JP2003133264A - 鏡面ウエーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外周ダレの少ない高平坦度な両面鏡面ウエー
ハを簡単な方法で精度良く製造する。 【解決手段】 半導体ウエーハの表面を研磨することに
より鏡面ウエーハを製造する方法において、前記研磨す
る半導体ウエーハとして少なくとも前記表面側に接する
面取り部分に該半導体ウエーハより研磨速度が遅い材質
からなる膜が形成され、かつ前記表面側の主面には前記
膜が形成されていないウエーハを用い、該ウエーハの裏
面側を保持板で保持し、研磨布に研磨液を供給しながら
前記ウエーハの表面を研磨布に摺接させて片面研磨を行
うことを特徴とする鏡面ウエーハの製造方法。前記半導
体ウエーハより研磨速度が遅い材質からなる膜として
は、酸化膜を好適に利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鏡面ウエーハの製造
方法に関し、特にウエーハの外周ダレを無くすための片
面鏡面研磨ウエーハの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体分野では、メモリーデバイスの高
集積化と微細化が年々進み、パターン寸法の縮小化と基
板となる半導体ウエーハの大口径化が行われている。メ
モリーデバイスなどに用いられる半導体基板材料として
は、一般的にシリコンウェーハが用いられている。

【０００３】シリコンウエーハの製造手順としては、図
７に示されるように、チョクラルスキー（Czochralsk
i；CZ）法等により単結晶インゴットを製造する単結晶
成長工程と、この単結晶インゴットをスライスしてウエ
ーハとし、少なくとも一主面が鏡面状となるウエーハ
（鏡面ウエーハ）に加工するウエーハ加工工程に分けら
れる。

【０００４】さらに、ウエーハ加工工程としては、図７
に示されるように、単結晶インゴットをスライスして薄
円板状のウエーハを得るスライス工程と、ウエーハの割
れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取
り工程と、ウエーハを平坦化するラッピング工程と、ウ
エーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程
と、ウエーハ表面を鏡面化するポリッシング（研磨）工
程と、研磨されたウエーハを洗浄して、表面に付着した
研磨剤や異物を除去する洗浄工程などがある。上記の工
程は主な工程を示したもので、熱処理工程等の他の工程
が加わったり、同じ工程を多段で行なったり、工程順が
入れ換えられたりする。また、ラッピングに代えて平面
研削によりウエーハを平坦化する場合もある。上記のよ
うな工程を経て鏡面化されたウエーハは、次にデバイス
製造工程へと送られる。

【０００５】従来、研磨加工されたウエーハの平坦度に
ついては、デバイス製造工程におけるリソグラフィー等
の成膜工程の管理面から配線幅以下の平坦度が要求され
ている。例えば、従来要求されていた平坦度は、ＳＦＱ
Ｒが０．１８μｍ以下であったが、近時ではＳＦＱＲが
０．１５μｍ以下、あるいは０．１３μｍ以下、さらに
は０．１０μｍ以下のウエーハが要求されるようになっ
てきている。なお、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ
Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）とは、平坦
度に関して表面基準の平均平面をサイト毎に算出し、そ
の面に対する凹凸の最大値を表した値である。サイトの
大きさは、２５ｍｍ×２５ｍｍで評価されるのが一般的
である。

【０００６】ラッピング工程や平面研削工程などの平坦
化工程を経てウエーハを高平坦度に加工しても、続くエ
ッチング工程や研磨工程で平坦度が悪化してしまうこと
がある。特に、研磨工程では、取り代（研磨代）が大き
くなるとウエーハの周辺部が中央部より過剰に研磨され
ていわゆる外周ダレ（周辺ダレ）が生じ、平坦度が悪化
する場合がある。

【０００７】この外周ダレを抑制する方法として、例え
ば研磨においてウエーハを保持する保持板の外周に保持
面よりウエーハの厚さ分だけ突出するリテーナーリング
と呼ばれる治具を設け、研磨中にウエーハ外周部から研
磨布を沈み込ませる方法、あるいはウエーハより小径の
保持板を用いてウエーハ周辺部を浮かすことでウエーハ
周辺部の過剰な研磨を抑える方法等が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】シリコンウエーハの研
磨工程は一般的に複数段の研磨、例えば１次研磨の後、
２次研磨、さらには仕上げ研磨が行われており、研磨工
程全体で１０μｍ程度の研磨代となるが、通常の研磨方
法でこの程度研磨すると、近年要求されているＳＦＱＲ
が０．１５μｍ以下の鏡面ウエーハを製造することは困
難である。また、上記リテーナーリングや小径の保持板
を用いた方法では、研磨布の沈み込ませかたやウエーハ
の浮かせ具合などの制御が難しく、品質がバラツクとい
う問題がある。

【０００９】上記問題点に鑑み、本発明では、外周ダレ
の少ない高平坦度な鏡面ウエーハを簡単な方法で精度良
く製造することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体ウエーハの表面を研磨する
ことにより鏡面ウエーハを製造する方法において、前記
研磨する半導体ウエーハとして少なくとも前記表面側に
接する面取り部分に該半導体ウエーハより研磨速度が遅
い材質からなる膜が形成され、かつ前記表面側の主面に
は前記膜が形成されていないウエーハを用い、該ウエー
ハの裏面側を保持板で保持し、研磨布に研磨液を供給し
ながら前記ウエーハの表面を研磨布に摺接させて片面研
磨を行うことを特徴とする鏡面ウエーハの製造方法が提
供される（請求項１）。

【００１１】本来、ウエーハの外周部分の方が過剰に研
磨されて外周ダレが生じ易いが、上記のような膜が形成
された面取り部分付近では、研磨速度が遅くなるため、
半導体材料が露出している中心部と、上記膜が形成され
た面取り部に近い周辺部での研磨代が同程度となり、外
周ダレが抑制される。

【００１２】前記研磨速度が遅い材質からなる膜は特に
限定されないが、酸化膜を好適に利用することができ
る。すなわち、本発明によれば、半導体ウエーハの表面
を研磨することにより鏡面ウエーハを製造する方法にお
いて、前記研磨する半導体ウエーハとして少なくとも前
記表面側に接する面取り部分に酸化膜が形成され、かつ
前記表面側の主面には酸化膜が形成されていないウエー
ハを用い、該ウエーハの裏面側を保持板で保持し、研磨
布に研磨液を供給しながら前記ウエーハの表面を研磨布
に摺接させて片面研磨を行うことを特徴とする鏡面ウエ
ーハの製造方法が提供される（請求項２）。

【００１３】例えばシリコンウエーハを上記のような方
法で研磨すれば、ウエーハの面取り部分に酸化膜を形成
したことにより、研磨が進むにつれてウエーハの中心部
と外周部で研磨速度の差が生じる。すなわち、本来、ウ
エーハの外周部分の方が過剰に研磨されて外周ダレが生
じ易いが、シリコン酸化膜とシリコンでは、研磨速度が
シリコン酸化膜の方がはるかに遅いため、酸化膜が形成
された面取り部分付近での研磨速度が若干遅くなる。ま
た、面取り部分の酸化膜がリテーナリングのように作用
することも考えられる。

【００１４】そのため、結果としてシリコンが露出して
いる中心部と、シリコン酸化膜が形成された面取り部に
近い周辺部での研磨代が同程度となり、外周ダレが抑制
される。そしてこの方法によれば、リテーナーリングや
小径の保持板など、特別な治具を用いる必要が無いた
め、ＳＦＱＲが０．１５μｍ以下の高平坦な鏡面ウエー
ハを容易に製造することができる。

【００１５】この場合、研磨する半導体ウエーハを、ウ
エーハ全面又はウエーハ表面側の面取り部分と主面に酸
化膜を形成した後、該ウエーハの研磨する表面側の主面
を平面研削することにより得ることが好ましい（請求項
３）。例えばシリコンウエーハの全面に酸化膜を形成
し、該ウエーハの一主面を平面研削すると、その主面に
はシリコンが現れるとともに、裏面と面取り部分には酸
化膜が残った状態のウエーハとなる。従って、このよう
な方法により、表面側の面取り部に酸化膜が形成され、
表面側の主面には酸化膜の無い所望の研磨用のウエーハ
を容易に得ることができる。

【００１６】また、平面研削は、大変高平坦度な加工が
可能であるため、前工程のエッチング等により生じたう
ねりなどを改善することができる。すなわち、平面研削
により表面の酸化膜が除去されるとともに、うねりが少
ない原料ウエーハとなり、その後これを研磨すれば、う
ねりも外周ダレもほとんど無い、極めて高平坦度な鏡面
ウエーハとすることができる。

【００１７】また、研磨する半導体ウエーハを得る他の
方法として、ウエーハ全面又はウエーハ表面側の面取り
部分と主面に酸化膜を形成した後、該ウエーハの研磨す
る表面側の主面の酸化膜をエッチング除去することもで
きる（請求項４）。このようにウエーハ全面に形成した
酸化膜のうち、研磨する表面側の主面の酸化膜をエッチ
ング除去すれば、前記平面研削による場合と同様に表面
側の主面にはシリコンが現れ、面取り部分には酸化膜が
残った状態のウエーハとすることができる。従って、こ
れを片面研磨しても、外周ダレの少ない高平坦度な鏡面
ウエーハとすることができる。

【００１８】酸化膜の厚さは研磨条件等により適宜設定
すれば良いが、特に３０ｎｍ〜１μｍの厚さとなるよう
に形成させることが好ましい（請求項５）。この程度の
厚さの酸化膜であれば、容易に形成させることができ、
また、周辺部の研磨速度を確実に遅らせて外周ダレの発
生を抑制することができる。

【００１９】前記酸化膜として、熱酸化膜またはＣＶＤ
酸化膜を形成させることが好ましい（請求項６）。熱酸
化膜に関しては、例えばシリコンウエーハの場合、水蒸
気や酸素を含む雰囲気中の熱処理によりシリコン表面に
均一に熱酸化膜を形成することができ、膜厚も容易に制
御することができる。

【００２０】一方、ＣＶＤ酸化膜は、常圧又は減圧のＣ
ＶＤ法などが知られているが、例えば常圧のＣＶＤ法で
はウエーハの一方の主面と面取り部分だけに形成され易
い。従って、片面研磨の場合、研磨する側にＣＶＤ酸化
膜を一旦形成し、それを平面研削やエッチングで除去す
ることにより表面側に接する面取り部分のみに酸化膜が
形成されたウエーハが得られる。なお、酸化膜として
は、減圧のＣＶＤ法や常圧のＣＶＤ法でもＣＶＤ酸化膜
を形成する時にウエーハを反転させるなどしてウエーハ
全面に形成しても良い。

【００２１】また、半導体ウエーハの片面研磨を行った
後は、該ウエーハに残存している酸化膜を除去すること
もできる（請求項７）。すなわち、研磨後は面取り部分
や裏面に酸化膜が残存するので、必要ならば、残存する
酸化膜をＨＦエッチング等により除去し、酸化膜の無い
鏡面ウエーハとすることもできる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。本発明では、半導体インゴットをスライス
した後、本発明の方法による研磨前までの工程は特に限
定されず、従来と同様の装置、方法を適用できるが、以
下、シリコンウエーハを加工する際のスライス工程から
の主要な工程を含め、各工程毎に詳細に説明する。ま
た、本発明で半導体ウエーハの面取り部分に形成させる
膜としては、前記半導体ウエーハより研磨速度が遅い材
質からなるものであれば特に限定されないが、以下、好
適な態様としてシリコンウエーハに酸化膜を形成させる
場合について説明する。

【００２３】図１及び図２は、それぞれ本発明の実施形
態の一例を示すフロー図である。これらの図に示される
ように、まず、シリコン単結晶インゴットを切断して円
板状の基板（ウエーハ）を得るスライス工程、切断され
たウエーハの表裏切断面をラッピングまたは平面研削に
より平坦化する平坦化工程、平坦化されたウエーハを酸
またはアルカリでエッチング処理するエッチング工程を
経ることにより平坦度の高いシリコンウエーハとされ
る。

【００２４】（スライス工程）スライス工程は、シリコ
ン単結晶のインゴットを内周刃スライサーやワイヤーソ
ーで切断して円板状のウエーハを得る工程である。この
スライス工程では、通常、平坦度がＴＴＶ（Total Thic
kness Variation）で１０〜２０μｍであり、しかも片
面最大で３０μｍ位の深さまで加工歪を有し、さらに数
ｍｍから数十ｍｍの周期でうねりを有するウエーハ（ス
ライスウエーハ）が得られる。

【００２５】（面取り工程）単結晶シリコンは非常に硬
くてもろい上に、特定の結晶軸方向に割れやすいためデ
バイスプロセス等での搬送中にウエーハ側面（外周部）
に欠け、チップを発生しやすい。これを防止するため、
面取り加工を行う。加工方法としては、例えばダイヤモ
ンド砥石（＃８００〜＃１５００）で成形加工する。な
お、面取り加工は、次の平坦化工程としてラッピングを
行う場合にはその前に、平坦化工程として平面研削を行
う場合には、その後に行うのが好ましい。また、例えば
スライス工程後と平坦化工程後の両方で面取り加工を行
うなど、複数回実施しても良い。また、面取り部の鏡面
化を行うことが好ましい。

【００２６】（平坦化工程）ラッピングや平面研削によ
り、スライスによる加工歪、そり、うねりを取り去り、
ウエーハを平坦化する。この平坦化工程では、スライス
工程で生じた表面の凹凸を平滑にし、加工歪みの深さを
均一化し、ウエーハ面内、およびウエーハ同士の厚さを
均一にする。この工程では、通常両面で６０〜１００μ
ｍの取り代で加工が行われる。平坦化工程で用いられる
ラッピングや平面研削の装置や条件についても特に限定
されず、従来と同様のものを適用することができる。

【００２７】（エッチング工程）ラッピングや平面研削
によりウエーハ表面には２〜１０μｍ程度の深さの加工
歪が残る。これを酸エッチングおよび／またはアルカリ
エッチングで取り去る。このエッチング工程についても
特に限定されず、従来の方法等が使用できる。エッチン
グ液としては、アルカリエッチングの場合、水酸化ナト
リウム（苛性ソーダ）又は水酸化カリウムを用いたエッ
チング液が用いられ、酸エッチングの場合は、フッ酸、
硝酸、酢酸、水の混合液等の酸エッチング液が利用され
る。例えば、フッ酸、硝酸、酢酸、水からなる混酸水溶
液により表面から数〜数十μｍエッチングする。

【００２８】以上のように、酸化膜を形成する以前の前
記各工程は特に限定されるものではなく、一般に行われ
ている方法のいずれをも用いることができるが、好まし
くは、面取り部分に酸化膜を形成する前にできるだけ高
平坦度な形状に維持しておく。研磨以前の平坦度が良い
ウエーハほど本発明に係る研磨により外周ダレが防止さ
れ、一般的に高平坦度のウエーハが得られるからであ
る。

【００２９】（面取り部酸化膜形成工程）上記のような
各工程を経て平坦化されたウエーハは、次に研磨により
鏡面ウエーハとするが、本発明では、研磨する半導体ウ
エーハとして、少なくとも研磨される表面側に接する面
取り部分に酸化膜が形成され、かつ前記表面側の主面に
は酸化膜が形成されていないウエーハを用いて片面研磨
を行う。従って、まず、所望の酸化膜が形成されたシリ
コンウエーハを用意する。

【００３０】図３は、主面（表面）に接する面取り部分
と裏面に酸化膜２が形成された状態のウエーハ１を示し
ている。このように酸化膜２が面取り部分、特に研磨す
る面に接する部分まで存在するような半導体ウエーハと
するには、例えば、ウエーハ全面に酸化膜を形成した
後、表面側の主面（研磨する側の面）の酸化膜を除去す
ることにより容易に得ることができる。

【００３１】（酸化膜形成工程）酸化膜の形成の仕方に
関しては、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、熱処理、ケイ素化
合物を有機溶剤に溶解した溶液を塗布し、焼成すること
によって形成される酸化膜、またはオゾン水等による酸
化膜形成など特に限定されないが、シリコンウエーハを
水蒸気や酸素を含む雰囲気中で熱処理して熱酸化膜を形
成するか、ＳｉＨ _４−Ｏ_２混合ガスやＴＥＯＳ等のガス
を用いたＣＶＤ法によりＣＶＤ酸化膜を形成するのが好
ましい。

【００３２】例えば、酸素を含む雰囲気中でウエーハの
熱処理を行えば、ウエーハ全面に均一に熱酸化膜を形成
させることができ、膜厚を十分厚くすることもできる。
また、化学蒸着法によれば、ＣＶＤ酸化膜がウエーハの
一方の主面と面取り部分に主に形成される。

【００３３】酸化膜厚は、後に行う研磨条件やウエーハ
の面取り部分の面取角度等により設定すれば良く、例え
ば、事前に酸化膜の厚さと研磨工程によるダレの関係を
調べ、最適な酸化膜厚に設定すれば良い。研磨条件等に
より異なるが、おおよそ３０ｎｍ〜１μｍ（３００Å〜
１００００Å）程度の酸化膜を形成するのが好ましい。
この範囲の厚さの酸化膜であれば容易に形成できる上、
ウエーハ周辺部の研磨速度を確実に遅らせて外周ダレの
発生を抑制することができる。なお、面取り部分の酸化
膜が３０ｎｍより薄いと、ウエーハ周辺部の過剰な研磨
を抑えられない場合があり、一方、１μｍを超える酸化
膜を形成させるとなると、酸化膜形成処理に時間がかか
って生産性が低下するので、上記範囲とすることが好ま
しい。

【００３４】上記のようにウエーハの全面に酸化膜を形
成した後、研磨する面側の主面の酸化膜を除去するが、
この場合、表面側の主面を平面研削（片面研削）する
か、あるいはエッチングすることで酸化膜を容易に除去
することができる。特に平面研削による処理が好まし
い。

【００３５】（片面研削工程）図５は、表面側の酸化膜
を除去するための片面研削装置の一例を示したものであ
る。全面に酸化膜２が形成されたウエーハ１をウエーハ
保持盤（吸着チャック）３に吸着させ、スピンドル６に
軸承された研削ヘッド４に固定されたカップ型ホイール
砥石５をウエーハ１に押圧し、ウエーハ保持盤３とスピ
ンドル６を回転させてウエーハの片面を研削する。な
お、この工程ではダメージが少ないようにするため、カ
ップ型ホイール砥石に用いる砥石の番手を＃２０００以
上、特に＃４０００程度とすることが好ましい。

【００３６】本発明では片面研削により主面に接する面
取り部分には酸化膜が残り、研磨したい表面側の主面で
は酸化膜が除去されるように加工する。好ましくは、図
４に示すように研磨する側の酸化膜が除去され、シリコ
ンがわずかに削れる程度まで研削すれば良い。具体的に
は、研削装置の安定性などを考慮に入れ、通常ウエーハ
表面から５〜２０μｍ程度研削すれば良い。このような
研削により面取り部自体も若干研削されるが、この程度
であれば特に問題とならない。なお、研削後に面取り形
状が規格内に入るように、面取り工程において予め鏡面
側（研削側）の面取り部分を厚くしておいても良い。

【００３７】平面研削加工は加工能力が高く、酸化膜と
シリコン表面を同じ研削速度で除去でき、この研削自体
により外周ダレ等が生じることはない。また、この研削
により、ウエーハ表面のうねりなども除去することがで
きるという利点もある。こうして上記のように研削する
ことにより、研磨する表面側に接する面取り部分に酸化
膜が形成され、かつ表面側の主面には酸化膜が形成され
ていないウエーハを確実に得ることができる。

【００３８】（エッチング除去工程）片面研削の代わり
に片面をエッチングすることにより酸化膜を除去するこ
ともできる。すなわち、図２に示すように、酸化膜形成
工程でウエーハの全面に酸化膜を形成した後、該ウエー
ハの研磨する表面側の主面の酸化膜をエッチング除去す
れば良い。

【００３９】例えば、少なくとも面取り部分に酸化膜が
残るように、ウエーハの一主面（表面）の酸化膜をウエ
ットエッチング法又はドライエッチング法等により除去
して研磨する側のシリコンを露出させる。具体的には、
全面に酸化膜が形成されたウエーハの裏面と面取り部分
をフィルムや樹脂を用いてマスクし、表面側の酸化膜を
エッチング除去（溶解除去）すれば良い。

【００４０】エッチング液としては、フッ酸（ＨＦ）が
好ましく、マスクされていない研磨する側の面の酸化膜
を容易にエッチング除去できる。特にエッチング除去前
の原料ウエーハが、うねりの少ない高平坦度なウエーハ
であれば、上記のように片面の酸化膜をエッチング除去
することで、片面研削を行った場合と同等の高平坦なウ
エーハとすることができる。

【００４１】（片面研磨工程）本発明では、上記のよう
にして得られたウエーハ、すなわち、表面側に接する面
取り部分に酸化膜が形成され、かつ前記表面側の主面に
は酸化膜が形成されていないウエーハを用いて片面研磨
を行う。

【００４２】図３に示されるような主面（表面）に接す
る面取り部分と裏面に酸化膜２が形成された状態のシリ
コンウエーハ１を片面研磨すれば、研磨が進むにつれて
ウエーハの中心部と外周部で研磨速度の差が生じる。研
磨条件等により若干異なるが、シリコンの研磨速度は約
０．６μｍ／分程度であり、酸化膜の研磨速度はおよそ
０．０６μｍ／分程度と約１０倍の研磨速度の差があ
る。従って、面取り部分にＣＶＤ酸化膜や熱酸化膜が形
成されたシリコンウエーハを片面研磨すれば、面取り部
付近のウエーハ外周部の過剰な研磨が抑制される。ま
た、面取り部分の酸化膜がウエーハ主面よりやや飛出
し、この酸化膜がリテーナーリングと同様な作用をし研
磨布を軽く沈み込ませる役目をする。それによっても外
周ダレが抑制されると考えられる。

【００４３】図６は、片面研磨装置を用いて研磨する態
様を示している。研磨工程における装置や研磨条件は、
従来のいずれのものをも用いることができ特に限定され
ないが、図６に示すように、研磨するウエーハの表面側
を下方に向け、スピンドル１６に軸承された研磨ヘッド
（保持板）１４にウエーハ１の裏面側をチャックする。
そして、ウエーハ１を定盤（研磨定盤）１３に貼着され
た研磨布１２に押圧し、研磨液を供給しながら、ウエー
ハ１と定盤１３を回転させることによりウエーハ１を研
磨布１２に摺接させて研磨面を鏡面仕上げ面とする。

【００４４】研磨は複数段（１次研磨、２次研磨、仕上
げ研磨）実施しても良い。シリコンウエーハを研磨する
場合、１次研磨では、コロイダルシリカを含有したアル
カリ溶液を研磨剤として使用することが好ましく、研磨
取り代量を２〜１０μｍ程度とする。１次研磨後、通
常、極微小な凹凸（面粗さやヘイズ）の改善のため、研
磨布の硬さや研磨液を代えて次の研磨（２次研磨や仕上
げ研磨）を行う。このようにして片面研磨を行うことに
より、外周ダレが極めて少ない、ＳＦＱＲが０．１５μ
ｍ以下となる高平坦な鏡面ウエーハを製造することがで
きる。

【００４５】なお、裏面側の酸化膜は除去して、表面側
の面取り部分のみに酸化膜が形成されたウエーハを研磨
してもよい。例えば、常圧の化学蒸着法により作製した
ＣＶＤ酸化膜では、ウエーハの一方の主面と面取り部分
に主に酸化膜が形成されるので、これを研削するなどし
て処理すると、表面側に接する面取り部のみに酸化膜が
形成されたウエーハが得られる。しかし、本発明では、
片面研磨を行うので、図３で示されるようにウエーハ裏
面にも酸化膜２が形成されていることで、研磨時にウエ
ーハ保持板の面粗さまたは真空吸着などでチャックした
場合、その吸着孔形状の転写が少なくなり、また、裏面
の汚れの発生を抑えることができるのでより好ましい。

【００４６】（残存酸化膜除去工程）上記の研磨工程を
経た後、ウエーハに残存している酸化膜は、フッ酸洗浄
等により除去することができる。なお、研磨工程後の酸
化膜は、必要により除去せずに残しても良い。これは製
品仕様でウエーハ裏面に酸化膜を形成するものがあり、
本発明の酸化膜形成工程で作製した酸化膜が代替可能で
あれば、そのままこの酸化膜を使用できるので都合が良
い。

【００４７】（洗浄工程）研磨後、ウエーハの洗浄を行
う場合は、水洗浄またはアルカリ洗浄および／または酸
洗浄後、水によるリンス洗浄を行えば良い。洗浄の補助
手段として、ブラシや超音波振動を用いても良い。洗浄
終了後は、例えばスピン乾燥することで、汚れや洗浄液
の付着が無い鏡面ウエーハとすることができる。

【００４８】以上、シリコンウエーハに酸化膜を形成さ
せた場合について説明したが、ウエーハの面取り部に形
成させる膜としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ
ート）、アクリル、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、
エポキシ樹脂などの樹脂膜のほか、シリコンより研磨速
度が遅く、金属汚染が無く、シリコンとの接着性が良
く、また研磨後除去が容易な材質からなる膜であれば好
適に使用することができる。特に酸化膜は、形成が容易
であり、研磨中に剥がれることもなく、研磨後はＨＦに
より容易に除去することができるため特に好ましい。

【００４９】

【実施例】以下、実施例を示して本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 （実施例１）シリコン単結晶インゴットからワイヤーソ
ーを用いてスライスした直径２００ｍｍのシリコンウエ
ーハ２５枚に対し、面取りを行った後、ラッピング装置
を用いて両面ラッピングを行なった。両面合わせて７０
μｍを取り去り、その後水で洗浄し、高平坦度なラップ
ウエーハを得た。

【００５０】次にエッチング工程として、アルカリエッ
チングを行なった。ＮａＯＨを含むアルカリエッチング
液が入ったエッチング槽内に、２５枚のウエーハを収納
したカセットを浸漬させ、８０℃で両面約２０μｍのエ
ッチングを行った。エッチング後、水でウエーハを洗浄
し、スピン乾燥してエッチングウエーハを得た。

【００５１】次に、酸化膜形成工程として、エッチング
後のシリコンウエーハの全面に熱酸化により成膜処理
し、ウエーハ表面に熱酸化膜を形成させた。ここでは酸
素雰囲気中、１１００℃でウエーハの熱処理を行い、約
５０００Å（０．５μｍ）の厚さの酸化膜を形成させ
た。

【００５２】全面に酸化膜が形成されたウエーハの面取
り部分と裏面をマスクし、ＨＦを用いたスピンエッチン
グにより表面側の主面の酸化膜をエッチング除去した。
主面の酸化膜をエッチング除去した後、ウエーハの面取
り部分と裏面のマスクを洗浄除去した。これにより面取
り部分とウエーハ裏面にのみ酸化膜が形成されたシリコ
ンウエーハを得た。

【００５３】さらに研磨工程として、上記のように面取
り部分に酸化膜が形成されたウエーハの裏面側を研磨ヘ
ッド（保持板）で吸着保持した。そして回転している定
盤上の研磨布（不織布）にコロイダルシリカ系研磨剤を
含む研磨液を滴下するとともに、研磨ヘッドを下降させ
て研磨布が貼着された研磨定盤に２０ｋＰａの圧力で押
し当て、研磨布にウエーハの表面を摺接させて１次研磨
を行った。

【００５４】その後、研磨条件を変えて、２次研磨、仕
上げ研磨を順次行なった。仕上げ研磨後、研磨されたウ
エーハをブラシ洗浄し、リンス洗浄、乾燥を順次行い、
表面（片面）が鏡面仕上げされた鏡面ウエーハを得た。
なお、研磨工程におけるウエーハの研磨代は約１０μｍ
であった。

【００５５】研磨後、ＨＦによりウエーハを洗浄し、ウ
エーハに残存している面取り部分とウエーハ裏面の酸化
膜をエッチング除去した。上記のようにして得られた鏡
面ウエーハに対し、ＡＤＥ社製の静電容量型フラットネ
ス測定器ウルトラゲージ９５００を用い、サイトのサイ
ズ２５ｍｍ×２５ｍｍで平坦度（ＳＦＱＲ）を測定し
た。

【００５６】ここでは、平坦度（ＳＦＱＲ）は、設定さ
れたサイト内でデータを最小二乗法にて算出したサイト
内平面を基準平面とし、この平面からの＋側、−側各々
最大変位量の絶対値の和であり、各サイト毎に評価して
ウエーハ面内で得られたＳＦＱＲの最大値をＳＦＱＲｍ
ａｘとした。得られた鏡面ウエーハのＳＦＱＲｍａｘ
は、全てのウエーハで０．１５μｍ以下であり、特にほ
とんどのウエーハで０．１３μｍ以下を満足するもので
あった。

【００５７】（実施例２）シリコン単結晶インゴットか
らワイヤーソーを用いてスライスした直径２００ｍｍの
シリコンウエーハ２５枚に対し、平面研削機を用いて片
面研削を行い、ウエーハを洗浄した後、表裏を逆にして
裏面側を研削した。ウエーハの表裏面それぞれ約２５μ
ｍずつ取り去った後、水で洗浄し、その後面取りを行
い、高平坦度な研削ウエーハを得た。

【００５８】次にエッチング工程として、アルカリエッ
チング及びリン酸による酸エッチングを以下のように行
なった。まず、研削加工されたウエーハを２５枚収納し
たカセットを、ＮａＯＨを含むアルカリエッチング液を
入れたエッチング槽内に浸漬させ、８０℃で両面約２０
μｍのエッチングを行った。次にフッ酸、硝酸、リン
酸、及び水からなる混酸を用い、同様に２５℃で両面約
１０μｍのエッチングを行なった。エッチング後、水で
ウエーハを洗浄し、スピン乾燥してエッチングウエーハ
を得た。

【００５９】次に、酸化膜形成工程として、エッチング
後のシリコンウエーハにＣＶＤ法により成膜処理を行
い、ウエーハ表面及び面取り部分にＣＶＤ酸化膜を形成
させた。得られた酸化膜の厚さは、面取り部分及びウエ
ーハ表面で約８０００Å（０．８μｍ）であった。

【００６０】砥石の番手を＃２０００としてインフィー
ド型の片面研削装置を用い、ウエーハの研磨する表面側
の主面を１０μｍ片面研削した。これにより面取り部分
にのみ酸化膜が形成された（残された）シリコンウエー
ハを得た。

【００６１】さらに研磨工程として、実施例１の場合と
同様に１次、２次、仕上げ研磨を順次行い、鏡面ウエー
ハを得た。なお、一連の研磨工程におけるウエーハの研
磨代は約８μｍであった。研磨後、ＨＦによりウエーハ
を洗浄し、ウエーハに残存している面取り部分の酸化膜
をエッチング除去した。ウエーハの平坦度（ＳＦＱＲｍ
ａｘ）を測定したところ、全てのウエーハで０．１３μ
ｍ以下、特にほとんどのウエーハで０．１０μｍ以下を
満足するものであった。

【００６２】このように平面研削加工により表面側の主
面の酸化膜を除去し、面取り部分に酸化膜が残っている
ウエーハとした後で研磨加工を行うことにより、平坦度
が著しく向上したウエーハとすることができる。これは
平面研削により表面側の主面の酸化膜を除去するととも
に、表面のシリコンも若干研削することになり、エッチ
ング工程などで生じたうねりなども除去されてより高平
坦度なウエーハが得られるためである。

【００６３】なお、本発明は、上記実施形態及び実施例
に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示
であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思
想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏す
るものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲
に包含される。

【００６４】例えば、本発明で研磨するウエーハは、少
なくとも研磨する表面側に接する面取り部分に酸化膜等
の半導体ウエーハより研磨速度が遅い材質からなる膜が
形成され、かつ表面側の主面には前記膜が形成されてい
ないものであれば特に限定されない。例えば、酸化膜が
ウエーハ裏面及びウエーハの裏面側に接する面取り部分
に形成されていなくても、研磨する表面側に接する部分
だけに形成されているウエーハであれば、本発明によ
り、外周ダレの無い、高平坦度な鏡面ウエーハとするこ
とができる。なお、本発明は、シリコンウエーハ以外の
半導体ウエーハにも適用できることは言うまでもない。

【００６５】

【発明の効果】本発明では、少なくとも研磨される表面
側に接する面取り部分に酸化膜等の半導体ウエーハより
研磨速度が遅い材質からなる膜が形成され、かつ前記表
面側の主面には前記膜が形成されていないウエーハを用
いて片面研磨するため、リテーナリングや小径の保持板
等の特別な治具を用いることなく、外周ダレを防ぐこと
ができる。これにより、外周ダレが極めて少なく、近年
要求されている微細配線加工可能な、ＳＦＱＲが０．１
５μｍ以下の高平坦な鏡面ウエーハを容易にかつ確実に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鏡面ウエーハの製造方法の一例を
示すフロー図である。

【図２】本発明に係る鏡面ウエーハの製造方法の他の一
例を示すフロー図である。

【図３】主面（表面）に接する面取り部分と裏面に酸化
膜が形成された状態のウエーハを示した図である。

【図４】片面研削による取り代と、研磨による取り代の
一例を示す説明図である。

【図５】片面研削装置（平面研削装置）を用いて表面側
の酸化膜を除去する態様を示す図である。

【図６】片面研磨装置を用いて研磨する態様を示す図で
ある。

【図７】半導体デバイスを作製する際の一般的な工程を
示すフロー図である。

【符号の説明】

１…ウエーハ、 ２…酸化膜、 ３…ウエーハ保持盤
（吸着チャック）、 ４…研削ヘッド、 ５…カップ型
ホイール砥石、 ６…スピンドル、 １２…研磨布、
１３…定盤（研磨定盤）、 １４…研磨ヘッド（保持
板）、 １６…スピンドル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 忠弘 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内 (72)発明者 大嶋 久 新潟県中頸城郡頸城村大字城野腰新田596 番地２ 直江津電子工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエーハの表面を研磨することに
   より鏡面ウエーハを製造する方法において、前記研磨す
   る半導体ウエーハとして少なくとも前記表面側に接する
   面取り部分に該半導体ウエーハより研磨速度が遅い材質
   からなる膜が形成され、かつ前記表面側の主面には前記
   膜が形成されていないウエーハを用い、該ウエーハの裏
   面側を保持板で保持し、研磨布に研磨液を供給しながら
   前記ウエーハの表面を研磨布に摺接させて片面研磨を行
   うことを特徴とする鏡面ウエーハの製造方法。
2. 【請求項２】 半導体ウエーハの表面を研磨することに
   より鏡面ウエーハを製造する方法において、前記研磨す
   る半導体ウエーハとして少なくとも前記表面側に接する
   面取り部分に酸化膜が形成され、かつ前記表面側の主面
   には酸化膜が形成されていないウエーハを用い、該ウエ
   ーハの裏面側を保持板で保持し、研磨布に研磨液を供給
   しながら前記ウエーハの表面を研磨布に摺接させて片面
   研磨を行うことを特徴とする鏡面ウエーハの製造方法。
3. 【請求項３】 前記研磨する半導体ウエーハを、ウエー
   ハ全面又はウエーハ表面側の面取り部分と主面に酸化膜
   を形成した後、該ウエーハの研磨する表面側の主面を平
   面研削することにより得ることを特徴とする請求項２に
   記載の鏡面ウエーハの製造方法。
4. 【請求項４】 前記研磨する半導体ウエーハを、ウエー
   ハ全面又はウエーハ表面側の面取り部分と主面に酸化膜
   を形成した後、該ウエーハの研磨する表面側の主面の酸
   化膜をエッチング除去することにより得ることを特徴と
   する請求項２に記載の鏡面ウエーハの製造方法。
5. 【請求項５】 前記酸化膜を、３０ｎｍ〜１μｍの厚さ
   となるように形成させることを特徴とする請求項２ない
   し請求項４のいずれか一項に記載の鏡面ウエーハの製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記酸化膜として、熱酸化膜またはＣＶ
   Ｄ酸化膜を形成させることを特徴とする請求項２ないし
   請求項５のいずれか一項に記載の鏡面ウエーハの製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記半導体ウエーハの片面研磨を行った
   後、該ウエーハに残存している酸化膜を除去することを
   特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか一項に記
   載の鏡面ウエーハの製造方法。