JP2672822B2 - 半導体基板用ウェーハのエッチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体基板用ウェーハの加工変質層を除
去する場合に用いて好適なエッチング方法に関する。

［従来の技術］ 半導体基板用ウェーハ（以下、ウェーハと略称する）
は、半導体素子及び集積回路の基板となる超高純度のシ
リコン単結晶等からなる円盤状薄板である。

上記ウェーハの製造工程は、まず原料の単結晶インゴ
ットから薄く切断した後、ラッピング加工を施して所要
の平面度に加工し、さらに所要の面粗度を得るために鏡
面仕上げを施して終了するのが一般的である。ところ
が、切断加工やラッピング加工によってウェーハ表面に
は加工変質層が生じるため、ラッピング加工終了後のウ
ェーハをそのまま鏡面仕上げすると、所要の面粗度や平
面度が得られないばかりでなく、後のウェーハプロセス
によってウェーハ表面に形成される素子の不良や動作特
性劣化を招いてしまう。従って、その製造工程には、上
記加工変質層を化学的に除去し、ウェーハ表面の面粗度
を改善するエッチング工程が設けられている。

このエッチング方法は、ウェーハをエッチング液で満
たされたエッチング槽内に浸して加工変質槽を化学的に
溶失させるものである。一般のエッチング方法では、エ
ッチング液とウェーハ表面が均等に満遍なく反応できる
ようにウェーハを回転させており、以下、このエッチン
グ方法を、半導体基板として最も多く用いられているシ
リコンウェーハを例にとり、第１図を参照して装置、手
順の順に説明する。

第１図において符号１はエッチング槽である。このエ
ッチング槽１は、上面が開放された容器であり、その内
部には、シリコンウェーハＷを互いに間隔を空けて保持
する図示しない治具が設けられ、図示ないし駆動装置と
連結されて、シリコンウェーハＷに軸線回りの回転運動
を与えることができるようになっている。そして、上記
エッチング槽１は、シリコンウェーハＷ表面の加工変質
層を化学的に溶失させるエッチング液２で満たされてい
る。このエッチング液２としては、例えば、弗酸、硝
酸、酢酸を、容量比3:5:3の割合で混合した混酸に微量
の添加剤を添加したものなどが用いられる。

以上の構成からなるエッチング装置を用いてエッチン
グを行うには、エッチング槽１をエッチング液２で満た
すと共に、複数のシリコンウェーハＷを図示しない治具
に保持させ、該治具を図示しない駆動装置と連結させ
て、各シリコンウェーハＷを、それぞれの軸線回りに正
回転（矢印Ｙ方向）させる。なお、この時のシリコンウ
ェーハＷの回転数およびその継続時間は、例えば第３図
に示すように、回転数が70r.p.m程度の速度に、継続時
間が約120秒程度に設定される。

すると、シリコンウェーハＷ表面にエッチング液２の
相対的な流れが生じ、化学反応によってシリコンウェー
ハＷ表面の加工変質層がエッチング液３に溶失し、シリ
コンウェーハＷ表面は片面につき20μｍ程度エッチング
され、その面粗度が改善されるのである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来のエッチング方法において、
シリコンウェーハＷを70r.p.m.程度の速度で回転させる
理由は、シリコウェーハＷ表面をエッチング液２と満遍
なく反応させるためにある。

すなわち、エッチングにおいては、エッチング液２の
組成あるいはエッチング時間を一定に保つことが、加工
精度の優劣を左右する重要な要件であり、加工中には、
シリコンウェーハＷとエッチング液２が反応することに
より生成される反応生成物を、速やかにシリコンウェー
ハＷ表面から離脱させ、シリコンウェーハＷ表面に活性
度の高いエッチング液２を滞りなく供給しなければなら
ない。この手段として、シリコンウェーハＷの既述のよ
うに回転させているのである。

しかしながら、この回転数が高いと、シリコンウェー
ハＷの表面に対するエッチング液２の流れ状態が、層流
状態から乱流状態へと変化し、シリコンウェーハＷ表面
でキャビテーションが生じるなどして、エッチング液２
がシリコンウェーハＷ表面を均一に流れなくなることが
ある。従って、シリコンウェーハＷは、乱流が発生しな
い速度として70r.p.m.程度の速度で回転させられるので
ある。

ところが、上記理由によりシリコンウェーハＷを、70
r.p.m.程度の速度で回転させると、また、以下に述べる
課題があった。

すなわち、エッチング液２には粘性抵抗があるため
に、シリコンウェーハＷを上記速度で回転させると、時
間が経過するにつれてエッチング液２に、シリコンウェ
ーハＷの回転と同調した流れが発生し、反応生成物の離
脱と、活性度の高いエッチング液２の供給が速やかに行
われなくなる。従って、シリコンウェーハＷを所定時間
回転させてもエッチング量が不足気味になり、所要の加
工精度が得られないのである。

この発明は、このような背景の下になされたもので、
反応生成物を絶えずウェーハ表面から離脱させると共
に、活性度の高いエッチング液を滞りなく供給して、ウ
ェーハ表面を均一に、かつ速やかにエッチングすること
ができるエッチング方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためにこの発明は、ウェーハを、
その軸線回りに不等速度でかつ正逆両方向へ回転させな
がらエッチングを行うようにした。

［作用］ 本発明によれば、ウェーハの反転変速動作によって、
エッチング液との反応による反応生成物が従来の一方向
定速回転の場合に比して、より速やかにウェーハ表面か
ら離脱し、活性度の高いエッチング液がウェーハ全面に
供給される。よって、ウェーハ方面が満遍なくエッチン
グ液と反応して、均一に、かつ速やかにエッチングされ
るのである。

［実施例］ 以下、第１図及び第２図を参照して、本発明の実施例
を説明する。なお、本実施例で使用するエッチング装置
は、第１図に示す上記従来例で使用したエッチング装置
と同一であるため、その説明は省略する。また、第２図
の横軸に示す、回転数の正負符号については、第１図の
矢印Ｙ方向を正とした。

本実施例のエッチング方法は、第１図に示す複数のシ
リコンウェーハＷを、それぞれの回転方向及び回転数を
同時に変化させながら回転させ、この変化を周期的に繰
り返してエッチングを行うものであり、以下その手順を
具体的に説明する。

まず、エッチング槽１をエッチング液２で満たすと共
に、図示しない治具により各シリコンウェーハＷを互い
に間隔を空けて保持させる。なお、エッチング液２とし
ては、例えば上記従来と同様に、弗酸、硝酸、酢酸を容
量比3:5:3の割合で混合した混酸に微量の添加剤を添加
したものなどが用いられる。

そして、図示しない治具を、図示しない駆動装置と連
結して、駆動装置により各シリコンウェーハＷを、第２
図に示すように、まず30r.p.m.で正回転、ついで120r.
p.m.で逆回転、そして、120r.p.m.で正回転、さらに30
r.p.m.で逆回転という順序で、10秒間に反転かつ変速さ
せる。そして、この10秒間の変化を一周期として、この
周期を12回、すなわち時間にして120秒間繰り返せば、
シリコンウェーハＷ表面の加工変質層がエッチング液２
に溶失し、シリコンウェーハＷ表面は、上記従来例と同
様に片側につき20μｍ程度エッチングされるのである。

本実施例においては、シリコンウェーハＷが短い時間
で反転変速動作を繰り返すため、エッチング液２の粘性
が原因となって、シリコンウェーハＷ表面近傍にエッチ
ング液２の流れが生じても、この流れは、シリコンウェ
ーハＷの回転と同調しない。従って、シリコンウェーハ
Ｗとエッチング液２とが反応することにより生成される
反応生成物が、従来に比してより速やかにシリコンウェ
ーハＷ表面から離脱し、活性度の高いエッチング液２が
ウェーハ全面に供給されて、反応も滞りなく行われるの
である。従って、本実施例によれば、シリコンウェーハ
Ｗ表面は、均一に、かつ速やかにエッチングされるので
ある。

なお、本実施例で示したエッチング時間や、反転変速
の周期、あるいはエッチング液の組成比等のエッチング
条件は、あくまでも一例を示すものであり、エッチング
量あるいは対象とするウェーハの種類により、これらの
値は当然に変化するものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、ウェーハを、その
軸線回りに不等速度でかつ正逆両方向に回転させたた
め、ウェーハ表面がエッチング液と反応して生成された
反応生成物が速やかにウェーハ表面から離脱し、ウェー
ハ全面に渡って活性度の高いエッチング液が滞りなく供
給される。従って本発明のエッチング方法によれば、ウ
ェーハ表面を均一に、かつ速やかにエッチングすること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はエッチング装置の概略を一部断面に示した図、
第２図は本発明の実施例におけるエッチング時間とウェ
ーハ回転数の関係を示す図、第３図は従来のエッチング
方法におけるエッチング時間とウェーハ回転数の関係を
示す図である。 １……エッチング槽、２……エッチング液、Ｗ……ウェ
ーハ（シリコンウェーハ）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱状の原料インゴットの状態から、円盤
   状薄板に加工されるまでの機械加工によって、その表面
   に加工変質層が生じた半導体基板用ウェーハを、エッチ
   ング液で満たされたエッチング槽に浸し、その軸線回り
   に回転させて加工変質層を除去する半導体基板用ウェー
   ハのエッチング方法において、半導体基板用ウェーハ
   を、その軸線回りに不等速度でかつ正逆両方向へ回転さ
   せて加工変質層を除去することを特徴とする半導体基板
   用ウェーハのエッチング方法。