特開 2024-75295 レーザーマーク付きシリコンウェーハ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024075295

(43)【公開日】2024-06-03

(54)【発明の名称】レーザーマーク付きシリコンウェーハ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20240527BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240527BHJP

   B23K 26/384 20140101ALI20240527BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 A

H01L21/304 621

B23K26/384

B23K26/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186656

(22)【出願日】2022-11-22

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平川 瑶一朗

(72)【発明者】

【氏名】中島 祐樹

【テーマコード（参考）】

4E168

5F057

【Ｆターム（参考）】

4E168AA02

4E168DA02

4E168DA23

4E168DA24

4E168JA12

5F057AA01

5F057BA12

5F057BB03

5F057CA02

5F057CA11

5F057CA18

5F057CA36

5F057DA02

5F057DA05

5F057DA11

5F057DA15

5F057DA22

5F057DA29

5F057EB24

(57)【要約】

【課題】１００μｍ程度の深いレーザーマークを形成する場合でも、均一なドット穴となるレーザーマーク付きシリコンウェーハ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハ１であり、表面粗さが０．１５～０．６０ｎｍの表面に、複数のドット穴４で構成される識別マーク５を有し、前記ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２の比が１～１．１０であり、前記開口部４２の＜１００＞方向の長さＬ１が８０μｍ～１１０μｍであり、前記ドット穴４の断面の深さＤが８０μｍ～１１０μｍであり、前記ドット穴４の底面４３が（１００）面の平面である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハであり、表面粗さが０．１５～０．６０ｎｍの表面に、複数のドット穴で構成される識別マークを有するシリコンウェーハにおいて、
前記ドット穴のウェーハ表面における開口部の、＜１００＞方向の長さと＜１１０＞方向の長さの比が１～１．１０であり、前記開口部の＜１００＞方向の長さが８０μｍ～１１０μｍであり、
前記ドット穴の断面の深さが８０μｍ～１１０μｍであり、
前記ドット穴の底面が（１００）面の平面であるレーザーマーク付きシリコンウェーハ。

【請求項2】

前記ドット穴の＜１１０＞方向の断面における、側面と前記ウェーハ表面との成す角度が６３～７３度である請求項１に記載のレーザーマーク付きシリコンウェーハ。

【請求項3】

前記ドット穴の＜１００＞方向の断面における、側面と前記ウェーハ表面との成す角度が５６～７０度である請求項１又は２に記載のレーザーマーク付きシリコンウェーハ。

【請求項4】

前記開口部の隆起高さは、前記ウェーハ表面より２５ｎｍ未満である請求項１又は２に記載のレーザーマーク付きシリコンウェーハ。

【請求項5】

前記開口部の隆起高さは、前記ウェーハ表面より３０ｎｍ以上である請求項１又は２に記載のレーザーマーク付きシリコンウェーハ。

【請求項6】

結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハのウェーハ表面にレーザー光を照射し、深さ８０μｍ～１１０μｍの複数の止まり穴を形成したのち、
前記シリコンウェーハを、濃度が４０ｗｔ％以上の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、前記ウェーハ表面と前記止まり穴を厚さ５～１５μｍだけエッチングし、
その後、前記ウェーハ表面を研磨するレーザーマーク付きシリコンウェーハの製造方法。

【請求項7】

前記ウェーハ表面にレーザー光を照射する場合、
第１のビーム径にてレーザー光を照射したのち、第１のビーム径よりも小さい第２のビーム径にてレーザー光を照射するか、又は
前記第２のビーム径にてレーザー光を照射したのち、前記第１のビーム径にてレーザー光を照射する請求項６に記載のレーザーマーク付きシリコンウェーハの製造方法。

【請求項8】

前記ウェーハ表面にレーザー光を照射する場合、単一のビーム径にてレーザー光を照射する請求項６に記載のレーザーマーク付きシリコン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、レーザーマーク付きシリコンウェーハ及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

シリコンウェーハの裏面などの外周部には、ウェーハの管理又は識別のために、レーザー光の照射による識別マークを印字することがある。レーザー光により印字されたマーク（以下、レーザーマークとも言う。）は、複数のドット穴（凹部）の集合からなる文字や記号で構成され、目視又はカメラ等により識別可能な大きさとされている。

【0003】

この種のレーザーマークとして、フォトレジストなどの残渣を除去するのに適した形状とされたドット穴からなるマークであって、基板に止まり穴を形成する各マーク要素と、上部側壁角度を有する上部側壁部分と下部側壁角度を有する下部側壁部分とを有する側壁を有し、上部側壁角度βは下部側壁角度δよりも小さく、深さＤは約１２μｍ以下であるものが知られている（特許文献１の図２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国公開第２００８／０１３５９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来技術では、レーザーマークを構成するドット穴の形状に関し、シリコン結晶のエッチング異方性については言及されていないので、上記の角度βやδは全ての方向に対して同じ角度であることが前提となっている。そのため、ドット穴の上部の形状は円形とされているが、これを実現するには、結晶方位依存性のない酸エッチングが必要になる。しかしながら、酸エッチングによるレーザーマークの形成手法では、１００μｍ程度の深いレーザーマークを形成する場合、エッチング速度が速いためドット穴が不均一になりやすいという問題がある。

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、１００μｍ程度の深いレーザーマークを形成する場合でも、均一なドット穴となるレーザーマーク付きシリコン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】

【0007】

本発明は、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハであり、表面粗さが０．１５～０．６０ｎｍの表面に、複数のドット穴で構成される識別マークを有するシリコンウェーハにおいて、
前記ドット穴のウェーハ表面における開口部の、＜１００＞方向の長さと＜１１０＞方向の長さの比が１～１．１０であり、前記開口部の＜１００＞方向の長さが８０μｍ～１１０μｍであり、
前記ドット穴の断面の深さが８０μｍ～１１０μｍであり、
前記ドット穴の底面が（１００）面の平面であるレーザーマーク付きシリコンウェーハによって上記課題を解決する。

【0008】

上記発明において、前記ドット穴の＜１１０＞方向の断面における、側面と前記ウェーハ表面との成す角度が６３～７３度であることがより好ましい。

【0009】

上記発明において、前記ドット穴の＜１００＞方向の断面における、側面と前記ウェーハ表面との成す角度が５６～７０度であることがより好ましい。

【0010】

上記発明において、前記ドット穴のウェーハ表面における開口部の隆起高さは、前記ウェーハ表面より２５ｎｍ未満とすることができる。

【0011】

上記発明において、前記ドット穴のウェーハ表面における開口部の隆起高さは、前記ウェーハ表面より３０ｎｍ以上とすることもできる。

【0012】

また本発明は、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハのウェーハ表面にレーザー光を照射し、深さ８０μｍ～１１０μｍの止まり穴を形成したのち、
前記シリコンウェーハを、濃度が４０ｗｔ％以上の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、前記ウェーハ表面と前記止まり穴を厚さ５～１５μｍだけエッチングし、
その後、前記ウェーハ表面を研磨するレーザーマーク付きシリコンウェーハの製造方法によっても上記課題を解決する。

【0013】

上記発明において、前記ウェーハ表面にレーザー光を照射する場合、第１のビーム径にてレーザー光を照射したのち、第１のビーム径よりも小さい第２のビーム径にてレーザー光を照射するか、又は前記第２のビーム径にてレーザー光を照射したのち、前記第１のビーム径にてレーザー光を照射することができる。

【0014】

上記発明において、前記ウェーハ表面にレーザー光を照射する場合、単一のビーム径にてレーザー光を照射してもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、シリコン結晶の異方性エッチングを利用して複数のドット穴から構成される識別マークを形成するので、１００μｍ程度の深いレーザーマークを形成する場合でも、均一なドット穴となるレーザーマーク付きシリコンウェーハを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係るレーザーマーク付きシリコンウェーハの一実施の形態を示す正面図である。

【図2】本発明に係るレーザーマーク付きシリコンウェーハの製造方法の一実施の形態を示すフローチャートである。

【図3A】図２のレーザー照射工程の一例を示すウェーハの正面図及びIIIA-IIIA線に沿う断面図である。

【図3B】図２のレーザー照射工程の他例を示すウェーハの正面図及びIIIB-IIIB線に沿う断面図である。

【図4】図２のアルカリエッチング工程を終了したウェーハを示す正面図である。

【図5】図４のV-V線に沿う断面図である。

【図6】図４のVI-VI線に沿う断面図である。

【図7】図２の研磨工程を終了したウェーハを示す断面図である。

【図8】シリコン単結晶の結晶構造を示す図である。

【図9】結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハに形成したドット穴を異方性エッチングした場合の＜１１０＞方向に沿う断面図である。

【図10】結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハに形成したドット穴を異方性エッチングした場合の＜１００＞方向に沿う断面図である。

【図11】実施例及び比較例のドット穴を正面視で観察した二値化写真である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明に係るレーザーマーク付きシリコンウェーハの一実施の形態を示す正面図である。図１に示すシリコンウェーハ１においては、半導体デバイスの製造工程などにおいてシリコンウェーハ１の向きを合わせるため、Ｖ字状の切り欠きからなるノッチ２が、シリコンウェーハ１の外周の一部に設けられている。また、図示するシリコンウェーハ１には、ウェーハの個体を識別するため、ノッチ２の近傍にレーザーマーク印字部３が設けられている。本例のレーザーマーク印字部３の大きさは、特に限定されないが、たとえば２ｍｍ×２０ｍｍ程度、また１．６ｍｍ×１６ｍｍ程度の大きさとされる。

【0018】

レーザーマーク印字部３には、図中に拡大して示すとおり、レーザー光の照射によりショットした複数のドット穴４が形成され、これらドット穴４の複数個の集合として、文字やバーコード等からなる識別マークの印字となる。レーザーマーク印字部３に印字された文字やバーコード等は、半導体デバイスの製造工程などの各工程において読み取られ、シリコンウェーハ１の品質等を識別するために利用される。本明細書において、レーザー光の１ショットで形成される凹部からなる止まり穴をドット穴４と称し、複数のドット穴４で構成される、文字やバーコードなどを識別マーク５（又はレーザーマーク）と称し、レーザーマーク印字部３が設けられたシリコンウェーハ１を、本発明に係るレーザーマーク付きシリコンウェーハと称する。

【0019】

図２は、本発明に係るレーザーマーク付きシリコンウェーハの製造方法の一実施の形態を示すフローチャートである。本実施形態のレーザーマーク付きシリコンウェーハの製造方法は、単結晶インゴットから円板状のウェーハを切り出すスライス工程（ステップＳ１）と、切り出された円板状のウェーハの厚みをそろえる平坦化工程（ステップＳ２）と、厚みをそろえたウェーハの表面のレーザーマーク印字部３にレーザー光を照射し、複数のドット穴４の原形４１を形成するレーザー照射工程（ステップＳ３）と、少なくともドット穴４の原形４１が形成されたレーザーマーク印字部３を含むウェーハ表面を、アルカリエッチャントを用いてエッチング処理し、ドット穴４の原形４１をドット穴４にエッチング処理するアルカリエッチング工程（ステップＳ４）と、エッチング処理後のウェーハ表面を、砥粒を含む研磨液により研磨する研磨工程（ステップＳ５）と、を含む。

【0020】

本実施形態のステップＳ１のスライス工程は、研削液を供給しながらワイヤソーを結晶性インゴットに接触させて切断するか、又は円周刃を用いて結晶性インゴットを切断することにより、円板状のウェーハを切り出す工程である。なお、本実施形態のシリコンウェーハは、結晶面方位が（１００）のシリコン単結晶ウェーハを用いる。

【0021】

本実施形態のステップＳ２の平坦化工程は、スライス工程で切り出されたウェーハ表面にラッピングを施すことによって、ウェーハの平坦度を向上させるとともに、ウェーハの厚さを最終的な厚さに近づけるための工程である。ラッピングを施す場合、たとえば＃１０００～１５００の範囲の遊離砥粒を用いてラッピングすることができる。また、ラッピングに代えて、平面研削盤又は両面同時平面研削盤を用いた研削工程により、ウェーハの高精度な平坦化を行い、ウェーハの厚さのバラツキやうねりを小さくしてもよい。ラッピングはウェーハの両面に施しても、片面にのみ施してもよいが、ウェーハの両面をラッピングした方が平坦度の点でより好ましい。

【0022】

本実施形態のステップＳ３のレーザー照射工程は、レーザー光源から出力したレーザー光をシリコンウェーハ１のレーザーマーク印字部３に複数回、間欠的にショット照射し、複数のドット穴４の原形４１を形成する。ここで形成されるドット穴４の原形４１は、底面と側面と開口部とを有する、いわゆる止まり穴である。なお、ドット穴４の原形４１とは、レーザー光を照射することにより形成される止まり穴そのものをいい、ステップＳ４のアルカリエッチング工程の処理を施す前の状態をいう。これら複数のドット穴４が文字、図形、記号などのパターンを構成し、最終的に識別マーク５となる。なお、識別マーク５が形成されるのは、シリコンウェーハ１のおもて面でも裏面でもよいが、表面粗さが０．１５～０．６０ｎｍのウェーハの裏面であることがより好ましい。なお、ここでいう表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて１０μｍ×１０μｍの範囲を測定した場合の二乗平均平方根粗さＲｑをいう。

【0023】

本工程で用いられるレーザー光は、特に限定されず、赤外線レーザー、ＣＯ_２レーザー、ＹＬＦレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーなどを用いることができる。本実施形態のドット穴４の深さＤは、８０μｍ～１１０μｍであるため、レーザー照射工程で形成するドット穴４の原形４１の深さは、次のアルカリエッチング工程における取り代（５μｍ～１５μｍ）だけ浅い寸法である。たとえば、最終的なドット穴４の深さＤの目標値が１００μｍ、次のアルカリエッチング工程における取り代が５～１５μｍである場合、レーザー照射工程で形成するドット穴４の原形４１の深さは、８５～９５μｍである。なお、レーザー光の照射により形成されるドット穴４の原形４１の深さは、レーザー光の出力には依存せず、レーザー光のショット数（又は照射時間）に相関するので、１回のショットで所望の深さが得られない場合は、複数回のショットを行う。

【0024】

図３Ａは、図２のステップＳ４のレーザー照射工程の一例を示す処理後のシリコンウェーハ１の正面図（上図）と、IIIA-IIIA線に沿う断面図（下図）である。この例では、単一のビーム径のレーザー光のみでドット穴４の原形４１を形成する。本例のレーザー光のビーム径は、特に限定されないが、最終的なドット穴４の開口部４２の＜１００＞方向の長さが８０μｍ～１１０μｍであり、＜１００＞方向の長さと＜１１０＞方向の長さの比が１～１．１０であるため、次のアルカリエッチング工程における取り代（５μｍ～１５μｍ）だけ小さい寸法である。たとえば、最終的なドット穴４の開口部４２の＜１００＞方向の長さの目標値が１００μｍ、開口部４２の＜１１０＞方向の長さの目標値が１００μｍ、次のアルカリエッチング工程における取り代が５～１５μｍである場合、レーザー光のビーム径は、凡そ８５～９５μｍとすればよい。

【0025】

図３Ｂは、図２のステップＳ４のレーザー照射工程の他例を示す処理後のシリコンウェーハ１の正面図（上図）と、IIIB-IIIB線に沿う断面図（下図）である。この例では、異なるビーム径のレーザー光を用いてドット穴４の原形４１を形成する。たとえば、最初に、ビーム径が相対的に大きい第１のビーム径にてレーザー光を照射し、ドット穴４の第１の原形４１１を形成したのち、ビーム径が相対的に小さい第２のビーム径にてレーザー光を照射し、ドット穴４の第２の原形４１２を形成する。またはこれに代えて、最初に、ビーム径が相対的に小さい第２のビーム径にてレーザー光を照射し、ドット穴４の第２の原形４１２を形成したのち、ビーム径が相対的に大きい第１のビーム径にてレーザー光を照射し、ドット穴４の第１の原形４１１を形成してもよい。このように、ドット穴４の原形４１に、第１の原形４１１のような傾斜の小さい側面を形成しておくことで、研磨工程の処理を終了したときにドット穴４の開口部４２の隆起高さｈが高くなるのを抑制することができる。これについては後述する。なお、レーザー光のビーム径は、レーザー光の出力や電流値で制御することができ、レーザー光の出力を大きくすることによりビーム径を大きくすることができる。

【0026】

図２に戻り、本実施形態のステップＳ４のアルカリエッチング工程は、複数のドット穴４の原形４１が形成されたシリコンウェーハ１を、濃度が４０ｗｔ％以上の高濃度の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、ウェーハ表面１１とドット穴４の原形４１とを、異方性エッチング処理する工程である。ここでのエッチングの取り代は特に限定されないが、厚さ５～１５μｍ程度とすることがより好ましい。エッチング取り代の厚さをこの範囲に限定することで、開口部４２の形状を所定の形状に制御することができる。

【0027】

本実施形態の最終的なドット穴４は、図４に示すように、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２の比が１～１．１０であり、開口部４２の＜１００＞方向の長さＬ１が８０μｍ～１１０μｍであり、ドット穴４の断面の深さＤが８０μｍ～１１０μｍであり、ドット穴４の底面４３が（１００）面の平面である。

【0028】

図８は、結晶面方位が（１００）のシリコン単結晶ウェーハの結晶構造を示す図、図９は、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハ１に止まり穴を形成し、これを異方性エッチングした場合の＜１１０＞方向に沿う断面図、図１０は、同じく＜１００＞方向に沿う断面図である。図９～図１０に示すように、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハ１に止まり穴（ドット穴４）を形成し、高濃度のアルカリエッチャントにより異方性エッチングを施すと、止まり穴（ドット穴４）の底面４３が（１００）面になる。また、＜１１０＞方向に沿う断面図においては、図９に示すように、底面４３の両側面４４が（１１１）面又は（１２２）面となり、これに（３１１）面が連なる。一方、＜１００＞方向に沿う断面図においては、図１０に示すように、底面４３の両側面４５が（１１０）面又は（１２０）面となる。

【0029】

また、図９に示すように、＜１１０＞方向に沿う断面において、側面４４に（１１１）面が現れた場合、（１００）面の底面４３と（１１１）面の側面４４が成す角度αは５４度、側面に（１２２）面が現れた場合、（１００）面の底面４３と（１２２）面の側面４４が成す角度αは７０度である。なお、（１００）面の底面４３と（３１１）面の側面４４が成す角度は２５度である。また、図１０に示すように、＜１００＞方向に沿う断面において、側面４５に（１１０）面が現れた場合、（１００）面の底面４３と（１１０）面の側面４５が成す角度βは４５度、側面に（１２０）面が現れた場合、（１００）面の底面４３と（１２０）面の側面４５が成す角度βは６４度である。

【0030】

このように、結晶面方位が（１００）面のシリコンウェーハ１に止まり穴（ドット穴４）を形成し、高濃度アルカリエッチャントを用いて異方性エッチングすると、エッチング速度が相対的に遅い結晶面が現れることになり、酸エッチングに比べてバラツキの少ない形状を有するドット穴４を得ることができる。

【0031】

そのため、本実施形態のアルカリエッチング工程（ステップＳ４）では、ドット穴４が図９～図１０に示す各結晶面に沿うようにエッチングを施す。ただし、本実施形態のドット穴４は、図９～図１０に示すような完全な結晶面からなるドット穴４である必要はなく、これらの各結晶面の一部が現れるように適宜の取り代にてエッチング処理を施せばよい。

【0032】

図４は、図２のステップＳ４のアルカリエッチング工程を終了したウェーハを示す正面図、図５は、図４のV-V線に沿う断面図、図６は、図４のVI-VI線に沿う断面図である。なお、図５は、結晶面方位が（１００）面であるシリコンウェーハ１の＜１１０＞方向に沿う断面図でもあり、図６は、同じく＜１００＞方向に沿う断面図でもある。本実施形態の最終的なドット穴４は、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２の比が１～１．１０である。＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２の比が１．１０より大きいと、すなわちＬ１が長すぎると、ドット穴の開口部４２で（１１１）面又は（３１１）面などに挟まれた（１１０）面が狭くなるので、膜厚の変化が急峻になり、応力が発生して膜剥がれが生じ易い。

【0033】

本実施形態の最終的なドット穴４は、図５に示すドット穴４の＜１１０＞方向の断面における、側面４４とウェーハ表面１１（又は底面４３）との成す角度αが６３～７３度であることが好ましい。アルカリエッチングで実現できる範囲において急角度にすることで、デバイス工程で、識別マーク５がある面を研削してドット穴が浅くなったとしても、開口部４２の形状を維持することができ、視認性を維持した上で膜剥がれを防止できる。

【0034】

また、本実施形態の最終的なドット穴４は、図６に示すドット穴４の＜１００＞方向の断面における、側面４５とウェーハ表面１１（又は底面４３）との成す角度βが５６～７０度であることが好ましい。アルカリエッチングで実現できる範囲において急角度にすることで、デバイス工程で、識別マーク５がある面を研削してドット穴が浅くなったとしても、開口部４２の形状を維持することができ、視認性を維持した上で膜剥がれを防止できる。

【0035】

図２に戻り、本実施形態のステップＳ５の研磨工程は、エッチング処理後のシリコンウェーハ１の両面を、砥粒を含む研磨液により研磨する工程である。これにより、シリコンウェーハ１の表面が鏡面研磨される。研磨スラリーとしては、研磨砥粒としてコロイダルシリカを含むアルカリ性のスラリーを用いることができる。そして、この研磨工程は、キャリアにシリコンウェーハ１を嵌め込み、ウェーハを、研磨布を貼りつけた上定盤および下定盤で挟み、上下定盤とウェーハとの間に、例えばコロイダルシリカ等のスラリーを流し込み、上下定盤およびキャリアを互いに反対方向に回転させて、シリコンウェーハ１の両面に対して鏡面研磨処理を施すことにより行うことができる。これにより、ウェーハ表面の凹凸を低減して平坦度の高いウェーハを得ることができる。

【0036】

なお、研磨工程の後、シリコンウェーハの少なくとも片面を片面ずつ仕上げ研磨する片面仕上げ研磨する。この仕上げ研磨においては、片面のみの研磨および両面の研磨の両者を含む。両面を研磨する場合には、一方の表面の研磨を行った後他方の表面の研磨を行う。この研磨により、識別マーク５のある面の粗さが所定の範囲となる。なお、識別マーク５をウェーハ１の裏面とし、おもて面のみ仕上げ研磨した場合には、識別マーク５のある裏面よりも、おもて面のほうが粗さが低減された面となる。

【0037】

図７は、図２の研磨工程を終了したシリコンウェーハ１を示す断面図である。本実施形態のシリコンウェーハ１において、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の隆起高さｈは、ウェーハ表面１１より２５ｎｍ未満であることがより好ましい。図２のステップＳ３のレーザー照射工程のレーザー照射により、ドット穴４の開口部４２の周縁は環状に隆起する。この開口部４２の隆起はステップＳ４のアルカリエッチング工程にて除去されるが、ステップＳ５の研磨工程において再現することが知見されている。

【0038】

たとえば、本願出願人の先願特許出願（特開２０２０－６８２３１号公報）には、研磨処理中にドット穴の周縁にて作用する砥粒が不足しているとの推測のもと、研磨パッドとシリコンウェーハとの間に研磨スラリーを供給してシリコンウェーハの表面を研磨すると、研磨スラリーに含まれる砥粒がドット穴に落下してドット穴の周縁での砥粒が不足し、その結果、ドット穴の周縁での研磨量が他の部分の研磨量に比べて減少して、ドット穴の周縁に隆起部が形成されたとの報告がされている。

【0039】

そのため、本実施形態のシリコンウェーハ１において、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の隆起高さｈは、ウェーハ表面１１より２５ｎｍ未満にするために、ドット穴４の周縁での砥粒が不足しないように、ドット穴４の原形４１を図３Ｂに示すように、第１の原形４１１のような傾斜の小さい側面を形成しておくことが好ましい。これにより、ステップＳ５の研磨工程の際に、ドット穴４の周縁での砥粒が第１の原形４１１の部分で留まることができ、これにより砥粒の不足を解消することができる。これにより、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の隆起高さｈを、ウェーハ表面１１より２５ｎｍ未満とすることができ、レーザーマーク印字部３の平坦度を高めることができる。

【0040】

これに対し、本実施形態のシリコンウェーハ１において、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の隆起高さｈは、ウェーハ表面１１より３０ｎｍ以上としてもよい。図７に示すように、ドット穴４の開口部４２の周縁に隆起を残しておくことで、ドット穴４に溜まったエッチャントが流れ出るのを抑制できる。これにより、エッチング槽からシリコンウェーハ１を取り出す際に、ドット穴４に溜まったエッチャントによりドット穴４の周辺が不均一にエッチングされるのを抑制することができる。なお、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の隆起高さｈは、ウェーハ表面１１より３０ｎｍ以上とするには、たとえばドット穴４の周縁での砥粒が不足するように、ドット穴４の原形４１を図３Ａに示すように傾斜の大きい側面とすればよい。

【0041】

以上のとおり、本実施形態のレーザーマーク付きシリコンウェーハによれば、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハ１に、断面の深さが８０μｍ～１１０μｍのドット穴４からなる識別マーク５を形成する場合でも、酸エッチングに比べてバラツキの少ないドット穴４となる。

【0042】

これに加え、本実施形態のレーザーマーク付きシリコンウェーハによれば、ドット穴４のウェーハ表面１１における開口部４２の、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２の比を１～１．１０、開口部４２の＜１００＞方向の長さＬ１を８０μｍ～１１０μｍとしたので、ドット穴４の開口部４２の形状が、結晶方位に依存した形状ではあるが滑らかに連続する。これにより、開口部４２の角部への応力集中が抑制され、その結果、その後のデバイス工程などにおいて研削などの処理をしても、膜剥がれの発生が抑制される。また、応力集中が抑制されるので、その後のデバイス工程などにおいて熱処理をしても、スリップの発生を抑制することができる。さらに、ドット穴４が８０μｍ～１１０μｍと深いので、その後のデバイス工程などにおいて研削などの処理をしても、視認性・識別性が確保される。

【0043】

また、本実施形態のレーザーマーク付きシリコンウェーハの製造方法によれば、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハ１に、断面の深さが８０μｍ～１１０μｍのドット穴４からなる識別マーク５を形成するにあたり、結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハ１のウェーハ表面１１にレーザー光を照射し、深さ８０μｍ～１１０μｍの複数の止まり穴（ドット穴４の原形４１）を形成したのち、シリコンウェーハ１を、濃度が４０ｗｔ％以上の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、ウェーハ表面１１と止まり穴（ドット穴４の原形４１）を厚さ５～１５μｍだけエッチングし、その後、ウェーハ表面１１を研磨するので、ドット穴４の開口部４２の形状が、結晶方位に依存した形状ではあるが滑らかに連続する特定形状の識別マーク５を造り込むことができる。

【0044】

また、本実施形態のレーザーマーク付きシリコンウェーハによれば、図５に示すドット穴４の＜１１０＞方向の断面における、側面４４とウェーハ表面１１（又は底面４３）との成す角度αが６３～７３度、図６に示すドット穴４の＜１００＞方向の断面における、側面４５とウェーハ表面１１（又は底面４３）との成す角度βが５６～７０度であり、ドット穴４の断面形状が直角に近い特定の角度になっているので、デバイス工程などにおいてレーザーマーク印字部３を研削又は研磨した場合でも、良好な視認性・識別性が確保される。

【実施例0045】

《実施例１》
結晶面方位が（１００）のシリコンウェーハの外周部に、レーザー光を照射してドット穴４の原形４１を形成したのち、シリコンウェーハを、濃度が４０ｗｔ％以上の水酸化カリウム水溶液に浸漬し、ウェーハ表面１１とドット穴４を厚さ１０μｍエッチングすることで、深さＤを１００．４μｍ、＜１００＞方向の長さＬ１が９５．８μｍ、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）が１．０４のドット穴４を有するレーザーマーク付きシリコンウェーハ１を作製した。このシリコンウェーハ１に１μｍの窒化膜を形成したのち、１０００℃の急速昇温熱処理を施し、ドット穴４の周囲における窒化膜の膜剥がれの状態を電子顕微鏡で観察した。その結果を条件とともに表１に示す。また、１つのドット穴４を正面視で観察した二値化写真を図１１（Ａ）に示す。

【0046】

《実施例２》
ドット穴４の深さＤを８７．９μｍ、＜１００＞方向の長さＬ１を８１．０μｍ、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）を１．０５としたこと以外は実施例１と同様の条件でレーザーマーク付きシリコンウェーハ１を作製し、膜剥がれの状態を観察した。その結果を条件とともに表１に示す。また、１つのドット穴４を正面視で観察した二値化写真を図１１（Ｂ）に示す。

【0047】

《比較例１》
ドット穴４の深さＤを８９．２μｍ、＜１００＞方向の長さＬ１を９０．１μｍ、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２との比（Ｌ１／Ｌ２）を１．２３としたこと以外は実施例１と同様の条件でレーザーマーク付きシリコンウェーハ１を作製し、膜剥がれの状態を観察した。その結果を条件とともに表１に示す。また、１つのドット穴４を正面視で観察した二値化写真を図１１（Ｃ）に示す。

【0048】

【表1】

【0049】

《考 察》
ドット穴４の深さＤを８０～１１０μｍとした場合、ドット穴４の開口部４２の、＜１００＞方向の長さＬ１と＜１１０＞方向の長さＬ２の比（Ｌ１／Ｌ２）が、実施例１及び２のように１～１．１０であると膜剥がれが観察されなかった。これに対し、Ｌ１／Ｌ２が、比較例１のように１．１０を超えると膜剥がれが観察された。これは、図１１（Ｃ）の正面視の写真に示されるように、比較例１に係るドット穴４の開口部４２は、アルカリエッチングによる取り代が多く、略四角形となっている。その結果、（１１１）面に挟まれた角部の（１１０）面が狭いので、膜厚の変化が急峻になり、応力が発生し膜剥がれが発生し易いと推察される。図１１（Ａ）に示す実施例１及び図１１（Ｂ）に示す実施例２に係るドット穴４の開口部４２は、各頂点が円形の八角形になり、全体的に円形に近い形状となっている。その結果、膜厚の変化が小さく応力集中が生じ難い形状となる。

【符号の説明】

【0050】

１…シリコンウェーハ
１１…ウェーハ表面
２…ノッチ
３…レーザーマーク印字部
４…ドット穴
４１…ドット穴の原形
４１１…第１の原形
４１２…第２の原形
４２…開口部
４３…底面
４４，４５…側面
５…識別マーク
Ｌ１…＜１００＞方向の長さ
Ｌ２…＜１１０＞方向の長さ
α…＜１１０＞方向に沿う断面における底面と側面との角度
β…＜１００＞方向に沿う断面における底面と側面との角度
ｈ…開口部の隆起高さ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】