JP5493863B2 - エピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
この発明はエピタキシャルウェーハの製造方法、詳しくは円形のサセプタを使用し、気相エピタキシャル法によって、ウェーハ表面にエピタキシャル膜が成長されたエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
近年のウェーハの大口径化に伴い、シリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成長させる気相エピタキシャル成長装置としては、枚葉式のものが多用されている。枚葉式の装置では、まず通路状の反応炉（チャンバ）内に設置されたサセプタにシリコンウェーハを載置する。その後、反応炉の外に設けられたヒータによりシリコンウェーハを加熱しながら、反応炉を通過する各種のソースガス（原料ガス、反応ガス）と反応させ、ウェーハ表面にエピタキシャル膜を成長させる。
サセプタには、平面視して円形で、ウェーハが１枚載置できるサセプタが多用されている。これは、大口径ウェーハ、たとえば直径が３００ｍｍの円形のシリコンウェーハを均一に加熱し、ウェーハ表面全体にソースガスを供給し、均一なエピタキシャル膜を成長させるためである。このサセプタの上面の中央部には、表裏面を水平にしたシリコンウェーハを納める凹形状のウェーハ収納部が形成されている。最近、このサセプタによるシリコンウェーハの支持位置は、シリコンウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域とするのが一般的となっている（たとえば特許文献１）。ウェーハ支持位置を境界領域とする方法としては、ウェーハ収納部の底板の中央部を均一に薄肉化し、底板の外周部に段差を形成するか、ウェーハ収納部の底板の中央部を円形に切欠し、底板をリング形状とする方法が考えられる。なお、境界領域とは、シリコンウェーハの裏面のうち、面取り面との境界線を中心としたウェーハ半径方向の内外１ｍｍ未満の領域である。
サセプタには、平面視して円形で、ウェーハが１枚載置できるサセプタが多用されている。これは、大口径ウェーハ、たとえば直径が３００ｍｍの円形のシリコンウェーハを均一に加熱し、ウェーハ表面全体にソースガスを供給し、均一なエピタキシャル膜を成長させるためである。このサセプタの上面の中央部には、表裏面を水平にしたシリコンウェーハを納める凹形状のウェーハ収納部が形成されている。最近、このサセプタによるシリコンウェーハの支持位置は、シリコンウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域とするのが一般的となっている（たとえば特許文献１）。ウェーハ支持位置を境界領域とする方法としては、ウェーハ収納部の底板の中央部を均一に薄肉化し、底板の外周部に段差を形成するか、ウェーハ収納部の底板の中央部を円形に切欠し、底板をリング形状とする方法が考えられる。なお、境界領域とは、シリコンウェーハの裏面のうち、面取り面との境界線を中心としたウェーハ半径方向の内外１ｍｍ未満の領域である。
従来、サセプタの表面の素材としては、炭化珪素（ＳｉＣ）が採用されていた。そのため、シリコンウェーハに比べれば、サセプタの方が高硬度（ＳｉＣ＝２２００〜２５００ＨＶ、Ｓｉ＝１０５０ＨＶ、［ビッカース硬度］）である。しかも、サセプタの熱膨張係数はＳｉＣが４．８×１０−６／ｋで、シリコンは２．５×１０−６／ｋと、サセプタの方が熱膨張係数は大きかった。炉内が高温となるエピタキシャル成長時には、前記ウェーハ裏面の境界領域と、ウェーハ収納部の底板の外周部の内周上縁とが擦れ合う。その際、熱膨張係数の違いによって、サセプタより軟らかいシリコンウェーハには、前記境界領域に傷が発生していた。
この傷とは、ちょうど指頭の爪の生え際に発生するササクレに似た溝状のもの（ササクレ傷）である。傷の平面形状としては線状のもの、点状のもの等があり、断面形状としてはＶ字型凹部等がある。
この傷とは、ちょうど指頭の爪の生え際に発生するササクレに似た溝状のもの（ササクレ傷）である。傷の平面形状としては線状のもの、点状のもの等があり、断面形状としてはＶ字型凹部等がある。
しかしながら、デバイス工程の微細化に伴い、シリコンウェーハの裏面において面取り面とウェーハ裏面との境界領域に傷が存在すれば、以下の不都合が生じていた。
すなわち、デバイス工程でシリコンウェーハをエッチング液等に浸漬した際、パーティクルが傷の部分から発生してウェーハの表面（デバイス形成面）側へ回り込み、これがその表面に付着する。その結果、デバイスプロセスで歩留まりが低下するという問題が発生していた。
すなわち、デバイス工程でシリコンウェーハをエッチング液等に浸漬した際、パーティクルが傷の部分から発生してウェーハの表面（デバイス形成面）側へ回り込み、これがその表面に付着する。その結果、デバイスプロセスで歩留まりが低下するという問題が発生していた。
そこで、この発明は、半導体ウェーハの裏面のうち面取り面との境界領域に傷が存在しないエピタキシャルウェーハを製造することができ、これにより傷を原因としたデバイス工程でのパーティクルの発生をなくすことができるエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的としている。
また、この発明は、傷の除去が容易なエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的としている。
さらに、この発明は、仮に傷が、半導体ウェーハの裏面の境界領域のうち、面取り面の部分に存在した場合でも、傷を取り残しなく除去することができるエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的としている。
また、この発明は、傷の除去が容易なエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的としている。
さらに、この発明は、仮に傷が、半導体ウェーハの裏面の境界領域のうち、面取り面の部分に存在した場合でも、傷を取り残しなく除去することができるエピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的としている。
請求項１に記載の発明は、半導体ウェーハの表面に、気相エピタキシャル法によってエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル工程と、前記エピタキシャル工程の直後に、前記半導体ウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に前記エピタキシャル工程で発生した深さ０．５μｍ以上、長さ１μｍ以上の傷を除去する傷除去工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法であって、前記傷除去工程は、前記半導体ウェーハの表面を鏡面研磨すると同時に、前記半導体ウェーハの裏面を、前記鏡面研磨に比べて研磨レートを大きくして研磨することにより傷を除去するエピタキシャルウェーハの製造方法である。
請求項１に記載の発明によれば、半導体ウェーハの表面に、気相エピタキシャル法によってエピタキシャル膜を成長させる。その際、半導体ウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に、深さ０．５μｍ以上、長さ１μｍ以上の傷（ササクレ傷）が発生する。これは、例えば半導体ウェーハをサセプタにより支持したとき、サセプタのウェーハ収納部のうち、その底板の外周部の内周上縁がウェーハ裏面の境界領域に当接するためである。
続く傷除去工程では、得られたエピタキシャルウェーハに対して、境界領域に発生した傷を除去する。これにより、半導体ウェーハの裏面のうち面取り面との境界領域に傷が存在しないエピタキシャルウェーハが得られる。
その結果、その後のデバイス工程で、例えばエッチング液等の処理液中にエピタキシャルウェーハを浸漬した際、パーティクルが傷の部分から発生してウェーハ表面側に回り込んでウェーハ表面に付着し、不良デバイスの発生原因となることがない。その結果、デバイスの歩留まりを高めることができる。
続く傷除去工程では、得られたエピタキシャルウェーハに対して、境界領域に発生した傷を除去する。これにより、半導体ウェーハの裏面のうち面取り面との境界領域に傷が存在しないエピタキシャルウェーハが得られる。
その結果、その後のデバイス工程で、例えばエッチング液等の処理液中にエピタキシャルウェーハを浸漬した際、パーティクルが傷の部分から発生してウェーハ表面側に回り込んでウェーハ表面に付着し、不良デバイスの発生原因となることがない。その結果、デバイスの歩留まりを高めることができる。
半導体ウェーハとしては、単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハ等を採用することができる。
シリコンウェーハの口径は任意である。例えば、１５０ｍｍ、２００ｍｍあるいは３００ｍｍ以上を採用することができる。
エピタキシャル膜の素材は、ウェーハと同じシリコン（単結晶シリコン、多結晶シリコン）を採用することができる。また、ウェーハの素材とは異なる例えばガリウム・ヒ素等でもよい。
エピタキシャル膜の厚さは、例えばバイポーラデバイス用やパワーデバイス用で数μｍ〜１５０μｍ、ＭＯＳデバイス用では１０μｍ以下である。
シリコンウェーハの口径は任意である。例えば、１５０ｍｍ、２００ｍｍあるいは３００ｍｍ以上を採用することができる。
エピタキシャル膜の素材は、ウェーハと同じシリコン（単結晶シリコン、多結晶シリコン）を採用することができる。また、ウェーハの素材とは異なる例えばガリウム・ヒ素等でもよい。
エピタキシャル膜の厚さは、例えばバイポーラデバイス用やパワーデバイス用で数μｍ〜１５０μｍ、ＭＯＳデバイス用では１０μｍ以下である。
気相エピタキシャル法としては、例えば常圧気相エピタキシャル法、減圧気相エピタキシャル法、有機金属気相エピタキシャル法等を採用することができる。気相エピタキシャル法では、例えばエピタキシャルウェーハを横置き状態（表裏面が水平な状態）でウェーハ収納部に収納する、平面視して円形で、ウェーハを１枚載置するサセプタが使用される。ウェーハ収納時には、円形のサセプタのうち、ウェーハ収納部の底板の外周部の内周上縁が、エピタキシャルウェーハの裏面と面取り面との境界領域に当接（線接触）する。この環状の当接ラインがウェーハの支持ラインとなる。
ここでいう半導体ウェーハの裏面の面取り面との境界領域とは、半導体ウェーハの裏面の平坦面と、曲面である面取り面との境界線（ウェーハ中心を中心とした円をなす）を中心として、ウェーハ半径方向へ内外１ｍｍ未満、合計２ｍｍ未満、好ましくはウェーハ半径方向へ内外０．１ｍｍ程度、合計０．２ｍｍ程度の幅を有する帯状の領域である。
サセプタの表面の素材としては、例えば、炭化珪素を採用することができる。サセプタの表面の素材には、半導体ウェーハと異なる素材を採用した方がよい。これは、エピタキシャル成長時の加熱により、半導体ウェーハとサセプタとが溶融し、一体的に貼り付かないようにするためである。半導体ウェーハとサセプタとを別素材にすることで、熱膨張率は互いに異なるものとなる。
サセプタの表面の素材としては、例えば、炭化珪素を採用することができる。サセプタの表面の素材には、半導体ウェーハと異なる素材を採用した方がよい。これは、エピタキシャル成長時の加熱により、半導体ウェーハとサセプタとが溶融し、一体的に貼り付かないようにするためである。半導体ウェーハとサセプタとを別素材にすることで、熱膨張率は互いに異なるものとなる。
また、傷とは、深さ０．５μｍ以上、長さ１μｍ以上の切れ込み傷である。言い換えれば、この傷は、ちょうど指頭の爪の生え際に発生するササクレに似た溝状のもの（ササクレ傷）である。傷の平面形状としては線状のもの、点状なもの等があり、断面形状としてはＶ字型凹部等がある。
傷のサイズが深さ０．５μｍ未満、長さ１μｍ未満であれば、デバイス工程でのエッチング液浸漬時、パーティクルが傷の部分から発生した場合でも、パーティクルの個数が少ないのでパーティクルがエッチング液によって溶失する。その結果、パーティクルがウェーハ表面側に回り込んでウェーハ表面に付着するおそれがない。よって、この傷を原因としたデバイスの歩留まりの低下のおそれがない。
なお、ウェーハ裏面での発生頻度が高い傷（ササクレ傷）のサイズは、深さ０．５〜５μｍ、長さ５〜１００μｍである。
傷のサイズが深さ０．５μｍ未満、長さ１μｍ未満であれば、デバイス工程でのエッチング液浸漬時、パーティクルが傷の部分から発生した場合でも、パーティクルの個数が少ないのでパーティクルがエッチング液によって溶失する。その結果、パーティクルがウェーハ表面側に回り込んでウェーハ表面に付着するおそれがない。よって、この傷を原因としたデバイスの歩留まりの低下のおそれがない。
なお、ウェーハ裏面での発生頻度が高い傷（ササクレ傷）のサイズは、深さ０．５〜５μｍ、長さ５〜１００μｍである。
また、傷除去工程は、前記半導体ウェーハの表面を鏡面研磨すると同時に、前記半導体ウェーハの裏面を、前記鏡面研磨に比べて研磨レートを大きくして研磨することにより傷を除去する。傷を研磨により除去するため、傷の除去が容易である。
ここでいう研磨とは、片面研磨装置を用いた場合に、ウェーハ表面（エピタキシャル膜の表面）を保持することによってウェーハ表面にキズ、汚れが付着する恐れがあるという理由により、両面研磨を指す。
両面研磨時に使用される両面研磨装置としては、例えばサンギヤとインターナルギヤとを有した遊星歯車式両面研磨装置、サンギヤを有さないサンギヤレス両面研磨装置を採用することができる。このうち、サンギヤからの発塵に起因してウェーハ表面にスクラッチ等が発生する恐れがあるという理由により、サンギヤレス式両面研磨装置を使用することが好ましい。
両面研磨時に使用される両面研磨装置としては、例えばサンギヤとインターナルギヤとを有した遊星歯車式両面研磨装置、サンギヤを有さないサンギヤレス両面研磨装置を採用することができる。このうち、サンギヤからの発塵に起因してウェーハ表面にスクラッチ等が発生する恐れがあるという理由により、サンギヤレス式両面研磨装置を使用することが好ましい。
エッチングは、エッチング後の平坦度を劣化させないために、ウェーハ裏面全面へのエッチングが必要になるため、ウエットエッチングを採用する。ウエットエッチングは、酸エッチング液による酸エッチングでも、アルカリエッチング液によるアルカリエッチングでもよい。ただし、シリコンとの反応性が高く、生産性が高まるので、酸エッチングが好ましい。また、ウエットエッチングにおけるウェーハ裏面への液の接触形態としては、半導体ウェーハの片面のみにエッチング液を接触させる片面（裏面）エッチングを採用する。片面エッチング装置としては、例えばエッチング液をスプレーノズルから噴霧するスプレー式エッチング装置を採用する。
請求項１に記載の発明によれば、エピタキシャル工程で、ウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に発生した深さ０．５μｍ以上、長さ１μｍ以上の傷は、次の傷除去工程で除去される。これにより、この境界領域に傷が存在しないエピタキシャルウェーハを得ることができる。その結果、その後のデバイス工程で、例えばエッチング液等の処理液中にエピタキシャルウェーハを浸漬した際、パーティクルが傷の部分から発生してウェーハ表面側に回り込んでウェーハ表面に付着し、不良デバイスの発生原因となることがない。その結果、デバイスの歩留まりを高めることができる。
また、ウェーハ裏面を研磨して傷を除去するので、傷の除去が容易である。
また、ウェーハ裏面を研磨して傷を除去するので、傷の除去が容易である。
１０ エピタキシャルウェーハ、
１１ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
１２ エピタキシャル膜、
ａ 境界領域、
ｂ 傷。
１１ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
１２ エピタキシャル膜、
ａ 境界領域、
ｂ 傷。
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。まず、図１〜図６を参照して、実施例１に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。
図１において、１０はこの発明の実施例１に係るエピタキシャルウェーハである。このエピタキシャルウェーハ１０は、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）１１の表面にエピタキシャル膜１２が成長され、かつシリコンウェーハ１１の裏面のうち、面取り面との境界領域ａに傷ｂが存在しないウェーハである（図２）。
境界領域ａとは、シリコンウェーハ１１の裏面と面取り面との境界線ｃ（平坦面と湾曲面との交わりにより形成された円）を中心として、ウェーハ半径方向の内側へ０．１ｍｍ、外側へ０．１ｍｍのリング帯状の領域である。傷ｂとは、ウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に発生する、深さ０．５μｍ以上、長さ１μｍ以上の切れ込み傷である。
境界領域ａとは、シリコンウェーハ１１の裏面と面取り面との境界線ｃ（平坦面と湾曲面との交わりにより形成された円）を中心として、ウェーハ半径方向の内側へ０．１ｍｍ、外側へ０．１ｍｍのリング帯状の領域である。傷ｂとは、ウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に発生する、深さ０．５μｍ以上、長さ１μｍ以上の切れ込み傷である。
以下、図３のフローシートを参照して、このエピタキシャルウェーハ１０の製造方法を説明する。
まず、ＣＺ法により引き上げられた単結晶シリコンインゴットからスライスしたシリコンウェーハ１１を準備する（Ｓ１０１）。このシリコンウェーハ１１には、ドーパントとしてボロンが、シリコンウェーハ１１の比抵抗が１０ｍΩ・ｃｍになるまで添加されている。
まず、ＣＺ法により引き上げられた単結晶シリコンインゴットからスライスしたシリコンウェーハ１１を準備する（Ｓ１０１）。このシリコンウェーハ１１には、ドーパントとしてボロンが、シリコンウェーハ１１の比抵抗が１０ｍΩ・ｃｍになるまで添加されている。
次に、厚さ約９００μｍ、直径３００ｍｍにスライスされたシリコンウェーハ１１は、面取り工程で、その周縁部が面取り用の砥石により面取りされる（Ｓ１０２）。これにより、シリコンウェーハ１１の周縁部は、断面が所定の丸みを帯びた形状となる。
続くラッピング工程では、面取りされたシリコンウェーハ１１が、ラップ盤によりラッピングされる（Ｓ１０３）。
次いで、エッチング工程では、ラップドウェーハを所定のエッチング液（混酸またはアルカリ＋混酸）に浸漬し、ラップ加工での歪み、面取り工程等の歪み等を除去する（Ｓ１０４）。この場合、通常片面で２０μｍ、両面で４０μｍ程度をエッチングする。
その後、シリコンウェーハ１１を研磨盤に固定し、シリコンウェーハ１１に鏡面研磨を施す（Ｓ１０５）。
続くラッピング工程では、面取りされたシリコンウェーハ１１が、ラップ盤によりラッピングされる（Ｓ１０３）。
次いで、エッチング工程では、ラップドウェーハを所定のエッチング液（混酸またはアルカリ＋混酸）に浸漬し、ラップ加工での歪み、面取り工程等の歪み等を除去する（Ｓ１０４）。この場合、通常片面で２０μｍ、両面で４０μｍ程度をエッチングする。
その後、シリコンウェーハ１１を研磨盤に固定し、シリコンウェーハ１１に鏡面研磨を施す（Ｓ１０５）。
次に、シリコンウェーハ１１を枚葉式の気相エピタキシャル成長装置の反応室内に配置し、シリコンウェーハ１１の表面に、気相エピタキシャル法によりエピタキシャル膜１２を成長させる（Ｓ１０６）。
以下、図４を参照して、気相エピタキシャル成長装置を用いたエピタキシャル成長工程を具体的に説明する。
図４に示すように、気相エピタキシャル成長装置３０は、上下にヒータが配設されたチャンバ（図示せず）の中央部に、平面視して円形のサセプタ１３が水平配置されたものである。サセプタ１３の表面の素材は炭化珪素（ビッカース硬度２３００ＨＶ）である。サセプタ１３の表面の中央部には、シリコンウェーハ１１を、その表裏面を水平な横置き状態で収納する凹形状のウェーハ収納部１４が形成されている。ウェーハ収納部１４の底板１５は、その中央部が均一な厚さに薄肉化されている。これにより、底板１５の外周部１５ａの内周上縁１５ｂの付近に段差が現出される。ウェーハ収納部１４は、この底板１５と、外周部１５ａの外周に配置される周壁１４ａとから区画された空間である。
また、チャンバの一側部には、チャンバの上部空間に、所定のキャリアガス（Ｈ２ガス）と所定のソースガス（ＳｉＨＣｌ３ガス）とを、ウェーハ表面に対して平行に流す一対のガス供給口が配設されている。また、チャンバの他側部には、両ガスの排気口が形成されている。
以下、図４を参照して、気相エピタキシャル成長装置を用いたエピタキシャル成長工程を具体的に説明する。
図４に示すように、気相エピタキシャル成長装置３０は、上下にヒータが配設されたチャンバ（図示せず）の中央部に、平面視して円形のサセプタ１３が水平配置されたものである。サセプタ１３の表面の素材は炭化珪素（ビッカース硬度２３００ＨＶ）である。サセプタ１３の表面の中央部には、シリコンウェーハ１１を、その表裏面を水平な横置き状態で収納する凹形状のウェーハ収納部１４が形成されている。ウェーハ収納部１４の底板１５は、その中央部が均一な厚さに薄肉化されている。これにより、底板１５の外周部１５ａの内周上縁１５ｂの付近に段差が現出される。ウェーハ収納部１４は、この底板１５と、外周部１５ａの外周に配置される周壁１４ａとから区画された空間である。
また、チャンバの一側部には、チャンバの上部空間に、所定のキャリアガス（Ｈ２ガス）と所定のソースガス（ＳｉＨＣｌ３ガス）とを、ウェーハ表面に対して平行に流す一対のガス供給口が配設されている。また、チャンバの他側部には、両ガスの排気口が形成されている。
エピタキシャル成長時には、まず、シリコンウェーハ１１をサセプタ１３のウェーハ収納部１４に、ウェーハ表裏面を水平にして載置する。このとき、サセプタ１３の内周上縁１５ｂが、シリコンウェーハ１１の裏面のうち、面取り面との境界領域ａに当接する。この当接は、シリコンウェーハ１１の全周にわたる。
次に、シリコンウェーハ１１の表面にエピタキシャル膜１２を成長させる。すなわち、キャリアガスとソースガスとを、対応するガス供給口を通して反応室へ導入する。反応室の炉内圧力は１００±２０ＫＰａである。ここで、１０００℃〜１３００℃の高温に熱せられたシリコンウェーハ１１上に、ソースガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを、反応速度１．５〜４．５μｍ／分で析出させる。これにより、シリコンウェーハ１１の表面上にシリコン単結晶のエピタキシャル膜１２が成長される。こうして、エピタキシャルウェーハ１０が作製される。
エピタキシャル成長の加熱時には、シリコンウェーハ１１の熱膨張率とサセプタ１３の熱膨張率との違いにより、シリコンウェーハ１１の裏面の境界領域ａがサセプタ１３の内周上縁１５ｂに対して擦れる。このとき、サセプタ１３の表面の素材は、シリコンウェーハ１１より硬い炭化珪素である。そのため、ウェーハ外周部の裏側において、面取り面とウェーハ裏面との境界領域ａに深さ０．５〜２０μｍ、長さ１〜５００μｍの傷ｂが発生する。
エピタキシャル成長の加熱時には、シリコンウェーハ１１の熱膨張率とサセプタ１３の熱膨張率との違いにより、シリコンウェーハ１１の裏面の境界領域ａがサセプタ１３の内周上縁１５ｂに対して擦れる。このとき、サセプタ１３の表面の素材は、シリコンウェーハ１１より硬い炭化珪素である。そのため、ウェーハ外周部の裏側において、面取り面とウェーハ裏面との境界領域ａに深さ０．５〜２０μｍ、長さ１〜５００μｍの傷ｂが発生する。
次に、エピタキシャルウェーハ１０をサンギヤレス構造の両面研磨装置内に配置する。次いで、エピタキシャルウェーハ１０の表面（エピタキシャル膜１２の表面）を鏡面研磨すると同時に、エピタキシャルウェーハ１０の裏面（シリコンウェーハ１１の裏面）を、表面研磨に比べて研磨レートを大きくして研磨する（Ｓ１０７）。ここでは、研磨液として、シリカ濃度が０．３重量％以下のものが採用されている。
以下、図５および図６を参照して、サンギヤレス構造の両面研磨装置の構造を具体的に説明する。
図５および図６に示すように、上定盤１２０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駆動される。また、上定盤１２０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。昇降装置１８は、エピタキシャルウェーハ１０をキャリアプレート１１０に給排する際等に使用される。なお、上定盤１２０および下定盤１３０のエピタキシャルウェーハ１０の表裏両面に対する押圧は、上定盤１２０および下定盤１３０に組み込まれた図示しないエアバック方式等の加圧手段により行われる。下定盤１３０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させられる。キャリアプレート１１０は、そのプレート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１１０の表面と平行な面（水平面）内で円運動する。
図５および図６に示すように、上定盤１２０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駆動される。また、上定盤１２０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。昇降装置１８は、エピタキシャルウェーハ１０をキャリアプレート１１０に給排する際等に使用される。なお、上定盤１２０および下定盤１３０のエピタキシャルウェーハ１０の表裏両面に対する押圧は、上定盤１２０および下定盤１３０に組み込まれた図示しないエアバック方式等の加圧手段により行われる。下定盤１３０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させられる。キャリアプレート１１０は、そのプレート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１１０の表面と平行な面（水平面）内で円運動する。
キャリア円運動機構１９は、キャリアプレート１１０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。キャリア円運動機構１９とキャリアホルダ２０とは、連結構造を介して連結されている。
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。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。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。
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。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。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。
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、その先端部がスプロケット２６より下方に突出している。この部分に動力伝達用のギヤ２８が固着されている。ギヤ２８は、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。
したがって、円運動用モータ２９を起動すれば、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に伝達される。そして、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、各偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリアホルダ２０、ひいてはホルダ２０に保持されたキャリアプレート１１０が、このプレート１１０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１１０は、上定盤１２０および下定盤１３０の軸線ｅから距離Ｌだけ偏心した状態を保って旋回する。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１１０上の全ての点は、同じ大きさの小円の軌跡を描く。
このように、エピタキシャルウェーハ１０の両面を研磨することで、ウェーハ両面の平坦度が高まる。しかも、傷が存在するウェーハ裏面のみを研磨する場合には、ウェーハ表面（エピタキシャル膜の表面）が保持されるので、ウェーハ表面にキズ、汚れが付着するおそれが少ない。
以上の工程により、シリコンウェーハ１１の裏面のうち、面取り面との境界領域ａに傷ｂが存在しないエピタキシャルウェーハ１０が作製される（図１）。その結果、その後のデバイス工程で、例えばエッチング液等の処理液中にエピタキシャルウェーハ１０を浸漬しても、パーティクルが傷ｂの部分から発生しない。そのため、このパーティクルがウェーハ表面側に回り込んでウェーハ表面に付着することがない。その結果、デバイスの歩留まりを高めることができる。
また、実施例１ではウェーハ裏面を研磨して傷ｂを除去するようにしたので、傷ｂの除去が容易となる。
また、実施例１ではウェーハ裏面を研磨して傷ｂを除去するようにしたので、傷ｂの除去が容易となる。
次に、図７に基づきこの発明の実施例２に係るエピタキシャルウェーハの製造方法を説明する。実施例２は、傷除去工程として、噴流式エッチング装置（片面エッチング装置）５０を用いて、ウェーハ裏面にエッチング液を接触させて傷ｂを除去するエッチング（傷除去工程）を採用した点を特徴としている。
以下、図７を参照して、噴流式エッチング装置５０による裏面エッチング工程（傷除去工程）を具体的に説明する。
以下、図７を参照して、噴流式エッチング装置５０による裏面エッチング工程（傷除去工程）を具体的に説明する。
噴流式エッチング装置５０はエッチング槽５３と、ウェーハ保持手段５１と、ウェーハ回転昇降手段５２とを備えている。
エッチング槽５３には、エッチング液（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝２：１）が槽上部まで貯留されている。ウェーハ保持手段５１は、エッチング槽５３の上方に配置され、ウェーハ裏面を下に向けてエピタキシャルウェーハ１０を水平状態で真空吸着する。ウェーハ回転昇降手段５２は、ウェーハ保持手段５１に保持されたエピタキシャルウェーハ１０を、ウェーハ保持手段５１と一体的に水平回転および昇降させる。
エッチング槽５３には、エッチング液（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝２：１）が槽上部まで貯留されている。ウェーハ保持手段５１は、エッチング槽５３の上方に配置され、ウェーハ裏面を下に向けてエピタキシャルウェーハ１０を水平状態で真空吸着する。ウェーハ回転昇降手段５２は、ウェーハ保持手段５１に保持されたエピタキシャルウェーハ１０を、ウェーハ保持手段５１と一体的に水平回転および昇降させる。
エッチング槽５３は、分離された内槽５３Ａと外槽５３Ｂとから構成されている。内槽５３Ａの底面の中心部には、エッチング液を真上に吹き出し、液面を所定高さまで盛り上げる吹き出しノズル５４が設けられている。吹き出しノズル５４には、循環用パイプ５５ａを介して液循環装置５５が接続されている。液循環装置５５は、内槽５３Ａからオーバフローして外槽５３Ｂに排出されたエッチング液を導出し、このエッチング液をフィルタリングして、吹き出しノズル５４から内槽５３Ａへ戻す装置である。循環用パイプ５５ａには、循環ポンプ５６、異物除去用のフィルタ５７が接続されている。
ウェーハ保持手段５１は、厚肉な円盤形状の保持本体５１ａと、保持本体５１ａの下面に取り付けられ、多数の吸引孔が所定ピッチで形成された吸引板５１ｂとを有している。吸引板５１ｂの下面には、エピタキシャルウェーハ１０が吸着される。保持本体５１ａに吸気口が形成され、吸気口には図示しないバキューム装置の吸引部から導出された吸引ホースの先端部が連通されている。保持本体５１ａは、吸引口と吸引板５１ｂの各吸引孔とを連通した内部流路を有している。
ウェーハ回転昇降手段５２は、出力軸５２ａの先端が下向きの回転モータ５２ｂと、回転モータ５２ｂを昇降させる昇降機構部５２ｃとを有している。回転軸５２ａの下端部には、ウェーハ保持手段５１が連結される。
ウェーハ回転昇降手段５２は、出力軸５２ａの先端が下向きの回転モータ５２ｂと、回転モータ５２ｂを昇降させる昇降機構部５２ｃとを有している。回転軸５２ａの下端部には、ウェーハ保持手段５１が連結される。
次に、この発明の実施例２に係る片面エッチング方法を説明する。
図７に示すように、あらかじめ図示しないバキューム装置を作動させ、これにより発生した負圧力で、吸引板５１ｂの下面にエピタキシャルウェーハ１０を水平状態で吸着し、保持する。このとき、ウェーハ裏面は下方を向いている。その後、回転モータ５２ｂによりエピタキシャルウェーハ１０を１〜１０ｒｐｍで回転させながら、昇降機構部５２ｃによりエピタキシャルウェーハ１０を下方へ移動させ、エピタキシャルウェーハ１０を液面から５〜３０ｍｍの高さで保持する。
図７に示すように、あらかじめ図示しないバキューム装置を作動させ、これにより発生した負圧力で、吸引板５１ｂの下面にエピタキシャルウェーハ１０を水平状態で吸着し、保持する。このとき、ウェーハ裏面は下方を向いている。その後、回転モータ５２ｂによりエピタキシャルウェーハ１０を１〜１０ｒｐｍで回転させながら、昇降機構部５２ｃによりエピタキシャルウェーハ１０を下方へ移動させ、エピタキシャルウェーハ１０を液面から５〜３０ｍｍの高さで保持する。
次いで、循環ポンプ５６の作動により、吹き出しノズル５４からエッチング液面に向かって５〜３０リットル／分でエッチング液を吹き出す。これにより、内層５３Ａに貯留されたエッチング液の中心部の液面が５〜３０ｍｍだけ盛り上がる。よって、この盛り上がり部分が、液面上方に水平保持されたシリコンウェーハ１１の裏面の中心部に接触する。
このとき、エッチング液の表面張力で、エッチング液がシリコンウェーハ１１の一面（裏面）全域に広がって落下する。これにより、前記境界領域ａの傷ｂを含むウェーハ裏面の全体がエッチングされる。
このように、傷ｂをエッチングにより除去するようにしたので、実施例１の研磨に比べて傷ｂの除去が容易となる。しかも、仮に傷ｂの発生位置が、前記境界領域ａのうち、面取り面の部分であっても、傷ｂを取り残しなく除去することができる。
その他の構成、作用および効果は、実施例１と略同じであるので説明を省略する。
このとき、エッチング液の表面張力で、エッチング液がシリコンウェーハ１１の一面（裏面）全域に広がって落下する。これにより、前記境界領域ａの傷ｂを含むウェーハ裏面の全体がエッチングされる。
このように、傷ｂをエッチングにより除去するようにしたので、実施例１の研磨に比べて傷ｂの除去が容易となる。しかも、仮に傷ｂの発生位置が、前記境界領域ａのうち、面取り面の部分であっても、傷ｂを取り残しなく除去することができる。
その他の構成、作用および効果は、実施例１と略同じであるので説明を省略する。
ここで、実際に実施例１により作製されたエピタキシャルウェーハ（本発明品）と、従来法で製造されたエピタキシャルウェーハ（以下、従来品）のエピタキシャルウェーハとに対して、デバイス工程でのエッチング液への浸漬作業を想定した、傷の発生数を測定する試験の結果を報告する。測定値は、実施例１のエピタキシャルウェーハ、従来品のエピタキシャルウェーハを、それぞれ２５枚ずつ試験した平均値である。
ウェーハ裏面及び端面検査装置（Ｒａｙｔｅｘ社製）により、各エピタキシャルウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に存在する傷の数をカウントした（最小測定サイズ；０．２μｍ）。その結果、本発明品の傷の数は０個、従来品の傷の数は約６０個で、従来品に比べて実施例１の製造法により得られたエピタキシャルウェーハの優位性は明らかだった。
ウェーハ裏面及び端面検査装置（Ｒａｙｔｅｘ社製）により、各エピタキシャルウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に存在する傷の数をカウントした（最小測定サイズ；０．２μｍ）。その結果、本発明品の傷の数は０個、従来品の傷の数は約６０個で、従来品に比べて実施例１の製造法により得られたエピタキシャルウェーハの優位性は明らかだった。
この発明は、ＭＯＳ製品、ロジック製品などの基板となるエピタキシャルウェーハの製造に有用である。
Claims (1)
- 半導体ウェーハの表面に、気相エピタキシャル法によってエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル工程と、
前記エピタキシャル工程の直後に、前記半導体ウェーハの裏面のうち、面取り面との境界領域に前記エピタキシャル工程で発生した深さ０．５μｍ以上、長さ１μｍ以上の傷を除去する傷除去工程とを備えたエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記傷除去工程は、前記半導体ウェーハの表面を鏡面研磨すると同時に、前記半導体ウェーハの裏面を、前記鏡面研磨に比べて研磨レートを大きくして研磨することにより傷を除去するエピタキシャルウェーハの製造方法。
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