JP3509555B2

JP3509555B2 - 異方性エッチング装置

Info

Publication number: JP3509555B2
Application number: JP15032798A
Authority: JP
Inventors: 浩之大井
Original assignee: 三菱住友シリコン株式会社
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: JPH11345799A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は異方性エッチング
装置、詳しくは異方性エッチング槽の開口部に、異方性
エッチング液の蒸気の大気開放を防止する蓋体を設け
て、異方性エッチング液の組成が変化するのを低減する
異方性エッチング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウェーハの一種として、
誘電体分離ウェーハが知られている。この誘電体分離ウ
ェーハは、シリコンウェーハの表面に誘電体分離用溝を
形成した後、このウェーハ表面に酸化膜（絶縁膜）を成
膜する。次いで、この絶縁膜上に高温ＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気
相成長）法により、ポリシリコンを略ウェーハの厚さ分
になるまで堆積する。それからシリコンウェーハ側より
研削および研磨して、シリコンウェーハの表面に絶縁膜
で分離された島状のシリコン単結晶を形成している。異
方性エッチング槽（異方性エッチングを施すためのエッ
チング液が注入された液槽）は、この誘電体分離ウェー
ハの作製中、ウェーハ表面に誘電体分離用溝を形成する
工程で使われる。異方性エッチングとは、シリコンウェ
ーハの結晶面方位に起因して、深さ方向のエッチング速
度が水平方向よりも大きく、エッチング速度が方向依存
性を持つエッチングのことである。

【０００３】ここで、図１２，図１３を参照して、それ
までの異方性エッチング槽を説明する。図１２は、従来
手段に係る蓋がない角型槽を有する異方性エッチング装
置の斜視図である。図１３は、従来手段に係る蓋がない
丸型槽を有する異方性エッチング装置の斜視図である。
図１２に示す異方性エッチング装置１００は、蓋のない
角型の異方性エッチング槽１０１を有している。図１３
に示す異方性エッチング装置２００は、蓋のない丸型の
異方性エッチング槽２０１を有している。それぞれの異
方性エッチング槽１０１，２０１の上部には開口部が設
けられている。

【０００４】これらの開口部から、多数枚のシリコンウ
ェーハＷを収納したウェーハケースＸが出し入れされ
る。すなわち、シリコンウェーハＷが各異方性エッチン
グ槽１００，２００内に注入された異方性エッチング液
に浸漬されて、異方性エッチングされるのである。使用
される異方性エッチング液としては、一般的にＩＰＡ
（イソプロピルアルコール）／ＫＯＨ（水酸化カリウ
ム）／Ｈ_２Ｏの３元系エッチング液が挙げられる。槽内
の異方性エッチング液は、それぞれの比重のちがいか
ら、上層のＩＰＡリッチ層ａと、下層のＫＯＨリッチ層
ｂとに分かれる。

【０００５】ところで、異方性エッチング時のエッチン
グ温度は、通常、７５〜８１℃である。この温度は、比
較的揮発性の高いＩＰＡが気化する温度（沸点８２．４
℃）に近い。しかも、前述したように、異方性エッチン
グ槽１００，２００の上部は開放されている。このこと
から、蒸発したＩＰＡは、そのままこの開口部から槽外
へ開放されてしまう。この結果、異方性エッチング液中
のＩＰＡの濃度が低下し、異方性エッチング液の組成変
化が起きていた。このため、ウェーハケースＸごとに、
シリコンウェーハＷのエッチング特性がばらつくという
問題点があった。そこで、従前は、この気化消失した分
のＩＰＡを、図示しないＩＰＡ補充装置によって補充し
ていた。しかしながら、補充時におけるＩＰＡの温度は
一般的に室温である。このため、図７のＩＰＡの補充と
エッチングムラとの関係を表すグラフに示すように、補
充のたびに異方性エッチング液の温度が低下し、安定し
た異方性エッチングが行えないという問題点があった。
加えて、ＩＰＡが補充されるまでの間は、徐々ではある
が同じように異方性エッチング液が組成変化を起こして
いた。

【０００６】そこでこれらの問題点を解消する従来手段
として、例えば図１４に示すような蓋付きの角型槽を有
する異方性エッチング装置３００、図１５に示すような
蓋付きの丸型槽を有する異方性エッチング装置４００な
どが知られている。図１４は、従来手段に係る蓋付きの
角型槽を有する異方性エッチング装置の斜視図である。
図１５は、従来手段に係る蓋付きの丸型槽を有する異方
性エッチング装置の斜視図である。従来手段の異方性エ
ッチング装置３００，４００の特徴は、異方性エッチン
グ槽３０１，４０１のそれぞれの開口部に、これらを密
閉する角型の蓋体３０２または丸型の蓋体４０２を配設
した点である。なお、各蓋体３０２，４０２の天井板３
０２ａ，４０２ａの中央部には、気化したＩＰＡが槽上
部の内部に充満して不都合が起きるのを防ぐためのガス
抜き筒３０３，４０３が突設されている。

【０００７】これらの槽３０１，４０１では、その発生
したＩＰＡの蒸気の大半が、天井板３０２ａ，４０２ａ
の内面（槽内側の面）に付着して結露となる。その後、
この結露が集まったＩＰＡの液滴は、それから槽内に貯
留された異方性エッチング液の液面（具体的には上層で
あるＩＰＡリッチ層ａの液面）に落下する。この結果、
ＩＰＡリッチ層ａから気化したＩＰＡの蒸気の大半は、
比較的高い温度を維持したまま、自然に回収されてＩＰ
Ａリッチ層ａに補充される。このため、比較的安定した
異方性エッチングが行える。ただし、この蒸気の全てが
回収されるわけではない。一部は、ガス抜き筒３０３，
４０３を通って槽外に排出される。なお、それぞれの天
井板３０２ａ，４０２ａは表裏面が平行な平坦な板であ
る。すなわち、異方性エッチング槽３０１，４０１の開
口部を蓋体３０２，４０２により密閉したとき、結露が
できる天井板３０２ａ，４０２ａの槽内側の面は、ほぼ
水平であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
蓋体３０２，４０２の天井板３０２ａ，４０２ａが平板
であったために、ＩＰＡの液滴は、若干のバラつきはあ
るものの、異方性エッチング液の液面の全域にわたって
落下が起きていた。すなわち、シリコンウェーハＷの上
方の液面にも、たくさんの液滴の落下があった。最近、
この発明者らは、長年の鋭意研究によって、異方性エッ
チング時に、たとえ極めて小さな波であっても、ウェー
ハ上方の液面を長い時間振動させておれば、図８および
図９に示すように、シリコンウェーハＷの表面に形成さ
れた異方性エッチング溝ｗ１に、高次面からなるエッチ
ング残りであって、結晶方位依存性を有する表面欠陥の
μピラミッドＰが多発することを知見した。

【０００９】例えば、通常部分の結晶面方位（１００）
に対して、結晶面方位（４１１），（３１１），（４
（オーバーバー）１１），（３（オーバーバー）１１）
を有するμピラミッドが発生する。なお、図８は、異方
性エッチングされた半導体ウェーハ面の一部拡大断面図
である。図９は、異方性エッチングされた半導体ウェー
ハ面の一部拡大平面図である。すなわち、このことは、
ウェーハ上方で、天井板３０２ａ，４０２ａの槽内側の
面に付着したＩＰＡの液滴が常に落下することが、シリ
コンウェーハＷの異方性エッチング溝ｗ１にμピラミッ
ドＰを発生させる原因になるおそれがあることを示唆し
ている。

【００１０】

【発明の目的】この発明は、エッチング中の一部成分の
気化消失による異方性エッチング液の組成変化を低減
し、半導体ウェーハの異方性エッチングの安定化を図る
ことができ、しかも同時に異方性エッチング時に、半導
体ウェーハのエッチング面に発生するμピラミッドの数
を低減することができる異方性エッチング装置を提供す
ることを、その目的としている。この発明は、異方性エ
ッチング液の蒸気の回収率を高められる異方性エッチン
グ装置を提供することを、その目的としている。この発
明は、異方性エッチング液の蒸気の高回収率の実現と、
異方性エッチング時における半導体ウェーハ面上のμピ
ラミッドの発生個数の低減とを同時に図ることができる
異方性エッチング装置を提供することを、その目的とし
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、開口部を有し、半導体ウェーハを異方性エッチング
する異方性エッチング液が貯留された異方性エッチング
槽と、排気口を有し、上記開口部を塞ぐ蓋体と、この蓋
体にあって、異方性エッチング槽の天井を構成する底板
の上方に設けられ、異方性エッチング液の蒸気を異方性
エッチング槽から排気口に排出する排気路と、この排気
路内に設けられ、異方性エッチング液の蒸気を冷却する
冷却手段とを備え、上記底板を平板で構成し、そのエッ
チング槽側の面を傾斜面とした異方性エッチング装置で
あって、上記底板の傾斜下端は上記蓋体の一側板に当接
または近接し、この底板の傾斜下端部には複数の蒸気導
入口が形成され、隣接した蒸気導入口同士の間が、上記
底板の面に沿って流れ落ちてきた異方性エッチング液の
滴下部となった異方性エッチング装置である。この半導
体ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハなどが挙
げられる。また、異方性エッチング液の種類は限定され
ない。例えば、ＫＯＨ（ＩＰＡ／ＫＯＨ／Ｈ_２Ｏ），Ｋ
ＯＨ（ヒドラジン／ＫＯＨ／Ｈ_２Ｏ）といったアルカリ
性エッチング液などが挙げられる。このうち、エッチン
グ温度（７５〜８１℃）で蒸発する成分としては、特に
ＩＰＡ（沸点８２．４℃）が挙げられる。

【００１２】異方性エッチング槽の形状，大きさなどは
限定されない。例えば、その形状は角型槽，丸型槽など
でもよい。蓋体の形状，大きさなども、この異方性エッ
チング槽の開口部に合わせたものであれば限定されな
い。例えば、角型蓋，丸型蓋などでもよい。また、この
蓋体の素材としては、例えば石英ガラス，パイレックス
ガラス，ポリプロピレン，ＰＴＦＥ，ＰＦＡなど、通
常、半導体用として用いられる素材が使用できる。な
お、異方性エッチング槽の素材も同様である。異方性エ
ッチング槽に設けられた開口部としては、例えばこの槽
上部に設けられて、かつ多数枚の半導体ウェーハを収納
したウェーハケースの出し入れを行うための大口径の開
口部などが挙げられる。異方性エッチング槽の天井を構
成する板（天井板）における排気口の形成位置は限定さ
れない。ただし、好ましくは傾斜面の上端側の部分に形
成した方が、異方性エッチング液の蒸気を効果的に集め
て排出することができる。また、この排気口の大きさ
は、天井板の全域を除く部分的な範囲であれば限定され
ない。この天井板は、少なくともその槽内側の面が傾斜
面であればよい。すなわち、天井板の表裏両面が傾斜面
である場合の他、例えば槽外側の面は通常の水平面でも
よい。要は、異方性エッチング液の蒸気が付着して結露
化する面が傾斜面ならばよい。

【００１３】この天井板の傾斜面の傾斜角度は、結露が
集まってできた液滴が、この傾斜面を移動している途中
で落下せずに、天井板の所定の落下部位にまで到達でき
る角度であれば限定されない。具体的には５〜６０度、
特に１０〜３０度が好ましい。５度未満では傾斜角度が
小さすぎて液滴が移動するのに時間がかかりすぎる。し
かも、移動の途中で液滴が落下するおそれもある。ま
た、６０度を超えてしまうと、この傾斜角度が大きすぎ
て、蓋体が不必要に高く、大きくなってしまう。なお、
天井板の傾斜面は、平坦な傾斜面に限定されない。例え
ばこの面全域またはその一部分が波形（なだらかな凹
凸，鋭角な凹凸，段差）となった傾斜面でもよい。

【００１４】冷却手段としては、この異方性エッチング
液の蒸気を冷却できれば限定されない。例えば、空気を
冷媒とした空冷装置でもよいし、または水を冷媒とした
水冷装置などでもよい。さらに、冷却手段は、その熱交
換部分を蓋体の内側に取り付けて、異方性エッチング液
の蒸気を直接冷却するようにしてもよい。また、蓋体の
外側に取り付けて、この蒸気を間接的に冷却してもよ
い。

【００１５】ここでいう排気路は、蒸気の流れの上流側
に蒸気導入口が形成され、かつ下流端が排気口に連通さ
れている通路であればよい。例えば、直線的な水平通路
または傾斜通路であっても、一部または全体が湾曲する
通路であってもよい。また、この排気路を構成する上板
と底板のうち、底板は異方性エッチング槽の天井板を利
用したものでもよい。

【００１６】請求項２に記載した発明は、上記傾斜面の
傾斜角度は５度〜６０度である請求項１に記載の異方性
エッチング装置異方性エッチング装置である。

【００１７】異方性エッチング液の蒸気が液滴となって
流れ落ちる底板の面は、この板の上面でもよいし、下面
でもよい。この底板の傾斜下端部に切欠される蒸気導入
口の形成数は、２つ，３つまたはそれ以上の複数であれ
ば限定されない。また、この底板の下端が蓋体の一側板
に当接または近接しているので、異方性エッチング液の
滴下部もこの一側板に当接または近接している。これに
より、滴下部から流れ落ちた液滴は、蓋体の一側板の槽
内側の面に沿って、異方性エッチング液の液面まで流れ
落ちる。

【００１８】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、異方性エッチ
ング時の熱によって液面から蒸発した異方性エッチング
液の一部成分は、異方性エッチング槽内を上昇して天井
を構成する板の槽内側の面と接触し、ここでその熱が奪
われることで再び液体となる。これにより結露が発生
し、さらにこれが集まって液滴となる。液滴は成長して
重くなり、自重に堪えきれずに、鉛直に落下しようとす
る。しかしながら、天井板の槽内側の面が傾斜している
ので、この液滴は傾斜面に沿ってすべり落ちていく。こ
れにより、半導体ウェーハが並べられたこのウェーハ上
方の液面部分を通り過ぎる。その後、傾斜面の下端部に
液滴が達したときに、液面側へと落ちる。

【００１９】このように、液滴の落下位置をウェーハ上
方の液面部分から外すようにしたので、異方性エッチン
グ時に、ウェーハ上方の液面を長時間振動させることで
起きる、ウェーハエッチング面でのμピラミッドの多発
を抑えることができる。しかも、異方性エッチング液の
蒸発成分を液滴化して回収し、常に異方性エッチング液
に戻すようにしたので、異方性エッチング液の組成変化
が低減し、しかも液温の低下はほとんど起こらず、その
結果、異方性エッチング時における半導体ウェーハの異
方性エッチング液の安定化も同時に図れる。なお、蓋体
には排気口が設けられている。したがって、蒸気の全て
が結露となって液滴化するのではなく、その一部は、排
気口を通って槽外に排出される。ＩＰＡの補充は必要で
あるが、この時の補充は従来手段に比べて量が少なく、
かつその回数も減少する。

【００２０】また、蓋体に、異方性エッチング液の蒸気
を冷やして再液化させる冷却手段を設けるようにしたの
で、異方性エッチング液の液面から蓋体付近まで上昇し
た蒸気は、この冷却手段によって冷やされることにな
る。これにより、効率良くこの蒸気が槽内側面に付着し
て液化し、結露が発生する。その結果、短時間で多量の
揮発成分の回収を行うことが可能となる。

【００２１】特に、異方性エッチング液の蒸気は、蓋体
に形成した排気路を通過し、排気口を通って槽外に排出
される。この途中、多くの蒸気は、排気路を構成するそ
れぞれの壁板と接触することで熱を奪われ、結露とな
る。しかも、この排気路の内部には冷却手段が配備され
ている。この結果、短時間で多量の結露が生じ、異方性
エッチング液の回収効率がより高められる。

【００２２】また、異方性エッチング槽の天井面が傾斜
面であるので、異方性エッチング液の蒸気が液滴となっ
て、この天井板の傾斜面を傾斜下端側へと滑走する。こ
れにより、半導体ウェーハの直上方の液面に液滴が落下
することを防止することができる。よって、半導体ウェ
ーハの面にμ（マイクロ）ピラミッドが多発することを
抑えることができる。しかも、これと同時に、異方性エ
ッチング液の蒸気の高回収率の実現も図ることができ
る。

【００２３】そして、異方性エッチング液の液面からの
蒸気は、蒸気導入口から排気路内へ導入される。そし
て、排気路の底板が傾斜した平板であるので、液滴化し
た蒸気は、その傾斜した底板の上面（路内側の面）また
は下面（路外側の面、言い換えれば槽内側の面）を、こ
の板の下端へ向かってすべり落ちる。その後、底板の下
端部まで達した液滴は、各蒸気導入口の縁に沿ってこの
口を迂回し、隣接する蒸気導入口間に設けられた滴下部
から、異方性エッチング槽の一側板に乗り移る。その
後、液滴はこの一側板の槽内側の面に沿って、異方性エ
ッチング槽内の液面の淵へと流れ落ちる。このように構
成し、作用することで、半導体ウェーハ面のμピラミッ
ドの多発を確実かつより良好に抑制することができると
ともに、蒸気を高い回収率で回収することができる。特
に、排気路の底板だけでなく、蓋体の上板も傾斜してい
るので、上記μピラミッドの発生の抑制がより確実にな
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例に係る異
方性エッチング装置を説明する。まず、第１実施例を説
明する。図１はこの発明の第１実施例に係る異方性エッ
チング装置の斜視図である。図１において、１０は第１
実施例に係る異方性エッチング装置を示している。この
異方性エッチング装置１０は、異方性エッチング槽１１
と、この上端に形成された開口部を塞ぐ蓋体１２とを備
えている。異方性エッチング槽１１は、ＩＰＡ／ＫＯＨ
／Ｈ_２Ｏである異方性エッチング液に対しての耐薬品性
を有する石英ガラス製の角型槽である。内容積は２０リ
ットルである。この開口部から異方性エッチング液中
に、多数枚の６インチのシリコンウェーハＷが挿填され
たウェーハケースＸが沈められている。なお、この異方
性エッチング液は、成分の比重の違いにより、上層のＩ
ＰＡリッチ層ａと、下層のＫＯＨリッチ層ｂとに分かれ
ている。

【００２５】上記蓋体１２は、同じく石英ガラス製の角
型蓋であり、異方性エッチング槽１１の上端部のフラン
ジを介して、この槽１１を閉蓋している。この蓋体１２
の天井板１２ａは、一側方向へ１５度だけ傾斜している
平坦な板である。したがって、その下面（槽内側の面）
も傾斜している。天井板１２ａの上端部には、スリット
状の排気口１２ｂが設けられている。槽閉蓋時、異方性
エッチング液の液面から気化した蒸気は、この槽の頂上
部にある排気口１２ｂから槽外へ排出される。なお、異
方性エッチング槽１１のフランジと蓋体１２のフランジ
との間には、密閉性を高めるとともに、衝撃を吸収する
ためのテフロンシート（図外）が介在されている。

【００２６】次に、この異方性エッチング装置１０を用
いてのシリコンウェーハＷの異方性エッチング工程を説
明する。図１に示すように、蓋体１２を開蓋して、シリ
コンウェーハＷ入りのウェーハケースＸを異方性エッチ
ング槽１１内の異方性エッチング液中に浸漬する。そし
て、このエッチング液を７５〜８１℃の範囲内で保ちな
がら、ウェーハ面の異方性エッチングを行う。すなわ
ち、シリコンウェーハの結晶面方位に起因して、深さ方
向が水平方向よりも大きなエッチングが進行していく。
これにより、図８，図９に示すような断面略Ｖ字形の異
方性エッチング溝ｗ１が形成される。

【００２７】この際、異方性エッチング液の加熱温度は
７５〜８１℃である。この温度に加熱されると、異方性
エッチング液中、最も揮発性の高いＩＰＡが気化してい
く。すなわち、上層にあるＩＰＡリッチ層ａの液面から
ＩＰＡの蒸気が多量に発生する。このＩＰＡの蒸気は、
その後、槽内を上昇して蓋体１２の天井板１２ａの槽内
側の面と接触し、ここでその熱が奪われることで再び液
体となる。これにより結露が発生し、さらにこれが集ま
って、天井板１２ａの全域に液滴ができる。この液滴が
成長すると、その自重に堪えきれず、各場所から異方性
エッチング液面に落下しようとする。しかしながら、天
井板１２ａが傾斜しているので、この液滴は傾斜面に沿
ってすべり落ちる。その結果、このウェーハ上方の液面
部分を通り過ぎる。その後、液滴が傾斜面の下端に達し
たとき、天井板１２ａと接する蓋体１２の一側板１２ｃ
に乗り移り、その後、この板面から、異方性エッチング
槽１１の一側面１１ａにつたって、ＩＰＡリッチ層ａの
液面の淵へと静かにすべり落ちる。

【００２８】このように、液滴の落下位置をウェーハ上
方の液面部分から外すようにしたので、異方性エッチン
グ時に、ウェーハ上方の液面を長時間振動させることで
起きる、ウェーハエッチング面のμピラミッドＰ（図
８，図９参照）の多発を抑えることができる。しかも、
このように異方性エッチング液の蒸発成分を液滴化して
回収し、ＩＰＡリッチ層ａに戻すようにしたので、異方
性エッチング液の組成変化が低減し、しかもエッチング
液の温度低下もほとんど起こらず、その結果、この異方
性エッチング時における異方性エッチングの安定化も同
時に図れる。なお、一部の蒸気は、蓋体１２に形成され
た排気口１２ｂを通して、槽外に排出される。このた
め、ＩＰＡの補充は必要となる。ただし、このときの補
充は、従来手段に比べて量が少なく、かつその回数も減
少する。したがって、この補充時の異方性エッチング液
の組成変化が小さくなり、エッチング液の温度低下も抑
えられる。よって、シリコンウェーハＷの表面の安定し
た異方性エッチングが行える。なお、この補充時には、
補充されるＩＰＡを液温付近まで加熱して加える方が好
ましい。エッチング液温の低下を招くおそれがさらに低
減するからである。

【００２９】次に、図２に基づいてこの発明の第２実施
例に係る異方性エッチング装置を説明する。図２は、こ
の発明の第２実施例に係る異方性エッチング装置の斜視
図である。図２に示すように、第２実施例の異方性エッ
チング装置２０は、蓋体１２の上部内に、異方性エッチ
ング液の蒸気の排気路２１を設けることで、この蒸気の
回収効率を高めた例である。排気路２１は、天井板１２
ａと、これと平行に所定間隔だけ離間した底板１２ｄと
の間に形成された通路である。なお、底板１２ｄの下端
と、蓋体１２の一側板１２ｃとの間には隙間が形成され
ている。これが、排気路２１の蒸気導入口２１ａとなっ
ている。

【００３０】蒸気は、蒸気導入口２１ａから排気路２１
の内部へ導入され、その後、この排気路２１の内面に接
触することで熱が奪われ、結露となる。その後、この結
露は集まって液滴となる。そして、最終的に天井板１２
ａの下面または底板１２ｄの上面に沿ってすべり落ち
る。天井板１２ａをすべる液滴は第１実施例と同様にし
て異方性エッチング槽１１の一側面１１ａからＩＰＡリ
ッチ層ａの液面の淵に静かにすべり落ちる。一方の底板
１２ｄの上面をすべり落ちた液滴は、この底板１２ｄの
下端から、蒸気導入口２１ａを介して、この液面の淵付
近に落下する。もちろん、この落下位置は、前述したウ
ェーハのエッチング面でのμピラミッドの多発を招くお
それが小さい、ウェーハ上方から外れた位置である。な
お、蒸気は、底板１２ｄの下面にも接して液滴が生じ
る。しかしながら、この面でできた液滴も、底板１２ｄ
が傾斜する平板であるために、同様にして底板１２ｄの
下端から液面の淵付近へと落下する。なお、その他の構
成、作用および効果は、第１実施例と同様であるので、
説明を省略する。

【００３１】次に、図３に基づいてこの発明の第３実施
例に係る異方性エッチング装置を説明する。図３は、こ
の発明の第３実施例に係る異方性エッチング装置の斜視
図である。図３に示すように、第３実施例の異方性エッ
チング装置３０は、第１，２実施例では角型だった異方
性エッチング槽および蓋体を、円筒型の異方性エッチン
グ槽３１および蓋体３２に変更した例である。これによ
り、傾斜した天井板３２ａも円板形状となり、排気口３
３ｂも楕円形に変更されている。その他の構成、作用お
よび効果は、第１実施例と同様であるので、説明を省略
する。

【００３２】次に、図４に基づいてこの発明の第４実施
例に係る異方性エッチング装置を説明する。図４は、こ
の発明の第４実施例に係る異方性エッチング装置の断面
図である。図４に示すように、第４実施例の異方性エッ
チング装置４０は、蓋体４１の排気路２１内に、蒸気と
の熱交換を行う冷却管４２（冷却手段）を配設すること
で、ＩＰＡの蒸気の回収率をさらに高めようとした例で
ある。具体的には、蓋体４１の天井板４１ａを水平板と
し、この天井板４１ａの下面に、冷却管４２を取り付け
ている。この冷却管４２は水冷式の熱交換部であり、水
を通す長尺な管体を綴れ折り状に屈曲させて作製されて
いる。

【００３３】排気路２１内に入ってきた蒸気は、この冷
却管４２の冷気により冷やされる。これにより、効率良
くこの蒸気が排気路２１の内面に付着して液化し、結露
が多量に発生する。その結果、短時間で多量の揮発成分
の回収を行うことができる。なお、その他の構成、作用
および効果は、第２実施例と同様であるので、説明を省
略する。

【００３４】次に、図５および図６に基づいてこの発明
の第５実施例に係る異方性エッチング装置を説明する。
図５は、この発明の第５実施例に係る異方性エッチング
装置の斜視図である。図６は、この発明の第５実施例に
係る異方性エッチング装置の断面図である。図５，図６
に示すように、第５実施例の異方性エッチング装置５０
は、第４実施例の冷却管４２が９０゜だけ位相配置され
た蓋体５１の天井板５１ａを、傾斜面とした例である。
このように構成することで、前述したμピラミッドの多
発を抑えると同時に、蒸気の高回収率の実現をも図れる
ようにしている。

【００３５】その他の構成として、この第５実施例で
は、排気路２１の底板１２ｄの下端を、蓋体１２の一側
板１２ｃに当接させている。しかも、この当接された下
端部には、その辺に沿って、三日月形の蒸気導入口５２
が、互いに若干の隙間をあけて３つ並べられている。こ
れらの隙間が、蒸気が液化した液滴が、この一側板１２
ｃへと乗り移るための幅の狭い通路である滴下部５３と
なっている。なお、各蒸気導入口５２の孔幅Ｌは、５０
ｍｍ程度に設計されている。底板１２ｄの上面または下
面に沿って流れ落ちてきた液滴は、全て各蒸気導入口５
２を迂回して、これらの滴下部５３を通過した後、蓋体
１２の一側板１２ｃへと乗り移る。したがって、異方性
エッチング液の液面の淵の中でも、比較的μピラミッド
が発生しにくい部分に、この液滴をすべり落とすことが
できる。また、各蒸気導入口５２の縁（湾曲部分）には
所定高さのガイド壁を突設し、液適が滴下部５３へ流れ
るようガイドさせても良い。なお、その他の構成、作用
および効果は、第４実施例と同様であるので、説明を省
略する。

【００３６】ここで、蓋がない角型槽を有する第１の従
来手段（図１２参照）と、天井板が水平な蓋付き角型槽
を有する第２の従来手段（図１４参照）と、この発明の
第１実施例（図１参照）とにおいて、実際にシリコンウ
ェーハを異方性エッチングした場合、そのμピラミッド
の発生数と、エッチング深さの違いを検討するための実
験を、以下の条件で実施したときの結果を記載する。異
方性エッチングの条件は、表面の酸化膜にパターンが付
いた直径５インチのシリコンウェーハ、エッチング液組
成がＩＰＡ：ＫＯＨ：Ｈ_２Ｏ＝５：２５：７０（質量
比）、エッチング温度８０℃、エッチング時間６０分で
ある。なお、異方性エッチング中のＩＰＡの補充は、異
方性エッチング液から気化消失した分を、１０分ごとに
１回の割合で補充する。

【００３７】１台のウェーハケースに収容されるウェー
ハ枚数は２５枚である。１回に１台のウェーハケースを
バッチ処理する。また、図１０に示すように、各ウェー
ハ表面上の測定部分は、それぞれウェーハ中心部Ａと、
９０度ごとのウェーハ外周部Ｂ〜Ｅの合計５箇所であ
る。また、図１１に、各箇所における異方性エッチング
のパターン領域（斜線部分）を示している。計測される
μピラミッドの発生数およびエッチングの深さの度合い
は、この領域内でのものである。なお、各部分Ａ〜Ｅの
全体寸法は８６００×８６００μｍであり、その中に４
９個のパターン（１パターン＝１１００×１１００μ
ｍ）が形成されている。異方性エッチングの溝幅は１０
０μｍである。ただし、パターン全体の外周縁部の溝幅
だけは１５０μｍに設定されている。μピラミッド数の
測定は、顕微鏡観察によって行う。すなわち、１枚のシ
リコンウェーハ表面の測定部分Ａ〜Ｅにおいて、異方性
エッチングされた部分（図１１の斜線部分）の底部に発
生したμピラミッドの数をかぞえる。この作業を、２５
枚全てのウェーハについて行う。しかも、このような作
業を２回繰り返す。その結果を表１に示す。表２は、各
槽ごとのその１回目および２回目の平均値である。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】エッチング深さの測定は、測定器として光
学式段差計を用い、次の方法で行う。すなわち、図１０
の各測定部分Ａ〜Ｅの右下パターン（図１１における斜
線が引かれた部分Ｒ）を包囲する異方性エッチング溝の
平均深さを測定し、その平均値を算出する。この作業
を、２５枚のウェーハ全てについて行う。しかも、この
ような作業を２回繰り返す。その結果を表３に示す。な
お、ここでは、各槽ごとの１回目および２回目の平均値
と、標準偏差とを合わせて記載している。

【００４１】

【表３】

【００４２】このように、２種類の従来手段に比べて、
第１実施例の異方性エッチング装置では、全ウェーハの
全測定部分（５箇所）において、μピラミッドの発生数
が少なく、かつエッチング深さにばらつきが少なく、ウ
ェーハケースに収納された全ウェーハについて、安定し
た異方性エッチングを行うことができた。

【００４３】次に、この発明の第２実施例（図２参照）
と、この発明の第５実施例（図５，図６参照）とにおい
て、実際にシリコンウェーハを異方性エッチングした場
合、そのμピラミッドの発生数と、エッチング深さの違
いを検討する実験を、第１実施例の場合と同じ条件およ
び同じ評価方法によって実施したときの結果を記載す
る。表４はμピラミッドの発生数を示している。また、
表５はその平均値を示している。さらに、表６はエッチ
ング深さを示している。この場合、各槽ごとの１回目お
よび２回目の平均値と、標準偏差とを合わせて記載す
る。

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】このように、第２実施例の異方性エッチン
グ装置に比べて、第５実施例の異方性エッチング装置
は、全ウェーハの全測定部分（５箇所）において、μピ
ラミッドの発生数が少なく、しかもエッチング深さのば
らつきも少なかった。また、ウェーハケースに収納され
た全ウェーハについて、さらに安定した異方性エッチン
グを行うことができた。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、蓋体の
天井板の槽内側の面を傾斜させて、液滴の落下位置をウ
ェーハ上方の液面部分から外すように構成したので、ウ
ェーハエッチング面のμピラミッドの多発を抑えること
ができる。しかも、異方性エッチング液の蒸発成分を液
滴化して異方性エッチング液に戻すようにしたので、異
方性エッチング液の組成変化が低減し、かつ不足したエ
ッチング液成分の補充時に液温が下がるおそれもほとん
どない。この結果、異方性エッチング時における半導体
ウェーハの異方性エッチング液の安定化も、同時に図れ
る。

【００４９】また、この発明は、蓋体に、異方性エッチ
ング液の蒸気を冷却する冷却手段を設けたので、効率良
く蒸気を結露、そして液滴とすることができ、この結
果、短時間で多量の揮発成分の回収を行うことができ
る。

【００５０】特に、蓋体の槽内側に、冷却手段を備えた
排気路を設けるようにしたので、排気路内での結露発生
率が高まり、その結果、短時間で多量の結露を発生させ
ることができ、これにより異方性エッチング液の回収効
率をより高めることができる。

【００５１】また、天井面を傾斜面としたので、ウェー
ハ上方の液面への液滴の落下を防止することができ、半
導体ウェーハの面にμピラミッドが多発することを抑え
ることができる。

【００５２】そして、液滴化した蒸気を排気路の傾斜し
た底板の下端から、蒸気導入口間の滴下部を通して、異
方性エッチング槽の一側板に乗り移らせ、その後、この
板面に沿って、異方性エッチング液の液面の淵へと流す
ようにしたので、半導体ウェーハ表面でのμピラミッド
の多発を確実かつより良好に抑えることができる。な
お、排気路の底板が傾斜するだけでなく、蓋体の上板側
も傾斜しているので、上記μピラミッドの発生の抑制が
より確実になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る異方性エッチング
装置の斜視図である。

【図２】この発明の第２実施例に係る異方性エッチング
装置の斜視図である。

【図３】この発明の第３実施例に係る異方性エッチング
装置の斜視図である。

【図４】この発明の第４実施例に係る異方性エッチング
装置の断面図である。

【図５】この発明の第５実施例に係る異方性エッチング
装置の斜視図である。

【図６】この発明の第５実施例に係る異方性エッチング
装置の断面図である。

【図７】ＩＰＡの補充とエッチングムラとの関係を表す
グラフである。

【図８】異方性エッチングされた半導体ウェーハ面の一
部拡大断面図である。

【図９】異方性エッチングされた半導体ウェーハ面の一
部拡大平面図である。

【図１０】シリコンウェーハの表面における測定部分を
示す説明図である。

【図１１】異方性エッチングのパターンを示す説明図で
ある。

【図１２】従来手段に係る蓋がない角型槽を有する異方
性エッチング装置の斜視図である。

【図１３】従来手段に係る蓋がない丸型槽を有する異方
性エッチング装置の斜視図である。

【図１４】従来手段に係る蓋付きの角型槽を有する異方
性エッチング装置の斜視図である。

【図１５】従来手段に係る蓋付きの丸型槽を有する異方
性エッチング装置の斜視図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，異方性エッチング装
置、１１異方性エッチング槽、１２，蓋体、１２ａ，３２ａ，４１ａ，５１ａ天井板、１２ｂ排気口、１２ｃ一側板、１２ｄ底板、２１排気路、４２冷却管（冷却手段）、５２蒸気導入口、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/306,21/3063,21/308

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】開口部を有し、半導体ウェーハを異方性
エッチングする異方性エッチング液が貯留された異方性
エッチング槽と、排気口を有し、上記開口部を塞ぐ蓋体と、この蓋体にあって、異方性エッチング槽の天井を構成す
る底板の上方に設けられ、異方性エッチング液の蒸気を
異方性エッチング槽から排気口に排出する排気路と、この排気路内に設けられ、異方性エッチング液の蒸気を
冷却する冷却手段とを備え、上記底板を平板で構成し、そのエッチング槽側の面を傾
斜面とした異方性エッチング装置であって、上記底板の傾斜下端は上記蓋体の一側板に当接または近
接し、この底板の傾斜下端部には複数の蒸気導入口が形
成され、隣接した蒸気導入口同士の間が、上記底板の面
に沿って流れ落ちてきた異方性エッチング液の滴下部と
なった異方性エッチング装置。
【請求項２】上記傾斜面の傾斜角度は５度〜６０度で
ある請求項１に記載の異方性エッチング装置。