JPH10247637A - エッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング装置において、エッチング室にお
けるウェハの割れを防止することである。 【解決手段】 ハウジング１１に、ウェハ２を室壁の一
部としてエッチング室１ａを形成し、エッチング室１ａ
よりエッチング液を回収してそのエッチュング液をポン
ピングしエッチング室１ａに還流せしめるようになした
エッチング装置において、エッチング液回収通路Ｃ２と
大気とを連通せしめる空気抜き部３を設けることで、空
気抜き部３によりエッチング室１ａのエッチング液圧力
が変動しないようにし、ウェハの割れを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板等のエ
ッチング装置に関し、特にエッチング液を循環させる方
式のエッチング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子やマイクロマシンの製造では
エッチング装置が用いられる。エッチング装置はシリコ
ンウェハ等の基板の面に微細パターンを蝕刻するもの
で、湿式のアルカリエッチング装置は選択性のよさから
広く用いられている。湿式のアルカリエッチング装置と
しては従来、エッチング液を満たした槽に基板全体を浸
漬せしめるものが知られている。このタイプでは１回な
いし数回のエッチングごとにエッチング液が交換され
る。しかし近年の微細化に伴いエッチングの残渣を除去
しエッチング液を常に清浄に保つ必要が高まっている。
また基板の両面にパターンが形成される素子では被エッ
チング面以外の面を保護層で覆いエッチング液に接触し
ないようにする前処理が必要であった。このためハウジ
ングにエッチングしようとする基板を室壁の一部として
エッチング室を形成し、エッチング室よりエッチング液
を回収してそのエッチング液をポンピングしエッチング
室に還流せしめようになしたものがあり、エッチング室
に還流する前にフィルタでエッチングの残渣を除去しエ
ッチング液を清浄に保っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらパターン
を深く形成する基板や、両面にパターンを形成する基板
は厚みが薄くなる。基板がエッチング室の室壁の一部と
なる上記エッチング装置では、エッチング液の圧力の変
動によりエッチング中に基板が割れるという問題があ
る。また両面にパターンを形成する基板に対応させるた
め被エッチング面とは反対側の面を浮かせた構造とする
と、エッチング量を被エッチング面までの距離によりモ
ニタする場合、エッチング液の圧力の変動により基板の
たわみ量が変動し十分な精度で測定できないという問題
があった。

【０００４】そこで本発明は、基板の割れが防止でき、
またエッチング量の測定精度に影響がないエッチング装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ハウジングに、エッチングしようとする基板を室壁
の一部としてエッチング液が満たされるエッチング室を
形成し、エッチング室よりエッチング液を回収してその
エッチング液をポンピングしエッチング室に還流せしめ
るようになしたエッチング装置において、エッチング液
回収通路と大気とを連通せしめる空気抜き部を設ける。

【０００６】上記空気抜き部により、上記エッチング室
はエッチング液回収通路を介して大気と連通されるか
ら、エッチング室におけるエッチング液圧力が一定に保
たれる。しかしてエッチングしようとする基板が薄いも
のであってもエッチング中の割れが防止される。また被
エッチング面とは反対側の面を浮かせた構造としても、
基板がたわむ量は変動しないから、エッチング量が精度
よくモニタできる。

【０００７】請求項２記載の発明では、エッチング室は
上記基板を室底壁とし、上記空気抜き部を、上記エッチ
ング液回収通路の上記エッチング室の上壁面よりも高い
位置に設け、エッチング液回収通路の高位置部と大気と
を連通せしめる。上記エッチング液回収通路の上記エッ
チング室に高位置部を設けることで、エッチング室の空
気泡が排除されエッチングが均一に行われる。

【０００８】請求項３記載の発明では、ハウジング内に
上記基板を室上壁とする他のエッチング室を形成して両
面ともエッチング可能とする。他のエッチング室のエッ
チング液回収通路を上記エッチング室のエッチング液回
収通路と接続せしめることで両エッチング室ともエッチ
ング液圧力が一定する。

【０００９】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１に本発明のエッチング装置を示
し、図２にそのエッチングユニットの拡大断面を示す。
エッチング装置は、エッチング室１ａが形成されたエッ
チングユニット１と、エッチング液貯蔵タンク６１とこ
れらを接続する配管５ａ，５ｂを備え、エッチング室１
ａからエッチング液がエッチング液貯蔵タンク６１に回
収され、再びエッチング室１ａに還流する循環通路Ｃが
形成されている。

【００１０】循環通路Ｃはエッチング液をエッチング液
貯蔵タンク６１からエッチング室１ａへと供給するエッ
チング液供給通路Ｃ１と、エッチング室１ａからエッチ
ング液貯蔵タンク６１へ回収するエッチング液回収通路
Ｃ２とで構成してある。エッチング液供給通路Ｃ１の一
部をなすエッチング液供給管５ａには送り側ポンプ５１
ａとフィルタ５２とが設けてあり、エッチング液回収通
路Ｃ２の一部をなすエッチング液回収管５ｂには受け側
ポンプ５１ｂが設けてある。これらポンプ５１ａ，５１
ｂの作動によりエッチング液が循環するようになってい
る。フィルタ５２ではエッチング液中の残渣が除去され
エッチング液の清浄度が保たれるようになっている。

【００１１】エッチングユニット１は、ハウジング１１
がベース部１１ａと、これを覆うカバー部１１ｂとで構
成してあり、エッチングしようとする基板たるシリコン
等のウェハ２をベース部１１ａに載置するようになって
いる。ベース部１１ａにはウェハ２の裏面２ｂに対向し
てウェハ２よりもやや小径の円形の凹部１０６が形成し
てある。ウェハ２が、パターンの形成されない周縁部を
除いてベース部１１ａと接触しないようにすることで、
異物の付着を防止するとともにパターンが両面に形成さ
れるウェハに対応している。この凹部１０６とウェハ２
とで画される空間１０６ａは、エア配管１０５を介して
大気と連通し、空間１０６ａの空気が温度変動してもウ
ェハ２を圧しないようになっている。

【００１２】ハウジング１１には、カバー部１１ｂがベ
ース部１１ａを覆うとウェハ２を室底壁とする円形のエ
ッチング室１ａが形成される。ベース部１１ａとカバー
部１１ｂとには、ウェハ２の周縁位置に、ウェハ２より
もやや小径の樹脂製のＯリング１２ａ，１２ｂが設けて
あり、エッチング室１ａを液密に保つようになってい
る。

【００１３】ハウジング１１には、エッチング液の供給
流路１０１が形成してある。供給流路１０１は、その一
端１０１ａがエッチング室１ａ位置に環状に開口し、他
端１０１ｂがエッチング液供給管５ａと接続され、エッ
チング液供給通路Ｃ１のエンド部をなしている。

【００１４】供給流路１０１の環状開口部１０１ａには
エッチング液噴き出し板１３が設けられ、エッチング室
１ａの上壁としてある。エッチング液噴き出し板１３
は、図３（Ａ）に示すように円形板に、複数の噴き出し
孔１３１を形成したもので、噴き出し孔１３１は周方向
に対称位置に形成されたものが内外二重に配してある。
噴き出し孔１３１は図３（Ｂ）に示すように、上側と下
側とで開口位置が周方向に偏して形成してあり、エッチ
ング液が図中、矢印に示すようにエッチング液噴き出し
板１３の周方向に噴き出るようになっている。エッチン
グ室１ａにおいてエッチング液が渦を形成することでエ
ッチングの残渣がエッチング室内に滞留しないようにし
ている。

【００１５】ベース部１１ａおよびカバー部１１ｂに
は、それぞれ環状路１０２，１０３が形成され、両環状
路１０２，１０３は縦孔１０４で連通している。カバー
部１１ｂに形成された第１の環状路１０２はエッチング
室１ａの外周に、実質的にエッチング室１ａを拡径する
ように形成してある。ベース部１１ａに形成された第２
の環状路１０３はエッチング液回収管５ｂと接続されて
いる。すなわち縦孔１０４で連通する両環状路１０２，
１０３はエッチング液回収通路Ｃ２のスタート部をなし
ている。

【００１６】第１の環状路１０２には、上記縦穴１０４
の開口位置よりもエッチング室１ａ側位置に、第１の環
状路１０２に沿って環状にオーバフロー壁１０２１が形
成してある。オーバフロー壁１０２１はエッチング液噴
き出し板１３の取り付け位置よりも高く設定してあり、
第１の環状路１０２はオーバフロー壁１０２１位置の一
部Ｃ１１がエッチング室１ａの上壁面１３ａよりも高く
なっている。

【００１７】カバー部１１ｂには、第１の環状路１０２
の上壁をなす位置に貫通孔１０７が形成してあり、これ
に空気抜き部たる液圧調整管３が嵌入してある。液圧調
整管３はカバー部１１ｂからＪ字状部３１が突出し、開
口端面３１ａが後述するウォータバス７１の水面よりも
上側位置に設定してある。しかして液圧調整管３により
上記高位置部Ｃ１１が大気と連通する。

【００１８】エッチングユニット１には、エッチング量
を測定するエッチングモニタ４が接続されている。エッ
チングモニタ４は光干渉式のもので、本体部４１とセン
サ部４２とで構成されている。センサ部４２はカバー部
１１ｂを貫通しエッチング室１ａに面して取り付けら
れ、これよりウェハ２に向けてレーザ光を出射しウェハ
２の表面２ａで反射する検出光を受光するようになって
いる。検出光からセンサ部４２の先端面４２１ａとウェ
ハ２の表面２ａまでの距離を測定することでエッチング
量をモニタするものである。

【００１９】エッチングモニタ４のセンサ部４２は、図
４に示すようにつば付き筒状のホールド部材４２２にロ
ッドレンズ４２１を挿入したもので、ロッドレンズ４２
１の出射面４２１ａを、ホールド部材４２２の先端面４
２２ａよりも突出せしめてある。これにより上記レーザ
光の乱反射の原因となるエッチング液中の泡がロッドレ
ンズ４２１の出射面４２１ａに滞留することを防止し、
エッチング量を誤測定したり測定不能となることを防止
している。

【００２０】エッチング液貯蔵タンク６１には超純水源
６２例えば超純水供給ラインから超純水が供給されるよ
うになっている。超純水の供給量はバルブ６３により自
動制御されエッチング液濃度が調整される。エッチング
液濃度は攪拌器６４により均一に保たれるようになって
いる。またエッチング液貯蔵タンク６１にはエッチング
液の量をモニタするレベルセンサ６５を備えている。

【００２１】上記エッチングユニット１およびエッチン
グ液貯蔵タンク６１は、それぞれウォータバス７１，７
４に浸漬せしめてある。各ウォータバス７１，７４は、
水７ａを加熱するヒータ７２，７５と水７ａを攪拌する
攪拌器７３，７６とが設けられ、エッチングユニット１
およびエッチング液貯蔵タンク６１全体を均一に加熱し
一定温度に保つようになっている。

【００２２】上記エッチング装置の作動を説明する。ポ
ンプ５１ａ，５１ｂの作動によりエッチング液がエッチ
ングユニット１のエッチング室１ａとエッチング液貯蔵
タンク６１間を循環する。エッチング室１ａのエッチン
グ液は液圧調整管３１および上記高位置部Ｃ１１を介し
て大気と連通するからエッチング室１ａのエッチング液
圧力は略大気圧に保たれる。したがってエッチング液の
圧送が脈動等の変動を生じていても、これによりエッチ
ング液圧力が変動するということがない。

【００２３】図５に本発明のエッチング装置を、空気抜
き部を設けない従来のエッチング装置と比較した結果を
示す。このグラフは６００ｃｃ／ｍｉｎ程度の流量で循
環するエッチング液に８００ｍｓの周期の脈動が生じる
ようにしたときの、エッチングモニタの測定値の変動を
示している。図より明らかなごとく、従来のエッチング
装置では±４０μｍの変動があるのに対して、本発明の
エッチング装置では、空気抜き部によりエッチング液圧
力が大気圧で略一定しているから変動は実質的に０であ
った。このように本発明ではウェハの割れを生じること
もなく、しかもエッチングモニタで測定されるウェハ表
面までの距離がウェハのエッチング量でのみ変化し、こ
れを正確に測定できる。したがって所望のエッチング量
が得られ高精度の微細加工が可能である。

【００２４】またエッチングユニット１の第１の環状路
１０２に設けた高位置部Ｃ１１をエッチング室１ａ上壁
面１３ａよりも高くすることで、エッチング液がエッチ
ング室１ａ上壁面１３ａまで満たされ、エッチング室１
ａにおける空気泡を排除できる。したがってウェハ２の
表面２ａが均一にエッチングできる。またエッチングモ
ニタ４の検出光が影響を受けない。

【００２５】なお本発明のエッチング装置では、受け側
ポンプ５１ｂの吸引量の設定量は、送り側ポンプ５１ａ
の圧送量の設定量よりも同じか多ければよく、高精度を
要しない設定でよい。例えば受け側ポンプ５１ｂの吸引
量を送り側ポンプ５１ａの圧送量の２倍程度とする。受
け側ポンプ５１ｂの吸引量は、不足量が液圧調整管３か
ら大気が吸引されることにより補充されるからである。
このように受け側ポンプ５１ｂの吸引量と送り側ポンプ
５１ａの圧送量とが等しくなるように精密に調整しなく
ともエッチング液圧力が過昇したり負圧を生じたりする
ことがない。

【００２６】（第２実施形態）図６に本発明の第２のエ
ッチング装置を示す。図１〜図４のエッチング装置にお
いて、エッチングユニットのハウジングのベース部を別
の構成としウェハの表面のエッチングに加え、裏面のエ
ッチングをも可能としたものである。図中、図１〜図４
と同一番号を付したものは実質的に同じ作動をするの
で、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

【００２７】エッチングユニット１Ａは、ベース部１１
ａにはウェハ２の裏面２ｂに対向して凹部１０９が形成
してあり、ウェハ２を室上壁とする他のエッチング室１
ｂが形成してある。ベース部１１ａには、エッチング室
１ｂの底壁面である凹部１０９の底面１０９ａに開口す
るエッチング液供給口１０８が形成してある。エッチン
グ液供給口１０８はエッチング液供給管５０１と接続し
てある。エッチング液供給管５０１は、表面エッチング
用のエッチング液供給管５ａから分岐したものである
（図略）。

【００２８】ベース部１１ａには、エッチング室１ｂと
第２の環状路１０３とを連通せしめる複数の縦穴１１０
が形成してある。縦穴１１０は上端がエッチング室１ｂ
の底壁面１０９ａに開口し、下端が第２の環状路１０３
と接続することで、エッチング液がエッチング室１ｂか
ら第２の環状路１０３に流れ落ち回収されるようになっ
ている。

【００２９】このエッチング室１ｂのエッチング液圧力
も、エッチング室１ｂが第２の環状路１０３を介して液
圧調整管３と通じているから略一定に保たれる。

【００３０】なおこのエッチング装置をウェハ表面２ａ
の片面エッチングと、ウェハ表面２ａおよび裏面２ｂの
両面エッチングとを切り換え可能とするには、図７に示
すようにフィルタ５２の下流側から裏面２ｂのエッチン
グ室１ｂのエッチング液供給口１０８へ分岐するエッチ
ング液供給管５０１をＴ字に形成し、大気が導入される
大気導入路５０２を設け、フィルタ５２の下流部および
大気導入路５０２にはそれぞれバルブ５３，５４を設け
る。

【００３１】片面エッチングの場合には、バルブ５３を
閉じバルブ５４を開いてエッチング室１ｂを大気と連通
せしめ、両面エッチングの場合には、バルブ５４を閉じ
バルブ５３を開いてエッチング液がエッチング室１ｂに
も供給されるようにする。片面エッチングと両面エッチ
ングとのいずれの場合にも、液圧調整管３によりエッチ
ング室１ａ，１ｂ（片面エッチングの場合は１ａ）のエ
ッチング液圧力が一定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１のエッチング装置の構成図であ
る。

【図２】本発明の第１のエッチング装置の要部の断面図
である。

【図３】（Ａ）は図２におけるＸ矢視図であり、（Ｂ）
は（Ａ）におけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う断面図で
ある。

【図４】本発明の第１のエッチング装置におけるエッチ
ングモニタの要部断面図である。

【図５】本発明の第１のエッチング装置の作動を説明す
るグラフである。

【図６】本発明の第２のエッチング装置の要部の断面図
である。

【図７】本発明の第２のエッチング装置の変形例を説明
する構成図である。

【符号の説明】

１，１Ａ エッチングユニット １ａ，１ｂ エッチング室 １１ ハウジング １３ａ 上壁面 １３１ エッチング液噴き出し口（エッチング液供給
口） １０８ エッチング液供給口 ２ ウェハ（基板） ３ 液圧調整管（空気抜き部） Ｃ 循環通路 Ｃ１ エッチング液供給通路 Ｃ１１ 高位置部 Ｃ２ エッチング液回収通路

フロントページの続き (72)発明者 大西 豊和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 杉本 雅裕 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 横山 敦子 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに、エッチングしようとする
   基板を室壁の一部としてエッチング液が満たされるエッ
   チング室を形成し、エッチング室よりエッチング液を回
   収してそのエッチング液をポンピングしエッチング室に
   還流せしめるようになしたエッチング装置において、エ
   ッチング液回収通路と大気とを連通せしめる空気抜き部
   を設けたことを特徴とするエッチング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエッチング装置におい
   て、上記基板を室底壁とするエッチング室を形成し、上
   記エッチング液回収通路の一部を上記エッチング室の上
   壁面よりも高位置に設定し、エッチング液回収通路の高
   位置部と大気とを連通する上記空気抜き部を設けたエッ
   チング装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のエッチング装置におい
   て、上記ハウジング内に、上記基板を室上壁とする他の
   エッチング室を形成し、他のエッチング室のエッチング
   液回収通路を上記エッチング室のエッチング液回収通路
   と接続せしめたエッチング装置。