(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス雰囲気中に配置され、処理流体（２０）を含み、基板（３）を直線的に導通させるために処理流体の表面より下に位置し、プロセス容器（８）中に存在する処理流体（２０）の流出を防げるような形状を有する少なくとも２つの開口（１５、１６）を含み、開口（１５、１６）より下に処理流体の流入部（２２）を有し、更に、開口（１５、１６）より上に処理流体のオーバフロー部（１７、４２、４４）を有する、少なくとも１つのプロセス容器（８）を備えた、基板（３）を処理するための装置（１）であって、
プロセス容器（８）は、開口（１５、１６）と、流入部（２２）と、オーバフロー開口（１７）とを備えた容器ボディ（１４）で形成され、
オーバーフロー開口（１７）は、密閉されたオーバーフロー容器（４２）により囲まれ、オーバーフロー容器（４２）は、開口（１５、１６）より上に、シールするように容器ボディ（１４）の外部周囲に取り付けられ、
オーバフロー開口（１７）とオーバーフロー容器（４２）はオーバーフロー部を形成し、そして容器ボディ（１４）と共に処理流体の表面上に閉じた空間（４０）を形成し、
閉じた空間（４０）中で負圧を形成するユニット（３７）を有することを特徴とする、基板を処理するための装置。
【請求項２】
オーバフロー部が高さ調整可能である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ほぼ水平に配置されたディフューザプレート（２２）がプロセス容器（８）内に設けられている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの開口（１５、１６）の下方に取り付けられた滴受け樋（３０）がプロセス容器（８）の外周面に設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
集滴部材が滴受け樋に設けられている、請求項４記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの超音波装置（２４、２６）がプロセス容器（８）内に設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
超音波装置（２４、２６）が、２つの開口（１５、１６）の一方から他方に向かう基板の移動方向と直交するように、プロセス容器（８）の全幅にわたって延在している、請求項６記載の装置。
【請求項８】
超音波装置（２４、２６）がその背面側で、プロセス容器（８）中で底部から上方に向かう流体の流れに対して流体力学的な形を形成するために斜めに面取りされている、請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
互いに向き合う少なくとも２つの超音波装置（２４、２６）が設けられており、該両超音波装置（２４、２６）の少なくとも１つがそれぞれ、高さ方向に開口部より上もしくは下に位置するように成っており、その結果、基板（３）が、超音波装置（２４、２６）の間を通って移動可能である、請求項６から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
プロセス容器（８）の出口開口（１６）を取り囲こむ乾燥室（３２）に、処理流体（２０）の表面張力を減少させる液体を導入するための装置（３４、３５）が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
相前後して配置された複数のプロセス容器（８）が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
プロセス容器（８）が、種々異なる処理流体（２０）を有している、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
プロセス容器（８）の間に湿式処理装置（４）が設けられている、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、基板を処理するための装置であって、ガス雰囲気内に配置された、処理流体を有する少なくとも１つのプロセス容器が設けられていて、このプロセス容器が、基板を直線的に導通させるために、処理流体表面より下に位置する、常に開放されている少なくとも２つの開口を有している形式のものに関する。
【０００２】
例えば欧州特許公開第０８１７２４６号明細書により公知である、このような形式の装置は処理流体がプロセス容器内に留まったまま移動しない静的なシステムである。そのため、容器内で行われるプロセスは処理流体の汚染により、特に基板を直線的に導通する領域に影響を及ぼすことになる。したがって基板の良好で均質な処理は可能ではない。
【０００３】
さらに特開平５−２９１２２３号公報に基づき、上方から処理流体を充填可能なプロセス容器が２つの側方開口を有している形式の、基板を処理するための装置が公知である。この装置において開口はそれぞれ、処理中に処理流体の流出を防止するために閉鎖部材によって閉鎖可能である。このプロセス容器の底部には処理流体のための流出部が設けられている。
日本アブストラクト（Ｐａｔｅｎｔ  Ａｂｓｔｒａｃｔ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ）のＶｏｌ．１３，Ｎｏ．１９９（Ｅ−１５３４），１９９４年４月７日、ならびに特開平０６−００５５７７号公報に基づき基板洗浄装置が公知である。この装置では基板が、直線的に処理流体で充填された処理容器を通過するようにガイドされている。この処理容器は処理流体表面より下に位置する２つの導通開口を有している。これらの導通開口は基板の処理中、処理流体の流出を防止するために、相応する閉鎖部材によって閉鎖されている。基板を漕に導入する間、もしくは基板を漕から導出する間、基板を導通させるためにこの閉鎖部材は開放される。
さらに日本アブストラクト（Ｐａｔｅｎｔ  Ａｂｓｔｒａｃｔ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ）のＶｏｌ．１５，Ｎｏ．１４３（Ｅ−０４５），１９９１年４月１１日、ならびに特開平０３−０２００３１号公報に基づき、処理流体で充填された処理容器を有する超音波洗浄装置が公知である。この処理容器は高さ調整可能なオーバフロースライダを有している。このオーバフロースライダは流体レベルの高さを調節し、さらに超音波の特性に影響を与える。
【０００４】
本発明の課題は上記した従来技術から出発して、冒頭に記載した形式の装置を改良して、簡単かつコスト安な形式でより均質に基板の処理を行うことができるような装置を提供することである。
【０００５】
この課題を本発明では、ガス雰囲気中に配置された、処理流体を有する少なくとも１つのプロセス容器が設けられており、該プロセス容器が、基板を直線的に導通させるために、常に開放されている少なくとも２つの開口を有している形式の、基板を処理するための装置において、開口より下に位置する流入部と、開口より上に位置するオーバフロー部とが設けられており、プロセス容器とオーバフロー容器とが閉じられており、プロセス容器内に負圧を形成するための装置が設けられていることによって解決した。この処理流体用のオーバフロー部によって、プロセス容器を通しての処理流体の貫流案内が可能になる。これによりプロセス容器の所定の領域、特に基板の直線的な導通領域において高められる不純物堆積が防止されるか、もしくは洗浄媒体の濃度変動（洗浄中の消費）もまた補償される。したがって改良され均質化された、基板の処理は保証される。さらにオーバフロー部によって、処理中に簡単かつコスト安な形式でほぼ均一な処理流体レベルを、ひいては開口部に生じる、処理流体レベルの均一な圧力を保証することができる。処理流体の流れに関わらず均一な圧力によって、処理流体がプロセス容器から流れ出ることを簡単な形式で防止することができる。
閉じられたプロセス容器とオーバフロー容器との組合せによって、処理流体表面の上方に形成される共通の空気室に真空を形成することができる。真空によって負圧を処理流体表面より下に位置する開口に生ぜしめ、その結果、処理流体の流出を防止することができる。処理流体の上方にある空気室には有利な形式では均一な真空が設けられる。例えば種々異なる処理処理流体によって（種々異なる密度に基づいて）開口部に生じる圧力変化を、真空の変化によって調整することができる。
【０００６】
本発明の特に有利な実施例では、プロセス容器内の処理流体レベルを変えるためにオーバフロー部が高さ調節可能である。特に、プロセス容器内において、種々異なる密度を有する種々異なる処理流体を用いて処理することができ、また同じ流体レベルにおいて処理流体表面の下方に位置する開口部に種々異なる圧力特性が得られると有利である。この圧力特性を高さ調節可能なオーバフロー部によって調整することができ、その結果開口部からの処理流体の流出を防止することができる。
【０００８】
プロセス容器内における均一で均質の流れのために、処理流体は有利な形式ではほぼ水平に配置されたディフューザプレートを介してプロセス容器内に導入可能である。本発明の別の実施例では、場合によってプロセス容器から流出する処理流体がプロセス容器の周辺部を汚染するのを防止するために少なくとも１つの開口部の下方においてプロセス容器の外周面に滴受け樋が取り付けられている。
【０００９】
本発明の有利な実施形態では、基板を超音波で処理するために、特に洗浄過程を促進するために、少なくとも１つの超音波装置がプロセス容器内に設けられている。この際、超音波装置は基板の全面にわたる基板の均一な超音波処理を行うために、有利にはプロセス容器の全幅にわたって基板の移動方向に対して垂直にかつ旋回可能に延在している。プロセス容器内で処理流体の均一かつ均質な流れを得るために、超音波装置は有利な形式では流動的な形を有している。言い換えればこの超音波装置は流れ方向で僅かにしか流れ抵抗を有していない。基板両面の良好で均一な処理のために有利な形式では基板が、少なくとも２つの超音波装置の間を通って移動可能である。
【００１０】
本発明の別の実施形態では、プロセス容器の出口開口を取り囲む乾燥室に、処理流体の表面張力を減少させる液体を導入するための装置が設けられている。乾燥室を出口開口に設けることによって、すでに処理された基板を直接プロセス容器から取り出す際にマランゴニ効果により乾燥させることができる。この乾燥室は有利な形式ではほぼ閉じされた系を形成しており、これによりウェーハ導出時における均質なＮ２／ＩＰＡ雰囲気が保証される。
【００１１】
本発明の別の有利な実施形態では、相前後して配置された複数のプロセス容器が設けられている。これにより基板が、場合によっては異なる複数のプロセス段階を、基板の調節変更なしに実施することができる。この場合、種々異なるプロセス段階を行うために、有利な形式ではプロセス容器が種々異なる処理流体を有している。有利には、連続するプロセス段階中に基板が乾燥するのを防止するために、プロセス容器間に湿式処理装置が設けられている。これにより引き続くプロセス段階に影響することはない。有利な形式ではこの湿式処理装置は基板が大まかに洗浄されるように構成されている。これにより処理流体が一方のプロセス容器から他方のプロセス容器に到達することは防止される。
【００１２】
次に本発明を図面に示した有利な実施例に基づき詳説する。
【００１３】
図１には、本発明による処理装置の概略的な断面図が示されている。
【００１４】
図２には、処理装置の集滴部材を有する滴受け樋を拡大した詳細図が示されている。
【００１５】
図１には、湿式処理装置４とウェーハ搬送ユニット６とプロセス容器８とウェーハ搬送ユニット１０とを有する、半導体ウェーハ３のための処理装置１が示されている。基板３の処理中にウェーハは、図面では左側からウェーハ搬送ユニット６によって湿式処理装置４近傍を通って移動させられ、次いでプロセス容器８内に導入される。このウェーハは部分的にこのプロセス容器８を通り抜けて移動される。他方の側ではウェーハ３が、ウェーハ搬送ユニット１０によって収容され、プロセス容器８から引き出される。この搬送装置の詳細は重複を避けるために同出願人による同日付けで提出された「処理容器を通して半導体ウェーハを搬送するための方法および装置（Verfahren und Vorrichtung zum Transportieren eines Halbleiterwafers durch einen Behandlungsbehaelter）」というタイトルの特許明細書に記載されている。この限りにおいては、当該特許出願は本出願の対象となっている。
【００１６】
湿式処理装置４は複数のノズル１１を有している。ウェーハ３を湿式処理するために、またはすでに湿気を帯びている場合には湿気を保持するために、これらのノズル１１によって例えば純水のような液体が、ウェーハ３の少なくとも一方の表面上に飛散される。図示していないが、ウェーハ３の少なくとも一方の面を洗浄することができるように、ノズル１１をウェーハ３の移動方向とは反対に向けることもできる。ウェーハ３が下方を通過する図示した湿式処理装置４の他に、この湿式処理装置４に対向して位置する第２の湿式処理装置を設けることも可能であり、これによりウェーハ３が両湿式処理装置の間を通って移動させられ、したがってこのウェーハ３は両側から湿式処理される。
【００１７】
プロセス容器８はほぼ閉じられた容器本体１４によって形成されている。この容器本体１４は導入開口１５と導出開口１６とオーバフロー開口１７とを有している。この導入開口１５と導出開口１６とは、互いに向かい合って位置する、容器本体１４の側壁において同一平面上に形成されている。これらの開口１５，１６を有していない、容器本体１４の別の側壁はウェーハ３をプロセス容器８内でガイドするためのガイドレール１８を有している。
【００１８】
これらの開口１５，１６はオーバフロー開口１７の下方の位置にあり、ひいてはプロセス容器内にある処理流体２０の処理流体表面より下に位置している。プロセス容器８内にある処理流体２０の流出を防止するために、これらの開口１５，１６を、例えば欧州特許公開第０８１７２４６号明細書に記載されているように特別に加工成形することができる。この限りにおいては、欧州特許公開第０８１７２４６号明細書は繰り返しを避けるために本出願の対象となっている。
【００１９】
プロセス容器８の底部の領域にはほぼ水平に延在しているディフューザプレート２２が設けられている。このディフューザプレート２２を介して下方から処理流体２０がプロセス容器８に導入される。このディフューザプレート２２によって、上方に方向付けられた均一な、処理流体２０の流れがプロセス容器８内に発生する。プロセス容器８内には、全幅にわたって（図面では図面平面に対して垂直に）延在している２つの超音波装置もしくはメガソニック装置２４，２６が設けられている。これらの超音波装置２４，２６は互いに向き合っており、高さ的には開口１５，１６より下の位置にもしくは上の位置に配置されているので、ウェーハ３はプロセス容器を通って移動する際に超音波装置２４，２６の間を通して移動させられる。超音波装置２４，２６の、互いに反対に向けられている面は、プロセス容器８内で下方から上方に向かって方向付けられている液体流にできるだけ影響を与えないようにそれぞれ斜めに面取りされている。
【００２０】
場合によって開口１５から流出する処理流体を捕捉しかつ図示していない最適な形式で導出するために、導入開口１５の領域では容器本体１４の外周面に滴受け樋３０が開口１５より下の位置に設けられている。
【００２１】
流出開口１６は乾燥室３２によって取り囲まれている。この乾燥室３２は容器本体１４の外周面に取り付けられていて、組み込まれた滴受け樋を有している。乾燥室３２は開口３３を有しており、この開口３３を通してウェーハ３を移動させることができる。乾燥室３３内にはノズル３４，３５が設けられている。これらのノズル３４，３５によって処理流体の表面張力を減少させる液体を導出開口１６の領域に送ることができる。この処理流体の表面張力を減少させる液体としては例えばＩＰＡおよび高温ガス、例えば高温Ｎ２ガス等が適している。マランゴニ原理に基づき良好な乾燥効果が得られるように、処理流体の表面張力を減少させる液はノズル３４，３５によって、処理流体２０とウェーハ３との間に形成されたメニスカスに所期に放射される。この領域における表面張力を減少させるために、択一的にメニスカスを別の形式で、例えばレーザによって加熱することもできる。図２には乾燥室３２の拡大された詳細図が示されている。ここではノズル３４，３５は図面の簡略化のために省略した。図２から分かるように、乾燥室３２の下方半部には針状の部材３６が設けられている。この部材３６は集滴部材として働く。後方のウェーハ縁部において、マランゴニ効果による乾燥工程は乾燥室からの流出時に問題となる。これによりウェーハに離れにくい液体が付着し、滴が形成され得る。しかしこの滴は集滴部材３７によって導出される。この集滴部材３７はウェーハに対して例えば１ｍｍより小さい僅かな間隔をおいて、ウェーハ中央部に位置決めされている。
【００２２】
容器本体１４の上方壁部には詳しくは図示していない開口が設けられている。この開口は真空装置３７に接続されており、したがってプロセス容器８からの処理流体の流出を防止するために、処理流体２０の上方に形成された空気室４０で負圧をかけることができる。処理流体の流出を防止するために、例えば欧州特許公開第０８１７２４６号明細書に記載されているようにプロセス容器８上にもしくはプロセス容器８内に別の手段を設けることもできる。繰り返しを避けるためにこの限りではこの欧州特許公開第０８１７２４６号明細書は本出願の対象となっている。
【００２３】
オーバフロー開口１７はほぼ閉じられたオーバフロー容器４２によって取り囲まれている。このオーバフロー容器４２はシールされて容器本体１４の外周面に固定されている。オーバフロー容器４２内にもしくはプロセス容器本体１４の外壁にはオーバフロー縁部４５を規定するスライダ４４が設けられている。オーバフロー縁部４５の高さ調節、ひいてはプロセス容器８内の処理流体２０のレベルを調節するために、このスライダ４４は詳しく図示されていない装置によって垂直方向にシフト可能である。この際、調節領域はオーバフロー開口１７の上方縁部と下方縁部とによって制限される。
【００２４】
図面には１つのプロセス容器８しか図示していないが、複数のプロセス容器を相前後して配置することも可能であり、したがってウェーハ３は直線的な移動路上で複数のプロセス容器を通過することができる。種々異なる処理段階、例えばエッチング処理、中性処理および洗浄処理、ならびに乾燥処理を実施することができるように、各プロセス容器に種々異なる処理流体を充填することができる。有利な形式では、連続するプロセス段階の間に処理流体が乾燥することを防止するために、連続する各プロセス容器８の間に湿式処理装置４が設けられている。さらに基板の湿式処理によって、この基板の大まかな予備洗浄を行うことができ、したがって一方のプロセス容器から他方のプロセス容器への処理流体の持ち込みが減少される。種々異なる処理流体は概して種々異なる密度を有しているので、処理流体のレベルはスライダ４４によってその都度調節され、各導入開口１５および導出開口１６における処理流体の圧力は処理流体がプロセス容器から流出しないように調節されている。さらに開口１５，１６に生じる処理流体圧をさらに減少させるために、真空装置３７によって負圧が、処理流体上にある空気室に生ぜしめられる。この際有利には相前後して接続された全プロセス容器８が、個々の真空装置に接続されている。これらの真空装置は各プロセス容器内にそれぞれ均一な負圧を生ぜしめるか、または同じスライダ高さにおいて種々異なる負圧を生ぜしめる。処理流体の種々異なる密度によって生ぜしめられる、開口１５，１６における圧力変化はスライダ４４、ひいてはプロセス容器内の処理流体２０のレベルによって補償されるので、処理流体は開口１５，１６を介してプロセス容器８から流出することはない。
【００２５】
ウェーハの処理時にはまず、処理流体２０がスライダ４４のオーバフロー縁部４５を介してオーバフロー容器４２に流れ込むまで、ディフューザプレート２２を介して処理流体２０がプロセス容器８に導入される。常にこのディフューザプレート２２を介して処理流体はプロセス容器８に導入されるので、上方に方向付けられた均質の流れがプロセス容器内に生じる。次いで導入開口１５を介してウェーハ３はプロセス容器８内にシフトされ、部分的にプロセス容器８を通過させられる。この際ウェーハ３の表面と裏面とが超音波装置２４，２６によって超音波処理される。プロセス容器８内ではウェーハ３が側方のガイド１８によってガイドされる。ウェーハ３の前方端部がプロセス容器８をガイドされて通過した際に、処理流体２０とウェーハ３との間に生じるメニスカスに、処理流体２０の表面張力を減少する液が供給される。これによりウェーハ３は処理流体２０からの取り出し時に乾燥処理される。ウェーハ３のガイド端部は搬送ユニット１０により収容され、完全にプロセス容器８から引き出し、場合によっては次のプロセス室に搬送する。
【００２６】
本発明は有利な１実施例に基づき記載されているが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例えば乾燥室３２は別のプロセス容器が後置されているプロセス容器８では必要ではない。さらに超音波装置の正確な構成は、処理したい基板に依存して基板表面の処理のための個々の超音波装置が必要である。ディフューザプレート２２も必ずしも必要なわけではなく、このディフューザプレートの代わりにまたはディフューザプレートと組み合わせて、流入開口を有する漏斗状の底部が設けられてもよい。また真空装置３７も必ずしも必要なわけではない。なぜならば開口１５，１６に生じる圧力を別の手段、例えば毛管装置によっても制御することができるからである。この際に必要な圧力は可動なスライダ４４によって制御される。処理装置１の各特徴を組み合わせてまたはそれぞれ個々にも、つまり互いに依存させずに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による処理装置の概略的な断面図である。
【図２】  処理装置の集滴部材を有する滴受け樋を拡大した詳細図である。
【符号の説明】
１  処理装置、  ３  半導体ウェーハ（基板）、  ４  湿式処理装置、  ６  ウェーハ搬送ユニット、  ８  プロセス容器、  １０  ウェーハ搬送ユニット、  １１  ノズル、  １４  容器本体、  １５  導入開口、  １６  導出開口、  １７  オーバフロー開口、  １８  ガイドレール、  ２０  処理流体、  ２２  ディフューザプレート、  ２４，２６  超音波装置、  ３０  滴受け樋、  ３２  乾燥室、  ３３  開口、  ３４，３５  ノズル、  ３６  集滴部材、  ３７  真空装置、  ４０  空気室、  ４２  オーバフロー容器、  ４４  スライダ、  ４５  オーバフロー縁部
【図１】
0004651252.tif 000002
【図２】
0004651252.tif 000003