KR100418442B1

KR100418442B1 - 반도체경면웨이퍼의제조방법

Info

Publication number: KR100418442B1
Application number: KR1019960071165A
Authority: KR
Inventors: 데루아키 후카미; 히사시 마스무라; 기요시 스즈키; 히데오 구도
Original assignee: 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 2004-07-27
Also published as: US5821167A; JPH1154463A; EP0782179A2; EP0782179A3; MY116451A; JP3317330B2

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

반도체 디바이스 제조를 위한 기판이 되는 반도체 경면웨이퍼, 특히 단결정 실리콘 경면웨이퍼의 제조방법.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

반도체 경면웨이퍼의 제조에 있어서, 반도체 경면웨이퍼 이면의 저휘도화 연마처리를 가능하게 하고, 센서에 의한 반도체 경면웨이퍼의 앞뒤의 검지가 가능하며, 먼지 발생성을 저하 시키므로서 이면의 칩핑에 의한 먼지 발생을 억제하여, 디바이스의 수율을 높을 수가 있고, 더우기 보다 높은 평탄도를 가지는 반도체 경면웨이퍼를 제조할 수가 있으며, 또한 공정의 간략화를 도모하므로서, 생산성의 향상을 달성할 수 있도록 한 신규의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법을 제공하고자 한다.

3. 발명의 해결방법의 요지

반도체 경면웨이퍼의 제조공정에서의 연마공정에서, 웨이퍼의 양면을 1차경면 연마하는 양면 1차경면 연마와, 양면을 1차경면 연마한 웨이퍼의 편면을 저휘도화 연마하는 이면 저휘도화 연마와, 편면이 저휘도화 연마된 웨이퍼의 나머지 편면을 마무리 경면연마하는 표면마무리 경면연마를 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법이며, 상기 이면 저휘도화 연마에 있어서 사용되는 연마제로서 실리카함유 연마제를 주성분으로하고, 폴리올레핀계 미립자 재료를 첨가한 반도체웨이퍼 연마용 연마제를 사용한다.

4. 발명의 중요한 용도

반도체용 웨이퍼

Description

반도체 경면웨이퍼의 제조방법

본 발명은, 반도체 디바이스 제조를 위한 기판이 되는 반도체 경면웨이퍼, 특히 단결정 실리콘 경면웨이퍼(이하, 간단히 경면웨이퍼라 하는 수도 있다)의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 경면웨이퍼의 제조방법은, 제 21 도와 같이, 단결정 인상장치에 의하여 끌어 올려진 단결정 잉곳을 슬라이스하여, 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻은 슬라이스공정 (A)과, 그 슬라이스공정 (A)에 의하여 얻어진 웨이퍼의 파손이나 이지러짐을 방지하기 위하여, 그 외주 에지부를 모떼기하는 모떼기공정 (B)과, 모떼기된 웨이퍼를 래핑하여 이것을 평면화하는 래핑공정 (C)과, 모떼기 및 래핑된 웨이퍼에 잔류하는 가공변형을 제거하는 에칭공정 (B)과, 에칭된 웨이퍼의 한쪽면을 1차 경면연마하는 편면 1차 경면연마공정 (E1)과, 1차경면 연마된 웨이퍼의 그 한쪽면을 마무리 경면연마하는, 편면 마무리 경면연마공정 (G)과, 편면 마무리 경면연마된 웨이퍼를 세정하여, 이것에 부착된 연마제나 이물을 제거하는 세정공정 (H)이 포함된다.

그런데, 상기 에칭공정 (D)에서의 에칭처리에는, 혼산(混酸)등의 산 에칭액을 사용하는 산 에칭과, NaOH등의 알칼리 에칭액을 사용하는 알칼리에칭이 있다. 그리고, 산 에칭에서는, 높은 에칭속도가 얻어지며, 웨이퍼 표면에는 제 22 도와 같이 주기 10μm이하, P-V(Peak to Valley)치 0.6μm이하의 작은 거칠기의 요철이 관찰되는데 대하여, 알칼리에칭에서는, 에칭속도는 늦고, 웨이퍼 표면에는 제 23 도와 같이 주기 10∼20μm의 큰 거칠기의 요철(P-V치가 1.5μm을 초과하는 것도 있다)이 관찰된다. 그러나, 알칼리에칭은 산 에칭에 비교하여 높은 평탄도의 웨이퍼가 얻어지므로, 금후부터 사용될 경향에 있다.

제 21 도에 도시한 모든 공정을 거쳐 제조되는 반도체경면웨이퍼에 있어서는, 그 이면에 관하여, 에칭면이 최후까지 남기 때문에, 이하와 같은 폐해가 발생하고 있었다.

즉, 웨이퍼의 표면은 다음 표면 연마공정에서 경면연마되므로 문제는 없으나, 에칭면 그대로의 표면 거칠기가 큰 그 웨이퍼 이면에서는 그 요철이 예리한 선단부가, 칩핑에 의해서 이그러져 다수의 파티클이 발생하는, 이른바 먼지 발생이라는 현상이 일어나, 디바이스의 수율이 저하한다는 문제가 발생한다. 이것은, 특히 알칼리에칭된 웨이퍼에 현저하다.

그래서, 웨이퍼의 앞뒤 양면을 경면연마하면, 웨이퍼 이면에는 큰 거칠기의 요철이 존재하지 않으므로 먼지 발생이 억제되어, 상기 문제는 해소된다.

그런데, 상기 양면 경면연마방법에 의하면, 경면연마의 공정이 배가되는 외에, 웨이퍼의 이면도 경면으로 되므로 앞뒤의 판별이 안되고, 프로세스장치의 센서가 작동하지 않거나 반송중에 웨이퍼가 미끄러진다는 문제가 있다. 그러나, 아직까지는 반도체 경면웨이퍼면을 저휘도화 연마하는 유효한 수단은 존재하지 않았다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 웨이퍼의 제조에 있어서, 웨이퍼 이면의 저휘도화 연마처리를 가능하게 하고, 센서에 의한 웨이퍼의 앞뒤의 검지가 가능하여, 먼지 발생성을 저하시키므로서 이면의 칩핑에 의한 먼지 발생을 억제하여, 디바이스의 수율을 높일 수가 있으며, 또한 공정의 간략화를 도모하므로서, 생산성의 향상을 달성할 수가 있도록 한 신규의 반도체 경면웨이퍼 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 1 실시형태를 도시하는 플로우챠트,

제 2 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 2 실시형태를 도시하는 플로우챠트,

제 3 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 3 실시형태를 도시하는 플로우챠트,

제 4 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 4 실시형태를 도시하는 플로우챠트,

제 5 도는 본 발명의 실험예 및 비교실험예의 사용한 편면 연마장치를 도시하는 측면도,

제 6 도는 실험예 2에서의 저휘도화 연마처리된 웨이퍼표면의 현미경사진,

제 7 도는 실험예 2에서의 저휘도화 연마처리된 웨이퍼의 다른 표면부분의 현미경사진과, 그 표면의 평탄도를 도시하는 그래프,

제 8 도는 실험예 1에서의 폴리올레핀계 미립자재료의 첨가량과 연마속도와의 관계를 도시하는 그래프,

제 9 도는 실험예 2 및 비교실험예 1∼3에 있어서의 각종 처리를 한 웨이퍼면의 휘도의 측정결과를 도시하는 그래프,

제 10 도는 실험예 1 및 비교실험예 1∼3에서의 각종 처리를 한, 웨이퍼면의 먼지 발생성(發塵性) 평가결과를 도시하는 그래프,

제 11 도는 실험예 2 및 비교실험예 1∼3에서의 웨이퍼면의 먼지 발생성 평가 방법을 도시하는 설명도,

제 12 도는 비교실시예 1에서의 경면 연마처리된 웨이퍼표면의 현미경사진,

제 13 도는 비교실험예 2에서의 산 에칭처리된 웨이퍼표면의 현미경사진,

제 14 도는 양면 연마장치의 단면적인 설명도,

제 15 도는 양면 연마장치의 상부판 떼어낸 상태를 도시하는 상면 설명도,

제 16 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 1 실시형태의 특징부분을 도시하는 플로우챠트,

제 17 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 2 실시형태의 특징부분을 도시하는 플로우챠트,

제 18 도는 실시예 1∼4 및 비교예 1에서 연마 가공된 웨이퍼 이면의 TTV(평탄도)를 도시하는 그래프,

제 19 도는 실시예 1∼4 및 비교예 1에서 연마 가공된 웨이퍼 이면의 발진성의 평가결과를 도시하는 그래프,

제 20 도는 실시예 1∼4 및 비교예 1에서 연마 가공된 웨이퍼 이면의 휘도의 측정결과를 도시하는 그래프,

제 21 도는 종래의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 한 예를 도시하는 플로우챠트,

제 22 도는 산 에칭된 웨이퍼표면의 거칠기 분포를 도시하는 도면,

제 23 도는 알칼리에칭된 웨이퍼표면의 거칠기 분포를 도시하는 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 슬라이스 공정 B : 모떼기공정

C : 래핑공정 D : 에칭공정

E1 : 표면 1차경면 연마공정 E2: 양면 1차경면 연마공정

F1 : 이면 저휘도화 연마공정 F2: 양면 저휘도화 연마공정

G : 표면 마무리 경면연마공정 H : 세정공정

10 : 편면 연마장치 22 : 양면 연마장치

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 1 상태는, 반도체 경면웨이퍼의 제조공정에 있어서의 연마공정에 있어서, 웨이퍼의 경면을 1차 경면연마하는 양면 1차 경면연마와, 양면을 1차 경면연마된 웨이퍼의 한쪽면을 저휘도화 연마하는 이면 저휘도화 연마와, 한쪽면을 저휘도화 연마된 웨이퍼의 잔여 편면을 마무리 경면연마하는 표면 마무리 경면연마를 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조 방법으로서, 상기 이면 저휘도화 연마에서 사용되는 연마제로서 실리카 함유 연마제를 주성분으로 하고, 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가한 반도체 웨이퍼 연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 2 상태는, 반도체 경면웨이퍼의 제조공정에서의 연마공정에 있어서, 웨이퍼의 양면을 저휘도화 연마하는 양면 저휘도화 연마와, 양면이 저휘도화 연마된 웨이퍼의 편면을 마무리 경면연마하는 표면 마무리 경면연마를 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 양면 저휘도화 연마에서 사용되는 연마제로서, 실리카함유 연마제를 주성분으로 하고, 폴리올레핀계 미립자 재료를 첨가한 반도체 웨이퍼 연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 1 및 제 2 상태에서의 반도체 경면웨이퍼의 제조공정으로서는, 단결정 잉곳을 슬라이스하여, 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻은 슬라이스 공정과, 그 슬라이스 공정에 의하여 얻어진 웨이퍼의 외주를 모떼기하는 모떼기공정과, 모떼기된 웨이퍼를 평면화하는 래핑공정과, 모떼기 및 래핑된 웨이퍼의 가공 변형을 제거하는 에칭공정과, 에칭된 웨이퍼의 면을 연마하는 연마공정으로서 이루어지는 공정이 적합하게 채용된다.

본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 3 상태는, 단결정 잉곳을 슬라이스하여 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻은 슬라이스공정과, 그 슬라이스공정에 의하여 얻은 웨이퍼의 외주를 모떼기하는 모떼기공정과, 모떼기된 웨이퍼의 양면을 1차경면 연마하는 양면 1차경면 연마공정과, 양면을 1차경면 연마한 웨이퍼의 한쪽면을 저휘도화 연마하는 이면 저휘도화 연마공정과, 한쪽 면을 저휘도화 연마한 웨이퍼의 나머지 한쪽면을 마무리 경면연마하는 표면 마무리 경면연마공정을 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 이면 저휘도화 연마공정에서 사용되는 연마제로서 실리카함유 연마제를 주성분으로하여, 폴리올레핀계 미립자 재료를 첨가한 반도체 웨이퍼 연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 4 상태는, 단결정 잉곳을 슬라이스하여 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻은 슬라이스공정과, 그 슬라이스공정에 의하여 얻어진 웨이퍼의 외주를 모떼기하는 공정과, 모떼기된 웨이퍼의 양면을 저휘도화 연마하는 양면 저휘도화 연마공정과, 양면을 저휘도화 연마한 웨이퍼의 한쪽면을 마무리 경면연마하는, 표면 마무리 경면연마공정을 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 이면 저휘도화 연마공정에서 사용되는 연마제로서, 실리카함유 연마제를 주성분으로하고, 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가한 반도체웨이퍼연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 실리카함유 연마제로서는, 콜로이달실리카 연마제를 들 수 있으며, 또한, 상기 폴리올레핀계 미립자 재료로서는 폴리올레핀 수성 디스퍼젼이 적합하다. 상기 폴리올레핀계 미립자 재료의 첨가량은, 연마제의 총량에 대하여 0.01∼1wt%, 바람직하게는, 0.01∼0.5wt%, 더욱 바람직하게는, 0.01∼0.1wt%의 범위로 한다.

상기 폴리올레핀계 입자재료 또는 폴리올레핀 수성 디스퍼젼으로서는, 특개평 4-46904 호 공보, 동 4-88025∼6 호공보, 동 4-89830∼2 호 공보 및 동 4-218548∼9 호 공보에 개시된 수분산체를 사용할 수가 있으며, 또, 케미팔(폴리올레핀 수성 디스퍼젼의 상품명, 미쯔이 석유화학 공업주식회사제)이 적합하다.

본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법은, 실리카함유 연마제 중에 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가하여, 반도체웨이퍼면을 연마하므로서, 직경 50∼500μm, 높이 0.05∼0.5μm정도의 반구면 형상의 소돌기를 형성시켜 연마면을 저휘도화할 수가 있다는 지식을 기초로하여 완성된 것이다.

그 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가한 실리카함유 연마제를 사용하여, 웨이퍼 표면을 경면연마 및 웨이퍼 이면을 상기 저휘도화 연마하므로서, 웨이퍼의 앞뒤 양면에 휘도차가 발생하고, 센서에 의한 웨이퍼의 앞뒤 검지가 가능하게 된다. 그리고, 휘도라는 것은, 완전 경면을 100으로 하였을때의 반사율의 비율을 말하는 것이다.

본 명세서에서 말하는「저희도화 연마」라는 것은「메카노케미칼의 연마를 할때에 연마제에 특정한 물질을 첨가함으로써 피가공물에 가공왜곡을 부여하지 않고, 염마면에 미소한 요철을 형성하는 것」을 의미한다.

그리고, 상기 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가한 실리카함유연마제를 사용하여, 저휘도화 연마된 웨이퍼면의 먼지 발생성은 낮게 억제되어 있으며, 예로서 디바이스 공정중의 포토리소그래피 공정에서 웨이퍼를 그 이면에서 흡착한 경우, 이면의 칩핑에 의한 먼지 발생이 억제되고, 이에 의하여서도 디바이스의 수율이 높아진다.

또, 종래의 상기 경먼웨이퍼가 가공공정의 경우, 슬라이스공정에서 도입된가공변형 및 슬라이스시의 매우 불량한 평탄도(TTV: Total Thickness Variation)의 수정을 위하여 래핑공정이 행하여지고 있다. 또, 래핑공정 자체 수 μm의 가공 변형을 발생시키고, 이 가공변형을 제거하기 위하여 에칭공정을 도입하고 있었다. 본 발명자의 연구의 결과, 슬라이스공정에서의 가공변형 제거와 매우불량한 평탄도(TTV)의 수정도, 양면연마로 행하는 것이 가능하며, 더우기 양면연마자체에 의한 가공변형은 거의 없기 때문에, 당연히 에칭공정은 불필요하게 되고, 또한, 여기에 상기 폴리올레핀계 미립자 재료를 가한 실리카함유 연마제를 사용한 저휘도 연마를 조합시키므로서, 매우 간략화된 공정으로 상기 뛰어난 특성을 가지는 경면 웨이퍼가 얻어진다는 지식을 얻어, 본 발명의 반도체 경면웨이퍼 제조방법의 제 3, 제 4상태에 도달한 것이다.

이하에 본 발명 방법의 실시형태를 첨부 도면 중, 제 1 도∼제 4 도, 제 16 도 및 제 17 도와 더불어 설명한다. 제 1 도제 4 도, 제 16 도 및 제 17 도에 있어서, 제 21 도와 동일 또는 유사공정은 동일부호로 도시한다.

제 1 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 1 실시형태를 포함하는 경면웨이퍼 제조공정의 한예를 도시하는 플로우챠트이다.

우선, 슬라이스공정 (A)에서는, 도시하지 않은 단결정 인상장치에 의하여 끌어 올려진 단결정 잉곳이, 봉축방향에 대하여 직각 혹은 어떤 각도를 가지고 슬라이스되어서, 복수의 엷은 원판형상의 웨이퍼가 얻어진다.

상기 슬라이스공정 (A)에 의하여 얻어진 웨이퍼는, 파손이나 이지러짐을 방지하기 위하여, 그 외주 에지부가 다음 모떼기공정 (B)에서 모떼기되고, 이 모떼기된 웨이퍼는, 래핑공정 C에서, 도시가 생략된 래프판을 사용하여 래핑되어서 평면화된다.

평면화된 상기 웨이퍼는, 다음의 에칭공정 (D)에서, 예로서 NaOH의 45%수용액을 알칼리 에칭액으로서 사용한 알칼리 에칭을 받고, 여기에 축적된 가공변형이 제거된다. 이 때, 웨이퍼의 양면에는, 주기 10∼20μm의 커칠기가 큰 요철(P-V치가 1.5미크론을 초과하는 것도 있다)이 발생한다.

그런데, 종래에는 제 21 도와 같이, 상기 에칭공정 (D)에 의해서 가공변형이 제거된 웨이퍼는, 그대로 표면 1차경면 연마공정 (E1) 및 표면마무리 경면연마 공정 (G)에서, 그 표면만이 경면연마되고 있었으므로, 에칭에 의하여 웨이퍼표면에 발생한 미세한 요철은 웨이퍼 이면에는 최후까지 그대로 남고, 그 때문에 앞서 설명한 바와 같은 피해가 발생하고 있었다.

그래서, 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의 제 1 실시형태에서는, 상기 에칭공정 (D)후에 행하여지는 통상적인 연마공정 대신에, 제 16 도와 같이 양면 1차경면 연마공정 (E2), 이면 저휘도화 연마공정 (F1) 및 표면 마무리 연마공정 (G)을 행하는 것이다.

상기 양면 1차경면 연마공정 (E2)에서는, 에칭처리된 웨이퍼는, 제 14 도 및 제 15 도에 도시한 양면 연마장치(22) 및 연마제를 사용하여, 그 양면이 1차 경면 연마된다.

상기 이면 저휘도화 연마공정 F1에서는, 예로서 제 5 도에 도시한 연마장치(10)에 의하여, 폴리올레핀계 미립자재료를 가한 실리카함유 연마제, 즉,뒤에 설명하는 실험예 1에 도시한 저휘도화 연마제를 사용하여, 실험예 1 연마조건으로 상기 양면 1차경면 연마처리된 웨이퍼의 이면의 저휘도화 연마를 행한다.

이 이면이 저휘도화 연마된 웨이퍼는, 이어서 표면마무리 경면 연마공정 G에서, 제 5 도와 같은 연마장치 및 통상적인 연마제를 사용하여, 그 표면이 경면연마되고, 다음의 세정공정 (H)에서 세정되며, 이 웨이퍼에 부착되어 있는 연마제나 파티클이 제거된다.

제 1 도의 예에서는, 웨이퍼 이면은 저휘도화 연마처리되어 있으므로, 그 휘도는 95%정도로 억제되어 있으며, 웨이퍼 양면의 휘도차에 의거하여 웨이퍼의 앞뒤를 센서로 검지하는 것이 가능하다. 또, 저휘도화 연마처리된 웨이퍼 이면의 먼지 발생성은 제 10 도와 같이 낮게 억제된다(파티클수로 300개 정도). 따라서, 예컨대, 디바이스 공정중의 포토리소그래피공정에서 웨이퍼를 그 이면에 흡착시킨 경우, 이면의 칩핑에 의한 먼지 발생이 억제되고, 이에 의하여서도 다바이스의 수율이 높혀진다.

제 2 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼 제조방법의 제 2 실시형태를 포함하는, 웨이퍼 제조공정의 한 예를 도시하는 플로우챠트이다.

제 2 도에서, 슬라이스공정 A-모떼기 공정 B-래핑공정 C-에칭공정 D까지는, 제 1 도에 도시하는 것과 갈은 종래의 공정이다.

본 발명의 제 2 실시형태에서는, 상기 에칭공정 (D)의 뒤에 행하여지는 통상적 연마공정 대신에, 제 17 도에 도시하는 바와 같이 양면 저휘도화 연마공정 (F2) 및 표면 마무리 연마공정 (G)를 실시하는 것이다.

상기 양면 저휘도화 연마공정 (F2)에서는, 제 14 도 및 제 15 도에 도시한 바와 같은 양면 연마장치에 의하여, 폴리올레핀계 미립자재료를 가한 실리카함유 연마제, 예를 들면, 뒤에 설명하는 실시예 1에 도시한 저휘도화 연마제를 사용하여, 실험예 1 연마조건으로 상기 에칭처리된 웨이퍼의 양면의 저휘도화 연마를 한다. 이어서, 표면 마무리 경면연마공정 (G) 및 세정공정 (H)가 행하여지는 것은, 제 1 도의 예와 같다.

제 2 예에서도, 공정순이 다르다 하여도, 웨이퍼 이면은 저휘도화 연마처리되어 있으므로, 그 휘도는 95%정도로 억제되어 있으며, 웨이퍼 양면의 휘도차에 의거해서 웨이퍼의 앞뒤를 센서로 검지하는 것이 가능하다. 또, 저휘도화 연마처리된 웨이퍼 이면의 먼지 발생성은 제 10 도에 도시한 바와 같이 낮게 억제된다(파티클수로 300개 정도). 또 웨이퍼의 표면은 마무리 경면 연마처리가 되어, 종래와 같은 경면이 형성되고 있다.

제 3 도는 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법의, 제 3 실시형태를 도시하는 플로우챠트이다.

제 3 도에서, 슬라이스공정 A-모떼기공정 B는, 종래와 같이 행하여지나, 래핑공정 (C) 및 에칭공정 (D)는 생략된다.

본 발명의 제 3 실시형태 형태에서는, 상기 모떼기공정 (B)의 후에, 양면 1차경면 연마공정 (E2) 및 이면 저휘도화 연마공정 (F1)의 2개공정이 행하여지며, 이어서, 표면마무리 경면 연마공정 (G) 및 세정공정 (H)가 행하여진다.

제 3 도의 예에서도, 공정순이 다르다 하여도 웨이퍼 이면은 저휘도화 연마처리되어 있으므로, 그 휘도는 95%정도로 억제되어 있으며, 웨이퍼 양면의 휘도차에 의거하여 웨이퍼의 앞뒤를 센서로 검지하는 것이 가능하다. 또, 저휘도화 연마처리된 웨이퍼 이면의 먼지 발생성은, 제 10 도에 도시한 바와 같이 낮게 억제된다(파티클 수로 300개정도). 또, 웨이퍼의 표면은 마무리 경면 연마처리가 되어, 종래와 마찬가지의 경면이 형성되어 있다.

제 4 도는, 본 발명의 반도체 경면웨이퍼 제조방법의 제 4 실시형태를 도시하는 플로우챠트이다.

제 4 도에 있어서, 슬라이스공정 A-모떼기공정 (B)를 실행하나, 래핑 공정 (C) 및 에칭공정 (D)는 생략됨은, 제 3 도의 예와 같다.

본 발명의 제 4 실시형태에서는, 상기 모떼기공정 B후에, 양면 1차경먼 연마공정 (E2) 및 이면 저휘도화 연마공정 (F1)의 2개 공정을 행하는 대신에, 양면 저휘도화 연마공정 (F2)의 공정을 실시하고, 이어서 표면 마무리 경면 연마공정 (G) 및 세정공정 (H)을 행하는 것이다.

제 4 도의 예에서도, 공정순이 다르다 하여도, 웨이퍼 이면은 저휘도화 연마처리되어 있으므로, 그 휘도는 95%정도로 억제되어 있으며, 웨이퍼 양면의 휘도차에 의거 웨이퍼의 앞뒤를 센서로 검지하는 것이 가능하다. 또, 저휘도화 연마처리된 웨이퍼 이면의 먼지 발생성은, 제 10 도에 도시한 바와 같이 낮게 억제된다(파티클 수로 300개 정도). 또, 웨이퍼의 표면은 마무리 경면 연마처리가 되어, 종래와 마찬가지의 경면이 형성되어 있다.

이하에, 본 발명에서의 저휘도화 연마처리에 관하여, 구체예를 들어, 또한제 5 도∼제 13 도와 더불어 더욱 자세히 설명한다.

제 5 도는 저휘도화 연마처리의 실험예 및 비교실험예에 사용한 편면 연마장치의 한 예를 도시하는 측면도이다. 제 5 도에서, 편면 연마장치(10)는, 회전판(12)과 웨이퍼홀더(13)와, 연마제 공급장치(14)로서 이루어져 있다. 회전판(12)는 회전판 본체 (15)와 그 회전판 본체 (15)의 상면에 첨부된 연마 밴드 (16)를 가지고 있다. 회전판(12)은 회전축(17)에 의하여 소정의 회전속도로 회전된다.

웨이퍼홀더(13)는, 진공흡착 등에 의하여 그 하면에 웨이퍼 (W)를 유지하고, 회전 샤프트(18)에 의하여 회전됨과 동시에, 소정의 하중으로 연마패드(16)에 웨이퍼(W)를 밀어 붙인다. 연마제 공급장치(14)는 소정의 흐름량으로 연마제(19)를 연마패드(16)상으로 공급하며, 이 연마제(19)가 웨이퍼(W)와 연마패드 사이에 공급되므로서, 웨이퍼(W)가 연마된다.

하기 실험예는, 양면 연마장치를 사용하여 실시한 것인데, 그 양면 연마장치의 한 예를 제 14 도 및 제 15 도에 도시하였다. 제 14 도는 양면 연마장치의 단면적 설명도 및 제 15 도는 양면 연마장치의 상면 판을 제거한 상태를 도시하는 상면 설명도이다.

제 14 도에서, 양면 연마장치(22)는, 상하방향으로 서로 대향하여 설치된 하부 판(24) 및 상부판(26)을 가지고 있다. 그 하부판(24)상면에는, 하부 연마포(24a)가 포설(布說)되며, 또 상부판(26) 하면에는 상부 연마포(26a)가 각각 포설되어 있다. 그 하부판(24) 및 상부판(26)은 도시가 생략된 구동수단에 의해서서로 역 방향으로 회전된다.

그 하부판(24)은, 그 중심부 상면에 중심기어(28)를 가지며, 그 둘레가장자리부에는 고리형상의 인터널기어(30)가 인접하여 설치되어 있다.

32는 원판형상의 캐리어이며, 그 하부판(24)의 하부연마포(24a)의 상면과 그 상부판(26)의 상부연마포(26a)의 하면과의 사이에 끼워지고, 그 중심기어(28) 및 인터널기어(30)의 작용에 의하여, 자전 및 공전하면서 그 하부 연마포(24a)와 그 상부 연마포(26a)와의 사이를 미끄럼운동한다.

그 캐리어(32)에는, 복수개의 웨이퍼 받침구멍(34)이 뚫려 있다. 연마할웨이퍼 (W)는, 그 웨이퍼 받침구멍(34)내에 배치된다. 그 웨이퍼(W)를 연마하는 경우에는, 연마제는 노즐(36)로 부터 상부판(26)에 형성된 관통공(38)을 통하여, 웨이퍼(W)와 연마포(24a 및 26a) 사이에 공급되며, 그 캐리어(32)의 자전 및 공전와 함께, 그 웨이퍼 (W)는 자전 및 공전하여, 그 하부 연마포(24a)와 그 상부연마포(26a)와의 사이를 미끄럼운동하여, 웨이퍼 (W)의 양면이 연마된다.

[실시예]

이하에 실험예 및 실시예를 들어서 설명한다.

(실험예 1)

시료웨이퍼 : CZ, p형, 결정방위 <100>, 150mmΦ, 슬라이스실리콘웨이퍼

연마패드 : 부직포(벨로아 타이프), 경도 80(아스카 C경도, JISK-6301)

연마제 : AJ-1325 [SiO₂2wt%, pH11, 콜로이달 실리카 연맞 원액의 상품명,닛산화학공업(주)제] 10.0vol% + 폴리올레핀계 미립자재료 [케미팔 S650 (폴리올레핀 수성디스퍼션의 상품명, 미쯔이 석유화학공업(주)제] +순수(잔부)

연마하중 : 400g/Cm²

연마시간 : 10분

상기 연마조건에서, 폴리올레핀계 미립자재료와 첨가량(wt%)을, 0.025, 0.1, 0.45 및 1.0로 변화시키며, 또 순수첨가량에 관하여도, 연마제의 총량이 100vol%가 되도록 변화시키고, 제 5 도에 도시한 편면 연마장치(10)를 사용하여 시료웨이퍼(각 20매)를 연마하여, 연마중의 연마속도를 측정하였다. 그 걸과를 제 8 도에 도시하였다.

제 8 도의 결과에서 분명한 바와 같이, 폴리올레핀계 미립자재료의 미첨가 레벨과 비교하여, 0.01∼0.01wt%의 첨가량이면 연마속도가 저하하는 일은 거의 없으며, 또는 0.01∼1%의 범위이면, 연마속도의 대폭적인 저하를 초래함이 없이 연마할 수 있음이 확인되었다.

(실험예 2)

상기 실험예 1에서의 연마조건에서, 케미팔 S650(폴리올레핀 수성 디스퍼션의 상품명, 미쯔이 석유화학공업(주)제)을 0.025wt%첨가하고, 기타의 조건은 마찬가지로하여 시료웨이퍼를 연마가공하였다. 이 연마웨이퍼 표면의 현미경 사진을 찍어, 제 6 도에 도시하였다. 또, 마찬가지로 연마웨이퍼의 다른 표면부분의 현미경사진을 찍어, 그 표면의 평탄도를 측정하여, 그 걸과를 현미경사진과 함께 제 7 도에 도시하였다.

또한, 이 연마웨이퍼의 휘도를 측정하여, 그 걸과를 제 9 도에 도시하였다. 제 6 도 및 제 7 도에서 분명한 바와 같이, 직경 200∼300μm, 높이 0.1∼0.2μm정도의 반구면 형상 소돌기가 형성되고, 휘도는 제 9 도와 같이 95%로 저휘도화가 달성되어 있었다.

또한, 제 11 도와 같이, 평가용 경면웨이퍼 (W1)의 청정경면 (Wm)에, 이 시료연마웨이퍼 (W)의 평가면 (We)를 맞닿게하여, 1kg/cm²으로 가압하였다. 이 가압에 의하여, 시료 연마웨이퍼(W)의 평가면 (We)로 부터 평가용 경면웨이퍼 (W1)의 청정경면 (Wm)에 전사된 이물의 수(0.1μm을 초과하는 파티클 수)를 파티클카운터에 의해서 측정하고, 시료연마웨이퍼 (W)의 저휘도 연마면 (We)의 먼지 발생성 평가를 하여, 그 결과를 제 10 도에 도시하였다.

제 10 도에서 분명한 바와 같이, 저휘도 연마면We의 파티클수는 300개 정도로서, 뒤에 설명하는 경면 연마처리면의 파티클 수인 200개 정도에 가까운 수치이며, 매우 낮은 먼지 발생성을 가지는 것이 확인되었다.

(실험예 3)

상기한 편면 연마장치(10) 대신에, 제 14 도 및 제 15 도에 도시한 양면 연마장치(22)를 사용하여, 실험예 1 및 2와 같은 실험을 한 바, 같은 결과가 얻어지는 것이 확인되었다.

(비교실험예 1)

상기 실험예 1에서의 연마조건에 있어서, 연마제로서 AJ-1325 [SiO₂2wt%, pH11, 클로이달 실리카 연마제 원액의 상품명, 닛상 화학공업(주)제] 10vol% + 순수 90vol%를 사용하고 (폴리올레핀 수성 디스퍼젼의 첨가 없음), 기타 조건은 마찬가지로 하여 시료웨이퍼를 경면연마 가공하였다.

이 경면 연마웨이퍼의 표면의 현미경사진을 찍어, 제 12 도에 도시하였다. 또, 실험예 2와 마찬가지로 휘도를 측정하여, 그 결과를 제 9 도에 도시하고, 실험예 2와 같은 방법으로 먼지 발생성 평가를 하여, 그 결과를 제 10 도에 도시하였다. 제 12 도에서 분명한 바와 같이, 거칠기가 큰 요철은 존재하지 않고, 휘도는 제 9 도에 도시하는 바와 같이 모두 100%였다. 먼지 발생성 평가에 있어서의 파티클 수는 평균 200개 정도라는 매우 낮은 수치를 나타내었다.

(비교실험예 2)

상기 실험예 1과 같은 시료웨이퍼를 산에칭 처리하였다. 이 산에칭처리한 시료웨이퍼의 표면을 현미경사진으로 찍어, 제 13 도에 도시하였다. 제 13 도에서 분명한 바와 같이, 시료웨이퍼 표면에는 주기 10μm 이하, P-V(Peak to Valley)치 0.6μm이하의 거칠기가 작은 요철이 형성되어 있었다. 또, 산에칭처리한 시료웨이퍼에 관하여 휘도를 측정하고, 그 결과를 제 9 도에 도시하였으며, 실시예 2과 같은 방법으로 먼지 발생성 평가를 하여, 그 결과를 제 10 도에 도시하였다. 이 산에칭처리 웨이퍼의 휘도는 평균 60%정도이며, 실험예 2의 것 보다도 저휘도이나, 먼지 발생성 평가에 있어서의 파티클 수는 평균 700개 정도이고, 실험예 2와 비교하여 먼지 발생성이 매우 높다는 것을 알았다.

(비교실험예 3)

상기 실험예 1과 같은 시료웨이퍼를 알칼리 에칭처리하였다. 이 알칼리에칭처리한 시료웨이퍼에 대하여 휘도를 측정하여, 그 결과를 제 9 도에 도시하였다. 또, 실시예 2와 같은 방법으로 먼지 발생성 평가를 하여, 그 결과를 제 10 도에 도시하였다. 이 알칼리에칭처리 웨이퍼의 휘도는 30%로서, 비교실시예 2의 것 보다도 더 저휘도이나, 발전성 평가에 있어서의 파티클 수는 1500개이며, 비교실시예 2보다도 월등하게 높은 발전성을 나타내는 것을 알았다.

(실시예 1)

공정 : 에칭웨이퍼→양면 1차경면연마→이면 저휘도연마→표면마무리 경면연마

양면 1차경면 연마조건

웨이퍼 : CZ, p형, 걸정방위 <100>, 150mmΦ, 에칭 실리콘웨이퍼

연마패드 : 우레탄 발포체 경도 70(아스카 C경도, JISX-6301)

연마제 : AJ-1325 [SiO₂2wt%, pH11, 콜로이달 실리카 연마제 원액의 상품명, 닛상화학공업(주)제] 10vol% + 순수 90vol%

연마하중 : 100g/cm²

시료매수 : 18매

양면 1차경면연마를 상기 연마조건으로 행하며, 이어서 이면 저휘도연마를실험예 1과 같이 행하고, 또한 표면 마무리경면 연마를 비교 실시예 1과 같이 행하였다.

상기 연마가공을 하여 얻은 웨이퍼의 평균 TTV는 1.2μm, 평균표면 휘도는 약 100%, 먼지 발생성 평가에 있어서의 파티클 수 (이하 이면 파티클수라 함)은 평균 약 300개, 평균 이면휘도는 약 95%였다.

(실시예 2)

공정 : 에칭웨이퍼→양면 저휘도화 연마→표면 경면연마

양면 저휘도화 연마는, 연마제로 폴리올레핀 수성디스퍼젼을 0.025wt%가한 것 이외는, 실시예 1의 양면 1차 경면연마와 같이 행하고, 표면 마무리 경면연마는, 비교실험예 1과 같이 행하였다.

상기 연마가공을 하여 얻어진 웨이퍼의 평균 TTV는 1.1μm, 평균 표면 휘도는 약 100%, 평균 이면 파티클 수는 약 300개, 평균 이면휘도는 약 95%였다.

(실시예 3)

공정 : 슬라이스→모떼기→양면 1차경면 연마→이면 저휘도화 연마→표면 마무리 경면연마

양면 1차 경면 연마조건 :

웨이퍼 : CZ, p형, 걸정방위 <100>, 150mmΦ, 슬라이스 실리콘웨이퍼

연마패드 : 우레탄 발포체 경도 80(아스카 C경도, JISX-6301)

연마제 : AJ-1325 [SiO₂2wt%, pH11, 콜로이달 실리카 연마제 원액의 상품명, 닛상 화학공업(주)제] 10vol% + 순수 90vol%

연마하중 : 100g/cm²

시료매수 : 18매

양면 1차 경면연마를 상기 연마조건으로 행하고, 이어서 이면 저휘도화 연마를 실시예1과 동일하게 하고, 또한 표면 마무리 경면연마를 비교실험예 1과 같이 하였다.

상기 연마가공을 하여 얻어진 웨이퍼의 평균 TTV는 0.7μm, 평균 표면 휘도는 약 100%, 평균 이면 파티클 수는 약 300개, 평균 이면휘도는 약 95%였다.

(실시예 4)

공정 : 슬라이스→모떼기→양면 저휘도화 연마→표면마무리 경면연마

양면 저휘도화 연마는, 연마제에 폴리올레핀 수성 디스퍼젼을 0.025wt% 가한 이외는, 실시예 1 양면 1차 경면연마와 같이 하고, 또한 표면 마무리 경면연마를 비교실험예 1과 같이 행하였다.

상기 연마가공을 하여 얻어진 웨이퍼의 평균TTV는 0.9μm, 평균 표면 휘도는 약 100%, 평균 이면파티클 수는 약 300개, 평균 이면휘도는 약 95%였다.

(비교예 1)

통상적인 공정 : 슬라이스→모떼기→래프→산에칭→편면 1차 연마→편면 마무리 연마

편면 1차연마는 연마패드를 아스카C경도 80으로 하는 이외는 비교실험예 1과같이 행하고, 또한 마무리연마는 연마패드를 아스카C경도 60으로 하는 이외는, 비교실험예 1과 같이 행하였다.

상기 연마가공을 하여 얻어진 웨이퍼의 평균 TTV는 2.1μm, 평균 표면 휘도는 약 100%, 평균이면 파티클 수는 약 800개 평균 이면휘도는 약 30%였다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 반도체 경면웨이퍼의 제조방법에 의하면, 웨이퍼 이면의 저휘도화 연마처리를 가능하게 하고, 센서에 의한 웨이퍼의 앞뒤의 검지가 가능하며, 먼지 발생성을 저하시키므로서, 이면의 차핑에 의한 먼지 발생을 억제하여 디바이스의 수율을 높일 수가 있고, 더우기 보다 높은 평탄도를 가지는 반도체 경면웨이퍼를 제조할 수가 있으며, 또한 공정의 간략화를 도모하므로서, 생산성의 형상을 달성할 수가 있다는 효과를 발휘한다.

Claims

반도체 경면웨이퍼의 제조공정에서의 연마공정에 있어서, 웨이퍼의 양면을 1차 경면 연마하는 양면 1차경면 연마와, 양면을 1차 경면연마된 웨이퍼의 편면을 저휘도화 연마하는 이면저휘도화 연마와, 편면을 저휘도화 연마된 웨이퍼의 나머지 편면을 마무리 경면연마하는 표면 마무리 경면연마를 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 이면 저휘도화 연마에서 사용되는 연마제로서, 실리카함유 연마제를 주성분으로 하고, 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가하여서 되는 반도체 웨이퍼연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
반도체 경면웨이퍼의 제조공정에 있어서의 연마공정에 있어서, 웨이퍼의 양면을 저휘도화 연마하는 양면저휘도화 연마와, 양면이 저휘도화 연마된 웨이퍼의 편면을 마무리 경면연마하는 표면마무리 경면연마를 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 양면 저휘도화 연마에서 사용되는 연마제로서, 실리카함유 연마제를 주성분으로 하고 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가하여서 되는 반도체웨이퍼 연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 반도체 경면웨이퍼의 제조공정이 단결정 잉곳을 슬라이스하여 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻은 슬라이스공정과, 그 슬라이스공정에 의하여 얻어진 웨이퍼의 외주를 모떼기하는 모떼기 공정과, 모떼기 된 웨이퍼를 평면화하는 래핑공정과, 모떼기 및 래핑된 웨이퍼의 가공변형을 제거하는 에칭공정과, 에칭된 웨이퍼의 면을 연마하는 연마공정으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
단결정 잉곳을 슬라이스하여 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻는 슬라이스공정과, 그 슬라이스 공정에 의하여 얻어진 웨이퍼의 외주를 모떼기하는 모떼기 공정과, 모떼기된 웨이퍼의 양면을 1차 경면연마하는 양면 1차 경면 연마공정과, 양면을 1차경면 연마된 웨이퍼의 편면을 저휘도화 연마하는 이면 저휘도화 연마공정과, 편면을 저휘도화 연마한 웨이퍼의 나머지 편면을 마무리 경면연마하는 표면마무리 경면연마공정을 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 이면 저휘도화 연마공정에서 사용되는 연마제로서, 실리카함유 연마제를 주성분으로 하고 폴리올레핀계 미립자 재료를 첨가한 반도체 웨이퍼 연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
단결정 잉곳을 슬라이스하여 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻는 슬라이스공정과 그 슬라이스공정에 의해서 얻어진 웨이퍼의 외주를 모떼기하는 모떼기 공정과, 모떼기된 웨이퍼의 양면을 저휘도화 연마하는 양면 저휘도화 연마공정과, 양면을 저휘도화 연마한 웨이퍼의 편면을 마무리 경면연마하는 표면 마무리 경면연마공정을 포함하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법으로서, 상기 이면 저휘도화 연마공정에서사용되는 연마제로서, 실리카함유 연마제를 주성분으로 하고 폴리올레핀계 미립자재료를 첨가한 반도체웨이퍼 연마용 연마제를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 실리카함유 연마제가 콜로이달실리카 연마제임을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 미립자 재료가 폴리올레핀 수성 디스퍼젼임을 특징으로 하는 반도체경면 웨이퍼의 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 미립자 재료의 첨가량이 연마제의 총량에 대하여 0.01∼1wt%의 범위임을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 반도체 경면웨이퍼의 제조공정이 단결정 잉곳을 슬라이스하여 엷은 원판형상의 웨이퍼를 얻은 슬라이스공정과, 그 슬라이스공정에 의하여 얻어진 웨이퍼의 외주를 모떼기하는 모떼기 공정과, 모떼기된 웨이퍼를 평면화하는 래핑공정과, 모떼기 및 래핑된 웨이퍼의 가공변형을 제거하는 에칭공정과, 에칭된 웨이퍼의 면을 연마하는 연마공정으로서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 미립자재료의 첨가량이 연마제의 총량에 대하여 0.01∼1wt%의 범위임을 특징으로 하는 반도체 경면웨이퍼의 제조방법.