JP4390650B2

JP4390650B2 - 半導体ウェーハのエッチング装置

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Publication number: JP4390650B2
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Inventors: 正光宮崎; 和也平山; 寿也福永
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Description

本発明は、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハを化学的に湿式エッチングする装置に関する。

シリコンデバイス用の基板として用いられるシリコンウェーハ等の半導体ウェーハは、シリコン等からなる単結晶インゴットを棒軸方向に直角にスライシングして、このスライシングしたインゴットに対してラッピング等の機械加工処理を施した後、エッチング処理が施される。このエッチング処理は、所定のエッチング液内で半導体ウェーハを回転させながら、半導体ウェーハとエッチング液との化学反応により半導体ウェーハ表面に対して化学的研磨を行うものであり、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハから前記した前処理である機械加工処理における損傷を除去する目的で行われる。

一方、エッチング処理の後工程としては研磨処理等が行われるが、この後工程のためにも、エッチングがなされた半導体ウェーハは、表面の外観、平坦性及び表面粗さ等に所定の特性を満足する必要があった。従って、半導体ウェーハにエッチングを行うエッチング装置については、これらの特性を具備するような構成とすべく、従来から検討が進められていた。

従来の半導体ウェーハのエッチング装置としては、例えば、半導体ウェーハを支持する係合溝を軸方向に複数形成した数本のガイドバーや押さえ部材等を、ドラム枠状のウェーハマガジン内に互いに平行かつ回転自在に配するとともに、この複数本のガイドバーを回転駆動する駆動機構を設けて構成されているものが一般的である（例えば、特許文献１または特許文献２）。

そして、このエッチング装置のガイドバーと、当該ガイドバーに形成された各係合溝に対して１枚の半導体ウェーハを係合させてこれを垂直に支持させるとともに、このウェーハマガジンに多数の半導体ウェーハを適当な間隔をあけて長さ方向に支持するようにして、マガジンを半導体ウェーハとともに槽内のエッチング液中に浸漬させる。この際に、駆動機構によってメインローラを回転駆動させるようにすれば、ガイドバーの押さえ部材により支持される半導体ウェーハがエッチング液内で回転し、各半導体ウェーハの表面がエッチングされることになる。

このような従来の半導体ウェーハのエッチング装置の構成について、図面を用いて説明する。図１３は、従来のエッチング装置５００を示した概略図である。このエッチング装置５００を用いて、半導体ウェーハＷをエッチングする場合にあっては、複数枚の半導体ウェーハＷを、表面同士が平行になる縦列状態でウェーハマガジン６００に並べ、このウェーハマガジン６００を、エッチング液を循環供給させた状態となっているエッチング槽５０１中に浸漬させる。ここで、ウェーハマガジン６００の内部においては、複数枚の半導体ウェーハＷが、ウェーハマガジン６００の側面部６０１ａ，６０１ｂを連結するメインローラ７００に設けられている接触支持部材７０１により接触支持されているものである。

そして、エッチング装置に配設された駆動部８００により所定の速度で回転させると、各種ギヤを介してメインローラも回転し、それにより、メインローラ７００に設けられている接触支持部材７０１により支持されている複数の半導体ウェーハＷも連動して回転することとなる。このようにして、ウェーハマガジン６００内で形成されている内部空間内で、複数枚の半導体ウェーハＷがそれぞれの中心軸周りに同一方向に回転して、半導体ウェーハＷのエッチング処理が施されることになる。

特開平４−１５１８３７号公報特開２０００−６８２４６号公報

しかしながら、前記した構成のような従来のエッチング装置は、各半導体ウェーハの回転方向が同じである一方、円盤形状の半導体ウェーハは半径方向の任意の位置同士において周速が微妙にずれてしまうことや、また、エッチング液の流れについて、隣接する半導体ウェーハ間の狭い空間で、エッチング槽内に供給されるエッチング液の流れが停滞しやすくなっていた。特に、半導体ウェーハの中心部分にあっては、エッチング液がほとんど流れなくなってしまっており、その結果、ウェーハマガジンに収納された半導体ウェーハの平坦度が悪くなるという問題が生じていた。加えて、多数のシリコンウェーハにおける１バッチ内での平坦度も均一ではなくなってしまっていた。そして、このような問題は、半導体ウェーハの径が大きくなるにつれて顕著であった。

一方、このような半導体ウェーハの平坦度悪化に対する改善としては、ウェーハマガジン内における半導体ウェーハ同士の間隔を広くしたり、半導体ウェーハを回転させる回転速度を遅くするといった手段がとられていたが、前者にあっては、一度にエッチングできる枚数に制限がでてしまい、後者にあっては、エッチング処理に必要とされる作業時間が長くなってしまうため、ともにコスト高につながってしまい好ましい手段とはいえなかった。

更には、従来のエッチング装置による半導体ウェーハのエッチングにあっては、各半導体ウェーハの全面におけるエッチング量にバラツキが生じるため、いわゆるナノトポグラフィー（Nanotopography：ナノトポロジー特性）が低下してしまっていた。このナノトポグラフィーとは、半導体ウェーハ裏面のうねりが、鏡面研磨された半導体ウェーハ表面にも転写されてしまう現象であるが、このナノトポグラフィーの低下により、半導体ウェーハの露光解析度が低下してしまうため、デバイスの歩留まりが悪くなるという問題が生じており、改善が強く求められていた。

従って、本発明の目的は、半導体ウェーハに対して、平坦度に優れており、しかも１バッチ内でのウェーハ同士の平坦度の均一化を図ることができることに加え、各半導体ウェーハの面全体におけるエッチング量のバラツキを抑制することができ、いわゆるナノトポグラフィーが向上するエッチング処理を実施することができる半導体ウェーハのエッチング装置を提供するものである。

本発明の請求項１の半導体ウェーハのエッチング装置は、エッチング液を貯留するエッチング槽と、当該エッチング槽に対して出し入れされ、複数枚の半導体ウェーハを並べて収納するウェーハマガジンと、当該ウェーハマガジンの内部に収納された半導体ウェーハを回転手段により回転させてエッチングを行う半導体ウェーハのエッチング装置において、前記回転手段が、前記ウェーハマガジンの内部で回転される複数枚の半導体ウェーハのうち１枚おきの半導体ウェーハをその中心軸回りに正転回転させる正転部と、正転回転されない半導体ウェーハをその中心軸回りに反転回転させる反転部を備え、前記正転部または反転部の回転運動が、もう一方の回転運動が直接伝達されることにより行われ、前記ウェーハマガジン内部にて、整流板が前記半導体ウェーハの前後に配置され、下半分を覆うことを特徴とする。
また、本発明の請求項２の半導体ウェーハのエッチング装置は、エッチング液を貯留するエッチング槽と、当該エッチング槽に対して出し入れされ、複数枚の半導体ウェーハを並べて収納するウェーハマガジンと、当該ウェーハマガジンの内部に収納された半導体ウェーハを回転手段により回転させてエッチングを行う半導体ウェーハのエッチング装置において、前記回転手段が、前記ウェーハマガジンの内部で回転される複数枚の半導体ウェーハのうち１枚おきの半導体ウェーハをその中心軸回りに正転回転させる正転部と、正転回転されない半導体ウェーハをその中心軸回りに反転回転させる反転部を備え、前記正転部または反転部の回転運動が、もう一方の回転運動が直接伝達されることにより行われ、前記ウェーハマガジン内部にて、整流板が前記半導体ウェーハの略直下に配置され、下半分を囲むことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。

本発明の請求項３の半導体ウェーハのエッチング装置は、前記請求項１に記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、前記整流板とエッチングする半導体ウェーハとの被さる部分の幅が０より大きく１０ｍｍ以下であることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の半導体ウェーハのエッチング装置は、前記請求項２に記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、前記整流板とエッチングする半導体ウェーハとの間隔が０．１〜３．０ｍｍであることを特徴とする。
本発明の請求項５の半導体ウェーハのエッチング装置は、前記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、前記した正転部に対して、半導体ウェーハを接触支持し回転運動を伝達する回転連動部及び環状部が交互に連続して形成されており、前記反転部に対して、回転連動部及び環状部が、前記正転部に対して千鳥足状になるように、交互に連続して形成されており、前記回転連動部における半導体ウェーハを接触支持する部分の外径が、環状部の対応する部分の外径より大きいことを特徴とする。

本発明の請求項６の半導体ウェーハのエッチング装置は、前記請求項１ないし請求項５の何れかに記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、前記整流板の厚さが、エッチングする半導体ウェーハと略同じ厚さであることを特徴とする。

本発明の請求項１の半導体ウェーハのエッチング装置によれば、エッチング装置を構成するウェーハマガジン内において収納される複数枚の半導体ウェーハが、１枚おきに互いに異なる回転方向で回転されることになるので、正転方向に回転する半導体ウェーハの回転運動に伴うエッチング液（エッチャント）の流れと、反転方向に回転する半導体ウェーハの回転運動に伴うエッチング液の流れとが相殺され、エッチング液が、反対方向に回転する半導体ウェーハの中心部にまで進行することとなる。よって、半導体ウェーハの中心部も含めて、ウェーハの全域に亘ってまんべんなくエッチングを行うことができることとなり、その結果、半導体ウェーハの径の大小に関わらず、隣接する半導体ウェーハについてのエッチングのバラツキがなくなる。更には、ウェーハマガジン全体の各半導体ウェーハの平坦度の均一化を図ることも可能となる。

また、請求項１のエッチング装置は、各半導体ウェーハの面全体に対するエッチング量のバラツキを抑制することができるため、半導体ウェーハのナノトポグラフィー（Nanotopography）の向上を図ることができる。

そして、請求項１のエッチング装置は、正転部または反転部の回転運動が、もう一方の回転運動が直接伝達されることにより行われるので、部材点数を少なくすることができ、エッチング装置の軽量化や低コスト化を図ることができる。

なお、このエッチング装置を用いてエッチングを行うに際しては、ウェーハマガジン内における半導体ウェーハ同士の間隔を狭くし、また、半導体ウェーハを回転させる回転速度を速くすることができるため、半導体ウェーハのエッチングを低コストで実施することが可能となり、生産性が向上する。また、本発明の請求項１の半導体ウェーハのエッチング装置は、ウェーハマガジン内部に、半導体ウェーハの前後に位置するように整流板を配設しているので、請求項１に記載の発明を実施するにあたり、ウェーハマガジン内部で回転する半導体ウェーハの間で発生する３次元乱流を抑制することができ、半導体ウェーハの外周部の平坦度を良好なものにすることができる。
本発明の請求項２の半導体ウェーハのエッチング装置は、整流板が、半導体ウェーハの略直下に位置するように配設されているので、前記した請求項１の発明と同様に、請求項２に記載の発明を実施するにあたり、ウェーハマガジン内部で回転する半導体ウェーハの間で発生する３次元乱流を抑制することができ、半導体ウェーハの外周部の平坦度を更に良好なものにすることができる。

本発明の請求項３の半導体ウェーハのエッチング装置は、整流板とエッチングする半導体ウェーハとの被さる部分の幅が０より大きく１０ｍｍ以下となるようにしているので、半導体ウェーハにより起こる回転流をバランスよく調整することができ、３次元乱流の発生をより一層好適に抑制することができる。
本発明の請求項４の半導体ウェーハのエッチング装置は、整流板とエッチングする半導体ウェーハとの間隔が０．１〜３．０ｍｍとなるようにしているので、前記した請求項２の発明と同様に、半導体ウェーハにより起こる回転流をバランスよく調整することができ、３次元乱流の発生をより一層好適に抑制することができる。
本発明の請求項５の半導体ウェーハのエッチング装置によれば、正転部に対して、半導体ウェーハを接触支持し回転運動を伝達する回転連動部及び環状部が交互に連続して形成されており、また、反転部に対して、回転連動部及び環状部が、前記正転部に対して千鳥足状になるように、交互に連続して形成されており、回転連動部における半導体ウェーハを接触支持する部分の外径が、環状部の対応部の外径より大きいので、隣接する半導体ウェーハを、１枚おきに正転方向と回転方向に回転させてエッチング処理した場合であっても、正転方向に回転する半導体ウェーハの周縁部が反転バーの環状部に接触することや、反転方向に回転する半導体ウェーハの周縁部が正転バーの環状部に接触することを防止することができる。

本発明の請求項６の半導体ウェーハのエッチング装置によれば、整流板の厚さが、エッチングする半導体ウェーハと略同じ厚さであるので、半導体ウェーハ同士の相対回転流速を適度に緩衝することができ、３次元乱流の発生を好適に抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の半導体ウェーハのエッチング装置１（以下、「エッチング装置１」を示した概略図である。このエッチング装置１は、エッチング液（エッチャントともいう）が入ったエッチング槽２に対して、ウェーハマガジン１０に収納された複数枚の半導体ウェーハＷを浸漬させ、このウェーハマガジン１０内部の半導体ウェーハＷを、それぞれの半導体ウェーハＷの中心軸周りに回転させてエッチングを行う装置である。

この半導体ウェーハＷは、前記した円筒形状の枠型をしたウェーハマガジン１０の内部空間に、それぞれの表面同士が平行になるように並べられて収納されている。
ここで、本発明のエッチング装置１において、エッチングの対象とされる半導体ウェーハＷとしては、例えば、シリコンウェーハ、ガリウム・砒素ウェーハ等が挙げられる。
また、これらの半導体ウェーハＷのサイズとしては、４．０〜１２．０インチ程度のものが使用される。

また、エッチングに使用されるエッチング液（エッチャント）としては、公知のエッチング液を使用することができ、例えば、フッ化水素（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ_３）、酢酸（ＣＨ_３ＣＯＯＨ）、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、各種リン酸等の混酸液からなる酸エッチング液や、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、アンモニア（ＮＨ_３）等のアルカリエッチング液等が挙げられる。

本実施形態のエッチング装置１を用いたエッチングに際して、半導体ウェーハＷの回転方向は、隣り合っている半導体ウェーハＷが互いに異なる回転方向であれば、その方向（正転方向あるい反転方向）は特には限定されない。
また、半導体ウェーハＷの回転速度は、正転方向、反転方向に限らず、３０〜５０ｒｐｍ程度としておけばよい。
なお、本実施形態及び後記する第２実施形態においては、正転方向を反時計回り方向、反転方向を時計回り方向として説明している。

図２は、エッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０の斜視図であり、図３は正面図である。なお、これら図２及び図３は、ウェーハマガジン１０に半導体ウェーハＷを収納した状態を示している。

前記した図１、並びにこの図２及び図３に示すように、本実施形態におけるウェーハマガジン１０は、半導体ウェーハＷを収納するために離間配置された２枚の側面板１０１ａ，１０１ｂを備えている。また、これらの側面板１０１ａ，１０１ｂは、半導体ウェーハＷの上部に配置される回転部である上部バー１１０と、当該上部バー１１０の略真下に配置される回転部である下部バー１２０と、当該下部バー１２０の左右に配置される回転部である左下部バー１３０及び右下部バー１４０の４種類のバーにより連結保持されているものである。このうち、上部バー１１０と左下部バー１３０、及び右下部バーは、回転軸１０２を中心として、それぞれ略１２０度ずつ回動して配置されている（なお、図１ないし図３にあっては、下部バー１２０及び右下部バー１４０については図示されていない）。
なお、図２及び図３は、側面板１０１ａ．１０ｂに対して、更に補強支持材として、３本の連接パイプ１６０が配設されている。

これらの４種類のバーは、何れも、正転部である正転用のバー（正転バーＸ）と、反転部である反転用のバー（反転バーＹ）から構成されており、この正転バーＸ及び反転バーＹは、それぞれのバーの軸方向に沿って、回転連動部ｍと環状部ｎが交互に配設されている。また、この回転連動部ｍと環状部ｎは、一組の正転バーＸと反転バーＹにおける回転連動部ｍと環状部ｎが互いに隣り合わないように、それぞれが交互に千鳥足状に形成されている。この回転連動部ｍと環状部ｎは、正転バーＸ及び反転バーＹに対して一体成形するようにして形成してもよく、また、それぞれを別個に形成した後、一体化するようにしてもよい。

各側面板１０１ａ，１０１ｂの外面の中心位置には、ウェーハマガジン１０の回転中心とされる回転軸１０２が、ベアリング等を介して回転自在に配設されている。そして、各回転軸１０２の先端は、側面板１０１ａ，１０１ｂから（側面板１０１ａにあっては、更に大径ギヤ４０及び駆動ギヤ３０の中心から）外部方向に突出されている。

本実施形態のエッチング装置１では、この側面板１０１ａ，１０１ｂに対して、大径ギヤ４０の周回に沿って開口溝１０３が設けられており、この開口溝１０３の内部に対して上部バー１１０の端部が位置するような構成をとることにより、上部バー１１０は、当該開口溝１０３の形状に沿って昇降移動させることができる。また、この移動により、ウェーハマガジン１０に対する半導体ウェーハＷの出し入れを、ウェーハマガジン１０の上部から行うことができるようになっている。

図４はウェーハマガジンの右側面図を示している。図４に示されるように、側面板１０１ａに設けられた開口溝１０３により、上部バー１１０の正転バーＸと反転バーＹは一組で、図中の矢印方向に自在に動かすことが可能となる。
従って、ウェーハマガジン１０の内部にエッチング対象の半導体ウェーハＷを収納するには、上部バー１１０が図４中のＡ地点にある状態から、上部バー１００を大径ギヤ４０に沿って下降させてＢ地点に移動させて、ウェーハマガジン１０の上部を開放状態とさせた後、複数枚の半導体ウェーハＷをウェーハマガジン１０の内部に収納させてから、再び上部バー１１０を大径ギヤ４０に沿って上昇させて、もとのＡ地点に戻すようにすればよい。

なお、本実施形態のエッチング装置１にあっては、エッチング槽２に対するウェーハマガジン１０の昇降は、ウェーハマガジン１０の両側面板１０１ａ，１０１ｂそれぞれに対して、昇降部１０４ａ，１０４ｂの先端部分が固着された図示しないウェーハマガジン昇降装置によって行われる。

そして、本発明のエッチング装置１は、半導体ウェーハＷをウェーハマガジン１０の内部で回転させることにより、半導体ウェーハのＷ表面が一様にエッチングされることになり、本実施形態のエッチング装置１は、半導体ウェーハＷを回転させる回転手段として、ウェーハマガジン１０の内部の半導体ウェーハのうち１枚おきの半導体ウェーハをその中心軸回りに正転回転させる正転部である正転バーＸと、正転回転されない半導体ウェーハＷをその中心軸回りに反転回転させる反転部である反転バーＹを備えている。

前記した図１に示すように、本実施形態のエッチング装置１において半導体ウェーハＷを回転させるための駆動源としては、図示しないマガジン昇降装置の昇降部１０４ａ，１０４ｂに、側面板１０１ａに対して固定されており、前記した各バー１１０，１２０，１３０を回転させるためのモータ１０５を備えている。このモータ１０５は、本実施形態にあっては、下向きの出力軸１０５が形成されているとともに、モータ１０５の出力が伝達される当該出力軸１０５ａの下端部に対しては、下向きカップ型の出力ギヤ１０６が連接されている。

一方、昇降部１０４ａの外面には、昇降部１０４ａの長さ方向に沿って、３つの小径ギヤ１０７が噛み合わされた状態で配列されている。この小径ギヤのうち、上段の小径ギヤ１０７ａには、前記した出力ギヤ１０６が噛合されており、中段の小径ギヤ１０７ｂを介して、下段の小径ギヤ１０７ｃには、ウェーハマガジン１０を構成し、回転軸１０２の先端に配設されている駆動ギヤ３０が噛合されている。従って、駆動源であるモータ１０５の回転運動により、出力軸１０５ａに連接される出力ギヤ１０６が回転するとともに、この回転が３つの小径ギヤ１０７を介して、ウェーハマガジン１０の駆動ギヤ３０に対して伝達されていくことになる。

エッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０では、この駆動ギヤ３０と同じ回転軸１０２に、大径ギヤ４０が配設されているため、駆動ギヤ３０が回転するのに従い、この大径ギヤ４０も回転する。また、この大径ギヤ４０は、上部バー１１０、下部バー１２０、左下部バー１３０及び右下部バー１４０を構成する正転バーＸの先端に設けられている正転ギヤｘと噛合されており、当該大径ギヤ４０の回転運動が、当該正転ギヤｘに対して伝達されていくことになる。

また、この正転ギヤｘは、上部バー１１０、下部バー１２０、左下部バー１３０及び右下部バー１４０に対して、正転バーＸと同様に配設されている反転バーＹの先端に設けられている反転ギヤｙと噛合されることになる。各バーにおける正転ギヤｘと反転ギヤｙは、ウェーハマガジン１０の側面板１０１ａ，１０１ｂの回転軸１０２に対して同一円周上に配置されている一方、正転ギヤｘは反転ギヤｙより各バーの軸方向に長い形状であるため、大径ギヤ４０と反転ギヤｙの両方と噛合されて構成をとることができる。従って、正転ギヤｘは、駆動ギヤ３０とともに回転する大径ギヤ４０と噛合して正転方向に回転するとともに、反転ギヤｙとも噛合して、反転ギヤｙに対して回転運動を伝達して、反転ギヤｙを正転ギヤｘと反対の回転方向（反転方向）に回転させることができる。

本実施形態のエッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０における大径ギヤ４０、正転ギヤｘ及び反転ギヤｙはこのような構成となっているので、駆動ギヤ３０の回転に伴い大径ギヤ４０が回転すると、当該大径ギヤ４０と噛合する正転ギヤｘが正転方向に回転して、正転バーＸが正転方向に回転するとともに、当該正転ギヤｘと噛合する反転ギヤｙが正転ギヤｘの回転する方向と反対方向（反転方向）に回転し、それに従って反転バーＹが反転方向に回転することになる。

また、前記したように、正転ギヤｘの回転により正転方向に回転する正転バーＸ、及び反転ギヤｙの回転により反転方向に回転する反転バーＹに対しては、ウェーハマガジン１０の内部（半導体ウェーハＷをエッチングする部分）にあっては、それぞれのバーの軸方向に沿って、回転連動部ｍと環状部ｎが交互に配設されている構成をとっている。このうち、回転連動部ｍは、半導体ウェーハＷに対して正転バーＸあるいは反転バーＹの回転運動を伝達して、半導体ウェーハＷを回転させるものである。
また、回転連動部ｍと環状部ｎは、上部バー等各位置の正転バーＸと反転バーＹにおける回転連動部ｍと環状部ｎが隣り合わないように、それぞれが交互に形成されている。

図５は、正転バーと反転バーにおける回転連動部ｍと環状部ｎの配置状態を表した模式図である。このように、正転バーＸと反転バーＹの個々にあっては、回転連動部ｍと環状部ｎが交互に配設されており、かつ、一組の正転バーＸと反転バーＹとにあっては、回転連動部ｍと環状部ｎが隣り合わないように、これらが交互になるように千鳥足状に形成されている。

また、図５に示すように、回転連動部における半導体ウェーハＷを接触支持する部分（接触支持部ｍ_１）の外径ｒ_ｍと環状部にそれに対応する部分（対応部ｎ_１）の外径ｒ_ｎは、ｒ_ｍが大きくなるように形成するようにしている。従って、各バーがウェーハマガジン１０の内部で縦列状態で並べられた当該半導体ウェーハＷを支持する場合にあっては、半導体ウェーハＷは回転連動部ｍのみと接触し、環状部ｎとは接触しないこととなる。
以上より、正転バーＸ及び反転バーＹが回転した場合にあっては、当該バーの回転運動は、回転連動部ｍが接触する半導体ウェーハＷのみに伝達される。また、前記したように、回転連動部ｍは、正転バーＸと反転バーＹでそれぞれ交互に配設されており、かつ、正転バーＸと反転バーＹは反対方向に回転するから、隣り合う半導体ウェーハＷのそれぞれが反対方向に回転することになる。

そして、回転連動部ｍの接触支持部ｍ_１の外径ｒ_ｍより、環状部ｎの対応部ｎ_１の外径ｒ_ｎが小さいため、回転する半導体ウェーハが環状部に接触することもなく、半導体ウェーハの回転が好適に行われることになる。ここで、回転連動部ｍの接触支持部ｍ_１の外径ｒｍと、環状部ｎの対応部ｎ_１の外径ｒ_ｎとの差ｒ_ｍ−ｒ_ｎは、２〜５ｍｍ程度としておけばよい。

また、図６は、エッチング時におけるウェーハマガジン１０内部の半導体ウェーハｗの回転運動状態を示した模式図である。図６に示すように、時計回り（反転方向）に回転する大径ギヤ４０の回転運動が、大径ギヤ４０と噛合される正転ギヤｘに伝達されると、正転ギヤｘは大径ギヤ４０の回転方向と反対方向（反時計回り：正転方向）に回転する。これにより、正転ギヤｘと連接される正転バーＸも正転方向に回転するとともに、その端部を正転バーＸの回転連動部ｍと接する半導体ウェーハＷ（図６中のＷ_１）を正転方向に回転させる。

同時に、正転ギヤｘの回転運動は、正転ギヤｘと噛合する反転ギヤｙに伝達され、反転ギヤｙは正転ギヤｘと反対方向（反転方向）に回転し、反転ギヤｙと連接される反転バーＹも反転方向に回転する。そして、その端部を反転バーＹの回転連動部ｍと接する半導体ウェーハＷ（図６中のＷ_２）が、正転バーＸの回転連動部ｍと接する前記した半導体ウェーハＷ_１とは反対方向（反転方向）に回転することになる。

このように、本発明のエッチング装置１にあっては、ウェーハマガジン１０内部に縦列状態で並べられた半導体ウェーハＷが、１枚おきに正転方向と反対方向に交互に回転することになるので、正転方向に回転する半導体ウェーハＷ_１の回転運動に伴うエッチング液の流れと、反転方向に回転する半導体ウェーハＷ_２の回転運動に伴うエッチング液（エッチャント）の流れとが相殺され、エッチング液が半導体ウェーハＷの中心部にまで進行する。

従って、半導体ウェーハＷのエッチングに際して、従来ではエッチングのムラが生じていた半導体ウェーハＷの中心部も含めて、半導体ウェーハＷの全域に亘ってまんべんなくエッチングを行うことができるため、隣接する半導体ウェーハＷについてのエッチングのバラツキもなく、ウェーハマガジン１０全体の各半導体ウェーハＷの平坦度の均一化を図ることも可能となる。しかも、各半導体ウェーハＷの面全体に対するエッチング量も均一となり、ナノトポグラフィー（Nanotopography）も格段に向上する。

次に、この第１実施形態のエッチング装置１を用いた半導体ウェーハＷのエッチング方法の一例について説明する。
図１に示すように、エッチングを行う際には、図示しないエッチング液供給装置からエッチング液をエッチング槽２の中に循環供給した状態として、エッチング対象となる複数枚の半導体ウェーハＷを縦列状態で収納したウェーハマガジン１０を、エッチング槽中２に浸漬させる。ここで、ウェーハマガジン１０の内部においては、複数枚の半導体ウェーハＷが、ウェーハマガジン１０の側面板１０１ａ，１０１ｂを連結する正転バーＸ及び反転バーＹに形成されている回転連動部ｍにより接触支持されている。

次に、回転運動の駆動源であるモータ１０５を稼働状態とすると、モータ１０５の回転運動により出力ギヤ１０６が回転し、その回転力は３つの小径ギヤ１０７を介して駆動ギヤ３０へと伝達され、これにより、ウェーハマガジン１０において駆動ギヤと同じ回転軸１０２にある大径ギヤ４０も連動して回転することになる。

大径ギヤ４０が回転することにより、この大径ギヤ４０と噛合される正転ギヤｘが正転方向に回転され、これにより正転ギヤｘと連接される正転バーＸも正転方向に回転されることになる。また、正転ギヤｘは反転ギヤｙとも噛合されているので、これにより、反転ギヤｙが反転方向に回転され、それに伴い、反転ギヤｙに連接される反転バーＹも反転方向に回転されることになる。

正転バーＸが正転方向に回転することにより、正転バーＸに形成された回転連動部ｍと環状部ｎがともに正転方向に回転し、一方、反転バーＹにあっても、同様に反転バーＹに形成された回転連動部ｍと環状部ｎがともに反転方向に回転する。また、正転バーＸと反転バーＹは、側面板１０１ａから見て、まず、正転バーＸでは、環状部ｎ、回転連動部ｍ、環状部ｎ、回転連動部ｍ、……、の順で配列されており、一方、反転バーＹでは、これとは逆に、回転連動部ｍ、環状部ｎ、回転連動部ｍ、環状部ｎ、……、の順で配列されている。

従って、図６に示されるように、半導体ウェーハＷは、エッチング装置１のウェーハマガジン１０の内部空間においては、側面板１０１ａから見て、２枚目、４枚目、……、の半導体ウェーハＷ_１が、正転バーＸの回転に伴い正転方向に回転し、一方、側面板１０１ａから見て、１枚目、３枚目、……、の半導体ウェーハＷ_２が、反転バーＹの回転に伴い反転方向に回転することになる。このようにして、隣接する半導体ウェーハＷ_１，Ｗ_２は、正転方向と回転方向といった互いに異なる方向へ回転することになるのである。

前記した本実施形態の半導体ウェーハのエッチング装置１によれば、次の効果を奏することができる。
（１）エッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０内において縦列状態で並んで収納される複数枚の半導体ウェーハＷが、１枚おきに互いに異なる回転方向で回転されるため、エッチング液が、隣り合う面が反対方向に回転する半導体ウェーハＷの中心部にまで進行することとなり、半導体ウェーハＷの全域に亘ってまんべんなくエッチングを行うことができる。従って、半導体ウェーハＷの径の大小に関わらず、隣接する半導体ウェーハＷについてのエッチングのバラツキがなくなり、更には、ウェーハマガジン１０全体の各半導体ウェーハＷの平坦度の均一化を図ることができる。

また、このエッチング装置１によりエッチングを行うことにより、各半導体ウェーハＷの面全体に対するエッチング量のバラツキを抑制することができ、半導体ウェーハＷのナノトポグラフィー（Nanotopography）の向上を図ることができる。

更には、このエッチング装置１は、反転部である反転バーＹの回転運動が、正転部である正転バーＸの回転運動が直接伝達されることにより行われるので、回転運動が効率よく実施されるため、エッチング装置の部品点数を少なくすることができ、エッチング装置１の軽量化や低コスト化を図ることができる。

そして、このエッチング装置１を用いてエッチングを行えば、ウェーハマガジン１０内における半導体ウェーハＷ同士の間隔を狭くしたり、半導体ウェーハＷを回転させる回転速度を速くすることができるため、半導体ウェーハＷのエッチングを低コストで実施することができることとなり、生産性を格段に向上させることが可能となる。

（２）正転部である正転バーＸに対して、半導体ウェーハＷを接触支持し回転運動を伝達する回転連動部ｍ及び環状部ｎが交互に連続して形成されており、また、反転部である反転バーＹに対して、回転連動部ｍ及び環状部ｎが、前記正転バーＸに対して千鳥足状になるように交互に連続して形成されており、かつ、回転連動部ｍにおける半導体ウェーハＷの接触支持部ｍ_１の外径ｒ_ｍが、環状部ｎの対応部の外径ｒ_ｎより大きいので、隣接する半導体ウェーハＷを、１枚おきに正転方向と回転方向に回転させてエッチング処理した場合であっても、正転バーＸにより正転方向に回転する半導体ウェーハＷの周縁部が反転バーＹの環状部ｎに接触することや、反転バーＹにより反転方向に回転する半導体ウェーハＷの周縁部が正転バーＸの環状部ｎに接触することを防止することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の半導体ウェーハのエッチング装置１の第２実施形態について、図面を用いて説明する。
なお、以下の説明では、既に第１実施形態で説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略している。

図７は、本発明の第２実施形態のエッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０ａの構成を示した斜視図であり、図８は、当該ウェーハマガジン１０ａの正面図、図９は図８のIX−IX断面図である。
なお、これらのうち、図７及び図８は、ウェーハマガジン１０ａに半導体ウェーハＷを収納した状態を示している。
本実施形態のエッチング装置は、前記した第１実施形態のエッチング装置１において、エッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０ａの内部に対して、ウェーハマガジン内の半導体ウェーハＷの付近である半導体ウェーハＷの前後に対して整流部材５を配設した点で相違する。

従来のエッチング装置は、半導体ウェーハＷのそれぞれにより起こる回転流が半導体ウェーハＷの間でぶつかりあい、また、半導体ウェーハＷ同士の相対回転流速もかなり速いものとなるため、半導体ウェーハＷの外周付近にあっては、３次元乱流が起きてしまい、その結果、半導体ウェーハの外周部の平坦度を悪化させてしまうこととなっていた。これに対して、本実施形態のエッチング装置１のように、ウェーハマガジン１０ａ内の半導体ウェーハＷの前後に対して整流部材５を配設することにすれば、かかる３次元乱流を抑制することができるので、半導体ウェーハＷの外周部の平坦度を良好なものにすることができる。

本実施形態におけるエッチング装置１を構成する整流部材５としては、半導体ウェーハＷの下半分を覆う略半月形状からなる板状の整流板を採用しており、ウェーハマガジン１０ａ内部において、縦列状態に配列される複数枚の半導体ウェーハＷの前後を挟むようにして配設されている。この整流部材５は、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等の材料で構成することができ、特に、ポリ塩化ビニルとすることが好ましい。
また、この整流部材５は、側面板１０１ａ，１０１ｂ同士を連接する２本の連接パイプ１６０に対して、ボルト止めより固定保持されている。

整流部材５である整流板の厚さは、エッチング対象となる半導体ウェーハＷの厚さに応じて適宜決定することができ、かかる半導体ウェーハＷの厚さと略同じ厚さとすることが好ましい。このように、整流部材５の厚さと半導体ウェーハＷの厚さを略同等（例えば、半導体ウェーハＷの直径が２００ｍｍの場合、厚さが７２０〜７５０μｍ程度）とすることにより、半導体ウェーハＷ同士の相対回転流速を適度に緩衝することができ、３次元乱流の発生を好適に抑制することができる。

また、整流部材５の配設位置としては、図９に示すように、エッチングされる半導体ウェーハＷと被さる部分の幅ｐが０よりも大きく１０ｍｍ以下となるように配設することが好ましい。整流部材５とエッチングされる半導体ウェーハＷとの被さる部分の幅ｐをかかる範囲とすることにより、半導体ウェーハＷにより起こる回転流をバランスよく調整することができ、３次元乱流の発生をより一層好適に抑制することができる。

この第２実施形態の半導体ウェーハのエッチング装置１によれば、前記した（１）及び（２）の効果に加えて、以下の効果を好適に奏することができる。
（３）ウェーハマガジン１０ａの内部に対して、半導体ウェーハＷの前後に位置するように板状の整流部材５を配設するようにしたので、エッチング時において半導体ウェーハＷの外周部に発生する３次元乱流を抑制することができ、外周部も含めた半導体ウェーハＷの平坦度を向上させることができる。

（４）整流部材５の厚さをエッチング対象の半導体ウェーハＷと略同じ厚さとすることにより、半導体ウェーハＷ同士の相対回転流速を適度に緩衝することができるため、前記した（３）の効果をより好適に奏することができる。

（５）整流部材５とエッチング対象の半導体ウェーハＷとの被さる部分の幅ｐを０よりも大きく１０ｍｍ以下とすることにより、半導体ウェーハＷにより起こる回転流をバランスよく調整することができるため、前記した（３）及び（４）の効果をより一層好適に奏することができる。

なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。

例えば、前記した第２実施形態では、エッチング装置において、エッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０の内部に対して、ウェーハマガジン１０ａ内の半導体ウェーハＷの前後に整流部材５を配設した態様を示したが、図１０に示すように、整流部材５は、半導体ウェーハＷ付近である半導体ウェーハＷの略直下に位置するように配設するようにしてもよい。
なお、以下の説明では、既に第１実施形態及び第２実施形態で説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略している。

図１０は、本発明のエッチング装置１を構成するウェーハマガジン１０ｂの構成を示した断面図である。
図１０に示すように、本実施形態におけるエッチング装置１においては、ウェーハマガジン１０ｂ内において整流部材５が半導体ウェーハＷの略直下に配設されているが、当該整流部材５の配設位置としては、エッチングされる半導体ウェーハＷとの間隔ｑを０．１〜３．０ｍｍとなるように配設することが好ましい。整流部材５とエッチングされる半導体ウェーハＷとの間隔ｑをかかる範囲とすることにより、第２実施形態の整流部材５と同様に、半導体ウェーハＷにより起こる回転流をバランスよく調整することができ、３次元乱流の発生をより一層好適に抑制することができる。

また、前記した実施形態では、ウェーハマガジン１０，１０ａ，１０ｂ内の半導体ウェーハＷを正転方向に回転させる正転バーＸと、反転方向に回転させる反転バーＹを、ウェーハマガジン１０の上部バー１１０、下部バー１２０、及び当該下部バー１２０の左右に形成される左下部バー１３０、右下部バー１４０の４種類について配設する態様を示したが、これには限定されず、例えば、駆動部であるモータ１０５からの回転運動を上部バー１１０に対して伝達しないようにして、当該上部バー１１０を他の３種類のバーにより行われる回転に従属するような構成としてもよい。すなわち、４種類のバーの全てに対して、駆動部であるモータ１０５の回転運動を伝達するようにしなくてもよい。

前記した第２実施形態では、ウェーハマガジン１０ａ内の半導体ウェーハＷの前後に配設される整流部材５の形状は、図９に示されるような、半導体ウェーハＷの下半分を囲むような略半月形状の整流板とした態様を示したが、これには限定されず、整流部材５は、例えば、半導体ウェーハＷの全周を囲むようにしてもよい。

前記した実施形態では、正転方向を反時計回り方向、反転方向を時計回り方向として説明したが、これには限定されず、両者を逆としてもよい。
また、前記した実施形態では、大径ギヤ４０の回転が噛合される正転ギヤｘに伝達され、当該正転ギヤｘの回転が、当該正転ギヤｘと噛合される反転ギヤｙに伝達され、正転ギヤｘの回転により反転ギヤｙが連動して正転ギヤｘと反対方向に回転する態様を示したが、これには限定されず、大径ギヤ４０と反転ギヤｙが噛合される構成として、大径ギヤ４０の回転がまず反転ギヤｙに伝達され、当該反転ギヤｙの回転が正転ギヤｘに伝達され、正転ギヤｘと反転ギヤｙが反対方向に回転するような機構としてもよい。

また、本発明の半導体のエッチング装置１は、ウェーハマガジン１０，１０ａ，１０ｂ内部における半導体ウェーハＷの下方に対して、バブリング用のガスを吹き出す図示しないバブラー管を設けてもよく、これにより、エッチング槽２内のエッチング液（エッチャント）の流れが半導体ウェーハＷの全面に対して平均化されることとなり、エッチングされる半導体ウェーハＷの平坦度をより一層向上させることができる。また、このバブラー管は、揺動させながらバブリング用のガスを吹き出すようにしてもよく、これにより、前記の効果がより高められる。
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。

［試験例１］
図１に示した本発明の半導体エッチング装置１（実施例１）及び図１３に示した従来のエッチング装置５００（比較例１）を用いて、サイズがφ２００ｍｍのシリコンウェーハ
を所定の枚数（例えば、１５〜４０枚）として、下記の条件を用いでエッチング処理を行った。

（エッチング条件）
エッチング液：混酸
回転数：３０〜５０ｒｐｍ
エッチレート：０．１〜０．１３μｍ／分
エッチング時間：１２０〜１８０分間

そして、実施例１及び比較例１のエッチング装置によりエッチングされたシリコンウェーハについて、測定機器としてウェーハ表面測定器（ＡＤＥ９３００：米ＡＤＥ社製）を用いて、表面の平坦度を３次元測定して比較・評価した。
なお、ウェーハ表面測定機による測定は、測定対象のシリコンウェーハを２５ｍｍ角のセルに区切り、セルそれぞれの平坦度を算出して、３次元化することにより行った。

実施例１のエッチング装置によりエッチングされたシリコンウェーハの模式図を図１１に、比較例１のエッチング装置によりエッチングされたシリコンウェーハＷ’の模式図を図１２にそれぞれ示す。図１１及び図１２を比較すると、実施例１のエッチング装置を用いてエッチングを行った図１１のシリコンウェーハＷは、比較例１のエッチング装置でエッチングを行った図１２の半導体ウェーハＷ’と比べて平坦度が良好であり、シリコンウェーハの中心部に対しても平坦にエッチングすることができた。

また、実施例１のエッチング装置でエッチングされたシリコンウェーハＷは、比較例１のそれと比べて、ウェーハマガジン１バッチ内におけるシリコンウェーハ同士の平坦度も均一なものであった。それに加えて、各シリコンウェーハの面全体におけるエッチング量も均一化されていたので、いわゆるナノトポグラフィーも良好であった。

本発明の半導体ウェーハのエッチング装置は、例えば、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハのエッチング装置として広く利用することができる。

本発明のエッチング装置の一実施形態を示す概略図である。図１のエッチング装置を構成するウェーハマガジンの構成を示した斜視図である。図２のウェーハマガジンの平面図である。ウェーハマガジンの右側面図である。ウェーハマガジンを構成する正転バー及び反転バーの関係を示した概略図である。エッチング時のウェーハマガジンの回転運動状態を示した模式図である。本発明のエッチング装置を構成するウェーハマガジンの他の実施形態を示す斜視図である。図７のウェーハマガジンの平面図である。図７のIX−IX断面図である。本発明のエッチング装置のもう一つの実施形態を示す断面図である。実施例１のエッチング装置を用いてエッチングを行ったシリコンウェーハを示した模式図である。比較例１のエッチング装置を用いてエッチングを行ったシリコンウェーハを示した模式図である。従来のエッチング装置の一態様を示す概略図である。

符号の説明

１ …半導体ウェーハのエッチング装置
２ …エッチング槽
５ …整流部材
１０，１０ａ，１０ｂ… ウェーハマガジン
ｍ …回転連動部
ｍ_１ …接触支持部
ｎ …環状部
ｎ_１ …対応部
ｒ_ｍ …接触支持部の外径
ｒ_ｎ…対応部の外径
Ｗ，Ｗ_１，Ｗ_２ …半導体ウェーハ
Ｘ …正転バー（正転部）
ｘ …正転ギヤ
Ｙ …反転バー（反転部）
ｙ …反転ギヤ

Claims

エッチング液を貯留するエッチング槽と、
当該エッチング槽に対して出し入れされ、複数枚の半導体ウェーハを並べて収納するウェーハマガジンと、
当該ウェーハマガジンの内部に収納された半導体ウェーハを回転手段により回転させてエッチングを行う半導体ウェーハのエッチング装置において、
前記回転手段が、前記ウェーハマガジンの内部で回転される複数枚の半導体ウェーハのうち１枚おきの半導体ウェーハをその中心軸回りに正転回転させる正転部と、
正転回転されない半導体ウェーハをその中心軸回りに反転回転させる反転部を備え、
前記正転部または反転部の回転運動が、もう一方の回転運動が直接伝達されることにより行われ、
前記ウェーハマガジン内部にて、整流板が前記半導体ウェーハの前後に配置され、下半分を覆うことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
エッチング液を貯留するエッチング槽と、
当該エッチング槽に対して出し入れされ、複数枚の半導体ウェーハを並べて収納するウェーハマガジンと、
当該ウェーハマガジンの内部に収納された半導体ウェーハを回転手段により回転させてエッチングを行う半導体ウェーハのエッチング装置において、
前記回転手段が、前記ウェーハマガジンの内部で回転される複数枚の半導体ウェーハのうち１枚おきの半導体ウェーハをその中心軸回りに正転回転させる正転部と、
正転回転されない半導体ウェーハをその中心軸回りに反転回転させる反転部を備え、
前記正転部または反転部の回転運動が、もう一方の回転運動が直接伝達されることにより行われ、
前記ウェーハマガジン内部にて、整流板が前記半導体ウェーハの略直下に配置され、下半分を囲むことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
請求項１に記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、
前記整流板とエッチングする半導体ウェーハとの被さる部分の幅が０よりも大きく１０ｍｍ以下であることを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
請求項２に記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、
前記整流板とエッチングする半導体ウェーハとの間隔が０．１〜３．０ｍｍであることを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、
前記正転部に対して、半導体ウェーハを接触支持し回転運動を伝達する回転連動部及び環状部が交互に連続して形成されており、
前記反転部に対して、回転連動部及び環状部が、前記正転部に対して千鳥足状になるように、交互に連続して形成されており、
前記回転連動部における半導体ウェーハを接触支持する部分の外径が、環状部の対応する部分の外径より大きいことを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。
請求項１ないし請求項５の何れかに記載の半導体ウェーハのエッチング装置において、
前記整流板の厚さが、エッチングする半導体ウェーハと略同じ厚さであることを特徴とする半導体ウェーハのエッチング装置。