JP7412369B2

JP7412369B2 - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP7412369B2
Application number: JP2021016077A
Authority: JP
Inventors: 信一郎中山; 昭治川上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2024-01-12
Anticipated expiration: 2041-02-03
Also published as: JP2022119084A

Description

本開示は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）の表面に向けて現像液又はエッチング液の何れかの液をスプレーしてウエハを処理する技術が例えば特許文献１において開示されている。

特開昭６１－４５７６号公報

半導体製造装置のチャンバー内において、ウエハの処理に用いる液体の化学反応または飛散によってミストが発生する。チャンバー内のミストは、例えばウエハに付着してウエハの表面の異物または染みとなることにより、ウエハの品質低下につながる。

本開示はこのような問題を解決するためのもので、チャンバー内のミストを低減しウエハの品質を向上させるのに適した半導体製造装置、および当該半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法を提供するためのものである。

本開示の半導体製造装置は、その一態様において、チャンバーと、チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、載置台に載置された半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、チャンバーから回収された液体を溜めるタンクと、を備え、タンクの内部に、第１の領域と、チャンバーから回収され第１の領域を通過した液体を溜める第２の領域と、が設けられており、第１の領域と第２の領域は部分的に開口を有する仕切りで分けられており、タンクの第１の領域に第１の流路と第２の流路とが接続されており、第１の流路はタンクの第１の領域とチャンバーとを接続している、半導体製造装置、である。

本開示の半導体製造装置は、別の一態様において、チャンバーと、チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、載置台に載置された半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、チャンバーから回収された液体を溜めるタンクと、を備え、タンクには第１の流路と第２の流路とが接続されており、第１の流路はタンクとチャンバーとを接続しており、タンクの内部に、タンクの内容物とは区切られた、第４の流路が設けられており、第２の流路はタンク内の気体を排気する用の流路である、半導体製造装置、である。

本開示の半導体製造装置は、さらに別の一態様において、チャンバーと、チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、載置台に載置された半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、チャンバーから回収された液体を溜めるタンクと、を備え、タンクに第１の流路が接続されており、第１の流路はタンクとチャンバーとを接続しており、載置台に載置された半導体ウエハの周囲を少なくとも部分的に囲うカップをさらに備え、カップは第１の流路に繋がる経路の側壁の少なくとも一部を構成し、カップには返しが設けられており、返しは、第１の流路に繋がる経路を遮る度合いを変えられるように可動である、半導体製造装置、である。

本開示の半導体製造装置は、さらに別の一態様において、チャンバーと、チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、載置台に載置された半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、チャンバーから回収された液体を溜めるタンクと、を備え、タンクに第１の流路が接続されており、第１の流路はタンクとチャンバーとを接続しており、載置台に載置された半導体ウエハの周囲を少なくとも部分的に囲い、第１の流路に繋がる経路の側壁の少なくとも一部を構成するカップをさらに備え、カップの底面は２重底になっており、２重底の２つの底面のうち下側の底面には第１の流路に繋がる開口が設けられており、２重底の２つの底面のうち上側の底面には周方向の複数の位置に開口が設けられており、上側の底面の複数の位置の開口は、それぞれ、平面視で下側の底面の開口と重ならない位置に設けられている、半導体製造装置、である。

本開示の半導体装置の製造方法は、本開示の半導体製造装置を用い、半導体ウエハの表面に液体を供給する、半導体装置の製造方法、である。

本開示の半導体製造装置は、その一態様において、タンクの内部に、第１の領域と、チャンバーから回収され第１の領域を通過した液体を溜める第２の領域と、が設けられており、第１の領域と第２の領域は部分的に開口を有する仕切りで分けられており、タンクの第１の領域に第１の流路と第２の流路とが接続されており、第１の流路はタンクの第１の領域とチャンバーとを接続している、半導体製造装置、である。これにより、チャンバー内のミストを低減しウエハの品質を向上させるのに適した半導体製造装置が提供される。

本開示の半導体製造装置は、別の一態様において、タンクの内部に、タンクの内容物とは区切られた、第４の流路が設けられている、半導体製造装置、である。これにより、チャンバー内のミストを低減しウエハの品質を向上させるのに適した半導体製造装置が提供される。

本開示の半導体製造装置は、さらに別の一態様において、カップには返しが設けられており、返しは、第１の流路に繋がる経路を遮る度合いを変えられるように可動である、半導体製造装置、である。これにより、チャンバー内のミストを低減しウエハの品質を向上させるのに適した半導体製造装置が提供される。

本開示の半導体製造装置は、さらに別の一態様において、カップの底面は２重底になっており、２重底の２つの底面のうち下側の底面には第１の流路に繋がる開口が設けられており、２重底の２つの底面のうち上側の底面には周方向の複数の位置に開口が設けられており、上側の底面の複数の位置の開口は、それぞれ、平面視で下側の底面の開口と重ならない位置に設けられている、半導体製造装置、である。これにより、チャンバー内のミストを低減しウエハの品質を向上させるのに適した半導体製造装置が提供される。

本開示の半導体装置の製造方法は、本開示の半導体製造装置を用い、半導体ウエハの表面に液体を供給する、半導体装置の製造方法、である。これにより、これにより、チャンバー内のミストを低減しウエハの品質を向上させるのに適した半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法が提供される。

実施の形態１の半導体製造装置を示す図である。実施の形態２の半導体製造装置のタンクを示す図である。実施の形態３の半導体製造装置のチャンバーを示す図である。実施の形態３の半導体製造装置の返しおよび支持部を示す図である。実施の形態４の半導体製造装置の下カップと載置台に載置されたウエハとを平面視した図である。図５のＡ－Ａ線におけるカップ３０の断面図である。図５のＢ－Ｂ線におけるカップ３０の断面図である。実施の形態１から４の半導体製造装置のいずれかを用いて製造される半導体装置の一例を示す図である。実施の形態５の半導体装置の製造方法のフローチャートである。

＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ－１．構成＞
図１は本実施の形態の半導体製造装置１０１を示す。半導体製造装置１０１は、例えば、枚葉式のスピンエッチング装置である。

半導体製造装置１０１は、チャンバー１０とタンク１４とタンク１７と配管１１と配管１２と配管１５と配管１６と配管１８とを備える。

チャンバー１０はノズル１（液体供給部の一例）とカップ３０と載置台３５とを備える。チャンバー１０は、ウエハ２に対するエッチング等の処理に用いられる処理室である。

載置台３５はウエハチャック６とスピンドル７とを備える。半導体製造装置１０１でウエハ２にエッチング等の処理を行う際には、ウエハ２はウエハチャック６に載置される。ウエハ２に対する処理は、例えば、スピンドル７によりウエハチャック６を介してウエハチャック６に載置されたウエハ２を回転させながら行われる。

ノズル１は載置台３５に載置されたウエハ２の表面に液体を供給する。当該液体は、例えば、フッ酸等の薬液または水である。薬液は例えばウエハ２をエッチングするためのエッチング液である。

カップ３０は、載置台３５に載置されたウエハ２の周囲を少なくとも部分的に囲っており、ノズル１からウエハ２の表面に供給された液体が飛散した際に、当該飛散した液体を受け止め、流路１１ａ（第１の流路の一例）または流路１２ａへと案内する。カップ３０は流路１１ａに繋がる経路の側壁の少なくとも一部を構成する。

カップ３０は第１上カップ３、第２上カップ４、第３上カップ５、および下カップ８を備える。

第１上カップ３、第２上カップ４、および第３上カップ５は、この順番に、載置台３５に近い側から遠い側へと配置されている。第１上カップ３、第２上カップ４、および第３上カップ５は、下カップ８とそれぞれ接触している。

下カップ８の底面には配管１１および配管１２が接続されている。

カップ３０には整流板９が取り付けられている。整流板９は下カップ８と一体的に形成されたものであってもよいし、下カップ８とは別に形成された要素として配置されていても良い。整流板９は、第１上カップ３よりも内側に配置されている。つまり、整流板９は第１上カップ３よりも載置台３５に近い側に配置されている。また、図１に示される整流板９とは別の場所に整流板を配置して、チャンバー１０から液体を回収するための経路を構成してもよい。

第１上カップ３、第２上カップ４、および第３上カップ５は、これらが受け止めた薬液または水を配管１１または配管１２へと導く。

第１上カップ３および下カップ８および整流板９で構成される経路３１と、第３上カップ５および下カップ８および第２上カップ４で構成される経路３３とは、それぞれ、配管１１を介してタンク１４とつながっている。

第２上カップ４と第１上カップ３と下カップ８で構成される経路３２は配管１２を介してチャンバー１０の外部と繋がっている。配管１２は排水用の配管である。ノズル１からチャンバー１０内に供給された水は、配管１２を通って半導体製造装置１０１の外部に排水される。

第１上カップ３、第２上カップ４、および第３上カップ５がそれぞれ上下方向に移動することにより、経路３１、経路３２、および経路３３はそれぞれ開閉される。図１に示される状態では、経路３１は開いており、経路３２と経路３３は閉じている。

第１上カップ３、第２上カップ４、および第３上カップ５は下カップ８に対して上下方向に移動できる。ウエハ２の処理時には、半導体製造装置１０１は、ノズル１からチャンバー内に供給された薬液または水のミストがチャンバー内に飛散しないよう、第１上カップ３、第２上カップ４、および第３上カップ５を適切な位置に移動させる。

なお、実施の形態１ではチャンバー１０は上述のような構成のカップ３０を備えるが、薬液と廃水とを分けて回収できれば、チャンバー１０は異なる構成のカップを備えていてもよい。ウエハ２の処理に用いられる薬液の種類の数に応じて上カップの数を変更してもよい。ウエハ２の処理には薬液に加え水も用いられるので、カップの数は、２つ以上である。ウエハ２の処理に一種類の薬液のみ用いられる場合、半導体製造装置１０１はタンク１４を一つ備え、当該タンク１４とチャンバー１０とを繋ぐ配管１１を備えていてよい。ウエハ２の処理に複数種類の薬液が用いられる場合、半導体製造装置１０１は、例えば用いられる薬液の種類の数と同じ数のタンク１４を備え、チャンバー１０とそれぞれのタンク１４とが配管１１で繋がれる。

チャンバー１０とタンク１４とは配管１１により接続されている。つまり、半導体製造装置１０１にはチャンバー１０とタンク１４とを繋ぐ流路１１ａが設けられている。配管１１は、チャンバー１０内においてカップ３０に接続されている。

タンク１４とタンク１７とは配管１６により接続されている。配管１６の途中にはポンプ１６ｂが配置されている。ポンプ１６ｂは、タンク１４に溜められた液体を、配管１６を通してタンク１７に送るためのものである。

タンク１７とノズル１とは配管１８により接続されている。配管１８の途中には、ポンプ１８ｂが配置されている。ポンプ１８ｂは、タンク１７に溜められた液体を、配管１８を通してノズル１に送るためのものである。

ノズル１からチャンバー１０内に供給された後にチャンバー１０から回収された薬液１３は、タンク１４に溜められた後、タンク１７を経由して再度ノズル１に送られ、再利用される。

本実施の形態では半導体製造装置１０１がタンク１４とタンク１７とを備えている場合を示しているが、半導体製造装置１０１はタンク１７を備えていなくてもよい。その場合、例えばタンク１４とノズル１とが配管で接続される。

タンク１４はチャンバー１０から回収された薬液１３を溜めるタンクである。また、タンク１４はチャンバー１０からの排気経路の一部となっている。チャンバー１０から回収されタンク１４に溜められた薬液１３は、ポンプ１６ｂによりタンク１７へと配管１６を通して送られる。

タンク１４内には部分的に開口を有する仕切り１９が設けられている。タンク１４内は仕切り１９により領域４０ａ（第１の領域の一例）と領域４０ｂ（第２の領域の一例）とに仕切られている。仕切り１９は開口４２を有し、領域４０ａと領域４０ｂとは開口４２により繋がっている。仕切り１９は例えば仕切り板である。領域４０ｂは、チャンバー１０から回収され領域４０ａを通過した薬液１３を溜めるための領域である。回収された薬液１３は例えば一定量溜まるまで領域４０ｂで溜められ、一定量の薬液１３が領域４０ｂに溜まると、領域４０ｂに溜まった薬液１３はポンプ１６ｂによりタンク１７に送られる。

配管１１と配管１５とは、タンク１４の領域４０ａ側に接続されている。タンク１４は、領域４０ａが上側、領域４０ｂが下側に位置するように配置される。

領域４０ａは領域４０ｂ側に向けて突き出た突部４１を有し、仕切り１９の開口４２は突部４１の領域４０ｂ側の先端に位置する。これにより、チャンバー１０から回収され配管１１を通ってタンク１４に入った薬液１３が、領域４０ａを通って自然に領域４０ｂ側に移動する。仕切り１９は、例えば、領域４０ａ側の表面が、領域４０ｂ側に狭口側を向けた漏斗状の構造であるようなものである。仕切り１９は例えば領域４０ｂ側に狭口側を向けた漏斗状の仕切り板である。

開口４２は例えば点状であるが、開口４２の形状は任意であってよく、例えば線状であってもよい。但し、領域４０ｂに溜められた薬液１３の揮発を抑える為に、開口４２は狭いことが望ましい。開口４２は複数あってもよい。

配管１５の途中には排気部１５ｂが設けられている。排気部１５ｂは配管１５の流路１５ａ（第２の流路の一例）を通してタンク１４からの排気を行う排気ポンプである。流路１５ａはタンク１４内の気体を排気する用の流路である。また、流路１５ａを通してタンク１４からの排気が行われることで、ウエハ２の周囲から経路３１を通ってタンク１４に向けて排気が行われる。排気部１５ｂは、配管１５の途中ではなく、タンク１４と配管１５の間に設けられていてもよい。また、チャンバー１０内に気体を供給する機構をチャンバー１０が備え、当該機構によりチャンバー１０内に気体が供給されることにより、チャンバー１０からタンク１４に向けての排気が促されてもよい。

＜Ａ－２．動作＞
半導体製造装置１０１を用いてウエハ２を処理する際、チャンバー１０内には薬液１３が供給される。薬液１３の化学反応または飛散によってチャンバー１０内でミストが発生する。ミストがウエハに付着すると、ウエハ２の表面の異物または染みとなり、ウエハ２の品質が不良となるため、チャンバー１０内のミストを低減することが望ましい。

チャンバー１０からの排気は、配管１１、タンク１４、および配管１５を通り外部に排出される。その際、排気と共に薬液１３もチャンバー１０から吸い出される。チャンバー１０から吸い出された薬液１３は、配管１１とタンク１４の領域４０ａを通ってタンク１４の領域４０ｂに至り、領域４０ｂで溜められる。

タンク１４の領域４０ｂで溜められた薬液１３は、ポンプ１６ｂにより配管１６の流路１６ａを介してタンク１７へ送られ、その後、ポンプ１８ｂにより、配管１８の流路１８ａを介してタンク１７からノズル１へと送られ、再利用される。つまり、タンク１４の領域４０ｂとノズル１とは、流路１６ａとタンク１７と流路１８ａとを合わせた流路（第３の流路の一例）により繋がっている。

チャンバー１０からの排気は、タンク１４を通って外部に排出されるため、タンク１４に薬液１３が溜められていると、タンク１４に溜められている薬液１３から揮発した薬液成分も外部に排出される。チャンバー１０からの排気量が多いと、その分、タンク１４に溜められている薬液１３から揮発した薬液成分もより外部に排出されやすくなる。薬液１３からの薬液成分の揮発量が多いと、薬液１３の薬液濃度がより早く低下するため、薬液１３の交換頻度を上げる必要がある。

本実施の形態では、タンク１４に仕切り１９が設けられており、配管１１および配管１５が繋げられている領域４０ａと、薬液１３が溜められている領域４０ｂとは、仕切り１９により仕切られており、仕切り１９に設けられた開口４２を通してつながっている。そのため、タンク１４に溜められている薬液１３から揮発した薬液成分は外部に排出されづらい。そのため、薬液１３からの薬液成分の揮発が抑制され、タンク１４に溜められている薬液１３の薬液濃度が低下しづらい。その分、チャンバー１０からの排気量を上げることができ、ウエハ２への処理中等にチャンバー１０内のミストを低減できる。チャンバー１０内のミストを低減することにより、例えば、ウエハ２の表面にミストが付着することによる品質低下を防げる。このように、半導体製造装置１０１は、チャンバー１０内のミストを低減しウエハ２の品質を向上させるのに適した半導体製造装置である。

また、チャンバー１０内のミストが減少すると、ミストがウエハ２の表面に付着することによる品質低下を抑制できるだけでなく、ミストがチャンバー１０の天板に付着する頻度を低減できるため、チャンバー１０の天板を清掃する頻度を下げることができ、また、チャンバー１０の天板からの液滴の落下などのトラブルの減少も図れる。

薬液１３からの薬液成分の揮発が抑制され、タンク１４に溜められている薬液１３の薬液濃度が低下しづらくなることから、薬液１３を交換する頻度を下げ、装置停止時間の低減を図ることもできる。

上述のように第１上カップ３、第２上カップ４、および第３上カップ５がそれぞれ上下方向に移動する場合には、上カップに排気ラインを繋ぐことが難しい。例えばそのような場合に、薬液１３を溜めておくタンクと下カップ８を配管１１で繋ぎ、薬液１３を溜めておくタンクを経由してチャンバー１０からの排気を行う構成は有用である。当該構成において、タンクとして仕切り１９が設けられたタンク１４を用いることで、薬液１３の劣化を抑制し、かつ、チャンバー１０内のミストを低減できる。

＜Ａ－３．変形例＞
半導体製造装置１０１は、タンク１４からの排気ラインである配管１５に設置されたバルブをさらに備えていてもよい。当該バルブは例えばエアオペバルブである。

半導体製造装置１０１は、例えば、経路３１の開閉に応じて、配管１５に設置されたバルブの開閉を行い、排気ラインを開閉する。

必要に応じて排気ラインのバルブの開閉を制御することによって、不必要な排気による薬液１３の揮発による薬液１３の劣化を防ぐことが可能になる。

排気ラインのバルブが無い場合には、チャンバー１０からの排気が継続的に行われるため、チャンバー１０内の圧力が低く維持され、排気が必要なタイミングでの排気量を上げるのが難しい。排気が不要なタイミングでは排気ラインのバルブを閉めてチャンバー１０内の圧力を高くしておくことで、排気が必要なタイミングでバルブを開けて大きな排気量を確保することが容易となる。

仕切り１９が設けられたタンク１４と、排気ラインを開閉するバルブとが組み合わされることで、排気が必要なタイミングではチャンバー１０からの排気量を大きくしてチャンバー１０内のミストを低減し、かつ、薬液１３の劣化を防ぐことが、容易になる。

＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ－１．構成・動作＞
本実施の形態の半導体製造装置（以下、半導体製造装置１０２とする）は、半導体製造装置１０１と比べると、タンク１４の代わりにタンク１４ｂを備える。図２は、半導体製造装置１０２の備えるタンク１４ｂを示す。また、半導体製造装置１０２は配管２０をさらに備え、配管２０はタンク１４ｂの内部を通るように配置されている。これらの他の点では、半導体製造装置１０２は半導体製造装置１０１と同様である。配管２０は、タンク１４ｂに溜められた薬液１３を冷却するための冷却配管である。

タンク１４ｂは、タンク１４ｂの内部を通るように配管２０が配置されていることを除けば、タンク１４と同様である。

配管２０は、配管２０を流れる冷媒が、タンク１４ｂの外部からタンク１４ｂの内部に入り、再びタンク１４ｂの外部に抜けるように配置されている。

配管２０はタンク１４ｂの内部の、領域４０ｂを通っている。配管２０内の流路２０ａ（第４の流路の一例）は、タンク１４ｂの内容物、つまりタンク１４ｂに溜められる薬液１３とは区切られている。流路２０ａはタンク１４ｂの内容物を冷却する冷媒を流す用の流路である。

配管２０に流される冷媒は例えば水であるが、タンク１４ｂに溜められている薬液１３を冷却できるものであれば他の冷媒であってもよい。

タンク１４ｂに溜められている薬液１３の温度を配管２０により下げることで、同じ排気量であれば、薬液１３の揮発および揮発による劣化を抑制できる。また、薬液１３の揮発を抑制できる分、排気量を上げて、チャンバー１０内のミストを低減してウエハ２の表面に付着する染みおよび異物を低減させ、ウエハ２の品質を向上できる。このように半導体製造装置１０２は、チャンバー１０内のミストを低減しウエハ２の品質を向上させるのに適した半導体製造装置である。

ウエハ２の処理においては、ノズル１から吐出された薬液１３の温度が化学反応により上昇する場合がある。そのような場合はタンク１４ｂに溜められた薬液１３の温度も上昇するため、配管２０によりタンク１４ｂに溜められた薬液１３の温度を抑えることが、薬液１３の揮発および揮発による劣化を抑制するためにより有効である。

チャンバー１０内のミストが減少すると、ミストがウエハ２の表面に付着することによるトラブルを抑制できるだけでなく、チャンバー１０の天板を清掃する頻度を下げることができ、また、チャンバー１０の天板からの液滴の落下などのトラブルの減少も図れる。

配管２０により薬液１３の温度を制御することで、薬液１３の劣化を抑制できる事から、薬液１３を交換する頻度を下げることができ、装置停止時間の低減が図れる。

＜Ｂ－２．変形例＞
半導体製造装置１０２は、タンク１４ｂからの排気ラインである配管１５に設置されたバルブをさらに備えていてもよい。当該バルブは例えばエアオペバルブである。

半導体製造装置１０２は、例えば、経路３１の開閉に応じて、配管１５に設置されたバルブの開閉を行い、排気ラインを開閉する。

配管２０が設けられたタンク１４ｂと、排気ラインを開閉するバルブとが組み合わされることで、排気が必要なタイミングではチャンバー１０からの排気量を大きくしてチャンバー１０内のミストを低減し、かつ、薬液１３の劣化を防ぐことが、容易になる。

半導体製造装置１０２の備えるタンク１４ｂは、仕切り１９を備えていなくてもよい。タンク１４ｂが仕切り１９を備えていなくても、配管２０がタンク１４ｂの内部を通るように配置されていれば、配管２０を用いてタンク１４ｂに溜められた薬液１３を冷却することで、薬液１３の揮発量を低減できる。また、配管２０による薬液１３の冷却により揮発量が低減される分、排気量を上げて、チャンバー１０内のミストを低減することができる。但し、タンク１４ｂが仕切り１９を備えていることで、薬液１３の揮発量を低減する効果はより高くなり、その分、排気量を上げて、チャンバー１０内のミストをより低減することができる。

＜Ｃ．実施の形態３＞
＜Ｃ－１．構成・動作＞
本実施の形態の半導体製造装置（以下、半導体製造装置１０３とする）は、半導体製造装置１０１と比べると、チャンバー１０の代わりにチャンバー１０ｃを備える。その他の点では、半導体製造装置１０３は半導体製造装置１０１と同様である。

図３は半導体製造装置１０３の備えるチャンバー１０ｃを示す。チャンバー１０ｃでは、カップ３０に返し２１が設けられている。返し２１は、支持部２２を介してカップ３０に取り付けられている。カップ３０に返し２１が支持部２２を介して取り付けられている点を除けば、チャンバー１０ｃは、実施の形態１の半導体製造装置１０１の備えるチャンバー１０と同様である。返し２１は、第１上カップ３と第２上カップ４と第３上カップ５とにそれぞれ取り付けられている。各返し２１は可動である。各返し２１は、それぞれ、流路１１ａまたは流路１２ａにつながる経路（つまり、経路３１、経路３２、または経路３３のいずれか）を遮る度合いを変えられるように可動である。

図４は第１上カップ３に取り付けられた返し２１と支持部２２とを示す図である。返し２１は、支持部２２を介して第１上カップ３に取り付けられることによって、第１上カップ３に対する角度を調節できる。返し２１の第１上カップ３に対する角度を調節することにより、流路１１ａにつながる経路３１を遮る度合いを変えることができる。返し２１は、例えば、経路３１の吸引口３１ａ部分を遮る度合いを変えるように設けられる。

返し２１は、第１上カップ３と第２上カップ４と第３上カップ５との配置に連動して開閉してもよい。経路３１、経路３２、または経路３３が閉じられる際に当該経路に配置された返し２１が閉じるような構成とすることで、カップ３０をコンパクトな形状にすることができる。

返し２１の開閉が第１上カップ３と第２上カップ４と第３上カップ５との配置に連動するために、第１上カップ３と第２上カップ４と第３上カップ５との配置に連動して返し２１を開閉する機構を支持部２２が備えてもよい。また、経路３１、経路３２、または経路３３が開く際は当該経路に配置された返し２１が自重で開き、当該経路が閉じる際は返し２１は当該返し２１が取り付けられている側と逆側の側壁に押されて閉じる、という構成でもよい。

返し２１は、平面視においてウエハ２を囲う周方向に複数並べて配置される。また、返し２１は、支持部２２から吸引口側に向けて延在するように配置されている。

返し２１は、カップ３０に対して着脱が可能であってもよい。例えば、返し２１は、カップ３０に固定された支持部２２に対して抜き差しされることにより、カップ３０に対して着脱される。返し２１がカップ３０に対して着脱可能なことで、返し２１の交換が容易となり、メンテナンス性が向上する。例えば経年劣化によって返し２１が破損した際に、返し２１を個別に交換できるため、メンテナンスコストを抑えることができる。

返し２１を設置することで、カップ３０によって構成される経路３１、経路３２、および経路３３の吸引口を狭くして、経路３１、経路３２、および経路３３へ吸い込まれる気流の勢いを強くすることができ、これにより、チャンバー１０ｃ内のミストを低減できる。チャンバー１０ｃ内のミスト量が減少することにより、チャンバー１０ｃの天板を清掃する頻度を下げることができ、また、チャンバー１０ｃの天板からの液滴の落下などのトラブルの減少を図れる。返し２１により、吸引口以外では経路の幅を広くしつつ吸引口を狭くできるため、吸引口以外の部分での抵抗により吸引力を落とさずに済む。

経路３１、経路３２、または経路３３の吸引口（つまり、吸引口３１ａ、吸引口３２ａ、または吸引口３３ａ）における下側の側壁、例えば経路３２の吸引口３２ａにおける第１上カップ３、をウエハ２よりも下側に設置することで、ウエハ２の周囲の気流は下側に流れるように整流される。これによりミストの舞い上がりおよび薬液の跳ね返りが抑制されるためチャンバー１０ｃ内のミストが低減され、ウエハ２へのミストの付着を抑制できる。また、経路３１、経路３２、および経路３３へ吸引された薬液または水が経路３１、経路３２、および経路３３の側壁から跳ね返ってウエハ２に付着することを、返し２１によって抑制することができる。

以上説明したように、半導体製造装置１０３は、可動な返し２１により、コンパクトな形状のカップ３０を用いて、チャンバー１０ｃ内のミストを低減できる。このように、半導体製造装置１０３は、チャンバー１０ｃ内のミストを低減しウエハ２の品質を向上させるのに適した半導体製造装置である。

＜Ｃ－２．変形例＞
半導体製造装置１０３は、半導体製造装置１０１からチャンバー１０がチャンバー１０ｃに変更された構成として説明したが、半導体製造装置１０３は、タンク１４には仕切り１９が設けられていなくてもよい。この場合も、返し２１により、チャンバー１０ｃ内のミストを低減することができる。

但し、タンク１４が仕切り１９を備えていることで、薬液１３の揮発量を低減する効果が得られ、その分、排気量を上げて、チャンバー１０ｃ内のミストをより低減することができる。

また、半導体製造装置１０３は、半導体製造装置１０２またはその変形例から、チャンバー１０がチャンバー１０ｃに変更された構成であってもよい。

＜Ｄ．実施の形態４＞
＜Ｄ－１．構成・動作＞
本実施の形態の半導体製造装置（以下、半導体製造装置１０４とする）は、半導体製造装置１０１と比べ、下カップ８の代わりに下カップ８ｄを備える。半導体製造装置１０４は、その他の点では半導体製造装置１０１と同様である。

図５は本実施の形態の下カップ８ｄと載置台３５に載置されたウエハ２とを平面視した図である。

図６および図７は、それぞれ、図５のＡ－Ａ線および図５のＢ－Ｂ線におけるカップ３０の断面図である。図６および図７では、載置台３５およびウエハ２も示されている。

下カップ８ｄの底面は２重底になっている。つまり、カップ３０の底面は二重底になっている。下カップ８ｄの２重底の上側の底面２６に、開口２３、開口２４、および開口２５が設けられている。開口２３は経路３１に設けられた開口であり、開口２４は経路３２に設けられた開口であり、開口２５は経路３３に設けられた開口である。

開口２３、開口２４、および開口２５はそれぞれ周方向の複数の位置に設けられている。

下カップ８ｄの２重底の下側の底面２７には、配管１１および配管１２が接続されている。図５では、配管１１または配管１２が接続されている位置が破線で示されている。

開口２３、開口２４、および開口２５は、配管１１または配管１２が接続されている開口とは平面視で重ならない位置に設けられている。

下カップ８ｄの底面が２重底になっており、かつ、開口２３、開口２４、および開口２５がそれぞれ周方向の複数の位置に設けられていることで、配管１１または配管１２に至る排気の通る経路が複数の開口２３、複数の開口２４、または複数の開口２５に分散されるため、チャンバー１０内の排気の気流が均一に近づく。つまり、ウエハ２から一方向に対して吸引されるのではなく、ウエハ２から周囲の各方向に対してより均一に吸引されるようになる。これにより、チャンバー１０内でのミストの舞い上がりおよび跳ね返りが抑制され、ウエハ２へのミストの付着がより抑制される。このように、半導体製造装置１０４は、チャンバー１０内のミストを低減しウエハ２の品質を向上させるのに適した半導体製造装置である。また、チャンバー１０内のミストを低減できることで、チャンバー１０の天板を清掃する頻度を下げることができ、また、チャンバー１０の天板からの液滴の落下などのトラブルの減少も図れる。

下カップ８ｄの２重底の開口２３、開口２４、および開口２５の設けられ方は、図５から７に示されたものに限られず、半導体製造装置１０４が用いられる環境、または半導体製造装置１０４の構成に応じて、開口の数または開口の位置または開口の形状が変更されてもよい。例えば、開口２３、開口２４、および開口２５は、スリット状であってもよい。

開口２３、開口２４、および開口２５それぞれは、周方向の２つ以上の位置に配置されていればよい。ただし、開口２３、開口２４、および開口２５それぞれは、ウエハ２から周囲の各方向に対してなるべく均一に吸引されるように配置されることが望ましい。

開口２３の面積と開口２４の面積と開口２５の面積とは同じであっても異なっていてもよい。

複数の開口２３それぞれの面積は、同一であっても異なっていてもよい。例えば、配管１１に近い側の開口２３と、配管１１から遠い側の開口２３とで、面積が異なっていてもよい。開口２４、開口２５についても同様である。

＜Ｄ－２．変形例＞
半導体製造装置１０４は、タンク１４に仕切り１９が設けられていないものでもよい。その場合でも、下カップ８ｄにより、＜Ｄ－１．構成・動作＞で説明した効果が得られる。但し、タンク１４が仕切り１９を備えていることで、薬液１３の揮発量を低減する効果が得られ、その分、排気量を上げて、チャンバー１０内のミストをより低減することができる。

また、半導体製造装置１０４は、半導体製造装置１０２または半導体製造装置１０３またはそれらの変形例の下カップ８を下カップ８ｄに置き換えたものであってもよい。

＜Ｅ．実施の形態５＞
＜Ｅ－１．構成＞
図８は、実施の形態１から４の半導体製造装置のいずれかを用いて製造される半導体装置の一例である半導体素子５０を示す図である。半導体素子５０はＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）である。

半導体素子５０は、一方主面側に設けられたコレクタ電極６４と、コレクタ電極６４上に設けられたｐ型コレクタ層６１と、ｐ型コレクタ層６１上に設けられたｎ型バッファ層６０と、ｎ型バッファ層６０上に設けられたｎ^－型ドリフト層５１と、ｎ^－型ドリフト層５１上に設けられたｐ型ベース層５２と、ｐ型ベース層５２上の部分的な領域に設けられたｎ^＋型エミッタ層５３と、ｐ型ベース層５２上のうちｎ^＋型エミッタ層５３が設けられていない領域に設けられたｐ^＋型コンタクト層５４と、を備える。ここで、ｎ^＋型またはｐ^＋型は当該領域の不純物濃度がｎ型またはｐ型の領域よりも不純物濃度が高いことを表す。ｎ^－型またはｐ^－型は当該領域の不純物濃度がｎ型またはｐ型の領域の不純物濃度よりも低いことを表す。

半導体素子５０では、ｎ^＋型エミッタ層５３およびｐ^＋型コンタクト層５４の上面を含む面から、ｐ型ベース層５２を貫通しｎ^－型ドリフト層５１に達するトレンチが形成されている。当該トレンチ内にゲート絶縁膜５７を介して埋め込みゲート電極５８が設けられることでトレンチゲートが構成されている。埋め込みゲート電極５８は、ゲート絶縁膜５７を介してｎ^－型ドリフト層５１に対向している。ゲート絶縁膜５７は、ｐ型ベース層５２およびｎ^＋型エミッタ層５３に接している。埋め込みゲート電極５８にゲート駆動電圧が印加されると、ゲート絶縁膜５７に接するｐ型ベース層５２にチャネルが形成される。埋め込みゲート電極５８とエミッタ電極６３との間には層間絶縁膜５９が設けられている。

実施の形態１から４の半導体製造装置のいずれかを用いて製造される半導体装置は、ＩＧＢＴに限られず、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）またはダイオードであってもよい。

＜Ｅ－２．製造方法＞
実施の形態１から４の半導体製造装置のいずれかを用いた半導体素子５０の製造方法について説明する。

図９は本実施の形態の半導体装置の製造方法のフローチャートである。

まず、ウエハ２に半導体素子５０の構造を部分的に形成する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、例えば、ウエハ２に、半導体素子５０の構造のうちｎ^－型ドリフト層５１よりもエミッタ電極６３側の構造が形成される。その場合、ステップＳ１が終わった段階では、半導体素子５０の構造のうちｎ^－型ドリフト層５１よりもコレクタ電極６４側の構造は形成されておらず、ウエハ２の主面であってエミッタ電極６３とは逆側の主面には、ｎ^－型ドリフト層５１が露出している。

次に、載置台３５のウエハチャック６にウエハ２を載置する（ステップＳ２）。

次に、載置台３５に載置されたウエハ２の表面に、ノズル１から液体を供給し、ウエハ２に対し処理を行う（ステップＳ３）。ステップＳ３では、例えば、ｎ^－型ドリフト層５１がエッチングされ、ｎ^－型ドリフト層５１の厚さが調整される。

次に、半導体製造装置のチャンバーからウエハ２を取り出す（ステップＳ４）。

次に、ウエハ２に半導体素子５０の残りの構造を形成する（ステップＳ５）。

次に、ダイシングによりウエハ２を個別の半導体素子５０に切り分ける（ステップＳ６）。

以上の工程を経て、本実施の形態の半導体装置の一例である半導体素子５０が得られる。本実施の形態の半導体装置は、半導体素子５０が封止された半導体モジュールであってもよい。

半導体素子５０の製造に実施の形態１から４の半導体製造装置のいずれかを用いることにより、ステップＳ３でのウエハ２に対する処理においてチャンバー内のミストを低減してウエハ２の品質を向上でき、さらに、最終的に得られる半導体素子５０の品質を向上できる。

ステップＳ３でウエハ２に対し行われる処理は、例えば、ウエハ２の洗浄、ウエハ２にマスクを形成する際のレジストの塗布、またはウエハ２に塗布されたレジストの現像のいずれかであってもよい。

なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ノズル、２ウエハ、３第１上カップ、４第２上カップ、５第３上カップ、６ウエハチャック、７スピンドル、８，８ｄ下カップ、９整流板、１０，１０ｃチャンバー、１１，１２，１５，１６，１８，２０配管、１１ａ，１２ａ，１５ａ，１６ａ，１８ａ，２０ａ流路、１３薬液、１４，１４ｂ，１７タンク、１５ｂ排気部、１６ｂ，１８ｂポンプ、１９仕切り、２１返し、２２支持部、２３，２４，２５，４２開口、２６，２７底面、３０カップ、３５載置台、４０ａ，４０ｂ領域、４１突部、５０半導体素子。

Claims

チャンバーと、
前記チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、
前記チャンバーから回収された前記液体を溜めるタンクと、
を備え、
前記タンクの内部に、第１の領域と、前記チャンバーから回収され前記第１の領域を通過した前記液体を溜める第２の領域と、が設けられており、
前記第１の領域と前記第２の領域は部分的に開口を有する仕切りで分けられており、
前記タンクの前記第１の領域に第１の流路と第２の流路とが接続されており、
前記第１の流路は前記タンクの前記第１の領域と前記チャンバーとを接続している、
半導体製造装置。
請求項１に記載の半導体製造装置であって、
前記第１の領域は前記第２の領域側に向けて突き出た突部を有し、
前記仕切りの前記開口は前記突部の前記第２の領域側の先端部分に位置する、
半導体製造装置。
請求項１または２に記載の半導体製造装置であって、
前記仕切りの前記第１の領域側の表面は漏斗状の構造を有する、
半導体製造装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体製造装置であって、
前記タンクの前記第２の領域に第３の流路が接続されており、
前記第３の流路は、前記タンクの前記第２の領域と前記液体供給部を接続している、
半導体製造装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体製造装置であって、
前記タンクの内部の前記第２の領域に、前記タンクの内容物とは区切られた、第４の流路が設けられている、
半導体製造装置。
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、
前記チャンバーから回収された前記液体を溜めるタンクと、
を備え、
前記タンクには第１の流路と第２の流路とが接続されており、
前記第１の流路は前記タンクと前記チャンバーとを接続しており、
前記タンクの内部に、前記タンクの内容物とは区切られた、第４の流路が設けられており、
前記第２の流路は前記タンク内の気体を排気する用の流路である、
半導体製造装置。
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、
前記チャンバーから回収された前記液体を溜めるタンクと、
を備え、
前記タンクには第１の流路と第２の流路とが接続されており、
前記第１の流路は前記タンクと前記チャンバーとを接続しており、
前記タンクの内部に、前記タンクの内容物とは区切られた、第４の流路が設けられており、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの周囲を少なくとも部分的に囲うカップをさらに備え、
前記カップは前記第１の流路に繋がる経路の側壁の少なくとも一部を構成し、
前記カップには返しが設けられており、
前記返しは、前記第１の流路に繋がる前記経路を遮る度合いを変えられるように可動である、
半導体製造装置。
請求項６または７に記載の半導体製造装置であって、
前記第４の流路は前記タンクの内容物を冷却する冷媒を流す用の流路である、
半導体製造装置。
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、
前記チャンバーから回収された前記液体を溜めるタンクと、
を備え、
前記タンクに第１の流路が接続されており、
前記第１の流路は前記タンクと前記チャンバーとを接続しており、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの周囲を少なくとも部分的に囲うカップをさらに備え、
前記カップは前記第１の流路に繋がる経路の側壁の少なくとも一部を構成し、
前記カップには返しが設けられており、
前記返しは、前記第１の流路に繋がる前記経路を遮る度合いを変えられるように可動である、
半導体製造装置。
請求項７または９に記載の半導体製造装置であって、
前記返しは、前記第１の流路に繋がる前記経路の吸引口を遮る度合いを変えられるように可動である、
半導体製造装置。
請求項７または９に記載の半導体製造装置であって、
前記返しは前記カップに対し着脱可能である、
半導体製造装置。
請求項７または９に記載の半導体製造装置であって、
前記カップの底面は２重底になっており、
前記２重底の２つの底面のうち下側の底面には前記第１の流路に繋がる開口が設けられており、
前記２重底の２つの底面のうち上側の底面には周方向の複数の位置に開口が設けられており、
前記上側の底面の前記複数の位置の前記開口は、それぞれ、平面視で前記下側の底面の前記開口と重ならない位置に設けられている、
半導体製造装置。
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に設けられ半導体ウエハを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの表面に液体を供給する液体供給部と、
前記チャンバーから回収された前記液体を溜めるタンクと、
を備え、
前記タンクに第１の流路が接続されており、
前記第１の流路は前記タンクと前記チャンバーとを接続しており、
前記載置台に載置された前記半導体ウエハの周囲を少なくとも部分的に囲い、前記第１の流路に繋がる経路の側壁の少なくとも一部を構成するカップをさらに備え、
前記カップの底面は２重底になっており、
前記２重底の２つの底面のうち下側の底面には前記第１の流路に繋がる開口が設けられており、
前記２重底の２つの底面のうち上側の底面には周方向の複数の位置に開口が設けられており、
前記上側の底面の前記複数の位置の前記開口は、それぞれ、平面視で前記下側の底面の前記開口と重ならない位置に設けられている、
半導体製造装置。
請求項１から１３のいずれか一項に記載の半導体製造装置を用い、前記半導体ウエハの表面に前記液体を供給する、
半導体装置の製造方法。