JP2000286227A

JP2000286227A - ウェーハ面取り面のエッチング装置

Info

Publication number: JP2000286227A
Application number: JP11092641A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kagaya; 修加賀谷; Yasuyuki Hashimoto; 靖行橋本; Keiichi Tanaka; 恵一田中; Yukichi Horioka; 佑吉堀岡
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP3551301B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェーハ外周部の湿潤時、各ウェーハ外周部
間の隙間形成面に付いた異物を除去し、かつウェーハ外
周部の全域をムラなく湿潤し、さらにウェーハ外周部の
略全面を均一に面取りエッチングするウェーハ面取り装
置を提供する。【解決手段】ウェーハ外周部の湿潤時に、ギャザリン
グウェーハＧの各ウェーハ外周部間にブラシ毛１６ａを
当接し、純水との接触状態でブラシ１６でブラッシング
する。よって、湿潤時に各ウェーハ外周部間の隙間形成
面にある異物を略完全に除去できる。かつブラシ毛１６
ａの毛管作用で該隙間の谷底部を純水で潤せる。さらに
面取りエッチング時は、発生した反応ガスＰが各ウェー
ハＷの外周部間の隙間に付着しても、このブラシ毛１６
ａで掃き出せるので、ギャザリングウェーハＧの各谷部
分および谷部分間にエッチングムラが生じにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はウェーハ面取り面
のエッチング装置、詳しくはギャザリングされた各半導
体ウェーハの外周部の略全面を均一にエッチング処理す
る、ブラシ付きのウェーハ面取り面のエッチング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シリコンウェーハ（半導体ウェ
ーハ）は、スライシングされたのち、ウェーハ外周部
が、研削砥石により面取り加工される。この面取り時
に、ウェーハ外周部の表層には、研削砥石によるダメー
ジが発生する。そこで、このダメージを除去するため
に、ウェーハ表裏面のラップ工程後、ＣＣＲ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＣｏｒｎｅｒＲｏｕｎｄｉｎｇ）工程とい
う、このウェーハ面取り面に対するエッチング（以下、
面取りエッチングという場合がある）が行われている。
従来、このＣＣＲ処理の一種として、複数枚のシリコン
ウェーハの面取りエッチングをまとめて行う、ギャザー
エッチングが開発されている。ギャザーエッチングと
は、多数のシリコンウェーハをその表裏面同士が密着す
るようにして多数枚重ね合わせ、これを回転させながら
それらの外縁部にエッチング液をかけることにより、半
導体ウェーハの外周部だけをエッチング処理する方法で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術におけるギャザーエッチングでは、それぞれウェ
ーハ外周部が面取りされたシリコンウェーハ同士を重ね
合わせている。このため、隣接する各ウェーハの外周部
間には隙間が存在する。したがって、これらの隙間に異
物が付着したり、エッチング液に浸漬した際に発生する
気泡が付着したりするおそれがある。この問題を解消す
るために、従来ではＣＣＲ工程の前に、ギャザリングウ
ェーハをノズルからの純水により潤して、異物の除去お
よび気泡の付着を防いでいた。ところが、この純水によ
る湿潤工程が、このように単にギャザリングウェーハの
外周部に純水を流すという作業であったので、ウェーハ
間の隙間に純水で洗い流せない異物が残ったり、各隙間
のうちで最も狭くなった谷底部の空気が抜けきれず、純
水による湿潤の度合いが不十分である場合が多々あっ
た。

【０００４】また、面取りエッチングにあっては、周知
の通り、この工程がウェーハ外周部のシリコン面を、エ
ッチング液との化学反応により溶損させるケミカルな面
取り工程であることから、この作業中、各ウェーハ外周
部の表面からは常に反応ガスが発生している。その結
果、例えばこの反応ガスが各ウェーハの外周部間（谷部
分）の隙間形成面に付着したような場合には、ギャザリ
ングウェーハの各谷部分および谷部分間にエッチングム
ラが生じるおそれがあった。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、面取りエッチング前のウェ
ーハ外周部の湿潤時に、ギャザリングされた各半導体ウ
ェーハの外周部の各隙間に付着した異物を略完全に除去
することができるとともに、これらのウェーハ外周部の
全域をムラなく湿潤させることができ、しかもギャザリ
ングされた各半導体ウェーハの外周部の略全面を均一に
面取りエッチングすることができるウェーハ面取り面の
エッチング装置を提供することを、その目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、エッチング処理前に、半導体ウェーハを複数枚重ね
合わせてギャザーし、これにエッチング液を接して、半
導体ウェーハの外周部をエッチングするウェーハ面取り
面のエッチング装置において、隣接する各半導体ウェー
ハの外周部間の隙間形成面同士にブラシ毛を当接してブ
ラッシングするブラシを具備したウェーハ面取り面のエ
ッチング装置である。

【０００７】半導体ウェーハとしては、シリコンウェー
ハ，ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。半導体ウ
ェーハの重ね合わせ（ギャザー）の枚数は限定されな
い。例えば１０〜５００枚程度である。エッチング液の
種類は限定されない。例えば、フッ酸と硝酸との混酸な
どを採用することができる。また、このギャザリングウ
ェーハへのエッチング液の接触方法は限定されない。例
えば浸漬でもいいし、吹きかけでもよい。なお、浸漬の
場合において、このギャザリングウェーハの浸漬部分
は、少なくとも面取りエッチングされる各ウェーハ外周
部が含まれていればよい。

【０００８】吹きかけの場合において、ブラッシング面
へのエッチング液の供給方法は限定されない。例えば、
ノズルを介してブラシ側にエッチング液を送り込み、そ
の後、このブラシ側からブラッシング面にエッチング液
を供給するようにしてもよい。または、直接、ブラッシ
ング面にエッチング液を供給してもよい。エッチング液
の供給量は、０．５〜１０ミリリットル／秒、特に１〜
５ミリリットル／秒が好ましい。０．５ミリリットル／
秒未満では、混酸液の流れが制御しにくくなり、半導体
ウェーハのエッチングの不均一性が生じやすいという不
都合が生じる。また、１０ミリリットル／秒を超えると
コスト高になるという不都合が生じる。なお、面取りエ
ッチングの前処理として、ギャザリングウェーハの各ウ
ェーハ外周部間を純水で潤すようにしてもよい。この場
合の純水の供給条件は、前述したエッチング液の各種の
条件を援用することができる。

【０００９】ブラッシングに使用されるブラシの形状や
大きさは限定されない。ブラシ毛の素材も限定されな
い。例えば、ナイロンなどの合成樹脂からなる繊維が挙
げられる。ただし、ブラッシング時に磨耗およびエッチ
ング液による溶損を起こしにくいものが好ましい。ブラ
シ毛の長さも限定されない。また、このブラシ毛はブラ
シ裏面の全域にわたって均一な長さでもよいし、請求項
３の山切りカットのように、部分的にブラシ毛の長さを
異ならせてもよい。さらに、ブラシ毛の直径（太さ）も
限定されない。例えば、請求項２のように直径５〜２０
０μｍでもよい。

【００１０】また、ブラッシングの際には、ブラシ毛を
各ウェーハ外周部に当接して、ギャザリングウェーハを
回転させてもよい。また、これとは反対に、ギャザリン
グウェーハの外周面に沿わせた状態でブラシを回転させ
てもよい。さらには、両者を同じ方向または反対方向に
回転させてもよい。ウェーハ側およびブラシ側を回転す
る場合の各回転数は限定されない。例えば１〜５０ｒｐ
ｍくらいである。この面取りエッチング時にブラシに加
えられる押圧力は０．０１〜２ｋｇ／ｃｍ^２、特に０．
１〜０．５ｋｇ／ｃｍ^２が好ましい。０．０１ｋｇ／ｃ
ｍ^２未満ではブラシの変形という不都合が生じる。ま
た、２ｋｇ／ｃｍ^２を超えるとブラシ自体の作用によ
り、エッチングムラが発生する。

【００１１】請求項２の発明は、上記ブラシ毛の直径が
５〜２００μｍである請求項１に記載のウェーハ面取り
面のエッチング装置である。好ましいブラシ毛の直径は
５〜１００μｍである。５μｍ未満では混酸による溶損
によりかえって異物を発生させてしまう。また、ブラシ
の自生変形を招くという不都合が生じる。また、２００
μｍを超えるとブラシ自体の毛先がウェーハ表面の段差
として転写されるという不都合が生じる。

【００１２】請求項３の発明は、上記ブラシ毛が、ギャ
ザリングされた半導体ウェーハの山部分と谷部分との起
伏に合わせて、一定ピッチで凹凸を繰り返す山切りカッ
トされたものである請求項１または請求項２に記載のウ
ェーハ面取り面のエッチング装置である。ブラシ毛の起
伏の幅は限定されない。ただし、通常は０．７〜１．０
ｍｍである。また、ブラシ毛の起伏のピッチも限定され
ない。通常、０．３〜０．５ｍｍピッチである。また、
この山切りカットは、鋭角な山形のカットでも、なだら
かな山形のカットでもよい。

【００１３】

【作用】この発明によれば、例えばウェーハ外周部の湿
潤をともなう面取りエッチングの場合には、ギャザリン
グウェーハの各ウェーハ外周部間の隙間形成面同士にブ
ラシ毛を当接し、これらの部分を湿潤用の純水との接触
状態で、ブラシによるブラッシングを行う。これによ
り、上記湿潤時に、各半導体ウェーハの外周部の各隙間
に付着した異物を略完全に除去することができる。しか
も、ブラシ毛の１本１本の間での毛管作用（毛管現象）
により、各ウェーハ外周部の隙間のうち、その最も狭い
谷底部であっても、この純水により十分に潤すことがで
きる。また、その後の混酸による面取りエッチング時に
あっては、各ウェーハ外周部の表面から発生した反応ガ
スが、各ウェーハの外周部間（谷部分）の隙間に付着し
ても、このブラシ毛で掃き出されるので、ギャザリング
ウェーハの各谷部分および谷部分間にエッチングムラが
生じにくい。

【００１４】特に、請求項２に記載の発明によれば、ブ
ラシ毛の直径が５〜２００μｍと極めて細いので、この
毛先はギャザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達
することができる。これにより、上記湿潤時における高
い異物の掻き落とし効果が得られる。しかも、このよう
にブラシ毛が極細であるので、ブラシ毛の毛管作用が促
進され、ウェーハ外周部間の谷底部に良好に純水を供給
することができる。これにより、ウェーハ外周部の隙間
において、純水による湿潤の均一性を確保することがで
きる。また、面取りエッチング時においても、極細のブ
ラシ毛によりウェーハ外周部間の谷底部に付着した反応
ガスを掃き出すことができる。しかも、この掃き出しと
同時に、上述した毛管作用により、エッチング液がブラ
シ毛を伝って各ウェーハ外周部間の隙間に供給されるの
で、ギャザリングウェーハの外周部の各谷部に対するエ
ッチング液供給の均一性が得られる。これにより、局部
的なエッチングムラの防止効果がさらに高まる。

【００１５】また、請求項３に記載の発明によれば、ブ
ラシ毛が山切りカットされているので、ブラシ毛の毛先
がギャザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達しや
すい。これにより、上記湿潤時における異物の掻き落と
し効果、および、ウェーハ外周部間の谷底部に付着した
反応ガスなどの掃き出し効果が高まる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１は、この発明の一実施例に係る
ウェーハ面取り面のエッチング装置の正面視した説明図
である。図２は、この発明の一実施例に係るウェーハ面
取り面のエッチング装置の側面視した説明図である。図
３は、ギャザリングウェーハの外周部の面取りエッチン
グ中の要部拡大図である。図４は、従来手段におけるギ
ャザリングウェーハの周方向のエッチングムラを示す要
部拡大正面図である。図１において、１０はウェーハ面
取り面のエッチング装置であり、このウェーハ面取り面
のエッチング装置１０は、あらかじめ多数枚のシリコン
ウェーハＷを一対のチャック部材１１間で重ね合わせて
ギャザリングウェーハＧを作製し、これをエッチング槽
（図外）内に収納して、ギャザリングウェーハＧの外周
部に純水またはエッチング液を吹きかけることで、これ
らのウェーハ外周部の隙間に付着した異物を流し落とし
たり、各ウェーハ外周部の隙間を純水で潤したり、また
は前工程の面取り砥石による機械的面取り時に発生て、
各ウェーハ外周部の表層に残存する面取りダメージ（通
常、深さ５〜２０μｍ）を除去したりする装置である。

【００１７】ギャザリングウェーハＧを構成する各シリ
コンウェーハＷは、隣接するもの同士、その表裏面を接
触させて重ね合わされる。また、エッチング液には、フ
ッ酸と硝酸との混酸が用いられている。このエッチング
液は、図外のエッチング槽外へと導かれ、その後、循環
路の途中部に設けられた温調・濾過装置１４により濾過
される。この温調・濾過装置１４は、エッチング液を所
定温度まで昇温し、かつフィルタリングして異物などを
除去する装置である。その後、エッチング液は循環ポン
プ１３の圧送力により、開弁されたエッチング液側弁１
７を通過し、さらにエッチング槽の上部内に突出した長
尺なノズル１５を通して、再びギャザリングウェーハＧ
に吹きかけられる。なお、このノズル１５からは、ギャ
ザリングウェーハＧの各ウェーハ外周部を湿潤する純水
も吹き出される。すなわち、外設された純水タンクＴ内
の純水は、同じく循環ポンプ１３の圧送力により、開弁
された純水側弁１８を通して、ノズル１５側へ圧送され
る。なお、このときのエッチング液側弁１７は閉弁され
ている。

【００１８】ギャザリングウェーハＧの上方には、横長
のブラシ１６が配設されている。なお、このブラシ１６
の柄の長さ方向は、ウェーハ中心軸に沿っている。ま
た、ブラシ毛１６ａは、直径５０μｍの合成高分子ポリ
ミド繊維製の毛であり、ギャザリングウェーハＧの各シ
リコンウェーハＷの外周部の山部分および谷部分に略均
等に押し付けられるように、山切り状にカットされてい
る。このブラシ１６の側方には、上記ノズル１５がブラ
シ１６と並行に配設されている。ノズル１５の周側板の
下部には、略ノズル全長にわたり、多数の噴出口１５ａ
が穿孔されている。これらの噴出口１５ａの開口方向
は、ブラシ１６の毛先方向（下方向）である。すなわ
ち、各噴出口１５ａからは、互いに時間を異ならせて、
上記純水と、昇温および濾過されたエッチング液とが、
２ミリリットル／秒でギャザリングウェーハＧのブラッ
シング面に向けて吹きつけられる。

【００１９】次に、このウェーハ面取り面のエッチング
装置１０を用いたギャザリングウェーハＧの各ウェーハ
外周部の面取りエッチング方法（表面処理方法）を説明
する。面取りエッチングの前処理として、ギャザリング
ウェーハＧの各ウェーハ外周部を純水により潤す湿潤工
程が行われる。すなわち、この湿潤時には、ギャザリン
グウェーハＧを図外のエッチング槽内に投入し、循環ポ
ンプ１３の圧送力により、この純水タンクＴ内の純水を
ノズル１５から各ウェーハ外周部に吹きかける。このと
き、純水側弁１８は開弁、エッチング液側弁１７は閉弁
されている。

【００２０】その後、回転中の各シリコンウェーハＷの
外周部間の隙間形成面同士に、ブラシ毛１６ａの山切り
面を０．２ｋｇ／ｃｍ^２の押圧力で押し付ける。それか
ら、この状態を維持して、ウェーハ中心部を中心に１５
ｒｐｍでギャザリングウェーハＧを回転させながら、純
水によるウェーハ外周部の湿潤作業を行う。すなわち、
各シリコンウェーハＷの外周部をブラッシングしなが
ら、各ウェーハ外周部を湿潤させる。このように湿潤時
に各ウェーハ外周部のブッラッシングを行うようにした
ので、従来、これらのウェーハ外周部間の隙間形成面に
付着した異物を略完全に除去することができる。しか
も、ブラシ毛１６ａの１本１本の間での毛管作用によ
り、各ウェーハ外周部の隙間のうち、純水が到達しにく
い最も狭くなった谷底部でも十分に潤すことができる。

【００２１】続いて、エッチング液側弁１７を閉弁し、
純水側弁１８を開弁することで、温調・濾過装置１４に
より調温・濾過されたエッチング液が、循環ポンプ１３
により、ノズル１５から各ウェーハ外周部に吹きかけ
る。この際にも、上記湿潤時と同様の条件で、ブラシ毛
１６ａを用いて各ウェーハ外周部間のブラッシングが行
われる。これにより、ギャザリングウェーハＧのエッチ
ング液浸漬時に発生した気泡や、さらには面取りエッチ
ング時に発生した反応ガスなどの付着物Ｐ（図２参照）
を、このエッチング中、常時、ブラシ１６により、きれ
いに掃き出すことができる。しかも、この掻き落としと
同時に、上述した毛管作用によりエッチング液がブラシ
毛１６ａを伝い、各ウェーハ外周部間の隙間形成面に供
給されるので、ギャザリングウェーハＧの外周部の各谷
部に対するエッチング液供給の均一性が得られる。その
結果、局部的なエッチングムラの防止効果がさらに高ま
る。

【００２２】これにより、従来法に比べて、ギャザリン
グウェーハＧの各ウェーハ周方向のエッチングムラが減
少する。すなわち、図４に示すように、従来法ではシリ
コンウェーハＷの面取り部ｗａの谷部分ｗ２に、エッチ
ングムラＸが発生しやすかった。なお、図４において、
ｗ１は面取り部ｗａの山部分である。これに対して、こ
のウェーハ面取り面のエッチング装置１０を用いた面取
りエッチングでは、エッチングムラの発生を完全に抑制
することができる。

【００２３】これにより、ギャザリングされたシリコン
ウェーハＷの外周部の全面を、略均一に面取りエッチン
グすることができる。その結果、今まで以上に高品質な
シリコンウェーハＷを作製することが可能になる。ま
た、ブラシ毛１６ａは直径５〜１００μｍと極めて細い
ので、その毛先がギャザリングウェーハＧの各谷底部の
奥底にまで到達することができる。これにより、湿潤時
における高い異物の掻き落とし効果が得られる。しか
も、このようにブラシ毛１６ａが極細であるので、毛管
作用によりウェーハ外周部間の隙間のうち、その最も狭
い谷底部にも十分に純水を供給することができる。その
結果、ウェーハ外周部の隙間において、純水による湿潤
の均一性を確保することができる。

【００２４】さらに、面取りエッチング時にあっても、
極細のブラシ毛１６ａによりウェーハ外周部間の谷底部
に付着した反応ガスの掃き出しができる。しかも、この
掻き落とし時には、これと同時に、前述した毛管作用に
よって、エッチング液がブラシ毛１６ａを伝って各ウェ
ーハ外周部間の隙間形成面に供給されるので、ギャザリ
ングウェーハＧの外周部の各谷部に対するエッチング液
供給の均一性が得られる。これにより、高いエッチング
ムラの防止効果が得られる。さらにまた、ブラシ毛１６
ａが山切りカットされているので、ブラシ毛１６ａの毛
先がギャザリングウェーハＧの各谷底部の奥底まで到達
しやすい。よって、この湿潤時における異物の掻き落と
し効果、および、ウェーハ外周部間の谷底部に付着した
反応ガスなどの掃き出し効果がさらに高まる。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、ギャザリングウェー
ハを構成する各ウェーハ外周部間の隙間形成面同士をブ
ラッシングするブラシを備えたので、ウェーハ外周部の
湿潤時に、これらの隙間に付着した異物を略完全に除去
することができ、かつ毛管作用を利用して、純水により
ウェーハ外周部の谷底部を十分に潤すことができる。し
かも、面取りエッチング時には、ギャザリングウェーハ
の各谷部分および谷部分間に付着したエッチング時の反
応ガスをブラシにより掃き出すようにしたので、ギャザ
リングウェーハの各谷部分および谷部分間のエッチング
ムラを減少させることができる。

【００２６】特に、請求項２に記載の発明によれば、ブ
ラシ毛を５〜２００μｍと極細にしたので、毛先がギャ
ザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達し、よって
湿潤時における異物の掻き落とし効果が高まるととも
に、毛管作用でウェーハ外周部間の谷底部にも十分に純
水を供給できて、純水による湿潤の均一性を確保するこ
とができる。また、面取りエッチング時においては、極
細のブラシ毛により、ウェーハ外周部間の谷底部に付着
した反応ガスの良好な掃き出しができると同時に、ギャ
ザリングウェーハの外周部の各谷部に対するエッチング
液供給の均一性が得られて、エッチングムラの防止効果
がさらに高まる。

【００２７】また、請求項３に記載の発明によれば、ブ
ラシ毛を山切りカットしたので、ブラシ毛の毛先がギャ
ザリングウェーハの各谷底部の奥底まで到達しやすくな
り、湿潤時における異物の掻き落とし効果、および、面
取りエッチング時の反応ガスなどの掃き出し効果をより
以上に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るウェーハ面取り面の
エッチング装置の正面視した説明図である。

【図２】この発明の一実施例に係るウェーハ面取り面の
エッチング装置の側面視した説明図である。

【図３】ギャザリングウェーハの外周部の面取りエッチ
ング中の要部拡大図である。

【図４】従来手段におけるギャザリングウェーハの周方
向のエッチングムラを示す要部拡大正面図である。

【符号の説明】

１０ウェーハ面取り面のエッチング装置、１６ブラシ、１６ａブラシ毛、Ｇギャザリングウェーハ、Ｗシリコンウェーハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中恵一東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者堀岡佑吉東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内Ｆターム(参考） 5F043 AA02 BB02 DD02 DD10 DD13 EE07 EE08 EE10 EE25 EE30 EE35 FF10 GG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチング処理前に、半導体ウェーハを
複数枚重ね合わせてギャザーし、これにエッチング液を
接して、半導体ウェーハの外周部をエッチングするウェ
ーハ面取り面のエッチング装置において、隣接する各半導体ウェーハの外周部間の隙間形成面同士
にブラシ毛を当接してブラッシングするブラシを具備し
たウェーハ面取り面のエッチング装置。
【請求項２】上記ブラシ毛の直径が５〜２００μｍで
ある請求項１に記載のウェーハ面取り面のエッチング装
置。
【請求項３】上記ブラシ毛が、ギャザリングされた半
導体ウェーハの山部分と谷部分との起伏に合わせて、一
定ピッチで凹凸を繰り返す山切りカットされたものであ
る請求項１または請求項２に記載のウェーハ面取り面の
エッチング装置。