JP2010141120A - ウェハ処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ウェハ処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、特にウェハを保持する保持部材に溝を設けることにより、処理液の液溜まりを抑制することが可能なウェハ処理装置及び半導体装置の製造方法である。
【解決手段】本発明に係るウェハ処理装置は、回転台６ａ、６ｂと、回転台を回転させる回転軸５と、回転台６ａ上に取り付けられ、ウェハ１０の外縁を保持する固定チャックピン１と、固定チャックピン１に設けられた溝２ａと、回転台６ａ、６ｂの上方に設けられた処理液を吐出するノズル１１と、を具備し、固定チャックピン１におけるウェハ１０の外縁との接触面３は、ウェハ１０の外縁に沿うように形成されており、溝２ａの開口部は接触面３に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハ処理装置及び半導体装置の製造方法に係わり、ウェハを保持する保持部材に溝を設けることにより、処理液の液溜まりを抑制することが可能なウェハ処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。

従来、ウェットエッチング等の処理には、ウェハの回転保持治具を有するウェハ処理装置が用いられている。ウェハを回転保持治具によって保持することにより、回転処理を行っている。このウェハ処理装置には、ウェハの外縁を複数本のチャックピンによって保持するタイプがある。

図５は、従来のウェハ処理装置における回転保持治具の断面図である。また、図６は、図５に示す回転保持治具の上面図であり、複数のチャックピンにより、ウェハが保持されている様子を模式的に示している。

図５に示すように、基板を回転させる回転台（図示せぬ）は、回転駆動軸２２の上部のフランジ２２ａにボルト２２ｂによって固定されている。また、回転台（図示せぬ）の上部には、固定チャックピン２１及び可動チャックピン２０が取り付けられている。可動チャックピン２０の下部には、アーム駆動軸２３に連結された揺動アーム２４が設置されており、回転するウェハ１００に応じて自由に動けるようになっている。また、固定チャックピン２１及び可動チャックピン２０は、ウェハ１００を保持するために段形状になっている。固定チャックピン２１及び可動チャックピン２０の上部にあるウェハ把持部２１ｂ及び２０ｂの内面は、ウェハ１００の外縁と接触するように形成されている。この固定チャックピン２１及び可動チャックピン２０の上部にあるウェハ把持部２１ｂ及び２０ｂは、ウェハ１００を導入しやすいように先端部２１ｃ及び２０ｃがテーパー形状になっている。

図６に示すように、ウェハ１００は、回転台（図示せぬ）の上部に取り付けられた固定チャックピン２１及び可動チャックピン２０によって保持されている。ウェハ１００の外縁と接触する固定チャックピン２１のウェハ把持部２１ｂは、その断面がウェハ１００と同様な円弧になるように形成されおり、ウェハ１００の外縁と面接触している。また、可動チャックピン２０のウェハ把持部２０ｂは、その断面がほぼ八の字になるように形成されており、八の字の先端部がウェハ１００に接触し、ウェハ１００の外縁と点接触している（例えば特許文献１参照）。

実開平５−２３５４２号公報（０００６〜００１４）

上述した回転保持治具を用いて例えばウェットエッチング処理のようなウェハ処理を行う際に、ウェハ１００の上方から滴下された処理液であるエッチング液は、高速回転の遠心力によってウェハ１００の表面の中央部から外周部へ流され、その外周部で処理液が固定チャックピン２１にせき止められる。固定チャックピン２１は、ウェハ１００の外縁と面接触しているため、固定チャックピン２１とウェハ１００の接触面に処理液が溜まってしまう。その結果、ウェハ外周部のエッチングレートが変化して面内均一性が悪くなり、エッチング特性が低下してしまう。

また、可動チャックピン２０は、ウェハ１００と点接触している。そのため、高速回転時の遠心力により、ウェハ１００と可動チャックピン２０の点接触部分に過度な荷重が掛かり、可動チャックピン２０が折れやすくなり、さらに、ウェハ１００の破損へと繋がってしまう。また、処理するウェハが通常よりも薄い場合において、より破損しやすくなる。

また、固定チャックピン２１及び可動チャックピン２０は、どちらもその先端部２１ｃ及び２０ｃがテーパー形状となっている。そのため、高速回転時の遠心力によりウェハが放り出されやすい状態となっている。

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、本発明に係る態様は、ウェハを保持する保持部材に溝を設けることにより、処理液の液溜まりを抑制することが可能なウェハ処理装置及び半導体装置の製造方法である。

上記課題を解決するため、本発明に係るウェハ処理装置は、ウェハを処理液によって処理するウェハ処理装置において、
回転台と、
前記回転台を回転させる回転機構と、
前記回転台上に取り付けられ、前記ウェハの外縁を保持する保持部材と、
前記保持部材に設けられた溝と、
前記回転台の上方に設けられた処理液を吐出する吐出部材と、
を具備し、
前記保持部材における前記ウェハの外縁との接触面は、前記ウェハの外縁に沿うように形成されており、
前記溝の開口部は前記接触面に形成されていることを特徴とする。

上記ウェハ処理装置によれば、ウェハの外縁を保持する保持部材に溝を設けている。これにより、ウェハの表面に滴下された処理液は、高速回転の遠心力によってウェハの表面を伝って外側へ流され、前記保持部材にせき止められることなく溝を通って排出されることとなる。そのため、前記保持部材における液溜まりを抑制することができる。

また、本発明に係るウェハ処理装置において、前記回転台に設けられ、前記溝に繋げられた孔をさらに具備し、前記孔は、前記ウェハを処理液によって処理した際に溝に流れ込んだ前記処理液を前記回転台の下方に落とすものであることを特徴とする。

また、本発明に係るウェハ処理装置において、前記保持部材によって保持された前記ウェハの表面に対して前記接触面が略垂直になるように、前記保持部材は前記回転台上に取り付けられていることを特徴とする。

上記ウェハ処理装置によれば、保持部材は、ウェハの表面に対して接触面が略垂直になっている。これにより、ウェハ処理時の高速回転による遠心力によってウェハが前記回転台から放りだされる危険性が低下する。

また、本発明に係るウェハ処理装置において、前記保持部材はネジによって前記回転台に固定されていることも可能である。

また、本発明に係るウェハ処理装置において、前記溝の開口部は、その上部の幅が下部より狭く形成された四角形、又は楕円形の一部の形状を有していることも可能である。

上記ウェハ処理装置によれば、前記溝の開口部は、その上部の幅が下部より狭く形成された四角形、又は楕円形の一部の形状にしている。これにより、処理液の粘度の種類や粘度に対応して前記保持部材を変更することが可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、ウェハ処理装置を用いてウェハを処理液によって処理する工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記ウェハ処理装置は、
回転台と、
前記回転台を回転させる回転機構と、
前記回転台上に取り付けられ、前記ウェハの外縁を保持する保持部材と、
前記保持部材に設けられた溝と、
前記回転台の上方に設けられた処理液を吐出する吐出部材と、
を具備し、
前記保持部材における前記ウェハの外縁との接触面は、前記ウェハの外縁に沿うように形成されており、
前記溝の開口部は前記接触面に形成されていることを特徴とする。

以下、図を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）に示す図は、本発明の第１の実施形態に係る回転保持治具を備えたウェハ処理装置を示す断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す回転保持治具をＣ方向から見た上面図であり、ウェハが保持されている様子を模式的に示す図である。

図２（ａ）は、図１に示す固定チャックピンの上面図である。図２（ｂ）は、固定チャックピンの正面図であり、図２（ａ）に示す固定チャックピンをＡ１方向から見た図である。図２（ｃ）は、固定チャックピンの側面図であり、図２（ａ）に示す固定チャックピンをＢ方向から見た図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ウェハ処理装置は例えばウェットエッチング処理に用いられ、そのウェハ処理装置は回転台６ａ及び６ｂと、回転台を回転させる回転機構を備えている。その回転機構は、回転台６ａ及び６ｂにボルト（図示せぬ）によって固定された回転駆動軸５と、その回転駆動軸を回転駆動させるモータ（図示せず）とを有している。

回転台６ａ，６ｂの上方には吐出部材としてのノズル１１が取り付けられており、このノズル１１は処理液としてのウェットエッチング液を吐出するものである。

また、回転台６ａの上面にはウェハ１０の外縁を４箇所で保持する保持部材としての固定チャックピン１が取り付けられており、これらの固定チャックピン１の内側にウェハ１０を保持するようになっている。これらの固定チャックピンの内部には図１（ａ）及び図２（ｃ）に示すネジ穴４が形成されており、そのネジ穴４にネジ７をはめることによって回転台６ａと固定チャックピン１を固定している。

図１（ｂ）に示すように、固定チャックピン１によってウェハ１０を保持した際に、そのウェハ１０と固定チャックピン１との接触面３は、ウェハ１０の外縁の形状に沿うように形成されている。つまり、固定チャックピン１のウェハとの接触面３は、その断面がウェハの外縁に沿って同様な円弧になるようにＲ形状を有しており、固定チャックピン１は、ウェハ１０の外縁を面接触の状態で保持するように構成されている。

図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、固定チャックピン１には溝２ａが設けられており、この溝２ａの開口部はウェハとの接触面（内面）３に形成されている。また、図１（ａ）に示すように、回転台６ａには、固定チャックピン１の溝２ａに繋げられた排出孔８が形成されている。この排出孔８は、ウェハ１０を処理液によって処理した際に溝２ａに流れ込んだ処理液を回転台６ａの下方に落とすためのものである。

また、図１（ａ）に示すように、固定チャックピン１の接触面３は、回転台６ａの上面及び回転台上に保持されたウェハ１０の表面それぞれに対して略垂直に形成されており、固定チャックピン１の上部の前記接触面３も回転台６ａの上面及びウェハ１０の表面それぞれに対して略垂直に形成されている。これは、高速回転時の遠心力によりウェハが放り出されないようにするためである。

固定チャックピン１について更に詳細に説明すると、図２（ｂ）に示すように、固定チャックピン１は縦長い形状を有しており、固定チャックピン１の高さ１ｃは、１０〜１５ｍｍの寸法であり、底辺１ｂは、高さ１ｃの寸法よりも短くなる。固定チャックピン１に形成された溝２ａは、ウェハとの接触面３の中心軸に沿って縦長い形状を有している。

次いで、上述したウェハ処理装置によってウェットエッチングを行う動作について説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述した固定チャックピン１を、回転台６ａにネジ７によって固定した状態で、ウェハ処理装置内に搬入されたウェハ１０を固定チャックピン１によって回転台上に保持する。次いで、回転駆動軸５を高速回転させる。その後、高速回転中のウェハ１０において、ノズル１１からウェハ１０の表面の中心部分へ処理液を滴下する。滴下された処理液は、遠心力によってウェは１０の中心部からウェハ１０の外側に伝わっていく。

滴下された処理液は、高速回転の遠心力によってウェハ１０を伝って外側へ流れていく。遠心力で流された処理液は、ウェハ１０を固定している固定チャックピン１にせき止められることなく、固定チャックピン１に形成された溝２ａ及び排出孔８を通って回転台の下方に排出される。処理液の滴下時間が終了した後においても、ウェハ１０の高速回転は続行され、ウェハ１０表面に付着した処理液を高速回転の遠心力によって完全に除去し、ウェットエッチングが終了する。

以上、本発明の第１の実施形態によれば、固定チャックピンにおいて、ウェハ１０との接触面３に溝２ａを形成している。これにより、ウェハ１０の表面の中心部分に滴下された処理液は、高速回転の遠心力によってウェハ１０を伝って外側へ流され、固定チャックピン１にせき止められることなく常に溝２ａ及び排出孔８を通って排出されることとなる。そのため、固定チャックピン１における液溜まりを防ぎ、常に効率良く、新しい処理液においてウェットエッチングを行うことが可能となる。その結果、ウェハ全体において、常に均等に処理が行われることにより、外周部のエッチングレート及び均一性が安定し、エッチング特性が向上する。

さらに、固定チャックピン１は、回転台６ａの上部に計４つ設置されており、ウェハ１０に対して面接触することにより、ウェハ処理装置内に搬入されてきたウェハ１０を固定し、ウェハ処理中の高速回転中においてもウェハ１０を保持している。つまり、従来の可動チャックピンを廃止し、固定チャックピンのみによってウェハを固定している。これにより、ウェハと点接触する箇所がなくなり、ウェハと接触する箇所は、すべて固定チャックピンによる面接触となる。そのため、ウェットエッチングする際において、高速回転時の遠心力によってウェハに掛かる荷重を和らげることが可能となる。その結果、ウェハに遠心力が過度に掛かることを防止することができ、これによりウェハの破損を防止することが可能となる。

また、固定チャックピン１は、側面から見て垂直形状としている。これにより、従来のテーパー形状と比較して、ウェハ処理時の高速回転による遠心力によってウェハが回転台から放りだされる危険性が低下する。さらに、ウェハを保持するチャックピンをすべて固定チャックピンとすることによって、装置構造が簡略化される。そのため、ウェハ処理装置におけるメンテナンス性の向上が図れる。

次いで、図を参照して本発明の第２の実施形態について説明するが、ウェハ処理装置における回転保持治具の構造及びウェットエッチング方法は、第１の実施形態と同様である。図３（ａ）及び（ｂ）は、図２（ｂ）に示す固定チャックピン１の溝形状の変形例を説明する為の図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、固定チャックピンの正面図である。

図３（ａ）に示すように、固定チャックピン１に形成された溝２ｂは、ウェハとの接触面３の中心軸に沿って台形型の形状を有している。溝２ｂは、上部の幅が狭く、上部から下部に渡って徐々に幅が広い四角形（例えば台形）の形状である。

図３（ｂ）に示すように、固定チャックピン１に形成された溝２ｂは、ウェハとの接触面の中心軸に沿った楕円形の一部の形状を有している。溝２ｂは、上部の幅が狭く、上部から中心部に渡って徐々に幅が広く、中心部から下部に渡って幅が狭くなるような楕円の形状である。

以上、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、固定チャックピン１に形成する溝形状を台形型及び楕円型にしている。これにより、固定チャックピン１の形状によって、ウェットエッチング処理時に使用する処理液の粘度の種類や粘度に対応して変更することが可能となる。つまり、固定チャックピン１にせき止められた処理液は、処理液の粘度が高いと下方向へ流れ難くなるが、台形型及び楕円型にして傾斜がある形状にすることにより、処理液が下部へスムーズに流れることが可能となる。

次いで、図を参照して本発明の第３の実施形態について説明するが、回転保持装置における回転保持治具の構造及びウェハ処理方法は、第１の実施形態と同様である。図４（ａ）及び（ｂ）は、図２（ａ）に示す固定チャックピン１を説明する為の図である。

まず、図４（ａ）に示すように、固定チャックピン１には、ウェハと接触面３に溝２ｃが形成されている。また、固定チャックピン１のウェハとの接触面３は、その断面がウェハの外縁に沿って同様な円弧になるようにＲ形状を有している。

また、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）に示す固定チャックピン１をＡ２方向から見ると、横長い形状を有しており、固定チャックピン１の高さ１ｆは、１０〜１５ｍｍの寸法であり、底辺１ｄは、高さ１ｃの寸法よりも大きくなる。

以上、本発明の第３の実施形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、固定チャックピン１は、横長の形状している。これにより、ウェハと接触する面の幅を広げることが可能となり、より安定してウェハを保持することが可能となる。つまり、保持するウェハの大小によって、ウェハとの接触面を調整することにより、ウェハを安定して回転保持治具に保持することができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記第１の実施形態では、処理液としてウェットエッチング液を用い、ウェハ処理装置によってウェットエッチング処理を行っているが、本発明はウェットエッチングに限定されるものではなく、他の処理液を用い、ウェハ処理装置によって他の処理を行うことも可能である。例えば、現像液を用い、ウェハ処理装置によって現像処理を行うことも可能であり、また、洗浄液を用い、ウェハ処理装置によって洗浄処理を行うことも可能である。

また、上記第１乃至第３の実施形態のいずれかのウェハ処理装置を用いて、ウェハを処理液によって処理する工程を有する半導体装置の製造方法も本発明の範囲に含まれるものとする。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るウェハ処理装置における回転保持治具の断面図。（ｂ）は、（ａ）に示す回転保持治具の上面図。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）本発明の第１の実施形態に係る固定チャックピンを説明する為の図。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る固定チャックピンの溝形状の変形例。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る固定チャックピンを説明する為の図。 従来のウェハ処理装置における回転保持治具の断面図。 図５に示す回転保持治具の上面図。

符号の説明

１，２１・・・固定チャックピン、１ｂ・・・底辺、１ｃ，１ｆ・・・高さ、２ａ，２ｂ，２ｃ・・・溝、３・・・接触面、４・・・ネジ穴、５，２２・・・回転駆動軸、６ａ，６ｂ・・・回転台、７・・・ネジ、８・・・排出孔、１０，１００・・・ウェハ、１１・・・ノズル、２０・・・可動チャックピン、２０ｂ，２１ｂ・・・把持部、２０ｃ，２１ｃ・・・先端部、２２ａ・・・フランジ、２２ｂ・・・ボルト、２３・・・アーム駆動軸、２４・・・揺動アーム

Claims (6)

1. ウェハを処理液によって処理するウェハ処理装置において、
   回転台と、
   前記回転台を回転させる回転機構と、
   前記回転台上に取り付けられ、前記ウェハの外縁を保持する保持部材と、
   前記保持部材に設けられた溝と、
   前記回転台の上方に設けられた処理液を吐出する吐出部材と、
   を具備し、
   前記保持部材における前記ウェハの外縁との接触面は、前記ウェハの外縁に沿うように形成されており、
   前記溝の開口部は前記接触面に形成されていることを特徴とするウェハ処理装置。
2. 請求項１において、前記回転台に設けられ、前記溝に繋げられた孔をさらに具備し、前記孔は、前記ウェハを処理液によって処理した際に溝に流れ込んだ前記処理液を前記回転台の下方に落とすものであることを特徴とするウェハ処理装置。
3. 請求項１又は２において、前記保持部材によって保持された前記ウェハの表面に対して前記接触面が略垂直になるように、前記保持部材は前記回転台上に取り付けられていることを特徴とするウェハ処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、前記保持部材はネジによって前記回転台に固定されていることを特徴とするウェハ処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、前記溝の開口部は、その上部の幅が下部より狭く形成された四角形、又は楕円形の一部の形状を有していることを特徴とするウェハ処理装置。
6. ウェハ処理装置を用いてウェハを処理液によって処理する工程を有する半導体装置の製造方法において、
   前記ウェハ処理装置は、
   回転台と、
   前記回転台を回転させる回転機構と、
   前記回転台上に取り付けられ、前記ウェハの外縁を保持する保持部材と、
   前記保持部材に設けられた溝と、
   前記回転台の上方に設けられた処理液を吐出する吐出部材と、
   を具備し、
   前記保持部材における前記ウェハの外縁との接触面は、前記ウェハの外縁に沿うように形成されており、
   前記溝の開口部は前記接触面に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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