JPH10180196A - 平坦な基材を湿式でクリーニングまたはエッチングするための装置および方法 - Google Patents
平坦な基材を湿式でクリーニングまたはエッチングするための装置および方法Info
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- JPH10180196A JPH10180196A JP9166302A JP16630297A JPH10180196A JP H10180196 A JPH10180196 A JP H10180196A JP 9166302 A JP9166302 A JP 9166302A JP 16630297 A JP16630297 A JP 16630297A JP H10180196 A JPH10180196 A JP H10180196A
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Abstract
ンク(3)を含み、前記基材(9)を湿式クリーニング
またはエッチングするための装置(1)。このタンクは
クリーニング液(11)を収容しており、気体環境(1
3)内に設置される。導入出口の少なくとも一方はタン
ク側壁に形成され、液面(15)よりも下方に位置す
る。タンク(3)内には、気体環境(13)内の圧力よ
りも低い圧力のガスで満たされた部分(25)が液(1
1)の上方に存在してもよい。本発明の方法は、前記装
置を利用して、クリーニングまたはエッチング液に、液
面よりも低いレベルで基材を導入、導出するステップか
ら成る。
Description
ロニクス用の半導体ウェーハやフラットパネルディスプ
レイ、太陽電池のような平坦な基材またはその他の使用
目的を有する平坦な基材など、いずれも製造過程でクリ
ーニングまたはエッチングを必要とする平坦な基材の製
造に係わる。
リーニングまたはエッチングするための装置または方法
に係わる。
化、析出または成長などの処理工程に先立って、半導体
の表面に予備処理を施すことが最も重要な問題の1つと
なっている。0.5ミクロン以下の設計基準が現実とな
りつつある今、ミクロン以下の微細な粒子や低レベルの
金属不純物(−1010原子/cm2)が収量に有害な影
響を及ぼす。半導体表面の異物粒子汚染レベルを軽減す
るために広く使用されている方法として、化学薬品溶液
などのような液にウェーハを浸漬するという方法があ
る。この場合、クリーニングまたはエッチング液が収容
されているタンク、容器またはウェットベンチ(wet
bench)に半導体を導入するのが普通である。前
記タンクまたは容器またはウェットベンチは、クリーン
ルーム環境内に設置される。多くの場合、ウェットベン
チが複数の容器またはタンクを内蔵する。
から液中に浸漬すればよい。基材を液と接触させるた
め、タンク側壁に設けたドアまたは入口を利用し、1バ
ッチのウェーハをタンクに導入してもよい。ドアを密閉
したのち、タンクに液を流入させ、クリーニングまたは
エッチング液と基材とを接触させる。いずれのアプロー
チにおいても、同一タンク内で1つの液から他の液へ切
り換えることができる。この方法は、単一タンクプロセ
ッサという名称で知られている。この2つの技術は、単
一ウェーハのクリーニングまたはエッチングにも利用さ
れている。単一ウェーハの場合、小型の、ただしウェー
ハよりは大きい容器内にウェーハを導入する。ウェーハ
を液に含浸する場合と、ウェーハを空の容器に装入した
のち、容器に液を流入させる場合とがある。
チング後に使用される装置がEP0 385 536号
に開示されており、その開示内容は参考のため本願明細
書に引用した。
が液を収容している2つの部屋を有するシステムを開示
している。このシステムは、半導体ウェーハの製造ライ
ンに組み込まれ、互いに種類の異なる液が混合しないよ
うにウェーハを一方の部屋から他方の部屋へ移送するこ
とを可能にする。このため、両部屋内の液圧を調整して
両部屋内の液面の高さに差が生ずるようにする一方、両
部屋間の開口部を開閉する特殊なシャッタ装置をシステ
ムに設けることによって双方の液が混合するのを防止し
ている。
容器がクリーンルーム内に占める床面積が広いことであ
る。即ち、タンクまたは容器を利用する上記装置は大型
であり、クリーンルーム内の広い面積を占有する。超清
浄雰囲気を維持するためのコストを考慮すればクリーン
ルームのコストは極めて大きい。
装置の欠点である。例えば、単一タンクプロセッサの場
合、一方の液から他方の液へ切り換えに時間がかかるた
め、このシステムの処理量は従来のウェットベンチアプ
ローチよりも劣る。
一性が残ることも公知のクリーニングまたはエッチング
装置及び方法の欠点である。即ち、ウェーハをタンクに
浸漬すると、常にウェーハの下部は上部よりも長い時間
にわたってクリーニングまたはエッチング液に浸漬する
ことになる。従って、ウェーハの部分ごとに接触時間が
異なることになる。
に乾燥及び/またはリンス段階が必要であることも、公
知のクリーニングまたはエッチング装置及び方法の欠点
である。この乾燥及び/またはリンス段階に余計な時間
を取られるから、その分だけウェーハの処理時間が長く
なる。
公知装置及び方法の欠点を軽減して、平坦な基材を湿式
でクリーニングまたはエッチングする装置及び方法を提
供することにある。本発明の装置及び方法は、平坦基材
の処理能力を高め、高サイクル時間を可能にし、占有ス
ペースの小さい製造システムの開発を可能にし、湿式に
よるクリーニングまたはエッチングと必要な乾燥とを同
一工程で行う平坦基材の製造を可能にする。
第1の対象は、平坦な基材を導入出するための開口を有
し、クリーニングまたはエッチング液を収容し、主とし
てガスまたは混合ガスから成る環境、例えば、クリーン
ルーム内に設置されるタンクを含み、平坦な基材を湿式
でクリーニングまたはエッチングするための装置であ
る。
装置は、液が開口を通ってタンクから環境へ漏出するの
を防止する手段をも含む。
記装置へ移送できることが利点である。前記装置は、例
えば、製造ラインのうち、平坦基材を製造するための部
分として、または前記基材に例えばシリコンウェーハに
おける集積回路のような構造を形成するための部分とし
て利用することができる。
の表面張力及び/または毛管作用によって前記開口から
の漏出を防止されるように、前記開口を狭く寸法設定す
ることによって前記手段が実現する。
例は、開口が前記基材の厚さよりも僅かに(margi
nally)広く、かつタンク壁の厚さよりも長い流路
を画成していることを特徴とする。
は、開口が前記基材の厚さよりも僅かに広く、かつ環境
に向かって収斂する流路を画成していることを特徴とす
る。
ンク内の液の上方に位置して前記環境内のガス圧よりも
低い圧力のガスまたは混合ガスで満たされた部分から成
る。本発明装置の好ましい実施例は、タンク内の前記部
分と連通してガスを吸引することにより、タンク内のガ
ス圧を低下させ、さらには開口付近の液圧を低下させる
ポンプを含むことを特徴とする。
が前記タンクに隣接する部屋から成り、前記部屋が前記
基材を導入出するための開口を有し、前記部屋が前記環
境内の圧力よりも高い圧力のガスまたは混合ガスで満た
されていることを特徴とする。ウェーハは、前記環境か
ら前記部屋を経て前記タンク内へ移送される。
クを処理チェンバ、例えば半導体ウェーハの気相エッチ
ングを行う処理チェンバに隣接させることができる。こ
の場合、ウェーハは前記環境内から前記タンクを経て前
記処理チェンバへ移送される。このように構成すれば、
処理チェンバを環境から隔離することによって、湿気、
酸素、またはその他の気体がチェンバに流入するのを防
止することができる。また、前記タンクを経て処理チェ
ンバへウェーハを導入する作業は、比較的簡単なオート
メーションシステムで行うことができる。好ましくは、
一方のタンクを処理チェンバの導入口側に隣接させ、他
方のタンクを前記処理チェンバの導出口側に隣接させ
る。前記処理チェンバとしては、エッチングシステム、
RTP−システム、EPI−システムなど、前記基材の
製造ラインの一部を形成するシステムが考えられる。
は、前記開口に向かってガス流を送るためのタンク外部
に設けた手段から成る。本発明の好ましい実施例では、
前記ガス流がN2を含有する。他の実施例では、前記ガ
ス流が前記開口において前記基材の表面で凝縮しない蒸
気から成り、前記蒸気を、前記液と混合可能であり、か
つ前記液と共に前記液単独の表面張力よりも低い表面張
力を有する混合液を形成する物質から選択する。蒸気
は、IPA蒸気であることが好ましい。
装置は導入口及び導出口を有する。前記導入口を前記タ
ンクの第1側壁に、前記導出口を前記タンクの他方の側
壁にそれぞれ形成し、前記基板がほぼ水平に前記装置を
通過するように構成することができる。他の実施例で
は、前記導入口を前記タンクの底壁に、前記導出口を前
記タンクの頂壁にそれぞれ形成し、前記基材がほぼ垂直
に前記装置を通過するように構成する。
が前記液のための導入口及び導出口をも有し、この導出
口が前記開口に近い位置を占め、前記手段が前記導出口
と連通して液を吸引することにより、開口付近の液圧を
低下させるポンプを含むことを特徴とする。
グまたはエッチング液で満たされたタンクに対して開口
部を介して平坦な基材、特に半導体ウェーハを導入出す
る工程から成り、前記基材を湿式でクリーニングまたは
エッチングする方法に係わる。本発明の方法は、タンク
内の液面よりも下方に位置するように前記タンクに形成
した開口を介して液面よりも下方のレベルにおいて基材
をクリーニングまたはエッチング液に導入出することに
より、前記開口を介して前記タンクから液が漏出するこ
とを特徴とする。
ングまたはエッチング液で満たされているタンク内で基
材を湿式でクリーニングまたはエッチングする方法は、 −気体環境内から前記タンクへ、前記液の表面よりも下
方のレベルにおいて前記基材を導入し; −前記液が前記タンクから漏出するのを防止しながらタ
ンクから前記気体環境へ前記基材を導出する工程から成
る。
の上方にガスが存在し、前記ガスをタンクから吸引する
ことによってタンク内の圧力を低下させることを特徴と
する。
液を吸引することによって開口付近の液圧を低下させる
ことを特徴とする。
ク外側から前記開口に向かってガス流を送ることによ
り、前記ガス流で基材を乾燥させ、タンクから液が漏出
するのを防止することを特徴とする。
ッチングする本発明の方法は、気体環境内からクリーニ
ングまたはエッチング液で満たされているタンクへ平坦
な基材を移送する工程を含み、前記基材を導入口から前
記タンクに導入し、液面よりも下方に位置する導出口を
介して前記タンクから導出し、均一な速度で前記液中を
通過させることによって、前記基材のほとんどすべての
部分を同じ時間にわたって前記液に露出させることを特
徴とする。
ではなく、上下に重ねることを可能にする。このこと
は、クリーニングまたはエッチングシステムの占有スペ
ースを著しく縮小しながら、しかも高い処理能力を維持
する。また、クリーニングタンクを次の処理装置に隣接
させることができる。本発明装置の占有スペースは、従
来のウェットベンチが占めるスペースよりもはるかに狭
い。しかも、本発明の装置及び方法は、高い処理能力を
維持する。前記装置及び前記方法には、前記タンク内の
クリーニングまたはエッチング液中を通過するウェーハ
の均一なクリーニングまたはエッチングを可能にすると
いう利点もある。前記タンク内を均一速度で移動させる
ことができるから、前記ウェーハの各部分を同じ時間に
わたって前記クリーニングまたはエッチング液に露出さ
せることができる。前記装置及び前記方法の他の利点と
して、前記タンク内のクリーニング液として化学薬品混
合物の希釈液を使用することによって、前記タンクにお
ける前記クリーニングまたはエッチング工程後のリンス
工程が不要となる。従って、ウェーハの処理時間を短縮
し、処理能力を高めることができる。クリーニング溶液
を、好ましくはDI−水で、十分希釈すれば、クリーニ
ングまたはエッチング後に超純水でリンスせずにそのま
ま乾燥させることができることはすでに公知である。か
くして、ウェーハ表面に有害物質が残留しない。例えば
希HClをDI−水でpH2〜4に希釈した場合に特に
有効である。約1/1/1000の容積混合比で混合し
たNH4OH/H2O 2/H2Oで希釈したSClによるク
リーニング工程も有効である。さらにオゾン処理水を使
用してもこの目的を達成することができる。ウェーハの
クリーニング/リンス処理を目的とするこのような化学
薬品希釈液の利用については、IMECとTexas
Instrumentsとの共有となっている本願と同
時出願のEP96309145.9号「ウェーハの超純
水リンスを必要としない化学浴からの直接乾燥方法」
(Drying of Wafers Directl
y From Chemical Baths wit
h No Ultra−Pure Water Rin
se)が詳細に記述している。
の平坦な基材のクリーニングまたはエッチングに利用で
きる。即ち、平坦なパネルディスプレイ基材、太陽電池
基材、ガラス基材、金属プレート、またはプリント回路
板は、それぞれに適した態様で実施した本発明装置によ
ってクリーニングまたはエッチングできる。
を、添付の図面に沿って以下に説明する。
を湿式でクリーニングまたはエッチングするための本発
明装置の第1実施例を示す。装置1は、基材9の導入口
及び導出口5,7を有するタンク3を含む。タンク3
は、クリーニングまたはエッチング液11を含み、例え
ばクリーンルームのような気体環境13内に設置されて
いる。導入出口は、液面15よりも下方に存在する。導
入出口5,7は、前記液の表面張力及び/または毛管作
用の影響で液11が流出できないように狭く形成されて
いる。図2は、基材9がタンク3に一部挿入され、装置
内をスライドする状態で該装置を示す水平断面図であ
る。タンク3は、その内部の両側に基材を搬送するため
の案内スリット17,19を有する。
良された形状の導入出口を示した。図3の実施例では、
導入口5が傾斜角21を有し、環境13に向かって収斂
している。導入口の周縁は、基材の厚さよりも僅かに広
い間隙を形成している。図4の実施例では、導入口5が
タンク3の壁厚以上に長く形成されている。
疎水性の程度によっても異なる。扁平基材9をタンク3
に装入する過程で、タンク壁材料と液との接触角、即
ち、表面張力が一定に保たれるようにタンク壁材料を処
理しなければならない場合もある。
料で形成するのが好ましい。このような材料としてプラ
スチックを利用することができる。
1の上方に部分25を有する。この部分25には環境1
3内の圧力よりも低い圧力のガスまたはガス混合物が満
たされている。この低圧を維持するためには、部分25
にポンプ27を接続してガスを吸引し、タンク内のガス
圧を低下させ、次いで入出口付近の液圧を低下させれば
よい。これによってタンク3の導入出口5,7からの液
の漏出も防止される。圧力は、導入出口から気泡が吸引
されないように調節することが好ましい。部分25内の
圧力は、環境13の圧力よりも例えば2〜3ミリバール
低ければよい。部分25内の好ましい圧力は、導入出口
5,7から液面までの高さに応じて異なる。
この実施例の場合、装置31は開口39に向かってガス
流37を送って基材41を乾燥させるとともに、タンク
35からの液43の漏出を防止する手段33をタンク3
5の外部に備えている。導出口47の付近に同様の手段
45を設けてもよい。図6に示す場合には、IPA蒸気
を使用する。前記手段として、場合によっては他のガス
と混合したIPAから成る蒸気をブローする管49を利
用することができる。タンクの導入口及び/または導出
口の雰囲気を前記蒸気で飽和させることができる。タン
クの導出口に蒸気流51を作用させることによって、基
材41を乾燥状態で取り出すことができる。導出口にお
ける表面張力を変化させるのにマランゴニ効果(Mar
angoni effect)を利用する。
N2を使用する。N2ブローそのものに乾燥効果がある。
従って、基材の乾燥にはN2ブローの力を利用するかマ
ランゴニ効果を利用するか、この両者の効果を併用する
か任意に選択すればよい。
管作用を利用することによって導入出口に圧力を低下さ
せるという手段も考えられる。そのためには、垂直方向
の隔壁を利用して毛管作用を発生させ、これによって液
をタンク内に保持すればよい。この方式を本発明装置の
第3実施例として図8に示した。タンク55内に設けた
隔壁57が毛管作用を助長し、導入出口59,61付近
における液圧を低下させる。
いが)幅が僅か数ミリメートルの毛管規模のタンクを使
用する方式が考えられる。基材をタンク内で処理する際
に、幅が僅か数ミリメートルの線状の液が基材と接触す
ることになる。他の変更態様として、高さが僅か数ミリ
メートルのタンクを使用し、毛管作用で液がタンク内に
保持されるようにする方式が考えられる。
して出口及び入口と環境との間に小さい差圧を発生させ
る方式も考えられる。この実施態様を図9に示した。タ
ンク61は、クリーニング液またはエッチング液67の
入口63及び出口65を有する。図示のように垂直板6
9を挿入することによって液流を案内する。ポンプ75
を出口に連結して液を吸引することによって、出口付近
の液圧を低下させる。板69を基材77に充分接近させ
ると、基材表面付近における液の流速が新鮮な液の供給
を促進するのに充分な流速となる。
の一方の側壁に、導出口が他方の側壁にそれぞれ形成さ
れ、基材がほぼ水平に装置を通過する。導出口だけが液
面よりも下方に位置して液と接触し、導入口は液と接触
しないように構成してもよい。(図示しないが)導入口
をタンクの底壁に、導出口をタンクの頂壁にそれぞれ形
成し、基材がほぼ垂直に装置を通過するように構成する
ことも可能である。
80に部屋81を隣接させる。前記部屋81は、前記基
材の導入出口を有し、前記部屋81には前記環境内の圧
力よりも高い圧力のガスまたはガス混合物が満たされて
おり、タンク80内の前記液の上方における圧力は、前
記環境の圧力と等しいか、またはそれよりも低い。前記
部屋81の導入出口は、前記タンク80の導入出口と同
じ高さに位置することが好ましい。
くはガス流を前記環境の圧力よりも高い圧力に維持する
ことによって、部屋81内に過圧を発生させる。
したが、本発明は図示の実施例に限定されるものではな
い。即ち、本発明は請求の範囲を逸脱しない限り、図示
例以外の実施態様をも包含する。例えば、装置を傾斜さ
せることによってタンクの導入口の機能を改善し、タン
クへの基材導入を容易にすることができる。この実施態
様を図10に示した。このように実施すれば、基材を装
置に導入しながら導入口にマランゴニ乾燥効果などを作
用させる必要がなくなる。
る。
直断面図である。
図である。
る。
る。
る。
面図である。
施例を示す垂直断面図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 平坦な基材のための開口を有するタンク
を含み、前記タンクが少なくとも1種類のクリーニング
またはエッチング液を収容して環境内に設置され、前記
開口が液面よりも下方に位置している、前記基材の湿式
クリーニングまたはエッチングのための装置において、
前記環境が主としてガスまたは混合ガスから成り、前記
装置が前記タンクの開口から前記環境へ前記液が漏出す
るのを防止する手段を含むことを特徴とする前記装置。 - 【請求項2】 前記手段を、液が前記液の表面張力及び
/または毛管作用によって前記開口からの漏出を防止さ
れるように前記開口を狭く寸法設定することによって実
現することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記開口が、前記基材の厚さよりも僅か
に広いことを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記開口が、前記基材の厚さよりも僅か
に広く、タンク壁の厚さよりも長い流路を画成している
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 前記開口が、前記基材の厚さよりも僅か
に広く、前記環境に向かって収斂する流路を画成してい
ることを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 【請求項6】 前記手段が、前記タンクと隣接する部屋
から成り、前記部屋が前記基材を導入出するための開口
を有し、前記部屋に前記環境内の圧力よりも高い圧力の
ガスまたは混合ガスが満たされていることを特徴とする
請求項1に記載の装置。 - 【請求項7】 前記手段が、前記液の上方に位置してい
て、前記環境内の圧力よりも低い圧力のガスまたは混合
ガスで満たされている前記タンクの第2部分から成るこ
とを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 【請求項8】 前記手段が、タンクの前記第2部分と連
通してガスを吸引することにより、前記第2部分内のガ
ス圧を低下させ、さらには開口付近の液圧を低下させる
ポンプを含むことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 前記手段が、毛管作用を助長して開口付
近の液圧を低下させるためのタンク内部に設けた隔壁か
ら成ることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に
記載の装置。 - 【請求項10】 前記液が、化学薬品希釈液であること
を特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の装
置。 - 【請求項11】 前記手段が、前記開口に向かってガス
流を送るためのタンクの外部に設けた手段から成ること
を特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の装
置。 - 【請求項12】 前記ガス流が、混合ガス流中の1成分
としてN2を含むことを特徴とする請求項11に記載の
装置。 - 【請求項13】 前記ガス流が、前記開口において前記
基材の表面で凝縮しない蒸気から成り、前記蒸気を、前
記液と混合可能であり、かつ前記液と共に前記液単独の
表面張力よりも低い表面張力を有する混合液を形成する
物質の群から選択したことを特徴とする請求項11に記
載の装置。 - 【請求項14】 蒸気が、IPAを含むことを特徴とす
る請求項13に記載の装置。 - 【請求項15】 前記装置が、導入口及び導出口を有
し、前記導入口が前記タンクの第1側壁に形成され、前
記導出口が前記タンクの第2側壁に形成され、前記基材
がほぼ水平に前記装置を通過することを特徴とする請求
項1〜14のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項16】 前記装置が、導入口及び導出口を有
し、前記導入口が前記タンクの底壁に形成され、前記導
出口が前記タンクの頂壁に形成され、前記基材がほぼ垂
直に前記装置を通過することを特徴とする請求項1〜1
5のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項17】 前記平坦な基材が、半導体ウェーハで
あり、前記環境がクリーンルームであることを特徴とす
る請求項1〜16のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項18】 前記装置が、前記基材の製造ラインの
一部である処理チェンバに隣接し、前記基材が、前記装
置内から前記処理チェンバに移送されることを特徴とす
る請求項1に記載の装置。 - 【請求項19】 少なくとも1種類のクリーニングまた
はエッチング液で満たされているタンク内で平坦な基材
を湿式でクリーニングまたはエッチングする方法におい
て、前記方法が、 −気体環境内から前記タンクへ、前記液の表面よりも下
方のレベルにおいて前記基材を導入し; −前記液が前記タンクから漏出するのを防止しながらタ
ンクから前記気体環境へ前記基材を導出する工程から成
ることを特徴とする前記方法。 - 【請求項20】 タンク内の液の上方にガスが存在し、
前記ガスをタンクから吸引することによってタンク内の
圧力を低下させることを特徴とする請求項19に記載の
方法。 - 【請求項21】 タンクから液を吸引することによって
開口付近の液圧を低下させることを特徴とする請求項1
9に記載の方法。 - 【請求項22】 タンクの外側から前記開口へ向かって
ガス流を送ることにより、前記ガス流で基材を乾燥さ
せ、タンクから液が漏出するのを防止することを特徴と
する請求項19〜21のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項23】 気体環境内からクリーニングまたはエ
ッチング液で満たされているタンクへ平坦な基材を移送
する工程から成る、前記平坦な基材を湿式でクリーニン
グまたはエッチングする方法において、導入口から前記
基材を前記タンクに導入し、液面よりも下方に位置する
導出口を介して前記基材を前記タンクから導出し、均一
な速度で前記液中を通過させることによって、前記基材
のほとんどすべての部分を同じ時間にわたって前記液に
露出させることを特徴とする前記方法。
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2006096P | 1996-06-24 | 1996-06-24 | |
| US2037396P | 1996-06-25 | 1996-06-25 | |
| EP60/020,373 | 1996-12-20 | ||
| EP60/020,060 | 1996-12-20 | ||
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