JP6646510B2 - Spin etching method and semiconductor wafer manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、スピンエッチング方法及び装置並びに半導体ウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a spin etching method and apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor wafer.
従来、市場における半導体ウェーハ(以下、単に「ウェーハ」ともいう)の薄さ要求としては、200μm程度であったが、近年では、市場におけるウェーハの薄さ要求は50μm程度までになってきている。 Conventionally, the demand for the thickness of a semiconductor wafer (hereinafter, also simply referred to as “wafer”) in the market has been about 200 μm, but in recent years, the demand for the thickness of the wafer in the market has been reduced to about 50 μm.
ウェーハを薄化するにあたっては、ウェーハを裏面研削(バックグラインド)して、ウェーハを薄化することが行われる。しかしながら、例えば直径8インチのウェーハ(以下、「8インチウェーハ」という。)を裏面研削して薄化していくと、ウェーハの反りの問題やウェーハ強度の問題が発生する。 When thinning a wafer, the wafer is thinned by back grinding. However, when a wafer having a diameter of, for example, 8 inches (hereinafter, referred to as an “8-inch wafer”) is thinned by back grinding, a problem of wafer warpage and a problem of wafer strength occur.
そこで、ウェーハの反りの問題やウェーハ強度の問題を解決するため、TAIKO研削やTAIKOプロセスと呼ばれる方法が知られている(例えば、下記特許文献1及び特許文献2参照)。TAIKO研削では、図5に示されるように、ウェーハWの外周端部100を数mm程度残してウェーハの中央部のみを機械研削して薄化することにより、裏面凹部102が形成されたウェーハWとなる。TAIKO研削では、ウェーハの外周端部は研削されずに残るため、機械的強度が保たれ、ウェーハの割れや反りといった問題が低減される。即ち、TAIKO研削では、デバイス領域と前記デバイス領域を囲繞する外周囲繞領域とが表面に形成された半導体ウェーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削して前記外周囲繞領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するとともに前記デバイス領域に対応した裏面の領域に裏面凹部を形成するようにした裏面研削を行うことで、図5に示されるように裏面凹部102が形成されたウェーハWとなる。
Therefore, in order to solve the problem of wafer warpage and the problem of wafer strength, a method called TAIKO grinding or TAIKO process is known (for example, see Patent Documents 1 and 2 below). In the TAIKO grinding, as shown in FIG. 5, only the central portion of the wafer W is mechanically ground and thinned while leaving the outer
上述したようなTAIKO研削を適用したウェーハでは裏面凹部102の厚みを、例えば100μm以下とすることができる。しかしながら、100μm以下に薄化したウェーハの研削面の表面形状を分析すると、図6に示すように、ウェーハの中心よりも外周にいくに従って表面形状が一旦盛り上がった後(肉厚盛上り部104)、平坦になっていくという、断面がカモメが羽根を伸ばした状態に似た形状(所謂カモメ形状)となっていることがわかった。このように、カモメ形状のウェーハとは、ウェーハ中心の周囲の一部領域に同心円状に肉厚な盛上り部を有するウェーハを意味する。カモメ形状のウェーハを模式的に示した図を図7に示す。
In the wafer to which TAIKO grinding is applied as described above, the thickness of the back surface
ウェーハの薄化は近年益々進んでおり、薄化したウェーハの面内均一性を更に良くしたいという市場の要求は増加する一方である。特に、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)の製造においては、ウェーハの厚さ方向に電流を流すこととなるため、ウェーハの面内均一性がIGBTの特性に影響を及ぼすこととなるため、ウェーハの面内の厚さを均一にする必要がある。 Wafers are becoming thinner in recent years, and there is an ever-increasing demand on the market to further improve the in-plane uniformity of thinned wafers. In particular, in the manufacture of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), since current flows in the thickness direction of the wafer, the in-plane uniformity of the wafer affects the characteristics of the IGBT. It is necessary to make the inside thickness uniform.
また、将来的にもTSV(through-silicon via)に対応させるためには、面内均一性の向上が不可欠である。 Further, in order to cope with TSV (through-silicon via) in the future, improvement of in-plane uniformity is indispensable.
一方、ウェーハを裏面研削した後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)を用いて平坦化させることも行われている。 On the other hand, after grinding the back surface of the wafer, planarization is also performed using CMP (Chemical Mechanical Polishing).
しかしながら、パワーデバイス系の場合には、ダメージ層を除去するため、例えば15μmの取り代が必要となるため、CMPは適用できない。 However, in the case of a power device system, a removal margin of, for example, 15 μm is required to remove a damaged layer, and therefore, CMP cannot be applied.
また、特許文献3では、ウェーハ研削時に生ずる不具合として、特許文献3の図8−2に示すようにウェーハ面内厚みにばらつきが生じてしまう問題(所謂カモメ形状の発生の問題)を指摘しており、そのような問題を解消したウェーハ加工方法を提案している。しかしながら、特許文献3は、カモメ形状のウェーハに対してエッチングを行うことによって面内均一性の向上を図るものではない。 Further, Patent Document 3 points out a problem (variation of a so-called seagull shape) in which the thickness in a wafer surface varies as shown in FIG. Therefore, a wafer processing method that solves such a problem is proposed. However, Patent Document 3 does not attempt to improve in-plane uniformity by etching a gull-shaped wafer.
一方、上述したような裏面研削後の表面が断面カモメ形状を有するウェーハの研削面をエッチングで平坦化するにあたっては、従来、面内均一性を追求するべく、エッチング量が均一となるようにエッチングを行っていた。このような均一なエッチングでは、面内の形状変化率の維持を目的としているため、エッチングの取り代を多くしても面内の形状変化率は変わらず、面内の断面カモメ形状も維持されてしまうという問題があった。 On the other hand, when flattening a ground surface of a wafer having a seagull cross-section after etching the back surface by etching as described above, conventionally, in order to pursue in-plane uniformity, etching is performed so that the etching amount is uniform. Had gone. Since such uniform etching aims at maintaining the in-plane shape change rate, the in-plane shape change rate does not change even if the etching allowance is increased, and the in-plane cross-section seagull shape is also maintained. There was a problem that would.
また、例えば特許文献4には、基板の回転中心にエッチング液を供給する一方で、基板の周縁部から中央部に至る領域にスキャンアームを移動させてエッチング抑制液を揺動させて供給し、選択的にエッチングする方法も開示されている。しかしながら、このようなエッチング抑制液を用いるエッチング方法では、エッチング液がエッチング抑制液と混ざってしまうため、エッチング液を回収して再利用することができない。さらに、特許文献4はTAIKO研削によって得られたウェーハを対象とするものではない。 Further, for example, in Patent Document 4, while supplying an etching liquid to the center of rotation of the substrate, a scan arm is moved to a region from the peripheral portion to the central portion of the substrate to swing and supply the etching suppressing liquid, A method for selective etching is also disclosed. However, in such an etching method using an etching suppressing liquid, the etching liquid is mixed with the etching suppressing liquid, so that the etching liquid cannot be collected and reused. Further, Patent Document 4 is not directed to a wafer obtained by TAIKO grinding.
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、エッチング抑制液を用いることなく、裏面研削後の裏面内の断面表面形状分布がカモメ形状である半導体ウェーハの裏面の面内均一性を向上させたスピンエッチング方法及び装置並びに半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and without using an etching suppression liquid, the cross-sectional surface shape distribution in the back surface after the back surface grinding is uniform within the back surface of the semiconductor wafer having a seagull shape. It is an object of the present invention to provide a spin etching method and apparatus with improved performance and a method for manufacturing a semiconductor wafer.
上記課題を解決するために、本発明のスピンエッチング方法は、半導体ウェーハを回転させ、前記半導体ウェーハの裏面に対して、エッチング液供給ノズルからエッチング液を滴下してなるスピンエッチング方法であり、デバイス領域と前記デバイス領域を囲繞する外周囲繞領域とが表面に形成された半導体ウェーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削して前記外周囲繞領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するとともに前記デバイス領域に対応した裏面の領域に裏面凹部を形成するようにした裏面研削を行い、前記裏面研削後の裏面凹部内の断面表面形状分布がカモメ形状である、裏面研削後カモメ形状ウェーハを準備する工程と、前記エッチング液供給ノズルを前記裏面の直径方向に所定の揺動幅で揺動させながらスピンエッチングを行うスピンエッチング工程と、を含み、前記エッチング液供給ノズルが前記カモメ形状の肉厚盛上り部で折り返すように、前記裏面研削後カモメ形状ウェーハの裏面中心と前記カモメ形状の肉厚盛上り部との間で前記エッチング液供給ノズルを揺動せしめてなる、スピンエッチング方法である。 In order to solve the above problem, a spin etching method of the present invention is a spin etching method in which a semiconductor wafer is rotated, and an etching solution is dropped from an etching solution supply nozzle on a back surface of the semiconductor wafer. A region and an outer peripheral surrounding region surrounding the device region are formed on the front surface of the semiconductor wafer, and the back surface corresponding to the device region is ground to form a ring-shaped reinforcing portion on the back surface corresponding to the outer peripheral surrounding region. A back surface grinding is performed so that a back surface concave portion is formed in a region of the back surface corresponding to the device region, and a cross-sectional surface shape distribution in the back surface concave portion after the back surface grinding is a seagull shape, a seagull shape wafer after the back surface grinding is prepared. And spinning while rotating the etching solution supply nozzle at a predetermined swing width in the diameter direction of the back surface. A spin etching step of performing etching, so that the etchant supply nozzle is folded back at the seagull-shaped thick rise portion, so that the back surface grinding after the back surface of the seagull-shaped wafer and the seagull-shaped thick rise. A spin etching method in which the etching liquid supply nozzle is swung between the first and second portions.
なお、前記スピンエッチング工程において、平坦度を表すTTVが2.0μm以下である半導体ウェーハとするのが好適である。 In the spin etching step, it is preferable to use a semiconductor wafer having a flatness TTV of 2.0 μm or less.
前記裏面研削後カモメ形状のウェーハとは、前記裏面研削後の裏面凹部内の断面表面形状分布がカモメ形状であるウェーハであり、ウェーハ中心の周囲の一部領域に肉厚な盛上り部を有するウェーハである。即ち、図6及び図7に示すように、ウェーハの中心よりも外周にいくに従って表面形状が一旦盛り上がった後、平坦になっていくという、断面がカモメが羽根を伸ばした状態に似た形状となっているウェーハを指す。図6の図示例では、前記カモメ形状の肉厚盛上り部は、16mm〜80mmの範囲及び−16mm〜−80mmの範囲であり、肉厚盛上り部の頂点は、48mm及び−48mmの位置である。 The gull-shaped wafer after the back surface grinding is a wafer having a gull-shaped cross-sectional surface shape distribution in the back surface concave portion after the back surface grinding, and has a thick raised portion in a partial region around the center of the wafer. Wafer. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the surface shape once rises toward the outer periphery than the center of the wafer, and then becomes flat, so that the cross section has a shape similar to a state in which seagulls have extended wings. Refers to a wafer that has become In the illustrated example of FIG. 6, the seagull-shaped thick rising portion is in a range of 16 mm to 80 mm and in a range of −16 mm to −80 mm, and the top of the thick rising portion is at a position of 48 mm and −48 mm. is there.
前記エッチング液供給ノズルが前記カモメ形状の肉厚盛上り部の頂点で折り返すように、前記裏面研削後カモメ形状ウェーハの裏面中心と前記カモメ形状の肉厚盛上り部との間で前記エッチング液供給ノズルを揺動せしめてなるのが好ましい。 The etching liquid supply nozzle is provided between the center of the back surface of the back-gulled gull-shaped wafer and the gull-shaped thick ridge so that the etching liquid supply nozzle is folded at the top of the gull-shaped thick ridge. Preferably, the nozzle is swung.
前記裏面研削後カモメ形状ウェーハは、TAIKO研削を適用したウェーハである。より詳しくは、デバイス領域と前記デバイス領域を囲繞する外周囲繞領域とが表面に形成された半導体ウェーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削して前記外周囲繞領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するとともに前記デバイス領域に対応した裏面の領域に裏面凹部を形成するようにした裏面研削を行うことにより、ウェーハの外周端部を数mm程度残してウェーハの中央部のみを機械研削して薄化して裏面凹部が形成されたウェーハである。 The gull-shaped wafer after the back surface grinding is a wafer to which TAIKO grinding is applied. More specifically, a back surface corresponding to the device region of a semiconductor wafer having a device region and an outer peripheral region surrounding the device region formed on the surface is ground to form a ring-shaped reinforcement on the rear surface corresponding to the outer peripheral region. By performing the back surface grinding so as to form a portion and form a back surface concave portion in the region of the back surface corresponding to the device region, only the central portion of the wafer is mechanically ground while leaving the outer peripheral edge of the wafer about several mm. This is a wafer having a rear surface recess formed by thinning.
前記半導体ウェーハのサイズとしては特別の限定はないが、例えば、直径6インチ、8インチ、12インチのウェーハなどに好適に適用できる。前記半導体ウェーハが8インチウェーハの場合、所定の揺動幅が、ウェーハの直径の中心を基点として±40〜±60mmである、のが好適である。なお、ノズル揺動幅の±Xmmという意味は、ウェーハ中心から直径方向に+Xmm及び−Xmm揺動するようにした、という意味である。 The size of the semiconductor wafer is not particularly limited, but can be suitably applied to, for example, wafers having a diameter of 6 inches, 8 inches, or 12 inches. When the semiconductor wafer is an 8-inch wafer, it is preferable that the predetermined swing width is ± 40 to ± 60 mm from the center of the diameter of the wafer. The nozzle swing width ± X mm means that the nozzle swings + X mm and −X mm in the diameter direction from the center of the wafer.
前記スピンエッチング工程が、予めエッチング前の前記裏面研削後カモメ形状ウェーハの裏面の表面形状分布を測定しておき、前記表面形状分布に応じて、少なくとも前記揺動幅を制御するようにするのが好ましい。前記表面形状分布は、例えばレーザ干渉法を利用した厚み測定装置で厚み分布を測定することにより、測定することができる。 The spin etching step is to measure the surface shape distribution of the back surface of the gull-shaped wafer after the back surface grinding before etching, and to control at least the swing width according to the surface shape distribution. preferable. The surface shape distribution can be measured, for example, by measuring the thickness distribution with a thickness measuring device using a laser interference method.
本発明のスピンエッチング装置は、前記スピンエッチング方法に用いられるスピンエッチング装置であり、回転可能に設置されかつ上面にウェーハ保持手段を有するスピンテーブルと、前記スピンテーブルの上面にエッチング液を供給する揺動可能なエッチング液供給ノズルと、を含む、装置である。 The spin etching apparatus according to the present invention is a spin etching apparatus used in the spin etching method, and includes a spin table rotatably provided and having a wafer holding means on an upper surface, and a swing table for supplying an etchant to the upper surface of the spin table. A movable etchant supply nozzle.
本発明の半導体ウェーハの製造方法は、前記スピンエッチング方法によるエッチング工程を含む半導体ウェーハの製造方法である。本発明の半導体ウェーハの製造方法により、平坦度を表すTTVが2.0μm以下である半導体ウェーハを得ることも可能である。より具体的には、TTVが2.0μm以下であり且つ0μmを超える半導体ウェーハを得ることも可能である。 A method of manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor wafer including an etching step by the spin etching method. According to the method of manufacturing a semiconductor wafer of the present invention, it is also possible to obtain a semiconductor wafer having a flatness of TTV of 2.0 μm or less. More specifically, it is also possible to obtain a semiconductor wafer having a TTV of 2.0 μm or less and exceeding 0 μm.
TTVは、Total Thickness Variationの略であり、ウェーハ面内を厚み方向に全面に測定した高さの最大値と最小値の差を示す値である。TTVは、例えばレーザ干渉法を利用した厚み測定装置で測定することが可能である。 TTV is an abbreviation of Total Thickness Variation, and is a value indicating the difference between the maximum value and the minimum value of the height measured over the entire surface in the thickness direction in the wafer surface. TTV can be measured, for example, by a thickness measuring device using a laser interferometry.
本発明によれば、エッチング抑制液を用いることなく、裏面研削後の裏面内の断面表面形状分布がカモメ形状である半導体ウェーハの裏面の面内均一性を向上させたスピンエッチング方法及び装置並びに半導体ウェーハの製造方法を提供することができるという著大な効果を有する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the spin etching method and apparatus which improved the in-plane uniformity of the back surface of the semiconductor wafer in which the cross-sectional surface shape distribution in the back surface after a back surface grinding is a seagull shape without using an etching suppression liquid, and a semiconductor. There is a remarkable effect that a method for manufacturing a wafer can be provided.
添付図面を参照して、本発明のスピンエッチング方法の一つの実施の形態を説明する。 One embodiment of the spin etching method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1において、スピンエッチング装置10は、本発明のスピンエッチング方法に用いられるスピンエッチング装置である。スピンエッチング装置10は、回転支持体12によって回転可能に設置されかつ上面にウェーハ保持手段14を有するスピンテーブル16と、前記スピンテーブル16の上面にエッチング液Eを供給する揺動可能なエッチング液供給ノズル18と、を含む構成とされている。
In FIG. 1, a
本発明のスピンエッチング方法には、スピンエッチング装置10が好適に用いられるが、裏面研削後の裏面内の断面表面形状分布がカモメ形状である、裏面研削後カモメ形状ウェーハがスピンエッチングの対象であるため、裏面研削後カモメ形状ウェーハWをまず準備する(裏面研削後カモメ形状ウェーハ準備工程)。
In the spin etching method of the present invention, the
そして、図2に示されるように、前記エッチング液供給ノズル18を前記裏面の直径方向に所定の揺動幅で揺動させながらスピンエッチングを行う。このとき、前記エッチング液供給ノズル18が前記カモメ形状の肉厚盛上り部104(図6及び図7参照)で折り返すように、前記エッチング液供給ノズル18を前記裏面の直径方向に所定の揺動幅D1でスピンエッチングを行う(スピンエッチング工程)。特に、前記エッチング液供給ノズルが前記カモメ形状の肉厚盛上り部104の頂点で折り返すように、前記エッチング液供給ノズルを揺動せしめるのが好適である。これにより、平坦度を表すTTVが向上したウェーハとなる。図2において、符号Oは、ウェーハ中心を示す。
Then, as shown in FIG. 2, spin etching is performed while the
TTVは、ウェーハ面内を厚み方向に全面に測定した高さの最大値と最小値の差を示す値である。TTVは、図3に示すように、レーザ干渉法を利用してウェーハ面内を厚み方向に全面に測定した厚み測定装置で測定することが可能である。図3におけるウェーハWの切り欠きはノッチ20である。測定点数としては、例えばウェーハ面内を13点測定した高さの最大値と最小値の差で示すのが好適である。
TTV is a value indicating the difference between the maximum value and the minimum value of the height measured over the entire surface in the thickness direction within the wafer surface. As shown in FIG. 3, the TTV can be measured by a thickness measuring device that measures the entire surface of the wafer in the thickness direction using a laser interference method. The
また、前記半導体ウェーハが8インチウェーハの場合、所定の揺動幅が、ウェーハの直径の中心を基点として±40〜±60mmである、のが好適である。なお、前記エッチング液供給ノズル18の揺動速度としては10〜50mm/sが好適である。
When the semiconductor wafer is an 8-inch wafer, the predetermined swing width is preferably ± 40 to ± 60 mm from the center of the diameter of the wafer. The swing speed of the etching
前記スピンエッチング工程が、予めエッチング前の前記裏面研削後カモメ形状ウェーハの裏面の表面形状分布を測定しておき、前記表面形状分布に応じて、少なくとも前記揺動幅を制御するようにするのがさらに好適である。 The spin etching step is to measure the surface shape distribution of the back surface of the gull-shaped wafer after the back surface grinding before etching, and to control at least the swing width according to the surface shape distribution. More preferred.
制御の仕方としては、例えば、揺動幅を大きくしたり、揺動速度を遅くするように調整したりすることが挙げられる。 As a control method, for example, the swing width is increased or the swing speed is adjusted to be lower.
さらに、エッチング量が増えるとウェーハの温度が高くなるため、裏面研削後カモメ形状半導体ウェーハWの温度をウェーハ温度検知手段で温度管理し、裏面研削後カモメ形状半導体ウェーハWの温度が24℃±1℃を超えないように、裏面研削後カモメ形状半導体ウェーハWの回転速度を調整することが好ましい。ウェーハ温度検知手段としては、赤外線放射温度計が好ましい。前記回転速度の調整としては、回転を遅くすればエッチング量が増加し(温度が上がる)、回転を速くすればエッチング量が減少する(温度が下がる)ことを考慮して回転速度を調整し、温度管理をするようにすればよい。 Furthermore, since the temperature of the wafer increases when the amount of etching increases, the temperature of the back-ground seagull-shaped semiconductor wafer W is temperature-controlled by the wafer temperature detecting means, and the temperature of the back-ground seagull-shaped semiconductor wafer W is 24 ° C. ± 1. It is preferable to adjust the rotation speed of the gull-shaped semiconductor wafer W after the back surface grinding so as not to exceed ° C. As the wafer temperature detecting means, an infrared radiation thermometer is preferable. As for the adjustment of the rotation speed, the rotation speed is adjusted in consideration of the fact that if the rotation is slowed, the etching amount increases (temperature rises), and if the rotation is increased, the etching amount decreases (temperature falls), What is necessary is just to manage temperature.
本発明では、従来のように、エッチング量が均一となるようにエッチングを行い、形状変化率の維持を目的とするのではなく、局所的にエッチングを行い、裏面研削後カモメ形状半導体ウェーハの面内均一性を向上させたものである。すなわち、本発明のスピンエッチング方法を用いて裏面研削後カモメ形状半導体ウェーハをエッチングをした場合のエッチングの取り代は、図4に示されるように、ウェーハ中心部分はほとんどエッチングされずに、ウェーハの中心から40mm程度離れた箇所の肉厚盛上り部からウェーハ外周に向かってエッチングの取り代がより多くなるようにされている。 In the present invention, the etching is performed so that the etching amount becomes uniform and the purpose is not to maintain the shape change rate, as in the related art. The inner uniformity is improved. That is, when the seagull-shaped semiconductor wafer is etched after the back surface is ground using the spin etching method of the present invention, the etching allowance is as shown in FIG. The etching allowance is increased from the thick ridge at a position about 40 mm away from the center toward the outer periphery of the wafer.
本発明の半導体ウェーハの製造方法は、前記スピンエッチング方法によるエッチング工程を含む半導体ウェーハの製造方法である。本発明の半導体ウェーハの製造方法により、平坦度を表すTTVが2.0μm以下である半導体ウェーハを得ることも可能である。 A method of manufacturing a semiconductor wafer according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor wafer including an etching step by the spin etching method. According to the method of manufacturing a semiconductor wafer of the present invention, it is also possible to obtain a semiconductor wafer having a flatness of TTV of 2.0 μm or less.
以下に、本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想から逸脱しない限り様々の変形が可能であることは勿論である。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Of course.
(実施例1)
8インチのシリコン単結晶ウェーハをTAIKO研削によって裏面研削したウェーハを準備した。図3に示した直径方向(即ち、ノッチを下にして右から左に計測)に、前記ウェーハの裏面の面内を13点、レーザ干渉法を利用した厚み測定装置(浜松ホトニクス(株)製の厚み計、C11011-01)を用いて厚みを測定した。図1に示したスピンエッチング装置と同様の装置である三益半導体工業(株)製のMIMASU SPIN PROCESSORを用い、フッ酸及び硝酸をベースにした混酸のエッチング液を使用し、下記のエッチング条件にて、ノズルを揺動させて、前記ウェーハに対してスピンエッチングを行った。
<エッチング条件>
エッチング液温度:24℃、回転数:900rpm、エッチング液流量:3L/分、ノズル揺動幅:±50mm(肉厚盛上り部の頂点での折り返し)、ノズル揺動速度:30mm/sec
ノズル揺動幅の±50mmという意味は、ウェーハ中心から直径方向に+50mm及び−50mm揺動するようにした、という意味である。結果を表1及び図8に示す。表において、Timeはエッチング時間、Rateはエッチングレートの意味である。
(Example 1)
An 8-inch silicon single crystal wafer was prepared by grinding its back surface by TAIKO grinding. In the diameter direction shown in FIG. 3 (that is, measured from right to left with the notch down), a 13-point thickness measuring apparatus using laser interferometry (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) on the back surface of the wafer. Was measured using a thickness gauge C11011-01). Using a MIMASU SPIN PROCESSOR manufactured by Mimasu Semiconductor Industry Co., Ltd., which is the same apparatus as the spin etching apparatus shown in FIG. 1, using a mixed acid etching solution based on hydrofluoric acid and nitric acid under the following etching conditions: Then, the wafer was subjected to spin etching by swinging the nozzle.
<Etching conditions>
Etching solution temperature: 24 ° C., number of rotations: 900 rpm, etching solution flow rate: 3 L / min, nozzle swing width: ± 50 mm (turning back at the top of the thick rising portion), nozzle swing speed: 30 mm / sec
The meaning of ± 50 mm of the nozzle swing width means that the nozzle swings +50 mm and −50 mm in the diameter direction from the center of the wafer. The results are shown in Table 1 and FIG. In the table, Time means the etching time, and Rate means the etching rate.
(実施例2)
下記のエッチング条件とした以外は実施例1と同様にして、スピンエッチングを行った。
<エッチング条件>
エッチング液温度:24℃、回転数:900rpm、エッチング液流量:3L/分、ノズル揺動幅:±50mm(肉厚盛上り部の頂点での折り返し)、ノズル揺動速度:60mm/sec
結果を表2及び図9に示す。
(Example 2)
Spin etching was performed in the same manner as in Example 1 except that the following etching conditions were used.
<Etching conditions>
Etching solution temperature: 24 ° C., number of rotations: 900 rpm, etching solution flow rate: 3 L / min, nozzle swing width: ± 50 mm (turning back at the top of the thick ridge), nozzle swing speed: 60 mm / sec
The results are shown in Table 2 and FIG.
(実施例3)
8インチのシリコン単結晶ウェーハをTAIKO研削によって裏面研削したウェーハを準備した。図3に示した直径方向(即ち、ノッチを下にして右から左に計測)に、前記ウェーハの裏面の面内を13点、レーザ干渉法を利用した厚み測定装置(浜松ホトニクス(株)製の厚み計、C11011-01)を用いて厚みを測定した。図1に示したスピンエッチング装置と同様の装置である三益半導体工業(株)製のMIMASU SPIN PROCESSORを用い、フッ酸及び硝酸をベースにした混酸のエッチング液を使用し、下記のエッチング条件にて、ノズルを揺動させて、前記ウェーハに対してスピンエッチングを行った。
<エッチング条件>
エッチング液温度:24℃、回転数:500rpm、エッチング液流量:3L/分、ノズル揺動幅:±40mm(肉厚盛上り部の範囲内での折り返し)、ノズル揺動速度:60mm/sec
結果を図10に示す。エッチング前のTTVは4.10μmであったのに対して、エッチング後のTTVは4.63μmであった。従って、TTVの差(改善量)は、−0.53μmであった。
(Example 3)
An 8-inch silicon single crystal wafer was prepared by back-grinding the wafer by TAIKO grinding. In the diameter direction shown in FIG. 3 (that is, measured from right to left with the notch down), a 13-point thickness measuring apparatus (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) using the laser interferometer on the back surface of the wafer. Was measured using a thickness meter C11011-01). Using a MIMASU SPIN PROCESSOR manufactured by Mimasu Semiconductor Industry Co., Ltd., which is the same apparatus as the spin etching apparatus shown in FIG. 1, using a mixed acid etchant based on hydrofluoric acid and nitric acid under the following etching conditions: Then, by spinning the nozzle, spin etching was performed on the wafer.
<Etching conditions>
Etching solution temperature: 24 ° C., number of revolutions: 500 rpm, flow rate of etching solution: 3 L / min, nozzle swing width: ± 40 mm (returning in the range of the thick rising portion), nozzle swing speed: 60 mm / sec
The results are shown in FIG. The TTV before etching was 4.10 μm, whereas the TTV after etching was 4.63 μm. Therefore, the difference (improvement amount) in TTV was -0.53 [mu] m.
(実施例4)
下記のエッチング条件とした以外は実施例3と同様にして、スピンエッチングを行った。
<エッチング条件>
エッチング液温度:24℃、回転数:500rpm、エッチング液流量:3L/分、ノズル揺動幅:±58mm(肉厚盛上り部の範囲内での折り返し)、ノズル揺動速度:60mm/sec
結果を図11に示す。エッチング前のTTVは3.90μmであったのに対して、エッチング後のTTVは3.85μmであった。従って、TTVの差(改善量)は、0.05μmであった。
(Example 4)
Spin etching was performed in the same manner as in Example 3 except that the following etching conditions were used.
<Etching conditions>
Etching solution temperature: 24 ° C., number of rotations: 500 rpm, etching solution flow rate: 3 L / min, nozzle swing width: ± 58 mm (returning within the range of thick ridge), nozzle swing speed: 60 mm / sec
The results are shown in FIG. The TTV before etching was 3.90 μm, while the TTV after etching was 3.85 μm. Therefore, the difference (improvement amount) in TTV was 0.05 μm.
(実施例5)
下記のエッチング条件とした以外は実施例3と同様にして、スピンエッチングを行った。
<エッチング条件>
エッチング液温度:24℃、回転数:500rpm、エッチング液流量:3L/分、ノズル揺動幅:±70mm(肉厚盛上り部の範囲内での折り返し)、ノズル揺動速度:60mm/sec
結果を図12に示す。エッチング前のTTVは3.56μmであったのに対して、エッチング後のTTVは4.41μmであった。従って、TTVの差(改善量)は、−0.95μmであった。
(Example 5)
Spin etching was performed in the same manner as in Example 3 except that the following etching conditions were used.
<Etching conditions>
Etching solution temperature: 24 ° C., number of revolutions: 500 rpm, flow rate of etching solution: 3 L / min, nozzle swing width: ± 70 mm (returning in the range of the thick rising portion), nozzle swing speed: 60 mm / sec
The result is shown in FIG. The TTV before etching was 3.56 μm, while the TTV after etching was 4.41 μm. Therefore, the difference (improvement amount) in TTV was -0.95 [mu] m.
(実施例6)
下記のエッチング条件とした以外は実施例3と同様にして、スピンエッチングを行った。
<エッチング条件>
エッチング液温度:24℃、回転数:500rpm、エッチング液流量:3L/分、ノズル揺動幅:±80mm(肉厚盛上り部の範囲内での折り返し)、ノズル揺動速度:60mm/sec
結果を図13に示す。エッチング前のTTVは3.95μmであったのに対して、エッチング後のTTVは6.2μmであった。従って、TTVの差(改善量)は、−2.25μmであった。
(Example 6)
Spin etching was performed in the same manner as in Example 3 except that the following etching conditions were used.
<Etching conditions>
Etching solution temperature: 24 ° C., number of rotations: 500 rpm, etching solution flow rate: 3 L / min, nozzle swing width: ± 80 mm (returning in the range of the thick rising portion), nozzle swing speed: 60 mm / sec
FIG. 13 shows the results. The TTV before the etching was 3.95 μm, whereas the TTV after the etching was 6.2 μm. Therefore, the difference (improvement amount) in TTV was -2.25 [mu] m.
(比較例1)
ノズルをウェーハの中心に固定し、揺動させることなく下記のエッチング条件でエッチングを行った以外は、実施例3と同様にして、スピンエッチングを行った。
<エッチング条件>
エッチング液温度:24℃、回転数:500rpm、エッチング液流量:3L/分、ノズル揺動幅:±0mm
結果を図14に示す。エッチング前のTTVは3.74μmであったのに対して、エッチング後のTTVは26.73μmであった。従って、TTVの差(改善量)は、−22.99μmであった。
(Comparative Example 1)
Spin etching was performed in the same manner as in Example 3 except that the nozzle was fixed at the center of the wafer and was etched under the following etching conditions without swinging.
<Etching conditions>
Etching solution temperature: 24 ° C., rotation speed: 500 rpm, etching solution flow rate: 3 L / min, nozzle swing width: ± 0 mm
FIG. 14 shows the results. The TTV before etching was 3.74 μm, while the TTV after etching was 26.73 μm. Therefore, the difference in TTV (improvement amount) was −22.99 μm.
実施例1〜6と比較例1からわかるように、本発明によれば、TTVの値が従来の手法の比較例1に比べて大幅に改善しており、エッチング抑制液を用いることなく、裏面研削後の裏面内の断面表面形状分布がカモメ形状である半導体ウェーハの裏面の面内均一性が向上していることがわかる。 As can be seen from Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, according to the present invention, the value of TTV is significantly improved as compared with Comparative Example 1 of the conventional method, and the back surface is used without using an etching suppressing liquid. It can be seen that the in-plane uniformity of the back surface of the semiconductor wafer having a seagull-shaped cross-sectional surface shape distribution in the back surface after grinding is improved.
10:スピンエッチング装置、12:回転支持体、14:ウェーハ保持手段、16:スピンテーブル、18:エッチング液供給ノズル、20:ノッチ、100:外周端部、102:裏面凹部、104:肉厚盛上り部、D1:エッチング液供給ノズルの揺動幅、E:エッチング液、O:ウェーハ中心、W:ウェーハ。 10: Spin etching apparatus, 12: Rotary support, 14: Wafer holding means, 16: Spin table, 18: Etching liquid supply nozzle, 20: Notch, 100: Outer edge, 102: Concave recess, 104: Thick emboss Ascending portion, D1: swing width of the etching solution supply nozzle, E: etching solution, O: wafer center, W: wafer.
Claims (5)
デバイス領域と前記デバイス領域を囲繞する外周囲繞領域とが表面に形成された半導体ウェーハの前記デバイス領域に対応する裏面を研削して前記外周囲繞領域に対応する裏面にリング状の補強部を形成するとともに前記デバイス領域に対応した裏面の領域に裏面凹部を形成するようにした裏面研削を行い、前記裏面研削後の裏面凹部内の断面表面形状分布がカモメ形状である、裏面研削後カモメ形状ウェーハを準備する工程と、
前記エッチング液供給ノズルを前記裏面の直径方向に所定の揺動幅で揺動させながらスピンエッチングを行うスピンエッチング工程と、を含み、
前記エッチング液供給ノズルが前記カモメ形状の肉厚盛上り部で折り返すように、前記裏面研削後カモメ形状ウェーハの裏面中心と前記カモメ形状の肉厚盛上り部との間で前記エッチング液供給ノズルを揺動せしめてなる、スピンエッチング方法。 A spin etching method comprising rotating an semiconductor wafer and dripping an etchant from an etchant supply nozzle on a back surface of the semiconductor wafer,
A back surface corresponding to the device region of the semiconductor wafer having a device region and an outer peripheral region surrounding the device region formed on the surface is ground to form a ring-shaped reinforcement on the rear surface corresponding to the outer peripheral region. A back surface grinding is performed so as to form a back surface concave portion in the region of the back surface corresponding to the device region, and the cross-sectional surface shape distribution in the back surface concave portion after the back surface grinding is a seagull shape, the back surface ground seagull shape wafer. The step of preparing,
A spin etching step of performing spin etching while oscillating the etchant supply nozzle at a predetermined oscillation width in the diameter direction of the back surface,
The etchant supply nozzle is provided between the center of the rear surface of the back-ground grinded gull-shaped wafer and the seagull-shaped thick ridge so that the etchant supply nozzle is folded back at the gull-shaped thick ridge. A spin-etching method that makes it swing.
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