特許 6994242 半導体ウェハ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-15

(45)【発行日】2022-01-14

(54)【発明の名称】半導体ウェハ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220106BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 642D

H01L21/304 642A

H01L21/306 J

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018004510

(22)【出願日】2018-01-15

(65)【公開番号】P2019125657

(43)【公開日】2019-07-25

【審査請求日】2020-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】310018593

【氏名又は名称】ジャパンクリエイト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081455

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100170966

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 正紀

(72)【発明者】

【氏名】上杉 昌義

(72)【発明者】

【氏名】的野 恒夫

【審査官】西村 治郎

(56)【参考文献】

【文献】実開平１－０７１４４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－３１７９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２６０３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３５１３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｈ０１Ｌ ２１／４６５

Ｂ０８Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理液を収容した処理槽と、
略円板状の半導体ウェハの周縁部を縦置きに複数支持して、前記処理槽に浸漬させるカセットと、を備える半導体ウェハ処理装置において、
前記カセットを前記処理槽内で支持する支持体と、
該支持体を前方視で円を描くように揺動させる揺動部を有し、
前記揺動部は、前記支持体を左右方向へ揺動させる第１の揺動部と、前記支持体を上下方向に揺動させる第２の揺動部と、該第１の揺動部及び第２の揺動部を駆動させるための駆動部と、を有することを特徴とする半導体ウェハ処理装置。

【請求項2】

前記第１の揺動部は、前記第２の揺動部が備えるシャフトに対し、前記シャフトの長さ方向に左右移動可能なように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハ処理装置。

【請求項3】

前記第２の揺動部は、前記処理槽の外壁の高さ方向に設置されているレールに対し、上下方向に移動可能なように接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ウェハ処理装置。

【請求項4】

前記駆動部の駆動により、第１の揺動部が左右方向に移動し、同時に第２の揺動部が上下方向に移動を繰り返すことで、前記カセットの水平を維持しながら前方視で円を描くようにして前記カセットを前記処理槽内で揺動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の半導体ウェハ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェハの表面処理を行うための半導体ウェハ処理装置に関し、特に、半導体ウェハの表面に対して処理ムラを低減させる半導体ウェハ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インゴットより切断された円板状の半導体ウェハは、最終的な半導体素子の配置工程や、多層化工程が可能となるような均一性、平坦性等の諸条件を満たすために、その表面が化学的及び機械的に研磨される。研磨工程では、化学的及び機械的な微小な凹凸の除去過程を伴うため、ウェハ表面には必然的に反応生成物が形成され、その多くがそのまま滞留することになる。

【0003】

これら反応生成物をそのまま放置することは、後の工程に大きな影響を及ぼすだけでなく、最終的な製品の品質に重大な影響を及ぼす。従って、このような事態を避けるため、ウェハ表面を洗浄する工程を設ける必要があり、これを実現するための半導体ウェハ処理装置が従来から種々提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１に示す半導体ウェハ洗浄装置がある。この半導体ウェハ洗浄装置は、半導体ウェハを洗浄液槽の洗浄液中に沈められたカセットに半導体ウェハをセットした状態のまま半導体ウェハをカセットに対して回転させるウェハ回転手段を備えることにより、半導体ウェハをカセットにセットしたまま洗浄液槽に没入して半導体ウェハの全面を洗浄することができる半導体ウェハ洗浄装置である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－１８４７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、半導体ウェハをウェハ回転手段によって上下動させながら回転させる際に、半導体ウェハとウェハ回転手段との接触により、半導体ウェハを破損させてしまうおそれがあるほか、半導体ウェハの周縁部を支持するカセットの支持部の隙間に洗浄液の流動ができず、半導体ウェハの周縁部の洗浄が不十分になってしまい表面に処理ムラが生じてしまうおそれがある。

【0007】

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハを洗浄等の処理を行う際に、不純物を充分に除去し、半導体ウェハの周縁部に対して処理ムラを残さないようにすることで、半導体ウェハの表面処理の均一性を高めることが可能な半導体ウェハ処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために本発明の半導体ウェハ処理装置は、処理液を収容した処理槽と、略円板状の半導体ウェハの周縁部を縦置きに複数支持して、前記処理槽に浸漬させるカセットと、を備える半導体ウェハ処理装置において、前記カセットを前記処理槽内で支持する支持体と、該支持体を前方視で円を描くように揺動させる揺動部を有し、前記揺動部は、前記支持体を左右方向へ揺動させる第１の揺動部と、前記支持体を上下方向に揺動させる第２の揺動部と、該第１の揺動部及び第２の揺動部を駆動させるための駆動部を有することを特徴とする。

【0010】

また、前記第１の揺動部は、前記第２の揺動部が備えるシャフトに対し、前記シャフトの長さ方向に左右移動可能なように接続されていることを特徴とする。

【0011】

また、前記第２の揺動部は、前記処理槽の外壁の高さ方向に設置されているレールに対し、上下方向に移動可能なように接続されていることを特徴とする。

【0012】

さらに、前記駆動部の駆動により、第１の揺動部が左右方向に移動し、同時に第２の揺動部が上下方向に移動を繰り返すことで、前記カセットの水平を維持しながら前方視で円を描くようにして前記カセットを前記処理槽内で揺動させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、半導体ウェハを洗浄や現像、エッチングといった処理を行う際、処理槽の中で複数枚の半導体ウェハを保持するカセット本体を円を描くようにして動かすことにより、処理槽内の処理液が、半導体ウェハの表面に対して均一な処理を行うことが可能となる。

【0014】

また、特に、カセット内で半導体ウェハの周縁部を支持する溝部分の隙間にも処理液が流動的に浸入することで、半導体ウェハの周縁部も均一に処理することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、ウェハ処理装置の構成を示した側面図である。

【図2】図２は、ウェハ処理装置の構成を示した正面図である。

【図3】図３は、カセットの構成を示した斜視図である。

【図4】図４（ａ）は、揺動機構の動作を示した図であり、図４（ｂ）は、カセットの揺動する状態を示した図である。

【図5】図５（ａ）は、揺動機構の動作を示した図であり、図５（ｂ）は、カセットの揺動する状態を示した図である。

【図6】図６（ａ）は、揺動機構の動作を示した図であり、図６（ｂ）は、カセットの揺動する状態を示した図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0016】

次に、図面を参照して、本実施形態に係るエッチング装置について説明する。
図１は、ウェハ処理装置の構成を示した側面図であり、図２は、ウェハ処理装置の構成を示した正面図であり、図３は、カセットの構成を示した斜視図である。
図１及び図２に示すように、ウェハ処理装置１は、処理槽１００と、揺動機構２００と、駆動モータ３００と、カセット４００とから構成されている。処理槽１００は、外槽１０１と内槽１０２とから構成されており、内槽１０２には処理液が収容され、この処理液は、オーバーフローして外槽１０１に流れるような構成となっている。なお、図示していないが、処理槽１００に外槽１０１へ流れた処理液を回収する機構を有してもよい。

【0017】

内槽１０２には、処理液を供給するための処理液供給管１１０が前壁近傍から底部近傍に沿うようにして延びており、底部近傍に配置されている部分から処理液を供給する。なお、処理液供給管１１０は、処理液タンク（図示せず）から処理液を内槽１０２へ供給する。

【0018】

内槽１０２に供給される処理液の容量は、処理プロセス中、一定の液面の高さを保持し、かつその高さは少なくとも処理したいシリコンウェハＷを完全にその溶液内に浸漬できる容量である。また、処理液の一例として、シリコンウェハＷをエッチング処理するためのエッチング液があり、このエッチング液の場合、硝酸とフッ酸の混合水溶液が用いられる。

【0019】

揺動機構２００は、支持体２０１と、支持体２０１によって支持されるカセット載置台２０２と、支持体２０１に接続されている揺動シャフト２０３と、第１の連結部２０４と、第２の連結部２０５と、駆動シャフト２０６と、伝達部２０７と、揺動プレート２０８と、レール体２０９とから構成されている。

【0020】

支持体２０１は、シャフト取付部２０１ａと、シャフト取付部２０１ａの一方の端部から下方に延出した下延出部２０１ｂとからなり、これらが連設して構成されている。この下延出部２０１ｂは、内槽１０２に挿入され、後壁近傍に沿って配置され、内槽１０２の底部近傍まで（処理液供給管１１０の上方付近）延びている。

【0021】

下延出部２０１ｂの先端には、カセット載置台２０２の端部が接続されている。このカセット載置台２０２には、カセット４００を係合させて固定するための係合部２０２ａが設けられている。係合部２０２ａにカセット４００の下部を係合させることで、カセット４００をカセット載置台２０２に固定させることができる。

【0022】

また、支持体２０１を構成するシャフト取付部２０１ａの他端には、揺動シャフト２０３が下方に延出するようにして接続されている。揺動シャフト２０３は、長尺状の部材で形成されており、また、揺動シャフト２０３の幅方向に対してシャフト２０３ａが貫通して設けられている。このシャフト２０３ａは、揺動プレート２０８の両端から立ち上がるようにして形成された支持部２０８ｂによって支持されている。
そして、揺動シャフト２０３は、このシャフト２０３ａの長さ方向に往復運動することができる。

【0023】

また、揺動シャフト２０３の下部には、第１及び第２の連結部２０４，２０５を介して駆動シャフト２０６が接続されている。第１の連結部２０４は、第１の揺動シャフト２０３と第２の連結部２０５とをそれぞれ固定軸２０４ａで連結している。そして、揺動シャフト２０３は、回転軸２０５ａを介して駆動シャフト２０６と回転可能に接続している。

【0024】

駆動シャフト２０６は、伝達部２０７と回転軸２０７ａと回転可能に接続されている。また、揺動プレート２０８とは固定軸２０８ｃを介して接続している。そして、伝達部２０７は、駆動モータ３００の出力シャフト３０１と回転可能に接続されている。

【0025】

揺動プレート２０８は、上記したように、両端から立ち上がるようにして形成された支持部２０８ｂを有しており、この支持部２０８ｂによって、揺動シャフト２０３に貫通するシャフト２０３ａを支持している。また、揺動プレート２０８は、嵌合部２０８ａを有し、この嵌合部２０８ａは、外槽１０１の外壁に設置されているレール体２０９が有するレール２０９ａの高さ方向に揺動プレート２０８が移動可能なように嵌合している。
また、揺動プレート２０８は、駆動シャフト２０６と固定軸２０８ｃによって接続している。

【0026】

カセット４００は、図３に示すように、シリコンウェハＷを並列して立てかけるための複数の案内溝４０１を有している。この案内溝４０１はシリコンウェハＷの左右両側端部を隙間を残しつつ保持するためのものである。

【0027】

次に、揺動機構の動作について説明する。
図４（ａ）は、揺動機構の動作を示した図であり、図４（ｂ）は、カセットの揺動する状態を示した図であり、図５（ａ）は、揺動機構の動作を示した図であり、図５（ｂ）は、カセットの揺動する状態を示した図であり、図６（ａ）は、揺動機構の動作を示した図であり、図６（ｂ）は、カセットの揺動する状態を示した図である。

【0028】

図４（ａ）に示すように、駆動モータ３００を作動させると出力シャフト３０１が前方から見て時計回りに回転する。出力シャフト３０１の回転によって伝達部２０７が出力シャフト３０１の軸心を中心にして時計回りに回転し始める。

【0029】

伝達部２０７の回転によって、駆動シャフト２０６と伝達部２０７とを接続している回転軸２０７ａ部分が円運動するようにして回転する。

【0030】

駆動シャフト２０６が点線の位置からやや右下の方向へ下がり、これに伴い駆動シャフト２０６と固定軸２０８ｃで固定されている揺動プレート２０８が点線の位置から下方へ下がる。

【0031】

また、駆動シャフト２０６の動作により、揺動シャフト２０３は、点線の位置からシャフト２０３の長さ方向（図中の左方向）へ移動する。

【0032】

このような揺動機構の動作により、図４（ｂ）に示すように、カセット４００が固定されているカセット載置台２０２は、点線で示す位置から左斜め方向へ移動する。

【0033】

次に、図５（ａ）に示すように、出力シャフト３０１の回転により伝達部２０７が回転すると、駆動シャフト２０６の回転軸２０７ａ部分の移動軌跡が最下位にくる。駆動シャフト２０６の動作によって、揺動プレート２０８は、点線の位置から最下位まで下がる。これに伴い、揺動シャフト２０３は、シャフト２０３ａの長さ方向（図中の右方向）へ移動する。

【0034】

このような揺動機構２００の動作により、図５（ｂ）に示すように、カセット４００が固定されているカセット載置台２０２は、点線で示す位置から右斜め下方向へ移動する。

【0035】

次に、図６（ａ）に示すように、出力シャフト３０１のさらなる回転により出力シャフトの軸心を中心に伝達部２０７が回転し、伝達部２０７の回転によって、点線の位置から駆動シャフト２０６の回転軸２０７ａ部分が左上方向へ移動する。これに伴い、揺動プレート２０８は、点線の位置から上方へ移動する。また、揺動シャフト２０３は、点線の位置からシャフト２０３ａの長さ方向（図中の右方向）へ移動する。

【0036】

このような揺動機構２００の動作により、図６（ｂ）に示すように、カセット４００が固定されているカセット載置台２０２は、点線で示す位置から左斜め上へ移動する。

【0037】

以上のように、揺動機構２００の動作により、カセット載置台４００が図４（ｂ）～図６（ｂ）に示すように正面視で水平を維持しながら円運動を行う。これにより、カセット載置台４００に固定されているカセット４００も同様に円運動を行うことになる。カセット４００に収容されている処理液は、カセット４００の円運動によってカセット４００内で循環し、カセット４００に収納されているシリコンウェハＷの表面処理を均一に行うことができる。

【0038】

また、カセット４００内で処理液を循環させることにより、シリコンウェハＷを保持する案内溝４０１の隙間に処理液が入り込み、シリコンウェハＷの円弧部分に処理液が充分に接することができるため処理ムラをなくすることが可能となる。

【符号の説明】

【0039】

１ シリコンウェハ処理装置
１００ 処理槽
１０１ 外槽
１０２ 内槽
２００ 揺動機構
２０１ 支持体
２０１ａ シャフト取付部
２０１ｂ 下延出部
２０２ カセット載置台
２０２ａ 係合部
２０３ 揺動シャフト（第１の揺動部）
２０４ 第１の連結部
２０５ 第２の連結部
２０６ 駆動シャフト
２０７ 伝達部
２０７ａ 回転軸
２０８ 揺動プレート（第２の揺動部）
２０８ａ 嵌合部
２０８ｂ 支持部
２０８ｃ 固定軸
２０９ レール体
２０９ａ レール
３００ 駆動モータ
３０１ 出力シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】