JP2013258227A - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハ表面の外周部の平坦度を向上させることができる、半導体ウェーハの製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体ウェーハの表裏両面を粗研磨する粗研磨工程Ｓ５と、前記粗研磨された半導体ウェーハの面取り部を鏡面研磨する鏡面面取り研磨工程Ｓ７と、前記鏡面面取りされた半導体ウェーハの表面または表裏両面を鏡面研磨する鏡面仕上研磨工程Ｓ９と、を行う半導体ウェーハの製造方法において、前記鏡面面取り研磨工程の後に、前記半導体ウェーハ表面に対して、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むアルカリ溶液を用いた研磨を行い、前記半導体ウェーハ表面上に存在する酸化膜を除去する工程Ｓ８を行った後、前記鏡面仕上研磨工程を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの製造方法に関する。

通常、半導体ウェーハの表裏面に行われる鏡面研磨は、複数段に分けて実施される。具体的には、半導体ウェーハの高平坦度化を目的とした粗研磨と、表面粗さ低減を目的とした仕上研磨とに大別される。
また、半導体ウェーハの表裏面のみならず、面取り部からの発塵を防止する目的で、面取り部にも鏡面研磨が実施される。
粗研磨は、キャリア内に半導体ウェーハを収納して半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する両面同時研磨により行われる。この両面同時研磨では、半導体ウェーハとキャリア内周面との接触により、面取り部に傷や圧痕が発生する。したがって、面取り部の鏡面研磨は、発生する傷や圧痕の除去を兼ねて、粗研磨後に実施されるのが一般的である。

しかし、面取り部の鏡面研磨に用いられる研磨パッドには軟質の研磨布を使用するため、この軟質の研磨布が面取り部だけでなく、ウェーハ表面側にまで回り込んだ状態で研磨が進行してしまう問題があった（以後、オーバーポリッシュともいう。）。このオーバーポリッシュが生じると、ウェーハ外周部の厚みが薄くなってしまう不具合を生じる（以後、エッジロールオフともいう。）。

上記オーバーポリッシュを起因とするエッジロールオフの悪化を防止する方法として、両面研磨工程の後に、半導体ウェーハ表裏両面に樹脂製の保護膜を形成し、鏡面面取り工程を行い、その後に樹脂製の保護膜を除去する半導体ウェーハの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、半導体ウェーハの表裏面に形成する樹脂製の保護膜によって鏡面面取り工程時のオーバーポリッシュを抑制することで、エッジロールオフを防止する。

特開２００６−２３７０５５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される方法では、樹脂による保護膜形成及び樹脂製保護膜を除去するための洗浄がそれぞれ必要になるため、コストアップに繋がる問題があった。
また、保護膜を形成するための樹脂が、表裏両面だけでなく、面取り部にまで及んでしまうと、面取り部の鏡面研磨工程での研磨が部分的あるいは全体的に抑制されてしまう。そのため、面取り部には樹脂が及ばないように、ウェーハ表裏両面のみに保護膜を正確に形成する必要があるが、技術的に困難であった。
更に、樹脂製保護膜の除去のための洗浄では、一旦除去した樹脂が再付着する、樹脂製保護膜が完全に除去されないなどの問題があった。

本発明の目的は、半導体ウェーハ表面の外周部の平坦度を向上させることができる、半導体ウェーハの製造方法を提供することにある。

通常、粗研磨と鏡面仕上研磨とでは、砥粒サイズや配合成分が異なる研磨液を使用する。そのため、粗研磨後の半導体ウェーハ表面に残存する砥粒や研磨液を、後に続く鏡面仕上研磨に持ち込まないように、粗研磨後の半導体ウェーハに対して、洗浄処理が行われる。洗浄処理では、アンモニア水及び過酸化水素を含む洗浄液（ＳＣ−１）などが使用される。
本発明者らの実験によれば、粗研磨された半導体ウェーハを洗浄処理した後、面取り部に鏡面面取り研磨を行い、その後に表面または表裏両面を鏡面仕上研磨すると、半導体ウェーハ表面の外周部の平坦度が悪化する問題があることが判明した。

この原因について、鋭意研究した結果、以下の知見を得た。
半導体ウェーハに対して、ＳＣ−１洗浄などの洗浄処理が行われると、洗浄処理された半導体ウェーハの全面には不可避的に厚さオングストローム程度の酸化膜が形成される。
一方、近年、ウェーハ面取り部の鏡面研磨の技術開発も進み、使用する研磨布やスラリーの種類などの改良により、オーバーポリッシュによるエッジロールオフ発生の問題は殆ど生じない状況にまで改善されてきている。

しかし、図７（Ａ）に示すように、洗浄処理によって形成された極薄の酸化膜では、鏡面面取り研磨によるオーバーポリッシュによって、半導体ウェーハ表面の外周部に存在する酸化膜が除去され、シリコン面が露出した半導体ウェーハが形成される。
この状態で次の鏡面仕上研磨を行うと、図７（Ｂ）に示すように、半導体ウェーハ表面において酸化膜が存在する部分と存在しない部分とで研磨レートの差を生じる。そして、酸化膜が存在しない外周部での研磨進行が速くなって、外周部から先に研磨されてしまうため、エッジロールオフが悪化してしまうことが明らかとなった。

本発明の半導体ウェーハの製造方法では、半導体ウェーハの表裏両面を粗研磨する粗研磨工程と、前記粗研磨された半導体ウェーハの面取り部を鏡面研磨する鏡面面取り研磨工程と、前記鏡面面取りされた半導体ウェーハの表面または表裏両面を鏡面研磨する鏡面仕上研磨工程と、を行う半導体ウェーハの製造方法において、前記鏡面面取り研磨工程の後に、前記半導体ウェーハ表面に対して、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むアルカリ溶液を用いた研磨を行い、前記半導体ウェーハ表面上に存在する酸化膜を除去した後、前記鏡面仕上研磨工程を行うことを特徴とする。

本発明によれば、前記鏡面面取り研磨工程の後に、前記半導体ウェーハ表面に対して、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むアルカリ溶液を用いた研磨を行い、前記半導体ウェーハ表面上に存在する酸化膜を除去する。したがって、酸化膜除去後に行う鏡面仕上研磨時に、半導体ウェーハ表面に存在する酸化膜の有無による研磨レートの差を生じることがないため、結果として、半導体ウェーハ表面の外周部の平坦度を向上させることができる。

本発明の半導体ウェーハの製造方法では、前記表面と前記面取り部の酸化膜厚み差が０．２ｎｍ未満であることが好ましい。
この発明によれば、表面と面取り部の酸化膜厚み差が０．２ｎｍ未満であれば、鏡面仕上研磨時に研磨レートの差を生じることなく、半導体ウェーハ表面の外周部の平坦度を確実に向上させることができる。

本発明の半導体ウェーハの製造方法では、前記鏡面仕上研磨工程での研磨取り代が０．１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。
この発明によれば、鏡面仕上研磨工程での研磨取り代が０．１μｍ以上３μｍ以下であれば、高い平坦度で、かつ良好な表面粗さの半導体ウェーハが得られる。

本発明の実施形態に係る半導体ウェーハの製造工程を表すフローチャートである。 本実施形態における両面研磨装置の構成を表す概略図である。 本実施形態における面取り研磨装置を示す概略図であり、（Ａ）は部分拡大概略図、（Ｂ）は平面図である。 本実施形態の製造工程における半導体ウェーハの部分拡大断面図であり、（Ａ）は鏡面面取り研磨後、（Ｂ）は酸化膜除去後、（Ｃ）は鏡面仕上研磨後である。 本実施形態における片面研磨装置を示す概略図である。 本実施形態における半導体ウェーハのＳＦＱＲの全体図である。 従来の製造工程における半導体ウェーハの部分拡大断面図であり、（Ａ）は鏡面面取り研磨後、（Ｂ）は鏡面仕上研磨後である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る半導体ウェーハの製造工程が示されている。
先ず、ＣＺ法等により引き上げられた単結晶インゴットを、マルチワイヤソー等によってスライス切断する（工程Ｓ１）。次いで、スライスしたウェーハの欠けや割れを防止するために、ウェーハの角隅部等に面取りを行う（工程Ｓ２）。
次に、面取りしたウェーハの表面を平坦化するために、ラッピングや平面研削を行う（工程Ｓ３）。そして、ウェーハに残留する面取り時及びラッピング時に発生した加工変質層を除去するために、エッチングによる化学研磨を行う（工程Ｓ４）。

〔粗研磨工程Ｓ５〕
次に、エッチングされた半導体ウェーハの表裏両面を粗研磨する。
粗研磨工程Ｓ５は、所望とする厚みまで半導体ウェーハを研磨することを目的に行われる。具体的には、ウレタン樹脂などを固めた硬質素材の研磨布を用い、研磨速度が比較的速い条件で、研磨後の半導体ウェーハの厚さのバラツキを小さく、平坦化するように研磨が行われる。
この粗研磨工程Ｓ５では、研磨布の種類や遊離砥粒サイズを変更して、研磨取り代を複数段階（例えば１〜３段階）に分けて研磨処理を行ってもよい。また、遊離砥粒を用いないアルカリ溶液による無砥粒研磨を採用してもよい。

＜両面研磨装置の構成＞
本実施形態の粗研磨工程Ｓ５に用いる両面研磨装置について説明する。
図２に示すように、両面研磨装置１０は、上定盤１１、下定盤１２、インナーギア１３、アウターギア１４、及び複数のキャリア１５を備えて構成され、キャリア１５内には、複数の半導体ウェーハＷが収納される。図２では、１枚のキャリア１５内に３枚の半導体ウェーハＷが収納されるように構成される。
上定盤１１は、定盤本体１１１と、この定盤本体１１１を下定盤１２に対して接近離間させる昇降機構１１２とを備えて構成される。

定盤本体１１１は、略円板状に形成され、図２では図示を略したが、その下面には半導体ウェーハＷを研磨する際に半導体ウェーハＷの面と当接する研磨パッド１１３が設けられる。また、定盤本体１１１の上面には、研磨時に研磨スラリーの供給や純水でリンスするための供給孔が複数穿設され、研磨スラリーや純水を上定盤１１及び下定盤１２の間に供給できるようになっている。
昇降機構１１２は、定盤本体１１１の略中央に設けられる軸部を有し、図示を略したが、上部に配置される門型フレームに設けられるモータによって、定盤本体１１１を上下に昇降させる。

下定盤１２は、両面研磨装置１０の台座上に回転自在に設けられる円板状体であり、この下定盤１２の上定盤１１と対向する面には研磨パッド１２１が設けられる。そして、研磨する際にはこの研磨パッド１２１が半導体ウェーハＷの面と当接する。
インナーギア１３は、下定盤１２の円板の略中心に、下定盤１２と独立して回転するように設けられ、その外周側面には、キャリア１５と噛合する歯１３１が形成されている。
アウターギア１４は、下定盤１２を囲むリング状体から構成され、リングの内側面には、キャリア１５と噛合する歯１４１が形成されている。

上定盤１１、下定盤１２、インナーギア１３、及びアウターギア１４の回転中心には、それぞれ駆動モータの回転軸が結合され、各駆動モータによってそれぞれが独立して回転するようになっている。
キャリア１５は、円板状体から構成され、その外周側面には前記のインナーギア１３及びアウターギア１４と噛合する歯１５１が形成される。また円板状体内部には、複数のウェーハ保持孔１５２が形成され、このウェーハ保持孔１５２内部に半導体ウェーハＷが収納される。

研磨パッド１１３及び研磨パッド１２１に貼設される研磨布としては、ポリウレタンを使用することが好ましい。ポリウレタンは、ショアＡ硬度が８０以上９０以下の範囲内のものを使用することが特に好ましい。研磨液としては、砥粒が含有されたアルカリ水溶液を使用することが好ましい。このうち、砥粒としては平均粒径５０ｎｍのコロイダルシリカ、アルカリ水溶液としてはｐＨ１０〜１１のＫＯＨ水溶液を使用することが特に好ましい。

＜両面研磨装置による粗研磨工程Ｓ５の作用＞
次に、前述した両面研磨装置１０による粗研磨の作用について説明する。
まず、下定盤１２上にキャリア１５をセットし、ウェーハ保持孔１５２内に半導体ウェーハＷを収納する。次に、昇降機構１１２により上定盤１１を下降させ、上定盤１１を下方向に所定の圧力で加圧した状態で、上定盤１１の定盤本体１１１に形成された供給孔から研磨スラリーを供給し、それぞれの駆動モータを駆動させることにより、両面研磨が行われる。

研磨中、キャリア１５は、外周の歯１５１がインナーギア１３及びアウターギア１４と噛合しているため、自転をしつつインナーギア１３の回りを公転するように動作し、研磨パッド１１３及び研磨パッド１２１全体で半導体ウェーハＷの研磨が実施される。
なお、半導体ウェーハＷは、下側が表面研磨、上側が裏面研磨となるように配置され、下定盤１２に取り付けられる研磨パッド１２１が半導体ウェーハＷの表面研磨用、上定盤１１に取り付けられる研磨パッド１１３が半導体ウェーハＷの裏面研磨用となる。

粗研磨工程Ｓ５における研磨取り代は、片面が１０μｍ、表裏両面合計で２０μｍ程度が好ましい。また、粗研磨工程Ｓ５後の半導体ウェーハＷのＥＳＦＱＲが３０〜５０ｎｍとなるように調整することが好適である。ＥＳＦＱＲ（Edge flatness metric, Sector based, Front surface referenced, least sQuares fit reference plane, Range of the data within sector）とは、図６に示すような、ウェーハ全周の外周部域に形成した扇型の領域（セクター）内のＳＦＱＲを測定した値である。

〔洗浄工程Ｓ６〕
次に、粗研磨工程Ｓ５を終えた半導体ウェーハＷを洗浄する。
粗研磨工程Ｓ５後の半導体ウェーハＷ表面には、粗研磨工程Ｓ５で使用した砥粒や研磨液などが残存している。そして、粗研磨工程Ｓ５と後述する鏡面仕上研磨工程Ｓ９とでは、砥粒サイズや配合成分が異なる研磨液を使用する。そのため、この工程Ｓ６では、残存する砥粒や研磨液を後に続く鏡面仕上研磨工程Ｓ９に持ち込まないように、半導体ウェーハＷが洗浄される。

ここでの洗浄では、アンモニア水及び過酸化水素水を含む洗浄液（ＳＣ−１）などを使用することが好適である。例えば、アンモニア水と過酸化水素水を１：１で混合し、これを５〜３０倍に純水希釈して調製された、５０〜８０℃に加温したＳＣ−１液によるウェットベンチ洗浄により行うことが特に好ましい。
上記ＳＣ−１液による洗浄後は、半導体ウェーハＷを純水でリンスする。洗浄を終えた半導体ウェーハＷの全面には、不可避的に、膜厚が約１ｎｍ以上約１．１ｎｍ以下（約１０Å以上約１１Å以下）の自然酸化膜が形成される。

〔鏡面面取り研磨工程Ｓ７〕
次に、洗浄工程Ｓ６を終えた半導体ウェーハＷの面取り部を鏡面研磨する。
工程Ｓ７において、半導体ウェーハＷの面取り部を鏡面研磨するのは、面取り部からの発塵を防止するため、そして、粗研磨工程Ｓ５において、半導体ウェーハＷとキャリア内周面との接触により、面取り部に生じた傷や圧痕を除去するためである。

＜面取り研磨装置の構成＞
本実施形態の鏡面面取り研磨工程Ｓ７に用いる面取り研磨装置について説明する。図３（Ａ）は面取り研磨装置の部分拡大概略図であり、図３（Ｂ）は面取り研磨装置の平面図である。
図３（Ａ）に示すように、面取り研磨装置２０は、半導体ウェーハＷの下面を吸着するウェーハ吸着部２１と、このウェーハ吸着部２１で吸着された半導体ウェーハＷを鏡面研磨する研磨部２２と、研磨部２２の上部には研磨液を供給するための配管２３を備える。

ウェーハ吸着部２１は、半導体ウェーハＷの下面を吸着により保持する、保持手段としての吸着ステージ２１１と、この吸着ステージ２１１を回転させる回転手段２１２とを備える。
研磨部２２は、半導体ウェーハＷの面取り部を鏡面研磨する研磨ホイール２２１と、研磨ホイール２２１を回転させたり、上下方向に昇降させたり、半導体ウェーハＷに押し付ける駆動手段（図示省略）とを備える。研磨ホイール２２１は、上方傾斜面研磨パッド２２２、垂直面研磨パッド２２３及び下方傾斜面研磨パッド２２４から構成される。
なお、図３（Ａ）では、半導体ウェーハＷの面取り部に対する位置関係を説明するために、各研磨パッドを図の右側に並べて示したが、実際には、図３（Ｂ）に示すように、各研磨パッドがそれぞれ同じ長さの円弧状に形成され、所定の間隔をあけて半導体ウェーハＷの周りに配置する構成となっている。

また、各研磨パッドには研磨布がそれぞれ貼付けられる。面取り研磨装置２０の各研磨パッドに貼設される研磨布としては、不織布を使用することが好ましい。不織布は、アスカーＣ硬度が５５〜５６の範囲内のものを使用することが特に好ましい。研磨液としては、砥粒が含有されたアルカリ水溶液を使用することが好ましい。このうち、砥粒としては平均粒径５０ｎｍのコロイダルシリカ、アルカリ水溶液としてはｐＨ１０〜１１のＫＯＨ水溶液を使用することが特に好ましい。

＜面取り研磨装置による鏡面面取り研磨工程Ｓ７の作用＞
次に、前述した面取り研磨装置２０による鏡面面取り研磨工程の作用について説明する。
先ず、半導体ウェーハＷの下面をウェーハ吸着部２１に吸着して半導体ウェーハＷを保持させる。そして、研磨ホイール２２１の各研磨パッド２２２，２２３，２２４を所定の圧力で面取り部の対応する箇所にそれぞれ押し付けて、押し付けた状態を維持する。
次に、配管２３から研磨液を研磨布に供給しながら、図３（Ｂ）に示すように、回転手段２１２を回転させて半導体ウェーハＷを回転させるとともに、駆動手段により研磨ホイール２２１を回転させて各研磨パッド２２２，２２３，２２４を回転させる。
これにより、半導体ウェーハＷの面取り部の上方が上方傾斜面研磨パッド２２２によって、面取り部の中央部が垂直面研磨パッド２２３によって、及び面取り部の下方が下方傾斜面研磨パッド２２４によってそれぞれ研磨される。

図４（Ａ）に示すように、この鏡面面取り研磨によって、面取り部に存在する酸化膜が除去されるとともに、面取り部が鏡面に加工される。粗研磨工程Ｓ５で生じた傷や圧痕も除去される。
また、面取り部だけでなく、オーバーポリッシュによって、表裏両面の外周部に存在する酸化膜も除去され、外周部のシリコン面が露出する。

〔酸化膜除去工程Ｓ８〕
次に、図４（Ｂ）に示すように、鏡面面取り研磨工程Ｓ７の後に、半導体ウェーハ表面に対して、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むアルカリ溶液を用いて研磨する。この研磨により、半導体ウェーハの表面上に存在する酸化膜を除去する。

＜片面研磨装置の構成＞
本実施形態の酸化膜除去工程Ｓ８に用いる片面研磨装置について説明する。
図５に示すように、片面研磨装置３０は、大きな円板であり、その底面中心に接続されたシャフト３１によって回転する回転定盤３２と、加圧ヘッド３３及びこれに接続して加圧ヘッド３３を回転させるシャフト３４からなるウェーハ保持具３５とを備える。
回転定盤３２の上面には、研磨布３２１が貼付けられ、加圧ヘッド３３の下面には、半導体ウェーハＷが固着される研磨プレート３３１が取付けられ、回転定盤３２の上部には、研磨液を供給するための配管３６や純水を供給するための配管３７が設けられている。

なお、この酸化膜除去工程Ｓ８で片面研磨装置３０に貼設される研磨布３２１としては、スエードを使用することが好ましい。研磨液としては、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むアルカリ水溶液が使用される。酸化セリウム及び酸化ジルコニウムは、何れも酸化膜に対する研磨速度が速いため好ましい。砥粒としては平均粒径５０〜１１０ｎｍ、アルカリ水溶液としてはｐＨ１０〜１１のＫＯＨ水溶液を使用することが特に好ましい。

＜片面研磨装置による酸化膜除去工程Ｓ８の作用＞
次に、前述した片面研磨装置３０による酸化膜除去工程の作用について説明する。
先ず、半導体ウェーハＷの裏面を加圧ヘッド３３の研磨プレート３３１に固着して半導体ウェーハＷを保持させる。そして、加圧ヘッド３３を下降させて、所定の圧力で下方に押し付けることにより、半導体ウェーハＷの表面を研磨布３２１に押さえつけた状態とする。
次に、半導体ウェーハＷを研磨布３２１に押さえつけた状態を維持し、配管３６から研磨液を研磨布３２１に供給しながら、加圧ヘッド３３を回転させて半導体ウェーハＷを回転させるとともに、回転定盤３２を回転させて研磨布３２１を回転させる。
これにより、半導体ウェーハＷの表面が研磨布３２１によって研磨される。
この研磨により、半導体ウェーハＷの表面に存在する酸化膜が除去される。
なお、酸化膜除去工程Ｓ８における酸化膜の除去は、本発明の効果が得られるのであれば、半導体ウェーハの表面上に存在する酸化膜を一部残留させるような構成としてもよい。

工程Ｓ８による研磨により、半導体ウェーハ表面に存在する酸化膜を一部残留させる場合、半導体ウェーハの表面と面取り部の酸化膜厚み差は、０．２ｎｍ未満であることが好ましい。また、工程Ｓ８における研磨により、半導体ウェーハの表面に存在する酸化膜を全て除去し、表面と面取り部の酸化膜厚み差が生じないようにすることが特に好ましい。酸化膜厚み差が０．２ｎｍ以上では、鏡面仕上研磨時に、研磨レートの差を生じ、外周部から先に研磨されてエッジロールオフが悪化する不具合を生じるおそれがある。

〔鏡面仕上研磨工程Ｓ９〕
最後に、工程Ｓ８で半導体ウェーハ表面上に存在する酸化膜を除去した後、半導体ウェーハＷの表面または表裏両面を鏡面研磨する。
鏡面仕上研磨工程Ｓ９は、半導体ウェーハＷの表面の粗さを改善することを目的に行われる。具体的には、スエードのような軟質の研磨布と微小サイズの遊離砥粒を用い、マイクロラフネスやヘイズといった半導体ウェーハＷの表面上の微小な面粗さのバラツキを低減するように研磨が行われる。
この鏡面仕上研磨工程Ｓ９も粗研磨工程Ｓ５と同様に、研磨布の種類や遊離砥粒サイズを変更しながら、研磨取り代を複数段階に分けて研磨処理を行ってもよい。

＜片面研磨装置の構成＞
本実施形態の鏡面仕上研磨では、前述した片面研磨装置が使用される。
なお、鏡面仕上研磨工程Ｓ９で片面研磨装置３０に貼設される研磨布３２１としては、スエードを使用することが好ましい。研磨液としては、砥粒が含有されたアルカリ水溶液を使用することが好ましい。このうち、砥粒としては平均粒径３５ｎｍのコロイダルシリカ、アルカリ水溶液としてはｐＨ１０．２〜１０．８のアンモニア水溶液を使用することが特に好ましい。
なお、使用する研磨液は、コロイダルシリカなどの砥粒が含有されるものであっても、砥粒を含まないものであっても構わない。

＜片面研磨装置による鏡面仕上研磨工程Ｓ９の作用＞
次に、前述した片面研磨装置３０による鏡面仕上研磨工程の作用について説明する。
先ず、半導体ウェーハＷの裏面を加圧ヘッド３３の研磨プレート３３１に固着して半導体ウェーハＷを保持させる。そして、加圧ヘッド３３を下降させて、所定の圧力で下方に押し付けることにより、半導体ウェーハＷの表面を研磨布３２１に押さえつけた状態とする。
次に、半導体ウェーハＷを研磨布３２１に押さえつけた状態を維持し、配管３６から研磨液を研磨布３２１に供給しながら、加圧ヘッド３３を回転させて半導体ウェーハＷを回転させるとともに、回転定盤３２を回転させて研磨布３２１を回転させる。
これにより、図４（Ｃ）に示すように、半導体ウェーハＷの表面が研磨布３２１によって研磨され、半導体ウェーハＷの表面が鏡面に加工される。

鏡面仕上研磨工程Ｓ９における研磨取り代は、０．１μｍ以上３μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以上０．７μｍ以下が特に好ましい。所定の研磨取り代まで研磨されたら、配管３７から純水を供給することにより、先に供給した研磨液を除去する。
なお、半導体ウェーハＷの表裏両面を鏡面仕上研磨する場合には、表面側の片面研磨を終えたら、純水でリンスした後に半導体ウェーハＷを裏返し、裏面側も片面研磨する。この場合、表面側の研磨条件と裏面側の研磨条件を変更して研磨し、得られる鏡面の光沢度の差によって表裏面の区別がつくようにすることが好ましい。

〔実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態では、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本発明によれば、鏡面面取り研磨工程の後に、半導体ウェーハ表面に対して、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むアルカリ溶液を用いた研磨を行い、半導体ウェーハ表面上に存在する酸化膜を除去する工程Ｓ８を行った後、鏡面仕上研磨工程Ｓ９を行う。
これにより、鏡面仕上研磨工程Ｓ９時に、半導体ウェーハＷ表面に存在する酸化膜の有無による研磨レートの差を生じることがないため、結果として、半導体ウェーハＷ表面の外周部の平坦度を向上させることができる。

（２）表面と面取り部の酸化膜厚み差が０．２ｎｍ未満である。
表面と面取り部の酸化膜厚み差が０．２ｎｍ未満であれば、鏡面仕上研磨時に研磨レートの差を生じることなく、半導体ウェーハ表面の外周部の平坦度を確実に向上させることができる。

（３）鏡面仕上研磨工程での研磨取り代が０．１μｍ以上３μｍ以下である。
この発明によれば、鏡面仕上研磨工程での研磨取り代が０．１μｍ以上３μｍ以下であれば、高い平坦度で、かつ良好な表面粗さの半導体ウェーハが得られる。

〔他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
すなわち、粗研磨工程Ｓ５に用いる装置として、図２に示す両面研磨装置１０のキャリア１５に形成されるウェーハ保持孔の個数は、１個（枚葉式）でもよいし、複数個でもよい。ウェーハ保持孔の大きさは、研磨される半導体ウェーハＷの大きさにより、任意に変更される。
また、粗研磨工程Ｓ５は、図２に示す両面研磨装置１０に代えて、前述した図５に示すような片面研磨装置３０を用い、ウェーハ表裏面のそれぞれを片面ずつ粗研磨するようにしてもよい。

また、鏡面面取り研磨で使用する面取り研磨装置に酸化膜成膜機構を設けた構成としてもよい。また、鏡面面取り研磨後の酸化膜形成を専用設備で実施する構成としてもよい。鏡面仕上研磨で使用する片面研磨装置の研磨前に酸化膜成膜機構を設ける構成としてもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造等は本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

次に、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

〔実施例１〕
半導体ウェーハＷとして、直径３００ｍｍ、結晶方位（１００）、ボロンドープされたシリコンウェーハを用意した。
先ず、図２に示す両面研磨装置１０を用い、シリコンウェーハの表裏両面を粗研磨し、粗研磨後のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲを３０〜５０ｎｍの範囲内に調整した。研磨布としては、ショアＡ硬度が８０以上９０以下の範囲内のポリウレタンを使用し、研磨液としては、平均粒径５０ｎｍのコロイダルシリカが含有したｐＨ１０〜１１のＫＯＨ水溶液を使用した。また粗研磨における研磨取り代は、片面側が１０μｍ、表裏両面合計で２０μｍ程度とした。

次いで、粗研磨後のシリコンウェーハに対して、ＳＣ−１液によるウェットベンチ洗浄を行った。ＳＣ−１液としては、アンモニア水と過酸化水素水を１：１で混合し、これを５〜３０倍に純水希釈して調製された、５０〜８０℃に加温したものを用いた。
次に、図３に示す面取り研磨装置２０を用い、洗浄後のシリコンウェーハの面取り部を鏡面研磨した。研磨布としては、アスカーＣ硬度が５５〜５６の範囲内の不織布を使用し、研磨液としては、平均粒径５０ｎｍのコロイダルシリカ砥粒が含有されたｐＨ１０〜１１のＫＯＨ水溶液を使用した。

次に、図５に示す片面研磨装置３０を用い、鏡面面取り研磨後のシリコンウェーハ表面を、表面に存在する酸化膜が全て除去されるまで研磨した。研磨布としては、スエードを使用し、研磨液としては、平均粒径８０ｎｍの酸化セリウム砥粒が含有されたｐＨ１０〜１１のＫＯＨ水溶液を使用した。
最後に、図５に示す片面研磨装置３０を用い、酸化膜除去後のシリコンウェーハ表面を研磨取り代が０．５μｍとなるように鏡面仕上研磨した。研磨布としては、スエードを使用し、研磨液としては、平均粒径３５ｎｍのコロイダルシリカ砥粒が含有されたｐＨ１０．２〜１０．８のアンモニア水溶液を使用した。

〔実施例２〕
酸化膜厚み差均一化の研磨に、平均粒径８０ｎｍの酸化ジルコニウム砥粒が含有されたｐＨ１０〜１１のＫＯＨ水溶液を研磨液として使用した以外は、実施例１と同様にして半導体ウェーハＷを製造した。

〔比較例１〕
鏡面面取り研磨工程後に、シリコンウェーハ表面に対して酸化セリウムを含むアルカリ溶液を用いた研磨を行わずに、鏡面仕上研磨工程を行った以外は実施例１と同様にして半導体ウェーハＷを製造した。

〔評価〕
実施例１，２及び比較例１で得られたシリコンウェーハを複数枚用意し、これらのシリコンウェーハについて、平坦度測定器（KLA-Tencor社製：WaferSight）を用いてＥＳＦＱＲを算出した。ここで、セクター（サイトサイズ）は、図６に示すように、エッジ除外領域（Edge Extension）が１ｍｍで、ウェーハ全周を５°間隔で７２分割し、セクターを構成する径方向の一辺のセクター長さが３０ｍｍとしている。なお、ＥＳＦＱＲｍａｘとは、ウェーハ上の全セクターのＥＳＦＱＲの中の最大値を示し、ＥＳＦＱＲｍｅａｎは、全セクターのＥＳＦＱＲの平均値を示すものである。

実施例１ではＥＳＦＱＲｍｅａｎが約０．０６μｍであるのに対し、比較例１では約０．０５μｍと、実施例１は比較例１に比べてＥＳＦＱＲ品質が０．０１μｍ程度改善した結果が得られた。
また、図示しないが、実施例２についても同様に、比較例１に比べてＥＳＦＱＲ品質が０．０１μｍ程度改善した結果が得られた。
この結果から、本発明の製造方法によりエッジロールオフが改善し、ウェーハ表面の外周部の平坦度が向上することが確認された。

Ｗ…半導体ウェーハ

Claims (3)

1. 半導体ウェーハの表裏両面を粗研磨する粗研磨工程と、
   前記粗研磨された半導体ウェーハの面取り部を鏡面研磨する鏡面面取り研磨工程と、
   前記鏡面面取りされた半導体ウェーハの表面または表裏両面を鏡面研磨する鏡面仕上研磨工程と、
   を行う半導体ウェーハの製造方法において、
   前記鏡面面取り研磨工程の後に、前記半導体ウェーハ表面に対して、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含むアルカリ溶液を用いた研磨を行い、前記半導体ウェーハ表面上に存在する酸化膜を除去した後、前記鏡面仕上研磨工程を行う
   ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法において、
   前記表面と前記面取り部の酸化膜厚み差が０．２ｎｍ未満である
   ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの製造方法において、
   前記鏡面仕上研磨工程での研磨取り代が０．１μｍ以上３μｍ以下である
   ことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。

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