JPH05243208A

JPH05243208A - シリコンウェーハの面取エッチング方法

Info

Publication number: JPH05243208A
Application number: JP8038492A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Miyairi; 広雄宮入
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1992-03-02
Publication date: 1993-09-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】周縁が面取されたシリコンウェーハにあっ
て、面取部のエッチング面の凹凸等の粗れを防止したシ
リコンウェーハの面取エッチング方法を提供する。【構成】ウェーハ把持部１６に周縁の角部に丸みを形
成したシリコンウェーハを把持させて処理槽１０内に収
容する。処理槽１０内にパイプ１４よりエッチング液１
２を供給してシリコンウェーハの周縁角部をエッチング
する。このエッチング液１２は、ＨＦ：ＨＮＯ₃＝１：
５の混合液に界面活性剤を添加しシリコンウェーハとの
表面張力が４５ｄｙｎ／ｃｍにしたものである。このと
き、シリコンウェーハはウェーハ把持部１６（チャック
１７、１８、クランプネジ１９、駆動軸受け２０）に把
持され、歯車２１、２２、２３、を介して駆動モータ２
４により回転駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシリコンウェーハの面取
エッチング方法、詳しくはシリコンウェーハの周縁の面
取部をエッチング液を用いてエッチングすることによ
り、この面取部に凹凸等の面粗れが発生することを防止
したシリコンウェーハの面取エッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】引き上げられたシリコン単結晶棒は、ダ
イヤモンドカッタを用いてその軸に直交する面に沿って
円板状に薄く輪切りにされ、シリコンウェーハが形成さ
れる。そして、このシリコンウェーハの周縁の角部は、
ダイヤモンド砥石を用いた研削等により機械的に除去さ
れて、その周縁部には丸みが形成される（面取り）。こ
の面取りは、その後のエピタキシャル成長時にシリコン
ウェーハの周縁が異常成長する（クラウン発生）ことを
防止し、また、搬送時の衝撃でシリコンウェーハの周縁
が欠ける（チッピング）ことを防ぐためである。この結
果、このシリコンウェーハの周縁の面取部には、ダイヤ
モンドカッタによる切断歪またはダイヤモンド砥石によ
る研削歪が発生していた。

【０００３】そこで、この歪を除去するために、従来、
特開平２−１５６２８号公報に示すような面取エッチン
グが行われていた。この方法は、図１１に示すように、
機械的に面取り加工された複数枚のシリコンウェーハ１
００をこれらの間に同じサイズの耐腐食性スペーサ１０
１を介在させて積層し、この積層体をエッチング液１０
２中に浸漬し、その面取部の表面１０３をエッチングす
るものである。この場合、スペーサ１０１の周縁部は、
その全周にわたってテーパ状に薄く尖って形成されてい
たため、積層するとシリコンウェーハ１００の周縁面取
部との間には凹陥状の空隙１０４が形成されていた。こ
れは、エッチングの進行をスムーズなものとし、シリコ
ンウェーハ１００の面取部のエッチング面１０５にくぼ
みや突起等の面粗れが発生するのを防止するためであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法にあっては、各シリコンウェーハ１００の面取部のサ
イズを厳密には同一に加工することができない。このた
め、図１２に示すように、シリコンウェーハ１００とス
ペーサ１０１との間に微細な隙間１０６ができることが
あった。そして、この隙間１０６にはエッチング液１０
２が十分侵入できなかった。この結果、シリコンウェー
ハ１００の面取部の表面１０３を均一にエッチングする
ことができず、シリコンウェーハ１００のエッチング面
１０５には若干のくぼみ（凹み）１０７が生じていた。
したがって、このシリコンウェーハ１００に引張応力が
加わると、くぼみ１０７の部分に応力集中が発生した。
逆にシリコンウェーハ１００に圧縮力が加わると、主平
面１０８とエッチング面１０５との境部１０９に応力集
中が起こった。よって、シリコンウェーハ１００に熱応
力が加わった場合、この応力集中によってくぼみ１０７
および境部１０９が転位の発生源になる。これがシリコ
ンウェーハ１枚当りのデバイス製品の歩留まりを低下さ
せる原因にもなった。

【０００５】

【課題解決のための知見】そこで、本願発明者は、以下
のことを見い出した。微細な隙間にエッチング液が十分
侵入しない理由は、シリコンウェーハに対するエッチン
グ液の表面張力が高いためである。そして、従来使用さ
れていたエッチング液であるＨＦとＨＮＯ ₃との混合液
に、界面活性剤を添加して作製されるエッチング液は、
シリコンウェーハに対する表面張力を下げることができ
ることを見い出した（図３参照）。図３は、シリコンウ
ェーハに対するエッチング液の表面張力を示すグラフで
ある。図３の横軸は、界面活性剤の添加量（ｗｔ％）を
表している。なお、原エッチング液はＨＦ：ＨＮＯ₃＝
１：５の場合とＨＦ：ＨＮＯ₃＝１：２の場合である。
縦軸は界面活性剤が添加済みのエッチング液の表面張力
（ｄｙｎ／ｃｍ）を表している。この表面張力の測定は
協和界面科学株式会社製造のウィルヘルミー式自動表面
張力計で行っている。

【０００６】さらに、面取エッチングでのシリコンウェ
ーハの変位量△ｙおよび変位角度△θがこの表面張力に
依存して変化すること（図４、５、６参照）を見い出し
た。図４は、シリコンウェーハの面取エッチング後の断
面図である。この図において、１は周縁の角部が面取り
されたシリコンウェーハを、２はこのシリコンウェーハ
１の面取部の表面を、３は面取部の表面２がエッチング
されたときのエッチング面を示している。斜線部はエッ
チングされた部分を示している。△ｙはシリコンウェー
ハ１の面取部がエッチングされた部分の変位量である。
△θはシリコンウェーハ１の面取部がエッチングされた
部分の変位角度である。線４はシリコンウェーハ１がエ
ッチングされる前の主平面６と面取部との境７の接線で
ある。同様に、線５はシリコンウェーハ１がエッチング
された後の境７の接線である。したがって、変位角度△
θは線４と線５との間の角度を示している。図５は、エ
ッチング液の表面張力に対する変位角度△θの速度依存
性を示したグラフである。図６は、同様に、表面張力に
対する変位量△ｙの速度依存性を示したグラフである。
これらのグラフより、シリコンウェーハの面取部の表面
粗さを十分に除去し、かつ、エッチング面の凹凸をなく
すことができるエッチング液を選ぶことができることを
本発明者は見い出した。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、周縁が面取りされたシリコン
ウェーハの面取部のエッチング面の粗れを防止したシリ
コンウェーハの面取エッチング方法を提供することを、
その目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた、本発明に係るシリコンウェーハの面取エッ
チング方法においては、周縁が面取りされた面取部を有
するシリコンウェーハを複数枚積層し、これらのシリコ
ンウェーハの面取部をエッチング液に接触させてエッチ
ングするシリコンウェーハの面取エッチング方法におい
て、上記エッチング液として、ＨＦおよびＨＮＯ₃の混
合液に界面活性剤を添加したものの中から、表面張力が
２５〜５５ｄｙｎ／ｃｍの範囲内のものを選んで使用す
るものである。

【０００９】

【作用】本発明に係るシリコンウェーハの面取エッチン
グ方法にあっては、例えばＨＦ：ＨＮＯ₃＝１：３の混
合液に界面活性剤を所定量添加してエッチング液を得
る。そして、複数枚のシリコンウェーハを積層した積層
体をこのエッチング液に接触させる（例えばエッチング
液中に積層体を浸漬する）。この結果、これらのシリコ
ンウェーハの面取部の表面はエッチングされ、この場合
そのエッチング面には粗れが生じていない。また、上記
エッチング液の表面張力は２５〜５５ｄｙｎ／ｃｍの範
囲内である。５５ｄｙｎ／ｃｍを超えるとΔθおよびΔ
ｙが大きくなり過ぎるからである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係るシリコンウェーハの面取
エッチング方法の実施例について、図面を参照して説明
する。本実施例は、例えばＭＯＳＩＣ用シリコンウェー
ハについて本発明に係る面取エッチング方法を適用した
場合を示している。この場合のシリコンウェーハは、引
き上げた略円柱状のシリコン単結晶棒をその結晶軸に直
交する面に沿って、ダイヤモンドの粉末を接着した内周
刃方式のダイヤモンドカッタを用いて円板状に薄く輪切
りにすることにより形成したものである。そして、この
シリコンウェーハの一部には、オリエンテーションフラ
ット（ＯＦ）加工が施されている。このＯＦ加工は、シ
リコン単結晶棒の円周部の一部を削り取って、シリコン
ウェーハの結晶方位やシリコンウェーハ内の位置基準に
使用する部分である。次いで、シリコンウェーハの周縁
の角部を、ダイヤモンド砥石の研削等により機械的に除
去し、丸みを形成している。

【００１１】このようにして形成したシリコンウェーハ
を複数枚積層して以下に示す処理装置を使用して面取り
エッチングを施す。この場合、この積層体の各シリコン
ウェーハ１の間にはエッチング液に対して侵食されない
材質（例えば塩化ビニール樹脂等）からなる所定厚さの
スペーサ８が介装されている。

【００１２】ここで、図１はこの積層したシリコンウェ
ーハに面取エッチングを施すための処理装置を示す断面
図である。図２は図１の要部拡大図である。この処理装
置は、処理槽１０とウェーハ回転駆動装置１１とを有し
ている。有底函状の容器である処理槽１０内にはエッチ
ング液が注入され、このエッチング液中に上記シリコン
ウェーハ１が浸されるものである。処理槽１０の側壁部
の底部近傍にはパイプ１４、その側壁の上部には配水管
１５がそれぞれ配設されている。このパイプ１４は処理
槽１０内にエッチング液１２の供給及び洗浄液の排出用
に、また、純水１３を供給するために設けられている。
純水１３はエッチング液１２の残液を排出・洗浄除去す
るためのものである。エッチング液１２の残液と純水１
３は配水管１５よりオーバーフローさせて排出させるこ
ととなる。

【００１３】また、処理槽１０の底部にはウェーハ把持
部材１６が設けられている。このウェーハ把持部材１６
は、シリコンウェーハ１とスペーサ８とを同軸上に複数
枚交互に重ね合わせたもの（積層体）をシリコンウェー
ハ１の軸線方向に挟んで把持するためのものである。こ
のウェーハ把持部材１６は互いに対向するチャック１
７，１８を有している。このチャック１７は対向面が垂
直になるように処理槽１０の側壁部に固定されている。
チャック１８はクランプネジ１９によって水平方向に移
動可能に配設されている。このクランプネジ１９は駆動
受軸２０に連設されている。この駆動受軸２０は処理槽
１０の側壁部に回動自在に支持されている。また、この
駆動受軸２０は、３個の歯車２１，２２，２３を介して
駆動モータ２４の駆動軸２４Ａに連動されるように構成
されている。これらのウェーハ把持部材１６（チャック
１７，１８、クランプネジ１９、駆動軸受軸２０）、歯
車２１，２２，２３、駆動モータ２４は、全体として上
記ウェーハ回転駆動装置１１を構成している。

【００１４】次に、上記構成からなる処理装置を用いて
シリコンウェーハ１の面取部表面２を面取エッチングす
る方法を説明する。まず、シリコンウェーハ１と塩化ビ
ニール樹脂製のスペーサ８を交互に複数枚重ね合わせ、
かつ、シリコンウェーハ１のオリエンテーションフラッ
ト部を互いに揃えた状態で、この積層体を処理装置のチ
ャック１７，１８の間に把持する。スペーサ８の周縁部
の全周には凹陥部９が形成されている。このシリコンウ
ェーハ１の重ね合わせ枚数は、処理装置の処理槽１０の
大きさと、チャック１７，１８の対向面の寸法、チャッ
ク１７，１８による把持力、シリコンウェーハ１及びス
ペーサ８の大きさ、強度などによって決められる。通
常、シリコンウェーハ１を１０〜１００枚程度の範囲で
重ね合わせるものとする。これらのシリコンウェーハ
１、スペーサ８の積層体をチャック１７，１８が把持す
る力は、シリコンウェーハ１の主表面６が傷つかず、か
つ、チャック１７，１８が周方向に回転した際シリコン
ウェーハ１がチャック１７，１８間より抜け落ちない程
度としている。

【００１５】このように複数のシリコンウェーハ１がそ
の周方向に回転自在に、かつ、シリコンウェーハ１の軸
線が水平となるように把持された状態で、処理槽１０内
にパイプ１４よりエッチング液１２を供給する。このエ
ッチング液１２は、ＨＦ：ＨＮＯ₃＝１：５の混合液に
界面活性剤を所定量添加することにより、その表面張力
を４５ｄｙｎ／ｃｍにしたものである。なお、処理槽１
０内へのエッチング液１２の供給量は、通常シリコンウ
ェーハ１の直径が１／５程度エッチング液１２に浸漬さ
れる程度とする。また、この供給量は１／５に限定され
るものではない。

【００１６】次に、駆動モータ２４を駆動し、ウェーハ
把持部材１６のチャック１７，１８を回転させる。この
チャック１７，１８の回転により、これらのチャック１
７，１８に把持されたシリコンウェーハ１の面取部の表
面２を周方向に沿って均一にエッチング液１２に接触さ
せる。この場合、チャック１７，１８の回転速度は２０
〜６０ｒｐｍ程度の範囲で調整される。２０ｒｐｍ未満
の回転速度では遅すぎてシリコンウェーハ１とエッチン
グ液１２の接触時間が部分的に長くなって面取部の表面
２の処理の程度にバラツキが生じてしまう。また、６０
ｒｐｍを超えると速すぎて、チャック１７，１８間から
シリコンウェーハ１が抜け落ちるなど不都合が生じる。
そして、シリコンウェーハ１とエッチング液１２の接触
時間は、エッチング液１２の濃度、表面張力、または、
エッチング速度等によって決定されるが、通常３０〜１
２０秒程度とする。

【００１７】次いで、純水１３をパイプ１４よりシリコ
ンウェーハ１全体が浸漬するまで供給する。その後、ウ
ェーハ把持部材１６を２０ｒｐｍ程度の低回転で回転さ
せてシリコンウェーハ１のエッチング面３に付着したエ
ッチング液１２の残液をシリコンウェーハ１から除去す
る。さらに、純水１３を処理槽１０内に供給し続けてエ
ッチング液１２の残液を含む純水１３（洗浄排水）を配
水管１５よりオーバーフローさせる。この場合、配水管
１５から排出される洗浄排水のｐＨ（水素イオン濃度）
が５〜７程度に回復するまで、純水１３の供給を続け
る。

【００１８】次に、シリコンウェーハ１をウェーハ把持
部１６から取り外し、一定時間水切りし、続いて、スピ
ンドライヤ等に装入して乾燥させる。

【００１９】乾燥後のシリコンウェーハ１を図７〜図１
０に示す。図７，８，１０はシリコンウェーハ１の面取
部のエッチング面３の拡大写真である。図７にあってそ
の右側部分がシリコンウェーハ１の劈開面、左側部分が
エッチング面３である。図９は図８の写真についての説
明図である。図１０の写真は上部がエッチング面３、下
部がシリコンウェーハ１の裏面である。これらの図より
明かなように、シリコンウェーハ１の面取部は十分にエ
ッチングされており、そのエッチング面３には凹凸等の
面粗れは生じていない。

【００２０】また、上記実施例ではシリコンウェーハの
間にスペーサを介在させて積層体を構成した場合につい
て説明したが、本発明にあっては、スペーサを介在させ
ることなくシリコンウェーハを複数枚重ね合わせること
により積層した場合についても適用することができるこ
とはもちろんである。この場合にあっても、上記実施例
と同様にシリコンウェーハの面取部を充分平滑になるよ
うにエッチングすることができる。

【００２１】なお、本発明方法によれば、バイポーラＩ
Ｃ用のシリコンウェーハ、裏面をサンドブラスト処理し
たシリコンウェーハ、裏面にポリシリコン膜を被着した
シリコンウェーハ等においても同様な作用・効果が得ら
れる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明に係るシ
リコンウェーハの面取エッチング方法によれば、シリコ
ンウェーハの面取部の面粗れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るシリコンウェーハの面
取エッチング方法を実施するためのエッチング処理装置
を示すその概略断面図である。

【図２】図１の主要部を拡大して示す図である。

【図３】本発明に係るシリコンウェーハの面取エッチン
グ方法に使用するエッチング液の表面張力を示すグラフ
である。

【図４】本発明に係るシリコンウェーハの面取エッチン
グにおける変位量と変位角度とを説明するためのシリコ
ンウェーハの面取部の断面図である。

【図５】本発明に係る面取エッチングに使用するエッチ
ング液の表面張力と変位角度との関係を示すグラフであ
る。

【図６】本発明に係るシリコンウェーハの面取エッチン
グに使用するエッチング液の表面張力と変位量との関係
を示すグラフである。

【図７】本発明の一実施例に係る面取エッチング後のシ
リコンウェーハの面取部を示す図面代用写真である。

【図８】本発明の一実施例に係る面取エッチング後のシ
リコンウェーハの面取部を示す図面代用写真である。

【図９】図８を説明するための模式図である。

【図１０】本発明の一実施例に係る面取エッチング後の
シリコンウェーハの面取部を示す図面代用写真である。

【図１１】従来例に係るシリコンウェーハの面取エッチ
ング方法を説明するための図である。

【図１２】図１１の要部拡大図である。

【図１３】従来例に係る面取エッチング後のシリコンウ
ェーハの面取部を示す図面代用写真である。

【図１４】同じく従来例に係るシリコンウェーハの面取
部を示す図面代用写真である。

【図１５】図１４を説明するための模式図である。

【図１６】従来例に係る面取エッチング後のシリコンウ
ェーハの面取部を示す図面代用写真である。

【符号の説明】

１シリコンウェーハ２面取部の表面３エッチング面１２エッチング液

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２】図１の主要部を拡大して示す図である。

【図７】本発明の一実施例に係る面取エッチング後のシ
リコンウェーハの面取部の金属組織を示す図面代用写真
である。

【図８】本発明の一実施例に係る面取エッチング後のシ
リコンウェーハの面取部の金属組織を示す図面代用写真
である。

【図９】図８を説明するための模式図である。

【図１０】本発明の一実施例に係る面取エッチング後の
シリコンウェーハの面取部の金属組織を示す図面代用写
真である。

【図１２】図１１の要部拡大図である。

【図１３】従来例に係る面取エッチング後のシリコンウ
ェーハの面取部の金属組織を示す図面代用写真である。

【図１４】同じく従来例に係るシリコンウェーハの面取
部の金属組織を示す図面代用写真である。

【図１５】図１４を説明するための模式図である。

【図１６】従来例に係る面取エッチング後のシリコンウ
ェーハの面取部の金属組織を示す図面代用写真である。

【符号の説明】１シリコンウェーハ２面取部の表面３エッチング面１２エッチング液

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周縁が面取りされた面取部を有するシリ
コンウェーハを複数枚積層し、これらのシリコンウェー
ハの面取部をエッチング液に接触させてエッチングする
シリコンウェーハの面取エッチング方法において、上記エッチング液として、ＨＦおよびＨＮＯ₃の混合液
に界面活性剤を添加したものの中から、表面張力が２５
〜５５ｄｙｎ／ｃｍの範囲内のものを選んで使用するこ
とを特徴とするシリコンウェーハの面取エッチング方
法。