KR980011977A - 경면 연마 웨이퍼 제조방법 - Google Patents

Abstract

경면 연마 웨이퍼를 제조하는 공정에 있어서, 슬라이싱과 가장자리 라운딩을 거쳐서 절단된 웨이퍼의 한면 그리고 반대쪽 면을 래핑한 후에 한쪽 면 그리고 반대쪽 면을 에칭하여 손상측을 제거하고, 에칭 후에 웨이퍼의 한면 그리고 반대쪽 면을 폴리싱 및 세정하여 얻은 경면 연마 웨이퍼는 통상의 경면 연마 웨이퍼 제조방법과 다른 일련의 공정을 통하여 지름이 큰 웨이퍼의 공정 진행 및 품질의 유지의 문제를 해결하였다.

Description

경면 연마 웨이퍼 제조방법

본 발명은 경면 연마 웨이퍼(polished wafer)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 큰 지름을 갖는 웨이퍼 제조시 카세트 단위로 웨이퍼를 제조하는 종래의 방법을 변형하여 웨이퍼를 낱장으로 처리함으로써, 보다 간편한 공정으로 큰 지름을 갖는 경면 연마 웨이퍼의 제조가 가능하게 하고 작은 공간에서도 품질이 우수한 웨이퍼를 제조할 수 있는 경면 연마 웨이퍼의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조시에 기판으로 주로 사용되는 실리콘 웨이퍼 제조방법은 다음과 같다.

우선 고순도의 다결정 실리콘 봉을 제조한 후에 쵸그랄스키(Czochralski: Cz) 결정성장법 또는 플로트 존(Float zone) 결정성장법에 의하여 단결정 실리콘 봉으로 성장시킨다. 성장된 단결정을 잘라내는 결정절단(crystal cropping)공정을 거친 후에 그 결정의 표면을 연삭(crystal grinding)한다. 실리콘 단결정은 벽개면(cleavage plane)을 가져서 소자 분리시에는 모든 회로를 벽개면에 대한 배열로 구성되어지므로 벽개면에 대한 절단(slicing)에 앞서 단결정 실리콘의 표면을 차후의 공정에서 기준이 되는 방향에 따라 평탄하게 하는 연삭작업을 실시한다.

그리고 난 후에 단결정 봉을 원하는 결정면을 가진 웨이퍼로 절단하기에 앞서 소정의 방위를 나타내기 위하여 한 개 이상의 플랫(flats)을 형성하기 위하여 연마(flat grinding)하여 특정한 결정 방향 및 결정의 전기 전도성 타입을 결정한다. 그 후에 선택적으로 결정에칭(crystal etching)하고 웨이퍼라 불리는 박판으로 절단하는 공정인 슬라이싱(slicing)을 한다. 이 공정에서는 절단시에 소실되는 단결정 실리콘의 양이 최소가 되도록 주의해야 하며 이 결정 절단시 생긴 손상을 제거하기 위하여 웨이퍼의 가장자리를 라운딩(edge rounding)한다. 그리고 나서 웨이퍼 양면을 산화알루미늄(Al2O3)과 글리세린(glycerine)으로 처리하여 2㎛이하의 균일한 평면을 형성하는 래핑(lapping)공정을 행한다. 래핑공정은 웨이퍼의 표면과 가장자리 손상을 유발하여 오염된 상태로 만들게 된다. 이 손상된 부분은 화학적인 에칭(etching)공정을 거쳐서 제거한다. 웨이퍼 내부에 존재하는 불순물을 조절하여 원하는 전기 전도도를 얻기 위해 열처리(annealing)를 실시한다. 거울면과 같은 광택을 얻기 위하여 기계적 또는 화학적으로 폴리싱(polishing) 공정을 거친다. 웨이퍼의 두께와 표면 상태가 정해진 상태에 도달하게 되면 웨이퍼를 철저히 세척하여 표면의 결정 유무를 검사하고 최종검사에 합격한 웨이퍼만을 사용한다.

종래의 웨이퍼는 상기와 같은 공정 중에서 실리콘 단결정 봉의 슬라이싱과 가장자리 라운딩 이후에 100㎜, 125㎜, 150㎜, 200㎜ 그리고 300㎜의 지름을 갖도록 제조된다. 상기의 일련의 공정에서 웨이퍼는 25매 정도가 들어있는 카셋트(cassette)를 최소 단위로 하는 배취 타입(batch type)으로 공정이 진행되게 된다. 그 중에서 200㎜와 300㎜의 지름을 갖는 대구경 웨이퍼의 제조는 그 규모로 인하여 제조 공정을 진행하는데 있어서 주의를 요하므로 상당한 어려움을 겪고 있다. 그래서 큰 지름을 갖는 웨이퍼를 생산하는 경우, 우수한 품질의 웨이퍼를 생산하는 것에 저해 요인으로 작용하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 보다 큰 지름을 갖는 웨이퍼를 종래의 방법에 비하여 간편하고 안정한 방법으로 제조하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기와 같은 구성을 갖는다.

본 발명에 있어서, 실리콘 단결정을 절단하는 공정, 상기 절단된 결정을 연마하는 공정, 상기 연마된 결정을 슬라이싱하여 웨이퍼를 얻는 공정, 상기 웨이퍼를 가장자리 라운딩하는 공정, 가장자리 라운딩된 웨이퍼를 래핑하는 공정 그리고 상기 래핑한 웨이퍼를 에칭하는 공정, 에칭한 웨이퍼를 폴리싱하는 공정을 포함하는 경면 연마 웨이퍼의 제조방법에 있어서, 상기 웨이퍼의 래핑 공정 및/또는 폴리싱 공정은 웨이퍼를 낱장 단위로 진행하는 것을 특징으로 하는 경면 연마 웨이퍼의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 래핑공정은 상기 가장자리 연마된 웨이퍼의 한 쪽면을 먼저 연마하고 다른 쪽면을 연마하는 공정으로 연마한 웨이퍼의 한 쪽면을 에칭 및 세정하고 난 후에 다른 쪽면을 에칭 및 세정하는 공정을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

이렇게 웨이퍼의 한면을 연마하고 다른 한면을 연마하여 만든 초평면 웨이퍼는 기계적인 연마에 의하여 웨이퍼의 양면에 손상층이 존재하게 된다. 세정하여 웨이퍼의 한면을 에칭장비를 이용하여 에칭 손상층을 제거한 후 반대쪽 면의 손상층을 같은 방법으로 에칭한 후 세정한다. 에칭 후 웨이퍼의 한면을 폴리싱한 후에 세정하여 경면 연마 웨이퍼를 제조한다.

그리고 폴리싱 공정은 각 웨이퍼의 한 쪽면을 폴리싱 및 세정하고 난 후에 다른 쪽면을 폴리싱 및 세정하는 공정인 것이 바람직하다.

또한 열처리와 에칭면을 손상공정(back side damage)을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 웨이퍼의 지름이 200㎜ 이상인 경우에 바람직하다.

본 발명의 공정 중에서 웨이퍼의 세정, 열처리 등과 같은 공정은 종래의 방법으로 진행할 수 있다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 제시한다. 그리고 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

우선 실리콘 다결정으로부터 성장한 실리콘 단결정을 다이아몬드 분말이 코팅되어 있는 절단용 환상 톱날의 안쪽 부분을 이용하여 절단하고 절단된 결정은 왁스를 이용하거나 진공상태에서 원형 연마판에 붙인 다음 연마기로 연마하였다. 그 후에 연마된 결정을 정해진 두께의 박판으로 만드는 슬라이싱, 슬라이싱한 웨이퍼 가장자리의 손상층 생성 방지를 위한 가장자리 라운딩을 하였다. 그리고 난 후에 낱장의 웨이퍼의 한 쪽면을 그라인더를 이용하여 래핑한 후에 다른 쪽면을 래핑하였다. 손상층을 제거하기 위한 공정으로 웨이퍼 한쪽 면을 에칭 및 세정하고 다른 쪽면을 에칭 및 세정하였다. 폴리싱 공정으로 웨이퍼 한쪽 면을 폴리싱 및 세정한 후에 다른 쪽면을 폴리싱 및 세정하여 경면 연마 웨이퍼를 제조하였다.

[실시예 2]

상기 실시예 1의 공정 중 에칭 및 세정 공정 후에 열처리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 경면 연마 웨이퍼를 제작하였다.

[실시예 3]

상기 실시예 1의 공정 중 에칭 및 세정 공정 후에 에칭면 손상공정을 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 경면 연마 웨이퍼를 제작하였다.

[비교예]

상기 실시예 1의 공정 중에서 래핑공정, 에칭, 세정 및 폴리싱 공정을 25개의 웨이퍼를 포함하는 카세트 단위로 진행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 경면 연마 웨이퍼를 제조하였다.

본 발명에 의하여 종래의 방법으로 제조되는 경면 연마 웨이퍼보다 간편한 공정으로 큰 지름을 갖는 경면 연마 웨이퍼가 간편한 공정에 의하여 가능하고 웨이퍼 지름이 점차 커지는 추세에 대응하여 작은 공간에서도 우수한 품질을 갖는 경면 연마 웨이퍼를 제조할 수 있다.

Claims (6)

1. 실리콘 단결정을 절단하는 공정; 상기 절단된 결정을 연마하는 공정; 상기 연마된 결정을 슬라이싱하여 웨이퍼를 얻는 공정; 상기 웨이퍼를 가장자리 라운딩하는 공정; 상기 가장자리 라운딩한 웨이퍼를 래핑하는 공정; 상기 래핑한 웨이퍼를 에칭하는 공정; 그리고 상기 에칭한 웨이퍼를 폴리싱하는 공정;을 포함하는 경면 연마 웨이퍼의 제조방법에 있어서, 상기 웨이퍼의 래핑공정 및/또는 폴리싱 공정은 웨이퍼를 낱장 단위로 진행하는 것을 특징으로 하는 경면 연마 웨이퍼의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 래핑공정은 상기 가장자리 연마된 웨이퍼의 한 쪽면을 연마하고 난 후에 다른 쪽면을 연마하는 공정인 경면 연마 웨이퍼의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 래핑공정은 상시 연마한 웨이퍼의 한 쪽면을 에칭 및 세정하고 난 후에 다른 쪽면을 에칭 및 세정하는 공정을 더욱 포함하는 경면 연마 웨이퍼의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 공정은 상기 웨이퍼의 한 쪽면을 폴리싱 및 세정하고 난 후에 다른 쪽면을 폴리싱 및 세정하는 공정인 경면 연마 웨이퍼의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 열처리와 에칭면에 손상공정을 더욱 포함하는 경면 연마 웨이퍼의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 지름은 200㎜ 이상인 경면 연마 웨이퍼의 제조방법.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.