JP4493062B2

JP4493062B2 - 両面研磨ウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP4493062B2
Application number: JP18648599A
Authority: JP
Inventors: 恵一田中; 悦郎森田
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: JP2001015459A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は両面研磨ウェーハの製造方法、詳しくはウェーハ表裏両面が鏡面仕上げされた両面研磨ウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の標準的なウェーハの加工プロセスでは、ラップ後のウェーハを酸またはアルカリ中に浸漬して、ウェーハの表面または面取り部の残留加工歪みの除去と表面粗さの低減とを行ってきた。
しかしながら、エッチング工程での平坦度悪化、多量の酸やアルカリを使用することの危険性、それらの廃液を処理するための多大な負荷などにより、エッチングを行わないプロセス構成が提案されている。
【０００３】
このエッチングレス方式のウェーハ製造方法の一例を、図２を参照して説明する。
まず、スライス工程（Ｓ２０１）で、ブロック切断されたインゴットからシリコンウェーハをスライスする。次の１次面取り工程（Ｓ２０２）では、このシリコンウェーハの外周部に粗い面取り加工を施す。続く１次両面研削工程（Ｓ２０３）では、シリコンウェーハの表裏両面を粗く研削する。
この１次両面研削工程に代えて、ラップ盤によりそのシリコンウェーハの表裏面に軽くラッピング加工する軽ラッピング工程（Ｓ２０４）を施してもよい。これらの１次両面研削または軽ラッピングの各工程の場合、通常、片面で２０〜５０μｍ、両面で４０〜１００μｍ程度の加工となる。
【０００４】
その後、仕上げ両面研削工程（Ｓ２０５）が施される。ここでは１次両面研削または軽ラッピングされたシリコンウェーハの表裏面を仕上げ研削する。この仕上げ研削時の研削量は、片面で５〜５０μｍ、両面で１０〜１００μｍである。なお、１次両面研削を行わず仕上げ両面研削だけで処理する場合もある。続いて、この仕上げ両面研削されたシリコンウェーハを洗浄する（Ｓ２０６）。次の両面研磨工程（Ｓ２０７）では、洗浄されたシリコンウェーハの表裏両面が研磨される。そして、熱処理工程（Ｓ２０８）では、洗浄後のシリコンウェーハが熱処理されて、酸素ドナーの発生が防止される。例えば拡散炉を用いる熱処理（ＷＨＴ：ＷａｆｅｒＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ）時には、多数枚のシリコンウェーハが、石英製の熱処理用ボートに挿填されて、不活性ガス中、６５０〜７００℃で１５分程度加熱される。この熱処理では、熱によってボートのウェーハ挿填溝の一部分が溶け、これがウェーハ外周部に付着して治具跡をつける場合がある。
【０００５】
次のＰＣＲ工程（Ｓ２０９）では、ウェーハ両面がチャックに吸着された状態でウェーハ外周部にＰＣＲ加工が施される。ＰＣＲ加工では、面取り面が研磨布により鏡面仕上げされる。このＰＣＲ加工により、ＷＨＴ熱処理による上記治具跡も除去される。
続く１次研磨工程（Ｓ２１０）では、シリコンウェーハの表裏両面のそれぞれが１〜５μｍ研磨される。これにより、熱処理時にウェーハ表裏両面に付着した各種の不純物が除去されるとともに、このＰＣＲ加工でのウェーハの吸着面のあれも除去される。その後の仕上げ研磨工程（Ｓ２１１）では、この吸着・保持面が１μｍ以下の研磨量で仕上げ研磨される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の両面研磨ウェーハの製造方法によれば、両面研磨工程（Ｓ２０７）が熱処理工程（Ｓ２０８）の前に実施されていた。そのため、シリコンウェーハを熱処理用ボートなどに挿填して熱処理を施した際、各種の不純物によりウェーハ表面が汚染されるおそれがあった。
そこで、従来法では、これらの不純物および治具跡を除去するために、ＰＣＲ工程（Ｓ２０９）後、シリコンウェーハの表裏面を比較的大きな研磨量で研磨する、上記１次研磨工程がかかせなかった。その結果、ウェーハ製造においてその工程数が増加するという問題が生じていた。
なお、この１次研磨工程では、仮に、前工程のＰＣＲ加工時にウェーハ片面だけが保持板に吸着されていた場合であっても、このウェーハ表裏両面が研磨される。これは、１次研磨工程が、シリコンウェーハの吸着面のあれを除去するという目的の外に、熱処理時にウェーハ表裏両面に付着した不純物を除去するという目的があるためである。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、ウェーハ製造工程数を低減することができる両面研磨ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
この発明は、エッチング工程をなくすことができる両面研磨ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
この発明は、仕上げ研磨工程の簡易化が図れる両面研磨ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体ウェーハの表裏両面を同時に１次両面研削する工程と、この１次両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を同時に仕上げ両面研削する工程と、この仕上げ両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を０．１〜１μｍだけ、超音波洗浄を用いたアルカリ洗浄およびこのアルカリ洗浄後の酸洗浄によってエッチングする工程と、このエッチングされた半導体ウェーハに、酸素ドナー消去のための熱処理を施す熱処理工程と、この熱処理後、この半導体ウェーハの表裏両面を研磨して、熱処理工程で発生した半導体ウェーハの表裏両面の不純物汚染を除去する工程とを備えた両面研磨ウェーハの製造方法である。
半導体ウェーハとしてはシリコンウェーハ，ガリウム砒素ウェーハなどがある。
１次両面研削工程での研削量は、通常、片面で２０〜５０μｍ、表裏両面で４０〜１００μｍである。この工程に用いられる両面研削装置としては、例えば反転式両面研削装置などを使用することができる。
この両面研削装置に組み込まれる研削砥石は、＃２４０〜＃２０００のレジノイドボンド研削砥石およびビトリファイド研削砥石を採用することができる。
上記ラッピング工程でのラップ量は、ウェーハ表裏両面で４０〜１００μｍである。
【０００９】
また、仕上げ両面研削工程の研削量は、通常、表裏両面で１０〜１００μｍである。この仕上げ研削に使用される仕上げ用の両面研削装置としては、例えば反転式両面研削装置ならびに両面同時研削装置などを採用することができる。さらには、１次両面研削もしくはラップを行わず仕上げ両面研削だけで処理する場合もある。
組み込まれる研削砥石としては、１次両面研削工程と同様にレジノイド研削砥石並びにビトリファイド研削砥石を採用することができる。ただし、この仕上げ両面研削工程では、ウェーハ表面粗さを小さくすることができるとともに、非ダメージ面であるウェーハ表面でも研削することができる高番手の研削砥石を用いた方がよい。例えば、＃１０００〜＃８０００のレジノイドボンド研削砥石またはビトリファイド研削砥石を使用することができる。
通常、仕上げ両面研削工程後には洗浄が行われる。例えば、アルカリ洗浄と酸洗浄とを組み合わせた洗浄が施される。この洗浄では、半導体ウェーハ面が片面で０．１〜１μｍだけエッチングされる。また、超音波を付加することもできる。
【００１０】
また、酸素ドナーを消去するための熱処理時の熱処理条件は、加熱温度６００〜１１００℃、加熱時間１５分程度である。雰囲気ガスには、クリーンエア，酸素，窒素などを採用することができる。
なお、この熱処理を行うことで、半導体ウェーハの表裏面にダメージが生じる。続く両面研磨工程での表裏両面の研磨量は、このダメージ深さに合わせて決定される。すなわち、この研磨量は、例えばウェーハ片面で０．５〜５μｍ、ウェーハ表裏両面で１〜１０μｍである。両面研磨装置としては、例えば２０Ｂクラスの小型４ウェイ両面研磨装置を採用することができる。
また、組み込まれる研磨布としては、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・硬化させたパッドなどが挙げられる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、半導体ウェーハの表裏両面を同時に１次両面研削する工程と、この１次両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を同時に仕上げ両面研削する工程と、この仕上げ両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を０．１〜１μｍだけ、超音波洗浄を用いたアルカリ洗浄およびこのアルカリ洗浄後の酸洗浄によってエッチングする工程と、このエッチングされた半導体ウェーハに、酸素ドナー消去のための熱処理を施す熱処理工程と、この熱処理後、この半導体ウェーハの表裏両面を研磨して、熱処理工程で発生した半導体ウェーハの表裏両面の不純物汚染を除去する工程と、両面研磨された半導体ウェーハを吸着して、このウェーハ外周部の面取り面を鏡面仕上げするＰＣＲ工程と、この鏡面面取り加工後、この半導体ウェーハの吸着面を仕上げ研磨する仕上げ研磨工程とを備えた両面研磨ウェーハの製造方法である。
【００１２】
ＰＣＲ工程時には、半導体ウェーハの片面または表裏両面を保持板に吸着する。また、ＰＣＲ加工装置としては、例えば円筒形状のウレタンバフを回転させ、この回転しているバフ外周面に、保持板に吸着・保持された半導体ウェーハの外周面を接触させて、この外周面を鏡面加工するものなどを採用できる。
そして、半導体ウェーハの吸着・保持面を仕上げ研磨する際には、仕上げ研磨装置が用いられる。この装置としては、片面研磨装置、両面研磨装置などを採用することができる。この仕上げ研磨されるウェーハ面は、ＰＣＲ工程での吸着・保持面である。半導体ウェーハの片面を吸着する場合、または、その表裏両面を吸着する場合がある。このときの研磨量は、例えばウェーハ片面で０．１〜１μｍである。
【００１３】
【作用】
この発明によれば、両面研磨ウェーハの製造方法において、熱処理工程後に両面研磨工程が行われる。これにより、熱処理時に発生しやすいウェーハ面の不純物汚染を、その後の両面研磨工程で除去することができる。
なお、従来法では、両工程の順番を逆にして、両面研磨後に熱処理を実施していた。このため、熱処理工程後に、ウェーハの表裏面を再度研磨する１次研磨工程が必要とされていた。
この発明では、この１次研磨工程を省くことができる。この結果、ウェーハ製造工程数を少なくすることができる。
【００１４】
【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両面研磨ウェーハの製造方法を示すフローチャートである。
図１に示すように、この実施例にあっては、スライス，１次面取り，１次両面研削（または軽ラッピング），仕上げ両面研削，洗浄，ＷＨＴ（熱処理），両面研磨，ＰＣＲ（ＰｏｌｉｓｈｉｎｇＣｏｒｎｏｒＲｏｕｎｄｉｎｇ），仕上げ研磨の各工程を経て、両面研磨ウェーハが作製される。以下、各工程を詳細に説明する。
【００１５】
ＣＺ法により引き上げられたシリコンインゴットは、スライス工程（Ｓ１０１）で、厚さ８６０μｍ程度の８インチのシリコンウェーハにスライスされる。
次に、このスライスドウェーハは、１次面取り工程（Ｓ１０２）で、その外周部が＃６００のメタル面取り用砥石により、所定の形状にあらく面取りされる。これにより、シリコンウェーハの外周部は、所定の丸みを帯びた形状（例えばＭＯＳ型の面取り形状）に成形される。
そして、この面取りされたシリコンウェーハは、１次両面研削工程（Ｓ１０３）で、＃６００番のレジノイド研削砥石を備えた両面研削装置により、あらく両面研削される。このときの研削量はウェーハ表裏面を合わせて４０〜１００μｍである。
ここでいう両面研削装置としては、片面ごとに研削する反転式両面研削装置または両面同時に研削する両面同時研削装置などが挙げられる。
【００１６】
また、この１次両面研削に代えて、ラッピング工程（Ｓ１０４）を実施することもできる。この工程は、シリコンウェーハを互いに平行なラップ定盤間に配置し、その後、このラップ定盤間に、アルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液を流し込む。それから、加圧下で回転・摺り合わせを行うことにより、このウェーハ表裏両面を機械的にラッピングする。この際、シリコンウェーハのラップ量は、ウェーハの表裏両面を合わせて４０〜１００μｍ程度である。なお、この一次両面研削工程または軽ラップ工程ではなく、次の仕上げ両面研削工程だけで処理する場合もある。
【００１７】
次いで、この１次両面研削後のウェーハまたはラップドウェーハの表裏面を、仕上げ両面研削する（Ｓ１０５）。具体的には、＃２０００番以上の細粒レジノイドボンド研削砥石やビトリファイド研削砥石を搭載した仕上げ両面研削装置により、綿密に両面研削される。このときの研削量は１０〜１００μｍ程度である。ここでいう仕上げ両面研削装置としては、片面ごとに仕上げ研削する反転式両面研削装置または両面同時に仕上げ研削する両面同時研削装置などが挙げられる。
【００１８】
次に、シリコンウェーハの洗浄工程を行う（Ｓ１０６）。この洗浄は、超音波を加えたウルトラソニックによる。しかもこの洗浄は、アルカリ洗浄後に酸洗浄が施される洗浄である。このような洗浄によって、シリコンウェーハ面がウェーハ表裏面で０．１〜１μｍだけエッチングされる。
続いて、洗浄後のシリコンウェーハを熱処理（ＷＨＴ）する（Ｓ１０７）。すなわち、多数枚のシリコンウェーハを石英製の熱処理用ボートに刻設された各ウェーハ挿填溝に挿填し、その後、このボートを拡散炉に投入する。そして、この炉内で６５０℃、１５分間熱処理する。この際、炉内の雰囲気ガスは窒素ガスである。
なお、この熱処理により、シリコンウェーハの表裏両面は、例えば金属などの不純物などにより汚染される場合が多い。また、シリコンウェーハの外周部は、この高温の熱によって溶けてしまったボートの一部分（ウェーハ挿填溝形成部の内面層）が付着する場合が多々ある。よって、この付着物を原因として、ウェーハ外周面に治具跡が残る懸念がある。
【００１９】
その後、熱処理されたシリコンウェーハの表裏両面を不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた研磨布を用いて研磨する（Ｓ１０８）。研磨量はウェーハ表裏両面を合わせて１０〜５０μｍ程度である。
次に、この両面研磨後のシリコンウェーハの外周部をＰＣＲ加工する（Ｓ１０９）。この加工時には、周知のＰＣＲ加工装置が用いられる。すなわち、ここでは円筒形状のウレタンバフをモータ回転させる装置が採用されている。モータによりウレタンバフを回転させ、この回転中のバフ外周面にシリコンウェーハの外周面を接触させる。これにより、このウェーハ外周面が鏡面仕上げされる。この際、シリコンウェーハは保持板にその片面だけが吸着・保持されている。吸着源は、この保持板にホースなどを介して外部接続される負圧発生装置である。なお、このＰＣＲ加工を行うことで、上記ウェーハ外周面に残存した治具跡も除去される。
その後、このシリコンウェーハの片面に仕上げ研磨が施される（Ｓ１１０）。このウェーハ片面とは、ＰＣＲ加工時に保持板に吸着・保持されたウェーハ面のことである。なお、シリコンウェーハの吸着・保持面（片面）を仕上げ研磨する仕上げ研磨装置としては、片面研磨装置、両面研磨装置などが採用される。この際、仕上げ研磨量は、ウェーハ表裏両面で０．１〜２μｍ程度である。
【００２０】
このように、熱処理工程の後に両面研磨工程を行うようにしたので、ＷＨＴ熱処理時に発生するシリコンウェーハ表裏両面の不純物汚染を、その直後の両面研磨工程で除去することができる。これにより、両面研磨後にＷＨＴ熱処理を行っていた従来法において必須とされていた、上記１次研磨工程を省略することができる。この結果、ウェーハ製造工程数を低減することができる。
特に、この一実施例では、ＰＣＲ加工時において、保持板によりシリコンウェーハの片面だけを吸着・保持する。しかも、仕上げ研磨工程ではこのウェーハ片面についてだけ仕上げ研磨を施せばよいので、この仕上げ研磨工程の作業の簡易化を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、熱処理工程の後に両面研磨工程を行うようにしたので、熱処理時に発生するウェーハ表裏面の不純物汚染を、この両面研磨時に除去することができる。その結果、例えばエッチングレス方式のプロセスにおいて１次研磨工程が省けて、ウェーハ製造工程数を低減することができる。
【００２２】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ＰＣＲ工程を半導体ウェーハの片面を吸着して行い、よって仕上げ研磨工程では、このウェーハ片面にだけ仕上げ研磨を施したので、この仕上げ研磨工程の作業の簡易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る両面研磨ウェーハの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】従来手段に係る両面研磨ウェーハの製造方法を示すフローチャートである。

Claims

半導体ウェーハの表裏両面を同時に１次両面研削する工程と、
この１次両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を同時に仕上げ両面研削する工程と、
この仕上げ両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を０．１〜１μｍだけ、超音波洗浄を用いたアルカリ洗浄およびこのアルカリ洗浄後の酸洗浄によってエッチングする工程と、
このエッチングされた半導体ウェーハに、酸素ドナー消去のための熱処理を施す熱処理工程と、
この熱処理後、この半導体ウェーハの表裏両面を研磨して、熱処理工程で発生した半導体ウェーハの表裏両面の不純物汚染を除去する工程とを備えた両面研磨ウェーハの製造方法。
半導体ウェーハの表裏両面を同時に１次両面研削する工程と、
この１次両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を同時に仕上げ両面研削する工程と、
この仕上げ両面研削後に、この半導体ウェーハの表裏両面を０．１〜１μｍだけ、超音波洗浄を用いたアルカリ洗浄およびこのアルカリ洗浄後の酸洗浄によってエッチングする工程と、
このエッチングされた半導体ウェーハに、酸素ドナー消去のための熱処理を施す熱処理工程と、
この熱処理後、この半導体ウェーハの表裏両面を研磨して、熱処理工程で発生した半導体ウェーハの表裏両面の不純物汚染を除去する工程と、
両面研磨された半導体ウェーハを吸着して、このウェーハ外周部の面取り面を鏡面仕上げするＰＣＲ工程と、
この鏡面面取り加工後、この半導体ウェーハの吸着面を仕上げ研磨する仕上げ研磨工程とを備えた両面研磨ウェーハの製造方法。