JPWO2002035593A1 - ウェーハの製造方法及び研磨装置並びにウェーハ - Google Patents

Abstract

ウェーハ外周部のダレを制御し、特に近年要求されているナノトポロジーの値を良くしたウェーハの製造方法及び研磨装置並びにウェーハを提供する。ウェーハ表面を鏡面化する研磨工程において、ウェーハの基準面を出すためにウェーハの裏面研磨を行うようにした。

Description

技術分野
本発明はウェーハの製造方法及び装置並びにウェーハに関し、特に鏡面研磨ウェーハの周辺ダレを防止し、外周部まで高平坦化することができるようにしたウェーハの製造方法及び研磨装置並びにウェーハに関する。
背景技術
一般にシリコンウェーハの製造方法は、図１８（ａ）に示すように、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程１００と、該スライス工程１００によって得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程１０２と、このウェーハを平坦化するラッピング工程１０４と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程１０６と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程１０８と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程１１０を有している。上記工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程、平面研削工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたりすることがある。
ウェーハを鏡面化するポリッシング（研磨）工程１０８は、更に細かな工程に分類されるが、各工程で様々な形態の研磨方法、研磨装置が用いられる。研磨工程に用いるウェーハ片面研磨装置２００として、例えば図１４に示すように、表面に研磨布２０２が貼付されかつ回転軸２０４によって回転せしめられる円盤状の定盤２０６と、研磨すべきウェーハＷの一面を保持して研磨布２０２にウェーハＷの他面を当接させるウェーハ保持ヘッド（研磨ヘッド）２０８と、このウェーハ保持ヘッド２０８を定盤２０６に対し相対回転させるヘッド駆動機構２１０とを具備し、研磨布２０２とウェーハＷの間にスラリー供給装置２１２から研磨砥粒を含むスラリー２１４を供給することにより研磨を行うものが広く知られている。
また、別の形態として、図１５に示すように、ウェーハの表裏両面を同時に研磨する方法もある。この両面研磨装置２２０は上下方向に相対向して設けられた下定盤２２２及び上定盤２２４を有している。該下定盤２２２の上面には下研磨布２２６が布設され、また上定盤２２４の下面には上研磨布２２８がそれぞれ布設されている。
円板状のキャリア２３０は、該下定盤２２２の下研磨布２２６の上面と該上定盤２２４の上研磨布２２８の下面との間に挟持され回転しつつ該下研磨布２２６と該上研磨布２２８との間を摺動する。該キャリア２３０には複数個のキャリアホール２３２が穿設されている。
研磨すべきウェーハＷは該キャリアホール２３２内に配置される。該ウェーハＷを研磨する場合には、研磨剤は不図示のノズルから上定盤２２４に設けられた不図示の貫通孔を介してウェーハＷと研磨布２２６、２２８の間に供給され、該キャリア２３０の自転及び公転とともに該ウェーハＷは自転及び公転して該下研磨布２２６と該上研磨布２２８との間を摺動し、ウェーハＷの両面が研磨される。
また、ウェーハの保持方法にもいろいろな形態がある。例えば、複数枚のウェーハを同一プレート状にワックス等を用い接着して研磨するバッチ式のものや、ウェーハ１枚毎をワックス又は真空吸着等により保持し研磨する枚葉式の保持方法がある。
ウェーハを研磨する際のウェーハの支持方式としては、大きく分けて、ワックスマウント方式とワックスフリー方式の２つがあり、さらに、ワックスフリー方式には、真空吸着方式、テンプレート方式等がある。
このうちテンプレート方式によるウェーハ保持ヘッド２４０は、ウェーハＷを研磨するにあたって、図１７に示すように、テンプレート２４２のテンプレートブランクの嵌合穴２４４にウェーハＷを嵌合させ、ヘッド２４６の下端に取りつけられた上定盤２４８の下面に接着されたバッキングパッド２５０によってそのウェーハＷの背面側を保持するものである。
この保持ヘッド２４０でウェーハＷを研磨するにあたっては、テンプレート２４２におけるテンプレートブランクの各嵌合穴２４４に研磨すべきウェーハＷを嵌合させた状態で、ウェーハＷが下方に来るようにテンプレート２４２を不図示の下定盤上に設置する。この状態では、ウェーハＷの一面は、不図示の下定盤に張られた研磨布に接触する。この状態で上定盤２４８によりテンプレート２４２に背圧を作用させると共に、不図示の下定盤を回転させると、テンプレート２４２もその場で連れ回りしてウェーハＷが研磨される。
このように真空吸着やワックスによる接着を行わず、バッキングパッドといわれる軟質な材料を用いウェーハを保持するワックスフリーといわれる保持方法もある。また、同様に柔らかいバッキングパッドで保持することで、吸着側の形状が表面に転写しないように保持し研磨するＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）という研磨方法もある。
これら様々な形態の研磨装置を組み合せ、１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨など多段で研磨を行いウェーハの鏡面化を行っている。
これらの研磨では現状ワックスマウント方式が多く使用されているが、接着層のバラツキによる平坦度の悪化やワックスの洗浄等の関係から、例えばワックスフリー方式の研磨や両面研磨等も使用されてきている。例えば、図１８（ｂ）に示すようにワックスフリー研磨ステップ１０８Ａは、１次研磨ステップＡ１、２次研磨ステップＡ２、仕上げ研磨ステップＡ３の全てでワックスフリー方式の研磨を行う例を示したもので、両面研磨ステップ１０８Ｂは１次研磨ステップＢ１で両面研磨を行い、その他の２次研磨ステップＢ２や仕上げ研磨ステップＢ３では他の形態の研磨方法を採用した例を示したものである。
１次研磨ステップＡ１、Ｂ１は、平坦化と鏡面化が主な目的であり、１０μｍ以上の研磨代で研磨される工程である。形状を修正する（いわゆる修正研磨）ために比較的硬い研磨布を使用したりする。最近では、研磨工程前に、例えばエッチング工程やその前のラッピング工程、又は平面研削工程により平坦度を良くしておき、この形状を崩すことなく鏡面化（いわゆる倣い研磨）することもある。このような修正研磨と倣い研磨の組み合せにより平坦度を良くし鏡面化を図っている。
２次研磨ステップＡ２、Ｂ２は、１次研磨ステップＡ１、Ｂ１で改善できなかった部分の鏡面化が主な目的であり、数μｍ程度の研磨代で形状を崩すことなく一定の厚さを除去し研磨する。いわゆる倣い研磨が主である。但し、この段階でウェーハ外周部の形状を修正する場合もある。
仕上げ研磨ステップＡ３、Ｂ３は、ヘイズの改善が目的であり、研磨代はたいへん微量である。
ウェーハのテーパ等を無くし、より平坦にするには、研磨中にウェーハを自転させながら研磨することが効果的であり、ワックスフリーや両面（同時）研磨が好ましい。従って、１次研磨等ではこのような形態の研磨が行われる。
従来のワックスフリー研磨、両面（同時）研磨を行った場合、テーパは改善されるものの、周辺ダレが多く発生していた。また複数段で研磨するうちに撥ね上がり等も起こりウェーハ面内、特に周辺部分に変曲点を持ち、微小エリアでの凹凸（ナノトポロジーといわれることがある）、やフラットネスを悪化させていた。
上記した周辺ダレとは、ウェーハ外周部が過剰に研磨され中心部より厚さが薄くなる現象である。一般的な方法で研磨すると起こりやすい現象である。
撥ね上がりとは、その逆にウェーハ外周部が研磨されず中心部より厚くなる現象である。これは通常起こりづらいものであるが、ＣＭＰ等でリテナーリングを用いた研磨ヘッドで研磨する場合に生じやすい。
また、１次や２次研磨等で平坦度を良くするために（周辺ダレが起こるのを前提に）ウェーハ外周部のみの研磨圧を中心部より低くする等して故意に周辺部の研磨速度を遅くすることにより生じることもある。
変曲点とは、上記のように周辺ダレのあるウェーハを撥ね上がるように研磨することによって生じる変曲点である。このような変曲点が存在するとナノトポロジーといわれる値が悪くなる。
ナノトポロジー（ナノトポグラフィーともいわれる）とは、ウェーハ表面を数ｍｍ角の複数の領域に区分し、各領域毎の高低差（ｐｅａｋ　ｔｏ　ｖａｌｌｅｙ：ＰＶ値）を評価したものである。そして特定の高低差（ＰＶ値）を占める領域がウェーハ面内の何％を占めるか、又は評価した全領域のＰＶ値の中で最も大きいＰＶ値がどの程度かを評価している。
フラットネスには、裏面基準、表面基準等があり、例えばＳＢＩＲ、ＳＦＱＲのように表現される。ここでＳＢＩＲ（Ｓｉｔｅ　Ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ　Ｉｄｅａｌ　Ｒａｎｇｅ）とは、平坦度に関してウェーハを吸着固定するチャック面を固定基準とし、各サイト（ウェーハ全面を一定領域毎に分けた各エリア）毎に評価し、チャック面からの最高位と最低位の距離差として定義される。
また、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ　Ｆｒｏｎｔ　ｌｅａｓｔ−ｓＱｕａｒｅｓ　Ｒａｎｇｅ）とは、平坦度に関して表面基準の平均平面をサイト毎に算出し、その面に対する凹凸の最大範囲を表わした値である。ウェーハのフラットネスにおいては、特に、表面基準のＳＦＱＲ及びナノトポロジーをよくする必要がある。
ウェーハの両面研磨をしただけでは、変曲点はできないものの、周辺がダレやすい。特に両面がダレてしまうため、その影響は大きい。両面研磨工程の取り代を少なくすることで、ダレは小さくできるものの、鏡面を得るためにはその後の２次研磨の取り代が多くなってしまい、結局はダレてしまう。また、ワックスフリー方式による研磨を行った場合も、両面研磨と同様に周辺部にダレが生じやすく、フラットネスも十分ではない。
発明の開示
本発明では、このような研磨技術で最も困難であったウェーハ外周部のダレを制御し、特に近年要求されているナノトポロジーの値を良くしたウェーハの製造方法及び研磨装置並びにウェーハを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のウェーハの製造方法は、ウェーハ表面を鏡面化する研磨工程において、ウェーハの基準面を出すためにウェーハの裏面研磨を行うことを特徴とする。
上記ウェーハの基準面とは、反っているウェーハ等を平坦なウェーハ保持盤に吸着し、強制的に平坦な状態に研磨することで得られる面である。
上記研磨工程としてウェーハを複数段研磨する複数段研磨工程を用い、上記裏面研磨を該複数段研磨工程の１次研磨工程後に行うのが好適である。
上記複数段研磨工程において、両面（同時）研磨→裏面（片面）研磨→表面（片面）２次研磨→表面（片面）仕上げ研磨の順にウェーハの研磨を行うのが好ましい。このように両面同時研磨（１次研磨工程）後に、平坦なウェーハ保持盤に吸着し、強制的に平坦な状態にし裏面側を研磨する工程を入れることが好ましい。
両面同時研磨工程で両面研磨されたウェーハは、テーパは良好であるものの周辺がダレ易いという問題があり、したがって、両面研磨工程では、両面で５μｍ〜２０μｍ程度の研磨代で研磨することが好ましい。また、上記複数段研磨工程において、表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨→裏面（片面）研磨→表面（片面）２次研磨→表面（片面）仕上げ研磨の順にウェーハの研磨を行うのが好適である。このように表面基準研磨方式による表面研磨（１次研磨工程）後に、平坦なウェーハ保持盤に吸着し、強制的に平坦な状態にし裏面側を研磨する工程を入れることが好ましい。表面基準研磨方式による研磨を行った場合ナノトポロジーは良いが、両面研磨と同様に周辺部にダレが生じやすいためである。
表面基準研磨方式の研磨の例として、テンプレート方式等のワックスフリー研磨があるが、そのウェーハ保持部分に軟質な弾性体膜、例えばバッキングパッドや軟質なフィルムで保持するようになっている研磨方式が好ましい。これにより表面基準研磨が行える。
次に、本発明で新たに導入した裏面研磨は、ウェーハ保持盤が平坦で硬度の高い、真空吸着等により吸着保持するタイプの保持盤を使用し研磨するのが好適である。この時、吸着痕がウェーハに転写しないようにするのが好ましい。つまり、真空吸着するための貫通孔の穴を小さくしたり、吸着圧力をなるべく低くして保持する。これにより一方の面の平坦度を良くし、基準面を作り出す。この研磨での研磨代は３〜１０μｍ程度が好ましい。これにより周辺まで平坦度が良くなる。
ウェーハの基準面を出すのは、表面側を研磨しても出すことができるが、本発明では裏面を研磨して基準面を出すようにしている。つまり、本発明では、このウェーハの基準面は裏面を研磨することで出すことが必須である。
これは、両面研磨後、又はワックスフリー研磨後にさらに表面を研磨すると表面周辺部がさらにダレてしまい、また研磨ヘッド（ウェーハの保持方法）によっては研磨面に吸着痕が生じる場合が有り、フラットネスの悪化及びナノトポロジーの悪化につながるためである。
表面基準のナノトポロジーを良くするにはこのような悪化を防ぐ必要があり、表面のナノトポロジーに関係ない裏面側で平坦度や周辺ダレの調整を行う必要があるためである。
なお、従来技術の中にも両面研磨の後に裏面を研磨する技術があるが、これは基準面をだすものではなく、両面研磨の後に表裏の区別を明確にするため、わざと面粗さを粗くする（裏面）研磨を行う場合があったためである。本発明では裏面を粗くするのではなく、この段階でも裏面を鏡面化し、平坦度及び面状態を改善する研磨である。
特に、１次研磨の後に裏面研磨を行うことが好ましい。両面研磨装置で１次研磨しテーパを無くす、又は表面基準研磨方式のワックスフリー研磨で１次研磨を行いウェーハ全体の平坦度を向上させる。その後裏面を研磨することで基準面を作り、その後表面を２次、仕上げ研磨することでウェーハ外周部に変曲点のないウェーハが製造できる。なお、ここで１次、２次、仕上げ（３次）は表面側が研磨される回数で表現している。
裏面研磨を入れることにより、ウェーハ全体の平坦度（間接的に表面の平坦度）を良くしている。つまり表面を吸着し研磨することにより、吸着を解除した時、表面を研磨することなしに平坦度及び表面の周辺ダレを改善している。
本発明のウェーハの製造方法の特徴はウェーハの表面側を研磨する時には、ウェーハを吸着（固定）せず、裏面側を研磨する時にはウェーハを固定し研磨する点である。裏面研磨時のウェーハの固定方法は特に限定されないがワックスで接着又は真空吸着により平坦なウェーハ保持盤に固定し、強制的に保持面側を平坦な状態にして裏面側を研磨する。つまり、表面を研磨する時には表面基準研磨方式のワックスフリー方式等、及び裏面を研磨する時には基準面をもつワーク保持盤に保持して研磨する裏面基準研磨方式で研磨する。特に表面研磨→裏面研磨→表面研磨の工程順で研磨する。表面研磨でナノトポロジーの品質を作りこみ、裏面研磨でフラットネスの品質を作りこむ。裏面研磨後の表面研磨については、２次研磨及び仕上げ研磨を行えばよいが、仕上げ研磨のみ又は更に段数を増やした場合でも同様な効果が得られる。なお、仕上げ研磨等研磨代の少ない研磨では表面基準研磨方式及び裏面基準研磨方式のどちらを採用しても良い。
本発明の研磨装置の第１の態様は、ウェーハの表面を表面基準研磨方式により１次研磨する第１研磨部と、該第１研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第１反転装置と、該第１研磨部で研磨された面を平坦なウェーハ保持盤に吸着し、強制的に平坦にした状態で裏面を研磨する第２研磨部と、該第２研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第２反転装置と、ウェーハの表面をワックスフリー方式により２次研磨する第３研磨部とウェーハの表面をワックスフリー方式により仕上げ研磨する第４研磨部とを有することを特徴とする。
本発明の研磨装置の第２の態様は、少なくとも３つの研磨部を有する研磨装置であって、ウェーハの裏面を吸着すること無しに表面を研磨する第１研磨部と、該第１研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第１反転装置と、該第１研磨部で研磨された面を平坦なウェーハ保持盤に吸着し、強制的に平坦な状態にし裏面を研磨する第２研磨部と、該第２研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第２反転装置と、ウェーハの裏面を吸着すること無しに表面を研磨する第３研磨部とを有することを特徴とする。
本発明のウェーハは、両面が鏡面研磨されたウェーハであってその一主面（デバイスを形成する側：表面）の形状が、ＳＦＱＲｍａｘが０．１０μｍ以下であり、ウェーハ外周部から２ｍｍより中心側に変曲点のないことを特徴とする。変曲点とは形状が上に凸の状態から下に凸へ、又は下に凸から上に凸へ変る点であり、微分係数の符号が入れ替わる部分である。本発明のウェーハは、この曲率の急激な変化がないウェーハであることを特徴とする。特にウェーハの端面から２〜２０ｍｍ付近に０．０２μｍ以上の大きな凹凸の変化がないウェーハである。さらに本発明のウェーハは、その表面を２ｍｍ角の複数の領域に区分し、各領域毎のＰＶ値を評価し、該評価した全領域のＰＶ値の中で最大ＰＶ値が２０ｎｍ以下であるのが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の実施の形態を図面とともに説明するが本発明の技術思想から逸脱しない限り、これらの実施の形態以外に種々の変形が可能なことはいうまでもない。
図１は本発明に係るウェーハの製造方法の第１の実施の形態における工程順の一例を示すフローチャートで、（ａ）はウェーハの製造工程及び（ｂ）はポリッシング工程における手順を示すものである。
図１（ａ）のウェーハの製造工程は図１８（ａ）に示した従来のウェーハの製造工程と同様であるが、本発明方法においてはポリッシング工程１０７が従来のポリッシング工程１０８と異なっている。
本発明方法のポリッシング工程１０７は、図１（ｂ）に示されるごとく、両面同時（１次）研磨ステップ１０７ａ→片面（裏面）研磨ステップ１０７ｂ→片面（表面）２次研磨ステップ１０７ｃ→片面（表面）仕上げ研磨ステップ１０７ｄから構成される。図１８（ｂ）に示した従来の両面研磨１０８Ｂと異なる点は、両面同時（１次）研磨１０７ａの後に片面（裏面）研磨ステップ１０７ｂを行う点にある。前述したごとく、本発明においては、ウェーハの裏面を研磨してウェーハの基準面を出すものであり、この点に最大の特徴がある。
上記両面同時（１次）研磨ステップ１０７ａを行うには、図１５によって既に説明したような一般的に半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する装置として知られている両面研磨装置２２０を使用すればよい。
本発明の特徴である裏面研磨ステップ１０７ｂで使用される研磨装置については基準面を作り出せるものであれば特に限定はないが、例えば、図１６に示すような装置を用いることができる。図１６において、研磨装置１５０の研磨用ウェーハ保持盤１５２は、ウェーハ保持面１５４と多数の真空吸着用の貫通孔１５６をもつ高平坦度なＳｉＣ等の硬質のウェーハ保持盤本体１５８を有している。
これらの貫通孔１５６はバキューム路１６０から不図示の真空装置につながり、真空の発生によってウェーハ保持面１５４にウェーハＷを吸着保持するようになっている。更にウェーハ保持盤本体１５８のウェーハ保持面１５４を貫通孔を有した樹脂被膜１６２で被覆しても良い。
そして、ウェーハＷの研磨に際しては、研磨用ウェーハ保持盤１５２のウェーハ保持面１５４に真空吸着等によりウェーハＷを保持し、回転軸１６４を持つ研磨ヘッド１６６に装着して、研磨ヘッド１６６により回転されると同時に所定の荷重で回転する不図示の定盤上に貼り付けた研磨布にウェーハＷを押し付ける。
なお、１６８はバキューム路１６０と並設された空気供給路で、ウェーハ保持盤１５２の内部でかつウェーハ保持盤本体１５８の上方に設けられた加圧空間１７０に空気を供給することによってゴム等の弾性支持部１７２によってウェーハ保持盤１５２に揺動可能に支持されたウェーハ保持盤本体１５８を下方に押圧し、ウェーハＷを不図示の定盤の研磨布に加圧状態で押し付けることができる。
研磨剤の供給は不図示のノズルから所定の流量で研磨布上に供給し、この研磨剤がウェーハＷと研磨布の間に供給されることによりウェーハが研磨される。このような研磨を入れることにより基準面を出すことができる。
この研磨の後、吸着した状態でウェーハは平坦であるが吸着を解除するとウェーハはもとの形に戻ろうとする。この時、表面側の周辺ダレも改善される。
裏面研磨でも研磨代が多い場合、周辺側がダレる傾向がある。しかし、裏面がダレても、また変曲点を持ったとしても、２次研磨で裏面が転写しないようにやわらかいバッキングパッド等で保持し形状を崩すことなく表面を研磨することにより、裏面のダレは影響無く表面のみ鏡面化できる。
また、研磨面に吸着孔の跡等が転写されることもある。これは基準面を出すために強制的にウェーハを平坦な状態に吸着するため、必然的に吸着力が強くなり吸着孔付近の形状が研磨後に現われてしまうものである。このような吸着孔の跡が現われるとナノトポロジーが悪くなる。
しかし、本発明方法においては、裏面研磨を行うため、この吸着痕が現われるのが裏面であり、周辺ダレと同様に裏面側に転写された跡は表面には影響されずに２次研磨できるので問題無い。
従って、本発明方法における片面（表面）２次研磨ステップ１０７ｃではＣＭＰと言われる研磨装置を用いることが好ましい。ＣＭＰは、例えば柔らかいバッキングパッド等でウェーハを保持し、研磨面の形状を維持したまま研磨するものである。この時、研磨布の硬さをアスカーＣ硬度で７０〜９０程度に通常の研磨布より硬めに設定するのが好ましい。
この２次研磨ステップ１０７ｃでは研磨代を２μｍ以下、特に２次研磨ステップ１０７ｃ及び仕上げ研磨ステップ１０７ｄも含め１〜１．５μｍ程度にすることが好ましい。このような研磨代であれば、この研磨による周辺ダレの発生を抑えることができるし、鏡面化も十分にできる。
なお、２次研磨ステップ１０７ｃでもリテナーリング等を用いた研磨ヘッドを使い研磨代を増やすことによってウェーハ形状の修正が可能である。しかし、このような研磨を行うと変曲点を持つウェーハが製造されやすい。従って、２次研磨ステップ１０７ｃでは形状の修正はほとんど行わない研磨代に設定し、１次研磨ステップ１０７ａ（及び裏面研磨ステップ１０７ｂ）の形状を維持したまま研磨するのが好ましい。
仕上げ研磨ステップ１０７ｄは、図１４によって既に説明したような従来の片面研磨装置２００を用い、スェードタイプの研磨布等を使用し研磨すればよい。
一般に研磨代が増えるに従いウェーハ外周部のダレは大きくなる傾向がある。従って、表面基準の平坦度及びナノトポロジーを良くするには表面側の研磨代を少なくすることが望まれる。
全体的な表面側の研磨代を少なくした状態で平坦度（周辺ダレ）を改善し、また２次研磨ステップ以降は裏面が転写されないように研磨することにより表面基準の平坦度及びナノトポロジーの良いウェーハ及びウェーハ外周部、特に端面から２〜２０ｍｍ付近に０．０２μｍ以上の凹凸の変化、つまり大きな変曲点を持たないウェーハが製造できる。
続いて、本発明のウェーハの製造方法の第１の実施の形態における工程順の一例を模式図で示す図７を用い、本発明方法のそれぞれの研磨段階におけるウェーハ形状の変化について説明する。まず、例えば、図１５に示したものと同様の両面研磨装置を用いて、ウェーハＷの表面Ａ及び裏面Ｂの１次（両面）研磨を行う〔図７（ａ）〕。
この１次（両面）研磨ステップの研磨条件としては、特に限定するものではないが、次の条件で研磨するのが好ましい。
研磨加重：２００〜６００ｇ／ｃｍ^２（２０〜６０ｋＰａ）
研磨布：不織布タイプ（アスカーＣ硬度で６０〜８０程度）
研磨剤：コロイダルシリカ含有（ｐＨ＝１０〜１１）
供給量：４〜６Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：両面で５μｍ〜２０μｍ程度、好ましくは両面１６μｍ程度。
上記したアスカーＣ硬度とは、スプリング硬さ試験機の一種であるアスカーゴム硬度計Ｃ型により測定した値であり、日本ゴム協会規格であるＳＲＩＳ　０１０１に準じた値である。
この両面研磨工程後のウェーハＷは図７（ａ）に示すように、テーパは良くなっているものの、ウェーハＷの外周部のダレＥが生じている。
次に、このウェーハＷの裏面研磨（基準面作製）を行う〔図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）〕。この裏面研磨工程では、研磨装置の研磨用ウェーハ保持盤は、図１２に示した研磨装置１５０のようなウェーハ保持面１５４と多数の真空吸着用の貫通孔１５６をもつＳｉＣ製の硬質の保持盤１５２を用い、このウェーハ保持盤１５２の保持面１５４にエポキシ樹脂の樹脂皮膜１６２を形成したものを使用した。
このウェーハ保持盤１５２によってウェーハＷを吸着すると、吸着したウェーハ面が平坦となり、他方の面に凹凸が現われる。図７（ｂ）では下に凸状となった状態が示されている。この時、ウェーハＷの外周部のダレＥは倍増（Ｅ×２）される。
これを吸着した状態で研磨すると、図７（ｃ）に示したように平坦なウェーハＷが製造される。
この裏面研磨ステップの研磨条件も、特に限定するものではないが、次の条件で研磨するのが好ましい。
研磨加重：２００〜６００ｇ／ｃｍ^２（２０〜６０ｋＰａ）
研磨布：不織布タイプ（アスカーＣ硬度で６０〜８０程度）
研磨剤：コロイダルシリカ含有（ｐＨ＝１０〜１１）
供給量：５〜１５Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：３μｍ〜８μｍ程度、好ましくは５μｍ程度。
このような裏面研磨を入れることにより基準面を出すことができる。しかし、この研磨でも若干周辺部分がダレることがある。ウェーハＷは、吸着された状態では平坦であるが吸着を解除すると、図７（ｄ）に示したように、もとの形に戻ろうとする。また、図７（ｄ）に示したように、吸着孔の跡Ｄが研磨面に転写されることがある。但し、このようなダレｅや吸着痕ＤはウェーハＷの裏面Ｂだけに現われ、ウェーハＷの表面Ａは１次研磨した時に比べて、平坦度は良くなっているものの、同じ状態の面である。
このようなウェーハＷを２次（表面）研磨する〔図７（ｅ）（ｆ）〕。この研磨は従来用いられている装置及び方法を用いるものであれば、特に限定されないが、図１７に示したようなバッキングパッド２５０によるウェーハ保持と、従来２次研磨で使用する研磨布よりやや固めの研磨布を使用する研磨装置２４０を用いて研磨することが好ましい。
この２次（表面）研磨ステップの研磨条件としても、特に限定するものではないが、次の条件で研磨するのが好ましい。
研磨加重：１００〜３００ｇ／ｃｍ^２（１０〜３０ｋＰａ）
研磨布：不織布タイプ又はスェードタイプ又はポリウレタンタイプ（アスカーＣ硬度で７０〜９０程度）
研磨剤：コロイダルシリカ含有（ｐＨ＝１０〜１１）
供給量：１０Ｌ／ｍｉｎ以上
研磨代：数μｍ、好ましくは２μｍ以下。
つまり、２次（表面）研磨ステップではＣＭＰを用い、柔らかいバッキングパッド２５０（図１７）と比較的硬い研磨布を用いることで表面の形状のみ修正し、裏面の形状を転写することなく研磨することができる。バッキングパッド２５０（図１７）は、ウレタン発泡パッドからなり厚みは３００μｍ以下が好ましい。また研磨布の硬度はアスカーＣ硬度で７０〜９０程度が好ましい。
なお、各研磨ステップで使用される研磨布についても、特に限定されるものではないが、これらの研磨ステップで用いられる研磨布（研磨パッド）は、不織布タイプの研磨布やスエードタイプの研磨布が主に用いられる。
不織布タイプの研磨布は、一般にポリエステルフェルト（組織はランダムな構造）にポリウレタンを含浸させたものであり、多孔性があり、かつ弾性も適度であり、高い研磨速度と平坦性にすぐれており研磨量を多くできることから１次又は２次研磨等で主に用いられる。
また、スエードタイプの研磨布はポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた基材に、ポリウレタン内に発泡層を成長させ、表面部位を除去し発泡層に開口部を設けたもの（この層をナップ層と呼ぶ）で、特に仕上げ用に使用されており、発泡層内に保持された研磨剤が、工作物と発泡層内面との間で作用することにより研磨が進行する。ケミカルメカニカルな研磨に多用され、ダメージのない面が得られる。
近年では、より平坦度を良くするため、３層の研磨布とし、例えば硬質なプラスチックシートを基材としウレタンからなるナップ層を表層とし、基材部の下部に弾性体シートを形成した不織布を使わないタイプの研磨布もある。これらの研磨布は各ステップで最適なものを適宜選べばよい。また、この２次研磨ステップと同様な工程を更に加えてもよい。
２次研磨の終了したウェーハＷに対して仕上げ研磨を行う〔図７（ｇ）〕。仕上げ研磨は従来の方法を用いれば良い。仕上げ研磨用の研磨装置は特に限定されず、仕上げ研磨ステップの研磨条件としては次の条件で行えばよい。
研磨加重：１００〜２００ｇ／ｃｍ^２（１０〜２０ｋＰａ）
研磨布：スェードタイプ
研磨剤：コロイダルシリカ含有（ｐＨ＝１０〜１１）
供給量：０．５〜１Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：０．１μｍ以下の研磨代で良い。
図７（ａ）〜（ｇ）に示したような研磨ステップを経て研磨されたウェーハは、表面に変曲点等がほとんどなく、ダレも改善された高平坦度なウェーハが製造できる。なお、上記各ステップの研磨条件は、ウェーハの形状により適宜、最適な条件に設定すれば良い。
図１に示した本発明方法の第１の実施の形態では、一次研磨として両面同時研磨を行った場合を示したが、一次研磨として他のタイプの研磨手法を用いることも可能であり、以下に説明する。図１０は、本発明に係るウェーハの製造方法の工程順の第２の実施の形態を示すフローチャートで、（ａ）はウェーハの製造工程及び（ｂ）はポリッシング工程における手順を示すものである。
図１０（ａ）のウェーハの製造工程は図１８（ａ）に示した従来のウェーハの製造工程及び図１（ａ）に示した本発明のウェーハの製造工程の第１の実施の形態と同様であるが、本発明についてはポリッシング工程３０７が従来のポリッシング工程１０８及び図１（ａ）のポリッシング工程１０７と異なっている。
本発明方法の第２の実施の形態におけるポリッシング工程３０７は図１０（ｂ）に示されるごとく、表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨ステップ３０７ａ→裏面（片面）研磨ステップ３０７ｂ→表面（片面）２次研磨ステップ３０７ｃ→表面（片面）仕上げ研磨ステップ３０７ｄから構成される。表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨ステップ３０７ａとは、バッキングフィルムを使ったいわゆるテンプレート方式や、弾性体を介してウェーハを保持する研磨方式などのワックスフリー方式による研磨である。このように真空吸着等により強制的にウェーハを保持せず基準面となる保持盤等にウェーハを固定することなしに研磨する研磨方式である。図１８（ｂ）に示した従来のワックスフリー研磨１０８Ａと異なる点は、表面基準研磨方式によるワックスフリー研磨３０７ａの後に片面（裏面）研磨３０７ｂを行う点にある。前述したごとく、本発明においては、ウェーハの裏面を研磨してウェーハの基準面を出すものであり、この点に最大の特徴がある。
上記表面基準研磨方式による研磨ステップ３０７ａを行うには、図１７によって既に説明したような研磨装置を使用すればよい。
なお、ポリッシング工程の裏面研磨ステップ３０７ｂ、２次研磨ステップ３０７ｃ、仕上げ研磨ステップ３０７ｄは図１（ｂ）に示した裏面研磨ステップ１０７ｂ、２次研磨ステップ１０７ｃ、仕上げ研磨ステップ１０７ｄと対応し、またその工程は同様であるので説明を省略する。
本発明方法の第２実施の形態のそれぞれの研磨段階におけるウェーハ形状の変化については、本発明の第１の実施の形態に関して説明した図７とほぼ同様である。両者の相違点について言えば、本発明の第２の実施の形態においては、表面基準研磨方式の研磨ステップ３０７ａ後のウェーハは、ウェーハ表面が鏡面化され、ウェーハ裏面がエッチングされた状態の面となっている点である。しかし、ウェーハＷの外周部には研磨及びエッチングによるダレが生じており、図７（ａ）と形状的には類似している。
さらに、本発明方法の第２の実施の形態について、１次研磨ステップで両面研磨を行う本発明方法の第１の実施の形態の場合との相違点を中心に以下に説明する。本発明方法の第２の実施の形態における表面基準研磨方式による研磨（１次研磨）ステップの研磨条件については、特に限定するものではないが、次の条件で研磨することが好ましい。
研磨加重：２００〜６００ｇ／ｃｍ^２（２０〜６０ｋＰａ）
研磨布：不織布タイプ（アスカーＣ硬度で６０〜８０程度）
研磨剤：コロイダルシリカ含有（ｐＨ＝１０〜１１）
研磨剤供給量：４〜６Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：５〜１０μｍ、好ましくは８μｍ程度。
次に、このウェーハの裏面研磨を行う。つまり、図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に対応する基準面の作製を行う。１次研磨ステップが例えばテンプレート方式のワックスフリー研磨の場合、図７（ｂ）で示すウェーハ外周部のダレは、表面（研磨面）のダレと裏面（エッチング面）のダレとを足したものとなる。
本発明方法の第２の実施の形態における裏面研磨ステップの条件も、特に限定するものではないが、次の条件で研磨することが好ましい。
研磨加重：２００〜６００ｇ／ｃｍ^２（２０〜６０ｋＰａ）
研磨布：不織布タイプ（アスカーＣ硬度で６０〜８０程度）
研磨剤：コロイダルシリカ含有（ｐＨ＝１０〜１１）
研磨剤供給量：５〜１５Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：５〜１０μｍ、好ましくは８μｍ程度。
研磨代は裏面がエッチングされている面であるため、１次研磨ステップにおいて両面研磨を実施した例より若干多めに研磨することが好ましい。これ以降のステップは、図１（ｂ）に示した本発明方法の第１の実施の形態の場合と同様であるので再度の説明は省略する。
本発明方法の第２の実施の形態におけるこのような複数段の研磨は、個々の研磨装置、例えば１次研磨ステップは１次研磨用の装置及び裏面研磨ステップは裏面研磨用の装置で行っても良いが、複数台の研磨装置を一体的に配置した複合的な研磨装置とすると好ましい。図１１は４台の研磨装置を一体的に配置して構成した本発明方法の第２の実施の形態を実施するのに好適な本発明の複合的な研磨装置の一つの実施の形態を示す概略平面説明図である。
図１１において、本発明の研磨装置４００は、４台の異なる形態の研磨装置を連続的に配置し、それぞれ表面（片面）１次研磨部（第１研磨部）４０１、裏面（片面）研磨部（第２研磨部）４０２、表面（片面）２次研磨部（第３研磨部）４０３及び表面（片面）仕上げ研磨部（第４研磨部）４０４を構成したものである。
図１１において、４０５はウェーハを前工程から第１研磨部４０１に搬送する第１搬送アームである。また、第１研磨部４０１と第２研磨部４０２の間にはウェーハの表裏面を反転させる機構を有する第１反転装置４０６がついており、表面研磨されたウェーハを反転し、次のステップでは裏面を研磨することができる。同様に第２研磨部４０２と第３研磨部４０３間にもウェーハの表裏面を反転させる機構を有する第２反転装置４０７が設けられており、第３研磨部４０３では、ウェーハ表面側が研磨できるようになっている。
従来表面のみ研磨された装置ではこのようなウェーハの反転機構は不要であったが、本発明では、少なくとも表面研磨→裏面研磨→表面研磨のステップ順で研磨することが重要でありこの様な機構が必要となる。なお、図１１において、４０８は第２搬送アームで、第３研磨部４０３で研磨されたウェーハを第４研磨部４０４へ搬送する。また、４０９は第３搬送アームで、第４研磨部４０４で仕上げ研磨されたウェーハを次工程へ搬送する。
図１２は、第１研磨部４０１の概略側面説明図である。同図において、４１０は基台であり、その上面には定盤４１１が配置されている。この定盤４１１は駆動軸（不図示）により回転駆動するものである。定盤４１１の上面には研磨布４１２が貼られており、この研磨布４１２上にスラリー供給装置４１３よりスラリー４１４を供給して研磨を行うようになっている。研磨ヘッド４１５は上下に昇降可能、かつ回転可能に吊設され、ウェーハを保持した状態で任意の研磨圧で研磨布４１２に摺接し研磨する。又各研磨部は、複数枚まとめて処理するバッチ式の研磨装置でも良いが、ウェーハ直径が大口径になっていること及び取扱いの容易さから１枚１枚処理する枚葉式の研磨ヘッド４１５を有する研磨装置を用いるのが好ましい。この時、研磨ヘッド４１５は１軸、又は複数軸（いわゆる多軸枚葉方式）であっても良い。なお、上記した第１研磨部４０１の基本的構成は、第２研磨部４０２、第３研磨部４０３及び第４研磨部４０４においても、下記するような研磨ヘッド４１５の具体的構成が異なる点を除いて共通であり、各研磨部４０２〜４０４についての個別的な説明は省略する。
図１２に示した第１研磨部４０１の研磨ヘッド４１５としては図１７に示したようなワックスフリー方式の研磨ヘッド（図１７の２４６）が用いられる。第２研磨部４０２では、研磨ヘッドとして図１６に示したような真空吸着方式の研磨機構を有する研磨ヘッド（図１６の１６６）を用い、平坦なウェーハ保持盤（図６の１５２）に吸着し、強制的に平坦な状態にして裏面側を研磨する。第３研磨部４０３及び第４研磨部４０４では、研磨ヘッドとして図１７に示したようなワックスフリー方式の研磨ヘッド（図１７の２４６）を用いる。表面側の研磨は研磨が進むにつれ徐々に微細な研磨ができる研磨条件で研磨するのが好ましい。特に各ステップについて前述したような研磨条件で実施すれば良い。
続いて、本発明の研磨装置４００の作用について説明する。まず、エッチングされたウェーハを第１搬送アーム４０５により第１研磨部４０１に搬送する。第１研磨部４０１は、研磨ヘッド４１５として図１７に示したようなワックスフリー方式の研磨ヘッド（図１７の２４６）を具備しており、デバイスを形成する面（表面）を磨くために、ウェーハ裏面を保持する。その後、研磨ヘッド４１５を降下させ、任意の研磨条件（１次研磨条件）で研磨する。
研磨されたウェーハは第１反転装置４０６によりウェーハの表裏を反転する。このウェーハ反転装置４０６における反転機能に付いては特に限定するものではないが、ロボットアーム等による回転により反転すれば良い。
この反転されたウェーハ裏面が上面とされたウェーハは、その後、第２研磨部４０２に搬送され、研磨ヘッドとして用いられている図１６に示したような研磨ヘッド（図１６の１６６）にウェーハ表面を保持し、強制的に平坦な状態にした状態とし、その後、研磨ヘッドを降下させ、任意の研磨条件（裏面研磨条件）でウェーハの裏面側を研磨する。
研磨されたウェーハは第１反転装置４０６と同様の反転機能を有する第２反転装置４０７により再度ウェーハの表裏が反転される。
再度反転されてウェーハ表面が上面とされたウェーハは、その後、第３研磨部４０３に搬送され、図１７に示したような研磨ヘッドにウェーハ裏面を保持し、その後、研磨ヘッドを降下させ、任意の研磨条件（２次研磨条件）でウェーハの表面側を２次研磨する。
次いで、この２次研磨されたウェーハは、第２搬送アーム４０８により、第４研磨部４０４に搬送され、図１７に示したような研磨ヘッド（図１７の２４６）にウェーハ裏面を保持し、その後、研磨ヘッドを降下させ、任意の研磨条件（仕上げ研磨条件）でウェーハの表面側を仕上げ研磨する。
この仕上げ研磨後、ウェーハは第３搬送アーム４０９によって搬送され、次工程の洗浄工程に送られる。
以上のような手順でウェーハ表面及び裏面が研磨され高平坦度なウェーハを得ることができる。
図１１に示した実施の形態では、４台の研磨装置を一体的に配置して本発明の研磨装置を構成した例を示したが、３台の研磨装置を一体的に配置して本発明の研磨装置を構成することも可能である。図１３は３台の研磨装置を一体的に配置して構成した本発明の研磨装置の他の実施の形態を示す概略平面説明図である。
図１３において、本発明の研磨装置５００は、３台の異なる形態の研磨装置を連続的に配置し、それぞれ表面（片面）１次研磨部（第１研磨部）５０２、裏面（片面）研磨部（第２研磨部）５０３及び表面２次仕上げ研磨部（第３研磨部）５０４を構成したものである。なお、５０１はローダー部で、第１受け渡しステージ５０１ａ及び第１搬送アーム５０６を有している。５０５はアンローダー部で、第５受け渡しステージ５０５ａを有している。
第１研磨部５０２は、第１及び第２研磨ステージ５０７、５０８、第１位置決めステージ５０９、第２及び第３搬送アーム５１０、５１１及び第２受け渡しステージ５１２を有している。第１及び第２研磨ステージ５０７、５０８はそれぞれ第１及び第２研磨ヘッド５０７ａ、５０８ａ及び第１及び第２研磨機ローダー５０７ｂ、５０８ｂを具備している。
第２研磨部５０３は、第３及び第４研磨ステージ５１３、５１４、第２位置決めステージ５１５、第４及び第５搬送アーム５１６、５１７及び第３受け渡しステージ５１８を有し、さらに第１洗浄ユニット５１９を有している。なお、第４搬送アーム５１６は第１反転装置として作用する。第３及び第４研磨ステージ５１３、５１４は、それぞれ第３及び第４研磨ヘッド５１３ａ、５１４ａ及び第３及び第４研磨機ローダー５１３ｂ、５１４ｂを具備している。
第３研磨部５０４は、第５及び第６研磨ステージ５２０、５２１、第３位置決めステージ５２２、第６及び第７搬送アーム５２３、５２４及び第４受け渡しステージ５２５を有し、さらに第２洗浄ユニット５２６を有している。なお、第６搬送アーム５２３は第２反転装置として作用する。第５及び第６研磨ステージ５２０、５２１はそれぞれ第５及び第６研磨ヘッド５２０ａ、５２１ａ及び第５及び第６研磨機ローダー５２０ｂ、５２１ｂを具備している。なお、図１３の例では第３の研磨部５０４の第５及び第６の２基ある研磨ステージ５２０、５２１のうち第５の研磨ステージ５２０を表面２次研磨用、第６の研磨ステージ５２１を仕上げ研磨用として使用している。
上記の構成によりその作用を説明する。まず、研磨されるウェーハはローダー部５０１より供給される。第１搬送アーム５０６によりウェーハを第１受け渡しステージ５０１ａから第１位置決めステージ５０９に搬送し、位置決めし、第２搬送アーム５１０で第１及び第２研磨機ローダー５０７ｂ、５０８ｂにウェーハを搬送セットする。次いで、第１及び第２研磨機ローダー５０７ｂ、５０８ｂにより、ウェーハを第１研磨部（表面１次研磨部）５０２の第１及び第２研磨ヘッド５０７ａ、５０８ａの下面側に搬送し、第１及び第２研磨ヘッド５０７ａ、５０８ａによりウェーハを保持する。その後、第１及び第２研磨機ローダー５０７ｂ、５０８ｂは定位置に戻る。第１及び第２研磨ヘッド５０７ａ、５０８ａに保持されたウェーハは研磨布上に摺接され研磨される。図１３の例では、作業効率を改善するため第１及び第２の２基の研磨ステージ５０７、５０８があり、それぞれにウェーハが供給され研磨される。そこで研磨されたウェーハは再度第１及び第２研磨機ローダー５０７ｂ、５０８ｂにより研磨機外に搬送され、第２搬送アーム５１０により第２受け渡しステージ５１２に送られる。
次に、この表面１次研磨されたウェーハは第３搬送アーム５１１により第２研磨部５０３の第１の洗浄ユニット５１９に搬送され、洗浄される。この洗浄ユニット５１９は、例えば、ＳＣ１液（アンモニア、過酸化水素、水系の洗浄液）のディップ式の洗浄で、リンス液→ＳＣ１液→リンス液→リンス液で処理する洗浄ユニットとするのが好ましい。
この洗浄後、第４搬送アーム（第１反転装置）５１６によりウェーハを反転し、第２位置決めステージ５１５にウェーハを搬送し位置決めをする。位置決めされたウェーハは第４搬送アーム５１６で第３及び第４研磨機ローダー５１３ｂ、５１４ｂに搬送される。その後、第３及び第４研磨機ローダー５１３ｂ、５１４ｂにより、ウェーハを第２研磨部（裏面研磨部）５０３の研磨ヘッド５１３ａ、５１４ａの下面側に搬送し、ウェーハは研磨ヘッド５１３ａ、５１４ａに保持された状態でその裏面が研磨される。図１３の例では、作業効率を改善するため第３及び第４の２基の研磨ステージ５１３、５１４があり、それぞれにウェーハが供給され研磨される。そこで研磨されたウェーハは第３及び第４研磨機ローダー５１３ｂ、５１４ｂにより研磨機外に搬送され、第４搬送アーム５１６により第３受け渡しステージ５１８に送られる。この裏面研磨されたウェーハは第５搬送アーム５１７により第３研磨部５０４の第２の洗浄ユニット５２６（洗浄条件等は第１の洗浄ユニット５１９と同じ構成）に搬送され洗浄される。
洗浄後、第６搬送アーム（第２反転装置）５２３によりウェーハを反転し、第３位置決めステージ５２２にウェーハを搬送し位置決めをする。位置決めされたウェーハは第６搬送アーム５２３で第５及び第６研磨機ローダー５２０ｂ、５２１ｂに搬送される。その後、第５及び第６研磨機ローダー５２０ｂ、５２１ｂにより第３研磨部（表面２次研磨・仕上げ研磨部）５０４の第５研磨ステージ（表面２次研磨ステージ）５２０に送り、ウェーハの表面を２次研磨する。表面２次研磨されたウェーハは、第５研磨機ローダー５２０ｂにより研磨機外に搬送され、第６搬送アーム５２３により第３位置決めステージ５２２で位置決めした後、再度第６搬送アーム５２３で、第６研磨機ローダー５２１ｂに搬送される。ついで、第６研磨機ローダー５２１ｂにより第３研磨部５０４の仕上げ研磨ステージ（第６研磨ステージ）５２１にウェーハを搬送し、仕上げ研磨を行う。
そこで仕上げ研磨されたウェーハは第６研磨機ローダー５２１ｂにより研磨機外に搬送され、第６搬送アーム５２３により第４受け渡しステージ５２５に送られる。この仕上げ研磨されたウェーハは、第７搬送アーム５２４によりアンローダー部５０５の第５受け渡しステージ５０５ａに搬送され、最後に次工程（洗浄工程）に送られる。
実施例
以下に本発明を実施例をあげてさらに具体的に説明するが、これらの実施例は限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
（実施例１）
一般的な工程、スライス、面取り、ラップ、エッチングされた８インチウェーハについて、本発明方法における研磨を行った。
本発明方法における研磨ステップは、図７に示したように、両面（同時）研磨（表面１次）ステップ〔図７（ａ）〕→片面研磨（裏面）ステップ〔図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）〕→片面２次研磨（表面２次）ステップ〔図７（ｅ）（ｆ）〕→片面仕上げ研磨（表面３次）ステップ〔図７（ｇ）〕の順で実施した。
（１）両面（同時）１次研磨ステップ
両面研磨装置として、ＡＣ２０００（Ｐｅｔｅｒ−Ｗｏｌｔｅｒｓ社製）を用いた。研磨条件は次の通りである。
研磨加重：３００ｇ／ｃｍ^２（３０ｋＰａ）
研磨布：ＳＵＢＡ６００（ロデール社製商品名）（アスカーＣ硬度７８）
研磨剤：ＨＰ−２０（フジミインコーポレーテッド社製商品名）（ｐＨ＝１０．５）
供給量：５Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：片面８μｍ（両面１６μｍ）で研磨した。
（２）片面（裏面）研磨ステップ
研磨装置として、ＦＳＰ−２００（不二越機械工業社製）を用いた。研磨条件は次の通りである。ウェーハ保持盤には高平坦度なＳｉＣセラミックスにエポキシ樹脂を被膜したものを用いた。
研磨加重：３００ｇ／ｃｍ^２（３０ｋＰａ）
研磨布：ＳＵＢＡ６００（ロデール社製商品名）（アスカーＣ硬度７８）
研磨剤：ＡＪ−１３２５（日産化学社製商品名）（ｐＨ＝１０．５）
供給量：１０Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：５μｍで行った。
（３）片面（表面）２次研磨ステップ
研磨装置としてＦＳＰ−２００（不二越機械工業社製）を用い研磨条件は次の通りである。ウェーハ保持のためのバッキングパッドはウレタン発泡パッドを用いた。
研磨加重：２００ｇ／ｃｍ^２（２０ｋＰａ）
研磨布：ＰＵパット（ロデール社製商品名）（アスカーＣ硬度８０）
研磨剤：ＳＳＳ（日産化学社製商品名）（ｐＨ＝１０．５）
供給量：１０Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：１μｍ程度。
（４）仕上げ研磨ステップ
研磨装置としてＦＳＰ−２００（不二越機械工業社製）を用い、研磨条件は次の通りである。
研磨加重：１５０ｇ／ｃｍ^２（１５ｋＰａ）
研磨布：ＦＳ−７（第一レース社製商品名）
研磨剤：フジミ３９００（フジミインコーポレーテッド社製商品名）
供給量：５００ｍＬ／ｍｉｎ
研磨代：０．１μｍ以下。
上記した各研磨処理を行ったウェーハについてその平坦度及びナノトポロジーについての評価を行った。図２に研磨後のウェーハの平坦度を示すマップを示す。これは、静電容量型のセンサを有する厚さ測定器（ＡＤＥ社製９７００Ｅ＋Ｓｔａｔｉｏｎ）で測定したものである。このウェーハの平坦度（ＳＦＱＲｍａｘ）は０．０７１μｍと大変良好であった。
また、ウェーハ周辺部の断面形状を図５に示す。周辺２ｍｍを除外し、端面より２ｍｍの位置を基準（零）とし示したものである。外周ダレも改善され、変曲点も見られず良好であることがわかる。
さらにまた、ナノトポロジーについて、図６に示すような形で評価した。これは、ウェーハを複数のエリア（２ｍｍ角の領域）に区分しその各エリア内の凹凸を確認し、その凹凸の値（ＰＶ値）をもつエリアがウェーハの何％を占めるか（占有率）を値の大きい方から累積したものである。ナノトポロジーについては、ＡＤＥ社製ＷＩＳ　ＣＲ８３−ＳＱＭにより評価した。
実施例１のグラフを見ると、ＰＶ値が１８．０ｎｍのエリアは略零であり、２ｍｍ角で見たナノトポロジーの場合、これ以上の凹凸は面内に存在しないことを示している。
つまり、ナノトポロジー評価では、占有率が０％となる凹凸の高さ（最も大きなＰＶ値を示すエリア）が重要であり、本実施例では１８．０ｎｍとたいへん小さい値であり、凹凸の少ないウェーハ面（ナノトポロジーの良好なウェーハ面）であることがわかる。
（比較例１）
実施例１と同様のウェーハについて、図８に示した研磨、即ち、両面研磨（表面１次）ステップ〔図８（ａ）ウェーハの外周ダレＥが大きい。〕→片面２次研磨（表面２次）ステップ〔図８（ｅ）（ｆ）ウェーハの外周ダレＥが大きくなり平坦度があまりよくならない（リテーナリング等を使うと変曲点になる場合もある）。〕→片面仕上げ研磨（表面３次）ステップ〔図８（ｇ）ウェーハの外周部分の平坦度があまり改善されていない。〕を行った。片面（裏面）研磨条件を除いた他はすべて、実施例１と同じ条件で研磨した。
両面研磨〔図８（ａ）〕を終了した段階（１次研磨の段階）で平坦度（ＳＦＱＲｍａｘ）は０．１２６μｍ程度であった。２次研磨後でも同程度であり２次研磨ステップではほとんど形状は修正できない。むしろ若干周辺ダレを起こす。
このような研磨ステップを経たウェーハの形状を図３に示す。このようにウェーハ外周部で等高線が密集しており形状がダレていることがわかる。また、図５からもウェーハ外周部の厚さ変化で６ｍｍ付近から急激な形状変化があることがわかる。つまり、このような研磨では平坦度（特にウェーハ外周の平坦度）は良くならず問題である。
ナノトポロジーについては図６に示したが、同図の比較例１のグラフに示されるように、占有率が０％となる凹凸の高さは３０〜４０ｎｍと比較的大きな凹凸が残ったウェーハ面（ナノトポロジーの悪いウェーハ面）であった。
（比較例２）
実施例１と同様のウェーハについて、図９に示した研磨、即ち、両面研磨（表面１次）ステップ〔図９（ａ）ウェーハの外周ダレＥが大きい。〕→片面研磨（表面２次）ステップ〔図９（ｂ）ウェーハの吸着状態（研磨前）、図９（ｃ）ウェーハの吸着状態（研磨後）、図９（ｄ）ウェーハの吸着解除後（ウェーハの平坦度がよくなるが表面Ａに吸着痕Ｄや変曲点Ｍが出ることがある）。〕→片面２次研磨（表面３次）ステップ〔図９（ｅ）ウェーハの表面Ａが研磨される（形状を維持した状態）。図９（ｆ）〕→片面仕上げ研磨（表面４次）ステップ〔図９（ｇ）表面Ａに変曲点Ｍや吸着痕Ｄのあるウェーハとなってしまい表面基準の平坦度及びナノトポロジーは悪くなる。〕の順で実施した。つまり、この比較例では実施例１の裏面研磨ステップの代わりにウェーハ表面を研磨した。実施例１の裏面研磨ステップと同じ研磨条件で、実施例１とは逆の面（表面）で基準面を作製した。その他は実施例１と同様である。
平坦度はＳＦＱＲｍａｘで、０．１１０μｍ程度に改善されたが、十分ではなかった。また魔鏡を観察すると研磨面に吸着孔の跡が見られるケースもみられ、ナノトポロジー（占有率が０％となる凹凸の高さ）も２５ｎｍ程度であった。
また、ウェーハの形状（マップ）は図４のようであった。図５に示すような周辺６ｍｍ付近で変曲点のような形状を示すことがあった。つまり平坦度は改善されているもののナノトポロジーの改善には十分で無いことが分かった。
実施例１、比較例１及び比較例２について平坦度（ＳＦＱＲ）のデータを表１に示す。ウェーハ面内の各セル毎のＳＦＱＲは実施例及び比較例１及び２とも（実施例の方が若干良いが）０．０４μｍであるが、ｍａｘ値を比べると実施例が良くなっている。なお、セルの大きさは２５ｍｍ×２５ｍｍ（２５ｍｍ角）の大きさで評価した。
また、各セルのバラツキ（σ）も改善されており、変曲点等のないウェーハが製造できていることがわかる。比較例では３ｍｍ除外で評価した場合と、２ｍｍ除外で評価した場合、実施例に比べ数値の悪化が大きい。これは比較例では外周に行く程、周辺がダレていることを示す。

表１において、３ｍｍ除外とは、平坦度を評価する時にウェーハの端部（ウェーハ外周部）から３ｍｍは評価しないことを意味し、これより内側のエリアで評価した値である。２ｍｍ除外は、ウェーハの端部（ウェーハ外周部）から２ｍｍは評価しない。
比較例のような方法では、ＳＦＱＲｍａｘは良くても０．１０〜０．１５μｍ及びデータは示していないがＳＢＩＲｍａｘで０．３μｍまでしか改善できないが、本実施例のような裏面研磨を追加することで、ＳＦＱＲｍａｘ０．１０以下及びＳＢＩＲｍａｘ０．３μｍ以下のものが安定して製造することができる。またナノトポロジーの良好なウェーハが容易に製造することができる。
（実施例２）
実施例１と同様のウェーハについて、両面研磨（表面１次）の研磨の代わりにテンプレートを用いたワックスフリー方式で研磨した以外は実施例１と同様に研磨した。即ち、表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨ステップ→裏面（片面）研磨ステップ→表面（片面）２次研磨ステップ→表面（片面）仕上げ研磨ステップの順にウェーハの研磨を行った。
研磨装置として、表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨、裏面研磨、表面２次研磨、及び仕上げ研磨が連続してできる装置を用いた。具体的には図１３に示したような３台の研磨装置（３つの研磨部）を一体的に配置し、各研磨部にはそれぞれ２基の研磨ステージを設けた研磨装置を用いた。
各洗浄ユニットにおいては、ＳＣ１液（アンモニア、過酸化水素、水素の洗浄液）のディップ式の洗浄で、リンス液→ＳＣ１液→リンス液→リンス液で処理する洗浄方式を採用した。
各研磨部の研磨条件は、表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨ステップの研磨条件及び裏面研磨の取り代を８μｍとした以外は、実施例１と同様な研磨加重、研磨布、研磨剤、研磨剤供給量、研磨代で行っている。表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨は、ウェーハ保持のためバッキングパッドとしてウレタン発泡パッドを用いたテンプレート方式のワックスフリー研磨である。研磨条件は次の通りである。
研磨加重：３００ｇ／ｃｍ^２（３０ｋＰａ）
研磨布ＳＵＢＡ６００（ロデール社製商品名）（アスカーＣ硬度７８）
研磨剤：ＨＰ−２０（フジミインコーポレーテッド社製商品名）（ｐＨ＝１０．５）
供給量：５Ｌ／ｍｉｎ
研磨代：１０μｍ。
このような研磨装置及び研磨条件を用い、研磨した結果、ウェーハの平坦度は（ＳＦＱＲｍａｘ；２ｍｍ除外）は０．１０μｍであった。またナノトポロジー評価で占有率が０％となる凹凸の高さは２０ｎｍと良好であった。ＳＢＩＲｍａｘも０．１４μｍと良好であった。
産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、研磨技術で最も困難であったウェーハ外周部のダレを制御、特にエッジ２ｍｍ以下を含めた平坦度、特に周辺３ｍｍより内側に平坦度の変曲点を持たないウェーハ、特に近年要求されているナノトポロジーを良くしたウェーハ、即ち、平坦度及びナノトポロジーの良好なウェーハが製造できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るウェーハの製造方法の第１の実施の形態における工程順の一例を示すフローチャートで、（ａ）はウェーハの製造工程及び（ｂ）はポリッシング工程における手順を示すものである。
図２は、実施例１における研磨終了後のウェーハ表面の平坦度を示すマップである。
図３は、比較例１における研磨終了後のウェーハ表面の平坦度を示すマップである。
図４は、比較例２における研磨終了後のウェーハ表面の平坦度を示すマップである。
図５は、実施例１、比較例１及び２における研磨終了後のウェーハの周辺部の断面形状（ウェーハ端面からの距離と厚さの変化との関係）を示すグラフである。
図６は、実施例１、比較例１及び２における研磨終了後のウェーハのＰＶ値とその占有率の関係を示すグラフである。
図７は、本発明のウェーハの製造方法の第１の実施の形態における工程順の一例を示す模式図である。
図８は、比較例１におけるウェーハの製造の工程順を示す模式図である。
図９は、比較例２におけるウェーハの製造の工程順を示す模式図である。
図１０は、本発明に係るウェーハの製造方法の第２の実施の形態における工程順の一例を示すフローチャートで、（ａ）はウェーハの製造工程及び（ｂ）はポリッシング工程における手順を示すものである。
図１１は、本発明に係るウェーハの製造装置の一つの実施の形態を示す平面概略説明図である。
図１２は、図１１の要部を示す側面的概略拡大説明図である。
図１３は、本発明に係るウェーハの製造装置の他の実施の形態を示す平面概略説明図である。
図１４は、片面研磨装置の一例を示す側面説明図である。
図１５は、両面研磨装置の一例を示す要部の摘示断面説明図である。
図１６は、裏面研磨で使用される研磨装置の一例を示す要部の摘示断面説明図である。
図１７は、テンプレート方式によるウェーハ研磨装置の一例を示す要部の摘示断面説明図である。
図１８は、従来のウェーハ製造方法の工程順の一例を示すフローチャートで、（ａ）はウェーハの製造工程及び（ｂ）はポリッシング工程における手順を示すものである。

Claims (11)

1. ウェーハ表面を鏡面化する研磨工程において、ウェーハの基準面を出すためにウェーハの裏面研磨を行うことを特徴とするウェーハの製造方法。
2. 前記研磨工程としてウェーハを複数段研磨する複数段研磨工程を用い、前記裏面研磨を該複数段研磨工程の１次研磨工程後に行うことを特徴とする請求項１記載のウェーハの製造方法。
3. 前記複数段研磨工程において、両面（同時）研磨→裏面（片面）研磨→表面（片面）２次研磨→表面（片面）仕上げ研磨の順にウェーハの研磨を行うことを特徴とする請求項２記載のウェーハの製造方法。
4. 前記複数段研磨工程において、表面基準研磨方式による表面（片面）１次研磨→裏面（片面）研磨→表面（片面）２次研磨→表面（片面）仕上げ研磨の順にウェーハの研磨を行うことを特徴とする請求項２記載のウェーハの製造方法。
5. 前記裏面研磨において、ウェーハ保持部が硬質で、さらに保持面が高平坦度のウェーハ保持盤にウェーハを保持し研磨することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のウェーハの製造方法。
6. 前記表面２次研磨工程において、バッキングパッドによりウェーハを保持しかつ硬度がアスカーＣ硬度で７０〜９０の研磨布を用いてウェーハを研磨することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載のウェーハの製造方法。
7. ウェーハの表面を表面基準研磨方式により１次研磨する第１研磨部と、該第１研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第１反転装置と、該第１研磨部で研磨された面を平坦なウェーハ保持盤に吸着し、強制的に平坦にした状態で裏面を研磨する第２研磨部と、該第２研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第２反転装置と、ウェーハの表面をワックスフリー方式により２次研磨する第３研磨部とウェーハの表面をワックスフリー方式により仕上げ研磨する第４研磨部とを有することを特徴とする研磨装置。
8. 少なくとも３つの研磨部を有する研磨装置であって、ウェーハの裏面を吸着すること無しに表面を研磨する第１研磨部と、該第１研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第１反転装置と、該第１研磨部で研磨された面を平坦なウェーハ保持盤に吸着し、強制的に平坦な状態にし裏面を研磨する第２研磨部と、該第２研磨部によって研磨されたウェーハの表裏面を反転する第２反転装置と、ウェーハの裏面を吸着すること無しに表面を研磨する第３研磨部とを有することを特徴とする研磨装置。
9. 少なくともウェーハの片面が鏡面研磨されたウェーハであって、その一主面の形状が、ＳＦＱＲｍａｘが０．１０μｍ以下であり、ウェーハ外周部から２ｍｍより中心側に変曲点のないことを特徴とするウェーハ。
10. 前記ウェーハ表面を２ｍｍ角の複数の領域に区分し、各領域毎のＰＶ値を評価し、該評価した全領域のＰＶ値の中で最大ＰＶ値が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９記載のウェーハ。
11. 前記ウェーハ表面を２ｍｍ角の複数の領域に区分し、各領域毎のＰＶ値を評価し、該評価した全領域のＰＶ値の中で最大ＰＶ値が１８ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９記載のウェーハ。

Images