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JPH09260314A - 半導体ウェーハ製造方法 - Google Patents

半導体ウェーハ製造方法

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JPH09260314A
JPH09260314A JP8094878A JP9487896A JPH09260314A JP H09260314 A JPH09260314 A JP H09260314A JP 8094878 A JP8094878 A JP 8094878A JP 9487896 A JP9487896 A JP 9487896A JP H09260314 A JPH09260314 A JP H09260314A
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wafer
surface grinding
etching
grinding
polishing
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JP8094878A
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Tadahiro Kato
忠弘 加藤
Hisashi Masumura
寿 桝村
Sadayuki Ookuni
▲さだ▼之 大國
Hideo Kudo
秀雄 工藤
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Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Priority to DE69737702T priority patent/DE69737702T2/de
Priority to US08/823,746 priority patent/US5942445A/en
Priority to MYPI97001275A priority patent/MY116101A/en
Priority to EP97105062A priority patent/EP0798405B1/en
Priority to EP02003046A priority patent/EP1217104B1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に２００〜３００ｍｍ以上の大口径ウェー
ハに対しても工程を簡略化しつつ高平坦度化と高品質化
を可能とする。 【解決手段】 薄板円盤状ウェーハをスライスするスラ
イス工程Ｅと、スライスしたウェーハの面取りをする面
取り工程Ｆと、面取りしたウェーハの平坦化を図る平坦
化工程Ｇと、平坦化によるウェーハより加工変質層を除
去するアルカリエッチング工程Ｈと、エッチング後のウ
ェーハ両面を同時加工する両面研磨工程Ｋとを基本構成
とし、必要に応じ平坦化工程Ｇとエッチング工程Ｈの代
りにプラズマエッチング工程に置換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ特
に単結晶シリコンウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に、半導体ウェーハの製造方法
は、単結晶引き上げ装置により引き上げられた単結晶イ
ンゴットをスライスして薄板円盤状のウェーハを得るス
ライス工程と、スライスしたウェーハの欠けや割れを防
止するためにウェーハの外周エッジ部を面取りする面取
り工程と、面取りしたウェーハの表面を平坦化するラッ
ピング工程と、面取り及びラッピングにより残留する加
工変質層を除去する湿式エッチング工程と、エッチング
したウェーハの片面を鏡面研磨する片面鏡面研磨工程
と、研磨したウェーハに残留する研磨剤や異物を除去し
清浄度を向上させる洗浄工程とからなっている。
【０００３】しかし、上記従来の各工程には種々問題点
を内蔵し、まず最初のスライス工程では、円形内周刃や
ワイヤソーによりインゴットより薄板円盤状のウェーハ
をスライスするわけであるが、前記スライス用刃物の切
断抵抗の左右の僅かな相違が切断の際刃物の直進を妨
げ、その結果爾後の各工程での煩雑且つ手数のかかる処
理の原因を形成するうねりや反りを切断面に発生する。
また、ラップ工程では前記うねりは除去できるが反りは
除去できない問題がある。
【０００４】更に、エッチング工程においても、前記機
械加工により生じた加工変質層の除去のため、エッチン
グ用薬液としては混酸やアルカリ水溶液が使用されてい
るが、薬液の活性の強弱によりウェーハ面の平坦性が左
右されるため、平坦度を維持したままでの加工変質層の
除去が要求されている。更にまた、研磨工程は複数段階
からなる機械・化学複合研磨方法が使用され、機械的研
磨が持つ力学作用とエッチングによる化学的除去作用を
複合させ、それらの相乗効果で高精度の鏡面を高能率に
得ているわけであるが、何れにしてもそれらは研磨時の
上記機械的要素と化学的要素との配分に左右される。
【０００５】上記スライス工程直後のアズカットウェー
ハのうねり、特に０．５〜３０ｍｍ程度の周期で長周期
の凹凸、言換えればうねりを減少させる手段としては、
非公知の特願平６−２２７２９１号において、図１０に
示すように、上記長周期のうねりの解消を図るために、
ウェーハ１と該ウェーハ背面１ｂ側を吸着支持するベー
スプレート２表面間を（Ａ）に示すように直接吸着する
事なく、（Ｂ）に示すように、ワックス等の接着材３を
介在させ、前記ウェーハ背面１ｂ側の長周期の等を吸収
する提案がなされている。（以下第１研削技術という）
【０００６】即ち、ウェーハ背面１ｂをベースプレート
２の上面に接着材３を介して固定した場合、前記ウェー
ハ背面１ｂの凹凸が接着材３内に吸収された状態で保持
され、言い換えれば前記ウェーハ背面１ｂの凹凸が生じ
ていても前記接着材３が吸収材となっているために、ウ
ェーハ１が弾性変形が生じる事なく、平面研削を行なう
事が出来、この結果、前記吸着を解除しても平面研削さ
れたウェーハ表面１ａの平坦度を維持される。
【０００７】即ちウェーハ等の薄板ワークをベースプレ
ート２上に載置した際に起きる前記「うねり」による隙
間を充填してワーク表面への転写を阻止するようにした
ものである。なお、上記接着材３には溶融ワックス、ホ
ットメルト接着剤、石膏、氷等を使用する構成にしてあ
る。
【０００８】更に本出願人は、前記０．５〜３０ｍｍ程
度の周期のうねりを減少させる他の手段として平成８年
３月８日出願に係る特許出願「整理番号９５１１２Ｊ
Ｐ：薄板ワーク平面研削方法及びその装置」を提案して
いる。該提案は、ウェーハ吸着力を可変としたウェーハ
固定用回転テーブルを持つカップ型砥石を備えた縦型イ
ンフィード平面研削盤（インフィード型研削とは砥石の
回転摺動面に垂直に砥石を送り込む方式を言う）を使用
して、最終研削過程であるスパークアウト時にウェーハ
の吸着圧力を低圧に切り替えて研削を行なうようにし、
前記うねりを除去するようにしたものである。（以下第
２研削技術という）
【０００９】即ち、図１１に示すように、研削加工初期
においては（Ａ）に示すように、通常の真空に近い吸着
圧力でワーク１を保持して研削加工を行なうが、砥石の
送り圧力が低下若しくはほとんど存在しない加工終期
（スパークアウト時、即ちゼロ切込み研削時）において
（Ｂ）に示すように保持力を維持し得る程度に吸着圧力
を低減させれば、保持力を維持しつつウェーハの弾性変
形力が実質的に解除された状態で平面研削を行なう事が
出来、前記吸着を解除しても平面研削された平坦度が維
持されるものである。そして前記薄板ウェーハがスライ
スカット直後のアズカットウェーハである平面研削方法
の場合には、真空に近い吸着圧力が略−６００ｍｍＨｇ
〜−７６０ｍｍＨｇ、ウェーハの弾性変形力が実質的に
解除された状態の吸着圧力が略−１００〜−５０ｍｍＨ
ｇとするのがよい。
【００１０】また、エッチングの手段としては、特開平
５−１６００７４号公報の「ウェーハから材料を除去す
るシステム」及び、特開平６−５５７１号公報の「均一
に薄くした基体の非接触プラズマ研磨および平滑のため
の方法および装置」が提案されている。同提案は、エッ
チング前のウェーハの形状情報を部分的なエッチング代
にフィードバックすることにより、エッチング後のウェ
ーハの厚さ精度や平坦度精度を向上させるようにしたも
ので、プラズマ補助化学的エッチングによる非接触制御
可能のプラズマエッチングのシステムである。該システ
ムによれば、ウェーハの平坦度を低下させることなく加
工変質層等の除去を可能とするとともに、形状情報のフ
ィードバックにより微細な平坦化が、反応性プラズマガ
スに供給する高周波パワーの制御とともに、ウェーハを
ΧＹ方向に移動させる速度を変化させる事により可能と
なる。
【００１１】また、前記片面鏡面研磨工程においては、
研磨工程の前工程であるエッチング工程でのエッチング
処理面の表側は片面研磨工程に移行するため問題はない
が、大きな表面粗さがそのまま残るウェーハ裏面はその
凹凸の鋭利な先端部がチッピングにより欠け、多数のパ
ーティクルを発生させ、歩留まり低下の問題がある。こ
の問題解決のため、本出願人は先に非公知の特許願「整
理番号：Ｂ９５−２７ＪＰ１「半導体鏡面ウェーハの製
造方法、出願番号：特願平７−２０７５１４」の提案が
されている。
【００１２】同提案では、半導体製造方法の工程のなか
にウェーハの両面研磨工程を取込むことにより、研磨ウ
ェーハの平坦度の向上を図るとともに、表裏両面の研磨
を行なう事により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出来るものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体の高機能化や高性能化、超小型化、軽量化、高集積化
に鑑み母体となるウェーハの高品質化と大口径化が進
み、特に２００〜３００ｍｍ以上の大口径ウェーハに対
し高精度の平坦度を得ることは難しく、次世代のウェー
ハ製造方法としてウェーハを大口径化した場合において
も高平坦度化と高品質化を可能とする製造技術が望まれ
ている。
【００１４】本発明は、かかるウェーハを大口径化した
場合においても高平坦度化と高品質化を可能しながら工
程の短縮を図った半導体ウェーハの製造方法を提供する
事にある。即ち本発明は前記した各種先願技術及び従来
技術の組合せにより、従来のラッピングでは除去できな
いアズカットウェーハに発生する長周期のうねり除去、
加工変質層の除去等における素材加工において後段に悪
影響を残さない加工をなし、更には片面研磨によりもた
らされたパーティクル発生の防止を図りつつ、特にウェ
ーハを大口径化した場合における半導体ウェーハ製造方
法の提供を目的としたものである。
【００１５】より具体的に説明するに、本発明の請求項
１記載の発明は、従来プロセスの問題点であるラッピン
グでは除去が困難であったアズカットウェーハのそり除
去のため、平坦化工程に平面研削手段を導入し、更に両
面研磨工程でパーティクル発生の防止を図った半導体ウ
ェーハ製造方法の提供を目的としたものである。また、
請求項２記載の発明は 、請求項１記載の発明の目的に
加え、前段の平坦化工程までの各機械加工による切り屑
及び加工変質層の除去を可能にした、半導体ウェーハ製
造方法の提供を目的としたものである。また、請求項３
及び４記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の
平面研削手段を特定し、前記うねりを確実に除去できる
半導体ウェーハ製造方法の提供を目的としたものであ
る。また、請求項５記載の発明は、請求項１及び請求項
２記載の発明の目的に加え、 バッチ加工による形状バ
ラツキを除去するとともに、スライス時に発生したそり
やうねりを矯正すべく両面研削による第１次研削手段を
導入しその後段の２次研削手段により高精度の平坦化を
実現した半導体ウェーハ製造方法の提供を目的としたも
のである。また、請求項６記載の発明は、請求項１、請
求項２記載の発明の目的に加え、切り屑及び加工変質層
の除去に際して平坦度維持を可能とする湿式エッチング
工程を備えた半導体ウェーハ製造方法の提供を目的とし
たものである。
【００１６】また、請求項７、８記載の発明は、従来の
半導体ウェーハの製造方法の問題点である、従来プロセ
スのラッピングないし請求項１、及び２記載の平坦化工
程と湿式エッチングとに代わる、プラズマエッチング工
程を導入して、平坦化と加工変質層の除去とを同時に可
能としつつ、且つパーティクル発生の防止を可能とする
両面研磨を備えた、半導体ウェーハの製造方法の提供を
目的としたものである。特に、請求項７記載の発明は、
平面研削ないしラッピングによる平坦化工程の後段に、
プラズマエッチング工程を導入し平坦度維持を確実にし
た半導体ウェーハ製造方法の提供を目的としたものであ
る。
【００１７】また、請求項９記載の発明は、平面研削な
いしラッピングによる平坦化工程を経由し、更に切り屑
及び加工変質層の除去をする湿式エッチングを経由処理
された素材に、更にプラズマエッチング工程により微細
平坦化加工をして後段の両面研磨工程へウェーハを供給
する半導体ウェーハ製造方法の提供を目的としたもので
ある。また、請求項１０及び１１記載の発明は、請求項
７、８若しくは請求項９記載の平面研削手段を特定し、
ウェーハのうねり除去を可能とした半導体ウェーハ製造
方法の提供を目的としたものである。また、請求項１２
記載の発明は、請求項７〜９記載の発明の目的に加え、
バッチ加工による形状のバラツキを除去するとともに、
加工変質層の発生がウェーハの片面に集中することによ
り起きる２次的うねりや反りの発生を防止するようにし
た両面研削による第１次研削手段と、高精度平坦加工を
可能とする２次研削手段とを備えた半導体ウェーハ製造
方法の提供を目的としたものである。また、請求項１３
記載の発明は、請求項７〜９記載のプラズマエッチング
を制御可能のエッチングに特定した、半導体ウェーハ製
造方法の提供を目的としたものである。また、請求項１
４記載の発明は、１、２、７、８、９記載の両面研磨
を、より具体的に特定した半導体ウェーハ製造方法の提
供を目的としたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】次世代のウェーハ製造方
法としてウェーハを大口径化した場合においても高平坦
度化と高品質化を可能とする次世代の中核となる技術と
して本出願人は前記した両面研磨技術を検討した。前記
先願技術の両面研磨方式ついて概略的に説明する。従来
のスライス工程で作られるスライスウェーハの平坦度
は、ＴＴＶ（TOTALTHICKNESS VARIATION、即ちウェーハ
全面における最大厚と最小厚の差）で１０〜２０μｍで
あり、しかも片面最大で３０μｍの深さまでの加工歪を
有している。また、スライス工程においては前記した長
周期のうねりが発生することは前記した通りである。
【００１９】そして先願技術においてはこのスライスウ
ェーハを面取りしたのち硬質な研磨布（アスカーＣ硬度
８０以上）を用いて両面研磨を行った場合片面研磨代３
０μｍ以上で極めて良好な平坦度（ＴＴＶ）が得られ、
かつ加工歪層およびスライス特有のうねりも除去可能で
あることが判った。しかしながら両面研磨方式は、上下
定盤貼り付けた研磨用パッドにより両面を同時に研磨加
工する方法であるが、バッチ式（複数枚同時研磨）であ
るために、該研磨工程へ供給される素材の厚さのバラツ
キや平坦度のバラツキが研磨後の平坦度に大きく影響す
る。従って、より少ない研磨代で高精度な平坦度を得る
ためには、研磨工程の前段の処理において厚さバラツキ
の小さく且つ平坦度の良い原料ウェーハを素材として投
入することが必須がある。
【００２０】上記課題を解決するために、本発明の請求
項１記載の発明は、薄板円盤状に切断し、必要に応じ面
取りしたウェーハを平面研削手段により平坦化した後、
該平坦化したウェーハを同時に両面研磨、好ましくは硬
質な研磨布（アスカーＣ硬度８０以上）を用いて両面研
磨を行うことを特徴としたものである。この場合、前記
平面研削は１枚づつ枚葉式にて行って高精度な平坦度を
維持し、一方両面研磨はバッチ式に行っても又枚葉式に
て行ってもよい。かかる発明によれば、例えば前記両面
研磨を行う前にカップ砥石インフィード型縦型平面研削
盤により枚葉加工を行い、厚さ精度や平坦度に対し安定
したウェーハを両面研磨工程に導入する事が出来る。
【００２１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明にエッチング処理を加えたもので、薄板円盤状
に切断し、必要に応じ面取りしたウェーハを平面研削手
段により平坦化した後、該平坦化したウェーハをエッチ
ング処理により平坦化度を維持した状態でウェーハの加
工変質層を除去し、その後該加工変質層を除去したウェ
ーハを同時に両面研磨、好ましくは硬質な研磨布（アス
カーＣ硬度８０以上）を用いて両面研磨を行うすること
を特徴としている。この場合、請求項６記載の発明のよ
うに前記エッチング処理が、アルカリ溶液をエッチング
液として使用した湿式エッチングであるのがよい。即ち
平面研削手段による平坦化後にアルカリ溶液によるエッ
チング処理を行う事により面粗さは大幅に改善され、そ
の後の両面研磨工程における研磨代の大幅低減を可能に
した。しかも、アルカリ溶液をエッチング用薬液として
使用することにより、前工程で確保された平坦度を確実
に維持したままでの切り屑及び加工変質層の除去を可能
にしている。
【００２２】また、請求項３乃至５記載の発明は、請求
項１若しくは請求項２記載の平面研削手段を特定したも
ので、請求項３記載の発明は、前記平面研削手段が、ウ
ェーハと該ウェーハ背面側を吸着支持するベースプレー
ト表面間にワックス等の接着材を介在させた状態でウェ
ーハの平面研削を行なう手段であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記平面研削手段が、ウェーハ
背面を負圧により吸着固定した状態でその表面側を平面
研削する平面研削手段であって、前記薄板ワークを吸着
固定するための負圧（以下吸着圧力と言う）を研削加工
の終期、好ましくは砥石の送り圧力が低下するスパーク
アウト時において低減させる平面研削手段であることを
特徴とする。そして前記いずれの技術においても平面研
削されたウェーハ表面の平坦度を維持され、特に従来不
可能とされたアズカットウェーハのうねりの大幅除去が
可能となり、両面研磨工程へ高精度の素材の供給が可能
となり効率化に貢献する。
【００２３】請求項５記載の発明は、前記平面研削手段
を、両面研削による１次研削手段と、カップ型砥石イン
フィード平面研削による２次研削手段とにより構成した
ことにある。即ち、平面研削手段の前段に両面研削手段
の導入により、バッチ加工を可能とするとともに、ウェ
ーハ両面に加工変質層を形成させ該両面にバランスの取
れた弾性歪みを惹起させ２次的反りの発生を防止するな
かで、特に厚さ寸法のバラツキを少なくさせ、両面研磨
工程におけるバッチ加工に対し、より効率的作用効果を
与える。
【００２４】また、請求項７記載の発明は、薄板円盤状
に切断し、必要に応じ面取りしたウェーハを平面研削手
段若しくはラッピング手段で平坦化し、プラズマを用い
た乾式エッチング処理にて加工変質層を除去し且つ微細
に平坦化した後、該ウェーハを同時に両面研磨、好まし
くは硬質な研磨布（アスカーＣ硬度８０以上）を用いて
両面研磨を行うことを特徴とする。この場合プラズマを
用いた乾式エッチング処理で平坦化が可能なために、請
求項８の発明の様に平面研削手段若しくはラッピング手
段で平坦化する手段を省略して、薄板円盤状に切断し、
必要に応じ面取りしたウェーハを、直接プラズマを用い
た乾式エッチング処理にて加工変質層を除去し且つ平坦
化した後、該ウェーハを同時に両面研磨、好ましくは硬
質な研磨布（アスカーＣ硬度８０以上）を用いて両面研
磨を行うようにしてもよい。
【００２５】また、請求項９記載の発明は、薄板円盤状
に切断し、必要に応じ面取りしたウェーハを平面研削手
段若しくはラッピング手段で平坦化した後、該平坦化し
たウェーハをエッチング処理により平坦化度を維持した
状態でウェーハの加工変質層を除去し、更にプラズマを
用いた乾式エッチング処理にて加工変質層を除去した
後、該ウェーハを同時に両面研磨、好ましくは硬質な研
磨布（アスカーＣ硬度８０以上）を用いて両面研磨を行
うことを特徴とする。
【００２６】この場合、請求項１３記載のように、前記
プラズマエッチング手段は、プラズマ補助の化学的エッ
チ ングで構成するのがよい。例えば、前記特開平６−
５５７１号に基づいて Heughes Danbary Optical Syste
ms 社が開発したＰＡＣＥ（Plasuma Assisted Chemical
Etching）技術は、エッチング前のウェーハ形状情報を
部分的なエッチング代にフィードバックすることによ
り、エッチング後ウェーハ厚さ精度や平坦度精度を向上
させるシステムでる。このようなフィードバック制御可
能の非接触プラズマ補助化学的エッチングを、特に両面
研磨の素材加工工程に導入することにより、高精度な平
坦度を持つ鏡面研磨ウェーハを得ることができる。
【００２７】尚、請求項１０乃至１２記載の発明は、請
求項７、８、９記載の平面研削手段を特定したもので、
請求項３乃至５記載の発明に対応するものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を、
図示例と共に説明する。ただし、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に
特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。図１
は、本発明の半導体ウェーハの製造方法の一の実施の形
態を示すフローチャートで、図２はプラズマ乾式エッチ
ング工程の導入の形態を示すフローチャートである。
【００２９】図１に示すように、本発明の半導体ウェー
ハの製造方法は、半導体単結晶インゴットより薄板円盤
状ウェーハをスライスするスライス工程Ｅと、スライス
したウェーハの面取りをする面取り工程Ｆと、面取りし
たウェーハの平坦化を図る平坦化（平面研削）工程Ｇ
と、平坦化によるウェーハ表面に生成された切り屑や加
工変質層を除去する湿式エッチング工程Ｈと、エッチン
グ後のウェーハ表面の鏡面加工する両面研磨工程Ｋとよ
り構成し、工程Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを介して両面研磨工程Ｋ
へ供給する素材ウェーハを形成するようにうにしてあ
る。上記スライス工程Ｅでの、ワイヤソーや円形内周刃
によりスライスされたスライス直後のアズカットウェー
ハは、前記０．５〜３０ｍｍのうねりと小さな周期を持
つ凹凸を持ち、従来のラッピングプロセスにおいては後
者の凹凸は除去可能であるが前者の長周期うねりは除去
困難な状況にあった。
【００３０】上記平坦化工程Ｇは、例えば両面研削によ
る第１次研削工程Ｇ−1 とそれに後続する、裏面及び表
面を夫々行う片側平面研削による第２次研削工程Ｇ−２
とに構成してもよく、又図１０（Ｂ）に示す第１研削技
術、又図１１に示す第２研削技術により構成させてもよ
い。更に第１次研削工程Ｇ−1はバッチ研削で、更に第
２次研削工程Ｇ−２は枚葉式で行うことにより生産効率
及び研削精度の面で好ましい。
【００３１】上記両面研削は図３（Ａ）に示すように、
周知の高剛性構造の縦型両頭ダブルディスク型研削盤に
おいて、駆動機１２ａにより高速駆動される上段砥石１
１ａと駆動機１２ｂにより同方向高速駆動される下段砥
石前記１１ｂとの間に、前記砥石回転に対し逆方向低速
駆動されるキャリヤ１４に載置した複数のアズカットウ
ェーハ１を順次送り込みバッチ加工させる枚葉式両面研
削を用いてもよい。又図３（Ｂ）に示すようにバッチ式
両面研削盤は、互いに逆回転し、それぞれ研削砥石６１
ａ、６２ａを設けた下定盤６１と上定盤６２を設けてあ
る。且つ下定盤６１には中心ギヤ６３を設け、下定盤６
１の外側にはインターナルギヤ６４を設け、前記上下の
研削砥石６１ａ、６２ａの間には複数のウェーハ１をウ
ェーハ受け穴６６ｂを介して載置したの歯車付きキャリ
ヤ６６を複数介在させ、前記中心ギヤ６３とインターナ
ルギヤ６４とに噛み合って下定盤の回転につれて自転と
公転の遊星運動を行い、上定盤６２による適当加圧下の
もとで、複数個のウェーハ１の同時両面研削（バッチ研
削）を可能にしている。
【００３２】そしてかかる研削工程は、いずれもアズカ
ットウェーハの反りやうねりの大半を除去するもので、
厚さのバラツキない素材形成をするとともに、両面研削
により加工変質層を両面に形成させて研削時の歪み及び
２次的反りの発生を防止するようにしてある。後段の第
２次研削工程Ｇ−２では、カップ状砥石を使用する縦型
インフィード型平面研削盤により裏面及び表面を夫々片
側平面研削を行う。
【００３３】尚、本実施形態では図１１に示す第２研削
技術のみにて平坦化研削を行った。即ち、図４（Ａ）、
（Ｂ）の模式図に示すように、高剛性の縦型平面研削盤
による枚葉処理をするようにしたもので、駆動機２６に
より矢印２４方向に高速回転するカップ状砥石２２を矢
印２６ａ方向に上下方向可動可能の上部構造体に、矢印
２５方向に高速回転する回転テーブル２１を設ける構造
とし、回転テーブル２１にはセラミック等の多孔性素材
よりなるベースプレート２０を設け、別個に設けた高圧
真空源２９Ａと低圧真空源２９Ｂより切り替え弁２８ａ
を介してベースプレート２０を吸着作動をさせる配管２
８を設けてある。そして、前記ベースプレート２０上に
素材ウェーハを吸着固持させて、研削終了時のスパーク
アウト時にはそれまでの高圧真空圧−６００ｍｍＨｇを
低圧の−５０〜１００ｍｍＨｇに切り替え素材ウェーハ
のうねりを除去するようにしてある。尚２７は回転テー
ブル駆動モ−タである。上記構造であるので、縦型高速
回転砥石の送り精度がそのまま素材であるウェーハの厚
さの精度となるため、ウェーハの厚さ精度の制御が容易
で、安定した高平坦度ウェーハの素材を供給できる。
【００３４】又、前記研削技術を採用することなく、図
１０（Ｂ）に示すように、ウェーハ１と該ウェーハ背面
１ｂ側を吸着支持するベースプレート２表面間を、ワッ
クス等の接着材３を介在させ、前記ウェーハ背面１ｂ側
の長周期の等を吸収する前記第１研削技術を採用しても
よい。
【００３５】前記湿式エッチング工程Ｈは、前記平坦化
工程Ｇで素材表面に形成された加工変質層等を、平坦化
工程Ｇで形成された平坦度を損なうことなくそのままの
状態で除去可能にしたもので、エッチング用薬液やエッ
チング時の薬液の攪拌や反応進行の状況によっては平坦
度を損なうことになるため、前記薬液にはアルカリ溶液
（ＮａＯＨやＫＯＨの４５〜５０％溶液）が最適であ
る。
【００３６】前記両面研磨工程Ｋは、その前工程である
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈで用意された安定した厚さ精度及び平坦
度精度を持つ素材ウェーハを、前記した整理番号Ｂ９５
−２７ＪＰ１の先願特許出願に見るように、パーティク
ル発生防止と加工歪みの相殺によりその影響を押さえ
た、バッチ加工システムの高能率の両面研磨工程で構成
してある。上記両面研磨は、図５に示すように、互いに
逆回転し、それぞれ研磨パッド５１ａ、５２ａを設けた
下定盤５１と上定盤５２を設けてある。且つ下定盤５１
には中心ギヤ５３を設け、下定盤５１の外側にはインタ
ーナルギヤ５４を設け、前記上下の研磨パッド５１ａ、
５２ａの間には複数のウェーハ１をウェーハ受け穴５５
ｂを介して載置したの歯車付きキャリヤ５５を複数介在
させ、前記中心ギヤ５３とインターナルギヤ５４とに噛
み合って下定盤の矢印Ａ方向の回転につれて実線矢印Ｂ
方向の自転と点線矢印Ｃ方向の公転を行い、上定盤５２
による適当加圧下のもとで、複数個のウェーハ１の同時
研磨を可能にしている。５６は研磨液投入部である。
【００３７】図２には、図１に示す半導体ウェーハ製造
方法に、プラズマエッチング工程Ｐを導入した場合の３
種の形態につき示してある。上記プラズマエッチング
は、前記した Heughes Danbary Optical Systems 社が
開発したプラズマ補助化学的エッチング（ＰＡＣＥ）を
利用したもので、厚さムラの情報をエッチング処理にフ
ィードバックさせたものである。
【００３８】図２（Ａ）は、図１の工程Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ
を介して形成されたエッチドウェーハを素材ウェーハと
して前記プラズマエッチング工程Ｐにより微細平坦化さ
せた後、両面研磨工程Ｋに送りこむようにしたものであ
る。
【００３９】尚、前記プラズマエッチング工程Ｐはそり
やうねりが除去することが可能であるために従来のラッ
ピング工程Ｇ−１’を平坦化工程Ｇに加えても問題がな
い。
【００４０】図２（Ｂ）は、図１の工程Ｅ、Ｆ、Ｇを介
して形成されたラッピング工程Ｇ−１’により微小凹凸
が除去され、また必要に応じて第１若しくは第２研削工
程（図１のＧ−１ORＧ−２工程）に基づく平面研削工程
Ｇ−２’により平坦化されたウェーハを素材ウェーハと
して、前記プラズマエッチング工程Ｐにより切り屑及び
加工変質層の除去と微細平坦化を行なった後、両面研磨
工程Ｋに送り込むようにしたものである。例えば従来の
ラッピング工程Ｇ−１’を第１研削工程（Ｇ−１）の代
りに設け、該ラッピング工程Ｇ−１’と図１の第２研削
工程Ｇ−２（裏面／表面片側研削工程）を平坦化工程Ｇ
に用いてもよい。
【００４１】更に、前記プラズマエッチング工程Ｐはそ
りやうねりの除去とともに平坦化も可能であるために前
記平坦化工程Ｇを省略しても問題がない。図２（Ｃ）
は、図１の工程Ｅ、Ｆを介して形成された面取りされた
アズカットウェーハを素材として前記プラズマエッチン
グ工程Ｐにより、切り屑及び加工変質層を除去と平坦化
を図った後、両面研磨工程Ｋに送り込むようにしたもの
である。
【００４２】上記プラズマ補助化学的エッチングは、図
６に示すように、上中下のフレーム３０ａ、３０ｂ、３
０ｃと側壁３１ａ、３１ｂと、排気口４２とにより真空
反応室４１を形成させ、上部フレーム３０ｃには先端に
誘電性絶縁体３６、３７により形成されたプラズマチャ
ンバ空洞３８を、吊り下げ状に維持する円筒構造体３０
ｄ、３０ｅ、３０ｆを設け、ウェーハ１に対する対向角
度を調整可能の構造にしてある。尚３５はウェーハ支持
部である。
【００４３】上記プラズマチャンバ空洞３８の上部には
処理ガス供給菅３９を設け、空洞天井部には高周波駆動
電極４０ａとそれに接続する高周波入力導体４０が設
け、エッチング反応の中心部を形成してある。なお、素
材ウェーハ１は電気的に接地されたホルダ３３により載
置され、その下部には２次元移行装置３２を設け、エッ
チング位置の適宜設定可能にしてある。なお、本装置に
は図示してない高周波パワー、ガス圧、温度調整機構を
持ち、プラズマ下に反応ガスを導入し該反応ガスに高周
波パワーを作用させ制御可能にしたもので、必要に応じ
て所定箇所の選択的エッチングないし全方向エッチング
が非接触で可能である。
【００４４】
【実施例】
１、平面研削による素材ウェーハの製造 図７に示すように、従来プロセスの場合のアルカリエッ
チドウェーハと前記図１に基づく工程の平坦化工程Ｇに
図１１に示す低圧平面研削工程を採用した実施例で平坦
化処理したウェーハを素材として、硬質な研磨布（アス
カーＣ硬度８０以上）を用いて２０μｍ／両面の両面研
磨を行なった。その結果厚さバラツキ±０．５μｍ程度
を持つ平面研削ウェーハの両面研磨後の平坦度レベル
は、厚さバラツキ±５μｍ程度を持つエッチドウェーハ
の両面研磨後の平坦度レベルより１０％程度改善され
た。逆に、同等レベルを得るためには、従来のアルカリ
エッチドウェーハの厚さ選別が必要となる。
【００４５】２、平面研削及びエッチングによる素材ウ
ェーハの製造 図８に示すように、 ａ）比較例１ ＦＯ／＃１２００ラッピング処理＋３０μｍアルカリエ
ッチドウェーハ、 ｂ）比較例２ ＦＯ＃１２００ラッピング処理＋３０μｍ酸エッチドウ
ェーハ、 ｃ）実施例１ ＃２０００ダイヤモンド砥石（レジンボンド）を用いて
図１１に示す低圧平面研削＋２０μｍアルカリエッチド
ウェーハ を夫々準備し、夫々の素材ウェーハについて充分に鏡面
化される研磨量を調査した結果、各々ａ）比較例１は１
４〜１５μｍ、ｂ）比較例２は７〜１０μｍ、ｃ）実施
例１は３〜５μｍの結果となった。
【００４６】この結果実施例１による研磨量低減効果は
比較例１、２に比較して１／３〜１／２に及ぶ。なお、
鏡面化の判断は、表面の散乱光観察（一般的な光散乱式
パーチクルカウンタ）及び顕微鏡評価で行なった。
【００４７】３、プラズマ乾式エッチングによる素材の
製造 図９に示すように、プラズマ補助化学的エッチング（Ｐ
ＡＣＥ）を用いた実施例として、図２（Ｃ）に示すよう
にスライス後面取りをしたワイヤーソーアズカットウェ
ーハを用いた場合について説明すると、 ＴＴＶで１１
μｍ程度あった素材の平坦度が、ＰＡＣＥに基づくプラ
ズマエッチング処理により約１．５μｍまでに大きく改
善され、これに両面同時研磨を施すことにより、１μｍ
以下の平坦度を容易に得ることができた。尚、プラズマ
補助化学的エッチング（ＰＡＣＥ）の前に平坦化処理を
行った図２（Ａ）、図２（Ｂ）は更なる効果が期待され
る。
【００４８】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、従来
のワイヤーソー切断→ラップ→エッチング→研磨の加工
プロセスの内、研磨工程を両面研磨工程とし、研磨工程
への素材供給の過程で、従来プロセスのラッピングに代
わる両面研削及び低圧吸着による平面研削の採用で、大
幅な平坦度の向上と更に、素材ウェーハの厚さバラツキ
を押さえ、平坦度のみならず両面研磨における生産性も
向上させることが可能となる。また、フィードバック制
御可能のプラズマ乾式エッチングの使用によりより更に
微細な平坦度の向上と生産性向上を図ることができる。
従って本発明によれば、特に２００〜３００ｍｍ以上の
大口径ウェーハに対しても工程を簡略化しつつ高平坦度
化と高品質化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体ウェーハ製造方法の一の実施の
形態を示すフローチャートである。
【図２】図１にプラズマ乾式エッチング工程の導入の形
態を示すフローチャートで、（Ａ）は、図１の工程Ｅ、
Ｆ、Ｇ、Ｈを介して形成されたエッチドウェーハを素材
として前記プラズマ乾式エッチング処理をした場合を示
す。（Ｂ）は、図１の工程Ｅ、Ｆ、Ｇを介して形成され
たラッピングにより平坦化され、または平面研削により
平坦化されたウェーハを素材として前記プラズマ乾式エ
ッチング処理をした場合を示す。（Ｃ）は、面取りされ
たアズカットウェーハを素材として前記プラズマ乾式エ
ッチング処理した場合を示す図である。
【図３】両面研削盤の概略構成図で、（Ａ）は枚葉式、
（Ｂ）はバッチ式を示す。
【図４】低圧平面研削の概要を示す模式図である。
【図５】両面研磨盤の概略の構成を示す図である。
【図６】プラズマ補助化学的エッチング装置の概要を示
す図である。
【図７】本発明のアルカリエッチドウェーハと平面研磨
ウェーハとを両面研磨した後の平坦度の比較図である。
【図８】ラップ＋アルカリエッチ後の素材ウェーハ（比
較例１）と、ラップ＋酸エッチ（従来）後の素材ウェー
ハ（比較例２）と、平面研削＋アルカリエッチ（本実施
例１）後の面粗さの比較と、必要研磨量の比較を示す図
である。
【図９】ワイヤーソーアズカットウェーハをプラズマエ
ッチング処理＋両面研磨処理した平坦度レベルの変化を
示す図である。
【図１０】従来公知技術の平面研削技術（Ａ）と本発明
に使用される第１の平面研削技術（Ｂ）の基本構成を示
す作用図である。
【図１１】本発明に使用される第２の平面研削技術の基
本構成を示す作用図である。
【符号の説明】
１ ウェーハ １１ａ 上段砥石 １２ａ 下段砥石 １４ キャリヤ ２０ ベースプレート ２１ 回転テーブル ２２ カップ状砥石 ２９Ａ 高圧真空源 ２９Ｂ 低圧真空源 ３２ ２次元移動装置 ３３ ホルダ ３８ プラズマチャンバ空洞 ３９ 処理ガス供給菅 ４０ａ 高周波駆動電極 ４１ 真空反応室 ５１ 下定盤 ５２ 上定盤 ５１ａ、５２ａ 研磨パッド ５３ 中心ギヤ ５４ インターナルギヤ ５５ 歯車付きキャリヤ Ｅ スライス工程 Ｆ 面取り工程 Ｇ 平坦化工程 Ｈ エッチング工程 Ｋ 両面研磨工程 Ｐ プラズマエッチング工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｍ (72)発明者 大國 ▲さだ▼之 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

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 薄板円盤状に切断し、必要に応じ面取り
    したウェーハを平面研削手段により平坦化した後、該平
    坦化したウェーハを同時に両面研磨を行うことを特徴と
    した半導体ウェーハ製造方法。
  2. 【請求項２】 薄板円盤状に切断し、必要に応じ面取り
    したウェーハを平面研削手段により平坦化した後、該平
    坦化したウェーハをエッチング処理により平坦化度を維
    持した状態でウェーハの加工変質層を除去し、その後該
    加工変質層を除去したウェーハを同時に両面研磨を行う
    することを特徴とした半導体ウェーハ製造方法。
  3. 【請求項３】 前記平面研削手段が、ウェーハと該ウェ
    ーハ背面側を吸着支持するベースプレート表面間にワッ
    クス等の接着材を介在させた状態でウェーハの平面研削
    を行なう手段である請求項１若しくは請求項２記載の半
    導体ウェーハ製造方法。
  4. 【請求項４】 前記平面研削手段が、ウェーハ背面を負
    圧により吸着固定した状態でその表面側を平面研削する
    平面研削手段であって、前記薄板ワークを吸着固定する
    ための負圧（以下吸着圧力と言う）を研削加工の終期、
    好ましくは砥石の送り圧力が低下するスパークアウト時
    において低減させる平面研削手段である請求項１若しく
    は請求項２記載の半導体ウェーハ製造方法。
  5. 【請求項５】 前記平面研削手段を、両面研削による１
    次研削手段と、カップ型砥石インフィード平面研削によ
    る２次研削手段とにより構成した請求項１若しくは請求
    項２記載の半導体ウェーハ製造方法。
  6. 【請求項６】 前記エッチング処理が、アルカリ溶液を
    エッチング液として使用した湿式エッチングである請求
    項２記載の半導体ウェーハ製造方法。
  7. 【請求項７】 薄板円盤状に切断し、必要に応じ面取り
    したウェーハを平面研削手段若しくはラッピング手段で
    平坦化し、プラズマを用いた乾式エッチング処理にて加
    工変質層を除去し且つ微細に平坦化した後、該ウェーハ
    を同時に両面研磨を行うことを特徴とした半導体ウェー
    ハ製造方法。
  8. 【請求項８】 薄板円盤状に切断し、必要に応じ面取り
    したウェーハを、プラズマを用いた乾式エッチング処理
    にて加工変質層を除去し且つ平坦化した後、該ウェーハ
    を同時に両面研磨を行うことを特徴とした半導体ウェー
    ハ製造方法。
  9. 【請求項９】 薄板円盤状に切断し、必要に応じ面取り
    したウェーハを平面研削手段若しくはラッピング手段で
    平坦化した後、該平坦化したウェーハをエッチング処理
    により平坦化度を維持した状態でウェーハの加工変質層
    を除去し、更にプラズマを用いた乾式エッチング処理に
    て加工変質層を除去した後、該ウエーハを同時に両面研
    磨を行うことを特徴とした半導体ウェーハ製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記平面研削手段が、ウェーハと該ウ
    ェーハ背面側を吸着支持するベースプレート表面間にワ
    ックス等の接着材を介在させた状態でウェーハの平面研
    削を行なう手段である請求項７、８、９記載の半導体ウ
    ェーハ製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記平面研削手段が、ウェーハ背面を
    負圧により吸着固定した状態でその表面側を平面研削す
    る平面研削手段であって、前記薄板ワークを吸着固定す
    るための吸着圧力を研削加工の終期、好ましくは砥石の
    送り圧力が低下するスパークアウト時において低減させ
    る平面研削手段である請求項７、８、９記載の半導体ウ
    ェーハ製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記平面研削手段を、両面研削による
    １次研削手段と、カップ型砥石インフィード平面研削に
    よる２次研削手段とにより構成した請求項７、８、９記
    載の半導体ウェーハ製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記プラズマエッチング手段が、プラ
    ズマ補助の化学的エッチ ングである請求項７若しくは
    請求項８記載の半導体ウェーハの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記両面研磨が、アスカーＣ硬度８０
    以上の硬質な研磨布を用いて行う両面研磨である請求項
    １、２、７、８、９記載の半導体ウェーハの製造方法。
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