JPH0555192A - ウエハ等の薄板体の表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄板体等の湿式表面処理において常時反応性
の高い処理液を薄板体の表面に供給し、均一性の高い処
理結果を得る。 【構成】 処理液２の入った処理槽１に、ウエハ２２を
収納した薄板体収納具４を約半分だけ浸漬させ、この薄
板体収納具４は羽根１１を有し、処理液２に噴流発生手
段６，７，８，９により噴流１０を発生させて、この薄
板体収納具４を回転させるとともに常時反応性の高い処
理液２を供給することにより処理を行う。 【効果】 反応性の高い処理液２が常に新しく供給で
き、能動的回転による液面の乱れ、反応による気泡のウ
エハ２２への付着が低減でき、回転駆動手段に噴流を用
いたことにより、発塵が押えられ均一性の高い処理結果
を得る効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば半導体ウエハの
エッチング等の表面処理におけるウエハ等薄板体の処理
装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術例として、以下にシリコンウ
エハをエッチング処理する場合を説明する。図７は例え
ば特開昭６１−２２８６２９号公報に示された従来のウ
エハ等薄板体の表面処理装置を示す斜視図である。１は
例えばエッチング処理を行う処理槽、２は例えば弗酸・
硝酸・酢酸等の混酸等のエッチング液である処理液、３
は例えばシリコンウエハ等の半導体材料の薄板体、４は
薄板体を保持して収納する通常ウエハホルダーと呼ばれ
る薄板体収納具、５は上記薄板体収納具４を処理液２の
面より上に薄板体３の一部が露出する位置にかつ回転出
来るように保持する薄板体収納具保持体である。この薄
板体収納具保持体５はアーム状をしている。１２は動力
伝達ギアである。この動力伝達ギア１２は軸１３の中に
設けられた回転軸１４と薄板体収納具保持体５とを連結
している。１５は回転駆動用モーターである。この回転
駆動用モーター１５は回転用プーリー１６とベルト１７
を介して回転動力を動力伝達ギア１２によって薄板体収
納具４に伝達してこの薄板体収納具４に回転運動を与え
るようになっている。１８，１９，２０は薄板体収納具
４の反転駆動系である。この反転駆動系により水槽３５
へ薄板体収納具４を移動させる。

【０００３】次に動作について説明する。ウエハ等の薄
板体の従来の処理装置は上記のように構成されている。
処理を行うにあたり処理槽１に処理液２を入れる。他方
薄板体３を薄板体収納具４に入れる。次に、この薄板体
収納具４を薄板体収納具保持体５によって処理液２中へ
所望の深さ位置に浸漬させる。次に浸漬させた薄板体収
納具４を動力伝達ギア１２、軸１３、回転軸１４、回転
駆動用モーター１５、回転用プーリー１６、ベルト１７
により構成される回転運動手段により処理液２中で回転
させ処理を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ウエハ等の薄板体の従
来の処理装置は以上のように構成されているので以下の
様な問題点があった。まず、処理操作中に処理液２は薄
板体収納具４が回転運動することによってのみ撹拌され
るだけなので、処理液２の撹拌効果が少ない。従って薄
板体３と接しず未反応で反応性が高い処理液２は薄板体
３から充分遠い状態に維持され反応性の高い処理液２に
よって薄板体３を処理出来ないという問題点があった。
また薄板体収納具４の能動的回転により処理液２の液面
が大きく乱れることにより処理液２と薄板体３の接触面
積に時間的なムラが生じたり、液面の波立ちや泡立ち及
び乱流により生じた気泡や、処理液２と薄板体３の化学
反応により生じた気泡が薄板体３の処理表面に位置や大
きさや数や時間的間隔において全く不規則に付着するこ
と等により、処理結果に薄板体３の面内位置や複数の薄
板体３間の面内位置でムラが拡がりやすいという問題が
あった。更に、薄板体収納具４を回転運動させる回転手
段に、複数の動力伝達ギア１２、ベルト１７等を使用し
ているためこれらの複数の動力伝達ギア１２間の摩耗や
べルト１７と他の部位の摩耗により発塵がおこるという
問題点もあった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、常に反応性の高い処理液を薄板
体の表面に供給するとともに処理液面の乱れや、処理液
中の乱流の発生や気泡の薄板体への付着を防ぐととも
に、薄板体の面内位置及び複数の薄板体間の面内位置で
均一性の高い処理を行うことができるとともに、薄板体
収納具を機械的なトルク伝達手段を用いて回転させるそ
のトルク伝達手段で生じる発塵の低減ができる薄板体の
処理装置を得る事を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るウエハ等
の薄板体の処理装置は、薄板体を保持・収納する薄板体
収納具と、この薄板体収納具を薄板体の一部が処理液の
面より上に露出する位置にもたらし、かつ、回転自在に
保持する薄板体収納具保持体と、処理槽に連結され上記
薄板体収納具を回転させる処理液の噴流を発生する噴流
発生手段とを設けたものである。

【０００７】

【作用】この発明におけるウエハ等薄板体の処理装置は
噴流発生手段により反応性の高い処理液を薄板体の表面
に常時供給するとともに薄板体収納具を回転させる。ま
たこの噴流による薄板体収納具の回転は処理液面の乱れ
を抑制しかつと反応により発生した気泡の薄板体への付
着を抑制出来るので均一性の高い処理が行える。また回
転手段に噴流を用いているため発塵の低減も同時に行え
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を、従来例と同様
シリコンウエハをエッチング処理する場合について説明
する。図１はこの発明によるウエハ等薄板体の処理装置
の一実施例を示す断面模式図である。図１において、１
はエッチング等の処理を行う処理槽、２はエッチング等
の処理液（例えば数種の酸の混合液）、２２は薄板体で
あるウエハ、４はウエハ２２を保持・収納する薄板体収
納具、５は薄板体収納具４を処理液２の液面上にウエハ
２２が半分程度露出する位置にもたらし、かつ、回転自
在に保持する薄板体収納具保持体である。６は処理液供
給口である。ここから反応性の高い処理液の噴流を供給
し、薄板体収納具４を回転させる。７は反応後の処理液
を排出する処理液排出口、８は処理液を循環させるポン
プ、９は配管で、この６，７，８，９により噴流発生手
段は構成されている。１０は処理液の噴流を模式的に表
わす。１１は薄板体収納具４に取り付けた回転用装置
（羽根）である。

【０００９】このように構成されたウエハ等薄板体の処
理装置においてウエハ２２を薄板体収納具４に収納し処
理液２中へ浸漬する。このとき噴流発生手段６，７，
８，９によって発生した噴流１０により薄板体収納具４
は回転用装置１１でこの噴流１０を受けて回転する。前
述の混酸によるシリコンのエッチング処理を行う場合、
特にメサ形の半導体素子形成時の数十μｍ程度底の深い
エッチングを行う場合、ウエハ２２をある程度空気にふ
れさせなければ数μｍ／ｍｉｎ程度の実用的に充分高い
エッチングレートが得られずスループットがおちる。そ
こで、ウエハ２２を薄板体収納具４ごと水車のように回
転させることにより、空気にさらしエッチングを促進す
る。また、この回転は予め設定した位置で所望の浸漬度
を維持して行いウエハ２２と処理液２との反応速度を制
御する。

【００１０】ウエハ２２の処理中に薄板体収納具４が回
転することにより発生する処理液２の液面の乱れによっ
て発生した気泡やウエハ２２と処理液２との反応により
発生した気泡のウエハ２２表面への付着は上記噴流１０
自身の一方向への定常的な流れにより低減する。また、
噴流発生手段６，７，８，９により噴流１０を発生させ
ることにより回転する薄板体収納具４は、従来の処理装
置と違い薄板体収納具４が受動的な回転運動をするので
回転時の薄板体収納具４の回転方向や速度と処理液２の
処理槽内の流れとの不整合により発生する気泡が発生し
にくくなり、又、処理液の流れもウエハ２２表面からは
がれにくくなるので常時、反応性の高い処理液２をウエ
ハ２２表面に供給する。

【００１１】従来の処理装置では薄板体収納具４に回転
運動を与えるのに、動力伝達用ギア１２を介してモータ
ーの動力を伝達するので、この動力伝達用ギア１２等の
摩擦により発塵するが、上記実施例では薄板体収納具４
に回転運動を与えるのに噴流１０を用いているので、動
力伝達用ギア１２等の摩擦部がないので発塵しない。

【００１２】上記実施例は図１に示すように噴流発生手
段６，７，８，９が循環系になっている（処理槽１が十
分大きければ処理槽１内に未反応の処理液２が多く残っ
ているので循環させることが出来る）。これは以下に述
べる図２の例よりは処理液２の量が少なくてすむという
利点がある。

【００１３】図２は他の実施例を示す断面模式図であ
る。図２において２１は供給する処理液２を蓄えておく
タンクである。処理液供給口６と、処理液排出口７とポ
ンプ８と配管９とにより構成される噴流発生手段が、図
１のように循環系ではなくタンク２１から処理液２を供
給し、反応後の処理液２は処理液排出口７から配管９を
通して排出するように構成している。これは、図１のよ
うに循環系にする場合に比べて常時ウエハ２２表面に反
応性の高い処理液２を供給することに重点を置いてお
り、極めて均一性の高い処理結果が要求される場合や、
処理液２とウエハ２２の反応性が極めて高く処理槽内の
処理液２全体が瞬時にウエハ２２と反応してしまいかつ
その時に大きな発熱又は吸熱現象がおこる様な場合や、
又、処理槽１の内容積を余り大きくすることが出来ない
様な場合等に有効となる。

【００１４】図３は他の実施例を示す断面模式図であ
り、処理液供給口６及び処理液排出口７を処理槽１の上
部即ちウエハ２２が浸漬している深さ位置付近に設けた
ものである。このように構成することにより薄板体収納
具４が噴流１０により回転することによる処理液２表面
の乱れや、この処理液２表面の乱れにより発生した気泡
及び反応により発生した気泡のウエハ２２表面への付着
を処理液の定常的な流れ（層流）１０自身により抑制す
る効果がある。

【００１５】図４および図５は他の実施例を示す断面模
式図、図６は噴流の制御の動作説明図である。図４の１
０ａは図面上左から右へ流れる噴流を（＋）方向の流れ
とし、図５の１０ｂは図面上右から左へ流れる噴流を
（−）方向の流れとする。この噴流１０ａ，１０ｂは図
６の噴流の制御フローに従って制御される。予め設定し
た時間ｔ₁ 〜ｔ₂ ，ｔ₃ 〜ｔ₄ の間は６を処理液供給
口、７を処理液排出口として使用することにより（＋）
方向の噴流１０ａを発生させる。またｔ₂ 〜ｔ₃ ，ｔ₄
〜ｔ₅ の間は６を処理液排出口、７を処理液供給口とし
て使用することにより（−）方向の噴流１０ｂを発生さ
せる。このように噴流の流れの向きが一定時間毎に反転
する様に制御することにより、ウエハ表面に予め選択的
に形成した耐エッチング性のマスク材によるパターン付
を目的とした長時間のエッチング処理を行う場合に、一
方向からの噴流のみでエッチング処理を行うときに発生
し易いエッチングにより形成した溝部分の形状の偏りや
非対称を緩和しより均一性の高い処理結果を得る。

【００１６】上記、実施例１から実施例４において薄板
体３として、主に半導体ウエハについて述べたが、ウエ
ハ以外の薄板体例えば水晶基板、ガラス基板、レンズ等
でも良く、形状や材質、大きさ等に制限はない。また、
この発明はエッチング処理、メッキ処理、水洗処理等の
湿式の如何なる処理装置の場合でも同様の効果を発揮す
る。

【００１７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば回転手段
を噴流発生手段で置き換えるように構成したので、この
噴流により常時反応性の高い処理液を供給でき、また薄
板体収納具が能動的に回転することにより発生する液面
の乱れや、反応により発生した気泡の薄板体への付着を
噴流により低減できるので均一性の高い処理結果が得ら
れる効果がある。

【００１８】また回転手段を噴流にしたことにより回転
伝達ギアやベルトなどの発塵源を使用しないので発塵を
抑制するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の薄板体処理装置の実施例１を示す模
式図である。

【図２】この発明の薄板体処理装置の実施例２を示す模
式図である。

【図３】この発明の薄板体処理装置の実施例３を示す模
式図である。

【図４】この発明の薄板体処理装置の実施例４のＴ＝ｔ
₁ における模式図である。

【図５】この発明の前記の実施例４のＴ＝ｔ₂ における
模式図である。

【図６】この発明の前記の実施例４の噴流の制御の動作
説明図である。

【図７】従来の薄板体処理装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 処理槽 ２ 処理液 ３ 薄板体 ４ 薄板体収納具 ５ 薄板体収納具保持体 ６ 処理液供給口 ７ 処理液排出口 ８ ポンプ ９ 配管 １０ 処理液の噴流 １１ 薄板体収納具に取り付けた回転用装置 １２ 動力伝達ギア １３ 軸 １４ 回転軸 １５ 回転駆動用モーター １６ 回転用プーリー １７ ベルト １８ 反転駆動系 １９ 反転駆動系 ２０ 反転駆動系 ２１ 処理液タンク ２２ ウエハ １０ａ （＋）方向の噴流 １０ｂ （−）方向の噴流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板体収納具に収納されたウエハ等の薄
   板体を処理槽中の処理液に浸漬して所要の処理を行う薄
   板体の処理装置において、上記薄板体収納具を薄板体の
   一部が上記処理液の面上に露出する位置にもたらし、か
   つ、回転自在に保持する薄板体収納具保持体と、上記処
   理槽に連結され上記薄板体収納具を回転させる処理液の
   流れを発生させる流れ発生手段とを備えたことを特徴と
   するウエハ等の薄板体の処理装置。