JP2001044147A

JP2001044147A - 半導体ウェーハの面取り面の形成方法

Info

Publication number: JP2001044147A
Application number: JP11221448A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kagaya; 修加賀谷; Yasuyuki Hashimoto; 靖行橋本; Yukio Kuroda; 幸夫黒田; Keiichi Tanaka; 恵一田中
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェーハ面取り面の形状維持性を高める。研
磨時間を短縮し、半導体ウェーハの生産性を高める。【解決手段】回転するシリコンウェーハＷの外周部を
砥石の環状溝１２ａに押し付けて機械的面取りを行う。
面粗さ測定装置にて面取り部の形状情報を得て、これに
基づきプラズマエッチングする。エッチングガスＳＦ_６
をエッチング反応炉に流入させ、プラズマ発生電極１７
とウェーハ保持板１１との間に高周波電圧を連続的に印
加する。プラズマ発生電極１７を、ウェーハＷの加工ダ
メージ部ａの厚さに合わせて移動速度を変更しながらウ
ェーハ半径方向に動かす。プラズマ１８により励起され
たラジカル種１９がウェーハ面取り部へ順次供給され、
プラズマ領域下のシリコンがエッチングされる。面取り
面から加工ダメージ部ａがきれいに取り除かれる。ウェ
ーハ面取り面の形状維持性が高まる。後の面取り面研磨
工程での研磨時間が短縮でき、ウェーハの生産性が高ま
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
面取り面の形成方法、詳しくは加工時のウェーハ面取り
部の形状変化が少なく、後工程の面取り部の研磨負荷を
低減させる半導体ウェーハの面取り面の形成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シリコンウェーハは、スライシ
ングされたのち、ウェーハ外周部が、面取り用砥石によ
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１０〜２０μｍ程度の加工ダメージが生じ
る。この加工ダメージを除くために、ウェーハ表裏面の
ラップ工程後、（ａ）ＣＣＲ（Chemical Corner Roundi
ng）工程という、面取り面だけをエッチングする方法が
開発されている。この他にも、（ｂ）テープ面取りと称
する、研削作用面に砥粒が固着されたテープを使用する
方法も知られている。回転中のシリコンウェーハの面取
り面に、このテープを接触させてダメージを除去する。
さらに、（ｃ）これらのＣＣＲ工程とテープ面取り工程
とを組み合わせた方法も知られている。このようなダメ
ージ除去処理を施した後、ウェーハの面取り面には鏡面
研磨ＰＣＲ(Polished Corner roundign)が施される。具
体的には、円筒状に展張された研磨布を回転させ、この
研磨布に、研磨剤を供給しながら、回転中のシリコンウ
ェーハの面取り面を押し付けるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来法によるシリコンウェーハの面取り面の形成方
法によれば、以下の欠点があった。すなわち、（１）上
述した（ａ）ＣＣＲ工程では、シリコンウェーハをエッ
チング液に浸漬してウェーハ面取り部の表層を溶かすウ
ェットエッチングが施される。その結果、このウェーハ
面取り面の形状維持性が低下していた。これは、ウェッ
トエッチングでは、面取り面全域の加工ダメージを均一
に取り除く制御がむずかしいことによる。また、この形
状維持性の低下については、加工後の面取り面があれや
すい（ｂ）テープ面取り工程の他、（ａ）、（ｂ）の工
程を組み合わせた（ｃ）ＣＣＲ工程・テープ面取り工程
においても同様であった。（２）この形状維持性が低下することで、後工程である
面取り面を研磨する研磨量が大きくなっていた。その結
果、研磨時間が長くなり、シリコンウェーハの生産性が
低下するおそれがあった。

【０００４】そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、半
導体ウェーハの面取り面に、エッチングレートが大き
く、加工ダメージが小さなプラズマエッチングを施せ
ば、この面取り面の形状維持性が高められ、研磨時間も
短縮し、結果としてウェーハの生産性が高まることを知
見し、この発明を完成させた。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、ウェーハ面取り面の形状維
持性を高めることができ、研磨時間の短縮化が図れて、
半導体ウェーハの生産性を高めることができる半導体ウ
ェーハの面取り面の形成方法を提供することを、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、半導体ウェーハの外周部に面取り用砥石による面取
りを施した後、この面取り面を研磨する半導体ウェーハ
の面取り面の形成方法において、上記面取り用砥石を用
いた面取り後、半導体ウェーハの面取り面にプラズマエ
ッチングを施し、次いで上記面取り面の研磨を行う半導
体ウェーハの面取り面の形成方法である。半導体ウェー
ハの品種は限定されない。例えばシリコンウェーハ、ガ
リウム砒素ウェーハなどが挙げられる。

【０００７】この面取り工程で使用される面取り用砥石
は限定されない。例えば、レジノイド研削砥石でもよい
し、メタルボンド面取り用砥石でもよい。両面取り用砥
石の番手は限定されない。ただし、レジノイド研削砥石
の場合は、通常、＃１０００〜＃２０００であり、メタ
ルボンド面取り用砥石の場合は、通常、＃６００〜＃１
５００である。面取り部の表層に生じた砥石による加工
ダメージの深さは、通常、レジノイド研削砥石の場合で
０．５〜１０μｍ、メタルボンド研削砥石の場合で２〜
２０μｍである（図６のグラフ参照）。このダメージ
は、次のプラズマエッチング工程で除去される。図６
は、通常面取り後のダメージ深さと面取り面の表面粗度
Ｒmaxを示すグラフである。この図６において、通常面
取りが行われた後の面取り面の表面粗度Ｒmaxは、１μ
ｍ以下である。

【０００８】プラスマエッチングとは、反応性ガスプラ
ズマを利用したドライエッチングの一種をいう。高周波
放電プラズマ中に発生した化学的に活性度の高い励起状
態にある原子または分子（ラジカル）が反応種として用
いられる化学反応をいう。プラズマエッチング時のエッ
チング量は限定されない。ただし、通常は２〜２０μｍ
である。また、エッチングレートは、ウェットエッチン
グ時のレートと同等で、通常、１０〜３０μｍ／分であ
る。このプラズマエッチングによるダメージ深さは、図
７のプラズマ加工後のダメージ深さと面取り面の表面粗
度Ｒmaxを示すグラフ中において、面取り面の表面粗度
を示す棒グラフの中にかくれるほど小さく、現状の測定
技術では検出することができない。なお、このドライエ
ッチング方法は、プラズマ発振強度の調整を行うことに
より、ウェーハ円周中の任意の部分を形状修正できるエ
ッチング法である。したがって、市販の端面形状測定器
または端面面質検査器の測定結果を、この面取り工程に
反映させることも可能である。この発明は、このことを
含む。

【０００９】使用されるエッチングガスは、プラズマエ
ッチングされる対象材料によって決定される。そのガス
の選択では、まず対象材料と化学反応し、蒸気圧の高い
反応生成物を形成できるものを選択する。通常、半導体
ウェーハのエッチングには、ハロゲンを含むガスが用い
られる。例えば、シリコンウェーハのエッチングではＳ
Ｆ_６、ＳｉＦ_４、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＢｒ_４などが挙げら
れる。いずれも、蒸気圧が高く、エッチング用のガスと
してはハロゲン元素を含有する安定的なガス分子とな
る。

【００１０】プラズマエッチングにおけるエッチングガ
スの動作圧力領域は、０．１〜数Torrと、希薄な気相状
態のプラズマが用いられる。この低圧ガスプラズマの制
御には、ガス圧力と放電パラメータを定量的に設定する
必要がある。高周波電力は、容量的または誘導的に印加
される。半導体ウェーハは電気的に浮遊状態におかれる
ので、プラズマ中のイオンは、プラズマ電位と浮遊電位
との差によって加速され、半導体ウェーハに入射され
る。プラズマ電位と浮遊電位との差は、数十Ｖくらいと
小さい。主なエッチング種は前述したラジカルであり、
加工形状は等方的である。

【００１１】半導体ウェーハの面取り部を、例えば砲弾
型など、設計形状に合わせて均一にエッチングする方法
は限定されない。例えば、ＰＡＣＥ（Plasma Assisted
Chemical Etching）法を応用した方法を挙げることがで
きる。このＰＡＣＥ法は、プラズマアシスト化学エッチ
ング法のひとつであり、エッチング前のウェーハ形状情
報を部分的なエッチング代にフィードバックすること
で、プラズマエッチング後の半導体ウェーハの厚さ精度
や平坦度精度を高める方法である。すなわち、このＰＡ
ＣＥ法によるプラズマエッチングでは、これに付随した
前工程として、例えば反射分光法を採用した面粗さ測定
装置などを用い、エッチングされるウェーハ表面の面粗
さの測定が行われる。その後、この得られた測定データ
に基づき、エッチングガスに供給される高周波の大きさ
を制御したり、半導体ウェーハを面方向に移動させる際
の速度を変化させてエッチングが行われる。この類の事
前的な測定技術を、ウェーハ面取り面のエッチングにも
応用することができる。すなわち、まず、ウェーハ面取
り面の外部輪郭が捕らえられる測定装置でウェーハ面取
り面の形状情報を求める。次に、この形状情報に基づい
て、ウェーハ外周部のプラズマエッチングを行う。

【００１２】使用されるプラズマエッチング装置は限定
されない。ＰＡＣＥ法が適用された装置などが挙げられ
る。このＰＡＣＥ方式の装置では、エッチング反応炉に
エッチングガスを流しながら、この炉内に配置されたプ
ラズマ発生電極と、ウェーハの真空チャックを兼務する
チャック兼用電極との間に高周波電源から高周波電圧を
連続的に印加し、これによりプラズマ発生電極内でプラ
ズマを発生させ、その後、このプラズマ発生電極を、上
記ウェーハ形状情報に基づき移動させることで、プラズ
マにより励起されたラジカル種を、供給管からウェーハ
所定位置へと順次供給してエッチングする。このような
プラズマエッチング装置は、半導体ウェーハを１枚ずつ
エッチング処理する枚葉式でもよいし、所定枚を重ね合
わせ、ギャザリングされた半導体ウェーハの面取り面を
一括して処理するバッチ式でもよい。上記半導体ウェー
ハの面取り面の研磨量は限定されない。ただし、通常は
０．１〜１００μｍ、好ましくは０．１〜２０μｍであ
る。このウェーハ面取り面の研磨装置は限定されない。
上記ＰＣＲ装置などが挙げられる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、上記プラズマエ
ッチングのエッチング量が、０．１〜１００μｍである
請求項１に記載の半導体ウェーハの面取り面の形成方法
である。好ましいエッチング量は０．１〜１０μｍであ
る。これは、面取り面の面質改善には０．１〜１μｍ、
形状改善には１〜１０μｍ程度が必要となることによ
る。

【００１４】

【作用】この発明によれば、面取り用砥石による機械的
な面取り後、半導体ウェーハの面取り面にプラズマエッ
チングを行う。よって、この砥石による面取り時ウェー
ハ外周部の表層に発生した加工ダメージが、プラズマエ
ッチングによって除去される。また、ウェーハ面取り面
の形状維持性が高まる。しかも、後工程である面取り面
の研磨での研磨時間の短縮も図れる。これにより、ウェ
ーハの生産性を高めることができる。

【００１５】

【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、この発明の第１実施例に係
る半導体ウェーハの面取り面の形成方法が適用された半
導体ウェーハの面取り装置の全体説明図である。図２
は、この発明の第１実施例に係る面取り用砥石による面
取りの説明図である。図３は、この発明の第１実施例に
係る面取り面のプラズマエッチングの説明図である。図
４は、この発明の第１実施例に係る半導体ウェーハの面
取り面の形成方法によるプラズマエッチング量を示す説
明図である。

【００１６】図１において、１０はこの発明の第１実施
例に係る半導体ウェーハの面取り面の形成方法が適用さ
れたシリコンウェーハの面取り装置（以下、面取り装置
という）である。この面取り装置１０は、シリコンウェ
ーハＷを保持するウェーハ保持板１１と、シリコンウェ
ーハＷの外周部を機械的に面取りする面取り用砥石１２
と、この機械的な面取りが行われたウェーハ外周部に、
プラズマエッチングを施すプラズマエッチング装置１３
とを備えている。ウェーハ保持板１１は、面取りのワー
クステージＳ内において、水平移動および垂直移動可能
に配設されている。ウェーハ保持板１１は、プラズマエ
ッチング装置１３のチャック兼用電極を兼務する水平な
板であり、回転モータ１４の出力軸の先端に固着され
て、所定の回転速度で所定方向へ回転するように構成さ
れている。このワークステージＳには、面取り用砥石１
２とプラズマエッチング装置１３とが、離間して配設さ
れている。

【００１７】図１および図２に示すように、面取り用砥
石１２は、軸線方向を垂直方向に向けた厚肉で大径なメ
タルボンド円柱砥石である（厚さ５〜３０ｍｍ、φ１０
０〜２００ｍｍ、番手＃８００）。この砥石１２の研削
作用面には、ウェーハ保持板１１に保持されたシリコン
ウェーハＷの外周部が押し当てられる環状溝１２ａが刻
設されている。面取り用砥石１２は、面取り用モータ１
５により例えば４０００ｒｐｍで水平回転する。

【００１８】次に、図１および図３を参照しながら、後
者のプラズマエッチング装置１３を説明する。このプラ
ズマエッチング装置１３は、ＰＡＣＥ方式を応用した装
置であって、ウェーハ外周部がプラズマアシスト化学エ
ッチングされる。すなわち、このプラズマエッチング
は、高周波電源１６と、エッチングガスＳＦ_６が流入さ
れるエッチング反応炉と、この反応炉内に配置された断
面が下向きコの字形のプラズマ発生電極１７（電極開口
幅１ｍｍ、深さ０．５ｍｍ）と、チャック兼用電極を兼
務するウェーハ保持板１１とを備えている。プラズマ発
生電極１７およびウェーハ保持板１１間には、周波数１
３．５６ＧＨｚ、電力４００〜７００ワットの高周波電
圧が連続的に印加される。よって、プラズマ発生電極１
７の内部空間で、エッチングガスＳＦ_６が励起され、プ
ラズマ１８が発生する。ウェーハ面取り面のプラズマエ
ッチング時には、このプラズマ発生電極１７を、回転中
のシリコンウェーハＷの表層の加工ダメージ部ａ（図４
参照）の深さに合わせて移動速度を変更しながらウェー
ハ半径方向へ動かす。これにより、プラズマ１８により
励起されたラジカル種１９が、供給管２０からウェーハ
面取り部の所定位置へと順次供給され、プラズマ領域下
のシリコンが深さ約５μｍの加工ダメージ部ａをエッチ
ングしていく。

【００１９】次に、この第１実施例に係る面取り装置１
０を用いたシリコンウェーハＷの面取り面の形成方法を
説明する。図１に示すように、あらかじめ図外のアライ
メントステージでアライメントされたシリコンウェーハ
Ｗは、同じく図外のローダアームにより、ウェーハ保持
板１１のウェーハ吸着面に吸着保持される。続いて、図
１，図２に示すように、機械的面取りステージＳ１にお
いて、回転モータ１４によりウェーハ保持板１１を介し
て、シリコンウェーハＷを０．５〜１．０ｒｐｍで回転
しながら面取り用砥石１２側へ移動させ、シリコンウェ
ーハＷの外周部を、環状溝１２ａに押し付けて機械的な
面取りを行う。その後、このシリコンウェーハＷをプラ
ズマエッチングステージＳ２へ移動させる。ここで、反
射分光法による面粗さ測定装置を利用して、ウェーハ面
取り部の形状情報を得る。次いで、得られた形状情報に
基づき、ウェーハ外周部のプラズマエッチングが行われ
る。

【００２０】すなわち、図１および図３に示すように、
プラズマエッチング工程では、高周波電源１６を用い
て、エッチングガスＳＦ_６をエッチング反応炉に流入さ
せながら、プラズマ発生電極１７（電極サイズ１×０．
５ｍｍ）と、ウェーハ保持板１１との間に、周波数１
３．５６ＧＨｚ、電力４００〜７００ワットの高周波電
圧を連続的に印加する。これにより、プラズマ発生電極
１７の内部空間で、エッチングガスＳＦ_６が励起されて
プラズマ１８が発生する。すなわち、このエッチングガ
スＳＦ_６がプラズマ発生電極１７下に達したとき、プラ
ズマ１８のエネルギを受けて化学的に活性化する。

【００２１】その後、このプラズマ発生電極１７を、回
転中のシリコンウェーハＷの表層の加工ダメージ部ａ
（図４参照）の厚さに合わせて移動速度を変更しながら
ウェーハ厚さ方向へ動かす。これにより、プラズマ１８
により励起されたラジカル種１９が、供給管２０からウ
ェーハ面取り部の所定位置へと順次供給される。その結
果、プラズマ電極下のＳＦ_６が、１０〜３０μｍ／分の
エッチングレート、エッチング厚５μｍで加工ダメージ
部ａをエッチングする。これにより、シリコンウェーハ
Ｗの面取り面から、深さ５μｍの加工ダメージ部ａがき
れいに取り除かれる。なお、この加工ダメージ部ａの厚
さなどは、通常、面取り用砥石の結合材の種類、番手な
どの面取り条件により概略決定される。

【００２２】このように、面取り用砥石１２による機械
的な面取り後、シリコンウェーハＷの面取り面にプラズ
マエッチングを施して加工ダメージ部ａを除くようにし
たので、ＣＣＲ工程などの従来法に比べ、面取り面の平
滑性が高まる。よって、ウェーハ面取り面の形状維持性
もしくは創造性が高くなる。これにより、後の面取り面
研磨工程での研磨量も低減され、研磨時間の短縮化を図
ることもできる。その結果、ウェーハの生産性が高ま
る。

【００２３】次に、図５に基づいて、この発明の第２実
施例に係る半導体ウェーハの面取り面の形成方法を説明
する。図５は、この発明の第２実施例に係る半導体ウェ
ーハの面取り面の形成方法が適用された半導体ウェーハ
の面取り装置の全体説明図である。図５に示すように、
この第２実施例の面取りでの特長は、バッチ方式のシリ
コンウェーハの面取り装置３０を採用し、ギャザリング
された複数枚のシリコンウェーハＷの面取り部を一括し
てエッチングするようにした点にある。すなわち、ウェ
ーハ表裏面が水平になるように重ね合わせた４枚のシリ
コンウェーハＷを、両側から一対のウェーハ押圧板３１
により押圧して保持し、この状態のまま、各シリコンウ
ェーハＷの面取り部を一括してエッチングする。

【００２４】プラズマエッチング装置１３Ａの一部を構
成するプラズマ発生電極１７Ａ（電極サイズ１×０．５
ｍｍ）は、ギャザリングウェーハＷの各面取り部を一括
してエッチングできるように縦長である。そのため、プ
ラズマ発生電極１７Ａおよび下側のウェーハ押圧板３１
間に、周波数１３．５６ＧＨｚ、電力４００〜７００ワ
ットの高周波電圧を連続的に印加することにより、プラ
ズマ１８で励起されたラジカル種１９が、縦長な供給管
２０Ａから、各ウェーハ面取り部の所定位置へと供給さ
れる。その結果、プラズマ領域下のシリコンが、エッチ
ングレート１０〜３０μｍ／分、エッチング厚５μｍで
エッチングされる。すなわち、各加工ダメージ部ａを除
去される。これにより、従来のウェットエッチング法に
よるギャザリングウェーハＷのエッチング時に生じてい
た、面取り部付近におけるウェーハ間の隙間へのエッチ
ング液の回り込みによる不都合を解消することができ
る。その他の構成、作用および効果は、第１実施例と同
様であるので説明を省略する。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、面取り用砥石による
面取り後、半導体ウェーハの面取り面にプラズマエッチ
ングを施すようにしたので、ウェーハ面取り面の形状維
持性を高めることができ、しかも研磨時間の短縮化が図
れて、ウェーハの生産性を高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る半導体ウェーハの
面取り面の形成方法が適用された半導体ウェーハの面取
り装置の全体説明図である。

【図２】この発明の第１実施例に係る面取り用砥石によ
る面取り中の説明図である。

【図３】この発明の第１実施例に係る面取り面のプラズ
マエッチング中の説明図である。

【図４】この発明の第１実施例に係る半導体ウェーハの
面取り面の形成方法によるプラズマエッチング量を示す
説明図である。

【図５】この発明の第２実施例に係る半導体ウェーハの
面取り面の形成方法が適用された半導体ウェーハの面取
り装置の全体説明図である。

【図６】通常面取り後のダメージ深さと面取り面の表面
粗度Ｒmaxとの関係を示すグラフである。

【図７】プラズマ加工後のダメージ深さと面取り面の表
面粗度Ｒmaxとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０半導体ウェーハの面取り装置、１２面取り用砥石、１３プラズマエッチング装置、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

フロントページの続き (72)発明者黒田幸夫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Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BA20 BB13 CA02 CB02 DA00 DA13 DA18 DB01 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハの外周部に面取り用砥石
による面取りを施した後、この面取り面を研磨する半導
体ウェーハの面取り面の形成方法において、上記面取り用砥石を用いた面取り後、半導体ウェーハの
面取り面にプラズマエッチングを施し、次いで上記面取
り面の研磨を行う半導体ウェーハの面取り面の形成方
法。
【請求項２】上記プラズマエッチングのエッチング量
が、０．１〜１００μｍである請求項１に記載の半導体
ウェーハの面取り面の形成方法。