JPH0645314A - ウェーハのエッチング処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 第１エッチング槽３には、拡散律速型の化学
組成を有するエッチング液が満たされ、第２エッチング
槽４には、攪拌律速型の化学組成を有するエッチング液
が満たされており、図示しない運搬手段によって、ウェ
ーハが多数セットされたエッチング治具１が回転しつつ
これらの槽間を移動できるようになっている。 【効果】 エッチングの際に化学反応によって発生する
発熱量を低減できるばかりでなく、エッチング処理によ
り作り出される表面微細構造をミクロ及びマクロの点か
ら改善する事が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン等のウェーハ
に混酸（弗酸、硝酸、酢酸、水）溶液でエッチング処理
を施すことによりウェーハの平坦度（ＴＴＶ）を維持す
るウェーハの処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェーハは、シリコン単結晶を
切断して得た薄円板をラッピング、エッチング、ポリシ
ングの順に加工して生産される。

【０００３】上記、ポリシング工程がいわゆるメカニカ
ルケミカルポリシングで行われる場合、仕上げ鏡面上の
加工傷を極力低減するために、アルカリ性水溶液に分散
したサブミクロンのシリカゾルを研磨材とし、ウェーハ
を湿潤状態で軟質の多孔性ウレタンフォーム上に軽荷
重、例えば５０〜１００ｇ／ｃｍ²（ウェーハ）で研磨
するので、該ポリシング工程前のウェーハ表面の形状精
度が悪いと、それ以上の鏡面の形状精度を期待すること
はできない。従って高集積度のウェーハでは、エッチン
グ工程における面の形状精度を高めることが強く要望さ
れている。

【０００４】このエッチング工程においては、通常、弗
酸、硝酸、水または酢酸の希釈混合水溶液中でエッチン
グが行われるが、一般に硝酸濃度が高いときは拡散律
速、弗酸濃度が高いときは表面反応律速であり、水及び
酢酸は共に希釈剤として働くと考えられている。また上
記拡散律速の条件では、マクロな形状精度は維持される
が、ミクロな形状精度に劣り、逆に表面反応律速の条件
では、ミクロな形状精度は向上するが、マクロな形状精
度が劣化すると推定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り、シリコン等のウェーハのエッチング処理において
は、１つのエッチング槽に満たされた所定の化学組成を
有する混酸溶液に多数のウェーハを収容したキャリアー
を回転させつつ浸してエッチングを施した後、水洗槽に
浸して洗浄を行っていた。従って、上記方法では、１種
類の混酸溶液による処理によりウェーハ表面上に形成さ
れる微細構造は一義的に決定されてしまうため、シリコ
ンウェーハ表面のかかる上記のマクロ、ミクロの形状精
度のいずれかの形状精度を犠牲にしてエッチング条件を
選ぶのが実状であった。このため、マクロ、ミクロの両
方について形状精度を満足することができないという不
満があった。

【０００６】さらに、上記のエッチング方法では、ウェ
ーハ径の増加によりもたらされる反応熱によりウェーハ
の平坦度（ＴＴＶ）が悪化するおそれがあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記課題を解決すべく、研究を重ねた結果、多槽によるエ
ッチングによりエッチング工程を数回に分けて行うこと
が課題解決のために効果的であることを見い出した。

【０００８】この理由について本発明者らは、多槽によ
るエッチング処理が、化学反応により発生する反応熱を
分散させることができるため、より小さな溶液の循環量
で平坦度（ＴＴＶ）を維持することができるためと推定
している。

【０００９】すなわち、本発明のウェーハのエッチング
処理方法では、２槽以上のエッチング槽にそれぞれ満た
されたエッチング液にウェーハを順次浸漬させてウェー
ハをエッチングすることを特徴とする。

【００１０】この場合、上記２槽以上のエッチング槽を
２種類に分け、その一方に拡散律速型の化学組成を有す
るエッチング液を満たし、他の一方に攪拌律速型の化学
組成を有するエッチング液を満たして、最初に拡散律速
型の化学組成を有するエッチング液が満たされたエッチ
ング槽にウェーハを浸漬させ、次いで攪拌律速型の化学
組成を有するエッチング液が満たされたエッチング槽に
ウェーハを浸漬させてウェーハをエッチングさせること
が好ましい。

【００１１】これより、まず、拡散律速型のエッチング
液の作用によってウェーハにおけるマクロな形状精度す
なわち面の粗さが向上することとなり、次いで攪拌律速
型のエッチング液の作用により表面反応律速となり、ウ
ェーハのミクロな形状精度が向上することとなり、上記
と同様に発熱量を低減できるばかりでなく、エッチング
処理により作り出される表面微細構造を改善する事が可
能になる。

【００１２】ここで、上記拡散律速型の化学組成を有す
るエッチング液としては、容量％で弗酸：硝酸：酢酸：
水＝１：５〜２０：２〜１２：１〜１２であることが望
ましく、攪拌律速型の化学組成を有するエッチング液と
しては、容量％で弗酸：硝酸：酢酸＝１：１〜４：１〜
３であることが望ましい。

【００１３】さらに、本発明のウェーハのエッチング処
理方法では、上記２槽以上のエッチング槽に同一の化学
組成からなるエッチング液を満たし、これらのエッチン
グ槽にウェーハを順次浸漬させ、エッチング処理を複数
回に分けて行なっても良い。この場合、各々のエッチン
グ槽で行ったエッチング時間の合計時間は、通常の１回
の処理で行われるエッチング処理時間と同一にすること
が好ましい。この場合も、上記と同様に発熱量を低減す
ることができ、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ）を維持する
ことが可能となる。

【００１４】また、上記エッチング液が５０Ｌ／ｍｉｎ
以上で循環されている循環システムにより構成されたエ
ッチング槽にウェーハを浸漬させてウェーハをエッチン
グしても良い。循環速度を５０Ｌ／ｍｉｎにすることに
よって、ウェーハ径の増加によりもたらされる反応熱が
速やかに拡散され、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ）を悪化
させるおそれが少なくなる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明のウェーハのエ
ッチング処理方法について詳しく説明する。

【００１６】図１は本発明のウェーハのエッチング処理
方法に使用されるエッチング装置の一例を示す斜視図で
ある。

【００１７】このエッチング処理装置では、中央部の水
洗槽２を挟んで立方体型の第１エッチング槽３と第２エ
ッチング槽４とが設けられており、図示しない運搬手段
によって、ウェーハが多数セットされたエッチング治具
１が回転しつつこれらの槽間を移動できるように構成さ
れている。

【００１８】上記第１エッチング槽３及び第２エッチン
グ槽４は、それぞれ２本の接続管５によって、それぞれ
図示しないエッチング液交換槽と接続されて、上記第１
エッチング槽と第２エッチング槽とに満たされているエ
ッチング液がそれぞれ循環可能になっている。

【００１９】またこの実施例では、第１エッチング槽３
において、組成が容量％で、弗酸：硝酸：酢酸：水＝
１：６：６：２であるところの拡散律速型の組成のエッ
チング液が満たされている。一方、第２エッチング槽４
において、組成が弗酸：硝酸：酢酸＝１：３：２である
ところの攪拌律速型の組成のエッチング液が満たされて
いる。

【００２０】この装置を用いてシリコンウェーハをエッ
チング処理するには、以下のようにして行う。

【００２１】まず、第１エッチング槽３内に満たされて
いるエッチング液及び第２エッチング槽４内に満たされ
ているエッチング液をそれぞれ移動速度５０Ｌ／ｍｉｎ
で循環させると共に、ウェーハを多数配したエッチング
治具１を２０回／分で回転させつつ、水洗槽２に浸漬さ
せる。

【００２２】次いで、エッチング治具１を図示しない運
搬手段によって第１エッチング槽３に所定時間浸漬させ
てウェーハをエッチングさせる。

【００２３】さらに、水洗槽２に浸漬させ水洗いした
後、エッチング治具１を第２エッチング槽４に浸漬させ
て所定時間エッチングさせる。

【００２４】最後に、再びエッチング治具１を水洗槽２
に浸漬させて水洗いさせてエッチングを終了させる。

【００２５】このようにしてエッチング処理を行うこと
によって、まず、拡散律速型のエッチング液の作用によ
ってマクロな形状精度すなわち面の粗さが向上すること
となり、次いで攪拌律速型のエッチング液の作用により
表面反応律速となり、ウェーハにおけるミクロな形状精
度が向上することとなり、エッチング処理により作り出
される表面微細構造を改善する事ができる。さらに、エ
ッチング処理を第１エッチング槽と第２エッチング槽と
に分けて行なうと共に、エッチング液を移動速度５０Ｌ
／ｍｉｎで循環させているため、化学反応によって発生
する反応熱を分散させることができ、平坦度（ＴＴＶ）
を悪化させることなく容易に維持することができる。

【００２６】さらに、第１エッチング槽３と第２エッチ
ング槽４とは、立方体型に構成されているので、エッチ
ング液の循環時に４面オーバーフローとなり、エッチン
グ液の流れが良好となる。

【００２７】図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ本実施例
のエッチング方法により得られたウェーハと、従来の１
種類の混酸溶液によるエッチング方法により得られたウ
ェーハとにおけるエッチング前後のウェーハ断面形状の
変化を静電容量型センサＡＤＥ７２００によって示した
ものである。

【００２８】この結果より、従来のエッチング方法によ
り得られたウェーハでは中心部分が多くエッチングされ
ているのに対し、本実施例のエッチング方法によって得
られたウェーハでは、ラッピングウェーハの形状に沿っ
たエッチングの進行を示しており、表面形状がより滑ら
かで従来例に比べて優れていることが認められた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載のウェ
ーハのエッチング処理方法では、２槽以上のエッチング
槽にそれぞれ満たされたエッチング液にウェーハを順次
浸漬させてウェーハをエッチングするので、化学反応に
より発生する反応熱を分散させることができるため、よ
り小さな溶液の循環量で平坦度（ＴＴＶ）を維持するこ
とができる。

【００３０】従って、請求項１記載のウェーハのエッチ
ング方法によれば、エッチングウェーハの大口径化に対
しても比較的小規模な設備でウェーハの平坦度（ＴＴ
Ｖ）の維持、向上をすることができる。

【００３１】請求項２記載のウェーハのエッチング方法
では、拡散律速型の化学組成を有するエッチング液が満
たされたエッチング槽にウェーハを浸漬させた後、攪拌
律速型の化学組成を有するエッチング液が満たされたエ
ッチング槽にウェーハを浸漬させてウェーハをエッチン
グするので、エッチングの際に化学反応によって発生す
る発熱量を低減できるばかりでなく、エッチング処理に
より作り出される表面微細構造をミクロ及びマクロの点
から改善する事が可能になる。

【００３２】また、ウェーハの物性に合わせたエッチン
グを施すことが可能で表面微細構造を第１液と第２液と
のエッチング量比によって任意に操作することができる
という効果がある。

【００３３】さらに、請求項３記載のウェーハのエッチ
ング方法では、２槽以上のエッチング槽に満たされた同
一の化学組成からなるエッチング液にウェーハを順次浸
漬させ、エッチング処理を複数回に分けて行なうので、
同様にエッチングの際に化学反応によって発生する発熱
量を低減することができ、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ）
を維持することが可能となる。

【００３４】請求項４記載のウェーハのエッチング方法
では、エッチング液が５０Ｌ／ｍｉｎ以上で循環されて
いる循環システムにより構成されたエッチング槽にウェ
ーハを浸漬させてウェーハをエッチングするので、ウェ
ーハ径の増加によりもたらされる反応熱が速やかに拡散
され、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ）を悪化させるおそれ
が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェーハのエッチング処理方法に使用
される装置の一実施例を示す斜視図である。

【図２】ウェーハの断面構造を示す断面図であり、
（ａ）は本発明の処理方法前後の断面図、（ｂ）は従来
の処理方法前後の断面図である。

【符号の説明】

１ エッチング治具 ２ 水洗槽 ３ 第１エッチング槽 ４ 第２エッチング槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高石 和成 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 岡田 忠 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 清水 聡 東京都千代田区岩本町３丁目８番16号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２槽以上のエッチング槽に満たされたエ
   ッチング液にウェーハを順次浸漬させてウェーハをエッ
   チングすることを特徴とするウェーハのエッチング処理
   方法。
2. 【請求項２】 拡散律速型の化学組成を有するエッチン
   グ液が満たされたエッチング槽にウェーハを浸漬させた
   後、攪拌律速型の化学組成を有するエッチング液が満た
   されたエッチング槽にウェーハを浸漬させてウェーハを
   エッチングすることを特徴とする請求項１記載のウェー
   ハのエッチング処理方法。
3. 【請求項３】 ２槽以上のエッチング槽に満たされた同
   一の化学組成からなるエッチング液にウェーハを順次浸
   漬させ、エッチング処理を複数回に分けて行うことを特
   徴とする請求項１記載のウェーハのエッチング処理方
   法。
4. 【請求項４】 エッチング液が５０Ｌ／ｍｉｎ以上で循
   環されている循環システムにより構成されたエッチング
   槽にウェーハを浸漬させてウェーハをエッチングするこ
   とを特徴とする請求項１，２または３記載のウェーハの
   エッチング処理方法。