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半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - セイコーエプソン株式会社
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発明の名称 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−19212(P2007−19212A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−198392(P2005−198392)
出願日 平成17年7月7日(2005.7.7)
代理人 【識別番号】100095728
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉
発明者 栗田 秀昭
要約 課題
ウェハ面内でエッチング分布をコントロールすることのできる、コンパクトな半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供する。

解決手段
被加工膜を有する半導体ウェハ10は、その中心部が保持機構11に真空保持される。モータ等、回転駆動部12が配備され、回転駆動部12と保持機構11はシャフト13により結合されている。ウェハ移動機構14は、回転駆動部12、シャフト13及び保持機構11のユニットと共に半導体ウェハ10を上昇−下降方向に動作制御し、かつ上向き−垂直−下向きの間で傾度制御することができる。薬液循環装置18と結合された薬液処理槽15は、薬液16としてエッチング液が入る。半導体ウェハ10は移動機構14に応じた態勢にされ、回転しながら薬液16に浸漬される。基本的には、半導体ウェハ10の一部領域が薬液16面内外に出入りする状態となる処理を含む。
特許請求の範囲
【請求項1】
半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、
回転駆動部と、
前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、
前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、
前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される薬液処理槽と、
前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、
を含む半導体製造装置。
【請求項2】
前記薬液処理槽は前記半導体ウェハの被加工膜に対するエッチング液が供給される形態を有する請求項1に記載の半導体製造装置。
【請求項3】
前記薬液処理槽の液面はレベル制御される請求項1または2に記載の半導体製造装置。
【請求項4】
前記薬液処理槽中に配備される拡散制御板をさらに含む請求項1〜3いずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項5】
半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、
回転駆動部と、
前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、
外部情報に応じて前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、
前記回転駆動部及び前記ウェハ移動機構が構成されているメカニカル部と、
前記メカニカル部周辺に配備され前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される薬液処理槽と、
前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、
前記メカニカル部周辺に配備され前記半導体ウェハに対する洗浄及び乾燥の処理系と、
を含み、
前記半導体ウェハは前記保持機構と共に前記シャフトを介して前記メカニカル部から導出され、前記ウェハ移動機構により前記薬液処理槽と前記洗浄及び乾燥の処理系の間を移動する半導体製造装置。
【請求項6】
前記薬液処理槽と前記洗浄及び乾燥の処理系の間を隔離可能な開閉機構を備える請求項5に記載の半導体製造装置。
【請求項7】
前記メカニカル部外装に設けられ、前記メカニカル部から導出される前記シャフトの移動経路を確保するためのスリットと、前記シャフトの移動に対応しつつ前記スリットをカバーする移動防壁部材と、を備える請求項5または6に記載の半導体製造装置。
【請求項8】
前記シャフト周囲に取り付けられた耐薬液部材を備える請求項5〜7いずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項9】
前記薬液処理槽中に、前記薬液循環系の作用を伴い前記薬液処理槽の液面レベルを高低制御または偏向制御する拡散制御板を備える請求項5〜8いずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項10】
複数の半導体ウェハのストック機構と、
前記ストック機構から一つの半導体ウェハを搬送するウェハ搬送機構と、
前記搬送機構により半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、
回転駆動部と、
前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、
外部情報に応じて前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、
前記回転駆動部及びウェハ移動機構が構成されているメカニカル部と、
前記メカニカル部外装に設けられ、導出された前記シャフトが前記ウェハ移動機構により移動するためのスリットと、
前記半導体ウェハに対する洗浄乾燥系が配備されている第1処理部と、
薬液処理槽が配備され前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される第2処理部と、
前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、
前記薬液処理槽上の開閉蓋部材と、
を含む半導体製造装置。
【請求項11】
複数の半導体ウェハのストック機構と、
前記ストック機構から一つの半導体ウェハを搬送するウェハ搬送機構と、
前記搬送機構により半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、
回転駆動部と、
前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、
外部情報に応じて前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、
前記回転駆動部及びウェハ移動機構が構成されているメカニカル部と、
前記半導体ウェハに対する乾燥処理系が配備されている第1処理部と、
薬液処理槽が配備され前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される第2処理部と、
前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、
前記薬液処理槽上の開閉蓋部材と、
前記第1処理部と前記第2処理部の間に設けられ前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら洗浄処理される第3処理部と、
を含む半導体製造装置。
【請求項12】
前記第1処理部と前記搬送機構は隣り合い、前記第1処理部と前記搬送機構の間を開放、遮断するシャッター機構を備える請求項10または11に記載の半導体製造装置。
【請求項13】
前記シャフトの貫通孔が設けられ前記シャフトの移動に対応しつつ前記メカニカル部をカバーする移動防壁部材と、前記貫通孔より大きい径で前記シャフト周囲に設けられた前記貫通孔内への液伝播抑制部材と、を備える請求項10〜12いずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項14】
前記薬液処理槽の液面のレベルは高低制御または偏向制御可能である請求項10〜13いずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項15】
前記薬液処理槽の薬液として前記半導体ウェハ上の被加工膜に対するエッチング液が用いられ、前記ウェハ移動機構は、前記半導体ウェハ面内における前記被加工膜の膜厚の偏向に応じて前記半導体ウェハ面内任意の同心円領域で前記エッチング液に浸漬する時間を調整する請求項10〜14いずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項16】
半導体ウェハを中心部で保持する工程と、
前記半導体ウェハを回転させる工程と、
前記半導体ウェハの回転面を上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御する工程と、
傾度制御された態勢の前記半導体ウェハを回転させながら薬液に浸漬し、前記半導体ウェハの一部領域が前記薬液面内外に出入りする状態となる処理を含む薬液処理工程と、
前記半導体ウェハを回転させながら洗浄及び乾燥を行う洗浄乾燥工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項17】
前記薬液処理工程は、薬液として前記半導体ウェハ上の被加工膜に対するエッチング液を用いるウェットエッチング処理を含み、前記半導体ウェハは半径以下から半径以上の領域へ、または半径以上から半径以下の領域へとエッチング液内に浸漬する領域を移行する請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項18】
前記薬液処理工程は、薬液として前記半導体ウェハ上の被加工膜に対するエッチング液を用いるウェットエッチング処理を含み、エッチング液の液面を隆起させることにより、前記半導体ウェハは中央から外周領域へとエッチング液内に浸漬する領域を移行する請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置製造に係り、特に半導体ウェハに対する枚葉式のウェットエッチング加工を施す半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ウェットエッチング技術は、大きく分けて枚葉方式とディップ方式がある。
枚葉方式は、一般に、洗浄に使われる純水はもとより、エッチング薬液は使い捨てである。しかし最近では、薬液の回収システムをも含めた、環境にも優れる半導体ウェハエッチング装置の技術も開示されている(例えば、特許文献1参照)。
ディップ方式は、キャリアに収納された複数枚のウェハを、エッチング液の入った処理槽に浸漬する。溢れたエッチング液はオーバーフロー槽に溜められ、回収循環系につながる。ディップ方式は、バッチ処理という利点があるが、キャリア形状や薬液の流動方向によりウェハ面内のエッチング分布が大きく変化する。このような問題を鑑み、エッチングの面内ばらつきを低減し、歩留り向上に寄与する工夫は様々考えられている(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
本発明とは技術分野が異なるが、めっき装置による銅成膜を行う場合、被成膜面をめっき液中で回転させる構成が考えられている(例えば、特許文献3参照)。

【特許文献1】特開2003−257928号公報
【特許文献2】特開2000−223470号公報
【特許文献3】特開2002−121695号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来では、エッチングに対しウェハ面内均一性を向上させる技術に終始している。ところが、エッチングされるウェハ上の被膜は、すでにウェハ面内で偏向している場合がある。これは、成膜される際の下地の状態や成膜装置固有の成膜偏倚などに起因する。
ウェハ面内で厚さが偏向している被膜をエッチバックする際、ウェハ面内同じエッチング量でエッチングしていては平坦化が損なわれ、問題である。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、ウェハ面内でエッチング分布をコントロールすることのできる半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【0005】
めっきによる成膜においては、被成膜面をめっき液への浸漬と取り出しを繰り返すと、膜質異常が生じる場合があるため、被成膜面は、めっき液中に浸漬させ続けた状態で処理されていた。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る半導体製造装置は、半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、回転駆動部と、前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される薬液処理槽と、前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、を含む。
【0007】
上記本発明に係る半導体製造装置によれば、半導体ウェハは、ウェハ移動機構によって、薬液に浸漬される態勢が制御される。これにより、半導体ウェハの被加工膜において、ウェハ面内任意の同心円領域で薬液浸漬時間が多い領域と少ない領域を作ることができる。薬液処理槽は薬液循環系により薬液の循環使用が可能である。
【0008】
なお、上記本発明に係る半導体製造装置において、好ましくは次のいずれかの特徴を有することによって薬液処理槽の実用性を向上させる。
前記薬液処理槽は前記半導体ウェハの被加工膜に対するエッチング液が供給される形態を有することを特徴とする。
前記薬液処理槽の液面はレベル制御されることを特徴とする。
前記薬液処理槽中に配備される拡散制御板をさらに含むことを特徴とする。
【0009】
本発明に係る半導体製造装置は、半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、回転駆動部と、前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、外部情報に応じて前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、前記回転駆動部及び前記ウェハ移動機構が構成されているメカニカル部と、前記メカニカル部周辺に配備され前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される薬液処理槽と、前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、前記メカニカル部周辺に配備され前記半導体ウェハに対する洗浄及び乾燥の処理系と、を含み、前記半導体ウェハは前記保持機構と共に前記シャフトを介して前記メカニカル部から導出され、前記ウェハ移動機構により前記薬液処理槽と前記洗浄及び乾燥の処理系の間を移動することを特徴とする。
【0010】
上記本発明に係る半導体製造装置によれば、半導体ウェハは、ウェハ移動機構によって、薬液に浸漬される態勢が制御される。これにより、半導体ウェハの被加工膜において、ウェハ面内任意の同心円領域で薬液浸漬時間が多い領域と少ない領域を作ることができる。ウェハ移動機構は、回転駆動部と共にメカニカル部に構成されるが、半導体ウェハは保持機構と共にシャフトを介してメカニカル部から導出されている。半導体ウェハはウェハ移動機構により薬液処理槽にてウェハ面内の同心円領域で浸漬時間の制御可能な薬液処理がなされる。薬液処理槽は薬液循環系により薬液の循環使用が可能である。また、洗浄及び乾燥の処理系へ移動して洗浄や乾燥処理がなされる。ウェハ移動機構とシャフトによって洗浄及び乾燥系を設ける場所もコンパクトでより自由度が与えられる。
【0011】
なお、上記本発明に係る半導体製造装置において、好ましくは次のいずれかの特徴を有することによって半導体ウェハに対し汚染防止に寄与すると共に、信頼性を向上させる。
前記薬液処理槽と前記洗浄及び乾燥の処理系の間を隔離可能な開閉機構を備えることを特徴とする。
前記メカニカル部外装に設けられ、前記メカニカル部から導出される前記シャフトの移動経路を確保するためのスリットと、前記シャフトの移動に対応しつつ前記スリットをカバーする移動防壁部材と、を備えることを特徴とする。
前記シャフト周囲に取り付けられた耐薬液部材を備えることを特徴とする。
前記薬液処理槽中に、前記薬液循環系の作用を伴い前記薬液処理槽の液面レベルを高低制御または偏向制御する拡散制御板を備えることを特徴とする。
【0012】
本発明に係る半導体製造装置は、複数の半導体ウェハのストック機構と、前記ストック機構から一つの半導体ウェハを搬送するウェハ搬送機構と、前記搬送機構により半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、回転駆動部と、前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、外部情報に応じて前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、前記回転駆動部及びウェハ移動機構が構成されているメカニカル部と、前記メカニカル部外装に設けられ、導出された前記シャフトが前記ウェハ移動機構により移動するためのスリットと、前記半導体ウェハに対する洗浄乾燥系が配備されている第1処理部と、薬液処理槽が配備され前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される第2処理部と、前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、前記薬液処理槽上の開閉蓋部材と、を含む。
【0013】
また、本発明に係る半導体製造装置は、複数の半導体ウェハのストック機構と、前記ストック機構から一つの半導体ウェハを搬送するウェハ搬送機構と、前記搬送機構により半導体ウェハを中心部で保持する保持機構と、回転駆動部と、前記回転駆動部と前記保持機構とを結合させるシャフトと、外部情報に応じて前記半導体ウェハが上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御されるウェハ移動機構と、前記回転駆動部及びウェハ移動機構が構成されているメカニカル部と、前記半導体ウェハに対する乾燥処理系が配備されている第1処理部と、薬液処理槽が配備され前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら薬液に浸漬される第2処理部と、前記薬液処理槽と結合される薬液循環系と、前記薬液処理槽上の開閉蓋部材と、前記第1処理部と前記第2処理部の間に設けられ前記ウェハ移動機構に応じた態勢の前記半導体ウェハが回転しながら洗浄処理される第3処理部と、を含む。
【0014】
上記それぞれ本発明に係る半導体製造装置によれば、半導体ウェハは、ストック、搬送、各処理と、メカニカル部を中心にコンパクトにまとめられる構成となり得る。半導体ウェハは、ウェハ移動機構によって、薬液に浸漬される態勢が制御される。これにより、半導体ウェハの被加工膜において、ウェハ面内任意の同心円領域で薬液浸漬時間が多い領域と少ない領域を作ることができる。ウェハ移動機構は、回転駆動部と共にメカニカル部に構成され、半導体ウェハは保持機構と共にシャフトを介してメカニカル部周辺の第1処理部や第2処理部、または第3処理部に移動可能である。半導体ウェハはウェハ移動機構により第2処理部へ移動してウェハ面内の同心円領域で浸漬時間の制御可能な薬液処理がなされる。薬液処理槽は薬液循環系により薬液の循環使用が可能である。また、第1処理部へ、あるいは第3処理部を介して第1処理部へ移動し、洗浄及び乾燥処理がなされる。
【0015】
なお、上記本発明に係る半導体製造装置において、好ましくは次のいずれかの特徴を有することによって半導体ウェハに対し汚染防止に寄与すると共に、処理の信頼性を向上させる。
前記第1処理部と前記搬送機構は隣り合い、前記第1処理部と前記搬送機構の間を開放、遮断するシャッター機構を備えることを特徴とする。
前記シャフトの貫通孔が設けられ前記シャフトの移動に対応しつつ前記スリットをカバーする移動防壁部材と、前記貫通孔より大きい径で前記シャフト周囲に設けられた前記貫通孔内への液伝播抑制部材と、を備えることを特徴とする。
前記薬液処理槽の液面のレベルは高低制御または偏向制御可能であることを特徴とする。
前記薬液処理槽の薬液として前記半導体ウェハ上の被加工膜に対するエッチング液が用いられ、前記ウェハ移動機構は、前記半導体ウェハ面内における前記被加工膜の膜厚の偏向に応じて前記半導体ウェハ面内任意の同心円領域で前記エッチング液に浸漬する時間を調整することを特徴とする。
【0016】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハを中心部で保持する工程と、前記半導体ウェハを回転させる工程と、前記半導体ウェハの回転面を上昇−下降方向制御及び上向き−垂直−下向きの間で傾度制御する工程と、傾度制御された態勢の前記半導体ウェハを回転させながら薬液に浸漬し、前記半導体ウェハの一部領域が前記薬液面内外に出入りする状態となる処理を含む薬液処理工程と、前記半導体ウェハを回転させながら洗浄及び乾燥を行う洗浄乾燥工程と、を含む。
【0017】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体ウェハは、中心部が保持され、ある傾度に制御されて回転し、薬液処理工程を経る。半導体ウェハは、薬液に浸漬される態勢が制御されている。従って、被加工膜において、ウェハ面内任意の同心円領域で薬液浸漬時間が多い領域と少ない領域を作ることができる。
【0018】
なお、上記本発明に係る半導体装置の製造方法において、好ましくは次のいずれかの特徴を有することによって、被加工膜におけるウェハ面内の同心円領域で所望のエッチング分布を制御することができる。
前記薬液処理工程は、薬液として前記半導体ウェハ上の被加工膜に対するエッチング液を用いるウェットエッチング処理を含み、前記半導体ウェハは半径以下から半径以上の領域へ、または半径以上から半径以下の領域へとエッチング液内に浸漬する領域を移行することを特徴とする。
前記薬液処理工程は、薬液として前記半導体ウェハ上の被加工膜に対するエッチング液を用いるウェットエッチング処理を含み、エッチング液の液面を隆起させることにより、前記半導体ウェハは中央から外周領域へとエッチング液内に浸漬する領域を移行することを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【0019】
図1(a)〜(c)は、それぞれ本発明の第1実施形態に係る半導体製造装置の要部構成を示す概観図である。被加工膜を有する半導体ウェハ10は、その中心部が保持機構11に真空保持される(図1(a))。モータ等、回転駆動部12が配備され、回転駆動部12と保持機構11はシャフト13により結合されている。ウェハ移動機構14は、回転駆動部12、シャフト13及び保持機構11のユニットと共に半導体ウェハ10を上昇−下降方向に動作制御することができる(図1(a))。さらに、ウェハ移動機構14は、半導体ウェハ10を上向き−垂直−下向きの間で傾度制御することができる(図1(b),(c))。
【0020】
図1(b),(c)に示すように、薬液処理槽15は、薬液循環装置18と結合され、稼動中は清浄な薬液が循環するようになっている。薬液16は、例えば上記半導体ウェハ10の被加工膜に対するエッチング液とする。半導体ウェハ10は移動機構14に応じた態勢にされ、回転しながら薬液(エッチング液)に浸漬される。基本的には、半導体ウェハ10の一部領域が薬液16面内外に出入りする状態となる処理を含む。
【0021】
図1(b)に示すように、薬液処理槽15に浸漬される半導体ウェハ10は、ウェハ移動機構14により傾度が制御され、半径以下から半径以上の領域へと薬液(エッチング液)16内に浸漬する領域を移行する。すると、ウェハ外周部付近の方がウェハ中心部付近に比べてエッチング液に接触する時間が長くなる。よって、ウェハ外周部付近はウェハ中心部付近に比べてエッチング量を大きくすることができる。なお、ウェハ移動機構14による半導体ウェハ10の薬液処理槽15への浸漬の制御は、傾度制御だけによる動作、または、制御した傾度を固定した後、上昇−下降方向制御に移行する動作が考えられる。さらに、薬液処理槽15は、薬液循環装置18の作用によって薬液16の液面がレベル制御されるようにしてもよい。薬液処理槽15は、薬液(エッチング液)16の流動を適宜制御するため数種類の拡散制御板17を配備してもよい。
【0022】
図1(c)に示すように、薬液処理槽15に浸漬される半導体ウェハ10は、ウェハ移動機構14により傾度が制御され、始めから半径以上の領域を薬液(エッチング液)16内に浸漬する。すると、ウェハ中心付近が薬液16に連続して浸漬し、ウェハ中心付近の方がウェハ外周部付近に比べてエッチング液に接触する時間が長くなる。よって、ウェハ中心部付近はウェハ外周部付近に比べてエッチング量を大きくすることができる。なお、ウェハ移動機構14による半導体ウェハ10の薬液処理槽15への浸漬の制御は、傾度制御だけによる動作、または、制御した傾度を固定した後、上昇−下降方向制御に移行する動作が考えられる。さらに、薬液処理槽15は、薬液循環装置18の作用によって薬液16の液面がレベル制御されるようにしてもよい。薬液処理槽15は、薬液(エッチング液)16の流動を適宜制御するため数種類の拡散制御板17を配備してもよい。
【0023】
図2は、本発明の第2実施形態に係る半導体製造装置の要部構成を示す概観図である。第1実施形態の変形例であり、第1実施形態と同様の箇所には同一の符号を付す。第1実施形態と同様に、半導体ウェハ10は、その中心部が保持機構11に真空保持される。ウェハ移動機構14は、回転駆動部12、シャフト13及び保持機構11のユニットと共に半導体ウェハ10を上昇−下降方向に動作制御することができる(図1(a))。さらに、ウェハ移動機構14は、半導体ウェハ10を上向き−垂直−下向きの間で傾度制御することができる。ここでは図示のように、半導体ウェハ10を下向きに制御し、上昇−下降方向で動作制御する。薬液処理槽15では、薬液16の液面が一部隆起するようにレベル制御される。これにより、半導体ウェハ10の中心部付近を隆起した薬液16に接触させる。
【0024】
図2に示すように、薬液処理槽15内には所定の拡散制御板171が設けられる。拡散制御板171及び薬液循環装置18の作用を伴い、薬液16の液面レベルが半導体ウェハ10の中央付近に対向して隆起するよう制御される。ウェハ移動機構14は、半導体ウェハ10を下向きにし、降下してウェハ中心部付近を薬液(エッチング液)16に浸漬させる。その後、さらに降下してウェハ全域を薬液(エッチング液)16に浸漬させる。これにより、ウェハ中心部付近の方がウェハ外周部付近に比べてエッチング液に接触する時間が長くなる。よって、ウェハ中心部付近はウェハ外周部付近に比べてエッチング量を大きくすることができる。さらに、薬液処理槽15は、薬液循環装置18の作用によって薬液16の液面がレベル制御されるようにしてもよい。
【0025】
上記それぞれ実施形態の構成によれば、半導体ウェハ10は、ウェハ移動機構14によって、薬液16に浸漬される態勢が制御される。これにより、半導体ウェハの被加工膜において、ウェハ面内任意の同心円領域で薬液浸漬時間が多い領域と少ない領域を作ることができる。薬液16がエッチング液であれば、ウェハ面内任意の同心円領域でエッチング量をコントロールできる。また、薬液処理槽15は薬液循環装置18により薬液16の循環使用が可能である。また、薬液処理槽15に拡散制御板171を配備することにより、薬液16の液面レベルの制御により自由度が与えられる。
【0026】
図3は、本発明の第3実施形態に係る半導体製造装置の要部を示すブロック構成図である。第1実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。
ストック機構21は、ウェハカセット22が載置されたカセットエレベータ23を配備している。ウェハカセット22には複数の半導体ウェハ10が収容可能である。ここではウェハカセット22が1つしか示されていないが、複数配備されていてもよい。例えばロード側、アンロード側の2カセットが配備されていることも考えられる。
【0027】
ウェハ搬送機構25は、搬送ロボット26を配し、ウェハカセット22から一つの半導体ウェハ10を保持機構11へ搬送する。保持機構11は、搬送ロボット26により、半導体ウェハ10を中心部で真空保持する。第1処理部31は、このように半導体ウェハ10が受け渡しされ、保持機構11がイニシャル状態に置かれるセクションである。第1処理部31は、半導体ウェハ10に対する洗浄乾燥系が配備されている処理部でもある。例えば純水洗浄用ノズル271,272は、半導体ウェハ10上方及び下方に配備され、回転する半導体ウェハ10表裏に純水を供給し洗浄する。また、図示しないがドライエアーが供給される構成が付加されていてもよい。シャッター機構28は、隣り合う第1処理部31とウェハ搬送機構25の間を開放、遮断制御する。
【0028】
一方、メカニカル部34は、モータ等、回転駆動部12、さらにウェハ移動機構14が配備されている。シャフト13は、スリット35を介してメカニカル部34外に導出され回転駆動部12と保持機構11とを結合している。カバー37は、スリット35からメカニカル部34内に薬液が浸入しないように設けられる。カバー37はシャフト13の貫通孔37Hを有したフレキシブルなフィルム状の移動防壁部材である。サポートローラ36は、メカニカル部34の外装341周辺に設けられ、カバー37の動きをサポートする。ウェハ移動機構14は、外部情報に応じて回転駆動部12、シャフト13及び保持機構11のユニットと共に半導体ウェハ10を上昇−下降方向制御、及び、上向き−垂直−下向きの間で傾度制御することができる。
【0029】
第2処理部32は、薬液処理槽15が配備され、ウェハ移動機構14に応じた態勢の半導体ウェハ10が回転しながら薬液16に浸漬されるセクションである。薬液処理槽15は、薬液循環装置18と結合され、稼動中は清浄な薬液が循環するようになっている。薬液処理槽15内には所定の拡散制御板17(171や多種類のものを含む)が配備されている。開閉蓋部材19は、薬液処理槽15上の蓋であり、半導体ウェハ10が浸漬処理しない間に蓋がされる。開閉蓋部材19は、例えば二重蓋(191,192)で構成される。蓋191は、半導体ウェハ10とそれに伴う保持機構11やシャフト13の一部が浸漬される領域近傍を除く全域を蓋する。蓋192は上記浸漬領域の開閉蓋で、半導体ウェハ10が浸漬処理する際に開けられる。また、開閉機構29は、第1処理部31と第2処理部32の間を開放、遮断制御する。半導体ウェハ10はウェハ移動機構14により、保持機構11と共にシャフト13を介して第1処理部31と第2処理部32の間を移動する。
【0030】
なお、図示しないが、空調系もそれぞれ上記各室内で整えられている。また、メカニカル部34に関するスリット35やカバー37は、必ずしも必須ではない。メカニカル部34自体が耐薬液性の部材で覆われたコンパクトな構成で、カバー37だけ、あるいはスリット35だけあればよい構成も考えられる。あるいはスリット35もカバー37も必要のない構成を考えてもよい。
【0031】
図4は、図3の一部の構成を説明するための拡大図である。図3及び図4を参照しながら説明する。スリット35はシャフト13の移動経路を確保するためにメカニカル部34の外装341に設けられている。上述のように、カバー37は、メカニカル部34の外装341周辺に設けられ、シャフト13の貫通孔37Hを有する。カバー37はフッ素系樹脂部材(ポリテトラフルオロエチレン製等)等、耐薬液性能の円筒状フィルム部材が横向きに配置されシャフト13の移動に対応しつつメカニカル部34内への薬液汚染を防止する。従って、カバー37は、仕切りを兼ねたドレーンボックス342に設けられたスロット343を潜り連続している。カバー37の貫通孔37H縁部は、シャフト13に接触するため、他の部分より強化されていることが好ましい。しかし、シャフト13は貫通孔37H縁部との接触部においては外観的に回転は見えず、回転は内部軸(図示せず)でなされる。シャフト13は貫通孔37H縁部より半導体ウェハ側の、薬液に漬からない部分で外観的な回転部分との境(131)がある。
【0032】
サポートローラ36は、メカニカル部34外装341周辺に設けられ、カバー37の動きをサポートする。カバー37はシャフト13の動作範囲以上の余裕が持てるよう大きく構成されている。従って、カバー37とサポートローラ36それぞれは、接触している状態もあれば、非接触の状態もある。また、シャフト13のスリット35からの導出近辺を貫通孔37Hの径より大きくすれば、貫通孔37Hへの薬液、洗浄液浸入防止に寄与する(132)。少なくとも、メカニカル部34内部のユニット構造、メカニカル部34外装やサポートローラ36、シャフト13、及び保持機構11は耐薬液性能に富むフッ素系樹脂部材等で覆われる。図3の第2処理部32内部や開閉機構29もフッ素系樹脂等で構成される。
【0033】
本発明の第4実施形態に係る半導体装置の製造方法として、上記図3の実施形態を用いた半導体ウェハのエッチング処理について説明する。
ストック機構21のウェハカセット22から搬送ロボット26によって取り出された半導体ウェハ10は、第1処理部31へ搬送される。このとき、シャッター機構28は開放され、半導体ウェハ10は保持機構11にてその中心部が真空保持される。シャッター機構28が閉じ、ウェハ10の移動が始まる。メカニカル部34におけるウェハ移動機構14は、予め外部より制御データを取得しており、そのデータに従って半導体ウェハ10の移動を制御する。開閉機構29、開閉蓋部材19の蓋192が開放され第2処理部32への経路が確保される。まず、上向きだった半導体ウェハ10は、矢印A1に示す弧を描くように上向き−垂直−下向きへと進み、下向きの適当な傾度で制御される。開閉機構29が閉じた後、前記第1実施形態で説明したように、図1(b)または図1(c)のごとく、傾度制御された態勢の半導体ウェハ10が回転しながら薬液(エッチング液)16に浸漬する。すなわち、半導体ウェハ10の一部領域が薬液面内外に出入りする状態となるエッチング処理を含む。
【0034】
例えば層間の絶縁膜をCVD(化学気相成長)成膜し、エッチバックする際、本発明を適用する。使用されたCVD成膜装置の成膜時点ですでにウェハ面内で成膜厚さが偏向している場合がある。これは、成膜される際の下地の状態や成膜装置固有の成膜偏倚などに起因する。このような被加工膜の成膜分布は同心円状に偏向していることが少なくない。成膜厚さ分布の情報をウェハ移動機構14の動作制御に反映させ、図1(b)または図1(c)のようにウェハ面内でエッチング時間を異ならせ、エッチング分布コントロールを実現する。また、図2に示すような技術を用いてウェハ面内でエッチング時間を異ならせ、エッチング分布コントロールを実現するようにしてもよい。
【0035】
次に、ウェハ移動機構14は、半導体ウェハ10を第1処理部31へと戻す。すなわち、下向きだった半導体ウェハ10は、第2処理部32で薬液面から僅かに離れ、薬液が十分に振り切られるよう回転する。その後、開閉機構29が開放され矢印A1に示す弧を描くように下向き−垂直−上向きへと進み、図のごとく再び上向きで制御される。開閉機構29が閉じ、第1処理部31内において洗浄工程が実施される。純水洗浄用ノズル271,272は、回転する半導体ウェハ10表裏に純水を供給し洗浄する。その際、保持機構11、シャフト13及びカバー37表面も洗浄される。図示しないが排水も第1処理部31内で行われる。例えばドレーンボックス342も排水に寄与する。その後、純水供給が停止し、半導体ウェハ10の回転速度を上げて乾燥工程に移行する。このとき、ドライエアーが供給されるようにしてもよい。
【0036】
半導体ウェハ10の乾燥工程終了後、シャッター機構28が開放される。ウェハ搬送機構25の動作制御により、第1処理部31における上記処理済みの半導体ウェハ10が取り出され、ストック機構21へ収容される。また、ストック機構21から次の新たな半導体ウェハ10が搬送され、第1処理部31の保持機構11にセットされる。
【0037】
上記実施形態及び方法によれば、半導体ウェハ10は中心部が保持され、ある傾度、あるいは下向きに制御されて回転し、薬液処理工程を経る。半導体ウェハ10は、薬液16に浸漬される態勢が制御されている。従って、被加工膜において、ウェハ面内任意の同心円領域で薬液浸漬時間が多い領域と少ない領域を作ることができる。上記薬液16がエッチング液でエッチング処理を施す場合、被加工膜におけるウェハ面内所望の同心円領域でエッチング分布を制御することができる。
【0038】
また、ウェハ移動機構14は、回転駆動部12と共にメカニカル部34に構成される。半導体ウェハ10は保持機構11と共にシャフト13を介してメカニカル部34から導出されている。メカニカル部34周辺に第1処理部31、第2処理部32とコンパクトに配備できる。半導体ウェハ10は、イニシャルの第1処理部31からウェハ移動機構14により第2処理部32へ移動してウェハ面内の同心円領域で浸漬時間の制御可能な薬液処理(エッチング処理)がなされる。薬液処理槽15は薬液循環装置18により薬液16の循環使用が可能である。また、第1処理部31へ戻って洗浄乾燥処理がなされる。ウェハ移動機構14とシャフト13によって洗浄乾燥系を設ける場所もコンパクトでより自由度が与えられる。
【0039】
図5は、図4の変形例を示す拡大図である。メカニカル部34外装周辺に設けられるサポートローラ36及びカバー37は同様の構成でよい。この例では液受け盤133をシャフト13の周囲に設けている。液受け盤133はシャフト13の外観的回転軸と一体化している。液受け盤133は、カバー37の貫通孔37Hの径より十分大きく、回転するシャフト13への薬液や洗浄液を振り切る。これにより、シャフト13の貫通孔37Hへの薬液、洗浄液浸入防止に寄与する。
【0040】
図6は、本発明の第5実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す構成図である。前記第3実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明する。
この実施形態は、第3実施形態と比べて洗浄及び乾燥の処理系を別々の処理部に分けた構成となっている。その他の構成は第3実施形態と同様であるため、異なる箇所のみ説明する。
【0041】
保持機構11は、搬送ロボット26により、半導体ウェハ10を中心部で真空保持する。第1処理部31は、半導体ウェハ10が受け渡しされ、保持機構11がイニシャル状態に置かれるセクションである。ここでは第1処理部31は、半導体ウェハ10に対する乾燥処理部として利用される。図示しないがドライエアーが供給される構成が付加されていてもよい。
【0042】
薬液処理する第2処理部32と上記第1処理部31の間に、洗浄処理系を配備した第3処理部33が配備されている。第3処理部33は、ウェハ移動機構14に応じた態勢、略垂直にされた半導体ウェハ10が回転しながら洗浄されるセクションである。シャフト13の領域が空いたシャッター機構38は、上下からシャフト13の外観的に回転しない領域を挟み、半導体ウェハ10を密閉する。純水洗浄用ノズル471,472は、回転する半導体ウェハ10表裏に純水を供給し洗浄する。図示しないが排水も第3処理部33内で行われる。第3処理部33表面はすべて耐薬液性能に富むフッ素系樹脂部材等で覆われている。
【0043】
一方、メカニカル部34は、モータ等、回転駆動部12、さらにウェハ移動機構44が配備されている。このメカニカル部34は、表面はすべて耐薬液性能に富むフッ素系樹脂部材等で覆われている。シャフト13はメカニカル部34外周側に導出され回転駆動部12と保持機構11とを結合している。ウェハ移動機構44は、外部情報に応じて回転駆動部12、シャフト13及び保持機構11のユニットと共に半導体ウェハ10を上昇−下降方向制御、及び、上向き−垂直−下向きの間で傾度制御することができる。このように、メカニカル部34は、外装341やスリット35、カバー37等を配備しなくても耐薬液性能等、信頼性を保つことができる。
【0044】
本発明の第6実施形態に係る半導体装置の製造方法として、上記図6の実施形態を用いた半導体ウェハのエッチング処理について説明する。
ストック機構21のウェハカセット22から搬送ロボット26によって取り出された半導体ウェハ10は、第1処理部31へ搬送される。このとき、シャッター機構28は開放され、半導体ウェハ10は保持機構11にてその中心部が真空保持される。シャッター機構28が閉じ、ウェハ10の移動が始まる。メカニカル部34におけるウェハ移動機構14は、予め外部より制御データを取得しており、そのデータに従って半導体ウェハ10の移動を制御する。第3処理部33におけるシャッター機構38及び開閉蓋部材19の蓋192が開放され第2処理部32への経路が確保される。まず、上向きだった半導体ウェハ10は、矢印A1に示す弧を描くように上向き−垂直−下向きへと進み、下向きの適当な傾度で制御される。この時点で、第3処理部33におけるシャッター機構38は閉じてもよい。その後、前記第1実施形態で説明したように、図1(b)または図1(c)のごとく、傾度制御された態勢の半導体ウェハ10が回転しながら薬液(エッチング液)16に浸漬する。すなわち、半導体ウェハ10の一部領域が薬液面内外に出入りする状態となるエッチング処理を含む。また、図2に示すような技術を用いてウェハ面内でエッチング時間を異ならせ、エッチング分布コントロールを実現するようにしてもよい。
【0045】
次に、ウェハ移動機構44は、半導体ウェハ10を第3処理部33へと移す。すなわち、下向きだった半導体ウェハ10は、第2処理部32で薬液面から僅かに離れ、薬液が十分に振り切られるよう回転する。その後、蓋192が閉じ、シャッター機構38が開放される。半導体ウェハ10は矢印A1に示す弧の一部に沿うように略垂直に立てられた状態に制御され、第3処理部33内へ入る。シャッター機構38が閉じ、第3処理部33内において洗浄工程が実施される。純水洗浄用ノズル471,472は、回転する半導体ウェハ10表裏に純水を供給し洗浄する。図示しないが排水も第3処理部33内で行われる。
【0046】
その後、純水供給が停止し、ウェハ移動機構44は、半導体ウェハ10を第1処理部31へと移す。すなわち、垂直向きだった半導体ウェハ10は、第3処理部33における回転である程度水分が振り切られる。その後、シャッター機構38が開放され矢印A1に示す弧の一部に沿うように上向きの状態に制御される。半導体ウェハ10の回転速度を上げて乾燥工程が実施される。このとき、ドライエアーが供給されるようにしてもよい。乾燥工程時に第3処理部33も開放して室内の乾燥を兼ねてもよい。
【0047】
半導体ウェハ10の乾燥工程終了後、シャッター機構28が開放される。これにより、ウェハ搬送機構25の動作制御により、第1処理部31における上記処理済みの半導体ウェハ10が取り出され、ストック機構21へ収容される。また、ストック機構21から次の新たな半導体ウェハ10が搬送され、第1処理部31の保持機構11にセットされる。
【0048】
上記実施形態及び方法においても前述した第1〜第4各実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、半導体ウェハ10は中心部が保持され、ある傾度、あるいは下向きに制御されて回転し、薬液処理工程を経る。半導体ウェハ10は、薬液がエッチング液でエッチング処理を施す場合、被加工膜におけるウェハ面内所望の同心円領域でエッチング分布を制御することができる。ウェハ移動機構44は、回転駆動部12と共にメカニカル部34を構成する。半導体ウェハ10は保持機構11と共にシャフト13を介してメカニカル部34から導出されている。メカニカル部34周辺に第1処理部31、第2処理部32及び第3処理部33とコンパクトに配備できる。半導体ウェハ10は、イニシャルの第1処理部31からウェハ移動機構44により第2処理部32へ移動してウェハ面内の同心円領域で浸漬時間の制御可能な薬液処理(エッチング処理)がなされる。薬液処理槽15は薬液循環装置18により薬液16の循環使用が可能である。また、ウェハ移動機構44により第3処理部33へ移動して洗浄処理、第1処理部31へ移動して乾燥処理がなされる。
【0049】
なお、ウェハの処理以外のとき、シャッター機構18及び開閉蓋部材19を閉めた状態で、第3処理部33のシャッター機構28を開放する。純水洗浄用ノズル471,472から、より高圧の純水を噴出させれば、処理室内全体の洗浄を兼ねることもできる。
【0050】
以上説明したように本発明によれば、薬液循環系により薬液の循環使用が可能な薬液処理槽とウェハ移動機構を備える。半導体ウェハはウェハ移動機構により薬液に浸漬される態勢が制御される。これにより、半導体ウェハの被加工膜において、ウェハ面内任意の同心円領域で薬液浸漬時間が多い領域と少ない領域を作ることができる。この結果、ウェハ面内でエッチング分布をコントロールすることのできる、コンパクトな半導体製造装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【0051】
また、本発明は、めっき等の成膜においても適用することができる。しかし、めっき液面の上下を繰返し移動する被成膜面では、安定した膜質を得ることは難しい。従って、半導体などの微細加工が必要とされる技術分野においては、適さない一面もある。一方、半導体をウェットエッチングに用いた場合には、成膜の安定などには関係しない。そのため、半導体などの微細加工が必要とされる技術分野においても本発明をウェットエッチングに用いることができる。
【0052】
なお、本発明は、上述した実施形態及び方法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の変更、応用を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】第1実施形態に係る半導体製造装置の要部構成を示す各概観図。
【図2】第2実施形態に係る半導体製造装置の要部構成を示す概観図。
【図3】第3実施形態に係る半導体製造装置の要部を示すと共に、第4実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのブロック構成図。
【図4】図3の一部の構成を説明するための拡大図。
【図5】図4の変形例を示す拡大図。
【図6】第5実施形態に係る半導体製造装置の要部を示すと共に、第6実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明するためのブロック構成図。
【符号の説明】
【0054】
10…半導体ウェハ、11…保持機構、12…回転駆動部、13,131,132…シャフト、133…液受け盤、14,44…ウェハ移動機構、15…薬液処理槽、16…薬液、17,171…拡散制御板、18…薬液循環装置、19…開閉蓋部材、191,192…蓋、21…ストック機構、22…ウェハカセット、23…カセットエレベータ、25…ウェハ搬送機構、26…搬送ロボット、271,272…純水洗浄用ノズル、28,38…シャッター機構、29,30…開閉機構、31…第1処理部、32…第2処理部、33…第3処理部、34…メカニカル部、35…スリット、36…サポートローラ、37…カバー、37H…貫通孔。




 

 


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