(57)【要約】【課題】半導体基板のスピンエッチングにおいて、表面処理薬液の基板裏面への回り込みに起因して発生する基板裏面外周部の薬液残留による汚染を防止する。【解決手段】半導体基板１を基板保持体２に保持し、基板保持体２を回転させ、半導体基板１の上方に設置した薬液用ノズル３から薬液４を吐出する。それから、薬液用ノズル３より半導体基板１の外周部上方に設置した水洗用ノズル５から洗浄水６を吐出することにより、半導体基板１裏面に回り込んだ薬液４を除去する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のスピンエッチングにおいて、薬液と洗浄水を吐出するノズルから、最初にノズルから所定の薬液を吐出してエッチング処理した後に、前記半導体基板外周部にノズルを移動し、次にノズルから洗浄水を吐出することにより、前記半導体基板の表面洗浄と同時に裏面外周部に回りこんだ薬液を除去することを特徴とする半導体基板のエッチング処理方法。
【請求項２】
半導体基板のスピンエッチングにおいて、前記半導体基板の中心付近の上方に設置された第１のノズルから所定の薬液を吐出してエッチング処理した後に、前記第１のノズルよりも前記半導体基板の外周部上方に設置された第２のノズルから洗浄水を吐出することにより、前記半導体基板の表面の洗浄を行いながら裏面の外周部に回りこんだ薬液を除去することを特徴とする半導体基板のエッチング処理方法。
【請求項３】
第１のノズルからエッチング液を吐出すると同時に、第１のノズルよりも基板外周部の上方に設置した第２のノズルから洗浄水を吐出し、なおかつ洗浄水が第２のノズルより基板内部でのエッチング液の流れを妨げない程度の流量であることを有する請求項２記載の半導体基板のエッチング処理方法。
【請求項４】
半導体基板より低い位置に設置された噴出口から気体を吹き付けることにより、洗浄水を基板裏面内側に回りこませる機構を有する請求項１または請求項２または請求項３記載の半導体基板のエッチング処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体基板のスピンエッチングに関するものであり、特に、半導体基板の表面処理薬液の基板裏面への回り込みに起因して発生する汚染を防止するエッチング処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造においては、基板加工技術としてウェットエッチングとドライエッチングが挙げられる。通常、Ｓｉプロセスでは、微細パターン形成が容易なドライエッチングが主に用いられる。しかし、ＧａＡｓプロセスではドライエッチングでは基板表面へのダメージが大きく、デバイス性能の劣化につながるため、比較的微細なパターン形成（コンマ数μｍ〜数μｍ）においてもウェットエッチングが用いられている。
【０００３】
ＧａＡｓプロセスにおいては、ウェットエッチングは小口径の半導体基板ではディップにより行われてきたが、大口径の半導体基板では高い面内均一性を実現するためスピンエッチングが用いられている。これは、図７（ａ）に示すように半導体基板１を基板保持体２に保持し、基板保持体２を回転させながら、半導体基板１の上方に固定された薬液ノズル３より所望のエッチング薬液４を吐出し、所望の深さまでエッチングした後、図７（ｂ）に示すように、薬液ノズル４の近傍に取り付けられた水洗ノズル５より洗浄水６を吐出して半導体基板１の表面を洗浄することにより行われる。半導体基板１を保持する方法としては、具体的にはベルヌーイ・チャック、また半導体基板より径の小さい真空チャックの機構が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】
ここで、薬液処理中に薬液は基板裏面外周部に回り込むという課題がある。また、水洗水も同様である。回り込み量は液の粘度と薬液（もしくは水洗水）の吐出位置によって、決定される。薬液と水洗水の吐出位置が同じであれば、薬液は水よりも高い粘度の場合が多いため、薬液の方が回り込み量が大きくなり、処理完了後に薬液が基板裏面外周部に残留する。そして、薬液が乾燥することにより発生する結晶、もしくは雰囲気中のパーティクルが集まったダストにより、基板裏面外周部が汚染される。
【０００５】
特に、ＧａＡｓプロセスにおいては、エッチング薬液として、リン酸混合液などの粘度の高い薬液を用いるため、薬液の基板への回り込み量が大きくなり、基盤の汚染領域が広くなる。汚染発生により、後工程において基板の搬送トラブル、パーティクルの発生源となるなどの問題が生じる。このような問題は、従来、Ｓｉプロセスでは、リン酸溶液のような粘度の大きい液により、スピンエッチングを行うことがなかったため、問題にならなかった。
【０００６】
この問題を解決するために、特開平１０−３４０８８３号公報では、半導体基板の非処理面を保護するために、粘着フィルムを貼る方法が開示されている。しかし、実際に量産に用いる場合、工程数増加とそれによるコスト増が問題となる。
【０００７】
本発明はかかる状況を鑑み、工程数を増やさずに汚染発生を抑制するエッチング方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明の請求項１記載の半導体基板のエッチング処理方法は、半導体基板のスピンエッチングにおいて、薬液と洗浄水を吐出するノズルから、最初にノズルから所定の薬液を吐出してエッチング処理した後に、前記半導体基板外周部にノズルを移動し、次にノズルから洗浄水を吐出することにより、前記半導体基板の表面洗浄と同時に裏面外周部に回りこんだ薬液を除去することを特徴とする。この構成により、従来、基板表面洗浄を行った後に裏面洗浄を行っていたのに対して、工程数を増やすことなく裏面洗浄を行うことが可能になる。
【０００９】
次に、本発明の請求項２記載の半導体基板のエッチング処理方法は、半導体基板のスピンエッチングにおいて、前記半導体基板の中心付近の上方に設置された第１のノズルから所定の薬液を吐出してエッチング処理した後に、前記第１のノズルよりも前記半導体基板の外周部上方に設置された第２のノズルから洗浄水を吐出することにより、前記半導体基板の表面の洗浄を行いながら裏面の外周部に回りこんだ薬液を除去することを特徴とする。この構成により、従来、基板表面洗浄を行った後に裏面洗浄を行っていたのに対して、工程数を増やすことなく裏面洗浄を行うことが可能になる。
【００１０】
次に、本発明の請求項３記載の半導体基板のエッチング処理方法は、請求項２記載の半導体基板のエッチング処理方法において、第１のノズルからエッチング液を吐出すると同時に、第１のノズルよりも基板外周部の上方に設置した第２のノズルから洗浄水を吐出し、なおかつ洗浄水が第２のノズルより基板内部でのエッチング液の流れを妨げない程度の流量であることを有することを特徴とするものである。この構成により、請求項１，２記載のエッチング処理方法と同等の作用が可能であり、なおかつ、裏面への薬液の回り込みを完全に抑制できることから、薬液と基板裏面と反応を完全に抑制できる。
【００１１】
次に、本発明の請求項４記載の半導体基板のエッチング処理方法は、請求項１または請求項２または請求項３記載の半導体基板のエッチング処理方法において、半導体基板より低い位置に設置された噴出口から気体を吹き付ける。この構成により、請求項１，２記載のエッチング処理方法と同等の作用が可能であり、なおかつ、洗浄水に比べて、薬液の基板裏面への回り込み量が大きい場合においても、気体を吹き付け、洗浄水の回り込み量を大きくすることにより、薬液の完全除去が可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体基板のエッチング処理方法について、図面を用いて説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体基板のエッチング処理方法に用いるスピンエッチング装置を示す図である。
【００１４】
このスピンエッチング装置は、半導体基板１を保持する回転可能な基板保持体２と、半導体基板１の上方に設置された薬液吐出用ノズル３と洗浄水吐出用ノズル５を併せ持つノズルから構成される。洗浄水吐出用ノズル５は薬液吐出用ノズル３より、基板外周部にて移動が可能である。また、基板保持体２の周囲にはケーシング７と排出口８が設置されている。排出口８は回転する基板上から振り切られる薬液と水洗水を回収する。
【００１５】
図２は本実施の形態のエッチング処理方法の手順を示す図である。
【００１６】
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１を基板保持体２に保持して、基板保持体２を回転させつつ、半導体基板１の中心付近の上方に設置された薬液用ノズル３から薬液４を基板上面に吐出することにより、エッチングを行う。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、薬液処理完了後、半導体基板１の外周部に移動させ、水洗用ノズル５から洗浄水６を吐出し、半導体基板１の表面洗浄と裏面外周部の洗浄を同時に行う。
【００１８】
通常、吐出するノズルの位置が同じ場合に薬液は洗浄水より粘度が高いため、基板外周部への回り込み量が大きくなる。また、同じ薬液の場合、ノズルを基板中心に近づけるほど、液の回り込み量は小さくなる。これは、図３に示すように、半導体基板１の中心（図３（ａ））から半導体基板１の外周部（図３（ｂ））に液が向かうにつれて、液流速が増すためである（図３参照）。そこで、薬液用ノズル３より水洗用ノズル５を基板周辺に近づけることにより、洗浄水６の回り込み量が大きくなり、裏面外周部に回り込んだ薬液を完全に除去することができる。この場合、さらに薬液よりも洗浄水を基板裏面に回り込みやすくするために、薬液吐出時の基板回転数を水洗時よりも高くすることが好ましい。６インチＧａＡｓ基板への適用結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
（実施の形態２）
実施形態１においては、薬液吐出用ノズル３と先浄水吐出用ノズル５とが併さった１本のノズルで構成されているが、薬液吐出用ノズル３と洗浄水用吐出用ノズル５とが別々に設置されたノズルを構成してもよい。
【００２１】
図４は、本発明の実施の形態２の半導体基板のエッチング処理方法に用いるスピンエッチング装置を示す図である。
【００２２】
このスピンエッチング装置は、半導体基板１を保持する回転可能な基板保持体２と、半導体基板１の中心付近の上方に設置された薬液用ノズル３と、半導体基板１の外周部上方に設置された水洗用ノズル５とから構成される。
【００２３】
本実施の形態の場合、まず、図４（ａ）に示すように、半導体基板１の中心付近の上方に設置された薬液用ノズル３から薬液４を基板上面に吐出することにより、エッチングを行い、次に、図４（ｂ）に示すように、半導体基板１の外周部上方に設置された水洗用ノズル５から洗浄水６を吐出し、半導体基板１の表面洗浄と裏面外周部の洗浄を同時に行う。
【００２４】
また、図５（ａ）に示すように、エッチング処理中に薬液４が基板１に回り込むのを阻止するため、薬液処理中に水洗用ノズル５から洗浄水６を吐出させてもよい。この場合、エッチング深さの面内均一性が悪化しないようにするために、薬液の流れを妨げないようにする。そのため、水の流量を薬液よりも小さくすることが好ましい。洗浄水の回り込み量は、実施の形態１の場合と同等である。この場合、薬液流量を通常２Ｌ／ｍｉｎ程度、洗浄水流量を０．５Ｌ／ｍｉｎ以下とすることにより、薬液の流れは妨げられなくなる。
【００２５】
次に、図５（ｂ）に示すように、水洗用ノズル５から洗浄水６を吐出させることにより、基板表面と裏面の基板周辺の洗浄を行う。
【００２６】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における半導体基板のエッチング処理方法に用いるスピンエッチング装置を示す図である。
【００２７】
本実施の形態が、上記実施の形態１及び２と相違する点は、水洗中に洗浄水６の回り込み量が大きくなるように、基板より低い位置に設けた噴出口１１から気体１２を噴出させる点である。
【００２８】
このようにすることで、薬液４の回り込み量が大きい場合にも、水は十分に回り込み、薬液４を除去することができる。気体としては、不活性気体（窒素など）が好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半導体基板のエッチング処理方法は、基板上での洗浄水吐出位置と基板裏面への回り込み量の関係を検討した結果、回り込み量が大きくなるように洗浄水吐出位置を薬液吐出位置よりも半導体基板の外周部に設けることにより、エッチングの工程数を増加することなくエッチング薬液の残留による基板裏面外周部の汚染を抑制することができ、その効果は、半導体製造の量産化工程に大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピンエッチング装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体基板のエッチング方法を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における薬液の流れを示す表面図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体基板のエッチング方法を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における半導体基板のエッチング方法を示す図
【図６】本発明の実施の形態３における半導体基板のエッチング方法を示す図
【図７】従来の技術における半導体基板のエッチング方法を示す図
【符号の説明】
１　半導体基板
２　基板保持体
３　薬液用ノズル
４　薬液
５　水洗用ノズル
６　洗浄水
７　ケーシング
８　排出口
１１　気体噴出口
１２　気体
【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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