ウェーハの枚葉式エッチング装置及びウェーハの枚葉式エッチング方法
【課題】ウェーハの高平坦化を達成し、その生産性を向上する。
【解決手段】枚葉式エッチング装置は、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１をウェーハチャック１２に載せて保持した状態で回転させながら、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給してウェーハ１１を回転させることにより生じた遠心力によりウェーハ１１の全ての上面をエッチングするものである。吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射可能な複数の供給ノズル２６，２７と、複数の供給ノズルをそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段２８，２９と、複数の供給ノズルのそれぞれにエッチング液１４を供給して複数の供給ノズルのそれぞれの吐出口からウェーハ１１の上面にエッチング液１４をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段３０とを備える。
【解決手段】枚葉式エッチング装置は、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１をウェーハチャック１２に載せて保持した状態で回転させながら、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給してウェーハ１１を回転させることにより生じた遠心力によりウェーハ１１の全ての上面をエッチングするものである。吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射可能な複数の供給ノズル２６，２７と、複数の供給ノズルをそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段２８，２９と、複数の供給ノズルのそれぞれにエッチング液１４を供給して複数の供給ノズルのそれぞれの吐出口からウェーハ１１の上面にエッチング液１４をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハを回転させながら、その上面にエッチング液を供給して遠心力によりウェーハの上面を１枚ずつエッチングする装置とその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体ウェーハの製造工程は、単結晶インゴットから切出し、スライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）、エッチング、鏡面研磨（ポリッシング）及び洗浄する工程から構成され、高精度の平坦度を有するウェーハとして生産される。ブロック切断、外径研削、スライシング、ラッピング等の機械加工プロセスを経たウェーハはその上面にダメージ層、即ち加工変質層を有している。加工変質層はデバイス製造プロセスにおいてスリップ転位等の結晶欠陥を誘発し、ウェーハの機械的強度を低下させ、また電気的特性に悪影響を及ぼすため、完全に除去しなければならない。この加工変質層を取除くためにエッチング処理が施される。エッチング処理としては、浸漬式エッチングや枚葉式エッチングが行われている。
【０００３】
上記エッチング処理の中で、枚葉式エッチングは大口径化したウェーハの表面粗さとテクスチャーサイズの制御を行うことができるため、最適なエッチング方法として検討されている。枚葉式エッチングは、平坦化した単一のウェーハの上面へエッチング液を滴下し、ウェーハを回転（スピン）させることにより滴下したエッチング液をウェーハ上面全体に拡げてエッチングする方法である。ウェーハ上面に供給したエッチング液は、ウェーハを回転させることにより生じた遠心力により、供給した箇所からウェーハ上面全体に拡がり、ウェーハのエッジ部に至るため、ウェーハ上面と同時にウェーハのエッジ部もエッチングされることになる。そして、供給したエッチング液の大部分は、遠心力によりウェーハのエッジ部から吹き飛んで、エッチング装置に設けられたカップ等により回収されるように構成される。
【０００４】
しかし、この枚葉式エッチングでは、エッチング液の滴下が単一の供給ノズルを介して定量的に行われることからそのエッチング量にばらつきが生じ、エッチング工程を終えたシリコンウェーハの表裏面では、ラッピングや研削等の平坦化工程を終えた際のウェーハ平坦度を維持できない不具合があった。また、所望のウェーハ表面粗さも得られていないため、これらのウェーハ平坦度及びウェーハ表面粗さを改善するために、鏡面研磨工程において多くの研磨代をとる必要があり、その後の鏡面研磨工程に大きな負荷がかかっていた。
【０００５】
そこで、機械研磨により生じた加工歪層を平坦度を確保しつつ効率よく除去できるシリコンウェーハ製造プロセスとして、シリコン単結晶インゴットをスライスする工程と、このスライスウェーハの端面を面取りする工程と、半導体インゴットをスライスして得られたウェーハの少なくともおもて面を平面研削又はラッピングにより平坦化加工する平坦化工程と、平坦化加工されたウェーハのおもて面をスピンエッチングによりエッチングするスピンエッチング工程と、エッチングされたウェーハのおもて面を研磨して鏡面とする研磨工程とからなる半導体ウェーハの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１３５４６４号公報（請求項１、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示される方法では、平坦化工程で機械研磨により研削等を施す際のウェーハ保持で生じた研削痕や、ウェーハ表面にうねりを生じており、この平坦化工程に続く工程で加工歪層だけでなく、この上記研削痕やうねりを取除くために多くの研磨代をとる必要があり、やはり研磨工程に大きな負荷がかかっていた。
本発明の目的は、高平坦化を達成し、生産性を向上し得るウェーハの枚葉式エッチング装置及びウェーハの枚葉式エッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１をウェーハチャック１２に載せて保持した状態で回転させながら、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給してウェーハ１１を回転させることにより生じた遠心力によりウェーハ１１の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング装置の改良である。
その特徴ある構成は、吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射可能な複数の供給ノズル２６，２７と、複数の供給ノズル２６，２７をそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段２８，２９と、複数の供給ノズル２６，２７のそれぞれにエッチング液１４を供給して複数の供給ノズル２６，２７のそれぞれの吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段３０とを備えたところにある。
【０００８】
この請求項１に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給すると、ウェーハ１１の回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４はその供給箇所からウェーハ１１の周囲に向かって徐々に移動しながらウェーハ１１上面をエッチングする。このエッチング液１４は、複数の供給ノズル２６，２７のそれぞれの吐出口２６ａ，２７ａから噴射されるので、そのエッチング液１４は互いに干渉するが、ノズル２６、２７の動きを最適化することで、ウェーハ面内のエッチング量分布制御の自由度を高めることができ、ウェーハ表面にうねりを生じていても、研削痕やうねりを確実に取除くことができる。この結果、ウェーハのエッチング時における高平坦化を効率よく達成することができ、その生産性を向上することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、供給ノズルの少なくとも一つが基端を中心として先端が揺動しその先端に吐出口２６ａが形成された揺動供給ノズル２６であり、供給ノズルの他の少なくとも一つが軸方向に直動しその先端に吐出口２７ａが形成された直動供給ノズル２７であることを特徴とする。
この請求項２に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、揺動する供給ノズル２６と直動する供給ノズル２７を設けたので、互いのノズルは異なった軌跡上を移動しながらウェーハ表面をエッチングする。この結果、同一移動方式の供給ノズルの使用に比べてウェーハ１１面内のエッチング量分布をより高い自由度で制御することが可能となり、ウェーハ表面にうねりや研削痕をより効率的に取除くことができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、複数の供給ノズル２６，２７のいずれか又は全部の先端にシリコンウェーハ１１の厚さを測定可能なセンサ４１，４２が設けられ、センサ４１，４２の検出出力によりノズル移動手段２８，２９及びエッチング液供給手段３０のいずれか一方又は双方を制御するコントローラ４４を備えたことを特徴とする。
この請求項３に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、エッチング中のウェーハ１１の厚さを検出することができ、コントローラ４４はその検出出力により供給ノズル２６，２７の移動速度やエッチング液１４の供給量を調整することにより、ウェーハ１１の厚さをリアルタイムにフィードバックしてそのエッチング精度を向上させることができる。これにより、ウェーハの厚さのばらつきを無くすことができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１をウェーハチャック１２に載せて保持した状態で回転させながら、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給してウェーハ１１を回転させることにより生じた遠心力によりウェーハ１１の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング方法の改良である。
その特徴ある点は、ウェーハ１１の上面に複数の供給ノズル２６，２７によりエッチング液１４を供給し、エッチング液１４の供給が複数の供給ノズル２６，２７をそれぞれ別々に独立して移動させながら行われ、かつ供給ノズル２６，２７からのエッチング液１４の供給量をウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するところにある。
この請求項４に記載されたウェーハの枚葉式エッチング方法では、エッチング液１４の供給量をウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するので、そのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすとともに、エッチング後の厚みが揃うことから次工程の研磨への投入が容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように、本発明によれば、ウェーハの上面にエッチング液を噴射可能な複数の供給ノズルと、複数の供給ノズルをそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段と、複数の供給ノズルのそれぞれにエッチング液を供給してウェーハの上面にエッチング液をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段とを備えたので、複数のノズルの動きを最適化することで、ウェーハ面内のエッチング量分布制御の自由度を高めることができ、ウェーハ表面にうねりを生じていても、研削痕やうねりを確実に取除くことができる。この結果、ウェーハのエッチング時における高平坦化を効率よく達成することができ、その生産性を向上することができる。そして、揺動する噴射ノズルと直動する供給ノズルを設ければ、互いのノズルは異なった軌跡上を移動しながらウェーハ表面をエッチングするので、ウェーハ１１面内のエッチング量分布をより高い自由度で制御することができ、ウェーハ表面にうねりや研削痕をより効率的に取除くことができる。
【００１３】
また、複数の供給ノズルのいずれか又は全部の先端にシリコンウェーハの厚さを測定可能なセンサを設け、センサの検出出力によりノズル移動手段及びエッチング液供給手段のいずれか一方又は双方を制御するコントローラを備えれば、エッチング中のウェーハの厚さを検出することができ、ウェーハの厚さをリアルタイムにフィードバックしてそのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすことができる。
そして、ウェーハの上面に複数の供給ノズルによりエッチング液を供給し、エッチング液の供給が複数の供給ノズルをそれぞれ別々に独立して移動させながら行われ、かつ供給ノズルからのエッチング液の供給量をウェーハの部位における厚さに応じて調整するようにすれば、そのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすとともに、エッチング後の厚みが揃うことから次工程の研磨への投入が容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、シリコンウェーハの枚葉式エッチング装置１０は、チャンバに収容され単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１を載せて水平に保持するウェーハチャック１２と、ウェーハ１１をその鉛直中心線を中心に水平面内で回転させる回転手段１３と、チャック１２に載せられたウェーハ１１のエッジ部１１ａを伝わって流下するエッチング液１４をガスの噴射によりウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばすガス噴射機構１７とを備える。ウェーハ１１はシリコン単結晶インゴットをスライスして得られ、このウェーハ１１の外周縁、即ちエッジ部１１ａは所定の曲率半径を有する凸状の面取り加工が施される。
【００１５】
ウェーハチャック１２は、直径がウェーハ１１の直径より大きく形成された円板状のベース部材１９と、このベース部材１９の中央に鉛直方向に延びて形成された通孔１９ａに軸部２１ａが挿通された保持軸２１とを有する。保持軸２１は、上記軸部２１ａと、軸部２１ａの上面にこの軸部２１ａと一体的に形成された大径のウェーハ受け部２１ｂと、保持軸２１の中心にこの保持軸２１の下面から上部まで鉛直方向に延びて形成された透穴２１ｃと、一端が透穴２１ｃの上端に連通接続され透穴２１ｃを中心としてウェーハ受け部２１ｂの半径方向外側に放射状に延び他端が閉止された複数の連通穴２１ｄと、ウェーハ受け部２１ｂの上面に同心状に形成された複数のリング溝２１ｅと、連通穴２１ｄとリング溝２１ｅとを連通接続する複数の小孔２１ｆとからなる。上記透穴２１ｃの下端は真空ポンプ（図示せず）に連通接続される。ウェーハ受け部２１ｂの外径は軸部２１ａの外径より大きくウェーハ１１の外径より小さく形成され、ウェーハ受け部２１ｂの上面にはこのウェーハ受け部２１ｂと同心状にウェーハ１１が載るように構成される。図示しない真空ポンプが駆動されて透穴２１ｃ内が負圧になると、連通穴２１ｄ、小孔２１ｆ及びリング溝２１ｅ内が負圧になり、ウェーハ１１下面が保持軸２１のウェーハ受け部２１ｂに吸着されて、ウェーハ１１が水平に保持されるようになっている。また回転手段１３は、上記保持軸２１と、この保持軸２１を回転させる駆動モータ（図示せず）とを有する。駆動モータにより保持軸２１を回転させることにより、保持軸２１にて保持されたウェーハ１１が保持軸２１とともに回転するように構成される。
【００１６】
一方、ガス噴射機構１７は、チャック１２の上面にこのチャック１２の円周方向に沿って設けられたリング状の噴射口１７ａと、チャック１２に設けられ上端が噴射口１７ａに連通するリング状の噴射溝１７ｂと、噴射溝１７ｂに連通するガス供給手段（図示せず）とを有する。上記噴射口１７ａはウェーハ１１のエッジ部１１ａ近傍の下面を臨むように形成される。上記噴射溝１７ｂは、ベース部材１９の上面にベース部材１９と同心状にウェーハ受け部２１ｂとテーパ部材２２とを取付けることにより設けられる。この噴射溝１７ｂは下方に向うに従って直径が小さくなるように形成されるとともに、上方に向かうに従って次第に狭くなるように形成され、噴射口１７ａが最も狭くなるように形成される。噴射溝１７ｂの下部はウェーハ受け部２１ｂから軸部２１ａにわたって形成された４つのガス供給孔１７ｃの一端に連通され、これらのガス供給孔１７ｃの他端はガス供給手段に接続される。ガス供給手段は、窒素ガス又は空気等のガスを圧縮するコンプレッサ等により構成され、このガス供給手段により圧縮されたガスはガス供給孔１７ｃ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａに供給される。
【００１７】
また、図１及び図２に示すように、この枚葉式エッチング装置１０には、吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射可能な複数の供給ノズル２６，２７を備える。この実施の形態では、供給ノズルの数が２つの場合を示し、２つの供給ノズル２６，２７は、別々に設けられたノズル移動手段２８，２９によりそれぞれ別々に独立して移動可能に構成される。この実施の形態における一方の供給ノズル２６を移動させる一方のノズル移動手段２８はその一方の供給ノズル２６の基端に設けられ、その供給ノズル２６を基端を中心として先端を揺動させるステッピングモータである。そして、その揺動する供給ノズル２６の先端に吐出口２６ａが形成される。他方のノズル移動手段２９は、他方の供給ノズル２７を軸方向に直動させる回転モータであり、その回転軸２９ａにボールねじ２９ｂが同軸上に接続され、他方の供給ノズル２７にはそのボールねじ２９ｂに螺合する雌ねじ部材２９ｃが取付けられる。そして、回転モータ２９の回転軸２９ａを回転させてボールねじ２９ｂを回転させることにより、雌ねじ部材２９ｃとともに他方の供給ノズル２８がその軸方向に直動するように構成される。
【００１８】
図１に戻って、２つの供給ノズル２６，２７には、それらにエッチング液１４を供給してそれらの供給ノズル２６，２７のそれぞれの吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段３０が接続される。このエッチング液供給手段は液体供給本管３１を備え、一方の供給ノズル２６には第１液体供給管３１ａの一端が接続され、他方の供給ノズル２７には第２液体供給管３１ｂの一端が接続される。第１液体供給管３１ａ及び第２液体供給管３１ｂのそれぞれの他端が前述した液体供給本管３１の一端に接続され、液体供給本管３１の他端はエッチング液１４が貯留された液体タンク３３に接続される。そして、液体供給本管３１には液体タンク３３内のエッチング液１４をそれぞれの供給ノズル２６，２７に供給可能なポンプ３６が設けられる。
【００１９】
第１液体供給管３１ａには一方の供給ノズル２６へのエッチング液１４の供給量を調整する第１液体調整弁３４が設けられ、第２液体供給管３１ｂには他方の供給ノズル２７へのエッチング液１４の供給量を調整する第２液体調整弁３５が設けられる。第１及び第２液体調整弁３４，３５は同一品であり、第１液体調整弁３４を代表して説明すると、この第１液体調整弁３４は第１〜第３ポート３４ａ〜３４ｃを有する三方弁であり、第１ポート３４ａはポンプ３６の吐出口に接続され、第２ポート３４ｂは供給ノズル２６に接続され、更に第３ポート３４ｃは戻り管３７を介して液体タンク３３に接続される。そして、第１液体調整弁３４がオンすると第１及び第２ポート３４ａ，３４ｂが連通し、オフすると第１及び第３ポート３４ａ，３４ｃが連通するように構成される。
【００２０】
２つの供給ノズル２６，２７の双方の先端には、シリコンウェーハ１１の厚さを非接触で測定可能なセンサ４１，４２が設けられる。このセンサ４１，４２は、２つの供給ノズル２６，２７の双方の先端に実際に設けられるプローブヘッド４１ａ，４２ａと、データ解析装置４１ｂ，４２ｂを備え、プローブヘッド４１ａ，４２ａは波長が約１．３μｍの近赤外光をウェーハ１１に照射し、その反射光を受光可能に構成される。一方、データ解析装置４１ｂ，４２ｂはプローブヘッド４１ａ，４２ａが受光した反射光を分析してプローブヘッド４１ａ，４２ａが近赤外光を照射した部分のウェーハ１１の厚さを計測し、その計測結果をこのセンサ４１，４２の検出出力として出力可能に構成される。そしてこのセンサ４１，４２の各検出出力はマイクロコンピュータからなるコントローラ４４の制御入力に接続され、コントローラ４４の制御出力は第１及び第２液体調整弁３４，３５、ポンプ３６、及びノズル移動手段を構成するそれぞれのモータ２８，２９にそれぞれ接続される。
【００２１】
コントローラ４４はメモリ４７を備える。メモリ４７には、センサ４１，４２により測定されたシリコンウェーハ１１の厚さに応じた第１及び第２液体調整弁３４，３５のオン時間及びその間隔や、各種モータ２８，２９の回転速度やその方向、ポンプ３６の作動の有無が予め記憶される。そして、供給ノズル２６，２７からのエッチング液１４の供給量をそのウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するように構成される。具体的に、コントローラ４４は、センサ４１，４２により測定されたシリコンウェーハ１１の厚さが比較的厚い場合には供給ノズル２６，２７の移動速度を低下させるか或いはその供給ノズル２６，２７から噴射されるエッチング液１４の量を増加させてそのエッチング量が増加するように制御し、センサ４１，４２により測定されたシリコンウェーハ１１の厚さが比較的薄い場合には供給ノズル２６，２７の移動速度を増加させるか或いはその供給ノズル２６，２７から噴射されるエッチング液１４の量を低下させてそのエッチング量が減少するように制御する。
【００２２】
このように構成されたウェーハ１１の枚葉式エッチング装置１０の動作を説明する。
先ず保持軸２１のウェーハ受け部２１ｂ上にウェーハ１１を載せた状態で、保持軸２１の透穴２１ａの下端に連通接続された真空ポンプを作動させて透穴２１ｃを負圧にし、この負圧によりウェーハ１１を保持する。この状態で回転手段１３の駆動モータを作動させて、保持軸２１とともにウェーハ１１を水平面内で回転させる。次いでガス噴射機構１７のガス供給手段を作動させて窒素ガス又は空気からなる圧縮ガスをガス供給孔１７ｃ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａから噴射させることにより、テーパ部材２２上面とウェーハ１１下面との間の隙間に、ウェーハ１１の半径方向外側に向って流れるガス流を作る。
【００２３】
次に、コントローラ４４は、ノズル移動手段を構成するステッピングモータ２８と回転モータ２９をそれぞれ駆動させ、一方の供給ノズル２６を揺動させるとともに、他方の供給ノズル２７をその軸方向に独立して移動させる。これとともにコントローラ４４はポンプ３６を駆動するとともに第１及び第２液体調整弁３４，３５をそれぞれオンして２つの供給ノズル２６，２７の双方の吐出口２６ａ，２７ａからエッチング液１４をウェーハ１１の上面に供給する。ウェーハ１１の上面に供給されたエッチング液１４は、ウェーハ１１の水平面内での回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４の供給した箇所（例えばウェーハ１１上面中心近傍）からウェーハ１１のエッジ部１１ａに向ってウェーハ１１上面の加工変質層をエッチングしながら徐々に移動する。そしてウェーハ１１上のエッチング液１４の大部分は上記ウェーハ１１の回転に伴う遠心力により液滴となってウェーハ１１外方へ飛散し、チャンバ外に排出される。
【００２４】
ここで、ウェーハの上面をエッチングするエッチング液１４は、２つの供給ノズル２６，２７の双方の吐出口２６ａ，２７ａから噴射されるので、そのエッチング液１４は液干渉するが、ノズル２６、２７の動きを最適化することで、ウェーハ面内のエッチング量分布制御の自由度を高めることができ、ウェーハ表面にうねりを生じていても、研削痕やうねりを確実に取除くことができる。この結果、ウェーハのエッチング時における高平坦化を効率よく達成することができ、その生産性を向上することができる。そして、この実施の形態では、揺動する供給ノズル２６と直動する供給ノズル２７を設けたので、互いのノズル２６，２７は異なった軌跡上を移動しながらウェーハ表面をエッチングする。この結果、同一移動方式の供給ノズルの使用に比べてウェーハ１１面内のエッチング量分布をより高い自由度で制御することが可能となり、ウェーハ表面にうねりや研削痕をより効率的に取除くことができる。
【００２５】
また、本発明のウェーハの枚葉式エッチング装置１０では、供給ノズル２６，２７の先端にシリコンウェーハ１１の厚さを測定可能なセンサ４１，４２を設けたので、エッチング中のウェーハ１１の厚さを検出することができ、コントローラ４４はその検出出力により供給ノズル２６，２７の移動速度やエッチング液１４の供給量を調整することにより、ウェーハ１１の厚さをリアルタイムにフィードバックしてそのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすことができる。そして、供給ノズル２６，２７からのエッチング液１４の供給量をウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するので、そのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすとともに、エッチング後の厚みが揃うことから次工程の研磨への投入が容易にすることができる。このため、スライス後のウェーハ１１でも狙いの厚みでエッチングが可能となり、従来必要とされたラップ工程や研削工程を省略することも可能になる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、供給ノズルの数が２つであり、供給ノズルの一つが基端を中心として先端が揺動し、供給ノズルの他の一つが軸方向に直動する場合を例にして説明したが、供給ノズルの数が２つの場合には、図３に示すように、供給ノズルの双方が基端を中心として先端が揺動するものであっても良く、図示しないが、供給ノズルの双方が直動する供給ノズルであっても良い。
また、上述した実施の形態では、供給ノズルの数が２つの場合を説明したが、図４に示すように、供給ノズルは３つであっても良く、図示しないが、４つ以上であっても良い。
【実施例】
【００２７】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）し、表裏面が平坦化処理された３００ｍｍφのシリコンウェーハ１１を用意した。また、フッ酸、硝酸、リン酸及び水の混合割合が重量％で、フッ酸：硝酸：リン酸：水＝７％：３０％：３５％：２８％からなるエッチング液１４を用意した。次いで、図１に示す枚葉式エッチング装置１０のチャック１２に表面が上面となるようにそのウェーハ１１を載置した。次に、そのウェーハ１１を水平回転させ、ウェーハ上方に設けられた２つの供給ノズル２６，２７からエッチング液１４をウェーハ１１の上面に供給して水平回転により生じた遠心力により、エッチング液１４をウェーハ表面からウェーハ表面側端部にまで行き渡らせることで平坦化処理により生じた加工変質層をエッチングした。
ここで、エッチング液１４の供給は、一方の供給ノズル２６からは４リットル／分供給し、他方の供給ノズル２７からは３リットル／分供給した。そして一方の供給ノズル２６の揺動速度は、その先端における吐出口２６ａが２ｍｍ／分の速度で移動するようにした。また、他方の供給ノズル２７の移動速度は軸方向に３ｍｍ／分の速度で移動するようにした。この条件でシリコンウェーハ１１の表面を２０μｍエッチングした。
【００２８】
＜比較例１＞
エッチング液の供給を揺動する単一の供給ノズルにより行い、その供給ノズルから４リットル／分のエッチング液を供給し、その単一の供給ノズルの揺動速度は、その先端における吐出口２６ｍｍ／分の速度で移動するようにした。これ以外は実施例１と同様にしてシリコンウェーハの表面を合計２０μｍエッチングした。
【００２９】
＜比較試験及び評価＞
実施例１及び比較例１の枚葉式エッチングを施したシリコンウェーハの厚さを平坦度測定装置（土井精密ラップ社 Wafercom）により測定した。実施例１における測定結果を図５に示し、比較例１における測定結果を図６に示す。この図５及び図６から明らかなように、複数の供給ノズルからエッチング液を供給してエッチングしたウェーハ１１の表面を示す図５は、単一の供給ノズルからエッチング液を供給してエッチングしたウェーハの表面を示す図６に比較して、平坦であることが判る。この結果、複数の供給ノズルからエッチング液を供給する本発明にあっては、ウェーハの高い平坦化を達成することができ、その生産性を向上し得ることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明実施形態のウェーハの枚葉式エッチング装置の要部縦断面構成図である。
【図２】その装置の供給ノズルとウェーハとの関係を示す上面図である。
【図３】別の供給ノズルとウェーハとの関係を示す上面図である。
【図４】更に別の供給ノズルとウェーハとの関係を示す上面図である。
【図５】実施例１におけるウェーハの厚さのばらつきを示す図である。
【図６】比較例１におけるウェーハの厚さのばらつきを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 枚葉式エッチング装置
１１ シリコンウェーハ
１２ ウェーハチャック
１４ エッチング液
２６，２７ 供給ノズル
２６ａ，２７ａ 吐出口
２８ ステッピングモータ（ノズル移動手段）
２９ 回転モータ（ノズル移動手段）
３０ エッチング液供給手段
４１，４２ センサ
４４ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハを回転させながら、その上面にエッチング液を供給して遠心力によりウェーハの上面を１枚ずつエッチングする装置とその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体ウェーハの製造工程は、単結晶インゴットから切出し、スライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）、エッチング、鏡面研磨（ポリッシング）及び洗浄する工程から構成され、高精度の平坦度を有するウェーハとして生産される。ブロック切断、外径研削、スライシング、ラッピング等の機械加工プロセスを経たウェーハはその上面にダメージ層、即ち加工変質層を有している。加工変質層はデバイス製造プロセスにおいてスリップ転位等の結晶欠陥を誘発し、ウェーハの機械的強度を低下させ、また電気的特性に悪影響を及ぼすため、完全に除去しなければならない。この加工変質層を取除くためにエッチング処理が施される。エッチング処理としては、浸漬式エッチングや枚葉式エッチングが行われている。
【０００３】
上記エッチング処理の中で、枚葉式エッチングは大口径化したウェーハの表面粗さとテクスチャーサイズの制御を行うことができるため、最適なエッチング方法として検討されている。枚葉式エッチングは、平坦化した単一のウェーハの上面へエッチング液を滴下し、ウェーハを回転（スピン）させることにより滴下したエッチング液をウェーハ上面全体に拡げてエッチングする方法である。ウェーハ上面に供給したエッチング液は、ウェーハを回転させることにより生じた遠心力により、供給した箇所からウェーハ上面全体に拡がり、ウェーハのエッジ部に至るため、ウェーハ上面と同時にウェーハのエッジ部もエッチングされることになる。そして、供給したエッチング液の大部分は、遠心力によりウェーハのエッジ部から吹き飛んで、エッチング装置に設けられたカップ等により回収されるように構成される。
【０００４】
しかし、この枚葉式エッチングでは、エッチング液の滴下が単一の供給ノズルを介して定量的に行われることからそのエッチング量にばらつきが生じ、エッチング工程を終えたシリコンウェーハの表裏面では、ラッピングや研削等の平坦化工程を終えた際のウェーハ平坦度を維持できない不具合があった。また、所望のウェーハ表面粗さも得られていないため、これらのウェーハ平坦度及びウェーハ表面粗さを改善するために、鏡面研磨工程において多くの研磨代をとる必要があり、その後の鏡面研磨工程に大きな負荷がかかっていた。
【０００５】
そこで、機械研磨により生じた加工歪層を平坦度を確保しつつ効率よく除去できるシリコンウェーハ製造プロセスとして、シリコン単結晶インゴットをスライスする工程と、このスライスウェーハの端面を面取りする工程と、半導体インゴットをスライスして得られたウェーハの少なくともおもて面を平面研削又はラッピングにより平坦化加工する平坦化工程と、平坦化加工されたウェーハのおもて面をスピンエッチングによりエッチングするスピンエッチング工程と、エッチングされたウェーハのおもて面を研磨して鏡面とする研磨工程とからなる半導体ウェーハの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１３５４６４号公報（請求項１、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に示される方法では、平坦化工程で機械研磨により研削等を施す際のウェーハ保持で生じた研削痕や、ウェーハ表面にうねりを生じており、この平坦化工程に続く工程で加工歪層だけでなく、この上記研削痕やうねりを取除くために多くの研磨代をとる必要があり、やはり研磨工程に大きな負荷がかかっていた。
本発明の目的は、高平坦化を達成し、生産性を向上し得るウェーハの枚葉式エッチング装置及びウェーハの枚葉式エッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１をウェーハチャック１２に載せて保持した状態で回転させながら、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給してウェーハ１１を回転させることにより生じた遠心力によりウェーハ１１の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング装置の改良である。
その特徴ある構成は、吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射可能な複数の供給ノズル２６，２７と、複数の供給ノズル２６，２７をそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段２８，２９と、複数の供給ノズル２６，２７のそれぞれにエッチング液１４を供給して複数の供給ノズル２６，２７のそれぞれの吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段３０とを備えたところにある。
【０００８】
この請求項１に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給すると、ウェーハ１１の回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４はその供給箇所からウェーハ１１の周囲に向かって徐々に移動しながらウェーハ１１上面をエッチングする。このエッチング液１４は、複数の供給ノズル２６，２７のそれぞれの吐出口２６ａ，２７ａから噴射されるので、そのエッチング液１４は互いに干渉するが、ノズル２６、２７の動きを最適化することで、ウェーハ面内のエッチング量分布制御の自由度を高めることができ、ウェーハ表面にうねりを生じていても、研削痕やうねりを確実に取除くことができる。この結果、ウェーハのエッチング時における高平坦化を効率よく達成することができ、その生産性を向上することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、供給ノズルの少なくとも一つが基端を中心として先端が揺動しその先端に吐出口２６ａが形成された揺動供給ノズル２６であり、供給ノズルの他の少なくとも一つが軸方向に直動しその先端に吐出口２７ａが形成された直動供給ノズル２７であることを特徴とする。
この請求項２に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、揺動する供給ノズル２６と直動する供給ノズル２７を設けたので、互いのノズルは異なった軌跡上を移動しながらウェーハ表面をエッチングする。この結果、同一移動方式の供給ノズルの使用に比べてウェーハ１１面内のエッチング量分布をより高い自由度で制御することが可能となり、ウェーハ表面にうねりや研削痕をより効率的に取除くことができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、複数の供給ノズル２６，２７のいずれか又は全部の先端にシリコンウェーハ１１の厚さを測定可能なセンサ４１，４２が設けられ、センサ４１，４２の検出出力によりノズル移動手段２８，２９及びエッチング液供給手段３０のいずれか一方又は双方を制御するコントローラ４４を備えたことを特徴とする。
この請求項３に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、エッチング中のウェーハ１１の厚さを検出することができ、コントローラ４４はその検出出力により供給ノズル２６，２７の移動速度やエッチング液１４の供給量を調整することにより、ウェーハ１１の厚さをリアルタイムにフィードバックしてそのエッチング精度を向上させることができる。これにより、ウェーハの厚さのばらつきを無くすことができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１をウェーハチャック１２に載せて保持した状態で回転させながら、ウェーハ１１の上面にエッチング液１４を供給してウェーハ１１を回転させることにより生じた遠心力によりウェーハ１１の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング方法の改良である。
その特徴ある点は、ウェーハ１１の上面に複数の供給ノズル２６，２７によりエッチング液１４を供給し、エッチング液１４の供給が複数の供給ノズル２６，２７をそれぞれ別々に独立して移動させながら行われ、かつ供給ノズル２６，２７からのエッチング液１４の供給量をウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するところにある。
この請求項４に記載されたウェーハの枚葉式エッチング方法では、エッチング液１４の供給量をウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するので、そのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすとともに、エッチング後の厚みが揃うことから次工程の研磨への投入が容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように、本発明によれば、ウェーハの上面にエッチング液を噴射可能な複数の供給ノズルと、複数の供給ノズルをそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段と、複数の供給ノズルのそれぞれにエッチング液を供給してウェーハの上面にエッチング液をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段とを備えたので、複数のノズルの動きを最適化することで、ウェーハ面内のエッチング量分布制御の自由度を高めることができ、ウェーハ表面にうねりを生じていても、研削痕やうねりを確実に取除くことができる。この結果、ウェーハのエッチング時における高平坦化を効率よく達成することができ、その生産性を向上することができる。そして、揺動する噴射ノズルと直動する供給ノズルを設ければ、互いのノズルは異なった軌跡上を移動しながらウェーハ表面をエッチングするので、ウェーハ１１面内のエッチング量分布をより高い自由度で制御することができ、ウェーハ表面にうねりや研削痕をより効率的に取除くことができる。
【００１３】
また、複数の供給ノズルのいずれか又は全部の先端にシリコンウェーハの厚さを測定可能なセンサを設け、センサの検出出力によりノズル移動手段及びエッチング液供給手段のいずれか一方又は双方を制御するコントローラを備えれば、エッチング中のウェーハの厚さを検出することができ、ウェーハの厚さをリアルタイムにフィードバックしてそのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすことができる。
そして、ウェーハの上面に複数の供給ノズルによりエッチング液を供給し、エッチング液の供給が複数の供給ノズルをそれぞれ別々に独立して移動させながら行われ、かつ供給ノズルからのエッチング液の供給量をウェーハの部位における厚さに応じて調整するようにすれば、そのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすとともに、エッチング後の厚みが揃うことから次工程の研磨への投入が容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、シリコンウェーハの枚葉式エッチング装置１０は、チャンバに収容され単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１を載せて水平に保持するウェーハチャック１２と、ウェーハ１１をその鉛直中心線を中心に水平面内で回転させる回転手段１３と、チャック１２に載せられたウェーハ１１のエッジ部１１ａを伝わって流下するエッチング液１４をガスの噴射によりウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばすガス噴射機構１７とを備える。ウェーハ１１はシリコン単結晶インゴットをスライスして得られ、このウェーハ１１の外周縁、即ちエッジ部１１ａは所定の曲率半径を有する凸状の面取り加工が施される。
【００１５】
ウェーハチャック１２は、直径がウェーハ１１の直径より大きく形成された円板状のベース部材１９と、このベース部材１９の中央に鉛直方向に延びて形成された通孔１９ａに軸部２１ａが挿通された保持軸２１とを有する。保持軸２１は、上記軸部２１ａと、軸部２１ａの上面にこの軸部２１ａと一体的に形成された大径のウェーハ受け部２１ｂと、保持軸２１の中心にこの保持軸２１の下面から上部まで鉛直方向に延びて形成された透穴２１ｃと、一端が透穴２１ｃの上端に連通接続され透穴２１ｃを中心としてウェーハ受け部２１ｂの半径方向外側に放射状に延び他端が閉止された複数の連通穴２１ｄと、ウェーハ受け部２１ｂの上面に同心状に形成された複数のリング溝２１ｅと、連通穴２１ｄとリング溝２１ｅとを連通接続する複数の小孔２１ｆとからなる。上記透穴２１ｃの下端は真空ポンプ（図示せず）に連通接続される。ウェーハ受け部２１ｂの外径は軸部２１ａの外径より大きくウェーハ１１の外径より小さく形成され、ウェーハ受け部２１ｂの上面にはこのウェーハ受け部２１ｂと同心状にウェーハ１１が載るように構成される。図示しない真空ポンプが駆動されて透穴２１ｃ内が負圧になると、連通穴２１ｄ、小孔２１ｆ及びリング溝２１ｅ内が負圧になり、ウェーハ１１下面が保持軸２１のウェーハ受け部２１ｂに吸着されて、ウェーハ１１が水平に保持されるようになっている。また回転手段１３は、上記保持軸２１と、この保持軸２１を回転させる駆動モータ（図示せず）とを有する。駆動モータにより保持軸２１を回転させることにより、保持軸２１にて保持されたウェーハ１１が保持軸２１とともに回転するように構成される。
【００１６】
一方、ガス噴射機構１７は、チャック１２の上面にこのチャック１２の円周方向に沿って設けられたリング状の噴射口１７ａと、チャック１２に設けられ上端が噴射口１７ａに連通するリング状の噴射溝１７ｂと、噴射溝１７ｂに連通するガス供給手段（図示せず）とを有する。上記噴射口１７ａはウェーハ１１のエッジ部１１ａ近傍の下面を臨むように形成される。上記噴射溝１７ｂは、ベース部材１９の上面にベース部材１９と同心状にウェーハ受け部２１ｂとテーパ部材２２とを取付けることにより設けられる。この噴射溝１７ｂは下方に向うに従って直径が小さくなるように形成されるとともに、上方に向かうに従って次第に狭くなるように形成され、噴射口１７ａが最も狭くなるように形成される。噴射溝１７ｂの下部はウェーハ受け部２１ｂから軸部２１ａにわたって形成された４つのガス供給孔１７ｃの一端に連通され、これらのガス供給孔１７ｃの他端はガス供給手段に接続される。ガス供給手段は、窒素ガス又は空気等のガスを圧縮するコンプレッサ等により構成され、このガス供給手段により圧縮されたガスはガス供給孔１７ｃ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａに供給される。
【００１７】
また、図１及び図２に示すように、この枚葉式エッチング装置１０には、吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４を噴射可能な複数の供給ノズル２６，２７を備える。この実施の形態では、供給ノズルの数が２つの場合を示し、２つの供給ノズル２６，２７は、別々に設けられたノズル移動手段２８，２９によりそれぞれ別々に独立して移動可能に構成される。この実施の形態における一方の供給ノズル２６を移動させる一方のノズル移動手段２８はその一方の供給ノズル２６の基端に設けられ、その供給ノズル２６を基端を中心として先端を揺動させるステッピングモータである。そして、その揺動する供給ノズル２６の先端に吐出口２６ａが形成される。他方のノズル移動手段２９は、他方の供給ノズル２７を軸方向に直動させる回転モータであり、その回転軸２９ａにボールねじ２９ｂが同軸上に接続され、他方の供給ノズル２７にはそのボールねじ２９ｂに螺合する雌ねじ部材２９ｃが取付けられる。そして、回転モータ２９の回転軸２９ａを回転させてボールねじ２９ｂを回転させることにより、雌ねじ部材２９ｃとともに他方の供給ノズル２８がその軸方向に直動するように構成される。
【００１８】
図１に戻って、２つの供給ノズル２６，２７には、それらにエッチング液１４を供給してそれらの供給ノズル２６，２７のそれぞれの吐出口２６ａ，２７ａからウェーハ１１の上面にエッチング液１４をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段３０が接続される。このエッチング液供給手段は液体供給本管３１を備え、一方の供給ノズル２６には第１液体供給管３１ａの一端が接続され、他方の供給ノズル２７には第２液体供給管３１ｂの一端が接続される。第１液体供給管３１ａ及び第２液体供給管３１ｂのそれぞれの他端が前述した液体供給本管３１の一端に接続され、液体供給本管３１の他端はエッチング液１４が貯留された液体タンク３３に接続される。そして、液体供給本管３１には液体タンク３３内のエッチング液１４をそれぞれの供給ノズル２６，２７に供給可能なポンプ３６が設けられる。
【００１９】
第１液体供給管３１ａには一方の供給ノズル２６へのエッチング液１４の供給量を調整する第１液体調整弁３４が設けられ、第２液体供給管３１ｂには他方の供給ノズル２７へのエッチング液１４の供給量を調整する第２液体調整弁３５が設けられる。第１及び第２液体調整弁３４，３５は同一品であり、第１液体調整弁３４を代表して説明すると、この第１液体調整弁３４は第１〜第３ポート３４ａ〜３４ｃを有する三方弁であり、第１ポート３４ａはポンプ３６の吐出口に接続され、第２ポート３４ｂは供給ノズル２６に接続され、更に第３ポート３４ｃは戻り管３７を介して液体タンク３３に接続される。そして、第１液体調整弁３４がオンすると第１及び第２ポート３４ａ，３４ｂが連通し、オフすると第１及び第３ポート３４ａ，３４ｃが連通するように構成される。
【００２０】
２つの供給ノズル２６，２７の双方の先端には、シリコンウェーハ１１の厚さを非接触で測定可能なセンサ４１，４２が設けられる。このセンサ４１，４２は、２つの供給ノズル２６，２７の双方の先端に実際に設けられるプローブヘッド４１ａ，４２ａと、データ解析装置４１ｂ，４２ｂを備え、プローブヘッド４１ａ，４２ａは波長が約１．３μｍの近赤外光をウェーハ１１に照射し、その反射光を受光可能に構成される。一方、データ解析装置４１ｂ，４２ｂはプローブヘッド４１ａ，４２ａが受光した反射光を分析してプローブヘッド４１ａ，４２ａが近赤外光を照射した部分のウェーハ１１の厚さを計測し、その計測結果をこのセンサ４１，４２の検出出力として出力可能に構成される。そしてこのセンサ４１，４２の各検出出力はマイクロコンピュータからなるコントローラ４４の制御入力に接続され、コントローラ４４の制御出力は第１及び第２液体調整弁３４，３５、ポンプ３６、及びノズル移動手段を構成するそれぞれのモータ２８，２９にそれぞれ接続される。
【００２１】
コントローラ４４はメモリ４７を備える。メモリ４７には、センサ４１，４２により測定されたシリコンウェーハ１１の厚さに応じた第１及び第２液体調整弁３４，３５のオン時間及びその間隔や、各種モータ２８，２９の回転速度やその方向、ポンプ３６の作動の有無が予め記憶される。そして、供給ノズル２６，２７からのエッチング液１４の供給量をそのウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するように構成される。具体的に、コントローラ４４は、センサ４１，４２により測定されたシリコンウェーハ１１の厚さが比較的厚い場合には供給ノズル２６，２７の移動速度を低下させるか或いはその供給ノズル２６，２７から噴射されるエッチング液１４の量を増加させてそのエッチング量が増加するように制御し、センサ４１，４２により測定されたシリコンウェーハ１１の厚さが比較的薄い場合には供給ノズル２６，２７の移動速度を増加させるか或いはその供給ノズル２６，２７から噴射されるエッチング液１４の量を低下させてそのエッチング量が減少するように制御する。
【００２２】
このように構成されたウェーハ１１の枚葉式エッチング装置１０の動作を説明する。
先ず保持軸２１のウェーハ受け部２１ｂ上にウェーハ１１を載せた状態で、保持軸２１の透穴２１ａの下端に連通接続された真空ポンプを作動させて透穴２１ｃを負圧にし、この負圧によりウェーハ１１を保持する。この状態で回転手段１３の駆動モータを作動させて、保持軸２１とともにウェーハ１１を水平面内で回転させる。次いでガス噴射機構１７のガス供給手段を作動させて窒素ガス又は空気からなる圧縮ガスをガス供給孔１７ｃ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａから噴射させることにより、テーパ部材２２上面とウェーハ１１下面との間の隙間に、ウェーハ１１の半径方向外側に向って流れるガス流を作る。
【００２３】
次に、コントローラ４４は、ノズル移動手段を構成するステッピングモータ２８と回転モータ２９をそれぞれ駆動させ、一方の供給ノズル２６を揺動させるとともに、他方の供給ノズル２７をその軸方向に独立して移動させる。これとともにコントローラ４４はポンプ３６を駆動するとともに第１及び第２液体調整弁３４，３５をそれぞれオンして２つの供給ノズル２６，２７の双方の吐出口２６ａ，２７ａからエッチング液１４をウェーハ１１の上面に供給する。ウェーハ１１の上面に供給されたエッチング液１４は、ウェーハ１１の水平面内での回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４の供給した箇所（例えばウェーハ１１上面中心近傍）からウェーハ１１のエッジ部１１ａに向ってウェーハ１１上面の加工変質層をエッチングしながら徐々に移動する。そしてウェーハ１１上のエッチング液１４の大部分は上記ウェーハ１１の回転に伴う遠心力により液滴となってウェーハ１１外方へ飛散し、チャンバ外に排出される。
【００２４】
ここで、ウェーハの上面をエッチングするエッチング液１４は、２つの供給ノズル２６，２７の双方の吐出口２６ａ，２７ａから噴射されるので、そのエッチング液１４は液干渉するが、ノズル２６、２７の動きを最適化することで、ウェーハ面内のエッチング量分布制御の自由度を高めることができ、ウェーハ表面にうねりを生じていても、研削痕やうねりを確実に取除くことができる。この結果、ウェーハのエッチング時における高平坦化を効率よく達成することができ、その生産性を向上することができる。そして、この実施の形態では、揺動する供給ノズル２６と直動する供給ノズル２７を設けたので、互いのノズル２６，２７は異なった軌跡上を移動しながらウェーハ表面をエッチングする。この結果、同一移動方式の供給ノズルの使用に比べてウェーハ１１面内のエッチング量分布をより高い自由度で制御することが可能となり、ウェーハ表面にうねりや研削痕をより効率的に取除くことができる。
【００２５】
また、本発明のウェーハの枚葉式エッチング装置１０では、供給ノズル２６，２７の先端にシリコンウェーハ１１の厚さを測定可能なセンサ４１，４２を設けたので、エッチング中のウェーハ１１の厚さを検出することができ、コントローラ４４はその検出出力により供給ノズル２６，２７の移動速度やエッチング液１４の供給量を調整することにより、ウェーハ１１の厚さをリアルタイムにフィードバックしてそのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすことができる。そして、供給ノズル２６，２７からのエッチング液１４の供給量をウェーハ１１の部位における厚さに応じて調整するので、そのエッチング精度を向上させることができ、ウェーハの厚さのばらつきを無くすとともに、エッチング後の厚みが揃うことから次工程の研磨への投入が容易にすることができる。このため、スライス後のウェーハ１１でも狙いの厚みでエッチングが可能となり、従来必要とされたラップ工程や研削工程を省略することも可能になる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、供給ノズルの数が２つであり、供給ノズルの一つが基端を中心として先端が揺動し、供給ノズルの他の一つが軸方向に直動する場合を例にして説明したが、供給ノズルの数が２つの場合には、図３に示すように、供給ノズルの双方が基端を中心として先端が揺動するものであっても良く、図示しないが、供給ノズルの双方が直動する供給ノズルであっても良い。
また、上述した実施の形態では、供給ノズルの数が２つの場合を説明したが、図４に示すように、供給ノズルは３つであっても良く、図示しないが、４つ以上であっても良い。
【実施例】
【００２７】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）し、表裏面が平坦化処理された３００ｍｍφのシリコンウェーハ１１を用意した。また、フッ酸、硝酸、リン酸及び水の混合割合が重量％で、フッ酸：硝酸：リン酸：水＝７％：３０％：３５％：２８％からなるエッチング液１４を用意した。次いで、図１に示す枚葉式エッチング装置１０のチャック１２に表面が上面となるようにそのウェーハ１１を載置した。次に、そのウェーハ１１を水平回転させ、ウェーハ上方に設けられた２つの供給ノズル２６，２７からエッチング液１４をウェーハ１１の上面に供給して水平回転により生じた遠心力により、エッチング液１４をウェーハ表面からウェーハ表面側端部にまで行き渡らせることで平坦化処理により生じた加工変質層をエッチングした。
ここで、エッチング液１４の供給は、一方の供給ノズル２６からは４リットル／分供給し、他方の供給ノズル２７からは３リットル／分供給した。そして一方の供給ノズル２６の揺動速度は、その先端における吐出口２６ａが２ｍｍ／分の速度で移動するようにした。また、他方の供給ノズル２７の移動速度は軸方向に３ｍｍ／分の速度で移動するようにした。この条件でシリコンウェーハ１１の表面を２０μｍエッチングした。
【００２８】
＜比較例１＞
エッチング液の供給を揺動する単一の供給ノズルにより行い、その供給ノズルから４リットル／分のエッチング液を供給し、その単一の供給ノズルの揺動速度は、その先端における吐出口２６ｍｍ／分の速度で移動するようにした。これ以外は実施例１と同様にしてシリコンウェーハの表面を合計２０μｍエッチングした。
【００２９】
＜比較試験及び評価＞
実施例１及び比較例１の枚葉式エッチングを施したシリコンウェーハの厚さを平坦度測定装置（土井精密ラップ社 Wafercom）により測定した。実施例１における測定結果を図５に示し、比較例１における測定結果を図６に示す。この図５及び図６から明らかなように、複数の供給ノズルからエッチング液を供給してエッチングしたウェーハ１１の表面を示す図５は、単一の供給ノズルからエッチング液を供給してエッチングしたウェーハの表面を示す図６に比較して、平坦であることが判る。この結果、複数の供給ノズルからエッチング液を供給する本発明にあっては、ウェーハの高い平坦化を達成することができ、その生産性を向上し得ることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明実施形態のウェーハの枚葉式エッチング装置の要部縦断面構成図である。
【図２】その装置の供給ノズルとウェーハとの関係を示す上面図である。
【図３】別の供給ノズルとウェーハとの関係を示す上面図である。
【図４】更に別の供給ノズルとウェーハとの関係を示す上面図である。
【図５】実施例１におけるウェーハの厚さのばらつきを示す図である。
【図６】比較例１におけるウェーハの厚さのばらつきを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 枚葉式エッチング装置
１１ シリコンウェーハ
１２ ウェーハチャック
１４ エッチング液
２６，２７ 供給ノズル
２６ａ，２７ａ 吐出口
２８ ステッピングモータ（ノズル移動手段）
２９ 回転モータ（ノズル移動手段）
３０ エッチング液供給手段
４１，４２ センサ
４４ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ(11)をウェーハチャック(12)に載せて保持した状態で回転させながら、前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)を供給して前記ウェーハ(11)を回転させることにより生じた遠心力により前記ウェーハ(11)の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング装置において、
吐出口(26a,27a)から前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)を噴射可能な複数の供給ノズル(26,27)と、
前記複数の供給ノズル(26,27)をそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段(28,29)と、
前記複数の供給ノズル(26,27)のそれぞれにエッチング液(14)を供給して前記複数の供給ノズル(26,27)のそれぞれの吐出口(26a,27a)から前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段(30)と
を備えることを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項２】
供給ノズルの少なくとも一つが基端を中心として先端が揺動しその先端に吐出口(26a)が形成された揺動供給ノズル(26)であり、前記供給ノズルの他の少なくとも一つが軸方向に直動しその先端に吐出口(27a)が形成された直動供給ノズル(27)である請求項１記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項３】
複数の供給ノズル(26,27)のいずれか又は全部の先端にシリコンウェーハ(11)の厚さを測定可能なセンサ(41,42)が設けられ、前記センサ(41,42)の検出出力によりノズル移動手段(28,29)及びエッチング液供給手段(30)のいずれか一方又は双方を制御するコントローラ(44)を備えた請求項１又は２記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項４】
シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ(11)をウェーハチャック(12)に載せて保持した状態で回転させながら、前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)を供給して前記ウェーハ(11)を回転させることにより生じた遠心力により前記ウェーハ(11)の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング方法において、
前記ウェーハ(11)の上面に複数の供給ノズル(26,27)によりエッチング液(14)を供給し、
前記エッチング液(14)の供給が前記複数の供給ノズル(26,27)をそれぞれ別々に独立して移動させながら行われ、
かつ前記供給ノズル(26,27)からの前記エッチング液(14)の供給量を前記ウェーハ(11)の部位における厚さに応じて調整する
ことを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング方法。
【請求項１】
シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ(11)をウェーハチャック(12)に載せて保持した状態で回転させながら、前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)を供給して前記ウェーハ(11)を回転させることにより生じた遠心力により前記ウェーハ(11)の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング装置において、
吐出口(26a,27a)から前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)を噴射可能な複数の供給ノズル(26,27)と、
前記複数の供給ノズル(26,27)をそれぞれ別々に独立して移動させるノズル移動手段(28,29)と、
前記複数の供給ノズル(26,27)のそれぞれにエッチング液(14)を供給して前記複数の供給ノズル(26,27)のそれぞれの吐出口(26a,27a)から前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)をそれぞれ噴射させるエッチング液供給手段(30)と
を備えることを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項２】
供給ノズルの少なくとも一つが基端を中心として先端が揺動しその先端に吐出口(26a)が形成された揺動供給ノズル(26)であり、前記供給ノズルの他の少なくとも一つが軸方向に直動しその先端に吐出口(27a)が形成された直動供給ノズル(27)である請求項１記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項３】
複数の供給ノズル(26,27)のいずれか又は全部の先端にシリコンウェーハ(11)の厚さを測定可能なセンサ(41,42)が設けられ、前記センサ(41,42)の検出出力によりノズル移動手段(28,29)及びエッチング液供給手段(30)のいずれか一方又は双方を制御するコントローラ(44)を備えた請求項１又は２記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項４】
シリコン単結晶インゴットをスライスして得られた単一の薄円板状のシリコンウェーハ(11)をウェーハチャック(12)に載せて保持した状態で回転させながら、前記ウェーハ(11)の上面にエッチング液(14)を供給して前記ウェーハ(11)を回転させることにより生じた遠心力により前記ウェーハ(11)の全ての上面をエッチングする枚葉式エッチング方法において、
前記ウェーハ(11)の上面に複数の供給ノズル(26,27)によりエッチング液(14)を供給し、
前記エッチング液(14)の供給が前記複数の供給ノズル(26,27)をそれぞれ別々に独立して移動させながら行われ、
かつ前記供給ノズル(26,27)からの前記エッチング液(14)の供給量を前記ウェーハ(11)の部位における厚さに応じて調整する
ことを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２０７８１０（Ｐ２００７−２０７８１０Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１８９９（Ｐ２００６−２１８９９）
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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