JP2006121075A

JP2006121075A - ウエハの高精度エッチング方法

Info

Publication number: JP2006121075A
Application number: JP2005298610A
Authority: JP
Inventors: Kokuryu So; 宋國隆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2006-05-11
Also published as: TWI240323B; TW200612486A

Abstract

【課題】ウエハのエッチングのエッチング深さ及び形状を高精度に制御し、不良率を低くするウエハの高精度エッチング方を提供する。
【解決手段】ウエハ片４０と加工ノズルを向き合わせて設置し、このノズルがエッチング物質または酸化物質を噴射することができ、このノズルに相対する側に被加工物であるウエハ片４０を設置し、被加工物であるウエハ片４０はノズルに相対して該ノズル中心の周りを公転して運行し、且つ、被加工物であるウエハ片４０が公転して運行する過程において、ウエハ片４０そのものが自転し、エッチング物質または酸化物質がウエハ片４０表面に均一にぶつかり分布されるようにする。
【選択図】図９

Description

本発明はウエハの高精度エッチング方法に関し、詳細には、被加工物のウエハ片にエッチング(ドライエッチング及びウェットエッチングを含む)を行うとき、ウエハ片の被加工表面の反応作用材料寸法を高精度に制御することができる、ウエハの高精度エッチング方法に関する。

従来の半導体ウエハの製造過程技術において、エッチング加工はある材質をウエハ表面上から取り除くために用いられている。大まかにエッチングはドライエッチング(またはプラズマエッチング)及びウェットエッチング(ウェット洗浄)の二種類に分類することができる。

図１に示すように、一般的なドライエッチング加工装置はノズル１を備え、その直下に回転装置２が設置され、被加工物であるウエハ３がこの回転装置２の台上に固定される。そして、ノズル１がエッチング気体４を噴出するとき、引力の作用により気体の微粒子がウエハ３の表面に散布されるが、ウエハ加工表面のエッチングの程度が均一になるよう、回転装置２が回転を続けウエハ面の位置を変える。ドライエッチングの作用下においては、エッチング気体４が主要なエッチング媒介であり、プラズマエネルギーで反応が駆動される。プラズマはエッチング工程に対し物理及び化学両面の影響を持ち、プラズマはエッチング気体分子を分解し、迅速に材料の高活性分子をエッチングさせると同時に、これら化学成分をイオン化して電荷を持たせる。ウエハをマイナスの電気を持った陰極端上に置くと、すべての電荷を持つ正イオンが陰極端に吸着されてウエハ表面にぶつかり、この技術を運用して垂直エッチングが行われる。しかしながら、このようなウエハ３が定点で自転する加工方式では、エッチング槽５の回転面外側にオーバーエッチ６現象(図２参照)が発生しやすいことが欠点である。

図３に示すように、ウエハ３のエッチング加工にはウェットエッチング加工があるが、その装置は同様にノズル１、回転装置２を備え、被加工物であるウエハ３が回転装置２の台上に固定される。異なる点は、ノズルが噴射するのはエッチング液７である点で、この液体がウエハ加工表面をエッチングする。しかしながら、加工上の欠点もまた前述のドライエッチングと同じであり、遠心力の作用によりエッチング槽５の回転面外側にエッチング物質が溜まりやすいため、オーバーエッチ６現象(図４参照)が発生しやすい。

図５、図６に示すように、エッチングにはさらに浸蝕加工法があり、エッチング液７を容器８内にいれ、ウエハ３を保持盤１０上に置き、該保持盤１０にウエハ３を挟持させてエッチング液７内に繰り返し浸漬する。しかしながら、地球には引力の作用があるため、ウエハ３を液面上に取り出すとき、エッチング液の一部がエッチング加工面の底部へと流れ、エッチング槽５の底部にオーバーエッチ９現象(図６参照)が発生しやすい。

全体的にみると、現在の技術ではドライエッチングまたはウェットエッチング、浸漬式エッチング加工のどれをとっても、エッチング技術加工の過程においてエッチング液または気体反応時にウエハ片が定点で一方向に自転しているか、静止状態となるため、均一なエッチング深さとエッチング形状を得ることができず、オーバーエッチ現象が発生するとウエハ製造工程の不良率が高くなり、不良率の増加は製造コストの増加を招くため、本発明の出願人はこの問題点に対し、効果的にウエハ片上に高精度な形状と寸法を加工することができ、製品の良品率を大幅に向上する製造方法の開発に成功した。

本発明の主な目的は、ウエハのエッチングにおいて、そのエッチング深さ及び形状を高精度に制御し、不良率を低くするウエハの高精度エッチング方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、エッチング加工表面に均一にエッチング液を分布させ、且つ、生産加工速度を増進し、製造コストを抑えることができる、ウエハの高精度エッチング方法を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、エッチング液を酸化物質に変え、ウエハ片の酸化加工精度を向上し、且つ、生産加工速度を増進することができる、ウエハの高精度エッチング方法を提供することにある。

本発明の目的を達するため、本発明のウエハの高精度エッチング方法は、ウエハ片と加工ノズルを向き合わせて設置し、このノズルがエッチング物質または酸化物質を噴射することができ、このノズルに相対する側に被加工物であるウエハ片を設置し、被加工物であるウエハ片はノズルに相対して該ノズル中心の周りを公転して運行し、且つ、被加工物であるウエハ片が公転して運行する過程において、ウエハ片そのものが自転し、エッチング物質または酸化物質がウエハ片表面に均一にぶつかり分布されるようにする。

以上の本発明の目的を達するため、そして本発明ついてより深い理解を促すため、以下具体的な実施例と図面に基づき、詳細に説明する。

図７、８に示すように、本発明の実施例は、回転装置２０を備え、構造上この回転装置２０は主歯車２１と、内周壁面上に内周歯部２３を設けた環状盤２２を備え、この環状盤２２の中央部に穿通孔２４を設け、さらに少なくとも１つの歯車２５が環状盤２２内に設置される。主歯車２１を穿通孔２４に穿入し、少なくとも１つの歯車２５を主歯車２１と内周歯部２３の間に噛み合わせて設置し、保持盤２６を各歯車２５上に固定し、この保持盤の盤面上に放射状に刻み２７を設け、ウエハ片の挟持に用いる。

最良の実施例においては、歯車２５上にカバー板４１を設置し、このカバー板４１の板体上に複数の通孔４２を開設して歯車２５の上端部を突出させ、ネジ４３で保持盤２６を歯車２５上に固定する。

図９に示すように、上述の回転装置２０を組み立てた後、主歯車２１がモータによって回転されると、環状盤２２は動かない部材であり、保持盤２６各歯車２５と内周歯部２３の噛み合わせの作用により、歯車２５が主歯車２１の円の中心に対して公転しながら運行し、同時に、歯車２５が主歯車２１と内周歯部２３との間に噛み合わされているため、各保持盤２６そのものが公転の運行と同時に自転を行い、保持盤２６上のウエハ片４０に動作原点位置に対して公転と自転の作用が生まれる。

図１０、図１２に示すように、本発明の回転装置２０は装置台５０上に設置してもよく、この装置台５０には密閉可能なカバー５１を設け、カバー５１の上方位置にノズル３０を設置し、このノズル３０からエッチング物質を噴射する。本図の実施例においてはウェットエッチングであるため噴射物質はエッチング液３１であるが、ドライエッチングを行うときはエッチング気体を噴射する。ノズル３０を主歯車２１の円心真上位置に設置してそこを動作原点とし、且つ、各ウエハ片４０を保持盤２６上に置き、モータ出力軸(図示しない)により主歯車２１を回転させると、主歯車２１及び内周歯部２３と噛み合わされた歯車２５が同時に動かされる。本実施例においては、環状盤２２内に設置した歯車２５の数量は４つであり、主歯車２１の回転によって各歯車２５が公転軌道を周るようにノズル３０を中心点として公転し、同時にその組み立て関係により各歯車２５は自転を行い、エッチング液３１が上から下へと散布されると、ウエハ片４０上の各所加工平面すべてが均一にエッチング液塗布層により覆われ、エッチング深さを高精度に制御するという目的を達することができる。

図１１に示すように、ウエハ片４０上に加工されるエッチング槽４１の深さ及び形状は、エッチング液が均等に散布されるため、エッチングの精度を精確に制御することができる。

図１３に本発明の実施例２の回転装置６０を示す。ウエハ片４０を置いた保持盤２６はノズル３０を中心点として公転且つ自転するという目的を達するため、この回転装置６０は中心位置に中心ホイール６１が設置され、この中心ホイール６１は中心位置で動かず、環状盤２２、歯車２５の組み立て関係は変わらないものとし、さらに環状盤２２の外側に外周歯部２８を設け、主歯車２９を外周歯部２８の外側に設置して相互に噛み合わせ、これにより主歯車２９がモータによって回転駆動されると、各保持盤２６に上述のような公転と自転を行わせることができる。

さらに図１４、図１５に示すように、本発明の回転装置２０は同時にウエハ片４０に対し酸化加工を実施する際にも応用することができ、均一且つ高精度な酸化の深さと生産速度増進を得ることができる。図に示すように、酸化加工工程を行うときは、まずウエハ片４０上表面の適切な位置にマスク４５を設置し、次に同様にウエハ片４０を回転装置２０の保持盤２６上に置き、上述同様の公転と自転を行わせる。保持盤２６の回転過程において、ノズル３０には酸化物質３２を噴射させ、この酸化物質は酸化液または酸化気体とすることができ、ウエハ片上に高精度な酸化深さ３３を形成し、製品の良品率を大幅に向上すると共に、生産速度を向上することができる。

上述のように、本発明はウエハ片の加工においてエッチング深さを高精度に制御し、ウエハの加工効率と良品率を向上することができる。従来の加工技術による方法と比較すると、全体の価値をより増進することができ、特にウエハ片のエッチング工程に適しており、法に基づきここに特許を出願するものである。

従来のドライエッチング加工を示す側面模式図である。従来のドライエッチング加工後のエッチング槽の形状を示す断面図である。従来のウェットエッチング加工を示す側面模式図である。従来のウェットエッチング加工後のエッチング槽の形状を示す断面図である。従来の浸蝕エッチング加工を示す側面模式図である。従来の浸蝕エッチング加工後のエッチング槽の形状を示す断面図である。本発明の回転装置の立体外観図である。本発明の回転装置の立体分解図である。本発明の回転装置の上面図である。本発明を用いてのウェットエッチング加工を示す側面模式図である。本発明を用いてのウェットエッチング加工後のエッチング槽の形状を示す断面図である。本発明の回転装置を設置したエッチング加工装置の外観図である。本発明の別の実施例の回転装置の上面図である。本発明を用いての酸化加工を示す側面模式図である。本発明を用いての酸化加工後の槽の形状を示す断面図である。

符号の説明

１ノズル
２回転装置
３ウエハ
４エッチング気体
５凹槽
６オーバーエッチ
７エッチング液
８容器
９オーバーエッチ
１０保持盤
２０回転装置
２１主歯車
２２環状盤
２３内周歯部
２４穿通孔
２５歯車
２６保持盤
２７刻み
２８外周歯部
２９主歯車
３０ノズル
３１エッチング液
３２酸化物質
３３酸化深さ
４０ウエハ片
４１カバー板
４２通孔
４３ネジ
４４凹槽
４５マスク
５０装置台
５１カバー
６０回転装置
６１中心ホイール

Claims

一端にエッチング物質を噴射するノズルを設置し、相対する別の一端に被エッチング物であるウエハ片を設置し、前記被エッチング物であるウエハ片が前記ノズルに相対し、前記ノズルを中心としてその周囲を公転し、且つ、被エッチング物であるウエハ片が公転運行する過程において、ウエハ片そのものが自転し、エッチング物質をウエハ片表面に均一にぶつからせ分布させることを特徴とするウエハの高精度エッチング方法。
前記ノズルが上方位置に設置される請求項１に記載のウエハの高精度エッチング方法。
前記ウエハ片が下方位置に設置される請求項１に記載のウエハの高精度エッチング方法。
前記ノズルが噴射するエッチング物質がエッチング液である請求項１に記載のウエハの高精度エッチング方法。
前記ノズルが噴射するエッチング物質がエッチング気体である請求項１に記載のウエハの高精度エッチング方法。
前記ノズルが噴射するエッチング物質を酸化物質とすることができる請求項１に記載のウエハの高精度エッチング方法。