WO2021240935A1 - シリコンウェーハのエッチング方法 - Google Patents

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邦明 大西
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Definitions

  • the present invention relates to a method for etching a silicon wafer by spin etching.
  • wafers sliced thinly from the state of a single crystal ingot are generally flattened through chamfering and grinding.
  • various large and small scratches and processing distortions due to the above processing are introduced on the front and back surfaces of the wafer, and if these are manifested in the subsequent process, it may cause a serious quality problem.
  • etching processing is performed to remove these scratches and processing distortions.
  • a batch method in which the front and back surfaces of a plurality of wafers are simultaneously processed and a spin etching method in which the front surface and the back surface of the wafer are sequentially processed by a single sheet are known (see Patent Document 1).
  • acid etching fluoroacid and nitric acid whose concentrations are appropriately adjusted are included. It is common to use a mixed acid.
  • Patent Document 2 contains phosphoric acid and nitric acid as main components as a method for etching a semiconductor wafer that can simultaneously achieve uniform etching for thinning a wafer and the desired uniform roughening. It is described that the etching solution is supplied onto a silicon wafer held horizontally until it covers the entire surface thereof, then the supply of the etching solution is stopped, and the etching reaction is performed with the silicon wafer standing still. There is.
  • PW polished wafer
  • the present invention has been made to solve the above problems, and in the etching of the spin etching method, the etching rate in the collision jet region can be increased, the PV of the etching allowance deteriorates, and the TTV in the wafer surface after etching can be increased. It is an object of the present invention to provide an etching method for a silicon wafer capable of suppressing deterioration.
  • the present invention has been made to achieve the above object, and the acid etching solution is supplied by rotating the silicon wafer while supplying the acid etching solution to the front surface or the back surface of the silicon wafer through a supply nozzle.
  • It is an etching method of a silicon wafer including a spin etching step of expanding the range to the entire surface of the front surface or the back surface of the silicon wafer and performing acid etching, and is supplied from the supply nozzle before starting the rotation of the silicon wafer. After the mixed acid containing at least phosphoric acid and nitric acid is dropped into the collision jet area where the acid etching solution collides with the surface of the silicon wafer directly under the supply nozzle, the collision jet area is covered with the mixed acid.
  • an etching method for a silicon wafer in which the rotation of the silicon wafer is started and the spin etching step is performed.
  • the collision jet area can be a circular region having a diameter of 0.8 times or more and 1.6 times or less the inner diameter of the supply nozzle.
  • the etching rate in the collision basin can be increased more effectively.
  • the amount of the mixed acid to be dropped before starting the rotation of the silicon wafer can be 20 to 50 mL.
  • the silicon wafer can be started to rotate and acid etching can be performed while a time of 1 second or more and 2 seconds or less has elapsed.
  • the amount of nitrite ion that contributes in the oxidation process can be made more sufficient, and there is no concern about surface roughness, so the etching rate in the collision jet area can be increased more effectively.
  • the method for etching a silicon wafer is to use a mixed solution containing phosphoric acid and nitric acid as the acid etching solution, or a mixed solution in which one or more of acetic acid, phosphoric acid, and sulfuric acid are added to the mixed solution. Can be done.
  • the acid etching solution can also be used as the mixed acid, which is suitable because the etching apparatus can be simplified.
  • the etching rate in the collision jet area directly under the nozzle can be increased as a whole, and the TTV value in the wafer surface after etching can be improved. It will be possible.
  • the schematic diagram of the etching apparatus which can be used by the etching method which concerns on this invention is shown.
  • the relationship between the TTV after etching and the amount of Si dissolved in the acid etching solution in the examples is shown.
  • the relationship between the TTV after etching and the amount of Si dissolved in the acid etching solution in the comparative example is shown.
  • the etching rate in the collision jet region can be increased, and the deterioration of PV in the etching allowance and the deterioration of TTV in the wafer surface after etching can be suppressed.
  • Etching method was required.
  • the present inventors have rotated the silicon wafer while supplying the acid etching solution to the front surface or the back surface of the silicon wafer through a supply nozzle, thereby supplying the acid etching solution.
  • Is an etching method for a silicon wafer including a spin etching step of expanding the entire surface of the front surface or the back surface of the silicon wafer to perform acid etching, and is supplied from the supply nozzle before starting rotation of the silicon wafer.
  • a mixed acid containing at least phosphoric acid and nitric acid is dropped into a collision jet area where the acid etching solution collides with the surface of the silicon wafer directly under the supply nozzle, and the collision jet area is covered with the mixed acid.
  • the etching rate in the collision jet region can be increased, and as a result, the PV of the etching allowance is deteriorated and the in-plane of the wafer after etching is performed.
  • the present invention has been completed by finding that it is possible to suppress the deterioration of TTV.
  • the present inventor tends to slow down the etching rate in the collision jet region of the wafer when etching a silicon wafer by using the spin etching method, which deteriorates the PV of the etching allowance and after etching. It was found that the TTV in the wafer surface of the wafer was deteriorated. Such a problem is due to the synergistic effect of the small surface potential energy contributing to the reaction energy consumed by acid etching in spin etching, and the low flow velocity of the etching solution in the radial direction directly under the nozzle. It is considered to be.
  • the present inventor pays attention to the fact that in acid etching of a silicon wafer, the etching rate becomes faster as the amount of nitrite ions contributing in the oxidation process increases, and nitrite ions are generated in advance at a specific position on the wafer surface. If an acid etching solution can be supplied to the surface, the etching rate at a specific position can be expected to increase, and it is best to use nitrite ions that are self-catalytically generated from nitrogen oxides. It was found to be simple and efficient. It should be noted that such a phenomenon becomes more remarkable when a mixed acid having a fluorine concentration of a certain value or more is used as the acid etching solution.
  • the present inventor presents a nozzle immediately before the start of acid etching and before the rotation of the silicon wafer is started.
  • a mixed acid containing at least fluoroacid and nitric acid is dropped into the collision jet area directly below to cover the collision jet area with the mixed acid, and nitrite ions are generated from the nitrogen oxide generated by the etching reaction between the mixed acid and the silicon wafer, and then spin rotation.
  • the etching solution is continuously supplied from the nozzle at the start, the etching rate in the collision jet area directly under the nozzle will increase, and the present invention has been completed.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an etching apparatus that can be used by the etching method according to the present invention.
  • Spin Etcher MSE-7000EL-MH manufactured by Sanmasu Semiconductor Industry Co., Ltd. can be used.
  • the etching apparatus 100 can be provided with a vacuum suction stage 2 and a supply nozzle 3 in a processing unit for performing an etching process.
  • the mixed acid tank 5 the acid etching solution tank 6, the water supply source 7, the mixed acid tank 5, the etching solution tank 6, and the mixed acid 10 from the water supply source 7 to the processing section.
  • a liquid feeding pump (not shown) for feeding the acid etching liquid 8 and the water 9 can be provided.
  • the mixed acid 10 contains at least phosphoric acid and nitric acid. Further, silicon is usually dissolved in the acid etching solution 8.
  • the mixed acid 10 and the acid etching solution 8 may be the same chemical solution, and in such a case, the mixed acid tank 5 may not be provided.
  • the silicon wafer 1 is horizontally installed in the center of the vacuum suction stage 2 with the front surface or the back surface facing up, and can be held by vacuum suction on the vacuum suction stage 2 connected to the vacuum source 4.
  • the silicon wafer may be held by a method other than vacuum suction.
  • the vacuum suction stage 2 can be rotated in the ⁇ direction in the figure with the center of the vacuum suction stage 2 as the rotation axis by a rotation unit using a ⁇ -axis motor and a ⁇ spindle (not shown) below the stage.
  • the silicon wafer to be etched according to the present invention is not particularly limited.
  • the decrease in etching rate in the collision jet area when etching is performed by the conventional spin etching method is such as PW in which there is almost no machining residual stress on the wafer surface layer compared to a silicon wafer having a ground surface with a large machining residual stress. It is preferable to apply it to the processing of PW because it is more remarkable in the case of.
  • the silicon wafer is rotated to supply the acid etching solution 8 stored in the etching solution tank 6 through the supply nozzle 3 to the front surface or the back surface of the silicon wafer, and the supply range of the acid etching solution.
  • the silicon wafer is rotated to supply the acid etching solution 8 stored in the etching solution tank 6 through the supply nozzle 3 to the front surface or the back surface of the silicon wafer, and the supply range of the acid etching solution.
  • a spin etching step of expanding the entire surface of the silicon wafer 1 and performing acid etching.
  • the silicon wafer etching method according to the present invention the following processing is performed prior to this etching step.
  • the phosphoric acid is contained in the collision jet region 20 in which the acid etching liquid 8 supplied from the supply nozzle 3 collides with the surface of the silicon wafer 1 directly under the supply nozzle 3. And the mixed acid 10 containing nitric acid is dropped, and the collision jet area 20 is covered with the mixed acid 10.
  • the collision jet area 20 can be a circular region having a diameter of 0.8 times or more and 1.6 times or less the inner diameter of the supply nozzle 3.
  • the collision jet area 20 can be a circular region having a diameter of 20 to 40 mm.
  • the inner diameter of the supply nozzle 3 can be appropriately selected depending on the diameter of the silicon wafer to be etched and the like, but can be, for example, 10 to 50 mm.
  • the collision jet area refers to a region where the acid etching liquid injected and supplied from the supply nozzle directly collides with the surface of the silicon wafer, and the diameter of this region is the shape of the injection port of the supply nozzle.
  • the inner diameter of the supply nozzle can be the same, larger, or smaller. That is, the etching solution to be jetted can be supplied so as to be a direct current having a constant diameter in the jetting direction, gradually expanding, and gradually contracting.
  • the amount of the mixed acid to be dropped is preferably 20 to 50 mL. With such an amount, only the inside of the collision jet area 20 can be covered with the mixed acid 10 more stably, so that the etching rate in the collision jet area 20 in the acid etching of the spin etching step can be more effectively increased. can do.
  • a spin etching step is performed. After the mixed acid is dropped into the collision jet area 20, the rotation of the silicon wafer is started and the acid etching is performed while a time of 1 second or more and 2 seconds or less elapses. It is preferable to enter the spin etching step. If the time until the rotation of the silicon wafer starts is 1 second or more, nitrite ions that are self-catalytically generated from the nitrogen oxide can be sufficiently generated, and if it is 2 seconds or less, the productivity is high. It is possible to more effectively suppress surface roughness due to excessive progress of the reaction between silicon and mixed acid.
  • the acid etching liquid 8 is supplied from the etching liquid tank 6 to the supply nozzle 3 above the vacuum suction stage 2, and is held on the vacuum suction stage 2 to rotate.
  • the acid etching solution 8 is supplied onto the silicon wafer 1 that has been formed.
  • the acid etching liquid 8 supplied onto the silicon wafer 1 moves on the silicon wafer 1 following the rotation of the silicon wafer 1, becomes droplets 11 from the outer peripheral portion of the silicon wafer 1, and is discharged from the wafer. NS.
  • the supply of the acid etching liquid 8 from the etching liquid tank 6 is stopped, water 9 is supplied from the water supply source 7 to the supply nozzle 3, and the water suction stage 2 is topped. Water 9 is supplied onto the silicon wafer 1 which is held and rotated in the silicon wafer 1. The water 9 supplied onto the silicon wafer 1 moves on the silicon wafer 1 following the rotation of the silicon wafer 1, and replaces the acid etching liquid 8 remaining on the silicon wafer 1 with water 9 while silicon. The droplets 11 are discharged from the outer peripheral portion of the wafer 1.
  • a mixed solution containing fluoroacid and nitric acid can be used as the acid etching solution 8.
  • the mixing ratio is mass%, for example, in the range of 1 to 80% for fluoroacid and 10 to 80% for nitric acid. can do.
  • a mixed solution in which one or more of acetic acid, phosphoric acid, and sulfuric acid are appropriately combined and added to the mixed solution containing phosphoric acid and nitric acid.
  • acetic acid may be mixed in an arbitrary ratio within the range of, for example, 10 to 30%, sulfuric acid, for example, 10 to 25%, and phosphoric acid, for example, 10 to 50%.
  • the PV of the etching allowance in the wafer surface can be improved by increasing the etching rate of the collision jet area directly under the supply nozzle as a whole.
  • the PV of the etching allowance when PW is spin-etched by a conventional method with an average removal allowance of 10 ⁇ m using an acid etching solution having a Si dissolution amount of 20 g / L is usually about 2.1 ⁇ m.
  • the thickness was about 1.5 ⁇ m, which could be significantly improved.
  • Example 2 A silicon wafer was etched using a spin etching apparatus.
  • the acid etching solution used was a mixed solution of fluorine and nitric acid, and the mixing ratio was 10% by mass, 10% by mass, and 51% by nitric acid. This acid etching solution was also used as the mixed acid dropped in the collision jet area.
  • the supply nozzle has an inner diameter of 25 mm.
  • a PW having a diameter of 300 mm was placed as a silicon wafer on the vacuum suction stage in the etching apparatus and vacuum sucked and held.
  • the acid etching solution was dropped from the supply nozzle, and the area having a diameter of 30 mm directly under the supply nozzle was covered with the acid etching solution.
  • the rotation of the silicon wafer is started 2 seconds after the dropping, and when the rotation speed reaches a predetermined value, the acid etching solution is supplied to perform spin etching, and the supply is switched to pure water supply to remove the acid etching solution. Furthermore, the supply of the chemical solution was stopped to dry the silicon wafer. Etching was performed with an average etching amount of 10 ⁇ m.
  • the used acid etching solution is recovered and used again as the acid etching solution. Therefore, when the silicon wafer is acid-etched, the amount of Si dissolved in the acid etching solution increases according to the number of etched sheets. Since an increase in the amount of Si dissolved means a decrease in the number of etching chemical species contained in the acid etching solution, the average etching rate decreases as the amount of Si dissolved increases. In order to also evaluate the effect of such a change in the amount of Si dissolved on TTV, the above-mentioned etching was performed on a plurality of silicon wafers by changing the amount of Si dissolved in the acid etching solution.
  • the evaluation of the TTV of the silicon wafer after etching was performed using a flatness / shape measuring machine SBW manufactured by Kobelco Kaken Co., Ltd.
  • the relationship between the amount of Si dissolved in the acid etching solution at the time of etching and the TTV of the silicon wafer after etching was investigated.
  • FIG. 2 shows the relationship between the TTV after etching by the etching method of the example and the amount of Si dissolved in the acid etching solution.
  • the TTV increases as the amount of Si dissolved in the acid etching solution increases, that is, as the number of silicon wafers treated with the acid etching solution increases (the life becomes longer). ..
  • FIG. 3 shows the relationship between the TTV after etching by the etching method of the comparative example and the amount of Si dissolved in the acid etching solution.
  • the tendency of the TTV to increase as the amount of Si dissolved in the acid etching solution increased was the same as in the examples.
  • FIGS. 2 and 3 when the data having the same amount of Si dissolved in Examples and Comparative Examples are compared, it can be seen that the TTV after etching in Examples is about 10% or more smaller than that in Comparative Examples.
  • the etching rate of the collision jet area directly under the nozzle can be increased as a whole, and the TTV after etching can be increased. It turns out that it can be improved.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an example, and any of the above-described embodiments having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and having the same effect and effect is the present invention. Is included in the technical scope of.

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Abstract

本発明は、シリコンウェーハの表面又は裏面に供給ノズルを通して酸エッチング液を供給しながら、前記シリコンウェーハを回転させることで、前記酸エッチング液の供給範囲を前記シリコンウェーハの表面又は裏面の全面に拡大して酸エッチングを行うスピンエッチング工程を含むシリコンウェーハのエッチング方法であって、シリコンウェーハの回転を開始する前に、供給ノズルから供給される酸エッチング液が供給ノズルの直下で前記シリコンウェーハの表面に衝突する衝突噴流域内に、少なくとも弗酸及び硝酸を含む混酸を滴下して、前記衝突噴流域を前記混酸で覆った後に、前記シリコンウェーハの回転を開始して前記スピンエッチング工程を行うことをシリコンウェーハのエッチング方法である。これにより、スピンエッチング方式のエッチングにおいて、衝突噴流域におけるエッチング速度を速くすることが可能なシリコンウェーハのエッチング方法を提供する。

Description

シリコンウェーハのエッチング方法
　本発明は、スピンエッチングによるシリコンウェーハのエッチング方法に関する。
　シリコンウェーハの製造工程において、単結晶インゴットの状態から薄くスライスされたウェーハは、面取り加工と研削加工を経て平坦化を行うのが一般的である。この際、ウェーハの表裏面には、上記加工に起因する大小様々なキズや加工歪みが導入され、これらが後工程で顕在化すると重大な品質上の問題になり得る。
　そこで、通常はエッチング処理を行って、これらのキズや加工歪を除去する。エッチング方法としては、複数のウェーハの表裏面を同時に処理するバッチ方式や、枚葉でウェーハの表面と裏面を順に処理するスピンエッチング方式が知られている（特許文献１参照）。また、目的に応じて、酸エッチング液で処理する場合とアルカリエッチング液で処理する場合の２通りの手段があり、例えば酸エッチングの場合では、適宜濃度を調節した弗酸と硝酸等を含んだ混酸を用いるのが一般的である。
　特許文献２には、ウェーハの薄層化のための均一なエッチングと、目的とする均一な粗面化とを同時に達成可能な半導体ウェーハのエッチング方法として、弗酸と硝酸とを主成分とするエッチング液を、水平に保持されたシリコンウェーハ上にその上全面を覆うまで供給した後、該エッチング液の供給を停止し、該シリコンウェーハを静置した状態でエッチング反応を行うことが記載されている。
特開２００７－５３１７８号公報 特開２００１－９３８７６号公報
　シリコンウェーハを従来のスピンエッチング方式で酸エッチングしようとすると、供給ノズルから供給される酸エッチング液が供給ノズルの直下でシリコンウェーハの表面に衝突する領域（以下、「衝突噴流域」という）でのエッチング速度が遅くなることで、ウェーハ全体のエッチング取代のＰＶ（Ｐｅａｋ　ｔｏ　Ｖａｌｌｅｙ）が悪化し、その結果、エッチング後のウェーハ面内のＴＴＶ（Ｔｏｔａｌ　Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が悪化するという問題があることがわかった。このような問題は、ウェーハ表層に加工残留応力（シリコン表面近傍の歪）がほとんど存在しないポリッシュドウェーハ（以下、「ＰＷ」ということもある）などの場合に、加工残留応力が多い研削面などと比べてより顕著である。また、酸エッチング液の処理したシリコンウェーハの枚数が多くなる（ライフが長くなる）につれて顕著となる。
　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、スピンエッチング方式のエッチングにおいて、衝突噴流域におけるエッチング速度を速くでき、エッチング取代のＰＶの悪化、エッチング後のウェーハ面内のＴＴＶの悪化を抑制可能なシリコンウェーハのエッチング方法を提供することを目的とする。
　本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、シリコンウェーハの表面又は裏面に供給ノズルを通して酸エッチング液を供給しながら、前記シリコンウェーハを回転させることで、前記酸エッチング液の供給範囲を前記シリコンウェーハの表面又は裏面の全面に拡大して酸エッチングを行うスピンエッチング工程を含むシリコンウェーハのエッチング方法であって、前記シリコンウェーハの回転を開始する前に、前記供給ノズルから供給される前記酸エッチング液が前記供給ノズルの直下で前記シリコンウェーハの表面に衝突する衝突噴流域内に、少なくとも弗酸及び硝酸を含む混酸を滴下して、前記衝突噴流域を前記混酸で覆った後に、前記シリコンウェーハの回転を開始して前記スピンエッチング工程を行うことをシリコンウェーハのエッチング方法を提供する。
　このようなシリコンウェーハのエッチング方法によれば、衝突噴流域におけるエッチング速度を速くすることが可能となるため、エッチング取代のＰＶの悪化を抑制でき、その結果、エッチング後のウェーハ面内のＴＴＶの悪化を抑制することができる。
　このとき、前記衝突噴流域は、前記供給ノズルの内径の０．８倍以上、１．６倍以下の直径を有する円形領域とすることができる。
　このような衝突噴流域を混酸で覆うことで、より効果的に衝突噴流域におけるエッチング速度を速くすることができる。
　このとき、前記シリコンウェーハの回転を開始する前に滴下する混酸の液量を２０～５０ｍＬとすることができる。
　これにより、より安定して衝突噴流域内だけを混酸で覆うことができ、より効果的に衝突噴流域におけるエッチング速度を速くすることができる。
　このとき、前記衝突噴流域内に前記混酸を滴下した後、１秒以上、２秒以下の時間が経過する間に、前記シリコンウェーハの回転を開始して酸エッチングを行うことができる。
　これにより、酸化過程で寄与する亜硝酸イオンの量の発生量をより十分な量とでき、しかも面荒れの懸念もないため、より効果的に衝突噴流域におけるエッチング速度を速くすることができる。
　このとき、前記酸エッチング液として、弗酸及び硝酸を含む混合液、又は、該混合液に酢酸、燐酸、硫酸のいずれか１つ以上を加えた混合液を用いるシリコンウェーハのエッチング方法とすることができる。
　これにより、より効率的な酸エッチングを行うことができ、さらに、衝突噴流域におけるエッチング速度をより速くすることができる。また、このような酸エッチング液を用いた場合、酸エッチング液を上記混酸として兼用可能となるため、エッチング装置を簡略化でき好適である。
　以上のように、本発明のシリコンウェーハのエッチング方法によれば、ノズル直下の衝突噴流域のエッチング速度を全体的に速くすることができ、エッチング後のウェーハ面内のＴＴＶ値を改善することが可能となる。
本発明に係るエッチング方法で使用可能なエッチング装置の模式図を示す。 実施例における、エッチング後のＴＴＶと酸エッチング液中のＳｉ溶解量の関係を示す。 比較例における、エッチング後のＴＴＶと酸エッチング液中のＳｉ溶解量の関係を示す。
　以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　上述のように、シリコンウェーハをスピンエッチング方式でエッチングする場合に、衝突噴流域におけるエッチング速度を速くでき、エッチング取代のＰＶの悪化、エッチング後のウェーハ面内のＴＴＶの悪化を抑制可能なシリコンウェーハのエッチング方法が求められていた。
　本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、シリコンウェーハの表面又は裏面に供給ノズルを通して酸エッチング液を供給しながら、前記シリコンウェーハを回転させることで、前記酸エッチング液の供給範囲を前記シリコンウェーハの表面又は裏面の全面に拡大して酸エッチングを行うスピンエッチング工程を含むシリコンウェーハのエッチング方法であって、前記シリコンウェーハの回転を開始する前に、前記供給ノズルから供給される前記酸エッチング液が前記供給ノズルの直下で前記シリコンウェーハの表面に衝突する衝突噴流域内に、少なくとも弗酸及び硝酸を含む混酸を滴下して、前記衝突噴流域を前記混酸で覆った後に、前記シリコンウェーハの回転を開始して前記スピンエッチング工程を行うシリコンウェーハのエッチング方法により、衝突噴流域におけるエッチング速度を速くすることができ、その結果、エッチング取代のＰＶの悪化及びエッチング後のウェーハ面内のＴＴＶの悪化を抑制可能となることを見出し、本発明を完成した。
　本発明者は、スピンエッチング方式を用いてシリコンウェーハのエッチングを行う場合に、ウェーハの衝突噴流域でのエッチング速度が遅くなる傾向があること、それにより、エッチング取代のＰＶが悪化し、エッチング後のウェーハ面内のＴＴＶが悪化することを見出した。このような問題は、スピンエッチングにおける酸エッチングで消費される反応エネルギーに寄与する表面ポテンシャルエネルギーが小さいことと、さらに、ノズル直下ではエッチング液の径方向に対する流速が低流速となることの相乗効果によるものと考えられる。
　そこで本発明者は、シリコンウェーハの酸エッチングでは、酸化過程で寄与する亜硝酸イオンが多いほどエッチング速度が速くなることに着目し、あらかじめウェーハ表面の特定の位置に亜硝酸イオンを生じせしめ、そこに酸エッチング液を供給することができれば、その特定の位置のエッチング速度の上昇が期待できること、さらに、亜硝酸イオンは、窒素酸化物から自己触媒的に生成されるものを利用するのが、最も簡便かつ効率的であることを見出した。なお、このような現象は、一定値以上の弗酸濃度の混酸を酸エッチング液として使用する場合に、より顕著となる。
　本発明者は、シリコンウェーハの表面又は裏面に酸エッチング液を供給しながら、シリコンウェーハを回転させて酸エッチングを行う場合に、酸エッチングを開始する直前、シリコンウェーハの回転を始める前に、ノズル直下の衝突噴流域内に少なくとも弗酸及び硝酸を含む混酸を滴下して衝突噴流域を混酸で覆い、混酸とシリコンウェーハのエッチング反応によって生じる窒素酸化物から亜硝酸イオンを生じせしめ、その後にスピン回転開始と共にノズルからエッチング液を連続供給すれば、ノズル直下の衝突噴流域でのエッチング速度が上昇することを見出し、本発明を完成した。
　以下、本発明に係るシリコンウェーハのエッチング方法の一実施形態について、図を参照しながら説明する。
　本発明に係るシリコンウェーハのエッチング方法は、一般的なスピンエッチング方式で用いられるエッチング装置を使用することができる。図１に、本発明に係るエッチング方法で使用可能なエッチング装置の模式図を示す。具体的には、三益半導体工業株式会社製のスピンエッチャーＭＳＥ－７０００ＥＬ－ＭＨを用いることができる。
　一般的に、エッチング装置１００は、エッチング処理を行う処理部に、真空吸着ステージ２と供給ノズル３を具備することができる。また、エッチング液や水などを供給する薬液供給部には、混酸タンク５、酸エッチング液タンク６、給水源７と、混酸タンク５、エッチング液タンク６、給水源７から処理部へ混酸１０、酸エッチング液８、水９を送液する図示しない送液ポンプを具備することができる。ここで、混酸１０は、少なくとも弗酸及び硝酸を含むものである。また、酸エッチング液８には、通常、シリコンが溶解している。これは、スピンエッチング方式によるシリコンウェーハの酸エッチングでは、使用した酸エッチング液を回収し、再度酸エッチング液として用いるためであり、シリコンウェーハのエッチング枚数に応じて酸エッチング液に含まれるＳｉ溶解量が増加するためである。なお、後述するように、混酸１０と酸エッチング液８を同じ薬液とすることもでき、このような場合には、混酸タンク５を設けなくてもよい。
　シリコンウェーハ１は、表面又は裏面を上にして真空吸着ステージ２の中心に水平に設置され、真空源４に連結した真空吸着ステージ２上に真空吸着で保持することができる。但し、シリコンウェーハの保持は真空吸着以外の方法でもよい。
　真空吸着ステージ２は、ステージ下方にある図示しないθ軸モータ及びθスピンドル等による回転ユニットによって、真空吸着ステージ２の中心を回転軸として図のθ方向に回転することができる。
　次に、図１に示したエッチング装置１００を用いた場合を例に、本発明に係るシリコンウェーハのエッチング方法を説明する。なお、本発明に係るエッチングの対象となるシリコンウェーハは特に限定されない。従来のスピンエッチング方式でエッチングを行った場合の衝突噴流域でのエッチング速度の低下は、加工残留応力が多い研削面を有するシリコンウェーハに比べて、ウェーハ表層に加工残留応力がほとんど存在しないＰＷなどの場合により顕著であるため、ＰＷの処理に適用することが好ましい。
　本発明のシリコンウェーハのエッチング方法は、シリコンウェーハの表面又は裏面へ供給ノズル３を通してエッチング液タンク６に保存された酸エッチング液８を供給しながら、シリコンウェーハを回転させて酸エッチング液の供給範囲をシリコンウェーハ１の全面に拡大して、酸エッチングを行うスピンエッチング工程を含む。そして、本発明に係るシリコンウェーハのエッチング方法では、このエッチング工程に先立って、次に述べる処理を行う。
　スピンエッチング工程でシリコンウェーハの回転を開始する前に、供給ノズル３から供給される酸エッチング液８が供給ノズル３の直下でシリコンウェーハ１の表面に衝突する衝突噴流域２０内に、少なくとも弗酸及び硝酸を含む混酸１０を滴下して、衝突噴流域２０を混酸１０で覆う。
　ここで、衝突噴流域２０は、供給ノズル３の内径の０．８倍以上、１．６倍以下の直径を有する円形領域とすることができる。具体的には、例えば供給ノズル３の内径が２５ｍｍの場合は、衝突噴流域２０を直径が２０～４０ｍｍの円形領域とすることができる。このような衝突噴流域を混酸で覆うことで、より効果的に衝突噴流域におけるエッチング速度を速くすることができる。なお、供給ノズル３の内径はエッチング対象のシリコンウェーハの径などに応じて適宜選択できるが、例えば、１０～５０ｍｍとすることができる。
　ここで、衝突噴流域とは、供給ノズルから噴射されて供給される酸エッチング液が、直接シリコンウェーハの表面に衝突する領域のことを言い、この領域の直径は、供給ノズルの噴射口の形状等により、供給ノズルの内径と同じにも、大きくも、小さくもできる。すなわち、噴射するエッチング液を、噴射方向の径が一定の直流状、徐々に拡大、徐々に縮小となるように供給することができる。
　また、滴下する混酸の液量は、２０～５０ｍＬとすることが好ましい。このような量であれば、十分により安定して衝突噴流域２０内だけを混酸１０で覆うことができるため、スピンエッチング工程の酸エッチングにおける衝突噴流域２０でのエッチング速度をより効果的に速くすることができる。
　次に、スピンエッチング工程が行われるが、衝突噴流域２０内に混酸を滴下した後、１秒以上、２秒以下の時間が経過する間に、シリコンウェーハの回転を開始して酸エッチングを行うスピンエッチング工程に入ることが好ましい。シリコンウェーハの回転を開始するまでの時間を１秒以上とすれば、窒素酸化物から自己触媒的に生成される亜硝酸イオンを十分に生成することができ、２秒以下とすれば、生産性を低下させることなく、また、シリコンと混酸の反応が進みすぎることによる面荒れなどもより有効に抑制できる。
　次に、スピンエッチング工程の例について、詳細に説明する。シリコンウェーハの回転を開始し所定の回転数となったら、真空吸着ステージ２の上方にある供給ノズル３にエッチング液タンク６から酸エッチング液８を供給し、真空吸着ステージ２の上に保持され回転しているシリコンウェーハ１の上に酸エッチング液８を供給する。シリコンウェーハ１の上に供給された酸エッチング液８は、シリコンウェーハ１の回転に倣ってシリコンウェーハ１の上を移動し、シリコンウェーハ１の外周部から液滴１１となってウェーハ上から排出される。所定のエッチング取代を満たした後、エッチング加工が終了したらエッチング液タンク６からの酸エッチング液８の供給を停止し、供給ノズル３に給水源７から水９を供給し、真空吸着ステージ２の上に保持され回転しているシリコンウェーハ１の上に水９を供給する。シリコンウェーハ１の上に供給された水９は、シリコンウェーハ１の回転に倣ってシリコンウェーハ１の上を移動し、シリコンウェーハ１の上に残留する酸エッチング液８を水９に置換しながらシリコンウェーハ１の外周部から液滴１１となって排出される。シリコンウェーハ１の上の酸エッチング液８の水への置換が終了したら給水源７からの水９の供給を停止し、シリコンウェーハ１を高速回転させることでシリコンウェーハ１上の水をすべて飛散させ、乾燥したシリコンウェーハ１を得る。
　酸エッチング液８としては、弗酸及び硝酸を含む混合液を使用することができ、この場合、混合比は質量％で、例えば弗酸が１～８０％、硝酸が１０～８０％の範囲とすることができる。また、弗酸及び硝酸を含む混合液に、酢酸、燐酸、硫酸のいずれか１つ以上を適宜組み合わせて加えた混合液を用いることも可能である。このとき、酢酸を例えば１０～３０％、硫酸を例えば１０～２５％、燐酸を例えば１０～５０％の範囲内で任意の割合で混合しても良い。このような混合液を用いれば、より効率的な酸エッチングを行うことができ、さらに、衝突噴流域におけるエッチング速度をより速くすることができる。
　また、酸エッチング液８として上述の混合液を用い、シリコンウェーハの回転を開始する前に衝突噴流域内に滴下する混酸として、酸エッチング液８を兼用することも可能である。この場合、混酸と酸エッチング液の供給系統を別個に設ける必要がないため、装置がより簡便なものとなり、より好ましい。
　本発明に係るエッチング方法によれば、供給ノズル直下の衝突噴流域のエッチング速度を全体的に上昇させることで、ウェーハ面内のエッチング取代のＰＶを改善することができる。例えば、Ｓｉ溶解量が２０ｇ／Ｌの酸エッチング液を用いて、取り代を平均１０μｍ狙いとして従来の方法によりＰＷをスピンエッチングした場合のエッチング取代のＰＶは、通常２．１μｍ程度であるが、本発明に係るエッチング方法でエッチングを行うと１．５μｍ程度であり、大幅に改善することができた。
　以下、実施例を挙げて本発明について具体的に説明するが、これは本発明を限定するものではない。
　（実施例）
　スピンエッチング装置を用いて、シリコンウェーハのエッチングを行った。使用した酸エッチング液は弗酸と硝酸の混合液であり、混合比は質量％で、弗酸が１０％、硝酸が５１％とした。衝突噴流域内に滴下する混酸としても、この酸エッチング液を用いた。なお、供給ノズルは内径が２５ｍｍのものである。エッチング装置内の真空吸着ステージ上に、シリコンウェーハとして直径３００ｍｍのＰＷを載置し真空吸着して保持させた。シリコンウェーハの回転を開始する前に、酸エッチング液を供給ノズルから３０ｍＬ滴下し、供給ノズル直下の直径３０ｍｍの範囲を酸エッチング液で覆った。滴下した時から２秒後にシリコンウェーハの回転を開始し、所定の回転数となったときに酸エッチング液を供給してスピンエッチングを行い、純水の供給に切替えて酸エッチング液を除去し、さらに薬液の供給を止めてシリコンウェーハを乾燥させた。エッチングは、平均１０μｍのエッチング量として行った。
　なお、前述のように、スピンエッチング方式によるシリコンウェーハの酸エッチングでは、使用した酸エッチング液を回収し、再度酸エッチング液として用いる。このため、シリコンウェーハを酸エッチングすると、エッチング枚数に応じて酸エッチング液に含まれるＳｉ溶解量は増加する。そして、Ｓｉ溶解量の増加は、酸エッチング液に含まれるエッチング化学種の減少を意味するため、Ｓｉ溶解量の増加に伴い平均エッチング速度が低下する。このようなＳｉ溶解量の変化がＴＴＶに及ぼす影響も併せて評価するために、酸エッチング液中のＳｉ溶解量を変えて、複数枚のシリコンウェーハに対して上述のエッチングを行った。
　エッチング後のシリコンウェーハのＴＴＶの評価を、コベルコ科研社製の平坦度・形状測定機ＳＢＷを用いて行った。エッチング時の酸エッチング液中のＳｉ溶解量と、エッチング後のシリコンウェーハのＴＴＶの関係を調査した。
　（比較例）
　シリコンウェーハの回転を開始する前の混酸（酸エッチング液）の滴下を行わなかったこと以外は実施例と同じ条件で、シリコンウェーハのスピンエッチング及び評価を行った。
　図２に、実施例のエッチング方法によるエッチング後のＴＴＶと、酸エッチング液中のＳｉ溶解量の関係を示す。図２からわかるように、酸エッチング液中のＳｉ溶解量が増加するにつれて、すなわち、酸エッチング液で処理したシリコンウェーハの枚数が多くなる（ライフが長くなる）につれて、ＴＴＶが大きくなることがわかる。
　図３に、比較例のエッチング方法によるエッチング後のＴＴＶと、酸エッチング液中のＳｉ溶解量の関係を示す。図３からわかるように、酸エッチング液中のＳｉ溶解量が増加するにつれてＴＴＶが大きくなる傾向は、実施例と同様であった。
　一方、図２，３において、実施例及び比較例におけるＳｉ溶解量が等しいデータ同士を対比すると、実施例におけるエッチング後のＴＴＶは、比較例より約１０％以上小さくなっていることがわかる。このように、本発明の実施例によれば、スピンエッチ方式でシリコンウェーハの酸エッチングを行う場合に、ノズル直下の衝突噴流域のエッチング速度を全体的に速くすることができ、エッチング後のＴＴＶを改善することができることがわかる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (5)

  1. 　シリコンウェーハの表面又は裏面に供給ノズルを通して酸エッチング液を供給しながら、前記シリコンウェーハを回転させることで、前記酸エッチング液の供給範囲を前記シリコンウェーハの表面又は裏面の全面に拡大して酸エッチングを行うスピンエッチング工程を含むシリコンウェーハのエッチング方法であって、
    　前記シリコンウェーハの回転を開始する前に、前記供給ノズルから供給される前記酸エッチング液が前記供給ノズルの直下で前記シリコンウェーハの表面に衝突する衝突噴流域内に、少なくとも弗酸及び硝酸を含む混酸を滴下して、前記衝突噴流域を前記混酸で覆った後に、前記シリコンウェーハの回転を開始して前記スピンエッチング工程を行うことを特徴とするシリコンウェーハのエッチング方法。
  2. 　前記衝突噴流域は、前記供給ノズルの内径の０．８倍以上、１．６倍以下の直径を有する円形領域であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハのエッチング方法。
  3. 　前記シリコンウェーハの回転を開始する前に滴下する混酸の液量を２０～５０ｍＬとすることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリコンウェーハのエッチング方法。
  4. 　前記衝突噴流域内に前記混酸を滴下した後、１秒以上、２秒以下の時間が経過する間に、前記シリコンウェーハの回転を開始して酸エッチングを行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシリコンウェーハのエッチング方法。
  5. 　前記酸エッチング液として、弗酸及び硝酸を含む混合液、又は、該混合液に酢酸、燐酸、硫酸のいずれか１つ以上を加えた混合液を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシリコンウェーハのエッチング方法。
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