(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】  エッチング液３が保持された容器２に、平坦なエッチング面１ａを有する対象物１を浸す、対象物保持工程と、対象物１をエッチング液３から露出させない範囲で、上面視における容器２の一点を支点として、容器２を支点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を撹拌する撹拌工程と、対象物１をエッチング面１ａの外周方向に回転させる回転工程と、を有するエッチング方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング液が保持された容器に、平坦なエッチング面を有する対象物を浸す、対象物保持工程と、
前記対象物を前記エッチング液から露出させない範囲で、上面視における前記容器の一点を支点として、前記容器を前記支点を挟んだ一方側と他方側とに繰り返し傾斜させて前記エッチング液を撹拌する撹拌工程と、
前記対象物を前記エッチング面の外周方向に回転させる回転工程と、を有するエッチング方法。
【請求項２】
前記撹拌工程と、前記回転工程とは同時に行なう、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記撹拌工程は第１撹拌工程と第２撹拌工程とを有し、前記回転工程は、前記第１撹拌工程と前記第２撹拌工程との間に行なわれる、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記回転工程は、前記容器を前記エッチング面の外周方向に回転させて行なう、請求項１乃至３のいずれかに記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記撹拌工程は、予備撹拌工程と本撹拌工程とを有し、前記本撹拌工程は前記予備撹拌工程に比べて、単位時間当たりに前記容器を前記支点を挟んだ一方側と他方側とに傾斜させる回数を多くする、請求項１乃至４のいずれか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、対象物保持工程と、撹拌工程と、回転工程とを有する。対象物保持工程は、エッチング液が保持された容器に、平坦なエッチング面を有する対象物を浸すものである。撹拌工程は、前記対象物を前記エッチング液から露出させない範囲で、上面視における前記容器の一点を支点として、前記容器を前記支点を挟んだ一方側と他方側とに繰り返し傾斜させて前記エッチング液を撹拌するものである。回転工程は、前記対象物を前記エッチング面の外周方向に回転させるものである。
【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）は撹拌工程の要部説明図である。
【図３】回転工程の要部説明図である。
【図４Ａ】実施例１のエッチング終了時の膜厚分布を示す図である。
【図４Ｂ】実施例２のエッチング終了時の膜厚分布を示す図である。
【図４Ｃ】実施例３のエッチング終了時の膜厚分布を示す図である。
【図４Ｄ】実施例４のエッチング終了時の膜厚分布を示す図である。
【図４Ｅ】比較例のエッチング終了時の膜厚分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係るエッチング方法の実施形態の一例について、図面を参照しつつ説明する。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と、このエッチング装置１０にエッチングを行なう対象物１を保持させた状態を示す断面図である。エッチング装置１０は、容器２と変位部５と回転部７とを有する。具体的には、回転部７は、回転台７ａと回転軸７ｂと、不図示の制御部とを有する。回転台７ａはその上面に容器２を保持するとともに、回転軸７ｂの回転により容器２をその外周方向に回転させるものである。回転軸７ｂは不図示の制御部からの信号に基づき、所望の回転速度で回転する。変位部５は、保持台５ａと、保持台５ａに接続された駆動部５ｂと、駆動部５ｂに電気的に接続された不図示の制御部と、保持台５ａを支える基礎部５ｃとを有する。基礎部５ｃは保持台５ａを支えるものである。制御部からの信号に基づき、駆動部５ｂを上下方向に変位させることができる。制御部からの信号に基づく駆動部５ｂの動きにより、保持台５ａの上面をエッチング装置１０が設置される接地面（基準面Ｇ）に対して自由な角度に傾斜させることができる。
【００１０】
＜保持工程＞
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。また、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、対象物１の両主面が非平行であってもよい。また、対象物１を厚み方向からみたときの形状は、円形，矩形状および多角形状等自由に選択することができる。また、対象物１は、単一材料からなるものであってもよいし、例えば異なる材料からなる部材が積層されてなる複合基板であってもよい。
【００１１】
この例では対象物１としてＳｉウェハを用いている。すなわち、厚み方向からみたときの形状は円形であり、エッチング面１ａはその一主面である。
【００１２】
対象物１は、容器２の中に収容される。容器２は、その内部に対象物１及びエッチング液３を保持可能であればその形状，材質等は適宜選択可能である。この例では、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。底面２ａは、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状態での相似形となるようにしてもよい。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。
【００１３】
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て１：３：８が挙げられる。
【００１４】
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。具体的には、エッチング装置１０を設置する基準面Ｇとエッチング面１ａとが平行となるように容器２の傾きを調整したときに、エッチング面１ａがエッチング液３から露出しなければよい。なお、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により固定されている。
【００１５】
治具４は、エッチング液３に対して安定な材料からなる。この例では、治具４は、容器固定部と対象物固定部とからなる。容器固定部は、治具４が容器２の底面２ａの面内で移
動しないように、底面２ａと略同一径の形状を有する。対象物固定部は、対象物１を治具４に固定するためのものであり、対象物１と略同一径の仮想円を形成できるように容器固定部から上方に向かって延びた形状を有する。容器固定部の高さは、対象物１の厚みと同程度とすればよい。
【００１６】
容器２は、エッチング装置１０の回転部７に設置される。
【００１７】
＜撹拌工程＞
次に、図２（ａ），（ｂ）に示すように、容器２を上面視したときの一点を支点とし、容器２を、支点を挟んだ一方側と他方側とに繰り返し傾斜させる。本質的には、この支点は、容器２を基準面Ｇに対して傾斜せずに保持した状態において、エッチング面１ａを通り、基準面Ｇと平行な面に設定されるものである。ただし、この例では、容器２を基準面Ｇに対して傾斜せずに保持した状態における上面視の形状は、底面２ａと略同一となり、かつ、底面２ａとエッチング面１ａとが平行となっている。このため、以後の説明は底面２ａを基準にして説明する。
【００１８】
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、特に制限はないが、この例では、底面２ａの中心としている。
【００１９】
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。
【００２０】
なお、図２において、容器２およびエッチング液３の動きを分かりやすく説明するために、エッチング装置１０の容器２以外の図示は省略している。ここで、便宜上、エッチング装置１０の上面から見た平面を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。
【００２１】
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２（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。
【００２２】
このように、底面２ａ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る。これにより、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。
【００２３】
また、底面２ａ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エッチングが進行することによる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。
【００２４】
ここで、容器２をＢ方向とＢ’方向とに傾斜させて変位させるときには、支点２ｂを挟んで一直線上に並ぶ方向に変位させることになる。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。
【００２５】
なお、底面２ａのエッチング装置１０設置面（基準面Ｇ）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。
【００２６】
＜回転工程＞
回転工程においては、対象物１をエッチング面１ａの一点を支点として外周方向に回転させるものである。基準面Ｇに対して対象物１が回転していればよく、対象物１のみを回転させてもよいし、対象物１を保持した容器２を回転させてもよい。この例では、対象物１を容器２に固定し、容器２を回転させることで、対象物１を基準面Ｇに対して回転させるものとする。単位時間当たりの回転数，回転速度は、不図示の制御部からの信号に基づき制御される。
【００２７】
より具体的には、図３に示すように、容器２を保持する回転部７の回転台７ａを回転させる。この例では、上面視で回転軸７ｂの中心と容器２の底面２ａの中心とエッチング面１ａの中心とを合わせるようにして配置している。このため、回転工程において、回転の中心（支点）は、容器２の底面２ａの一点である支点２ｂを中心にした円周方向（外周方向）に連続的に回転させることとなる。なお、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。
【００２８】
この回転運動を行なうことで、エッチング液３がエッチング面１ａ全面に均等に接触するものとなり、エッチング面１ａの面内におけるエッチング量のバラつきを低減させることができる。また、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３が対象物１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１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虞があった。これに対して、本実施例の回転工程によるエッチング液３の流れは円周方向であるため、対象物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の乱れが少ない。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１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。上述の趣旨より、回転工程における単位時間当たりの回転数は、回転によりエッチング液３に乱れが生じない程度に制御してもよい。
【００２９】
また、前述の撹拌工程では、容器２の底面２ａをＸ方向に離間する一方向と他方向とに傾けるため、エッチング液３の流れは主にＸ方向に偏るものとなりＹ方向への流れが少なくなる。このエッチング液３の流れの偏りによる影響を低減するために、回転工程を撹拌工程の前でなく、撹拌工程と同時に行なうか、撹拌工程を複数回行ない、その各撹拌工程の間に行なうか、または撹拌工程の後に行なうとよい。
【００３０】
対象物１を、上述のような、保持工程、撹拌工程、回転工程によりエッチングすることにより、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してエッチングすることができるものとなる。
【００３１】
＜変形例１−１：撹拌工程・回転工程＞
上述のエッチング方法において、撹拌工程と回転工程とを同時に行なってもよい。すなわち、回転部７の回転台７ａを回転しつつ、変位部５の保持台５ａを一方側と他方側に交互に傾斜させてもよい。
【００３２】
撹拌工程は、エッチング面１ａ内において、残渣・副生成物およびパーティクルの付着の抑制並びにエッチング液３中の反応種の効率的移送を実現するという利点を有する。撹拌工程と回転工程とを同時に行なう場合には、このような利点を回転工程により、エッチング面１ａ全面に均一にもたらすことが可能となる。
【００３３】
さらに、水平方向（ＸＹ）のみの回転運動ではなく、撹拌工程により垂直方向（Ｚ方向）の変位を伴うことから、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１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。
【００３４】
これにより、エッチング量のバラつきを抑制し、エッチング効率の高いエッチング方法を提供することができる。
【００３５】
ここで、撹拌工程における、一方側と他方側とに傾斜させる単位時間当たりの回数（搖動周波数）と、回転工程における、単位時間あたりの回転数とは、撹拌工程によるエッチング液３の液流が回転工程により影響を受けない程度に設定される。具体的には、１回搖動させるために要する時間は、一回回転させるために要する時間よりも短く、好ましくは１／４倍以上短くなるように設定されている。
【００３６】
＜変形例１−２：撹拌工程・回転工程＞
上述の工程において、撹拌工程を複数回設け、その間に回転工程を設けてもよい。例えば、撹拌工程として、第１撹拌工程と第２撹拌工程とを有し、その間に回転工程を行なう。回転工程では、総回転量をｋ×π（ただしｋは自然数）と異なるようにすればよい。例えば、総回転量を４５°〜１３５°×（２ｎ＋１）となるように調整する。ただしｎは自然数である。すなわち、対象物１を第１撹拌工程の後と第２撹拌工程の前とで４５°〜１３５°もしくは２２５°〜３１５°ずらすように調整する。
【００３７】
このように調整することにより、第１撹拌工程におけるエッチング液３の流れの方向と第２撹拌工程におけるエッチング液３の流れの方向を対象物１の面内において異ならせることができるのでエッチング量のエッチング面１ａ内におけるバラつきを抑制することができる。
【００３８】
なお、撹拌工程は３回以上の複数回設けてもよく、回転工程も複数回設けてもよい。その場合には、撹拌工程と回転工程とを交互に行なうことが好ましい。
【００３９】
＜変形例２：撹拌工程＞
上述の工程において、撹拌工程は、予備撹拌工程と本撹拌工程とを有していてもよい。
本撹拌工程は予備撹拌工程に比べて、単位時間当たりの容器２を支点２ｂを挟んだ一方側と他方側とに傾斜させる回数を多く設定する。
【００４０】
予備撹拌工程においては、本撹拌工程に比べ、エッチング液３が対象物１の側面に当たることによるエッチング液の乱れが少なくなる。このため、対象物１の側面に近い位置である外周部において発生する虞のあるエッチングレートの低下を抑制することができる。
【００４１】
予備撹拌工程は必須ではないが、対象物１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、特に予備撹拌工程が有効となる。予備撹拌工程により、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。
【００４２】
このように予備撹拌工程によりエッチングの起点を創出し、エッチングを開始させた後には、エッチング液３の撹拌速度を高めることがエッチング量の面内バラつきを抑制することにつながる。このため、本撹拌工程においては、単位時間当たりの搖動回数を多くしてもよい。
【００４３】
このような予備撹拌工程，本撹拌工程のそれぞれについて、回転工程も同時に行なったり、予備撹拌工程，本撹拌工程をそれぞれ複数回設け、回転工程と交互に行なったりする場合には、エッチング面１ａ内におけるエッチング量のバラつきをより抑制することができる。予備撹拌工程・本撹拌工程と同時に回転工程を行なう場合には、回転工程の単位時間あたりの回転数を本撹拌工程に比べ予備撹拌工程で少なくするように設定してもよい。
【００４４】
＜変形例３：エッチング装置＞
上述の実施例においてエッチング装置１０は保持台５ａのうち支点となる位置の一点において、基礎部５ｃが接続されており、支点から離れた保持台５ａの一部に接続された駆動部５ｂにより、保持台５ａの保持面を傾斜させていたが、この例に限定されない。例えば、保持台５ａを支える複数の駆動部５ｂを設け、複数の駆動部５ｂを連携させて保持台５ａの保持面を傾斜させてもよい。
【００４５】
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】
【００４６】
本発明の一実施形態に基づき、エッチングを行なった。
【００４７】
（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：揺動周波数  ：０．７５Ｈｚ
最大傾斜角度：±７°
回数        ：２回
１回のエッチング時間：１５０秒
回転工程：実施時期    ：複数の撹拌工程間
回転角度    ：９０°
回数        ：１回
トータルエッチング時間：５分
【００４８】
（実施例２）
実施例１と、以下の点を異ならせた以外は実施例１と同様の条件でエッチングを行なった。
撹拌工程：回数        ：２０回
１回のエッチング時間：１５秒
回転工程：回数        ：１９回
【００４９】
（実施例３）
実施例１と、以下の点を異ならせた以外は実施例１と同様の条件でエッチングを行なった。
撹拌工程：回数        ：３７回
１回のエッチング時間：８秒
回転工程：回転角度    ：４５°
回数        ：３６回
【００５０】
（実施例４）
実施例１と、以下の点を異ならせた以外は実施例１と同様の条件でエッチングを行なった。
回転工程：実施時期    ：撹拌工程と同時
回転角度    ：連続回転
回転速度    ：８ｒｐｍ
トータルエッチング時間：５分
【００５１】
（比較例）
実施例１において、回転工程を行なわない点以外、実施例１と同様の条件でエッチングを行なった。
【００５２】
上記のように、実施例１〜４および比較例について、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、光学干渉式厚み測定器を用いて測定した。図４に実施例１〜４，比較例の面内における膜厚分布を測定した結果を示す。
【００５３】
図４からも明らかなように、実施例１〜４についてはエッチング量の面内バラつきはほぼ全面で±１０％以下であり、比較例については±３０％であった。この結果からも、撹拌工程に回転工程を組み合わせることが有用であることを確認できた。
【００５４】
また、実施例１〜実施例４の結果からも明らかなように、回転工程により対象物１のＸＹ平面における回転を加えていくことで、エッチング面１ａの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を確認した。特に搖動方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）におけるエッチング量のバラつきが改善されていくことが確認された。これは、撹拌工程においてエッチング液３が流れる方向が一軸方向（Ｘ方向）に偏っていることに起因する面内のエッチング量のバラつきを、対象物１をＸＹ平面内で回転させることにより、エッチング面１ａ内において平均化できていることによるものと推察される。
【００５５】
また、実施例１、２に比べ、実施例３，４においてはエッチング量の面内バラつきは飛躍的に改善されている。なお、実施例３において、１つの対象物１内におけるエッチング量のバラつきは安定していたが、ｎ数を増やすと、複数の対象物１間でエッチング量のバラつきが生じていたのに対して、実施例４においては、複数の対象物１間でもエッチング
量のバラつきが低減されていた。
【符号の説明】
【００５６】
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・・・変位部
５ａ・・・保持台
５ｂ・・・駆動部
５ｃ・・・基礎部
７・・・回転部
７ａ・・・回転台
７ｂ・・・軸部
１０・・・エッチング装置
【図１】
2015106571.tif 000003
【図２】
2015106571.tif 000004
【図３】
2015106571.tif 000005
【図４Ａ】
2015106571.tif 000006
【図４Ｂ】
2015106571.tif 000007
【図４Ｃ】
2015106571.tif 000008
【図４Ｄ】
2015106571.tif 000009
【図４Ｅ】
2015106571.tif 000010