JP2000091305A - 半導体製造用ウェットエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ裏面エッチング時に、ウェーハ表面
へのエッチング液の周り込みを防止することができる半
導体製造用ウェットエッチング装置を提供すること。 【解決手段】 一端にウェーハＷの外形と略同一の外形
を呈する開口１５Ａを有した基板ホルダ１５を用い、開
口１５Ａ内に配置された環状のシール部材１７にウェー
ハＷの裏面を外方（下方）に向けてウェーハ周縁部を当
接させると共に、エッチング液中でウェーハＷの表面側
に作用する圧力（大気圧）Ｆａと裏面側に作用する浮力
Ｆｂとの間の圧力差を利用してウェーハＷを基板ホルダ
１５に固定する。このとき、シール部材１７の密封作用
によりエッチング液がウェーハ表面側へ周り込むことは
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板（以
下、ウェーハとよぶ）の素子が形成されていないウェー
ハ裏面のエッチング処理に用いて最適な半導体製造用ウ
ェットエッチング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるウェーハ処理最
終工程の表面検査で検出される不良品は、ウェーハ裏面
研削工程後に行われるウェーハ裏面エッチング工程の処
理残りが主な原因である。ウェーハ裏面研削処理は、ウ
ェーハの厚さを所定の厚さにすることを目的として行わ
れるもので、また、ウェーハ裏面のエッチング処理は、
ウェーハ裏面を滑らかにする目的で行われる。

【０００３】図８及び図９は従来のウェーハ裏面エッチ
ング装置の概要を示している。このエッチング装置１
は、スピンカップ５の内部に配置されたメカニカルチャ
ック２にウェーハＷの裏面を上向きにして固定し、この
状態で回転軸３を介してウェーハＷを回転させながら上
方のノズル４から処理液であるエッチング液（例えば沸
硝酸）を滴下し、裏面全体にエッチング液を均一に塗布
することによって、エッチングを行うものである。ウェ
ーハＷの表面には、ウェーハＷの裏面に供給されたエッ
チング液がウェーハ表面に付着するのを防止するため
に、表面保護膜としてテープＴが貼られている。なお、
このテープＴが貼られるウェーハＷの表面は、純水供給
口６から供給される純水により洗浄された後、送風口７
から供給される空気、又は窒素ガス等の不活性ガスによ
り乾燥される。

【０００４】メカニカルチャック２は、スピンベース１
０の同一円周上に配置された６個のピン８、８、８、
９、９、９によりウェーハＷの縁部を保持するように構
成されるもので、このうち３つのピン８、８、８を可変
ピン、残りのピン９、９、９を固定ピンとしている。可
変ピン８はそれぞれ、スピンベース１０の中央のチャッ
クアーム１１に枢着されたリンク１２、１２、１２に連
結され、チャックアーム１１の回動により図１０に示す
ようにリンク１２を介して可変ピン８を回動し、段部Ｓ
をウェーハＷの周縁部に押し付けることにより、ウェー
ハＷを固定する。

【０００５】以上のように、従来のウェットエッチング
装置１ではメカニカルチャック２でウェーハＷを保持す
るようにしているのであるが、ウェーハＷの固定時、図
１１に示すようにウェーハＷの表面に貼られたテープＴ
が可変ピン８又は固定ピン９にて剥がされたり、図１２
に示すようにピン間でウェーハＷが反ってテープＴとの
間に隙間Ｇを生じさせてしまうことがある。こうなる
と、ウェーハＷの裏面から表面に周り込んできた処理滓
を含むエッチング液が、テープＴの剥がれた部分、又
は、たるんだ部分Ｇへしみ込んでしまい、これによりウ
ェーハＷの表面が汚染されてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に鑑みてなされ、ウェーハ裏面エッチング時にウェーハ
表面へのエッチング液の周り込みを防止することができ
る半導体製造用ウェットエッチング装置を提供すること
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
当たり、本発明は、一端又は両端にウェーハ（半導体基
板）の外径と略同一の外径を呈する開口を有した基板ホ
ルダを用い、上記開口内に配置された環状のシール部材
にウェーハの被処理面を外方に向けてウェーハ周縁部を
当接させるとともに、これら基板ホルダとウェーハとを
エッチング液で満たされた処理槽に浸漬し、エッチング
液中でウェーハの両面に作用する圧力の差を利用して、
ウェーハを上記基板ホルダに固定するようにしている。
このときエッチング液は上記シール部材によりウェーハ
表面に周り込むことが防止されるので、ウェーハ表面が
汚染されることはない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【０００９】図１から図５は本発明の第１の実施の形態
によるウェットエッチング装置を示しており、全体とし
て１４で示される。ウェーハＷは、図示するような例え
ばステンレスで成る円筒形状の基板ホルダ１５の下端部
に保持される。基板ホルダ１５はその下端部に、ウェー
ハＷの外径と略同一の外径を呈する開口１５Ａを有して
いる。一方、基板ホルダ１５の上端部もまた開口してい
るが、その開口の形状は上述した形状に限られず任意で
ある。

【００１０】基板ホルダ１５の下端部に形成される開口
１５Ａの内部には、図４に明示するように段部１６が基
板ホルダ１５の内壁全周にわたって形成され、この段部
１６に環状のシール部材１７を配置している。シール部
材１７は、処理液であるエッチング液（例えば沸硝酸）
に対し耐性を有する弾性材料から成り、例えばテフロン
（商標名）で知られるポリテトラフルオロエチレン製の
ゴムが用いられる。ウェーハＷは、開口１５Ａ内に嵌入
して、周縁部がこの環状のシール部材１７に当接するよ
うになっている。なお、ウェーハＷの当接部分は理収外
の部分、すなわち素子が形成されていない周縁部分にあ
る。

【００１１】基板ホルダ１５へのウェーハＷの固定方法
について説明すると、先ず、ウェーハＷをその表面を上
方に向けてステージ１９に載置し、次いで、その直上方
に配置した基板ホルダ１５を下降し、開口１５Ａをステ
ージ１９上のウェーハＷにかぶせる（図３参照）。基板
ホルダ１５の側部には、固定部材１８ａにより一体化さ
れた把持部１８を有し、この把持部１８に連結された図
示しない駆動装置の駆動により基板ホルダ１５の上下移
動が行われる。ステージ１９は、エッチング液（沸硝
酸）で満たされた処理槽２０の底壁２０ａに対し密封部
材２１を介して液密かつ摺動可能な軸部１９ａを有し、
ウェーハセット時は処理槽２０の上方へ突出してウェー
ハＷを支持している。ウェーハＷが開口１５Ａ内に収め
られると、ウェーハ表面の周縁部が開口１５Ａ内のシー
ル部材１７に当接する。そして、ステージ１９を下方へ
移動させて基板ホルダ１５とともにウェーハＷをエッチ
ング液中に浸漬する（図５参照）。ウェーハＷの表面に
作用する大気圧Ｆａよりも、ウェーハＷの裏面に加わる
浮力Ｆｂが大きくなる深さにまでウェーハＷをエッチン
グ液中に浸漬させた後は、基板ホルダ１５の移動を停止
するとともに、ステージ１９を降下させ、ウェーハＷの
支持作用を解除する（図２参照）。このとき、ウェーハ
Ｗは、その両面に作用する圧力の差により基板ホルダ１
５の開口１５Ａに密着し、自重により沈降することはな
い。

【００１２】以上のように、本実施の形態によれば、エ
ッチング液中で作用する浮力、すなわち基板ホルダ１５
（ウェーハＷを含む）によって排除されたエッチング液
の重量に相当する力を利用して、ウェーハＷを基板ホル
ダ１５に固定することができ、このときのシール部材１
７の密封作用によってウェーハ表面へのエッチング液の
周り込みを防止しながら、ウェーハＷの裏面のエッチン
グ作用を行うことができる。また、ウェーハＷの表面を
保護するためのテープの貼着が不要となる。

【００１３】ウェーハＷの裏面エッチング処理後は、再
びステージ１９を上昇させてウェーハＷを支持し、基板
ホルダ１５とウェーハＷとの密着状態を保ちながら基板
ホルダ１５を処理槽２０から取り出し、次いでステージ
１９の上昇を停止させた上で基板ホルダ１５を上昇させ
れば、ウェーハＷを基板ホルダ１５から外すことができ
る。

【００１４】図６は、本発明の第２の実施の形態による
ウェットエッチング装置を示しており、全体として２４
で示される。なお、図において上述の第１の実施の形態
と対応する部分については同一の符号を付している。

【００１５】本実施の形態における基板ホルダ２５は、
上方および下方の両端部にそれぞれウェーハＷの外径と
略同一の外径を呈する開口２５Ａおよび２５ｂを有し、
これら開口２５Ａ、２５Ｂ内にシール部材１７を配置し
てウェーハＷの周縁部と当接可能としている。本実施の
形態では、基板ホルダ２５の内部を２つの空間２７ａお
よび２７ｂに分割する仕切板２６を設けるとともに、各
空間２７ａ、２７ｂをそれぞれ真空吸引可能な構成とな
っている。すなわち、例えば下方の開口２５Ａにウェー
ハＷをセットする場合には、当該ウェーハＷを開口２５
Ａに嵌入しシール部材１７に当接させた状態で空間２７
ａ内部の空気を真空ポンプ等により排気し、ウェーハＷ
を吸着する。この際、空間２７ａの内部はウェーハＷが
割れたり反りすぎたりしない程度の圧力に留める必要が
ある。同様にして、他端側の開口２５ＢにもウェーハＷ
をセットする。なお、両開口２５Ａ、２５Ｂに同時にウ
ェーハＷを配置する場合には、仕切板２６は必ずしも要
しない。

【００１６】以上のようにして、ウェーハＷの裏面を基
板ホルダ２５の外方に向けた状態で処理槽２０に浸漬す
る。本実施の形態では、上述の第１の実施の形態のよう
にウェーハＷを支持するためのステージは不要である。
真空吸着作用により２枚のウェーハＷが基板ホルダ２５
の開口２５Ａ、２５Ｂにそれぞれ固定されているからで
ある。更に処理槽２０内部でエッチング液の圧力がウェ
ーハＷに作用することにより、ウェーハＷの固定が強固
となる。これにより、上述の第１の実施の形態と同様
に、ウェーハＷの表面へのエッチング液の周り込みを防
止しながら、ウェーハ裏面のエッチング処理を行うこと
ができる。

【００１７】また、図７に示すように、基板ホルダ３５
を上述した基板ホルダ１５、２５よりも短く形成すると
ともに一端が閉塞する有底筒体で構成し、下端に形成し
た開口３５ＡにウェーハＷを配置するとともに、基板ホ
ルダ３５の内部空間を真空吸引してウェーハＷを吸着保
持するようにしてもよい。なお、開口３５Ａの形状は上
述の基板ホルダの開口１５Ａ、２５Ａと同一であるので
説明は省略する。これによれば、基板ホルダ３５の外形
を小さくすることができる分、一つの処理槽２０で処理
できるウェーハＷの数を増やすことができる。また、ウ
ェーハＷは真空吸着作用により基板ホルダ３５に保持さ
れるので、基板ホルダ３５の形状の大小にかかわりなく
ウェーハＷを保持することができる。

【００１８】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本
発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００１９】例えば以上の各実施の形態では、基板ホル
ダの開口内部に環状のシール部材１７を配置する際、開
口内壁部分に段部１６を形成したが、これに代えて、基
板ホルダの肉厚を一定にしてシール部材を直接、開口内
壁部分に固定してもよい。

【００２０】また、以上の各実施の形態では、一端側に
のみウェーハＷを保持する構成の基板ホルダの他端側
も、上記一端側と同一径の形状としたが、勿論、これに
限られない。例えば円すい形状の基板ホルダを用いても
よい。

【００２１】また、ウェーハの被処理面を裏面として説
明したがウェーハ表面にも適用可能であり、また、半導
体基板として上記ウェーハの代わりに液晶表示用のガラ
ス基板にも適用可能である。この場合、基板ホルダは角
筒形状になる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体製造
用ウェットエッチング装置によれば、以下の効果を得る
ことができる。

【００２３】すなわち、請求項１の構成によれば、例え
ばウェーハ表面へのエッチング液の周り込み防止しなが
ら、ウェーハ裏面のエッチング処理を行うことができ、
当該表面の汚染を防止して、半導体製品の歩留を向上さ
せることができる。

【００２４】また、請求項２の構成によれば、処理液中
における浮力でウェーハを保持するようにしているの
で、原理的に簡単な構成とすることができる。

【００２５】請求項３の構成によれば、基板ホルダ内部
を真空吸引してウェーハを真空吸着するようにしている
ので、基板ホルダの形状の大小にかかわりなくウェーハ
を保持することができる。

【００２６】請求項４の構成によれば、内部容積の小さ
な基板ホルダを用いてウェーハを固定することができ、
これにより１つの処理槽に複数の基板ホルダを浸漬し同
時に複数枚のウェーハを処理することができる。また、
請求項５の構成により、基板ホルダの両端にウェーハを
配置する場合に確実に両ウェーハを固定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板ホルダ下端部の基板（ウェーハ）保持用の
開口を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態によるウェットエッ
チング装置を模式的に示す側断面図である。

【図３】基板の保持過程を説明する側断面図である。

【図４】図３における要部の拡大図である。

【図５】処理槽内部における基板の保持過程を説明する
側断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態によるウェットエッ
チング装置を模式的に示す側断面図である。

【図７】同変形例を模式的に示す側断面図である。

【図８】従来のウェーハ裏面エッチング装置の概要を示
す要部の側断面図である。

【図９】同平面図である。

【図１０】図９における要部の拡大図である。

【図１１】従来のエッチング装置によってウェーハ表面
に貼られた保護テープが剥がされる様子を模式的に示す
側面図である。

【図１２】従来のエッチング装置によってウェーハ表面
と保護テープとの間に隙間が生じる様子を模式的に示す
側面図である。

【符号の説明】

１４、２４………ウェットエッチング装置、１５、２
５、３５………基板ホルダ、１５Ａ、２５Ａ、２５Ｂ、
３５Ａ………開口、１７………シール部材、１９………
ステージ、２０………処理槽、２６………仕切板、２７
ａ、２７ｂ………空間、Ｗ………ウェーハ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の被処理面をエッチング処理
   する半導体製造用ウェットエッチング装置において、 エッチング液を貯える処理槽と、 前記エッチング液中で前記半導体基板を保持する基板ホ
   ルダとを備え、 前記基板ホルダは、一端又は両端に前記半導体基板の外
   径と略同一の外径を呈する開口を有し、 この開口内に配置された環状のシール部材に、前記被処
   理面を外方に向けて前記半導体基板の周縁部を当接させ
   るとともに、 前記エッチング液中で前記半導体基板の両面に作用する
   圧力の差を利用して、前記半導体基板を前記基板ホルダ
   に固定するようにしたことを特徴とする半導体製造用ウ
   ェットエッチング装置。
2. 【請求項２】 前記基板ホルダは、前記処理液中で前記
   半導体基板に作用する浮力を利用して前記半導体基板を
   固定することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造
   用ウェットエッチング装置。
3. 【請求項３】 前記基板ホルダの内部を真空排気可能と
   したことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用ウ
   ェットエッチング装置。
4. 【請求項４】 前記基板ホルダは、一端が閉塞する有底
   筒体で構成されることを特徴とする請求項３に記載の半
   導体製造用ウェットエッチング装置。
5. 【請求項５】 前記基板ホルダは、両端に前記開口を有
   するとともに、内部に前記両開口を隔離する仕切板が設
   けられることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造
   用ウェットエッチング装置。