JP4075426B2 - シリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
シリコンウェーハの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4075426B2 JP4075426B2 JP2002080867A JP2002080867A JP4075426B2 JP 4075426 B2 JP4075426 B2 JP 4075426B2 JP 2002080867 A JP2002080867 A JP 2002080867A JP 2002080867 A JP2002080867 A JP 2002080867A JP 4075426 B2 JP4075426 B2 JP 4075426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- etching
- polishing
- acid
- etching step
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02016—Backside treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/08—Etching
- C30B33/10—Etching in solutions or melts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有しかつウェーハの表裏面を目視により識別可能にするシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体シリコンウェーハの製造工程は、引上げたシリコン単結晶インゴットから切出し、スライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）、エッチング、鏡面研磨（ポリッシング）及び洗浄する工程から構成され、高精度の平坦度を有するウェーハとして生産される。これらの工程は目的により、その一部の工程が入替えられたり、複数回繰返されたり、或いは熱処理、研削等他の工程が付加、置換されたりして種々の工程が行われる。
ブロック切断、外径研削、スライシング、ラッピング等の機械加工プロセスを経たシリコンウェーハは表面に加工歪み即ち加工変質層を有している。加工変質層はデバイス製造プロセスにおいてスリップ転位等の結晶欠陥を誘発したり、ウェーハの機械的強度を低下させ、また電気的特性に悪影響を及ぼすので完全に除去しなければならない。この加工変質層を取除くため、エッチング処理が行われる。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。
【０００３】
酸エッチングは、そのエッチングレートがエッチング溶液中のウェーハ面上での反応種や反応生成物の濃度勾配に大きく依存し、エッチング溶液の不均一な流れ等の原因による拡散層厚さの不均一によって、エッチングレートが面内でばらつき、ラッピングで得られた平坦度が損なわれ、エッチング表面にｍｍオーダーのうねりやピールと呼ばれる凹凸が発生する。
【０００４】
一方、アルカリエッチングは、そのエッチングレートがエッチング溶液の反応種や生成物の濃度勾配等に依存せず、エッチング後のウェーハの平坦度は高レベルのまま保持される。従って、高平坦度を得るためには、酸エッチングよりもアルカリエッチングの方が優れている。しかし、アルカリエッチングでは、ウェーハの結晶方位に依存して出現する局所的な深さが数μｍで、大きさが数〜数十μｍ程度のピット（以下、これをファセットという。）が発生する。ファセットとは、結晶方位＜１００＞や結晶方位＜１１０＞と結晶方位＜１１１＞とでエッチングレートが極端に異なり、＜１００＞や＜１１０＞と＜１１１＞とのエッチングレートの比（結晶異方性）が大きくなることに起因して発生する凹みである。またファセットだけでなく、大きさが数μｍ以下で深さが十〜数十μｍ程度の深いピットも同時に発生する。深いピットとは、シリコンウェーハの表面に局所的なダメージや汚染源等の異常点が残っている場合、その箇所だけ異常反応して生じる深い孔である。
【０００５】
エッチング工程により形成された裏面状態はデバイス製造に至る迄維持されるため、以下のような問題が発生していた。
即ち、酸エッチングされたウェーハ裏面を、デバイス製造時のフォトリソグラフィー工程において吸着盤に吸着すると、酸エッチングによりウェーハ裏面に形成されたｍｍオーダーのうねりが表面側に転写されて表面にそのまま現われ、このｍｍオーダーのうねりが露光の解像度を低下させ、結果的にデバイスの歩留りを低下させる原因となる。
【０００６】
一方、アルカリエッチングされたウェーハ裏面を吸着盤に吸着すると、表面粗さの大きなウェーハ裏面のファセットや深いピット等の凹凸の鋭利な先部がチッピングによって欠けて発塵し、多数のパーティクルが発生してデバイスの歩留りが低下するという問題が発生する。アルカリエッチング後のウェーハでは４０００〜５０００個程度のパーティクルによる発塵、酸エッチング後のウェーハでは２０００個程度のパーティクルによる発塵があるのに対して、両面を鏡面研磨されたウェーハではパーティクルは殆ど発生せず、発塵は認められない。
従って、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、またｍｍオーダーのうねりも存在しないため高い平坦度が得られ、前記エッチングによる諸問題が解消されることになるが、ウェーハの表裏両面を鏡面研磨すると、ウェーハ表面だけでなく裏面も鏡面となるため、一般的に普及している光の散乱によってウェーハの存在を検知するウェーハ検知センサーがウェーハを検知し得ないという問題が発生する。
【０００７】
このような上記問題点を解決する方法として、エッチング工程におけるエッチングをアルカリエッチングとするとともに、エッチング工程と表面研磨工程との間にアルカリエッチングによってウェーハの裏面に形成された凹凸の一部を除去する裏面研磨工程を組み込んだ半導体ウェーハの製造方法が提案されている（特許番号第２９１０５０７号）。この方法を用いてウェーハを製造することによりウェーハ検知センサによるウェーハ表裏面の検知が可能となり、高い平坦度を確保するとともに裏面のチッピングによる発塵を抑制し、デバイスの歩留まりを高めることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許番号第２９１０５０７号公報に示された方法では、エッチング工程を結晶異方性が大きいアルカリエッチングのみで行うため、ウェーハ表面に形状の小さいファセットが数多く形成され、また深いピットも形成するおそれがある。形状の小さいファセットが数多く形成されたり、深いピットが形成されると続く鏡面研磨工程での研磨取り代を大きく取る必要があり、ラッピングで得られた平坦度が損なわれる問題があった。
また、図１０（ａ）に示すように、端面等に欠けや局所的なダメージや汚染源等の異常点が残っているウェーハの表面をエッチングする場合、図１０（ｂ）に示すように、結晶異方性が小さい酸エッチングでは、欠けの箇所を中心として丸味を生じたエッチング面となるが、図１０（ｃ）に示すように、結晶異方性が大きいアルカリエッチングでは、深いピットが形成されるように欠けの箇所から異常反応して、端面よりウェーハの一部に割れや欠けを生じてパーティクルを発生するおそれがあった。
【０００９】
本発明の目的は、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有しかつウェーハの表裏面を目視により識別可能にするシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１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１０と、スライス工程１０によって得られたウェーハを面取りする面取り工程１１と、面取りされたウェーハを平面化するラッピング工程１２と、面取り工程１１及びラッピング工程１２により導入されたウェーハ表面の加工歪みを除去するエッチング工程１３と、エッチングされたウェーハの表面を鏡面研磨する表面研磨工程１６と、表面研磨されたウェーハを洗浄する洗浄工程１７とを含むシリコンウェーハの製造方法の改良である。
この特徴ある構成は、エッチング工程１３がウェーハを酸エッチングする第１エッチング工程１３ａとこの第１エッチング工程１３ａの後にウェーハを４８重量％の水酸化カリウムを含むエッチング液によりアルカリエッチングする第２エッチング工程１３ｂとを含み、第１エッチング工程１３ａと、前記第２エッチング工程１３ｂとの間に前記第１エッチング工程１３ａで形成されたウェーハ裏面の凹凸の一部を研磨する裏面軽研磨工程１４を含むところにある。
【００１１】
請求項１に係る発明では、エッチング工程１３を酸エッチングによる第１エッチング工程１３ａと４８重量％の水酸化カリウムを含むエッチング液を用いたアルカリエッチングによる第２エッチング工程１３ｂとし、第１エッチング工程１３ａの後に裏面軽研磨工程１４を施して酸エッチング起因のｍｍオーダーのうねりやピールの一部を取除き、その後にアルカリエッチングを施すことにより、エッチング後のウェーハ裏面に形成されるファセットの形状を大きくかつ少なくでき、深いピットの発生も抑制できるため、鏡面研磨工程での取り代を小さくできるので、ラッピングで得られた高い表面平坦度を維持することができる。
また、ラッピング工程を終えた後のウェーハ端面等に欠けや局所的なダメージや汚染源等の異常点が残っている場合でも、アルカリエッチングを施す前に結晶異方性の小さい酸エッチングを施すことにより、欠けの箇所を中心として丸味を生じたエッチング面となるため、従来アルカリエッチングのみ施すことにより生じていたチッピング等による発塵を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
先ず、育成されたシリコン単結晶インゴットは、先端部及び終端部を切断してブロック状とし、インゴットの直径を均一にするためにインゴットの外径を研削してブロック体とする。特定の結晶方位を示すために、このブロック体にオリエンテーションフラットやオリエンテーションノッチを施す。このプロセスの後、図１に示すように、ブロック体は棒軸方向に対して所定角度をもってスライスされる（工程１０）。
スライスされたウェーハは、ウェーハの周辺部の欠けやチップを防止するためにウェーハ周辺に面取り加工する（工程１１）。この面取りを施すことにより、例えば面取りされていないシリコンウェーハ表面上にエピタキシャル成長するときに周辺部に異常成長が起こり環状に盛り上がるクラウン現象を抑制することができる。
【００１３】
次いで、スライス工程１０で生じたウェーハ表面の凹凸層を機械研磨（ラッピング）してウェーハ表面の平坦度とウェーハの平行度を高める（工程１２）。ラッピング工程１２を施したウェーハは洗浄されて次工程へと送られる。
面取り工程１１やラッピング工程１２により導入された機械的なウェーハ表面の加工歪み層を化学エッチングによって完全に除去する（工程１３）。
【００１４】
本発明の特徴ある構成は、エッチング工程１３がウェーハを酸エッチングする第１エッチング工程１３ａとこの第１エッチング工程１３ａの後にウェーハを４８重量％の水酸化カリウムを含むエッチング液によりアルカリエッチングする第２エッチング工程１３ｂとを含み、第１エッチング工程１３ａと、第２エッチング工程１３ｂとの間に第１エッチング工程１３ａで形成されたウェーハ裏面の凹凸の一部を研磨する裏面軽研磨工程１４を含むところにある。エッチング工程１３を第１エッチング工程１３ａ、第２エッチング工程１３ｂに分割することにより、酸エッチング及びアルカリエッチングを施すことにより生じるそれぞれの欠点を最小限に抑えることができる。第１エッチング工程１３ａ及び第２エッチング工程１３ｂでの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２５〜３０μｍとする。好ましくは２５〜２８μｍである。
【００１５】
第１エッチング工程１３ａを施すことにより、ラッピング工程等の機械的な工程を経ることによりウェーハ表裏面に生じた加工変質層とも呼ばれる加工歪みの一部を取除く。第１エッチング工程１３ａにおける酸エッチングのエッチング液はフッ酸及び硝酸をそれぞれ含み、酢酸、硫酸又はリン酸を少なくとも１種更に含むことが好ましい。第１エッチング工程１３ａにおける酸エッチングの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２０〜２５μｍとする。第１エッチング工程での合計取り代を２０〜２２μｍとすることが好ましい。第１エッチング工程での合計取り代が２０μｍ未満であると、エッチング後のラフネス低減効果が小さくなり、２５μｍを越えるとナノトポグラフィーの悪化が懸念される。
第１エッチング工程１３ａを終えたウェーハ表裏面は、図２（ａ）に示すように、加工変質層が一部残留し、更にｍｍオーダーのうねりやピール等の凹凸が形成される。
【００１６】
次に、第１エッチング工程１３ａで形成されたウェーハ裏面の凹凸の一部を研磨する裏面軽研磨工程を行う（工程１４）。図２（ｂ）に示すように、この裏面軽研磨をウェーハ裏面に施すことにより裏面の粗さを低減する。
本発明の裏面軽研磨工程１４及び後に続く表面鏡面研磨工程１６では片面研磨方法が用いられる。図３に基づいて片面研磨方法について述べる。この研磨装置２０は回転定盤２１とウェーハ保持具２２を備える。回転定盤２１は大きな円板であり、その底面中心に接続されたシャフト２３によって回転する。回転定盤２１の上面には研磨布２４が貼付けられる。ウェーハ保持具２２は加圧ヘッド２２ａとこれに接続して加圧ヘッド２２ａを回転させるシャフト２２ｂからなる。加圧ヘッド２２ａの下面には研磨プレート２６が取付けられる。研磨プレート２６の下面には複数枚のシリコンウェーハ２７が貼付けられる。回転定盤２１の上部には研磨液２８を供給するための配管２９が設けられる。この研磨装置２０によりシリコンウェーハ２７を研磨する場合には、加圧ヘッド２２ａを下降してシリコンウェーハ２７に所定の圧力を加えてウェーハ２７を押さえる。配管２９から研磨液２８を研磨布２４に供給しながら、加圧ヘッド２２ａと回転定盤２１とを同一方向に回転させて、ウェーハ２７の表面を平坦に研磨する。
【００１７】
裏面軽研磨工程１４によるウェーハ裏面の研磨時間を３０〜４５秒又は裏面軽研磨後のウェーハ裏面光沢度を１２０〜１４０％とする。研磨時間が３０秒未満又はウェーハ裏面光沢度が１２０％未満であると、ウェーハ裏面に大きな凹凸が残留するため、後工程のデバイス工程において吸着盤に吸着させると裏面の凹凸が転写する不具合を生じる。研磨時間が４５秒を越える又はウェーハ裏面光沢度が１４０％を越えると、表面鏡面研磨工程１６を終えたウェーハでは、表裏面の区別がつかなくなる。この裏面軽研磨１４によりウェーハ裏面の形状は図２（ｂ）に示すように、裏面の粗さが所定の範囲に抑えられる。
【００１８】
次に、図１に戻って、第２エッチング工程１３ｂを施すことにより、ウェーハ表面の加工変質層を除去するとともに、ウェーハ裏面では裏面軽研磨１４で制御した表面粗さを維持しつつ残りの加工変質層を取除く。第２エッチング工程１３ｂにおけるアルカリエッチングのエッチング液は４８重量％の水酸化カリウムである。第２エッチング工程１３ｂにおけるアルカリエッチングの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で５〜１０μｍとする。第２エッチング工程での合計取り代を５〜８μｍとすることが好ましい。第２エッチング工程での合計取り代が５μｍ未満であると、エッチング後のウェーハ光沢度低減効果が小さくなり、１０μｍを越えるとラフネス悪化が懸念される。
【００１９】
裏面軽研磨工程１４を終えたウェーハは、その表面を機械的ないし物理的研磨と化学的研磨とを組合わせた鏡面研磨をすることにより、光学的光沢をもち加工歪みのない鏡面ウェーハにされる（工程１６）。表面鏡面研磨を終えたウェーハは洗浄され（工程１７）、デバイス製造プロセスへと送られる。このように本発明の各工程１０〜１７を経ることにより、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有しかつウェーハの表裏面を目視により識別可能なシリコンウェーハを得ることができる。
【００２０】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングに続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。フッ酸、硝酸、酢酸及び水を体積比（ＨＦ：ＨＮＯ3：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2Ｏ）が１：５：５：１となるように混合して酸エッチング液を調製した。調製した酸エッチング液をエッチング槽に貯え、液温を９０℃に維持した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を９０℃に維持した。
次いで、酸エッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２０μｍを目安にして３分間浸漬してエッチングを行った。酸エッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスを行った。
乾燥したウェーハ裏面を図３に示す片面研磨装置により研磨圧力７．８４×１０3Ｐａ、スラリー流量２．８ｌ／分で裏面光沢度が１２０〜１４０％となるように裏面軽研磨を行った。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で１０μｍを目安にして３分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２１】
＜比較例１＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングに続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を６５℃に維持した。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で３０μｍを目安にして３０分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２２】
＜比較例２＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングに続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を９０℃に維持した。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で３０μｍを目安にして８分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２３】
＜比較例３＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングを施し、ウェーハ端面をアルカリ薬液を研磨液として用いながらウェーハ端面を研磨し、続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を６５℃に維持した。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で３０μｍを目安にして３０分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２４】
＜評価１＞
実施例１及び比較例１，２で得られたウェーハ表面の直径１９６ｍｍの円内におけるパーティクルの数を検出下限値が０．１０μｍのレーザパーティクルカウンタを用いて調べた。実施例１及び比較例１，２のウェーハにおける散乱欠陥(Light Point Defect、以下、ＬＰＤという。)の数及びサイズを図４に示す。
【００２５】
図４より明らかなように、アルカリエッチングのみの比較例１及び２では、検出下限値が０．１０６μｍや０．１２μｍ、０．１６μｍで測定したときに数多くのパーティクルが検出された。これに対して実施例１では、各検出下限値でのパーティクルの検出数が非常に少なく、本発明の方法によりウェーハを製造することによりパーティクルの発生を抑制できることが判る。
【００２６】
＜評価２＞
実施例１の製造方法において、各工程を終えた後のウェーハ裏面の状態を光沢度計と原子間力顕微鏡により測定し、ウェーハ裏面の光沢度と平方根平均ラフネス（root-mean-square roughness；Ｒms）をそれぞれ求めた。測定対象は酸エッチングを終えた後、裏面軽研磨を終えた後、アルカリエッチングにおいて３μｍエッチングした後、アルカリエッチングにおいて５μｍエッチングした後、及びアルカリエッチングにおいて７μｍエッチングした後とした。得られた結果から光沢度とラフネスＲmsとの関係を図５に示す。
【００２７】
図５より明らかなように、酸エッチングを終えた後の裏面の状態に比べて裏面軽研磨を終えた後の裏面の状態は、光沢度が上昇するとともに、ラフネスＲmsが低下している。続く工程であるアルカリエッチングにおいてエッチングを施すことにより取り代が増えると再び光沢度が低下し、ラフネスＲmsが上昇することが判る。
【００２８】
＜評価３＞
実施例１及び比較例１〜３で得られたウェーハ端面を走査型電子顕微鏡（Scanning Electoron Microscope；ＳＥＭ）を用いて倍率２００倍、４００倍及び８００倍の各倍率で測定した。倍率２００倍のウェーハ端面を図６（ａ）〜図６（ｄ）に、倍率４００倍のウェーハ端面を図７（ａ）〜図７（ｄ）に、倍率８００倍のウェーハ端面を図８（ａ）〜図８（ｄ）にそれぞれ示す。また実施例１及び比較例１〜３で得られたウェーハ端面をＣＣＤイメージセンサーを用いて倍率１７５倍で測定した。測定結果を図９（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す。
【００２９】
図６〜図９より明らかなように、比較例１〜３のウェーハ端面である図６（ｂ）〜（ｄ）、図７（ｂ）〜（ｄ）、図８（ｂ）〜（ｄ）及び図９（ｂ）〜（ｄ）では、ウェーハ端面に割れやひび、欠けにより生じた凹み等が表れている。これに対して実施例１により得られたウェーハ端面である図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）及び図９（ａ）では、滑らかな表面を有しており、割れやかけ等の不具合は見られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の各工程１０〜１７を経ることにより、ウェーハ表面がウェーハ裏面より光沢度が高くなり、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有し、デバイスプロセスの搬送系でのウェーハ有無の検知における検知困難や誤検知などの問題を生じず、ウェーハの表裏面を目視により識別可能な程度に差別化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の処理方法を示す工程図。
【図２】(a) 第１エッチング工程を終えたウェーハの状態を示すウェーハ裏面部分拡大断面図。
(b) 裏面軽研磨工程を終えたウェーハの状態を示すウェーハ裏面部分拡大断面図。
【図３】 裏面軽研磨工程及び表面鏡面研磨工程に用いる片面研磨装置の概略図。
【図４】 実施例１及び比較例１，２のＬＰＤサイズに応じたＬＰＤ数を示す図。
【図５】 実施例１の各工程を終えた光沢度と平方根平均ラフネスＲmsとの関係を示す図。
【図６】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
【図７】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
【図８】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
【図９】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
【図１０】(a) 端面に欠けを生じたウェーハの部分拡大断面図。
(b) 図１０(a)に示すウェーハを酸エッチングした後のウェーハ端面の部分拡大断面図。
(c) 図１０(a)に示すウェーハをアルカリエッチングした後のウェーハ端面の部分拡大断面図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有しかつウェーハの表裏面を目視により識別可能にするシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体シリコンウェーハの製造工程は、引上げたシリコン単結晶インゴットから切出し、スライスして得られたウェーハを、面取り、機械研磨（ラッピング）、エッチング、鏡面研磨（ポリッシング）及び洗浄する工程から構成され、高精度の平坦度を有するウェーハとして生産される。これらの工程は目的により、その一部の工程が入替えられたり、複数回繰返されたり、或いは熱処理、研削等他の工程が付加、置換されたりして種々の工程が行われる。
ブロック切断、外径研削、スライシング、ラッピング等の機械加工プロセスを経たシリコンウェーハは表面に加工歪み即ち加工変質層を有している。加工変質層はデバイス製造プロセスにおいてスリップ転位等の結晶欠陥を誘発したり、ウェーハの機械的強度を低下させ、また電気的特性に悪影響を及ぼすので完全に除去しなければならない。この加工変質層を取除くため、エッチング処理が行われる。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。
【０００３】
酸エッチングは、そのエッチングレートがエッチング溶液中のウェーハ面上での反応種や反応生成物の濃度勾配に大きく依存し、エッチング溶液の不均一な流れ等の原因による拡散層厚さの不均一によって、エッチングレートが面内でばらつき、ラッピングで得られた平坦度が損なわれ、エッチング表面にｍｍオーダーのうねりやピールと呼ばれる凹凸が発生する。
【０００４】
一方、アルカリエッチングは、そのエッチングレートがエッチング溶液の反応種や生成物の濃度勾配等に依存せず、エッチング後のウェーハの平坦度は高レベルのまま保持される。従って、高平坦度を得るためには、酸エッチングよりもアルカリエッチングの方が優れている。しかし、アルカリエッチングでは、ウェーハの結晶方位に依存して出現する局所的な深さが数μｍで、大きさが数〜数十μｍ程度のピット（以下、これをファセットという。）が発生する。ファセットとは、結晶方位＜１００＞や結晶方位＜１１０＞と結晶方位＜１１１＞とでエッチングレートが極端に異なり、＜１００＞や＜１１０＞と＜１１１＞とのエッチングレートの比（結晶異方性）が大きくなることに起因して発生する凹みである。またファセットだけでなく、大きさが数μｍ以下で深さが十〜数十μｍ程度の深いピットも同時に発生する。深いピットとは、シリコンウェーハの表面に局所的なダメージや汚染源等の異常点が残っている場合、その箇所だけ異常反応して生じる深い孔である。
【０００５】
エッチング工程により形成された裏面状態はデバイス製造に至る迄維持されるため、以下のような問題が発生していた。
即ち、酸エッチングされたウェーハ裏面を、デバイス製造時のフォトリソグラフィー工程において吸着盤に吸着すると、酸エッチングによりウェーハ裏面に形成されたｍｍオーダーのうねりが表面側に転写されて表面にそのまま現われ、このｍｍオーダーのうねりが露光の解像度を低下させ、結果的にデバイスの歩留りを低下させる原因となる。
【０００６】
一方、アルカリエッチングされたウェーハ裏面を吸着盤に吸着すると、表面粗さの大きなウェーハ裏面のファセットや深いピット等の凹凸の鋭利な先部がチッピングによって欠けて発塵し、多数のパーティクルが発生してデバイスの歩留りが低下するという問題が発生する。アルカリエッチング後のウェーハでは４０００〜５０００個程度のパーティクルによる発塵、酸エッチング後のウェーハでは２０００個程度のパーティクルによる発塵があるのに対して、両面を鏡面研磨されたウェーハではパーティクルは殆ど発生せず、発塵は認められない。
従って、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、またｍｍオーダーのうねりも存在しないため高い平坦度が得られ、前記エッチングによる諸問題が解消されることになるが、ウェーハの表裏両面を鏡面研磨すると、ウェーハ表面だけでなく裏面も鏡面となるため、一般的に普及している光の散乱によってウェーハの存在を検知するウェーハ検知センサーがウェーハを検知し得ないという問題が発生する。
【０００７】
このような上記問題点を解決する方法として、エッチング工程におけるエッチングをアルカリエッチングとするとともに、エッチング工程と表面研磨工程との間にアルカリエッチングによってウェーハの裏面に形成された凹凸の一部を除去する裏面研磨工程を組み込んだ半導体ウェーハの製造方法が提案されている（特許番号第２９１０５０７号）。この方法を用いてウェーハを製造することによりウェーハ検知センサによるウェーハ表裏面の検知が可能となり、高い平坦度を確保するとともに裏面のチッピングによる発塵を抑制し、デバイスの歩留まりを高めることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許番号第２９１０５０７号公報に示された方法では、エッチング工程を結晶異方性が大きいアルカリエッチングのみで行うため、ウェーハ表面に形状の小さいファセットが数多く形成され、また深いピットも形成するおそれがある。形状の小さいファセットが数多く形成されたり、深いピットが形成されると続く鏡面研磨工程での研磨取り代を大きく取る必要があり、ラッピングで得られた平坦度が損なわれる問題があった。
また、図１０（ａ）に示すように、端面等に欠けや局所的なダメージや汚染源等の異常点が残っているウェーハの表面をエッチングする場合、図１０（ｂ）に示すように、結晶異方性が小さい酸エッチングでは、欠けの箇所を中心として丸味を生じたエッチング面となるが、図１０（ｃ）に示すように、結晶異方性が大きいアルカリエッチングでは、深いピットが形成されるように欠けの箇所から異常反応して、端面よりウェーハの一部に割れや欠けを生じてパーティクルを発生するおそれがあった。
【０００９】
本発明の目的は、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有しかつウェーハの表裏面を目視により識別可能にするシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１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１０と、スライス工程１０によって得られたウェーハを面取りする面取り工程１１と、面取りされたウェーハを平面化するラッピング工程１２と、面取り工程１１及びラッピング工程１２により導入されたウェーハ表面の加工歪みを除去するエッチング工程１３と、エッチングされたウェーハの表面を鏡面研磨する表面研磨工程１６と、表面研磨されたウェーハを洗浄する洗浄工程１７とを含むシリコンウェーハの製造方法の改良である。
この特徴ある構成は、エッチング工程１３がウェーハを酸エッチングする第１エッチング工程１３ａとこの第１エッチング工程１３ａの後にウェーハを４８重量％の水酸化カリウムを含むエッチング液によりアルカリエッチングする第２エッチング工程１３ｂとを含み、第１エッチング工程１３ａと、前記第２エッチング工程１３ｂとの間に前記第１エッチング工程１３ａで形成されたウェーハ裏面の凹凸の一部を研磨する裏面軽研磨工程１４を含むところにある。
【００１１】
請求項１に係る発明では、エッチング工程１３を酸エッチングによる第１エッチング工程１３ａと４８重量％の水酸化カリウムを含むエッチング液を用いたアルカリエッチングによる第２エッチング工程１３ｂとし、第１エッチング工程１３ａの後に裏面軽研磨工程１４を施して酸エッチング起因のｍｍオーダーのうねりやピールの一部を取除き、その後にアルカリエッチングを施すことにより、エッチング後のウェーハ裏面に形成されるファセットの形状を大きくかつ少なくでき、深いピットの発生も抑制できるため、鏡面研磨工程での取り代を小さくできるので、ラッピングで得られた高い表面平坦度を維持することができる。
また、ラッピング工程を終えた後のウェーハ端面等に欠けや局所的なダメージや汚染源等の異常点が残っている場合でも、アルカリエッチングを施す前に結晶異方性の小さい酸エッチングを施すことにより、欠けの箇所を中心として丸味を生じたエッチング面となるため、従来アルカリエッチングのみ施すことにより生じていたチッピング等による発塵を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
先ず、育成されたシリコン単結晶インゴットは、先端部及び終端部を切断してブロック状とし、インゴットの直径を均一にするためにインゴットの外径を研削してブロック体とする。特定の結晶方位を示すために、このブロック体にオリエンテーションフラットやオリエンテーションノッチを施す。このプロセスの後、図１に示すように、ブロック体は棒軸方向に対して所定角度をもってスライスされる（工程１０）。
スライスされたウェーハは、ウェーハの周辺部の欠けやチップを防止するためにウェーハ周辺に面取り加工する（工程１１）。この面取りを施すことにより、例えば面取りされていないシリコンウェーハ表面上にエピタキシャル成長するときに周辺部に異常成長が起こり環状に盛り上がるクラウン現象を抑制することができる。
【００１３】
次いで、スライス工程１０で生じたウェーハ表面の凹凸層を機械研磨（ラッピング）してウェーハ表面の平坦度とウェーハの平行度を高める（工程１２）。ラッピング工程１２を施したウェーハは洗浄されて次工程へと送られる。
面取り工程１１やラッピング工程１２により導入された機械的なウェーハ表面の加工歪み層を化学エッチングによって完全に除去する（工程１３）。
【００１４】
本発明の特徴ある構成は、エッチング工程１３がウェーハを酸エッチングする第１エッチング工程１３ａとこの第１エッチング工程１３ａの後にウェーハを４８重量％の水酸化カリウムを含むエッチング液によりアルカリエッチングする第２エッチング工程１３ｂとを含み、第１エッチング工程１３ａと、第２エッチング工程１３ｂとの間に第１エッチング工程１３ａで形成されたウェーハ裏面の凹凸の一部を研磨する裏面軽研磨工程１４を含むところにある。エッチング工程１３を第１エッチング工程１３ａ、第２エッチング工程１３ｂに分割することにより、酸エッチング及びアルカリエッチングを施すことにより生じるそれぞれの欠点を最小限に抑えることができる。第１エッチング工程１３ａ及び第２エッチング工程１３ｂでの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２５〜３０μｍとする。好ましくは２５〜２８μｍである。
【００１５】
第１エッチング工程１３ａを施すことにより、ラッピング工程等の機械的な工程を経ることによりウェーハ表裏面に生じた加工変質層とも呼ばれる加工歪みの一部を取除く。第１エッチング工程１３ａにおける酸エッチングのエッチング液はフッ酸及び硝酸をそれぞれ含み、酢酸、硫酸又はリン酸を少なくとも１種更に含むことが好ましい。第１エッチング工程１３ａにおける酸エッチングの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２０〜２５μｍとする。第１エッチング工程での合計取り代を２０〜２２μｍとすることが好ましい。第１エッチング工程での合計取り代が２０μｍ未満であると、エッチング後のラフネス低減効果が小さくなり、２５μｍを越えるとナノトポグラフィーの悪化が懸念される。
第１エッチング工程１３ａを終えたウェーハ表裏面は、図２（ａ）に示すように、加工変質層が一部残留し、更にｍｍオーダーのうねりやピール等の凹凸が形成される。
【００１６】
次に、第１エッチング工程１３ａで形成されたウェーハ裏面の凹凸の一部を研磨する裏面軽研磨工程を行う（工程１４）。図２（ｂ）に示すように、この裏面軽研磨をウェーハ裏面に施すことにより裏面の粗さを低減する。
本発明の裏面軽研磨工程１４及び後に続く表面鏡面研磨工程１６では片面研磨方法が用いられる。図３に基づいて片面研磨方法について述べる。この研磨装置２０は回転定盤２１とウェーハ保持具２２を備える。回転定盤２１は大きな円板であり、その底面中心に接続されたシャフト２３によって回転する。回転定盤２１の上面には研磨布２４が貼付けられる。ウェーハ保持具２２は加圧ヘッド２２ａとこれに接続して加圧ヘッド２２ａを回転させるシャフト２２ｂからなる。加圧ヘッド２２ａの下面には研磨プレート２６が取付けられる。研磨プレート２６の下面には複数枚のシリコンウェーハ２７が貼付けられる。回転定盤２１の上部には研磨液２８を供給するための配管２９が設けられる。この研磨装置２０によりシリコンウェーハ２７を研磨する場合には、加圧ヘッド２２ａを下降してシリコンウェーハ２７に所定の圧力を加えてウェーハ２７を押さえる。配管２９から研磨液２８を研磨布２４に供給しながら、加圧ヘッド２２ａと回転定盤２１とを同一方向に回転させて、ウェーハ２７の表面を平坦に研磨する。
【００１７】
裏面軽研磨工程１４によるウェーハ裏面の研磨時間を３０〜４５秒又は裏面軽研磨後のウェーハ裏面光沢度を１２０〜１４０％とする。研磨時間が３０秒未満又はウェーハ裏面光沢度が１２０％未満であると、ウェーハ裏面に大きな凹凸が残留するため、後工程のデバイス工程において吸着盤に吸着させると裏面の凹凸が転写する不具合を生じる。研磨時間が４５秒を越える又はウェーハ裏面光沢度が１４０％を越えると、表面鏡面研磨工程１６を終えたウェーハでは、表裏面の区別がつかなくなる。この裏面軽研磨１４によりウェーハ裏面の形状は図２（ｂ）に示すように、裏面の粗さが所定の範囲に抑えられる。
【００１８】
次に、図１に戻って、第２エッチング工程１３ｂを施すことにより、ウェーハ表面の加工変質層を除去するとともに、ウェーハ裏面では裏面軽研磨１４で制御した表面粗さを維持しつつ残りの加工変質層を取除く。第２エッチング工程１３ｂにおけるアルカリエッチングのエッチング液は４８重量％の水酸化カリウムである。第２エッチング工程１３ｂにおけるアルカリエッチングの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で５〜１０μｍとする。第２エッチング工程での合計取り代を５〜８μｍとすることが好ましい。第２エッチング工程での合計取り代が５μｍ未満であると、エッチング後のウェーハ光沢度低減効果が小さくなり、１０μｍを越えるとラフネス悪化が懸念される。
【００１９】
裏面軽研磨工程１４を終えたウェーハは、その表面を機械的ないし物理的研磨と化学的研磨とを組合わせた鏡面研磨をすることにより、光学的光沢をもち加工歪みのない鏡面ウェーハにされる（工程１６）。表面鏡面研磨を終えたウェーハは洗浄され（工程１７）、デバイス製造プロセスへと送られる。このように本発明の各工程１０〜１７を経ることにより、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有しかつウェーハの表裏面を目視により識別可能なシリコンウェーハを得ることができる。
【００２０】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングに続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。フッ酸、硝酸、酢酸及び水を体積比（ＨＦ：ＨＮＯ3：ＣＨ3ＣＯＯＨ：Ｈ2Ｏ）が１：５：５：１となるように混合して酸エッチング液を調製した。調製した酸エッチング液をエッチング槽に貯え、液温を９０℃に維持した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を９０℃に維持した。
次いで、酸エッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２０μｍを目安にして３分間浸漬してエッチングを行った。酸エッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスを行った。
乾燥したウェーハ裏面を図３に示す片面研磨装置により研磨圧力７．８４×１０3Ｐａ、スラリー流量２．８ｌ／分で裏面光沢度が１２０〜１４０％となるように裏面軽研磨を行った。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で１０μｍを目安にして３分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２１】
＜比較例１＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングに続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を６５℃に維持した。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で３０μｍを目安にして３０分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２２】
＜比較例２＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングに続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を９０℃に維持した。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で３０μｍを目安にして８分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２３】
＜比較例３＞
先ず、シリコン単結晶インゴットをスライスし、面取り、ラッピングを施し、ウェーハ端面をアルカリ薬液を研磨液として用いながらウェーハ端面を研磨し、続いて洗浄を経た加工変質層を有するシリコンウェーハを用意した。４８重量％の水酸化カリウムを含むアルカリエッチング液を調製し、このアルカリエッチング液をエッチング槽に貯え、液温を６５℃に維持した。
次に、アルカリエッチング槽内のエッチング液を撹拌しながら上記ウェーハを浸漬してウェーハの取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で３０μｍを目安にして３０分間浸漬してエッチングを行った。アルカリエッチングを終えたウェーハを超純水に浸漬してリンスした後、乾燥した。乾燥したウェーハの表面を鏡面研磨し、表面研磨されたウェーハを洗浄してウェーハを得た。
【００２４】
＜評価１＞
実施例１及び比較例１，２で得られたウェーハ表面の直径１９６ｍｍの円内におけるパーティクルの数を検出下限値が０．１０μｍのレーザパーティクルカウンタを用いて調べた。実施例１及び比較例１，２のウェーハにおける散乱欠陥(Light Point Defect、以下、ＬＰＤという。)の数及びサイズを図４に示す。
【００２５】
図４より明らかなように、アルカリエッチングのみの比較例１及び２では、検出下限値が０．１０６μｍや０．１２μｍ、０．１６μｍで測定したときに数多くのパーティクルが検出された。これに対して実施例１では、各検出下限値でのパーティクルの検出数が非常に少なく、本発明の方法によりウェーハを製造することによりパーティクルの発生を抑制できることが判る。
【００２６】
＜評価２＞
実施例１の製造方法において、各工程を終えた後のウェーハ裏面の状態を光沢度計と原子間力顕微鏡により測定し、ウェーハ裏面の光沢度と平方根平均ラフネス（root-mean-square roughness；Ｒms）をそれぞれ求めた。測定対象は酸エッチングを終えた後、裏面軽研磨を終えた後、アルカリエッチングにおいて３μｍエッチングした後、アルカリエッチングにおいて５μｍエッチングした後、及びアルカリエッチングにおいて７μｍエッチングした後とした。得られた結果から光沢度とラフネスＲmsとの関係を図５に示す。
【００２７】
図５より明らかなように、酸エッチングを終えた後の裏面の状態に比べて裏面軽研磨を終えた後の裏面の状態は、光沢度が上昇するとともに、ラフネスＲmsが低下している。続く工程であるアルカリエッチングにおいてエッチングを施すことにより取り代が増えると再び光沢度が低下し、ラフネスＲmsが上昇することが判る。
【００２８】
＜評価３＞
実施例１及び比較例１〜３で得られたウェーハ端面を走査型電子顕微鏡（Scanning Electoron Microscope；ＳＥＭ）を用いて倍率２００倍、４００倍及び８００倍の各倍率で測定した。倍率２００倍のウェーハ端面を図６（ａ）〜図６（ｄ）に、倍率４００倍のウェーハ端面を図７（ａ）〜図７（ｄ）に、倍率８００倍のウェーハ端面を図８（ａ）〜図８（ｄ）にそれぞれ示す。また実施例１及び比較例１〜３で得られたウェーハ端面をＣＣＤイメージセンサーを用いて倍率１７５倍で測定した。測定結果を図９（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す。
【００２９】
図６〜図９より明らかなように、比較例１〜３のウェーハ端面である図６（ｂ）〜（ｄ）、図７（ｂ）〜（ｄ）、図８（ｂ）〜（ｄ）及び図９（ｂ）〜（ｄ）では、ウェーハ端面に割れやひび、欠けにより生じた凹み等が表れている。これに対して実施例１により得られたウェーハ端面である図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）及び図９（ａ）では、滑らかな表面を有しており、割れやかけ等の不具合は見られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の各工程１０〜１７を経ることにより、ウェーハ表面がウェーハ裏面より光沢度が高くなり、ウェーハ両面が高精度の平坦度及び小さい表面粗さを有し、デバイスプロセスの搬送系でのウェーハ有無の検知における検知困難や誤検知などの問題を生じず、ウェーハの表裏面を目視により識別可能な程度に差別化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の処理方法を示す工程図。
【図２】(a) 第１エッチング工程を終えたウェーハの状態を示すウェーハ裏面部分拡大断面図。
(b) 裏面軽研磨工程を終えたウェーハの状態を示すウェーハ裏面部分拡大断面図。
【図３】 裏面軽研磨工程及び表面鏡面研磨工程に用いる片面研磨装置の概略図。
【図４】 実施例１及び比較例１，２のＬＰＤサイズに応じたＬＰＤ数を示す図。
【図５】 実施例１の各工程を終えた光沢度と平方根平均ラフネスＲmsとの関係を示す図。
【図６】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率２００倍走査型電子顕微鏡写真図。
【図７】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率４００倍走査型電子顕微鏡写真図。
【図８】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率８００倍走査型電子顕微鏡写真図。
【図９】(a) 実施例１のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
(b) 比較例１のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
(c) 比較例２のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
(d) 比較例３のウェーハ端面における倍率１７５倍ＣＣＤイメージセンサー図。
【図１０】(a) 端面に欠けを生じたウェーハの部分拡大断面図。
(b) 図１０(a)に示すウェーハを酸エッチングした後のウェーハ端面の部分拡大断面図。
(c) 図１０(a)に示すウェーハをアルカリエッチングした後のウェーハ端面の部分拡大断面図。
Claims (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(10)と、
前記スライス工程(10)によって得られたウェーハを面取りする面取り工程(11)と、
前記面取りされたウェーハを平面化するラッピング工程(12)と、
前記面取り工程(11)及びラッピング工程(12)により導入されたウェーハ表面の加工歪みを除去するエッチング工程(13)と、
前記エッチングされたウェーハの表面を鏡面研磨する表面研磨工程(16)と、
前記表面研磨されたウェーハを洗浄する洗浄工程(17)と
を含むシリコンウェーハの製造方法において、
前記エッチング工程(13)が前記ウェーハを酸エッチングする第１エッチング工程(13a)とこの第１エッチング工程(13a)の後に前記ウェーハを４８重量％の水酸化カリウムを含むエッチング液によりアルカリエッチングする第２エッチング工程(13b)とを含み、
前記第１エッチング工程(13a)と前記第２エッチング工程(13b)との間に前記第１エッチング工程(13a)で形成されたウェーハ裏面の凹凸の一部を研磨する裏面軽研磨工程(14)を含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 - 裏面軽研磨工程(14)によるウェーハ裏面の研磨時間を３０〜４５秒又は裏面軽研磨後のウェーハ裏面光沢度を１２０〜１４０％とする請求項１記載の製造方法。
- エッチング工程(13)における第１エッチング工程(13a)及び第２エッチング工程(13b)の合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２５〜３０μｍとし、第１エッチング工程(13a)における酸エッチングの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で２０〜２５μｍとし、第２エッチング工程(13b)におけるアルカリエッチングの合計取り代をシリコンウェーハの表面と裏面を合わせた合計で５〜１０μｍとする請求項１記載の製造方法。
- 第１エッチング工程(13a)における酸エッチングのエッチング液がフッ酸及び硝酸をそれぞれ含む請求項１又は３記載の製造方法。
- 第１エッチング工程(13a)における酸エッチングのエッチング液が酢酸、硫酸又はリン酸を少なくとも１種更に含む請求項４記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080867A JP4075426B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | シリコンウェーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080867A JP4075426B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | シリコンウェーハの製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282509A JP2003282509A (ja) | 2003-10-03 |
| JP2003282509A5 JP2003282509A5 (ja) | 2005-10-20 |
| JP4075426B2 true JP4075426B2 (ja) | 2008-04-16 |
Family
ID=29229721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002080867A Expired - Fee Related JP4075426B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | シリコンウェーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4075426B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4273943B2 (ja) * | 2003-12-01 | 2009-06-03 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンウェーハの製造方法 |
| WO2006126595A1 (ja) | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Japan Science And Technology Agency | 機能性材料の三次元構造体 |
| CN112233967B (zh) * | 2020-10-15 | 2024-05-03 | 扬州扬杰电子科技股份有限公司 | 一种改善背面金属与衬底Si脱落异常的加工方法 |
| JP2023046630A (ja) * | 2021-09-24 | 2023-04-05 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 研磨方法および基板処理装置 |
-
2002
- 2002-03-22 JP JP2002080867A patent/JP4075426B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003282509A (ja) | 2003-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4192482B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| US5429711A (en) | Method for manufacturing wafer | |
| JP2006222453A (ja) | シリコンウエーハの製造方法及びシリコンウエーハ並びにｓｏｉウエーハ | |
| JP2007204286A (ja) | エピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| US11551922B2 (en) | Method of polishing silicon wafer including notch polishing process and method of producing silicon wafer | |
| KR100706683B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼의 가공 방법 | |
| JP2010087106A (ja) | 炭化珪素単結晶基板 | |
| JP2007053178A (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JP2010034128A (ja) | ウェーハの製造方法及び該方法により得られたウェーハ | |
| JP3943869B2 (ja) | 半導体ウエーハの加工方法および半導体ウエーハ | |
| JP4075426B2 (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| TWI680512B (zh) | 矽晶圓之研磨方法、矽晶圓之製造方法及矽晶圓 | |
| JP4224871B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| US6211088B1 (en) | Manufacturing method for semiconductor gas-phase epitaxial wafer | |
| JP2006120819A (ja) | 半導体ウェーハの製造方法及び半導体ウェーハ | |
| JPH11126771A (ja) | 半導体ウエーハのエッチング方法およびこの工程を有する半導体ウエーハの製造方法 | |
| JP2003203890A (ja) | シリコンウェーハの製造方法 | |
| JP5515253B2 (ja) | 半導体ウェーハの製造方法 | |
| JP3584824B2 (ja) | 高平坦度半導体ウェーハおよびその製造方法 | |
| JP2009298680A (ja) | 半導体ウェーハ | |
| JP2003109990A (ja) | 半導体ウェーハの平坦度評価方法 | |
| JP2001223163A (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハ及びその製造方法 | |
| JP2003103455A (ja) | ワーク保持盤並びにワークの研磨装置及び研磨方法 | |
| JP2003257899A (ja) | ウエハー加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20050225 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050615 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070913 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070925 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071116 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080121 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4075426 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110208 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120208 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130208 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140208 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |