(57)【要約】【課題】　半導体素子工程の収率増大を可能にする上下非対称的エッジプロファイルを利用した半導体ウェーハ及びその製造方法を提供する。【解決手段】　半導体ウェーハの外周面の付近に形成されうる残余膜質の体積を減少させるように構成されるエッジプロファイルである。このようなエッジプロファイルは、また半導体工程段階間に残余粒子の再付着を抑制できるように構成される。このような段階はカートリッジに含まれて洗浄またはリンシング溶液中に浸るウェーハまたはウェーハバッチを横切って洗浄またはリンシング溶液が通過する段階を含む表面洗浄またはリンシング段階を含みうる。【選択図】　図１
2004096108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　図１に示されたように、内部エッジプロファイル（ＥＰｉｎ）と外部エッジプロファイル（ＥＰｏｕｔ）との間で延びる非対称的エッジプロファイル（ＥＰ：Ｅｄｇｅ　Ｐｒｏｆｉｌｅ）を有する半導体ウェーハであって、
　ｔは前記半導体ウェーハの厚さであり、Φ１は約３０゜〜８５゜間の角度であり、Ｒは前記半導体ウェーハの上面との交差点でＥＰｉｎを定義するアークの半径であり、αはＥＰｏｕｔ上の点での前記アークの接線と前記半導体ウェーハの底面とがなす鋭角である、ときに、
　Ａ１＝Ｒ（１−ｃｏｓΦ１）であり、
　Ａ２＝Ｒ（１−ｓｉｎα）＋（ｔ−ＲｓｉｎΦ１−Ｒｃｏｓα）ｃｏｔαであり、
　Ｂ１＝ＲｓｉｎΦ１であり、かつ
　Ｂ２＝ｔ−ＲｓｉｎΦ１である、
ことを特徴とする半導体ウェーハ。
【請求項２】
　前記Ｒの範囲は、約０.２３〜０.５ｔであることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ。
【請求項３】
　前記Ａ２は、前記Ａ１よりも約２倍大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ。
【請求項４】
　前記Φ１の範囲は、約６０゜〜７５゜であることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ。
【請求項５】
　前記ｔの範囲は、約６２５〜８２５μｍであることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ。
【請求項６】
　図１に示されたように、内部エッジプロファイルと外部エッジプロファイルとの間で延びる非対称的エッジプロファイルを有する半導体ウェーハであって、
　ｔは前記半導体ウェーハの厚さであり、Φ１は約３０゜〜８５゜間の角度であり、Ｒは前記半導体ウェーハの上面との交差点で内部エッジプロファイルを定義するアークの半径であるときに、前記Ｒの範囲は約０.２３〜０.５ｔであることを特徴とする半導体ウェーハ。
【請求項７】
　前記Ａ２は、前記Ａ１よりも約２倍大きいことを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ。
【請求項８】
　前記Φ１の範囲は、約６０゜〜７５゜であることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ。
【請求項９】
　前記ｔの範囲は、約６２５〜８２５μｍであることを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ。
【請求項１０】
　図１に示されたように、内部エッジプロファイルと外部エッジプロファイルとの間で延びる非対称的エッジプロファイルを有する半導体ウェーハ。
【請求項１１】
　半導体ウェーハの上面から下側方向に２Φの角度を占有する半径Ｒのアークと、Ｒに直交しかつ前記アークの一端から前記ウェーハの底面まで延びる直線と、からなる非対称的エッジプロファイルを有する半導体ウェーハ。
【請求項１２】
　前記Φの範囲は、約６０゜〜７５゜であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体ウェーハ。
【請求項１３】
　前記半導体ウェーハの厚さであるｔの範囲は、約６２５〜８２５μｍであることを特徴とする請求項１２に記載の半導体ウェーハ。
【請求項１４】
　前記Ｒの範囲は、約０.２３〜０.５ｔであることを特徴とする請求項１３に記載の半導体ウェーハ。
【請求項１５】
　半導体インゴットを上面及び底面を有する少なくとも一つの半導体ウェーハにカットする段階と、
　図１に示されたように、内部エッジプロファイルと外部エッジプロファイルとの間で延びる非対称的エッジプロファイルを定義するために、前記少なくとも一つの半導体ウェーハの周辺エッジを粉砕する段階と、を含むことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項１６】
　前記粉砕する段階以後に前記半導体ウェーハの上面を研磨する段階を行うことを特徴とする請求項１５に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項１７】
　前記粉砕する段階以後に、図２に示されたように、第２内部エッジプロファイルと第２外部エッジプロファイルとの間で延びる非対称的第２エッジプロファイルを定義するために前記半導体ウェーハの上面を研磨する段階を行うことを特徴とする請求項１５に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項１８】
　図２に示されたように、第２内部エッジプロファイルと第２外部エッジプロファイルとの間で延びる非対称的第２エッジプロファイルを有する半導体ウェーハであって、
　ｔは前記半導体ウェーハの厚さであり、Φ１及びΦ２は約３０゜〜８５゜間の角度でありかつΦ１＜Φ２であり、Ｒは前記半導体ウェーハの上面との交差点で第２内部エッジプロファイルを定義するアークの半径であるときに、前記Ｒの範囲は約０.２３〜０.５ｔであることを特徴とする半導体ウェーハ。
【請求項１９】
　図２に示されたように、第２内部エッジプロファイルと第２外部エッジプロファイルとの間で延びる非対称的第２エッジプロファイルを有する半導体ウェーハであって、
　ｔは前記半導体ウェーハの厚さであり、Φ１は約３０゜〜８５゜間の角度であり、Φ２はΦ１よりは大きくて約８５゜よりは小さな角度であり、Ｒは前記半導体ウェーハの上面との交差点で第２内部エッジプロファイルを定義するアークの半径であり、αは第２外部エッジプロファイル上の点での前記アークの接線と前記半導体ウェーハの底面とがなす鋭角であるときに、
　Ａ１＝Ｒ（１−ｃｏｓΦ１）であり、
　Ａ２＝Ｒ（１−ｓｉｎα）＋（Ｂ２−Ｒｃｏｓα）ｃｏｔαであり、
　Ｂ１＝ＲｓｉｎΦ１であり、かつ
　Ｂ２＝ｔ−ＲｓｉｎΦ１である、
ことを特徴とする半導体ウェーハ。
【請求項２０】
　半導体インゴットを上面及び底面を有する少なくとも一つの半導体ウェーハにカットする段階と、
　図２に示されたように、Φ１は約３０゜〜８５゜間の角度であり、Φ２はΦ１よりは大きくて約８５゜よりは小さな角度であり、第２内部エッジプロファイルと第２外部エッジプロファイルとの間で延びる非対称的第２エッジプロファイルを定義するために、前記少なくとも一つの半導体ウェーハの周辺エッジを粉砕する段階と、を含むことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は半導体ウェーハの製造方法に係り、特に、量産工程において半導体ウェーハを基板として使用する半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　通常の半導体素子の製造方法は、半導体ウェーハ上に薄膜を蒸着するための反復的な段階を多く含む。ある場合においては、通常的なエッチング技術を利用して一つ以上のこのような薄膜を除去する。このようなエッチング技術は、以前に蒸着された薄膜を除去するためにエッチング段階間にプラズマを使用する方法を含みうる。プラズマエッチング率が薄膜とプラズマソースとの間の距離に比例するので、一般的に薄膜とプラズマソースとの間の距離は、薄膜が蒸着されている全体ウェーハにわたって均一であれば有利である。通常、このような均一な距離は均一なエッチング率を保障し、エッチング段階の終了以後に残っている残余薄膜量を最小化することによって、エッチング技術を向上させる。しかし、エッジのプロファイルがウェーハの上面とエッチングソースとの間の距離を顕著に変化させれば、エッチング段階の終わりに、または一連のエッチング段階を終えた後に存在する残余膜質の体積は、ウェーハのエッジの付近で相当な量になれる。ウェーハの周囲にこのように残余膜質が「堆積」されれば、後続の工程段階が残余薄膜から薄膜の粒子をウェーハ上面の他の部位に伝達する場合、ウェーハ収率が減少する結果を招く可能性がある。例えば、ウェーハの上面及び底面を横方向に横切って洗浄液を通過させる洗浄段階は、堆積された残余物から粒子を分離してこのような粒子をウェーハの活性領域に再付着させうる。当業者なら分かるように、このように再付着された粒子は半導体素子の製造工程の終わり部分でウェーハからカットされる集積回路ダイ上に実質的な欠陥として作用する可能性がある。このような欠陥は信頼性テスト間にそのダイを不良と判明して廃棄する原因となる。
【０００３】
　非対称的なエッジプロファイルを有する半導体ウェーハを製造するために従来技術が発展してきた。例えば、特許文献１はウェーハの中間の面について非対称的な周辺エッジを有したウェーハを開示する。このような非対称的な周辺エッジは半導体ウェーハの前面及び背面を表すために利用される。特に、前記特許文献１の図２は半円状の周辺エッジを有するウェーハを示す。半円の曲率半径は厚さ方向に変化する。特許文献２、３及び４も非対称的エッジプロファイルを有する半導体ウェーハを開示する。このようなエッジプロファイルは、ウェーハの前面及び背面の円周エッジに沿って形成された傾斜した部位を有する。この円周エッジは、ウェーハを取扱う間にチッピングを防止すると記載されている。特許文献５、６及び７もウェーハチッピングを防止するのに活用される曲線エッジ及び／または角を削り取ったエッジを有したウェーハを開示する。
【０００４】
　半導体ウェーハ工程における発展及び非対称的エッジプロファイルを有した半導体ウェーハの使用にもかかわらず、ウェーハエッジ上の残余物の形成から発生する工程の欠陥に少ない影響を受けるウェーハを招く半導体ウェーハの製造方法について要求し続けている。
【特許文献１】米国特許第４,６３０,０９３号明細書
【特許文献２】米国特許第５,０２１,８６２号明細書
【特許文献３】米国特許第５,０４５,５０５号明細書
【特許文献４】米国特許第５,１１０,７６４号明細書
【特許文献５】米国特許第５,２２５,２３５号明細書
【特許文献６】米国特許第５,２３０,７４７号明細書
【特許文献７】米国特許第５,２７９,９９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　本発明が解決しようとする技術的課題は、ウェーハエッジ上の残余物の形成から発生する工程の欠陥に影響を少なく受けるウェーハ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明の実施例による半導体ウェーハは、高い収率の半導体素子の工程を可能にするたに非対称的エッジプロファイル（ＥＰ：Ｅｄｇｅ　Ｐｒｏｆｉｌｅ）を活用する。このようなエッジプロファイルは、半導体ウェーハの外周面の付近に形成されうる残余膜質の体積を減少させるように構成される。このようなエッジプロファイルは、また半導体工程段階間に残余粒子の再付着を抑制できるように構成される。このような段階はカートリッジに含まれて洗浄またはリンシング溶液中に浸るウェーハまたはウェーハバッチを横切って洗浄またはリンシング溶液が通過する段階を含む表面洗浄またはリンシング段階を含みうる。
【０００７】
　本発明による幾つかの実施例は、図２に示されたように、第２内部エッジプロファイル（ＥＰ２ｉｎ）と第２外部エッジプロファイル（ＥＰ２ｏｕｔ）との間で延びる非対称的第２エッジプロファイル（ＥＰ２）を有する半導体ウェーハを含みうる。図２で、「ｔ」は半導体ウェーハの厚さであり、角度Φ１は約３０゜〜８５゜間の角度、より正確には約６０゜〜７５゜間の角度を示す。角度Φ２はΦ１よりは大きくて約８５゜、より正確には約７５゜よりは小さい。あるいは、角度Φ２及びΦ１は図１に示されたように相互同じである。「Ｒ」は、半導体ウェーハの上面との交差点で第２内部エッジプロファイルを定義するアークの半径である。角度αは、第２外部エッジプロファイル上の点での前記アークの接線と前記半導体ウェーハの底面とがなす鋭角である。四つの寸法媒介変数が次の関係式によって決まる。
【０００８】
　Ａ１＝Ｒ（１−ｃｏｓΦ１）、Ａ２＝Ｒ（１−ｓｉｎα）＋（Ｂ２−Ｒｃｏｓα）ｃｏｔα、Ｂ１＝ＲｓｉｎΦ１、及びＢ２＝ｔ−ＲｓｉｎΦ１。図２に示されたように、ウェーハの周辺エッジに形成されうる残余膜質の体積を減らすために寸法媒介変数Ａ１はウェーハの厚さに比べて小さく保持される。
【０００９】
　それだけでなく、ＥＰ２ｏｕｔの輪郭はウェーハが横方向に加えられる溶液（例えば、洗浄、リンシング溶液）に露出された時、ウェーハの上面付近に渦の形成を促進する。この渦は洗浄やリンシング間に残余粒子が上面に付着することを防止して生産収率を増大させる。
【００１０】
　本発明の他の実施例は、半導体インゴットを上面及び底面を有する少なくとも一つの半導体ウェーハにカットする段階と、図１に示されたように内部エッジプロファイル（ＥＰｉｎ）と外部エッジプロファイル（ＥＰｏｕｔ）との間で延びる非対称的エッジプロファイル（ＥＰ）を定義するために、前記少なくとも一つの半導体ウェーハの周辺エッジを粉砕する段階と、を含む。次いで、図１のＥＰを図２のＥＰ２に変換するために研磨する段階を行える。あるいは、周辺エッジを粉砕する段階が図２に示されたＥＰを直ちに招ける。
【発明の効果】
【００１１】
　本発明による上下非対称的ＥＰを利用した半導体ウェーハは、外周面の付近に形成されうる残余膜質の体積を減少させうる。また、半導体工程段階間に残余粒子の再付着を抑制できる。これにより、半導体素子の工程の収率増大を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　以下、本発明の望ましい実施例が示された添付図面を参照して本発明を説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されず、相異なる多様な形態に具現でき、単に本実施例は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
【００１３】
　図１及び図２を参照すれば、本発明の実施例による半導体ウェーハの縦断面が示されている。このようなウェーハは上下非対称的ＥＰを有する。図１で、ウェーハのＥＰは曲線ＥＰｉｎで示されたＥＰｉｎと曲線ＥＰｏｕｔで示されたＥＰｏｕｔとの間で延びる。示されたように、曲線ＥＰｉｎ及びＥＰｏｕｔは図１のウェーハの上面付近でオーバーラップする。しかし、ＥＰｉｎ及びＥＰｏｕｔのうち図１のウェーハの底面に近い直線部分は、例えば全体的に直線、または曲線（例えば、区分的な曲線）である底面ＥＰの可能な最内郭及び最外郭の範囲を定義する。このような範囲は、図１及び図２で暗く処理されている。「ｔ」は半導体ウェーハの厚さであり、角度Φ１は約３０゜〜８５゜間の角度、より正確には約６０゜〜７５゜間の角度を示す。角度Φ２はΦ１よりは大きくて約８５゜、より正確には約７５゜よりは小さい。あるいは、角度Φ２及びΦ１は図１に示されたように相互同じである。「Ｒ」は半導体ウェーハの上面との交差点で図１のＥＰｉｎ（図２のＥＰ２ｉｎ）を定義するアークの半径である。角度αは、図１のＥＰｏｕｔまたは図２のＥＰ２ｏｕｔ上の点での前記アークの接線と前記半導体ウェーハの底面とがなす鋭角である。四つの寸法媒介変数が次の関係式によって特定されうる。Ａ１＝Ｒ（１−ｃｏｓΦ１）、Ａ２＝Ｒ（１−ｓｉｎα）＋（Ｂ２−Ｒｃｏｓα）ｃｏｔα、Ｂ１＝ＲｓｉｎΦ１、及びＢ２＝ｔ−ＲｓｉｎΦ１。図１及び図２に示されたように、ウェーハの周辺に形成できる残余膜質の体積を減らすために寸法媒介変数Ａ１はウェーハの厚さに比べて小さく保持される。ある実施例においては、ウェーハの厚さｔの範囲は約６２５〜８２５μｍであり、アーク半径Ｒの範囲は約０.２３〜０.５ｔである。ある実施例においては、寸法Ａ２はＡ１よりも約２倍大きい。
【００１４】
　本発明の望ましい見地で、図１のＥＰｏｕｔ及び図２のＥＰ２ｏｕｔの輪郭は、半導体素子の製造工程中にウェーハが横方向に加えられる溶液（例えば、洗浄、リンシング溶液）に露出された時、ウェーハの上面付近に渦の形成を促進する。この渦は洗浄やリンシング間に残余粒子が上面に付着することを防止する障壁を形成して生産収率を増大させる。
【００１５】
　工程間に渦が形成されることは図４Ｃから最もよく分かるが、ここで「ＷＡＦＥＲ　Ｃ」という表記は図２に示されたＥＰを有したウェーハに当る。特に、図４Ｃは洗浄またはリンシング間に図２のウェーハの周辺エッジ上に通過する流体流動の模式図である。一方、図４Ａ及び図４Ｂは、洗浄またはリンシング間に図３Ａのウェーハ（ＷＡＦＥＲ　Ａ）及び図３Ｂのウェーハ（ＷＡＦＥＲ　Ｂ）の周辺エッジ上に通過する流体流動の模式図である。図４Ａ及び図４Ｂにおけるこのような流体流動は保護機能をする渦が無いのを示す。図３Ａ及び図３Ｂの一般的なウェーハはＡ１＝Ａ２でありＢ１＝Ｂ２である上下対称的ＥＰを有する。
【００１６】
　本発明の他の実施例は、半導体インゴットを上面及び底面を有する少なくとも一つの半導体ウェーハにカットする段階と、図１に示されたようにＥＰｉｎとＥＰｏｕｔとの間で延びる非対称的ＥＰを定義するために、前記少なくとも一つの半導体ウェーハの周辺エッジを粉砕する段階と、を含む。その後、図１のＥＰを図２のＥＰ２に変換するために研磨する段階を行える。あるいは、周辺エッジを粉砕する段階が図２に示されたＥＰを直ちに招ける。
【００１７】
　以上、本発明を望ましい実施例として詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想内で当業者によって色々な変形が可能であるのは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
　本発明は外周面の付近に形成されうる残余膜質の体積を減少させうる半導体ウェーハを提供する。このような半導体ウェーハを半導体製造工程に使用すれば、工程の収率を増大させうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施例による非対称的周辺エッジを有する半導体ウェーハの縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施例による非対称的周辺エッジを有する半導体ウェーハの縦断面図である。
【図３Ａ】従来技術による対称的周辺エッジを有する半導体ウェーハの一部についての縦断面図である。
【図３Ｂ】従来技術による対称的周辺エッジを有する半導体ウェーハの一部についての縦断面図である。
【図４Ａ】洗浄またはリンシング間に図３Ａのウェーハの周辺エッジ上に通過する流体流動の模式図である。
【図４Ｂ】洗浄またはリンシング間に図３Ｂのウェーハの周辺エッジ上に通過する流体流動の模式図である。
【図４Ｃ】洗浄またはリンシング間に図２のウェーハの周辺エッジ上に通過する流体流動の模式図である。
【符号の説明】
【００２０】
　ｔ　半導体ウェーハの厚さ
　Φ１　角度
　Ｒ　アークの半径
　α　アークの接線と半導体ウェーハの底面とがなす鋭角
【図１】
2004096108.tif 000003
【図２】
2004096108.tif 000004
【図３Ａ】
2004096108.tif 000005
【図３Ｂ】
2004096108.tif 000006
【図４Ａ】
2004096108.tif 000007
【図４Ｂ】
2004096108.tif 000008
【図４Ｃ】
2004096108.tif 000009