JP2002222781A - 半導体ウエーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエーハの厚さ管理が不要でかつ自動
化が容易となる半導体ウエーハの製造方法を提供する。 【解決手段】 両面鏡面を有する半導体ウエーハの製造
方法において、片面枚葉研磨装置を用いて半導体ウエー
ハＷの両面を片面ずつ研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両面鏡面を有する
半導体ウエーハの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体ウエーハの製造方
法としては、特開平９−２７０４０１号公報記載の方法
が知られている。この半導体ウエーハの製造方法は、図
１２に示すように、円柱状に加工した結晶をウエーハ状
の薄板にスライスする工程と、スライスドウエーハの両
面を研削加工する工程と、研削加工によって生じた加工
歪層を除去するためエッチングする工程と、両面研磨装
置を用いて多数の半導体ウエーハの両面を同時に研磨す
る１次研磨工程と、片面研磨装置を用いていずれかの片
面（デバイス形成面）を仕上げのために最終研磨する２
次研磨工程と、純水によって洗浄する工程とから構成さ
れている。

【０００３】両面研磨装置は、図１３に示すように、半
導体ウエーハＷより薄い複数のキャリアプレート３１の
複数のウエーハ位置決め穴３２に装填した半導体ウエー
ハＷを、研磨布３３，３４を貼付した互いに逆方向へ回
転する上、下定盤３５，３６で挟み込み、かつ、各キャ
リアプレート３１を下定盤３６の中心部に突設したサン
ギヤ３７と周縁部に設けた環状のインターナルギヤ３８
とで自転及び公転させながら上定盤３５で荷重を与え
て、多数の半導体ウエーハＷの両面を同時に研磨するも
のである。

【０００４】又、片面研磨装置は、図示は省略するが、
キャリアプレートに１個以上のウエーハ位置決め穴を有
するテンプレートを固着し、かつ、そのウエーハ位置決
め穴に入るようにしてバッキングパッドをキャリアプレ
ートに貼付してなるウエーハ保持治具のバッキングパッ
ドに保持した１枚以上の半導体ウエーハを、回転定盤に
貼付した研磨パッドに押し当て、回転定盤とウエーハ保
持治具で回転させながらウエーハ保持治具で荷重を与え
て、１枚以上の半導体ウエーハの片面を研磨するもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
ウエーハの製造方法では、１次研磨工程で両面研磨装置
を用いて多数の半導体ウエーハを両面同時に研磨するの
で、両面研磨装置に装填される半導体ウエーハの厚みを
揃える厚さ管理を必要とし、かつ、自動化が困難となる
不具合がある。又、両面研磨装置を用いる場合、半導体
ウエーハの外周部分に圧力が集中することや研磨布の粘
弾性の影響等のために、研磨後の半導体ウエーハには、
図１４に示すように、外周ダレ（周縁部の厚みが急激に
低下する現象）が生じる不具合がある。この外周ダレ
は、片面研磨装置による２次研磨工程では、取り代が少
ないために修正が難しく、１次研磨工程で生じた外周ダ
レがそのまま最後まで残り、平坦度の悪化原因となって
しまう。

【０００６】一方、２次研磨工程で片面研磨装置を用い
る場合、半導体ウエーハの保持方法と保持される面状態
との関係で微小なうねり（Nanotopography）が悪化する
場合がある。

【０００７】そこで、本発明は、半導体ウエーハの厚さ
管理が不要でかつ自動化が容易となる半導体ウエーハの
製造方法を提供することを主目的とする。又、他の目的
は、上記主目的に加えて、半導体ウエーハの外周ダレを
抑制し得る半導体ウエーハの製造方法の提供にある。更
に、他の目的は、上記両目的に加えて、半導体ウエーハ
の微小なうねりの良化を可能とし得る半導体ウエーハの
製造方法の提供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の半導体ウエーハの製造方法は、両面
鏡面を有する半導体ウエーハの製造方法において、片面
枚葉研磨装置を用いて半導体ウエーハＷの両面を片面ず
つ研磨することを特徴とする。第２の半導体ウエーハの
製造方法は、第１の方法において、前記片面枚葉研磨装
置による研磨に際し、研磨ヘッドにリテーナリングを設
けて研磨することを特徴とする。第３の半導体ウエーハ
の製造方法は、第１又は第２の方法において、前記片面
枚葉研磨装置による研磨に際し、半導体ウエーハをソフ
トチャッキングして片面ずつ研磨することを特徴とす
る。第４の半導体ウエーハの製造方法は、第１又は第２
の方法において、前記片面枚葉研磨装置による研磨に際
し、半導体ウエーハを一方の面を介しソフトチャッキン
グして他方の面を研磨した後、他方の面を介しハードチ
ャッキングして一方の面を研磨することを特徴とする。
又、第５の半導体ウエーハの製造方法は、第１又は第２
の方法において、前記片面枚葉研磨装置による研磨に際
し、半導体ウエーハを一方の面を介しソフトチャッキン
グして他方の面を研磨した後、他方の面を介しハードチ
ャッキングして一方の面を研磨し、しかる後に、一方の
面を介しソフトチャッキングして他方の面を再度研磨す
ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】第１の半導体ウエーハの製造方法において、半
導体ウエーハの研磨が１枚ずつ行われる。第２の半導体
ウエーハの製造方法において、第１の方法による作用の
他、研磨ヘッドの外周部分への圧力の集中が緩和され
る。第３の半導体ウエーハの製造方法においては、第１
又は第２の方法による作用の他、半導体ウエーハにおけ
る先にソフトチャッキングされる面の研削加工等の前処
理で生じた微小なうねりの影響が先に研磨される面には
及ばないと共に、後にソフトチャッキングされる先に研
磨された面の研磨加工で生じた微小なうねりの影響が後
に研磨される面には及ばない。第４の半導体ウエーハの
製造方法においては、第１又は第２の方法による作用の
他、半導体ウエーハにおけるソフトチャッキングされる
面の研削加工等の前処理で生じた微小なうねりの影響が
先に研磨される面には及ばないと共に、先に研磨された
面をハードチャッキングするハードチャックのチャック
面を基準として先にソフトチャッキングされた面の研磨
が行われる。又、第５の半導体ウエーハの製造方法にお
いては、第１又は第２の方法による作用の他、半導体ウ
エーハにおけるソフトチャッキングされる面の研削加工
等の前処理で生じた微小なうねりの影響が先に研磨され
る面には及ばないと共に、先に研磨された面をハードチ
ャッキングするハードチャックのチャック面を基準とし
て先にソフトチャッキングされた面の研磨が行われ、か
つ、後に研磨された研磨面をソフトチャッキングしてハ
ートチャッキングされた（先に研磨された）研磨面の再
研磨が行われる。

【００１０】第１の半導体ウエーハの製造方法における
片面枚葉研磨装置の半導体ウエーハの保持は、研磨ヘッ
ドに貼付したバッキング材や塗布したワックス等のウエ
ーハ保持具によって行われる。ウエーハ保持具として
は、バッキング材が好ましい。リデーナリングは、研磨
ヘッドの外周に上下動可能に嵌まり合う内径を有する。
ソフトチャッキングするソフトチャックとしては、内部
にエアーを封入した偏平な円板状を呈し、半導体ウエー
ハを加圧するゴムチャックが用いられる。ハードチャッ
キングするハードチャックとしては、半導体ウエーハを
真空吸着するセラミック真空チャックが用いられる。一
方、半導体ウエーハが押し当てられる片面枚葉研磨装置
の研磨定盤に貼られる研磨布は、硬度８５（ＪＩＳ−
Ａ）以上の発泡ウレタンであることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的な実施例を参照して説明する。

【００１２】

【実施例１】先ず、図１に示すように、円柱状に加工し
た結晶をウエーハ状の薄板にスライスした（スライス工
程）後、所要の厚さとするため、スライスドウエーハの
両面を平面研削盤で研削し（研削工程）、しかる後、研
削加工によって生じた加工歪層を除去するため、アルカ
リ等によってエッチングした（エッチング工程）。次
に、エッチングした半導体ウエーハを、後述する片面枚
葉研磨装置を用い片面ずつ研磨した（１次研磨工程）
後、デバイスで使用する面を得るため、そのままの状態
で又は別の同様の片面枚葉研磨装置で仕上げのために最
終研磨し（２次研磨工程）、しかる後に、半導体ウエー
ハを片面枚葉研磨装置から取り外して純水によって洗浄
し（洗浄工程）、両面鏡面を有する半導体ウエーハを得
た。

【００１３】前記片面枚葉研磨装置は、図２に示すよう
に、研磨ヘッド１にバッキング材やワックス等のウエー
ハ保持具２を介して半導体ウエーハＷを１枚保持し、研
磨定盤３に貼付された研磨布４に半導体ウエーハＷを押
し当てて回転させながら研磨するものである。

【００１４】実施例１の半導体ウエーハの製造方法にお
いては、半導体ウエーハの研磨が１枚ずつ行われるの
で、半導体ウエーハの厚さのばらつきに影響されずに加
工でき、半導体ウエーハの厚さ管理が不要であると共
に、半導体ウエーハのローディング／アンローディング
等の自動化が容易となる。

【００１５】

【実施例２】先ず、図３に示すように、円柱状に加工し
た結晶をウエーハ状の薄板にスライスした（スライス工
程）後、所要の厚さとするため、スライスドウエーハの
両面を平面研削盤で研削し（研削工程）、しかる後に、
研削加工によって生じた加工歪層を除去するため、アル
カリ等によってエッチングした（エッチング工程）。次
に、エッチングした半導体ウエーハを、後述するように
リテーナリングを備えたゴムチャック等のソフトチャッ
クを有する片面枚葉研磨装置を用いソフトチャッキング
して片面ずつ研磨した（１次研磨工程）後、デバイスで
使用する面を得るため、そのままの状態で又は別の同様
の片面枚葉研磨装置で仕上げのために最終研磨し（２次
研磨工程）、しかる後に、半導体ウエーハを片面枚葉研
磨装置から取り外して純水によって洗浄し（洗浄工
程）、両面鏡面を有する半導体ウエーハを得た。

【００１６】前記片面枚葉研磨装置は、図４に示すよう
に、研磨ヘッド（図示せず）に取り付けられるウエーハ
保持具として、内部にエアーを封入した偏平な円板状を
呈し、半導体ウエーハＷを加圧するゴムチャック５と、
研磨ヘッドの外周部分への圧力の集中を緩和すべくゴム
チャック５の外周に上下動可能に嵌合したリテーナリン
グ６とを有しており、研磨ヘッドにゴムチャック５を介
して半導体ウエーハＷを１枚保持し、研磨定盤（図示せ
ず）に貼布された研磨布７に半導体ウエーハＷを押し当
てて回転させながら研磨するものであり、このとき、リ
テーナリング６は、任意の圧力を負荷し研磨布７に摺接
するものである。

【００１７】ここで、上述した方法によって製造された
半導体ウエーハは、図５に示すように、研削工程後のも
のに比べて微小なうねりが良化していた。又、上述した
方法による製造に際し、研磨定盤の研磨布を軟質のもの
硬度８５（ＪＩＳ−Ａ）以上の発泡ウレタンを用いたと
ころ、図６に示すように、微小なうねりに差異があり、
硬質研磨布を用いた方が微小なうねりの除去に有効であ
ることが分った。

【００１８】実施例２の半導体ウエーハの製造方法にお
いては、半導体ウエーハの研磨が１枚ずつ行われるの
で、半導体ウエーハの厚さのばらつきに影響されずに加
工でき、半導体ウエーハの厚さ管理が不要であると共
に、半導体ウエーハのローディング／アンローディング
等の自動化が容易となる。又、半導体ウエーハにおける
先にソフトチャッキングされる面の研削加工等の前処理
で生じた微小なうねりの影響が先に研磨される面には及
ばないと共に、後にソフトチャッキングされる先に研磨
された面の研磨加工で生じた微小なうねりの影響が後に
研磨される面には及ばないので、半導体ウエーハの微小
なうねりの良化を可能とすることができる。なお、ソフ
トチャッキングして先に研磨される面は、研磨条件によ
っては、前工程での加工面に倣った形で研磨されるた
め、研削等で高精度に仕上げられていることが望まし
い。更に、研磨ヘッドの外周部分への圧力の集中が緩和
されるので、半導体ウエーハの外周ダレを抑制すること
ができる。

【００１９】

【実施例３】先ず、図７に示すように、円柱状に加工し
た結晶をウエーハ状の薄板にスライスした（スライス工
程）後、所要の厚さとするため、スライスドウエーハの
両面を平面研削盤で研削し（研削工程）、しかる後に、
研削加工によって生じた加工歪層を除去するため、アル
カリ等によってエッチングした（エッチング工程）。次
に、エッチングした半導体ウエーハを、前述したように
リテーナリングを備えたゴムチャックを有する片面枚葉
研磨装置を用い一方の面を介しソフトチャッキングして
他方の面を研磨してから、後述するようにリテーナリン
グを備えたセラミック真空チャック等のハードチャック
を有する片面枚葉研磨装置を用い他方の面を介しハード
チャッキングして一方の面を研磨した（１次研磨工程）
後、デバイスで使用する面を得るため、そのままの状態
で又は別の同様な片面枚葉研磨装置で仕上げのために最
終研磨し（２次研磨工程）、しかる後に、半導体ウエー
ハを片面枚葉研磨装置から取り外して純水によって洗浄
し（洗浄工程）、両面鏡面を有する半導体ウエーハを得
た。

【００２０】前記片面枚葉研磨装置は、図８に示すよう
に、研磨ヘッド（図示せず）に取り付けられるウエーハ
保持具として、下面に多数の吸引孔を開口した円板状を
呈し、半導体ウエーハＷを真空吸着するセラミック真空
チャック８と、研磨ヘッドの外周部分への圧力の集中を
緩和すべくセラミック真空チャック８の外周に上下動可
能に嵌合したリテーナリング９とを有しており、研磨ヘ
ッドにセラッミク真空チャック８を介して半導体ウエー
ハＷを１枚保持し、研磨定盤（図示せず）に貼付された
研磨布１０（例えば、硬度８５（ＪＩＳ−Ａ）以上の発
泡ウレタンからなる硬質研磨布）に半導体ウエーハＷを
押し当てて回転させながら研磨するものであり、このと
き、リテーナリング９は、任意の圧力を負荷し研磨布１
０に摺接するものである。

【００２１】ここで、上述した方法によって製造された
半導体ウエーハは、図９に示すように、研削工程後のも
の及び研削面を直接ハードチャッキングして研磨したも
のに比べ微小なうねりがかなり良化していた。又、上述
した方法によって製造された半導体ウエーハは、図１０
に示すように、リテーナリングを有しない片面枚葉研磨
装置で研磨したものに比べ外ダレの発生をほぼ完全に抑
制できている。

【００２２】実施例３の半導体ウエーハの製造方法にお
いては、半導体ウエーハの研磨が１枚ずつ行われるの
で、半導体ウエーハの厚さのばらつきに影響されずに加
工でき、半導体ウエーハの厚さ管理が不要であると共
に、半導体ウエーハのローディング／アンローディング
等の自動化が容易となる。又、半導体ウエーハにおける
ソフトチャッキングされる面の研削加工等の前処理で生
じた微小なうねりの影響が先に研磨される面には及ばな
いと共に、先に研磨された面をハードチャッキングする
ハードチャックのチャック面を基準として先にソフトチ
ャッキングされた面の研磨が行われるので、半導体ウエ
ーハの微小なうねりのかなりの良化を可能とすることが
でき、かつ、先に研磨された面の形状精度が悪い場合で
も、形状の修正ができる。更に、研磨ヘッドの外周部分
への圧力の集中が緩和されるので、半導体ウエーハの外
周ダレをほぼ完全に抑制することができる。

【００２３】

【実施例４】先ず、図１１に示すように、円柱状に加工
した結晶をウエーハ状の薄板にスライスした（スライス
工程）後、所要の厚さとするため、スライドウエーハの
両面を平面研削盤で研削し（研削工程）、しかる後に、
研削加工によって生じた加工歪層を除去するため、アル
カリ等によってエッチングした（エッチング工程）。次
に、エッチングした半導体ウエーハを、前述したように
リテーナリングを備えたゴムチャックを有する片面枚葉
研磨装置を用い一方の面を介してソフトチャッキングし
て他方の面を研磨してから、前述したようにリテーナリ
ングを備えたセラミック真空チャックを有する片面枚葉
研磨装置を用い他方の面を介しハードチャッキングして
一方の面を研磨し、更に、上述したリテーナリングを備
えたゴムチャックを有する片面枚葉研磨装置を用い一方
の面を介しソフトチャッキングして他方の面を再度研磨
した（１次研磨工程）後、デバイスで使用する面を得る
ため、そのままの状態で又は別の同様の片面枚葉研磨装
置で仕上げのために最終研磨し（２次研磨工程）、しか
る後に、半導体ウエーハを片面枚葉研磨装置から取り外
して純水によって洗浄し（洗浄工程）、両面鏡面を有す
る半導体ウエーハを得た。

【００２４】実施例４の半導体ウエーハの製造方法にお
いては、半導体ウエーハの研磨が１枚ずつ行われるの
で、半導体ウエーハの厚さのばらつきに影響されずに加
工でき、半導体ウエーハの厚さ管理が不要であると共
に、半導体ウエーハのローディング／アンローディング
等の自動化が容易となる。又、半導体ウエーハにおける
ソフトチャッキングされる面の研削加工等の前処理で生
じた微小なうねりの影響が先に研磨される面には及ばな
いと共に、先に研磨された面をハードチャッキングする
ハードチャックのチャック面を基準として先にソフトチ
ャッキングされた面の研磨が行われるので、半導体ウエ
ーハの微小なうねりかなりの良化を可能とすることがで
き、かつ、先に研磨された面の形状精度が悪い場合で
も、形状の修正ができる。更に、研磨ヘッドの外周部分
への圧力の集中が緩和されるので、半導体ウエーハの外
周ダレをほぼ完全に抑制することができる。更に又、後
に研磨された研磨面をソフトチャッキングしてハードチ
ャッキングされた（先に研磨された）研磨面の再研磨が
行われるので、ハードチャッキングの跡が残ったとして
もそれを消去することができる。

【００２５】なお、実施例１では、リテーナリングを有
しない場合について説明したが、実施例２〜４のよう
に、外周ダレを抑制するため、ウエーハ保持具にリテー
ナリングを上下動可能に嵌合するようにしてもよく、
又、実施例２〜４において、リテーナリングを設けない
ようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の半
導体ウエーハの製造方法によれば、半導体ウエーハの研
磨が１枚ずつ行われるので、半導体ウエーハの厚さのば
らつきに影響されずに加工でき、従来のような半導体ウ
エーハの厚さ管理が不要であると共に、半導体ウエーハ
のローディング／アンローディング等の自動化が容易と
なる。第２の半導体ウエーハの製造方法によれば、第１
の方法による作用効果の他、研磨ヘッドの外周部分への
圧力の集中が緩和されるので、半導体ウエーハの外周ダ
レを抑制することができる。第３の半導体ウエーハの製
造方法によれば、第１又は第２の方法による作用効果の
他、半導体ウエーハにおける先にソフトチャッキングさ
れる面の研削加工等の前処理で生じた微小なうねりの影
響が先に研磨される面には及ばないと共に、後にソフト
チャッキングされる先に研磨された面の研磨加工で生じ
た微小なうねりの影響が後に研磨される面には及ばない
ので、半導体ウエーハの微小なうねりの良化を可能とす
ることができる。第４の半導体ウエーハの製造方法によ
れば、第１又は第２の方法による作用効果の他、半導体
ウエーハにおけるソフトチャッキングされる面の研削加
工等の前処理で生じた微小なうねりの影響が先に研磨さ
れる面には及ばないと共に、先に研磨された面をハード
チャッキングするハードチャックのチャック面を基準と
して先にソフトチャッキングされた面の研磨が行われる
ので、半導体ウエーハの微小なうねりのかなりの良化を
可能とすることができるとと共に、先に研磨された面の
形状精度が悪い場合でも、形状の修正ができる。又、第
５の半導体ウエーハの製造方法によれば、第１又は第２
の方法による作用効果の他、半導体ウエーハにおけるソ
フトチャッキングされる面の研削加工等の前処理で生じ
た微小なうねりの影響が先に研磨される面には及ばない
と共に、先に研磨された面をハードチャッキングするハ
ードチャックのチャック面を基準として先にソフトチャ
ッキングされた面の研磨が行われるので、半導体ウエー
ハの微小なうねりのかなりの良化を可能とすることがで
きると共に、先に研磨された面の形状精度が悪い場合で
も、形状の修正ができる。加えて、後に研磨された研磨
面をソフトチャッキングしてハードチャッキングされた
（先に研磨された）研磨面の再研磨が行われるので、ハ
ードチャッキングの跡が残ったとしてもそれを消去する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体ウエーハの製造方法の実施
例１のフローチャートである。

【図２】図１の方法の実施に供した片面枚葉研磨装置の
一部を省略した正面図である。

【図３】本発明に係る半導体ウエーハの製造方法の実施
例２のフローチャートである。

【図４】図３の方法の実施に供した片面枚葉研磨装置の
要部の断面図である。

【図５】図３の方法によって得られた半導体ウエーハに
おける微小なうねりのチャッキング方法による影響の説
明図（Nanotopographyの Avalanche Curve）である。

【図６】図３の方法によって得られた半導体ウエーハに
おける微小なうねりの研磨布による影響の説明図（Nano
topographyの Avalanche Curve）である。

【図７】本発明に係る半導体ウエーハの製造方法の実施
例３のフローチャートである。

【図８】図７の方法の一部の実施に供した片面枚葉研磨
装置の要部の断面図である。

【図９】図７の方法によって得られた半導体ウエーハに
おける微小なうねりのチャッキング方法による影響の説
明図（Nanotopographyの Avalanche Curve）である。

【図１０】図７の方法によって得られた半導体ウエーハ
における外周ダレのリテーナリングの有無による影響の
説明図である。

【図１１】本発明に係る半導体ウエーハの製造方法の実
施例４のフローチャートである。

【図１２】従来の半導体ウエーハの製造方法のフローチ
ャートである。

【図１３】従来の方法の実施に供した両面研磨装置の縦
断面図である。

【図１４】従来の方法によって得られた半導体ウエーハ
の直径方向で切断した形状精度の説明図である。

【符号の説明】

１ 研磨ヘッド ２ ウエーハ保持具 ３ 研磨定盤 ４ 研磨布 ５ ゴムチャック ６ リテーナリング ７ 研磨布 ８ セラミック真空チャック ９ リテーナリング １０ 研磨布

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両面鏡面を有する半導体ウエーハの製造
   方法において、片面枚葉研磨装置を用いて半導体ウエー
   ハの両面を片面ずつ研磨することを特徴とする半導体ウ
   エーハの製造方法。
2. 【請求項２】 前記片面枚葉研磨装置による研磨に際
   し、研磨ヘッドにリテーナリングを設けて研磨すること
   を特徴とする請求項１記載の半導体ウエーハの製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記片面枚葉研磨装置による研磨に際
   し、半導体ウエーハをソフトチャッキングして片面ずつ
   研磨することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体
   ウエーハの製造方法。
4. 【請求項４】 前記片面枚葉研磨装置による研磨に際
   し、半導体ウエーハを一方の面を介しソフトチャッキン
   グして他方の面を研磨した後、他方の面を介しハードチ
   ャッキングして一方の面を研磨することを特徴とする請
   求項１又は２記載の半導体ウエーハの製造方法。
5. 【請求項５】 前記片面枚葉研磨装置による研磨に際
   し、半導体ウエーハを一方の面を介しソフトチャッキン
   グして他方の面を研磨した後、他方の面を介しハードチ
   ャッキングして一方の面を研磨し、しかる後に、一方の
   面を介しソフトチャッキングして他方の面を再度研磨す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体ウエー
   ハの製造方法。