６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
が調量ポンプ４４の入口に通じる共通マニホルド
４２に接続される。ポンプ４４の出口はドレンに
接続される。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５
２を介して下端口３８と繋つている。最後に、導
管６０が、タンクから調量された流体を搬出する
為そして溶剤、リンス或いは捕給流体をタンクに
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
はドレンでありそして導管６０はシステムの流体
導出部である。

流体送給システム３０は次の通り処理容器への
送出流体の調量に使用される。タンク３２はすべ
ての弁３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，４０ａ，４０
ｂ，４６，５２，６２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」という用語が調量タンク
と関連して使用される時、それは気体ポケツト或
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
て後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
つて或いはこうしたシステムへ調量されるべき流
体の容積に従つて選択されうる。

タンク内に処理流体Ｆ１，Ｆ２等を調量された
量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の口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を接続する弁４
０ａ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
体を液体充満状態のタンク３２から抜出し、それ
によりその埋合せ分として選択された流体源から
の流体をタンクに流入せしめる。例として、処理
流体Ｆ２をタンク３２内に導入することが所望さ
れるなら、弁３４ｂが開かれてその流体源を口３
８につなぎそして弁４０ａが開かれて調量ポンプ
４４をマニホルド４２を経て反対口３６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３６を通しての液体の抜出しは、同等量
の流体Ｆ２を口３８を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等の量
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。従つて、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を
実質上一様に追出すよう栓流を生ぜしめるよう形
態づけられる。この設計を使用して、タンク３２
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
が口３６或いは３８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
端口でありそして口３８は下端口であり、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，Ｆ３は下端口に接続されている。
この方式で、一つの流体が一方の口を通して吸入
される時、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、
流体の対流的混合を防止し更に調量精度を維持す
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
導体ウエハの処理向けの高純度流体である。各流
体はポ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３８を出口導管６０
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流体上
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。従つて、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は以下に述べる第３図の
具体例の場合のように第２タンクに接続される。
第２タンクは貯液用及び混合用容器として機能
し、ここで相分離が行われ、以つて気泡のない流
体をウエ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６０を通して
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
を通つて口３６へとそして導管５０を通してドレ
ンへと流送せしめる。同時に、調量ポンプ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４
２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。これは調量用タンク３２を含め
て調量システム３０を洗浄し、そして液体充満状
態を再確立するので、タンクは再度処理システム
への流体の調量及び送給を行いうる態勢となる。

流体の調量中ポンプ４４は実質上純な水を吸引
し従つて吸引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
全然導入しない。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種の処理流体Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３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接続されうることが理解
されよう。更に、２種以上のそうした流体が貯液
用タンクへ或いは処理システムに導管６０を通し
て送出される前に単一サイクルにおいて調量され
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
流れ調量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を提供す
る。

第３図は、本発明に従うウエハ処理システムの
概略図を示し、異つた流体処理、試剤及び設計案
に対してシステムの容易な相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、半導体ウエハを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エ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図を参照して既に
説明した流れループ部分１及び流体調量部分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てある。
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り言及された要素のすべ
てを含んでいる。調量部分３０の出口導管６０が
ループ部分１０の入口１０に接続されていること
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、上端口７２と下端口７４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３２よりも大きくそして処理
ループ１を充満するに充分の容積を有している。
混合タンク７０は、容器２及び調量タンク３２と
違つて、液体充満状態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７５を有しうる。弁７６が流体導管６０を混合
タンクの下端口７４に接続している。導管６０に
沿つて弁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もまた上端口７２に接続されている。

水準及び温度指示器８４がタンク７０の頂部に
付設され、そしてその温度指示に従つて制御され
る加熱要素即ちヒータ８６が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７０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を導入す
る為の加圧気体入口弁８８が設置される。以下に
述べるウエ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り、これは、流
体を撹拌しそしてエツチングを妨害しそしてウエ
ハからの有機汚染物を酸化する為の反応性種を与
えるという２つの機能を果す。また、タンクの下
端口７４には、そこを通して導入或いは放出され
る流体の電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と同様の栓流付与要素
が下端口７４において使用されうる。

調量タンク３２から弁９２を介して入口１０ま
で延在する導管６０は、弁６２，７６，７８を選
択的に開閉することにより混合タンクの下端口７
４に接続されうる。主水導入管路９４もまた、弁
９６を介して容器処理ループに対して入口弁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量において導管６０に供給
する。弁７８を閉じ且つ弁９２を開くことによ
り、高純度水は流体処理ループ２、８、10、12、
14、16、18へと直接流入する。同様に、弁９２を
閉じ且つ弁７８を開くことにより、水は導管６０
に沿つて混合タンク７０或いは調量タンク３２の
いずれかへと流れる。つまり、導管６０は、第１
方向でタンク３２，７０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３２，
７０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
されたなら高い（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入口弁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612355及び747895及び
765294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エハー流体接触を回避するよ
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、流体充満状態はベント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
容しそれにより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１
２，１８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ず液体、気体或いは蒸気
で満杯の状態であり、以つて流体がウエハ処理プ
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ることを意味
する。

系統１２，１８，８２，５２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１００，１０２，１０
４，１０６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
ンサでありそして他方は微小範囲センサであつて
管路内を通る流体の抵抗率或いは電導率の精確な
指示を与える。詳しくは、センサ１０２は、１〜
18MΩ−cm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、０〜20000μΩ／
cmの電導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９
８はまた流量指示計１０６をも有する。これは、
別様には、蒸留水導入管路９４中に設置されう
る。関心のある流量指示の為、システムが流体充
満状態で作動している時、ドレンにおける流量測
定は管路９４に沿つてシステムへの流量の精確な
指示を与えそしてこの理由のためドレンに流量指
示計１０６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３２，７０の共通ドレン管路５
０に沿つて設置されて、逆洗操作中起りうるよう
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
ープにより断熱若しくは加熱されえそしてタンク
７０及び／或いはドレン９８内でのみ温度が検出
されうる。フイルタ３５ａ，３５ｂ，３５ｃが処
理流体源と調量タンクとの間に設けられそしてフ
イルタはまた水導入管路９４に沿つて設けられう
る。

第４図は、半導体ウエハクリーニングの実施の
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１
２０は、処理流体を管路１２０に沿つて容器２の
上端口４に送出する。詳しくは、システム１２０
は、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液体で充満
した状態で達成しえない。にもかかわらず、半導
体ウエハ上に気泡の形成なくまた液滴を残すこと
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渣を残
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り達成される。アルコール或
いはアルコール蒸気が上端口４に導入されるにつ
れ、容器２内の流体は下方に押流され、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エ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
ずれか単独よりも低い温度で蒸発する。その後、
清浄な加熱された乾燥用気体の流れが、ヒータ１
３７及びフイルタ１３９を通つて導管１２２に沿
つて容器内に導入される。共沸混合物残渣はこの
移送気体の流れに連行されて除去される。この態
様で、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１２０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がボイラの内容物を高温に維持する。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１２８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。例えばフイルター
を通された窒素であり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。

容器及びウエ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エハ及び
容器壁上に或る量の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蒸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H₂SO₄を使用して本発明の
ウエ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
物の除去の為半導体業界において使用される。従
つて、これはここで記載した他の処理段階よりは
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態様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
を再使用の為別個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特許出願No.765294号に開示さ
れている。

調量タンク３２により調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
素酸送給システムであり、これはより一般的には
finefluids送給システムとして呼ばれる。このシ
ステムは第５図に概略示される。このシステム１
４０は、導入口１４４ａ及び導出口１４４ｂを具
備する流体源即ち溜め１４２を含んでいる。導管
１４６ｂが導出口１４４ｂから調量ポンプ１４８
の入口まで伸延する。調量ポンプ１４８の出口は
フイルタ１５０に伸び、ここでろ過された流体は
導管１４６ｃにより弁１５２に送られる。また別
の導管１４６ａが流体溜め導入口１４４ａから弁
１５２へと接続されている。弁１５２は３口−２
位置弁であり、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イルタを経由して流体
溜めに戻る簡単な流れループを構成するよう導管
１４６ｃ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１５
４へ流れを分流する。弁１５４もまた、３口−２
位置弁であり、そして残る２口は第３図の弁９２
の入口にそのオリフイス板の両側において接続さ
れる。オリフイス板は流体が弁を通して流れる時
弁への入口を横切つて圧力差を創生する役目を為
し、それによりオリフイス板の反対側に接続され
るループ中に掃去用流れを生成する。こうした構
成は米国特許出願番号765294号に詳しく論議され
ている。これは、流体の、非常に精確なタイミン
グでの注入を許容し、また弁１５２，１５４が注
入様式で接続されていない時弁１５４に対して
H₂Oリンス循回を提供する。好ましくは、弁１
５２，１５４は連係され、弁１５２が管路１４６
のを管路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
765294号に述べられているように、２つの３口−
２位置弁の代りに一つの５口−４方弁が使用され
うる。

HF流体送給システムにおいて再循回ループ１
４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃの使用は、調量ポン
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を向上する。更に、この流れ
ループを弁１５４を介して入口弁９２への入口に
直接接続することにより、処理ループへのHF注
入の非常に適正なタイミングが得られ、従つて例
えば0.5％の濃度が高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
される処理流体は処理ループ２、８内を循回され
ずに直接容器２を通してドレンへと流される。こ
れに関連して、HFが注入される導入水流れにつ
いての精確なコントロールは、流量計１０６によ
り測定されるような所望の流量を得るよう弁９６
の位置を調節することにより維持される。精確な
調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３口−
２方弁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弁が洗浄されるよう
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
為の圧力差を創生するよう流れ設計を与えること
により達成される。

第６図は、流体入口弁７００を付設した代表的
タンク６００における口６０１を通しての軸方向
断面を示す。タンク６００は例えば混合タンク或
いは調量タンク３２でありうる。口６０１はタン
ク６００の上端口でもよいし下端口でもよい。口
６０１は一般に円筒状でありそして導管６０のよ
うな流体供給源或いはドレンに接続される入口６
０３を有する壁部分６０２を備えている。口６０
１におけるオリフイス板６０４は、その両側に圧
力差を創生するよう（上流側を高圧として）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６０５，６
０６がオリフイス板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でありうるし、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
ありうる。弁７００は流体Ｆの源と流通状態にあ
る入口７０４を有し、更にタンク６００の接続挿
入部６０５，６０６に直結される口７０５，７０
６を有している。弁７００は３方２位置弁であ
り、第１位置において口７０５は口７０６に接続
され、タンク６００と入口６０３との間で流体が
流れる時オリフイス板６０４に沿つてのバイパス
流れを与え、以つて弁を洗浄する。第２位置にお
いて、口７０６は口７０４に接続し、流体Ｆを接
続挿入部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等に対する追加的入口弁を収容しう
るよう周囲に沿つて複数の入口対（６０５，６０
６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７００に同様の入口弁の物理的
配列を使用していることが理解されよう。特に、
弁８０，８８，４６，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ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（イソプロピルアル
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、半導体ウエ
ハに対する「RCA」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つて修
正される。

先ず、単一若しくは複数の半導体ウエハが容器
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ユール式積重ね可能なウエハ
キヤリヤとして構成しうるしまた標準的なウエハ
キヤリヤを挿入する為の扉状開口を内部に備える
流れ容器として構成されうる。その後、容器２が
密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300〓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
されそして後容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態様で過
酸化水素を含むことができまた好ましくは有機物
を酸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
て、このH₂SO₄は、ベント１１２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３図の弁４６，８０と同様のも
の）を開くことにより流下方式で容器２から押し
出される。これは、容器２の下端口６を通して下
方にH₂SO₄を洗い流し、ここで酸は再使用の為
の溜めに弁（図示なし）により導かれる。
H₂SO₄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及びループを使用して流体充満状態で実施され
る。

H₂SO₄がシステムから完全に流出した時、ベ
ント１８及び弁１４が閉じられそして弁９２，９
６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により測
定されるものとして10MΩ以上の範囲の抵抗読み
により検出されるように、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において調量される。好ましい
具体例において、第２処理流体は、周知のSC−
１クリーニング流体に近似しそして10％NH₄OH
濃度を有し且つSiO₂或いはSi₃N₄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態様で、所望量の処
理流体を弁３４ａ，３４ｂを通して調量タンク３
２内に調量導入し、次いでそれらを混合タンク７
０に送出することにより調製される。ヒータ８６
がオンにされそしてNH₄OH溶液を85℃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にいつでも送りうる状態にある。別法
として、過酸化水素を溜めから調量タンク３２に
調量導入せずに、オゾン発生器を設けそして第３
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。この過酸化水素導入様式は、液体試剤よ
り高純度でありうる気体を使用ししかもタンク７
０内での混合を増進する。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源を提供しうる。

適正量のSI−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
沿つて容器２の上端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、処理容器２及び流れループは液体
で充満された状態にあるので、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
により導入さ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、軽質の流体は容器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
つては、洗浄水は先行流体に対してその浮揚勾配
の方向に導入される。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り洗い出され
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
つ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
態を再確立する。

好ましいウエハ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導入後、弁９２
は聞じられ、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並びに弁１６及
び９２を開き、以つて容器２を充満するよう下端
口６を通して水を導入しそしてそれをドレン１２
を通して流し出すことにより達成される。

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露呈する為極希薄フ
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、0.5〜５％、好ましくは0.5〜１％
HF濃度の希釈溶液をシステムへの入口弁９２に
導入するよう第５図と関連して前述したようにし
てフツ化水素酸弁をコントロールすることにより
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、以つて弁９
２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。正確な濃度のHFのコントロー
ル下の導入が精密調量ポンプ１４８からのHF流
れを弁９２の混合入口につなぐよう連係弁１５
２，１５４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。10〜13秒後、
HF溶液は常にHF注入をやめそして水流れを継
続することにより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SC−２に類似のHCL基流体であり、これは過
酸化水素を添加した10％塩化水素酸溶液から成
る。この溶液は、流体処理ループ１を充液するよ
う混合タンク７０内で充分な容積のHCl＋H₂O₂
溶液を与えるよう第２図と関連したようにして流
体送給システム３０において調製される。混合タ
ンク周囲のヒータ８６がNH₄OHの場合と同じく
処理流体を85℃の温度に昇温しそしてオゾンが混
合を促進しそしてその酸化能を増進する為混合タ
ンクを通してバブリングされうる。

その後、弁９２が閉じられそして弁７６，７８
が開かれて、入口１０へと導管６０に沿つて処理
流体を流す。混合タンクの上端において、弁８０
が開かれそして加圧気体が調製されたHCl処理流
体を導管６０を通して推進する。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７０から
の流体を流れループに流入せしめる。その後、流
体は流れループに入り、容器２を下端口６を通し
て充填しそして洗浄水を上方に押出してベント１
２からドレンへと流す。電導度センサ１００，１
０２がHCL流体が容器２から水を完全に排斥し
たことを確認する時、入口弁９２が閉じられ、弁
１４が開かれ、そして循環ポンプ２０がオンに切
換えられ溶液を10分間循回する速度に高められ
る。その後、HCL溶液は、SC−１処理流体に対
して記載したのと同態様で（但し流れ方向は逆に
される）洗浄水の上から下への導入を与えるよう
ベント及び弁を設定することにより除去される。

上述した最終クリーニング及び洗浄段階後、弁
１４，１６及びベント１２が閉じられ、ベント１
８が開かれそして加熱乾燥用媒体が容器２を通し
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続いてのメタ
ノール蒸気／高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
60psi圧力源により空気圧的に制御されるダイヤ
フラム弁とした。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
燥を上述のようにもたらすべくマイクロプロセツ
サにおいて実行されたコンピユータプログラムに
より制御された。

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。

【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３図
は、本発明に従う半導体ウエ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：ウエ
ハキヤリヤ、４，６：第１、第２口、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，３５ｂ，３５ｃ：フイルタ、Ｆ１〜Ｆ
３：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エハの処理の為の装
   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つのウエ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エハ流体
   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エハ
   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 少くとも一つのウエ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エ
   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 半導体ウエ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
   エ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エハ流体処理装置。 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２
   １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２
   ２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２
   ２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エハを支持する段
   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
   によりウエ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エハ流体処理方法。 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の液体密閉可能な
   口間の流路にウエ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エハ流体処理方法。 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４
   ０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。