CN113169034B - 带激光标记的硅晶圆的制造方法 - Google Patents
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Abstract
制造研磨处理后构成激光标记的点周边无隆起部的硅晶圆。包括向硅晶圆打印具有多个点的激光标记的激光标记打印工序、相对于硅晶圆的至少打印有激光标记的区域实施蚀刻处理的蚀刻工序、相对于蚀刻工序后的硅晶圆的表面实施研磨处理的研磨工序。上述激光标记打印工序中，将多个点的每一个通过第1工序和第2工序来形成，在前述第1工序中，将激光以第1光束径向硅晶圆的外周部的既定的位置照射来形成点的第1部分，在前述第2工序中，将激光以比第1光束径小的第2光束径向既定的位置照射来形成点的第2部分，进行第1工序，使得第1部分具有研磨工序后第1部分的至少一部分留下的深度。
Description
技术领域
本发明涉及带激光标记的硅晶圆的制造方法及带激光标记的硅晶圆。
背景技术
以往，作为半导体设备的基板，硅晶圆被广泛使用。该硅晶圆被如下所述地得到。即首先，将通过切克劳斯基(Czochralski、CZ)法等培养的单晶体硅锭切割成块，将块的外周部研磨后切片。
接着，对于通过切片得到的硅晶圆，适当实施倒角处理、及抛光处理、平面研磨处理、双头研磨处理等的处理的一个或多个处理。有在实施这些处理的硅晶圆的正面或背面的外周部通过激光的照射打印用于晶圆管理、识别的识别附图标记(标记)的情况。通过激光打印的标记(以下称作“激光标记”。)借助由多个凹部(点)的集合构成的文字、记号构成，具有能够借助肉眼观察或照相机等识别的大小。
通过上述激光的照射，在点的周边形成环状的隆起部。因此，相对于打印上述激光标记的硅晶圆的至少被打印激光标记的区域(以下也称作“激光标记区域”。)，实施蚀刻处理来除去上述隆起部后，相对于硅晶圆的表面实施研磨处理(例如参照专利文献1)。接着，相对于实施研磨处理的硅晶圆实施最终洗涤，进行各种检查而满足既定的品质基准的硅晶圆被作为产品出货。
专利文献1：日本特开2011-29355号公报。
如上所述，激光标记的打印时形成的点周边的隆起部被通过蚀刻处理除去。然而，检查研磨处理后的硅晶圆，发现在点周边形成有隆起部。近年来，半导体设备的细微化·高集聚化越发地进行，硅晶圆要求极高的平坦性。此外，在设备形成区域，也向晶圆径向外侧逐年扩大，相对于晶圆外周部也要求高的平坦性。上述点周边的隆起部使晶圆外周部的平坦性下降。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能够制造研磨处理后构成激光标记的点周边没有隆起部的带激光标记的硅晶圆的方法及带激光标记的硅晶圆。
解决上述问题的本发明的主要方案如下所述。
(1)一种带激光标记的硅晶圆的制造方法，其特征在于，包括激光标记打印工序、蚀刻工序、研磨工序，在前述激光标记打印工序中，向把以既定的方法培养的单晶体硅锭切片得到的硅晶圆打印具有多个点的激光标记，在前述蚀刻工序中，相对于前述硅晶圆的至少打印有激光标记的区域实施蚀刻处理，在前述研磨工序中，相对于前述蚀刻工序后的前述硅晶圆的表面实施研磨处理，在前述激光标记打印工序中，将前述多个点的每一个通过第1工序和第2工序形成，在前述第1工序中，将激光以第1光束径向前述硅晶圆的外周部的既定的位置照射来形成前述点的第1部分，在前述第2工序中，将激光以比第1光束径小的第2光束径向前述既定的位置照射来形成前述点的第2部分，进行前述第1工序，使得前述第1部分具有前述研磨工序后前述第1部分的至少一部分留下的深度。
(2)前述(1)所述的带激光标记的硅晶圆的制造方法，前述第1光束径超过前述第2光束径的100％且为120％以下。
(3)前述(1)或(2)所述的带激光标记的硅晶圆的制造方法，前述第1工序通过多次激光的照射来进行。
(4)前述(1)～(3)中任一项所述的带激光标记的硅晶圆的制造方法，前述第2工序通过多次激光的照射来进行。
(5)一种带激光标记的硅晶圆，前述带激光标记的硅晶圆在外周部具备具有多个点的激光标记，其特征在于，前述点具有第1部分和第2部分，前述第1部分被第1壁面划分，前述第2部分被设置于与该第1部分相比距前述硅晶圆表面深的位置，被第2壁面及底面划分，相对于前述硅晶圆的表面的前述第1壁面的倾斜角比前述第2壁面的倾斜角小。
(6)前述(5)所述的带激光标记的硅晶圆，前述硅晶圆的表面被镜面研磨。
(7)前述(5)或(6)所述的带激光标记的硅晶圆，前述第1部分的深度超过0且为23μm以下。
发明效果
根据本发明，能够制造研磨处理后在构成激光标记的点周边没有隆起部的带激光标记的硅晶圆。
附图说明
图1是本发明的带激光标记的硅晶圆的制造方法的流程图。
图2是说明通过本发明提高晶圆外周部的平坦度的原理的图。
图3是激光标记打印工序后的点的示意剖视图。
图4是蚀刻工序后的点的示意剖视图。
图5是研磨工序后的点的示意剖视图。
图6是表示点的表面轮廓的图。
具体实施方式
(带激光标记的硅晶圆的制造方法)
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的带激光标记的硅晶圆的制造方法的流程图。本发明的带激光标记的硅晶圆的制造方法包括激光标记打印工序(步骤S1)、蚀刻工序(步骤S2)、研磨工序(步骤S3)，在前述激光标记打印工序(步骤S1)中，把以既定的方法培养的单晶体硅锭切片，在得到的硅晶圆打印具有多个点的激光标记，在前述蚀刻工序(步骤S2)中，相对于硅晶圆的至少打印有激光标记的区域实施蚀刻处理，在前述研磨工序(步骤S3)中，相对于蚀刻工序后的硅晶圆的表面实施研磨处理。这里，将多个点的每一个通过第1工序(步骤S11)和第2工序(步骤S12)形成，在前述第1工序(步骤S11)中，将激光以第1光束径向硅晶圆的外周部的既定的位置照射来形成点的第1部分，在前述第2工序(步骤S12)中，将激光以比第1光束径小的第2光束径向既定的位置照射来形成点的第2部分，进行第1工序，使得第1部分具有研磨工序后第1部分的至少一部分留下的深度。
如上所述，在硅晶圆的外周部打印激光标记时形成的点周边的隆起部被通过蚀刻处理除去。尽管如此，发现研磨处理后也在点周边形成有隆起部。
本发明的发明人关于形成上述隆起部的原因进行深入研究。结果，考虑可能是研磨处理中在点周边作用的研磨颗粒不足。即，考虑可能是如图2所示，向研磨垫P和硅晶圆W之间供给研磨浆料来研磨硅晶圆W的表面时，研磨浆料所含的研磨颗粒G向点D内落下，在点D的周边的研磨颗粒不足(图2(a))，结果，点D周边的研磨量与其他部分的研磨量相比减少，在点D周边形成有隆起部B(图2(b))。
因此，本发明的发明人基于上述推测，关于抑制点D周边处的隆起部B的形成的方法进行深入研究，结果发现，将多个点D的每一个通过将激光以第1光束径向硅晶圆的外周部的既定的位置照射的第1工序、将激光以比第1光束径小的第2光束径向上述既定的位置照射的第2工序形成极为有效。
通过上述光束径不同的多级的激光照射，形成由直径较大的第1部分和直径较小的第2部分构成的点。本发明的发明人进行研究，结果发现，若相对于形成有这样的点的硅晶圆实施蚀刻处理，则在接近晶圆W的表面的第1部分形成倾斜较小的壁面(图2(c))。
抑制上述隆起部B的形成的原理未必清楚，但考虑是因为，根据上述那样的倾斜小的壁面，抑制研磨颗粒G向点D的深的位置落下，在点D的周边滞留的研磨颗粒G增加，抑制隆起部B的形成。
此外，本发明的发明人发现，上述第1工序中，将第1部分以研磨工序后第1部分的至少一部分留下的深度形成，由此能够防止隆起部B的形成(图2(d))。这被认为是，从研磨处理的开始至结束能够防止倾斜小的壁面消失，抑制研磨浆料所含的研磨颗粒G向点D深的位置落下。
这样，本发明的发明人发现，将激光标记的打印工序通过光束径不同的多级的激光照射进行，把通过光束径比较大的激光的照射形成的第1部分形成为，研磨工序后具有第1部分的至少一部分留下的深度，由此，能够防止点D周边的隆起部B的形成，完成本发明。以下，对各工序进行说明。
首先，步骤S1中，把以既定的方法培养的单晶体硅锭切片，在得到的硅晶圆打印具有多个点的激光标记(激光标记打印工序)。
上述激光标记打印工序具体地进行以下的两个工序。首先，步骤S11中，将激光以第1光束径D1向硅晶圆的外周部的既定的位置照射(第1工序)。由此，在硅晶圆的外周部的既定的位置形成具有第1径D1及第1深度d1的孔(第1部分)。
另外，上述孔也可以形成于晶圆的正面及背面的某个。此外，孔的第1径D1意味着晶圆最外表面处的直径。进而，第1深度d1意味着从晶圆表面至孔的最深部的深度。
作为上述硅晶圆，能够使用相对于通过CZ法、浮区熔融法(FloatingZone、FZ)法培养的单晶体硅锭，适当实施公知的外周研磨处理、切片处理、倒角处理、及抛光处理、平面研磨处理、双头研磨处理等的处理的一个或多个处理所得到的硅晶圆。
上述单晶体硅锭的培养能够将氧浓度、碳浓度、氮浓度等适当地调整，使得从培养的硅锭选取的硅晶圆具有所希望的特性。此外，关于导电型，也可以添加适当的掺杂剂来设为n型或p型。
作为激光源，例如能够使用红外线激光、CO2激光、YLF激光(固体激光)。其中，从能够将热损伤抑制成较低的角度出发，优选地使用YLF激光。
向硅晶圆照射的激光的光束径能够借助激光的输出、电流值控制，能够通过使激光的输出变大来使光束径变大。本第1工序中，以比后述的第2工序的第2光束径大的第1光束径照射激光，由此能够在硅晶圆的外周部的既定的位置形成第1径D1及第1深度d1的孔(第1部分)。
通过一次激光的照射形成的孔的深度不取决于激光的输出，也受装置影响，但例如为约4μm/次。通过一次激光的照射无法得到上述第1深度d1的孔的情况下，第1工序中重复进行多次激光照射，由此能够形成上述第1深度d1的孔。
本发明中，上述第1深度d1重要的是为在之后的研磨处理后第1工序中设置的孔的至少一部分留下的深度。由此，从之后的研磨工序的开始至结束，在直径比较大的第1部分，如图2(c)所示那样的壁面的倾斜小的部分总存在，能够防止隆起部的形成。
此外，关于第1深度d1的上限，从将接近蚀刻后形成的角度小的面的形状在蚀刻前形成的角度出发，优选地相对于后述的第2工序后形成的孔的第2深度d2为50％以下。这里，第2深度d2通过第2工序，为第1工序中形成的孔中进一步形成的孔的部分的深度，并非距晶圆表面的深度。
接着，步骤S12中，将激光以比第1光束径小的第2光束径D2向上述既定的位置、即第1工序中照射激光的位置照射(第2工序)。由此，在第1工序中形成的、第1径D1及第1深度d1的孔中，形成比第1径D1小的第2径D2及第2深度d2的孔。
与第1工序相同地，通过一次激光的照射得不到上述第2深度d2的孔的情况下，在第2工序中多次进行激光照射，由此能够形成上述第2深度d2的孔。
第1光束径相对于第2光束径的比例(D1/D2)优选为超过100％且为120％以下。更优选地，为105％以上且120％以下。由此，能够进一步提高之后的研磨工序后形成的隆起部的形成的抑制效果。
这样，能够在硅晶圆的外周部的既定的位置形成具有第1直径D1及第1深度d1和第2深度d2的和的深度的孔。本说明书中，将这样形成的孔称作点。通过将上述第1工序及第2工序在另外的位置重复进行来形成多个点，能够打印激光标记。
另外，上述的说明中，进行第1工序及第2工序来形成一个点后，形成另外的点，但也可以首先相对于所有的点形成位置进行第1工序后，进行第2工序。
此外，上述的说明中，进行第1工序后进行第2工序，但也可以进行第2工序后进行第1工序。该情况下，首先在第2工序形成第2直径D2、第2深度d2的孔，在接下来的第1工序形成比第2直径D2大的第1直径D1、深度d1的孔。这里，第1工序中，向第2工序中形成的孔也照射激光，所以第1工序中形成的孔的深度变深d1而为d1+d2，结果形成与进行第1工序后进行第2工序来形成的情况相同的点。
另外，之后的蚀刻工序及研磨工序中，除去硅晶圆的表面部分，各点的直径及深度变化。由此，上述第1工序及第2工序中，关于研磨工序后的硅晶圆，将各工序下的光束径、设置的孔的深度适当地设定，使得得到具有多个点的激光标记，前述多个点具有最终产品的直径及最终产品的深度。
上述激光标记打印工序后，步骤S2中，相对于硅晶圆的至少打印有激光标记的区域实施蚀刻处理(蚀刻工序)。该蚀刻工序通过步骤S1的激光的照射，除去包括点的内部的硅晶圆的表面部分，形成于点的周边的隆起部也被除去。此外，根据本蚀刻工序，也能够除去由于抛光处理而在硅晶圆产生的应变。
作为上述蚀刻工序的一例，列举将激光标记打印后的硅晶圆浸泡于填充在蚀刻槽的蚀刻液来保持，使晶圆旋转的同时进行蚀刻的方法。
作为蚀刻液，优选地使用碱性的蚀刻液，更优选地使用由氢氧化钠或氢氧化钾水溶液构成的蚀刻液。通过该蚀刻工序，将构成激光标记的点部周边的隆起部除去，并且也将由于抛光处理在硅晶圆产生的应变除去。
上述蚀刻工序后，步骤S3中，相对于蚀刻工序后的硅晶圆的表面实施研磨处理(研磨工序)。本研磨工序中，使用具有研磨颗粒的研磨浆料将蚀刻后的晶圆的两面研磨。由此，硅晶圆的表面被镜面研磨。
本研磨工序为，将硅晶圆嵌入载具，将晶圆用粘贴有研磨布的上平台及下平台夹持，向上下平台和晶圆之间流入例如胶体二氧化硅等浆料，使上下平台及载具互相向相反方向旋转，相对于硅晶圆的两面实施镜面研磨处理。由此，能够减少晶圆表面的凹凸而得到平坦度高的晶圆。
具体地，作为研磨浆料，使用包括胶体二氧化硅作为研磨颗粒的碱性的浆料。
上述研磨工序后，进行将硅晶圆的至少单面每单面地精加工研磨的片面精加工研磨。该精加工研磨中，包括仅单面的研磨及两面的研磨的两者。研磨两面的情况下，进行一方的表面的研磨后进行另一方的表面的研磨。
之后，相对于精加工研磨处理后实施研磨处理的硅晶圆进行洗涤。具体地，例如使用作为氨水、双氧水及水的混合物的SC-1洗涤液、盐酸、作为双氧水及水的混合物的SC-2洗涤液，除去晶圆表面的颗粒、有机物、金属等。
最后，检查被洗涤的硅晶圆的平坦度、晶圆表面的LPD的数量、损坏、晶圆表面的污染等。该检查中仅满足既定的品质的硅晶圆被作为产品出货。
这样，能够制造出研磨处理后在构成激光标记的点周边没有隆起部的带激光标记的硅晶圆。
(带激光标记的硅晶圆)
接着，对本发明的带激光标记的硅晶圆进行说明。本发明的带激光标记的硅晶圆是被根据上述的方法制造的、具备在外周部具有多个点的激光标记的带激光标记的硅晶圆。这里，特征在于，上述点具有被第1壁面划分的第1部分、设置于比该第1部分距前述硅晶圆表面深的位置而被第2壁面及底面划分的第2部分，第1壁面相对于硅晶圆的表面的倾斜角比第2壁面的倾斜角小。
如上所述，在激光标记打印工序中，能够防止构成激光标记的点周边的隆起部的形成。由此，本发明的带激光标记的硅晶圆在观察激光标记的点的周边没有隆起部，是与以往的硅晶圆相比晶圆外周部的平坦性高而表面被镜面研磨的硅晶圆。
此外，本发明的带激光标记的硅晶圆的第1部分的深度优选地超过0且为23μm以下。
实施例
以下，列举具体的实施例及以往例来说明，但本发明不限于此。
(发明例)
根据图1所示的流程图，制作由直径为116μm、深度为58μm的多个点构成的带激光标记的硅晶圆。首先，将通过CZ法培养的直径300mm的单晶体硅锭切割成块，外周研磨后切片，成为面方位(100)的硅晶圆。接着，在得到的硅晶圆的背面外周部打印激光标记。具体地，作为激光源使用YLF激光，作为第1工序，在激光输出值：3000μJ的条件下以目标直径110μm、目标深度4μm照射7次后，作为第2工序，在激光输出值：1500μJ的条件下以目标直径65μm、目标深度4μm照射7次。结果，形成图3所示那样的由直径109.0μm的第1部分、直径64.5μm的第2部分构成的点。
接着，相对于打印有激光标记的硅晶圆实施蚀刻处理。具体地，作为蚀刻液使用浓度48％的氢氧化钠水溶液，余量为15μm。将蚀刻处理后的点的截面示意图在图4表示。
之后，相对于实施蚀刻处理的硅晶圆，实施两面研磨处理。具体地，在载具嵌入实施了蚀刻处理的硅晶圆，将晶圆用粘贴有研磨布的上平台及下平台夹持，向上下平台和晶圆之间流入包括胶体二氧化硅的碱性的研磨浆料，使上下平台及载具向互相相反的方向旋转，相对于硅晶圆的两面实施镜面研磨处理。该两面研磨处理中的余量为，每单面5μm。将研磨处理后的点的截面示意图在图5表示。如从图5可知，研磨处理后，留有第1部分的一部分。
接着，相对于实施上述研磨处理的硅晶圆精加工研磨后来洗涤，得到本发明的带激光标记的硅晶圆。根据该条件制作5张带激光标记的硅晶圆。
(以往例)
与发明例相同地制作带激光标记的硅晶圆。但是，构成激光标记的多个点的每一个在激光输出值为1500μJ的条件下以目标直径100μm、目标深度4μm照射14次来形成。其他条件完全与发明例相同。将激光标记打印后、蚀刻处理后、及研磨处理后的点的截面示意图分别在图3、图4及图5表示。
＜点的表面轮廓的测定＞
关于根据上述发明例及以往例得到的带激光标记的硅晶圆，测定构成激光标记的点的表面轮廓。具体地，使用测定装置(KLA-Tencor公司制、WaferSight2)测定所有的点的周边部的高度。
图6表示关于如上所述地制作的发明例及以往例的硅晶圆构成激光标记的点的表面轮廓。如从图6可知，在以往例，在点的周边形成有超过50nm的高度的隆起部。与此相对，可知在发明例中，不形成隆起部，点的周边凹陷，留有在第1工序中形成的第1部分的一部分。这样，可知根据本发明，得到在点周边没有隆起部的带激光标记的硅晶圆。
产业上的可利用性
根据本发明，能够制造在研磨处理后构成激光标记的点周边没有隆起部的带激光标记的硅晶圆，所以在半导体晶圆制造业上有用。
附图标记说明
B 隆起部
D 点(凹部)
G 研磨颗粒
P 研磨垫
W 硅晶圆。
Claims (5)
1.一种带激光标记的硅晶圆的制造方法，其特征在于，
包括激光标记打印工序、蚀刻工序、研磨工序，
在前述激光标记打印工序中，把以既定的方法培养的单晶体硅锭切片，在得到的硅晶圆打印具有多个点的激光标记，
在前述蚀刻工序中，相对于前述硅晶圆的至少打印有激光标记的区域实施蚀刻处理，
在前述研磨工序中，相对于前述蚀刻工序后的前述硅晶圆的表面实施研磨处理，
在前述激光标记打印工序中，将前述多个点的每一个通过第1工序和第2工序形成，
在前述第1工序中，将激光以第1光束径向前述硅晶圆的外周部的既定的位置照射来形成前述点的第1部分，
在前述第2工序中，将激光以比第1光束径小的第2光束径向前述既定的位置照射来形成前述点的第2部分，
进行前述第1工序，使得前述第1部分具有前述研磨工序后前述第1部分的至少一部分留下的深度。
2.如权利要求1所述的带激光标记的硅晶圆的制造方法
前述第1光束径超过前述第2光束径的100％且为120％以下。
3.如权利要求1或2所述的带激光标记的硅晶圆的制造方法
前述第1工序通过多次激光的照射来进行。
4.如权利要求1或2所述的带激光标记的硅晶圆的制造方法
前述第2工序通过多次激光的照射来进行。
5.如权利要求3所述的带激光标记的硅晶圆的制造方法
前述第2工序通过多次激光的照射来进行。
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