JP4509501B2 - 円板状部材のエッチング方法及び装置 - Google Patents

円板状部材のエッチング方法及び装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、円板状の部材のエッチング方法及びエッチング装置に係り、特に、半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法について説明する。まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【０００３】
その後、ラッピングにより平坦化加工を行い、エッチング処理工程を経て、一次研磨、二次研磨した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとする。
【０００４】
前述のエッチング処理工程は、前工程で生じた加工歪やウェーハ表裏面の微小な欠陥、および付着物の除去を目的として行われる。このエッチング処理工程においては、ウェーハの表裏面をエッチングするエッチング装置が用いられる。このエッチング装置として従来から用いられているものを、図１２を参照して以下に簡単に説明する。図１２は、従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【０００５】
このエッチング装置は主として、内部にエッチング液を満たすエッチング槽１２と、多数枚のウェーハ３０を支持し回転させる複数のロッド１６と、これらを収容するハウジング１０とからなる。ロッド１６の周面には環状のウェーハ支持溝１２４が等間隔に複数条設けられ、このウェーハ支持溝１２４にウェーハ３０の外周部を嵌合させ、ウェーハ３０を保持する。一方、ロッド１６は、その場でその中心軸を中心として回転する。
【０００６】
このように構成されたエッチング装置において、エッチング槽１２の内部にエッチング液を満たしてロッド１６を回転させると、ロッド１６に外周を接するウェーハ３０はその場で回転する。ウェーハ３０の回転によりウェーハ３０周辺のエッチング液は攪拌され、ウェーハ表裏面のエッチングが進行する。このようなエッチングを所定時間行った後にウェーハ３０をエッチング装置から取り出しウェーハのエッチング工程を終了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のエッチング装置では、エッチング工程中の回転ウェーハの相互作用により、各ウェーハ間に液乱れが発生する。この液乱れが、エッチング後の平坦度特性の悪化、微小なうねりによるナノトポロジーの悪化に大きく寄与していることがわかった。
【０００８】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、エッチング液の引き起こす液乱れを抑制することが可能であり、エッチング後の平坦度品質及びナノトポロジー品質を向上させることが可能なエッチング方法、および、エッチング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、エッチング液に浸した２枚以上の円板状の部材を、互いに板面を対向させた状態に保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、前記各部材の間に非回転部材を配置したことを特徴とするエッチング方法である。
【００１０】
また、本出願に係る第２の発明は、前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする上記第１の発明に記載のエッチング方法である。
【００１１】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し９５％〜１０５％であることを特徴とする上記第１または第２の発明に記載のエッチング方法である。
【００１２】
また、本出願に係る第４の発明は、前記部材は半導体ウェーハであることを特徴とする上記第１〜３の発明の何れか１つに記載のエッチング方法である。
【００１３】
更に、本出願に係る第５の発明は、エッチング液を充填するエッチング槽と、複数の円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能に保持するために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッドと、を有するエッチング装置において、前記部材保持手段が保持する前記各部材の間の位置に、非回転部材を配置したことを特徴とするエッチング装置である。
【００１４】
また、本出願に係る第６の発明は、前記ロッドと平行に固定された支柱を更に有し、前記支柱に前記非回転部材を固定することを特徴とする上記第５の発明に記載のエッチング装置である。
【００１５】
更に、本出願に係る第７の発明は、前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする上記第５または第６の発明に記載のエッチング装置である。
【００１６】
また、本出願に係る第８の発明は、前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し９５％〜１０５％であることを特徴とする上記第５〜７の発明の何れか一つに記載のエッチング装置である。
【００１７】
更に、本出願に係る第９の発明は、エッチング液を充填するエッチング槽と、複数の円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能に保持するために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッドと、を有するエッチング装置において、前記部材の代わりに前記ロッドに支持される非回転部材であって、その外周に非回転部材の回転を阻止する突起部を備えることを特徴とする非回転部材である。
【００１８】
また、本出願に係る第１０の発明は、前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする上記第９の発明に記載の非回転部材である。
【００１９】
更に、本出願に係る第１１の発明は、前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し９５％〜１０５％であることを特徴とする上記第９または第１０の発明に記載の非回転部材である。
【００２０】
また、本出願に係る第１２の発明は、前記非回転部材はポリプロピレンよりなることを特徴とする上記第９〜１１の発明の何れか１つに記載の非回転部材である。
【００２１】
更に、本出願に係る第１３の発明は、エッチング液に浸した２枚以上のウェーハを、互いに板面を対向させた状態に保持し、前記ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含む半導体ウェーハ製造方法において、各隣接する前記ウェーハ間におけるエッチング液の液流に変化を与える部材を配置したことを特徴とする半導体ウェーハ製造方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係るエッチング方法およびエッチング装置について図面に基づいて詳細に説明する。なお、本願発明は各ウェーハを互いに平行に保持する種々のエッチング装置に適用することができるが、例えば以下のエッチング装置に適用することができる。但し、以下は本願発明の実施の形態に過ぎず、本願発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
［実施の形態１］
まず、本願発明の第１の実施の形態について図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図、図２はエッチング装置を左側面から見た縦断面図、図３（ａ）は左支持アーム６０および左ブラケット６２の縦断面図、図３（ｂ）は右支持アーム７０および右ブラケット７２の縦断面図、図４（ａ）はバレルの縦断面図、図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図である。
【００２４】
これらの図１〜図４を用いてエッチング装置の全体構造について説明する。エッチングは、複数枚のウェーハ３０を並列に並べた状態でエッチング装置に装着して行う。
【００２５】
図１および図２に示すように本実施の形態のエッチング装置は主として、各装置を収容する箱状のハウジング１０と、エッチング液を満たすエッチング槽１２と、エッチング槽１２から溢れたエッチング液を回収する貯蓄槽１４と、ウェーハ３０を支持し回転させる６軸のロッド１６からなるバレル１８と、エッチング液を循環させるポンプ２０とから構成される。なお、ロッドの軸数は４以上であることが特に望ましいが、３本以下でも良く、その軸数は特に限定されない。
【００２６】
図１に示すように、ハウジング１０は４枚の側板と１枚の底板とから構成される箱型形状をしている。この箱型形状のハウジング１０はその内部に、エッチング槽１２を収容している。また、ハウジング１０の側板１０ａ、１０ｂの上面には、厚板状の支持台２２を左右１つずつ立設している。図１の左側と右側に示されるこの２つの支持台２２には、互いに向かい合う面に、それぞれ２つの直穴状の支持穴が水平に穿設されている。２つの支持穴は、それぞれの支持台２２の中程やや上部と中程やや下部に穿設されている。この支持穴に棒状の２本の支持梁８２の両端部が挿入され、支持台２２に支持梁８２が水平に架け渡されている。
【００２７】
このようにして支持台２２によって水平に支持された支持梁８２は、略板状の左支持アーム６０、右支持アーム７０を支持する。左支持アーム６０、右支持アーム７０はそれぞれ、上部と中程やや上部に支持梁８２と同じ径をもつ２つ貫通穴を設けており、この２つ貫通穴に２本の支持梁８２が挿通し、左支持アーム６０、右支持アーム７０はそれぞれ２本の支持梁８２により支持される。
【００２８】
左支持アーム６０、右支持アーム７０の上部には平板状の蓋板６４ａが架け渡されている。同様に左支持アーム６０、右支持アーム７０の中程には平板状の底板６４ｂが架け渡されている。更に、前方と後方にも蓋板６４ａと底板６４ｂの側面に接するように、図示しない平板状の板材が架け渡され、左支持アーム６０の上部、右支持アーム７０の上部と、図示しない板材および蓋板６４ａ、底板６４ｂにより箱型のＢＯＸ８０を構成する。
【００２９】
一方、左支持アーム６０には略円板形状の左ブラケット６２を、左支持アーム６０の板面と左ブラケット６２の板面を対向させた状態で接続している。同様に、右支持アーム７０には略円板形状の右ブラケット７２を、右支持アーム７０の板面と右ブラケット７２の板面を対向させた状態で接続している。左ブラケット６２と右ブラケット７２の向かい合う面には６軸のロッド１６を挿入するための６個の穴がそれぞれ穿設されている。
【００３０】
６軸の円柱形状のロッド１６は、その一端部が左ブラケット６２に穿設された穴に挿入されており、他端部が右ブラケット７２に穿設された穴に挿入されている。これにより、ロッド１６はエッチング槽１２の内部にその長手方向と平行に水平に支持される。各ロッド１６の周面には環状のウェーハ支持溝２４が等間隔に複数条設けられ、このウェーハ支持溝２４にウェーハ３０の外周部を嵌合させ、ウェーハ３０を保持する。
【００３１】
なお、６軸のロッド１６は、図４（ａ）に示すように、ウェーハ３０を支持し回転させることができるように、ウェーハ３０の周囲に配置される。具体的には、バレル１８内のウェーハ３０が装填されるべき位置の下部に４軸、上部に２軸配置されている。特にこの６軸のロッド１６は、ウェーハ３０に対して左右対称に配置されるのが望ましい。
【００３２】
図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図である。図４（ｂ）に示すように、各ロッド１６はウェーハ外周の面取り形状とほぼ同形の断面形状をなす支持溝２４を有しており、支持溝２４にウェーハ３０の外周を嵌合させウェーハ３０を支持する。支持溝２４の幅はウェーハ３０の厚さよりも大きいことが望ましく、支持溝２４に対してウェーハ３０がすきまばめになるように支持溝２４を形成する。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、左ブラケット６２に挿入されたロッド１６の先端部にはギヤ３２が固定されている。図３（ａ）では詳細なギヤ部の図示を一部省略しているが、左支持アーム６０には、順に噛み合った状態で５個のギヤ３４ｆ，３４ｅ，３４ｄ，３４ｃ，３４ｂが上方から下方に向かって縦に配置されている。左ブラケット６２の中央にはギヤ３５が配置されている。ギヤ３５は、大ギヤ３５ｂに重ねて小ギヤ３５ａが同軸上に連結しており、ギヤ３４ｂが小ギヤ３５ａに噛み合い、大ギヤ３５ｂがロッド１６の一端部に固定された各ギヤ３２に噛み合っている。６個のギヤ３２の総てをギヤ３５の大ギヤ３５ｂに噛み合わせることにより、６軸のロッド１６を一括して回転させる構成としている。
【００３４】
また、最上部に配置されたギヤ３４ｆは駆動ギヤ３６に噛み合っており、駆動ギヤ３６は図１に示すようにＢＯＸ８０の内部に設けられた駆動モータ３８の駆動軸４０に固定されている。駆動モータ３８の回転は駆動ギヤ３６から順に、ギヤ３４ｆ，３４ｅ，３４ｄ，３４ｃ，３４ｂを伝って、ギヤ３５の小ギヤ３５ａに伝達され、さらにギヤ３５の大ギヤ３５ｂから６個のギヤ３２に伝えられる。
【００３５】
駆動モータ３８は図示しない制御部に接続されており、任意の方向に任意の速度で回転させることができる。なお、制御部は、ＢＯＸ８０内に設けたものであっても、ＢＯＸ８０とは別に設けた例えばパーソナルコンピュータ等のコントロール装置であっても良い。また、制御部をディスプレイに接続することにより、ウェーハの回転速度や回転方向などの情報をグラフィカルに若しくは数値的にディスプレイに表示して、作業者がディスプレイの表示を確認しながら作業を行えるようにしても良く、プログラム等により自動で制御しても良い。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、右ブラケット７２に挿入されたロッド１６の端部は、ガイドブッシュを介して右ブラケット７２に支持されている。これにより、ロッド１６は右ブラケット７２に対して滑らかに回転可能となっている。このように構成することにより、駆動モータ３８の回転がロッド１６に伝達され、ロッド１６を任意の方向に任意の速度で回転させることができる。なお、前述のようにロッド１６を任意の方向に任意の速度で回転させることにより、支持溝２４に外周を接するウェーハ３０を任意の方向に任意の速度で回転させることができる。
【００３７】
図１に示すように、６軸のロッド１６にはそれぞれ、ウェーハ３０とセルプレート２６を支持するため、幅１．５ｍｍで深さ２ｍｍの支持溝２４を３８ｍｍピッチで１６条設けている。この１６条の支持溝２４に、ウェーハ３０とセルプレート２６の表面同士が平行になる縦列状態で８枚のウェーハ３０と８枚のセルプレート２６を交互に装着する。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、セルプレート２６は薄い略円板形状であり、厚さを０．７〜１．５ｍｍ、直径を１９７〜１９９ｍｍとしている。また、セルプレート２６はその外周の上部と下部に、矩形状の２つの突起部２８を有している。突起部２８の大きさはロッド１６間の幅に合わせて作製され、セルプレート２６を支持溝２４に装着したときに、この突起部２８がロッド１６に引っかかる。セルプレート２６は、図４（ｂ）に示すウェーハ３０と同様に支持溝２４内に装着されるが、直径がウェーハ３０の直径２００ｍｍよりも小さいため、支持溝２４内で空回りをする。そのため、ロッド１６が回転してもセルプレート２６は回転せず、セルプレート２６は支持溝２４の位置に位置決めされた状態で、回転不能に係止される。
【００３９】
なお、本実施の形態ではセルプレート２６の材質に、エッチング液に対して耐性を有するポリプロピレンを用いている。しかし、塩化ビニルなどのように、ある程度の強度と耐酸性を有する素材であれば、他の材質であっても好適に用いることができる。
【００４０】
一方、図２に示すように、エッチング槽１２に隣接して箱状の貯蓄槽１４を設けている。貯蓄槽１４に接するエッチング槽１２の側板１２ａの高さを、他の側板１２ｂよりも低くすることにより、エッチング槽１２から溢れたエッチング液を貯蓄槽１４で回収する。
【００４１】
貯蓄槽１４は配管パイプ４４によりポンプ２０と接続されている。貯蓄槽１４とポンプ２０との間にはフィルタ４２が設けられており、貯蓄槽１４から流れてきたエッチング液を濾過する。また、貯蓄槽１４とフィルタ４２との間の配管パイプ４４にはエッチング廃液を排出する排出パイプ４６が排出バルブ４８を介して接続されている。排出パイプ４６はエッチング液を廃棄するための図示しない廃液タンクに接続されている。
【００４２】
ポンプ２０とエッチング槽１２との間の配管パイプ４４には、新しいエッチング液を供給する供給パイプ５０が、供給バルブ５２を介して接続されている。供給バルブ５２を開くことによりエッチング槽１２内のエッチング液の濃度を上げ、供給バルブ５２を閉じることによりエッチング液の濃度を下げて、エッチング槽１２内のエッチング液を所望の濃度に調整することができる。この際、供給パイプ５０からのエッチング液の供給量に応じて排出バルブ４８の開閉を調節することにより、エッチング槽１２へのエッチング液の供給量が一定になるように調整する。
【００４３】
また、図１に示すように、エッチング槽１２の底部には空気送出用のエアパイプ６６が設けられている。エアパイプ６６はエッチング槽１２の長手方向と平行に設けられており、各エアパイプ６６は図示しないエアポンプに接続されている。各エアパイプ６６は長さ方向に所定ピッチで空気供給用の穴が設けられており、この穴からエッチング槽１２内のエッチング液に空気を供給する。
【００４４】
次に、上記のように構成されたエッチング装置の動作について、図１〜図４を用いて説明する。
まず、図２に示す供給バルブ５２を開き、エッチング槽１２に供給パイプ５０からエッチング液を所定量充填する。エッチング液は、一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、硝酸と酢酸とフッ酸を混合した混酸を使用することができる。なお、エッチング液は図示しない温度調節機構により、予め定められた所定の温度に調整される。
【００４５】
次に、予めセルプレート２６を装着したエッチング装置に、作業者が１枚ずつピンセットによりウェーハ３０を支持溝２４に嵌合させ、図１に示すように、ウェーハ３０をエッチング装置に装着する。ウェーハ３０を装着後、制御部により駆動モータ３８を回転させ、ロッド１６を回転させる。このロッド１６の回転により、ロッド１６の支持溝２４に外周を接するウェーハ３０をその場で回転させる。制御部により、駆動モータ３８の回転数を制御することにより、ウェーハ３０を１０〜６０ｒｐｍの速度で回転させ、任意秒ごとに回転方向を正転・逆転させる。
【００４６】
図２に示す貯蓄槽１４のエッチング液は配管パイプ４４を通り、フィルタ４２へ送られる。フィルタ４２に送られたエッチング液はフィルタ４２で濾過された後、ポンプ２０に送られる。ポンプ２０に送られたエッチング液はエッチング槽１２の底部に送出される。なお、この送出量は毎分４０リットル程度に調節している。これにより、エッチング槽１２の内部のエッチング液がオーバーフローする。
【００４７】
エッチング槽１２から溢れたエッチング液は貯蓄槽１４に回収される。貯蓄槽１４に回収されたエッチング液は配管パイプ４４を通り、フィルタ４２を介してエッチング槽１２の底部にポンプ２０により再度送出される。このように、エッチング液はエッチング装置内部で循環する。
【００４８】
そして、エッチング液が循環中にフィルタ４２を通ることによって、エッチング液に含まれる異物がフィルタ４２で濾過され、エッチング液が清浄に保たれる。また、エッチング槽１２の内部ではエッチング液が上昇する流れを有しているため、ウェーハ表裏面に接するエッチング液が攪拌される。そのため、エッチング液の滞留を防止し、ウェーハ表裏面が不均一にエッチングされることを抑制することができる。
【００４９】
この状態でウェーハ３０のエッチングを狙い取代時間分継続する。これにより、ウェーハ３０の表裏面は狙い取代エッチングされる。エッチング終了後、エッチング槽１２から取り出されたウェーハ３０は、図示しない洗浄槽に素早く移され、洗浄される。
【００５０】
なお、本実施の形態によれば、従来のエッチング装置を改造することなく、本願発明を容易に適用することができる。すなわち、従来のエッチング装置において、ウェーハ用の支持溝２４にセルプレート２６とウェーハ３０とを交互に装着することにより、本願発明を容易に適用することができる。
【００５１】
［実施の形態２］
次に、本願発明の第２の実施の形態について、図５〜図７を用いて説明する。なお、本実施の形態は以下に説明するように、第１の実施の形態において、セルプレートを固定するための支柱１２０を備えることを特徴とし、他の構成については同様であるため、同様部分については第１の実施の形態の符号を援用して具体的な説明を省略し、相違点である支柱１２０およびセルプレート１２６についてのみ説明する。
【００５２】
図５は本実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図、図６（ａ）は本願発明の第２の実施の形態における左支持アーム１６０および左ブラケット１６２の縦断面図、図６（ｂ）は右支持アーム１７０および右ブラケット１７２の縦断面図である。図７（ａ）はバレルの縦断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ´断面図である。
【００５３】
図５〜図７に示すように、本実施の形態のエッチング装置は、左ブラケット１６２、右ブラケット１７２にロッド１６と平行に４本の支柱１２０が固定されている。図７（ａ）に示すように、支柱１２０は上下に所定の間隔をおいて２本ずつ配置されている。図７（ｂ）に示すように、支柱１２０にはセルプレート１２６を固定するためのセルプレート支持溝１２２が設けられている。
【００５４】
図５に示すように、セルプレート支持溝１２２はそれぞれの支柱１２０に３８ｍｍピッチで１４条設けられ、溝の幅は１．５ｍｍである。ウェーハ支持溝２４が１６条であるのに対し、セルプレート支持溝１２２を１４条としているのは以下の理由による。
【００５５】
すなわち、図５に示すように、バレル１８の両端部に存在するウェーハ３０は、バレル１８の外側に向いた面において左ブラケット１６２、右ブラケット１７２に面しており、他のウェーハ３０と向かい合っていない。従って、他のウェーハ３０と向かい合っていない面にはセルプレート１２６を配置する必要がない。そのため、セルプレート支持溝１２２はウェーハ支持溝２４よりも内側に配置される。また、バレル１８の中央部においては各ウェーハ支持溝２４の間の距離が離れている。従って、各ウェーハ３０の間の距離が離れているため、エッチング加工中のウェーハ３０の相互作用が小さく、セルプレート１２６を配置する必要性が薄い。そのため、バレル１８の中央部にはセルプレート支持溝１２２を設けていない。
【００５６】
セルプレート支持溝１２２はウェーハ支持溝２４と半ピッチずれて設けられている。そのため、セルプレート支持溝１２２は、支柱１２０の長手方向に向かってウェーハ支持溝２４とセルプレート支持溝１２２とが交互に出現するように配置されている。
【００５７】
セルプレート１２６は薄い略円板形状であり、厚さを１．５ｍｍ、直径を１９６ｍｍとしている。また、図７（ａ）に示すように、セルプレート１２６はその外周に突起状の４つのストッパ１２８を有している。ストッパ１２８はその先端部をＣ字型としており、このＣ字の内周部を図７（ｂ）に示すようにセルプレート支持溝１２２に嵌合させ、１４枚のセルプレート１２６を支柱１２０に固定している。
【００５８】
なお、本実施の形態では、ロッド１６へのセルプレート１２６の接触を避けるために、セルプレート１２６の直径をウェーハ３０の直径の２００ｍｍよりも小さく、１９６ｍｍにした。しかし、セルプレート１２６の直径はこれに限るものではなく、ウェーハ３０の直径と同一、或いはウェーハ３０の直径よりも大きくしても良いが、ロッド１６との接触を避けるための窪みを設ける必要がある。
【００５９】
但し、後述の実施データを考慮すると、ウェーハ３０の直径とほぼ同程度とすることが望ましい。なお、セルプレート１２６をウェーハ３０と同程度またはそれ以下の大きさとすることにより、ピンセットでウェーハ３０を装着する際にセルプレート１２６が邪魔にならず、かつ、ウェーハ３０を覆うことができるという利点がある。
【００６０】
また、セルプレート１２６の厚さも１．５ｍｍに限るものではなく、これより厚くても薄くても本願発明の効果を奏することができる。したがって、スペースの節約の要請からできる限り薄い方が好ましい。しかし、強度を確保する必要性から、０．７ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好適である。
【００６１】
次に、上記のように構成されたエッチング装置の動作について、図５〜図７を用いて説明する。まず、第１の実施の形態と同様にエッチング槽１２に、エッチング液を所定量充填する。
【００６２】
次に、作業者が１枚ずつピンセットによりウェーハ３０をウェーハ支持溝２４に嵌合させ、図５に示すようにウェーハ３０をエッチング装置に装着する。これにより、ウェーハ３０は３８ｍｍピッチで１６枚並列に並べられた状態になる。その後、第１の実施の形態と同様にウェーハ３０を１０〜５０ｒｐｍの速度で回転させ、任意秒ごとに回転方向を正転・逆転させる。
【００６３】
また、ポンプを駆動しエッチング液を循環させ、この状態でウェーハ３０のエッチングを狙い取代時間分継続する。これにより、ウェーハ３０の表裏面は狙い取代分エッチングされる。エッチング終了後、エッチング槽１２から取り出されたウェーハ３０は、図示しない洗浄槽に素早く移され、洗浄される。
【００６４】
なお、第１の実施の形態では支持溝２４にセルプレート２６を固定したが、このように構成すると、支持溝２４の半分はセルプレート２６の支持のために用いられることになる。一方、本実施の形態のように、別途支柱１２０にセルプレート支持溝１２２を設けてセルプレート１２６を固定することにより、生産性を向上させることができる。すなわち、ウェーハ支持溝２４の総てをウェーハ支持のために用いることができるため、第１の実施の形態に比し、２倍の枚数のウェーハを一度にエッチングすることができる。
【００６５】
第１の実施の形態に比し、本実施の形態ではウェーハとセルプレートとの距離が半分になるが、ウェーハ表裏面のエッチング精度は変わらなかった。したがって、本実施の形態によればエッチング精度を良好に維持しつつ生産性を２倍に向上させることができる。
【００６６】
なお、第１及び第２の実施の形態では全ウェーハを同期して回転させる場合について説明したが、隣り合うウェーハを逆方向に回転させるように構成しても良い。また、各実施の形態ではセルプレートを固定する構成としたが、セルプレートをウェーハと逆方向に回転させる構成としても良い。
【００６７】
第１及び第２の実施の形態ではセルプレートの形状を略円板形状としたがセルプレートの形状はこれに限るものではない。例えば、図８（ａ）に示す中央に大きな穴のあいたセルプレート２２６でも良く、図８（ｂ）に示す短冊形状の薄い板を複数並べたセルプレート３２６であっても良い。このように、エッチング液の流れに影響を与える有体物であれば、どのような形状であってもセルプレートを構成することができる。したがって、通常「プレート」とは板を意味するが、本願発明でセルプレートという場合は板状のもののみならず、エッチング液の流れに影響を与えるあらゆる有体物を含む。
【００６８】
更に、本実施の形態では混酸系エッチング液を使用する場合について説明したが、本願発明はアルカリ系エッチング液を使用する場合についても適用することができる。なお、アルカリ系エッチング液は、一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコールと水を混合したエッチング液を使用することができる。
【００６９】
各実施の形態では半導体ウェーハのエッチングを例に説明したが、本願発明は金属その他のウェーハや薄板状体のエッチングにも適用できることは勿論である。
【００７０】
このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ウェーハの回転方法やセルプレートの形状、エッチング液の種類などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００７１】
［実施データ］
次に、本願発明のセルプレートを用いてウェーハをエッチングする場合について、セルプレートの大きさを水準にして、以下に具体的に説明する。
【００７２】
図９（ａ）〜（ｃ）は、ウェーハに対してセルプレートが大きい場合、小さい場合、同程度の場合に分けて、エッチング後のウェーハのＳＦＱＲを求め平均化し可視化したものである。
【００７３】
図９（ａ）は、ウェーハの表面積に対して３５％大きい表面積を有するセルプレートを装着してエッチングを行った後のウェーハのサブ平坦度（ＳＦＱＲ）を示した図である。ここでＳＦＱＲとは、ウェーハ平坦度の指標の一つである。具体的には、エッチングされたウェーハから所定寸法（２５ｍｍ角）の４角形（Ｓｉｔｅ）を複数サンプリングし、各サンプルについて所望のウェーハ厚との差を求め、各サンプルの値の平均値を算出することにより求められる。図９（ａ）上部は、２５ｍｍ角の４角形に分割した各ＳｉｔｅのＳＦＱＲを示した図である。図９（ａ）下部は、これを可視化したものである。
【００７４】
同様に、図９（ｂ）は、ウェーハの表面積に対して３０％小さい表面積を有するセルプレートを装着してエッチングを行った後のウェーハのＳＦＱＲを示した図であり、図９（ｃ）は、ウェーハと同程度の大きさのセルプレートを装着してエッチングを行った後のウェーハのＳＦＱＲを示した図である。
【００７５】
図９（ａ）〜（ｃ）下部に示した可視化された３次元グラフから分かるように、図９（ｃ）に示す、ウェーハと同程度の大きさのセルプレートを装着してエッチングを行ったウェーハのＳＦＱＲが最も良好である。この実施データから、セルプレートの大きさはウェーハと同程度であることが望ましいことが分かる。特に、セルプレートの表面積の大きさはウェーハの表面積の大きさに対し９５％〜１０５％程度であることが望ましい。ここでセルプレートの表面積の大きさとは、ウェーハと隣り合うセルプレートのウェーハ上に投影される投影面積を意味する。すなわち、図７（ａ）のように二点鎖線で示すウェーハ３０とセルプレート１２６の重複部分の面積が９５％〜１０５％であることが望ましい。
【００７６】
一方、従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合と、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合との比較について、図１０および図１１を用いて以下に説明する。
【００７７】
図１０は、従来のエッチング装置を用いて２５枚のウェーハに対してエッチングを行い、エッチングされた２５枚のウェーハからサンプリングされたデータについて示した図である。
【００７８】
図１０（ａ）は、２５枚のウェーハをサンプリングし、あるウェーハ中の最大ＳＦＱＲ値を横軸に、その最大ＳＦＱＲ値をもつウェーハの枚数を縦軸にとったグラフである。
【００７９】
図１０（ｂ）は、２５枚のウェーハから合計１３００ＳｉｔｅのＳＦＱＲ値をサンプリングし、そのＳＦＱＲ値を横軸に、そのＳＦＱＲ値をもつＳｉｔｅの数を縦軸にとったグラフである。
【００８０】
図１０（ｃ）は、２５枚のウェーハをサンプリングし、Ｓｉｔｅの位置ごとのＳＦＱＲ値の平均値を示した図である。
【００８１】
図１０（ｄ）は、閾値を５μｍとし、ＳＦＱＲが５μｍ以上の欠陥Ｓｉｔｅの割合をＳｉｔｅの位置ごとに示した図である。
【００８２】
一方、図１１は、本願発明を適用したエッチング装置を用いて２０枚のウェーハに対してエッチングを行い、エッチングされた２０枚のウェーハからサンプリングされたデータについて示した図である。なお、図１１（ａ）〜（ｄ）の各グラフおよび図は、これに対応する図１０（ａ）〜（ｄ）と同様の内容を示した図である。
【００８３】
図１０（ａ）に示すように、従来のエッチング装置によりエッチングした２５枚のウェーハの最大ＳＦＱＲ値の平均値は０．３９２である。一方、図１１（ａ）に示すように、本願発明を適用したエッチング装置によりエッチングした２０枚のウェーハの最大ＳＦＱＲ値の平均値は０．２５６である。本願発明を適用したエッチング装置を用いることにより、従来のエッチング装置を用いた場合に比し、最大ＳＦＱＲ値の平均値は３０％以上改善した。
【００８４】
また、図１０（ｂ）に示すように、従来のエッチング装置によりエッチングした２５枚のウェーハからサンプリングした１３００ＳｉｔｅのＳＦＱＲ値の平均値は０．２０５である。一方、図１１（ｂ）に示すように、本願発明を適用したエッチング装置によりエッチングした２０枚のウェーハからサンプリングした１３００ＳｉｔｅのＳＦＱＲ値の平均値は０．１３０である。本願発明を適用したエッチング装置を用いることにより、従来のエッチング装置を用いた場合に比し、平均ＳＦＱＲ値は３５％以上改善した。
【００８５】
更に、図１０（ｄ）に示すように、従来のエッチング装置によりエッチングしたウェーハには、ＳＦＱＲが０．５μｍ以上の欠陥Ｓｉｔｅが、ウェーハの外周付近でいくつか発生している。これに対し、図１１（ｄ）に示すように、本願発明を適用したエッチング装置によりエッチングしたウェーハには、ＳＦＱＲが５μｍ以上の欠陥Ｓｉｔｅは全く発生しなかった。
【００８６】
このように、図１０および図１１に示す実施データを検討すると、本願発明を適用したエッチング装置を用いることにより、従来のエッチング装置を用いた場合に比し、エッチング後ウェーハの平坦度が大きく改善し、特に、ウェーハ中心付近においてその効果が顕著であることがわかる。
【００８７】
【発明の効果】
本願発明のエッチング装置によれば、エッチングされたウェーハ表裏面の平坦度を向上させることができる。特に、ウェーハ中心付近の表裏面の平坦度を向上させることができる。
【００８８】
また、本願発明によれば、セルプレートをウェーハ装着位置に装着することのみによって、従来のエッチング装置にも容易に本願発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態のエッチング装置を側面から見た縦断面図である。
【図３】図３（ａ）は第１の実施の形態における左支持アーム６０および左ブラケット６２の縦断面図、図３（ｂ）は右支持アーム７０および右ブラケット７２の縦断面図である。
【図４】図４（ａ）は第１の実施の形態におけるバレルの縦断面図、図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図である。
【図５】第２の実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【図６】図６（ａ）は第２の実施の形態における左支持アーム１６０および左ブラケット１６２の縦断面図、図６（ｂ）は右支持アーム１７０および右ブラケット１７２の縦断面図である。
【図７】図７（ａ）は第２の実施の形態におけるバレルの縦断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ―Ｂ´断面図である。
【図８】本発明に用いることができるセルプレートの変形例である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は、ウェーハに対してセルプレートが大きい場合、小さい場合、同程度の場合に分けて、エッチング後のウェーハのＳＦＱＲを求め、平均化し可視化したものである。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、従来のエッチング装置を用いて２５枚のウェーハに対してエッチングを行い、エッチングされた２５枚のウェーハからサンプリングされたデータについて示した図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は、本願発明を適用したエッチング装置を用いて２０枚のウェーハに対してエッチングを行い、エッチングされた２０枚のウェーハからサンプリングされたデータについて示した図である。
【図１２】従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング １０ａ…側板 １０ｂ…側板
１２…エッチング槽 １２ａ…側板 １２ｂ…側板
１４…貯蓄槽
１６…ロッド
１８…バレル
２０…ポンプ
２２…支持台
２４…支持溝
２６…セルプレート
２８…突起部
３０…ウェーハ
３２…ギヤ
３４ａ…ギヤ ３４ｂ…ギヤ ３４ｃ…ギヤ
３４ｄ…ギヤ ３４ｅ…ギヤ ３４ｆ…ギヤ
３５…ギヤ ３５ａ…小ギヤ ３５ｂ…大ギヤ
３６…駆動ギヤ
３８…駆動モータ
４０…駆動軸
４２…フィルタ
４４…配管パイプ
４６…排出パイプ
４８…排出バルブ
５０…供給パイプ
５２…供給バルブ
６０…左支持アーム
６２…左ブラケット
６４ａ…蓋板 ６４ｂ…底板
６６…エアパイプ
７０…右支持アーム
７２…右ブラケット
８０…ＢＯＸ
８２…支持梁
１２０…支柱
１２２…セルプレート支持溝
１２４…ウェーハ支持溝
１２６…セルプレート
１２８…ストッパ
１６０…左支持アーム
１６２…左ブラケット
１７０…右支持アーム
１７２…右ブラケット
２２６…セルプレート
３２６…セルプレート。

Claims (13)

  1. エッチング液に浸した２枚以上の円板状の部材を、互いに板面を対向させた状態に保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、
    前記各部材の間に略円板形状の非回転部材を配置したことを特徴とするエッチング方法。
  2. エッチング液に浸した２枚以上の円板状の部材を、互いに板面を対向させた状態に保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、前記各部材の間に非回転部材を配置し、
    前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し９５％〜１０５％であることを特徴とするエッチング方法。
  3. エッチング液に浸した２枚以上の円板状の部材を、互いに板面を対向させた状態に保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、前記各部材の間に、
    中央に穴のあいた略円板形状の非回転部材、または、上下方向に長い複数本の短冊形状の薄い板を所定の間隔をあけて複数並べて配置した板状の非回転部材、を配置したことを特徴とするエッチング方法。
  4. 被エッチング体である前記円板状の部材は半導体ウェーハであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のエッチング方法。
  5. エッチング液を充填するエッチング槽と、
    複数の円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能に保持するために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッドと、
    を有するエッチング装置において、
    前記複数本のロッドが保持する前記各部材の間の位置に、非回転部材を配置したことを特徴とするエッチング装置。
  6. 前記ロッドと平行に固定された支柱を更に有し、前記支柱に前記非回転部材を固定することを特徴とする請求項５に記載のエッチング装置。
  7. 前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする請求項５または６に記載のエッチング装置。
  8. 前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し９５％〜１０５％であることを特徴とする請求項５〜７の何れか一つに記載のエッチング装置。
  9. エッチング液を充填するエッチング槽と、
    複数の円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能に保持するために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッドと、
    を有するエッチング装置において、
    前記複数本のロッドが保持する前記各部材の間の位置に非回転部材を配置し、
    前記非回転部材は外周に該非回転部材の回転を阻止するための突起部を備えていることを特徴とするエッチング装置。
  10. 前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする請求項９に記載のエッチング装置。
  11. 前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し９５％〜１０５％であることを特徴とする請求項９または１０に記載のエッチング装置。
  12. 前記非回転部材はポリプロピレンまたは塩化ビニルよりなることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１つに記載のエッチング装置。
  13. エッチング液に浸した２枚以上のウェーハを、互いに板面を対向させた状態に保持し、前記ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含む半導体ウェーハ製造方法において、
    各隣接する前記ウェーハ間におけるエッチング液の液流に変化を与える略円板形状の非回転部材を配置したことを特徴とする半導体ウェーハ製造方法。
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