(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式エッチングに用いられるアルカリエッチング液であって、該アルカリエッチング液は、加工変質層を有するシリコンウェーハ表面をアルカリエッチングするものであり、かつ、水酸化ナトリウム水溶液に、下記式で求められる濃度（体積％）の±１０％以内の濃度（体積％）となる次亜塩素酸ナトリウムを溶解したものであることを特徴とするアルカリエッチング液。
０．００８７×水酸化ナトリウム水溶液の濃度（質量％）−０．０３９
【請求項２】
前記水酸化ナトリウム水溶液の濃度が、１０〜６０質量％であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリエッチング液。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアルカリエッチング液でシリコンウェーハをエッチングすることを特徴とするアルカリエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハをエッチングするためのアルカリエッチング液と、それを用いたアルカリエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに用いられる半導体基板、例えばシリコンウェーハを製造する際には、チョクラルスキー法（ＣＺ法）やフロートゾーン法（ＦＺ法）によって製造されたシリコン単結晶インゴットから、ワイヤーソーや内周刃切断機を用いてスライスした薄板円盤状のウェーハを作製し、ウェーハ外周部をベベリングした後、ウェーハ平坦度向上のためウェーハ主表面をラップ加工や研削加工し、これら機械加工による加工変質層を除去するために湿式エッチング等が行われる。
【０００３】
この湿式エッチングには、ウェーハの平坦度が良好であるという長所を有する水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリを用いるアルカリエッチングがある（例えば、特許文献１等）。しかし、アルカリエッチングには、深いエッチピットを形成するという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、上記欠点を改善したアルカリエッチング液と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】
上記課題を解決するため、本発明では、湿式エッチングに用いられるアルカリエッチング液であって、水酸化ナトリウム水溶液に、下記式で求められる濃度（体積％）の±１０％以内の濃度（体積％）となる次亜塩素酸ナトリウムを溶解したものであることを特徴とするアルカリエッチング液を提供する。
０．００８７×水酸化ナトリウム水溶液の濃度（質量％）−０．０３９
【０００７】
このような本発明のアルカリエッチング液によれば、エッチングの際に形成されてしまうエッチピットの深さを浅くすることができる。
【０００８】
また、前記水酸化ナトリウム水溶液の濃度は、１０〜６０質量％とすることが好ましい。
【０００９】
このような範囲の濃度とすることによって、エッチング後のウェーハ表面性状をより向上させることができるエッチング液となる。
【００１０】
また本発明では、前記アルカリエッチング液でシリコンウェーハをエッチングすることを特徴とするアルカリエッチング方法を提供する。
【００１１】
このような本発明の方法により、エッチピット深さの浅い、品質の優れたシリコンウェーハを得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明のアルカリエッチング液は、エッチングの際に形成されてしまうエッチピットの深さを浅くすることができるため、これを用いてシリコンウェーハのエッチングを行うことにより、エッチピット深さの浅い、品質の優れたシリコンウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度の有効範囲を示すグラフである。
【図２】図２は、比較例６でエッチングしたウェーハ表面の顕微鏡写真である。
【図３】図３は、実施例４でエッチングしたウェーハ表面の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明についてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前述のように、従来のアルカリエッチング液を用いて、加工変質層を有するシリコンウェーハ表面をアルカリエッチングすると、大小様々なエッチピットが現出し、ウェーハ品質に悪影響をもたらすという問題があった。
【００１５】
これらエッチピットが形成される要因のひとつとして、ウェーハの主表面に対する機械加工で導入される多数の高エネルギー準位点がある。
【００１６】
そこで、本発明者は、従来のアルカリエッチング液が有する欠点を改善し、アルカリエッチングの際のエッチピットの形成を抑制するべく鋭意検討を重ねた。その結果、シリコンウェーハに対して従来使用されてきたアルカリエッチング液（水酸化ナトリウム水溶液）に、特定の濃度となるよう次亜塩素酸ナトリウムを添加することで、エッチング後に生ずるエッチピット形成を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１７】
即ち、本発明のアルカリエッチング液は、湿式エッチングに用いられるアルカリエッチング液であって、水酸化ナトリウム水溶液に、下記式で求められる濃度（体積％）の±１０％以内の濃度（体積％）となる次亜塩素酸ナトリウムを溶解したものであることを特徴とする。
０．００８７×水酸化ナトリウム水溶液の濃度（質量％）−０．０３９
【００１８】
ここで、本発明における式：
０．００８７×水酸化ナトリウム水溶液の濃度（質量％）−０．０３９
について、図を用いて説明する。
【００１９】
図１は、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度の有効範囲を示すグラフである。
水酸化ナトリウム水溶液の濃度をｘとし、アルカリエッチング液中の次亜塩素酸ナトリウム濃度をｙとした場合、エッチピット形成の抑制に効果が期待できる次亜塩素酸ナトリウム添加濃度ｙ（体積％）は、実験的な近似式としてｙ＝０．００８７ｘ−０．０３９と求められ、さらにその±１０％以内の範囲で効果が期待できることを確認した。
【００２０】
この有効範囲は、本発明者の検討により、水酸化ナトリウム水溶液の濃度を、１０、２０、３０、４０、５０質量％と変えて、エッチピット形成の抑制に効果があった次亜塩素酸ナトリウム添加濃度（体積％）をプロットして得られた近似式から得られる範囲であり、中心値から得られる近似式は上記の通りｙ＝０．００８７ｘ−０．０３９、中心値＋１０％値から得られる近似式はｙ＝０．００９６ｘ−０．０４２９、中心値−１０％値から得られる近似式はｙ＝０．００７８ｘ−０．０３５１であり、いずれの近似式も関わる相関係数はＲ２＝０．９９で、統計的に高い有意性を示した。
【００２１】
このように、水酸化ナトリウム水溶液に、上記式で求められる濃度（体積％）の±１０％以内の濃度（体積％）となる次亜塩素酸ナトリウムを添加することで、アルカリエッチング液中に塩素酸イオンを導入し、その酸化作用で高エネルギー点のエネルギー準位を低下させることができ、さらには、アルカリエッチング液の異方性を緩和することもできるため、エッチング後に生ずるエッチピットの形成を抑制できる。
【００２２】
本発明のアルカリエッチング液に用いる水酸化ナトリウム水溶液の濃度に特に制限は無いが、１０〜６０質量％とすることが好ましく、より好ましくは、１０〜５０質量％である。１０質量％以上であれば、エッチング後のウェーハ表面性状がより良好となり、また６０質量％以下であれば、アルカリが過飽和となることもなくコスト的に好ましい。
【００２３】
本発明は、このような本発明のアルカリエッチング液でシリコンウェーハをエッチングすることを特徴とするアルカリエッチング方法を提供する。
【００２４】
本発明のエッチング方法によれば、エッチング後のシリコンウェーハは、エッチピット深さの浅い、品質の優れたものとなる。従って、その後の研磨工程において、より取代を少なくすることができるとともに、生産性も向上することができる。更に、より平坦なウェーハを得ることができ、品質・コストともに改善を図ることができる。
【００２５】
本発明にかかるアルカリエッチング方法におけるエッチング条件については、特に制限は無く、エッチング取代の厚み及び処理時間等のエッチング条件を適宜選択できる。
【００２６】
例えば、アルカリエッチングの前工程であるスライシングやラッピング工程でウェーハ表面に導入される加工歪み等を除去するためには、一般的に表面取代２０μｍ程度以上の取代とされるが、生産性を考慮した場合、８０℃以上のエッチング液にウェーハを１０分程度浸漬することが好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、下記実施例及び比較例において、シリコンウェーハとして、シリコン単結晶インゴットからスライスした直径２００ｍｍのシリコンウェーハを、通常の方法で洗浄、面取りの後、再び洗浄し、ラッピング（ラップ砥粒はＦＯ＃１２００（複合人造エメリー研磨材：フジミコーポレイテッド社製）したものを用いた。
【００２８】
（実施例１）
４８質量％の水酸化ナトリウム水溶液（４８質量％ＮａＯＨ）に、（０．３８±１０％）体積％となるよう次亜塩素酸ナトリウムを溶解して、アルカリエッチング液を製作した。製作したアルカリエッチング液中にシリコンウェーハを浸漬して、表面をエッチングした。このときのエッチング条件は８０℃、１０〜１２分間、表面取代２０μｍ程度とした。その後、得られたウェーハ表面の表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖを、レーザースキャンマイクロメーターで測定した。得られた結果は、次亜塩素酸ナトリウムを添加しなかった場合に対する改善率として表１に示す。なお、表中、△は値が改善されたこと、▼は値が悪化したことを意味する（以下同様）。
【００２９】
また、谷部平均深さＳｖｋと谷部の空隙容積Ｖｖｖの両者が大きいほどエッチピット深さが深いと推定されるが、本実施例では便宜上、谷部平均深さＳｖｋを平均エッチピット深さの代表値とした（以下同様）。
【００３０】
【表１】
0005742780.tif 000002
【００３１】
表１に示されるように、次亜塩素酸ナトリウムを（０．３８±１０％）体積％となる濃度で添加することで、Ｓｖｋ、Ｖｖｖが減少し、平均エッチピット深さが７．０〜７．１％浅くなったことが確認できた。またその結果として、表面粗さＳａが改善されたことも確認できた。
【００３２】
（実施例２）
４０質量％の水酸化ナトリウム水溶液（４０質量％ＮａＯＨ）に、（０．３０±１０％）体積％となるよう次亜塩素酸ナトリウムを溶解して、アルカリエッチング液を製作した。製作したアルカリエッチング液中にシリコンウェーハを浸漬して、表面をエッチングした。このときのエッチング条件は８０℃、１０〜１２分間、表面取代２０μｍ程度とした。その後、得られたウェーハ表面の表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖを、レーザースキャンマイクロメーターで測定した。得られた結果は、次亜塩素酸ナトリウムを添加しなかった場合に対する改善率として表２に示す。
【００３３】
【表２】
0005742780.tif 000003
【００３４】
表２に示されるように、次亜塩素酸ナトリウムを（０．３０±１０％）体積％となる濃度で添加することで、Ｓｖｋ、Ｖｖｖが減少し、平均エッチピット深さが８．５〜８．６％浅くなったことが確認できた。またその結果として、表面粗さＳａが改善されたことも確認できた。
【００３５】
（実施例３）
３０質量％の水酸化ナトリウム水溶液（３０質量％ＮａＯＨ）に、（０．２３±１０％）体積％となるよう次亜塩素酸ナトリウムを溶解して、アルカリエッチング液を製作した。製作したアルカリエッチング液中にシリコンウェーハを浸漬して、表面をエッチングした。このときのエッチング条件は８０℃、１０〜１２分間、表面取代２０μｍ程度とした。その後、得られたウェーハ表面の表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖを、レーザースキャンマイクロメーターで測定した。得られた結果は、次亜塩素酸ナトリウムを添加しなかった場合に対する改善率として表３に示す。
【００３６】
【表３】
0005742780.tif 000004
【００３７】
表３に示されるように、次亜塩素酸ナトリウムを（０．２３±１０％）体積％となる濃度で添加することで、Ｓｖｋ、Ｖｖｖが減少し、平均エッチピット深さが９．１〜９．２％浅くなったことが確認できた。またその結果として表面粗さＳａが改善されたことも確認できた。
【００３８】
（実施例４）
２０質量％の水酸化ナトリウム水溶液（２０質量％ＮａＯＨ）に、（０．１３±１０％）体積％となるよう次亜塩素酸ナトリウムを溶解して、アルカリエッチング液を製作した。製作したアルカリエッチング液中にシリコンウェーハを浸漬して、表面をエッチングした。このときのエッチング条件は８０℃、１０〜１２分間、表面取代２０μｍ程度とした。その後、得られたウェーハ表面の表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖを、レーザースキャンマイクロメーターで測定した。得られた結果は、次亜塩素酸ナトリウムを添加しなかった場合に対する改善率として表４に示す。
【００３９】
【表４】
0005742780.tif 000005
【００４０】
表４に示されるように、次亜塩素酸ナトリウムを（０．１３±１０％）体積％となる濃度で添加することで、Ｓｖｋ、Ｖｖｖが減少し、平均エッチピット深さが１０．３〜１０．４％浅くなったことが確認できた。またその結果として、表面粗さＳａが改善されたことも確認できた。
【００４１】
（実施例５）
１０質量％の水酸化ナトリウム水溶液（１０質量％ＮａＯＨ）に、（０．０５±１０％）体積％となるよう次亜塩素酸ナトリウムを溶解して、アルカリエッチング液を製作した。製作したアルカリエッチング液中にシリコンウェーハを浸漬して、表面をエッチングした。このときのエッチング条件は８０℃、１０〜１２分間、表面取代２０μｍ程度とした。その後、得られたウェーハ表面の表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖを、レーザースキャンマイクロメーターで測定した。得られた結果は、次亜塩素酸ナトリウムを添加しなかった場合に対する改善率として表５に示す。
【００４２】
【表５】
0005742780.tif 000006
【００４３】
表５に示されるように、次亜塩素酸ナトリウムを（０．０５±１０％）体積％となる濃度で添加することで、Ｓｖｋ、Ｖｖｖが減少し、平均エッチピット深さが１１．４〜１１．５％浅くなったことが確認できた。またその結果として、表面粗さＳａが改善されたことも確認できた。
【００４４】
（比較例１）
実施例１で添加した次亜塩素酸ナトリウム添加濃度を、（０．３８±２０％）体積％及び（０．３８±３０％）体積％とし、その他は実施例１と同様の条件にして、シリコンウェーハをエッチングした。レーザースキャンマイクロメーターによる表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖの測定結果を示す。
【００４５】
【表６】
0005742780.tif 000007
【００４６】
表６に示されるように、４８質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．３８±２０％）体積％及び（０．３８±３０％）体積％では、エッチピット深さに対する改善効果は無い。４８質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．３８±１０％）体積％以内の添加量でなければ、エッチピット深さの改善効果は期待できないと考えられる。
【００４７】
（比較例２）
実施例２で添加した次亜塩素酸ナトリウム添加濃度を、（０．３０±２０％）体積％及び（０．３０±３０％）体積％とし、その他は実施例２と同様の条件にして、シリコンウェーハをエッチングした。レーザースキャンマイクロメーターによる表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖの測定結果を示す。
【００４８】
【表７】
0005742780.tif 000008
【００４９】
表７に示されるように、４０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．３０±２０％）体積％及び（０．３０±３０％）体積％では、エッチピット深さに対する改善効果は無い。４０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．３０±１０％）体積％以内の添加量でなければ、エッチピット深さの改善効果は期待できないと考えられる。
【００５０】
（比較例３）
実施例３で添加した次亜塩素酸ナトリウム添加濃度を、（０．２３±２０％）体積％及び（０．２３±３０％）体積％とし、その他は実施例３と同様の条件にして、シリコンウェーハをエッチングした。レーザースキャンマイクロメーターによる表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖの測定結果を示す。
【００５１】
【表８】
0005742780.tif 000009
【００５２】
表８に示されるように、３０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．２３±２０％）体積％及び（０．２３±３０％）体積％では、エッチピット深さに対する改善効果は無い。３０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．２３±１０％）体積％以内の添加量でなければ、エッチピット深さの改善効果は期待できないと考えられる。
【００５３】
（比較例４）
実施例４で添加した次亜塩素酸ナトリウム添加濃度を、（０．１３±２０％）体積％及び（０．１３±３０％）体積％とし、その他は実施例４と同様の条件にして、シリコンウェーハをエッチングした。レーザースキャンマイクロメーターによる表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖの測定結果を示す。
【００５４】
【表９】
0005742780.tif 000010
【００５５】
表９に示されるように、２０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．１３±２０％）体積％及び（０．１３±３０％）体積％では、エッチピット深さに対する改善効果は無い。２０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．１３±１０％）体積％以内の添加量でなければ、エッチピット深さの改善効果は期待できないと考えられる。
【００５６】
（比較例５）
実施例５で添加した次亜塩素酸ナトリウム添加濃度を、（０．０５±２０％）体積％及び（０．０５±３０％）体積％とし、その他は実施例５と同様の条件にして、シリコンウェーハをエッチングした。レーザースキャンマイクロメーターによる表面粗さＳａ、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖの測定結果を示す。
【００５７】
【表１０】
0005742780.tif 000011
【００５８】
表１０に示されるように、１０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．０５±２０％）体積％及び（０．０５±３０％）体積％では、エッチピット深さに対する改善効果は無い。１０質量％ＮａＯＨに対しては、次亜塩素酸ナトリウム添加濃度が（０．０５±１０％）体積％以内の添加量でなければ、エッチピット深さの改善効果は期待できないと考えられる。
【００５９】
（比較例６）
実施例４で、次亜塩素酸ナトリウムを添加する前のアルカリエッチング液（水酸化ナトリウム水溶液）でエッチングし、シリコンウェーハ表面をレーザー顕微鏡により観察した。結果を図２に示す。
【００６０】
同様に、実施例４のアルカリエッチング液（次亜塩素酸ナトリウム（０．１３体積％添加）でエッチングしたシリコンウェーハ表面を、レーザー顕微鏡により観察した。結果を図３に示す。
【００６１】
図２及び図３に示されるように、次亜塩素酸ナトリウムを添加することで、エッチピットサイズが小さくなったことが確認できた。
【００６２】
以上のように、本発明のアルカリエッチング液を用いれば、エッチング後のシリコンウェーハのエッチピット深さを表す指標として、谷部平均深さＳｖｋ、谷部の空隙容積Ｖｖｖ、表面粗さＳａが７％以上改善されることが確認できた。また、エッチピットサイズを小さくすることができることも確認できた。即ち、本発明のアルカリエッチング液によれば、従来のアルカリエッチング液が有する欠点を改善できることが実証されたといえる。
【００６３】
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。
【図１】
0005742780.tif 000012
【図２】
0005742780.tif 000013
【図３】
0005742780.tif 000014