JP2002176013A

JP2002176013A - 半導体基板の平坦化方法

Info

Publication number: JP2002176013A
Application number: JP2000370923A
Authority: JP
Inventors: Shigehiko Yoshihara; 重彦吉原
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】高度な平坦化を行いかつ表面の品質を確保で
きる半導体基板の平坦化方法の提供。【解決手段】デバイス形成予定面でない半導体基板裏
面側に、プラズマによる気相エッチング工程と、エッチ
ング後に加工量が微少の研磨工程とを施こした後、これ
を反転してデバイス形成予定面、すなわち半導体基板表
面側に仕上げ研磨工程を施すことにより、高平坦度の基
板が得られかつ気相エッチング面は微少量の研磨により
清浄度が保持され、さらに基板表面側は、高平坦度を基
準に従来どおりの研磨による基板表面を得ることができ
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、シリコンウェー
ハなどの半導体基板の平坦化方法に係り、プラズマによ
る気相エッチングと微少加工量の研磨とを組み合せて、
高度な平坦化を行いかつ表面の品質を確保できる半導体
基板の平坦化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シリコンウェーハなどの半導体
基板の製造方法には、単結晶引上装置によって引き上げ
られた単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェ
ーハを得るスライス工程、ウェーハの欠けや割れを防ぐ
ための面取り工程、面取りされたウェーハを平坦化する
ためのラッピング工程、前記加工によりウェーハに発生
した加工歪み層を除去するエッチング工程、面取り部を
仕上研磨する面取り部研磨工程、前記ウェーハを片面あ
るいは両面研磨する研磨工程、前記ウェーハの仕上げ研
磨を行う工程が採用されている。

【０００３】従来より、半導体基板の平坦化方法として
は、上述のごとく研磨による方法が採用され、さらに近
年の平坦化の要求に対応すべく、研削や両面研磨技術の
導入といった方法がとられてきた。

【０００４】一方、シリコンウェーハ上に形成した酸化
膜絶縁層の上に、さらに高品質な単結晶シリコン層、す
なわちＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎＯｎＩｎｓｕｌａｔ
ｏｒ）活性層を均一に形成した構造を有するＳＯＩウェ
ーハの活性層の厚みや、シリコンウェーハの厚みを均一
化する技術として、プラズマを用いたＰＡＣＥ（Ｐｌａ
ｓｍａＡｓｓｉｓｔｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃ
ｈｉｎｇ）法が提案（特開平５−１６００７４、特開平
９−２５２１００）されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術によるプラズ
マ気相エッチングでは、平坦化は可能であるが、そのエ
ッチング・加工ヘッドの走査軌跡が微少なうねり、例え
ば魔鏡又はこれに相当する方法で観察される微少な表面
粗さへ悪影響を与えることがある。

【０００６】微少なうねりは、仕上げ研磨やタッチポリ
ッシュのような表面基準の研磨では、除去不可能な領域
の粗さである。この微少なうねり又は粗さは、デバイス
工程における膜付けとその後に行われるＣＭＰによって
膜ムラという形で不良となる。

【０００７】この発明は、今日、高い平坦度を維持しな
がら、表面の微少な粗さを除去して、高品質を維持でき
る半導体基板が求められている現状に鑑み、高度な平坦
化を行いかつ表面の品質を確保できる半導体基板の平坦
化方法の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者は、半導体基板の
高度な平坦化と表面の品質を確保できる方法について種
々検討した結果、デバイス形成予定面でない半導体基板
裏面側に、プラズマによる気相エッチング工程と、エッ
チング後に加工量が微少の研磨工程とを施こした後、こ
れを反転してデバイス形成予定面、すなわち半導体基板
表面側に仕上げ研磨工程を施すことにより、高平坦度の
基板が得られかつ気相エッチング面は微少量の研磨によ
り清浄度が保持され、さらに基板表面側は、高平坦度を
基準に従来どおりの研磨による基板表面を得ることがで
きることを知見し、この発明を完成した。

【０００９】すなわち、この発明は、半導体基板の一方
面に、プラズマによる気相エッチング工程と、あるいは
さらに端面の研磨工程、前記エッチング面に加工量が微
少の研磨工程を施こし、加工された当該主面をその後の
加工基準面とすることを特徴とする半導体基板の平坦化
方法である。

【００１０】また、この発明は、上記の構成において、
・加工基準面でない他方主面に仕上げ研磨工程を施す方
法、・気相エッチングの加工量と微少の研磨の一方又は
両方の加工量が１μｍ以下である方法、を併せて提案す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明による平坦化工程を図面
に基づいて詳述する。図１、図２はウェーハ断面の実際
の寸法比を無視しかつ加工箇所、加工量を強調して表示
し、ウェーハが平坦化されることを示す模式説明図であ
る。

【００１２】加工されるウェーハ１は、仕様等に応じて
適宜選定される所定の片面又は両面同時の研削あるいは
研磨工程を経たものが使用される。例えば、図１Ａで
は、ウェーハ１に両面同時研削工程が施され、表裏面の
所定の厚みの研削加工部２，２が除去される。

【００１３】図１Ｂでは、ウェーハ１の形状測定が行わ
れた後、ウェーハ１の上面側にプラズマによる気相エッ
チング工程を施して、所定の厚みのエッチング加工部３
が除去されて、図１Ｃに示す気相エッチング面４が形成
される。さらに、この気相エッチング面４に加工量が微
少の微少量研磨工程を施す。

【００１４】次いで、図１Ｄに示すごとくウェーハ１を
反転して、気相エッチング工程と微少量研磨工程を経て
形成された加工基準面５を下面側として、反対の上面側
に仕上げ研磨工程が施され、上面の所定の厚みの研磨加
工部６が除去される。

【００１５】図１Ｄのウェーハ１下面は、気相エッチン
グ工程により高平坦度の基板が得られており、気相エッ
チング面４はさらに微少量研磨工程によりその清浄度が
保たれている。このウェーハ１は、気相エッチングされ
た高平坦度の基板にあって、該気相エッチング面４（加
工基準面５）ではない上面が仕上げ研磨されることによ
り、気相エッチングしない従来どおりの研磨による基板
表面を得ることができる。

【００１６】すなわち、デバイス形成予定面でない基板
裏面を図１Ｂに示す加工ウェーハ１上面として、プラズ
マによる気相エッチング工程と、気相エッチング後に加
工量が微少の微少量研磨工程とを施こした後、これを反
転して図１Ｄのごとく加工基準面５を下面側とし、デバ
イス形成予定面の基板表面側に仕上げ研磨工程を施すこ
とにより、高平坦度でかつ高精度の仕上げ研磨面を有す
るウェーハ１が得られる。

【００１７】また、図２Ａ，Ｂに示すように上述の工程
と同様に両面同時研削工程、気相エッチング工程を経た
後、図２Ｃに示すごとく、ウェーハ１の端面７を研磨す
ることで端面に発生した面荒れ、付着物を除去すること
ができる。

【００１８】その後、図２Ｄ，Ｅに示すように気相エッ
チング面４に加工量が微少の微少量研磨工程を施し、ウ
ェーハ１を反転して気相エッチング工程と微少量研磨工
程を経て形成された加工基準面５を下面側として、反対
の上面側に仕上げ研磨工程を施すことができ、高平坦度
でかつ高精度の仕上げ研磨面を有するウェーハ１が得ら
れる。

【００１９】この発明において、片面又は両面同時の研
削あるいは研磨工程、気相エッチング工程、微少量研磨
工程、端面研磨工程、仕上げ研磨工程の各工程の実施方
法や装置は、公知のいずれのものも、要求される仕様等
に応じて適宜採用することが可能である。

【００２０】この発明において、気相エッチング工程の
加工量は、基板面への影響、例えば微少なうねり及び微
少な粗さの悪化を防ぐために、１μｍ以下とすることが
望ましく、好ましい加工量は、０．２μｍ〜０．５μｍ
である。

【００２１】また、気相エッチング面に施す微少量研磨
工程の加工量は、１μｍ以下の最低限の研磨により当該
面の清浄度並びに高平坦度が維持され、１μｍを超える
加工量では平坦度の維持性が困難となり、研磨により得
られる平坦度へ近づくため好ましくない。好ましい加工
量は、０．３μｍ〜０．５μｍである。

【００２２】

【実施例】実施例１図１に示す加工工程で、６〜１２インチ外径の各種シリ
コンウェーハを平坦化した。両面同時研削、気相エッチ
ング、微少量研磨、仕上げ研磨の各工程条件はいずれも
各サイズごとに同一条件とした。なお、気相エッチング
と微少量研磨の各工程は、加工量を１μｍ以下とした。

【００２３】比較のため、両面同時研削、気相エッチン
グ、エッチング面をそのまま仕上げ研磨する工程を、各
工程毎に上記と同一条件で実施したところ、各ウェーハ
の平坦度は、比較方法による例に対して本発明方法で
は、局所的平坦度として０．１μｍ以下の占有率を向上
させることができた。

【００２４】実施例２図２に示す加工工程で、６〜１２インチ外径の各種シリ
コンウェーハを平坦化した。両面同時研削、気相エッチ
ング、端面研磨、微少量研磨、仕上げ研磨の各工程条件
はいずれも各サイズごとに同一条件とした。気相エッチ
ングと微少量研磨の各工程は、加工量を０．２〜２μｍ
と種々変化させた。プラズマ加工量と微少うねりとの関
係並びに研磨量と基板平坦度との関係を調べ、それぞれ
図３、図４に示す。

【００２５】加工量が大きいと気相エッチングによる平
坦化では波状の粗さが大きい。また、１μｍ以上の加工
量で魔鏡で観察される微少なうねりとなった。この影響
は、平坦度を維持するための微少量研磨では回避できな
くなった。また、この影響を無くすための研磨を行った
ところ、平坦度が悪化して気相エッチングの効果が無く
なってしまった。

【００２６】気相エッチング面を微少量研磨するによ
り、基板面の清浄度を向上させることができ、このとき
の研磨加工量が１μｍ以下の場合は、気相エッチングに
より得られた平坦度は維持される。

【００２７】

【発明の効果】この発明によると、気相エッチングを施
して高度な平坦化が達成できると同時に、エッチング面
を裏面としたことにより、表面側の微少なうねり、微少
な粗さの品質を維持できる。また、気相エッチングの加
工量を１μｍ以下にすることにより、基板表面への影響
を最小限にすることができる。

【００２８】また、この発明によると、気相エッチング
面は１μｍ以下の最低限の微少量研磨により、その清浄
度と平坦度が維持されて、基板表面は従来の研磨技術同
様の微少なうねりと微少な粗さが得られる。さらには、
微少量研磨及び仕上げ研磨の前加工として基板端面の研
磨を行うことで端面の品質向上効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ〜Ｄはこの発明による平坦化の工程を示すウ
ェーハ断面の模式説明図である。

【図２】Ａ〜Ｅはこの発明による平坦化の他の工程を示
すウェーハ断面の模式説明図である。

【図３】プラズマ加工量と微少うねりとの関係を示すグ
ラフである。

【図４】微少量研磨量と基板平坦度との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】１ウェーハ２研削加工部３エッチング加工部４気相エッチング面５加工基準面６研磨加工部７端面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の一方主面に、プラズマによ
る気相エッチング工程と、エッチング後に加工量が微少
の研磨工程とを施こし、加工された当該主面をその後の
加工基準面とする半導体基板の平坦化方法。
【請求項２】半導体基板の一方面に、プラズマによる
気相エッチング工程と、端面の研磨工程、前記エッチン
グ面に加工量が微少の研磨工程を施こし、加工された当
該主面をその後の加工基準面とする半導体基板の平坦化
方法。
【請求項３】加工基準面でない他方主面に仕上げ研磨
工程を施す請求項１又は請求項２に記載の半導体基板の
平坦化方法。
【請求項４】気相エッチングの加工量と微少の研磨の
一方又は両方の加工量が１μｍ以下である請求項１又は
請求項２に記載の半導体基板の平坦化方法。