(57)【要約】【課題】プラズマエッチングを行うことにより、半導体ウエーハの平坦度を向上させるとともに、ウエーハ表面の微小な凹凸、特にナノトポグラフィーレベルを改善することのできるプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】少なくとも、ガス供給装置、プラズマ発生装置、半導体ウエーハが投入されるチャンバを具備し、前記ガス供給装置から導入された原料ガスをプラズマ発生装置でプラズマ化し、該プラズマ化した原料ガス（プラズマガス）をノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してエッチングするプラズマエッチング装置であって、前記ノズル部を少なくとも２つ具備することを特徴とするプラズマエッチング装置、及びこれを用いた半導体ウエーハの加工方法。【選択図】　　　　図１
2004134661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ガス供給装置、プラズマ発生装置、半導体ウエーハが投入されるチャンバを具備し、前記ガス供給装置から導入された原料ガスをプラズマ発生装置でプラズマ化し、該プラズマ化した原料ガス（プラズマガス）をノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してエッチングするプラズマエッチング装置であって、前記ノズル部を少なくとも２つ具備することを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つのノズル部が、相互に口径の異なる主ノズル部と補助ノズル部からなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記主ノズル部の口径が、１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記補助ノズル部の口径が、半導体ウエーハ表面を走査する際の走査間隔以下の大きさであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記補助ノズル部の口径が、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
半導体ウエーハの表面にプラズマ化した原料ガス（プラズマガス）を照射してプラズマエッチングする半導体ウエーハの加工方法であって、前記プラズマガスを少なくとも２つのノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してプラズマエッチングすることを特徴とする半導体ウエーハの加工方法。
【請求項７】
前記プラズマガスを少なくとも相互に口径の異なる主ノズル部と補助ノズル部を通じてウエーハ表面に照射し、主ノズル部でプラズマエッチングすることによってウエーハの平坦度を向上させるとともに、補助ノズル部でプラズマエッチングすることによってウエーハ表面の微小な凹凸を改善することを特徴とする請求項６に記載の半導体ウエーハの加工方法。
【請求項８】
前記補助ノズル部によるプラズマエッチングで、前記主ノズル部によるプラズマエッチングで生じたウエーハ表面上の微小な凸部をエッチングすることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウエーハの加工方法。
【請求項９】
前記補助ノズル部のエッチング能力を、前記主ノズル部のエッチング能力の半分以下となるようにすることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の半導体ウエーハの加工方法。
【請求項１０】
前記主ノズル部から照射するプラズマガスの流量を１００〜５００ｃｃ／分にすることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの加工方法。
【請求項１１】
前記補助ノズル部から照射するプラズマガスの流量を２０〜８０ｃｃ／分にすることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハをプラズマエッチングによって加工する半導体ウエーハの加工方法及びプラズマエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウエーハの製造では、例えば、先ずチョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶インゴットを育成し、この育成した単結晶インゴットをウエーハに切り出した後、ウエーハの外周の欠けを防止するための面取り工程、ウエーハの厚さのバラツキをなくすためのラッピング工程、加工歪みや汚染物を除去するためのエッチング工程、ウエーハ主表面を鏡面化するポリッシング工程等が順次行われる。また、このような工程を経た半導体ウエーハは、更に高精度に平坦化するため、ウエーハの厚さ分布を測定し、その厚さ分布に基づいてドライエッチング（気相エッチング）が行われることがある。
【０００３】
このとき行われるドライエッチングは、限られた局所的な領域を所定量で除去することが要求されるため、一般的にプラズマアシスト化学エッチング（ＰＡＣＥ：Ｐｌａｓｍａ　Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）が採用されている。このプラズマアシスト化学エッチングは、プラズマガスによりウエーハ表面を部分的にエッチングしながらウエーハの厚さを均一化する方法であり、ウエーハの厚さ分布を光学干渉法や静電容量法で測定した後、その厚さ分布に応じてプラズマガスによるエッチング除去量を制御し、ウエーハ面内を高平坦度化する技術である（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
このＰＡＣＥの具体的な方法の一例としては、例えば、図８に示すように、高周波電源１でプラズマ発生電極２とチャック兼用電極３との間に高周波電圧を印加することによりプラズマ４を発生させ、これにより生じるラジカル、イオン、電子等（これらを総称して“プラズマガス”と言っている）のラジカル種５をノズル６により下部のチャック兼用電極３の上に配置されたウエーハ７の所定の場所に供給することによりエッチングが行われる。このとき、プラズマエッチングは、例えば図６に示すようにウエーハ全面をＸ−Ｙ方向にジグザグ状に走査させつつ行われるのが一般的である。その際、ウエーハ表面にプラズマを照射するノズルの相対的な移動速度を変化させたり、また高周波電源の出力を変化させることによって、エッチング除去量を制御することができる。
【０００５】
しかしながら、このような従来のＰＡＣＥでは、エッチングにより平坦度、特にＳＢＩＲ（Ｓｉｔｅ　Ｂａｃｋ　Ｉｄｅａｌ　Ｒａｎｇｅ）は改善されるものの、ウエーハ表面を適当な走査間隔で走査しながらウエーハをエッチングするため、図４及び図５に模式的に示すように、プラズマガスの強度分布等の影響などにより、エッチング後のウエーハ表面には走査方向に沿って微小な凹凸（微小な凸部）が残存していた。通常、この凸部の大きさは１０ｎｍから５０ｎｍ程度と大変微小な凹凸である。しかし、このような微小な凹凸がウエーハ表面に存在していると、ナノトポグラフィーと言われるウエーハの品質を悪化させる。
【０００６】
ここで、ＳＢＩＲ及びナノトポグラフィーについて説明する。ＳＢＩＲとは、ウエーハ裏面を基準面とし、更に各サイトにおいて、サイト中心点を含む平面を焦点平面とした時、サイト内の焦点平面から＋側、−側、各々最大変位量の絶対値の和で、各サイト毎に評価される。この領域はウエーハの直径又は仕様により変化する。一般的に直径２００ｍｍのウエーハ等ではサイトの大きさが２０ｍｍ×２０ｍｍ程度の領域で評価される値である。
【０００７】
また、ナノトポグラフィー（ナノトポロジーとも言われる）とは、波長が０．２ｍｍから２０ｍｍ程度で振幅が数ｎｍから１００ｎｍ程度の凹凸のことであり、その評価方法は、１辺が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の正方形、または直径が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の円形のブロック範囲（この範囲はＷＩＮＤＯＷ　ＳＩＺＥ等と呼ばれる）の領域で、ウエーハ表面の凹凸の高低差（ＰＶ値；ｐｅａｋ　ｔｏ　ｖａｌｌｅｙ）を評価するものである。このＰＶ値はＮａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　Ｈｅｉｇｈｔ等とも呼ばれる。ナノトポグラフィーによる半導体ウエーハの評価においては、特にウエーハ面内に存在する凹凸の最大値が小さいことが望まれている。通常２ｍｍ×２ｍｍの正方形で複数のブロック範囲に対して測定が行われ、そのＰＶ値の最大値で評価し、このＰＶ値の最大値が小さければ小さいほど、より品質の優れたウエーハとして評価される。また許容値超の領域がＦＱＡ（Ｆｉｘｅｄ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ａｒｅａ；ウエーハ有効領域）の面積のどれくらいを占めるか（占有率）により、ウエーハの形状品質を評価する場合もある。
【０００８】
すなわち、従来のプラズマエッチングでは、半導体ウエーハの平坦度を向上させることはできるものの、ナノトポグラフィーレベルを悪化させてしまうという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２５６２０５号公報
【特許文献２】
特開平１１−２６０７７１号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５９８０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、プラズマエッチングを行うことにより、半導体ウエーハの平坦度を向上させるとともに、ウエーハ表面の微小な凹凸、特にナノトポグラフィーレベルを改善することのできるプラズマエッチング装置及び半導体ウエーハの加工方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも、ガス供給装置、プラズマ発生装置、半導体ウエーハが投入されるチャンバを具備し、前記ガス供給装置から導入された原料ガスをプラズマ発生装置でプラズマ化し、該プラズマ化した原料ガス（プラズマガス）をノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してエッチングするプラズマエッチング装置であって、前記ノズル部を少なくとも２つ具備することを特徴とするプラズマエッチング装置が提供される（請求項１）。
【００１２】
このように、少なくとも２つのノズル部を具備するプラズマエッチング装置であれば、エッチングの目的を明確に別けて半導体ウエーハを加工することが可能となり、一方のノズル部でプラズマエッチングすることによってウエーハの平坦度を向上させ、またもう一方のノズル部で、例えば平坦度向上のために行ったエッチングによって形成された微小な凸部等をプラズマエッチングすることによってウエーハ表面の微細な凹凸を改善することができる。したがって、半導体ウエーハの平坦度を向上させるとともに、ウエーハ表面のナノトポグラフィーレベルも改善できるプラズマエッチング装置とすることができる。
【００１３】
このとき、前記少なくとも２つのノズル部が、相互に口径の異なる主ノズル部と補助ノズル部からなることが好ましい（請求項２）。
このように、２つのノズル部が、相互に口径の異なる主ノズル部と補助ノズル部からなるものであれば、口径の大きい主ノズル部でプラズマエッチングすることによってウエーハの平坦度を容易に向上させることができ、一方口径の小さい補助ノズル部でのプラズマエッチングによってウエーハ表面の微小な凹凸を同時に改善することのできる装置となる。
【００１４】
この場合、前記主ノズル部の口径が、１０ｍｍ以上であることが好ましい（請求項３）。
このように、主ノズル部の口径が１０ｍｍ以上であることによって、半導体ウエーハを確実に平坦化でき、また平坦化のスループットを十分に確保することができる。
【００１５】
また、前記補助ノズル部の口径が、半導体ウエーハ表面を走査する際の走査間隔以下の大きさであることが好ましく（請求項４）、特に補助ノズル部の口径が、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい（請求項５）。
このように、補助ノズル部の口径が、半導体ウエーハ表面を走査する際の走査間隔以下の大きさであれば、補助ノズル部でのエッチングにより、平坦度等のウエーハの形状品質を悪化させずにウエーハ表面の微小な凹凸を改善できる装置となる。特に、補助ノズル部の口径が１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることによって、ウエーハ表面の微小な凹凸を高精度でエッチングすることが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、半導体ウエーハの表面にプラズマ化した原料ガス（プラズマガス）を照射してプラズマエッチングする半導体ウエーハの加工方法であって、前記プラズマガスを少なくとも２つのノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してプラズマエッチングすることを特徴とする半導体ウエーハの加工方法が提供される（請求項６）。
このように、プラズマガスを少なくとも２つのノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してプラズマエッチングすることによって、一方のノズル部を通じてプラズマエッチングすることによって半導体ウエーハの平坦度を向上でき、さらにもう一方のノズル部を通じてプラズマエッチングすることによって、ウエーハ表面の微小な凹凸を改善することができるため、高平坦度でかつナノトポグラフィーレベルが優れている高品質の半導体ウエーハを作製することができる。
【００１７】
このとき、前記プラズマガスを少なくとも相互に口径の異なる主ノズル部と補助ノズル部を通じてウエーハ表面に照射し、主ノズル部でプラズマエッチングすることによってウエーハの平坦度を向上させるとともに、補助ノズル部でプラズマエッチングすることによってウエーハ表面の微小な凹凸を改善することができる（請求項７）。
このように、相互に口径の異なる主ノズル部と補助ノズル部によりプラズマガスを照射すれば、口径の大きい主ノズル部でウエーハの平坦度を容易に向上させることができるとともに、口径の小さい補助ノズル部でウエーハ表面の微小な凹凸を確実に改善することができるため、高品質の半導体ウエーハを効率的に得ることができる。
【００１８】
また、前記補助ノズル部によるプラズマエッチングで、前記主ノズル部によるプラズマエッチングで生じたウエーハ表面上の微小な凸部をエッチングすることができる（請求項８）。
前述のように、通常、ウエーハの平坦度を向上させるためにプラズマエッチングを行うと、ウエーハ表面に微小な凸部が形成されてウエーハ表面のナノトポグラフィーレベルが悪化する。しかしながら、本発明の半導体ウエーハの加工方法によれば、このような主ノズル部のエッチングで生じた微小な凸部を補助ノズル部によってプラズマエッチングできるため、簡単かつ確実に半導体ウエーハのナノトポグラフィーレベルを改善することができる。
【００１９】
この場合、前記補助ノズル部のエッチング能力を、前記主ノズル部のエッチング能力の半分以下となるようにすることが好ましい（請求項９）。
このように補助ノズル部のエッチング能力を主ノズル部のエッチング能力の半分以下となるようにすれば、平坦度等のウエーハの形状品質を悪化させずにウエーハ表面の微小な凹凸をエッチング除去して、ナノトポグラフィーレベルを改善することができる。
【００２０】
さらに、前記主ノズル部から照射するプラズマガスの流量を１００〜５００ｃｃ／分にすることが好ましく（請求項１０）、また前記補助ノズル部から照射するプラズマガスの流量を２０〜８０ｃｃ／分にすることが好ましい（請求項１１）。
このように、主ノズル部からのプラズマガス流量を１００〜５００ｃｃ／分にすることによって、高いスループットで確実に半導体ウエーハの平坦度を向上できる。また、補助ノズル部からのプラズマガス流量を２０〜８０ｃｃ／分にすることによって、ウエーハ形状を悪化させずにウエーハ表面の微小な凹凸を高精度にエッチングすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、従来のプラズマエッチングを行った際に引き起こされるウエーハ表面の微小な凹凸の悪化を防止するために鋭意研究及び検討を重ねた結果、プラズマガスを少なくとも２つのノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してプラズマエッチングを行うことによって、一方のノズル部で半導体ウエーハの平坦度を向上させるとともに、もう一方のノズル部でウエーハ表面の微小な凹凸、特にナノトポグラフィーレベルを改善できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２２】
すなわち、本発明のプラズマエッチング装置は、少なくとも、ガス供給装置、プラズマ発生装置、半導体ウエーハが投入されるチャンバを具備し、前記ガス供給装置から導入された原料ガスをプラズマ発生装置でプラズマ化し、該プラズマ化した原料ガス（プラズマガス）をノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してエッチングするプラズマエッチング装置であって、前記ノズル部を少なくとも２つ具備することに特徴を有する。
【００２３】
以下に、本発明のプラズマエッチング装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図７は、本発明に係るプラズマエッチング装置の一例を示す概略説明図である。
本発明のプラズマエッチング装置は、図７に示すように、ガス供給装置３０、放電管２０、プラズマ発生装置１０、半導体ウエーハＷが投入されるチャンバ４０を具備し、またチャンバ４０内にはＸ−Ｙ駆動機構５０が設置されている。
【００２４】
このような本発明のプラズマエッチング装置において、放電管２０は、誘電体のアルミニウム酸化物で形成された例えば外径２６ｍｍ程度のパイプ状の円筒体である。また、その長さは、放電管２０内で発生したプラズマガスのうち余分なイオン、電子などの荷電粒子が放電管の下端からノズル部を通じて噴射する前に失活するに十分な大きさに設定されている。これによって、寿命の比較的長い活性種（ラジカル）ガスのみを効果的にウエーハ表面に供給できる。この放電管２０の上端部には、上記のガス供給装置３０の供給パイプ３１が連結されている。
【００２５】
そして、この放電管２０の下端には少なくとも２つのノズル部が形成されており、例えば図１に拡大図及び図２に断面図を示すように、相互に口径の異なる主ノズル部２１と補助ノズル部２２の２つのノズル部で構成されている。このように、放電管が少なくとも２つのノズル部を具備することによって、エッチングの目的を明確に別けて半導体ウエーハを加工することが可能となる。すなわち、一方のノズル部（主ノズル部２１）で半導体ウエーハの平坦度を向上させることができ、またもう一方のノズル部（補助ノズル部２２）でウエーハ表面の微小な凹凸を改善することが可能となる。
【００２６】
このとき、主ノズル部２１の口径は、１０ｍｍ以上であることが好ましい。主ノズル部の口径が１０ｍｍ未満の場合、ウエーハの平坦度を向上させる際に加工時間を必要以上に長引かせ、生産性の低下を招く恐れがある。したがって、主ノズル部の口径は１０ｍｍ以上、特に１０〜２０ｍｍ程度の大きさを有していれば、主ノズル部からプラズマガスをウエーハ表面に照射することよって、ウエーハの平坦度を高いスループットで確実に向上させることができる。
【００２７】
一方、補助ノズル部２２の口径は、半導体ウエーハ表面を走査する際の走査間隔以下の大きさであることが好ましい。この半導体ウエーハの走査間隔は、特に限定されるものではなく任意であるが、プラズマエッチングは一般的に４ｍｍ程度の走査間隔で行われることが多い。また、補助ノズル部の口径が小さ過ぎると、エッチングを効率的に行うことが困難となる恐れがあり、また加工時間も必要以上に長引かせて生産性の低下を招く場合がある。したがって、補助ノズル部の口径は、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることがさらに好ましく、補助ノズル部の口径がこのような大きさを有していれば、ウエーハ表面を高精度にプラズマエッチングして、ウエーハの形状品質を悪化させずにウエーハ表面の微小な凹凸を効率的に改善することができる。
【００２８】
このとき、主ノズル部２１と補助ノズル部２２の相対的な位置関係（配置）は特に限定されるものではなく、エッチングする際の走査間隔（特に図６のようにノズルを走査する際のＸ方向のピッチ間隔）や各ノズル部の口径や形状に応じて適宜設定することができる。例えば、図２に示すように、補助ノズル部２２によって主ノズル部２１のプラズマエッチングで生じるウエーハ表面上の微小な凸部を確実に除去できるように、補助ノズル部２２の位置を走査間隔に応じて適切に調整して配置させればよい。
【００２９】
また、図７に示したプラズマエッチング装置において、プラズマ発生装置１０は、放電管２０内のガスを放電させてプラズマを生成するための装置であり、マイクロ波発振器１１と導波管１２とからなる。マイクロ波発振器１１は、マグネトロンであり、所定周波数のマイクロ波Ｍを発振することができる。導波管１２は、マイクロ波発振器１１から発振されたマイクロ波Ｍを伝搬するためのもので、放電管２０に外挿されている。このような導波管１２の左側端内部には、マイクロ波Ｍを反射して定在波を形成する反射板（ショートプランジャ）が取り付けられている。また、導波管１２の中途には、マイクロ波Ｍの位相合わせを行なう３スタブチューナと、マイクロ波発振器１１に向かう反射マイクロ波Ｍを９０゜方向に曲げるアイソレータとが取り付けられている。
【００３０】
ガス供給装置３０は、放電管２０内にガスを供給するための装置であり、ＳＦ６（六フッ化硫黄）ガス等のボンベ３２を有し、ボンベ３２がバルブ３３と流量制御器３４を介して供給パイプ３１に連結されている。
チャンバ４０には、チャック４１と真空ポンプ４２が取り付けられており、このチャック４１上に半導体ウエーハＷを静電気力等で吸着保持することができる。また、真空ポンプ４２はチャンバ４０内を減圧状態にすることができる。さらに、チャンバ４０の上面中央部には孔が穿設され、この孔を介して放電管２０がチャンバ４０内に挿入されている。また、孔と放電管２０との間にはＯ−リングが装着され、孔と放電管２０との間が気密に保持されている。
【００３１】
そして、チャンバ４０内に設置されているＸ−Ｙ駆動機構５０は、チャック４１を下方から支持しており、Ｘ駆動モータ５１、Ｙ駆動モータ５２を制御することによってチャック４１を移動させ、ノズル部をウエーハＷに対して相対的にＸ−Ｙ方向に走査させることができる。これらのＸ駆動モータ５１及びＹ駆動モータ５２の駆動制御は、制御コンピュータ４９内の所定のプログラムに基づいて自動的に行うことができる。
【００３２】
次に、上記のような本発明のプラズマエッチング装置を用いて、半導体ウエーハを加工する方法を説明する。
本発明による半導体ウエーハの加工方法は、半導体ウエーハの表面にプラズマ化した原料ガス（プラズマガス）を照射してプラズマエッチングする半導体ウエーハの加工方法であって、前記プラズマガスを少なくとも２つのノズル部を通じて半導体ウエーハの表面に照射してプラズマエッチングすることに特徴を有する。
【００３３】
以下に本発明の半導体ウエーハの加工方法について、図面を参照しながらより詳細に説明する。
先ず、図７に示したプラズマエッチング装置のチャンバ４０内に半導体ウエーハＷを挿入し、半導体ウエーハＷをチャック４１上に吸着保持させた後、真空ポンプ４２を駆動してチャンバ４０内を約１００Ｐａ程度の減圧状態にする。
【００３４】
次に、放電管２０内に原料ガスを供給し、放電させてプラズマを発生させる。具体的には、ガス供給装置３０のバルブ３３を開き、原料ガスとなるボンベ３２内のＳＦ６ガスを供給パイプ３１を介して放電管２０内に供給する。このとき、バルブ３３を調整してＳＦ６ガスの圧力を所定値に維持すると共に、流量制御器３４により原料ガスが以下に示すような所定の流量で供給されるように調節する。そして、このようにＳＦ６ガス流量を調節するとともに、マイクロ波発振器１１を駆動し、例えばパワー１ｋＷで周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍを出力する。それによって、ＳＦ６ガスがマイクロ波によって放電されてプラズマ化し、プラズマガスが生成される。この放電管２０内のプラズマガスを少なくとも２つのノズル部を通じて半導体ウエーハ表面に照射することによって、プラズマエッチングを行うことができる。
【００３５】
このとき、プラズマガスは少なくとも相互に口径の異なる主ノズル部２１と補助ノズル部２２を通じて半導体ウエーハの表面に照射され、主ノズル部２１でプラズマエッチングすることによってウエーハの平坦度を向上させるとともに、補助ノズル部２２でプラズマエッチングすることによってウエーハ表面の微小な凹凸を改善することができる。
【００３６】
すなわち、口径の大きい主ノズル部から半導体ウエーハの表面にプラズマガスを照射しながら、主ノズル部をウエーハに対して相対的に移動させてウエーハ全面を走査することによって、半導体ウエーハの平坦度を向上させることができる。具体的には、制御コンピュータ４９によりＸ−Ｙ駆動機構５０を駆動し、半導体ウエーハを吸着保持したチャック４１をＸ−Ｙ方向にジグザグ状に移動させることによって、主ノズル部をウエーハ表面に対して例えば図６に示すように走査させることができる。
【００３７】
このとき、予め半導体ウエーハの厚さ分布を測定しておき、そのウエーハの厚さ分布に基づいて主ノズル部の走査速度をウエーハの厚さに略反比例するように設定してエッチングを行うことによって、主ノズル部のエッチング能力を制御して適切なエッチング除去量でプラズマエッチングを行うことができる。
【００３８】
すなわち、主ノズル部がウエーハ表面を走査する際、例えばエッチングの不要な部分（ウエーハの厚さが薄い部分）では主ノズル部を高速度で移動させることによって、その領域でのエッチング除去量を小さくすることができる。反対に、ウエーハの厚さが厚い部分では、主ノズル部の走査速度を小さくすることによって、その領域でのエッチング時間を長くしてエッチング除去量を増加させることができる。
【００３９】
また、主ノズル部のエッチング能力は、その他にもウエーハ表面に照射するエッチングガス量やマイクロ波の出力等を調節することによっても制御することができる。このように、主ノズル部のエッチング能力をウエーハの厚さ分布に基づいて制御しながら半導体ウエーハの表面全体をプラズマエッチングすることによって、半導体ウエーハの平坦度を向上させることができる。
【００４０】
そして、本発明では、このように主ノズル部でウエーハの平坦度を向上させるとともに、補助ノズル部でプラズマエッチングすることによって、ウエーハ表面の微小な凹凸を除去して、ナノトポグラフィーレベルを改善することができる。特に、ナノトポグラフィーを悪化させる原因であった主ノズル部のエッチングの際に生じたウエーハ表面上の微小な凸部を、この補助ノズル部によるプラズマエッチングによって、図３に示したようにエッチングして除去することができる。
【００４１】
このようなプラズマエッチングにおいて、主ノズル部によるプラズマエッチングと補助ノズル部によるプラズマエッチングは一回の工程で同時に行うことができるが、それぞれのノズル部でのプラズマエッチングを別々に行っても良い。主ノズル部及び補助ノズル部によるプラズマエッチングを同時に行えば、プラズマエッチングの処理時間を大幅に短縮し、製造コストも低下させることができるため、生産性を向上させることができる。
【００４２】
このとき、補助ノズル部のエッチング能力は、主ノズル部のエッチング能力の半分以下となるようにすることが好ましい。補助ノズル部のエッチング能力は、上記の主ノズル部のエッチング能力と同様に、補助ノズル部の走査速度、補助ノズル部からウエーハ表面に照射するエッチングガス量、マイクロ波の出力等を調節することによって制御することができる。そして、このような各エッチング条件を調節して、補助ノズル部のエッチング能力を主ノズル部のエッチング能力の半分以下となるようにすることによって、平坦度等のウエーハの形状品質を悪化させずにウエーハ表面のナノトポグラフィーレベルを確実に改善することができる。
【００４３】
例えば、主ノズル部のエッチング能力を制御して０．５〜３μｍ程度のエッチング代でプラズマエッチングを行うことによって、ウエーハの平坦度を向上させるとともに、補助ノズルのエッチング能力を主ノズル部の半分以下となるように制御して、補助ノズル部によるエッチング代を０．２μｍ以下、さらには０．１μｍ以下にしてウエーハ表面の凹凸、特に５０ｎｍ程度の凹凸を確実に除去することによって、ウエーハ表面のナノトポグラフィーレベルを改善することができる。
【００４４】
このとき、例えば図１に示したように、補助ノズル部２２に電磁弁２３等を配置することによって、主ノズル部２１とは別に補助ノズル部２２のエッチングガス流量のみを容易に調節することができる。このように、補助ノズル部に電磁弁を配置して主ノズル部と補助ノズル部のプラズマガス流量をそれぞれで調節することによって、主ノズル部によるエッチングと補助ノズル部によるエッチングを同時に行う場合でも、主ノズル部及び補助ノズル部のそれぞれのエッチング能力を独立して容易に制御することが可能となる。
【００４５】
この場合、ガス供給装置３０のバルブ３３を調節して、主ノズル部からのプラズマガス流量を１００〜５００ｃｃ／分とし、また補助ノズル部２２の電磁弁２３を調節して補助ノズル部２２からのプラズマガス流量を２０〜８０ｃｃ／分の範囲で、補助ノズル部のエッチング能力が主ノズル部のエッチング能力よりも半分以下となるようにすることによって、高いスループットで半導体ウエーハの平坦度を容易に向上できると同時に、平坦度等のウエーハの形状品質を悪化させずにウエーハ表面の微小な凹凸を確実にかつ高精度にエッチングすることができる。
【００４６】
このように主ノズル部及び補助ノズル部のそれぞれでプラズマエッチングを行うことによって、ウエーハの平坦度を向上させるとともに、ウエーハ表面のナノトポグラフィーレベルを改善することができるため、非常に高品質の半導体ウエーハを得ることができる。
【００４７】
尚、上記では、一つの放電管に主ノズル部と補助ノズル部が形成されたプラズマエッチング装置を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、主ノズル部と補助ノズル部を個々に別々の放電管に形成しても良い。このように主ノズル部及び補助ノズル部を別々の放電管に形成することによって、その相対的な位置関係を容易にかつより高精度に変更することができる。
【００４８】
【実施例】
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。
（実施例）
ＣＺ法により直径３００ｍｍのシリコンインゴットを引き上げ、得られたシリコンインゴットをスライスして厚さ８６０μｍのウエーハを切り出し、面取り、ラッピング、エッチングを順次施した後、両面同時研磨（ＤＳＰ）により１次研磨を行なった。その後、得られたシリコンウエーハの厚さ分布を測定した。続いて、以下に示す条件でプラズマエッチングを行った。
【００４９】
実施例において、プラズマエッチングは、図７に示したプラズマエッチング装置を用いて行った。このプラズマエッチング装置において、放電管の下端部に、口径１３ｍｍの主ノズル部と口径２ｍｍの補助ノズル部を図２に示すような位置関係で配置した。
【００５０】
先ず、半導体ウエーハをチャンバー内に挿入してチャック上に静電気力で吸着保持し、その後チャンバ内の真空度が５トールになるように減圧した。次に、ガス供給装置からＳＦ６ガスを放電管内に供給するとともに、マイクロ波周波数２．４５ＧＨｚ、出力４００Ｗのマイクロ波電源を使用して放電管内のＳＦ６ガスをプラズマ化した。続いて、ウエーハ表面に対向して５ｍｍの間隔をあけて配置した主ノズル部からプラズマ化したエッチングガスＳＦ６を３００ｃｃ／分で、また補助ノズル部からエッチングガスを５０ｃｃ／分でウエーハ表面に照射しながら、ウエーハ表面全体を図６に示すように走査して、プラズマエッチングを行った。このとき、Ｘ軸方向における走査間隔は４ｍｍとし、また走査速度は、予め測定したシリコンウエーハの厚さ分布に基づいて制御した。
【００５１】
プラズマエッチングを行った後、シリコンウエーハの平坦度を日本エー・ディー・イー株式会社製ＡＦＳを用いて２５ｍｍ×２５ｍｍのサイトで評価した結果、ＳＢＩＲ＝０．１０μｍであった。さらに、このシリコンウエーハの２ｍｍ×２ｍｍのナノトポグラフィーを日本エー・ディー・イー株式会社製ナノマッパーを用いて測定した結果、最大ＰＶ値が３５ｎｍで、ほとんどのエリアで１０ｎｍ程度を示し、また２０ｎｍ以下の占有率が９０％と非常に良好なナノトポグラフィーレベルを示した。
【００５２】
（比較例）
上記実施例と同じ条件で１次研磨まで行ったシリコンウエーハを作製し、このシリコンウエーハに対して、図７のプラズマエッチング装置における放電管の下端に補助ノズル部のない従来のノズル部を有するもの（本発明の主ノズル部のみを有するもの）を用いたこと以外は、上記実施例と同様の条件でプラズマエッチングを行った。
【００５３】
プラズマエッチングを行った後、実施例と同様にして、得られたシリコンウエーハの平坦度及び２ｍｍ×２ｍｍのナノトポグラフィーを測定した。その結果、ウエーハの平坦度はＳＢＩＲ＝０．１０μｍと良好であったものの、２ｍｍ×２ｍｍのナノトポグラフィーの最大ＰＶ値が１００ｎｍで、ほとんどのエリアで８０ｎｍ程度を示し、また２０ｎｍ以下の占有率が３０％とナノトポグラフィーレベルの悪化が観察された。これは、プラズマエッチングを行ったことによってウエーハ表面に生じた微小な凹凸（微小な凸部）が原因であると思われる。
【００５４】
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。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、主ノズル部のプラズマエッチングによってウエーハの平坦度を向上させ、また補助ノズル部のプラズマエッチングによってウエーハ表面の微小な凹凸を改善することができる。それによって、高平坦度でかつナノトポグラフィーレベルの優れている高品質の半導体ウエーハを効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマエッチング装置において、主ノズル部と補助ノズル部を拡大して示した概略説明図である。
【図２】本発明のプラズマエッチング装置において、主ノズル部と補助ノズル部の位置関係を示す断面説明図である。
【図３】本発明のプラズマエッチング装置を用いて半導体ウエーハを加工する場合のウエーハのエッチング状態とエッチング後のウエーハ形状を模式的に示す模式図である。
【図４】従来のプラズマエッチング装置を用いて半導体ウエーハを加工する場合のウエーハのエッチング状態とエッチング後のウエーハ形状を模式的に示す模式図である。
【図５】従来のプラズマエッチング装置を用いてエッチングを行った半導体ウエーハの表面形状を模式的に示す模式図である。
【図６】プラズマエッチングを行う際のノズル（部）の走査方向を示す平面図である。
【図７】本発明のプラズマエッチング装置の一例を示す概略説明図である。
【図８】従来のプラズマエッチング方法を説明する概略説明図である。
【符号の説明】
１…高周波電源、　２…プラズマ発生電極、　３…チャック兼用電極、
４…プラズマ、　５…ラジカル種、
６…ノズル、　７…ウエーハ、
１０…プラズマ発生装置、　１１…マイクロ波発振器、　１２…導波管、
２０…放電管、　２１…主ノズル部、
２２…補助ノズル部、　２３…電磁弁、
３０…ガス供給装置、　３１…供給パイプ、　３２…ボンベ、
３３…バルブ、　３４…流量制御器、
４０…チャンバ、　４１…チャック、　４２…真空ポンプ、
４９…制御コンピュータ、　５０…Ｘ−Ｙ駆動機構、
５１…Ｘ駆動モータ、　５２…Ｙ駆動モータ
Ｍ…マイクロ波、　Ｗ…半導体ウエーハ。
【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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【図７】
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【図８】
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