JP2023177967A - 単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法、単結晶シリコンウェーハの製造方法、及び単結晶シリコンウェーハ - Google Patents
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Abstract
【課題】シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面を形成するシリコンウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜(SiO2)が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、ドライエッチング処理において、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)から算出されるSiO2に対するSiのエッチング選択比を18以上、SiO2のエッチング量を2.5nm以上とすることで、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。【選択図】図1
Description
本発明は、半導体用シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面が形成されているシリコンウェーハの製造方法に関する。
半導体デバイス用のシリコンウェーハの製造工程は、チョクラルスキー(CZ)法等を使用して単結晶インゴットを育成する単結晶製造工程と、この単結晶インゴットをスライスし、鏡面状に加工するウェーハ加工工程とから構成され、さらに付加価値をつけるために、熱処理をするアニール工程やエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程を含む場合がある。
この鏡面状に加工する工程には、高平坦度なウェーハを得るため、現状では両面とも鏡面状に研磨するDSP(両面研磨)工程が採用され、その後、CMP(片面研磨)工程が行われる。これら研磨工程では、パーティクル品質などの観点からウェーハをピット槽などに水中保管したまま、ウェーハを搬送する場合がある。さらにCMP工程では水中保管されたウェーハをロボット等でチャックしCMP装置へ搬送する必要がある。また、CMP研磨後も同様に研磨剤や純水などで濡れたウェーハをチャックし、必要に応じて洗浄工程へ搬送する必要がある。
このようにウェーハの加工工程では、ドライではなくウェットな環境下でウェーハを搬送することが必須であるが、特にこのようなウェット環境下では、チャックで吸着されたウェーハを脱離させる際に、両面研磨され、高平坦度なウェーハのためチャックを解除しても脱離されず、搬送不良を引き起こすことがあった。この原因としてはチャックされるウェーハ面の粗さが影響していると考えられ、チャックされるウェーハ面粗さが良好過ぎると、チャックとの接触面積が増え、チャックを解除してもウェーハが脱離しにくくなると考えられ、対してウェーハの面粗さが悪いと接触面積が減り、ウェーハが脱離しやすくなると考えられる。
一般的にチャックされた面は少なからずチャック痕が形成されやすく、品質が低下することからチャック面はシリコンウェーハの裏面であることが多い。したがって、搬送不良低減の観点からは特にシリコンウェーハの裏面のみが粗い方が良く、そのようなウェーハの製造方法が求められている。
一般的にシリコンウェーハの表面粗さにはSiやSiO2を溶解させるエッチング作用が影響することが知られている。例えば強アルカリであるNaOHやKOH水溶液にSiを浸漬させると、Si+2H2O+2OH-→SiO2(OH)2
2-+2H2のようにSiが水及び水酸基と反応することで水酸化物として溶解することでSiのエッチングが進行する。さらにこのエッチングが進むほど、Siの異方性により表面粗さが悪化することも知られている。
ここでエッチング方式には薬液を用いたウェット方式とプラズマ化したガスを用いるドライ方式がある。半導体デバイスの微細化に伴い、半導体デバイスの製造工程では、ウェット方式よりドライ方式が主流となっている。ドライエッチングは反応容器内に供給したガスをプラズマ放電で活性にし、ウェーハ表面のSiに作用させることでエッチング反応を引き起こす方法である。代表的なガスとしてはフッ素(F)や塩素(Cl)を含むガスが用いられる。例えばフルオロカーボン系のガスとしてCF4を考えると、プラズマ放電で活性となったFがSiに作用することで、揮発性のSiF4が形成されSiのエッチングが進行する。
このようなドライエッチング技術は半導体デバイスの製造工程において、パターン素子を形成する目的でよく用いられる。ドライ方式は、ウェット方式よりもエッチングの制御性、再現性が高い。
特許文献1にはハロゲン化合物0.1~20vol%、水又は水酸基含有化合物、残部酸素から構成されるガスを用いたプラズマエッチングによって、シリコン化合物に対して多結晶または非晶質Siを高選択にエッチングする技術が開示されている。しかしながら、単結晶Siをエッチングする技術ではない。
特許文献2にはエッチング対象のシリコン系物質に応じて作用させるフッ素系活性種を調整することでシリコン系物質を選択的にエッチングさせる方法が開示されている。特に、単結晶Siの場合は水蒸気を添加しないフッ素活性種のみを用いる方法が開示されているが、具体的なエッチング選択比やエッチングレートに関する記述はない。
非特許文献1には、CF4とO2を混合したガスを用いたSiのエッチング技術が開示されている。具体的にはCF4にO2を添加することでSiのエッチングレートが変化することが記載されている。
他方、ドライエッチング技術はウェーハの製造工程に用いられる場合がある。特許文献3には、研削後の加工歪み層が存在する原料ウェーハを全面ドライエッチングすることで加工歪み層を除去し、その後両面研磨を行うことでシリコンウェーハを製造する技術が開示されている。このようにウェーハ製造工程におけるドライエッチングは加工歪み層の除去が主目的で用いられている。
LSI製造へのドライエッチング技術 (金属表面技術 30(5),256-268,1979)
前述したように、加工工程中の搬送不良の低減のために、チャックされる裏面が粗いシリコンウェーハが必要とされている。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面を形成するシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、
単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、
前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜(SiO2)が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、
前記ドライエッチング処理において、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)から算出されるSiO2に対するSiのエッチング選択比を18以上、SiO2のエッチング量を2.5nm以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を提供する。
単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、
前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜(SiO2)が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、
前記ドライエッチング処理において、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)から算出されるSiO2に対するSiのエッチング選択比を18以上、SiO2のエッチング量を2.5nm以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を提供する。
このような単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法であれば、Siが優先的にエッチングされる作用を利用することで粗面を形成することができる。
また、前記Siのエッチングレートを、単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とし、かつ、前記SiO2のエッチングレートを、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とすることが好ましい。
このような方法であれば、SiO2とSiに対するエッチング挙動を精度良く評価できる。特に、Siのドライエッチングのレートの確認では一般的に多結晶を用いることが多いが、より高精度で評価する観点から、単結晶シリコンウェーハを用いることが好ましい。
また、前記ドライエッチング処理において、Siのエッチング量を200nm以下とすることが好ましい。
このようにエッチング量を制御することで好適に粗面を形成することができる。
また、前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスとしてフルオロカーボン系のガスを用いることが好ましい。
このようにフルオロカーボン系のガスを用いることで、好適に粗面を形成することができる。
また、前記ドライエッチング処理において、前記フルオロカーボン系のガスとしてCF4を用いることが好ましい。
このようにCF4ガスを用いることで、好適に粗面を形成することができる。
また、前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスに酸素を添加することで、前記SiO2に対するSiのエッチング選択比、前記Siのエッチングレート、及び前記SiO2のエッチングレートを調整することが好ましい。
このようにO2を添加することで簡便にエッチング選択比やエッチングレートを制御することができる。
また、前記自然酸化膜を、SC1洗浄、SC2洗浄、又はO3洗浄で形成されたものとすることが好ましい。
このような方法であれば均一に自然酸化膜を形成することができる。
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
このような製造方法であれば、枚葉方式でドライエッチングをして片面のみに粗面が形成されたウェーハを製造することができ、搬送不良を低減することができる。
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
このような製造方法であれば、バッチ方式でドライエッチングをして片面のみに粗面が形成されたウェーハを製造することができ、搬送不良を低減することができる。
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、
3次元算出平均高さSaを指標として、表面側のSaが0.2nm以下、裏面側のSaが0.5nm以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
3次元算出平均高さSaを指標として、表面側のSaが0.2nm以下、裏面側のSaが0.5nm以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
このような単結晶シリコンウェーハであれば、搬送不良を低減することができる。
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、
3次元算出平均高さSaを指標として、(裏面側のSa/表面側のSa)が5以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
3次元算出平均高さSaを指標として、(裏面側のSa/表面側のSa)が5以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
このような単結晶シリコンウェーハであれば、搬送不良を低減することができる。
本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法であれば、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成することができる。また、本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法であれば、片方の面のみに粗面が形成された高平坦度な単結晶シリコンウェーハを作製することができる。また、本発明のシリコンウェーハは、加工工程中の搬送不良を低減することができるものとなる。
上述のように、シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面を形成するシリコンウェーハの製造方法の開発が求められていた。
本発明者らは上記課題を達成するために、単結晶シリコンウェーハに対しウェット方式よりもエッチングの制御性、再現性が高いドライ方式のエッチングを採用し、フッ素を含むガスでドライエッチング処理し、ウェーハ表面にエッチング作用を引き起こすことで粗面が形成できないか鋭意検討した。その結果、特に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハに対し、SiO2に対するSiのエッチング選択比が高い条件でエッチングすると、エッチング中にSiが露出した箇所で急激にSiのエッチングが進行し、粗面が形成されること、及びこの粗面形成が前記エッチング選択比及びSiO2エッチング量を調整することで制御できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜(SiO2)が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、前記ドライエッチング処理において、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)から算出されるSiO2に対するSiのエッチング選択比を18以上、SiO2のエッチング量を2.5nm以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法である。
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、「表面に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハ」における「表面」は、いわゆるウェーハのオモテ面/ウラ面のうちのオモテ面だけを意味する語ではなく、いわゆるウェーハの外から見える部分の一部または全部のことを意味する。以下、本明細書中において、「表面」が上記のいずれの意味で用いられているのか、もしくは他の意味で用いられているのかは、適宜、文脈に応じて解釈されるものとする。
[単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法]
図1は本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法の一例を示すフローチャートである。初めに、図1に示すように、粗面を形成したい単結晶シリコンウェーハを用意する。ウェーハの導電型や口径に制限はないが、ウェーハ表面に自然酸化膜が形成されている必要がある。自然酸化膜は、SC1洗浄、SC2洗浄、又はO3洗浄で形成されたものとすることが好ましい。
図1は本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法の一例を示すフローチャートである。初めに、図1に示すように、粗面を形成したい単結晶シリコンウェーハを用意する。ウェーハの導電型や口径に制限はないが、ウェーハ表面に自然酸化膜が形成されている必要がある。自然酸化膜は、SC1洗浄、SC2洗浄、又はO3洗浄で形成されたものとすることが好ましい。
次に、図1に示すように、用意した単結晶シリコンウェーハの自然酸化膜が存在する表面に対して、少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を行う。このとき、ドライエッチング処理は、ウェーハ面(ウェーハの表面もしくは裏面)内の一部に行ってもよいし、ウェーハ面内の全体(全面)に行ってもよいが、ウェーハ面内の全体に行うことが好ましい。このドライエッチング処理において、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)から算出されるSiO2に対するSiのエッチング選択比を18以上、SiO2のエッチング量を2.5nm以上とすることで、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する。以下、このドライエッチング工程について詳細に述べる。
ドライエッチング処理では単結晶シリコンウェーハに対し、フッ素(F)を含むガスをプラズマ放電で活性化させ、このFの活性種がSiに作用することで揮発性のSiF4が生成されることでSiのエッチングが進行する(Si+4F→SiF4)。フッ素を含むガスとしては、例えば、フルオロカーボン系のCF4,C2F6,C3F8,C4F8や無機フッ素系のSF6,NF3などを用いることができ、特に制限されない。フッ素が含まれていれば塩素を含んでいても構わない。
ここでは、フッ素を含んだガスとしてCF4を用いたドライエッチング処理による粗面形成に関して、ウェーハ表面の自然酸化膜の有無やSi及びSiO2のエッチング挙動の観点から詳細に述べる。
図3には一例として、SC1洗浄で自然酸化膜を形成させた単結晶シリコンウェーハに対し、CF4単独もしくはCF4にO2を各濃度で添加しエッチング処理を行った後、パーティクルカウンターで粗さ指標であるHazeを評価した結果を示した。尚、ガス比率以外は全て一般的なエッチング条件とした。
このHaze値は大きいほど表面が粗化されている、即ち粗面が形成されていると判断することができる。O2比率の影響を見ると、O2比率0~20vol%ではドライエッチング処理なしのRefよりもHaze値が大きくなっており、特にO2比率が小さい方が粗度が大きい傾向を示した。一方、O2比率50,80vol%のHaze値はRefと同等であったことから、粗面は形成されていなかった。
さらに、フッ酸洗浄で自然酸化膜を除去したベア面のウェーハに対し、同様の処理を行ったが、HazeはRefと同等であった。したがって、粗化進行にはエッチング条件と自然酸化膜の存在が影響していることが分かる。
この考察として、図4にはSiとSiO2のエッチングレートを示した。尚、具体的なエッチングレートの算出方法としては、Siは単結晶シリコンウェーハに対し、所定時間エッチングを行い、エッチング前のウェーハ厚さからエッチング後のウェーハ厚さを差し引くことで算出した。SiO2は熱酸化で成長させた熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハに対し、所定時間エッチングを行い、エッチング前の熱酸化膜厚さからエッチング後の熱酸化膜厚さを差し引くことで算出した。
図4によると、Si及びSiO2のエッチングレートはO2を微量混合させることで増加した。ただし、O2比率50vol%以上では、エッチングレートは低下する傾向となった。恐らく、微量のO2添加はフッ素活性種を増加させることに起因し、添加し過ぎると表面に酸化膜が形成されることで、エッチングが阻害されることに起因すると考えられる。
次に、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)からSiO2に対するSiのエッチング選択比を算出した結果を図5に示した。このエッチング選択比が高いほど、Siが優先的にエッチングされる特性であることを示す。このグラフからO2比率が小さい方がこのエッチング選択比が高いことが分かる。
図3の結果と比較すると、このエッチング選択比が18以上の水準でHaze値が増加、即ち粗面が形成されていることが分かる。したがって、粗面を形成するにはこのエッチング選択比が18以上であることが必要である。このエッチング選択比の上限には特に制限はないが、例えば28以下とすることができる。これらの結果から、粗化メカニズムを考える。自然酸化膜をSiO2と見なすと、Siよりもエッチング耐性があるSiO2がエッチング処理されると、局所的にSiが表面に露出し、その際Siが優先的にエッチングされる環境下の場合には急激なSiのエッチングが進行する。その結果、ウェーハ表面には凹凸が形成される、即ち粗面が形成されると考えられる。
次にO2比率0~10%において、処理時間の影響を示したグラフが図6である。また、図4のSiO2エッチングレートから各O2比率におけるSiO2エッチング量を算出したグラフが図7である。
図6から、O2比率0%及び2.5%、処理時間30secのHaze値はRefと同等であることから、粗面は形成されていなかった。しかし、処理時間60sec以降はHaze値が増加したことから、O2比率0%及び2.5%では処理時間60sec以降で粗化が進行していた。次に、O2比率5%,7.5%,10%は処理時間30secからHaze値が増加したことから、O2比率5%,7.5%,10%では処理時間30secで粗化が進行していた。
この違いについては図7のSiO2のエッチング量から説明できる。上述のように粗化を進行させるには局所的に最表面の自然酸化膜をエッチングし、Siを表面に露出させる必要があると考えられる。処理時間60secで粗面が形成されたO2比率0%、2.5%のSiO2エッチング量は、処理時間30secでそれぞれ14.1Å、14.6Å、処理時間60secでそれぞれ28.3Å、29.2Åであった。処理時間30secで粗面が形成されたO2比率5%、7.5%、10%のSiO2エッチング量は、処理時間30secでそれぞれ30.9Å、44.9Å、54.3Åであった。したがって、Si/SiO2選択比が18以上、SiO2を25Å(2.5nm)以上エッチングすることで粗面を形成することができる。SiO2のエッチング量の上限に特に制限はないが、例えば、300Å(30nm)以下とすることができる。
さらに図6の処理時間依存性を見ると、Haze値は所定の処理時間で極大値を取り、その後Hazeが徐々に減少する傾向を示した。このようにエッチングを進めすぎると、形成した粗面の粗度が低下することや、スループットやコストの観点からもエッチングは短時間化することが望ましい。図6から、O2比率0%,2.5%,5%,7.5%,10%において、Hazeが極大値となる処理時間はそれぞれ120sec,120sec,60sec,30sec,30secとなり、この時のSiのエッチング量は図4よりそれぞれ1600Å,1400Å,1400Å,1000Å,1000Åと算出されたことから、Siエッチング量は2000Å(200nm)以下にすることで効率的に粗面を形成することができる。Siのエッチング量の下限は特に制限されないが、例えば、700Å(70nm)以上とすることができる。また、このようなエッチング量であれば、両面研磨工程で形成された平坦度を悪化させることなく、粗面を形成することができる。
図8には原子間力顕微鏡(AFM)で粗面化された単結晶シリコンウェーハの表面粗さを評価した結果を示す。サンプルはSC1洗浄後の単結晶シリコンウェーハに上述のO2比率7.5%,10%の条件で20sec,30secエッチングしたものである。尚、O2比率7.5%,10%は処理時間20secでのSiO2エッチング量がそれぞれ29.9Å(2.99nm)、36.2Å(3.62nm)で25Å(2.5nm)以上であることを確認している。粗さ指標は3次元算出平均高さSaを用いた。Refに対し、O2比率7.5%,10%どちらも処理時間20sec,30secでSa値が増加し、粗面が形成されていた。特にO2比率10%、処理時間30secではSaは0.94nmと非常に高く、Sa値を指標とした場合でも粗面が形成されていた。以上のようなドライエッチング工程を行うことで、粗面を形成することができる。
[単結晶シリコンウェーハの製造方法]
また本発明では、上述の本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を用いる単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
また本発明では、上述の本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を用いる単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法の第一態様は、
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法の第二態様は、
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
第一態様と第二態様は、工程(2)において、本発明のドライエッチング方法による処理を両面研磨ウェーハの片面に対して行うのか両面に対して行うのかという点で異なる。以下に説明するように、どちらの態様であっても、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得ることができる。
図2は本発明のドライエッチング方法を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法の一例を示すフローチャートである。以下、図2を参照しながら本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法を説明するが、本発明はこれに限定されない。
(工程(1))
工程(1)では、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する。
工程(1)では、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する。
図2に示した一例では、シリコンインゴットに対し、スライス工程、面取り工程、ラッピングもしくは研削工程、エッチング工程、両面研磨工程、洗浄工程を行うことで自然酸化膜が形成されたシリコン単結晶ウェーハ(両面研磨ウェーハ)を用意することができる。ただし、工程(1)はこれに限定されない。以下、各工程を説明する。
スライス工程
スライス工程とは、例えばシリコンインゴットをワイヤソーによって、円盤状のシリコンウェーハへと切断加工する工程である。
スライス工程とは、例えばシリコンインゴットをワイヤソーによって、円盤状のシリコンウェーハへと切断加工する工程である。
面取り工程
面取り工程は、スライス工程で得られたシリコンウェーハのエッジ部の欠けや割れを防止するために、ウェーハ外周部に対して、例えばダイヤモンド砥粒が電着された砥石にて、面取り加工を行う工程である。
面取り工程は、スライス工程で得られたシリコンウェーハのエッジ部の欠けや割れを防止するために、ウェーハ外周部に対して、例えばダイヤモンド砥粒が電着された砥石にて、面取り加工を行う工程である。
ラッピングもしくは研削工程
ラッピングもしくは研削工程は、スライス工程でシリコンウェーハ表裏面に形成された加工歪み層の除去と平坦化を目的とした工程である。ラッピング工程は、例えば、アルミナもしくはジルコニア砥粒と水、界面活性剤の混合物であるラップ液を、ラップ定盤とキャリアにより保持されたシリコンウェーハの間に流し込み、加圧下で回転、擦り合わせによりシリコンウェーハ表面を機械的にラッピング加工する。研削工程は、例えば、ダイヤモンドを電着した砥石にてシリコンウェーハを研削加工する。研削加工は片面ずつ行う方式と両面を同時に行う方式があるが、どちらでも構わない。
ラッピングもしくは研削工程は、スライス工程でシリコンウェーハ表裏面に形成された加工歪み層の除去と平坦化を目的とした工程である。ラッピング工程は、例えば、アルミナもしくはジルコニア砥粒と水、界面活性剤の混合物であるラップ液を、ラップ定盤とキャリアにより保持されたシリコンウェーハの間に流し込み、加圧下で回転、擦り合わせによりシリコンウェーハ表面を機械的にラッピング加工する。研削工程は、例えば、ダイヤモンドを電着した砥石にてシリコンウェーハを研削加工する。研削加工は片面ずつ行う方式と両面を同時に行う方式があるが、どちらでも構わない。
エッチング工程
エッチング工程ではラッピング工程、研削工程で導入されたウェーハの表裏面の加工歪み層を除去する。例えば、NaOHやKOH水溶液を用いたアルカリエッチング、フッ酸、硝酸を混合した酸エッチングにより加工歪み層を除去することができる。
エッチング工程ではラッピング工程、研削工程で導入されたウェーハの表裏面の加工歪み層を除去する。例えば、NaOHやKOH水溶液を用いたアルカリエッチング、フッ酸、硝酸を混合した酸エッチングにより加工歪み層を除去することができる。
両面研磨工程
両面研磨工程では単結晶シリコンウェーハの表裏面を研磨面に加工し平坦度を向上させる。例えば、エッチング後の加工歪み層が除去された単結晶シリコンウェーハの両面を研磨布と研磨スラリーを用いて両面同時に研磨する。
両面研磨工程では単結晶シリコンウェーハの表裏面を研磨面に加工し平坦度を向上させる。例えば、エッチング後の加工歪み層が除去された単結晶シリコンウェーハの両面を研磨布と研磨スラリーを用いて両面同時に研磨する。
洗浄工程
洗浄工程では、両面研磨工程で付着したシリカなどのスラリー残渣を除去する。例えば、アンモニア水と過酸化水素水と水からなる薬液を用いて洗浄するSC1洗浄やO3水を用いて洗浄するO3洗浄を行うことで、効率的にシリカを除去することができる。また、塩酸と過酸化水素と水からなる薬液を用いてSC2洗浄することもできる。
洗浄工程では、両面研磨工程で付着したシリカなどのスラリー残渣を除去する。例えば、アンモニア水と過酸化水素水と水からなる薬液を用いて洗浄するSC1洗浄やO3水を用いて洗浄するO3洗浄を行うことで、効率的にシリカを除去することができる。また、塩酸と過酸化水素と水からなる薬液を用いてSC2洗浄することもできる。
ここで、両面研磨加工直後の単結晶シリコンウェーハ表面はシリコン表面が露出している、所謂ベア面となっている。このベア面に対し、酸化作用のあるSC1洗浄、SC2洗浄やO3洗浄を行うことで、シリコン表面を酸化させることで表面に自然酸化膜が形成される。したがって、上述の洗浄はシリカ除去と自然酸化膜の形成を兼ねた工程であり、容易に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハ(両面研磨ウェーハ)を用意することができる。
尚、シリカ除去と自然酸化膜の形成が達成される条件であれば、特に洗浄条件は制限されない。例えば、酸化作用の洗浄として、SC1、SC2、O3洗浄を、常法を用いて行うことができる。
(工程(2))
ドライエッチング工程(粗面形成)
次に、このようにして得られた表面に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハに対し、図1に示すドライエッチング方法、つまり上述の本発明のドライエッチング方法によりドライエッチング処理を行うことで粗面を形成する。
ドライエッチング工程(粗面形成)
次に、このようにして得られた表面に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハに対し、図1に示すドライエッチング方法、つまり上述の本発明のドライエッチング方法によりドライエッチング処理を行うことで粗面を形成する。
ドライエッチング処理方法は1枚処理の枚葉方式、複数枚の一括処理のバッチ方式どちらでも構わない。さらに、処理面についても片面処理、両面処理どちらであっても構わない。少なくとも粗面形成したい面のドライエッチング条件が、本発明のドライエッチング条件になるようにする。その後、例えば、裏面側のみに粗面を形成したい場合は、本発明の第一態様により枚葉方式で片側の裏面のみ処理することができる。本発明の第二態様によりバッチ方式で両面処理しても、後述する片面研磨工程で表面側を研磨することで、片側は通常の研磨面とした単結晶シリコンウェーハを製造することができる。
(工程(3))
続いて、工程(3)では、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る。本工程では、図2に示すように、鏡面面取り工程、片面研磨工程、及び最終洗浄工程を行うことができる。ただし、工程(3)はこれに限定されない。
続いて、工程(3)では、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る。本工程では、図2に示すように、鏡面面取り工程、片面研磨工程、及び最終洗浄工程を行うことができる。ただし、工程(3)はこれに限定されない。
鏡面面取り工程
鏡面面取り工程では、ドライエッチングで処理された単結晶シリコンウェーハの面取り部を研磨布と研磨スラリーを用いて鏡面加工を行い、鏡面化を行う。
鏡面面取り工程では、ドライエッチングで処理された単結晶シリコンウェーハの面取り部を研磨布と研磨スラリーを用いて鏡面加工を行い、鏡面化を行う。
片面研磨工程
片面研磨工程では、シリコンウェーハの片面を研磨布と研磨スラリーを用いて最終的なウェーハ表面を創出する工程である。この際、ドライエッチング工程で片側のみに粗面を形成した場合(第一態様)は、粗面とは反対側の面を研磨することで片方の面のみが粗面である単結晶シリコンウェーハを製造することができる。通常、粗面は裏面側であることが望ましいため、研磨面はシリコンウェーハ表面となる。また、ドライエッチング工程で両方の面に対し粗面を形成した場合(第二態様)でも、シリコンウェーハ表面側を研磨することで、同じように片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを製造することができる。
片面研磨工程では、シリコンウェーハの片面を研磨布と研磨スラリーを用いて最終的なウェーハ表面を創出する工程である。この際、ドライエッチング工程で片側のみに粗面を形成した場合(第一態様)は、粗面とは反対側の面を研磨することで片方の面のみが粗面である単結晶シリコンウェーハを製造することができる。通常、粗面は裏面側であることが望ましいため、研磨面はシリコンウェーハ表面となる。また、ドライエッチング工程で両方の面に対し粗面を形成した場合(第二態様)でも、シリコンウェーハ表面側を研磨することで、同じように片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを製造することができる。
最終洗浄工程
最終洗浄工程では、シリコンウェーハに付着しているパーティクルや金属不純物の除去を行う。
最終洗浄工程では、シリコンウェーハに付着しているパーティクルや金属不純物の除去を行う。
このような製造工程により、3次元算出平均高さSaが表面側で0.2nm以下、裏面側でSaが0.5nm以上であるシリコンウェーハを製造することができる。
実際に図2のフローで作製したシリコンウェーハの表面と裏面のSa値を評価した。ドライエッチング条件はO2比率10%、処理時間20sec,30secとした。処理時間20secのSaは表面側で0.068nm、裏面側で0.51nmとなり、(裏面側Sa/表面側Sa)は7.5となった。処理時間30secのSaは表面側で0.071nm、裏面側で0.92nmとなり、(裏面側Sa/表面側Sa)は13.0となった。尚、ドライエッチング工程を行わなかった場合のSaは表面側で0.069nm、裏面側で0.21nmで(裏面側Sa/表面側Sa)は3.04となった。したがって、本発明のドライエッチング処理を用いた単結晶シリコンウェーハの製造方法によって、裏面側のみに粗面が形成されたシリコンウェーハを製造することができる。
また、このような裏面側のみに粗面が形成されたシリコンウェーハあれば、ウェット環境下でもチャック不良を引き起こさず、安定した製造が可能となる。
[単結晶シリコンウェーハ]
また本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、3次元算出平均高さSaを指標として、表面側のSaが0.2nm以下、裏面側のSaが0.5nm以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。図9に本発明の単結晶シリコンウェーハの一例を示す。本発明の単結晶シリコンウェーハ10は、表面1と裏面2を有しており、裏面2は粗面である。ここで、表面1側のSaが0.2nm以下、裏面2側のSaが0.5nm以上である。
また本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、3次元算出平均高さSaを指標として、表面側のSaが0.2nm以下、裏面側のSaが0.5nm以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。図9に本発明の単結晶シリコンウェーハの一例を示す。本発明の単結晶シリコンウェーハ10は、表面1と裏面2を有しており、裏面2は粗面である。ここで、表面1側のSaが0.2nm以下、裏面2側のSaが0.5nm以上である。
本発明では、さらに、単結晶シリコンウェーハであって、3次元算出平均高さSaを指標として、(裏面側のSa/表面側のSa)が5以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。再び図9を用いて本発明の単結晶シリコンウェーハを説明する。本発明の単結晶シリコンウェーハ10は、表面1と裏面2を有しており、裏面2は粗面である。ここで、(裏面2側のSa/表面1側のSa)が5以上である。
本発明の単結晶シリコンウェーハは、上述の本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法によって製造することができる。このような単結晶シリコンウェーハであれば、搬送不良を低減することができる。
以下、本発明を実施例に基づきさらに説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきではない。
(実施例)
実施例では、図2に示したフローチャートに従って、裏面側のみに粗面が形成された直径300mmのP型シリコン単結晶ウェーハを50枚製造した。以下に、本実施例に係わる単結晶シリコンウェーハの製造方法に関して説明する。
実施例では、図2に示したフローチャートに従って、裏面側のみに粗面が形成された直径300mmのP型シリコン単結晶ウェーハを50枚製造した。以下に、本実施例に係わる単結晶シリコンウェーハの製造方法に関して説明する。
スライス工程では、シリコン単結晶インゴットをワイヤソーを用いて円盤状のシリコンウェーハに切断した。切断されたシリコンウェーハ表面には、切断時に発生したうねりと加工歪み層が形成されていた。
面取り工程では、切断荒れしたシリコンウェーハの外周部をダイヤモンドが電着された3000番手の砥石で面取りを行い、面取り形状の形成と同時にウェーハ製造工程における欠けや割れを防止した。
ラッピング工程では、スライス工程で形成された表面の加工歪み層の除去と平坦化のために、ラップ液を用いてラップ定盤とキャリアにより保持されたシリコンウェーハの間に流し込み、加圧下で回転、擦り合わせによりシリコンウェーハ表面を機械的にラッピング加工した。
エッチング工程では、ラッピングで導入されたウェーハの表裏面の加工歪み層を除去するため、NaOH水溶液に浸漬させることで、加工歪み層が除去されたシリコンウェーハを得た。
両面研磨工程では、エッチング後のシリコンウェーハを研磨布と研磨スラリーにより同時に研磨した。シリコンウェーハの両面を研磨面に加工するのと同時に平坦化を行った。
洗浄工程では、アンモニア水、過酸化水素水、水からなる薬液にてSC1洗浄を行い、両面研磨工程で残留したシリカを除去し、表面に自然酸化膜を形成した。
ドライエッチング工程では、自然酸化膜が形成されたシリコンウェーハの裏面側のみに粗面を形成するため、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、裏面側のみを処理面とした。CF4-90vol%、O2-10vol%の混合ガスに対し、高周波励起でフッ素活性種を形成し、このフッ素活性種をウェーハ表面に供給することでエッチングを進行させた。尚、ガス総流量は420sccm、チャンバー圧力は40Pa、ウェーハを支持するステージ温度は70℃とした。尚、この条件では単結晶シリコンウェーハを用いて算出したSiエッチングレートは2000Å/min、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出したSiO2のエッチングレートは109Å/minで、SiO2に対するSiのエッチング選択比は18.4と求まった。処理時間はSiO2のエッチング量が25Å(2.5nm)以上となるように、処理時間を30sec(SiO2エッチング量 54.5Å)とした。これにより裏面側に粗面を形成した。
鏡面面取り工程では、ドライエッチング後のシリコンウェーハの面取り部を研磨布と研磨スラリーを用いて鏡面加工を行った。これにより、面取り部も加工歪み層がない鏡面が得られた。
片面研磨工程では、粗面とは反対側のシリコンウェーハ表面側を研磨布と研磨スラリーを用いて研磨を行った。これにより、表面側は良好な研磨面を創出した。
最終洗浄工程では、シリコンウェーハに付着しているパーティクルや金属不純物の除去を行った。ここではバッチ方式の洗浄機で、薬液をSC1とSC2を使用して洗浄した。
得られたシリコンウェーハ1枚を抜き取り、表面側と裏面側の粗さを観察視野2μmのAFMで評価した。3次元算出平均高さSaは、表面側で0.065nm、裏面側で0.94nmとなった。(裏面側Sa/表面側Sa)は14.5となり、裏面側のみに粗面が形成されていることを確認できた。その後、水中保管したウェーハの裏面側をチャックし研磨機のステージにウェーハをアンチャックさせる搬送テストを繰り返し200回行ったところ、200回とも不良なく搬送することができた。
(比較例)
比較例では、実施例のドライエッチング工程のみを実施しないこと以外は、全て実施例と同じ手順で直径300mmのP型シリコン単結晶ウェーハを50枚製造した。
比較例では、実施例のドライエッチング工程のみを実施しないこと以外は、全て実施例と同じ手順で直径300mmのP型シリコン単結晶ウェーハを50枚製造した。
得られたシリコンウェーハ1枚を抜き取り、表面側と裏面側の粗さを観察視野2μmのAFMで評価した。3次元算出平均高さSaは、表面側で0.067nm、裏面側で0.22nmとなった。(裏面側Sa/表面側Sa)は3.28となり、実施例よりも裏面側のSa値が非常に小さかった。その後、水中保管したウェーハの裏面側をチャックし研磨機のステージにウェーハをアンチャックさせる搬送テストを繰り返し200回行ったところ、200回中4回でウェーハがチャックから脱離しない不良が発生した。
以上の結果から、本発明のドライエッチング方法を用いることによって、裏面側のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを製造することができ、搬送不良を低減することができた。特に、任意の(狙った)面粗さに制御ができ、裏面粗さ、(裏面側Sa/表面側Sa)の制御、再現性も良く、品質の安定した単結晶シリコンウェーハを製造することができた。
本明細書は、以下の発明を包含する。
[1]:単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜(SiO2)が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、前記ドライエッチング処理において、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)から算出されるSiO2に対するSiのエッチング選択比を18以上、SiO2のエッチング量を2.5nm以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成することを特徴とする単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
[2]:前記Siのエッチングレートを、単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とし、かつ、前記SiO2のエッチングレートを、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とすることを特徴とする上記[1]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
[3]:前記ドライエッチング処理において、Siのエッチング量を200nm以下とすることを特徴とする上記[1]又は上記[2]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
[4]:前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスとしてフルオロカーボン系のガスを用いることを特徴とする上記[1]、上記[2]、又は上記[3]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
[5]:前記ドライエッチング処理において、前記フルオロカーボン系のガスとしてCF4を用いることを特徴とする上記[4]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
[6]:前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスに酸素を添加することで、前記SiO2に対するSiのエッチング選択比、前記Siのエッチングレート、及び前記SiO2のエッチングレートを調整することを特徴とする上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、又は上記[5]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
[7]:前記自然酸化膜を、SC1洗浄、SC2洗浄、又はO3洗浄で形成されたものとすることを特徴とする上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、又は上記[6]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
[8]:単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、(2)前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、又は上記[7]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程とを含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
[9]:単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、(2)前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、上記[1]、上記[2]、上記[3]、上記[4]、上記[5]、上記[6]、又は上記[7]に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程とを含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
[10]:単結晶シリコンウェーハであって、3次元算出平均高さSaを指標として、表面側のSaが0.2nm以下、裏面側のSaが0.5nm以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
[11]:単結晶シリコンウェーハであって、3次元算出平均高さSaを指標として、(裏面側のSa/表面側のSa)が5以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、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。
1…表面、 2…裏面、 10…単結晶シリコンウェーハ。
Claims (11)
- 単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、
前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜(SiO2)が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、
前記ドライエッチング処理において、(Siのエッチングレート/SiO2のエッチングレート)から算出されるSiO2に対するSiのエッチング選択比を18以上、SiO2のエッチング量を2.5nm以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成することを特徴とする単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。 - 前記Siのエッチングレートを、単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とし、かつ、前記SiO2のエッチングレートを、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とすることを特徴とする請求項1に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
- 前記ドライエッチング処理において、Siのエッチング量を200nm以下とすることを特徴とする請求項1に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
- 前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスとしてフルオロカーボン系のガスを用いることを特徴とする請求項1に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
- 前記ドライエッチング処理において、前記フルオロカーボン系のガスとしてCF4を用いることを特徴とする請求項4に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
- 前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスに酸素を添加することで、前記SiO2に対するSiのエッチング選択比、前記Siのエッチングレート、及び前記SiO2のエッチングレートを調整することを特徴とする請求項1に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
- 前記自然酸化膜を、SC1洗浄、SC2洗浄、又はO3洗浄で形成されたものとすることを特徴とする請求項1に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
- 単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。 - 単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
(1)加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、SC1洗浄、SC2洗浄、もしくはO3洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
(2)前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
(3)前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。 - 単結晶シリコンウェーハであって、
3次元算出平均高さSaを指標として、表面側のSaが0.2nm以下、裏面側のSaが0.5nm以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。 - 単結晶シリコンウェーハであって、
3次元算出平均高さSaを指標として、(裏面側のSa/表面側のSa)が5以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
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