(57)【要約】【課題】回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法を提供する。【解決手段】主に回転蝕刻プロセッサ上において、先ず純水及び蝕刻溶液でウエハを湿潤させ、ウエハ表面の汚染物及び薄膜表層を除去する。続いて、低速（約０〜５０ｒｐｍ）で回転し、蝕刻溶液を注入し、ウエハ表面に堆積させ、蝕刻溶液をウエハ上に留まらせる。さらに、低速（約０〜５０ｒｐｍ）で回転し、蝕刻溶液をウエハ上から離脱しないように滞留させてパドル湿式蝕刻を行う。蝕刻完成後、回転を加速し、純水を注入し洗浄する。最後にＩＰＡにより水分を除去し、高速でウエハの水分を完全に除去する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主に薄膜のパドル湿式蝕刻方法であって、以下のステップを含み、
ステップａでは、ウエハを回転蝕刻プロセッサに設置し、８００〜１２００ｒｐｍで回転させ、
ステップｂでは、ウエハを８００〜１２００ｒｐｍで回転させながら、純水を注入し、ウエハを湿潤させ、
ステップｃでは、回転速度８００〜１２００ｒｐｍでウエハの正面及び側背面を蝕刻し、表層の薄膜を除去し、
ステップｄでは、蝕刻溶液の注入を止め、回転速度８００〜１２００ｒｐｍに維持してウエハ上の蝕刻溶液を回転で振り払い、
ステップｅでは、第一回転速度を保持し、第一流速で蝕刻溶液を注入し、
ステップｆでは、蝕刻溶液の注入を止め、第二回転速度で湿式蝕刻を行い、
ステップｇでは、正面及び側背面より純水を注入し、８００〜１２００ｒｐｍでウエハを洗浄し、
ステップｈでは、純水の注入を停止し、６００〜１０００ｒｐｍで純水を振り払い、
ステップｉでは、ＩＰＡを注入し、４０〜１００ｒｐｍで水分を除去し、
ステップｊでは、１０００〜２０００ｒｐｍでウエハを乾燥させ、
ステップｋでは、３０００ｒｐｍまで加速し、ウエハを乾燥させるものであり、
以上のステップに関し、
ステップｂでウエハを湿潤させた後ステップｃに進んで蝕刻溶液を注入して、８００〜１２００ｒｐｍの回転速度でウエハの正面及び側背面を蝕刻し、表層の薄膜を除去し、
ステップｄで蝕刻溶液を除去後、ステップｅに進み、第一回転速度、第一流速において蝕刻溶液を注入し、
ステップｅにおいて湿式蝕刻後、ステップｆに進み、第二回転速度においてパドル湿式蝕刻を行うことを特徴とする回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法。
【請求項２】
前記ステップｃで除去される薄膜表層の厚さは５Å〜２００Åであることを特徴とする請求項１記載の回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法。
【請求項３】
前記第一回転速度は０〜５０ｒｐｍで、原則として蝕刻溶液がウエハ上に滞留して離れない速度とすることを特徴とする請求項１記載の回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法。
【請求項４】
前記第一流速は０．６〜５　　１／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１記載の回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法。
【請求項５】
前記第二回転速度は０〜５０ｒｐｍで、原則として蝕刻溶液がウエハ上に滞留して離れない速度とすることを特徴とする請求項１記載の回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法。
【請求項６】
前記ステップｅにおいて、高効率フィルタ（ｈｅｐａ）の吸気或いは気流を妨げないよう、ウエハ上方にはガードを必要とすることを特徴とする請求項１記載の回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一種の半導体製造工程の湿式蝕刻方法に関する。特に一種の回転プロセッサを利用し、ウエハ上に蝕刻溶液を滞留させていわゆるパドルを形成する湿式蝕刻方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造工程において、二酸化シリコン膜、窒素シリコン膜、二酸化窒素シリコン膜、ポリシリコン膜、金属膜、金属シリコン膜等の各種薄膜の蝕刻には、湿式蝕刻或いはシングルウエハ回転プロセッサを用いた回転蝕刻が利用される。
しかし、前者は面積の大きいウエハには適用不能である。また、後者は８インチ以上のウエハのシングル処理に適するが、回転させながら蝕刻を行うため、大量の蝕刻溶液を無駄にしてしまう。しかも、中央部分と周辺部分において蝕刻溶液がとどまる時間が異なるため、均一度も不十分である。
一方、乾式蝕刻も設備及び気体材料等のコストが高すぎるという問題を抱えており、等方性エッチング或いは選択性エッチングの必要がある場合には適用することはできない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公知構造の欠点を解決するため、本発明は回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法の提供を課題とする。
それは、蝕刻の均一度を向上させることができる湿式シングル蝕刻法である。
またそれは、蝕刻溶液の使用量を減らすことができる。
さらにそれは、蝕刻率（ｅｔｃｈｉｎｇ　ｒａｔｅ）を向上させることができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は下記の回転プロセッサを利用した薄膜蝕刻方法を提供する。
主に以下のステップを含む。
ステップ１では、ウエハを回転蝕刻プロセッサに設置し、８００〜１２００ｒｐｍで１秒間回転させる。
ステップ２では、ウエハを８００〜１２００ｒｐｍで５〜１０ｓｅｃ回転させながら、純水を注入し、ウエハを湿潤にする。
ステップ３では、６００ｃｃ／ｍｉｎで正面及び後方洗浄管（ＢＳＲ）から蝕刻溶液を注入し、回転速度８００〜１２００ｒｐｍでウエハを１０〜２０ｓｅｃ湿潤にする。この過程において、薄膜の表層を除去し、表面の薄膜及び背面のフォトレジストを除去する。この時、蝕刻溶液の飛散が微粒子を運び去ってしまうため、回転速度は遅すぎてはならない。
ステップ４では、回転速度を８００〜１２００ｒｐｍに保持しながら、蝕刻溶液の注入を止め、ウエハ上の蝕刻溶液を回転で振り払う。時間は約１ｓｅｃ。
ステップ５では、蝕刻溶液の注入により蝕刻溶液のパドルを形成する。本実施例では、二酸化シリコン膜の蝕刻に対してＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：１００希釈ＨＦ（ｄｉｌｕｔｅｄ　　ＨＦ、ＤＨＦ）を使用し、流速は０．６〜５　１／ｍｉｎで時間は約３ｓｅｃだが、ウエハの種類に応じて決定する。ウエハが大きければ多くの蝕刻溶液が必要である。この時、ウエハの回転速度０〜５０ｒｐｍを保持し、注入蝕刻溶液をウエハ上に留まらせる。回転速度が速すぎると蝕刻溶液がウエハから振り払われてしまい、回転させなければ、蝕刻溶液の分布は不均一となる。
ステップ６では、回転速度を０〜５０ｒｐｍに保持し（１５　ｒｐｍが理想的）、蝕刻溶液が飛散しないよう、且つ、回転を停止してはならない。蝕刻溶液がウエハ上に均一にとどまり、パドル蝕刻が行われるようにウエハは低速で回転させなければならない。蝕刻時間は薄膜の厚さに応じて決定すればよい。
ステップ７では、回転速度を８００〜１２００ｒｐｍまで上げ、液体注入管及びＢＳＲからそれぞれ純水を注入し、ウエハを洗浄する。時間は約２０〜２５ｓｅｃ。
ステップ８では、純水及びＢＳＲを停止し、６００〜１０００ｒｐｍで１ｓｅｃ回転させ、純水を振り払う。
ステップ９では、ＩＰＡを注入し、回転速度を４０〜１００ｒｐｍまで落とし、１．５ｓｅｃ回転させる。マランゴニ効果を利用し、ウエハ上の水をきれいに除去する。
ステップ１０では、１０００〜２０００ｒｐｍで２ｓｅｃ回転させ、ウエハを乾燥させる。
ステップ１１では、３０００ｒｐｍまで加速し、ウエハを完全に乾燥させる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は回転蝕刻プロセッサの断面図である。本発明は図１のプロセッサに限定されず、ウエハの湿式蝕刻に使用するすべてのプロセッサに適用する。
図１において、ベース１は機体全体を支える固定台である。蝕刻チャンバ２は円柱或いは方形の中空室で、ウエハチャック４は真空吸着或いは静電吸着によりウエハ５を把持する。該ウエハチャック４はモータ３により回転を連動され、回転速度は調整可能で、０〜３０００ｒｐｍを理想とする。該ウエハ５上方には液体注入管１０を具え、純水或いは蝕刻溶液を供給する。別に、後方洗浄管（図示せず。）を具える。共に流速は調整可能で、該ウエハ５の回転時に液体を注入し、又は該ウエハ５から離すこともできる。これにより、図２に示すように加熱灯ハウジング６が下降することが可能で、ウエハの回転或いは蝕刻時に温度を調整することができると共に、蝕刻溶液、純水等の蒸散を防ぐ。該加熱灯ハウジング６中には加熱灯７を具え、ウエハを制御温度まで迅速に加熱する。灯光は石英窓８を通してウエハに照射し、ファン９により熱風は流出・除去される。該加熱灯ハウジング６の四周は、通気管１３を通して清浄な空気或いは窒素が流入し蝕刻チャンバ２を冷却し、蝕刻溶液の蒸発による該チャンバ２壁の腐食を防止する。該気体は排気管１２より廃気処理装置（図示なし）に排出され、蝕刻溶液は排液管１１より廃液処理装置（図示なし）に排出される。
【０００６】
本発明の第一実施例では、図３が示すように二酸化シリコン膜の湿式蝕刻方法について説明する。
先ず、ウエハ５をウエハチャック４にセットする。
ステップ１では、８００〜１２００ｒｐｍでウエハを１ｓｅｃ回転させ、汚染物を除去する。
ステップ２では、ウエハを８００〜１２００ｒｐｍで回転させながら、純水を注入し、ウエハを湿潤にする。時間は約５〜１０ｓｅｃ。
ステップ３では、回転速度を８００〜１２００ｒｐｍに保持しながら、液体注入管１０及び後方洗浄液管より蝕刻溶液を注入し、ウエハを蝕刻溶液で完全に覆い、表面の薄膜及び背面のフォトレジストを除去する。この時、蝕刻溶液の飛散が微粒子を運び去ってしまうため、回転速度は遅すぎてはならない。時間は約１０〜２０ｓｅｃ。
ステップ４では、回転速度を８００〜１２００ｒｐｍに保持しながら、蝕刻溶液の注入を止め、ウエハ上の蝕刻溶液を回転で振り払う。時間は約１ｓｅｃ。
ステップ５では、注入蝕刻溶液をウエハ上に留まらせてパドルを形成するため、回転速度を０〜５０ｒｐｍに落とす。時間は約３ｓｅｃ、流速は０．６から５　１／ｍｉｎ。
【０００７】
ステップ６では、回転速度を０〜５０ｒｐｍに保持する（１５　ｒｐｍが理想的）。この時の回転速度は薄膜の種類及び蝕刻溶液の粘度に応じて決める。速度が速すぎれば蝕刻溶液は振り払われてしまうが、静止してしまえば蝕刻溶液の分布は不均一となるため、静止してはいけない。薄膜が例えば二酸化シリコンのような親水性に優れたものであるなら、回転速度はやや速くし、薄膜がポリシリコンのような親水性の劣るものであるなら、回転速度を遅くする。蝕刻時間は薄膜の厚さ及び蝕刻率に応じて決定する。
ステップ７では、回転速度を８００〜１２００ｒｐｍまで上げ、該液体注入管１０及びＢＳＲからそれぞれ純水を注入し、ウエハを洗浄し、背面の蝕刻溶液を除去する。時間は約２０〜２５ｓｅｃ。
ステップ８では、純水及びＢＳＲの供給を停止し、６００〜１０００ｒｐｍで１ｓｅｃ回転させ、純水を振り払う。
ステップ９では、ＩＰＡを注入し、回転速度を４０〜１００ｒｐｍまで落とし、１．５ｓｅｃ回転させる。これによりマランゴニ効果を利用し、ウエハ上の水をきれいに除去することができる。即ち、この時多くの水玉がウエハ上に形成され、遠心力により除去される。
ステップ１０では、１０００〜２０００ｒｐｍで２ｓｅｃ回転させ、ウエハを乾燥させる。
最終ステップ１１では、３０００ｒｐｍまで加速（速ければ速いほど良い）し、ウエハを乾燥させ、蝕刻工程を完成する。
【０００８】
表１はパドル湿式蝕刻による均一度と蝕刻率を、表２は公知の回転蝕刻による均一度と蝕刻率を示す。表１が示すように、パドル湿式蝕刻溶液の３σ均一度は２．３％である。表２の回転蝕刻の３σ均一度５．４５％に比較し、優れている。しかも、パドル湿式蝕刻の蝕刻率は３３．５Å／ｍｉｎは回転蝕刻の２８．６Å／ｍｉｎに比較しやや速い。即ち、パドル湿式蝕刻が薄膜に蝕刻溶液を接触させる時間は十分であるため、蝕刻率が速いのである。一方、回転蝕刻は薄膜に接触する時間が不十分であるため、蝕刻率が悪いのである。
表２のテストウエハＡ（回転蝕刻の回転速度は６００ｒｐｍ）とテストウエハＢ（回転蝕刻の回転速度は１０００ｒｐｍ）の比較では、回転速度を速くしても均一度を向上させることができないことが分かる。それどころか、悪くなるデータもあり、蝕刻率に関してはほとんど同等である。
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【０００９】
本実施例がステップ３及びステップ５において消費する時間は２３ｓｅｃ×６００ｃｃ　　／ｍｉｎ＝２３ｓｅｃ×１０ｃｃ／ｓｅｃ＝２３０　ｃｃである。回転湿式蝕刻は大量の蝕刻溶液（薄膜の厚さに応じて決まる）を消費するが、例えば、１０００Åの二酸化シリコン膜が必要とする時間は１０００／２８＝３６　ｍｉｎで、計３６　ｍｉｎ×６００ｃｃ／ｍｉｎ＝２１，６００ｃｃで、パドル湿式蝕刻の１０００倍である。蝕刻溶液の使用量により製造コストが高騰するほか、廃液の処理コストも増加する。即ち、本発明の実施により、環境保護を達成し、コスト削減をも成し遂げることができる。
【００１０】
【発明の効果】
上記のように、本発明のパドル湿式蝕刻法により蝕刻の均一度及び蝕刻率を向上させることができる。さらに、蝕刻溶液の使用量を減らすことができるため、コスト削減及び環境保護を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の回転蝕刻プロセッサの加熱灯ハウジングが液体注入管をウエハ上方まで伸ばす様子を示す断面図である。
【図２】公知の回転蝕刻プロセッサの液体注入管が離れた後に、加熱灯ハウジングが下降する様子を示す断面図である。
【図３】薄膜湿式蝕刻のフローチャートである。
【符号の説明】
１　ベース
２　蝕刻チャンバ
３　モータ
４　ウエハチャック
５　ウエハ
６　加熱灯ハウジング
７　加熱灯
８　石英インドウ
９　ファン
１０　液体注入管
１１　排液管
１２　排気管
１３　通気管
【図１】
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【図２】
2004055625.tif 000005
【図３】
2004055625.tif 000006