(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液を充填したエッチング槽内に、ウェーハをその主面を垂直に支持して回転させることによりエッチングを施すウェーハのエッチング装置であって、
前記エッチング槽内に配置された、
第１のメインローラ、及び第２のメインローラと、
軸方向に、径大部と径小部が交互に設けられ、その径大部と第１のメインローラとによりエッチングを施されるべきウェーハの周縁を支持して回転可能な第１のサブローラ、及び軸方向に、第１のサブローラのそれと逆の出現パターンで径小部と径大部が交互に設けられ、その径大部と第２のメインローラとによりエッチングを施されるべき別のウェーハの外周部を支持して回転可能な第２のサブローラ、
とを含み、
前記各ローラは互いに並列して、
第２のサブローラの径小部は第１のメインローラと第１のサブローラの径大部によって支持回転されるべきウェーハの回転域外に、また、
第１のサブローラの径小部は第２のメインローラと第２のサブローラの径大部によって支持回転されるべき別のウェーハの回転域外に、
位置し、
ウェーハを支持した状態で第１のメインローラと第１のサブローラの少なくとも一方を正方向に、第２のメインローラと第２のサブローラの少なくとも一方を逆方向に回転させた際に、
第１のメインローラと第１のサブローラにより支持回転されるウェーハと、第２のメインローラと第２のサブローラにより支持回転される別のウェーハとが互いに反対方向に回転するよう構成したことを特徴とするウェーハのエッチング装置。
【請求項２】
前記第１のメインローラ、第２のメインローラ、第１のサブローラの径大部、及び第２のサブローラの径大部にはウェーハ支持溝を設けたことを特徴とする請求項１記載のウェーハのエッチング装置。
【請求項３】
前記各ローラとは別にウェーハの回転域に接してウェーハの回転を安定化させるサポートディスクを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハのエッチング装置。
【請求項４】
相隣るウェーハの回転域間にウェーハ位置決め部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のウェーハのエッチング装置。
【請求項５】
エッチング液を充填したエッチング槽内に、ウェーハをその主面を垂直に支持して回転させることによりエッチングを施すウェーハのエッチング装置であって、
前記エッチング槽内に配置された、
軸方向に、径大部と径小部が交互に設けられた第１のメインローラ、及び軸方向に、第１のメインローラのそれと逆の出現パターンで径小部と径大部が交互に設けられた第２のメインローラと、
軸方向に、第１のメインローラと同一の出現パターンで径大部と径小部が交互に設けられ、その径大部と第１のメインローラの径大部とによりエッチングを施されるべきウェーハの周縁を支持して回転可能な第１のサブローラ、及び軸方向に、第２のメインローラと同一の出現パターンで径小部と径大部が交互に設けられ、その径大部と第２のメインローラの径大部とによりエッチングを施されるべき別のウェーハの外周部を支持して回転可能な第２のサブローラ、
とを含み、
前記各ローラは互いに並列して、
第２のメインローラの径小部と第２のサブローラのそれは第１のメインローラの径大部と第１のサブローラのそれとによって支持回転されるべきウェーハの回転域外に、また、
第１のメインローラの径小部と第１のサブローラのそれは第２のメインローラの径大部と第２のサブローラのそれとによって支持回転されるべき別のウェーハの回転域外に
位置し、
ウェーハを支持した状態で第１のメインローラと第１のサブローラの少なくとも一方を正方向に、第２のメインローラと第２のサブローラの少なくとも一方を逆方向に回転させた際に、
第１のメインローラと第１のサブローラにより支持回転されるウェーハと、第２のメインローラと第２のサブローラにより支持回転される別のウェーハとが互いに反対方向に回転するよう構成したことを特徴とするウェーハのエッチング装置。
【請求項６】
前記第１のメインローラの径大部、第２のメインローラの径大部、第１のサブローラの径大部、及び第２のサブローラの径大部にはウェーハ支持溝を設けたことを特徴とする請求項５記載のウェーハのエッチング装置。
【請求項７】
前記各ローラとは別にウェーハの回転域に接してウェーハの回転を安定化させるサポートディスクを設けたことを特徴とする請求項５または請求項６記載のウェーハのエッチング装置。
【請求項８】
相隣るウェーハの回転域間にウェーハ位置決め部材を設けたことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載のウェーハのエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン等の半導体ウェーハの製造工程中のエッチング方法及び装置に係り、特に精密なエッチングが要求されるラッピング後のウェーハのエッチング方法及びエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種エッチング方法及び装置についての従来技術として、例えば特表平８−５０２１４８号公報に開示される半導体基板エッチング方法及び装置がある。ここに記載されている様に、従来この種エッチングにあっては、ローラ軸に多数のウェーハを垂直に立つように配列し、ローラ軸を回転駆動することでウェーハをローラ軸に平行な軸周りに回転させていた。この様にエッチングするべきウェーハを回転させるのは、ウェーハ表面付近のエッチング液を攪拌して反応生成物を速やかに散逸させたり、新たなエッチング液をウェーハ表面付近に供給してエッチング速度をその面内で均一にするためである。
【０００３】
ところが、近年ウェーハの大径化が進み、ウェーハ直径に比較してウェーハの配列間隔が小さくなってきた。このため同一方向に回転するウェーハに挟まれたエッチング液は、ウェーハと一体となって回転し、周囲のエッチング液と混合し難くなる。
従ってウェーハに挟まれたエッチング液中では、エッチング等の反応に寄与する弗酸、硝酸等のウェーハ径方向に対する濃度に変化が生じ、ウェーハのエッチング量が不均一となる。
【０００４】
この後の鏡面研磨工程では、この時に生じたエッチングの不均一によるウェーハ表面の凹凸は修正出来ないため、最近の高い平坦度が要求されるウェーハを生産するためには、エッチングの均一性を高めることが強く求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特表平８−５０２１４８号公報に開示の技術では、ウェーハの回転速度を５ｒｐｍ以下にして、循環するエッチング液の流れがウェーハ間に入り易いようにすると共に、エッチング液にリン酸を混入して粘性を上げ、エッチング速度を下げる事により小さい回転数でも均一なエッチングを可能にしている。しかしながらこの方法では、エッチング速度が低下して生産性が上がらないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、大径のウェーハでしかも小さな間隔で並べられたウェーハに対しても、高いエッチング速度を実現出来、生産性の向上を図るための方法及び装置を提供する事を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のウェーハのエッチング方法においては、エッチング液中に複数のウェーハをその主面を垂直にして、その主面に垂直な方向に配列する工程と、
配列された個々のウェーハの回転方向を隣り合うウェーハについて逆方向となしてエッチングする工程と、
を含むことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明によるウェーハのエッチング装置の第１は、エッチング液を充填したエッチング漕内に、ウェーハをその主面を垂直に支持して回転させることによりエッチングを施すウェーハのエッチング装置であって、
前記エッチング漕内に配置された、
第１のメインローラ、及び第２のメインローラと、
軸方向に、径大部と径小部が交互に設けられ、その径大部と第１のメインローラとによりエッチングを施されるべきウェーハの周縁を支持して回転可能な第１のサブローラ、及び軸方向に、第１のサブローラのそれと逆の出現パターンで径小部と径大部が交互に設けられ、その径大部と第２のメインローラとによりエッチングを施されるべき別のウェーハの外周部を支持して回転可能な第２のサブローラ、
とを含み、
前記各ローラは互いに並列して、
第２のサブローラの径小部は第１のメインローラと第１のサブローラの径大部によって支持回転されるべきウェーハの回転域外に、また、
第１のサブローラの径小部は第２のメインローラと第２のサブローラの径大部によって支持回転されるべき別のウェーハの回転域外に、
位置し、このため、
ウェーハを支持した状態で第１のメインローラと第１のサブローラの少なくとも一方を正方向に、第２のメインローラと第２のサブローラの少なくとも一方を逆方向に回転させた際に、第１のメインローラと第１のサブローラ上で回転するウェーハの周縁は、第２のメインローラ及び第２のサブローラと非接触状態に保たれ、また、第２のメインローラと第２のサブローラ上で回転する別のウェーハの周縁は、第１のメインローラ及び第１のサブローラとやはり非接触状態に保たれたまま、
第１のメインローラと第１のサブローラにより支持回転されるウェーハと、第２のメインローラと第２のサブローラにより支持回転される別のウェーハとが互いに反対方向に回転するよう構成したことを特徴としている。
【０００９】
なお、上記のウェーハのエッチング装置の第１において、その第１のメインローラ、第２のメインローラ、第１のサブローラの径大部、及び第２のサブローラの径大部に、それぞれウェーハ支持溝を設けておくとウェーハの回転が安定してスムーズに行なえ好ましいものである。
また、各々ローラ以外にウェーハの振れを防止するためのサポートディスクをウエーハ回転域に接して設けることもよい。サポートディスクは一本の軸に個々のウェーハに対応して、あたかも算盤玉のように個々独立させて設けることができる。もちろん、サポートディスクの周縁にも前記ウェーハ支持溝同様の案内溝を設けるべきである。
さらに、ウェーハの回転を安定的に行なうには、ウェーハの回転域間、すなわち相隣り合うウェーハ同士の間にウェーハ位置決め部材を設けることもできる。
【００１０】
次に、本発明によるウェーハエッチング装置の第２は、エッチング液を充填したエッチング漕内に、ウェーハをその主面を垂直に支持して回転させることによりエッチングを施すウェーハのエッチング装置であって、
前記エッチング漕内に配置された、
軸方向に、径大部と径小部が交互に設けられた第１のメインローラ、及び軸方向に、第１のメインローラのそれと逆の出現パターンで径小部と径大部が交互に設けられた第２のメインローラと、
軸方向に、第１のメインローラと同一の出現パターンで径大部と径小部が交互に設けられ、その径大部と第１のメインローラの径大部とによりエッチングを施されるべきウェーハの周縁を支持して回転可能な第１のサブローラ、及び軸方向に、第２のメインローラと同一の出現パターンで径小部と径大部が交互に設けられ、その径大部と第２のメインローラの径大部とによりエッチングを施されるべき別のウェーハの外周部を支持して回転可能な第２のサブローラ、
とを含み、
前記各ローラは互いに並列して、
第２のメインローラの径小部と第２のサブローラのそれは第１のメインローラの径大部と第１のサブローラのそれとによって支持回転されるべきウェーハの回転域外に、また、
第１のメインローラの径小部と第１のサブローラのそれは第２のメインローラの径大部と第２のサブローラのそれとによって支持回転されるべき別のウェーハの回転域外に
位置し、このため、
ウェーハを支持した状態で第１のメインローラと第１のサブローラの少なくとも一方を正方向に、第２のメインローラと第２のサブローラの少なくとも一方を逆方向に回転させた際に、全てのウェーハの回転中心を一致させても、第１のメインローラと第１のサブローラ上で回転するウェーハの周縁は、第２のメインローラ及び第２のサブローラと非接触状態に保たれ、また、第２のメインローラと第２のサブローラ上で回転する別のウェーハの周縁は、第１のメインローラ及び第１のサブローラとやはり非接触状態に保たれたまま、
第１のメインローラと第１のサブローラにより支持回転されるウェーハと、第２のメインローラと第２のサブローラにより支持回転される別のウェーハとが互いに反対方向に回転するよう構成したことを特徴としている。
【００１１】
なお、上記ウェーハのエッチング装置の第２にあっても、その第１のメインローラの径大部、第２のメインローラの径大部、第１のサブローラの径大部、及び第２のサブローラの径大部に、それぞれウェーハ支持溝を設けておくと好ましいものである。
また同様に、各々ローラ以外にウェーハの振れを防止するためのサポートディスクをウエーハ回転域に接して設けることもよい。
さらに、ウェーハの回転を安定的に行なうには、ウェーハの回転域間、すなわち相隣り合うウェーハ同士の間にウェーハ位置決め部材を設けることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。
本発明方法では、回転ローラ上に多数並べられたウェーハを、その隣り合うウェーハ同志では回転方向を逆方向となすという方法であるが、図１は本発明装置の第１の実施の形態を示す正面図であり、左右両側にそれぞれ互いに平行な第１のメインローラ１及び第２のメインローラ２が配設されている。
上記第１，第２のメインローラの内側に、それぞれ左右に、互いに平行な第２のサブローラ３及び第１のサブローラ４が配設されている。この第１，第２のサブローラには、図２に示すように径大部４ｄ，３ｄ及び径小部４ｓ，３ｓが配置されている。そしてこの第１，第２のサブローラの径大部及び径小部は互いに逆の出現パターンで設けられており、しかも第２のサブローラ３の径小部３ｓは、第１のメインローラ１と第１のサブローラ４の径大部４ｄによって支持回転されるウェーハＡ５の回転域外に位置し、また、第１のサブローラ４の径小部４ｓは、第２のメインローラ２と第２のサブローラ３の径大部３ｄによって支持回転されるウェーハＢ６の回転域外に位置されている。
図１及び図２に示す如く、その中心がｄだけずれたウェーハＡ５とウェーハＢ６とはその周縁が、ウェーハＡ５にあっては第１のメインローラ１と第１のサブローラ４の径大部４ｄに、またウェーハＢ６にあっては第２のメインローラ２と第２のサブローラ３の径大部３ｄに支持され、第１のメインローラ１と第１のサブローラ４とを正方向（時計回り）に、また第２のメインローラ２と第２のサブローラ３とを逆方向（反時計回り）にそれぞれ回転させると、ウェーハＡ５とウェーハＢ６とは互いに反対方向に回転する如く構成されている。
【００１３】
次に本発明装置の第２の実施の形態の正面図を図３に、同平面図を図４に示すが、この第２の実施の形態は、各ローラの配設具合は上記第１の実施の形態と同様であるが、第１のメインローラ１，第２のメインローラ２にも径大部及び径小部が設けられているものである。即ち、図４に示す如く第１のメインローラ１には、その軸方向に径大部１ｄと径小部１ｓとが交互に設けられ、又第２のメインローラ２にはその軸方向に第１のメインローラ１とは逆の出現パターンで径小部２ｓと径大部２ｄとが設けられている。そして第１，第２のサブローラ４，３の径大部４ｄ，３ｄ及び径小部４ｓ，３ｓは、それぞれ第１，第２のメインローラ１，２の径大部１ｄ，２ｄ及び径小部１ｓ，２ｓと同一の出現パターンで設けられている。図３に示す如く、この第２の実施の形態では、ウェーハＡ５とウェーハＢ６とはその中心が一致しており（勿論ずらす事も可能）、ウェーハＡ５はその周縁を第１のメインローラ１の径大部１ｄと第１のサブローラ４の径大部４ｄに、又ウェーハＢ６はその周縁を第２のメインローラ２の径大部２ｄと第２のサブローラ３の径大部３ｄに支持され、互いに反対方向に回転する如く構成されている。
【００１４】
次に本発明装置の第３の実施の形態の正面図を図５に、同平面図を図６に示すが、この第３の実施の形態は、図５に示す如く左側より順に第１のメインローラ１，第２のメインローラ２、第２のサブローラ３及び第１のサブローラ４と配設されたものであり、図６に示す如くそれぞれのローラには上記第２の実施の形態と同様に径大部及び径小部が設けられている。この第３の実施の形態ではウェーハＡ５は両側にある第１のメインローラ１の径大部１ｄと第１のサブローラ４の径大部４ｄとに支持され、又ウェーハＢ６は内側にある第２のメインローラ２の径大部２ｄと第２のサブローラ３の径大部３ｄとで支持され、互いに反対方向に回転する如く構成されている。
この第３の実施の形態では、ウェーハの重心に対してローラが左右対称の位置にあるため、各ローラに均等に荷重が掛かり、安定した回転が行え、かつローラの摩耗も均一となる利点がある。
【００１５】
図７に本発明装置の第４の実施の形態の正面図を示すが、この第４の実施の形態では、その平面図たる図８にも示す如く、左右両側にそれぞれ左側サポートディスク７及び右側サポートディスク８を設け、また第１，第２のメインローラ１，２及び第１，第２のサブローラ４，３のそれぞれの径大部にはウェーハ支持溝を設けている。即ち、それぞれのサポートディスクは、一本の固定された軸に回転自在に軸止されており、ウェーハの回転に従動して回転すると共に、その円筒面に形成された案内溝によりウェーハのエッジが回転軸方向へ移動するのを防ぐものである。そして各ローラの径大部に形成されたウェーハ支持溝と合わせて、ウェーハの倒れを防ぐと共に、ウェーハの回転軸方向への不要な運動を低減して、より均一なエッチングを可能にするものである。
【００１６】
図９に本発明装置の第５の実施の形態の正面図、図１０に同平面図を示すが、この第５の実施の形態では、エッチング槽９の内側の左右略中央並びに底部略中央に、櫛歯状のウェーハ位置決め部材１０を装着したものであり、これによりウェーハの倒れを防ぐと共に、ウェーハの回転軸方向への不要な動きを低減して、より均一なエッチングを可能とするものである。
【００１７】
図１１に本発明に用いられた前記ローラの駆動用ギアトレインの一例の概要説明図を示すが、エッチング槽９内の上部にモーター軸１１が設けられ、該モーター軸１１と第１中間ギア１２とが噛合しており、次いで第２中間ギア１３、回転ローラ軸１４、駆動ギア１５の順で噛合している。
【００１８】
次に、図１２は上記図１１に示した駆動用ギアトレインとは別の駆動用ギアトレインの概要説明図、図１３は同平面図を示すが、この駆動用ギアトレインは、上記図１１のものが全てのギアを同一平面上に配置して連結したものに対して、ギアを軸方向にずらして干渉を無くしたものであり、これにより第２中間ギアを必要とせずに実現可能となり効率の良い駆動装置となる。また、その製作も容易となるものである。
【００１９】
図１４に本発明を採用した場合のエッチング液の循環の様子を示すが、本発明方法による場合には、隣り合うウェーハが互いに反対方向に回転するため、ウェーハ間中央部ではエッチング液の運動量が相殺される。従ってウェーハ間にエッチング液が循環し易くなるのである。図１４中、符号１６はエアーポンプを示す。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べて来た如く、本発明によれば、隣り合うウェーハを逆方向に回転させながらエッチングするので、逆方向に回転するウェーハ間に挟まれたエッチング液は、回転運動を相殺され周囲からのエッチング液の流入、流出が容易となり２０〜３０ｒｐｍという高い回転数においても、また、リン酸等のエッチング速度を遅らせるための緩衝剤を混入しなくても均一で、高いエッチング速度を得ることが出来、生産性を向上させることが出来るものである。上記のようにエッチング液の流入、流出が容易であるということは、とりもなおさずウエーハ間隔を狭くすることができることを意味し、処理効率が向上する。
また、強い酸性のエッチング液の中で、４〜５ｍｍというウェーハ直径に比較して極めて小さい間隔で並べられた多数のウェーハについて、隣り合うウェーハ同志を逆方向に回転駆動するには、単純で確実な装置が要求されるが、本発明装置はその要求を十分に満たすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の第１の実施の形態の正面図である。
【図２】本発明装置の第１の実施の形態の平面図である。
【図３】本発明装置の第２の実施の形態の正面図である。
【図４】本発明装置の第２の実施の形態の平面図である。
【図５】本発明装置の第３の実施の形態の正面図である。
【図６】本発明装置の第３の実施の形態の平面図である。
【図７】本発明装置の第４の実施の形態の正面図である。
【図８】本発明装置の第４の実施の形態の平面図である。
【図９】本発明装置の第５の実施の形態の正面図である。
【図１０】本発明装置の第５の実施の形態の平面図である。
【図１１】本発明装置の駆動用ギアトレインの一例を示す概要説明図である。
【図１２】本発明装置の駆動用ギアトレインの他の例を示す概要説明図である。
【図１３】本発明装置の駆動用ギアトレインの他の例を示す平面図である。
【図１４】本発明方法によるエッチング液の循環を示す説明図である。
【符号の説明】
１    第１のメインローラ
２    第２のメインローラ
３    第２のサブローラ
４    第１のサブローラ
５    ウェーハＡ
６    ウェーハＢ
７    左側サポートディスク
８    右側サポートディスク
９    エッチング槽
１０    ウェーハ位置決め部材
１１    モーター軸
１２    第１中間ギア
１３    第２中間ギア
１４    回転ローラ軸
１５    駆動ギア
１６    エアーポンプ
【図１】
0003998226.tif 000002
【図２】
0003998226.tif 000003
【図３】
0003998226.tif 000004
【図４】
0003998226.tif 000005
【図５】
0003998226.tif 000006
【図６】
0003998226.tif 000007
【図７】
0003998226.tif 000008
【図８】
0003998226.tif 000009
【図９】
0003998226.tif 000010
【図１０】
0003998226.tif 000011
【図１１】
0003998226.tif 000012
【図１２】
0003998226.tif 000013
【図１３】
0003998226.tif 000014
【図１４】
0003998226.tif 000015