JP2010003805A - Wet-etching jig and wet-etching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体製造等薬液によるウェットエッチングを工程中に含む製品製造分野におけるウェットエッチング用の治具及びウェットエッチング装置に関するものである。 The present invention relates to a jig for wet etching and a wet etching apparatus in a product manufacturing field including wet etching using a chemical solution such as semiconductor manufacturing in the process.
従来、この種のウェットエッチング方法において、例えば特許文献1にエッチングの高効率化を図ったウェットエッチング装置が開示されている。この従来のウェットエッチング装置には、被エッチング材であるシリコン基板が配置されたキャリアの底部から内部にエッチング液を供給する供給手段が設けられている。
Conventionally, in this type of wet etching method, for example,
従来のウェットエッチング前後の状態を示すシリコン基板の一例の断面図を図8に示す。図8(a)は、ウェットエッチングの実施前であり、図8(b)はウェットエッチングの実施後における水素の気泡の付着状況を示す。 FIG. 8 shows a cross-sectional view of an example of a silicon substrate showing the state before and after the conventional wet etching. FIG. 8A shows a state before the wet etching is performed, and FIG. 8B shows a state of attachment of hydrogen bubbles after the wet etching is performed.
図8(a)に示すように、シリコン基板101の表面に半導体素子102が形成されている。シリコン基板101の表面上に製造された半導体素子102を、アルカリエッチング液から保護する必要があるため、半導体素子102上に保護膜103が塗布されている。保護膜103としては、環化ゴム系のコーティング剤をスピンコート方式で塗布することが知られている。アルカリエッチング液によるウェットエッチングにより、図8(b)に示すように、シリコン基板101の裏面にエッチング溝104が形成される。このエッチング処理中にエッチング面から水素の気泡16が発生する。
上述のように、水素の気泡が保護膜の表面上に付着・停滞した場合、系内に大量の水素が存在することになり、エッチングの進行の妨げとなる虞がある。 As described above, when hydrogen bubbles adhere and stagnate on the surface of the protective film, a large amount of hydrogen exists in the system, which may hinder the progress of etching.
また、エッチング液の温度分布特性により、シリコン基板におけるエッチング溝内のエッチング速度がまばらとなり、エッチングの均一性を損ねてしまう場合もあった。 In addition, due to the temperature distribution characteristics of the etching solution, the etching rate in the etching groove in the silicon substrate may be sparse, and the etching uniformity may be impaired.
そこで、本発明は、エッチング処理における水素の気泡によるエッチング進行の妨げや、エッチングのばらつきを抑制低減させることができる、ウェットエッチング用の治具及びウェットエッチング装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wet etching jig and a wet etching apparatus capable of suppressing and reducing etching progress due to hydrogen bubbles in an etching process and suppressing variations in etching.
本発明のウェットエッチング用の治具は、エッチング液に浸漬させることでエッチングがなされる基板を保持するものである。本発明の治具は、治具に保持された基板の表面に対して相対的に移動することで基板の表面に付着した気泡を除去するワイパーを有する。 The jig | tool for wet etching of this invention hold | maintains the board | substrate with which etching is made by being immersed in etching liquid. The jig of the present invention has a wiper that removes bubbles attached to the surface of the substrate by moving relative to the surface of the substrate held by the jig.
本発明によれば、エッチングのばらつきを抑制低減させることができる。 According to the present invention, variations in etching can be suppressed and reduced.
以下、ウェットエッチング用治具及びウェットエッチング方法における本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention in a wet etching jig and a wet etching method will be described with reference to the drawings.
図1に本実施形態のウェットエッチング装置の構成図を示す。 FIG. 1 shows a configuration diagram of the wet etching apparatus of this embodiment.
本実施形態のウェットエッチング装置1は、処理槽6内に駆動手段であるモータ9により回転駆動される、複数枚のシリコンからなる基板11を保持する治具3を有する。この治具3は、基板11の表面に対して相対的に移動することで基板11の表面の気泡を除去するワイパー13を有する。また、処理槽6の底面には、処理槽6内にウェットエッチング液としてのアルカリエッチング液2を噴射する噴射ノズル5を備えている。アルカリエッチング液2としては様々なものが想定されるが、本実施形態においてはTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロキシド)を使用している。またアルカリエッチング液2が循環する配管には加熱用ヒータが設置されており、アルカリエッチング液2を加熱して一定温度に保持するように構成されている。なお、図1(a)、図1(b)においては、簡略化のため、加熱用ヒータ、オーバーフロー槽、水洗処理槽、フィルタ、循環ポンプ及びこれらを連結する配管は省略してある。
The
次に、治具3の構成について図2から図4を用いて詳細に説明する。
Next, the configuration of the
図2は、本実施形態の治具の構成図であり、図2(a)は正面図であり、図2(b)は側面図である。図3は、図2に示すk−k部における治具の切断面の模式図である。また、図4はワイパーの正面図である。 FIG. 2 is a configuration diagram of the jig according to the present embodiment, FIG. 2 (a) is a front view, and FIG. 2 (b) is a side view. FIG. 3 is a schematic view of the cut surface of the jig at the kk portion shown in FIG. FIG. 4 is a front view of the wiper.
治具3は、処理槽6内に設けられた2本の支持部材7の上端部に回転可能に保持されている。この治具3は、2枚の側板3aと、2枚の側板3aを結合する4本の支持棒18と、複数のワイパー13と、基板11を押さえつける押さえ棒12とを有する。
The
2枚の側板3aの一方には駆動ギヤ3bが設けられている。モータ9の駆動力は、シャフト8を介して、回転ギアユニット7に伝達された後、駆動ギヤ3bに伝達される。
A
4本の支持棒18は、図3に示すように、基板11を載置可能なように上方に開いて配置されている。すなわち、図3の状態において、支持棒18のうち、2本の支持棒18aは基板11の左右方向の移動を規制する。一方、残る2本の指示棒18bは、図3の状態において、基板11の下方向への移動を規制する。基板11の上方向への移動に規制は押さえ棒12によりなされる。この押さえ棒12は、基板11が、2本の支持棒18b上に載せられた後にセットされる。このように、合計5本の棒材により囲まれて保持されることで、治具3が回転しても、基板11は、治具3内にて安定に保持されることとなる。
As shown in FIG. 3, the four
ワイパー13は、気泡除去面13dが基板11の表面付近を掃引することで、基板11の表面から気泡16を除去するものである。ワイパー13は、図4に示すように、上部側に孔13bが形成された保持部13aを有し、また、保持部13aと反対側の底部13cがワイパー13の重心となるような形状を有する。
The
2本の支持棒18a同士は、ワイパー保持棒17により互いに連結されている。また、ワイパー保持棒17は、2本の支持棒18aの長手方向に所定の間隔を空けて複数本配置されている。ワイパー保持棒17の中央部分には、ワイパー保持部17aが設けられている。このワイパー保持部17aは、支持棒18と平行となる方向に突出して形成されており、ワイパー保持部17aと、治具3の回転中心軸19との位置は一致する。すなわち、ワイパー13は、孔13bにワイパー保持部17aが挿入されることで、ワイパー保持棒17に回動可能に保持されている。そして、ワイパー13は、底部13c側に重心が存在するため、治具3が回転してもワイパー13自体は治具3とともに回転することはなく、常に底部13cが下方を向いた状態を維持する。つまり、ワイパー13はワイパー保持部17aに回動可能にぶら下がった状態であるので、基板11を保持した治具3がモータ9により回転駆動されても、ワイパー13は所定に位置に留まる。また、ワイパー13の気泡除去面13dは、基板11の表面からわすかに隙間を空けて配置される。このため、基板11がワイパー13に対して相対的に移動することとなり、基板11の表面近傍がワイパー13の気泡除去面13dにより掃引されることとなる。さらに、ワイパー13は、基板11に対して相対的に移動するため、基板11近傍のアルカリエッチング液2の攪拌を促進する。これにより、エッチング液の温度分布特性を均一化することができ、エッチングの均一性を向上させることができる。
The two support bars 18a are connected to each other by a
次に、図5に治具3における基板11の収納状態を示す模式図を示す。複数のワイパー13が支持棒18a及び押さえ棒12の長手方向に並列に配置されている。そして、各ワイパー13に対応するように、基板11が治具3内に収納されている。なお、ワイパー13と基板11の表面を近接させるほど、基板11の表面に付着する水素の気泡16に対する剥離・除去性は向上する。
Next, FIG. 5 is a schematic diagram showing a storage state of the
ここで、ワイパー13と、支持棒18及び押さえ棒12との寸法関係について説明する。ワイパー側面寸法zとし、回転中心軸19と押え棒12との距離x、回転中心軸19と支持棒18との距離yとする(図3及び図4参照)。この場合、ワイパー13のワイパー側面寸法zは、距離x、yよりも短くする必要がある。すなわち、z<x、y、との関係が成り立つようにする必要がある。ワイパー側面寸法zが距離x、yと同じあるいはそれ以上の長さの場合、治具3を回転駆動すると、ワイパー13が、回転する支持棒18及び押さえ棒12に干渉してしまうためである。もっとも、ワイパー側面寸法zは、距離x、yよりも短いものの距離x、yにできるだけ近い寸法とするのが好ましい。水素の気泡16に対する除去面積が増加し、効率の良い剥離・除去が可能となるためである。
Here, the dimensional relationship between the
次に、上述した構成を有する本実施形態のウェットエッチング装置1によるエッチング処理について説明する。
Next, the etching process by the
まず、図1に示すように複数の基板11を4本の支持棒18で保持させることで並立させる。その後、押え棒12を基板11の上面から押え込むようにして基板11に接触させることで基板11を治具3内に収納する。
First, as shown in FIG. 1, the plurality of
続いて、図1(a)、図1(b)に示すように、処理槽6内に設けられている支持部材7上に治具3をセットする。なお、処理槽6内は、温度調整がなされたアルカリエッチング液2が循環している。
Subsequently, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
処理槽6内のアルカリエッチング液2に、基板11が収納された治具3を完全に浸漬させる。浸漬後、モータ9、シャフト8、回転ギアユニット7で構成された回転駆動機構により、治具3を常に一定の回転数で回転させる。なお、回転数は2回転/分〜10回転/分で調整可能である。回転動作中は図1(b)に示すように、液流10に沿って、常に一定温度に保持されたアルカリエッチング液2が、回転する基板11のエッチング面の主面に供給され続ける。
The
治具3の回転動作が始まると同時に、回転動作によるアルカリエッチング液2の攪拌作用が起きる。この撹拌作用により、基板11のエッチング面の主面に供給されるアルカリエッチング液2の温度は、回転動作をさせない場合と比較して、温度分布が均一化され、均一で一定速度をもったエッチングレートによる高品質なエッチングが可能となる。また、上述したように、ワイパー13は基板11の表面近傍で相対的に移動しているため、アルカリエッチング液2を攪拌する。これにより、温度分布が均一化され、均一で一定速度をもったエッチングレートによる高品質なエッチングが可能となる。
At the same time as the rotation of the
アルカリエッチング液2に基板11が完全に浸漬されると、図6(a)の状態から図6(b)で示すように、基板11のエッチング面では、エッチング溝15が形成され、エッチング溝15の形成と同時に大量の水素の気泡16が発生する。なお、図6における符号20は半導体素子、符号14は保護膜である。
When the
従来のエッチング方法では、図8(b)で示すように保護膜103の表面に水素の気泡16が大量に付着・停滞し、エッチング速度にばらつきがあった。 In the conventional etching method, as shown in FIG. 8B, a large amount of hydrogen bubbles 16 adhere and stagnate on the surface of the protective film 103, and the etching rate varies.
しかしながら、本実施形態の場合、ワイパー13により、気泡を保護膜14の表面の気泡16を効果的に除去することができる。ここで、ワイパー13による気泡の除去方法について図7を用いて説明する。図7は、治具3内に保持された基板11を基板11の主面の法線方向から見た模式図であり、治具3は、図7(a)、図7(b)、図7(c)、図7(d)の順に時計回りに回転している。
However, in the present embodiment, the
図7(a)の状態では基板11の表面に大量の気泡16が付着している。図7(a)の状態から治具3を時計方向に回転させる。これにより、4本の支持棒18、押え棒12、これらに保持された基板11、及びワイパー保持棒17は、一体的に時計方向に回転する。一方、ワイパー13は、底部13cを下方に向けたまま、回転することなく、その位置を維持する。このため、ワイパー13が基板11に対して相対的に移動することとなり、基板11の表面に付着した気泡16を除去していく。図7(a)の状態から順次、図7(b)、図7(c)、図7(d)と治具3を時計方向に回転させることで、ワイパー13によって、基板11の全表面上の気泡16を除去することができる。剥離・除去された水素の気泡16は、図1(b)に示すように、噴射ノズル5から噴射されるアルカリエッチング液2の液流10に沿って、処理槽6の上面へ運ばれる。よって、一度剥離・除去された水素の気泡16が基板11の表面に再付着することもない。なお、基板11の表面上の気泡とは、基板11の表面に付着した気泡の他、基板11の表面に付着しようとしている気泡も含む。すなわち、ワイパー13は、基板11の表面に既に付着した気泡の他、気泡の付着を未然に防止する効果も有する。
In the state of FIG. 7A, a large amount of
また、本実施形態のワイパー13は、ワイパー保持部17aにぶら下げられているだけであるので、基板11の表面の気泡16の除去のための駆動力が不要である。よって、装置の複雑化を回避できるとともに、基板11の製造コストを抑制することができる。
Moreover, since the
所望するエッチング時間経過後、モータ9を停止させ、シャフト8、回転ギアユニット7で構成された回転駆動機構を停止させる。その後、処理槽6内から治具3を取り出して、さらに水洗処理槽に治具3を投入し、アルカリエッチング液2を十分に除去する。アルカリエッチング液2を十分に除去した後、治具3と、収納されている基板11を乾燥させる。十分に乾燥された後、治具3から、収納されている基板11を取り出してエッチング処理を終了する。
After the desired etching time has elapsed, the
なお、ワイパー13の形状としては、図4に限ることなく他に様々な変形が考えられるが、これに限定されるものではない。ワイパー13の形状は、基板11に対して相対的に移動可能、すなわち、回転する治具3と同期して回転することなく、所定の位置に留まることが可能であれば、どのような形状であってもよい。また、エッチング対象となる基板11のサイズが変更された場合でも、上述したように、z<x、yの関係としておくことで、ワイパー13と、支持棒18及び押さえ棒12との干渉を防止しつつ、基板11の表面から気泡16を効果的に除去することができる。
The shape of the
以上本発明によれば、治具3に設けられたワイパー13が、治具3の回転に対して相対的に移動することで基板11表面から水素の気泡16を除去でき、かつ、基板11表面への付着・停滞を防止することができる。
As described above, according to the present invention, the
同時に、本発明によれば、治具3の回転及びワイパー13の相対移動によってアルカリエッチング液2が攪拌される効果により、エッチング面周辺におけるアルカリエッチング液2の温度分布を均一化することができる。これにより、均一で一定速度をもったエッチングレートによる高品質なエッチング処理を可能とすることができる。
At the same time, according to the present invention, the temperature distribution of the
2 アルカリエッチング液
3 治具
11 基板
13 ワイパー
16 気泡
2
Claims (7)
前記治具に保持された前記基板の表面に対して相対的に移動することで前記基板の表面上の気泡を除去するワイパーを有することを特徴とするウェットエッチング用の治具。 In a jig for wet etching that holds a substrate to be etched by being immersed in an etching solution,
A wet etching jig comprising a wiper that removes bubbles on the surface of the substrate by moving relative to the surface of the substrate held by the jig.
前記治具は、2枚の側板と、前記2枚の側板を結合し、かつ前記基板を前記側板の主面と平行となるように保持する複数の棒材を有し、
ウェットエッチング液及び前記治具を収納する処理槽と、
前記治具を、前記棒材の長手方向と平行な中心軸を回転中心として一定の回転数にて回転駆動する駆動手段とを有するウェットエッチング装置。 A wet etching apparatus comprising the wet etching jig according to any one of claims 1 to 5,
The jig includes two side plates and a plurality of bar members that join the two side plates and hold the substrate so as to be parallel to the main surface of the side plate,
A treatment tank containing a wet etching solution and the jig;
A wet etching apparatus comprising: drive means for driving the jig to rotate at a constant number of rotations about a central axis parallel to the longitudinal direction of the bar.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008160307A JP2010003805A (en) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | Wet-etching jig and wet-etching apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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- 2008-06-19 JP JP2008160307A patent/JP2010003805A/en active Pending
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