JP2001015459A - 両面研磨ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハ製造工程数を低減するエッチングレ
ス両面研磨ウェーハの製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体ウェーハの外周部をあらく１次面
取りし、次いでウェーハ両面をあらく１次両面研削する
か軽くラッピングする。次にウェーハ両面を仕上げ研削
する。そしてウェーハをＷＨＴ熱処理後、両面研磨を施
す。結果、熱処理時に生じたウェーハ両面の不純物汚染
を、この両面研磨工程中に除去できる。よって従来法で
は必須だった、後工程の１次研磨工程を省ける。結果、
ウェーハ製造工程数を低減できる。その後、ＰＣＲ工程
でウェーハ外周面を鏡面仕上げする。この際、ＷＨＴ加
工時にウェーハ外周面に生じた治具跡が除去される。そ
して、ＰＣＲ加工時のウェーハの吸着・保持面を仕上げ
研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は両面研磨ウェーハ
の製造方法、詳しくはウェーハ表裏両面が鏡面仕上げさ
れた両面研磨ウェーハの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の標準的なウェーハの加工プロセス
では、ラップ後のウェーハを酸またはアルカリ中に浸漬
して、ウェーハの表面または面取り部の残留加工歪みの
除去と表面粗さの低減とを行ってきた。しかしながら、
エッチング工程での平坦度悪化、多量の酸やアルカリを
使用することの危険性、それらの廃液を処理するための
多大な負荷などにより、エッチングを行わないプロセス
構成が提案されている。

【０００３】このエッチングレス方式のウェーハ製造方
法の一例を、図２を参照して説明する。まず、スライス
工程（Ｓ２０１）で、ブロック切断されたインゴットか
らシリコンウェーハをスライスする。次の１次面取り工
程（Ｓ２０２）では、このシリコンウェーハの外周部に
粗い面取り加工を施す。続く１次両面研削工程（Ｓ２０
３）では、シリコンウェーハの表裏両面を粗く研削す
る。この１次両面研削工程に代えて、ラップ盤によりそ
のシリコンウェーハの表裏面に軽くラッピング加工する
軽ラッピング工程（Ｓ２０４）を施してもよい。これら
の１次両面研削または軽ラッピングの各工程の場合、通
常、片面で２０〜５０μｍ、両面で４０〜１００μｍ程
度の加工となる。

【０００４】その後、仕上げ両面研削工程（Ｓ２０５）
が施される。ここでは１次両面研削または軽ラッピング
されたシリコンウェーハの表裏面を仕上げ研削する。こ
の仕上げ研削時の研削量は、片面で５〜５０μｍ、両面
で１０〜１００μｍである。なお、１次両面研削を行わ
ず仕上げ両面研削だけで処理する場合もある。続いて、
この仕上げ両面研削されたシリコンウェーハを洗浄する
（Ｓ２０６）。次の両面研磨工程（Ｓ２０７）では、洗
浄されたシリコンウェーハの表裏両面が研磨される。そ
して、熱処理工程（Ｓ２０８）では、洗浄後のシリコン
ウェーハが熱処理されて、酸素ドナーの発生が防止され
る。例えば拡散炉を用いる熱処理（ＷＨＴ：Ｗａｆｅｒ
Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）時には、多数枚のシ
リコンウェーハが、石英製の熱処理用ボートに挿填され
て、不活性ガス中、６５０〜７００℃で１５分程度加熱
される。この熱処理では、熱によってボートのウェーハ
挿填溝の一部分が溶け、これがウェーハ外周部に付着し
て治具跡をつける場合がある。

【０００５】次のＰＣＲ工程（Ｓ２０９）では、ウェー
ハ両面がチャックに吸着された状態でウェーハ外周部に
ＰＣＲ加工が施される。ＰＣＲ加工では、面取り面が研
磨布により鏡面仕上げされる。このＰＣＲ加工により、
ＷＨＴ熱処理による上記治具跡も除去される。続く１次
研磨工程（Ｓ２１０）では、シリコンウェーハの表裏両
面のそれぞれが１〜５μｍ研磨される。これにより、熱
処理時にウェーハ表裏両面に付着した各種の不純物が除
去されるとともに、このＰＣＲ加工でのウェーハの吸着
面のあれも除去される。その後の仕上げ研磨工程（Ｓ２
１１）では、この吸着・保持面が１μｍ以下の研磨量で
仕上げ研磨される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の両面研磨ウェーハの製造方法によれば、両面
研磨工程（Ｓ２０７）が熱処理工程（Ｓ２０８）の前に
実施されていた。そのため、シリコンウェーハを熱処理
用ボートなどに挿填して熱処理を施した際、各種の不純
物によりウェーハ表面が汚染されるおそれがあった。そ
こで、従来法では、これらの不純物および治具跡を除去
するために、ＰＣＲ工程（Ｓ２０９）後、シリコンウェ
ーハの表裏面を比較的大きな研磨量で研磨する、上記１
次研磨工程がかかせなかった。その結果、ウェーハ製造
においてその工程数が増加するという問題が生じてい
た。なお、この１次研磨工程では、仮に、前工程のＰＣ
Ｒ加工時にウェーハ片面だけが保持板に吸着されていた
場合であっても、このウェーハ表裏両面が研磨される。
これは、１次研磨工程が、シリコンウェーハの吸着面の
あれを除去するという目的の外に、熱処理時にウェーハ
表裏両面に付着した不純物を除去するという目的がある
ためである。

【０００７】

【発明の目的】この発明は、ウェーハ製造工程数を低減
することができる両面研磨ウェーハの製造方法を提供す
ることを、その目的としている。この発明は、エッチン
グ工程をなくすことができる両面研磨ウェーハの製造方
法を提供することを、その目的としている。この発明
は、仕上げ研磨工程の簡易化が図れる両面研磨ウェーハ
の製造方法を提供することを、その目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、表裏両面が研削された半導体ウェーハに酸素ドナー
消去のための熱処理を施す熱処理工程と、熱処理後、半
導体ウェーハの表裏両面を研磨する工程とを備えた両面
研磨ウェーハの製造方法である。半導体ウェーハとして
はシリコンウェーハ，ガリウム砒素ウェーハなどがあ
る。１次両面研削工程での研削量は、通常、片面で２０
〜５０μｍ、表裏両面で４０〜１００μｍである。この
工程に用いられる両面研削装置としては、例えば反転式
両面研削装置などを使用することができる。この両面研
削装置に組み込まれる研削砥石は、＃２４０〜＃２００
０のレジノイドボンド研削砥石およびビトリファイド研
削砥石を採用することができる。上記ラッピング工程で
のラップ量は、ウェーハ表裏両面で４０〜１００μｍで
ある。

【０００９】また、仕上げ両面研削工程の研削量は、通
常、表裏両面で１０〜１００μｍである。この仕上げ研
削に使用される仕上げ用の両面研削装置としては、例え
ば反転式両面研削装置ならびに両面同時研削装置などを
採用することができる。さらには、１次両面研削もしく
はラップを行わず仕上げ両面研削だけで処理する場合も
ある。組み込まれる研削砥石としては、１次両面研削工
程と同様にレジノイド研削砥石並びにビトリファイド研
削砥石を採用することができる。ただし、この仕上げ両
面研削工程では、ウェーハ表面粗さを小さくすることが
できるとともに、非ダメージ面であるウェーハ表面でも
研削することができる高番手の研削砥石を用いた方がよ
い。例えば、＃１０００〜＃８０００のレジノイドボン
ド研削砥石またはビトリファイド研削砥石を使用するこ
とができる。通常、仕上げ両面研削工程後には洗浄が行
われる。例えば、アルカリ洗浄と酸洗浄とを組み合わせ
た洗浄が施される。この洗浄では、半導体ウェーハ面が
片面で０．１〜１μｍだけエッチングされる。また、超
音波を付加することもできる。

【００１０】また、酸素ドナーを消去するための熱処理
時の熱処理条件は、加熱温度６００〜１１００℃、加熱
時間１５分程度である。雰囲気ガスには、クリーンエ
ア，酸素，窒素などを採用することができる。なお、こ
の熱処理を行うことで、半導体ウェーハの表裏面にダメ
ージが生じる。続く両面研磨工程での表裏両面の研磨量
は、このダメージ深さに合わせて決定される。すなわ
ち、この研磨量は、例えばウェーハ片面で０．５〜５μ
ｍ、ウェーハ表裏両面で１〜１０μｍである。両面研磨
装置としては、例えば２０Ｂクラスの小型４ウェイ両面
研磨装置を採用することができる。また、組み込まれる
研磨布としては、例えば硬質発泡ウレタンフォームパッ
ド、不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させたパッドな
どが挙げられる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、両面研削された
半導体ウェーハを熱処理する熱処理工程と、熱処理後の
半導体ウェーハの表裏両面を研磨する工程と、両面研磨
された半導体ウェーハを吸着して、このウェーハ外周部
の面取り面を鏡面仕上げするＰＣＲ工程と、この鏡面面
取り加工後、この半導体ウェーハの吸着面を仕上げ研磨
する仕上げ研磨工程とを備えた両面研磨ウェーハの製造
方法である。

【００１２】ＰＣＲ工程時には、半導体ウェーハの片面
または表裏両面を保持板に吸着する。また、ＰＣＲ加工
装置としては、例えば円筒形状のウレタンバフを回転さ
せ、この回転しているバフ外周面に、保持板に吸着・保
持された半導体ウェーハの外周面を接触させて、この外
周面を鏡面加工するものなどを採用できる。そして、半
導体ウェーハの吸着・保持面を仕上げ研磨する際には、
仕上げ研磨装置が用いられる。この装置としては、片面
研磨装置、両面研磨装置などを採用することができる。
この仕上げ研磨されるウェーハ面は、ＰＣＲ工程での吸
着・保持面である。半導体ウェーハの片面を吸着する場
合、または、その表裏両面を吸着する場合がある。この
ときの研磨量は、例えばウェーハ片面で０．１〜１μｍ
である。

【００１３】

【作用】この発明によれば、両面研磨ウェーハの製造方
法において、熱処理工程後に両面研磨工程が行われる。
これにより、熱処理時に発生しやすいウェーハ面の不純
物汚染を、その後の両面研磨工程で除去することができ
る。なお、従来法では、両工程の順番を逆にして、両面
研磨後に熱処理を実施していた。このため、熱処理工程
後に、ウェーハの表裏面を再度研磨する１次研磨工程が
必要とされていた。この発明では、この１次研磨工程を
省くことができる。この結果、ウェーハ製造工程数を少
なくすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１は、この発明の一実施例に係る
両面研磨ウェーハの製造方法を示すフローチャートであ
る。図１に示すように、この実施例にあっては、スライ
ス，１次面取り，１次両面研削（または軽ラッピン
グ），仕上げ両面研削，洗浄，ＷＨＴ（熱処理），両面
研磨，ＰＣＲ（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｒｎｏｒ Ｒ
ｏｕｎｄｉｎｇ），仕上げ研磨の各工程を経て、両面研
磨ウェーハが作製される。以下、各工程を詳細に説明す
る。

【００１５】ＣＺ法により引き上げられたシリコンイン
ゴットは、スライス工程（Ｓ１０１）で、厚さ８６０μ
ｍ程度の８インチのシリコンウェーハにスライスされ
る。次に、このスライスドウェーハは、１次面取り工程
（Ｓ１０２）で、その外周部が＃６００のメタル面取り
用砥石により、所定の形状にあらく面取りされる。これ
により、シリコンウェーハの外周部は、所定の丸みを帯
びた形状（例えばＭＯＳ型の面取り形状）に成形され
る。そして、この面取りされたシリコンウェーハは、１
次両面研削工程（Ｓ１０３）で、＃６００番のレジノイ
ド研削砥石を備えた両面研削装置により、あらく両面研
削される。このときの研削量はウェーハ表裏面を合わせ
て４０〜１００μｍである。ここでいう両面研削装置と
しては、片面ごとに研削する反転式両面研削装置または
両面同時に研削する両面同時研削装置などが挙げられ
る。

【００１６】また、この１次両面研削に代えて、ラッピ
ング工程（Ｓ１０４）を実施することもできる。この工
程は、シリコンウェーハを互いに平行なラップ定盤間に
配置し、その後、このラップ定盤間に、アルミナ砥粒と
分散剤と水の混合物であるラップ液を流し込む。それか
ら、加圧下で回転・摺り合わせを行うことにより、この
ウェーハ表裏両面を機械的にラッピングする。この際、
シリコンウェーハのラップ量は、ウェーハの表裏両面を
合わせて４０〜１００μｍ程度である。なお、この一次
両面研削工程または軽ラップ工程ではなく、次の仕上げ
両面研削工程だけで処理する場合もある。

【００１７】次いで、この１次両面研削後のウェーハま
たはラップドウェーハの表裏面を、仕上げ両面研削する
（Ｓ１０５）。具体的には、＃２０００番以上の細粒レ
ジノイドボンド研削砥石やビトリファイド研削砥石を搭
載した仕上げ両面研削装置により、綿密に両面研削され
る。このときの研削量は１０〜１００μｍ程度である。
ここでいう仕上げ両面研削装置としては、片面ごとに仕
上げ研削する反転式両面研削装置または両面同時に仕上
げ研削する両面同時研削装置などが挙げられる。

【００１８】次に、シリコンウェーハの洗浄工程を行う
（Ｓ１０６）。この洗浄は、超音波を加えたウルトラソ
ニックによる。しかもこの洗浄は、アルカリ洗浄後に酸
洗浄が施される洗浄である。このような洗浄によって、
シリコンウェーハ面がウェーハ表裏面で０．１〜１μｍ
だけエッチングされる。続いて、洗浄後のシリコンウェ
ーハを熱処理（ＷＨＴ）する（Ｓ１０７）。すなわち、
多数枚のシリコンウェーハを石英製の熱処理用ボートに
刻設された各ウェーハ挿填溝に挿填し、その後、このボ
ートを拡散炉に投入する。そして、この炉内で６５０
℃、１５分間熱処理する。この際、炉内の雰囲気ガスは
窒素ガスである。なお、この熱処理により、シリコンウ
ェーハの表裏両面は、例えば金属などの不純物などによ
り汚染される場合が多い。また、シリコンウェーハの外
周部は、この高温の熱によって溶けてしまったボートの
一部分（ウェーハ挿填溝形成部の内面層）が付着する場
合が多々ある。よって、この付着物を原因として、ウェ
ーハ外周面に治具跡が残る懸念がある。

【００１９】その後、熱処理されたシリコンウェーハの
表裏両面を不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた研
磨布を用いて研磨する（Ｓ１０８）。研磨量はウェーハ
表裏両面を合わせて１０〜５０μｍ程度である。次に、
この両面研磨後のシリコンウェーハの外周部をＰＣＲ加
工する（Ｓ１０９）。この加工時には、周知のＰＣＲ加
工装置が用いられる。すなわち、ここでは円筒形状のウ
レタンバフをモータ回転させる装置が採用されている。
モータによりウレタンバフを回転させ、この回転中のバ
フ外周面にシリコンウェーハの外周面を接触させる。こ
れにより、このウェーハ外周面が鏡面仕上げされる。こ
の際、シリコンウェーハは保持板にその片面だけが吸着
・保持されている。吸着源は、この保持板にホースなど
を介して外部接続される負圧発生装置である。なお、こ
のＰＣＲ加工を行うことで、上記ウェーハ外周面に残存
した治具跡も除去される。その後、このシリコンウェー
ハの片面に仕上げ研磨が施される（Ｓ１１０）。このウ
ェーハ片面とは、ＰＣＲ加工時に保持板に吸着・保持さ
れたウェーハ面のことである。なお、シリコンウェーハ
の吸着・保持面（片面）を仕上げ研磨する仕上げ研磨装
置としては、片面研磨装置、両面研磨装置などが採用さ
れる。この際、仕上げ研磨量は、ウェーハ表裏両面で
０．１〜２μｍ程度である。

【００２０】このように、熱処理工程の後に両面研磨工
程を行うようにしたので、ＷＨＴ熱処理時に発生するシ
リコンウェーハ表裏両面の不純物汚染を、その直後の両
面研磨工程で除去することができる。これにより、両面
研磨後にＷＨＴ熱処理を行っていた従来法において必須
とされていた、上記１次研磨工程を省略することができ
る。この結果、ウェーハ製造工程数を低減することがで
きる。特に、この一実施例では、ＰＣＲ加工時におい
て、保持板によりシリコンウェーハの片面だけを吸着・
保持する。しかも、仕上げ研磨工程ではこのウェーハ片
面についてだけ仕上げ研磨を施せばよいので、この仕上
げ研磨工程の作業の簡易化を図ることができる。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、熱処理工程の後に両
面研磨工程を行うようにしたので、熱処理時に発生する
ウェーハ表裏面の不純物汚染を、この両面研磨時に除去
することができる。その結果、例えばエッチングレス方
式のプロセスにおいて１次研磨工程が省けて、ウェーハ
製造工程数を低減することができる。

【００２２】特に、請求項２に記載の発明によれば、Ｐ
ＣＲ工程を半導体ウェーハの片面を吸着して行い、よっ
て仕上げ研磨工程では、このウェーハ片面にだけ仕上げ
研磨を施したので、この仕上げ研磨工程の作業の簡易化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る両面研磨ウェーハの
製造方法を示すフローチャートである。

【図２】従来手段に係る両面研磨ウェーハの製造方法を
示すフローチャートである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏両面が研削された半導体ウェーハに
   酸素ドナー消去のための熱処理を施す熱処理工程と、 熱処理後、半導体ウェーハの表裏両面を研磨する工程と
   を備えた両面研磨ウェーハの製造方法。
2. 【請求項２】 両面研削された半導体ウェーハを熱処理
   する熱処理工程と、 熱処理後の半導体ウェーハの表裏両面を研磨する工程
   と、 両面研磨された半導体ウェーハを吸着して、このウェー
   ハ外周部の面取り面を鏡面仕上げするＰＣＲ工程と、 この鏡面面取り加工後、この半導体ウェーハの吸着面を
   仕上げ研磨する仕上げ研磨工程とを備えた両面研磨ウェ
   ーハの製造方法。