(57)【要約】【課題】半導体ウェーハ面内のエッチングレートの均一化を図ることができ、半導体ウェーハ面内の平坦度及びうねりを改善できる半導体ウェーハのエッチング装置を提供する。【解決手段】本半導体ウェーハのエッチング装置は、エッチング槽内で回転され多数の半導体ウェーハが離間して搭載されるウェーハマガジンと、このウェーハマガジンを回転させる回転駆動機構と、ウェーハマガジンにエッチング液をエッチング槽の底部近傍から供給する供給側とこの供給側とエッチング槽の上部からエッチング液が流出する流出側間に配されかつ、半導体ウェーハの全周を半導体ウェーハが回転可能に覆い、エッチング液の供給口及びこの供給口に対向して半導体ウェーハのほぼ中心線上に配されるエッチング液の流出口を設けた円筒形状の包囲体を備える。【選択図】  図２
2008153252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液が供給されるオーバーフロー方式のエッチング槽と、
このエッチング槽内で回転され多数の半導体ウェーハが離間して搭載されるウェーハマガジンと、
このウェーハマガジンを回転させる回転駆動機構と、
前記ウェーハマガジンに前記エッチング液をエッチング槽の底部近傍から供給する供給側とこの供給側と前記エッチング槽の上部からエッチング液が流出する流出側間に配されかつ、半導体ウェーハの全周を半導体ウェーハが回転可能に覆い、エッチング液の供給口及びこの供給口に対向して半導体ウェーハのほぼ中心線上に配されるエッチング液の流出口を設けた円筒形状の包囲体を備えることを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
【請求項２】
エッチング液が供給されるオーバーフロー方式のエッチング槽と、
このエッチング槽内で回転され多数の半導体ウェーハが離間して搭載されるウェーハマガジンと、
このウェーハマガジンを回転させる回転駆動機構と、
前記ウェーハマガジンに前記エッチング液をエッチング槽の底部近傍から供給する供給側とこの供給側と前記エッチング槽の上部からエッチング液が流出する流出側間に配されかつ、前記エッチング液流出側の半分以上を半導体ウェーハが回転可能に覆い、エッチング液の流出口を設けた円弧体形状の包囲体を備えることを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
【請求項３】
前記包囲体はエッチング槽の蓋体に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハのエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウェーハのエッチング装置に係り、特にエッチング液の流れを均一にするように構造を改良した半導体ウェーハのエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの製造工程において、シリコンインゴットからシリコンウェーハにスライスするスライス工程と、このスライスしたシリコンウェーハを化学機械研磨（ＣＭＰ）するポリッシング工程間で、主として加工変質層を除去しつつ平坦な形状を維持するためにエッチングが行われる。
【０００３】
近年、ラッピング工程、ポリッシング工程等における加工精度の向上により、シリコンウェーハの平坦度化が高くなっており、さらに、半導体デバイスの微細化が進むにつれて、より平坦度が高く、うねりの小さいシリコンウェーハが要求されている。
【０００４】
図７及び図８に示すように、従来のバッチ式のエッチング装置は数十枚単位のシリコンウェーハＷをウェーハマガジン１１に搭載し、エッチング液が循環オーバーフローしているエッチング槽内で、ウェーハを大矢印のように反時計方向に回転させ、小矢印のようにエッチング液を時計方向に流し、ウェーハマガジン１１を揺動させてエッチングを行っていた。
【０００５】
図９に示すように、このため、エッチング処理中、回転するウェーハＷ同士の相互作用により、各ウェーハＷ間に薬液の滞留が生じる。滞留を解消するために、ケージ揺動を加える必要があるが、液の流れが乱れ、この乱流がエッチング後の平坦度悪化や、微少うねり発生によるナノトポグラフィーの悪化の原因になっている。
【０００６】
なお、シリコンウェーハのエッチング量のバラツキを押さえる方法として、隣接するウェーハ同士を互いに異なる方向へ回転させ、ウェーハ間の空間では、ウェーハの正転、反転に伴いエッチング液が流れるようにしたエッチング装置が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法も、ウェーハ間に乱流が発生し、平坦度及びうねりを改善することができない。
【特許文献１】特開２００２−２３１６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、半導体ウェーハ面内のエッチングレートの均一化を図ることができ、半導体ウェーハ面内の平坦度及びうねりを改善できる半導体ウェーハの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】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明に係る半導体ウェーハのエッチング装置は、エッチング液が供給されるオーバーフロー方式のエッチング槽と、このエッチング槽内で回転され多数の半導体ウェーハが離間して搭載されるウェーハマガジンと、このウェーハマガジンを回転させる回転駆動機構と、前記ウェーハマガジンに前記エッチング液をエッチング槽の底部近傍から供給する供給側とこの供給側と前記エッチング槽の上部からエッチング液が流出する流出側間に配されかつ、半導体ウェーハの全周を半導体ウェーハが回転可能に覆い、エッチング液の供給口及びこの供給口に対向して半導体ウェーハのほぼ中心線上に配されるエッチング液の流出口を設けた円筒形状の包囲体を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る半導体ウェーハのエッチング装置は、エッチング液が供給されるオーバーフロー方式のエッチング槽と、このエッチング槽内で回転され多数の半導体ウェーハが離間して搭載されるウェーハマガジンと、このウェーハマガジンを回転させる回転駆動機構と、前記ウェーハマガジンに前記エッチング液をエッチング槽の底部近傍から供給する供給側とこの供給側と前記エッチング槽の上部からエッチング液が流出する流出側間に配されかつ、前記エッチング液流出側の半分以上を半導体ウェーハが回転可能に覆い、エッチング液の流出口を設けた円弧体形状の包囲体を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る半導体ウェーハのエッチング装置によれば、半導体ウェーハ面内のエッチングレートの均一化を図ることができ、半導体ウェーハ面内の平坦度及びうねりを改善できる半導体ウェーハのエッチング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置の正面の断面を示す概念図、図２はその側面の断面を示す概念図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本第１実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置１は、エッチング液が供給されるエッチング槽２を備え、このエッチング槽２内には、多数の半導体ウェーハＷが離間して搭載されるウェーハマガジン３が設けられる。
【００１５】
エッチング槽２は、ウェーハマガジン３が完全にエッチング液に浸り、上部開口部２ａより溢れたエッチング液を回収し、底部近傍に設けられ、エッチング液導入管２ｂを介して導入されるエッチング液をエッチング液供給ノズル２ｃから供給して循環させるオーバーフロー方式である。
【００１６】
このウェーハマガジン３はモータ４ａ及びギア群４ｂからなる回転駆動機構４により回転され、また、ウェーハマガジン３は、エッチング液を供給する供給側であるエッチング液供給ノズル２と、この供給側と上方でエッチング液の流出側である上部開口部２ａ間に配され、さらに、ウェーハマガジン３及び半導体ウェーハＷが回転可能に、半導体ウェーハＷ及びウェーハマガジン３の全周を覆う円筒形状の包囲体５によって覆われる。
【００１７】
この包囲体５にはウェーハマガジン３にエッチング液を供給する供給口５ｉ及び流出口５ｏが設けられ、流出口５ｏは供給口５ｉに対向し、半導体ウェーハＷの中心線上に配される。
【００１８】
供給口５ｉは包囲体５の長手方向に沿って細長く開口し、供給口５ｉに近接して配されたエッチング液供給ノズル２ｃからエッチング液を受け、ウェーハマガジン３に搭載される半導体ウェーハＷ間にエッチング液を供給する。流出口５ｏも供給口５ｉと同様に包囲体５の長手方向に沿って細長く開口し、半導体ウェーハＷ間を流れたエッチング液を流出させる。
【００１９】
次に本第１実施形態の半導体ウェーハのエッチング装置を用いたエッチング方法について説明する。
【００２０】
図１及び図２に示すような半導体ウェーハのエッチング装置１を用い、複数のウェーハＷを離間して中心軸回りに回転するようにウェーハマガジン３に搭載する。
【００２１】
この状態でウェーハマガジン３をエッチング液が満たされたエッチング槽２に浸漬する。しかる後、ウェーハマガジン３及び複数の半導体ウェーハＷを大矢印のように反時計方向に回転させながら、エッチング液を導入管２ｂを介してエッチング槽２に流入させ、さらに、エッチング液の流速を利用して供給口５ｉからウェーハマガジン３内に供給し、ウェーハマガジン３に搭載され、回転する半導体ウェーハＷ間に小矢印のように時計方向にエッチング液を供給する。包囲体５を設けて半導体ウェーハＷ（ウェーハマガジン３）の外周に覆いエッチング液が半導体ウェーハＷの外周方向に逃げないようにし、細長の供給口５ｉと半導体ウェーハＷの回転により、エッチング液を半導体ウェーハＷ表面に均一に供給し、半導体ウェーハＷ表面を均一にエッチングする。
【００２２】
包囲体５を設けることで、半導体ウェーハＷを回転させても、半導体ウェーハＷの中央部と外周部でエッチング液の流れが均一化し、エッチングレートの変動を小さくすることができ、高平坦度に半導体ウェーハＷのエッチングが可能となる。また、ウェーハ面内均一にエッチングできるので、回転に加えてウェーハマガジンを揺動させる必要がなく、乱流を抑えたエッチングで微少うねりの発生も抑えることができ、高平坦度を達成できる。
【００２３】
半導体ウェーハＷをエッチングしたエッチング液は、細長の流出口５ｏからエッチング槽２に流出する。
【００２４】
本第１実施形態の半導体ウェーハのエッチング装置によれば、半導体ウェーハ面内のエッチングレートの均一化を図ることができ、半導体ウェーハ面内の平坦度及びうねりを改善できる半導体ウェーハのエッチング装置が実現する。
【００２５】
また、本発明の第２実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置について説明する。
【００２６】
本第２実施形態は、第１実施形態が半導体ウェーハの全周を包囲体で覆うのに対して、半導体ウェーハのエッチング液流出口側の半分以上を包囲体で覆う。
【００２７】
例えば、本第２実施形態の半導体ウェーハのエッチング装置は、第１実施形態と同様にエッチング槽内に回転駆動機構により回転されるウェーハマガジンが設けられる。
【００２８】
図３及び図４に示すように、ウェーハマガジン３Ａは半導体ウェーハＷの流出側の半分以上を半導体ウェーハＷが回転可能に覆い、エッチング液の流出口５ｏを設けた円弧体形状の包囲体５Ａを備える。
【００２９】
これにより、半導体ウェーハを回転させても、半導体ウェーハの中央部と外周部でエッチング液の流れが均一化し、エッチングレートの変動を小さくすることができ、高平坦度に半導体ウェーハのエッチングが可能となる。また、ウェーハ面内を均一にエッチングできるので、回転に加えてウェーハマガジンを揺動させる必要がなく、乱流を抑えたエッチングで微少うねりの発生も抑えることができ、高平坦度を達成できる。
【００３０】
なお、他の構成は図１及び図２に示す半導体ウェーハのエッチング装置と異ならないので、同一部分に同一符号を付して説明は省略する。
【００３１】
また、本発明の第３実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置について説明する。
【００３２】
本第３実施形態は、第２実施形態の包囲体をエッチング槽の蓋体に取り付ける。
【００３３】
例えば、図５に示すように、本第３実施形態の半導体ウェーハのエッチング装置の包囲体５Ａは、エッチング槽２の蓋体６に取り付けられる。これにより、洗浄後のエッチング液の流出を速やかに行うことができ、エッチング効率が向上する。
【実施例】
【００３４】
図２に示すような本発明に係る半導体ウェーハのエッチング装置を用い（実施例）、シリコンウェーハ間を流れるエッチング液の流れを調べ、図７及び図８に示すような包囲体を備えない従来の半導体ウェーハのエッチング装置（実施例）を用いたエッチング液の流れと比較した。
【００３５】
図６に示すように、実施例は包囲体を設けることで、シリコンウェーハを回転させても、ウェーハの中央部と外周部でエッチング液の流れが均一化し、エッチングレートの変動を小さくすることができ、高平坦度ウェーハのエッチングが可能となる。ウェーハ面内均一にエッチングできるため、回転に加えてウェーハマガジンを揺動させる必要がなく、乱流を抑えたエッチングで微少うねりの発生も抑えることができる。
【００３６】
図９に示すように、これに対して、従来例は、エッチング処理中に回転するシリコンウェーハの遠心力作用により、エッチング槽下部から供給されているエッチング液がウェーハマガジンの外周方向に逃げてしまう。このため、シリコンウェーハ外周部のエッチング液の置換効率がウェーハ中央部より高くなり、エッチングレートの差が生じ、平坦度悪化を引き起こしている。また、シリコンウェーハを回転させることで乱流が生じ、ウェーハ中央部にエッチング液が滞留する。ウェーハマガジンに揺動を加えることで、シリコンウェーハのエッチングレートは平均化される傾向にあるが、エッチング液に乱流が生じるため微少うねりが発生しナノトポグラフィーの悪化を招く。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置の正面を示す縦断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置の側面を示す縦断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置に用いるウェーハマガジンの正面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置に用いるウェーハマガジンの側面を示す縦断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置に用いるウェーハマガジンの側面を示す縦断面図。
【図６】本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハのエッチング装置を用いたエッチング液の流れ試験の結果図。
【図７】従来の半導体ウェーハのエッチング装置に用いるウェーハマガジンの正面図。
【図８】従来の半導体ウェーハのエッチング装置に用いるウェーハマガジンの側面を示す縦断面図。
【図９】従来の半導体ウェーハのエッチング装置を用いたエッチング液の流れ試験の結果図。
【符号の説明】
【００３８】
１  半導体ウェーハのエッチング装置
２  エッチング槽
２ａ  上部開口部
２ｂ  エッチング液導入管
２ｃ  エッチング液供給ノズル
３  ウェーハマガジン
４  回転駆動機構
４ａ  モータ
４ｂ  ギア群
５  包囲体
５ｉ  供給口
５ｏ  流出口
【図１】
2008153252.tif 000003
【図２】
2008153252.tif 000004
【図３】
2008153252.tif 000005
【図４】
2008153252.tif 000006
【図５】
2008153252.tif 000007
【図６】
2008153252.tif 000008
【図７】
2008153252.tif 000009
【図８】
2008153252.tif 000010
【図９】
2008153252.tif 000011