JP2022162418A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022162418000001
【課題】面内均一性を高めることができる半導体製造装置および半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【解決手段】本開示に係る半導体製造装置は、ウエハを回転させる回転ステージと、前記ウエハの処理面に薬液を供給するノズルと、前記処理面の上方で、平面視で前記処理面を横切るようなスキャン軌跡上で、前記ノズルを移動させるノズル移動部と、を備え、前記ノズル移動部が前記ノズルを前記スキャン軌跡上の第１軌跡と第２軌跡で移動させることで、前記薬液により前記ウエハがエッチングされ、前記第１軌跡は、前記スキャン軌跡のうち前記回転軸に最も近接する部分に対して一方の側の第１折り返し点と他方の側の第２折り返し点で折り返す軌跡であり、前記第２軌跡は、前記スキャン軌跡上の第３折り返し点と、前記スキャン軌跡のうち前記回転軸に最も近接する部分に対して前記第３折り返し点と同じ側に設けられた第４折り返し点と、で折り返す軌跡である。
【選択図】図１

Description

本開示は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
特許文献１には基板処理装置が開示されている。基板処理装置は、保持部と、回転機構と、ノズルと、移動機構と、制御部とを備える。保持部は、基板を水平に保持する。回転機構は、保持部を回転させる。ノズルは、保持部に保持された基板に対してエッチング液を供給する。移動機構は、ノズルを移動させる。制御部は、回転機構および移動機構を制御して、回転する基板に対してノズルからエッチング液を供給しつつ、スキャン処理を実行させる。スキャン処理では、基板上方の第１位置と第１位置よりも基板の外周側の第２位置との間でノズルが往復する。また、制御部は、スキャン処理を、第１位置を変更しながら複数回実行させる。
特開２０１８－１４７９２３号公報
特許文献１では、回転軸中心の近傍にスキャン動作の折り返し点が設けられる。このとき、回転軸中心の近傍にスキャン動作の折り返しに起因するエッチング量の特異点が発生するおそれがある。特異点は、エッチング量が周囲に比べて極端に変化する部分である。回転軸中心の近傍では、薬液の流動の変曲点に起因したエッチング量の特異点が現れ易い。この特異点に、スキャン動作の折り返しに起因する特異点が加わることにより、回転軸中心の近傍でのエッチング量のプロファイルが悪化するおそれがある。これにより、被エッチング物の残厚が規格から外れ易くなる可能性があり、半導体装置の電気特性が悪化するおそれがある。
本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、面内均一性を高めることができる半導体製造装置および半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
本開示に係る半導体製造装置は、ウエハを回転させる回転ステージと、前記ウエハの処理面に薬液を供給するノズルと、前記処理面の上方で、平面視で前記処理面を横切るようなスキャン軌跡上で前記ノズルを移動させるノズル移動部と、を備え、前記ノズル移動部が前記ノズルを前記スキャン軌跡上の第１軌跡と第２軌跡で移動させることで、前記薬液により前記ウエハがエッチングされ、前記第１軌跡は、前記スキャン軌跡のうち前記回転ステージの回転軸に最も近接する部分に対して一方の側の第１折り返し点と他方の側の第２折り返し点で折り返す軌跡であり、前記第２軌跡は、前記スキャン軌跡上の第３折り返し点と、前記スキャン軌跡のうち前記回転軸に最も近接する部分に対して前記第３折り返し点と同じ側に設けられた第４折り返し点と、で折り返す軌跡である。
本開示に係る半導体装置の製造方法は、回転ステージにウエハを搭載し、前記回転ステージで前記ウエハを回転させながら、前記ウエハの処理面の上方で、平面視で前記処理面を横切るようなスキャン軌跡上でノズルを移動させるノズル移動部により、前記ノズルを前記スキャン軌跡上の第１軌跡と第２軌跡で移動させて、前記ノズルから前記処理面に薬液を供給して前記ウエハをエッチングし、前記第１軌跡は、前記スキャン軌跡のうち前記回転ステージの回転軸に最も近接する部分に対して一方の側の第１折り返し点と他方の側の第２折り返し点で折り返す軌跡であり、前記第２軌跡は、前記スキャン軌跡上の第３折り返し点と、前記スキャン軌跡のうち前記回転軸に最も近接する部分に対して前記第３折り返し点と同じ側に設けられた第４折り返し点と、で折り返す軌跡である。
本開示に係る半導体製造装置および半導体装置の製造方法では、薬液を供給するノズルを第１軌跡と第２軌跡で移動させることで面内均一性を高めることができる。
実施の形態１に係る半導体製造装置の斜視図である。 第１軌跡を説明する図である。 第２軌跡を説明する図である。 中心領域を説明する図である。 第１軌跡の例を説明する図である。 第１軌跡の例を説明する図である。 第１軌跡の例を説明する図である。 第２軌跡の例を説明する図である。 第２軌跡の例を説明する図である。 第２軌跡の例を説明する図である。 第１軌跡によるエッチング量のプロファイルを示す図である。 第２軌跡によるエッチング量のプロファイルを示す図である。 第１軌跡と第２軌跡の複数の組み合わせによるエッチング量の平均値を示す図である。 エッチング工程を説明する図である。 スキャン工程を構成する複数のステップを説明する図である。
本実施の形態に係る半導体製造装置および半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体製造装置１００の斜視図である。半導体製造装置１００は、ウェットエッチング処理を行うための装置である。半導体製造装置１００は、ウエハ１を回転させる回転ステージ１１を備える。図１の例では、ウエハ１は回転軸１ａを中心として回転方向１ｃに回転する。回転機構部１０において、回転ステージ１１は回転モータ１２と接続されることで回転する。
回転ステージ１１には、ウエハ１を保持するウエハ保持部１１ａが組み込まれている。ウエハ保持部１１ａは、例えばチャックピンである。ウエハ保持部１１ａは、ウエハ１の中心を、回転ステージ１１の回転軸１ａの近傍または回転ステージ１１の回転軸１ａ上に位置付けるように保持する。
ノズル２０は、薬液を吐出し、ウエハ１の処理面に薬液を供給する。ノズル移動部３０は、スキャンシャフト３１、スキャンアーム３２およびスキャンモータ３３から構成される。ノズル２０は、スキャンシャフト３１、スキャンアーム３２を介して、スキャンモータ３３と接続される。これにより、ノズル移動部３０は、ウエハ１の処理面の上方において、平面視でウエハ１の処理面を横切るようなスキャン軌跡４０上で、ノズル２０を移動させる。ノズル移動部３０は、ノズル２０を回転軸１ａの近傍または回転軸１ａ上を通過するようにスキャンさせる。ノズル移動部３０は、ノズル２０をウエハ１の処理面に沿った方向に、例えば回転運動させる。本実施の形態では、ノズル移動部３０がノズル２０を、スキャン軌跡上４０の後述する第１軌跡と第２軌跡で移動させることで、薬液によりウエハ１がエッチングされる。
また、半導体製造装置１００は、水を吐出する水ノズル５０、厚み測定センサ６０、厚み測定センサ６０に接続された厚み測定器１０３を備える。また、半導体製造装置１００は、操作用ＰＣ１０１および制御用ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１０２を備える。
制御用ＰＬＣ１０２は、回転モータ１２を駆動するためのモータドライバ１０２ｄ、スキャンモータ３３を駆動するためのモータドライバ１０２ｅを備える。また、制御用ＰＬＣ１０２は、ノズル２０に接続される薬液供給バルブ１０２ｂと、水ノズル５０に接続される水供給バルブ１０２ｃを備える。薬液供給バルブ１０２ｂ、水供給バルブ１０２ｃの開閉、モータドライバ１０２ｄ、１０２ｅへの動作指示は、ＰＬＣ１０２ａで管理された一連の制御シーケンスに従って実行される。また、制御用ＰＬＣ１０２は、図示しないロードポート、搬送ロボット、薬液供給ユニット等の周辺の機構部についても制御を行っている。
制御用ＰＬＣ１０２の上位系として、操作用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）部１０１が実装される。操作用ＰＣ１０１は、ＭＭ－ＩＦ（マンマシンインターフェイス）１０１ａとＰＣ１０１ｂを備える。操作用ＰＣ１０１は、上位システムとのＦＡ（ファクトリーオートメーション）通信を行う。
処理レシピは予めＭＭ－ＩＦ１０１ａを介してＰＣ１０１ｂに登録される。ウエハ１を処理するためのレシピは、ＭＭ－ＩＦ１０１ａによるレシピ指示、或いはＦＡ通信によるレシピ指示により選択される。ＰＣ１０１ｂは、選択されたレシピの内容をＰＬＣ１０２ａの制御シーケンスのパラメータに反映させて、ＰＬＣ１０２ａに動作開始を指示する。ＰＬＣ１０２ａは、反映されたパラメータで装置制御シーケンスを実行する。
図２は、第１軌跡４１を説明する図である。以下では、ノズル２０をスキャン軌跡４０上の第１軌跡４１で動かすことを第１スキャン動作と呼ぶ。第１軌跡４１は、スキャン軌跡４０のうち回転軸１ａに最も近接する部分に対して、一方の側の第１折り返し点４１ａと他方の側の第２折り返し点４１ｂで折り返す軌跡である。図２に示される例では、スキャン軌跡４０は回転軸１ａを通る。このため、スキャン軌跡４０のうち回転軸１ａに最も近接する部分は、回転軸１ａ上の部分となる。第１折り返し点４１ａと第２折り返し点４１ｂは、スキャン軌跡４０上で回転軸１ａに対して反対側に設けられる。第１折り返し点４１ａと第２折り返し点４１ｂは、回転軸１ａから十分離れた位置に設けられる。第１スキャン動作は、第１折り返し点４１ａと第２折り返し点４１ｂの間で繰返し行われる。
図３は、第２軌跡４２を説明する図である。以下では、ノズル２０をスキャン軌跡４０上の第２軌跡４２で動かすことを第２スキャン動作と呼ぶ。第２軌跡４２は、スキャン軌跡４０上の第３折り返し点４２ａと、スキャン軌跡４０のうち回転軸１ａに最も近接する部分に対して第３折り返し点４２ａと同じ側に設けられた第４折り返し点４２ｂとで折り返す軌跡である。第３折り返し点４２ａと第４折り返し点４２ｂは、スキャン軌跡４０上で回転軸１ａに対して同じ側に設けられる。第２スキャン動作は、第３折り返し点４２ａと第４折り返し点４２ｂの間で繰返し行われる。
第１折り返し点４１ａと第２折り返し点４１ｂは、平面視で回転軸１ａからの一定の範囲である中心領域１ｂの外側に設けられる。また、第２軌跡４２は、平面視で中心領域１ｂの外側に設けられる。
図４は中心領域１ｂを説明する図である。データ７１ａ、７１ｂは、同じ第１スキャン動作でエッチングを行った際のエッチング量を示す。データ７１ａは、エッチングに使用する薬液の活性が高い状態でのデータである。データ７１ｂは、エッチングに使用する薬液の活性が低い状態でのデータである。ここで活性は反応性とも呼ばれる。図４では、第１折り返し点４１ａと第２折り返し点４１ｂが回転軸１ａからほぼ等距離の定位置にある場合のデータが示されている。
エッチングの方法には、例えば薬液を掛け捨てしながら常に新しい薬液でエッチングを行う方法と、薬液の成分を補充しながら循環使用の薬液でエッチングを行う方法がある。両方の方法において、通常は薬液の活性を維持しながらエッチングが行われる。このため、ほぼ定常的に、回転軸１ａの近傍では周囲に比べてエッチング量が大きく変化する傾向にある。このようなエッチング量のプロファイルが周囲に比べて極端に変化している部分を特異点と表現する。エッチングの均一性を高めるには、特異点を補完するためのエッチング動作が必要と考えられる。
図４に示されるように、第１軌跡４１でエッチングをした場合に、回転軸１ａから離れるほどエッチング量は増加または減少する。本実施の形態において中心領域１ｂは、回転軸１ａからエッチング量の増加または減少が収まるまでの範囲である。換言すると中心領域１ｂは、回転軸１ａからのエッチング量の増加または減少が平坦に転じる位置までの範囲である。
図４の枠７２ａ、７２ｂで示される部分は、第１折り返し点４１ａと第２折り返し点４１ｂに起因するエッチング量の特異点である。第２スキャン動作は、特に中心領域１ｂ外にて第１スキャン動作によるエッチング量を補完するのに有効である。
図５～７は、第１軌跡４１の例を説明する図である。第１軌跡４１は、例えば３種類の第１軌跡４１１、４１２、４１３を含む。図５～７に示される例では、第１軌跡４１１の第１折り返し点４１１ａと第２折り返し点４１１ｂは回転軸１ａから等距離にある。同様に、第１軌跡４１２の第１折り返し点４１２ａと第２折り返し点４１２ｂは回転軸１ａから等距離にあり、第１軌跡４１３の第１折り返し点４１３ａと第２折り返し点４１３ｂは回転軸１ａから等距離にある。第１軌跡４１１、４１２、４１３は、この順でスキャン動作の範囲が広くなる。
図８～１０は第２軌跡４２の例を説明する図である。第２軌跡４２は、例えば３種類の第２軌跡４２１、４２２、４２３を含む。第２軌跡４２１の第３折り返し点４２１ａと第２軌跡４２２の第３折り返し点４２２ａは同じ位置である。第２軌跡４２２の第４折り返し点４２２ｂは、第２軌跡４２１の第４折り返し点４２１ｂよりも回転軸１ａから遠い。第２軌跡４２３の第３折り返し点４２３ａは、第２軌跡４２２の第３折り返し点４２２ａよりも回転軸１ａから遠い。第２軌跡４２３の第４折り返し点４２３ｂは、第２軌跡４２２の第４折り返し点４２２ｂよりも回転軸１ａから遠い。
図１１は、第１軌跡４１によるエッチング量のプロファイルを示す図である。図１１には、７種類の第１軌跡４１で第１スキャン動作を行った場合のエッチング量が示されている。図１１において例えば±３０とは、回転軸１ａをゼロとして、スキャン軌跡４０上で－３０から＋３０までの範囲をスキャンすることを意味する。
図１２は、第２軌跡４２によるエッチング量のプロファイルを示す図である。図１２には、３種類の第２軌跡４２で第２スキャン動作を行った場合のエッチング量が示されている。図１２において例えば－１５～－４０とは、回転軸１ａをゼロとして、スキャン軌跡４０上で－１５から－４０までの範囲をスキャンすることを意味する。
図１１、１２において左端が回転軸１ａであり、半径分のプロファイルが示されている。図１１に示される第１スキャン動作によるプロファイルでは、±３０のプロファイルにおいて、回転軸１ａからのエッチング量の増加が平坦に転じるまでの範囲が最も広い。図１１の例では、±３０のプロファイルに基づき中心領域１ｂを設定している。
また、図１２に示される第２スキャン動作では、第３折り返し点４２ａは全て中心領域１ｂ外の－１５の位置に設定されている。ここで、図１２において中心領域１ｂ内においてもエッチング量に傾斜がある。これは、－１５の位置において、薬液を中心領域１ｂ内に広げるような流れが発生しているためである。
図１３は、第１軌跡４１と第２軌跡４２の複数の組み合わせによるエッチング量の平均値を示す図である。ここでは、図１１、１２に示される７種類の第１スキャン動作と３種類の第２スキャン動作のうち、１つまたは複数を選択し、選択したスキャン動作を１０％単位で組み合わせた。つまり、選択したスキャン動作のエッチング工程に占める割合を、１０％単位で切り替えた組み合わせについて、エッチングを行った。図１３には、このような組み合わせのうちエッチング量の均一性が高い１０個の組合せによるエッチング量を平均化した結果が示されている。なお、縦軸と横軸の尺度は、図１１、１２と同じである。
上記１０個の組合せは何れも、第１スキャン動作のうち±４０、±６０、±８０と第２スキャン動作のうち－１５～－４０との４種類で構成させている。他の種類のスキャン動作は、エッチングの均一性を高める有効性を示さなかった。ここで、各種条件により有効性を示すスキャン動作が変化することは言うまでもない。各種条件には、例えばウエハ１の径、ウエハ１の回転数、スキャン動作の速度、薬液の活性、薬液の吐出流量、中心領域１ｂの範囲設定、各スキャンの折り返し点の位置、組合せの単位が含まれる。
このように、本実施の形態では第１軌跡４１と第２軌跡４２の組み合わせにより、面内均一性を高めることができる。回転軸１ａの近傍では、薬液の流動の変曲点に起因したエッチング量の特異点が現れ易い。この特異点は、第１スキャン動作で抑制できる。この際、ウエハ１の回転数、スキャン範囲、スキャン速度、薬液吐出流量等のパラメータを最適化すると良い。
また、回転軸１ａから離れた位置では、中心側から外周に近づくにつれてエッチング量のプロファイルが減少から増加に変化する傾向がある。このため、エッチング量が少ない部分に引きずられて面内均一性が悪化するおそれがある。第２スキャン動作によれば、エッチング量が少ない部分のエッチング量を補うことができる。この際、ウエハ１の回転数、スキャン範囲、スキャン速度、薬液吐出流量等のパラメータを最適化すると良い。
また、回転軸１ａの近傍の特異点に、スキャン動作の折り返しに起因する特異点が加わることにより、回転軸１ａ近傍でのエッチング量のプロファイルが悪化するおそれがある。これに対し本実施の形態において、中心領域１ｂに折り返し点が無い場合には、スキャン動作の折り返し点に起因するエッチング量の特異点を中心領域１ｂから排除できる。従って、さらに面内均一性を高めることができる。また、中心領域１ｂのプロファイルの再現性を高めることができる。中心領域１ｂは、図４に示される例に限らず、回転軸１ａからの一定の範囲として適宜設定されても良い。
また、ノズル移動部３０は、第１折り返し点４１ａまたは第２折り返し点４１ｂが異なる複数の第１軌跡４１でノズル２０を移動させても良い。また、ノズル移動部３０は、第３折り返し点４２ａまたは第４折り返し点４２ｂが異なる複数の第２軌跡４２でノズル２０を移動させても良い。このように、第１、第２スキャン動作において折り返し点の位置を変化させることで、特異点による影響を分散させることができる。従って、エッチングの均一性を更に高めることができる。
また、本実施の形態では第２軌跡４２の回転軸１ａから遠い側の第４折り返し点４２ｂについても、位置を変更しながらスキャンを行っても良い。これにより、回転軸１ａから遠い位置においても、スキャン動作の折り返し点に起因するエッチング量の特異点の影響を抑制できる。
図１４は、エッチング工程を説明する図である。まず、ウエハ保持工程を実施する（ステップ１）。ここでは、ノズル２０が待機位置、図示しない処理カップが原点、回転ステージ１１が原点、且つウエハ保持部１１ａであるチャックピンが開の状態である。この状態で、回転ステージ１１にウエハ１を搭載する。具体的には、ウエハ１を保持した図示しない搬送ロボットが、ウエハ１を回転ステージ１１上に導入する。次に、チャックピンを閉にして、ウエハ保持部１１ａでウエハ１を保持する。
次に、エッチング処理工程を実施する（ステップ２）。ここでは、まず処理カップを薬液回収に位置付ける（ステップＳ２０１）。次に、回転モータ１２により回転ステージ１１を回転方向１ｃに回転させる（ステップ２０２）。次に、スキャンシャフト３１の上下動とスキャンモータ３３の回転動により、スキャンアーム３２に固定されたノズル２０を処理面上部に移動させる（ステップ２０３）。次に、スキャン工程を実施する（ステップ２０４）。スキャン工程では、薬液吐出に合わせて、スキャンモータ３３の回転動によりノズル２０をスキャンさせる。
操作用ＰＣ１０１および制御用ＰＬＣ１０２は、複数のステップを含む処理レシピに応じて、ノズル移動部３０を制御する制御部である。制御部には、複数のステップの各々について、第１折り返し点４１ａおよび第２折り返し点４１ｂ、または、第３折り返し点４２ａおよび第４折り返し点４２ｂが設定可能である。ノズル２０のスキャン動作は、処理レシピを構成する複数のステップ毎に設定された２つの折り返し点を動作範囲とする。
ステップ２０４は第１スキャン動作を行うステップ２０４ａと、第２スキャン動作を行うステップ２０４ｂを含む。ステップ２０４では、回転ステージ１１でウエハ１を回転させながら、ウエハ１の処理面の上方でノズル２０を第１軌跡４１と第２軌跡４２で移動させる。これにより、ノズル２０からウエハ１の処理面に薬液を供給してウエハ１をエッチングする。
なお、スキャン動作の種類およびステップの順序は、各スキャン動作の役割に応じて設定できる。例えば、回転軸１ａ近傍のエッチングバラツキを抑制する場合、第２スキャン動作から開始して第１スキャン動作を行っても良い。この場合、第１スキャン動作に移行するまでの間の回転軸１ａ近傍のエッチングを抑制して、エッチングバラツキを抑制できる。
また、エッチング終点検出を用いてエッチングを終了させる場合、厚み測定センサ６０と厚み測定器１０３で被エッチング物の厚みを連続的に測定しながらエッチング終点を検出する。このエッチング終点に関わる最終ステップのスキャン動作は、処理レシピを構成する複数のステップのスキャン動作の中で、最も均一性が良いスキャン動作としても良い。つまり、ノズル移動部３０は、少なくとも１つの第１軌跡４１と少なくとも１つの第２軌跡４２で順番にノズル２０を移動させ、少なくとも１つの第１軌跡４１と少なくとも１つの第２軌跡４２のうち最も均一性が良い軌跡で、最後にノズル２０を移動させる。これにより、エッチング終点のバラツキによる均一性への影響を抑制することができる。
ステップ２０４の後、スキャンシャフト３１の上下動とスキャンモータ３３の回転動により、ノズル２０を待機位置に戻す（ステップ２０５）。次に、水洗乾燥工程を実施する（ステップ３）。ここでは、先ず処理カップを水洗回収に位置付ける（ステップ３０１）。次に、水ノズル５０から水を回転軸１ａ近傍に吐出し、水洗処理を行う（ステップ３０２）。次に、回転モータ１２により回転ステージ１１を高速に回転させて、振切りによる乾燥処理を行う（ステップ３０３）。次に、回転ステージ１１の回転を止め、処理カップを原点に戻す（ステップ３０４）。
次に、ウエハ払出工程を実施する（ステップ４）。ここでは、チャックピンを開にして搬送ロボットでウエハ１を払い出す。これらの一連の工程によって、ウエハ１に均一性の高いエッチング処理を行うことができる。
本実施の形態では、第１軌跡４１によるウエハ１のエッチングと、第２軌跡４２によるウエハ１のエッチングは連続して実施される。このため、工程数が増えて生産効率が落ちることを抑制できる。また、エッチングの薬液は、使用し続けることで活性が低下していくことがある。本実施の形態では、第１スキャン動作と第２スキャン動作をまとめて行うことで、第１スキャン動作と第２スキャン動作を同等の薬液コンディションで実施していると見なすことができる。このため、許容できる薬液の劣化の範囲を容易に判断できる。また、薬液の劣化に応じて処理時間の補正係数を設定することがある。この場合にも、第１スキャン動作と第２スキャン動作で同じ補正係数を使用できる。従って、製造工程を簡易化できる。
図１５は、スキャン工程を構成する複数のステップ１１～１６を説明する図である。図１５には、スキャン工程に関わる複数のステップの例が時系列で示されている。図１５には、ノズル２０の位置の時間変化が示されている。図１５に示される例では、図５～１０で示したスキャン動作が組み合わされている。
ステップ１１では第１軌跡４１１による第１スキャン動作、ステップ１２では第１軌跡４１３による第１スキャン動作、ステップ１３では第２軌跡４２１による第２スキャン動作が行われる。また、ステップ１４では第２軌跡４２２による第２スキャン動作、ステップ１５では第２軌跡４２３による第２スキャン動作、ステップ１６では第１軌跡４１２による第１スキャン動作が行われる。
スキャン工程におけるステップの切り替えには、第１折り返し点４１ａまたは第２折り返し点４１ｂが異なる複数の第１軌跡４１間、または、第３折り返し点４２ａまたは第４折り返し点４２ｂが異なる複数の第２軌跡４２間で軌跡を切り替える場合がある。さらにステップの切り替えには、第１軌跡４１と第２軌跡４２との間で軌跡を切り替える場合がある。ノズル移動部３０は、軌跡の切り替え時のノズル２０の移動方向に切り替え後の軌跡の折り返し点があれば、その折り返し点でノズル２０を折り返す。また、ノズル移動部３０は、軌跡の切り替え時のノズル２０の移動方向に切り替え後の軌跡の折り返し点が無ければ、中心領域１ｂを外れた時点でノズル２０を折り返す。
ステップ１１の終了点１－２ａでは、ノズル２０の移動方向にステップ１２の第２折り返し点４１３ｂが有る。このため、ノズル２０は終了点１－２ａで折り返すことなく、終了点１－２ａではそのままステップ１２のスキャン動作の開始点１－２ｃとなる。
ステップ１２の終了点２－３ａでは、ノズル２０の移動方向にステップ１３の折り返し点が無い。このため、ノズル２０は中心領域１ｂ外となる地点２－３ｂで折り返す。これにより、ステップ１３の第３折り返し点４２１ａがステップ１３のスキャン動作の開始点２－３ｃとなる。終了点２－３ａ～開始点２－３ｃの間では、既にステップ１３が進行している。しかし、ステップ１２の移動速度を保ったスキャン動作が行われる。
ステップ１３の終了点３－４ａとステップ１４の終了点４－５ａでは、ステップ１１の終了点１－２ａと同様に、ノズル２０の移動方向に次にステップの折り返し点が有る。このため、終了点３－４ａ、４－５ａは、次のステップのスキャン動作の開始点３－４ｃ、４－５ｃとなる。
ステップ１５の終了点５－６ａでは、ノズル２０の移動方向にステップ１６の折り返し点が無い。しかし、既にノズル２０が中心領域１ｂ外となっているので、地点５－６ｂで直ぐに折り返す。これにより、ステップ１６の第２折り返し点４１２ｂがステップ１６のスキャン動作の開始点５－６ｃとなる。終了点５－６ａ～開始点５－６ｃの間は既にステップ１６が進行しているが、ステップ１５の移動速度を保ったスキャン動作が行われる。
このような動作により、ステップの終了時にノズル２０の位置が軌跡の途中に有る場合にも、ステップをスムーズに繋げることができる。また、ステップの切り替え時にノズル２０を原点に戻すことなく、ステップをスムーズに繋げることができる。このため、ステップ間の繋ぎに起因する特異点を抑制できる。
また、エッチングを終了させる方法としてエッチング終点検出を用いる場合は、最終ステップでの処理時間にバラツキが生じることがある。このバラツキは、図１５で終点シフト（－）および終点シフト（＋）として示される。このため、エッチング終点に関わる最終ステップであるステップ１６のスキャン動作を、ステップ１１～１６の中で最も均一性が良いスキャン動作としておくと良い。図１５の例では、最も均一性が良いスキャン動作は第１軌跡４１２による第１スキャン動作である。これにより、エッチング終点のバラツキによる均一性への影響を抑制することができる。
本実施の形態の半導体製造装置１００の構成は、これまでに説明した構成に限定されるものではない。例えば、ノズル移動部３０は回転機構に限らず直進機構であっても良い。つまり、ノズル２０はウエハ１の上方を直進運動するものとしても良い。また、ウエハ保持部１１ａはチャックピンでなく真空チャックであっても良い。また、エッチングに用いられる薬液は１種類に限らず複数であっても良い。この場合、複数の薬液を扱えるように複数のノズル２０が設けられても良い。複数のノズル２０は別個にまたは独立してスキャン動作をしても良く、同時にまたは連動してスキャン動作しても良い。この場合も、第１スキャン動作と第２スキャン動作を組み合わせることで、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
被エッチング物の例としては、半導体ウエハの母材であるＳｉ、半導体ウエハの表面に形成された膜がある。膜は、例えばＳｉＯ２系、ＳｉＮ系、有機系、メタル系の膜である。エッチングに用いられる薬液の例としては、無機酸系、無機塩基系、有機系等の液が有る。具体的には薬液として、Ｓｉをエッチングする為のＨＦとＨＮＯ３の混合液、ＳｉＯ２系をエッチングする為のＨＦまたはＢＨＦ、ＳｉＮ系をエッチングする為のＨ３ＰＯ４等を用いることができる。何れの薬液においても、第１スキャン動作と第２スキャン動作を組み合わせることで均一性を高めることができる。
ウエハ１はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていても良い。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドである。本実施の形態によれば、ウエハ１の電気特性の悪化を抑制でき、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたウエハ１の性能を有効に活用できる。
以上のように、本実施の形態によれば回転軸１ａの近傍だけでなくウエハ１の全面について、エッチング量の変曲点の発生を抑制してエッチング量のプロファイルをなだらかにすることができる。従って、エッチング量の均一性を高めることができる。これにより、被エッチング物の残厚を規格から外れ難くすることができ、半導体装置の電気特性が悪化するリスクを抑えることができる。
なお、本実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。
１ ウエハ、１－２ａ 終了点、１－２ｃ 開始点、１ａ 回転軸、１ｂ 中心領域、１ｃ 回転方向、２－３ａ 終了点、２－３ｂ 地点、２－３ｃ 開始点、３－４ａ 終了点、３－４ｃ 開始点、４－５ａ 終了点、５－６ａ 終了点、５－６ｂ 地点、５－６ｃ 開始点、１０ 回転機構部、１１ 回転ステージ、１１ａ ウエハ保持部、１２ 回転モータ、１３ 第１軌跡、２０ ノズル、３０ ノズル移動部、３１ スキャンシャフト、３２ スキャンアーム、３３ スキャンモータ、４０ スキャン軌跡、４１ 第１軌跡、４１ａ 第１折り返し点、４１ｂ 第２折り返し点、４２ 第２軌跡、４２ａ 第３折り返し点、４２ｂ 第４折り返し点、４３ 第２軌跡、５０ 水ノズル、６０ 測定センサ、１００ 半導体製造装置、１０１ 操作用ＰＣ、１０１ａ ＭＭ－ＩＦ、１０１ｂ ＰＣ、１０２ 制御用ＰＬＣ、１０２ｂ 薬液供給バルブ、１０２ｃ 水供給バルブ、１０２ｄ モータドライバ、１０２ｅ モータドライバ、１０３ 測定器、４１１ 第１軌跡、４１１ａ 第１折り返し点、４１１ｂ 第２折り返し点、４１２ 第１軌跡、４１２ａ 第１折り返し点、４１２ｂ 第２折り返し点、４１３ 第１軌跡、４１３ａ 第１折り返し点、４１３ｂ 第２折り返し点、４２１ 第２軌跡、４２１ａ 第３折り返し点、４２１ｂ 第４折り返し点、４２２ 第２軌跡、４２２ａ 第３折り返し点、４２２ｂ 第４折り返し点、４２３ 第２軌跡、４２３ａ 第３折り返し点、４２３ｂ 第４折り返し点

Claims (12)

  1. ウエハを回転させる回転ステージと、
    前記ウエハの処理面に薬液を供給するノズルと、
    前記処理面の上方で、平面視で前記処理面を横切るようなスキャン軌跡上で前記ノズルを移動させるノズル移動部と、
    を備え、
    前記ノズル移動部が前記ノズルを前記スキャン軌跡上の第１軌跡と第２軌跡で移動させることで、前記薬液により前記ウエハがエッチングされ、
    前記第１軌跡は、前記スキャン軌跡のうち前記回転ステージの回転軸に最も近接する部分に対して一方の側の第１折り返し点と他方の側の第２折り返し点で折り返す軌跡であり、
    前記第２軌跡は、前記スキャン軌跡上の第３折り返し点と、前記スキャン軌跡のうち前記回転軸に最も近接する部分に対して前記第３折り返し点と同じ側に設けられた第４折り返し点と、で折り返す軌跡であることを特徴とする半導体製造装置。
  2. 前記第１折り返し点と前記第２折り返し点は、平面視で前記回転軸からの一定の範囲である中心領域の外側に設けられ、
    前記第２軌跡は、平面視で前記中心領域の外側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
  3. 前記第１軌跡でエッチングをした場合に、前記回転軸から離れるほどエッチング量は増加または減少し、
    前記中心領域は、前記回転軸から前記エッチング量の増加または減少が収まるまでの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
  4. 前記ノズル移動部は、前記第１折り返し点または前記第２折り返し点が異なる複数の第１軌跡で前記ノズルを移動させることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体製造装置。
  5. 前記ノズル移動部は、前記第３折り返し点または前記第４折り返し点が異なる複数の第２軌跡で前記ノズルを移動させることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体製造装置。
  6. 前記ノズル移動部は、前記第１折り返し点または前記第２折り返し点が異なる複数の第１軌跡間で軌跡を切り替える場合、前記第３折り返し点または前記第４折り返し点が異なる複数の第２軌跡間で軌跡を切り替える場合、または、前記第１軌跡と前記第２軌跡との間で軌跡を切り替える場合に、切り替え時の前記ノズルの移動方向に切り替え後の軌跡の折り返し点があれば前記折り返し点で前記ノズルを折り返し、切り替え時の前記ノズルの移動方向に切り替え後の軌跡の折り返し点が無ければ、前記中心領域を外れた時点で前記ノズルを折り返すことを特徴とする請求項２または３に記載の半導体製造装置。
  7. 複数のステップを含む処理レシピに応じて前記ノズル移動部を制御する制御部を備え、
    前記制御部には、前記複数のステップの各々について前記第１折り返し点および前記第２折り返し点、または、前記第３折り返し点および前記第４折り返し点が設定可能であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の半導体製造装置。
  8. 前記ノズル移動部は、少なくとも１つの前記第１軌跡と少なくとも１つの前記第２軌跡で順番に前記ノズルを移動させ、前記少なくとも１つの第１軌跡と前記少なくとも１つの第２軌跡のうち最も均一性が良い軌跡で、最後に前記ノズルを移動させることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の半導体製造装置。
  9. 前記ウエハはワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の半導体製造装置。
  10. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドであることを特徴とする請求項９に記載の半導体製造装置。
  11. 回転ステージにウエハを搭載し、
    前記回転ステージで前記ウエハを回転させながら、前記ウエハの処理面の上方で、平面視で前記処理面を横切るようなスキャン軌跡上でノズルを移動させるノズル移動部により、前記ノズルを前記スキャン軌跡上の第１軌跡と第２軌跡で移動させて、前記ノズルから前記処理面に薬液を供給して前記ウエハをエッチングし、
    前記第１軌跡は、前記スキャン軌跡のうち前記回転ステージの回転軸に最も近接する部分に対して一方の側の第１折り返し点と他方の側の第２折り返し点で折り返す軌跡であり、
    前記第２軌跡は、前記スキャン軌跡上の第３折り返し点と、前記スキャン軌跡のうち前記回転軸に最も近接する部分に対して前記第３折り返し点と同じ側に設けられた第４折り返し点と、で折り返す軌跡であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 前記第１軌跡による前記ウエハのエッチングと、前記第２軌跡による前記ウエハのエッチングは連続して実施されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
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