JPH0656843B2 - ワークピース処理期間中における劣化効果からワークピース保持機構を遮蔽するための装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワークピースへの材料の
沈殿またはワークピースからの材料の除去に関し、特に
ワークピース処理期間中の劣化効果からワークピース保
持機構を遮蔽する装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が特に実用的である特定の応用で
は絶縁体上のシリコン（ＳＯＩ）半導体ウェハまたはヒ
化ガリウム、ゲルマニウム、溶融したシリカ、水晶、炭
化シリコンまたはダイヤモンドのような種々の他の基体
材料は化学エッチング処理を受ける。この処理期間中、
化学エッチング装置はＳＯＩ半導体ウェハの表面から材
料の除去を誘発する。材料はＳＯＩウェハの表面材料と
化学エッチング装置により生成されるプラズマとの間で
生じる化学反応の結果として除去される。このような装
置は1991年３月７日出願の米国特許出願第07/696,897号
明細書に記載されている。このシステムでは記載されて
いるように化学エッチング装置のプロ−ブは制御された
パターンでウェハの表面上を走査されている。ウェハ表
面を走査する一方、プロ−ブは材料除去化学反応を導入
するプラズマを放射する。このシステムで使用される走
査技術は通常ブ−ストロフィ−ドンタイプ走査と呼ば
れ、またはＸＹの両方向のラスタ−走査とも呼ばれてい
る。

【０００３】ブ−ストロフィ−ドンタイプの走査は２つ
の直交する方向即ちＸおよびＹ座標面で動作する。前述
の関連する特許出願明細書の材料除去システムでは化学
エッチング装置のブ−ストロフィ−ドンタイプの走査は
正または負のＸ座標面方向の表面を横切ってプロ−ブを
走査することにより動作し、一方、正または負のＹ座標
面方向でインデックスする。例えばプロ−ブは正のＸ座
標面方向のウェハ表面を横切って走査され、正のＹ座標
面方向の予め定められた距離をインデックスし、負のＸ
座標面方向のウェハ表面を横切って走査し、正のＹ座標
面方向のさらに予め定められた距離をインデックスす
る。この走査パタ−ンはウェハの全表面が走査されるま
で繰返される。

【０００４】ブ−ストロフィ−ドンタイプの走査は材料
除去システムがウェハの全表面を走査する基本的な目的
を達成することを許容するが、ブ−ストロフィ−ドン方
法はウェハ保持材料の劣化エッチングの結果を生じさせ
る。これらのウェハ保持材料は典型的にウェハが上に配
置される囲い、および幾つかのツール整合表面からな
る。囲いはウェハ保持段に固定して取付けられ、ツール
整合表面は囲いに固定して取付けられている。ウェハは
囲いに整合され、ツール整合表面によりウェハ保持段に
固定して取付けられる。さらに囲い、およびツール整合
表面はウェハとプラズマの表面材料との間の固定した化
学反応を確実にするため典型的にウェハと同一のタイプ
の材料である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】囲い、およびツール整
合表面の劣化エッチングはプラズマ放射プロ−ブがイン
デックス段階の期間にウェハの端縁部の外側に延在され
るとき生じる。この劣化エッチングはウェハ保持材料に
対するダメ−ジを生じる結果となる。理解できるように
これらのダメ−ジを受けたウェハ保持材料は周期的に取
替えられなければならず、費用と労力の付加的な支出を
生む。

【０００６】前述したように化学エッチング処理のブ−
ストロフィ−ドンタイプの走査方法は劣化材料置換問題
を生む。それ故化学エッチング処理の劣化材料置換問題
にならないウェハ表面走査構造を使用することが好まし
い。

【０００７】本発明の主な目的は化学エッチング処理が
劣化処理効果にウェハ保持材料をもたらすことなくウェ
ハ表面で行われる装置および方法を提供することであ
る。

【０００８】本発明の別の目的は囲いが化学エッチング
処理で使用される必要性を削減することである。

【０００９】本発明の別の目的は整合表面が化学エッチ
ング処理を受けるウェハと同一のタイプの材料である必
要性を除去することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は例えばＳＯＩ半
導体ウェハ化学エッチング処理の劣化効果からウェハ保
持材料を遮蔽体する装置および方法に関する。勿論、本
発明はヒ化ガリウム、ゲルマニウム、溶融したシリカ、
水晶、炭化シリコンまたはダイヤモンドのような他の材
料のエッチングに使用される。処理される材料のタイプ
にかかわらず、本発明は１対のエッチング遮蔽体とＸθ
走査機構の使用により達成される。

【００１１】ＳＯＩ半導体ウェハ化学エッチング処理の
場合、ウェハはウェハ保持段に配置され、幾つかの整合
表面によりこの段に整合される。ウェハ保持段は整合ウ
ェハの中心を通る軸を中心に回転できる。２つのエッチ
ング遮蔽体はウェハの外部端縁部に沿ってウェハ直径の
各端縁部に１つづつ位置されている。ウェハが回転対称
であるならば、これらの遮蔽体はウェハ端縁部に沿って
固定して位置されることができる。ウェハが回転対称で
なければ（例えば平坦）、これらの遮蔽体はウェハの端
縁部外形に続くカム機構によりウェハ端縁部に沿って位
置されることができる。いずれにせよ遮蔽体はウェハ端
縁部にできるだけ近接して位置されるべきであり、遮蔽
体の表面はウェハの表面と近接して一致する。さらにエ
ッチング遮蔽体は固定し非汚染物質の化学エッチング処
理を確実にするためにウェハと同一の材料または化学的
に不活性な材料で作られている。

【００１２】化学エッチング装置のプロ−ブは最初にエ
ッチング遮蔽体の一つの上にわたって位置される。化学
エッチング処理の開始ではウェハ保持段は回転し始め、
一方化学エッチング装置のプロ−ブはプラズマを放射し
始める。次にプロ−ブの位置はウェハ直径を横切ってウ
ェハ表面に関して動き始める。この動作はウェハが回転
される一方プロ−ブの位置は固定したウェハ直径に沿っ
てウェハ表面に関して運動される。この直径方向の運動
はプロ−ブが第２のエッチング遮蔽体上に位置されるま
で継続され、この時点でプロ−ブはプラズマ放射を中止
する。前述の説明は、化学エッチング装置のプロ−ブが
直径方向運動を行うが、ウェハ保持段または化学エッチ
ング装置のプロ−ブのどちらかがこの直径方向運動を行
ってもよいことに注目すべきである。また直径方向運動
は複数の同心円パタ−ンがプロ−ブとウェハ表面との間
で形成されることを許容する階段的増加であるかまたは
螺旋パタ−ンがプロ−ブとウェハ表面との間で形成され
ることを許容する連続的なものであってもよい。

【００１３】前述の化学エッチング処理を通じて、プロ
−ブの位置はエッチング遮蔽体の１つの上でないならば
ウェハ直径外に延在する必要はない。従って化学エッチ
ング処理の材料除去効果はウェハ保持材料に加えられ
ず、エッチング遮蔽体のみに加えられる。それ故ウェハ
保持材料は特定の材料組成に限定されない。さらに化学
エッチング処理により必要とされた場合にウェハの全表
面はプラズマ放射プロ−ブにより階段的または継続的に
走査される。総合的に、この遮蔽体方法は化学エッチン
グ処理がウェハ保持材料に加えられる劣化エッチングの
望ましくない効果なしに行われることができる。

【００１４】

【実施例】図１を参照するとウェハ平坦部整合表面14に
よる囲い12に整合されるＳＯＩウェハ10が示されてい
る。ウェハ平坦部整合表面14は囲い12に固定して取付け
られている。本発明の好ましい実施例では付加的な整合
表面がウェハ10を正確な整合した位置に固定して維持す
るように設けられている。しかし図面を明瞭にするため
これらの付加的な整合表面は示されていない。また図１
には従来技術のブ−ストロフィ−ドンタイプの走査路パ
タ−ン16が示されている。この走査路パタ−ン16は化学
エッチング装置のプロ−ブ18がウェハ10の全表面にわた
って走査されることを確実にするように機械的制御手段
により維持される。

【００１５】化学エッチング装置のプロ−ブ18は正20と
負22のＸ座標面方向のウェハ10の平面を横切って走査す
る。プロ−ブ18はウェハ表面を横切って走査され、化学
エッチング処理はプロ−ブ18の周囲のアクティブ領域28
内で生じる。ウェハ10の端縁部外で走査されたときプロ
−ブ18は負のＹ座標面方向のインデックスステップ24を
行う。これらのインデックスまたは方向転換のステップ
24の期間中、囲い12とウェハ整合表面14は化学エッチン
グ処理の結果としてエッチングで劣化される。この劣化
エッチングによる劣化は不必要なウェハ保持材料の交換
の価格を生む。図２を参照すると、ウェハの平坦な整合
表面14と２つの付加的な整合表面30による回転可能なウ
ェハ保持段26に直接整合されるＳＯＩウェハ10が示され
ている。ウェハ保持段26はウェハの平坦部44とウェハ平
坦部整合表面14の位置に一致するように位置されている
平坦部46を含む僅かに大きい寸法にウェハ10の形態を模
倣して設計されている。ウェハ直径34の反対の端縁部に
おけるウェハ10の外端縁部に沿ってそれぞれ２つのカム
機構42,42'により位置されている２つのエッチング遮蔽
体32,32'が存在する。各カム機構42はウェハ10の固定し
た距離で対応するエッチング遮蔽体32を維持するように
ウェハ保持段26の端縁部に対して接触する。従ってウェ
ハ保持段26がウェハ保持段平坦部46がカム機構42と接触
する点に回転されるときエッチング遮蔽体32の位置はウ
ェハ10の対応した距離を維持するように調節される。こ
の距離はウェハ10の表面から遮蔽体32の頂点までの約1.
0 ｍｍの距離と比較して0.5 ｍｍ程度である。これらの
距離は化学エッチング処理プラズマがウェハ保持材料1
4,26,30に達するのを阻止し、ウェハ表面に沿う固定し
た化学エッチング処理をそれぞれ維持する点で臨界的で
ある。さらに、エッチング遮蔽体32,32'は化学エッチン
グ処理期間中、一定の非汚染の化学反応を確実にするた
めウェハと同じタイプの材料または化学的に不活性な物
質を典型的に必要とする。しかしこの必要性は図１の装
置の場合のようにウェハ保持材料14,26,30のために規定
されない。

【００１６】化学エッチング装置のプロ−ブ18は第１の
エッチング遮蔽体32' 上に最初に位置される。この位置
ではプロ−ブ18はプラズマの放射で初期化される。一度
初期化されるとプロ−ブ18はウェハ直径34に沿って第２
のエッチング遮蔽体32に向かってウェハ10の表面に関し
て移動する。この直径移動期間中、ウェハ保持段26とウ
ェハはウェハの中心36を通る軸を中心にモ−タ駆動シャ
フト48の制御下で回転する。ウェハ10の回転の方向38は
本発明の動作には関係がない。しかしこの回転と化学エ
ッチングプロ−ブ18の各直径方向運動との間の相互動作
はプロ−ブ18とウェハ10表面との間で成される経路パタ
−ンを決定する。明白なように回転速度はプロ−ブ18が
エッチングが所望される点でウェハ10上に十分な滞留時
間を有することを確実にするように制御されるべきであ
る。しかしまたプロ−ブ18の各直径方向運動はプロ−ブ
18とウェハ表面10との間で形成される複数の同心円パタ
−ンを許容するため階段的増加するように制御される
か、或いはプロ−ブ18とウェハ表面10との間で形成され
る螺旋型パタ−ンを許容するため連続的に制御されなけ
ればならない。いずれにせよプロ−ブ18が第２のエッチ
ング遮蔽体32上の位置に到達し、ウェハ10の全表面は走
査される。前述の説明は化学エッチング装置のプロ−ブ
18が直径方向運動を行うことを示しているがウェハ保持
段26または化学エッチング装置のプロ−ブ18のどちらか
がこの運動を行うことができることに注意しなければな
らない。

【００１７】図３を参照すると図２の装置の断面の側面
図が示されている。この図ではエッチング遮蔽体32,32'
が端縁部とＳＯＩウェハ10表面に関してどのように位置
されているかを示している。このエッチング遮蔽体32,3
2'の位置はウェハ平坦部整合表面14と２つの付加的なウ
ェハ整合表面30が遮蔽体32,32'の下を通過することを許
容し、ウェハ保持段26とウェハ整合表面14,30 は回転し
ている。さらにこの位置は化学エッチング処理の材料除
去効果がウェハ保持材料14,26,30に影響を与えないもの
である。従って従来技術の図１で記載されているウェハ
の囲みの材料12に対する要求はなく、整合表面14,30 は
ウェハ10と同じタイプの材料である必要はない。

【００１８】図４を参照するとウェハノッチの整合表面
40と２つの付加的なウェハ整合表面30により直接ウェハ
保持段54に整合されるノッチを有するＳＯＩウェハ50が
示されている。この装置では２つのエッチング遮蔽体3
2,32'はウェハ10の外側端縁部に沿ってウェハ直径34の
各端縁部に１つづつ固定して位置されている。ウェハ50
は整合用ノッチ52を除いて円形であるのでエッチング遮
蔽体32,32'の位置は図２および図３の装置のように調整
される必要はない。理解できるようにウェハ保持段54の
形態はウェハ50の形態を模倣する必要はない。その他は
図４の装置は図２および図３で示される装置と同一方法
で動作する。

【００１９】図５を参照すると図４の装置の断面の側面
図が示されている。この図ではエッチング遮蔽体32,32'
が端縁部とノッチを有するＳＯＩウェハ50の表面に関し
て固定して位置されていることが認識される。その他は
図５の装置は図２および図３の装置と同一方法で動作す
る。

【００２０】従って前述の目的は効率的に達成できたこ
とが明白であり、ある変化が本発明の技術的範囲内から
逸脱することなく前述の装置および方法で行われるので
前述の説明または添付の図面に示されていることを含む
全てのことは限定の意味ではなく単なる例示的なものと
して示されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】囲みおよびＳＯＩ半導体ウェハにわたる従来技
術のブ−ストロフィ−ドンタイプの走査の経路パタ−ン
を示した図。

【図２】本発明によるＳＯＩ半導体ウェハ化学エッチン
グ処理の劣化エッチング効果からウェハ保持材料を遮蔽
する可動エッチング遮蔽体を有する図３の装置の２−２
に沿った面から見た平面図。

【図３】整合表面と可動エッチング遮蔽体との間の空間
関係を示すためのウェハ整合表面の断面の側面図を含む
本発明によるＳＯＩ半導体ウェハの化学エッチング処理
の劣化エッチング効果からウェハ保持材料を遮蔽する図
２の装置の３−３線に沿った断面の側面図。

【図４】本発明によるＳＯＩ半導体ウェハ化学エッチン
グ処理の劣化効果からウェハ保持材料を遮蔽する静止し
たエッチング遮蔽体を有する図５の装置の４−４線に沿
った面から見た平面図。

【図５】整合表面と静止エッチング遮蔽体との間の空間
関係を示すためウェハ整合表面の断面の側面図を含む本
発明によるＳＯＩ半導体ウェハ化学エッチング処理の劣
化効果からウェハ保持材料を遮蔽する図４の装置の５−
５線に沿った断面の側面図。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークピースの保持機構を前記ワークピ
   ースの処理期間中の劣化効果から遮蔽するための装置に
   おいて、 前記ワークピースの回転手段と、 前記回転手段に対して前記ワークピースを保持する手段
   と、 前記回転するワークピースの直径に沿って前記ワークピ
   ースの処理位置を移動させる手段と、 前記回転するワークピースの前記処理位置から前記回転
   手段および前記保持手段を遮蔽する手段とを具備してい
   ることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 前記ワークピースの回転手段がウェハ保
   持段であり、前記ウェハ保持段は前記ワークピースの中
   心を通る軸を中心に時計方向または反時計方向に回転す
   ることができる請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記回転手段に対して前記ワークピース
   を保持する手段が複数のワークピース端縁部の整合表面
   を具備する請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 前記ワークピースが半導体ウェハであり
   前記ワークピースを回転手段に保持する手段がウェハ平
   坦部整合表面と複数の付加的な整合表面とを具備してい
   る請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】 前記回転ワークピースの直径に沿って前
   記ワークピースの処理位置を位置させる手段が静止して
   いるワークピース処理装置の下で前記回転するワークピ
   ースを直径方向に移動させる装置を具備する請求項１記
   載の装置。
6. 【請求項６】 前記回転するワークピースの直径方向移
   動させる手段が可動なウェハ保持段である請求項５記載
   の装置。
7. 【請求項７】 前記ワークピースが半導体ウェハであり
   前記静止しているワークピース処理装置が化学エッチン
   グ装置である請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 前記回転するワークピースの直径に沿っ
   て前記ワークピースの処理位置を移動させる手段が前記
   回転するワークピースの前記直径に沿ってワークピース
   処理装置の直径方向運動のための手段を具備している請
   求項１記載の装置。
9. 【請求項９】 前記ワークピース処理装置の直径方向運
   動のための手段が可変ワークピース処理装置である請求
   項８記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記ワークピースが半導体ウェハであ
    り前記可動ワークピース処理装置が化学エッチング装置
    である請求項９記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記回転手段と前記保持手段を前記回
    転するワークピースの処理位置から遮蔽するため手段が
    複数の静止エッチング遮蔽体を具備し、前記複数の静止
    エッチング遮蔽体は前記回転するワークピースの外側端
    縁部に沿って固定して位置され、前記複数の静止エッチ
    ング遮蔽体は前記回転手段と前記保持手段を前記ワーク
    ピースの処理位置から遮蔽する請求項１記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記回転手段と前記保持手段を前記回
    転するワークピースの前記処理位置から遮蔽する手段が
    複数の可動エッチング遮蔽体を具備し、前記複数の可動
    エッチング遮蔽体は前記回転するワークピースの外側端
    縁部に沿って可動的に位置されており、前記各複数の可
    動エッチング遮蔽体の運動は前記回転するワークピース
    の外側端縁部の輪郭に対して接触するカムにより制御さ
    れ、前記複数の可動エッチング遮蔽体は前記回転手段と
    前記保持手段を前記ワークピース処理位置から遮蔽する
    請求項１記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記ワークピースの処理期間中の劣化
    効果からワークピースの保持機構を遮蔽する方法におい
    て、 複数のワークピース端縁部の整合表面により保持段に前
    記ワークピースを保持し、 前記保持ワークピースの中心を通る軸を中心に前記ウェ
    ハ保持段と保持されたワークピースを回転させ、 前記回転するワークピースの直径に沿って前記ワークピ
    ースの処理位置を移動させ、 前記保持段と前記複数のワークピース端縁部整合表面を
    前記ワークピースの処理位置から遮蔽する段階を有する
    方法。
14. 【請求項１４】 複数のワークピース端縁部整合表面に
    より保持段へ前記ワークピースを保持する段階が前記複
    数のワークピース端縁部整合表面により前記ワークピー
    スを前記保持段に整合する段階を有する請求項１３記載
    の方法。
15. 【請求項１５】 前記ワークピースの前記処理位置を位
    置させる段階が前記回転するワークピースを静止してい
    るワークピース処理装置に関して直径方向に移動させる
    段階を有する請求項１３記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記ワークピースの処理位置を位置さ
    せる段階が前記回転するワークピースの直径に沿ってワ
    ークピース処理装置を移動させる段階を含む請求項１３
    記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記保持段と前記複数のワークピース
    端縁部整合表面を遮蔽体する前記段階が前記回転ワーク
    ピース直径の反対の端縁部で前記回転ワークピースの外
    側端縁部に沿って１対の静止したエッチング遮蔽体を固
    定して配置する段階を有する請求項１３記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記保持段と前記複数のワークピース
    端縁部整合表面を遮蔽する段階が前記回転するワークピ
    ース直径の反対の端縁部で前記回転ワークピースの外側
    端縁部に沿って１対の静止したエッチング遮蔽体を可動
    に配置する段階を有する請求項１３記載の方法。