半導体ウェーハの酸化膜除去方法
【課題】ウェーハ端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する際に、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつ均一な除去を行うことができる半導体ウェーハの酸化膜除去方法を提供する。
【解決手段】気相エッチング装置１０のステージ１３上に、酸化膜３２が形成された半導体ウェーハ３１の裏面を下にして水平に載置した後、半導体ウェーハ３１にエッチングガス１４を供給することにより、半導体ウェーハ３１の端面に形成された余分な酸化膜３２を気相エッチングにより除去する半導体ウェーハの酸化膜除去方法であって、ステージ１３上に載置された半導体ウェーハ３１の表面からチャンバ１１の天井までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ３１の端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガス１４の平均流速を制御して気相エッチングすることを特徴とする。
【解決手段】気相エッチング装置１０のステージ１３上に、酸化膜３２が形成された半導体ウェーハ３１の裏面を下にして水平に載置した後、半導体ウェーハ３１にエッチングガス１４を供給することにより、半導体ウェーハ３１の端面に形成された余分な酸化膜３２を気相エッチングにより除去する半導体ウェーハの酸化膜除去方法であって、ステージ１３上に載置された半導体ウェーハ３１の表面からチャンバ１１の天井までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ３１の端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガス１４の平均流速を制御して気相エッチングすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの裏面に、例えばエピタキシャル層成長時のオートドープ防止のための保護膜として酸化膜を形成する際、ウェーハ端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する半導体ウェーハの酸化膜除去方法に関する。更に詳しくは、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつウェーハ端面における酸化膜の均一な除去を行う酸化膜除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先端のＬＳＩ（Large Scale Integration）には、ボロン等のドーパントを添加して所定の抵抗率に調整されたｐ、ｐ+、ｐ++型シリコンウェーハ等の低抵抗の半導体ウェーハを基板とし、このウェーハ基板の表面に、ウェーハ基板の抵抗率よりも高抵抗のエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハ、例えばｐ／ｐ+エピタキシャルウェーハ等が使用されている。
【０００３】
エピタキシャル層の形成は、高温状態に設定された反応装置内で行われるが、エピタキシャルウェーハの製造における問題点の一つは、このウェーハ基板上にエピタキシャル層を形成する高温プロセス時に、ウェーハ基板に添加されたボロン等のドーパントがウェーハ基板から外部に拡散してデバイス形成領域となるエピタキシャル層を汚染する、いわゆるオートドープ現象である。
【０００４】
こういったオートドープの問題を解消するため、従来から、エピタキシャル層形成前の半導体ウェーハ裏面に、ドーパントの外部拡散を防止するための保護膜として、酸化膜を形成しておくことが一般的に行われている。酸化膜は、通常、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着）法等により形成されるが、このとき、図３に示すように酸化膜３２が半導体ウェーハ３１の裏面のみならず、ウェーハ端面、更にはエピタキシャル層の形成領域であるウェーハ表面の縁にも一部形成されてしまうことがある。ウェーハ端面に余分な酸化膜が形成された状態でエピタキシャル層を形成すると、ウェーハ端面（ウェーハ裏面の面取り面）においてエピタキシャル層と酸化膜が接触し、この部位にノジュールと呼ばれる粒状のＳｉ粒子が発生するという問題が生じる。
【０００５】
ノジュールはデバイス工程におけるパーティクル発生の要因になるため、ウェーハ端面におけるエピタキシャル層と酸化膜の接触を避ける必要がある。そのため、ウェーハ裏面に酸化膜を形成後、エピタキシャル層を形成する前に、図４に示すように所望のエッチング量（エッチング幅）ｗで半導体ウェーハ３１の端面に形成された余分な酸化膜３２を除去するエッジレリーフ等の対策がなされている。
【０００６】
余分な酸化膜の除去は、機械的方法又は化学的方法により行われる。機械的方法を利用したウェーハ端面における酸化膜除去方法としては、半導体ウェーハとバフとを回転させつつ、半導体ウェーハの周縁部をバフに押し付け、研磨部分にコロイダルシリカを含む研磨液を供給しつつ面取り部を鏡面研磨する面取り部の研磨方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、化学的方法には、エッチング液を用いた湿式エッチング、エッチングガスを用いる気相エッチングがあり、湿式エッチングを利用したウェーハ端面における酸化膜除去方法としては、半導体ウェーハを支持しつつ回転させながら、この半導体ウェーハの酸化膜が形成されていない鏡面側よりエッチング液を吐出するとともに、ウェーハ裏面側からシールガスをエッジ部に向けて吐出することにより、半導体ウェーハのエッジ部の酸化膜を除去することを特徴とする酸化膜除去方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法によれば、上記特許文献１に示された機械的方法を用いた場合に生じるオーバーポリッシュの問題や、湿式エッチングの際に酸化膜を残す部分に保護テープを貼着してエッチングするテープ保護方式を採用した場合の作業効率の問題等が解消するとされている。
【０００７】
一方、気相エッチングによる酸化膜の除去は、例えば、後述する図１及び図２に示す気相エッチング装置１０を用いて行うことができる。具体的には、先ず、上述のようにＣＶＤ法によってウェーハ裏面に酸化膜３２を形成する処理を施した半導体ウェーハ３１を、気相エッチング装置１０のチャンバ１１内に搬送し、チャンバ１１内に水平に設けられたステージ１３上に、酸化膜３２が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置する。そして、チャンバ１１外部に設けられたガス供給源から供給されたエッチングガス１４を、ガス供給管１６を経てガス供給口１６ａからチャンバ１１内へ導入することで、半導体ウェーハ３１の端面にエッチングガス１４が供給される。これにより、チャンバ１１内においてエッチングガス１４がウェーハ端面の酸化膜３２と接触し除去される。半導体ウェーハ３１を通過したエッチングガス１４は、ガス排気管１７からチャンバ１１外へ排出される。気相エッチングによる酸化膜の除去では、チャンバ１１内へ導入するエッチングガス１４流量の調整等によって、酸化膜３２のエッチング量の調整を行っている。即ち、エッチングガス１４の流量を上げればエッチング量を大きくすることができ、逆にエッチングガス１４の流量を下げればエッチング量を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−８５０５１号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開２００３−２７３０６３号公報（請求項５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、目標とするエッチング量で均一な酸化膜除去を行うのに最適なガス流量は、装置が備えるチャンバの高さや容積、ウェーハの径や厚み、或いはその他の条件によっても変動する。そのため、装置やウェーハごとに最適なガス流量を設定するのは困難であり、必要以上の過剰なエッチングガスを無駄に流してしまうことで生産コストが上がったり、或いはエッチングガスの流量が十分でなく、目標とするエッチング量で均一な除去が行われないといった不具合が生じる。特に、過剰なガス供給の問題については、必要最低限以上にエッチングガスを流した場合であっても酸化膜の除去は均一に行われるため、処理後のウェーハからはその事実が認識できず、解消するのが非常に困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、ウェーハ端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する際に、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつ均一な酸化膜の除去を行うことができる半導体ウェーハの酸化膜除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点は、半導体ウェーハの裏面に酸化膜を形成した後、天井が水平に形成されたチャンバを備える気相エッチング装置の上記チャンバ内へ半導体ウェーハを搬送し、チャンバ内に水平に設けられたステージ上に、酸化膜が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置して半導体ウェーハにエッチングガスを供給し、半導体ウェーハの端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する酸化膜の除去方法であって、ステージ上に載置されたウェーハ表面からチャンバの天井までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さの間のエッチングガスの平均流速を制御して気相エッチングすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に上記エッチングガスの平均流速の制御を、半導体ウェーハの全端面のうち、平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更にエッチングガスがチャンバの天井に向けて供給され、エッチングガスがチャンバの底部から排出されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の観点は、第１ないし第３の観点に基づく発明であって、更に半導体ウェーハがシリコンウェーハであって、エッチングガスがＨＦ含有ガスであり、エッチングガスのＨＦ濃度が０．０５〜０．５質量％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の観点の酸化膜除去方法は、半導体ウェーハの裏面に酸化膜を形成した後、天井が水平に形成されたチャンバを備える気相エッチング装置の上記チャンバ内へ半導体ウェーハを搬送し、チャンバ内に水平に設けられたステージ上に、酸化膜が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置して半導体ウェーハにエッチングガスを供給し、半導体ウェーハの端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する酸化膜の除去方法であって、ステージ上に載置されたウェーハ表面からチャンバの天井までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御して気相エッチングする。これにより、装置、その他の条件に依存することなく、ガス流量を必要最低限の流量に設定でき、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつ均一な酸化膜の除去を行うことができる。
【００１６】
本発明の第２の観点の酸化膜除去方法は、上記エッチングガスの平均流速の制御を、半導体ウェーハの全端面のうち、上記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように行うものである。このように、ウェーハ端面において、平均流速が最も遅い箇所で０．０４ｍ／ｓになるように制御して酸化膜の除去を行えば、確実にウェーハ端面の全箇所において所望のエッチング量とすることができ、しかもエッチングガスの使用量を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明実施形態の酸化膜除去方法で使用する気相エッチング装置の概略断面模式図である。
【図２】図１の上蓋を外した状態の気相エッチング装置を示す平面図である。
【図３】ウェーハ端面における酸化膜除去前の半導体ウェーハを示す拡大断面模式図である。
【図４】ウェーハ端面における酸化膜除去後の半導体ウェーハを示す拡大断面模式図である。
【図５】ウェーハ表面から天井までの高さｈが５０ｍｍの気相エッチング装置を用いて所定のガス流量でエッチングを行ったときのｈ／２高さにおけるガス流速とエッチング量の関係を示すグラフである。
【図６】ウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの気相エッチング装置を用いてエッチングを行ったときのｈ／２高さにおけるガス流速とエッチング量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
本発明の酸化膜除去方法に使用される気相エッチング装置の一例を、図１及び図２を用いて説明する。この気相エッチング装置１０は、図１に示すように、その内部に半導体ウェーハ３１を収容してエッチングガス１４が供給されるチャンバ１１を備える。チャンバ１１は、上蓋１２によって密閉され、内部の温度及び圧力を一定に保ち、供給されたエッチングガス１４を内部に滞留させることができるようになっている。また、チャンバ１１内には、気相エッチング中、チャンバ１１内において半導体ウェーハ３１を水平に保持するための２つのステージ１３が設けられている。また、エッチングガス１４をチャンバ１１内に供給するガス供給管１６が設けられ、チャンバ１１外に設けられたガス供給源によって発生させたエッチングガス１４は、ガス供給管１６を経て、ガス供給口１６ａからチャンバ１１内へ供給される。更に、図２に示すように、チャンバ１１内には、エッチングガス１４をチャンバ１１内の底部から排気するガス排気管１７が、上面から見て２つのステージ１３の間に対向して設けられる。ガス供給管１６は、図１に示すようにガス供給口１６ａを天井に向けて設置されており、ガス供給口１６ａから導入されたエッチングガス１４が、一旦天井に衝突してチャンバ１１全体に広がるようになっている。また、チャンバ１１の外部には、フッ化水素酸水溶液等の水溶液１８を貯留する容器１９がガス供給源として設けられており、容器１９内の水溶液１８中にＮ2等のキャリアガス２０吹き込み、バブリングすることでエッチングガス１４を発生させる。発生したエッチングガス１４は、容器１９とチャンバ１１に連通するガス供給管１６を経て、ガス供給口１６ａからチャンバ１１内に導入される。また、ガス供給管１６には、チャンバ１１内へ導入されるエッチングガス１４の流量を計測するマスフローメータ２１が設けられる。
【００２０】
続いて、上述した図１及び図２に示す気相エッチング装置１０を用いて半導体ウェーハ３１の端面における酸化膜３２を除去する方法について説明する。なお、本発明の酸化膜除去方法は、この装置を用いた方法に限定されるものではない。また、ウェーハ端面とは、ウェーハ表裏面の面取り面の傾斜部及び端部を指す。先ず、ＣＶＤ法によってウェーハ裏面に酸化膜３２を形成する処理を施した半導体ウェーハ３１を用意する。半導体ウェーハ３１としては、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）等によって育成されたシリコン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に、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）等の一般的な加工処理を施し、洗浄工程を経て得られたシリコンウェーハ等が挙げられる。ここで、例えば、抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ〜０．１Ω・ｃｍ程度のｐ型シリコンウェーハを得るには、ＣＺ法によってシリコン単結晶を引上げる際に、引上げ装置内においてシリコン原料として高純度シリコン多結晶が充填されたルツボ内に、抵抗率が上記範囲になる量のボロン等をドーパントとして添加しておく。ｐ+型シリコンウェーハでは、抵抗率が１０ｍΩ・ｃｍ〜２０ｍΩ・ｃｍ程度、ｐ++型シリコンウェーハでは、抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ〜１０ｍΩ・ｃｍ程度となる量のボロンが添加される。
【００２１】
ＣＶＤ法による酸化膜の形成は、気相エッチング装置を用いて成膜することにより行われ、ウェーハの直径が３００ｍｍであれば、２０００〜９０００オングストローム程度の膜厚に形成される。
【００２２】
そして、図４に示すように、上記ＣＶＤ法によってウェーハ裏面に酸化膜３２が形成された後の半導体ウェーハ３１について、その端面に形成された余分な酸化膜３２を所定のエッチング量ｗで気相エッチングにより除去する。このとき、所望のエッチング量ｗは、ウェーハの抵抗率に応じて設定される。ｐ++型シリコンウェーハのような抵抗率が非常に低いシリコンウェーハでは、ボロン等のドーパントが多量に添加されていることから、エピタキシャル成長等の高温プロセスにおいてドーパントの外部拡散量が多くなるため、エッチング量ｗは比較的少なめに設定される。
【００２３】
気相エッチングによる酸化膜の除去は、先ず、図１に示すように、上述した気相エッチング装置１０のチャンバ１１内に、上記ＣＶＤ法等によって酸化膜３２が形成された半導体ウェーハ３１を搬送する。チャンバ１１内に搬送された半導体ウェーハ３１は、チャンバ１１内に水平に設けられたステージ１３上に、酸化膜３２が形成されたウェーハ裏面を下に、即ちステージ１３表面と酸化膜３２が接するように水平に載置する。半導体ウェーハ３１を搬送したチャンバ１１内は上蓋１２で封止することにより密閉し、好ましくは温度を２５°Ｃ、気圧を１ａｔｍの状態に設定する。
【００２４】
そして、チャンバ１１外部に設けられたガス供給源にてエッチングガス１４を生成させる。半導体ウェーハ３１がシリコンウェーハの場合、酸化膜３２はＳｉＯ2膜であり、エッチングガス１４としては、好ましくはＨＦ含有ガスが用いられる。このＨＦ含有ガスは、例えばフッ化水素酸水溶液等の水溶液１８を容器１９に貯留し、容器１９内の水溶液１８中にＮ2等のキャリアガス２０を吹き込んで、飽和状態になるまで十分にバブリングすることで発生させることができる。エッチングガス１４中のＨＦ濃度は０．０５質量％以上が好ましく、０．０５〜０．５質量％の範囲が特に好ましい。下限値未満では、エッチングが十分に行われにくくなるため好ましくない。また、ＨＦ濃度が高すぎるとエッチングむらが生じる場合があるため好ましくない。発生させたエッチングガス１４は、容器１９とチャンバ１１を連通するガス供給管１６を経て、ガス供給口１６ａからチャンバ１１内に導入される。ウェーハ端面の酸化膜３２は、チャンバ１１内に導入されたエッチングガス１４と接触することにより除去される。
【００２５】
そして、本発明の酸化膜除去方法では、上記気相エッチングの際に、チャンバ１１内における所定箇所のエッチングガス１４の流速を制御して行うことを特徴とする。本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、半導体ウェーハ３１の端面における表面近傍のエッチングガス１４の流速が、特にウェーハ端面における均一な酸化膜除去を行う重要な因子の一つであることが確認されている。本発明の酸化膜除去方法は、この研究結果に基づいて成されたものであり、具体的には、ステージ１３上に載置された半導体ウェーハ３１の表面からチャンバ１１の天井、即ち上蓋１２の内壁までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ３１の端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガス１４の平均流速を制御して気相エッチングを行う。エッチングガスの平均流速の制御を、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間としたのは、ウェーハ端面近傍でのエッチングガスのガス流れがエッチング速度に影響を与えるものと推察されるからである。エッチングガスの流量等も均一な酸化膜の除去を行うための条件の一つとなり得るが、ガス流量は、使用する気相エッチング装置によってチャンバの容積やガス供給口の径等が変動した場合には、最適なガス流量も変動する。例えば、ガス供給口の径等が変動した場合、同じガス流量であっても、チャンバ内のエッチングガスの流速が変動する。このように、最適なガス流量は装置の違い等の他の条件に依存しやすいパラメータであることから、所望なエッチング条件として画一的に設定しておくのは困難である。そこで、本発明は、半導体ウェーハの端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御することによって、装置の違い等の他の条件に依存することなく、均一な酸化膜の除去を行うのに必要最低限のガス流量に設定できるようにしたものである。
【００２６】
半導体ウェーハの端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速は、少なくとも０．０４ｍ／ｓに制御するのが好ましい。即ち、半導体ウェーハの全端面のうち、上記平均流速が最も遅い箇所における当該平均流速の値を０．０４ｍ／ｓ以上に制御して行うのが好ましい。下限値未満では、他の条件によっては、ウェーハ端面において所望のエッチング量でエッチングされない箇所が一部に生じる場合がある。半導体ウェーハの全端面のうち、上記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように制御すれば、確実にウェーハ端面の全箇所において所望のエッチング量とすることができ、しかもエッチングガスの使用量を最小限に抑えることができる。このうち、上記エッチングガスの平均流速は、少なくとも０．０５ｍ／ｓに制御するのが特に好ましい。また、ｈは１０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２７】
本発明において、上記平均流速の制御はどのような手段であっても良く、ガス流量の調整のみであっても良いし、その他、ガス供給口やガス排気管の排気口の径を調整する手段によっても平均流速の制御を行うことができる。これらを併用すれば、所望の平均流速に制御するために必要なガス流量を更に低減させることができ、コストの低減が更に図れる。
【００２８】
以上、本発明の酸化膜の除去方法により、ガス流量を必要最低限の流量に設定でき、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつ均一な酸化膜の除去を行うことができる。
【実施例】
【００２９】
次に本発明の実施例について詳しく説明する。
【００３０】
＜実施例１＞
先ず、直径３００ｍｍ、厚さ０．７７５ｍｍ、抵抗率１５Ω・ｃｍのｐ+型シリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に膜厚５０００オングストロームの酸化膜をＣＶＤ法により成膜した。次に、シリコンウェーハ裏面に酸化膜を成膜する際に形成されたウェーハ端面の余分な酸化膜を気相エッチングにより除去するため、気相エッチング装置を用いて気相エッチングを行った。
【００３１】
具体的には、先ず、図１に示すように、上記酸化膜３２が形成されたシリコンウェーハを気相エッチング装置１０のチャンバ１１内に搬送し、チャンバ１１内に水平に設けられたステージ１３上に、酸化膜３２が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置した。このとき、ステージ１３上に載置したウェーハ表面から天井（上蓋１２の内壁）までの高さｈは５０ｍｍであった。次いで、チャンバ１１内を上蓋１２で密閉して、温度２５°Ｃ、気圧を１ａｔｍに設定した。次いで、フッ化水素酸水溶液を貯留する容器１９にキャリアガスとしてＮ2を吹き込み、フッ化水素酸水溶液をバブリングすることでＨＦガスを発生させた。このＨＦ含有のエッチングガス１４を、ガス供給管１６のガス供給口１６ａからチャンバ１１内へ導入し、チャンバ１１内でエッチングガス１４とシリコンウェーハを接触させ、ウェーハ端面の余分な酸化膜３２を気相エッチングにより除去した。
【００３２】
上記気相エッチングの際のエッチングガス１４のＨＦ濃度は０．１４質量％とし、処理時間は６０秒とした。また、マスフローメータ２１により計測されるエッチングガス１４の流量を０°Ｃ、１ａｔｍの状態で４５Ｌ／分に相当する流量に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０７ｍ／ｓとした。具体的には、図２に示すシリコンウェーハのａ点〜ｈ点の８箇所について、ウェーハ端面（図３に示す、面取り面の傾斜開始点）における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速をシミュレーションモデルによる数値解析にて計測し、ａ点〜ｈ点のうち、平均流速が最も遅い箇所で０．０７ｍ／ｓとした。
【００３３】
＜実施例２＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、エッチングガスの流量を２８Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０４ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３４】
＜実施例３＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、エッチングガスの流量を２１Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０２ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３５】
＜実施例４＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、エッチングガスの流量を１７Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０１ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３６】
＜実施例５＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を４５Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０９ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３７】
＜実施例６＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を２８Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０５ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３８】
＜実施例７＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を２１Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０３ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３９】
＜実施例８＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を４５Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０２ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００４０】
＜評価＞
図５及び図６から明らかなように、実施例１〜８を比較すると、ウェーハ端面に形成された酸化膜のエッチング量は、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速に影響して変動することが確認された。このことから、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御することによって、酸化膜のエッチング量を調整できることが判る。
【００４１】
特に、ウェーハ端面ａ点〜ｈ点の８箇所のうち、上記平均流速が最も遅い箇所の当該平均流速を０．０４ｍ／ｓ未満に制御した実施例３，４，７，８では、所望のエッチング量で酸化膜が除去されていない箇所が数カ所確認された。これに対し、ウェーハ端面におけるａ点〜ｈ点の８箇所のうち、上記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓとし、８箇所すべてにおける上記平均流速を０．０４ｍ／ｓ以上に制御した実施例１，２，５，６では、ａ点〜ｈ点の８箇所すべてにおいてエッチング量が所望の範囲となり、均一なエッチング量にて酸化膜を除去することができた。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 気相エッチング装置
１１ チャンバ
１２ 上蓋
１３ ステージ
１４ エッチングガス
１６ ガス供給管
１７ ガス排気管
３１ 半導体ウェーハ
３２ 酸化膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの裏面に、例えばエピタキシャル層成長時のオートドープ防止のための保護膜として酸化膜を形成する際、ウェーハ端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する半導体ウェーハの酸化膜除去方法に関する。更に詳しくは、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつウェーハ端面における酸化膜の均一な除去を行う酸化膜除去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先端のＬＳＩ（Large Scale Integration）には、ボロン等のドーパントを添加して所定の抵抗率に調整されたｐ、ｐ+、ｐ++型シリコンウェーハ等の低抵抗の半導体ウェーハを基板とし、このウェーハ基板の表面に、ウェーハ基板の抵抗率よりも高抵抗のエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハ、例えばｐ／ｐ+エピタキシャルウェーハ等が使用されている。
【０００３】
エピタキシャル層の形成は、高温状態に設定された反応装置内で行われるが、エピタキシャルウェーハの製造における問題点の一つは、このウェーハ基板上にエピタキシャル層を形成する高温プロセス時に、ウェーハ基板に添加されたボロン等のドーパントがウェーハ基板から外部に拡散してデバイス形成領域となるエピタキシャル層を汚染する、いわゆるオートドープ現象である。
【０００４】
こういったオートドープの問題を解消するため、従来から、エピタキシャル層形成前の半導体ウェーハ裏面に、ドーパントの外部拡散を防止するための保護膜として、酸化膜を形成しておくことが一般的に行われている。酸化膜は、通常、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着）法等により形成されるが、このとき、図３に示すように酸化膜３２が半導体ウェーハ３１の裏面のみならず、ウェーハ端面、更にはエピタキシャル層の形成領域であるウェーハ表面の縁にも一部形成されてしまうことがある。ウェーハ端面に余分な酸化膜が形成された状態でエピタキシャル層を形成すると、ウェーハ端面（ウェーハ裏面の面取り面）においてエピタキシャル層と酸化膜が接触し、この部位にノジュールと呼ばれる粒状のＳｉ粒子が発生するという問題が生じる。
【０００５】
ノジュールはデバイス工程におけるパーティクル発生の要因になるため、ウェーハ端面におけるエピタキシャル層と酸化膜の接触を避ける必要がある。そのため、ウェーハ裏面に酸化膜を形成後、エピタキシャル層を形成する前に、図４に示すように所望のエッチング量（エッチング幅）ｗで半導体ウェーハ３１の端面に形成された余分な酸化膜３２を除去するエッジレリーフ等の対策がなされている。
【０００６】
余分な酸化膜の除去は、機械的方法又は化学的方法により行われる。機械的方法を利用したウェーハ端面における酸化膜除去方法としては、半導体ウェーハとバフとを回転させつつ、半導体ウェーハの周縁部をバフに押し付け、研磨部分にコロイダルシリカを含む研磨液を供給しつつ面取り部を鏡面研磨する面取り部の研磨方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、化学的方法には、エッチング液を用いた湿式エッチング、エッチングガスを用いる気相エッチングがあり、湿式エッチングを利用したウェーハ端面における酸化膜除去方法としては、半導体ウェーハを支持しつつ回転させながら、この半導体ウェーハの酸化膜が形成されていない鏡面側よりエッチング液を吐出するとともに、ウェーハ裏面側からシールガスをエッジ部に向けて吐出することにより、半導体ウェーハのエッジ部の酸化膜を除去することを特徴とする酸化膜除去方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法によれば、上記特許文献１に示された機械的方法を用いた場合に生じるオーバーポリッシュの問題や、湿式エッチングの際に酸化膜を残す部分に保護テープを貼着してエッチングするテープ保護方式を採用した場合の作業効率の問題等が解消するとされている。
【０００７】
一方、気相エッチングによる酸化膜の除去は、例えば、後述する図１及び図２に示す気相エッチング装置１０を用いて行うことができる。具体的には、先ず、上述のようにＣＶＤ法によってウェーハ裏面に酸化膜３２を形成する処理を施した半導体ウェーハ３１を、気相エッチング装置１０のチャンバ１１内に搬送し、チャンバ１１内に水平に設けられたステージ１３上に、酸化膜３２が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置する。そして、チャンバ１１外部に設けられたガス供給源から供給されたエッチングガス１４を、ガス供給管１６を経てガス供給口１６ａからチャンバ１１内へ導入することで、半導体ウェーハ３１の端面にエッチングガス１４が供給される。これにより、チャンバ１１内においてエッチングガス１４がウェーハ端面の酸化膜３２と接触し除去される。半導体ウェーハ３１を通過したエッチングガス１４は、ガス排気管１７からチャンバ１１外へ排出される。気相エッチングによる酸化膜の除去では、チャンバ１１内へ導入するエッチングガス１４流量の調整等によって、酸化膜３２のエッチング量の調整を行っている。即ち、エッチングガス１４の流量を上げればエッチング量を大きくすることができ、逆にエッチングガス１４の流量を下げればエッチング量を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−８５０５１号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開２００３−２７３０６３号公報（請求項５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、目標とするエッチング量で均一な酸化膜除去を行うのに最適なガス流量は、装置が備えるチャンバの高さや容積、ウェーハの径や厚み、或いはその他の条件によっても変動する。そのため、装置やウェーハごとに最適なガス流量を設定するのは困難であり、必要以上の過剰なエッチングガスを無駄に流してしまうことで生産コストが上がったり、或いはエッチングガスの流量が十分でなく、目標とするエッチング量で均一な除去が行われないといった不具合が生じる。特に、過剰なガス供給の問題については、必要最低限以上にエッチングガスを流した場合であっても酸化膜の除去は均一に行われるため、処理後のウェーハからはその事実が認識できず、解消するのが非常に困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、ウェーハ端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する際に、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつ均一な酸化膜の除去を行うことができる半導体ウェーハの酸化膜除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の観点は、半導体ウェーハの裏面に酸化膜を形成した後、天井が水平に形成されたチャンバを備える気相エッチング装置の上記チャンバ内へ半導体ウェーハを搬送し、チャンバ内に水平に設けられたステージ上に、酸化膜が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置して半導体ウェーハにエッチングガスを供給し、半導体ウェーハの端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する酸化膜の除去方法であって、ステージ上に載置されたウェーハ表面からチャンバの天井までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さの間のエッチングガスの平均流速を制御して気相エッチングすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に上記エッチングガスの平均流速の制御を、半導体ウェーハの全端面のうち、平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、更にエッチングガスがチャンバの天井に向けて供給され、エッチングガスがチャンバの底部から排出されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の観点は、第１ないし第３の観点に基づく発明であって、更に半導体ウェーハがシリコンウェーハであって、エッチングガスがＨＦ含有ガスであり、エッチングガスのＨＦ濃度が０．０５〜０．５質量％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の観点の酸化膜除去方法は、半導体ウェーハの裏面に酸化膜を形成した後、天井が水平に形成されたチャンバを備える気相エッチング装置の上記チャンバ内へ半導体ウェーハを搬送し、チャンバ内に水平に設けられたステージ上に、酸化膜が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置して半導体ウェーハにエッチングガスを供給し、半導体ウェーハの端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する酸化膜の除去方法であって、ステージ上に載置されたウェーハ表面からチャンバの天井までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御して気相エッチングする。これにより、装置、その他の条件に依存することなく、ガス流量を必要最低限の流量に設定でき、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつ均一な酸化膜の除去を行うことができる。
【００１６】
本発明の第２の観点の酸化膜除去方法は、上記エッチングガスの平均流速の制御を、半導体ウェーハの全端面のうち、上記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように行うものである。このように、ウェーハ端面において、平均流速が最も遅い箇所で０．０４ｍ／ｓになるように制御して酸化膜の除去を行えば、確実にウェーハ端面の全箇所において所望のエッチング量とすることができ、しかもエッチングガスの使用量を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明実施形態の酸化膜除去方法で使用する気相エッチング装置の概略断面模式図である。
【図２】図１の上蓋を外した状態の気相エッチング装置を示す平面図である。
【図３】ウェーハ端面における酸化膜除去前の半導体ウェーハを示す拡大断面模式図である。
【図４】ウェーハ端面における酸化膜除去後の半導体ウェーハを示す拡大断面模式図である。
【図５】ウェーハ表面から天井までの高さｈが５０ｍｍの気相エッチング装置を用いて所定のガス流量でエッチングを行ったときのｈ／２高さにおけるガス流速とエッチング量の関係を示すグラフである。
【図６】ウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの気相エッチング装置を用いてエッチングを行ったときのｈ／２高さにおけるガス流速とエッチング量の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
本発明の酸化膜除去方法に使用される気相エッチング装置の一例を、図１及び図２を用いて説明する。この気相エッチング装置１０は、図１に示すように、その内部に半導体ウェーハ３１を収容してエッチングガス１４が供給されるチャンバ１１を備える。チャンバ１１は、上蓋１２によって密閉され、内部の温度及び圧力を一定に保ち、供給されたエッチングガス１４を内部に滞留させることができるようになっている。また、チャンバ１１内には、気相エッチング中、チャンバ１１内において半導体ウェーハ３１を水平に保持するための２つのステージ１３が設けられている。また、エッチングガス１４をチャンバ１１内に供給するガス供給管１６が設けられ、チャンバ１１外に設けられたガス供給源によって発生させたエッチングガス１４は、ガス供給管１６を経て、ガス供給口１６ａからチャンバ１１内へ供給される。更に、図２に示すように、チャンバ１１内には、エッチングガス１４をチャンバ１１内の底部から排気するガス排気管１７が、上面から見て２つのステージ１３の間に対向して設けられる。ガス供給管１６は、図１に示すようにガス供給口１６ａを天井に向けて設置されており、ガス供給口１６ａから導入されたエッチングガス１４が、一旦天井に衝突してチャンバ１１全体に広がるようになっている。また、チャンバ１１の外部には、フッ化水素酸水溶液等の水溶液１８を貯留する容器１９がガス供給源として設けられており、容器１９内の水溶液１８中にＮ2等のキャリアガス２０吹き込み、バブリングすることでエッチングガス１４を発生させる。発生したエッチングガス１４は、容器１９とチャンバ１１に連通するガス供給管１６を経て、ガス供給口１６ａからチャンバ１１内に導入される。また、ガス供給管１６には、チャンバ１１内へ導入されるエッチングガス１４の流量を計測するマスフローメータ２１が設けられる。
【００２０】
続いて、上述した図１及び図２に示す気相エッチング装置１０を用いて半導体ウェーハ３１の端面における酸化膜３２を除去する方法について説明する。なお、本発明の酸化膜除去方法は、この装置を用いた方法に限定されるものではない。また、ウェーハ端面とは、ウェーハ表裏面の面取り面の傾斜部及び端部を指す。先ず、ＣＶＤ法によってウェーハ裏面に酸化膜３２を形成する処理を施した半導体ウェーハ３１を用意する。半導体ウェーハ３１としては、チョクラルスキー法（以下、ＣＺ法という。）等によって育成されたシリコン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に、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）等の一般的な加工処理を施し、洗浄工程を経て得られたシリコンウェーハ等が挙げられる。ここで、例えば、抵抗率が０．０１Ω・ｃｍ〜０．１Ω・ｃｍ程度のｐ型シリコンウェーハを得るには、ＣＺ法によってシリコン単結晶を引上げる際に、引上げ装置内においてシリコン原料として高純度シリコン多結晶が充填されたルツボ内に、抵抗率が上記範囲になる量のボロン等をドーパントとして添加しておく。ｐ+型シリコンウェーハでは、抵抗率が１０ｍΩ・ｃｍ〜２０ｍΩ・ｃｍ程度、ｐ++型シリコンウェーハでは、抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ〜１０ｍΩ・ｃｍ程度となる量のボロンが添加される。
【００２１】
ＣＶＤ法による酸化膜の形成は、気相エッチング装置を用いて成膜することにより行われ、ウェーハの直径が３００ｍｍであれば、２０００〜９０００オングストローム程度の膜厚に形成される。
【００２２】
そして、図４に示すように、上記ＣＶＤ法によってウェーハ裏面に酸化膜３２が形成された後の半導体ウェーハ３１について、その端面に形成された余分な酸化膜３２を所定のエッチング量ｗで気相エッチングにより除去する。このとき、所望のエッチング量ｗは、ウェーハの抵抗率に応じて設定される。ｐ++型シリコンウェーハのような抵抗率が非常に低いシリコンウェーハでは、ボロン等のドーパントが多量に添加されていることから、エピタキシャル成長等の高温プロセスにおいてドーパントの外部拡散量が多くなるため、エッチング量ｗは比較的少なめに設定される。
【００２３】
気相エッチングによる酸化膜の除去は、先ず、図１に示すように、上述した気相エッチング装置１０のチャンバ１１内に、上記ＣＶＤ法等によって酸化膜３２が形成された半導体ウェーハ３１を搬送する。チャンバ１１内に搬送された半導体ウェーハ３１は、チャンバ１１内に水平に設けられたステージ１３上に、酸化膜３２が形成されたウェーハ裏面を下に、即ちステージ１３表面と酸化膜３２が接するように水平に載置する。半導体ウェーハ３１を搬送したチャンバ１１内は上蓋１２で封止することにより密閉し、好ましくは温度を２５°Ｃ、気圧を１ａｔｍの状態に設定する。
【００２４】
そして、チャンバ１１外部に設けられたガス供給源にてエッチングガス１４を生成させる。半導体ウェーハ３１がシリコンウェーハの場合、酸化膜３２はＳｉＯ2膜であり、エッチングガス１４としては、好ましくはＨＦ含有ガスが用いられる。このＨＦ含有ガスは、例えばフッ化水素酸水溶液等の水溶液１８を容器１９に貯留し、容器１９内の水溶液１８中にＮ2等のキャリアガス２０を吹き込んで、飽和状態になるまで十分にバブリングすることで発生させることができる。エッチングガス１４中のＨＦ濃度は０．０５質量％以上が好ましく、０．０５〜０．５質量％の範囲が特に好ましい。下限値未満では、エッチングが十分に行われにくくなるため好ましくない。また、ＨＦ濃度が高すぎるとエッチングむらが生じる場合があるため好ましくない。発生させたエッチングガス１４は、容器１９とチャンバ１１を連通するガス供給管１６を経て、ガス供給口１６ａからチャンバ１１内に導入される。ウェーハ端面の酸化膜３２は、チャンバ１１内に導入されたエッチングガス１４と接触することにより除去される。
【００２５】
そして、本発明の酸化膜除去方法では、上記気相エッチングの際に、チャンバ１１内における所定箇所のエッチングガス１４の流速を制御して行うことを特徴とする。本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、半導体ウェーハ３１の端面における表面近傍のエッチングガス１４の流速が、特にウェーハ端面における均一な酸化膜除去を行う重要な因子の一つであることが確認されている。本発明の酸化膜除去方法は、この研究結果に基づいて成されたものであり、具体的には、ステージ１３上に載置された半導体ウェーハ３１の表面からチャンバ１１の天井、即ち上蓋１２の内壁までの高さをｈとするとき、半導体ウェーハ３１の端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガス１４の平均流速を制御して気相エッチングを行う。エッチングガスの平均流速の制御を、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間としたのは、ウェーハ端面近傍でのエッチングガスのガス流れがエッチング速度に影響を与えるものと推察されるからである。エッチングガスの流量等も均一な酸化膜の除去を行うための条件の一つとなり得るが、ガス流量は、使用する気相エッチング装置によってチャンバの容積やガス供給口の径等が変動した場合には、最適なガス流量も変動する。例えば、ガス供給口の径等が変動した場合、同じガス流量であっても、チャンバ内のエッチングガスの流速が変動する。このように、最適なガス流量は装置の違い等の他の条件に依存しやすいパラメータであることから、所望なエッチング条件として画一的に設定しておくのは困難である。そこで、本発明は、半導体ウェーハの端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御することによって、装置の違い等の他の条件に依存することなく、均一な酸化膜の除去を行うのに必要最低限のガス流量に設定できるようにしたものである。
【００２６】
半導体ウェーハの端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速は、少なくとも０．０４ｍ／ｓに制御するのが好ましい。即ち、半導体ウェーハの全端面のうち、上記平均流速が最も遅い箇所における当該平均流速の値を０．０４ｍ／ｓ以上に制御して行うのが好ましい。下限値未満では、他の条件によっては、ウェーハ端面において所望のエッチング量でエッチングされない箇所が一部に生じる場合がある。半導体ウェーハの全端面のうち、上記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように制御すれば、確実にウェーハ端面の全箇所において所望のエッチング量とすることができ、しかもエッチングガスの使用量を最小限に抑えることができる。このうち、上記エッチングガスの平均流速は、少なくとも０．０５ｍ／ｓに制御するのが特に好ましい。また、ｈは１０〜１００ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００２７】
本発明において、上記平均流速の制御はどのような手段であっても良く、ガス流量の調整のみであっても良いし、その他、ガス供給口やガス排気管の排気口の径を調整する手段によっても平均流速の制御を行うことができる。これらを併用すれば、所望の平均流速に制御するために必要なガス流量を更に低減させることができ、コストの低減が更に図れる。
【００２８】
以上、本発明の酸化膜の除去方法により、ガス流量を必要最低限の流量に設定でき、エッチングガスの使用量を最小限に抑え、かつ均一な酸化膜の除去を行うことができる。
【実施例】
【００２９】
次に本発明の実施例について詳しく説明する。
【００３０】
＜実施例１＞
先ず、直径３００ｍｍ、厚さ０．７７５ｍｍ、抵抗率１５Ω・ｃｍのｐ+型シリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に膜厚５０００オングストロームの酸化膜をＣＶＤ法により成膜した。次に、シリコンウェーハ裏面に酸化膜を成膜する際に形成されたウェーハ端面の余分な酸化膜を気相エッチングにより除去するため、気相エッチング装置を用いて気相エッチングを行った。
【００３１】
具体的には、先ず、図１に示すように、上記酸化膜３２が形成されたシリコンウェーハを気相エッチング装置１０のチャンバ１１内に搬送し、チャンバ１１内に水平に設けられたステージ１３上に、酸化膜３２が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置した。このとき、ステージ１３上に載置したウェーハ表面から天井（上蓋１２の内壁）までの高さｈは５０ｍｍであった。次いで、チャンバ１１内を上蓋１２で密閉して、温度２５°Ｃ、気圧を１ａｔｍに設定した。次いで、フッ化水素酸水溶液を貯留する容器１９にキャリアガスとしてＮ2を吹き込み、フッ化水素酸水溶液をバブリングすることでＨＦガスを発生させた。このＨＦ含有のエッチングガス１４を、ガス供給管１６のガス供給口１６ａからチャンバ１１内へ導入し、チャンバ１１内でエッチングガス１４とシリコンウェーハを接触させ、ウェーハ端面の余分な酸化膜３２を気相エッチングにより除去した。
【００３２】
上記気相エッチングの際のエッチングガス１４のＨＦ濃度は０．１４質量％とし、処理時間は６０秒とした。また、マスフローメータ２１により計測されるエッチングガス１４の流量を０°Ｃ、１ａｔｍの状態で４５Ｌ／分に相当する流量に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０７ｍ／ｓとした。具体的には、図２に示すシリコンウェーハのａ点〜ｈ点の８箇所について、ウェーハ端面（図３に示す、面取り面の傾斜開始点）における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速をシミュレーションモデルによる数値解析にて計測し、ａ点〜ｈ点のうち、平均流速が最も遅い箇所で０．０７ｍ／ｓとした。
【００３３】
＜実施例２＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、エッチングガスの流量を２８Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０４ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３４】
＜実施例３＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、エッチングガスの流量を２１Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０２ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３５】
＜実施例４＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、エッチングガスの流量を１７Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０１ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３６】
＜実施例５＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を４５Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０９ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３７】
＜実施例６＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を２８Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０５ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３８】
＜実施例７＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を２１Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０３ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００３９】
＜実施例８＞
実施例１で用意したものと同じ寸法と品質のシリコンウェーハを用意し、このシリコンウェーハの裏面に同じ膜厚の酸化膜をＣＶＤ法により形成した。この酸化膜形成後のシリコンウェーハについて、ステージ上に載置したウェーハ表面から天井までの高さｈが７０ｍｍの装置を用いたこと、及びエッチングガスの流量を４５Ｌ／分に調整することにより、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間の平均流速を少なくとも０．０２ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に気相エッチングを行い、ウェーハ端面の余分な酸化膜の除去を行った。
【００４０】
＜評価＞
図５及び図６から明らかなように、実施例１〜８を比較すると、ウェーハ端面に形成された酸化膜のエッチング量は、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速に影響して変動することが確認された。このことから、ウェーハ端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御することによって、酸化膜のエッチング量を調整できることが判る。
【００４１】
特に、ウェーハ端面ａ点〜ｈ点の８箇所のうち、上記平均流速が最も遅い箇所の当該平均流速を０．０４ｍ／ｓ未満に制御した実施例３，４，７，８では、所望のエッチング量で酸化膜が除去されていない箇所が数カ所確認された。これに対し、ウェーハ端面におけるａ点〜ｈ点の８箇所のうち、上記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓとし、８箇所すべてにおける上記平均流速を０．０４ｍ／ｓ以上に制御した実施例１，２，５，６では、ａ点〜ｈ点の８箇所すべてにおいてエッチング量が所望の範囲となり、均一なエッチング量にて酸化膜を除去することができた。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 気相エッチング装置
１１ チャンバ
１２ 上蓋
１３ ステージ
１４ エッチングガス
１６ ガス供給管
１７ ガス排気管
３１ 半導体ウェーハ
３２ 酸化膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの裏面に酸化膜を形成した後、天井が水平なチャンバを備えた気相エッチング装置の前記チャンバ内へ前記半導体ウェーハを搬送し、前記チャンバ内に水平に設けられたステージ上に、前記酸化膜が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置した後、前記半導体ウェーハにエッチングガスを供給し、前記半導体ウェーハの端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する酸化膜の除去方法であって、
前記ステージ上に載置されたウェーハ表面から前記チャンバの天井までの高さをｈとするとき、前記半導体ウェーハの端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御して気相エッチングすること
を特徴とする半導体ウェーハの酸化膜除去方法。
【請求項２】
前記エッチングガスの平均流速の制御を、前記半導体ウェーハの全端面のうち、前記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように行う請求項１記載の酸化膜の除去方法。
【請求項３】
前記エッチングガスが前記チャンバの天井に向けて供給され、前記エッチングガスが前記チャンバの底部から排出される請求項１又は２記載の酸化膜の除去方法。
【請求項４】
前記半導体ウェーハがシリコンウェーハであって、前記エッチングガスがＨＦ含有ガスであり、前記エッチングガスのＨＦ濃度が０．０５〜０．５質量％である請求項１又は２記載の酸化膜の除去方法。
【請求項１】
半導体ウェーハの裏面に酸化膜を形成した後、天井が水平なチャンバを備えた気相エッチング装置の前記チャンバ内へ前記半導体ウェーハを搬送し、前記チャンバ内に水平に設けられたステージ上に、前記酸化膜が形成されたウェーハ裏面を下にして水平に載置した後、前記半導体ウェーハにエッチングガスを供給し、前記半導体ウェーハの端面に形成された余分な酸化膜を気相エッチングにより除去する酸化膜の除去方法であって、
前記ステージ上に載置されたウェーハ表面から前記チャンバの天井までの高さをｈとするとき、前記半導体ウェーハの端面における、ウェーハ表面からｈ／２高さまでの間のエッチングガスの平均流速を制御して気相エッチングすること
を特徴とする半導体ウェーハの酸化膜除去方法。
【請求項２】
前記エッチングガスの平均流速の制御を、前記半導体ウェーハの全端面のうち、前記平均流速が最も遅い箇所において少なくとも０．０４ｍ／ｓを満たすように行う請求項１記載の酸化膜の除去方法。
【請求項３】
前記エッチングガスが前記チャンバの天井に向けて供給され、前記エッチングガスが前記チャンバの底部から排出される請求項１又は２記載の酸化膜の除去方法。
【請求項４】
前記半導体ウェーハがシリコンウェーハであって、前記エッチングガスがＨＦ含有ガスであり、前記エッチングガスのＨＦ濃度が０．０５〜０．５質量％である請求項１又は２記載の酸化膜の除去方法。
【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２０１２−２２２０１４（Ｐ２０１２−２２２０１４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３３５１（Ｐ２０１１−８３３５１）
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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