JP3668033B2 - シリコンウエハーの処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磨耗して薄くなったり、金属汚染された使用済のシリコンウエハーを再生させるシリコンウエハーの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程では、製造装置やプロセスが正常な状態にあるかどうかを確認するために、単結晶からなるシリコンウエハーを使用したテストウエハーを半導体製造工程に流して、テストウエハーの状態を検査している。テストウエハーは、半導体素子として製品となる単結晶からなるシリコンウエハー（以下、プライムウエハーという）を使用すると高価であるため、例えば特開平１０−１４４５８０号公報に開示されているように、形状がプライムウエハーと同等で、例えば内部のシリコン基板の表面に酸化膜を形成し、その表面にポリシリコン膜を形成して、ポリシリコン膜の表面をモニターテスト面とした比較的安価なテスト用にのみ使用するシリコンウエハー（以下、モニターウエハーという）を主に使用している。
半導体製造工程では、プライムウエハーと共にモニターウエハーは熱処理炉内で各種の熱処理を行い、モニターウエハーのモニターテスト面について酸化膜やポリシリコン膜などの生成状態をチェックし、工程の良否を判定する。その半導体製造工程のチェックに使用した後のモニターウエハーは、表面（モニターテスト面）に酸化膜の他に拡散層、イオン注入層など各種の表面膜が形成されたり、パーティクルチェックのときにごみが付着したものがあったり、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎａ等の金属汚染物質が付着したりする。そのため、フッ酸の溶液処理でモニターウエハーの表面の酸化膜（ＳｉＯ2 ）等の表面膜を除去したり、アルカリエッチング処理やケミカルドライエッチング処理など、化学的処理によって表面の各種の金属汚染物質を除去し、その後、モニターウエハーのモニターテスト面となる片面を物理的にラッピングや研磨することにより、鏡面に仕上げてモニターウエハーを再生していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、直径が８インチのモニターウエハーの標準厚さは、７２５ミクロンで、使用可能な最低厚さは一般に６００〜６５０ミクロンと言われている。また、装置によっては７００ミクロン以上が必要な場合もあり、再生完了後の厚さの減少量は少ないほど再生回数を多くすることができる。
しかしながら、上記従来の方法では、モニターウエハーの表面の表面膜や金属汚染物質を化学的処理によって除去した後、モニターウエハーの表面を物理的に研磨している。そのため、１回の再生でモニターウエハーの厚さが１０〜５０ミクロン減少し、数回再生処理を行うことによって厚さが６００ミクロン以下になり、厚さが不足して廃棄せざるをえなくなるという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、再生後に薄くなったモニターウエハーの厚さを復元し、更に使用可能な表面性状を確保して、再使用回数を飛躍的に増やすことが可能なシリコンウエハーの処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係るシリコンウエハーの処理方法は、使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生する。
この方法により、再生したシリコンウエハーは、シリコン基板の片面の結晶性を受け継いで、単結晶のエピタキシャルシリコン膜が形成されるので、再生したシリコンウエハーの表面は製品として使用されるプライムウエハーと特性が同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再使用回数を増やすことが可能である。
なお、研磨は物理化学研磨を用い、その研磨面をモニターテスト面として使用することも可能である。
この場合、コロイダルシリカなどを使用して研磨するので、極めて良質の鏡面に形成されたモニターテスト面が得られる。
【０００５】
ここで、使用済のシリコンウエハーの表面膜を除去する第１工程と、第１工程で表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、シリコンウエハーの何れか一方の面にエピタキシャルシリコン膜を形成する第３工程と、第３工程後にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第４工程と、シリコンウエハーのエピタキシャルシリコン膜の面又はエピタキシャルシリコン膜と反対側の面を研磨する第５工程と、シリコンウエハーの表面を洗浄する第６工程とを有してもよい。
この場合、シリコンウエハーの一方の面にエピタキシャルシリコン膜を形成する前に、表面に形成されたシリコンウエハーの表面膜を除去し、更に、付着した金属汚染物質を溶解除去するので、シリコン基板の片面が露出してその結晶性を受け継いで、エピタキシャルシリコン膜の形成が可能となる。
また、シリコンウエハー外周のエッジ部を研磨によって面取りするので、エッジ部に形成された欠け易いエピタキシャルシリコン膜が取り除かれ、後工程でのエッジ部の欠損を防ぐことができる。
更に、シリコンウエハーのエピタキシャルシリコン膜の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、清浄な鏡面を備えたシリコンウエハーが得られる。
第２の発明に係るシリコンウエハーの処理方法は、使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面を研磨し、更に洗浄した後、片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、モニター用のシリコンウエハーに再生するシリコンウエハーの処理方法であって、使用済のシリコンウエハーの表面膜を除去する第１工程と、第１工程で表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、シリコンウエハーの何れか一方の表面を研磨する第３工程と、第３工程で研磨したシリコンウエハーの表面を洗浄する第４工程と、シリコンウエハーの研磨した面にエピタキシャルシリコン膜を形成する第５工程と、第５工程後にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第６工程とを有する。
この方法により、第１の発明と同様に、製品として使用されるプライムウエハーと表面の特性がほぼ同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再使用回数を増やすことが可能である。また、エピタキシャルシリコン膜を形成する前にシリコンウエハーの片面を研磨するので、研磨した全面にわたって単結晶のエピタキシャルシリコン膜が形成され、極めて均質なモニター用のシリコンウエハーが得られる。また、シリコンウエハー外周のエッジ部を研磨によって面取りするので、エッジ部に形成された欠け易いエピタキシャルシリコン膜が取り除かれ、後工程でのエッジ部の欠損を防ぐことができる。
【０００６】
前記目的に沿う第３の発明に係るシリコンウエハーの処理方法は、使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面にポリシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生する。
この方法により、再生したシリコンウエハーは、シリコン基板の片面にポリシリコン膜を形成するので、前記エピタキシャルシリコン膜より安いコストでシリコンウエハーの厚さを大きくすることができ、再使用回数を増やすことが可能である。
ここで、使用済のシリコンウエハーの表面膜を除去する第１工程と、第１工程で表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、シリコンウエハーの何れか一方の面にポリシリコン膜を形成する第３工程と、第３工程後にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第４工程と、シリコンウエハーのポリシリコン膜の面又はポリシリコン膜の反対側の面を研磨する第５工程と、シリコンウエハーの表面を洗浄する第６工程とを有してもよい。
この場合、シリコンウエハーの表面膜を除去し、更に、付着した金属汚染物質を溶解除去するので、シリコン基板の片面が露出し、シリコン基板に連続するポリシリコン膜の形成が可能となる。
【０００７】
また、シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行うので、エッジ部に形成された欠け易いポリシリコン膜が取り除かれる。
更に、シリコンウエハーのポリシリコン膜の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、清浄な鏡面を備えたシリコンウエハーが得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図、図２は回転研磨装置を簡略化して示した斜視図、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【０００９】
図１（Ａ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハー１０（各処理工程におけるモニターウエハーを１０ａ〜１０ｄと称す）は、最初の状態は単結晶のシリコンウエハーであるが、半導体製造工程でプライムウエハーと共に熱処理炉内で各種の熱処理を行うため、シリコン基板２０の表面に酸化膜・チッ化膜・ポリシリコン膜・金属膜（Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ等の膜）、その他に拡散層、イオン注入層など各種の表面膜３０が形成されたり、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎａ等の金属汚染物質が付着している。
第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法は、この状態（使用済のシリコンウエハー）のモニターウエハー１０ａの表面を、化学処理して表面膜３０や金属汚染物質を除去して、図１（Ｂ）に示すモニターウエハー１０ｂのように、表面が露出したシリコン基板２０を得る。その後、エピタキシャル成長装置を用いて、図１（Ｃ）に示すモニターウエハー１０ｃのように、単結晶のシリコン基板２０の表側面（幾分、裏側面に付着するが、主として表側面）にシリコン基板２０の結晶性を受け継いだエピタキシャルシリコン膜４０を形成して増厚する。なお、エピタキシャル成長装置は、高温気相中での化学反応を利用して単結晶のシリコン基板２０の結晶性を受け継ぎ、表面に単結晶層を成長させる装置で、常圧又は減圧気相中で化学反応を利用するものである。
シリコン基板２０は表裏面とも同じ単結晶となっているので、何れの面にもエピタキシャルシリコン膜を形成することは可能である。
【００１０】
次に、図２に示すような回転研磨装置１００を使用して、モニターウエハー１０外周のエッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を図１（Ｄ）に示すように、物理化学研磨により研磨して破線部分ａを除去し、モニターウエハー１０ｃの外周に滑らかな曲面からなる面取り部１２を形成してモニターウエハー１０ｄを得る。回転研磨装置１００は、図２に示すように、クロスを敷いた回転テーブル１１０の上に物理化学研磨に使用するコロイダルシリコン等の砥粒を溶かした加工液を流し、その上に被加工物を押し当てて研磨するものである。
次に、図１（Ｅ）に示すように、エピタキシャルシリコン膜４０の表面を同じく回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨により破線部分ｂを研磨し、ＲＣＡ洗浄を行って、所定の厚みをもった再生モニターウエハー５０を得る。
【００１１】
面取り部１２を形成する場合、モニターウエハー１０ｃの中心を保持軸１２０に保持させ、保持軸１２０を傾斜させて回転すると共に、回転テーブル１１０も回転させる。この状態で、回転テーブル１１０の表面に加工液を流し、エッジ部１１を当てる。更に保持軸１２０と共にモニターウエハー１０ｃの傾斜角θを変えながら、エッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を研磨し、エッジ部１１の面取りを行い、滑らかな曲面からなる面取り部１２を形成したモニターウエハー１０ｄを得る。
モニターウエハー１０ｄのエピタキシャルシリコン膜４０のモニターテスト面となる表面を研磨する場合は、モニターウエハー１０ｄの表面を回転テーブル１１０の表面に平行に保持してエピタキシャルシリコン膜４０の表面を回転テーブル１１０に当て、加工液を流しながら回転テーブル１１０及びモニターウエハー１０ｄを回転して研磨する。
物理化学研磨は一般にメカノケミカルポリッシングと呼ばれ、コロイダルシリカなどの加工液を使用して加工物より軟質の粒子と加工物の間に固相反応を生じさせ、両者の接触界面の反応によって異質な物質を生成し、その部分を除去しながら研磨する方法で、粘弾性体のポリッシャ（研磨剤）を使用しないため鏡面度が高く、化学反応を利用しているため加工変質が少なく、極めて良質の鏡面が得られる。
ＲＣＡ洗浄は、アンモニア、過酸化水素、水の容積配合比が１：１〜２：５〜７の洗浄液に、７５〜８５℃、１０〜２０分の浸漬処理をし、有機性汚れやごみ等の付着粒子を除去する洗浄方法である。
【００１２】
（実施例１）
ここで、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に従って行った処理工程について、順序を追って概略説明する。
再生に使用したモニターウエハー１０は、外径が８インチ、元の厚さ７２６ミクロンのシリコンウエハーを２回再生し、厚さが７０４ミクロンになり、表面に０．３ミクロンの表面膜３０が付着した状態のモニターウエハーを対象とした。
（１）先ず、モニターウエハー１０ａをフッ酸（ＨＦ）溶液処理によって表面膜３０を除去する。条件は溶液温度２３℃で、体積比がＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：１０の溶液をフッ素樹脂で被覆した浸漬槽に満たして、１０分間浸漬する。
（２）ＨＦ、ＨＮＯ3 、ＣＨ3 ＣＯＯＨの混酸を用いて、モニターウエハー１０ｂの表裏面をそれぞれ１ミクロン程度、溶解して金属汚染物質を除去し、表面に単結晶のシリコン基板２０を露出する。
（３）エピタキシャル成長装置を用いてモニターウエハー１０ｂの表面側のシリコン基板２０に厚さが３５ミクロン程度のエピタキシャルシリコン膜４０を成長させて増厚する。
（４）回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨により、エッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を研磨して面取りを行い、面取り部１２を形成する。
（５）回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨によりモニターウエハー１０ｄのエピタキシャルシリコン膜４０の表面を１２ミクロン程度研磨し、モニターテスト面を形成する。
（６）モニターウエハー１０ｄを研磨してモニターテスト面を形成した後ＲＣＡ洗浄し、再生モニターウエハー５０を得る。
【００１３】
このような方法により、再生したシリコンウエハーは、シリコン基板２０の片面の結晶性を受け継いで、単結晶のエピタキシャルシリコン膜４０が形成される。なお、シリコン基板２０の片面は化学的処理によって表面膜３０などを除去した状態では、凹凸が若干残っている部分があり、その部分が多結晶に成長することもあるが、エピタキシャルシリコン膜４０を形成した後に、表面を研磨するので、再生したシリコンウエハー（再生モニターウエハー５０）の表面（モニターテスト面）は製品として使用されるプライムウエハーと特性がほぼ同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再使用回数を増やすことが可能である。
例えば、２回目の再生処理後の厚さが７０４ミクロンのとき、再生後の厚さは、７０４−２＋３５−１２＝７２５ミクロンとなり、３回目の再生処理で１回のエピタキシャルシリコン膜４０を付けることにより、再生モニターウエハー５０は常に７００ミクロン以上の厚さを確保でき、多数回の再生使用が可能となる。また、エッジ部１１の面取りを行い、面取り部１２を形成するので、欠損しやすいエッジ部１１のエピタキシャルシリコン膜４０が除去され、後工程での欠損を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に使用したモニターウエハーは、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法と同じものを使用し、第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法は、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法と表面膜３０、金属汚染物質の除去までは同じであるが、露出したシリコン基板２０の表面を先に研磨し、そのあと、エピタキシャルシリコン膜４０をシリコン基板２０の表面に成長させるという工程の順序が異なる。
すなわち、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、モニターウエハー１０ｐの表面を化学的処理して表面膜３０や金属汚染物質を除去してモニターウエハー１０ｑを形成する。その後、図３（Ｃ）に示すように、モニターウエハー１０ｑのシリコン基板２０の表面の破線部分ｃを物理化学研磨装置によりコロイダルシリカを使用して研磨してモニターウエハー１０ｒを形成する。次に、ＲＣＡ洗浄をした後、図３（Ｄ）に示すように、エピタキシャル成長装置を用いて、シリコン基板２０の研磨した片面にエピタキシャルシリコン膜４０を成長させて、増厚したモニターウエハー１０ｓを形成する。更に、モニターウエハー１０ｓのエッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を回転研磨装置１００によって、図３（Ｅ）に示す破線部分ｄの面取り研磨を行って面取り部１２を形成し、所定の厚みをもった再生モニターウエハー５０Ａを得る。
【００１５】
（実施例２）
第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に従って行った処理工程の内容は、処理工程の順序が変わったのを除き、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法の処理工程とほぼ同じであるので説明は省略する。
「実施例１」と同じ条件のモニターウエハー１０を使用した結果、「実施例１」と同様に厚さが７０４ミクロンから７２５ミクロンに大きくなり、再使用回数を増やすことが可能になった。また、エピタキシャルシリコン膜４０を形成する前にシリコンウエハーの片面を研磨してモニターテスト面を形成するので、研磨した全面にわたって単結晶のエピタキシャルシリコン膜４０が形成され、若干のヘイズ（表面に現れるくもり）が生じることもあるが、表面に多結晶が形成されることがなく、極めて均質なエピタキシャルシリコン膜４０が得られた。
【００１６】
本発明の第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法は、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用したモニターウエハー１０と同様のものを使用し、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法と異なる点は、単結晶からなるエピタキシャルシリコン膜を形成する代わりに多結晶からなるポリシリコン膜を形成する点である。
図４（Ａ）に示すように、シリコン基板２０の表面に表面膜３０や金属汚染物質がある状態のモニターウエハー１０の表面を化学処理して、図４（Ｂ）に示すように、表面膜３０や金属汚染物質を除去する。その後、薄膜材料を構成するガスを供給して薄膜を形成するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、図４（Ｃ）に示すように、シリコン基板２０の片面にポリシリコン膜６０を形成して増厚する。その後、図４（Ｄ）に示すように、外周のエッジ部１１に成膜したポリシリコン膜６０を回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨により破線部分ｅの面取り研磨を行い、面取り部１２を形成する。更に、ポリシリコン膜６０の表面を物理化学研磨によって破線部分ｆを研磨してモニターテスト面を形成し、ＲＣＡ洗浄して、図４（Ｅ）に示すように、所定の厚みをもった再生モニターウエハー７０を得ている。
【００１７】
（実施例３）
第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に従って行った処理工程について、順序を追って概略説明する。
再生に使用したモニターウエハー１０は、外径が８インチ、元の厚さ７２６ミクロンのシリコンウエハーを２回再生し、厚さが７０４ミクロンになり、表面に０．３ミクロンの表面膜３０が付着した状態のモニターウエハー１０を対象とした。
（１）先ず、モニターウエハー１０ｖをフッ酸（ＨＦ）溶液処理によって表面膜３０を除去する。条件は溶液温度２３℃で、体積比がＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：１０の溶液をフッ素樹脂で被覆した浸漬槽に満たして、１０分間浸漬する。
（２）ＨＦ、ＨＮＯ3 、ＣＨ3 ＣＯＯＨの混酸を用いて、モニターウエハー１０ｖの表面を１ミクロン程度、溶解して金属汚染物質を除去し、表面に単結晶のシリコン基板２０を露出したモニターウエハー１０ｗを形成する。
（３）ＣＶＤ装置を用いてモニターウエハー１０ｗのシリコン基板２０の表面側に厚さが３５ミクロン程度のポリシリコン膜６０を形成して増厚し、モニターウエハー１０ｘを形成する。
（４）回転研磨装置１００を使用して、物理化学研磨によりモニターウエハー１０ｘのエッジ部１１に成膜したポリシリコン膜６０を研磨して面取りを行い、面取り部１２を形成してモニターウエハー１０ｙを得る。
（５）回転研磨装置１００を使用して、物理化学研磨によりモニターウエハー１０ｙのポリシリコン膜６０のモニターテスト面として使用する表面を１２ミクロン程度研磨する。
（６）モニターウエハー１０ｙを研磨した後、ＲＣＡ洗浄方法で洗浄し、再生モニターウエハー７０を得る。
【００１８】
このような方法により得た再生モニターウエハー７０は、シリコン基板２０の片面にＣＶＤ装置を用いてポリシリコン膜６０を形成するので、「実施例１」で示したエピタキシャルシリコン膜４０より安いコストで、しかも「実施例１」と同様にシリコンウエハーの厚さを７０４ミクロンから７２５ミクロンに大きくすることができ、再使用回数を増やすことが可能である。
なお、「実施例３」では、ポリシリコン膜６０をＣＶＤ装置を用いて形成した例について説明したが、スパッタリング装置を用いて、モニターウエハー１０ｗのシリコン基板２０の表面側にポリシリコン膜６０を形成してもよい。
前記第１、第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法では、シリコン基板２０の表側面に形成したエピタキシャルシリコン膜４０を研磨して鏡面を得ていたが、エピタキシャルシリコン膜４０の反対側（シリコン基板２０の裏側面）を研磨しても結晶性の鏡面を備えた再生モニターウエハーが得られる。
また、前記第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法では、シリコン基板２０の表側面に形成したポリシリコン膜６０を研磨して鏡面を得ていたが、ポリシリコン膜６０の反対側（シリコン基板２０の裏側面）を研磨しても同様に結晶性の鏡面を備えた再生モニターウエハーが得られる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１及びこれに従属する請求項２、６記載のシリコンウエハーの処理方法においては、使用済のシリコンウエハーの表面の表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面に、エピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生するするので、シリコン基板の片面の結晶性を受け継いで、単結晶のエピタキシャルシリコン膜が形成され、再生したシリコンウエハーの表面は製品として使用されるプライムウエハーと特性がほぼ同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再生後に薄くなったモニターウエハーの厚さを復元し、使用可能な表面性状を確保して、再使用回数を飛躍的に増やすことが可能となる。
特に、請求項２記載のシリコンウエハーの処理方法においては、表面に形成されたシリコンウエハーの表面膜を除去し、表面膜の除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去し、シリコンウエハーの何れか一方の面にエピタキシャルシリコン膜を形成し、シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行い、シリコンウエハーのエピタキシャルシリコン膜の面又はエピタキシャルシリコン膜の反対側の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、極めて良質な鏡面が得られると共に、後工程における取り扱いの衝撃などで生じるエッジ部の破損を防ぐことができる。
請求項３記載のシリコンウエハーの処理方法においては、使用済のシリコンウエハーの表面の表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面を研磨して洗浄し、片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、更にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行うので、再使用回数を飛躍的に増やすことが可能となると共に、極めて均質なエピタキシャルシリコン膜が得られ、品質の高いモニターウエハーが得られる。更に、エッジ部の面取りによって、後工程における取り扱いの衝撃などで生じるエッジ部の破損を防ぐことができる。
【００２０】
請求項４、５記載のシリコンウエハーの処理方法においては、使用済のシリコンウエハーの片面に、ポリシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生するので、エピタキシャルシリコン膜より安いコストでシリコンウエハーの厚さを大きくすることができ、再使用回数を増やすことが可能である。
特に、請求項５記載のシリコンウエハーの処理方法においては、表面に形成されたシリコンウエハーの表面膜を除去し、表面膜の除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去し、シリコンウエハーの何れか一方の面にポリシリコン膜を形成し、シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行い、シリコンウエハーのポリシリコン膜の面又はポリシリコン膜の反対側の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、極めて良質な鏡面が得られると共に、後工程における取り扱いの衝撃などによるエッジ部の破損を防ぎ、安いコストで増厚することができる。
また、請求項６記載のシリコンウエハーの処理方法においては、研磨は物理化学研磨を用い、その研磨面をモニターテスト面として使用するので、極めて良質な鏡面を備えた品質の高いモニターウエハーが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【図２】回転研磨装置を簡略化して示した斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｐ、１０ｑ、１０ｒ、１０ｓ、１０ｖ、１０ｗ、１０ｘ、１０ｙ：モニターウエハー、１１：エッジ部、１２：面取り部、２０：シリコン基板、３０：表面膜、４０：エピタキシャルシリコン膜、５０：再生モニターウエハー、５０Ａ：再生モニターウエハー、６０：ポリシリコン膜、７０：再生モニターウエハー、１００：回転研磨装置、１１０：回転テーブル、１２０：保持軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、磨耗して薄くなったり、金属汚染された使用済のシリコンウエハーを再生させるシリコンウエハーの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程では、製造装置やプロセスが正常な状態にあるかどうかを確認するために、単結晶からなるシリコンウエハーを使用したテストウエハーを半導体製造工程に流して、テストウエハーの状態を検査している。テストウエハーは、半導体素子として製品となる単結晶からなるシリコンウエハー（以下、プライムウエハーという）を使用すると高価であるため、例えば特開平１０−１４４５８０号公報に開示されているように、形状がプライムウエハーと同等で、例えば内部のシリコン基板の表面に酸化膜を形成し、その表面にポリシリコン膜を形成して、ポリシリコン膜の表面をモニターテスト面とした比較的安価なテスト用にのみ使用するシリコンウエハー（以下、モニターウエハーという）を主に使用している。
半導体製造工程では、プライムウエハーと共にモニターウエハーは熱処理炉内で各種の熱処理を行い、モニターウエハーのモニターテスト面について酸化膜やポリシリコン膜などの生成状態をチェックし、工程の良否を判定する。その半導体製造工程のチェックに使用した後のモニターウエハーは、表面（モニターテスト面）に酸化膜の他に拡散層、イオン注入層など各種の表面膜が形成されたり、パーティクルチェックのときにごみが付着したものがあったり、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎａ等の金属汚染物質が付着したりする。そのため、フッ酸の溶液処理でモニターウエハーの表面の酸化膜（ＳｉＯ2 ）等の表面膜を除去したり、アルカリエッチング処理やケミカルドライエッチング処理など、化学的処理によって表面の各種の金属汚染物質を除去し、その後、モニターウエハーのモニターテスト面となる片面を物理的にラッピングや研磨することにより、鏡面に仕上げてモニターウエハーを再生していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、直径が８インチのモニターウエハーの標準厚さは、７２５ミクロンで、使用可能な最低厚さは一般に６００〜６５０ミクロンと言われている。また、装置によっては７００ミクロン以上が必要な場合もあり、再生完了後の厚さの減少量は少ないほど再生回数を多くすることができる。
しかしながら、上記従来の方法では、モニターウエハーの表面の表面膜や金属汚染物質を化学的処理によって除去した後、モニターウエハーの表面を物理的に研磨している。そのため、１回の再生でモニターウエハーの厚さが１０〜５０ミクロン減少し、数回再生処理を行うことによって厚さが６００ミクロン以下になり、厚さが不足して廃棄せざるをえなくなるという問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、再生後に薄くなったモニターウエハーの厚さを復元し、更に使用可能な表面性状を確保して、再使用回数を飛躍的に増やすことが可能なシリコンウエハーの処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係るシリコンウエハーの処理方法は、使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生する。
この方法により、再生したシリコンウエハーは、シリコン基板の片面の結晶性を受け継いで、単結晶のエピタキシャルシリコン膜が形成されるので、再生したシリコンウエハーの表面は製品として使用されるプライムウエハーと特性が同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再使用回数を増やすことが可能である。
なお、研磨は物理化学研磨を用い、その研磨面をモニターテスト面として使用することも可能である。
この場合、コロイダルシリカなどを使用して研磨するので、極めて良質の鏡面に形成されたモニターテスト面が得られる。
【０００５】
ここで、使用済のシリコンウエハーの表面膜を除去する第１工程と、第１工程で表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、シリコンウエハーの何れか一方の面にエピタキシャルシリコン膜を形成する第３工程と、第３工程後にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第４工程と、シリコンウエハーのエピタキシャルシリコン膜の面又はエピタキシャルシリコン膜と反対側の面を研磨する第５工程と、シリコンウエハーの表面を洗浄する第６工程とを有してもよい。
この場合、シリコンウエハーの一方の面にエピタキシャルシリコン膜を形成する前に、表面に形成されたシリコンウエハーの表面膜を除去し、更に、付着した金属汚染物質を溶解除去するので、シリコン基板の片面が露出してその結晶性を受け継いで、エピタキシャルシリコン膜の形成が可能となる。
また、シリコンウエハー外周のエッジ部を研磨によって面取りするので、エッジ部に形成された欠け易いエピタキシャルシリコン膜が取り除かれ、後工程でのエッジ部の欠損を防ぐことができる。
更に、シリコンウエハーのエピタキシャルシリコン膜の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、清浄な鏡面を備えたシリコンウエハーが得られる。
第２の発明に係るシリコンウエハーの処理方法は、使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面を研磨し、更に洗浄した後、片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、モニター用のシリコンウエハーに再生するシリコンウエハーの処理方法であって、使用済のシリコンウエハーの表面膜を除去する第１工程と、第１工程で表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、シリコンウエハーの何れか一方の表面を研磨する第３工程と、第３工程で研磨したシリコンウエハーの表面を洗浄する第４工程と、シリコンウエハーの研磨した面にエピタキシャルシリコン膜を形成する第５工程と、第５工程後にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第６工程とを有する。
この方法により、第１の発明と同様に、製品として使用されるプライムウエハーと表面の特性がほぼ同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再使用回数を増やすことが可能である。また、エピタキシャルシリコン膜を形成する前にシリコンウエハーの片面を研磨するので、研磨した全面にわたって単結晶のエピタキシャルシリコン膜が形成され、極めて均質なモニター用のシリコンウエハーが得られる。また、シリコンウエハー外周のエッジ部を研磨によって面取りするので、エッジ部に形成された欠け易いエピタキシャルシリコン膜が取り除かれ、後工程でのエッジ部の欠損を防ぐことができる。
【０００６】
前記目的に沿う第３の発明に係るシリコンウエハーの処理方法は、使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面にポリシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生する。
この方法により、再生したシリコンウエハーは、シリコン基板の片面にポリシリコン膜を形成するので、前記エピタキシャルシリコン膜より安いコストでシリコンウエハーの厚さを大きくすることができ、再使用回数を増やすことが可能である。
ここで、使用済のシリコンウエハーの表面膜を除去する第１工程と、第１工程で表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、シリコンウエハーの何れか一方の面にポリシリコン膜を形成する第３工程と、第３工程後にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第４工程と、シリコンウエハーのポリシリコン膜の面又はポリシリコン膜の反対側の面を研磨する第５工程と、シリコンウエハーの表面を洗浄する第６工程とを有してもよい。
この場合、シリコンウエハーの表面膜を除去し、更に、付着した金属汚染物質を溶解除去するので、シリコン基板の片面が露出し、シリコン基板に連続するポリシリコン膜の形成が可能となる。
【０００７】
また、シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行うので、エッジ部に形成された欠け易いポリシリコン膜が取り除かれる。
更に、シリコンウエハーのポリシリコン膜の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、清浄な鏡面を備えたシリコンウエハーが得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図、図２は回転研磨装置を簡略化して示した斜視図、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【０００９】
図１（Ａ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハー１０（各処理工程におけるモニターウエハーを１０ａ〜１０ｄと称す）は、最初の状態は単結晶のシリコンウエハーであるが、半導体製造工程でプライムウエハーと共に熱処理炉内で各種の熱処理を行うため、シリコン基板２０の表面に酸化膜・チッ化膜・ポリシリコン膜・金属膜（Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ等の膜）、その他に拡散層、イオン注入層など各種の表面膜３０が形成されたり、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎａ等の金属汚染物質が付着している。
第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法は、この状態（使用済のシリコンウエハー）のモニターウエハー１０ａの表面を、化学処理して表面膜３０や金属汚染物質を除去して、図１（Ｂ）に示すモニターウエハー１０ｂのように、表面が露出したシリコン基板２０を得る。その後、エピタキシャル成長装置を用いて、図１（Ｃ）に示すモニターウエハー１０ｃのように、単結晶のシリコン基板２０の表側面（幾分、裏側面に付着するが、主として表側面）にシリコン基板２０の結晶性を受け継いだエピタキシャルシリコン膜４０を形成して増厚する。なお、エピタキシャル成長装置は、高温気相中での化学反応を利用して単結晶のシリコン基板２０の結晶性を受け継ぎ、表面に単結晶層を成長させる装置で、常圧又は減圧気相中で化学反応を利用するものである。
シリコン基板２０は表裏面とも同じ単結晶となっているので、何れの面にもエピタキシャルシリコン膜を形成することは可能である。
【００１０】
次に、図２に示すような回転研磨装置１００を使用して、モニターウエハー１０外周のエッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を図１（Ｄ）に示すように、物理化学研磨により研磨して破線部分ａを除去し、モニターウエハー１０ｃの外周に滑らかな曲面からなる面取り部１２を形成してモニターウエハー１０ｄを得る。回転研磨装置１００は、図２に示すように、クロスを敷いた回転テーブル１１０の上に物理化学研磨に使用するコロイダルシリコン等の砥粒を溶かした加工液を流し、その上に被加工物を押し当てて研磨するものである。
次に、図１（Ｅ）に示すように、エピタキシャルシリコン膜４０の表面を同じく回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨により破線部分ｂを研磨し、ＲＣＡ洗浄を行って、所定の厚みをもった再生モニターウエハー５０を得る。
【００１１】
面取り部１２を形成する場合、モニターウエハー１０ｃの中心を保持軸１２０に保持させ、保持軸１２０を傾斜させて回転すると共に、回転テーブル１１０も回転させる。この状態で、回転テーブル１１０の表面に加工液を流し、エッジ部１１を当てる。更に保持軸１２０と共にモニターウエハー１０ｃの傾斜角θを変えながら、エッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を研磨し、エッジ部１１の面取りを行い、滑らかな曲面からなる面取り部１２を形成したモニターウエハー１０ｄを得る。
モニターウエハー１０ｄのエピタキシャルシリコン膜４０のモニターテスト面となる表面を研磨する場合は、モニターウエハー１０ｄの表面を回転テーブル１１０の表面に平行に保持してエピタキシャルシリコン膜４０の表面を回転テーブル１１０に当て、加工液を流しながら回転テーブル１１０及びモニターウエハー１０ｄを回転して研磨する。
物理化学研磨は一般にメカノケミカルポリッシングと呼ばれ、コロイダルシリカなどの加工液を使用して加工物より軟質の粒子と加工物の間に固相反応を生じさせ、両者の接触界面の反応によって異質な物質を生成し、その部分を除去しながら研磨する方法で、粘弾性体のポリッシャ（研磨剤）を使用しないため鏡面度が高く、化学反応を利用しているため加工変質が少なく、極めて良質の鏡面が得られる。
ＲＣＡ洗浄は、アンモニア、過酸化水素、水の容積配合比が１：１〜２：５〜７の洗浄液に、７５〜８５℃、１０〜２０分の浸漬処理をし、有機性汚れやごみ等の付着粒子を除去する洗浄方法である。
【００１２】
（実施例１）
ここで、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に従って行った処理工程について、順序を追って概略説明する。
再生に使用したモニターウエハー１０は、外径が８インチ、元の厚さ７２６ミクロンのシリコンウエハーを２回再生し、厚さが７０４ミクロンになり、表面に０．３ミクロンの表面膜３０が付着した状態のモニターウエハーを対象とした。
（１）先ず、モニターウエハー１０ａをフッ酸（ＨＦ）溶液処理によって表面膜３０を除去する。条件は溶液温度２３℃で、体積比がＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：１０の溶液をフッ素樹脂で被覆した浸漬槽に満たして、１０分間浸漬する。
（２）ＨＦ、ＨＮＯ3 、ＣＨ3 ＣＯＯＨの混酸を用いて、モニターウエハー１０ｂの表裏面をそれぞれ１ミクロン程度、溶解して金属汚染物質を除去し、表面に単結晶のシリコン基板２０を露出する。
（３）エピタキシャル成長装置を用いてモニターウエハー１０ｂの表面側のシリコン基板２０に厚さが３５ミクロン程度のエピタキシャルシリコン膜４０を成長させて増厚する。
（４）回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨により、エッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を研磨して面取りを行い、面取り部１２を形成する。
（５）回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨によりモニターウエハー１０ｄのエピタキシャルシリコン膜４０の表面を１２ミクロン程度研磨し、モニターテスト面を形成する。
（６）モニターウエハー１０ｄを研磨してモニターテスト面を形成した後ＲＣＡ洗浄し、再生モニターウエハー５０を得る。
【００１３】
このような方法により、再生したシリコンウエハーは、シリコン基板２０の片面の結晶性を受け継いで、単結晶のエピタキシャルシリコン膜４０が形成される。なお、シリコン基板２０の片面は化学的処理によって表面膜３０などを除去した状態では、凹凸が若干残っている部分があり、その部分が多結晶に成長することもあるが、エピタキシャルシリコン膜４０を形成した後に、表面を研磨するので、再生したシリコンウエハー（再生モニターウエハー５０）の表面（モニターテスト面）は製品として使用されるプライムウエハーと特性がほぼ同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再使用回数を増やすことが可能である。
例えば、２回目の再生処理後の厚さが７０４ミクロンのとき、再生後の厚さは、７０４−２＋３５−１２＝７２５ミクロンとなり、３回目の再生処理で１回のエピタキシャルシリコン膜４０を付けることにより、再生モニターウエハー５０は常に７００ミクロン以上の厚さを確保でき、多数回の再生使用が可能となる。また、エッジ部１１の面取りを行い、面取り部１２を形成するので、欠損しやすいエッジ部１１のエピタキシャルシリコン膜４０が除去され、後工程での欠損を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に使用したモニターウエハーは、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法と同じものを使用し、第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法は、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法と表面膜３０、金属汚染物質の除去までは同じであるが、露出したシリコン基板２０の表面を先に研磨し、そのあと、エピタキシャルシリコン膜４０をシリコン基板２０の表面に成長させるという工程の順序が異なる。
すなわち、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、モニターウエハー１０ｐの表面を化学的処理して表面膜３０や金属汚染物質を除去してモニターウエハー１０ｑを形成する。その後、図３（Ｃ）に示すように、モニターウエハー１０ｑのシリコン基板２０の表面の破線部分ｃを物理化学研磨装置によりコロイダルシリカを使用して研磨してモニターウエハー１０ｒを形成する。次に、ＲＣＡ洗浄をした後、図３（Ｄ）に示すように、エピタキシャル成長装置を用いて、シリコン基板２０の研磨した片面にエピタキシャルシリコン膜４０を成長させて、増厚したモニターウエハー１０ｓを形成する。更に、モニターウエハー１０ｓのエッジ部１１に成膜したエピタキシャルシリコン膜４０を回転研磨装置１００によって、図３（Ｅ）に示す破線部分ｄの面取り研磨を行って面取り部１２を形成し、所定の厚みをもった再生モニターウエハー５０Ａを得る。
【００１５】
（実施例２）
第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に従って行った処理工程の内容は、処理工程の順序が変わったのを除き、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法の処理工程とほぼ同じであるので説明は省略する。
「実施例１」と同じ条件のモニターウエハー１０を使用した結果、「実施例１」と同様に厚さが７０４ミクロンから７２５ミクロンに大きくなり、再使用回数を増やすことが可能になった。また、エピタキシャルシリコン膜４０を形成する前にシリコンウエハーの片面を研磨してモニターテスト面を形成するので、研磨した全面にわたって単結晶のエピタキシャルシリコン膜４０が形成され、若干のヘイズ（表面に現れるくもり）が生じることもあるが、表面に多結晶が形成されることがなく、極めて均質なエピタキシャルシリコン膜４０が得られた。
【００１６】
本発明の第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法は、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用したモニターウエハー１０と同様のものを使用し、第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法と異なる点は、単結晶からなるエピタキシャルシリコン膜を形成する代わりに多結晶からなるポリシリコン膜を形成する点である。
図４（Ａ）に示すように、シリコン基板２０の表面に表面膜３０や金属汚染物質がある状態のモニターウエハー１０の表面を化学処理して、図４（Ｂ）に示すように、表面膜３０や金属汚染物質を除去する。その後、薄膜材料を構成するガスを供給して薄膜を形成するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、図４（Ｃ）に示すように、シリコン基板２０の片面にポリシリコン膜６０を形成して増厚する。その後、図４（Ｄ）に示すように、外周のエッジ部１１に成膜したポリシリコン膜６０を回転研磨装置１００を使用して物理化学研磨により破線部分ｅの面取り研磨を行い、面取り部１２を形成する。更に、ポリシリコン膜６０の表面を物理化学研磨によって破線部分ｆを研磨してモニターテスト面を形成し、ＲＣＡ洗浄して、図４（Ｅ）に示すように、所定の厚みをもった再生モニターウエハー７０を得ている。
【００１７】
（実施例３）
第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法に従って行った処理工程について、順序を追って概略説明する。
再生に使用したモニターウエハー１０は、外径が８インチ、元の厚さ７２６ミクロンのシリコンウエハーを２回再生し、厚さが７０４ミクロンになり、表面に０．３ミクロンの表面膜３０が付着した状態のモニターウエハー１０を対象とした。
（１）先ず、モニターウエハー１０ｖをフッ酸（ＨＦ）溶液処理によって表面膜３０を除去する。条件は溶液温度２３℃で、体積比がＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：１０の溶液をフッ素樹脂で被覆した浸漬槽に満たして、１０分間浸漬する。
（２）ＨＦ、ＨＮＯ3 、ＣＨ3 ＣＯＯＨの混酸を用いて、モニターウエハー１０ｖの表面を１ミクロン程度、溶解して金属汚染物質を除去し、表面に単結晶のシリコン基板２０を露出したモニターウエハー１０ｗを形成する。
（３）ＣＶＤ装置を用いてモニターウエハー１０ｗのシリコン基板２０の表面側に厚さが３５ミクロン程度のポリシリコン膜６０を形成して増厚し、モニターウエハー１０ｘを形成する。
（４）回転研磨装置１００を使用して、物理化学研磨によりモニターウエハー１０ｘのエッジ部１１に成膜したポリシリコン膜６０を研磨して面取りを行い、面取り部１２を形成してモニターウエハー１０ｙを得る。
（５）回転研磨装置１００を使用して、物理化学研磨によりモニターウエハー１０ｙのポリシリコン膜６０のモニターテスト面として使用する表面を１２ミクロン程度研磨する。
（６）モニターウエハー１０ｙを研磨した後、ＲＣＡ洗浄方法で洗浄し、再生モニターウエハー７０を得る。
【００１８】
このような方法により得た再生モニターウエハー７０は、シリコン基板２０の片面にＣＶＤ装置を用いてポリシリコン膜６０を形成するので、「実施例１」で示したエピタキシャルシリコン膜４０より安いコストで、しかも「実施例１」と同様にシリコンウエハーの厚さを７０４ミクロンから７２５ミクロンに大きくすることができ、再使用回数を増やすことが可能である。
なお、「実施例３」では、ポリシリコン膜６０をＣＶＤ装置を用いて形成した例について説明したが、スパッタリング装置を用いて、モニターウエハー１０ｗのシリコン基板２０の表面側にポリシリコン膜６０を形成してもよい。
前記第１、第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法では、シリコン基板２０の表側面に形成したエピタキシャルシリコン膜４０を研磨して鏡面を得ていたが、エピタキシャルシリコン膜４０の反対側（シリコン基板２０の裏側面）を研磨しても結晶性の鏡面を備えた再生モニターウエハーが得られる。
また、前記第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法では、シリコン基板２０の表側面に形成したポリシリコン膜６０を研磨して鏡面を得ていたが、ポリシリコン膜６０の反対側（シリコン基板２０の裏側面）を研磨しても同様に結晶性の鏡面を備えた再生モニターウエハーが得られる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１及びこれに従属する請求項２、６記載のシリコンウエハーの処理方法においては、使用済のシリコンウエハーの表面の表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面に、エピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生するするので、シリコン基板の片面の結晶性を受け継いで、単結晶のエピタキシャルシリコン膜が形成され、再生したシリコンウエハーの表面は製品として使用されるプライムウエハーと特性がほぼ同じになり、しかも、厚さが大きくなり、再生後に薄くなったモニターウエハーの厚さを復元し、使用可能な表面性状を確保して、再使用回数を飛躍的に増やすことが可能となる。
特に、請求項２記載のシリコンウエハーの処理方法においては、表面に形成されたシリコンウエハーの表面膜を除去し、表面膜の除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去し、シリコンウエハーの何れか一方の面にエピタキシャルシリコン膜を形成し、シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行い、シリコンウエハーのエピタキシャルシリコン膜の面又はエピタキシャルシリコン膜の反対側の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、極めて良質な鏡面が得られると共に、後工程における取り扱いの衝撃などで生じるエッジ部の破損を防ぐことができる。
請求項３記載のシリコンウエハーの処理方法においては、使用済のシリコンウエハーの表面の表面膜及び金属汚染物質を除去した後、シリコンウエハーの片面を研磨して洗浄し、片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、更にシリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行うので、再使用回数を飛躍的に増やすことが可能となると共に、極めて均質なエピタキシャルシリコン膜が得られ、品質の高いモニターウエハーが得られる。更に、エッジ部の面取りによって、後工程における取り扱いの衝撃などで生じるエッジ部の破損を防ぐことができる。
【００２０】
請求項４、５記載のシリコンウエハーの処理方法においては、使用済のシリコンウエハーの片面に、ポリシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生するので、エピタキシャルシリコン膜より安いコストでシリコンウエハーの厚さを大きくすることができ、再使用回数を増やすことが可能である。
特に、請求項５記載のシリコンウエハーの処理方法においては、表面に形成されたシリコンウエハーの表面膜を除去し、表面膜の除去されたシリコンウエハーの表面に付着した金属汚染物質を溶解除去し、シリコンウエハーの何れか一方の面にポリシリコン膜を形成し、シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行い、シリコンウエハーのポリシリコン膜の面又はポリシリコン膜の反対側の面を研磨し、シリコンウエハーの表面を洗浄するので、極めて良質な鏡面が得られると共に、後工程における取り扱いの衝撃などによるエッジ部の破損を防ぎ、安いコストで増厚することができる。
また、請求項６記載のシリコンウエハーの処理方法においては、研磨は物理化学研磨を用い、その研磨面をモニターテスト面として使用するので、極めて良質な鏡面を備えた品質の高いモニターウエハーが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第１の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【図２】回転研磨装置を簡略化して示した斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第２の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ本発明の第３の実施の形態に係るシリコンウエハーの処理方法で使用するモニターウエハーの工程が進むに従って変化する断面を示す側断面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｐ、１０ｑ、１０ｒ、１０ｓ、１０ｖ、１０ｗ、１０ｘ、１０ｙ：モニターウエハー、１１：エッジ部、１２：面取り部、２０：シリコン基板、３０：表面膜、４０：エピタキシャルシリコン膜、５０：再生モニターウエハー、５０Ａ：再生モニターウエハー、６０：ポリシリコン膜、７０：再生モニターウエハー、１００：回転研磨装置、１１０：回転テーブル、１２０：保持軸
Claims (6)
- 使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、前記シリコンウエハーの片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生することを特徴とするシリコンウエハーの処理方法。
- 請求項１記載のシリコンウエハーの処理方法において、使用済の前記シリコンウエハーの前記表面膜を除去する第１工程と、
前記第１工程で前記表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した前記金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、
前記シリコンウエハーの何れか一方の面に前記エピタキシャルシリコン膜を形成する第３工程と、
前記第３工程後に前記シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第４工程と、
前記シリコンウエハーの前記エピタキシャルシリコン膜の面又は該エピタキシャルシリコン膜と反対側の面を研磨する第５工程と、
前記シリコンウエハーの表面を洗浄する第６工程とを有することを特徴とするシリコンウエハーの処理方法。 - 使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、前記シリコンウエハーの片面を研磨し、更に洗浄した後、前記片面にエピタキシャルシリコン膜を形成して増厚し、モニター用のシリコンウエハーに再生するシリコンウエハーの処理方法であって、
使用済の前記シリコンウエハーの前記表面膜を除去する第１工程と、
前記第１工程で前記表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した前記金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、
前記シリコンウエハーの何れか一方の表面を研磨する第３工程と、
前記第３工程で研磨したシリコンウエハーの表面を洗浄する第４工程と、
前記シリコンウエハーの研磨した面に前記エピタキシャルシリコン膜を形成する第５工程と、
前記第５工程後に前記シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第６工程とを有することを特徴とするシリコンウエハーの処理方法。 - 使用済のシリコンウエハーの表面の酸化膜、チッ化膜、ポリシリコン膜、又は金属膜からなる表面膜及び金属汚染物質を除去した後、前記シリコンウエハーの片面にポリシリコン膜を形成して増厚し、しかる後、何れか一方の面を研磨し、更に洗浄して、モニター用のシリコンウエハーに再生することを特徴とするシリコンウエハーの処理方法。
- 請求項４記載のシリコンウエハーの処理方法において、使用済の前記シリコンウエハーの前記表面膜を除去する第１工程と、
前記第１工程で前記表面膜が除去されたシリコンウエハーの表面に付着した前記金属汚染物質を溶解除去する第２工程と、
前記シリコンウエハーの何れか一方の面に前記ポリシリコン膜を形成する第３工程と、
前記第３工程後に前記シリコンウエハー外周のエッジ部の面取りを研磨によって行う第４工程と、
前記シリコンウエハーの前記ポリシリコン膜の面又は該ポリシリコン膜の反対側の面を研磨する第５工程と、
前記シリコンウエハーの表面を洗浄する第６工程とを有することを特徴とするシリコンウエハーの処理方法。 - 請求項１記載のシリコンウエハーの処理方法において、前記研磨は物理化学研磨を用い、その研磨面をモニターテスト面として使用することを特徴とするシリコンウエハーの処理方法。
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