JPH09260480A

JPH09260480A - 半導体ウェハ保持治具

Info

Publication number: JPH09260480A
Application number: JP6297696A
Authority: JP
Inventors: Akinori Mizogami; 昭典溝上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-10-03
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JP3174496B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウェハプロセスにおいて、エッチング
ムラや洗浄ムラの発生をウェハ全面にわたって最小に抑
えることができ、装着可能なウェハサイズの許容範囲が
広い半導体ウェハ保持治具を提供すること。【解決手段】前記所定間隔をおいて切り込まれた複数
の第１形状の溝を有し、該第１形状の溝に前記半導体ウ
ェハの外周部の一部を位置させて前記半導体ウェハを水
平方向から保持する１または２以上の第１の保持体と、
前記所定間隔をおいて切り込まれた複数の第２形状の溝
を有し、該第２形状の溝に前記半導体ウェハの外周部の
他の一部を位置させて前記半導体ウェハを垂直方向から
保持する１または２以上の第２の保持体と、前記第１の
保持体と第２の保持体とを固定するフレームと、を備
え、前記第１形状の溝は、前記半導体ウェハ面に対して
所定の角度を設けて形成された第１の内側面と、該第１
の内側面に対向して平行状に形成された第２の内側面と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハのエ
ッチングや洗浄などの処理工程において、半導体ウェハ
を保持するための半導体ウェハ保持治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トランジスタなどの回路素子を半
導体ウェハ上に実現するウェハプロセスにおいて、予め
露光装置により回路パターンが焼き付けられた半導体ウ
ェハを所定の溶液でエッチングした後に洗浄して、半導
体ウェハ上に所定の素子構造を形成するエッチング工程
および洗浄工程がある。

【０００３】このエッチング工程または洗浄工程では、
複数枚数の半導体ウェハを、半導体ウェハ保持治具に装
着してエッチング溶液または洗浄液に浸し、このエッチ
ング溶液または洗浄液を撹拌させて半導体ウェハ表面の
エッチングおよび洗浄の各処理が行われる。

【０００４】このような工程に使用される半導体ウェハ
保持治具は、エッチング溶液との反応を避けるため、テ
フロンまたは石英ガラスを材質として構成されており、
その構造から丸型と角形とに大別される。このうち、丸
型半導体ウェハ保持治具は、同心円状にウェハをセット
するものであり、装着可能なウェハサイズの許容範囲が
広いことを特長とする。

【０００５】これに対して、角形半導体ウェハ保持治具
は、横一列にウェハをセットするものであり、ウェハセ
ット間隔を均一にできることから、エッチングムラの発
生を低減することができると共に、装着した複数のウェ
ハを一括して移載することが可能なことを特長としてい
る。

【０００６】以下、角形半導体ウェハ保持治具を従来例
として説明する。図３は、従来の角形半導体ウェハ保持
治具の外観を表す３面図である。同図に示すように、従
来の半導体ウェハ保持治具は、略箱型の形状を呈してお
り、Ｖ字型の溝１０がウェハの外周形状に沿って略Ｕ字
状に所定の間隔で形成された側面部１００および１１０
と、これら側面部１００と１１０とを固定する固定部１
２０および１３０とから構成されており、側面部１００
および１１０の上部には、図示しないエッチングまたは
洗浄装置のアームを装着するための突起１００ａおよび
１１０ａがそれぞれ形成されている。

【０００７】この従来の保持治具に半導体ウェハを装着
する場合、ウェハの外周部がＶ字型の溝１０に位置する
ように収納する。このように、溝１０をＶ字型に形成す
ることにより、図３（平面図）に示すように、大きさの
異なるウェハＷ₁，Ｗ₂，Ｗ₃を、素子が形成されるウェ
ハの主面が治具に直接的に接することなく装着が可能と
なっている。

【０００８】したがって、従来の角型半導体ウェハ保持
治具によれば、外周部を除くウェハ全面をエッチングま
たは洗浄処理に浸すことができ、丸型半導体ウェハ保持
治具に比較してエッチングムラまたは洗浄ムラの発生を
少なく抑えることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の丸型半導体ウェハ保持治具は、装着可能なウェハサ
イズの許容範囲が広いという特長を有する反面、その複
雑な構造に起因して、以下のような問題点を有してい
た。すなわち、第１の問題点として、処理後の液切れが
悪く、均一なエッチング量が得られないことがある。第
２の問題点として、その加工上の問題から材質がテフロ
ンに制約され、浸透力の強いエッチング溶液に対応でき
ないことがある。また、第３の問題点として、ウェハを
同心円状に装着する結果、この同心円の中心付近でウェ
ハが密にセットされ、このため、中心付近でエッチング
ムラの発生頻度が高くなることがある。さらに、第４の
問題点として、装着した複数枚数のウェハを一括して移
載することができないことがある。

【００１０】これに対して、上述した従来の角形半導体
ウェハ保持治具は、丸型半導体ウェハ保持治具に比較し
てエッチングムラの発生を低減させることができるとい
う特長を有するものの、治具の溝に位置するウェハの外
周部では、溶液の撹拌が十分に行われず、このためウェ
ハ外周部において依然としてエッチングムラが発生する
という問題があった。しかも、装着可能なウェハサイズ
の許容範囲が狭いという問題点をも有していた。

【００１１】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、エッチングムラや洗浄ムラの発生をウ
ェハ全面にわたって最小に抑えることができ、装着可能
なウェハサイズの許容範囲が広い半導体ウェハ保持治具
を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決達成するため、以下の構成を有する。すなわち、請求
項１記載の発明にかかる半導体ウェハ保持治具は、複数
枚数の半導体ウェハを所定間隔をおいて垂直状に保持し
て収納する半導体ウェハ保持治具であって、前記所定間
隔をおいて形成された複数の第１形状の溝を有し、該第
１形状の溝に前記半導体ウェハの外周部の一部を位置さ
せて前記半導体ウェハを水平方向から保持する１または
２以上の第１の保持体と、前記所定間隔をおいて形成さ
れた複数の第２形状の溝を有し、該第２形状の溝に前記
半導体ウェハの外周部の他の一部を位置させて前記半導
体ウェハを垂直方向から保持する１または２以上の第２
の保持体と、前記第１の保持体と前記第２の保持体とを
固定するフレームと、を備え、前記第１形状の溝は、前
記半導体ウェハの外周縁部と接するように前記半導体ウ
ェハの主面に対して所定の角度を設けて形成された第１
の内側面と、該第１の内側面に対向して平行状に形成さ
れた第２の内側面とを有するように構成されている。

【００１３】また、請求項２記載の発明にかかる半導体
ウェハ保持治具は、請求項２に記載の発明にかかる半導
体ウェハ保持治具の第２形状の溝が、半導体ウェハの主
面に形成される素子形成領域以外の該半導体ウェハの外
周領域が位置するように、該第２形状の溝の深さが定め
られてＹ字状に形成されて構成されている。

【００１４】請求項１および請求項２記載の発明にかか
る半導体ウェハ保持治具は、以下のように作用する。す
なわち、第１形状の溝が水平方向から半導体ウェハを保
持するにあたって、第１の内側面がウェハの外周縁部に
接するか、或いは第２の内側面側の開口部で半導体ウェ
ハの裏面を支持して水平方向から支持する。したがっ
て、素子が形成される半導体ウェハの主面を第１の内側
面側に向けて装着すれば、第１の内側面が半導体ウェハ
に接触するとしても、外周縁部で接触することとなり、
この半導体ウェハの主面に接することはない。しかも、
半導体ウェハの主面と溝の第１の内側面との間には隙間
が設けられる。したがって、半導体ウェハの主面全体に
わたって、エッチング溶液などの撹拌を行うことができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本実施形態例にかかる半導体ウェ
ハ保持治具は、複数枚数の半導体ウェハを垂直状に保持
して収納するものであり、この保持のため、ウェハを垂
直方向および水平方向にそれぞれ保持する保持体を備え
て構成される。また、水平方向に保持する保持体は、装
着されるウェハ面に対して所定の角度で斜めに切り込ま
れた溝を有し、この溝が本発明の主要部を構成してい
る。

【００１６】以下、図１および図２を参照して、本発明
の実施の形態にかかる半導体ウェハ保持治具について説
明する。ここで、図１は、本発明の実施の形態にかかる
半導体ウェハ保持治具の外観を表す３面図であり、図２
は、本発明の実施の形態にかかる半導体ウェハ保持治具
に形成された溝の形状と作用を説明するための説明図で
ある。

【００１７】図１に示すように、本実施形態例の半導体
ウェハ保持治具は、ウェハを水平方向に保持する側部保
持体１と、該側部保持体１に対して平行状に配置されて
ウェハを下側から垂直方向に保持する略円柱状の底部保
持体２ａおよび２ｂと、これら側部保持体１および底部
保持体２ａ，２ｂの一端側および他端側をそれぞれ固定
する固定フレーム３ａおよび３ｂとから構成され、該固
定フレーム３ａおよび３ｂには、図示しないエッチング
装置または洗浄装置のアームを装着するための突起４
ａ，４ｂおよび５ａ，５ｂがそれぞれ設けられている。

【００１８】また、側部保持体１および底部保持体２
ａ，２ｂには、図２（ａ）および図２（ｂ）にそれぞれ
拡大して示すように、ウェハを固定するための溝が所定
間隔で形成されている。ここで、図２（ａ）は、図１の
平面図に示す側部保持体１の一部を拡大した図であり、
側部保持体１に形成された第１形状の溝としての溝を表
す。また、図２（ｂ）は、図１の正面図に示す底部保持
体２ａまたは２ｂの一部を拡大した図であり、底部保持
体２ａおよび２ｂに形成された第２形状の溝として溝を
表す。さらに、図２（ｃ）は、図３に示した従来の治具
に形成された溝の拡大図であり、図２（ａ）に示す本実
施形態例の治具に形成された溝の作用を説明するにあた
って対比して説明するための参照図である。

【００１９】図１および図２（ａ）に示すように、側部
保持体１には、装着されるウェハＷに対して角度θを設
けて形成された内側面Ｓ₁と、該内側面Ｓ₁に対向して平
行面を形成する内側面Ｓ₂とを有した溝（以下、「斜め
溝」と記す）６が形成されている。この斜め溝６は、溝
幅ｗを有してウェハ面に対して角度θで形成されてい
る。この斜め溝６の一例として、例えば、この溝幅ｗを
２ｍｍとし、角度θを５°とし、さらに溝６の開口部か
ら底部までの長さＬを１２ｍｍとして形成したものがあ
る。

【００２０】また、図２（ｂ）に示すように、円柱状の
底部保持体２ａ，２ｂの外周部には、略Ｙ字型の溝（以
下、「Ｙ字溝」と記す）７が形成されている。このよう
に、溝７をＹ字状に形成することにより、ウェハを溝に
容易に装着することができる。また、Ｙ字溝は、ウェハ
の主面に形成される素子形成領域が、このＹ字溝の内部
に位置することがないように、浅く形成されている。Ｙ
字溝が形成された底部保持体２ａ，２ｂのそれぞれは、
Ｙ字溝７の底部の中心位置がウェハの外周縁部と接する
ように、溝７の開口方向がウェハの中心を向くように固
定フレーム３ａ，３ｂに固定されている。

【００２１】Ｙ字溝７の一例として、例えば、円柱状の
底部保持体２ａ，２ｂの外周面からその長手方向に対し
て垂直に１ｍｍの幅で深さ３ｍｍの垂直状の溝を形成し
た後、その溝の開口部の両側を、溝側面に対して３０°
の角度で２ｍｍの深さまで面取りを施して形成したもの
がある。

【００２２】上記構成された本実施形態例の半導体ウェ
ハ保持治具に半導体ウェハＷを装着する場合、素子の形
成面であるウェハの主面が図１および図２（ａ）に示す
斜め溝６の内側面Ｓ₁側に向くようにウェハピンセット
で垂直状に保持し、ウェハの外周部が、この斜め溝６に
位置するように水平状に移動した後、図１および図２
（ｂ）に示す底部保持体２ａおよび２ｂのＹ字溝７に位
置するように下ろして装着する。

【００２３】このように装着されたウェハは、底部保持
体２ａおよび２ｂにそれぞれ形成されたＹ字溝７によ
り、底部保持体２ａ，２ｂ上の位置が固定されて下方よ
り垂直方向に保持されると共に、側部保持体１に形成さ
れた斜め溝６により水平方向に保持される。

【００２４】ここで、側部保持体１に形成された斜め溝
６によるウェハの保持について、図２（ａ）を参照し
て、詳細に説明する。前述のように、内側面Ｓ₁はウェ
ハＷの主面に対して角度θを有して形成されている。こ
のため、図２（ａ）の破線で示したウェハＷのように、
ウェハＷが斜め溝６の内側面Ｓ₁に保持される場合、こ
の内側面Ｓ₁は、装着するウェハＷのサイズにかかわら
ずウェハＷの外周縁部Ｗ_Eとのみ接触する。したがっ
て、この場合、ウェハＷの主面が内側面Ｓ₁に接触する
ことなく、ウェハＷが水平方向に保持されることとな
る。

【００２５】一方、図２（ａ）の実線で示したウェハＷ
のように、ウェハＷが斜め溝６の内側面Ｓ₂側の開口端
Ｐ₁に保持される場合、この開口端Ｐ₁は、ウェハ裏面と
接触することとなるが、ウェハ裏面には素子が形成され
ないので、このことにより不都合は生じない。

【００２６】このように、底部保持体２ａおよび２ｂで
垂直状に保持されたウェハＷは、側部保持体１に形成さ
れた斜め溝６の内側面Ｓ₂側の開口端Ｐ₁、または内側面
Ｓ₁とウェハＷの外周縁部Ｗ_Eとの接点Ｐ₂のいづれかに
より水平方向に支持されることとなる。

【００２７】ところで、図２（ａ）に破線および実線の
それぞれで示すウェハＷの位置の間には、符号Ｍで示す
ように、ウェハＷが自由に可動できる範囲Ｍが存在す
る。この可動範囲Ｍは、内側面Ｓ₁をウェハの主面に対
して傾斜させたことにより必然的に生じるものであり、
ウェハサイズが小さい程大きくなる。この可動範囲Ｍの
増加の伴って、ウェハの支持点が開口端Ｐ₁と接点Ｐ₂と
の間で移動した場合に生じるウェハへの衝撃力が大きく
なり、可動範囲Ｍが大きすぎると、ウェハが割れが生じ
る。

【００２８】このウェハへの衝撃力は、斜め溝６の開口
部付近にウェハの外周縁部Ｗ_Eが位置する場合に最大と
なるため、図２（ａ）に示す開口幅ｂの上限は一定の制
限を有する。逆に、開口幅ｂを小さくすると、ウェハの
主面と、斜め溝６の内側面Ｓ₁との間隔が狭められ、溝
内部の溶液の撹拌が十分に行われなくなる。このため、
開口部ｂの下限も一定の制限を有する。

【００２９】以下、この２つの制限を考慮して、本実施
形態例の治具に形成された斜め溝６の作用について、図
２（ａ）および（ｃ）を参照しながら、従来の治具と対
比して説明する。なお、前述のように、図２（ａ）は、
本実施形態例の治具に形成された斜め溝６を表し、図２
（ｃ）は、図３に示した従来の治具に形成されたＶ字型
の溝１０を表す。

【００３０】まず、図２（ａ）および（ｃ）において、
本実施形態例の治具の斜め溝６の開口部幅ｂを従来治具
の溝の開口部幅Ｗと同一（最大衝撃力同一）とし、且つ
物理的に装着可能な最大ウェハサイズを定める溝の深さ
ｄも従来の治具の溝１０の深さＤと同一（最大ウェハサ
イズ同一）とした場合について対比する。この場合、本
実施形態例の治具に装着されたウェハの主面と溝６の内
側面Ｓ₁との間の角度θは、従来の治具のそれの２倍と
なる。

【００３１】したがって、斜め溝６を形成した本実施形
態例の治具によれば、ウェハ主面と溝の内側面との隙間
を広げることができ、このため従来例の治具と比較し
て、溝の内部の溶液の撹拌を促すことが可能となる。な
お、底部保持対２ａ，２ｂに形成されたＹ字溝は、前述
のように、その深さが、例えば３ｍｍと浅く形成されて
いるため、ウェハの主面に形成される素子形成領域が、
このＹ字溝の内部に位置することがない。したがって、
事実上、Ｙ字溝がウェハ主面の溶液の撹拌を妨げること
はない。

【００３２】また、溝の開口部の幅ｂを同一（最大衝撃
力同一）とし、ウェハ面と溝の内側面との間の角度をも
同一（溶液の撹拌性能同一）とした場合について対比す
ると、本実施形態例の治具の斜め溝６の深さｄを従来例
の治具のＶ字型溝１０の深さＤの２倍にまで深く形成す
ることができることとなり、この結果、溶液の撹拌性能
を同一とすれば、装着可能なウェハサイズの許容範囲を
拡大することが可能となる。

【００３３】このように、単に物理的に装着可能なウェ
ハサイズにのみ判断基準を置くならば、本実施形態例の
治具に形成された斜め溝６と従来例のＶ字型溝１０とは
本質的に相違するところはないが、ウェハへの衝撃力を
同一として比較すると、溝内部の溶液の撹拌性の向上、
または装着可能なウェハサイズの許容範囲を拡大するこ
とができ、このような特別の効果を生じる点で、斜め溝
６はＶ字型溝１０と本質的に相違するものである。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体ウェハ保持治具によれば、Ｙ字溝が形成されて
ウェハを下方から垂直方向に保持する２本の底部保持体
と、斜め溝が形成されて側方から水平方向に保持する側
部保持体とによりウェハを垂直状に保持するように構成
したので、溝内部の溶液の撹拌性の低下または衝撃力の
増加を伴うことなく、エッチングムラまたは洗浄ムラの
発生を低減させることができると共に、装着可能なウェ
ハサイズの許容範囲を拡大することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例にかかる半導体ウェハ保
持治具の外観を表す３面図である。

【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態例にかかる半導
体ウェハ保持治具を構成する側部保持体に形成された斜
め溝の拡大図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態例
にかかる半導体ウェハ保持治具を構成する底部保持体に
形成されたＹ字溝の拡大図である。（ｃ）は、従来の半
導体ウェハ保持治具に形成されたＶ字型溝の拡大図であ
る。

【図３】従来の半導体ウェハ保持治具の外観を表す３面
図である。

【符号の説明】

１側部保持体２ａ，２ｂ底部保持体３ａ，３ｂ固定フレーム４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ突起６斜め溝７Ｙ字溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚数の半導体ウェハを所定間隔をお
いて垂直状に保持して収納する半導体ウェハ保持治具で
あって、前記所定間隔をおいて形成された複数の第１形状の溝を
有し、該第１形状の溝に前記半導体ウェハの外周部の一
部を位置させて前記半導体ウェハを水平方向から保持す
る１または２以上の第１の保持体と、前記所定間隔をおいて形成された複数の第２形状の溝を
有し、該第２形状の溝に前記半導体ウェハの外周部の他
の一部を位置させて前記半導体ウェハを垂直方向から保
持する１または２以上の第２の保持体と、前記第１の保持体と前記第２の保持体とを固定するフレ
ームと、を備え、前記第１形状の溝は、前記半導体ウェハの外周縁部と接
するように前記半導体ウェハの主面に対して所定の角度
を設けて形成された第１の内側面と、該第１の内側面に
対向して平行状に形成された第２の内側面とを有するこ
とを特徴とする半導体ウェハ保持治具。
【請求項２】第２形状の溝は、半導体ウェハの主面に形
成される素子形成領域以外の該半導体ウェハの外周領域
が位置するように、該第２形状の溝の深さが定められて
Ｙ字状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の
半導体ウェハ保持治具。