JP2015211045A - ウェーハのへき開方法及びウェーハの評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単結晶ウェーハをへき開する方法であって、前記ウェーハの片面の直径方向にへき開面と平行な不均一な深さを有するシェブロンノッチを1本形成し、該シェブロンノッチ形成面の反対面から前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることによりへき開するウェーハのへき開方法。
【選択図】図1
Description
単結晶ウェーハをへき開する方法であって、
前記ウェーハの片面の直径方向にへき開面と平行な不均一な深さを有するシェブロンノッチを1本形成し、該シェブロンノッチ形成面の反対面から前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることによりへき開するウェーハのへき開方法を提供する。
前記ウェーハのへき開方法により得られたウェーハのへき開面を観察して前記ウェーハの構造を評価するウェーハの評価方法を提供する。
そこで、本発明者は、上記の条件を見出すため、ヤング率や応力拡大係数測定を利用したシリコン単結晶の物性評価や、3点曲げ試験・4点曲げ試験などの単結晶ウェーハの破壊試験を行なった。
そのためには、へき開のために形成したノッチからの最初期の亀裂の発生時の応力が、可能な限り小さくなる条件が望ましい。
上記の試験から、この条件は、3点曲げ試験機・4点曲げ試験機などの破壊試験での、最大荷重点(kN)の平均値と標準偏差値が小さくなるような条件と一致していることがわかった。
理想的な鏡面の{110}へき開面を作製するためには、クラックが{110}へき開方向になるように、亀裂先端付近にモードI(開口型)の変形様式における応力を与えるようなノッチを形成することが有効である。
前記ウェーハの片面の直径方向にへき開面と平行な不均一な深さを有するシェブロンノッチを1本形成し、該シェブロンノッチ形成面の反対面から前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることによりへき開するウェーハのへき開方法である。
図1は、ウェーハのシェブロンノッチ形成後の断面形状及び荷重方式の概略図である。
本発明では、切り欠きとしてノッチ4を形成したシリコンウェーハWの直径方向にあらかじめシェブロンノッチ1の先端の角度を40〜90°の範囲で加工する。図2は、本発明で用いるウェーハの溝加工を示した断面図である。
ウェーハWの溝加工品を、シェブロンノッチ1を下面にして、支持治具6の上に置く。このとき、支持治具6の支持間距離の中心線がシェブロンノッチ1に沿って平行になるようにウェーハ溝加工品を置くことが好ましい。そして、支持治具6の支持間距離の中心線上に、荷重ピン2Aを設置する。
このような評価方法であれば、シリコン単結晶ウェーハにおいてへき開面が理想的かつ良好な鏡面となる{110}面であるため、従来よりも小さいBMD等の検出を行うことができ、より高い精度のウェーハの構造の評価を容易に行うことができる。
図1に示すように、サンプルであるシリコンウェーハWに対して、ブレード厚さ80μm・先端角度60°のダイヤモンド粒径3000アルミボンド品を使用して、ディスコ社製ダイサー装置にてへき開面と平行な直径方向に溝加工を行った。
観察エリア(最終的に綺麗なへき開面を作りたい領域)を通過する、直径の反対側の位置のウェーハのエッジ端から、溝深さ200μmのシェブロンノッチ1の溝加工を開始し、直径方向(ウェーハ中心)へ向かってダイサーによる溝加工を行う際に、溝の深さを次第に浅くなるようにアングルをつけた。そして、溝加工開始のウェーハ端部より溝の長さ225mm地点で、溝の深さが0μmとなるようにシェブロンノッチ1を形成し、ダイサーによる溝加工を終了した。
この溝加工されたウェーハの諸条件を以下に示す。
シリコンウェーハ(使用数10枚): 直径300mm [100]シリコン P−型
ウェーハ厚さ:780μm
酸素濃度:15ppma
抵抗率:20Ωcm
そして溝が深い方の端部領域に、SiC製円柱押しピンφ5mm長さ40mmを押し当てた。
その後、万能試験機(荷重速度0.02mm/secの条件)で円柱押しピンに荷重を加え、ウェーハに4点曲げ試験に類似した応力を与えた。
このように小さな荷重をゆっくりと与えて、最も溝が深い端部領域のシェブロンノッチの底に、開口型応力を集中させた。そして、その地点に最初期の亀裂を{110}へき開方向に発生させた。
図4に示すように、サンプルであるシリコンウェーハWに対して、ブレード厚さ80μm・先端角度60°のダイヤモンド粒径3000アルミボンド品を使用して、ディスコ社製ダイサー装置にてへき開面と平行な直径方向に溝加工を行った。
観察エリアを通過する、直径方向の反対側の位置のウェーハの端部から、溝深さ200μmシェブロンノッチ1’の溝加工を開始し、直径方向に均一な深さ(200μm)となるようなシェブロンノッチ1’を反対側の端部まで形成し、ダイサーによる溝加工を終了した。
この溝加工されたウェーハの諸条件を以下に示す。
シリコンウェーハ(使用数10枚): 直径300mm [100]シリコン P−型
ウェーハ厚さ:780μm
酸素濃度:15ppma
抵抗率:20Ωcm
尚、小さな荷重をゆっくりと与えることで、溝底の開口型応力が高くなったが、溝底の深さが直径方向では一定なため、実施例1のケースのように狭い領域への応力集中が見られず、亀裂発生地点が溝方向に幅広く分布していた。また、亀裂を発生させるのに必要な荷重(最大破壊荷重)も実施例1に比べて1.5倍ぐらいと大きくバラツキも大きいものとなった。結果を表1に示す。
以下に示す条件の光学干渉式表面粗さ測定装置を用いて、実施例1及び比較例1で得られたウェーハWのへき開面のうち、図5に示す3カ所の350μm角の測定エリア7について、へき開面のミクロな凹凸形状分布を観察し、へき開面のミクロ凹凸の評価を行った。
評価結果を表1に示す。
分解能:Z→0.1Å、X,Y→0.4μm
これは亀裂発生地点が一定であり、かつ最大破壊荷重が小さくてバラツキが小さいことによると考えられる。
これはシリコンウェーハの全体が、弾性変形することで大きな曲げ応力を蓄積し、破断と同時に応力が瞬間的に開放されて、一気に亀裂が伸長することに起因すると考えられる。即ち、亀裂発生地点は溝方向に幅広く分布していたこと、及び最大破壊荷重が大きく、バラツキも大きいことに起因する。このような状況の比較例は、実施例に比べて亀裂の伸長をコントロールすることが難しい
この為に{110}へき開面ばかりでなく、へき開両端部にミクロな{111}面へき開面が発生するなどのミクロな凹凸が発生し、破壊起点から凹凸の大きい亀裂が扇型に広がるパターンが観察されたと考えられる。
3…へき開面(観察エリア)、 4…ノッチ、 5…ブレード、 6…支持治具、
7…測定エリア。
Claims (5)
- 単結晶ウェーハをへき開する方法であって、
前記ウェーハの片面の直径方向にへき開面と平行な不均一な深さを有するシェブロンノッチを1本形成し、該シェブロンノッチ形成面の反対面から前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることによりへき開することを特徴とするウェーハのへき開方法。 - 前記ウェーハへの荷重を、4点曲げにより付加することを特徴とする請求項1に記載のウェーハのへき開方法。
- 前記シェブロンノッチの深さを、ウェーハの厚さの0%〜60%の範囲に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のウェーハのへき開方法。
- 前記シェブロンノッチの一方の端部を深く、他方の端部に向けて浅くなる形状で形成し、該シェブロンノッチの深い方の端部領域、かつ前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のウェーハのへき開方法。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のウェーハのへき開方法により得られたウェーハのへき開面を観察して前記ウェーハの構造を評価することを特徴とするウェーハの評価方法。
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