JP2015008247A - 半導体ウェーハの加工プロセス - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハの表面を高平坦化加工する。
【解決手段】半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして得たウェーハの一方の面全面に硬化性材料を塗布した平坦な表面を基準面としてウェーハの他方の面を平面研削し、平面研削したウェーハの他方の面を基準面としてウェーハの一方の面を平面研削することを含む樹脂貼り研削工程を繰り返し行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの加工プロセス、特に、半導体ウェーハの表面を高平坦化する加工プロセスに関するものである。

従来、半導体ウェーハは、微細なパターンを写真製版により作成するために、ウェーハの表面の平坦化が求められていた。特に「ナノトポグラフィー」と呼ばれる表面うねりは、波長λ＝０．２〜２０ｍｍの成分をもち、ＰＶ値（Peak to Valley値）が０．１〜０．２μｍ以下のうねりであり、最近、このナノトポグラフィーを低減することで半導体ウェーハの平坦度を向上させるための技術が提案されている。このようなウェーハの平坦化加工方法として、インゴットからスライスされたウェーハの一の面の面全面を樹脂で覆う樹脂塗布工程と、ウェーハの一の面を保持し、ウェーハの二の面を研削した後、ウェーハの二の面を保持し、ウェーハの一の面を研削する工程とを含む加工プロセスが開示されている（例えば、特許文献１）。また、インゴットからスライスされたウェーハの一の面を保持し、ウェーハの二の面を研削した後、ウェーハの二の面を保持し、ウェーハの一の面を研削する一次研削工程と、一次研削工程に続いてウェーハの二の面全面を樹脂で覆う樹脂塗布工程と、この樹脂塗布工程に続いてウェーハの二の面を基準面として保持し、ウェーハの一の面を研削し、樹脂を取り除いた後にウェーハの一の面を基準面としてウェーハの二の面を研削する工程とを含む加工プロセスが開示されている（例えば、特許文献２）。更には、インゴットからスライスされたウェーハをラッピング又は両頭研削により均一な厚みとするとともに、スライスによって発生したウェーハのうねりを除去するラッピング工程又は両頭研削工程と、研削砥石により、ウェーハの表面を片面毎に又は両面同時に平面研削する研削工程とを含む加工プロセスが開示されている（例えば、特許文献３）。

一方、単結晶インゴットをスライスする方法として、結晶性インゴットの成長軸の中心付近へ砥粒を確実に供給するために砥粒を含んだ切削液をワイヤーに供給する遊離砥粒方式ではなくワイヤー外周面に砥粒が固定された固定砥粒ワイヤーソーによりスライスする方式が用いられようとしている（例えば、特許文献４）。

特開平０８−０６６８５０号公報（段落［００１８］〜［００２５］、図１） 特開２０１１−２４９６５２号公報（段落［０００８］、図２） 特開２００６−２６９７６１号公報（段落［０００２］、［０００３］、図７） 特開２０１０−０７４０５６号公報（段落［０００２］〜［０００５］）

上記特許文献１に示された樹脂塗布処理による研削工程では、ウェーハのうねり、そりがあるままの状態で樹脂塗布処理しているので、うねり、反りを全て吸収するように大きな取代をもって研削しなければならなかった。また、上記特許文献２では、スライス時の歪み成分を除去するためにウェーハを保持面上に吸引保持することにより、スライス工程で生じた大きなうねりを強制的に矯正した平坦な基準面を作りこんだ状態で非吸着面側のウェーハ表面の研削が行われる。このため、研削後、吸引保持を解放すると、研削処理が施されていない吸着面側のウェーハ表面のうねりが吸着保持前の状態に戻ってしまい、このうねりが研削によって平坦化された非吸着面側のウェーハ表面に転写されてしまい、結果的にうねりの大半がウェーハ表面に残留していた。一方、上記特許文献３では、ラッピングでうねり、そりを除去するためには、長時間を要していた。

また、これまでウェーハ表面にうねりが残留していても、樹脂塗布工程でウェーハ表面に塗布した樹脂により平坦な基準面が造り込まれた状態でうねりを除去するように研削処理が行われたり、ラッピング工程によってうねりを除去するため、スライス時のウェーハの表面状態については問題視されていなかった。ところが、本発明者らの実験によれば、特許文献１〜３で記載されるような樹脂塗布処理や、樹脂塗布処理と研削処理を組み合わせた処理（樹脂貼り研削）や、ラッピングと研削処理を組み合わせた処理などを行っても、鏡面研磨処理後のウェーハ表面のナノトポグラフィー品質は十分ではないことを知見した。

更に、スライス工程において、固定砥粒ワイヤーを用いた場合、ウェーハへの加工ダメージが大きく、切断後のウェーハ表面に発生するうねりも非常に大きくなるため、よりナノトポグラフィーが悪化する問題があることを知見した。

本発明の目的は、ウェーハのナノトポグラフィーの改善を複数回に分けて行うことで、ナノトポグラフィー特性に優れる、すなわち、ナノトポグラフィーの値が小さい半導体ウェーハの加工プロセス、特に、半導体ウェーハの表面を高平坦化する加工プロセスを提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ウェーハの表面に硬化性材料をコーティングして平面研削する場合、１回だけ平面研削するより２回以上繰り返して平面研削する方が合計の取代が少なくても、最終的に得られる半導体ウェーハのナノトポグラフィー品質が良くなることを知見し、本発明を完成させたものである。具体的には、スライス後にウェーハの第１面を硬化性材料でコーティングして第２面を平面研削し、硬化性材料を除去した後に第２面を基準面として第１面を平面研削する。この工程を繰り返し行う際に、１回目の工程より２回目の工程の取代を少なくすることで、ナノトポグラフィーの品質を改善することにある。

本発明の第１の観点は、半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程から得られたウェーハを研削する工程を含む半導体ウェーハの加工プロセスであって、前記スライス工程後の前記ウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する第１の塗布層形成工程と、前記平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、前記第１の平面研削工程後の前記塗布層を前記ウェーハの一方の面から除去する第１の塗布層除去工程と、前記塗布層が除去された前記ウェーハの他方の面が前記研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程とを含む樹脂貼り研削工程を繰り返し行うことにある。

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量と同じかより大きい研削量であることにある。

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量と後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量の合計を１００とするときに先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が５０〜８０であって、後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が２０〜５０であることにある。

本発明の第４の観点は、第１ないし第３の観点に基づく発明であって、前記ワイヤーソー装置が固定砥粒ワイヤーを用いたスライス方式であることにある。

本発明の第５の観点は、第１ないし第４の観点に基づく発明であって、前記半導体ウェーハの直径が３００ｍｍ以上であり、特に、４５０ｍｍ以上である。

本発明の第１の観点では、半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程から得られたウェーハを研削する工程を含む半導体ウェーハの加工方法であって、前記スライス工程後の前記ウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する第１の塗布層形成工程と、前記平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、前記第１の平面研削工程後の前記塗布層を前記ウェーハの一方の面から除去する第１の塗布層除去工程と、前記塗布層が除去された前記ウェーハの他方の面が前記研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程とを含む樹脂貼り研削工程を繰り返し行うことでトータルの研削の取代が少なくてもナノトポグラフィー品質に影響を与える波長領域のうねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。

本発明の第２の観点では、先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量と同じかより大きい研削量とすることで、トータルの研削の取代が少なくてもナノトポグラフィー品質に影響を与える波長領域のうねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。

本発明の第３の観点は、先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量と後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量の合計を１００とするときに先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が５０〜８０であって、後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が２０〜５０とすることで、トータルの研削の取代が少なくてもナノトポグラフィー品質に影響を与える波長領域のうねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。

本発明の第４の観点では、特に、固定砥粒方式のワイヤーソー装置を用いて切断されたうねりの大きなウェーハを用いる場合であっても本加工プロセスによって、うねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。

本発明の第５の観点では、半導体ウェーハの直径が３００ｍｍ以上、特に、４５０ｍｍ以上においても本発明にかかる半導体ウェーハの加工プロセスによって、トータルの研削の取代が少なくてもナノトポグラフィー品質に影響を与える波長領域のうねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。

本発明の実施形態に係るウェーハ加工プロセスの概略工程を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る塗布層形成工程から平面研削工程までの一例を示す模式図である。 本発明の実施例１−１、１−２に係る各工程でのウェーハの状態を示す模式図である。 比較例１に係る各工程でのウェーハの状態を示す模式図である。 比較例２に係る各工程でのウェーハの状態を示す模式図である。 比較例３に係る各工程でのウェーハの状態を示す模式図である。 実施例１−１、１−２及び比較例１、２、３の鏡面研磨後のナノトポグラフィーマップである。 実施例１−１及び比較例１、２、３のナノトポグラフィー結果を示した図である。 実施例１−１、１−２及び比較例１のナノトポグラフィー結果を示した図である。 ３００ｍｍウェーハでの実施例１−１及び比較例１の鏡面研磨前のウェーハ表面高さについて周波数解析した結果を示した図である。 ４５０ｍｍウェーハでの実施例１−１及び比較例１の鏡面研磨前のウェーハ表面高さについて周波数解析した結果を示した図である。

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

本発明は、図１（ａ）〜（ｉ）に示すように、半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、スライス工程後のウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する第１の塗布層形成工程と、平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、平面研削工程後の塗布層をウェーハの一方の面から除去する第１の塗布層除去工程と、塗布層が除去されたウェーハの他方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程と、第１の塗布層形成工程から第２の平面研削工程までの工程を繰り返し行うことにより半導体ウェーハを加工する半導体ウェーハの表面を平坦化する加工プロセスの改良である。なお、半導体ウェーハの外縁上を面取りする工程は特に示していないが、面取りする工程は図１（ｅ）の後に一次面取りを行い、（ｉ）の後に一次面取りより面取り量の大きな２次面取りを行うなど図１（ａ）の後から図１（ｉ）の後までの間どこの工程の間で行っても、また、複数回行ってもよい。

本発明の特徴ある構成は、図１（ｂ）〜（ｅ）に示す第１の塗布層形成工程から第２の平面研削工程までの工程を繰り返し行うことにある。ここで、第１の塗布層形成工程から第２の平面研削工程までの工程を樹脂貼り研削工程と呼ぶことにする。樹脂貼り研削工程を複数回に分けることで、ウェーハ表面のナノトポグラフィー特性が満足される。すなわち、１回の樹脂貼り研削でナノトポグラフィーを改善するためには、ウェーハに存在するうねり成分を全て除去できる取代量に設定して研削する必要があるが、樹脂貼り研削を繰り返し行う場合は、１回目に行う樹脂貼り研削でうねり成分を全て研削するのではなく、スライス工程で発生した非常に大きなうねり成分を１回目の樹脂貼り研削で軽減させておき、このうねり成分が予め軽減されたウェーハに対して２回目以降の樹脂貼り研削を実施することにより、ナノトポグラフィー特性が改善できることを知見した。このように、繰り返し樹脂貼り研削を施すことにより、ウェーハ表面のうねりが軽減され、１００ｍｍ以下の波長域のうねり成分が可及的に軽減される。これにより、ウェーハ表面のナノトポグラフィー特性を向上させることができる。

本発明の実施の形態を図２を参照して詳しく説明する。図２（ａ）に固定砥粒ワイヤーソーで切断したスライス直後のウェーハ２００の状態を示す。スライスには、図示しない公知のマルチワイヤーソー装置が用いられ、インゴットから一度に複数枚のウェーハ２００を製造することができる。マルチワイヤーソー装置は、ワイヤーをガイドする溝が複数設けられたガイドローラとワイヤーを回転させるためのローラにまたがり、極細鋼線のワイヤーが複数巻き付けてある。ローラを高速回転させて、ガイドローラとローラの間に露出した複数のワイヤーに被切断物を押しあてて被切断物を複数枚に切断する装置である。マルチワイヤーソー装置には、切断するための砥粒の使い方によって固定砥粒方式と遊離砥粒方式とがある。固定砥粒方式は、ダイヤモンド砥粒などを蒸着などにより付着させた鋼線をワイヤーに使用する。遊離砥粒方式は、ワイヤーに砥粒と油剤を混ぜたスラリーをかけながら使用する。固定砥粒方式は、砥粒を固着させたワイヤー自体が被切断物を切断するため、切断時間が短く生産性にすぐれる。また、スラリーを使用しないために切断後の切り屑の混じったスラリーを廃棄する必要がないため、環境にも優しく経済的である。本発明には、どちらの方式を使用しても可能であるが、環境面、経済面で有利な固定砥粒方式が望ましい。なお、固定砥粒ワイヤーソーを用いた場合、ウェーハ表面に与える加工ダメージが大きく、切断後のウェーハ表面に発生するうねりも大きくなるため、よりナノトポグラフィーが悪化する問題があるが、本発明の加工方法を用いることにより、ナノトポグラフィー特性に優れる、すなわち、ナノトポグラフィーの値が小さい半導体ウェーハを製造することができる。

固定砥粒ワイヤーソーで切断したスライス直後のウェーハ２００（図２（ａ））には、ワイヤーソー切断加工により加工歪（加工ダメージ層）２０１、周期的に波打つような凹凸のうねり２０２、反り２０３が発生している。便宜上、ウェーハ２００の反り２０３の凸面側である、図２（ａ）の上面を第一面２０４、ウェーハ２００の反り２０３の凹面側である、図２（ａ）の下面を第二面２０５とする。

図２（ｂ）に塗布層形成工程に使用する保持・押圧装置２２０の一例を示す。まず、保持・押圧装置２２０の高平坦化された平板２２２上に塗布層となる硬化性材料２２１を滴下する。一方、ウェーハ２００は、ウェーハ２００の第一面２０４を保持手段２２３の押圧台２２４に吸引保持され、押圧台２２４を下方に移動させてウェーハ２００の第二面２０５を硬化性材料２２１に押圧する。その後、押圧台２２４の圧力を解除して、ウェーハ２００に残留している反り２０３やうねり２０２に弾性変形を与えていない状態で、ウェーハ２００の第二面２０５に硬化性材料２２１を硬化させる。この工程により、平板２２２と接触する硬化性材料２２１の面は高平坦化された面となり、ウェーハ２００の第一面２０５を研削するときの基準面２２５とすることができる。

ウェーハ２００に硬化性材料２２１を塗布する方法は、ウェーハ２００の第二面２０５を上面として第二面２０５上に硬化性材料２２１を滴下させウェーハ２００を回転し硬化性材料２２１を第二面２０５全面に広げるスピンコート法又は第二面２０５にスクリーン膜を設置し、スクリーン膜の上に硬化性材料２２１を載せ、スキージで押し込むスクリーン印刷による方法、更にはエレクトリックスプレーデポジション法により第二面２０５全面にスプレーする方法等によって塗布した後に高平坦化された平板２２２上に塗布面を接触、押圧する方法の他、上記方法に限らず、硬化性材料２２１によってウェーハ２００の一面を高平坦化する方法が適用できる。硬化性材料２２１は、熱硬化性樹脂、熱可逆性樹脂、感光性樹脂などの硬化性材料２２１が、加工後の剥離のしやすさの点で好ましい。特に、感光性樹脂は熱によるストレスが加わらないという点でも好適である。本実施例では、硬化性材料２２１として、ＵＶ硬化による樹脂を使用した。また、他の具体的な硬化性材料２２１の材質として、合成ゴムや接着剤（ワックス等）などが挙げられる。

図２（ｃ）に第１の平面研削工程に使用する平面研削装置２３０の一例を示す。まず、塗布層平坦化工程で作成された硬化性材料２２１による基準面２２５を平面研削装置２３０の真空チャックテーブル２３１の高平坦化された基準面２３２に設置し吸引保持する。次いで、設置されたウェーハ２００の上面には、砥石２３３を一面に設置した定盤２３４が設置される。次に、砥石２３３とウェーハ２００の第一面２０４は接触され、定盤２３４の上部のスピンドル２３５と真空チャックテーブル２３１の下部に設置されたスピンドル２３６が回転し砥石２３３とウェーハ２００の第一面２０４の接触点が回転接触することでウェーハ２００の第一面２０４を研削する。

図２（ｄ）に塗布層除去工程を示す。第１の平面研削工程でウェーハ２００の第一面２０４が高平坦化されたウェーハ２００の第二面２０５に塗布された硬化性材料２２１をウェーハ２００から引き剥がす。塗布層である硬化性材料２２１の除去は溶剤を用いて化学的に除去するようにしてもよい。

図２（ｅ）に第２の平面研削工程の一例を示す。平面研削する装置は第１の平面研削工程で使用した平面研削装置２３０と同じ装置である。第１の平面研削工程で高平坦化されたウェーハ２００の第一面２０４を基準面２５１として、真空チャックテーブル２３１の高平坦化された基準面２３２に設置し吸引保持する。ウェーハ２００の第二面２０５を研削する。上記工程を複数回繰り返す。２回繰り返す場合の取り代の一例として、第１の平面研削工程では、２０〜４０μｍ、第２の平面研削工程では、２０〜４０μｍ、第３の平面研削工程では、１０〜２０μｍ、第４の平面研削工程では、１０〜２０μｍそれぞれ研削する。第３、４の平面研削工程を経てウェーハ２００の両面とも高平坦化される。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。なお、実施例１−１、１−２、比較例１、２、３に用いたウェーハ２００は、シリコン単結晶インゴットから固定砥粒方式ワイヤーソー装置を用いて同一条件でスライスした直径３００ｍｍのウェーハ２００を、更に、実施例１−１、１−２、比較例１においては、上記固定砥粒方式ワイヤーソー装置を用いて同一条件でスライスした直径４５０ｍｍのウェーハ２００を用いた。

＜実施例１−１、１−２＞
本発明の実施例１−１、１−２に係る各工程でのウェーハの状態を図３に示す。図３を基に実施例の加工工程を説明する。スライス後のウェーハ２００（図３（ａ）スライス工程）を第１の塗布層形成工程によってウェーハ２００の第２面２０５にＵＶ硬化性樹脂３２１を塗布し、硬化させた樹脂の面を基準面２２５ａとした（図３（ｂ）第１の塗布層形成工程）。塗布面を第２面２０５としたが、最初に、第１面２０４を塗布面としてもかまわない。塗布面を第１面２０４とした場合は、以下の文面で、第２面２０５と第１面２０４を入れ替えることとする。樹脂の面を基準面２２５ａとして吸引保持したウェーハ２００の第一面２０４を１回目の取代分として実施例１−１で３０μｍ、実施例１−２で２０μｍ（破線３０１の面）まで平面研削した（図３（ｃ）第１の平面研削工程）。次に、樹脂を引き剥がし（図３（ｄ）第１の塗布層除去工程）、平面研削したウェーハ２００の第一面２０４を基準面２２５ｂとして吸引保持したウェーハ２００の第二面２０５を２回目の取代分として実施例１−１で３０μｍ、実施例１−２で２０μｍ（破線３０２の面）まで平面研削した（図３（ｅ）第２の平面研削工程）。以上を第１の樹脂貼り工程として、以下、第２の樹脂貼り工程として、第２の塗布層形成工程（図３（ｆ））、第３の平面研削工程（３回目の取代分として実施例１−１で２０μｍ、実施例１−２で１５μｍ（図３（ｇ）））、第２の塗布層除去工程（図３（ｈ））、第４の平面研削工程（４回目の取代分として実施例１−１で２０μｍ、実施例１−２で１５μｍ（図３（ｉ）））を繰り返し行った。先に示したように、第２の塗布層工程は、第１面２０４からでも第２面２０５からでもかまわない。全工程を終了し、ウェーハの両面ともに高平坦化されたウェーハ２００が得られた。このウェーハ２００を実施例１−１、１−２のウェーハ２００とした（図３（ｉ））。

＜比較例１＞
比較例１に係る各工程でのウェーハの状態を図４に示す。比較例１は実施例１−１、１−２で行った第１の樹脂貼り工程のみを行ったものである。図３（ａ）から図３（ｆ）は、第２の樹脂貼り工程を行わない以外、図４（ａ）から図４（ｆ）に対応する。取代は、第１の平面研削工程で５０μｍ、第２の平面研削工程で５０μｍとして研削した。この状態のウェーハ２００を比較例１のウェーハ２００とした（図４（ｆ））。

＜比較例２＞
比較例２に係る各工程でのウェーハの状態を図５に示す。比較例２は樹脂貼りを行わない平面研削をした後に樹脂貼り研削をしたものである。スライス後のウェーハ２００（図５（ａ））の第１面２０４を平面研削し（図５（ｂ））、第２面２０５を平面研削した（図５（ｃ））。平面研削後に樹脂貼り研削を行った（図５（ｄ）から図５（ｇ））。なお、図５（ｄ）から図５（ｇ）による樹脂貼り研削は、実施例１−１、１−２の樹脂貼り研削の図３（ｆ）から図３（ｉ）に対応する。この状態のウェーハ２００を比較例２のウェーハ２００とした（図５（ｇ））。

＜比較例３＞
比較例３に係る各工程でのウェーハの状態を図６に示す。比較例３はラッピングをした後に樹脂貼りを行わない平面研削をしたものである。

ラッピングは、図示しないラッピング装置によってウェーハ表裏面を同時に平坦化加工するものである。加工キャリアにセットしたウェーハ２００を、ラッピング装置の２つの上定盤と下定盤の間に挟み、上定盤と下定盤の間に砥粒を含んだスラリーを供給し上下定盤で加圧しながら上定盤の下部及び下定盤の上部に設置された上部スピンドルと下部スピンドルをそれぞれ逆方向に回転することで、スラリーに含まれた砥粒により第一面２０４および第二面２０５を同時に平坦化加工する。

比較例３では、上記説明したラッピングでウェーハ２００をウェーハ表裏面を同時に平坦化加工した（図６（ｂ））。ラッピング後のウェーハ２００を、図６（ｃ）から図６（ｅ）によって平面研削した。この、図６（ｃ）から図６（ｅ）の平面研削は、図５（ｄ）で樹脂貼りを行うこと以外、図５（ｂ）から図５（ｄ）に対応する。この状態の比較例３のウェーハ２００とした（図６（ｅ））。

＜評価試験１＞
実施例１−１、１−２と比較例１、２、３で得られた各ウェーハ２００の表面形状が、その後に行われる鏡面研磨処理後のウェーハ表面におけるナノトポグラフィーにどのような影響を与えるのかを調査した。具体的には、まず、実施例１−１、１−２と比較例１、２、３で得られた各ウェーハ２００それぞれに対して、共通の鏡面研磨処理として、両面研磨装置を用いて各ウェーハの表裏面に同一条件の粗研磨処理を施した後、片面研磨装置を用いて各ウェーハ表面に同一条件の仕上げ研磨処理を施して、各ウェーハ２００の表面が鏡面研磨されたウェーハを作成した。図７は、鏡面研磨された各ウェーハ表面を光学干渉式の平坦度測定装置（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社：Ｗａｆｅｒｓｉｇｈｔ２）を用いて各ウェーハ表面の高さ分布（高低差）を測定したナノトポグラフィーマップであり、鏡面研磨処理後の各ウェーハの測定結果をフィルタリング処理して長波長成分を除去した後、ナノトポグラフィーの測定結果を濃淡色で図示化したものである。図７に記載される高低差の図は、ナノトポグラフィーの高低差を表す図であって、濃い色になるほど高度が低く、一番濃い部分は中心高度から−２０ｎｍになり、薄い色になるほど高度は高く、一番薄い部分は中心高度から＋２０ｎｍになっている。最低高度から最高高度までの高低差は４０ｎｍとなる。なお、ナノトポグラフィーの測定は、ウェーハの外縁の任意の３点を固定して測定した。従って、ナノトポグラフィーマップは、ウェーハを非吸着の状態での表面の高低差を表している。

ナノトポグラフィーの測定結果を図７のナノトポグラフィーマップに示す。実施例１−１、１−２は、ほぼ均一した濃さであり、全面高低差が少ないことがわかる。この理由は、１回目に行う樹脂貼り研削でそり、うねりは全て研削されないけれども、ウェーハ表面のナノトポグラフィー特性が改善され、１回目の樹脂貼り研削で、そり、うねりが軽減され、２回目の樹脂貼り研削工程では、小さくなった、そり、うねりによる少ない取代で、ナノトポグラフィー特性が改善され高平坦化された表面を得ることができたと考える。

比較例１では、ウェーハ全体に濃淡の縞模様の高低差が確認できる。このことから、全体にうねりによる高低差が大きく残っていることがわかる。そり、うねりを１回の樹脂貼り研削で除去するためには更に多くの取り代を持って平面研削しなければならないことが分かった。

比較例２では、比較例１ほどではないが、ウェーハ全体に縞模様の高低差が確認できる。このことから、全体にうねりによる高低差が残っていることがわかる。この理由は、図５（ｂ）でウェーハ２００の第一面２０４を平面研削した直後にはウェーハ２００の第一面２０４は高平坦化されるものの、吸引保持を解除するとウェーハにかかっていた応力が開放され第二面２０５にかかっていたうねり２０２による応力によって、第一面２０４に、そり、うねりが顕れると考えられる。このことから、比較例２では、実施例１−１、１−２のような高平坦化された表面を得ることができなかったと考える。

比較例３では、ウェーハ全体に縞模様の高低差が確認できるが、比較例１、２よりも高低差が少ない。この理由は、ラッピングにより、波長領域１００ｍｍ以下の、特に５０ｍｍ以下のうねり２０２を軽減したためにナノトポグラフィー特性が改善されたためと考えられる。けれども、次工程の平面研削では、前記のように吸引保持を解除するとウェーハにかかっていた応力が開放され第二面２０５にかかっていたうねり２０２による応力によって、第一面２０４に、そり、うねりが顕れることで、実施例１−１、１−２よりも高低差が現れたと考える。

＜評価試験２＞
評価試験１と同様に、各ウェーハ２００の表面形状が鏡面研磨処理後のウェーハ表面のナノトポグラフィーにどのような影響を与えるのかを調査した。本試験では、実施例１−１、１−２、比較例１、２、３と同条件のウェーハ２００をそれぞれ複数枚製造し、その複数のウェーハ２００それぞれについて、評価試験１と同条件の鏡面研磨処理（両面研磨装置を用いた粗研磨処理＋片面研磨装置を用いた仕上げ研磨処理）を施して、各ウェーハ２００の表面が鏡面研磨されたウェーハ２００を作成した。図８、９は、鏡面研磨された各ウェーハ２００の表面を光学干渉式の平坦度測定装置（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社：Ｗａｆｅｒｓｉｇｈｔ２）を用いて各ウェーハ２００の表面のウィンドウサイズ１０ｍｍのナノトポグラフィーを測定し、個々のグラフに表したものである。

図８、９から明らかなように、実施例１−１、１−２では高低差が９〜１１ｎｍ、比較例１では１７〜２８ｎｍ、比較例２では１８〜２３ｎｍ、比較例３では１３〜３３ｎｍの範囲となった。実施例１−１、１−２のウェーハ２００は表面全体のナノトポグラフィーが１１ｎｍ以下の高平坦化された表面を得ることができた。

＜評価試験３＞
次に、鏡面研磨処理を施す前の各ウェーハ２００の表面高さを周波数解析し、うねり成分の波長の振幅を調査した。その結果を図１０、１１に示す。
図１０は直径３００ｍｍのウェーハ２００であって、
図３（ｉ）で示す樹脂貼り研削２回後のウェーハ２００（実施例１−１）、
図４（ｆ）で示す樹脂貼り研削１回後のウェーハ２００（比較例１）、
図１１は直径４５０ｍｍのウェーハ２００であって、
図３（ｉ）で示す樹脂貼り研削２回後のウェーハ２００（実施例１−１）、
図４（ｆ）で示す樹脂貼り研削１回後のウェーハ２００（比較例１）、
それぞれについて、静電容量方式の形状測定装置（株式会社コベルコ科研：ＳＢＷ）を用いてウェーハ２００の表面高さの周波数解析を行った結果を示している。解析方法は、ウェーハ２００の表面高さ測定データに短波長周期成分１０ｍｍ未満、長波長周期成分１００ｍｍ超の波長帯域をカットオフしてバンドパスフィルタリング処理し、１０ｍｍ〜１００ｍｍの波長領域におけるうねり成分の波長の振幅を求めた。

図１０から明らかなように、樹脂貼り研削１回後の直径３００ｍｍのウェーハ２００の（比較例１）では最大０．２μｍの振幅が観察されたのに対して、樹脂貼り研削２回後の直径３００ｍｍのウェーハ２００の（実施例１−１）では、最大０．１μｍであり、樹脂貼り研削２回の処理により振幅を大幅に低減できることが分かった。また、図１１から明らかなように、樹脂貼り研削１回後の直径４５０ｍｍのウェーハ２００（比較例１）では最大０．０９μｍの振幅が観察されたのに対して、樹脂貼り研削２回後の直径４５０ｍｍのウェーハ２００（実施例１−１）では、最大０．０８μｍであり、４５０ｍｍウェーハについても３００ｍｍウェーハと同様に樹脂貼り研削２回の処理によりうねりの振幅を低減できることが分かった。

本発明の半導体ウェーハの加工プロセスは、シリコンや、ガリウム等のインゴットをスライスしたウェーハの表面を平坦化する工程に利用できる。

２００ ウェーハ
２２１ 硬化性材料
２３２ 基準面

Claims (5)

1. 半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程から得られたウェーハを研削する工程を含む半導体ウェーハの加工プロセスであって、
   前記スライス工程後の前記ウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する第１の塗布層形成工程と、
   前記平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、
   前記第１の平面研削工程後の前記塗布層を前記ウェーハの一方の面から除去する第１の塗布層除去工程と、
   前記塗布層が除去された前記ウェーハの他方の面が前記研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程とを含む樹脂貼り研削工程を繰り返し行う半導体ウェーハの加工プロセス。
2. 先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量と同じかより大きい研削量である請求項１記載の半導体ウェーハの加工プロセス。
3. 先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量と後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量の合計を１００とするときに先に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が５０〜８０であって、後に行われた前記樹脂貼り研削工程での研削量が２０〜５０である請求項２記載の半導体ウェーハの加工プロセス。
4. 前記ワイヤーソー装置が固定砥粒ワイヤーを用いたスライス方式である請求項１ないし３いずれか１項に記載の半導体ウェーハの加工プロセス。
5. 前記半導体ウェーハの直径が３００ｍｍ以上である請求項１ないし４いずれか１項に記載の半導体ウェーハの加工プロセス。