JPS62102534A - 半導体材料の処理装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体材料に施こされた金属薄膜またハ酸化膜
の工・ンチングもしくはフォトレジストの現像などの処
理を行なう装置の改良に関する。

（従来の技術） 半導体回路の製作には、例えばガラスフォトマスクまた
はシリコンからなる半導体ウエノ・−に金属薄膜または
酸化膜が施こされ、その表面にはＮ型またはＰ型の拡散
材料を選択的に浸透させるため、ウェハーの表面の金属
薄膜にエツチングが行なわれる。そのため感光液（光硬
化型フォトレジスト）をウェハーの表面の所定部分に薄
膜状に塗布し、それを焼付は且つ現像処理を行なって、
半導体配線回路となるパターンを形成している。

従来、この種のエツチングもしくは現像などの処理装置
としては第５図に示すものが知らている。

その装置は基本的には底部に処理液導入用の通路（１】
）が在るカップ状の樹脂製の槽α■と、槽００）の上方
に回転自在に設けられ且つウニ／・−を吸引支持するチ
ャック囲から構成される。槽の底部における通路（ＩＩ
ｌ′ｒｉ処理液を送る管（１３１に接続上れる。槽（１
０）の頂部０滲は円形である。住Ｑは槽（１０１の下部
外周に設けられ、槽重０から先出した処理液の円筒状の
ガイドである。

チャック■は回転自在に垂直に支持され、その中心軸線
に沿って通路（２１１が在り、七の通路は上端において
真空用の管路（社）に連通している。管路（２３には圧
力センサーのとバルブ２４１が設置され、・（ルブｔ２
４１ＶＣは窒素ガス導入用の管（ハ）と真空装置に連通
した管（イ）が設置される。また、チャックのの上部に
は例えば電動機−とベルト（ハ）からなる回転用装置が
備えられる。さらにチャックを包囲するホルダー（２匂
を含み、その適宜位置にはガス導入口側がある。また、
チャック■を僅かに持上げるだめエアシリンダＧυが備
えられる。

チャックＣ■に支持されたウェハーに対し下から吹上げ
る処理液によってエツチングなどの処理が行なわれる。

その処理の終了点は従来は所定時間の経過により、また
はウニノー一の透過光の有無によって決められた。

（発明が解決しようとする問題点） 例えばエツチングの終了点は金属薄膜や酸化膜の厚さに
対し工・ンチング不足を生じることなく、サイドエッチ
やアンダーカットを考慮して適切に定めなければならな
いが、従来技術ではエツチング終了点を正確に定めるこ
とができず、七のだ！〕エツチング量の過不足が生じる
という問題点があった。また、現像につ°ハても同じよ
うな問題点があった。

本発明の目的は上記問題点を解消することであって、そ
れ故、処理の終了点化適切に定めることができる半導体
材料の処理装置を提供することである。

Ｃ問題点を解決する−ための手段） 本発明を特徴づける構成は処理液を吹上げるカップ状の
槽とその上に在って下面で半導体材料を吸着する回転チ
ャックを含むと共に、チャックに面するように槽の頂部
に設けられた圧電膜と、その圧電膜に電圧を負荷して超
音波を発するための電圧負荷装置と、圧電膜から発して
半導体材料で反射し且つ圧電膜に戻った超音波を導出す
る増幅器を含むことである。

（前記手段の作用） 圧電膜に電圧を負荷することによって生じた超音波は好
ましくは検知に必要な感度を確保するため充分に収束さ
れて半導体材料に当てられ、そこで反射して圧電膜に戻
ってきた反射波を増幅器で検出し、その強度を観測する
。除去されるべき層、例えば金属薄膜または酸化膜から
の反射パルスがその下層よりの反射パルスに変化した時
点から適当な時間后に処理を終了する。

（実施例） 次に図面を参照のもとに本発明の実施例をエツチングを
例にとうて説明する。第１図は本発明による装置を概略
的に示すものであって、この装置においてもエツチング
液の導入通路（１１１があるカップ状の槽００１と、そ
の上に回転自在に設けられたチャック■を含み、チャッ
ク■の中央には真空源に連通ずる通路Ｃυが在り且つ外
周にはホルダーのが設けられて、その間にガス導入口（
至）から導入された窒素ガスが流れる通路０２が画成さ
れる。通路（２１）の下端に吸盤（ハ）が備えられ、そ
こでシリコンウェハーなどの半導体材料（Ｓ）を水平に
支持する。

本発明を特徴づける構成は第１図および第２図に示すよ
うに、電圧の負荷により超音波を発する圧電膜（１）を
槽αＧの頂部（設け、その反射波の観測によりエツチン
グ終了点を識別するようにしたことである。圧電膜（１
）はたとえばセラミックの表面に金が蒸着されたものか
らなり、好ましくは上方に凹状のわん曲面を有し且つ槽
αωの頂部に埋め込まれる。その場合、圧電膜（１）の
上部に置かれる部分（１０ａ）は好ましくは槽（１１の
材質と同じ材料で構成され且つ接着により固定される。

また、好ましくは七の部分（１０ａ）の上面には図示の
ように凹状の面（１０ｂ）が形成され、チャックｃ２■
に支持された半導体材料の面に焦点を形成するように圧
電膜（１）とその上の部分（１０ａ）および凹状の面（
１０ｂｌでレンズ系が構成される。なお、この実施例で
は圧電膜（１）および面（１０ｂ）が共に凹状にわん曲
しているが、半導体材料（Ｓ）の面に焦点を形成するこ
とができれば凸状のわん曲面であってもよく、その形状
は特に限定するものではない。

さらに第６図に明瞭に示すように、圧電膜（１）に電圧
を負荷する装置（２）が接続され、および圧電膜（１）
からの超音波が半導体材料で反射して圧電膜に戻ったも
のを検出する増幅器（３）が圧電膜（１）に接続されて
いる。負荷電圧としては例えば１００ｖが用いられる。

第２図の矢印（４）は投射パルスを示し、矢印（５）は
反射波を示す。

エツチングはチャック■の下面の吸盤器にウェハー（Ｓ
）を支持してチャック■を回転し、槽αｌの通路Ｕによ
りウェハーに対し下からエツチング液を吹上げることに
よって行なわれる。その際、電圧負荷装置（２）により
適当な時間間隔で圧電膜、（ｔ）ｉｃ電圧を負荷すれば
、圧電膜（１）で超音波（４）を発し、圧電膜（１）と
その・上の凹状の面（１０ｂ）の間で収束ビームとなり
、ウェハー（Ｓ）の下面で収束し、その反射波（５）が
圧電膜（１）　Ｋ至ると電圧を生じ、その電圧から流れ
る電光を増幅器（３）により増幅する。

第４図はそのようなパルス波の例を示すものであって、
（ａ）は電圧の負荷による投射パルスであり、（ｂ）は
フォトレジスト層よりの反射パルス、（Ｃ）は除去され
るべき金属薄膜または酸化膜からの反射パルス、（ｄ）
は下層よりの反射パルスである。従って、初めは（イ）
の状態が続くが、エツチングの終了時にはパルスＦＣ＋
がパルス（ａ）に変る仲）の状態となる。

なお、上記実施例ではエツチングについて例示されてい
るが、現像の場合にも本発明を同様に実施することがで
きる。即ち、ネガレジストの場合には露光により硬化し
た部分が残り、それ以外の部分が溶解ばれるので、溶解
され終った時点で下層からの反射波に変るため、それが
検出される。

また、ポジレジストの場合は未露光部分が残り、露光し
た部分が溶解するだめ、それが溶解してなくなった時点
で下層からの反射波になるので、同様にその時点が検出
される。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、パルス波の変化によりエツチ
ングなどの処理の終了を識別できるので、処理の終了時
点を正確に判断することができ、エツチングの場合、工
・ンチング不足や、アンダーカットもしくはサイドカッ
トなどの過度のエツチングを防ぐことができる。また、
現像の場合にはその終了時点を正確に識別することがで
き、現像不足や過度の処理を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による処理装置を部分的に断面で示した
概略図、第２図は第１図のＡ部の拡大図、第６図は本発
明の要部を構成する圧電膜とその関連部材を示す図、第
４図（イ）、（ロ）はそれぞれ処理終了時点の判別に用
いられるパルス波を示す図、そして第５図は従来の処理
装置の縦断面図を示す。 図中、１・・・圧電膜、２・・・電圧負荷装置、５・・
・増幅器、１０・・・槽、１１・・・処理液導入通路、
２０・・・チャ・ンク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、半導体材料にエッチングもしくは現像処理を施
   こす装置であって、前記装置は底部に処理液導入用通路
   が備えられたカップ状の槽と、前記槽の上方に回転自在
   に設けられ且つその下面で半導体材料を真空により吸引
   して支持するチャックを含むものにおいて、さらに前記
   槽の上部に在って前記チャックに面するように設けられ
   た圧電膜と、前記圧電膜に電圧を負荷して前記チャック
   下面に支持された半導体材料に対し超音波を発するため
   の電圧負荷装置と、半導体材料で反射して前記圧電膜に
   戻る超音波を導出するため前記圧電膜に接続された増幅
   器とを含むことを特徴とする半導体材料の処理装置。
2. （２）、特許請求の範囲第１項に記載の処理装置におい
   て、前記圧電膜は前記槽の頂部に埋め込まれ、半導体材
   料の面に超音波の収束ビームを当てるため前記圧電膜と
   槽の埋込み部分でレンズ系を構成する半導体材料の処理
   装置