JPS62272543A - ウエツトエツチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明はウェットエツチング装置、詳しくはレジスト現
像処理が施された後の半導体ウェハ、半導体マスク、光
ディスク等の被エツチング体におけるレジスト保護膜以
外の部分、例えば酸化膜や金属膜等のエツチングを行な
うウェットエツチング装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種のウェットエツチング装置としては、昭和
５８年１２月１０日、（株）オーム社発行ｒＬＳＩプロ
セス工学」４章５節エツチング技術に記載の如くのもの
、すなわち、エツチング液を封入した容器内に被エツチ
ング体を浸漬せしめてエツチングを行なう所謂浸漬法に
よるものが広く用いられていた。

ところが、上記浸、漬法のものでは、前記被エツチング
体を前記エツチング液に浸漬せしめるに際しては、前記
エツチング体の端部から順に前記エツチング液に浸漬せ
しめること＼なるのであるから、最先にエツチング液と
接触する部分と、後にエツチング液と接触する部分とで
はエツチングの程度が異なってしまうという問題が生じ
るのであるし、また、エツチング処理に伴なって、サイ
ドエツチング或いはアンダーカットと呼ばれるレジスト
保護膜の下側にもエツチングが進行してしまうという問
題が生じるのであり、さらに、エツチング液の疲労によ
るエツチングのバラつきや処理時間の遅滞等も問題とな
り、従って、高精度な微細パターンの形成には限界があ
った。

そこで最近では、ＬＳＩ等におけるサブミクロン単位の
パターンの微細化に対応すべ（、スピンチャック等によ
る被エツチング体の回転と、スプレーノズル等による前
記被エツチング体へのエツチング液の放出とを組合わせ
、前記被エツチング体に常時均一かつ適正なるエツチン
グ液を作用せしめると共に、被エツチング体の回転とエ
ツチング液との放出とによるエツチング液の物理的な流
れによりエツチング処理を促進させる如くしたスプレ一
方式のエツチング装置が用いられるようになうた。

（発明が解決しようとする問題点） 所で、エツチング速度は、温度により大きく影響するこ
とが知られており、従って、エツチングによる形成パタ
ーンの精度も、温度により大きくバラつきが生じてしま
うこと＼なるのであって、パターンの微細化とその製品
歩留とに十分対応するには、エツチング処理の温度を高
精度に温度制御する必要がある。

すなわち、エツチング速度と温度との関係は、昭和５８
年８月１０日（株）フジ・テクノシステム発行「半導体
工業における化学物質の取扱いとその安全管理技術資料
集成」第４節エツチング技術に記載され、また第５図に
示す如く変化するものであって、温度が１℃変化すると
、エツチング速度は約１０％程度も変化してしまうこと
＼なり、従って、例えば１μのパターンサイズをエツチ
ングする場合で、生産ライン上で設定されるエツチング
時間が１０分間であるとすると、１°Ｃの温度変化があ
れば、０．１μのエツチング誤差が生じてしまい、その
形成パターンの精度が大きくバラついてしまうこと＼な
るのである。尚、第５図のものは、熱酸化ＳｉＯ２膜に
おけるエツチング速度の温度依存性を示し、エツチング
液として４９％フッ酸と４０％フッ化アンモニウム水溶
液との混合液（混合比１０対１）を用いている。

しかしながら、従来のスプレ一方式のエツチング装置に
あっては、被エツチング体におけるエツチング温度を高
精度に制御できるようにしたものは未だ提案されておら
ず、従って、精度のよい微細パターンを得るという要求
に十分に対応できていない問題があった。

すなわち、前記スプレ一方式のエツチング装置は、ノズ
ル等の放出手段から被エツチング体へエツチング液を放
出することによりエツチング処理を行なうものであるた
め、その装置の構造上、例え前記放出手段からの放出に
先立ちエツチング液の温度を正確に調整する如くしても
、エツチング処理の行なわれる空間（一般にはエツチン
グ室）が外気の影響を顕著に受けてしまうこと＼なるの
であり、また、前記放出手段からのエツチング液の放出
に伴ない、そのエツチング液の蒸発により前記エツチン
グ室内において温度低下を招いてしまうものであって、
従って、被エツチング体における実際のエツチング温度
を高精度に制御できない問題が起こるのである。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、エツチング室内
の温度を任意に設定できると共に、設定温度に正確に保
持できるようにし、パターンの微細化とその製品歩留の
向上とを実現したウェットエツチング装置を提供する点
にある。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、エツチング槽（１）に被エツチング体
（Ｗ）の保持手段を回転自由に内装すると共に、この保
持手段で保持されて回転する被エツチング体（Ｗ）にエ
ツチング液を放出する放出手段（２）を設けたウェット
エツチング装置であって、前記エツチング槽（１）に、
エツチング室（１０）に臨む熱交換チャンバー（１４）
を形成すると共に恒温熱媒発生装置（７）を形成して、
この恒温熱媒発生袋ｆｆ２　（７）を前記熱交換チャン
バー（１４）に配管（７６、７７）を介して連結し、前
記熱交換チャンバー（１４）に恒温熱媒を循環させる如
く成したことを特徴とするものである。

（作用） 恒温熱媒発生装置（７）において発生する恒温熱媒を、
前記エツチング室（１０）を取巻く熱交換チャンバー（
１４）に循環させることにより、エツチングに対する温
度条件に対応し、正確に一定温度に保持できるのである
。

（実施例） 第１図において（１）はエツチング槽であって、このエ
ツチング槽（１）は二重壁構造とした胴体（１１）と、
底壁（１２）及び蓋体（１３）とから成り、内部にエツ
チング室（１０）を形成すると共に、前記胴体（１１）
の二重壁構造により、前記エツチング室（１ｏ）を取囲
む熱交換チャンバー（１４）を形成するのである。

また、前記底壁（１２）には支持筒（１５）を立設して
、その内部に、上端に被エツチング体として例えば半導
体ウェハ（Ｗ　）を固定状に保持するスピンチャック（
１６）をもった回転軸（１７）を回転自由に支持するの
であり、また、前記蓋体（１３）には、前記チャック（
１６）に保持される前記ウェハ（Ｗ）に対向する例えば
スピレーノズル等の放出手段（２）（以下単にノズルと
いう）を配設するのである。

このノズル（２）は、エツチング液容器（３）に、送液
ポンプ（４）及び温調部（５）を介装した送液管（６）
を介して接続され、前記容器（３）から温度調整された
エツチング液が前記ノズル（２）に供給され、該ノズル
（２）から前記ウェハ（Ｗ）に前記エツチング液を例え
ば噴射により放出するようになうでいる。

前記温調部（５）は特に必要でないが、前記ノズル（２
）から前記ウェハ（Ｗ）に噴射するエツチング液の温度
を一定に制御するものであって、例えば恒温水により温
調可能である。

次に恒温熱媒発生装置（７）について説明する。尚、こ
の実施例では、恒温熱媒として恒温水を用いている。

この発生装置（７）は、断熱構造とした恒温槽（７０）
に、ヒータ（７１）及び冷凍装置の蒸発器（７２）を内
装して構成するのであって、前記恒温槽（７０）の底面
近くにストレーナ−（７３）をもった取出管（７４）を
配設し、熱媒ポンプ（７５）及び送液配管（７６）を介
して前記熱交換チャンバー（１４）の底部に設ける注液
口（１８）に接続すると共に、前記熱交換チャンバー（
１４）の上部に設ける排液口（１９）を、戻液配管（７
７）を介して前記恒温槽（７０）に接続するのである。

前記恒温ＭＪ（７０）に内装する前記ヒータ（７１）及
び蒸発器（７２）の運転は前記エツチング室（１０）の
室内温度又は熱交換チャンバー（１４）内の水温（熱媒
温度）などを検出し、予じめ任意に設定した設定温度と
の比較を行なうコントローラ（８）により制御されるの
であって、前記ヒータ（７１）及び蒸発器（７２）の運
転制御により５℃乃至４０℃で誤差±０．１°Ｃの一定
の恒温水（恒温熱媒）を形成できるのである。

また、前記蒸発器（７２）に対応する冷凍装置における
凝縮器（７８）は、圧縮機と共にコンデンシングユニッ
ト（９）に設けるのであって、前記蒸発器（７２）の運
転制御は前記圧縮機の発停又は容量制御により行なうの
である。

尚、第１図において（２０）は、前記エツチング槽（１
）の胴体（１１）に設けるウェハ出入口であって、この
出入口（２０）にはｒｓ（２１）を開閉自由に取付けて
いる。

また、（２２）は前記蓋体（１３）に取付けるファンで
あって、このファン（２２）を設けることにより、前記
エツチング室（１０）の室内を迅速に飽和状態にできる
と共に、前記熱交換チャンバー（１４）を構成する胴体
内壁との熱伝達率を向上さすることができる。

また、前記ノズル（２）から噴射するエツチング液は、
前記した如＜ＳｉＯ□膜を被エツチング材とする場合の
フッ酸とフッ化アンモニウム水溶液の混合液がある他、
前記ウェハ（Ｗ）の表面に形成する被エツチング材によ
り種々のものが用いられるのである。例えば、シリコン
を被エツチング材とする場合には、フッ酸・硝酸・水の
混合液またはフン酸・硝酸・酢酸の混合液などが、また
、アルミニウムを被エツチング材とする場合には、リン
酸・硝酸・酢酸の混合水溶液などが、また、クロムを被
エツチング材とする場合には、第２硝酸セリウム書アン
モニウムを主成分とする混合水溶液などが一般に用いら
れるのであり、それぞれの金属合金に適したエツチング
液が用いられるのである。

ところで、前記した如くのエツチング液は、非常に腐蝕
性が強く、殆んどの金属を腐蝕させる性質ををしている
ため、前記ノズル（２）におけるエツチング液の流通路
や、前記エツチング槽（１）におけるエツチング室（１
０）の内壁面などのエツチング液と接触する部分には、
フッ素樹脂や、塩ビ、ポリエチレン、ポリプロピレン等
でコーティングやライニングするなどして、耐腐蝕性機
能をもたせることは云うまでもない。また、前記現像槽
（１）などを上記材質で構成する如（してもよい。

以上の構成において、半導体ウェハ（Ｗ）　（７）エツ
チングを行なう場合、先ず、前記恒温熱媒発生装置（７
）の運転を先行させ、恒温槽（７０）と熱交換チャンバ
ー（１４）とを循環する恒温熱媒を予じめセットする設
定温度に制御するのである。

この設定温度は、前記コントローラ（８）の入力器によ
り任意に設定できるし、任意に選択した設定温度に正確
に制御できるのであって、前記エツチング室（１０）は
、前記恒温水により前記した設定温度に確実に保持でき
るのである。

そして、斯くの如く前記発生装置（７）と熱交換チャン
バー（１４）とを循環する恒温熱媒の温度が設定温度に
なった後、前記スピンチャック（１６）に保持した半導
体ウェハ（Ｗ）を前記回転軸（１７）の駆動により回転
させると共に、前記ノズル（２）からエツチング液を噴
射するのである。

しかして、前記エツチング室（１０）は、恒温熱媒の循
環により予じめ一定温度に保持できるから、エツチング
開始当初から確実なエツチングが可能となるのである。

また、前記ノズル（２）からのエツチング液の噴射によ
り前記エツチング室（１０）の温度は変化しようとする
が、前記エツチング室（１０）は密閉状となっているか
ら、エツチング液の噴射と同時にエツチング液の飽和圧
力となるし、エツチング槽（１）の壁が熱交換チャンバ
ー（１４）により形成されていて、この熱交換チャンバ
ー（１４）により、外部からの侵入熱は無視できるから
、エッチ、ング室（１０）の温度変化はなく、高精度に
制御できるのであって、１枚目からＮ枚目の各ウェハ（
Ｗ）のエツチングを一定温度かつ一定速度で行なえるの
であり、従って、形成パターンの精度がバラつくことも
なくきわめて良好なエツチング処理を行なうことができ
るのである。

尚、第１図の実施例では、前記胴体（１１）のみを二重
壁構造とすることにより、前記エツチング液（１）の側
周部のみに前記熱交換チセンバ−（１４）を形成する如
くしたが、第２図の如（、前記着体（１３）に代えて、
例えば二重壁構造の蓋体（１３ａ）を用いることにより
、上部熱交換チャンバー（１４ａ）を形成し、さらにこ
の上部熱交換チャンバー（１４ａ）を、胴体（１１）の
二重壁Ｈ６造による側周部熱交換チャンバ−（１４ｂ）
に連通させることによって、エツチング槽（１）の上部
と側周部とに熱交換チャンバー（１４）を形成する如く
してもよい。

更に、第２図中仮想線で示す如く、底壁（１２）を、例
えば二重壁構造とすることにより、下部熱交換チャンバ
ー（１４ｃ）を形成し、該下部熱交換チャンバー（１４
ｃ）を、前記側周部熱交換チャンバー（１４ｂ）に接続
することにより、前記エツチング槽（１）の上下部及び
側周部に、すなわち前記エツチング槽（１）の外壁全部
に熱交換チャンバー（１４）を形成する如くしてもよい
。

前記した上部及び下部熱交換チャンバー（１４ａ）（１
４ｃ）は、以上の如く側周部熱交換チャンバー（１４ｂ
）と組合せて構成してもよいが、前記側周部熱交換チャ
ンバー（１４ｂ）を用いることなく、それぞれ単独に、
すなわち上部熱交換チャンバー（１４ａ）のみで又は下
部熱交換チャンバー（１４ｃ）のみで熱交換チャンバー
（１４）を構成としてもよいし、又、前記側周部熱交換
チャンバー（１４ｂ）を用いることなく、上部及び下部
熱交換チャンバー（１４ａ）（１４Ｃ）の両者を組合わ
せて熱交換器チャンバー（１４）を構成してもよい。ま
た、前記側周部熱交換チャンバー（１４ｂ）に前記上部
及び下部熱交換チャンバー（１４ａ）（１４ｃ）の何れ
か一方を組合わせてもよい。尚、前記側周部チャンバー
（１４ｂ）を用いずに、上、下部熱交換チャンバー（１
４ａ）（１４ｃ）を組合わせる場合には、これらチャン
バー（１４ａ）（１４ｃ）を連絡配管等で接続するので
ある。また、前記した各チャンバー（１４ａ）（１４ｂ
）（１４ｃ、）のうち、何れか一つのチャンバーのみを
単独で用いる場合には、その一つのチャンバーに、送液
配管（７６）及び戻液配管（７７）を接続するのは云う
までもない。

また、第１図及び第２図の実施例ではエツチング槽（１
）の胴体（１１）等を二重壁構造とすることにより、熱
交換チャンバー（１４）を形成したが、第３図に示すよ
うに、−重壁構造のエツチング＋２？　（Ｉ　Ａ　）の
外壁面または内壁面の何れか一方に、パイプ（５０）を
コイル状に巻付けると共に、該パイプ（５０）を前記壁
面にペーストハンダあるいは接着剤等を用いて熱伝導密
に固着することにより、熱交換チャンバー（１４）を形
成する如くしてもよい。

この場合、前記パイプ（５０）の断面形杖を例えば扁平
楕円形状にして、前記壁面との接触面積を大きくするの
が好ましい。また、該パイプ（５０）の巻付はピッチは
密にするのが好ましい。

また、第３図の実施例では、前記パイプ（５０）を密に
巻付けたが、第４図に示す如く、エツチング槽（１）の
外壁面または内壁面の何れか一方に、粗に巻付けてもよ
い。

尚、第４図の実施例では、枠組したフレーム（１００）
の上部にエツチング傅（１）を支持し、下方に恒温熱媒
発生装置（７）を収納したものである。又、戻液配管（
７７）は、エツチング液の送液管（６）と共に二重管（
４０）を構成しており、この戻液配管（７７）を利用し
て送液管（６）をも温調する如くしているのである。更
に、送液ポンプ（４）から延びる送液管（６）の一部（
６ａ）を恒温熱媒発生装置（７）の内部に配設しており
、前記した二重管（４ｏ）と共にエツチング液の温調部
（５）を構成しているのである。

尚第４図中、（６１）はエツチング液の出停を制御する
制御弁、（Ｅｉ２）はフィルター、（２００）は前記フ
レーム（１００）の上面に設ける架台（２０１）に載置
するウェハカセットであり、又、（Ｍ）は前記エツチン
グ槽（１）に内装するスピンチャック（１６）の回転軸
（１７）を駆動させるモータであって、前記回転軸（１
７）とはベルト伝動手段（１０１）により連動している
。

（発明の効果） 本発明は以上の如くエツチング槽（１）に、エツチング
室（１０）を取囲む熱交換チャンバー（１４）を形成し
、このチャンバー（１４）に恒温熱媒発生装置（７）で
形成する所定温度の恒温熱媒を循環させるようにしたか
ら、前記エツチング室（１０）の温度を任意に設定でき
ると共に、設定した温度に高精度に保持できるのである
。

従って、エツチング温度の変化による形成パターン精度
のバラつきを最小限に抑制でき、半導体ウェハ等の被エ
ツチング体のパターンの微細化とその製品歩留とを向上
できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明エツチング装置の第一実施例を示す概略
説明図、第２図は第二実施例を示すエツチング槽のみの
説明図、第３図は第三実施例を示す同じくエツチング槽
のみの説明図、第４図は第四実施例を示す概略説明図、
第５図はエツチング速度と温度との関係を示す特性図で
ある。 （１）・・・・・・エツチング槽 （２）・・・・・・放出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エッチング槽（１）に被エッチング体（Ｗ）の保
   持手段を回転自由に内装すると共に、この保持手段で保
   持されて回転する被エッチング体（Ｗ）にエッチング液
   を放出する放出手段（２）を設けたウェットエッチング
   装置であって、前記エッチング槽（１）に、エッチング
   室（１０）に臨む熱交換チャンバー（１４）を形成する
   と共に恒温熱媒発生装置（７）を形成して、この恒温熱
   媒発生装置（７）を前記熱交換チャンバー（１４）に配
   管（７６、７７）を介して連結し、前記熱交換チャンバ
   ー（１４）に恒温熱媒を循環させる如く成したことを特
   徴とするウェットエッチング装置。