JP2000012495A - 半導体ウエハー等の表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理媒体が没入状に浸漬されて表面処理
が施される処理液の槽内における温度分布の均一性を実
現して、バラツキ（処理ムラ）のない表面処理を可能な
らせしめて品質が良く、しかも製造歩留まりが高い半導
体ウエハー等の表面処理装置を提供することにある。 【解決手段】被処理媒体Ｗが垂直並列状に収容されると
共に処理液Ｍが循環方式にて底部から送り込まれながら
貯溜される内槽１の少なくとも側面を包囲し、且つ被処
理媒体Ｗが没入状に浸漬するその上部側からオーバーフ
ローされる処理液Ｍを、内槽１の側面全体に接触する水
位高さＬにて貯溜し且つ該水位高さＬを保ちながら受け
取る外槽２を設け、この外槽２とこの外槽２内に貯溜さ
れる処理液Ｍにて内槽１を保温することで、該内槽１内
における処理液Ｍの各分布位置の温度の均一性が保証さ
れるようにしたことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェハ
ー、液晶用ガラス基板、化合物半導体ウェハー等の被処
理媒体の表面を薬液等の処理液を用いて洗浄、或いはエ
ッチング等の表面処理を行うために使用される半導体ウ
ェハー等の表面処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られているこの種の表面処理
装置は、例えば図５に例示したように、被処理媒体Ｗが
垂直並列状に収容されると共に処理液Ｍが循環方式にて
貯溜される処理槽１０の上部開口側に、当該側面を包囲
するように受樋２０を設け、この受樋２０と前記処理槽
１０との双方の底部を循環流路３０にて接続すると共
に、循環流路３０の流路途中には処理液Ｍの温度を設定
温度に保持する加熱（加温）と処理液中から不純物を取
り除く濾過を行う循環垣温系４０を具備し、処理液Ｍを
底部から処理槽１０内に被処理媒体Ｗが没入状に浸漬す
る水位まで送り込みながら、処理液Ｍ（オーバーフロー
水）を処理槽１０の上部開口から受樋２０側にオーバー
フローさせながら被処理媒体Ｗの表面の洗浄、或いはエ
ッチング等の表面処理を行うように構成されている。

【０００３】因みに、所要の温度（℃）に加温された処
理液中に被処理媒体を没入状に浸漬させた状態で尚且つ
被処理媒体の表面に処理液を所要の流速（m/s）にて接
触させながら行うこの種の表面処理方法においては、被
処理媒体の表面全体に対する反応速度の均一性を保つこ
とが非常に重要な要素であり、それが製造歩留まりに大
きく影響を与えるものである。

【０００４】つまり、処理槽の底部から同槽内に送り込
まれた処理液が受樋側にオーバーフローされる処理槽の
上部開口側へと流れる過程で、被処理媒体の表面との接
触により化学反応を起こし、この化学反応により表面の
洗浄、或いはエッチング等の表面処理が成されるもので
あるが、この化学反応の反応速度は処理液の温度（℃）
や被処理媒体の表面に接触しながら流れる処理液の流速
（m/s）によって大きく左右されるものである。特に、
被処理媒体の表面に接触しながら流れる処理液の該表面
各所における温度分布等にバラツキが生じると、それに
平行して被処理媒体の表面各所における反応速度にもバ
ラツキが生じ、その反応速度差による処理ムラが生じる
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来装置は受樋で囲まれている処理槽の上部開口側を除く
その側面及び底部は直接外気と接触することになること
から、外気（室温）に左右され易く、処理槽内における
上部開口側とその下部側、そして、槽壁に近い部分とそ
の槽内中心部とでは処理液の温度の均一性は保証されな
い。何故ならば、処理槽の下部側、そして槽壁に近い部
分は外気が直接触れる槽壁を介しての熱交換（温度降
下）が激しく、そのために、図示したＡ点，Ｂ点，Ｃ
点，Ｄ点，Ｅ点等の各分布位置における処理液の温度に
バラツキが生じ易いものである。

【０００６】又、この温度分布のバラツキ現象は処理す
る被処理媒体の大きさ（直径や幅等）が大きくなればな
る程、深刻な影響を及ぼす。現在の被処理媒体、例えば
シリコンウエハーの主流は６inchと８inch（φ200mm）
であるが、今後はφ300mm等の大きなシリコンウエハー
の処理においては温度分布のバタツキによる化学反応の
反応速度差が深刻に影響を及ぼす。つまり、被処理媒体
の中心部とその周縁部（前述したＡ点とＢ点）では化学
反応の反応速度差が深刻に影響を及ぼすこととなり、そ
の製造歩留まりを下げるばかりか、品質面においても影
響を受けることとなる。

【０００７】因みに、処理槽の材質は使用する薬液等か
ら影響を受け難い石英等からなる。又、処理槽内におけ
る処理液の温度（℃）は使用する条件や処理する被処理
媒体の種類によって異なるが、目標温度としては５〜17
0℃の範囲が好ましいとされている。

【０００８】本発明はこの様な従来事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とする処は、被処理媒体が没入状に
浸漬されて表面処理が施される処理液の槽内における温
度分布の均一性を実現して、バラツキ（処理ムラ）のな
い表面処理を可能ならせしめて品質が良く、しかも製造
歩留まりが高い半導体ウエハー等の表面処理装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を達成するための手段】課題を達成するために本
発明は、多数枚の被処理媒体が垂直並列状に収容される
と共に処理液が循環方式にて底部から送り込まれながら
貯溜される内槽の少なくとも側面を包囲し、且つ被処理
媒体が没入状に浸漬するその上部側からオーバーフロー
される処理液を、内槽の側面に接触する水位高さにて貯
溜し且つ該水位高さを保ちながら受け取る外槽を設け、
更にこの外槽と前記内槽との双方の底部を循環流路にて
接続してなることである。又、外槽により包囲されてい
ない内槽の底部に加熱又は保温手段を付設したことであ
る。加熱手段としてはヒーター等の発熱体が望ましい。
又、内槽の側面のみならずその底部を包囲するように外
槽を設けたことである。又、外槽の底部及び側面を包囲
するように保温手段を付設したことである。又、内槽の
底部、外槽の底部及び側面に付設する前記保温手段とし
ては処理液による損傷等を受け難い材料からなる断熱
材、又は外気との接触を防ぐ空気断熱層等が望ましい。
又、外槽が、内槽からオーバーフローされる余分な処理
液を受け取る上部開口側を内槽の側面から離した拡開形
とし、該上部開口側を除く部分を内槽の側面に沿うよう
に近づけた絞り形状とする縦断略クランク形状に形成さ
れていることである。

【００１０】而して、上記した技術的手段によれば、循
環方式によって内槽の底部から同槽内に送り込まれ、垂
直並列状に収容されている被乾燥媒体の表面に接触しな
がら上部へと流れてきた処理液はその上部側から外槽側
へオーバーフローされる。外槽側にオーバーフローされ
た処理液は内槽の側面に接触する水位高さにて外槽内に
貯溜された状態に保たれ、同外槽の底部から循環方式に
よって内槽へと送り込まれる。それにより、内槽の側面
は包囲する外槽並びに同側面に接触する水位高さにて貯
溜されている処理液によって外気との接触が阻止され且
つ保温される。又、内槽は、その底部に付設されている
加熱又は保温手段、特にヒーター等の発熱体からなる加
熱手段によってその底部側から効果的に加温される。
又、内槽は、側面のみならず底部をも外槽並びに底部か
ら側面に接触する水位高さにて貯溜されている処理液に
よって外気との接触が阻止された状態で保温される。
又、内槽からオーバーフローされた処理液が貯溜される
外槽は、その側面及び底部に付設されている断熱材等か
らなる保温手段により、外気との接触（熱交換）が阻止
されることは勿論、槽壁からの放熱を阻止することがで
きることで、外槽内の処理液の温度低下を防ぐことがで
きる。つまり、内槽内の処理液の温度分布は均一に保た
れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の具体例を図面に基
づいて説明する。図１は請求項１に係る本発明表面処理
装置の実施の一例を示した概略図で、１は被処理媒体Ｗ
を垂直並列状に収容されると共に処理液Ｍが循環方式に
て貯溜される内槽、２は内槽を包囲するように付設され
る外槽、３は内槽１と外槽２との双方の底部を接続し、
被処理媒体Ｗが没入状に浸漬するその上部側から外槽２
内にオーバーフローされた処理液Ｍを循環方式にて内槽
１内へと送り込む循環流路であり、この循環流路３の流
路途中には循環垣温系４を具備してなる。

【００１２】内槽１は、多数枚の被処理媒体を図２に示
したように、適宜の間隔をおいて垂直並列状に収容し得
る大きさを有する平面略矩形状で且つ被処理媒体Ｗを没
入状に浸漬し得る深さを有する上部開口の有底箱型に形
成され、中央に向けて傾斜するその底部中央に接続した
循環流路３によって底部中央から処理液Ｍが送り込まれ
るようにしてなる。又、この内槽１の底部裏面には加熱
又は保温手段、図においては加熱手段５が付設されてお
り、内槽をその底部から加熱保温するようにしてなる。
加熱手段５としてはヒーター等の発熱体が望ましい。
又、内槽１内の底部には整流板６が付設されており、底
部中央から循環送り込まれてくる処理液Ｍが全ての被処
理媒体Ｗの表面に対し、効果的な化学反応が得られる流
速（m/s）にて接触しながら流れるようにしてなる。

【０００１３】外槽２は、内槽１の槽壁の外気（室温）
との接触を防ぐと共に該槽壁を保温し、内槽１内の処理
液Ｍの温度降下を防ぐ役目を成すもので、内槽１の側面
全面を、適宜の間隔をおいて包囲し得るように内槽より
も一回り程大きい上部開口の箱型に形成され、その底部
を内槽１の底部に固着連設せしめた状態で内槽の回りに
付設せしめて、内槽１からオーバーフローされる処理液
Ｍを貯溜し得る程度の空間が内槽１との間に確保形成し
てなる。又、この外槽２は図示したように、内槽１から
オーバーフローされる処理液Ｍを受け取る上部開口側を
内槽１から離した拡開形状とし、該上部開口側から内槽
１との連設底部に至る部分を内槽１の側面に沿わせるよ
うに近づけた絞り形状とする槽壁を縦断面略クランク形
状に形成し、その連設底部に循環流路３を接続してな
る。つまり、内槽１の側面に接触する水位高さＬにてオ
ーバーフローされてくる処理液Ｍを貯溜し且つ該水位高
さＬを保持しながら処理液Ｍを、内槽１内へとその底部
側から循環方式にて送り込むようにしてなる。

【００１４】因みに、循環流路３の循環垣温系４は、処
理液Ｍの温度を設定温度に加熱（加温）する加熱手段
と、例えば化学反応によって被処理媒体Ｗから取り除か
れた有機又は無機物等の不純物を処理液Ｍ中から取り除
く濾過手段とを備え、更に外槽２内の処理液Ｍを内槽１
内へと所要の流速にて循環送り込むための流速可変調節
式のポンプ手段等を備えてなるものである。

【００１５】次に、以上の如く構成した表面処理装置に
よる被処理媒体Ｗの表面処理方法を説明すると、所要の
温度（℃）、例えば２２℃位に設定加温された処理液Ｍ
が循環方式にて貯溜されると共に、電気ヒーター等の発
熱体からなる加熱手段５にて底部から加熱保温されてい
る内槽１内に多数の被処理媒体Ｗを垂直並列状に収容セ
ットし、循環垣温系４を作動させる。すると、内槽１内
にはその底部から送り込まれる処理液Ｍによって同槽１
の上部開口側へと被処理媒体Ｗの表面に所要の流速にて
接触しながら流れる処理液Ｍの流れが発生すると共に、
上部開口側へと流れてきた処理液Ｍは外槽２側へオーバ
ーフローされる。外槽２内へオーバーフローされた処理
液Ｍが内槽１の側面に接触する水位高さＬにて外槽２内
に貯溜され且つ該水位高さＬが保たれた状態で外槽２の
底部から循環流路３によって内槽１内へとその底部から
送り込まれる循環方式にて被処理媒体Ｗの洗浄、或いは
エッチング等の表面処理が行われる。

【００１６】従って、上記した表面処理装置によれば、
内槽１の底部は加熱手段５によって加熱保温されると共
に、その側面は全面を包囲する外槽２並びに同側面の略
全面に接触する水位高さＬにて外槽２内に貯溜されてい
る処理液Ｍによって外気との接触が阻止された状態で保
温されることから、内槽１の槽壁が外気との接触により
冷やされ、該槽壁に近い部分の処理液Ｍの温度が熱交換
により降下されることがなくなる。それにより、図示し
たＡ点，Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点，Ｅ点等の各分布位置におけ
る内槽１内の処理液Ｍの温度分布の均一性が保証される
ことから、被処理媒体Ｗの表面全体には略同一の反応速
度で進行する化学反応が起こり、該表面全体の洗浄、或
いはエッチング等の表面処理が略同時に行われる。

【００１７】図３は、請求項１及び３に係る本発明表面
処理装置の実施の一例を示した概略図であり、斯かる実
施例においては外槽２により内槽１を包囲するその包囲
形態を変えた以外の構成においては前述した実施例詳述
と基本的に同じことから同じ構成部分に同じ符号を用い
ることでその説明は省略する

【００１８】然るに、斯かる実施例における外槽２は底
部を有し且つ槽壁を前述した実施例詳述のように縦断面
略クランク形状に形成した有底箱型に形成され、内槽１
の底部及び側面を包囲するように付設してなるものであ
る。

【００１９】而して、斯かる実施例の表面処理装置によ
れば、被処理媒体Ｗの洗浄、或いはエッチング等の表面
処理は前述した実施例詳述と同様に行われる。そして、
内槽１の底部及び側面は全面を包囲する外槽２並びに同
底部から側面の略全面に接触する水位高さＬにて外槽２
内に貯溜されている処理液Ｍによって外気との接触が阻
止された状態で保温されることから、内槽１の槽壁が外
気との接触により冷やされ、該槽壁に近い部分の処理液
Ｍの温度が熱交換により降下されることがなくなる。そ
れにより、図示したＡ点，Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点，Ｅ点等の
各分布位置における内槽１内の処理液Ｍの温度の均一性
が保証されることから、被処理媒体Ｗの表面全体には略
同一の反応速度で進行する化学反応が起こり、該表面全
体の洗浄、或いはエッチング等の表面処理が略同時に行
われる。

【００２０】図４は、請求項１及び請求項３乃至４に係
る本発明表面処理装置の実施の一例を示した概略図であ
り、斯かる実施例においては前述した外槽２による内槽
１の包囲形態において外槽２の底部及び側面に包囲する
ように保温手段７を付設した以外の構成においては前述
した実施例詳述と基本的に同じことから同じ構成部分に
同じ符号を用いることでその説明は省略する。

【００２１】然るに、斯かる実施例においては内槽１の
底部及び側面を包囲するように付設した外槽２の底部及
び側面に、処理液Ｍによる損傷等を受け難い材料からな
る断熱材、又は外気との接触を防ぐ空気断熱層等、図に
おいては断熱材からなる保温手段７を付設してなるもの
である。

【００２２】而して、斯かる実施例の表面処理装置によ
れば、被処理媒体表面の洗浄、或いはエッチング等の表
面処理は前述した実施例詳述と同様に行われる。そし
て、内槽１の底部及び側面は全面を包囲すると共に、底
部及び側面が断熱材からなる保温手段７により保温され
ている外槽２並びに同底部から側面の略全面に接触する
水位高さＬにて外槽２内に貯溜されている処理液Ｍによ
って外気との接触が阻止された状態で保温されることか
ら、内槽１の槽壁が外気との接触により冷やされ、該槽
壁に近い部分の処理液Ｍの温度が熱交換により降下され
ることがなくなる。それにより、図示したＡ点，Ｂ点，
Ｃ点，Ｄ点，Ｅ点等の各分布位置における内槽１内の処
理液Ｍの温度の均一性が前述した各実施例詳述よりもよ
り一層確実に保証されることになることから、被処理媒
体Ｗの表面全体には略同一の反応速度で進行する化学反
応が起こり、該表面全体の洗浄、或いはエッチング等の
表面処理が略同時に行われる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の半導体ウエハー等の表面処理装
置は叙上の如く構成してなることから下記の作用効果を
秦する。 ．循環方式によって内槽の底部から同槽内に送り込ま
れ、垂直並列状に収容されている被乾燥媒体の表面に接
触しながら上部へと流れてきた処理液はその上部側から
内槽の側面を包囲する外槽内へオーバーフローされ、該
外槽内に内槽の側面に接触する水位高さＬにて貯溜され
ると共に、同水位高さＬが保たれた状態で外槽の底部か
ら内槽へと循環方式によって送り込まれるように構成し
てなることから、内槽は外槽によって外気との接触が阻
止され、しかも、側面の略全面に接触する水位高さＬに
て外槽内に貯溜される処理液によって保温される。よっ
て、内槽内における処理液の温度分布の均一性が保証さ
れる。

【００２４】．請求項２によれば、前述したのよう
に外槽及び該外槽内に貯溜されている処理液によって側
面が保温される内槽を、加熱又は保温手段によって底部
側から更に加温し得るように構成してなることから、内
槽内における処理液の温度分布の均一性が更に高い確実
で保証される。

【００２５】．請求項３によれば、外槽及び該外槽内
に貯溜されている処理液によって内槽を、その側面のみ
ならず底部をも外気との接触が阻止され、しかも、処理
液によって保温し得るように構成してなることから、内
槽内における処理液の温度分布の均一性が前述したと
同様の確立で保証される。

【００２６】．請求項４によれば、内槽からオーバー
フローされた処理液が、その底部から側面の略全面に接
触する水位高さＬにて貯溜される外槽の側面及び底部は
保温手段によって保温された状態で内槽を包囲するよう
に構成してなることから、外槽内の処理液の温度降下を
防ぐことができる。つまり、内槽内の処理液の温度分布
の均一性がより一層効果的に保証される。

【００２７】従って、本発明によれば、被処理媒体を没
入状に浸漬された状態で洗浄、或いはエッチング等の表
面処理が施される槽内における処理液の温度分布の均一
性が保証されるようにしてなることから、被処理媒体の
表面全体に略同一の反応速度で進行する化学反応が起こ
り、該表面全体の表面処理が略同時に行われる。よっ
て、従来装置のようにバラツキ（処理ムラ）等が生じる
ことなく、効果的な表面処理を可能ならせしめて品質が
良く、しかも製造歩留まりの高い画期的な半導体ウエハ
ー等の表面処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１に係る本発明表面処理装置の実施の
一例を示した概略図

【図２】 同縦断概略図

【図３】 請求項１及び３に係る本発明表面処理装置の
実施の一例を示した概略図

【図４】 請求項１及び請求項３乃至４に係る本発明表
面処理装置の実施の一例を示した概略図

【図５】 従来例を示した表面処理装置の該略図

【符号の説明】

１…内槽 ２…
外槽 ３…循環経路 ４…
循環垣温系 ５…加熱手段 ７…
保温手段 Ｗ…被処理媒体 Ｍ
…処理液

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理媒体が垂直並列状に収容されると
   共に処理液が循環方式にて貯溜される内槽の少なくとも
   側面を包囲し、且つ被処理媒体が没入状に浸漬するその
   上部側からオーバーフローされる処理液を、内槽の側面
   に接触する水位高さにて貯溜し且つ該水位を保ちながら
   受け取る外槽を設けたことを特徴とする半導体ウエハー
   等の表面処理置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の表面処理置において、 内槽の底部に、加熱又は保温手段を付設したことを特徴
   とする半導体ウエハー等の表面処理装置
3. 【請求項３】 請求項１記載の表面処理置において、 内槽の底部を包囲するように外槽を設けたことを特徴と
   する半導体ウエハー等の表面処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の表面処理置において、 外槽の底部及び側面を包囲するように保温手段を付設し
   たことを特徴とする半導体ウエハー等の表面処理装置