JP5043943B2 - 基板の片面をエッチングする方法 - Google Patents

Description

本発明は、エッチング技術に関し、特に片面エッチングの方法及び装置に関する。

ウェーハの両面を同時にエッチングするエッチング装置が広く利用されている。かかるエッチング装置の１つは、ドイツのＲｅｎａ Ｓｏｎｄｅｒｍａｓｃｈｉｎｅｎ ＧｍｂＨによって提供されている。Ｒｅｎａ社は、ローラーを伴った水平シャフトを使用し、ケミカル槽を通ってウェーハを搬送することによってウェーハを処理する水平エッチングツールを提供している。ウェーハは、バス（槽）を通り、水平に順次複数のレーンにて上面及び下面上にローラーが接するように搬送される。

現行のエッチング装置は、ウェーハの片面をエッチングすることに焦点をあてた片面エッチングを提供することを提言していたが、片面のみがエッチングされることを確実にするものではなかった。多くの場合、ウェーハは平面ではなく、ウェーハのこの表面特性は、かかる片面エッチングを妨げるものであり、及び／又は、エッチング装置の設計者は、背面の一部を露出させることなく、又は前面の一部を覆うことなく、エッジに沿って正確にウェーハを密封する方法がわからなかったため、あるいは、ウェーハの形状が変化したとき、片面のみを事実上確実にエッチングする方法がわからなかったため、処理手順は、ウェーハの片面（例えば、前面）のみがエッチングされることを確実にするようには実装されていなかった。最も伝えられるところの片面エッチング装置は、背面エッチングを防ぐというよりは、液体相とガス相との間のエッチング率の相違を最小化することに何らかの形で依存するものである。

例えば、Ｒｅｎａ社は、ウェーハの片面エッチングを試みるバージョンの自社エッチング装置を提供するが、片面のみがエッチングされることを確実にするものではない。このエッチング装置は、ウェーハを液体の上部表面に位置付けるために改良されている。ポンプの流れは表面乱流を軽減するよう調整されている。このバージョンにおいては、エッチング装置の浸水タンク部は、例えば非噴霧アセンブリ（no spray assemblies）といった、槽（bath）以外の液体源を持たないものである。ここでは、ウェーハの上部に接触するローラーはない。この場所のウェーハによって、メニスカス（meniscus）がウェーハのエッジ周囲に形成され、ウェーハのより低い表面が化学液に接触する。ドイツのＳｃｈｍｉｄｔ−ｓｏｌａｒ社もＲｅｎａ社のものと同様に、表面張力に基づいて基盤の片面エッチングを試みるエッチング装置を提供している。

従来の他のエッチング装置は、表面張力に本質的に依存してウェーハの片面エッチングを行うというよりは、ウェーハのスピニング（spinning）に依存するものである。これらのエッチング装置は、ウェーハが同心状に配置された単一のウェーハチャンクを使用しており、このウェーハチャンクは真空又はエッジピンによって保持され、露出面上に化学物質が分配されている間、高い回転率でスピンする。このエッチング装置は、ウェーハの表面から化学物質を分離し、このチャンクと接触しているウェーハの側面に接触するのを防止する。これらのエッチング装置のいくつかは、Ｏ−リングでウェーハの背面を密封して化学物質がウェーハの背面に接触するのを防止するものである。これらのエッチング装置のいくつかは、ウェーハの背面とＯ−リング直径によって生成されたスピンチャンクとの間の空間を不活性ガスで一掃する。他のものは、ウェーハの背面を水で噴霧し、背面のエッチングを防止するものである。

従来の他のエッチング装置は、ウェーハをスピンさせるというよりは、ウェーハを静的に位置づけると同時に、化学蒸気（例えば、加熱されたもの）にウェーハを露出させるというものである。特に、このエッチング装置は、ウェーハの底部表面が封入された化学蒸気源に露出され、ウェーハの上部表面が表出されるように、化学物質上にウェーハを配置することを要求する。

ロードアイランド州のＥｎｖｉｒｏＥｔｃｈ（登録商標）社は、蒸気エッチングをも使用するエッチング装置を提供する。ＥｎｖｉｒｏＥｔｃｈ社のエッチング装置は、蒸気エッチングを使用して、蒸気エッチングもしくは蒸気エッチングの凝縮が基板の底部表面に接触することを防止する何れの機構を実装することなしに平面基板の上部表面をエッチングするものである。

従来のいくつかのエッチング装置は、Ｏ−リングといった機械的な密封材に対して配置されたウェーハをエッチングする。典型的には治具が使用される。真空及び機械的クランプを含む種々のクランプによる治具上の密封材に対し、ウェーハは保持される。この治具は、ウェーハとともに化学物質を通して露出及び／又は処理される。

片面エッチングのための方法及び装置が開示される。ウェーハの片面エッチング方法は、ウェーハの背面を穿孔ベルトに対して配置し、ウェーハの前面をエッチング剤に露出し、エッチング剤に露出するベルト側と、ウェーハの背面と反対側のベルト側との間で圧力差を生成し、圧力差はベルトの第１の孔部を通ってウェーハの前面には蒸着されないエッチング剤を抽出し、ウェーハの背面をエッチング剤から保護し、エッチング剤は、蒸気エッチング剤を含み、エッチング中は、ウェーハが真空チャンバによって生成された真空によってのみ穿孔ベルトに対して保持され、エッチングの前後は、ウェーハが複数のローラによってのみ穿孔ベルトに支持される。片面エッチングのための装置は、真空室と、真空室に対して配置された穿孔ベルトと、真空室に関し穿孔ベルト反対側に配置されたエッチング室とを含む。このエッチング装置は、エッチング剤が放出される開口部を備える。真空室は、エッチング剤からウェーハの背面を保護する圧力差を生成するように構成されている。使用において、ウェーハの背面は、穿孔ベルトに対して配置される。ウェーハの前面は、放出されたエッチング剤に露出される。圧力差は、ウェーハの背面をベルトに固定し、及び／又はベルトの孔部を通して、ウェーハの前面に蒸着しないようにエッチング剤を抽出する。これにより、ウェーハの前面はエッチングされるが、ウェーハの平面はエッチングされない。

後述する詳細な説明においては、本発明の完全な理解を与えるために、多くの具体的詳細が記載される。しかしながら、これら具体的詳細のすべてが本発明の実施に使用される必要のないことは、当業者にとって明らかである。他の状況においては、本発明を不必要に不明瞭なものとしないために、よく知られた構造、材料、又はプロセスについては割愛若しくは簡潔に述べるに留めることとした。

本発明にかかるエッチング装置の一実施形態を示すブロック構成図である。 図１のエッチング装置を使用してウェーハにエッチングする一実施方法を説明するフローチャートである。 図２Ａに示された実施形態の例示的詳細を説明するフローチャートである。 エッチング装置の代替的な実施形態を示すブロック構成図である。 エッチング装置の他の代替的な実施形態を示すブロック構成図である。 図１のエッチング装置において使用される穿孔ベルトの多様な実施形態を示すブロック構成図である。 図１のエッチング装置において使用される穿孔ベルトの多様な実施形態を示すブロック構成図である。 図１のエッチング装置において使用される穿孔ベルトの多様な実施形態を示すブロック構成図である。

以下、本発明にかかる片面エッチング方法及び装置を実施するための形態について詳述する。

図１に、本発明の一実施形態にかかるエッチング装置１００を示す。エッチング装置１００は、真空室１１０と、穿孔ベルト１２０と、エッチング室１３０とを含む。真空室１１０は、ハウジング１１２と、真空プレナム１１４（複数の室を備えるものであっても良い）と、選択的な（optional）ヒーター１１６とを含む。図１においては、穿孔表面１１８も真空室１１０に含まれる。

穿孔ベルト１２０は、ときに「ベルトの内部表面」と呼ばれる表面１２２と、ときに「ベルトの外部表面」と呼ばれる表面１２４とを含む。表面１２２（ベルトの内部表面）は、例えば、穿孔表面１１８に対してスライドさせることによって、真空室１１０と直接接触するようになっている。表面１２４（ベルトの外部表面）は、真空室１１０と直接には接触しないようになっている。使用において、ベルトの外部表面はウェーハと直接接触する。

エッチング室１３０は、開口部１３２と、１又は複数のトレー１３４とを含む。開口部１３２は、そこをエッチング剤が通って放出されるのに適当な大きさを有している。トレー１３４の各々は、エッチング剤を保持するような大きさ及び構成をとっている。図１のエッチング剤においては、１又は複数のトレー１３４は、化学エッチング剤を蒸気状態にまで加熱し、例えば蒸気エッチング剤１３６になる。エッチング剤の加熱は、部分的圧力（より大容量への）と蒸気の反応性との両方を増大させ、これによってより迅速なエッチングが可能になる。いくつかのエッチング化学物質は、室内の温度で十分な蒸気圧力を有しているので、蒸気エッチング（例えば、フッ化水素酸蒸気エッチング）を起こすための加熱は、選択的なものとなっている。エッチング剤の化学属性は、エッチング対象のウェーハに依存する。

図１において、エッチング装置１００は、ローラー１５０と、ベルト締付システム１６０と、ウェーハ洗浄サブシステム１７０と、ベルト洗浄サブシステム１８０とを含む。ベルト締付システム１６０は、ベルト１２０を張り詰めた状態で保持するのに十分な距離で互いに分離されているベルトローラー１６２を含む。図１において、ベルト締付システムはベルト１２０を張り詰めた状態で保持するが、真空室１１０のハウジング１１２に対してスライド可能になっている。ベルト締付システム１６０は、ベルト１２０がドロップすることを防止し、他の点では、ベルト１２０と真空室１１０との間に存在するいかなる間隙をも減少させる。

ウェーハ洗浄システム１７０は、リンスとドライタンク１７２とを含み、ディスペンサ１７４とエアーナイフ１７６とを含む。使用において、リンスのディスペンサ１７４及びドライタンク１７２は、ウェーハからエッチング剤（フッ化水素（ＨＦ）酸、緩衝酸化エッチング剤（ＢＯＥ）、あるいは水酸化カリウム（ＫＯＨ））を除去する物質（例えば、純水（ＤＩ）。不図示）を分配する。エアーナイフ１７６は、リンスされたウェーハ上に空気を吹き付け、ウェーハの乾燥を補助する。

ベルト洗浄サブシステム１８０は、エッチング剤への各潜在的な露出のあとにベルト１２０を洗浄するための構成を含む。図１において、ベルト洗浄サブシステム１８０は、リンス及びドライタンク１７２を介してベルト１２０からエッチング剤がリンスされた後、ベルト１２０を加熱するためのヒーター１８２を含む。

図１において、ウェーハがエッチング装置１００を使用してどのようにエッチングされるかを示すためのウェーハ１４０も図示されている。エッチングウェーハ１４０は前面１４２及び背面１４４を含む。前面１４２はエッチングされる面である。背面１４４はエッチングから保護される面である。

使用において、ウェーハ１４０は、ローラー１５０を使用してエッチング装置１００の中へ搬送される。ローラー１５０とベルト１２０との距離１４６は、ローラー１５０とベルト１２０との間をウェーハ１４０が通過可能な程度にとられている。例えば、ウェーハ１４０が、１００ミクロンの厚さを有するソーラーセル・ウェーハであるとき、距離１４６は、ウェーハ１４０がローラー１５０とベルト１２０との間を通過可能な略同程度の値（つまり、略１００ミクロン）である。ある構成においては、略１００〜２５０ミクロンの厚みを有するウェーハ１４０がローラー１５０とベルト１２０との間を通過可能なように、距離１４６は略１００〜２５０ミクロンの範囲をとる。代替的に、他のタイプのウェーハ（例えば、半導体産業において使用されるシリコンウェーハ）、及び１００ミクロン未満（例えば、略５０〜８０ミクロン）の厚さや２５０ミクロン以上の厚さを有するウェーハが用いられることもある。従って、他の実施形態においては、距離１４６は、例えばエッチング装置が略５０〜２５０ミクロンの範囲の厚さを有するウェーハをサポート可能なように、略５０〜２５０ミクロンの範囲をとる。エッチング装置の性能は、一般にウェーハの厚みが減少すると向上するが、その理由は、ここで述べられたように、ウェーハの厚みが減少するとウェーハに対して与えられる真空密封材及びサポートが改善されるからである。

一実施形態において、ローラーとベルトとの距離は、一般に、ウェーハの入口近く（ウェーハがエッチング装置に入るところ）では短く（例えば、エッチングされているウェーハの厚みと同等）、区画１１９においてはより長く（例えば、ウェーハの厚みよりも有意に大きく）なる。かかる実施形態においては、ウェーハは入口ではベルトに近くなり、真空室がベルトに直接接するまで、真空室がベルトに向かってウェーハを引き上げることを可能にし、真空室がウェーハをベルトに対して保持できるようになる。一実施形態として後述するように、エッチング後、ウェーハは区画１１９でベルトによってではなくローラーのみによって支持される。区画１１９におけるベルトとローラーとの間の距離をウェーハの厚みよりもかなり大きくすることは、この区画におけるベルトとウェーハとの間に空間を与える。ここで更に詳細に説明されるように、ウェーハ洗浄サブシステム１７０はこの空間を使用してベルトを洗浄できるようになる。

距離１４６は、変更して異なるウェーハに適応させることができる。例えば、エッチング装置１００は、あるウェーハのバッチ（batch）に対しては距離１４６を略１００ミクロンとするよう構成し、別のウェーハのバッチに対しては距離１４６を略２５０ミクロンとするように再構成することができる。この変更は、自動的又は手動により実現される。

ウェーハ１４０がローラー１５０を介してエッチング装置１００の中に搬送されると、穿孔ベルト１２０は矢印１２６の方向に移動する。ベルト１２０を張り詰めた状態で保持するベルトローラー１６２は、使用において回転し、矢印１２６によって示される方向へベルト１２０を移動させる。図１において、ベルトローラー１６２が回転すると、真空室１１０に対して少なくとも部分的に配置されているベルト１２０は、真空室１１０に対して（例えば、穿孔表面１１８に対して）スライドする。ウェーハ１４０の背面は、ベルト１２０の外部表面と接触し、ベルト１２０に対して配置される。

真空室１１０の真空プレナム１１４は、真空室１１０内に負の（negative）圧力領域を生成し、ベルト１２０の両側間で（つまりベルトの内部表面と外部表面との間で）圧力差を生成する。したがって、図１において、圧力差を生成することは、ウェーハ１４０と直接には接触しないベルト１２０の片側（この場合、内側表面側）に、真空室１１０を供給することを含むものである。ある構成において、この圧力差は、ベルト１２０に対して配置されるその背面を有するウェーハ１４０を、ベルト１２０に固定するために使用される。

ある構成において、この圧力差は、ベルトに対してウェーハ１４０を固定するための主要な機構となる。例えば、図１においては、真空室１１０はベルト１２０の部分よりも上に位置し、エッチング室１３０はベルト１２０の部分よりも下に位置するよう配置されている。真空室１１０の穿孔表面１１８は、穿孔底部表面となっている。重力が、ウェーハ１４０をエッチング室１３０へ向かって下方に引っ張る。この構成において、圧力差は、ウェーハ１４０をベルト１２０に固定するための主要な機構となり、同時にウェーハ１４０はエッチング剤に露出される。ウェーハ１４０の背面は、ベルト１２０に対して配置され、ベルト１２０の孔部の少なくとも１つをカバーする。圧力差は、この孔部を介し、ウェーハ１４０をベルト１２０に対して吸引装置のように持ち上げる。この圧力差によって生み出される力は、ウェーハ１４０の重力に対抗するのに十分な大きさである。生成された圧力差は、エッチングされるウェーハ１４０によって可変であり、薄い（軽い）ウェーハをエッチングするときは小さく、厚い（重い）ウェーハをエッチングするときは大きくなる。ウェーハ１４０は、ベルト１２０の安定した支えに対して完全に支持される。

図１において、ウェーハ１４０がベルト１２０を介してエッチング装置１００を通って搬送されると、ウェーハ１４０はエッチング室１３０の開口部１３２を通過する。図１において、化学エッチング剤は、蒸気状態で（例えば、蒸気エッチング剤１３６として）放出される。例えば、化学エッチング剤は、エッチングトレイ１３４において蒸気状態にまで加熱されて放出される。あるいは、この化学エッチング剤は、周囲の温度（例えば、室温もしくはエッチング室１３０内の温度）で十分な蒸気圧を有し、加熱は選択的なものとなっている。蒸気エッチング剤１３６は、開口部１３２を通ってエッチング室１３０から放出される。ウェーハ１４０が開口部１３２を通過すると、ウェーハ１４０の前面１４２がエッチング剤に露出される。この露出は、ときとしてウェーハ上の蒸着エッチングと呼ばれる。図１において、エッチング室１３０はウェーハ１４０の下にあるので、蒸気エッチング剤１３６は開口部１３２を通って自然に上がり、ウェーハ１４０が通過する際にウェーハ１４０の前面１４２を蒸着する。

図１において、真空室１１０によって生成される圧力差によって、ウェーハ１４０によって覆われないベルト１２０の１又は複数の孔部を通って蒸気エッチング剤１３６が抽出される。抽出されたエッチング剤は、ウェーハの前面をエッチングするのに使用されないエッチング剤であり、例えば、ウェーハの前面には蒸着しないものである（ときに不要エッチング剤と呼ばれる）。真空室１１０によって生成される圧力差を使用して不要エッチング剤を抽出することによって、ウェーハ１４０の背面はエッチング剤には露出されない。圧力差は、ウェーハ１４０の背面１４４から真空室１１０へと不要エッチング剤を抜き出し、ウェーハ１４０の背面１４４にエッチングする蒸気エッチング剤の能力を排除する。真空室１１０は、真空プレナム１１４に結合された排気（不図示）によってエッチング剤を適正に排出する。

図１において、蒸気エッチング剤濃縮がウェーハ１４０の背面１４４に潜在的に接触することを防止するために、真空室１１０は加熱される。真空室１１０を加熱することは、蒸気エッチング剤１３６が真空室１１０上で凝縮すること（例えば、ハウジング１１２の内部で凝縮すること）を防止し、孔部を通って落ちて戻り、これによって、蒸気エッチング剤１３６がウェーハ１４０の背面１４４に潜在的に接触することを防止するものである。図１において、真空室１１０は、真空室１１０上の蒸気エッチング１３６の凝縮を減少させる温度にまで真空室１１０の表面を加熱するためのヒーター１１６を含む。この温度は、いくつかの要因に依存するが、使用されるエッチング剤（タイプ及び濃度）、真空圧、排気ガス流量、及びエッチング剤がどれくらいの速さで室へ入り込んでいるか（これは、例えば、真空室の孔部の大きさに依存しうる）といった要因を含む。一実施形態においては、ガスストリーム（例えば、空気ないし窒素）が真空室に注入されてエッチング剤の部分圧力を減少させ、真空圧とガス流量との所望の組み合わせを実現する。従って、真空室の「真空」は静的な真空ではない。真空室における圧力は、例えば、排気フローを制御すること、複数の室を使用すること、真空室内にガスを注入すること、エッチング剤の部分的な圧力を制御すること、あるいは真空室を加熱することによって制御可能である。

例示的な実施形態において、蒸気エッチング剤に露出された真空室１１０のいずれの表面も、その表面近く及び表面に接しているエッチング剤が確実にガス／蒸気状態で存在しうるほどに十分に高い温度である。この温度は、真空室１１０上の蒸気エッチング剤１３６の凝縮を十分に減少ないし効果的に排除する温度である。ベルト、ウェーハ、及び／又はエッチング室への温度伝達によって熱損失が生じるので、真空室１１０の至る所を一様にこの温度にすることは設計依存事項である。また、この温度（エッチング剤に露出される真空室のあらゆる表面が、ガスとして存在する／蒸気のエッチング剤にのみ露出されることを確実にする温度）を達成することは、真空室における穿孔表面の材料及び厚さと、真空室内の設置ヒーターに含まれる物理的制約とに依存する。穿孔表面は一般にエッチング剤に対して最も露出するので、穿孔表面でこの温度を達成すること（例えば、真空室１１０の穿孔表面１１８をこの目標温度に達成させること）は、一般に最も重要なことである。なお、この目標温度は、単一の絶対温度というわけではなく、考慮した中では表面に依存して異なるものであり、目標の温度範囲というべきものである。

真空室１１０と、特に、ベルトに接触する表面（例えば、底部表面１１８）を加熱することは、ベルトの加熱にも繋がる。ウェーハがベルトに接触する際、ウェーハの温度は上昇し、一般にはウェーハ表面のエッチング剤の反応が増大する。それゆえ、ベルトを直接過熱することによる、あるいは真空室を直接加熱することによる、直接的又は間接的なウェーハの加熱は、より迅速なエッチングを可能にする。従って、エッチングレートは、例えば真空室の温度、ベルトの温度、ウェーハの温度、及び／又はエッチング剤の温度の制御によって制御（反応性を制御すること）が可能である。

ある構成においては、凝縮がウェーハ１４０の背面１４４へ潜在的に接触することを予防するために、真空室１１０は十分大きな圧力差を生成するので、凝縮がベルト１２０の１又は複数の孔部を通って滴下し、ウェーハ１４０の背面１４４に接触することが予防される。かかる構成においては、圧力差による凝縮小滴上に加えられた上向きの力（及び、例えば摩擦などの他のあらゆる関連する力）が、小滴上の重力によって加えられた下向きの力を超える。従って、凝縮は、滴下しウェーハ１４０の背面１４４に潜在的に接触することから防がれる。

それゆえ、エッチング装置１００は、使用においてウェーハ１４０の前面１４２をエッチング剤に露出し、ウェーハ１４０の背面１４４をエッチング剤から保護する。エッチング中は、ウェーハ１４０の前面１４２は、侵食している何れの表面に対しても、あるいはかかる表面の反対側にも引っ張られない。ウェーハ１４０がエッチング装置１００を通っている間、穿孔ベルト１２０に対して配置されるウェーハ１４０の背面１４４は、侵食している何れの表面に対しても、あるいはかかる表面の反対側にも引っ張られない。

図１において、ウェーハ１４０はエッチング装置を通って進行すると、ウェーハ１４０は、真空室１１０の底部表面１１８の孔部が途絶えている区画１１９の中へと通過する。図１において、区画１１９では、ウェーハ１４０は、もはや真空室１１０により生成される圧力差によってベルト１２０に対し持ち上げられることはない。図１に示すように、この時点で、ウェーハ１４０の前面１４２はローラー１５０と接触する。ローラー１５０は、ウェーハ１４０を支持し、リンス及びドライタンク１７２を含むウェーハ洗浄サブシステム１７０を通ってウェーハ１４０を搬送する。ここでウェーハ１４０は洗浄される。ディスペンサ１７４は、洗浄溶液（例えば、純水（ＤＩ））を分配し、ウェーハ１４０からエッチング剤（及び、エッチングから生じたあらゆる不要な物質）を洗浄する。エアーナイフ１７６は、リンスされたウェーハ１４０上に空気を吹き付け、ウェーハ１４０を乾燥させる補助をする。ローラー１５０は、エッチング装置１００の末端を通ってウェーハ１４０を通過させ、ウェーハ１４０には更に処理される。

示された実施形態において、ベルトは、ウェーハ洗浄サブシステム上に伸びて動いており、これによってウェーハ洗浄システムはウェーハとベルトとを同時に洗浄可能となる。一実施形態において、ベルトはウェーハ洗浄サブシステム１７０上に伸びておらず、若しくは同システム上を動いていない。例えば、真空室ハウジング１１２及びベルトローラー１６２は、いずれもウェーハ洗浄サブシステム１７０上に伸びないような寸法及び配置を有している。かかる配置においては、ベルト１２０は、ウェーハ洗浄サブシステム上に伸びておらず、あるいは同システムを通って動いていない。

一実施形態において、ウェーハ洗浄サブシステムを通ってウェーハ１４０を通過させるために、ウェーハ洗浄サブシステム１７０は、上部及び下部ローラーを備えたローラーアセンブリを含んでいる。また、ウェーハ洗浄サブシステム１７０は水平クリーナーを含んでいる。

ウェーハ１４０がウェーハ洗浄サブシステム１７０を通過する際、ウェーハ１４０間のベルト１２０の外部側面１２４の一部は、洗浄液に露出される。従って、ベルト１２０の一部はまた、ウェーハ洗浄サブシステム１７０によって洗浄される。もし、ウェーハがウェーハ洗浄サブシステム１７０を通過する際、ウェーハとベルトとの間に空間が存在するようにエッチング装置が構成されるならば、ベルトはこの空間を介しても洗浄液によって洗浄される。それゆえ、一実施形態において、ウェーハ洗浄サブシステム１７０は、ベルト洗浄サブシステム１８０の一部と考えることができる。

ベルト洗浄サブシステム１８０は、各潜在的なエッチング剤への露出の後、ベルト１２０を洗浄するための構成を含む。図１において、ベルト洗浄サブシステム１８０は、リンス及びドライタンク１７２によってベルト１２０からエッチング剤がリンスされた後、ベルト１８２を加熱するヒーター１８２を含む。

上述したエッチング装置１００の利用は、図２Ａに示された操作に一致する。図２Ａに、本発明の一実施形態に従ったウェーハ１４０の片面をエッチングするための方法２００を示す。操作２１０において、ウェーハ（例えば、１４０）の背面（例えば、１４４）は、穿孔ベルト１２０に対して配置されている。開口部２１０は、図２Ｂに関してより詳細に後述される。

操作２２０において、ウェーハ（例えば、１４０）の前面（例えば、１４２）は、エッチング剤（例えば、１３６）に露出される。上述したように、エッチング剤は、エッチングトレイ（例えば、１３４）を使用して、化学エッチング剤を蒸気状態に加熱することによって形成された蒸気エッチング剤１３６を含む。また、以下に詳述するように、エッチング剤は、例えばスプレー（例：ミスト、又はエアロゾル）によってウェーハ１４０上に分配される液体エッチング剤である。図１においてエッチング室１３０がベルトの下にあるとき、蒸気はエッチング室１３０の開口部１３２を通って自然に湧き上がるので、蒸気エッチング１３６は有利である。蒸気の流れは容易に（例えば、ウェーハ１４０によって覆われていないベルト１２０の孔部を通り真空室１１０により生成された圧力差によって）操作される。

操作２３０において、圧力差はベルトの両側間（例えば、内部表面側１２２と外部表面側１２４との間）で生成される。圧力差は、ウェーハ１４０の前面１４２上には蒸着されないエッチング剤を抽出し、ウェーハ１４０の背面１４４（穿孔ベルト１２０に対して配置されている）をエッチング剤から保護する。それゆえ、ウェーハ１４０の前面１４２はエッチングされるが、ウェーハ１４０の背面１４４はエッチングされない。

操作２４０において、蒸気エッチング剤凝縮は、ウェーハ１４０の背面１４４に接触することから防止される。ある構成において、この操作には、蒸気エッチング剤１３６が真空室１１０の表面上に凝縮するのを防止する温度にまで真空室１１０を加熱することが含まれる。ある構成においては、操作２４０は、ベルト１２０の孔部を通って滴下することにより形成される凝縮を予防し、ウェーハ１４０の背面１４４に接触することを防止するのに十分に大きな負の圧力を真空プレナム１１４において発生させることを含む。

図２Ｂに、本発明の一実施形態に基づいた操作２１０の例示的詳細を示す。図２Ｂの左側は、図１と同様の実施に関連しており、ここでは真空室１１０はベルト１２０の部分の上に位置し、エッチング室１３０はベルト１２０の部分の下に位置する。図２Ｂの右側は、図１と同様の実施に関連しているが、ここでは、真空室１１０はベルト１２０の部分の下に位置し、エッチング室１３０はベルト１２０の部分の上に位置する（例えば、図１を上下逆さまに見たような関係である）。

図２Ｂの左側に示されたように、操作２１０（ウェーハ１４０の背面１４４をベルト１２０に対して配置すること）には、操作２１２において、ベルト１２０の真下にウェーハ１４０の背面１４４を配置すること、及び操作２１４において、ベルト１２０の少なくとも１つの孔部を背面１４４で覆って圧力差（例えば、操作２３０において生成される）によって孔部を介してウェーハ１４０をベルト１２０に対して持ち上げることが含まれる。上述したように、この実施形態においては、圧力差は、ウェーハ１４０をベルト１２０に固定し、ウェーハ１４０をエッチング剤に露出させるための主要な機構である。

また、図１のエッチング装置１００は、真空室１１０がベルト１２０の部分の下に位置し、エッチング室１３０がベルト１２０の部分の上に位置するときに機能する（例えば、このブロック構成図を上下逆さまに見たような関係である）。かかる実施形態においては、図２Ｂの右側に示したように、操作２１０（ウェーハ１４０の背面１４４をベルト１２０に対して配置すること）には、操作２１６において、ウェーハ１４０の背面１４４をベルト１２０上に配置することが含まれる。この場合、重力はウェーハ１４０をベルト１２０へ向かって下方に引っ張る。この構成において、操作２３０において生成された圧力差は、まだウェーハ１４０をベルト１２０へ固定するための機構の一部であるが、圧力差は重力を打ち消そうとしていないので、この圧力差から生み出される力は、他の実施例よりも弱い場合がある。

エッチング室１３０がウェーハ１４０の上に位置するとき、開口部１３２はエッチングトレイ１３４の下にあり、エッチングトレイ１３４の上にはないので、蒸気エッチング剤１３６は開口部１３２から自然に吹き上がることはない。したがって、この実施形態においては、エッチング室１３０は追加の機能（例えば、圧力ノズル）を含み、蒸気エッチング剤１３６を開口部１３２及びウェーハ１４０に向かって押さえ付ける。代替的に、あるいは追加的に、蒸気エッチング剤は、他の技術を使用してウェーハに向かって押さえ付けられる。例えば、エッチング室の温度を増大させることによってガス圧が増大される、あるいは、真空室の負の圧力が増大されて蒸気エッチング剤を真空室の中に引っ張る力を増大させる。ウェーハ１４０上に蒸着されるエッチング剤が蒸気エッチング剤ではなく液体エッチング剤であるとき、この液体エッチング剤は自然にウェーハ１４０に向かって滴下する。従って、液体エッチング剤は、図２Ｂの右側に示される実施形態に対して特に適合する。エッチング剤を開口部１３２へ押さえ付ける機構（例えば、圧力ノズル）は、例えば、エッチング剤が開口部１３２を通って放出される量、圧力、及び方向を制御するために依然として有益である。ベルト１２０の孔部を通って生成される圧力差（本実施例においてウェーハ１４０の下に位置する）は、あらゆる不要な液体エッチング剤をウェーハ１４０の背面１４４から真空室１１０の中へと抜き取る。真空室１１０は再び不要なエッチング剤を適切に処分する。

図３は、エッチング装置の代替的な実施形態のブロック構成図である。図３は、エッチング装置が特定の状況で使用される際に組み込まれる、図１のエッチング装置の修正を示す。例えば、図３において、真空室１１０は穿孔底部表面を有していない。むしろ、ベルトローラー１６２を含むベルト締め付けシステム１６０がベルトを十分張り詰めた状態で保持するので、真空プレナム１１４によって生成された圧力差は、ベルト１２０を真空室１１０の中へ大きくは曲げない。ウェーハ１４０は、真空室１１０の表面に対してスライドさせるベルト１２０に対して依然として固定される。

この構成は、ベルト１２０に対し固定しているウェーハ１４０を保持するのに使われる圧力が、ベルト１２０を真空室１１０の中へ曲げる圧力よりも小さくなるように、十分に薄い材料で作られた穿孔ベルト１２０を使用する実施形態において特に適している。また、この構成は、ベルト１２０が真空室１１０の中に曲げることが容易にはできないように、真空室１１０がベルト１２０に対してスライドするための十分な表面領域を与えているような構成（例えば、厚みのあるハウジング壁を有しているなど）において特に適している。また、この構成は、真空室１１０によって生成される圧力差を、ウェーハ１４０をベルト１２０に対して固定するとき主要な機構として使用しない構成に対しても特に適している。例えば、ウェーハ１４０がベルト１２０に配置され、重力がベルト１２０に対してウェーハを保持しているときである。

図３において、エッチング室１３０は、ウェーハ１４０上に蒸着されないエッチング剤を抽出するよう構成された排気も含んでいる。使用において、エッチング源１３８からのエッチング剤（例えば、蒸気エッチング剤、及び／又は液体エッチング剤）は、開口部１３２から放出される。エッチング剤の流れは、排気３３８によって影響され、排気３３８によって不要なエッチング剤のいくつか、あるいは全部を抜き取る。ベルト１２０に対してウェーハ１４０を保持することによって（バッチング、エッジ・ガスケッチング、あるいは、Ｏ−リングなどのような他の機械的密封機構なしに）、圧力差はエッチング剤からウェーハ１４０の背面１４４を保護する。ウェーハ１４０の前面１４２はエッチング剤に露出され、非蒸着のエッチング剤は、１又は複数の排気３３８を介して除去される。かかる構成においては、不要なエッチング剤はベルト１２０の孔部を介してというよりは、排気３３８を介して完全に取り除かれるので、以下の図５Ｃにおいて述べられるようなベルト１２０が適している。

図３において、エッチング室１３０はまた、加圧室３９２を含む。この加圧室は、ベルト１４０の内部表面１２２側に位置するか、あるいは隣接する。加圧室３９２は、ベルト洗浄サブシステム１８０の一部である。使用において、ベルト１２０を洗浄するためのプロセスの一部として、加圧室３９２は、ベルト１２０の孔部を介して空気を押し出し、ベルト１２０がより多くのウェーハ１４０に接触する前に、ベルト１２０上に残っている不要なエッチング剤や洗浄液を除去する。

図４に、エッチング装置の他の代替的な実施形態のブロック構成図を示す。図４は、エッチング装置が特定の状況において使用された際に組み込まれる図１のエッチング装置に対する追加の修正を示す。図４には、ベルト１２０がやや垂下している様子が描かれている。実際には、ベルト締め付けシステム１６０がかかる弛みを防止するようベルト１２０が十分に張り詰めた状態で保持されていない場合に発生するかもしれない。ある場合には、ベルトの弛みは、消耗により時間と共に発生するかも知れない。図４において、かかる弛みがエッチング剤の性能に潜在的に影響を与えることを防止するために、真空室１１０は湾曲した底部表面４１８を含む。この湾曲した底部表面４１８は、エッチング装置に適切に設置された後のベルト１２０の湾曲に一致する湾曲を有している。真空室１１０の湾曲した底部表面４１８は、ベルト１２０と真空室１１０の底部表面との間に別の状況で生じる間隙４１７を減少させる。この湾曲は、弛んだベルトに追加の支持を与え、ベルト１２０が弛んだ際に、真空室１１０の表面に対してベルト１２０をスライド可能にする。

この構成は、太陽電力産業において使用されるもののように、比較的薄いウェーハ（略５０〜２５０ミクロンの薄さ）をエッチングするのに特に適している。薄いウェーハはより自由度が高いため、湾曲した表面に沿ってスライドするベルトに対して配置された際に、より厚いウェーハ（例えば、半導体産業において使用されるもの）よりも快適に曲がる。

また、図４には、ウェーハ１４０の前面１４２がエッチング剤に伸びる区画を通って区画４１９の中にまで伸びる、真空室１１０の底部表面４１８の孔部も図示されている。孔部を区画４１９の中にまで伸ばすことによって、ベルト１２０の両側間の圧力差は、ウェーハ１４０をベルト１２０に対して持ち上げると同時に、ウェーハ１４０はウェーハ洗浄サブシステム１７０を通る。図４において、この区画における圧力差は、分離真空プレナム４１６によって生成される。分離真空プレナム４１６を使用することは、圧力差がウェーハ１４０をベルト１２０に固定するために使用されるのではなく、ウェーハ１４０の背面１４４から洗浄液を除去するために使用される場合に特に有益である。分離真空プレナム４１６の中に抜き取られたこの溶液は、洗浄溶液化学物質の混合とエッチング剤化学物質とを含む。分離真空プレナム４１６を使用することにより、エッチング装置は、分離排気といった分離廃棄システムにより、この混合物を廃棄することができる。加えて、分離真空プレナム４１６によって生成される圧力は、真空室１１４によって生成される圧力よりも小さい。いくつかの実施形態においては、この低い圧力により、ウェーハはローラー上のより低い位置に留まり、ここで説明されるように、ベルトを洗浄するために使用されるウェーハとベルトとの間に空間を与えるとともに、さらに蒸気を分離真空プレナムの中に抜き取る。

図５Ａ−５Ｃは、穿孔ベルト１２０の多様な実施形態の上面を示す図である。図５Ａにおいて、ベルトの孔部５０２はスリットして形成されている。図５Ａの左側では、エッチング装置を通ってベルト１２０が動く方向となる矢印１２６と垂直な方向にスリットが走っている。図５Ａの右側では、矢印１２６の方向と平行な方向にスリットが走っている。他の実施形態において、スリットは、矢印１２６と例えば４５度の角度をなす方向に配置される。

図５Ｂにおいて、ベルト１２０の孔部５２０は、穴として形成されている。図５Ｂの左側では、穴は均等に配置されている。図５Ｂの右側では、各々の列の穴は、隣接する列の穴からみて僅かなオフセットを有するものとなっている。

図５Ｃにおいて、ベルト１２０の孔部５０２は、ウェーハの位置と一致するパターンを描くように配置されている。図５Ｃの左側では、パターン５０４は、ウェーハ外側の淵の輪郭を描いている。この場合のウェーハは、比較的四角いウェーハ（例えば、太陽電力アプリケーションにおいて使用されるものなど）である。図５Ｃの右側では、パターンは図５Ｃ左側のものと類似しているが、外側の淵の内部中心にも孔部が追加されており、ここでウェーハは、圧力差がウェーハ１４０をベルト１２０に対してより固定できるように配置される。

図５Ａ−５Ｃに示されたような孔部を備えたベルト１２０を使用することは、多くのウェーハがエッチングされる際にとくに有利である。片面エッチングは、事前エッチング工程なしに成し遂げられ、ウェーハをエッチング装置に通過させる前にウェーハの背面を密封する。例えば、図５Ａ−５Ｂにおいて、ウェーハは、エッチング装置を通ってウェーハ１４０を搬送する前に、ウェーハ１４０の各々を特定の位置に配置する時間をとることなくエッチングされる。図５Ａ−５Ｃにおいて、ウェーハは、エッチング装置を通ってウェーハを搬送する前に、ウェーハ１４０の各々を例えば単一ウェーハチャンク又は治具の中に配置する時間をとることなくエッチングされる。１つのバッチにおけるウェーハは、システムの性能を少しもあるいは全く損なうことなくその形状及び大きさを変更することができる。

加えて、複数のウェーハが同時にエッチングされる。図５Ａ−５Ｃに示されたベルト１２０の各々はウェーハの並行列を同時に搬送するのに十分な寸法を有している。例えば、図５Ｃにおいて、図５Ｃ左側のベルト１２０及び図５Ｃ右側のベルトの両方は、二重列線（double file line）と類似の方法でウェーハの並行列を搬送する寸法を有している。同様に、ベルト１２０は、三重列線又はそれ以上と類似の方法でウェーハの並行列を搬送する寸法を有している。いくつかの実施形態において、ベルト１２０は、ウェーハを一列で搬送する寸法である。

ベルトについての孔部として示したが、図５Ａ−５Ｃに示した孔部は、真空室のものとすることもできる。ベルトの孔部の形状と、真空室の孔部の形状とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、ある実施形態においては、ベルトの孔部は一般的に円形形状（例えば、図５Ｂ及び５Ｃの孔部）であるとともに、真空室の孔部は一般的にスロット状の形状（例えば、図５Ａの孔部）である。このスロットは、上述のように角度を付けることもできる。この構成により、ベルトの孔部が、凝縮したエッチング剤の堆積を防ぐ頻度で真空室のスロット上を効果的に掃除することが可能となる。他の実施形態においては、ベルト孔部の形状と真空室の孔部の形状との他の組み合わせが使用される。

一実施形態において、エッチング装置は、一般的にプラスチック（例えば、テフロン（登録商標）ベースの材料）や被覆金属の形をとる。エッチング装置（又は、エッチング装置のあるサブシステム）を形作る材料は、特定の用途に依存する。例えば、酸化物をエッチングするためのエッチング装置（あるいは別の状態では、フッ化水素酸（ＨＦ）や緩衝酸化エッチング剤（ＢＯＥ）といったエッチング剤を使用する）においては、エッチング装置は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のようなテフロン（登録商標）ベースの材料から形成される。シリコンのような（あるいは別の状態では、水酸化カリウム（ＫＯＨ）のようなエッチング剤を使用する）半導体材料をエッチングするためのエッチング装置においては、エッチング装置は、一般的にポリプロピレン（ＰＰ）あるいは同様の材料から形成される。

ある実施形態においては、真空室を形成するために使用される材料（ハウジング及び穿孔表面を含む）は、使用中の真空室の期待された温度、及び／又は真空室に組み入れられる構造要素に基づいて選択される。ある実施形態においては、真空室は、テフロン（登録商標）被覆スチール、テフロン（登録商標）被覆アルミニウムないしブロックプラスチックから形成されている。ある実施形態においては、エッチング室は、ＰＶＤＦ、ナチュラルＰＰ、あるいは同等の材料から形成される。ある実施形態においては、ベルトは、プラスチックコーティング（例えば、テフロン（登録商標）コーティング）された金属繊維などの実質的に伸張しない材料から形成される。ベルトは、織物ベルトであってもよい。ベルトが、ベルトよりも相対的に大きい真空室の孔部に及ぶ実施形態（あるいは、図３のような実施形態）においては、ベルトは、金属を含む固い材料から一般的に形成される。

以上のとおり、片面エッチングについての方法及び装置が開示された。本発明は特定の好適な実施形態に関連したここに述べられたが、当業者にとってはこれらについての多くの修正及び変形が容易である。したがって、かかる変形及び修正の全ては、後述の特許請求の範囲によって規定される本件発明の範囲内にある。これらの変形及び例示は、開示された厳密な形態に本発明を限定、徹底若しくは制限するものではない。これらの変形及び例示は、本発明の実施形態のさらなる理解のために与えられるものである。

ここで使用されたように、１又は複数の「実施形態」への参照は、本発明の少なくとも１以上の実施形態に含まれる特定の機能、構造、あるいは特性を記述するものとして理解されるべきである。このように、「一実施形態において」あるいは「代替的な実施形態において」といった語句は、本発明の多様な実施形態及び実施態様を述べるものであり、同じ実施形態に対して全てを参照しなければならないというものではない。しかしながら、これらは、相互に排他的なものでもない。一定の詳細記述及び実施形態は、ここで表現される創作的概念の潜在的実施形態または実施態様を付加するばかりでなく、後述する実施形態の一部又は全てを表現する図面の記述を含む。

Claims (15)

1. ウェーハの片面エッチング方法であって、
   ウェーハの背面を穿孔ベルトに対して配置し、
   前記ウェーハの前面をエッチング剤に露出し、
   前記エッチング剤に露出するベルトの面側と、前記ウェーハの背面と対向するベルトの面と反対側のベルトの面側との間で圧力差を生成し、前記圧力差は前記ベルトの第１の孔部を通って前記ウェーハの前面には蒸着されないエッチング剤を抽出し、前記ウェーハの背面を前記エッチング剤から保護し、
   前記エッチング剤は、蒸気エッチング剤を含み、
   エッチング中は、前記ウェーハが真空室によって生成された吸引力によってのみ前記穿孔ベルトに対して保持され、
   前記エッチングの前後は、前記ウェーハが複数のローラによってのみ支持される
   方法。
2. ウェーハ洗浄サブシステムにおける前記ベルトと前記複数のローラとの間の距離は、前記ウェーハの厚みより有意に大きく、前記ベルトと前記ウェーハとの間に空間が与えられる、請求項１に記載の方法。
3. リンスされた前記ウェーハにエアーナイフを吹き付けることによって前記ウェーハを乾燥させることを更に備える請求項１または２に記載の方法。
4. 前記圧力差を生成することは、前記ベルトに対して前記ウェーハと反対側に、前記ウェーハとは直接接触しない真空室を与えることを含む請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記蒸気エッチング剤の凝縮が前記ウェーハの前記背面に接触するのを防止すること、を更に備える請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記蒸気エッチング剤の凝縮が前記ウェーハの前記背面に接触するのを防止することは、前記真空室上で前記蒸気エッチングが凝縮するのを防止することを含む
   請求項５に記載の方法。
7. 前記真空室上で前記蒸気エッチング剤が凝縮することを防止することは、前記真空室を加熱することを含む
   請求項６に記載の方法。
8. 前記真空室における圧力を制御することを更に含む請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記真空室における圧力を制御することは、排気流出を制御すること、複数の室を有する真空プレナムを使用すること、前記真空室へガスを注入すること、前記エッチング剤の部分的圧力を制御すること、及び前記真空室を加熱することからなるグループから選択される少なくとも１つである
   請求項８に記載の方法。
10. 前記穿孔ベルトに対して前記ウェーハの背面を配置することは、前記ベルトの下方に前記ウェーハの前記背面を配置することを含む請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記穿孔ベルトに対して前記ウェーハの背面を配置することは、前記ウェーハの背面で前記ベルトの第２の孔部を覆い、前記第２の孔部を介し、前記圧力差によって前記ベルトに対して前記ウェーハを持ち上げることを含む請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記穿孔ベルトに対して前記ウェーハの背面を配置することは、前記ウェーハの前記背面を前記ベルトに配置することを含む請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記ウェーハは、５０〜２５０ミクロンの厚みを有する
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記ウェーハの前記前面を、前記ウェーハを運搬するためのローラと接触させることを更に備える請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記ベルトと前記ローラとの間の距離を可変とすることを含む
    請求項１４に記載の方法。

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