(57)【要約】【課題】簡単な装置構成で、ウェーハの表面全体において良好な平坦度が得られるようにした、枚葉式エッチング装置及び方法を提供する。【解決手段】回転しているウェーハ２の表面にノズル２１からエッチング液を供給してウェーハ２の表面を１枚ずつエッチングする枚葉式エッチング装置において、ノズル２１をウェーハ２の回転中心Ｏ１を通る揺動軌跡Ｌでウェーハ２の表面に沿って揺動させるノズル揺動装置２４を備えるとともに、ノズル２１が揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口２１ａを有するように構成する。【選択図】図１
2011134797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しているウェーハの表面にノズルからエッチング液を供給して該ウェーハの表面を１枚ずつエッチングする枚葉式エッチング装置であって、
該ウェーハを回転させるウェーハ回転装置と、
該ノズルを該ウェーハの回転中心を通る揺動軌跡で該ウェーハの表面の上方で揺動させるノズル揺動装置とを備えるとともに、
該ノズルが、揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口を有している
ことを特徴とする、枚葉式エッチング装置。
【請求項２】
該ウェーハの回転速度、該ノズルの揺動速度及び該ノズルの揺動幅を予め記憶し、かつ、該ウェーハが該記憶した回転速度で回転するように該ウェーハ回転装置を制御するとともに該ノズルが該記憶した揺動速度及び該記憶した揺動幅で揺動するように該ノズル揺動装置を制御する制御装置を備えた
ことを特徴とする、請求項１記載の枚葉式エッチング装置。
【請求項３】
該ウェーハの回転速度は４５０ｒｐｍ以上６５０ｒｐｍ以下であり、
該ノズルの揺動速度は７５ｍｍ／ｓｅｃ以上１００ｍｍ／ｓｅｃ以下であり、
該ノズルの揺動幅は該ウェーハの中心部に対して該ウェーハの直径の±１３％以上±３５％以下に相当する距離である
ことを特徴とする、請求項２記載の枚葉式エッチング装置。
【請求項４】
該ノズル揺動装置は、モータと該モータのモータシャフトに連結されたアームとを備え、該ノズルを円弧状の該揺動軌跡で揺動させる
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の枚葉式エッチング装置。
【請求項５】
回転しているウェーハの表面にエッチング液供給ノズルからエッチング液を供給して該ウェーハの表面を１枚ずつエッチングする枚葉式エッチング方法であって、
該ノズルを該ウェーハの回転中心を通る揺動軌跡で該ウェーハの表面の上方で揺動させながら、該ノズルの揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口から該エッチング液を供給する
ことを特徴とする、枚葉式エッチング方法。
【請求項６】
該ウェーハが予め記憶された回転速度で回転するとともに該ノズルが予め記憶された揺動速度及び予め記憶された揺動幅で揺動する
ことを特徴とする、請求項５記載の枚葉式エッチング方法。
【請求項７】
該ウェーハの回転速度は４５０ｒｐｍ以上６５０ｒｐｍ以下であり、
該ノズルの揺動速度は７５ｍｍ／ｓｅｃ以上１００ｍｍ／ｓｅｃ以下であり、
該ノズルの揺動幅は該ウェーハの中心部に対して該ウェーハの直径の±１３％以上±３５％以下に相当する距離である
ことを特徴とする、請求項６記載の枚葉式エッチング方法。
【請求項８】
該ノズルを円弧状の該揺動軌跡で揺動させる
ことを特徴とする、請求項５〜７の何れか１項に記載の枚葉式エッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用シリコンウェーハ等のウェーハを回転させた状態でその表面にエッチング液を供給してウェーハの表面を１枚ずつエッチングする枚葉式エッチング装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体用シリコン単結晶ウェーハ等のウェーハは、単結晶インゴットをスライスして得たウェーハを、面取り工程、ラッピング工程または研削工程、エッチング工程及び研磨工程を経てその表面を高精度に平坦化することによって製造される。エッチング工程は、スライス工程、ラッピング工程または研削工程等の機械加工プロセスによってウェーハ表面に形成された加工変質層（ダメージ層）を除去する目的で行なわれる。エッチング工程としては、浸漬式エッチングまたは特許文献１に開示されているような枚葉式エッチングが採用されている。
【０００３】
枚葉式エッチングは、ウェーハの表面粗さとテクスチャーサイズの制御を行なうことができるため、大口径のウェーハに最適なエッチング方法として検討されている。枚葉式エッチング工程では、ラッピング工程または研削工程によって平坦化したウェーハの表面上にエッチング液供給ノズル（以下、単に「ノズル」という）からエッチング液を供給し、ウェーハを回転（スピン）させることにより、供給したエッチング液をウェーハ表面の全面に拡げてウェーハの表面を１枚ずつエッチングする。ウェーハの表面上に供給されたエッチング液は、ウェーハを回転させることにより生じる遠心力により、供給した箇所からウェーハ表面の全面に拡がり、ウェーハのエッジ部に至るため、ウェーハの表面と同時にウェーハのエッジ部もエッチングされる。そして、供給されたエッチング液の大部分は、遠心力によりウェーハのエッジ部から吹き飛んで、エッチング装置に設けられたエッチング液回収カップ等により回収される。また、ノズルからウェーハの表面上にエッチング液を供給する際には、ノズルをウェーハ表面の上方で水平方向に揺動させることにより、ウェーハ表面の平坦度を向上させるようにしている。枚葉式エッチングでは、一般的に、円形の吐出口を有するノズル（以下、「円形ノズル」という）が採用されている。
【０００４】
従来の枚葉式エッチングでは、エッチング中に、１個の円形ノズルから一定量のエッチング液が供給される。ウェーハの表面上に供給されるエッチング液が受ける遠心力はウェーハ表面の径方向において異なるため、ウェーハ表面の径方向において、エッチング液の滞留時間が不均一になる。この結果、ノズルの揺動幅、揺動速度及びウェーハ回転数といったパラメータの最適化を行なっても、ウェーハの表面に、図６に示すようなリング状の凹凸が発生して、ラッピング工程または研削工程によって平坦化したウェーハ表面の平坦度が逆に悪化するという課題がある。
【０００５】
また、特許文献２には、枚葉エッチングにおいて複数の円形ノズルを採用することで、エッチングされたウェーハ表面の高平坦化を達成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第０７／０８３６５６号パンフレット
【特許文献２】特開２００７−２０７８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示された技術では複数のノズルを必要とするので、装置の構造が複雑になるという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡単な装置構成で、ウェーハの表面全体において良好な平坦度が得られるようにした、枚葉式エッチング装置及び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】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、円形ノズルを用いた枚葉式エッチングによってウェーハの表面にリング状の凹凸が発生する原因を究明した結果、以下（ａ）〜（ｃ）の知見を得た。
（ａ）リング状の凹凸は、ウェーハの表面上において中心部近傍に顕著に発生する。
（ｂ）上記（ａ）の原因は、ウェーハ表面上におけるエッチング液の滞留時間が中心部近傍において不均一になるためと考えられる。
（ｃ）ウェーハ表面上の中心部近傍におけるエッチング液の滞留時間を均一にすることにより、リング状の凹凸を抑制することができる。
【０００９】
上記知見に基づき、ノズルの揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口を有するノズル（以下、「スリットノズル」という）を採用すれば、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の枚葉式エッチング装置は、回転しているウェーハの表面にノズルからエッチング液を供給して該ウェーハの表面を１枚ずつエッチングする枚葉式エッチング装置であって、該ウェーハを回転させるウェーハ回転装置と、該ノズルを該ウェーハの回転中心を通る揺動軌跡で該ウェーハの表面の上方で揺動させるノズル揺動装置とを備えるとともに、該ノズルが、揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口を有していることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の本発明の枚葉式エッチング装置は、請求項１記載の本発明の枚葉式エッチング装置において、該ウェーハの回転速度、該ノズルの揺動速度及び該ノズルの揺動幅を予め記憶し、かつ、該ウェーハが該記憶した回転速度で回転するように該ウェーハ回転装置を制御するとともに該ノズルが該記憶した揺動速度及び該記憶した揺動幅で揺動するように該ノズル揺動装置を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の本発明の枚葉式エッチング装置は、請求項２記載の本発明の枚葉式エッチング装置において、該ウェーハの回転速度は４５０ｒｐｍ以上６５０ｒｐｍ以下であり、該ノズルの揺動速度は７５ｍｍ／ｓｅｃ以上１００ｍｍ／ｓｅｃ以下であり、該ノズルの揺動幅は該ウェーハの中心部に対して該ウェーハの直径の±１３％以上±３５％以下に相当する距離であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の本発明の枚葉式エッチング装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の本発明の枚葉式エッチング装置において、該ノズル揺動装置は、モータと該モータのモータシャフトに連結されたアームとを備え、該ノズルを円弧状の該揺動軌跡で揺動させることを特徴とする。
請求項５記載の本発明の枚葉式エッチング方法は、回転しているウェーハの表面にエッチング液供給ノズルからエッチング液を供給して該ウェーハの表面を１枚ずつエッチングする枚葉式エッチング方法であって、該ノズルを該ウェーハの回転中心を通る揺動軌跡で該ウェーハの表面の上方で揺動させながら、該ノズルの揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口から該エッチング液を供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の本発明の枚葉式エッチング方法は、請求項５記載の本発明の枚葉式エッチング方法において、該ウェーハが予め記憶された回転速度で回転するとともに該ノズルが予め記憶された揺動速度及び予め記憶された揺動幅で揺動することを特徴とする。
請求項７記載の本発明の枚葉式エッチング方法は、請求項６記載の本発明の枚葉式エッチング方法において、該ウェーハの回転速度は４５０ｒｐｍ以上６５０ｒｐｍ以下であり、該ノズルの揺動速度は７５ｍｍ／ｓｅｃ以上１００ｍｍ／ｓｅｃ以下であり、該ノズルの揺動幅は該ウェーハの中心部に対して該ウェーハの直径の±１３％以上±３５％以下に相当する距離であることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の本発明の枚葉式エッチング方法は、請求項５〜７の何れか１項に記載の本発明の枚葉式エッチング方法において、該ノズルを円弧状の該揺動軌跡で揺動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の枚葉式エッチング装置または方法によれば、エッチング液供給ノズルとして、揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口を有するものを採用するので、ウェーハ表面の中心部近傍における凹凸を減少させ、その結果、簡単な装置構成で、ウェーハの表面全体において良好な平坦度を得ることができる。
また、ウェーハ回転速度、ノズル揺動速度及びノズル揺動幅の設定値を予め記憶し、かつ、その記憶した設定値を達成するようにウェーハ回転装置及びノズル揺動装置を制御すれば、ウェーハの表面全体においてより良好な平坦度を得ることができる。
【００１６】
また、ノズルが円弧状の揺動軌跡で揺動する場合には、ノズル揺動装置の構成を簡単にすることができる。
そして、ウェーハを製造する際には、本発明により良好な平坦度のウェーハを作製することができるので、エッチング後における鏡面研磨での研磨代を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る枚葉式エッチング装置のノズルの吐出口及び揺動について説明するための模式的な平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る枚葉式エッチング装置の全体構成を示す模式的な側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る枚葉式エッチング装置に関する実施例を示す図であって、スリットノズルを使用して、ウェーハ回転速度を５５０ｒｐｍ、ノズル揺動速度を８７．５ｍｍ／ｓｅｃ、ノズル揺動幅をウェーハ中心部に対して±６０ｍｍに設定して枚葉式エッチングを行なった直径３００ｍｍのウェーハの表面形状を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る枚葉式エッチング装置に関する比較例を示す図であって、スリットノズルを使用して、ウェーハ回転速度を５５０ｒｐｍ、ノズル揺動速度を８７．５ｍｍ／ｓｅｃ、ノズル揺動幅をウェーハ中心部に対して±３０ｍｍに設定して直径３００ｍｍのウェーハに対して枚葉エッチングを行なった場合に、ウェーハ外周部からウェーハ中心部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少する（ウェーハ中心部が凹型になる）ウェーハの表面形状を模式的に示す縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る枚葉式エッチング装置に関する比較例を示す図であって、スリットノズルを使用して、ウェーハ回転速度を５５０ｒｐｍ、ノズル揺動速度を８７．５ｍｍ／ｓｅｃ、ノズル揺動幅をウェーハ中心部に対して±１２０ｍｍに設定して直径３００ｍｍのウェーハに対して枚葉エッチングを行なった場合に、ウェーハ中心部からウェーハ外周部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少した後に再び増加する（ウェーハ中心部とウェーハ外周部との間が凹型になる）ウェーハの表面形状を模式的に示す縦断面図である。
【図６】従来の円形ノズルを使用して、ウェーハ回転速度を５５０ｒｐｍ、ノズル揺動速度を８７．５ｍｍ／ｓｅｃ、ノズル揺動幅をウェーハ中心部に対して±６０ｍｍに設定して直径３００ｍｍのウェーハに対して枚葉エッチングを行なった場合に、ウェーハ中心部近傍にリング状の凹凸が発生したウェーハの表面形状を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態の枚葉式エッチング装置について説明する。本実施形態においては、ウェーハとしてシリコン単結晶ウェーハを用いる。
図２に示すように、枚葉式エッチング装置１は、ウェーハ２を回転させるウェーハ回転装置１０と、ウェーハ２の表面にエッチング液を供給するエッチング液供給装置２０と、ウェーハ回転装置１０及びエッチング液供給装置２０を制御する制御装置３０とを備えている。
【００１９】
ウェーハ回転装置１０は、ウェーハ２を支持するチャック１１と、チャック１１の中心部分に接続された回転シャフト１２と、回転シャフト１２に接続され回転シャフト１２を介してチャック１１を回転駆動するモータ等の回転駆動装置１３とを有している。ウェーハ２の回転速度は制御装置３０によって予め設定されている。なお、チャック１１はウェーハ２の形状に沿った円板状に形成されるのが好ましいが、ウェーハ２を安定して支持できればその形状は特に限定されない。
【００２０】
エッチング液供給装置２０は、チャック１１に支持されたウェーハ２に臨み、ウェーハ２の表面上にエッチング液を供給するノズル２１と、エッチング液を貯留するタンク２２と、ノズル２１とタンク２２とを接続する供給管を内蔵したアーム２３と、タンク２２に貯留されたエッチング液をアーム２３内の供給管内を通してノズル２１に供給するポンプ（図示略）と、ノズル２１を揺動させるモータ（ノズル揺動装置）２４とを有している。
【００２１】
ノズル２１は、図１に示すように、スリット形状に形成された吐出口２１ａを有している。吐出口２１ａは、例えば巾３ｍｍ、長さ５０ｍｍのサイズであり、吐出口２１ａの長手方向が後述するノズル２１の揺動方向に対して直交するように設置されている。
吐出口２１ａの巾は、狭い場合はウェーハ表面をエッチングするために必要なエッチング液の流量を確保できず、逆に広い場合はエッチング液の供給量が多くなって液面のうねり（リングパターン）が生じ易くなるので、２ｍｍ〜６ｍｍの範囲に設定することが望ましい。吐出口２１ａの長さは、短い場合は、ウェーハ中心部近傍に凹部が発生することが防止できず、逆に長い場合はエッチング液の供給量が多くなり不経済となるので、４０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲に設定することが望ましい。また、吐出口２１ａの形状も矩形に限らず、矩形の４つの角部に丸みを付けた形状または細長い楕円形状であっても良い。さらに、吐出口２１ａの４辺が直線ではなく波線等であっても良い。
【００２２】
吐出口２１ａの長手方向がノズル２１の揺動方向に対して平行になるように吐出口２１ａを設置して枚葉式エッチングを行なった場合は、吐出口２１ａから供給されるエッチング液の量がウェーハ表面上の径方向において不均一となるためにエッチング取り代が不均一となり、その結果、エッチング後のウェーハ表面の平坦度が悪化する。従って、吐出口２１ａは、その長手方向がノズル２１の揺動方向に対して直交するように設置される。
【００２３】
タンク２２に貯留されたエッチング液は、例えばＨＦ（フッ酸）とＨＮＯ３（硝酸）とＨ３ＰＯ４（リン酸）とを混合した混酸液であり、その混合比は、重量％で、例えばＨＦ：ＨＮＯ３：Ｈ３ＰＯ４＝３：８：６に設定されている。
アーム２３は、モータ２４のモータシャフト２４ａに連結されている。
ポンプは、ノズル２１から供給されるエッチング液の流量（供給量）が単位時間当たりで一定となるように、制御装置３０によってその駆動が制御されている。
【００２４】
モータ２４は、ノズル２１をウェーハ２の半径方向に、ウェーハ２の表面に沿って揺動させるようになっている。ノズル２１の揺動軌跡Ｌは、ウェーハ２の上方に位置しかつ鉛直方向に延在するモータシャフト２４ａの軸線を揺動中心Ｏ2とした、ウェーハ２の回転中心Ｏ1を通る円弧状の軌跡となっている。このとき、モータ２４は、アーム２３を揺動させることでノズル２１を揺動させている。また、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳは、制御装置３０によって設定されている。
【００２５】
本実施形態では、ノズル揺動幅ＷＳを、ウェーハ中心部に対して、例えば、±６０ｍｍ、または、ウェーハ２の直径の±２０％に相当する距離と言った表記法で表す。
ノズル揺動幅ＷＳがウェーハ中心部に対して±６０ｍｍに設定された場合、ノズル２１は、ウェーハ２の回転中心Ｏ1からウェーハ２の外周部に向かう揺動方向の一方向において回転中心Ｏ1から６０ｍｍ離れた位置及びこれとは反対の方向において回転中心Ｏ1から６０ｍｍ離れた位置の２点の間を結ぶ円弧状の揺動軌跡Ｌで揺動する。または、ノズル揺動幅ＷＳがウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±２０％に相当する距離に設定された場合、ノズル２１は、ウェーハ２の回転中心Ｏ1からウェーハ２の外周部に向かう揺動方向の一方向において回転中心Ｏ1からウェーハ２の直径の２０％に相当する距離だけ離れた位置及びこれとは反対の方向において回転中心Ｏ1からウェーハ２の直径の２０％に相当する距離だけ離れた位置の２点の間を結ぶ円弧状の揺動軌跡Ｌで揺動する。また、ノズル揺動速度ＳＳが８７．５ｍｍ／ｓｅｃに設定された場合、ノズル２１は揺動軌跡Ｌの一端から他端までを８７．５ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で揺動するようになっている。
【００２６】
本実施形態では、モータ２４によってノズル２１を円弧状の揺動軌跡Ｌで揺動させるように構成されているが、ウェーハ２の回転中心Ｏ1を通る直線の揺動軌跡でノズル２１を揺動させるように構成されていても良い。
制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）で構成されており、直径３００ｍｍのウェーハ２を対象に、ウェーハ２の表面形状に影響を与えるパラメータであるウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの設定値を記憶している。そして、上記記憶した設定値でウェーハ２が回転するとともにノズル２１が揺動するように、回転駆動装置１３及びモータ２４を制御するようになっている。
ノズル揺動速度ＳＳは、例えば、制御装置３０がモータ２４に入力する信号のパルス周波数を設定することにより設定することができる。
【００２７】
ウェーハ回転速度ＮＲは、４５０ｒｐｍ以上６５０ｒｐｍ以下であることが好ましい。ウェーハ回転速度ＮＲが４５０ｒｐｍ未満である場合は、遠心力が小さいので、エッチング液がウェーハ中心部近傍に滞留する時間が長くなってウェーハ中心部近傍におけるエッチングの取り代が大きくなり、その結果、ウェーハ外周部からウェーハ中心部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少する（ウェーハ中心部が凹型になる）表面形状となり、平坦度が悪化する。逆に、ウェーハ回転速度ＮＲが６５０ｒｐｍを超える場合は、遠心力が増大してエッチング液がウェーハ外周部に流れ易くなり、ウェーハ中心部近傍にエッチング液が十分に流れ込まなくなってウェーハ中心部近傍においてエッチング取り代が減少し、また、ウェーハ外周部においてエッチング液の流れが速すぎてエッチング液がウェーハ外周部に滞留する時間が短くなってエッチング取り代が減少し、その結果、ウェーハ中心部からウェーハ外周部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少した後に再び増加する（ウェーハ中心部とウェーハ外周部との間が凹型になる）表面形状となり、平坦度が悪化する。
なお、ウェーハ回転速度ＮＲが５００ｒｐｍ以上６００ｒｐｍ以下であれば、ウェーハ表面の平坦度を確実に向上させることができ、より好ましい。
【００２８】
ノズル揺動速度ＳＳは、７５ｍｍ／ｓｅｃ以上１００ｍｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。ノズル揺動速度ＳＳが７５ｍｍ／ｓｅｃ未満である場合は、エッチング液がウェーハ中心部近傍に滞留する時間が長くなってウェーハ中心部近傍におけるエッチング取り代が大きくなり、その結果、ウェーハ外周部からウェーハ中心部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少する（ウェーハ中心部が凹型になる）表面形状となり、平坦度が悪化する。逆に、ノズル揺動速度ＳＳが１００ｍｍ／ｓｅｃを超える場合は、ノズル揺動速度ＳＳが速すぎるため、エッチング液がウェーハ外周部に流れ易くなり、ウェーハ中心部近傍にエッチング液が十分に流れ込まなくなってウェーハ中心部近傍においてエッチング取り代が減少し、また、ウェーハ外周部においてエッチング液の流れが速すぎてエッチング液がウェーハ外周部に滞留する時間が短くなってエッチング取り代が減少し、その結果、ウェーハ中心部からウェーハ外周部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少した後に再び増加する（ウェーハ中心部とウェーハ外周部との間が凹型になる）表面形状となり、平坦度が悪化する。
なお、ノズル揺動速度ＳＳが８０ｍｍ／ｓｅｃ以上９５ｍｍ／ｓｅｃ以下であれば、ウェーハ表面の平坦度を確実に向上させることができ、より好ましい。
【００２９】
ノズル揺動幅ＷＳは、ウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±１３％以上±３５％以下に相当する距離（直径３００ｍｍのウェーハの場合、ウェーハ中心部に対して±３９ｍｍ以上±１０５ｍｍ以下）であることが好ましい。ノズル揺動幅ＷＳがウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±１３％未満である場合は、エッチング液がウェーハ中心部近傍に滞留する時間が長くなってウェーハ中心部近傍におけるエッチング取り代が大きくなり、その結果、ウェーハ外周部からウェーハ中心部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少する（ウェーハ中心部が凹型となる）表面形状となり、平坦度が悪化する。逆に、ノズル揺動幅ＷＳがウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±３５％を超える場合は、エッチング液がウェーハ中心部からウェーハ外周部近傍までの広範囲に供給され、ウェーハ外周部近傍に供給されるエッチング液には、ウェーハ中心部に供給されるエッチング液に対して大きい遠心力が作用してエッチング液がウェーハ外周部に流れ易くなり、ウェーハ中心部近傍にエッチング液が十分に流れ込まなくなるためにウェーハ中心部近傍においてエッチング取り代が減少し、また、ウェーハ外周部においてエッチング液の流れが速すぎてエッチング液がウェーハ外周部に滞留する時間が短くなってエッチング取り代が減少し、その結果、ウェーハ中心部からウェーハ外周部に向かうに従ってウェーハ厚みが減少した後に再び増加する（ウェーハ中心部とウェーハ外周部との間が凹型になる）表面形状となり、平坦度が悪化する。さらに、エッチング液の供給量が増加して不経済になる。
【００３０】
なお、ノズル揺動幅ＷＳがウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±１６％以上±２４％以下に相当する距離（直径３００ｍｍのウェーハの場合は、ウェーハ中心部に対して±４８ｍｍ以上±７２ｍｍ以下）であれば、ウェーハ表面の平坦度を確実に向上させることができ、より好ましい。
上記のウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの範囲は、予め実験により求められた範囲である。本発明の発明者らは、上記のウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの範囲を把握するために、上記３つのパラメータの設定値を変化させてウェーハ２の表面形状を測定する実験を行なった。
【００３１】
詳述すると、本発明の発明者らは、表１に示すように、ウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの値を変化させて、ウェーハ２の表面形状を測定する実験を行なった。実験に際しては、吐出口２１ａのサイズが巾３ｍｍかつ長さ５０ｍｍのスリットノズル２１を用いた。そして、実験結果に基いて、ウェーハ２の表面形状がほぼ平坦となる、具体的には、図４〜図６に示す表面形状にはならないようなウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの範囲を求めた。
【００３２】
このとき、表面形状の平坦度の指標としてＧＢＩＲ（Global Backside Ideal Range）を用いた。ＧＢＩＲとは、ウェーハ裏面を平面に矯正した状態で、ウェーハ面内に１つの基準面を持ち、この基準面に対する最大、最小の位置変位の差であり、ウェーハ２の平坦性を示す指標となる。測定したＧＢＩＲが３μｍ未満でかつウェーハ２の表面形状がほぼ平坦となるようなウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの範囲を求めた。
【００３３】
【表１】
2011134797.tif 000003
【００３４】
このように、表１の各パラメータの値を変化させてウェーハ２の表面形状を測定し、この測定結果から、ＧＢＩＲが３μｍ未満でかつウェーハ２の表面形状がほぼ平坦となるようなウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの範囲を求めた。この結果、本実施形態における吐出口２１ａのサイズが巾３ｍｍかつ長さ５０ｍｍのスリットノズルを用いた場合は、ウェーハ２の回転速度ＮＲが４５０ｒｐｍ以上６５０ｒｐｍ以下、ノズル揺動速度ＳＳが７５ｍｍ／ｓｅｃ以上１００ｍｍ／ｓｅｃ以下、かつ、ノズル揺動幅ＷＳがウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±１３％以上±３５％以下に相当する距離の条件で、ＧＢＩＲが３μｍ未満でかつ表面形状がほぼ平坦となるウェーハ２が得られることを確認した。
【実施例】
【００３５】
［実施例１］
ウェーハ２の直径を３００ｍｍ、スリットノズル２１の吐出口２１ａのサイズを巾３ｍｍかつ長さ５０ｍｍ、ノズル揺動速度ＳＳを８７．５ｍｍ／ｓｅｃ、ノズル揺動幅ＷＳをウェーハ中心部に対して±６０ｍｍ（ウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±２０％に相当する距離）、ウェーハ回転速度ＮＲを５５０ｒｐｍの一定値として、図１及び図２と同じ構成を有する枚葉式エッチング装置を用いて枚葉式エッチングを行ない、ウェーハ２の表面上におけるリングパターンの有無及びＧＢＩＲを測定した。
［比較例１］
円形ノズルの吐出口の形状を直径３ｍｍの円とした以外は、実施例１と同じ条件で枚葉式エッチングを行ない、ウェーハ２の表面上におけるリングパターンの有無及びＧＢＩＲを測定した。
【００３６】
【表２】
2011134797.tif 000004
【００３７】
実施例１においては、図３及び表２に示すように、ウェーハ表面上にリングパターンが観察されず、ウェーハ２の表面形状はほぼ平坦となった。一方、比較例１においては、図６及び表２に示すように、ＧＢＩＲは実施例１と同等であるが、ウェーハ表面上の中心部近傍にリングパターンが観察された。
【００３８】
上記の結果から、揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口を有するエッチング液供給ノズルを使用し、ウェーハ回転速度を４５０ｒｐｍ以上６５０ｒｐｍ以下、ノズル揺動速度を７５ｍｍ／ｓｅｃ以上１００ｍｍ／ｓｅｃ以下、かつ、ノズル揺動幅をウェーハ中心部に対してウェーハの直径の±１３％以上±３５％以下に相当する距離に設定してウェーハの枚葉式エッチングを行なうことにより、枚葉式エッチング後におけるウェーハ表面の平坦度が良好になることが確認された。
【００３９】
＜作用・効果＞
本発明の一実施形態に係る枚葉式エッチング装置は上記のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
ノズル２１として揺動方向に対して直交する方向に延びたスリット形状の吐出口２１ａを有するものを採用するとともに、ウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳのパラメータを適正な範囲の値で組み合わせたので、簡単な装置構成で、ウェーハ中心部近傍のリング状の凹凸を減少させ、ウェーハ表面の平坦度を良好にすることができる。この結果、エッチング後の鏡面研磨での研磨代を低減することができる。
【００４０】
これは、ノズル２１の吐出口２１ａの形状がスリット形状であるために、リングパターンが発生し易いウェーハ中心部近傍においてエッチング液が均一に供給されるためと考えられる。
つまり、円形ノズルの場合、エッチング液が一箇所に集中して供給されるが、供給されたエッチング液が受ける遠心力は、ウェーハ表面上の径方向において異なる。具体的には、ウェーハの中心部近傍に供給されるエッチング液が受ける遠心力よりも、ウェーハの外周部近傍に供給されるエッチング液が受ける遠心力の方が大きい。このため、ウェーハの中心部近傍のエッチング液よりもウェーハの外周部近傍のエッチング液の方がウェーハ外周部に向かって移動し易く、逆に言えば、ウェーハの中心部近傍のエッチング液はウェーハの外周部近傍のエッチング液よりもウェーハ表面上で滞留時間が長くなる。このため、ウェーハ中心部近傍においてエッチング液の量（つまりエッチングの取り代）が不均一になり、結果としてリングパターンがウェーハ中心部近傍に発生すると考えられる。これに対し、スリットノズルを用いる場合は、エッチング液の量（つまりエッチングの取り代）が不均一になり易いウェーハ中心部近傍においてエッチング液が均一に供給される（つまりエッチングの取り代が均一になる）結果、リングパターンが抑制されると考えられる。そして、その上で、吐出口のスリットの寸法、ウェーハの回転状態及びノズルの揺動状態を調整することにより、ウェーハ面内の良好な平坦度が得られるような、リングパターンの発生が抑制されたエッチング液の供給状態を実現することが可能になると考えられる。
【００４１】
また、エッチング液の供給管をアーム２３内に設置してモータ２４によりノズル２１を円弧状の揺動軌跡Ｌで揺動させるので、ノズル２１の揺動に関わる装置の構成を簡素にすることができる。
そして、ウェーハ２を製造する際には、本発明により良好な平坦度のウェーハ２を作製することができるので、エッチング後における鏡面研磨での研磨代を低減することができる。
【００４２】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
例えば、上記実施例では直径３００ｍｍのウェーハ２を対象として、ノズル２１の吐出口２１ａのサイズを３ｍｍ×５０ｍｍの矩形状に設定するとともに、ノズル揺動幅ＷＳをウェーハ中心部に対して±６０ｍｍに設定したが、直径４５０ｍｍのウェーハ２を対象にした場合には、ノズル２１の吐出口２１ａのサイズを4．５ｍｍ×７５ｍｍと設定し、ノズル揺動幅ＷＳをウェーハ中心部に対して±９０ｍｍに設定すると良い。つまり、吐出口２１ａのサイズをウェーハ２の直径の１％×（５０／３）％に設定し、ノズル揺動幅ＷＳをウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±２０％に相当する距離に設定すると良い。また、この数値は厳密に限定されるものではなく、上述のようにある程度の範囲が許容されるものであり、例えば吐出口２１ａのサイズを（２ｍｍ〜６ｍｍ）×（４０ｍｍ〜８０ｍｍ）の範囲で設定しても良いし、ノズル揺動幅ＷＳをウェーハ中心部に対してウェーハ２の直径の±１６％以上±２４％以下に相当する距離の範囲で設定しても良い。また、上述のように、吐出口２１ａのスリット形状も完全な矩形状に限らず、矩形の角部に丸みを付けても良いし、矩形をなす辺が直線ではなくギザギザ線や波線であっても良いし、細長い楕円状であっても良い。
【００４３】
また、上記実施例１では、ウェーハ回転速度ＮＲを５５０ｒｐｍに設定し、ノズル揺動速度ＳＳは８７．５ｍｍ／ｓｅｃに設定したが、これらの数値にも上述のようにある程度の範囲が許容されるものである。つまり、例えば、ウェーハ回転速度ＮＲを５００ｒｐｍ以上６００ｒｐｍ以下の範囲で設定し、ノズル揺動速度ＳＳを８０ｍｍ／ｓｅｃ以上９５ｍｍ／ｓｅｃ以下の範囲で設定して、ウェーハ回転速度ＮＲ、ノズル揺動速度ＳＳ及びノズル揺動幅ＷＳの設定値は、これらの範囲内にある数値を適宜組み合わせると良い。
【００４４】
また、上記実施形態では、ノズル揺動装置２４はノズル２１を円弧状の揺動軌跡Ｌで揺動させるように構成されているが、上述のようにノズル２１をウェーハ２の回転中心Ｏ1を通る直線状の揺動軌跡で揺動させるように構成されていても良い。
【符号の説明】
【００４５】
１  枚葉式エッチング装置
２  ウェーハ
１０  ウェーハ回転装置
１１  チャック
１２  回転シャフト
１３  モータ（回転駆動装置）
２０  エッチング液供給装置
２１  エッチング液供給ノズル（ノズル）
２１ａ  吐出口
２２  タンク
２３  アーム
２４  モータ（ノズル揺動装置）
２４ａ  モータシャフト（揺動軸）
３０  制御装置
Ｌ  揺動軌跡
Ｏ1  ウェーハの回転中心
Ｏ２  揺動軌跡の揺動の中心
ＮＲ  ウェーハ回転速度
ＳＳ  ノズル揺動速度
ＷＳ  ノズル揺動幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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