JPH11150106A - シリコンウエハのエッチング方法 - Google Patents

シリコンウエハのエッチング方法

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JPH11150106A
JPH11150106A JP33086797A JP33086797A JPH11150106A JP H11150106 A JPH11150106 A JP H11150106A JP 33086797 A JP33086797 A JP 33086797A JP 33086797 A JP33086797 A JP 33086797A JP H11150106 A JPH11150106 A JP H11150106A
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silicon wafer
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Shiyuuji Torihashi
修治 鳥觜
Kazunori Oda
和慶 小田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のアルカリエッチング法に比較して、そ
のエッチング速度を殆ど低下させることなく、シリコン
ウエハ表面に生成するエッチピットを少なく、又生成エ
ッチピットの大きさを小さく制御でき、且つ、ウエハ表
面曇りの発生も回避でき、しかも経済的なアルカリエッ
チング方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウエハをアルカリ溶液に依りエ
ッチングする方法において、亜硝酸アルカリ塩を添加し
た苛性アルカリ水溶液を用いてエッチングすることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハの
エッチング方法に関し、より詳細にはスライシング、ラ
ッピング及び研削後のシリコンウエハをアルカリ溶液に
よりエッチングする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンウエハの製造工程に於て、単結
晶シリコンからスライシングされたシリコンウエハは、
ラッピングもしくは研削された後、それらの工程で生じ
た結晶歪みの除去や表面汚れを取り除くために薬液を用
いてエッチングもしくは洗浄される。このエッチングも
しくは洗浄には、薬液として酸液を用いる、いわゆる酸
エッチングとアルカリ液を用いるアルカリエッチングと
があり、酸エッチングには、一般に、硝酸、フッ酸、酢
酸の混合液である混酸が用いられ、アルカリエッチング
には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の苛性アル
カリ水溶液が使用される。
【0003】混酸等を用いる酸エッチングでは、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム等苛性アルカリに比較して
高価なフッ酸・硝酸・酢酸等が使用され、然も大量の混
酸を必要とするためコスト高であり、また混酸は強酸で
腐食性が強くその取り扱いが難しい上、安全上も問題が
多い。更に、混酸を用いた酸エッチングはエッチング速
度が速く、そのためウエハを均一にエッチングすること
が難しく、ウエハの平坦度を悪化させるという問題もあ
る。このため、最近では、混酸を用いた場合と比較して
エッチング速度は遅くても、より均一なエッチングを行
い易く、ウエハの平坦度を悪化させる可能性がより少な
いアルカリ溶液を用いるアルカリエッチングが、多く用
いられる傾向にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルカ
リ溶液を用いたエッチングでは、上記酸エッチングの場
合と異なり、異方性エッチングとなるため結晶方位に依
存したエッチピットの生成と云う新たな問題が生ずる。
このエッチピットについて簡単に説明すると、エッチン
グの前になされるラッピング工程では遊離砥粒による加
工のため、ウエハ表面にクラック(一般的には破砕層と
呼ばれる)が生ずる。エッチングの目的は、その破砕層
を除去することであるが、深いものはエッチング後にエ
ッチピットとして残留する。また破砕層がないもので
も、結晶方位に依存するエッチスピ−ドの差からエッチ
ピットが発生することがある。このような場合には、エ
ッチピットの形状は逆ピラミッド形のくぼみや逆3角錐
形のクボミとなる。また低濃度のアルカリ溶液を用いた
場合、シリコンウエハ形状の劣化やシリコンウエハ表面
に曇りが発生するという問題を生じ、これを解決するた
めには、非常に高濃度のアルカリ溶液(45%程度以上
の高濃度苛性アルカリ溶液)を、しかも高温で使用する
必要があった。また、取り扱いなどの安全性のために高
温の低濃度アルカリを使用する場合には、前記エッチピ
ットが大きく現れ易く、当然のことながら、それを回避
するためのエッチング条件の設定や取扱操作が困難とな
るという課題があった。
【0005】本発明者等は、特に高濃度のアルカリ溶液
を用いることなく、従来のアルカリエッチングの問題点
であるウエハ表面にエッチピットが現れるのをできる限
り回避し、且つ不可避的に生成するエッチピットもその
大きさを可及的に小さく制御でき、更にウエハ形状の劣
化やウエハ表面の曇り発生が抑止された良好な表面状態
のウエハを得ることのできるエッチング方法を開発すべ
く鋭意研究した。その結果、エッチング用の苛性アルカ
リ水溶液に、少量のアルカリ亜硝酸塩を添加したものを
用いることにより上記目的を達成することができること
を知得し、この知見に基づき本発明を完成するに至っ
た。従って、本発明の課題は上述したような大きなエッ
チピットの発現が回避され、ウエハ形状の劣化やウエハ
表面の曇り発生が抑止され、従って結果的に結晶歪みや
表面汚れの無い清浄で平坦なウエハ表面を得ることので
きるアルカリエッチング法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、シリコ
ンウエハをアルカリ溶液によりエッチングする方法にお
いて、亜硝酸アルカリ塩を添加した苛性アルカリ水溶液
を用いてエッチングすることを特徴とするシリコンウエ
ハのエッチング方法が提供される。本発明は、スライシ
ング、ラッピング及び研削後のシリコンウエハをアルカ
リエッチングする場合において、エッチング用薬液とし
て苛性アルカリ水溶液に少量の亜硝酸アルカリ塩を添加
したものを用いることが構成上の顕著な特徴である。こ
のような亜硝酸アルカリ塩添加アルカリ水溶液を使用し
たエッチングでは、苛性アルカリ単独配合の水溶液によ
るエッチングに比べてシリコンウエハ表面のエッチピッ
トの大きさを小さく制御することが可能であり、また曇
りの発生を防ぐことも可能である。
【0007】亜硝酸アルカリ塩を添加することにより奏
される、上記作用効果のメカニズムについては未だ十分
に解明されていないが、亜硝酸アルカリ塩は水溶液中で
亜硝酸アニオンとNa+ 、K+ 等のアルカリ金属カチオ
ンとに解離すると共にその一部は分子状態で存在し、こ
れら各イオン、分子は可逆平衡関係を有し、強アルカリ
に対し若干の緩衝作用を有するため、これにより苛性ア
ルカリがウエハ中のシリコン元素を攻撃する際の結晶方
位異方性が緩和されるためではないかと推定される。
【0008】後述する実施例から明らかなように亜硝酸
アルカリ塩以外の塩例えば硝酸ナトリウム塩、硝酸カリ
ウム塩、硝酸リチウム塩等の硝酸塩を添加しても本発明
の上記した諸効果を達成することはできない。また苛性
アルカリ溶液に亜硝酸アルカリ塩を添加すると、エッチ
ング速度がやや低下する傾向があるため、あまり多量に
添加することは生産性低下の観点から得策ではなく10
重量%以下の添加にとどめるのが好ましい。また、アル
カリ溶液を用いる所謂アルカリエッチングは、混酸等を
用いる酸エッチングに比較してシリコンウエハ形状の劣
化が無く、また安価であるという利点がある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のシリコンウエハのエッチ
ング方法は、それに用いるエッチング薬剤、即ち、アル
カリ溶液の配合成分に特徴を有するものである。本発明
において、該アルカリ溶液に配合されるアルカリ成分と
しては、通常のアルカリエッチングに配合添加される苛
性アルカリ、即ち、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウムを挙げることができる。高純度製品
が比較的安価に得られることから、水酸化ナトリウムが
最も一般的に使用される。
【0010】該苛性アルカリ濃度としては15乃至30
重量%、好ましくは15乃至20重量%の範囲が一般に
使用される。本発明で用いる苛性アルカリは従来の通常
のアルカリエッチング用に用いられる高純度苛性アルカ
リを使用して良く、特に限定されるものでは無いが、不
純物として、例えばニッケルイオン、銅イオン、クロム
イオン、鉄イオン等の金属イオンの含有量が可能な限り
少ないことが好ましく、該金属イオンの含有量が総量で
50ppb以下のものを使用することがより好ましい。
【0011】本発明の必須成分として苛性アルカリ溶液
中に添加する亜硝酸アルカリ塩としては、亜硝酸リチウ
ム塩、亜硝酸ナトリウム塩、亜硝酸カリウム塩等を例示
することができる。本発明においては、もちろん上記苛
性アルカリ塩類の1種を単独で用いても良いが、2種以
上を組み合わせて使用することも出来る。これらの内で
も、品質の安定した高純度製品が比較的安価に得られる
亜硝酸ナトリウムを使用することが好ましい。使用する
亜硝酸アルカリ塩の純度は95%以上、更に99%以上
が望ましく、特に、ニッケルイオン、銅イオン、クロム
イオン、鉄イオン等の金属イオンの含有量が可能な限り
少ないことが好ましい。該金属イオンの含有量は総量で
50ppb以下であることが好ましい。前記苛性アルカ
リ水溶液に対する亜硝酸アルカリ塩の添加量は、該溶液
の苛性アルカリ濃度に依存して若干変動するが、通常該
亜硝酸アルカリ塩添加後の溶液基準で0.05乃至10
重量%、好ましくは0.1乃至5.0重量%である。亜
硝酸アルカリ塩の添加量が0.05重量%より少ない場
合には、添加による効果が殆ど無く、一方、10重量%
を越えて添加した場合は、エッチング速度が遅く成りす
ぎて生産性の低下を招く。
【0012】本発明においては、スライシング、ラッピ
ング及び研削後のシリコンウエハを上記エッチンク用ア
ルカリ溶液を用いて通常20乃至110℃、好ましくは
70乃至90℃の温度で、通常、ウエハ表面を深さ5乃
至30μm程度エッチング処理する。より具体的には、
キャリアーに装填したシリコンウエハを本発明の上記ア
ルカリ溶液、例えば、水酸化ナトリウム15乃至30重
量%、亜硝酸ナトリウム0.1乃至5.0重量%より成
るアルカリ水溶液、を満たしたエッチング処理槽中に浸
し、キャリアーと共にウエハを回転させながら60乃至
90℃の温度でウエハをその表面から厚さ10乃至30
μm程度エッチングする。エッチング後、ウエハは水洗
槽で純水に依り水洗され、次いで乾燥されて次の工程に
送られる。
【0013】
【実施例】「実施例1」水酸化ナトリウム濃度20重量
%、亜硝酸ナトリウム2.0重量%を含有するエッチン
グ用アルカリ水溶液を調製し、エッチング処理槽(溶液
充填容量40リットル、角型処理槽)に充填した。この
充填槽中に両面ラッピング処理した直径8インチのウエ
ハをキャリアーに装填して浸し、ウエハを該溶液中でキ
ャリアーと共に回転(10rpm)させながら液温90
℃で10分間エッチング処理した。エッチング処理され
たウエハを水洗槽に移し、水洗乾燥した後、下記試験法
によりウエハ表面エッチング速度、処理後のウエハ表面
のエッチピットの状態、エッチング前後のウエハ形状の
劣化の度合い(ΔTTV:Total thichness variation
)を夫々評価した。その結果を表1に示す。なお、本
実施例を含む実施例および比較例の評価ウエハ数は10
枚であり、その平均を表1に示す。
【0014】「ウエハ評価試験法」 (1)エッチング速度(エッチングレート:μm/mi
n): (エッチング前厚み−エッチング後厚み)/エッチング
時間 なお、ウエハの厚み測定には、平均厚みと中心厚みの場
合があるが、本実施例の場合、平均厚み測定値(ウエハ
中心及び外周から20mm内側の円周上で等間隔に4点
の計5点)を採用した。 (2)エッチピット状態評価試験(μm):エッチピッ
トの形状を微分干渉顕微鏡で観察し、その顕微鏡写真に
てその巾を測定する。 (3)ウエハ形状劣化度合い評価試験(ΔTTV/(μ
m)):ウエハの最も厚い部位と薄い部位との差(TT
V:Total Thickness Value )のエッチング前後の差と
して表示、即ち、 ΔTTV(TTVの変化量)=エッチング後TTV−エ
ッチング前TTV
【0015】「実施例2」亜硝酸ナトリウム濃度を0.
5重量%とした以外は実施例1と同様にしてエッチング
用アルカリ水溶液を調製し、それを用いて同様にウエハ
をエッチング処理し、実施例1と同様に評価した。結果
を表1に示す。
【0016】「実施例3」亜硝酸ナトリウム濃度を5.
0重量%とした以外は実施例1と同様にしてエッチング
用アルカリ溶液を調製し、ウエハをエッチング処理し、
実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
【0017】「実施例4」水酸化ナトリウム濃度30重
量%、亜硝酸ナトリウム濃度を3.0重量%とした以外
は実施例1と同様にしてエッチング用アルカリ溶液を調
製し、同様にウエハをエッチング処理し、実施例1と同
様に評価した。
【0018】「実施例5」水酸化ナトリウム濃度15重
量%、亜硝酸ナトリウム濃度を1.0重量%とした以外
は実施例1と同様にしてエッチング用アルカリ溶液を調
製し、同様にウエハをエッチング処理し、実施例1と同
様に評価した。
【0019】「実施例6」水酸化カリウム濃度30重量
%、亜硝酸カリリウム濃度を3.0重量%とした以外は
実施例1と同様にしてエッチング用アルカリ溶液を調製
し、温度80℃、処理時間5分間とした以外は実施例1
と同様にウエハをエッチング処理し、得られたウエハを
実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
【0020】「比較例1」亜硝酸ナトリウム無添加の水
酸化ナトリウム濃度20重量%水溶液を調製し、実施例
1と同様に処理し、得られたウエハを実施例1と同様に
評価した。結果を表1に示す。
【0021】「比較例2」亜硝酸ナトリウム濃度を1
0.0重量%とした以外は実施例1と同様にしてエッチ
ング用アルカリ溶液を調製し、ウエハをエッチング処理
し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
【0022】「比較例3」亜硝酸ナトリウムに替えて硝
酸ナトリウムを2重量%添加した以外は実施例1と同様
にしてエッチング用アルカリ溶液を調製し、ウエハをエ
ッチング処理し、実施例1と同様に評価した。結果を表
1に示す。
【0023】「比較例4」亜硫酸ナトリウム濃度を0.
05重量%とした以外は実施例5と同様にしてエッチン
グ用アルカリ溶液を調製し、同様にウエハをエッチング
処理し、実施例5と同様に評価した。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スライシ
ング、ラッピング及び研削後のシリコンウエハをアルカ
リエッチングするに際し、苛性アルカリ水溶液に亜硝酸
アルカリ塩を添加した水溶液をエッチング用薬液として
使用することにより、苛性アルカリを単独で配合したア
ルカリエッチング薬液を使用する場合に比較して、その
エッチング速度を殆ど低下させることなく、シリコンウ
エハ表面に生成するエッチピットを少なく、また生成エ
ッチピットの大きさを小さく制御することができ、且
つ、ウエハ表面曇りの発生も回避できるという効果を奏
する。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンウエハをアルカリ溶液によりエ
    ッチングする方法において、亜硝酸アルカリ塩を添加し
    た苛性アルカリ水溶液を用いてエッチングすることを特
    徴とするシリコンウエハのエッチング方法。
  2. 【請求項2】 前記亜硝酸アルカリ塩が亜硝酸リチウム
    塩、亜硝酸ナトリウム塩及び亜硝酸カリウム塩から選ば
    れた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に
    記載されたシリコンウエハのエッチング方法。
  3. 【請求項3】 前記亜硝酸アルカリ塩が亜硝酸ナトリウ
    ム塩であることを特徴とする請求項2に記載されたシリ
    コンウエハのエッチング方法。
  4. 【請求項4】 前記亜硝酸アルカリ塩を、塩添加後の苛
    性アルカリ水溶液濃度が0.05乃至10重量%となる
    ように添加することを特徴とする請求項1に記載された
    シリコンウエハのエッチング方法。
  5. 【請求項5】 前記苛性アルカリ水溶液中の苛性アルカ
    リ濃度が15乃至30重量%であることを特徴とする請
    求項1乃至請求項4のいずれかに記載されたシリコンウ
    エハのエッチング方法。
  6. 【請求項6】 水酸化ナトリウム15乃至20重量%、
    亜硝酸ナトリウム0.1乃至5.0重量%より成るアル
    カリ水溶液を用いて60乃至90℃でシリコンウエハを
    エッチングすることを特徴とする請求項1乃至請求項5
    のいずれかに記載されたシリコンウエハのエッチング方
    法。
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EP1548812A1 (en) 2003-12-22 2005-06-29 Siltronic AG High-purity alkali etching solution for silicon wafers and alkali etching method of silicon wafer
US7288206B2 (en) 2003-12-22 2007-10-30 Siltronic Ag High-purity alkali etching solution for silicon wafers and use thereof
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