JP2003017464A

JP2003017464A - 半導体ウェーハの片面エッチング方法およびその装置

Info

Publication number: JP2003017464A
Application number: JP2001198657A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tsutsumi; 幸雄堤; Tsutomu Higuchi; 勗樋口; Naoki Muraki; 尚樹村木; Tsuneo Yoshikawa; 恒男吉川
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP3912652B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェーハ外周部の他面側のエッチング速度が
高まり、ウェーハ外周部の他面側のエッチングの境界が
シャープになる半導体ウェーハの片面エッチング方法お
よびその装置を提供する。【解決手段】シリコンウェーハＷの外周部の裏面側
で、負圧力を利用し、エッチング液の蒸気をウェーハ外
周部に沿って排気する。よって、単にエッチング液面か
らの蒸気の上昇気流にまかせてエッチングする場合より
も、蒸気の流速がはやまり、シリコンウェーハＷの外周
部の裏面側のエッチング速度が高まる。結果、エッチン
グのサイクルタイムが短縮する。また、このように蒸気
をシリコンウェーハＷの外周部に沿って強制的に排気す
るので、シリコンウェーハＷの外周部の裏面側の全域
で、エッチングの境界がシャープ化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
片面エッチング方法およびその装置、詳しくは半導体ウ
ェーハの一面とエッチング液の液面とを接触させて、主
に、このウェーハ一面だけをエッチングする半導体ウェ
ーハの片面エッチング方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウェーハにおいては、例えばＬ
ＴＯ（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＯｘｉｄａｔ
ｉｏｎ）仕様のもの、熱酸化膜仕様のもの、ＩＧ（Ｉｎ
ｔｒｉｎｓｉｃＧｅｔｔｅｒｉｎｇ）仕様のものなど
がある。ＬＴＯ品は、エッチングしたウェーハに低温酸
化膜を被着し、鏡面となる側の面のＬＴＯ膜のみを片面
エッチングで除去する。この後、エピタキシャル工程に
よりこの鏡面にエピタキシャル層が積層される。熱酸化
膜品は、エッチング後のウェーハＨＷを熱酸化膜で被覆
し、片面エッチングを施して熱酸化膜を除去する。露出
したシリコン面が鏡面研磨される。ＩＧ品は、ＩＧ処理
後の鏡面ウェーハＰＷに薄い熱酸化膜が形成されること
があり、この鏡面側の熱酸化膜が片面エッチングで除去
される。このように、各種のシリコンウェーハにあっ
て、一面のみをエッチングして酸化膜などを除去するこ
とが行われていた。

【０００３】従前において、このシリコンウェーハの一
面をエッチングする場合、エッチングされる側の面、例
えばＬＴＯ品では鏡面化されない側の裏面をフィルムで
覆い、エッチング液に浸漬して、その表面から低温酸化
膜を除去していた。すなわち、従来の片面エッチング法
は、フィルム被着によるウェーハのエッチング液へのデ
ィッピングで行われていた。しかしながら、この従前の
片面エッチングでは、シリコンウェーハの非エッチング
面のフィルム被覆工程と、エッチング後のフィルムの除
去工程とが必要になる。その結果、作業工程数が増え、
生産性が低下するという問題点があった。

【０００４】そこで、これを解消する従来技術として、
例えば本願出願人が先に提出し、登録された特許第３１
５９９６９号の「半導体ウェーハの片面エッチング方法
およびその装置」が知られている。この従来技術は、エ
ッチング液の液面下からエッチング液を吹き出して液面
を盛り上げ、この液面の盛り上がり部分にシリコンウェ
ーハの表面（一面）を接触させてエッチングし、この片
面エッチング中、エッチング液から気化した蒸気を、シ
リコンウェーハの裏面側に回り込ませ、この回り込んだ
蒸気により、シリコンウェーハの面取り部およびシリコ
ンウェーハの外周部の裏面側をエッチングするととも
に、このシリコンウェーハの外周部の裏面側に、Ｎ_２ガ
スなどの不活性ガスを吹き付けてこの蒸気の回り込み量
を制御するものである。これにより、片面エッチングの
工程数が低減し、シリコンウェーハの生産性も高められ
る。しかも、ＬＴＯ品のエピタキシャル成長でのウェー
ハ外周部（面取り面）でのノジュール発生を防止するた
め、このウェーハ外周部の全体（裏面を含む）をきれい
にエッチングすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術によれば、以下の問題が生じていた。すな
わち、(1) 従来の片面エッチングでは、このように片面
エッチング中、エッチング液の蒸気を、このエッチング
液から自然発生した蒸気の上昇気流にまかせてシリコン
ウェーハの裏面に回り込ませ、このシリコンウェーハの
外周部の裏面側をエッチングする一方、シリコンウェー
ハの裏面側に不活性ガスを吹き付けて蒸気の回り込み量
を制御する方法を採用していた。そのため、この蒸気に
よるシリコンウェーハの面取り部およびシリコンウェー
ハの外周部の裏面側のエッチング速度が若干低下し、そ
の結果、片面エッチングのサイクルタイムが若干長くな
っていた。 (2) しかも、このようにシリコンウェーハの裏面側に不
活性ガスを吹き付けて単に蒸気の回り込み量を制御して
いただけであったので、シリコンウェーハの裏面側では
そのエッチングの境界があいまいとなり歪化していた。
このことは、露出面が酸化膜で覆われたシリコンウェー
ハの場合において、ウェーハ裏面の酸化膜の外縁がはっ
きりしないという問題を生じさせていた。

【０００６】

【発明の目的】そこで、この発明は、半導体ウェーハの
外周部の他面側のエッチング速度が高まり、エッチング
工程のサイクルタイムを短縮させることができ、しかも
半導体ウェーハの外周部の他面側で、エッチングの境界
をシャープ化させることができる半導体ウェーハの片面
エッチング方法およびその装置を提供することを、その
目的としている。また、この発明は、半導体ウェーハの
他面の外周部のエッチングを精密に行うことができる半
導体ウェーハの片面エッチング方法およびその装置を提
供することを、その目的としている。さらに、この発明
は、生産性を低下させず、半導体ウェーハの裏面酸化膜
およびウェーハ外周部（面取り面）の酸化膜を同時に除
去することができる半導体ウェーハの片面エッチング方
法を提供することを、その目的としている。さらにま
た、この発明は、確実でかつ均一な片面エッチングを施
すことができる半導体ウェーハの片面エッチング装置を
提供することを、その目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、エッチング液の液面下からエッチング液を吹き出し
て液面を盛り上げ、該液面の盛り上がり部分に半導体ウ
ェーハの一面を接触させてエッチングし、該片面エッチ
ング中、前記エッチング液から気化した蒸気を、半導体
ウェーハの一面とは反対の面側に回り込ませ、該回り込
んだ蒸気により、半導体ウェーハの外周部の他面側をエ
ッチングする半導体ウェーハの片面エッチング方法にお
いて、前記半導体ウェーハの外周部の他面側で、負圧力
を利用し、前記蒸気を半導体ウェーハの外周形状に沿っ
て排気する半導体ウェーハの片面エッチング方法であ
る。半導体ウェーハとしては、例えばシリコンウェー
ハ，ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。また、こ
の半導体ウェーハの一面には酸化膜などが被着されてい
ても、されていなくてもよい。また、エッチング液は限
定されない。例えばＨＦ，ＨＦ：ＮＨ_４Ｆなどが挙げら
れる。

【０００８】エッチング液との接触による半導体ウェー
ハのエッチング速度は限定されない。例えば５０００〜
１８０００オングストローム／分でもよい。好ましいエ
ッチング速度は、６０００〜８０００オングストローム
／分である。５０００オングストローム／分未満ではエ
ッチングむら、例えば半導体ウェーハが酸化膜で覆われ
ている場合、ウェーハ外周部に酸化膜が残る。また、１
８０００オングストローム／分を超えるとオーバエッチ
ングとなる。片面エッチング時、半導体ウェーハは、半
導体ウェーハの中心点を中心に回転してもよいし、しな
くてもよい。ただし、回転した方が、半導体ウェーハの
一面に均一にエッチング液を接触させることができるの
で好ましい。その場合、この半導体ウェーハの回転速度
は限定されない。通常は１〜１０ｒｐｍである。

【０００９】片面エッチングに要する時間は、エッチン
グ品の品種およびエッチング液の濃度などにより異な
る。例えば３０〜２５０秒間である。エッチング中のエ
ッチング液の温度も限定されない。例えば２５〜４５
℃、好ましくは３４〜３６℃である。２５℃未満ではエ
ッチングレートが低く、半導体ウェーハが酸化膜で覆わ
れている場合には酸化膜が残ることがある。４５℃を超
えると組成が変わり、酸化膜残りやオーバエッチとなる
おそれがある。なお、この片面エッチング中、半導体ウ
ェーハを揺動（水平方向に平行移動）させてもよい。揺
動させる場合のウェーハ揺動量は８０〜１６０ｍｍ、好
ましくは１１０〜１３０ｍｍである。８０ｍｍ未満では
エッチングむらが発生し、１６０ｍｍを超えるとオーバ
エッチにつながるおそれがある。この揺動により回転の
みによる場合よりも均一なエッチングが可能となる。

【００１０】エッチング液の液面下からエッチング液を
吹き出して液面を盛り上げ、この液面の盛り上がり部分
に、回転中の半導体ウェーハの一面を接触させる場合の
エッチング液の吹き出し方向は、吹き出されたエッチン
グ液により、液面を盛り上げることができる方向であれ
ば限定されない。通常は液面に向かう方向である。エッ
チング液の吹き出し流量も、吹き出されたエッチング液
で液面を盛り上げることができる量であれば限定されな
い。なお、この吹き出されるエッチング液は、完全なエ
ッチング液でなくても、例えばこの液の一部分を構成す
る成分であってもよい。

【００１１】ウェーハ一面上での、盛り上がり部への接
触位置は限定されない。例えば、半導体ウェーハの一面
の中心部でもよいし、その半導体ウェーハの外周部でも
よい。これは、接触したエッチング液面が、エッチング
液の表面張力により半導体ウェーハの一面の全体に広が
るためである。しかも、半導体ウェーハは所定の回転速
度で回転するため、その一面全域への広がり方はさらに
良好となる。ただし、半導体ウェーハの中心部に盛り上
がり部の中心位置を配置した方が、半導体ウェーハの他
面へのエッチング液の回り込みを防いだり、半導体ウェ
ーハを安定して回転させることができるので好ましい。
盛り上がった一部を含め、エッチング液の液面からはエ
ッチング液の蒸気が大量に発生する。この蒸気を利用
し、半導体ウェーハ外周部の面取り面および他面のエッ
チングを行う。半導体ウェーハの外周形状に沿った蒸気
の排気は、半導体ウェーハの外周部の全周にわたった方
が好ましい。また、この負圧力の大きさは限定されな
い。例えば、１０リットル／分程度である。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記半導体ウェ
ーハの他面側に不活性ガスを吹き付けて前記蒸気の回り
込み量を制御し、前記負圧力によって、前記蒸気および
不活性ガスを半導体ウェーハの外周形状に沿って排気す
る請求項１に記載の半導体ウェーハの片面エッチング方
法である。半導体ウェーハの裏面側への蒸気の回り込み
量を、不活性ガスの吹き出しにより制御する。これによ
り、半導体ウェーハの他面のエッチング範囲（外周縁か
らの半径方向内方への距離）を制御することができる。
この蒸気の回り込みによりエッチングされる半導体ウェ
ーハの他面の範囲は、任意に制御可能である。

【００１３】請求項３に記載の発明は、前記半導体ウェ
ーハの一面には酸化膜を有する請求項１または請求項２
に記載の半導体ウェーハの片面エッチング方法である。
酸化膜の種類は限定されない。例えば熱酸化膜などが挙
げられる。酸化膜の厚さも限定されない。通常、５００
０〜６０００オングストロームである。

【００１４】請求項４に記載の発明は、エッチング液が
貯留されるエッチング槽と、該エッチング槽の上方に配
置され、半導体ウェーハを保持するウェーハ保持手段
と、保持された半導体ウェーハの表裏面を水平にした状
態で、前記エッチング槽内のエッチング液面に半導体ウ
ェーハの一面が接触可能な高さ位置まで半導体ウェーハ
を下降可能なウェーハ昇降手段とを備え、前記ウェーハ
保持手段が、半導体ウェーハの一面とは反対側の面の中
心部を吸着するウェーハ保持体を有した半導体ウェーハ
の片面エッチング装置において、前記半導体ウェーハの
外周部の他面側には、前記エッチング液から気化して半
導体ウェーハの外周部の他面側へ回り込んだ蒸気を、前
記半導体ウェーハの外周形状に沿って排気する環状の排
気流路が内部形成された排気流路形成体を設け、該排気
流路形成体に、前記排気流路を通して、前記半導体ウェ
ーハの外周部の他面側に達した蒸気を排気する負圧力発
生手段を連結した半導体ウェーハの片面エッチング装置
である。

【００１５】ウェーハ保持手段の半導体ウェーハの保持
形式は限定されない。例えば、吸引により半導体ウェー
ハを吸着保持してもよい。ウェーハ昇降手段は、半導体
ウェーハを水平状態のまま、半導体ウェーハを昇降可能
な機構であればよい。半導体ウェーハ表面を水平に昇降
させることは、言い換えれば、静止状態のエッチング液
の液面に対して、半導体ウェーハを平行に保持した状態
で昇降させることを意味する。ウェーハ保持体の形状
は、例えば板状でも、ブロック状でもよい。半導体ウェ
ーハの接触面に、例えば外設の空気吸引装置に接続され
る吸引孔が形成されていればよい。

【００１６】排気流路形成体の形状、大きさは限定され
ない。例えば、半導体ウェーハの外周部を外方から覆う
円形のリングカバーでもよい。また、この排気流路は、
排気流路形成体の内部を洞穴形状に掘削することで形成
してもよいし、例えば請求項５の場合では、半導体ウェ
ーハの片面エッチング装置の組み立て時、排気流路形成
体の内面と鍔部の外面との間に画成してもよい。負圧力
発生手段の構成は限定されない。例えば、ダイヤフラム
ポンプなどを採用することができる。

【００１７】請求項５の発明によれば、前記ウェーハ保
持体より半導体ウェーハの半径方向の外側に鍔部を設
け、該鍔部は、半導体ウェーハの吸着側の面との間で、
該半導体ウェーハの吸着側の面の外周部側へ不活性ガス
を送り出すガス送出用隙間を形成するとともに、該ガス
送出用隙間よりも半径方向の外側に半導体ウェーハの外
縁を配置し、前記負圧力発生手段の負圧力により、前記
ガス送出用隙間を通過した不活性ガスを、前記半導体ウ
ェーハの外周形状に沿って前記蒸気とともに排気する請
求項４に記載の半導体ウェーハの片面エッチング装置で
ある。

【００１８】不活性ガスとしては、例えばＮ_２ガスなど
が使用される。この不活性ガスの供給量は限定されな
い。通常、１〜１０リットル／分前後である。ここでい
う鍔部は、半導体ウェーハの吸着側の面の外周部側へ不
活性ガスを送り出すガス送出用隙間を形成するものであ
る。不活性ガスの半導体ウェーハの外周部への送出によ
り、蒸気の、半導体ウェーハの吸着側の面の外周部を超
えて半導体ウェーハの中心部に向かう回り込み量を制御
する。ガス送出用隙間は、半導体ウェーハ外縁よりも半
径方向の内側にあるので、この回り込み量の制御が容易
になる。ガス送出用隙間の大きさは限定されない。通
常、０．５〜２．０ｍｍである。不活性ガスをガス送出
用隙間に供給するガス供給口は、鍔部に設けてもよい
し、ウェーハ保持体に設けてもよい。鍔部に設ける場合
には、例えば鍔部をウェーハ保持体に水平回転自在に取
り付ける一方、このガス供給口に不活性ガス供給装置か
ら延びたガス供給管を連結してもよい。

【００１９】請求項６に記載の発明は、前記エッチング
槽内に、エッチング液を吹き出してエッチング液面を盛
り上げる吹き出しノズルを設け、前記ウェーハ昇降手段
に、半導体ウェーハを水平に保持した状態で回転させる
ウェーハ回転部を設けた請求項４および請求項５に記載
の半導体ウェーハの片面エッチング装置である。エッチ
ング液の吹き出しノズルの設置位置は、エッチング槽内
の液面下であれば限定されない。すなわち、エッチング
槽の下部または中央部だけでなく、液面付近でもよい。
ウェーハ回転部の構造は限定されない。モータなどの駆
動源により半導体ウェーハを所定速度で水平回転するこ
とができればよい。

【００２０】

【作用】この発明によれば、半導体ウェーハの一面とエ
ッチング液の液面とを接触させる片面エッチング時、エ
ッチング液面からは、常時、揮発性の高いエッチング成
分（例えばＨＦ）が気化している。そこで、この片面エ
ッチング中、蒸気を半導体ウェーハの他面側に回り込ま
せる。こうしてこの回り込んだ蒸気を、エッチング液が
接触していない半導体ウェーハの他面の外周部に接触さ
せる。その結果、面取り部および他面外周縁を蒸気を用
いてエッチングすることができる。これにより、生産性
を低下させず、半導体ウェーハの一面とその外周部近傍
部分のエッチングを行うことができる。

【００２１】しかも、この半導体ウェーハの外周部の他
面側では、負圧力を利用し、エッチング液から発生した
蒸気を半導体ウェーハの外周部に沿って排気する。その
ため、従来の片面エッチング時のように、エッチング液
から自然発生した蒸気の上昇気流にまかせて半導体ウェ
ーハの他面をこの蒸気でエッチングする場合に比べ、こ
の蒸気の流速がはやまり、半導体ウェーハの外周部の他
面側と接触する蒸気の量が増える。これにより、半導体
ウェーハの外周部の他面側のエッチング速度も高まり、
その結果、エッチング工程のサイクルタイムを短縮する
ことができる。また、従来では、半導体ウェーハの他面
側に不活性ガスを吹き付け、蒸気の回り込み量を単に制
御していただけであった。これに対し、この発明は蒸気
を半導体ウェーハの外周部に沿って強制的に排気するた
め、半導体ウェーハの外周部の他面側の全域において、
エッチングの境界をシャープにすることができる。

【００２２】特に、請求項２および請求項５に記載の発
明によれば、片面エッチング時に半導体ウェーハの他面
側に不活性ガスを吹き付け、蒸気の回り込み量を制御す
るので、半導体ウェーハの他面側の外周部のエッチング
を精密に行うことができる。

【００２３】また、請求項６の発明によれば、吹き出し
ノズルを介して、エッチング液の液面下からエッチング
液を吹き出して液面を盛り上げ、この液面の盛り上がり
部分に、ウェーハ回転部により回転中の半導体ウェーハ
の一面を接触させる。その際、仮にこの接触部分が半導
体ウェーハの一面の一部分であっても、エッチング液の
表面張力により、このエッチング液が半導体ウェーハの
一面全体に良好に広がる。これにより、確実でかつ均一
な片面エッチングが行える。しかも、半導体ウェーハが
回転しているため、半導体ウェーハの一面全体へのエッ
チング液の広がりはさらに良好となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１は、この発明の一実施例に係る
半導体ウェーハの片面エッチング装置に組み込まれたウ
ェーハ保持手段の要部を拡大して示す縦断面図である。
図２は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの片
面エッチング装置の駆動系を模式的に示す斜視図であ
る。図３は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ
の片面エッチング装置の全体構成を示す縦断面図であ
る。

【００２５】図２において、１０は半導体ウェーハの片
面エッチング装置（以下、片面エッチング装置１０）で
あり、このエッチング装置１０はブース１０２内にセッ
トされている。この片面エッチング装置１０は、エッチ
ング槽１１と、ウェーハ保持手段１２と、ウェーハ昇降
手段１３とを備えている。ブース１０２内でエッチング
槽１１に隣接してウェーハの乾燥を行うスピン乾燥装置
１０３が配設されている。図１および図２に示すよう
に、エッチング槽１１には、エッチング液（ＨＦ：ＮＨ
_４Ｆ＝２：１）がこの槽上部まで貯留されている。ウェ
ーハ保持手段１２は、このエッチング槽１１の上方に配
置され、例えば厚さ６２５μｍ、直径６インチのシリコ
ンウェーハＷを水平に保持することができる。ウェーハ
昇降手段１３は、このウェーハ保持手段１２に設けら
れ、ウェーハの表面を水平状態に保ったままシリコンウ
ェーハＷを昇降させる。なお、シリコンウェーハＷの表
裏面は５７００オングストロームの熱酸化膜（ＬＴＯ
膜）Ｗａにより覆われている。

【００２６】図３に示すように、このエッチング槽１１
は、分離された内槽１１Ａと外槽１１Ｂとから構成され
ている。内槽１１Ａの底面の中心部には、エッチング液
を真上に吹き出して、液面を所定高さまで盛り上げる吹
き出しノズル１４が設けられている。吹き出しノズル１
４には、循環用パイプ１５ａを介して、内槽１１Ａから
オーバフローして外槽１１Ｂに排出されたエッチング液
を導出し、このエッチング液をフィルタリングして、吹
き出しノズル１４から内槽１１Ａ内へ戻す液循環装置１
５が接続されている。循環用パイプ１５ａには、上流側
から順番に、流量計１５Ｃ、循環ポンプ１６、フィルタ
１７が接続されている。さらに、この循環用パイプ１５
ａの途中にはフィルタを介在させることもできる。この
循環ポンプ１６は、エッチング液を吹き出しノズル１４
から０．５〜５．０リットル／分で吹き出すことができ
るポンプである。また、このエッチング液を一定温度と
するため、エッチング槽１１にはエッチング液の温度調
整装置１００が配設されている。内槽１１Ａからオーバ
フローして外槽１１Ｂに排出されたエッチング液は温度
調整装置１００を介して外槽１１Ｂに循環して供給され
る。温度調整装置１００はこのエッチング液のパイプに
近接して温調用コイル１０１を配設してある。温調用コ
イル１０１とエッチング液との間で熱交換を行わせるこ
とにより、エッチング液を一定温度に調整するものであ
る。

【００２７】次に、図１および図２を参照して、ウェー
ハ保持手段１２およびウェーハ昇降手段１３を詳細に説
明する。まず、ウェーハ昇降手段１３を説明する。ウェ
ーハ昇降手段１３は、垂直な回転軸１８と、この回転軸
１８を先端に回転自在に支持する水平アーム１９と、こ
の水平アーム１９の基端を上下動自在に支持する走行体
４０とを有している。走行体４０はブース１０２の長手
方向に走行自在であって、前記エッチング槽１１とスピ
ン乾燥装置１０３との間でウェーハの受け渡しを行う。
水平アーム１９は走行体４０により上下動自在に支持さ
れており、その内部には回転軸１８を回転させる回転モ
ータ（ウェーハ回転部）などが内蔵されている。すなわ
ち、この回転モータによりシリコンウェーハＷは所定の
回転数で水平回転される構成である。この回転軸１８の
下端には、前記ウェーハ保持手段１２が連結されてい
る。ウェーハ保持手段１２は、回転軸１８の下端に設け
られた円盤状のウェーハ保持体２１と、回転軸１８に外
挿されたブロック体２２と、このブロック体２２の下端
面に固着された鍔部２３とを有している。鍔部２３は、
このウェーハ保持体２１よりウェーハ半径方向の外側に
おいて、シリコンウェーハＷの上面との間で、ウェーハ
裏面の外周部側へＮ_２ガス（不活性ガス）を送り出すガ
ス送出用隙間ａを形成している。

【００２８】ウェーハ保持体２１は厚肉な円盤である。
その下面には、シリコンウェーハＷの下向きの表面（一
面）とは反対側の裏面（他面）の中心部を吸着する複数
の円弧状長孔を環状に連結した吸着孔２１ｂが形成され
ている。この吸着孔２１ｂは、外設のバキューム装置
と、回転軸１８の各軸心に穿たれた吸引孔１９ｂを介し
て連通されている。したがって、バキューム装置の作動
により発生した負圧力で、ウェーハ保持体２１の下面に
シリコンウェーハＷが吸着・保持される。また、ブロッ
ク体２２は下端開口の円筒体であり、回転軸１８への外
挿部である内筒部２２ａと、鍔部２３が固着される外筒
部２２ｂと、これらの筒部２２ａ，２２ｂの各上端部同
士を連結する円環板２２ｃとから構成されている。

【００２９】この内筒部２２ａは、ライナ２４を介し
て、ウェーハ保持体２１の上面に固着されている。ま
た、外筒部２２ｂには、ブロック体２２の内部空間へＮ
_２ガスを供給するガス孔２２ｄが穿孔されている。この
ガス孔２２ｄには、ガスパイプからガスが供給可能にな
っている。これにより、Ｎ_２ガス供給源からのＮ_２ガス
が、ガスパイプおよびガス孔２２ｄを介して内部空間に
供給される。このＮ_２ガスの供給は、図外の制御手段に
より制御される。ただし、このＮ_２ガスは片面エッチン
グ時に必ずしも供給しなくてもよい。この内部空間はガ
ス送出用隙間ａと連通しており、ガス孔２２ｄにはＮ_２
ガスが供給される。ブロック体２２は、回転軸１８の外
ねじに螺着された止めナットによって、軸の軸線方向へ
のガタつきがなく外挿されている。一方、前記鍔部２３
は、図示しない埋め込みピンを介して、このブロック体
２２に着脱可能に固着されている。なお、この鍔部２３
の下面と、ウェーハ保持体２１に吸着されたシリコンウ
ェーハＷの上側配置された裏面との間に形成されたガス
送出用隙間ａは、例えば０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．
５ｍｍ、２．０ｍｍに調整可能である。また、この鍔部
２３は、その先端からシリコンウェーハＷの外周部が突
出する長さｂが１〜２０ｍｍとなるように設計されてい
る。

【００３０】この鍔部２３の上部には、エッチング液か
ら気化してシリコンウェーハＷの外周部の裏面側へ回り
込んだ蒸気と、ガス送出用隙間ａを介してシリコンウェ
ーハＷの外周部に達したＮ_２ガスとを、シリコンウェー
ハＷの外周部に沿ってそれぞれ排気するために利用され
る、平面して円形のリング状を有する円形フード（排気
流路形成体）３０がボルトにより締結されている。この
ボルト締結時、鍔部２３の外周面と円形フード３０との
間には、蒸気およびＮ_２ガスをシリコンウェーハＷの外
周部に沿ってそれぞれ排気する環状の排気流路３１が形
成される。円形フード３０は、鍔部２３の厚肉な内周部
に外嵌される内筒部３０ａと、外径がシリコンウェーハ
Ｗの直径と略同じである外筒部３０ｂと、これらの筒部
３０ａ，３０ｂの各上端部同士を連結する円環板３０ｃ
とから構成されている。前記排気流路３１は、この円環
板３０ｃの内側に形成されている。外筒部３０ｂの内周
面は、外筒部３０ｂの外周面の下縁に向かって徐々に下
方傾斜している。これに対向配置された鍔部２３の外周
面との間に、シリコンウェーハＷの外周部に達した蒸気
およびＮ_２ガスを排気流路３１に導く傾斜した吸引隙間
ｃが、片面エッチング装置１０の軸線を中心とした全周
にわたって形成されている。この吸引隙間ｃの大きさは
約１ｍｍ、シリコンウェーハＷと外筒部３０ｂの下縁と
の外周隙間ｄの大きさは約１〜２ｍｍである。

【００３１】円環板３０ｃには、その周方向に向かって
１２０度ごとに合計３つの貫通孔が形成されている。こ
れらの貫通孔には、排気流路３１の内部まで達した蒸気
およびＮ_２ガスを外部に排気する排気ノズル３２の下端
部がそれぞれ嵌着されている。各排気ノズル３２は、外
設された負圧力発生装置３３の吸気側に連結されてい
る。すなわち、負圧力発生装置３３を作動させると、各
排気ノズル３２を介して排気流路３１の内部が負圧化す
る。これにより、シリコンウェーハＷの外周部から外周
隙間ｄを通過してその裏面側に回り込み、この面取り部
および外周部の裏面側をエッチング終了した蒸気と、前
記ガス送出用隙間ａを通ってシリコンウェーハＷの外周
部に到達したＮ_２ガスとが、吸引隙間ｃおよび排気流路
３１を経てシリコンウェーハＷの外周部の全域から、身
近な３本の前記排気ノズル３２を通ってそれぞれ排気さ
れる。また、この負圧力発生装置３３の代わりに、前記
バキューム装置を兼用してもよい。負圧力発生装置３３
と各排気ノズル３２とを連結する連結管の途中には、負
圧力発生装置３３の保護のため、ドレンポットを連結し
た方が好ましい。

【００３２】次に、この発明の一実施例に係る片面エッ
チング装置１０を用いた片面エッチング方法を説明す
る。図１および図２に示すように、あらかじめ負圧力発
生装置３３およびバキューム装置を作動させる。このバ
キューム装置により発生した負圧で、ウェーハ保持体２
１の一面にシリコンウェーハＷを吸着・保持する。その
後、回転モータによりシリコンウェーハＷを１〜１０ｒ
ｐｍで回転しながら、回転軸１８を下方へ突出させ、シ
リコンウェーハＷを水平状態のまま、エッチング槽１１
の開口部からその槽内の内部空間へ徐々に挿入する。こ
の際、停止したシリコンウェーハＷの、エッチング液面
からシリコンウェーハＷの下面までの高さは例えば５〜
３０ｍｍである。

【００３３】次いで、循環ポンプ１６の作動により、吹
き出しノズル１４からエッチング液面に向かって５〜３
０リットル／分でエッチング液を吹き出す。これによ
り、内筒部１１Ａに貯留されたエッチング液の中心部の
液面が５〜３０ｍｍだけ盛り上がる。よって、この盛り
上がり部分が、液面上方に水平保持されたシリコンウェ
ーハＷの鏡面仕上げされた側の一面の中心部に接触す
る。この際、エッチング液の表面張力で、エッチング液
がシリコンウェーハＷの一面全域に広がって落下する。
これにより、シリコンウェーハＷの一面側の熱酸化膜Ｗ
ａが、確実にかつ均一に除去される。しかも、片面エッ
チング中、シリコンウェーハＷは回転モータにより水平
回転している。したがって、シリコンウェーハＷの表面
側の熱酸化膜Ｗａ全体へのエッチング液の広がりはさら
に良好となる。その結果、ウェーハ表面の熱酸化膜Ｗａ
の除去効果が高まる。

【００３４】また、エッチング槽１１内のエッチング液
面からは、常時、揮発性の高いエッチング成分が気化し
ている。これは、シリコンウェーハＷの表面に接触後、
表面張力によってウェーハ半径方向へと広がり、落下す
るエッチング液の場合も同様である。その結果、図１の
部分拡大図に示すように、エッチング液の液面から揮発
した蒸気（エッチング蒸気）が、シリコンウェーハＷの
裏面側へと回り込む。その回り込んだ蒸気により、シリ
コンウェーハＷの外周部を被う熱酸化膜Ｗａが除去され
る。これにより、生産性を低下させることなく、片面エ
ッチングと同時に、面取り部の熱酸化膜Ｗａのエッチン
グをも行うことができる。回り込んだ蒸気の一部は、ガ
ス送出用隙間ａからブロック体２２の内部空間に流れ込
もうとする。しかしながら、この片面エッチング中、常
時、ガス孔２２ｄから供給されたＮ_２ガスが、１〜１０
リットル／分の流量でガス送出用隙間ａから外部へと流
れ出ている。そのため、このようなエッチング成分を含
む蒸気の、ウェーハ中心部側への過剰な回り込みが防止
される。しかも、シリコンウェーハＷの外周部の裏面側
に回り込んでシリコンウェーハＷの面取り部および外周
部の裏面側をエッチングした蒸気と、前記ガス送出用隙
間ａを経てシリコンウェーハＷの外周部に達したＮ_２ガ
スとは、負圧力発生装置３３の作動により負圧化した排
気流路３１を介して、シリコンウェーハＷの外周部の全
域から各排気ノズル３２を通過してそれぞれ排気され
る。このときの排気量は約１０リットル／分である。

【００３５】その結果、ウェーハ裏面の熱酸化膜Ｗａ
は、ウェーハ外周部を除き、片面エッチング処理後も残
る。この場合、Ｎ_２ガスの吹き出し量を調整することに
より、シリコンウェーハＷの裏面側への蒸気の回り込み
量を調整することができる。しかもこれだけではなく、
この一実施例では、従来の片面エッチングのように、エ
ッチング液から自然発生した蒸気の上昇気流にまかせて
シリコンウェーハＷの裏面側をガスエッチングするので
はなく、負圧力により蒸気を強制的に排気してガスエッ
チングするので、蒸気の流速がはやまり、シリコンウェ
ーハＷの裏面と接触する蒸気の総量が増える。これによ
り、シリコンウェーハＷの外周部の裏面側のエッチング
速度が高まる。この結果、エッチング工程のサイクルタ
イムを短縮することができる。また、従来はシリコンウ
ェーハの裏面側に不活性ガスを吹き付けて単に蒸気の回
り込み量を制御していただけであった。これに対し、こ
こでは前述したように蒸気およびＮ_２ガスをシリコンウ
ェーハＷの外周部に沿って強制的に排気するので、シリ
コンウェーハＷの外周部の裏面の略全域において、エッ
チングの境界をシャープ化することができる。

【００３６】実際、この一実施例の片面エッチング装置
１０を利用し、外周隙間ｄが１．８ｍｍで６インチウェ
ーハに片面エッチングを実施した。強制排気をしない従
来法では、シリコンウェーハＷの外周部の裏面側の熱酸
化膜Ｗａの除去に約９０秒かかった。この際、エッチン
グの境界、すなわち熱酸化膜Ｗａの外周ラインも歪んで
いた。これに対し、負圧力発生装置３３を作動して強制
排気（約１０リットル／分）を行ったところ、熱酸化膜
Ｗａの除去時間が６０秒以下まで短縮した。しかも、エ
ッチングの境界がウェーハ外周と略同心円のシャープな
円形ラインとなった。この結果は、Ｎ_２ガスの供給を停
止し、同様の試験を行ったときでも同じであった。ただ
し、Ｎ_２ガスを供給した方が、熱酸化膜Ｗａの境界のシ
ャープさが良好となった。

【００３７】

【発明の効果】この発明によれば、半導体ウェーハの外
周部の他面側で、エッチング液から発生した蒸気を負圧
力を利用し、半導体ウェーハの外周部に沿って排気する
ので、半導体ウェーハの外周部の他面側のエッチング速
度が高まり、エッチング工程のサイクルタイムを短縮さ
せることができる。しかも、半導体ウェーハの外周部の
他面側において、エッチングの境界をシャープにするこ
とができる。

【００３８】特に、請求項２および請求項５の発明によ
れば、半導体ウェーハの他面側に不活性ガスを吹き付け
て前記蒸気の回り込み量を制御するので、半導体ウェー
ハの他面の外周部のエッチングを精密に行うことができ
る。

【００３９】また、請求項３の発明によれば、半導体ウ
ェーハの一面が酸化膜により覆われているので、生産性
を低下させず、半導体ウェーハの裏面酸化膜およびウェ
ーハ外周部の酸化膜を同時に除去することができる。

【００４０】さらに、請求項６の発明によれば、エッチ
ング液面を盛り上げて、この部分を半導体ウェーハの一
面に接触させるようにしたので、半導体ウェーハの一面
全体に、接触したエッチング液を良好に広げることがで
き、確実でかつ均一な片面エッチングを施すことができ
る。また、片面エッチング中、半導体ウェーハを回転さ
せるので、半導体ウェーハの一面全体へのエッチング液
の広がりをより良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの片
面エッチング装置に組み込まれたウェーハ保持手段の要
部を拡大して示す縦断面図である。

【図２】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの片
面エッチング装置の駆動系を模式的に示す斜視図であ
る。

【図３】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの片
面エッチング装置の全体構成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０半導体ウェーハの片面エッチング装置、１１エッチング槽、１２ウェーハ保持手段、１３ウェーハ昇降手段、１４吹き出しノズル、２１ウェーハ保持体、２３鍔部、３０円形フード（排気流路形成体）、３１排気流路、３３負圧力発生装置（負圧力発生手段）、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、Ｗａ熱酸化膜、ａガス送出用隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村木尚樹東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者吉川恒男東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内Ｆターム(参考） 5F043 AA32 BB22 DD13 EE04 EE06 EE07 EE08 EE21 FF10 GG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチング液の液面下からエッチング液
を吹き出して液面を盛り上げ、該液面の盛り上がり部分
に半導体ウェーハの一面を接触させてエッチングし、該
片面エッチング中、前記エッチング液から気化した蒸気
を、半導体ウェーハの一面とは反対の面側に回り込ま
せ、該回り込んだ蒸気により、半導体ウェーハの外周部
の他面側をエッチングする半導体ウェーハの片面エッチ
ング方法において、前記半導体ウェーハの外周部の他面側で、負圧力を利用
し、前記蒸気を半導体ウェーハの外周形状に沿って排気
する半導体ウェーハの片面エッチング方法。
【請求項２】前記半導体ウェーハの他面側に不活性ガ
スを吹き付けて前記蒸気の回り込み量を制御し、前記負
圧力によって、前記蒸気および不活性ガスを半導体ウェ
ーハの外周形状に沿って排気する請求項１に記載の半導
体ウェーハの片面エッチング方法。
【請求項３】前記半導体ウェーハの一面には酸化膜を
有する請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハ
の片面エッチング方法。
【請求項４】エッチング液が貯留されるエッチング槽
と、該エッチング槽の上方に配置され、半導体ウェーハを保
持するウェーハ保持手段と、保持された半導体ウェーハの表裏面を水平にした状態
で、前記エッチング槽内のエッチング液面に半導体ウェ
ーハの一面が接触可能な高さ位置まで半導体ウェーハを
下降可能なウェーハ昇降手段とを備え、前記ウェーハ保持手段が、半導体ウェーハの一面とは反
対側の面の中心部を吸着するウェーハ保持体を有した半
導体ウェーハの片面エッチング装置において、前記半導体ウェーハの外周部の他面側には、前記エッチ
ング液から気化して半導体ウェーハの外周部の他面側へ
回り込んだ蒸気を、前記半導体ウェーハの外周形状に沿
って排気する環状の排気流路が内部形成された排気流路
形成体を設け、該排気流路形成体に、前記排気流路を通して、前記半導
体ウェーハの外周部の他面側に達した蒸気を排気する負
圧力発生手段を連結した半導体ウェーハの片面エッチン
グ装置。
【請求項５】前記ウェーハ保持体より半導体ウェーハ
の半径方向の外側に鍔部を設け、該鍔部は、半導体ウェ
ーハの吸着側の面との間で、該半導体ウェーハの吸着側
の面の外周部側へ不活性ガスを送り出すガス送出用隙間
を形成するとともに、該ガス送出用隙間よりも半径方向
の外側に半導体ウェーハの外縁を配置し、前記負圧力発生手段の負圧力により、前記ガス送出用隙
間を通過した不活性ガスを、前記半導体ウェーハの外周
形状に沿って前記蒸気とともに排気する請求項４に記載
の半導体ウェーハの片面エッチング装置。
【請求項６】前記エッチング槽内に、エッチング液を
吹き出してエッチング液面を盛り上げる吹き出しノズル
を設け、前記ウェーハ昇降手段に、半導体ウェーハを水平に保持
した状態で回転させるウェーハ回転部を設けた請求項４
および請求項５に記載の半導体ウェーハの片面エッチン
グ装置。