JP4541382B2 - 半導体ウェハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体インゴットを切断して得られたスライスドウェハに、研磨やエッチングといった加工を施して半導体ウェハを得る製造方法に関するものであり、特にその形状が高平坦度で、且つ外周部形状が精密である半導体ウェハの製造方法に関するものである。

従来から行われてきた最も基本的な半導体ウェハの製造方法は、次に示す工程からなる。
（１）半導体インゴットを切断して、スライスドウェハを得る。
（２）スライスドウェハの外周部を面取りする。
（３）面取りされたウェハをラッピングなどにより平坦化する。
（４）平坦化加工で生じた加工歪層をアルカリまたは酸エッチングにより除去する。
（５）エッチドウェハの少なくとも片面を研磨して鏡面ウェハを得る。

平坦化加工においては、バッチ式処理であるラッピング加工がその生産性の良さから好まれていたが、デバイス工程側からの高平坦度の要求がより厳しくなることにより、ラッピングではその平坦度に限界があり、その要求を満たすことが難しい場合がある。さらに、半導体ウェハの大口径化に伴い、１２インチ以上のウェハをラッピングして高平坦化することは、平坦性に加え、装置の大型化等の問題から困難である。そこで、この半導体ウェハの大口径化においては、バッチ式処理による生産性より高品質化を重視することにより、各種の平面研削が注目されている。特に、表裏両面を上下の砥石により同時に研削する両面同時研削（以下、『両頭研削』と称す。）は平坦化性能が高く、しかも表裏両面同時加工であるため、片面ずつの平面研削に比較するとその生産性が高い。

各種の平面研削を駆使した先行技術としては、特開平９−２６０３１４号公開公報に示された「半導体ウェーハ製造方法」がある。これは、面取りされたスライスドウェハを上記した両頭研削も含む種類の異なる平面研削により平坦化加工するものである。
特開平０９−２７０３９７号公報 特開平０９−１０３９４４号公報 特開平０９−２６０３１４号公報 特開平０９−２４６２１６号公報 特開平０８−１９７３９７号公報 特開平０９−２７２０４９号公報

しかしながら、この高平坦化が可能な先行技術で加工した半導体ウェハは次に示す外周部の形状に問題が生じる。
（１）片面平面研削
切断されたスライスドウェハ５ａには、うねりや反りといった凹凸５２ａがある。このスライスドウェハ５ａの片面、ここでは便宜上裏面５１ａを真空チャッキングしてその外周部を面取り加工する。〔図８（ａ）参照〕
真空チャッキングされることにより、ウェハ５ｂの裏面５１ｂは真空チャック５０に倣った状態となり、その形状が一時的に矯正される。したがって、この真空チャック５０の吸着面を基準面として面取り加工されることになる。〔図８（ｂ）参照〕
尚、以下同様に面取り加工においては、便宜上吸着される片面を『裏面』と称する。

この面取りされたウェハ５ｂを例えば片面を吸着して片面研削により平面研削するにあたっては、吸着する機材が面取りにおける吸着機材とは異なるため、その基準面が面取りにおける基準面とは一致しない。したがって、面取り部分の中心と平面研削の基準となる厚み中心面とは一致しないことになる。このため、この片面ずつの平面研削で表裏両面を研削すると、面取りした部分の一部が研削される結果となり、ウェハ５ｃの面取り形状が損なわれてしまう場合がある。〔図８（ｃ）参照〕
特に、上記先行技術に記載されている第１研削技術または第２研削技術によると、さらに面取り部分の中心面が厚さ中心面からずれてしまう場合がある。

（２）両頭研削
上記片面平面研削と同様に、研削前の面取りにおいては裏面６１ａを基準面として面取り加工される。〔図９（ａ）参照〕
ところが、両頭研削によりスライスドウェハ６ａの表裏両面を同時に平面研削するにあたっては、表裏両面から挟圧した形で研削が開始されるため、その基準面は表裏両面の基準面６０ａ、６０ｂであり、それらの中心面は面取り加工の面取り中心面６０ｃとは一致しない。〔図９（ｂ）参照〕
その結果、ウェハ６ｃの面取り形状の一部が失われることになる。〔図９（ｃ）参照〕

したがって、この面取り形状の一部が失われたウェハをその後の工程で加工するにあたっては、本来カケやチッピング防止の面取りの役目を果たさない場合がある。また、仮にカケやチッピングが発生しなかった場合においても、近年のデバイス工程から要求されている面取り形状の基準にそぐわない可能性がある。本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、面取り形状が平坦化工程で失われるのを防止する半導体ウェハの製造方法を提供することを目的とするものである。

このため本発明では、半導体インゴットを切断して得られたスライスドウェハを加工して半導体ウェハを製造するにあたり、切断された該スライスドウェハを平坦化加工した後に、その外周部を面取りするようにしたものである。この平坦化加工としては、両頭研削した後に、さらに仕上げ平坦化加工としての両頭研削をする方法がある。さらに、外周部を面取り加工した後に平坦化加工を施す方法、または平坦化加工を施す前に、その外周部を粗面取りする方法がある。

本発明では以上のように構成したので、次に示す優れた効果がある。
（１）一旦形成された面取り形状をその後工程において失うことがない。したがって、面取り形状の不備によるカケやチッピングといった問題がなくなり、デバイス工程における歩留りも向上する。
（２）平坦化された厚み中心面と面取り形状の中心面が一致するため、バランスのとれた形状の高品質な半導体ウェハを製造できる。特に、大口径の半導体ウェハにおいては端面と端面との距離が大きいため、この厚み中心面と面取り形状の中心面との一致精度は、半導体ウェハ品質における重要な要件となる。

従来、必ずスライスドウェハの平坦化工程の前になされていた面取りを、本発明においては、スライスドウェハの平坦化工程の後に行うようにしたものである。

従来、平坦化工程ではラッピングが多用されていたため、カケやチッピング防止のために面取りは不可欠であった。ところが、近年の半導体ウェハ大口径化に伴う平面研削技術の向上により、必ずしも平坦化加工前に面取り加工をする必要性が無くなってきている。特に、片面をチャッキングしての片面平面研削や表裏面同時に行う両頭研削では、ラッピングキャリアに嵌合してのラッピングとは異なり、その外周部が衝突するものはなく、カケやチッピングの原因となる外周部への負荷集中は非常に少なくて済む。したがって、切断後のスライスドウェハを平面研削によりその平坦面における形状を整えた後に、面取り加工をすることにより、その後の工程では面取り形状を大きく失うことはなくなる。

以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
実施例１
図１は本発明にかかる製造方法における工程の組み合わせ例を示す工程図、図２は実施例１の製造方法を示す工程図、図３は実施例１の製造方法により得られる半導体ウェハの形状を強調して示す側面断面図である。図２に示すように、本実施例の製造方法は次に示す工程からなる。
（１）半導体インゴットを切断してスライスドウェハ１ａを得る。この切断されたスライスドウェハ１ａの表裏面には、うねり等の凹凸１２ａが存在する。〔図３（ａ）参照〕
（２）切断されたスライスドウェハ１ａの表裏両面を第１次両頭研削により平坦化加工し、切断によるうねりといった凹凸１２ａを除去する。ここにおける両頭研削は切断後の形状を整えることを主目的とする粗研削である。したがって、その表裏面には若干の凹凸１３ａが残存する。〔図３（ｂ）参照〕
（３）凹凸１２ａを除去したスライスドウェハ１ａの表裏両面を、さらに仕上げ加工としての精密な第２次両頭研削を行う。ここにおける両頭研削は、平坦度を高めると共に、第１次両頭研削において生じた加工歪層を軽減することを主目的としており、これによりこの後の表面加工の負荷を軽減して生産性を高める効果を有する。〔図３（ｃ）参照〕
（４）平坦加工されたウェハ１ｂの裏面を吸着して、その外周部１１ｂを面取り加工する。この面取り加工の方法としては、従来からある研削、研磨等その狙いとする仕上がり具合により任意に選択するものとする。〔図３（ｄ）参照〕
（５）面取りされたウェハ１ｃの表面をエッチングして、第２次平坦化加工で残存した表裏面の加工歪層を除去すると共に、面取り加工で生じた加工歪層も除去する。

実施例２
本実施例においては、平坦化加工をする前において粗面取りを施し、その後各種の平面研削やラッピングにより平坦形状を確立した後に、外周部の形状形成のための本面取りを行うものである。（図１参照）
図４は実施例２の製造方法における半導体ウェハ外周部分の形状を示す部分拡大側面断面図である。本実施例により示す粗面取りと本来の形状形成のための面取りとの相違点は、図４に示すように、スライスドウェハ３ａを加工してウェハ３ｃを得るにあたり、その外周部３１ｃの形状に影響を与えないエッジ部分３１ａを除去するものであり、その厚さとしては例えば直径８インチ、厚さ８００〜９００μｍ程度のものにあっては、その取代ｔは５０〜１００μｍ程度が望ましい。

この粗面取りする主な目的は、スライスドウェハが平坦化工程の後の本面取り工程へ移行するまでの間の搬送等の取扱において、カケやチッピングの危険がある場合に、これを防止する有効な手段として形成するものである。

実施例３
上記各実施例は、平坦化加工とエッチングまたは研磨工程との間に面取り加工を行うようにしているが、本実施例においては、２段階の平坦化加工の間に面取り加工を行うようにしたものである。図５は実施例３の製造方法における工程の組み合わせ例を示す工程図、図６は実施例３の製造方法により得られる半導体ウェハの形状を示す側面断面図である。図６（ａ）に示すように、半導体インゴット（図示せず）を切断して得られたスライスドウェハ４ａに第１次平面研削を両頭研削により施す。これにより、スライスドウェハ４表裏両面の大まかな凹凸４２ａは除去される。

図６（ｂ）に示すように、第１次平面研削を施したスライスドウェハ４ａ裏面を吸着してその外周部を面取り加工する。大まかな凹凸４２ａはすでに除去さているため、厚さ中心面とこの面取り中心面とは略一致する。したがって、その後の工程において面取り形状が損なわれることはない。

図６（ｃ）に示すように、大まかな凹凸はすでに除去さているため、スライスドウェハ４ａの厚さ中心面４０ａとこのウェハ４ｂの面取り中心面４０ｂとは略一致する。したがって、その後の工程において面取り形状が損なわれることはない。

面取り加工されたウェハ４ｂに第２次平面研削を両頭研削により施す。図６（ｄ）に示すように、面取りが既になされているが、大まかな凹凸はすでに除去さているので、この第２次平面研削をすることによりウェハ４ｃの面取り形状を損なうことはない。尚、すでに面取りされておりラッピングキャリアへの投入を問題なく行うことができるため、第２次平面研削としてバッチ式であるラッピングも適用できる。

実施例４
本実施例においては、平坦化加工する手段として乾式のプラズマエッチングにより行うものである。このプラズマエッチングは従来の浸漬式の湿式エッチングに代わるエッチング手段として近年注目されているものである。浸漬式の湿式エッチングとの最大の相違点は取代の制御精度にある。また、エッチングであるので加工中においてウェハ外周部に荷重ストレスが生じないため、カケやチッピングといった心配がなく、切断後のスライスドウェハを平坦化させるのに好適と言える。

図７は実施例４の製造方法を示す工程図である。切断後のスライスドウェハをプラズマエッチングのみにより平坦化させることは可能であるが、現状におけるプラズマエッチングの弱点として、その加工時間が長いことがあげられる。（図１参照）

したがって、平面研削やラッピングと組み合わせて使用することにより、その生産性を高めることができる。例えば図７に示すように切断したスライスドウェハの表裏面における概略の凹凸を両頭研削により除去した後に、面取りを行い、さらにこれをプラズマエッチングする。両頭研削されることよりウェハの平坦形状は概ね整っているため、その後の工程における面取り中心面と、エッチングの基準（中心）面は略一致する。面取りされたウェハをプラズマエッチングすることにより、さらに平坦度を高めると同時に、両頭研削で生じた加工歪層を除去することができ、湿式のエッチングを施すことなく、次の工程である研磨を施すことも可能である。

本発明にかかる製造方法における工程の組み合わせ例を示す工程図である。 実施例１の製造方法を示す工程図である。 実施例１の製造方法により得られる半導体ウェハの形状を強調して示す側面断面図である。 実施例２の製造方法における半導体ウェハ外周部分の形状を示す部分拡大側面断面図である。 実施例３の製造方法における工程の組み合わせ例を示す工程図である。 実施例３の製造方法により得られる半導体ウェハの形状を示す側面断面図である。 実施例４の製造方法を示す工程図である。 従来技術の製造方法において片面平面研削により平坦化加工した場合の半導体ウェハの形状を強調して示す側面断面図である。 従来技術の製造方法において両頭研削により平坦化加工した場合の半導体ウェハの形状を強調して示す側面断面図である。

符号の説明

１ａ…スライスドウェハ
１２ａ…凹凸
１３ａ…凹凸
１ｂ…ウェハ
１１ｂ…外周部
１ｃ…ウェハ
３ａ…スライスドウェハ
３ｃ…ウェハ
３１ａ…エッジ部分
３１ｃ…外周部
ｔ…取代
４ａ…スライスドウェハ
４２ａ…凹凸
４ｂ…ウェハ
４ｃ…ウェハ
４０ａ…厚さ中心面
４０ｂ…面取り中心面

Claims (5)

1. 半導体インゴットを切断して得られたスライスドウェハを加工して半導体ウェハを製造するにあたり、切断された該スライスドウェハを両面同時研削した後に、その外周部を面取りし、外周部を面取り加工された該スライスドウェハに平坦化加工を施すことを特徴とする半導体ウェハの製造方法。
2. 前記平坦化加工された前記スライスドウェハにエッチング処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの製造方法。
3. 前記平坦化加工を、両頭研削、平面研削、プラスマ・エッチング、ラッピングのうちの何れか１つ手段により施すことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェハの製造方法。
4. 半導体インゴットを切断して得られたスライスドウェハを加工して半導体ウェハを製造するにあたり、切断された該スライスドウェハを両面同時研削による粗研削と両面同時研削による仕上げ研削をした後に、その外周部に面取りを施すことを特徴とする半導体ウェハの製造方法。
5. 前記面取りされた前記スライスドウェハにエッチング処理を施すことを特徴とする請求項４に記載の半導体ウェハの製造方法。

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