JP2003179022A - 半導体ウェハ反り量の低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】例えば縦型半導体素子のように、ウェハの片面
側を研削した際に発生する反りを低減する。 【解決手段】ウェハの片面側を、例えばハロゲンランプ
照射により瞬間的に加熱し、加工変質層を回復させる。
ハロゲンランプ照射を１０秒間以下の短時間に止め、到
達温度を６００℃以下に制限して、表面側のデバイスへ
の悪影響を避けることが重要である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハにつ
いて、片面を研削する際に発生するそりを低減する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハの大口径化に伴いウェハの
厚さも厚くなっている。このためウェハの表面側にデバ
イスを形成した後、デバイス本来に必要な厚さ、或いは
取扱に適する厚さより厚い分の裏面側を削るのが普通で
ある。この裏面側除去は、砥石等で機械的に削ることが
多く、そのままでは加工歪み層が残ってウェハにそりが
発生する。従って裏面研削の後に、加工歪み層を除去す
る目的でウェットエッチングする方法が主流である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば電流を
ウェハ表面に対して垂直方向に流す、いわゆる縦型半導
体デバイス等では、ウェハ厚さをデバイス本来に必要な
厚さにできるだけ近づけたい。極端な場合、その厚さは
７０μm 以下であり、従来のウェットエッチング方法
は、時間がかかるため、あるいは取扱上で不適切となっ
ている。

【０００４】このような状況に鑑み本発明の目的は、簡
易に、しかも効率良く、特に厚さの薄いウェハの反りを
除去する方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題解決のため本
発明のウェハの片面を研削した際に生じる半導体ウェハ
の反りを低減する方法は、反りの凸側の片面を短時間加
熱するものである。このウエハそりは、研削時にウェハ
表面の加工変質層の形成に起因するものである。加工変
質層は、高転位密度層（アモルファス層）と転位層で構
成されている。反りは主に高転位密度層（アモルファス
層）に依存し、転位層には余り影響されない。そして、
この高転位密度層（アモルファス層）は熱によるもので
なく、力により形成されたものである。このメカニズム
を解明できたため、熱を加えることにより、回復できる
ことがわかった。

【０００６】しかも加工変質層は、研削した側の表面層
に限られるので、反りの凸側の片面だけを短時間加熱す
れば良い。片面を短時間加熱する方法としては、ハロゲ
ンランプ照射により加熱する。ハロゲンランプ照射によ
り表面側のデバイスに影響を及ぼさないため瞬間的に裏
面側の表面層たけを加熱することができる。

【０００７】特に、到達温度を６００℃以上７００℃以
下、加熱時間を３秒間以上１０秒間以下とする。到達温
度を６００℃以上、加熱時間を３秒間以上１０秒間以下
とすれば良いことは、後記実施例の項で記した通りであ
る。到達温度が６００℃未満、加熱時間が５秒未満で
は、加工変質層が十分に回復しない。一方、到達温度が
高すぎ、或いは加熱時間が長すぎると、加熱が表面側特
開昭５４−１２５８７号公報において、タンタル酸リシ
ウム単結晶ウェハの研磨工程後の反りを減少させる方法
として、５００〜６００℃で長時間アニールする方法が
開示されている。

【０００８】しかし、その方法はタンタル酸リシウム単
結晶ウェハ全体を、長時間加熱する点および温度領域の
点で本発明とは異なっている。本発明では、加工変質層
が片面の表面層だけにあることに着目し、先に述べたよ
うに表面側のデバイス等に悪影響を及ぼさないため、片
面だけを瞬間的に加熱しているのである。

【０００９】また、特開平１１−２７７４１０号公報に
おいて、半導体ウェハの研磨の際に研磨布の表面をハロ
ゲンランプにより、加熱する例が記載されている。しか
しこの例は、ハロゲンランプを非接触の研磨布の一加熱
手段として用いているだけであって、ハロゲンランプを
用いて半導体ウェハの片面だけを瞬間的に加熱するとい
う本発明の本質とは異なるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
説明する。なお、本発明において、第一トレンチ形成前
までの工程と第二トレンチ内側へのゲート電極形成後の
工程は従来の技術と同様であるので、この説明および模
式断面図を省略する。 〔実施例〕デバイスを形成した直径１００mm、厚さ３０
０μm のシリコンウェハの裏面側を砥石で機械的に研削
し、厚さ１００μm とした。このときの反りは、約８０
０μm である。

【００１１】そのウェハをハロゲンランプアニール装置
に挿入し、ランプ照射により各種温度に５秒間加熱した
後、試料を切り出し、透過型電子顕微鏡によりアモルフ
ァス層の厚さを測定した。なお、加熱温度は赤外線セン
サにより測定した。図２は、アモルファス層の厚さの加
熱温度依存性を示す特性図である。加熱温度が高い程、
アモルファス層の厚さは薄くなり、６００℃以上では殆
どアモルファス層が消滅している。すなわち適切な熱処
理をおこなうことにより、アモルファス層を低減できる
ことがわかる。

【００１２】一方予備実験で、アモルファス層の厚さと
反りとの間に相関関係があることがわかっている。図３
は、アモルファス層の厚さと反りとの関係を示す相関特
性図である。アモルファス層の厚さと反りとの間にリニ
アな比例関係が成り立っており、アモルファス層が消滅
するようにすれば、反りも無くすことができると考えら
れる。

【００１３】そこで、１００枚のウェハについて６００
℃に達する、５秒間のランプ照射加熱をおこない、熱処
理前後の反りを測定した。図１は、加熱処理前後の反り
の平均値を比較した特性図である。約８００μm あった
反りが、１０μm 程度に低減できている。これにより、
後工程の取扱が極めて容易になった。しかも従来のウェ
ットエッチングでは、１ウェハ当たり約１２０秒間を要
したが、本方法によればランプ照射の５秒間だけに短縮
された。

【００１４】また、ウェットエッチング法における水洗
のような後処理が必要無いので、更にウェハの薄板化が
可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ウェハの片面を研削する際に生じるウェハの反り
を、反りの凸側の片面を短時間加熱することによって、
簡易に、効率良く、反りを低減することができ、また残
留応力も低減できた。その結果、工数の低減等の製造工
程の短縮や、後工程の省略、搬送のしやすさ等による歩
留り向上がもたらされる。また、薄板化できるメリット
もある。

【００１６】片面側の表面層を瞬間的に加熱する方法
は、ハロゲンランプ照射ででき、実行が容易であるの
で、本発明の方法は極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ランプアニール処理前後のシリコンウエハそり
量の変化を示す特性図

【図２】熱処理温度とアモルファス層厚さ変化との関係
を示す特性図

【図３】アモルファス層の厚さと反りとの関係を示す相
関特性図

フロントページの続き (72)発明者 片倉 英明 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウェハの片面を研削する際に生じる
   反りを、反りの凸側の片面を短時間加熱することによっ
   て低減することを特徴とする半導体ウェハ反り量の低減
   方法。
2. 【請求項２】ハロゲンランプ照射により反りの凸側の片
   面を加熱することを特徴とする請求項１に記載の半導体
   ウェハ反り量の低減方法。
3. 【請求項３】到達温度を６００℃以上７００℃以下、加
   熱時間を３秒間以上１０秒間以下とすることを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体ウェハ反り量の低減方法。