KR20020018678A

KR20020018678A - 반도체 웨이퍼의 제조방법 및 반도체 웨이퍼

Info

Publication number: KR20020018678A
Application number: KR1020017015682A
Authority: KR
Inventors: 우에노준이치; 마스무라히사시; 하시모토히로마사
Original assignee: 와다 다다시; 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-03-08
Also published as: US20040224519A1; US6729941B2; TW556359B; US20020137313A1; EP1195798B1; KR100741216B1; EP1195798A1; WO2001078125A1; JP3637594B2; EP1195798A4

Abstract

본 발명은, 1차연마공정 종료후에 반도체 웨이퍼의 표면에 잔류하는 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 효과적으로 줄일 수가 있고, 평탄도가 향상한 반도체 웨이퍼를 제조할 수가 있는 반도체웨이퍼의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 반도체 웨이퍼를 제공하는 것이다. 본 발명의 제조방법은, 1차연마공정, 마무리연마공정 등의 복수단의 연마공정을 구비하고, 해당 1차연마공정의 후에 해당 1차연마공정에서 사용하는 연마포보다도 딱딱한 연마포를 사용하는 수정연마공정을 하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼의 제조방법 및 반도체 웨이퍼{METHOD FOR PRODUCING SEMICON DUCTOR WAFER AND SEMICONDUCTOR WAFER}

디바이스의 고집적화가 진행하고, 디바이스작성 공정내에서도 막붙임 후에 막두께의 균일성, 막표면의 평탄성을 향상시키기 위해서, 디바이스 메이커사이드에서도 막연마를 위한 연마기의 사용이 증가하고 있다.

그렇지만, 도 12에 도시한 바와 같이, 막(F)을 붙이기 전의 웨이퍼(W) 표면에 파장이 0.5 mm을 넘고 P-V치(요철의 최정점에서 골짜기의 밑바닥의 폭:Peak to valley)가 비교적 큰(0.1 ㎛ 정도) 요철이 존재하면, 막(F)의 두께가 0.2 ㎛ 정도이기 때문에, 연마에 의해 막(F)의 표면의 평탄성은 향상하지만, 연마가공후의 잔류막두께의 균일성은 웨이퍼(W)의 표면의 요철에 큰 영향을 받는다.

따라서, 웨이퍼작성공정에서는 디바이스공정에서의 생산수율을 향상시키기 위해서, 상기 한 웨이퍼(W) 표면의 요철을 작게 해야한다. 그러나, 현실에서는 웨이퍼(W)의 표면에는 0.5 mm 이상의 비교적 장파장의 요철이 잔류하고 있는 것이 많고, 디바이스 메이커사이드에서 행하고 있는 막연마공정에서의 잔류막두께의 불균일화라는 문제가 생겨 버릴 가능성이 높다.

종래의 반도체 웨이퍼, 예컨대 실리콘 웨이퍼의 제조 프로세스는, 도 8에 나타난 바와 같이, 슬라이스공정(10), 모떼기공정(12), 래핑공정(14), 에칭공정(16), 연마공정(18) 및 세정공정(20)에 의해서 구성되어 있다.

이 연마공정(18)에 있어서는, 도 13에 나타낸 바와 같은 연마장치(A)를 사용하여 웨이퍼(W)의 연마가 행하여진다. 해당 연마장치(A)는 회전축(37)에 의해 소정의 회전속도로 회전되는 연마정반(30)을 갖고 있다. 해당 연마정반(30)의 상면에는 연마포(P)가 부착되어 있다. 33은 워크유지반으로 상부하중(35)을 통해 회전 샤프트(38)에 의해서 회전된다. 1장 내지 복수장의 웨이퍼(W)는 접착 등의 수단에 의해서 워크유지반(33)의 하면에 유지된 상태로 상기 연마포(P)의 표면에 눌려지고, 동시에 연마제공급장치(도시하지 않음)에서 연마제 공급용배관(34)을 통하여 소정의 유량으로 연마제용액(슬러리)(39)을 연마포(P) 상에 공급하고, 이 연마제용액(19)을 통해 웨이퍼(W)의 피연마면이 연마포(P) 표면과 미끄럼 마찰되어 웨이퍼 (W)의 연마가 행하여진다.

이 연마공정(18)의 연마단수는 평탄화를 목적으로 한 거친연마와 표면거침정도의 개선이나 연마상의 제거를 목적으로 한 마무리연마의 복수 스텝을 채용하는 것이 통상적이다. 도 8의 예에서는, 실리콘 웨이퍼의 고평탄화를 목적으로서 비교적 고경도연마포를 사용하는 1차연마공정(18a)와, 1차연마공정에서 생긴 웨이퍼의표면거침정도, 휘어짐, 뿌옇게 되는 현상을 제거하기 위해서, 1차연마공정(18a)에서 사용하고 있는 연마포보다 부드러운 연마포를 사용하는 2차연마공정(18b) 및 마무리연마공정(18c)의 3단연마의 예가 표시되고 있다.

거친연마(도 8의 예에서는 1차연마 및 2차연마)에서는, 발포우레탄시트나 폴리에스텔 등의 부직포에 우레탄수지를 함침시킨 비교적 경질인 연마포가 쓰이고, 마무리연마에서는, 부직포의 기포의 위에 우레탄수지를 발포시킨 스웨이드형상의 연마포가 쓰이는 것이 일반적이다. 연마제로서는, 알칼리용액 중에 소성 실리카나 콜로이달실리카 등을 분산시킨 것이 주로 쓰인다.

각각의 연마공정(18a∼18c)에서의 연마값은 1차연마공정(18a)에서 5 ㎛ 이상, 2차연마공정(18b)에서 0.1 ㎛이상, 마무리연마공정(18c)에서 0.01 ㎛ 이상이다. 문제가 되는 0.5 mm 이상의 파장의 요철은 가장 딱딱한 연마포를 쓰는 1차연마공정(18a)에서 결정되어 버린다(도 9, 도 10 및 도 11). 여기서, 도 9 및 도 11은 각각의 연마공정에서의 웨이퍼표면상태의 변화를 나타낸 것이며, 도 10은 연마포, 특히 1차연마에 사용한 연마포의 물결이 웨이퍼형상에 영향(전사)을 주고 있는 점을 모식적으로 나타낸 것이다. 2차연마공정(18b)에서는 연마값이 미소하다는 점과 사용하는 연마포가 부드럽기 때문에, 상기 요철을 충분히 수정할 수 없다는 것이 현상이다.

즉, 도 9 및 도 11에 나타낸 바와 같이, (a) 1차연마후의 웨이퍼 W₁에는 주기가 0.5 mm이상, 예컨대 0.5 mm∼10 mm 정도로 P-V 치가 수십에서 수백 nm의 비교적 큰 요철과, 주기가 0.5 mm이하, 예컨대 0.01∼0.10mm 정도로 P-V 치가 수십∼백 nm 정도로 잔 요철이 합성된 상태가 되고 있다. (b) 2차연마후의 웨이퍼W₂에서는, 비교적 잔 주기의 요철, 예컨대 0.01∼0.10mm 주기의 요철의 P-V 치가 개선되고, (c)마무리연마후의 웨이퍼 W₃에 있어서도, 마찬가지로 0.01∼0.10mm 주기의 요철의 P-V 치가 더욱 개선된다. 그러나, 이들 2차연마, 마무리연마를 지나서도 주기가 0.5 mm이상, 예컨대 0.5 mm∼10 mm 정도로 P-V 치가 수십∼수백 nm의 비교적 큰 요철은 잔류하여 버리는 것이다.

이와 같이, 종래의 연마공정에서는, 복수의 연마공정을 하는데 있어서, 사용하는 연마포의 경도는, 1차연마에 있어서 가장 딱딱하고, 순차 그 경도를 낮게 한 연마포를 사용하여 연마를 하는 것이지만, 상기한 바와 같이, 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 수정할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

[발명의 개시]

1차연마로 비교적 장파장의 요철, 예컨대 0.5 mm 이상의 요철의 P-V 치를 작게 하기 위해서는, 보다 딱딱하고 균일한 경도의 연마포를 쓰면 좋지만, 이러한 연마포를 1차연마에 사용하면 연마값이 많기 때문에, 금방 막혀버리고 표면에 상처를 발생시켜, 실제로는 사용이 곤란하였다.

또한, 연마값을 고려하면 종래의 연마공정과 같이 되어, 상기한 바와 같이 비교적 장파장의 요철이 그대로 남아 버린다. 이 요철의 존재는, 특정한 면적, 예컨대, 0.5 mm 각의 영역에서 웨이퍼면내를 구분하여, 그 영역마다의 P-V 치를 확인하여, 특정한 P-V 치가 웨이퍼면내에서 어느 정도 차지하는가를 평가하면 확인할 수 있다. 종래의 연마공정에서는, 예컨대 0.5 mm 각의 영역에서 평가한 경우, P-V 치가 20 nm 정도의 것까지 존재하고 있었다. 그러나, 평탄도가 좋은 웨이퍼의 요구에 따라 P-V 치가 20 nm 정도의 존재도 문제가 되어, 이들을 개선하는 것이 요구되어 있다.

본 발명은, 1차연마공정 종료후에 반도체 웨이퍼의 표면에 잔류하는 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 효과적으로 저감할 수 있어, 평탄도가 향상한 반도체 웨이퍼를 제조할 수 있는 반도체 웨이퍼의 제조방법 및 반도체 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명자는 상기의 요철을 개선하기 위한 연마공정을 새롭게 개발하고자 예의 연구를 거듭한 바, 1차연마의 연마포보다 고경도로 보다 경도가 균일한 연마포를 사용하고, 0.3∼3 ㎛ 정도 연마함으로써 구멍이 막히는 일없이, 상기 요철이 작고, 또한, 평탄도가 좋은 웨이퍼를 얻을 수 있다는 신규의 지견을 얻은 것이다.

또한 연구를 계속함으로써, 이 후의 연마는 종래대로, 예컨대 종래와 같은 2차연마, 마무리연마를 함으로써 0.5 mm 이하의 파장의 요철을 개선하여, 뿌옇게 되지 않는 웨이퍼를 얻을 수 있는 것을 표제 본 발명을 완성한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 제조방법은, 1차연마공정, 마무리연마공정 등의 복수단의 연마공정을 구비하고, 해당 1차연마공정의 후에 해당 1차연마공정에서 사용하는 연마포보다도 딱딱한 연마포를 사용하는수정연마공정을 하는 것을 특징으로 한다.

상기 1차연마공정에서 사용하는 연마포의 경도가 Asker-C 경도 73∼86이고, 상기 수정연마공정에서 사용하는 연마포의 경도가 Asker-C 경도 80∼98인 것이 호적이다. Asker-C 경도는 스프링경도시험기의 일종인 아스카고무경도계 C 형에 의해 측정한 값이다.

상기 1차연마공정 종료후에 반도체 웨이퍼의 표면에 잔류하는 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 상기 수정연마공정에서 저감시키도록 연마할 수 있다.

상기 수정연마공정에서 사용되는 연마포로서는, 웨이퍼와 접하는 연마포의 표면이 고경도인 것이 바람직하다. 예컨대, 종래의 1차연마에 사용하고 있는 폴리에스텔제의 부직포에 우레탄수지를 함침시킨 타입의 연마포에 있어서, 더욱 다량의 우레탄수지 등을 함침시켜 표면의 경도를 높인 연마포나, 화학반응 발포체, 예컨대 우레탄수지제의 연마포, 특히 거품이 작은 무발포 우레탄수지로 이루어지는 연마포 등이 경도의 점에서 바람직하다. 연마포는 특히 한정되는 것이 아니지만 고경도연마포로 연마포면내의 경도가 균일하고 상처의 발생이 적은 연마포가 바람직하다.

본 발명방법은 복수단의 연마공정에 적용되거나, 그 중에서도, 1차연마공정, 2차연마공정 및 마무리연마공정의 3단의 연마공정에서의 1차연마공정의 후에 수정연마공정을 하는 구성으로 하는 것이 가장 효과적이거나, 필요에 따라서 2차연마공정을 해당 수정연마공정에서 대체하는 것도 가능하다.

또, 본 발명에 있어서의 1차연마란 실리콘 웨이퍼의 고평탄화를 목적으로서 비교적 고경도연마포를 사용하는 연마공정이며, 1차연마를 단일단으로 하는 경우는물론, 복수단으로 나눠 하는 경우도 포함하는 것이다.

본 발명의 반도체 웨이퍼는, 반도체 웨이퍼표면을 0.5 mm 각의 영역으로 평가한 시에, P-V 치가 15 nm 이상인 영역의 해당 반도체 웨이퍼면내에서의 점유율이 0.01% 미만인 것을 특징으로 한다.

상기 반도체 웨이퍼표면을 2.0 mm 각의 영역으로 평가했을 때, P-V 치가 20 nm 이상인 영역의 웨이퍼면내에서의 점유율이 0.15% 미만인 것이 바람직하다.

상기 반도체 웨이퍼표면을 10.0mm 각의 영역으로 평가했을 때, P-V 치가 50 nm 이상인 영역의 웨이퍼면내에서의 점유율이 0.15% 미만인 것이 보다 바람직하다.

(작용)

본 발명방법의 최대의 특징은, 1차연마공정의 후에 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 저감시키기 위한 연마공정, 즉 수정연마공정을 새롭게 부가 도입하는 점에 있다. 1차연마공정에서 사용하고 있는 연마포보다 딱딱한, 예컨대 무발포의 우레탄수지제의 연마포를 다음 단의 수정연마공정에서 사용함으로써, 연마포표면에 0.5 mm 이상의 파장의 요철이 적어지고, 1차연마공정 이전 또는 1차연마공정에서 생긴 웨이퍼표면의 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 개선할 수 있는 것이다.

또한, 그 때, 수정연마공정에서 사용하는 연마포가 경질 타입이 되는 것부터 연마값에 의존한 웨이퍼의 바깥둘레로의 늘어짐이 적어지고 평탄도가 향상된 연마가 가능해진다. 예를 들어 0.5 mm각 내의 웨이퍼표면의 요철을 비교하면, 종래의 연마방식은 20 nm 이상의 요철이 없는데 비하여, 본 발명의 방법에서는 16 nm 이상의 요철이 없게 되고, 또한 평탄도도 고경도연마포의 도입으로 향상하는 것이 확인할 수 있었다.

본 발명은 1차연마공정 종료후에 반도체웨이퍼, 예컨대 실리콘 웨이퍼(단지 웨이퍼라고 할 경우가 있다)의 표면에 잔류하는 0.5 mm 이상의 비교적 장파장의 요철을 효과적으로 줄일 수가 있고 또한 평탄도의 향상을 할 수 있는 반도체 웨이퍼의 제조방법 및 반도체웨이퍼에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 반도체 웨이퍼의 제조방법의 공정순의 일례를 나타내는 플로우챠트,

도 2는 본 발명방법의 연마공정에서의 웨이퍼표면상태의 변화를 나타내는 설명도,

도 3은 본 발명방법에 있어서의 수정연마공정의 일례를 나타내는 설명도,

도 4는 본 발명방법에 있어서의 수정연마공정의 다른 예를 나타내는 설명도,

도 5는 실시예1 및 비교예1에 있어서의 웨이퍼표면 10.0 mm 각 내에서의 P-V 치와 점유율의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은 실시예1 및 비교예1에 있어서의 웨이퍼표면 2.0 mm 각 내에서의 P-V 치와 점유율의 관계를 나타내는 그래프,

도 7은 실시예1 및 비교예1에 있어서의 웨이퍼표면 0.5 mm 각 내에서의 P-V 치와 점유율의 관계를 나타내는 그래프,

도 8은 종래의 반도체웨이퍼의 제조방법의 공정순의 일례를 나타내는 플로우 챠트,

도 9는 종래의 연마공정에서의 웨이퍼의 표면상태의 변화를 나타내는 설명도,

도 10은 1차연마공정에서의 웨이퍼의 연마상태를 모식적으로 나타내는 설명도,

도 11은 종래의 연마가공에 있어서의 1차연마후의 웨이퍼와 마무리연마후의 웨이퍼의 표면상태를 모식적으로 나타내는 설명도,

도 12는 막연마가공에 있어서의 웨이퍼표면의 막의 상태를 모식적으로 나타내는 설명도로, (a)는 연마가공전, (b)은 연마가공후를 각각 나타낸다.

도 13은 연마장치의 구조를 나타내는 측면적 설명도이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명의 실시의 형태를 첨부도면 중, 도 1∼도 4와 동시에 설명하거나, 이들 실시의 형태는 예시적으로 표시되는 것으로, 본 발명의 기술사상으로부터 일탈하지 않은 한 여러가지의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

본 발명의 반도체 웨이퍼의 제조방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 도 8에 나타낸 종래 방법과 거의 같이 슬라이스공정(10), 모떼기공정(12), 래핑공정(14), 에칭공정(16), 연마공정(19) 및 세정공정(20)으로 구성되고 있다.

본 발명방법의 종래 방법과의 상이점은, 종래의 연마공정(18)의 대신에 새롭게 본 발명특유의 연마공정(19)을 설치한 점에 있다. 본 발명의 연마공정(19)에는, 종래의 1차연마공정(18a) 후에 수정연마공정(19a)이 새롭게 부가도입되어 있다. 해당 수정연마공정(19a)의 후에는, 종래와 같이 2차연마공정(18b) 및 마무리연마공정(18c)을 하면 좋다.

본 발명방법에서 새롭게 채용되는 수정연마공정(19a)의 특징은, 1차연마공정 (18a)에서 사용하는 연마포보다도 딱딱한 연마포를 사용하는 점에 있다. 1차연마의 연마포와 수정연마의 연마포의 경도의 차는, 후자가 전자보다도 딱딱한 것이면좋고, 특별한 한정은 없지만, 후자가 전자보다도 10 ∼40% 딱딱한 것이 효과적이다. 구체적으로 말하면, 1차연마공정(18a)에서 사용하는 연마포의 경도는 Asker-C 경도 73∼86, 압축율 2∼5%인 것이 통상이기 때문에, 수정연마공정(19a)에서 사용하는 연마포의 경도는 Asker-C 경도 80∼98, 압축율 0.5∼2%로 하는 것이 호적이다. 이 때, 수정연마의 연마량은 1차연마후의 요철의 상황에 의해 적시 결정하면 좋다. 단지, 1차연마의 연마량(값)에는 거의 영향이 없고 수정연마로 하는 연마량을 0.3∼3 ㎛ 정도로 설정하면 좋다. 이것은 주기가 0.5 ㎛ 이상의 요철의 P-V 치가 수백 nm 정도이기 때문에, 0.3 ㎛ 이상의 연마를 하면 거의 수정할 수 있기 때문이다. 또한 연마량을 늘리면 요철은 더욱 개선할 수 있지만, 본 수정연마에서는 비교적 고경도의 연마포를 사용하기 때문에 연마포의 그물코가 막히는 연마포의 수명이 줄어들어 버리는 경향이 있다. 따라서 연마량을 3 ㎛ 정도로 억제하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.5∼2 ㎛의 범위로 연마하면, 1차연마후에 남은 비교적 장파장의 P-V 치의 큰 요철도 완전히 제거할 수 있어, 연마포의 수명도 향상하여 바람직하다.

본 발명의 연마공정(19)에 있어서의 연마를 웨이퍼에 대하여 행하면, 웨이퍼표면의 파장 0.5 mm 이상의 요철이 효과적으로 저감된다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, (a) 1차연마후의 웨이퍼 W₁에는, 주기가 0.5 mm이상, 예컨대 0.5 mm∼10 mm 정도로 P-V 치가 수십∼수백 nm의 비교적 큰 요철과, 주기가 0.5 mm이하, 예컨대 0.01∼0.10mm 정도로 P-V 치가 수십∼백 nm 정도가 잔 요철이 합성된 상태가 되고있다. (b) 수정연마에 의해서 수정된 웨이퍼 W_S에는, 주기가 0.5 mm이상, 예컨대 0.5 mm∼10 mm 정도로 P-V 치가 수십∼수백 nm의 비교적 큰 요철은 수정연마에 의해서 개선되어 거의 없게되고, 주기가 0.5 mm이하, 예컨대 0.01∼0.10 mm 주기로 P-V 치가 약 70 nm의 요철이 존재한 웨이퍼가 된다. 요컨대 수정연마에서는 0.01∼0.10mm의 주기의 요철은 거의 변화하지 않는다. (c) 2차연마후의 웨이퍼 W_S2는, 0.01 ∼0.10 mm 주기의 요철의 P-V 치가 약 50 nm가 되고, (d) 마무리연마후의 웨이퍼 W_S3은 0.01∼0.10 mm 주기의 요철의 P-V 치가 더욱 개선되고 20 nm 이하로 개선되어 있다.

또한, 해당 수정연마공정(19a)의 연마포의 재질로서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 부직포에 합성 수지를 다량에 함침시킨 것, 예컨대 폴리에스텔부직포에 우레탄수지를 다량에 함침시킨 것, 또는 도 4에 도시한 바와 같이, 화학반응발포체, 예컨대 발포가 거의 없는 무발포 우레탄수지제의 것이 호적이다.

또, 상기 실시의 형태로서는 2차연마공정(18b)을 행하는 경우를 나타내었으나, 2차연마공정(18b)를 수정연마공정(19b)에서 대체할 수가 있는 경우에는, 2차연마공정(18b)을 생략하는 것도 가능하다.

본 발명의 반도체 웨이퍼는, 상기한 본 발명의 연마방법에 의해서 연마함으로써 얻어지는 것이고, 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 종래에 비교해서 대폭 저감한 것이다.

본 발명의 반도체 웨이퍼의 특징적 구성은, 후술하는 실시예의 기재에 있어서 설명한 바와 같이, 웨이퍼표면의 소정 사이즈각의 영역내에서의 P-V 치와 웨이퍼면내의 점유율과의 관계에 있어서 다음과 같이 명료히 규정되는 것이다.

즉, 본 발명의 반도체 웨이퍼는, 웨이퍼표면을 0.5 mm 각의 영역으로 평가했을 때, P-V 치가 15 nm 이상인 영역의 해당 웨이퍼면내에서의 점유율을 0.01%미만, 바꾸어 말하면 실질적으로 제로로 한 것이다.

또한, 상기 웨이퍼표면을 2.0 mm 각의 영역으로 평가했을 때, P-V 치가 20 nm 이상인 영역의 해당 웨이퍼면내에서의 점유율을 0.15% 미만으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 웨이퍼표면을 10.0mm 각의 영역으로 평가했을 때, P-V 치가 50 nm 이상인 영역의 해당 웨이퍼면내에서의 점유율을 0.15% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다.

(실시예)

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예는 예시적으로 표시되는 것으로 한정적으로 해석되어서는 안된다는 것은 말할 필요도 없다.

(실시예1)

시료 웨이퍼는 지름 200 mm의 잉곳을 슬라이스하여, 모떼기, 래핑, 에칭을 행한 웨이퍼를 사용하였다.

연마공정 : 1차연마→수정연마→2차연마→마무리연마

1차연마의 연마조건

연마포 : 폴리에스텔부직포 우레탄수지 함침품, Asker-C 경도 88, 압축율 3.7%

슬러리 : 콜로이달실리카

가중 : 200∼400 g/cm²

주속 : 20∼30 m/min

연마값:6∼10 ㎛

수정연마의 연마조건

연마포 : 무발포 우레탄수지품, Asker-C 경도 80∼98, 압축율 0.5∼2%

슬러리: 콜로이달실리카

가중 : 200∼350 g/cm²

주속 : 40∼45 m/min

연마값 : 1∼1.5 ㎛

2차연마의 연마조건

연마포: 폴리에스텔부직포 우레탄수지 함침품, Asker-C 경도 50∼70,압축율 5∼15%

슬러리 : 콜로이달실리카

가중 : 200∼350 g/cm²

주속 : 30∼35 m/min

연마값: 0.5∼1 ㎛

마무리연마의 연마조건

연마포 : 스웨이드품, Asker-C 경도 55∼65, 압축율 3∼7%

슬러리 : 콜로이달실리카

가중 : 80∼120g/cm²

주속 : 35∼40 m/min

연마값 : 0.05 ㎛

이상의 연마조건으로 연마를 하였다. 연마는 뱃치식으로, 압축율이 2∼2.5%인 배킹 필름상에 웨이퍼 튀어나감 방지용 블랭크재를 첨부한 템플레이트어셈블리를 사용한 물붙여 방식의 연마장치를 사용하여 행하였다.

상기의 연마조건으로 시료 웨이퍼의 연마를 하였다. 연마한 웨이퍼에 관해서 웨이퍼표면의 P-V 치를 확인하였다. 확인은 웨이퍼면내를 10mm각, 2 mm 각 및 0.5 mm 각으로 구분한 경우에 대하여 확인하고, 그 영역마다의 P-V 치를 구하여, 특정한 P-V 치의 영역이 웨이퍼 전면의 몇%를 차지하고 있는지 점유율을 확인하였다. 측정장치는 WIS CR-83(ADE사제)을 사용하였다.

도 5에는, 10 mm 각의 영역마다 평가한 결과, 도 6에는, 2 mm 각의 영역마다 평가한 결과, 도 7에는 0.5 mm 각의 영역마다 평가한 결과를 나타낸다.

(비교예1)

수정연마를 행하지 않은 이외에는 실시예1과 같은 조건, 즉 종래의 연마방식으로 시료 웨이퍼를 연마하였다. 연마한 웨이퍼에 관해서 실시예1과 같이 하여 P-V 치를 측정하고, 그 결과를 실시예1과 동시에 도 5∼도 7에 나타내었다.

도 5는 10 mm 각의 영역으로 구분, P-V치 40 nm에서 90 nm을 10nm 간격으로 확인한 결과이다. 10mm 각의 영역으로 평가하면, 비교예1에서는 P-V 치가 80 nm 정도까지 확인되고, 또한 50 nm의 것도 0.5% 이상 존재하지만, 실시예1에서는 P-V 치가 70 nm 이상의 것은 볼 수 없고, 또한 50 nm의 비율도 0.1% 정도로 개선되어 있다.

도 6은 2 mm 각의 영역으로 단락, P-V 치 15 nm에서 40 nm을 5 nm 간격으로 확인한 결과이다. 2 mm 각의 영역으로 평가하면, 비교예1에서는 P-V 치가 35 nm 정도까지 확인되어, 또한 20 nm의 것도 2.0% 이상 존재하지만, 실시예1에서는 P-V 치가 25 nm 이상의 것은 볼 수 없고, 또한 20 nm의 비율도 0.01% 정도와 대폭 개선되어 있다.

도 7은 0.5 mm 각의 영역으로 단락, P-V 치 15 nm에서 20 nm을 1 nm 간격으로 확인한 결과이다. 0.5 mm 각의 영역으로 평가하면, 비교예1에서는 평가한 15 nm∼20 nm 정도의 것까지 존재하였는데, 실시예1에서는 이 범위의 P-V 치는 거의 확인되지 않고 대폭 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의해 0.5 mm 이상의 주기를 갖는 요철의 P-V 치가 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 실시예1에서는 평탄도에 관해서 SFQR(Site Front least-sQuares Range)(셀사이즈: 26×33 mm)로 연마한 웨이퍼 모두, 0.18 ㎛ 이하였다. 비교예1에서는 0.20 ㎛ 정도까지 존재하고 있었다. 또한 SBIR(Site Back-side Ideal Range)(셀사이즈: 26×33 mm)로 평가한 경우, 실시예1에서는 0.40㎛ 이하였지만, 비교예에서는 0.45 ㎛까지 존재하고 있으며, 본 발명의 연마방법에 의해 평탄도도 개선되어 있는 것이 확인할 수 있었다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 1차연마수정후에 웨이퍼의 표면에 잔류하는 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 효과적으로 저감할 수 있어, 평탄도가 향상하고 또한 뿌옇게 되지 않는 웨이퍼를 제조할 수 있다. 따라서, 고평탄도와 표면요철이 적은 웨이퍼가 공급가능하게 되고, 디바이스 메이커사이드에서 행하고 있는 막연마공정에서 잔류 막두께의 불균일화가 없어진다.

Claims

1차연마공정, 마무리연마공정 등의 복수단의 연마공정을 구비하고, 해당 1차연마공정의 후에 해당 1차연마공정에서 사용하는 연마포보다도 딱딱한 연마포를 사용하는 수정연마공정을 하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조방법.

제 1 항에 있어서, 상기 1차연마공정에서 사용하는 연마포의 경도가 Asker-C 경도 73∼86이고, 상기 수정연마공정에서 사용하는 연마포의 경도가 Asker-C 경도 80∼98인 것을 특징으로 하는 방법.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 1차연마공정종료후에 반도체 웨이퍼의 표면에 잔류하는 0.5 mm 이상의 파장의 요철을 상기 수정연마공정에서 저감시키도록 한 것을 특징으로 하는 방법.

제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한항에 있어서, 상기 수정연마공정에서 사용되는 연마포가, 부직포에 우레탄수지를 함침시킨 고경도연마포 또는 화학반응발포체의 연마포인 것을 특징으로 하는 방법.

제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 복수단의 연마공정이, 1차연마공정, 2차연마공정 및 마무리연마공정으로 이루어지며, 해당 1차연마공정의후에 수정연마공정을 부가하는 것을 특징으로 하는 방법.

반도체 웨이퍼표면을 0.5 mm 각의 영역에서 평가했을 때, P-V 치가 15 nm 이상인 영역의 해당 반도체 웨이퍼면내에서의 점유율이 0.01% 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.

제 6 항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼표면을 2.0 mm 각의 영역으로 평가했을 때, P-V 치가 20 nm 이상인 영역의 해당 반도체 웨이퍼면내에서의 점유율이 0.15% 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.

제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼표면을 10.0 mm 각의 영역으로 평가했을 때, P-V 치가 50 nm 이상인 영역의 해당 반도체 웨이퍼면내에서의 점유율이 0.15% 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.