JP2582030B2 - 半導体ウエーハの製造方法 - Google Patents

半導体ウエーハの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は研削された変形を有する
半導体ウエーハを製造するための半導体ウエーハの製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエーハの製造においては、でき
るだけ平らであるウエーハを得ることにかなりの努力が
費やされている。極めて平らなウエーハ表面のみがウエ
ーハ表面への電子部品のフォトリソグラフィ塗布が現在
標準である集積度において欠陥の無い方法で達成される
ことを保証する。棒状単一結晶のウエーハへの切り出し
に始まってかつラッピングおよび研削方法による半導体
ウエーハの表面仕上げに進行して、強調はそれゆえ少な
くとも１平面を有する半導体ウエーハを得るような努力
である。
【０００３】半導体ウエーハのさらに他の処理過程にお
いては、その点までに達成される半導体ウエーハの平面
度を損なう方法工程が一般的に必要である。円形ウエー
ハ形状のため、半導体ウエーハの回転対称変形はしばし
ばウエーハ表面の単一側処理後観察されることができ
る。かくして、例えば、好適なウエーハ表面上の１また
はそれ以上の材料層の塗布または創出（例えばエピタキ
シまたは酸化）は半導体ウエーハの回転対称変形を生じ
る半導体材料のひずみを結果として生じる。同様なもの
は半導体ウエーハが一方側でエツチングされ、ドーピン
グまたは損傷処理（結晶格子中の欠陥の創出）に従わさ
れる場合に発生する。
【０００４】半導体ウエーハの変形の認められたものは
いわゆる反り（ワープ）である。ワープは基準面からの
半導体ウエーハの中心面の最大および最小距離の間の差
異を特定する。それは、例えばアメリカ合衆国規格ＡＳ
ＴＴＭ Ｆ ６５７−８０による測定方法において決定
され得る。上述した半導体ウエーハの片側処理は、理想
的に平らなかつ平行なウエーハ表面に関して、半導体ウ
エーハが追加の回転対称変形を完全に補償するように片
側処理の前に変形されていないならばゼロに等しいワー
プを増加する。後者の場合において、ワープは小さくな
りかつ電子部品の欠陥の無いフォトリソグラフィ塗布に
必要な平らなウエーハ形状が達成される。
【０００５】半導体ウエーハのＴＴＶ値はウエーハ表面
の平面性を評価するのにとくに適する。即ち、ＴＴＶ値
は多数の点測定から決定される半導体ウエーハの最大お
よび最小厚さの差異の絶対量である。ＴＴＶ値はそれゆ
え半導体ウエーハがその表面の片側処理の結果として変
形する場合には変化しない。しかしながら、その必要条
件として、片側処理がウエーハの厚さを不均一に変更し
ないということである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ドイツ連邦共和国公開
特許第３９０６０９１ Ａ１号および対応するアメリカ
合衆国特許第４，９９１，４７５号は変形された半導体
ウエーハが環状鋸によって結晶棒からの半導体ウエーハ
の切断の間中幾つかのパラメータに影響を及ぼすことに
より作られ得ることを開示している。しかしながら、こ
の方法の精度は定義された変形（定義されたワープ）を
再生可能に有する半導体ウエーハを製造するのには十分
でない。
【０００７】本発明は定義された変形（定義されたワー
プを有する）を有する接地半導体ウエーハの製造方法が
特定される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は棒状半導体結晶の端面から切断される半導
体ウエーハから研削された変形を備えた半導体ウエーハ
を製造するための半導体ウエーハの製造方法において、 ａ）前記半導体ウエーハをウエーハピツクアツプ上にそ
の第１表面によつて固定し、 ｂ）第１研削工程として、前記半導体ウエーハの反対の
第２表面を研削し、該半導体ウエーハを研削する研削工
具および前記ウエーハピツクアツプが研削中回転し、か
つ前記研削工具の回転軸線が前記ウエーハピツクアツプ
の回転軸線に対して１つまたは２つの空間方向に傾斜さ
れ、 ｃ）第２研削工程として、前記ウエーハピツクアツプの
ピツクアツプ面に対して平行な前記半導体ウエーハの前
記第１表面を研削し、前記半導体ウエーハの前記第２表
面全体が研削中、前記ウエーハピツクアツプに対して保
持されることを特徴とする半導体ウエーハの製造方法 が
提供される。
【０００９】本発明による半導体ウエーハは回転対称屈
曲前面および該前面に対して並行に延びる後面を有す
る。前面の湾曲は半導体ウエーハの表面に押し付けられ
る。好ましくは、回転対称湾曲は凹状、凸状または円錐
状に形成される。それらのワープ（反り）により表され
るような半導体ウエーハの変形度は定義された方法にお
いて調整される。ワープの予備調整は後述される方法に
より可能とされる。
【００１０】まず、半導体ウエーハは、例えば環状鋸に
よって棒状半導体結晶の端面からそれ自体公知の方法に
おいて切断される。保証されるべきことは、選択された
鋸引き方法ができるだけ平らである少なくとも１つのウ
エーハ表面を残すということである。好ましくは、表面
研削面が結晶棒の以前の端面研削により製造された半導
体ウエーハの片側に作られる。かかる鋸引き方法はドイ
ツ連邦共和国特許第３６１３１３２ Ｃ２号および対応
するアメリカ合衆国特許第４，８９６，４５９号に開示
される。
【００１１】結晶棒から切断された半導体ウエーハは、
次いでその第１表面によつて表面研削機のピツクアツプ
上に置かれる。半導体ウエーハの第１表面と見做される
のはより優れた平坦さを有するウエーハのその側であ
る。結晶棒の端面が半導体ウエーハを切断する前に表面
研削されたならば、半導体ウエーハは表面研削された表
面によつてウエーハピツクアツプ上に置かれる。半導体
ウエーハの反対側の第２表面がその場合に第１研削工程
において研削される。適切な表面研削機は、とくに、ヨ
ーロツパ特許出願第２７２５３１Ａ１号に開示された表
面回転研削の差動原理を使用する単一ウエーハ研削機で
ある。この場合に、それに固定された半導体ウエーハを
備えたウエーハピツクアツプだけでなくまた軸方向に送
られる研削工具（例えば円板輪または周辺研削輪）が回
転する。第１研削工程における半導体ウエーハの第２表
面の研削の間中、研削工具の回転軸線がウエーハピツク
アツプの回転軸線に関連して傾斜されることが保証され
ねばならない。この方法の結果として、回転対称に屈曲
された表面を有する半導体ウエーハが製造される。ウエ
ーハ表面の湾曲はウエーハピツクアツプおよび研削工具
の回転軸線が表面回転研削の間中互いに関連すると仮定
する傾斜角度に依存しかつ定義された方法において調整
され得る。
【００１２】第１研削工程後、半導体ウエーハは逆にさ
れかつ丁度研削された第２表面によってウエーハピツク
アツプ上に固定される。半導体ウエーハの第２表面全体
はウエーハピツクアツプ上に正接して載置しなければな
らない。好ましくは、半導体ウエーハはそれがピツクア
ツプ面に完全に従うように真空ピツクアツプ上に吸引さ
れる。この状態で第１ウエーハ面は本方法の第２研削工
程において、ウエーハピツクアツプのピツクアツプ面に
対して平行に研削される。既述された表面回転研削に加
えて、研削工具のみが回転する表面研削等が行われ得
る。
【００１３】第２研削工程後、ウエーハピツクアツプか
ら解放されるとき、半導体ウエーハは第１研削工程によ
り実質上定義される形状に跳ね返る。ウエーハ表面は回
転対称方法において屈曲されかつ互いに平行に延在す
る。半導体ウエーハは研削工具およびウエーハピツクア
ツプの回転軸線が互いに関連すると仮定する傾斜角度の
選択により第１研削工程において決定される定義された
方法で研削された変形（定義された方法において研削さ
れるワープ）を有する。
【００１４】本発明の他の実施例において、表面側研削
機は第１研削工程において使用されかつ工具は研削され
た表面が鞍の表面のようなサドル形状になるような方法
で送られる。第２研削工程後、半導体ウエーハはまたサ
ドル形状に変形されかつ平行面を有する。第１半導体ウ
エーハ研削工程においてウエーハ表面に付与された湾曲
はそれゆえ必ずしも回転対称であらねばならないという
ことはない。
【００１５】本方法は十分に弾力があるすべての半導体
ウエーハに適用されることができそしてピツクアツプ面
に向かい合うウエーハ表面がピツクアツプ面に完全に接
触して載置するような方法の第２研削工程においてウエ
ーハピツクアツプに衝突することなく配置され得る。本
方法を使用すると、より大きいワープを形成することが
でき、また使用される半導体ウエーハのより大きい直径
およびより小さい厚さを設定することができる。本方法
にとくに良く適するシリコンウエーハに関しては、ウエ
ーハ表面の片側処理の結果として期待されるような多数
のワープ形成が達成され得る。片側で処理されたシリコ
ンウエーハに関しては、ワープは代表的には２００ｍｍ
の直径を有するウエーハに関して約５０μｍまでかつ１
００ｍｍの直径を有するウエーハに関して約１５０μｍ
までである。
【００１６】それにより半導体ウエーハのワープが本発
明の方法により調整され得る精度は第１研削工程以前の
半導体ウエーハの平坦さおよびそれにより研削工具の回
転軸線が第１研削工程の間中整列され得る精度に依存す
る。現在、市場で入手し得る機械によれば、２μｍ以下
の精度を有するワープ調整がシリコンウエーハに関して
可能である。
【００１７】本方法のとくに好適な実施例を個々の方法
工程の瞬間的な描写を略示する図１ないし図７に関連し
て以下に詳細に説明する。もちろん、本発明はこの実施
例に限定されない。
【００１８】
【実施例】図１は棒状半導体結晶１の端面からの半導体
ウエーハの切断を示す。図１は棒の端面が前に研削され
るかまたはその間に環状鋸３の鋸歯が半導体ウエーハを
切断しているかどうかは無関係である。結果として生じ
る半導体ウエーハ４は表面研削第１面５および通常平坦
性の少ない第２面６（図２）を有する。半導体ウエーハ
は第１面によつて回転表面研削機のピツクアツプ７上に
置かれそしてそれに、例えば、真空を適用することによ
り固定される。ピツクアツプは次の表面研削の間中それ
に配置される半導体ウエーハに沿って回転する。図３か
ら見ることができるのは、研削工具の回転軸線８が本方
法のこの第１研削工程の間中ピツクアツプ７の回転軸線
９に対して傾斜されるということである。原則として、
研削工具の回転軸線は、ウエーハピツクアツプの回転軸
線に対して、１つの空間的方向に、例えば右または後方
へ、または２つの空間的方向へ、例えば右と後方へ傾斜
され得る。研削されたウエーハ表面は第１研削工程の結
果として屈曲外観を取得する。表面の湾曲は回転対称で
ありかつ設定された回転軸線の傾斜された配置に依存し
て、凹状、凸状（２つの空間的方向において研削工具の
回転軸線の傾斜による球部分の形状）または円錐形状
（１つの空間的方向における研削工具の回転軸線の傾斜
による）である。
【００１９】図４によれば、半導体ウエーハは逆にされ
かつウエーハピツクアツプ７上に、今や屈曲される第２
表面６によつて配置される。好ましくは、半導体ウエー
ハが第２表面全体によつてピツクアツプ面に正接して載
置するように半導体ウエーハを吸引する真空ピツクアツ
プが使用される。図５に示されるように、半導体材料の
弾性により、吸い上げられたウエーハ表面の湾曲は半導
体ウエーハの反対の、第１表面５に伝達される。これは
半導体ウエーハがウエーハピツクアツプ上に固定される
限りに関する場合である。
【００２０】図６は真空ピツクアツプ上に吸い上げられ
た半導体ウエーハの自由な、第１表面がピツクアツプ面
に対して平行な第２研削工程においてどのように研削さ
れるかを示す。ピツクアツプ面１０は図において平らで
かつ水平のように示されるけれども、これは必ずしもそ
の場合でなくても良い。ピツクアツプ面はまた他の形状
を有し、例えば円錐状に形成されることができる。かか
る場合においては、ピツクアツプおよび研削工具の回転
軸線が適宜な方法において傾斜されねばならないためピ
ツクアツプ面に対して平行な第１ウエーハ表面を研削す
るのがより複雑なだけである。
【００２１】半導体ウエーハが、図７に示されるよう
に、研削された後、真空ピツクアツプから離れるなら
ば、半導体ウエーハはその応力を加えられない形状に跳
ね返る。その場合に、ウエーハ表面５，６は互いに平行
のままである。半導体ウエーハは第１研削工程の結果と
して第２ウエーハ表面の湾曲にしたがつて定義された方
法において変形される。第２研削工程後結果として生じ
る半導体ウエーハのワープは研削工具およびピツクアツ
プの回転軸線の傾斜位置によつて第１研削工程において
定義された方法で調整され得る。
【００２２】半導体ウエーハの変形は結晶構造に関連し
て印され、その結果半導体ウエーハは、設定された変形
が方法において損なわれることなしに、ラツピング、エ
ツチングまたは研磨のごとき標準製造方法を使用してさ
らに処理され得る。
【００２３】開示された方法はそのワープが片側のウエ
ーハ処理において基体されるようなウエーハ変形を補償
するように選択される表面研削半導体ウエーハを好都合
に製造し、その結果かかる処理後、平面平行表面を有す
る半導体ウエーハが設けられる。
【００２４】本発明を実施例に関連して以下に説明す
る。合計１８個の半導体ウエーハが環状鋸によつて棒状
シリコン単一結晶から切断される。棒の端面は各鋸引き
作業前に表面研削される。製造された半導体ウエーハは
直径２００ｍｍおよび厚さ７６０μｍを有した。これら
の６個の半導体ウエーハのグループが本発明による方法
により２５μｍ，４５μｍｍおよび７５μｍの定義され
たワープを各々備えることができた。第１研削工程にお
ける回転表面研削の間中、半導体ウエーハは結晶の端面
研削の間中表面研削されたそれらの表面によつて真空ピ
ツクアツプ上に載置した。回転軸線の傾斜角度は研削さ
れた半導体ウエーハが所定のワープに対応するＴＴＶ値
を有するように選ばれた。ドーム形状およびドーム高さ
は誘導差測定プローブによりチエツクされた。この方法
において研削されたウエーハは次いで逆にされそしてピ
ツクアツプに向かい合うウエーハ表面がピツクアツプ表
面と完全に接触するように真空ピツクアツプ上に吸引さ
れた。第２研削工程において、回転研削工具の回転軸線
は半導体ウエーハがピツクアツプ面に対して平行に研削
されるように整列された。十分に研削された半導体ウエ
ーハは研削処理の結果として副表面損傷を除去するため
にウエーハ表面から均一に材料を除去する標準エツチン
グ処理を受けた。最後に、これらのウエーハのＴＴＶ値
はウエーハの並行の測定としてかつワープはウエーハの
変形の測定として決定された。ワープは商業用ワープ測
定機器を使用する区域被覆方法において測定された。表
に掲記された測定結果から、第１研削工程において設定
されたＴＴＶ値が十分に研削された半導体ウエーハのワ
ープと良好に相関しかつ所定のワープから最小範囲での
み変化することが推定され得る。さらに、作られた半導
体ウエーハの表面は結局平行である。
【００２５】 表 ウエーハ番号 ＴＴＶ１ ＴＴＶ２ ワープ２ １ ７４ ２．４ ７２．５ ２ ７６ ２．７ ７０．４ ３ ７４ ２．８ ７１．７ ４ ７４ ４．９ ７１．５ ５ ７４ ３．１ ７２．７ ６ ７９ ３．３ ７３．２ ７ ４７ ２．７ ４６．８ ８ ４８ ２．８ ４５．６ ９ ４７ ２．３ ４４．４ １０ ４７ ２．９ ４４．１ １１ ４７ ２．４ ４４．７ １２ ４６ ３．２ ４３．０ １３ ２６ ２．３ ２４．４ １４ ２７ ２．４ ２５．６ １５ ２５ １．９ ２４．８ １６ ２７ ２．１ ２５．７ １７ ２６ ２．６ ２４．０ １８ ２７ ２．８ ２４．９
【００２６】 ＴＴＶ１：第１研削工程後のＴＴＶ値、μｍ ＴＴＶ２：第２研削工程後のＴＴＶ値およびエツチン
グ、μｍ ワープ２：第２研削工程およびエツチング処理後のワー
プ、μｍ
【００２７】以下、本発明の好適な実施態様を例示す
る。即ち、前記半導体ウエーハが端面で表面研削された
半導体ウエーハから切断しかつ結果として生じる半導体
ウエーハが前記半導体ウエーハの第１表面であることを
特徴とする請求項１に記載の半導体の製造方法。
【００２８】
【発明の効果】上述のごとく、本発明は棒状半導体結晶
の端面から切断される半導体ウエーハから研削された変
形を備えた半導体ウエーハを製造するための半導体ウエ
ーハの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】結晶棒の端面表面研削および半導体ウエーハの
切断を示す断面図である。
【図２】第１表面研削表面によつてウエーハピツクアツ
プ上への半導体ウエーハの固定を示す説明図である。
【図３】ウエーハピツクアツプの回転軸線に対して傾斜
される研削工具の回転軸線との半導体ウエーハの研削を
示す説明図である。
【図４】第２表面によるウエーハピツクアツプ上への半
導体ウエーハの配置を示す説明図である。
【図５】半導体ウエーハのウエーハピツクアツプ上への
固定を示す説明図である。
【図６】ウエーハピツクアツプのピツクアツプ表面に対
して平行なウエーハ表面の研削を示す説明図である。
【図７】ピツクアツプからの半導体ウエーハの除去を示
す説明図である。
【符号の説明】
１ 棒状半導体結晶 ２ 端面 ４ 半導体ウエーハ ５ 表面研削された第１表面 ６ 第２表面 ７ ウエーハピツクアツプ ８ 研削工具の回転軸線 ９ ピツクアツプの回転軸線
フロントページの続き (72)発明者 カルル−ハインツ・ラングスドルフ ドイツ連邦共和国 ブルクハウゼン、ロ ベルト−コハ−シュトラーセ 183 (56)参考文献 特開 平３−76119（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−93614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−177536（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 棒状半導体結晶の端面から切断される半
    導体ウエーハ(4) から研削された変形を備えた半導体ウ
    エーハを製造するための半導体ウエーハの製造方法にお
    いて、 ａ）前記半導体ウエーハ(4) をウエーハピツクアツプ
    (7) 上にその第１表面(5) によつて固定し、 ｂ）第１研削工程として、前記半導体ウエーハ(4) の反
    対の第２表面(6) を研削し、該半導体ウエーハを研削す
    る研削工具および前記ウエーハピツクアツプ(7) が研削
    中回転し、かつ前記研削工具の回転軸線(8) が前記ウエ
    ーハピツクアツプ(7) の回転軸線(9) に対して１つまた
    は２つの空間方向に傾斜され、 ｃ）第２研削工程として、前記ウエーハピツクアツプ
    (7) のピツクアツプ面に対して平行な前記半導体ウエー
    ハ(4) の前記第１表面(5) を研削し、前記半導体ウエー
    ハ(4) の前記第２表面(6) 全体が研削中、前記ウエーハ
    ピツクアツプ(7)に対して保持されることを特徴とする
    半導体ウエーハの製造方法 。
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