JP2003347262A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ウェハを処理液から離水させる際に、ウェハ
相互が吸着するのを容易に防止する。 【解決手段】 洗浄槽３の液中から複数枚のウェハ２を
収容した治具１を引き上げる半導体装置の製造方法にお
いて、前記処理槽３の少なくとも一側面が外方へ傾斜し
ており、この傾斜面に沿って前記治具１を摺動させて治
具１の引き上げを行なう。上述した構成によれば、治具
１を一定の角度に傾斜させて引き上げを行なうことによ
って、各ウェハ２は自重により夫々のウェハ２の下に位
置する突起に接触し、各ウェハ２の傾き及び間隔が均一
化されてウェハ２の整列状態が整えられ、加えて、ウェ
ハ２が傾斜した状態で上方に引き上げられるため、洗浄
液の抵抗によって各ウェハ２はウェハ２の下に位置する
突起に押圧され、更に整列状態が整えられる。従って、
隣接するウェハ２の吸着を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、ウェハの洗浄を行なう半導体装置の
製造に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造では、単結晶シリコン
等のウェハに設けられた複数の素子形成領域に、半導体
素子或いは配線パターンを一括して形成して所定の回路
を構成する。こうした素子形成の過程ではウェハに付着
した塵芥・不純物或いは不用な薬液等の種々の異物を除
去するためにウェハの洗浄処理が行なわれている。

【０００３】このウェハ洗浄では複数枚のウェハを治具
に収容し、治具を洗浄装置の処理槽内にセットし、処理
槽の底面から噴出する洗浄水によって、収容したウェハ
を洗浄し、洗浄が終了するとウェハを収容した状態で治
具を引き上げて乾燥等の次の工程に搬送する。

【０００４】図１は治具１を示す平面図であり、図２は
そのａ‐ａ線に沿った縦断面図である。ウェハ２は治具
１の内側面に複数並設された突起１ａ間にウェハ２の縁
部を位置させて、この突起１ａによって各ウェハ２の移
動を規制することによって、夫々のウェハ２を略垂直の
状態に支持している。

【０００５】こうした治具１では、例えば１５０ｍｍ径
のウェハ２を収容する治具では、対向する内側面の間隔
は１５３．４２ｍｍ、治具１全体の高さは１６４ｍｍで
あり、内側面に高さは１１．１８ｍｍの突起１ａが４．
７６ｍｍのピッチにて設けられており、突起１ａは先端
に向かって幅が狭くなり、このため隣接する突起１ａが
９．１３度の角度θをなして突起１ａ間の間隔は内側面
では１．５２ｍｍと狭くなっており、この夫々の突起１
ａ間にウェハ２を収容し治具全体では２５枚のウェハを
収容することが可能となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】半導体装置を薄型化す
るために、近年ではウェハに裏面研磨を施してウェハを
１６０μｍ〜２００μｍ程度の厚さに薄型化する場合が
あり、将来的には更に５０μｍ〜８０μｍ程度の厚さと
することが考えられる。

【０００７】しかしながら前記治具の突起は３００μｍ
〜５００μｍ程度の厚いウェハを想定して設けられてお
り、このように薄型化されたウェハでは、突起に支持さ
れた状態で突起とウェハの縁部との間の隙間が大きくな
るために、ウェハが治具内にて突起間の範囲で移動し又
傾斜するのを許容することになり、移動・傾斜の範囲は
ウェハが薄型化するほど広くなる。

【０００８】また、ウェハの薄型化により必然的にウェ
ハの強度が低下し、湾曲等の変形が容易になるが、治具
の突起はウェハの摺動等によってウェハを損傷させる或
いはウェハから発塵するのを防止するために最小限の接
触面積に抑えられておりウェハのごく一部が接触する構
成となっているために、突起によってウェハの変形を防
止することが難しく、ウェハが薄型になるほど湾曲は容
易になる。

【０００９】こうしたウェハの移動・傾斜或いは湾曲に
よって隣接するウェハが相互に接触或いは接近すること
になり、例えば洗浄処理では、治具に収容されたウェハ
を洗浄液から引き上げる際に、ウェハに付着した洗浄液
の表面張力によって接触或いは近接したウェハが相互に
吸着してしまうことがある。

【００１０】こうした吸着は、２００μｍ以下の厚さの
ウェハで発生が顕著になり、一旦吸着したウェハは密着
状態となるため、大気中では引き離すのが難しく、密着
状態でウェハが擦れて損傷する或いは薄いウェハでは強
度が低下しているのでウェハが割れて破損しまう等の問
題が生じる。

【００１１】こうしたウェハの密着を防止するために
は、ウェハ間の間隔及び向き等の整列状態を整えながら
引き上げる必要があるために、作業者の習熟度・技量に
よって大きな差が生じてしまう。このため、作業者の技
量に頼ることなくウェハの密着を防止するために、治具
に収容するウェハの枚数を減らしてウェハ相互の間隔を
広げる方法も採られているが、この方法では処理するウ
ェハの数量が減少しスループットが低下する。

【００１２】本発明の課題は、これらの問題点を解決
し、ウェハを洗浄液等の処理液から離水させる際にウェ
ハが相互に吸着するのを防止することが容易な技術を提
供することにある。本発明の前記ならびにその他の課題
と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって
明らかになるであろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。処理槽の液中から複数枚のウェハ
を収容した治具を引き上げる半導体装置の製造方法にお
いて、前記処理槽の少なくとも一側面が外方へ傾斜して
おり、この傾斜面に沿って前記治具を摺動させて治具の
引き上げを行なう。

【００１４】上述した本発明によれば、治具を一定の角
度に傾斜させて引き上げを行なうことによって、各ウェ
ハは自重により夫々のウェハの下に位置する突起に接触
し、各ウェハの傾き及び間隔が均一化されてウェハの整
列状態が整えられ、加えて、ウェハが傾斜した状態で上
方に引き上げられるため、洗浄液の抵抗によって各ウェ
ハはウェハの下に位置する突起に押圧され、更に整列状
態が整えられる。従って、隣接するウェハの吸着を防止
することができる。

【００１５】以下、本発明の実施の形態を説明する。な
お、実施の形態を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図３は、本発明
の一実施の形態に用いるウェハの洗浄装置を示す平面図
であり、図４はそのａ‐ａ線に沿った縦断面図である。
ウェハ２を収容した治具１がセットされる洗浄槽３は、
ポリ塩化ビニル(ＰＶＣ)等の透明な樹脂を用い４側面及
び底面が接着或いは溶接により接合されて上面が開放さ
れた水密状態になっている。

【００１７】洗浄槽３には、純水等の洗浄液が底面に接
続された供給管４から供給され、拡散板５によって分散
され、整流板６によって一様な流れとなった洗浄液が洗
浄槽３の下部からウェハ２に沿って洗浄槽３の上部へと
流れていく過程でウェハ２の表面を洗浄し、ウェハ２に
付着した異物を除去し、洗浄槽３の側面上端の切欠きか
ら流出する。

【００１８】治具１は整流板６によってその下面が支持
されており、ウェハ２に沿って洗浄液を流すために、整
流板６は洗浄槽３の前方へ水平から５度程度傾斜してお
り、このためウェハ２も垂直から５度程度傾いた状態で
洗浄が行なわれる。

【００１９】本実施の形態の洗浄装置では、洗浄槽３の
４側面の一側面である前面が外方に傾斜させてあり、こ
の前面の内側面に治具１の正面を接触させた状態で、内
側面に沿って治具１を摺動させることによって、一定の
角度に治具１を保って引き上げを行なう。このため洗浄
槽３の前面の内側面には治具１の摺動を容易にするため
にポリ四フッ化エチレン(ＰＴＦＥ)等の摩擦係数が低い
樹脂を用いた引き上げガイド７が取り付けてある。

【００２０】本発明者等は洗浄槽３の前面の傾斜角を変
えて引き上げる実験を行なったが、ウェハ２が垂直から
３０度以上望ましくは４０度程度に傾いた状態で引き上
げを行なうと良好な整列状態が得られることが判明し
た。しかし、洗浄槽３前面を全面的に４０度傾けたので
は、洗浄槽３の前面の上端が装置底面から大きく張り出
すことになり装置の占有面積であるフットプリントが著
しく増加してしまう。

【００２１】そこで本実施の形態では、底面から連続す
る下部斜面３ａではウェハ２が水中を移動するために表
面張力が生じないので角度を垂直から２０度程度に抑
え、下部斜面３ａに連続しウェハ２が離水する上部斜面
３ｂの角度を３０度以上具体的には垂直から４０度の傾
斜とする。このように前面を２段階に傾斜させることに
よって、洗浄装置の占有面積の増加を抑制し、加えて、
２段階に傾斜させてウェハ２の角度の変化を緩やかにす
ることによって、角度の変化に伴う洗浄液の抵抗により
ウェハ２の整列状態が乱れるのを防止することができ
る。

【００２２】続いて、本実施の形態の洗浄処理における
治具の引き上げについて、図５乃至図１１を用いて説明
する。半導体装置例えばパワーＭIＳＦＥＴ(Metal Insu
lator Semiconductor Field Effect Transistor)では、
様々な処理が加えられて素子が形成されるが、その過程
での破損を防止するためにウェハには適度な厚さが必要
であり５５０μｍの厚さのウェハを用いているが、素子
及び配線層が形成され保護絶縁膜及びそのコンタクト孔
の形成が終わり主面側の処理が終了した後に、裏面研削
処理が行なわれ１６０μｍ程度に薄型化され、研削され
た半導体基板裏面にドレイン電極が形成される。本実施
の形態ではこうした裏面研削後の洗浄処理を例にして説
明する。

【００２３】図５にフロー図を示すように、洗浄処理に
先立って、裏面研削処理が行なわれ、裏面研削では、ゲ
ート電極及びソース電極が形成されたウェハ２の主面側
に、ワックス等によって石英ガラス基板を貼り付けた状
態でウェハ２を支持して裏面を研磨し、ウェハ２を１６
０μｍ程度に薄層化した後に、研磨による歪みをとるた
めのエッチングを行なう。

【００２４】裏面研磨の終了したウェハは、所定数量ご
とに治具１に収容され洗浄装置に搬送される。洗浄装置
では、先ず図６に示すように、ウェハ２を収容した治具
１が洗浄槽３にセットされた状態でウェハの洗浄が行な
われ、底面に接続された供給管４から供給された純水等
の洗浄液が、拡散板５によって分散され、整流板６によ
って一様な流れになって、洗浄槽３の下部からウェハ２
に沿って洗浄槽３の上部へと流れていく過程でウェハ２
の表面を洗浄し、ウェハ２に残留する研磨剤或いは研磨
片等の異物を除去し洗浄槽３の側壁上端の切欠きから流
出する。

【００２５】本実施の形態では、洗浄槽３の前面が２段
階に傾斜しており、洗浄が終了すると、引き上げのため
にハンドル１ｂを取り付けた治具１の正面下部をを洗浄
槽３前面の下部斜面３ａに接触させる。

【００２６】次に、図７に示すようにウェハ２が傾斜面
に対して略水平となる状態に治具１を傾けて治具１の正
面を洗浄槽３前面の下部斜面３ａに接触させ、この下部
斜面３ａに沿って治具１を摺動させて、ウェハ２の整列
状態を目視により観察しながらゆっくりと引き上げる。
この段階でウェハ２の整列状態が整わない場合には、下
部斜面３ａに沿ってゆっくりと治具１を上下動させるこ
とによって整列状態を修正することができる。

【００２７】引き上げによってウェハ２の端部が離水を
始める状態で、図８に示すように下部斜面３ａと上部斜
面３ｂとの角度変化点を支点として治具１を回転させ
て、治具１の正面を上部斜面３ｂに接触させて治具１を
垂直から４０度傾斜させ、この傾斜角を保って上部斜面
に沿って治具１を摺動させて、引き上げを行なう。

【００２８】引き上げは、ウェハ２の整列状態を目視に
より観察しながらゆっくりと更に引き上げを行ない、図
９に示すようにウェハ２を洗浄液から離水させる。この
段階でウェハ２の整列状態が整わない場合には、洗浄液
中で上部斜面３ｂに沿ってゆっくりと治具１を上下動さ
せることによって整列状態を修正する。

【００２９】本実施の形態では、治具１を一定の角度に
傾斜させて引き上げを行なうことによって、各ウェハ２
は自重により夫々のウェハ２の下に位置する突起に接触
し、各ウェハ２の傾き及び間隔が均一化されてウェハ２
の整列状態が整えられる。また、ウェハ２が傾斜した状
態で上方に引き上げられるため、洗浄液の抵抗によって
各ウェハ２はウェハ２の下に位置する突起に押圧され、
更に整列状態が整えられる。

【００３０】上部斜面３ｂに沿った摺動によってウェハ
２の離水が略完了すると、図１０に示すように、治具１
を治具１正面の下辺を支点として回転させ垂直から１５
度程度の傾斜に戻してから、図１１に示すように治具１
の底部を離水させて引き上げを終了する。この際に引き
上げガイド７の上端に治具１正面の下辺が到達すると離
水が略完了するように引き上げガイド７の位置を設定し
てあるので、引き上げガイド７が離水の目印として機能
し、加えて前記下辺を支点として回転させる際に、上部
斜面３ｂと引き上げガイド７との角部に治具１の前記下
辺が位置するので治具１の回転を一定の位置で確実に行
なうことができる。

【００３１】引き上げた治具１は、この後に例えばスピ
ンドライヤを用いた乾燥等を経て研磨された裏面にドレ
イン電極を形成する次の工程に搬送されるが、その際に
乾燥して吸着が生じなくなるまでは、ウェハ２の整列状
態を維持する必要がある。このために治具１を垂直から
１５度程度の少し傾けた状態に保つことが望ましい。

【００３２】しかし、一定の角度で傾斜を維持すること
は、水平を維持する場合と比較して感覚的に難しく、加
えて傾斜させるために余分な力を必要とする。このた
め、図１１に示す治具受け８には水平から１５度程度の
傾斜をつけた支持面９を設けてあり、この支持面９によ
って治具１の下面を支持して治具１の傾斜を維持し、治
具受け８自体は水平の状態で搬送する。

【００３３】なお、本実施の形態では、洗浄槽３の前面
を２段階に傾斜させたが、前面の下部斜面３ａの傾斜を
１５度、上部斜面３ｂの傾斜を３０度程度に抑えて２段
階の傾斜とし、装置の設置面積を減少させることも可能
であり、前面の傾斜を３０度程度に抑えて１段階の傾斜
とし、洗浄装置を簡略化することも可能である。

【００３４】（実施の形態２）図１２及び図１３は、本
発明の他の実施の形態に用いるウェハの洗浄装置を示す
縦断面図である。本実施の形態では、治具１の引き上げ
時のみ、図１３に示すように、洗浄槽３全体が回転し、
その前面が垂直から４０度程度傾斜する構成となってお
り、傾斜した洗浄槽３の前面に沿って、前述した実施の
形態の場合と同様に治具１を摺動させて、治具１の引き
上げを行なう。

【００３５】本実施の形態では、引き上げ時のみ洗浄槽
３が回転するために、通常は図１２に示すように従来の
装置と設置面積自体は従来の装置と略同じである、この
ため設置面積を考慮して２段階に傾斜させる必要性が薄
く、治具１の正面を前面に取り付けられた引き上げガイ
ド７に接触させて、そのまま洗浄槽３を回転させ、洗浄
槽３前面を４０度に傾けた状態で、治具１の引き上げを
開始することが可能である。

【００３６】ウェハは同時取得数の増加によって単位コ
ストを低減させるために大径化が進められており、現在
３００ｍｍ径ウェハの採用が進められている。しかしな
がら、このようにウェハを大径化する場合には、径の増
大に相応した厚さの増加が伴わないために、同等の条件
を想定した場合に３００ｍｍ径ウェハではより変形し易
くなり、ウェハの吸着はより深刻な問題となる。加え
て、ウェハが３００ｍｍ径になるとウェハの総重量が過
大になり手動による引き上げが難しくなり自動化が望ま
れている。

【００３７】本実施の形態に用いた洗浄装置では、２段
階の傾斜が不要なため引き上げの操作が単純化されてい
るので、洗浄槽３の制御と合せて、引き上げを自動化す
るのが容易であり、これらの問題に対して良い解決策と
なるものと考えられる。なお、本実施の形態では、処理
槽３の前面のみを、その傾斜を変えられる可動式とする
構成としても実施が可能である。

【００３８】以上、本発明を、前記実施の形態に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 （１）本発明によれば、ウェハの整列状態を整えて治具
を洗浄水から離水させることができるという効果があ
る。 （２）本発明によれば、上記効果（１）により、隣接す
るウェハの吸着を防止することができるという効果があ
る。 （３）本発明によれば、上記効果（２）により、ウェハ
の損傷或いは破損を防止することができるという効果が
ある。 （４）本発明によれば、上記効果（３）により、ウェハ
の歩留りが向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】洗浄処理に用いる治具を示す平面図である。

【図２】図１中のａ−ａ線に沿った縦断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に用いられる洗浄装置を
示す平面図である。

【図４】図３中のａ‐ａ線に沿った縦断面図である。

【図５】本実施の形態の洗浄処理を示すフロー図であ
る。

【図６】本実施の形態の洗浄処理の手順を説明する図で
ある。

【図７】本実施の形態の洗浄処理の手順を説明する図で
ある。

【図８】本実施の形態の洗浄処理の手順を説明する図で
ある。

【図９】本実施の形態の洗浄処理の手順を説明する図で
ある。

【図１０】本実施の形態の洗浄処理の手順を説明する図
である。

【図１１】本実施の形態の洗浄処理の手順を説明する図
である。

【図１２】本発明の他の実施の形態に用いられる洗浄装
置を示す縦断面図である。

【図１３】本発明の他の実施の形態に用いられる洗浄装
置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…治具、１ａ…突起、１ｂ…ハンドル、２…ウェハ、
３…洗浄層、３ａ…下部斜面、３ｂ…上部斜面、４…供
給管、５…拡散板、６…整流板、７…引き上げガイド、
８…治具受け、９…支持面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江原 玄 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA03 FA03 FA12 FA18 HA72 MA23 PA20 PA30

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽の液中から複数枚のウェハを収容
   した治具を引き上げる半導体装置の製造方法において、 前記処理槽の少なくとも一側面が外方へ傾斜しており、
   この傾斜面に沿って前記治具を摺動させて治具の引き上
   げを行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ウェハが傾斜面に対して略水平の状
   態で引き上げを行なうことを特徴とする請求項１に記載
   の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記ウェハを垂直から３０度以上傾斜さ
   せた状態で処理槽の液中から離水させることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記傾斜面の傾斜が２段階になっている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に
   記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記傾斜面には摩擦係数が低い樹脂を用
   いた引き上げガイドが取り付けてあることを特徴とする
   請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の半導体装置
   の製造方法。