JP3066750B2 - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents
半導体ウェーハの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超平坦なシリコン
半導体ウェーハ及び超平坦な半導体ウェーハの製造方法
に関する。超平坦なシリコン半導体ウェーハは、半導体
業界での使用、特に０．１３μｍ以下の線幅を含むエレ
クトロニクス部品の作製、には好適である。
半導体ウェーハ及び超平坦な半導体ウェーハの製造方法
に関する。超平坦なシリコン半導体ウェーハは、半導体
業界での使用、特に０．１３μｍ以下の線幅を含むエレ
クトロニクス部品の作製、には好適である。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェーハの平坦性を定義すると
き、ＳＥＭＩ規格の１９９４年のＭＩ−９４の１７−２
１頁に開示されている決定系図によると、グローバル平
坦性（周縁部を除いて画定される全ウェーハ表面に関す
るもの）と、ローカル平坦性（ウェーハの或る限定され
た領域の平坦性に関すものであって、作り込まれる半導
体部品の領域に概ね相当する）に区別される。グローバ
ル平坦性は、ＧＢＩＲ（裏面−理想基準面の全面におけ
る差／全ウェーハ表面についての裏面−理想基準面の正
及び負の偏差の幅）と表記されるのが普通であり、従来
からの慣例の仕様であるＴＴＶ（全厚さ偏差）に相当す
る。ローカル平坦性は、ＳＦＱＲ（最小四角形について
サイト前面−基準表面の差／画定された寸法の部品領域
について平均二乗誤差を最小にすることにより定義され
る表面からの正及び負の偏差の幅）と表記されることが
多い；ＳＦＱＲmaxの値は所与のウェーハ上の部品領域
全部のＳＦＱＲの最大値を表している。概ね受け入れら
れる経験則によると、ウェーハのＳＦＱＲmax値は、ウ
ェーハに製造できる半導体部品の可能な線幅以下でなけ
ればならないことが判る（例えば、１９９７年のＮａｔ
ｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ
ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ［ＮＴＲＳ］，
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｏｒｙ Ａ
ｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ［ＳＩＡ］、ＳａｎＪｏｓｅ、６
４頁の表２０を参照されたい）。過去にかなり頻繁に使
用されたＬＴＶ（局所厚さ偏差；裏面基準；部品領域の
ＴＴＶに対応する）と言う表記は、現在ではＳＥＭＩの
規格ではＳＢＩＲと呼ばれる。
き、ＳＥＭＩ規格の１９９４年のＭＩ−９４の１７−２
１頁に開示されている決定系図によると、グローバル平
坦性（周縁部を除いて画定される全ウェーハ表面に関す
るもの）と、ローカル平坦性（ウェーハの或る限定され
た領域の平坦性に関すものであって、作り込まれる半導
体部品の領域に概ね相当する）に区別される。グローバ
ル平坦性は、ＧＢＩＲ（裏面−理想基準面の全面におけ
る差／全ウェーハ表面についての裏面−理想基準面の正
及び負の偏差の幅）と表記されるのが普通であり、従来
からの慣例の仕様であるＴＴＶ（全厚さ偏差）に相当す
る。ローカル平坦性は、ＳＦＱＲ（最小四角形について
サイト前面−基準表面の差／画定された寸法の部品領域
について平均二乗誤差を最小にすることにより定義され
る表面からの正及び負の偏差の幅）と表記されることが
多い；ＳＦＱＲmaxの値は所与のウェーハ上の部品領域
全部のＳＦＱＲの最大値を表している。概ね受け入れら
れる経験則によると、ウェーハのＳＦＱＲmax値は、ウ
ェーハに製造できる半導体部品の可能な線幅以下でなけ
ればならないことが判る（例えば、１９９７年のＮａｔ
ｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ
ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ［ＮＴＲＳ］，
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｏｒｙ Ａ
ｓｓｉｃｉａｔｉｏｎ［ＳＩＡ］、ＳａｎＪｏｓｅ、６
４頁の表２０を参照されたい）。過去にかなり頻繁に使
用されたＬＴＶ（局所厚さ偏差；裏面基準；部品領域の
ＴＴＶに対応する）と言う表記は、現在ではＳＥＭＩの
規格ではＳＢＩＲと呼ばれる。
【０００３】半導体業界で使用する比較的平坦なシリコ
ンウェーハの製造方法は公知である。このようなウェー
ハの製造方法の従来のプロセスの手順は次の通りであ
る：即ち、結晶をソー（ｓａｗ）を使って切断して半導
体ウェーハを形成した後、そのソーによって切断した半
導体ウェーハをラッピング、エッチングそしてポリシン
グする。最もよく使用されるソーによる切断法は、環式
ソーによる切断とワイヤーソーによる切断である。ラッ
ピングの次は湿式化学エッチング工程を行なって、表面
近くの乱れた結晶層を広く取り除くことである。シリコ
ンは両性物質なので、この場合、エッチングは、アルカ
リ性媒体、例えば濃水酸化カリウム溶液の中でも酸性媒
体、例えば濃フッ化水素酸と濃硝酸の、必要に応じてリ
ン酸又は酢酸のような別の酸を添加した、混合物の中で
も実施できる。使用される濃厚試薬は腐食性なので、両
方の実施態様が抱える共通の因子は、両媒体とシステム
についてばかりでなく運転スタッフと保守スタッフにつ
いても安全に関して高度の技術的要求がなされることで
ある。これ以外に、発生する使用済みのアルカリ類及び
酸類の適切な廃棄には多額の出費によってのみ解決でき
る別の問題も伴っている。
ンウェーハの製造方法は公知である。このようなウェー
ハの製造方法の従来のプロセスの手順は次の通りであ
る：即ち、結晶をソー（ｓａｗ）を使って切断して半導
体ウェーハを形成した後、そのソーによって切断した半
導体ウェーハをラッピング、エッチングそしてポリシン
グする。最もよく使用されるソーによる切断法は、環式
ソーによる切断とワイヤーソーによる切断である。ラッ
ピングの次は湿式化学エッチング工程を行なって、表面
近くの乱れた結晶層を広く取り除くことである。シリコ
ンは両性物質なので、この場合、エッチングは、アルカ
リ性媒体、例えば濃水酸化カリウム溶液の中でも酸性媒
体、例えば濃フッ化水素酸と濃硝酸の、必要に応じてリ
ン酸又は酢酸のような別の酸を添加した、混合物の中で
も実施できる。使用される濃厚試薬は腐食性なので、両
方の実施態様が抱える共通の因子は、両媒体とシステム
についてばかりでなく運転スタッフと保守スタッフにつ
いても安全に関して高度の技術的要求がなされることで
ある。これ以外に、発生する使用済みのアルカリ類及び
酸類の適切な廃棄には多額の出費によってのみ解決でき
る別の問題も伴っている。
【０００４】ポリシングは、一般的に各々、２段階又は
３段階の片面プロセスで行なわれ、各場合とも最終工程
で縞のない仕上表面を作る。このプロセス手順によく含
まれる別の工程、例えば縁部を丸くすること及び最終洗
浄は、この方法で製造されるウェーハの外観に関係する
ものであるが、ウェーハの平坦性にとっては直接重要で
はない。
３段階の片面プロセスで行なわれ、各場合とも最終工程
で縞のない仕上表面を作る。このプロセス手順によく含
まれる別の工程、例えば縁部を丸くすること及び最終洗
浄は、この方法で製造されるウェーハの外観に関係する
ものであるが、ウェーハの平坦性にとっては直接重要で
はない。
【０００５】米国特許第５,２２７,３３９号は、従来の
プロセス手順の中でラッピング工程及びエッチング工程
を研削工程に置き換えてオリエンテーションフラットを
ポリシング後でのみ作ることを記載している。１５０ｍ
ｍのウェーハの実施例を参照すると、この方法によって
作られたウェーハは、ポリシングの後では０．５−１．
３μｍのＴＴＶ値になることが判る。
プロセス手順の中でラッピング工程及びエッチング工程
を研削工程に置き換えてオリエンテーションフラットを
ポリシング後でのみ作ることを記載している。１５０ｍ
ｍのウェーハの実施例を参照すると、この方法によって
作られたウェーハは、ポリシングの後では０．５−１．
３μｍのＴＴＶ値になることが判る。
【０００６】ヨーロッパ特許公開公報第６２８９９２Ａ
２号は改良型プロセス手順を記載していて、アルカリ性
エッチングを裏面ポリシングと組み合わせている。この
明細書には幾何学的データは示されていない。ヨーロッ
パ特許公開公報第７５５，７５１Ａ１号では、前記の米
国特許第５,２２７,３３９号に記載されているプロセス
が両面研削工程として研削工程を行なうことにより更に
改良され、ウェーハの前面と裏面とが同時に研削された
後に片面ポリシング又は両面ポリシング工程が続く。こ
のプロセスを使って作られたウェーハの幾何学的データ
は示されていない。ヨーロッパ特許公開公報第７５４，
７８５Ａ１号は、ソーによる切断／縁部の丸み付け／両
面ポリシング工程／仕上研磨／洗浄から成る短ライン型
プロセスを提案していて、１μｍ未満のＴＴＶ値を達成
するために、両面ポリシング工程で少なくとも６０ない
し８０μｍのシリコンをエロージョンする必要があると
している。１５０ｍｍのウェーハの加工過程で０．２５
−０．４μｍのＬＴＶmax値を得ている。ヨーロッパ特
許公開公報第７９８，４０５Ａ２号は、ソーによる切断
／縁部の丸み付け／平坦化（研削に続いてアルカリ性エ
ッチング又はこの２工程の代わりに、ＰＡＣＥプロセス
＝プラズマアシストエッチング化学，を使うのが好まし
いプラズマエッチング）／両面ポリシングのプロセス手
順を特許請求の範囲に記載している。このプロセスを使
うと０．５８μｍの平均ＴＴＶ値と０．２７μｍのＬＴ
Ｖmaxが得られることがこの明細書の図７から理解でき
るが、使用した半導体ウェーハの直径は示されていな
い。ヨーロッパ特許公開公報第７９８，７６６Ａ１号で
は、エロージョン型ポリシングと仕上研磨の間に、好ま
しくはＰＡＣＥプロセスを使った気相エッチング工程を
組み入れて、必要に応じてその次にウェーハの熱処理を
することにより従来のプロセス手順を改良している。２
００ｍｍウェーハの加工を参照すると、記載されている
プロセス手順では０．２−０．３μｍのＴＴＶの結果を
得ることができることが判る；しかし、局所の幾何学的
データは示されていない。
２号は改良型プロセス手順を記載していて、アルカリ性
エッチングを裏面ポリシングと組み合わせている。この
明細書には幾何学的データは示されていない。ヨーロッ
パ特許公開公報第７５５，７５１Ａ１号では、前記の米
国特許第５,２２７,３３９号に記載されているプロセス
が両面研削工程として研削工程を行なうことにより更に
改良され、ウェーハの前面と裏面とが同時に研削された
後に片面ポリシング又は両面ポリシング工程が続く。こ
のプロセスを使って作られたウェーハの幾何学的データ
は示されていない。ヨーロッパ特許公開公報第７５４，
７８５Ａ１号は、ソーによる切断／縁部の丸み付け／両
面ポリシング工程／仕上研磨／洗浄から成る短ライン型
プロセスを提案していて、１μｍ未満のＴＴＶ値を達成
するために、両面ポリシング工程で少なくとも６０ない
し８０μｍのシリコンをエロージョンする必要があると
している。１５０ｍｍのウェーハの加工過程で０．２５
−０．４μｍのＬＴＶmax値を得ている。ヨーロッパ特
許公開公報第７９８，４０５Ａ２号は、ソーによる切断
／縁部の丸み付け／平坦化（研削に続いてアルカリ性エ
ッチング又はこの２工程の代わりに、ＰＡＣＥプロセス
＝プラズマアシストエッチング化学，を使うのが好まし
いプラズマエッチング）／両面ポリシングのプロセス手
順を特許請求の範囲に記載している。このプロセスを使
うと０．５８μｍの平均ＴＴＶ値と０．２７μｍのＬＴ
Ｖmaxが得られることがこの明細書の図７から理解でき
るが、使用した半導体ウェーハの直径は示されていな
い。ヨーロッパ特許公開公報第７９８，７６６Ａ１号で
は、エロージョン型ポリシングと仕上研磨の間に、好ま
しくはＰＡＣＥプロセスを使った気相エッチング工程を
組み入れて、必要に応じてその次にウェーハの熱処理を
することにより従来のプロセス手順を改良している。２
００ｍｍウェーハの加工を参照すると、記載されている
プロセス手順では０．２−０．３μｍのＴＴＶの結果を
得ることができることが判る；しかし、局所の幾何学的
データは示されていない。
【０００７】引用した特許及び明細書に記載されてい
て、現在では従来の技術を意味するプロセス手順の全て
に欠点がある。ヨーロッパ特許公開公報第６２８，９９
２Ａ２号及びヨーロッパ特許公開公報第７９８，４０５
Ａ２号の請求の範囲に記載されているプロセス手順にお
けるアルカリ性エッチングでは、シリコン結晶格子の中
の金属、例えばニッケルの濃度が高くなる（例えば、
Ｔ．Ｈｏｓｏｙａ等、Ｋ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓ
ｏｃ．，１３２、Ｎｏ．１０、２４３６−２４３９頁
［１９８５］を参照されたい）。例えば、ヨーロッパ特
許公開公報第７９８，７６６Ａ１号で提案されているよ
うな湿式化学エッチングのいずれの形態も、高濃度の酸
及びアルカリの廃棄の問題によるばかりでなく、使用さ
れる物質には危険性があるので安全性についても不利で
ある。
て、現在では従来の技術を意味するプロセス手順の全て
に欠点がある。ヨーロッパ特許公開公報第６２８，９９
２Ａ２号及びヨーロッパ特許公開公報第７９８，４０５
Ａ２号の請求の範囲に記載されているプロセス手順にお
けるアルカリ性エッチングでは、シリコン結晶格子の中
の金属、例えばニッケルの濃度が高くなる（例えば、
Ｔ．Ｈｏｓｏｙａ等、Ｋ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓ
ｏｃ．，１３２、Ｎｏ．１０、２４３６−２４３９頁
［１９８５］を参照されたい）。例えば、ヨーロッパ特
許公開公報第７９８，７６６Ａ１号で提案されているよ
うな湿式化学エッチングのいずれの形態も、高濃度の酸
及びアルカリの廃棄の問題によるばかりでなく、使用さ
れる物質には危険性があるので安全性についても不利で
ある。
【０００８】極めて狭い線幅を持つ回路を製造するため
の現在の半導体プロセスでは、いろいろな理由、例えば
部品が故障する原因となるパーティクルを無くすため
に、研磨されたウェーハ裏面が必要である。しかしなが
ら、例えば米国特許第５,２２７,３３９号及びヨーロッ
パ特許公開公報第７９８，７６６Ａ１号に記載されてい
るような両面ポリシングプロセスを使用しないラインで
は、ヨーロッパ特許公開公報第６２８，９９２Ａ２号に
記載されているようなコスト指向の分離式の裏面ポリシ
ングによってのみこのようなことが実行できる。ラッピ
ング技術と比較すると、研削には様々な利点（よりクリ
ーンなプロセス、研磨材入りの流体を使用しない；コス
ト効率が高い；表面品質とウェーハ形態が優れている；
自動化が可能）があり、従って前記に参照した明細書の
中に使用されているのもある。しかしながら、研削工具
の粒度によるが、上部結晶層は、研削プロセスによって
少なくとも１−１０μｍの深さまでダメージを受ける。
このようなダメージは、湿式化学エッチング工程によっ
て最大のコスト効率で取り除かれ；例えば、ヨーロッパ
特許公開公報第７５５，７５１Ａ１号で提案されている
ように、その時はそれに相当する多量の物質が、極めて
費用のかかるポリシング工程でエロージョンされなけれ
ばならない。
の現在の半導体プロセスでは、いろいろな理由、例えば
部品が故障する原因となるパーティクルを無くすため
に、研磨されたウェーハ裏面が必要である。しかしなが
ら、例えば米国特許第５,２２７,３３９号及びヨーロッ
パ特許公開公報第７９８，７６６Ａ１号に記載されてい
るような両面ポリシングプロセスを使用しないラインで
は、ヨーロッパ特許公開公報第６２８，９９２Ａ２号に
記載されているようなコスト指向の分離式の裏面ポリシ
ングによってのみこのようなことが実行できる。ラッピ
ング技術と比較すると、研削には様々な利点（よりクリ
ーンなプロセス、研磨材入りの流体を使用しない；コス
ト効率が高い；表面品質とウェーハ形態が優れている；
自動化が可能）があり、従って前記に参照した明細書の
中に使用されているのもある。しかしながら、研削工具
の粒度によるが、上部結晶層は、研削プロセスによって
少なくとも１−１０μｍの深さまでダメージを受ける。
このようなダメージは、湿式化学エッチング工程によっ
て最大のコスト効率で取り除かれ；例えば、ヨーロッパ
特許公開公報第７５５，７５１Ａ１号で提案されている
ように、その時はそれに相当する多量の物質が、極めて
費用のかかるポリシング工程でエロージョンされなけれ
ばならない。
【０００９】経験によると、ソーによる切断ではこのダ
メージは１０−４０μｍまで広がることが判っているの
で、ヨーロッパ特許公開公報第７５４，７８５Ａ１号に
記載されているようにソーによる切断の直後にウェーハ
をポリシングすることはコストの点から受け入れられな
い。しかしながら、引用した特許及び特許明細書の全て
に共通の因子は、記載されている実施例によると、特許
請求の範囲に記載された手順を使って作られるウェーハ
は、０．１３μｍ以下の線幅、即ち０．１３μｍ以下の
ＳＦＱＲmax値の半導体部品に対する幾何学的要求事項
を満たしていないことである。
メージは１０−４０μｍまで広がることが判っているの
で、ヨーロッパ特許公開公報第７５４，７８５Ａ１号に
記載されているようにソーによる切断の直後にウェーハ
をポリシングすることはコストの点から受け入れられな
い。しかしながら、引用した特許及び特許明細書の全て
に共通の因子は、記載されている実施例によると、特許
請求の範囲に記載された手順を使って作られるウェーハ
は、０．１３μｍ以下の線幅、即ち０．１３μｍ以下の
ＳＦＱＲmax値の半導体部品に対する幾何学的要求事項
を満たしていないことである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、０．１３μｍ以下の線幅を持つエレクトロニクス部
品を作製するために、半導体業界で使用する超平坦なシ
リコンウェーハであって、他の性質に関しては従来の技
術によって製造されるウェーハとは少なくとも同じ様に
優れていて、同じ製造コスト範囲で製造できるそのシリ
コンウェーハを提供することである。
は、０．１３μｍ以下の線幅を持つエレクトロニクス部
品を作製するために、半導体業界で使用する超平坦なシ
リコンウェーハであって、他の性質に関しては従来の技
術によって製造されるウェーハとは少なくとも同じ様に
優れていて、同じ製造コスト範囲で製造できるそのシリ
コンウェーハを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のプロセ
ス工程を組み合わせることにより、縞のない研磨前面を
有する超平坦な半導体ウェーハの製造方法において、前
記方法が、前記半導体ウェーハの前記平坦度を左右する
次の一連のプロセス工程： ａ）結晶から半導体ウェーハを切断する工程； ｂ）研削プロセス工程により前記半導体ウェーハを平坦
化する工程； ｃ）プラズマアシストエッチングプロセスを利用するこ
とにより表面近くのダメージを受けた結晶領域を取り除
く工程； ｄ）プラズマ局所エッチングをする工程；及び ｅ）前記半導体ウェーハに縞のないポリシングをする工
程、 を有することを特徴とする前記方法に関する。 これによ
り、最大で０．２μｍのＧＢＩＲ及び最大で０．１３μ
ｍのＳＦＱＲ max で表わされる平坦度を有するシリコン
半導体ウェーハが得られる 。
ス工程を組み合わせることにより、縞のない研磨前面を
有する超平坦な半導体ウェーハの製造方法において、前
記方法が、前記半導体ウェーハの前記平坦度を左右する
次の一連のプロセス工程： ａ）結晶から半導体ウェーハを切断する工程； ｂ）研削プロセス工程により前記半導体ウェーハを平坦
化する工程； ｃ）プラズマアシストエッチングプロセスを利用するこ
とにより表面近くのダメージを受けた結晶領域を取り除
く工程； ｄ）プラズマ局所エッチングをする工程；及び ｅ）前記半導体ウェーハに縞のないポリシングをする工
程、 を有することを特徴とする前記方法に関する。 これによ
り、最大で０．２μｍのＧＢＩＲ及び最大で０．１３μ
ｍのＳＦＱＲ max で表わされる平坦度を有するシリコン
半導体ウェーハが得られる 。
【００１２】ウェーハの研磨裏面が所望される場合、プ
ラズマアシストエッチング工程とプラズマ局所エッチン
グ工程の間に裏面ポリシング工程或いは簡単な両面ポリ
シング工程のどちらかを導入するのが適切である。本発
明によるプロセス手順は、原則として、ウェーハの形で
使用される機械的化学的及びプラズマの方法によって加
工される物質から成るあらゆる試験対象物を製造するた
めに使用できる。後加工は主として半導体業界で行なわ
れるが、これに限らないこの種の材料は例えばシリコ
ン、シリコン／ゲルマニウム、二酸化シリコン、窒化シ
リコン、ヒ化ガリウム、及びその他の所謂、ＩＩＩ−Ｖ
族半導体である。例えば、チョクラルスキー法、又はフ
ロートゾーン法を使って結晶化された単結晶の形のシリ
コンが好ましい；（１００）、（１１０）又は（１１
１）の結晶配向を持つシリコンが特に好ましい。この場
合、前記の材料が少量の特定の添加剤を含むと、所望の
電気的及び機械的特性を帯びることがある；シリコンの
場合、このような添加剤には、例えば、ｃｍ3当たり１
０10原子〜１０20原子の量のホウ素、インジウム、リ
ン、ヒ素、アンチモン又は酸素が可能であるが、本発明
は材料の厳密な組成に限定されない。好ましく製造され
るシリコンウェーハは、原則としていかなる直径でもよ
く、例えば、ウェーハ直径が２００ｍｍ、３００ｍｍ、
４００ｍｍ、４５０ｍｍ及び６７５ｍｍという２００ｍ
ｍ以上のウェーハ直径が、主として半導体作製（好まし
くは０．１３μｍ以下の極めて狭い線幅を含む大規模集
積回路の経済的作製）の後加工産業の要求形状なので特
に好ましい。本発明により製造されるウェーハの厚さは
極めて広い範囲で変えることが出来、例えば薄手のカー
ド状商品の極めて薄いウェーハ（数百μｍ）から、例え
ばエネルギーやリソグラフィー試験用の基板としての極
めて厚いウェーハ（数センチメートル）まで及ぶ。５０
０μｍ〜１２００μｍのウェーハ厚さが特に好ましい。
この種のウェーハは、半導体部品の製造用の出発材料と
して直接か、或いはシリコンもしくは他の適当な半導体
材料を使ってウェーハ前面に裏面シールのような層又は
エピタキシャルな被膜を被覆した後、又は別法として例
えば水素もしくはアルゴン原子のもとで熱処理による状
態調節をした後で目的とする用途に供給するか、のどち
らかで使用できる。均一な材料からウェーハを製造する
こと以外に、本発明は、ＳＯＩ（絶縁体上のシリコ
ン）、及び所謂、ボンド型ウェーハのような多層構造を
持つ半導体基板の製造用にも勿論、使用できる。
ラズマアシストエッチング工程とプラズマ局所エッチン
グ工程の間に裏面ポリシング工程或いは簡単な両面ポリ
シング工程のどちらかを導入するのが適切である。本発
明によるプロセス手順は、原則として、ウェーハの形で
使用される機械的化学的及びプラズマの方法によって加
工される物質から成るあらゆる試験対象物を製造するた
めに使用できる。後加工は主として半導体業界で行なわ
れるが、これに限らないこの種の材料は例えばシリコ
ン、シリコン／ゲルマニウム、二酸化シリコン、窒化シ
リコン、ヒ化ガリウム、及びその他の所謂、ＩＩＩ−Ｖ
族半導体である。例えば、チョクラルスキー法、又はフ
ロートゾーン法を使って結晶化された単結晶の形のシリ
コンが好ましい；（１００）、（１１０）又は（１１
１）の結晶配向を持つシリコンが特に好ましい。この場
合、前記の材料が少量の特定の添加剤を含むと、所望の
電気的及び機械的特性を帯びることがある；シリコンの
場合、このような添加剤には、例えば、ｃｍ3当たり１
０10原子〜１０20原子の量のホウ素、インジウム、リ
ン、ヒ素、アンチモン又は酸素が可能であるが、本発明
は材料の厳密な組成に限定されない。好ましく製造され
るシリコンウェーハは、原則としていかなる直径でもよ
く、例えば、ウェーハ直径が２００ｍｍ、３００ｍｍ、
４００ｍｍ、４５０ｍｍ及び６７５ｍｍという２００ｍ
ｍ以上のウェーハ直径が、主として半導体作製（好まし
くは０．１３μｍ以下の極めて狭い線幅を含む大規模集
積回路の経済的作製）の後加工産業の要求形状なので特
に好ましい。本発明により製造されるウェーハの厚さは
極めて広い範囲で変えることが出来、例えば薄手のカー
ド状商品の極めて薄いウェーハ（数百μｍ）から、例え
ばエネルギーやリソグラフィー試験用の基板としての極
めて厚いウェーハ（数センチメートル）まで及ぶ。５０
０μｍ〜１２００μｍのウェーハ厚さが特に好ましい。
この種のウェーハは、半導体部品の製造用の出発材料と
して直接か、或いはシリコンもしくは他の適当な半導体
材料を使ってウェーハ前面に裏面シールのような層又は
エピタキシャルな被膜を被覆した後、又は別法として例
えば水素もしくはアルゴン原子のもとで熱処理による状
態調節をした後で目的とする用途に供給するか、のどち
らかで使用できる。均一な材料からウェーハを製造する
こと以外に、本発明は、ＳＯＩ（絶縁体上のシリコ
ン）、及び所謂、ボンド型ウェーハのような多層構造を
持つ半導体基板の製造用にも勿論、使用できる。
【００１３】本発明による超平坦なウェーハ製造のプロ
セス手順は、直径２００μｍ以上の特に好ましい単結晶
シリコンウェーハを参考にして下記で詳細に説明する。
先ず、処理対象のシリコン単結晶は、適当なソーイング
（ｓａｗｉｎｇ）装置を使ってその結晶の頭部と尾部を
取り除いた長さに切断した後、鋭く画定された極めて微
妙なウェーハ縁部に機械的に丸みをつけるために、加工
ウェーハの直径より僅かに、例えば１ｍｍ大きい直径ま
で旋回式研削を行なう。必要に応じて、この結晶には、
結晶軸を確認するための配向特性、例えばオリエンテー
ションノッチ又はオリエンテーションフラットを付ける
ことがある。従来技術によると、シリコン単結晶は、環
状ソーによる、必要に応じて所謂、研削−スライスプロ
セスの組み合わせによる、又はバンドソーもしくはワイ
ヤーソーによる種々のプロセスを使ってウェーハに切断
できる。ウェーハの寸法形状や処理量に関する長所は当
業者は承知していて、特に、比較的大きいウェーハ直径
にはワイヤーソーによる切断が好ましい実施態様であ
り、例えばヨーロッパ特許公開公報第７３３４２９Ａ１
号に記載されているソーイングによって実施できる。
セス手順は、直径２００μｍ以上の特に好ましい単結晶
シリコンウェーハを参考にして下記で詳細に説明する。
先ず、処理対象のシリコン単結晶は、適当なソーイング
（ｓａｗｉｎｇ）装置を使ってその結晶の頭部と尾部を
取り除いた長さに切断した後、鋭く画定された極めて微
妙なウェーハ縁部に機械的に丸みをつけるために、加工
ウェーハの直径より僅かに、例えば１ｍｍ大きい直径ま
で旋回式研削を行なう。必要に応じて、この結晶には、
結晶軸を確認するための配向特性、例えばオリエンテー
ションノッチ又はオリエンテーションフラットを付ける
ことがある。従来技術によると、シリコン単結晶は、環
状ソーによる、必要に応じて所謂、研削−スライスプロ
セスの組み合わせによる、又はバンドソーもしくはワイ
ヤーソーによる種々のプロセスを使ってウェーハに切断
できる。ウェーハの寸法形状や処理量に関する長所は当
業者は承知していて、特に、比較的大きいウェーハ直径
にはワイヤーソーによる切断が好ましい実施態様であ
り、例えばヨーロッパ特許公開公報第７３３４２９Ａ１
号に記載されているソーイングによって実施できる。
【００１４】好適な形状をした研削盤を使うと、本手順
の中のこの時点でソーによって切断されたウェーハの縁
部は、適当な丸みが付いて所望の縁部形状となる。この
工程は、本発明によって製造されるウェーハを後加工す
る場合の平坦性にとって原則として重要ではないが、ウ
ェーハ縁部がダメージを受けないようにすることは適当
である（例えば、加工や移送による表面荒れ）。縁部に
丸みを付けられてソーによって切断されたウェーハは、
ソーによる切断プロセスの直径と性状によるが、ＧＢＩ
Ｒ値は１０−３０μｍ範囲内にあり、１０−４０μｍの
範囲の深さの結晶格子にダメージがあり、その寸法形状
及び部分的にエロージョンのダメージを受けた結晶層を
改良するために研削工程を行なう。原理的には、極めて
種々の種類の研削プロセスが思い浮かべられ、そのプロ
セスは文献の中で詳細に説明されている。本発明による
プロセスの好ましい実施態様は、例えばヨーロッパ特許
公開公報第２７２５３１Ａ１号に記載されているように
回転式研削の方法である。この場合、先ず、ウェーハの
１つの表面を研削して、次にウェーハに丸みを付け、そ
して別の表面を研削する。この場合、ダイヤモンド入り
の研削盤を使用するのが好ましく、合成樹脂ボンド型ダ
イヤモンド入りの研削盤を使用するのが特に好ましい。
埋め込まれたダイヤモンドの小片は、この場合４００な
いし３０００メッシュの粒度が好ましく、６００−２０
００メッシュが特に好ましい。しかしながら、ウェーハ
の１つの表面だけを研削することも可能であるが、この
実施態様は両面研削より好ましくない。別の同様な好ま
しい実施態様では、まず、ウェーハの両面を粒度４００
ないし１０００メッシュの研削盤で順次研削した後、次
にウェーハの両面を粒度１５００ないし２５００メッシ
ュの研削盤で順次研削する。本発明によるプロセスの範
囲内の研削工程の別の好ましい実施態様は、例えば前記
のヨーロッパ特許公開公報第７５５，７５１Ａ１号に記
載されているような両面研削である。ウェーハの２つの
表面を順次研削するのではなく、この場合はウェーハの
両表面を同時に研削する。研削盤の代わりに、この場合
は同じ組成物を含む研削物体、所謂、ペレットを使用す
ることができる。ウェーハ表面当たりエロージョンされ
るシリコンの量は研削工程の過程では１０−１００μｍ
が好ましく、２０−６０μｍが特に好ましい。研削工程
の実施態様にもよるが、研削されたウェーハのＧＢＩＲ
値は、０．５−２μｍの範囲内にあり、外側結晶層への
ダメージは１−１０μｍの深さに達する。
の中のこの時点でソーによって切断されたウェーハの縁
部は、適当な丸みが付いて所望の縁部形状となる。この
工程は、本発明によって製造されるウェーハを後加工す
る場合の平坦性にとって原則として重要ではないが、ウ
ェーハ縁部がダメージを受けないようにすることは適当
である（例えば、加工や移送による表面荒れ）。縁部に
丸みを付けられてソーによって切断されたウェーハは、
ソーによる切断プロセスの直径と性状によるが、ＧＢＩ
Ｒ値は１０−３０μｍ範囲内にあり、１０−４０μｍの
範囲の深さの結晶格子にダメージがあり、その寸法形状
及び部分的にエロージョンのダメージを受けた結晶層を
改良するために研削工程を行なう。原理的には、極めて
種々の種類の研削プロセスが思い浮かべられ、そのプロ
セスは文献の中で詳細に説明されている。本発明による
プロセスの好ましい実施態様は、例えばヨーロッパ特許
公開公報第２７２５３１Ａ１号に記載されているように
回転式研削の方法である。この場合、先ず、ウェーハの
１つの表面を研削して、次にウェーハに丸みを付け、そ
して別の表面を研削する。この場合、ダイヤモンド入り
の研削盤を使用するのが好ましく、合成樹脂ボンド型ダ
イヤモンド入りの研削盤を使用するのが特に好ましい。
埋め込まれたダイヤモンドの小片は、この場合４００な
いし３０００メッシュの粒度が好ましく、６００−２０
００メッシュが特に好ましい。しかしながら、ウェーハ
の１つの表面だけを研削することも可能であるが、この
実施態様は両面研削より好ましくない。別の同様な好ま
しい実施態様では、まず、ウェーハの両面を粒度４００
ないし１０００メッシュの研削盤で順次研削した後、次
にウェーハの両面を粒度１５００ないし２５００メッシ
ュの研削盤で順次研削する。本発明によるプロセスの範
囲内の研削工程の別の好ましい実施態様は、例えば前記
のヨーロッパ特許公開公報第７５５，７５１Ａ１号に記
載されているような両面研削である。ウェーハの２つの
表面を順次研削するのではなく、この場合はウェーハの
両表面を同時に研削する。研削盤の代わりに、この場合
は同じ組成物を含む研削物体、所謂、ペレットを使用す
ることができる。ウェーハ表面当たりエロージョンされ
るシリコンの量は研削工程の過程では１０−１００μｍ
が好ましく、２０−６０μｍが特に好ましい。研削工程
の実施態様にもよるが、研削されたウェーハのＧＢＩＲ
値は、０．５−２μｍの範囲内にあり、外側結晶層への
ダメージは１−１０μｍの深さに達する。
【００１５】本発明によって、ウェーハ表面近くのダメ
ージを受けた結晶領域は、研削後にプラズマによるドラ
イエッチングによって取り除く。湿式化学エロージョン
エッチングに関連する問題の全ては、これに依って防止
される。ドライエッチングの過程で反応のパーティク
ル、例えばラジカル又はイオン、は５０００℃〜１０，
０００℃の温度のプラズマ、例えばアルゴンプラズマ、
の中で発生し、これらのパーティクルは、エッチングさ
れてエロージョンされる基板表面と反応する。本発明に
よるプロセス工程を組み合わせる場合、プラズマ中に生
成する中性粒子、例えば、フッ素*、塩素*又は臭素*の
ようなハロゲンラジカル、を使ってエロージョン型エッ
チングが起こるプロセスを利用するのが好ましく；この
場合、プラズマ中に生成するフッ素ラジカルを使ってエ
ロージョン型エッチングが起こるプロセスを利用するの
が特に好ましく、これによって表面ダメージは極めて少
なくなり、かつウェーハの幾何学的整合性が極めて優れ
たものとなる。この場合、フッ素ラジカルは、フッ素を
含む化合物、例えば、ＣＦ4、ＮＦ3、ＳＦ6又はＣＮ
Ｆ、から生成する；フッ素を含む種々の化合物の混合物
も容易に使用できる。このようなプラズマアシストエッ
チング工程の好ましい手順は、ドイツ共和国特許公報第
４１３２５６４Ａ１号及びドイツ共和国特許公報第４１
３２５６５Ａ１号に記載されている。真空中で行なうこ
のプロセスでは、酸素を含むガス、例えばＮ2Ｏ、Ｎ
Ｏ、ＮＯ2又は酸素／窒素混合物、の存在でマイクロ波
発信器を使ってプラズマの中で含フッ素化合物を生成さ
せる。別の好ましい実施態様は、例えばＷＯ第９３／１
６５７３号、ＷＯ第９７／４５８５６号、米国特許第
５,３１０,４５６号又は米国特許第５,４７４,６４２号
により開示ているような所謂、プラズマジェットを使う
エッチングである。この種のプロセスは、大気圧で、例
えば空気中で、行なうと出発化合物の熱分解により活性
ラジカルが生成する。両方の好ましいプロセスでは、ウ
ェーハの両面が順次エッチングされるのが一般的であ
り、表面近くのダメージを受けた結晶層もウェーハ縁部
が同時に取り除かれるようにプロセスは設計されてい
る。しかしながら、適切に構成された装置では、前面と
裏面から同時に物質をエロージョンさせてしまうやり方
でもこのプロセスを実施しできる。本発明によるプロセ
スの範囲のプラズマアシストエッチング工程は、３ｍｍ
2／秒〜３０ｍｍ2／秒のエロージョン速度で行なうのが
好ましく、５ｍｍ2／秒〜１５ｍｍ2／秒のエロージョン
速度で行なうのが特に好ましい。ウェーハの両面に対す
るプラズマアシストエッチング工程を終えた時、表面当
たり５−５０μｍがエロージョンされるのが好ましく、
表面当たり８−２０μｍが特に好ましい。ウェーハのＧ
ＢＩＲ値は０．５−１．５μｍの範囲で、そして表面近
くの結晶層のダメージは、０．１−０．８μｍの深さに
及ぶ。プラズマアシストエッチング工程でのシリコンの
均一なエロージョンを確実に得るために、この工程の直
前にウェーハを故意に親水性にすることは適当なことが
ある。このようなことは、例えば、アンモニアと過酸化
水素の水溶液のような酸化剤の存在で、アルカリ性浴の
中で処理するか、或いは必要に応じてフッ化水素酸水溶
液中で、既に存在している表面の酸化物を取り除いた
後、ウェーハをオゾンで処理することによって行なうこ
とができる。
ージを受けた結晶領域は、研削後にプラズマによるドラ
イエッチングによって取り除く。湿式化学エロージョン
エッチングに関連する問題の全ては、これに依って防止
される。ドライエッチングの過程で反応のパーティク
ル、例えばラジカル又はイオン、は５０００℃〜１０，
０００℃の温度のプラズマ、例えばアルゴンプラズマ、
の中で発生し、これらのパーティクルは、エッチングさ
れてエロージョンされる基板表面と反応する。本発明に
よるプロセス工程を組み合わせる場合、プラズマ中に生
成する中性粒子、例えば、フッ素*、塩素*又は臭素*の
ようなハロゲンラジカル、を使ってエロージョン型エッ
チングが起こるプロセスを利用するのが好ましく；この
場合、プラズマ中に生成するフッ素ラジカルを使ってエ
ロージョン型エッチングが起こるプロセスを利用するの
が特に好ましく、これによって表面ダメージは極めて少
なくなり、かつウェーハの幾何学的整合性が極めて優れ
たものとなる。この場合、フッ素ラジカルは、フッ素を
含む化合物、例えば、ＣＦ4、ＮＦ3、ＳＦ6又はＣＮ
Ｆ、から生成する；フッ素を含む種々の化合物の混合物
も容易に使用できる。このようなプラズマアシストエッ
チング工程の好ましい手順は、ドイツ共和国特許公報第
４１３２５６４Ａ１号及びドイツ共和国特許公報第４１
３２５６５Ａ１号に記載されている。真空中で行なうこ
のプロセスでは、酸素を含むガス、例えばＮ2Ｏ、Ｎ
Ｏ、ＮＯ2又は酸素／窒素混合物、の存在でマイクロ波
発信器を使ってプラズマの中で含フッ素化合物を生成さ
せる。別の好ましい実施態様は、例えばＷＯ第９３／１
６５７３号、ＷＯ第９７／４５８５６号、米国特許第
５,３１０,４５６号又は米国特許第５,４７４,６４２号
により開示ているような所謂、プラズマジェットを使う
エッチングである。この種のプロセスは、大気圧で、例
えば空気中で、行なうと出発化合物の熱分解により活性
ラジカルが生成する。両方の好ましいプロセスでは、ウ
ェーハの両面が順次エッチングされるのが一般的であ
り、表面近くのダメージを受けた結晶層もウェーハ縁部
が同時に取り除かれるようにプロセスは設計されてい
る。しかしながら、適切に構成された装置では、前面と
裏面から同時に物質をエロージョンさせてしまうやり方
でもこのプロセスを実施しできる。本発明によるプロセ
スの範囲のプラズマアシストエッチング工程は、３ｍｍ
2／秒〜３０ｍｍ2／秒のエロージョン速度で行なうのが
好ましく、５ｍｍ2／秒〜１５ｍｍ2／秒のエロージョン
速度で行なうのが特に好ましい。ウェーハの両面に対す
るプラズマアシストエッチング工程を終えた時、表面当
たり５−５０μｍがエロージョンされるのが好ましく、
表面当たり８−２０μｍが特に好ましい。ウェーハのＧ
ＢＩＲ値は０．５−１．５μｍの範囲で、そして表面近
くの結晶層のダメージは、０．１−０．８μｍの深さに
及ぶ。プラズマアシストエッチング工程でのシリコンの
均一なエロージョンを確実に得るために、この工程の直
前にウェーハを故意に親水性にすることは適当なことが
ある。このようなことは、例えば、アンモニアと過酸化
水素の水溶液のような酸化剤の存在で、アルカリ性浴の
中で処理するか、或いは必要に応じてフッ化水素酸水溶
液中で、既に存在している表面の酸化物を取り除いた
後、ウェーハをオゾンで処理することによって行なうこ
とができる。
【００１６】本発明によるプロセス手順の次の段階は、
シリコンの局所エロージョンを含む幾何学的矯正工程で
あり、これも同様にプラズマを使う。この工程を実施す
るには、前述の加工工程を完了した後、シリコンウェー
ハをその幾何学的形状に関してキャラクタリゼーション
を行なうが、これは、例えば光学的、又は容量性測定原
理に基づいて操作する計測器を使って行なう：例えば、
レーザー三角法ばかりでなく透過、グレージング又は差
分干渉の原理を使った光学計測器を使用することは、こ
の場合、より正確な測定結果と、従って、より有効な幾
何学的矯正が予期されるので好ましい。測定値のデータ
ベースに基づいて、エロージョン対象のシリコンの量は
ウェーハの所与の面積増分から計算される。原則とし
て、プラズマアシストエッチング工程に対して前記で参
考にしたものと同じ基本条件をプラズマ局所エッチング
工程の薬品に適用する：プラズマ、例えばアルゴンプラ
ズマ、により発生したハロゲンラジカルがここでも好ま
しく、フッ素を含む化合物、例えばＣＦ4、ＮＦ3、ＳＦ
6もしくはＣＮＦ、又は含フッ素化合物のような混合物
から生成できるフッ素ラジカルが特に好ましい。プラズ
マアシストエッチングとの本質的差異は、正確な局所幾
何学的矯正を得るため、この手順は極めて少ない消費エ
ネルギー量で行なわれるので、エロージョン速度は、
０．１ｍｍ3／秒１．０ｍｍ3／秒が好ましく、０．２ｍ
ｍ3／秒〜０．６ｍｍ3／秒が特に好ましいことであ
る。プラズマ局所エッチングに対して特に好ましい実施
態様の変形は、前述の所謂、ＰＡＣＥプロセス（プラズ
マアシスト型化学エッチング）であり、例えば、米国特
許第４,６６８,３６６号、米国特許第５,２５４,８３０
号、米国特許第５,２９０,３８２号及び米国特許第５,
３３６,３５５号の他、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｏｆ ｐｌａｓｍａ−ａｓｓｉｓｔｅｄｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ｔｏ ａｄｖａｎｃｅｄ ｗａｆ
ｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”（Ｐ．Ｂ．Ｍｕｒｏｌ
ａ、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＳｅ
ｍｉｃｏｎ Ｊａｐａｎ１９９３）及び“Ａｄｖａｎｃ
ｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔ
ｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｂｏｎｄｅｄ ＳＯＩａｎｄ ｕｌ
ｔｒａ ｆｌａｔ ｂｕｌｋ ｗａｆｅｒｓ ｕｓｉｎ
ｇ ｐｌａｓｍａ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｅｔｃｈｉｎｇ”（Ｐ．Ｂ．Ｍｕｒｏｌａａｎｄ
Ｇ．Ｊ．Ｇａｒｄｏｐｅｅ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃ
ｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１９９４，Ｙｏｋ
ｏｈａｍａ，Ｊａｐａｎ、２５６−２５８頁）の論文に
記載されている。ＰＡＣＥプロセスでは、高周波を使っ
てプラズマを発生させ、プラズマの中の前記出発物質は
電子励起により一部分を反応性ラジカルへ転換させ、真
空中であるのが好ましくは、高真空でなくてむしろ使用
するエッチングガスの数トル（ｔｏｒｒ）の圧力でウェ
ーハ表面からシリコンのエロージョンを行なう。ＰＡＣ
Ｅプロセスは原則としてウェーハの両面に対して適用す
るのが普通であるが、このプロセスは、幾何学的形状に
関しては片面適用に優る長所は何等発揮しない；従っ
て、ウェーハの前面か、又はウェーハの裏面のどちらか
に片面で適用するのが好ましい。この場合、エロージョ
ンされる材料の量は、０．５〜５μｍが好ましく、０．
５〜３μｍが特に好ましい。ＰＡＣＥプロセスの過程で
のシリコンのエッチング速度は、ＳｉＯ2のエッチング
速度より著しく速いので、処理量を増やしプロセスの変
動を少なくするために、ＰＡＣＥプロセスに先立って、
例えば希薄なフッ素水素酸水溶液の中に浸漬することに
より、層の外側に既に存在することもある面を平坦化対
象のウェーハから取り除くことが適切な場合がある。し
かしながら、プラズマ局所エッチング工程に先立って、
プラズマアシストエッチングに関して説明したと同じ方
法を使ってウェーハを故意に親水性にすることが可能で
あり、このことは或る場合には同様に有利になることが
ある。本発明の主題の範囲内で、ＰＡＣＥプロセスは、
外部結晶層に実質的にダメージを残さず、そして測定す
るとＧＢＩＲ値は０．２μｍ未満である。
シリコンの局所エロージョンを含む幾何学的矯正工程で
あり、これも同様にプラズマを使う。この工程を実施す
るには、前述の加工工程を完了した後、シリコンウェー
ハをその幾何学的形状に関してキャラクタリゼーション
を行なうが、これは、例えば光学的、又は容量性測定原
理に基づいて操作する計測器を使って行なう：例えば、
レーザー三角法ばかりでなく透過、グレージング又は差
分干渉の原理を使った光学計測器を使用することは、こ
の場合、より正確な測定結果と、従って、より有効な幾
何学的矯正が予期されるので好ましい。測定値のデータ
ベースに基づいて、エロージョン対象のシリコンの量は
ウェーハの所与の面積増分から計算される。原則とし
て、プラズマアシストエッチング工程に対して前記で参
考にしたものと同じ基本条件をプラズマ局所エッチング
工程の薬品に適用する：プラズマ、例えばアルゴンプラ
ズマ、により発生したハロゲンラジカルがここでも好ま
しく、フッ素を含む化合物、例えばＣＦ4、ＮＦ3、ＳＦ
6もしくはＣＮＦ、又は含フッ素化合物のような混合物
から生成できるフッ素ラジカルが特に好ましい。プラズ
マアシストエッチングとの本質的差異は、正確な局所幾
何学的矯正を得るため、この手順は極めて少ない消費エ
ネルギー量で行なわれるので、エロージョン速度は、
０．１ｍｍ3／秒１．０ｍｍ3／秒が好ましく、０．２ｍ
ｍ3／秒〜０．６ｍｍ3／秒が特に好ましいことであ
る。プラズマ局所エッチングに対して特に好ましい実施
態様の変形は、前述の所謂、ＰＡＣＥプロセス（プラズ
マアシスト型化学エッチング）であり、例えば、米国特
許第４,６６８,３６６号、米国特許第５,２５４,８３０
号、米国特許第５,２９０,３８２号及び米国特許第５,
３３６,３５５号の他、“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｏｆ ｐｌａｓｍａ−ａｓｓｉｓｔｅｄｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ｔｏ ａｄｖａｎｃｅｄ ｗａｆ
ｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”（Ｐ．Ｂ．Ｍｕｒｏｌ
ａ、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＳｅ
ｍｉｃｏｎ Ｊａｐａｎ１９９３）及び“Ａｄｖａｎｃ
ｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔ
ｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｂｏｎｄｅｄ ＳＯＩａｎｄ ｕｌ
ｔｒａ ｆｌａｔ ｂｕｌｋ ｗａｆｅｒｓ ｕｓｉｎ
ｇ ｐｌａｓｍａ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｅｔｃｈｉｎｇ”（Ｐ．Ｂ．Ｍｕｒｏｌａａｎｄ
Ｇ．Ｊ．Ｇａｒｄｏｐｅｅ、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃ
ｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１９９４，Ｙｏｋ
ｏｈａｍａ，Ｊａｐａｎ、２５６−２５８頁）の論文に
記載されている。ＰＡＣＥプロセスでは、高周波を使っ
てプラズマを発生させ、プラズマの中の前記出発物質は
電子励起により一部分を反応性ラジカルへ転換させ、真
空中であるのが好ましくは、高真空でなくてむしろ使用
するエッチングガスの数トル（ｔｏｒｒ）の圧力でウェ
ーハ表面からシリコンのエロージョンを行なう。ＰＡＣ
Ｅプロセスは原則としてウェーハの両面に対して適用す
るのが普通であるが、このプロセスは、幾何学的形状に
関しては片面適用に優る長所は何等発揮しない；従っ
て、ウェーハの前面か、又はウェーハの裏面のどちらか
に片面で適用するのが好ましい。この場合、エロージョ
ンされる材料の量は、０．５〜５μｍが好ましく、０．
５〜３μｍが特に好ましい。ＰＡＣＥプロセスの過程で
のシリコンのエッチング速度は、ＳｉＯ2のエッチング
速度より著しく速いので、処理量を増やしプロセスの変
動を少なくするために、ＰＡＣＥプロセスに先立って、
例えば希薄なフッ素水素酸水溶液の中に浸漬することに
より、層の外側に既に存在することもある面を平坦化対
象のウェーハから取り除くことが適切な場合がある。し
かしながら、プラズマ局所エッチング工程に先立って、
プラズマアシストエッチングに関して説明したと同じ方
法を使ってウェーハを故意に親水性にすることが可能で
あり、このことは或る場合には同様に有利になることが
ある。本発明の主題の範囲内で、ＰＡＣＥプロセスは、
外部結晶層に実質的にダメージを残さず、そして測定す
るとＧＢＩＲ値は０．２μｍ未満である。
【００１７】これが済むと、ウェーハの前面は縞を残さ
ずにポリシングされるが、従来技術によるポリシング
は、柔らかい研磨布を使いアルカリ性研磨流体を用いて
行なうことができる；この工程までに形成されるウェー
ハの優れた幾何学的形状を保持するには、ウェーハから
エロージョンされるシリコンの量は比較的少なく、０．
０５と１．５μｍの間が好ましく、０．１と０．７μｍ
の間が特に好ましい。文献では、この工程はＣＭＰポリ
シング（ケモメカニカルポリシング（ｃｈｅｍｏ−ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ））と呼ばれる
ことが多い。縞のないポリシング工程の好ましい実施態
様は、水の中に１−５重量％のＳｉＯ2を入れて作った
ｐＨ９−１０の研磨流体と一緒にポリウレタン主成分の
研磨布を使用することであり、ポリシング圧力は０．１
〜０．３バールである。従来技術による洗浄の後に本発
明によるプロセス手順を行なうのが一般的であって、こ
のことは、浴の中での非常に多数のウェーハの同時洗浄
を伴うバッチプロセス又はスプレープロセスを伴うバッ
チプロセスとして、或いは単一のウェーハプロセスとし
てのどちらかで行なうことができる。本発明の範囲内で
は、一連のアルカリ性浴、酸性浴、及び超純水浴を用い
る、所謂、ＲＣＡプロセスを使う浴洗浄法を使用するこ
とが好ましく、例えば“Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｏｌｕｔ
ｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｙｄｏｇｅｎ ｐｅｒ
ｏｘｉｄｅ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｔｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”
（Ｗ．Ｋｅｒｎ及びＤ．Ａ．Ｐｕｏｔｉｎｅｎ、ＲＣＡ
Ｒｅｖｉｅｗ１９７０年、１８７−２０６頁）、“Ｔｈ
ｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａ
ｆｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”
（Ｗ．Ｋｅｒｎ、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ，Ｓｏ
ｃ．１３７，Ｎｏ．６１８８７−１８９２頁［１９９
０］）、及び“Ｗａｆｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ：ｍａｋ
ｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｏ ｓｕｒ
ｆａｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”（Ｐ．Ｓｉｎｇｅ
ｒ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ，Ｏｃｔ．１９９５，８８−９２頁）に記載され
ている。
ずにポリシングされるが、従来技術によるポリシング
は、柔らかい研磨布を使いアルカリ性研磨流体を用いて
行なうことができる；この工程までに形成されるウェー
ハの優れた幾何学的形状を保持するには、ウェーハから
エロージョンされるシリコンの量は比較的少なく、０．
０５と１．５μｍの間が好ましく、０．１と０．７μｍ
の間が特に好ましい。文献では、この工程はＣＭＰポリ
シング（ケモメカニカルポリシング（ｃｈｅｍｏ−ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ））と呼ばれる
ことが多い。縞のないポリシング工程の好ましい実施態
様は、水の中に１−５重量％のＳｉＯ2を入れて作った
ｐＨ９−１０の研磨流体と一緒にポリウレタン主成分の
研磨布を使用することであり、ポリシング圧力は０．１
〜０．３バールである。従来技術による洗浄の後に本発
明によるプロセス手順を行なうのが一般的であって、こ
のことは、浴の中での非常に多数のウェーハの同時洗浄
を伴うバッチプロセス又はスプレープロセスを伴うバッ
チプロセスとして、或いは単一のウェーハプロセスとし
てのどちらかで行なうことができる。本発明の範囲内で
は、一連のアルカリ性浴、酸性浴、及び超純水浴を用い
る、所謂、ＲＣＡプロセスを使う浴洗浄法を使用するこ
とが好ましく、例えば“Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｏｌｕｔ
ｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｙｄｏｇｅｎ ｐｅｒ
ｏｘｉｄｅ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｔｏｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”
（Ｗ．Ｋｅｒｎ及びＤ．Ａ．Ｐｕｏｔｉｎｅｎ、ＲＣＡ
Ｒｅｖｉｅｗ１９７０年、１８７−２０６頁）、“Ｔｈ
ｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａ
ｆｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”
（Ｗ．Ｋｅｒｎ、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ，Ｓｏ
ｃ．１３７，Ｎｏ．６１８８７−１８９２頁［１９９
０］）、及び“Ｗａｆｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ：ｍａｋ
ｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｏ ｓｕｒ
ｆａｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”（Ｐ．Ｓｉｎｇｅ
ｒ，Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｔｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ，Ｏｃｔ．１９９５，８８−９２頁）に記載され
ている。
【００１８】裏面に付着しているパーティクルによるク
ロス汚染を防ぐために、半導体部品の製造の最新の方法
ではよくあることだが、本発明によるプロセスを使って
作ったウェーハがポリシング済みの裏面を持つことが望
まれる場合、発明それ自体を決して制限するものではな
い異なる２つの手順を実施することが原則的に可能であ
る。一方では、前述の仕上研磨工程と同類の裏面ポリシ
ング工程を行なうことができる；この裏面ポリシング工
程は、ウェーハの前面をポリシングする最終工程の前
の、例えばプラズマ局所エッチング工程と前面の仕上研
磨との間で行なうのが適当である。しかしながら、両面
ポリシング工程を本プロセス手順に導入することも可能
であり、適当なのはプラズマアシストエッチング工程と
プラズマ局所エッチング工程との間であり、その時材料
の損失は、例えば前記両面ポリシング工程では、前記に
引用したヨーロッパ特許公開公報第７５４，７８５Ａ１
号で開示されているプロセスより著しく少ない量、即ち
ウェーハ表面当たり５ないし５０μｍが好ましく、ウェ
ーハ表面当たり１０ないし２０μｍが特に好ましい。両
面ポリシング工程に適当なプロセスは、例えばヨーロッ
パ特許公開公報第７７６，０３０Ａ２号に開示されてい
る。両面ポリシング工程の１つの実施態様は、ポリエチ
レン繊維を組み入れた、好ましくは硬さ４０ないし１２
０（ショアＡ）、特に好ましくは硬さ６０ないし９０
（ショアＡ）を有するポリウレタン主成分の研磨布を、
水に入れた好ましくは１−１０重量％、特に好ましくは
１−５重量％のＳｉＯ2と好ましくは９−１２、特に好
ましくは１０−１１のｐＨの研磨流体の存在で、ポリシ
ング圧力が好ましくは０．１〜０．５バール、特に好ま
しくは０．１５〜０．３バールで使用することである。
ロス汚染を防ぐために、半導体部品の製造の最新の方法
ではよくあることだが、本発明によるプロセスを使って
作ったウェーハがポリシング済みの裏面を持つことが望
まれる場合、発明それ自体を決して制限するものではな
い異なる２つの手順を実施することが原則的に可能であ
る。一方では、前述の仕上研磨工程と同類の裏面ポリシ
ング工程を行なうことができる；この裏面ポリシング工
程は、ウェーハの前面をポリシングする最終工程の前
の、例えばプラズマ局所エッチング工程と前面の仕上研
磨との間で行なうのが適当である。しかしながら、両面
ポリシング工程を本プロセス手順に導入することも可能
であり、適当なのはプラズマアシストエッチング工程と
プラズマ局所エッチング工程との間であり、その時材料
の損失は、例えば前記両面ポリシング工程では、前記に
引用したヨーロッパ特許公開公報第７５４，７８５Ａ１
号で開示されているプロセスより著しく少ない量、即ち
ウェーハ表面当たり５ないし５０μｍが好ましく、ウェ
ーハ表面当たり１０ないし２０μｍが特に好ましい。両
面ポリシング工程に適当なプロセスは、例えばヨーロッ
パ特許公開公報第７７６，０３０Ａ２号に開示されてい
る。両面ポリシング工程の１つの実施態様は、ポリエチ
レン繊維を組み入れた、好ましくは硬さ４０ないし１２
０（ショアＡ）、特に好ましくは硬さ６０ないし９０
（ショアＡ）を有するポリウレタン主成分の研磨布を、
水に入れた好ましくは１−１０重量％、特に好ましくは
１−５重量％のＳｉＯ2と好ましくは９−１２、特に好
ましくは１０−１１のｐＨの研磨流体の存在で、ポリシ
ング圧力が好ましくは０．１〜０．５バール、特に好ま
しくは０．１５〜０．３バールで使用することである。
【００１９】必要に応じて、例えば、熱ドナーを消去す
るために、又は表面近くの結晶層のダメージを修復する
ために、ウェーハの熱処理工程を本発明によるプロセス
手順のいずれか所望の時点で導入できる、この場合、例
えば金属原子による結晶格子の汚染を防ぐために、熱処
理工程の前に従来技術によってウェーハを湿式化学洗浄
することが適当である。熱処理は、プラズマアシストエ
ッチング工程の後、又はプラズマ局所エッチング工程の
後に、４００℃〜８００℃の温度範囲で行なうのが好ま
しい。ウェーハの同定のためのレーザースクライビン
グ、又は縁部ポリシング工程を持つことも望ましい場合
があり、これらは、例えばレーザーマーキングの場合は
研削の前か後、縁部ポリシングの場合はプラズマ局所エ
ッチング工程の前か後という適当な時点で導入してよ
い。特定の生成物のために必要な種々の別のプロセス工
程は、当業者に公知のプロセスを使って本プロセス手順
の中の適当な時点で同様に組み入れることができる、例
えば、シリコンウェーハの前面へ、ポリシリコン、酸化
シリコン又は窒化シリコンの裏面被膜を被覆するか、或
いはシリコン、又は別の半導体材料のエピタキシャル層
を被覆することである。プロセスの組み合わせの性状に
もよるが、個々のプロセス工程の前か後に従来技術に従
ってウェーハをバッチに区分けするか又は個々のウェー
ハを洗浄することが必要であるか又は有用である。本発
明の主題、即ち超平坦なシリコン半導体ウェーハを調製
することは、これによって影響を受けない。
るために、又は表面近くの結晶層のダメージを修復する
ために、ウェーハの熱処理工程を本発明によるプロセス
手順のいずれか所望の時点で導入できる、この場合、例
えば金属原子による結晶格子の汚染を防ぐために、熱処
理工程の前に従来技術によってウェーハを湿式化学洗浄
することが適当である。熱処理は、プラズマアシストエ
ッチング工程の後、又はプラズマ局所エッチング工程の
後に、４００℃〜８００℃の温度範囲で行なうのが好ま
しい。ウェーハの同定のためのレーザースクライビン
グ、又は縁部ポリシング工程を持つことも望ましい場合
があり、これらは、例えばレーザーマーキングの場合は
研削の前か後、縁部ポリシングの場合はプラズマ局所エ
ッチング工程の前か後という適当な時点で導入してよ
い。特定の生成物のために必要な種々の別のプロセス工
程は、当業者に公知のプロセスを使って本プロセス手順
の中の適当な時点で同様に組み入れることができる、例
えば、シリコンウェーハの前面へ、ポリシリコン、酸化
シリコン又は窒化シリコンの裏面被膜を被覆するか、或
いはシリコン、又は別の半導体材料のエピタキシャル層
を被覆することである。プロセスの組み合わせの性状に
もよるが、個々のプロセス工程の前か後に従来技術に従
ってウェーハをバッチに区分けするか又は個々のウェー
ハを洗浄することが必要であるか又は有用である。本発
明の主題、即ち超平坦なシリコン半導体ウェーハを調製
することは、これによって影響を受けない。
【００２０】ソーによる切断／研削／プラズマアシスト
エッチング／プラズマ局所エッチング／縞のないポリシ
ング、という本発明によるプロセスの組み合わせによ
り、０．２μｍ以下のＧＢＩＲ値及び０．１３μｍ以下
のＳＦＱＲmax値を有する超平坦なシリコンウェーハを
製造できることは驚きであり、予想外である。これらの
３つの工程の１つを、従来のウェーハ製造ではよく行な
われている工程で置き換える、例えば研削をラッピング
に、又はプラズマアシストエッチングを湿式化学エッチ
ングに、例えばプラズマ局所エッチングを省略するとす
れば直ちに全体的幾何学的形状と局所幾何学的形状とが
著しく劣ったウェーハとなり、このウェーハは本発明に
よって作られたウェーハとは対照的に０．１３μｍ以下
の線幅を持つ半導体部品用出発材料としてウェーハに設
定される厳しい幾何学要求事項を満たさない。本発明に
よるプロセスは、問題の多い湿式化学エッチング工程を
使わなくて済む。光学散乱中心の数、粗さ、くもり、金
属汚染、ライフタイム、魔鏡法による欠陥、等のような
ウェーハのキャラクタリゼーションに慣用されていて、
当業者に公知のその他のパラメーターに関しては、本発
明によって作られたウェーハは従来技術によって作られ
たウェーハと比較して何等の欠点もない。本発明による
プロセスを使って作られたウェーハ当たりのコストは対
応する寸法と実施態様の従来技術によって作られたウェ
ーハ当たりのコスト程度に過ぎずしかも概ね低いことす
らあるので、半導体部品の作製用の出発材料としてのウ
ェーハの製造には経済的競争力に加えて効率のよいプロ
セスが得られる。
エッチング／プラズマ局所エッチング／縞のないポリシ
ング、という本発明によるプロセスの組み合わせによ
り、０．２μｍ以下のＧＢＩＲ値及び０．１３μｍ以下
のＳＦＱＲmax値を有する超平坦なシリコンウェーハを
製造できることは驚きであり、予想外である。これらの
３つの工程の１つを、従来のウェーハ製造ではよく行な
われている工程で置き換える、例えば研削をラッピング
に、又はプラズマアシストエッチングを湿式化学エッチ
ングに、例えばプラズマ局所エッチングを省略するとす
れば直ちに全体的幾何学的形状と局所幾何学的形状とが
著しく劣ったウェーハとなり、このウェーハは本発明に
よって作られたウェーハとは対照的に０．１３μｍ以下
の線幅を持つ半導体部品用出発材料としてウェーハに設
定される厳しい幾何学要求事項を満たさない。本発明に
よるプロセスは、問題の多い湿式化学エッチング工程を
使わなくて済む。光学散乱中心の数、粗さ、くもり、金
属汚染、ライフタイム、魔鏡法による欠陥、等のような
ウェーハのキャラクタリゼーションに慣用されていて、
当業者に公知のその他のパラメーターに関しては、本発
明によって作られたウェーハは従来技術によって作られ
たウェーハと比較して何等の欠点もない。本発明による
プロセスを使って作られたウェーハ当たりのコストは対
応する寸法と実施態様の従来技術によって作られたウェ
ーハ当たりのコスト程度に過ぎずしかも概ね低いことす
らあるので、半導体部品の作製用の出発材料としてのウ
ェーハの製造には経済的競争力に加えて効率のよいプロ
セスが得られる。
【００２１】下記の比較例及び実施例は全て、直径（３
００±０．２）ｍｍ、厚さ（７７５±２５）μｍ、ポリ
シング済みの縞のない前面、及びポリシング済みの裏
面、酸素含量が（６±１）・１０17原子／ｃｍ3、及び
１０−２０Ωｃｍの範囲の抵抗率となるホウ素ドーピン
グのシリコンウェーハの製造に関するものである。これ
に必要な結晶は、従来技術によって長さを揃えて切断さ
れ環状研削にかけられ、普通のワイヤーソーによる切断
でウェーハに切断され、ウェーハの縁部は丸みが付けら
れている。実施例は、本発明の例示であって何等本発明
の範囲を限定するものではない。
００±０．２）ｍｍ、厚さ（７７５±２５）μｍ、ポリ
シング済みの縞のない前面、及びポリシング済みの裏
面、酸素含量が（６±１）・１０17原子／ｃｍ3、及び
１０−２０Ωｃｍの範囲の抵抗率となるホウ素ドーピン
グのシリコンウェーハの製造に関するものである。これ
に必要な結晶は、従来技術によって長さを揃えて切断さ
れ環状研削にかけられ、普通のワイヤーソーによる切断
でウェーハに切断され、ウェーハの縁部は丸みが付けら
れている。実施例は、本発明の例示であって何等本発明
の範囲を限定するものではない。
【００２２】
【実施例】比較例１ 前述の汚染の恐れがあるのでエッチングはアルカリ性媒
体でなく酸性媒体で行なうこと以外は、使用した手順は
ヨーロッパ特許公開公報第７９８４０５Ａ２号による好
ましい実施態様と同じ手順である：縁部に丸みの付いた
ウェーハは、粒度６００メッシュの合成樹脂ボンド型ダ
イヤモンド製の研削盤付き回転式研削機で研削された
後、ウェーハの前面と裏面の各面からシリコン３０μｍ
が順次エロージョンされる。これに続いて、濃硝酸（７
０重量％の水溶液）９０重量％と濃フッ化水素酸（５０
重量％の水溶液）１０重量％の混合物の中で流動式エッ
チングプロセスを使う酸エッチング工程を行なうと、ウ
ェーハ表面当たり同時に各１０μｍのシリコンがエロー
ジョンされる。硬さ７０（ショアＡ）のポリウレタン研
磨布を用い、ＳｉＯ2固形分４重量％含みｐＨ１１の研
磨流体を使い、０．３バールの負荷圧力のもとで両面ポ
リシング工程を行うと、ウェーハ表面当たり同時に各２
５μｍのシリコンがエロージョンされる。その後、柔ら
かいポリウレタン研磨布、及びＳｉＯ2固形分２重量％
を含むｐＨ１０の研磨流体を用いる、０．２バールの負
荷圧力での０．５μｍのエロージョンだけでなく、ＲＣ
Ａプロセスを使う仕上洗浄も行いウェーハ前面の仕上ポ
リシングを行なうと、縞のない表面が確実に得られる。
体でなく酸性媒体で行なうこと以外は、使用した手順は
ヨーロッパ特許公開公報第７９８４０５Ａ２号による好
ましい実施態様と同じ手順である：縁部に丸みの付いた
ウェーハは、粒度６００メッシュの合成樹脂ボンド型ダ
イヤモンド製の研削盤付き回転式研削機で研削された
後、ウェーハの前面と裏面の各面からシリコン３０μｍ
が順次エロージョンされる。これに続いて、濃硝酸（７
０重量％の水溶液）９０重量％と濃フッ化水素酸（５０
重量％の水溶液）１０重量％の混合物の中で流動式エッ
チングプロセスを使う酸エッチング工程を行なうと、ウ
ェーハ表面当たり同時に各１０μｍのシリコンがエロー
ジョンされる。硬さ７０（ショアＡ）のポリウレタン研
磨布を用い、ＳｉＯ2固形分４重量％含みｐＨ１１の研
磨流体を使い、０．３バールの負荷圧力のもとで両面ポ
リシング工程を行うと、ウェーハ表面当たり同時に各２
５μｍのシリコンがエロージョンされる。その後、柔ら
かいポリウレタン研磨布、及びＳｉＯ2固形分２重量％
を含むｐＨ１０の研磨流体を用いる、０．２バールの負
荷圧力での０．５μｍのエロージョンだけでなく、ＲＣ
Ａプロセスを使う仕上洗浄も行いウェーハ前面の仕上ポ
リシングを行なうと、縞のない表面が確実に得られる。
【００２３】比較例２ 次の２項目を除いて、比較例１での説明と同じ手順を使
う：即ち、第１に、両面ポリシング工程では表面当たり
２０μｍのみエロージョンされる；第２に、ＳＦ6／ア
ルゴンと電子励起を用いる真空のＰＡＣＥプロセスを使
い局所幾何学的矯正を伴うプラズマエッチング工程を、
両面ポリシング工程と仕上ポリシングとの間で行なう
と、２μｍがエロージョンされる。この実施態様は、ヨ
ーロッパ特許公開公報第７９８，７６６Ａ１号の請求の
範囲に記載されている手順に相当するが、前述の欠点が
あるのでラッピングから研削に置き換えている。
う：即ち、第１に、両面ポリシング工程では表面当たり
２０μｍのみエロージョンされる；第２に、ＳＦ6／ア
ルゴンと電子励起を用いる真空のＰＡＣＥプロセスを使
い局所幾何学的矯正を伴うプラズマエッチング工程を、
両面ポリシング工程と仕上ポリシングとの間で行なう
と、２μｍがエロージョンされる。この実施態様は、ヨ
ーロッパ特許公開公報第７９８，７６６Ａ１号の請求の
範囲に記載されている手順に相当するが、前述の欠点が
あるのでラッピングから研削に置き換えている。
【００２４】比較例３ 次の２項目を除いて、比較例１での説明と同じ手順を使
う：即ち、第１に、酸性エッチングに代わり、ＣＦ4／
アルゴンと熱励起を用いる大気圧でのプラズマジェット
プロセスを使うエッチング工程を使うと、前面と裏面か
ら順次各１０μｍがエロージョンされる；第２に、比較
例２と同じように両面ポリシング工程で表面当たり２０
μｍだけがエロージョンされる。
う：即ち、第１に、酸性エッチングに代わり、ＣＦ4／
アルゴンと熱励起を用いる大気圧でのプラズマジェット
プロセスを使うエッチング工程を使うと、前面と裏面か
ら順次各１０μｍがエロージョンされる；第２に、比較
例２と同じように両面ポリシング工程で表面当たり２０
μｍだけがエロージョンされる。
【００２５】実施例１ 縁部に丸みの付いたウェーハは先ず粒度６００メッシュ
の合成樹脂ボンド型ダイヤモンド製の研削盤付き回転式
研削機で研削された後、ウェーハの前面と裏面からシリ
コン２０μｍが順次エロージョンされる。次に、前面と
裏面は同じ研削機で再研削されて再度、表面当たり２０
μｍエロージョンされるが、この場合は使用した更に細
かい２０００メッシュの粒度により同様に構成された研
削ウェーハとなる。これに続いて、大気圧でＣＦ4／ア
ルゴンと熱励起を用いるプラズマジェットプロセスを使
ったエッチング工程で、前面と裏面から各１０μｍが順
次エロージョンされる。この直後に、真空中でＳＦ6／
アルゴンと電子励起を用いるＰＡＣＥプロセスを使う局
所幾何学的矯正を伴うプラズマエッチング工程が続き、
２μｍがエロージョンされる。これに続いて、順次、ウ
ェーハ裏面のポリシングとウェーハ前面の仕上ポリシン
グにより縞のない表面が確実に得られるが、各場合と
も、ポリウレタン研磨布、ＳｉＯ2固形分２重量％を含
みｐＨ１０の研磨流体及び０．２バールの負荷圧を用い
て、０．５μｍのエロージョン及びＲＣＡプロセスを用
いて仕上洗浄を行なう。
の合成樹脂ボンド型ダイヤモンド製の研削盤付き回転式
研削機で研削された後、ウェーハの前面と裏面からシリ
コン２０μｍが順次エロージョンされる。次に、前面と
裏面は同じ研削機で再研削されて再度、表面当たり２０
μｍエロージョンされるが、この場合は使用した更に細
かい２０００メッシュの粒度により同様に構成された研
削ウェーハとなる。これに続いて、大気圧でＣＦ4／ア
ルゴンと熱励起を用いるプラズマジェットプロセスを使
ったエッチング工程で、前面と裏面から各１０μｍが順
次エロージョンされる。この直後に、真空中でＳＦ6／
アルゴンと電子励起を用いるＰＡＣＥプロセスを使う局
所幾何学的矯正を伴うプラズマエッチング工程が続き、
２μｍがエロージョンされる。これに続いて、順次、ウ
ェーハ裏面のポリシングとウェーハ前面の仕上ポリシン
グにより縞のない表面が確実に得られるが、各場合と
も、ポリウレタン研磨布、ＳｉＯ2固形分２重量％を含
みｐＨ１０の研磨流体及び０．２バールの負荷圧を用い
て、０．５μｍのエロージョン及びＲＣＡプロセスを用
いて仕上洗浄を行なう。
【００２６】実施例２ 次の２項目を除いて、実施例１の説明と同じ手順を使用
する：即ち、第１は、前面と裏面は、両面研削プロセス
を使い粒度６００メッシュの研削物体を用いて同時に研
削されて表面当たり３５μｍがエロージョンされる；第
２は、プラズマジェットエロージョンエッチング過程で
表面当たり１５μｍがエロージョンされる。
する：即ち、第１は、前面と裏面は、両面研削プロセス
を使い粒度６００メッシュの研削物体を用いて同時に研
削されて表面当たり３５μｍがエロージョンされる；第
２は、プラズマジェットエロージョンエッチング過程で
表面当たり１５μｍがエロージョンされる。
【００２７】実施例３ 次の３項目を除いて実施例１での説明と同じ手順を使用
する：即ち、第１は、研削工程では粒度６００メッシュ
の研削盤の使用に限定して表面当たり３０μｍがエロー
ジョンされる；第２は、硬さ７０（ショアＡ）のポリウ
レタン研磨布を用い、ＳｉＯ2固形分４重量％含むｐＨ
１１の研磨流体を使い負荷圧０．３バールで、プラズマ
ジェットエロージョンエッチングとＰＡＣＥ局所エッチ
ングとの間で両面ポリシング工程を行なうと、表面当た
り１５μｍがロージョンされる；第３は、両面ポリシン
グでは所望のポリシング済みの裏面が既に出来上がって
いるので、裏面ポリシング工程は省く。
する：即ち、第１は、研削工程では粒度６００メッシュ
の研削盤の使用に限定して表面当たり３０μｍがエロー
ジョンされる；第２は、硬さ７０（ショアＡ）のポリウ
レタン研磨布を用い、ＳｉＯ2固形分４重量％含むｐＨ
１１の研磨流体を使い負荷圧０．３バールで、プラズマ
ジェットエロージョンエッチングとＰＡＣＥ局所エッチ
ングとの間で両面ポリシング工程を行なうと、表面当た
り１５μｍがロージョンされる；第３は、両面ポリシン
グでは所望のポリシング済みの裏面が既に出来上がって
いるので、裏面ポリシング工程は省く。
【００２８】実施例４ 本研削工程が両面研削工程と同じ粒度及び同じ程度のエ
ロージョンで行なわれることを除いて、実施例３での説
明と同じ手順を使う。下記の表は、前述の比較例及び実
施例の全エロージョン（目標値）を対照的にまとめてい
る（ＢＳ＝裏面；ＦＳ＝前面；ＤＳ＝両面；ＡＥ＝酸エ
ッチング；*)６００＋２０００メッシュ）：
ロージョンで行なわれることを除いて、実施例３での説
明と同じ手順を使う。下記の表は、前述の比較例及び実
施例の全エロージョン（目標値）を対照的にまとめてい
る（ＢＳ＝裏面；ＦＳ＝前面；ＤＳ＝両面；ＡＥ＝酸エ
ッチング；*)６００＋２０００メッシュ）：
【００２９】
【表１】
【００３０】作製したウェーハの幾何学的特性 前述の比較例及び実施例の各々によって作られた１５個
の３００ｍｍシリコンウェーハを光学的計測器を使い、
各ウェーハの形態についてキャラクタリゼーションを行
なうと、外観寸法は、周縁部は３ｍｍで半導体成分の寸
法は２５ｍｍ×２５ｍｍであった。下記の表にはグロー
バル平坦性値ＧＢＩＲ、及びローカル平坦性値ＳＦＱＲ
maxについての算術平均及び標準偏差シグマを示してい
る。
の３００ｍｍシリコンウェーハを光学的計測器を使い、
各ウェーハの形態についてキャラクタリゼーションを行
なうと、外観寸法は、周縁部は３ｍｍで半導体成分の寸
法は２５ｍｍ×２５ｍｍであった。下記の表にはグロー
バル平坦性値ＧＢＩＲ、及びローカル平坦性値ＳＦＱＲ
maxについての算術平均及び標準偏差シグマを示してい
る。
【００３１】
【表２】
【００３２】作製したウェーハの追加のキャラクタリゼ
ーション 前述の比較例及び実施例によって作製した３００ｍｍの
シリコンウェーハの前面は、光学的散乱センター（ＬＬ
Ｓ、局所光散乱）、粗さ、くもり及び金属汚染に関して
従来の方法を使ってキャラクタリゼーションを行ない、
そして全体としてのウェーハは、魔鏡法による欠陥、少
数キャリヤーのライフタイム及び金属汚染についてキャ
ラクタリゼーションを行なった。個々のグループ間では
統計上の著しい偏差は観察されなかった。
ーション 前述の比較例及び実施例によって作製した３００ｍｍの
シリコンウェーハの前面は、光学的散乱センター（ＬＬ
Ｓ、局所光散乱）、粗さ、くもり及び金属汚染に関して
従来の方法を使ってキャラクタリゼーションを行ない、
そして全体としてのウェーハは、魔鏡法による欠陥、少
数キャリヤーのライフタイム及び金属汚染についてキャ
ラクタリゼーションを行なった。個々のグループ間では
統計上の著しい偏差は観察されなかった。
【００３３】以下に本発明の好ましい実施形態を列記す
る。 （１）複数のプロセス工程を組み合わせることにより、
縞のない研磨前面を有する超平坦な半導体ウェーハの製
造方法において、前記方法が、前記半導体ウェーハの前
記平坦度を左右する次の一連のプロセス工程： ａ）結晶から半導体ウェーハを切断する工程； ｂ）研削プロセス工程により前記半導体ウェーハを平坦
化する工程； ｃ）プラズマアシストエッチングプロセスを利用するこ
とにより表面近くのダメージを受けた結晶領域を取り除
く工程； ｄ）プラズマ局所エッチングをする工程；及び ｅ）前記半導体ウェーハに縞のないポリシングをする工
程、 を有することを特徴とする前記方法。 （２）前記半導体ウェーハの前面及び裏面を順次研削す
る研削プロセスが使用されることを特徴とする、上記
（１）に記載の方法。 （３）前記半導体ウェーハの前面及び裏面を同時に研削
する研削プロセスが使用されることを特徴とする、上記
（１）に記載の方法。 （４）前記研削が、粒度４００メッシュないし３０００
メッシュの合成樹脂ボンド型ダイヤモンドで作られた研
削盤又は研削物体で行なわれることを特徴とする、上記
（１）ないし（３）の何れか１項に記載の方法。 （５）前記エッチングが、３ないし３０ｍｍ 3 ／秒のエ
ロージョン速度のプラズマアシストエッチング過程で行
なわれることを特徴とする、上記（１）ないし（４）の
何れか１項に記載の方法。 （６）前記エッチングが、０．１ないし１．０ｍｍ 3 ／
秒のエロージョン速度の、プラズマ局所エッチング過程
で行なわれ、かつ前記半導体ウェーハへの中性粒子によ
る攻撃が主にこの過程で起こることを特徴とする、上記
（１）ないし（５）の何れか１項に記載の方法。 （７）フッ素を含む少なくとも１種のエッチングガス
が、前記プラズマアシストエッチング過程及び前記プラ
ズマ局所エッチング過程で使用され、かつ前記半導体ウ
ェーハと反応する少なくとも幾らかの中性粒子がフッ素
ラジカルであること を特徴とする、上記（１）ないし
（６）の何れか１項に記載の方法。 （８）前記プラズマアシストエッチングが真空中で行な
われ、かつ中性粒子がマイクロ波励起によって前記プラ
ズマの中で発生することを特徴とする、上記（１）ない
し（７）の何れか１項に記載の方法。 （９）前記プラズマアシストエッチングが大気圧で行な
われ、かつ中性粒子が熱励起によって前記プラズマの中
で発生することを特徴とする、上記（１）ないし（８）
の何れか１項に記載の方法。 （１０）前記プラズマ局所エッチングが真空中で行なわ
れ、かつ中性粒子が熱励起によって前記プラズマの中で
発生することを特徴とする、上記（１）ないし（９）の
何れか１項に記載の方法。 （１１）前記半導体ウェーハの前記前面及び裏面が、前
記プラズマアシストエッチング過程で順次エッチングさ
れることを特徴とする、上記（１）ないし（１０）の何
れか１項に記載の方法。 （１２）エッチングが、前記プラズマ局所エッチング過
程で半導体ウェーハの前面又は裏面のどちらかで行なわ
れることを特徴とする、上記（１）ないし（１１）の何
れか１項に記載の方法。 （１３）ウェーハ表面当たり１０−１００μｍが平坦化
過程で前記半導体ウェーハから研削され、ウェーハ表面
当たり５−５０μｍが前記プラズマアシストエッチング
で前記半導体ウェーハから研削され、そしてウェーハ表
面当たり０．５−５μｍが、前記プラズマ局所エッチン
グ過程で前記半導体ウェーハから研削されることを特徴
とする、上記（１）ないし（１２）の何れか１項に記載
の方法。 （１４）前記半導体ウェーハが、前記プラズマアシスト
エッチングと、前記プラズマ局所エッチングの間の追加
プロセス工程として両面ポリシングを受けることを特徴
とする、上記（１）ないし（１３）の何れか１項に記載
の方法。 （１５）前記両面ポリシングが、硬さ４０ないし１２０
（ショアＡ）の研磨布、及びＳｉＯ 2 固形分含量１−１
０重量％でｐＨ９−１２の研磨流体を用いて行なわれる
ことを特徴とする、上記（１４）に記載の方法。 （１６）ウェーハ表面当たり５−５０μｍの材料が、前
記両面ポリシング工程過程で前記半導体ウェーハからエ
ロージョンされることを特徴とする、上記（１４ ）又は
（１５）に記載の方法。 （１７）前記半導体ウェーハが、１つのプロセス工程の
後で熱処理を受けることを特徴とする、上記（１）ない
し（１６）の何れか１項に記載の方法。 （１８）前記熱処理が、ドナー消去のために４００℃と
８００℃の間の温度で行なわれることを特徴とする、上
記（１７）に記載の方法。 （１９）前記熱処理が、前記プラズマアシストエッチン
グの後で行なわれることを特徴とする、上記（１７）又
は（１８）に記載の方法。 （２０）前記熱処理が、前記プラズマ局所エッチングの
後で行なわれることを特徴とする、上記（１７）又は
（１８）に記載の方法。 （２１）前記半導体ウェーハが、前記研削と前記プラズ
マアシストエッチングの間で親水性にされることを特徴
とする、上記（１）ないし（２０）の何れか１項に記載
の方法。 （２２）前記半導体ウェーハが、前記プラズマアシスト
エッチングと、前記プラズマ局所エッチングの間で親水
性にされることを特徴とする、上記（１）ないし（２
１）の何れか１項に記載の方法。 （２３）前記半導体ウェーハが、前記プラズマアシスト
エッチングと、前記プラズマ局所エッチングの間でＨＦ
で処理されることを特徴とする、上記（１）ないし（２
２）の何れか１項に記載の方法。 （２４）裏面ポリシングが、縞のないポリシングの前に
行なわれることを特徴とする、上記（１）ないし（２
３）の何れか１項に記載の方法。
る。 （１）複数のプロセス工程を組み合わせることにより、
縞のない研磨前面を有する超平坦な半導体ウェーハの製
造方法において、前記方法が、前記半導体ウェーハの前
記平坦度を左右する次の一連のプロセス工程： ａ）結晶から半導体ウェーハを切断する工程； ｂ）研削プロセス工程により前記半導体ウェーハを平坦
化する工程； ｃ）プラズマアシストエッチングプロセスを利用するこ
とにより表面近くのダメージを受けた結晶領域を取り除
く工程； ｄ）プラズマ局所エッチングをする工程；及び ｅ）前記半導体ウェーハに縞のないポリシングをする工
程、 を有することを特徴とする前記方法。 （２）前記半導体ウェーハの前面及び裏面を順次研削す
る研削プロセスが使用されることを特徴とする、上記
（１）に記載の方法。 （３）前記半導体ウェーハの前面及び裏面を同時に研削
する研削プロセスが使用されることを特徴とする、上記
（１）に記載の方法。 （４）前記研削が、粒度４００メッシュないし３０００
メッシュの合成樹脂ボンド型ダイヤモンドで作られた研
削盤又は研削物体で行なわれることを特徴とする、上記
（１）ないし（３）の何れか１項に記載の方法。 （５）前記エッチングが、３ないし３０ｍｍ 3 ／秒のエ
ロージョン速度のプラズマアシストエッチング過程で行
なわれることを特徴とする、上記（１）ないし（４）の
何れか１項に記載の方法。 （６）前記エッチングが、０．１ないし１．０ｍｍ 3 ／
秒のエロージョン速度の、プラズマ局所エッチング過程
で行なわれ、かつ前記半導体ウェーハへの中性粒子によ
る攻撃が主にこの過程で起こることを特徴とする、上記
（１）ないし（５）の何れか１項に記載の方法。 （７）フッ素を含む少なくとも１種のエッチングガス
が、前記プラズマアシストエッチング過程及び前記プラ
ズマ局所エッチング過程で使用され、かつ前記半導体ウ
ェーハと反応する少なくとも幾らかの中性粒子がフッ素
ラジカルであること を特徴とする、上記（１）ないし
（６）の何れか１項に記載の方法。 （８）前記プラズマアシストエッチングが真空中で行な
われ、かつ中性粒子がマイクロ波励起によって前記プラ
ズマの中で発生することを特徴とする、上記（１）ない
し（７）の何れか１項に記載の方法。 （９）前記プラズマアシストエッチングが大気圧で行な
われ、かつ中性粒子が熱励起によって前記プラズマの中
で発生することを特徴とする、上記（１）ないし（８）
の何れか１項に記載の方法。 （１０）前記プラズマ局所エッチングが真空中で行なわ
れ、かつ中性粒子が熱励起によって前記プラズマの中で
発生することを特徴とする、上記（１）ないし（９）の
何れか１項に記載の方法。 （１１）前記半導体ウェーハの前記前面及び裏面が、前
記プラズマアシストエッチング過程で順次エッチングさ
れることを特徴とする、上記（１）ないし（１０）の何
れか１項に記載の方法。 （１２）エッチングが、前記プラズマ局所エッチング過
程で半導体ウェーハの前面又は裏面のどちらかで行なわ
れることを特徴とする、上記（１）ないし（１１）の何
れか１項に記載の方法。 （１３）ウェーハ表面当たり１０−１００μｍが平坦化
過程で前記半導体ウェーハから研削され、ウェーハ表面
当たり５−５０μｍが前記プラズマアシストエッチング
で前記半導体ウェーハから研削され、そしてウェーハ表
面当たり０．５−５μｍが、前記プラズマ局所エッチン
グ過程で前記半導体ウェーハから研削されることを特徴
とする、上記（１）ないし（１２）の何れか１項に記載
の方法。 （１４）前記半導体ウェーハが、前記プラズマアシスト
エッチングと、前記プラズマ局所エッチングの間の追加
プロセス工程として両面ポリシングを受けることを特徴
とする、上記（１）ないし（１３）の何れか１項に記載
の方法。 （１５）前記両面ポリシングが、硬さ４０ないし１２０
（ショアＡ）の研磨布、及びＳｉＯ 2 固形分含量１−１
０重量％でｐＨ９−１２の研磨流体を用いて行なわれる
ことを特徴とする、上記（１４）に記載の方法。 （１６）ウェーハ表面当たり５−５０μｍの材料が、前
記両面ポリシング工程過程で前記半導体ウェーハからエ
ロージョンされることを特徴とする、上記（１４ ）又は
（１５）に記載の方法。 （１７）前記半導体ウェーハが、１つのプロセス工程の
後で熱処理を受けることを特徴とする、上記（１）ない
し（１６）の何れか１項に記載の方法。 （１８）前記熱処理が、ドナー消去のために４００℃と
８００℃の間の温度で行なわれることを特徴とする、上
記（１７）に記載の方法。 （１９）前記熱処理が、前記プラズマアシストエッチン
グの後で行なわれることを特徴とする、上記（１７）又
は（１８）に記載の方法。 （２０）前記熱処理が、前記プラズマ局所エッチングの
後で行なわれることを特徴とする、上記（１７）又は
（１８）に記載の方法。 （２１）前記半導体ウェーハが、前記研削と前記プラズ
マアシストエッチングの間で親水性にされることを特徴
とする、上記（１）ないし（２０）の何れか１項に記載
の方法。 （２２）前記半導体ウェーハが、前記プラズマアシスト
エッチングと、前記プラズマ局所エッチングの間で親水
性にされることを特徴とする、上記（１）ないし（２
１）の何れか１項に記載の方法。 （２３）前記半導体ウェーハが、前記プラズマアシスト
エッチングと、前記プラズマ局所エッチングの間でＨＦ
で処理されることを特徴とする、上記（１）ないし（２
２）の何れか１項に記載の方法。 （２４）裏面ポリシングが、縞のないポリシングの前に
行なわれることを特徴とする、上記（１）ないし（２
３）の何れか１項に記載の方法。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
０．１３μｍ以下の線幅を持つエレクトロニクス部品を
作製するために半導体業界で使用する超平坦なシリコン
ウェーハを、他の性質に関しては従来の技術によって製
造されるウェーハとは少なくとも同じ様に優れていて、
同じ製造コスト範囲で製造できる技術が提供される。
０．１３μｍ以下の線幅を持つエレクトロニクス部品を
作製するために半導体業界で使用する超平坦なシリコン
ウェーハを、他の性質に関しては従来の技術によって製
造されるウェーハとは少なくとも同じ様に優れていて、
同じ製造コスト範囲で製造できる技術が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント・パッセル ドイツ連邦共和国 ブルグハウゼン，マ リエンベルガ・シュトラーセ 48 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/02 H01L 21/304 611 H01L 21/3065
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のプロセス工程を組み合わせること
により、縞のない研磨前面を有する超平坦な半導体ウェ
ーハの製造方法において、前記方法が、前記半導体ウェ
ーハの前記平坦度を左右する次の一連のプロセス工程： ａ）結晶から半導体ウェーハを切断する工程； ｂ）研削プロセス工程により前記半導体ウェーハを平坦
化する工程； ｃ）プラズマアシストエッチングプロセスを利用するこ
とにより表面近くのダメージを受けた結晶領域を取り除
く工程； ｄ）プラズマ局所エッチングをする工程；及び ｅ）前記半導体ウェーハに縞のないポリシングをする工
程、 を有することを特徴とする前記方法。
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| DE19823904A DE19823904A1 (de) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | Hochebene Halbleiterscheibe aus Silicium und Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben |
| DE19823904-1 | 1998-05-28 |
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|---|---|
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| JP3066750B2 true JP3066750B2 (ja) | 2000-07-17 |
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|---|---|
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Cited By (1)
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-
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- 1998-05-28 DE DE19823904A patent/DE19823904A1/de not_active Withdrawn
-
1999
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- 1999-05-19 EP EP99108695A patent/EP0961314A1/de not_active Ceased
- 1999-05-25 JP JP11145190A patent/JP3066750B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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