TWI462170B - Silicon wafer wiping device and silicon wafer manufacturing method and by etching silicon wafer - Google Patents

Silicon wafer wiping device and silicon wafer manufacturing method and by etching silicon wafer Download PDF

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Description

矽晶圓的去角取面裝置與矽晶圓的製造方法以及經蝕刻矽晶圓
本發明是有關於一種用以將矽晶圓的外周部去角取面之矽晶圓的去角取面裝置與矽晶圓的製造方法以及經蝕刻矽晶圓，詳言之，是有關於一種與矽晶圓的去角取面部的剖面形狀有關之去角取面裝置與製造方法以及經蝕刻矽晶圓。
採用例如以直徑為300毫米為代表之大口徑矽晶圓之尖端元件，逐漸採用一種步進機，該步進機採用一種在物鏡與矽晶圓之間夾住液體(通常是純水)來提高解像度的技術(浸潤式曝光技術)。使用該技術之曝光時，若在晶圓去角取面部的形狀有偏差時，在對晶圓最外周部進行掃描時，液體容易從晶圓去角取面部泄漏，許多元件廠商要求對縮短晶圓去角取面形狀的尺寸等重新評價或要求提升尺寸精確度。
又，為了提升元件製程中進行擴散或膜形成之熱處理製程的生產力，有縮短熱循環中的升降溫度時間之傾向。此時，比先前大的熱衝擊，作用在矽晶圓上，會有產生晶圓破裂之問題。同時亦實施提升搬運相關的速度，因晶圓去角取面部與搬運部或晶圓載具的接觸，有時候會有產生晶圓裂紋之情形。為了使其具有經得起該等熱應力或機械應力的耐性，嚴格規定晶圓去角取面部的剖面形狀尺寸之 必要性逐漸產生。
在此，基於第17圖所示去角取面部的剖面形狀的一個例子來說明去角取面部的剖面形狀尺寸。去角取面部的剖面形狀的規格是定義如下。
(1)將自去角取面部最尖端基準L1往晶圓中心方向進入450微米之基準L2與表面側去角取面部剖面交叉的點P1的位置，作為表面基準L3。在去角取面部，將與基準L3平行，且位於自基準L3算起25微米之點P2與位於自基準L3算起70微米之點P3連接而成的直線設作為L6，並將基準L3與直線L6所夾的角度定義為θ1。又，亦將背面側同樣地定義為θ2。通常是將此等稱為去角取面角度。
(2)將基準L3與直線L6的交點作為點P4，並將點P4與基準L1的距離定義為A1。又，將背面側亦同樣地定義為A2。通常將此等稱為面寬度。
(3)將從去角取面部前端基準L1往晶圓中心方向平行移動50微米後之直線L7與去角取面部剖面交差的點P5與點P6的距離定義為BC。通常亦將其稱為面寬度。
上述尺寸的測定，能夠藉由通常的透射光方式，對取得的影像施行二值化影像處理來算出。測定位置是以凹口位置為基準，通常是測定晶圓面內4點或8點(去角取面部的剖面形狀尺寸的測定位置的一個例子是如第18圖所示)。
4點測定時的位置，是包含凹口附近(例如，自凹口算 起9∘的位置)之90∘間隔的4個位置。又，8點測定時的位置，是包含凹口附近(例如，自凹口算起9∘的位置)之45∘間隔的8個位置。但是測定位置未限定於此等位置。又，將自凹口算起9∘的位置作為測定位置，是因為凹口部未存有去角取面部的緣故，未特別限定為9∘。
上述去角取面部的剖面形狀參數A1、A2、BC或θ1、θ2，是按照製造元件的顧客各自對此等的目標值(規格中心值)而不同，但是對於此等參數的偏差要求值或規格值是一年一年地變為嚴格。所要求的偏差預測例如在65奈米節點為±80微米以下，在45奈米節點為±40微米以下，在32奈米節點為±25微米以下。
在被要求此種去角取面部的剖面形狀尺寸的均勻化之中，先前是依照如第4圖的製程來進行製造矽晶圓。
首先，如第4圖(A)所示，通常是依照順序進行以下製程，包含：切割製程，是從單結晶晶錠切取薄板晶圓；去角取面製程，是用以防止晶圓的外周部破碎；磨光製程或雙面磨削製程，是用以消除晶圓的厚度偏差；蝕刻製程，是用以除去因上述磨光或磨削所導入的加工變形或污染物；及鏡面研磨製程，是用以使晶圓的去角取面部及主表面或雙面成為鏡面。特別是為了達成嚴格的去角取面形狀精確度，在磨光後或表背面磨削後，再次進行去角取面處理。
又，最近以削減去角取面製程為目的，如第4圖(B)所示，亦想出在雙面磨削後只有進行1階段的去角取面之 方法。
而且，依照第4圖(A)的製造方法來進行磨光製程時，在磨光前必須進行粗去角取面。
在第4圖的去角取面製程，通常是將具有成型槽之去角取面研磨輪，壓住晶圓外周部，並使槽的形狀轉印至晶圓來進行去角取面(在第5圖表示成型去角取面方式的一個例子)。因為研磨輪是以高速自轉，且晶圓亦自轉，所以在晶圓的圓周方向，能夠進行均勻的去角取面形狀的轉印。
又，在磨光製程時，一邊將研磨劑(使以氧化鋁作為主要成分之研磨粒懸浮而成)供給至被由鑄鐵製的旋轉中的上下轉盤所夾住的間隙，一邊加工以載具保持的晶圓。在雙面磨削製程中，是將晶圓保持在由研磨石(使鑽石研磨粒分散而成)所構成並相向且高速旋轉之研磨輪的間隙中，來進行加工。
而且，為了達成嚴格的平坦度，在蝕刻製程中，是使用磨光或原料晶圓表背面的形狀維持性能高的氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液等的鹼系水溶液。這是因為在酸蝕刻時，主面平坦度會有惡化的可能性。
如上述，為了謀求去角取面部的剖面形狀尺寸的均勻化，先前在去角取面製程中，將矽晶圓的外周部，在圓周方向的各位置，去角取面成均勻的形狀，通常被認為是常識，因此，隨後應用可維持表背面的形狀性能較高的鹼蝕刻，來進行蝕刻製程之製造方法。
但是，因為鹼系水溶液具有依存於結晶方位之蝕刻異 方向性，所以蝕刻製程後的矽晶圓，依照符合結晶方位之去角取面部的圓周方向位置的不同，而顯示出不同的面粗糙度(參照特開2001-87996號公報)。又，剖面形狀亦產生變化。
因此，上述先前的製造方法，在去角取面部的剖面形狀尺寸，無法滿足近年來所要求的例如在32奈米節點要控制成±25微米以下之極小的偏差。
本發明是鑒於上述問題點而開發出來，本發明的目的是提供一種矽晶圓的去角取面裝置與製造方法以及經蝕刻矽晶圓，該去角取面裝置能夠抑制蝕刻製程後之去角取面部的剖面形狀尺寸的偏差，而能夠達成顧客要求之晶圓去角取面部的剖面形狀精確度。
為了解決上述課題，本發明提供一種矽晶圓的去角取面裝置，是使用去角取面研磨石來將矽晶圓的外周部去角取面之矽晶圓的去角取面裝置，其特徵為：至少具備：保持器，其在保持矽晶圓之同時，使矽晶圓旋轉；去角取面研磨石，其將保持於該保持器之矽晶圓的外周部去角取面；及控制裝置，是用以藉由數值控制來控制上述矽晶圓的外周部與上述去角取面研磨石的相對位置，來控制去角取面形狀；該控制裝置，是按照在上述保持器所保持的矽晶圓的圓周方向的位置，來變更控制在去角取面時之上述矽晶圓 的外周部與去角取面研磨石的相對位置。
若是此種矽晶圓的去角取面裝置時，與均勻地將矽晶圓的外周部進行去角取面之先前裝置不同，因為是按照矽晶圓的圓周方向的位置，來變更控制在去角取面時之矽晶圓的外周部與去角取面研磨石的相對位置，所以能夠按照矽晶圓的圓周方向的位置，變更矽晶圓的外周部的去角取面形狀來進行去角取面。因此，能夠得到一種按照圓周方向的位置而特別地改變去角取面形狀而成的矽晶圓，且能夠得到一種在蝕刻後能夠極力抑制去角取面部的剖面形狀尺寸的偏差而成的經蝕刻矽晶圓。
又，本發明提供一種矽晶圓的製造方法，至少具備去角取面製程，是對矽晶圓的外周部進行去角取面；及蝕刻處理製程，是在該去角取面製程後對上述矽晶圓的至少去角取面部進行蝕刻處理；此矽晶圓的製造方法的特徵為：以按照上述矽晶圓的圓周方向的位置，使去角取面部的剖面形狀變化之方式，按照矽晶圓的圓周方向的位置，變更外周部的去角取面形狀來進行上述去角取面製程後，進行上述蝕刻製程，來製造矽晶圓。
若是此種矽晶圓的製造方法時，因為是以按照矽晶圓的圓周方向的位置，使去角取面部的剖面形狀變化之方式，按照矽晶圓的圓周方向的位置，變更外周部的去角取面形狀來進行去角取面製程，所以，大體上能夠得到按照圓周方向的位置，變更外周部的去角取面形狀而成的矽晶圓。而且，因為隨後進行蝕刻製程來製造矽晶圓，所以， 即便在蝕刻製程按照圓周方向位置進行不均勻的蝕刻，在最後亦能夠得到極力抑制去角取面部的剖面形狀尺寸的偏差而成的經蝕刻矽晶圓。
此時，按照上述矽晶圓的圓周方向的位置之去角取面形狀的變更，以基於在上述蝕刻製程中的按照矽晶圓的圓周方向的位置之蝕刻所產生的形狀變化量來進行為佳。
如此，使按照矽晶圓的圓周方向位置之去角取面形狀的變更，若是基於去角取面製程後的蝕刻製程中的按照矽晶圓的圓周方向的位置之蝕刻所產生的形狀變化量來進行時，在蝕刻後，能夠得到一種去角取面部的剖面形狀尺寸的偏差更少且品質良好的矽晶圓。
又，上述按照矽晶圓的圓周方向的位置之蝕刻所產生的形狀變化量，以預先進行試驗來求取為佳。
如此，若將按照矽晶圓的圓周方向的位置之蝕刻所產生的形狀變化量，預先進行試驗來求取時，能夠正確地求取按照矽晶圓的圓周方向的位置之蝕刻所產生的形狀變化量，結果能夠得到一種去角取面部的剖面形狀尺寸的精確度更高的矽晶圓。
前述蝕刻製程，以使用氫氧化鈉水溶液及/或氫氧化鉀水溶液來進行為佳。
如此，若使用氫氧化鈉水溶液及/或氫氧化鉀水溶液來進行蝕刻製程時，比較能夠抑制蝕刻處理所產生的主面形狀變化量，能夠得到平坦度高的晶圓。
而且，若是藉由上述本發明的矽晶圓的製造方法所製 造的矽晶圓時，即便先前是去角取面部的剖面形狀不均勻且偏差變大之蝕刻製程後之物，亦能夠成為去角取面部的剖面形狀尺寸的精確度高之矽晶圓。
又，本發明提供一種經蝕刻矽晶圓，是經過蝕刻的矽晶圓，其特徵為：在晶圓的圓周方向中的去角取面部的剖面形狀尺寸的偏差為±10微米以下。
如此，本發明的經蝕刻矽晶圓，其在晶圓的圓周方向中的去角取面部的剖面形狀尺寸的偏差為±10微米以下，與例如±40微米左右之先前的經蝕刻矽晶圓比較時，是能夠極力抑制偏差之高品質之物。
先前，即便使用成型去角取面裝置均勻地去角取面加工而成的晶圓，因為若經過鹼蝕刻製程時，會產生蝕刻異方向性，均勻的去角取面部的剖面形狀會按照結晶方位而產生變化，致使剖面形狀變為不均勻，但是若依照本發明時，在蝕刻製程後，能夠得到一種在圓周方向具有均勻的去角取面部的剖面形狀之矽晶圓。
以下，說明本發明的實施形態，但是本發明未限定於此等實施形態。
先前的矽晶圓之製造方法，在去角取面製程中，是以在圓周方向的各位置成為均勻的形狀之方式，對矽晶圓的外周部進行去角取面，並藉由維持主面的形狀性能較高的鹼蝕刻來進行蝕刻製程，通常被認為是常識。
但是，即便在去角取面製程能夠得到均勻的去角取面形狀，因為在隨後的蝕刻製程，由於依存於鹼系水溶液的結晶方位之蝕刻異方向性，致使在去角取面部的剖面形狀尺寸產生偏差，所以當利用先前方法時，雖然能夠維持主表面的平坦度，但是無法達成對於高精確度的去角取面部剖面形狀尺寸的要求。
因此，本發明者對去角取面製程及蝕刻製程進行研究時，發現未拘泥於在去角取面製程中對外周部均勻地進行去角取面之先前的常識，相反地，藉由按照(對應)圓周方向位置(亦即，按照結晶方位)變更外周部的去角取面形狀來進行去角取面，得到具有不均勻的剖面形狀之去角取面部時，在蝕刻製程後反而能夠使矽晶圓的去角取面部的剖面形狀成為均勻。特別是在考慮按照在蝕刻製程中的圓周方向位置之由於蝕刻所產生的形狀變化量(亦即，依存於結晶方位之蝕刻異方向性所產生蝕刻量的差異，如後述，會反映在蝕刻製程後的去角取面形狀的前端R的差異)後，若按照上述圓周方向位置進行去角取面形狀的變更時，能夠製造出在蝕刻製程後的去角取面部的部面形狀更均勻且非常高品質的矽晶圓，而完成了本發明。
在此，首先詳述本發明者進行有關上述的去角取面製程及蝕刻製程之研究。依照先前方法先將矽晶圓的外周部均勻地進行去角取面並且進行鹼蝕刻，去角取面製程後的去角取面部的剖面形狀及蝕刻製程後的去角取面部的剖面形狀之調查是如以下敘述。
(依照先前的製造方法之去角取面製程)
按照第4圖(A)所示製程來製造矽晶圓。
使用多條鋼絲鋸，並使用以GC#1500的研磨粒作為主成分之研磨劑進行切斷，得到結晶方位為(100)、直徑為300毫米、厚度為910微米的矽晶圓。然後，將該矽晶圓的外周部以#600的金屬結合研磨輪進行粗去角取面後，使用以FO#1200的研磨粒作為主成分之研磨劑進行研磨，來準備厚度為約815微米之矽晶圓。又，上述粗去角取面是使用第5圖所示之成型去角取面研磨石進行處理，但是其意義主要是為了防止破片，而不管形狀精確度。
然後，將上述為了進行磨光(lapping)而準備的矽晶圓，進而使用#3000樹脂結合研磨輪(resin bonded wheels)，如第5圖所示，藉由將磨削輪槽形狀轉印至晶圓端面部的方式之去角取面裝置，施行精去角取面處理，使得去角取面部的剖面形狀可以成為均勻。
在此時點，對矽晶圓的面內9點、具體上是對以凹口(notch)作為基準時包含8.7∘和351∘之45∘間隔的9個位置，進行測定去角取面部的剖面形狀尺寸A1值、A2值、BC值(參照第17圖)。關於A1值、A2值，是得到如第9圖所示之測定結果。關於BC值，是得到第10圖所示的結果。在第9、10圖中，是表示按照矽晶圓的圓周方向之從A1值、A2值、BC值的目標值算起的偏差量。
從該第9圖及10圖可以得知，在依照先前方法的去角 取面製程後，確認在矽晶圓全周的範圍，A1值、A2值、BC值的偏差，其從目標值算起的偏差量，是收斂為約±10微米，可得到大致均勻的剖面形狀，且在圓周方向未觀察到特別的傾向。
(依照先前的製造方法之蝕刻製程)
接著，將上述精去角取面製程後的矽晶圓，使用重量濃度約52%、並已加熱至液溫約75℃的氫氧化鈉水溶液，浸漬10分鐘，來進行約20微米厚度的蝕刻。
以氫氧化鈉水溶液為代表之鹼系水溶液，被認為能夠均勻地蝕刻全面，且不會損害晶圓的形狀，特別是不會損害主面的平坦度，最近被採用於矽晶圓的蝕刻處理(例如，參照日本特開平11-171693號公報)。
在與上述同樣的位置，以與前述測定條件相同條件，測定上述鹼蝕刻製程後的矽晶圓的去角取面部的剖面形狀尺寸，結果如第11圖及第12圖所示。
雖然未觀察到A1值、A2值有大的變化，但是BC值則觀察到有顯著的變化。亦即，第11圖所示之從A1、A2的目標值算起的偏差量，在蝕刻前(亦即精去角取面製程後)的相對形狀與圓周方向位置是沒有大的變化(又，絕對值則有約-30微米的變化)。
但是，如第12圖所示，從BC的目標值算起的偏差量是按照圓周方向的位置而顯著地變化，特別是以凹口為基準，與在8.7∘、90∘、180∘、270∘、351∘的點(即90∘間隔點) 比較時，在45∘、135∘、225∘、315∘的點(即45∘間隔點)，其BC值約短40微米。而且，從目標值算起，最大約偏離-40微米左右。亦即，若以目標值為基準，產生±40微米的偏差。如此的去角取面的剖面形狀尺寸的差異，因為在蝕刻以後的製程中會被維持，在最後的製品階段，會至少存在±40微米的偏差，前述偏差對於32奈米節點要求±25微米以下之要求，當然無法達成，亦難以滿足顧客對於45奈米節點要求±40微米以下之要求。
(蝕刻製程後的去角取面部的剖面形狀)
因鹼蝕刻而明顯存在之上述去角取面部的剖面形狀尺寸BC值，其按照圓周方向位置而產生的變化，被認為是矽晶圓所具有的結晶方位在蝕刻時產生異方向性作用而造成。
上述例子是使用以(100)結晶軸作為主面的矽晶圓。在第7圖，是表示以通常的(01-1)方向作為凹口方位時之對應各測定位置的圓周方向之結晶方位。以凹口(01-1)為基準，能夠認為90∘:(0-1-1)、180∘:(0-11)、270∘:(011)是等價；45∘:(00-1)、135∘:(0-10)、225∘:(001)、315∘:(010)是等價。
因此，認為由於在與(001)等價的方位及在與(011)等價的方位，顯現蝕刻差異，如第12圖所示，BC值的測定結果被觀察到去角取面部的剖面形狀的異方向性。
而且，本發明者進行調查，如第8圖所示，在各測定 點各自解析前端R1、R2(被定義為在點P5、P6(參照第17圖)內接去角取面部的剖面形狀之圓)的大小時，得知與BC值同樣地按照圓周方向的位置而有差異。結果如第13圖所示。從第13圖可得知，前端R1、R2的尺寸(半徑)在與(001)等價的方位及與(011)等價的方位，產生約40~50微米的差異。
在此，敘述前端R與BC值的關係。
如第16圖所示的一個例子，在幾何學上，BC值是按照前端R的大小而變化。亦即，例如從0.2毫米(第16圖(A))至0.24毫米(第16圖(B))，若只有使前端R的半徑增加40微米時，BC值會從482微米(第16圖(A))減少為458微米(第16圖(B))，約縮短30微米。
這表示蝕刻後在圓周方向位置之BC值的測定結果的第12圖，與蝕刻後在圓周方向位置之前端R1、R2大小的測定結果的第13圖，其現象是一致。亦即，BC值與R值是連動，例如若使R值增大時，能夠使BC值變小。
本發明者藉由進行上述調查，明確得知鹼蝕刻所具有之對結晶方位的異方向性，能夠有助於去角取面部的剖面形狀的前端R，且結果亦會改變BC值。
因此，利用此點且特別是先藉由預備試驗或過去的數據，來求取蝕刻所具有之對結晶方位的異方向性(會反映在按照矽晶圓的圓周方向位置之蝕刻量的差異、亦即按照蝕刻製程後的圓周方向位置之前端R大小的差異)。然後，在正式試驗之去角取面製程中，以消除按照該矽晶圓的圓周 方向位置之前端R的差異的方式，按照各圓周方向位置，適當地設定前端R的大小，並變更外周部的去角取面形狀來進行去角取面，藉此，在去角取面製程後，去角取面部，其剖面形狀是按照圓周方向位置變化且變為不均勻，但是在隨後的蝕刻製程後，去角取面部能夠以消除上述不均勻形狀的方式進行蝕刻。亦即，作為最後結果，能夠得到可極力抑制去角取面部的剖面形狀尺寸偏差之高品質的經蝕刻矽晶圓。本發明者發現了上述情形。
另外，以上是基於第4圖(A)的流程來進行說明，但是依照第4圖(B)所示之雙面磨削後進行去角取面之方法，因為去角取面部之由於蝕刻所造成的形狀變化相同，能夠到同樣的結果。
又，上述例是使用以(100)方向作為主面之矽晶圓，但是對於其他的方位軸，亦產生同樣現象。
以下，一邊參照圖示一邊說明本發明的實施形態，但是本發明未限定於此等實施形態。
第1圖是表示本發明的矽晶圓的去角取面裝置之概略圖。如第1圖所示，本發明的去角取面裝置1具有：保持器2，其在保持矽晶圓W之同時，使矽晶圓族轉；去角取面研磨石3，其將保持於保持器2之矽晶圓W的外周部去角取面；及控制裝置4，是用以藉由數值控制來控制矽晶圓W的外周部與去角取面研磨石3的相對位置。
以下，詳述上述的各構成。
首先，保持器2只要是在去角取面中能夠將矽晶圓W保持並固定者即可，例如能夠是真空吸附式者。又，是具備有使其旋轉之機構，如此能夠對所保持的矽晶圓W的外周部的全部範圍進行去角取面。例如第1圖所示，在下部具有保持器旋轉驅動馬達5，藉由使保持器2本身旋轉，能夠作為使所保持的矽晶圓W旋轉之機構。
保持器2的這些保持機構及旋轉機構，並未特別限定，亦能夠使用與先前相同者。
接著，敘述去角取面研磨石3。去角取面研磨石3，只要能夠將矽晶圓W的外周部去角取面時即可，沒有特別限定，如第1圖所示，本發明的性質上，例如能夠使用外筒式者，用以按照矽晶圓W的圓周方向來變更去角取面形狀而容易地進行去角取面。而且，去角取面研磨石3是能夠藉由去角取面研磨石驅動馬達6來自轉。
又，控制裝置4具有：機構7，用以沿著如第1圖所示之X軸方向來移動去角取面研磨石3的位置；機構8，用以沿著Z軸方向來移動保持器2及被其保持之矽晶圓W的位置；及NC控制部9，用以數值控制這些移動機構7、8。
在去角取面研磨石3的移動機構7，是透過X軸進給螺絲11來使滑動平台12連結X軸驅動馬達10，且該滑動平台12能夠藉由引導器13而在滑動軌道14上滑動。又，前述去角取面研磨石驅動馬達6是被固定在該滑動平台12上。亦即，去角取面研磨石3通過滑動平台12並藉由X 軸驅動馬達10而能夠在X軸方向移動(前進、後退移動)。
又，保持器2的移動機構8，亦具有Z軸驅動馬達20、Z軸進給螺絲21、滑動平台22、引導器23及滑動軌道24。而且，藉由與上述同樣的結構，保持器2及被其保持之矽晶圓W，通過滑動平台22並藉由Z軸驅動馬達20而能夠在Z軸方向移動(上下動作)。
而且，X軸驅動馬達10、Z軸驅動馬達20，是與配置在去角取面裝置架25內的NC控制部9相連接，能夠藉由程式來數值控制這些驅動馬達。亦即，能夠數值控制矽晶圓W(保持器2)的Z軸方向的移動或去角取面研磨石3在X軸方向的移動。
第2圖是表示在本發明中的去角取面方式，亦即表示矽晶圓W的外周部與去角取面研磨石3的相對位置的控制情形之說明圖。藉由上述控制裝置4，使矽晶圓W往Z軸方向移動，又，藉由使去角取面研磨石3往X軸方向移動，能夠變更這些物體的相對位置。又，藉由使保持器旋轉驅動馬達5旋轉保持器2，能夠同時地使矽晶圓W旋轉，且以矽晶圓W的凹口作為基準，來控制旋轉角度(省略圖示)，來對所希望的圓周方向位置的外周部進行去角取面。因此，使用去角取面研磨石3，能夠以按照圓周方向將矽晶圓W的外周部變更為所希望的去角取面形狀的方式，來進行去角取面。
另外，在第1圖所示的構成中，是將X軸方向和Z軸方向的移動機構，各自分配給去角取面研磨石3和矽晶圓 W(保持器2)，但是未限定於此種構成，當然亦能夠是在矽晶圓W側或去角取面研磨石3側匯集X軸方向及Z軸方向的移動機構雙方而成者。又，如第1圖所示之矽晶圓W的旋轉方向或去角取面研磨石3的旋轉方向，也只是一個例子，並未限定於這個例子。
藉由以上的構成，本發明的矽晶圓的去角取面裝置1，實際上在將矽晶圓W的外周部進行去角取面時，能夠自在地變更控制在圓周方向之矽晶圓W的外周部與去角取面研磨石3的相對位置。
接著，敘述使用上述去角取面裝置1之本發明的矽晶圓的製造方法。
例如，按照具有預備試驗之第3圖所示的製程來製造矽晶圓。又，本發明的製造方法未限定於此製程，不一定須要進行預備試驗，例如亦能夠利用過去累積的數據等來製造矽晶圓。
首先，準備試樣晶圓作為預備試驗用晶圓。例如將依照CZ法培育而成的矽單結晶棒切割來得到矽晶圓。然後，對該矽晶圓的外周部進行粗去角取面，並施加磨光製程或雙面磨削製程。
隨後，對矽晶圓的外周部(已完成粗去角取面)進行精去角取面。在此製程中所使用的去角取面裝置沒有特別限定，使用與先前同樣的裝置亦即例如使用第5圖示之成型去角取面方式的裝置是簡便的。藉此，在矽晶圓的圓周方 向的各位置，進行去角取面，使得去角取面形狀成為均勻。
接著，對上述精去角取面後的矽晶圓施加蝕刻製程。此時，鹼蝕刻以使用例如氫氧化鈉水溶液及/或氫氧化鉀水溶液為佳。但是未限定於這些溶液，能夠每次選擇適當者。
此時，如上述，藉由鹼蝕刻的結晶方位異方向性，按照矽晶圓的圓周方向位置，蝕刻量不同且去角取面部的形狀變為不均勻。
進行蝕刻後，進行測定在經蝕刻矽晶圓的圓周方向的各位置之去角取面部的剖面形狀，得到BC值或R值等的尺寸。
根據如此進行所得到的蝕刻製程後的去角取面部的剖面形狀尺寸的各數值、特別是R值，來設定在正式試驗中的去角取面製程時之去角取面條件。
亦即，根據上述剖面形狀的數值，在正式試驗時的蝕刻製程中，基於按照矽晶圓的圓周方向位置之蝕刻所產生的形狀變化量，以抵消在該圓周方向的各位置之形狀變化量的不均勻，使得蝕刻後之去角取面部的剖面形狀可成為均勻，特意地，以按照圓周方向位置形成不均勻的去角取面形狀的方式，來設定去角取面製程的去角取面條件。
例如，在第12圖、第13圖所示的例子中，為了使蝕刻製程後之按照圓周方向位置的BC值的偏差(第12圖)減少，根據與BC值連動之R值的數據(第13圖)，以使蝕刻製程後的R值按照圓周方向位置之偏差可以減少的方式，來設定去角取面製程時之按照圓周方向位置的R值。更具 體地，例如是以填補45∘、135∘、225∘、315∘的點(45∘間隔點)的R值(第13圖的R1是約250微米)減去8.7∘、90∘、180∘、270∘、351∘的點(90∘間隔點)的R值(第13圖的R1是約200微米)的差(250-200=50微米)的方式來設定。亦即，針對去角取面條件，若使R值在90∘間隔點為R90‧ 時，將45∘間隔點的R值設為(R90‧ -50)微米。藉此，BC值亦連動而能夠預期在蝕刻製程後，BC值的偏差變小。
如此進行來設定去角取面條件後，進行正式試驗。首先，準備已與預備試驗同樣地進行過磨光製程或磨削製程之矽晶圓。然後，基於如上述進行所得到的去角取面條件，藉由去角取面裝置1的控制裝置4，變更控制保持器2所保持的矽晶圓W的外周部與去角取面研磨石3的相對位置，以不是均勻的去角取面的方式，進行去角取面，來形成按照圓周方向位置改變剖面形狀而成的去角取面部。
對此種在圓周方向之去角取面部的剖面形狀不均勻的矽晶圓，以與預備試驗同樣的條件進行蝕刻處理。此時，與預備試驗同樣地，藉由蝕刻異方向性，會按照圓周方向的位置(結晶方位)，其形狀變化量產生差異。
但是，本發明的製造方法，原本就是考慮在蝕刻製程中依存於結晶方位之蝕刻的異方向性後，欲消除由於此異方向性而產生的按照圓周方向位置的不均勻蝕刻(R值的不均勻)，而故意地在前製程也就是去角取面製程，以使去角取面部的剖面形狀成為不均勻的方式進行去角取面，結果，能夠使蝕刻製程後的矽晶圓的去角取面部的剖面形狀 成為非常均勻。
先前方法是如上述，即便在去角取面後之去角取面部的剖面形狀尺寸(例如BC值)的偏差為±10微米，在蝕刻製程後變為±40微米的偏差。
另一方面，依照上述本發明的製造方法所製造的經蝕刻矽晶圓，其去角取面部的剖面形狀接近目標值且偏差極少，能夠在±10微米以下。若是此種偏差小的高品質經蝕刻矽晶圓時，能夠充分地因應今後預料來自顧客的高精確度要求(例如，偏差在32奈米節點為±25微米以下)。
又，如第3圖所示，此後的鏡面研磨製程等，只要依照與先前同樣的方法進行即可。
以下舉出本發明的實施例，來詳細地說明本發明，但是本發明未限定於這些實施例。
依照具有預備試驗之第3圖所示的製程，來製造矽晶圓。
(預備試驗)
首先，預備試驗是進行以下的實驗。關於此預備試驗，是依照與上述先前同樣的製造方法。
使用多條鋼絲鋸裝置，並使用以GC#1500的研磨粒作為主成分之研磨劑進行切斷，來得到結晶方位(100)、直徑為300毫米、厚度為910微米的矽晶圓。然後，使用#600金屬結合研磨輪將該矽晶圓的外周部粗去角取面後，使用以FO#1200作為主成分之研磨劑進行研磨，來準備厚度為 約815微米的矽晶圓。又，上述粗去角取面是使用第5圖所示之成型去角取面研磨石來進行處理，但是其意義主要是為了防止破片，而不管形狀精確度。
然後，將上述為了進行磨光而準備的矽晶圓，進而使用#3000樹脂結合研磨輪，如第5圖所示，藉由將磨削輪槽形狀轉印至晶圓端面部的方式之去角取面裝置，以去角取面部的剖面形狀成為均勻的方式，來施行精去角取面處理。
作為參考，在此時點，對矽晶圓的面內9點、具體上是對以凹口作為基準時包含8.7∘及351∘之45∘間隔的9個位置，進行測定去角取面部的剖面形狀尺寸A1值、A2值、BC值(參照第17圖)。如此，關於從A1值、A2值的目標值算起的偏差量，是得到與第9圖大致同樣的測定結果；關於從BC值的目標值算起的偏差量，是得到與第10圖同樣的結果。
從該第9圖及10圖可以得知，能夠確認在依照先前方法之去角取面製程後，在矽晶圓全周的範圍，A1值、A2值、BC值的偏差，從目標值算起，各自收斂為約±10微米，且在圓周方向未觀察到特別的傾向。
接著，將上述精去角取面製程後的矽晶圓，使用重量濃度約52%、並已加熱至液溫約75℃的氫氧化鈉水溶液，浸漬10分鐘，來進行約20微米厚度的蝕刻。
在與上述同樣的位置，以與前述測定條件相同條件，測定上述鹼蝕刻製程後的矽晶圓的去角取面部的剖面形狀 尺寸，結果如第11圖及第12圖所示。
雖然未觀察到A1值、A2值有大的變化，但是BC值則觀察到有顯著的變化。亦即，第11圖所示之從A1、A2的目標值算起的偏移量，在蝕刻前(亦即精去角取面製程後)的相對形狀與圓周方向位置是沒有大的變化(又，絕對值時具有約-30微米的變化)。亦即，即便在蝕刻製程後，A1、A2的值亦能夠得到偏差為±10微米以下的良好結果。
但是，如第12圖所示，從BC的目標值算起的偏移量是按照圓周方向的位置而顯著地變化，特別是以凹口為基準，與在8.7∘、90∘、180∘、270∘、351∘的點(即90∘間隔點)比較時，在45∘、135∘、225∘、315∘的點(即45∘間隔點)，其BC值約短40微米。而且，從目標值算起，最大偏離-40微米，若以目標值作為基準時，產生±40微米的偏差。
又，進行測定與BC值連動之前端R值時，能夠得到與第13圖同樣的結果。從第13圖可以得知，與(011)等價的方位(8.7∘、90∘、180∘、270∘、351∘的點(90∘間隔點))之值比較時，前端R1、R2的值，在與(001)等價的方位(45∘、135∘、225∘、315∘的點(即45∘間隔點))之值較大，產生約40~50微米的差異。
(去角取面條件的設定)
正式試驗時，是在蝕刻製程前的去角取面製程時，藉由先預測出按照圓周方向的各位置之因蝕刻所產生的形狀變化，來製作去角取面形狀，能夠使蝕刻製程後的去角取 面剖面形狀均勻。
因此，基於上述預備試驗的結果，首先，設定在去角取面製程時的去角取面條件。在本實施例，是在主表面具有(100)結晶軸之晶圓，著眼於晶圓的去角取面部的剖面形狀、特別是前端R的大小，每隔45∘產生變化且其BC值是連動變化之點，在蝕刻製程前的去角取面製程中，使在與(011)等價的方位和與(001)等價的方位，變化其前端部R的大小。
亦即，在預備試驗時所進行的去角取面製程，在晶圓的圓周方向的各位置，進行成型去角取面來將第5圖所示的槽形狀轉印至晶圓的外周部，用以在晶圓的圓周方向的各位置製造一定的R值(在此為285微米)，但是在正式試驗時之R的設定，在與(011)方向等價的位置，是與通常條件(亦即，上述預備試驗之條件)相同，設為285微米的值，而在與(001)方向等價的位置，是設定減少50微米之235微米的值(參照第6圖)。這是基於第13圖所示的測定結果。這是為了將蝕刻製程後的按照在圓周方向的位置之R值的差異，預先在去角取面製程，進行修正的緣故。藉此，與R值連動之BC值亦產生變化，在蝕刻製程後的去角取面部的剖面形狀，於圓周方向變為均勻。
而且，此次在(011)與(001)之間，亦即45∘間隔的內側，是以直線插補法的方式設定，但是也可以基於數學的平滑法或正弦函數、或是依照三角函數來進行插補。剛去角取面後的結果，雖然未明確記載於圖示，能夠得到按照 設定之去角取面形狀。
(正式試驗)
基於上述所設定的條件來進行正式試驗。準備與上述預備試驗同樣進行至磨光製程為止之矽晶圓。接著，不是均勻的去角取面，使用本發明的去角取面裝置1，並以上述去角取面條件(在與(011)方向等價的位置是R=285微米、在與(001)方向等價的位置是R=235微米)，按照圓周方向的位置，變更矽晶圓的外周部的去角取面形狀，來進行去角取面製程。結果，得到在圓周方向具有不均勻的剖面形狀的去角取面部之矽晶圓。
然後，以與預備試驗同樣的蝕刻條件，對該矽晶圓進行蝕刻處理。結果能夠得到如預期的結果。在圓周方向的各位置之BC值，其從目標值算起的偏移量是如第14圖所示，又，在圓周方向的各位置之R值是如第15圖所示。
如此，與第12圖(在圓周方向位置具有大的偏差(從目標值算起偏移±40微米)之預備試驗(先前方法)的情況)不同，如第14圖所示，能夠在矽晶圓的全周範圍得到可將從目標值算起的偏差抑制在±10微米以下之BC值。
又，去角取面形狀前端R的大小，亦是與產生周期性的預備試驗(先前方法)的情況之第13圖不同，如第15圖所示，是如預期的結果，在圓周方向位置未顯示周期性。
如上述，採用本發明的去角取面裝置1，並依照本發明的製造方法，亦能夠製造出一種矽晶圓，即便在蝕刻後， 其去角取面部的剖面尺寸形狀的偏差極少。這能夠充分地因應例如在32微米節點為±25微米以下這樣的高精確度要求。
又，本發明未限定於上述實施形態。上述實施形態是例示性，凡是具有與本發明之申請專利範圍所記載之技術思想實質上相同構成、且達成相同作用效果之物，無論如何都包含在本發明的技術範圍內。
例如，在上述實施例中，是對在主表面具有(100)結晶軸之矽晶圓進行證實，但是對於其他方位品種，按照矽晶圓的圓周方向之結晶方位，同樣地進行改變R值，亦能夠得到在圓周方向之去角取面部的剖面形狀尺寸偏差極小的經蝕刻矽晶圓。又，此次所設定的去角取面形狀之前端的R值，因為按照顧客的要求而會有不同的目標值，而無法設定成相同的數值，只要可藉由每次進行調查等，來得到適當的值便可以。
又，實施例的蝕刻液是使用氫氧化鈉水溶液，但是使用同樣是鹼系的氫氧化鉀水溶液時，因為結晶的方位依存性相同，亦能夠得到與上述實施例同樣的結果。
而且，在正式試驗中，是說明在粗去角取面後，以磨光或雙面磨削後的精去角取面的方式，進行不均勻的精去角取面，再進行蝕刻的情況，但是在進行粗去角取面後，在磨光或雙面磨削後，進行均勻的精去角取面，隨後進行不均勻的精去角取面，再進行蝕刻亦可。
1‧‧‧去角取面裝置
2‧‧‧保持器
3‧‧‧研磨石
4‧‧‧控制裝置
5‧‧‧保持器旋轉驅動馬達
6‧‧‧旋轉驅動馬達
7、8‧‧‧移動機構
9‧‧‧NC控制部
10‧‧‧X軸驅動馬達
11‧‧‧X軸進給螺絲
12、22‧‧‧滑動平台
13、23‧‧‧引導器
14、24‧‧‧滑動軌道
20‧‧‧Z軸驅動馬達
21‧‧‧進給螺絲
25‧‧‧去角取面裝置架
第1圖是表示本發明的矽晶圓的去角取面裝置的一個例子之概略圖。
第2圖是用來說明本發明的去角取面方式之說明圖。
第3圖是表示本發明的矽晶圓的製造方法的製程的一個例子之流程圖。
第4圖(A)是表示先前的矽晶圓的製造方法的製程的一個例子之流程圖；(B)是表示先前的矽晶圓的製造方法的製程的另外一個例子之流程圖。
第5圖是表示成型去角取面方式的一個例子之概略圖。
第6圖是表示在本發明的正式試驗中的去角取面條件的一個例子之說明圖。
第7圖是表示通常的去角取面形狀測定位置和結晶方位之說明圖。
第8圖是表示去角取面部剖面形狀尺寸前端R之說明圖。
第9圖是表示依照先前方法之剛去角取面後的去角取面部剖面形狀尺寸A1值、A2值的圓周方向變化之圖表。
第10圖是表示依照先前方法之剛去角取面後的去角取面部剖面形狀尺寸BC值的圓周方向變化之圖表。
第11圖是表示依照先前方法之剛蝕刻後的去角取面部剖面形狀尺寸A1值、A2值的圓周方向變化之圖表。
第12圖是表示依照先前方法之剛蝕刻後的去角取面 部剖面形狀尺寸BC值的圓周方向變化之圖表。
第13圖是表示依照先前方法之剛蝕刻後的去角取面部剖面形狀尺寸前端R值的圓周方向變化之圖表。
第14圖是表示依照本發明之剛蝕刻後的去角取面部剖面形狀尺寸BC值的圓周方向變化之圖表。
第15圖是表示依照本發明之剛蝕刻後的去角取面部剖面形狀尺寸前端R值的圓周方向變化之圖表。
第16圖是表示去角取面部剖面形狀尺寸前端R值與BC值的關係之說明圖；(A)前端R=0.2毫米時、(B)前端R=0.24毫米時。
第17圖是表示去角取面部的剖面形狀尺寸的定義之說明圖。
第18圖是表示去角取面形狀的測定位置的一個例子之說明圖。
1‧‧‧去角取面裝置
2‧‧‧保持器
3‧‧‧研磨石
4‧‧‧控制裝置
5‧‧‧保持器旋轉驅動
6‧‧‧旋轉驅動馬達
馬達
7、8‧‧‧移動機構
9‧‧‧NC控制部
10‧‧‧X軸驅動馬達
11‧‧‧X軸進給螺絲
12、22‧‧‧滑動平台
13、23‧‧‧引導器
14、24‧‧‧滑動軌道
20‧‧‧Z軸驅動馬達
21‧‧‧進給螺絲
25‧‧‧去角取面裝置架

Claims (6)

  1. 一種矽晶圓的去角取面裝置，是使用去角取面研磨石來將矽晶圓的外周部去角取面之矽晶圓的去角取面裝置，其特徵為：至少具備：保持器，其在保持矽晶圓之同時，使矽晶圓旋轉；去角取面研磨石，其將保持於該保持器之矽晶圓的外周部去角取面；以及控制裝置，是用以藉由數值控制來控制上述矽晶圓的外周部與上述去角取面研磨石的相對位置，按照圓周方向來變更控制去角取面部的截面形狀；該控制裝置，是按照在上述保持器所保持的矽晶圓的圓周方向的位置，來變更控制在去角取面時之上述矽晶圓的外周部與去角取面研磨石的相對位置。
  2. 一種矽晶圓的製造方法，至少具備去角取面製程，是對矽晶圓的外周部進行去角取面；以及蝕刻處理製程，是在該去角取面製程後對上述矽晶圓的至少去角取面部進行蝕刻處理；此矽晶圓的製造方法的特徵為：基於在上述蝕刻製程中的按照矽晶圓的圓周方向的位置之蝕刻所產生的形狀變化量，以按照上述矽晶圓的圓周方向的位置，使去角取面部的剖面形狀變化之方式，按照矽晶圓的圓周方向的位置，變更外周部的去角取面形狀來進行上述去角取面製程後，進行上述蝕刻製程，來製造矽晶圓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之矽晶圓的製造方法，其中上述按照矽晶圓的圓周方向的位置之蝕刻所產生的形狀變化量，是預先進行試驗來求取。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述之矽晶圓的製造方法，其中使用氫氧化鈉水溶液及/或氫氧化鉀水溶液來進行上述蝕刻製程。
  5. 一種矽晶圓，是依照如申請專利範圍第2或3項所述之矽晶圓的製造方法而製成。
  6. 一種矽晶圓，是依照如申請專利範圍第4項所述之矽晶圓的製造方法而製成。
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