(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング処理前に、半導体ウェーハを複数枚重ね合わせてギャザーし、これにエッチング液を接して、半導体ウェーハの外周部をエッチングするウェーハ面取り面のエッチング装置において、
隣接する各半導体ウェーハの外周部間の隙間形成面同士にブラシ毛を当接してブラッシングするブラシを具備し、
上記ブラシ毛が、ギャザリングされた半導体ウェーハの山部分と谷部分との起伏に合わせて、一定ピッチで凹凸を繰り返す山切りカットされたものであるウェーハ面取り面のエッチング装置。
【請求項２】
上記ブラシ毛の直径が５〜２００μｍである請求項１に記載のウェーハ面取り面のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はウェーハ面取り面のエッチング装置、詳しくはギャザリングされた各半導体ウェーハの外周部の略全面を均一にエッチング処理する、ブラシ付きのウェーハ面取り面のエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）は、スライシングされたのち、ウェーハ外周部が、研削砥石により面取り加工される。この面取り時に、ウェーハ外周部の表層には、研削砥石によるダメージが発生する。そこで、このダメージを除去するために、ウェーハ表裏面のラップ工程後、ＣＣＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｎｅｒ  Ｒｏｕｎｄｉｎｇ）工程という、このウェーハ面取り面に対するエッチング（以下、面取りエッチングという場合がある）が行われている。
従来、このＣＣＲ処理の一種として、複数枚のシリコンウェーハの面取りエッチングをまとめて行う、ギャザーエッチングが開発されている。
ギャザーエッチングとは、多数のシリコンウェーハをその表裏面同士が密着するようにして多数枚重ね合わせ、これを回転させながらそれらの外縁部にエッチング液をかけることにより、半導体ウェーハの外周部だけをエッチング処理する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術におけるギャザーエッチングでは、それぞれウェーハ外周部が面取りされたシリコンウェーハ同士を重ね合わせている。このため、隣接する各ウェーハの外周部間には隙間が存在する。したがって、これらの隙間に異物が付着したり、エッチング液に浸漬した際に発生する気泡が付着したりするおそれがある。
この問題を解消するために、従来ではＣＣＲ工程の前に、ギャザリングウェーハをノズルからの純水により潤して、異物の除去および気泡の付着を防いでいた。
ところが、この純水による湿潤工程が、このように単にギャザリングウェーハの外周部に純水を流すという作業であったので、ウェーハ間の隙間に純水で洗い流せない異物が残ったり、各隙間のうちで最も狭くなった谷底部の空気が抜けきれず、純水による湿潤の度合いが不十分である場合が多々あった。
【０００４】
また、面取りエッチングにあっては、周知の通り、この工程がウェーハ外周部のシリコン面を、エッチング液との化学反応により溶損させるケミカルな面取り工程であることから、この作業中、各ウェーハ外周部の表面からは常に反応ガスが発生している。その結果、例えばこの反応ガスが各ウェーハの外周部間（谷部分）の隙間形成面に付着したような場合には、ギャザリングウェーハの各谷部分および谷部分間にエッチングムラが生じるおそれがあった。
【０００５】
【発明の目的】
この発明は、面取りエッチング前のウェーハ外周部の湿潤時に、ギャザリングされた各半導体ウェーハの外周部の各隙間に付着した異物を略完全に除去することができるとともに、これらのウェーハ外周部の全域をムラなく湿潤させることができ、しかもギャザリングされた各半導体ウェーハの外周部の略全面を均一に面取りエッチングすることができるウェーハ面取り面のエッチング装置を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エッチング処理前に、半導体ウェーハを複数枚重ね合わせてギャザーし、これにエッチング液を接して、半導体ウェーハの外周部をエッチングするウェーハ面取り面のエッチング装置において、隣接する各半導体ウェーハの外周部間の隙間形成面同士にブラシ毛を当接してブラッシングするブラシを具備し、上記ブラシ毛が、ギャザリングされた半導体ウェーハの山部分と谷部分との起伏に合わせて、一定ピッチで凹凸を繰り返す山切りカットされたものであるウェーハ面取り面のエッチング装置である。
【０００７】
半導体ウェーハとしては、シリコンウェーハ，ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。
半導体ウェーハの重ね合わせ（ギャザー）の枚数は限定されない。例えば１０〜５００枚程度である。
エッチング液の種類は限定されない。例えば、フッ酸と硝酸との混酸などを採用することができる。また、このギャザリングウェーハへのエッチング液の接触方法は限定されない。例えば浸漬でもいいし、吹きかけでもよい。なお、浸漬の場合において、このギャザリングウェーハの浸漬部分は、少なくとも面取りエッチングされる各ウェーハ外周部が含まれていればよい。
【０００８】
吹きかけの場合において、ブラッシング面へのエッチング液の供給方法は限定されない。例えば、ノズルを介してブラシ側にエッチング液を送り込み、その後、このブラシ側からブラッシング面にエッチング液を供給するようにしてもよい。または、直接、ブラッシング面にエッチング液を供給してもよい。
エッチング液の供給量は、０．５〜１０ミリリットル／秒、特に１〜５ミリリットル／秒が好ましい。０．５ミリリットル／秒未満では、混酸液の流れが制御しにくくなり、半導体ウェーハのエッチングの不均一性が生じやすいという不都合が生じる。また、１０ミリリットル／秒を超えるとコスト高になるという不都合が生じる。
なお、面取りエッチングの前処理として、ギャザリングウェーハの各ウェーハ外周部間を純水で潤すようにしてもよい。この場合の純水の供給条件は、前述したエッチング液の各種の条件を援用することができる。
【０００９】
ブラッシングに使用されるブラシの形状や大きさは限定されない。ブラシ毛の素材も限定されない。例えば、ナイロンなどの合成樹脂からなる繊維が挙げられる。ただし、ブラッシング時に磨耗およびエッチング液による溶損を起こしにくいものが好ましい。
ブラシ毛の長さも限定されない。また、このブラシ毛はブラシ裏面の全域にわたって均一な長さでもよいし、請求項３の山切りカットのように、部分的にブラシ毛の長さを異ならせてもよい。
さらに、ブラシ毛の直径（太さ）も限定されない。例えば、請求項２のように直径５〜２００μｍでもよい。
【００１０】
また、ブラッシングの際には、ブラシ毛を各ウェーハ外周部に当接して、ギャザリングウェーハを回転させてもよい。また、これとは反対に、ギャザリングウェーハの外周面に沿わせた状態でブラシを回転させてもよい。さらには、両者を同じ方向または反対方向に回転させてもよい。ウェーハ側およびブラシ側を回転する場合の各回転数は限定されない。例えば１〜５０ｒｐｍくらいである。
この面取りエッチング時にブラシに加えられる押圧力は０．０１〜２ｋｇ／ｃｍ２、特に０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。０．０１ｋｇ／ｃｍ２未満ではブラシの変形という不都合が生じる。また、２ｋｇ／ｃｍ２を超えるとブラシ自体の作用により、エッチングムラが発生する。
【００１１】
ブラシ毛の起伏の幅は限定されない。ただし、通常は０．７〜１．０ｍｍである。また、ブラシ毛の起伏のピッチも限定されない。通常、０．３〜０．５ｍｍピッチである。また、この山切りカットは、鋭角な山形のカットでも、なだらかな山形のカットでもよい。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、上記ブラシ毛の直径が５〜２００μｍである請求項１に記載のウェーハ面取り面のエッチング装置である。
好ましいブラシ毛の直径は５〜１００μｍである。５μｍ未満では混酸による溶損によりかえって異物を発生させてしまう。また、ブラシの自生変形を招くという不都合が生じる。また、２００μｍを超えるとブラシ自体の毛先がウェーハ表面の段差として転写されるという不都合が生じる。
【００１３】
【作用】
この発明によれば、例えばウェーハ外周部の湿潤をともなう面取りエッチングの場合には、ギャザリングウェーハの各ウェーハ外周部間の隙間形成面同士にブラシ毛を当接し、これらの部分を湿潤用の純水との接触状態で、ブラシによるブラッシングを行う。これにより、上記湿潤時に、各半導体ウェーハの外周部の各隙間に付着した異物を略完全に除去することができる。しかも、ブラシ毛の１本１本の間での毛管作用（毛管現象）により、各ウェーハ外周部の隙間のうち、その最も狭い谷底部であっても、この純水により十分に潤すことができる。
また、その後の混酸による面取りエッチング時にあっては、各ウェーハ外周部の表面から発生した反応ガスが、各ウェーハの外周部間（谷部分）の隙間に付着しても、このブラシ毛で掃き出されるので、ギャザリングウェーハの各谷部分および谷部分間にエッチングムラが生じにくい。
【００１４】
また、ブラシ毛が山切りカットされているので、ブラシ毛の毛先がギャザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達しやすい。これにより、上記湿潤時における異物の掻き落とし効果、および、ウェーハ外周部間の谷底部に付着した反応ガスなどの掃き出し効果が高まる。
【００１５】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ブラシ毛の直径が５〜２００μｍと極めて細いので、この毛先はギャザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達することができる。これにより、上記湿潤時における高い異物の掻き落とし効果が得られる。しかも、このようにブラシ毛が極細であるので、ブラシ毛の毛管作用が促進され、ウェーハ外周部間の谷底部に良好に純水を供給することができる。これにより、ウェーハ外周部の隙間において、純水による湿潤の均一性を確保することができる。
また、面取りエッチング時においても、極細のブラシ毛によりウェーハ外周部間の谷底部に付着した反応ガスを掃き出すことができる。しかも、この掃き出しと同時に、上述した毛管作用により、エッチング液がブラシ毛を伝って各ウェーハ外周部間の隙間に供給されるので、ギャザリングウェーハの外周部の各谷部に対するエッチング液供給の均一性が得られる。これにより、局部的なエッチングムラの防止効果がさらに高まる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施例に係るウェーハ面取り面のエッチング装置の正面視した説明図である。図２は、この発明の一実施例に係るウェーハ面取り面のエッチング装置の側面視した説明図である。図３は、ギャザリングウェーハの外周部の面取りエッチング中の要部拡大図である。図４は、従来手段におけるギャザリングウェーハの周方向のエッチングムラを示す要部拡大正面図である。
図１において、１０はウェーハ面取り面のエッチング装置であり、このウェーハ面取り面のエッチング装置１０は、あらかじめ多数枚のシリコンウェーハＷを一対のチャック部材１１間で重ね合わせてギャザリングウェーハＧを作製し、これをエッチング槽（図外）内に収納して、ギャザリングウェーハＧの外周部に純水またはエッチング液を吹きかけることで、これらのウェーハ外周部の隙間に付着した異物を流し落としたり、各ウェーハ外周部の隙間を純水で潤したり、または前工程の面取り砥石による機械的面取り時に発生て、各ウェーハ外周部の表層に残存する面取りダメージ（通常、深さ５〜２０μｍ）を除去したりする装置である。
【００１７】
ギャザリングウェーハＧを構成する各シリコンウェーハＷは、隣接するもの同士、その表裏面を接触させて重ね合わされる。また、エッチング液には、フッ酸と硝酸との混酸が用いられている。このエッチング液は、図外のエッチング槽外へと導かれ、その後、循環路の途中部に設けられた温調・濾過装置１４により濾過される。この温調・濾過装置１４は、エッチング液を所定温度まで昇温し、かつフィルタリングして異物などを除去する装置である。その後、エッチング液は循環ポンプ１３の圧送力により、開弁されたエッチング液側弁１７を通過し、さらにエッチング槽の上部内に突出した長尺なノズル１５を通して、再びギャザリングウェーハＧに吹きかけられる。
なお、このノズル１５からは、ギャザリングウェーハＧの各ウェーハ外周部を湿潤する純水も吹き出される。すなわち、外設された純水タンクＴ内の純水は、同じく循環ポンプ１３の圧送力により、開弁された純水側弁１８を通して、ノズル１５側へ圧送される。なお、このときのエッチング液側弁１７は閉弁されている。
【００１８】
ギャザリングウェーハＧの上方には、横長のブラシ１６が配設されている。なお、このブラシ１６の柄の長さ方向は、ウェーハ中心軸に沿っている。また、ブラシ毛１６ａは、直径５０μｍの合成高分子ポリミド繊維製の毛であり、ギャザリングウェーハＧの各シリコンウェーハＷの外周部の山部分および谷部分に略均等に押し付けられるように、山切り状にカットされている。
このブラシ１６の側方には、上記ノズル１５がブラシ１６と並行に配設されている。ノズル１５の周側板の下部には、略ノズル全長にわたり、多数の噴出口１５ａが穿孔されている。これらの噴出口１５ａの開口方向は、ブラシ１６の毛先方向（下方向）である。すなわち、各噴出口１５ａからは、互いに時間を異ならせて、上記純水と、昇温および濾過されたエッチング液とが、２ミリリットル／秒でギャザリングウェーハＧのブラッシング面に向けて吹きつけられる。
【００１９】
次に、このウェーハ面取り面のエッチング装置１０を用いたギャザリングウェーハＧの各ウェーハ外周部の面取りエッチング方法（表面処理方法）を説明する。
面取りエッチングの前処理として、ギャザリングウェーハＧの各ウェーハ外周部を純水により潤す湿潤工程が行われる。すなわち、この湿潤時には、ギャザリングウェーハＧを図外のエッチング槽内に投入し、循環ポンプ１３の圧送力により、この純水タンクＴ内の純水をノズル１５から各ウェーハ外周部に吹きかける。このとき、純水側弁１８は開弁、エッチング液側弁１７は閉弁されている。
【００２０】
その後、回転中の各シリコンウェーハＷの外周部間の隙間形成面同士に、ブラシ毛１６ａの山切り面を０．２ｋｇ／ｃｍ２の押圧力で押し付ける。それから、この状態を維持して、ウェーハ中心部を中心に１５ｒｐｍでギャザリングウェーハＧを回転させながら、純水によるウェーハ外周部の湿潤作業を行う。
すなわち、各シリコンウェーハＷの外周部をブラッシングしながら、各ウェーハ外周部を湿潤させる。このように湿潤時に各ウェーハ外周部のブッラッシングを行うようにしたので、従来、これらのウェーハ外周部間の隙間形成面に付着した異物を略完全に除去することができる。しかも、ブラシ毛１６ａの１本１本の間での毛管作用により、各ウェーハ外周部の隙間のうち、純水が到達しにくい最も狭くなった谷底部でも十分に潤すことができる。
【００２１】
続いて、エッチング液側弁１７を閉弁し、純水側弁１８を開弁することで、温調・濾過装置１４により調温・濾過されたエッチング液が、循環ポンプ１３により、ノズル１５から各ウェーハ外周部に吹きかける。この際にも、上記湿潤時と同様の条件で、ブラシ毛１６ａを用いて各ウェーハ外周部間のブラッシングが行われる。これにより、ギャザリングウェーハＧのエッチング液浸漬時に発生した気泡や、さらには面取りエッチング時に発生した反応ガスなどの付着物Ｐ（図２参照）を、このエッチング中、常時、ブラシ１６により、きれいに掃き出すことができる。
しかも、この掻き落としと同時に、上述した毛管作用によりエッチング液がブラシ毛１６ａを伝い、各ウェーハ外周部間の隙間形成面に供給されるので、ギャザリングウェーハＧの外周部の各谷部に対するエッチング液供給の均一性が得られる。その結果、局部的なエッチングムラの防止効果がさらに高まる。
【００２２】
これにより、従来法に比べて、ギャザリングウェーハＧの各ウェーハ周方向のエッチングムラが減少する。すなわち、図４に示すように、従来法ではシリコンウェーハＷの面取り部ｗａの谷部分ｗ２に、エッチングムラＸが発生しやすかった。なお、図４において、ｗ１は面取り部ｗａの山部分である。
これに対して、このウェーハ面取り面のエッチング装置１０を用いた面取りエッチングでは、エッチングムラの発生を完全に抑制することができる。
【００２３】
これにより、ギャザリングされたシリコンウェーハＷの外周部の全面を、略均一に面取りエッチングすることができる。その結果、今まで以上に高品質なシリコンウェーハＷを作製することが可能になる。
また、ブラシ毛１６ａは直径５〜１００μｍと極めて細いので、その毛先がギャザリングウェーハＧの各谷底部の奥底にまで到達することができる。これにより、湿潤時における高い異物の掻き落とし効果が得られる。しかも、このようにブラシ毛１６ａが極細であるので、毛管作用によりウェーハ外周部間の隙間のうち、その最も狭い谷底部にも十分に純水を供給することができる。その結果、ウェーハ外周部の隙間において、純水による湿潤の均一性を確保することができる。
【００２４】
さらに、面取りエッチング時にあっても、極細のブラシ毛１６ａによりウェーハ外周部間の谷底部に付着した反応ガスの掃き出しができる。しかも、この掻き落とし時には、これと同時に、前述した毛管作用によって、エッチング液がブラシ毛１６ａを伝って各ウェーハ外周部間の隙間形成面に供給されるので、ギャザリングウェーハＧの外周部の各谷部に対するエッチング液供給の均一性が得られる。これにより、高いエッチングムラの防止効果が得られる。
さらにまた、ブラシ毛１６ａが山切りカットされているので、ブラシ毛１６ａの毛先がギャザリングウェーハＧの各谷底部の奥底まで到達しやすい。よって、この湿潤時における異物の掻き落とし効果、および、ウェーハ外周部間の谷底部に付着した反応ガスなどの掃き出し効果がさらに高まる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、ギャザリングウェーハを構成する各ウェーハ外周部間の隙間形成面同士をブラッシングするブラシを備えたので、ウェーハ外周部の湿潤時に、これらの隙間に付着した異物を略完全に除去することができ、かつ毛管作用を利用して、純水によりウェーハ外周部の谷底部を十分に潤すことができる。
しかも、面取りエッチング時には、ギャザリングウェーハの各谷部分および谷部分間に付着したエッチング時の反応ガスをブラシにより掃き出すようにしたので、ギャザリングウェーハの各谷部分および谷部分間のエッチングムラを減少させることができる。
【００２６】
また、ブラシ毛を山切りカットしたので、ブラシ毛の毛先がギャザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達しやすくなり、湿潤時における異物の掻き落とし効果、および、面取りエッチング時の反応ガスなどの掃き出し効果をより以上に高めることができる。
【００２７】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ブラシ毛を５〜２００μｍと極細にしたので、毛先がギャザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達し、よって湿潤時における異物の掻き落とし効果が高まるとともに、毛管作用でウェーハ外周部間の谷底部にも十分に純水を供給できて、純水による湿潤の均一性を確保することができる。
また、面取りエッチング時においては、極細のブラシ毛により、ウェーハ外周部間の谷底部に付着した反応ガスの良好な掃き出しができると同時に、ギャザリングウェーハの外周部の各谷部に対するエッチング液供給の均一性が得られて、エッチングムラの防止効果がさらに高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るウェーハ面取り面のエッチング装置の正面視した説明図である。
【図２】この発明の一実施例に係るウェーハ面取り面のエッチング装置の側面視した説明図である。
【図３】ギャザリングウェーハの外周部の面取りエッチング中の要部拡大図である。
【図４】従来手段におけるギャザリングウェーハの周方向のエッチングムラを示す要部拡大正面図である。
【符号の説明】
１０  ウェーハ面取り面のエッチング装置、
１６  ブラシ、
１６ａ  ブラシ毛、
Ｇ  ギャザリングウェーハ、
Ｗ  シリコンウェーハ。
【図１】
0003551301.tif 000002
【図２】
0003551301.tif 000003
【図３】
0003551301.tif 000004
【図４】
0003551301.tif 000005