JPH11162927A

JPH11162927A - 半導体基板処理装置

Info

Publication number: JPH11162927A
Application number: JP34194897A
Authority: JP
Inventors: Minoru Matsuzawa; 実松澤
Original assignee: SUMI ERE SEZ KK
Current assignee: SUMI ERE SEZ KK
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチング液を半導体基板２の全面に均一に
分布させ、エッチングむらの発生を防止する。【解決手段】半導体基板処理装置は、半導体基板２を
浮上させた状態で支持する支持手段３と、エッチング液
供給手段４と、支持手段３を回転させる駆動手段と、を
備える。上記エッチング液供給手段４は、その端部にエ
ッチング液噴出部１１を設けている。そして、このエッ
チング液噴出部１１から噴出されるエッチング液を、支
持手段３の回転に伴う遠心力に基づいて、この支持手段
３とともに回転する半導体基板２の上記面に供給する。
特に、エッチング液供給手段４から噴出するエッチング
液を上記半導体基板２の上記面に均一に行き渡らせるた
めの調整手段１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば集積回路
（ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等）を製造する際に、シリコ
ンウェハ等の半導体基板にエッチング処理或いは洗浄処
理を施すための半導体基板処理装置に関し、特に、上記
エッチング処理或いは洗浄処理を行う工程において、エ
ッチング液や洗浄液を上記半導体基板の全面に均一に行
き渡らせることを可能にした半導体基板処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種集積回路等を製造する場合、一般に
エッチング処理或いは洗浄処理を施す工程が行なわれ
る。上記エッチング処理は、その一例として、ＶＬＳＩ
メモリーの製造工程でウェハの裏面に不要な薄膜が形成
されることによってウェハに反りが生じ、後続の工程に
悪影響を与えることを防止するために適用される。又、
上記洗浄処理は、上記集積回路がきわめて清浄な状態で
製造される必要があるために行う。このようなエッチン
グ処理や洗浄処理を行う装置（以下、これらエッチング
処理や洗浄処理を行う装置を半導体基板処理装置と称す
る。本明細書全体について同じ。）として、従来から種
々の処理装置が知られている。図６は、このような従来
から知られている半導体基板処理装置の１例を示してい
る。以下、この図６を基にして、半導体基板処理装置の
基本構成並びに作用について、簡単に説明する。

【０００３】図示の半導体基板処理装置１は、いわゆる
スピンエッチングを行うための装置を示している。この
処理装置１は、上記シリコンウェハ等の半導体基板２を
浮上させた状態で支持する支持手段３と、この支持手段
３に対向する状態で設けられたエッチング液供給手段４
と、上記半導体基板２を支持した状態で上記支持手段３
を回転させる駆動手段（図示省略）と、を備えている。
上記支持手段３として具体的には、いわゆるベルヌイチ
ャク機構と称される機構が知られている。又、図示の例
の場合、上記エッチング液供給手段４は、供給管５から
構成されており、この供給管５から噴出されるエッチン
グ液を、上記支持手段３の回転に伴う遠心力に基づい
て、この支持手段３とともに回転する半導体基板２の上
面に供給する。

【０００４】尚、図示の半導体基板処理装置１は、全体
をケーシング６によって密閉された状態とされている。
そして、上記支持手段３の内部通路７を介して送られて
くる圧縮ガス（例えば、窒素（Ｎ２）ガス）を、この支
持手段３の上面に開口させた送出口８、８から送り出し
つつ、上記エッチング処理を行うようにしている。この
ように圧縮ガスを送り出すのは、上記半導体基板２を浮
上させた状態を保持するためである。上記ケーシング６
内に送り出された圧縮ガスは、別途設けた吸引手段（図
示せず）によりケーシング６に気密に設けた排出管９を
介してケーシング６外部に排出する。このような処理装
置１については、例えば特公昭５−１４７９１号公報や
特開平５−２８３３９５号公報等に詳細に記載されてい
る。

【０００５】上述のように構成される半導体基板処理装
置１を用いて、半導体基板２をスピンエッチングする場
合、以下のように行う。先ず、処理すべき半導体基板２
を支持手段３に保持する。この際、上記送出口８、８か
らは窒素ガス等の圧縮ガスを送り出しておく。これによ
り、支持手段３の上面近傍に負圧が生じ、上記半導体基
板２が浮上した状態で保持される。更に、上記支持手段
３を前記駆動手段により所望方向に回転させる。この結
果、支持手段３に保持された半導体基板２も、支持手段
３とともに回転する。この状態で、上記エッチング液供
給手段４からエッチング液を上記半導体基板２に向けて
噴出させる。これにより、上記エッチング液は、回転す
る半導体基板２の全面に渡って付着する。尚、洗浄処理
を行う際の基本的な構成並びに作用も、上記処理装置１
の構成並びに作用と同様である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記半導体
基板２を用いて製造する集積回路等において、その品質
の向上を図るためには、上記エッチング液を半導体基板
２の全面に渡ってむらなく、均一に分布させる必要があ
る。特に、近年盛んに行われている超高密度の集積回路
の製造においては、品質の向上を図る上で、エッチング
液の均一な分布を達成させる必要がある。しかしなが
ら、上述した従来の処理装置１においては、支持手段３
を回転させることで生じる遠心力によってエンッチング
液を半導体基板２の外周側に送るようにしていることに
起因して、次のような改良すべき課題が生じる。

【０００７】すなわち、上記遠心力を利用してエッチン
グ液を半導体基板２の外周面に送る場合、エッチング液
の移動速度は外周側ほど速くなってしまう。このような
内周側と外周側とでの移動速度の相違は、エッチングむ
らが発生する原因となってしまう。従来製造されている
集積回路等においては、このような装置１によるエッチ
ング処理でも一定以上の品質を保つことが可能ではある
が、集積回路の超高密度化等に対応するには、上記エッ
チングむらの原因となる、上記移動速度の半導体基板２
の内周側と外周側とでの上記移動速度の差異を解消する
必要がある。このことは、上記エッチング処理を行う処
理装置１のみならず、半導体基板の洗浄処理を行う装置
についても同様である。

【０００８】この発明に係る半導体基板処理装置は、上
述のような不都合を解消すべく創案されたもので、その
目的とするところは、半導体基板をエッチング処理或い
は洗浄処理する場合に、これらエッチング液或いは洗浄
液を半導体基板の全面に均一に分布させ得る処理装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく創
案された、この発明に係る半導体基板処理装置は、請求
項１に記載したように、半導体基板を浮上させた状態で
支持する支持手段と、この支持手段に対向した状態で設
けられた薬液供給手段と、上記半導体基板を支持した状
態で上記支持手段を回転させる駆動手段と、を備えてい
る。そして、上記薬液供給手段は、その端部に薬液噴出
口を設けて成り、この薬液噴出口から噴出される薬液
を、支持手段の回転に伴う遠心力に基づいて、この支持
手段とともに回転する半導体基板の上記面に供給するも
のである。上述の構成は、前述した従来構造と同様であ
るが、特に、この発明に係る半導体基板処理装置におい
ては、上記薬液供給手段に、この薬液供給手段から噴出
する薬液を上記半導体基板の上記面に均一に行き渡らせ
るための調整手段を設けたことを特徴としている。

【００１０】上記調整手段として具体的には、例えば請
求項２に記載したように、調整手段を構成する薬液噴出
部を、前記半導体基板の上面を覆う状態で設けられたテ
ーパ状面を有した構成とすることができる。このテーパ
状面は、上記薬液噴出部に連続するとともに、その中心
が前記半導体基板の中心軸上に位置する供給管の断面積
を、該中心を中心とする上記半導体基板上面における複
数の同心円のそれぞれ周長で除して得られるそれぞれの
値を、当該円の周上の点における上記半導体基板上面か
らの高さとし、これら各高さを滑らかに結んで得られる
曲面によって構成している。従って、上記半導体基板の
外周に向かうほど該半導体基板に近づく向きに傾斜して
成るものである。或いは、請求項３に記載したように、
上記薬液噴出部を中心とする少なくとも一の円周上に設
けられたヒータを含む構成を採用することもできる。こ
の場合において、上記ヒータを、請求項４に記載したよ
うに、上記中心軸近傍を始点とし、外周部分を終点とす
る、螺旋状のヒータとすることもできる。更には、請求
項５に記載したように、前記ヒータを、前記中心軸から
の距離に応じた領域ごとに、その発熱量を所望値に設定
自在とすることもできる。又、上記調整手段として、請
求項６に記載したように、前記噴出孔を中心とする複数
の同心円上にそれぞれ前記薬液が送り出される複数の同
径の透孔が形成されており、且つ、これら各円周上の透
孔の個数を、外周側の同心円ほど多くすることにより、
各円周近傍における薬液流出量をほぼ均等として成る、
前記薬液供給手段の前面を塞ぐ塞板とすることもでき
る。更には、請求項７に記載したように、上記透孔の形
状と径の大きさとのうちの少なくとも一方を所望のもの
に設定自在とし、これにより前記各円周近傍における薬
液流出量をほぼ均等とすることもできる。

【００１１】上述のように構成される、この発明に係る
半導体基板処理装置を用いて、半導体基板をエッチング
処理或いは洗浄処理する場合における基本的な作用は、
前述した従来構造を用いた場合と同様である。特に、こ
の発明に係る半導体基板処理装置の場合、上記調整手段
を設けることにより、供給された薬液の移動速度が半導
体基板の内外両周面側でほぼ同一となる（請求項１乃至
請求項５に記載の発明の場合）、或いは、供給される薬
液の量が半導体基板の全面に渡ってほぼ同量となり（請
求項６、請求項７に記載の発明の場合）、この薬液が半
導体基板の全面に均一に行き渡る。この結果、高品質の
集積回路等の製造に寄与できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、この発明に係る半導体基板
処理装置の実施の形態例について、図面を参照しつつ説
明する。尚、この発明は、調整手段を設けることにより
供給された薬液を半導体基板の全面に渡って均一に行き
渡らせることに特徴を有しており、その他の構成並びに
作用については、前述した従来構造と同様である。従っ
て、前述した従来構造と重複する説明並びに図示は省略
若しくは簡略化し、以下、この発明の特徴部分を中心に
説明する。

【００１３】図１、図２は、この発明を半導体基板のス
ピンエッチング処理装置に適用した第一形態例を示して
いる。本形態例においては、前記エッチング液供給手段
４に、このエッチング液供給手段４から噴出するエッチ
ング液を前記半導体基板２の上面に均一に行き渡らせる
ための調整手段１０を設けている。本形態例における調
整手段１０は、テーパ状面１２を有するエッチング液噴
出部１１を有している。上記テーパ状面１２は、供給管
５の端部から連続して設けられ、前記半導体基板２の外
周に向かうほど該半導体基板２に近づく向きに傾斜して
成る。

【００１４】このテーパ状面１２の曲率は、以下のよう
に定めている。先ず、供給管５の内径２ｒ（半径ｒ）か
らこの供給管５の断面積Ｓを求める。次に、この供給管
５と中心を同じくする上記半導体基板２上に、複数の同
心円を仮想的に描く。これら各仮想同心円の半径Ｒｎか
らその円周の長さＬｎ（＝２＊π＊Ｒｎ）を求める。そ
して、先に求めた断面積Ｓと上記Ｌｎとにより、エッチ
ング液供給手段４の仮想底面からの高さＨｎを求める。
すなわち、Ｈｎ＝Ｓ／Ｌｎ……（１）である。上記各仮想同心円におけるＨｎを算出し、これ
ら各高さを現す点を滑らかに結んでできる軌跡が、上記
テーパ状面１２の傾斜量である。

【００１５】以下に、図２に示す例を基に、更に詳細に
説明する。図示の例の場合、上記供給管５として直径４
mmの断面円形の管を用いている。この場合、上記断面積
Ｓは２（mm）＊２（mm）＊π＝４＊π（mm２）である。
又、上記供給管５の中心を中心とする同心円を仮想的に
描く。図示の例の場合、各半径が２０mm、４０mm、６０
mm、８０mm、１００mmの５つの同心円を描いている。こ
れら各円の周上の点における高さＨｎ（ｎ＝１、２、
３、４、５）を、上記（１）式から算出する。すなわ
ち、半径２０mmの円の場合、この円の周上の位置におけ
る高さＨ１は、その周の長さＬ１（mm）＝２＊２０（m
m）＊π＝４０（mm）＊πであるから、Ｈ１＝（４＊
π）／（４０＊π）＝０．１（mm）を得る。同様にし
て、各同心円上の位置における高さＨｎを求めると、Ｈ
２＝０．０５mm、Ｈ３＝０．０３３mm、Ｈ４＝０．０２
３mm、Ｈ５＝０．０２０mmである。これら得られた各高
さを滑らかに結ぶことにより、上記テーパ状面１２とす
る。

【００１６】エッチング液供給手段４を上述のように構
成するため、この手段４から供給されるエッチング液の
移動速度は、上記中心から離れるに従って速くなること
がなく、いずれの位置においてもほぼ等しい速度とな
る。この結果、半導体基板２の全面に渡り、均一な分布
を呈するようになる。従って、本形態例に係る装置を用
いてエッチング処理した半導体基板２から得られる集積
回路は、その品質が向上する。

【００１７】次に、図３は、この発明の実施の第二形態
例を示している。本形態例においては、エッチング液供
給手段４を構成するテーパ状面１２の上面に、前記供給
管５を中心とする複数（図示の例の場合、４個）の円環
状ヒータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを設けてい
る。尚、上記エッチング液供給手段４を構成するエッチ
ング液噴出部１１は、図示のように上述した第一形態例
のようにテーパさせておいても、或いは、上記第一形態
例とは異なる曲面としたエッチング液供給手段４の上面
に、上記ヒータを設けても良い。この場合、上記ヒータ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの温度は、半導体基板
２の外周側に行くに従って低温となるように設定するこ
とで、各位置における移動速度をほぼ同一とする。尚、
上記エッチング液供給手段４を構成するエッチング液噴
出部１１は、通常の場合、合成樹脂によって造られてい
る。従って、本形態例を採用する場合、上記合成樹脂を
耐熱性を有するものを採用する。このような合成樹脂は
熱伝導性が低いが、逆に言えば、一度、或る温度に達す
ると、当該温度を維持しようとする傾向にあるため、所
望温度に達した後はヒータを停止したまま或いは極端な
温度低下や温度上昇を防止し得る所望の温度となるよう
に制御する。このような温度管理は、予め実験によって
データを収集しておき、この実験データに基づいて管理
する。

【００１８】尚、上記ヒータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、
１３ｄは、半径の異なる円環状のものを設置するのみな
らず、上記供給管５の端部近傍を始点とし、エッチング
液供給手段４の上面外周部分を終点とする、螺旋状のヒ
ータとすることもできる。更には、図３に示す円環状の
ヒータ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの場合、各円環
状のヒータの線径や材質或いは印可電圧等をそれぞれ異
ならせ、各ヒータごとに所望の発熱量を得られるように
したり、或いは、上記螺旋状のヒータの場合、所望長さ
ごとに上記線径や材質を異ならせる等により、上記供給
管５の中心からの距離に応じた所望領域ごとに、その発
熱量を所望値に設定することができる。

【００１９】上述したように構成される本第二形態例に
おける作用・効果は、上述した第一形態例の場合と同
様、エッチング液の移動速度を半導体基板２の全面に渡
ってほぼ同一とし、上記全面に渡ってエッチング液を均
一に分布させる。更には、上記ヒータ１３ａ、１３ｂ、
１３ｃ、１３ｄ或いは螺旋状のヒータを設けることによ
り、エッチングレートの向上を図れるとともに、エッチ
ング液の外部への飛散防止も期待できる。尚、上記各種
ヒータに代えて、従来知られた加温部材（例えば、ペル
チェ素子）を採用することもできる。

【００２０】次に、図４乃至図５は、この発明の実施の
第三形態例を示している。本形態例の場合、上記調整手
段として、上記エッチング液噴出部１１を覆う覆板１４
を採用している。この覆板１４は、上記エッチング液が
送り出される複数の同径の透孔１５、１５を、前記中心
軸を中心とする複数の同心円上にそれぞれ形成されてい
る。これとともに、これら各円周上の透孔１５、１５の
個数を、図５に示すように、外周側の同心円ほど多くす
ることにより、各円周近傍におけるエッチング液流出量
をほぼ均等としている。上記各円周上にそれぞれ形成す
る透孔１５、１５の個数は、例えば実験データ等に基づ
いて定める。

【００２１】本形態例は、上述のように構成されるた
め、半導体基板２に送り出されるエッチング液の量が、
この半導体基板２の全面に渡ってほぼ同量となるため、
エッチングむらを防止して高品質のエッチング処理を行
える。尚、上述したように、透孔１５、１５の個数を外
周側の同心円ほど多くする構成に代えて、透孔１５の形
状を所望の形状（例えば、内周側のものを円形とし、外
周側のものを上記円形の透孔に外接する正方形とする）
としたり、或いは形状は全て同形であるがその径の大き
さを適宜に設定自在と（例えば、外周側の透孔１５ほど
大径とする）した構成を採用しても良い。このように構
成することによっても、上記第三形態例と同様の効果を
得ることができる。この場合、透孔１５の形状或いは径
の大きさは、実験等によって適宜の形状或いは径の大き
さを定める。

【００２２】尚、図示は省略したが、この発明に係る半
導体基板処理装置は、上記半導体基板２の洗浄処理装置
に適用することもできる。上記洗浄処理に適用した場
合、半導体基板２の洗浄むらを防止し、やはり高品質の
集積回路等の製造に寄与できる。

【００２３】

【発明の効果】この発明に係る半導体基板処理装置は、
上述のように構成され作用するため、半導体基板のエッ
チング処理或いは洗浄処理等の各種処理を行う場合に、
供給される薬液（エッチング液或いは洗浄液）の移動速
度或いは供給量を半導体基板全面に渡ってほぼ同一にす
ることができる。この結果、この薬液を半導体基板の全
面に均一に分布させ、エッチングむらや洗浄むらの発生
を防止できる。従って、高品質の集積回路の製造が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の第一形態例の要部を示す略縦
断面図である。

【図２】同じく噴出口の傾斜量を説明するための断面図
である。

【図３】この発明の実施の第二形態例の要部を示す略縦
断面図である。

【図４】この発明の実施の第三形態例の要部を示す略縦
断面図である。

【図５】同じく透孔の個数を説明するための図である。

【図６】従来の半導体基板処理装置の概要を示す略縦断
面図である。

【符号の説明】

１半導体基板処理装置２半導体基板３支持手段４エッチング液供給手段５供給管６ケーシング７内部通路８送出口９排出管１０調整手段１１エッチング液噴出部１２テーパ状面１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄヒータ１４覆板１５透孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板を浮上させた状態で支持する
支持手段と、この支持手段に対向した状態で設けられた
薬液供給手段と、上記半導体基板を支持した状態で上記
支持手段を回転させる駆動手段と、を備え、上記薬液供
給手段は、その端部に薬液噴出部を設けて成り、この薬
液噴出部から噴出される薬液を、支持手段の回転に伴う
遠心力に基づいて、この支持手段とともに回転する半導
体基板の上面に供給する、半導体基板処理装置におい
て、上記薬液供給手段に、この薬液供給手段から噴出する薬
液を上記半導体基板の上面に均一に行き渡らせるための
調整手段を設けたことを特徴とする、半導体基板処理装
置。
【請求項２】前記調整手段を構成する薬液噴出部は、
前記半導体基板の上面を覆う状態で設けられたテーパ状
面を有しており、このテーパ状面は、上記薬液噴出部に
連続するとともに、その中心が前記半導体基板の中心軸
上に位置する供給管の断面積を、該中心を中心とする上
記半導体基板上面における複数の同心円のそれぞれ周長
で除して得られるそれぞれの値を、当該円の周上の点に
おける上記半導体基板上面からの高さとし、これら各高
さを滑らかに結んで得られる曲面によって構成された、
上記半導体基板の外周に向かうほど該半導体基板に近づ
く向きに傾斜して成るものであることを特徴とする、請
求項１に記載の半導体基板処理装置。
【請求項３】前記調整手段が、前記薬液噴出部を中心
とする少なくとも一の円周上に設けられたヒータを含む
ことを特徴とする、請求項１乃至請求項２のいずれかに
記載の半導体基板処理装置。
【請求項４】前記ヒータが、前記薬液噴出部を中心と
する少なくとも一の円周上に設けられるのに代えて、前
記中心軸近傍を始点とし、外周側部分を終点とする、螺
旋状のヒータであることを特徴とする、請求項３に記載
の半導体基板処理装置。
【請求項５】前記ヒータは、前記中心軸からの距離に
応じた領域ごとに、その発熱量を所望値に設定して成る
ことを特徴とする、請求項３乃至請求項４のいずれかに
記載の半導体基板処理装置。
【請求項６】前記調整手段が、前記薬液供給手段の前
面を塞ぐ塞板であり、この塞板には、前記噴出孔を中心
とする複数の同心円上にそれぞれ前記薬液が送り出され
る複数の同径の透孔が形成されており、且つ、これら各
円周上の透孔の個数を、外周側の同心円ほど多くするこ
とにより、各円周近傍における薬液流出量をほぼ均等と
したことを特徴とする、請求項１に記載の半導体基板処
理装置。
【請求項７】前記透孔の形状と径の大きさとのうちの
少なくとも一方を所望のものに設定自在とし、これによ
り前記各円周近傍における薬液流出量をほぼ均等とした
ことを特徴とする、請求項６に記載の半導体基板処理装
置。