JPH09298191A - 半導体ウエハエッチング処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 バランス取り作業の必要がなく、オリフラの
有無やウエハの処理枚数に影響されず、スピンドライ方
式による乾燥を、ドライエッチング後にエッチング装置
から半導体ウエハを取り出さずに同一装置内で行えるエ
ッチング処理装置を安価に提供する。 【解決手段】 半導体ウエハのエッチング処理のため、
半導体ウエハを支持するための支持部１３を有するウエ
ハ支持ボートを反応チャンバー内で回転させる半導体ウ
エハエッチング処理装置において、ウエハ支持ボートに
支持された半導体ウエハの重心を、ウエハ支持ボートの
回転軸ａ上に位置させる半導体ウエハエッチング処理装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハエッ
チング処理装置に関し、特に、半導体ウエハのエッチン
グ、洗浄、乾燥のため、半導体ウエハを支持するための
支持部を有するウエハ支持ボートを反応チャンバー内で
回転させる半導体ウエハエッチング処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、半導体ウエハ表面の酸化膜等のエッチングには、ウ
エットエッチング、及びドライエッチングが行われてい
る。

【０００３】近年、半導体デバイスの高集積化が進むに
つれ、エッチング処理中に発生した塵及びエッチング処
理後に半導体ウエハ表面上に残留した異物や付着物に対
するチェックが非常に厳密となってきた。

【０００４】このため、近年では、ウエットエッチング
よりもドライエッチングが一般に行われている。

【０００５】しかし、エッチング対象物によっては、ド
ライエッチング後に副生成物が半導体ウエハ表面上に残
留するため、ドライエッチング後の洗浄、乾燥処理が必
要となる場合がある。

【０００６】半導体ウエハの洗浄後の乾燥処理は、半導
体ウエハを回転させ、その遠心力で半導体ウエハ表面上
の水分を飛ばすスピンドライ方式が主流であるが、半導
体ウエハを高速で回転させるため、半導体ウエハを支持
しているウエハ支持ボートの回転中のバランスをとるこ
とが非常に重要となっている。例えば、回転速度１００
０ｒｐｍでは、１グラム単位でのバランスが必要であ
る。

【０００７】そこで、従来は、回転中の半導体ウエハを
支持しているウエハ支持ボートのバランスをとるため、
錘や穴をウエハ支持ボートの一部に設けていた。

【０００８】このように錘や穴を予め設けた従来のウエ
ハ支持ボートでは、ある枚数の半導体ウエーハを支持し
たときに回転中のウエハ支持ボートのバランスがとれる
ように設計されているため、オリエンテーションフラッ
ト（以下、オリフラという）の有無によって半導体ウエ
ハの重心がウエハ支持ボートの回転軸から偏心したり、
また、ウエハ支持ボートに支持される半導体ウエハの重
量がその枚数やオリフラの有無により異なり、エッチン
グ処理ごとにウエハ支持ボートの重量が変化する。

【０００９】このため、回転中に、ウエハ支持ボートの
バランスを崩し、ウエハ支持ボートが振動して発塵の原
因となったり、また、遠心力により半導体ウエーハがウ
エハ支持ボートから飛び出す原因となっていた。

【００１０】一方、スピンドライ方式を行わない乾燥処
理では、イソプロピルアルコールの使用が検討されてい
るが、イソプロピルアルコールが可燃性であることや、
乾燥後に半導体ウエハ表面に有機物が残留するという問
題がある。

【００１１】図３（A）及び（B）は、半導体ウエハエッ
チング処理装置で使用する従来技術のウエハ支持ボート
を示す。

【００１２】図３に示すウエハ支持ボートは、ウエハ支
持ボートの回転中に遠心力による半導体ウエハの飛び出
しを防止するため、半導体ウエハの重心がウエハ支持ボ
ートの回転軸からずれるように設計され、半導体ウエハ
をポスト１５’に設けた支持部１３’に支持している。

【００１３】このように、半導体ウエハの重心がウエハ
支持ボートの回転軸から偏心しているので、回転中のウ
エハ支持ボートのバランスをとるために、バランス修正
のための錘１７と穴１８とをルーフ１６’に設けている
（図３（A）を参照）。

【００１４】このようなウエハ支持ボートでは、ウエハ
支持ボートの製造前に完全なバランスをとることのでき
るウエハ支持ボートの設計が不可能であるため、ウエハ
支持ボートの製造後に、半導体ウエハを実際にポストに
設けた支持部に支持したり、また、加速度センサを使用
して、バランス取り作業を行っていた。

【００１５】加速度センサを使用するバランス取り作業
では、「試し錘」を取り付けてウエハ支持ボートを回転
させ、回転中のウエハ支持ボートの振動の最も小さくな
るときの「試し錘」の位置を試行錯誤によって見つけだ
し、バランス修正のための錘と穴の位置を特定するとい
った非常に手間と時間のかかる作業を必要とし、この作
業のためのコストもかかっていた。

【００１６】したがって、本発明の課題は、バランス取
り作業の必要がなく、オリフラの有無やウエハの処理枚
数に影響されず、スピンドライ方式による乾燥を、ドラ
イエッチング後にエッチング装置から半導体ウエハを取
り出さずに同一装置内で行えるエッチング処理装置を安
価に提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、半導体ウエハのエッチング処理のため、
半導体ウエハを支持するための支持部を有するウエハ支
持ボートを反応チャンバー内で回転させる半導体ウエハ
エッチング処理装置において、ウエハ支持ボートに支持
された半導体ウエハの重心を、ウエハ支持ボートの回転
軸上に位置させることを特徴とする。

【００１８】ここで、支持部は、ウエハ支持ボートに着
脱可能に対向して配置される第１及び第２の支持部材の
それぞれに設けられ、半導体ウエハが、第１及び第２の
支持部材のそれぞれに設けた支持部によって支持され
る。

【００１９】また、ウエハ支持ボートに着脱可能に配置
されるスペーサを、第１及び第２の支持部材とともにウ
エハ支持ボートに配列して、処理される半導体ウエハの
枚数及び半導体ウエハ同士の間隔（つまり、ピッチ）を
変更することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、半導体ウエハのエッチ
ング、洗浄、乾燥のため、半導体ウエハを支持し、この
半導体ウエハを反応チャンバー（図４の符号２０を参
照）内で回転させるためのウエハ支持ボート（図４の符
号１０を参照）を有する半導体ウエハエッチング装置に
おいて、図１（A）に示すように、ウエハ支持ボートに
支持された半導体ウエハの重心を、ウエハ支持ボートの
回転軸ａ上に位置させることを特徴とする。

【００２１】ここで、ウエハ支持ボートには、耐蝕材が
使用され、処理中のウエハ支持ボートの腐蝕を防止す
る。

【００２２】支持部材１１、１２を配置したときのウエ
ハ支持ボートの重心をウエハ支持ボートの回転軸ａと同
軸上に位置させて回転中のウエハ支持ボートのバランス
をとるために、ウエハ支持ボートの形状及び支持部材１
１、１２の形状を、回転軸ａに関して点対称となるよう
に設計する。これにより、ウエハ支持ボート製造後のバ
ランス取り作業の必要性をなくすことができる。

【００２３】支持部材１１、１２は、図１（B）に示す
ように、第１の支持部材１１及び第２の支持部材１２か
ら成り、これら第１及び第２の支持部材１１、１２は、
ウエハ支持ボートに着脱可能に対向して配置され、第１
及び第２の支持部材１１、１２のそれぞれに設けた支持
部１３によって半導体ウエハが支持される。

【００２４】ここで、第１及び第２の支持部材１１、１
２を対向してウエハ支持ボートに配置したとき、上述の
ように、これら第１及び第２の支持部材１１、１２は、
ウエハ支持ボートの回転軸ａに関して点対称となるよう
に配置される。

【００２５】支持部材１１、１２は、ポスト１５の断面
形状と相似形の貫通孔（図３の符号１３ｃを参照）を支
持部材１１、１２に設け、これにより支持部材１１、１
２をウエハ支持ボートに着脱可能に配置できるようにな
っている。

【００２６】また、貫通孔１３ｃと同径の貫通孔（図示
せず）を有するスペーサ１４をポスト１５を通じて支持
部材１１、１２とともに配列することにより、ウエハ支
持ボートに配置される支持部材１１、１２の個数や縦方
向に隣接して配置された支持部材同士の間隔を適宜に変
更することができる。つまり、処理する半導体ウエハの
枚数と、支持部材に支持される半導体ウエハのピッチと
を適宜に変更することができる。

【００２７】半導体ウエハの重心は、例えば、オリフラ
のある２５枚の８インチのシリコンウエハを支持部材に
支持する場合、オリフラの無いシリコンウエハの重さは
５３ｇ、オリフラ部分の重さは０．２９ｇなので、７．
２５ｇだけオリフラ側が軽くなり、オリフラを有した場
合の円形状の半導体ウエハの中心からオリフラの反対側
へ０．５５ｍｍずれた位置にある。

【００２８】支持部材に設けられる支持部の形状は、半
導体ウエハと同形状の円形を有するが、その半径は、８
インチの半導体ウエハの中心がウエハ支持ボートの回転
軸上に位置するように支持部に支持されたときに、０．
５ｍｍの遊びができるように、１００．５ｍｍとなるよ
うに設計される。この遊びは、半導体ウエハを支持部材
の支持部へと搬送するためのロボットの自動搬送精度に
関連している。

【００２９】１枚のウエハが支持部の中心から０．５ｍ
ｍずれた場合、上述の遊びのため、０．１７ｇのずれが
生じるが、２５枚のウエハ全部が同一の方向にずれてい
ることは考えにくく、このずれは個々のウエハのずれに
よって相殺され、半導体ウエハの重心は、ウエハ支持ボ
ートに配置した支持部材の支持部に半導体ウエハを支持
させたときにウエハ支持ボートの回転軸上に位置され
る。

【００３０】支持部材１１、１２には、ベスペル（商
標）（デユポン社製）のような耐磨耗性エンジニアリン
グプラスチックが使用される。

【００３１】オリフラを有する半導体ウエハの重心をウ
エハ支持ボートの回転軸上に位置するように支持部を設
計したときに、ウエハ支持ボートの回転軸と、ウエハ支
持ボートに配置したときの支持部材の支持部の中心とが
ずれるが、このような耐磨耗性エンジニアリングプラス
チックが支持部に使用された場合、この比重が１．５以
下であるため、支持部の前方と後方側の重さの差が０．
０１５ｇ程度であるため、この差は無視できる。

【００３２】また、支持部にモネル等の耐蝕金属が使用
された場合、この比重が８以上であるため、上記のずれ
による支持部前後の重さの差が０．３ｇとなるので、こ
の場合は、例えば、設計時に支持部の厚みを変える等に
より支持部前後のバランスをとることができる。

【００３３】このように、第１及び第２の支持部材１
１、１２をウエハ支持ボートに配置したときに、ウエハ
支持ボートの重心がウエハ支持ボートの回転軸ａに一致
され、しかも、第１及び第２の支持部材１１、１２が半
導体ウエハを支持したときに半導体ウエハの重心がウエ
ハ支持ボートの回転軸ａ上に位置されるので、ウエハ支
持ボートの回転中に、ウエハ支持ボートが振動すること
がなく、半導体ウエハが遠心力によって飛び出すことも
ない。

【００３４】また、対向してウエハ支持ボートに配置さ
れた第１及び第２の支持部材１１、１２の間の空間を通
じて、反応チャンバー内に導入されたエッチングガス等
の環境に半導体ウエハ表面を効率よく接触させることが
でき、また、洗浄後の乾燥の際に、ウエハ支持ボートの
遠心力により、この空間を通じて半導体ウエハ表面上の
洗浄液等が効率よく飛び出していく。

【００３５】図２（A）、（B）及び（C）に、本発明の
半導体ウエハエッチング処理装置で使用するウエハ支持
ボートに配置される支持部材を示す。図示の第１及び第
２の支持部材１１、１２は、それぞれ、ウエハ支持ボー
トに配置されたときにその回転軸に関して点対称となる
ような形状を有し、その支持部には耐磨耗性エンジニア
リングプラスチックが使用され、支持部の中心は、半導
体ウエハの重心及びウエハ支持ボートの回転軸上にあ
る。

【００３６】図示の第１及び第２の支持部材１１、１２
は、それぞれ、半導体ウエハの周囲形状に一致する形状
を有し、半導体ウエハの厚さにほぼ一致する段部１３ａ
と、この段部１３ａの下端から中心へと伸張して設けら
れた半導体ウエハを載置するための支持面１３ｂと、ウ
エハ支持ボートに設けられたポスト１５の断面形状と相
似形を有する貫通孔１３ｃと、半導体ウエハを支持した
ときの半導体ウエハ表面とほぼ同一の高さを有し、支持
部材１１、１２を貫通する貫通路１３ｄとから成る。

【００３７】ここで、半導体ウエハを載置するための支
持面１３ｂは、段部１３ａの一部分から中心へと伸張す
るだけの複数の爪状の支持面（図２（A）の符号１３ｂ
を参照）であってもよいし、段部１３ａの形状に沿って
段部１３ａの下端から伸張した形状を有する支持面（図
２（B）の符号１３ｂを参照）であってもよいし、ま
た、段部１３の形状に沿って段部１３ａの下端から伸張
した部分の一部から図２（A）のような爪状の面を伸張
させた支持面（図２（C）の符号１３ｂを参照）であっ
てもよい。

【００３８】本発明の半導体ウエハエッチング処理装置
は、上述したウエハ支持ボートを有するので、半導体ウ
エハのエッチング、洗浄、乾燥の一連の処理を同一の装
置で行うことができる。

【００３９】以下に、本発明の半導体ウエハエッチング
処理装置と、エッチング処理について説明する。 ［半導体ウエハエッチング処理装置］ 本発明の半導体
ウエハエッチング処理装置は、上述のウエハ支持ボート
に支持される半導体ウエハの重心がウエハ支持ボートの
回転軸上に位置されることを特徴とし、図４に示すよう
に、半導体ウエハにエッチング処理を行うためのＳＵＳ
＋テフロン又はＮｉ系耐食合金製の反応チャンバー２０
と、半導体ウエハを支持するためのウエハ支持ボート１
０と、ウエハ支持ボート１０を回転させるためのウエハ
支持ボート駆動手段４０と、ウエハ支持ボート１０を反
応チャンバ２０の内外部に移動（図４の矢印Ｍの方向）
すると同時に反応チャンバ２０を閉止、開放するための
ドア３０を移動するためのエレベータ手段（図示せず）
とから成る。

【００４０】ウエハ支持ボート１０は、半導体ウエハを
一定間隔で縦積みされ、ドア３０に設けたシール手段３
１を通じるシャフト４１を介してウエハ支持ボート駆動
手段４０に接続され、このウエハ支持ボート駆動手段４
０によって回転される。

【００４１】反応チャンバー２０には、エッチングガス
や洗浄用純水等を反応チャンバー２０内部に導入（図４
の矢印Ｆを参照）するためのインジェクタ２１と、ガス
を排気（図４の矢印Ｇを参照）するための排気口２２
と、洗浄液を排水（図４の矢印Ｌを参照）するための排
水口２３とが設けられている。ここで、反応チャンバ２
０へのエッチングガス及び洗浄用純水等の導入を１個の
インジェクタ２１を通じて行っているが、必要に応じて
エッチングガス導入用のインジェクタ（図示せず）と、
洗浄及びパージ用のインジェクタ（図示せず）とをそれ
ぞれ独立して設けてもよい。

【００４２】反応チャンバー２０の内壁には、好適に、
インジェクタ２１に接続され、多数の小孔を有する円筒
状細管（図示せず）がウエハ支持ボート１０を取り囲む
ように設けられ、ウエハ支持ボート１０に配置した半導
体ウエハに対してエッチングガス等を効率的に接触させ
ることができる。 ［エッチング処理］ 本発明の半導体ウエハエッチング
処理装置を使用したエッチング処理方法は、以下の
（１）−（５）の工程から成る。

【００４３】（工程１） エレベータ手段（図示せず）
によりドア３０とともにウエハ支持ボート１０を反応チ
ャンバー２０外部に移動し、ウエハ支持ボート１０に所
望の個数の半導体ウエハを搬送して支持させ、エレベー
タ手段によりドア３０とともにウエハ支持ボート１０を
反応チャンバー２０内部へと移動し、ドア３０によって
反応チャンバー２０を密閉し、反応チャンバー２０内部
を排気口２２を通じてほぼ真空状態にする。

【００４４】（工程２） エッチングガス（ＨＦ又はＨ
Ｆ／Ｈ２０）をインジェクタ２１を通じて反応チャンバ
ー２０内部に導入する。このとき、ＨＦガスは純度９
９.９９９％以上のものを使用し、ＨＦ／Ｈ２０の比率
は（０．００１〜１００）／（９９．９９９〜０．０）
である。エッチング時の圧力は、５Ｐａ〜８００００Ｐ
ａ、好適には、１０Ｐａ〜１３３００Ｐａである。

【００４５】（工程３） エッチング終了後、インジェ
クタ２１を通じて窒素ガスを導入して反応チャンバ２０
内部を大気圧に戻し、その後、インジェクタ２１を通じ
て洗浄用純水を導入して半導体ウエハの洗浄を行う。こ
のとき、半導体ウエハを均一に洗浄するために、ウエハ
支持ボート駆動手段４０によりウエハ支持ボート１０を
回転させる。ここで、洗浄時のウエハ支持ボートの回転
数は、最適には、１ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍである。

【００４６】（工程４） 洗浄終了後、インジェクタ２
１を通じて窒素ガスを導入しながらウエハ支持ボート駆
動手段４０によりウエハ支持ボート１０を回転し、半導
体ウエハ表面上の水分を遠心力により除去する。乾燥時
のウエハ支持ボート１０の回転数は、最適には、５００
ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍである。また、乾燥を促進する
ために、反応チャンバー２０及びドア３０の周囲にヒー
タを配設し、導入される窒素ガスを加熱して乾燥を行っ
てもよいし、乾燥時に、排気口２２を通じて反応チャン
バー２０内部を減圧して乾燥を行ってもよい。

【００４７】（工程５） 乾燥終了後、エレベータ手段
によってウエハ支持ボート１０を反応チャンバー２０の
外部に移動し、ウエハ支持ボート１０から半導体ウエハ
を取り出す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、半導体ウエハエッチング処理装置で使
用する本発明のウエハ支持ボートを示し、図１（A）
は、ウエハ支持ボートの平面図であり、図１（B）は、
ウエハ支持ボートの側面図である。

【図２】 図２（A）、（B）及び（C）はそれぞれ、半
導体ウエハを支持するために図１のウエハ支持ボートに
配設される支持部材の平面図を示す。

【図３】 図３は、半導体ウエハエッチング処理装置で
使用する従来技術のウエハ支持ボートを示し、図３
（A）は、ウエハ支持ボートの平面図であり、図３（B）
は、ウエハ支持ボートの側面図である。

【図４】 図４は、半導体ウエハエッチング処理装置の
概略図である。

【符号の説明】

１０．．．ウエハ支持ボート １１．．．第１の支持部材 １２．．．第２の支持部材 １３、１３’．．．支持部 １３ａ．．．段部 １３ｂ．．．支持面 １３ｃ．．．貫通孔 １３ｄ．．．貫通路 １４．．．スペーサ １５、１５’．．．ポスト １６、１６’．．．ルーフ １７．．．バランス修正錘 １８．．．バランス修正穴 ２０．．．反応チャンバー ２１．．．インジェクタ ２２．．．排気口 ２３．．．排水口 ３０．．．ドア ３１．．．シール手段 ４０．．．ボート駆動手段 ４１．．．シャフト ａ．．．ウエハ支持ボートの回転軸 Ｆ．．．処理ガス等の導入 Ｇ．．．ガスの排気 Ｌ．．．洗浄水の排水 Ｍ．．．ドアの移動方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｔ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハのエッチング処理のため、
   前記半導体ウエハを支持するための支持部を有するウエ
   ハ支持ボートを反応チャンバー内で回転させる半導体ウ
   エハエッチング処理装置において、 前記支持部に支持された前記半導体ウエハの重心が、前
   記ウエハ支持ボートの回転軸上に位置することを特徴と
   する、装置。
2. 【請求項２】 前記支持部が、前記ウエハ支持ボートに
   着脱可能に対向して配置される第１及び第２の支持部材
   のそれぞれに設けられ、 前記半導体ウエハが、前記第１及び第２の支持部材のそ
   れぞれに設けた前記支持部によって支持される、請求項
   １記載の装置。
3. 【請求項３】 前記ウエハ支持ボートに着脱可能に配置
   されるスペーサを、前記第１及び第２の支持部材ととも
   に前記ウエハ支持ボートに配列する、請求項２記載の装
   置。