(57)【要約】【課題】エッチング処理における水素の気泡によるエッチングのばらつきを低減させることができる、ウェットエッチング用の治具及びウェットエッチング装置を提供する。【解決手段】本発明のウェットエッチング用の治具３は、アルカリエッチング液２に浸漬させることでエッチングがなされる基板１１を保持するものである。本発明の治具３は、治具３に保持された基板１１の表面に対して相対的に移動することで基板１１の表面上の気泡１６を除去するワイパー１３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液に浸漬させることでエッチングがなされる基板を保持するウェットエッチング用の治具において、
前記治具に保持された前記基板の表面に対して相対的に移動することで前記基板の表面上の気泡を除去するワイパーを有することを特徴とするウェットエッチング用の治具。
【請求項２】
２枚の側板と、前記２枚の側板を互いに結合し、かつ前記２枚の側板の間にて前記側板の主面と平行となるように前記基板を保持する複数の棒材と、前記棒材同士を結合する部材とを有し、前記ワイパーは、前記部材に回転可能に保持されている、請求項１に記載のウェットエッチング用の治具。
【請求項３】
前記治具は、前記棒材の長手方向と平行な中心軸を中心に回転可能であり、前記部材上であって、かつ前記中心軸上に前記ワイパーを保持している、請求項２に記載のウェットエッチング用の治具。
【請求項４】
前記ワイパーは、前記部材によって保持されている保持部と、前記保持部とは反対側となる底部とを有し、前記ワイパーの重心は前記底部の側に存在する、請求項２または３に記載のウェットエッチング用の治具。
【請求項５】
前記治具は、複数の前記基板を保持し、複数の前記ワイパーが、保持される前記各基板ごとに対応して設けられている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のウェットエッチング用の治具。
【請求項６】
前記ワイパーは、前記ワイパーの前記気泡を除去するための面が、前記基板の主面に対して平行となるように設けられている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のウェットエッチング用の治具。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のウェットエッチング用の治具を備えたウェットエッチング装置であって、
前記治具は、２枚の側板と、前記２枚の側板を結合し、かつ前記基板を前記側板の主面と平行となるように保持する複数の棒材を有し、
ウェットエッチング液及び前記治具を収納する処理槽と、
前記治具を、前記棒材の長手方向と平行な中心軸を回転中心として一定の回転数にて回転駆動する駆動手段とを有するウェットエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造等薬液によるウェットエッチングを工程中に含む製品製造分野におけるウェットエッチング用の治具及びウェットエッチング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のウェットエッチング方法において、例えば特許文献１にエッチングの高効率化を図ったウェットエッチング装置が開示されている。この従来のウェットエッチング装置には、被エッチング材であるシリコン基板が配置されたキャリアの底部から内部にエッチング液を供給する供給手段が設けられている。
【０００３】
従来のウェットエッチング前後の状態を示すシリコン基板の一例の断面図を図８に示す。図８（ａ）は、ウェットエッチングの実施前であり、図８（ｂ）はウェットエッチングの実施後における水素の気泡の付着状況を示す。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の表面に半導体素子１０２が形成されている。シリコン基板１０１の表面上に製造された半導体素子１０２を、アルカリエッチング液から保護する必要があるため、半導体素子１０２上に保護膜１０３が塗布されている。保護膜１０３としては、環化ゴム系のコーティング剤をスピンコート方式で塗布することが知られている。アルカリエッチング液によるウェットエッチングにより、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面にエッチング溝１０４が形成される。このエッチング処理中にエッチング面から水素の気泡１６が発生する。
【特許文献１】実開平１−１３６１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、水素の気泡が保護膜の表面上に付着・停滞した場合、系内に大量の水素が存在することになり、エッチングの進行の妨げとなる虞がある。
【０００６】
また、エッチング液の温度分布特性により、シリコン基板におけるエッチング溝内のエッチング速度がまばらとなり、エッチングの均一性を損ねてしまう場合もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、エッチング処理における水素の気泡によるエッチング進行の妨げや、エッチングのばらつきを抑制低減させることができる、ウェットエッチング用の治具及びウェットエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のウェットエッチング用の治具は、エッチング液に浸漬させることでエッチングがなされる基板を保持するものである。本発明の治具は、治具に保持された基板の表面に対して相対的に移動することで基板の表面に付着した気泡を除去するワイパーを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エッチングのばらつきを抑制低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、ウェットエッチング用治具及びウェットエッチング方法における本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に本実施形態のウェットエッチング装置の構成図を示す。
【００１２】
本実施形態のウェットエッチング装置１は、処理槽６内に駆動手段であるモータ９により回転駆動される、複数枚のシリコンからなる基板１１を保持する治具３を有する。この治具３は、基板１１の表面に対して相対的に移動することで基板１１の表面の気泡を除去するワイパー１３を有する。また、処理槽６の底面には、処理槽６内にウェットエッチング液としてのアルカリエッチング液２を噴射する噴射ノズル５を備えている。アルカリエッチング液２としては様々なものが想定されるが、本実施形態においてはＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロキシド）を使用している。またアルカリエッチング液２が循環する配管には加熱用ヒータが設置されており、アルカリエッチング液２を加熱して一定温度に保持するように構成されている。なお、図１（ａ）、図１（ｂ）においては、簡略化のため、加熱用ヒータ、オーバーフロー槽、水洗処理槽、フィルタ、循環ポンプ及びこれらを連結する配管は省略してある。
【００１３】
次に、治具３の構成について図２から図４を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図２は、本実施形態の治具の構成図であり、図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は側面図である。図３は、図２に示すｋ−ｋ部における治具の切断面の模式図である。また、図４はワイパーの正面図である。
【００１５】
治具３は、処理槽６内に設けられた２本の支持部材７の上端部に回転可能に保持されている。この治具３は、２枚の側板３ａと、２枚の側板３ａを結合する４本の支持棒１８と、複数のワイパー１３と、基板１１を押さえつける押さえ棒１２とを有する。
【００１６】
２枚の側板３ａの一方には駆動ギヤ３ｂが設けられている。モータ９の駆動力は、シャフト８を介して、回転ギアユニット７に伝達された後、駆動ギヤ３ｂに伝達される。
【００１７】
４本の支持棒１８は、図３に示すように、基板１１を載置可能なように上方に開いて配置されている。すなわち、図３の状態において、支持棒１８のうち、２本の支持棒１８ａは基板１１の左右方向の移動を規制する。一方、残る２本の指示棒１８ｂは、図３の状態において、基板１１の下方向への移動を規制する。基板１１の上方向への移動に規制は押さえ棒１２によりなされる。この押さえ棒１２は、基板１１が、２本の支持棒１８ｂ上に載せられた後にセットされる。このように、合計５本の棒材により囲まれて保持されることで、治具３が回転しても、基板１１は、治具３内にて安定に保持されることとなる。
【００１８】
ワイパー１３は、気泡除去面１３ｄが基板１１の表面付近を掃引することで、基板１１の表面から気泡１６を除去するものである。ワイパー１３は、図４に示すように、上部側に孔１３ｂが形成された保持部１３ａを有し、また、保持部１３ａと反対側の底部１３ｃがワイパー１３の重心となるような形状を有する。
【００１９】
２本の支持棒１８ａ同士は、ワイパー保持棒１７により互いに連結されている。また、ワイパー保持棒１７は、２本の支持棒１８ａの長手方向に所定の間隔を空けて複数本配置されている。ワイパー保持棒１７の中央部分には、ワイパー保持部１７ａが設けられている。このワイパー保持部１７ａは、支持棒１８と平行となる方向に突出して形成されており、ワイパー保持部１７ａと、治具３の回転中心軸１９との位置は一致する。すなわち、ワイパー１３は、孔１３ｂにワイパー保持部１７ａが挿入されることで、ワイパー保持棒１７に回動可能に保持されている。そして、ワイパー１３は、底部１３ｃ側に重心が存在するため、治具３が回転してもワイパー１３自体は治具３とともに回転することはなく、常に底部１３ｃが下方を向いた状態を維持する。つまり、ワイパー１３はワイパー保持部１７ａに回動可能にぶら下がった状態であるので、基板１１を保持した治具３がモータ９により回転駆動されても、ワイパー１３は所定に位置に留まる。また、ワイパー１３の気泡除去面１３ｄは、基板１１の表面からわすかに隙間を空けて配置される。このため、基板１１がワイパー１３に対して相対的に移動することとなり、基板１１の表面近傍がワイパー１３の気泡除去面１３ｄにより掃引されることとなる。さらに、ワイパー１３は、基板１１に対して相対的に移動するため、基板１１近傍のアルカリエッチング液２の攪拌を促進する。これにより、エッチング液の温度分布特性を均一化することができ、エッチングの均一性を向上させることができる。
【００２０】
次に、図５に治具３における基板１１の収納状態を示す模式図を示す。複数のワイパー１３が支持棒１８ａ及び押さえ棒１２の長手方向に並列に配置されている。そして、各ワイパー１３に対応するように、基板１１が治具３内に収納されている。なお、ワイパー１３と基板１１の表面を近接させるほど、基板１１の表面に付着する水素の気泡１６に対する剥離・除去性は向上する。
【００２１】
ここで、ワイパー１３と、支持棒１８及び押さえ棒１２との寸法関係について説明する。ワイパー側面寸法ｚとし、回転中心軸１９と押え棒１２との距離ｘ、回転中心軸１９と支持棒１８との距離ｙとする（図３及び図４参照）。この場合、ワイパー１３のワイパー側面寸法ｚは、距離ｘ、ｙよりも短くする必要がある。すなわち、ｚ＜ｘ、ｙ、との関係が成り立つようにする必要がある。ワイパー側面寸法ｚが距離ｘ、ｙと同じあるいはそれ以上の長さの場合、治具３を回転駆動すると、ワイパー１３が、回転する支持棒１８及び押さえ棒１２に干渉してしまうためである。もっとも、ワイパー側面寸法ｚは、距離ｘ、ｙよりも短いものの距離ｘ、ｙにできるだけ近い寸法とするのが好ましい。水素の気泡１６に対する除去面積が増加し、効率の良い剥離・除去が可能となるためである。
【００２２】
次に、上述した構成を有する本実施形態のウェットエッチング装置１によるエッチング処理について説明する。
【００２３】
まず、図１に示すように複数の基板１１を４本の支持棒１８で保持させることで並立させる。その後、押え棒１２を基板１１の上面から押え込むようにして基板１１に接触させることで基板１１を治具３内に収納する。
【００２４】
続いて、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、処理槽６内に設けられている支持部材７上に治具３をセットする。なお、処理槽６内は、温度調整がなされたアルカリエッチング液２が循環している。
【００２５】
処理槽６内のアルカリエッチング液２に、基板１１が収納された治具３を完全に浸漬させる。浸漬後、モータ９、シャフト８、回転ギアユニット７で構成された回転駆動機構により、治具３を常に一定の回転数で回転させる。なお、回転数は２回転／分〜１０回転／分で調整可能である。回転動作中は図１（ｂ）に示すように、液流１０に沿って、常に一定温度に保持されたアルカリエッチング液２が、回転する基板１１のエッチング面の主面に供給され続ける。
【００２６】
治具３の回転動作が始まると同時に、回転動作によるアルカリエッチング液２の攪拌作用が起きる。この撹拌作用により、基板１１のエッチング面の主面に供給されるアルカリエッチング液２の温度は、回転動作をさせない場合と比較して、温度分布が均一化され、均一で一定速度をもったエッチングレートによる高品質なエッチングが可能となる。また、上述したように、ワイパー１３は基板１１の表面近傍で相対的に移動しているため、アルカリエッチング液２を攪拌する。これにより、温度分布が均一化され、均一で一定速度をもったエッチングレートによる高品質なエッチングが可能となる。
【００２７】
アルカリエッチング液２に基板１１が完全に浸漬されると、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）で示すように、基板１１のエッチング面では、エッチング溝１５が形成され、エッチング溝１５の形成と同時に大量の水素の気泡１６が発生する。なお、図６における符号２０は半導体素子、符号１４は保護膜である。
【００２８】
従来のエッチング方法では、図８（ｂ）で示すように保護膜１０３の表面に水素の気泡１６が大量に付着・停滞し、エッチング速度にばらつきがあった。
【００２９】
しかしながら、本実施形態の場合、ワイパー１３により、気泡を保護膜１４の表面の気泡１６を効果的に除去することができる。ここで、ワイパー１３による気泡の除去方法について図７を用いて説明する。図７は、治具３内に保持された基板１１を基板１１の主面の法線方向から見た模式図であり、治具３は、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）の順に時計回りに回転している。
【００３０】
図７（ａ）の状態では基板１１の表面に大量の気泡１６が付着している。図７（ａ）の状態から治具３を時計方向に回転させる。これにより、４本の支持棒１８、押え棒１２、これらに保持された基板１１、及びワイパー保持棒１７は、一体的に時計方向に回転する。一方、ワイパー１３は、底部１３ｃを下方に向けたまま、回転することなく、その位置を維持する。このため、ワイパー１３が基板１１に対して相対的に移動することとなり、基板１１の表面に付着した気泡１６を除去していく。図７（ａ）の状態から順次、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）と治具３を時計方向に回転させることで、ワイパー１３によって、基板１１の全表面上の気泡１６を除去することができる。剥離・除去された水素の気泡１６は、図１（ｂ）に示すように、噴射ノズル５から噴射されるアルカリエッチング液２の液流１０に沿って、処理槽６の上面へ運ばれる。よって、一度剥離・除去された水素の気泡１６が基板１１の表面に再付着することもない。なお、基板１１の表面上の気泡とは、基板１１の表面に付着した気泡の他、基板１１の表面に付着しようとしている気泡も含む。すなわち、ワイパー１３は、基板１１の表面に既に付着した気泡の他、気泡の付着を未然に防止する効果も有する。
【００３１】
また、本実施形態のワイパー１３は、ワイパー保持部１７ａにぶら下げられているだけであるので、基板１１の表面の気泡１６の除去のための駆動力が不要である。よって、装置の複雑化を回避できるとともに、基板１１の製造コストを抑制することができる。
【００３２】
所望するエッチング時間経過後、モータ９を停止させ、シャフト８、回転ギアユニット７で構成された回転駆動機構を停止させる。その後、処理槽６内から治具３を取り出して、さらに水洗処理槽に治具３を投入し、アルカリエッチング液２を十分に除去する。アルカリエッチング液２を十分に除去した後、治具３と、収納されている基板１１を乾燥させる。十分に乾燥された後、治具３から、収納されている基板１１を取り出してエッチング処理を終了する。
【００３３】
なお、ワイパー１３の形状としては、図４に限ることなく他に様々な変形が考えられるが、これに限定されるものではない。ワイパー１３の形状は、基板１１に対して相対的に移動可能、すなわち、回転する治具３と同期して回転することなく、所定の位置に留まることが可能であれば、どのような形状であってもよい。また、エッチング対象となる基板１１のサイズが変更された場合でも、上述したように、ｚ＜ｘ、ｙの関係としておくことで、ワイパー１３と、支持棒１８及び押さえ棒１２との干渉を防止しつつ、基板１１の表面から気泡１６を効果的に除去することができる。
【００３４】
以上本発明によれば、治具３に設けられたワイパー１３が、治具３の回転に対して相対的に移動することで基板１１表面から水素の気泡１６を除去でき、かつ、基板１１表面への付着・停滞を防止することができる。
【００３５】
同時に、本発明によれば、治具３の回転及びワイパー１３の相対移動によってアルカリエッチング液２が攪拌される効果により、エッチング面周辺におけるアルカリエッチング液２の温度分布を均一化することができる。これにより、均一で一定速度をもったエッチングレートによる高品質なエッチング処理を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るウェットエッチング方法を説明するためのウェットエッチング装置構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る治具の構成図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】図２に記載のｋ−ｋ部における治具の切断面の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るワイパーの模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る治具における基板の収納状態を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るウェットエッチング前後の状態を示すシリコン基板の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る水素の気泡を除去する過程を説明する模式図である。
【図８】従来のウェットエッチング前後の状態を示すシリコン基板の一例の断面図であり、水素の気泡の付着を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
２    アルカリエッチング液
３    治具
１１    基板
１３    ワイパー
１６    気泡
【図１】
2010003805.tif 000003
【図２】
2010003805.tif 000004
【図３】
2010003805.tif 000005
【図４】
2010003805.tif 000006
【図５】
2010003805.tif 000007
【図６】
2010003805.tif 000008
【図７】
2010003805.tif 000009
【図８】
2010003805.tif 000010