JP2001223187A - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ナノトポロジーが小さく、高平坦度で、ウェ
ーハ表面の鏡面研磨工程での研磨量が少ない半導体ウェ
ーハの製造方法を提供する。 【解決手段】 ラップドウェーハをアルカリエッチす
る。よって、ウェーハ表面に現出されるナノトポロジー
を低減することができる。その結果、ＣＭＰ工程での歩
留りの低下を抑えられる。エッチ後、ウェーハ表面に低
ダメージの表面研削を施す。よって、高平坦度が得ら
れ、露光工程での解像度の低下を防止することができる
とともに、鏡面研磨時の研磨量が１０μｍ未満で済み、
その研磨時間も短くなる。次いで、ウェーハ裏面を軽ポ
リッシュする。これにより、アルカリエッチによるウェ
ーハ裏面の粗さの悪化を防ぐことができる。また、軽ポ
リッシュのため、表裏面の識別は可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
製造方法、詳しくはナノトポロジーが小さく、高平坦度
で、ウェーハ表面の鏡面研磨工程での研磨量が少ない半
導体ウェーハの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のシリコンウェーハの製造では、イ
ンゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製した
後、このシリコンウェーハに対して面取り、ラッピン
グ、酸エッチ、鏡面研磨の各工程が順次施される。この
うち、酸エッチ工程では、ラップ後のウェーハ（ラップ
ドウェーハ）を混酸などの酸性エッチング液に浸漬し、
そのラップ加工での歪み、面取り工程での歪みなどを除
去している。この酸エッチはシリコンウェーハとの反応
性が高くて、エッチング速度が比較的速いという利点を
有する一方、エッチング中に多量の気泡が発生し、その
影響でウェーハの表裏両面に、周期０．２〜２０ｍｍく
らい、高さ数十〜数百ｎｍくらいのうねりが発生し、そ
の結果、ウェーハ表面の平坦度が低下されていた。

【０００３】ところで、デバイス工程中のフォトリソグ
ラフィ工程において、ウェーハ保持板にシリコンウェー
ハを吸着すると、ウェーハ裏面のうねりが、鏡面研磨さ
れたウェーハ表面に転写されるという現象が起きる（以
下、このウェーハ表面に転写されたうねりをナノトポロ
ジーという）。これにより、露光の解像度が低下され
て、デバイスの歩留りが小さくなっていた。そこで、こ
のような転写現象を抑える従来法として、例えば特許第
２９１０５０７号の「半導体ウェーハの製造方法」が知
られている。この従来法は、ラップドウェーハのエッチ
ングを、それまでの酸エッチングから、アルカリ性エッ
チング液を用いたアルカリエッチングに変更し、しかも
このアルカリエッチ工程からウェーハ表面の鏡面研磨工
程までの間に、アルカリエッチングによってウェーハ裏
面に形成された凹凸を軽く研磨して、その凹凸の幅を減
少させる裏面軽ポリッシュ工程が組み込まれたものであ
る。このように、酸エッチに代えてアルカリエッチを採
用することで、ナノトポロジーが小さくなり、この結
果、上述した各不都合が解消されることとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては、以下の課題が発生した。すなわち、
(1) アルカリエッチによれば、ナノトポロジーは小さく
なるが、その反面、シリコンウェーハの表裏両面に周期
１〜１００μｍで、かつＲｍａｘ＝１〜５μｍの大きな
粗さの凹凸が現出されてしまう。しかしながら、その後
の鏡面研磨工程では、ウェーハ表面を鏡面化させるため
に、このアルカリエッチによるウェーハ表面の凹凸を鏡
面研磨時に除かなければならない。そのため、ウェーハ
表面の研磨量が十数μｍと大きくなり、研磨にかかる時
間が長くなってしまっていた。しかも、従来の研磨によ
る平坦度は、サイト平坦度、例えば２０ｍｍ×２０ｍｍ
の面積をもつサイトで裏面基準の高さの差（ＳＢＩＲ）
で、０．４〜０．５μｍ程度と比較的大きくなってい
た。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、ナノトポロジーが小さく、
高平坦度で、ウェーハ表面の鏡面研磨工程での研磨量が
少ない半導体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。また、この発明は、ウェーハ裏面の
輝度が、センサによるウェーハの表裏の検知が可能な輝
度である半導体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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ラップ後の半導体ウェーハを、アルカリ性エッチン
グ液によりエッチングするアルカリエッチ工程と、この
アルカリエッチ後、半導体ウェーハの表面に、低ダメー
ジ用の研削砥石を用いて低ダメージの研削を行なう表面
研削工程と、この表面研削を行なってから、アルカリエ
ッチによって半導体ウェーハの裏面に形成された凹凸を
軽く研磨する裏面軽ポリッシュ工程と、この裏面軽ポリ
ッシュ後、半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研
磨工程とを備えた半導体ウェーハの製造方法である。

【０００７】ここでいう半導体ウェーハには、例えばシ
リコンウェーハ、ガリヒ素ウェーハなどを挙げることが
できる。また、アルカリ性エッチング液としては、例え
ばＫＯＨ，ＮａＯＨなどの溶液が挙げられる。アルカリ
エッチ時のエッチング量は、ウェーハ表裏両面合わせて
１０〜４０μｍである。さらに、表面研削工程は、少な
くとも仕上げ時に低ダメージの表面研削が行なわれれば
よい。例えば、この仕上げ表面研削だけでもよいし、比
較的粗い１次表面研削と、この仕上げ表面研削との組み
合わせでもよい。さらに、１次表面研削と仕上げ表面研
削との間に２次研削を行なったり、３次研削以上の表面
研削を行なってもよい。

【０００８】表面研削の研削量は、通常、５〜１０μｍ
である。仕上げ用の表面研削装置に組み込まれる研削砥
石としては、例えば、良質の合成樹脂を結合剤としてダ
イヤモンド砥粒を結合したレジノイド研削砥石を採用す
ることができる。ただし、この仕上げ表面研削工程で
は、ウェーハ表面があれにくく、しかも非ダメージ面で
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
好ましい。具体例を挙げれば、＃１０００〜＃８００
０、好ましくは＃２０００〜＃４０００のレジノイド研
削砥石を採用することができる。さらに具体的な仕上げ
表面研削用の砥石としては、例えばディスコ株式会社製
の＃１５００〜＃３０００のレジノイド研削砥石が挙げ
られる。また、このディスコ株式会社製のレジノイド研
削砥石中でも、特に製品名「ＩＦ−０１−１−４／６−
Ｂ−Ｍ０１」が好ましい。また、１次表面研削には、＃
３００〜＃６００のビトリファイド研削砥石を用いるこ
とができる。

【０００９】表面研削での加工ダメージは、例えば２〜
３μｍである。ダメージが大きければ、のちの鏡面研磨
における研磨量が増える。ちなみに、研磨量が１０μｍ
を超えると、例えば研磨の前までは比較的高平坦度の半
導体ウェーハであっても、ウェーハ表面のＧＢＩＲが低
下するおそれがある。これは、もともと高平坦度のウェ
ーハであったものをさらに研磨していった場合、その研
磨量が約１０μｍを超えたところで、反対に平坦度が低
下する現象が起きるためである。ただし、この発明で
は、ウェーハ表面の鏡面研磨を行なう前に低ダメージの
研削を施すため、研磨量を１０μｍ未満（例えば７μｍ
くらい）まで減らすことができる。したがって、鏡面研
磨後のウェーハは高平坦度となる。

【００１０】ここでいう裏面軽ポリッシュとは、アルカ
リエッチによってウェーハの裏面に形成された凹凸を軽
度に研磨して、その凹凸の幅を小さくして軽い梨地面と
することを意味する。よって、このウェーハ裏面が、輝
度に基づいてウェーハの裏面を検出するウェーハ裏面検
出センサを用いたウェーハの表裏の検知が可能な輝度と
なる。ここでいう輝度とは、例えば日本電色株式会社製
の光沢度計で測定した値であり、鏡面の場合は３００以
上となる。ウェーハ裏面の研磨量は限定されない。ただ
し、通常は請求項２の０．１〜４．０μｍ以下、好まし
くは０．５〜３．０μｍ程度である。また、この裏面軽
ポリッシュにより現出された梨地面の平坦度も限定され
ない。

【００１１】上記鏡面研磨工程における研磨量は限定さ
れない。通常は、従来の研磨量の１２μｍよりも小さく
なる。例えば７μｍくらいである。使用される研磨布に
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。ここでいう半導体ウェーハの表裏面が高平坦度とい
うのは、サイト平坦度、例えば２０ｍｍ×２０ｍｍの面
積をもつサイトで、裏面基準の高さの差（ＳＢＩＲ）が
０．４μｍ以下であることを意味する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、上記裏面軽ポリ
ッシュ工程のウェーハ裏面の研磨量が０．１〜４．０μ
ｍである請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法で
ある。

【００１３】

【作用】この発明によれば、ラップドウェーハをアルカ
リエッチする。しかも、後工程において、ウェーハ裏面
を軽く研磨する裏面軽ポリッシュ工程を施す。このた
め、ウェーハ裏面に比較的粗い凹凸が発生するというア
ルカリエッチの問題を解消し、しかも従来の酸エッチ後
の鏡面研磨時に現出されていたウェーハ表面のナノトポ
ロジーの問題を解消することができる。その結果、デバ
イス工程で、露光の解像度が低下したり、ＣＭＰ工程を
経た後でのデバイスの歩留りが低下したりするのを抑え
ることができる。次いで、アルカリエッチ後、ウェーハ
表面に低ダメージの表面研削を行なう。これにより、の
ちの鏡面研磨時にウェーハ表面の研磨量が１０μｍ未満
まで低減される。このように、表面研削によって低ダメ
ージ化されたウェーハ表面の研磨量を１０μｍ未満とし
たので、鏡面研磨後のウェーハ表面は、上述した理由
で、従来のウェーハと比較して高平坦度となる。しか
も、このように研磨量が減ることから研磨時間も短縮さ
れる。

【００１４】特に、請求項２の発明によれば、裏面軽ポ
リッシュ工程のウェーハ裏面の研磨量を０．１〜４．０
μｍとしたので、このウェーハ裏面の輝度を、センサに
よるウェーハの表裏の検知が可能な輝度とすることがで
きる。

【００１５】

【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
半導体ウェーハの製造方法を示すフローシートである。
図１に示すように、この実施例にあっては、スライス，
面取り，ラップ，アルカリエッチ，表面研削，裏面軽ポ
リッシュ，鏡面研磨，仕上げ洗浄の各工程を経て、半導
体ウェーハが作製される。以下、各工程を詳細に説明す
る。

【００１６】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、シリコンウェーハに面取り（Ｓ１０２）が施
される。すなわち、ウェーハの外周部が＃６００〜＃１
５００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、このウェーハの外周部
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。

【００１７】次に、この面取り加工がほどこされたシリ
コンウェーハは、ラッピング工程（Ｓ１０３）でラッピ
ングされる。このラッピング工程では、シリコンウェー
ハを、互いに平行に保たれたラップ定盤の間に配置し、
アルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液を、
このラップ定盤とシリコンウェーハとの間に流し込む。
そして、加圧下で回転・すり合わせを行なうことによ
り、ウェーハ表裏面を機械的にラップする。この際のラ
ップ量は、ウェーハの表裏両面を合わせて４０〜８０μ
ｍ程度である。

【００１８】続いて、このラッピング工程後のシリコン
ウェーハに、アルカリエッチングが行なわれる（Ｓ１０
４）。アルカリ性エッチング液としては重量濃度４５ｗ
ｔ％のＮａＯＨ溶液が用いられ、エッチング温度９０
℃、エッチング時間５〜１５分でエッチングが行なわれ
る。このように、従来の酸エッチングに代えてアルカリ
エッチングを採用したので、従来、酸エッチ後の鏡面研
磨時に現出されていたウェーハ表面の周期０．２〜２０
ｍｍのうねり（ナノトポロジー）を小さくすることがで
きる。

【００１９】次に、このエッチドウェーハには、ウェー
ハ表面を研削する表面研削が施される（Ｓ１０５）。こ
の表面研削後、シリコンウェーハの裏面に軽い研磨であ
る裏面軽ポリッシュが行なわれる（Ｓ１０６）。この裏
面軽ポリッシュ用の研磨装置としては、枚葉片面研磨装
置が採用されている。ウェーハ裏面の研磨量は０．５μ
ｍである。この裏面軽ポリッシュを行なうことで、シリ
コンウェーハにアルカリエッチングを施したとき、ウェ
ーハ裏面に比較的粗い凹凸が発生するという現象が抑え
られる。しかも、この裏面軽ポリッシュ工程での研磨量
を０．１〜４．０μｍとしたので、ウェーハ裏面の輝度
を、例えば日本電色株式会社製の光沢度計などのウェー
ハ裏面検出センサを使用しての、ウェーハ表裏の検知が
可能な輝度とすることができる。

【００２０】その後、このウェーハの表面にバッチ式の
鏡面研磨装置を用いて、鏡面研磨が施される（Ｓ１０
７）。研磨量は７μｍ程度である。ところで、鏡面研磨
されるシリコンウェーハの表面は、あらかじめ表面研削
工程で低ダメージ研削が施されている。したがって、こ
の鏡面研磨工程では、その研磨量を、平坦度の低下がは
じまる１０μｍよりも小さな７μｍまで減らすことがで
きる。その結果、鏡面研磨後のウェーハ表面は、ＳＢＩ
Ｒで０．４μｍ以下の高平坦度ウェーハとなる。しか
も、このように研磨量が減少することから研磨時間も短
縮される。その後、洗浄工程（Ｓ１０８）を施す。具体
的には、ＲＣＡ系の洗浄とする。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、ラップドウェーハに
アルカリエッチを施し、その後、裏面軽ポリッシュを施
すようにしたので、ウェーハ裏面に比較的粗い凹凸が現
出されるのを抑えながら、ナノトポロジーを小さくする
ことができる。これにより、デバイス工程での露光の解
像度が低下したり、ＣＭＰ工程を経た後でのデバイスの
歩留りが低下したりするのを防ぐことができる。また、
鏡面研磨されるウェーハ表面には、あらかじめ低ダメー
ジの表面研削が施されているので、ウェーハ表面の研磨
量を低減させることができ、しかも従来のウェーハに比
べて高平坦度となる。

【００２２】特に、請求項２の発明によれば、ウェーハ
裏面の輝度を、センサによるウェーハの表裏の検知が可
能な輝度とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの製
造方法を示すフローシートである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラップ後の半導体ウェーハを、アルカリ
   性エッチング液によりエッチングするアルカリエッチ工
   程と、 このアルカリエッチ後、半導体ウェーハの表面に、低ダ
   メージ用の研削砥石を用いて低ダメージの研削を行なう
   表面研削工程と、 この表面研削を行なってから、アルカリエッチによって
   ウェーハの裏面に形成された凹凸を軽く研磨する裏面軽
   ポリッシュ工程と、 この裏面軽ポリッシュ後、半導体ウェーハ表の面を鏡面
   研磨する鏡面研磨工程とを備えた半導体ウェーハの製造
   方法。
2. 【請求項２】 上記裏面軽ポリッシュ工程での半導体ウ
   ェーハの裏面の研磨量が０．１〜４．０μｍである請求
   項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。