(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のウェーハが収容されるウェーハエッチング用治具であって、
第１及び第２の側板と、
前記第１の側板と前記第２の側板とを連結する複数本のシャフトと、
前記第１の側板と前記第２の側板との間において個々のウェーハの収容空間を規定する複数枚のプレートと、
前記プレートの両面に設けられた突起部と、
治具の中心軸から見て前記シャフトよりも径方向外側に設けられた一本以上の撹拌フィンとを備え、
前記複数本のシャフトは、前記第１及び第２の側板に対して固定的に設けられた複数本の固定シャフトと、前記第１及び第２の側板に対して着脱可能に設けられた少なくとも一本の差し棒を含み、
前記撹拌フィンは、当該シャフトと平行に延設された板状部材であり、前記固定シャフトに取り付けられていることを特徴とするウェーハエッチング用治具。
【請求項２】
前記複数の固定シャフトは、前記第１及び第２の側板の周方向において前記差し棒と隣接する第１及び第２の固定シャフトと、前記周方向において前記差し棒と隣接しない第３及び第４の固定シャフトを含み、
前記撹拌フィンは、前記第１乃至第４の固定シャフトから選ばれた３つの固定シャフトにそれぞれ対応して設けられた第１乃至第３の撹拌フィンを含むことを特徴とする請求項１に記載のウェーハエッチング用治具。
【請求項３】
前記撹拌フィンの高さは、前記プレートの直径の４％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェーハエッチング用治具。
【請求項４】
前記撹拌フィンの高さは１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェーハエッチング用治具。
【請求項５】
前記撹拌フィンは前記シャフトと別部材である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウェーハエッチング用治具。
【請求項６】
前記撹拌フィンは対応するシャフトと一体化されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウェーハエッチング用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハのエッチング工程において複数枚のウェーハを処理するウェーハエッチング用治具の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの加工工程の一つにエッチング工程がある。エッチング工程は、スライシング、ラッピング等の機械的加工によって生じた加工歪み、微小欠陥、付着物等を、例えば混酸によるエッチング液（エッチャント）で除去する目的で行われる。内部がエッチング液で満たされたエッチング槽内にウェーハを沈めることでウェーハの表裏面はエッチングされるが、多数枚のウェーハを効率良く処理するため、エッチング工程ではバレルと呼ばれるエッチング用治具が使用される（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
従来のウェーハエッチング用バレルは、プレートで仕切られた多数のウェーハ収容空間(スロット)を有し、ウェーハは各スロットに収容される。多数枚のウェーハが収容されたバレルをエッチング槽内に浸漬し、バレルを回転させることでバレル内のウェーハを回転させると共にエッチング液を撹拌し、これによりウェーハ主面の均一なエッチングが実現される。また、プレートの両面にはボッチと呼ばれる接触防止突起部が設けられており、これによりウェーハとプレートとの密着が防止され、さらに均一なエッチングが実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４３１１１４号公報
【特許文献２】特開２００５−０５０９４３号公報
【特許文献３】特開２００６−２８６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のウェーハエッチング用バレルは、ウェーハがボッチに長時間接触し、突起部と接触した部分のエッチングが阻害されることにより、ウェーハの表面に凸形状のエッチング異常が発生するという問題がある。エッチング異常を防止する方法として、エッチング中にウェーハと接触する部分を少なくする方法、窒素バブリングによってエッチング液を撹拌させる方法等が知られている。しかし、これらの方法のうち、ウェーハに接触する部分を少なくする方法は、すでにボッチにより実施されており、これ以上接触部分を少なくすることは不可能である。また、窒素バブリングを行う方法ではウェーハの表面粗さにムラが生じて変色するだけでなく、窒素が必要となるためコストが増加するという問題がある。したがって、ボッチとの接触によるエッチング異常を防止する新たな工夫が望まれている。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の目的は、ボッチとの接触によるエッチング異常の発生を抑制することが可能なウェーハエッチング用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者らはボッチによってウェーハの表面がエッチング異常となるメカニズムについて鋭意研究を重ねた結果、バレルの回転と共にエッチング液を適度に撹拌するとウェーハと突起部との接触が抑制され、ウェーハのエッチング異常が抑制されることを見出した。本発明はこのような技術的知見に基づくものであり、本発明によるウェーハエッチング用治具は、第１及び第２の側板と、前記第１の側板と前記第２の側板とを連結する複数本のシャフトと、第１の側板と第２の側板との間において個々のウェーハの収容空間を規定する複数枚のプレートと、前記プレートの両面に設けられた突起部と、治具の中心軸から見て前記シャフトよりも径方向外側に設けられた一本以上の撹拌フィンとを備え、前記撹拌フィンは、当該シャフトと平行に延設された板状部材であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、撹拌フィンの作用によって反応槽内のエッチング液の撹拌効果を高めることができる。したがって、治具内のウェーハと突起部との接触を極力少なくすることができ、ウェーハ表面のボッチ跡の発生を抑止することができる。
【０００９】
本発明において、前記複数本のシャフトは、前記第１及び第２の側板に対して固定的に設けられた複数本の固定シャフトと、前記第１及び第２の側板に対して着脱可能に設けられた少なくとも一本の差し棒を含み、前記撹拌フィンは、前記固定シャフトに取り付けられていることが好ましい。この場合において、前記複数の固定シャフトは、前記第１及び第２の側板の周方向において前記差し棒と隣接する第１及び第２の固定シャフトと、前記周方向において前記差し棒と隣接しない第３及び第４の固定シャフトを含み、前記撹拌フィンは、前記第１乃至第４の固定シャフトから選ばれた３つの固定シャフトにそれぞれ対応して設けられた第１乃至第３の撹拌フィンを含むことが好ましい。この構成によれば、適切な数の撹拌フィンを適切な位置に設けることができ、エッチング液の撹拌効果を高めることができる。したがって、ウェーハのエッチング異常を確実に防止することができる。
【００１０】
本発明において、前記撹拌フィンの高さは、前記プレートの直径の４％以上であることが好ましい。または、前記撹拌フィンの高さは１０ｍｍ以上であることが好ましい。この構成によれば、エッチング液の撹拌効果を高めることができ、ウェーハのエッチング異常を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ボッチとの接触によるウェーハのエッチング異常の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるウェーハエッチング用治具（バレル）の構成を示す略斜視図である。
【図２】図１に示すウェーハエッチング用バレルの展開図であって、（ａ）は側板１１Ａ側から見た平面図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た平面図、（ｃ）は側板１１Ｂ方向から見た平面図である。
【図３】プレート１３の構成を示す略平面図である。
【図４】プレート１３の構成を示す略断面図である。
【図５】撹拌フィン１５ａの構成を示す略平面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ線に沿った撹拌フィン１５ａの略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるウェーハエッチング用治具（バレル）の構成を示す略斜視図である。また、図２は、図１に示すウェーハエッチング用バレルの展開図であって、（ａ）は側板１１Ａ側から見た平面図、（ｂ）は図１の矢印Ｘ方向から見た平面図、（ｃ）は側板１１Ｂ方向から見た平面図である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態によるウェーハエッチング用バレル（以下、単に「バレル」という）１０は、２枚の側板１１Ａ，１１Ｂと、側板１１Ａと側板１１Ｂとを連結する５本のシャフト１２ａ〜１２ｅと、側板１１Ａと側板１１Ｂとの間に設けられた複数のプレート１３とを備えている。プレート１３はウェーハの収容空間を規定するためのものであり、隣り合う２枚のプレート１３、１３間に挟まれた領域が、ウェーハの収容空間として使用される。特に限定されるものではないが、側板１１Ａ，１１Ｂ間に３６枚のプレート１３を設けることにより３５枚のウェーハを収容可能である。
【００１６】
側板１１Ａ，１１Ｂは共に円板状の部材であって、収容されるウェーハよりも大きな直径を有している。側板１１Ａ，１１Ｂの外側の主面の中心部には軸部材１１ａが設けられており、軸部材１１ａは外側に向かって突出している。この軸部材１１ａによってバレル１０はエッチング槽内で回転自在に軸支される。また、図２（ａ）に示すように、一方の側板１１Ａの外側の主面には、軸部材１１ａと一体化されたギヤ１１ｂが設けられている。ギヤ１１ｂはエッチング槽内において駆動機構側のギヤに連結され、バレル１０は駆動機構の動力によって回転駆動される。
【００１７】
特に限定されるものではないが、本実施形態による側板１１Ａ，１１Ｂは、側板本体１１ｍとＯリング１１ｏとで構成されている。側板本体１１ｍは、側板１１Ａ，１１Ｂよりも少し小さな直径を有する円板部材であり、Ｏリング１１ｏは、側板本体１１ｍの半径をより大きくするための追加的な部材である。すなわち、側板本体１１ｍの外周にＯリング１１ｏを設けることにより、所望の直径を有する側板１１Ａ，１１Ｂが構成されている。この構成によれば、従来から使用しているバレルの側板を流用して本実施形態による直径の大きな側板を実現することができる。もちろん、最初から直径の大きな側板を使用することも可能である。
【００１８】
シャフト１２ａ〜１２ｅは、ウェーハの収容空間を規定するための部材である。各シャフトの両端部は、側板１１Ａ，１１Ｂの外周寄りに接続されており、シャフト１２ａ〜１２ｅによって囲まれた空間がウェーハの収容空間となっている。シャフト１２ａ〜１２ｅは、中心軸から所定の半径を有する円周上において等間隔（約７２°）に設けられていることが好ましい。
【００１９】
シャフト１２ａ〜１２ｅは、側板１１Ａ，１１Ｂに対して挿抜可能に設けられた一本の差し棒１２ａと、側板１１Ａ，１１Ｂに対して固定的に設けられた４本の固定シャフト１２ｂ〜１２ｅからなる。４本の固定シャフト１２ｂ〜１２ｅのうち、固定シャフト１２ｂ，１２ｃは、側板の周方向において差し棒１２ａと隣接しており、固定シャフト１２ｄ，１２ｅは差し棒１２ａと隣接していない。差し棒１２ａはバレル１０内へウェーハを収容するときに取り外され、これによりスロットが開口した状態となる。逆に、差し棒１２ａと取り付けたときにはスロットが閉口した状態となるので、ウェーハをバレル１０内に閉じこめることができる。
【００２０】
本実施形態によるシャフト１２ａ〜１２ｅはいずれもプレート１３に設けられた穴を貫通する一本の長いシャフトであり、その両端は側板１１Ａ，１１Ｂにそれぞれネジ止め固定されている。固定シャフト１２ｂ〜１２ｅは、プレート１３、１３間に挿入されて両者を連結する短いシャフト片の集合であってもよい。この場合、シャフト片の端面はプレート１３の表面に連結されるだけであり、プレート１３を貫通しない構成となるが、見かけ上は一本の長いシャフトと捉えることができる。
【００２１】
図３は、プレート１３の構成を示す略平面図である。また、図４は、プレート１３の構成を示す略断面図である。
【００２２】
図３及び図４に示すように、プレート１３は、側板１１Ａ，１１Ｂよりも薄い円板状の部材であって、収容されるウェーハＷよりも大きく且つ側板１１Ａ，１１Ｂよりも小さな直径を有している。特に限定されないが、プレート１３の両面には３つのボッチ（突起部）１４ａ〜１４ｃが設けられている。ボッチ１４ａ〜１４ｃは、エッチング中にウェーハＷとプレート１３との接触を防止するために設けられており、特に、接触する部分ができるだけ少なくなるよう、略円錐状の部材として構成されている。ボッチ１４ａ〜１４ｃがない場合にはウェーハがプレート１３に貼り付いてしまい、ウェーハの両面を均一にエッチングすることができないが、ボッチ１４ａ〜１４ｃを設けた場合にはそのような問題を解消することができる。ボッチ１４ａ〜１４ｃはプレート１３と一体的に形成されたものでもよく、プレート１３とは別の部材として提供されてもよい。３つのボッチ１４ａ〜１４ｃは、プレート１３の中心から所定の半径を有する円周上において等間隔（１２０°）に設けられていることが好ましい。
【００２３】
本実施形態によるバレル１０には、３つの撹拌フィン１５ａ〜１５ｃが設けられている。撹拌フィン１５ａ〜１５ｃは、固定シャフト１２ｂ〜１２ｄと平行に延設された板状部材である。撹拌フィン１５ａ〜１５ｃは、バレル１０の回転時にエッチング液を撹拌する役割を果たす。本実施形態によるバレル１０は、固定シャフト１２ｂの直上に設けられた第１の撹拌フィン１５ａと、固定シャフト１２ｂの直上に設けられた第２の撹拌フィン１５ｂと、固定シャフト１２ｃの直上に設けられた第３の撹拌フィン１５ｃを備えている。差し棒１２ａの直上に撹拌フィンが設けられていない理由は、ウェーハＷの挿入口が塞がれてしまうからである。また、固定シャフト１２ｅの直上にも撹拌フィンを設け、撹拌フィンの数を４本とすることも可能であるが、撹拌効果は３本の場合とそれほど変わらないので、本実施形態では固定シャフト１２ｅに対応する撹拌フィンは省略している。このように、撹拌フィンが固定シャフトの直上にあることで、バレル内へのウェーハの出し入れを妨げることなくレイアウトすることができ、特にバレルの回転時には固定シャフトと一体となってエッチング液に対する抵抗体となり、エッチング液の撹拌効果を高めることができる。
【００２４】
図５は、撹拌フィン１５ａの構成を示す略平面図である。また、図６は、図５のＤ−Ｄ線に沿った撹拌フィン１５ａの略断面図である。なお、撹拌フィン１５ａ〜１５ｃは同一の構造であるため、以下の説明では撹拌フィン１５ａを対象とし、撹拌フィン１５ｂ，１５ｃの説明は省略する。
【００２５】
図５及び図６に示すように、撹拌フィン１５ａは、固定シャフト１２ｂに結合されたブラケット１６にネジ止め固定されている。ブラケット１６は貫通孔１６ａを有し、固定シャフト１２ｂが貫通孔１６ａに挿入されることにより固定される。撹拌フィン１５ａは、略Ｕ字状のブラケット１６に挟持され、ネジ１７によって固定される。
【００２６】
本実施形態による撹拌フィン１５ａ〜１５ｃは、対応する固定シャフト１２ｂ〜１２ｄに結合されたブラケットにネジ止め固定されていてもよく、固定シャフト１２ｂ〜１２ｄと一体化されていてもよい。撹拌フィン１５ａ〜１５ｃが対応する固定シャフト１２ｂ〜１２ｄと別部材の場合には、撹拌フィンのない従来のバレルに撹拌フィンを付加して本発明によるバレルを構成することが可能であり、撹拌フィンのサイズ変更も容易である。一方、撹拌フィン１５ａ〜１５ｃと対応する固定シャフト１２ｂ〜１２ｄが一体化されている場合には、エッチング中に撹拌フィンが固定シャフトから外れることがないので、信頼性の高い撹拌フィンを提供することができ、さらに部品点数の減少により製造コストの低減を図ることもできる。
【００２７】
撹拌フィン１５ａ〜１５ｃの高さは、側板１１Ａ，１１Ｂの直径の４％以上であることが好ましく、例えば側板１１Ａ，１１Ｂの直径が２００〜３００ｍｍ程度であるとき、撹拌フィン１５ａ〜１５ｃの高さは１０ｍｍ以上であることが好ましい。この場合において、撹拌フィン１５ａの上端は、側板１１Ａ，１１Ｂの上端と一致していることが好ましい。撹拌フィン１５ａ〜１５ｃの高さが側板１１Ａ，１１Ｂの直径の４％以上、或いは１０ｍｍ以上であれば、十分な撹拌効果を得ることができ、ウェーハのエッチング異常を確実に抑制することができる。なお、撹拌フィンの高さとは側板１１Ａ，１１Ｂの径方向と一致する方向における寸法を意味する。
【００２８】
バレル１０の材料は特に限定されないが、例えばＰＶＣ（Polyvinyl Chloride：ポリ塩化ビニル）を用いることができ、側板１１Ａ，１１Ｂ、シャフト１２ａ〜１２ｅ、プレート１３、撹拌フィン１５ａ〜１５ｃ等の主要部材はＰＶＣで形成することができる。
【００２９】
バレル１０を用いてウェーハをエッチングする場合、多数枚のウェーハがチャージされたバレル１０をエッチング液で満たされたエッチング槽内にセットし、ウェーハの表裏面をエッチングする。エッチング液としては、フッ酸、硝酸及び酢酸を所定の比率で混合した混酸を用いることができる。エッチング槽内でバレル１０を回転させることでバレル１０内のウェーハを回転させ、これによりウェーハ面内が均一にエッチングされ、所望の平坦度が維持される。バレル１０の回転速度は限定されないが、４０〜１１０ｒｐｍであることが好ましい。
【００３０】
本実施形態によるバレル１０は撹拌フィン１５ａ〜１５ｃを備えているので、バレル１０と共に撹拌フィン１５ａ〜１５ｃが回転することによってエッチング液が撹拌され、エッチング液の対流がウェーハとボッチとの接触時間を少なくする方向に作用する。したがって、ボッチ１４ａ〜１４ｃとの接触によってウェーハ表面に形成される小さな凸状のエッチング異常を抑制することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、撹拌フィンの作用によって反応槽内のエッチング液の撹拌効果を高めることができる。これにより、バレル内のウェーハとボッチとの接触を極力少なくすることができ、ウェーハ表面のボッチ跡の発生を抑止することができる。
【００３２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００３３】
例えば、上記実施形態によるウェーハエッチング用バレルは、５本のシャフト１２ａ〜１２ｅと、３本の撹拌フィン１５ａ〜１５ｃを備えているが、シャフトや撹拌フィンの本数はこれらに限定されるものではなく、他の本数とした場合でも本発明を実現することは可能である。
【００３４】
また、上記実施形態においては、隣り合う２枚のプレート１３、１３間に挟まれた領域をウェーハの収容空間として使用しているが、本発明はこのような構成に限定されず、プレート１３と側板１１Ａとの間の領域、或いはプレート１３と側板１１Ｂとの間の領域をウェーハの収容空間として使用することも可能である。この場合、側板１１Ａ，１１Ｂの内側の主面にボッチ１４ａ〜１４ｃを設ける必要がある。
【００３５】
また、上記実施形態ではウェーハエッチング用バレル１０を酸エッチングに用いる場合を例として挙げたが、アルカリエッチングに用いることも可能である。さらに、シリコンウェーハ以外の種々のウェーハのエッチング工程に採用することができる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
高さ１０ｍｍの撹拌フィンが取り付けられた本発明によるバレル（Ａ１）と、撹拌フィンが取り付けられていない従来のバレル（Ａ２）とを用いて、５００００枚のシリコンウェーハのエッチングをそれぞれ行った。シリコンウェーハのサイズは１５０ｍｍとし、バレルのサイズは、側板の直径が２０８ｍｍ、プレートの直径が１８８ｍｍとした。エッチング工程では、バレルをエッチング槽内にセットしてエッチング液に沈めると共に、バレルを４０ｒｐｍで回転させてウェーハのエッチング効果と高めた。エッチングが完了した後、ウェーハを洗浄し、ウェーハの表面状態を検査し、エッチング異常発生率を求めた。エッチング異常発生率は、ウェーハ全枚数に対するエッチング異常ウェーハの枚数の比である。その結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
0005625546.tif 000002
【００３８】
表１に示すように、撹拌フィンを備えていない従来のバレル（Ａ２）を用いた場合におけるウェーハのエッチング異常発生率は８％であるのに対し、撹拌フィンを備えたバレル（Ａ１）を用いた場合におけるウェーハのエッチング異常の発生率は０．０２％となり、非常に低いエッチング異常発生率となることが分かった。
【００３９】
（実施例２）
撹拌フィンの高さを少しずつ異ならせてシリコンウェーハのエッチングを行った。撹拌フィンの高さは、０ｍｍ（撹拌フィンなし）、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍとし、それぞれについて５０枚のシリコンウェーハのエッチングを行った。エッチング条件は実施例１と同様とした。エッチングが完了した後、ウェーハを洗浄し、ウェーハの表面状態を検査し、エッチング異常発生率を求めた。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
0005625546.tif 000003
【００４１】
表２に示すように、従来の撹拌フィンなしのバレル（Ｂ１）の場合、エッチング異常発生枚数は４枚であったが、高さ５ｍｍの撹拌フィンを有するバレル（Ｂ２）の場合、エッチング異常発生枚数は３枚に減少し、高さ１０ｍｍの撹拌フィンを有するバレル（Ｂ３）では、エッチング異常発生枚数は０枚となった。さらに、高さ１５ｍｍ及び２０ｍの撹拌フィンを有するバレル（Ｂ４，Ｂ５）でもエッチング異常発生枚数は０枚となった。以上の結果から、フィンの高さが５ｍｍ程度であってもエッチング異常を抑制する効果は得られるが、フィン高さが１０ｍｍ以上であればエッチング異常を確実に抑制できることが分かった。
【符号の説明】
【００４２】
１０    ウェーハエッチング用治具（バレル）
１１Ａ，１１Ｂ    側板
１１ａ    軸部材
１１ｂ    ギヤ
１１ｍ    側板本体
１１ｏ    Ｏリング
１２ａ    シャフト（差し棒）
１２ｂ〜１２ｅ    シャフト（固定シャフト）
１３    プレート
１４ａ〜１４ｃ    ボッチ（突起部）
１５ａ〜１５ｃ    撹拌フィン
Ｗ    ウェーハ
【図１】
0005625546.tif 000004
【図２】
0005625546.tif 000005
【図３】
0005625546.tif 000006
【図４】
0005625546.tif 000007
【図５】
0005625546.tif 000008
【図６】
0005625546.tif 000009