(57)【要約】【課題】ウェーハのエッジ部の面取り形状を崩すことなく均一にエッジ部をエッチングするとともに、ウェーハのエッジ面へのグリッターの発生を防止する。【解決手段】枚葉式エッチング装置１０は、ウェーハ１１を回転させながら、ウェーハ１１の上面１１ａにエッチング液１４を供給してウェーハ１１の上面１１ａをエッチングするように構成される。またウェーハ昇降手段１６がウェーハ１１を昇降させ、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂを伝わって流下するエッチング液１４をガスの噴射によりウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構１７がウェーハ１１とともに回転せずに固定して設けられる。更に間隔調整手段２０がウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰを検出する間隔検出手段１９の検出出力に基づいて上記ウェーハ昇降手段１６を制御することにより上記間隔ＧＰを調整するように構成される。【選択図】図１
2008251806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの表面形状に応じて前記ウェーハへのエッチング液の適用を制御することにより前記ウェーハ上面を平滑化するウェーハの枚葉式エッチング方法であって、
前記ウェーハのエッジ面を伝わって流下するエッチング液をガスの噴射により前記ウェーハの半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構と前記ウェーハとの間隔を０．１〜１ｍｍの範囲内に調整した状態で、前記ウェーハの上面を平滑化することを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング方法。
【請求項２】
下面ブロー機構の噴射口からのガスの流量をＧリットル／分とし、前記噴射口の幅をＢｍｍとするとき、Ｇ／Ｂが５０〜１０００である請求項１記載のウェーハの枚葉式エッチング方法。
【請求項３】
ウェーハを回転させながら、前記ウェーハの上面にエッチング液を供給して前記ウェーハの上面をエッチングする枚葉式エッチング装置において、
前記ウェーハの昇降を行うウェーハ昇降手段と、
前記ウェーハとともに回転せずに固定して設けられ前記ウェーハのエッジ面を伝わって流下するエッチング液をガスの噴射により前記ウェーハの半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構と、
前記ウェーハと前記下面ブロー機構との間隔を検出する間隔検出手段と、
前記間隔検出手段により検出された検出出力に基づいて前記ウェーハ昇降手段を制御することにより前記間隔を調整する間隔調整手段と
を備えたことを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項４】
ウェーハを回転させながら、前記ウェーハの上面にエッチング液を供給して前記ウェーハの上面をエッチングする枚葉式エッチング装置において、
前記ウェーハの昇降を行うウェーハ昇降手段と、
前記ウェーハとともに相対回転するように設けられ前記ウェーハのエッジ面を伝わって流下するエッチング液をガスの噴射により前記ウェーハの半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構と、
前記ウェーハと前記下面ブロー機構との間隔を検出する間隔検出手段と、
前記間隔検出手段により検出された検出出力に基づいて前記ウェーハ昇降手段を制御することにより前記間隔を調整する間隔調整手段と
を備えたことを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項５】
間隔検出手段がウェーハの周方向に複数個配設された請求項３又は４記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項６】
間隔調整手段が、ウェーハ昇降手段に加えて、下面ブロー機構を昇降させる下面ブロー機構昇降手段を制御することにより、ウェーハと下面ブロー機構との間隔を調整するように構成された請求項３ないし５いずれか１項に記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項７】
ウェーハの上面にエッチング液を供給する第１ノズルに加えて、ウェーハのエッジ面に対向して設けられ前記ウェーハのエッジ面にエッチング液を供給する第２ノズルを更に備えた請求項３ないし６いずれか１項に記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【請求項８】
第２ノズルがウェーハの外周端からウェーハ半径方向内側に向かって−１０〜２０ｍｍの範囲内の所定の位置に固定して設けられた請求項７記載のウェーハの枚葉式エッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハを水平に保持した状態で回転させながら、このウェーハを１枚ずつエッチングする方法とそのエッチング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体ウェーハの製造工程は、単結晶インゴットから切出し、スライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）、エッチング、鏡面研磨（ポリッシング）及び洗浄する工程から構成され、高精度の平坦度を有するウェーハとして生産される。ブロック切断、外径研削、スライシング、ラッピング等の機械加工プロセスを経たウェーハはその上面にダメージ層、即ち加工変質層を有している。加工変質層はデバイス製造プロセスにおいてスリップ転位等の結晶欠陥を誘発し、ウェーハの機械的強度を低下させ、また電気的特性に悪影響を及ぼすため、完全に除去しなければならない。この加工変質層を取除くためにエッチング処理が施される。エッチング処理としては、浸漬式エッチングや枚葉式エッチングが行われている。
【０００３】
上記枚葉式エッチングは大口径化したウェーハの表面粗さとテクスチャーサイズの制御を行うことができるため、最適なエッチング方法として検討されている。枚葉式エッチングは、平坦化した単一のウェーハの上面へエッチング液を滴下し、ウェーハを水平回転（スピン）させることにより滴下したエッチング液をウェーハ上面全体に拡げてエッチングする方法である。ウェーハ上面に供給したエッチング液は、ウェーハを水平回転させることにより生じた遠心力により、供給した箇所からウェーハ上面全体に拡がり、ウェーハのエッジ面に至るため、ウェーハ上面と同時にウェーハのエッジ面もエッチングされることになる。供給し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面から吹き飛んで、エッチング装置に設けられたカップ等により回収される。しかしエッチング液の一部はウェーハのエッジ面からウェーハ下面へと回り込んでしまうため、ウェーハの表面を片面ずつエッチングしてウェーハの両面をエッチングした場合に、エッジ面において２度にわたってエッチングされる部分が発生してしまい、エッジ面を均一にエッチングできないという不具合があった。
【０００４】
この点を解消するために、半導体基板固定手段のテーブル部が円板状の半導体基板の中央部を真空吸引させて保持し、回転駆動昇降手段が半導体基板固定手段ごと半導体基板を回転させかつ昇降させ、エッチング液供給手段が半導体基板固定手段に保持された半導体基板の表面にノズルからエッチング液を供給するように構成された半導体基板処理装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この半導体基板処理装置では、テーブル部にリング状スリットとガイド部とを有するリングブローノズルが半導体基板固定手段と完全に独立して設けられる。リング状スリットは、テーブル部の外側位置でかつテーブル部に搭載された半導体基板の裏面側下方に設けられ、テーブル部に搭載された半導体基板の裏面外周部の半径方向外側に向けて斜め上方向に気体を均一に噴出するように構成される。またガイド部は、上記噴出された気体をテーブル部に搭載された半導体基板の裏面側に沿って半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部まで導くように構成される。
このように構成された半導体基板処理装置では、リング状スリットから半導体基板の裏面外周部に均一に噴出される気体がガイド部により半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部まで導かれるので、この外側端部より下面側にエッチング液が回り込むのを防ぎ、半導体基板の厚み方向中心位置でエッチングを止めることができ、半導体基板の両面をエッチングした場合において、エッジ面を均一にエッチングできることが報告されている。
【特許文献１】特開２００６−２３７５０２号公報（請求項１、段落［０００９］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の特許文献１に示された半導体基板処理装置では、ガイド部により半導体基板の厚み方向中心位置の外側端部までガスを導く構成をとっているため、リング状スリットから噴出されるガスは、ガイド部によって半導体基板の半径方向外側に向かう気体の流れが上方に向かう気体の流れになってしまう。このため、リング状スリットから噴出される気体により吹き飛ばされたエッチング液が半導体基板の表面に再付着してしまい、半導体基板表面の形状を悪化させる問題があった。
一方、本発明者らの実験によれば、ウェーハのエッジ面を伝わって流下するエッチング液をガスの噴射によりウェーハの半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構を採用した場合、上記従来の特許文献１に示されるようなガイド部を用いなくても、ブロー機構のガス噴出口の設置位置、ガス噴出角度、ガス噴出量などを調整することにより、エッジ部へのエッチング液の回り込みを抑制でき、エッジ部の面取り形状を崩すことなくエッジ部を均一にエッチングできることが明らかとなった。
しかしながら、ウェーハ裏面と下面ブロー機構との間隔が適切でない場合には、いくら下面ブロー機構からのガス流量などを大きくするように調整しても、エッジ部の均一なエッチングが行われずにエッジ部の面取り形状が大きく崩れる場合が幾度となく観察され、しかも、ウェーハのエッジ面には微小な凹凸部（以下、グリッター（glitter）という）が発生することが判明した。このエッジ面に発生するグリッターは、単にウェーハの外観不良だけの問題に留まらず、ウェーハのハンドリング時のパーティクル発生源となり、また、このようなエッジ面にグリッターが発生したウェーハにエピタキシャル成長処理を施した場合には、エッジ面において、鱗状のエピタキシャル膜が形成されてしまう問題がある。
本発明の目的は、ウェーハのエッジ部の面取り形状を崩すことなく均一にエッジ部をエッチングできるとともに、ウェーハのエッジ面へのグリッターの発生を防止できる、ウェーハの枚葉式エッチング方法及びそのエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記問題に鑑みて鋭意検討した結果、ウェーハの半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構とウェーハ裏面との間隔をごく限られた所定の範囲に調整した場合には、ウェーハのエッジ部の面取り形状を崩すことなく均一にエッジ部をエッチングできること、及びエッジ面へのグリッターの発生を確実に防止できることを知見し、本発明を完成させたものである。
【０００７】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、ウェーハ１１の表面形状に応じてウェーハ１１へのエッチング液１４の適用を制御することによりウェーハ１１の上面を平滑化するウェーハの枚葉式エッチング方法であって、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂを伝わって流下するエッチング液１４をガスの噴射によりウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構１７とウェーハ１１との間隔ＧＰを０．１〜１ｍｍの範囲内に調整した状態で、ウェーハ１１の上面を平滑化することを特徴とするウェーハの枚葉式エッチング方法である。
この請求項１に記載されたウェーハの枚葉式エッチング方法では、先ずウェーハ１１を回転させるとともに、下面ブロー機構１７によりウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰにガス流を作る。この状態でウェーハ１１の上面１１ａにエッチング液１４を供給すると、ウェーハ１１をその面内での回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４はその供給箇所からウェーハ１１のエッジ面１１ｂ側へとウェーハ１１の上面１１ａをエッチングしながら徐々に移動し、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂをエッチングする。そしてウェーハ１１上のエッチング液１４は上記ウェーハ１１の回転に伴う遠心力によりウェーハ１１外方へ飛散する。一方、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂからウェーハ１１の下面１１ｃに回り込もうとする一部のエッチング液１４は上記間隔ＧＰを通るガス流により、ウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばされて、ウェーハ１１外方へ飛散する。上記間隔ＧＰを０．１〜１ｍｍの範囲内の所定値に保つことにより、ウェーハ１１の面取り形状を崩すことなくエッジ部を均一にエッチングすることができ、かつウェーハ１１のエッジ面１１ｂへのグリッターの発生を防止することができる。間隔ＧＰがグリッターの発生に強く影響する理由は定かではないが、おそらく、ウェーハ１１が回転しているために、間隔ＧＰが広い場合には間隔ＧＰを流れるガスが乱流となり、少量ながらもウェーハ１１の裏面側のエッジ面へのエッチング液１４の回り込みが起こり、微視的なエッチングムラを生じてしまうものと考えられる。また間隔ＧＰを狭めることにより間隔ＧＰを流れるガスが整流されて、ウェーハ１１の裏面側のエッジ面へのエッチング液１４の回り込みが防止され、エッチングムラが抑制されるものと推測される。
また下面ブロー機構１７の噴射口１７ａからのガスの流量をＧリットル／分とし、前記噴射口１７ａの幅をＢｍｍとするとき、Ｇ／Ｂが５０〜１０００であることが好ましい。
【０００８】
請求項３に係る発明は、図１に示すように、ウェーハ１１を回転させながら、ウェーハ１１の上面１１ａにエッチング液１４を供給してウェーハ１１の上面１１ａ及びエッジ面１１ｂをエッチングする枚葉式エッチング装置１０の改良である。
その特徴ある構成は、ウェーハ１１の昇降を行うウェーハ昇降手段１６と、ウェーハ１１とともに回転せずに固定して設けられウェーハ１１のエッジ面１１ｂを伝わって流下するエッチング液１４をガスの噴射によりウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構１７と、ウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰを検出する間隔検出手段１９と、間隔検出手段１９により検出された検出出力に基づいてウェーハ昇降手段１６を制御することにより上記間隔ＧＰを調整する間隔調整手段２０とを備えたところにある。
この請求項３に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、先ずウェーハ１１を回転させるとともに、下面ブロー機構１７によりウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰにガス流を作る。この状態でウェーハ１１の上面１１ａにエッチング液１４を供給すると、ウェーハ１１をその面内での回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４はその供給箇所からウェーハ１１のエッジ面１１ｂ側へとウェーハ１１の上面１１ａをエッチングしながら徐々に移動し、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂをエッチングする。そしてウェーハ１１上のエッチング液１４は上記ウェーハ１１の回転に伴う遠心力によりウェーハ１１外方へ飛散する。一方、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂからウェーハ１１の下面１１ｃに回り込もうとする一部のエッチング液１４は上記間隔ＧＰを通るガス流により、ウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばされて、ウェーハ１１外方へ飛散する。このときウェーハ１１が回転しているのに対し、下面ブロー機構１７が回転せずに固定されており、ウェーハ位置が裏面ブロー位置に対して変化するので、ウェーハ１１のセンタリング精度を良好に保つことができるとともに、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂの面取り形状を崩すことなくエッジ面１１ｂ全周にわたり均一にエッチングすることができる。特に、間隔検出手段１９の検出した間隔ＧＰが間隔調整手段２０にフィードバックされるので、間隔調整手段２０は上記間隔ＧＰを正確に調整でき、これにより、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂへのグリッターの発生を防止することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、ウェーハの昇降を行うウェーハ昇降手段と、ウェーハとともに相対回転するように設けられウェーハのエッジ面を伝わって流下するエッチング液をガスの噴射によりウェーハの半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構と、ウェーハと下面ブロー機構との間隔を検出する間隔検出手段と、この間隔検出手段により検出された検出出力に基づいてウェーハ昇降手段を制御することにより上記間隔を調整する間隔調整手段とを備えたことを特徴とする。
この請求項４に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、先ずウェーハを回転させるとともに、下面ブロー機構によりウェーハと下面ブロー機構との間隔にガス流を作る。この状態でウェーハの上面にエッチング液を供給すると、ウェーハをその面内での回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液はその供給箇所からウェーハのエッジ面側へとウェーハ上面をエッチングしながら徐々に移動し、ウェーハのエッジ面をエッチングする。そしてウェーハ上のエッチング液は上記ウェーハの回転に伴う遠心力によりウェーハ外方へ飛散する。一方、ウェーハのエッジ面からウェーハの下面に回り込もうとする一部のエッチング液は上記間隔を通るガス流により、ウェーハの半径方向外側に吹き飛ばされて、ウェーハ外方へ飛散する。このとき下面ブロー機構がウェーハに対して相対回転しており、ウェーハ位置が裏面ブロー位置に対して変化するので、ウェーハのセンタリング精度を良好に保つことができるとともに、ウェーハのエッジ面の面取り形状を崩すことなくウェーハ上面側のエッジ面全周にわたって均一にエッチングすることができる。特に、間隔検出手段の検出した間隔が間隔調整手段にフィードバックされるので、間隔調整手段は上記間隔を正確に調整でき、これにより、ウェーハのエッジ面へのグリッターの発生を防止することができる。更にウェーハと下面ブロー機構との間隔へのガス流に不均一性があったとしても、この不均一性が時間の経過とともに平均化され、ウェーハ裏面へのガス流のブロー効果を均一なものとすることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に係る発明であって、更に図１に示すように、間隔検出手段１９がウェーハ１１の周方向に複数個配設されたことを特徴とする。
この請求項５に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、ウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰに測定位置によるバラツキが発生しても、そのバラツキが複数個の間隔検出手段１９により正確に検出されるので、これらの正確に検出された間隔ＧＰが間隔調整手段２０にフィードバックされることにより、ウェーハ１１の全周方向において上記間隔ＧＰを正確に調整できる。これにより下面ブロー機構１７によりウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔に、ウェーハ１１の全周にわたって整流された均一な流速のガス流を作ることができる。この結果、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂからウェーハ１１の下面に回り込もうとする一部のエッチング液１４は上記ガス流により、ウェーハ１１の半径方向外側に均一に吹き飛ばされて、ウェーハ１１外方へ飛散するので、ウェーハ１１のエッジ部の面取り形状を崩すことなく、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂを均一にエッチングすることができるとともに、エッジ面１１ｂへのグリッターの発生を防止することができる。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項３ないし５いずれか１項に係る発明であって、更に図１に示すように、間隔調整手段２０が、ウェーハ昇降手段１６に加えて、下面ブロー機構１７を昇降させる下面ブロー機構昇降手段を制御することにより、ウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰを調整するように構成されたことを特徴とする。
この請求項６に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、間隔調整手段２０がウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰをウェーハ昇降手段１６及び下面ブロー機構昇降手段の両者を制御することにより調整するので、より精密に上記間隔ＧＰを調整できる。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、更に図１に示すように、ウェーハ１１の上面１１ａにエッチング液１４を供給する第１ノズル２１に加えて、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂに対向して設けられウェーハ１１のエッジ面１１ｂにエッチング液１４を供給する第２ノズル２２を更に備えたことを特徴とする。
この請求項７に記載されたウェーハの枚葉式エッチング装置では、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂに対向して設けられた第２ノズル２２からウェーハ１１のエッジ面１１ｂにエッチング液１４を供給する。これにより第２ノズル２２からのエッチング液供給量を調整することにより、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂの形状を意図的に変化させて目的とする面取り形状にすることができる。
また第２ノズル２２はウェーハ１１の外周端からウェーハ半径方向内側に向かって−１０〜２０ｍｍの範囲内の所定の位置に固定して設けられることが好ましい。ここで、第２ノズル２２をウェーハ１１の外周端からウェーハ半径方向内側に向かって−１０ｍｍの位置に固定するとは、ウェーハ１１の外周端からウェーハ半径方向外側に向かって＋１０ｍｍの位置に固定することを意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ウェーハのエッジ部の面取り形状を崩すことなく均一にエッジ部をエッチングすることができるとともに、ウェーハのエッジ面への微小な凹凸部（グリッター）の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、枚葉式エッチング装置１０は、チャンバに収容され単一の薄円板状のシリコンウェーハ１１を載せて水平に保持するウェーハチャック１２と、ウェーハ１１をその鉛直中心線を中心に水平面内で回転させる回転手段１３と、チャック１２により保持されたウェーハ１１の上面１１ａにエッチング液１４を供給する第１ノズル２１と、チャック１２により保持されたウェーハ１１のエッジ面１１ｂにエッチング液１４を供給する第２ノズル２２と、ウェーハ１１の昇降を行うウェーハ昇降手段１６と、チャック１２に載せられたウェーハ１１のエッジ面１１ｂを伝わって流下するエッチング液１４をガスの噴射によりウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばす下面ブロー機構１７と、下面ブロー機構１７の昇降を行う下面ブロー機構昇降手段（図示せず）と、ウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰを検出する間隔検出手段１９と、この間隔検出手段１９の検出出力に基づいて上記間隔ＧＰを調整する間隔調整手段２０とを備える。ウェーハ１１はシリコン単結晶インゴットをスライスして得られ、このウェーハ１１の外周縁、即ちウェーハ１１のエッジ面１１ｂには所定の曲率半径を有する凸状の面取り加工が施される。
【００１５】
またチャック１２は、鉛直方向に延びて設けられた軸部１２ａと、この軸部１２ａの上面に軸部１２ａと一体的に形成された大径のウェーハ受け部１２ｂと、軸部１２ａ及びウェーハ受け部１２ｂの中心に軸部１２ａの下面からウェーハ受け部１２ｂの中央まで鉛直方向に延びて形成された透穴１２ｃと、一端が透穴１２ｃの上端に連通接続され透穴１２ｃを中心としてウェーハ受け部１２ｂの半径方向外側に放射状に延び他端が閉止された複数の連通穴（図示せず）と、ウェーハ受け部１２ｂの上面に同心状に形成された複数のリング溝１２ｄと、連通穴とリング溝１２ｄとを連通接続する複数の小孔１２ｅと、上記透穴１２ｃの下端に接続された真空ポンプ（図示せず）とを有する（図１及び図２）。ウェーハ受け部１２ｂの上面にはこのウェーハ受け部１２ｂと同心状にウェーハ１１が載せられ、真空ポンプが駆動されて透穴１２ｃ、連通穴、小孔１２ｅ及びリング溝１２ｄ内が負圧になると、ウェーハ１１の下面１１ｃがウェーハ受け部１２ｂに吸着されてウェーハ１１が水平に保持されるようになっている。また回転手段１３は、上記軸部１２ａを回転させる駆動モータ（図示せず）を有する。駆動モータにより軸部１２ａを回転させることにより、ウェーハ受け部１２ｂにて保持されたウェーハ１１が軸部１２ａ及びウェーハ受け部１２ｂとともに回転するように構成される。
【００１６】
また第１ノズル２１はウェーハ１１の上方にウェーハ１１の上面１１ａを臨むように設けられ、第２ノズル２２はウェーハ１１のエッジ面１１ｂの上方にウェーハ１１のエッジ面１１ｂを臨むように設けられる。第１ノズル２１は第１供給管３１を通って第１供給ポンプ（図示せず）に接続され、第２ノズル２２は第２供給管３２を通って第２供給ポンプ（図示せず）に接続される。第１ノズル２１は第１ノズル移動手段（図示せず）によりウェーハ１１の上面１１ａの中心に対向する位置と退避位置との間を水平方向に移動可能に構成され、第２ノズル２２は第２ノズル移動手段（図示せず）によりウェーハ１１のエッジ面１１ｂに対向する位置と退避位置との間を水平方向に移動可能に構成される。ウェーハ１１をエッチングするときには、第１ノズル２１は第１ノズル移動手段によりウェーハ１１の上面１１ａの中心とウェーハ１１の周縁との間を移動し、第２ノズル２２は第２ノズル移動手段によりウェーハ１１のエッジ面１１ｂに対向する位置に固定される。第１ノズル２１によるエッチング液１４の供給は、エッチング処理前のウェーハの表面形状と目的とするウェーハの表面形状の差をなくすように、第１ノズルの移動速度やエッチング液の流量などを調整して供給される。例えば、通常、ウェーハ１１が回転した状態でエッチング処理が行われており、ウェーハ中心付近のエッチング量よりもウェーハ周縁におけるエッチング量が多くなるため、第１ノズル２１の移動速度をウェーハ外周縁で速く移動させることが有効となる。また第２ノズル２２の採否は目的とするウェーハ１１の面取り形状に応じて適宜決定すればよく、第２ノズル２２からのエッチング液供給は断続的或いは連続的に供給することで、より木目細やかなエッジ部１１ｂのエッチング処理が行える。
【００１７】
一方、下面ブロー機構１７は、ウェーハチャック１２や、ウェーハ１１を回転させる回転手段１３とは連結されずに、ウェーハ１１とともに回転しないように独立に配置される。この下面ブロー機構１７は、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂ付近の下面を臨むリング状の噴射口１７ａと、上端が噴射口１７ａに連通しかつ下方に向かうに従って直径が小さくなるリング状の噴射溝１７ｂと、噴射溝１７ｂに連通し噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａに圧縮されたガスを供給するガス供給手段（図示せず）とを有する（図１及び図２）。噴射溝１７ｂは、ベース部材１７ｃの上面にこのベース部材１７ｃと同心状にコーン部材１７ｄ及びテーパ部材１７ｅを取付けることにより形成される（図１）。ベース部材１７ｃはウェーハ１１より大径に形成され、その中心には軸部１２ａに遊嵌するための通孔１７ｆが形成される。またコーン部材１７ｄの中心には大径の孔１７ｇが形成され、コーン部材１７ｄの外周面は下方に向かうに従って直径が小さくなるコーン状に形成される。テーパ部材１７ｅの外径はウェーハ１１の外径より大きくかつベース部材１７ｃの外径より小さく形成され、テーパ部材１７ｅの内周面は下方に向かうに従って直径が小さくなるテーパ状に形成される。テーパ部材１７ｅをベース部材１７ｃ上に載置した後にコーン部材１７ｄをベース部材１７ｃに載置することにより、テーパ部材１７ｅの内周面とコーン部材１７ｄの外周面との間にリング状の隙間が形成され、このリング状の隙間が噴射溝１７ｂとなる。更に噴射溝１７ｂはベース部材１７ｃに形成された４つのガス供給孔１７ｈの一端に連通され（図１及び図３）、これらのガス供給孔１７ｈの他端はガス供給手段に接続される。ガス供給手段は、窒素ガス又は空気等のガスを圧縮するコンプレッサ等により構成され、このガス供給手段により圧縮されたガスはガス供給孔１７ｈ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａに供給される。
【００１８】
ウェーハ昇降手段１６は軸部１２ａ及びウェーハ受け部１２ｂを昇降させるステッピングモータやサーボモータ等により構成され、下面ブロー機構昇降手段（図示せず）は下面ブロー機構１７を昇降させるステッピングモータやサーボモータ等により構成される。また間隔検出手段はコーン部材１７ｄの上面に円周方向に所定の間隔をあけて４個埋設される。これらの間隔検出手段１９はチャック１２に保持されたウェーハ１１の下面１１ｃと下面ブロー機構１７の上面との間隔ＧＰを検出するように構成される。これらの間隔検出手段１９としては、静電容量式又は光学式のセンサが挙げられる。また間隔調整手段２０はウェーハ昇降手段１６及び下面ブロー機構昇降手段の両者を制御することにより、ウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰを調整するように構成される。更にチャック１２により保持されたウェーハ１１の外周面から所定の間隔をあけた外側には液吸引機構（図示せず）が設けられる。この液吸引機構は、図示しないが、ウェーハ１１から飛散したエッチング液１４を受ける液受け具と、液受け具が受けたエッチング液１４を吸引する液吸引手段とを有する。なお、図１及び図２の符号２３はベース部材１７ｃの上面とウェーハ受け部１２ｂの下面との距離を測定する距離センサである。上記間隔検出手段１９及び距離センサ２３の各検出力に基づいて間隔調整手段２０が間隔ＧＰを調整するように構成される。
【００１９】
なお、ウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰは間隔調整手段２０により０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍの範囲内に調整され、第２ノズル２２の固定位置ＮＰはウェーハ外周端からウェーハ半径方向内側に向かって−１０〜２０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍの範囲内に設定される。噴射口１７ａの位置ＢＰはウェーハ外周端からウェーハ半径方向内側に向かって０〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍの範囲内に設定される。また噴射口１７ａから噴射されるガスの流量ＢＦは５０〜１０００リットル／分、好ましくは１００〜５００リットル／分に設定され、噴射口１７ａからのガスの流量をＧリットル／分とし、噴射口１７ａの幅をＢｍｍとするとき、Ｇ／Ｂが５０〜１０００、好ましくは１００〜５００に設定される。更にウェーハ１１の回転速度は２００〜８００ｒｐｍ、好ましくは３００〜５００ｒｐｍの範囲内に設定され、噴射溝１７ｂの水平面に対する角度θ1は５〜６０度、好ましくは１０〜４５度の範囲内に設定される。
【００２０】
ここで、上記間隔ＧＰを０．１〜１ｍｍの範囲内に限定したのは、０．１ｍｍ未満ではウェーハ１１の回転時に軸ぶれなどによりコーン部材１７ｄやテーパ部材１７ｅにウェーハ１１が接触するおそれがあり、１ｍｍを越えるとウェーハ１１の裏面側のエッジ面にエッチング液が回り込んでしまい、エッジ面にグリッターが発生してしまうからである。第２ノズル２２の固定位置ＮＰをウェーハ外周端からウェーハ半径方向内側に向かって−１０〜２０ｍｍの範囲内に限定したのは、−１０ｍｍ未満では第２ノズル２２から供給されたエッチング液１４がウェーハ１１の上面側のエッジ面に全く供給されず、逆にウェーハ１１裏面側へのエッチング液の回り込みを誘発してしまい、２０ｍｍを越えると第２ノズル２２がウェーハ１１の中央に寄りすぎてウェーハ１１のエッジ面１１ｂの面取り形状の造り込みを行うことができないからである。噴射口１７ａの位置ＢＰをウェーハ外周端からウェーハ半径方向内側に向かって０〜１０ｍｍの範囲内に限定したのは、０ｍｍ未満では噴射口１７ａから噴出したガスがウェーハ１１のエッジ面に当たらなくなり、１０ｍｍを越えるとウェーハ１１裏面にエッチング液が回り込んでしまうからである。噴射口１７ａから噴射されるガスの流量ＢＦを５０〜１０００リットル／分の範囲内に限定したのは、５０リットル／分未満ではウェーハ１１裏面へのエッチング液の回り込みを生じてしまい、１０００リットル／分を越えると噴出ガスによって吹き飛ばされたエッチング液が飛散してしまい、エッチング液を所定の位置で回収することが困難となり、また廃水処理設備への負担が大きくなるからである。Ｇ／Ｂを５０〜１０００の範囲内に限定したのは、５０未満ではガスの供給が容易でなく、１０００を越えるとガスの供給流速を十分に得られないからである。ウェーハ１１の回転速度を２００〜８００ｒｐｍの範囲内に限定したのは、２００ｒｐｍ未満ではウェーハ１１外周からウェーハ裏面にエッチング液が回り込んでしまい、均一なエッジ面の造り込みができず、８００ｒｐｍを越えるとウェーハ１１の上面１１ａの平坦化が困難となるからである。噴射溝１７ｂの水平面に対する角度θ１を５〜６０度の範囲内に限定したのは、５度未満ではウェーハ１１裏面へのエッチング液の回り込みを生じてしまい、６０度を越えると噴出されるガスが層流にならずウェーハ１１裏面へのエッチング液の回り込みを生じてしまうからである。
【００２１】
このように構成されたウェーハ１１の枚葉式エッチング装置１０の動作を説明する。
先ず複数個の間隔検出手段１９及び複数個の距離センサ２３の各検出出力に基づいて、間隔調整手段２０がウェーハ昇降手段１６及び下面ブロー機構昇降手段の両者を制御することにより、ウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰを調整する。このためウェーハ１１と下面ブロー機構１７との間隔ＧＰに測定位置によるバラツキが発生しても、そのバラツキが複数個の間隔検出手段１９及び複数個の距離センサ２３により正確に検出されるので、これらの正確に検出された間隔ＧＰが間隔調整手段２０にフィードバックされる。また間隔調整手段２０はウェーハ昇降手段１６のみならず下面ブロー機構昇降手段をも制御して間隔ＧＰを調整する。この結果、上記間隔ＧＰは最適値となるように正確に調整される。次いでチャック１２上にウェーハ１１を載せた状態で、真空ポンプを作動させて透穴１２ｃ、連通穴、小孔１２ｅ及びリング溝１２ｄ内を負圧にし、この負圧によりウェーハ１１を水平に保持する。この状態で回転手段１３の駆動モータを作動させてチャック１２の軸部１２ａ及びウェーハ受け部１２ｂとともにウェーハ１１を水平面内で回転させる。次に下面ブロー機構１７のガス供給手段を作動させて窒素ガス又は空気からなる圧縮ガスをガス供給孔１７ｈ及び噴射溝１７ｂを通って噴射口１７ａから噴射させることにより、下面ブロー機構１７の上面とウェーハ１１の下面１１ｃとの間隔ＧＰ、即ちコーン部材１７ｄ及びテーパ部材１７ｅの上面とウェーハ１１の下面１１ｃとの間隔ＧＰに、ウェーハ１１の半径方向外側に向かって流れるガス流が作られる。ここで、液吸引機構の吸引手段を作動させることにより液受け具内が負圧に保たれる。この状態で第１ノズル移動手段を作動させて第１ノズル２１をウェーハ１１の中心に対向させ、第２ノズル移動手段を作動させて第２ノズル２２をウェーハ１１のエッジ面１１ｂに対向させた状態で、第１供給ポンプを作動させることにより、第１ノズル２１からエッチング液１４をウェーハ１１の上面１１ａに供給するとともに、第２供給ポンプを作動させることにより、第２ノズル２２からエッチング液１４をウェーハ１１のエッジ面１１ｂに供給する。
【００２２】
第１ノズル２１からウェーハ１１の上面１１ａに供給されたエッチング液１４は、ウェーハ１１の水平面内での回転に伴って生じた遠心力により、エッチング液１４の供給した箇所（例えばウェーハ１１の上面１１ａの中心付近）からウェーハ１１のエッジ面１１ｂに向かってウェーハ１１の上面１１ａの加工変質層をエッチングしながら徐々に移動した後に、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂに達したときにこのエッジ面１１ｂをエッチングする。このとき第２ノズル２２からウェーハ１１のエッジ面１１ｂに任意に設定した量のエッチング液１４が供給されるので、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂのエッチングに必要な十分な量のエッチング液１４が供給される。そしてウェーハ１１のエッジ面１１ｂのエッチング液１４の大部分は上記ウェーハ１１の回転に伴う遠心力により液滴となってウェーハ１１外方へ飛散する。この飛散したエッチング液１４は負圧に保たれた液受け具に入り、その負圧により吸引パイプを通ってチャンバ外に排出される。一方、ウェーハ１１のエッジ面１１ｂからウェーハ１１の下面１１ｃに回り込もうとする一部のエッチング液１４はチャック１２の上面とウェーハ１１の下面１１ｃとの間隔ＧＰをウェーハ１１の半径方向外側に流れるガス流により、ウェーハ１１の半径方向外側に吹き飛ばされ、ウェーハ１１外方へ飛散する。飛散したエッチング液１４は負圧に保たれた液受け具にスムーズに入り、その負圧により吸引パイプを通ってチャンバ外に排出される。この結果、エッチング後のウェーハ１１の上面１１ａを平坦に形成でき、かつウェーハ１１のエッジ面１１ｂの形状を整えて安定化させることができるとともに、エッチング液１４がウェーハ１１の下面１１ｃに回り込むのを防止できる。
【００２３】
なお、上記実施の形態では、下面ブロー機構をウェーハとともに回転させずに固定して設けたが、下面ブロー機構をウェーハに対して相対回転するように設けてもよい。この場合、下面ブロー機構がウェーハに対して相対回転しており、ウェーハ位置が裏面ブロー位置に対して変化するので、ウェーハのセンタリング精度を良好に保つことができるとともに、ウェーハのエッジ面形状のウェーハ面内均一性を良好に保つことができる。またウェーハと下面ブロー機構との間隔へのガス流に不均一性があったとしても、この不均一性が時間の経過とともに平均化され、ウェーハ裏面へのガス流のブロー効果を均一なものとすることができる。
また、上記実施の形態では、間隔調整手段がウェーハ昇降手段及び下面ブロー機構昇降手段の両者を制御することによりウェーハと下面ブロー機構との間隔を調整するように構成したが、間隔調整手段がウェーハ昇降手段のみを制御することによりウェーハと下面ブロー機構との間隔を調整するように構成してもよい。
また、上記実施の形態では、噴射口をリング状に形成したが、噴射口を複数の孔状に形成してもよい。
また、上記実施の形態では、間隔調整手段が複数個の間隔検出手段及び複数個の距離センサの各検出出力に基づいてウェーハと下面ブロー機構との間隔を調整したが、間隔調整手段が複数個の間隔検出手段の検出出力のみに基づいてウェーハと下面ブロー機構との間隔を調整してもよい。
更に、上記実施の形態では、間隔検出手段をコーン部材の上面に円周方向に所定の間隔をあけて４個埋設したが、２個、３個又は５個以上埋設してもよい。
【実施例】
【００２４】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、枚葉式エッチング装置１０を用いて直径及び厚さがそれぞれ３００ｍｍ及び０．８ｍｍであるシリコンウェーハ１１をエッチングした。ここで、下面ブロー機構１７の上面とウェーハ１１の下面１１ｃとの間隔ＧＰを間隔調整手段２０により０．４ｍｍに調整し、噴射口１７ａの位置ＢＰをウェーハ外周端からウェーハ半径方向内側に向かって３ｍｍの位置に設定した。また噴射口１７ａから噴射されるガスの流量ＢＦを５００リットル／分に設定し、噴射口１７ａからのガスの流量をＧリットル／分とし、噴射口の幅をＢｍｍとするとき、Ｇ／Ｂを５００に設定した。更にウェーハ１１の回転速度を４００ｒｐｍに設定し、噴射溝１７ｂの水平面に対する角度θ1を３０度に設定し、第１ノズル２１から吐出されるエッチング液１４の流量を３リットル／分に設定し、第１ノズル２１をウェーハ１１の中心からウェーハ１１の周縁部に向けて速度を速めながら移動させてエッチング液１４の供給を行った。この装置１０によりエッチングされたウェーハ１１を実施例１とした。なお、この実施例では第２ノズル２２を使用しなかった。
＜比較例１＞
ウェーハと下面ブロー機構との間隔ＧＰを間隔調整手段により１．５ｍｍに調整したこと以外は、実施例１と同様にしてウェーハをエッチングした。このウェーハを比較例１とした。
【００２５】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１のウェーハ３枚と比較例１のウェーハ３枚の各エッジ面の水平方向における長さＥＬ（図１）をそれぞれ測定し、各ウェーハ毎の長さＥＬのバラツキを求めた。その結果を図４に示す。
図４から明らかなように、比較例１のウェーハではエッジ面の水平方向における長さＥＬが約４００μｍと長かったのに対し、実施例１のウェーハではエッジ面の水平方向における長さＥＬが約３７０μｍと短くなることが分った。また比較例１のウェーハではエッジ面の水平方向における長さＥＬのバラツキが４６〜５２μｍと大きかったのに対し、実施例１のウェーハではエッジ面の水平方向における長さＥＬのバラツキが２０〜３７μｍと小さくなることが分った。
【００２６】
＜比較試験２及び評価＞
実施例１及び比較例１で得られたそれぞれのウェーハについて、ウェーハの外周面を４方向（図５の角度５度の方向、角度９０度の方向、角度１８０度の方向及び角度２７０度の方向）から写真撮影して、ウェーハのエッジ面におけるグリッターの発生状況を観察した。その結果を図６に示す。
図６から明らかなように、比較例１のウェーハではエッジ面においてグリッターが発生していたのに対し、実施例１のウェーハではエッジ面にはグリッターの発生は観察されなかった。なお、実施例１の条件において、間隔ＧＰを１ｍｍに変更しても、ウェーハのエッジ面においてグリッターの発生は観察されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明実施形態のウェーハの枚葉式エッチング装置の要部縦断面構成図である。
【図２】ウェーハを載せる前のエッチング装置を示す図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】実施例１及び比較例１のウェーハのエッジ面の水平方向における長さＥＬの各ウェーハ毎のバラツキを示す図である。
【図５】実施例１及び比較例１のウェーハのエッジ面形状の面内バラツキを写真撮影する４つの方向を示す図である。
【図６】実施例１及び比較例１のウェーハのエッジ面におけるグリッターの発生状況を撮影した写真図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  枚葉式エッチング装置
１１  シリコンウェーハ
１１ａ  ウェーハの上面
１１ｂ  ウェーハのエッジ面
１４  エッチング液
１６  ウェーハ昇降手段
１７  下面ブロー機構
１７ａ  噴射口
１９  間隔検出手段
２０  間隔調整手段
２１  第１ノズル
２２  第２ノズル
ＧＰ  間隔
【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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