JPH10242103A

JPH10242103A - ウェハ処理装置

Info

Publication number: JPH10242103A
Application number: JP9038080A
Authority: JP
Inventors: Fumio Uehara; 二三男上原; Kenichi Harada; 賢一原田; Kiyobumi Sakaguchi; 清文坂口; Kazutaka Yanagida; 一隆柳田
Original assignee: Canon Inc; Maruwa Seisakusho KK
Current assignee: Canon Inc; Maruwa Seisakusho KK
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JP3831878B2

Abstract

(57)【要約】【課題】パーティクルによるウェハの汚染を防止すると
共にウェハに施す処理を均一化する。【解決手段】ウェハ処理槽１０の下方には、超音波層３
０が設けられており、この超音波層３０からウェハ処理
槽１０に超音波を誘導しながらウェハ４０を処理する。
また、ウェハ４０の処理は、ウェハ４０をウェハ処理槽
１０に完全に浸漬した状態で、ウェハ回転ロッド５３に
よりウェハ４０を回転させながら行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ処理装置に
係り、特に、ウェハを処理液中に浸漬して処理するウェ
ハ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウェハ処理の代表例として洗浄処理が挙
げられる。ウェハの洗浄処理における１つの課題はその
高速化にある。特開平８−２９３４７８号において、ウ
ェハを回転させると共に超音波を供給することにより洗
浄効率を高めたウェハ洗浄方法及び該方法を実施するた
めの装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−２９３４７
８号に開示されたウェハ洗浄方法は、ウェハの洗浄は洗
浄液と気体との界面において最も効率的になされるとの
認識に基づくものである。したがって、このウェハ洗浄
方法は、洗浄液と気体との界面においてウェハにパーテ
ィクルが吸着するという不可避な問題点を有する。

【０００４】また、特開平８−２９３４７８号に開示さ
れたウェハ洗浄装置は、ウェハを回転させるためのカム
機構がウェハの直下に備えられているために、ウェハに
対する回転力の伝達が効率的になされないとい問題があ
った。また、このウェハ洗浄装置においては、前記カム
機構がウェハの下方を完全に遮るように配置されている
ために超音波の伝達が阻害され、その結果、ウェハの中
央部と周辺部との間で超音波の強度差が生じ、ウェハに
対する処理が不均一になる。この不均一性はウェハの回
転によっては除去し得ない。

【０００５】本発明は、洗浄処理、エッチング処理を含
む様々なウェハ処理に関し、パーティクルによるウェハ
の汚染の問題を解決することを目的とする。

【０００６】また、本発明は、ウェハに施す処理を均一
化することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るウェハ処理
装置は、ウェハを処理液に浸漬して処理するウェハ処理
装置であって、ウェハを処理液中に完全に浸漬し得る深
さを有する処理槽と、ウェハホルダにより保持された１
または複数のウェハを、該１または複数のウェハの重心
の直下から外れた軸を中心として回転するウェハ回転部
材により回転させるウェハ回転手段と、前記処理槽に超
音波を誘導する超音波誘導手段と、を備えることを特徴
とする。

【０００８】前記ウェハ処理装置は、ウェハに回転力を
伝達するための部材として、ウェハホルダにより保持さ
れる１または複数のウェハの下方に、前記ウェハ回転部
材のみが配されていることが好ましい。

【０００９】前記ウェハ処理装置において、前記ウェハ
回転部材は、前記軸と略平行な少なくとも１本の棒状部
材を含み、各棒状部材は、前記軸を中心として回転する
ことが好ましい。

【００１０】前記ウェハ処理装置において、前記の各棒
状部材の径は、該棒状部材が前記軸を中心として回転す
ることにより仮想的に形成される円筒の径よりも十分に
小さいことが好ましい。

【００１１】前記ウェハ処理装置において、前記の各棒
状部材は、ウェハの外周部と係合する溝を有することが
好ましい。

【００１２】前記ウェハ処理装置において、前記の各棒
状部材を前記軸の方向に切断した断面は、略正弦波状の
形状を有することが好ましい。

【００１３】前記ウェハ処理装置において、前記の各棒
状部材を前記軸の方向に切断した断面は、略全波整流波
状の形状を有することが好ましい。

【００１４】前記ウェハ処理装置において、前記ウェハ
回転手段は、前記処理槽の外部に配された駆動力発生手
段と、前記駆動力発生手段が発生した駆動力を前記ウェ
ハ回転部材に伝達して前記ウェハ回転部材を回転させる
ための駆動力伝達手段をさらに有することが好ましい。

【００１５】前記ウェハ処理装置は、処理すべきウェハ
側と前記駆動力伝達手段側とに前記処理槽を分離する分
離部材をさらに備えることが好ましい。

【００１６】前記ウェハ処理装置において、前記駆動力
伝達手段は、前記駆動力発生手段が発生した駆動力をク
ランク機構により伝達することが好ましい。

【００１７】前記ウェハ処理装置において、前記処理槽
は、オーバーフロー層を含む循環機構を有することが好
ましい。

【００１８】前記ウェハ処理装置において、前記循環機
構は、パーティクルによるウェハの汚染を軽減するため
の汚染軽減手段を有することが好ましい。

【００１９】前記ウェハ処理装置において、前記汚染軽
減手段は、フィルタを含むことが好ましい。

【００２０】前記ウェハ処理装置において、前記汚染軽
減手段は、前記処理槽内における処理液の流れを調整す
る手段を含むことが好ましい。

【００２１】前記ウェハ処理装置において、前記超音波
誘導手段は、超音波槽と、超音波源とを有し、前記処理
槽は、前記超音波槽に入れられた超音波伝達媒体を介し
て超音波を伝達されることが好ましい。

【００２２】前記ウェハ処理装置は、前記超音波源と処
理すべきウェハとの相対的な位置関係を変動させるため
の駆動手段をさらに備えることが好ましい。

【００２３】前記ウェハ処理装置において、前記駆動手
段は、前記超音波源を前記超音波槽内で移動させること
が好ましい。

【００２４】前記ウェハ処理装置は、前記処理槽及び前
記ウェハ回転手段の構成部材のうち少なくとも処理液と
接触する部分は、石英またはプラスチックで構成されて
いることが好ましい。

【００２５】前記ウェハ処理装置は、前記処理槽及び前
記ウェハ回転手段の構成部材のうち少なくとも処理液と
接触する部分は、弗素樹脂、塩化ビニール、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート（Ｐ
ＢＴ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）
のいずれかで構成されていることが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態を説明する。

【００２７】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態に係るウェハ処理装置の概略構成を示す
斜視図である。また、図２は、図１に示すウェハ処理装
置の断面図である。

【００２８】この実施の形態に係るウェハ処理装置１０
０のうち処理液が接触し得る部分は、用途に応じて、石
英、プラスチック等で構成することが好ましい。プラス
チックとしては、例えば、弗素樹脂、塩化ビニール、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレ
ート（ＰＢＴ）またはポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ）等が好適である。このうち弗素樹脂としては、
例えば、ＰＶＤＦ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等が好適である。

【００２９】このウェハ処理装置１００は、ウェハ処理
槽１０と、オーバーフロー槽２０と、超音波槽３０と、
ウェハ４０を回転させるためのウェハ回転機構（５２〜
５９）とを有する。

【００３０】ウェハを処理する際には、ウェハ処理槽１
０に処理液（例えば、エッチング液、洗浄液等）を満た
す。ウェハ処理槽１０の上部の周囲には、ウェハ処理槽
１０から溢れた処理液を一旦貯留するためのオーバーフ
ロー槽２０が設けられている。オーバーフロー槽２０に
一旦貯留された処理液は、オーバーフロー槽２０の底部
から循環器２１に向けて排出パイプ２１ａを通して排出
される。循環器２１は、排出された処理液をフィルタリ
ングしてパーティクルを除去し、供給パイプ２１ｂを介
してウェハ処理槽１０の底部に送り出す。したがって、
ウェハ処理槽１０内のパーティクルが効率的に除去され
る。

【００３１】ウェハ処理槽１０の深さは、ウェハ４０が
完全に埋没する深さにする必要がある。これにより処理
液と大気との界面においてパーティクルがウェハ４０に
吸着することを防止することができ、また、ウェハ４０
をより均一に処理することができる。

【００３２】ウェハを処理液中に完全に浸漬して処理し
た場合は、処理液中においてウェハにパーティクルが付
着したとしても、そのパーティクルが処理液中に戻るこ
とが容易である。しかしながら、ウェハの一部のみを処
理液中に浸漬する場合は、処理液と大気との界面で付着
したパーティクルはウェハから離れにくく、ウェハに付
着したまま大気中に晒されることになる。このようにし
て付着したパーティクルは、その付着部分が再び処理液
中に浸漬されてもウェハから離れにくい。特に、ウェハ
の表面が疎水性を有する場合（例えば、シリコン酸化膜
が形成されていないシリコンウェハ等）は、ウェハの表
面が乾燥状態に晒されるために、パーティクルがウェハ
の表面に完全に吸着し、その除去が一層困難になる。

【００３３】ウェハ処理槽１０の下部には、超音波槽３
０が配置されている。超音波槽３０の内部には、調整機
構３２により超音波源３１が支持されている。この調整
機構３２には、超音波源３１とウェハ処理槽１０（ウェ
ハ４０）との相対的な位置関係を調整するための機構と
して、超音波源３１の上下方向の位置を調整するための
機構と、水平方向の位置を調整する機構とを有し、この
機構により、ウェハ処理槽１０、より詳しくはウェハ４
０に供給される超音波を最適化することができる。超音
波源３１は、発生する超音波の周波数や強度を調整する
機能を備えることが好ましく、これにより超音波の供給
をさらに最適化することができる。

【００３４】このように、ウェハ４０に対する超音波の
供給を最適化するための機構を備えることにより、多様
な種類のウェハに個別に対応可能になる。さらに、ウェ
ハ４０を処理しながら、調整機構３２により超音波源３
１の位置を揺動させることにより、ウェハ４０に施す処
理を均一化することができる。また、ウェハ４０を処理
しながら超音波の周波数を変動させることよっても、ウ
ェハ４０に施す処理を均一化することができる。

【００３５】超音波槽３０には、超音波伝達媒体（例え
ば、水）が満たされており、この超音波伝達媒体により
ウェハ処理槽１０に超音波が伝達される。

【００３６】ウェハ４０は、ウェハホルダ４１によって
ウェハ処理槽１０の底面に対して略垂直に保持される。
ウェハホルダ４１は、ウェハ処理槽１０に対して着脱可
能である。ウェハホルダ４１としては、一般的に使用さ
れているキャリアカセットが好適である。ウェハホルダ
４１は、ウェハ処理槽１０の底面に固定された位置合わ
せ部材４２により所定位置にセットされる。

【００３７】ウェハ４０の下方には、ウェハ４０を上下
動させながら回転させるためのウェハ回転部材５０が配
置されている。図３は、ウェハ回転部材５０の構成例を
示す斜視図である。

【００３８】ウェハ回転部材５０は、略平行に配された
２本のウェハ回転ロッド５３を連結ロッド５４により連
結し、連結ロッド５４の略中心位置に回転軸５２が連結
されている。ウェハ回転部材５０は、この回転軸５２を
軸支持部材１１により回動可能に支持されている。な
お、回転軸５２の反対側にも回転軸を設けても良い。

【００３９】このように、ウェハ回転ロッド５３が回転
して仮想的に形成される円筒の径よりもウェハ回転ロッ
ド５３の径を十分に小さくすることによって、ウェハ４
０に対する回転トルクの伝達を効率化すると共に超音波
の伝達を効率化することができる。通常、ウェハ処理槽
１０の底面と液面との間には定在波、すなわち、超音波
の強度が強い部分と弱い部分とが形成されるが、このウ
ェハ処理装置１００は、ウェハ回転部材５０の回転によ
りウェハ４０を上下動させながら回転させるため、ウェ
ハ４０に施す処理を均一化することができる。

【００４０】このウェハ回転部材５０は、ウェハ処理槽
１０の底面とウェハ４０との間で超音波の伝達を阻害す
る部材を最小化した構造を有するため、ウェハ４０に対
する超音波の伝達を極めて効率化することができる。ま
た、ウェハ回転部材５０は、処理液を攪袢する機能をも
有し、この攪袢によってもウェハ４０に施す処理が均一
化される。

【００４１】ところで、ウェハ回転ロッド５３は、ウェ
ハ４０と接触する際の摩擦力を高めることができる形状
にすることが好ましい。これは、超音波を印加した際に
ウェハ４０とウェハ回転ロッド５３とが滑ることを防止
するためである。

【００４２】図６は、ウェハ回転ロッド５３の他の構成
例を示す断面図である。このウェハ回転ロッド５３に
は、ウェハ４０と係合する多数のＶ型の溝５３ａが鋸状
に設けられている。このように、ウェハ回転ロッド５３
の表面をウェハ４０を挟むような形状にすることによ
り、超音波を印加した際のウェハ４０とウェハ回転ロッ
ド５３との滑りを抑制することができる。

【００４３】図７は、ウェハ回転ロッド５３のさらに他
の構成例を示す断面図である。このウェハ回転ロッド５
３の断面は、正弦波状の形状を有し、ウェハ４０の外周
部と略面接触的に接触すると共にウェハ４０を挟むこと
ができる。したがって、超音波を印加した際のウェハ４
０とウェハ回転ロッド５３との滑りを抑制する効果が高
い。

【００４４】さらに、このウェハ回転ロッド５３は、図
６に示すウェハ回転ロッド５３の如き鋭角的な部分を持
たないため、ウェハ４０との接触時において発生し得る
パーティクルをを低減することができる。この効果は、
例えば、全波整流波状の溝５３ｃを備えることによって
も達成される。

【００４５】図８は、ウェハ回転ロッド５３の断面形状
の例を示す図である。ウェハ回転ロッド５３の断面形状
としては、種々の形状を採用し得る。例えば、図８
（ａ）の如き円形であっても良いし、図８（ｂ）の如き
楕円形であっても良いし、図８（ｃ）の如き形状であっ
ても良い。

【００４６】ウェハ回転部材５０の回転軸５２は、ウェ
ハ４０の重心位置の直下からウェハホルダ４１の側壁方
向（ｘ軸方向）にずれた位置に配置されることが好まし
い。

【００４７】ウェハ回転ロッド５０の回転方向は特に限
定されないが、図２に示すように、ウェハ４０の重心の
直下に近い方のウェハ回転ロッド５３によってウェハ４
０を持ち上げる方向（以下、持ち上げ方向）が好まし
い。この持ち上げ方向にウェハ回転ロッド５０を回転さ
せるとウェハ４０に対して略垂直方向に力が作用するた
め、ウェハ４０とウェハホルダ４１の側壁との間の摩擦
が小さいからである。

【００４８】図４は、ウェハ回転部材５０を持ち上げ方
向に回転させた場合のウェハ４０の運動を示す図であ
る。同図において、Ａは持ち上げ方向、Ｂはウェハ４０
の回転方向を示している。ウェハ４０は、（ａ）に示す
状態より、その重心の直下側のウェハ回転ロッド５３に
より略垂直方向に持ち上げられながらＢ方向に回転す
る。そして、（ｂ）に示す状態を経て、ウェハ回転ロッ
ド５３が１８０度回転することにより（ａ）に示す状態
に戻る。したがって、ウェハ４０は、上下に揺動しなが
ら回転することになる。

【００４９】このウェハ回転部材５０は、２本のウェハ
回転ロッド５３が円筒状をなすように回転するため、オ
リエンテーション・フラットを有するウェハに対しても
適切に回転力を伝達することができる。図５は、オリエ
ンテーション・フラットを有するウェハ４０の運動を示
す図である。

【００５０】なお、ウェハ回転ロッド５３の本数は、ウ
ェハ４０の回転・上下動を効率化しつつ超音波の伝達を
阻害しないようにするためには、上記のように２本とす
ることが好ましい。しかし、ウェハ回転ロッド５３の本
数は１本であっても良く、この場合にもウェハ４０を回
転・上下動させることはできる。また、超音波の伝達の
阻害が許容できる範囲であれば、ウェハ回転ロッド５３
の本数を３本以上（例えば、これらを円筒状に配置す
る）であっても良い。

【００５１】図９は、モータ５９が発生する駆動トルク
をウェハ回転部材５０の回転軸５２に伝達する機構を示
す図である。モータ５９が発生する駆動トルクは、クラ
ンク５８及び連結ロッド５７を介してクランク５５に伝
達される。クランク５５の一端は、回転軸５２と勘合す
るように連結され、他端は軸受５８によって回動可能に
支持されている。回転軸５２は、軸支持部材１１に設け
られた軸受部１１ａによって回動可能に支持されてお
り、クランク５５から駆動トルクを伝達されて回転す
る。

【００５２】ウェハ回転機構は上記の構成に限定され
ず、各ウェハ回転ロッド１１を同一方向に回転させるこ
とができれば十分である。例えば、モータ１９が発生す
る駆動トルクをウェハ回転部材４０に伝達するために、
クランク機構の代わりに傘歯ギアやベルト等を用いても
良い。

【００５３】この実施の形態においては、軸支持部材１
１によって、ウェハ４０側とクランク５５側とを仕切っ
ている。これは、クランク５５と連結ロッド５７との摩
擦、クランク５５と軸受部５８との摩擦によって発生し
得るパーティクルがウェハ４０側に流動することを防止
するためである。

【００５４】パーティクルがウェハ４０側に流動するこ
とをより完全に防止するためには、図１に示すように、
軸支持部材１１をウェハ処理槽１０の上端（若しくはさ
らにその上）まで伸してウェハ処理槽１０を２分するこ
とが好ましい。

【００５５】ただし、軸受部１１ａを介して、クランク
５５側で発生したパーティクルがウェハ４０側に流動す
る可能性や、軸受部１１ａにおいてパーティクルが発生
する可能性はある。

【００５６】そこで、このウェハ処理装置１００は、処
理液をウェハ処理槽１０に供給する供給口２１ｃをウェ
ハ処理槽１０の底部付近に配置して、ウェハ処理槽１０
の底部から上方に向かって処理液が循環するように構成
してある。さらに、このウェハ処理装置１００は、ウェ
ハ４０側に供給口２１ｃを多数配置することにより、ク
ランク５５側の処理液がウェハ４０側に移動しないよう
に、処理液の流動方向を調整している。したがって、ク
ランク５５側で発生し得るパーティクルによるウェハ４
０の汚染の可能性が低減される。

【００５７】なお、このようなパーティクルによるウェ
ハ４０の汚染を防止する手段は他にもある。例えば、各
供給口２１ｃの径を調整することが好適である。

【００５８】［第２の実施の形態］この実施の形態は、
第１の実施の形態に係るウェハ処理装置を適用したウェ
ハ処理方法及び該ウェハ処理方法を工程の一部に含む半
導体基板の製造方法を提供する。

【００５９】図１０は、半導体ウェハの製造方法を示す
工程図である。概略的に説明すると、この製造方法は、
単結晶シリコン基板に多孔質シリコン層を形成し、該多
孔質シリコン層の上に非多孔質層を形成し、その上に好
ましくは絶縁膜を形成した第１の基板と、別途用意した
第２の基板とを、該絶縁膜を挟むようにして張り合わせ
た後に、第１の基板の裏面から単結晶シリコン基板を除
去し、さらに多孔質シリコン層をエッチングして半導体
基板を製造するものである。

【００６０】以下、図１０を参照しながら半導体基板の
具体的な製造方法を説明する。

【００６１】先ず、第１の基板を形成するための単結晶
Ｓｉ基板５０１を用意して、その主表面上に多孔質Ｓｉ
層５０２を形成する（図１０（ａ）参照）。次いで、多
孔質Ｓｉ層５０２の上に少なくとも一層の非多孔質層５
０３を形成する（図１０（ｂ）参照）。非多孔質層５０
３としては、例えば、単結晶Ｓｉ層、多結晶Ｓｉ層、非
晶質Ｓｉ層、金属膜層、化合物半導体層、超伝導体層等
が好適である。また、非多孔質層５０３には、ＭＯＳＦ
ＥＴ等の素子を形成しても良い。

【００６２】非多孔質層５０３の上には、ＳｉＯ₂層５
０４を形成し、これを第１の基板とすることが好ましい
（図１０（ｃ）参照）。このＳｉＯ₂層５０４は、後続
の工程で第１の基板と第２の基板５０５とを貼り合わせ
た際に、その貼り合わせの界面の界面準位を活性層から
離すことができるという意味でも有用である。

【００６３】次いで、ＳｉＯ₂層５０４を挟むようにし
て、第１の基板と第２の基板５０５とを室温で密着させ
る（図１０（ｄ）参照）。その後、陽極接合処理、加圧
処理、あるいは必要に応じて熱処理を施すこと、あるい
はこれらの処理を組合わせることにより、貼り合わせを
強固なものにしても良い。

【００６４】非多孔質層５０３として、単結晶Ｓｉ層を
形成した場合には、該単結晶Ｓｉ層の表面に熱酸化等の
方法によってＳｉＯ₂層５０３を形成した後に第２の基
板５０５と貼り合わせることが好ましい。

【００６５】第２の基板５０５としては、Ｓｉ基板、Ｓ
ｉ基板上にＳｉＯ₂層を形成した基板、石英等の光透過
性の基板、サファイヤ等が好適である。しかし、第２の
基板５０５は、貼り合わせに供される面が十分に平坦で
あれば十分であり、他の種類の基板であっても良い。

【００６６】なお、図１０（ｄ）は、ＳｉＯ₂層５０４
を介して第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた状態
を示しているが、このＳｉＯ₂層５０４は、非多孔質層
５０３または第２の基板がＳｉでない場合には設けなく
ても良い。

【００６７】また、貼り合わせの際には、第１の基板と
第２の基板との間に絶縁性の薄板を挟んでも良い。

【００６８】次いで、多孔質Ｓｉ層５０３を境にして、
第１の基板を第２の基板より除去する（図１０（ｅ）参
照）。除去の方法としては、研削、研磨或いはエッチン
グ等による第１の方法（第１の基板を廃棄）と、多孔質
層５０３を境にして第１の基板と第２の基板とを分離す
る第２の方法とがある。第２の方法の場合、分離された
第１の基板に残留した多孔質Ｓｉを除去し、必要に応じ
てその表面を平坦化することにより再利用することがで
きる。

【００６９】次いで、多孔質Ｓｉ層５０２を選択的にエ
ッチングして除去する（図１０（ｆ）参照）。このエッ
チングには、ウェハ処理装置１０が好適である。このウ
ェハ処理装置は、ウェハ（この場合、図１０（ｅ）に示
すウェハ）をエッチング液に完全に浸漬して運動（例え
ば、回転運動、上下運動等）させながら、超音波を供給
するため、パーティクルによるウェハの汚染が少なく、
エッチング処理が均一化される。さらに、このウェハ処
理装置に拠れば、多孔質層のエッチング時間が短くな
り、非多孔質層５０３と多孔質層５０４とのエッチング
選択比が高くなる。エッチング時間が短くなるのは、超
音波によりエッチングが促進されるからであり、エッチ
ング選択比が高くなるのは、超音波によるエッチングの
促進は、非多孔質層５０３よりも多孔質層５０４に対し
て顕著に起こるからであると考えられる。

【００７０】非多孔質層５０３が単結晶Ｓｉである場合
は、Ｓｉの通常のエッチング液の他、以下のエッチング
液が好適である。

【００７１】（ａ）弗酸（ｂ）弗酸にアルコールおよび過酸化水素水の少なくと
も一方を添加した混合液（ｃ）バッファード弗酸（ｄ）バッファード弗酸にアルコールおよび過酸化水素
水の少なくとも一方を添加した混合液（ｅ）弗酸・硝酸・酢酸の混合液これらのエッチング液により、多孔質層５０２を選択的
にエッチングし、その下層である非多孔質層５０３（単
結晶Ｓｉ）を残すことができる。このようなエッチング
液による選択的なエッチングが容易なのは、多孔質Ｓｉ
は、膨大な表面積を有するため、非多孔質Ｓｉ層に対し
てエッチングの進行が極めて速いためである。

【００７２】図１０（ｅ）は、上記の製造方法により得
られる半導体基板を模式的に示している。この製造方法
に拠れば、第２の基板５０５の表面の全域に亘って、非
多孔質層５０３（例えば、単結晶Ｓｉ層）が平坦かつ均
一に形成される。

【００７３】例えば、第２の基板５０５として絶縁性の
基板を採用すると、上記製造方法によって得られる半導
体基板は、絶縁された電子素子の形成に極めて有用であ
る。

【００７４】次に、ウェハ処理装置１００によるウェハ
処理及び該ウェハ処理を工程の一部に含む半導体ウェハ
の製造方法に関する実施例を説明する。

【００７５】［実施例１］この実施例は洗浄処理に関す
る。

【００７６】超純水が満たされたウェハ処理槽１０内に
ウェハをセットし、ウェハを回転させながら、約１ＭＨ
ｚの超音波を印加してウェハを洗浄した。この洗浄によ
りウェハ表面のパーティクルの９０％以上が除去され、
また、パーティクルの除去はウェハ表面において均一に
なされた。

【００７７】［実施例２］この実施例は、アンモニア、
過酸化水素水、純水の混合液による洗浄処理に関する。
この混合液による洗浄はシリコンウェハの表面のパーテ
ィクルを除去するために好適である。

【００７８】約８０℃のアンモニア、過酸化水素水、純
水の混合液が満たされたウェハ処理槽１０内にシリコン
ウェハをセットし、該ウェハを回転させながら、約１Ｍ
Ｈｚの超音波を印加して、該ウェハを洗浄した。この洗
浄によりウェハ表面のパーティクルの９５％以上が除去
され、また、パーティクルの除去はウェハ表面において
均一になされた。

【００７９】［実施例３］この実施例は、シリコン層の
エッチングに関する。

【００８０】弗酸、硝酸、酢酸を１：２００：２００の
割合で混合した混合液が満たされたウェハ処理槽１０内
にシリコンウェハをセットし、該ウェハを回転させなが
ら、約０．５ＭＨｚの超音波を印加して、該ウェハの表
面を３０秒間エッチングした。この結果、シリコンウェ
ハが均一に約１．０μｍエッチングされた。この時のエ
ッチング速度の均一性は、ウェハの面内及びウェハ間で
±５％以下であった。

【００８１】［実施例４］この実施例は、ＳｉＯ₂層の
エッチング処理に関する。ＳｉＯ₂層のエッチングには
弗酸が好適である。

【００８２】１．２％の弗酸が満たされたウェハ処理槽
１０内に、ＳｉＯ₂層が形成されたウェハをセットし、
該ウェハを回転させながら、約０．５ＭＨｚの超音波を
印加して、ＳｉＯ₂層を３０秒間エッチングした。この
結果、ＳiＯ₂層が均一に約４ｎｍエッチングされた。こ
の時のエッチング速度の均一性は、ウェハの面内及びウ
ェハ間で±３％以下であった。

【００８３】［実施例５］この実施例は、Ｓｉ₃Ｎ₄層の
エッチング処理に関する。Ｓｉ₃Ｎ₄層のエッチングには
熱濃燐酸が好適である。

【００８４】熱濃燐酸が満たされたウェハ処理槽１０内
に、Ｓｉ₃Ｎ₄層が形成されたウェハをセットし、該ウェ
ハを回転させながら、約０．５ＭＨｚの超音波を印加し
て、Ｓｉ₃Ｎ₄層をエッチングした。この結果、Ｓｉ₃Ｎ₄
層が均一に約１００ｎｍエッチングされた。この時のエ
ッチング速度の均一性は、ウェハの面内及びウェハ間で
±３％以下であった。

【００８５】［実施例６］この実施例は、多孔質シリコ
ン層のエッチングに関する。多孔質シリコン層のエッチ
ングには、弗酸、過酸化水素水、純水の混合液が好適で
ある。

【００８６】弗酸、過酸化水素水、純水の混合液が満た
されたウェハ処理槽１０内に、多孔質シリコン層を有す
るウェハをセットし、該ウェハを回転させながら、約
０．２５ＭＨｚの超音波を印加して、多孔質シリコン層
をエッチングした。この結果、多孔質シリコン層が均一
に５μｍエッチングされた。この時のエッチング速度の
均一性は、ウェハの面内及びウェハ間で±３％以下であ
った。

【００８７】なお、K.Sakaguchi et al.,Jpn.Appl.Phy
s.Vol.34,part1,No.2B,842-847(1995)において、多孔質
シリコンのエッチングのメカニズムが開示されている。
この文献によると、多孔質シリコンは、エッチング液が
毛細管現象によって多孔質シリコンの微細孔に染み込ん
で該微細孔の孔壁をエッチングすることによりエッチン
グされる。孔壁が薄くなると、該孔壁は自立できなくな
り、最終的には多孔質層が全面的に崩壊しエッチングが
終了する。

【００８８】［実施例７］この実施例は、ＳＯＩウェハ
の製造方法に関する。図１０は、本実施例に係るＳＯＩ
ウェハの製造方法を示す工程図である。

【００８９】先ず、第１の基板を形成するための単結晶
Ｓｉ基板５０１をＨＦ溶液中において陽極化成して、多
孔質Ｓｉ層５０２を形成した（図１０（ａ）参照）。こ
の陽極化成条件は、以下の通りである。

【００９０】電流密度：７（ｍＡ／ｃｍ²）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：１時間：１１（ｍｉｎ）多孔質Ｓiの厚み：１２（μｍ）次いで、この基板を酸素雰囲気中において４００℃で１
時間酸化させた。この酸化により多孔質Ｓｉ層５０２の
孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。

【００９１】次いで、多孔質Ｓｉ層５０２上にＣＶＤ(C
hemical Vapor Deposition)法により０．３０μｍの単
結晶Ｓｉ層５０３をエピタキシャル成長させた（図１０
（ｂ）参照）。このエピタキシャル成長条件は、以下の
通りである。

【００９２】ソースガス：ＳiＨ₂Ｃl₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０（ｌ／ｍｉｎ）ガス圧力：８０（Ｔｏｒｒ）温度：９５０（℃）成長速度：０．３（μｍ／ｍｉｎ）次いで、単結晶Ｓｉ層（エピタキシャル層）５０３上に
熱酸化により２００ｎｍのＳiＯ₂層５０４を形成した
（図１０（ｃ）参照）。

【００９３】次いで、このようにして形成した図１０
（ｃ）に示す第１の基板と、第２の基板であるＳｉ基板
５０５とを、ＳｉＯ₂層５０４を挟むようにして貼り合
わせた（図１０（ｄ）参照）。

【００９４】次いで、第１の基板より単結晶Ｓｉ基板５
０１を除去して、多孔質Ｓｉ層５０２を表出させた（図
１０（ｅ）参照）。

【００９５】次いで、弗酸、過酸化水素水、純水の混合
液が満たされたウェハ処理層１０内に、図１０（ｅ）に
示すウェハをセットし、このウェハを回転させながら、
約０．２５ＭＨｚの超音波を印加し、多孔質Ｓｉ層５０
２をエッチングした（図１０（ｆ）参照）。この際、多
孔質Ｓｉ層５０２のエッチング速度の均一性は、面内及
びウェハ間で±５％以下であった。このように、ウェハ
を回転させながら超音波を印加することにより、多孔質
Ｓｉの崩壊（エッチング）をウェハ面内及びウェハ間で
均一に促進することができる。

【００９６】多孔質Ｓｉ層５０２のエッチングにおい
て、単結晶Ｓｉ層（エピタキシャル層）５０３はエッチ
ングストップ膜として機能する。したがって、多孔質Ｓ
ｉ層５０２がウェハの全面において選択的にエッチング
される。

【００９７】すなわち、上記のエッチング液による単結
晶Ｓｉ層５０３のエッチング速度は極めて低く、多孔質
Ｓｉ層５０２と単結晶Ｓｉ層５０３とのエッチング選択
比は１０の５乗以上である。したがって、単結晶Ｓｉ層
５０３がエッチングされる量は、数十Å程度であり、実
用上無視できる。

【００９８】図１０（ｆ）は、上記の工程により得られ
たＳＯＩウェハを示している。このＳＯＩウェハは、Ｓ
ｉＯ₂層５０４上に０．２μｍ厚の単結晶Ｓｉ層５０３
を有する。この単結晶Ｓｉ層５０３の膜厚を面内全面に
亘って１００点について測定したところ、膜厚は２０１
ｎｍ±４ｎｍであった。

【００９９】この実施例では、さらに、水素雰囲気中に
おいて１１００℃で熱処理を約１時間施した。そして、
ＳＯＩウェハの表面の粗さを原子間力顕微鏡で評価した
ところ、５μｍ角の領域における平均自乗粗さは約０．
２ｎｍであった。これは、通常市販されているＳｉウェ
ハと同等の品質である。

【０１００】また、上記の熱処理の後に、透過電子顕微
鏡によってＳＯＩウェハの断面を観察した。その結果、
単結晶Ｓｉ層５０３には、新たな結晶欠陥が発生してお
らず、良好な結晶性が維持されていることが確認され
た。

【０１０１】ＳｉＯ₂膜は、上記のように第１の基板の
単結晶Ｓｉ膜（エピタキシャル層）５０３上に形成する
他、第２の基板５０５の表面に形成しても良いし、両者
に形成しても良く、この場合においても上記と同様の結
果が得られた。

【０１０２】また、第２の基板として、石英等の光透過
性のウェハを用いても、上記の工程により良好なＳＯＩ
ウェハを形成することができた。ただし、石英（第２の
基板）と単結晶Ｓｉ層５０３との熱膨張係数の際により
単結晶Ｓｉ層５０３にスリップが入ることを防止するた
め、水素雰囲気中での熱処理は、１０００℃以下の温度
で行った。

【０１０３】［実施例８］この実施例は、ＳＯＩウェハ
の他の製造方法に関する。図面により表現できる工程
は、図１０に示す工程と同様であるため、図１０を参照
しながら説明する。

【０１０４】先ず、第１の基板を形成するための単結晶
Ｓi基板５０１をＨＦ溶液中において陽極化成して多孔
質５０２を形成した（図１０（ａ）参照）。この陽極化
成条件は、以下の通りである。

【０１０５】第１段階：電流密度：７（ｍＡ／ｃｍ²）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：１時間：５（ｍｉｎ）多孔質Ｓiの厚み：５．５（μｍ）第２段階：電流密度：２１（ｍＡ／ｃｍ²）陽極化成溶液：ＨＦ：Ｈ₂Ｏ：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ＝１：１：１時間：２０（ｓｅｃ）多孔質Ｓiの厚み：０．５（μｍ）次いで、この基板を酸素雰囲気中において４００℃で１
時間酸化させた。この酸化により多孔質Ｓi層５０２の
孔の内壁は熱酸化膜で覆われた。

【０１０６】次いで、多孔質Ｓi層５０２上にＣＶＤ(Ch
emical Vapor Deposition)法により０．１５μｍの単結
晶Ｓi層５０３をエピタキシャル成長させた（図１０
（ｂ）参照）。このエピタキシャル成長条件は、以下の
通りである。

【０１０７】ソースガス：ＳiＨ₂Ｃl₂／Ｈ₂ ガス流量：０．５／１８０（ｌ／ｍｉｎ）ガス圧力：８０（Ｔｏｒｒ）温度：９５０（℃）成長速度：０．３（μｍ／ｍｉｎ）次いで、単結晶Ｓｉ（エピタキシャル層）５０３上に酸
化により１００ｎｍのＳiＯ₂層５０４を形成した（図１
０（ｃ）参照）。

【０１０８】次いで、このようにして形成した図１０
（ｃ）に示す第１の基板と、第２のＳｉ基板５０５と
を、ＳiＯ₂層５０４を挟むようにして貼り合わせた（図
１０（ｄ）参照）。

【０１０９】次いで、電流密度を２１ｍＡ／ｃｍ²（第
２段階）として形成した多孔質Ｓｉ層を境にして、貼り
合わせウェハを２枚に分離し、第２の基板５０５側の表
面上に、多孔質Ｓｉ層５０３を表出させた（図１０
（ｅ）参照）。貼り合わせたウェハの分離方法として
は、１）両基板を機械的に引っ張る、２）ねじる、３）
加圧する、４）楔をいれる、５）端面から酸化して剥が
す、６）熱応力を利用する、７）超音波を当てる等があ
り、これらの方法を任意に選択して採用し得る。

【０１１０】次いで、弗酸、過酸化水素水、純水の混合
液が満たされたウェハ処理層１０内に、図１０（ｅ）に
示すウェハをセットし、このウェハを回転させながら、
約０．２５ＭＨｚの超音波を印加し、多孔質Ｓｉ層５０
２をエッチングした（図１０（ｆ）参照）。この際、多
孔質Ｓｉ層５０２のエッチング速度の均一性は、面内及
びウェハ間で±５％以下であった。このように、ウェハ
を回転させながら超音波を印加することにより、多孔質
Ｓｉの崩壊（エッチング）をウェハ面内及びウェハ間で
均一に促進することができる。

【０１１１】多孔質Ｓｉ層５０２のエッチングにおい
て、単結晶Ｓｉ層（エピタキシャル層）５０３はエッチ
ングストップ膜として機能する。したがって、多孔質Ｓ
ｉ層５０２がウェハの全面において選択的にエッチング
される。

【０１１２】すなわち、上記のエッチング液による単結
晶Ｓｉ層５０３のエッチング速度は極めて低く、多孔質
Ｓｉ層５０２と単結晶Ｓｉ層５０３とのエッチング選択
比は１０の５乗以上である。したがって、単結晶Ｓｉ層
５０３がエッチングされる量は、数十Å程度であり、実
用上無視できる。

【０１１３】図１０（ｆ）は、上記の工程により得られ
たＳＯＩウェハを示している。このＳＯＩウェハは、Ｓ
ｉＯ₂層５０４上に０．１μｍ厚の単結晶Ｓｉ層５０３
を有する。この単結晶Ｓｉ層５０３の膜厚を面内全面に
亘って１００点について測定したところ、膜厚は１０１
ｎｍ±３ｎｍであった。

【０１１４】この実施例では、さらに、水素雰囲気中に
おいて１１００℃で熱処理を約１時間施した。そして、
ＳＯＩウェハの表面の粗さを原子間力顕微鏡で評価した
ところ、５μｍ角の領域における平均自乗粗さは約０．
２ｎｍであった。これは、通常市販されているＳｉウェ
ハと同等の品質である。

【０１１５】また、上記の熱処理の後に、透過電子顕微
鏡によってＳＯＩウェハの断面を観察した。その結果、
単結晶Ｓｉ層５０３には、新たな結晶欠陥が発生してお
らず、良好な結晶性が維持されていることが確認され
た。

【０１１６】ＳｉＯ₂膜は、上記のように第１の基板の
単結晶Ｓｉ膜（エピタキシャル層）５０３上に形成する
他、第２の基板５０５の表面に形成しても良いし、両者
に形成しても良く、この場合においても上記と同様の結
果が得られた。

【０１１７】また、第２の基板として、石英等の光透過
性のウェハを用いても、上記の工程により良好なＳＯＩ
ウェハを形成することができた。ただし、石英（第２の
基板）と単結晶Ｓｉ層５０３との熱膨張係数の際により
単結晶Ｓｉ層５０３にスリップが入ることを防止するた
め、水素雰囲気中での熱処理は、１０００℃以下の温度
で行った。

【０１１８】この実施例においては、貼り合わせたウェ
ハを２枚に分離して得られた第１の基板側（以下、分離
基板）を再利用することができる。すなわち、分離基板
の表面に残留する多孔質Ｓｉ膜を、上記の多孔質Ｓｉ膜
のエッチング方法と同様の方法で選択的にエッチングし
て、その結果物を処理（例えば、水素雰囲気中でのアニ
ール、表面研磨等の表面処理）することにより分離基板
を第１の基板または第２の基板として再利用することが
できる。

【０１１９】第７及び第８の実施例では、多孔質Ｓi層
上の単結晶Ｓｉ層を形成するためにエピタキシャル成長
法を採用した例であるが、単結晶Ｓｉ層の形成には、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法、スパッタ法、液相成長法等の他の様
々な方法を使用し得る。

【０１２０】また、多孔質Ｓi層上には、ＧａＡｓ，Ｉ
ｎＰ等の単結晶化合物半導体層をエピタキシャル成長法
により形成することができ、この場合、”ＧａＡｓｏ
ｎＳi”、”ＧａＡｓｏｎＧｌａｓｓ(Quartz)”等
の高周波デバイスや、ＯＥＩＣに適したウェハを作製す
ることもできる。

【０１２１】また、多孔質Ｓi層を選択的にエッチング
するためのエッチング液としては、例えば４９％弗酸と
３０％過酸化水素水との混合液が好適であるが、以下の
エッチング液も好適である。多孔質Ｓｉは、膨大な表面
積を有するため、選択的なエッチングが容易だからであ
る。

【０１２２】（ａ）弗酸（ｂ）弗酸にアルコールおよび過酸化水素水の少なくと
も一方を添加した混合液（ｃ）バッファード弗酸（ｄ）バッファード弗酸にアルコールおよび過酸化水素
水の少なくとも一方を添加した混合液（ｅ）弗酸・硝酸・酢酸の混合液なお、他の工程についても、上記の実施例における条件
に限定されず、様々な条件を採用し得る。

【０１２３】

【発明の効果】本発明に拠れば、パーティクルによるウ
ェハの汚染が低減され、ウェハに施す処理が均一化され
る。

【０１２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウェハ処理装
置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示すウェハ処理装置の断面図である。

【図３】ウェハ回転部材の構成例を示す斜視図である。

【図４】ウェハ回転部材を持ち上げ方向に回転させた場
合のウェハの運動を示す図である。

【図５】オリエンテーション・フラットを有するウェハ
の運動を示す図である。

【図６】ウェハ回転ロッドの他の構成例を示す断面図で
ある。

【図７】ウェハ回転ロッドのさらに他の構成例を示す断
面図である。

【図８】ウェハ回転ロッドの断面形状の例を示す図であ
る。

【図９】モータが発生する駆動トルクをウェハ回転部材
の回転軸に伝達する機構を示す図である。

【図１０】半導体ウェハの製造方法を示す工程図であ
る。

【符号の説明】

１０ウェハ処理槽１１軸支持部材１１ａ軸受部２０オーバーフロー槽２１循環器２１ａ排出パイプ２１ｂ供給パイプ２１ｃ供給口３０超音波槽３１超音波源３２調整機構４０ウェハ４１ウェハホルダ４２位置合せ部材５０ウェハ回転部材５２回転軸５３ウェハ回転ロッド５３ａ〜５３ｃ溝５４連結ロッド５５クランク５７連結ロッド５８軸受部５９モータ１００ウェハ処理装置５０１単結晶Ｓｉ基板５０２多孔質Ｓｉ層５０３非多孔質層５０４ＳｉＯ₂層５０５第２の基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂口清文東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者柳田一隆東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェハを処理液に浸漬して処理するウェ
ハ処理装置であって、ウェハを処理液中に完全に浸漬し得る深さを有する処理
槽と、ウェハホルダにより保持された１または複数のウェハ
を、該１または複数のウェハの重心の直下から外れた軸
を中心として回転するウェハ回転部材により回転させる
ウェハ回転手段と、前記処理槽に超音波を誘導する超音波誘導手段と、を備えることを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項２】ウェハに回転力を伝達するための部材と
して、ウェハホルダにより保持される１または複数のウ
ェハの下方に、前記ウェハ回転部材のみが配されている
ことを特徴とする請求項１に記載のウェハ処理装置。
【請求項３】前記ウェハ回転部材は、前記軸と略平行
な少なくとも１本の棒状部材を含み、各棒状部材は、前
記軸を中心として回転することを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載のウェハ処理装置。
【請求項４】前記の各棒状部材の径は、該棒状部材が
前記軸を中心として回転することにより仮想的に形成さ
れる円筒の径よりも十分に小さいことを特徴とする請求
項３に記載のウェハ処理装置。
【請求項５】前記の各棒状部材は、ウェハの外周部と
係合する溝を有することを特徴とする請求項３に記載の
ウェハ処理装置。
【請求項６】前記溝は、Ｖ型であることを特徴とする
請求項５に記載のウェハ処理装置。
【請求項７】前記の各棒状部材を前記軸の方向に切断
した断面は、略正弦波状の形状を有することを特徴とす
る請求項３に記載のウェハ処理装置。
【請求項８】前記の各棒状部材を前記軸の方向に切断
した断面は、略全波整流波状の形状を有することを特徴
とする請求項３に記載のウェハ処理装置。
【請求項９】前記ウェハ回転手段は、前記処理槽の外
部に配された駆動力発生手段と、前記駆動力発生手段が
発生した駆動力を前記ウェハ回転部材に伝達して前記ウ
ェハ回転部材を回転させるための駆動力伝達手段をさら
に有することを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のウェハ処理装置。
【請求項１０】処理すべきウェハ側と前記駆動力伝達
手段側とに前記処理槽を分離する分離部材をさらに備え
ることを特徴とする請求項９に記載のウェハ処理装置。
【請求項１１】前記駆動力伝達手段は、前記駆動力発
生手段が発生した駆動力をクランク機構により伝達する
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のウ
ェハ処理装置。
【請求項１２】前記処理槽は、オーバーフロー層を含
む循環機構を有することを特徴とする請求項１または請
求項２に記載のウェハ処理装置。
【請求項１３】前記循環機構は、パーティクルによる
ウェハの汚染を軽減するための汚染軽減手段を有するこ
とを特徴とする請求項１２に記載のウェハ処理装置。
【請求項１４】前記汚染軽減手段は、フィルタを含む
ことを特徴とする請求項１３に記載のウェハ処理装置。
【請求項１５】前記汚染軽減手段は、前記処理槽内に
おける処理液の流れを調整する手段を含むことを特徴と
する請求項１３に記載のウェハ処理装置。
【請求項１６】前記超音波誘導手段は、超音波槽と、
超音波源とを有し、前記処理槽は、前記超音波槽に入れ
られた超音波伝達媒体を介して超音波を伝達されること
を特徴とする請求項１５に記載のウェハ処理装置。
【請求項１７】前記超音波源と処理すべきウェハとの
相対的な位置関係を変動させるための駆動手段をさらに
備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
のウェハ処理装置。
【請求項１８】前記駆動手段は、前記超音波源を前記
超音波槽内で移動させることを特徴とする請求項１７に
記載のウェハ処理装置。
【請求項１９】前記処理槽及び前記ウェハ回転手段の
構成部材のうち少なくとも処理液と接触する部分は、石
英またはプラスチックで構成されていることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載のウェハ処理装置。
【請求項２０】前記処理槽及び前記ウェハ回転手段の
構成部材のうち少なくとも処理液と接触する部分は、弗
素樹脂、塩化ビニール、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）またはポリ
エーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のいずれかで構成
されていることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載のウェハ処理装置。