(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部から側壁下端まで先細りに形成された下部面を備える円筒状のハウジングと、前記ハウジングの下部面上に装着され、エッチングダムの外側には前記ハウジングの側壁との空間から成るエッチング液排出領域と、前記エッチングダムの内側にはエッチング液を収めるエッチング槽を形成する環状のエッチングダムと、前記ハウジングの下部面に形成される前記エッチング槽にエッチング液を供給する供給部と、前記ハウジングと前記エッチングダムとの接触部に形成される前記エッチング槽から前記エッチング液排出領域に連結される少なくとも一つの第１排出部と、前記ハウジングの側壁下端に形成される前記エッチング液排出領域から前記エッチングダムおよびハウジングの外部に連結される少なくとも一つの第２排出部とを含み、
前記エッチングダム上部に安着されるウェーハの背面を前記供給部から前記エッチング槽に供給されるエッチング液によりエッチングすることを特徴とするウェーハ背面をエッチングする装置。
【請求項２】
前記エッチングダムはウェーハを支持するよう前記エッチングダム上端に形成される複数個の支持台を含み、前記エッチングダムの水位を超えるエッチング液は前記支持台の間のエッチングダム上端を通して前記エッチング液排出領域に流し込まれることを特徴とする請求項１記載のウェーハ背面をエッチングする装置。
【請求項３】
前記エッチングダムは、上端部が前記エッチング液排出領域に向けて先細りに形成されることを特徴とする請求項１記載のウェーハ背面をエッチングする装置。
【請求項４】
前記エッチングダムの側壁上部に少なくとも一つの孔を形成して前記エッチング槽の内部と前記エッチング液排出領域とを連結する少なくとも一つの第３排出部を含むことを特徴とする請求項１記載のウェーハ背面をエッチングする装置。
【請求項５】
前記エッチングダムは前記エッチングダムの側壁から内部まで先細りに形成され、実質的に上向きの第１面と実質的に下向きの第２面を備え、前記第２面は前記ハウジングの下部面に対応する傾斜面から成ることを特徴とする請求項１記載のウェーハ背面をエッチングする装置。
【請求項６】
前記第１排出部は前記エッチングダムの下部面の内径部分から該下部面の外径部分まで延長される少なくとも一つの溝から成ることを特徴とする請求項１記載のウェーハ背面をエッチングする装置。
【請求項７】
エッチング液を貯蔵するエッチング液貯蔵槽、中心部から側壁下端まで先細りに形成された下部面を備える円筒状のハウジング、前記ハウジングの下部面上に装着されるエッチングダムの外側には前記ハウジングの側壁との空間から成るエッチング液排出領域と前記エッチングダムの内側にはエッチング液を収めるエッチング槽を形成する環状のエッチングダム、前記ハウジングの下部面に形成される前記エッチング槽にエッチング液を供給する供給部、前記ハウジングと前記エッチングダムとの接触部に形成される前記エッチング槽から前記エッチング液排出領域に連結される少なくとも一つの第１排出部、及び前記ハウジングの側壁下端に形成されて前記エッチング液排出領域から前記エッチングダムおよびハウジングの外部に連結される少なくとも一つの第２排出部とから成り、
前記ウェーハを前記エッチングダム上部に配置して前記ハウジングの側壁により水平方向に固定して前記ウェーハの背面をエッチングするエッチング装置と、
前記エッチング液貯蔵槽のエッチング液を前記エッチング装置の供給部を通して前記エッチング槽内に提供するポンプ手段と、
前記ポンプ手段により前記エッチング槽に供給されるエッチング液の流量を調節する流量調節部と、
を含むことを特徴とするエッチングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハ背面をエッチングする為の装置に関するものとして、より詳細には薄膜ウェーハ背面に金属蒸着する前に該背面を化学的にエッチングする為の装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ダイオードやトランジスタ等の半導体製造工程では、ウェーハの製造後に該ウェーハの背面を研磨してウェーハを所定の厚さに形成し、続いて金属とウェーハ材料(例えば、Ｓｉ等)との間の接触抵抗を下げる為に前記背面をエッチングし、金属蒸着することにより所定の金属パターンを形成する。
【０００３】
こうしたウェーハ背面処理工程において、背面を化学的にエッチングする過程はウェーハ上面に形成された金属配線等に損傷を与えないことが重要である。その為に、従来は吸収布方式を用いた。この吸収布方式とは、エチャントのエッチング液を吸収布に充分漬した後にウェーハの背面のみ接触させてエッチングする方式を称す。
【０００４】
図１０（Ａ）は従来の吸収布方式によるウェーハ背面をエッチングする装置の一例を示す概略図である。別途の供給装置(図示せず)でエッチング液をエッチング槽(etching bath)１１２に供給して該エッチング槽内に配置された吸収布１１４を充分に漬す。続いて、ウェーハ１１６を吸収布１１４上に配置して前記吸収布１１４を漬したエッチング液によりウェーハ背面をエッチングする。エッチングの終了後にウェーハ１１６を吸収布１１４から分離すればウェーハ背面エッチング工程が完了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記吸収布方式エッチング工程による場合はウェーハが損傷され易いという問題を抱えている。こうした問題は図１０（Ａ）に示すウェーハ１１６を吸収布１１４から分離する過程で発生する。図１０（Ｂ）に示す如く、ウェーハ１１６はツイーザー(tweezer)１１８を用いて吸収布１１４から分離する。この過程で領域(Ａ)に位置するウェーハ１１６と吸収布１１４との間にエッチング液による表面張力が発生する。分離する力の逆方向(矢印で示す)へ表面張力による応力が生じる為に前記ウェーハ１１６は破損され易い。更に、最近利用されるウェーハ寸法が大型化されその膜厚が２００μｍ以下と薄くなるにつれてこうしたウェーハ損傷の恐れは更に増加する。
【０００６】
また、従来の吸収布方式でウェーハ背面をエッチングする場合には、ウェーハ背面と吸収布との接触が部分的に不良でウェーハ背面上に不均一なエッチング面が発生するという問題も抱えている。こうした問題はエッチングが進む過程で発生した反応物がウェーハ背面に停滞される為より深刻になる。更に、エッチング液が既に吸収布を漬した状態である為に反応に適切な温度に該エッチング液の温度を制御し難いという問題がある。前記の如く、従来の吸収布方式によると、エッチング液に漬した吸収布を直接ウェーハ背面に接触させてエッチングする為にエッチング終了後に吸収布を除去する過程でエッチング液の表面張力によりウェーハに致命的な損傷が発生する恐れがあり、不均一な接触や反応物生成によりウェーハの均一なエッチングを期待し難い。
【０００７】
従って、本発明の目的は、吸収布の如き媒体をウェーハ表面に接触させること無くエッチング液を直接供給して均一なエッチングを図ると共に、ウェーハ分離においてエッチング液と接触させないことによりウェーハ損傷を根本的に防止できるエッチング装置を提供することである。
【０００８】
更に、本発明の異なる目的は、ウェーハ損傷を防止できる前記エッチング装置を用いてウェーハ表面を均一にエッチングしてエッチング液の温度調節が容易なエッチングシステムを提供することである。
【０００９】
【発明が解決するための手段】
前記目的を成し遂げる為に、本発明は、中心部から側壁下端まで先細りにされた下部面を具える円筒状のハウジングと、前記ハウジングの下部面上に該ハウジングと一定間隙を隔てて装着され前記ハウジングの側壁との空間から成るエッチング液排出領域と、エッチング液を収める為のエッチング槽を形成する環状のエッチングダムと、前記ハウジングの下部面に形成され前記エッチング槽にエッチング液を供給する為の供給部と、前記ハウジングとエッチングダムとの接触部に形成され前記エッチング槽から前記エッチング液排出領域に連結される第１排出部と前記ハウジングの側壁下端に形成され前記エッチング液排出領域から前記エッチングダムおよびハウジングの外部に連結される第２排出部とを含み、前記ウェーハは前記エッチングダム上部に配置され前記ハウジングの側壁により水平方向に固定され、前記供給部から供給されるエッチング液は前記エッチング槽で前記ウェーハの背面をエッチングするエッチング装置を提供する。本発明の一実施の形態において、前記エッチングダムはウェーハを支持する為に前記エッチングダム上端に形成される複数個の支持台を含み、前記エッチングダムの水位を超えるエッチング液を前記支持台の間のエッチングダム上端を通して前記エッチング液排出領域に流し込むよう構成し得る。また、本発明の他の実施の形態において、前記エッチングダムは前記支持台の外側から前記エッチング液排出領域まで先細りに形成された上端部を具えることができ、 前記エッチングダムの側壁上部に少なくとも一つ以上の孔を形成して前記エッチング槽の内部と前記排出領域とを連結する少なくとも一つの第３排出部を含むことができる。更に、本発明の更なる他の実施の形態において、前記エッチングダムはその側壁から内部まで先細りにされ、実質的に上向きの第１面と実質的に下向きの第２面を具え、前記第２面は前記ハウジングの下部面に対応する傾斜面から成るようにし得る。前記第１排出部は前記エッチングダムの下部面の内径部分から該下部面の外径部分まで延長される少なくとも一つの溝から成る。
【００１０】
また、前記目的を成し遂げる為に、本発明は、エッチング液を貯蔵する為のエッチング液貯蔵槽、中心部から側壁下端まで先細りにされた下部面を具える円筒状のハウジング、前記ハウジングの下部面上に装着されその外側には前記ハウジングの側壁との空間から成るエッチング液排出領域とその内側にはエッチング液を収める為のエッチング槽を形成する環状のエッチングダム、前記ハウジングの下部面に形成され前記エッチング槽にエッチング液を供給する為の供給部、前記ハウジングと前記エッチングダムとの接触部に形成され前記エッチング槽から前記エッチング液排出領域に連結される少なくとも一つの第１排出部、及び前記ハウジングの側壁下端に形成され前記エッチング液排出領域から前記エッチングダムおよびハウジングの外部に連結される少なくとも一つの第２排出部とから成り、前記ウェーハを前記エッチングダム上部に配置し前記ハウジングの側壁により水平方向に固定して前記ウェーハの背面をエッチングする為のエッチング装置と、前記エッチング液貯蔵槽のエッチング液を前記エッチング装置の供給部を通して前記エッチング槽内に提供するポンプ手段と、前記ポンプ手段により前記エッチング槽に供給されるエッチング液の流量を調節する為の流量調節部とを含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の好ましき実施の形態をより詳細に説明する。図１は本発明によるエッチング装置２０を示す概略図である。図１を参照すれば、中心から側面下端まで先細りに形成された下部面３２を備える円筒状のハウジング３０と、該下部面３２上に装着されたエッチングダム４０とを含むエッチング装置が示されている。更に、図２は前記ハウジング３０と該ハウジングから分離されたエッチングダム４０を示す概略図である。図２に示す如く、本実施の形態によるエッチングダム４０はその上端にウェーハを支持する為の３個の支持台４２を含み、中心方向に先細りにされた形状から成る。該先細りにされた領域は実質的に上向きの第１面４０ａと実質的に下向きの第２面４０ｂ（図３（Ａ）参照）を備える。ここで、前記第２面４０ｂは前記エッチングダム４０が装着される前記ハウジングの下部面３２部分と同一な勾配から成る。従って、図１の如く、前記エッチングダム４０を前記ハウジング３０の下部面３２に装着する場合は前記下部面３２と共にエッチング槽(etching bath)４５を形成することができる。本発明のエッチング装置に用いる環状のエッチングダム４０の外径Ｒ１は、前記ハウジング３０の内径Ｒ２より所定の長さより短く製造して前記ハウジング３０に装着すると前記エッチングダム４０の外壁と前記ハウジング３０の内壁との間に一定間隙が形成される。該間隙により形成された空間Ｓはエッチング液排出領域Ｓである。本発明においてエッチング液排出領域とはエッチング装置（エッチングダム４０およびハウジング３０）外部に排出する為のエッチング液を集結する空間を称す。
【００１２】
前記エッチング装置２０は前記ハウジング３０の下部面３２に形成され前記エッチング槽４５にエッチング液を供給する為の供給部３５を含み、 前記下部面３２とエッチングダム４０との接触面に前記エッチング槽４５から前記排出領域Ｓに連結される第１排出部４７と、前記ハウジング３０の側壁下端部に前記排出領域Ｓから前記エッチング装置２０の外部に連結される第２排出部３７とを提供する。前記各排出部３７、４７は必要に伴って複数個形成してもよい。
【００１３】
本発明による他の実施の形態によると、前記エッチングダム４０の上端面に前記複数の支持台４２を形成せずに、エッチングダム４０側壁の上端部に複数の孔から形成された第３排出部４９を含むことができる。この場合に、ウェーハは前記エッチングダム４０の上端面に配置され、複数の孔は支持台の間の空間を通してエッチング液を排出するのと同一な役目を果たすようになる。
【００１４】
以下、前記実施の形態によるエッチング装置２０の作動原理を説明する。先ず、エッチング対象のウェーハをその背面がエッチング槽内部に面するようエッチングダム４０上端の支持台４２に配置する。続いて、前記供給部３５を通して前記エッチング槽４５にエッチング液を供給する。供給されるエッチング液のうち一部は第１排出部４７を通して排出領域Ｓに排出される。従って、供給されるエッチング液の流量でエッチング槽４５を満たす為には前記第１排出部４７の排出量より多く供給すべきである。前記エッチング槽４５が満たされてエッチング液の水位が前記エッチングダム４０の側壁高に至ると、続けて追加に供給されるエッチング液は前記ウェーハの背面をエッチングしながらエッチングダム４０上端の支持台の間の空間を通して前記排出領域に溢れ込むことになる。従って、エッチングするウェーハ背面は他の媒体と接触すること無く、直接エッチング液によりエッチングされる。
【００１５】
更に、この際、前記ウェーハ背面をエッチングするエッチング液の流れは下端面の中央にある供給部から垂直に上昇してウェーハ背面の中心から放射方向へ均一に流動しながら既に反応したエッチング液は反応物と共に支持台の間の空間へ排出されると共に供給部から新たなエッチング液が供給されることにより、エッチングの効率及び均一度を高めることができる。こうしてエッチングが完了するとエッチング液の供給が中断されて前記エッチング槽４５に残留するエッチング液は、前記第１排出部４７を通して排出領域Ｓに集結される。続いて集結されたエッチング液は第２排出部３７を通してエッチング装置外部に排出される。こうして、前記第１排出部４７はエッチング槽４５からエッチング液を排出させることによりウェーハ分離の際にエッチング液によるウェーハでの表面張力の発生を防ぐ。結果として、本発明は従来の吸収布方式の如きウェーハ損傷の恐れを根本的に防止することができる。
【００１６】
図３（Ａ）ないし（Ｃ）を参照に、前記実施の形態によるエッチング装置をより詳細に説明する。図３（Ａ）ないし（Ｂ）は図１のエッチング装置を垂直方向に示す断面図及び平面図である。図３（Ａ）の如く、本発明のエッチング装置はエッチングダム４０を備えるハウジング３０から成る。先に説明した如く、前記エッチングダム４０の外径は前記ハウジング３０の内径より小さく形成されてエッチング液排出領域Ｓを形成する。該排出領域Ｓは外部に排出するエッチング液を集結して第２排出部３７を通して排出する為に形成される空間である。更に、図３（Ｂ）に示す如く、前記エッチングダムの第２面４０ｂとハウジングの下部面との間にはエッチング槽内部からエッチング液排出領域Ｓに連結される第１排出部４７を形成する。背面をエッチングされるウェーハ１６は前記エッチングダム４０の支持台４２上に配置され、水平方向に前記ハウジング３０の側壁により固定される。本実施の形態ではウェーハ支持台４２及び第１排出部４７を夫々３個に形成したが、これに限定されるわけではない。
【００１７】
更に、図３（Ａ）でウェーハ１６と点線との間隙ｇは前記エッチング槽の平面水位とウェーハ背面との間隙を示す。該間隙ｇはエッチング液の表面張力によりウェーハ背面と接触する程低く形成するのが好ましい。この為に、支持台４２の高さはエッチング液の表面張力を考慮した適切な高さに製造すべきである。
【００１８】
図３（Ｃ）は本発明によるエッチング装置のウェーハ支持台付近Ｂを示す概略図である。図３（Ｃ）を参照すれば、ウェーハは支持台４２上に配置されてハウジング３０の側壁により水平方向に固定されている。
【００１９】
本実施の形態によるエッチング装置は、前記支持台４２を基準にして排出領域Ｓ方向のエッチングダム４０上端は先細りにされる構造を成す。こうした構造はエッチング液が支持台４２の間の空間を通して排出領域Ｓに排出される際に表面張力を最小化し、エッチング液がウェーハ正面に溢れ出すのを防止する機能として働く。更に、エッチング工程の終了後にウェーハ１６を持ち上げる為にツイーザーで掴み易い空間を確保する機能としても働く。
【００２０】
図４は本発明によるエッチング装置を含むエッチングシステムのブロック図である。前記エッチングシステムは本発明のエッチング装置２０と共に、エッチング液貯蔵槽５０、ポンプ６０及び流量計（流量調節部）６５から成る。前記ポンプ６０が前記エッチング液貯蔵槽５０に溜まったエッチング液を前記エッチング装置２０の供給部に流動させる。この際、前記流量計６５を用いて少なくとも第1排出部に流し込まれる量より多く供給させ、エッチングの完了後にポンプ作動を中止させエッチング液供給を遮断する。前記エッチングの進行中にエッチング装置２０の排出領域に集結されるエッチング液は第2排出部を通してエッチング液貯蔵槽５０に再び流し込まれる。前記エッチング液貯蔵槽５０は化学的反応により温度が上昇したエッチング液と予め貯蔵されたエッチング液とを混合して供給されるエッチング液温度を適正水準に保つ。こうして、エッチング反応に適正な温度のエッチング液を供給することによりエッチング効率を高めることができる。
【００２１】
図５ないし図９は本発明のエッチング装置によるエッチング工程の各段階をエッチング液の流動状態で示す概略図である。ここで、排出されるエッチング液は太い矢印ｆ１で示し、エッチングに用いるエッチング液は細い矢印ｆ２で示した。
【００２２】
先ず、図５の如くウェーハ１６をその背面が下向きになるようウェーハ支持台上に配置する。続いて、エッチング液を供給すると、図６の如く供給部３５を通して供給されるエッチング液中の一定量は第１排出部４７を通して排出され、 該排出量以上に供給されるエッチング液はエッチング槽４５に残留する。エッチング槽４５に残留するエッチング液がエッチングダム３０の側壁高まで蓄積されると、図７の如く中心から放射状の流れを呈して前記配置されたウェーハ背面をエッチングし、前記支持台４２の間の空間を通して前記排出領域Ｓに排出される。こうしたエッチング過程により背面エッチングが完了すると、 エッチング液供給を中断する。供給が中断された後に、図８の如く前記エッチング槽４５のエッチング液は第１排出部４７を通して排出領域Ｓに流れ込み、前記排出領域Ｓから更に第２排出部３７を通してエッチング液貯蔵槽に流れ込む。従って、図９に示す如くウェーハ１６の分離段階でエッチング槽４５に残留するエッチング液は第１排出部４７を通して排出され、ウェーハ１６とエッチング液との接触が起こらない。従って、表面張力によりウェーハ１６が破損されることを防止できる。
【００２３】
【発明の効果】
前記に説明の如く、本発明によるエッチング装置は吸収布の如き媒体をウェーハ表面に接触させること無くエッチング液を直接供給し均一なエッチングを可能にして、ウェーハ分離の際表面張力等によるウェーハ損傷を防止することができる。更に、本発明によるエッチング装置を含むエッチングシステムは前記エッチング装置を用いて均一な温度のエッチング液を循環させることによりウェーハを損傷させずに均一なエッチングを実現できる利点もある。 本発明の詳細な説明は例示と説明の目的から提供される。これは発明を開示されたとおり厳格に限定するものではない。前記の説明内容に鑑みて諸部分の改造又は変形が可能である。更に、本発明の範囲はこうした詳細な説明ではなく添付の請求範囲により限定されるもので、前記実施の形態も同様に本発明の構成要素を詳細に説明する為に提供されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるエッチング装置を示す概略図である。
【図２】図１のエッチング装置を構成するハウジングとエッチングダムを示す概略図である。
【図３】（Ａ）は本発明の一実施の形態によるエッチング装置を示す側面図であり、（Ｂ）は本発明の一実施の形態によるエッチング装置を示す平面図であり、（Ｃ）は本発明の一実施の形態によるエッチング装置の上端部を示す概略図である。
【図４】本発明によるウェーハ背面エッチング設備を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるエッチング装置を用いたウェーハ背面エッチング工程の各段階を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるエッチング装置を用いたウェーハ背面エッチング工程の各段階を示す概略図である。
【図７】本発明の一実施の形態によるエッチング装置を用いたウェーハ背面エッチング工程の各段階を示す概略図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるエッチング装置を用いたウェーハ背面エッチング工程の各段階を示す概略図である。
【図９】本発明の一実施の形態によるエッチング装置を用いたウェーハ背面エッチング工程の各段階を示す概略図である。
【図１０】（Ａ）は従来の吸収布方式によるウェーハ背面エッチング装置を示す概略図であり、（Ｂ）は従来の吸収布方式によるウェーハ背面エッチング工程中ウェーハを吸収布から分離する工程を示す概略図である。
【符号の説明】
２０  エッチング装置
３０  ハウジング
３５  エッチング液供給部
３７  第２排出部
４０  エッチングダム
４２  ウェーハ支持台
４５  エッチング槽
４７  第１排出部
４９  第３排出部
５０  エッチング液貯蔵槽
６５  流量計
【図１】
0003679034.tif 000002
【図２】
0003679034.tif 000003
【図３】
0003679034.tif 000004
【図４】
0003679034.tif 000005
【図５】
0003679034.tif 000006
【図６】
0003679034.tif 000007
【図７】
0003679034.tif 000008
【図８】
0003679034.tif 000009
【図９】
0003679034.tif 000010
【図１０】
0003679034.tif 000011