KR101417833B1 - 실리콘 웨이퍼의 연마 방법 - Google Patents

실리콘 웨이퍼의 연마 방법 Download PDF

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이사무 고토우
켄지 야마시타
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가부시키가이샤 사무코
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Abstract

지립(砥粒)이 있는 알칼리성 수용액에 수용성 고분자를 첨가한 연마액을, 경질의 연마포에 공급하면서 실리콘 웨이퍼의 피(被)연마면을 초벌 연마하기 때문에, 높은 연마 레이트로의 연마와 웨이퍼 외주부의 롤 오프를 동시에 만족할 수 있다.

Description

실리콘 웨이퍼의 연마 방법{METHOD FOR POLISHING SILICON WAFER}
본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 연마 방법 및 그 연마액, 상세하게는 알칼리성 수용액에 유리(遊離) 지립(砥粒;abrasive grain)을 포함하는 연마액을 공급하면서, 실리콘 웨이퍼와 연마포를 상대적으로 회전시켜, 실리콘 웨이퍼의 표리면(表裏面) 중, 피(被)연마면이 되는 적어도 표면을 연마하는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법 및 그 연마액에 관한 것이다.
최근, 실리콘 웨이퍼의 표면을 연마하는 방법으로서는, 실리카 입자 등의 유리 지립을 알칼리성 수용액 중에 함유시킨 연마액을 공급하면서, 실리콘 웨이퍼와, 연마포를 상대적으로 회전시켜 행하는 CMP(화학적 기계적 연마)가 일반적이다. CMP는, 유리 지립에 의한 기계적 연마 작용과, 알칼리성 수용액에 의한 화학적 연마 작용을 복합시킴으로써, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 높은 평탄도가 얻어지는 것이 알려져 있다. 이 실리콘 웨이퍼의 CMP 처리는, 통상, 초벌 연마로부터 마무리 연마로 복수의 단계를 거쳐 연마가 행해진다.
초기 단계의 초벌 연마는, 소망으로 하는 두께까지 실리콘 웨이퍼를 연마하는 것을 목적으로 행해지며, 우레탄 수지 등을 굳힌 경질 소재의 연마포를 이용하여 연마 속도가 비교적 빠른 조건으로 연마를 행하고, 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 두께의 불균일을 작게, 평탄화되도록 연마가 행해진다. 이 초벌 연마 공정에서는, 연마포의 종류나 유리 지립 사이즈를 변경하여, 실리콘 웨이퍼의 연마량(여유량)을 복수 단계(예를 들면 1∼3단계)로 나누면서 연마 처리가 행해지는 경우도 있다.
최종 단계의 마무리 연마는, 실리콘 웨이퍼의 표면의 거칠기를 개선하는 것을 목적으로 행해지며, 스웨이드(suede)와 같은 연질의 연마포 및 미소 사이즈의 유리 지립을 사용하여, 마이크로 러프니스(roughness)나 헤이즈(haze)와 같은 실리콘 웨이퍼의 표면 상의 미소한 면 거칠기의 불균일을 저감하도록 연마가 행해진다. 이 마무리 연마 공정도 초벌 연마 공정과 동일하게, 연마포의 종류나 유리 지립 사이즈를 변경하면서, 복수 단계로 나누어 연마 처리가 행해지는 경우도 있다.
그런데, 최근의 디바이스의 미세화 및 실리콘 웨이퍼의 디바이스 형성 영역의 확대의 관점에서, 실리콘 웨이퍼의 최외주 부근에서도 높은 평탄도가 요구되어, 웨이퍼의 최외주 부근의 평탄도 및 표면 변위량에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 수반하여, 실리콘 웨이퍼의 최외주의 형상을 평가하기 위해, 웨이퍼 외주부의 처짐량과 튀어오름량을 정량적으로 나타낸 ROA(Roll Off Amount)라고 하는 지표가 알려져 있다.
이것은, 예를 들면 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼가 평탄하다고 생각되는 웨이퍼의 중심으로부터 124㎜∼135㎜ 위치(Reference area)의 웨이퍼 형상으로부터 가상의 기준 평면을 구하고, 예를 들면, ROA 1㎜에 있어서는, 웨이퍼 외연에서 1㎜ 내측의 위치까지의 거리로서 정의된다. 이때, 기준 평면의 높이를 0으로 하고, 이것보다 웨이퍼 외연까지가 처진 형상이면, 그의 변위량은 －의 값(롤 오프(roll off))이 되고, 반대로 튀어오른 형상이면 ＋의 값(롤 업(roll up))이 된다. 또한, 롤 오프 및 롤 업의 절대값이 작을수록, 최외주 부근에서도 평탄도가 높다고 평가된다.
통상, 초벌 연마 공정에서는, 마무리 연마 공정보다도 실리콘 웨이퍼의 연마량이 많기 때문에, 연마포의 점탄성의 영향을 크게 받아, 웨이퍼 외주 부분이 과잉으로 연마되어 버려, 초벌 연마 후의 실리콘 웨이퍼에는, 롤 오프가 발생하는 문제가 있다.
이 때문에, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되는 발명에서는, 연마 전의 실리콘 웨이퍼의 두께보다도 두께가 큰 캐리어 플레이트를 사용하여, 이 캐리어 플레이트 내에 실리콘 웨이퍼를 수용하고, 연마포를 당겨 부착한 상정반(上定盤) 및 하정반에 의해 캐리어 플레이트를 사이에 끼운 상태로, 실리콘 웨이퍼의 표리면을 동시에 연마하는 양면 연마 방법이 제안되어 있다.
확실히, 실리콘 웨이퍼의 두께를 캐리어 플레이트의 두께와 동등 또는 그 이하의 두께가 될 때까지 웨이퍼 표리면을 연마하면, 캐리어 플레이트에 의해, 연마포에 의한 웨이퍼 외주 부분의 연마 그 자체가 억제되기 때문에, 롤 오프의 발생량을 저감할 수는 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 캐리어 플레이트에 의해 연마포가 압입되면, 캐리어 플레이트의 웨이퍼 지지(holding) 구멍(즉, 웨이퍼 지지 구멍에 지지된 웨이퍼)에 위치하는 부분의 연마포가 부풀어오른다. 부풀어오른 연마포가 웨이퍼 외주 부분에 강하게 접촉하는 결과, 웨이퍼 외주 부분이 연마되기 때문에, 그 롤 오프의 저감 효과는 충분한 것은 아니었다.
또한, 캐리어 플레이트 그 자체를 연마해 버리기 때문에, 캐리어 플레이트의 교환 빈도가 증가하여, 생산 비용의 상승을 초래하거나, 캐리어 플레이트가 연마됨으로써 캐리어 플레이트가 진동하여, 연마 처리 중에 캐리어 플레이트로부터 실리콘 웨이퍼가 튀어나가 버리는 문제 등도 있었다.
일본공개특허공보 2005-158798호
전술한 초벌 연마 공정에 있어서의 실리콘 웨이퍼의 롤 오프 발생의 문제를 감안하여, 발명자들은 예의 연구한 결과, 실리콘 웨이퍼의 표면의 초벌 연마에 있어서, 폴리우레탄 등의 경질의 연마포를 사용하고, 유리 지립을 포함하는 알칼리성 수용액에 수용성 고분자가 첨가된 연마액을 공급하면서 웨이퍼 표면을 연마하면, 높은 연마 레이트를 유지할 수 있음과 함께, 첨가하는 수용성 고분자의 농도를 조정함으로써, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 롤 오프하지 않는 형상으로 할 수 있는 것을 인식하여, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 피연마면을 높은 연마 레이트로 연마할 수 있음과 함께, 웨이퍼 외주부의 롤 오프를 방지할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법 및 그 연마액을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 유리 지립을 포함하는 알칼리성 수용액에 수용성 고분자가 첨가된 연마액을 경질의 연마포에 공급하면서, 실리콘 웨이퍼와 상기 연마포를 상대적으로 회전시켜, 상기 실리콘 웨이퍼의 표리면 중, 피연마면이 되는 적어도 표면에 초벌 연마를 행하는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수용성 고분자는, 비이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종, 또는, 음이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수용성 고분자는, 하이드록시에틸셀룰로오스인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 연마액 중의 하이드록시에틸셀룰로오스의 농도는, 1ppm∼200ppm인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 알칼리성 수용액 중의 알칼리제의 함유량은 100∼1000ppm이고, 당해 알칼리성 수용액은, 알칼리제로서 염기성 암모늄염, 염기성 칼륨염, 염기성 나트륨염 중, 어느 것인가가 첨가된 알칼리성 수용액, 또는 탄산 알칼리 수용액, 또는 아민이 첨가된 알칼리성 수용액인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 연마포는 폴리에스테르제의 부직포로 이루어지는 것 또는 폴리우레탄제의 것인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 초벌 연마는, 당해 초벌 연마 전의 실리콘 웨이퍼를 수납하는 캐리어 플레이트와, 이 캐리어 플레이트를 상하 방향으로부터 끼우고, 하면에 상기 연마포가 당겨 부착된 상정반 및 상면에 다른 상기 연마포가 당겨 부착된 하정반을 구비한 양면 연마 장치에 의해, 상기 실리콘 웨이퍼의 표리면을 동시에 연마하는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 초벌 연마 후의 상기 실리콘 웨이퍼의 두께가, 캐리어 플레이트의 두께보다 커지도록 연마하는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 실리콘 웨이퍼의 표리면 중, 피연마면이 되는 적어도 표면을 초벌 연마할 때에 사용되는 연마액에 있어서, 유리 지립을 포함하는 알칼리성 수용액을 주제(主劑)로 하고, 당해 알칼리성 수용액에 수용성 고분자가 첨가된 연마액이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 알칼리성 수용액 중의 알칼리제의 함유량은 100∼1000ppm이고, 당해 알칼리성 수용액은, 알칼리제로서 염기성 암모늄염, 염기성 칼륨염, 염기성 나트륨염 중, 어느 것인가가 첨가된 알칼리성 수용액, 또는 탄산 알칼리 수용액, 또는 아민이 첨가된 알칼리성 수용액이고, 상기 수용성 고분자는, 비이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종, 또는, 음이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종인 연마액이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수용성 고분자는, 하이드록시에틸셀룰로오스인 연마액이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 알칼리성 수용액 중의 상기 하이드록시에틸셀룰로오스의 농도가, 1ppm∼200ppm의 농도 범위로 조정된 연마액이다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 연마 방법 및 연마액에 의하면, 높은 연마 레이트를 유지하면서, 웨이퍼 외주부의 롤 오프의 저감, 나아가서는 롤 오프와 롤 업을 포함한 웨이퍼 외주부의 평탄도(ROA)의 제어를 도모할 수 있다. 또한, 가공 대미지의 발생이나 지립 응집에 기인한 마이크로 스크래치 등의 가공 기인의 결함 발생도 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1의 실리콘 웨이퍼의 연마 방법에 이용되는 무(無)선기어(sun gear) 방식의 양면 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1의 실리콘 웨이퍼의 연마 방법에 이용되는 무선기어 방식의 양면 연마 장치의 요부 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 실리콘 웨이퍼의 연마 방법에 의해 연마된 실리콘 웨이퍼에 있어서, 수용성 고분자의 첨가량에 따른 실리콘 웨이퍼의 외주부 형상을 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 연마 방법은, 유리 지립을 포함하는 알칼리성 수용액에 수용성 고분자가 첨가된 연마액을 경질의 연마포에 공급하면서, 실리콘 웨이퍼와 상기 연마포를 상대적으로 회전시켜, 상기 실리콘 웨이퍼의 피연마면에 초벌 연마를 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법이다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 연마 방법에 의하면, 알칼리성 수용액에 의한 에칭 작용과, 유리 지립에 의한 연삭 작용과, 수용성 고분자에 의한 실리콘 웨이퍼의 외주부의 에칭 억제 작용에 의해, 높은 연마 레이트를 유지하면서, 웨이퍼 외주부의 롤 오프를 방지할 수 있다.
또한, 유리 지립을 포함하기는 하지만 수용성 고분자가 존재하지 않는 연마액을 사용한 종래의 연마 방법에서는, 연마의 진행에 수반하여 웨이퍼 외주부의 롤 오프가 촉진되는 데에 대하여, 본 발명의 경우에는, 전술한 수용성 고분자에 의한 실리콘 웨이퍼의 외주부의 에칭 억제 작용에 의해, 예를 들면 연마 시간을 길게 하여 연마량을 늘림으로써, 웨이퍼 외주부를 롤 업 형상으로 하는 것도 가능해진다. 그 때문에, 예를 들면 마무리 연마시의 웨이퍼 외주부의 롤 오프를 상정하여, 웨이퍼 외주부에 이상적인 평탄 형상을 실현할 수도 있다.
또한, 롤 오프가 방지(저감)되는 이유로서는, 이하와 같은 현상이 일어나고 있는 것이라고 추측된다.
연마 처리 중, 연마액의 수용성 고분자는 실리콘 웨이퍼의 표면에 흡착되어, 웨이퍼 표면은 수용성 고분자에 의해 덮인 상태가 된다. 연마액 중의 유리 지립은, 연마포로부터의 압력(연마 정반의 회전)이나 실리콘 웨이퍼로부터의 압력(실리콘 웨이퍼의 회전)을 받는다. 이에 따라, 유리 지립은 활성적으로 유동하여 웨이퍼와 접촉하고, 실리콘 웨이퍼의 피연마면(연마되는 면)에 형성된 고분자막을 흡착하면서, 피연마면 계 외(外)로 흘러나온다. 고분자막이 제거된 피연마면은 반응이 활성이기 때문에, 알칼리성 수용액에 의해 케미컬 에칭된다. 이 수용성 고분자의 흡착, 고분자막의 제거, 알칼리 에칭 및 유리 지립에 의한 연삭의 반복에 의해 연마가 진행되고 있는 것이라고 생각된다.
한편, 연마되지 않는 실리콘 웨이퍼의 단부(端部)(모따기부)에도 수용성 고분자가 부착된다. 그러나, 이 부분에 흡착된 고분자막이 유리 지립에 의해 제거될 확률이 매우 적다. 이 실리콘 웨이퍼의 단부에 흡착된 수용성 고분자막에 의해, 웨이퍼 외주부에서의 에칭 반응이 억제되어, 롤 오프량이 저감되는 것이라고 추측된다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 연마 방법에서는, 연마액으로서 유리 지립을 포함하는 알칼리성 수용액을 사용한다. 여기에서, 「유리 지립을 포함하는 알칼리성 수용액」이란, 연마액의 주제(主劑)인 알칼리성 수용액 중에, 예를 들면, 콜로이달 실리카(지립), 다이아몬드 지립, 알루미나 지립 등의 유리 지립이 혼입된 것을 말한다. 유리 지립을 포함하고 있음으로써, 피연마면에 부착한 고분자막을 효과적으로 제거할 수 있어, 알칼리성 수용액에 의한 실리콘 웨이퍼의 표면의 에칭 작용을 높일 수 있다. 또한, 초벌 연마 공정 전의 실리콘 웨이퍼의 표면에는, 전단(前段)의 세정 처리 또는 고순도의 대기 분위기에 노출됨으로써, 통상, 5∼20Å 정도의 자연 산화막이 존재한다. 그러나, 유리 지립을 포함함으로써, 산화막을 제거하면서 초벌 연마할 수 있다. 이 때문에, 불산 등의 약액을 이용한 에칭 처리에 의해 산화막을 제거하는 공정 등을 형성할 필요가 없다.
또한, 사용하는 지립의 평균 입경은 30∼200㎚가 바람직하고, 특히, 평균 입경 50∼150㎚인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 평균 입경이 30㎚ 미만에서는, 지립이 응집하여 마이크로 스크래치 등의 가공 기인의 결함을 유발하기 쉽고, 200㎚ 초과에서는 콜로이드 분산이 곤란해져 농도 불균일을 발생하기 쉽다.
알칼리성 수용액 중의 알칼리제의 함유량은, 100∼1000ppm이다. 100ppm 미만에서는 알칼리제에 의한 실리콘 웨이퍼의 표면의 에칭력이 충분하지 않아, 소정의 두께까지 실리콘 웨이퍼를 연마하는 데에 장시간을 필요로 해 버린다. 1000ppm을 초과하면, 연마액 그 자체의 취급이 곤란해지고, 또한, 과도한 에칭 반응에 의해 웨이퍼 표면에 면 거칠기가 발생하기 쉬워진다.
알칼리성 수용액의 알칼리제(pH 조정제)로서는, 예를 들면, 염기성 암모늄염, 염기성 칼륨염, 염기성 나트륨염 중 어느 것인가가 첨가된 알칼리성 수용액 또는 탄산 알칼리 수용액, 혹은 아민이 첨가된 알칼리성 수용액이다. 그 외, 하이드라진이나 아민류의 수용액을 채용할 수 있다. 연마 레이트를 높이는 관점에서, 암모니아를 제외한 알칼리, 특히 아민을 이용하는 것이 바람직하다.
수용성 고분자로서는, 음이온계와 그의 양성(兩性) 및 비이온계의 각 폴리머 및 각 모노머 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 수용성 고분자로서는, 하이드록시에틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 하이드록시에틸셀룰로오스는, 고순도인 것을 비교적 용이하게 입수할 수 있고, 웨이퍼 표면에서 고분자막을 형성하기 쉽기 때문에, 알칼리에 의한 에칭 반응을 억제하는 효과가 높다는 특성을 갖는다. 단, 각종의 수용성 고분자 중, 알칼리성 수용액에 의한 실리콘 웨이퍼의 에칭을 촉진시키는 것은 부적당하다. 수용성 고분자는, 1종류만을 사용해도, 복수 종류를 사용해도 좋다.
또한, 수용성 고분자를 대신하여, 계면 활성제 또는 지방족 알코올이라도 좋다. 계면 활성제로서는, 예를 들면, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 등을 채용할 수 있다. 또한, 지방족 알코올로서는, 예를 들면, 폴리비닐알코올 등을 채용할 수 있다.
연마액 중의 수용성 고분자의 농도는, 1ppm∼200ppm의 농도 범위로 설정하면 좋고, 특히 100ppm 이하가 바람직하다. 수용성 고분자로서 하이드록시에틸셀룰로오스를 채용한 경우도, 첨가량 100ppm 이하가 바람직하다. 과잉으로 수용성 고분자를 첨가하면, 실리콘 웨이퍼의 연마 레이트가 크게 저하되어, 생산성이 저하되어 버린다.
실리콘 웨이퍼로서는, 예를 들면 단결정 실리콘 웨이퍼, 다결정 실리콘 웨이퍼 등을 채용할 수 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 직경으로서는, 예를 들면 100㎜, 125㎜, 150㎜, 200㎜, 300㎜, 450㎜ 등을 들 수 있다.
초벌 연마용의 연마포로서는 경질인 것을 사용한다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼의 외주부에서의 롤 오프량의 저감을 도모할 수 있다. 즉, 연마 처리는 실리콘 웨이퍼를 연마포에 밀어붙인 상태에서 행해지기 때문에, 가령 연질의 연마포를 사용하면, 실리콘 웨이퍼는 연마포 내로 가라앉아 버려, 웨이퍼 외주부에 있어서 연마포가 원래대로 돌아가려고 하는 반력의 작용이 크고, 실리콘 웨이퍼의 외주부에 흡착된 수용성 고분자막이 적극적으로 벗겨져 버려, 롤 오프가 발생하기 쉬워진다. 또한, 경질의 연마포라면, 연마포의 가라앉음이 작기 때문에, 연마되지 않는 실리콘 웨이퍼의 단부에 흡착된 수용성 고분자를 유지하면서, 실리콘 웨이퍼의 피연마면에 흡착된 수용성 고분자를 효율 좋게 제거할 수 있어, 높은 연마 레이트와 높은 롤 오프 억제 효과를 동시에 얻을 수 있다.
경질의 연마포로서는, JIS K 6253-1997/ISO 7619에 의해 규정된 쇼어 A경도로 70˚∼90˚, 압축률이 0.5∼5％, 특히 2∼4％의 연마포를 채용하는 것이 바람직하다. 쇼어 A경도로 70˚ 미만에서는, 실리콘 웨이퍼의 외주연에서 3㎜ 까지의 사이의 연마 레이트가 높아져, 웨이퍼 외주부에 롤 오프가 발생하기 쉬워진다. 또한, 쇼어 A경도로 90˚를 초과하면, 웨이퍼 표면에 연마 흠집이 발생하기 쉬워질 우려가 있다.
구체적인 경질의 연마포로서는, 폴리에스테르제의 부직포로 이루어지는 연마포, 폴리우레탄제의 연마포 등을 들 수 있다. 특히, 실리콘 웨이퍼의 연마면의 경면화 정밀도가 우수한 발포성 폴리우레탄제의 연마포가 바람직하다. 마무리 연마에서 사용되는 바와 같은 연질로서, 실리콘 웨이퍼의 외주 형상에 추종하기 쉬운 스웨이드제의 연마포를 이용한 경우에는, 웨이퍼 외주부에 있어서의 에칭이 촉진되어, 롤 오프를 발생해 버린다.
초벌 연마는, 실리콘 웨이퍼와 연마포를 상대적으로 회전시킴으로써 행해진다. 「상대적으로 회전시킨다」란, 실리콘 웨이퍼를 회전시키거나, 연마포를 회전시키거나, 혹은 실리콘 웨이퍼와 연마포 양쪽을 회전시키는 것을 말한다. 실리콘 웨이퍼 및 연마포의 회전 방향은 임의이다. 예를 들면, 양쪽을 회전시키는 경우의 실리콘 웨이퍼와 연마포의 회전 방향은, 동일해도 상이해도 좋다. 단, 회전 방향이 동일한 경우에는, 회전 속도를 상이하게 할 필요가 있다.
초벌 연마시의 실리콘 웨이퍼의 연마 레이트는, 0.05∼1㎛/분으로 하는 것이 바람직하다. 0.05㎛/분 미만에서는 연마 레이트가 낮아, 연마에 장시간을 필요로 한다. 또한, 1㎛/분을 초과하면, 알칼리의 고농도화 및 유리 지립의 첨가량의 증가에 의해 실리콘 웨이퍼 표면의 면 거칠기 등이 발생하기 쉬워진다.
실리콘 웨이퍼의 회전 속도, 연마포의 회전 속도, 연마압 등은, 상기한 연마 레이트의 범위가 되도록 설정하면 좋아, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 및 연마포의 각 회전 속도는, 5∼100rpm의 범위 내로 선택하고, 연마압은, 30∼500g/㎠의 범위 내로 설정하면 좋다.
또한, 초벌 연마에 의한 연마량은, 소망으로 하는 실리콘 웨이퍼의 두께를 고려하여 설정하면 좋아, 대략 1㎛∼20㎛의 범위 내로 설정된다. 초벌 연마 후에 행하는 마무리 연마에 의한 연마량은, 1㎛ 이하의 범위 내에서 설정하면 좋다.
실리콘 웨이퍼의 초벌 연마에서는, 매엽식의 연마 장치를 사용해도, 복수매의 실리콘 웨이퍼를 동시에 연마하는 배치식의 연마 장치를 사용해도 좋고, 표면만의 편면 연마라도, 웨이퍼 표면과 웨이퍼 이면을 동시에 연마하는 양면 연마라도 좋다.
특히, 웨이퍼 표리면을 동시에 초벌 연마함에 있어서는, 실리콘 웨이퍼를 수납하는 캐리어 플레이트와, 이 캐리어 플레이트를 사이에 두는, 연마포를 당겨 부착한 상정반 및 하정반을 구비한 양면 연마 장치를 이용하여 연마하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 한 번의 연마 처리로 웨이퍼 표면뿐만 아니라, 웨이퍼 이면의 고평탄화까지를 달성할 수 있어, 저비용으로 고평탄도인 경면 실리콘 웨이퍼의 제공에 유효해진다.
유리 지립을 포함하는 연마액을 이용하여 실리콘 웨이퍼의 표리면을 양면 연마할 때, 초벌 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 두께가, 상기 캐리어 플레이트의 두께보다 커지도록 연마하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 연마포에 의한 캐리어 플레이트의 연마가 억제되어, 캐리어 플레이트의 열화를 방지할 수 있다. 게다가, 연마 처리 중, 실리콘 웨이퍼나 캐리어 플레이트의 진동이 억제되어, 캐리어 플레이트로부터의 실리콘 웨이퍼의 튀어나감을 방지할 수 있다.
이 양면 연마 장치로서는, 선기어(유성 기어) 방식인 것, 또는, 캐리어 플레이트에 자전을 수반하지 않는 원운동을 시키는 무(無)선기어 방식인 것을 채용할 수 있다.
초벌 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 연마면에는, 마무리 연마가 행해지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 마이크로 러프니스나 헤이즈를 저감할 수 있다.
마무리 연마란, 실리콘 웨이퍼의 연마 공정의 최종 단계로, 웨이퍼 표면을 경면화하는 공정을 말한다.
마무리 연마포로서는, 부직포로 이루어지는 기포(基布)의 위에 우레탄 수지를 발포시킨 스웨이드 타입의 패드 등을 채용할 수 있다. 또한, 마무리 연마제로서는, 알칼리 용액 중에 평균 입경 20∼100㎚ 정도의 유리 지립이 첨가된 것을 채용할 수 있다. 실리콘 웨이퍼의 초벌 연마면의 마무리 연마량은, 0.1㎛ 이상 1㎛ 미만이다.
본 발명의 연마액은, 실리콘 웨이퍼의 표리면 중, 피연마면이 되는 적어도 표면을 초벌 연마할 때에 사용되는 연마액에 있어서, 유리 지립을 포함하는 알칼리성 수용액을 주제로 하고, 당해 알칼리성 수용액에 수용성 고분자가 첨가된 것이다.
이 연마액에 의하면, 알칼리성 수용액에 의한 에칭 작용과, 유리 지립에 의한 연삭 작용과, 수용성 고분자에 의한 실리콘 웨이퍼의 외주부의 에칭 억제 작용에 의해, 높은 연마 레이트를 유지하면서, 웨이퍼 외주부의 롤 오프를 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 유리 지립을 포함하기는 하지만 수용성 고분자가 존재하지 않는 연마액을 사용한 종래의 연마 방법에서는, 연마의 진행에 수반하여 웨이퍼 외주부의 롤 오프가 촉진된다. 이에 대하여, 본 발명의 경우에는, 전술한 수용성 고분자에 의한 실리콘 웨이퍼의 외주부의 에칭 억제 작용에 의해, 예를 들면 연마 시간을 길게 하여 연마량을 늘림으로써, 웨이퍼 외주부를 롤 업 형상으로 하는 것도 가능해진다. 그 때문에, 예를 들면 마무리 연마시의 웨이퍼 외주부의 롤 오프를 상정하여, 웨이퍼 외주부에 이상적인 평탄 형상을 실현할 수도 있다.
또한, 이 연마액은, 알칼리성 수용액 중의 알칼리 성분의 함유량을, 100∼1000ppm으로 설정하는 것이 바람직하다. 100ppm 미만에서는 알칼리에 의한 실리콘 웨이퍼의 표면의 에칭력이 충분하지 않아, 소정의 두께까지 실리콘 웨이퍼를 연마하기 위해 장시간을 필요로 해 버린다. 1000ppm을 초과하면, 연마액 그 자체의 취급이 곤란하고, 또한, 과도한 에칭 반응에 의해 웨이퍼 표면에 면 거칠기를 발생하기 쉬워진다.
알칼리성 수용액은, 알칼리제로서 염기성 암모늄염, 염기성 칼륨염, 염기성 나트륨염 중, 어느 것인가가 첨가된 알칼리성 수용액, 또는 탄산 알칼리 수용액, 또는 아민이 첨가된 알칼리성 수용액으로 함과 함께, 수용성 고분자는, 비이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종, 또는, 음이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종으로 구성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼의 표면에 스크래치, 흠집 등의 가공 기인의 결함이 발생하지 않고, 연마액의 취급도 용이하여, 실리콘 웨이퍼의 높은 연마(에칭) 레이트가 얻어진다.
연마액 중의 수용성 고분자의 농도는, 1∼200ppm의 농도 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 연마액 중의 수용성 고분자의 농도를 1ppm 미만의 농도 범위로 일상 관리하는 것은 매우 곤란하고, 200ppm을 초과하면, 실리콘 웨이퍼의 연마 레이트가 크게 저하되고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 외주부가 지나치게 롤 업되어 버려, 초벌 연마 후에 행하는 마무리 연마에 의한 연마량을 현저하게 증대시키지 않으면 안 된다.
수용성 고분자로서는, 하이드록시에틸셀룰로오스를 함유시키는 것이 특히 바람직하다. 하이드록시에틸셀룰로오스는, 고순도인 것을 비교적 용이하게 입수할 수 있어, 웨이퍼 표면에서 고분자막을 형성하기 쉽기 때문에, 알칼리에 의한 에칭 반응을 억제하는 효과가 높다는 특성을 갖는다.
또한, 연마액에 포함되는 금속 이온을 제거하는 관점에서, 연마액 중에 킬레이트(chelate)제를 첨가하는 것이 바람직하다. 킬레이트제의 첨가에 의해, 금속 이온이 포획, 착체화되고, 그 후, 이것을 폐기함으로써, 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 금속 오염의 정도를 저감할 수 있다. 킬레이트제로서는, 금속 이온에 대한 킬레이트 능력을 갖는 물질이면 임의이다. 킬레이트란, 복수의 배위좌(配位座)를 갖는 배위자에 의한 금속 이온으로의 결합(배위)을 말한다.
킬레이트제의 종류로서는, 예를 들면 포스폰산계 킬레이트제, 아미노카본산계 킬레이트제 등을 채용할 수 있다. 단, 알칼리성 수용액으로의 용해성을 고려한 경우에는, 아미노카본산계 킬레이트제가 바람직하다. 또한, 중금속 이온의 킬레이트 능력을 고려한 경우에는, 에틸렌디아민 사아세트산 EDTA(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid) 또는 디에틸렌트리아민 오아세트산 DTPA(Diethylene Triamine Pentaacetic Acid) 등의 아미노카본산염이 보다 바람직하다. 그 외, 니트릴로 삼아세트산(NTA)이라도 좋다. 킬레이트제는 0.1ppm∼1000ppm의 농도 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 이에 따라, Cu, Zn, Fe, Cr, Ni, Al 등의 금속 이온 등을 포획할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 표면과 이면이 연마된 양면 연마 실리콘 웨이퍼의 제조 방법 및 그 연마액에 대해서 설명한다.
실시예 1
본 발명의 실시예 1에 따른 실리콘 웨이퍼의 연마 방법 및 그 연마액을 설명한다. 이 실시예 1에서는, 초벌 연마 공정인 1차 연마 후에 마무리 연마를 행하는 구성으로 하고, 1차 연마 공정에서는, 1차 연마포와, 유리 지립 및 수용성 고분자를 함유한 연마액을 이용하여 초벌 연마를 행하고, 마무리 연마 공정에서는, 실리콘 웨이퍼의 평탄화를 달성하기 위해, 마무리 연마포와, 마무리 연마용의 유리 지립을 함유한 연마액을 이용하여 마무리 연마를 행했다.
표면 및 이면이 경면 연마된 양면 연마 실리콘 웨이퍼는, 이하의 각 공정을 거쳐 제작된다.
즉, 도가니 내에서 보론이 소정량 도프된 실리콘의 용융액으로부터, 쵸크랄스키법에 의해 직경 306㎜, 직동부의 길이가 2500㎜, 비저항이 0.01Ω·cm, 초기 산소 농도 1.0×1018atoms/㎤의 단결정 실리콘 잉곳이 인상된다.
다음으로, 1개의 단결정 실리콘 잉곳이, 복수의 결정 블록으로 절단된 후, 각 결정 블록의 외주 연삭이 행해진다. 이어서, 삼각 배치된 3개의 그루브 롤러에 와이어에 의해 실리콘 단결정으로부터, 직경 300㎜, 두께 775㎛인 다수매의 실리콘 웨이퍼가 슬라이스된다.
그 후, 회전 중의 모따기용 숫돌을 실리콘 웨이퍼의 외주부에도 밀어붙여 모따기하고, 다음으로 양면 랩핑(lapping) 장치에 의해 실리콘 웨이퍼의 양면을 동시에 랩핑한다. 이어서, 에칭조(槽) 내의 산성 에칭액에, 랩핑 후의 실리콘 웨이퍼를 침지해 에칭하여, 모따기 및 랩핑에 의한 대미지를 제거한다. 그 후, 실리콘 웨이퍼의 표리면에 대하여, 전술한 1차 연마 및 마무리 연마가 순차 시행된다.
1차 연마 공정에서는, 무선기어 방식의 양면 연마 장치를 이용하고, 1차 연마액을 사용하여 실리콘 웨이퍼의 표리면을 동시에 1차 연마한다. 1차 연마액에는, 콜로이달 실리카 중의 평균 입경 70㎚의 실리카 입자(유리 지립)를 5중량％와, 하이드록시에틸셀룰로오스(HEC; 수용성 고분자)를 10ppm이 첨가된 피페리딘 수용액(피페리딘; 0.08 중량％)을 사용했다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 무선기어 방식의 양면 연마 장치(10)를 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 양면 연마 장치(10)의 상정반(120)은, 상방으로 연장된 회전축(12a)을 통하여, 상측 회전 모터(16)에 의해 수평면 내에서 회전 구동된다. 또한, 상정반(120)은 축선 방향으로 진퇴시키는 승강 장치(18)에 의해 수직 방향으로 승강된다. 승강 장치(18)는, 실리콘 웨이퍼(11)를 캐리어 플레이트(110)로 공급할 때 등에 사용된다. 또한, 상정반(120) 및 하정반(130)의 실리콘 웨이퍼(11)의 표리면에 대한 연마압은 300g/㎠이고, 상정반(120) 및 하정반(130)에 조립된 도시하지 않는 에어백 방식 등의 가압 수단에 의해 가해진다. 하정반(130)은, 그의 출력축(17a)을 통하여, 하측 회전 모터(17)에 의해 수평면 내에서 회전한다. 캐리어 플레이트(110)는, 두께가 725㎛이고, 그리고 그 플레이트(110) 자체가 자전하지 않도록, 캐리어 원운동 기구(19)에 의해, 그 플레이트(110)의 표면과 평행한 면(수평면) 내에서 원운동한다.
캐리어 원운동 기구(19)는, 캐리어 플레이트(110)를 외측으로부터 지지하는 환상의 캐리어 홀더(20)를 갖고 있다. 캐리어 원운동 기구(19)와 캐리어 홀더(20)는, 연결 구조를 통하여 연결되어 있다.
캐리어 홀더(20)의 외주부에는, 90˚마다 외측으로 돌출된 4개의 베어링부(20b)가 설치되어 있다. 각 베어링부(20b)에는, 소경 원판 형상의 편심 아암(24)의 상면의 편심 위치에 돌출 형성된 편심축(24a)의 선부(先部)가 회전이 자유롭게 삽입되어 있다. 또한, 이들 4개의 편심 아암(24)의 각 하면의 중심부에는, 회전축(24b)이 늘어 뜨려 설치되어 있다. 각 회전축(24b)은, 환상의 장치 기체(基體;25)에 90°마다 합계 4개 설치된 베어링부(25a)에, 각각 선단부를 하방으로 돌출시킨 상태로 회전이 자유롭게 삽입되어 있다. 각 회전축(24b)의 하방으로 돌출된 선단부에는, 각각 스프로켓(sproket;26)이 고착되어 있다. 각 스프로켓(26)에는, 일련으로 타이밍 체인(27)이 수평 상태로 걸쳐져 있다. 이들 4개의 스프로켓(26)과 타이밍 체인(27)은, 4개의 편심 아암(24)이 동기하여 원운동을 행하도록, 4개의 회전축(24b)을 동시에 회전시킨다.
4개의 회전축(24b) 중, 1개의 회전축(24b)은 더욱 장척(長尺)으로 형성되어 있고, 그의 선단부가 스프로켓(26)보다 하방으로 돌출되어 있다. 이 부분에 동력 전달용의 기어(28)가 고정 부착되어 있다. 기어(28)는, 원운동용 모터(29)의 상방으로 연장되는 출력축에 고정 부착된 대경의 구동용의 기어(30)에 서로 맞물려 있다.
따라서, 원운동용 모터(29)를 기동하면, 그의 회전력은, 기어(30, 28) 및 장척인 회전축(24b)에 고착된 스프로켓(26)을 순차 거쳐 타이밍 체인(27)에 전달된다. 이 타이밍 체인(27)이 둘레를 회전함으로써, 다른 3개의 스프로켓(26)을 통하여, 4개의 편심 아암(24)이 동기하여 회전축(24b)을 중심으로 수평면 내에서 회전한다. 이에 따라, 각 편심축(24a)에 일괄하여 연결된 캐리어 홀더(20), 나아가서는 이 홀더(20)에 지지된 캐리어 플레이트(110)가, 이 플레이트(110)에 평행한 수평면 내에서, 자전을 수반하지 않는 원운동을 행한다.
즉, 캐리어 플레이트(110)는 상정반(120) 및 하정반(130)의 축선(e)으로부터 거리(L)만큼 편심된 상태를 유지하여 선회한다. 양 정반(120, 130)의 각 대향면에는, 경도 A가 80˚, 압축율이 2.5％인 발포 폴리우레탄 수지제의 연마포(15)가 당겨 붙여져 있다.
상기 거리(L)는, 편심축(24a)과 회전축(24b)과의 거리와 동일하다. 이 자전을 수반하지 않는 원운동에 의해, 캐리어 플레이트(110) 상의 모든 점은, 동일한 크기(반경r)의 작은 원의 궤적을 그린다. 이에 따라, 캐리어 플레이트(110)에 형성된 웨이퍼 수납부(11a)에 수납된 실리콘 웨이퍼(11)가, 양 연마 정반(120, 130)의 회전 방향을 반대로 하고, 연마 정반(120, 130)의 회전 속도, 연마압(300g/㎠), 연마 시간 등을 조정하여, 연마량이 편면 5㎛(양면 10㎛)가 되도록, 양면 동시 1차 연마를 행한다.
이 양면 1차 연마시, 양 연마포(15)에는, 0.08중량％의 피페리딘 수용액에, 평균 입경이 70㎚인 콜로이달 실리카 중의 실리카 입자가 5중량％ 첨가되고, 그리고 10ppm의 하이드록시에틸셀룰로오스를 포함하는 1차 연마액을, 5리터/분으로 공급하면서, 연마량이 편면 4.5∼5.5㎛(표리면 9∼11㎛)가 되도록 연마 시간을 조정하여 1차 연마 처리를 행했다. 또한, 1차 연마에 있어서, 연마액을 사용하고, 그리고 캐리어 플레이트(110)에 의한 웨이퍼 지지 방식을 채용하면, 연마 중에 웨이퍼 수납부(11a) 내에서 실리콘 웨이퍼(11)가 이동함으로써 캐리어 플레이트(110)가 진동하고, 연마 중에 실리콘 웨이퍼(11)가 웨이퍼 수납부(11a)로부터 튀어나갈 우려가 있다. 그래서, 1차 연마에서는 캐리어 플레이트(110)의 두께보다 실리콘 웨이퍼(11)의 두께가 큰 상태로 1차 연마를 종료시켰다. 　
이와 같이, 1차 연마용의 연마액으로서, 유리 지립을 포함하는 피페리딘 수용액이 첨가된 것을 채용했기 때문에, 실리콘 웨이퍼(11)의 표리면에 존재하는 각 10Å 정도의 자연 산화막을, 주로 유리 지립의 메커니컬 작용에 의해 단시간에 제거할 수 있다.
게다가, 표리면의 자연 산화막의 제거 후, 추가로 실리콘 웨이퍼(11)와 연마포(15)를 상대적으로 회전시키고, 실리콘 웨이퍼(11)의 표리면을 편면 약 5㎛만큼 연마한다. 이때, 실리콘 웨이퍼(11)의 표리면에는, 연마압의 작용에 의해 연마포(15)가 밀어붙여진다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면에 부착하는 연마액 중의 하이드록시에틸셀룰로오스막은, 연마포(15)에 의해, 실리콘 웨이퍼(11)의 피연마면으로부터 제거된다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부에는 하이드록시에틸셀룰로오스가 부착한 상태로 연마가 진행된다. 그 때문에, 실리콘 웨이퍼(11)의 표리면은 유리 지립에 의한 연삭 작용과, 알칼리성 수용액의 에칭 작용과, 연마포(15)에 의한 하이드록시에틸셀룰로오스의 제거 작용에 의해, 고평탄도를 유지하면서 0.5㎛/분이라는 높은 연마 레이트로 연마된다.
한편, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부에 있어서는, 발포 폴리우레탄제의 경질의 연마포(15)의 사용에 의해, 연마 중, 항상 실리콘 웨이퍼(11)의 외주면(모따기면)으로의 연마포(15)의 부착이 억제된다. 이에 따라, 웨이퍼 외주면이 연마액 중의 하이드록시에틸셀룰로오스에 의해 덮여, 이것이 에칭에 대한 웨이퍼 외주면의 보호막이 된다. 그 결과, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주연으로부터 3㎜ 까지의 사이의 연마 레이트가 저하되어, 웨이퍼 외주부의 롤 오프의 저감, 나아가서는 롤 오프와 롤 업을 포함한 웨이퍼 외주부의 평탄도의 제어를 도모할 수 있다. 또한, 어느 정도의 웨이퍼 외주부의 롤 업이 발생해도 좋은 이유는, 그 후의 마무리 연마시에 있어서, 미리 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부의 롤 오프와의 상쇄를 상정할 수 있기 때문이다.
이에 대하여, 예를 들면 1차 연마용의 연마포로서 스웨이드제의 연질의 연마포를 사용한 경우에는, 상하 배치된 연마포가 실리콘 웨이퍼(11)의 외주면에 접촉하기 때문에, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부의 롤 오프가 조장되게 된다.
또한, 수용성 고분자로서 하이드록시에틸셀룰로오스를 채용했기 때문에, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부에 있어서 고분자막을 형성하여, 피페리딘 수용액에 의한 에칭 작용을 억제할 수 있다는 효과가 얻어진다. 또한, 피페리딘 수용액은 매우 고순도로 불순물 오염의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 마무리 연마액 중의 하이드록시에틸셀룰로오스의 농도를 10ppm으로 했기 때문에, 실리콘 웨이퍼(11)의 표리면에 가공 기인의 결함이 존재하지 않고, 그리고 웨이퍼 외주부의 롤 오프가 저감된 실리콘 웨이퍼(11)를 단시간에 연마할 수 있다.
알칼리성 수용액으로서, 피페리딘의 농도를 800ppm으로 조정한 것을 채용했기 때문에, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면에 스크래치, 흠집 등의 가공 기인의 결함이 발생하지 않고, 연마액의 취급도 용이하여, 실리콘 웨이퍼(11)의 높은 연마 레이트가 얻어진다.
또한, 양 연마포(15)의 소재로서 발포 폴리우레탄 수지를 채용했기 때문에, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부에서의 롤 오프량의 저감을 도모할 수 있다.
연마액에 대한 하이드록시에틸셀룰로오스의 첨가량을, 0ppm, 10ppm, 20ppm, 50ppm, 100ppm, 200ppm으로 변경하고, 그 외는 전술한 1차 연마 조건에 의해 실리콘 웨이퍼(11)를 1차 연마했을 때의, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주 형상의 변화를 조사했다. 그 결과를 도 3의 그래프에 나타낸다.
또한, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부의 형상 측정에는, KLA-Tencor사 제조 WaferSight를 채용했다. 또한, 실리콘 웨이퍼(11)의 최외주의 형상을 평가하기 위해, 웨이퍼 외주부의 처짐량과 튀어오름량을 정량적으로 나타낸 ROA(Roll Off Amount)를 이용했다.
이것은, 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼(11)가 평탄하다고 생각되는 웨이퍼의 중심으로부터 124㎜∼135㎜ 위치(Reference area)의 웨이퍼 형상으로부터 가상의 기준 평면을 구하여, 웨이퍼 외연에서 1㎜ 내측의 위치까지의 거리인 「ROA 1㎜」로서 정의된다. 이때, 기준 평면의 높이를 0으로 하고, 이에 따라 웨이퍼 외연까지가 처진 형상이면, 그 변위량은 －의 값(롤 오프)이 되고, 반대로 튀어오른 형상이면 ＋의 값(롤 업)이 된다. 또한, 롤 오프 및 롤 업의 절대값이 작을수록, 최외주 부근에서도 평탄도가 높아진다.
도 3의 그래프로부터 분명한 바와 같이, ROA 1㎜에 있어서, 연마액 중의 하이드록시에틸셀룰로오스의 첨가량이 0ppm인 경우의 웨이퍼 외주부 형상의 변화량은 －0.13㎛, 10ppm인 경우는 －0.04㎛, 20ppm인 경우는 약 0㎛, 50ppm인 경우는 ＋0.01㎛, 100ppm인 경우는 ＋0.015㎛, 200ppm인 경우는 ＋0.02㎛였다. 이상으로부터, 연마액 중에 하이드록시에틸셀룰로오스를 첨가함으로써 웨이퍼 외주부의 롤 오프가 개선되고, 특히 20ppm의 첨가시에는, 웨이퍼 표면은 대략 전역에 걸쳐 평탄해졌다. 또한, 20ppm을 초과한 경우라도, 약간의 롤 업 현상은 발생하기는 하지만, 높은 평탄성은 웨이퍼 외주연 부근까지 유지되는 것을 알 수 있었다.
또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, 하이드록시에틸셀룰로오스의 첨가량이 증대함에 따라, 연마 시간은 길어지고 연마 레이트는 저하되기는 하지만, 연마량에는 거의 변화가 없는 것도 판명되었다. 즉, 실리콘 웨이퍼(11)의 외주부 형상은, 연마 시간이 길어져도 악화되지 않는 것을 알 수 있었다.
Figure 112012095323515-pct00001
본 발명은, 웨이퍼 외주부의 롤 오프가 저감된 실리콘 웨이퍼를 높은 생산성으로 제조하는 방법으로서 유용하다.
10 : 양면 연마 장치
11 : 실리콘 웨이퍼
15 : 연마포
110 : 캐리어 플레이트
120 : 상정반
130 : 하정반

Claims (12)

  1. 유리(遊離) 지립(砥粒)을 포함하는 알칼리성 수용액에 수용성 고분자가 첨가된 연마액을 경질의 연마포에 공급하면서, 실리콘 웨이퍼와 상기 연마포를 상대적으로 회전시켜, 상기 실리콘 웨이퍼의 표리면을 동시에 초벌 연마를 행하는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법으로서,
    상기 연마포는, 폴리에스테르제의 부직포로 이루어지는 것 또는 폴리우레탄제의 것이며, 당해 연마포의 쇼어 A경도는 70°∼90°이고, 당해 연마포의 압축률은 0.5％∼5％이고,
    상기 초벌 연마에 있어서의 연마량은 1∼20㎛인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 고분자는, 비이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종, 또는, 음이온계의 폴리머 및 모노머 중 1종 또는 복수종인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수용성 고분자는, 하이드록시에틸셀룰로오스인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연마액 중의 하이드록시에틸셀룰로오스의 농도는, 1ppm∼200ppm인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리성 수용액 중의 알칼리제의 함유량은 100∼1000ppm이고,
    당해 알칼리성 수용액은, 알칼리제로서 염기성 암모늄염, 염기성 칼륨염, 염기성 나트륨염 중, 어느 것인가가 첨가된 알칼리성 수용액, 또는 탄산 알칼리 수용액, 또는 아민이 첨가된 알칼리성 수용액인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초벌 연마 후의 상기 실리콘 웨이퍼의 두께가, 캐리어 플레이트의 두께보다 커지도록 연마하는 실리콘 웨이퍼의 연마 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초벌 연마에 있어서의 상기 실리콘 웨이퍼의 연마 레이트는 0.5∼1㎛/분인 실리콘 웨이퍼의 연마 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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