WO2005013346A1 - 円板状部材のエッチング方法及び装置 - Google Patents

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WO2005013346A1
WO2005013346A1 PCT/JP2004/010808 JP2004010808W WO2005013346A1 WO 2005013346 A1 WO2005013346 A1 WO 2005013346A1 JP 2004010808 W JP2004010808 W JP 2004010808W WO 2005013346 A1 WO2005013346 A1 WO 2005013346A1
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etching
wafer
rotating member
cell plate
wafers
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PCT/JP2004/010808
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Tadamitsu Miyazaki
Kazuya Hirayama
Hisaya Fukunaga
Hiroyasu Futamura
Original Assignee
Komatsu Denshi Kinzoku Kabushiki Kaisha
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Publication date
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    • Y10S134/00—Cleaning and liquid contact with solids
    • Y10S134/902—Semiconductor wafer

Definitions

  • the present invention relates to an etching method and an etching apparatus for a disk-shaped member, and more particularly to an etching method and an etching apparatus for a semiconductor wafer.
  • a single crystal semiconductor ingot is grown by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone melting method (FZ method). Since the grown semiconductor ingot has a distorted outer shape, the outer periphery of the semiconductor ingot is then ground by a cylindrical grinder or the like in an outer shape grinding step to adjust the outer shape of the semiconductor ingot. This is sliced by a wire saw or the like in a slicing process, processed into a disk-shaped wafer having a thickness of about 500 to 1000 ⁇ , and further, the outer periphery of the wafer is chamfered in a chamfering process.
  • CZ method Czochralski method
  • FZ method floating zone melting method
  • a flattening process is performed by lapping, and after an etching process, primary polishing and secondary polishing are performed, and then an epitaxy growth process is performed on the wafer surface to obtain a mirror surface wafer.
  • FIG. 12 is a vertical sectional view of a conventional etching apparatus as viewed from the front.
  • the etching apparatus mainly includes an etching tank 12 in which an etching solution is filled, a plurality of rods 16 for supporting and rotating a large number of wafers 30, and a housing 10 for accommodating these.
  • a plurality of annular wafer support grooves 124 are provided on the peripheral surface of the rod 16 at equal intervals, and the outer periphery of the wafer 30 is fitted into the wafer support groove 124 to hold the wafer 30.
  • the rod 16 rotates about its central axis in place.
  • the etching chamber 12 When the rod 16 is rotated with the filling solution, the wafer 30 which is in contact with the outer periphery of the rod 16 rotates on the spot. The etching liquid around the wafer 30 is stirred by the rotation of the wafer 30, and the etching of the front and back surfaces of the wafer 30 progresses. After performing such etching for a predetermined time, the wafer 30 is taken out of the etching apparatus and the wafer etching process is completed.
  • the invention according to the present application has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the invention is to suppress liquid turbulence caused by an etching liquid, An object of the present invention is to provide an etching method and an etching apparatus capable of improving later flatness quality and nanotopology quality.
  • a first invention according to the present application is to hold two or more disk-shaped members immersed in an etching solution in a state where their plate surfaces face each other, An etching method in which a non-rotating member is arranged between the respective members in an etching method in which the member is rotated while rotating.
  • a second invention according to the present application is the etching method according to the first invention, wherein the non-rotating member has a substantially disk shape.
  • the third invention according to the present application is characterized in that the size of the surface area of the non-rotating member is 95% to 105% of the size of the surface area of the member. 2 is an etching method according to the invention.
  • a fourth invention according to the present application is the etching method according to any one of the thirteenth invention, wherein the member is a semiconductor wafer.
  • the fifth invention provides an etching tank for filling an etching solution, A plurality of rods rotatably supported in contact with the outer periphery of each member in order to rotatably hold each member in a state where the disk-shaped members face each other.
  • the sixth invention according to the present application further includes a column fixed in parallel with the rod, wherein the non-rotating member is fixed to the column. It is an etching device as described.
  • a seventh invention according to the present application is the etching apparatus according to the fifth or sixth invention, wherein the non-rotating member has a substantially disk shape.
  • An eighth invention according to the present application is characterized in that the size of the surface area of the non-rotating member is 95% and 105% of the surface area of the member.
  • An etching apparatus according to any one of the inventions.
  • a ninth invention provides an etching tank filled with an etching solution and a plurality of disk-shaped members rotatably holding the respective members in a state where the plate faces each other.
  • a plurality of rods rotatably supported in contact with the outer periphery of each of the members, wherein the non-rotating member is supported by the rods instead of the members.
  • a non-rotating member having a projection on its outer periphery for preventing rotation of the non-rotating member.
  • a tenth invention according to the present application is the non-rotating member according to the ninth invention, wherein the non-rotating member has a substantially disk shape.
  • an eleventh invention according to the present application is characterized in that the surface area of the non-rotating member is 95% or 105% of the surface area of the member.
  • a twelfth invention according to the present application is the non-rotating member according to any one of the ninth to eleventh inventions, wherein the non-rotating member is made of polypropylene.
  • a thirteenth invention provides an etching step in which two or more wafers immersed in an etching solution are held with their plate surfaces facing each other and the wafer is etched while rotating the wafer.
  • the semiconductor wafer manufacturing method including A method for manufacturing a semiconductor wafer, wherein a member that changes the flow of an etching solution between the wafers is provided.
  • the flatness of the etched front and rear surfaces of the wafer can be improved.
  • the present invention can be easily applied to a conventional etching apparatus only by mounting the cell plate at the wafer mounting position.
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of an etching apparatus according to a first embodiment as viewed from the front.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the etching apparatus according to the first embodiment as viewed from the side.
  • FIG. 3 (a) is a longitudinal sectional view of a left support arm 60 and a left bracket 62 according to the first embodiment
  • FIG. 3 (b) is a longitudinal sectional view of a right support arm 70 and a right bracket 72. .
  • FIG. 4 (a) is a longitudinal sectional view of a barrel in the first embodiment
  • FIG. 4 (b) is an enlarged view of a portion A in FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the etching apparatus according to the second embodiment as viewed from the front.
  • FIG. 6 (a) is a longitudinal sectional view of a left support arm 160 and a left bracket 162 according to the second embodiment
  • FIG. 6 (b) is a longitudinal sectional view of a right support arm 170 and a right bracket 172.
  • FIG. 7 (a) is a longitudinal sectional view of a barrel in the second embodiment
  • FIG. 7 (b) is a B sectional view of FIG. 7 (a).
  • FIG. 8 is a modified example of a cell plate that can be used in the present invention.
  • Figure 9 (a)-(c) shows the SFQR of the etched wafer after the cell plate is large, small, and comparable to the wafer, averaged and visualized. Things.
  • Figures 10 (a)-(d) show the results of etching of 25 wafers using a conventional etching apparatus and data sampled from the 25 etched wafers.
  • FIG. [FIG. 11] FIGS. 11 (a) to 11 (d) show an example in which etching is performed on 20 wafers using an etching apparatus to which the present invention is applied, and the etched 20 wafers are used.
  • FIG. 6 is a diagram showing data sampled from the data.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a conventional etching apparatus as viewed from the front.
  • the present invention can be applied to various etching apparatuses that hold each wafer in parallel with each other.
  • the present invention can be applied to the following etching apparatuses.
  • the following is only an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the etching apparatus of the present embodiment viewed from the front
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the etching apparatus viewed from the left side
  • FIG. 3 (a) is a vertical cross-sectional view of a left support arm 60 and a left bracket 62
  • 3 (b) is a longitudinal sectional view of the right support arm 70 and the right bracket 72
  • FIG. 4 (a) is a longitudinal sectional view of the barrel
  • FIG. 4 (b) is an enlarged view of a portion A in FIG.
  • Etching is performed by mounting a plurality of ⁇ ⁇ 1830s in parallel in an etching system
  • the etching apparatus of the present embodiment mainly overflows from a box-shaped housing 10 for accommodating each apparatus, an etching tank 12 filled with an etching solution, and an etching tank 12.
  • a storage tank 14 for collecting the etching solution, a barrel 18 composed of a six-axis rod 16 for supporting and rotating the wafer 30, and a pump 20 for circulating the etching solution are also configured.
  • the number of axes of the rod is particularly preferably four or more, but may be three or less, and the number of axes is not particularly limited.
  • the housing 10 has a box-like shape composed of four side plates and one bottom plate.
  • the box-shaped housing 10 houses an etching tank 12 therein.
  • one thick plate-like support base 22 is provided upright and left.
  • the two support bases 22 shown on the left and right sides of FIG. 1 each have two straight hole-like support holes formed horizontally on surfaces facing each other.
  • the two support holes are formed in the middle and slightly above the middle and slightly below the middle of the respective support bases 22. Both ends of two rod-shaped support beams 82 are inserted into the support holes, and the support beams 82 are horizontally hung on the support base 22.
  • the support beam 82 thus horizontally supported by the support base 22 supports the substantially plate-shaped left support arm 60 and right support arm 70.
  • Each of the left support arm 60 and the right support arm 70 has two through holes having the same diameter as the support beam 82 in the upper and middle portions, and two support beams 82 are provided in the two through holes.
  • the left support arm 60 and the right support arm 70 are supported by two support beams 82, respectively.
  • a flat cover plate 64a is bridged over the left support arm 60 and the right support arm 70.
  • a flat bottom plate 64b is mounted in the middle of the left support arm 60 and the right support arm 70.
  • a flat plate material (not shown) is bridged so as to be in contact with the side surfaces of the lid plate 64a and the bottom plate 64b also at the front and rear sides.
  • a box-shaped BOX 80 is constituted by the lid plate 64a and the bottom plate 64b.
  • a substantially disk-shaped left bracket 62 is connected to the left support arm 60 with the plate surface of the left support arm 60 and the plate surface of the left bracket 62 facing each other.
  • a substantially disk-shaped right bracket 72 is connected to the right support arm 70 with the plate surface of the right support arm 70 and the plate surface of the right bracket 72 facing each other.
  • Six holes for inserting the six-axis rod 16 are formed in the surface opposite the left bracket 62 and the right bracket 72, respectively.
  • One end of the six-axis cylindrical rod 16 is inserted into a hole formed in the left bracket 62, and the other end is inserted into a hole formed in the right bracket 72. I have.
  • the rod 16 is horizontally supported inside the etching bath 12 in parallel with its longitudinal direction.
  • a plurality of annular wafer support grooves 24 are provided on the peripheral surface of each port 16 at equal intervals, and the outer periphery of the wafer 30 is fitted into the wafer support grooves 24 to hold the wafer 30.
  • the six-axis rod 16 is disposed around the wafer 30 so that the wafer 30 can be supported and rotated. Specifically, four axes are arranged at the lower part of the position where the wafer 30 in the barrel 18 is to be loaded, and two axes are arranged at the upper part. In particular, it is desirable that the six-axis rods 16 are arranged symmetrically with respect to the wafer 30.
  • FIG. 4B is an enlarged view of a portion A in FIG.
  • each rod 16 has a support groove 24 having a cross-sectional shape substantially the same as the chamfered shape of the outer periphery of the wafer.
  • the support groove 24 is formed such that the width of the support groove 24 is desirably larger than the thickness of the wafer 30, and the width of the support groove 24 is narrower than that of the support groove 24.
  • a gear 32 is fixed to the tip of the rod 16 inserted into the left bracket 62.
  • the left support arm 60 has five gears 34f, 34e, 34d, 34c, 34b The upper force is placed vertically downwards.
  • the gear 35 is arranged at the center of the left bracket 62.
  • the gear 35 overlaps the large gear 35b and the small gear 35a is coaxially connected.
  • the gear 34b meshes with the small gear 35a, and the large gear 35b meshes with each gear 32 fixed to one end of the rod 16.
  • the gear 34f arranged at the uppermost portion is meshed with the drive gear 36, and the drive gear 36 is fixed to the drive shaft 40 of the drive motor 38 provided inside the BOX 80 as shown in FIG. Has been done.
  • the rotation of the drive motor 38 is transmitted from the drive gear 36 to the gear 35f, 34e, 34d, 34c, and 34b, and is transmitted to the gear 35 / J and the gear 35a. It is transmitted to gear 32.
  • the drive motor 38 is connected to a control unit (not shown), and can be rotated in an arbitrary direction at an arbitrary speed.
  • the control unit may be provided in the BOX 80, or may be a control device such as a personal computer provided separately from the BOX 80.
  • information such as the rotation speed and rotation direction of the wafer can be displayed graphically or numerically on the display so that the operator can work while checking the display. However, it may be automatically controlled by a suitable program or the like.
  • the end of the rod 16 inserted into the right bracket 72 is supported by the right bracket 72 via a guide bush.
  • the rod 16 can be smoothly rotated with respect to the right bracket 72.
  • the rotation of the drive motor 38 is transmitted to the rod 16, and the rod 16 can be rotated in any direction at any speed.
  • the force S can be applied to rotate the wafer 30 contacting the outer periphery with the support groove 24 at an arbitrary speed in an arbitrary direction.
  • the six-axis rod 16 is provided with 16 support grooves 24 having a width of 1.5 mm and a depth of 2 mm at a pitch of 38 mm in order to support the wafer 30 and the cell plate 26, respectively. ing .
  • 16 support grooves 24 eight wafers 30 and eight cell plates 26 are alternately mounted in a tandem state where the surfaces of the wafer 30 and the cell plate 26 are parallel to each other.
  • the cell plate 26 has a thin and substantially disk shape, and has a thickness of 0.7-1.5 mm and a diameter of 197 199 mm.
  • the cell plate 26 is located at the top and bottom
  • the portion has two rectangular projections 28.
  • the size of the projection 28 is made according to the width between the rods 16, and when the cell plate 26 is mounted on the support groove 24, the projection 28 is hooked on the S rod 16.
  • the cell plate 26 is mounted in the support groove 24 similarly to the wafer 30 shown in FIG. 4 (b). However, since the diameter is smaller than the diameter 200mm of the wafer 30, the cell plate 26 idles in the support groove 24. Therefore, even if the rod 16 rotates, the cell plate 26 does not rotate, and the cell plate 26 is locked at the position of the support groove 24 so as not to rotate.
  • polypropylene having resistance to an etching solution is used as the material of the cell plate 26 as the material of the cell plate 26.
  • the material has a certain degree of strength and acid resistance, such as a Shii-Dani bur, other materials can be suitably used.
  • a box-shaped storage tank 14 is provided adjacent to the etching tank 12.
  • the etching liquid overflowing from the etching tank 12 is collected in the storage tank 14.
  • the storage tank 14 is connected to the pump 20 by a pipe 44.
  • a filter 42 is provided between the storage tank 14 and the pump 20, and filters the etching liquid flowing from the storage tank 14.
  • a discharge pipe 46 for discharging the etching waste liquid is connected via a discharge valve 48 to a pipe 44 between the storage tank 14 and the filter 42.
  • the discharge pipe 46 is connected to a waste liquid tank (not shown) for discarding the etching liquid.
  • a supply pipe 50 for supplying a new etching solution is connected to a pipe 44 between the pump 20 and the etching tank 12 via a supply valve 52. Opening the supply valve 52 to increase the concentration of the etching solution in the etching bath 12 and closing the supply valve 52 to lower the concentration of the etching solution to adjust the etching solution in the etching bath 12 to a desired concentration. Can be. At this time, the opening and closing of the discharge valve 48 is adjusted according to the supply amount of the etching solution from the supply pipe 50, so that the supply amount of the etching solution to the etching tank 12 is adjusted to be constant.
  • an air pipe 66 for sending air is provided at the bottom of the etching tank 12.
  • the air pipes 66 are provided in parallel with the longitudinal direction of the etching tank 12, and each air pipe 66 is connected to an air pump (not shown).
  • Each air pipe 66 Holes for air supply are provided at a predetermined pitch in the length direction.
  • the supply valve 52 shown in FIG. 2 is opened, and the etching bath 12 is filled with a predetermined amount of the etching liquid from the supply pipe 50.
  • a commonly used etchant can be used.
  • a mixed acid obtained by mixing nitric acid, acetic acid, and hydrofluoric acid can be used.
  • the etching solution is adjusted to a predetermined temperature by a temperature adjusting mechanism (not shown).
  • an operator fits the wafer 30 into the support groove 24 by means of a pin set in an etching apparatus to which the cell plate 26 has been previously mounted, and etches the wafer 30 as shown in FIG. And attach it to the ⁇
  • the control unit rotates the drive motor 38 to rotate the rod 16. Due to the rotation of the rod 16, the wafer 30 which is in contact with the outer periphery of the support groove 24 of the rod 16 is rotated on the spot.
  • the e-aerator 30 is rotated at a speed of 10-60 rpm, and the rotation direction is rotated forward and backward every arbitrary seconds.
  • the etching solution in the storage tank 14 shown in FIG. 2 passes through the pipe 44 and is sent to the filter 42.
  • the etching solution sent to the filter 42 is sent to the pump 20 after being filtered by the filter 42.
  • the etching solution sent to the pump 20 is sent to the bottom of the etching tank 12.
  • the output is adjusted to about 40 liters per minute. As a result, the etching solution inside the etching tank 12 overflows.
  • the etching liquid overflowing from the etching tank 12 is collected in the storage tank 14.
  • the etching liquid collected in the storage tank 14 passes through the pipe 44 and is again sent out to the bottom of the etching tank 12 through the filter 42 by the pump 20.
  • the etching solution circulates inside the etching apparatus.
  • the etching of the wafer 30 is continued for an allowance time.
  • the front and back surfaces of the wafer 30 are etched by aiming.
  • the wafer 30 taken out of the etching tank 12 is quickly moved to a cleaning tank (not shown) for cleaning.
  • the invention of the present application can be easily applied without modifying the conventional etching apparatus. That is, in the conventional etching apparatus, the present invention can be easily applied by alternately mounting the cell plate 26 and the wafer 30 in the support groove 24 for the wafer.
  • this embodiment is characterized in that the first embodiment is provided with a support 120 for fixing the cell plate, and other configurations are the same.
  • the description of the first embodiment will be omitted by using the reference numerals of the first embodiment, and only the support 120 and the cell plate 126 which are different from the first embodiment will be described.
  • FIG. 5 is a vertical sectional view of the etching apparatus of the present embodiment as viewed from the front.
  • FIG. 6A is a vertical sectional view of the left support arm 160 and the left bracket 162 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the right support arm 170 and the right bracket 172.
  • 7A is a longitudinal sectional view of the barrel, and
  • FIG. 7B is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 7A.
  • the etching apparatus of the present embodiment in the etching apparatus of the present embodiment, four columns 120 are fixed to the left bracket 162 and the right bracket 172 in parallel with the rod 16. As shown in FIG. 7 (a), two columns 120 are arranged at predetermined intervals above and below. As shown in FIG. 7B, the column 120 has a cell plate support groove 122 for fixing the cell plate 126.
  • each support column 120 14 cell plate support grooves 122 are provided in each support column 120 at a pitch of 38 mm, and the width of the groove is 1.5 mm. ⁇ While the number of wafer support grooves 24 is 16, the number of cell plate support grooves 122 is 14, because of the following reasons.
  • the wafers 30 at both ends of the barrel 18 are It faces the left bracket 162 and the right bracket 172 on the surface facing the outside of 18, and does not face the other wafers 30. Therefore, it is not necessary to dispose the cell plate 126 on a surface not facing the other wafers 30. Therefore, the cell plate support groove 122 is arranged inside the 18 support groove 24. In the center of the barrel 18, the distance between the wafer support grooves 24 is large. Therefore, since the distance between the wafers 30 is large, it is not necessary to dispose the cell plate 126 that has a small interaction between the wafers 30 during the etching. Therefore, the cell plate support groove 122 is not provided at the center of the barrel 18.
  • the cell plate support groove 122 is provided to be shifted from the 18 support groove 24 by a half pitch. Therefore, the cell plate supporting grooves 122 are arranged so that the wafer supporting grooves 24 and the cell plate supporting grooves 122 alternately appear in the longitudinal direction of the support 120.
  • the cell plate 126 has a thin and substantially disk shape, and has a thickness of 1.5 mm and a diameter of 196 mm. As shown in FIG. 7A, the cell plate 126 has four projecting stoppers 128 on its outer periphery. The tip of the stopper 128 has a C-shape. The inner periphery of the C-shape is fitted into the cell plate support groove 122 as shown in FIG. I fix it and check it.
  • the diameter of the cell plate 126 is set to 196 mm, which is smaller than the diameter 200 mm of the wafer 30.
  • the diameter of the cell plate 126 is not limited to this, and may be equal to or larger than the diameter of the wafer 30, but may have a recess to avoid contact with the rod 16. Must be provided.
  • the diameter be approximately equal to the diameter of the wafer 30.
  • the thickness of the senor plate 126 is not limited to 1.5 mm, and the effect of the present invention can be obtained even if it is thicker or thinner. Therefore, it is preferable to be as thin as possible in order to save space. However, from the necessity of securing strength, 0.7mm-1.5mm The degree is preferred.
  • the etching bath 12 is filled with a predetermined amount of an etching solution.
  • the worker's force S 1 the wafer 30 is fitted into the wafer support groove 24 by tweezers one by one, and the machine 30 is mounted on the etching apparatus as shown in FIG. As a result, 16 pieces of # 18 30 are arranged in parallel at a pitch of 38 mm. Then, similarly to the first embodiment, the wafer 30 is rotated at a speed of 1050 rpm, and the rotation direction is rotated forward and backward every arbitrary seconds.
  • the pump is driven to circulate the etchant, and in this state, the etching of the wafer 30 is continued for an allowance time. As a result, the front and back surfaces of the wafer 30 are etched by the amount of the target allowance. After the end of the etching, the wafer 30 taken out of the etching tank 12 is quickly moved to a cleaning tank (not shown) and cleaned.
  • the force of fixing the cell plate 26 to the support groove 24 With such a configuration, half of the support groove 24 is used for supporting the cell plate 26.
  • productivity can be improved by separately providing the cell plate support groove 122 in the support 120 and fixing the cell plate 126 as in the present embodiment. That is, all of the wafer support grooves 24 can be used for wafer support, so that twice as many wafers can be etched at one time as in the first embodiment.
  • the distance between the wafer and the cell plate is reduced to half in the present embodiment, but the etching accuracy of the front and rear surfaces of the wafer is not changed. Therefore, according to the present embodiment, productivity can be doubled while maintaining good etching accuracy.
  • the case where all wafers are rotated synchronously has been described, but it is also possible to configure so that adjacent wafers are rotated in opposite directions. Further, in each embodiment, a configuration may be employed in which the force cell plate is configured to fix the cell plate, and the force cell plate is rotated in a direction opposite to the direction of # 18.
  • the shape of the cell plate is substantially disc-shaped.
  • the shape of the plate is not limited to this.
  • the cell plate 226 having a large hole in the center shown in FIG. 8A may be used, or the cell plate 326 in which a plurality of strip-shaped thin plates are arranged as shown in FIG. 8B may be used.
  • the cell plate can be configured in any shape as long as it is a tangible substance that affects the flow of the etching solution. Therefore, although the term “plate” generally means a plate, the term “cell plate” in the present invention includes not only a plate-shaped plate but also any substance that affects the flow of the etching solution.
  • the present invention can be applied to a case where an alkali-based etching solution is used.
  • an alkali-based etching solution a commonly used one can be used.
  • an etching solution obtained by mixing sodium hydroxide, isopropyl alcohol and water can be used.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and relates to a method of rotating an evaporator, a shape of a cell plate, a type of an etching solution, and the like, and various applications within the scope of the invention. It is possible to reduce the deformation.
  • Figs. 9 (a)-(c) are obtained by averaging and visualizing the SFQR of the ⁇ wafer after etching for the case where the cell plate is large, small, and about the same as the ⁇ wafer. is there.
  • Fig. 9 (a) is a diagram showing the sub-flatness (SFQR) of the PA8 after etching is performed by mounting a cell plate having a surface area 35% larger than the surface area of the PA8.
  • SFQR is one of the indexes of the wafer flatness.
  • Site a plurality of etched squares (Site) of a predetermined size (25 mm square) are sampled, the difference from the desired wafer thickness is calculated for each sample, and the average value of each sample is calculated.
  • Fig. 9 (a) The upper part shows the SFQR of each site divided into 25 mm square FIG. The lower part of Fig. 9 (a) visualizes this.
  • FIG. 9 (b) is a view showing SFQR of the wafer after etching by mounting a cell plate having a surface area 30% smaller than the surface area of the wafer
  • FIG. c) is a diagram showing the SFQR of the wafer after etching by mounting a cell plate having a size similar to that of FIG. 18;
  • etching was performed by mounting a cell plate approximately the same size as that shown in Fig.
  • the SFQR of the wafer subjected to the above is the best. From this implementation data, it can be seen that it is desirable that the size of the cell plate be approximately the same as that of the wafer. It is desirable that the area of the cell plate is about 95% to 105% of the size of the surface area, where the area of the cell plate is the projected area projected on the wafer of the cell plate adjacent to the cell plate. That is, as shown in FIG. 7 (a), it is desirable that the area of the overlap between the wafer 30 and the cell plate 126 shown by the two-dot chain line is 95% to 105%.
  • FIG. 10 is a diagram showing data sampled from 25 etched wafers by performing etching on 25 wafers using a conventional etching apparatus.
  • FIG. 10 (a) is a graph in which 25 wafers are sampled, and the maximum SFQR value in a certain wafer is plotted on the horizontal axis, and the number of wafers having the maximum SFQR value is plotted on the vertical axis.
  • FIG. 10 (b) is a graph obtained by sampling the SFQR values of a total of 1300 Sites for the 25 Pohakas, plotting the SFQR values on the horizontal axis, and plotting the number of Sites having that SFQR value on the vertical axis. .
  • FIG. 10 (c) is a diagram showing a sample of 25 wafers and showing an average SFQR value for each site position.
  • FIG. 10 (d) is a diagram showing, for each position of the site, the threshold value of 5 ⁇ m and the ratio of defective sites having an SFQR of 5 ⁇ m or more.
  • FIG. 11 shows the relationship between 20 wafers using an etching apparatus to which the present invention is applied.
  • FIG. 8 is a diagram showing data sampled from 20 etched wafers. Note that the graphs and figures in FIGS. 11 (a) to (d) show the same contents as the corresponding figures in FIGS. 10 (a) to (d).
  • the average value of the maximum SFQR values of 25 wafers etched by the conventional etching apparatus is 0.392.
  • the average value of the maximum SFQR values of the 20 sheets of the PA8 etched by the etching apparatus to which the present invention is applied is 0.256.
  • the average value of the SFQR value of 1300Site sampled from 25 wafers etched using a conventional etching apparatus is 0.205.
  • the average value of SFQR values of 1300 Site sampled from 20 wafers etched by the etching apparatus to which the present invention is applied is 0.130.

Abstract

　本願発明は、円板状の部材のエッチング方法及びエッチング装置に係り、特に、半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置に関する。 　エッチング液を満たしたエッチング槽（１２）の内部で、ウェーハ（３０）を回転させながらエッチングするエッチング方法において、回転するウェーハ（３０）とウェーハ（３０）との間に回転しないセルプレート（２６）を配置する。また、ロッド（１６）により複数のウェーハ（３０）を支持し回転させるエッチング装置において、ウェーハ（３０）とウェーハ（３０）との間にセルプレート（２６）を配置する。セルプレート（２６）の表面積の大きさはウェーハ（３０）の表面積と同程度とする。

Description

明 細 書
円板状部材のエッチング方法及び装置
技術分野
[0001] 本願発明は、円板状の部材のエッチング方法及びエッチング装置に係り、特に、半 導体ゥヱーハのエッチング方法及びエッチング装置に関するものである。
背景技術
[0002] 半導体デバイスを作製するための原料ゥエーハとして用いられる鏡面ゥヱーハのー 般的な製造方法について説明する。まず、チヨクラルスキー法 (CZ法)や浮遊帯域溶 融法 (FZ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴ ットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程において半導体インゴ ットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これ をスライス工程でワイヤソ一等によりスライスして厚さ 500— 1000 μ ΐη程度の円板状 のゥエーハに加工し、さらに面取り工程でゥエーハ外周の面取り加工を行う。
[0003] その後、ラッピングにより平坦ィ匕加工を行い、エッチング処理工程を経て、一次研磨 、二次研磨した後、ゥヱーハ表面にェピタキシャル成長処理を施して鏡面ゥヱーハと する。
[0004] 前述のエッチング処理工程は、前工程で生じた加工歪ゃゥヱーハ表裏面の微小な 欠陥、および付着物の除去を目的として行われる。このエッチング処理工程において は、ゥヱ一八の表裏面をエッチングするエッチング装置が用いられる。このエッチング 装置として従来から用いられているものを、図 12を参照して以下に簡単に説明する。 図 12は、従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
[0005] このエッチング装置は主として、内部にエッチング液を満たすエッチング槽 12と、多 数枚のゥエーハ 30を支持し回転させる複数のロッド 16と、これらを収容するハウジン グ 10と力 なる。ロッド 16の周面には環状のゥヱーハ支持溝 124が等間隔に複数条 設けられ、このゥエーハ支持溝 124にゥエーハ 30の外周部を嵌合させ、ゥエーハ 30 を保持する。一方、ロッド 16は、その場でその中心軸を中心として回転する。
[0006] このように構成されたエッチング装置において、エッチング槽 12の内部にエツチン グ液を満たしてロッド 16を回転させると、ロッド 16に外周を接するゥヱーハ 30はその 場で回転する。ゥエーハ 30の回転によりゥエーハ 30周辺のエッチング液は攪拌され 、ゥエーハ表裏面のエッチングが進行する。このようなエッチングを所定時間行った 後にゥヱーハ 30をエッチング装置から取り出しゥヱーハのエッチング工程を終了する
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] ところが、このような従来のエッチング装置では、エッチング工程中の回転ゥヱーハ の相互作用により、各ゥエーハ間に液乱れが発生する。この液乱れが、エッチング後 の平坦度特性の悪化、微小なうねりによるナノトポロジーの悪化に大きく寄与している ことがわかった。
[0008] 本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、 その目的とするところは、エッチング液の引き起こす液乱れを抑制することが可能で あり、エッチング後の平坦度品質及びナノトポロジー品質を向上させることが可能な エッチング方法、および、エッチング装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 上記目的を達成するため、本出願に係る第 1の発明は、エッチング液に浸した 2枚 以上の円板状の部材を、互いに板面を対向させた状態に保持し、前記部材を回転さ せながらエッチングするエッチング方法において、前記各部材の間に非回転部材を 配置したことを特徴とするエッチング方法である。
[0010] また、本出願に係る第 2の発明は、前記非回転部材は略円板形状であることを特徴 とする上記第 1の発明に記載のエッチング方法である。
[0011] 更に、本出願に係る第 3の発明は、前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材 の表面積の大きさに対し 95% 105%であることを特徴とする上記第 1または第 2の 発明に記載のエッチング方法である。
[0012] また、本出願に係る第 4の発明は、前記部材は半導体ゥエーハであることを特徴と する上記第 1一 3の発明の何れ力 4つに記載のエッチング方法である。
[0013] 更に、本出願に係る第 5の発明は、エッチング液を充填するエッチング槽と、複数の 円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能に保持す るために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッドと、を有 するエッチング装置において、前記部材保持手段が保持する前記各部材の間の位 置に、非回転部材を配置したことを特徴とするエッチング装置である。
[0014] また、本出願に係る第 6の発明は、前記ロッドと平行に固定された支柱を更に有し、 前記支柱に前記非回転部材を固定することを特徴とする上記第 5の発明に記載のェ ツチング装置である。
[0015] 更に、本出願に係る第 7の発明は、前記非回転部材は略円板形状であることを特 徴とする上記第 5または第 6の発明に記載のエッチング装置である。
[0016] また、本出願に係る第 8の発明は、前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材 の表面積の大きさに対し 95% 105%であることを特徴とする上記第 5 7の発明の 何れか一つに記載のエッチング装置である。
[0017] 更に、本出願に係る第 9の発明は、エッチング液を充填するエッチング槽と、複数の 円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能に保持す るために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッドと、を有 するエッチング装置において、前記部材の代わりに前記ロッドに支持される非回転部 材であって、その外周に非回転部材の回転を阻止する突起部を備えることを特徴と する非回転部材である。
[0018] また、本出願に係る第 10の発明は、前記非回転部材は略円板形状であることを特 徴とする上記第 9の発明に記載の非回転部材である。
[0019] 更に、本出願に係る第 11の発明は、前記非回転部材の表面積の大きさは前記部 材の表面積の大きさに対し 95% 105%であることを特徴とする上記第 9または第 1 0の発明に記載の非回転部材である。
[0020] また、本出願に係る第 12の発明は、前記非回転部材はポリプロピレンよりなることを 特徴とする上記第 9一 11の発明の何れ力、 1つに記載の非回転部材である。
[0021] 更に、本出願に係る第 13の発明は、エッチング液に浸した 2枚以上のゥエーハを、 互いに板面を対向させた状態に保持し、前記ゥエーハを回転させながらエッチング するエッチング工程を含む半導体ゥヱーハ製造方法において、各隣接する前記ゥヱ ーハ間におけるエッチング液の液流に変化を与える部材を配置したことを特徴とする 半導体ゥエーハ製造方法である。
発明の効果
[0022] 本願発明のエッチング装置によれば、エッチングされたゥエーハ表裏面の平坦度を 向上させることができる。特に、ゥヱ一八中心付近の表裏面の平坦度を向上させるこ とができる。
[0023] また、本願発明によれば、セルプレートをゥエーハ装着位置に装着することのみに よって、従来のエッチング装置にも容易に本願発明を適用することができる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]第 1の実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
[図 2]第 1の実施の形態のエッチング装置を側面から見た縦断面図である。
[図 3]図 3 (a)は第 1の実施の形態における左支持アーム 60および左ブラケット 62の 縦断面図、図 3 (b)は右支持アーム 70および右ブラケット 72の縦断面図である。
[図 4]図 4 (a)は第 1の実施の形態におけるバレルの縦断面図、図 4 (b)は図 1の A部 の拡大図である。
[図 5]第 2の実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
[図 6]図 6 (a)は第 2の実施の形態における左支持アーム 160および左ブラケット 162 の縦断面図、図 6 (b)は右支持アーム 170および右ブラケット 172の縦断面図である
[図 7]図 7 (a)は第 2の実施の形態におけるバレルの縦断面図、図 7 (b)は図 7 (a)の B 断面図である。
[図 8]本発明に用いることができるセルプレートの変形例である。
[図 9]図 9 (a)—（c)は、ゥエーハに対してセルプレートが大きい場合、小さい場合、同 程度の場合に分けて、エッチング後のゥヱーハの SFQRを求め、平均化し可視化し たものである。
[図 10]図 10 (a)—（d)は、従来のエッチング装置を用いて 25枚のゥェーハに対して エッチングを行レ、、エッチングされた 25枚のゥヱーハからサンプリングされたデータに ついて示した図である。 [図 11]図 11 (a)— (d)は、本願発明を適用したエッチング装置を用レ、て 20枚のゥェ ーハに対してエッチングを行レ、、エッチングされた 20枚のゥヱーハからサンプリングさ れたデータについて示した図である。
[図 12]従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
符号の説明
10…ハウジング 10a…側板 10b…側板
12…エッチング槽 12a…側板 12b…側板
14…貯蓄槽
16 · · ·ロッド、
18· · ·/ レノレ
20…ポンプ
22…支持台
24…支持溝
26…セノレプレート
28…突起部
30…ゥエーノヽ
32…ギヤ
34a…ギヤ 34b…ギヤ 34c…ギヤ
34d…ギヤ 34e…ギヤ 34f…ギヤ
35…ギヤ 35a…小ギヤ 35b…大ギヤ
36…駆動ギヤ
38…駆動モータ
40…駆動軸
42…フイノレタ
44…配管パイプ
46…排出パイプ
48…排出バルブ
50· · ·供給パイプ 52…供給バルブ
60…左支持アーム
62…左ブラケット
64a…蓋板 64b…底板
66…エアパイプ
70…右支持アーム
72…右ブラケット
80- - -BOX
82…支持梁
120…支柱
122…セルプレート支持溝
124…ゥヱ一八支持溝
126…セルプレート
128…スト；/ノ
160…左支持アーム
162…左ブラケット
170…右支持アーム
172…右ブラケット
226…セルプレート
326…セノレプレート。
発明を実施するための最良の形態
[0026] 以下、本願発明に係るエッチング方法およびエッチング装置について図面に基づ いて詳細に説明する。なお、本願発明は各ゥエーハを互いに平行に保持する種々の エッチング装置に適用することができるが、例えば以下のエッチング装置に適用する こと力 Sできる。但し、以下は本願発明の実施の形態に過ぎず、本願発明はこれらに限 定されるものではない。
実施例 1
[0027] まず、本願発明の第 1の実施の形態について図 1一図 4を用いて説明する。図 1は 本実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図、図 2はエッチング装置を 左側面から見た縦断面図、図 3 (a)は左支持アーム 60および左ブラケット 62の縦断 面図、図 3 (b)は右支持アーム 70および右ブラケット 72の縦断面図、図 4 (a)はバレ ルの縦断面図、図 4 (b)は図 1の A部の拡大図である。
[0028] これらの図 1一図 4を用いてエッチング装置の全体構造について説明する。エッチ ングは、複数枚のゥヱ一八 30を並列に並べた状態でエッチング装置に装着して行う
[0029] 図 1および図 2に示すように本実施の形態のエッチング装置は主として、各装置を 収容する箱状のハウジング 10と、エッチング液を満たすエッチング槽 12と、エツチン グ槽 12から溢れたエッチング液を回収する貯蓄槽 14と、ゥヱーハ 30を支持し回転さ せる 6軸のロッド 16からなるバレル 18と、エッチング液を循環させるポンプ 20と力も構 成される。なお、ロッドの軸数は 4以上であることが特に望ましいが、 3本以下でも良く 、その軸数は特に限定されない。
[0030] 図 1に示すように、ハウジング 10は 4枚の側板と 1枚の底板とから構成される箱型形 状をしている。この箱型形状のハウジング 10はその内部に、エッチング槽 12を収容 している。また、ハウジング 10の側板 10a、 10bの上面には、厚板状の支持台 22を左 右 1つずっ立設している。図 1の左側と右側に示されるこの 2つの支持台 22には、互 いに向かい合う面に、それぞれ 2つの直穴状の支持穴が水平に穿設されている。 2 つの支持穴は、それぞれの支持台 22の中程やや上部と中程やや下部に穿設されて いる。この支持穴に棒状の 2本の支持梁 82の両端部が挿入され、支持台 22に支持 梁 82が水平に架け渡されてレ、る。
[0031] このようにして支持台 22によって水平に支持された支持梁 82は、略板状の左支持 アーム 60、右支持アーム 70を支持する。左支持アーム 60、右支持アーム 70はそれ ぞれ、上部と中程やや上部に支持梁 82と同じ径をもつ 2つ貫通穴を設けており、この 2つ貫通穴に 2本の支持梁 82が揷通し、左支持アーム 60、右支持アーム 70はそれ ぞれ 2本の支持梁 82により支持される。
[0032] 左支持アーム 60、右支持アーム 70の上部には平板状の蓋板 64aが架け渡されて いる。同様に左支持アーム 60、右支持アーム 70の中程には平板状の底板 64bが架 け渡されている。更に、前方と後方にも蓋板 64aと底板 64bの側面に接するように、 図示しない平板状の板材が架け渡され、左支持アーム 60の上部、右支持アーム 70 の上部と、図示しない板材および蓋板 64a、底板 64bにより箱型の BOX80を構成す る。
[0033] 一方、左支持アーム 60には略円板形状の左ブラケット 62を、左支持アーム 60の板 面と左ブラケット 62の板面を対向させた状態で接続している。同様に、右支持アーム 70には略円板形状の右ブラケット 72を、右支持アーム 70の板面と右ブラケット 72の 板面を対向させた状態で接続している。左ブラケット 62と右ブラケット 72の向かい合 う面には 6軸のロッド 16を揷入するための 6個の穴がそれぞれ穿設されている。
[0034] 6軸の円柱形状のロッド 16は、その一端部が左ブラケット 62に穿設された穴に揷入 されており、他端部が右ブラケット 72に穿設された穴に挿入されている。これにより、 ロッド 16はエッチング槽 12の内部にその長手方向と平行に水平に支持される。各口 ッド 16の周面には環状のゥヱーハ支持溝 24が等間隔に複数条設けられ、このゥエー ハ支持溝 24にゥエーハ 30の外周部を嵌合させ、ゥエーハ 30を保持する。
[0035] なお、 6軸のロッド 16は、図 4 (a)に示すように、ゥエーハ 30を支持し回転させること ができるように、ゥエーハ 30の周囲に配置される。具体的には、バレル 18内のゥエー ハ 30が装填されるべき位置の下部に 4軸、上部に 2軸配置されている。特にこの 6軸 のロッド 16は、ゥエーハ 30に対して左右対称に配置されるのが望ましい。
[0036] 図 4 (b)は図 1の A部の拡大図である。図 4 (b)に示すように、各ロッド 16はゥエーハ 外周の面取り形状とほぼ同形の断面形状をなす支持溝 24を有しており、支持溝 24 にゥエーハ 30の外周を嵌合させゥエーハ 30を支持する。支持溝 24の幅はゥエーハ 3 0の厚さよりも大きいことが望ましぐ支持溝 24に対してゥヱ一八 30がすきまばめにな るように支持溝 24を形成する。
[0037] 図 3 (a)に示すように、左ブラケット 62に揷入されたロッド 16の先端部にはギヤ 32が 固定されている。図 3 (a)では詳細なギヤ部の図示を一部省略している力 左支持ァ ーム 60には、順に噴み合った状態で 5個のギヤ 34f, 34e, 34d， 34c, 34bカ上方 力、ら下方に向かって縦に配置されてレ、る。左ブラケット 62の中央にはギヤ 35が配置 されている。ギヤ 35は、大ギヤ 35bに重ねて小ギヤ 35aが同軸上に連結しており、ギ ャ 34bが小ギヤ 35aに嚙み合レ、、大ギヤ 35bがロッド 16の一端部に固定された各ギ ャ 32に嚙み合っている。 6個のギヤ 32の総てをギヤ 35の大ギヤ 35bに嚙み合わせ ることにより、 6軸のロッド 16を一括して回転させる構成としている。
[0038] また、最上部に配置されたギヤ 34fは駆動ギヤ 36に嚙み合っており、駆動ギヤ 36 は図 1に示すように BOX80の内部に設けられた駆動モータ 38の駆動軸 40に固定さ れている。駆動モータ 38の回転は駆動ギヤ 36から順に、ギヤ 34f, 34e， 34d, 34c , 34bを伝って、ギヤ 35の/ J、ギヤ 35aに伝達され、さらにギヤ 35の大ギヤ 35b力ら 6 個のギヤ 32に伝えられる。
[0039] 駆動モータ 38は図示しない制御部に接続されており、任意の方向に任意の速度で 回転させることができる。なお、制御部は、 BOX80内に設けたものであっても、 BOX 80とは別に設けた例えばパーソナルコンピュータ等のコントロール装置であっても良 レ、。また、制御部をディスプレイに接続することにより、ゥエーハの回転速度や回転方 向などの情報をグラフィカルに若しくは数値的にディスプレイに表示して、作業者が ディスプレイの表示を確認しながら作業を行えるようにしても良ぐプログラム等により 自動で制御しても良い。
[0040] 図 3 (b)に示すように、右ブラケット 72に挿入されたロッド 16の端部は、ガイドブッシ ュを介して右ブラケット 72に支持されている。これにより、ロッド 16は右ブラケット 72に 対して滑らかに回転可能となっている。このように構成することにより、駆動モータ 38 の回転がロッド 16に伝達され、ロッド 16を任意の方向に任意の速度で回転させること ができる。なお、前述のようにロッド 16を任意の方向に任意の速度で回転させること により、支持溝 24に外周を接するゥエーハ 30を任意の方向に任意の速度で回転さ せること力 Sできる。
[0041] 図 1に示すように、 6軸のロッド 16にはそれぞれ、ゥヱーハ 30とセルプレート 26を支 持するため、幅 1. 5mmで深さ 2mmの支持溝 24を 38mmピッチで 16条設けている 。この 16条の支持溝 24に、ゥヱーハ 30とセルプレート 26の表面同士が平行になる 縦列状態で 8枚のゥエーハ 30と 8枚のセルプレート 26を交互に装着する。
[0042] 図 4 (a)に示すように、セルプレート 26は薄い略円板形状であり、厚さを 0. 7- 1. 5 mm、直径を 197 199mmとしてレヽる。また、セルプレート 26はその外周の上部と下 部に、矩形状の 2つの突起部 28を有している。突起部 28の大きさはロッド 16間の幅 に合わせて作製され、セルプレート 26を支持溝 24に装着したときに、この突起部 28 力 Sロッド 16に引つかかる。セルプレート 26は、図 4 (b)に示すゥエーハ 30と同様に支 持溝 24内に装着されるが、直径がゥヱーハ 30の直径 200mmよりも小さいため、支 持溝 24内で空回りをする。そのため、ロッド 16が回転してもセルプレート 26は回転せ ず、セルプレート 26は支持溝 24の位置に位置決めされた状態で、回転不能に係止 される。
[0043] なお、本実施の形態ではセルプレート 26の材質に、エッチング液に対して耐性を 有するポリプロピレンを用いている。しかし、塩ィ匕ビュルなどのように、ある程度の強度 と耐酸性を有する素材であれば、他の材質であっても好適に用いることができる。
[0044] 一方、図 2に示すように、エッチング槽 12に隣接して箱状の貯蓄槽 14を設けている 。貯蓄槽 14に接するエッチング槽 12の側板 12aの高さを、他の側板 12bよりも低くす ることにより、エッチング槽 12から溢れたエッチング液を貯蓄槽 14で回収する。
[0045] 貯蓄槽 14は配管パイプ 44によりポンプ 20と接続されている。貯蓄槽 14とポンプ 20 との間にはフィルタ 42が設けられており、貯蓄槽 14から流れてきたエッチング液を濾 過する。また、貯蓄槽 14とフィルタ 42との間の配管パイプ 44にはエッチング廃液を 排出する排出パイプ 46が排出バルブ 48を介して接続されている。排出パイプ 46は エッチング液を廃棄するための図示しない廃液タンクに接続されている。
[0046] ポンプ 20とエッチング槽 12との間の配管パイプ 44には、新しいエッチング液を供 給する供給パイプ 50が、供給バルブ 52を介して接続されている。供給バルブ 52を 開くことによりエッチング槽 12内のエッチング液の濃度を上げ、供給バルブ 52を閉じ ることによりエッチング液の濃度を下げて、エッチング槽 12内のエッチング液を所望 の濃度に調整することができる。この際、供給パイプ 50からのエッチング液の供給量 に応じて排出バルブ 48の開閉を調節することにより、エッチング槽 12へのエッチング 液の供給量が一定になるように調整する。
[0047] また、図 1に示すように、エッチング槽 12の底部には空気送出用のエアパイプ 66が 設けられている。エアパイプ 66はエッチング槽 12の長手方向と平行に設けられてお り、各エアパイプ 66は図示しないエアポンプに接続されている。各エアパイプ 66は 長さ方向に所定ピッチで空気供給用の穴が設けられており、この穴からエッチング槽
12内のエッチング液に空気を供給する。
[0048] 次に、上記のように構成されたエッチング装置の動作について、図 1一図 4を用い て説明する。
[0049] まず、図 2に示す供給バルブ 52を開き、エッチング槽 12に供給パイプ 50からエツ チング液を所定量充填する。エッチング液は、一般的に用いられるものを使用するこ とができ、例えば、硝酸と酢酸とフッ酸を混合した混酸を使用することができる。なお、 エッチング液は図示しない温度調節機構により、予め定められた所定の温度に調整 される。
[0050] 次に、予めセルプレート 26を装着したエッチング装置に、作業者が:!枚ずつピンセ ットによりゥエーハ 30を支持溝 24に嵌合させ、図 1に示すように、ゥエーハ 30をエッチ ング装置に装着する。ゥヱ一八 30を装着後、制御部により駆動モータ 38を回転させ 、ロッド 16を回転させる。このロッド 16の回転により、ロッド 16の支持溝 24に外周を接 するゥエーハ 30をその場で回転させる。制御部により、駆動モータ 38の回転数を制 御することにより、ゥエーハ 30を 10— 60rpmの速度で回転させ、任意秒ごとに回転 方向を正転 ·逆転させる。
[0051] 図 2に示す貯蓄槽 14のエッチング液は配管パイプ 44を通り、フィルタ 42へ送られる 。フィルタ 42に送られたエッチング液はフィルタ 42で濾過された後、ポンプ 20に送ら れる。ポンプ 20に送られたエッチング液はエッチング槽 12の底部に送出される。な お、この送出量は毎分 40リットル程度に調節している。これにより、エッチング槽 12の 内部のエッチング液がオーバーフローする。
[0052] エッチング槽 12から溢れたエッチング液は貯蓄槽 14に回収される。貯蓄槽 14に回 収されたエッチング液は配管パイプ 44を通り、フィルタ 42を介してエッチング槽 12の 底部にポンプ 20により再度送出される。このように、エッチング液はエッチング装置内 部で循環する。
[0053] そして、エッチング液が循環中にフィルタ 42を通ることによって、エッチング液に含 まれる異物がフィルタ 42で濾過され、エッチング液が清浄に保たれる。また、エツチン グネ曹 12の内部ではエッチング液が上昇する流れを有しているため、ゥエーハ表裏面 に接するエッチング液が攪拌される。そのため、エッチング液の滞留を防止し、ゥエー ハ表裏面が不均一にエッチングされることを抑制することができる。
[0054] この状態でゥエーハ 30のエッチングを狙い取代時間分継続する。これにより、ゥェ ーハ 30の表裏面は狙い取代エッチングされる。エッチング終了後、エッチング槽 12 力 取り出されたゥエーハ 30は、図示しない洗浄槽に素早く移され、洗浄される。
[0055] なお、本実施の形態によれば、従来のエッチング装置を改造することなぐ本願発 明を容易に適用することができる。すなわち、従来のエッチング装置において、ゥ工 ーハ用の支持溝 24にセルプレート 26とゥエーハ 30とを交互に装着することにより、本 願発明を容易に適用することができる。
実施例 2
[0056] 次に、本願発明の第 2の実施の形態について、図 5—図 7を用いて説明する。なお 、本実施の形態は以下に説明するように、第 1の実施の形態において、セルプレート を固定するための支柱 120を備えることを特徴とし、他の構成については同様である ため、同様部分については第 1の実施の形態の符号を援用して具体的な説明を省 略し、相違点である支柱 120およびセルプレート 126についてのみ説明する。
[0057] 図 5は本実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図、図 6 (a)は本願発 明の第 2の実施の形態における左支持アーム 160および左ブラケット 162の縦断面 図、図 6 (b)は右支持アーム 170および右ブラケット 172の縦断面図である。図 7 (a) はバレルの縦断面図、図 7 (b)は図 7 (a)の B—B'断面図である。
[0058] 図 5—図 7に示すように、本実施の形態のエッチング装置は、左ブラケット 162、右 ブラケット 172にロッド 16と平行に 4本の支柱 120が固定されている。図 7 (a)に示す ように、支柱 120は上下に所定の間隔をおいて 2本ずつ配置されている。図 7 (b)に 示すように、支柱 120にはセルプレート 126を固定するためのセルプレート支持溝 12 2が設けられている。
[0059] 図 5に示すように、セルプレート支持溝 122はそれぞれの支柱 120に 38mmピッチ で 14条設けられ、溝の幅は 1. 5mmである。ゥエーハ支持溝 24が 16条であるのに対 し、セルプレート支持溝 122を 14条としているのは以下の理由による。
[0060] すなわち、図 5に示すように、バレル 18の両端部に存在するゥエーハ 30は、バレル 18の外側に向いた面において左ブラケット 162、右ブラケット 172に面しており、他の ゥエーハ 30と向かい合っていない。従って、他のゥエーハ 30と向かい合つていない 面にはセルプレート 126を配置する必要がない。そのため、セルプレート支持溝 122 はゥヱ一八支持溝 24よりも内側に配置される。また、バレル 18の中央部においては 各ゥエーハ支持溝 24の間の距離が離れている。従って、各ゥエーハ 30の間の距離 が離れているため、エッチング加工中のゥヱーハ 30の相互作用が小さぐセルプレー ト 126を配置する必要性が薄い。そのため、バレル 18の中央部にはセルプレート支 持溝 122を設けていない。
[0061] セルプレート支持溝 122はゥヱ一八支持溝 24と半ピッチずれて設けられている。そ のため、セルプレート支持溝 122は、支柱 120の長手方向に向かってゥヱーハ支持 溝 24とセルプレート支持溝 122とが交互に出現するように配置されてレ、る。
[0062] セルプレート 126は薄い略円板形状であり、厚さを 1. 5mm、直径を 196mmとして いる。また、図 7 (a)に示すように、セルプレート 126はその外周に突起状の 4つのスト ッパ 128を有している。ストッパ 128はその先端部を C字型としており、この C字の内 周部を図 7 (b)に示すようにセルプレート支持溝 122に嵌合させ、 14枚のセルプレー 卜 126を支柱 120【こ固定してレヽる。
[0063] なお、本実施の形態では、ロッド 16へのセルプレート 126の接触を避けるために、 セルプレート 126の直径をゥエーハ 30の直径の 200mmよりも小さぐ 196mmにした 。し力し、セルプレート 126の直径はこれに限るものではなぐゥエーハ 30の直径と同 一、或いはゥエーハ 30の直径よりも大きくしても良いが、ロッド 16との接触を避けるた めの窪みを設ける必要がある。
[0064] 但し、後述の実施データを考慮すると、ゥエーハ 30の直径とほぼ同程度とすること が望ましレ、。なお、セルプレート 126をゥヱーハ 30と同程度またはそれ以下の大きさ とすることにより、ピンセットでゥエーハ 30を装着する際にセルプレート 126が邪魔に ならず、かつ、ゥヱーハ 30を覆うことができるという利点がある。
[0065] また、セノレプレート 126の厚さも 1. 5mmに限るものではなぐこれより厚くても薄くて も本願発明の効果を奏することができる。したがって、スペースの節約の要請からで きる限り薄い方が好ましい。しかし、強度を確保する必要性から、 0. 7mm— 1. 5mm 程度が好適である。
[0066] 次に、上記のように構成されたエッチング装置の動作について、図 5—図 7を用い て説明する。まず、第 1の実施の形態と同様にエッチング槽 12に、エッチング液を所 定量充填する。
[0067] 次に、作業者力 S ;l枚ずつピンセットによりゥエーハ 30をゥエーハ支持溝 24に嵌合さ せ、図 5に示すようにゥヱ一八 30をエッチング装置に装着する。これにより、ゥヱ一八 30は 38mmピッチで 16枚並列に並べられた状態になる。その後、第 1の実施の形態 と同様にゥエーハ 30を 10 50rpmの速度で回転させ、任意秒ごとに回転方向を正 転'逆転させる。
[0068] また、ポンプを駆動しエッチング液を循環させ、この状態でゥエーハ 30のエッチング を狙い取代時間分継続する。これにより、ゥエーハ 30の表裏面は狙い取代分エッチ ングされる。エッチング終了後、エッチング槽 12から取り出されたゥヱーハ 30は、図 示しない洗浄槽に素早く移され、洗浄される。
[0069] なお、第 1の実施の形態では支持溝 24にセルプレート 26を固定した力 このように 構成すると、支持溝 24の半分はセルプレート 26の支持のために用いられることにな る。一方、本実施の形態のように、別途支柱 120にセルプレート支持溝 122を設けて セルプレート 126を固定することにより、生産性を向上させることができる。すなわち、 ゥエーハ支持溝 24の総てをゥエーハ支持のために用いることができるため、第 1の実 施の形態に比し、 2倍の枚数のゥエーハを一度にエッチングすることができる。
[0070] 第 1の実施の形態に比し、本実施の形態ではゥエーハとセルプレートとの距離が半 分になるが、ゥヱーハ表裏面のエッチング精度は変わらなかった。したがって、本実 施の形態によればエッチング精度を良好に維持しつつ生産性を 2倍に向上させるこ とができる。
[0071] なお、第 1及び第 2の実施の形態では全ゥヱーハを同期して回転させる場合につい て説明したが、隣り合うゥエーハを逆方向に回転させるように構成しても良レ、。また、 各実施の形態ではセルプレートを固定する構成とした力 セルプレートをゥヱ一八と 逆方向に回転させる構成としても良い。
[0072] 第 1及び第 2の実施の形態ではセルプレートの形状を略円板形状としたがセルプレ ートの形状はこれに限るものではなレ、。例えば、図 8 (a)に示す中央に大きな穴のあ いたセルプレート 226でも良ぐ図 8 (b)に示す短冊形状の薄い板を複数並べたセル プレート 326であっても良レ、。このように、エッチング液の流れに影響を与える有体物 であれば、どのような形状であってもセルプレートを構成することができる。したがって 、通常「プレート」とは板を意味するが、本願発明でセルプレートという場合は板状の もののみならず、エッチング液の流れに影響を与えるあらゆる有体物を含む。
[0073] 更に、本実施の形態では混酸系エッチング液を使用する場合にっレ、て説明したが 、本願発明はアルカリ系エッチング液を使用する場合についても適用することができ る。なお、アルカリ系エッチング液は、一般的に用いられるものを使用することができ 、例えば、水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコールと水を混合したエッチング液を 使用すること力 Sできる。
[0074] 各実施の形態では半導体ゥエーハのエッチングを例に説明したが、本願発明は金 属その他のゥヱーハゃ薄板状体のエッチングにも適用できることは勿論である。
[0075] このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなぐゥエーハの回 転方法やセルプレートの形状、エッチング液の種類などに関し、発明の要旨の範囲 内において、種々の応用、変形をカ卩えることが可能である。
[0076] [実施データ]
次に、本願発明のセルプレートを用いてゥエーハをエッチングする場合について、 セルプレートの大きさを水準にして、以下に具体的に説明する。
[0077] 図 9 (a)—（c)は、ゥエーハに対してセルプレートが大きい場合、小さい場合、同程 度の場合に分けて、エッチング後のゥエーハの SFQRを求め平均化し可視化したも のである。
[0078] 図 9 (a)は、ゥエー八の表面積に対して 35%大きい表面積を有するセルプレートを 装着してエッチングを行った後のゥエー八のサブ平坦度（SFQR)を示した図である。 ここで SFQRとは、ゥヱーハ平坦度の指標の一つである。具体的には、エッチングさ れたゥエーハカ 所定寸法（25mm角）の 4角形（Site)を複数サンプリングし、各サン プノレについて所望のゥヱーハ厚との差を求め、各サンプルの値の平均値を算出する ことにより求められる。図 9 (a)上部は、 25mm角の 4角形に分割した各 Siteの SFQR を示した図である。図 9 (a)下部は、これを可視化したものである。
[0079] 同様に、図 9 (b)は、ゥエーハの表面積に対して 30%小さい表面積を有するセルプ レートを装着してエッチングを行った後のゥエーハの SFQRを示した図であり、図 9 (c )は、ゥヱ一八と同程度の大きさのセルプレートを装着してエッチングを行った後のゥ エーハの SFQRを示した図である。
[0080] 図 9 (a) （c)下部に示した可視化された 3次元グラフから分かるように、図 9 ( に 示す、ゥヱ一八と同程度の大きさのセルプレートを装着してエッチングを行ったゥエー ハの SFQRが最も良好である。この実施データから、セルプレートの大きさはゥヱー ハと同程度であることが望ましいことが分かる。特に、セルプレートの表面積の大きさ はゥヱ一八の表面積の大きさに対し 95%— 105%程度であることが望ましい。ここで セルプレートの表面積の大きさとは、ゥヱ一八と隣り合うセルプレートのゥヱーハ上に 投影される投影面積を意味する。すなわち、図 7 (a)のように二点鎖線で示すゥエー ハ30とセルプレート 126の重複部分の面積が 95%— 105%であることが望ましい。
[0081] 一方、従来のエッチング装置を用いてゥエーハをエッチングした場合と、本願発明 を適用したエッチング装置を用いてゥエーハをエッチングした場合との比較について 、図 10および図 11を用いて以下に説明する。
[0082] 図 10は、従来のエッチング装置を用いて 25枚のゥエーハに対してエッチングを行 レ、、エッチングされた 25枚のゥエーハからサンプリングされたデータについて示した 図である。
[0083] 図 10 (a)は、 25枚のゥヱーハをサンプリングし、あるゥヱーハ中の最大 SFQR値を 横軸に、その最大 SFQR値をもつゥエーハの枚数を縦軸にとったグラフである。
[0084] 図 10 (b)は、 25枚のゥヱーハカも合計 1300Siteの SFQR値をサンプリングし、そ の SFQR値を横軸に、その SFQR値をもつ Siteの数を縦軸にとったグラフである。
[0085] 図 10 (c)は、 25枚のゥヱーハをサンプリングし、 Siteの位置ごとの SFQR値の平均 値を示した図である。
[0086] 図 10 (d)は、閾値を 5 μ mとし、 SFQRが 5 μ m以上の欠陥 Siteの割合を Siteの位 置ごとに示した図である。
[0087] 一方、図 11は、本願発明を適用したエッチング装置を用いて 20枚のゥヱーハに対 してエッチングを行い、エッチングされた 20枚のゥヱーハからサンプリングされたデー タについて示した図である。なお、図 11 (a)—（d)の各グラフおよび図は、これに対 応する図 10 (a)— (d)と同様の内容を示した図である。
[0088] 図 10 (a)に示すように、従来のエッチング装置によりエッチングした 25枚のゥエーハ の最大 SFQR値の平均値は 0. 392である。一方、図 11 (a)に示すように、本願発明 を適用したエッチング装置によりエッチングした 20枚のゥエー八の最大 SFQR値の 平均値は 0. 256である。本願発明を適用したエッチング装置を用いることにより、従 来のエッチング装置を用いた場合に比し、最大 SFQR値の平均値は 30%以上改善 した。
[0089] また、図 10 (b)に示すように、従来のエッチング装置によりエッチングした 25枚のゥ エーハカ、らサンプリングした 1300Siteの SFQR値の平均値は 0. 205である。一方、 図 11 (b)に示すように、本願発明を適用したエッチング装置によりエッチングした 20 枚のゥエーハからサンプリングした 1300Siteの SFQR値の平均値は 0. 130である。 本願発明を適用したエッチング装置を用いることにより、従来のエッチング装置を用 いた場合に比し、平均 SFQR値は 35%以上改善した。
[0090] 更に、図 10 (d)に示すように、従来のエッチング装置によりエッチングしたゥエーハ には、 SFQR力 SO. 5 μ ΐη以上の欠陥 Siteが、ゥエーハの外周付近でいくつか発生し ている。これに対し、図 11 (d)に示すように、本願発明を適用したエッチング装置によ りエッチングしたゥエーハには、 SFQRが 5 μ m以上の欠陥 Siteは全く発生しなかつ た。
[0091] このように、図 10および図 11に示す実施データを検討すると、本願発明を適用した エッチング装置を用いることにより、従来のエッチング装置を用いた場合に比し、エツ チング後ゥエー八の平坦度が大きく改善し、特に、ゥエーハ中心付近においてその効 果が顕著であることがわかる。

Claims

請求の範囲
[1] エッチング液に浸した 2枚以上の円板状の部材を、互いに板面を対向させた状態 に保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、 前記各部材の間に非回転部材を配置したことを特徴とするエッチング方法。
[2] 前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする請求項 1に記載のエッチング 方法。
[3] 前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し 95%— 10 5%であることを特徴とする請求項 1または 2に記載のエッチング方法。
[4] 前記部材は半導体ゥエーハであることを特徴とする請求項 1一 3の何れ力 1つに記 載のエッチング方法。
[5] エッチング液を充填するエッチング槽と、
複数の円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能 に保持するために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッ ドと、
を有するエッチング装置において、
前記部材保持手段が保持する前記各部材の間の位置に、非回転部材を配置した ことを特徴とするエッチング装置。
[6] 前記ロッドと平行に固定された支柱を更に有し、前記支柱に前記非回転部材を固 定することを特徴とする請求項 5に記載のエッチング装置。
[7] 前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする請求項 5または 6に記載のェ ツチング装置。
[8] 前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し 95%— 10 5%であることを特徴とする請求項 5— 7の何れか一つに記載のエッチング装置。
[9] エッチング液を充填するエッチング槽と、
複数の円板状の部材を互いに板面を対向させた状態で、前記各部材を回転可能 に保持するために、前記各部材の外周に接して回転自在に支持された複数本のロッ ドと、
を有するエッチング装置において、前記部材の代わりに前記ロッドに支持される非回 転部材であって、
その外周に非回転部材の回転を阻止する突起部を備えることを特徴とする非回転 部材。
[10] 前記非回転部材は略円板形状であることを特徴とする請求項 9に記載の非回転部 材。
[11] 前記非回転部材の表面積の大きさは前記部材の表面積の大きさに対し 95%— 10
5%であることを特徴とする請求項 9または 10に記載の非回転部材。
[12] 前記非回転部材はポリプロピレンよりなることを特徴とする請求項 9一 11の何れか 1 つに記載の非回転部材。
[13] エッチング液に浸した 2枚以上のゥエーハを、互いに板面を対向させた状態に保持 し、前記ゥヱーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含む半導体ゥヱ ーハ製造方法において、
各隣接する前記ゥエーハ間におけるエッチング液の液流に変化を与える部材を配 置したことを特徴とする半導体ゥエーハ製造方法。
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