JPWO2008093488A1 - シリコンウエーハの面取り装置およびシリコンウエーハの製造方法ならびにエッチドシリコンウエーハ - Google Patents

Abstract

本発明は、面取り砥石を用いてシリコンウエーハの外周部を面取りするシリコンウエーハの面取り装置であって、少なくとも、シリコンウエーハを保持するとともにこれを回転させる保持具と、保持具に保持されたシリコンウエーハの外周部を面取りする面取り砥石と、シリコンウエーハの外周部と面取り砥石の相対位置を数値制御により制御して面取り形状を制御するための制御装置を具備し、制御装置は、前記保持具に保持されたシリコンウエーハの円周方向の位置に応じ、面取りするときのシリコンウエーハの外周部と面取り砥石の相対位置を変更制御するものであるシリコンウエーハの面取り装置、および製造方法ならびにエッチドシリコンウエーハである。これにより、エッチング工程後の面取り部の断面形状寸法のばらつきを抑制することができるシリコンウエーハの面取り装置および製造方法ならびにエッチドシリコンウエーハが提供される。

Description

本発明は、シリコンウエーハの外周部を面取りするシリコンウエーハの面取り装置およびシリコンウエーハの製造方法ならびにエッチドシリコンウエーハに関するものであり、詳しくは、シリコンウエーハの面取り部の断面形状に関する面取り装置および製造方法ならびにエッチドシリコンウエーハに関する。

例えば直径３００ｍｍのものに代表される大口径シリコンウェーハを採用する先端デバイスでは、対物レンズとシリコンウェーハの間に液体（通常は純水）を挟み込む事によって解像度を高める技術（液浸露光技術）を採用したステッパーが採用されつつある。当該技術を使った露光では、ウェーハ面取り部の形状にばらつきがあるとウェーハ最外周部のスキャンの際に液体がウェーハ面取り部から漏洩しやすく、多くのデバイスメーカではウェーハ面取り形状の寸法を短くする等の見直しや寸法精度の向上が要求されている。

またデバイス工程中の拡散や膜形成を行う熱処理工程の生産性向上のために、ヒートサイクル中の昇降温時間を短縮する傾向にある。この場合、従来より大きな熱衝撃がシリコンウェーハに働き、ウェーハが割れるという問題がある。同時に搬送関係の速度向上も実施され、ウェーハ面取り部と搬送部やウェーハキャリアとの接触によるウェーハ割れが生じる場合がある。これらの熱応力や機械応力への耐性を持たせるために、シリコンウェーハの面取り部の断面形状寸法を厳密に規定する必要性が生じてきた。

ここで、面取り部の断面形状寸法について、図１７に示す面取り部の断面形状の一例に基づいて説明する。面取り部の断面形状の規格についてはその寸法が定義されており、以下のようなものである。
（１）面取り部最先端基準Ｌ１からウェーハ中心方向に４５０μｍ入り込んだ基準Ｌ２と表面側面取り部断面の交差する点Ｐ１の位置を表面基準Ｌ３とする。面取り部において、基準Ｌ３と並行に、基準Ｌ３から２５μｍに位置する点Ｐ２と基準Ｌ３から７０μｍに位置する点Ｐ３を結ぶ直線をＬ６とし、基準Ｌ３と直線Ｌ６のなす角度をθ１と定義する。また裏面側も同様にθ２が定義される。一般的に、これらを面取り角度と称する。
（２）基準Ｌ３と直線Ｌ６の交点を点Ｐ４とし、点Ｐ４と基準Ｌ１との距離をＡ１と定義する。また裏面側も同様にＡ２が定義される。これらを一般的に面幅と称する。
（３）面取り部先端基準Ｌ１からウェーハ中心方向に５０μｍ平行移動した直線Ｌ７と面取り部断面の交差する点Ｐ５と点Ｐ６との距離をＢＣと定義する。これも一般的に面幅と称する。

上記寸法の測定は、一般的な透過光方式により、取り込まれた画像に２値化画像処理を施して算出される。測定箇所はノッチ位置を基準にウェーハ面内４点或いは８点の測定が一般的である（面取り部の断面形状寸法の測定箇所の一例を示す図１８参照）。
４点測定時の箇所は、ノッチ近傍（例えば、ノッチから９°の箇所）を含む９０°間隔の４箇所である。また８点測定時の箇所は、ノッチ近傍（例えば、ノッチから９°の箇所）を含む４５°間隔の８箇所である。但し、測定箇所はこれに限るものではない。また、ノッチから９°の箇所を測定箇所とするのは、ノッチ部は面取り部が存在しないためであり、特には９°に限定されるわけではない。

上記面取り部の断面形状パラメータＡ１、Ａ２、ＢＣやθ１、θ２は、デバイスを製造する顧客によって個々にそれらの狙い値（規格の中心値）は異なるが、それらのばらつきの要求値や規格値は年々厳しくなっている。要求されるばらつきは、例えば、６５ｎｍノードで±８０μｍ以下、４５ｎｍノードで±４０μｍ以下、３２ｎｍノードで±２５μｍ以下が予想されている。

このような面取り部の断面形状寸法の均一化が望まれている中、従来では、図４のような製造工程によりシリコンウエーハの製造が行われている。
まず、図４（Ａ）に示すように、単結晶インゴットから薄板ウェーハを切り出すスライス工程と、ウェーハの外周部のカケを防止するための面取り工程と、ウェーハの厚さばらつきをなくすためのラッピング工程もしくは両面研削工程と、前記面取り、ラッピングや研削で導入された加工歪みや汚染物を除去するためのエッチング工程と、ウェーハの面取り部及び主表面或いは両面を鏡面にする鏡面研磨工程を順次行う事が一般的である。特に、厳しい面取り形状精度を達成するために、ラッピング後もしくは表裏研削後に再度面取り処理を行う事が行われている。

また最近では面取り工程を削減する事を目的とし、図４（Ｂ）に示すように、両面研削後に１段のみ面取りを行う方法も考案されている。
尚、図４（Ａ）の製造方法でラッピング工程を行う場合、ラッピング前に粗面取りが必要となる。

図４の面取り工程では、一般的には、総型の溝を有する面取りホイールをウェーハ外周部に押し付けて、溝の形状をウェーハに転写する事で面取りが行われる（図５に総型面取り方式の一例の概略を示す）。ホイールは高速で自転し、かつウェーハも自転するために、ウェーハの円周方向において、均一な面取り形状の転写が可能とされる。

また、ラッピング工程では鋳鉄製の回転する上下定盤で挟まれた隙間にキャリアで保持されたウェーハを、アルミナを主成分とする砥粒を懸濁したスラリーを供給しながら加工が行われる。両面研削工程では、ダイヤモンド砥粒を分散させた砥石からなる対向しかつ高速回転するホイールの隙間にウェーハを保持し、加工が行われる。

さらに、厳しい平坦度要求を達成するために、エッチング工程ではラップや原料ウェーハの表裏面の形状維持性能の高い、水酸化ナトリウム水溶液或いは水酸化カリウム水溶液等のアルカリ系水溶液が使われる。酸エッチングでは主面の平坦度が悪化してしまう可能性があるためである。

以上のように、面取り部の断面形状寸法の均一化を図るべく、従来では、一般的に面取り工程においてシリコンウエーハの外周部を円周方向の各位置で均一な形状に面取りすることが常識とされ、そして、その後、表裏面の形状の維持性能の高いアルカリエッチングによってエッチング工程を行う製造方法が適用されていた。

しかしながら、アルカリ系水溶液は結晶方位に依存したエッチング異方性を持つため、エッチング工程後のシリコンウエーハウェーハは、結晶方位に符合する面取り部の円周方向の位置によって、異なった面粗さを示してしまう（特開２００１−８７９９６号公報参照）。また、断面の形状も変化してしまう。
したがって、上記従来の製造方法では、面取り部の断面形状寸法において、近年要求されている例えば３２ｎｍノードで±２５μｍ以下という極めて小さいばらつきにまで抑制することを満足することができなかった。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、顧客の要求するウェーハ面取り部の断面形状精度を達成することができるように、エッチング工程後の面取り部の断面形状寸法のばらつきを抑制することができるシリコンウエーハの面取り装置および製造方法ならびにエッチドシリコンウエ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、本発明は、面取り砥石を用いてシリコンウエーハの外周部を面取りするシリコンウエーハの面取り装置であって、少なくとも、シリコンウエーハを保持するとともにこれを回転させる保持具と、該保持具に保持されたシリコンウエーハの外周部を面取りする面取り砥石と、前記シリコンウエーハの外周部と前記面取り砥石の相対位置を数値制御により制御して面取り形状を制御するための制御装置を具備し、該制御装置は、前記保持具に保持されたシリコンウエーハの円周方向の位置に応じ、面取りするときの前記シリコンウエーハの外周部と面取り砥石の相対位置を変更制御するものであることを特徴とするシリコンウエーハの面取り装置を提供する。

このようなシリコンウエーハの面取り装置であれば、シリコンウエーハの外周部を均一に面取りする従来のものとは異なり、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じ、面取りするときのシリコンウエーハの外周部と面取り砥石の相対位置を変更制御するので、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じてシリコンウエーハの外周部の面取り形状を変更して面取りできる。したがって、円周方向の位置に応じて面取り形状があえて変更されたシリコンウエーハが得られ、エッチング後に、面取り部の断面形状寸法のばらつきが極めて抑制されたエッチドシリコンウエーハを得ることが可能になる。

また、本発明は、少なくとも、シリコンウエーハの外周部を面取りする工程と、該面取り工程後に前記シリコンウエーハの少なくとも面取り部をエッチング処理する工程を有するシリコンウエーハの製造方法であって、前記シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて面取り部の断面形状が変化するように、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて外周部の面取り形状を変更して前記面取り工程を行った後、前記エッチング工程を行い、シリコンウエーハを製造することを特徴とするシリコンウエーハの製造方法を提供する。

このようなシリコンウエーハの製造方法であれば、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて面取り部の断面形状が変化するように、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて外周部の面取り形状を変更して面取り工程を行うので、まず、円周方向の位置に応じて外周部の面取り形状を変更したシリコンウエーハを得ることができる。そして、この後エッチング工程を行い、シリコンウエーハを製造するので、エッチング工程で円周方向の位置に応じて不均一なエッチングが行われても、最終的には、面取り部の断面形状寸法のばらつきが極めて抑制されたシリコンウエーハを得ることが可能である。

このとき、前記シリコンウエーハの円周方向の位置に応じた面取り形状の変更を、前記エッチング工程におけるシリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量に基づいて行うのが好ましい。
このように、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じた面取り形状の変更を、面取り工程後のエッチング工程での、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量に基づいて行えば、エッチング後に、面取り部の断面形状寸法のばらつきがより少なく、高品質のシリコンウエーハを得ることができる。

また、前記シリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量を、予め試験を行い求めるのが好ましい。
このように、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量を、予め試験を行い求めれば、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量を正確に求めることができ、その結果、一層面取り部の断面形状寸法の精度が高いシリコンウエーハを得ることができる。

前記エッチング工程を、水酸化ナトリウム水溶液および／または水酸化カリウム水溶液を用いて行うのが好ましい。
このように、エッチング工程を、水酸化ナトリウム水溶液および／または水酸化カリウム水溶液を用いて行えば、エッチング処理によるシリコンウエーハの主面の形状変化を比較的抑制してエッチングすることができ、平坦度の高いウエーハを得ることができる。

そして、上記本発明のシリコンウエーハの製造方法により製造されたシリコンウエーハであれば、従来では面取り部の断面形状が不均一でばらつきが大きくなってしまうエッチング工程後のものであっても、面取り部の断面形状寸法の精度が高いシリコンウエーハとなる。

また、本発明は、エッチドシリコンウエーハであって、ウエーハの円周方向における面取り部の断面形状寸法のばらつきが±１０μｍ以下のものであることを特徴とするエッチドシリコンウエーハを提供する。
このように、本発明のエッチドシリコンウエーハでは、ウエーハの円周方向における面取り部の断面形状寸法のばらつきが±１０μｍ以下であり、例えば±４０μｍ程度の従来のエッチドシリコンウエーハに比べ、極めてばらつきが抑制された高品質のものとなる。

従来では、総型の面取り装置を用いて均一に面取り加工されたウェーハであっても、アルカリエッチング工程を経ると、エッチング異方性のために、均一な面取り部の断面形状は結晶方位に応じて変化し、断面形状が不均一になってしまったが、本発明であれば、エッチング工程後において、円周方向に均一な面取り部の断面形状を有するシリコンウェーハを得る事が出来る。

本発明のシリコンウエーハの面取り装置の一例を示す概略図である。 本発明における面取り方式を説明するための説明図である。 本発明のシリコンウエーハの製造方法の工程の一例を示すフロー図である。 （Ａ）従来のシリコンウエーハの製造方法の工程の一例を示すフロー図である。（Ｂ）従来のシリコンウエーハの製造方法の工程の別の例を示すフロー図である。 総型面取り方式の一例を示す概略図である。 本発明における本試験での面取り条件の一例を示す説明図である。 一般的な面取り形状測定位置と結晶方位を示す説明図である。 面取り部断面形状寸法先端Ｒを示す説明図である。 従来法による面取り直後の面取り部断面形状寸法Ａ１値、Ａ２値の円周方向変化を示すグラフである。 従来法による面取り直後の面取り部断面形状寸法ＢＣ値の円周方向変化を示すグラフである。 従来法によるエッチング直後の面取り部断面形状寸法Ａ１値、Ａ２値の円周方向変化を示すグラフである。 従来法によるエッチング直後の面取り部断面形状寸法ＢＣ値の円周方向変化を示すグラフである。 従来法によるエッチング直後の面取り部断面形状寸法先端Ｒ値の円周方向変化を示すグラフである。 本発明によるエッチング直後の面取り部断面形状寸法ＢＣ値の円周方向変化を示すグラフである。 本発明によるエッチング直後の面取り部断面形状寸法Ｒ値の円周方向変化を示すグラフである。 面取り部断面形状寸法先端Ｒ値とＢＣ値の関係を示す説明図である。（Ａ）先端Ｒ＝０．２ｍｍの場合。（Ｂ）先端Ｒ＝０．２４ｍｍの場合。 面取り部の断面形状寸法の定義を示す説明図である。 面取り形状の測定箇所の一例を示す説明図である。

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来のシリコンウエーハの製造方法では、面取り工程においてシリコンウエーハの外周部を円周方向の各位置で均一な形状となるように面取りを行い、主面における形状の維持性能の高いアルカリエッチングによりエッチング工程を行うのが常識であった。
しかしながら、たとえ面取り工程で均一な面取り形状を得られたとしても、その後のエッチング工程で、アルカリ系水溶液の結晶方位に依存したエッチング異方性によって、面取り部の断面形状寸法にばらつきが生じてしまうため、従来法では、主表面の平坦度は維持されるものの、高精度な面取り部の断面形状寸法の要求に応えることができない。

そこで、本発明者は、面取り工程およびエッチング工程について研究を行ったところ、面取り工程において外周部を均一に面取りするという従来の常識にとらわれず、逆に、円周方向の位置に応じて（すなわち、結晶方位に応じて）外周部の面取り形状を変更して面取りを行い、不均一な断面形状を有する面取り部を得ることにより、かえってエッチング工程後のシリコンウエーハの面取り部の断面形状を均一にすることができることを見出した。特には、エッチング工程での円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量（すなわち、結晶方位に依存するエッチング異方性から生じるエッチング量の差、これは後述するように、エッチング工程後における面取り形状の先端Ｒの差に反映される）を考慮した上で、上記円周方向の位置に応じた面取り形状の変更を行えば、エッチング工程後の面取り部の断面形状がより均一で極めて高品質のシリコンウエーハを製造することができることを見出し、本発明を完成させた。

ここで、まず、本発明者が行った上記の面取り工程およびエッチング工程に関する研究について詳述する。従来方法によってシリコンウエーハの外周部を均一に面取りし、さらにアルカリエッチングを行い、面取り工程後の面取り部の断面形状と、エッチング工程後の面取り部の断面形状についての調査を以下に述べる。

（従来の製造方法での面取り工程）
図４（Ａ）で示される工程に沿ってシリコンウエーハを製造した。
マルチワイヤーソー装置を用い、ＧＣ＃１５００の砥粒を主成分とするスラリーで切断し、結晶方位（１００）、直径３００ｍｍ、厚さ９１０μｍのシリコンウェーハを得た。そしてこのシリコンウエーハの外周部を＃６００のメタルボンドホイールを用いて粗面取りした後、ＦＯ＃１２００を主成分とするスラリーでラッピングし、厚さ約８１５μｍのシリコンウェーハを準備した。なお、上記粗面取りは図５で示す総型の面取り砥石を用いて処理したが、これはチッピング防止の意味が大きく、形状精度は問わなかった。
そして、上記ラッピングを行い準備したシリコンウエーハに、更に＃３０００レジンボンドホイールを用いて、図５で示すように、研削ホイール溝形状をウェーハ端面部に転写する方式による面取り装置により、面取り部の断面形状が均一になるように精面取り処理を施した。

この時点でシリコンウエーハの面内９点、具体的にはノッチを基準に８．７°と３５１°を含む４５°間隔の９箇所について面取り部の断面形状寸法Ａ１値、Ａ２値、ＢＣ値（図１７参照）について測定を行った。Ａ１値、Ａ２値については図９に示す測定結果が得られ、ＢＣ値については図１０に示す結果が得られた。図９、１０では、シリコンウエーハの円周方向に応じたＡ１値、Ａ２値、ＢＣ値の狙い値からのズレ量が示されている。
この図９および図１０から判るように、従来法による面取り工程後では、シリコンウエーハの全周にわたり、Ａ１値、Ａ２値、ＢＣ値のばらつきは、それぞれ、狙い値からのズレ量はほぼ±１０μｍに収まっており、ほぼ均一な面取り断面形状が得られている事が確認され、かつ円周方向において特徴的な傾向は見られなかった。

（従来の製造方法でのエッチング工程）
次に、上記精面取り工程後のシリコンウェーハを重量濃度約５２％、液温約７５℃に加熱された水酸化ナトリウム水溶液を用いて１０分浸漬する事で、約２０μｍの厚さのエッチングを行った。
水酸化ナトリウム水溶液に代表されるアルカリ系水溶液は、ウェーハの形状、特に主面の平坦度を損なう事なく全面を均一にエッチングする事が出来るとされており、最近ではシリコンウェーハのエッチング処理に採用されている（例えば、特開平１１−１７１６９３号公報参照）。

上記アルカリエッチング工程後のシリコンウェーハの面取り部の断面形状寸法を、上記と同様の箇所について前記測定条件と同じ条件で測定した結果を図１１および図１２に示す。
Ａ１値、Ａ２値では大きな変化は見られないものの、ＢＣ値には顕著な変化が観察された。即ち、図１１に示すＡ１、Ａ２の狙い値からのズレ量は、エッチング前（すなわち精面取り工程後）の相対的な形状と円周方向の位置で大きな変化はない（なお、絶対値では約−３０μｍの変化はある）。

ところが、図１２に示すＢＣの狙い値からのズレ量は円周方向の位置に応じて顕著に変化があり、特にノッチを基準に、８．７°、９０°、１８０°、２７０°３５１°の点（９０°間隔点と言う）に比べ、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の点（４５°間隔点という）ではＢＣ値が約４０μｍ短くなっている。しかも、狙い値から最大で−４０μｍ程度離れている。つまり、狙い値を基準にすると、±４０μｍのばらつきが生じていることになる。このような面取り部の断面形状寸法の差異は、エッチング以降の工程では維持されるため、最終的な製品段階では、少なくとも±４０μｍのばらつきが存在する事となり、前述のばらつきが±２５μｍ以下とされる３２ｎｍノードはもちろん、ばらつきが±４０μｍ以下とされる４５ｎｍノード対応の顧客からの要求すら満足する事は困難となる。

（エッチング工程後の面取り部の断面形状について）
アルカリエッチングで顕在化する上述の面取り部の断面形状寸法ＢＣ値の円周方向の位置による変化は、シリコンウェーハの持つ結晶方位がエッチング時に異方性として働いたものと考えられる。
上記例では、（１００）結晶軸を主面としたシリコンウェーハを用いている。図７に、一般的な（０１−１）方向をノッチ方位とした場合の各測定箇所の円周方向に対応する結晶方位を示す。ノッチ（０１−１）を基準に９０°：（０−１−１）、１８０°：（０−１１）、２７０°：（０１１）は等価、４５°：（００−１）、１３５°：（０−１０）、２２５°：（００１）、３１５°：（０１０）は等価とみなす事が出来る。
従って、（００１）と等価な方位と（０１１）と等価な方位でエッチングに差が現れ、ＢＣ値の測定結果である図１２のように、面取り部の断面形状の異方性が観察されると考えられる。

更に、本発明者は調査を行い、図８に示すように、点Ｐ５、Ｐ６（図１７参照）において面取り部の断面形状に内接する円として定義される先端Ｒ１、Ｒ２の大きさを、各測定点においてそれぞれ解析したところ、ＢＣ値と同様に円周方向の位置に応じて差がある事が分かった。その結果を図１３に示す。図１３から判るように、先端Ｒ１、Ｒ２のサイズ（半径）は、（００１）と等価な方位と（０１１）と等価な方位で約４０〜５０μｍの差が生じている。

ここで、先端ＲとＢＣ値の関係について述べる。
図１６に示す一例のように、幾何学的に、先端Ｒの大きさによってＢＣ値は変化する。即ち、例えば０．２ｍｍ（図１６（Ａ））から０．２４ｍｍ（図１６（Ｂ））に、先端Ｒの半径を４０μｍだけ大きくすると、ＢＣ値は４８２μｍ（図１６（Ａ））から４５８μｍ（図１６（Ｂ））へと約３０μｍ短くなる。
これは、エッチング後の円周方向の位置におけるＢＣ値の測定結果の図１２と、エッチング後の円周方向の位置における先端Ｒ１、Ｒ２の大きさの測定結果の図１３の現象と一致している。すなわち、ＢＣ値とＲ値は連動しており、例えばＲ値を大きくすれば、ＢＣ値を小さくすることができる。

本発明者は、以上のような調査を行うことによって、アルカリエッチングの持つ結晶方位に対する異方性が、面取り部の断面形状の先端Ｒに寄与し、結果的にＢＣ値を変化させる事を明確にした。
そして、これを利用し、特には、まず、予備試験やあるいは過去のデータ等により、エッチングの持つ結晶方位に対する異方性（シリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチング量の差、つまりはエッチング工程後の円周方向の位置に応じた先端Ｒの大きさの差に反映される）を求める。そして、本試験での面取り工程において、そのシリコンウエーハの円周方向の位置に応じた先端Ｒの差を打ち消すように、各円周方向の位置に応じて、先端Ｒの大きさを適切に設定し、外周部の面取り形状を変更して面取りを行う。これにより、面取り工程後、面取り部は、円周方向の位置に応じて断面形状が変化して不均一なものとなるが、その後のエッチング工程後では、面取り部は上記不均一な形状を打ち消すようにしてエッチングが行われることになる。つまり、最終結果として、面取り部の断面形状寸法のばらつきが極めて抑制された高品質のエッチドシリコンウエーハを得ることが可能になる。以上のことを本発明者は発見した。

なお、図４（Ａ）のフローに基づいた説明を行ったが、図４（Ｂ）で示される両頭研削後の面取りによる方法を用いても、面取り部のエッチングによる形状変化は同じであるため、同様の結果が得られる。
また上記例では（１００）方向を主面に持つシリコンウェーハを用いたが、他の方位軸においても同様の現象が生じる。

以下では、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に本発明のシリコンウエーハの面取り装置の概略を示す。図１に示すように、本発明の面取り装置１は、シリコンウエーハＷを保持するとともにこれを回転させる保持具２、保持具２に保持されたシリコンウエーハＷの外周部を面取りする面取り砥石３、シリコンウエーハＷの外周部と面取り砥石３の相対位置を数値制御により制御する制御装置４を有している。
以下、上記の各構成について詳述する。

まず、保持具２は、シリコンウエーハＷを面取り中に保持して固定することができるものであればよく、例えば真空吸着式のものとすることができる。また、保持したシリコンウエーハＷの外周部の全範囲を面取りすることができるように、これを回転させる機構を備えたものとする。例えば、図１に示すように、下部に保持具回転駆動モータ５を有し、保持具２自体を回転させることにより、保持されたシリコンウエーハＷを回転させる機構とすることが可能である。
保持具２のこれらの保持機構および回転機構は特に限定されず、従来と同様のものとすることができる。

次に、面取り砥石３について述べる。面取り砥石３は、シリコンウエーハＷの外周部を面取りすることができるものであれば良く特に限定されないが、本発明の性質上、シリコンウエーハＷの円周方向に応じて面取り形状を変更して面取りしやすいように、図１に示すように、例えば外筒式のものを用いることができる。さらに面取り砥石３には面取り砥石回転駆動モータ６により自転できるようになっている。

また、制御装置４は、図１に示すＸ軸方向に沿って面取り砥石３の位置を移動するための機構７と、Ｚ軸方向に沿って保持具２およびこれに保持されたシリコンウエーハＷの位置を移動するための機構８と、これらの移動機構７、８を数値制御するＮＣ制御部９を有している。

面取り砥石３の移動機構７においては、Ｘ軸駆動モータ１０にＸ軸送りねじ１１を介してスライドテーブル１２が連結されており、該スライドテーブル１２はガイド１３によりスライドレール１４上を摺慟できるようになっている。またスライドテーブル１２上には前記面取り砥石回転駆動モータ６が固定されている。すなわち、面取り砥石３は、スライドテーブル１２を通してＸ軸駆動モータ１０によりＸ軸方向に移動可能（前進・後退動）である。

また、保持具２の移動機構８も、Ｚ軸駆動モータ２０、Ｚ軸送りねじ２１、スライドテーブル２２、ガイド２３、スライドレール２４を有している。そして、上記と同様の仕組みによって、保持具２およびこれに保持されたシリコンウエーハＷは、スライドテーブル２２を通してＺ軸駆動モータ２０によりＺ軸方向に移動可能（上下動）である。

そして、Ｘ軸駆動モータ１０、Ｚ軸駆動モータ２０は、面取り装置フレーム２５内に配置されたＮＣ制御部９とつながっており、これらの駆動モータをプログラムにより数値制御することができる。すなわち、シリコンウエーハＷ（保持具２）のＺ軸方向の移動や面取り砥石３のＸ軸方向の移動を数値制御することが可能である。

図２は、本発明における面取り方式、すなわちシリコンウエーハＷの外周部と面取り砥石３の相対位置の制御の様子を示す説明図である。上記制御装置４によって、シリコンウエーハＷをＺ軸方向に移動させ、また、面取り砥石３をＸ軸方向に移動させることにより、これらの相対位置を変更することが可能になる。また、保持具回転駆動モータ５により保持具２を回転させ、同時にシリコンウエーハＷを回転させることができ、シリコンウエーハＷのノッチを基準に回転角度を制御し（図省略）、所望の円周方向の位置にあたる外周部を面取りできるようになっている。したがって、面取り砥石３を用い、円周方向に応じたシリコンウエーハＷの外周面を所望の面取り形状に変更して面取りすることができる。

なお、図１に示す構成では、Ｘ軸方向とＺ軸方向の移動機構を、それぞれ面取り砥石３とシリコンウエーハＷ（保持具２）に分配したものであるが、これに限らず、当然、シリコンウエーハＷ側あるいは面取り砥石３側にＸ軸方向およびＺ軸方向の移動機構の両方を集約したものとすることも可能である。また、図１に示したシリコンウエーハＷの回転方向や面取り砥石３の回転方向はあくまで一例であり、これに限るものではない。

以上のような構成により、本発明のシリコンウエーハの面取り装置１は、実際にシリコンウエーハＷの外周部を面取りするときに、円周方向でシリコンウエーハＷの外周部と面取り砥石３の相対位置を自在に変更制御するものとなる。

次に、上記面取り装置１を用いた本発明のシリコンウエーハの製造方法について述べる。
例えば、予備試験を有する図３で示される工程に沿ってシリコンウエーハを製造する。なお、本発明の製造方法はこれに限定されず、必ずしも予備試験を行わず、例えば過去の蓄積データ等を利用してシリコンウエーハを製造することも可能である。
まず、予備試験用としてのサンプルウエーハを準備する。例えばＣＺ法により育成したシリコン単結晶棒をスライスし、シリコンウエーハを得る。そして、このシリコンウエーハの外周部を粗面取りし、ラッピング工程または両面研削工程にかける。

この後、シリコンウエーハの外周部（粗面取り済み）を精面取りする。この工程において使用する面取り装置は特に限定されず、従来と同様のもの、すなわち、例えば図５に示す総型面取り方式のものを用いると簡便である。これにより、シリコンウエーハの円周方向の各位置において、面取り形状が均一になるように精面取りを行う。

次に、上記精面取り後のシリコンウエーハをエッチング工程にかける。このとき、アルカリエッチングとして、例えば水酸化ナトリウム水溶液および／または水酸化カリウム水溶液を用いると良い。ただし、これらに限定されず、その都度適切なものを選択することが可能である。
このとき、上述のように、アルカリエッチングの結晶方位異方性により、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて、エッチング量が異なり、面取り部の形状が不均一となる。
エッチングを行った後、エッチドシリコンウエーハの円周方向の各位置における面取り部の断面形状について測定を行い、ＢＣ値やＲ値等の寸法を得る。

このようにして得られたエッチング工程後の面取り部の断面形状寸法の各値、特にはＲ値から本試験での面取り工程における面取り条件を設定する。
すなわち、上記断面形状寸法の値から、本試験時でのエッチング工程において、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量に基づき、該円周方向の各位置での形状変化量の不均一を相殺してエッチング後に面取り部の断面形状が均一になるように、あえて、円周方向の位置に応じて不均一な面取り形状が形成されるように面取り工程での面取り条件を設定する。
例えば、図１２、１３に示す例では、エッチング工程後の円周方向の位置に応じたＢＣ値のばらつき（図１２）を小さくするために、ＢＣ値と連動するＲ値のデータ（図１３）から、エッチング工程後のＲ値の円周方向の位置によるばらつきが小さくなるように、面取り工程での円周方向の位置に応じたＲ値を設定する。より具体的には、例えば、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の点（４５°間隔点）のＲ値（図１３のＲ１では、およそ２５０μｍ）を、８．７°、９０°、１８０°、２７０°３５１°の点（９０°間隔点）のＲ値（図１３のＲ１では、およそ２００μｍ）の差（２５０−２００＝５０μｍ）を埋めるようにする。すなわち、面取り条件において、Ｒ値を９０°間隔点でＲ_９０°とするならば、４５°間隔点でのＲ値を（Ｒ_９０°−５０）μｍと設定する。これにより、ＢＣ値も連動してエッチング工程後ではＢＣ値のばらつきが小さくなることが見込まれる。

このようにして面取り条件の設定を行った後、本試験を行う。まず、予備試験と同様にしてラッピング工程または研削工程までを行ったシリコンウエーハを準備する。そして、上記のようにして得られた面取り条件をもとに、均一な面取りではなく、面取り装置１の制御装置４により、保持具２で保持されたシリコンウエーハＷの外周部と面取り砥石３の相対位置を変更制御して面取りを行い、円周方向の位置に応じて断面形状が変化した面取り部を形成する。

このような円周方向で面取り部の断面形状が不均一なシリコンウエーハに対し、予備試験と同様の条件でエッチング処理を行う。このとき、予備試験と同様に、エッチング異方性により、円周方向の位置（結晶方位）に応じて形状変化量に差が生じる。
しかしながら、本発明の製造方法では、もともと、エッチング工程での結晶方位に依存するエッチングの異方性を考慮した上で、それによって生じる円周方向の位置に応じた不均一なエッチング（Ｒ値の不均一）を打ち消すように、前工程である面取り工程で、わざと面取り部の断面形状が不均一になるように面取りを行っているので、結果として、エッチング工程後のシリコンウエーハの面取り部の断面形状を極めて均一なものとすることができる。

従来法では、上述したように、面取り工程後で面取り部の断面形状寸法（例えばＢＣ値）のばらつきが±１０μｍであっても、エッチング工程後では±４０μｍのばらつきとなる。
一方、上記本発明の製造方法で製造されたエッチドシリコンウエーハは、面取り部の断面形状寸法を狙い値に近づけ、しかもばらつきが極めて少なく、±１０μｍ以下とすることが可能である。このようにばらつきが小さい高品質のエッチドシリコンウエーハであれば、今後予想される顧客からの高い精度の要求（例えば、ばらつきが、３２ｎｍノードで±２５μｍ以下）に十分に答えることが可能である。
なお、図３に示すこれ以降の鏡面研磨工程等は、従来と同様の方法により行えば良い。

以下に本発明の実施例を挙げて、本発明を詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
予備試験を有する図３で示される工程に沿ってシリコンウエーハを製造する。
（予備試験）
まず、予備試験として以下の実験を行った。この予備試験に関しては、上記従来と同様の製造方法によるものである。
マルチワイヤーソー装置を用い、ＧＣ＃１５００の砥粒を主成分とするスラリーで切断し、結晶方位（１００）、直径３００ｍｍ、厚さ９１０μｍのシリコンウェーハを得た。そしてこのシリコンウエーハの外周部を＃６００のメタルボンドホイールを用いて粗面取りした後、ＦＯ＃１２００を主成分とするスラリーでラッピングし、厚さ約８１５μｍのシリコンウェーハを準備した。なお、上記粗面取りは図５で示す総型の面取り砥石を用いて処理したが、これはチッピング防止の意味が大きく、形状精度は問わなかった。
そして、上記ラッピングを行い準備したシリコンウエーハに、更に＃３０００レジンボンドホイールを用いて、図５で示すように、研削ホイール溝形状をウェーハ端面部に転写する方式による面取り装置により、面取り部の断面形状が均一になるように精面取り処理を施した。

参考として、この時点でシリコンウエーハの面内９点、具体的にはノッチを基準に８．７°と３５１°を含む４５°間隔の９箇所について面取り部の断面形状寸法Ａ１値、Ａ２値、ＢＣ値（図１７参照）について測定を行った。すると、Ａ１値、Ａ２値の狙い値からのズレ量については図９とほぼ同様の測定結果が得られ、ＢＣ値の狙い値からのズレ量については図１０と同様の結果が得られた。
この図９および図１０から判るように、従来法による面取り工程後では、シリコンウエーハの全周にわたり、Ａ１値、Ａ２値、ＢＣ値のばらつきは、それぞれ、狙い値からほぼ±１０μｍに収まっており、ほぼ均一な面取り断面形状が得られている事が確認され、かつ円周方向において特徴的な傾向は見られなかった。

次に、上記精面取り工程後のシリコンウェーハを重量濃度約５２％、液温約７５℃に加熱された水酸化ナトリウム水溶液を用いて１０分浸漬する事で、約２０μｍの厚さのエッチングを行った。
上記アルカリエッチング工程後のシリコンウェーハの面取り部の断面形状寸法を、上記と同様の箇所について前記測定条件と同じ条件で測定した結果は図１１および図１２と同様のものとなった。
Ａ１値、Ａ２値では大きな変化は見られないものの、ＢＣ値には顕著な変化が観察された。即ち、図１１に示すＡ１、Ａ２の狙い値からのズレ量は、エッチング前（すなわち精面取り工程後）の相対的な形状と円周方向の位置で大きな変化はない（なお、絶対値では約−３０μｍの変化はある）。すなわち、エッチング工程後においても、Ａ１、Ａ２の値については、ばらつきが±１０μｍ以下となっており良い結果が得られた。

ところが、図１２に示すＢＣの狙い値からのズレ量は円周方向の位置で顕著に変化があり、特にノッチを基準に、８．７°、９０°、１８０°、２７０°３５１°の点（９０°間隔点）に比べ、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の点（４５°間隔点）ではＢＣ値が約４０μｍ短くなっている。しかも、狙い値から最大で−４０μｍ離れており、狙い値を基準にすると、±４０μｍのばらつきが生じている。
また、ＢＣ値と連動する先端Ｒ値について測定を行ったところ、図１３と同様の結果が得られた。図１３から判るように、先端Ｒ１、Ｒ２の値は、（０１１）と等価な方位（８．７°、９０°、１８０°、２７０°３５１°の点（９０°間隔点））における値に比べて、（００１）と等価な方位（４５°、１３５°、２２５°、３１５°の点（４５°間隔点））における値の方が大きく、約４０〜５０μｍの差が生じている。

（面取り条件の設定）
本試験では、エッチング工程前の面取り工程時に、円周方向の各位置に応じてエッチングによる形状変化を予測した面取り形状を作り込む事で、エッチング工程後の面取り断面形状を均一にする。
そこで、上記予備試験の結果に基づき、まず、面取り工程における面取り条件を設定した。本実施例では、（１００）結晶軸を主表面に持つウェーハであり、４５°おきにウェーハの面取り部の断面形状、特に先端Ｒの大きさが変化し、かつＢＣ値が連動して変化する点に着目し、エッチング工程直前の面取り工程において、（０１１）と等価な方位と（００１）と等価な方位で、先端部Ｒの大きさを変化させることにした。

すなわち、予備試験で行った面取り工程では、ウェーハの円周方向の各位置において一定のＲ値（ここでは２８５μｍ）のＲを作り込むよう、図５に示す溝形状をウェーハ外周部に転写する総型の面取りを行ったが、本試験でのＲの設定として、（０１１）方向と等価な箇所は通常条件（すなわち、上記予備試験における条件）と同じ２８５μｍの値に設定し、（００１）と等価な箇所は５０μｍ小さい２３５μｍの値に設定した（図６参照）。これは、図１３に示す測定結果に基づいたものである。エッチング工程後における円周方向の位置に応じたＲ値の差を、予め面取り工程において補正しておくためである。これにより、Ｒ値と連動するＢＣ値も変化し、エッチング工程後の面取り部の断面形状が円周方向で均一なものとなる。
尚、今回（０１１）と（００１）と間、即ち４５°間隔の内側は、直線補完として設定したが、数学的なスムージングや、サイン関数に基づく、三角関数による補完でも構わない。面取り直後の結果は、図に明記しないが、設定に応じた面取り形状が得られている。

（本試験）
上記で設定した条件に基づき、本試験を行った。上記予備試験と同様にラッピング工程まで行ったシリコンウエーハを準備した。次に、均一な面取りではなく、本発明の面取り装置１を用い、上述した面取り条件（（０１１）方向と等価な箇所はＲ＝２８５μｍ、（００１）と等価な箇所はＲ＝２３５μｍ）で、円周方向の位置に応じて、シリコンウエーハの外周部の面取り形状を変更して面取り工程を行った。この結果、円周方向で不均一な断面形状の面取り部を有するシリコンウエーハが得られた。

そして、このシリコンウェーハを予備試験と同じエッチング条件によりエッチング処理を行った結果、期待通りの結果を得る事が出来た。円周方向の各位置におけるＢＣ値の狙い値からのズレ量を図１４に示し、また円周方向の各位置におけるＲ値を図１５に示す。
このように、円周方向の位置で大きなばらつき（狙い値から±４０μｍ）がある予備試験（従来方法）の場合の図１２とは異なり、図１４で示すように、シリコンウエーハの全周にわたり、狙い値から±１０μｍ以下のばらつきに抑えたＢＣ値を得る事が出来た。
また、面取り形状先端Ｒの大きさも、周期性が生じている予備試験（従来方法）の場合の図１３とは異なって、図１５に示すように円周方向の位置により周期性を示す事がなく、期待通りの結果となった。

以上のように、本発明の面取り装置１を用い、本発明の製造方法によって、エッチング工程後であっても、面取り部の断面形状寸法のばらつきが極めて少ないシリコンウエーハを製造することができる。これは、例えば３２ｎｍノードで±２５μｍ以下という高精度な要求にも十分に応えることが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、上記実施例では、（１００）結晶軸を主表面に持つシリコンウェーハについて実証を行ったが、他の方位品種についてもまた、シリコンウェーハの円周方向の結晶方位により同様にしてＲ値を変化させることにより、円周方向で面取り部の断面形状寸法のばらつきが極めて少ないエッチドシリコンウエーハを得ることができる。また今回設定した面取り形状先端のＲ値については、顧客によりその狙い値が異なるため一義的に設定する事は出来ないものであり、その都度調査等を行うことにより、適切な設定値を得れば良い。
また、実施例のエッチング液には、水酸化ナトリウム水溶液を用いたが、同じアルカリ系の水酸化カリウム水溶液を用いても、結晶の方位依存性は同じであるため、上記実施例と同様の結果を得ることが可能である。
さらに、本試験において、粗面取りした後、ラッピングまたは両面研削後の精面取りとして不均一な精面取りを行い、エッチングする場合について説明したが、粗面取りした後、ラッピングまたは両面研削後に均一な精面取りを行い、その後に不均一な精面取りを行い、エッチングすることも可能である。

しかしながら、アルカリ系水溶液は結晶方位に依存したエッチング異方性を持つため、エッチング工程後のシリコンウエーハは、結晶方位に符合する面取り部の円周方向の位置によって、異なった面粗さを示してしまう（特開２００１−８７９９６号公報参照）。また、断面の形状も変化してしまう。
したがって、上記従来の製造方法では、面取り部の断面形状寸法において、近年要求されている例えば３２ｎｍノードで±２５μｍ以下という極めて小さいばらつきにまで抑制することを満足することができなかった。

すなわち、予備試験で行った面取り工程では、ウェーハの円周方向の各位置において一定のＲ値（ここでは２８５μｍ）のＲを作り込むよう、図５に示す溝形状をウェーハ外周部に転写する総型の面取りを行ったが、本試験でのＲの設定として、（０１１）方向と等価な箇所は通常条件（すなわち、上記予備試験における条件）と同じ２８５μｍの値に設定し、（００１）と等価な箇所は５０μｍ小さい２３５μｍの値に設定した（図６参照）。これは、図１３に示す測定結果に基づいたものである。エッチング工程後における円周方向の位置に応じたＲ値の差を、予め面取り工程において補正しておくためである。これにより、Ｒ値と連動するＢＣ値も変化し、エッチング工程後の面取り部の断面形状が円周方向で均一なものとなる。
尚、今回（０１１）と（００１）と間、即ち４５°間隔の内側は、直線補間として設定したが、数学的なスムージングや、サイン関数に基づく、三角関数による補間でも構わない。面取り直後の結果は、図に明記しないが、設定に応じた面取り形状が得られている。

Claims (7)

1. 面取り砥石を用いてシリコンウエーハの外周部を面取りするシリコンウエーハの面取り装置であって、少なくとも、シリコンウエーハを保持するとともにこれを回転させる保持具と、該保持具に保持されたシリコンウエーハの外周部を面取りする面取り砥石と、前記シリコンウエーハの外周部と前記面取り砥石の相対位置を数値制御により制御して面取り形状を制御するための制御装置を具備し、該制御装置は、前記保持具に保持されたシリコンウエーハの円周方向の位置に応じ、面取りするときの前記シリコンウエーハの外周部と面取り砥石の相対位置を変更制御するものであることを特徴とするシリコンウエーハの面取り装置。
   
2. 少なくとも、シリコンウエーハの外周部を面取りする工程と、該面取り工程後に前記シリコンウエーハの少なくとも面取り部をエッチング処理する工程を有するシリコンウエーハの製造方法であって、前記シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて面取り部の断面形状が変化するように、シリコンウエーハの円周方向の位置に応じて外周部の面取り形状を変更して前記面取り工程を行った後、前記エッチング工程を行い、シリコンウエーハを製造することを特徴とするシリコンウエーハの製造方法。
   
3. 前記シリコンウエーハの円周方向の位置に応じた面取り形状の変更を、前記エッチング工程におけるシリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量に基づいて行うことを特徴とする請求項２に記載のシリコンウエーハの製造方法。
   
4. 前記シリコンウエーハの円周方向の位置に応じたエッチングによる形状変化量を、予め試験を行い求めることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のシリコンウエーハの製造方法。
   
5. 前記エッチング工程を、水酸化ナトリウム水溶液および／または水酸化カリウム水溶液を用いて行うことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの製造方法。
   
6. 請求項２から請求項５のいずれか一項に記載されたシリコンウエーハの製造方法により製造されたシリコンウエーハ。
   
7. エッチドシリコンウエーハであって、ウエーハの円周方向における面取り部の断面形状寸法のばらつきが±１０μｍ以下のものであることを特徴とするエッチドシリコンウエーハ。
   

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