JP3473654B2 - 半導体鏡面ウェーハの製造方法 - Google Patents
半導体鏡面ウェーハの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体鏡面ウェー
ハ、特に単結晶シリコン鏡面ウェーハ（以下、単に鏡面
ウェーハということがある）の製造方法に関する。 【０００２】 【関連技術】一般に、半導体鏡面ウェーハの製造方法に
は、図１０に示すように、単結晶引上装置によって引き
上げられた単結晶インゴットをスライスして薄円板状の
ウェーハを得るスライス工程Ａと、該スライス工程Ａに
よって得られたウェーハの割れや欠けを防ぐためにその
外周エッジ部を面取りする面取り工程Ｂと、面取りされ
たウェーハをラッピングしてこれを平面化するラッピン
グ工程Ｃと、面取り及びラッピングされたウェーハに残
留する加工歪を除去するエッチング工程Ｄと、エッチン
グされたウェーハの一方の片面を鏡面研磨する片面鏡面
研磨工程Ｅ１と、鏡面研磨されたウェーハの該片面をよ
り表面粗さの小さい面に仕上げる片面仕上げ鏡面研磨工
程Ｇと、片面仕上げ鏡面研磨されたウェーハを洗浄して
これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程Ｈが含
まれる。 【０００３】上記した従来の鏡面ウェーハの製造方法に
おいては、ウェーハの片面の研磨処理及び仕上げ研磨処
理ともに片面研磨装置を用いて行なわれている。 【０００４】ウェーハの研磨を行なう装置としては、上
記片面研磨装置の他に、両面研磨装置が知られている。
両面研磨装置は、ウェーハの表裏両面を同時に研磨で
き、かつ高い平坦度の研磨加工を行なうことができると
いう利点を有している。 【０００５】しかしながら、上記した従来の鏡面ウェー
ハの製造方法の研磨工程に両面研磨装置による両面研磨
工程をそのまま適用すると、研磨された鏡面ウェーハの
両面が鏡面化されるため、鏡面ウェーハの表裏の判別が
つかず、プロセス装置のセンサーが働かないとか搬送中
に鏡面ウェーハがすべってしまうという問題があった。 【０００６】そこで、両面研磨装置による両面研磨の利
点を保ちつつその欠点を解消する提案が種々なされてい
る。例えば、ウェーハの表裏全面にＳｉＯ2 および／ま
たはＳｉ3 Ｎ4 からなる保護膜を形成する第１工程と、
前記ウェーハの表面側を研削して表面側の前記保護膜の
みを除去しウェーハ露出面を形成する第２工程と、前記
ウェーハを両面装置にかけてメカノケミカル研磨を行な
い前記ウェーハ露出面のみを研磨する第３工程と、裏面
側の保護層をエッチングにより除去する第４工程とを具
備するウェーハ研磨方法が提案されている（特開平５−
３１５３０５号公報）。この方法によれば、研磨ウェー
ハの平坦度の向上という両面研磨装置の利点は維持され
るものの、裏面側の保護膜のエッチングによる除去が不
可欠であり、それだけ工程が複雑化するという難点があ
った。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
上記事情に鑑み、半導体鏡面ウェーハの製造方法に両面
研磨工程を効果的に組み込んで研磨ウェーハの品質向上
を図るとともに、片面を粗面とした高平坦度なウェーハ
を製造することのできる新規な半導体ウェーハの製造方
法を実現すべく種々の研究を行った結果、本発明を完成
したものである。 【０００８】本発明は、片面を粗面とすることによって
ウェーハ表裏の判別を容易とするとともに高い平坦度の
加工を可能とした新規な半導体ウェーハの製造方法を提
供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法は、原料半
導体ウェーハであるエッチングウェーハの一方の片面に
化学的気相成長法によりＣＶＤ酸化膜を成長させた後、
該半導体ウェーハの両面を両面研磨機により一方の片面
のＣＶＤ酸化膜が除去されてエッチング面を露出しかつ
ウェーハの他方の片面は所定の研磨代だけ研磨されて鏡
面となるように鏡面研磨し、さらに該半導体ウェーハの
ＣＶＤ酸化膜を成長させなかった他方の片面を片面研磨
機により仕上げ研磨することを特徴とする。 【００１０】本発明者は、ウェーハの両面研磨を行なう
際の両面の研磨速度を大きく変えてしまえば、同じ研磨
時間で一方の片面は鏡面、他方の片面はエッチング面も
しくは準鏡面にできると考えられる点にまず着目した。 【００１１】一方、化学的気相成長法（以下、ＣＶＤと
略称することがある）により成長させた酸化膜はシリコ
ンに比べて同一加工条件の場合１ケタ研磨速度が遅いこ
とが知られている。 【００１２】そこで、本発明者は、エッチングウェーハ
の片面にＣＶＤ酸化膜を形成した場合、研磨速度の違い
から片面のそれらの膜が除去されない程度の研磨代をと
ることにより、一方の片面が鏡面、他方の片面がエッチ
ング面の鏡面ウェーハを作成することができることを見
い出し、本発明に到達したものである。 【００１３】また、熱酸化膜法によって、酸化膜を形成
した場合には、ウェーハの両面に必然的に熱酸化膜が形
成されてしまうため、前記した特開平５−３１５３０５
号公報におけるごとく、片面酸化膜除去工程が必須であ
る。これに対し、本発明方法で採用する化学的気相成長
法（ＣＶＤ）によればウェーハの片面のみにＣＶＤ酸化
膜を形成できるために、片面酸化膜除去工程が不要にな
る利点がある。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下に本発明方法の実施の形態を
添付図面中、図１〜図９とともに説明する。図１〜３に
おいて、図１０と同一又は類似工程は同一符号で示す。 【００１５】図１は本発明の半導体ウェーハの製造方法
の一つの実施の形態を示すフローチャートである。 【００１６】まず、スライス工程Ａでは、不図示の単結
晶引上装置によって引き上げられた単結晶インゴットが
棒軸方向に対して直角あるいはある角度をもってスライ
スされて複数の薄円板状のウェーハが得られる。 【００１７】上記スライス工程Ａによって得られたウェ
ーハは、割れや欠けを防ぐために、その外周エッジ部が
次の面取り工程Ｂで面取りされ、この面取りされたウェ
ーハは、ラッピング工程Ｃで不図示のラップ盤を用いて
ラッピングされて平面化される。 【００１８】次に、平面化された上記ウェーハは、次の
エッチング工程Ｄで例えばＮａＯＨの４５％水溶液をア
ルカリエッチング液として用いたアルカリエッチングを
受け、これに蓄積された加工歪が除去されるが、このと
き、ウェーハの両面には、図８に示したような周期１０
〜２０μｍの大きな粗さの凹凸（Ｐ−Ｖ値が１．５μｍ
を超えるものもある）が発生する。但し、ウェーハの表
面には酸エッチング特有のＯＰＲ凹凸は発生せず、図９
に示すように、該ウェーハの平坦度は或る程度（許容範
囲内で）良好に保たれている。 【００１９】ところで、従来は上記エッチング工程Ｄに
よって加工歪を除去されたウェーハは、そのまま表面研
磨工程Ｆにおいてその表面のみが鏡面研磨されていた。
この段階で両面研磨処理を行なうと前述したごとく、ウ
ェーハ両面の表裏の判別が不能となるため、両面研磨処
理をそのまま導入することはできない。 【００２０】そこで、本発明方法では、エッチング工程
Ｄの後に、一方の片面のＣＶＤ膜形成工程Ｌ及び両面研
磨工程Ｅ２を新たに行なうものである。 【００２１】ウェーハＷの片面にＣＶＤ膜を形成するに
は、例えば、図１１に示すようにＣＶＤ装置４０を用い
て、従来公知の方法を適用すればよい。該ＣＶＤ装置４
０では石英パイプ４２の中に、サセプター４４とよばれ
る石英板をやや傾けて置き、この上にウェーハＷを並べ
る。このサセプター４４はウェーハＷの温度を均一にす
る台であり、下側から赤外線ランプで熱したり、高周波
コイル４６を使って誘導加熱してやる。高周波加熱の場
合は、サセプター４４の中にカーボンを入れておく。こ
の石英パイプ４２の中へＳｉＨ4（シラン）、Ｏ2、Ｎ2
のガスを混合して送り込み、ウェーハＷの温度が３００
℃以上になっていると、ＳｉＨ4とＯ2が反応してＳｉＯ
2になってウェーハＷ上に付着する。 【００２２】また、ウェーハの片面のＣＶＤ膜のその他
の形成方法としては、例えば、特公平７−８２９９７号
公報に開示された下記する方法が好適である。 【００２３】例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）技術によれ
ば、不活性ガスとしてアルゴン又は窒素ガスを用い、こ
の中にアルゴンガス希釈のモノシランガス（５容量％）
と酸素を更に希釈混合したもので、比較的低温３００〜
５００℃で珪素酸化膜が得られる。化学蒸着反応による
珪素酸化膜を形成する他の方法としては、水素雰囲気中
で炭酸ガス（ＣＯ2）とモノシランガスや四塩化珪素を
希釈混合し、６００〜８００℃で行われる場合がある。
反応促進のためにプラズマがその励起に用いられるうる
珪素酸化膜は、通常背面主面及び面取り部、勿論端側面
更には表面の面取り部の一部にまで成長するが、基板の
表面を下にして化学蒸着用のサセプターに載置すると
き、凹部を設け凹部の開口部は基板ウェーハの直径より
若干大きく且つ底面の周縁で円錐面の一部を形成し、且
つ基板表面の周縁面取り部と嵌合するようにすれば、端
部への一部成長はやむを得ないとしても、表面周縁への
成長は完全に排除することができる。かかる蒸着膜付ウ
ェーハの端面を面取り機、例えば特開昭５９−２１４５
５４号公報記載の技術で機械的に除去し、更に高番手の
研磨砥石或いはバフ研磨を利用して、実質的に加工歪み
のない端部に再生することが可能である。尚、このバフ
研磨時にアルカリなどの腐食液を用いればより効果的で
ある。 【００２４】上記両面鏡面研磨工程Ｅ２では、後述する
両面研磨装置及び研磨剤を用いて、一方の片面にＣＶＤ
膜を形成されたウェーハは、その両面が鏡面研磨され
る。 【００２５】後述する実験例１の結果を示した図６に示
されるごとく、同一研磨条件において、ＣＶＤ酸化膜に
対する研磨速度は０．１μｍ／ｍｉｎと遅いのに対し、
シリコンに対する研磨速度は１．０μｍ／ｍｉｎと速
く、両者の研磨速度に大きな差のあることを確認した。 【００２６】上記両面研磨工程Ｅ２において、ウェーハ
の一方の片面のＣＶＤ酸化膜を除去することができる程
度の研磨条件を設定して両面研磨を行なうことにより、
ウェーハの一方の片面のＣＶＤ酸化膜が除去されてエッ
チング面即ち粗面を露出せしめ、ウェーハの他方の片面
は所定の研磨代だけ研磨されて鏡面となる。したがっ
て、片面が鏡面で他方の片面が粗面の鏡面ウェーハを作
成することができる。 【００２７】この両面を鏡面研磨された鏡面ウェーハ
は、次いで片面仕上げ鏡面研磨工程Ｇにおいて後述する
片面研磨装置及び研磨剤を用いてその片面が仕上げ鏡面
研磨される。この仕上げ鏡面研磨は半導体鏡面ウェーハ
面をより表面粗さの小さい面に仕上げるために行われ
る。 【００２８】さらに、この鏡面ウェーハは、次の洗浄工
程Ｈにおいて洗浄され、この鏡面ウェーハに付着してい
る研磨剤やパーティクルが除去される。この実施の形態
によって得られる鏡面ウェーハの平坦度は両面研磨処理
の導入により向上し、また片面はエッチング面（粗面）
を露出させて用いるのでその輝度は低く、両面の輝度差
にもとづいて鏡面ウェーハの表裏をセンサーで検知する
ことができる。 【００２９】上記実施の形態の説明において、鏡面研磨
処理の対象となる原料半導体ウェーハは、スライス工程
Ａ−面取り工程Ｂ−ラッピング工程Ｃ−エッチング工程
Ｄという常法による製造工程によって得られたエッチン
グウェーハを用いるものとして説明したが、本発明方法
においては上記Ａ−Ｄの工程を必ずしも採用する必要は
ないものである。 【００３０】つまり、本発明の一つの特徴的工程順は図
１に示したごとく、片面ＣＶＤ酸化膜工程Ｌの後に両面
研磨工程Ｅ２を行うことである。さらに、図２に示した
ごとく、両面研磨工程Ｅ２の後に仕上げ研磨工程Ｇを行
うことも採用でき、図２に示した工程順が本発明のもう
一つの特徴的工程順である。 【００３１】図４は上記した両面研磨工程において用い
られる両面研磨装置の１例の断面的説明図及び図５は該
両面研磨装置の上定盤を取り外した状態を示す上面説明
図である。 【００３２】図４において、両面研磨装置２２は上下方
向に相対向して設けられた下定盤２４及び上定盤２６を
有している。該下定盤２４の上面には下研磨布２４ａが
布設され、また上定盤２６の下面には上研磨布２６ａが
それぞれ布設されている。該下定盤２４及び上定盤２６
は不図示の駆動手段によって互いに逆方向に回転せしめ
られる。 【００３３】該下定盤２４はその中心部上面に中心ギア
２８を有し、その周縁部には環状のインターナルギア３
０が隣接して設けられている。 【００３４】３２は円板状のキャリアで、該下定盤２４
の下研磨布２４ａの上面と該上定盤２６の上研磨布２６
ａの下面との間に挟持され、該中心ギア２８及びインタ
ーナルギア３０の作用により、自転及び公転しつつ該下
研磨布２４ａと該上研磨布２６ａとの間を摺動する。 【００３５】該キャリア３２には複数個のウェーハ受け
穴３４が穿設されている。研磨すべきウェーハＷは該ウ
ェーハ受け穴３４内に配置される。該ウェーハＷを研磨
する場合には、ウェーハＷと研磨布２４ａ及び２６ａの
間に研磨剤を供給し、該キャリア２２の自転及び公転と
ともに該ウェーハＷは自転及び公転して該下研磨布２４
ａと該上研磨布２６ａとの間を摺動し、ウェーハＷの両
面が研磨される。 【００３６】また、図７は上記表面仕上げ鏡面研磨に使
用した従来から用いられている片面研磨装置を示す側面
図である。図７において、研磨装置１０は、回転定盤１
２とウェーハホルダー１３と研磨剤供給装置１４からな
っている。回転定盤１２の上面には研磨パッド１６が貼
付してある。回転定盤１２は回転軸１７により所定の回
転速度で回転される。 【００３７】ウェーハホルダー１３は真空吸着等により
その下面にウェーハＷを保持し、回転シャフト１８によ
り回転されると同時に所定の荷重で研磨パッド１６にウ
ェーハＷを押しつける。研磨剤供給装置１４は所定の流
量で研磨剤１９を研磨パッド１６上に供給し、この研磨
剤１９がウェーハＷと研磨パッド１６の間に供給される
ことによりウェーハＷが研磨される。 【００３８】（実験例１） 試料ウェーハ：ＣＺ、ｐ型、結晶方位＜１００＞、１５
０ｍｍφ、スライスシリコンウェーハ 研磨パッド：ウレタン発泡体、硬度６０又は８０（アス
カーＣ硬度） 研磨剤：コロイダルシリカ研磨剤 研磨荷重：１００ｇ／ｃｍ2 研磨時間：１０分 【００３９】上記研磨条件において、図７に示した片面
研磨装置を用いて、試料ウェーハ、試料ウェーハにＣＶ
Ｄ酸化膜を１０μｍ形成したものについて研磨し、研磨
速度（μｍ／ｍｉｎ）を測定して図６に示した。図６の
結果から明らかなように、シリコンに対する研磨速度は
１．０μｍ／ｍｉｎと速いのに対し、ＣＶＤ酸化膜に対
する研磨速度は０．１μｍ／ｍｉｎと遅いことを確認し
た。 【００４０】アルカリエッチングシリコンウェーハの両
面を研磨する場合、３μｍの研磨代まではウェーハの表
裏の判別をつけることができる。アルカリエッチングシ
リコンウェーハの一方の片面にＣＶＤ酸化膜を形成し、
両面研磨を行ない、ウェーハ表裏の判別が可能な範囲
で、ウェーハの他方の片面を１０μｍ研磨する場合、上
述した研磨速度の相違を考慮すれば、ＣＶＤ酸化膜の膜
厚は０．７〜１．０μｍあればよいこととなる。 【００４１】 【発明の効果】以上述べたごとく、本発明方法によれ
ば、ウェーハの両面研磨においても片面をエッチング面
（粗面）とすることによってウェーハ表裏の判別を容易
にした平坦度の高いウェーハ加工を行なうことが可能で
あるという効果を奏する。
ハ、特に単結晶シリコン鏡面ウェーハ（以下、単に鏡面
ウェーハということがある）の製造方法に関する。 【０００２】 【関連技術】一般に、半導体鏡面ウェーハの製造方法に
は、図１０に示すように、単結晶引上装置によって引き
上げられた単結晶インゴットをスライスして薄円板状の
ウェーハを得るスライス工程Ａと、該スライス工程Ａに
よって得られたウェーハの割れや欠けを防ぐためにその
外周エッジ部を面取りする面取り工程Ｂと、面取りされ
たウェーハをラッピングしてこれを平面化するラッピン
グ工程Ｃと、面取り及びラッピングされたウェーハに残
留する加工歪を除去するエッチング工程Ｄと、エッチン
グされたウェーハの一方の片面を鏡面研磨する片面鏡面
研磨工程Ｅ１と、鏡面研磨されたウェーハの該片面をよ
り表面粗さの小さい面に仕上げる片面仕上げ鏡面研磨工
程Ｇと、片面仕上げ鏡面研磨されたウェーハを洗浄して
これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程Ｈが含
まれる。 【０００３】上記した従来の鏡面ウェーハの製造方法に
おいては、ウェーハの片面の研磨処理及び仕上げ研磨処
理ともに片面研磨装置を用いて行なわれている。 【０００４】ウェーハの研磨を行なう装置としては、上
記片面研磨装置の他に、両面研磨装置が知られている。
両面研磨装置は、ウェーハの表裏両面を同時に研磨で
き、かつ高い平坦度の研磨加工を行なうことができると
いう利点を有している。 【０００５】しかしながら、上記した従来の鏡面ウェー
ハの製造方法の研磨工程に両面研磨装置による両面研磨
工程をそのまま適用すると、研磨された鏡面ウェーハの
両面が鏡面化されるため、鏡面ウェーハの表裏の判別が
つかず、プロセス装置のセンサーが働かないとか搬送中
に鏡面ウェーハがすべってしまうという問題があった。 【０００６】そこで、両面研磨装置による両面研磨の利
点を保ちつつその欠点を解消する提案が種々なされてい
る。例えば、ウェーハの表裏全面にＳｉＯ2 および／ま
たはＳｉ3 Ｎ4 からなる保護膜を形成する第１工程と、
前記ウェーハの表面側を研削して表面側の前記保護膜の
みを除去しウェーハ露出面を形成する第２工程と、前記
ウェーハを両面装置にかけてメカノケミカル研磨を行な
い前記ウェーハ露出面のみを研磨する第３工程と、裏面
側の保護層をエッチングにより除去する第４工程とを具
備するウェーハ研磨方法が提案されている（特開平５−
３１５３０５号公報）。この方法によれば、研磨ウェー
ハの平坦度の向上という両面研磨装置の利点は維持され
るものの、裏面側の保護膜のエッチングによる除去が不
可欠であり、それだけ工程が複雑化するという難点があ
った。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
上記事情に鑑み、半導体鏡面ウェーハの製造方法に両面
研磨工程を効果的に組み込んで研磨ウェーハの品質向上
を図るとともに、片面を粗面とした高平坦度なウェーハ
を製造することのできる新規な半導体ウェーハの製造方
法を実現すべく種々の研究を行った結果、本発明を完成
したものである。 【０００８】本発明は、片面を粗面とすることによって
ウェーハ表裏の判別を容易とするとともに高い平坦度の
加工を可能とした新規な半導体ウェーハの製造方法を提
供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法は、原料半
導体ウェーハであるエッチングウェーハの一方の片面に
化学的気相成長法によりＣＶＤ酸化膜を成長させた後、
該半導体ウェーハの両面を両面研磨機により一方の片面
のＣＶＤ酸化膜が除去されてエッチング面を露出しかつ
ウェーハの他方の片面は所定の研磨代だけ研磨されて鏡
面となるように鏡面研磨し、さらに該半導体ウェーハの
ＣＶＤ酸化膜を成長させなかった他方の片面を片面研磨
機により仕上げ研磨することを特徴とする。 【００１０】本発明者は、ウェーハの両面研磨を行なう
際の両面の研磨速度を大きく変えてしまえば、同じ研磨
時間で一方の片面は鏡面、他方の片面はエッチング面も
しくは準鏡面にできると考えられる点にまず着目した。 【００１１】一方、化学的気相成長法（以下、ＣＶＤと
略称することがある）により成長させた酸化膜はシリコ
ンに比べて同一加工条件の場合１ケタ研磨速度が遅いこ
とが知られている。 【００１２】そこで、本発明者は、エッチングウェーハ
の片面にＣＶＤ酸化膜を形成した場合、研磨速度の違い
から片面のそれらの膜が除去されない程度の研磨代をと
ることにより、一方の片面が鏡面、他方の片面がエッチ
ング面の鏡面ウェーハを作成することができることを見
い出し、本発明に到達したものである。 【００１３】また、熱酸化膜法によって、酸化膜を形成
した場合には、ウェーハの両面に必然的に熱酸化膜が形
成されてしまうため、前記した特開平５−３１５３０５
号公報におけるごとく、片面酸化膜除去工程が必須であ
る。これに対し、本発明方法で採用する化学的気相成長
法（ＣＶＤ）によればウェーハの片面のみにＣＶＤ酸化
膜を形成できるために、片面酸化膜除去工程が不要にな
る利点がある。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下に本発明方法の実施の形態を
添付図面中、図１〜図９とともに説明する。図１〜３に
おいて、図１０と同一又は類似工程は同一符号で示す。 【００１５】図１は本発明の半導体ウェーハの製造方法
の一つの実施の形態を示すフローチャートである。 【００１６】まず、スライス工程Ａでは、不図示の単結
晶引上装置によって引き上げられた単結晶インゴットが
棒軸方向に対して直角あるいはある角度をもってスライ
スされて複数の薄円板状のウェーハが得られる。 【００１７】上記スライス工程Ａによって得られたウェ
ーハは、割れや欠けを防ぐために、その外周エッジ部が
次の面取り工程Ｂで面取りされ、この面取りされたウェ
ーハは、ラッピング工程Ｃで不図示のラップ盤を用いて
ラッピングされて平面化される。 【００１８】次に、平面化された上記ウェーハは、次の
エッチング工程Ｄで例えばＮａＯＨの４５％水溶液をア
ルカリエッチング液として用いたアルカリエッチングを
受け、これに蓄積された加工歪が除去されるが、このと
き、ウェーハの両面には、図８に示したような周期１０
〜２０μｍの大きな粗さの凹凸（Ｐ−Ｖ値が１．５μｍ
を超えるものもある）が発生する。但し、ウェーハの表
面には酸エッチング特有のＯＰＲ凹凸は発生せず、図９
に示すように、該ウェーハの平坦度は或る程度（許容範
囲内で）良好に保たれている。 【００１９】ところで、従来は上記エッチング工程Ｄに
よって加工歪を除去されたウェーハは、そのまま表面研
磨工程Ｆにおいてその表面のみが鏡面研磨されていた。
この段階で両面研磨処理を行なうと前述したごとく、ウ
ェーハ両面の表裏の判別が不能となるため、両面研磨処
理をそのまま導入することはできない。 【００２０】そこで、本発明方法では、エッチング工程
Ｄの後に、一方の片面のＣＶＤ膜形成工程Ｌ及び両面研
磨工程Ｅ２を新たに行なうものである。 【００２１】ウェーハＷの片面にＣＶＤ膜を形成するに
は、例えば、図１１に示すようにＣＶＤ装置４０を用い
て、従来公知の方法を適用すればよい。該ＣＶＤ装置４
０では石英パイプ４２の中に、サセプター４４とよばれ
る石英板をやや傾けて置き、この上にウェーハＷを並べ
る。このサセプター４４はウェーハＷの温度を均一にす
る台であり、下側から赤外線ランプで熱したり、高周波
コイル４６を使って誘導加熱してやる。高周波加熱の場
合は、サセプター４４の中にカーボンを入れておく。こ
の石英パイプ４２の中へＳｉＨ4（シラン）、Ｏ2、Ｎ2
のガスを混合して送り込み、ウェーハＷの温度が３００
℃以上になっていると、ＳｉＨ4とＯ2が反応してＳｉＯ
2になってウェーハＷ上に付着する。 【００２２】また、ウェーハの片面のＣＶＤ膜のその他
の形成方法としては、例えば、特公平７−８２９９７号
公報に開示された下記する方法が好適である。 【００２３】例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）技術によれ
ば、不活性ガスとしてアルゴン又は窒素ガスを用い、こ
の中にアルゴンガス希釈のモノシランガス（５容量％）
と酸素を更に希釈混合したもので、比較的低温３００〜
５００℃で珪素酸化膜が得られる。化学蒸着反応による
珪素酸化膜を形成する他の方法としては、水素雰囲気中
で炭酸ガス（ＣＯ2）とモノシランガスや四塩化珪素を
希釈混合し、６００〜８００℃で行われる場合がある。
反応促進のためにプラズマがその励起に用いられるうる
珪素酸化膜は、通常背面主面及び面取り部、勿論端側面
更には表面の面取り部の一部にまで成長するが、基板の
表面を下にして化学蒸着用のサセプターに載置すると
き、凹部を設け凹部の開口部は基板ウェーハの直径より
若干大きく且つ底面の周縁で円錐面の一部を形成し、且
つ基板表面の周縁面取り部と嵌合するようにすれば、端
部への一部成長はやむを得ないとしても、表面周縁への
成長は完全に排除することができる。かかる蒸着膜付ウ
ェーハの端面を面取り機、例えば特開昭５９−２１４５
５４号公報記載の技術で機械的に除去し、更に高番手の
研磨砥石或いはバフ研磨を利用して、実質的に加工歪み
のない端部に再生することが可能である。尚、このバフ
研磨時にアルカリなどの腐食液を用いればより効果的で
ある。 【００２４】上記両面鏡面研磨工程Ｅ２では、後述する
両面研磨装置及び研磨剤を用いて、一方の片面にＣＶＤ
膜を形成されたウェーハは、その両面が鏡面研磨され
る。 【００２５】後述する実験例１の結果を示した図６に示
されるごとく、同一研磨条件において、ＣＶＤ酸化膜に
対する研磨速度は０．１μｍ／ｍｉｎと遅いのに対し、
シリコンに対する研磨速度は１．０μｍ／ｍｉｎと速
く、両者の研磨速度に大きな差のあることを確認した。 【００２６】上記両面研磨工程Ｅ２において、ウェーハ
の一方の片面のＣＶＤ酸化膜を除去することができる程
度の研磨条件を設定して両面研磨を行なうことにより、
ウェーハの一方の片面のＣＶＤ酸化膜が除去されてエッ
チング面即ち粗面を露出せしめ、ウェーハの他方の片面
は所定の研磨代だけ研磨されて鏡面となる。したがっ
て、片面が鏡面で他方の片面が粗面の鏡面ウェーハを作
成することができる。 【００２７】この両面を鏡面研磨された鏡面ウェーハ
は、次いで片面仕上げ鏡面研磨工程Ｇにおいて後述する
片面研磨装置及び研磨剤を用いてその片面が仕上げ鏡面
研磨される。この仕上げ鏡面研磨は半導体鏡面ウェーハ
面をより表面粗さの小さい面に仕上げるために行われ
る。 【００２８】さらに、この鏡面ウェーハは、次の洗浄工
程Ｈにおいて洗浄され、この鏡面ウェーハに付着してい
る研磨剤やパーティクルが除去される。この実施の形態
によって得られる鏡面ウェーハの平坦度は両面研磨処理
の導入により向上し、また片面はエッチング面（粗面）
を露出させて用いるのでその輝度は低く、両面の輝度差
にもとづいて鏡面ウェーハの表裏をセンサーで検知する
ことができる。 【００２９】上記実施の形態の説明において、鏡面研磨
処理の対象となる原料半導体ウェーハは、スライス工程
Ａ−面取り工程Ｂ−ラッピング工程Ｃ−エッチング工程
Ｄという常法による製造工程によって得られたエッチン
グウェーハを用いるものとして説明したが、本発明方法
においては上記Ａ−Ｄの工程を必ずしも採用する必要は
ないものである。 【００３０】つまり、本発明の一つの特徴的工程順は図
１に示したごとく、片面ＣＶＤ酸化膜工程Ｌの後に両面
研磨工程Ｅ２を行うことである。さらに、図２に示した
ごとく、両面研磨工程Ｅ２の後に仕上げ研磨工程Ｇを行
うことも採用でき、図２に示した工程順が本発明のもう
一つの特徴的工程順である。 【００３１】図４は上記した両面研磨工程において用い
られる両面研磨装置の１例の断面的説明図及び図５は該
両面研磨装置の上定盤を取り外した状態を示す上面説明
図である。 【００３２】図４において、両面研磨装置２２は上下方
向に相対向して設けられた下定盤２４及び上定盤２６を
有している。該下定盤２４の上面には下研磨布２４ａが
布設され、また上定盤２６の下面には上研磨布２６ａが
それぞれ布設されている。該下定盤２４及び上定盤２６
は不図示の駆動手段によって互いに逆方向に回転せしめ
られる。 【００３３】該下定盤２４はその中心部上面に中心ギア
２８を有し、その周縁部には環状のインターナルギア３
０が隣接して設けられている。 【００３４】３２は円板状のキャリアで、該下定盤２４
の下研磨布２４ａの上面と該上定盤２６の上研磨布２６
ａの下面との間に挟持され、該中心ギア２８及びインタ
ーナルギア３０の作用により、自転及び公転しつつ該下
研磨布２４ａと該上研磨布２６ａとの間を摺動する。 【００３５】該キャリア３２には複数個のウェーハ受け
穴３４が穿設されている。研磨すべきウェーハＷは該ウ
ェーハ受け穴３４内に配置される。該ウェーハＷを研磨
する場合には、ウェーハＷと研磨布２４ａ及び２６ａの
間に研磨剤を供給し、該キャリア２２の自転及び公転と
ともに該ウェーハＷは自転及び公転して該下研磨布２４
ａと該上研磨布２６ａとの間を摺動し、ウェーハＷの両
面が研磨される。 【００３６】また、図７は上記表面仕上げ鏡面研磨に使
用した従来から用いられている片面研磨装置を示す側面
図である。図７において、研磨装置１０は、回転定盤１
２とウェーハホルダー１３と研磨剤供給装置１４からな
っている。回転定盤１２の上面には研磨パッド１６が貼
付してある。回転定盤１２は回転軸１７により所定の回
転速度で回転される。 【００３７】ウェーハホルダー１３は真空吸着等により
その下面にウェーハＷを保持し、回転シャフト１８によ
り回転されると同時に所定の荷重で研磨パッド１６にウ
ェーハＷを押しつける。研磨剤供給装置１４は所定の流
量で研磨剤１９を研磨パッド１６上に供給し、この研磨
剤１９がウェーハＷと研磨パッド１６の間に供給される
ことによりウェーハＷが研磨される。 【００３８】（実験例１） 試料ウェーハ：ＣＺ、ｐ型、結晶方位＜１００＞、１５
０ｍｍφ、スライスシリコンウェーハ 研磨パッド：ウレタン発泡体、硬度６０又は８０（アス
カーＣ硬度） 研磨剤：コロイダルシリカ研磨剤 研磨荷重：１００ｇ／ｃｍ2 研磨時間：１０分 【００３９】上記研磨条件において、図７に示した片面
研磨装置を用いて、試料ウェーハ、試料ウェーハにＣＶ
Ｄ酸化膜を１０μｍ形成したものについて研磨し、研磨
速度（μｍ／ｍｉｎ）を測定して図６に示した。図６の
結果から明らかなように、シリコンに対する研磨速度は
１．０μｍ／ｍｉｎと速いのに対し、ＣＶＤ酸化膜に対
する研磨速度は０．１μｍ／ｍｉｎと遅いことを確認し
た。 【００４０】アルカリエッチングシリコンウェーハの両
面を研磨する場合、３μｍの研磨代まではウェーハの表
裏の判別をつけることができる。アルカリエッチングシ
リコンウェーハの一方の片面にＣＶＤ酸化膜を形成し、
両面研磨を行ない、ウェーハ表裏の判別が可能な範囲
で、ウェーハの他方の片面を１０μｍ研磨する場合、上
述した研磨速度の相違を考慮すれば、ＣＶＤ酸化膜の膜
厚は０．７〜１．０μｍあればよいこととなる。 【００４１】 【発明の効果】以上述べたごとく、本発明方法によれ
ば、ウェーハの両面研磨においても片面をエッチング面
（粗面）とすることによってウェーハ表裏の判別を容易
にした平坦度の高いウェーハ加工を行なうことが可能で
あるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の一つ
の特徴的工程順を示すフローチャートである。 【図２】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の別の
特徴的工程順を示すフローチャートである。 【図３】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の一つ
の実施の形態を示すフローチャートである。 【図４】両面研磨装置の断面的説明図である。 【図５】両面研磨装置の上定盤を取り外した状態を示す
上面説明図である。 【図６】ＣＶＤ酸化膜とシリコン研磨速度の違いを示す
グラフである。 【図７】片面研磨装置を示す側面図である。 【図８】酸エッチングされたウェーハ表面の粗さ分布を
示す図面である。 【図９】アルカリエッチングされたウェーハ表面の粗さ
分布を示す図面である。 【図１０】従来の半導体鏡面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。 【図１１】ＣＶＤ装置を示す概略説明図である。 【符号の説明】 １０ 研磨装置 １２ 回転定盤 １３ ウェーハホルダー １４ 研磨剤供給装置 １６ 研磨パッド １７ 回転軸 １８ 回転シャフト １９ 研磨剤 ２２ 両面研磨装置 ２４ 下定盤 ２４ａ 下研磨布 ２６ 上定盤 ２６ａ 上研磨布 ２８ 中心ギヤ ３０ インターナルギア ３２ キャリア ３４ ウェーハ受け孔 ４０ ＣＶＤ装置 ４４ サセプター Ａ スライス工程 Ｂ 面取り工程 Ｃ ラッピング工程 Ｄ エッチング工程 Ｅ１ 片面鏡面研磨工程 Ｅ２ 両面鏡面研磨工程 Ｇ 片面仕上げ鏡面研磨工程 Ｈ 洗浄工程 Ｌ 片面ＣＶＤ膜形成工程 Ｗ ウェーハ
の特徴的工程順を示すフローチャートである。 【図２】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の別の
特徴的工程順を示すフローチャートである。 【図３】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の一つ
の実施の形態を示すフローチャートである。 【図４】両面研磨装置の断面的説明図である。 【図５】両面研磨装置の上定盤を取り外した状態を示す
上面説明図である。 【図６】ＣＶＤ酸化膜とシリコン研磨速度の違いを示す
グラフである。 【図７】片面研磨装置を示す側面図である。 【図８】酸エッチングされたウェーハ表面の粗さ分布を
示す図面である。 【図９】アルカリエッチングされたウェーハ表面の粗さ
分布を示す図面である。 【図１０】従来の半導体鏡面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。 【図１１】ＣＶＤ装置を示す概略説明図である。 【符号の説明】 １０ 研磨装置 １２ 回転定盤 １３ ウェーハホルダー １４ 研磨剤供給装置 １６ 研磨パッド １７ 回転軸 １８ 回転シャフト １９ 研磨剤 ２２ 両面研磨装置 ２４ 下定盤 ２４ａ 下研磨布 ２６ 上定盤 ２６ａ 上研磨布 ２８ 中心ギヤ ３０ インターナルギア ３２ キャリア ３４ ウェーハ受け孔 ４０ ＣＶＤ装置 ４４ サセプター Ａ スライス工程 Ｂ 面取り工程 Ｃ ラッピング工程 Ｄ エッチング工程 Ｅ１ 片面鏡面研磨工程 Ｅ２ 両面鏡面研磨工程 Ｇ 片面仕上げ鏡面研磨工程 Ｈ 洗浄工程 Ｌ 片面ＣＶＤ膜形成工程 Ｗ ウェーハ
フロントページの続き
(72)発明者 工藤 秀雄
福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平
150番地 信越半導体株式会社 半導体
白河研究所内
(56)参考文献 特開 平５−315305（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−72139（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−176802（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−45644（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/304
H01L 21/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】原料半導体ウェーハであるエッチングウェ
ーハの一方の片面に化学的気相成長法によりＣＶＤ酸化
膜を成長させた後、該半導体ウェーハの両面を両面研磨
機により一方の片面のＣＶＤ酸化膜が除去されてエッチ
ング面を露出しかつウェーハの他方の片面は所定の研磨
代だけ研磨されて鏡面となるように鏡面研磨し、さらに
該半導体ウェーハのＣＶＤ酸化膜を成長させなかった他
方の片面を片面研磨機により仕上げ研磨することを特徴
とする半導体鏡面ウェーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00951996A JP3473654B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 半導体鏡面ウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00951996A JP3473654B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 半導体鏡面ウェーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199465A JPH09199465A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3473654B2 true JP3473654B2 (ja) | 2003-12-08 |
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ID=11722519
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|---|---|---|---|
| JP00951996A Expired - Fee Related JP3473654B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 半導体鏡面ウェーハの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3473654B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2942332A1 (en) * | 2014-03-17 | 2015-11-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Methods for working and sensing synthetic quartz glass substrate |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005039155A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法及びそれに用いる半導体基板の製造方法 |
| JP5479390B2 (ja) | 2011-03-07 | 2014-04-23 | 信越半導体株式会社 | シリコンウェーハの製造方法 |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP00951996A patent/JP3473654B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| EP2942332A1 (en) * | 2014-03-17 | 2015-11-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Methods for working and sensing synthetic quartz glass substrate |
| US9599746B2 (en) | 2014-03-17 | 2017-03-21 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Methods for working and sensing synthetic quartz glass substrate |
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