KR20090115717A - 실리콘 웨이퍼의 면취 장치 및 실리콘 웨이퍼의 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼 - Google Patents

실리콘 웨이퍼의 면취 장치 및 실리콘 웨이퍼의 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 면취 지석을 이용해 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치로서, 적어도, 실리콘 웨이퍼를 유지함과 함께 이것을 회전시키는 유지구와, 유지구에 유지된 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 면취 지석과, 실리콘 웨이퍼의 외주부와 면취 지석의 상대 위치를 수치 제어에 의해 제어하여 면취 형상을 제어하기 위한 제어 장치를 구비하고, 제어 장치는, 상기 유지구에 유지된 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라, 면취할 때의 실리콘 웨이퍼의 외주부와 면취 지석의 상대 위치를 변경 제어하는 것인 실리콘 웨이퍼의 면취 장치 및 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼이다. 이것에 의해, 에칭 공정 후의 면취부의 단면 형상 치수의 편차를 억제할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치 및 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼가 제공된다.
실리콘 웨이퍼, 면취, 에칭

Description

실리콘 웨이퍼의 면취 장치 및 실리콘 웨이퍼의 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼{SILICON WAFER BEVELING DEVICE, SILICON WAFER MANUFACTURING METHOD, AND ETCHED SILICON WAFER}
본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치 및 실리콘 웨이퍼의 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼에 관한 것으로, 상세하게는, 실리콘 웨이퍼의 면취부의 단면 형상에 관한 면취 장치 및 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼에 관한 것이다.
예컨대, 직경 300mm인 것으로 대표되는 대구경 실리콘 웨이퍼를 채용하는 선단 디바이스에서는, 대물렌즈와 실리콘 웨이퍼 사이에 액체(통상적으로는 순수(純水))를 끼워 넣음으로써 해상도를 높이는 기술(액침 노광 기술)을 채용한 스테퍼가 계속해서 채용되고 있다. 이 기술을 사용한 노광에서는, 웨이퍼 면취부의 형상에 편차가 있으면 웨이퍼 최외주부를 스캔할 때에 액체가 웨이퍼 면취부로부터 누설되기 쉬우므로, 많은 디바이스 메이커에서는 웨이퍼 면취 형상의 치수를 짧게 하는 등 검토나 치수 정밀도의 향상이 요구되고 있다.
또한 디바이스 공정에 있어서 확산이나 막 형성을 행하는 열처리 공정의 생산성을 향상시키기 위해 히트사이클 중에 승강온 시간을 단축하는 경향이 있다. 이 경우, 종래보다 큰 열 충격이 실리콘 웨이퍼에 작용하여 웨이퍼에 균열이 생기는 문제가 있다. 동시에 수송 관계의 속도도 향상되어, 웨이퍼 면취부와, 수송부나 웨이퍼 캐리어와의 접촉에 의해 웨이퍼의 균열이 발생하는 경우가 있다. 이들 열 응력이나 기계 응력에 대한 내성을 갖게 하기 위해 실리콘 웨이퍼 면취부의 단면 형상 치수를 엄밀히 규정해야 할 필요가 생겼다.
여기서, 면취부의 단면 형상 치수에 대해, 도 17에 나타내는 면취부의 단면 형상의 일례에 기초하여 설명한다. 면취부의 단면 형상의 규격에 대해서는 그 치수가 이하와 같이 정의되어 있다.
(1) 면취부 최선단 기준 L1로부터 웨이퍼 중심 방향으로 450㎛ 들어간 기준 L2와, 표면측 면취부 단면이 교차하는 점 P1의 위치를 표면 기준 L3이라 한다. 면취부에 있어서, 기준 L3과 병행하여, 기준 L3으로부터 25㎛에 위치하는 점 P2와 기준 L3으로부터 70㎛에 위치하는 점 P3을 잇는 직선을 L6이라 하고, 기준 L3과 직선 L6이 이루는 각도를 θ1이라 정의한다. 또한 이면측도 마찬가지로 θ2가 정의된다. 일반적으로 이들을 면취 각도라고 칭한다.
(2) 기준 L3과 직선 L6의 교점을 점 P4라 하고, 점 P4와 기준 L1과의 거리를 A1이라 정의한다. 또한 이면측도 마찬가지로 A2가 정의된다. 이들을 일반적으로 면 폭이라 칭한다.
(3) 면취부 선단 기준 L1로부터 웨이퍼 중심 방향으로 50㎛ 평행 이동한 직선 L7과 면취부 단면이 교차하는 점 P5와 점 P6의 거리를 BC라 정의한다. 이 또한 일반적으로 면 폭이라 칭한다.
상기 치수의 측정은, 일반적인 투과광 방식에 의해 취입된 화상에 2치화 화상처리를 실시하여 산출된다. 측정 개소는 노치 위치를 기준으로 웨이퍼 면내 4점 혹은 8점을 측정하는 것이 일반적이다(면취부의 단면 형상 치수의 측정 개소의 일례를 나타내는 도 18 참조).
4점 측정시의 개소는, 노치 근방(예를 들어, 노치로부터 9°인 개소)을 포함하는 90°간격의 4개소이다. 또한 8점 측정시의 개소는, 노치 근방(예를 들어, 노치로부터 9°인 개소)을 포함하는 45°간격의 8개소이다. 단, 측정 개소는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 노치로부터 9°인 개소를 측정 개소라 하는 것은, 노치부에는 면취부가 존재하지 않기 때문이며, 특별히 9°에 한정되는 것은 아니다.
상기 면취부의 단면 형상 파라미터(A1, A2, BC)나 (θ1, θ2)는, 디바이스를 제조하는 고객에 따라 각각 그들의 목표치(규격의 중심치)는 상이하지만, 그들 편차의 요구치나 규격치는 해마다 까다로워지고 있다. 요구되는 편차는, 예를 들면 65㎚ 노드에서 ±80㎛ 이하, 45㎚ 노드에서 ±40㎛ 이하, 32㎚ 노드에서 ±25㎛이하가 예상된다.
이러한 면취부의 단면 형상 치수의 균일화가 요구되고 있는 가운데, 종래에는 도 4와 같은 제조공정에 의해 실리콘 웨이퍼의 제조가 행해지고 있다.
우선, 도 4(A)에 나타내는 바와 같이, 단결정 잉곳으로부터 박판 웨이퍼를 절출(切出)하는 슬라이스 공정과, 웨이퍼의 외주부의 결함를 방지하기 위한 면취 공정과, 웨이퍼의 두께 편차를 없애기 위한 래핑(wrapping) 공정 혹은 양면 연삭 공정과, 상기 면취, 래핑이나 연삭에서 도입된 가공 변형이나 오염물을 제거하기 위한 에칭 공정과, 웨이퍼의 면취부 및 주표면 혹은 양면을 경면(鏡面)으로 하는 경면 연마 공정을 순차적으로 행하는 것이 일반적이다. 특히, 엄격한 면취 형상 정밀도를 달성하기 위해, 래핑 후 혹은 표리(表裏) 연삭 후에 재차 면취 처리가 행해지고 있다.
또한 최근에는 면취 공정을 삭감하는 것을 목적으로 하여, 도 4(B)에 나타내는 바와 같이 양면 연삭 후에 1단만 면취를 행하는 방법도 고안되고 있다.
또한, 도 4(A)의 제조방법으로 래핑 공정을 행하는 경우, 래핑에 앞서 조(粗)면취가 필요하다.
도 4의 면취 공정에서는, 일반적으로는, 총형의 홈을 갖는 면취 휠을 웨이퍼 외주부에 압부(押付)하여, 홈의 형상을 웨이퍼에 전사함으로써 면취가 행해진다(도 5에 총형 면취 방식의 일례를 개략적으로 나타낸다). 휠이 고속으로 자전하면서 웨 이퍼도 자전하기 때문에, 웨이퍼의 원주 방향에 있어서 균일한 면취 형상의 전사가 가능해진다.
또한 래핑 공정에서는, 주철제의 회전하는 상하 정반 사이에 끼워진 극간에 캐리어로 유지된 웨이퍼를, 알루미나를 주성분으로 하는 지립(砥粒;grain)을 현탁한 슬러리를 공급하면서 가공이 이루어진다. 양면 연삭 공정에서는, 다이아몬드 지립을 분산시킨 지석(砥石:숫돌)으로 이루어지고, 대향하여 고속 회전하는 휠의 극간에 웨이퍼를 유지시켜, 가공이 행해진다.
또한, 엄격한 평탄도 요구를 달성하기 위해, 에칭 공정에서는 랩이나 원료 웨이퍼의 표리면의 형상 유지 성능이 높은, 수산화나트륨 수용액 혹은 수산화칼륨 수용액 등의 알칼리계 수용액이 사용된다. 산 에칭에서는 주면(主面)의 평탄도가 악화되어 버릴 가능성이 있기 때문이다.
이상과 같이, 면취부의 단면 형상 치수의 균일화를 도모하기 위해, 종래에는 일반적으로 면취 공정에 있어서 실리콘 웨이퍼의 외주부를 원주 방향의 각 위치에서 균일한 형상으로 면취하는 것이 상식이었으며, 또한 그 후, 표리면 형상의 유지 성능이 높은 알칼리 에칭에 의해 에칭 공정을 행하는 제조방법이 적용되고 있었다.
그러나, 알칼리계 수용액은 결정 방위에 의존한 에칭 이방성을 갖고 있으므 로, 에칭 공정 후의 실리콘 웨이퍼는, 결정 방위에 부합하는 면취부의 원주 방향의 위치에 의해, 다른 면의 거칠기를 나타내 버린다(일본 특허공개공보 2001－87996호 참조). 또한, 단면의 형상도 변해 버린다.
따라서, 상기 종래의 제조방법에서는, 면취부의 단면 형상 치수에 있어서, 근래 요구되고 있는, 예를 들어, 32㎚ 노드에서 ±25㎛ 이하라는 매우 작은 편차로까지 억제하는 것을 만족시킬 수 없었다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 고객이 요구하는 웨이퍼 면취부의 단면 형상 정밀도를 달성할 수 있도록, 에칭 공정 후의 면취부의 단면 형상 치수의 편차를 억제할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치 및 제조방법 그리고 에치드 실리콘 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 면취 지석을 이용해 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치로서, 적어도, 실리콘 웨이퍼를 유지함과 함께 이것을 회전시키는 유지구와, 그 유지구에 유지된 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 면취 지석과, 상기 실리콘 웨이퍼의 외주부와 상기 면취 지석의 상대 위치를 수치 제어에 의해 제어하여 면취 형상을 제어하기 위한 제어 장치를 구비하고, 그 제어 장치는, 상기 유지구에 유지된 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라, 면취할 때의 상기 실리콘 웨이퍼의 외주부와 면취 지석의 상대 위치를 변경 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치를 제공한다.
이러한 실리콘 웨이퍼의 면취 장치인 경우, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 균일하게 면취하는 종래의 것과는 달리, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라, 면취할 때의 실리콘 웨이퍼의 외주부와 면취 지석의 상대 위치를 변경 제어하므로, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 실리콘 웨이퍼의 외주부의 면취 형상을 변경하여 면취할 수 있다. 따라서, 원주 방향의 위치에 따라 면취 형상이 의도적으로 변경된 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있으며, 에칭 후에, 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 극도로 억제된 에치드 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있게 된다.
또한 본 발명은, 적어도, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 공정과, 그 면취 공정 후에 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 면취부를 에칭 처리하는 공정을 갖는 실리콘 웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 면취부의 단면 형상이 변화되도록, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 외주부의 면취 형상을 변경하여 상기 면취 공정을 행한 후, 상기 에칭 공정을 행하여 실리콘 웨이퍼를 제조하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법을 제공한다.
이러한 실리콘 웨이퍼의 제조방법인 경우, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 면취부의 단면 형상이 변하도록, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 외주부의 면취 형상을 변경해 면취 공정을 행하므로, 우선, 원주 방향의 위치에 따라 외주부의 면취 형상을 변경한 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다. 그리고 그 후 에칭 공정을 행하여 실리콘 웨이퍼를 제조하므로, 에칭 공정으로 원주 방향의 위치에 따라 불균일한 에칭이 행해져도, 최종적으로는, 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 극도로 억제된 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 면취 형상의 변경을, 상기 에칭 공정에 있어서의 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량에 기초하여 행하는 것이 바람직하다.
이처럼, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 면취 형상의 변경을, 면취 공정 후의 에칭 공정에서의 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량에 기초해서 행하면, 에칭 후, 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 보다 적어, 고품질의 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량을, 미리 시험을 행해 구하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량을 미리 시험을 행해 구해 두면, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량을 정확하게 구할 수 있고, 그 결과, 면취부의 단면 형상 치수의 정밀도가 보다 높은 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.
상기 에칭 공정을, 수산화나트륨 수용액 및/또는 수산화칼륨 수용액을 이용하여 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 에칭 공정을, 수산화나트륨 수용액 및/또는 수산화칼륨 수용액을 이용하여 행하면, 에칭 처리에 의한 실리콘 웨이퍼의 주면의 형상 변화를 비교적 억제하여 에칭할 수 있으므로 평탄도가 높은 웨이퍼를 얻을 수 있다.
그리고, 상기 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 의해 제조된 실리콘 웨이퍼인 경우, 종래에는 면취부의 단면 형상이 불균일하여 이 편차가 커지는 에칭 공정후인 것이어도, 면취부의 단면 형상 치수의 정밀도가 높은 실리콘 웨이퍼가 된다.
또한 본 발명은, 에치드 실리콘 웨이퍼로서, 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 ±10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 에치드 실리콘 웨이퍼를 제공한다.
이처럼, 본 발명의 에치드 실리콘 웨이퍼에서는, 웨이퍼의 원주 방향으로 있어서의 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 ±10㎛ 이하이며, 예를 들어, ±40㎛ 정도의 종래의 에치드 실리콘 웨이퍼에 비해, 편차가 극도로 억제된 고품질의 것이 된다.
종래에는, 총형의 면취 장치를 이용해 균일하게 면취 가공된 웨이퍼인 경우에도, 알칼리 에칭 공정을 거치면, 에칭 이방성으로 인해 균일한 면취부의 단면 형상이 결정 방위에 따라 변해 단면 형상이 불균일 해져 버렸지만, 본 발명인 경우에는, 에칭 공정 후에 있어서 원주 방향으로 균일한 면취부의 단면 형상을 갖는 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 면취 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명에 있어서의 면취 방식을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은, 본 발명의 실리콘 웨이퍼 제조방법에 있어서 공정의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 4에 있어서, (A)는 종래의 실리콘 웨이퍼 제조방법에 있어서 공정의 일례를 나타내는 흐름도이며, (B)는 종래의 실리콘 웨이퍼 제조방법에 있어서 공정의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 총형 면취 방식의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6은, 본 발명에 있어서의 본 시험에서의 면취 조건의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7은, 일반적인 면취 형상 측정 위치와 결정 방위를 나타내는 설명도이다.
도 8은, 면취부 단면 형상 치수 선단 R을 나타내는 설명도이다.
도 9는, 종래법에 의한 면취 직후의 면취부 단면 형상 치수 A1값, A2값의 원 주 방향 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 종래법에 의한 면취 직후의 면취부 단면 형상 치수 BC값의 원주 방향 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 종래법에 의한 에칭 직후의 면취부 단면 형상 치수 A1값, A2값의 원주 방향 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 종래법에 의한 에칭 직후의 면취부 단면 형상 치수 BC값의 원주 방향 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은, 종래법에 의한 에칭 직후의 면취부 단면 형상 치수 선단 R값의 원주 방향 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는, 본 발명에 의한 에칭 직후의 면취부 단면 형상 치수 BC값의 원주 방향 변화를 나타내는 그래프이다.
도 15는, 본 발명에 의한 에칭 직후의 면취부 단면 형상 치수 R값의 원주 방향 변화를 나타내는 그래프이다.
도 16은, 면취부 단면 형상 치수 선단 R값과 BC값의 관계를 나타내는 설명도로서, (A)는 선단 R=0.2mm인 경우이고, (B)는 선단 R=0.24mm인 경우이다.
도 17은, 면취부의 단면 형상 치수의 정의를 나타내는 설명도이다.
도 18은, 면취 형상의 측정 개소의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이것에 한 정되는 것은 아니다.
종래의 실리콘 웨이퍼의 제조방법에서는, 면취 공정에 있어서 실리콘 웨이퍼의 외주부를 원주 방향의 각 위치에서 균일한 형상이 되도록 면취를 행하고, 주면에 있어서의 형상 유지 성능이 높은 알칼리 에칭에 의해 에칭 공정을 행하는 것이 상식이었다.
그러나, 비록 면취 공정에서 균일한 면취 형상을 얻었을지라도, 그 후의 에칭 공정에서, 알칼리계 수용액의 결정 방위에 의존한 에칭 이방성에 의해 면취부의 단면 형상 치수에 편차가 생기므로, 종래법에서는, 주표면의 평탄도는 유지되지만, 고정밀도 면취부의 단면 형상 치수의 요구에 부응할 수는 없다.
이에, 본 발명자는 면취 공정 및 에칭 공정에 대해 연구한 바, 면취 공정에 있어서 외주부를 균일하게 면취한다고 하는 종래의 상식에 얽매이지 않고, 반대로, 원주 방향의 위치에 따라(즉, 결정 방위에 따라) 외주부의 면취 형상을 변경하여 면취를 행해, 불균일한 단면 형상을 갖는 면취부를 얻음으로써, 오히려 에칭 공정 후의 실리콘 웨이퍼 면취부의 단면 형상을 균일하게 할 수 있음을 발견했다. 특히, 에칭 공정에서의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량(즉, 결정 방위에 의존하는 에칭 이방성으로부터 발생하는 에칭량의 차, 이것은 후술하는 바와 같이, 에칭 공정 후에 있어서의 면취 형상의 선단 R의 차에 반영된다)을 고려한 후에, 상기 원주 방향의 위치에 따른 면취 형상을 변경하면, 에칭 공정 후의 면취부의 단면 형상이 보다 균일하고 매우 고품질의 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
여기서, 우선 본 발명자가 행한 상기 면취 공정 및 에칭 공정에 관한 연구에 대해 상세히 설명한다. 종래 방법에 의해 실리콘 웨이퍼의 외주부를 균일하게 면취하고, 다시 알칼리 에칭을 행해, 면취 공정 후의 면취부의 단면 형상과, 에칭 공정 후의 면취부의 단면 형상에 대한 조사를 이하에 설명한다.
(종래 제조방법에서의 면취 공정)
도 4(A)에서 나타나는 공정을 따라 실리콘 웨이퍼를 제조했다.
멀티 와이어 쏘우 장치를 이용해, GC＃1500 지립을 주성분으로 하는 슬러리로 절단하여, 결정 방위(100), 직경 300mm, 두께 910㎛인 실리콘 웨이퍼를 얻었다. 그리고 이 실리콘 웨이퍼의 외주부를 ＃600 메탈본드 휠을 이용하여 조면취(粗面取)한 후, FO＃1200을 주성분으로 하는 슬러리로 래핑하여, 두께 약 815㎛의 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 또한, 상기 조면취는 도 5에서 나타내는 총형의 면취 지석을 이용하여 처리했지만, 이것은 치핑(chipping) 방지의 의미가 크기 때문에, 형상 정밀도는 구애 받지 않았다.
그리고, 상기 래핑을 행해 준비한 실리콘 웨이퍼에, 추가로 ＃3000 레진본드 휠을 이용해, 도 5에서 나타내는 바와 같이, 연삭휠 홈 형상을 웨이퍼 단면부에 전사하는 방식에 의한 면취 장치를 통해 면취부의 단면 형상이 균일해지도록 정면취(精面取) 처리를 실시했다.
이 시점에서 실리콘 웨이퍼의 면내 9점, 구체적으로는 노치를 기준으로 8.7°와 351°를 포함하는 45°간격의 9개소에 대해 면취부의 단면 형상 치수 A1값, A2값, BC값(도 17참조)에 대해 측정했다. A1값, A2값에 대해서는 도 9에 나타내는 측정 결과가 얻어졌으며, BC값에 대해서는 도 10에 나타내는 결과가 얻어졌다. 도 9, 10에서는, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향에 따른 A1값, A2값, BC값의 목표치로부터의 어긋난 양이 나타나 있다.
이 도 9 및 도 10로부터 알 수 있듯이, 종래법에 의한 면취 공정 후에는, 실리콘 웨이퍼의 전체 둘레에 걸쳐, A1값, A2값, BC값의 편차는, 각각 목표치로부터의 어긋난 양이 거의 ±10㎛로 억제되어 있으며, 거의 균일한 면취 단면 형상이 얻어지고 있음이 확인되었고, 또한 원주방향에 있어서 특징적인 경항은 보이지 않았다.
(종래 제조방법에서의 에칭 공정)
다음에, 상기 정면취 공정 후의 실리콘 웨이퍼를 중량 농도 약 52%, 액온(液溫) 약 75℃로 가열된 수산화나트륨 수용액을 이용해 10분 침지함으로써, 약 20㎛ 두께의 에칭을 행했다.
수산화나트륨 수용액으로 대표되는 알칼리계 수용액은, 웨이퍼의 형상, 특히 주면의 평탄도를 손상시키는 일 없이 전체면을 균일하게 에칭할 수 있게 되어 있으며, 최근에는 실리콘 웨이퍼의 에칭 처리에 채용되고 있다(예를 들어, 일본특허공 개공보 평11－171693호 참조).
상기 알칼리 에칭 공정 후의 실리콘 웨이퍼 면취부의 단면 형상 치수를, 상기와 같은 개소에 대해 상기 측정 조건과 같은 조건으로 측정한 결과를 도 11 및 도 12에 나타낸다.
A1값, A2값에서 큰 변화는 보이지 않지만, BC값에는 현저한 변화가 관찰되었다. 즉, 도 11에 나타내는 A1, A2의 목표치로부터 어긋난 양은, 에칭 전(즉, 정면취 공정 후)의 상대적인 형상과 원주 방향의 위치에서 큰 변화는 없다(한편, 절대값에서는 약 -30㎛의 변화가 있다).
그런데, 도 12에 나타내는 BC의 목표치로부터 어긋난 양은 원주 방향의 위치에 따라 현저한 변화가 있으며, 특히 노치를 기준으로, 8.7°, 90°, 180°, 270°, 351°의 점(90°간격점이라 함)에 비해, 45°, 135°, 225°, 315°의 점(45°간격점이라 함)에서는 BC값이 약 40㎛ 짧아져 있다. 더욱이, 목표치로부터 최대 ―40㎛ 정도 떨어져 있다. 즉, 목표치를 기준으로 할 때 ±40㎛의 편차가 발생하게 된다. 이러한 면취부의 단면 형상 치수의 차이는, 에칭 이후의 공정에서는 유지되므로, 최종적인 제품 단계에서는 적어도 ±40㎛의 편차가 존재하게 되며, 상술한 편차가 ±25㎛ 이하가 되는 32㎚ 노드는 물론, 편차가 ±40㎛ 이하가 되는 45㎚ 노드 대응의 고객으로부터의 요구조차 만족시키는 것이 곤란해진다.
(에칭 공정 후의 면취부 단면 형상에 대해)
알칼리 에칭으로 현재화(顯在化)되는 상술한 면취부의 단면 형상 치수 BC값의 원주 방향의 위치에 의한 변화는, 실리콘 웨이퍼가 갖는 결정 방위가 에칭시에 이방성으로서 작용한 것이라 생각된다.
상기 예에서는 (100) 결정축을 주면으로 한 실리콘 웨이퍼를 이용하고 있다. 도 7에, 일반적인 (01－1) 방향을 노치 방위로 한 경우의 각 측정 개소의 원주 방향에 대응하는 결정 방위를 나타낸다. 노치 (01－1)을 기준으로 90°: (0－1－1), 180°: (0－11), 270°: (011)은 등가, 45°: (00－1), 135°: (0－10), 225°: (001), 315°: (010)은 등가로 간주할 수 있다.
따라서, (001)과 등가인 방위와, (011)과 등가인 방위에서 에칭의 차가 나타나, BC값의 측정 결과인 도 12와 같이 면취부 단면 형상의 이방성이 관찰된다고 생각된다.
또한, 본 발명자는 조사를 통해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 점 P5, P6(도 17참조)에 있어서 면취부의 단면 형상에 내접하는 원으로 정의되는 선단 R1, R2의 크기를, 각 측정 점에 있어서 각각 해석한 바, BC값과 마찬가지로 원주 방향의 위치에 따라 차가 있다는 것을 알게 되었다. 그 결과를 도 13에 나타낸다. 도 13으로부터 알 수 있듯이, 선단 R1, R2의 사이즈(반경)는, (001)과 등가인 방위와, (011)과 등가인 방위에서 약 40~50㎛의 차가 발생하고 있다.
여기서, 선단 R과 BC값의 관계에 대해 설명한다.
도 16에 나타내는 일례처럼, 기하학적으로, 선단 R의 크기에 따라 BC값은 변화한다. 즉, 예를 들면, 0.2mm(도 16(A))에서 0.24mm(도 16(B))로, 선단 R의 반경을 40㎛만 크게 하면, BC값은 482㎛(도 16(A))에서 458㎛(도 16(B))로 약 30㎛ 짧아진다.
이는, 에칭 후의 원주 방향의 위치에 있어서의 BC값의 측정 결과인 도 12와, 에칭 후의 원주 방향의 위치에 있어서의 선단 R1, R2의 크기의 측정 결과인 도 13의 현상과 일치하고 있다. 즉, BC값과 R값은 연동되어 있으며, 예컨대, R값을 크게 하면 BC값을 작게 할 수 있다.
본 발명자는, 이상과 같은 조사를 행함으로써 알칼리 에칭이 갖는 결정 방위에 대한 이방성이, 면취부의 단면 형상의 선단 R에 기여하고, 결과적으로 BC값을 변화시킨다는 것을 명확하게 했다.
그리고 이것을 이용하여, 특별히, 우선, 예비 시험이나 혹은 과거의 데이터 등에 의해 에칭이 갖는 결정 방위에 대한 이방성(실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭량의 차, 즉, 에칭 공정 후의 원주 방향의 위치에 따른 선단 R의 크기 차에 반영된다)을 구한다. 또한 본 시험에서의 면취 공정에 있어서, 그 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 선단 R의 차를 없애기 위해, 각 원주 방향의 위치에 따라 선단 R의 크기를 적절히 설정하고, 외주부의 면취 형상을 변경하여 면취를 행한다. 이에 따라, 면취 공정후의 면취부는, 원주 방향의 위치에 따라 단면 형 상이 변하여 불균일한 것으로 되지만, 그 후의 에칭 공정후의 면취부는 상기 불균일한 형상을 없애기 위해 에칭이 행해지게 된다. 즉, 최종 결과로서, 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 극도로 억제된 고품질의 에치드 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있게 된다. 이상의 것을 본 발명자는 발견했다.
또한, 도 4(A)의 흐름에 기초하여 설명했지만, 도 4(B)에서 나타나는 양두(兩頭) 연삭 후의 면취에 의한 방법을 이용해도, 면취부의 에칭에 의한 형상 변화는 동일하므로, 같은 결과를 얻을 수 있다.
또한 상기 예에서는 (100) 방향을 주면에 갖는 실리콘 웨이퍼를 이용했지만, 다른 방위축에 있어서도 같은 현상이 발생한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 1에 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 면취 장치를 개략적으로 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 면취 장치(1)는, 실리콘 웨이퍼(W)를 유지함과 함께 이것을 회전시키는 유지구(2), 유지구(2)에 유지된 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부를 면취하는 면취 지석(3), 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부와 면취 지석(3)의 상대 위치를 수치 제어에 의해 제어하는 제어 장치(4)를 갖추고 있다.
이하, 상기의 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
우선, 유지구(2)는, 실리콘 웨이퍼(W)를 면취 중에 유지하여 고정시킬 수 있는 것이면 되며, 예컨대 진공 흡착식인 것으로 할 수 있다. 또한, 유지한 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부의 전체 범위를 면취할 수 있도록, 이것을 회전시키는 기구를 갖춘 것으로 한다. 예컨대, 도 1에 나타내는 바와 같이, 하부에 유지구 회전 구동 모터(5)를 갖추며, 유지구(2) 자체를 회전시킴으로써, 유지된 실리콘 웨이퍼(W)를 회전시키는 기구로 할 수 있다.
유지구(2)의 이들 유지 기구 및 회전 기구는 특별히 한정되어 있지 않으며, 종래와 같은 것으로 할 수 있다.
다음에, 면취 지석(3)에 대해 설명한다. 면취 지석(3)은, 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부를 면취할 수 있는 것이면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 성질상, 실리콘 웨이퍼(W)의 원주 방향에 따라 면취 형상을 변경하며 쉽게 면취할 수 있도록, 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 외통식(外筒式)인 것을 이용할 수 있다. 또한, 면취 지석(3)에는 면취 지석 회전 구동 모터(6)에 의해 자전할 수 있게 되어 있다.
또한, 제어 장치(4)는, 도 1에 나타내는 X축 방향을 따라 면취 지석(3)의 위치를 이동시키기 위한 기구(7)와, Z축 방향을 따라 유지구(2) 및 이에 유지된 실리콘 웨이퍼(W)의 위치를 이동시키기 위한 기구(8)와, 이들 이동 기구(7, 8)를 수치 제어하는 NC 제어부(9)를 갖추고 있다.
면취 지석(3)의 이동 기구(7)에 있어서는, X축 구동 모터(10)에 X축 이송 나사(11)를 통해 슬라이드 테이블(12)이 연결되어 있으며, 그 슬라이드 테이블(12)은 가이드(13)에 의해 슬라이드 레일(14) 상을 습동(摺慟)할 수 있게 되어 있다. 또한 슬라이드 테이블(12) 상에는 상기 면취 지석 회전 구동 모터(6)가 고정되고 있다. 즉, 면취 지석(3)은, 슬라이드 테이블(12)을 통과하여 X축 구동 모터(10)에 의해 X축 방향으로 이동 가능(전진·후퇴 이동)하다.
또한, 유지구(2)의 이동 기구(8)도, Z축 구동 모터(20), Z축 이송 나사(21), 슬라이드 테이블(22), 가이드(23), 슬라이드 레일(24)을 갖추고 있다. 그리고, 상기와 같은 구조에 의해, 유지구(2) 및 이에 유지된 실리콘 웨이퍼(W)는, 슬라이드 테이블(22)을 통과하여 Z축 구동 모터(20)에 의해 Z축 방향으로 이동 가능(상하 이동)하다.
그리고, X축 구동 모터(10), Z축 구동 모터(20)는, 면취 장치 프레임(25) 내에 배치된 NC 제어부(9)와 연결되어 있으며, 이들 구동 모터를 프로그램으로 수치 제어할 수 있다. 즉, 실리콘 웨이퍼(W)(유지구(2))의 Z축 방향의 이동이나 면취 지석(3)의 X축 방향의 이동을 수치 제어할 수 있다.
도 2는, 본 발명에 있어서의 면취 방식, 즉 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부와 면 취 지석(3)의 상대 위치를 제어한 상태를 나타내는 설명도이다. 상기 제어 장치(4)에 의해, 실리콘 웨이퍼(W)를 Z축 방향으로 이동시키고, 또한, 면취 지석(3)을 X축 방향으로 이동시킴으로써, 이들 상대 위치를 변경할 수 있게 된다. 또한, 유지구 회전 구동 모터(5)에 의해 유지구(2)를 회전시킴과 동시에 실리콘 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있으며, 실리콘 웨이퍼(W)의 노치를 기준으로 회전 각도를 제어하여(도시 생략), 원하는 원주 방향의 위치에 해당하는 외주부를 면취할 수 있게 되어 있다. 따라서, 면취 지석(3)을 이용해 원주 방향에 따른 실리콘 웨이퍼(W)의 외주면을 원하는 면취 형상으로 변경하여 면취할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내는 구성에서는, X축 방향과 Z축 방향의 이동 기구를, 각각 면취 지석(3)과 실리콘 웨이퍼(W)(유지구(2))에 분배한 것이지만, 이에 한정하지 않고, 당연히, 실리콘 웨이퍼(W) 측 혹은 면취 지석(3) 측에 X축 방향 및 Z축 방향의 이동 기구 모두를 집약한 것으로 할 수도 있다. 또한, 도 1에 나타낸 실리콘 웨이퍼(W)의 회전 방향이나 면취 지석(3)의 회전 방향은 어디까지나 일례이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같은 구성에 의해, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 면취 장치(1)는, 실제로 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부를 면취할 때에 원주 방향에서 실리콘 웨이퍼(W) 외주부와 면취 지석(3)의 상대 위치를 자유롭게 변경 제어하게 된다.
다음에, 상기 면취 장치(1)를 이용한 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 대해 설명한다.
예컨대, 예비 시험을 갖는 도 3으로 나타내는 공정에 따라 실리콘 웨이퍼를 제조한다. 또한, 본 발명의 제조방법은 이것에 한정되지 않으며, 꼭 예비 시험을 행하지 않더라도, 예컨대, 과거의 축적 데이터 등을 이용해 실리콘 웨이퍼를 제조할 수도 있다.
우선, 예비 시험용으로서 샘플 웨이퍼를 준비한다. 예를 들어, CZ법에 의해 육성된 실리콘 단결정 봉을 슬라이스 하여 실리콘 웨이퍼를 얻는다. 그리고, 이 실리콘 웨이퍼의 외주부를 조면취하여, 래핑 공정 또는 양면 연삭 공정을 거친다.
이 후, 실리콘 웨이퍼의 외주부(조면취 완료 상태)를 정면취한다. 이 공정에서 사용하는 면취 장치는 특별히 한정되지 않으며, 종래와 같은 것, 즉, 예를 들면, 도 5에 나타내는 총형 면취 방식인 것을 이용하면 편리하다. 이것에 의해, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 각 위치에 있어서 면취 형상이 균일해지도록 정면취를 행한다.
다음에, 상기 정면취 후의 실리콘 웨이퍼를 에칭 공정한다. 이 때, 알칼리 에칭으로서 예를 들면, 수산화나트륨 수용액 및/또는 수산화칼륨 수용액을 이용하면 된다. 단, 이들로 한정되지 않으므로, 그때마다 적절한 것을 선택할 수 있다.
이 때, 상술한 바와 같이, 알칼리 에칭의 결정 방위 이방성으로 인해, 실리 콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 에칭량이 상이하여, 면취부의 형상이 불균일해 진다.
에칭을 행한 후, 에치드 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 각 위치에 있어서의 면취부의 단면 형상에 대해 측정을 행해, BC값이나 R값 등의 치수를 얻는다.
이렇게 하여 얻어진 에칭 공정 후의 면취부의 단면 형상 치수의 각 값, 특히 R값을 통해 본 시험의 면취 공정에 있어서의 면취 조건을 설정한다.
즉, 상기 단면 형상 치수의 값으로부터, 본 시험시 에칭 공정에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량에 기초하여, 그 원주 방향의 각 위치에서의 형상 변화량의 불균일을 상쇄하여 에칭 후에 면취부의 단면 형상이 균일해지도록, 의도적으로 원주 방향의 위치에 따라 불균일한 면취 형상이 형성되도록 면취 공정에서의 면취 조건을 설정한다.
예컨대, 도 12, 13에 나타내는 예에서는, 에칭 공정 후의 원주 방향의 위치에 따른 BC값의 편차(도 12)를 작게 하기 위해, BC값과 연동하는 R값의 데이터(도 13)로부터, 에칭 공정 후의 R값의 원주 방향의 위치에 따른 편차가 작아지도록, 면취 공정에서의 원주 방향의 위치에 따른 R값을 설정한다. 보다 구체적으로는, 예컨대, 45°, 135°, 225°, 315°의 점(45°간격점)의 R값(도 13의 R1에서는, 대략 250㎛)을, 8.7°, 90°, 180°, 270°351°의 점(90°간격점)의 R값(도 13의 R1에서는, 대략 200㎛)의 차(250－200=50㎛)를 메우도록 한다. 즉, 면취 조건에 있어 서, R값을 90°간격점에서 R90 °로 할 경우에는, 45°간격점에서의 R값을 (R90 °-50)㎛로 설정한다. 이렇게 함으로써 BC값도 연동되어, 에칭 공정후에는 BC값의 편차가 작아질 것으로 보인다.
이처럼 하여 면취 조건의 설정을 행한 후에, 본 시험을 실시한다. 우선, 예비 시험과 마찬가지로, 래핑 공정 또는 연삭 공정까지 실시한 실리콘 웨이퍼를 준비한다. 그리고, 상기와 같이 하여 얻어진 면취 조건을 기초로, 균일한 면취가 아닌, 면취 장치(1)의 제어 장치(4)에 의해, 유지구(2)로 유지된 실리콘 웨이퍼(W)의 외주부와 면취 지석(3)의 상대 위치를 변경 제어하여 면취를 행하고, 원주 방향의 위치에 따라 단면 형상이 변한 면취부를 형성한다.
이러한 원주 방향에서 면취부의 단면 형상이 불균일한 실리콘 웨이퍼에 대해, 예비 시험과 마찬가지의 조건으로 에칭 처리를 행한다. 이 때, 예비 시험과 마찬가지로, 에칭 이방성에 의해 원주 방향의 위치(결정 방위)에 따라 형상 변화량에 차가 발생한다.
그러나, 본 발명의 제조방법에서는, 원래, 에칭 공정에서의 결정 방위에 의존하는 에칭의 이방성을 고려한 후, 이로 인해 발생하는 원주 방향의 위치에 따른 불균일한 에칭(R값의 불균일)을 없애기 위해, 앞 공정인 면취 공정에서, 일부러 면취부의 단면 형상이 불균일해지도록 면취를 행하고 있으므로, 결과적으로, 에칭 공 정 후의 실리콘 웨이퍼 면취부의 단면 형상을 매우 균일한 것으로 할 수 있다.
종래법에서는, 상술한 바와 같이, 면취 공정 후에 면취부의 단면 형상 치수(예를 들어, BC값)의 편차가 ±10㎛이어도, 에칭 공정후에는 ±40㎛의 편차가 된다.
한편, 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 에치드 실리콘 웨이퍼는, 면취부의 단면 형상 치수를 목표치에 가까이 하여 더욱 편차가 매우 적으므로, ±10㎛ 이하로 하는 것이 가능하다. 이처럼 편차가 작은 고품질의 에치드 실리콘 웨이퍼인 경우에는, 향후 예상되는 고객으로부터의 높은 정밀도의 요구(예를 들어, 편차가 32㎚ 노드에서 ±25㎛ 이하)에 충분히 대응하는 것이 가능하다.
또한, 도 3에 나타내는 이 후의 경면 연마 공정 등은 종래와 같은 방법으로 실시하면 된다.
이하에 본 발명의 실시예를 들어, 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이들은 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
예비 시험을 갖는 도 3에서 나타내는 공정을 따라 실리콘 웨이퍼를 제조한다.
(예비 시험)
우선, 예비 시험으로서 이하의 실험을 실시했다. 이 예비 시험에 관해서는 상기 종래와 같은 제조방법에 의한 것이다.
멀티 와이어 쏘우 장치를 이용해, GC＃1500 지립을 주성분으로 하는 슬러리로 절단하여, 결정 방위(100), 직경 300mm, 두께 910㎛의 실리콘 웨이퍼를 얻었다. 그리고 이 실리콘 웨이퍼의 외주부를 ＃600 메탈본드 휠을 이용해 조면취한 후, FO＃1200을 주성분으로 하는 슬러리로 래핑하여, 두께 약 815㎛의 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 또한, 상기 조면취는 도 5에서 나타내는 총형의 면취 지석을 이용하여 처리했지만, 이것은 치핑 방지의 의미가 크기 때문에, 형상 정밀도는 구애 받지 않았다.
그리고, 상기 래핑을 행해 준비한 실리콘 웨이퍼에, 추가로 ＃3000 레진본드 휠을 이용해, 도 5로 나타내는 바와 같이 연삭휠 홈 형상을 웨이퍼 단면부에 전사하는 방식에 의한 면취 장치를 통해 면취부의 단면 형상이 균일해지도록 정면취 처리를 실시했다.
참고로, 이 시점에서 실리콘 웨이퍼의 면내 9점, 구체적으로는 노치를 기준으로 8.7°와 351°를 포함하는 45°간격의 9개소에 대해 면취부의 단면 형상 치수 A1값, A2값, BC값(도 17 참조)에 대해 측정했다. 그 결과, A1값, A2값의 목표치로부터의 어긋난 양에 대해서는 도 9와 거의 같은 측정 결과를 얻을 수 있으며, BC값의 목표치로부터의 어긋난 양에 대해서는 도 10과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
이 도 9 및 도 10로부터 알 수 있듯이, 종래법에 의한 면취 공정 후에는, 실리콘 웨이퍼의 전체 둘레에 걸쳐, A1값, A2값, BC값의 편차는, 각각 목표치로부터 거의 ±10㎛로 억제되어 있으며, 거의 균일한 면취 단면 형상이 얻어지고 있음이 확인되었고, 또한 원주방향에 있어서 특징적인 경항은 보이지 않았다.
다음에, 상기 정면취 공정 후의 실리콘 웨이퍼를 중량 농도 약 52%, 액온 약 75℃로 가열된 수산화나트륨 수용액을 이용해 10분 침지시킴으로써, 약 20㎛의 두께의 에칭을 행했다.
상기 알칼리 에칭 공정 후의 실리콘 웨이퍼 면취부의 단면 형상 치수를, 상기와 같은 개소에 대해 상기 측정 조건과 동일한 조건으로 측정한 바, 도 11 및 도 12와 같은 결과를 나타냈다.
A1값, A2값에서 큰 변화는 보이지 않았지만, BC값에는 현저한 변화가 관찰되었다. 즉, 도 11에 나타내는 A1, A2의 목표치로부터의 어긋난 양은, 에칭 전(즉 정면취 공정 후)의 상대적인 형상과 원주 방향의 위치에서 큰 변화는 없다(한편, 절대값에서는 약 -30㎛의 변화가 있다). 즉, 에칭 공정 후에 있어서도 A1, A2값에 대해서는, 편차 ±10㎛ 이하로 되어 있어, 좋은 결과가 얻어졌다.
그런데, 도 12에 나타내는 BC의 목표치로부터의 어긋난 양은 원주 방향의 위치에서 현저한 변화가 있으며, 특히 노치를 기준으로, 8.7°, 90°, 180°, 270°351°의 점(90°간격점)에 비해, 45°, 135°, 225°, 315°의 점(45°간격점)에서는 BC값이 약 40㎛ 짧아져 있다. 더욱이, 목표치로부터 최대 -40㎛ 떨어져 있어, 목표치를 기준으로 할 때 ±40㎛의 편차가 발생하였다.
또한, BC값과 연동하는 선단 R값에 대해 측정을 행한 바, 도 13와 같은 결과 를 얻을 수 있었다. 도 13로부터 알 수 있듯, 선단 R1, R2의 값은, (011)과 등가인 방위(8.7°, 90°, 180°, 270°351°의 점(90°간격점))에서의 값에 비해, (001)과 등가인 방위(45°, 135°, 225°, 315°의 점(45°간격점))에서의 값이 크며, 약 40~50㎛의 차가 발생하였다.
(면취 조건의 설정)
본 시험에서는, 에칭 공정 전의 면취 공정시에, 원주 방향의 각 위치에 따라 에칭에 의한 형상 변화를 예측한 면취 형상을 제조함으로써, 에칭 공정 후의 면취 단면 형상을 균일하게 한다.
이에, 상기 예비 시험의 결과에 기초하여, 우선, 면취 공정에 있어서의 면취 조건을 설정 했다. 본 실시예에서는, (100) 결정축을 주표면에 갖는 웨이퍼이며, 45°간격으로 웨이퍼 면취부의 단면 형상, 특히 선단 R의 크기가 변화하면서 BC값이 연동하여 변하는 점에 착안하여, 에칭 공정 직전의 면취 공정에 있어서 (011)과 등가인 방위와 (001)과 등가인 방위에서 선단부 R의 크기를 변화시키기로 했다
.
즉, 예비 시험에서 행한 면취 공정에서는, 웨이퍼의 원주 방향의 각 위치에 있어서 일정한 R값(여기에서는 285㎛)의 R을 제조하도록, 도 5에 나타내는 홈 형상을 웨이퍼 외주부에 전사하는 총형의 면취를 행했지만, 본 시험에서의 R의 설정에 있어서, (011) 방향과 등가인 개소는 통상 조건(즉, 상기 예비 시험에서의 조건)과 동일한 285㎛로 설정하고, (001)과 등가인 개소는 50㎛ 작은 235㎛로 설정했다(도 6참조). 이는, 도 13에 나타내는 측정 결과에 기초한 것이다. 에칭 공정 후에 있어서의 원주 방향의 위치에 따른 R값의 차를, 미리 면취 공정에 있어서 보정해 두기 위해서이다. 이렇게 함으로써, R값과 연동하는 BC값도 변해, 에칭 공정 후의 면취부의 단면 형상이 원주 방향에서 균일한 것이 된다.
또한, 이번 (011)과 (001) 사이, 즉 45°간격의 내측은, 직선 보간용으로 설정했지만, 수학적인 스무딩이나, 사인 함수에 기초한, 삼각함수에 의한 보간이어도 된다. 면취 직후의 결과는, 도면에는 명확히 도시하지 않았지만, 설정에 따른 면취 형상이 얻어지고 있다.
(본 시험)
이상 설정한 조건에 기초하여 본 시험을 실시했다. 상기 예비 시험과 마찬가지로 래핑 공정까지 행한 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 다음에, 균일한 면취가 아닌, 본 발명의 면취 장치(1)를 이용해, 상술한 면취 조건((011) 방향과 등가인 개소는 R=285㎛, (001)과 등가인 개소는 R=235㎛)으로, 원주 방향의 위치에 따라 실리콘 웨이퍼의 외주부의 면취 형상을 변경하여 면취 공정을 행했다. 그 결과, 원주 방향으로 불균일한 단면 형상의 면취부를 갖는 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있었다.
그리고, 이 실리콘 웨이퍼를 예비 시험과 동일한 에칭 조건에 의해 에칭 처리를 행한 결과, 기대치의 결과를 얻을 수 있었다. 원주 방향의 각 위치에 있어서의 BC값의 목표치로부터 어긋난 양을 도 14에 나타내고, 원주 방향의 각 위치에 있 어서의 R값을 도 15에 나타낸다.
이와 같이, 원주 방향의 위치에서 편차가 큰(목표치로부터 ±40㎛) 예비 시험(종래 방법)인 경우의 도 12와는 달리, 도 14로 나타내는 바와 같이 실리콘 웨이퍼의 전체 둘레에 걸쳐 목표치로부터 ±10㎛ 이하의 편차로 억제한 BC값을 얻을 수 있었다.
또한, 면취 형상 선단 R의 크기도, 주기성이 발생해 있는 예비 시험(종래 방법)인 경우의 도 13과는 달리, 도 15에 나타내는 바와 같이 원주 방향의 위치에 의해 주기성을 나타내는 일 없이, 기대치의 결과를 얻을 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명의 면취 장치(1)를 이용하고, 본 발명의 제조방법에 의해, 에칭 공정후에도 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 매우 적은 실리콘 웨이퍼를 제조할 수 있다. 이는, 예를 들면 32㎚ 노드에서 ±25㎛ 이하라고 하는 고정밀도의 요구에도 충분히 부응할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시일 뿐이며, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술 목표 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 있으며, 같은 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술 목표 범위에 포함된다.
예컨대, 상기 실시예에서는, (100) 결정축을 주표면에 갖는 실리콘 웨이퍼에 대해 실증을 행했지만, 다른 방위 품종에 대해서 또한, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 결정 방위에 의해 동일하게 하여 R값을 변화시킴으로써 원주 방향으로 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 매우 적은 에치드 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다. 또한 이번에 설정한 면취 형상 선단의 R값에 대해서는, 고객에 따라 그 목표치가 상이하므로 일의적으로 설정할 수는 없으며, 그때마다 조사 등을 행해 적절한 설정값을 얻으면 된다.
또한, 실시예의 에칭액으로는, 수산화나트륨 수용액을 이용했지만, 동일한 알칼리계 수산화칼륨 수용액을 이용해도 결정의 방위 의존성은 동일하므로, 상기 실시예와 같은 결과를 얻을 수 있다.
또한, 본시험에 있어서, 조면취한 후에 래핑 또는 양면 연삭 후의 정면취로서, 불균일한 정면취를 행해 에칭하는 경우에 대해 설명했지만, 조면취를 행해, 래핑 또는 양면 연삭한 후에 균일한 정면취를 행하고, 그 후 불균일한 정면취를 행해 에칭하는 것도 가능하다.

Claims (7)

  1. 면취 지석을 이용해 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치로서, 적어도, 실리콘 웨이퍼를 유지함과 함께 이것을 회전시키는 유지구와, 그 유지구에 유지된 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 면취 지석과 상기 실리콘 웨이퍼의 외주부와 상기 면취 지석의 상대 위치를 수치 제어에 의해 제어하여 면취 형상을 제어하기 위한 제어 장치를 구비하고, 그 제어 장치는, 상기 유지구에 유지된 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 면취할 때의 상기 실리콘 웨이퍼의 외주부와 면취 지석의 상대 위치를 변경 제어하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 면취 장치.
  2. 적어도, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 면취하는 공정과 그 면취 공정 후에 상기 실리콘 웨이퍼의 적어도 면취부를 에칭 처리하는 공정을 갖는 실리콘 웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 면취부의 단면 형상이 변하도록, 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따라 외주부의 면취 형상을 변경해 상기 면취 공정을 실시한 후, 상기 에칭 공정을 실시해 실리콘 웨이퍼를 제조하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 면취 형상의 변경을, 상기 에칭 공정에 있어서의 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량에 기초하여 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
  4. 제2항 내지 제3항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼의 원주 방향의 위치에 따른 에칭에 의한 형상 변화량을, 미리 시험을 행해 구하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에칭 공정을, 수산화나트륨 수용액 및/또는 수산화칼륨 수용액을 이용해 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 의해 제조된 실리콘 웨이퍼.
  7. 에치드 실리콘 웨이퍼로서, 웨이퍼의 원주 방향으로 있어서의 면취부의 단면 형상 치수의 편차가 ±10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 에치드 실리콘 웨이퍼.
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