[go: up one dir, main page]

JP2009536784A - Method and apparatus for processing a semiconductor wafer by etching - Google Patents

Method and apparatus for processing a semiconductor wafer by etching Download PDF

Info

Publication number
JP2009536784A
JP2009536784A JP2009508204A JP2009508204A JP2009536784A JP 2009536784 A JP2009536784 A JP 2009536784A JP 2009508204 A JP2009508204 A JP 2009508204A JP 2009508204 A JP2009508204 A JP 2009508204A JP 2009536784 A JP2009536784 A JP 2009536784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor wafer
etching
semiconductor
wafer
etching medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009508204A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4863409B2 (en
Inventor
フェイホー ディエゴ
ヴァーリヒ ラインホルト
リーメンシュナイダー オリヴァー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Siltronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
Publication of JP2009536784A publication Critical patent/JP2009536784A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4863409B2 publication Critical patent/JP4863409B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604Chemical etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604Chemical etching
    • H01L21/30608Anisotropic liquid etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/6708Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本発明の対象は、規定の順序において以下の工程:a)半導体ウェハの特性を示すパラメータを位置に依存して測定し、半導体ウェハの面全体で位置に依存するこのパラメータの値を算出する工程、b)50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体を半導体ウェハのこの面全体に施与する工程、c)半導体ウェハのこの面全体を、この面全体を同時に露光しながらエッチング媒体を作用させることによってエッチング処理し、その際、エッチング処理の除去率を半導体ウェハの面における光強度に依存させ、かつその際、工程a)において測定された位置に依存するパラメータの値における差異が位置に依存する除去率によって軽減されるように、光強度を位置に依存してプリセットする工程、およびd)エッチング媒体を半導体ウェハの面から除去する工程、を包含する半導体ウェハの処理方法である。
本発明の対象はまた、本発明による方法を実施するための装置である。
The subject of the present invention is the following steps in a prescribed order: a) a step of measuring a parameter indicating the characteristics of a semiconductor wafer depending on the position and calculating the value of this parameter depending on the position over the entire surface of the semiconductor wafer B) applying an etching medium having a viscosity of 50 mPas to 2000 mPas over this entire surface of the semiconductor wafer; c) by applying the etching medium while exposing this entire surface of the semiconductor wafer simultaneously. Etching process, in which the removal rate of the etching process depends on the light intensity at the surface of the semiconductor wafer, and the difference in parameter values depending on the position measured in step a) is then position-dependent removal Presetting the light intensity as a function of position so as to be reduced by the rate, and d) the etching medium Removing from the surface of the semiconductor wafer, a method of processing a semiconductor wafer including.
The subject of the invention is also a device for carrying out the method according to the invention.

Description

本発明は、材料除去が局所的に異なるエッチング処理を用いて半導体ウェハを平坦化するための方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for planarizing a semiconductor wafer using an etching process with locally different material removal.

半導体ウェハ、殊に半導体産業において使用するための単結晶シリコンウェハは、殊に集積回路の製造における要求を考慮するため、高い平坦度を有していなければならない。一般的に認められたFaust規則(Faustregel)によれば、半導体ウェハのSFQRmax値は、半導体ウェハ上に製造されるべき構成素子の線幅より大きくあってはならない。それ以外に、出来る限り多数の回路を集積できるようにするため、要求される平坦度は出来る限り表側の面のエッジ近くまで保証されていなければならず、その際、表側の面は、構成素子が製造されるべき側の面として定義される。これは、エッジ除外スペース(Randausschluss)を非常に僅かにして平坦度の測定が実施されなければならないことと、指定された平坦度値が、いわゆるフルサイト(Full Sites)に関してのみならならず、パーシャルサイト(Partial Sites)に関しても満たされていなければならないことを意味する。(フルサイトは完全な構成素子が作製されうる全ての面要素のことであり、パーシャルサイトは完全な構成素子の場所をもたないウェハエッジ部の面要素のことである。)
半導体ウェハの平坦度が定義される場合、SEMI規格M1−94により全体的な平坦度と局所的な平坦度とが区別される。全体的な平坦度は、定義されるべきエッジ除外スペースを差し引いたウェハ表面全体に関する。それはGBIR("global backsurface-referenced ideal plane/range"=半導体ウェハの表側の面全体について裏側の面を基準とした理想平面からの正と負の偏差の範囲)によって記載され、これに対応するのが以前に慣用であったTTV("total thickness Variation")のデータである。局所的な平坦度は、一般にその上に組み立てられるべき構成素子の面に対応する半導体ウェハ上の限定された面に関する。それはSFQR("site front surface referenced least squares/rang"=定義された寸法の面について最小二乗誤差により定義された表側の面からの正と負の偏差の範囲)として表される。SFQRmaxのサイズは、ある特定の半導体ウェハ上の全ての構成素子面に関して最も大きいSFQR値を示す。SFQRにおいては常に、示された値がどの面に関するものなのかが示されなければならず、例えばITRSロードマップにより26×8mmの面が示される。
Semiconductor wafers, especially single crystal silicon wafers for use in the semiconductor industry, must have high flatness, especially in view of the requirements in the manufacture of integrated circuits. According to the generally accepted Faustregel, the SFQR max value of a semiconductor wafer should not be larger than the line width of the component to be manufactured on the semiconductor wafer. In addition, in order to be able to integrate as many circuits as possible, the required flatness must be as close as possible to the edge of the front side, with the front side being a component. Is defined as the side surface to be manufactured. This is because the flatness measurement must be performed with very little edge exclusion space (Randausschluss) and the specified flatness value is not only for so-called Full Sites, but also for partial sites. It means that the site (Partial Sites) must also be satisfied. (Full site refers to all surface elements on which a complete component can be fabricated, and partial site refers to a surface element on the wafer edge that does not have a complete component location.)
When the flatness of the semiconductor wafer is defined, SEMI standard M1-94 distinguishes between overall flatness and local flatness. The overall flatness relates to the entire wafer surface minus the edge exclusion space to be defined. It is described by and corresponds to GBIR ("global backsurface-referenced ideal plane / range" = the range of positive and negative deviations from the ideal plane relative to the backside for the entire front side of the semiconductor wafer) Is data of TTV ("total thickness variation") that has been conventionally used. Local flatness generally relates to a limited surface on the semiconductor wafer that corresponds to the surface of the component to be assembled thereon. It is expressed as SFQR (“site front surface referenced least squares / rang” = range of positive and negative deviations from the front surface defined by least square error for a surface of defined dimensions). The size of SFQR max indicates the largest SFQR value for all component surfaces on a particular semiconductor wafer. In SFQR, it must always be shown which plane the indicated value is for, for example a 26 × 8 mm 2 plane is shown by the ITRS roadmap.

平坦度の他のパラメータは、いわゆるナノトポグラフィである。これは所定の面要素、例えば2×2mmにおけるpeak−to−valley偏差(最大値と最小値との偏差)として定義される。ナノトポグラフィは、ADE CR 83 SQM, ADE PhaseShift NanomapperまたはKLA Tencor SNTのような測定装置の使用下で測定される。 Another parameter of flatness is the so-called nanotopography. This is defined as a peak-to-valley deviation (deviation between the maximum value and the minimum value) in a predetermined surface element, for example, 2 × 2 mm 2 . Nanotopography is measured using a measuring device such as ADE CR 83 SQM, ADE PhaseShift Nanomapper or KLA Tencor SNT.

半導体ウェハのエッジ領域における平坦度は、いわゆる"エッジロールオフ"(Edge Roll off)によって決定的に影響が及ぼされる。"A New Method for the Precise Measurement of Wafer Roll off of Silicon Polished Wafer", Jpn.J.Appl.Phys., Vol. 38 (1999), 38-39"には、"ウェハロールオフ"("Wafer Roll off")(=エッジロールオフ)の測定が記載される。エッジロールオフは、半導体ウェハの表側の面のみならず裏側の面でも発生しうる。それはウェハエッジ部にある面要素のSFQR値にはっきりと影響を及ぼしうる。エッジロールオフは、例えばSOIウェハを製造するために、他の半導体ウェハと結合(接合)される半導体ウェハにおいて殊に妨げとなる。それというのも互いに接合されるべきウェハ面のエッジロールオフが、ウェハエッジ部の接合品質に大きな影響を及ぼすからである。   The flatness in the edge region of the semiconductor wafer is decisively influenced by so-called “Edge Roll off”. "A New Method for the Precise Measurement of Wafer Roll off of Silicon Polished Wafer", Jpn.J.Appl.Phys., Vol. 38 (1999), 38-39 "includes" Wafer Roll Off "(" Wafer Roll off ") (= edge roll-off) is described. Edge roll-off can occur not only on the front side surface of the semiconductor wafer but also on the back side surface. It is evident in the SFQR values of the surface elements at the wafer edge. Edge roll-off is particularly disturbing in semiconductor wafers that are bonded (bonded) to other semiconductor wafers, for example, for producing SOI wafers, because the wafers are to be bonded together. This is because the surface edge roll-off greatly affects the bonding quality of the wafer edge portion.

現在、マイクロエレクトロニクス構成素子の製造用基板として用いられる半導体ウェハは、一般に以下の従来のプロセスシーケンスに従って製造される:スライス(Saegen)、ラッピングおよび/または研磨、化学的ウェットエッチング、除去ポリッシング(英語では"stock removal polishing")および仕上げポリッシング(英語では"mirror polishing")。それより判明したのは、このプロセスシーケンスでは、絶えず減少していく線幅のために必要とされる平坦度を保証することができないということである。   Currently, semiconductor wafers used as substrates for the manufacture of microelectronic components are generally manufactured according to the following conventional process sequence: Saegen, lapping and / or polishing, chemical wet etching, removal polishing (in English) "stock removal polishing") and finish polishing ("mirror polishing" in English). It has been found that this process sequence cannot guarantee the flatness required for the continuously decreasing line width.

EP798766A1においては、半導体ウェハの平坦度を改善するため、除去ポリッシングと仕上げポリッシングとの間に、PACE法("プラズマ補助−化学エッチング "(plasma assisted chemical etching))に従った気相エッチング工程とそれに続く熱処理が挿入される。200mmの直径を有するシリコンウェハの処理を手掛かりとして、記載されたプロセスシーケンスにより0.2〜0.3μmのGBIRの結果が得られるようになることが判明する。局所的な平坦度のデータは示されていない。さらに平坦度測定のエッジ除外スペースがどれほどのサイズであったのかも示されていない。   In EP798766A1, in order to improve the flatness of a semiconductor wafer, a gas phase etching process according to the PACE method ("plasma assisted chemical etching") and a polishing process between removal polishing and finish polishing are performed. Subsequent heat treatment is inserted. With the processing of silicon wafers having a diameter of 200 mm as a clue, it is found that the described process sequence will give a GBIR result of 0.2-0.3 μm. Local flatness data is not shown. Furthermore, it is not shown how large the edge exclusion space for the flatness measurement was.

EP961314A1においても同様の方法が示されているが、該方法の場合には、スライス、研磨、PACEおよび仕上げポリッシングを経て、せいぜい0.14μmのGBIR値と、せいぜい0.07μmのSFQRmax値しか達成されない。 A similar method is shown in EP 961314 A1, but in this case, only GBIR value of 0.14 μm and SFQR max value of 0.07 μm at most are achieved through slicing, polishing, PACE and finish polishing. Not.

EP961314A1の中で提案されたようなPACE法は、ポリッシングされたウェハにおける粗さの劣化をもたらすが、これはPACE直前の付加的な疎水化工程によって部分的に低減されうる。PACEは真空中で実施されなければならず、このことからプロセスは装置技術的に煩雑となる。それ以外に、エッチングに使用されるガスの分解生成物により半導体ウェハが汚染され、このことからEP1100117A2に記載されたような付加的な洗浄工程が必要不可欠となる。加えてこのプロセスは面全体で行われるのではなく、半導体ウェハのスキャン(Abrastern)によって行われる。これは一方では非常に時間が掛かり、かつ他方ではスキャンのオーバラップ領域におけるナノトポグラフィに関する問題のみならず、ウェハエッジから約5mmの距離間隔までの半導体ウェハの外側領域における平坦度(SFQRmaxおよびエッジロールオフ)に関する問題も生じさせる。可能性として考えられうる原因は、真空中で作業されることによる半導体ウェハのエッジ部での強められた吸引作用、ひいてはエッチング媒体の低減である。スキャンに際して必要不可欠なオーバラップによって、オーバラップポジションにて、殊にナノトポグラフィが劣化する。エッチング媒体を供給するノズルの直径が大きくなればなるほど、それだけいっそう劣化ははっきりしたものとなる。しかしながら経済的な理由から、ノズル直径は任意に小さく選択されえない。 The PACE method as proposed in EP 961314 A1 results in roughness degradation in the polished wafer, which can be partially reduced by an additional hydrophobing step just before PACE. PACE must be performed in a vacuum, which makes the process complicated in terms of equipment technology. In addition, the semiconductor wafer is contaminated by the decomposition products of the gas used for etching, which makes an additional cleaning step as described in EP 1100117A2 indispensable. In addition, this process is not performed on the entire surface, but on the semiconductor wafer (Abrastern). This is very time consuming on the one hand and on the other hand not only the problem with nanotopography in the overlap region of the scan, but also the flatness (SFQR max and edge roll) in the outer region of the semiconductor wafer from the wafer edge to a distance of about 5 mm. Off)). A possible cause is an increased suction action at the edge of the semiconductor wafer by working in vacuum and thus a reduction in the etching medium. Due to the essential overlap in scanning, the nanotopography is deteriorated, especially at the overlap position. The larger the nozzle diameter that supplies the etching medium, the more pronounced the deterioration. However, for economic reasons, the nozzle diameter cannot be chosen arbitrarily small.

それゆえ従来技術において公知の方法では、65nm以下の線幅を有する構成素子のための形状要求、すなわち最大65nmのSFQRmax値を満たすことはできない。その際、最も深刻な問題は、半導体ウェハのエッジ領域において発生する。それというのも現在(90nmの線幅で)3mmのエッジ除外スペースは、65nmの将来的な線幅においては2mmもしくは1mm以下に低減され、かつ平坦度の評価に際してパーシャルサイトが含められるからである。 Therefore, the methods known in the prior art cannot meet the shape requirements for components having a line width of 65 nm or less, ie a maximum SFQR max value of 65 nm. At that time, the most serious problem occurs in the edge region of the semiconductor wafer. This is because the edge exclusion space of 3 mm (at 90 nm line width) is reduced to 2 mm or 1 mm or less at the future line width of 65 nm, and a partial site is included in the evaluation of flatness. .

いわゆるSOIウェハのケースにおいては付加的な問題が生ずる。これらの半導体ウェハは、キャリアウェハ(Traegerscheibe)(英語では"base wafer"または"handle wafer")の面上に存在する半導体層を有している。半導体層の厚さは、処理されるべき構成素子に応じて変化する。一般にいわゆる"薄い層"(厚さ100nm未満)と、いわゆる"厚い層"(100nmから約80μmまで)とが区別される。キャリアウェハは完全に電気的に絶縁性の材料(例えばガラス、石英、サファイア)から構成されているか、またはそれは、例えば有利にはシリコンからの半導体材料から構成されており、かつ単に電気的に絶縁性の層によって半導体層から分離されているかのどちらでもよい。電気的に絶縁性の層は、例えば酸化シリコンから構成されていてよい。   Additional problems arise in so-called SOI wafer cases. These semiconductor wafers have a semiconductor layer present on the surface of a carrier wafer (Traegerscheibe) ("base wafer" or "handle wafer" in English). The thickness of the semiconductor layer varies depending on the component to be processed. A distinction is generally made between so-called “thin layers” (thickness less than 100 nm) and so-called “thick layers” (from 100 nm to about 80 μm). The carrier wafer is composed of a completely electrically insulating material (eg glass, quartz, sapphire) or it is advantageously composed of a semiconductor material, for example, preferably from silicon, and is simply electrically isolated It may be either separated from the semiconductor layer by a conductive layer. The electrically insulating layer may be made of, for example, silicon oxide.

SOIウェハの半導体層は、最も外側のエッジ領域にいたるまで非常に均一な厚さを有していなければならない。殊に100nm以下の厚さを有する半導体層の場合には、トランジスタ特性、例えばしき値電圧が、不均一な層厚のケースにおいては非常に強く変化する。薄い半導体層と厚い半導体層とを有するSOIウェハの場合の絶対的な厚さの許容差は層厚に依存する。   The semiconductor layer of the SOI wafer must have a very uniform thickness up to the outermost edge region. Especially in the case of a semiconductor layer having a thickness of 100 nm or less, the transistor characteristics, for example the threshold voltage, vary very strongly in the case of a non-uniform layer thickness. The absolute thickness tolerance for SOI wafers with thin and thick semiconductor layers depends on the layer thickness.

加えて出来る限り多数の回路を集積できるようにするため、必要不可欠な層厚均一性が出来る限り表側の面のエッジ近くまで保証されていなければならない。このことはまた、エッジ除外スペースが非常に僅かであることを意味する。   In addition, in order to be able to integrate as many circuits as possible, the necessary layer thickness uniformity must be as close as possible to the edge of the front side. This also means that there is very little edge exclusion space.

従来技術においては、層厚均一性の改善を目的とするSOIウェハの後処理方法が公知である。それは一般にSOIウェハのスキャン下における局所的なエッチング法であって、その際、層厚が比較的厚い箇所ではより多くのエッチング除去を行うことが予定されている:US2004/0063329A1によれば、ドライエッチング法においてSOIウェハの表面がノズルでスキャンされ、該ノズルを介してガス状のエッチング媒体が局所的に供給される。EP488642A2およびEP511777A1には、SOIウェハの半導体層が面全体でエッチング媒体にさらされる方法が記載されている。しかしながらこのエッチング媒体は、レーザー光線または光学系により集束された光源の光線によって、表面のスキャン下で局所的に活性化されなければならない(光化学エッチング)。   In the prior art, an SOI wafer post-processing method for improving the layer thickness uniformity is known. It is generally a local etching method under the scan of an SOI wafer, in which more etching removal is planned to be performed at locations where the layer thickness is relatively thick: according to US 2004/0063329 A1 In the etching method, the surface of the SOI wafer is scanned with a nozzle, and a gaseous etching medium is locally supplied through the nozzle. EP 488642 A2 and EP 511777 A1 describe a method in which the semiconductor layer of an SOI wafer is exposed to the etching medium over its entire surface. However, this etching medium must be activated locally under surface scanning (photochemical etching) by a laser beam or a light source focused by an optical system.

局所的に異なるエッチング除去を達成するため半導体層の表面がスキャンされなければならない全ての方法は非常に時間を要し、ひいては大きなコストを要する。それ以外にスキャンは、一方では光源もしくはノズルの、他方ではSOIウェハの消耗的な運動を要する。   All methods in which the surface of the semiconductor layer must be scanned to achieve locally different etch removal are very time consuming and thus costly. Apart from that, scanning requires consumable movement of the light source or nozzle on the one hand and the SOI wafer on the other hand.

加えて、とりわけウェハのエッジ領域において、すなわちウェハエッジから5mmまでの距離間隔の領域において、ならびにスキャンに際してオーバラップが生じる領域において、層厚の付加的な不均一性が発生する。EP488642A2によれば、520nmの層厚の場合に10nmの層厚均一性が達成されるが、エッジ除外スペースの記述はない。EP511777A1によれば、108nmの層厚の場合に8nmの層厚均一性が達成されるが、エッジ除外スペースの記述はない。   In addition, additional layer thickness non-uniformities occur, particularly in the edge region of the wafer, i.e. in the region of a distance of 5 mm from the wafer edge, as well as in the region where the overlap occurs during scanning. According to EP 488642 A2, a layer thickness uniformity of 10 nm is achieved with a layer thickness of 520 nm, but there is no description of the edge exclusion space. According to EP511777A1, a layer thickness uniformity of 8 nm is achieved with a layer thickness of 108 nm, but there is no description of the edge exclusion space.

それゆえ、煩雑な方法にも関わらず、殊にSOIウェハのエッジ領域において必要不可欠な層厚均一性は達成されない。   Therefore, in spite of a complicated method, the layer thickness uniformity that is essential especially in the edge region of the SOI wafer is not achieved.

従って本発明の基礎をなしている課題は、65nm以下の線幅を有する構造素子を製造するのに適している、改善された(殊にエッジ領域における)平坦度およびナノトポグラフィを有する半導体ウェハを提供することである。その際、"半導体ウェハという概念はSOIウェハも包含する。他の課題は、殊にエッジ領域において改善された層厚均一性を有するSOIウェハを提供することにある。   The problem underlying the present invention is therefore a semiconductor wafer with improved flatness and nanotopography (especially in the edge region) which is suitable for producing structural elements having a line width of 65 nm or less. Is to provide. In this context, the concept “semiconductor wafer” also encompasses SOI wafers. Another object is to provide SOI wafers having improved layer thickness uniformity, especially in the edge region.

該課題は、規定の順序において以下の工程:
a)半導体ウェハの特性を示すパラメータを位置に依存して測定し、半導体ウェハの面全体で位置に依存するこのパラメータの値を算出する工程、
b)50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体を半導体ウェハのこの面全体に施与する工程、
c)半導体ウェハのこの面全体を、この面全体を同時に露光しながらエッチング媒体を作用させることによってエッチング処理し、その際、エッチング処理の除去率を半導体ウェハの面における光強度に依存させ、かつその際、工程a)において測定された位置に依存するパラメータの値における差異が位置に依存する除去率によって軽減されるように、光強度を位置に依存してプリセットする工程、および
d)エッチング媒体を半導体ウェハの面から除去する工程
を包含する半導体ウェハの処理方法によって解決される。
The task consists of the following steps in a prescribed order:
a) measuring a parameter indicative of the characteristics of the semiconductor wafer depending on the position and calculating the value of this parameter depending on the position over the entire surface of the semiconductor wafer;
b) applying an etching medium having a viscosity of 50 mPas to 2000 mPas to this whole surface of the semiconductor wafer;
c) etching the entire surface of the semiconductor wafer by applying an etching medium while simultaneously exposing the entire surface, wherein the removal rate of the etching process depends on the light intensity at the surface of the semiconductor wafer; and A step of presetting the light intensity depending on the position so that the difference in the value of the parameter depending on the position measured in step a) is reduced by the position-dependent removal rate, and d) the etching medium This is solved by a method for processing a semiconductor wafer comprising the step of removing from the surface of the semiconductor wafer.

本方法の一般的な記載:
本発明の対象は、50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体による半導体ウェハのエッチング法である。このエッチング法の場合、半導体ウェハの面(SOIウェハの場合には半導体層)は従来技術と違って、ポイントごとにまたはスキャンして処理されない。むしろ面全体が同時に処理される。補正のために必要とされる局所的に異なるエッチング除去は、局所的に異なる除去率によって達成され、これはまた局所的に異なる光強度によって達成される。光強度の局所的な配分は、前もって測定されたパラメータの局所的な値によって決定される。本発明による方法において最適化されるべきパラメータは、工程a)において測定される。それから結果的に得られる測定値は、工程c)において局所的な光強度を制御するために用いられる。
General description of the method:
The subject of the present invention is a method for etching a semiconductor wafer with an etching medium having a viscosity of 50 mPas to 2000 mPas. In the case of this etching method, the surface of the semiconductor wafer (semiconductor layer in the case of SOI wafer) is not processed point by point or scanned unlike the prior art. Rather, the entire surface is processed simultaneously. The locally different etch removal required for correction is achieved with locally different removal rates, which are also achieved with locally different light intensities. The local distribution of light intensity is determined by the local value of the parameter measured in advance. The parameters to be optimized in the method according to the invention are measured in step a). The resulting measurements are then used to control the local light intensity in step c).

例えばSOIウェハの半導体層の厚さの均一性が最適化されるべき場合、工程a)において位置に依存する層厚が測定され、かつ工程c)において、大きい層厚の位置では高い除去率が得られ、かつ僅かな層厚の位置では低い除去率が得られるように、局所的な光強度が制御される。   For example, if the uniformity of the thickness of the semiconductor layer of the SOI wafer is to be optimized, the position-dependent layer thickness is measured in step a), and in step c) a high removal rate is obtained at large layer thickness positions. The local light intensity is controlled so that a low removal rate is obtained at a position where the layer thickness is small and obtained.

半導体ウェハの全体的な平坦度(GBIR)が最適化されるべき場合、工程a)において、ウェハの裏側の面によって定義された理想平面からのウェハの表側の面の偏差が決定され、工程c)において、局所的な凸部では高い除去率が得られ、かつ局所的な凹部では低い除去率が得られるように、局所的な光強度が制御される。   If the overall flatness (GBIR) of the semiconductor wafer is to be optimized, in step a) the deviation of the front side surface of the wafer from the ideal plane defined by the back side surface of the wafer is determined, and step c ), The local light intensity is controlled so that a high removal rate can be obtained at the local convex portions and a low removal rate can be obtained at the local concave portions.

それに対して半導体ウェハの局所的な平坦度(SFQR)が最適化されるべき場合、工程a)において、例えばサイズ26×8mmの、ある特定の測定窓を基準とした理想平面からのウェハの表側の面の偏差が決定され、工程c)において、局所的な凸部では高い除去率が得られ、かつ局所的な凹部では低い除去率が得られるように、局所的な光強度が制御される。 If, on the other hand, the local flatness (SFQR) of the semiconductor wafer is to be optimized, in step a) the wafer from an ideal plane, for example of size 26 × 8 mm 2 , with reference to a certain measurement window. The deviation of the front side surface is determined and in step c) the local light intensity is controlled so that a high removal rate is obtained at the local convex part and a low removal rate is obtained at the local concave part. The

工程a)における測定を手掛かりとして、半導体ウェハの面上の各ポイントにおいて必要不可欠なエッチング除去量が決定される。使用されるエッチング媒体が該当する半導体材料において達成する光強度に依存する除去率から、工程c)におけるエッチング処理に必要とされる継続時間のみならず、半導体ウェハの面上の各ポイントにおいて必要とされる光強度も計算して決められうる。   Using the measurement in step a) as a clue, the indispensable etching removal amount is determined at each point on the surface of the semiconductor wafer. From the removal rate depending on the light intensity achieved by the etching medium used in the corresponding semiconductor material, not only the duration required for the etching process in step c) but also at each point on the surface of the semiconductor wafer. The light intensity to be calculated can also be determined by calculation.

本発明は、特定のエッチング反応の除去率と半導体材料における電荷キャリア濃度との関係を利用しており、これはまた照射された光の強度によって影響を及ぼされうる。このことは以下で、シリコンを例に具体的に説明される。しかしながら本発明は、その他の半導体材料にも適用可能である。   The present invention utilizes the relationship between the removal rate of a particular etching reaction and the charge carrier concentration in the semiconductor material, which can also be influenced by the intensity of the irradiated light. This will be specifically described below using silicon as an example. However, the present invention is applicable to other semiconductor materials.

シリコンのエッチングは常に二段階の反応から成る:第一の工程においてシリコンが酸化され、酸中では酸化シリコン(SiO)に、アルカリ中ではSiO 2−になる。第二の工程において、酸中では酸化シリコンの除去はフッ化水素(HF)によって行われ、アルカリ中ではSiO 2−アニオンが溶解する。適した組成のエッチング媒体が選択される場合、酸化工程が、速度を決定する工程となるようにエッチング反応が制御されうる。これは酸中において、例えばフッ化水素が酸化剤に対して過剰量で使用されることによって達成されうる。 Silicon etching always consists of a two-step reaction: silicon is oxidized in the first step, becoming silicon oxide (SiO 2 ) in acid and SiO 3 2− in alkali. In the second step, silicon oxide is removed by hydrogen fluoride (HF) in the acid, and the SiO 3 2- anion is dissolved in the alkali. If an etching medium with a suitable composition is selected, the etching reaction can be controlled so that the oxidation step is a rate determining step. This can be achieved in the acid, for example by using hydrogen fluoride in excess relative to the oxidant.

本発明は、光の照射によってシリコンまたはその他の半導体材料における化学ポテンシャルおよび電荷キャリアの濃度が影響を及ぼされうるという実態を利用している。これにより、酸化反応の速度は光強度に依存することとなる。ひいては光強度はエッチング率に影響を及ぼす。1100nmより短い波長を有する光はシリコンに吸収され、その際、電荷キャリア対(電子および正孔)が生じる。吸収係数は光の波長に強く依存する。1100nm付近の波長を有する光はシリコン深くに侵入し、なおいっそう高い波長の光に関しては、シリコンは透過性である。   The present invention takes advantage of the fact that the chemical potential and charge carrier concentration in silicon or other semiconductor materials can be affected by light irradiation. Thereby, the rate of the oxidation reaction depends on the light intensity. As a result, the light intensity affects the etching rate. Light having a wavelength shorter than 1100 nm is absorbed by silicon, and charge carrier pairs (electrons and holes) are generated. The absorption coefficient strongly depends on the wavelength of light. Light having a wavelength around 1100 nm penetrates deep into silicon, and for even higher wavelengths, silicon is transmissive.

この処理は同時に面全体でスキャンなしで行われるので、非常に時間が節約され、ひいてはコストが節約される。位置に依存する光強度の段階付けと位置分解能とは非常にきめ細かく選択されうるので、従来技術によるスキャンに際して発生するオーバラップ作用が回避されうる。   This process is done without scanning the entire surface at the same time, which saves a lot of time and thus costs. The position dependent light intensity staging and position resolution can be chosen very finely, so that the overlap effect that occurs during scanning according to the prior art can be avoided.

本方法は、それが半導体ウェハのエッジにいたるまで局所的に補正しながら動作するので、その結果、必要とされる品質がウェハエッジにいたるまで達成されるという利点を有する。殊に、要求された平坦度または層厚を2mm以下のエッジ除外スペースにて、かつパーシャルサイトを含めながら達成することが可能である。本発明による方法は真空を必要としないので、従来技術によれば吸引によって引き起こされる半導体ウェハのエッジ部でのエッチング媒体の濃度変化が回避されうる。半導体ウェハの特定のポジション、例えばエッジ付近において、エッチング除去に際して系統的な不均一性が発生するケースにおいては、これらは位置に依存する光強度の算定にて考慮されかつ補整されうる。   The method has the advantage that it operates with local correction until it reaches the edge of the semiconductor wafer, so that the required quality is achieved until it reaches the wafer edge. In particular, it is possible to achieve the required flatness or layer thickness in an edge exclusion space of 2 mm or less and including partial sites. Since the method according to the invention does not require a vacuum, according to the prior art changes in the concentration of the etching medium at the edge of the semiconductor wafer caused by suction can be avoided. In the case where systematic non-uniformities occur during etching removal at specific positions on the semiconductor wafer, for example near the edges, these can be taken into account and compensated for in the calculation of the position-dependent light intensity.

本方法は、SOIウェハの半導体層の不均一性を除去するのみならず、エッジロールオフを含めた半導体ウェハの不均一性を除去するのにも適している。従って本発明による方法を用いて処理された半導体ウェハはまた、他の半導体ウェハと結合(接合)するのにきわめて適している。それというのも接合品質は、とりわけエッジ部でSFQR値とエッジロールオフとにより影響を及ぼされるからである。大きな経済的利点は、構成素子の製造用ウェハ面の有用性がより高いという点にある。これはSOIウェハの場合に、その明らかに高い製造コストに基づき、とりわけ強い効果を与える。   This method is suitable not only for removing non-uniformity of the semiconductor layer of the SOI wafer but also for removing non-uniformity of the semiconductor wafer including edge roll-off. Thus, semiconductor wafers processed using the method according to the invention are also very suitable for bonding (bonding) with other semiconductor wafers. This is because the joint quality is influenced by the SFQR value and the edge roll-off particularly at the edge. A major economic advantage is that the wafer surface for manufacturing the component is more useful. This has a particularly strong effect in the case of SOI wafers due to its obviously high production costs.

本発明による方法は、SOIウェハの場合、一般に表側の面(=半導体層を担持する面)においてのみ実施され、層構造を有さない半導体ウェハの場合、有利には表側の面において実施される。エッジロールオフが裏側の面においても軽減されるべき場合、本方法は裏側の面においても適用されなければならない。このケースにおいては、本方法は裏側の面と表側の面とに順次適用されうる。   The method according to the invention is generally performed only on the front side surface (= surface carrying the semiconductor layer) in the case of SOI wafers, and preferably on the front side surface in the case of semiconductor wafers without a layer structure. . If edge roll-off is to be mitigated also on the back side, the method must also be applied on the back side. In this case, the method can be applied sequentially to the back side and the front side.

有利には、平坦度を再び劣化させないため、本発明による方法に引き続きポリッシングは実施されない。   Advantageously, no polishing is carried out following the method according to the invention in order not to deteriorate the flatness again.

本方法は、半導体層をドナーウェハからキャリアウェハへと移すことによって製造されたSOIウェハの場合、ウェハを結合しかつドナーウェハの残りの部分から層を分離した後に実施される。本発明による方法は、SOIウェハのケースにおいては、表面平滑化または接合力の強化のための1つ以上の熱プロセスと、かつ/または半導体層の薄化のための1つ以上の酸化処理と組み合わせられうる。   In the case of SOI wafers manufactured by transferring semiconductor layers from a donor wafer to a carrier wafer, the method is performed after bonding the wafers and separating the layers from the rest of the donor wafer. The method according to the invention comprises, in the case of SOI wafers, one or more thermal processes for surface smoothing or bonding strength enhancement and / or one or more oxidation treatments for thinning semiconductor layers. Can be combined.

図面の簡単な説明:
図1は、本発明による方法を実施するのに適している装置の構造を概略的に示す。
Brief description of the drawings:
FIG. 1 schematically shows the structure of an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention.

図2は、従来技術により製造されたSOIウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す。   FIG. 2 shows the radial thickness profile of the silicon layer of an SOI wafer manufactured according to the prior art.

図3は、本発明による方法に供した後の、図2に表されたSOIウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す。   FIG. 3 shows the radial thickness profile of the silicon layer of the SOI wafer represented in FIG. 2 after being subjected to the method according to the invention.

装置:
殊に、本発明による方法を実施するのに適している(図1に略示されているような)半導体ウェハ7を処理する装置は:
−半導体ウェハ7の特性を示すパラメータを位置に依存して測定するための測定装置11、
−その中心軸を中心に回転可能に設置された半導体ウェハ7のための保持装置12、
−50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体を供給および該エッチング媒体を除去するためのシステム9、
−保持装置12において存在する半導体ウェハ7の一方の面を位置に依存する光強度で露光できるように配置されている制御可能な露光装置1および、
−測定装置11から算出されたパラメータの値を露光装置1の制御指令に換算し、かつ該指令を露光装置1へ転送するための制御ユニット10
を包含している。
apparatus:
In particular, an apparatus for processing a semiconductor wafer 7 (as schematically shown in FIG. 1) suitable for carrying out the method according to the invention is:
A measuring device 11 for measuring parameters indicating the characteristics of the semiconductor wafer 7 depending on the position,
A holding device 12 for the semiconductor wafer 7 arranged so as to be rotatable about its central axis,
A system 9 for supplying and removing an etching medium having a viscosity of -50 mPas to 2000 mPas,
A controllable exposure device 1 arranged so that one surface of the semiconductor wafer 7 present in the holding device 12 can be exposed with a light intensity depending on the position;
A control unit 10 for converting the value of the parameter calculated from the measuring apparatus 11 into a control command for the exposure apparatus 1 and transferring the command to the exposure apparatus 1
Is included.

有利には、制御可能な露光装置1は、定義された出力および波長を有する光源2、半導体ウェハ7の面の完全な露光5を可能にする光学系4、ならびに局所的な光強度を調整するための装置3を包含する。   Advantageously, the controllable exposure apparatus 1 adjusts the light source 2 having a defined output and wavelength, the optical system 4 enabling a complete exposure 5 of the surface of the semiconductor wafer 7 and the local light intensity. Device 3 for including.

さらに装置は保持装置12を包含し、該保持装置により、例えばそれが半導体ウェハを低圧で吸引することによって(いわゆる"真空チャック")、半導体ウェハが収容され、半導体ウェハのポジションが調節され、かつ半導体ウェハのエッチングされるべきでない部分、例えば裏側の面が覆われる。該保持装置はその中心軸を中心に回転可能に設置されており、かつこれを回転させることができるモーターと接続されている。有利には、半導体ウェハは同心状で保持装置に据え置かれ、その結果、保持装置が回転させられる場合、半導体ウェハも同様にその中心軸を中心に回転する。   The apparatus further includes a holding device 12, by which the semiconductor wafer is received, the position of the semiconductor wafer is adjusted, for example by suctioning the semiconductor wafer at a low pressure (so-called "vacuum chuck"), and The part of the semiconductor wafer that is not to be etched, for example the back side, is covered. The holding device is rotatably installed around its central axis, and is connected to a motor that can rotate the holding device. Advantageously, the semiconductor wafer is placed concentrically on the holding device, so that when the holding device is rotated, the semiconductor wafer likewise rotates about its central axis.

エッチング媒体を供給および除去するためのシステム9は、例えばノズルを包含し、該ノズルを介して半導体ウェハに選択的に、工程b)においてはエッチング媒体が、かつ工程d)においては洗浄液体が供給されうる。   The system 9 for supplying and removing the etching medium includes, for example, a nozzle, through which the semiconductor wafer is selectively supplied with the etching medium in step b) and the cleaning liquid in step d). Can be done.

保持装置12およびエッチング媒体を供給および除去するためのシステム9とは、閉じられたエッチングチャンバー6の中に組み込まれていてよい。例えばこれが有利なのは、エッチング媒体が健康を脅かす成分または腐食性のガス状成分を周囲に送り出す場合である。   The holding device 12 and the system 9 for supplying and removing the etching medium may be integrated in a closed etching chamber 6. This is advantageous, for example, when the etching medium delivers a health threatening component or a corrosive gaseous component to the environment.

制御ユニット10は、露光装置1以外に装置の他の機能、例えばロボットを用いることによる半導体ウェハ7のロードおよびアンロード、システム9によるエッチング媒体の施与および除去、半導体ウェハのための保持装置12の回転数またはエッチング処理のパラメータ、例えばエッチング処理の温度および継続時間を制御しうる。   In addition to the exposure apparatus 1, the control unit 10 has other functions of the apparatus, for example, loading and unloading of the semiconductor wafer 7 by using a robot, application and removal of the etching medium by the system 9, and a holding apparatus 12 for the semiconductor wafer. And the etching process parameters, such as the temperature and duration of the etching process.

個々の工程および有利な実施態様の説明:
以下で、本発明による方法の個々の工程と、そのために使用可能な装置とが本発明の有利な実施態様と一緒に詳述される:
工程a)−測定
本発明による方法は層構造を有さない全ての半導体ウェハに適用可能であり、その際、有利には、半導体ウェハはシリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、III/V化合物半導体およびII/VI化合物半導体の群から選択されている1つ以上の物質を含有する。この種の半導体ウェハの表側の面の平坦度が改善されるべき場合、本方法の工程a)において測定されるパラメータとして、上記のように定義された理想平面からの高さの偏差が適している。この高さの偏差は、従来の形状測定装置により決定されうる。
Description of the individual steps and advantageous embodiments:
In the following, the individual steps of the process according to the invention and the equipment which can be used for this are detailed together with advantageous embodiments of the invention:
Step a) -Measurement The method according to the invention is applicable to all semiconductor wafers that do not have a layer structure, in which case the semiconductor wafer is advantageously silicon, germanium, silicon carbide, III / V compound semiconductor and II. / VI One or more substances selected from the group of compound semiconductors are contained. If the flatness of the front side surface of this type of semiconductor wafer is to be improved, the height deviation from the ideal plane defined above is suitable as a parameter measured in step a) of the method. Yes. This height deviation can be determined by a conventional shape measuring device.

本発明による方法は全てのSOIウェハにも適用可能であり、その際、有利には、SOIウェハの半導体層はシリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、III/V化合物半導体およびII/VI化合物半導体の群から選択されている1つ以上の物質を含有する。半導体層の層厚均一性が改善されるべき場合、この層厚は本発明による方法の工程a)において測定される。半導体層の厚さは、例えばエリプソメータ、干渉計または反射率計により位置に依存して測定されうる。   The method according to the invention is also applicable to all SOI wafers, in which case preferably the semiconductor layer of the SOI wafer is from the group of silicon, germanium, silicon carbide, III / V compound semiconductors and II / VI compound semiconductors. Contains one or more selected substances. If the layer thickness uniformity of the semiconductor layer is to be improved, this layer thickness is measured in step a) of the method according to the invention. The thickness of the semiconductor layer can be measured depending on the position, for example by means of an ellipsometer, interferometer or reflectometer.

一般に測定ポイントの数およびポジションは所望された分解能に従う。最大可能な測定ポイントの数は、測定プローブのサイズに依存する。例えば測定プローブのサイズは、(200mmの直径を有する半導体ウェハのための)測定装置ADE 9500および(300mmの直径を有する半導体ウェハのための)測定装置ADE AFSにて2×2mmである。 In general, the number and position of measurement points depends on the desired resolution. The number of maximum possible measurement points depends on the size of the measurement probe. For example, the size of the measuring probe is 2 × 2 mm 2 in the measuring device ADE 9500 (for a semiconductor wafer having a diameter of 200 mm) and in the measuring device ADE AFS (for a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm).

引き続き、測定値から必要とされる局所的な光強度が計算して決められる。適した方法は、以下で形状データを手掛かりとして、すなわちGBIRまたはSFQRの最適化に関して記載されるが、該方法はしかし、SOIウェハのケースにおける半導体層のナノトポグラフィのデータまたは層厚にも相応して適用可能である。   Subsequently, the required local light intensity is calculated and determined from the measured values. A suitable method is described below with the shape data as a clue, ie with regard to the optimization of GBIR or SFQR, but the method also corresponds to the nanotopography data or layer thickness of the semiconductor layer in the case of SOI wafers. It is applicable.

形状測定装置は、A×A(典型的に4×4mmまたは2×2mm)のサイズの測定プローブにより直径Dを有する半導体ウェハの厚さtの完全なマッピングを測定する。その際、厚さtは厳密に言えば、半導体ウェハの裏側の面によって定義された理想平面からの高さの偏差である。これらのデータは、形状測定装置の生データとしてコンピューターへ移されうる。ここでデカルト座標系が半導体ウェハの中心を通って置かれる場合、各ポイントx,yについて厚さの値、t(x,y)が存在する。その際、xおよびyは測定窓サイズのラスター内で変化し、このことはt(x,y)が、x−A/2〜x+A/2およびy−A/2〜y+A/2によって定義された方形に関する厚さの平均値として理解されうることを意味する。露光装置はB×B画素の分解能、例えば1024×1024画素の分解能を有している。サイズB×Bのコンピューター内部のマトリックスを用いることで、各マトリックス要素M(a,b)に、オリジナルの厚さマトリックスからの相応する値が割り当てられる:
M(a,b)=t(|−D/2+a*D/B|,|−D/2+b*D/B|) (1)
その際、シンボル | | は絶対値関数を表す。絶対値関数が適用可能なのは、典型的に露光装置の分解能がオリジナルの厚さデータよりも高いためである。それと反対のケースにおいては、オリジナルデータの幾何学的な平均値算出が実施されうる。
The shape measuring device measures a complete mapping of the thickness t of a semiconductor wafer having a diameter D with a measuring probe of size A × A (typically 4 × 4 mm 2 or 2 × 2 mm 2 ). In this case, the thickness t is strictly a deviation of the height from the ideal plane defined by the back side surface of the semiconductor wafer. These data can be transferred to a computer as raw data of the shape measuring device. Here, if the Cartesian coordinate system is placed through the center of the semiconductor wafer, there is a thickness value, t (x, y), for each point x, y. In this case, x and y vary within a raster of the measurement window size, which means that t (x, y) is defined by xA / 2 to x + A / 2 and yA / 2 to y + A / 2. This means that it can be understood as the average thickness of the square. The exposure apparatus has a resolution of B × B pixels, for example, a resolution of 1024 × 1024 pixels. By using a matrix inside a computer of size B × B, each matrix element M (a, b) is assigned a corresponding value from the original thickness matrix:
M (a, b) = t (| −D / 2 + a * D / B |, | −D / 2 + b * D / B |) (1)
The symbol | | represents the absolute value function. The absolute value function is applicable because the exposure apparatus typically has a higher resolution than the original thickness data. In the opposite case, a geometric mean calculation of the original data can be performed.

この変換後にデータが平滑化される。コントロールパラメータとして、平均値算出された半径Rが存在する。座標i,jを有する画素には、ポイントi,jを中心として半径Rを有する円内に存在する全ての画素からの平均値が割り当てられる。ポイントx,yは、以下の条件が満たされたる場合にまさしくi,jを中心とする円内に存在する:
(i−x)*(i−x)+(j−y)*(j−y)≦R*R (2)
新たな値は、上述の条件を満たす全てのM(x,y)の平均値から計算して決められうる:
smooth(i,j)=平均値(M(x,y)、M(x,y),M(x,y),…M(x,y)) (3)
Rは、元の座標系に関して、典型的には0.1cm〜2cmであり、かつチューニングパラメータとして用いられる。
After this conversion, the data is smoothed. As a control parameter, there is a radius R calculated as an average value. Pixels having coordinates i, j are assigned an average value from all pixels present in a circle having a radius R around point i, j. Points x and y are in a circle centered on i and j when the following conditions are met:
(I−x) * (i−x) + (j−y) * (j−y) ≦ R * R (2)
The new value can be determined by calculating from the average value of all M (x, y) satisfying the above conditions:
M smooth (i, j) = average value (M (x 1 , y 1 ), M (x 2 , y 2 ), M (x 3 , y 3 ),... M (x n , y n )) (3 )
R is typically 0.1 cm to 2 cm with respect to the original coordinate system and is used as a tuning parameter.

しかしこの幾何学的な平滑化以外に、EDV(電子データ処理)の一般的な手法である他の全ての平滑化のための標準的な方法も実施されうる。   However, in addition to this geometric smoothing, all other standard methods for smoothing, which are common techniques of EDV (electronic data processing), can also be implemented.

マトリックスMsmoothの最大値Maxおよび最小値Minにより、半導体ウェハの露光に関してのグレースケールマトリックス(Graustufenmatrix)の作製が可能となる:
画素の黒色部分i,j=(Msmooth(i,j)−Min*(Max−Min*100% (4)
画素の透過部分i,j=100%−(Msmooth(i,j)−Min*(Max−Min*100% (5)
このアルゴリズムによって、半導体ウェハのとりわけ薄い箇所が透明のものとして表され、その結果、これらの箇所は工程c)において高い光強度により露光される。それに対して最も厚い箇所は黒色で表され、ひいては工程c)において露光されないかまたはごく僅かな光強度でしか露光されない。この算定は、材料除去が光強度の上昇とともに減少するケースにおいて適している。逆のケースにおいても同じように計算して決められうる。
The maximum value Max M and the minimum value Min M of the matrix M smooth allow the production of a gray scale matrix for the exposure of semiconductor wafers:
Black portion of pixel i, j = (M smooth (i, j) −Min M ) * (Max M− Min M ) * 100% (4)
Pixel transmission part i, j = 100% − (M smooth (i, j) −Min M ) * (Max M −Min M ) * 100% (5)
With this algorithm, particularly thin areas of the semiconductor wafer are represented as transparent, so that these areas are exposed with high light intensity in step c). On the other hand, the thickest part is represented in black and thus is not exposed in step c) or is exposed with very little light intensity. This calculation is suitable for cases where material removal decreases with increasing light intensity. In the opposite case, the same calculation can be made.

工程c)において適用されるべき局所的に異なる光強度の算定は、基本となる工程a)において行われた測定との関連において詳述される。しかしながらそれは、工程a)における測定と工程c)におけるエッチング処理の開始との間の任意の時点に行ってもよい。   The calculation of locally different light intensities to be applied in step c) is detailed in the context of the measurements made in the basic step a). However, it may be performed at any time between the measurement in step a) and the start of the etching process in step c).

工程b)−エッチング媒体の塗布
本発明の工程b)において、エッチング媒体が半導体ウェハに施与される。エッチング媒体は、本発明により50mPas〜2000mPasの粘度を有し、かつなかでも半導体材料のエッチングに必要とされる反応性化合物を含有する。とりわけ有利には、そのためにゲルが使用される。ゲルは、分散媒体が完全にゾル粒子によって吸収されている親液ゾルからの半硬性の塊と理解されるべきである。殊に、親液ゾルの分子が三次元の網状構造を形成しているゲルが公知である。
Step b) —Etching Medium Application In step b) of the present invention, an etching medium is applied to the semiconductor wafer. The etching medium has a viscosity of 50 mPas to 2000 mPas according to the invention and contains, among other things, reactive compounds required for etching semiconductor materials. Particularly advantageously, gels are used for this purpose. A gel should be understood as a semi-rigid mass from a lyophilic sol in which the dispersion medium is completely absorbed by the sol particles. In particular, gels in which lyophilic sol molecules form a three-dimensional network are known.

エッチング媒体の粘度は本発明により、それが半導体ウェハにスピンコーティング(aufschleudern)されえ、かつエッチング処理の継続時間のあいだ工程c)においてその形状安定性を保つように調整される。そのためエッチング媒体は、50mPas〜2000mPas、とりわけ有利には100mPas〜1000mPasの範囲の粘度を有する。殊にエッチングに必要とされる反応性化合物を顧慮したエッチング媒体の組成は、工程c)において使用される光の波長領域との組み合わせにおいて、かつ半導体材料に依存して、エッチング反応の除去率と光強度との十分強い関係が存在するように選択されるべきである。   The viscosity of the etching medium is adjusted according to the invention so that it can be spin-coated on the semiconductor wafer and its shape stability is maintained in step c) for the duration of the etching process. The etching medium therefore has a viscosity in the range from 50 mPas to 2000 mPas, particularly preferably from 100 mPas to 1000 mPas. In particular, the composition of the etching medium taking into account the reactive compounds required for etching depends on the combination of the wavelength range of the light used in step c) and on the semiconductor material, and on the removal rate of the etching reaction. It should be chosen so that there is a sufficiently strong relationship with light intensity.

本発明により使用されるエッチング媒体の基礎として、半導体材料のエッチングに適している従来のエッチング溶液を用いてよい。酸性のエッチング溶液として、フッ化水素酸(HF)および酸化剤、例えば硝酸(HNO)、オゾン(O)または過酸化水素(H)を含有する水溶液が使用されうる。酸性のエッチング媒体の使用にて均等に湿らすために、エッチング媒体の表面張力を低減する物質、例えば界面活性剤または酢酸の添加が有利である。アルカリ性のエッチング溶液として、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化テトラメチルアンモニウム(N(CHOH、TMAH)、水酸化アンモニウム(NHOH)またはフッ化アンモニウム(NHF)からの1つ以上の物質を含有する水溶液が使用されうる。付加的にアルカリ性のエッチング溶液は、過酸化水素(H)のような他の添加物質を含有してよい。有利には、フッ化水素酸(HF)および過酸化水素(H)を含有する酸性溶液が使用される。 As a basis for the etching medium used according to the invention, conventional etching solutions suitable for etching semiconductor materials may be used. As the acidic etching solution, an aqueous solution containing hydrofluoric acid (HF) and an oxidizing agent such as nitric acid (HNO 3 ), ozone (O 3 ), or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) may be used. In order to evenly moisten the use of acidic etching media, the addition of substances that reduce the surface tension of the etching media, such as surfactants or acetic acid, is advantageous. Alkaline etching solutions include potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), tetramethylammonium hydroxide (N (CH 3 ) 4 OH, TMAH), ammonium hydroxide (NH 4 OH) or ammonium fluoride ( An aqueous solution containing one or more substances from NH 4 F) may be used. Additionally, the alkaline etching solution may contain other additive substances such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Advantageously, an acidic solution containing hydrofluoric acid (HF) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is used.

エッチング媒体の粘度を調整するために、有利にはこれらの従来のエッチング溶液に増粘剤が添加され、その際、これらの物質は溶液の粘度のみを変化させるべきである。溶液の他の変化または該溶液中に含有される種(Spezies)または半導体ウェハとの反応は、有利には起こるべきでない。粘性溶液の形状安定性は、工程c)におけるエッチング処理中にも持続されるべきである。さらに増粘剤は、生じる粘性のエッチング媒体が工程c)における照射に関して選択される波長領域において透過性であるように選択されるべきである。   To adjust the viscosity of the etching medium, a thickener is preferably added to these conventional etching solutions, in which case these substances should only change the viscosity of the solution. Other changes in the solution or reaction with the species contained in the solution or the semiconductor wafer should not occur advantageously. The shape stability of the viscous solution should be maintained during the etching process in step c). Furthermore, the thickener should be selected such that the resulting viscous etching medium is transparent in the wavelength region selected for irradiation in step c).

有利な増粘剤は、ヒドロコロイドの群からのセルロース誘導体である。これらは水に溶けるかまたは分散可能でありかつ膨化し、それによって粘性溶液またはゲルが形成される。最も知られた部類は、例えばキサンタンが属するカルボキシメチルセルロース(CMC)の部類である。カルボキシメチルセルロースは高い純度で商業的に入手可能であり、かつ半導体材料と反応しない。それにより製造可能なゲルは非常に高い粘度を有し、かつとりわけ温度安定性である。この方法は、ほぼ任意のpH値を有しかつエッチング反応に関して反応性の種の高い濃度も有する水溶液の増粘に適している。   Preferred thickening agents are cellulose derivatives from the group of hydrocolloids. They are soluble or dispersible in water and swell, thereby forming a viscous solution or gel. The most known class is, for example, the class of carboxymethyl cellulose (CMC) to which xanthan belongs. Carboxymethylcellulose is commercially available in high purity and does not react with semiconductor materials. The gels that can be produced thereby have a very high viscosity and in particular are temperature stable. This method is suitable for thickening aqueous solutions having almost any pH value and also having a high concentration of reactive species with respect to the etching reaction.

ゲル製造のための増粘剤として、天然樹脂および人工ポリマー、例えばポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリビニルフルオリドも適している。一般に、定義された度合いで三次元に架橋されうる全てのポリマーが使用されえ、その際、所望された溶媒中での溶解性は大変重要である。   Natural resins and artificial polymers such as polymethyl methacrylate, polytetrafluoroethylene and polyvinyl fluoride are also suitable as thickeners for gel production. In general, any polymer that can be cross-linked in three dimensions to a defined degree can be used, the solubility in the desired solvent being very important.

粘性のエッチング媒体は、基本となる液体のエッチング溶液と本質的に同じエッチング特性を示す。単にエッチング反応の速度のみが拡散制限を受け、それによってエッチング率の時間的な経過が変化する。エッチング媒体の層の比較的小さい体積は付加的に、溶解された半導体材料の全体量を制限する。   Viscous etching media exhibit essentially the same etching characteristics as the basic liquid etching solution. Only the rate of the etching reaction is diffusion limited, thereby changing the time course of the etching rate. The relatively small volume of the layer of etching medium additionally limits the total amount of dissolved semiconductor material.

例えば、ホウ素でドーピングされた1〜50Ωcmの範囲の比抵抗を有する配向100のシリコンウェハのエッチング処理に際して補助露光なしに、以下の水溶液をベースとするゲルで、約0.3〜1.0%のキサンタンにより60秒間のあいだ増粘される場合、以下の材料除去量が達成される:
・TMAH 2.5%,室温:6〜12nmの除去量
・TMAH/H/HO 1:1:5、85℃:1〜2nmの除去量
・NHOH/H/HO 1:1:5、85℃:0.5nmの除去量
・HF 1%、O20ppm、室温:1〜2nm
フッ化水素酸および過酸化水素を含有しかつキサンタンにより増粘されている水溶液をベースとするゲルがとりわけ良好に使用可能であり、その際、キサンタンの質量割合は、0.3〜1.0%がとりわけ有利である。全ての百分率データは質量割合に関する。
For example, the following aqueous solution based gel with about 0.3-1.0% without auxiliary exposure during the etching process of an orientation 100 silicon wafer having a resistivity in the range of 1-50 Ωcm doped with boron: The following material removal is achieved when thickened with xanthan for 60 seconds:
TMAH 2.5%, room temperature: 6-12 nm removal amount TMAH / H 2 O 2 / H 2 O 1: 1: 5, 85 ° C .: 1-2 nm removal amount NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O 1: 1: 5, 85 ° C .: 0.5 nm removal amount HF 1%, O 3 20 ppm, room temperature: 1-2 nm
Gels based on aqueous solutions containing hydrofluoric acid and hydrogen peroxide and thickened with xanthan can be used particularly well, the mass proportion of xanthan being 0.3 to 1.0 % Is particularly advantageous. All percentage data relate to mass percentage.

本発明による方法の工程b)におけるエッチング媒体の施与は、例えばスクリーン印刷法に従った塗布によって、有利にはしかしスピンコーティングによって行われる。その際、エッチング媒体は半導体ウェハの処理されるべき面に導入され、かつ半導体ウェハは同時にまたは後に続けて、例えば毎分2000〜3000回転の回転数で素早く回転させられる。その際、半導体ウェハの面上には素早く、例えば数ミリ秒以内に、エッチング媒体から成る膜が形成される。この膜の厚さはエッチング媒体の粘度に依存し、かつ有利には0.1〜0.5mmの範囲にあるべきである。   The application of the etching medium in step b) of the method according to the invention takes place, for example, by application according to a screen printing method, but preferably by spin coating. In doing so, the etching medium is introduced into the surface to be processed of the semiconductor wafer, and the semiconductor wafer is simultaneously or subsequently rotated rapidly, for example at a rotational speed of 2000 to 3000 revolutions per minute. At this time, a film made of an etching medium is quickly formed on the surface of the semiconductor wafer, for example, within a few milliseconds. The thickness of this film depends on the viscosity of the etching medium and should preferably be in the range of 0.1 to 0.5 mm.

スピンコーティングは、有利には図1に表された装置により行われる:これには、その中心軸を中心に回転可能な保持装置12が備え付けられている。該保持装置に取り付けられた半導体ウェハ7が速く回転させられるのと同時に、例えばノズルを包含するシステム9によってエッチング媒体が半導体ウェハの表側の面に施与される。システム9はエッチング媒体を、必要とされる量、配量および品質において供給する。速い回転によって、エッチング媒体は速くかつ非常に均等に半導体ウェハの面全体にわたり配分される。   Spin coating is preferably carried out by means of the device represented in FIG. 1: this is provided with a holding device 12 which can be rotated about its central axis. At the same time that the semiconductor wafer 7 attached to the holding device is rotated rapidly, an etching medium is applied to the front side of the semiconductor wafer, for example by a system 9 including a nozzle. The system 9 supplies the etching medium in the required quantity, dosage and quality. Due to the fast rotation, the etching medium is distributed quickly and very evenly across the surface of the semiconductor wafer.

50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体の使用は、希薄なエッチング溶液に対して幾つかの本質的な利点を有する:そうして半導体ウェハを浸漬浴に浸漬させることによってかまたは浸漬浴から取り出すことによって生じる現象が回避されうる。そうして半導体ウェハが浸漬される場合、ウェハ端部の流通により端部付近の領域でのウェハ表面のエッチングが強められるかまたは弱められることになる。浸漬浴から取り出される場合、ウェハ表面に残留する液滴が後々影響を及ぼし、かつウェハ表面上にエッチング班を残すことがある。   The use of an etching medium having a viscosity of 50 mPas to 2000 mPas has several essential advantages over dilute etching solutions: so that the semiconductor wafer is immersed in or removed from the immersion bath The phenomenon caused by can be avoided. Thus, when the semiconductor wafer is immersed, the etching of the wafer surface in the region near the edge is strengthened or weakened by the circulation of the wafer edge. When removed from the immersion bath, droplets remaining on the wafer surface can later affect and leave an etch spot on the wafer surface.

スピンコーティングのプロセスにより、半導体ウェハの表側または裏側の面のみを処理することが可能となるその他の面は保持装置によって保護されている。エッチング媒体の粘度および半導体ウェハの回転数が適している場合、低粘性の液体において可能ではない端部の湿りも抑制されうる。これはとりわけ、ウェハ端部が形状および表面性質に関してすでに本発明による方法の適用前に最終的な品質を有し、かつそれにより本方法による変化が所望されていない場合に重要である。   Due to the spin coating process, the other surface, which allows only the front or back surface of the semiconductor wafer to be processed, is protected by a holding device. If the viscosity of the etching medium and the number of revolutions of the semiconductor wafer are suitable, edge wetting that is not possible with low viscosity liquids can also be suppressed. This is especially important when the wafer edge already has a final quality in terms of shape and surface properties prior to the application of the method according to the invention, and thereby no change is desired by the method.

ゲルと表面との間の接触角が小さく保たれる場合(これはエッチング媒体への界面活性剤の添加によってかまたは半導体ウェハの親水性表面によって達成されうる)、構造化された表面も完全に湿らされうる。   If the contact angle between the gel and the surface is kept small (this can be achieved by the addition of a surfactant to the etching medium or by the hydrophilic surface of the semiconductor wafer), the structured surface is also completely Can be moistened.

本方法はまた、多数の粘性の層が塗布されるようにも変更されうる。半導体ウェハと直接接触する一番下の層は、有利には反応性の種を含まない。より上方の層の少なくとも1つは、50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体から成る。粘性の層の熱的、電気的または機械的な処理によって、反応性の種の拡散が上にある層から半導体表面に誘発されうる。例えば表面の一部のみが、そこで反応性の種が一番下の層に十分拡散するように加熱される形で、粘性の層が位置に依存した光強度の適合により露光される場合、エッチング反応がウェハ表面のこの部分でしか起きないようにさせることができる。このようにしてエッチング除去の位置依存性がいっそう高められうる。   The method can also be modified so that multiple viscous layers are applied. The bottom layer in direct contact with the semiconductor wafer is advantageously free of reactive species. At least one of the upper layers consists of an etching medium having a viscosity of 50 mPas to 2000 mPas. By thermal, electrical or mechanical treatment of the viscous layer, diffusion of reactive species can be induced from the overlying layer to the semiconductor surface. For example, if only a part of the surface is heated in such a way that reactive species are sufficiently diffused into the bottom layer, and the viscous layer is exposed with a position-dependent light intensity adaptation, etching The reaction can be made to occur only at this part of the wafer surface. In this way, the position dependency of etching removal can be further enhanced.

工程c)−光制御されたエッチング
工程c)において、工程a)において実施された測定をベースに算定されたグレースケールのマトリックスが、適した光学系を用いた露光装置によってエッチング媒体で覆われた半導体ウェハの表面上にシャープに投影され、ひいては工程c)において局所的な光強度の制御のために使用される。
Step c)-Light controlled etching In step c), the grayscale matrix calculated on the basis of the measurements carried out in step a) was covered with an etching medium by means of an exposure device using suitable optics. It is projected sharply on the surface of the semiconductor wafer and is therefore used for local light intensity control in step c).

半導体材料の光吸収のスペクトル依存性は、適した光源の選択に関して重要である。例えば、光アークランプは幅広いスペクトルおよび高い光強度の点で優れており、つまり半導体ウェハ全体の露光に関して良好に役立つ。適したフィルター(ハイパス、ローパス)の使用によって、適切な波長領域が調整されうる。しかしながら原則的に、半導体ウェハの表面での所望された電荷キャリア濃度と電荷キャリア濃度の所望された深さプロファイルとを生じさせる全ての光源が使用されうる。例えば、水銀灯またはナトリウムランプ、レーザーまたはLEDも適している。   The spectral dependence of the light absorption of the semiconductor material is important for the selection of a suitable light source. For example, optical arc lamps are excellent in terms of a broad spectrum and high light intensity, i.e., they are useful for exposure of the entire semiconductor wafer. By using a suitable filter (high pass, low pass), an appropriate wavelength region can be adjusted. In principle, however, any light source that produces the desired charge carrier concentration at the surface of the semiconductor wafer and the desired depth profile of the charge carrier concentration can be used. For example, mercury or sodium lamps, lasers or LEDs are also suitable.

例えば光源2(図1)として、200nm〜1100nmの波長領域において光を放射するハロゲンランプが使用されえ、その結果、半導体ウェハの露光されるべき面上に1〜100mW/cmの露光強度が当てられる。その際、波長領域は1つ以上の固定されたフィルターによって狭められえ、かつ加工されるべき半導体材料に適合させられうる。 For example, a halogen lamp that emits light in the wavelength region of 200 nm to 1100 nm can be used as the light source 2 (FIG. 1). As a result, an exposure intensity of 1 to 100 mW / cm 2 is formed on the surface to be exposed of the semiconductor wafer. Hit. The wavelength region can then be narrowed by one or more fixed filters and adapted to the semiconductor material to be processed.

有利には光学系4は、半導体ウェハ7の処理されるべき面が出来る限り均一に面全体で露光されるように設計され、すなわち有利には、光源と半導体ウェハとの間にフィルター3が存在しない場合には±10%未満の偏差で露光されるように設計される。代替案として、光源または光学系に起因する露光不均一性は、グレースケールの算定に関するアルゴリズムにおいて考慮されえ、かつそれにより補整されうる。   The optical system 4 is preferably designed in such a way that the surface to be processed of the semiconductor wafer 7 is exposed as uniformly as possible over the entire surface, that is to say that there is preferably a filter 3 between the light source and the semiconductor wafer. If not, it is designed to be exposed with a deviation of less than ± 10%. As an alternative, exposure non-uniformities due to light sources or optics can be considered and compensated for in algorithms for grayscale calculations.

本発明の一実施態様において、工程a)において得られた半導体ウェハの測定結果は、この半導体ウェハに正確に適合させられたフィルター3(図2)の製造のために使用され、該フィルターは引き続き工程c)においてこの半導体ウェハの露光において使用される。使用されるエッチング媒体とエッチングされるべき半導体材料からの組み合わせにおいて、光強度の上昇とともにエッチング反応の除去率が上昇するかまたは減少するかに応じて、フィルターは、とりわけ高いエッチング除去が必要とされる領域では、使用される波長領域内でとりわけ高いまたはとりわけ僅かな光透過性を有していなければならない。このフィルターのグレースケールは、上記のアルゴリズムにより計算されうる。   In one embodiment of the invention, the measurement result of the semiconductor wafer obtained in step a) is used for the manufacture of a filter 3 (FIG. 2) that is precisely adapted to this semiconductor wafer, Used in the exposure of this semiconductor wafer in step c). Depending on whether the removal rate of the etching reaction increases or decreases with increasing light intensity in the combination of the etching medium used and the semiconductor material to be etched, the filter requires a particularly high etching removal. In particular, it must have a particularly high or especially low light transmission within the wavelength range used. The gray scale of this filter can be calculated by the above algorithm.

フィルター自体は様々な方法で作製されえ、例えば印刷法におけるフィルターシートの製造によって、または個々に制御可能な多数のLCD素子を有するLCDフィルターの使用によって作製されうる。しかしながら原則的に、ほぼ0〜100%の透過率を可能とし、また適した局所分解能を可能とする全ての種類のフィルターが適している。半導体ウェハ7のために製造されたフィルター3は、該半導体ウェハ7の露光のために、フィルター3がエッチング媒体により覆われた半導体ウェハ7の面上に正確に結像されるように、露光装置1において適した方法で光源2と半導体ウェハ7との間に取り付けられる。   The filter itself can be made in various ways, for example by the production of filter sheets in the printing process or by the use of LCD filters with a number of individually controllable LCD elements. In principle, however, all types of filters are suitable, which allow a transmission of approximately 0-100% and a suitable local resolution. The filter 3 manufactured for the semiconductor wafer 7 is exposed so that the filter 3 is accurately imaged on the surface of the semiconductor wafer 7 covered with the etching medium for the exposure of the semiconductor wafer 7. 1 is mounted between the light source 2 and the semiconductor wafer 7 in a suitable manner.

また位置によって異なる光透過性を有するフィルターの代わりに、位置によって異なる反射率を有する相応して製造されたミラーも使用されうる。   Instead of filters with different light transmission depending on the position, correspondingly manufactured mirrors with different reflectivities depending on the position can also be used.

そのつど1つの半導体ウェハのためにのみ使用されうるフィルターまたはミラーの製造は非常に煩雑である。この理由から、本発明の以下の実施形態がとりわけ有利である:工程a)において測定された位置に依存するパラメータの値から、制御ユニット10、有利にはコンピューターを用いることによって、グレースケールチャートが算定される。そのために上記のアルゴリズムが使用されうる。工程c)における半導体ウェハ7の露光は投影装置によって行われ、該装置はこのグレースケールチャートの画像を半導体ウェハ7の面に投影する。このケースにおいて露光装置1は、固定されたフィルターまたはミラーを使用することなくグレースケールチャートの画像を半導体ウェハに直接投影することができる投影装置である。有利には、該投影装置はデータプロジェクターまたはビデオプロジェクター(いわゆる"ビーマー")の原理に従って動作する。その際、投影ランプ2の光は、制御可能な透過LCDユニット3に導通されるか、または制御可能なミラーチップ(数cmサイズのチップ上の微視的に小さい何十万個のミラーからのマトリックス)を介して偏向される。例えば、現在市販されているようなこの種の投影装置が可能とするのは、1024×768ドットの分解能による0〜100%の範囲の光透過率の制御である。これにより300mmの直径を有する処理されるべき半導体ウェハの表面上に約6.5ドット/mmの厚さが生じる。 The production of filters or mirrors that can only be used for one semiconductor wafer each time is very cumbersome. For this reason, the following embodiments of the invention are particularly advantageous: from the value of the parameter depending on the position measured in step a), by using the control unit 10, preferably a computer, a grayscale chart can be obtained. Calculated. For this purpose, the above algorithm can be used. The exposure of the semiconductor wafer 7 in step c) is performed by a projection device, and the device projects an image of this gray scale chart on the surface of the semiconductor wafer 7. In this case, the exposure apparatus 1 is a projection apparatus that can directly project an image of a gray scale chart onto a semiconductor wafer without using a fixed filter or mirror. Advantageously, the projection device operates according to the principle of a data projector or a video projector (so-called “beamer”). In that case, the light of the projection lamp 2 is conducted to a controllable transmissive LCD unit 3 or from a controllable mirror chip (from several hundred thousand small mirrors on a chip of several cm 2 size). The matrix). For example, this type of projection apparatus as currently available on the market enables the control of light transmission in the range of 0 to 100% with a resolution of 1024 × 768 dots. This results in a thickness of about 6.5 dots / mm 2 on the surface of the semiconductor wafer to be processed having a diameter of 300 mm.

エッチング処理中、定義された均一な温度の調整のために加熱または冷却が使用されうる。有利には、全てのエッチング媒体において、温度は半導体材料と必要とされる材料除去量とに依存して、適した除去率が得られるように選択される。   During the etching process, heating or cooling can be used to adjust the defined uniform temperature. Advantageously, in all etching media, the temperature is selected to obtain a suitable removal rate depending on the semiconductor material and the amount of material removal required.

工程c)におけるエッチング処理中の材料除去量の現場での測定は、最適化されるべきパラメータの測定のために組み込まれた測定システムの使用によって可能であり、その際、最新の測定データが制御ユニット10へ即座に転送されかつ処理されうる。   In-situ measurement of the amount of material removed during the etching process in step c) is possible by the use of a measurement system integrated for the measurement of the parameters to be optimized, with the latest measurement data being controlled. It can be immediately transferred to the unit 10 and processed.

本発明の有利な一実施態様において、工程c)後および工程d)前の付加的な工程c)において、半導体ウェハの面全体のエッチング処理が露光なしでかまたは面全体を同時に露光しながら実施され、その際、光強度は半導体ウェハの面全体で一定であり、その結果、位置に依存しない一定の材料除去が達成される。この工程により、必要とされるケースにおいては、半導体ウェハまたはSOIウェハの半導体層が、求められる目標厚さにまで薄化させられる。この二段階のプロセスの場合、局所的に異なる光強度の算定に際して、測定されたパラメータの不均一性のみが考慮される。工程b)における均一化後、半導体ウェハまたは半導体層は工程c)において所望された厚さへと低減される。   In a preferred embodiment of the present invention, in step c) after step c) and before step d), the entire surface of the semiconductor wafer is etched without exposure or while exposing the entire surface simultaneously. In this case, the light intensity is constant over the entire surface of the semiconductor wafer, so that a constant material removal independent of position is achieved. This process reduces the semiconductor layer of the semiconductor wafer or SOI wafer to the required target thickness in the required case. In the case of this two-stage process, only non-uniformity of the measured parameters is taken into account when calculating locally different light intensities. After homogenization in step b), the semiconductor wafer or semiconductor layer is reduced to the desired thickness in step c).

しかし均一化および薄化からの組み合わせは、一段階のプロセスとしても実施されうる。このケースにおいては、局所的に異なる光強度の算定に際して、所望された最終厚さになるまで必要とされる除去全体量が考慮される。   However, the combination from homogenization and thinning can also be implemented as a one-step process. In this case, the total amount of removal required until the desired final thickness is taken into account when calculating locally different light intensities.

工程d)−エッチング媒体の除去
本発明による方法の最終工程において、エッチング媒体は半導体ウェハの面から除去される。有利には、除去は、エッチング媒体の層に洗浄液体を施与することによって行われ、それによってエッチング媒体は希薄化されかつ洗い落とされる。有利には、洗浄液体は溶媒、例えば水である。有利には、この工程も図1に表された装置において、つまり回転する保持装置12により実施される。超音波を同時に作用させることにより、エッチング媒体の洗い落としがサポートされる。
Step d)-Removal of the etching medium In the final step of the method according to the invention, the etching medium is removed from the surface of the semiconductor wafer. Advantageously, the removal is performed by applying a cleaning liquid to the layer of etching medium, whereby the etching medium is diluted and washed away. Advantageously, the cleaning liquid is a solvent, for example water. Advantageously, this step is also carried out in the device represented in FIG. By simultaneously applying the ultrasonic wave, washing of the etching medium is supported.

生成物
本発明による方法により、きわめて平坦な表面を有する半導体ウェハおよびきわめて均一な層厚を有するSOIウェハの製造が可能となる。
Product The method according to the invention makes it possible to produce semiconductor wafers with a very flat surface and SOI wafers with a very uniform layer thickness.

殊に本発明による方法により、その表側の面が最大0.09μmのGBIR、2mmのエッジ除外スペースにてパーシャルサイトを含めたサイズ26×8mmの測定窓において最大0.05μmのSFQRmaxおよび半導体ウェハのエッジから1mm〜3mmの距離間隔の範囲において測定された、表側の面で最大0.2μmのエッジロールオフを有する半導体ウェハの製造が可能となる。 In particular, according to the method of the present invention, the front side of the GBIR with a maximum of 0.09 μm, the SFQR max with a maximum of 0.05 μm in a measuring window of size 26 × 8 mm 2 including a partial site in an edge exclusion space of 2 mm and a semiconductor It becomes possible to manufacture a semiconductor wafer having an edge roll-off of 0.2 μm at the maximum on the front side surface, measured in the range of a distance interval of 1 mm to 3 mm from the edge of the wafer.

有利には、本発明により製造された半導体ウェハは、そのうえさらに2mmのエッジ除外スペースにてパーシャルサイトを含めたサイズ26×8mmの測定窓において最大0.03μmのSFQRmaxによって際立つ。 Advantageously, the semiconductor wafer produced according to the invention stands out with a maximum SFQR max of 0.03 μm in a measuring window of size 26 × 8 mm 2 including a partial site in an edge exclusion space of 2 mm.

本発明により、その表側の面が2mmのエッジ除外スペースにてサイズ2×2mmの測定窓において最大16nmのナノトポグラフィ(peak to valley偏差)を有する半導体ウェハの製造も可能となる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor wafer having a nanotopography (peak to valley deviation) of 16 nm at the maximum in a measurement window having a size of 2 × 2 mm 2 with an edge exclusion space of 2 mm on the front side.

本発明により製造される大いに平坦な、殊に単結晶シリコンから成る半導体ウェハは、半導体産業における使用のために、殊に65nm以下の線幅を有する電子素子の製造に適している。それはまた、接合されたSOIウェハを製造するためのドナーウェハまたはキャリアウェハとしてとりわけ良好に適しており、殊にその理由は、単に2mmにしかすぎない非常に僅かなエッジ除外スペースの場合にもエッジロールオフを含めた平坦度が保証されるからである。   Semiconductor wafers made of the present invention that are made of highly flat, especially monocrystalline silicon, are suitable for use in the semiconductor industry, in particular for the production of electronic devices having a line width of 65 nm or less. It is also particularly well suited as a donor wafer or carrier wafer for producing bonded SOI wafers, especially because of the edge rolls even in the case of very little edge exclusion space which is only 2 mm. This is because flatness including off is guaranteed.

本発明により、半導体層およびキャリアウェハを包含するSOIウェハの製造も可能となり、その際、半導体層は100nm未満の厚さを有し、かつ半導体層の平均厚さからの相対標準偏差は2mmのエッジ除外スペースにて最大3%である。半導体層の厚さの相対標準偏差は、以下で層厚均一性とも称される。   The present invention also enables the manufacture of SOI wafers including semiconductor layers and carrier wafers, where the semiconductor layers have a thickness of less than 100 nm and a relative standard deviation of 2 mm from the average thickness of the semiconductor layers. The maximum is 3% in the edge exclusion space. The relative standard deviation of the thickness of the semiconductor layer is also referred to below as layer thickness uniformity.

有利には、本発明により製造されたSOIウェハは、最大100nmの層厚の場合、そのうえさらに2mmのエッジ除外スペースにて最大1%の層厚均一性によって際立つ。   Advantageously, SOI wafers manufactured according to the invention are distinguished by a layer thickness uniformity of up to 1% with a layer thickness of up to 100 nm and additionally an edge exclusion space of 2 mm.

とりわけ有利なのは、まず先にドナーウェハおよびキャリアウェハに本発明による方法を適用してから、これらを互いに結合し、その後、半導体層を有するキャリアウェハをドナーウェハの残りの部分から分離し、引き続きそのようにして製造されたSOIウェハを、半導体層の厚さを均一にするため再度、本発明による方法に供することである。このように製造されたSOIウェハは、上述の特性に加えて、最大0.1μmのGBIRおよび2mmのエッジ除外スペースにてサイズ26×8mmの測定窓においてパーシャルサイトを含めた最大53nmのSFQRmaxおよび半導体ウェハのエッジから1mm〜3mmの距離間隔の範囲において測定された、表側の面で最大0.25μmのエッジロールオフによって際立つ。 Particularly advantageous is that the method according to the invention is first applied to the donor wafer and the carrier wafer and then bonded together, after which the carrier wafer with the semiconductor layer is separated from the rest of the donor wafer and so on. The SOI wafer manufactured in this way is again subjected to the method according to the invention in order to make the thickness of the semiconductor layer uniform. The SOI wafer manufactured in this way has a SFQR max of 53 nm at maximum including a partial site in a measurement window of size 26 × 8 mm 2 with GBIR of 0.1 μm and edge exclusion space of 2 mm in addition to the above-mentioned characteristics. And marked by edge roll-off of up to 0.25 μm on the front side, measured in the range of 1 mm to 3 mm distance spacing from the edge of the semiconductor wafer.

本発明による方法は、厚い半導体層を有するSOIウェハにも適用可能であるため、それにより半導体層およびキャリアウェハを包含するSOIウェハの製造も可能となり、その際、半導体層は0.1μm〜80μmの範囲の厚さを有し、かつ半導体層の平均厚さからの相対標準偏差は2mmのエッジ除外スペースにて最大4%である。   The method according to the invention can also be applied to SOI wafers with thick semiconductor layers, so that it is also possible to produce SOI wafers including semiconductor layers and carrier wafers, with the semiconductor layers being between 0.1 μm and 80 μm. And the relative standard deviation from the average thickness of the semiconductor layer is a maximum of 4% in an edge exclusion space of 2 mm.

有利には、厚い半導体層を有する本発明により製造されたSOIウェハは、そのうえさらに2mmのエッジ除外スペースにて最大2%の層厚均一性によって際立つ。   Advantageously, SOI wafers produced according to the invention with thick semiconductor layers are distinguished by a layer thickness uniformity of up to 2% in addition to a 2 mm edge exclusion space.

SOIウェハが、薄い半導体層を有するSOIウェハに関して上で記載されたように、ドナーウェハおよびキャリアウェハ、引き続きSOIウェハへの本発明による方法の適用によって製造されることが有利であり、こうして製造される場合、厚い半導体層を有するSOIウェハは付加的に最大0.11μmのGBIRおよび2mmのエッジ除外スペースにてサイズ26×8mmの測定窓においてパーシャルサイトを含めた最大55nmのSFQRmaxおよびSOIウェハのエッジから1mm〜3mmの距離間隔の範囲において測定された、表側の面で最大0.3μmのエッジロールオフによって際立つ。 Advantageously, the SOI wafer is produced by application of the method according to the invention to a donor wafer and a carrier wafer, followed by an SOI wafer, as described above for an SOI wafer having a thin semiconductor layer. In some cases, an SOI wafer with a thick semiconductor layer additionally has an SFQR max and SOI wafer up to 55 nm including partial sites in a measurement window of size 26 × 8 mm 2 with a GBIR of up to 0.11 μm and an edge exclusion space of 2 mm. It stands out by edge roll-off of up to 0.3 μm on the front side, measured in the range of 1 mm to 3 mm distance spacing from the edge.

それ以外に有利には、厚い半導体層または薄い半導体層を有する本発明により製造されたSOIウェハは、2mmのエッジ除外スペースにてサイズ2×2mmの測定窓において最大16nmの、有利には最大8nmの、およびとりわけ有利には最大2nmのナノトポグラフィ(peak to valley)を有する。 Otherwise, advantageously, SOI wafers produced according to the invention with thick or thin semiconductor layers have a maximum of 16 nm, preferably maximum, in a measuring window of size 2 × 2 mm 2 with a 2 mm edge exclusion space. It has a nanotopography of 8 nm and particularly preferably up to 2 nm.

実施例
実施例1
直径200mmを有するSOIウェハが処理される場合、ドナーウェハのシリコン層をキャリアウェハへ移すことによって製造される。ウェハの厚さは730μmであり、酸化シリコン層の厚さは120nmであり、酸化シリコン層の上に存在するシリコン層の目標厚さは60nmである。
Example Example 1
When an SOI wafer having a diameter of 200 mm is processed, it is manufactured by transferring the silicon layer of the donor wafer to a carrier wafer. The thickness of the wafer is 730 μm, the thickness of the silicon oxide layer is 120 nm, and the target thickness of the silicon layer existing on the silicon oxide layer is 60 nm.

工程a)において、シリコン層の厚さを位置に依存して干渉計を用いることにより正確に測定する。4000個の測定ポイントと1mmのエッジ除外スペースをともなう測定の結果、67.5nmの平均層厚が得られ、その際、標準偏差は3.5nmで、かつ最大層厚と最小層厚との差は8.8nmである。図2には、直径に沿った厚さプロファイル、すなわちnmの単位で測定された半導体層の厚さtSOIが、mmの単位で測定された半径方向のポジションrの関数として表示されている。厚さ測定値をコンピューターに保存し、かつグレースケールチャートに換算した。その際、より大きい層厚を有する位置では、グレースケールチャート上での透過性の割合はより僅かとなり、そうしてこれらの箇所ではより僅かな露光が行われ、ひいてはより高い除去率が達成され、かつ逆にされる。 In step a), the thickness of the silicon layer is accurately measured by using an interferometer depending on the position. As a result of measurement with 4000 measurement points and 1 mm edge exclusion space, an average layer thickness of 67.5 nm was obtained, with a standard deviation of 3.5 nm and the difference between the maximum and minimum layer thicknesses. Is 8.8 nm. In FIG. 2, the thickness profile along the diameter, ie the thickness t SOI of the semiconductor layer measured in nm, is displayed as a function of the radial position r measured in mm. Thickness measurements were stored on a computer and converted to a gray scale chart. At that time, at a position having a larger layer thickness, the percentage of transmission on the gray scale chart is smaller, so that a smaller exposure is performed at these points, and thus a higher removal rate is achieved. And reversed.

引き続き工程b)において、エッチング媒体をゲルの形でシリコン層の表面上にスピンコーティングすることによって施与する。エッチング媒体は、HF5%およびH10%を含有し、かつキサンタン0.7%により増粘されてゲルが得られる水溶液から成る。(全ての百分率データは質量割合に関する)。ゲルは約900mPasの粘度を有する。スピンコーティングに際して、エッチング媒体はシリコン層の面全体に約0.3mmの厚さの均一な膜を形成する。スピンコーティング中にSOIウェハを完全に露光され、除去率はつまり非常に僅かである。 Subsequently, in step b), the etching medium is applied by spin coating in the form of a gel on the surface of the silicon layer. The etching medium consists of an aqueous solution containing 5% HF and 10% H 2 O 2 and thickened with 0.7% xanthan to obtain a gel. (All percentage data relate to mass percentage). The gel has a viscosity of about 900 mPas. During spin coating, the etching medium forms a uniform film about 0.3 mm thick over the entire surface of the silicon layer. During the spin coating, the SOI wafer is fully exposed and the removal rate is very small.

シリコン層をエッチング媒体で面全体を覆った後、工程c)において前もって算定されたグレースケールチャートをビーマーによって正しいアライメントおよびサイズにおいてSOIウェハのシリコン層に投影する。このようにしてシリコン層の表面を局所的に異なる光強度で照射する。使用される波長領域は250〜400nmであり、光強度はウェハ上で局所的に約5〜100mW/cmの間で変わる。エッチング処理は室温で5.5分間続けられ、平均エッチング率は1.4nm/分となる。引き続き、エッチング媒体をシリコン層の表面から除去しかつエッチングプロセスを停止させるために、SOIウェハを即座に脱イオン水により洗浄する。その後、SOIウェハを装置から取り出し、従来技術により乾燥させる。 After covering the entire surface of the silicon layer with the etching medium, the gray scale chart previously calculated in step c) is projected onto the silicon layer of the SOI wafer in the correct alignment and size by the beamer. In this way, the surface of the silicon layer is irradiated with locally different light intensities. The wavelength region used is 250-400 nm, and the light intensity varies locally between about 5-100 mW / cm 2 on the wafer. The etching process is continued for 5.5 minutes at room temperature, and the average etching rate is 1.4 nm / min. Subsequently, the SOI wafer is immediately cleaned with deionized water in order to remove the etching medium from the surface of the silicon layer and stop the etching process. Thereafter, the SOI wafer is removed from the apparatus and dried by conventional techniques.

次いで、エッチング処理前のと同じ厚さ測定法により、位置に依存するシリコン層の厚さを再び測定する。そのとき平均層厚は60.4nmとなり、その際、標準偏差は0.5nmで、最大層厚と最小層厚との差は2.6nmである。直径に沿った図3の厚さプロファイルは、シリコン層が明らかに平坦化されたことを示す。   The position dependent silicon layer thickness is then measured again by the same thickness measurement method as before the etching process. At that time, the average layer thickness is 60.4 nm, in which case the standard deviation is 0.5 nm, and the difference between the maximum layer thickness and the minimum layer thickness is 2.6 nm. The thickness profile of FIG. 3 along the diameter shows that the silicon layer is clearly planarized.

実施例2
チョクラルスキー法に従って引き上げられ、ホウ素でドーピングされた単結晶(比抵抗1〜10Ωcm)から製造し、かつ除去ポリッシングに供された300mmの直径を有する4つのシリコンウェハにおいて、1mmのエッジ除外スペースにより、工程a)において局所的な平坦度を測定する。面要素のサイズが26×8mmである測定装置ADE 9900 E+を使用する。表1には、パーシャルサイトを含めて測定されたSFQRmax値が示される。
Example 2
In four silicon wafers with a diameter of 300 mm, made from a single crystal (specific resistance 1-10 Ωcm) pulled up according to the Czochralski method and doped with boron and subjected to removal polishing, with a 1 mm edge exclusion space In step a), the local flatness is measured. A measuring device ADE 9900 E + with a surface element size of 26 × 8 mm 2 is used. Table 1 shows the SFQR max value measured including the partial site.

ADE測定の生データ(個々の測定値)をコンピューターに保存し、かつグレースケールチャートに換算する。引き続き、シリコンウェハを個々に実施例1と同じように処理する。しかしながらエッチング媒体として、フッ化アンモニウム10モル/dmおよび過酸化水素1モル/dmを含有し、かつキサンタン0.7%により増粘されてゲルが得られる水溶液を使用する。ゲルは約900mPasの粘度を有し、かつスピンコーティングに際して、シリコンウェハの表側の面全体を覆う厚さ約0.3mmの均一な膜を形成する。実施例1におけるようなビーマーの使用下でエッチング処理を約9分間続け、その際、局所的な光強度は約5〜50mW/cmの範囲において変化する。 ADE measurement raw data (individual measurement values) are stored in a computer and converted to a gray scale chart. Subsequently, the silicon wafers are individually processed as in Example 1. However, as an etching medium, an aqueous solution containing 10 mol / dm 3 of ammonium fluoride and 1 mol / dm 3 of hydrogen peroxide and thickened with 0.7% xanthan is used. The gel has a viscosity of about 900 mPas, and forms a uniform film with a thickness of about 0.3 mm covering the entire front surface of the silicon wafer during spin coating. The etching process is continued for about 9 minutes using a beamer as in Example 1, with the local light intensity varying in the range of about 5-50 mW / cm 2 .

エッチング処理の終了後、各シリコンウェハから実施例1と同じようにエッチング媒体を取り除き、乾燥させ、かつ新たに局所的な平坦度を測定する。表1により、SFQRmax値(nm記載)が本発明によるエッチング処理によって明らかに低減されたことが示される。 After completion of the etching process, the etching medium is removed from each silicon wafer in the same manner as in Example 1, dried, and the local flatness is newly measured. Table 1 shows that the SFQR max value (in nm) is clearly reduced by the etching process according to the present invention.

Figure 2009536784
Figure 2009536784

本発明による方法を実施するのに適している装置の構造を概略的に示す図Figure 1 schematically shows the structure of an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention 従来技術により製造されたSOIウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す図FIG. 3 shows a radial thickness profile of a silicon layer of an SOI wafer manufactured according to the prior art. 本発明による方法に供した後の、図2に表されたSOIウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す図2 shows the radial thickness profile of the silicon layer of the SOI wafer represented in FIG. 2 after being subjected to the method according to the invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 露光装置、 2 光源、 3 フィルター、 4 測定装置、 5 露光、 6 エッチングチャンバー、 7 半導体ウェハ、 9 システム、 10 制御ユニット、 12 保持装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus, 2 Light source, 3 Filter, 4 Measuring apparatus, 5 Exposure, 6 Etching chamber, 7 Semiconductor wafer, 9 System, 10 Control unit, 12 Holding apparatus

Claims (18)

半導体ウェハの処理方法であって、規定の順序で以下の工程:
a)半導体ウェハの特性を示すパラメータを位置に依存して測定し、半導体ウェハの面全体で位置に依存するこのパラメータの値を算出する工程、
b)50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体を半導体ウェハのこの面全体に塗布する工程、
c)半導体ウェハのこの面全体を、この面全体を同時に露光しながらエッチング媒体を作用させることによってエッチング処理し、その際、エッチング処理の除去率を半導体ウェハの面における光強度に依存させ、かつその際、工程a)において測定された位置に依存するパラメータの値における差異が位置に依存する除去率によって軽減されるように、光強度を位置に依存してプリセットする工程、および
d)エッチング媒体を半導体ウェハの面から除去する工程
を包含する、半導体ウェハの処理方法。
A method for processing a semiconductor wafer comprising the following steps in a prescribed order:
a) measuring a parameter indicative of the characteristics of the semiconductor wafer depending on the position and calculating the value of this parameter depending on the position over the entire surface of the semiconductor wafer;
b) applying an etching medium having a viscosity of 50 mPas to 2000 mPas over this entire surface of the semiconductor wafer;
c) etching the entire surface of the semiconductor wafer by applying an etching medium while simultaneously exposing the entire surface, wherein the removal rate of the etching process depends on the light intensity at the surface of the semiconductor wafer; and A step of presetting the light intensity depending on the position so that the difference in the value of the parameter depending on the position measured in step a) is reduced by the position-dependent removal rate, and d) the etching medium A method for processing a semiconductor wafer, comprising a step of removing from the surface of the semiconductor wafer.
半導体ウェハが、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、III/V化合物半導体およびII/VI化合物半導体の群から選択されている1つ以上の物質を含有することを特徴とする、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the semiconductor wafer contains one or more materials selected from the group of silicon, germanium, silicon carbide, III / V compound semiconductor and II / VI compound semiconductor. 工程a)において測定されるパラメータが、定義された理想平面からの高さの偏差であることを特徴とする、請求項2記載の方法。   3. A method according to claim 2, characterized in that the parameter measured in step a) is a height deviation from a defined ideal plane. 半導体ウェハが、電気的に絶縁性のキャリア上に半導体層を包含するSOIウェハであることを特徴とする請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the semiconductor wafer is an SOI wafer including a semiconductor layer on an electrically insulating carrier. 半導体層が、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、III/V化合物半導体およびII/VI化合物半導体の群から選択されている1つ以上の物質を含有することを特徴とする、請求項4記載の方法。   5. The method of claim 4, wherein the semiconductor layer contains one or more materials selected from the group of silicon, germanium, silicon carbide, III / V compound semiconductors and II / VI compound semiconductors. 工程a)において測定されるパラメータが、半導体層の厚さであることを特徴とする、請求項4または5記載の方法。   6. The method according to claim 4, wherein the parameter measured in step a) is the thickness of the semiconductor layer. 工程b)におけるエッチング媒体の施与をスピンコーティングによって行うことを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。   7. The method according to claim 1, wherein the application of the etching medium in step b) is performed by spin coating. エッチング媒体がゲルであることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。   8. The method according to claim 1, wherein the etching medium is a gel. エッチング媒体が、キサンタンで増粘された、フッ化水素酸および過酸化水素を含有する水溶液であることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。   9. The method according to claim 1, wherein the etching medium is an aqueous solution containing hydrofluoric acid and hydrogen peroxide thickened with xanthan. 半導体ウェハ(7)の露光を工程c)において、光源(2)と、光源(2)および半導体ウェハ(7)との間に取り付けられたフィルター(3)によって行い、その際、フィルター(3)は位置に依存する光透過性を有し、該光透過性は位置に依存するパラメータの値と一義的な関係にあることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。   In step c), the exposure of the semiconductor wafer (7) is performed by the light source (2) and the filter (3) attached between the light source (2) and the semiconductor wafer (7). At this time, the filter (3) 10. The method according to claim 1, wherein the optical transparency has a position-dependent optical transparency, and the optical transparency is uniquely related to a position-dependent parameter value. Method. 工程a)において測定された位置に依存するパラメータの値から、コンピューターによってグレースケールチャートを計算して決め、かつ工程c)における半導体ウェハの露光を、これらのグレースケールチャートの画像を半導体ウェハの面に投影する投影装置によって行うことを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。   A gray scale chart is calculated by a computer from the value of the parameter depending on the position measured in the step a), and the exposure of the semiconductor wafer in the step c) is performed. The method according to claim 1, wherein the method is performed by a projection device that projects onto the screen. 工程c)と工程d)との間の付加的な工程において半導体ウェハの面全体のエッチング処理を、同時に露光しながら行い、その際、光強度は半導体ウェハの面全体で一定であるかまたはゼロであり、その結果、位置に依存しない一定の材料除去が達成されることを特徴とする請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。   In an additional step between step c) and step d), the entire surface of the semiconductor wafer is etched while simultaneously exposing, where the light intensity is constant or zero over the entire surface of the semiconductor wafer. 12. A method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a constant material removal independent of position is achieved. 工程c)と工程d)の間の付加的な工程において半導体ウェハの厚さを低減することを特徴とする、請求項12記載の方法。   13. A method according to claim 12, characterized in that the thickness of the semiconductor wafer is reduced in an additional step between steps c) and d). 半導体ウェハ(7)の処理装置であって、以下の装置:
−半導体ウェハ(7)の特性を示すパラメータを位置に依存して測定するための測定装置(11)、
−その中心軸を中心に回転可能に設置された半導体ウェハ(7)のための保持装置(12)、
−50mPas〜2000mPasの粘度を有するエッチング媒体を供給し、かつ該エッチング媒体を除去するためのシステム(9)、
−保持装置(12)において存在する半導体ウェハ(7)の一方の面を位置に依存する光強度で露光できるように配置されている制御可能な露光装置(1)および
−測定装置(11)から算出されたパラメータの値を露光装置(1)の制御指令に換算し、かつ該指令を露光装置(1)へ転送するための制御ユニット(10)
を包含する、半導体ウェハ(7)の処理装置。
A semiconductor wafer (7) processing apparatus comprising:
A measuring device (11) for measuring parameters indicative of the characteristics of the semiconductor wafer (7) depending on the position,
A holding device (12) for a semiconductor wafer (7) installed rotatably about its central axis,
A system (9) for supplying and removing an etching medium having a viscosity of -50 mPas to 2000 mPas;
From a controllable exposure device (1) and a measuring device (11) arranged so that one surface of a semiconductor wafer (7) present in the holding device (12) can be exposed with light intensity depending on the position A control unit (10) for converting the calculated parameter value into a control command for the exposure apparatus (1) and transferring the command to the exposure apparatus (1).
A processing apparatus for a semiconductor wafer (7), comprising:
測定装置(4)が、層厚を測定するためのエリプソメータ、干渉計または反射率計または定義された理想平面からの高さの偏差を測定するための形状測定装置であることを特徴とする、請求項14記載の装置。   The measuring device (4) is an ellipsometer, interferometer or reflectometer for measuring the layer thickness or a shape measuring device for measuring the height deviation from the defined ideal plane, The apparatus of claim 14. 露光装置(1)が、制御ユニット(10)によって計算されたグレースケールチャートの画像を投影するのに適している投影装置であることを特徴とする、請求項14または15記載の装置。   16. An apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that the exposure apparatus (1) is a projection apparatus suitable for projecting an image of a grayscale chart calculated by the control unit (10). エッチング媒体を供給するためのシステム(9)が、該エッチング媒体が保持装置(12)ひいては半導体ウェハ(7)の回転によって均等に半導体ウェハ(7)の面全体にわたり配分されうるように配置されていることを特徴とする、請求項14から16までのいずれか1項記載の装置。   A system (9) for supplying an etching medium is arranged so that the etching medium can be distributed evenly over the entire surface of the semiconductor wafer (7) by rotation of the holding device (12) and thus the semiconductor wafer (7). Device according to any one of claims 14 to 16, characterized in that エッチング媒体を供給および除去するためのシステム(9)が少なくとも1つのノズルを包含し、該ノズルを介して選択的にエッチング媒体または洗浄液体が半導体ウェハに施与されうることを特徴とする、請求項14から17までのいずれか1項記載の装置。   The system (9) for supplying and removing the etching medium comprises at least one nozzle, through which the etching medium or cleaning liquid can be selectively applied to the semiconductor wafer. Item 18. The device according to any one of Items 14 to 17.
JP2009508204A 2006-05-11 2007-05-02 Method and apparatus for processing a semiconductor wafer by etching Expired - Fee Related JP4863409B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006022093A DE102006022093B4 (en) 2006-05-11 2006-05-11 Method and apparatus for treating a semiconductor wafer by etching
DE102006022093.5 2006-05-11
PCT/EP2007/003866 WO2007131635A1 (en) 2006-05-11 2007-05-02 Method and device for processing a semiconductor wafer by etching

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009536784A true JP2009536784A (en) 2009-10-15
JP4863409B2 JP4863409B2 (en) 2012-01-25

Family

ID=38278906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009508204A Expired - Fee Related JP4863409B2 (en) 2006-05-11 2007-05-02 Method and apparatus for processing a semiconductor wafer by etching

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4863409B2 (en)
DE (1) DE102006022093B4 (en)
TW (1) TW200745390A (en)
WO (1) WO2007131635A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251869A (en) * 2010-06-01 2011-12-15 Canon Inc Production method of glass
US8765002B2 (en) 2011-03-04 2014-07-01 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Substrate processing apparatus and substrate processing method

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009007136A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-12 Sovello Ag Etching mixture for producing a structured surface on silicon substrates
DE102009028762A1 (en) * 2009-08-20 2011-03-03 Rena Gmbh Process for etching silicon surfaces
JP5725734B2 (en) 2010-06-01 2015-05-27 キヤノン株式会社 Glass manufacturing method
KR101977386B1 (en) * 2017-06-30 2019-05-13 무진전자 주식회사 Apparatus for etching wafer and method for using the same
EP3942597A4 (en) * 2019-03-19 2022-12-21 Momentum Optics THERMALLY GUIDED CHEMICAL ETCHING OF A SUBSTRATE AND REAL-TIME MONITORING OF IT
EP3869534A1 (en) * 2020-02-20 2021-08-25 Bühler Alzenau GmbH In-situ etch rate or deposition rate measurement system
CN119993855B (en) * 2025-01-22 2025-09-05 浙江芯动科技有限公司 A method for detecting silicon dislocation defects on top of SOI wafer

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02170982A (en) * 1988-12-23 1990-07-02 Kawasaki Steel Corp Electrolyte paste for simple surface treatment
JPH0834198B2 (en) * 1990-11-28 1996-03-29 信越半導体株式会社 Method for controlling film thickness of single crystal thin film layer on SOI substrate
JPH0817166B2 (en) * 1991-04-27 1996-02-21 信越半導体株式会社 Ultra thin film SOI substrate manufacturing method and manufacturing apparatus
US5318676A (en) * 1992-06-22 1994-06-07 The Regents Of The University Of California Photolithographic fabrication of luminescent images on porous silicon structures
JP2663923B2 (en) * 1995-06-15 1997-10-15 日本電気株式会社 Method for manufacturing SOI substrate
JPH09232279A (en) * 1996-02-26 1997-09-05 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method for flattening wafer by etching and waver flattening device
JPH10223579A (en) * 1997-02-13 1998-08-21 Toshiba Corp Substrate flattening method and apparatus
DE19823904A1 (en) * 1998-05-28 1999-12-02 Wacker Siltronic Halbleitermat Plateau silicon wafer and method for manufacturing semiconductor wafers
JP2001093876A (en) * 1999-09-24 2001-04-06 Nisso Engineering Co Ltd Method of etching semiconductor wafer
JP4294816B2 (en) * 1999-11-11 2009-07-15 スピードファム株式会社 Silicon wafer surface treatment method, odorless silicon wafer production method, silicon wafer oxide film formation method, silicon oxide wafer production method, oxygen active species atmosphere formation apparatus, and planarization treatment system
EP1378948A1 (en) * 2002-07-01 2004-01-07 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw Semiconductor etching paste and the use thereof for localised etching of semiconductor substrates
DE10241300A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-18 Merck Patent Gmbh Etching for silicon surfaces and layers, used in photovoltaic, semiconductor and high power electronics technology, for producing photodiode, circuit, electronic device or solar cell, is thickened alkaline liquid
JP2004128079A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Speedfam Co Ltd Multistage local dry etching method for soi (silicon on insulator) wafer
JP2004281485A (en) * 2003-03-13 2004-10-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Apparatus and method of working substrate
JP2004335695A (en) * 2003-05-07 2004-11-25 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp Method for manufacturing thin film soi wafer, and method for evaluating defect thereof
JP2005268380A (en) * 2004-03-17 2005-09-29 Renesas Technology Corp Wet etching apparatus and wet etching method.
DE102004054566B4 (en) * 2004-11-11 2008-04-30 Siltronic Ag Method and device for leveling a semiconductor wafer and semiconductor wafer with improved flatness

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251869A (en) * 2010-06-01 2011-12-15 Canon Inc Production method of glass
US8765002B2 (en) 2011-03-04 2014-07-01 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Substrate processing apparatus and substrate processing method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007131635A1 (en) 2007-11-22
JP4863409B2 (en) 2012-01-25
TW200745390A (en) 2007-12-16
DE102006022093A1 (en) 2007-11-22
TWI358469B (en) 2012-02-21
DE102006022093B4 (en) 2010-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4863409B2 (en) Method and apparatus for processing a semiconductor wafer by etching
US7407891B2 (en) Method and apparatus for leveling a semiconductor wafer, and semiconductor wafer with improved flatness
US7799692B2 (en) Method and apparatus for the treatment of a semiconductor wafer
KR102331821B1 (en) Substrate backside texturing
KR20040100954A (en) Substrate manufacturing method and substrate processing apparatus
JPH10303443A (en) Solar cell, method of manufacturing the same, and semiconductor manufacturing apparatus
KR102563669B1 (en) Substrate backside texturing
TW544365B (en) Process for reducing surface variations for polished wafer
EP1900858B1 (en) Epitaxial wafer and method of producing same
US6189546B1 (en) Polishing process for manufacturing dopant-striation-free polished silicon wafers
CN120497130A (en) Substrate processing method and substrate processing device
US20200020535A1 (en) Etching Method
TW432518B (en) Flattening process for semiconductor wafers
US20160168020A1 (en) Method of finishing pre-polished glass substrate surface
JP2010153627A (en) Production method for backside irradiation version solid-state image pickup device
TWI266675B (en) CMP apparatus for polishing dielectric layer and method of controlling dielectric layer thickness
CN100555584C (en) Form the method for aluminium characteristic pattern with cmp
JP2005129810A (en) Optical element and immersion projection exposure apparatus
JP2005228965A (en) Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
JP2004031992A (en) Surface-flattened semiconductor wafer and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20101227

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20101228

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111006

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20111024

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111104

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4863409

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees