JP2010177541A - Ｓｉウェーハの加工ダメージ除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】１０〜６０μm／分の範囲のエッチングレートで、エッチング量に対し±５％レベルのユニフォーミティ、荒らさない程度の表面状態となる混酸によるウェットエッチングを実現することでＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法を提供すること。
【解決手段】本発明のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法は、Ｓｉウェーハをスピンさせ、スピン中の前記Ｓｉウェーハにノズルから薬液を吐出させることで、砥石による加工処理によって生じるＳｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージを除去し、薬液が、４．４５ｗｔ％から２４．５ｗｔ％の弗化水素と、３１．５ｗｔ％から５４．０９ｗｔ％の硝酸と、５ｗｔ％から１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図１８
【解決手段】本発明のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法は、Ｓｉウェーハをスピンさせ、スピン中の前記Ｓｉウェーハにノズルから薬液を吐出させることで、砥石による加工処理によって生じるＳｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージを除去し、薬液が、４．４５ｗｔ％から２４．５ｗｔ％の弗化水素と、３１．５ｗｔ％から５４．０９ｗｔ％の硝酸と、５ｗｔ％から１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図１８
Description
本発明は、砥石による加工処理によって生じるＳｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージを除去するＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法に関する。
従来のＳｉウェーハ加工は、ウェーハのプロセス面とは逆の裏面を、砥石で機械的に加工するバックグラインド（Ｂ．Ｇ．）が用いられて来た。しかし、この加工では、ウェーハ裏面の表層および内部に、加工痕、加工起因のマイクロクラックおよび欠陥等（加工ダメージ）が存在する。
図１９は、バックグラインド処理後の厚みが１５０μｍのＳｉウェーハの要部断面写真及びダメージ状態を示す図である。
図１９に示すように、処理面であるポリシリコン層の下部には、クラックエリアが存在する。確認の結果、この加工ダメージは、浅い場合でもウェーハ表面から３０μm程度の内部、通常は６０μm以上の内部に達していることが分かった。
この加工ダメージの存在は、ウェーハの機械的な強度を低下させるという問題を起こす。
この検証方法として、加工後のウェーハをチップ片にし、この強度を測定するという、抗折強度という評価が行われている。この評価によって、Ｂ．Ｇ．加工後の抗折強度は、強度の低下（すなわち、半導体製品チップにした際の割れ易さ）が著しい、強度のバラつき（ウェーハ上での強度のバラつき）が大きい、ということが明らかになっている。
そのため、この対策が必要となっている。
特に、この強度の低下は、ウェーハ厚みが、１５０〜２００μmを下回る程度から、顕著になってくるといわれている。また、最近のＳｉウェーハの薄化の状況は、５０μmを下回る薄さになってきており、このレベルでのウェーハでは、１０μm程度のエッチング処理が要求されるようになっている。このような薄化状況では、Ｂ．Ｇ．による加工ダメージは、抗折強度の低下のみならず、表面のプロセス面へも達しており、製品チップの特性へ悪影響を与える。また、３次元構造のデバイス（３次元実装ではない）（ＣＭＯＳ等のセンサーデバイス、マイクロフォン、スピーカー等）では、機械加工による薄化時に、デバイスそのものが破断することも指摘されている。
このように、Ｂ．Ｇ．での問題が明らかとなり、その対策が必要となっている。
そこで、これらの対策として、Ｂ．Ｇ．後に、ウェーハ表面を研磨することによりミラー状態にするという技術が採用されている。ドライ方式、ウェット方式など、若干の違いはあるものの、原理としては、硬い微小粒子によりウェーハ表面を研磨する方法である。
この方法によれば、抗折強度が向上されていると言われている。
しかし、この方法では、表面層の数μm（２〜３μm）しか除去しないため、内在する加工ダメージは除去できない。また、表面層は、加工時の局部的温度上昇や、機械的なストレスにより、アモルファス化していると考えられる。
そのために次のような大きな問題点がある。
抗折強度のバラつき
Ｂ．Ｇ．後の抗折強度の平均値と、Ｐｏｌｉｓｈ（鏡面化）の後の抗折強度の平均値を比較すると、Ｐｏｌｉｓｈ後は、抗折強度が上昇している。しかしながら、内部に残存する加工ダメージは除去されていないので、抗折強度のバラつきが大きい。このため、チップの歩留まり（必要とされる抗折強度に達しないチップが大量に存在するおそれがある）を低下させる。
裏面表面層のＳｉの不完全性
ＣＭＯＳデバイスのようなウェーハ表面側のみを使用するだけではなく、半導体製品のうち、パワーチップ（ＩＧＢＴ）やＣＭＯＳの場合には、裏面側も使用する。この場合の製品の特性に悪影響を与えることが予想される。
内在する加工ダメージによる、表面（プロセス面）への悪影響
上記のような裏面を使用する製品のみならず、ＣＭＯＳ、フラッシュメモリー等も、薄化が進んでおり、１００μmを下回る厚さになると、加工ダメージにより、表面（プロセス面）へもダメージが到達し、製品特性や歩留まりを低下させるおそれがある。
図１９は、バックグラインド処理後の厚みが１５０μｍのＳｉウェーハの要部断面写真及びダメージ状態を示す図である。
図１９に示すように、処理面であるポリシリコン層の下部には、クラックエリアが存在する。確認の結果、この加工ダメージは、浅い場合でもウェーハ表面から３０μm程度の内部、通常は６０μm以上の内部に達していることが分かった。
この加工ダメージの存在は、ウェーハの機械的な強度を低下させるという問題を起こす。
この検証方法として、加工後のウェーハをチップ片にし、この強度を測定するという、抗折強度という評価が行われている。この評価によって、Ｂ．Ｇ．加工後の抗折強度は、強度の低下（すなわち、半導体製品チップにした際の割れ易さ）が著しい、強度のバラつき（ウェーハ上での強度のバラつき）が大きい、ということが明らかになっている。
そのため、この対策が必要となっている。
特に、この強度の低下は、ウェーハ厚みが、１５０〜２００μmを下回る程度から、顕著になってくるといわれている。また、最近のＳｉウェーハの薄化の状況は、５０μmを下回る薄さになってきており、このレベルでのウェーハでは、１０μm程度のエッチング処理が要求されるようになっている。このような薄化状況では、Ｂ．Ｇ．による加工ダメージは、抗折強度の低下のみならず、表面のプロセス面へも達しており、製品チップの特性へ悪影響を与える。また、３次元構造のデバイス（３次元実装ではない）（ＣＭＯＳ等のセンサーデバイス、マイクロフォン、スピーカー等）では、機械加工による薄化時に、デバイスそのものが破断することも指摘されている。
このように、Ｂ．Ｇ．での問題が明らかとなり、その対策が必要となっている。
そこで、これらの対策として、Ｂ．Ｇ．後に、ウェーハ表面を研磨することによりミラー状態にするという技術が採用されている。ドライ方式、ウェット方式など、若干の違いはあるものの、原理としては、硬い微小粒子によりウェーハ表面を研磨する方法である。
この方法によれば、抗折強度が向上されていると言われている。
しかし、この方法では、表面層の数μm（２〜３μm）しか除去しないため、内在する加工ダメージは除去できない。また、表面層は、加工時の局部的温度上昇や、機械的なストレスにより、アモルファス化していると考えられる。
そのために次のような大きな問題点がある。
抗折強度のバラつき
Ｂ．Ｇ．後の抗折強度の平均値と、Ｐｏｌｉｓｈ（鏡面化）の後の抗折強度の平均値を比較すると、Ｐｏｌｉｓｈ後は、抗折強度が上昇している。しかしながら、内部に残存する加工ダメージは除去されていないので、抗折強度のバラつきが大きい。このため、チップの歩留まり（必要とされる抗折強度に達しないチップが大量に存在するおそれがある）を低下させる。
裏面表面層のＳｉの不完全性
ＣＭＯＳデバイスのようなウェーハ表面側のみを使用するだけではなく、半導体製品のうち、パワーチップ（ＩＧＢＴ）やＣＭＯＳの場合には、裏面側も使用する。この場合の製品の特性に悪影響を与えることが予想される。
内在する加工ダメージによる、表面（プロセス面）への悪影響
上記のような裏面を使用する製品のみならず、ＣＭＯＳ、フラッシュメモリー等も、薄化が進んでおり、１００μmを下回る厚さになると、加工ダメージにより、表面（プロセス面）へもダメージが到達し、製品特性や歩留まりを低下させるおそれがある。
従来のＳｉウェーハ薄化加工の問題点を解消する方法として、ドライエッチングが良いとする提案があるものの、先に示したような深さの加工ダメージを除去することは、ドライエッチングのエッチングレートでは、時間がかかりすぎることになり、実用的ではない。
そこで、ウェットエッチングによる薄化が必要となってくる。
しかし、ウェットエッチングを採用する場合には、３０μm〜１００μmのエッチングが必要なため、１０〜５０μm／分程度の範囲のエッチレートが必要と考えられる。また、一般的には、エッチング量に対し、±５％程度のユニフォーミティが必要といわれている。また、ミラー状態を作り出すという必要はないものの、表面を荒らさないことが必要である。
ところで、ＭＥＭＳ製造業界では、Ｓｉの結晶方位に対する、異方性エッチング特性を利用するために、アルカリ（主に、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等）によるエッチングが行われている。
しかしながら、アルカリによるエッチングには、「表面を荒らす」「異方性」「 欠陥感受性」「エッチングレートが遅い（８０℃で１μm／分程度）」「温度をあげることによる危険性、エネルギー消費」のような問題がある。
従って、前述したような半導体Ｓｉウェーハ工程では、アルカリによるエッチングは限られた一部の工程でしか採用されない。
図２０は、アルカリによるエッチングを行った場合のＳＥＭ観察による要部写真であり、表面の荒れを示す。
これは、ウェーハメーカー出荷後の加工がなされていないウェーハをアルカリに浸漬してエッチングした場合のウェーハ表面の状態である。ウェーハ表面に無数のマイクロピラミッドが存在することが分かる。
一方、近年注目されているＴＳＶ（シリコン貫通電極）では、ＴＳＶプロセスのうち、ウェーハの裏面に貫通したプラグを出す工程では、ドライエッチングおよびウェットエッチングが検討されている。
ＴＳＶプロセスにおいてもウェーハの薄化には、Ｂ．Ｇ．を使用しており、その加工ダメージが存在している。
ＴＳＶはチップの多層スタックに使用されるため、ウェーハ厚みが極薄化される。
そこで、ＴＳＶの場合にもウェーハの裏面からの薄化では、Ｂ．Ｇ．による加工の後にウェットエッチングによるダメージ除去（６０μm程度）を実施し、その後プラグの頭出しを行うことが有効となる。
また、絶縁膜およびバリア膜の性質や状態によっては、ダメージを除去しながらプラグ出しを実行することも不可能ではない。
そこで、ウェットエッチングによる薄化が必要となってくる。
しかし、ウェットエッチングを採用する場合には、３０μm〜１００μmのエッチングが必要なため、１０〜５０μm／分程度の範囲のエッチレートが必要と考えられる。また、一般的には、エッチング量に対し、±５％程度のユニフォーミティが必要といわれている。また、ミラー状態を作り出すという必要はないものの、表面を荒らさないことが必要である。
ところで、ＭＥＭＳ製造業界では、Ｓｉの結晶方位に対する、異方性エッチング特性を利用するために、アルカリ（主に、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等）によるエッチングが行われている。
しかしながら、アルカリによるエッチングには、「表面を荒らす」「異方性」「 欠陥感受性」「エッチングレートが遅い（８０℃で１μm／分程度）」「温度をあげることによる危険性、エネルギー消費」のような問題がある。
従って、前述したような半導体Ｓｉウェーハ工程では、アルカリによるエッチングは限られた一部の工程でしか採用されない。
図２０は、アルカリによるエッチングを行った場合のＳＥＭ観察による要部写真であり、表面の荒れを示す。
これは、ウェーハメーカー出荷後の加工がなされていないウェーハをアルカリに浸漬してエッチングした場合のウェーハ表面の状態である。ウェーハ表面に無数のマイクロピラミッドが存在することが分かる。
一方、近年注目されているＴＳＶ（シリコン貫通電極）では、ＴＳＶプロセスのうち、ウェーハの裏面に貫通したプラグを出す工程では、ドライエッチングおよびウェットエッチングが検討されている。
ＴＳＶプロセスにおいてもウェーハの薄化には、Ｂ．Ｇ．を使用しており、その加工ダメージが存在している。
ＴＳＶはチップの多層スタックに使用されるため、ウェーハ厚みが極薄化される。
そこで、ＴＳＶの場合にもウェーハの裏面からの薄化では、Ｂ．Ｇ．による加工の後にウェットエッチングによるダメージ除去（６０μm程度）を実施し、その後プラグの頭出しを行うことが有効となる。
また、絶縁膜およびバリア膜の性質や状態によっては、ダメージを除去しながらプラグ出しを実行することも不可能ではない。
そこで本発明は、１０〜６０μm／分の範囲、及びこれを越えるエッチングレートで、エッチング量に対し±１０％レベル、より好ましくは±５％レベルのユニフォーミティ、荒らさない程度の表面状態となる混酸によるウェットエッチングを実現することでＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法を提供することを目的とする。
請求項１記載の本発明のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法は、Ｓｉウェーハをスピンさせ、スピン中の前記Ｓｉウェーハにノズルから薬液を吐出させることで、砥石による加工処理によって生じる前記Ｓｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージを除去するＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記薬液が、４．４５ｗｔ％から２４．５ｗｔ％の弗化水素と、３１．５ｗｔ％から５４．０９ｗｔ％の硝酸と、５ｗｔ％から１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記Ｓｉウェーハの回転数を５０ｒｐｍから７００ｒｐｍ、前記薬液の供給流量を０．３ｓｌｍから１．５ｓｌｍ、前記薬液温度を３０℃から８５℃としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記弗化水素を８．９ｗｔ％から２４．５ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記弗化水素を８．９ｗｔ％から１６．３３ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記硝酸を３１．５ｗｔ％から４９ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記硝酸を４２ｗｔ％から４９ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記酢酸の代わりに、燐酸又は硫酸を含むことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルに複数の吐出口を備え、それぞれの前記吐出口を前記Ｓｉウェーハの中心から異なる距離に配置することを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項６に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルとして複数のスプレーノズルを用いたことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項６に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルとして逆Ｔ字型ノズルを用いたことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルの吐出口を前記Ｓｉウェーハの半径方向にスイングさせることを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１から請求項９に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程において、前記砥石による加工処理の後で、前記Ｓｉウェーハ面から前記プラグを突出させるエッチング処理の前工程として行うことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記Ｓｉウェーハの回転数を５０ｒｐｍから７００ｒｐｍ、前記薬液の供給流量を０．３ｓｌｍから１．５ｓｌｍ、前記薬液温度を３０℃から８５℃としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記弗化水素を８．９ｗｔ％から２４．５ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記弗化水素を８．９ｗｔ％から１６．３３ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記硝酸を３１．５ｗｔ％から４９ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記硝酸を４２ｗｔ％から４９ｗｔ％としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記酢酸の代わりに、燐酸又は硫酸を含むことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルに複数の吐出口を備え、それぞれの前記吐出口を前記Ｓｉウェーハの中心から異なる距離に配置することを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項６に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルとして複数のスプレーノズルを用いたことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項６に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルとして逆Ｔ字型ノズルを用いたことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、前記ノズルの吐出口を前記Ｓｉウェーハの半径方向にスイングさせることを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１から請求項９に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程において、前記砥石による加工処理の後で、前記Ｓｉウェーハ面から前記プラグを突出させるエッチング処理の前工程として行うことを特徴とする。
本発明によれば、砥石による加工処理によって生じるＳｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージを除去することができる。
本発明の第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法は、薬液が、４．４５ｗｔ％から２４．５ｗｔ％の弗化水素と、３１．５ｗｔ％から５４．０９ｗｔ％の硝酸と、５ｗｔ％から１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含む混酸によるウェットエッチングにより、砥石による加工処理によって生じる前記Ｓｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージを除去するものである。本実施の形態によれば、１０〜６０μm／分の範囲、及びこれを越えるエッチングレートで、エッチング量に対し±１０％レベル、より好ましくは±５％レベルのユニフォーミティ、荒らさない程度の表面状態となる混酸によるウェットエッチングを実現することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、Ｓｉウェーハの回転数を１００ｒｐｍから７００ｒｐｍ、前記薬液の供給流量を０．３ｓｌｍから１．３ｓｌｍ、前記薬液温度を３０℃から８５℃としたものである。本実施の形態によれば、安定したウェットエッチングを行うことができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、弗化水素を８．９ｗｔ％から２４．５ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０μm／分を越えるエッチングレートを実現することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、弗化水素を８．９ｗｔ％から１６．３３ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０〜７０μm／分の範囲のエッチングレートと、±５％レベルのユニフォーミティを実現することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、硝酸を３１．５ｗｔ％から４９ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０μm／分を越えるエッチングレートを実現することができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、硝酸を４２ｗｔ％から４９ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０〜７０μm／分の範囲のエッチングレートと、±５％レベルのユニフォーミティを実現することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、酢酸の代わりに、燐酸又は硫酸を含むものである。
本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルに複数の吐出口を備え、それぞれの前記吐出口を前記Ｓｉウェーハの中心から異なる距離に配置するものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第９の実施の形態は、第６の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルとして複数のスプレーノズルを用いたものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第６の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルとして逆Ｔ字型ノズルを用いたものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第１１の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルの吐出口を前記Ｓｉウェーハの半径方向にスイングさせるものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第１２の実施の形態は、第１から第９の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程において、砥石による加工処理の後で、Ｓｉウェーハ面からプラグを突出させるエッチング処理の前工程として行うものである。本実施の形態によれば、Ｂ．Ｇ．によるダメージ除去を行うことができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、Ｓｉウェーハの回転数を１００ｒｐｍから７００ｒｐｍ、前記薬液の供給流量を０．３ｓｌｍから１．３ｓｌｍ、前記薬液温度を３０℃から８５℃としたものである。本実施の形態によれば、安定したウェットエッチングを行うことができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、弗化水素を８．９ｗｔ％から２４．５ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０μm／分を越えるエッチングレートを実現することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、弗化水素を８．９ｗｔ％から１６．３３ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０〜７０μm／分の範囲のエッチングレートと、±５％レベルのユニフォーミティを実現することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、硝酸を３１．５ｗｔ％から４９ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０μm／分を越えるエッチングレートを実現することができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、硝酸を４２ｗｔ％から４９ｗｔ％としたものである。本実施の形態によれば、５０〜７０μm／分の範囲のエッチングレートと、±５％レベルのユニフォーミティを実現することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、酢酸の代わりに、燐酸又は硫酸を含むものである。
本発明の第８の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルに複数の吐出口を備え、それぞれの前記吐出口を前記Ｓｉウェーハの中心から異なる距離に配置するものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第９の実施の形態は、第６の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルとして複数のスプレーノズルを用いたものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第６の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルとして逆Ｔ字型ノズルを用いたものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第１１の実施の形態は、第１の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ノズルの吐出口を前記Ｓｉウェーハの半径方向にスイングさせるものである。本実施の形態によれば、Ｓｉウェーハが大きくなっても、所定のエッチングレート及びユニフォーミティを確保することができる。
本発明の第１２の実施の形態は、第１から第９の実施の形態によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、ＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程において、砥石による加工処理の後で、Ｓｉウェーハ面からプラグを突出させるエッチング処理の前工程として行うものである。本実施の形態によれば、Ｂ．Ｇ．によるダメージ除去を行うことができる。
以下本発明の実施例について説明する。
本発明のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法は、Ｓｉウェーハをスピンさせ、スピン中のＳｉウェーハにノズルから薬液を吐出させることで、砥石による加工処理によって生じるＳｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージをエッチングによって除去するものである。
まず、このウェットエッチングに用いる薬液について以下に説明する。
図１は、この薬液の成分と、それぞれの成分比による薬液のエッチングレートを実施例１から実施例５として示している。
実施例１による混酸は、薬液が、４．４５ｗｔ％の弗化水素と、５４．０９ｗｔ％の硝酸と、１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは１２μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例２による混酸は、薬液が、８．９１ｗｔ％の弗化水素と、４７．７３ｗｔ％の硝酸と、１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは６０μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例３による混酸は、薬液が、１２．２５ｗｔ％の弗化水素と、４９．００ｗｔ％の硝酸と、５．００ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは５０μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例４による混酸は、薬液が、１６．３３ｗｔ％の弗化水素と、４２．００ｗｔ％の硝酸と、６．６７ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは７０μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例５による混酸は、薬液が、２４．５０ｗｔ％の弗化水素と、３１．５０ｗｔ％の硝酸と、５．００ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは１５０μｍ／ｍｉｎとなる。
本発明のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法は、Ｓｉウェーハをスピンさせ、スピン中のＳｉウェーハにノズルから薬液を吐出させることで、砥石による加工処理によって生じるＳｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージをエッチングによって除去するものである。
まず、このウェットエッチングに用いる薬液について以下に説明する。
図１は、この薬液の成分と、それぞれの成分比による薬液のエッチングレートを実施例１から実施例５として示している。
実施例１による混酸は、薬液が、４．４５ｗｔ％の弗化水素と、５４．０９ｗｔ％の硝酸と、１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは１２μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例２による混酸は、薬液が、８．９１ｗｔ％の弗化水素と、４７．７３ｗｔ％の硝酸と、１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは６０μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例３による混酸は、薬液が、１２．２５ｗｔ％の弗化水素と、４９．００ｗｔ％の硝酸と、５．００ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは５０μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例４による混酸は、薬液が、１６．３３ｗｔ％の弗化水素と、４２．００ｗｔ％の硝酸と、６．６７ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは７０μｍ／ｍｉｎとなる。
実施例５による混酸は、薬液が、２４．５０ｗｔ％の弗化水素と、３１．５０ｗｔ％の硝酸と、５．００ｗｔ％の酢酸とを含むものであり、エッチングレートは１５０μｍ／ｍｉｎとなる。
図２は、実施例６による測定位置とエッチングレートとの関係を示す特性図である。
図２に示す実施例６は、実施例１による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度４０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１６〜＋８０ｍｍ、供給流量０．３ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間３００ｓｅｃとした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図２（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本実験結果では、最大エッチングレートは１５．１μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１２．３μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１３．８μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１０．３％であった。
図２に示す実施例６は、実施例１による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度４０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１６〜＋８０ｍｍ、供給流量０．３ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間３００ｓｅｃとした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図２（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本実験結果では、最大エッチングレートは１５．１μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１２．３μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１３．８μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１０．３％であった。
図３は、実施例７による測定位置とエッチングレートとの関係を示す特性図である。
図３に示す実施例７は、実施例４による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−８０〜＋８０ｍｍ、供給流量０．３ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図３（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本実験結果では、最大エッチングレートは６４．７μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは５０．３μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは５９．２μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１２．２％であった。
図３に示す実施例７は、実施例４による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−８０〜＋８０ｍｍ、供給流量０．３ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図３（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本実験結果では、最大エッチングレートは６４．７μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは５０．３μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは５９．２μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１２．２％であった。
図４は、比較例１による薬液を用いた場合の測定位置とエッチングレートとの関係を示す特性図である。
図４に示す比較例１は、薬液としてアルカリエッチング液を用いたものである。処理時間６０ｓｅｃを１ｍｉｎ、処理時間３００ｓｅｃを５ｍｉｎ、処理時間６００ｓｅｃを１０ｍｉｎとしている。なお、１ｍｉｎは回転数１００ｒｐｍ、５ｍｉｎは回転数２０ｒｐｍ、１０ｍｉｎは回転数８０ｒｐｍから２０ｒｐｍに変更、ノズルのスキャンは行わず、供給流量１ＳＬＭ、薬液温度７０℃とした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図４（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本比較実験結果では、１ｍｉｎの場合には、最大エッチングレートは０．８μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．０μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．２０μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１９６．２％であり、５ｍｉｎの場合には、最大エッチングレートは０．７μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．３μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．５２μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは４２．１％であり、１０ｍｉｎの場合には、最大エッチングレートは１．１μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．４μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．６７μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは５３．０％であった。
図４に示す比較例１は、薬液としてアルカリエッチング液を用いたものである。処理時間６０ｓｅｃを１ｍｉｎ、処理時間３００ｓｅｃを５ｍｉｎ、処理時間６００ｓｅｃを１０ｍｉｎとしている。なお、１ｍｉｎは回転数１００ｒｐｍ、５ｍｉｎは回転数２０ｒｐｍ、１０ｍｉｎは回転数８０ｒｐｍから２０ｒｐｍに変更、ノズルのスキャンは行わず、供給流量１ＳＬＭ、薬液温度７０℃とした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図４（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本比較実験結果では、１ｍｉｎの場合には、最大エッチングレートは０．８μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．０μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．２０μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１９６．２％であり、５ｍｉｎの場合には、最大エッチングレートは０．７μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．３μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．５２μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは４２．１％であり、１０ｍｉｎの場合には、最大エッチングレートは１．１μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．４μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．６７μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは５３．０％であった。
図５は、比較例２による薬液を用いた場合の測定位置とエッチングレートとの関係を示す特性図である。
図５に示す比較例２は、薬液としてアルカリエッチング液を用い、ディッピング処理を行ったものである。処理時間１８００ｓｅｃとし、薬液温度８０℃とした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図５（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本比較実験結果では、最大エッチングレートは０．７６μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．５４μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．６８μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１６．２５％であった。
以上のように、実施例１から実施例７によれば、１０〜６０μm／分の範囲、及びこれを越えるエッチングレートで、エッチング量に対し±５％レベルのユニフォーミティを確保することができた。
図５に示す比較例２は、薬液としてアルカリエッチング液を用い、ディッピング処理を行ったものである。処理時間１８００ｓｅｃとし、薬液温度８０℃とした場合のエッチングレート（μｍ／ｍｉｎ）の実験結果を示している。
図５（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
本比較実験結果では、最大エッチングレートは０．７６μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは０．５４μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは０．６８μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１６．２５％であった。
以上のように、実施例１から実施例７によれば、１０〜６０μm／分の範囲、及びこれを越えるエッチングレートで、エッチング量に対し±５％レベルのユニフォーミティを確保することができた。
図６は、図２で説明した実施例６における再現性の検討結果を示す特性図である。
図６は、１０回の処理による結果を示している。平均エッチングレートは１９．１μｍ／ｍｉｎ、ウェーハ間におけるユニフォーミティは±４．６５％であり、再現性があることが実証された。
図６は、１０回の処理による結果を示している。平均エッチングレートは１９．１μｍ／ｍｉｎ、ウェーハ間におけるユニフォーミティは±４．６５％であり、再現性があることが実証された。
図７は、図３で説明した実施例７における再現性の検討結果を示す特性図である。
図７は、１０回の処理による結果を示している。平均エッチングレートは６４．４μｍ／ｍｉｎ、ウェーハ間におけるユニフォーミティは±３．４８％であり、再現性があることが実証された。
図７は、１０回の処理による結果を示している。平均エッチングレートは６４．４μｍ／ｍｉｎ、ウェーハ間におけるユニフォーミティは±３．４８％であり、再現性があることが実証された。
図８は、実施例６で説明した実験条件における面内分布を示すヒストグラムである。
図８では、データ数７８、エッチングレートの平均値を２０．３９μｍ／ｍｉｎとし、信頼水準を９５％とすると、母平均の推定区間は２０．２０μｍ／ｍｉｎ〜２０．５７μｍ／ｍｉｎとなる。
図８では、データ数７８、エッチングレートの平均値を２０．３９μｍ／ｍｉｎとし、信頼水準を９５％とすると、母平均の推定区間は２０．２０μｍ／ｍｉｎ〜２０．５７μｍ／ｍｉｎとなる。
図９は、実施例７で説明した実験条件における面内分布を示すヒストグラムである。
図９では、データ数７８、エッチングレートの平均値を６６．５０μｍ／ｍｉｎとし、信頼水準を９５％とすると、母平均の推定区間は６６．０２μｍ／ｍｉｎ〜６６．９７μｍ／ｍｉｎとなる。
図９では、データ数７８、エッチングレートの平均値を６６．５０μｍ／ｍｉｎとし、信頼水準を９５％とすると、母平均の推定区間は６６．０２μｍ／ｍｉｎ〜６６．９７μｍ／ｍｉｎとなる。
図１０は、実施例８から実施例１０による測定位置とエッチングレートとの関係を示す特性図、図１１（ａ）は実施例９による３つのスプレーノズルの写真、図１１（ｂ）は実施例１０による６つのスプレーノズルの写真である。
図１０に示す実施例８は、実施例１による薬液を用い、回転数３００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１００〜＋１００ｍｍ、供給流量０．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１０に示す実施例９は、実施例１による薬液を用い、回転数５０ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度１５ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１００〜＋１００ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
実施例９では、図１１（ａ）に示すように、ノズルとして、スプレーノズル３個を用いた。
また、図１０に示す実施例１０は、実施例１による薬液を用い、回転数５０ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度１５ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１００〜＋１００ｍｍ、供給流量１．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
実施例１０では、図１１（ｂ）に示すように、ノズルとして、スプレーノズル６個を用いた。
図１０に示す実施例８は、実施例１による薬液を用い、回転数３００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１００〜＋１００ｍｍ、供給流量０．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１０に示す実施例９は、実施例１による薬液を用い、回転数５０ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度１５ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１００〜＋１００ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
実施例９では、図１１（ａ）に示すように、ノズルとして、スプレーノズル３個を用いた。
また、図１０に示す実施例１０は、実施例１による薬液を用い、回転数５０ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度１５ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１００〜＋１００ｍｍ、供給流量１．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
実施例１０では、図１１（ｂ）に示すように、ノズルとして、スプレーノズル６個を用いた。
図１０（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
実施例８における本実験結果では、最大エッチングレートは１２．５μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは８．９μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１１．２μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１６．１％であった。
また、実施例９における本実験結果では、最大エッチングレートは１１．８μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは７．４μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１０．３μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２１．３％であった。
また、実施例１０における本実験結果では、最大エッチングレートは１１．９μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは９．９μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１０．９μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは９．２％であった。
本実験結果により、回転数を５０ｒｐｍ程度まで低下させても、複数のスプレーノズルを用いることで、遜色ないエッチングレートを確保することができる。
実施例８における本実験結果では、最大エッチングレートは１２．５μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは８．９μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１１．２μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１６．１％であった。
また、実施例９における本実験結果では、最大エッチングレートは１１．８μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは７．４μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１０．３μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２１．３％であった。
また、実施例１０における本実験結果では、最大エッチングレートは１１．９μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは９．９μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１０．９μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは９．２％であった。
本実験結果により、回転数を５０ｒｐｍ程度まで低下させても、複数のスプレーノズルを用いることで、遜色ないエッチングレートを確保することができる。
図１２は、実施例６及び実施例１２による測定位置とエッチングレートとの関係を示す特性図、図１３（ａ）は実施例１２による逆Ｔ字型ノズルの写真、図１３（ｂ）は同ノズルの使用状態を示す写真である。
図１２に示す実施例１２は、実施例１による薬液を用い、回転数２００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度２０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−５〜＋５ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
実施例１２では、図１３（ａ）に示すように、ノズルとして、逆Ｔ字型ノズルを用いた。
図１２（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
実施例１２における本実験結果では、最大エッチングレートは１９．５μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１７．８μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１８．９μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは４．５％であった。
本実験結果により、逆Ｔ字型ノズルを用いた実施例１２の方が、実施例６よりも、エッチングレートにおいてもユニフォーミティにおいても優れた効果を得ることができた。
図１２に示す実施例１２は、実施例１による薬液を用い、回転数２００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度２０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−５〜＋５ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
実施例１２では、図１３（ａ）に示すように、ノズルとして、逆Ｔ字型ノズルを用いた。
図１２（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
実施例１２における本実験結果では、最大エッチングレートは１９．５μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１７．８μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１８．９μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは４．５％であった。
本実験結果により、逆Ｔ字型ノズルを用いた実施例１２の方が、実施例６よりも、エッチングレートにおいてもユニフォーミティにおいても優れた効果を得ることができた。
図１４は、実施例１３、実施例１４、比較例３、比較例４による測定位置とエッチングレートとの関係を示す特性図、図１５（ａ）は比較例３及び比較例４によるスリットノズルの平面図を示す写真、図１５（ｂ）は同スリットノズルの底面図を示す写真、図１５（ｃ）は同スリットノズルの使用状態を示す写真である。
図１４に示す実施例１３は、実施例１による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１０〜＋１０ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１４に示す実施例１４は、実施例１による薬液を用い、回転数３００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１０〜＋１０ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１４に示す比較例３は、実施例１による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−５〜＋５ｍｍ、供給流量１．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１４に示す比較例４は、実施例１による薬液を用い、回転数３００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−５〜＋５ｍｍ、供給流量１．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
比較例３及び比較例４では、図１５に示すように、ノズルとして、スリットノズルを用いた。
図１４に示す実施例１３は、実施例１による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１０〜＋１０ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１４に示す実施例１４は、実施例１による薬液を用い、回転数３００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−１０〜＋１０ｍｍ、供給流量１．０ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１４に示す比較例３は、実施例１による薬液を用い、回転数５００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−５〜＋５ｍｍ、供給流量１．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
また、図１４に示す比較例４は、実施例１による薬液を用い、回転数３００ｒｐｍ、ノズルのスキャン速度５０ｄｅｇ／ｓｅｃ、スキャン幅−５〜＋５ｍｍ、供給流量１．５ＳＬＭ、薬液温度３０℃、処理時間６０ｓｅｃとした。
比較例３及び比較例４では、図１５に示すように、ノズルとして、スリットノズルを用いた。
図１４（ａ）は、Ｓｉウェーハの任意の直径方向をＸ軸としたものであり、Ｘ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示すＸ軸に直交する方向をＹ軸としており、Ｙ軸の「０」がＳｉウェーハの中心位置を示している。
実施例１３における本実験結果では、最大エッチングレートは１７．３μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１１．９μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１３．７μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１９．６％であった。
また、実施例１４における本実験結果では、最大エッチングレートは１４．５μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは９．５μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１１．７μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２１．３％であった。
一方、比較例３における本実験結果では、最大エッチングレートは１９．１μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１０．５μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１４．９μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２８．９％であった。
また、比較例４における本実験結果では、最大エッチングレートは１８．２μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１０．７μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１４．８μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２５．３％であった。
本実験結果により、スリットノズルを用いた場合には、ユニフォーミティが低下してしまう結果となった。
実施例１３における本実験結果では、最大エッチングレートは１７．３μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１１．９μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１３．７μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは１９．６％であった。
また、実施例１４における本実験結果では、最大エッチングレートは１４．５μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは９．５μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１１．７μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２１．３％であった。
一方、比較例３における本実験結果では、最大エッチングレートは１９．１μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１０．５μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１４．９μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２８．９％であった。
また、比較例４における本実験結果では、最大エッチングレートは１８．２μｍ／ｍｉｎ、最小エッチングレートは１０．７μｍ／ｍｉｎ、平均エッチングレートは１４．８μｍ／ｍｉｎとなり、ユニフォーミティは２５．３％であった。
本実験結果により、スリットノズルを用いた場合には、ユニフォーミティが低下してしまう結果となった。
図１６は、実施例7による処理状態を示す拡大写真である。
図１６（ａ）は処理前の状態、図１６（ｂ）は３０ｓｅｃ処理後の状態、図１６（ｃ）は９０ｓｅｃ処理後の状態をそれぞれ示している。図１６（ｂ）では３５μｍエッチングされ、図１６（ｃ）では１０４μｍエッチングされている。
図１６（ａ）は処理前の状態、図１６（ｂ）は３０ｓｅｃ処理後の状態、図１６（ｃ）は９０ｓｅｃ処理後の状態をそれぞれ示している。図１６（ｂ）では３５μｍエッチングされ、図１６（ｃ）では１０４μｍエッチングされている。
図１７は、実施例7による処理状態を示す拡大写真である。
図１７（ａ）は処理前の状態、図１７（ｂ）は３０ｓｅｃ処理後の状態、図１７（ｃ）は６０ｓｅｃ処理後の状態、図１７（ｄ）は９０ｓｅｃ処理後の状態をそれぞれ示している。図１７（ｂ）では２９μｍエッチングされ、図１７（ｃ）では６１μｍエッチングされ、図１７（ｄ）では９４μｍエッチングされている。
図１７（ａ）は処理前の状態、図１７（ｂ）は３０ｓｅｃ処理後の状態、図１７（ｃ）は６０ｓｅｃ処理後の状態、図１７（ｄ）は９０ｓｅｃ処理後の状態をそれぞれ示している。図１７（ｂ）では２９μｍエッチングされ、図１７（ｃ）では６１μｍエッチングされ、図１７（ｄ）では９４μｍエッチングされている。
図１８は、本発明の他の実施例によるＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程を示す説明図である。
図１８（ａ）は砥石による加工処理後の状態、図１８（ｂ）は上記各実施例のウェットエッチング処理による機械ストレス除去工程後の状態、図１８（ｃ）は上記各実施例のウェットエッチング処理による絶縁膜頭出し工程後の状態、図１８（ｄ）は上記各実施例のウェットエッチング処理による絶縁膜剥離工程後の状態を示している。
珪素のウェーハ１１内のプラグ１２として銅が用いられ、プラグ１２の表面には窒化膜１３、窒化膜１３の表面には酸化膜１４が形成されている。
図１８（ａ）に示すように、砥石による加工処理後には、マイクロクラックや欠陥などの加工ダメージが発生している。この加工ダメージは、通常はウェーハ表面から６０μm程度、最大では１００μm程度まで入る可能性がある。従って、本実施例のウェットエッチング処理による機械ストレス除去工程では、６０μmから１００μm程度行うことが好ましい。
絶縁膜頭出し工程では、周知のアルカリ処理によるエッチング処理や周知のドライエッチング処理を用いてもよい。しかし、本実施例のウェットエッチング処理を用いることによって、酸化膜１４との選択比の調整によるエッチングが可能となる。
以上のように、ＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程では、砥石による加工処理の後で、Ｓｉウェーハ面からプラグを突出させるエッチング処理の前工程として、少なくとも本実施例によるウェットエッチング処理を行うことが有効である。
また、ＴＳＶの製造における絶縁膜頭出し工程においても、本実施例によるウェットエッチング処理を行うことで、酸化膜や窒化膜といった絶縁膜と珪素との選択比を利用したエッチングが可能となる。
図１８（ａ）は砥石による加工処理後の状態、図１８（ｂ）は上記各実施例のウェットエッチング処理による機械ストレス除去工程後の状態、図１８（ｃ）は上記各実施例のウェットエッチング処理による絶縁膜頭出し工程後の状態、図１８（ｄ）は上記各実施例のウェットエッチング処理による絶縁膜剥離工程後の状態を示している。
珪素のウェーハ１１内のプラグ１２として銅が用いられ、プラグ１２の表面には窒化膜１３、窒化膜１３の表面には酸化膜１４が形成されている。
図１８（ａ）に示すように、砥石による加工処理後には、マイクロクラックや欠陥などの加工ダメージが発生している。この加工ダメージは、通常はウェーハ表面から６０μm程度、最大では１００μm程度まで入る可能性がある。従って、本実施例のウェットエッチング処理による機械ストレス除去工程では、６０μmから１００μm程度行うことが好ましい。
絶縁膜頭出し工程では、周知のアルカリ処理によるエッチング処理や周知のドライエッチング処理を用いてもよい。しかし、本実施例のウェットエッチング処理を用いることによって、酸化膜１４との選択比の調整によるエッチングが可能となる。
以上のように、ＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程では、砥石による加工処理の後で、Ｓｉウェーハ面からプラグを突出させるエッチング処理の前工程として、少なくとも本実施例によるウェットエッチング処理を行うことが有効である。
また、ＴＳＶの製造における絶縁膜頭出し工程においても、本実施例によるウェットエッチング処理を行うことで、酸化膜や窒化膜といった絶縁膜と珪素との選択比を利用したエッチングが可能となる。
本発明によるＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法は、各種デバイス・プロセスに適用することができる。
１１ ウェーハ
１２ プラグ
１３ 窒化膜
１４ 酸化膜
１２ プラグ
１３ 窒化膜
１４ 酸化膜
Claims (12)
- Ｓｉウェーハをスピンさせ、スピン中の前記Ｓｉウェーハにノズルから薬液を吐出させることで、砥石による加工処理によって生じる前記Ｓｉウェーハのマイクロクラックや欠陥などの加工ダメージを除去するＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法において、
前記薬液が、４．４５ｗｔ％から２４．５ｗｔ％の弗化水素と、３１．５ｗｔ％から５４．０９ｗｔ％の硝酸と、５ｗｔ％から１３．６４ｗｔ％の酢酸とを含むことを特徴とするＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。 - 前記Ｓｉウェーハの回転数を５０ｒｐｍから７００ｒｐｍ、前記薬液の供給流量を０．３ｓｌｍから１．５ｓｌｍ、前記薬液温度を３０℃から８５℃としたことを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記弗化水素を８．９ｗｔ％から２４．５ｗｔ％としたことを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記弗化水素を８．９ｗｔ％から１６．３３ｗｔ％としたことを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記硝酸を３１．５ｗｔ％から４９ｗｔ％としたことを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記硝酸を４２ｗｔ％から４９ｗｔ％としたことを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記酢酸の代わりに、燐酸又は硫酸を含むことを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記ノズルに複数の吐出口を備え、それぞれの前記吐出口を前記Ｓｉウェーハの中心から異なる距離に配置することを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記ノズルとして複数のスプレーノズルを用いたことを特徴とする請求項６に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記ノズルとして逆Ｔ字型ノズルを用いたことを特徴とする請求項６に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- 前記ノズルの吐出口を前記Ｓｉウェーハの半径方向にスイングさせることを特徴とする請求項１に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
- ＴＳＶの製造におけるプラグ出し工程において、前記砥石による加工処理の後で、前記Ｓｉウェーハ面から前記プラグを突出させるエッチング処理の前工程として行うことを特徴とする請求項１から請求項９に記載のＳｉウェーハの加工ダメージ除去方法。
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