JPH10223585A - ウェハ処理装置及びその方法並びにｓｏｉウェハの製造方法 - Google Patents

ウェハ処理装置及びその方法並びにｓｏｉウェハの製造方法

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JPH10223585A
JPH10223585A JP9021796A JP2179697A JPH10223585A JP H10223585 A JPH10223585 A JP H10223585A JP 9021796 A JP9021796 A JP 9021796A JP 2179697 A JP2179697 A JP 2179697A JP H10223585 A JPH10223585 A JP H10223585A
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wafer processing
rod
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェハに施す処理を均一化する。 【解決手段】溝１１ａを有する４本のウェハ回転ロッド
１１によりウェハ４０を回転させながら支持する。ウェ
ハ回転ロッド１１は、ウェハ処理槽１０の外に設けられ
たモータ１９より駆動力を伝達されて回転する。ウェハ
処理槽３０の下部には超音波層３０が配置されており、
超音波源３１が発生する超音波がウェハ処理槽１０に伝
達される。ウェハ４０は、ウェハ回転ロッド１１のみに
より支持されているため超音波の伝達効率が良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ処理装置及
びその方法並びにＳＯＩウェハの製造方法に係り、特
に、ウェハを処理液に浸漬して処理するウェハ処理装置
及びその方法並びにＳＯＩウェハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェハを液中に浸漬して行う処理の代表
例としてウエットエッチングが挙げられる。ウエットエ
ッチングにおける１つの課題は、面内の均一化を図るこ
とにある。従来は、エッチング液を槽内で循環させて新
鮮なエッチング液を反応面に供給することにより面内の
均一性を確保していた。
【０００３】また、ウェハを液中に浸漬して行う処理の
他の例としてウェハの洗浄処理が挙げられる。特開平８
−２９３４７８号には、キャリアカセットに収容したウ
ェハをカム機構により液中で上下動させると共に回転さ
せながら超音波を供給することによりウェハの洗浄効率
を高めたウェハ洗浄装置が開示されている。
【０００４】ウェハ洗浄装置の他の例として、カセット
レスウェハ洗浄装置が知られている。カセットレスウェ
ハ洗浄装置は、一般には、棒状部材を平行に配し、各棒
状部材に溝を設け、この溝によりウェハを支持して洗浄
を行う装置である。キャリアカセットにウェハを収容し
た状態で洗浄を行う装置では、キャリアカセットの溝内
の部分でウェハが洗浄されにくい。また、ウェハの両側
の殆どの部分がキャリアカセットの構成部材により覆わ
れているため、ウェハに対する洗浄液の供給の大部分
は、キャリアカセット下部の開口部を介してなされる。
したがって、洗浄不良が生じ易いという問題があった。
かかる問題点を解決するものとして、カセットレスウェ
ハ洗浄装置の意義は大きい。特開平７−１６９７３１号
には、異サイズのウェハに対応可能なカセットレスのウ
ェハ洗浄装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−２９３４７
８号に記載されたウェハ洗浄装置においては、キャリア
カセットの構成部材により超音波の強度むらが発生し、
均一にウェハを洗浄することができなかった。このウェ
ハ洗浄装置においては、カム機構によりウェハを回転ま
たは上下動させる際にウェハが倒れることを防止するた
めにキャリアカセットが不可欠である。通常、キャリア
カセットは、ＰＦＡやＰＥＥＫ等の樹脂により構成され
ているが、これらの材料は超音波を伝達しにくいため、
洗浄処理の効率を悪化させる。
【０００６】また、特開平７−１６９７３１号に記載さ
れたウェハ洗浄装置は、洗浄不良を低減し得る点で意義
は大きいものの、ウェハを槽内に固定した状態で保持し
て洗浄を行うため、均一にウェハを洗浄することができ
なかった。また、ウェハの支持部とウェハとの接触部分
が、洗浄時において固定されるため、該接触部分が洗浄
されにくいという欠点を除去し得なかった。
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、ウェハに施す処理を均一化することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るウェハ処理
装置は、ウェハを処理液中に浸漬して処理するウェハ処
理装置であって、ウェハの処理槽と、略平行に配された
複数の棒状部材によりウェハを回転させながら支持する
回転支持機構とを備えることを特徴とする。
【０００９】前記ウェハ処理装置は、前記処理槽内に超
音波を誘導する超音波誘導手段をさらに備えることが好
ましい。
【００１０】前記ウェハ処理装置において、前記回転支
持機構は、前記複数の棒状部材のうち少なくともウェハ
を前記処理槽の底面側から支持する棒状部材を回転させ
てウェハに回転力を与えることが好ましい。
【００１１】前記ウェハ処理装置において、前記回転支
持機構は、前記複数の棒状部材を同一方向に回転させて
ウェハに回転力を与えることが好ましい。
【００１２】前記ウェハ処理装置において、前記の各棒
状部材は、ウェハが軸方向に移動することを制限する溝
を有することが好ましい。
【００１３】前記ウェハ処理装置において、前記回転支
持機構は、ウェハを回転させるための駆動力を発生する
駆動力発生手段を前記処理槽の外に有することが好まし
い。
【００１４】前記ウェハ処理装置において、前記回転支
持機構は、前記駆動力発生手段が発生した駆動力を前記
複数の棒状部材に伝達するためのクランク機構をさらに
有することが好ましい。
【００１５】前記ウェハ処理装置は、前記回転支持機構
を前記処理槽内において揺動させる駆動機構をさらに備
えることが好ましい。
【００１６】前記ウェハ処理装置は、前記回転支持機構
を浮上または浸漬するための駆動機構をさらに備えるこ
とが好ましい。
【００１７】前記ウェハ処理装置において、前記処理槽
は、オーバーフロー層を含む循環機構を有することが好
ましい。
【００１８】前記ウェハ処理装置において、前記循環機
構は、前記ウェハ回転機構が発生し得るパーティクルに
よるウェハの汚染を軽減するための手段を有することが
好ましい。
【００１９】前記ウェハ処理装置において、前記超音波
誘導手段は、超音波槽と、超音波源と、前記超音波源の
位置を前記超音波槽内において調整する調整機構とを有
し、前記処理槽は、前記超音波槽に入れられた超音波伝
達媒体を介して超音波を伝達されることが好ましい。
【００２０】前記ウェハ処理装置において、前記処理
槽、前記回転支持機構のうち少なくとも処理液と接触し
得る部分は、石英またはプラスチックで構成されている
ことが好ましい。
【００２１】前記ウェハ処理装置において、前記処理
槽、前記回転支持機構のうち少なくとも処理液と接触し
得る部分は、弗素樹脂、塩化ビニール、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢ
Ｔ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）の
いずれかで構成されていることが好ましい。
【００２２】前記ウェハ処理装置において、前記回転支
持機構は、４本の棒状部材によりウェハを支持すること
が好ましい。
【００２３】前記ウェハ処理装置において、前記複数の
棒状部材は、オリエンテーション・フラットを有するウ
ェハを処理する場合に、オリエンテーション・フラット
により該ウェハの回転が妨げられない位置関係に配置さ
れていることが好ましい。
【００２４】本発明に係るウェハ処理装置は、ウェハを
処理液に浸漬して処理するウェハ処理装置であって、ウ
ェハの処理槽と、ウェハを前記処理槽の底面に対して略
垂直な状態に保つようにウェハの両側及び下側から棒状
部材によりウェハを支持する支持手段と、支持したウェ
ハを回転させるための駆動手段とを備えることを特徴と
する。
【００２５】前記ウェハ処理装置は、前記処理槽内に超
音波を誘導する超音波誘導手段をさらに備えることが好
ましい。
【００２６】前記ウェハ処理装置において、前記駆動手
段は、前記棒状部材を回転させてウェハに回転力を与え
ることが好ましい。
【００２７】前記ウェハ処理装置において、前記棒状部
材は、支持したウェハが軸方向に移動することを制限す
る溝を有することが好ましい。
【００２８】本発明に係るウェハ処理方法は、 ウェハ
を処理液中に浸漬して処理するウェハ処理方法であっ
て、ウェハを処理槽の底面に対して略垂直な状態に保つ
ように該ウェハの両側及び下側から棒状部材により該ウ
ェハを支持しつつ回転させることを特徴とする。
【００２９】前記ウェハ処理方法は、ウェハを前記処理
槽内で回転させる一方で、前記処理液に超音波を誘導す
ることが好ましい。
【００３０】前記ウェハ処理方法は、前記処理液として
エッチング液を用いて、ウェハをエッチングするために
適している。
【００３１】前記ウェハ処理方法は、前記処理液として
エッチング液を用いて、多孔質シリコン層を有するウェ
ハをエッチングするために適している。
【００３２】本発明に係るＳＯＩウェハの製造方法は、
前記ウェハ処理方法を工程の一部に適用してＳＯＩウェ
ハを製造することを特徴とする。
【００３３】本発明に係るウェハ処理方法は、前記ウェ
ハ処理装置を用いてウェハを処理することを特徴とす
る。
【００３４】本発明に係るウェハ処理方法は、前記ウェ
ハ処理装置を用いて、ウェハに形成された特定の層をエ
ッチングすることを特徴とする。
【００３５】本発明に係るＳＯＩウェハの製造方法は、
前記ウェハ処理方法を工程の一部に適用してＳＯＩウェ
ハを製造することを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明の
好適な実施の形態に係るウェハ処理装置の概略構成を示
す斜視図である。また、図２は、図１に示すウェハ処理
装置の断面図である。
【００３７】この実施の形態に係るウェハ処理装置１０
０のうち処理液が接触し得る部分は、用途に応じて、石
英、プラスチック等で構成することが好ましい。プラス
チックとしては、例えば、弗素樹脂、塩化ビニール、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレ
ート（ＰＢＴ）またはポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ）等が好適である。このうち弗素樹脂としては、
例えば、ＰＶＤＦ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等が好適である。
【００３８】このウェハ処理装置１００は、ウェハ処理
槽１０と、オーバーフロー槽２０と、超音波槽３０と、
ウェハ４０を回転させながら支持するウェハ回転機構
（１１〜１９）とを有する。
【００３９】ウェハを処理する際には、ウェハ処理槽１
０に処理液（例えば、エッチング液、洗浄液等）を満た
す。ウェハ処理槽１０の上部の周囲には、ウェハ処理槽
１０から溢れた処理液を一旦貯留するためのオーバフロ
ー槽２０が設けられている。オーバフロー槽２０に一旦
貯留された処理液は、オーバフロー槽２０の底部から循
環器２１に向けて排出パイプ２１ａを通して排出され
る。循環器２１は、排出された処理液をフィルタリング
してパーティクルを除去し、供給パイプ２１ｂを介して
ウェハ処理槽１０の底部に送り出す。したがって、ウェ
ハ処理槽１０内のパーティクルが効率的に除去される。
【００４０】ウェハ処理槽１０の深さは、ウェハ４０が
完全に埋没する深さにすることが好ましく、これにより
大気中のパーティクルがウェハ４０に吸着することを防
止することができる。
【００４１】ウェハ処理槽１０の下部には、超音波槽３
０が配置されている。超音波槽３０の内部には、調整機
構３２により超音波源３１が支持されている。この調整
機構３２は、超音波源３１とウェハ処理槽１０との相対
的な位置関係を調整する機構として、超音波源３１の上
下方向の位置を調整するための機構と、水平面内の位置
を調整するための機構とを有し、この機構により、ウェ
ハ処理槽１０、より詳しくはウェハ４０に供給される超
音波を最適化することができる。超音波源３１は、発生
する超音波の周波数や強度を調整する機能を備えること
が好ましく、これにより超音波の供給をさらに最適化す
ることができる。このように、ウェハ４０に対する超音
波の供給を最適化するための機能を備えることにより、
多様な種類のウェハに個別に対向可能になる。超音波槽
３０には、超音波伝達媒体（例えば、水）が満たされて
おり、この超音波伝達媒体によりウェハ処理槽１０に超
音波が伝達される。
【００４２】ウェハ４０は、ウェハ４０に係合する溝１
１ａを有する４本のウェハ回転ロッド１１によってウェ
ハ処理槽１０の底面に対して略垂直に保持される。この
ウェハ回転ロッド１１は、ウェハ４０を回転させながら
支持する機能を有し、ウェハ回転機構の一部をなす。各
ウェハ回転ロッド１１は、対向する一対のロッド支持部
材１８により回動可能に支持されており、モータ１９が
発生する駆動トルクを伝達されて夫々同一方向に回転す
る。また、各ウェハ回転ロッド１１は、超音波の伝達を
阻害しない程度に小径にすることが好ましい。
【００４３】なお、ウェハ回転ロッド１１の本数は、少
ない方が好ましいが、ウェハ４０との摩擦力を確保する
ことを考慮すると、ウェハ４０の転がり方向（Ｘ軸方
向）の移動を制限する２本のウェハ回転ロッド１１と、
ウェハ４０を下方から支持するための２本のウェハ回転
ロッド１１を設けることが好ましい。ウェハの下方に２
本のウェハ回転ロッド１１を適切な間隙をもって配置す
ることにより、オリエンテーション・フラットを有する
ウェハに対する駆動トルクの伝達を効率化することがで
きる。これは、ウェハの下方に１本のウェハ回転ロッド
１１しか存在しない場合には、当該ウェハ回転ロッド１
１上にオリエンテーション・フラットが位置する場合
に、当該ウェハ回転ロッド１１によってはウェハを回転
させることができないからである。
【００４４】通常、ウェハ処理槽１０の底面と液面との
間には定在波、すなわち、超音波の強度が強い部分と弱
い部分とが形成されるが、このウェハ処理装置１００
は、ウェハ４０を回転させながら処理することができる
ため、定在波に起因する処理の不均一性が低減される。
【００４５】このウェハ処理装置１００は、ウェハ処理
槽１０の底部やウェハ４０の周囲の部材を可能な限り排
除した構造を有するため、ウェハ４０に対する超音波の
供給を効率化すると共に均一化することができる。ま
た、このような構造により、ウェハ４０の付近における
処理液の流動が自由になるため、ウェハに対する処理を
均一化し、処理不良の発生を防止することができる。
【００４６】図３は、ウェハ回転ロッド１１の形状を示
す断面図である。ウェハ回転ロッド１１は、ウェハ４０
のベベリング部を挟むようにして支持するための複数の
溝１１ａを有する。この溝１１ａの形状は、例えば、Ｕ
型、Ｖ型、Ｙ型であることが好ましい。このウェハ処理
装置１００は、ウェハ回転ロッド１１によりウェハ４０
を回転させながら支持するため、ウェハ４０のベベリン
グ部の特定領域が常に支持されることがない。したがっ
て、ウェハ４０のベベリング部に関しても均一に処理す
ることができる。
【００４７】図４及び図５は、ウェハ回転機構の概略構
成を示す図である。４本のウェハ回転ロッド１１は、複
数のウェハ４０がなす円柱形状の面に沿うようにして、
水平方向（ｙ軸方向）に、互いに平行に配されている。
各ウェハ回転ロッド１１の先端付近には駆動力伝達ギア
１２が設けられている。モータ１９が発生する駆動トル
クは、クランク１７及び連結ロッド１６を介してクラン
ク１５に伝達される。クランク１５の先端部には駆動力
伝達ギア１４ａが設けられている。駆動力伝達ギア１４
ａに伝達される駆動トルクは、中間ギア１４を介して各
駆動力伝達ギア１２に伝達される。この構成により、各
ウェハ回転ロッド１１は、同方向に同一速度で回転す
る。
【００４８】図示の例では、構成を単純化するため、モ
ータ１９が発生する駆動トルクをクランク１５に伝達
し、この駆動トルクを各ウェハ回転ロッド１１に分配し
ているが、各ウェハ回転ロッド１１毎にクランクを設け
ても良い。この場合、駆動力伝達ギア１２，１４ａ、中
間ギア１４を設ける必要がないため、ギアの摩擦による
パーティクルの発生を防ぐことができる。
【００４９】なお、必ずしも４本のウェハ回転ロッド１
１を共に回転させる必要はないが、回転力をウェハ４０
に効率的に伝達するには、ウェハ４０の下方の少なくと
も１本のウェハ回転ロッド１１を回転させることが好ま
しい。さらに、回転力をより効率的にウェハ４０に伝達
し、また、オリエンテーション・フラットが存在するウ
ェハを円滑に回転させるためには、ウェハ４０の下方の
２本のウェハ回転ロッド１１を回転させることが好まし
い。
【００５０】また、ウェハ回転機構は上記の構成に限定
されず、各ウェハ回転ロッド１１を同一方向に回転させ
ることができれば十分である。例えば、モータ１９の駆
動力を傘歯ギアやベルト等により駆動力伝達ギア１４ａ
に伝達する構成であっても良い。
【００５１】このウェハ処理装置１００は、処理液をウ
ェハ処理槽１０に供給するための供給口２１ｃをウェハ
処理槽１０の底部付近に配置して、ウェハ処理槽１０の
底部から上方に向かって処理液が循環するように構成し
てある。さらに、このウェハ処理装置１００は、ウェハ
４０側に供給口２１ｃを多数配置することにより、ギア
１２，１４，１４ａ、クランク１５、連結ロッド１６等
により構成される駆動力伝達機構側の処理液がウェハ４
０側に移動しないように、処理液の流動方向を調整して
いる。したがって、駆動力伝達機構の摩擦により発生し
得るパーティクルによるウェハ４０の汚染の可能性が低
減される。
【００５２】なお、駆動力伝達機構において発生し得る
パーティクルによるウェハの汚染を防止する手段は他に
もある。例えば、各供給口２１Ｃの径を調整すること、
ウェハ４０側と駆動力伝達機構側とを遮るための分離板
を設けること等が効果的である。
【００５３】図６は、複数のウェハ処理装置を並べたウ
ェハ処理システムの構成例を概略的に示す図である。１
００ａ〜１００ｃは、上記のウェハ処理装置１００と実
質的に同一の構成を有する。この例では、１００ａ及び
１００ｃを洗浄装置として、１００ｂをエッチング装置
として用いている。
【００５４】６０ａ〜６０ｃは、枚葉式のウェハ搬送ロ
ボットであり、ウェハの裏面を真空吸着することにより
ウェハを保持する。搬送ロボット６０ａは、コンピュー
タ制御の下、前の工程が終了したウェハ４０を吸着して
洗浄装置１００ａまで搬送し、洗浄装置１００ａのウェ
ハ回転ロッド１１の該当する溝１１ａに係合するよう
に、ウェハ４０をセットする。洗浄装置１００ａは、ウ
ェハ処理槽１０内に所定枚数のウェハ４０がセットされ
ると、コンピュータ制御の下、ウェハ回転ロッド１１を
回転させながら洗浄処理を実行する。
【００５５】洗浄装置１００ａによるウェハ４０の洗浄
処理が終了すると、搬送ロボット６０ｂは、コンピュー
タ制御の下、洗浄装置１００ａのウェハ処理槽１０内の
ウェハ４０を吸着し、次のウェハ処理装置であるエッチ
ング装置１００ｂまで搬送し、そのウェハ回転ロッド１
１の該当する溝１１ａに係合するように、ウェハ４０を
セットする。エッチング装置１００ｂは、ウェハ処理槽
１０内に所定枚数のウェハがセットされると、コンピュ
ータ制御の下、ウェハ回転ロッド１１を回転させながら
エッチング処理を実行する。
【００５６】エッチング装置１０ｃによるウェハ４０の
エッチング処理処理が終了すると、搬送ロボット６０ｃ
は、コンピュータ制御の下、エッチング装置１００ｂの
ウェハ処理槽１０内のウェハ４０を吸着し、次のウェハ
処理装置である洗浄装置１００ｃまで搬送し、そのウェ
ハ回転ロッド１１の該当する溝１１ａに係合するよう
に、ウェハ４０をセットする。洗浄装置１００ｃは、ウ
ェハ処理槽１０内に所定枚数のウェハがセットされる
と、コンピュータ制御の下、ウェハ回転ロッド１１を回
転させながら洗浄処理を実行する。
【００５７】図７にウェハ回転機構の他の構成例を示
す。このウェハ回転機構１１０は、ウェハの支持部をウ
ェハ処理槽１０内で揺動させる機能と、ウェハの支持部
をウェハ処理槽１０の上方まで持ち上げて、ウェハ４０
の装着・取り外しをウェハ処理槽１０の外で行うことを
可能にする機能とを有する。前者の機能に拠れば、ウェ
ハ４０に施す処理を一層均一化することができる。ま
た、後者の機能に拠れば、ウェハ４０の装着・取り外し
を容易にすることができる。さらに、この機能に拠れ
ば、回転機構にウェハを載せたまま別の処理槽に移動さ
せることができる。
【００５８】このウェハ回転機構１１０においては、連
結部材５１によって２つのロッド支持部材１８，１８’
が連結されている。また、モータ１９は、オーバフロー
層２０ではなくロッド支持部材１８’に固定されてい
る。ロッド支持部材１８’には、ウェハ回転機構１１０
をロボットにより移動させるためのアーム５２が取り付
けられている。
【００５９】図８は、ウェハ回転機構１１０を備えたウ
ェハ処理装置の概略構成を示す図である。ロボット５０
は、コンピュータ制御の下、ウェハ回転機構１１０をウ
ェハ処理槽１０内に沈めたり、持ち上げたりすることが
できる。したがって、ウェハ処理槽１０の外部でウェハ
をセットすることができる。また、ウェハ回転機構１１
０にウェハをセットしたまま別の処理槽に移動させるこ
とができる。さらに、ロボット５０は、ウェハ回転機構
１１０をウェハ処理槽１０内において上下・左右等に揺
動させる機能を有する。この機能によりウェハに対する
処理を一層均一化することができる。
【００６０】次に、ウェハ処理装置１００によるウェハ
処理の実施例を説明する。
【００６１】［実施例１］この実施例は洗浄処理に関す
る。
【００６２】超純水が満たされたウェハ処理槽１０内に
ウェハをセットし、ウェハを回転させながら、約１ＭＨ
ｚの超音波を印加してウェハを洗浄した。この洗浄によ
りウェハ表面のパーティクルの９０％以上が除去され、
また、パーティクルの除去はウェハ表面において均一に
なされた。
【００６３】［実施例２］この実施例は、アンモニア、
過酸化水素水、純水の混合液による洗浄処理に関する。
この混合液による洗浄はシリコンウェハの表面のパーテ
ィクルを除去するために好適である。
【００６４】約８０℃のアンモニア、過酸化水素水、純
水の混合液が満たされたウェハ処理槽１０内にシリコン
ウェハをセットし、該ウェハを回転させながら、約１Ｍ
Ｈｚの超音波を印加して、該ウェハを洗浄した。この洗
浄によりウェハ表面のパーティクルの９５％以上が除去
され、また、パーティクルの除去はウェハ表面において
均一になされた。
【００６５】［実施例３］この実施例は、シリコン層の
エッチングに関する。
【００６６】弗酸、硝酸、酢酸を１：２００：２００の
割合で混合した混合液が満たされたウェハ処理槽１０内
にシリコンウェハをセットし、該ウェハを回転させなが
ら、約０．５ＭＨｚの超音波を印加して、該ウェハの表
面を３０秒間エッチングした。この結果、シリコンウェ
ハが均一に約１．０μｍエッチングされた。この時のエ
ッチング速度の均一性は、ウェハの面内及びウェハ間で
±５％以下であった。
【００６７】［実施例４］この実施例は、ＳｉＯ2層の
エッチング処理に関する。ＳｉＯ2層のエッチングには
弗酸が好適である。
【００６８】１．２％の弗酸が満たされたウェハ処理槽
１０内に、ＳｉＯ2層が形成されたウェハをセットし、
該ウェハを回転させながら、約０．５ＭＨｚの超音波を
印加して、ＳｉＯ2層を３０秒間エッチングした。この
結果、ＳiＯ2層が均一に約４ｎｍエッチングされた。こ
の時のエッチング速度の均一性は、ウェハの面内及びウ
ェハ間で±３％以下であった。
【００６９】［実施例５］この実施例は、Ｓｉ3Ｎ4層の
エッチング処理に関する。Ｓｉ3Ｎ4層のエッチングには
熱濃燐酸が好適である。
【００７０】熱濃燐酸が満たされたウェハ処理槽１０内
に、Ｓｉ3Ｎ4層が形成されたウェハをセットし、該ウェ
ハを回転させながら、約０．５ＭＨｚの超音波を印加し
て、Ｓｉ3Ｎ4層をエッチングした。この結果、Ｓｉ3Ｎ4
層が均一に約１００ｎｍエッチングされた。この時のエ
ッチング速度の均一性は、ウェハの面内及びウェハ間で
±３％以下であった。
【００７１】［実施例６］この実施例は、多孔質シリコ
ン層のエッチングに関する。多孔質シリコン層のエッチ
ングには、弗酸、過酸化水素水、純水の混合液が好適で
ある。
【００７２】弗酸、過酸化水素水、純水の混合液が満た
されたウェハ処理槽１０内に、多孔質シリコン層を有す
るウェハをセットし、該ウェハを回転させながら、約
０．２５ＭＨｚの超音波を印加して、多孔質シリコン層
をエッチングした。この結果、多孔質シリコン層が均一
に５μｍエッチングされた。この時のエッチング速度の
均一性は、ウェハの面内及びウェハ間で±３％以下であ
った。
【００７３】なお、K.Sakaguchi et al.,Jpn.Appl.Phy
s.Vol.34,part1,No.2B,842-847(1995)において、多孔質
シリコンのエッチングのメカニズムが開示されている。
この文献によると、多孔質シリコンは、エッチング液が
毛細管現象によって多孔質シリコンの微細孔に染み込ん
で該微細孔の孔壁をエッチングすることによりエッチン
グされる。孔壁が薄くなると、該孔壁は自立できなくな
り、最終的には多孔質層が全面的に崩壊しエッチングが
終了する。
【００７４】［実施例７］この実施例は、ＳＯＩウェハ
の製造方法に関する。図９は、本実施例に係るＳＯＩウ
ェハの製造方法を示す工程図である。
【００７５】先ず、第１の基板を形成するための単結晶
Ｓｉ基板５０１をＨＦ溶液中において陽極化成して、多
孔質Ｓｉ層５０２を形成した（図９（ａ）参照）。この
陽極化成条件は、以下の通りである。
【００７６】電流密度 ：７（ｍＡ／ｃｍ2） 陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：
１ 時間 ：１１（ｍｉｎ） 多孔質Ｓiの厚み：１２（μｍ） 次いで、この基板を酸素雰囲気中において４００℃で１
時間酸化させた。この酸化により多孔質Ｓｉ層５０２の
孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【００７７】次いで、多孔質Ｓｉ層５０２上にＣＶＤ(C
hemical Vapor Deposition)法により０．３０μｍの単
結晶Ｓｉ層５０３をエピタキシャル成長させた（図９
（ｂ）参照）。このエピタキシャル成長条件は、以下の
通りである。
【００７８】ソースガス：ＳiＨ2Ｃl2／Ｈ2 ガス流量 ：０．５／１８０（ｌ／ｍｉｎ） ガス圧力 ：８０（Ｔｏｒｒ） 温度 ：９５０（℃） 成長速度 ：０．３（μｍ／ｍｉｎ） 次いで、単結晶Ｓｉ層（エピタキシャル層）５０３上に
熱酸化により２００ｎｍのＳiＯ2層５０４を形成した
（図９（ｃ）参照）。
【００７９】次いで、このようにして形成した図９
（ｃ）に示す第１の基板と、第２の基板であるＳｉ基板
５０５とを、ＳｉＯ2層５０４を挟むようにして貼り合
わせた（図９（ｄ）参照）。
【００８０】次いで、第１の基板より単結晶Ｓｉ基板５
０１を除去して、多孔質Ｓｉ層５０２を表出させた（図
９（ｅ）参照）。
【００８１】次いで、弗酸、過酸化水素水、純水の混合
液が満たされたウェハ処理層１０内に、図９（ｅ）に示
すウェハをセットし、このウェハを回転させながら、約
０．２５ＭＨｚの超音波を印加し、多孔質Ｓｉ層５０２
をエッチングした（図９（ｆ）参照）。この際、多孔質
Ｓｉ層５０２のエッチング速度の均一性は、面内及びウ
ェハ間で±５％以下であった。このように、ウェハを回
転させながら超音波を印加することにより、多孔質Ｓｉ
の崩壊（エッチング）をウェハ面内及びウェハ間で均一
に促進することができる。
【００８２】多孔質Ｓｉ層５０２のエッチングにおい
て、単結晶Ｓｉ層（エピタキシャル層）５０３はエッチ
ングストップ膜として機能する。したがって、多孔質Ｓ
ｉ層５０２がウェハの全面において選択的にエッチング
される。
【００８３】すなわち、上記のエッチング液による単結
晶Ｓｉ層５０３のエッチング速度は極めて低く、多孔質
Ｓｉ層５０２と単結晶Ｓｉ層５０３とのエッチング選択
比は１０の５乗以上である。したがって、単結晶Ｓｉ層
５０３がエッチングされる量は、数十Å程度であり、実
用上無視できる。
【００８４】図９（ｆ）は、上記の工程により得られた
ＳＯＩウェハを示している。このＳＯＩウェハは、Ｓｉ
Ｏ2層５０４上に０．２μｍ厚の単結晶Ｓｉ層５０３を
有する。この単結晶Ｓｉ層５０３の膜厚を面内全面に亘
って１００点について測定したところ、膜厚は２０１ｎ
ｍ±４ｎｍであった。
【００８５】この実施例では、さらに、水素雰囲気中に
おいて１１００℃で熱処理を約１時間施した。そして、
ＳＯＩウェハの表面の粗さを原子間力顕微鏡で評価した
ところ、５μｍ角の領域における平均自乗粗さは約０．
２ｎｍであった。これは、通常市販されているＳｉウェ
ハと同等の品質である。
【００８６】また、上記の熱処理の後に、透過電子顕微
鏡によってＳＯＩウェハの断面を観察した。その結果、
単結晶Ｓｉ層５０３には、新たな結晶欠陥が発生してお
らず、良好な結晶性が維持されていることが確認され
た。
【００８７】ＳｉＯ2膜は、上記のように第１の基板の
単結晶Ｓｉ膜（エピタキシャル層）５０３上に形成する
他、第２の基板５０５の表面に形成しても良いし、両者
に形成しても良く、この場合においても上記と同様の結
果が得られた。
【００８８】また、第２の基板として、石英等の光透過
性のウェハを用いても、上記の工程により良好なＳＯＩ
ウェハを形成することができた。ただし、石英（第２の
基板）と単結晶Ｓｉ層５０３との熱膨張係数の際により
単結晶Ｓｉ層５０３にスリップが入ることを防止するた
め、水素雰囲気中での熱処理は、１０００℃以下の温度
で行った。
【００８９】［実施例８］この実施例は、ＳＯＩウェハ
の他の製造方法に関する。図面により表現できる工程
は、図９に示す工程と同様であるため、図９を参照しな
がら説明する。
【００９０】先ず、第１の基板を形成するための単結晶
Ｓi基板５０１をＨＦ溶液中において陽極化成して多孔
質５０２を形成した（図９（ａ）参照）。この陽極化成
条件は、以下の通りである。
【００９１】第１段階： 電流密度 ：７（ｍＡ／ｃｍ2） 陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：
１ 時間 ：５（ｍｉｎ） 多孔質Ｓiの厚み：５．５（μｍ） 第２段階： 電流密度 ：２１（ｍＡ／ｃｍ2） 陽極化成溶液 ：ＨＦ：Ｈ2Ｏ：Ｃ2Ｈ5ＯＨ＝１：１：
１ 時間 ：２０（ｓｅｃ） 多孔質Ｓiの厚み：０．５（μｍ） 次いで、この基板を酸素雰囲気中において４００℃で１
時間酸化させた。この酸化により多孔質Ｓi層５０２の
孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。
【００９２】次いで、多孔質Ｓi層５０２上にＣＶＤ(Ch
emical Vapor Deposition)法により０．１５μｍの単結
晶Ｓi層５０３をエピタキシャル成長させた（図９
（ｂ）参照）。このエピタキシャル成長条件は、以下の
通りである。
【００９３】ソースガス：ＳiＨ2Ｃl2／Ｈ2 ガス流量 ：０．５／１８０（ｌ／ｍｉｎ） ガス圧力 ：８０（Ｔｏｒｒ） 温度 ：９５０（℃） 成長速度 ：０．３（μｍ／ｍｉｎ） 次いで、単結晶Ｓｉ（エピタキシャル層）５０３上に酸
化により１００ｎｍのＳiＯ2層５０４を形成した（図９
（ｃ）参照）。
【００９４】次いで、このようにして形成した図９
（ｃ）に示す第１の基板と、第２のＳｉ基板５０５と
を、ＳiＯ2層５０４を挟むようにして貼り合わせた（図
９（ｄ）参照）。
【００９５】次いで、電流密度を２１ｍＡ／ｃｍ2（第
２段階）として形成した多孔質Ｓｉ層を境にして、貼り
合わせウェハを２枚に分離し、第２の基板５０５側の表
面上に、多孔質Ｓｉ層５０３を表出させた（図９（ｅ）
参照）。貼り合わせたウェハの分離方法としては、１）
両基板を機械的に引っ張る、２）ねじる、３）加圧す
る、４）楔をいれる、５）端面から酸化して剥がす、
６）熱応力を利用する、７）超音波を当てる等があり、
これらの方法を任意に選択して採用し得る。
【００９６】次いで、弗酸、過酸化水素水、純水の混合
液が満たされたウェハ処理層１０内に、図９（ｅ）に示
すウェハをセットし、このウェハを回転させながら、約
０．２５ＭＨｚの超音波を印加し、多孔質Ｓｉ層５０２
をエッチングした（図９（ｆ）参照）。この際、多孔質
Ｓｉ層５０２のエッチング速度の均一性は、面内及びウ
ェハ間で±５％以下であった。このように、ウェハを回
転させながら超音波を印加することにより、多孔質Ｓｉ
の崩壊（エッチング）をウェハ面内及びウェハ間で均一
に促進することができる。
【００９７】多孔質Ｓｉ層５０２のエッチングにおい
て、単結晶Ｓｉ層（エピタキシャル層）５０３はエッチ
ングストップ膜として機能する。したがって、多孔質Ｓ
ｉ層５０２がウェハの全面において選択的にエッチング
される。
【００９８】すなわち、上記のエッチング液による単結
晶Ｓｉ層５０３のエッチング速度は極めて低く、多孔質
Ｓｉ層５０２と単結晶Ｓｉ層５０３とのエッチング選択
比は１０の５乗以上である。したがって、単結晶Ｓｉ層
５０３がエッチングされる量は、数十Å程度であり、実
用上無視できる。
【００９９】図９（ｆ）は、上記の工程により得られた
ＳＯＩウェハを示している。このＳＯＩウェハは、Ｓｉ
Ｏ2層５０４上に０．１μｍ厚の単結晶Ｓｉ層５０３を
有する。この単結晶Ｓｉ層５０３の膜厚を面内全面に亘
って１００点について測定したところ、膜厚は１０１ｎ
ｍ±３ｎｍであった。
【０１００】この実施例では、さらに、水素雰囲気中に
おいて１１００℃で熱処理を約１時間施した。そして、
ＳＯＩウェハの表面の粗さを原子間力顕微鏡で評価した
ところ、５μｍ角の領域における平均自乗粗さは約０．
２ｎｍであった。これは、通常市販されているＳｉウェ
ハと同等の品質である。
【０１０１】また、上記の熱処理の後に、透過電子顕微
鏡によってＳＯＩウェハの断面を観察した。その結果、
単結晶Ｓｉ層５０３には、新たな結晶欠陥が発生してお
らず、良好な結晶性が維持されていることが確認され
た。
【０１０２】ＳｉＯ2膜は、上記のように第１の基板の
単結晶Ｓｉ膜（エピタキシャル層）５０３上に形成する
他、第２の基板５０５の表面に形成しても良いし、両者
に形成しても良く、この場合においても上記と同様の結
果が得られた。
【０１０３】また、第２の基板として、石英等の光透過
性のウェハを用いても、上記の工程により良好なＳＯＩ
ウェハを形成することができた。ただし、石英（第２の
基板）と単結晶Ｓｉ層５０３との熱膨張係数の際により
単結晶Ｓｉ層５０３にスリップが入ることを防止するた
め、水素雰囲気中での熱処理は、１０００℃以下の温度
で行った。
【０１０４】この実施例においては、貼り合わせたウェ
ハを２枚に分離して得られた第１の基板側（以下、分離
基板）を再利用することができる。すなわち、分離基板
の表面に残留する多孔質Ｓｉ膜を、上記の多孔質Ｓｉ膜
のエッチング方法と同様の方法で選択的にエッチングし
て、その結果物を処理（例えば、水素雰囲気中でのアニ
ール、表面研磨等の表面処理）することにより分離基板
を第１の基板または第２の基板として再利用することが
できる。
【０１０５】第７及び第８の実施例では、多孔質Ｓi層
上の単結晶Ｓｉ層を形成するためにエピタキシャル成長
法を採用した例であるが、単結晶Ｓｉ層の形成には、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、スパッタ法、液相成長法等の他の様
々な方法を使用し得る。
【０１０６】また、多孔質Ｓi層上には、ＧａＡｓ，Ｉ
ｎＰ等の単結晶化合物半導体層をエピタキシャル成長法
により形成することができ、この場合、”ＧａＡｓ ｏ
ｎ Ｓi”、”ＧａＡｓ ｏｎ Ｇｌａｓｓ(Quartz)”等
の高周波デバイスや、ＯＥＩＣに適したウェハを作製す
ることもできる。
【０１０７】また、多孔質Ｓi層を選択的にエッチング
するためのエッチング液としては、例えば４９％弗酸と
３０％過酸化水素水との混合液が好適であるが、以下の
エッチング液も好適である。多孔質Ｓｉは、膨大な表面
積を有するため、選択的なエッチングが容易だからであ
る。
【０１０８】（ａ）弗酸 （ｂ）弗酸にアルコールおよび過酸化水素水の少なくと
も一方を添加した混合液 （ｃ）バッファード弗酸 （ｄ）バッファード弗酸にアルコールおよび過酸化水素
水の少なくとも一方を添加した混合液 （ｅ）弗酸・硝酸・酢酸の混合液 なお、他の工程についても、上記の実施例における条件
に限定されず、様々な条件を採用し得る。
【０１０９】
【発明の効果】本発明に拠れば、ウェハに施す処理を均
一化することができる。
【０１１０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るウェハ処理装
置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すウェハ処理装置の断面図である。
【図３】ウェハ回転ロッドの形状を示す断面図である。
【図４】ウェハ回転機構の概略構成を示す図である。
【図５】ウェハ回転機構の概略構成を示す図である。
【図６】複数のウェハ処理装置を並べたウェハ処理シス
テムの構成例を概略的に示す図である。
【図７】ウェハ回転機構の他の構成例を示す図である。
【図８】図７に示すウェハ回転機構を備えたウェハ処理
装置の概略構成を示す図である。
【図９】ＳＯＩウェハの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ ウェハ処理槽 １１ ウェハ回転ロッド １１ａ 溝 １２ 駆動力伝達ギア １４ 中間ギア １４ａ 駆動力伝達ギア １５ クランク １６ 連結ロッド １７ クランク １８，１８’ ロッド支持部材 １９ モータ ２０ オーバーフロー槽 ２１ 循環器 ２１ａ 排出パイプ ２１ｂ 供給パイプ ２１ｃ 供給口 ３０ 超音波槽 ３１ 超音波源 ３２ 調整機構 ４０ ウェハ ５０ ロボット ５１ 連結部材 ５２ アーム ６０ａ〜６０ｃ 搬送ロボット １００ ウェハ処理装置 １００ａ，１００ｃ 洗浄装置 １００ｂ エッチング装置 ５０１ 単結晶Ｓｉ基板 ５０２ 多孔質Ｓｉ槽 ５０３ 単結晶Ｓｉ槽 ５０４ ＳｉＯ2層 ５０５ Ｓｉ基板

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハを処理液中に浸漬して処理するウ
    ェハ処理装置であって、 ウェハの処理槽と、 略平行に配された複数の棒状部材によりウェハを回転さ
    せながら支持する回転支持機構と、 を備えることを特徴とするウェハ処理装置。
  2. 【請求項２】 前記処理槽内に超音波を誘導する超音波
    誘導手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記
    載のウェハ処理装置。
  3. 【請求項３】 前記回転支持機構は、前記複数の棒状部
    材のうち少なくともウェハを前記処理槽の底面側から支
    持する棒状部材を回転させてウェハに回転力を与えるこ
    とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウェハ
    処理装置。
  4. 【請求項４】 前記回転支持機構は、前記複数の棒状部
    材を同一方向に回転させてウェハに回転力を与えること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載のウェハ処
    理装置。
  5. 【請求項５】 前記の各棒状部材は、ウェハが軸方向に
    移動することを制限する溝を有することを特徴とする請
    求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のウェハ処理
    装置。
  6. 【請求項６】 前記回転支持機構は、ウェハを回転させ
    るための駆動力を発生する駆動力発生手段を前記処理槽
    の外に有することを特徴とする請求項１または請求項２
    に記載のウェハ処理装置。
  7. 【請求項７】 前記回転支持機構は、前記駆動力発生手
    段が発生した駆動力を前記複数の棒状部材に伝達するた
    めのクランク機構をさらに有することを特徴とする請求
    項６に記載のウェハ処理装置。
  8. 【請求項８】 前記回転支持機構を前記処理槽内におい
    て揺動させる駆動機構をさらに備えることを特徴とする
    請求項１または請求項２に記載のウェハ処理装置。
  9. 【請求項９】 前記回転支持機構を浮上または浸漬する
    ための駆動機構をさらに備えることを特徴とする請求項
    １または請求項２に記載のウェハ処理装置。
  10. 【請求項１０】 前記処理槽は、オーバーフロー層を含
    む循環機構を有することを特徴とする請求項１または請
    求項２に記載のウェハ処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記循環機構は、前記ウェハ回転機構
    が発生し得るパーティクルによるウェハの汚染を軽減す
    るための手段を有することを特徴とする請求項１０に記
    載のウェハ処理装置。
  12. 【請求項１２】 前記超音波誘導手段は、超音波槽と、
    超音波源と、前記超音波源の位置を前記超音波槽内にお
    いて調整する調整機構とを有し、前記処理槽は、前記超
    音波槽に入れられた超音波伝達媒体を介して超音波を伝
    達されることを特徴とする請求項２に記載のウェハ処理
    装置。
  13. 【請求項１３】 前記処理槽、前記回転支持機構のうち
    少なくとも処理液と接触し得る部分は、石英またはプラ
    スチックで構成されていることを特徴とする請求項１ま
    たは請求項２に記載のウェハ処理装置。
  14. 【請求項１４】 前記処理槽、前記回転支持機構のうち
    少なくとも処理液と接触し得る部分は、弗素樹脂、塩化
    ビニール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレ
    ンテレフタレート（ＰＢＴ）またはポリエーテルエーテ
    ルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれかで構成されていること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載のウェハ処
    理装置。
  15. 【請求項１５】 前記回転支持機構は、４本の棒状部材
    によりウェハを支持することを特徴とする請求項１また
    は請求項２に記載のウェハ処理装置。
  16. 【請求項１６】 前記複数の棒状部材は、オリエンテー
    ション・フラットを有するウェハを処理する場合に、オ
    リエンテーション・フラットにより該ウェハの回転が妨
    げられない位置関係に配置されていることを特徴とする
    請求項１または請求項２に記載のウェハ処理装置。
  17. 【請求項１７】 ウェハを処理液に浸漬して処理するウ
    ェハ処理装置であって、 ウェハの処理槽と、 ウェハを前記処理槽の底面に対して略垂直な状態に保つ
    ようにウェハの両側及び下側から棒状部材によりウェハ
    を支持する支持手段と、 支持したウェハを回転させるための駆動手段と、 を備えることを特徴とするウェハ処理装置。
  18. 【請求項１８】 前記処理槽内に超音波を誘導する超音
    波誘導手段をさらに備えることを特徴とする請求項１７
    に記載のウェハ処理装置。
  19. 【請求項１９】 前記駆動手段は、前記棒状部材を回転
    させてウェハに回転力を与えることを特徴とする請求項
    １７または請求項１８に記載のウェハ処理装置。
  20. 【請求項２０】 前記棒状部材は、支持したウェハが軸
    方向に移動することを制限する溝を有することを特徴と
    する請求項１７乃至請求項１９のいずれか１項に記載の
    ウェハ処理装置。
  21. 【請求項２１】 ウェハを処理液中に浸漬して処理する
    ウェハ処理方法であって、ウェハを処理槽の底面に対し
    て略垂直な状態に保つように該ウェハの両側及び下側か
    ら棒状部材により該ウェハを支持しつつ回転させること
    を特徴とするウェハ処理方法。
  22. 【請求項２２】 ウェハを前記処理槽内で回転させる一
    方で、前記処理液に超音波を誘導することを特徴とする
    請求項２１に記載のウェハ処理方法。
  23. 【請求項２３】 前記処理液としてエッチング液を用い
    て、ウェハをエッチングすることを特徴とする請求項２
    １または請求項２２に記載のウェハ処理方法。
  24. 【請求項２４】 前記処理液としてエッチング液を用い
    て、多孔質シリコン層を有するウェハをエッチングする
    ことを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の
    ウェハ処理方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載のウェハ処理方法を
    工程の一部に適用してＳＯＩウェハを製造することを特
    徴とするＳＯＩウェハの製造方法。
  26. 【請求項２６】 請求項１乃至請求項２０のいずれか１
    項に記載のウェハ処理装置を用いてウェハを処理するこ
    とを特徴とするウェハ処理方法。
  27. 【請求項２７】 請求項１乃至請求項２０のいずれか１
    項に記載のウェハ処理装置を用いて、ウェハに形成され
    た特定の層をエッチングすることを特徴とするウェハ処
    理方法。
  28. 【請求項２８】 請求項２７に記載のウェハ処理方法を
    工程の一部に適用してＳＯＩウェハを製造することを特
    徴とするＳＯＩウェハの製造方法。
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