(57)【要約】【課題】半導体ウエーハをプラズマエッチングする際、ウエーハの外周部における過剰なエッチングを防ぐとともに、面取り部における曇りの発生も確実に防ぐことができるプラズマエッチング用治具を提供する。【解決手段】少なくとも、半導体ウエーハＷを収納する収納部２と、該収納部の内周から内側に向けて延出する接触部３と、該接触部の内周からさらに内側に向けて延出するマスク部４とを有し、前記ウエーハをエッチングする際、収納部が該ウエーハを収納するとともに、前記接触部が該ウエーハの上面の外周部と接触し、かつ、前記マスク部が前記ウエーハの外周部の前記接触部と接触する部分よりも内側の部分を間隙をあけて覆うことにより、該ウエーハの外周部が過剰にエッチングされるのを防止するものであることを特徴とするプラズマエッチング用治具１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハをプラズマエッチングする際に該ウエーハの外周部が過剰にエッチングされるのを防止するためのリング状の治具であって、少なくとも、前記ウエーハを収納する収納部と、該収納部の内周から内側に向けて延出する接触部と、該接触部の内周からさらに内側に向けて延出するマスク部とを有し、前記ウエーハをエッチングする際、前記治具の収納部が該ウエーハを収納するとともに、前記接触部が該ウエーハの上面の外周部と接触し、かつ、前記マスク部が前記ウエーハの外周部の前記接触部と接触する部分よりも内側の部分を間隙をあけて覆うことにより、該ウエーハの外周部が過剰にエッチングされるのを防止するものであることを特徴とするプラズマエッチング用治具。
【請求項２】
前記接触部が、前記ウエーハの最外周位置から１．５ｍｍ以内の部分でウエーハ上面の外周部と接触するように形成されているものであ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用治具。
【請求項３】
前記マスク部の長さが、０．０５〜３ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラズマエッチング用治具。
【請求項４】
前記マスク部が、前記ウエーハとの間隙が０．０５〜１ｍｍの範囲内となるように形成されているものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプラズマエッチング用治具。
【請求項５】
前記収納部と接触部とマスク部のうち、少なくとも前記接触部のウエーハと接触する部分の表面がフッ素樹脂からなるものであることを特徴とする請求項１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用治具。
【請求項６】
半導体ウエーハをプラズマエッチングする方法であって、前記ウエーハをプラズマエッチング装置のサセプタ上に載置し、前記請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング用治具を用い、前記ウエーハを前記治具の収納部に収納するとともに、前記接触部を前記ウエーハの上面の外周部と接触させ、かつ、前記接触部と接触する部分よりも内側の部分を前記マスク部により間隙をあけて覆った状態で前記ウエーハの上面を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プラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエーハ等の半導体ウエーハをプラズマエッチングする際にウエーハの外周部が過剰にエッチングされるのを防止するための治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハの製造では、まず、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の形状にスライスする。次いで、ウエーハの外周の欠けを防止するための面取り工程、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研磨工程等が順次行われる。
【０００３】
近年の半導体デバイスの微細化やデバイス作製領域の拡大の観点から、ウエーハの最外周付近でも高い平坦度が要求されるようになり、ウエーハの最外周付近の平坦度や表面変位量に対する関心が高まっている。最近では、ウェーハの最外周付近の形状を評価するため、ウェーハ最外周部のダレ量と跳ね上げ量を定量的に表したエッジロールオフ（単にロールオフという場合もある）と呼ばれる指標が用いられている。
例えば直径３００ｍｍ（半径１５０ｍｍ）のシリコンウエーハであれば、ウエーハの中心から１４７〜１４９ｍｍの間の表面の高さ変位量をロールオフとしたり、あるいはウエーハの表面形状が加速度的にダレた形状に変化し始める位置から、外縁により近い所定の位置までの表面変位量をロールオフとして評価されている。
【０００４】
半導体ウエーハの外周部の平坦度は、研磨工程で悪化することがある。例えばシリコンウエーハを研磨すると、ウエーハの外周部が過剰に研磨され易く、図３に示したようにウエーハＷの外周部がダレた形状になり易い。このような外周ダレ１０が生じた領域は平坦度が低く、デバイス歩留りの低下やデバイス不良の原因となる。
【０００５】
一方、ウエーハの表面を更に高精度に平坦化するため、ウエーハを研磨した後にプラズマエッチング（ドライエッチング）が行われることがある。例えば、ウエーハの表面を局所的にエッチングすることにより平坦度を高める方法として、プラズマアシスト化学エッチング（ＰＡＣＥ：Ｐｌａｓｍａ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を採用することができる。ＰＡＣＥは、プラズマガスによりウエーハの表面を局所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することで、ウエーハ面内を高平坦度化することができる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００６】
図４は、ＰＡＣＥを行う際に使用する装置の一例の概略を示している。この装置２１は、ガス供給管２２、マイクロ波発信器２３、放電管２４、導波管２５、チャンバ２６、ノズル２７、サセプタ２８（静電チャック）、真空ポンプ２９等を備えている。ＰＡＣＥを行う際は、チャンバ２６内に半導体ウエーハＷを挿入し、ウエーハＷをサセプタ（静電チャック）２８上に吸着保持させる。そして、真空ポンプ２９を駆動してチャンバ２６内を減圧状態にする。
【０００７】
次に、ガス供給管２２を通じて放電管２４内にＣＦ４、ＳＦ６等の原料ガスを供給するとともに、マイクロ波発振器２３を駆動して高周波放電させる。これにより原料ガスがマイクロ波によってプラズマ化し、Ｆラジカル等のプラズマガスが生成される。そして、生成したプラズマガスをノズル２７を通じて半導体ウエーハＷの表面に照射することによって、局所的にプラズマエッチングすることができる。
従って、予め測定した半導体ウエーハＷの厚さ分布に基づき、ウエーハＷに対してノズル２７を相対的に面内を平行に走査させることでウエーハＷの表面の微小な凹凸を改善することができ、平坦度を向上させることができる。
【０００８】
しかし、上記のような装置２１を用いてＰＡＣＥを行っても、ウエーハＷの外周部は過剰にエッチングされ易く、ロールオフが充分改善されない場合がある。
そこで、ウエーハの外周部における過剰なエッチングを防ぐため、リング状の治具を用いてプラズマエッチングを行う方法が提案されている（特許文献４参照）。図５に示したようにウエーハＷをサセプタ２８上に配置し、リング状の治具１１を、その収納部１２がウエーハＷを囲うように収納するとともに、内側フランジ部１３がウエーハＷの外周部の上に位置するように配置する。このような治具１１を用いれば、ノズル２７からプラズマガスを照射してエッチングを行っても、内側フランジ部１３で覆われているウエーハＷの外周部ではエッチングが抑制されることになる。
【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
【特許文献４】特開２００４−３４９５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、本発明者らの実験によれば、上記のような治具１１を用いてプラズマエッチングを行っても、ウエーハＷの外周部における過剰なエッチングを充分に防ぐことができず、また、ウエーハＷの面取り部全体に曇りが生じてしまうという問題が生じることがわかった。
【００１１】
そこで、上記問題点に鑑み、本発明は、半導体ウエーハをプラズマエッチングする際、ウエーハの外周部における過剰なエッチングを防ぐとともに、面取り部における曇りの発生も確実に防ぐことができるプラズマエッチング用治具を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、半導体ウエーハをプラズマエッチングする際に該ウエーハの外周部が過剰にエッチングされるのを防止するためのリング状の治具であって、少なくとも、前記ウエーハを収納する収納部と、該収納部の内周から内側に向けて延出する接触部と、該接触部の内周からさらに内側に向けて延出するマスク部とを有し、前記ウエーハをエッチングする際、前記治具の収納部が該ウエーハを収納するとともに、前記接触部が該ウエーハの上面の外周部と接触し、かつ、前記マスク部が前記ウエーハの外周部の前記接触部と接触する部分よりも内側の部分を間隙をあけて覆うことにより、該ウエーハの外周部が過剰にエッチングされるのを防止するものであることを特徴とするプラズマエッチング用治具が提供される（請求項１）。
【００１３】
上記のような収納部と接触部とマスク部を有するリング状の治具であれば、マスク部がウエーハの外周部における過剰なエッチングを抑制するとともに、接触部を介して治具がウエーハに密着し、プラズマガスがウエーハの面取り部に入り込むことを防ぐことができるものとなる。従って、この治具を用いて半導体ウエーハのプラズマエッチングを行えば、外周部における過剰なエッチングのほか、面取り部におけるエッチングによる曇りの発生を防ぐことができる。
【００１４】
この場合、前記接触部が、前記ウエーハの最外周位置から１．５ｍｍ以内の部分でウエーハ上面の外周部と接触するように形成されているものであることが好ましい（請求項２）。
上記のような範囲でウエーハと接触する接触部が形成されている治具であれば、プラズマガスがウエーハの面取り部に入り込むことを防ぐことができるとともに、ウエーハは治具と極めて小さい領域で接触することになるので、治具との接触による汚染や外周部におけるエッチングされない領域を最小限に抑えることができる。
【００１５】
前記マスク部の長さが、０．０５〜３ｍｍの範囲内にあることが好ましく（請求項３）、また、前記マスク部が、前記ウエーハとの間隙が０．０５〜１ｍｍの範囲内となるように形成されているものであることが好ましい（請求項４）。
このようなマスク部が形成された治具であれば、ウエーハの外周部における過剰なエッチングを確実に防ぐとともに、外周部の形状制御も可能なものとなる。
【００１６】
また、前記収納部と接触部とマスク部のうち、少なくとも前記接触部のウエーハと接触する部分の表面がフッ素樹脂からなるものであることが好ましい（請求項５）。
接触部のウエーハと接触する部分の表面がフッ素樹脂で構成されていれば、治具との接触によるウエーハの汚染を確実に防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明では、半導体ウエーハをプラズマエッチングする方法であって、前記ウエーハをプラズマエッチング装置のサセプタ上に載置し、前記プラズマエッチング用治具を用い、前記ウエーハを前記治具の収納部に収納するとともに、前記接触部を前記ウエーハの上面の外周部と接触させ、かつ、前記接触部と接触する部分よりも内側の部分を前記マスク部により間隙をあけて覆った状態で前記ウエーハの上面を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プラズマエッチング方法が提供される（請求項６）。
【００１８】
このように本発明に係る治具を用いてプラズマエッチングを行えば、ウエーハの外周部における過剰なエッチングのほか、面取り部のエッチングによる曇りの発生が防止され、ロールオフが改善された高い平坦度を有する高品質の半導体ウエーハを製造することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る半導体ウエーハのプラズマエッチング用治具は、ウエーハの上面の外周部をウエーハと間隙をあけて覆うマスク部のほか、ウエーハの上面の外周部と接触する接触部を有しているため、治具がウエーハと密着し、ウエーハの面取り部へのプラズマガスの入り込みを防ぐことができる。従って、この治具を用いて半導体ウエーハのプラズマエッチングを行えば、外周部における過剰なエッチングのほか、面取り部におけるエッチングによる曇りの発生を防ぎ、外周部においても高い平坦度を有し、面取り部に曇りがない高品質の半導体ウエーハを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照しつつ、好適な態様として、本発明に係る治具を用いてシリコンウエーハを局所的にプラズマエッチングする場合について具体的に説明する。
図１は本発明に係るプラズマエッチング用治具の一例の概略を示し、図２はこの治具１を用いてプラズマエッチングを行う際の治具１とウエーハＷとの位置関係を示している。
このプラズマエッチング用治具１は、治具全体がリング状であり、ウエーハＷを収納する収納部２と、収納部２の内周から内側に向けて延出する接触部３と、接触部３の内周からさらに内側に向けて延出するマスク部４とが段階的に形成されている。
【００２１】
収納部２は、プラズマエッチングするウエーハＷを収納するため、ウエーハＷの直径よりも僅かに大きい内周径を有する大きさに形成されている。例えば、直径３００ｍｍのシリコンウエーハＷのプラズマエッチングに使用する場合には、収納部２の内周径を３０３ｍｍ±１ｍｍ程度とすれば、ウエーハＷを収納部２と接触することなく収納することができる。一方、外径は、治具１の強度を保てれば特に限定されるものではなく、必要以上に大きくならない範囲で都合により決定すればよい。
【００２２】
接触部３は、プラズマエッチングの際にプラズマガスがウエーハＷの面取り部３０に入り込むことを防ぐための部分であり、ウエーハＷの上面の外周部と接触するように、接触部３の内周径はウエーハＷの直径よりも小さくなるように形成されている。
なお、接触部３の内周径が小さいほどウエーハＷとの接触面積が大きくなり、プラズマガスの面取り部３０への侵入を確実に防ぐことができるが、接触部３と接触している部分はエッチングされないため、エッチングによる平坦化制御ができないほか、治具１との接触によりウエーハＷに汚染やキズが発生するおそれもある。従って、接触部３は、ウエーハＷの上面の外周部と確実に接触するとともに、必要以上に接触してウエーハＷの汚染やキズが発生するのを防ぐため、ウエーハＷの最外周位置から１．５ｍｍ以内の部分（図２のｃ）でウエーハ上面の外周部と接触するように形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、通常、ウエーハＷの最外周位置から０．３ｍｍ程度は面取り部３０であり、治具１の接触部３がウエーハＷの面取り部３０と接触するような大きさであると、接触部３とウエーハＷとの間に隙間が開き、ウエーハＷの全周で接触し難くなるおそれがある。従って、接触部３は、ウエーハＷの最外周位置から接触部３の内周位置までの長さｃが０．４ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内となるように形成されていることが好ましい。
【００２４】
マスク部４は、ウエーハＷの外周部が過剰にエッチングされるのを防止するための部分であり、ウエーハＷの外周部の接触部３と接触する部分よりも内側の部分を、ウエーハＷと間隙をあけて覆うように形成されている。
マスク部４の長さ（図２のａ）は、接触部３の長さにもよるが、マスク部４が短過ぎると過剰なエッチングを充分に抑制できず、一方、長過ぎるとウエーハＷの外周部のエッチングを抑制する効果が大き過ぎて平坦化制御が難しくなるおそれがある。これらの観点から、マスク部４の長さａは０．０５〜３ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２５】
また、ウエーハの研磨工程では、最外周位置から３ｍｍ以内の領域で外周ダレが生じ易い。そこで、上記範囲内の長さのマスク部４が形成されていれば、ウエーハの外周ダレが既に生じている部分での過剰なエッチングを確実に防ぎ、ロールオフを確実に改善することができる。
【００２６】
マスク部４とウエーハＷとの間隙は、小さいほどエッチングを抑制する効果が高まる反面、平坦化制御が難しくなるおそれがある。従って、マスク部４は、ウエーハＷとの間隙（図２のｂ）が０．０５〜１ｍｍの範囲内となるように形成されていることが好ましい。マスク部４とウエーハＷとの間隙が上記範囲内であれば、マスク部４の下に位置する外周部において過剰なエッチングを確実に防ぐことができるとともに、外周部をエッチングして形状を修正することもできる。
【００２７】
なお、マスク部４の長さａとマスク部４とウエーハＷとの間隙ｂは、ウエーハＷの外周部のエッチング量に大きく影響するので、接触部３がウエーハＷと接触する部分ｃも含め、プラズマエッチング前のウエーハＷの外周形状、プラズマエッチング後に要求されるロールオフ等を考慮して適宜設定すればよい。
【００２８】
上記のような本発明に係るプラズマエッチング用治具１は、エッチングされ難く、かつ、ウエーハを汚染し難い材質により構成することができる。例えば治具本体をステンレス製とし、表面にＮｉ、Ａｌ、Ｍｇ等でメッキを施したものとすれば、ラジカルに対して高い耐性を付与することができる。ただし、接触部３はウエーハＷと接触することになるので、ウエーハＷの汚染を確実に防ぐため、少なくとも接触部３のウエーハＷと接触する部分の表面はフッ素樹脂で構成することが好ましい。例えば治具本体をステンレス等で構成し、接触部３をフッ素樹脂でコーティングしてもよい。
【００２９】
このようなプラズマエッチング用治具１を用いてシリコンウエーハのプラズマエッチングを行う場合、使用するプラズマエッチング装置は特に限定されず、例えば図４に示したようなＰＡＣＥを行う装置２１を好適に使用することができる。まず、プラズマエッチング装置２１のサセプタ（静電チャック）２８上にウエーハＷを配置する。そして、ウエーハＷが治具１の収納部２に収納されるように治具１を被せる。このとき、図２に示したように、治具１の接触部３がウエーハＷの上面の外周部と接触し、かつ、マスク部４がウエーハＷの外周部の接触部３と接触する部分よりも内側の部分を間隙をあけて覆うようにする。
【００３０】
このようにウエーハＷが治具１の収納部２に収納されるとともに、接触部３と接触した状態でプラズマエッチングを行えば、マスク部４の下に位置する部分はプラズマガスが当たり難くなり、ウエーハＷの外周部における過剰なエッチングを防ぐことができる。また、接触部３がウエーハＷの外周に沿って接触しているため、プラズマガスはウエーハＷの面取り部側に入り込めず、面取り部がエッチングされることで曇りが発生することも防ぐことができる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
（実施例）
図１に示したような収納部、接触部、マスク部を有するリング状のプラズマエッチング用治具を作製した。治具全体をステンレス製とし、収納部は内周径が３０３ｍｍ、接触部は内周径が２９８．６ｍｍ、マスク部は内周径が２９７．４ｍｍとなるように形成した。また、接触部のウエーハと接触する下面はフッ素樹脂（ＰＦＡ）でコーティングした。
【００３２】
上記の治具を図２に示したようにシリコンウエーハ（直径３００ｍｍ）に被せてプラズマエッチングを行った。
プラズマエッチング後、光学式（レーザ）の形状測定器であるナノメトロを用いてウエーハの外周部における厚さを測定した。図６は測定した厚さ分布を示している。図６に見られるように、外周部でも高い平坦度が達成されており、ロールオフは０．０４μｍであった。
また、集光灯下の目視により面取り部の曇りの有無を確認したが、曇りの発生は見られなかった。
【００３３】
（比較例）
図５に示したような内側フランジ部を有するプラズマエッチング用治具を作製した。治具全体をステンレス製とし、収納部は内径が３０３ｍｍ、フランジ部は内径が２９７．４ｍｍとなるように形成した。
この治具を図５に示したようにシリコンウエーハ（直径３００ｍｍ）に被せてプラズマエッチングを行った。このときウエーハと治具は全く接触していない。
プラズマエッチング後、ウエーハの外周部における厚さを測定した。図７は測定した厚さ分布を示している。図７に見られるように、ウエーハの中心から１４８ｍｍの位置あたりから外周ダレが生じており、ロールオフは１．２μｍであった。
また、面取り部には曇りの発生が見られた。
【００３４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、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。
【００３５】
例えば、上記実施例では直径３００ｍｍのシリコンウエーハをプラズマエッチングする際に使用する治具について説明したが、半導体ウエーハの種類、大きさ、治具の大きさ等は限定されるものではなく、例えば治具の大きさは、プラズマエッチングする半導体ウエーハの大きさに応じて適宜設計すればよい。
また、上記実施形態では本発明に係るプラズマエッチング用治具を用いてＰＡＣＥを行う場合について説明したが、本発明に係る治具を用いたプラズマエッチングはウエーハに対して局所的にエッチングを行うＰＡＣＥに限定されず、例えば平行平板型のエッチング装置で半導体ウエーハをプラズマエッチングする場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るプラズマエッチング用治具の一例を示す概略図である。（Ａ）平面図  （Ｂ）Ｃ−Ｃ線断面図
【図２】本発明に係るプラズマエッチング用治具とウエーハとの位置関係を部分的に拡大して示す概略図である。
【図３】ウエーハの外周ダレを拡大して示す概略図である。
【図４】ＰＡＣＥを行う際に使用するプラズマエッチング装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】従来のプラズマエッチング用治具を示す概略図である。
【図６】実施例でプラズマエッチングを行ったウエーハの外周部の平坦度を示すグラフである。
【図７】比較例でプラズマエッチングを行ったウエーハの外周部の平坦度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１…プラズマエッチング用治具、  ２…収納部、  ３…接触部、  ４…マスク部、  ２７…ノズル、  ２８…サセプタ（静電チャック）。
【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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