(57)【要約】  【課題】  エッチング量のバラつきを抑制したエッチング方法を提供する。  【解決手段】  平坦なエッチング面１ａを有する対象物１を、平坦な底面２ａを有する容器２に保持されたエッチング液３に浸すとともにエッチング面１ａが底面２ａに対して平行となるように容器２に収容する収容工程と、対象物１をエッチング液３から露出させない範囲で、容器２を、底面２ａの一点を支点２ｂとして傾けた後に、傾きを保ったままで支点２ｂを中心にした円周方向に連続的に回転させてエッチング液３を撹拌する撹拌工程とを含むエッチング方法である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦なエッチング面を有する対象物を、平坦な底面を有する容器に保持されたエッチング液に浸すとともに前記エッチング面が前記底面に対して平行となるように前記容器に収容する収容工程と、
前記対象物を前記エッチング溶液から露出させない範囲で、前記容器を、前記底面の一点を支点として傾けた後に、傾きを保ったままで前記支点を中心にした円周方向に連続的に回転させて前記エッチング液を撹拌する撹拌工程とを含む、
エッチング方法。
【請求項２】
前記収容工程において、前記容器として、前記底面の形状が、前記対象物の前記エッチング面の形状および外形の形状と、回転移動させないで相似形であるものを用いる、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記撹拌工程に続いて、
前記容器の前記底面を、前記支点を挟んだ一方側と他方側とに交互に傾けて前記エッチング液を撹拌する追加撹拌工程をさらに含む、請求項１または２に記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦なエッチング面を有する対象物をエッチングするためのエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハや基板等の平坦なエッチング面を有するエッチング対象物（以下、単に対象物という）をエッチング面全面において均一にエッチングを進行させることが求められている。エッチング面全面において均一にエッチングを進行させる技術として、対象物全面をエッチング液が覆うような大きさの容器に対象物を収納して、容器を水平方向に反復運動してエッチングを行なう技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２９６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された技術では、エッチング液の撹拌が十分ではなく、結果としてエッチング面全面において所望のエッチング量を実現することが難しかった。
【０００５】
本発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、エッチング面の面内におけるエッチング量のバラつきを抑制した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】
【０００６】
本発明の実施形態のエッチング方法は、平坦なエッチング面を有する対象物を、平坦な底面を有する容器に保持されたエッチング液に浸すとともに前記エッチング面が前記底面に対して平行となるように前記容器に収容する収容工程と、前記対象物を前記エッチング溶液から露出させない範囲で、前記容器を、前記底面の一点を支点として傾けた後に、傾きを保ったままで前記支点を中心にした円周方向に連続的に回転させて前記エッチング液を撹拌する撹拌工程とを含む、とを含むものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エッチング面の面内におけるエッチング量のバラつきを抑制してエッチングを進行させるエッチング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るエッチング方法において用いるエッチング装置の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は撹拌工程の説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は追加撹拌工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のエッチング方法の実施形態の一例について、図面を参照にしつつ説明する。図１は本実施形態に係るエッチング方法に用いるエッチング装置１０の断面図である。エッチング装置１０は、容器２と変位装置５とを有する。
【００１０】
＜収容工程＞
図１に示すように、平坦なエッチング面１ａを有する対象物１を用意する。対象物１は平坦なエッチング面１ａを有していれば、その形状は特に限定されない。ウェハであってもよいし、基板であってもよいし、エッチング面１ａと対象物１との平面視における形状が異なっていてもよいし、両主面が非平行であってもよい。この例では対象物１としてＳｉウェハを用いている。
【００１１】
対象物１は、容器２の中に収容される。容器２は、平坦な底面２ａを有し、底面２ａの外周部から上方に向かって続く側壁を有するものである。底面２ａは、平坦であれば特に限定はないが、平面視における形状が、対象物１の外形の平面形状及びエッチング面１ａの平面形状と回転移動させないで相似形であることが好ましい。理由については後述する。この例では、対象物１が円形のウェハであるため、底面２ａの平面視における形状も円形としている。
【００１２】
容器２の中にはエッチング液３が保持されている。エッチング液３は、対象物１に応じてその組成、液量を適宜選択することができる。この例では、対象物１がＳｉからなるため、フッ酸と硝酸と酢酸との混合液を用いている。これらの混合比率は、エッチングレート、Ｓｉ中のドーパント濃度等に応じて適宜調整することができる。例えば、ドーパント濃度によりエッチング速度が変化するような、選択性を有するようなものとしてもよい。その場合には、フッ酸と硝酸と酢酸との混合比の一例とし１：３：８が挙げられる。
【００１３】
エッチング液３は対象物１のエッチング面１ａが浸るように、その量を調整されている。この例では、対象物１は、エッチング面１ａが上方に位置するように、かつエッチング面１ａと底面２ａとが平行となるように、治具４により固定され、容器２中に収容されている。治具４はエッチング液３に対して安定な材料からなれば、特にその形状等には制限がないが、平面視における外形形状が底面２ａと回転不要の相似形であることが好ましい。また、この例では治具４を容器２内に設けたが、後述の変位装置５との間で静電チャックとして機能させて固定してもよい。
【００１４】
容器２は変位装置５に設置される。変位装置５は、保持台５ａと、保持台５ａにそれぞれ接続された複数の駆動部５ｂと、駆動部５ｂにそれぞれ接続された複数の制御部５ｃとを有する。制御部５ｃにより、駆動部５ｂを上下方向に変位させることができる。複数の制御部５ｃと駆動部５ｂとの動きを組み合わせ連動させることで、保持台５ａの上面を変位部５が設置される接地面に対して自由な角度に傾斜させることができる。
【００１５】
＜撹拌工程＞
次に、図２（ａ）に示すように、変位装置５により容器２の底面２ａを、一方側に傾け、底面２ａの一点である支点２ｂを中心にした円周方向に連続的に回転させる。言い換えると、底面２ａのうち、支点２ｂよりも下方に位置する部分を円周方向に連続的に移動させるように、変位装置５を駆動させる。このとき対象物１をエッチング液３から露出させない範囲で、容器２の底面２ａを傾ける。支点２ｂの底面２ａにおける位置は特に限定されないが、この例では、底面２ａの中心部としている。
【００１６】
この回転運動を詳述する。図２（ｂ）は、エッチング装置１０のうち容器２とそれに収容された対象部１の上面図である。便宜的に、上面からみた平面をＸＹ平面とし、これに直交する軸をＺ方向とする。すなわち、一方側がｘ１方向、他方側がｘ２方向となる。
【００１７】
ここで、変位装置５の保持台５ａはｘ１からｙ１、ｘ２、ｙ２、ｘ１へとが円周方向に順に下側（Ｚ方向のマイナス側）に変位する。これにより、容器２の底面２ａのうち最も下方に位置する部分は、ｘ１側の端部からｙ１側端部、ｘ２側端部、ｙ２側端部へと連続的に変化していく。このような動きを上面からみた場合に、変位装置５の駆動に起因して
エッチング液３には、図中の矢印に示す通り、円周方向へ回転する流れが生じる。そして、Ｚ軸が延びる方向から見ると、図２（ｃ）に示すように、エッチング液３の深さ（底面２ａから液面までの高さ）が最も深くなる部分が、ｘ１側端部から、ｙ１側端部、ｘ２側端部、ｙ２側端部へと連続的に変化するものとなる。なお。図２（ｃ）では、容器２とエッチング液３との動きを示し、他の変位装置５等の構成の図示を省略している。
【００１８】
このような動きをすることで、２つの利点を得られる。特許文献１に示すような水平方向のみへの揺動の場合には、エッチング液が対象物の側面に当たりエッチング液が乱れることにより、対象物の側面に近い位置である外周部においてエッチングレートが低下する恐れがあった。これに対して、本実施例の撹拌工程によれば、エッチング液３の流れは円周方向であるため、対象部１の側面にエッチング液３が当たることがなく、エッチング液３の乱れもなくなる。これにより、対象物１の外周部におけるエッチングレートが他に比べて低下することを抑制できる。特に、本実施形態によれば、容器２と対象物１の外形及びエッチング面１ａとが相似形であることから、容器２の側壁と対象物１の側面との間隔が急激に変化する箇所がなくなり、対象物１の側面と容器２との間におけるエッチング液３の乱れを抑制することができる。特に、容器２と対象物２との平面視における中心を揃えることで、容器２の側壁と対象物１の側面との間隔をほぼ同一とすることができるので、さらに対象物１の外周部におけるエッチング液３の乱れを抑制し、外周部におけるエッチングレートの低下を抑制することができる。
【００１９】
さらに、水平方向（ＸＹ）のみの回転運動ではなく、垂直方向（Ｚ方向）の変位を伴う回転運動であることから、対象物１の外周側においてエッチング液３の液量を増加させることができる。言い換えると、対象物１の中心から半径方向に向かって徐々にエッチング液３の液量を増加させたものとすることができ、それを全円周方向に実現することができる。これにより、一般的に外周方向において低下する傾向のあるエッチングレートを、補正することができる。すなわち、対象物２の外周部分においてエッチング液３の液量を増加させ、その分エッチングレートをあげることができる。
【００２０】
上記効果を効率よく得るために、底面２ａの傾斜角度や、回転速度等は、底面２ａの変位により生じるエッチング液３の流れが層流となるように、エッチング液３の粘度やエッチング液量、対象部１及び容器２の形状等に応じて適宜設定する。
【００２１】
以上より、上述の撹拌工程を行なうことにより、対象物２の外周部と中央部におけるエッチング量のバラつきを抑制することができる。
【００２２】
対象物２が本実施形態のようにウェハ状である場合や、エッチングの進行が難しい材料や、エッチング面１ａの表面に不動態が形成されたりしてエッチングがなかなか開始できない場合などには、特に撹拌工程が有効である。撹拌工程により、対象物１の外周部をエッチングの起点とすることができるからである。
【００２３】
＜追加撹拌工程＞
次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、容器２の底面２ａを、支点２ｂを挟んだ一方側と他方側とに繰り返し傾斜させてエッチング液３を撹拌する。言い換えると、底面２ａのうち支点２ｂを挟んだ一方側と他方側のとの端部を交互に上下させることで、エッチング液３を撹拌する。支点２ｂは撹拌工程と同じでもよいし、異なっていてもよい。この例では同じとしている。なお、図３では、容器２とエッチング液３との動きを示し、変位装置５等の他の構成の図示を省略している。
【００２４】
ここで、支点２ｂを挟んだ一方側と他方側とは、点対称でも線対称でもよい。具体的には、Ｙ軸を挟んで、Ｙ軸から異なる角度を成すような、図３（ｃ）に示すＡ方向とＡ’方
向としてもよいし、Ｙ軸を挟んで、一直線上に位置するようなＢ方向とＢ’方向としてもよい。
【００２５】
このように、底面２ｂを支点２ｂを挟んだ一方側と他方側とに交互に傾斜させることにより、エッチング液３が水平方向（ＸＹ方向）のみでなく、垂直方向（Ｚ方向）にも移動することとなる。垂直方向成分の移動により、重力を加えた力でエッチング液３を移動させるものとなり、エッチング液３の流速が高まる。これにより、エッチング液３中のエッチングを進行させる反応種の移送が円滑に行われ、エッチング液３内において反応種を均一に分散させることができ、エッチング面１ａ内におけるエッチング量のバラつきを抑制することができる。ここで、エッチング液３の流速が早い程、エッチング量のバラつきを低減させる効果が高い。
【００２６】
また、底面２ｂを支点２ｂを挟んだ一方側と他方側とに交互に傾斜させることにより、エッチング液３がエッチング面１ａ上を流れることとなる。このようなエッチング液３の流れを作り出すことで、エッチング中に生じた副生成物やエッチング残渣、パーティクル等をエッチング面１ａから流し去ることができる。副生成物，エッチング残渣及びパーティクル等がエッチング面１ａに沈着すると、それがエッチングマスクとして機能し、エッチング量のバラつきが発生する要因となる。本実施形態の追加撹拌工程によれば、エッチング液３がエッチング面１ａ上を流れるので、エッチング残渣等の影響を除去し、エッチング面１ａ内におけるエッチング量のバラつきを抑制することができる。
【００２７】
ここで、容器２をＢ方向とＢ’方向とに変位させることで、支点２ｂを挟んで一直線上に並ぶ方向に変位させる。これにより、エッチング液３の移動量が最も多くなり、その結果、エッチング面１ａを流れるエッチング液の流速を高め、副生成物，エッチング残渣及びパーティクル等を除去する効果を高めることができる。
【００２８】
なお、底面２ａのエッチング装置１０設置面に対する傾斜角度、繰り返し傾斜させるときの周波数（頻度）等は、上述の通り、エッチング面１ａ上を流れる動きをエッチング液３に発生させるよう、液量、容器２の大きさ等を考慮に入れて設計すればよい。
【００２９】
以上により、本実施形態により、対象物１のエッチング面１ａを面内においてエッチング量のバラつきを抑制してエッチングを行なうことができるものとなる。
【実施例】
【００３０】
本発明の一実施形態に基づき、エッチングを行なった。
（実施例１）
以下の実験条件により対象物１のエッチングを行なった。
対象物１：６ｉｎｃｈサイズのｐ−型Ｓｉ基板（不純物：Ｂ，Ｂ濃度：１×１０１６〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕）、厚み６００μｍ
エッチング液：フッ酸と硝酸と酢酸とを１：１：８の割合で混合した溶液（７００ｍｌ）容器２：底面２ａの直径２３６ｍｍ
実験温度：室温
撹拌工程：回転速度５．５ｒｐｍ，最大傾斜角度：±９°
エッチング時間：撹拌工程５分
エッチングが終了した後に、エッチング面１ａのエッチング量の面内バラつきを、接触式厚み測定器を用いて測定した。その結果、面内のエッチング量のバラつきは±２％以下であった。特に、従来までに問題であった、対象物１の外周部におけるエッチング量の低下は確認されず、外周部においてもエッチングが問題なく進行していることを確認できた。
【００３１】
（実施例２）
実施例１に続き追加撹拌工程を行なった。追加撹拌工程の実験条件は下記の通りである。
追加撹拌工程：揺動周波数：０．７５Ｈｚ，最大傾斜角度：±７°
エッチング時間：５分
エッチングが終了した後に、エッチング面１ａのエッチング量の面内バラつきを、実施例１と同様に接触式厚み測定器を用いて測定した。その結果、面内のエッチング量のバラつきは±１％以下であった。対象物１のエッチング面１ａ内において、中央部、外周部の区別なく良好にエッチングが進行している様子を確認できた。
【００３２】
ここで、撹拌工程により、エッチングの進行が遅れがちな外周部においてもエッチングを進行させた後に、追加撹拌工程により、エッチング面１ａ内をエッチング量のバラつきなくエッチングすることができる。なお、追加撹拌工程は、対象物１の外周部において、容器２の側壁に移動してきたエッチング液３が衝突し液の流れが乱れたり、それによりエッチング液３の流速が低下したりする恐れがある。このことからも、特に外周部におけるエッチングに留意した撹拌工程と合わせて追加撹拌工程を行なうことが好ましい。
【００３３】
（比較例）
実施例において、撹拌工程、追加撹拌工程を行なわず、容器２を水平方向に揺動周波数を１Ｈｚで５分間揺動させ、エッチングが終了した後、実施例１と同様の測定方法でエッチング量の面内バラつきを測定した結果、面内のエッチング量のバラつきは±５％程度であった。
【００３４】
以上の結果より本実施形態の撹拌工程により、面内におけるエッチング量のバラつきを低減できることが確認できた。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・対象物
１ａ・・・エッチング面
２・・・容器
２ａ・・・底面
２ｂ・・・支点
３・・・エッチング液
４・・・治具
５・・・変位装置
５ａ・・・支持台
５ｂ・・・駆動部
５ｃ・・・制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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