JP2014022678A

JP2014022678A - ウェーハのエッチング方法

Info

Publication number: JP2014022678A
Application number: JP2012162428A
Authority: JP
Inventors: Shinya Watanabe; 真也渡辺; Yuki Inoue; 雄貴井上; Keigo Ito; 啓吾伊藤; Yoshiteru Nishida; 吉輝西田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】ウェーハの被エッチング面を均一な状態にエッチングする方法を提供する。
【解決手段】回転保持装置１０でウェーハを回転可能に保持する保持ステップと、エッチング液供給手段２０で少なくともウェーハ１の中央部にエッチング液を供給するとともにウェーハ１を回転させてウェーハ１にエッチングを施すエッチングステップとを備え、エッチングステップでは、ウェーハ１の中央部に比べて外周部が高温の状態でエッチングが遂行されるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のウェーハのエッチング方法に関する。

半導体デバイスの製造過程では、多数のデバイスが形成されたシリコンウェーハ等の半導体ウェーハに対しウェットエッチングを施す場合がある。例えば、ウェーハの裏面を研削して薄化する加工を行った場合、研削によって生じている歪みを除去するために被研削面をウェットエッチングしている。また、銅ポスト等からなる複数の貫通電極がウェーハに埋設されたＴＳＶ（Through Silicon Via:Ｓｉ貫通電極）ウェーハにおいては、貫通電極をウェーハの裏面に露出して突出した状態とするために、裏面に対しウェットエッチングを施す場合がある。

ウェーハにウェットエッチング処理を施すにあたっては、回転させたウェーハの中央部にエッチング液を滴下して供給し、遠心力によってエッチング液を被エッチング面全面に広げて供給するスピンコート法が知られている（特許文献１等参照）。

特開２０００−２１２７７３号公報

上記スピンコート法によるエッチング処理にあっては、ウェーハに対して反応性が速いエッチング液を用いた場合には、供給直後からエッチング液による反応（溶解反応あるいは腐食反応など）が開始するため、ウェーハの中央部の方が外周部に比べてエッチング量が多くなり、被エッチング面が均一な状態にエッチングされにくいという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる課題は、ウェーハの被エッチング面を均一な状態にエッチングすることができるウェーハのエッチング方法を提供することにある。

本発明のウェーハのエッチング方法は、ウェーハを回転可能に保持する保持手段でウェーハを保持する保持ステップと、エッチング液供給手段で少なくともウェーハの中央部にエッチング液を供給するとともにウェーハを回転させてウェーハにエッチングを施すエッチングステップと、を備え、該エッチングステップでは、ウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部が高温の状態でエッチングが遂行されることを特徴とする。

本発明は、保持手段に保持したウェーハを、保持手段を回転させることでウェーハを回転させながら、ウェーハの中央部にエッチング液を供給するスピンコート法によるエッチング方法である。従来のスピンコート法では、上記のようにウェーハの中央部の方が外周部に比べてエッチング量が多くなる傾向にあった。ここで、エッチング処理においては、温度が高いほどエッチング反応速度が速くなるという特性を有している。したがって本発明のようにウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部が高温の状態でエッチングすると、中央部よりも外周部の方がエッチングによるエッチング反応速度が速くなる。このため、結果的に中央部と外周部のエッチング反応を同等とすることができ、よって被エッチング面を均一な状態にエッチングすることができる。

エッチングステップにおいて、ウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部を高温の状態でエッチングするには、具体的には以下の方法が挙げられる。

すなわち、第１の方法としては、前記エッチング供給手段は、ウェーハの中央部に前記エッチング液を第一の温度で供給する第一供給口とウェーハの外周部に該エッチング液を該第一の温度より高温の第二の温度で供給する第二供給口とを有することにより、前記エッチングステップでは、ウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部が高温の状態でエッチングが遂行されるようにする。

または、第２の方法としては、前記保持手段は、ウェーハの被エッチング面を露出するとともに該被エッチング面の背面の少なくとも外周部を露出した状態でウェーハを保持し、前記エッチングステップでは、ウェーハの該背面の外周部にエッチング反応に不活性な流体を加熱して噴射することで、ウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部が高温の状態でエッチングが遂行されるようにする。

なお、上記の第１の方法および第２の方法は、それぞれ単独で行ってもよいが、同時に行うこともできる。

本発明での前記ウェーハは、シリコンからなり、前記エッチング液は、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ：Tetramethyl Ammonium Hydroxid）を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ウェーハの被エッチング面を均一な状態にエッチングすることができるウェーハのエッチング方法が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るウェーハの加工方法の保持ステップを示す斜視図である。一実施形態のエッチングステップを示す斜視図である。一実施形態のエッチングステップを示す側面図である。本発明の他の実施形態に係るウェーハの加工方法のエッチングステップを示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
一実施形態では、まず、ウェットエッチング対象の円板状のウェーハ１を、図１に示す回転保持装置（保持手段）１０が備える複数の支持板１１上に載置して保持する（保持ステップ）。ウェーハ１は、例えばシリコン製の半導体ウェーハ１であり、片面が被エッチング面１ｂとされる。回転保持装置１０は、図示せぬエッチングチャンバー内に収容されている。

複数の支持板１１上に載置されたウェーハ１は、水平、かつ回転可能に保持される。この場合、支持板１１は周方向に等間隔をおいて３つ配設され、支持板１１間には、ウェーハ１の外周面に当接するローラ１２が配設されている。支持板１１の中心には、上方に突出する凸部１１ａが形成されており、この凸部１１ａの側面に外周面が当接することで、ウェーハ１は位置決めされるようになっている。この状態で、ウェーハ１の被エッチング面１ｂの全面が上方に露出し、下面である背面１ａの外周部は、支持板１１への載置部分を除いて下方に露出する。

各ローラ１２は下方に延びる回転軸１３を有しており、これら回転軸１３には、駆動ベルト１４が巻回されている。駆動ベルト１４の外周面には、駆動モータ１５で回転駆動される駆動ローラ１６が圧接して設置されており、駆動ローラ１６が矢印Ａ方向に回転駆動すると、駆動ベルト１４がＢ方向に駆動され、駆動ベルト１４の回転が回転軸１３からローラ１２に伝わって、ウェーハ１が矢印Ｃ方向に回転するようになっている。

ウェーハ１は、被エッチング面１ｂを上方に向けて支持板１１に載置されるとともに、外周面が各ローラ１２の周面に当接してセットされる。そして、駆動モータ１５を回転させることで回転する各ローラ１２がウェーハ１の外周面を摩擦力で周方向に送ることで、ウェーハ１は回転させられる。

次に、ウェーハ１を回転保持装置１０で回転させながら、ウェーハ１の被エッチング面１ｂの中央部にエッチング液を供給し、スピンコートにより被エッチング面１ｂの全面にエッチング液を供給してエッチングを施す（エッチングステップ）。

エッチングステップでは、ウェーハ１の中央部に比べて外周部が高温の状態でエッチングが遂行されるようにする。それには、図２および図３に示すように、ウェーハ１の上方に、エッチング供給手段２０として、ウェーハ１の中央部に第一の温度のエッチング液Ｌ１を供給する第一供給口２１とウェーハ１の外周部に第一の温度より高温の第二の温度のエッチング液Ｌ２を供給する第二供給口２２とを配設する。この場合、第二供給口２２は、１つの第一供給口２１の両側に位置付けられ、３つの供給口２１，２２，２２が直線状に並ぶように配設されている。

エッチング液の温度に関しては、例えば、第一の温度すなわちエッチングＬ１の温度は６０〜７０℃程度とされ、第二の温度すなわちエッチングＬ２の温度は７５〜９０℃程度とされる。また、これらエッチング液Ｌ１，Ｌ２は、水酸化テトラメチルアンモニウム（以下、ＴＭＡＨと称する）が用いられる。また、図３に示すように、ウェーハ１の下側には、ウェーハ１の背面１ａの中央部に向けてエッチング反応に不活性な流体Ｇ１を噴射してエッチング液Ｌの背面１ａへの回り込みを防ぐ中央部噴射口３１を配設する。不活性な流体Ｇ１としては、純水や窒素ガス等が用いられる。

エッチングステップでは、上記のようにしてウェーハ１を回転させながら、第一供給口２１および第二供給口２２から、それぞれ上記温度に設定されたエッチング液Ｌ１，Ｌ２を滴下して供給し、また、ウェーハ１の背面１ａの中央部に中央部噴射口３１から不活性な流体Ｇ１を噴射させる。

第一供給口２１から供給されたエッチングＬ１は、回転するウェーハ１の被エッチング面１ｂの中央部に滴下して供給され、遠心力によって外周側に広がっていく。エッチングＬ１が供給された被エッチング面１ｂの中央部は、上記第一の温度に応じたエッチング反応が起こってエッチングされる。

一方、第二供給口２２から供給されたエッチングＬ２は、回転するウェーハ１の被エッチング面１ｂの外周部に滴下し、遠心力によってさらに外周側に広がっていく。エッチング液Ｌ２が供給された被エッチング面１ｂの外周部は、上記第二の温度に応じたエッチング反応が起こってエッチングされる。このようにして被エッチング面１ｂはエッチング液Ｌ１，Ｌ２により全面がエッチングされる。

エッチングＬ１，Ｌ２は、ウェーハ１の外周縁から落下するが、ウェーハ１の背面１ａ側に噴射されている不活性な流体Ｇ１の圧力で、ウェーハ１の背面１ａにはエッチング液Ｌ１．Ｌ２が回り込まず、表面１ａや側面といった不要な部分がエッチングされることが防がれる。なお、エッチング中はエッチングチャンバー内を５０℃程度に加熱しておくと、エッチングレートが上がって処理速度が向上するので好ましい。所定のエッチング時間が経過するとエッチング処理は終了し、エッチング液Ｌ１，Ｌ２の供給およびウェーハ１の回転が停止され、ウェーハ１は回転保持装置１０から搬出される。

本実施形態によれば、ウェーハ１の中央部に供給するエッチング液Ｌ１よりも、外周部に供給するエッチング液Ｌ２の方が温度が高いため、中央部よりも外周部の方がエッチング反応速度が速くなる。このため、中央部と外周部のエッチング反応が同等となり、その結果、被エッチング面１ｂが均一な状態でエッチングされるといった効果が奏される。

特に、ウェーハ１がシリコン製で、エッチング液Ｌ１，Ｌ２が上記ＴＭＡＨの場合には、エッチング液Ｌ１，Ｌ２の供給直後からエッチング反応が起こるため、本実施形態は有効とされる。

上記実施形態では、ウェーハ１の中央部に比べて外周部が高温の状態でエッチングする方法として、エッチング液の温度を変えて行っているが、これに加えてウェーハ１自体の中央部と外周部に温度差を与えることで、より適確に上記効果を得ることができ、上記のようにシリコン製ウェーハをＴＭＡＨでエッチングする場合、きわめて有効である。

ウェーハ１自体に温度差を与える方法としては、図４に示すように、回転保持装置１０で保持されたウェーハ１の背面１ａ側に、上記中央部噴射口３１の両側に外周部噴射口３２を配設し、これら外周部噴射口３２から、回転するウェーハ１の背面１ａの外周部に向けて、エッチング反応に不活性な流体Ｇ２を加熱して噴射させる。

この場合、中央部噴射口３１から噴射される流体Ｇ１の温度は加熱はされておらずエッチングチャンバー内の雰囲気と同等の温度とされ、外周部噴射口３２から噴射される流体Ｇ２は中央部噴射口３１から噴射される流体Ｇ１の温度よりも高温とされる。これにより、ウェーハ１は中央部よりも外周部の方が高温となり、外周部の方がエッチング反応速度が速くなる。よって、中央部と外周部のエッチング反応が同等となり、被エッチング面１ｂが均一な状態でエッチングされる。

また、外周部噴射口３２からは外周方向に向けて斜め上方に流体Ｇ２が噴射されるようになっており、このためエッチング液のウェーハ背面１ａへの回り込み防止の作用も確実に得ることができる。

なお、図４に示した背面１ａ側の各噴射口３１，３２から噴射される不活性な流体Ｇ１，Ｇ２によってウェーハ１自体に中央部と外周部に温度差を与える形態では、外周側の第二供給口２２からのエッチング液Ｌ２の供給を停止し、中央部の第一供給口２１から、常温のエッチング液Ｌ１を供給することによっても、ウェーハ１の中央部に比べてウェーハ１の外周部が高温の状態でエッチングすることができる。

１…ウェーハ、１ａ…ウェーハの背面、１ｂ…ウェーハの被エッチング面、１０…回転保持装置（保持手段）、２０…エッチング液供給手段、２１…第一供給口、２２…第二供給口、Ｇ１，Ｇ２…流体、Ｌ１，Ｌ２…エッチング液。

Claims

ウェーハのエッチング方法であって、
ウェーハを回転可能に保持する保持手段でウェーハを保持する保持ステップと、
エッチング液供給手段で少なくともウェーハの中央部にエッチング液を供給するとともにウェーハを回転させてウェーハにエッチングを施すエッチングステップと、を備え、
該エッチングステップでは、ウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部が高温の状態でエッチングが遂行されることを特徴とするウェーハのエッチング方法。
前記エッチング供給手段は、ウェーハの中央部に前記エッチング液を第一の温度で供給する第一供給口とウェーハの外周部に該エッチング液を該第一の温度より高温の第二の温度で供給する第二供給口とを有することにより、前記エッチングステップでは、ウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部が高温の状態でエッチングが遂行されることを特徴とする請求項１に記載のウェーハのエッチング方法。
前記保持手段は、ウェーハの被エッチング面を露出するとともに該被エッチング面の背面の少なくとも外周部を露出した状態でウェーハを保持し、
前記エッチングステップでは、ウェーハの該背面の外周部にエッチング反応に不活性な流体を加熱して噴射することで、ウェーハの中央部に比べてウェーハの外周部が高温の状態でエッチングが遂行されることを特徴とする請求項１または２に記載のウェーハのエッチング方法。
前記ウェーハは、シリコンからなり、
前記エッチング液は、水酸化テトラメチルアンモニウムを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウェーハのエッチング方法。