JP4261274B2 - レーザマークがされた円板状部材のエッチング方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、円板状の部材のエッチング方法及びエッチング装置に係り、特に、レーザマーク付き半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法について説明する。まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【０００３】
その後、ラッピング工程により平坦化加工を行う。ラッピング工程後のウェーハには、品名等を識別するためにウェーハの周縁部に文字やバーコード等がレーザにより印字される。文字やバーコード等の印字は、周知の方法によりウェーハの周縁部にレーザ光を照射し、この熱によりウェーハ表面を昇華させ、ドットを形成することにより行う。その後、平面研削により、ウェーハ表面を平坦にすると共に、レーザマーキング後の盛り上がりを除去する。更に、エッチング処理工程における化学研磨処理を経て、一次研磨、二次研磨した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとする。
【０００４】
前述のエッチング処理工程は、前工程で生じた加工歪やウェーハ表裏面の微小な欠陥、および付着物の除去を目的として行われる。このエッチング処理工程においては、ウェーハの表裏面をエッチングするエッチング装置が用いられる。このエッチング装置として従来から用いられているものを、図１２を参照して以下に簡単に説明する。
【０００５】
図１２は、従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。このエッチング装置は主として、内部にエッチング液を満たすエッチング槽１２と、多数枚のウェーハ３０を支持し回転させる複数のロッド１６と、これらを収容するハウジング１０とからなる。ロッド１６の周面には環状のウェーハ支持溝２４が等間隔に複数条設けられ、このウェーハ支持溝２４にウェーハ３０の外周部を嵌合させ、ウェーハ３０を保持する。そして、ロッド１６は、その場でその中心軸を中心として回転する。
【０００６】
図１３（ａ）（ｂ）はエッチング装置を左側面から見た縦断面図である。このように構成されたエッチング装置において、エッチング槽１２の内部にエッチング液を満たしてロッド１６を回転させると、ロッド１６に外周を接するウェーハ３０はその場で回転する。また、揺動機構により、図１３（ａ）（ｂ）の状態を交互に繰り返すようにウェーハ３０をエッチング液の内部で上下方向に揺動させる。このようなウェーハ３０の回転および揺動によりウェーハ３０周辺のエッチング液は攪拌され、ウェーハ表裏面のエッチングが進行する。このようなエッチングを所定時間行った後にウェーハ３０をエッチング装置から取り出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のエッチング装置では、半導体シリコンウェーハ・エッチング工程において、図１４（ａ）に示すレーザマーク印字部２６がエッチング加工により凹凸になったり、レーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れ、延いては印字読み取り不能の不具合が発生する。そして、この不具合が一つの原因となり、半導体ウェーハの外観品質特性不良を引き起こす。ここで、レーザマーク印字部２６はウェーハ断面では図１４（ｂ）に示す半月状のドット２８の集合体になっており、ウェーハ表面から凹部になっている。
【０００８】
本発明者達は、レーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れの原因についてレーザマーク印字部２６のエッチング速度に着目し、研究を続けたところ、レーザマーク印字部２６におけるエッチング液の液乱れによって、レーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れが発生することを解明した。また、エッチング加工中においてエッチング液がドット２８へ入り込み、ウェーハ表面に比べてドット２８周辺で反応速度が速くなることに起因してレーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れが発生することを解明した。
【０００９】
これは以下のメカニズムによると推定される。図１５（ａ）〜（ｃ）はウェーハ３０の拡大断面図である。レーザマーク印字部２６のドット２８には、レーザマーク加工時の熱伝播により、図１５（ａ）に示す熱歪層２８ａが生じる。この熱歪層２８ａは、ウェーハ３０の他の部分に比べてエッチングレートが遅く、エッチング中において熱歪層２８ａが残り、図１５（ｂ）に示すように、縁の部分が盛り上がる。この盛り上がりが、図１５（ｃ）の矢印で示すエッチング液流の障壁となり乱流が生じ、ドット２８の周辺が抉られてクボミ２８ｂが形成されると推定される。そして、このクボミ２８ｂが曇って見えるため、外観品質特性不良が引き起こされると推定される。
【００１０】
また、ウェーハ３０のエッチング中において、図１６（ａ）に示すように、エッチング液が矢印で示すようにドット２８内に入り込むことにより、ドット側壁２８ｃの表面に近い部分にアタックし、ドット側壁２８ｃが浸食されて面ダレ状に見えるダレ２８ｄが形成されるものと推定される。なお、本発明者達の実験によるとドット深さが８０μｍのとき、この浸食の深さは２μｍ、最深部で６μｍ程度であった。
【００１１】
このような面ダレは、ドット２８の深さが浅い場合にはほとんど発生しない。例えばドット２８の深さが５０μｍ未満である場合には、図１６（ｂ）に示すように、エッチング液がドット側壁２８ｃへアタックする位置が浅くなる。これにより、ドット側壁２８ｃの浸食される深さは１μｍ程度、最深部で１．５μｍになる。深さ１μｍ未満の面ダレ等は、肉眼での確認が困難であり、ドット深さが５０μｍ未満であれば、ドット２８周辺が面ダレ状に見える外観品質特性不良はほとんど発生しない。
【００１２】
これらのドット２８により描かれた文字やバーコード等が、デバイス工程において機械により読み取られ、ウェーハの品名等の確認に用いられる。そのため、ドットは、機械による読み取りを確実にするため、ある程度の深さを有することが要求される。そのため、５０μｍ以上のドット深さが必要な場合があるが、そのような場合には、エッチング後に外観上で問題となるレベルの面ダレが発生する。
【００１３】
特に、現在の技術動向としては、ますます深いドット深さが要求される。これは、半導体ウェーハ上に形成される集積回路が多層構造になっていることに起因する。
【００１４】
半導体ウェーハ上に多層構造の集積回路を形成するためには、１層の回路を形成した後に、重ねて次の層の回路を形成する。しかし、１層の回路を形成するとウェーハ表面が凹凸になるため、ウェーハ表面を平坦化するために通常ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）工程を行い、ウェーハ表面を平坦にした後に次の層を形成する。このＣＭＰ工程により、ウェーハ表面が削られると共にドット内に異物がつまり、ドット深さが浅くなる。そのために、あらかじめドット深さを深くする必要がある。
【００１５】
このような事情に鑑み本発明者達は研究を続け、レーザマーク印字部のエッチング速度およびエッチング液の流れをコントロールすることによって、ドット深さが５０μｍ以上であってもレーザマーク印字部の面ダレとクボミの発生を抑制できることを見出し、本願発明を完成した。
【００１６】
本出願に係る発明は、ドット周辺に発生する面ダレ・クボミ等の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、円板状部材の製造におけるエッチング工程で、レーザマークがされた円板状部材のエッチング後の品質特性を向上させることが可能なエッチング方法、および、エッチング装置を提供することにある。
【００１７】
より具体的には、本出願に係る発明の目的とするところは、深いレーザマークのある円板状部材のレーザマーク印字部の品質特性を悪化させず、尚且つ円板状部材の平坦度等の他品質も安定して供給することが可能なエッチング方法、および、エッチング装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、レーザマークがされた円板状の部材を、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングすることを特徴とするエッチング方法である。
【００１９】
また、本出願に係る第２の発明は、レーザマークがされた円板状の部材を、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程の後に、前記部材が前記エッチング液の液面から出ないように、前記部材をエッチングする通常エッチング工程を、含むことを特徴とするエッチング方法である。
【００２０】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材のレーザマークがされた領域を含むことを特徴とする上記第１または第２の発明に記載のエッチング方法である。
【００２１】
また、本出願に係る第４の発明は、前記部材を揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材の外周から１０〜２０ｍｍであることを特徴とする上記第１〜３の発明の何れか１つに記載のエッチング方法である。
【００２２】
更に、本出願に係る第５の発明は、前記エッチング液は酸性であることを特徴とする上記第１〜４の発明の何れか１つに記載のエッチング方法である。
【００２３】
また、本出願に係る第６の発明は、前記部材は半導体ウェーハであることを特徴とする上記第１〜５の発明の何れか１つに記載のエッチング方法である。
【００２４】
更に、本出願に係る第７の発明は、エッチング液を充填するエッチング槽と、レーザマークがされた円板状の部材を回転させながらエッチング液に浸して保持する部材保持手段と、を有するエッチング装置において、エッチング処理を行っている最中に前記部材の一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させる揺動機構を備えることを特徴とするエッチング装置である。
【００２５】
また、本出願に係る第８の発明は、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材のレーザマークがされた領域を含むことを特徴とする上記第７の発明に記載のエッチング装置である。
【００２６】
更に、本出願に係る第９の発明は、前記部材を揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材の外周から１０〜２０ｍｍであることを特徴とする上記第７または第８の発明に記載のエッチング装置である。
【００２７】
また、本出願に係る第１０の発明は、前記部材は半導体ウェーハであることを特徴とする上記第７〜９の発明の何れか１つに記載のエッチング装置である。
【００２８】
更に、本出願に係る第１１の発明は、レーザマークがされたウェーハであって、ダレとクボミがないことを特徴とするウェーハである。
【００２９】
また、本出願に係る第１２の発明は、５０μｍ以上の深さのレーザマークがされたウェーハであって、ダレとクボミがないことを特徴とするウェーハである。
【００３０】
更に、本出願に係る第１３の発明は、ウェーハの中心部に比し、ウェーハの外周部のエッチング量が少ないことを特徴とするウェーハである。
【００３１】
また、本出願に係る第１４の発明は、レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含むレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする工程を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係るレーザマーク付き半導体ウェーハの製造方法、および、エッチング方法、エッチング装置について図面に基いて詳細に説明する。まず、図１〜図５を用いてエッチング装置の全体構造について説明する。図１は本実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図、図２は本実施の形態のエッチング装置を左側面から見た縦断面図、図３（ａ）は揺動機構９０の側面図、図３（ｂ）は揺動機構９０の底面図、図４（ａ）はバレル１８の縦断面図、図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図、図５（ａ）は左支持アーム６０および左ブラケット６２の縦断面図、図５（ｂ）は右支持アーム７０および右ブラケット７２の縦断面図である。
【００３３】
なお、本願において、ダレとはレーザマーク印字部の周辺に発生する深さ１０μｍ〜２０μｍ、幅２０μｍ〜４０μｍの面ダレをいい、クボミとはレーザマーク印字部の周辺に発生する深さ１０μｍ〜２０μｍ、幅２０μｍ〜４０μｍの窪みをいう。
【００３４】
図１および図２に示すように本実施の形態のエッチング装置は主として、各装置を収容する箱状のハウジング１０と、エッチング液を満たすエッチング槽１２と、エッチング槽１２から溢れたエッチング液を回収する貯蓄槽１４と、ウェーハ３０を支持し回転させる６軸のロッド１６からなるバレル１８と、エッチング液を循環させるポンプ２０とから構成される。なお、ロッドの軸数は４軸以上であることが特に望ましいが、３軸以下でも良く、その軸数は特に限定されない。
【００３５】
図１に示すように、ハウジング１０は４枚の側板と１枚の底板とから構成される箱型形状をしている。この箱型形状のハウジング１０はその内部に、エッチング槽１２を収容している。また、ハウジング１０の側板１０ａ、１０ｂの上面には、厚板状の支持台２２を左右１つずつ立設している。支持台２２には ＢＯＸ８０を揺動させる揺動機構９０が設けられている。揺動機構９０としては種々の機構を用いることができるが、例えば以下の機構を用いることができる。
【００３６】
図１の左側に示される支持台２２のエッチング装置の中央に向いた面に、揺動用モータ９１を固定する。図３（ａ）に示すように、揺動用モータ９１は、鉛直上方に向けてその回転軸を配置した状態で固定されている。揺動用モータ９１はその回転軸の延長上において、カップリング９２によりねじ送り機構用の雄ねじ９３と結合している。雄ねじ９３の上端は、支持台２２に外周が固定されたボールベアリング９８の内周壁に嵌着し、支持台２２に対して滑らかに回転できるように支持されている。そして、揺動用モータ９１の回転によって回転軸上に設けられた雄ねじ９３はその場で回転する。
【００３７】
雄ねじ９３には、揺動プレート９５に回転不能に固定された雌ねじ９４が嵌合している。図１に示すように、雌ねじ９４は、揺動プレート９５の支持台２２と向かい合う面に固定されている。雄ねじ９３が正方向または逆方向に回転することによって、雌ねじ９４が上方向または下方向に移動する。雌ねじ９４は揺動プレート９５に固定されているため、雄ねじ９３の回転動によって雌ねじ９４と共に揺動プレート９５が上下方向に昇降動する。また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、揺動プレート９５の一端面には鉛直移動動作時のガイドとなる２条の凹状のアリ溝９６が鉛直方向にわたって設けてあり、支持台２２に鉛直方向にわたって設けた２本の凸状のガイドレール９７に嵌合している。
【００３８】
同様の揺動機構９０を、図１の右側に示される支持台２２にも設けている。また、これらの揺動機構９０に設けられた２台の揺動用モータ９１は図示しない制御部に接続されている。制御部により２台の揺動用モータ９１の回転を制御し同期させることによって、揺動プレート９５は、ガイドレール９７に案内され、安定した状態でこのねじ送り機構によって鉛直方向にねじ送りされる。不図示の制御部により、揺動用モータ９１の回転を制御することにより、揺動プレート９５の揺動速度と揺動振幅を任意の値に制御することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、揺動用モータ９１を２台設けた。しかし、何れか一方の支持台２２に、１台のみ揺動用モータ９１を設ける構成としても良い。
【００４０】
図１の左側と右側に示される２つの揺動プレート９５には、互いに向かい合う面に、それぞれ２つの直穴状の支持穴が水平に穿設されている。２つの支持穴は、それぞれの揺動プレート９５の中程やや上部と中程やや下部に穿設されている。この支持穴に棒状の２本の支持梁８２の両端部が挿入され、揺動プレート９５に支持梁８２が水平に架け渡されている。
【００４１】
このようにして揺動プレート９５によって水平に支持された支持梁８２は、略板状の左支持アーム６０、右支持アーム７０を支持する。左支持アーム６０、右支持アーム７０はそれぞれ、上部と中程やや上部に支持梁８２と同じ径をもつ２つ貫通穴を設けており、この２つ貫通穴に２本の支持梁８２が挿通し、左支持アーム６０、右支持アーム７０はそれぞれ２本の支持梁８２により支持される。
【００４２】
左支持アーム６０、右支持アーム７０の上部には平板状の蓋板６４ａが架け渡されている。同様に左支持アーム６０、右支持アーム７０の中程には平板状の底板６４ｂが架け渡されている。更に、前方と後方にも蓋板６４ａと底板６４ｂの側面に接するように、図示しない平板状の板材が架け渡され、左支持アーム６０の上部、右支持アーム７０の上部と、図示しない板材および蓋板６４ａ、底板６４ｂにより箱型のＢＯＸ８０を構成する。
【００４３】
また、左支持アーム６０には略円板形状の左ブラケット６２を、左支持アーム６０の板面と左ブラケット６２の板面を対向させた状態で接続している。同様に、右支持アーム７０には略円板形状の右ブラケット７２を、右支持アーム７０の板面と右ブラケット７２の板面を対向させた状態で接続している。左ブラケット６２と右ブラケット７２の向かい合う面には６軸のロッド１６を挿入するための６個の穴がそれぞれ穿設されている。
【００４４】
６軸の円柱形状のロッド１６は、その一端部が左ブラケット６２に穿設された穴に挿入されており、他端部が右ブラケット７２に穿設された穴に挿入されている。これにより、ロッド１６はエッチング槽１２の内部にその長手方向と平行に水平に支持される。各ロッド１６の周面には環状のウェーハ支持溝２４が等間隔に１６条設けられ、このウェーハ支持溝２４にウェーハ３０の外周部を嵌合させ、ウェーハ３０を保持する。各ウェーハ３０は、互いに表面を対向させた縦列状態で装着する。
【００４５】
なお、６軸のロッド１６は、図４（ａ）に示すように、ウェーハ３０を支持し回転させることができるように、ウェーハ３０の周囲に配置される。具体的には、バレル１８内のウェーハ３０が装填されるべき位置の下部に４軸、上部に２軸配置されている。特にこの６軸のロッド１６は、ウェーハ３０に対して左右対称に配置されるのが望ましい。
【００４６】
図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図である。図４（ｂ）に示すように、各ロッド１６はウェーハ外周の面取り形状とほぼ同形の断面形状をなすウェーハ支持溝２４を有しており、ウェーハ支持溝２４にウェーハ３０の外周を嵌合させてウェーハ３０を支持する。ウェーハ支持溝２４の幅はウェーハ３０の厚さよりも大きいことが望ましく、ウェーハ支持溝２４に対してウェーハ３０がすきまばめになるようにウェーハ支持溝２４を形成する。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、左ブラケット６２に挿入されたロッド１６の先端部にはギヤ３２が固定されている。図５（ａ）では詳細なギヤ部の図示を一部省略しているが、左支持アーム６０には、順に噛み合った状態で５個のギヤ３４ｆ，３４ｅ，３４ｄ，３４ｃ，３４ｂが上方から下方に向かって縦に配置されている。左ブラケット６２の中央にはギヤ３５が配置されている。ギヤ３５は、大ギヤ３５ｂに重ねて小ギヤ３５ａが同軸上に連結しており、ギヤ３４ｂが小ギヤ３５ａに噛み合い、大ギヤ３５ｂがロッド１６の一端部に固定された各ギヤ３２に噛み合っている。６個のギヤ３２の総てをギヤ３５の大ギヤ３５ｂに噛み合わせることにより、６軸のロッド１６を一括して回転させる構成としている。
【００４８】
また、最上部に配置されたギヤ３４ｆは駆動ギヤ３６に噛み合っており、駆動ギヤ３６は図１に示すようにＢＯＸ８０の内部に設けられた駆動モータ３８の駆動軸４０に固定されている。駆動モータ３８の回転は駆動ギヤ３６から順に、ギヤ３４ｆ，３４ｅ，３４ｄ，３４ｃ，３４ｂを伝って、ギヤ３５の小ギヤ３５ａに伝達され、さらにギヤ３５の大ギヤ３５ｂから６個のギヤ３２に伝えられる。駆動モータ３８は図示しない制御部に接続されており、任意の方向に任意の速度で回転させることができる。
【００４９】
なお、制御部は、ＢＯＸ８０内に設けたものであっても、ＢＯＸ８０とは別に設けた例えばパーソナルコンピュータ等のコントロール装置であっても良い。また、制御部をディスプレイに接続することにより、ウェーハの回転速度や回転方向などの情報をグラフィカルに若しくは数値的にディスプレイに表示して、作業者がディスプレイの表示を確認しながら作業を行えるようにしても良く、プログラム等により自動で制御しても良い。
【００５０】
図５（ｂ）に示すように、右ブラケット７２に挿入されたロッド１６の端部は、ガイドブッシュを介して右ブラケット７２に支持されている。これにより、ロッド１６は右ブラケット７２に対して滑らかに回転可能となっている。このように構成することにより、駆動モータ３８の回転がロッド１６に伝達され、ロッド１６を任意の方向に任意の速度で回転させることができる。そして、ロッド１６を任意の方向に任意の速度で回転させることにより、ウェーハ支持溝２４に外周を接するウェーハ３０を任意の方向に任意の速度で回転させることができる。
また、前述の揺動機構９０により、ウェーハ３０を任意の揺動速度、揺動振幅で、上下方向に揺動させることができるため、上記構成により、ウェーハ３０はエッチング槽１２内で回転しながら上下方向に揺動することになる。
【００５１】
一方、図２に示すように、エッチング槽１２に隣接して箱状の貯蓄槽１４を設けている。貯蓄槽１４に接するエッチング槽１２の側板１２ａの高さを、他の側板１２ｂよりも低くすることにより、エッチング槽１２から溢れたエッチング液を貯蓄槽１４で回収する。
【００５２】
貯蓄槽１４は配管パイプ４４によりポンプ２０と接続されている。貯蓄槽１４とポンプ２０との間にはフィルタ４２が設けられており、貯蓄槽１４から流れてきたエッチング液を濾過する。また、貯蓄槽１４とフィルタ４２との間の配管パイプ４４にはエッチング廃液を排出する排出パイプ４６が排出バルブ４８を介して接続されている。排出パイプ４６はエッチング液を廃棄するための図示しない廃液タンクに接続されている。
【００５３】
ポンプ２０とエッチング槽１２との間の配管パイプ４４には、新しいエッチング液を供給する供給パイプ５０が、供給バルブ５２を介して接続されている。供給バルブ５２を開くことによりエッチング槽１２内のエッチング液の濃度を上げ、供給バルブ５２を閉じることによりエッチング液の濃度を下げて、エッチング槽１２内のエッチング液を所望の濃度に調整することができる。この際、供給パイプ５０からのエッチング液の供給量に応じて排出バルブ４８の開閉を調節することにより、エッチング槽１２へのエッチング液の供給量が一定になるように調整する。
【００５４】
また、図１に示すように、エッチング槽１２の底部には空気送出用のエアパイプ６６が設けられている。エアパイプ６６はエッチング槽１２の長手方向と平行に設けられており、各エアパイプ６６は図示しないエアポンプに接続されている。各エアパイプ６６は長手方向に所定ピッチで空気供給用の穴が設けられており、この穴からエッチング槽１２内のエッチング液に空気を供給する。
【００５５】
次に、レーザマーク付き半導体ウェーハの製造方法、および、上記のように構成されたエッチング装置の動作について説明する。
まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴットは外周形状が歪であるため、次に外形研削工程において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハ３０に加工し、さらに面取り工程でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【００５６】
その後、ラッピング工程により平坦化加工を行う。ラッピングが行われたウェーハ３０には、品名等を識別するためにウェーハ３０の周縁部に文字やバーコード等がレーザにより印字される。
【００５７】
この印字は、例えば以下のようにして行うことができる。まず、ウェーハ表面の周縁部にＹＡＧレーザを用いてレーザ光を照射する。この熱によりウェーハ表面を昇華させ、直径８０μｍ、深さ８０μｍ程度のドット２８を複数掘り込む。これらの複数のドット２８は視認性を良くするために、各ドット２８が繋がらないようにある程度の間隔をあけて掘り込まれる。これは、各ドット２８の間隔が狭いと、後のエッチング処理で各ドット２８が繋がり、視認性が悪化するためである。なお、ＹＡＧレーザに代えて、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、ルビーレーザ、サファイアレーザ等を用いることもできる。
【００５８】
なお、レーザの励起方法としてはレーザダイオード励起とランプ励起の何れも採用することができる。しかし、レーザダイオード励起とランプ励起のレーザエネルギー密度を比較した図６に示すように、レーザダイオード励起よりランプ励起の方が、シリコンを昇華できないエネルギー密度の領域が多く、その分、熱歪層２８ａが多いと考えられる。すなわち、レーザダイオード励起の方が、より狭い領域にレーザ光を集光させることができるため、ドット２８周辺に形成される熱歪層２８ａを最小限に抑えることができる。
【００５９】
そのため、レーザダイオード励起の方が、熱歪層２８ａを原因とするクボミの発生を抑制することができると推定される。ここで図中Ｅはレーザ加工に必要なエネルギー密度を意味し、Ｅ＞シリコンを昇華させるために必要なエネルギー＞Ｑ＝ρＶ（ＣｐΔＴ＋Ｌｍ＋Ｌｖ）である。なお、ρは密度、Ｖは体積、Ｃｐはシリコンの比熱、ΔＴは上昇温度、Ｌｍは融解潜熱、Ｌｖは気化潜熱をそれぞれ意味する。
【００６０】
また、ランプ励起の場合には、電源が、電圧の変動する交流であることに起因し、レーザの出力にバラツキが発生しやすいため、クボミの発生率が増加すると推定される。そのため、本実施の形態では、レーザの励起方法としてはレーザダイオード励起を採用している。
【００６１】
このようなドット２８を複数掘り込むことにより、ウェーハ３０の品名等の確認に用いられる文字やバーコード等が、レーザによりウェーハ表面の周縁部に印字される。
【００６２】
レーザマーク印字後、平面研削により、ウェーハ表面を平坦にすると共に、レーザマーキング後の盛り上がりを除去する。平面研削後、エッチング処理工程において、前述のエッチング装置を用いてウェーハ３０をエッチングする。
【００６３】
次に、エッチング装置の動作について、図１、図２及び図７〜図９を用いて詳細に説明する。
まず、図２に示す供給バルブ５２を開き、エッチング槽１２に供給パイプ５０からエッチング液を所定量充填する。エッチング液は、一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、硝酸と酢酸とフッ酸を混合した混酸を使用することができる。なお、エッチング液は図示しない温度調節機構により、予め定められた所定の温度に調整される。
【００６４】
次に、作業者がピンセットにより１枚ずつウェーハ３０をウェーハ支持溝２４に嵌合させ、図１に示すようにウェーハ３０をエッチング装置に装着する。エッチングは、このように１６枚のウェーハ３０を並列に並べた状態でエッチング装置に装着して行う。ウェーハ３０を装着した後、制御部により駆動モータ３８を回転させ、ロッド１６を回転させる。このロッド１６の回転により、ロッド１６のウェーハ支持溝２４に外周を接するウェーハ３０をその場で回転させる。制御部により、駆動モータ３８の回転数を制御することにより、ウェーハ３０を５０ｒｐｍの速度で回転させ、１０秒ごとに回転方向を逆転させる。
【００６５】
図２に示す貯蓄槽１４のエッチング液は配管パイプ４４を通り、フィルタ４２へ送られる。フィルタ４２に送られたエッチング液はフィルタ４２で濾過された後、ポンプ２０に送られる。ポンプ２０に送られたエッチング液はエッチング槽１２の底部に送出される。なお、この送出量は毎分４０リットル程度に調節している。これにより、エッチング槽１２の内部のエッチング液がオーバーフローする。エッチング槽１２から溢れたエッチング液は貯蓄槽１４に回収される。貯蓄槽１４に回収されたエッチング液は配管パイプ４４を通り、フィルタ４２を介してエッチング槽１２の底部にポンプ２０により再度送出される。このように、エッチング液はエッチング装置内部で循環する。
【００６６】
また、図示しないエアポンプを駆動し、各エアパイプ６６に圧縮空気を送り込む。各エアパイプ６６は長さ方向に所定ピッチで穴が設けられているため、この穴からエッチング槽１２内のエッチング液に空気が供給される。エッチング槽１２の底部から供給された空気は、泡状となって浮力によって上昇し、エッチング槽１２の液面から大気中に放出される。このようなバブリングによって、エッチング槽１２の内部のエッチング液は下から上へ向かう流れを有することになり、エッチング液の撹拌が行われる。
【００６７】
そして、エッチング液が循環中にフィルタ４２を通ることによって、エッチング液に含まれる異物がフィルタ４２で濾過され、エッチング液が清浄に保たれる。また、エッチング槽１２の内部ではエッチング液が上昇する流れを有しているため、ウェーハ３０の表裏面に接するエッチング液が攪拌される。その結果、エッチング液の滞留を防止し、ウェーハ３０表裏面が不均一にエッチングされることを抑制することができる。
【００６８】
一方、不図示の制御部により図１に示す揺動用モータ９１の回転を制御し、ＢＯＸ８０と共にウェーハ３０を上下方向に揺動させる。その揺動幅及び揺動周期は特に限定されないが、揺動幅は５ｍｍ〜２１０ｍｍ、揺動周期は１〜９０秒とすることができる。望ましくは、その揺動幅は１０ｍｍ〜４０ｍｍ、揺動周期は５〜４５秒がよく、より望ましくは、揺動幅は２０ｍｍ、揺動周期は１０秒がよい。本実施の形態では、揺動幅を２０ｍｍ、揺動周期を１０秒としている。
【００６９】
図８に示すように、ウェーハ３０の最上昇時に、ウェーハ３０の上端はエッチング槽１２の液面から頭出しされる。この頭出し幅は特に限定されないが、レーザマーク印字部２６を液面から出すために、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることが望ましい。なお、本実施の形態では、ウェーハ３０の最上昇時に、ウェーハ３０の上端がエッチング槽１２の液面から１３ｍｍ程度頭出しされるように制御している。したがって、揺動幅を２０ｍｍとしている本実施の形態では、ウェーハ３０の上端が、液面の上１３ｍｍ〜液面の下７ｍｍの範囲で上下に揺動するように、ウェーハ３０の揺動を制御している。
【００７０】
このような揺動動作により、エッチング槽１２の液面からウェーハ３０の外周部分を出し入れさせる。この動作をウェーハ３０の頭出しと呼ぶ。なお、図７はエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、この頭出し動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図であり、図８はウェーハ最上昇時の状態を示した図である。このように、頭出し動作中、ウェーハ３０は図７の状態と図８の状態を交互に繰り返し、上下方向に揺動する。
【００７１】
総エッチング加工時間３６０秒間の前半１８０秒間この頭出し動作を継続する。レーザマーク印字部２６はウェーハ３０の外周部分に存在するため、頭出し動作により、レーザマーク印字部２６とエッチング液との接触時間を減少させることができる。
【００７２】
レーザマーク印字部２６においてエッチング液との接触時間を減少させることにより、エッチング液のドット２８への接触量を抑制することができる。これにより、ドット側壁２８ｃへアタックするエッチング液の量を減少させ、エッチング液のドット側壁２８ｃへのアタックが原因と考えられるダレの発生を防止することができる。また、レーザマーク印字部２６へのエッチング液の接触量を減少させるため、ドット２８周辺でのエッチング液の液乱れを原因とするクボミを防止することが可能である。
【００７３】
このように、レーザマーク印字部２６へのエッチング液の入り込みを抑制し、ウェーハの他の部位に比べてレーザマーク印字部２６のエッチング速度を緩和させることにより、ダレとクボミの発生を防止することが可能である。
【００７４】
しかし、加工終了まで頭出しを実施すると、レーザマーク印字部２６以外の外周部分に面荒れと呼ばれる結晶組織が変化したシミが発生し、これも外観品質特性として不良となる。
【００７５】
そのため、この頭出し状態でのウェーハ３０のエッチングを１８０秒間継続した後、総エッチング加工時間３６０秒間の後半１８０秒間はエッチング槽１２内部での、頭出しを行わない通常の揺動動作にてエッチングを実施する。図９（ａ）はエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、この通常揺動動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図であり、図９（ｂ）はウェーハ最上昇時の状態を示した図である。このように、通常の揺動動作中、ウェーハ３０は図９（ａ）の状態と図９（ｂ）の状態を交互に繰り返し、エッチング液の内部で上下方向に揺動する。
【００７６】
このように制御することにより、ウェーハ外周部のシミ不良は発生しなくなった。本実施の形態では、頭出しを行わない通常の揺動動作中においても、揺動幅を２０ｍｍ、揺動周期を１０秒としている。また、ウェーハ３０の上端が、エッチング槽１２の液面から下１０ｍｍ〜３０ｍｍの位置で上下に揺動するように制御している。
【００７７】
エッチング加工中の前半時間と後半時間においてＳＴＥＰ的にエッチング加工方法を変更することにより、レーザマーキングウェーハの品質特性を満足させることができる。すなわち、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、ウェーハ外周部におけるシミ不良のないレーザマーキングウェーハを製造することができる。
【００７８】
以上のエッチング加工により、ウェーハ３０の表裏面は４０μｍ程度エッチングされる。エッチング終了後、エッチング槽１２から取り出されたウェーハ３０は、図示しない洗浄槽に素早く移され、洗浄される。
【００７９】
このようなエッチング処理工程を経て、ウェーハ３０が公知の枚葉研磨機やバッチ研磨機により一次研磨、二次研磨され、ウェーハ表面がさらに平坦化される。その後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとされる。
【００８０】
本実施の形態によれば、従来のエッチング装置を改造することなく、本願発明を容易に適用することができる。従来のエッチング装置において、制御部のプログラムを変更し、エッチングの前半時間のウェーハ揺動位置を変更することにより、本願発明を容易に適用することができる。
【００８１】
更に、本実施の形態では全ウェーハを同期して回転させる場合について説明したが、隣り合うウェーハを逆方向に回転させるように構成しても良い。
【００８２】
本実施の形態ではウェーハ３０を上下方向に揺動させる構成としたが、ウェーハ３０ではなく、エッチング槽１２を上下方向に揺動させる構成としても良い。この場合にはＢＯＸ８０を固定し、エッチング槽１２を揺動モータ等により上下方向に揺動させる。また、ＢＯＸ８０とエッチング槽１２を共に固定して、エッチング液の液面を上下動させるべく、エッチング液の液量が増減するように制御しても良い。このように、ウェーハ３０とエッチング液の液面とを相対的に揺動させることができれば、どのような装置の構成であっても本願発明を適用することができる。
【００８３】
本実施の形態では混酸系エッチング液を使用する場合について説明したが、本願発明はアルカリ系エッチング液を使用する場合についても適用することができる。アルカリ系エッチング液は、一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコールと水を混合した苛性アルカリエッチング液を使用することができる。また、苛性アルカリエッチング液を使用した苛性アルカリエッチングを行った後に、混酸系エッチング液を使用した酸エッチングを行っても良く、順番を逆にして行っても良い。
【００８４】
また、レーザマーク印字部の文字やバーコード等は、ウェーハ表面にレーザを用いてドットを掘り込むことにより印字されるが、この際のレーザの励起方法としては、ランプ励起とレーザダイオード励起のいずれも採用することができる。
【００８５】
本実施の形態では、ドット深さが５０μｍ以上のレーザマーク付きウェーハをエッチングする場合について説明した。しかし、ドット深さが５０μｍ未満のレーザマーク付きウェーハをエッチングする場合についても本願発明を適用できることは言うまでもない。なお、ドット深さが５０μｍ未満のレーザマーク付きウェーハに本願発明を適用した場合には、ドット２８周辺に発生する面ダレと窪みは更に浅いものになる。ドットの深さの調節は、レーザヘッドを介してレーザ発振器から射出されるレーザ光のパルス数を制御することにより行うことができる。
【００８６】
本実施の形態では半導体ウェーハのエッチングを例に説明したが、本願発明は金属その他のウェーハや薄板状体のエッチングにも適用できることは勿論である。
【００８７】
このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ウェーハの回転方法やエッチング液の種類、ウェーハをエッチング液の液面に対して揺動させる構成などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００８８】
［実施データ］
次に、従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合と、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合との比較について、図１０を用いて具体的に説明する。
【００８９】
図１０は、従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合と、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合について、クボミの発生率を比較した図である。本例においては、レーザマークを印字したレーザの励起方法はレーザダイオード励起である。エッチング条件はエッチング代５μｍの苛性アルカリエッチング（CE:Caustic Etch）を行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチング（AE:Asid Etch）を行った。また、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングする場合については、酸エッチング中においてのみ頭出し動作を行い、その頭出し割合を５０％としている。なお、頭出し割合（％）とは頭出し揺動時間／エッチング総時間を意味する。
【００９０】
図１０に示すように、従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合にはクボミの発生率は５８％であったのに対し、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合のクボミの発生率は０％になった。図１０に示す実施データからは、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングすることにより、クボミの発生を防止できることが分かる。
【００９１】
次に、本願発明の頭出しエッチング装置を用いてウェーハをエッチングする場合について、酸エッチング中の頭出し割合（％）を水準にして、図１１を用いて具体的に説明する。
【００９２】
図１１（ａ）は、ウェーハに対して、エッチング代５μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチングを行った場合について、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図である。また、図１１（ｂ）は、ウェーハに対して、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行った場合について、同様に、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図である。
【００９３】
なお、苛性アルカリエッチングのエッチング代を２０μｍとした場合には、ドットの形状が四角くなると共に、ウェーハ３０の裏面粗さが悪化したため、苛性アルカリエッチングのエッチング代を５μｍと１０μｍとした場合についてのみ検討した。また、頭出し動作は酸エッチング中のみ行った。
【００９４】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、頭出し割合を大きくするほど、クボミの深さは浅くなる。また、エッチング代５μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチングを行う場合よりも、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行う場合の方が、クボミの深さは浅くなる。
【００９５】
前述のように、エッチング処理工程の後には、一次研磨、二次研磨が行われるが、この研磨代は合計で１０μｍ程度である。そのため、クボミの深さが１０μｍ以下であれば、研磨によりクボミは取り除かれる。したがって、クボミ深さのバラツキを考慮すると、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行い、頭出し割合を５０％以上とすることが望ましい。このような条件でエッチングすることにより、エッチング後のクボミ深さは７μｍ程度になり、エッチング後に行われる研磨によりクボミは取り除かれる。
【００９６】
なお、頭出し割合を７０％よりも大きくすることで、クボミの深さはより浅くなると考えられる。しかし、頭出し割合を７０％よりも大きくすると、ウェーハ内周に比べてウェーハ外周のエッチング量が極端に減り、ウェーハ表面の外周が凸な状態になる。このように、頭出し割合を７０％よりも大きくすると、ウェーハ表面の平坦度が崩れるため、頭出し割合を５０％〜７０％とすることが望ましい。
【００９７】
次に本件発明の前記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに記載する。
【００９８】
レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含むレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程の後に、前記半導体ウェーハが前記エッチング液の液面から出ないように、前記半導体ウェーハをエッチングする通常エッチング工程を行うことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
このように、頭出しエッチング工程の後に通常エッチング工程を行うことにより、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、シミ等の外観品質不良も発生しないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【００９９】
半導体ウェーハの表面にレーザ光を照射してドットを掘り込むことにより、レーザマークを印字するレーザマーキング工程の後に、前記レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を行う、レーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記ドットの深さは５０μｍ以上であり、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
このように、ドットの深さが５０μｍ以上のレーザマークを印字した後に、頭出しエッチング工程を行うことにより、機械による読み取りが確実であると共に、レーザマーク印字部においてダレとクボミのないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【０１００】
半導体ウェーハの表面にレーザ光を照射してドットを掘り込むことにより、レーザマークを印字するレーザマーキング工程の後に、前記レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を行うレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記ドットの深さは５０μｍ以上であり、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程と、前記半導体ウェーハが前記エッチング液の液面から出ないように、前記半導体ウェーハをエッチングする通常エッチング工程と、を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
このように、ドットの深さが５０μｍ以上のレーザマークを印字した後に、頭出しエッチング工程に続けて通常エッチング工程を行うことにより、機械による読み取りが確実であると共に、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、シミ等の外観品質不良も発生しないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【０１０１】
レーザマークがされた円板状の部材に対してエッチング代１０μｍ以下のアルカリエッチングを行った後に、前記部材を、エッチング槽に充填された酸エッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながら酸エッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記酸エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記酸エッチング液の液面に対して揺動させながら酸エッチングする頭出しエッチング工程と、前記部材が前記酸エッチング液の液面から出ないように、前記部材を酸エッチングする通常エッチング工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法である。
このように、エッチング代１０μｍ以下のアルカリエッチングを行った後に、頭出し酸エッチング工程に続けて通常酸エッチング工程を行うことにより、ドット形状やウェーハの裏面粗さが良好であると共に、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、シミ等の外観品質不良も発生しないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【０１０２】
レーザマークがされた円板状の部材に対してエッチング代１０μｍ以下のアルカリエッチングを行った後に、前記部材を、エッチング槽に充填された酸エッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながら酸エッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記酸エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記酸エッチング液の液面に対して揺動させながら酸エッチングする頭出しエッチング工程と、前記部材が前記酸エッチング液の液面から出ないように、前記部材を酸エッチングする通常エッチング工程とを含み、前記頭出しエッチング工程のエッチング時間と前記通常エッチング工程のエッチング時間を合わせたエッチング総時間に対する、前記頭出しエッチング工程のエッチング時間の割合が５０％〜７０％であることを特徴とするエッチング方法である。このように、頭出し割合を５０％〜７０％とすることにより、シミ等の外観品質不良の発生確率を更に低減させることができる。
【０１０３】
【発明の効果】
本願発明のエッチング装置によれば、レーザマークがされた円板状部材のエッチング後の品質特性を向上させることができる。特に、ドット周辺に発生するダレ・クボミ等の外観品質特性不良を防止することができる。
【０１０４】
また、本願発明によれば、ウェーハを揺動可能なエッチング装置であれば、制御部等のプログラムを変更し揺動位置を調整することのみによって、従来のエッチング装置に容易に本願発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【図２】本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図である。
【図３】図３（ａ）は揺動機構９０の側面図、図３（ｂ）は揺動機構９０の底面図である。
【図４】図４（ａ）はバレル１８の縦断面図、図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図である。
【図５】図５（ａ）は左支持アーム６０および左ブラケット６２の縦断面図、図５（ｂ）は右支持アーム７０および右ブラケット７２の縦断面図である。
【図６】レーザダイオード励起とランプ励起のレーザエネルギー密度を比較した図である。
【図７】本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、頭出し動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図である。
【図８】本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、頭出し動作中のウェーハ最上昇時の状態を示した図である。
【図９】図９（ａ）は、本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、通常揺動動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図であり、図９（ｂ）は本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、通常揺動動作中のウェーハ最上昇時の状態を示した図である。
【図１０】従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合と、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合について、クボミの発生率を比較した図である。
【図１１】図１１（ａ）は、ウェーハに対して、エッチング代５μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチングを行う場合について、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図であり、図１１（ｂ）は、ウェーハに対して、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行う場合について、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図である。
【図１２】従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）はエッチング装置を左側面から見た縦断面図である。
【図１４】図１４（ａ）はウェーハ３０の平面図であり、図１４（ｂ）はウェーハ３０の断面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｃ）はウェーハ３０の拡大断面図である。
【図１６】図１６（ａ）（ｂ）はウェーハ３０の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング １０ａ…側板 １０ｂ…側板
１２…エッチング槽 １２ａ…側板 １２ｂ…側板
１４…貯蓄槽
１６…ロッド
１８…バレル
２０…ポンプ
２２…支持台
２４…ウェーハ支持溝
２６…レーザマーク印字部
２８…ドット ２８ａ…熱歪層 ２８ｂ…クボミ
２８ｃ…ドット側壁 ２８ｄ…ダレ
３０…ウェーハ
３２…ギヤ
３４ａ…ギヤ ３４ｂ…ギヤ ３４ｃ…ギヤ ３４ｄ…ギヤ ３４ｅ…ギヤ ３４ｆ…ギヤ
３５…ギヤ ３５ａ…小ギヤ ３５ｂ…大ギヤ
３６…駆動ギヤ
３８…駆動モータ
４０…駆動軸
４２…フィルタ
４４…配管パイプ
４６…排出パイプ
４８…排出バルブ
５０…供給パイプ
５２…供給バルブ
６０…左支持アーム
６２…左ブラケット
６４ａ…蓋板 ６４ｂ…底板
６６…エアパイプ
７０…右支持アーム
７２…右ブラケット
８０…ＢＯＸ
８２…支持梁
９０…揺動機構
９１…揺動用モータ
９２…カップリング
９３…雄ねじ
９４…雌ねじ
９５…揺動プレート
９６…アリ溝
９７…ガイドレール
９８…ボールベアリング。
【発明の属する技術分野】
本願発明は、円板状の部材のエッチング方法及びエッチング装置に係り、特に、レーザマーク付き半導体ウェーハのエッチング方法及びエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法について説明する。まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【０００３】
その後、ラッピング工程により平坦化加工を行う。ラッピング工程後のウェーハには、品名等を識別するためにウェーハの周縁部に文字やバーコード等がレーザにより印字される。文字やバーコード等の印字は、周知の方法によりウェーハの周縁部にレーザ光を照射し、この熱によりウェーハ表面を昇華させ、ドットを形成することにより行う。その後、平面研削により、ウェーハ表面を平坦にすると共に、レーザマーキング後の盛り上がりを除去する。更に、エッチング処理工程における化学研磨処理を経て、一次研磨、二次研磨した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとする。
【０００４】
前述のエッチング処理工程は、前工程で生じた加工歪やウェーハ表裏面の微小な欠陥、および付着物の除去を目的として行われる。このエッチング処理工程においては、ウェーハの表裏面をエッチングするエッチング装置が用いられる。このエッチング装置として従来から用いられているものを、図１２を参照して以下に簡単に説明する。
【０００５】
図１２は、従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。このエッチング装置は主として、内部にエッチング液を満たすエッチング槽１２と、多数枚のウェーハ３０を支持し回転させる複数のロッド１６と、これらを収容するハウジング１０とからなる。ロッド１６の周面には環状のウェーハ支持溝２４が等間隔に複数条設けられ、このウェーハ支持溝２４にウェーハ３０の外周部を嵌合させ、ウェーハ３０を保持する。そして、ロッド１６は、その場でその中心軸を中心として回転する。
【０００６】
図１３（ａ）（ｂ）はエッチング装置を左側面から見た縦断面図である。このように構成されたエッチング装置において、エッチング槽１２の内部にエッチング液を満たしてロッド１６を回転させると、ロッド１６に外周を接するウェーハ３０はその場で回転する。また、揺動機構により、図１３（ａ）（ｂ）の状態を交互に繰り返すようにウェーハ３０をエッチング液の内部で上下方向に揺動させる。このようなウェーハ３０の回転および揺動によりウェーハ３０周辺のエッチング液は攪拌され、ウェーハ表裏面のエッチングが進行する。このようなエッチングを所定時間行った後にウェーハ３０をエッチング装置から取り出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のエッチング装置では、半導体シリコンウェーハ・エッチング工程において、図１４（ａ）に示すレーザマーク印字部２６がエッチング加工により凹凸になったり、レーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れ、延いては印字読み取り不能の不具合が発生する。そして、この不具合が一つの原因となり、半導体ウェーハの外観品質特性不良を引き起こす。ここで、レーザマーク印字部２６はウェーハ断面では図１４（ｂ）に示す半月状のドット２８の集合体になっており、ウェーハ表面から凹部になっている。
【０００８】
本発明者達は、レーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れの原因についてレーザマーク印字部２６のエッチング速度に着目し、研究を続けたところ、レーザマーク印字部２６におけるエッチング液の液乱れによって、レーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れが発生することを解明した。また、エッチング加工中においてエッチング液がドット２８へ入り込み、ウェーハ表面に比べてドット２８周辺で反応速度が速くなることに起因してレーザマーク印字部２６の面ダレ・面荒れが発生することを解明した。
【０００９】
これは以下のメカニズムによると推定される。図１５（ａ）〜（ｃ）はウェーハ３０の拡大断面図である。レーザマーク印字部２６のドット２８には、レーザマーク加工時の熱伝播により、図１５（ａ）に示す熱歪層２８ａが生じる。この熱歪層２８ａは、ウェーハ３０の他の部分に比べてエッチングレートが遅く、エッチング中において熱歪層２８ａが残り、図１５（ｂ）に示すように、縁の部分が盛り上がる。この盛り上がりが、図１５（ｃ）の矢印で示すエッチング液流の障壁となり乱流が生じ、ドット２８の周辺が抉られてクボミ２８ｂが形成されると推定される。そして、このクボミ２８ｂが曇って見えるため、外観品質特性不良が引き起こされると推定される。
【００１０】
また、ウェーハ３０のエッチング中において、図１６（ａ）に示すように、エッチング液が矢印で示すようにドット２８内に入り込むことにより、ドット側壁２８ｃの表面に近い部分にアタックし、ドット側壁２８ｃが浸食されて面ダレ状に見えるダレ２８ｄが形成されるものと推定される。なお、本発明者達の実験によるとドット深さが８０μｍのとき、この浸食の深さは２μｍ、最深部で６μｍ程度であった。
【００１１】
このような面ダレは、ドット２８の深さが浅い場合にはほとんど発生しない。例えばドット２８の深さが５０μｍ未満である場合には、図１６（ｂ）に示すように、エッチング液がドット側壁２８ｃへアタックする位置が浅くなる。これにより、ドット側壁２８ｃの浸食される深さは１μｍ程度、最深部で１．５μｍになる。深さ１μｍ未満の面ダレ等は、肉眼での確認が困難であり、ドット深さが５０μｍ未満であれば、ドット２８周辺が面ダレ状に見える外観品質特性不良はほとんど発生しない。
【００１２】
これらのドット２８により描かれた文字やバーコード等が、デバイス工程において機械により読み取られ、ウェーハの品名等の確認に用いられる。そのため、ドットは、機械による読み取りを確実にするため、ある程度の深さを有することが要求される。そのため、５０μｍ以上のドット深さが必要な場合があるが、そのような場合には、エッチング後に外観上で問題となるレベルの面ダレが発生する。
【００１３】
特に、現在の技術動向としては、ますます深いドット深さが要求される。これは、半導体ウェーハ上に形成される集積回路が多層構造になっていることに起因する。
【００１４】
半導体ウェーハ上に多層構造の集積回路を形成するためには、１層の回路を形成した後に、重ねて次の層の回路を形成する。しかし、１層の回路を形成するとウェーハ表面が凹凸になるため、ウェーハ表面を平坦化するために通常ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）工程を行い、ウェーハ表面を平坦にした後に次の層を形成する。このＣＭＰ工程により、ウェーハ表面が削られると共にドット内に異物がつまり、ドット深さが浅くなる。そのために、あらかじめドット深さを深くする必要がある。
【００１５】
このような事情に鑑み本発明者達は研究を続け、レーザマーク印字部のエッチング速度およびエッチング液の流れをコントロールすることによって、ドット深さが５０μｍ以上であってもレーザマーク印字部の面ダレとクボミの発生を抑制できることを見出し、本願発明を完成した。
【００１６】
本出願に係る発明は、ドット周辺に発生する面ダレ・クボミ等の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、円板状部材の製造におけるエッチング工程で、レーザマークがされた円板状部材のエッチング後の品質特性を向上させることが可能なエッチング方法、および、エッチング装置を提供することにある。
【００１７】
より具体的には、本出願に係る発明の目的とするところは、深いレーザマークのある円板状部材のレーザマーク印字部の品質特性を悪化させず、尚且つ円板状部材の平坦度等の他品質も安定して供給することが可能なエッチング方法、および、エッチング装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、レーザマークがされた円板状の部材を、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングすることを特徴とするエッチング方法である。
【００１９】
また、本出願に係る第２の発明は、レーザマークがされた円板状の部材を、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程の後に、前記部材が前記エッチング液の液面から出ないように、前記部材をエッチングする通常エッチング工程を、含むことを特徴とするエッチング方法である。
【００２０】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材のレーザマークがされた領域を含むことを特徴とする上記第１または第２の発明に記載のエッチング方法である。
【００２１】
また、本出願に係る第４の発明は、前記部材を揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材の外周から１０〜２０ｍｍであることを特徴とする上記第１〜３の発明の何れか１つに記載のエッチング方法である。
【００２２】
更に、本出願に係る第５の発明は、前記エッチング液は酸性であることを特徴とする上記第１〜４の発明の何れか１つに記載のエッチング方法である。
【００２３】
また、本出願に係る第６の発明は、前記部材は半導体ウェーハであることを特徴とする上記第１〜５の発明の何れか１つに記載のエッチング方法である。
【００２４】
更に、本出願に係る第７の発明は、エッチング液を充填するエッチング槽と、レーザマークがされた円板状の部材を回転させながらエッチング液に浸して保持する部材保持手段と、を有するエッチング装置において、エッチング処理を行っている最中に前記部材の一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させる揺動機構を備えることを特徴とするエッチング装置である。
【００２５】
また、本出願に係る第８の発明は、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材のレーザマークがされた領域を含むことを特徴とする上記第７の発明に記載のエッチング装置である。
【００２６】
更に、本出願に係る第９の発明は、前記部材を揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材の外周から１０〜２０ｍｍであることを特徴とする上記第７または第８の発明に記載のエッチング装置である。
【００２７】
また、本出願に係る第１０の発明は、前記部材は半導体ウェーハであることを特徴とする上記第７〜９の発明の何れか１つに記載のエッチング装置である。
【００２８】
更に、本出願に係る第１１の発明は、レーザマークがされたウェーハであって、ダレとクボミがないことを特徴とするウェーハである。
【００２９】
また、本出願に係る第１２の発明は、５０μｍ以上の深さのレーザマークがされたウェーハであって、ダレとクボミがないことを特徴とするウェーハである。
【００３０】
更に、本出願に係る第１３の発明は、ウェーハの中心部に比し、ウェーハの外周部のエッチング量が少ないことを特徴とするウェーハである。
【００３１】
また、本出願に係る第１４の発明は、レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含むレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする工程を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明に係るレーザマーク付き半導体ウェーハの製造方法、および、エッチング方法、エッチング装置について図面に基いて詳細に説明する。まず、図１〜図５を用いてエッチング装置の全体構造について説明する。図１は本実施の形態のエッチング装置を正面から見た縦断面図、図２は本実施の形態のエッチング装置を左側面から見た縦断面図、図３（ａ）は揺動機構９０の側面図、図３（ｂ）は揺動機構９０の底面図、図４（ａ）はバレル１８の縦断面図、図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図、図５（ａ）は左支持アーム６０および左ブラケット６２の縦断面図、図５（ｂ）は右支持アーム７０および右ブラケット７２の縦断面図である。
【００３３】
なお、本願において、ダレとはレーザマーク印字部の周辺に発生する深さ１０μｍ〜２０μｍ、幅２０μｍ〜４０μｍの面ダレをいい、クボミとはレーザマーク印字部の周辺に発生する深さ１０μｍ〜２０μｍ、幅２０μｍ〜４０μｍの窪みをいう。
【００３４】
図１および図２に示すように本実施の形態のエッチング装置は主として、各装置を収容する箱状のハウジング１０と、エッチング液を満たすエッチング槽１２と、エッチング槽１２から溢れたエッチング液を回収する貯蓄槽１４と、ウェーハ３０を支持し回転させる６軸のロッド１６からなるバレル１８と、エッチング液を循環させるポンプ２０とから構成される。なお、ロッドの軸数は４軸以上であることが特に望ましいが、３軸以下でも良く、その軸数は特に限定されない。
【００３５】
図１に示すように、ハウジング１０は４枚の側板と１枚の底板とから構成される箱型形状をしている。この箱型形状のハウジング１０はその内部に、エッチング槽１２を収容している。また、ハウジング１０の側板１０ａ、１０ｂの上面には、厚板状の支持台２２を左右１つずつ立設している。支持台２２には ＢＯＸ８０を揺動させる揺動機構９０が設けられている。揺動機構９０としては種々の機構を用いることができるが、例えば以下の機構を用いることができる。
【００３６】
図１の左側に示される支持台２２のエッチング装置の中央に向いた面に、揺動用モータ９１を固定する。図３（ａ）に示すように、揺動用モータ９１は、鉛直上方に向けてその回転軸を配置した状態で固定されている。揺動用モータ９１はその回転軸の延長上において、カップリング９２によりねじ送り機構用の雄ねじ９３と結合している。雄ねじ９３の上端は、支持台２２に外周が固定されたボールベアリング９８の内周壁に嵌着し、支持台２２に対して滑らかに回転できるように支持されている。そして、揺動用モータ９１の回転によって回転軸上に設けられた雄ねじ９３はその場で回転する。
【００３７】
雄ねじ９３には、揺動プレート９５に回転不能に固定された雌ねじ９４が嵌合している。図１に示すように、雌ねじ９４は、揺動プレート９５の支持台２２と向かい合う面に固定されている。雄ねじ９３が正方向または逆方向に回転することによって、雌ねじ９４が上方向または下方向に移動する。雌ねじ９４は揺動プレート９５に固定されているため、雄ねじ９３の回転動によって雌ねじ９４と共に揺動プレート９５が上下方向に昇降動する。また、図３（ａ）（ｂ）に示すように、揺動プレート９５の一端面には鉛直移動動作時のガイドとなる２条の凹状のアリ溝９６が鉛直方向にわたって設けてあり、支持台２２に鉛直方向にわたって設けた２本の凸状のガイドレール９７に嵌合している。
【００３８】
同様の揺動機構９０を、図１の右側に示される支持台２２にも設けている。また、これらの揺動機構９０に設けられた２台の揺動用モータ９１は図示しない制御部に接続されている。制御部により２台の揺動用モータ９１の回転を制御し同期させることによって、揺動プレート９５は、ガイドレール９７に案内され、安定した状態でこのねじ送り機構によって鉛直方向にねじ送りされる。不図示の制御部により、揺動用モータ９１の回転を制御することにより、揺動プレート９５の揺動速度と揺動振幅を任意の値に制御することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、揺動用モータ９１を２台設けた。しかし、何れか一方の支持台２２に、１台のみ揺動用モータ９１を設ける構成としても良い。
【００４０】
図１の左側と右側に示される２つの揺動プレート９５には、互いに向かい合う面に、それぞれ２つの直穴状の支持穴が水平に穿設されている。２つの支持穴は、それぞれの揺動プレート９５の中程やや上部と中程やや下部に穿設されている。この支持穴に棒状の２本の支持梁８２の両端部が挿入され、揺動プレート９５に支持梁８２が水平に架け渡されている。
【００４１】
このようにして揺動プレート９５によって水平に支持された支持梁８２は、略板状の左支持アーム６０、右支持アーム７０を支持する。左支持アーム６０、右支持アーム７０はそれぞれ、上部と中程やや上部に支持梁８２と同じ径をもつ２つ貫通穴を設けており、この２つ貫通穴に２本の支持梁８２が挿通し、左支持アーム６０、右支持アーム７０はそれぞれ２本の支持梁８２により支持される。
【００４２】
左支持アーム６０、右支持アーム７０の上部には平板状の蓋板６４ａが架け渡されている。同様に左支持アーム６０、右支持アーム７０の中程には平板状の底板６４ｂが架け渡されている。更に、前方と後方にも蓋板６４ａと底板６４ｂの側面に接するように、図示しない平板状の板材が架け渡され、左支持アーム６０の上部、右支持アーム７０の上部と、図示しない板材および蓋板６４ａ、底板６４ｂにより箱型のＢＯＸ８０を構成する。
【００４３】
また、左支持アーム６０には略円板形状の左ブラケット６２を、左支持アーム６０の板面と左ブラケット６２の板面を対向させた状態で接続している。同様に、右支持アーム７０には略円板形状の右ブラケット７２を、右支持アーム７０の板面と右ブラケット７２の板面を対向させた状態で接続している。左ブラケット６２と右ブラケット７２の向かい合う面には６軸のロッド１６を挿入するための６個の穴がそれぞれ穿設されている。
【００４４】
６軸の円柱形状のロッド１６は、その一端部が左ブラケット６２に穿設された穴に挿入されており、他端部が右ブラケット７２に穿設された穴に挿入されている。これにより、ロッド１６はエッチング槽１２の内部にその長手方向と平行に水平に支持される。各ロッド１６の周面には環状のウェーハ支持溝２４が等間隔に１６条設けられ、このウェーハ支持溝２４にウェーハ３０の外周部を嵌合させ、ウェーハ３０を保持する。各ウェーハ３０は、互いに表面を対向させた縦列状態で装着する。
【００４５】
なお、６軸のロッド１６は、図４（ａ）に示すように、ウェーハ３０を支持し回転させることができるように、ウェーハ３０の周囲に配置される。具体的には、バレル１８内のウェーハ３０が装填されるべき位置の下部に４軸、上部に２軸配置されている。特にこの６軸のロッド１６は、ウェーハ３０に対して左右対称に配置されるのが望ましい。
【００４６】
図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図である。図４（ｂ）に示すように、各ロッド１６はウェーハ外周の面取り形状とほぼ同形の断面形状をなすウェーハ支持溝２４を有しており、ウェーハ支持溝２４にウェーハ３０の外周を嵌合させてウェーハ３０を支持する。ウェーハ支持溝２４の幅はウェーハ３０の厚さよりも大きいことが望ましく、ウェーハ支持溝２４に対してウェーハ３０がすきまばめになるようにウェーハ支持溝２４を形成する。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、左ブラケット６２に挿入されたロッド１６の先端部にはギヤ３２が固定されている。図５（ａ）では詳細なギヤ部の図示を一部省略しているが、左支持アーム６０には、順に噛み合った状態で５個のギヤ３４ｆ，３４ｅ，３４ｄ，３４ｃ，３４ｂが上方から下方に向かって縦に配置されている。左ブラケット６２の中央にはギヤ３５が配置されている。ギヤ３５は、大ギヤ３５ｂに重ねて小ギヤ３５ａが同軸上に連結しており、ギヤ３４ｂが小ギヤ３５ａに噛み合い、大ギヤ３５ｂがロッド１６の一端部に固定された各ギヤ３２に噛み合っている。６個のギヤ３２の総てをギヤ３５の大ギヤ３５ｂに噛み合わせることにより、６軸のロッド１６を一括して回転させる構成としている。
【００４８】
また、最上部に配置されたギヤ３４ｆは駆動ギヤ３６に噛み合っており、駆動ギヤ３６は図１に示すようにＢＯＸ８０の内部に設けられた駆動モータ３８の駆動軸４０に固定されている。駆動モータ３８の回転は駆動ギヤ３６から順に、ギヤ３４ｆ，３４ｅ，３４ｄ，３４ｃ，３４ｂを伝って、ギヤ３５の小ギヤ３５ａに伝達され、さらにギヤ３５の大ギヤ３５ｂから６個のギヤ３２に伝えられる。駆動モータ３８は図示しない制御部に接続されており、任意の方向に任意の速度で回転させることができる。
【００４９】
なお、制御部は、ＢＯＸ８０内に設けたものであっても、ＢＯＸ８０とは別に設けた例えばパーソナルコンピュータ等のコントロール装置であっても良い。また、制御部をディスプレイに接続することにより、ウェーハの回転速度や回転方向などの情報をグラフィカルに若しくは数値的にディスプレイに表示して、作業者がディスプレイの表示を確認しながら作業を行えるようにしても良く、プログラム等により自動で制御しても良い。
【００５０】
図５（ｂ）に示すように、右ブラケット７２に挿入されたロッド１６の端部は、ガイドブッシュを介して右ブラケット７２に支持されている。これにより、ロッド１６は右ブラケット７２に対して滑らかに回転可能となっている。このように構成することにより、駆動モータ３８の回転がロッド１６に伝達され、ロッド１６を任意の方向に任意の速度で回転させることができる。そして、ロッド１６を任意の方向に任意の速度で回転させることにより、ウェーハ支持溝２４に外周を接するウェーハ３０を任意の方向に任意の速度で回転させることができる。
また、前述の揺動機構９０により、ウェーハ３０を任意の揺動速度、揺動振幅で、上下方向に揺動させることができるため、上記構成により、ウェーハ３０はエッチング槽１２内で回転しながら上下方向に揺動することになる。
【００５１】
一方、図２に示すように、エッチング槽１２に隣接して箱状の貯蓄槽１４を設けている。貯蓄槽１４に接するエッチング槽１２の側板１２ａの高さを、他の側板１２ｂよりも低くすることにより、エッチング槽１２から溢れたエッチング液を貯蓄槽１４で回収する。
【００５２】
貯蓄槽１４は配管パイプ４４によりポンプ２０と接続されている。貯蓄槽１４とポンプ２０との間にはフィルタ４２が設けられており、貯蓄槽１４から流れてきたエッチング液を濾過する。また、貯蓄槽１４とフィルタ４２との間の配管パイプ４４にはエッチング廃液を排出する排出パイプ４６が排出バルブ４８を介して接続されている。排出パイプ４６はエッチング液を廃棄するための図示しない廃液タンクに接続されている。
【００５３】
ポンプ２０とエッチング槽１２との間の配管パイプ４４には、新しいエッチング液を供給する供給パイプ５０が、供給バルブ５２を介して接続されている。供給バルブ５２を開くことによりエッチング槽１２内のエッチング液の濃度を上げ、供給バルブ５２を閉じることによりエッチング液の濃度を下げて、エッチング槽１２内のエッチング液を所望の濃度に調整することができる。この際、供給パイプ５０からのエッチング液の供給量に応じて排出バルブ４８の開閉を調節することにより、エッチング槽１２へのエッチング液の供給量が一定になるように調整する。
【００５４】
また、図１に示すように、エッチング槽１２の底部には空気送出用のエアパイプ６６が設けられている。エアパイプ６６はエッチング槽１２の長手方向と平行に設けられており、各エアパイプ６６は図示しないエアポンプに接続されている。各エアパイプ６６は長手方向に所定ピッチで空気供給用の穴が設けられており、この穴からエッチング槽１２内のエッチング液に空気を供給する。
【００５５】
次に、レーザマーク付き半導体ウェーハの製造方法、および、上記のように構成されたエッチング装置の動作について説明する。
まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴットは外周形状が歪であるため、次に外形研削工程において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハ３０に加工し、さらに面取り工程でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【００５６】
その後、ラッピング工程により平坦化加工を行う。ラッピングが行われたウェーハ３０には、品名等を識別するためにウェーハ３０の周縁部に文字やバーコード等がレーザにより印字される。
【００５７】
この印字は、例えば以下のようにして行うことができる。まず、ウェーハ表面の周縁部にＹＡＧレーザを用いてレーザ光を照射する。この熱によりウェーハ表面を昇華させ、直径８０μｍ、深さ８０μｍ程度のドット２８を複数掘り込む。これらの複数のドット２８は視認性を良くするために、各ドット２８が繋がらないようにある程度の間隔をあけて掘り込まれる。これは、各ドット２８の間隔が狭いと、後のエッチング処理で各ドット２８が繋がり、視認性が悪化するためである。なお、ＹＡＧレーザに代えて、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、ルビーレーザ、サファイアレーザ等を用いることもできる。
【００５８】
なお、レーザの励起方法としてはレーザダイオード励起とランプ励起の何れも採用することができる。しかし、レーザダイオード励起とランプ励起のレーザエネルギー密度を比較した図６に示すように、レーザダイオード励起よりランプ励起の方が、シリコンを昇華できないエネルギー密度の領域が多く、その分、熱歪層２８ａが多いと考えられる。すなわち、レーザダイオード励起の方が、より狭い領域にレーザ光を集光させることができるため、ドット２８周辺に形成される熱歪層２８ａを最小限に抑えることができる。
【００５９】
そのため、レーザダイオード励起の方が、熱歪層２８ａを原因とするクボミの発生を抑制することができると推定される。ここで図中Ｅはレーザ加工に必要なエネルギー密度を意味し、Ｅ＞シリコンを昇華させるために必要なエネルギー＞Ｑ＝ρＶ（ＣｐΔＴ＋Ｌｍ＋Ｌｖ）である。なお、ρは密度、Ｖは体積、Ｃｐはシリコンの比熱、ΔＴは上昇温度、Ｌｍは融解潜熱、Ｌｖは気化潜熱をそれぞれ意味する。
【００６０】
また、ランプ励起の場合には、電源が、電圧の変動する交流であることに起因し、レーザの出力にバラツキが発生しやすいため、クボミの発生率が増加すると推定される。そのため、本実施の形態では、レーザの励起方法としてはレーザダイオード励起を採用している。
【００６１】
このようなドット２８を複数掘り込むことにより、ウェーハ３０の品名等の確認に用いられる文字やバーコード等が、レーザによりウェーハ表面の周縁部に印字される。
【００６２】
レーザマーク印字後、平面研削により、ウェーハ表面を平坦にすると共に、レーザマーキング後の盛り上がりを除去する。平面研削後、エッチング処理工程において、前述のエッチング装置を用いてウェーハ３０をエッチングする。
【００６３】
次に、エッチング装置の動作について、図１、図２及び図７〜図９を用いて詳細に説明する。
まず、図２に示す供給バルブ５２を開き、エッチング槽１２に供給パイプ５０からエッチング液を所定量充填する。エッチング液は、一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、硝酸と酢酸とフッ酸を混合した混酸を使用することができる。なお、エッチング液は図示しない温度調節機構により、予め定められた所定の温度に調整される。
【００６４】
次に、作業者がピンセットにより１枚ずつウェーハ３０をウェーハ支持溝２４に嵌合させ、図１に示すようにウェーハ３０をエッチング装置に装着する。エッチングは、このように１６枚のウェーハ３０を並列に並べた状態でエッチング装置に装着して行う。ウェーハ３０を装着した後、制御部により駆動モータ３８を回転させ、ロッド１６を回転させる。このロッド１６の回転により、ロッド１６のウェーハ支持溝２４に外周を接するウェーハ３０をその場で回転させる。制御部により、駆動モータ３８の回転数を制御することにより、ウェーハ３０を５０ｒｐｍの速度で回転させ、１０秒ごとに回転方向を逆転させる。
【００６５】
図２に示す貯蓄槽１４のエッチング液は配管パイプ４４を通り、フィルタ４２へ送られる。フィルタ４２に送られたエッチング液はフィルタ４２で濾過された後、ポンプ２０に送られる。ポンプ２０に送られたエッチング液はエッチング槽１２の底部に送出される。なお、この送出量は毎分４０リットル程度に調節している。これにより、エッチング槽１２の内部のエッチング液がオーバーフローする。エッチング槽１２から溢れたエッチング液は貯蓄槽１４に回収される。貯蓄槽１４に回収されたエッチング液は配管パイプ４４を通り、フィルタ４２を介してエッチング槽１２の底部にポンプ２０により再度送出される。このように、エッチング液はエッチング装置内部で循環する。
【００６６】
また、図示しないエアポンプを駆動し、各エアパイプ６６に圧縮空気を送り込む。各エアパイプ６６は長さ方向に所定ピッチで穴が設けられているため、この穴からエッチング槽１２内のエッチング液に空気が供給される。エッチング槽１２の底部から供給された空気は、泡状となって浮力によって上昇し、エッチング槽１２の液面から大気中に放出される。このようなバブリングによって、エッチング槽１２の内部のエッチング液は下から上へ向かう流れを有することになり、エッチング液の撹拌が行われる。
【００６７】
そして、エッチング液が循環中にフィルタ４２を通ることによって、エッチング液に含まれる異物がフィルタ４２で濾過され、エッチング液が清浄に保たれる。また、エッチング槽１２の内部ではエッチング液が上昇する流れを有しているため、ウェーハ３０の表裏面に接するエッチング液が攪拌される。その結果、エッチング液の滞留を防止し、ウェーハ３０表裏面が不均一にエッチングされることを抑制することができる。
【００６８】
一方、不図示の制御部により図１に示す揺動用モータ９１の回転を制御し、ＢＯＸ８０と共にウェーハ３０を上下方向に揺動させる。その揺動幅及び揺動周期は特に限定されないが、揺動幅は５ｍｍ〜２１０ｍｍ、揺動周期は１〜９０秒とすることができる。望ましくは、その揺動幅は１０ｍｍ〜４０ｍｍ、揺動周期は５〜４５秒がよく、より望ましくは、揺動幅は２０ｍｍ、揺動周期は１０秒がよい。本実施の形態では、揺動幅を２０ｍｍ、揺動周期を１０秒としている。
【００６９】
図８に示すように、ウェーハ３０の最上昇時に、ウェーハ３０の上端はエッチング槽１２の液面から頭出しされる。この頭出し幅は特に限定されないが、レーザマーク印字部２６を液面から出すために、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることが望ましい。なお、本実施の形態では、ウェーハ３０の最上昇時に、ウェーハ３０の上端がエッチング槽１２の液面から１３ｍｍ程度頭出しされるように制御している。したがって、揺動幅を２０ｍｍとしている本実施の形態では、ウェーハ３０の上端が、液面の上１３ｍｍ〜液面の下７ｍｍの範囲で上下に揺動するように、ウェーハ３０の揺動を制御している。
【００７０】
このような揺動動作により、エッチング槽１２の液面からウェーハ３０の外周部分を出し入れさせる。この動作をウェーハ３０の頭出しと呼ぶ。なお、図７はエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、この頭出し動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図であり、図８はウェーハ最上昇時の状態を示した図である。このように、頭出し動作中、ウェーハ３０は図７の状態と図８の状態を交互に繰り返し、上下方向に揺動する。
【００７１】
総エッチング加工時間３６０秒間の前半１８０秒間この頭出し動作を継続する。レーザマーク印字部２６はウェーハ３０の外周部分に存在するため、頭出し動作により、レーザマーク印字部２６とエッチング液との接触時間を減少させることができる。
【００７２】
レーザマーク印字部２６においてエッチング液との接触時間を減少させることにより、エッチング液のドット２８への接触量を抑制することができる。これにより、ドット側壁２８ｃへアタックするエッチング液の量を減少させ、エッチング液のドット側壁２８ｃへのアタックが原因と考えられるダレの発生を防止することができる。また、レーザマーク印字部２６へのエッチング液の接触量を減少させるため、ドット２８周辺でのエッチング液の液乱れを原因とするクボミを防止することが可能である。
【００７３】
このように、レーザマーク印字部２６へのエッチング液の入り込みを抑制し、ウェーハの他の部位に比べてレーザマーク印字部２６のエッチング速度を緩和させることにより、ダレとクボミの発生を防止することが可能である。
【００７４】
しかし、加工終了まで頭出しを実施すると、レーザマーク印字部２６以外の外周部分に面荒れと呼ばれる結晶組織が変化したシミが発生し、これも外観品質特性として不良となる。
【００７５】
そのため、この頭出し状態でのウェーハ３０のエッチングを１８０秒間継続した後、総エッチング加工時間３６０秒間の後半１８０秒間はエッチング槽１２内部での、頭出しを行わない通常の揺動動作にてエッチングを実施する。図９（ａ）はエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、この通常揺動動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図であり、図９（ｂ）はウェーハ最上昇時の状態を示した図である。このように、通常の揺動動作中、ウェーハ３０は図９（ａ）の状態と図９（ｂ）の状態を交互に繰り返し、エッチング液の内部で上下方向に揺動する。
【００７６】
このように制御することにより、ウェーハ外周部のシミ不良は発生しなくなった。本実施の形態では、頭出しを行わない通常の揺動動作中においても、揺動幅を２０ｍｍ、揺動周期を１０秒としている。また、ウェーハ３０の上端が、エッチング槽１２の液面から下１０ｍｍ〜３０ｍｍの位置で上下に揺動するように制御している。
【００７７】
エッチング加工中の前半時間と後半時間においてＳＴＥＰ的にエッチング加工方法を変更することにより、レーザマーキングウェーハの品質特性を満足させることができる。すなわち、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、ウェーハ外周部におけるシミ不良のないレーザマーキングウェーハを製造することができる。
【００７８】
以上のエッチング加工により、ウェーハ３０の表裏面は４０μｍ程度エッチングされる。エッチング終了後、エッチング槽１２から取り出されたウェーハ３０は、図示しない洗浄槽に素早く移され、洗浄される。
【００７９】
このようなエッチング処理工程を経て、ウェーハ３０が公知の枚葉研磨機やバッチ研磨機により一次研磨、二次研磨され、ウェーハ表面がさらに平坦化される。その後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとされる。
【００８０】
本実施の形態によれば、従来のエッチング装置を改造することなく、本願発明を容易に適用することができる。従来のエッチング装置において、制御部のプログラムを変更し、エッチングの前半時間のウェーハ揺動位置を変更することにより、本願発明を容易に適用することができる。
【００８１】
更に、本実施の形態では全ウェーハを同期して回転させる場合について説明したが、隣り合うウェーハを逆方向に回転させるように構成しても良い。
【００８２】
本実施の形態ではウェーハ３０を上下方向に揺動させる構成としたが、ウェーハ３０ではなく、エッチング槽１２を上下方向に揺動させる構成としても良い。この場合にはＢＯＸ８０を固定し、エッチング槽１２を揺動モータ等により上下方向に揺動させる。また、ＢＯＸ８０とエッチング槽１２を共に固定して、エッチング液の液面を上下動させるべく、エッチング液の液量が増減するように制御しても良い。このように、ウェーハ３０とエッチング液の液面とを相対的に揺動させることができれば、どのような装置の構成であっても本願発明を適用することができる。
【００８３】
本実施の形態では混酸系エッチング液を使用する場合について説明したが、本願発明はアルカリ系エッチング液を使用する場合についても適用することができる。アルカリ系エッチング液は、一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、水酸化ナトリウムとイソプロピルアルコールと水を混合した苛性アルカリエッチング液を使用することができる。また、苛性アルカリエッチング液を使用した苛性アルカリエッチングを行った後に、混酸系エッチング液を使用した酸エッチングを行っても良く、順番を逆にして行っても良い。
【００８４】
また、レーザマーク印字部の文字やバーコード等は、ウェーハ表面にレーザを用いてドットを掘り込むことにより印字されるが、この際のレーザの励起方法としては、ランプ励起とレーザダイオード励起のいずれも採用することができる。
【００８５】
本実施の形態では、ドット深さが５０μｍ以上のレーザマーク付きウェーハをエッチングする場合について説明した。しかし、ドット深さが５０μｍ未満のレーザマーク付きウェーハをエッチングする場合についても本願発明を適用できることは言うまでもない。なお、ドット深さが５０μｍ未満のレーザマーク付きウェーハに本願発明を適用した場合には、ドット２８周辺に発生する面ダレと窪みは更に浅いものになる。ドットの深さの調節は、レーザヘッドを介してレーザ発振器から射出されるレーザ光のパルス数を制御することにより行うことができる。
【００８６】
本実施の形態では半導体ウェーハのエッチングを例に説明したが、本願発明は金属その他のウェーハや薄板状体のエッチングにも適用できることは勿論である。
【００８７】
このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ウェーハの回転方法やエッチング液の種類、ウェーハをエッチング液の液面に対して揺動させる構成などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００８８】
［実施データ］
次に、従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合と、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合との比較について、図１０を用いて具体的に説明する。
【００８９】
図１０は、従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合と、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合について、クボミの発生率を比較した図である。本例においては、レーザマークを印字したレーザの励起方法はレーザダイオード励起である。エッチング条件はエッチング代５μｍの苛性アルカリエッチング（CE:Caustic Etch）を行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチング（AE:Asid Etch）を行った。また、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングする場合については、酸エッチング中においてのみ頭出し動作を行い、その頭出し割合を５０％としている。なお、頭出し割合（％）とは頭出し揺動時間／エッチング総時間を意味する。
【００９０】
図１０に示すように、従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合にはクボミの発生率は５８％であったのに対し、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合のクボミの発生率は０％になった。図１０に示す実施データからは、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングすることにより、クボミの発生を防止できることが分かる。
【００９１】
次に、本願発明の頭出しエッチング装置を用いてウェーハをエッチングする場合について、酸エッチング中の頭出し割合（％）を水準にして、図１１を用いて具体的に説明する。
【００９２】
図１１（ａ）は、ウェーハに対して、エッチング代５μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチングを行った場合について、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図である。また、図１１（ｂ）は、ウェーハに対して、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行った場合について、同様に、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図である。
【００９３】
なお、苛性アルカリエッチングのエッチング代を２０μｍとした場合には、ドットの形状が四角くなると共に、ウェーハ３０の裏面粗さが悪化したため、苛性アルカリエッチングのエッチング代を５μｍと１０μｍとした場合についてのみ検討した。また、頭出し動作は酸エッチング中のみ行った。
【００９４】
図１１（ａ）（ｂ）に示すように、頭出し割合を大きくするほど、クボミの深さは浅くなる。また、エッチング代５μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチングを行う場合よりも、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行う場合の方が、クボミの深さは浅くなる。
【００９５】
前述のように、エッチング処理工程の後には、一次研磨、二次研磨が行われるが、この研磨代は合計で１０μｍ程度である。そのため、クボミの深さが１０μｍ以下であれば、研磨によりクボミは取り除かれる。したがって、クボミ深さのバラツキを考慮すると、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行い、頭出し割合を５０％以上とすることが望ましい。このような条件でエッチングすることにより、エッチング後のクボミ深さは７μｍ程度になり、エッチング後に行われる研磨によりクボミは取り除かれる。
【００９６】
なお、頭出し割合を７０％よりも大きくすることで、クボミの深さはより浅くなると考えられる。しかし、頭出し割合を７０％よりも大きくすると、ウェーハ内周に比べてウェーハ外周のエッチング量が極端に減り、ウェーハ表面の外周が凸な状態になる。このように、頭出し割合を７０％よりも大きくすると、ウェーハ表面の平坦度が崩れるため、頭出し割合を５０％〜７０％とすることが望ましい。
【００９７】
次に本件発明の前記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに記載する。
【００９８】
レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含むレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程の後に、前記半導体ウェーハが前記エッチング液の液面から出ないように、前記半導体ウェーハをエッチングする通常エッチング工程を行うことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
このように、頭出しエッチング工程の後に通常エッチング工程を行うことにより、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、シミ等の外観品質不良も発生しないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【００９９】
半導体ウェーハの表面にレーザ光を照射してドットを掘り込むことにより、レーザマークを印字するレーザマーキング工程の後に、前記レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を行う、レーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記ドットの深さは５０μｍ以上であり、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
このように、ドットの深さが５０μｍ以上のレーザマークを印字した後に、頭出しエッチング工程を行うことにより、機械による読み取りが確実であると共に、レーザマーク印字部においてダレとクボミのないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【０１００】
半導体ウェーハの表面にレーザ光を照射してドットを掘り込むことにより、レーザマークを印字するレーザマーキング工程の後に、前記レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を行うレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、前記ドットの深さは５０μｍ以上であり、前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部または全部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程と、前記半導体ウェーハが前記エッチング液の液面から出ないように、前記半導体ウェーハをエッチングする通常エッチング工程と、を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法である。
このように、ドットの深さが５０μｍ以上のレーザマークを印字した後に、頭出しエッチング工程に続けて通常エッチング工程を行うことにより、機械による読み取りが確実であると共に、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、シミ等の外観品質不良も発生しないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【０１０１】
レーザマークがされた円板状の部材に対してエッチング代１０μｍ以下のアルカリエッチングを行った後に、前記部材を、エッチング槽に充填された酸エッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながら酸エッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記酸エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記酸エッチング液の液面に対して揺動させながら酸エッチングする頭出しエッチング工程と、前記部材が前記酸エッチング液の液面から出ないように、前記部材を酸エッチングする通常エッチング工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法である。
このように、エッチング代１０μｍ以下のアルカリエッチングを行った後に、頭出し酸エッチング工程に続けて通常酸エッチング工程を行うことにより、ドット形状やウェーハの裏面粗さが良好であると共に、レーザマーク印字部においてダレとクボミがなく、シミ等の外観品質不良も発生しないレーザマーク付き半導体ウェーハを製造することができる。
【０１０２】
レーザマークがされた円板状の部材に対してエッチング代１０μｍ以下のアルカリエッチングを行った後に、前記部材を、エッチング槽に充填された酸エッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながら酸エッチングするエッチング方法において、前記部材の一部または全部が前記酸エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記酸エッチング液の液面に対して揺動させながら酸エッチングする頭出しエッチング工程と、前記部材が前記酸エッチング液の液面から出ないように、前記部材を酸エッチングする通常エッチング工程とを含み、前記頭出しエッチング工程のエッチング時間と前記通常エッチング工程のエッチング時間を合わせたエッチング総時間に対する、前記頭出しエッチング工程のエッチング時間の割合が５０％〜７０％であることを特徴とするエッチング方法である。このように、頭出し割合を５０％〜７０％とすることにより、シミ等の外観品質不良の発生確率を更に低減させることができる。
【０１０３】
【発明の効果】
本願発明のエッチング装置によれば、レーザマークがされた円板状部材のエッチング後の品質特性を向上させることができる。特に、ドット周辺に発生するダレ・クボミ等の外観品質特性不良を防止することができる。
【０１０４】
また、本願発明によれば、ウェーハを揺動可能なエッチング装置であれば、制御部等のプログラムを変更し揺動位置を調整することのみによって、従来のエッチング装置に容易に本願発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【図２】本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図である。
【図３】図３（ａ）は揺動機構９０の側面図、図３（ｂ）は揺動機構９０の底面図である。
【図４】図４（ａ）はバレル１８の縦断面図、図４（ｂ）は図１のＡ部の拡大図である。
【図５】図５（ａ）は左支持アーム６０および左ブラケット６２の縦断面図、図５（ｂ）は右支持アーム７０および右ブラケット７２の縦断面図である。
【図６】レーザダイオード励起とランプ励起のレーザエネルギー密度を比較した図である。
【図７】本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、頭出し動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図である。
【図８】本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、頭出し動作中のウェーハ最上昇時の状態を示した図である。
【図９】図９（ａ）は、本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、通常揺動動作中のウェーハ最下降時の状態を示した図であり、図９（ｂ）は本願発明のエッチング装置を左側面から見た縦断面図であって、通常揺動動作中のウェーハ最上昇時の状態を示した図である。
【図１０】従来のエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合と、本願発明を適用したエッチング装置を用いてウェーハをエッチングした場合について、クボミの発生率を比較した図である。
【図１１】図１１（ａ）は、ウェーハに対して、エッチング代５μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代３０μｍの酸エッチングを行う場合について、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図であり、図１１（ｂ）は、ウェーハに対して、エッチング代１０μｍの苛性アルカリエッチングを行った後に、エッチング代２０μｍの酸エッチングを行う場合について、酸エッチング中の頭出し割合を水準にしてクボミの深さを比較した図である。
【図１２】従来のエッチング装置を正面から見た縦断面図である。
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）はエッチング装置を左側面から見た縦断面図である。
【図１４】図１４（ａ）はウェーハ３０の平面図であり、図１４（ｂ）はウェーハ３０の断面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｃ）はウェーハ３０の拡大断面図である。
【図１６】図１６（ａ）（ｂ）はウェーハ３０の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング １０ａ…側板 １０ｂ…側板
１２…エッチング槽 １２ａ…側板 １２ｂ…側板
１４…貯蓄槽
１６…ロッド
１８…バレル
２０…ポンプ
２２…支持台
２４…ウェーハ支持溝
２６…レーザマーク印字部
２８…ドット ２８ａ…熱歪層 ２８ｂ…クボミ
２８ｃ…ドット側壁 ２８ｄ…ダレ
３０…ウェーハ
３２…ギヤ
３４ａ…ギヤ ３４ｂ…ギヤ ３４ｃ…ギヤ ３４ｄ…ギヤ ３４ｅ…ギヤ ３４ｆ…ギヤ
３５…ギヤ ３５ａ…小ギヤ ３５ｂ…大ギヤ
３６…駆動ギヤ
３８…駆動モータ
４０…駆動軸
４２…フィルタ
４４…配管パイプ
４６…排出パイプ
４８…排出バルブ
５０…供給パイプ
５２…供給バルブ
６０…左支持アーム
６２…左ブラケット
６４ａ…蓋板 ６４ｂ…底板
６６…エアパイプ
７０…右支持アーム
７２…右ブラケット
８０…ＢＯＸ
８２…支持梁
９０…揺動機構
９１…揺動用モータ
９２…カップリング
９３…雄ねじ
９４…雌ねじ
９５…揺動プレート
９６…アリ溝
９７…ガイドレール
９８…ボールベアリング。
Claims (11)
- レーザマークがされた円板状の部材を、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、
前記部材の一部であってレーザマークがされた領域を含む該一部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングすることを特徴とするエッチング方法。 - レーザマークがされた円板状の部材を、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながらエッチングするエッチング方法において、
前記部材の一部であってレーザマークがされた領域を含む該一部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程の後に、
前記部材が前記エッチング液の液面から出ないように、前記部材をエッチングする通常エッチング工程を、
含むことを特徴とするエッチング方法。 - 前記部材を揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材の外周から１０〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング方法。
- 前記エッチング液は酸性であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のエッチング方法。
- 前記部材は半導体ウェーハであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のエッチング方法。
- エッチング液を充填するエッチング槽と、
レーザマークがされた円板状の部材の全体をエッチング液に浸した状態で回転できるように保持する部材保持手段と、
を有するエッチング装置において、
エッチング処理を行っている最中に、前記部材の一部であってレーザマークがされた領域を含む該一部が前記エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記エッチング液の液面に対して揺動させる揺動機構を備えることを特徴とするエッチング装置。 - 前記部材を揺動させたときに、前記部材が前記エッチング液の液面から出る領域は、前記部材の外周から１０〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載のエッチング装置。
- 前記部材は半導体ウェーハであることを特徴とする請求項６または７に記載のエッチング装置。
- レーザマークがされた円板状の部材に対してエッチング代１０μｍ以下のアルカリエッチングを行った後に、前記部材をエッチング槽に充填された酸エッチング液に浸して保持し、前記部材を回転させながら酸エッチングするエッチング方法において、
前記部材の一部であってレーザマークがされた領域を含む該一部が前記酸エッチング液の液面から出るように、前記部材を前記酸エッチング液の液面に対して揺動させながら酸エッチングする頭出しエッチング工程と、
前記部材が前記酸エッチング液の液面から出ないように、前記部材を酸エッチングする通常エッチング工程と、
を含むことを特徴とするエッチング方法。 - 半導体ウェーハの表面にレーザ光を照射してドットを掘り込むことにより、レーザマークを印字するレーザマーキング工程の後に、前記レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を行う、レーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、
前記ドットの深さは５０μｍ以上であり、
前記エッチング工程は、前記半導体ウェーハの一部であってレーザマークがされた領域を含む該一部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする頭出しエッチング工程を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法。 - レーザマークがされた半導体ウェーハを、エッチング槽に充填されたエッチング液に浸して保持し、前記半導体ウェーハを回転させながらエッチングするエッチング工程を含むレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法において、
前記エッチング工程は、
前記半導体ウェーハの一部であってレーザマークがされた領域を含む該一部が前記エッチング液の液面から出るように、前記半導体ウェーハを前記エッチング液の液面に対して揺動させながらエッチングする工程を含むことを特徴とするレーザマーク付き半導体ウェーハ製造方法。
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