KR20020023131A - 실리콘웨이퍼의 연마방법 - Google Patents

실리콘웨이퍼의 연마방법 Download PDF

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KR20020023131A
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게르하르드하이에르
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게르트 켈러
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Abstract

본 발명은 연마제를 함유한 알칼리연마제의 연속적공급으로 연마포로 덮혀진 연마판에서 연마될 실리콘면의 회전운동에 의하여 실리콘웨이퍼를 화학기계적연마하는 방법에 관한 것이며, 적어도 2㎛의 물질이 연마시 연마실리콘면에서 제거되며, 연마 종료후 즉시 회전운동을 유지하면서 연마제 대신에 적어도 2개의 다른 정지제가 연속적으로 공급되어, 매번 0.5㎛이하의 물질이 연마실리콘면에서 제거되는 것을 특징으로 한다.

Description

실리콘웨이퍼의 연마방법{Process for polishing silicon wafers}
본 발명은 실리콘으로 되고, 마이크로전자부품의 제조를 위해 특히 산업용으로 사용되는 반도체웨이퍼의 연마방법에 관한 것이다.
실리콘으로 되고, 특히 현대의 마이크로전자부품의 제조용의 기질로서 사용되는 반도체웨이퍼는 흔히 비교적 타이트한 한계내에서 기술된 광범위한 특성을 달성하여야 한다. 다수의 이들 품질파라미터는 다만 웨이퍼의 최종연마스텝에서, 즉 일반적으로 세정전의 연마에서 결정된다. 예로써, 이런형의 특성은 실리콘웨이퍼의 평탄성, 그의 면거칠기 및 긁힘, 반점 및 국부광산란체 같은 표면결함의 범위이다.
일반적으로, 연마는 연마제를 함유한 알칼리연마제가 공급될때 연마될 실리콘표면이 연마포로 덮힌 연마판 위를 회전하며 이동할때 일어난다. 예로써 실리콘이산화물입자(SiO2)같은 마모제가 부가적인 기계적작용을 가질때 연마제의 알칼리도는 양쪽성실리콘의 화학적용해를 유도한다.
이것에 관련하여, 종래기술에서는 여러형의 연마방법을 기재하였다. 실리콘웨이퍼를 1면연마처리를 하게하는 것이 가능하며, 이때에 웨이퍼는 진공, 접착 또는 왁스를 통하여 지지장치에 의해 뒷면이 고정되고 전면이 연마된다. 뒷면은 연마에 의해 영향을 받지 않으며 예로써 사전의 연삭 또는 에칭처리에 의해 결정된원상태로 유지된다. 2단계, 3단계 또는 4단계로서 1면연마를 실시하는 것은 공지되어 있으며, 여기서 각단계는 여러경도의 연마포로 덮혀진 여러다른 연마기에서 실시되며, 이 방법은 실제로 광범위하게 사용되고 있다. 각 경우에 최종스텝은 바람직한 낮은거칠기치를 설정하기 위해 비교적 연질포로 시행된다.
또, 양면연마방법을 사용하는 실리콘웨이퍼의 전면 및 후면의 동시연마방법은 공지되어 있으며 오늘날에는 특히 200㎜~300㎜의 직경을 가진 반도체웨이퍼의 산업용제조에 대해 증가추세로 사용되고 있다. 이 방법에 있어서, 반도체웨이퍼는 알칼리연마제의 존재하에 적절한 크기의 컷아웃(cutouts)을 가진 캐리어에서 연마포로 덮힌 2개의 회전연마판 사이를 기계 및 처리파라미터에 의해 결정된 경로를 통하여 이동되며, 이와 같이하여 큰 평행평면형의 생성중에 연마된다. 그러므로, 한쪽면 연마와는 다르게 양면연마는 연마전면 및 연마후면을 가진 실리콘웨이퍼를 제공한다. 비용상 이유때문에, 양면연마는 복수단계로 실시되지 않는다. 그러나 오히려 낮은거칠기의 표면을 생성하기 위해 일반적으로 전면의 간결한 1면연마가 시행된다.
양연마방법에서는 실리콘제거연마의 마지막단계에 존재하는 매우 반응적, 소수성, 즉 방수성실리콘면을 생기게하여, 통상적으로 존재하는 엷은천연산화물막이 제거되고, 알칼리연마제 및 대기산소로부터의 연속적공격에 노출된다. 그러므로, 연마후 즉시 반응성웨이퍼면을 보호하는 방법이 개발되었다. 예로써, 연마종료무렵에 알칼리연마제가 초순물의 공급으로 대치되면 회전이 계속될때 개선이 이루어진다. 그러나, 알칼리연마제의 불충분한 세정은 웨이퍼면에 형성된 반점을 생성하게 한다.
특허문헌 EP 684 634 A2에서는 1개의 연마기에 연속적으로 공급되는 다른입자크기의 2개의 다른 연마제를 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 한쪽면 연마방법을 기재하였다. SiO2(실리카솔, "silica sol")을 기저로한 2개의 다른 연마제를 사용하는 바람직한 실시예에 있어서, 우선 먼저, 알칼리첨가제(11이상의 PH)를 가진 연마제(1)의 혼합물, 다음 알칼리첨가제(11이상의 PH)를 가진 연마제(2), 다음 폴리알코올, 수소과산화물(H2O2) 및 산(4이하의 PH)을 기저로한 산수성정지제가 공급된다. 이 방법에 연관된 여러단점이 있으며, 첫째로, 생성된 연마실리콘면의 거칠기때문에 고비용의 평활접촉스텝의 방법을 수행함 없이는 예로써, 에피택셜코팅의 침착 또는 구성부품의 제조 등의 다른 처리를 직접 할 수 없으며, 둘째로, 연마제(2)에 알칼리의 첨가는 실리콘면에 반점의 형성을 유도되며, 셋째로, 특히 동시에 12 또는 그이상의 실리콘웨이퍼를 연마할 수 있는 대형연마기를 사용할때, 실리카솔입자의 응고에 의한 실리카솔의 파괴의 결과로서 산성정지제의 첨가로 인한 PH의 상당히 큰 강하는 단단한 SiO2미세결정의 형성을 유도하며, 그것은 연마면에 형성되는 긁기를 만들게된다.
그 이유는, 실리카솔의 파괴로 미세결정의 형성에 중요한 약 4~6.5의 PH영역이 다만 서서히 통과되는 결과로, 연마포에 결합된 비교적 높은품질의 알칼리의 느린중성화 및 산성화 때문이다.
연마방법을 정지하는 개선방법은 출원번호 DE 199 38 340.5를 가지며 양면연마방법을 정지하기 위해 다가알코올을 함유한 정지액체의 첨가를 포함하고 있는 독일 특허출원서에 주장되고 있다. 바람직한 실시예에서는, 정지액체는 추가로 소량의 부타놀 및 계면활성제를 함유하고 있다. 새롭게 연마된 웨이퍼면의 동시적 완전한 덮힘에 의한 PH치의 매우 요이한 하강때문에, 그러한 연마웨이퍼는 대체로 긁힘과 반점이 없으며, 또 거칠기때문에 평활접촉스텝을 사용할 필요없이 예로써 실리콘의 에피택셜코팅의 침착에 적합하다. 그러나, 에피택셜하게 코팅된 실리콘웨이퍼 및 마이크로전자부품의 수율을 증가시켜서 그들의 생산가를 감소시키기 위하여 연마후 거칠기를 향상시킬 필요성이 남게된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래기술에 따라 연마된 웨이퍼보다 낮은연마면의 거칠기 및 결함율을 가진 실리콘웨이퍼를 연마하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 연마제를 함유한 알칼리연마제의 연속적공급으로 연마포로 덮힌 연마판에서 연마될 실리콘면의 회전운동에 의한 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법에 관한 것이며, 이때 적어도 2㎛의 물질이 연마시 연마실리콘면에서 제거되며, 연마종료후 즉시 그리고 회전운동을 유지하면서 연마제 대신에 적어도 2개의 다른 정지제가 계속하여 공급되며, 이때 연마실리콘면에서 0.5㎛이하의 물질이 제거되는 것을 특징으로 한다.
물질제거연마공정은 특징이 서로 맞는 2개의 다른 정지공정이 계속적으로 뒤따르는 것이 본 발명의 중요한 특징이다. 제1의 정지스텝은 웨이퍼면을 평활화하는 목적을 가지며; 제2의 정지스텝은 세정 및 보존하는 역할을 한다. 이러한 관계에 있어서, 적어도 0.5㎛의 물질(예로써 2~25㎛)의 실리콘웨이퍼의 각 연마면에서 제거되는 연마스텝과 0.5㎛이하의 물질(예로써 0~0.3㎛)이 실리콘웨이퍼의 각 연마면에서 제거되는 정지스텝 사이에는 분명한 차이가 있다. 이와 같은 성질의 스텝절차가 개량면을 가진 실리콘웨이퍼를 생성가능하게 하는 사실은 기대이상이며 예견하기 어렵다.
본 발명에 의한 개시제품은 실리콘결정을 톱질하여 제조되며 1 또는 그이상의 래핑, 연삭, 에칭 및 연마공정을 겪은 둥근에지를 가진 실리콘웨이퍼이다. 본 방법에 의한 최종제품은 연마전면 및 비연마후면을 가진 실리콘웨이퍼 또는 연마전면 및 연마후면을 가진 실리콘웨이퍼이며, 이때 연마면은 낮은거칠기 및 결함율을 가진다.
본 발명에 의한 방법은 원칙적으로 화학기계적연마방법을 사용하여 처리되는 물질로된 웨이퍼형몸체를 생산하기 위해 사용된다.
단결정실리콘웨이퍼의 사용이 특히 바람직하며 다음 설명의 주제를 형성한다.
실리콘단결정을 톱질하고 에지를 둥글게하여 생성되는 실리콘웨이퍼는, 웨이퍼형상을 개선하며 금이간 표면층 및 오염물을 제거할 목적으로 본 발명의 연마방법이 시행되기전에 1 또는 그이상의 연마공정스텝을 받게된다. 예로써, 적절한 방법은 래핑, 연마 및 에칭이다. 또한, 연마면을 가진 웨이퍼는 예로써 이미 연마되었으나 사양서와 일치 않는 웨이퍼를 재가공하여 관련된 사양서와 일치하는 상태로변형하기 위해 본 발명의 방법을 시행하게 된다.
도 1은 종전기술에 따라 2개의 연마제 및 1개의 정지제의 연속적공급에 의한 1면연마방법의 처리절차를 나타낸 도이다.
도 2는 비교실시예에 기재된 것 같이 종전기술에 따라 1개의 연마제 및 1개의 정지제의 연속적공급에 의한 양면연마방법의 처리절차를 나타낸 도이다.
도 3은 실시예에 기재된 것 같이 연속적으로 공급된 1개의 연마제 및 2개의 정지제에 의한 양면연마방법에 대한 본 발명에 의한 바람직한 처리절차를 나타낸 도이다.
본 발명에 의한 방법은 화학기계적연마원리에 따라 동작하는 어떠한 연마기술에도 사용될 수 있다. 실리콘웨이퍼의 연마경우, 이것은 물질의 소정제거를 하기 위해 일반적으로 연속적으로 공급되는 연마제 또 기계적마모를 일으키는 마모성고체입자 이외에 천연산화물층에 의해 덮혀지지 않은 실리콘면을 화학적으로 침해가능게 하는 알칼리성분을 함유한 연마제를 통한 가공을 의미한다.
1면 및 양면의 양면마는 본 발명에 의한 방법의 실행에 적합하며, 비용 및 품질상의 이유로 많아야 12개의 실리콘웨이퍼가 동시에 연마되는 것이 편리한 것으로 입증되었으며, 그에 따라 이 방법이 바람직하다. 특히, 실리콘웨이퍼의 평탄성 및 위상에 관하여, 그의 높은 기술적 포텐셜때문에, 본 발명의 범주내에서 웨이퍼의 생산에 대해 최신의 부품라인을 공급하기 위해 양면연마가 특히 바람직하다. 그러므로, 본 발명에 의한 연마방법에 관련한 다음의 설명은 다만 양면연마방법에 국한된다.
본 방법을 실행하기 위해 적절한 양면연마기는 수평면으로 자유로히 회전하는 하부연마판 및 수평면으로 자유로히 회전하는 상부연마판으로 이루어지며, 양연마판은 바람직하게 접착결합에 의해 매번 1개의 연마포로 덮히며, 이 연마기는 알칼리연마제의 연속적공급으로 실리콘웨이퍼의 양면의 연삭연마를 가능케한다. 이경우, 연마시 실리콘웨이퍼는 연마기 및 처리파라미터로 결정된 기하학적통로, 바람직하게는 사이클로이통로(cycloidal path)상에 실리콘웨이퍼를 수용하는 적절한 크기의 컷아웃(cutouts)을 가진 캐리어에 의해 지탱된다.
캐리어는 일반적으로 반대방향으로 회전하는 회전내측핀링(pin ring)이나 톱니링 및 외측핀링이나 톱니링을 경유하여 예로써 핀기어 또는 인벌류트톱니(invol ute toothing)에 의해 연마기와 접촉되며 그결과로 2개의 연마판 사이에서 회전운동하게 된다. 매번 적어도 3개의 실리콘웨이퍼로 덮히며, 에지가 컷아웃의 폴리머라이닝에 의해 보호된 스테인레스크롬강으로된 4~6개의 평면캐리어를 동시에 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예로써, 본 발명의 범주내에서 200㎜의 직경을 가진 30개의 실리콘웨이퍼(6개의 실리콘웨이퍼로 이루어진 5개의 캐리어에 분배됨) 또는 300㎜의 직경을 가진 15개의 실리콘웨이퍼(3개의 실리콘웨이퍼로 이루어진 5개의 캐리어에 분배됨)가 적절한 크기의 시판되고 있는 연마장치로 동시에 연마되는 것이 가능하다.
연마될 실리콘웨이퍼의 바람직한 직경은 150~300㎜사이에 있으며, 오늘의 부품제조업자의 명세서의 관계에서는, 바람직한 실리콘웨이퍼의 직경은 150㎜, 200㎜ 및 300㎜이다.
그러나, 중간크기 및 약간 큰 또는 작은직경도 가능하다.
직경이 상당히 작은 경우에는, 동시에 연마될 분량은 신속한 로딩 및 언로딩하기에 너무 크다; 예로써 400㎜ 또는 450㎜의 큰직경에서는 원칙적으로 본 발명에 의한 방법을 사용하는 것이 가능하다. 그러나 적어도 동시에 연마될 12개의 웨이퍼를 가진 바람직한 구성은 아직 제조가 가능치 않은 연마기의 크기로 된다.
연마는 합성폴리에스테르파이버를 함유한 시판되고 있는 60~90의 거칠기 (shore A)를 가진 폴리우레탄포를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 연마공정은 연삭제를 함유하고 그의 PH를 알칼리의 첨가로 소정레벨에 설정된 연마제의 연속적공급으로 이루어진다.
적절한 연마제는 현탁수용액 또는 다량의 마모성무기물질의 콜로이드이며, 예로써 알칼리물질로서 0,01~10wt%의 비율로, 소듐카보네이트(Na2CO3), 포타슘카보네이트(K2CO3), 다른 알칼리카보네이트화합물, 소듐히드록시드(NH4OH), 포타슘히드록시드(KOH), 암모늄히드록시드(NH4OH), 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 및/또는 다른 알칼리히드록시드화합물을, 또 경우에 따라서는 소비율의 기타 첨가제를 첨가할 수 있는 실리콘디옥시드, 실리콘나이트리드, 실리콘카바이드, 알미늄옥시드, 티타늄디옥시드, 티타늄나이트리드, 지르코늄디옥시드 또는 세륨디옥시드 등이 있다.
본 발명의 테두리내에서, 5~50㎚의 입자크기를 가진 실리콘디옥시드(SiO2), 1~10wt%의 고용체함량 및 9~12의 PH를 함유한 연마제수용액이 바람직하다.
SiO2함량은 화화식 Si(OH)4의 침강규산에서 유도하는 것이 특히 바람직하며, PH는 10.5~12사이에 있는 것이 바람직하며, 연마는 0.1~0.5bar간의 연마압력하에서, 이루어지는 것이 바람직하다. 실리콘제거속도는 0.1~1.5㎛분/사이가 바람직하며, 0.4~0.9㎛분/사이가 특히 바람직하다.
제거실리콘의 양은 연마웨이퍼면당 2~25㎛사이가 바람직하다.
연마스텝을 종료후에, 화학적으로 매우 반응적소수성웨이퍼면은 부동화되어야 한다. 본 발명의 테두리내에서, 이것은 연마가 완료된후 즉시, 또 연마기를 열지 않고 적어도 2개의 다른 정지제를 연속적으로 공급함으로 달성되며, 이때 회전 상태는 유지되나, 압력은 크게 0.005~0.1bar사이에서, 바람직하게는 0.01~0.05 bar사이에서 감소된다. 적어도 2개의 다른 정지제의 공급사이에, 추가첨가제 없이 초순수물이 잠시간 공급되는 것이 가능하다. 이경우, 정지제는 다른 기능을 이행한다 : 제1의 정지제는 큰 양의 물질의 제거없이 줄무늬를 제거하여 면거칠기를 남춤으로 실리콘면을 편활하게 하는 역할을 하며, 제2의 정지제는 예로써 산화물의 생성에 의해 또는 액체막의 적용에 의해 웨이퍼면을 세정하며 그것을 보존하는 역할을 한다.
SiO2미소결정의 형성으로 실리콘면에 면긁힘의 발생을 유도하는 PH의 강한변화를 피하기 위하여, 제1의 정지제는 연마제보다 낮은 PH를 가지며, 제2의 정지제는 제1의 정지제보다 낮은 PH를 가지는 것이 바람직하며, 이때 특히 바람직한 실시예에서는, 그 차이는 3PH단위보다 크지 않다. 연마제가 10.5~12사이의 PH치를 가지는 경우에는, 제1의 정지제는 9~10.5사이의 PH가 특히 바람직하며, 제2의 정지제는 7.5~9사이의 PH가 특히 바람직하다.
제1의 정지제의 역할은 입자크기 5~50㎚의 SiO2입자 0.1~5wt%를 함유한 약알칼리현탁수용액에 의해 특히 만족스럽게 완수되며, 이때 SiO2는 다가알코올을 0.01~10vol.%의 비율로 첨가한 Si(OH)4("발열성실리카")의 열분해에 의해 생성된다.다가알코올은 Si-H말단기를 가진 소수성실리콘면과의 축합작용에 의해 잔류연마제 및 약알칼리정지제로부터의 상당한 화학적공격의 발생을 방지하며, 한편 구면형상의 발영성 SiO2입자는 다량의 물질을 제거함 없이 실리콘면을 평활하게 한다.
다가알코올은 글리세롤(1,2,3-프로판트리올), 모노메릭글리콜, 올리고메릭글리콜, 폴리글리콜 및 폴리알코올로 구성된 화합물 및 화합물클라스의 목록에서 선택되는 것이 바람직하다.
적절한 모노메릭글리콜의 예는 메틸렌글리콜(1,2-에탄디올), 프로피렌글리콜 (1,2-프로판디올 및 1,3-프로판디올)및 부틸렌글리콜(1,3-부탄디올 및 1,4-부탄디올)이 있다.
적절한 올리고메릭글리콜의 예는 디에틸렌글리콘, 트리에틸렌글리콘, 테트라에틸렌글리콜 및 디프로필렌글리콜이 있다. 폴리글리콜의 예는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 혼합 폴리에테르가 있다. 폴리알코올의 예는 폴리비닐알코올 및 폴리에테르폴리올이 있다. 상기의 화합물은 시판되고 있으며, 폴리머의 경우에는 여러 다른 체인길이에 흔히있게 된다. 제1의 정지제는 그이외에도 i-프로파놀 및 n-부타놀과 같은 소량의 짧은체인 단가알코올 및 소량의 계면활성제를 함유한다. 계면활성제의 용어는 계면활성제를 의미하는 것으로서 이해된다.
제2의 정지제의 역할은 1개의 피막제(film-formingagents) 또는 다수의 피막제를 함유한 수용액에 의해 특히 수행되며, 이때 사용된 농도는 피막제의 성질에 좌우되며 10-4~50vol.%로 형성된다. 일반적으로 0.01~10vol.%의 농도범위가 바람직하다. 실제로 2개의 요구사항이 막에 부과된다 : (1)막은 연마포에 존재하는 알칼리액의 잔류물 및 대기산소로부터 실리콘웨이퍼면을 보호하여야 한다. (2)막은 세정에 의해 완전히 제거되는 것이 가능해야 한다. 이 범위내에서 피막제의 화학적조성물은 원칙적으로 임의로 선정된다. 본 발명에 있어서, 다가알코올 및 계면활성제로 이루어진 화합물클라스의 목록에서 선택된 1개의 피막제 또는 다수의 피막제를 사용하는 것이 바람직하다. 이 관계에서, 얼마의 알코올, 특히 올리고메릭 및 폴리메릭다가알코올은 계면활성제의 특성을 구비함을 주목하여야 한다.
적절한 다가알코올의 예는 제1의 정지제의 설명과 연계된 상기의 알코올이 있다. 불가피하게 필요하지 않더라도, 제1 및 제2의 정지제가 동일한 다가알코올을 함유하는 것이 가능하다. 계면활성제의 예는 상표 "Silapur"의 이름하에 ICB에서 시판되고 있는 알킬벤젠설폰 및 아민에폭시레이트를 기재로한 조제이다. 또 제2의 정지제는 i-프로파놀 및 n-부타놀 같은 0.01~2vol.%의 농도의 짧은체인 단가알코올을 함유한다.
제1 및 제2의 정지제는 매번 바람직하게 0.1~10분간, 특히 바람직하게 0.5~5분간 공급되었으며, 제2의 정지제가 공급되고 연마기가 열린후 막으로 완전히 덮혀진 실리콘웨이퍼는 연마기에서 제거되어 종래기술에 의한 세정 및 건조를 받게되었다. 세정은 욕조에서 다수웨이퍼의 동시세정의 배치처리로서 또는 분무처리에 의해 또는 개개웨이퍼처리로서 이루어진다. 본 발명의 범위내에서, 예로써 불화수소산용액-초순수물-TMAH/H2O2수용액-초순수물의 절차를 이용하여 하나의 연마작업으로모든 웨이퍼가 동시에 세정되는 바스세정(bath cleaning)을 사용하는 것이 바람직하며, 이때 입자제거를 개선하기 위해 TMAH/H2O2욕조에서의 메가사운드(megasound)지원이 효과적이다. 반점없는 건조를 위하여는 예로써 원심분리건조, 온수, 마라고니(Marangoni) 또는 HF/오존원리에 의해 동작하는 사용가능한 장치가 있으며, 이들 방법은 동일하게 바람직하다.
이와 같은 방법으로 얻어진 양면연마웨이퍼는 건조성, 친수성이며, 또 집속광하에서 보와서 알 수 있는 반점, 긁힘 및 더욱 흠 등이 없다. 그들 웨이퍼는 고수율로 얻어지며 예로써 AFM(원자력마이크로스크포, "atomic force microscope")또는 차프만(chapman)측정에 의해 나타난것 같이 매우 낮은면거칠기를 가진다. 그결과로, 웨이퍼는 종래기술에 의해 연마된 실리콘웨어퍼보다 장점이 있으며. 또 감소된 최종연마("touch polishing)및 뒤를 이은 계속가공 또는 본 발명에 의한 연마후 즉시 에피택셜코팅 또는 부품제조를 어려움 없이 달성되었다. 예로써, 본 발명에 의한 방법을 사용한 에피택셜코팅의 적용후 광반점결함에 대한 품질검사는 종래기술의 방법을 사용한 경우보다 약 10%가 높은 수율을 가져왔다.
본 명세서, 비교실시예 및 실시예는 본 발명의 범위를 제한함 없이 본 발명을 설명한 관련 도면을 구비한다.
모서리가 둥글게되고, 연삭되고 또 산화에칭되고, 300㎜의 직경 및 305㎛의 두께를 가진 약하게 도핑된 단결정(100)-실리콘웨이퍼(저항범위 10~30Ωcm)를 비교실시예 및 실시예를 위해 공급하였다. 또한, 770㎜의 두께를 가진 스테인레스크롬강으로 된 5개의 캐리어가 있으며, 각 캐리어는 원형통로를 따라 일정간격으로 배치되고 폴리비닐리덴디풀루오라이드로 채워지고 301㎜의 내경을 가진 3개의 컷아웃 (cutouts)을 구비하고, 페터볼터스(Peter Wolters)씨에 의해 제조된 AC2000형의 양면연마기로 15개의 실리콘웨이퍼의 동시연마를 가능하게 하였다. 이 목적으로, 캐리어는 연마기의 내부 및 외부인벌류트톱니에 맞물린 원주톱니를 구비하였다.
연마기의 상부 및 하부연마판은 매번 로델(Rodel)에 의해 제조된 SUBA500형의 1개의 연마포로 덮혀지며, 그 연마포는 연마될 실리콘웨이퍼를 면하하고 있는 폴리에스테르파이버로 보강된 폴리우레탄포말층, 습기장벽층 및 압력접착층으로 구성되었다.
비교실시예.
양면연마공정을 침전실리카(SiO2입자크기 10~20㎚; 고체함량 3wt%; 안정된 NaOH)의 현택수용액으로 이루어진 알칼리연마제를 사용하여 실행하였으며, 알칼리첨가후(K2CO32wt%, KOH 0.03wt%) 11.2의 PH를 가졌다. 연마작업은 매번 40℃의 온도에서 상부 및 하부연마판에 의해 0.15bar의 압력하에 실행되었으며, 0.65㎛/분의 제거속도에 이르렀다. 연마웨이퍼의 두께가 775㎛에 도달한후, 연마제의 공급이 종료되고, 글리세롤 1vol.%의 수용액, n-부타놀 1vol.% 및 상표 silapur(ICB에 의해 제조됨)로 공지된 시판되는 계면활성제 0.07vol.%에 의해 3분간 교체되었으며, 이때 하부연마판, 상부연마판 및 캐리어는 연속적으로 이동되었으며, 압력은 0.03bar로 감소되고, 정지제의 시료는 8.0의 PH가 되었다. 연마실리콘웨이퍼는 연마기에서 제거되고, 불화수소산용액-초순수물-TMAH/H2O2/메가사운드-초순수물로 이루어진 욕조순서(bath sequence)에 따라 배치-세정장치에서 세정되고, 시판용 온수건조기로 건조되었다. 이와 같이 제조된 실리콘웨이퍼는 대체로 긁힘, 반점 및 국부광산란체가 없었다.
실시예.
연마공정과 정지공정 사이에 회전상태를 유지하며 약간의 초순수물이 공급된 다른 정지공정이 0.03bar의 압력하에 부가된것 이외는 절차는 비교실시예에서 기재된것과 동일하였다. 대응정지제(1)는 트리에틸레글리콜 0.3vol.%가 혼합되고 9.7의 PH를 구비한 발열성실리카의 수용액(SiO2입자크기 30~40㎚; 고체함량 1.5wt%;안정된 NaOH)로 이루어졌다. 그러므로, 연마공정을 정지하기 위하여, 다음에 열거된 액체가 실제로 공급되었다 : (1)정지제(1)(초순수물에 SiO2/트리에틸렌글리콜; 3분); (2)초순수물(2분); (3)정지제(2)(초순수물에 글리세롤/부타놀/계면활성제; 2분)이와 같이 제조된 실리콘웨이퍼는 마찬가지로 긁힘, 반점 및 국부광산란체가 사실상 없었다.
거칠기(roughness)의 결정
비교실시예 및 실시예에 따라 연마된 실리콘웨이퍼의 면거칠기는 선편극된 분활레이저빔의 위상차를 이용한 광측정장치를 사용하여 결정되며, 이때 부분 빔은 웨이퍼면에서 반사되었다(차프만방법, "chapman process"). 여러 다른 필터를 사용하여, 이들 장파거칠기의 RMS치에 대해 다음과 같은 평균치를 얻었다. 이때 동시에 연마된 웨이퍼의 전면 및 후면의 따라 제조된 실리콘웨이퍼에 동일하였다. 실시예에 따라 제조된 실리콘웨이퍼에 대하여는 비교실시예에 따라 제조된 실리콘웨이퍼에 비하여 모든 필터영역에서 대체로 낮은 거칠기를 나타냈다 :
거칠기
필터 비교실시예 실시예
250㎛ 0.59㎚ 0.32㎚
80㎛ 0.43㎚ 0.16㎚
30㎛ 0.29㎚ 0.08㎚
10㎛ 0.12㎚ 0.03㎚
본 발명에 의한 실리콘웨이퍼의 연마방법은 종래방법에 따라 연마된 웨이퍼보다 낮은 면거칠기 및 결함율을 가진다. 즉 본 발명의 방법에 따라 제조된 실리콘웨이퍼는 긁힘, 반점 및 국부광산란체가 실제로 없는 장점을 가진다.

Claims (11)

  1. 연마제를 함유한 알칼리연마제의 연속적공급으로 연마포로 덮혀진 연마판에서 연마될 실리콘면의 회전운동에 의해 실리콘웨이퍼를 화학기계적연마하는 방법에 있어서, 적어도 2㎛의 물질이 연마시 연마실리콘면에서 제거되며, 연마종료후 즉시 회전운동을 유지하면서 연마제 대신에, 적어도 2개의 다른 정지제가 연속적으로 공급되어, 매번 0.5㎛이하의 물질이 연마실리콘면에서 제거됨을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    적어도 12개의 실리콘웨이퍼가 1개의 연마기에서 동시에 연마됨을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    실리콘웨이퍼의 전면과 후면의 동시 연마는 각면당 2~25㎛의 물질의 제거를 통하여 이루어지며, 이때 실리콘웨이퍼는 그런 종류의 실리콘웨이퍼를 수용하기에 적합한 크기로된 컷아웃을 구비한 캐리어에 의해 연마포로 덮힌 반대방향으로 회전하는 2개의 연마판 사이에서 가이드되는 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    제1의 정지제는 연마실리콘면을 평활하게 하며, 제2의 정지제는 연마실리콘면을 세정하고 보존하는 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    제1의 정지제의 PH는 연마제의 PH보다 낮으며, 제2의 정지제의 PH는 제1의 정지제의 PH보다 낮은 것을 특징으로 하는 화학기계적연마방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    연마제는 대체적으로 알칼리의 첨가로 수중에서 SiO20.1~5wt%의 콜로이드혼합물로 이루어지고, 10.5~12.0간의 PH를 가지며, 제1의 정지제는 대체적으로 다가알코올의 첨가로 수중에서 SiO20.1~5wt%의 콜로이드혼합물로 이루어지고, 9.0~10.5간의 PH를 가지며. 제2의 정지제는 다가알코올수용액으로 이루어지고, 7.5~9.0간의 PH를 가진 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    제1의 정지제 및 제2의 정지제에서 사용된 다가알코올은 글리세롤, 모노머글리콜, 올리고머글리콜, 폴리글리콜 및 폴리알코올로 이루어진 화합물 및 화합물클라스의 목록에서 유래되며, 0.01~10vol.%의 비율로 사용되는 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  8. 제 6항 또는 7항에 있어서,
    제1의 정지제 및/또는 제2의 정지제는 추가적으로 소량의 단가알코올 및/또는 계면활성제를 함유한 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    연마제에 첨가된 알칼리는 Na2CO3, K2CO3, NaOH, KOH, NH4OH 및 테트라메틸암모늄히드록시드로 이루어진 혼합물 그룹에서 선정된 1개 또는 그 이상의 혼합물로 이루어지며, 0.01~10wt%의 비율로 사용된 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    연마제는 SiO2성분으로서 5~50㎚의 입자직경을 가진 침전실리카를 함유하며, 제1의 정지제는 SiO2성분으로서 5~10㎚의 입자직경을 가진 발열성실리카(pyrogenoc sillica)를 함유한 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
  11. 제 6항에 있어서,
    초순수물이 제1 및 제2의 정지제의 공급사이에 공급되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼의 화학기계적연마방법.
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