JP2898848B2 - 誘電体分離基板の製造装置 - Google Patents

誘電体分離基板の製造装置

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JP2898848B2
JP2898848B2 JP5166626A JP16662693A JP2898848B2 JP 2898848 B2 JP2898848 B2 JP 2898848B2 JP 5166626 A JP5166626 A JP 5166626A JP 16662693 A JP16662693 A JP 16662693A JP 2898848 B2 JP2898848 B2 JP 2898848B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
の誘電体分離素子用V溝を形成する際に用いられる誘電
体分離基板の製造装置に関し、特に半導体ウェーハを連
続枚葉式でエッチング処理することにより生産性を高め
うる誘電体分離基板の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】素子間の絶縁耐圧が数10V〜数100
V程度の大きな高耐圧の集積回路装置では、集積化する
それぞれの素子を誘電体膜(例えば、酸化シリコン膜)
などの絶縁膜で完全に分離する方法が採用されている。
【0003】この場合、半導体単結晶ウェーハを加工し
て作成した誘電体分離基板が用いられるが、単結晶の分
離島を形成するためのV溝は、単結晶の異方性を利用し
たエッチング処理により形成される。
【0004】例えば、図3に示すように、単結晶シリコ
ンウェーハ1の主表面を酸化して全面にSiO2 膜2を
形成し、ホトリソグラフ法でパターニングしたのち、エ
ッチングなどの方法で所定箇所のSiO2 膜2を開口す
る。次に、残されたSiO2膜2をマスクとして、イソ
プロピルアルコールIPAと水酸化カリウムとの混液を
用いて、異方性エッチングによって、この開口部分にV
溝(分離溝)3を形成する。
【0005】シリコン単結晶の結晶構造においては、上
述したエッチャントを用いた場合、ウェーハの主表面と
なる(100)面に対して54.7°の角度を有する
(111)面のエッチング速度が相対的に遅いため、こ
のエッチング速度の相違を利用して図示するようなV溝
3を形成することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のエッ
チング処理は、1枚あるいは複数枚の半導体ウェーハを
ウェーハキャリアなどに収容した状態でエッチング槽内
に所定の時間だけ浸漬する、いわゆるバッチ式の処理方
法が採用されていた。
【0007】図2は従来より用いられていたエッチング
処理装置を示す断面図であり、エッチング槽10内には
エッチャント11が収容されており、また蒸発したIP
Aを凝縮させて再びエッチング槽10に戻すためのジム
ロート12が設けられている。エッチング槽10の底面
にはエッチャント11を所定の温度に加温するためのヒ
ータ4と、エッチング槽10内に投入された攪拌子5を
回転させる磁気回転器6が設けられている。そして、磁
気回転器6で攪拌子5を回転させてエッチャント11を
攪拌しながら保持台7に載置された半導体ウェーハ8の
エッチング処理が行われる。なお、「9」は液温センサ
である。
【0008】しかしながら、半導体ウェーハに形成され
る分離溝のエッチング時間は、エッチング処理の前工程
であるフッ酸やフッ化アンモニウムを用いた酸化膜窓開
けエッチ処理や、アンモニアと過酸化水素を用いた洗浄
処理および純水を用いたリンス処理、あるいは後工程で
あるフッ酸やフッ化アンモニウムを用いた酸化膜除去処
理や純水によるリンス処理などに比べ長い時間を要す
る。それゆえに、前後工程の時間的バランスに問題を有
していた。
【0009】にも拘わらず、エッチング処理をバッチ式
で行うと、前処理工程で処理された枚葉の半導体ウェー
ハを一時的に保留しておく必要があるが、このような保
留は洗浄品質の面から好ましくなかった。また、連続枚
葉式の後処理工程へ半導体ウェーハを引き渡す場合につ
いても、バッチ単位でエッチング処理された半導体ウェ
ーハを枚葉で後処理工程へ搬送する必要が生じ、この場
合も前処理工程と同様に半導体ウェーハを一時的に保留
しておく必要が生じる。また、特開平2−219228
号公報には、リフトコンベアを用いて基板を枚葉毎に連
続して搬送し、その基板を薬品層に浸漬させる技術が記
載されている。しかしながら、この開示技術は、基板を
垂直方向に吊り下げて薬品層に浸漬させた状態で搬送す
るだけなので、異方性エッチングを行って半導体ウェー
ハに分離用V溝を形成させるときに要求される薬品槽内
の温度分布の均一さが十分に確保されない。したがっ
て、特開平2−219228号公報の技術をそのまま用
いては、異方性エッチングの品質が確保できない。
【0010】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、エッチング処理を連続枚葉
式で行うことにより、エッチング処理工程の前後工程と
の連続性を確保し、半導体ウェーハのエッチング処理品
質と生産性を向上させることを目的とする。さらに本発
明は、半導体ウェーハを異方性エッチングして分離用溝
部を形成させることを目的とする。
【0011】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、エッチング処理を連続枚葉
式で行うことにより、エッチング処理工程の前後工程と
の連続性を確保し、半導体ウェーハのエッチング処理品
質と生産性を向上させることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の誘電体分離基板の製造装置は、半導体ウェ
ーハの分離用溝部を異方性エッチングによって形成する
誘電体分離基板の製造装置であって、半導体ウェーハ
を、その半導体ウェーハのエッチング面が水平な状態に
なるように保持するウェーハハンガと、前記ウェーハハ
ンガを複数保持し、当該保持された各ウェーハハンガを
それぞれ同一方向に連続して搬送するコンベアと、エッ
チャントが収容され、前記コンベアに保持されたウェー
ハハンガよって搬送される前記半導体ウェーハを当該エ
ッチャント内に順次浸漬させるエッチング槽と、前記エ
ッチング槽内に設けられ、前記半導体ウェーハが前記エ
ッチャントに浸漬しているときに、当該エッチャントを
攪拌する攪拌手段とを有することを特徴としている。
【0013】このとき、本発明の誘電体分離基板の製造
装置では、前記コンベアは、前記ウェーハハンガに保持
された半導体ウェーハを、前記エッチャント内部で上下
方向に移動させながら通過させるように構成することが
好ましい。
【0014】
【作用】半導体ウェーハにエッチング処理を施す場合、
まずウェーハハンガに半導体ウェーハを枚葉で収容し、
コンベアを用いてウェーハハンガをエッチング槽に対し
て連続的に搬送する。
【0015】エッチング処理時間が長い場合には搬送速
度を遅くし、逆にエッチング処理時間が短い場合には搬
送速度を速くする。これにより、エッチング処理を連続
枚葉式で行うことができ、前後処理工程に対して半導体
ウェーハを連続して搬送することが可能となる。その結
果、エッチング処理の前後で半導体ウェーハを保留する
必要がなくなり、エッチング処理品質が向上するだけで
なく、生産性の向上も期待できる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の一実施例に係るエッチング処理
装置を示す縦断面図である。
【0017】本実施例のエッチング処理装置は、エッチ
ャント11を収容する船状のエッチング槽13を有して
おり、石英ガラス、若しくはフッ素系樹脂、若しくはポ
リエチレン、若しくはポリプロピレン、若しくはクリー
ン塩化ビニルにより形成されている。フッ素系樹脂とし
ては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やテト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエー
テル共重合体(PFA)などを例示することができる。
【0018】このエッチング槽13には、イソプロピル
アルコール(以下、IPAともいう)の補給管14と純
水の補給管15が設けられており、例えば、静電レベル
センサ17により感知されるIPAリッチ相の幅に応じ
て、IPAと純水を補充する。また、水酸化カリウムの
補給管16も設けられており、pHセンサ18により検
知されたpH値に応じて水酸化カリウムを補給する。ま
た、図示はしないが、エッチング槽13の周囲には、必
要に応じてエッチャントを所定の温度に保つためのラン
プヒータなどが配備されている。これらの周辺機器は、
本発明のエッチング処理装置には必ずしも必須の要件で
はなく、エッチング条件等に応じて適宜選択すればよ
い。
【0019】本実施例では、図3に示すように、シリコ
ン単結晶ウェーハに誘電体分離用V溝を形成するために
行うエッチング処理であることから、本実施例で用いら
れるエッチャント11は、イソプロピルアルコールが約
10体積%、水酸化カリウムが約20体積%、純水が約
70体積%の混液が用いられる。この混液ではIPAの
比重が0.788と小さいので、図1に示すようにエッ
チャント11の表面にIPAのリッチ相が現れ、底面は
水酸化カリウムのリッチ相となる。
【0020】本実施例のエッチング槽13の底面には、
複数の磁気回転器19が設けられており、エッチング槽
13内に投入された攪拌子20に回転方向の磁力を与
え、エッチャントを適切に攪拌する。これら磁気回転器
19と攪拌子20の数量については特に制限はない。
【0021】半導体ウェーハを搭載するウェーハハンガ
21は、連続してコンベア22により搬送されるように
なっており、例えば一つのウェーハハンガ21には1枚
の半導体ウェーハがその半導体ウェーハのエッチング面
を水平な状態にしたまま載置される。このウェーハハン
ガ21を搬送するコンベア22は、後述する前処理工程
および後処理工程まで連続して敷設されており、コンベ
アレールをアップダウン状に設けることにより、ウェー
ハハンガ21に搭載された半導体ウェーハは各処理槽に
浸漬されることになる。
【0022】なお、本実施例のエッチング処理装置で
は、エッチング槽13内でもウェーハハンガ21をアッ
プダウンさせるように構成しているが、これは半導体ウ
ェーハを槽内で移動させることによる攪拌効果を期待す
るものであり、またこれ以外にもエッチング槽13内に
極力多くの半導体ウェーハを浸漬させるためでもある。
ただし、本発明では、かかるアップダウンの構成は必ず
しも必須ではなく、エッチング槽内を直線状に通過させ
てもよい。
【0023】上述したエッチング槽13の前工程には、
エッチング処理を施す前に半導体ウェーハを洗浄するた
めの前処理工程が設けられており、フッ酸溶液またはフ
ッ酸溶液およびフッ化アンモニウム溶液が満たされたフ
ッ酸槽23と、イオン交換樹脂を用いて生成された純水
(DIW)がオーバーフローする純水槽24に半導体ウ
ェーハを浸漬するようになっている。
【0024】また、エッチング処理を施したあとに、半
導体ウェーハの表面のマスク酸化膜を除去するために、
前処理工程と同じように、フッ酸溶液または、フッ酸溶
液およびフッ化アンモニウム溶液が満たされたフッ酸槽
25と、イオン交換樹脂を用いて生成された純水がオー
バーフローする純水槽26,27に半導体ウェーハを浸
漬するようになっている。なお、本発明では、これら前
後処理工程の具体的構成には何ら限定されることはな
い。
【0025】さらに、後処理を終えた半導体ウェーハを
乾燥させるために、乾燥機28が設けられており、この
乾燥は、水滴が付着した半導体ウェーハをIPA蒸気中
に晒すことにより、水をIPAに置換したのち、これを
蒸発させることよりウェーハ表面を乾燥させるようにな
っている。
【0026】次に作用を説明する。シリコン単結晶ウェ
ーハに誘電体分離用V溝を形成するため、IPAおよび
水酸化カリウムの水溶液(エッチャント)11を用いて
エッチング処理を施す場合、まずウェーハハンガ21に
半導体ウェーハを1枚づつ搭載し、コンベア22を駆動
させてウェーハハンガ21を前処理槽23,24、エッ
チング槽13、および後処理槽25,26,27に対し
て連続的に搬送する。また、後処理を終えた半導体ウェ
ーハを乾燥機28に投入し、IPA蒸気を用いてウェー
ハの表面を乾燥させる。
【0027】このように、本実施例のエッチング処理装
置では、エッチング処理を連続枚葉式で行うことがで
き、前後処理工程に対して半導体ウェーハを連続して搬
送することが可能となる。その結果、エッチング処理の
前後で半導体ウェーハを保留する必要がなくなり、エッ
チング処理品質が向上するだけでなく、生産性の向上も
期待できる。
【0028】また、誘電体分離用V溝の線幅が広くてエ
ッチング処理に長時間を要する場合には、ウェーハハン
ガの搬送速度を遅くし、エッチング槽内の浸漬時間を長
くする。逆に、V溝の線幅が狭くてエッチング処理時間
が短い場合には、ウェーハハンガの搬送速度を速くして
エッチング槽内の浸漬時間を短くすればよい。
【0029】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施例に開示された各要素は、本発明の技術
的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨で
ある。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、異方性エッチングによ
り誘電体分離基板を製造するとき、エッチングの品質を
高めつつ、生産性をも高めることができる。 また、本発
明によれば、エッチャントを効果的に攪拌してエッチャ
ントの濃度と温度とを均一にしているので、さらに品質
の高い誘電体分離基板を製造することができる。
【0031】
【発明の効果】本発明の誘電体分離基板の製造装置は、
エッチャントを収容するエッチング槽と、半導体ウェー
ハを枚葉で収容するウェーハハンガと、前記ウェーハハ
ンガを搬送するコンベアとを有し、前記エッチング槽内
に前記半導体ウェーハを連続して浸漬させるように構成
しているので、エッチング処理を連続枚葉式で行うこと
ができ、前後処理工程に対して半導体ウェーハを連続し
て搬送することが可能となる。その結果、エッチング処
理の前後で半導体ウェーハを保留する必要がなくなり、
エッチング処理品質が向上するだけでなく、生産性の向
上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るエッチング処理装置を
示す側面図である。
【図2】従来のエッチング処理装置を示す断面図であ
る。
【図3】誘電体分離基板の構造を説明するための断面図
である。
【符号の説明】
11…エッチャント 13…エッチング槽 19…磁気回転器 20…攪拌子 21…ウェーハハンガ 22…コンベア 23,24…前処理槽 25,26,27…後処理槽 28…乾燥機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/306 H01L 21/76 H01L 21/308

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ウェーハの分離用溝部を異方性エッ
    チングによって形成する誘電体分離基板の製造装置であ
    って、 半導体ウェーハを、その半導体ウェーハのエッチング面
    が水平な状態になるように保持するウェーハハンガと、 前記ウェーハハンガを複数保持し、当該保持された各ウ
    ェーハハンガをそれぞれ同一方向に連続して搬送するコ
    ンベアと、 エッチャントが収容され、前記コンベアに保持されたウ
    ェーハハンガよって搬送される前記半導体ウェーハを当
    該エッチャント内に順次浸漬させるエッチング槽と、 前記エッチング槽内に設けられ、前記半導体ウェーハが
    前記エッチャントに浸漬しているときに、当該エッチャ
    ントを攪拌する攪拌手段と を有する ことを特徴とする誘
    電体分離基板の製造装置。
  2. 【請求項2】前記コンベアは、前記ウェーハハンガに保
    持された半導体ウェーハを、前記エッチャント内部で上
    下方向に移動させながら通過させることを特徴とする請
    求項1に記載の誘電体分離基板の製造装置。
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