JP3737452B2

JP3737452B2 - エッチング装置

Info

Publication number: JP3737452B2
Application number: JP2002159940A
Authority: JP
Inventors: 友宏小鹿
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP2004006518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウェハ等のエッチング加工に好適するエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置を製造する過程で使用されるエッチング装置は、例えばエッチング加工する半導体ウェハの表裏全面、あるいは片面全面を加工するものである。そして、このようなエッチング装置では、１種類の薬液を用いて１回の加工を終えた後、別の部位をエッチング加工する際には、一度、装置外に半導体ウェハを取り出しての洗浄、加工部位以外を覆っていたマスクの除去、また、次の加工部位に対応する部分のみを残して表面をマスキングするための、例えばフォトレジストの塗布、フォトレジストの写真蝕刻法によるパターニング等のフォトレジストマスクの形成が必要である。
【０００３】
このため、用いる薬液が異なり、エッチング内容の異なる加工が多いと、半導体ウェハのエッチング装置へのセット、リセット回数が増し、また都度フォトレジストマスクの形成や除去が必要となって、多くの手間を要するものであった。
【０００４】
また、エッチング加工部位が多く、それぞれエッチング内容が異なり薬液が異なる場合には、例えば異なる薬液毎にエッチング装置を準備する必要が有り、装置設置のために、多くのスペースを必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは内容が異なる加工部位が多い場合でも、部分エッチング加工を行なえるようにすることで、装置へのセット、リセット回数が増すことがなく、手間がかからず、またエッチング加工を行なう装置を設置するためのスペースを多く必要としないエッチング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のエッチング装置は、ウェハを保持し、該ウェハをチャンバ内の所定位置に移動し支持するウェハ支持部と、前記ウェハの下方に位置し該ウェハ下面の所定エッチング部位に開口端を対向させるよう設けた薬液管と、この薬液管に薬液を供給し前記開口端に該薬液の液面を表面張力によって突出するよう形成する薬液供給部とを備え、前記ウェハの所定エッチング部位を前記薬液の突出液面に接触させて、該所定エッチング部位を部分エッチング加工することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は構成図であり、図２は薬液管先端部の断面図であり、図３はウェハ支持部の要部の斜視図である。
【０００８】
図１乃至図３において、エッチング装置１は、チャンバ２の上部にエッチング加工するウェハ３を支持するウェハ支持部４を備えており、また底部には、外底部に薬液管進退機構５を設け、内底部に複数本の薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…が、その開口端７を上方のウェハ支持部４に支持されたウェハ３に対向させるようにして、例えば左右方向に一直線上に配列するようにして立設している。さらに底部には、チャンバ２の内底部に溜まる処理廃液８を抜出して貯溜する廃液タンク９が、中間部分に開閉弁１０を備えた抜出し管１１を間に設けて備えられている。
【０００９】
チャンバ２の上部に備えられたウェハ支持部４は、薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…の配列方向に平行に配設された例えば外面にねじ切りがなされた棒状のガイド部材１２と、このガイド部材１２を両端で支持し、さらにガイド部材１２を正逆回転するよう駆動するガイド支持駆動部材１３と、ガイド部材１２の正逆回転によって、薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…の直上を配列方向（左右方向）に矢印Ｘで示すように進退動する走行部材１４と、この走行部材１４の下部に設けられ、矢印Ｚで示すように上下方向に進退動すると共に、矢印Ｒで示すように回動するアーム部材１５を備えている。
【００１０】
またアーム部材１５は、略Ｃ字形を離間して相対する先端を下方にして横倒しした形状をなし、相対するように位置する先端部位に、それぞれウェハ保持部１６を備えている。ウェハ保持部１６は、アーム部材１５の先端に取着され駆動機構１７と、この駆動機構１７によって矢印Ｙで示すようにウェハ３の脱着する際の横方向、すなわち相対する先端方向の進退を可能とすると共に、矢印Ｐで示すように１８０度回動するウェハ反転機構を構成する駆動軸１８と、駆動軸１８の先端に取着されたウェハ保持具１９を備えている。ウェハ保持具１９は、例えば保持するウェハ３の円形に合わせ、その円形の部分円弧に略等しい部分円弧形状をなし、さらにウェハ３の外周部分を相対するものとで挟持するようにして保持するための断面Ｖ形状の保持溝２０が削設されている。
【００１１】
一方、薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…は、例えばふっ素樹脂等の使用する薬液に対して耐食性を有する化学的に安定な材料で形成され、先端の管径が例えば０．５μｍに形成されている。なお、管径は加工可能な限りこれよりも小径でも大径でもよい。また薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…は、チャンバ２の外底部に設けられた薬液管進退機構５により、１本、１本が矢印Ｗで示すように上下方向に進退動するようになっている。そして例えば選択された１本の薬液管６ｃのみが、薬液管進退機構５により所定高さＨだけ上方に突出するようになっている。さらに薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…には、それぞれの下部に薬液供給部２１を構成する薬液供給管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，…の一端が接続され、またそれぞれの中間部に洗浄液供給部２３を構成する洗浄液供給管２４の複数に分岐された一端が接続されている。
【００１２】
また、薬液供給管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，…は、その他端が、薬液供給部２１の薬液２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，…が貯えられている密閉された薬液タンク２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，…の液中に開口している。また薬液タンク２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，…は、それぞれ内部の薬液２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，…上の上部空間が、窒素ガス（Ｎ_２）等の不活性ガスで満たされており、さらに上部空間に、ガス供給管２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，…の一端が開口している。なお、ガス供給管２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，…の他端は、選択された管に窒素ガスを切替え供給するガス切替器２８に接続されており、さらにガス切替器２８は、薬液送出用ガスである窒素ガスを所定圧力で供給する図示しないガス供給源に接続されている。
【００１３】
また、洗浄液供給管２４は、その他端が、洗浄液供給調節器２９に接続されており、さらに洗浄液供給調節器２９は、洗浄液の純水あるいは純水を主部としてＣＯ２またはＨ２を添加した洗浄液等を所定圧力で供給する図示しない洗浄液供給源に接続されている。
【００１４】
また一方、エッチング装置１は制御部３０を備えていて、制御部に設けられた図示しないマイクロコンピュータ（Ｃ．Ｐ．Ｕ）に予めプログラムされた内容、あるいは運転に先立って設定された内容に基づき、装置各部の動作の制御、すなわち、ガイド支持駆動部材１３の正逆回転制御、走行部材１４におけるアーム部材１５の上下方向の進退動制御及び回動制御、ウェハ保持部１６におけるウェハ３を脱着する際の横方向の進退動制御及びウェハ３を反転するための１８０度の回動制御、さらに薬液管進退機構５による所定薬液管の上下方向の進退動制御、ガス切替器２８の所定薬液管への対応薬液を供給するためのガス切替制御、洗浄液供給調節器２９における洗浄液供給制御等が行なわれる。
【００１５】
そして、このように構成された装置によるエッチング加工は、次のように行なわれる。
【００１６】
先ず、エッチング加工するウェハ３を、所定薬液、例えば薬液２５ｃによってエッチング加工を行なうエッチング部位３１が下側となるようウェハ支持部４のアーム部材１５先端のウェハ保持部１６に、駆動軸１８を駆動機構１７により矢印Ｙで示すよう相対する方向に進出動させ、ウェハ保持具１９の保持溝２０で挟持するようにして保持する。その後、ガイド支持駆動部材１３を作動させて走行部材１４を矢印Ｘで示すように動かして所定位置に移動させ、さらに走行部材１４を作動させてアーム部材１５を矢印Ｒで示すように所定角度回動させ、ウェハ３のエッチング部位３１が、エッチング加工のための薬液２５ｃに対応する薬液管６ｃの直上に位置するようにする。
【００１７】
次に、薬液進退機構５を作動させて薬液管６ｃを矢印Ｗで示すように上方向に進出動させ、開口端７が他の薬液管６ａ，６ｂ，…の開口端７よりも所定高さＨだけ高くなるよう突出させる。その後、薬液送出用ガスの窒素ガスが所定圧力でガス供給管２７ｃにガス供給源から供給されるようガス切替器２８を切替え動作させ、薬液タンク２６ｃの上部空間の内圧を所定圧力に上昇させる。
【００１８】
これにより薬液タンク２６ｃの薬液２５ｃが薬液供給管２５ｃを介して薬液管６ｃに供給され、薬液管２５ｃの開口端７に、図２に示すように、薬液２５ｃが表面張力により上方に凸となる曲面を形成して突出する。なお、この時の薬液タンク２６ｃの上部空間の内圧を、薬液管２５ｃの開口端７から薬液２５ｃが溢れ落ちず、表面張力による凸曲面が可能な限り突出したものとなるよう制御する。
【００１９】
続いて、再び走行部材１４を作動させてアーム部材１５を矢印Ｚで示すように下方向に進出動させ、ウェハ３のエッチング部位３１が、薬液管２５ｃの開口端７に凸曲面を描くように突出した薬液２５ｃに接触するようにする。そして、所定時間エッチング部位３１を薬液２５ｃに接触させ、薬液２５ｃに浸されたエッチング部位３１のエッチング加工をする。
【００２０】
エッチング加工後、ガス切替器２８を切替え動作させて、薬液タンク２６ｃの上部空間の内圧を下げると共に、洗浄液供給部２３の洗浄液供給調節器２９を作動させ、洗浄液供給管２４に洗浄液の所定圧力の例えば純水を洗浄液供給源から供給する。これにより、各薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…の開口端７から純水が所定流速で溢れ出る。薬液管６ｃから溢れ出た純水は、開口端７上方に位置するウェハ３のエッチング部位３１を溢れ出て流れる間に洗浄する。
【００２１】
この純水による洗浄を所定時間行なった後、純水の供給を停止し、再び薬液進退機構５を作動させて薬液管６ｃを矢印Ｗで示すように下方向に後退動させ、当初の他の薬液管６ａ，６ｂ，…と同じ高さとなるようにする。また同時に、走行部材１４を作動させてアーム部材１５を矢印Ｚで示すように上方向に後退動させ、他のエッチング加工個所がなければ、さらに走行部材１４を作動させ、ウェハ支持駆動部材１３を作動させて、加工開始前のチャンバ２内の位置に戻し、ウェハ保持具１９によって保持部１６に保持したエッチング部位３１がエッチング加工されたウェハ３を取り外し、一連のエッチング加工工程を終了する。
【００２２】
なお、ウェハ３の同一面にエッチング部位３１以外の他のエッチング部位がある場合には、上記と同様に、他のエッチング部位のエッチング加工に要する薬液に対応する薬液管のみを高さＨだけ突出させ、さらにその薬液管の開口端７に表面張力によって突出する薬液に他のエッチング部位が接触するようにウェハ３を位置させ、エッチング加工を行なう。
【００２３】
またウェハ３のエッチング部位３１と異なる面に他のエッチング部位がある場合には、ウェハ支持部４のガイド支持駆動部材１３や走行部材１４等を作動させて、薬液管６ａ，６ｂ，６ｃ，…に接触しない位置にウェハ３を移動し、アーム部材１５の先端に設けた駆動機構１７によってウェハ保持具１９を１８０度回動させることによってウェハ３を反転し、保持する。その後、上記と同様に、他のエッチング部位のエッチング加工に要する薬液に対応する薬液管のみを高さＨだけ突出させ、さらにその薬液管の開口端７に表面張力によって突出する薬液に他のエッチング部位が接触するようにウェハ３を位置させ、エッチング加工を行なう。
【００２４】
以上の通り構成することで、ウェハ３に複数の異なる薬液２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，…によって加工する、例えば微少のエッチング加工個所がある場合でも、簡単にかつ容易にエッチング加工を行なうことができる。このため、一度装置にウェハ３をセットすれば、途中取り外すことなく複数箇所のそれぞれ異なるエッチング加工を行なうことができ、いちいち取り外しセットし直すといった手間を要しなくなる。また異なる薬液毎に装置を用意する必要もなく、多くの装置の設置の必要がなく、少ないスペースでの加工が行なえることになる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、内容が異なる加工部位が多い場合でも、部分エッチング加工を簡単かつ容易に行なうことができ、また装置へのウェハのセット、リセット回数が減って手間がかからなく、さらにエッチング加工を行なう装置を設置するためのスペースを多く必要としない等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における薬液管先端部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるウェハ支持部の要部の斜視図である。
【符号の説明】
２：チャンバ
３：ウェハ
４：ウェハ支持部
５：薬液管進退機構
６ａ，６ｂ，６ｃ，…：薬液管
７：開口端
２１：薬液供給部
２３：洗浄液供給部
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，…：薬液
３１：エッチング部位

Claims

ウェハを保持し、該ウェハをチャンバ内の所定位置に移動し支持するウェハ支持部と、前記ウェハの下方に位置し該ウェハ下面の所定エッチング部位に開口端を対向させるよう設けた薬液管と、この薬液管に薬液を供給し前記開口端に該薬液の液面を表面張力によって突出するよう形成する薬液供給部とを備え、前記ウェハの所定エッチング部位を前記薬液の突出液面に接触させて、該所定エッチング部位を部分エッチング加工することを特徴とするエッチング装置。
ウェハ支持部が、ウェハ反転機構を備えていることを特徴とする請求項１記載のエッチング装置。
薬液管と薬液供給部を複数設け、各薬液管にそれぞれ異なる薬液が供給されるようにすると共に、選択された薬液管のみをウェハの下面方向に進退出させる薬液管進退機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のエッチング装置。
薬液管に洗浄液を薬液に切替え供給する洗浄液供給部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項３記載のエッチング装置。
洗浄液が、主として純水でなるものであることを特徴とする請求項４記載のエッチング装置。