JP6281401B2 - Wafer cleavage method and wafer evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体デバイス製造プロセス等で使用する単結晶ウェーハのへき開方法及び、該へき開方法により得られるウェーハのへき開面を観察、評価するウェーハの評価方法に関する。 The present invention relates to a cleavage method for a single crystal wafer used in a semiconductor device manufacturing process and the like, and a wafer evaluation method for observing and evaluating a cleavage plane of a wafer obtained by the cleavage method.
半導体デバイスの製造プロセスでは、材料の単結晶ウェーハ、特にシリコンウェーハの表面部にデバイスを作製している。このため、デバイス製造分野において、ウェーハの表面〜中心部にかけての高精度な評価の要求が高まっている。 In the manufacturing process of a semiconductor device, a device is fabricated on a surface portion of a single crystal wafer of a material, particularly a silicon wafer. For this reason, in the device manufacturing field, the request | requirement of the highly accurate evaluation from the surface of a wafer to center part is increasing.
また、基板としてのシリコンウェーハは、表面に１μｍの厚さのエピ層を形成するなどの多層化が進み、益々、表面〜中心部にかけてのミクロ構造の評価が重視されるようになってきている。 In addition, silicon wafers as substrates have become increasingly multilayered, such as forming an epi layer with a thickness of 1 μm on the surface, and the evaluation of the microstructure from the surface to the center has become increasingly important. .
このような状況下で、シリコンウェーハのミクロ構造、例えば、ＢＭＤ等の構造の評価装置は、表面からの深さ方向や、シリコンウェーハの中心部〜外周端部（エッジ部）のＢＭＤ分布を、断面を観察することにより評価するため様々な評価装置が用いられている。 Under such circumstances, the evaluation apparatus for the microstructure of the silicon wafer, for example, a structure such as BMD, shows the depth direction from the surface and the BMD distribution from the center to the outer peripheral edge (edge part) of the silicon wafer. Various evaluation apparatuses are used for evaluation by observing a cross section.
シリコンウェーハやウェーハから得られるチップの断面解析のために、特定の箇所をへき開する方法がある。そこで、特許文献１に記載されているようにダイヤモンドペンによりウェーハに線状キズを入れる方法が考案された。また、特許文献２では、素子配置面に円盤状のカッターを押し付けて、Ｖ溝を作製する傷跡形成手段及びそのＶ溝の周囲に負荷をかけることでへき開して素子同士を分離する方法が開示されている。 There is a method of cleaving a specific portion for a cross-sectional analysis of a silicon wafer or a chip obtained from the wafer. Therefore, as described in Patent Document 1, a method has been devised in which linear flaws are made in a wafer with a diamond pen. Patent Document 2 discloses a scar forming means for producing a V-groove by pressing a disk-shaped cutter against the element arrangement surface and a method for cleaving and separating the elements by applying a load around the V-groove. Has been.
上述に例示されるへき開面を評価する方法では、綺麗なへき開面を作製することで、より小さいＢＭＤを検出することが可能である。しかしながら、特許文献１、２では、昨今要求されているレベルの構造評価を行えるへき開面の作製は困難であった。このような状況から、従来の方法よりも綺麗で理想的な鏡面のへき開面を作製する方法が、構造測定及びその結果を用いた評価の精度の向上に不可欠であった。 In the method for evaluating the cleavage plane exemplified above, it is possible to detect a smaller BMD by producing a clean cleavage plane. However, in Patent Documents 1 and 2, it is difficult to produce a cleavage plane that can perform structural evaluation at a level required in recent years. Under such circumstances, a method of producing a more ideal and ideal mirror cleavage plane than the conventional method has been indispensable for improving the accuracy of structural measurement and evaluation using the result.
半導体デバイスの材料として用いられる単結晶、特にシリコン単結晶は脆性材料のために、多数のへき開面が存在する。シリコンウェーハの断面を観察するには、表面が綺麗なものとなる｛１１０｝面をへき開面として作製することが望ましい。しかし、最もへき開されやすい面、所謂第一へき開面は｛１１１｝面である。 A single crystal used as a material for a semiconductor device, particularly a silicon single crystal, is a brittle material and therefore has many cleavage planes. In order to observe the cross section of the silicon wafer, it is desirable to produce a {110} plane having a clean surface as a cleavage plane. However, the surface that is most easily cleaved, the so-called first cleavage surface, is the {111} surface.
特許文献１では、ダイヤモンドペンによりウェーハに線状キズを入れる手法が記載されている。このような手法の場合は、ダイヤモンドペンとウェーハとの接触点（面）の関係から、線状キズの底部が丸みを帯びた形状となるために、｛１１０｝へき開面よりも｛１１１｝第一へき開面の方向に亀裂が伸長しやすい。また、ダイヤモンドペンではシリコンウェーハに十分に深いキズを作製することは困難である。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes a method of making a linear scratch on a wafer with a diamond pen. In the case of such a method, the bottom of the linear scratch has a rounded shape due to the relationship between the contact points (surfaces) between the diamond pen and the wafer, so that {111} Cracks tend to extend in the direction of the cleavage plane. Moreover, it is difficult to produce a sufficiently deep scratch on a silicon wafer with a diamond pen.
特許文献２では、円盤状のカッターを押し付けて、ウェーハにＶ溝を作製する傷跡形成手段を開示している。その溝の周囲に４点曲げの負荷を与え、Ｖ溝の底の先端部に応力を集中させてへき開し、素子同士を分離する方法が開示されている。このような方法で得られたへき開面は、特許文献１よりも良好なものであった。しかしながら、特許文献２のように、Ｖ溝形状でＶ溝の深さが一定となるように形成し、かつＶ溝の形成を素子の厚み分にするなどとすると、｛１１０｝面の端部やエッジ部に、ミクロな｛１１１｝面のへき開が発生し、断面観察おいて障害となるミクロな凹凸ができやすく鏡面にならないという弱点が露見した。 Patent Document 2 discloses a scar forming means for producing a V-groove on a wafer by pressing a disk-shaped cutter. A method is disclosed in which a four-point bending load is applied around the groove, stress is concentrated at the tip of the bottom of the V-groove, and cleavage is performed to separate the elements. The cleavage plane obtained by such a method was better than Patent Document 1. However, as in Patent Document 2, if the V-groove shape is formed so that the depth of the V-groove is constant and the V-groove is formed by the thickness of the element, the end of the {110} plane As a result, micro {111} planes were cleaved at the edges, and microscopic irregularities that would be obstructive in cross-sectional observation were easily formed, and the weak point was not revealed to be a mirror surface.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＢＭＤ等の構造評価の精度を向上することができるような、理想的な鏡面のへき開面、即ち、シリコン単結晶であれば｛１１０｝面を得ることのできるウェーハのへき開方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is an ideal mirror-cleavage cleavage plane that can improve the accuracy of structural evaluation such as BMD, that is, a silicon single crystal { It is an object of the present invention to provide a method for cleaving a wafer capable of obtaining a 110} plane.
上記目的を達成するために、本発明は、
単結晶ウェーハをへき開する方法であって、
前記ウェーハの片面の直径方向にへき開面と平行な不均一な深さを有するシェブロンノッチを１本形成し、該シェブロンノッチ形成面の反対面から前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることによりへき開するウェーハのへき開方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A method of cleaving a single crystal wafer,
Forming one chevron notch having a non-uniform depth parallel to the cleaved surface in the diametrical direction of one side of the wafer, and applying a load in parallel along the chevron notch from the opposite surface of the chevron notch forming surface A method for cleaving a wafer to be cleaved is provided.
このようなウェーハのへき開方法であれば、ＢＭＤ等の構造評価の精度を向上することができるような、理想的な鏡面のへき開面を得ることができる。 With such a wafer cleavage method, it is possible to obtain an ideal mirror cleavage surface that can improve the accuracy of structural evaluation such as BMD.
このうち、前記ウェーハへの荷重を、４点曲げにより付加することが好ましい。 Among these, it is preferable to apply the load to the wafer by four-point bending.
このような方法でウェーハに荷重をかけることにより、より良好なへき開面を得ることができる。 By applying a load to the wafer by such a method, a better cleaved surface can be obtained.
また、前記シェブロンノッチの深さを、ウェーハの厚さの０％〜６０％の範囲に設定することが好ましい。 The depth of the chevron notch is preferably set in the range of 0% to 60% of the wafer thickness.
このような深さでシェブロンノッチを形成することで、負荷する荷重を小さいものとすることができ、また、欠損の少ないへき開面を得ることができる。 By forming the chevron notch at such a depth, a load to be applied can be reduced, and a cleavage plane with few defects can be obtained.
さらに、前記シェブロンノッチの一方の端部を深く、他方の端部に向けて浅くなる形状で形成し、該シェブロンノッチの深い方の端部領域、かつ前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることが好ましい。 Further, one end of the chevron notch is formed deeper and shallower toward the other end, and a load is applied in parallel along the chevron notch deeper end region and along the chevron notch. It is preferable.
このようなウェーハのへき開方法であれば、深い方の端部領域に荷重をかけることからウェーハを容易にへき開させることができ、かつ、浅い方の端部領域に欠損の少ないへき開面を形成することができる。 With such a wafer cleavage method, a load can be applied to the deeper end region, so that the wafer can be easily cleaved, and a cleaved surface with fewer defects is formed in the shallower end region. be able to.
さらに、本発明は、
前記ウェーハのへき開方法により得られたウェーハのへき開面を観察して前記ウェーハの構造を評価するウェーハの評価方法を提供する。
Furthermore, the present invention provides
There is provided a wafer evaluation method for evaluating the structure of the wafer by observing a cleavage plane of the wafer obtained by the wafer cleavage method.
このようなウェーハの評価方法であれば、理想的な鏡面となっているウェーハのへき開面を観察することができるため、より小さなＢＭＤを観察することができ、構造評価の精度を向上させることができる。 With such a wafer evaluation method, the cleaved surface of the wafer that is an ideal mirror surface can be observed, so that a smaller BMD can be observed and the accuracy of structure evaluation can be improved. it can.
以上のように本発明のウェーハのへき開方法であれば、例えばシリコン単結晶ウェーハのＢＭＤ等の構造評価の精度の改善が可能となるような、理想的な鏡面である｛１１０｝面のへき開面を得ることができる。また、このようなへき開方法により得られたウェーハのへき開面を用いたウェーハの評価方法であれば、より小さなＢＭＤを観察することができ、構造評価の精度を向上させることができる。 As described above, according to the wafer cleavage method of the present invention, for example, a {110} plane cleavage surface that is an ideal mirror surface that can improve the accuracy of structural evaluation of BMD or the like of a silicon single crystal wafer. Can be obtained. Moreover, if it is the evaluation method of the wafer using the cleavage surface of the wafer obtained by such a cleavage method, a smaller BMD can be observed and the precision of structure evaluation can be improved.
上述のように、シリコン単結晶ウェーハにおいてミクロの凹凸のないような綺麗な｛１１０｝面のへき開面を得る方法が求められていた。
そこで、本発明者は、上記の条件を見出すため、ヤング率や応力拡大係数測定を利用したシリコン単結晶の物性評価や、３点曲げ試験・４点曲げ試験などの単結晶ウェーハの破壊試験を行なった。
As described above, there has been a demand for a method for obtaining a clean {110} cleaved surface having no micro unevenness in a silicon single crystal wafer.
Therefore, in order to find the above conditions, the present inventor conducted physical property evaluation of silicon single crystal using Young's modulus and stress intensity factor measurement, and destructive testing of single crystal wafers such as three-point bending test and four-point bending test. I did it.
３点曲げ試験機・４点曲げ試験機などで、単結晶ウェーハに荷重を加えていくと、荷重が加わるにつれて次第に応力が増加していき、ほとんど弾性的に変化したのち限界値に達すると一瞬で破断する。 When a load is applied to a single crystal wafer using a 3-point bending tester or 4-point bending tester, the stress gradually increases as the load is applied. Break at.
一般的に、シリコン単結晶のようなぜい性破壊をおこす材料では、この限界値は最大荷重点の値と一致している。シリコン単結晶では、一度亀裂の伸長が進行しはじめると、きわめて速い速度で伝播し、瞬間的に破断がおこる。 In general, in a material that causes sexual fracture such as a silicon single crystal, this limit value coincides with the value of the maximum load point. In a silicon single crystal, once crack extension starts to progress, it propagates at a very high speed and instantaneously breaks.
また、破壊されずに最大荷重点が大きくなるような時には、シリコンウェーハの全体が弾性変形することで大きな曲げ応力を蓄積している。この状態では、破断と同時に応力は瞬間的に開放されて、一気に亀裂が伸長してウェーハは粉々に粉砕されてしまう。 Further, when the maximum load point is increased without being broken, the entire silicon wafer is elastically deformed to accumulate a large bending stress. In this state, the stress is released instantaneously at the same time as the fracture, and the cracks are stretched at once and the wafer is crushed into pieces.
理想的な鏡面の｛１１０｝へき開面を作製するためには、この弾性応力の蓄積とそれによる瞬間的なぜい性破壊を防止して、亀裂の進行をコントロールすることが必要である。
そのためには、へき開のために形成したノッチからの最初期の亀裂の発生時の応力が、可能な限り小さくなる条件が望ましい。
上記の試験から、この条件は、３点曲げ試験機・４点曲げ試験機などの破壊試験での、最大荷重点（ｋＮ）の平均値と標準偏差値が小さくなるような条件と一致していることがわかった。
In order to produce an ideal mirror-cut {110} cleaved surface, it is necessary to control the progress of cracks by preventing the accumulation of elastic stress and the resulting momentary rupture.
For this purpose, it is desirable that the stress when the initial crack is generated from the notch formed for cleavage is as small as possible.
From the above test, this condition coincides with the condition that the average value and the standard deviation value of the maximum load point (kN) are small in the destructive test such as a three-point bending tester or a four-point bending tester. I found out.
シリコンウェーハの表面に極めてミクロなキズを有する場合には、キズや亀裂の無いウェーハに比べて、１／１０〜１／１００の荷重を加えることでぜい性破壊が発生する。
理想的な鏡面の｛１１０｝へき開面を作製するためには、クラックが｛１１０｝へき開方向になるように、亀裂先端付近にモードＩ（開口型）の変形様式における応力を与えるようなノッチを形成することが有効である。
When the surface of the silicon wafer has very micro scratches, brittle fracture occurs when a load of 1/10 to 1/100 is applied as compared with a wafer having no scratches or cracks.
In order to produce an ideal {110} cleaved surface with a mirror surface, a notch that gives stress in the mode I (opening type) deformation mode near the crack tip so that the crack is in the {110} cleavage direction. It is effective to form.
上記試験の結果から、本発明者は、ウェーハに形成する溝をシェブロンノッチ（Ｖ溝）とし、該シェブロンノッチをウェーハの片面の直径方向に形成し、かつへき開面と平行な方向において深さが一定ではなく、不均一なものとして、ノッチ形成面の反対面から該シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることで、ウェーハの｛１１０｝面のへき開時に副次的に発生するミクロな｛１１１｝面のへき開が低減された、理想的な鏡面の｛１１０｝面のへき開面を有する領域が得られることを見出し、本発明を完成させた。 From the results of the above test, the present inventor determined that the groove formed in the wafer is a chevron notch (V groove), the chevron notch is formed in the diameter direction of one side of the wafer, and the depth is parallel to the cleavage plane. By applying a load in parallel along the chevron notch from the opposite surface of the notch formation surface as non-uniform and non-uniform, a micro {111 generated as a result of cleavage of the {110} surface of the wafer is cleaved. } The inventors have found that a region having an ideal mirror surface {110} cleaved surface with reduced cleavage of the surface can be obtained, and the present invention has been completed.
即ち、本発明は、
前記ウェーハの片面の直径方向にへき開面と平行な不均一な深さを有するシェブロンノッチを１本形成し、該シェブロンノッチ形成面の反対面から前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることによりへき開するウェーハのへき開方法である。
That is, the present invention
Forming one chevron notch having a non-uniform depth parallel to the cleaved surface in the diametrical direction of one side of the wafer, and applying a load in parallel along the chevron notch from the opposite surface of the chevron notch forming surface This is a method for cleaving a wafer to be cleaved.
以下、本発明のウェーハのへき開方法の実施態様の一例を、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、ウェーハのシェブロンノッチ形成後の断面形状及び荷重方式の概略図である。
本発明では、切り欠きとしてノッチ４を形成したシリコンウェーハＷの直径方向にあらかじめシェブロンノッチ１の先端の角度を４０〜９０°の範囲で加工する。図２は、本発明で用いるウェーハの溝加工を示した断面図である。
Hereinafter, although an example of the embodiment of the cleaving method of the wafer of this invention is demonstrated, referring drawings, this invention is not limited to this.
FIG. 1 is a schematic view of a cross-sectional shape and a load method after forming a chevron notch on a wafer.
In the present invention, the tip angle of the chevron notch 1 is processed in the range of 40 to 90 ° in advance in the diameter direction of the silicon wafer W in which the notch 4 is formed as a notch. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the groove processing of the wafer used in the present invention.
シェブロンノッチ１の深さは、測定サンプルであるウェーハの種類（Ｐ型・Ｎ型など）やウェーハ厚さ、所望の測定の感度や測定値のバラツキ度合いによって、それぞれに最適な深さを適宜選択できる。通常、ウェーハの厚さの０％〜６０％の範囲に設定することが基本条件である。尚、シェブロンノッチが深くなればなるほど、最初期のクラックの発生に必要な荷重が小さくなり、シェブロンノッチが浅くなればなるほど、得られるへき開面の面積が大きくなる。 The depth of the chevron notch 1 is appropriately selected depending on the type of wafer (P-type, N-type, etc.), wafer thickness, desired measurement sensitivity, and measurement value variation. it can. Usually, the basic condition is to set the thickness within the range of 0% to 60% of the wafer thickness. It should be noted that the deeper the chevron notch, the smaller the load required to generate the initial crack, and the shallower the chevron notch, the greater the area of the cleavage plane obtained.
具体的な例として、標準的なシリコンウェーハ（直径３００ｍｍ Ｐ−品（ｐ型、抵抗率０．１Ωｃｍ以上）厚さ７８０μｍ）では、図１に示すように、直径方向に０〜２００μｍのアングルをつけたシェブロンノッチの溝加工の形状を挙げることができる。 As a specific example, a standard silicon wafer (diameter 300 mm P - product (p-type, resistivity 0.1 Ωcm or more) thickness 780 μm) has an angle of 0 to 200 μm in the diameter direction as shown in FIG. The shape of the groove processing of the attached chevron notch can be mentioned.
本発明のウェーハのへき開方法では、シェブロンノッチ１をへき開面と平行な不均一な深さを有する形状で形成する。特に、シェブロンノッチ１の一方の端部を深く、他方の端部に向けて浅くなる形状で形成することが好ましい。このケースでは、観察エリア（最終的に綺麗なへき開面を作りたい領域）をウェーハＷの端部の特定領域に設定し、そのエリアを通過する、直径の反対側に位置する端部に、最も溝が深くなるようにシェブロンノッチ１を形成する。シェブロンノッチ１をこのように形成し、後述のように深い方の端部領域の反対面に荷重２をかけることからウェーハＷの亀裂発生地点の拡散を防ぐことができ、かつ、容易にへき開させることができる。また、浅い方の端部領域に断面の欠損の少ないへき開面３（観察エリア３）を形成することができる。 In the method of cleaving a wafer according to the present invention, the chevron notch 1 is formed in a shape having a non-uniform depth parallel to the cleavage plane. In particular, it is preferable to form one end of the chevron notch 1 deeper and shallower toward the other end. In this case, the observation area (the area where you want to create a clean cleavage plane in the end) is set to a specific area at the edge of the wafer W, and the edge located on the opposite side of the diameter that passes through the area is The chevron notch 1 is formed so that the groove is deep. Since the chevron notch 1 is formed in this way and a load 2 is applied to the opposite surface of the deeper end region as will be described later, it is possible to prevent diffusion of cracks at the wafer W and to easily cleave it. be able to. Further, the cleavage plane 3 (observation area 3) with few cross-sectional defects can be formed in the shallower end region.
シェブロンノッチ１の形成において、ブレード先端があまりとがっていないもの、特に丸い形状のものを用いることは、シリコンウェーハに深い溝を作製するのが困難となる可能性が高い。一方、ブレード先端を極端に細く尖らせると最初は尖っているが、使用する毎に先端部が磨耗して丸い形状になり易い。このようにブレード先端が丸い形状になってくると、｛１１０｝へき開面ばかりでなく、｛１１１｝へき開面の亀裂も発生してしまう可能性があり、繰り返し利用には不向きである。このような理由から、シェブロンノッチ１の形成には、図２に示すブレード５のような、例えば断面形状の先端の角度が６０°となる特殊ブレードが実用的である。 In the formation of the chevron notch 1, it is highly likely that it is difficult to form a deep groove in a silicon wafer when the blade tip is not sharp, particularly a round shape. On the other hand, when the blade tip is sharpened extremely thin, it is sharp at first, but the tip is easily worn and rounded each time it is used. Thus, when the blade tip has a round shape, not only the {110} cleaved surface but also a crack of the {111} cleaved surface may occur, which is not suitable for repeated use. For this reason, for the formation of the chevron notch 1, a special blade such as the blade 5 shown in FIG.
次に、本発明におけるウェーハ溝加工品への荷重方式の一つである４点曲げ方式の一態様を、図３を参照して説明する。
ウェーハＷの溝加工品を、シェブロンノッチ１を下面にして、支持治具６の上に置く。このとき、支持治具６の支持間距離の中心線がシェブロンノッチ１に沿って平行になるようにウェーハ溝加工品を置くことが好ましい。そして、支持治具６の支持間距離の中心線上に、荷重ピン２Ａを設置する。
Next, one aspect of a four-point bending method, which is one of the methods for loading a wafer groove processed product in the present invention, will be described with reference to FIG.
The grooved product of the wafer W is placed on the support jig 6 with the chevron notch 1 as the bottom surface. At this time, it is preferable to place the wafer groove processed product so that the center line of the distance between the support jigs 6 is parallel along the chevron notch 1. Then, the load pin 2 </ b> A is installed on the center line of the distance between the support jigs 6.
荷重ピン２Ａとしては、特に限定されないが、ウェーハのへき開においてよく用いられているものを使用でき、例えば、４点曲げの方式に用いるＳｉＣ製の円柱を二つ平行に並べた円柱押しピンを挙げることができる。 The load pin 2A is not particularly limited, but those often used in the cleavage of a wafer can be used. For example, a cylindrical push pin in which two SiC cylinders used in a four-point bending method are arranged in parallel is given. be able to.
支持治具６の長さは、特に限定されないが、例えば、へき開するウェーハＷの直径と同一とすることができる。具体的には、直径３００ｍｍのウェーハをへき開する場合は、支持治具の長さも３００ｍｍとすることができる。 The length of the support jig 6 is not particularly limited, but can be the same as the diameter of the wafer W to be cleaved, for example. Specifically, when a 300 mm diameter wafer is cleaved, the length of the support jig can be 300 mm.
支持治具６の支持間距離は、任意の範囲に設定することができ、例えば、２０〜２００ｍｍとすることができる。この距離を変えることにより、測定の感度や測定値のバラツキを適宜調整することができ、測定サンプルであるウェーハの直径や厚さ、表面の凹凸の状況に応じて最適な支持間距離を選択することができる。 The distance between the support jigs 6 can be set to an arbitrary range, and can be set to 20 to 200 mm, for example. By changing this distance, it is possible to adjust the measurement sensitivity and measurement value variation as appropriate, and select the optimum distance between supports according to the diameter and thickness of the measurement sample wafer and the surface roughness. be able to.
同様な荷重を与える方法である３点曲げの方式でも、綺麗なへき開面を得ることができるが、４点曲げの方式の方が、より綺麗なへき開面を得ることができる。 A three-point bending method, which is a method of applying a similar load, can also obtain a clean cleavage plane, but a four-point bending method can provide a cleaner cleavage surface.
前述のように、シェブロンノッチ１の一方の端部を深く、他方の端部に向けて浅くなる形状で形成した場合、荷重２を加えるポイントは、シェブロンノッチ１の深い方の端部領域、かつシェブロンノッチ１に沿って平行な位置であることが好ましい。前述のシェブロンノッチ１の深い方の端部領域の反対面に荷重ピン２Ａを設置し、４点曲げの荷重２を加えれば、ウェーハＷの亀裂発生地点の拡散を防ぐことができ、かつ容易にへき開させることができる。また、浅い方の端部領域に断面の欠損の少ない良好なへき開面３（観察エリア）を形成することができる。 As described above, when one end of the chevron notch 1 is formed deeper and shallower toward the other end, the point at which the load 2 is applied is the deeper end region of the chevron notch 1 and A parallel position along the chevron notch 1 is preferred. If a load pin 2A is installed on the opposite surface of the deep end region of the chevron notch 1 described above and a load 2 of four-point bending is applied, diffusion of the crack occurrence point of the wafer W can be prevented and easily performed. Can be cleaved. In addition, a good cleavage plane 3 (observation area) with few cross-sectional defects can be formed in the shallower end region.
本発明では、このようにして得られたウェーハのへき開面を観察して、ウェーハの構造を評価するウェーハの評価方法を提供する。
このような評価方法であれば、シリコン単結晶ウェーハにおいてへき開面が理想的かつ良好な鏡面となる｛１１０｝面であるため、従来よりも小さいＢＭＤ等の検出を行うことができ、より高い精度のウェーハの構造の評価を容易に行うことができる。
The present invention provides a wafer evaluation method for evaluating the structure of a wafer by observing the cleavage plane of the wafer thus obtained.
With such an evaluation method, the cleavage plane in the silicon single crystal wafer is the {110} plane that is an ideal and good mirror surface, so that it is possible to detect BMD and the like that are smaller than conventional ones, and higher accuracy The wafer structure can be easily evaluated.
尚、ウェーハのへき開面の観察は、通常へき開面の観察に用いている方法・装置であれば、いずれも適用することができる。具体例としては、光学干渉式表面粗さ測定装置を用いて、へき開面の特定領域の凹凸形状の分布を観察する方法を挙げることができる。ここで得られた観察結果を用いてウェーハの構造評価を行うことができる。 Note that any method or apparatus used for observation of a cleavage plane can be applied to the observation of the cleavage plane of the wafer. As a specific example, a method of observing the uneven shape distribution in a specific region of the cleavage plane using an optical interference type surface roughness measuring apparatus can be mentioned. The structure evaluation of the wafer can be performed using the observation result obtained here.
上述の内容では、シリコン単結晶ウェーハをへき開対象及び評価対象とした例を挙げたが、本発明のウェーハのへき開方法及び評価方法は、シリコンばかりではなく、半導体ウェーハとして利用されているサファイヤやＳｉＣ結晶等の単結晶にも適用でき、上述と同様の治具を使用することで、同じように綺麗なへき開面を作製し構造評価をする事が可能である。 In the above description, an example was given in which a silicon single crystal wafer was cleaved and evaluated. However, the wafer cleaving method and evaluation method of the present invention are not limited to silicon, but include sapphire and SiC that are used as semiconductor wafers. It can also be applied to single crystals such as crystals, and by using a jig similar to the above, it is possible to produce a clean cleavage plane and evaluate the structure in the same manner.
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
［実施例１］
図１に示すように、サンプルであるシリコンウェーハＷに対して、ブレード厚さ８０μｍ・先端角度６０°のダイヤモンド粒径３０００アルミボンド品を使用して、ディスコ社製ダイサー装置にてへき開面と平行な直径方向に溝加工を行った。
観察エリア（最終的に綺麗なへき開面を作りたい領域）を通過する、直径の反対側の位置のウェーハのエッジ端から、溝深さ２００μｍのシェブロンノッチ１の溝加工を開始し、直径方向（ウェーハ中心）へ向かってダイサーによる溝加工を行う際に、溝の深さを次第に浅くなるようにアングルをつけた。そして、溝加工開始のウェーハ端部より溝の長さ２２５ｍｍ地点で、溝の深さが０μｍとなるようにシェブロンノッチ１を形成し、ダイサーによる溝加工を終了した。
この溝加工されたウェーハの諸条件を以下に示す。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, a silicon wafer W as a sample is parallel to the cleavage plane with a disco dicer apparatus using a 3000 aluminum diamond product having a blade thickness of 80 μm and a tip angle of 60 °. Grooving was performed in the diameter direction.
From the edge edge of the wafer on the opposite side of the diameter that passes through the observation area (the area where you want to create a clean cleavage plane finally), groove processing of the chevron notch 1 with a groove depth of 200 μm is started, When grooving with a dicer toward the wafer center), an angle was added so that the depth of the groove gradually became shallower. Then, a chevron notch 1 was formed at a point where the groove length was 225 mm from the end of the wafer where the groove processing started, so that the groove depth was 0 μm, and the groove processing by the dicer was completed.
Various conditions of the grooved wafer are shown below.
加工溝（アングル傾きあり）：深さ ０〜２００μｍ
シリコンウェーハ（使用数１０枚）： 直径３００ｍｍ ［１００］シリコン Ｐ−型
ウェーハ厚さ：７８０μｍ
酸素濃度：１５ｐｐｍａ
抵抗率：２０Ωｃｍ
Machining groove (with angle tilt): Depth 0-200μm
Silicon wafer (10 used): Diameter 300 mm [100] Silicon P − type Wafer thickness: 780 μm
Oxygen concentration: 15 ppma
Resistivity: 20Ωcm
上記のウェーハ溝加工品を、シェブロンノッチを下面にして、長さ３００ｍｍ支持間距離５０ｍｍの支持治具に設置した。
そして溝が深い方の端部領域に、ＳｉＣ製円柱押しピンφ５ｍｍ長さ４０ｍｍを押し当てた。
その後、万能試験機（荷重速度０．０２ｍｍ／ｓｅｃの条件）で円柱押しピンに荷重を加え、ウェーハに４点曲げ試験に類似した応力を与えた。
このように小さな荷重をゆっくりと与えて、最も溝が深い端部領域のシェブロンノッチの底に、開口型応力を集中させた。そして、その地点に最初期の亀裂を｛１１０｝へき開方向に発生させた。
The wafer groove processed product was placed on a support jig having a length of 300 mm and a support distance of 50 mm with the chevron notch on the bottom surface.
A SiC cylindrical push pin φ5 mm and length 40 mm were pressed against the end region of the deeper groove.
Thereafter, a load was applied to the cylindrical push pin with a universal testing machine (condition of load speed 0.02 mm / sec), and stress similar to the 4-point bending test was applied to the wafer.
In this way, a small load was slowly applied to concentrate the opening type stress on the bottom of the chevron notch in the end region where the groove was deepest. Then, an initial crack was generated at that point in the {110} cleavage direction.
このような方法でへき開したウェーハは、テストした全サンプルにおいて応力の集中が見受けられ、亀裂発生地点が同一箇所となった。また、亀裂を発生させるのに必要な荷重（最大破壊荷重［ｋＮ］）も小さくその標準偏差（バラツキ）も小さいものとなった。結果を表１に示す。 The wafers cleaved by this method showed stress concentration in all the samples tested, and the cracks were on the same spot. Moreover, the load (maximum breaking load [kN]) necessary for generating a crack was small, and the standard deviation (variation) was also small. The results are shown in Table 1.
次に、上記で発生した亀裂をシェブロンノッチの方向（直径方向）に限定されるように伸長し、かつその進行を遅い速度で伝播するようにゆっくりと荷重を加え続けた。これにより、最初期のへき開面の方向を保持したまま、亀裂を伸長させ、｛１１０｝へき開面を有するウェーハを作製した。 Next, the crack generated above was elongated so as to be limited to the direction of the chevron notch (diameter direction), and the load was slowly applied so as to propagate the progress at a slow speed. As a result, while maintaining the initial cleaved surface direction, the crack was elongated to produce a wafer having a {110} cleaved surface.
［比較例１］
図４に示すように、サンプルであるシリコンウェーハＷに対して、ブレード厚さ８０μｍ・先端角度６０°のダイヤモンド粒径３０００アルミボンド品を使用して、ディスコ社製ダイサー装置にてへき開面と平行な直径方向に溝加工を行った。
観察エリアを通過する、直径方向の反対側の位置のウェーハの端部から、溝深さ２００μｍシェブロンノッチ１’の溝加工を開始し、直径方向に均一な深さ（２００μｍ）となるようなシェブロンノッチ１’を反対側の端部まで形成し、ダイサーによる溝加工を終了した。
この溝加工されたウェーハの諸条件を以下に示す。
[Comparative Example 1]
As shown in FIG. 4, a silicon wafer W as a sample was parallel to the cleaved surface by a DISCO dicer apparatus using a 3000 aluminum diamond product with a blade thickness of 80 μm and a tip angle of 60 °. Grooving was performed in the diameter direction.
Starting from the end of the wafer at a position opposite to the diametrical direction passing through the observation area, groove processing with a groove depth of 200 μm chevron notch 1 ′ is started, and the chevron has a uniform depth (200 μm) in the diametrical direction. The notch 1 ′ was formed up to the opposite end, and the groove processing by the dicer was completed.
Various conditions of the grooved wafer are shown below.
加工溝（深さ一定）：２００μｍ
シリコンウェーハ（使用数１０枚）： 直径３００ｍｍ ［１００］シリコン Ｐ−型
ウェーハ厚さ：７８０μｍ
酸素濃度：１５ｐｐｍａ
抵抗率：２０Ωｃｍ
Machining groove (constant depth): 200 μm
Silicon wafer (10 used): Diameter 300 mm [100] Silicon P − type Wafer thickness: 780 μm
Oxygen concentration: 15 ppma
Resistivity: 20Ωcm
上記のウェーハ溝加工品を、シェブロンノッチを下面にして、実施例１と同様に荷重を加え、４点曲げ試験に類似した応力を与えた。
尚、小さな荷重をゆっくりと与えることで、溝底の開口型応力が高くなったが、溝底の深さが直径方向では一定なため、実施例１のケースのように狭い領域への応力集中が見られず、亀裂発生地点が溝方向に幅広く分布していた。また、亀裂を発生させるのに必要な荷重（最大破壊荷重）も実施例１に比べて１．５倍ぐらいと大きくバラツキも大きいものとなった。結果を表１に示す。
The wafer groove processed product was applied with a load in the same manner as in Example 1 with the chevron notch on the bottom surface, and a stress similar to that in the 4-point bending test was applied.
In addition, although the opening type stress of the groove bottom became high by giving a small load slowly, since the depth of the groove bottom is constant in the diameter direction, the stress concentration in a narrow region as in the case of the first embodiment. No cracks were observed, and cracks were distributed widely in the groove direction. Further, the load (maximum breaking load) necessary for generating cracks was about 1.5 times that of Example 1, and the variation was large. The results are shown in Table 1.
次に、実施例１と同様に荷重を加え続けて、亀裂を伸長させ、｛１１０｝へき開面を有するウェーハを作製した。 Next, a load was continuously applied in the same manner as in Example 1 to elongate the crack, and a wafer having a {110} cleaved surface was produced.
［へき開面のミクロ凹凸の評価］
以下に示す条件の光学干渉式表面粗さ測定装置を用いて、実施例１及び比較例１で得られたウェーハＷのへき開面のうち、図５に示す３カ所の３５０μｍ角の測定エリア７について、へき開面のミクロな凹凸形状分布を観察し、へき開面のミクロ凹凸の評価を行った。
評価結果を表１に示す。
[Evaluation of micro unevenness on cleaved surface]
Among the cleavage surfaces of the wafer W obtained in Example 1 and Comparative Example 1, using the optical interference type surface roughness measuring device under the conditions shown below, three 350 μm square measurement areas 7 shown in FIG. The micro unevenness distribution of the cleaved surface was observed, and the micro unevenness of the cleaved surface was evaluated.
The evaluation results are shown in Table 1.
光学干渉式表面粗さ測定装置ＬＳＭ−３０００（ＫＯＢＥＬＣＯ）（非接触）
分解能：Ｚ→０．１Å、Ｘ，Ｙ→０．４μｍ
Optical interference type surface roughness measuring device LSM-3000 (KOBELCO) (non-contact)
Resolution: Z → 0.1mm, X, Y → 0.4μm
表１に示すように、実施例（加工溝傾きあり）は、比較例（加工溝深さ一定）に比べて、表面粗さ測定装置によるミクロ凹凸が小さく、表面形状粗さの平均値及び標準偏差ともに比較例よりもかなり小さい値となった。
これは亀裂発生地点が一定であり、かつ最大破壊荷重が小さくてバラツキが小さいことによると考えられる。
As shown in Table 1, in the example (with the machining groove inclination), the micro unevenness by the surface roughness measuring device is small compared to the comparative example (the machining groove depth is constant), and the average value and standard of the surface shape roughness Both deviations were considerably smaller than the comparative example.
This is considered to be due to the fact that the crack generation point is constant, the maximum breaking load is small, and the variation is small.
一方、比較例（加工溝 深さ一定 ）は、実施例（加工溝 傾きあり）に比べて、表面粗さ測定装置によるミクロ凹凸が大きいものとなった。具体的には、ウェーハの破断の起こったへき開面において、溝の底からウエーハ断面を突き抜けるように伸長し、破壊起点から凹凸の大きい亀裂が扇型に広がるパターンが観察された。
これはシリコンウェーハの全体が、弾性変形することで大きな曲げ応力を蓄積し、破断と同時に応力が瞬間的に開放されて、一気に亀裂が伸長することに起因すると考えられる。即ち、亀裂発生地点は溝方向に幅広く分布していたこと、及び最大破壊荷重が大きく、バラツキも大きいことに起因する。このような状況の比較例は、実施例に比べて亀裂の伸長をコントロールすることが難しい
この為に｛１１０｝へき開面ばかりでなく、へき開両端部にミクロな｛１１１｝面へき開面が発生するなどのミクロな凹凸が発生し、破壊起点から凹凸の大きい亀裂が扇型に広がるパターンが観察されたと考えられる。
On the other hand, in the comparative example (processed groove depth constant), the micro unevenness by the surface roughness measuring device was larger than that in the example (with processed groove inclination). Specifically, on the cleaved surface where the fracture of the wafer occurred, a pattern was observed that extended from the bottom of the groove so as to penetrate the wafer cross section, and a large uneven crack spread out in a fan shape from the fracture starting point.
This is considered to be caused by the fact that the entire silicon wafer is elastically deformed to accumulate a large bending stress, and the stress is released instantaneously at the same time as the rupture, and the crack expands at a stretch. That is, the crack generation points are widely distributed in the groove direction, and the maximum breaking load is large and the variation is large. In the comparative example in such a situation, it is difficult to control the elongation of the crack as compared with the example. For this reason, not only the {110} cleavage plane, but also the micro {111} plane cleavage plane occurs at both ends of the cleavage. It is thought that a pattern in which micro unevenness such as that occurred and a crack with a large unevenness from the starting point of the fracture spread in a fan shape was observed.
上記の結果から、本発明のウェーハのへき開方法であれば、従来法よりも理想的な鏡面のへき開面、即ち｛１１０｝面が得られることが明らかになり、ＢＭＤ評価の精度の向上が可能となることが示唆された。しかも、本発明では、観察領域においてシェブロンノッチのない、あるいは浅い領域とすることができ、より精度の高い観察・評価をすることも可能である。 From the above results, it becomes clear that the cleaving method of the wafer of the present invention can provide an ideal mirror cleaved surface, that is, a {110} surface, compared with the conventional method, and can improve the accuracy of BMD evaluation. It was suggested that Moreover, in the present invention, the observation region can be a region without a chevron notch or a shallow region, and observation / evaluation with higher accuracy can be performed.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
Ｗ…ウェーハ、１…シェブロンノッチ、 ２…荷重、 ２Ａ…荷重ピン、
３…へき開面（観察エリア）、 ４…ノッチ、 ５…ブレード、 ６…支持治具、
７…測定エリア。
W ... wafer, 1 ... chevron notch, 2 ... load, 2A ... load pin,
3 ... cleavage plane (observation area), 4 ... notch, 5 ... blade, 6 ... support jig,
7: Measurement area.
Claims (5)
前記ウェーハの片面の直径方向にへき開面と平行な不均一な深さを有するシェブロンノッチを１本、前記シェブロンノッチの一方の端部を深く、他方の端部に向けて浅くなる形状で、浅い方の端部で溝の深さが０μｍとなるように形成し、該シェブロンノッチ形成面の反対面から前記シェブロンノッチに沿って平行に荷重を加えることによりへき開することを特徴とするウェーハのへき開方法。 A method of cleaving a single crystal wafer,
One chevron notch having a non-uniform depth parallel to the cleaved surface in the diametrical direction on one side of the wafer, one end of the chevron notch being deeper and shallower toward the other end, shallower And cleaving the wafer by cleaving by applying a load parallel to the chevron notch from the opposite side of the chevron notch forming surface. Method.
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