JP3317330B2 - 半導体鏡面ウェーハの製造方法 - Google Patents

半導体鏡面ウェーハの製造方法

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JP3317330B2
JP3317330B2 JP35321096A JP35321096A JP3317330B2 JP 3317330 B2 JP3317330 B2 JP 3317330B2 JP 35321096 A JP35321096 A JP 35321096A JP 35321096 A JP35321096 A JP 35321096A JP 3317330 B2 JP3317330 B2 JP 3317330B2
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semiconductor
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寿 桝村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造のための基板となる半導体鏡面ウェーハ、特に単結晶
シリコン鏡面ウェーハ(以下、単に鏡面ウェーハという
ことがある)の製造方法に関する。
【0002】
【関連技術】一般に、半導体鏡面ウェーハの製造方法
は、図21に示すように、単結晶引上装置によって引き
上げられた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Aと、該スライス工程Aに
よって得られたウェーハの割れや欠けを防ぐためにその
外周エッジ部を面取りする面取り工程Bと、面取りされ
たウェーハをラッピングしてこれを平面化するラッピン
グ工程Cと、面取り及びラッピングされたウェーハに残
留する加工歪を除去するエッチング工程Dと、エッチン
グされたウェーハの片面を一次鏡面研磨する片面一次鏡
面研磨工程E1と、一次鏡面研磨されたウェーハの該片
面を仕上げ鏡面研磨する片面仕上げ鏡面研磨工程Gと、
片面仕上げ鏡面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Hが含まれる。
【0003】ところで、前記エッチング工程Dでのエッ
チング処理には、混酸等の酸エッチング液を用いる酸エ
ッチングと、NaOH等のアルカリエッチング液を用い
るアルカリエッチングとがある。そして、酸エッチング
では、高いエッチング速度が得られ、ウェーハ表面には
図22に示すように周期10μm以下、P−V(Peakto
Valley) 値0.6μm以下の細かな粗さの凹凸が観察
されるのに対し、アルカリエッチングでは、エッチング
速度は遅く、ウェーハ表面には図23に示すように周期
10〜20μmの大きな粗さの凹凸(P−V値が1.5
μmを超えるものもある)が観察される。しかし、アル
カリエッチングは酸エッチングに比較してより高い平坦
度のウェーハが得られるため、今後より使われる傾向に
ある。
【0004】図21に示した諸工程を経て製造される半
導体鏡面ウェーハにおいては、その裏面に関しエッチン
グ面が最後まで残るため、以下のような弊害が発生して
いた。
【0005】即ち、ウェーハの表面は次の表面研磨工程
で鏡面研磨されるために問題はないが、エッチング面の
ままの表面粗さの大きな該ウェーハ裏面においてはその
凹凸の鋭利な先端部がチッピングによって欠け、多数の
パーティクルが発生する、いわゆる発塵という現象が起
こりデバイスの歩留りが低下するという問題が発生す
る。これは、特にアルカリエッチングされたウェーハに
顕著である。
【0006】そこで、ウェーハの表裏両面を鏡面研磨す
れば、ウェーハ裏面には大きな粗さの凹凸が存在しない
ために発塵が抑えられ、上記問題は解消される。
【0007】ところが、上記両面鏡面研磨方法によれ
ば、鏡面研磨の工程が倍加する他、ウェーハの裏面も鏡
面となるため、表裏の判別がつかず、プロセス装置のセ
ンサーが働かないとか搬送中にウェーハがすべってしま
うという問題がある。しかしながら、今までのところ半
導体鏡面ウェーハ面を低輝度化研磨する有効な手段は存
在しなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたもので、ウェーハの製造にあたり、ウェ
ーハ裏面の低輝度化研磨処理を可能とし、センサーによ
るウェーハの表裏の検知が可能であって、発塵性を低下
せしめることによって裏面のチッピングによる発塵を抑
えてデバイスの歩留りを高めることができ、しかもより
高い平坦度を有する半導体鏡面ウェーハを製造すること
ができ、かつ工程の簡略化を図ることにより、生産性の
向上を達成することができるようにした新規な半導体鏡
面ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第1の態
様は、半導体鏡面ウェーハの製造工程における研磨工程
において、ウェーハの両面を1次鏡面研磨する両面1次
鏡面研磨と、両面を1次鏡面研磨されたウェーハの片面
を低輝度化研磨する裏面低輝度化研磨と、片面を低輝度
化研磨されたウェーハの残りの片面を仕上げ鏡面研磨す
る表面仕上げ鏡面研磨を含む半導体鏡面ウェーハの製造
方法であって、上記裏面低輝度化研磨において用いられ
る研磨剤としてシリカ含有研磨剤を主成分としポリオレ
フィン系微粒子材料を添加してなる半導体ウェーハ研磨
用研磨剤を用いることを特徴とする。
【0010】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の
第2の態様は、半導体鏡面ウェーハの製造工程における
研磨工程において、ウェーハの両面を低輝度化研磨する
両面低輝度化研磨と、両面を低輝度化研磨されたウェー
ハの片面を仕上げ鏡面研磨する表面仕上げ鏡面研磨含む
半導体鏡面ウェーハの製造方法であって、上記両面低輝
度化研磨において用いられる研磨剤としてシリカ含有研
磨剤を主成分としポリオレフィン系微粒子材料を添加し
てなる半導体ウェーハ研磨用研磨剤を用いることを特徴
とする。
【0011】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の
第1及び第2の態様における半導体鏡面ウェーハの製造
工程としては、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と、該スライス工程に
よって得られたウェーハの外周を面取りする面取り工程
と、面取りされたウェーハを平面化するラッピング工程
と、面取り及びラッピングされたウェーハの加工歪を除
去するエッチング工程と、エッチングされたウェーハの
面を研磨する研磨工程とからなる工程が好適に採用され
る。
【0012】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の
第3の態様は、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と、該スライス工程に
よって得られたウェーハの外周を面取りする面取り工程
と、面取りされたウェーハの両面を1次鏡面研磨する両
面1次鏡面研磨工程と、両面を1次鏡面研磨されたウェ
ーハの片面を低輝度化研磨する裏面低輝度化研磨工程
と、片面を低輝度化研磨されたウェーハの残りの片面を
仕上げ鏡面研磨する表面仕上げ鏡面研磨工程を含む半導
体鏡面ウェーハの製造方法であって、上記裏面低輝度化
研磨工程において用いられる研磨剤としてシリカ含有研
磨剤を主成分としポリオレフィン系微粒子材料を添加し
てなる半導体ウェーハ研磨用研磨剤を用いることを特徴
とする。
【0013】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の
第4の態様は、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と、該スライス工程に
よって得られたウェーハの外周を面取りする面取り工程
と、面取りされたウェーハの両面を低輝度化研磨する両
面低輝度化研磨工程と、両面を低輝度化研磨されたウェ
ーハの片面を仕上げ鏡面研磨する表面仕上げ鏡面研磨工
程を含む半導体鏡面ウェーハの製造方法であって、上記
裏面低輝度化研磨工程において用いられる研磨剤として
シリカ含有研磨剤を主成分としポリオレフィン系微粒子
材料を添加してなる半導体ウェーハ研磨用研磨剤を用い
ることを特徴とする。
【0014】上記シリカ含有研磨剤としてはコロイダル
シリカ研磨剤を挙げることでき、また上記ポリオレフィ
ン系微粒子材料としてはポリオレフィン水性ディスパー
ジョンが好適である。上記ポリオレフィン系微粒子材料
の添加量は、研磨剤の総量に対して0.01〜1wt
%、好ましくは0.01〜0.5wt%、さらに好まし
くは0.01〜0.1wt%の範囲とする。
【0015】上記ポリオレフィン系粒子材料又はポリオ
レフィン水性ディスパージョンとしては、特開平4−4
6904号公報、同4−88025〜6号公報、同4−
89830〜2号公報及び同4−218548〜9号公
報に開示された水分散体を用いることができ、またケミ
パール(ポリオレフィン水性ディスパージョンの商品
名、三井石油化学工業株式会社製)が好適である。
【0016】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法
は、シリカ含有研磨剤中にポリオレフィン系微粒子材料
を添加して半導体ウェーハ面を研磨することにより、直
径50〜500μm、高さ0.05〜0.5μm程度の
半球面状の小突起を形成させ研磨面を低輝度化すること
ができるという知見を基として完成されたものである。
【0017】該ポリオレフィン系微粒子材料を添加した
シリカ含有研磨剤を用いて、ウェーハ表面を鏡面研磨及
びウェーハ裏面を上記低輝度化研磨することによって、
ウェーハの表裏両面に輝度差が発生し、センサーによる
ウェーハの表裏の検知が可能となる。尚、輝度とは、完
全鏡面を100としたときの反射率の割合を言うもので
ある。
【0018】本明細書でいう「低輝度化研磨」とは「メ
カノケミカルの研磨を行う際に研磨材に特定の物質を添
加することにより被加工物に加工歪を与えずに研磨面に
微小な凹凸を形成すること」を意味する。
【0019】そして、上記のポリオレフィン系微粒子材
料を添加したシリカ含有研磨剤を用いて低輝度化研磨さ
れたウェーハ面の発塵性は低く抑えられており、例えば
デバイス工程中のフォトリソグラフィー工程においてウ
ェーハをその裏面で吸着した場合、裏面のチッピングに
よる発塵が抑えられ、これによってもデバイスの歩留り
が高められる。
【0020】また、従来の前記鏡面ウェーハ加工工程の
場合、スライス工程で導入された加工歪及びスライス時
の非常に悪い平坦度(TTV;Total Thickness Variat
ion)の修正の為にラッピング工程が行われている。ま
た、ラッピング工程自体数μmの加工歪を発生させ、こ
の加工歪を除去する為にエッチング工程を導入してい
た。本発明者の研究の結果、スライス工程での加工歪除
去と非常に悪い平坦度(TTV)の修正も両面研磨で行
うことが可能であり、しかも両面研磨自体による加工歪
はほとんどないため、当然エッチング工程は不要とな
り、さらに、これに前記ポリオレフィン系微粒子材料を
加えたシリカ含有研磨剤を用いた低輝度研磨を組み合わ
せることにより、極めて簡略化された工程で上記のすぐ
れた特性を持つ鏡面ウェーハが得られるという知見を
得、本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第3、第
4の態様に到達したものである。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に本発明方法の実施の形態を
添付図面中、図1〜図4、図16及び図17とともに説
明する。図1〜図4、図16及び図17において、図2
1と同一又は類似工程は同一符号で示す。
【0022】図1は本発明の半導体鏡面ウェーハの製造
方法の第1の実施の形態を含む鏡面ウェーハ製造工程の
一例を示すフローチャートである。
【0023】まず、スライス工程Aでは、不図示の単結
晶引上装置によって引き上げられた単結晶インゴットが
棒軸方向に対して直角あるいはある角度をもってスライ
スされて複数の薄円板状のウェーハが得られる。
【0024】上記スライス工程Aによって得られたウェ
ーハは、割れや欠けを防ぐために、その外周エッジ部が
次の面取り工程Bで面取りされ、この面取りされたウェ
ーハは、ラッピング工程Cで不図示のラップ盤を用いて
ラッピングされて平面化される。
【0025】平面化された上記ウェーハは、次のエッチ
ング工程Dで、例えばNaOHの45%水溶液をアルカ
リエッチング液として用いたアルカリエッチングを受
け、これに蓄積された加工歪が除去される。このとき、
ウェーハの両面には、周期10〜20μmの大きな粗さ
の凹凸(P−V値が1.5ミクロンを超えるものもあ
る)が発生する。
【0026】ところで、従来は、図21に示すように、
上記エッチング工程Dによって加工歪を除去されたウェ
ーハは、そのまま表面一次鏡面研磨工程E1及び表面仕
上げ鏡面研磨工程Gにおいて、その表面のみが鏡面研磨
されていたため、エッチングによってウェーハ表面に発
生した微細な凹凸はウェーハ裏面には最後までそのまま
残り、このために前述のような弊害が発生していた。
【0027】そこで、本発明の半導体鏡面ウェーハの製
造方法の第1の実施の形態では、上記エッチング工程D
の後に行われる通常の研磨工程のかわりに図16に示す
ように両面一次鏡面研磨工程E2、裏面低輝度化研磨工
程F1及び表面仕上げ研磨工程Gを行うものである。
【0028】上記両面一次鏡面研磨工程E2では、エッ
チング処理されたウェーハは、図14及び図15に示し
た両面研磨装置22及び研磨剤を用いて、その両面が一
次鏡面研磨される。
【0029】上記裏面低輝度化研磨工程F1では、例え
ば図5に示した研磨装置10により、ポリオレフィン系
微粒子材料を加えたシリカ含有研磨剤、例えば、後述す
る実験例1に示した低輝度化研磨剤を用いて、実験例1
の研磨条件で上記両面一次鏡面研磨処理されたウェーハ
の裏面の低輝度化研磨を行う。
【0030】この裏面を低輝度化研磨されたウェーハ
は、次いで表面仕上げ鏡面研磨工程Gにおいて図5と同
様の研磨装置及び通常の研磨剤を用いてその表面が鏡面
研磨され、次の洗浄工程Hにおいて洗浄され、このウェ
ーハに付着している研磨剤やパーティクルが除去され
る。
【0031】図1の例では、ウェーハ裏面は低輝度化研
磨処理されているため、その輝度は95%程度に抑えら
れており、ウェーハ両面の輝度差に基づいてウェーハの
表裏をセンサーで検知することが可能である。また、低
輝度化研磨処理されたウェーハ裏面の発塵性は図10に
示したように低く抑えられる(パーティクル数で300
個程度)。従って、例えば、デバイス工程中のフォトリ
ソグラフィー工程においてウェーハをその裏面で吸着し
た場合、裏面のチッピングによる発塵が抑えられ、これ
によってもデバイスの歩留りが高められる。
【0032】図2は本発明の半導体鏡面ウェーハの製造
方法の第2の実施の形態を含むウェーハ製造工程の一例
を示すフローチャートである。
【0033】図2において、スライス工程A−面取り工
程B−ラッピング工程C−エッチング工程Dまでは、図
1に示すのと同じ従来の工程である。
【0034】本発明の第2の実施の形態では、上記エッ
チング工程Dの後に行われる通常の研磨工程のかわり
に、図17に示すように両面低輝度化研磨工程F2及び
表面仕上研磨工程Gを実施するものである。
【0035】上記両面低輝度化研磨工程F2では、図1
4及び図15に示したような両面研磨装置により、ポリ
オレフィン系微粒子材料を加えたシリカ含有研磨剤、例
えば、後述する実験例1に示した低輝度化研磨剤を用い
て、実験例1の研磨条件で上記エッチング処理されたウ
ェーハの両面の低輝度化研磨を行う。次いで表面仕上げ
鏡面研磨工程G及び洗浄工程Hが行われることは、図1
の例と同じである。
【0036】図2の例でも、工程順が異なるにしてもウ
ェーハ裏面は低輝度化研磨処理されているため、その輝
度は95%程度に抑えられており、ウェーハ両面の輝度
差に基づいてウェーハの表裏をセンサーで検知すること
が可能である。また、低輝度化研磨処理されたウェーハ
裏面の発塵性は図10に示したように低く抑えられる
(パーティクル数で300個程度)。また、ウェーハの
表面は仕上げ鏡面研磨処理がなされ、従来と同様の鏡面
が形成されている。
【0037】図3は本発明の半導体鏡面ウェーハの製造
方法の第3の実施の形態を示すフローチャートである。
【0038】図3において、スライス工程A−面取り工
程Bは従来と同様になされるが、ラッピング工程C及び
エッチング工程Dは省略される。
【0039】本発明の第3の実施の形態では、上記面取
り工程Bの後に、両面一次鏡面研磨工程E2及び裏面低
輝度化研磨工程F1の2工程が行われ、次いで表面仕上
げ鏡面研磨工程G及び洗浄工程Hが行われる。
【0040】図3の例でも、工程順が異なるにしてもウ
ェーハ裏面は低輝度化研磨処理されているため、その輝
度は95%程度の抑えられており、ウェーハ両面の輝度
差に基づいてウェーハの表裏をセンサーで検知すること
が可能である。また、低輝度化研磨処理されたウェーハ
裏面の発塵性は図10に示したように低く抑えられる
(パーティクル数で300個程度)。また、ウェーハの
表面は仕上げ鏡面研磨処理がなされ、従来と同様の鏡面
が形成されている。
【0041】図4は本発明の半導体鏡面ウェーハの製造
方法の第4の実施の形態を示すフローチャートである。
【0042】図4において、スライス工程A−面取り工
程Bを行うが、ラッピング工程C及びエッチング工程D
は省略されることは図3の例と同様である。
【0043】本発明の第4の実施の形態では、上記面取
り工程Bの後に、両面一次鏡面研磨工程E2及び裏面低
輝度化研磨工程F1の2工程を行う替わりに、両面低輝
度化研磨工程F2の1工程を実施し、次いで表面仕上げ
鏡面研磨工程G及び洗浄工程Hを行うものである。
【0044】図4の例でも、工程順が異なるにしてもウ
ェーハ裏面は低輝度化研磨処理されているため、その輝
度は95%程度に抑えられており、ウェーハ両面の輝度
差に基づいてウェーハの表裏をセンサーで検知すること
が可能である。また、低輝度化研磨処理されたウェーハ
裏面の発塵性は図10に示したように低く抑えられる
(パーティクル数で300個程度)。また、ウェーハの
表面は仕上げ鏡面研磨処理がなされ、従来と同様の鏡面
が形成されている。
【0045】以下に本発明における低輝度化研磨処理に
ついて具体例を挙げかつ図5〜図13とともにさらに詳
細に説明する。
【0046】図5は低輝度化研磨処理の実験例及び比較
実験例に使用した片面研磨装置の1例を示す側面図であ
る。図5において、片面研磨装置10は、回転定盤12
とウェーハホルダー13と研磨剤供給装置14からなっ
ている。回転定盤12は回転定盤本体15と該回転定盤
本体15の上面に貼付された研磨パッド16とを有して
いる。回転定盤12は回転軸17により所定の回転速度
で回転される。
【0047】ウェーハホルダー13は真空吸着等により
その下面にウェーハWを保持し、回転シャフト18によ
り回転されると同時に所定の荷重で研磨パッド16にウ
ェーハWを押しつける。研磨剤供給装置14は所定の流
量で研磨剤19を研磨パッド16上に供給し、この研磨
剤19がウェーハWと研磨パッド16の間に供給される
ことによりウェーハWが研磨される。
【0048】下記する実験例は両面研磨装置を用いても
行ったが、その両面研磨装置の1例を図14及び図15
に示した。図14は両面研磨装置の断面的説明図及び図
15は両面研磨装置の上定盤を取り外した状態を示す上
面説明図である。
【0049】図14において、両面研磨装置22は上下
方向に相対向して設けられた下定盤24及び上定盤26
を有している。該下定盤24の上面には下研磨布24a
が布設され、また上定盤26の下面には上研磨布26a
がそれぞれ布設されている。該下定盤24及び上定盤2
6は不図示の駆動手段によって互いに逆方向に回転せし
められる。
【0050】該下定盤24はその中心部上面に中心ギア
28を有し、その周縁部には環状のインターナルギア3
0が隣接して設けられている。
【0051】32は円板状のキャリアで、該下定盤24
の下研磨布24aの上面と該上定盤26の上研磨布26
aの下面との間に挟持され、該中心ギア28及びインタ
ーナルギア30の作用により、自転及び公転しつつ該下
研磨布24aと該上研磨布26aとの間を摺動する。
【0052】該キャリア32には複数個のウェーハ受け
穴34が穿設されている。研磨すべきウェーハWは該ウ
ェーハ受け穴34内に配置される。該ウェーハWを研磨
する場合には、研磨剤はノズル36から上定盤26に設
けられた貫通孔38をとおしてウェーハWと研磨布24
a及び26aの間に供給され、該キャリア32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24aと該上研磨布26aとの間を摺動し、ウェー
ハWの両面が研磨される。
【0053】
【実施例】以下に実験例及び実施例をあげて説明する。 (実験例1)試料ウェーハ:CZ、p型、結晶方位<1
00>、150mmφ、スライスシリコンウェーハ 研磨パッド:不織布(ベロアタイプ)、硬度80(アス
カーC硬度、JISK−6301) 研磨剤:AJ−1325〔SiO2 2wt%、pH1
1、コロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工
業(株)製〕10.0vol%+ポリオレフィン系微粒
子材料〔ケミパールS650(ポリオレフィン水性ディ
スパージョンの商品名、三井石油化学工業株式会社
製)〕+純水(残部) 研磨荷重:400g/cm2 研磨時間:10分
【0054】上記研磨条件において、ポリオレフィン系
微粒子材料の添加量(wt%)を、0.025、0.
1、0.45及び1.0と変化させ、また純水添加量に
ついても、研磨剤の総量が100vol%になるように
変化させ、図5に示した片面研磨装置10を用いて試料
ウェーハ(各20枚)を研磨し、研磨中の研磨速度を測
定した。その結果を図8に示した。
【0055】図8の結果から明らかなごとく、ポリオレ
フィン系微粒子材料の未添加レベルに比較して、0.0
1〜0.1wt%の添加量であれば研磨速度の低下する
ことはほとんどなく、また0.01〜1%の範囲であれ
ば、研磨速度の大幅な低下を招くことなく研磨できるこ
とが確認された。
【0056】(実験例2)上記実験例1における研磨条
件において、ケミパールS650(ポリオレフィン水性
ディスパージョンの商品名、三井石油化学工業株式会社
製)を0.025wt%添加し、その他の条件は同様に
して試料ウェーハを研磨加工した。この研磨ウェーハ表
面の顕微鏡写真をとり、図6に示した。また、同じく研
磨ウェーハの別の表面部分の顕微鏡写真をとり、その表
面の平坦度を測定し、その結果を顕微鏡写真とともに図
7に示した。
【0057】さらに、この研磨ウェーハの輝度を測定
し、その結果を図9に示した。図6及び図7から明らか
なように直径200〜300μm、高さ0.1〜0.2
μm程度の半球面状小突起が形成され、輝度は図9に示
すように95%で低輝度化が達成されていた。
【0058】さらに、図11に示すように、評価用鏡面
ウェーハW1の清浄鏡面Wmにこの試料研磨ウェーハW
の評価面Weを当接せしめて1kg/cm2 で加圧し
た。この加圧によって、試料研磨ウェーハWの評価面W
eから評価用鏡面ウェーハW1の清浄鏡面Wmに転写さ
れた異物の数(0.1μmを超えるパーティクル数)を
パーティクルカウンターによって測定し、試料研磨ウェ
ーハWの低輝度研磨面Weの発塵性の評価を行ない、そ
の結果を図10に示した。
【0059】図10から明らかなように、低輝度研磨面
Weのパーティクル数は300個程度であり、後記する
鏡面研磨処理面のパーティクル数の200個程度に近い
数値であり、極めて低い発塵性を有することが確認でき
た。
【0060】(実験例3)上記した片面研磨装置10の
かわりに図14及び図15に示した両面研磨装置22を
用いて、実験例1及び2と同様の実験を行ったところ同
様の結果が得られたことを確認した。
【0061】(比較実験例1)上記実験例1における研
磨条件において、研磨剤としてAJ−1325〔SiO
2 2wt%、pH11、コロイダルシリカ研磨剤原液の
商品名、日産化学工業株式会社製〕10vol%+純水
90vol%を使用し(ポリオレフィン水性ディスパー
ジョンの添加なし)、その他の条件は同様にして試料ウ
ェーハを鏡面研磨加工をした。
【0062】この鏡面研磨ウェーハの表面の顕微鏡写真
をとり、図12に示した。また、実験例2と同様に輝度
を測定し、その結果を図9に示し、実験例2と同様の手
法で発塵性評価を行い、その結果を図10に示した。図
12から明らかなように、大きな粗さの凹凸は存在せ
ず、輝度は図9に示すようにすべて100%であった。
発塵性評価におけるパーティクル数は平均200個程度
と極めて低い数値を示した。
【0063】(比較実験例2)上記実験例1と同様の試
料ウェーハを酸エッチング処理した。この酸エッチング
処理した試料ウェーハの表面を顕微鏡写真にとり、図1
3に示した。図13から明らかなように、試料ウェーハ
表面には周期10μm以下、P−V(Peak toValley)
値0.6μm以下の細かな粗さの凹凸が形成されてい
た。また、酸エッチング処理した試料ウェーハについて
輝度を測定し、その結果を図9に示し、実験例2と同様
の手法で発塵性評価を行い、その結果を図10に示し
た。この酸エッチング処理ウェーハの輝度は平均60%
程度で、実験例2のものよりも低輝度であるが、発塵性
評価におけるパーティクル数は平均700個程度であ
り、実験例2に比較して発塵性がかなり高いことが分か
った。
【0064】(比較実験例3)上記実験例1と同様の試
料ウェーハをアルカリエッチング処理した。このアルカ
リエッチング処理した試料ウェーハについて輝度を測定
し、その結果を図9に示した。また、実験例2と同様の
手法で発塵性評価を行い、その結果を図10に示した。
このアルカリエッチング処理ウェーハの輝度は30%
で、比較実験例2のものよりもさらに低輝度であるが、
発塵性評価におけるパーティクル数は1500個であ
り、比較実験例2よりもはるかに高い発塵性を示すこと
が分かった。
【0065】(実施例1) 工程:エッチングウェーハ→両面1次鏡面研磨→裏面低
輝度研磨→表面仕上鏡面研磨 両面1次鏡面研磨条件: ウェーハ:CZ、p型、結晶方位〈100〉、150m
mφ、エッチングシリコンウェーハ 研磨パッド:ウレタン発泡体 硬度70(アスカーC硬
度、JISK−6301) 研磨剤:AJ−1325〔SiO2 2wt%、pH1
1、コロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工
業(株)製〕10vol%+純水90vol% 研磨荷重:100g/cm2 試料枚数:18枚
【0066】両面1次鏡面研磨を上記研磨条件で行い、
次いで裏面低輝度研磨を実験例1と同様に行い、さらに
表面仕上鏡面研磨を比較実験例1と同様に行った。
【0067】上記研磨加工を行って得られたウェーハの
平均TTVは1.2μm、平均表面輝度は約100%、
発塵性評価におけるパーティクル数(以下、裏面パーテ
ィクル数という)は平均約300個、平均裏面輝度は約
95%であった。
【0068】(実施例2) 工程:エッチングウェーハ→両面低輝度化研磨→表面鏡
面研磨
【0069】両面低輝度化研磨は、研磨剤にポリオレフ
ィン水性ディスパージョンを0.025wt%加えた以
外は、実施例1の両面1次鏡面研磨と同様に行い、表面
仕上鏡面研磨は、比較実験例1と同様に行った。
【0070】上記研磨加工を行って得られたウェーハの
平均TTVは1.1μm、平均表面輝度は約100%、
平均裏面パーティクル数は約300個、平均裏面輝度は
約95%であった。
【0071】(実施例3) 工程:スライス→面取→両面1次鏡面研磨→裏面低輝度
化研磨→表面仕上鏡面研磨 両面1次鏡面研磨条件: ウェーハ:CZ、p型、結晶方位〈100〉、150m
mφ、スライスシリコンウェーハ 研磨パッド:ウレタン発泡体 硬度80(アスカーC硬
度、JISK−6301) 研磨剤:AJ−1325〔SiO2 2wt%、pH1
1、コロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工
業(株)製〕10vol+純水90vol% 研磨荷重:100g/cm2 試料枚数:18枚
【0072】両面1次鏡面研磨を上記研磨条件で行い、
次いで裏面低輝度化研磨を、実験例1と同様に行い、さ
らに表面仕上鏡面研磨を比較実験例1と同様に行った。
【0073】上記研磨加工を行って得られたウェーハの
平均TTVは0.7μm、平均表面輝度は約100%、
平均裏面パーティクル数は約300個、平均裏面輝度は
約95%であった。
【0074】(実施例4) 工程:スライス→面取→両面低輝度化研磨→表面仕上鏡
面研磨
【0075】両面低輝度化研磨は研磨剤にポリオレフィ
ン水性ディスパージョンを0.025wt%加えた以外
は実施例1の両面1次鏡面研磨と同様に行い、さらに表
面仕上鏡面研磨を比較実験例1と同様に行った。
【0076】上記研磨加工を行って得られたウェーハの
平均TTVは0.9μm、平均表面輝度は約100%、
平均裏面パーティクル数は約300個、平均裏面輝度は
約95%であった。
【0077】(比較例1) 通常の工程:スライス→面取→ラップ→酸エッチング→
片面1次研磨→片面仕上研磨
【0078】片面1次研磨は研磨パッドをアスカーC硬
度80にする以外は比較実験例1と同様に行い、さらに
仕上研磨は研磨パッドをアスカーC硬度60にする以外
は比較実験例1と同様に行った。
【0079】上記研磨加工を行って得られたウェーハの
平均TTVは2.1μm、平均表面輝度は約100%、
平均裏面パーティクル数は約800個、平均裏面輝度は
約30%であった。
【0080】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体鏡面
ウェーハの製造方法によれば、ウェーハ裏面の低輝度化
研磨処理を可能とし、センサーによるウェーハの表裏の
検知が可能であって、発塵性を低下せしめることによっ
て裏面のチッピングによる発塵を抑えてデバイスの歩留
りを高めることができ、しかもより高い平坦度を有する
半導体鏡面ウェーハを製造することができ、かつ工程の
簡略化を図ることにより、生産性の向上を達成すること
ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第1
の実施の形態を示すフローチャートである。
【図2】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第2
の実施の形態を示すフローチャートである。
【図3】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第3
の実施の形態を示すフローチャートである。
【図4】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第4
の実施の形態を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実験例及び比較実験例に使用した片面
研磨装置を示す側面図である。
【図6】実験例2における低輝度化研磨処理されたウェ
ーハ表面の顕微鏡写真である。
【図7】実験例2における低輝度化研磨処理されたウェ
ーハの別の表面部分の顕微鏡写真とその表面の平坦度を
示すグラフである。
【図8】実験例1におけるポリオレフィン系微粒子材料
の添加量と研磨速度との関係を示すグラフである。
【図9】実験例2及び比較実験例1〜3における各種処
理を受けたウェーハ面の輝度の測定結果を示すグラフで
ある。
【図10】実験例1及び比較実験例1〜3における各種
処理を受けたウェーハ面の発塵性の評価結果を示すグラ
フである。
【図11】実験例2及び比較実験例1〜3におけるウェ
ーハ面の発塵性の評価方法を示す説明図である。
【図12】比較実験例1における鏡面研磨処理されたウ
ェーハ表面の顕微鏡写真である。
【図13】比較実験例2における酸エッチング処理され
たウェーハ表面の顕微鏡写真である。
【図14】両面研磨装置の断面的説明図である。
【図15】両面研磨装置の上定盤を取り外した状態を示
す上面説明図である。
【図16】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第
1の実施の形態の特徴部分を示すフローチャートであ
る。
【図17】本発明の半導体鏡面ウェーハの製造方法の第
2の実施の形態の特徴部分を示すフローチャートであ
る。
【図18】実施例1〜4及び比較例1において研磨加工
されたウェーハ裏面のTTV(平坦度)を示すグラフで
ある。
【図19】実施例1〜4及び比較例1において研磨加工
されたウェーハ裏面の発塵性の評価結果を示すグラフで
ある。
【図20】実施例1〜4及び比較例1において研磨加工
されたウェーハ裏面の輝度の測定結果を示すグラフであ
る。
【図21】従来の半導体鏡面ウェーハの製造方法の一例
を示すフローチャートである。
【図22】酸エッチングされたウェーハ表面の粗さ分布
を示す図面である。
【図23】アルカリエッチングされたウェーハ表面の粗
さ分布を示す図面である。
【符号の説明】
A スライス工程 B 面取り工程 C ラッピング工程 D エッチング工程 E1 表面一次鏡面研磨工程 E2 両面一次鏡面研磨工程 F1 裏面低輝度化研磨工程 F2 両面低輝度化研磨工程 G 表面仕上げ鏡面研磨工程 H 洗浄工程 10 片面研磨装置 22 両面研磨装置
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 清 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社 半導体 白河研究所内 (72)発明者 工藤 秀雄 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社 半導体 白河研究所内 (56)参考文献 特開 平6−275480(JP,A) 特開 平2−158684(JP,A) 特開 平7−45564(JP,A) 特開 平9−7987(JP,A) 特開 平7−292350(JP,A) 特開 昭60−197367(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体鏡面ウェーハの製造工程における
    研磨工程において、ウェーハの両面を1次鏡面研磨する
    両面1次鏡面研磨と、両面を1次鏡面研磨されたウェー
    ハの片面を低輝度化研磨する裏面低輝度化研磨と、片面
    を低輝度化研磨されたウェーハの残りの片面を仕上げ鏡
    面研磨する表面仕上げ鏡面研磨を含む半導体鏡面ウェー
    ハの製造方法であって、上記裏面低輝度化研磨において
    用いられる研磨剤としてシリカ含有研磨剤を主成分とし
    ポリオレフィン系微粒子材料を添加してなる半導体ウェ
    ーハ研磨用研磨剤を用いることを特徴とする半導体鏡面
    ウェーハの製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体鏡面ウェーハの製造工程における
    研磨工程において、ウェーハの両面を低輝度化研磨する
    両面低輝度化研磨と、両面を低輝度化研磨されたウェー
    ハの片面を仕上げ鏡面研磨する表面仕上げ鏡面研磨を含
    む半導体鏡面ウェーハの製造方法であって、上記両面低
    輝度化研磨において用いられる研磨剤としてシリカ含有
    研磨剤を主成分としポリオレフィン系微粒子材料を添加
    してなる半導体ウェーハ研磨用研磨剤を用いることを特
    徴とする半導体鏡面ウェーハの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体鏡面ウェーハの製造工程が、
    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
    得るスライス工程と、該スライス工程によって得られた
    ウェーハの外周を面取りする面取り工程と、面取りされ
    たウェーハを平面化するラッピング工程と、面取り及び
    ラッピングされたウェーハの加工歪を除去するエッチン
    グ工程と、エッチングされたウェーハの面を研磨する研
    磨工程とからなることを特徴とする請求項1又は2記載
    の半導体鏡面ウェーハの製造方法。
  4. 【請求項4】 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と、該スライス工程に
    よって得られたウェーハの外周を面取りする面取り工程
    と、面取りされたウェーハの両面を1次鏡面研磨する両
    面1次鏡面研磨工程と、両面を1次鏡面研磨されたウェ
    ーハの片面を低輝度化研磨する裏面低輝度化研磨工程
    と、片面を低輝度化研磨されたウェーハの残りの片面を
    仕上げ鏡面研磨する表面仕上げ鏡面研磨工程を含む半導
    体鏡面ウェーハの製造方法であって、上記裏面低輝度化
    研磨工程において用いられる研磨剤としてシリカ含有研
    磨剤を主成分としポリオレフィン系微粒子材料を添加し
    てなる半導体ウェーハ研磨用研磨剤を用いることを特徴
    とする半導体鏡面ウェーハの製造方法。
  5. 【請求項5】 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と、該スライス工程に
    よって得られたウェーハの外周を面取りする面取り工程
    と、面取りされたウェーハの両面を低輝度化研磨する両
    面低輝度化研磨工程と、両面を低輝度化研磨されたウェ
    ーハの片面を仕上げ鏡面研磨する表面仕上げ鏡面研磨工
    程を含む半導体鏡面ウェーハの製造方法であって、上記
    裏面低輝度化研磨工程において用いられる研磨剤として
    シリカ含有研磨剤を主成分としポリオレフィン系微粒子
    材料を添加してなる半導体ウェーハ研磨用研磨剤を用い
    ることを特徴とする半導体鏡面ウェーハの製造方法。
  6. 【請求項6】 上記シリカ含有研磨剤がコロイダルシリ
    カ研磨剤であることを特徴とする請求項1〜5のいずれ
    か1項記載の半導体鏡面ウェーハの製造方法。
  7. 【請求項7】 上記ポリオレフィン系微粒子材料がポリ
    オレフィン水性ディスパージョンであることを特徴とす
    る請求項1〜6のいずれか1項記載の半導体鏡面ウェー
    ハの製造方法。
  8. 【請求項8】 上記ポリオレフィン系微粒子材料の添加
    量が研磨剤の総量に対して0.01〜1wt%の範囲で
    あることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載
    の半導体鏡面ウェーハの製造方法。
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