JP3916212B2

JP3916212B2 - 半導体ウエーハの製造方法

Info

Publication number: JP3916212B2
Application number: JP2002023585A
Authority: JP
Inventors: 勝義小島
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003224096A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、片面鏡面を有する半導体ウエーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、片面鏡面を有する半導体ウエーハの製造方法としては、図８に示すように、円柱状に加工した結晶をウエーハ状にスライスする工程と、スライスドウエーハの両面をラップ又は研削する工程と、加工によって生じた歪層を除去するためにエッチングする工程と、複数のエッチドウエーハをワックス等のウエーハ保持具によって片面バッチ研磨装置の研磨ヘッドに貼り付ける工程と、片面バッチ研磨装置を用いて各ウエーハのデバイス形成面である表面の一次研磨から仕上（最終）研磨まで行う工程と、仕上研磨されたウエーハを純水によって洗浄する工程とからなるのが一般的である。
【０００３】
片面バッチ研磨装置は、図９に示すように、研磨ヘッド３１にワックスやバッキング材等のウエーハ保持具３２を介して複数のウエーハＷを保持し、研磨定盤３３に貼付された研磨布３４にウエーハＷを押し当てて回転させながらその表面を研磨するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の片面鏡面を有する半導体ウエーハの製造方法では、半導体ウエーハの保持方法と保持される裏面状態との関係で、ナノトポグラフィー(Nanotopography ：微小なうねり）が悪化する場合があり、ＳＦＱＲ等の平坦度とナノトポグラフィーとの両立が困難となる不具合がある。
一方、半導体ウエーハの平坦度を高めるため、特開平９−２７４８２号公報に記載されているように、半導体ウエーハの表面の厚さの厚い部分を選択的にプラズマエッチングして表面を平坦化させることも考えられるが、この方法では、ＳＦＱＲやＧＢＩＲ等の平坦度の良化は可能であるが、ナノトポグラフィーの修正が困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、ＳＦＱＲ等の平坦度とナノトポグラフィーの両方を良化可能な片面鏡面を有する半導体ウエーハの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の半導体ウエーハの製造方法は、片面鏡面を有する半導体ウエーハの製造方法において、片面枚葉研磨装置を用いて半導体ウエーハをソフトチャッキングしながらその表面を一次研磨した後、半導体ウエーハの厚さ分布又は裏面の凹凸分布を測定し、厚さ分布のデータに基づいて半導体ウエーハの裏面の厚さの厚い部分を又は凹凸分布のデータに基づいて半導体ウエーハの裏面の凸部分を選択的にプラズマエッチングして裏面を平坦化し、しかる後に、片面枚葉研磨装置を用いて半導体ウエーハをソフトチャッキングしながらその表面を仕上研磨することを特徴とする。
【０００７】
前記片面枚葉研磨装置による研磨に際しては、研磨ヘッドにリテーナリングを設けて行うことが好ましい。
又、前記厚さ分布又は裏面の凹凸分布の測定には、光センサ又は静電容量センサを用いることが好ましい。
【０００８】
【作用】
本発明の半導体ウエーハの製造方法においては、ソフトチャッキングされる裏面の研削等による前処理又はプラズマエッチングで生じたナノトポグラフィーの影響が一次研磨又は仕上研磨される表面には及ばないと共に、厚さが均一化する。
【０００９】
研磨ヘッドにリテーナリングを設けることにより、研磨ヘッドの外周部分への圧力の集中が緩和される。
リテーナリングは、研磨ヘッドの外周に上下動可能に嵌まり合う内径を有するものである。
【００１０】
ソフトチャッキングするソフトチャックとしては、内部にエアを封入した偏平な円板状を呈し、半導体ウエーハを加圧するゴムチャックが用いられる。
一方、半導体ウエーハの表面が押し当てられる片面枚葉研磨装置の研磨定盤に貼られる研磨布は、硬度８５（ＪＩＳ−Ａ）以上の発泡ウレタンであることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体的な実施例を参照して説明する。
先ず、図１に示すように、円柱状に加工した結晶をウエーハ状にスライスした（スライス工程）後、所要の厚さとするため、スライスドウエーハの両面をラップ又は研削し（ラップ又は研削工程）、しかる後、加工によって生じた歪層を除去するため、アルカリ等によってエッチングした（エッチング工程）。
【００１２】
次に、エッチングした半導体ウエーハを、後述する片面枚葉研磨装置を用いてソフトチャッキングしながらその表面（デバイス形成面）を一次研磨した（一次研磨工程）後、光センサ又は静電容量センサを用いて半導体ウエーハの形状に関する厚さ分布を測定し（形状測定工程）、厚さ分布のデータに基づいて半導体ウエーハの裏面の厚さの厚い部分を選択的にプラズマエッチングして（プラズマエッチング工程）裏面を平坦化し、しかる後に、再び片面枚葉研磨装置を用いて半導体ウエーハをソフトチャッキングしながら表面を仕上研磨して（仕上研磨工程）から、半導体ウエーハを純水によって洗浄し（洗浄工程）、片面鏡面を有する半導体ウエーハを得た。
【００１３】
前記片面枚葉研磨装置は、図２、図３に示すように、研磨ヘッド１に取り付けられるウエーハ保持具として、内部にエアーを封入した偏平な円板状を呈し、半導体ウエーハＷをソフトチャッキングするゴムチャック２と、研磨ヘッド１の外周部分への圧力の集中を緩和すべくゴムチャック２及び研磨ヘッド１の外周に上下動可能に嵌合したリテーナリング３と、研磨定盤４に貼付された硬度８５（ＪＩＳ−Ａ）以上の発泡ウレタンからなる研磨布５とを有しており、研磨ヘッド１にゴムチャック２及びリテーナリング３を介して半導体ウエーハＷを１枚保持し、研磨定盤４の研磨布５に半導体ウエーハＷを押し当て、白抜き矢印で示すように研磨ヘッド１及び研磨定盤４を回転させながら研磨するものであり、このとき、リテーナリング３は、任意の圧力を負荷して研磨布５に摺接するものである。
【００１４】
ここで、上述した片面枚葉研磨装置を用いて一次研磨された半導体ウエーハの表面のナノトポグラフィーは、図４に示すようになった。
図４から分かるように、一次研磨後の半導体ウエーハの表面のナノトポグラフィーは、一次研磨前（研削後）に比べると明らかに良化している。
【００１５】
又、一次研磨された半導体ウエーハのＳＦＱＲは、図５に示すようになった。
図５から分かるように、一次研磨後の半導体ウエーハのＳＦＱＲは、一次研磨前に比べると悪化している。
これは、片面研磨では、表面の厚い部分が選択的に除去され、半導体ウエーハ全体の厚さ均一性が研磨前よりも悪化することによる。
【００１６】
更に、プラズマエッチング処理後の種類の異なる２枚の半導体ウエーハのＳＦＱＲは、図６、図７に示すようになった。
図６、図７から分かるように、裏面にプラズマエッチング処理後の半導体ウエーハのＳＦＱＲは、プラズマエッチング処理前に比べて格段に良化しており、又、比較のために表面にプラズマエッチング処理を施したもののそれと比べても同等以上のＳＦＱＲの改善が見られる。
【００１７】
なお、上述した実施の形態においては、半導体ウエーハの形状に関する厚さ分布のデータに基づいて半導体ウエーハの裏面の厚さの厚い部分を選択的にプラズマエッチングして裏面を平坦化する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、半導体ウエーハの形状に関する裏面の凹凸分布を測定し、凹凸分布のデータに基づいて半導体ウエーハの裏面の凸部分を選択的にプラズマエッチングして裏面を平坦化するようにしてもよく、同様の作用効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体ウエーハの製造方法によれば、ソフトチャッキングされる裏面の研削等による前処理又はプラズマエッチングで生じたナノトポグラフィーの影響が一次研磨又は仕上研磨される表面には及ばないと共に、厚さが均一化するので、ＳＦＱＲ等の平坦度とナノトポグラフィーの両方を良化することができ、片面鏡面を有する高品位の半導体ウエーハを製造することができる。
又、研磨ヘッドにリテーナリングを設けることにより、研磨ヘッドの外周部分への圧力の集中が緩和されるので、半導体ウエーハの外周ダレを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウエーハの製造方法の実施の形態の一例を示すフローチャートである。
【図２】図１の方法の実施に供した片面枚葉研磨装置の一部を省略した正面図である。
【図３】図２の装置の要部の縦断面図である。
【図４】図１の方法における一次研磨後の半導体ウエーハの表面のナノトポグラフィーを一次研磨前と比較して示す説明図である。
【図５】図１の方法における一次研磨後の半導体ウエーハのＳＦＱＲを一次研磨前と比較して示す説明図である。
【図６】図１の方法におけるプラズマエッチング処理後の半導体ウエーハのＳＦＱＲをプラズマエッチング処理前及び表面へのプラズマエッチング処理後と比較して示す説明図である。
【図７】図１の方法におけるプラズマエッチング処理後の他の半導体ウエーハのＳＦＱＲをプラズマエッチング処理前及び表面へのプラズマエッチング処理後と比較して示す説明図である。
【図８】従来の半導体ウエーハの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】図８の方法の実施に供した片面バッチ研磨装置の一部を省略した正面図である。
【符号の説明】
１研磨ヘッド
２ゴムチャック
３リテーナリング
４研磨定盤
５研磨布
Ｗ半導体ウエーハ

Claims

片面鏡面を有する半導体ウエーハの製造方法において、片面枚葉研磨装置を用いて半導体ウエーハをソフトチャッキングしながらその表面を一次研磨した後、半導体ウエーハの厚さ分布又は裏面の凹凸分布を測定し、厚さ分布のデータに基づいて半導体ウエーハの裏面の厚さの厚い部分を又は凹凸分布のデータに基づいて半導体ウエーハの裏面の凸部分を選択的にプラズマエッチングして裏面を平坦化し、しかる後に、片面枚葉研磨装置を用いて半導体ウエーハをソフトチャッキングしながらその表面を仕上研磨することを特徴とする半導体ウエーハの製造方法。
前記片面枚葉研磨装置による研磨に際し、研磨ヘッドにリテーナリングを設けて行うことを特徴とする請求項１記載の半導体ウエーハの製造方法。
前記厚さ分布又は裏面の凹凸分布の測定に、光センサ又は静電容量センサを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体ウエーハの製造方法。