特許 6622407 半導体処理装置およびその方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6622407

(24)【登録日】2019年11月29日

(45)【発行日】2019年12月18日

(54)【発明の名称】半導体処理装置およびその方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20191209BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20191209BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/66 D

   H01L21/66 L

   H01L21/02 Z

【請求項の数】17

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-527196(P2018-527196)

(86)(22)【出願日】2015年12月21日

(65)【公表番号】特表2019-504478(P2019-504478A)

(43)【公表日】2019年2月14日

(86)【国際出願番号】CN2015098101

(87)【国際公開番号】WO2017088221

(87)【国際公開日】20170601

【審査請求日】2018年7月25日

(31)【優先権主張番号】201510836143.0

(32)【優先日】2015年11月25日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】516206071

【氏名又は名称】无錫華瑛微電子技術有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＷＵＸＩ ＨＵＡＹＩＮＧ ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】温 子瑛

(72)【発明者】

【氏名】王 致凱

【審査官】 安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５０７６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０２５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０００−５０１２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２９０３６２４（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３１６５５０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３９６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−００５５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４９１３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｎ １／２８

Ｈ０１Ｌ ２１／０２ −０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２−３０８

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／６７ −６８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理装置であって、
第一キャビティと第一キャビティに相対してオン位置とオフ位置との間を移動することができる第二キャビティとを含み、
第二キャビティが第一キャビティに相対して前記オフ位置に移動しているとき、第一キャビティと第二キャビティとの間にはマイクロキャビティが形成され、処理待ち半導体ウェハは前記マイクロキャビティ内に収納され、第二キャビティが第一キャビティに相対してオン位置に移動するとき、前記処理待ち半導体ウェハを取り出すか或いは収納させることができ、
第一キャビティは、当該第一キャビティから前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成される凹部通路と、外部から前記第一キャビティに貫通するとともに前記凹部通路の第一位置に連通する第一貫通孔と、外部から前記第一キャビティに貫通するとともに前記凹部通路の第二位置に連通する第二貫通孔とを含み、
第二キャビティが第一キャビティに相対して前記オフ位置に移動しており、前記処理待ち半導体ウェハが前記マイクロキャビティ内に収納されているとき、前記処理待ち半導体ウェハの１つの表面は前記凹部通路の内壁表面に当接し、このとき前記凹部通路は前記処理待ち半導体ウェハの前記表面の阻止を介して密閉通路を形成し、前記密閉通路は第一貫通孔と第二貫通孔により外部と連通していることを特徴とする半導体処理装置。

【請求項2】

流体は第一貫通孔により前記密閉通路に流入し、前記密閉通路に注入された流体は前記密閉通路の案内により前へ流動することができ、そのとき前記流体は前記処理待ち半導体ウェハの前記表面の所定の区域と接触するとともにそれを処理し、処理された前記処理待ち半導体ウェハの前記表面上の流体は第二貫通孔から流出することによりそれを取り出すことを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。

【請求項3】

第一貫通孔は、前記凹部通路に直接連通しかつ前記凹部通路より一層深く一層広い第一緩衝入口と、当該第一緩衝入口に直接連通している第一貫通孔本体とを含み、
第二貫通孔は、前記凹部通路に直接連通しかつ前記凹部通路より一層深く一層広い第二緩衝入口と、当該第二緩衝入口に直接連通している第二貫通孔本体とを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。

【請求項4】

第一緩衝入口は錐形の凹部であり、第二緩衝入口は円柱形の凹部であり、前記凹部通路の断面は、Ｕ形、Ｖ形または半円形であることを特徴とする請求項３に記載の半導体処理装置。

【請求項5】

前記凹部通路は螺旋状に形成され、第一貫通孔は前記螺旋状の凹部通路の中央区域に形成され、第二貫通孔は前記螺旋状の凹部通路の周辺区域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。

【請求項6】

第二キャビティは当該第二キャビティから前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成される凹部通路を具備し、第一キャビティの内壁表面に形成される凹部通路の凹部壁は第二キャビティの内壁表面に形成される凹部通路の凹部壁に対応することを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。

【請求項7】

第一キャビティは上キャビティであり、第二キャビティは下キャビティであるか或いは第一キャビティは下キャビティであり、第二キャビティは上キャビティであることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。

【請求項8】

前記第一キャビティから前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成される凹部
通路は複数個であり、各凹部通路には１個の第一貫通孔と１個の第二貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。

【請求項9】

第一キャビティの様々な凹部通路は前記内壁表面の複数の区域に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体処理装置。

【請求項10】

前記第一キャビティは、該第一キャビティから前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成される凹入部と、当該凹入部の低区域に位置しかつ前記第一キャビティを貫通する第一貫通孔とを含み、前記凹入部の底部の表面は前記低区域から高区域に傾斜して延伸する傾斜表面であることを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。

【請求項11】

前記第一キャビティは前記凹入部の高区域に位置しかつ前記第一キャビティを貫通する第二貫通孔を更に含み、第二キャビティは第一キャビティに相対して前記オフ位置に移動しておりかつ前記処理待ち半導体ウェハは前記マイクロキャビティ内に収納されているとき、前記処理待ち半導体ウェハの１つの表面と前記凹部通路により流体処理用空間が形成され、前記第一貫通孔と第二貫通孔は前記流体処理用空間と連通しており、前記凹入部の高区域と前記処理待ち半導体ウェハとの間の距離は前記凹入部の低区域と前記処理待ち半導体ウェハとの間の距離より短いことを特徴とする請求項１０に記載の半導体処理装置。

【請求項12】

下記（ｂ１）、（ｂ２）のいずれかと、（ａ）、（ｃ）、および（ｄ）の条件を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の半導体処理装置。
（ａ）前記凹入部は円形である
（ｂ１）前記凹入部の中心区域は低区域であり、前記凹入部の周辺区域は高区域である
（ｂ２）前記凹入部の中心区域は高区域であり、前記凹入部の周辺区域は低区域である
（ｃ）前記凹入部の周辺区域に位置している貫通孔の数量は複数個である
（ｄ）前記凹入部の底部の表面においてこの中心から周辺に延伸している径方向線は傾斜した直線であるか或いは傾斜した曲線である

【請求項13】

前記第一貫通孔の位置を原点とし、前記凹入部の辺縁の半径方向の延伸方向を正方向とし、前記傾斜曲線の形状を示す函数はｙ＝−Ｃ／ｘであり、Ｃは０より大きい常数であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体処理装置。

【請求項14】

前記第一貫通孔の位置を原点とし、前記凹入部の辺縁の半径方向の延伸方向を正方向とし、前記傾斜曲線の形状を示す函数はｙ＝Ａｌｎｘ＋Ｃであり、Ａ、Ｃは常数であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体処理装置。

【請求項15】

第一キャビティに相対して第二キャビティをオン位置に移動させるステップと、
処理待ち半導体ウェハを第一キャビティと第二キャビティとの間に搭載させるステップと、
第一キャビティに相対して第二キャビティをオフ位置に移動させるステップと、
第一貫通孔により前記凹部通路に検出流体を注入するステップと、
前記密閉通路により前記検出流体を第二貫通孔側へ流動させるステップと、
第二貫通孔から前記検出流体を取り出すステップと含むことを特徴とする請求項１〜１４のうちいずれか1項に記載の半導体処理装置に用いられる半導体処理方法。

【請求項16】

駆動流体の駆動により前記検出流体を前記密閉通路から第二貫通孔側へ流動させ、
前記検出流体は液体または気体であり、前記駆動流体は反応しにくい高純度気体または高純度液体であることを特徴とする請求項１５に記載の半導体処理方法。

【請求項17】

前記方法は、第一貫通孔により前記凹部通路に検出流体を注入する前、前記第一貫通孔により前記凹部通路に反応流体を注入することにより前記反応流体と処理待ち半導体ウェハの表面とを反応させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体
処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェハまたは類似部品の表面処理技術に関し、特に、半導体処理装置およびその方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許番号が２０１２１０１７１６８１．９である中国特許と２０１２１００８８２３７．０である中国特許には半導体ウェハの処理に用いられるマイクロキャビティ処理装置が公開されている。前記マイクロキャビティ処理装置はいずれも上キャビティと下キャビティを含み、前記上キャビティと下キャビティは駆動装置の駆動により前記半導体ウェハを搭載及び／又は除去するオン位置と前記半導体ウェハを収納して処理するオフ位置との間を移動することができる。上キャビティと下キャビティはオフ位置に位置しているときマイクロキャビティが形成され、半導体ウェハは前記マイクロキャビティ内に収納される。前記上キャビティ及び／又は前記下キャビティは、処理用流体が前記マイクロキャビティ内に流入する１個または複数個の入口と、処理用流体を前記マイクロキャビティから排出する１個または複数個の出口とを含む。

【0003】

前記マイクロキャビティに向かう前記上キャビティの上作業表面と前記マイクロキャビティに向かう前記下キャビティの下作業表面とはいずれも水平表面であるので、処理用流体が前記マイクロキャビティの入口からマイクロキャビティ内に流入してその内部の前記半導体ウェハを処理するとき、前記処理用流体の流動の方向は決められておらず、その流動の方向をよく制御することができない。また、処理用流体の量はかなり多いので、半導体ウェハの表面の微量元素を検出するとき、微量の元素は大量の処理用流体に溶解することにより微量の元素の濃度は非常に低くなり、微量の元素を容易に検出することができない。

【0004】

したがって、前記課題を解決することができる新しい解決方法を提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、処理用流体の流動の方向および流動の速度を精密に制御し、処理用流体の使用量を有効に省くことができる半導体処理装置およびその方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するため、本発明の実施例において半導体処理装置を提供する。その装置は、第一キャビティと第一キャビティに相対してオン位置とオフ位置との間を移動することができる第二キャビティとを含む。第二キャビティが第一キャビティに相対して前記オフ位置に移動しているとき、第一キャビティと第二キャビティとの間にはマイクロキャビティが形成され、処理待ち半導体ウェハは前記マイクロキャビティ内に収納され、第二キャビティが第一キャビティに相対してオン位置に移動するとき、前記処理待ち半導体ウェハを取り出すか或いは収納させることができる。第一キャビティは、当該第一キャビティから前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成される凹部通路と、外部から前記第一キャビティに貫通するとともに前記凹部通路の第一位置に連通する第一貫通孔と、外部から前記第一キャビティに貫通するとともに前記凹部通路の第二位置に連通する第二貫通孔とを含む。第二キャビティが第一キャビティに相対して前記オフ位置に移動しており、前記処理待ち半導体ウェハが前記マイクロキャビティ内に収納されているとき、前記処理待ち半導体ウェハの１つの表面は前記凹部通路の内壁表面に当接し、このとき前記凹部通路は前記処理待ち半導体ウェハの前記表面の阻止を介して密閉通路を形成し、前記密閉通路は第一貫通孔と第二貫通孔により外部と連通している。

【0007】

流体は第一貫通孔により前記密閉通路に流入し、前記密閉通路に注入される流体は前記密閉通路の案内により前へ流動し、そのとき前記流体は前記処理待ち半導体ウェハの前記表面の所定の区域と接触するとともにそれを処理し、処理された前記処理待ち半導体ウェハの前記表面上の流体は第二貫通孔から流出することによりそれを取り出す。

【0008】

第一貫通孔は、前記凹部通路に直接連通しかつ前記凹部通路より一層深く一層広い第一緩衝入口と、当該第一緩衝入口に直接連通している第一貫通孔本体とを含み、第二貫通孔は、前記凹部通路に直接連通しかつ前記凹部通路より一層深く一層広い第二緩衝入口と、当該第二緩衝入口に直接連通している第二貫通孔本体とを含む。

【0009】

第二キャビティは当該第二キャビティから前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成される凹部通路を具備し、第一キャビティの内壁表面に形成される凹部通路の凹部壁は第二キャビティの内壁表面に形成される凹部通路の凹部壁に対応する。

【0010】

本発明の他に実施例において、半導体処理方法を更に提供する。前記方法は、第一キャビティに相対して第二キャビティをオン位置に移動させるステップと、処理待ち半導体ウェハを第一キャビティと第二キャビティとの間に搭載させるステップと、第一キャビティに相対して第二キャビティをオフ位置に移動させるステップと、第一貫通孔により前記凹部通路に検出流体を注入するステップと、前記密閉通路により前記検出流体を第二貫通孔側へ流動させるステップと、第二貫通孔から前記検出流体を取り出すステップと含む。

【0011】

駆動流体の駆動により前記検出流体を前記密閉通路から第二貫通孔側へ流動させ、前記検出流体は液体または気体であり、前記駆動流体は反応しにくい高純度気体または高純度液体である。

【0012】

前記方法は、第一貫通孔により前記凹部通路に検出流体を注入する前、前記第一貫通孔により前記凹部通路に反応流体を注入することにより前記反応流体と処理待ち半導体ウェハの表面とを反応させるステップを更に含む。

【発明の効果】

【0013】

従来技術と比較してみると、本発明の1個のキャビティの内壁表面には凹部通路が形成され、前記凹部通路は前記処理待ち半導体ウェハの阻止を介して密閉通路を形成する。処理用流体は前記密閉通路に流入するとともに前記処理待ち半導体ウェハの表面を処理することができる。それにより処理用流体の流動の方向および流動の速度を精密に制御し、かつ処理用流体の使用量を有効に省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

下記の図面と明細書により本発明の技術特徴を容易に理解することができる。図面において同一の符号は同一の構造または部品を示す。

【図1a】本発明の一実施例に係る半導体処理装置を示す断面図である。

【図1b】図１ａ中のＡ部分を示す拡大図である。

【図1c】図１ａ中のＢ部分を示す拡大図である。

【図2a】本発明の一実施例の下キャビティを示す平面図である。

【図2b】図２ａ中のＣ部分を示す拡大図である。

【図2c】図２ａ中のＤ部分を示す拡大図である。

【図2d】図２ａ中のＡ−Ａ線に沿う断面を示す断面図である。

【図2e】図２ｄ中のＥ部分を示す拡大図である。

【図2f】図２ａ中のＦ部分を示す拡大図である。

【図3a】本発明の一実施例の上キャビティを示す平面図である。

【図3b】図３ａ中のＧ部分を示す拡大図である。

【図3c】図３ａ中のＨ部分を示す拡大図である。

【図3d】図３ａ中のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す断面図である。

【図3e】図３ｄ中のＩ部分を示す拡大図である。

【図3f】図３ａ中のＪ部分を示す拡大図である。

【図4a】本発明の他の実施例に係る半導体処理装置を示す断面図である。

【図4b】図４ａ中のＫ部分を示す拡大図である。

【図5a】本発明の一実施例の上キャビティを示す平面図である。

【図5b】図５ａ中のＣ−Ｃ線に沿う断面を示す断面図である。

【図5c】図５ａ中のＬ部分を示す拡大図である。

【図6a】本発明の他の実施例の下キャビティを示す平面図である。

【図6b】図６ａ中のＭ部分を示す拡大図である。

【図7】本発明の一実施例に係る半導体処理方法を示す流れ図である。

【図8a】本発明の一実施例に係る半導体処理装置を示す断面図である。

【図8b】図８ａ中のＡＡ部分を示す拡大図である。

【図8c】図８ａ中のＢＢ部分を示す拡大図である。

【図9a】本発明の一実施例に係る半導体処理装置を示す断面図である。

【図9b】図９ａ中のＥＥ部分を示す拡大図である。

【図9c】図９ａ中のＦＦ部分を示す拡大図である。

【図10】本発明の一実施例の下キャビティを示す断面図である。

【図11a】本発明の他の実施例の下キャビティを示す平面図である。

【図11b】図１１ａ中のＧＧ部分を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の目的、特徴および発明の効果をより詳細に理解してもらうため、以下、図面と具体的な実施例により本発明をより詳細に説明する。

【0016】

この明細書の「１つの実施例」または「実施例」は本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれている所定の特徴、構造または特性を含むことができる。この明細書の様々な箇所に記載されている「１つの実施例」とは、同一の実施例を指すものでなく、他の実施例または所定の実施例を排斥する実施例を指すものでもない。この明細書中の「複数個」、「若干」という用語は２個または２個以上を意味し、この明細書中の「及び／又は」という用語は「及び」と「又は」を意味する。

【0017】

本発明において半導体処理装置を提供することにより、処理用流体の流動の方向および流動の速度を精密に制御し、かつ処理用流体の使用量を有効に省くことができる。

【0018】

図１ａは本発明の一実施例に係る半導体処理装置１００を示す断面図であり、図１ｂは図１ａ中のＡ部分を示す拡大図であり、図１ｃは図１ａ中のＢ部分を示す拡大図である。図１ａに示すとおり、前記半導体処理装置１００は上キャビティ１１０と下キャビティ１２０を含む。

【0019】

前記上キャビティ１１０は上キャビティ板体１１１と上キャビティ板体１１１の周辺から下へ延伸して形成される第一突出部１１２とを含む。前記下キャビティ１２０は下キャビティ板体１２１と下キャビティ板体１２１の周辺から下へ窪んで形成される第一凹部１２２とを含む。

【0020】

前記上キャビティ１１０は前記下キャビティ１２０に相対してオン位置とオフ位置との間を移動することができる。前記上キャビティ１１０が前記下キャビティ１２０に相対してオン位置に移動しているとき、処理待ち半導体ウェハを前記下キャビティ１２０の内壁表面上に搭載させるか或いは前記下キャビティ１２０の内壁表面から前記処理待ち半導体ウェハを取り出すことができる。前記上キャビティ１１０が前記下キャビティ１２０に相対してオフ位置に移動しているとき、前記第一突出部１１２が第一凹部１２２に結合されることにより上キャビティ板体と下キャビティ板体との間には密閉されたマイクロキャビティが形成されるので、前記処理待ち半導体ウェハを前記マイクロキャビティ内に収納させ、後の処理を待つことができる。

【0021】

図２ａは本発明の一実施例の下キャビティ１２０を示す平面図である。図２ｂは図２ａ中のＣ部分を示す拡大図である。図２ｃは図２ａ中のＤ部分を示す拡大図である。図２ｄは図２ａ中のＡ−Ａ線に沿う断面を示す断面図である。図２ｅは図２ｄ中のＥ部分を示す拡大図である。図２ｆは図２ａ中のＦ部分を示す拡大図である。

【0022】

図２ａ〜図２ｆに示すとおり、前記下キャビティ１２０は、該下キャビティ１２０から前記マイクロキャビティの内壁表面１２３側に窪んで形成される凹部通路１２４と、外部から前記下キャビティに貫通するとともに前記凹部通路１２４の第一位置に連通する第一貫通孔１２５と、外部から前記下キャビティに貫通するとともに前記凹部通路１２４の第二位置に連通する第二貫通孔１２６とを含む。前記凹部通路１２４の断面は、Ｕ形、Ｖ形または半円形であるか或いは他の形成であることができる。前記凹部通路１２４内の貫通孔の数量は1個より多いか或いは1個であることができる。

【0023】

図１ａ、図１ｂおよび図１ｃに示すとおり、前記上キャビティ１１０が下キャビティ１２０に相対して前記オン位置に移動しており、処理待ち半導体ウェハ２００が前記マイクロキャビティ内に収納されているとき、前記処理待ち半導体ウェハ２００の１つの表面（下表面）は前記凹部通路１２４の内壁表面１２３に当接する。そのとき、前記凹部通路１２４は前記処理待ち半導体ウェハ２００の前記表面の阻止を介して密閉通路を形成する。前記密閉通路は第一貫通孔１２５と第二貫通孔１２６により外部と連通している。応用の場合、処理用流体は第一貫通孔１２５により前記密閉通路に流入し、前記密閉通路の流体は前記密閉通路の案内により前へ流動することができる。そのとき、前記処理用流体は前記処理待ち半導体ウェハ２００の前記表面の所定の区域と接触するとともにそれを処理し、処理された前記処理待ち半導体ウェハ２００の前記表面上の流体は第二貫通孔１２６から流出するので、それを取り出すことができる。それにより処理用流体の流動の方向および流動の速度を精密に制御し、かつ処理用流体の使用量を有効に省くことができる。

【0024】

本発明の一実施例において、図２ａ、図２ｂおよび図２ｃに示すとおり、前記凹部通路１２４は螺旋状に形成され、第一貫通孔１２５は前記螺旋状の凹部通路の中央区域（Ｄ区域）に形成され、第二貫通孔１２６は前記螺旋状の凹部通路１２４の周辺区域（Ｃ区域）に形成されている。第一貫通孔１２５は入口として用いられ、第二貫通孔１２６は出口として用いられる。他の実施例において、第一貫通孔１２５を出口として用い、第二貫通孔１２６を入口として用いることができる。

【0025】

本発明の一実施例において、図２ｄ、図２ｅおよび図２ｆに示すとおり、第一貫通孔１２５は、前記凹部通路１２４に直接連通しかつ前記凹部通路１２４より一層深く一層広い第一緩衝入口１２５ａと、当該第一緩衝入口１２５ａに直接連通している第一貫通孔本体１２５ｂとを含む。第一緩衝入口１２５ａが形成されているので、処理用流体が第一貫通孔１２５から流入する最初の速度が速すぎることにより前記半導体ウェハの中央区域が過度に処理されることを避けることができる。第二貫通孔１２６は、前記凹部通路１２４に直接連通しかつ前記凹部通路１２４より一層深く一層広い第二緩衝入口１２６ａと、当該第二緩衝入口１２６ａに直接連通している第二貫通孔本体１２６ｂとを含む。第二緩衝入口１２６ａが形成されているので、処理用流体が第二貫通孔１２６により有効に排出されないことを避けることができる。好ましくは、第一緩衝入口１２５ａは錐形の凹部であり、第二緩衝入口１２６ａは円柱形の凹部である。

【0026】

図３ａは本発明の一実施例の上キャビティ１１０を示す平面図である。図３ｂは図３ａ中のＧ部分を示す拡大図である。図３ｃは図３ａ中のＨ部分を示す拡大図である。図３ｄは図３ａ中のＢ−Ｂ線に沿う断面を示す断面図である。図３ｅは図３ｄ中のＩ部分を示す拡大図である。図３ｆは図３ａ中のＪ部分を示す拡大図である。

【0027】

図３ａ〜図３ｆに示すとおり、前記上キャビティ１１０は上キャビティ板体１１１と上キャビティ板体１１１の周辺から下へ延伸して形成される第一突出部１１２とを含む。上キャビティ１１０は当該上キャビティから前記マイクロキャビティの内壁表面１１３側に窪んで形成される凹部通路１１４を具備する。上キャビティの内壁表面１１３に形成される凹部通路１１４の凹部壁（隣接する凹部通路１１４の間の部分）は下キャビティ１２０の内壁表面１２３に形成される凹部通路１２４の凹部壁（隣接する凹部通路１２４の間の部分）に対応する（図１ｂ、図１ｃ）。前記上キャビティ１１０は前記下キャビティ１２０に相対してオフ位置に移動しかつ前記処理待ち半導体ウェハ２００は前記マイクロキャビティ内に収納されているとき、前記上キャビティ１１０の凹部通路１１４の凹部壁は前記処理待ち半導体ウェハ２００の所定の位置に当接することにより、前記処理待ち半導体ウェハ２００は前記下キャビティ１２０の凹部通路１２４の凹部壁に緊密に当接し、密閉性のよい密閉通路が形成されることができる。さらに、上キャビティ１１０の内壁表面１１３上に形成される凹部通路１１４の凹部壁（隣接する凹部通路１１４の間の部分）と下キャビティ１２０の内壁表面１２３に形成される凹部通路１２４の凹部壁（隣接する凹部通路１２４の間の部分）は交差して配置されることもできる。

【0028】

本発明の他の変形実施例において、前記上キャビティ１１０と前記下キャビティ１２０は交換可能な構造または同一の構造を有することができる。このとき、処理待ち半導体ウェハ２００の上表面と前記上キャビティ１１０の凹部通路により密閉通路が形成される。前記密閉通路内で流動する処理用流体により前記処理待ち半導体ウェハ２００の上表面または下表面を処理するか或いは上表面と下表面を同時処理することができる。

【0029】

図４ａは本発明の他の実施例に係る半導体処理装置４００を示す断面図である。図４ｂは図４ａ中のＫ部分を示す拡大図である。図４ａ中の半導体処理装置４００と図１ａ中の半導体処理装置を比較してみると、相違点は、図４ａの上キャビティ４１０と図１ａの上キャビティ１１０の構造が異なっていることにある。図５ａは本発明の一実施例の上キャビティ４１０を示す平面図である。図５ｂは図５ａ中のＣ−Ｃ線に沿う断面を示す断面図である。図５ｃは図５ａ中のＬ部分を示す拡大図である。図５ａ〜図５ｃに示すとおり、前記上キャビティ４１０は、上キャビティ板体４１１と、第一突出部４１２と、マイクロキャビティに向かう第一内壁表面４１３と、第二凹部４１４と、第一内壁表面４１３と第二凹部４１４との間に位置する第二突出部４１５と、第一内壁表面４１３の中央に位置する通路４１６とを含む。第二突出部４１５は、処理待ち半導体ウェハ２００に当接するとともに第一内壁表面４１３と１つの密閉空間を形成し、かつ通路４１６により外部と連通している。流体が通路４１６から密閉空間に注入されることにより圧力が形成され、それにより前記処理待ち半導体ウェハ２００は前記下キャビティ１２０の凹部通路１２４の凹部壁に緊密に当接し、密閉性のよい密閉通路が形成される。

【0030】

図６ａは本発明の他の実施例の下キャビティ６２０を示す平面図である。図６ｂは図６ａ中のＭ部分を示す拡大図である。前記下キャビティ６２０から前記マイクロキャビティの内壁表面６２３側に窪んで形成される凹部通路６２４は複数個であり、図６ａには５個が描かれているが、他の実施例において、その数量はそれのみに限定されるものでない。各凹部通路６２４には１個の第一貫通孔６２５と１個の第二貫通孔６２６が形成されている。前記下キャビティ６２０の他の凹部通路６２４は前記内壁表面６２３の他の区域に形成されている。それにより所定の区域に対して所定の処理を実施し、各処理を別々にすることができる。

【0031】

本発明の実施例において、前記半導体処理装置に用いられる半導体処理方法を更に提供する。図７に示すとおり、前記半導体処理方法は次のステップを含む。
ステップＳ７１０において、上キャビティ１１０に相対して下キャビティ１２０をオン位置に移動させる。
ステップＳ７２０において、処理待ち半導体ウェハを下キャビティ１２０と上キャビティ１１０との間に搭載させる。
ステップＳ７３０において、上キャビティ１１０に相対して下キャビティ１２０をオフ位置に移動させる。
ステップＳ７４０において、第一貫通孔１２５により前記凹部通路１２４に検出流体を注入する。
ステップＳ７５０において、駆動流体の駆動により前記検出流体を前記密閉通路から第二貫通孔１２６側へ流動させる。
ステップＳ７６０において、第二貫通孔１２６から前記検出流体を取り出す。

【0032】

本発明の一実施例において、検出流体により元素を検出することにより処理待ち半導体ウェハの表面に残留している元素およびその濃度を検出することができる。前記方法により表面に検出流体に溶解する隔離層と表面に隔離層が形成されていない単結晶シリコンウェハの表面の汚染物を検出することができる。

【0033】

本発明の一実施例において、前記検出流体は液体または気体であり、前記駆動流体は反応しにくい高純度気体または高純度液体、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、超高純度水、アセトン、tetrachloromethaneなどであることができる。

【0034】

本発明の一実施例において、前記方法は、前記第一貫通孔により前記凹部通路に検出流体を注入する前、前記第一貫通孔１２５により前記凹部通路１２４に反応流体を注入することにより前記反応流体と処理待ち半導体ウェハの表面とを反応させるステップを更に含む。

【0035】

それにより検出流体に容易に溶解しない表面の汚染物または検出流体にゆっくり溶解する隔離層の単結晶シリコンウェハの表面の汚染物を検出することができる。

【0036】

図８ａは本発明の一実施例に係る半導体処理装置を示す断面図である。図８ｂは図８ａ中のＡＡ部分を示す拡大図である。図８ｃは図８ａ中のＢＢ部分を示す拡大図である。

【0037】

図８ａ、図８ｂおよび図８ｃに示すとおり、前記半導体処理装置８００は上キャビティ８１０と下キャビティ８２０を含む。前記上キャビティ８１０は上キャビティ板体８１１を含み、前記下キャビティ８２０は下キャビティ板体８２１を含む。図８ａ、図８ｂおよび図８ｃの半導体処理装置８００と図１ａ、図１ｂおよび図１ｃの半導体処理装置１００の相違点は、前記下キャビティ８２０は、該下キャビティ８２０から前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成される凹入部８２３と、当該凹入部８２３の中心区域に位置し、前記下キャビティ８２０を貫通するとともに前記凹入部８２３と連通する第一貫通孔８２４と、前記凹入部８２３の周辺区域に位置し、前記下キャビティ８２０を貫通するとともに前記凹入部８２３と連通する第二貫通孔８２５とを含み、前記凹入部８２３の中心区域は低区域であり、前記凹入部８２３の周辺区域は高区域であることにある。すなわち前記凹入部８２３の周辺区域は高く、中心区域は低い。前記凹入部８２３の底面の表面は低区域から前記高区域に傾斜して延伸している傾斜表面であり、前記凹入部８２３の底面の表面の中心から周辺に延伸している径方向線は傾斜した直線であるか或いは傾斜した曲線であることができる。

【0038】

前記第二貫通孔８２５は複数個であり、それらは前記凹入部８２３の周辺区域に均一に配置されている。前記下キャビティ８２０は前記下キャビティ８２０から前記マイクロキャビティの内壁表面側に窪んで形成されかつ前記凹入部８２３の周辺に環状に形成されるガイド凹部８２６を更に含み、当該ガイド凹部は前記第二貫通孔８２５に連通する。

【0039】

前記上キャビティ８１０が前記下キャビティ８２０に相対してオフ位置に移動しているとき、上キャビティ板体８１１と下キャビティ板体８２１との間には密閉されたマイクロキャビティが形成されるので、前記処理待ち半導体ウェハ２００を前記マイクロキャビティ内に収納させることができる。前記処理待ち半導体ウェハ２００は前記凹入部８２３を覆い、処理待ち半導体ウェハ２００と前記凹入部８２３の底部の表面との間には幅が異なっている流体処理用空間が形成される。前記凹入部８２３の高区域と処理待ち半導体ウェハ２００との間の距離は前記凹入部８２３の低区域と処理待ち半導体ウェハ２００との間の距離より短い。第一貫通孔８２４を流体の入口として用い、第二貫通孔８２５を流体の出口として用いることができる。他の実施例において、第一貫通孔８２４を流体の出口として用い、第二貫通孔８２５を流体の入口として用いることもできる。前記第一貫通孔と第二貫通孔はいずれも前記流体処理用空間と連通している。

【0040】

第二貫通孔８２５により前記流体処理用空間に処理用流体を注入することができ、処理用流体は重力により前記凹入部８２３の底部の表面から第一貫通孔８２４に流動することができる。その場合、前記処理用流体は前記処理待ち半導体ウェハ２００の前記表面と接触するとともに処理することができる。前記第二貫通孔８２５から注入される一定量の処理用流体により処理待ち半導体ウェハ２００と前記凹入部８２３との間に形成された隙間が満タンになるとき、前記処理待ち半導体ウェハ２００の前記表面を処理した流体は前記凹入部８２３の第一貫通孔８２４から流出することができる。処理用流体は第二貫通孔８２５から注入され、前記処理待ち半導体ウェハ２００の前記表面を処理した流体は第一貫通孔８２４から流出し、処理待ち半導体ウェハ２００は流体の影響により浮動状態になるか或いは前記下キャビティに当接することができる。前記凹入部８２３は斜度を有しかつ前記凹入部８２３の中心に向かっていることにより、前記第二貫通孔８２５から注入される処理用流体の流動方向を制御し、処理用流体は重量により前記凹入部８２３の中心に流動することができる。それにより処理用流体の流動を正確に制御することができる。

【0041】

図９ａは本発明の一実施例に係る半導体処理装置９００を示す断面図である。図９ｂは図９ａ中のＥＥ部分を示す拡大図である。図９ｃは図９ａ中のＦＦ部分を示す拡大図である。

【0042】

図９ａ、図９ｂおよび図９ｃに示すとおり、前記半導体処理装置９００は上キャビティ９１０と下キャビティ９２０を含む。前記上キャビティ９１０は上キャビティ板体９１１を含み、前記下キャビティ９２０は下キャビティ板体９２１を含む。図９ａ、図９ｂおよび図９ｃの半導体処理装置９００と図８ａ、図８ｂおよび図８ｃの半導体処理装置８００の相違点は、前記下キャビティ９２０の凹入部９２３の中心区域は高区域であり、凹入部９２３の周辺区域は低区域であることにある。すなわち凹入部９２３の中心は高く、周辺は低い。第一貫通孔９２４は前記凹入部９２３の高区域に位置し、第二貫通孔９２５は前記凹入部９２３の低区域に位置している。

【0043】

図１０は本発明の一実施例の半導体処理装置１０００を示す図であり、この図面には凹入部１０２３の形状がより明確に示されている。図１０に示すとおり、前記下キャビティ１０２０は、該下キャビティ１０２０の内壁表面から窪んで形成される凹入部１０２３と、当該凹入部１０２３の中心から周辺に延伸しかつ径方向線は傾斜した曲線である傾斜曲線１０２３１とを含む。前記処理待ち半導体ウェハ２００と前記凹入部１０２３との間には幅が異なっている流体処理用空間が形成されている。

【0044】

図１０に示すとおり、前記凹入部１０２３の垂直方向の投影は円形になっている。図１０に示すとおり、Ｘ区域の凹入部１０２３（その底部の表面）と半導体ウェハ２００との間の距離はＹ区域の凹入部１０２３と半導体ウェハ２００との間の距離より短い。処理用流体（流体と略称）は低位置の第一貫通孔１０２４から凹入部１０２３に注入され、最初、流体は凹入部１０２３の中心に位置しているが、注入される処理用流体の体積が増加することにより流体は凹入部１０２３の底面の中心位置から凹入部１０２３の辺縁まで上昇し、かつ凹入部１０２３の辺縁部に形成された第二貫通孔１０２５により凹入部１０２３から流出することができる。その過程において、処理用流体はまず半導体ウェハ２００の下表面の中心位置と接触し、この接触の面積は注入される流体の体積が増加することにより半導体ウェハ２００の辺縁の方向に拡散する。流体が半導体ウェハ２００と下キャビティ１０２０との間に形成された隙間に満タンになるとき、流体は半導体ウェハ２００の下表面の所定の区域を覆うことができる。その時から流体は第一貫通孔１０２４から注入されるとともに半導体ウェハ２００の下表面と接触した流体は第二貫通孔１０２５から排出される。流体は半導体ウェハ２００の下表面上で流動するとき半導体ウェハ２００の下表面と化学的、物理的反応をする。流体と半導体ウェハ２００の下表面の接触方式、例えば、角度、流速などは、流体と半導体ウェハ２００の下表面との間の化学的、物理的反応の速度と結果に影響を与える。図１０に示される凹入部１０２３の構造を採用するとき、ある位置の流体の流動の面積は、当該位置から凹入部１０２３の中心までの半径により形成された円の円周長さに、凹入部１０２３と半導体ウェハ２００との間の距離をかけて得た値と等しい。Ｘ位置において、凹入部１０２３と半導体ウェハ２００との間の距離、例えばＹ位置の距離は増加するが、Ｙ位置から凹入部１０２３の中心までの半径は低下する。

【0045】

ある位置の流体の流動の面積は、当該位置から凹入部１０２３の中心までの半径により形成された円の円周長さに、凹入部１０２３と半導体ウェハ２００との間の距離をかけて得た値と等しい。凹入部１０２３と半導体ウェハ２００との間の距離が増加することと凹入部１０２３の中心までの半径が低下することとが同一の比例を有しているとき、計算によって獲得した最終の流体の流動の面積は所定の常数を維持することができる。例えばＸ位置において距離Ｘが小さいが、凹入部１０２３の中心までの半径が大きく、Ｙ位置において距離Ｙが大きいが、凹入部１０２３の中心までの半径が小さいので、適切な設計によりＸ位置とＹ位置の流体の流動の面積が等しくなることを確保することができる。流体の流動の面積は様々な位置において所定の常数を維持しているとき、凹入部１０２３の様々な位置において流体の流動速度も常に所定の常数を維持している。これにより凹入部１０２３の様々な位置において流体と半導体ウェハ２００が接触して処理する程度が所定の程度を維持するように確保することができる。凹入部１０２３は特殊な構造を有しているので、流体により半導体ウェハ２００の表面の各位置が処理される程度は略一致するように確保することができる。

【0046】

本発明の一実施例において、前記第一貫通孔１０２４の位置を原点とし、前記凹入部１０２３の辺縁の半径方向の延伸方向を正方向とし、前記傾斜曲線１０２３１の形状を示す函数はｙ＝−Ｃ／ｘであり、Ｃは０より大きい常数である。変化しない流体３の流量下において、常数Ｃが大きくなると、凹入部１０２３の様々な位置の流体３の流動の速度は小さくなる。変化しない流体３の流量下において、常数Ｃが小さくなると、凹入部１０２３の様々な位置の流体の流動の速度は大きくなる。

【0047】

本発明の一実施例において、前記第一貫通孔１０２４の位置を原点とし、前記凹入部１０２３の辺縁の半径方向の延伸方向を正方向とし、前記傾斜曲線１０２３１の形状を示す函数はｙ＝Ａｌｎｘ＋Ｃであり、Ａ、Ｃは常数である。この場合、Ａ、Ｃを調節することにより凹入部１０２３の様々な位置の流体の流動の速度を制御することができる。流動の速度を変化させることにより、半導体ウェハ２００の表面の中心から辺縁部までの流体の流動速度の変化を制御することができる。

【0048】

１つ目の場合、半導体ウェハ２００の表面の中心から辺縁部に向かって流体の流動の速度は大きくなり、２つ目の場合、半導体ウェハ２００の表面の中心から辺縁部に向かって流体の流動の速度は小さくなる。

【0049】

図１１ａは、本発明の他の実施例の下キャビティ１１２０を示す平面図である。図１１ｂは,図１１ａ中のＧＧ部分を示す拡大図である。図１１ａおよび図１１ｂに示すとおり、前記下キャビティ１１２０は複数個の凹入部１１２３を含み、各凹入部１１２３は第一貫通孔１１２４と第二貫通孔１１２５を含む。複数個の凹入部１１２３により前記処理待ち半導体ウェハの所定の区域に対してそれぞれ流体処理をすることができる。

【0050】

本発明の他の変形実施例において、前記下キャビティには前記凹入部８２３の低区域に位置しかつ前記下キャビティを貫通する貫通孔のみが形成されている。前記貫通孔は流体の入口とするか或いは流体の出口とすることができる。

【0051】

以上、本発明の具体的な実施方式を充分に説明してきた。注意されたいことは、この技術分野を熟知する技術者は本発明の特許請求の範囲が定めた範囲を逸脱しない範囲において本発明の具体的な実施形態を自由に変更することができることである。すなわち、本発明の特許請求の範囲が定めた範囲は上述した具体的な実施形態にのみ限定されるものでない。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図2d】

【図2e】

【図2f】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図3d】

【図3e】

【図3f】

【図4a】

【図4b】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図6a】

【図6b】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図9a】

【図9b】

【図9c】

【図10】

【図11a】

【図11b】