(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基体の表面にエッチング液を供給しながらエッチング処理する際にエッチングに発熱反応を伴うエッチング方法において、エッチング処理中に、前記表面の複数の所定位置の温度を計測し、その計測値に応じて前記表面を加熱若しくは冷却することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
Ｓｉ基体の表面にフッ硝酸液を供給しながらエッチング処理するエッチング方法において、エッチング処理中に、前記表面の複数の所定位置の温度を計測し、その計測値に応じて前記表面を加熱若しくは冷却することを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
Ｓｉ基体の表面にフッ硝酸液を供給しながらエッチング処理するエッチング方法において、化学組成が、ＨＦ（ａ）  ＨＮＯ３（ｂ）  Ｈ２Ｏ（ｃ）（ここで、ａ、ｂ及びｃは、濃度を表す数値であり、その単位はｗｔ％である。ａ＋ｂ＋ｃ＝１００、ａ＋ｂ≧５０）、であるフッ硝酸を使用して前記Ｓｉ基体の表面にエッチング処理を施す過程で、前記表面の複数の所定位置の温度を計測し、その計測値に応じて前記表面を加熱若しくは冷却することを特徴とするエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング液を使用して、シリコンウェハなどの表面をエッチングするエッチング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩ(Silicon on Insulator)基体を使用した半導体装置は、シリコン（Ｓｉ）ウェハなどのＳｉ基体を使用した半導体装置より動作速度、省エネの点で有利であるといわれており、例えば、イメージセンサー等の光電変換装置の分野でもＳＯＩ基体を利用する提案がなされている。【０００３】
一方、高精彩、高解像度で撮像したり物体を観察したりする機会が増え、高密度イメージセンサーの提案・開発が年々盛んになってきている。高密度イメージセンサーは、その光電変換部を構成する、フォトダイオード等の光電変換素子が高密度に配列しているものであり、高密度になればなるほど、光電変換素子の受光面（ピクセル）の面積は、小さくならざるを得なくなる。受光面の面積が小さくなると光電変換素子に入射する単位時間辺りの光量が少なくなるので、光電変換素子の光感度を高める必要が生じるが、それにも限界がある。【０００４】
更に、高密度化に伴って受光面の面積が必要以上に小さくなる大きな要因に、各光電変換素子や駆動素子に信号を送ったり、イメージセンサーの所定の箇所に所定の電圧を印加したりするための配線が占める面積がある。一般的には、製造の便宜上から配線の抵抗を低く保つために配線の幅を出来る限り広くとるように設計される。そのために、二次元に配列された複数の受光面で、その一部が構成される受光部の配線の占める面積の割合は、受光面が高密度に配列されるに従って大きくなる。それを避けるために、配線の幅の広さで低抵抗化を図るのではなく、配線の厚みを厚くすることで低抵抗化を図ることが提案され実用化もされているが、製造工程数が増しコストアップの原因になっている。【０００５】
最近は、高密度化と高光感度化を両立させる一案として、配線面積の影響を少なくすることが出来ることから、一般のイメージセンサーの光電変換部への入射方向とは反対の側（Ｓｉ基体の裏面側）から光入射させる、所謂、裏面照射タイプのイメージセンサーが多数提案されており、一部は実用化もされている。このタイプのイメージセンサーでは、光電変換部が設けられた第一の基体とＳＯＩ基体上に駆動回路が設けられた第二の基体とを、第一の基体の光電変換部が設けられた側と反対側の面と第二の基体の駆動回路が設けられた側の面とが対面するようにして貼り合わせてある。【０００６】
しかしながら、光電変換素子にＳｉ基体を通して光入射させるので、何れの色（波長）の光も対応する各光電変換素子の受光面に効率良く入射させる工夫が必要である。【０００７】
その一つに、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）やウエットエッチングでＳｉ基体の裏面側を除去してＳｉ基体の厚みを出来るだけ薄くする提案がある。しかしながら、Ｓｉ基体が比較的厚いために、これまでは、ＣＭＰで所定厚まで研削し、その後ＣＭＰによる所謂ダメージ層を除去するためにウエットエッチングを行っていた。そのため、多大な時間が掛かり、しかもこのことが生産効率を律速しているため、コスト高の要因になっていた。【０００８】
一方、Ｓｉ基体のウエットエッチング用のエッチング液としては、フッ硝酸がよく知られている。フッ硝酸は、酸性が強いために、輸送用や保存用の容器や使用時の容器やパイプの材質に制約があり、使用に限定される場合が少なくない。そのために、ある程度、酸の濃度を抑えて使用しているのが生産現場の実状であり、エッチング時間を短縮して生産性を向上させることの足枷になっている。【０００９】
他方、非特許文献１には、高濃度のフッ硝酸が記載されている。非特許文献１に記載されているフッ硝酸の中には、Ｓｉウェハに対して８００μｍ／minの高エッチングレイトの性能があるものも記載されている（図１９）。このフッ硝酸を使用すれば、例えば、裏面照射タイプのイメージセンサーの生産効率を飛躍的に向上させることが期待できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「３次元チップ積層のためのウェットエッチングによるシリコンウェハーハの薄化技術」，IEICE Technical Report 2009（吉川等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、本願発明者らが、非特許文献１に記載されてある技術について追試実験を行った結果、以下のような課題の存在が確認された。【００１２】
即ち、第一には、非特許文献１に記載されてあるフッ硝酸を使用してＳｉ基体の裏面をエッチングして、光電変換部に外部から光を導入するために設ける光入射面をＳｉ基体の一部に形成してみると、入射面の表面にはランダムな凹凸が無数に形成されており、入射光の散乱や乱反射が生じて結果的には外部光を光電変換部に効率的に取り入れることが難しいという課題が発見された。入射面の表面に形成されるランダムな凹凸の大きさは、フッ酸と硝酸の濃度を調整してエッチングレイトを上げると大きくなり、且つ、凹凸の大きさ分布が広がる傾向にあることが確認された。【００１３】
第二には、２００乃至３００ｍｍφのような大きなＳｉウェハ（基体）の表面をエッチングしてみると前述のランダムな微細凹凸の他に、大きなうねり状の凹凸も形成される場合があり、生産性良く実用化するには解決すべき課題がまだ存在することが確認できた。【００１４】
そこで本願発明者らは、高濃度のフッ硝酸の高エッチングレイトを活かしながら平滑性と平面性に優れた表面を有するＳｉ基体を形成する方法はないのかという視点から鋭意研究を重ねてきた。【００１５】
その結果、ある酸濃度範囲の高濃度フッ硝酸は、Ｓｉ基板に対しては、高エッチングレイトであることを示し、ＳｉＯ２膜に対しては、殆どエッチング性がない、或いはＳｉ基板と比べるとＳｉ基板がエッチングされ終わる時間内では実質的にエッチングが進まない、と云える程エッチング性が極めて低いことが確認できた。【００１６】
化学量論組成比の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜の場合は、中性のフッ酸分子（ＨＦ）でエッチングできないが、高濃度フッ硝酸中の硝酸によるエッチング反応でＳｉ表面に形成される酸化シリコン膜は、酸素欠損のある酸化シリコン（ＳｉＯ２−ｘ）であるので中性のフッ酸分子（ＨＦ）でエッチングされることも確認できた。【００１７】
化学量論組成比の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜は、二フッ化水素イオン（ＨＦ２−）ならエッチングされ得る。しかし、フッ酸が部分解離のため、二フッ化水素イオン（ＨＦ２−）の濃度は、中性のフッ酸分子（ＨＦ）の濃度と比べて１０００分の１程度であるので、二フッ化水素イオン（ＨＦ２−）は、フッ酸の解離平衡状態では、ほんの僅かしか存在しないので、二フッ化水素イオン（ＨＦ２−）による化学量論組成比の酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜のエッチングの進行は、フッ硝酸によるＳｉ基板のエッチングの進行と比べると、無視しても差し支えない程、僅かであることが確認できた。【００１８】
更に、鋭意研究の過程で得られた多くの知見の中で、殊に重要な知見は、Ｓｉ基体の表面をフッ硝酸でエッチングする際のエッチング反応が、発熱反応であり、高濃度フッ硝酸であると場合によっては略１００℃近くにもエッチング中のエッチング液が昇温し、その昇温温度にエッチングレイトが依存しているということである。後述する実験でも示されるように、この発熱反応が原因となって、被エッチング部材の被エッチング面の面積が大きくなると、前述の細かい凹凸の他にエッチング液供給位置から外周方向に向かって渦巻き状に大きなうねり状の凹凸が発生する場合が観測される。この大きなうねり状の凹凸は、被エッチング面の面積が大きくなるに従って目立って観られるようになる。【００１９】
本発明は、これらの技術と知見を利用し、大面積に亘って平滑性と平面性に極めて優れた表面状態で高速にエッチングできるＳｉ基体の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】
【００２０】
このような目的を達成するために、本発明の第一の態様は、Ｓｉ基体の表面にエッチング液を供給しながらエッチング処理する際にエッチングに発熱反応を伴うエッチング方法において、エッチング処理中に、前記表面の複数の所定位置の温度を計測し、その計測値に応じて前記表面を加熱若しくは冷却することを特徴とするエッチング方法である。【００２１】
また、本発明の第二の態様は、Ｓｉ基体の表面にフッ硝酸液を供給しながらエッチング処理するエッチング方法において、エッチング処理中に、前記表面の複数の所定位置の温度を計測し、その計測値に応じて前記表面を加熱若しくは冷却することを特徴とするエッチング方法である。【００２２】
また、本発明の第三の態様は、Ｓｉ基体の表面にフッ硝酸液を供給しながらエッチング処理するエッチング方法において、化学組成が、
ＨＦ（ａ）  ＨＮＯ３（ｂ）  Ｈ２Ｏ（ｃ）
（ここで、ａ、ｂ及びｃは、濃度を表す数値であり、その単位はｗｔ％である。ａ＋ｂ＋ｃ＝１００、ａ＋ｂ≧５０）
であるフッ硝酸を使用して前記Ｓｉ基体の表面にエッチング処理を施す過程で、前記表面の複数の所定位置の温度を計測し、その計測値に応じて前記表面を加熱若しくは冷却することで、前記表面の温度の位置依存性を抑止しながらエッチングすることを特徴とするエッチング方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のエッチング方法によれば、第一に、平滑性と平面性に優れた表面を備えるＳｉ基体が提供できる。【００２４】
第二には、外部からの光を効率よく光電変換部に導入することができる光入射面を有する光電変換モジュール用の平滑性と平面性に優れた表面を備えるＳｉ基体が提供できる。【００２５】
第三には、生産効率を飛躍的に向上させた、裏面照射タイプのイメージセンサー用の平滑性と平面性に優れた表面を備えるＳｉ基体が提供できる。【００２６】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】図１は、本発明に係るＳｉ基体上でのエッチング薬液の流動位置と、エッチングレイトとの関係の典型例を説明するための模式的説明図である。
【図２】図２は、Ｓｉ基体の被エッチング表面にエッチング液を供給するための液供給ノズルから吐出されるエッチング薬液の吐出方向とエッチング薬液の流動性との関係の好適な例を説明するための模式的説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、Ｓｉ基体の被エッチング表面にエッチング液を供給するための液供給ノズルからの液供給方向と被エッチング表面との関係の好適な例を説明するための模式的説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、Ｓｉ基体の被エッチング表面にエッチング液を供給するための液供給ノズルからの液供給方向と被エッチング表面との関係の好適な例を説明するための模式的説明図である。
【図４】図４は、実験１で使用する第一の実験装置の模式的説明図である。
【図５】図５は、エッチングレイトの温度依存性の一例を説明するグラフである。
【図６】図６は、実験２で使用する第二の実験装置の模式的構成図である。
【図７】図７は、実験で得られた結果であるサーモグラフの一例を示す図である。
【図８】図８は、実験で得られた結果であるエッチング量の位置依存性の一例を説明するグラフである。
【図９】図９は、実験で得られた結果であるエッチング量の位置依存性の別な一例を説明するグラフである。
【図１０】図１０は、実験で得られた結果であるサーモグラフの別な一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実験で得られた結果であるエッチング量の位置依存性のもう一つ別な例を説明するグラフである。
【図１２】図１２は、実験で得られた結果であるエッチング量の位置依存性の更にもう一つ別な例を説明するグラフである。
【図１３】図１３は、本発明に係るエッチング装置の主要部を説明する模式的説明図である。
【図１４】図１４は、実験で得られた結果であるエッチング量の位置依存性の更にもう一つの別な例を説明するグラフである。
【図１５】図１５は、本発明に係る別のエッチング装置の主要部を説明する模式的説明図である。
【図１６】図１６は、実験で得られた結果であるエッチング量の位置依存性の更にもう一つの例を説明するグラフである。
【図１７】図１７は、本発明に係るエッチングシステムの好適な一例を説明するための模式的構成図である。
【図１８】図１８は、図１７のエッチングシスムで本発明を実施した場合のエッチング量の位置依存性の一つの例を説明するグラフである。
【図１９】図１９は、非特許文献１に記載されてあるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、本発明者等が、繰り返し行った実験において、エッチング状態を注意深く繰り返し観察してみると、大きなうねり状凹凸の形成は、エッチング液の供給位置と供給量、及びエッチング液の流れ方向とに関連しており、しかも、被エッチング面の表面温度に著しい位置依存性があることが判明したことに基づいている。
【００２９】
以下、本発明について、図を参照しながらより具体的に説明するが、本発明は、以下の記載例に限定されるものではない。
【００３０】
先ず、本発明に係る主要な技術要件を図１および図２を引用しながら説明する。図１は、本発明に係るＳｉ基体上でのエッチング薬液の流動位置と、エッチングレイトＥＲとの関係の典型例を説明するための模式的説明図である。
【００３１】
図２は、所定の回転スピードで定速回転している、６〜１０ｉｎｃｈφ程度の大きさの半導体用のシリコン（Ｓｉ）ウェハ（基体）表面に、所定の位置にセッティングしたエッチング液供給ノズルから所定の流量でフッ硝酸エッチング液を供給しながらエッチングを行う場合の典型例の一つを説明するための模式的説明図で、Ｓｉ基体１０１を上方から見た模式的説明図である。
【００３２】
図１に示される例は、図２において、エッチング供給ノズル１０２ａのみからエッチング液を供給しつつＳｉ基体１０１の表面をエッチングした場合の例である。
【００３３】
図１において、横軸は、Ｓｉ基体１０１の直径方向を示し、縦軸は、Ｓｉ基体１０１表面の所定位置のエッチングレイト（ＥＲ）を相対的に示してある。Ｓｉ基体１０１の回転中心位置（ノズル１０２ａの液供給位置）からＳｉ基体１０１の外周に向かってある一定距離までは、回転中心位置におけるエッチングレイト（ＥＲ）とほぼ等しいエッチングレイト（ＥＲ）の領域（定ＥＲ領域：図１のグラフの中心底部）になっているが、その領域を過ぎるとＥＲ上昇領域（Ａ）になり、エッチングレイト（ＥＲ）は、位置Ｘでピークになる。ピーク位置Ｘを過ぎるとＥＲ下降領域（Ｂ）になり、Ｓｉ基体１０１の外周端付近になるとエッチングレイト（ＥＲ）の下降は緩やかになっていることが図１から理解される。これらのエッチングレイト領域とそのカーブ形状、ピークＥＲ、ピーク位置Ｘの位置、等々は、エッチングを受ける面を備える基体の回転スピード、エッチング液の単位時間当たりの供給量、エッチング液の組成と粘度、表面張力、ノズル１０２の数と設置位置、その吐出口の形状、吐出方向、等々に依存する。
【００３４】
Ｓｉ基体１０１の被エッチング処理表面には、３つのエッチング液供給ノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃからエッチング液が落下供給される。各ノズルから供給されるエッチング液は、所定の液温に調整されて供給される。Ｓｉ基体１０１は、矢印Ａで示すように所望の回転数で回転する。Ｓｉ基体１０１の被エッチング処理面へのエッチング液の供給は、Ｓｉ基体１０１を定速回転させながら実施される。ノズル１０２ａの位置は、Ｓｉ基体１０１の回転中心位置となっている。
【００３５】
各ノズルからＳｉ基体１０１の被エッチング処理面へ落下供給されるエッチング液は、図に点線、一点鎖線、二点鎖線で示すように、Ｓｉ基体１０１の回転速度に応じた渦巻状または円弧上の軌跡を描いて、Ｓｉ基体１０１の外周方向に流動する。このエッチング液の流動の軌跡は、Ｓｉ基体１０１の回転速度が大きくなるに従って直線に近いものとなる。
【００３６】
液供給の吐出方向を基体の回転の向きと逆行する方向にすると、供給される液体と回転している基体上にある液層とが接触する部分において、液層の盛り上がりが出来て基体上の液の安定流動を阻害する。この阻害が局所的にエッチングレイトに変化を起こす場合があるので、液供給の吐出方向を基体の回転の向きと逆行する方向にとするのは好ましくない場合がある。この阻害の度合いは、基体の回転速度、及び液の吐出速度・吐出角度に依存する。そのため、好ましくは、その阻害の影響がエッチングレイトに局所的変化を実質的に起こさないように、基体の回転速度、及び液の吐出速度・吐出角度を選択するのが望ましい。吐出方向は、特に好ましくは、基体の回転の向きに順行する方向にするのが望ましい。
【００３７】
ノズル１０２ｂの吐出口からの液吐出の方向は、Ｘ軸との関係に於いては、角度θで矢印ｂの方向に向けられるのが、基体１０１表面上のエッチング液の流れを出来るだけ乱さないように出来るので好ましい。角度θは、好ましくは、０度＜θ＜９０度の範囲であるのが望ましく、より好ましくは、１０度≦θ≦４５度の範囲であるのが望ましい。ノズル１０２ｂの吐出口からの液吐出の方向は、回転中心軸Ｚとの関係に於いてはＺ軸と角度φを保って、ＸＹ面上での関係ではＸ軸と角度θを保って、所定の方向に設定される。角度φは、角度θ、ノズル１０２の形状と大きさ、及びノズル１０２に設けた吐出口の形状と大きさ、数、基体１０１の回転スピードとの関係に於いて、本発明の目的が効果的に適う様に最適な角度に配される。
【００３８】
図３Ａ，Ｂには、図２の場合と同様に、３本のノズルを所定の位置に配してエッチングする場合の各ノズルの位置関係、ノズルからの液吐出方向（ノズルの向き）等を説明するための模式的説明図が示される。
【００３９】
図３Ａ，Ｂの場合、図示のごとくに３本のノズルがＳｉ基体１０１の被エッチング面（表面）と所定の間隔を置いてＳｉ基体１０１の上方に配される。即ち、ノズル１０２ａがＳｉ基体１０１の回転中心と同等の位置に、ノズル１０２ｂがＸ軸上と同等の位置に、ノズル１０２ｃがＹ軸上と同等の位置に、夫々配されている。ノズル１０２ａとノズル１０２ｂとは、間隔Ｘを設けて配されている。ノズル１０２ａとノズル１０２ｃとは距離Ｙを隔てて配されている。
【００４０】
３本のノズル１０２からのエッチング（薬）液の基体１０１に向けた吐出方向の最も容易な配置は、基体１０１の表面に垂直な方向である。この場合、３本のノズル１０２からの単位時間当たりの液供給量は、基体１０１の回転スピードと大きさを考慮してそれぞれ適正な液供給量が決められる。基体１０１がそれほど大きくない場合は、ノズル１０２ａ一本で適正な液供給が行える場合もある。
【００４１】
間隔Ｘ，Ｙは、ノズル１０２の形状と大きさ、ノズル１０２に設けた吐出口の形状と大きさ、数に依存するが、これらは、本発明の目的が効果的に適う様に設計される。ノズルの形状と吐出口構造、及び液吐出力と吐出方向は、基体上のエッチング液の流動性に影響し、その影響がある程度以上になると、エッチングレイトに変化を齎すようになる。そのため、ノズルの形状と吐出口構造、及び液吐出力と吐出方向は、本発明の目的に適う様に的確に選択するのが望ましい。
【００４２】
ノズルの形状は、直状的であっても、先絞り（先細り）、先広がりであってもよいが、よい正確な吐出方向性が得られやすいということから、先絞りであるのが好ましい。ノズル配列は、本発明の目的が達成されるように設計されるのなら、一直列、複直列、同心円配列の何れでもよい。また、複数のノズルからのエッチング薬液等の吐出法は、所謂シャワーヘッドの様に、放散タイプ、或いは指向タイプ、収束タイプの何れにしても良い。ノズルの吐出口面積を小さくして吐出圧力を高めることも液供給方向の指向性を高めるのに有効である。
【００４３】
Ｓｉ基体の被エッチング面への薬液の供給は、圧送式、加圧式、重力落下式、垂直吐出供給式、加圧落下式、傾斜吐出式の何れでも良い。
【００４４】
角度φは、好ましくは、９０度≧φ＞０度の範囲にあるのが望ましく、より好ましくは、６０度≧φ≧１０度の範囲にあるのが望ましい。
【００４５】
エッチングレイトは、エッチングの際に起こる発熱反応の程度の要因となるエッチング液の化学構成材料のエッチング液中の濃度にも、その依存性が高い。本発明の目的は、エッチング処理する基体の被エッチング面の温度分布に、図１に典型例が示されるような大きな温度差を生じないように図ることにある。
【００４６】
本発明に於いて、使用されるフッ硝酸は、通常使用されている一般的な組成比・濃度のフッ硝酸であっても、本発明の効果は十分得られるが、以下のような液組成比・高濃度のフッ硝酸を使用すれば、格段にエッチングレイトが高く本発明の効果が劇的レベルで得られるという高量産性という技術視点で、好ましいものである。
【００４７】
即ち、前記した式の「ａ、ｂ、ｃ」の値としては、目的とするＳｉ基体がが生産効率良く製造出来る所望のエッチングレイトとなるように適宜選択される。
【００４８】
本発明に於いて、「ａ、ｂ、ｃ」の値としては、通常は、
１９≦ａ≦４２、１１≦ｂ≦６０、２８≦ｃ≦４５、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００
であることが望ましい。この条件下にあれば、Ｓｉ基体のエッチンングレイトは、少なくとも４００μｍ／ｍｉｎを確保することができる。
【００４９】
好ましくは、
２３≦ａ≦４０、１４≦ｂ≦５２、２５≦ｃ≦４６、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００
であることが望ましい。この条件下にあれば、Ｓｉ基体のエッチンングレイトは、少なくとも６００μｍ／ｍｉｎを確保することができる。
【００５０】
より好ましくは、
２７≦ａ≦３７、１８≦ｂ≦４５、２８≦ｃ≦４５、ａ＋ｂ＋ｃ＝１００
の範囲の中から選択されるのが望ましい。この条件下にあれば、Ｓｉ基体のエッチンングレイトは、少なくとも８００μｍ／ｍｉｎを確保することができる。
【００５１】
但し、以上の式において、ａ、ｂ、ｃの単位はｗｔ％である。
【００５２】
本発明の更に好ましいのは、上記の条件に加えて、
ｃ≦ａ＋ｂ
であることが望ましい。
【００５３】
本発明に於いては、ＨＦ（ａ）  ＨＮＯ３（ｂ）  Ｈ２Ｏ（ｃ）における「ａ、ｂ、ｃ」の値及びその関係が上記したものに規定され、エッチングレイトに実用上の悪影響がなければ、目的に応じて必要な添加物を添加してもよい。そのような添加物としては、酢酸、硫酸、燐酸が挙げられる。
【００５４】
［実験１］
以下のようにして、エッチングレイトの温度依存性を確認した。図４に、実験で使用する第一の実験装置４００の模式的説明図を示す。浸漬漕４０１内部には、エッチング薬液である所定濃度のフッ硝酸が収納される。浸漬漕４０１は、恒温漕４０２内に配され、浸漬漕４０１内のエッチング薬液は所定の温度に保たれる。又、浸漬漕４０１内部には、磁性の撹拌子４０４が収められており、外部から回転力を得て浸漬漕４０１内部にあるエッチング薬液を撹拌し、エッチング薬液の温度を均一に保つように機能する。実験用の試料であるシリコンウェハ４０３は、上記のように準備された浸漬漕４０１内に浸漬されてエッチング作用を受ける。
【００５５】
以下、実験条件を記す。
（１）試料と薬液の準備
・試料・・・・３０ｍｍ角ｐ型シリコンウェハ基板
７７５μｍ厚
・エッチング薬液・・・・所定濃度のフッ硝酸薬液
（ＨＮＯ３：４〜４９ｗｔ％、ＨＦ：１３．５〜４７ｗｔ％の範囲で濃度調整）
【００５６】
（２）エッチングの仕方
・エッチング方法・・・・浸漬法
・エッチング面・・・・両面
・エッチング時間・・・・２０秒〜１分間
・試料４０３を薬液中で揺動（搖動周期：１．５秒/１往復）
【００５７】
（３）エッチングレイトの測定
・測定方法・・・・マイクロメーター（精度：１０μｍ）
・エッチング前後のウェハ厚みの差の１／２
【００５８】
結果を図５に示す。図５から、エッチング薬液の濃度が高くなるとエッチングレイトの温度依存性が高くなることが判る。
【００５９】
［実験２］
Ｓｉ基体を回転させ、Ｓｉ基体の回転中心軸上から、Ｓｉ基体表面に垂直にエッチング薬液を落下供給しながらエッチングした場合のエッチングレイトのＳｉ基体表面での位置依存性を確認した。
【００６０】
図６に、本実験で使用する第二の実験装置６００の模式的構成図が示される。図６に示す実験装置６００は、エッチング薬液が収納されるタンク６０１とノズル６０２を備えており、タンク６０１とノズル６０２は、薬液供給用の供給ライン６０３で連結されている。供給ライン６０３の途中には、薬液の供給圧・供給量をコントロールするためのポンプ６０４が配設されている。ノズル６０２への薬液の供給量は、バルブ６０５によっても調整できる。
【００６１】
供給ライン６０３の下流側、ノズル６０２の近傍には、リターンライン６０６が接続してある。リターンライン６０６は、ノズル６０２へ供給されるエッチング薬液が供給過剰になるのを防止するもので、その下流側でタンク６０１と接続している。リターンライン６０６の途中に配されるバルブ６０７、６０８は、リターンライン６０６中を流れるエッチング薬液の量を調整することで、ノズル６０２に供給されるエッチング薬液の量を調節できるようになっている。
【００６２】
ノズル６０９は、Ｓｉ基体の表面を超純水等でリンスするためのもので、リンス液供給用の供給ライン６１０がバルブ６１１を介して接続されている。
【００６３】
タンク６０１中のエッチング薬液６１２は、ヒーター６１３で加熱されて所定の液温でノズル６０２に供給される。
【００６４】
Ｓｉ基体は、図２に示す様に、ノズル６０２が基体の回転中心に位置するように配され、定速回転しながら、ノズル６０２からエッチング薬液６１２の供給を受ける。
【００６５】
（１）実験条件
・ノズル６０２の位置・・・・基体の被エッチング面の上方で基体の回転中心軸上
・エッチング薬液供給量・・・・１Ｌ／ｍｉｎ
・試料（ｐ型Ｓｉ基体：２００ｍｍφ）の回転スピード・・・・８５０ｒｐｍ
・エッチング時間・・・・１５ｓｅｃ
・エッチング薬液・・・・ＨＦ：３０％／ＨＮＯ３：２８％のフッ硝酸
・試料表面の温度・・・・サーモカメラで測定
【００６６】
結果を図７〜１２に示す。図７は、サーモカメラでのサーモグラフィー測定結果、図８は、エッチング量の位置依存性を計測した結果である（第一の例）。図８に於いて、ピーク位置Ａでのエッチング量は、１１７６μｍ／ｍｉｎ、位置Ｂでは、３８０μｍ／ｍｉｎであった。図７、８から分かるように、エッチング量に著しい位置依存性が在る。
【００６７】
図９の結果は、薬液の液温を、２５℃、５５℃にした以外は、図７、８の場合と同じ条件で測定したものである（第二の例）。図９から分かることは、薬液の温度が高い方が、エッチングレイトの位置依存性が低いということである。従って、薬液の温度を高めでした方が良い結果が得られやすいものと思われる。
【００６８】
図１０、１１は、前記第一の例に対して、ノズル６０２の位置を基体の回転中心軸から２０ｍｍずらして薬液を供給した以外は、第一の例と条件は同じである。図１０は、図７に相当し、図１１は、図８に相当する。図１１から分かるように、図７では、両側にエッチング量のピークが計測されたのに対して、図１１では、図７のピークは殆ど計測されずエッチングレイトのグラフは台形状になっている。ノズル６０２の位置を基体回転中心位置からある程度ずらすことは、エッチングレイトの均一化に効果的であることわかる。
【００６９】
図１２は、図８の場合に対して、図９の場合と同様にノズル６０２の位置を基体の回転中心軸から２０ｍｍずらして薬液を供給した以外は、同じ条件である。温度依存性は、高温の方が少ないことが判る。
【００７０】
［実験３］
冷却の効果の確認実験を行った。図１３の実験装置１３００は、図６の装置６００の場合に対して、Ｓｉ基体を冷却する機構が設けてある以外は、図６の装置６００と本質的に同じである。
【００７１】
Ｓｉ基体１３０１は、基体支持手段１３０２ａ、１３０２ｂ、１３０２ｃで支えられている。ノズル１３０３からは、エッチング薬液１３０５が基体１３０１の被エッチング面に供給される。ノズル１３０４からは、冷媒１３０６が基体１３０１の裏面に向かって吐出される。冷媒１３０６は、液体でも気体でもよい。液体としては、冷水、液体窒素等が、気体としては、冷却空気等が挙げられる。この他、冷風ファン、冷却ポンプ、ペルチェ素子なども使用されて良い。
【００７２】
実験条件は、液温を５５℃に保持させた以外は前記の例と同様のフッ硝酸を使用し、裏面からの基体冷却の有無にし、且、ノズル１３０３を基体回転中心軸から２５ｍｍ離し、冷却の有無にした以外は、前記例と同様の条件とした。
【００７３】
・冷却条件・・・・ノズル１３０４から２５℃の超純水を供給量：０．５Ｌ／ｍｉｎで基体１３０１の裏面に吐出して冷却
【００７４】
結果を、図１４に示す。図示のグラフから明らかのように冷却の効果は明らかである。
【００７５】
［実験４］
冷却機構を複数設けて冷却の効果を確認した。図１５の装置１５００は、冷却機構を２つ設けた以外は、図１３の装置１３００と同じである。
【００７６】
結果を図１６に示す。図１４に示す結果より一段と有効な冷却効果が得られることが確認された。
【００７７】
［好適な実施態様例］
図１７に、本発明の目的を達成する解決手段の第一の好適な実施態様例が示される。
【００７８】
図１７に示すエッチングシステム１６００は、サブシステム１６０１とエッチング装置本体１６０２から構成されている。
【００７９】
サブシステム１６０１は、中央制御装置１６０３とサーモカメラ１６０４を備えている。サブシステム１６０１は、サーモカメラ１６０４によりエッチング状況をサーモグラフィーとして撮像・計測されるデータをデータ転送ライン１６０５により中央制御装置１６０３に転送し、この転送データに基づいて、装置本体１６０２で実行される加熱／冷却を所定通りにコントロールする。
【００８０】
装置本体１６０２は、エッチング薬液供給用のノズル１６０６ａ、加熱用液体を吐出するノズル１６０６ｂ、冷却用液体を吐出する２本のノズル１６０６ｃ、１６０６ｄ、エッチング処理を受けるＳｉ基体１０１を支持する３つの支持手段１６０７ａ、１６０７ｂ、１６０７ｃ、冷却液体収容用のタンク１６０８、冷却液体供給用の供給ライン１６０９、加熱液体を収容するためのタンク１６１０、加熱液体供給用の供給ライン１６１１、瞬時式加熱手段１６１２、を備えている。
【００８１】
制御信号転送用の転送ライン１６１３、１６１４、１６１５はそれぞれ制御対象に接続されている。転送ライン１６１３は、制御対象であるタンク１６１０内の液体を所定の加熱液温に保持するための信号を転送する。また、転送ライン１６１４により転送される信号により、瞬時式加熱手段１６１２がコントロールされる。このコントロールにより、供給ライン１６１１により供給される加熱液体の温度を、サーモカメラ１６０４の計測データに基づいて瞬時にコントロールすることができ、基体１０１の被エッチング面の温度をエッチング処理中、位置依存性なく保持できる。転送ライン１６１５により転送される制御信号により、タンク１６０８内にある冷却液体の温度が瞬時に所定温度にコントロールされる。
【００８２】
［実験５］
エッチングシステム１６００により、下記の条件でエッチング処理を行った。
【００８３】
エッチング処理条件は、以下の通りである。
・被エッチング試料・・・・ｐ型Ｓｉウェハ（基体）
・エッチング薬液・・・・ＨＦ／３０％：ＨＮＯ３／２８％のフッ硝酸
・薬液ノズル位置と薬液供給・・・・中心軸上に配置、垂直落下供給
・薬液供給量・・・・３Ｌ／ｍｉｎ
・基体回転数・・・・８００ｒｐｍ
・制御温度・・・・反応温度が８５℃になるように制御
・試験時間・・・・１５ｓｅｃ
【００８４】
エッチング終了後、ＵＰＷ（超純水）により、５Ｌ／ｍｉｎで１０ｓｅｃ間、リンスした。
【００８５】
結果を、図１８に示す。極めて広範囲まで（基体外周付近まで）エッチングレイトが均一であることが示され、本発明に効果が確認できた。
【００８６】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
【符号の説明】
【００８７】
１０１    Ｓｉ基体
１０２    液供給用ノズル
４００    第一の実験装置
４０１    浸漬漕
４０２    恒温漕
４０３    シリコンウェハ
４０４    撹拌子
６００    第二の実験装置
６０１    タンク
６０２、６０９    ノズル
６０３    薬液供給ライン
６０４    ポンプ
６０５、６０７、６０８、６１１    バルブ
６０６    リターンライン
６１０    液供給ライン
６１２    エッチング薬液
６１３    ヒーター
１３００  本発明に係る第三の実験装置
１３０１  基体
１３０２  支持手段
１３０３、１３０４  ノズル
１３０５  エッチング薬液
１３０６  冷却液
１５００  本発明に係る第四の実験装置
１６００  本発明に係るエッチングシステム
１６０１  サブシステム
１６０２  装置本体
１６０３  中央制御装置
１６０４  サーモカメラ
１６０５  データ転送ライン
１６０６  ノズル
１６０７  支持手段
１６０８、１６１０  タンク
１６０９  冷却液供給ライン
１６１１  加熱液供給ライン
１６１２  瞬時式加熱手段
１６１３、１６１４、１６１５  制御信号転送ライン
【要約】
平滑性と平面性に優れた表面を備えるＳｉ基体を高生産できるエッチング方法を提供する。Ｓｉ基体（１０１）の表面にフッ硝酸液を供給するエッチング処理中に、前記表面の複数の所定位置の温度をサーモカメラ（１６０４）で計測し、その計測値に応じて前記表面を加熱若しくは冷却する。【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１６】
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