JPH09246130A - 半導体ウエハおよびその製造方法並びにそれを使用した半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置や結晶軸方向を同定できる円形ウエハの
提供。 【解決手段】 円形ウエハ１の製造方法は、半導体イン
ゴットが円柱形状に研削されたブロック１１の所定の結
晶面方位に縦溝１２が切設される縦溝形成工程と、縦溝
が切設されたブロックからＶ溝１４を有する薄板１３を
切り出すスライシング工程と、薄板におけるＶ溝の内側
にレーザー１６を照射して物性が他部と異なる溶融痕１
８を形成する物性特異部形成工程と、Ｖ溝を除去し溶融
痕１８側の主面を平坦化し表面が平坦で内部の格子歪１
９が他と異なる特徴部５を円形の半導体基板２に局所的
に形成する特徴部形成工程とを備えている。 【効果】 特徴部の検出で円形ウエハを位置合わせでき
る。円形ウエハはＩＣ製造時にガス流の乱れや熱応力転
位を防止できる。特徴部は内部の物性が局所的に異なる
だけのため、歩留りを悪化させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術、特に、半導体装置の製造工程中、所謂前工程にお
いて使用される半導体ウエハ（以下、ウエハという。）
に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣとい
う。）の製造に利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣはウエハの一主面側に半導
体素子を含む集積回路（以下、集積回路という。）が多
数個のペレット区分毎に作り込まれた後に、各ペレット
に分断されて組み立てられることによって製造されてい
る。このようなＩＣの製造方法において使用されるウエ
ハは円形の薄板形状に形成されており、しかも、集積回
路が作り込まれる側の主面は鏡面に仕上げられるため、
ウエハの位置や結晶軸方向は外観上認識することができ
ない。そこで、従来のＩＣの製造方法においてはウエハ
の位置や結晶軸方向を表示するために、ウエハの外周部
にオリエンテーションフラット（以下、オリフラとい
う。）やノッチが切設されている。ここで、円形とは曲
率半径が不連続な部分を持たない平面形状を言い、外観
上、平面位置や方向を特定することができない形状とす
る。

【０００３】なお、円形のまま表裏を判別することがで
きるウエハを述べてある例として、日本国特許庁公開実
用新案公報 平２−１０６８２１号がある。すなわち、
この公報には、ウエハの表面若しくは裏面と側面とがな
す角部に面取り部をそれぞれ形成し、両方の面取り部の
寸法差によってウエハの表裏を判別する技術が開示され
ている。また、ノッチ付きウエハを述べてある例とし
て、日本国特許庁公開実用新案公報 昭６４−４８０２
０号がある。すなわち、この公報には、ノッチを構成す
る稜線の上下のエッジが面取りされているウエハが開示
されている。このノッチ付きウエハによれば、ノッチに
も面取り部が形成されているため、ＩＣの製造工程にお
いてノッチに位置決めピンが当てがわれた際のノッチの
損傷を防止することができ、その結果、製造歩留りを高
めることができる。さらに、日本国特許庁公開特許公報
平２−２４０９１２号には、円周部に形成されたノッ
チが中心方向への位置変化に伴って非連続的に変化する
形状に形成されているとともに、ノッチの平面形状が周
方向に左右非対称形に形成されているノッチ付きウエハ
が開示されている。このノッチ付きウエハによれば、ノ
ッチが周方向に左右非対称形に形成されているため、ウ
エハの表側主面と裏側主面とを判別することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位置合
わせや結晶軸方向を示すためにオリフラやノッチが外周
に切設されたウエハにおいては、ＣＶＤ工程等において
オリフラやノッチの部分がガスの流れを乱して膜厚ばら
つきの原因になったり、拡散工程において熱応力転位の
原因になる等の問題点がある。

【０００５】そこで、オリフラやノッチの無い円形ウエ
ハが求められていたが、円形ウエハでは位置合わせが不
能であるため、実用化が進んでいない。また、円形ウエ
ハにレーザーを照射してウエハ上に溶融痕を付し、この
溶融痕を用いて位置合わせする方法が提案されている
が、レーザー照射によって溶融痕を付するに際して、製
品歩留りを悪化させる欠陥を誘発する危険性があるた
め、実用化が進んでいないのが実状である。

【０００６】本発明の目的は、欠陥を誘発せずに位置や
結晶軸方向を示すための特徴部を付することができる半
導体ウエハの製造技術を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、その半導体ウエハを
使用した半導体装置の製造技術を提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１０】すなわち、請求項１の半導体ウエハは、内
部の物性が他部と異なる特徴部が半導体基板に局所的に
形成されていることを特徴とする。

【００１１】この半導体ウエハによれば、特徴部を検出
することにより、半導体ウエハの位置合わせを実行する
ことができる。また、この半導体ウエハの特徴部は外観
上の特異部を形成しないため、半導体装置の製造方法の
実施に際して、ガスの流れの乱れや、熱応力転位等の障
害になることはない。しかも、特徴部は内部の物性が局
所的に異なるだけであるため、製品歩留りを悪化させる
欠陥を誘発する危険性はない。

【００１２】また、請求項２の半導体ウエハは、半導体
基板が結晶学的に非対称に形成されていることを特徴と
する。

【００１３】この半導体ウエハによれば、予め指定され
た結晶面方位を検出することによって位置合わせを実行
することができる。また、この半導体ウエハは外観上の
特異部を有しないため、半導体装置の製造方法の実施に
際して、ガスの流れの乱れや、熱応力転位等の障害を発
生することはない。しかも、結晶学的に非対称に形成さ
れているだけであるため、製品歩留りを悪化させる欠陥
を誘発する危険性はない。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
ウエハの製造方法の主要工程を示す各模式図である。図
２はそのウエハの位置合わせ方法を示す模式図である。
図３は本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法におけ
る熱処理工程の移し換え作業を示す各正面断面図であ
る。図４は同じく露光工程の位置合わせ方法を示す各模
式図である。

【００１５】本実施形態において、本発明に係る半導体
ウエハは、半導体装置としてのＩＣを製造するのに使用
されるウエハとして構成されており、シリコンの単結晶
から円形の薄板形状に形成されたサブストレート（以
下、基板という。）を備えている。本実施形態におい
て、基板は直径が２００ｍｍであって、厚さｔが７２５
μｍである円形の薄板形状に形成されている。基板のシ
リコン単結晶の面方位は、（１００）±１°のオンオリ
エンテーションに設定されている。

【００１６】図１（ｅ）に示されているように、ウエハ
１は円形の半導体基板である円形のシリコン基板（シリ
コン・サブストレート、基板）２を備えており、基板２
の一対の端面である一対の主面３、４はそれぞれ鏡面仕
上げ加工されている。以下の説明で、一対の主面３、４
を区別する必要がある場合には、第１主面３および第２
主面４とする。基板２は外観上、第１主面３と第２主面
４とを判別することができない状態になっている。基板
２の第１主面３における外周辺極近傍には、外観上認識
不可能で内部の物性が他部と異なる特徴部５が〈０１
１〉の方向の位置に局所的に形成されている。なお、
〈０１１〉は［０１１］と等価な方向を全て含むものと
する。本実施形態においては、特徴部５が円形の基板２
に局所的に形成されているため、特徴部５を検出するこ
とにより、外形が円形であるウエハ（以下、円形ウエハ
ということがある。）１の位置および結晶軸方向を特定
することができる。また、特徴部５が基板２の第１主面
３に形成されているため、特徴部５を検出することによ
り、円形ウエハ１の表裏、すなわち、第１主面３と第２
主面４とを判別することができる。

【００１７】次に、前記構成に係る円形ウエハの製造方
法を図１に示されている主要工程の模式図について説明
する。

【００１８】まず、チョクラルスキ法による単結晶成長
工程において、多結晶シリコンが溶解された溶液から単
結晶が成長されて、単結晶インゴット（図示せず）が製
造される。

【００１９】ブロック切断工程において、単結晶インゴ
ットは一定の抵抗率の範囲のブロック毎にそれぞれ切断
される。

【００２０】ブロック外周研削工程において、ブロック
は完全な真円形で、かつ、直径が均一の円柱形状に研削
される。

【００２１】仮特徴線形成工程としての縦溝切り込み工
程において、図１（ａ）に示されているように、円柱形
状のブロック１１の外周には外観認識可能な仮特徴線と
しての断面Ｖ字形状の縦溝１２がダイヤモンド砥石（図
示せず）によって切り込まれて形成される。この際、Ｘ
線検査により単結晶ブロック１１の結晶面の方位が測定
され、縦溝１２が単結晶ブロック１１の〈０１１〉の方
向の位置に正確に配される。なお、縦溝１２は外観認識
可能な仮特徴線の一例であって、Ｖ溝に限らずＵ溝やオ
リフラ等であってもよい。Ｖ溝は歪が発生し易いという
短所があるが、位置を精密に指示することができるとい
う長所がある。また、仮特徴線は単結晶ブロック１１の
外周面に外観認識可能な罫書き線やインク塗布線等を描
いて形成してもよい。

【００２２】スライシング工程において、図１（ｂ）に
示されているように、縦溝付きのブロックは円形の薄板
形状に内周に刃を有するダイヤモンドブレードによって
切断される。この切断によって切り出された薄板（以
下、薄板という。）１３には外観認識可能仮特徴部とし
てのＶ溝１４が、仮特徴線としての縦溝１２を切断され
ることによって形成されることになる。薄板１３は後述
するラッピング加工代やエッチング加工代およびポリシ
ング加工代等を見込んで、円形ウエハ１における基板２
の完成寸法よりも若干大きめに形成されている。薄板１
３はＶ溝１４の位置を揃えられた状態で、キャリア治具
（図示せず）に一列縦隊に並べられて保管される。

【００２３】次に、物性特異部形成工程において、図１
（ｃ）に示されているように、薄板１３のＶ溝１４の内
側近傍位置にレーザー照射装置１５によってレーザー１
６がミラー１７を介して照射されて溶融痕１８が形成さ
れる。レーザー照射装置１５はＨｅ−Ｎｅ照射装置が使
用され、ｍＷ程度の主力で、直径が約１ｍｍで、深さが
約１００μｍの溶融痕１８が形成される。なお、溶融痕
１８の大きさや深さの数値は一例であって、実際には後
記する特徴部の形成条件等の諸条件に対応して適宜に設
定される。図１（ｄ）に示されているように、溶融痕１
８の表面における形状は凹凸形状に変形しており、その
内部には物性特異部としての格子歪１９が局所的に形成
された状態になっている。

【００２４】次いで、薄板１３は外周研削工程におい
て、図１（ｅ）に参照されるように、外観認識可能な仮
特徴部としてのＶ溝１４が無い円形の薄板に加工され
る。続いて、ラッピング工程において、円形の薄板は両
面をアルミナ砥粒とグリセリンの研磨材によってラッピ
ングされる。このラッピング加工によって円形の薄板は
厚さのばらつきを、例えば、０．２μｍ以下に低減され
る。

【００２５】さらに、エッチング工程において、円形の
薄板はその表面層を全体的にエッチング加工される。こ
れまでの形状加工により円形の薄板には表面上および周
辺に破砕層および汚染層が発生しているため、この破砕
層および汚染層がエッチング加工によって除去される。
この破砕層および汚染層は、通常１０μｍ程度であり、
化学的エッチング処理によって充分に除去することがで
きる。しかし、破砕層を完全に除去するために、通常、
片側２０μｍ程度のオーバーエッチング処理が施され
る。エッチング液としては、弗酸、硝酸、酢酸の混合液
が使用される。また、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ムを使用したアルカリエッチング処理も可能である。

【００２６】ポリシング（鏡面仕上げ）工程において、
円形の薄板は表裏両面をポリシング加工される。このポ
リシング加工により、円形の薄板の表裏両面は鏡面仕上
げされた状態になるため、高精度の表面平坦性を確保さ
れ、また、局所的な変動を解消された状態になる。ここ
で、本実施形態によれば、物性特異部形成工程以降にお
いて溶融痕１８により表裏を統一的に取り扱うことがで
きるため、例えば、リソグラフィー処理を一方の主面側
に常に実施することができる。したがって、ポリシング
加工は一方の主面側だけに実施すればよいとも言える。
しかし、他方の主面側にもポリシング加工を施すと、高
精度の表面平坦性をより一層高めることができるとも
に、局所的な変動を両面について解消された状態になる
ため、リソグラフィー処理等に際しての円形ウエハの平
坦度をより一層高めることができる。

【００２７】以上のようにして図１（ｅ）および（ｆ）
に示されている前記構成に係る円形ウエハ１が製造され
たことになる。すなわち、薄板１３の表面に形成された
溶融痕１８の表面の凹凸変形部はラッピング工程、エッ
チング工程およびポリシング工程を経るうちに除去され
て、外観上認識不可能な状態にまで平坦化され、基板２
の第１主面３の表面層部には溶融痕１８の内部における
格子歪１９が特徴部５として残された状態になってい
る。この円形ウエハ１は最終洗浄工程において、洗浄さ
れた後にキャリア治具に梱包されて、ウエハ製造工場か
らＩＣ製造工場に送られる。この梱包に際して、円形ウ
エハ１は特徴部５の配置および向きを統一された状態
で、キャリア治具に梱包される。

【００２８】次に、円形ウエハの位置合わせ方法を図２
に示されている位置合わせ装置が使用されて実施される
場合について説明する。

【００２９】図２に示されている位置合わせ装置２０は
円形ウエハ１を回転させて所定の位置に停止させるため
の回転駆動装置としてのモータ２１を備えており、この
モータ２１の回転軸２２の上端には円形ウエハ１を支持
するための真空吸着チャック２３が水平に取り付けられ
ている。真空吸着チャック２３の外側には特徴部検出装
置としてのサーマルウエーブ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｗａｖ
ｅ：熱波）装置２４が垂直方向上向きに据え付けられて
おり、サーマルウエーブ装置２４はライン２５によって
モータ２１のコントローラ（図示せず）に電気的に接続
されている。

【００３０】以上のように構成された位置合わせ装置２
０により円形ウエハ１の位置合わせが実施されるに際し
て、まず、円形ウエハ１が第１主面３側を下向きにした
状態で真空吸着チャック２３の上に同心円に載置されて
保持される。円形ウエハ１を支持すると、真空吸着チャ
ック２３はモータ２１によって回転される。円形ウエハ
１に付された特徴部５としての格子歪１９がサーマルウ
エーブ装置２４の位置を通過すると、サーマルウエーブ
装置２４から格子歪検出信号がモータ２１のコントロー
ラに送られる。モータ２１のコントローラは送られて来
た検出信号に基づいて円形ウエハ１における特徴部５の
位置を求め、円形ウエハ１の予め指定された結晶方位が
指定された向きに向くようにモータ２１を停止させる。

【００３１】ちなみに、サーマルウエーブ装置２４によ
って格子歪検出信号が出力されない場合には、円形ウエ
ハ１が裏返しにされて同一の円形ウエハ１が真空吸着チ
ャック２３にセットし直され、逆側の主面について同じ
位置合わせ方法が実施される。そして、裏表両面につい
て所定回数だけ位置合わせ方法が実施されても、サーマ
ルウエーブ装置２４によって格子歪検出信号が出力され
ない場合には、特徴部５が適正に付されていない不良の
円形ウエハ１として取り扱われる。つまり、前記した位
置合わせ装置２０は円形ウエハ１の良品不良品選別検査
装置としても使用することができる。

【００３２】次に、以上のようにして製造され、かつ、
構成された円形ウエハによるＩＣの製造方法の一実施形
態を前工程について説明する。

【００３３】前述した通り、円形ウエハ１は特徴部５の
配置および向きを統一された状態でキャリア治具に梱包
されて、前工程に送られて来る。この円形ウエハが前工
程に投入されるに際して、前述した位置合わせ装置２０
によって円形ウエハ１の表裏を確認することが望まし
い。万一、位置合わせ装置２０によってキャリア治具に
ウエハ１が逆向きに収納されていたものと判定された場
合には、作業者は当該円形ウエハ１をキャリア治具から
抜き出して洗浄工程等に送る。このように表裏逆向きに
配置された円形ウエハ１について特別に取り扱う理由
は、ＩＣが作り込まれる側の主面（例えば、第２主面
４）側がハンドリング面として使用されることによって
汚染された危険性があるので、その危険性を念のため回
避することにある。

【００３４】以上のようにして表裏を判別された円形ウ
エハは、前工程において表側主面側、本実施形態におい
ては第２主面側に半導体素子を含む集積回路が作り込ま
れ、裏側主面側としての第１主面側がそれ自体のハンド
リングに使用される。そのため、表裏を判別された円形
ウエハは、前工程において特徴部の位置および表裏の向
き（第１主面および第２主面の向き）を揃えられて常に
取り扱われる。

【００３５】例えば、ＣＭＯＳのウエルパターニング工
程においてシリコン酸化膜を成長させるための熱処理作
業に際しては、円形ウエハは複数枚が同時に所謂バッチ
処理される。予め、円形ウエハ群はキャリア治具に特徴
部の配置および表裏の向きを揃えられて収納されている
ため、このようなバッチ処理の場合にはキャリア治具上
の円形ウエハ群を一括して処理治具等に移し換えれば済
む。例えば、図３（ａ）に示されているように、キャリ
ア治具３１に特徴部５および表裏を揃えられて収納され
た複数枚の円形ウエハ１群は、まず、移換治具３２に一
括して移し換えられる。次いで、第３図（ｂ）に示され
ているように、移換治具３２の円形ウエハ１群は熱処理
治具としてのボート３３にそのままの状態で一括して移
し換えられる。そして、このボート３３は熱処理装置
（図示せず）のプロセスチューブにそのままの状態で投
入されて一括して熱処理される。

【００３６】このようにしてボート３３に対する円形ウ
エハ１群の特徴部５の配置および表裏の向きが常に一定
の関係で熱処理されると、円形ウエハ１内のプロセスチ
ューブに対する位置関係が常に一定になるため、シリコ
ン酸化膜の膜厚や膜質、電気的特性の分布を解析するこ
とによって熱処理装置固有の特性を究明することができ
る。また、不良解析に際して、円形ウエハ１内のプロセ
スチューブに対する位置関係を特定することにより、不
良解析の精度や信頼性を高めることができる。しかも、
外観上、円形ウエハ１はオリフラやノッチ等の変形部位
を有しないため、熱処理におけるガスの流れに乱れを発
生することはなく、膜厚分布のばらつきの発生を防止す
ることができる。

【００３７】次に、例えば、ＣＭＯＳのウエルパターニ
ング工程においてシリコン酸化膜の上にフォトレジスト
膜がスピンナ塗布されるに際しては、円形ウエハは１枚
ずつ所謂枚葉処理される。このような枚葉処理の場合に
は、円形ウエハはキャリア治具から１枚ずつ取り出され
て処理されるため、特徴部の位置および表裏を揃えてキ
ャリア治具に戻す必要がある。そして、スピンチャック
の回転停止位置が不確定であるため、スピンナ塗布され
た後の円形ウエハにおける特徴部の位置は不明になる。
そこで、スピンナ塗布された円形ウエハを露光装置にセ
ットするに際して、予め、特徴部の位置を検出する必要
がある。このような場合の円形ウエハの位置合わせ方法
を図４について説明する。

【００３８】スピンナ塗布された円形ウエハ１は特徴部
検出ステージ４１に搬入ハンド（図示せず）によって
（ａ）に示されているように搬入される。一対の４チャ
ンネルセンサ（以下、左右のセンサという。）４２、４
３が円形ウエハ１によって遮光された時点で挿入ハンド
は挿入を停止する。（ｂ）に示されているように、左右
のセンサ４２、４３が遮光される時間差がＸ方向の偏心
量に換算され、特徴部検出ステージ４１が移動されて円
形ウエハ１が真空吸着チャック４４によって保持され
る。

【００３９】次いで、（ｃ）に示されているように、円
形ウエハ１は真空吸着チャック４４によって回転され
て、（ｄ）に示されているように、サーマルウエーブ装
置４５によって特徴部５が検知される。続いて、（ｅ）
に示されているように、特徴部５はサーマルウエーブ装
置４５の位置から反時計周り方向に４５度だけ回転さ
れ、ＣＣＤから構成された撮像装置４６の撮影範囲に移
動される。次いで、（ｆ）に示されているように、特徴
部５と対応する位置が撮像装置４６の中心に置かれたま
まの状態で、円形ウエハ１は両センサ４２、４３に外周
がかかるようにＸＹθの方向を補正される。

【００４０】（ｇ）に示されているようにＸＹθの方向
を微調整された後に、（ｈ）に示されているように円形
ウエハ１はそのままの状態を維持されたまま送り込みハ
ンド４７によって露光装置（図示せず）に送り込まれ
る。

【００４１】なお、前記実施形態においては、本発明に
係る半導体装置の製造方法の一実施形態であるＩＣの製
造方法を、その前工程の一部であるＣＭＯＳのウエルパ
ターニング工程においてシリコン酸化膜を成長させるた
めの熱処理作業およびそのシリコン酸化膜の上にフォト
レジスト膜をスピンナ塗布する作業について説明した
が、露光工程においてパターニングされた後は、パター
ニングされたパターンによって位置合わせを実施するこ
とができるため、特徴部の検出による位置合わせ方法の
実施は省略することができる。

【００４２】また、特徴部を検出された円形ウエハは前
工程の全般において特徴部の位置および表裏の向き（第
１主面および第２主面の向き）を揃えて常に取り扱うこ
ととし、特徴部を検出された円形ウエハは、前工程にお
いて表側主面である第２主面側に半導体素子を含む集積
回路を作り込み、裏側主面としての第１主面側がそれ自
体のハンドリングに使用することにより、半導体素子が
作り込まれる第２主面側がハンドリングによって汚染さ
れることはない。その結果、半導体装置の製造歩留りを
高めることができるとともに、半導体装置の品質および
信頼性を高めることができる。

【００４３】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。 （１） ウエハの位置および結晶軸方向等を示す特徴部
を外観上の変形が無いウエハ内部の格子歪によって構成
することにより、ウエハの円形を維持することができる
ため、ＣＶＤ工程等において特徴部がガスの流れを乱し
て膜厚ばらつきの原因になったり、拡散工程において特
徴部が熱応力転位の原因になる等の問題点の発生を未然
に防止することができ、ＩＣの品質および性能並びに信
頼性を高めることができるとともに、歩留りを高めるこ
とができる。

【００４４】（２） 円形ウエハを使用することによ
り、１枚のウエハ当たりのＩＣの取得数を高めることが
できるため、ＩＣの生産性を高めることができる。

【００４５】（３） 円形ウエハにレーザーを照射して
形成した溶融痕の表層部を除去して物性特異部である格
子歪による特徴部を形成することにより、レーザー照射
によって溶融痕を付するに際して製品歩留りを悪化させ
る欠陥を誘発する危険性を回避することができるため、
ＩＣの生産性の低下を防止することができる。

【００４６】（４） 特徴部を円形基板の一方の主面の
外周縁部だけに形成することにより、特徴部を検出する
ことによって円形ウエハの表裏を判別することができる
ため、半導体装置を作り込む側の主面を常に同定するこ
とができる。

【００４７】（５） 前記（４）により、前工程におい
て表側主面である第２主面側に半導体素子を含む集積回
路を作り込み、裏側主面としての第１主面側をそれ自体
のハンドリングに常に使用することができるため、半導
体素子が作り込まれる第２主面側がハンドリングによっ
て汚染されるのを防止することができ、その結果、半導
体装置の製造歩留りを高めることができるとともに、半
導体装置の品質および信頼性を高めることができる。

【００４８】（６） 格子歪による特徴部はサーマルウ
エーブ装置によって簡単に検出することができるため、
円形ウエハの位置合わせ方法は簡単に実施することがで
き、生産性の低下を防止することができる。

【００４９】（７） 格子歪による特徴部はレーザー照
射によって形成した後に従来のラッピング工程等の実施
によって簡単に円形ウエハに作り込むことができるた
め、円形ウエハの製造コストの増加等を抑制することが
できる。

【００５０】図５は本発明の実施形態２であるウエハの
製造方法の主要工程を示す各模式図である。

【００５１】本実施形態２が前記実施形態１と異なる点
は、円形ウエハ１Ａの特徴部５Ａが不純物の添加によっ
て形成されている点にある。すなわち、特徴部５Ａは表
面が平坦で内部の物性が不純物を局所的に添加されるこ
とによって他部と相異された状態になっている。この特
徴部５Ａを形成するための添加不純物は、Ｂ、Ｃ、Ｎ、
Ｏ、Ａｌ、Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂの
うち単独または複数の元素を選定することができる。

【００５２】本実施形態２に係る円形ウエハ１Ａの製造
方法に際しては、前記実施形態１に係る円形ウエハ１の
製造方法と同様に、まず、チョクラルスキ法による単結
晶成長工程において、多結晶シリコンが溶解された溶液
から単結晶が成長されて、単結晶インゴット（図示せ
ず）が製造される。次いで、ブロック切断工程におい
て、単結晶インゴットは一定の抵抗率の範囲のブロック
毎にそれぞれ切断される。ブロック外周研削工程におい
て、ブロックは完全な真円形で、かつ、直径が均一の円
柱形状に研削される。

【００５３】外観認識可能な仮特徴線形成工程としての
縦溝切り込み工程において、図５（ａ）に示されている
ように、円柱形状のブロック１１の外周には外観認識可
能な仮特徴線としての断面形状Ｖ字形状の縦溝１２がダ
イヤモンド砥石（図示せず）によって切り込まれて形成
される。この際、Ｘ線検査により単結晶ブロック１１の
結晶面の方位が測定され、縦溝１２が単結晶ブロック１
１の〈０１１〉の方向の位置に正確に配される。

【００５４】スライシング工程において、図５（ｂ）に
示されているように、縦溝付きのブロックは円形の薄板
形状に内周に刃を有するダイヤモンドブレードによって
切断される。この切断によって切り出された薄板（以
下、薄板という。）１３には外観認識可能な仮特徴部と
してのＶ溝１４が、縦溝１２を切断されることによって
形成されることになる。薄板１３は後述するラッピング
加工代やエッチング加工代およびポリシング加工代等を
見込んで、円形ウエハ１Ａにおける基板２の完成寸法よ
りも若干大きめに形成されている。薄板１３はＶ溝１４
の位置を揃えられた状態で、キャリア治具（図示せず）
に一列縦隊に並べられて保管される。

【００５５】次に、物性特異部形成工程において、図５
（ｃ）に示されているように、薄板１３のＶ溝１４の内
側近傍位置にイオン打ち込み装置１５Ａによって不純物
としての元素（例えば、Ｂ）のイオン１６Ａが打ち込ま
れて物性特異部としての不純物添加部１９Ａが形成され
る。例えば、不純物添加部１９Ａは直径が約１ｍｍで、
深さが約１００μｍに形成される。図５（ｄ）に示され
ているように、その内部は不純物が周囲に比べて濃度が
局所的に高くなっているとともに、結晶歪が形成された
状態になっている。すなわち、不純物添加部１９Ａは歪
および抵抗率等の物性が他の部分と異なった状態になっ
ている。

【００５６】次いで、薄板１３は外周研削工程におい
て、図５（ｅ）に参照されるように、外観認識可能な仮
特徴部としてのＶ溝１４が無い円形の薄板に加工され
る。続いて、ラッピング工程において、円形の薄板は両
面をアルミナ砥粒とグリセリンの研磨材によってラッピ
ングされる。このラッピング加工によって円形の薄板は
厚さのばらつきを、例えば、０．２μｍ以下に低減され
る。さらに、前記実施形態１と同様にエッチング工程に
おいて、円形の薄板はその表面層を全体的にエッチング
加工される。これまでの形状加工により円形の薄板には
表面上および周辺に破砕層および汚染層が発生している
ため、この破砕層および汚染層がエッチング加工によっ
て除去される。

【００５７】ポリシング（鏡面仕上げ）工程において、
円形の薄板は表裏両面をポリシング加工される。このポ
リシング加工により、円形の薄板の表裏両面は鏡面仕上
げされた状態になるため、高精度の表面平坦性を確保さ
れ、また、局所的な変動を解消された状態になる。ここ
で、前記実施形態１と同様に、両方の主面側にポリシン
グ加工を施すと、高精度の表面平坦性をより一層高める
ことができるともに、局所的な変動を両面について解消
された状態になるため、リソグラフィー処理等に際して
の円形ウエハの平坦度をより一層高めることができる。

【００５８】以上のようにして図５（ｅ）および（ｆ）
に示されている本実施形態２に係る円形ウエハ１Ａが製
造されたことになる。すなわち、薄板１３の表面に形成
された不純物添加部１９Ａの表面の凹凸変形部はラッピ
ング工程、エッチング工程およびポリシング工程を経る
うちに除去されて、外観上認識不可能な状態にまで平坦
化され、基板２の第１主面３の表面層部には内部におけ
る不純物添加部１９Ａが特徴部５Ａとして残された状態
になっている。この円形ウエハ１Ａは最終洗浄工程にお
いて、洗浄された後にキャリア治具に梱包されて、ウエ
ハ製造工場からＩＣ製造工場に送られる。この梱包に際
して、円形ウエハ１Ａは特徴部５Ａの配置および向きを
統一された状態で、キャリア治具に梱包される。

【００５９】本実施形態２に係る円形ウエハ１Ａの位置
合わせ方法には図２に示されている位置合わせ装置を使
用することができるため、その説明は省略する。

【００６０】また、本実施形態２に係る円形ウエハ１Ａ
によるＩＣの製造方法は、前記実施形態１に係る円形ウ
エハ１によるＩＣの製造方法と同様であるので、その説
明は省略する。本実施形態２によれば、前記実施形態１
と同様の効果が奏される。

【００６１】図６は本発明の実施形態３であるウエハの
製造方法の主要工程を示す各模式図である。図７はその
ウエハの位置合わせ方法を示す模式図である。

【００６２】本実施形態においては、図６（ｃ）に示さ
れているように、円形ウエハ５１の基板５２自体が結晶
学的に非対称に形成されることにより位置および結晶軸
方向が示されている。すなわち、第１主面５３は＜１０
０＞面から４±１°だけ傾斜した方位を持つ。この円形
ウエハ５１は図６に示されている製造方法によって製造
される。

【００６３】まず、チョクラルスキ法による単結晶成長
工程において、多結晶シリコンが溶解された溶液から単
結晶が成長されて、単結晶インゴット（図示せず）が製
造される。次いで、ブロック切断工程において、単結晶
インゴットは一定の抵抗率の範囲のブロック毎にそれぞ
れ切断される。ブロック外周研削工程において、図６
（ａ）に示されているように、ブロックは完全な真円形
で、かつ、直径が均一の円柱形状に研削される。

【００６４】次いで、スライシング工程において、ブロ
ック６１はダイヤモンドブレードによって図６（ｂ）に
示されているように円形の薄板６３に切断される。この
際、Ｘ線検査によってブロック６１の結晶面の方位が測
定され、円形の薄板６３のスライス面６２が｛１００｝
面から主軸を〈１００〉方位に４±１°だけ傾斜するよ
うに切断される。薄板６３は後述するラッピング加工代
やエッチング加工代およびポリシング加工代等を見込ん
で、円形ウエハ５１における基板５２の完成寸法よりも
若干大きめに形成されている。

【００６５】続いて、ラッピング工程において、円形の
薄板６３は両面をアルミナ砥粒とグリセリンの研磨材に
よってラッピングされる。このラッピング加工によって
円形の薄板６３は厚さのばらつきを、例えば、０．２μ
ｍ以下に低減される。次いで、エッチング工程におい
て、円形の薄板６３はその表面層を全体的にエッチング
加工される。これまでの形状加工により円形の薄板には
表面上および周辺に破砕層および汚染層が発生している
ため、この破砕層および汚染層がエッチング加工によっ
て除去される。最後に、ポリシング（鏡面仕上げ）工程
において、円形の薄板６３は表裏両面をポリシング加工
される。このポリシング加工により、円形の薄板の表裏
両面は鏡面仕上げされた状態になるため、高精度の表面
平坦性を確保され、また、局所的な変動を解消された状
態になる。ここで、両方の主面側にポリシング加工を施
すと、高精度の表面平坦性をより一層高めることができ
るとともに、局所的な変動を両面について解消された状
態になるため、リソグラフィー処理等に際しての円形ウ
エハの平坦度をより一層高めることができる。以上のよ
うにして図６（ｃ）に示されている本実施形態３に係る
円形ウエハ５１が製造されたことになる。

【００６６】次に、本実施形態３に係る円形ウエハ５１
の位置合わせ方法を図７に示されている位置合わせ装置
が使用されて実施される場合について説明する。

【００６７】図７に示されている位置合わせ装置７０は
円形ウエハ５１を回転させて所定の位置に停止させるた
めの回転駆動装置としてのモータ７１を備えており、こ
のモータ７１の回転軸７２の上端には円形ウエハ１を支
持するための真空吸着チャック７３が水平に取り付けら
れている。真空吸着チャック７３の外側にはＸ線照射装
置７４がＸ線７５を真空吸着チャック７３に保持された
円形ウエハ５１の上面に照射するように斜め方向下向き
に据え付けられている。Ｘ線照射装置７４の円形ウエハ
１の上面を反射面とする光学的な反対位置には、円形ウ
エハ５１の上面で反射したＸ線７５を検出するためのＸ
線検出装置７６が斜め方向下向きに据え付けられてい
る。Ｘ線検出装置７６はライン７７によってモータ７１
のコントローラ（図示せず）に電気的に接続されてい
る。

【００６８】以上のように構成された位置合わせ装置７
０により円形ウエハ５１の位置合わせが実施されるに際
して、まず、円形ウエハ５１が真空吸着チャック７３の
上に同心円に載置されて保持される。円形ウエハ５１を
支持すると、真空吸着チャック７３はモータ７１によっ
て回転される。回転する円形ウエハ５１にＸ線照射装置
７４によってＸ線７５が照射されると、基板５２自体に
結晶学的な傾斜角度が予め設定されているため、円形ウ
エハ５１が一回転する間に一回だけ特定の格子面からの
回析ピークがＸ線検出装置７６によって検出され、Ｘ線
検出装置７６からピーク検出信号がモータ７１のコント
ローラに送られる。モータ７１のコントローラは送られ
て来た検出信号に基づいて円形ウエハ５１を予め指定さ
れた結晶方位が指定された向きに向くようにモータ２１
を停止させる。

【００６９】本実施形態３に係る円形ウエハ５１による
ＩＣの製造方法は、前記実施形態１に係る円形ウエハ１
によるＩＣの製造方法と略同様であるので、その説明は
省略する。本実施形態３によれば、前記実施形態１と同
様の効果が奏される。

【００７０】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００７１】前記実施形態では、特徴部が付された側の
主面である第１主面を裏側面として説明したが、表裏面
は相対的な関係であるから、第１主面を表側面としても
よい。すなわち、第１主面側にＩＣを作り込み、第２主
面側をハンドリングに使用してもよい。

【００７２】格子歪や不純物添加等の物性特異部は、レ
ーザー照射法やイオン打ち込み法によって形成するに限
らず、拡散法等によって形成してもよい。

【００７３】格子歪や不純物添加等の物性特異部による
特徴部の検出手段としては、サーマルウエーブ法を使用
するに限らず、次のような方法を使用することができ
る。非接触法としては、抵抗率を測定する手段として渦
電流を利用する誘導結合法や、静電容量を利用する静電
結合法があり、格子歪を検出する手段として顕微ラマン
法、赤外線反射法または赤外線透過法、超音波顕微鏡法
等がある。また、接触法としては、四探針法、拡がり抵
抗法（２点法または１点法）等がある。

【００７４】物性特異部による特徴部は、単一に限ら
ず、複数個配設してもよい。

【００７５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＭＯＳ
・ＩＣの製造方法に適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、バイポーラＩＣや、ト
ランジスタ、光半導体装置等のその他の半導体装置の製
造方法全般に適用することができる。

【００７６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００７７】半導体ウエハの円形を維持することによ
り、ＣＶＤ工程等におけるガスの流れの乱れや拡散工程
における熱応力転位等の問題点の発生を未然に防止する
ことができるため、この半導体ウエハによって製造され
る半導体装置の品質および性能並びに信頼性を高めるこ
とができるとともに、歩留りを高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるウエハの製造方法の
主要工程を示す各模式図である。

【図２】そのウエハの位置合わせ方法を示す模式図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法にお
ける熱処理工程の移し換え作業を示す各正面断面図であ
る。

【図４】同じく露光工程の位置合わせ方法を示す各模式
図である。

【図５】本発明の実施形態２であるウエハの製造方法の
主要工程を示す各模式図である。

【図６】本発明の実施形態３であるウエハの製造方法の
主要工程を示す各模式図である。

【図７】そのウエハの位置合わせ方法を示す模式図であ
る。

【符合の説明】 １、１Ａ…円形ウエハ（半導体ウエハ）、２、２Ａ…基
板（半導体基板）、３…第１主面、４…第２主面、５、
５Ａ…特徴部、１１…ブロック、１２…縦溝（外観認識
可能な仮特徴線）、１３…薄板、１４…Ｖ溝（外観認識
可能な仮特徴部）、１５…レーザー照射装置、１５Ａ…
イオン打ち込み装置、１６…レーザー、１６Ａ…イオ
ン、１７…ミラー、１８…溶融痕、１９…格子歪（物性
特異部）、１９Ａ…不純物添加部（物性特異部）、２０
…位置合わせ装置、２１…モータ、２２…回転軸、２３
…真空吸着チャック、２４…サーマルウエーブ装置（特
徴部検出装置）、２５…ライン、３１…キャリア治具、
３２…移換治具、３３…ボート、４１…特徴部検出ステ
ージ、４２、４３…４チャンネルセンサ、４４…真空吸
着チャック、４５…サーマルウエーブ装置（特徴部検出
装置）、４６…撮像装置、４７…送り込みハンド、５１
…結晶学的に非対称の円形ウエハ、５２…基板、５３…
＜１００＞面から４±１°だけ傾斜した方位を持つ第１
主面、６１…ブロック、６２…スライス面、６３…円形
の薄板、７０…位置合わせ装置、７１…モータ、７２…
回転軸、７３…真空吸着チャック、７４…Ｘ線照射装
置、７５…Ｘ線、７６…Ｘ線検出装置、７７…ライン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 博文 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 佐藤 友美 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 鈴木 範夫 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部の物性が他部と異なる特徴部が半導
   体基板に局所的に形成されていることを特徴とする半導
   体ウエハ。
2. 【請求項２】 半導体基板が結晶学的に非対称に形成さ
   れていることを特徴とする半導体ウエハ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体ウエハの製造方
   法であって、 半導体インゴットが研削されたブロックの所定の結晶面
   方位に外観認識可能な仮特徴線が形成される仮特徴線形
   成工程と、 仮特徴線が形成されたブロックから外観認識可能な仮特
   徴部を有する薄板を切り出すスライシング工程と、 薄板における仮特徴部の内側に物性が他部と異なる部位
   を形成する物性特異部形成工程と、 仮特徴部を除去するとともに内部の物性が他と異なる特
   徴部を半導体基板に局所的に形成する特徴部形成工程
   と、 を備えていることを特徴とする半導体ウエハの製造方
   法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の半導体ウエハの製造方
   法であって、 半導体インゴットが研削されたブロックを所定の結晶面
   方位に所定の角度傾斜させて切断することにより、結晶
   学的に非対称の半導体基板を形成することを特徴とする
   半導体ウエハの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載された半導体ウエハを使
   用した半導体装置の製造方法であって、 内部の物性が他部と異なる特徴部を物性検出手段によっ
   て検出することにより半導体ウエハの位置合わせが実施
   されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項２に記載された半導体ウエハを使
   用した半導体装置の製造方法であって、 予め指定された結晶面方位を検出することによって半導
   体ウエハの位置合わせが実施されることを特徴とする半
   導体装置の製造方法。