JP3874233B2

JP3874233B2 - 片面鏡面ウェーハ

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Publication number: JP3874233B2
Application number: JP2000054804A
Authority: JP
Inventors: 徹谷口; 文彦吉田; 五十六小野
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP2001244159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は片面鏡面ウェーハ、例えばサンギヤが組み込まれていない両面研磨装置を用いて半導体ウェーハを研磨することで、一面が鏡面に仕上げされ、他面が複数のピットで構成された面である片面鏡面ウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の両面研磨ウェーハの製造では、単結晶シリコンインゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製した後、このシリコンウェーハに対して面取り、ラッピング、エッチングの各工程が順次行われる。それからウェーハ表裏両面に鏡面仕上げを施す両面研磨が行われる。この両面研磨には、通常、中心部にサンギヤが配置され、外周部にインターナルギヤが配置された遊星歯車構造を有する両面研磨装置が用いられている。
この両面研磨装置では、キャリアプレートに複数形成されたウェーハ保持孔の内部にシリコンウェーハを挿入・保持し、その上方から研磨砥粒を含むスラリーを供給しながら、対向面に研磨布が張られた上定盤および下定盤を各ウェーハの表裏両面に押しあてることで、キャリアプレートをサンギヤとインターナルギヤとの間で自転・公転させて、各シリコンウェーハの両面を同時に研磨する。
【０００３】
ところで、このような遊星歯車式の両面研磨装置は、その中央部にサンギヤが存在する。このため、例えば次世代のシリコンウェーハとして注目されている３００ｍｍウェーハといった大口径ウェーハを両面研磨することができる両面研磨装置を製作する場合、このサンギヤの分だけキャリアプレート、ひいては両面研磨装置全体が大型化してしまうという問題点があった。例えば、３００ｍｍウェーハでは定盤の直径が３ｍ以上にもなる。
【０００４】
そこで、これを解消する従来技術として、例えば、特開平１１−２５４３０２号公報に記載の「両面研磨装置」が知られている。
この両面研磨装置は、シリコンウェーハが保持される複数個のウェーハ保持孔を有するキャリアプレートと、このキャリアプレートの上下に配置されて、それぞれの対向面に、ウェーハ表裏両面の光沢度が同じになるように研磨する研磨布が展張された上定盤および下定盤と、両定盤間に保持されたキャリアプレートを、このキャリアプレートの表面と平行な面内で運動させるキャリア運動手段とを備えている。
ここでいうキャリアプレートの運動とは、両定盤の間に保持されたシリコンウェーハが、その対応するウェーハ保持孔内で旋回するような、キャリアプレートの自転をともなわない円運動を意味する。また、ウェーハ両面研磨中、これらの定盤は垂直な各回転軸を中心にして、互いに反対方向に回転する。
【０００５】
したがって、ウェーハ両面研磨時には、キャリアプレートの各ウェーハ保持孔にシリコンウェーハを挿入・保持し、研磨砥粒を含むスラリーをシリコンウェーハに供給しながら、しかも上定盤および下定盤を回転させつつ、キャリアプレートに自転をともなわない円運動を行わせることで、各シリコンウェーハが同時に両面研磨される。
ここでいう両面研磨装置（以下、無サンギヤ式両面研磨装置という場合がある）には、サンギヤが組み込まれていない。よって、その分だけ、キャリアプレート上でのウェーハ保持孔の形成スペースが拡大される。その結果、大きさが同じ両面研磨装置であっても、研磨処理ができるウェーハのサイズを大きくすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無サンギヤ式両面研磨装置を用いたシリコンウェーハの両面研磨方法では、以下の問題点があった。
すなわち、従来装置によるウェーハ両面研磨方法では、日本電色社の測定器による測定の結果が、シリコンウェーハの表裏両面ともに、鏡面を示す光沢度３３０％であった。このため、例えばウェーハ裏面の光沢度を低下させてその面を梨地面としたい場合、または、ウェーハ裏面をゲッタリング面化しようとウェーハ表面だけに鏡面研磨を施したい場合などには、それに対応することができなかった。
そこで、従来、一面が鏡面で他面が光沢度の低い梨地面である片面鏡面ウェーハとしたい場合には、片面研磨装置を用いた２つの研磨が行われていた。すなわち、第１が混酸によるエッチドウェーハの表面だけを鏡面化する方法である。また、第２がアルカリ液によるエッチドウェーハ１００の裏面１００ｂに軽く軽ポリッシュを施し、その後、ウェーハ表面１００ａだけを鏡面化する方法である（特開平５−１３７７６３号公報：図９参照）。
【０００７】
ところで、ウェーハ裏面の光沢度を同じ６０％に調整したとき、エッチングで梨地面に現出されたピットの幅は、第１の方法が５〜２０μｍと小さくなる。このようにピットの幅が小さくなると、ウェーハ裏面に微細なごみが付着しやすくなる。
また、第２の方法の軽ポリッシュによると、アルカリエッチングで発生したウェーハ裏面１００ｂの凹凸のうちの隆起した部分は、ほぼ全部が一括して高さ方向の中間付近でポリッシュされる。このため、各ピット間に平坦な部分１００ｃが現出されてしまう。その結果、隣接するピット同士が不連続となり、後のデバイス工程などでウェーハを吸着保持する静電チャックからのウェーハ１００の離脱がスムーズに行えないという問題があった。
【０００８】
【発明の目的】
そこで、この発明は、ウェーハ裏面が、ウェーハ表面に対して識別可能かつ高光沢度で、さらにピット間には平坦部が存在しない片面鏡面ウェーハを提供することを、その目的としている。
また、この発明は、良品率の高い片面鏡面ウェーハを効率良く作製することができる片面鏡面ウェーハを提供することを、その目的としている。
さらに、この発明は、無サンギヤ式両面研磨装置を用いて、簡単にウェーハ裏面を高光沢度の梨地面にすることができる片面鏡面ウェーハを提供することを、その目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、一面が鏡面で、他面が複数のピットを有する片面鏡面ウェーハであって、上記他面の光沢度は、一面の光沢度の６０〜９５％で、そのピットの幅は１０〜５０μｍで、これらのピット間には平坦な部分が存在せずにピット同士が連続している片面鏡面ウェーハである。
ここでいう半導体ウェーハには、シリコンウェーハなどがある。この半導体ウェーハの大きさも限定されない。例えば、３００ｍｍウェーハなどの大口径ウェーハでもよい。
【００１０】
この他面の光沢度が鏡面の６０〜９５％ということを具体例を挙げて説明する。例えばこの光沢度の測定は公知の測定器（例えば日本電色社製測定器）を用いて行うことができる。この測定器による測定の場合、一面（鏡面）の光沢度は３３０％である。したがって、他面の光沢度は約２００〜３１０％となる。
６０％未満ではウェーハ表裏面を同時研磨する際に、ウェーハ表面（鏡面）の光沢度が低下してしまって鏡面でなくなる（図７（ａ）のグラフ参照）。また、９５％を超えるとウェーハ裏面がほとんど鏡面化して、ウェーハ表裏面の識別度が低下する（図７（ｂ）のグラフ参照）。
【００１１】
上記ピットの幅が１０μｍ未満ではウェーハ裏面に微細なごみが付着しやすい（図８（ａ）のグラフ参照）。また、これが５０μｍを超えると、ウェーハの表面粗さが大きくなる（図８（ｂ）のグラフ参照）。
また、「ピット間に平坦な部分が存在しない」とは、上記アルカリエッチング後の軽ポリッシュにより現出された面とは異なり、アルカリエッチングによる面での凹凸のうち、隆起部の先部がカットされていない状態である。これらの事項は、請求項３にも該当する。
この片面鏡面ウェーハの製造方法としては、例えば請求項３の無サンギヤ式両面研磨装置を用いた方法などが挙げられる。ただし、これには限定されない。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、上記他面の少なくともウェーハ半径の２分の１よりウェーハ中心側の領域において、上記光沢度６０〜９５％、上記ピットの幅１０〜５０μｍ、これらのピット間に平坦な部分が存在しないという条件を満たしている請求項１に記載の片面鏡面ウェーハである。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、キャリアプレートに形成されたウェーハ保持孔内に半導体ウェーハを保持し、アルカリ液中に研磨砥粒が混入されたスラリーを半導体ウェーハに供給しながら、それぞれ研磨布が展張された上定盤および下定盤の間で、上記キャリアプレートの表面と平行な面内でこのキャリアプレートを運動させて、上記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨することができる両面研磨装置によって作製された片面鏡面ウェーハであって、上記上定盤の研磨布および下定盤の研磨布のうちの一方に、残りの他方とは研磨時における半導体ウェーハの沈み込み量が異なる研磨布を用い、上記スラリーとして、ｐＨ１０〜１１．４のアルカリ液を使用して両面研磨を行うことで、上記他面の光沢度を、一面の光沢度の６０〜９５％とし、そのピットの幅を１０〜５０μｍとし、これらのピット間には平坦な部分が存在せずにピット同士が連続している片面鏡面ウェーハである。
【００１４】
両面研磨装置は、サンギヤが組み込まれておらず、上定盤および下定盤の間でキャリアプレートを運動させることで半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する無サンギヤ式両面研磨装置であれば、限定されない。
キャリアプレートに形成されるウェーハ保持孔の個数は、１個（枚葉式）でも複数個でもよい。ウェーハ保持孔の大きさは、研磨される半導体ウェーハの大きさにより、任意に変更される。
【００１５】
キャリアプレートの運動は、キャリアプレートの表面（または裏面）と平行な面内での運動であれば良く、運動の方向などは限定されない。例えば、上定盤および下定盤の間で保持された半導体ウェーハがウェーハ保持孔の内部で旋回するキャリアプレートの自転をともなわない円運動でもよい。なお、自転をともなわない円運動とは、キャリアプレートが上定盤および下定盤の軸線から所定距離だけ偏心した状態を常に保持して旋回するような円運動である。この円運動によって、キャリアプレート上の全ての点は、同じ大きさの小円の軌跡を描くことになる。
その他、キャリアプレートの中心線を中心とした円運動、偏心位置での円運動、直線運動などでもよい。なお、この直線運動の場合には、上定盤および下定盤をそれぞれの軸線を中心に回転させる方が、ウェーハ表裏両面を均一に研磨することができる。
【００１６】
使用するスラリーの種類は、ｐＨが１０〜１１．４の低いアルカリ性を有するアルカリ液に研磨砥粒が分散されたものであれば限定されない。研磨砥粒の平均粒径は、通常０．１〜０．０２μｍ程度である。
ｐＨ１０未満では研磨レートが低い。ｐＨ１１．４を超えると研磨剤の凝集が生じるという不都合が生じる。
スラリーの供給量はキャリアプレートの大きさにより異なり、限定されない。通常は、１．０〜２．０リットル／分である。スラリーの半導体ウェーハへの供給は、例えば、半導体ウェーハの鏡面とは反対側の上定盤側から行うことができる。この場合、ウェーハの鏡面側の面は下定盤により研磨される。
【００１７】
上定盤および下定盤の回転速度は限定されない。例えば、同じ速度で回転させてもよいし、異なる速度で回転させてもよい。また、各回転方向も限定されない。すなわち、同じ方向に回転させてもよいし、互いに反対方向へ回転させてもよい。ただし、必ずしも上定盤および下定盤を同時に回転させなくてもよい。それは、この発明が、半導体ウェーハの表裏両面に上定盤および下定盤の各研磨布を押し付けた状態でキャリアプレートを運動させる構成を採用しているためである。
上定盤および下定盤の半導体ウェーハに対しての押圧力は限定されない。ただし、通常は１５０〜２５０ｇ／ｃｍ^２である。
また、ウェーハ表裏両面の研磨量および研磨速度も限定されない。このウェーハ表面とウェーハ裏面との研磨速度の違いは、ウェーハ表裏両面の光沢度に大きな影響を及ぼす。
【００１８】
これらの上定盤および下定盤に展張される研磨布の種類および材質は限定されない。例えば、硬質発泡ウレタンフォームパッド、不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた不織布パッドが挙げられる。その他、不織布からなる基布の上にウレタン樹脂を発泡させたパッドなども挙げられる。
ここでは、上定盤用の研磨布、下定盤用の研磨布として、ウェーハ研磨時において、半導体ウェーハの沈み込み量が異なるものが採用されている。なお、沈み込みの量は限定されない。
【００１９】
この半導体ウェーハの沈み込み量を異ならせる方法は限定されない。例えば、硬度が異なる材質の研磨布、密度が異なる材質の研磨布、圧縮率がちがう材質の研磨布、または、圧縮弾性率がちがう材質の研磨布などを採用することができる。このように硬度、密度、圧縮率または圧縮弾性率が異なる研磨布を使用して、ウェーハ表裏両面を研磨すれば、半導体ウェーハの表裏両面が別々の光沢度に研磨される。
また、この他、このように半導体ウェーハの沈み込み量を異ならせる方法としては、例えば同じ材質の研磨布において、硬度、密度、圧縮率、圧縮弾性率を異ならせるようにしてもよい。
【００２０】
【作用】
この発明に係る片面鏡面ウェーハによれば、他面の光沢度が、鏡面である一面の６０〜９５％で、そのピットの幅が１０〜５０μｍと従来より大きく、そしてこのピット間に、従来の裏面軽ポリッシュウェーハのときのような平坦な部分が存在せず、隣接するピット同士が連続している。
このため、例えばウェーハ裏面が、ウェーハ表面との間での識別力を保持したまま高光沢度となる。その結果、片面鏡面ウェーハの平坦度が高まり、その裏面にごみが付着しにくい。
また、ピット間には平坦部が存在していないので、ウェーハを吸着保持する静電チャックからのウェーハの離脱が容易となる。
【００２１】
特に、請求項２に記載の片面鏡面ウェーハによれば、上記他面の少なくともウェーハ半径の２分の１よりウェーハ中心側の領域を、このような請求項１に記載されたそれぞれの条件を満たすウェーハ領域としたので、請求項１の効果を有し、かつ良品率の高い片面鏡面ウェーハを効率良く作製することができる。
【００２２】
また、請求項３に記載の片面鏡面ウェーハによれば、スラリーを供給しながら、上定盤および下定盤の間で、キャリアプレートをそのプレートの表面と平行な面内で運動させる。これにより、ウェーハの両面が研磨布により研磨される。
その際、両定盤に展張された研磨布の一方を、他方の研磨布とはウェーハ研磨時における半導体ウェーハの沈み込み量が異なるものとし、スラリーのアルカリ液のｐＨをｐＨ１０〜１１．４としたので、無サンギヤ式両面研磨装置を使って、簡単にウェーハ表面を鏡面とし、ウェーハ裏面を高光沢度の梨地面にすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハの要部拡大断面図である。
図１において、Ｗはシリコンウェーハ（片面鏡面ウェーハ）であり、このシリコンウェーハＷは、ウェーハ表面Ｗａが鏡面で、ウェーハ裏面Ｗｂが凹凸の小さいアルカリエッチされたと同様な面（梨地面）となった直径２００ｍｍ、厚さ７３０μｍのものである。
このシリコンウェーハＷの裏面Ｗｂの光沢度は、鏡面を１００％とした場合の６０％、具体的には日本電色社製測定器を用いた光沢度測定で２００％となっている。
【００２４】
しかも、ウェーハ裏面Ｗｂに現出されたピットは、そのピット幅ｄが２０μｍであり、そのピット深さｔが０．５μｍとなっている。なお、これらのウェーハ裏面Ｗｂの光沢度やピットに関する条件は、ウェーハ中心側から半径の１０分の９の領域で満たされている。
このように、ウェーハ裏面Ｗｂはアルカリエッチ面と同様な面であるため、例えば図９に示した従来のシリコンウェーハ１００の場合（アルカリエッチング後の軽ポリッシュ面）のように、ピット間に平坦な部分１００ｃが存在しない。したがって、隣接するピット同士は連続している。ちなみに、上記従来ウェーハ１００のピット幅ｄ１は１００μｍと広い。また、従来のウェーハ１００のピット深さｔ１は１μｍであって比較的深い。
【００２５】
このように、アルカリエッチ面と同様の面の光沢度を鏡面（１００％）の６０％、この面のピット幅を２０μｍ、ピット間に平坦部分が存在しないようにしたので、ウェーハ裏面Ｗｂをウェーハ表面Ｗａとの識別力を保持したまま高光沢度に形成することができる。その結果、ウェーハＷの平坦度が高まり、他面Ｗｂにごみが付着しにくくなったり、例えばデバイス作製工程などにおいて、ピット間に平坦な部分１００ｃを有する従来品にくらべて、静電チャックからのウェーハＷの離脱が容易になる。
【００２６】
また、このシリコンウェーハＷは、その裏面Ｗｂの少なくともウェーハ中心からウェーハ半径の１０分の９離れた円周よりウェーハ中心側の領域が、上記光沢度およびピットの条件を満たす部分となっている。これにより、両面研磨によりダレやすいウェーハ外周部がこれらの条件領域が除かれ、片面鏡面ウェーハＷを不良品が少なくかつ効率良く作製することができる。
【００２７】
次に、図２〜図７に基づいて、このような片面鏡面ウェーハＷの製造装置を説明する。
図２において、１０は一実施例に係る一面が鏡面で他面が梨地面の片面鏡面ウェーハを作製可能な両面研磨装置（以下、両面研磨装置という）である。この両面研磨装置１０は、５個のウェーハ保持孔１１ａがプレート軸線回りに（円周方向に）７２度ごとに穿設された平面視して円板形状のガラスエポキシ製のキャリアプレート１１と、それぞれのウェーハ保持孔１１ａに旋回自在に挿入・保持されたシリコンウェーハＷを、上下から挟み込むとともに、シリコンウェーハＷに対して相対的に移動させることでウェーハ面を研磨する上定盤１２および下定盤１３とを備えている。シリコンウェーハＷは、その片面がシリコン酸化膜により覆われたものを採用してもよい。また、キャリアプレート１１の厚さ（６００μｍ）は、シリコンウェーハＷの厚さ（７３０μｍ）よりも若干薄くなっている。
【００２８】
上定盤１２の下面には、ウェーハ裏面Ｗｂを梨地面に研磨する硬質の発泡ウレタンフォームパッド１４が展張されている。また、下定盤１３の上面には、ウェーハ表面Ｗａを鏡面化させる不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた軟質の不織布パッド１５が展張されている。硬質発泡ウレタンフォームパッド１４（ロデール社製ＭＨＳ１５Ａ）の硬度は８５゜（Ａｓｋｅｒ）、密度は０．５３ｇ／ｃｍ^３、圧縮率は３．０％、その厚さは１０００μｍである。一方、軟質不織布パッド１５（ロデール社製Ｓｕｂａ６００）の硬度は８０゜（Ａｓｋｅｒ）、圧縮率は３．５％、圧縮弾性率は７５．０％であって、厚さは１２７０μｍとなっている。このように、上定盤１２側の硬質発泡ウレタンフォームパッド１４の方が硬いので、所定の研磨圧でのウェーハ両面研磨時に、シリコンウェーハＷがパッドの内部に沈み込みにくく、反対に軟質不織布パッド１５の方が軟らかいので、ウェーハ両面研磨時に、シリコンウェーハＷがパッドの内側に向かって沈み込みやすい。
【００２９】
なお、これらの硬質発泡ウレタンフォームパッド１４と軟質不織布パッド１５との密度、圧縮率および圧縮弾性率の各関係においても、同じように硬質発泡ウレタンフォームパッド１４の方が、高密度で、高圧縮率、低圧縮弾性率であって、いずれもシリコンウェーハＷがパッドの内部に沈み込みやすい条件となっている。
このことは、図４を参照しても明らかである。すなわち、硬質発泡ウレタンフォームパッド１４側の沈み込み量ｄ１に比べて、軟質不織布パッド１５の沈み込み量ｄ２の方が大きくなっている。
なお、両パッド１４，１５に関して、研磨砥粒を含むスラリーの保持力について言及すると、当然、軟らかい軟質不織布パッド１５の方が、硬い硬質発泡ウレタンフォームパッド１４と比較してスラリーの保持力は大きくなる。スラリーの保持力が大きいほど、研磨砥粒がパッド面に多量に付着して、研磨速度ははやくなる。
【００３０】
図２および図３に示すように、上定盤１２は、上方に延びた回転軸１２ａを介して、上側回転モータ１６により水平面内で回転される。また、この上定盤１２は軸線方向へ進退させる昇降装置１８により垂直方向に昇降させられる。この昇降装置１８は、シリコンウェーハＷをキャリアプレート１１に給排する際などに使用される。なお、上定盤１２および下定盤１３のシリコンウェーハＷの表裏両面に対する押圧は、上定盤１２および下定盤１３に組み込まれた図示しないエアバック方式などの加圧手段により行われる。
下定盤１３は、その出力軸１７ａを介して、下側回転モータ１７により水平面内で回転する。このキャリアプレート１１は、そのプレート１１自体が自転しないように、キャリア円運動機構１９によって、そのプレート１１の面と平行な面（水平面）内で円運動する。
次に、図２，図３，図５，図６および図７を参照して、このキャリア円運動機構１９を詳細に説明する。
【００３１】
これらの図に示すように、キャリア円運動機構１９は、キャリアプレート１１を外方から保持する環状のキャリアホルダ２０を有している。これらの部材１１，２０は、連結構造体２１を介して連結されている。ここでいう連結構造体２１とは、キャリアプレート１１を、そのキャリアプレート１１が自転せず、しかもこのプレート１１の熱膨張時の伸びを吸収できるようにキャリアホルダ２０に連結させる手段である。
すなわち、この連結構造体２１は、キャリアホルダ２０の内周フランジ２０ａに、ホルダ周方向へ所定角度ごとに突設された多数本のピン２３と、各対応するピン２３を、キャリアプレート１１の外周部に各ピン２３と対応する位置に対応する数だけ穿設された長孔形状のピン孔１１ｂとを有している。
【００３２】
これらのピン孔１１ｂは、ピン２３を介してキャリアホルダ２０に連結されたキャリアプレート１１が、その半径方向へ若干移動できるように、その孔の長さ方向をプレート半径方向と合致させている。それぞれのピン孔１１ｂにピン２３を遊挿させてキャリアプレート１１をキャリアホルダ２０に装着することで、両面研磨時のキャリアプレート１１の熱膨張による伸びが吸収される。なお、各ピン２３の元部は、この部分の外周面に刻設された外ねじを介して、上記内周フランジ２０ａに形成されたねじ孔にねじ込まれている。また、各ピン２３の元部の外ねじの直上部には、キャリアプレート１１が載置されるフランジ２３ａが周設されている。したがって、ピン２３のねじ込み量を調整することで、フランジ２３ａに載置されたキャリアプレート１１の高さ位置が調整可能となる。
【００３３】
このキャリアホルダ２０の外周部には、９０度ごとに外方へ突出した４個の軸受部２０ｂが配設されている。各軸受部２０ｂには、小径円板形状の偏心アーム２４の上面の偏心位置に突設された偏心軸２４ａが挿着されている。また、これら４個の偏心アーム２４の各下面の中心部には、回転軸２４ｂが垂設されている。これらの回転軸２４ｂは、環状の装置基体２５に９０度ごとに合計４個配設された軸受部２５ａに、それぞれ先端部を下方へ突出させた状態で挿着されている。各回転軸２４ｂの下方に突出した先端部には、それぞれスプロケット２６が固着されている。そして、各スプロケット２６には、一連にタイミングチェーン２７が水平状態で架け渡されている。なお、このタイミングチェーン２７をギヤ構造の動力伝達系に変更してもよい。これらの４個のスプロケット２６とタイミングチェーン２７とは、４個の偏心アーム２４が同期して円運動を行うように、４本の回転軸２４ｂを同時に回転させる同期手段を構成している。
【００３４】
また、これらの４本の回転軸２４ｂのうち、１本の回転軸２４ｂはさらに長尺に形成されており、その先端部がスプロケット２６より下方に突出されている。この部分に動力伝達用のギヤ２８が固着されている。このギヤ２８は、例えばギヤドモータなどの円運動用モータ２９の上方へ延びる出力軸に固着された大径な駆動用のギヤ３０に噛合されている。なお、このようにタイミングチェーン２７により同期させなくても、例えば４個の偏心アーム２４のそれぞれに円運動用モータ２９を配設させて、各偏心アーム２４を個別に回転させてもよい。ただし、各編心アーム２４の回転は同期させる必要がある。
【００３５】
したがって、円運動用モータ２９の出力軸を回転させると、その回転力は、ギヤ３０，２８および長尺な回転軸２４ｂに固着されたスプロケット２６を介してタイミングチェーン２７に伝達され、このタイミングチェーン２７が周転することで、他の３個のスプロケット２６を介して、４個の偏心アーム２４が同期して回転軸２４ｂを中心に水平面内で回転する。これにより、それぞれの偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリアホルダ２０、ひいてはこのホルダ２０に保持されたキャリアプレート１１が、このプレート１１に平行な水平面内で、自転をともなわない円運動を行う。すなわち、キャリアプレート１１は上定盤１２および下定盤１３の軸線ａから距離Ｌだけ偏心した状態を保って旋回する。この距離Ｌは、偏心軸２４ａと回転軸２４ｂとの距離と同じである。この自転をともなわない円運動により、キャリアプレート１１上の全ての点は、同じ大きさの小円の軌跡を描く。
【００３６】
次に、この両面研磨装置１０を用いたシリコンウェーハＷの研磨方法を説明する。
まず、キャリアプレート１１の各ウェーハ保持孔１１ａにそれぞれ旋回自在にシリコンウェーハＷを挿入する。このとき、各ウェーハ裏面Ｗｂは上向きとする。次いで、この状態のまま、各ウェーハ裏面Ｗｂに硬質発泡ウレタンフォームパッド１４を２００ｇ／ｃｍ^２で押し付けるとともに、各ウェーハ表面Ｗａに軟質不織布パッド１５を２００ｇ／ｃｍ^２で押し付ける。
その後、これらの両パッド１４，１５をウェーハ表裏両面に押し付けたまま、上定盤１２側からスラリーを供給しながら、円運動用モータ２９によりタイミングチェーン２７を周転させる。これにより、各偏心アーム２４が水平面内で同期回転し、各偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリアホルダ２０およびキャリアプレート１１が、このプレート１１表面に平行な水平面内で、自転をともなわない円運動を２４ｒｐｍで行う。その結果、各シリコンウェーハＷは、対応するウェーハ保持孔１１ａ内で水平面内で旋回しながら、それぞれのウェーハ表裏両面が両面研磨される。なお、ここで使用するスラリーは、ｐＨ１０．６のアルカリ性の液中に、粒度０．０５μｍのコロイダルシリカからなる研磨砥粒が分散されたものである。
【００３７】
このとき、前述したように上定盤１２の硬質発泡ウレタンフォームパッド１４は、下定盤１３の軟質不織布パッド１５よりもシリコンウェーハＷの沈み込み量が小さい。そのため、この両面研磨装置１０を用いた両面研磨では、ウェーハ裏面Ｗｂが梨地面で、ウェーハ表面Ｗａが鏡面となった、表裏両面の光沢度が異なる両面研磨を実現することができる。
また、ここでは、両面研磨時に、キャリアプレート１１を、このプレート１１の自転をともなわない円運動をさせてウェーハ表裏両面を研磨させる。このようなキャリアプレート１１の特殊な運動によりシリコンウェーハＷを両面研磨したので、ウェーハ表裏両面の略全域において均一に研磨を行うことができる。
そして、このように研磨布１４，１５の材質を異ならせることで、シリコンウェーハＷの沈み込み量を異ならせるように構成したので、簡単にかつ低コストで、ウェーハ表裏両面の光沢度が異なるシリコンウェーハＷが得られる。なお、このように光沢度を異ならせたウェーハ表裏面は、その光沢度に応じて所定の平坦度が達成されている。
【００３８】
なお、この一実施例の両面研磨装置１０は、キャリアプレート１１を円運動させなくても、例えば上側回転モータ１６により上定盤１２を５ｒｐｍで回転させるとともに、下側回転モータ１７により下定盤１３を２５ｒｐｍで回転させるだけで、各シリコンウェーハＷを両面研磨することもできる。
この場合、各シリコンウェーハＷがウェーハ保持孔１１ａの中で旋回自在に挿入・保持されているので、この研磨中、各シリコンウェーハＷは回転速度が速い側の定盤の回転方向へ連れ回り（自転）する。このようにシリコンウェーハＷを自転させることで、上定盤１２および下定盤１３による研磨ではウェーハ外周へ向かうほど周速度が大きくなるという影響をなくすことができる。その結果、ウェーハ表裏両面のそれぞれの面全域を均一に研磨することができる。
また、これらの上定盤１２と下定盤１３とに回転速度の差をつけるようにして両面研磨をしても、無サンギヤ式両面研磨装置１０を用いて、鏡面仕上げのウェーハ表面Ｗａと、梨地仕上げのウェーハ裏面Ｗｂとを有するシリコンウェーハＷを得ることができる。さらに、上定盤１２および下定盤１３を同じ回転速度で回転させて、ウェーハ表面Ｗａが鏡面でウェーハ裏面Ｗｂが梨地面のシリコンウェーハＷを製造するようにしてもよい。
【００３９】
さらには、キャリアプレート１１を円運動させながら、上定盤１２および下定盤１３を回転させて、シリコンウェーハＷを両面研磨してもよい。この場合、上定盤１２および下定盤１３の回転速度は、ウェーハ表裏両面に研磨ムラが発生しな程度に遅くした方が好ましい。このようにすれば、シリコンウェーハＷの表裏両面をその各面の全域において均一に研磨することができる。なお、上定盤１２および下定盤１３を回転させれば、シリコンウェーハＷに接触する定盤面を常に新しくさせて、スラリーをシリコンウェーハＷの全面に平均的に供給することができて好ましい。
【００４０】
この一実施例では、このような構成の無サンギヤ式両面研磨装置１０を用いての片面鏡面ウェーハＷの製造方法、具体的にはスラリーを供給しながら、上定盤１２および下定盤１３の間で、キャリアプレート１１をそのプレート１１の表面と平行な面内で運動させて、ウェーハ表面Ｗａを鏡面、ウェーハ裏面Ｗｂをアルカリエッチ面となるように、両定盤１２，１３に張られたそれぞれの研磨布１４，１５の沈み込み量を異ならせるとともに、ｐＨ１０．６のスラリーを裏面側から供給しながらシリコンウェーハＷを製造するようにしたので、図２に示すような無サンギヤ式両面研磨装置１０を採用して、簡単にウェーハ表面Ｗａが鏡面で、かつウェーハ裏面Ｗｂが高光沢度のアルカリエッチ面と同様な面となった片面鏡面ウェーハＷを得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明によれば、裏面の光沢度を鏡面の６０〜９５％、裏面のピット幅を１０〜５０μｍ、ピット間に平坦部分が存在しないようにしたので、ウェーハ裏面をウェーハ表面との識別力を保持したまま高光沢度に形成することができる。その結果、ウェーハの平坦度が高まり、裏面にごみが付着しにくく、静電チャックからのウェーハの離脱も容易になる。
【００４２】
特に、請求項２に記載の片面鏡面ウェーハによれば、裏面の少なくともウェーハ半径の２分の１よりウェーハ中心側の領域を請求項１の条件を満たす部分としたので、良品率の高い片面鏡面ウェーハを効率良く作製することができる。
【００４３】
また、請求項３に記載の片面鏡面ウェーハによれば、スラリーを供給しながら、上定盤および下定盤の間で、キャリアプレートをそのプレートの表面と平行な面内で運動させてウェーハの片面を鏡面、ウェーハ他面を梨地面に研磨するようにしたので、両定盤に張られたそれぞれの研磨布の沈み込み量を異ならせ、かつスラリー中のアルカリ液のｐＨを１０〜１１．４としたので、無サンギヤ式両面研磨装置を使って、簡単にウェーハ裏面を高光沢度の梨地面にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハの拡大断面図である。
【図２】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハの作製が可能な両面研磨装置の全体斜視図である。
【図３】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハを作製可能な両面研磨装置によるウェーハ両面研磨中の縦断面図である。
【図４】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハを作製可能な両面研磨装置による両面研磨中の状態を示すその断面図である。
【図５】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハを作製可能な両面研磨装置の概略平面図である。
【図６】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハを作製可能な両面研磨装置のキャリアプレートに運動力を伝達する運動力伝達系の要部拡大断面図である。
【図７】（ａ）この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハの表裏面の光沢度の関係を示すグラフである。
（ｂ）この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハの裏面光沢度と表裏面の識別度との関係を示すグラフである。
【図８】（ａ）この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハのウェーハ裏面のピット幅とウェーハ裏面へのごみ付着度を示すグラフである。
（ｂ）この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハのウェーハ裏面のピット幅とウェーハ裏面のＰＶ値との関係を示すグラフである。
【図９】従来手段に係る片面鏡面ウェーハの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０無サンギヤ式両面研磨装置、
１１キャリアプレート、
１１ａウェーハ保持孔、
１２上定盤、
１３下定盤、
１４研磨布、
１５研磨布、
Ｗシリコンウェーハ（片面鏡面ウェーハ）、
Ｗａウェーハ表面（一面）、
Ｗｂウェーハ裏面（他面）。

Claims

一面が鏡面で、他面が複数のピットを有する片面鏡面ウェーハであって、
上記他面の光沢度は一面の光沢度の６０〜９５％で、そのピットの幅は１０〜５０μｍで、これらピット間には平坦な部分が存在せずにピット同士が連続している片面鏡面ウェーハ。
上記片面鏡面ウェーハは、上記他面の少なくともウェーハ半径の２分の１よりウェーハ中心側の領域において、
上記光沢度６０〜９５％、上記ピットの幅１０〜５０μｍ、これらピット間に平坦な部分が存在しないという条件を満たしている請求項１に記載の片面鏡面ウェーハ。
キャリアプレートに形成されたウェーハ保持孔内に半導体ウェーハを保持し、アルカリ液中に研磨砥粒が混入されたスラリーを半導体ウェーハに供給しながら、それぞれ研磨布が展張された上定盤および下定盤の間で、上記キャリアプレートの表面と平行な面内でこのキャリアプレートを運動させて、上記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨装置を使用して作製された片面鏡面ウェーハであって、
上記上定盤の研磨布および下定盤の研磨布のうちのいずれか一方に、残りの他方とは研磨時における半導体ウェーハの沈み込み量が異なる研磨布を用い、
上記スラリーとして、ｐＨ１０〜１１．４のアルカリ液を使用して両面研磨を行うことにより、上記他面の光沢度を、一面の光沢度の６０〜９５％とし、そのピットの幅を１０〜５０μｍとし、これらのピット間には平坦な部分が存在せずにピット同士が連続している片面鏡面ウェーハ。