DE102007063039A1

DE102007063039A1 - Verfahren zur Herstellung von Siliziumwafern mit hoher Ebenheit

Info

Publication number: DE102007063039A1
Application number: DE102007063039A
Authority: DE
Inventors: Byung-Wook Nam
Original assignee: Siltron Inc
Current assignee: SK Siltron Co Ltd
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2008-07-17
Also published as: SG144130A1; JP2008166805A; US20080206992A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit, umfassend (S21) das Schneiden eines Silizium-Einkristallblocks zur Herstellung eines Wafers; (S22) das Abkanten einer Kante des von dem Block geschnittenen Wafers; (S23) das Läppen des abgekanteten Wafers; (S24) das Ätzen des geläppten Wafers; (S25) das Schleifen des geätzen Wafers; (S26) das Anätzen des geschliffenen Wafers unter Verwendung einer wässrigen alkalischen Lösung zum Abtragen einer auf dem geschliffenen Wafer erzeugten degradierten Oberflächenschicht; (S27) das Polieren einer oder zweier Oberflächen des angeätzen Wafers; und (S28) das Reinigen des polierten Wafers.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Siliziumwafern mit hoher Ebenheit, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Siliziumwafern mit hoher Ebenheit, bei welchem zusätzlich ein Vorgang des Anätzens unter Anwendung einer wässrigen alkalischen Lösung vor einem Poliervorgang durchgeführt wird, um auf effektive Weise eine degradierte Oberflächenschicht, welche während eines Schleifvorgangs in einer Reihe von Wafer-Herstellungsvorgängen erzeugt wird, einschließlich Schneide-, Abkantungs-, Läpp-, Ätz-, Schleif- und Poliervorgängen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Ätzlösung mit hoher Reinheit, welche in dem Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit verwendet wird.
Beschreibung der verwandten Technik
Herkömmlicherweise wird ein Siliziumwafer mittels einer Reihe von Verfahren aus einem Silizium-Einkristall hergestellt. Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers wird mit Bezug auf 1 beschrieben.
1 ist ein Flussdiagramm, welches das herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers darstellt.
Mit Bezug auf 1 umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers einen Schneidevorgang zum Schneiden eines Blocks eines Silizium-Einkristalls (S11), einen Vorgang des Abkantens zur Abkantung einer Kante eines nach dem Schneidevorgang erhaltenen Siliziumwafers (S12), einen Läppvorgang (S13), einen Ätzvorgang (S14), einen Poliervorgang zum Polieren einer oder zweier Oberflächen des Siliziumwafers (S15), sowie einen Reinigungsvorgang (S16). Der Siliziumwafer wird durch sequenzielles Durchführen dieser Vorgänge hergestellt.
Die oben genannten Vorgänge können dem Zweck entsprechend teilweise abgeändert oder wiederholt werden. Alternativ können andere Vorgänge, wie beispielsweise eine thermische Behandlung oder ein Schleifen, hinzukommen oder ausgetauscht werden. Insbesondere ist der Ätzvorgang (S14) dazu vorgesehen, eine degradierte Oberflächenschicht abzutragen, welche bei der mechanischen Bearbeitung erzeugt wurde, wie beispielsweise beim Schneidevorgang (S11), dem Vorgang des Abkantens (S12) und dem Läppvorgang (S13). Der Ätzvorgang (S14) ist im Allgemeinen ein Nassätzvorgang. Herkömmlicherweise wurde hauptsächlich ein saures Ätzverfahren angewendet, da dieses vorteilhafter war mit Hinblick auf die Verarbeitungskapazität des Einheitsverfahrens. Jedoch wird mit neueren Bestrebungen in Richtung eines feineren Gestaltungsmaßstabs für Baugruppen ein alkalisches Ätzverfahren angewendet, um die Anforderungen an die Verbesserung der Ebenheit und der Vorbeugung einer Welligkeit zu erfüllen. Jedoch kann, nachdem das alkalische Ätzverfahren durchgeführt wurde, die Oberfläche des Wafers Schäden aufweisen in Form von Unebenheiten von mehreren μm bis mehreren zehn μm Tiefe. Außerdem ist es schwierig, eine Metallreinigung unter Verwendung von Fluorwasserstoffsäure durchzuführen. Ferner kann eine Kontamination des Wafers aufgrund inhärenter metallischer Verunreinigungen beim alkalischen Ätzvorgang auftreten. Daher wurden Versuche unternommen, eine Kontamination des Wafers durch Fremdstoffe während des Herstellungsvorgangs eines Wafers zu verhindern.
Wie oben beschrieben, ist es üblich, den Poliervorgang (S15) und den Reinigungsvorgang (S16) nach dem Ätzvorgang durchzuführen. Mit den Bestrebungen hin zur Minimierung einer auf dem Siliziumwafer gebildeten elektrischen Baugruppe und einem feineren Layout des Siliziumwafers wird bevorzugt, dass der Siliziumwafer eine hohe Ebenheit besitzt, bevor der Poliervorgang (S15) stattfindet. Zu diesem Zweck wird zwischen dem Ätzvorgang (S14) und dem Poliervorgang (S15) zusätzlich ein Schleifvorgang durchgeführt, um eine oder zwei Oberflächen des Siliziumwafers zu schleifen, wodurch die Ebenheit des Siliziumwafers verbessert wird. Somit unterstützt der Schleifvorgang den Poliervorgang (S15) dabei, eine hohe Ebenheit mit minimalem Polieraufwand zu erreichen. Jedoch kann beim Schleifvorgang eine degradierte Oberflächenschicht auf dem Siliziumwafer erzeugt werden, und falls die degradierte Oberflächenschicht nicht vollständig bearbeitet wird, kann infolgedessen eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der auf dem Siliziumwafer auszubildenden elektrischen Baugruppe auftreten.
In der verwandten Technik erfolgten fortwährend Studien, um das Problem der Kontamination durch Metalle zu lösen, indem die degradierte Oberflächenschicht, welche beim Schleifvorgang, der zwischen dem Ätzvorgang und dem Poliervorgang erfolgt, auf effektive Weise entfernt wird. Mit dem oben genannten technischen Hintergrund wurde die vorliegende Erfindung zum Patent angemeldet.
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die oben genannten Probleme des Standes der Technik zu lösen, und daher ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit bereitzustellen, welches auf effektive Weise eine degradierte Oberflächenschicht, welche bei einem Schleifvorgang, der zwischen einem Ätzvorgang und einem Poliervorgang erfolgt, entfernt, um den Bedarf nach einer Minimierung einer auf einem Siliziumwafer gebildeten Halbleiterbaugruppe und einem feinen Layout des Siliziumwafers zu erfüllen, eine hohe Ebenheit mit minimalem Polieraufwand beim Poliervorgang erreicht und verhindert, dass eine Kontamination durch Metalle beim Herstellungsvorgang des Siliziumwafers auftritt.
Zusammenfassung der Erfindung
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit (S21) das Schneiden eines Silizium-Einkristallblocks, um einen Wafer herzustellen; (S22) das Abkanten einer Kante des von dem Block geschnittenen Wafers; (S23) das Läppen des abgekanteten Wafers; (S24) das Ätzen des geläppten Wafers; (S25) das Schleifen des geätzten Wafers; (S26) das Anätzen des geschliffenen Wafers unter Verwendung einer wässrigen alkalischen Lösung, um eine degradierte Oberflächenschicht, welche auf dem geschliffenen Wafer erzeugt wurde, zu entfernen; (S27) das Polieren einer oder zweier Oberflächen des angeätzten Wafers; und (S28) das Reinigen des polierten Wafers.
Vorzugsweise erfolgt der Schleifvorgang (S25) auf einer oder zwei Oberflächen des geätzten Wafers unter Verwendung einer Schleifscheibe, gefertigt aus einer Mischung aus einem keramischen Bindemittel und feinen Diamantpartikeln. Beim Schleifvorgang (S25) unter Verwendung der Schleifscheibe weisen die bei der Fertigung der Schleifscheibe verwendeten Diamantpartikel vorzugsweise eine Körnung von 0,2 bis 1,0 μm auf. Beim Schleifvorgang (S25) unter Verwendung der Schleifscheibe besitzt die Schleifscheibe vorzugsweise eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 900 bis 1500 U/min und eine Bewegungsgeschwindigkeit von 0,1 bis 0,3 μm/s. Und der geschliffene Wafer besitzt vorzugsweise eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 150 bis 250 U/min.
Vorzugsweise ist die wässrige alkalische Lösung, welche als Anätzlösung beim Vorgang des Anätzens (S26) verwendet wird, ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus NaOH und KOH. Hierbei hat das NaOH, welches als wässrige alkalische Lösung beim Vorgang des Anätzens (S26) ausgewählt wurde, vorzugsweise eine Konzentration von 48 bis 55%. Unterdessen besitzt das NaOH, welches als wässrige alkalische Lösung beim Vorgang des Anätzens (S26) ausgewählt wurde, vorzugsweise 0,2 ppb (Teile pro Milliarde) an Ni, 1 ppb oder weniger an Cu, 20 ppb oder weniger an Fe, 20 ppb oder weniger an Al, sowie Chlorid in einer Reinheit von 300 ppm oder weniger. Vorzugsweise wird der Vorgang des Anätzens (S26) bei einer Temperatur von 55 bis 75°C durchgeführt. Vorzugsweise wird der Vorgang des Anätzens (S26) durchgeführt, um 3 bis 4 μm an Schichtdicke von einer oberen Oberfläche des Wafers abzutragen. Der Vorgang des Anätzens (S26) wird durchgeführt, während der in die Anätzlösung getauchte Wafer einer Schüttelbewegung unterworfen wird, oder wird durchgeführt unter Anwendung einer starken Umlaufströmung oder einer Diffusionsplatte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Vor der Beschreibung sollte verstanden werden, dass die in dieser Beschreibung und in den anhängenden Ansprüchen verwendeten Begriffe nicht als beschränkt auf allgemeine Bedeutungen und Wörterbuchdeutungen ausgelegt werden sollten, sondern auf Grundlage der Bedeutungen und Konzepte zu interpretieren sind, welche den technischen Aspekten der vorliegenden Erfindung entsprechen, basierend auf dem Prinzip, dass der Erfinder Begriffe definieren darf, welche dem Zweck einer besten Erläuterung dienlich sind.
1 ist ein Flussdiagramm, welches ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers darstellt.
2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
3(a) ist eine 3D-Fotografie, welche eine Oberfläche einer herkömmlichen Schleifscheibe darstellt, und 3(b) ist eine 3D-Fotografie, welche eine Oberfläche einer Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
4(a) ist eine 2D-Fotografie, welche die Oberfläche der herkömmlichen Schleifscheibe darstellt, und 4(b) ist eine 2D-Fotografie, welche die Oberfläche der Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist eine Fotografie, welche eine Oberfläche eines Siliziumwafers nach einem Anätzvorgang entsprechend einer Konzentrationsänderung von NaOH darstellt, welches als Anätzlösung beim Vorgang des Anätzens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
6 ist ein Graph, welcher die Änderung von Abtrag und Glanz entsprechend einer Konzentrationsänderung an NaOH darstellt, welches als Anätzlösung im Vorgang des Anätzens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 ist eine Fotografie, welche die Rauigkeit und die Textur entsprechend der Temperatur der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Vorrichtung zur Herstellung einer hochreinen Anätzlösung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist eine Fotografie, welche eine Diffusionsplatte darstellt, welche beim Vorgang des Anätzens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
10 ist eine Fotografie, welche Schäden in Form von Unebenheiten auf einer Wafer-Oberfläche nach dem Vorgang des Anätzens unter Verwendung der Diffusionsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
2 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Das Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Schneidevorgang zum Schneiden eines Silizium-Einkristallblocks, um einen Wafer (S21) herzustellen, einen Abkantungsvorgang zum Abkanten einer Kante des Wafers (S22), einen Läppvorgang zum Läppen des abgekanteten Wafers (S23), einen Ätzvorgang zum Ätzen des geläppten Wafers (S24), einen Schleifvorgang zum Schleifen einer oder zweier Oberflächen des geätzten Wafers (S25), einen Anätzvorgang unter Verwendung einer wässrigen alkalischen Lösung zum Abtragen einer auf dem geschliffenen Wafer erzeugten degradierten Oberflächenschicht (S26), einen Poliervorgang zum Polieren einer oder zweier Oberflächen des angeätzten Wafers, sowie ein Reinigungsvorgang zur Reinigung des polierten Wafers (S28).
Die Schritte (S21) bis (S24), (S27) und S(28) sind ähnlich jenen des herkömmlichen Verfahrens zur Herstellung eines Siliziumwafers und können mittels einer wohlbekannten Technik durchgeführt werden, weshalb deren Beschreibung ausgelassen wird. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schleifvorgang (S25) an einer oder zwei Oberflächen des Wafers durchgeführt wird, bevor der Poliervorgang (S27) und der Anätzvorgang (S26) durchgeführt werden, um auf effektive Weise die degradierte Oberflächenschicht, welche beim Schleifvorgang (S25) erzeugt wurde, abzutragen.
Der Schleifvorgang (S25) wird auf einer oder zwei Oberflächen des geätzten Wafer durchgeführt unter Verwendung einer Schleifscheibe, welche gefertigt wurde aus einer Mischung aus einem keramischen Bindemittel und feinen Diamantpartikeln. Hierbei haben die bei der Fertigung der Schleifscheibe verwendeten Diamantpartikel vorzugsweise eine Körnung von 0,2 bis 1,0 μm. Vorzugsweise besitzt die Schleifscheibe beim Schleifvorgang (S25) eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 900 bis 1500 U/min und eine Bewegungsgeschwindigkeit von 0,1 bis 0,3 μm/s. Und der geschliffene Wafer besitzt vorzugsweise eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 150 bis 250 U/min.
3(a) ist eine 3D-Fotografie, welche eine Oberfläche einer herkömmlichen Schleifscheibe darstellt, und 3(b) ist eine 3D-Fotografie, welche eine Oberfläche einer Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 4(a) ist eine 2D-Fotografie, welche die Oberfläche der herkömmlichen Schleifscheibe darstellt, und 4(b) ist eine 2D-Fotografie, welche die Oberfläche der Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Durch Vergleich von 3(a) mit 3(b) und 4(a) mit 4(b) ist erkennbar, dass die herkömmliche Schleifscheibe eine unregelmäßige Oberfläche besitzt, wohingegen die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Schleifscheibe keine unregelmäßige Oberfläche aufweist. Daher wird geschlossen, dass die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Schleifscheibe eine gute Oberflächenrauigkeit aufweist.
Der Anätzvorgang (S26) folgt dem Schleifvorgang (S25). Vorzugsweise ist die beim Anätzvorgang (S26) als Lösung zum Anätzen verwendete wässrige alkalische Lösung ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus NaOH und KOH. Hierbei besitzt vorzugsweise das als wässrige alkalische Lösung im Anätzvorgang (S26) ausgewählte NaOH eine Konzentration von 48 bis 55%.
Nicht bevorzugt wird der Fall, in welchem die Konzentration von NaOH geringer ist als das oben genannte Minimum, da die Oberflächenrauigkeit verringert ist. Nicht bevorzugt wird der Fall, in welchem die Konzentration höher ist als das oben genannte Maximum, da sich die Kosten entsprechend der hohen Konzentration erhöhen, wobei die Ätzwirkung im Verhältnis zu den Kosten jedoch vernachlässigbar ist. Und entsprechend der hohen Konzentration erhöht sich der Gefrierpunkt, was somit die Zuführung, Bewegung und Verwendung der Produkte erschwert. Ferner ist die Ätzgeschwindigkeit entsprechend der hohen Konzentration verringert, wodurch die Produktivität verringert wird. Mit steigender Konzentration der Anätzlösung verringert sich die Texturgröße, und Abtrag und Glanz sind verringert. Jedoch können in dem Fall, dass die Konzentration der Anätzlösung höher ist als ein vorbestimmtes Maß, die oben genannten Probleme auftreten.
Unterdessen weist das im Anätzvorgang als wässrige alkalische Lösung ausgewählte NaOH vorzugsweise 0,2 ppb (Teile pro Milliarde) oder weniger an Ni auf, 1 ppb oder weniger an Cu, 20 ppb oder weniger an Fe, 20 ppb oder weniger an Al, sowie Chlorid in einer Reinheit von 300 ppm oder weniger. Diese beispielhafte Reinheit kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass sich der Gestaltungsmaßstab der Baugruppen und die elektrischen Eigenschaften verändern aufgrund einer Kontamination der Hauptmasse und der Oberfläche des Wafers. Vorzugsweise wird der Anätzvorgang (S26) bei einer Temperatur von 55 bis 75°C durchgeführt. Der Anätzvorgang (S26) wird vorzugsweise durchgeführt, um 3 bis 4 μm an Schichtdicke einer oberen Oberfläche des Wafers abzutragen. Der Anätzvorgang (S26) wird durchgeführt, während der in die Anätzlösung eingetauchte Wafer einer Schüttelbewegung unterworfen wird, oder unter Verwendung einer starken Umlaufströmung oder einer Diffusionsplatte durchgeführt wird.
Die 5 und 6 zeigen die Beziehung zwischen Konzentration und Abtrag und Glanz beim Anätzvorgang, wenn das als Anätzlösung verwendete NaOH eine Konzentration von 45% oder weniger und eine Konzentration von 50% oder mehr aufweist.
5 ist eine Fotografie, welche die Oberfläche des Siliziumwafers nach dem Anätzvorgang entsprechend einer Änderung der Konzentration des als Anätzlösung beim Anätzvorgang verwendeten NaOH darstellt. Mit Bezug auf 5, wenn die Konzentration an NaOH jeweils 30%, 40% und 45% beträgt, besitzt die Oberfläche eine verhältnismäßig große Texturgröße und eine schlechte Oberflächenrauigkeit, was eine Quelle für eine Anfälligkeit zur Fehlproduktion aufgrund von Unebenheiten sein kann. Wenn die Konzentration an NaOH je weils 50% und 55% beträgt, besitzt die Oberfläche des Wafers eine relativ geringe Texturgröße und eine gute Oberflächenrauigkeit.
6 ist ein Graph, welcher die Veränderung bei Abtrag und Glanz entsprechend einer Änderung der Konzentration des als Anätzlösung verwendeten NaOH im Anätzvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Mit Bezug auf 6 verringern sich Abtrag und Glanz mit steigender NaOH-Konzentration. Das heißt, falls die Konzentration an NaOH steigt, dass dieses beim Ätzen des Wafers für den erforderlichen Abtrag von 20 μm viel Zeit benötigt und der Glanz verringert wird, sodass sich die Qualität der Produkte vermindert.
Vorzugsweise wird der Anätzvorgang bei einer Temperatur von 55 bis 75°C durchgeführt. Nicht bevorzugt ist der Fall, bei welchem die Anätztemperatur geringer ist als das oben genannte Minimum, weil die Anätzreaktion schlecht verläuft und in der Folge viel Zeit erfordert, um den Anätzvorgang durchzuführen. Nicht bevorzugt ist der Fall, bei welchem die Anätztemperatur höher ist als das oben genannte Maximum, weil eine hohe Temperatur und Reaktionswärme Schäden und eine Kontamination der Betriebsanlagen verursachen, und aufgrund hoher Temperatur verstärkt sich eine Quelle metallischer Verunreinigungen.
7 ist eine Fotografie, welche die Oberflächenrauigkeit und Textur entsprechend der Temperatur der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 7 gezeigt, wenn die Abtragungsbedingungen 10 μm betragen, bei geringerer Temperatur, weist die Oberfläche des Wafers eine bessere Oberflächenrauigkeit und eine feinere Textur auf.
Vorzugsweise wird der Anätzvorgang durchgeführt, um 3 bis 4 μm an Schichtdicke einer oberen Oberfläche des Wafers abzutragen. Nicht bevorzugt wird der Fall, bei welchem die Schichtdicke an Wafer, welche durch den Anätzvorgang abgetragen wurde, geringer ist als das oben genannte Minimum, da Trümmer der Scheibe bei einem früheren DSG-Vorgang (entwickelt durch Diamond Semi conductor Group, Inc.) nicht vollständig entfernt werden, wodurch Fabrikationsfehler erzeugt werden. Nicht bevorzugt wird der Fall, bei welchem die Schichtdicke an Wafer, welche durch den Anätzvorgang abgetragen wurde, höher ist als das oben genannte Maximum, da der Wafer durch eine Degradation der Ebenheit beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise weist das als wässrige alkalische Lösung im Anätzvorgang verwendete NaOH 0,2 ppb (Teile pro Milliarde) oder weniger an Ni auf, 1 ppb oder weniger an Cu, 20 ppb oder weniger an Fe, 20 ppb oder weniger an Al, sowie Chlorid in einer Reinheit von 300 ppm oder weniger.
Ein allgemeiner alkalischer Ätzvorgang ist ein anisotroper Ätzvorgang und wird bei einer hohen Temperatur durchgeführt. Der Wafer wird aufgrund verschiedener Schwermetalle, welche im KOH oder NaOH enthalten sind, einer Kontamination durch Metall ausgesetzt. Um das Problem der Metallkontamination zu lösen, ist es erforderlich, eine Ätzlösung zu verwenden, welche sogar eine höhere Reinheit besitzt als eine herkömmliche Ätzlösung. Es ist bekannt, dass NaOH mit einer hohen Reinheit hergestellt werden kann durch Elektrolyse oder ein elektrochemisches Verfahren. Die Elektrolyse ist anwendbar zur Kontrolle des Gehalts an Verunreinigungen auf 1 ppb oder weniger, erfordert jedoch hohe Kosten. Daher wird ein Verfahren zur Herstellung einer Ätzlösung mit hoher Reinheit unter Verwendung eines Aktivkohlefilters vorgeschlagen.
Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Anätzlösung von hoher Reinheit wird mit Bezug auf 8 im Detail beschrieben.
8 ist eine Querschnittsansicht, welche die Vorrichtung zur Herstellung einer hochreinen Anätzlösung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Mit Bezug auf 8 umfasst die Vorrichtung zur Herstellung einer hochreinen Anätzlösung einen Reinigungsrohrkörper 60 mit einem hohlen inneren Bereich, einen unteren Bereich, in welchen eine Anätzlösung vor der Reinigung einströmt (in die Richtung von Pfeil 66) und einen oberen Bereich, aus welchem eine Anätzlösung nach der Reinigung heraus strömt (in die Richtung von Pfeil 68), einen unteren Aktivkohlefilter 62, welcher in Kontakt ist mit dem unteren Bereich des Reinigungsrohrkörpers 60 und dessen hohler innerer Bereich mit faserigen Materialien gefüllt ist, und einen oberen Aktivkohlefilter 64, welcher in Kontakt ist mit dem oberen Bereich des Reinigungsrohrkörpers 60 und dessen hohler innerer Bereich mit faserigen Materialien gefüllt ist. Der untere Aktivkohlefilter 62 ist mit Abstand zu dem oberen Aktivkohlefilter 64 angeordnet. Die alkalische Ätzlösung, NaOH vor der Reinigung, strömt in den unteren Bereich des Reinigungsrohrkörpers und durchläuft den unteren Aktivkohlefilter 62 und den oberen Aktivkohlefilter 64, gefüllt mit faserigen Materialien, im Reinigungsrohrkörper 60. Verschiedene Arten von Schwermetallen, welche im NaOH enthalten sind, werden durch die Filterung entfernt, und somit wird eine erhebliche Menge an metallischen Verunreinigungen entfernt, um eine Ätzlösung von hoher Reinheit zuerhalten. Verglichen mit der herkömmlichen Elektrolyse oder elektrochemischen Verfahren erfordert die vorliegende Erfindung keine komplizierten Betriebsanlagen oder hohe Kosten. Daher kann die vorliegende Erfindung eine NaOH-Ätzlösung mit gewünschter Reinheit auf einfache Weise herstellen.
Unterdessen verhindert der Anätzvorgang die Verschlechterung der Anätzlösung, verursacht durch ein Reaktionsdruckfeld, welches zwischen benachbarten Wafern erzeugt wird, wenn der in die Anätzlösung eingetauchte Wafer auf und ab bewegt wird, und verhindert eine Degradation der Ebenheit, verursacht durch das Temperaturgefälle. Allgemein beträgt die Strecke der Schüttelbewegung des Wafers vorzugsweise 100 bis 300 mm, jedoch gibt es keine verfahrenstechnische Beschränkung, da mit verlängerter Schüttelstrecke die oben genannten Probleme auf effektivere Weise gelöst werden. Das oben genannte Schüttelverfahren kann ersetzt werden durch ein Verfahren mit einer starken Umlaufströmung. Die starke Umlaufströmung minimiert den Einfluss des Reaktionsdruckfelds durch eine Wärmereaktion zwischen dem Wafer und der Verbindung, um eine hohe Ebenheit des Wafers zu erreichen. Hierbei beträgt eine Umlaufmenge vorzugsweise 50 bis 70 l/min. Beim Anätzvorgang kann eine Diffusionsplatte verwendet werden, um eine geeignete laminare Strömung zu erhalten, sodass eine einheitlichere Ätzung erreicht werden kann. Hierbei besitzt die Diffusionsplatte eine Schichtdicke von 10 bis 30 mm, und eine Lochgröße von 3 bis 7 mm.
9 ist eine Fotografie, welche die bei dem Anätzvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Diffusionsplatte darstellt. Eine Diffusionsplatte ohne Wafer ist auf der linken Seite in 9 abgebildet, und eine Diffusionsplatte mit Wafer ist auf der rechten Seite in 9 abgebildet.
Die Diffusionsplatte wird verwendet, um das Temperaturgefälle der Strömung beim Anätzvorgang zu minimieren und eine laminare Strömung durch eine gewünschte Strömungsbewegung zu bilden.
10 ist eine Fotografie, welche die Schädigung einer Waferoberfläche in Form von Unebenheiten nach dem Anätzvorgang unter Verwendung der Diffusionsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Mit Bezug auf 10 wurde beobachtet, dass eine Waferoberfläche von 10 μm Breite und 10 μm Länge eine Schädigung in Form von Unebenheiten mit einer Abtastfläche von 3616 nm Breite und 48,75 nm Tiefe aufweist, wie in einem Längsprofil gezeigt. Es wurde gefunden, dass eine Schädigung der Waferoberfläche in Form von Unebenheiten um etwa 50% vermieden wurde im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren. Mit geringerer Schädigung in Form von Unebenheiten wird die Ebenheit des Wafers verbessert, und somit verringert die vorliegende Erfindung auf vorteilhafte Weise den Aufwand für das Polieren beim Poliervorgang.
Es sollte verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele, während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeführt werden, nur zu Zwecken der Darstellung gegeben wurden, da verschiedene Änderungen und Abänderungen bei Sinn und Umfang der Erfindung für Fachleute aus dieser detaillierten Beschreibung offensichtlich werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf effektive Weise eine degradierte Oberflächenschicht, welche bei einem Schleifvorgang, welcher zwischen einem Ätzvorgang und einem Poliervorgang durchgeführt wird, erzeugt wird, um den Bedarf nach Minimierung einer auf einem Siliziumwafer gebildeten Halbleiterbaugruppe und nach feinerem Layout des Siliziumwafers zu erfüllen, eine hohe Ebenheit mit minimalem Polieraufwand beim Poliervorgang zu erreichen und das Auftreten einer metallischen Kontamination beim Herstellungsvorgang des Wafers zu verhindern. Außerdem kann durch die vorliegende Erfindung eine hochreine Anätzlösung, welche bei der Herstellung des Siliziumwafers mit hoher Ebenheit verwendet wird, auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit, umfassend: (S21) Schneiden eines Silizium-Einkristallblocks, um einen Wafer herzustellen; (S22) Abkanten einer Kante des von dem Block abgeschnittenen Wafers; (S23) Läppen des abgekanteten Wafers; (S24) Ätzen des geläppten Wafers; (S25) Schleifen des geätzten Wafers; (S26) Anätzen des geschliffenen Wafers unter Verwendung einer wässrigen alkalischen Lösung, um eine auf dem geschliffenen Wafer erzeugte degradierte Oberflächenschicht abzutragen; (S27) Polieren einer oder zweier Oberflächen des angeätzten Wafers; und (S28) Reinigen des polierten Wafers.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Schleifens (S25) durchgeführt wird auf einer oder zwei Oberflächen des geätzten Wafers unter Verwendung einer Schleifscheibe, gefertigt aus einer Mischung aus einem keramischen Bindemittel und feinen Diamantpartikeln.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers nach Anspruch 2, wobei bei dem Schritt des Schleifens (S25) unter Verwendung der Schleifscheibe die Diamantpartikel eine Körnung von 0,2 bis 1,0 μm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 2, wobei bei dem Schritt des Schleifens (S25) unter Verwendung der Schleifscheibe die Schleifscheibe eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 900 bis 1500 U/min und eine Bewegungsgeschwindigkeit von 0,1 bis 0,3 μm/s aufweist, und der zu schleifende Wafer eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 150 bis 250 U/min aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 2, wobei bei dem Schritt des Anätzens (S26) die wässrige alkalische Lösung ein Material ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus NaOH und KOH.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafer mit hoher Ebenheit nach Anspruch 5, wobei bei dem Schritt des Anätzens (S26) das als wässrige alkalische Lösung verwendete NaOH eine Konzentration von 48 bis 55% aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 5, wobei bei dem Schritt des Anätzens (S26) das als wässrige alkalische Lösung verwendete NaOH 0,2 ppb (Teile pro Milliarde) oder weniger an Ni aufweist, 1 ppb oder weniger an Cu, 20 ppb oder weniger an Fe, 20 ppb oder weniger an Al, sowie Chlorid in einer Reinheit von 300 ppm oder weniger.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Anätzens (S26) bei 55 bis 75°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Anätzens (S26) durchgeführt wird, um 3 bis 4 μm an Schichtdicke einer oberen Oberfläche des Wafers abzutragen.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Anätzens (S26) durchgeführt wird während der in wässriger alkalischer Lösung getauchte Wafer einer Schüttelbewegung unterworfen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Anätzens (S26) unter Anwendung einer starken Umlaufströmung durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Siliziumwafers mit hoher Ebenheit nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Anätzens (S26) durchgeführt wird unter Verwendung einer Diffusionsplatte.