JP2002283201A

JP2002283201A - 半導体ウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP2002283201A
Application number: JP2001093577A
Authority: JP
Inventors: Seishi Harada; 晴司原田
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウェーハの面取り部の加工ダメージを
均一化させる半導体ウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】仕上げ面取り時、シリコンウェーハＷの
面取り加工方向を１次面取り時の面取り加工方向と直交
して面取りする。その結果、１次面取り時に面取り面に
生じたウェーハ周方向への研削条痕は仕上げ面取りで除
去される。仕上げ面取り中、ウェーハＷと仕上げ面取り
砥石２０とは、従来法のように砥石の溝に入り込んでい
ない。よって、面取り中の衝撃力が仕上げ面取り砥石２
０に作用しても、面取り砥石２０は所定の許容範囲で外
方へ逃げる。その結果、面取り砥石２０の研削作用面と
ウェーハＷの面取り面との接触時の衝撃が小さくなり、
研削条痕の発生が抑えられ、面取り部のダメージが均一
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
製造方法、詳しくは半導体ウェーハの粗面取り時の面取
り加工方向と、精面取り時の面取り加工方向とを交差さ
せ、半導体ウェーハの面取り部の加工ダメージを均一に
する半導体ウェーハの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の標準的なシリコンウェーハの加工
プロセスの一例を、図５を参照して説明する。図５は、
シリコンウェーハの製造方法を示すフローチャートであ
る。まず、スライス工程（Ｓ５０１）では、ブロック切
断されたインゴットから複数枚のシリコンウェーハをス
ライスする。次の１次面取り工程（Ｓ５０２）では、シ
リコンウェーハの外周部に粗い１次面取り加工を施す。
この面取り加工では、例えば＃６００の砥粒を結合材に
よって結合した１次面取り砥石（図２参照）を使用し、
ウェーハ半径方向の内側に向かって１００μｍ程度の研
削加工を行う。続くラップ工程（Ｓ５０３）では、ラッ
プ盤により、そのシリコンウェーハの表裏両面をラッピ
ング加工する。このラッピングの工程の場合、通常、片
面で２０〜５０μｍ、両面で４０〜１００μｍ程度の加
工となる。

【０００３】その後、必要に応じて、仕上げ面取り工程
（Ｓ５０４）が施される。ここでは、１次面取りされた
シリコンウェーハの外周面が精密に仕上げ面取りされ
る。使用される面取り砥石は、例えば＃１５００の仕上
げ面取り用砥石である。この仕上げ面取りは、回転中の
シリコンウェーハの外周面取り面に、回転する砥石を摺
接させ、その面取り面を数μｍ程度研削加工するもので
ある。続いて、シリコンウェーハを、所定のエッチング
液（混酸またはアルカリ＋混酸）に浸漬し、ラップ加
工、面取り工程での歪みなどを除去する（Ｓ５０５）。
その場合、通常、片面で２０μｍ、両面で４０μｍをエ
ッチングする。次のＰＣＲ（ＰｏｌｉｓｈｉｎｇＣｏ
ｎｏｒＲｏｕｎｄｉｎｇ）工程（Ｓ５０６）では、シ
リコンウェーハの裏面が吸着された状態で、ウェーハ外
周部にＰＣＲ加工が施される。ＰＣＲ加工では、面取り
面が研磨布により鏡面仕上げされる。

【０００４】その後、１次研磨工程（Ｓ５０７）では、
研磨装置を使用し、シリコンウェーハの表面を１次研磨
する。このとき、シリコンウェーハの表面が、１〜５μ
ｍ研磨される。これにより、エッチング後のシリコンウ
ェーハの歪み、ＰＣＲ加工で発生したウェーハの吸着面
のあれなどを除去する。そして、仕上げ研磨工程（Ｓ５
０８）では、そのＰＣＲ加工時の吸着面が、１μｍ以下
の研磨量で仕上げ研磨される。それから、最終洗浄（Ｓ
５０９）、検査が施されて受注先のデバイスメーカなど
へ出荷される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体ウェーハの製造方法によれば、１次面
取り砥石の回転軸と仕上げ面取り砥石の回転軸とは、い
ずれもシリコンウェーハの回転中心となる中心軸と平行
であった。そのため、仕上げ面取り時の面取り加工方向
が、１次面取り時の面取り加工方向と同じになり、面取
り部の加工ダメージが不均一となっていた。この現象
は、使用される面取り砥石の形状に起因する。すなわ
ち、従来の仕上げ面取り砥石は、１次面取り砥石と同じ
ように、回転軸に沿った断面形状が略鼓形状であった。
そのため、低速で回転中のシリコンウェーハの面取り部
に、ウェーハ半径方向の外側から、高速で回転中の仕上
げ面取り砥石の溝内壁面（研削作用面）を押し付けた
際、ちょうどシリコンウェーハの面取り部が仕上げ面取
り砥石の溝に入り込む。

【０００６】これにより、面取り（研削加工）中の衝撃
力が、仕上げ面取り砥石に作用したとき、この仕上げ面
取り砥石が外方へ逃げることができない。その結果、仕
上げ面取り砥石の研削作用面（外周面）と、シリコンウ
ェーハの面取り面との接触が激しくなり、１次面取り時
ほどの傷の深さはないものの、多数本の筋状の研削条痕
が現出し、面取り部のダメージが均一でなくなってい
た。その結果、この研削条痕を除去するため、その後の
ＰＣＲ工程における加工取り代が増大し、ＰＣＲ工程の
加工時間が長くなっていた。

【０００７】そこで、発明者は、長期にわたる研究の結
果、精面取りを、その面取り加工方向が、粗面取り時の
半導体ウェーハの中心軸回りの加工方向と交差する方向
とすれば、精面取り砥石の研削作用面とウェーハの面取
り面とが接触した時の衝撃が小さくなり、その結果、研
削条痕の発生が抑えられ、面取り部のダメージが均一化
することを知見し、この発明を完成させた。

【０００８】

【発明の目的】この発明は、半導体ウェーハの面取り部
の加工ダメージを均一化することができる半導体ウェー
ハの製造方法を提供することを、その目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、スライスされた半導体ウェーハの外周部に、砥粒を
結合材によって結合した粗面取り砥石の研削作用面を押
し付け、この状態のまま、この粗面取り砥石と半導体ウ
ェーハとを相対的にこの半導体ウェーハの中心軸回りに
回転して粗面取りする工程と、粗面取り後、上記粗面取
り砥石の砥粒よりも粒径が小さい砥粒を結合材によって
結合した精面取り砥石により、粗面取り時の面取り加工
方向と交差する方向を面取り加工方向として、上記半導
体ウェーハの面取り面を精密に面取りする工程とを備え
た半導体ウェーハの製造方法である。

【００１０】半導体ウェーハとしてはシリコンウェー
ハ，ガリウム砒素ウェーハなどがある。この面取り作業
は、複数回にわけて行なう必要がある。また、少なくと
も１回の加工において、その面取りを直前の面取りより
も精密にするとよい。ただし、３回以上にわけて面取り
を行なう場合、その３回目以降の面取りについては、必
ずしもその面取り方向を直前の面取り方向と交差させな
くてもよい。例えばこの３回目の面取り方向を、直前の
２回目の面取り方向と同じにしてもよい。

【００１１】粗面取り砥石には、例えば＃４００〜＃８
００のメタルボンド円柱砥石を採用することができる。
この場合の結合材には、ニッケル、銅合金などが挙げら
れる。粗面取り砥石の形状は限定されない。半導体ウェ
ーハの外周部に押し付けて面取り可能な形状であればよ
い。通常は、回転軸に沿った断面形状が略鼓形状であ
る。また、精面取り砥石としては、例えば＃１０００〜
＃４０００のメタルボンド円柱砥石を採用することがで
きる。この場合の結合材には、同様にニッケル、銅合金
などが挙げられる。精面取り砥石の形状は限定されな
い。要は、半導体ウェーハの面取り面に接触した状態
で、半導体ウェーハの中心軸回りと交差する方向にスム
ーズに移動することができる形状であればよい。例え
ば、円盤形状でもよいし、外周部に固定砥粒を結合材に
よって結合した砥石部を有するカップ形状でもい。ここ
でいう精面取りの面取り加工方向と、粗面取り時の面取
り加工方向との交差の角度は限定されない。ただし、好
ましくは３０度〜９０度、特に好ましくは略９０度であ
る。

【００１２】粗面取り時および精面取り時には、(1) 半
導体ウェーハがその中心軸を中心にして自転し、かつ粗
面取り砥石および精面取り砥石は、各軸線を中心にして
自転してもよい。また、(2) 半導体ウェーハは自転する
が、各粗面取り砥石および精面取り砥石は自転しなくて
もよい。さらに、(3) 半導体ウェーハは自転しないが、
粗面取り砥石および精面取り砥石は自転するようにして
もよい。さらに、上記(1) 〜(3) の条件において、面取
り時、半導体ウェーハの中心軸の位置と、各面取り砥石
の軸線の位置とは一定でもよいし、各面取り砥石を半導
体ウェーハの外周面に押し付けたまま、各面取り砥石を
半導体ウェーハの中心軸を中心にして公転させてもよ
い。そして、各面取り砥石を半導体ウェーハの外周面に
押し付けたまま、半導体ウェーハを対応する面取り砥石
の軸線を中心にして公転させてもよい。

【００１３】

【作用】この発明によれば、精面取り時、半導体ウェー
ハの面取り加工方向を、粗面取り時の面取り加工方向と
交差させて面取りを行なう。そのため、粗面取り後に面
取り面に残ったウェーハ周方向へ向かう研削条痕は、こ
の精面取り時に削り取られる。精面取り中、半導体ウェ
ーハと精面取り砥石とは、従来の精面取りのように砥石
の溝に入り込んでいない。そのため、例えば精面取り中
の衝撃力が精面取り砥石に作用しても、精面取り砥石は
所定の許容範囲で外方へ逃げることができる。これによ
り、精面取り砥石の研削作用面とウェーハの面取り面と
が接触した時の衝撃が小さくなる。その結果、研削条痕
の発生が抑えられ、面取り部のダメージが均一化する。
よって、ＰＣＲ工程での加工取り代の増大を抑えること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１は、この発明の一実施例に係る
半導体ウェーハの製造方法を示すフローチャートであ
る。図２は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ
の製造方法の粗面取り工程を示す要部斜視図である。図
３は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの製造
方法の精面取り工程を示す要部拡大断面図である。図４
は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの製造方
法の精面取り工程を示す要部拡大斜視図である。図１に
示すように、この実施例にあっては、スライス、１次面
取り、ラップ、仕上げ面取り、エッチング、ＰＣＲ、研
磨、洗浄の各工程を経て、表裏両面が鏡面仕上げされた
半導体ウェーハが作製される。以下、各工程を詳細に説
明する。

【００１５】ＣＺ法により引き上げられたシリコンイン
ゴットは、スライス工程（Ｓ１０１）で、厚さ８６０μ
ｍ程度の８インチのシリコンウェーハにスライスされ
る。次に、このスライスドウェーハＷは、続く１次面取
り工程（Ｓ１０２）で、その外周部に１次面取り砥石１
０が押し付けられて、所定の形状に粗く面取りされる
（図２参照）。１次面取り砥石は、＃６００のメタルボ
ンド円柱砥石であり、その外周面が研削作用面となって
いる。シリコンウェーハＷの回転速度は０．５〜１．０
ｒｐｍ、１次面取り砥石１０の回転速度は４０００ｒｐ
ｍである。面取り量は、ウェーハ半径方向の内側へ向か
って１００μｍ程度である。これにより、シリコンウェ
ーハＷの外周部は、所定の丸みを帯びた形状（例えばＭ
ＯＳ型の面取り形状）に加工される。１次面取り後、シ
リコンウェーハＷの面取り面には、ウェーハ周方向へ向
かう多数本の研削条痕が残る。これは、シリコンウェー
ハＷの面取り部が１次面取り砥石１０の溝に入り込んだ
状態で面取りすることを原因としている。

【００１６】その後、ラッピング工程（Ｓ１０３）が行
われる。この工程は、シリコンウェーハＷを互いに平行
なラップ定盤間に配置し、その後、このラップ定盤間
に、アルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液
を流し込む。そして、加圧下で回転・摺り合わせを行う
ことで、シリコンウェーハＷの表裏両面を機械的にラッ
ピングする。この際、シリコンウェーハＷのラップ量
は、ウェーハ表裏両面を合わせて４０〜１００μｍ程度
である。

【００１７】次いで、このラッピングされたシリコンウ
ェーハＷの表裏面には、仕上げ面取りが施される（Ｓ１
０４）。ここでは、図３に示すように、仕上げ面取り砥
石２０を使用して、１次面取りされたシリコンウェーハ
Ｗの面取り面の仕上げ面取りが行われる。仕上げ面取り
砥石２０はカップ形状で、その回転軸２２は、シリコン
ウェーハＷの中心軸と直交している。この仕上げ面取り
砥石２０の外周部の片面に、砥粒を金属系の結合材によ
り結合して環状に成形した短幅な砥石本体２１が固着さ
れている（図３および図４参照）。砥石本体２１は、＃
１５００のメタル取り用砥石で、その外周面が研削作用
面である。この仕上げ面取りは、高速回転中の仕上げ面
取り砥石２０を、低速回転中のシリコンウェーハＷの面
取り面に押し付け、この状態を維持して、仕上げ面取り
砥石２０を、シリコンウェーハＷの面取り部の断面形状
に合わせた曲線的な移動軌跡に沿って往復動することに
より行われる。このとき、シリコンウェーハＷの回転速
度は０．５〜１．０ｒｐｍ、仕上げ面取り砥石２０の回
転速度は４０００ｒｐｍである。また、仕上げ面取り量
は、ウェーハ半径方向の内側へ向かって数μｍ程度であ
る。

【００１８】この仕上げ面取り時、仕上げ面取り砥石２
０のシリコンウェーハＷの面取り加工方向は１次面取り
時の面取り加工方向と直交する。その結果、１次面取り
後、シリコンウェーハＷの面取り面に残ったウェーハ周
方向へ向かう研削条痕は、この仕上げ面取り時において
削り取られる。仕上げ面取り中、シリコンウェーハＷの
外周部は、従来の仕上げ面取りのように仕上げ面取り砥
石の溝に入り込んでいない。そのため、例えば仕上げ面
取り中の衝撃力が仕上げ面取り砥石２０に作用した際、
仕上げ面取り砥石２０は所定の許容範囲で外方へ逃げる
ことができる。これにより、仕上げ面取り砥石２０の研
削作用面とシリコンウェーハＷの面取り面とが接触した
時の衝撃力が、従来に比べて小さくなる。その結果、仕
上げ面取り中の研削条痕の発生が抑えられ、面取り部の
ダメージが均一化する。よって、ＰＣＲ工程での加工取
り代の増大を抑えることができる。

【００１９】ところで、この仕上げ面取り時だけでな
く、１次面取り時にも面取り砥石をウェーハ厚さ方向へ
往復動させるようにすれば、この１次面取り後の研削条
痕の発生が抑えられると考えられる。しかしながら、こ
の往復動を伴う面取りは、位置固定した１次面取り砥石
にシリコンウェーハの外周部を押し付ける従来法の面取
りよりも、若干面取り時間が長くなる懸念がある。そこ
で、このような往復動を伴う面取り作業を、仕上げ面取
りにとどめることで、それほど面取り時間が長くならず
に、上述した効果を得ることができる。

【００２０】続いて、仕上げ面取りされたシリコンウェ
ーハＷをエッチングする（Ｓ１０５）。具体的には、フ
ッ酸と硝酸とを混合した混酸液（常温〜５０℃）中に、
シリコンウェーハＷを所定時間だけ浸漬する。次に、こ
の両面研磨後のシリコンウェーハＷの外周部をＰＣＲ加
工する（Ｓ１０６）。この加工時には、周知のＰＣＲ加
工装置が用いられる。すなわち、ここでは円筒形状のウ
レタンバフをモータ回転させる装置が採用されている。
モータによりウレタンバフを回転し、この回転中のバフ
外周面にシリコンウェーハＷの外周面を接触させる。こ
れにより、ウェーハ外周面が鏡面仕上げされる。その
際、シリコンウェーハＷは、保持板にその片面だけが吸
着・保持されている。シリコンウェーハＷは、この保持
板にホースなどを介して外部接続される負圧発生装置に
より吸引される。その後、エッチドウェーハの表裏両面
を研磨する（Ｓ１０７）。次に、シリコンウェーハＷの
仕上げ洗浄を行う（Ｓ１０８）。この洗浄は、ＳＣ−１
とＳＣ−２の２種類の洗浄液をベースとしたＲＣＡ洗浄
である。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、粗面取り時の面取り
加工方向と、精面取り時の面取り加工方向とを交差させ
たので、半導体ウェーハの面取り後の加工ダメージを、
半導体ウェーハの面取り面の全体で均一化することがで
きる。これにより、ＰＣＲ工程での加工取り代の増大を
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの製
造方法を示すフローチャートである。

【図２】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの製
造方法の粗面取り工程を示す要部斜視図である。

【図３】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの製
造方法の精面取り工程を示す要部拡大断面図である。

【図４】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの製
造方法の精面取り工程を示す要部拡大斜視図である。

【図５】従来手段に係る半導体ウェーハの製造方法を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１０１次面取り砥石（粗面取り砥石）、２０仕上げ面取り砥石（精面取り砥石）、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スライスされた半導体ウェーハの外周部
に、砥粒を結合材によって結合した粗面取り砥石の研削
作用面を押し付け、この状態のまま、この粗面取り砥石
と半導体ウェーハとを相対的にこの半導体ウェーハの中
心軸回りに回転して粗面取りする工程と、粗面取り後、上記粗面取り砥石の砥粒よりも粒径が小さ
い砥粒を結合材によって結合した精面取り砥石により、
粗面取り時の面取り加工方向と交差する方向を面取り加
工方向として、上記半導体ウェーハの面取り面を精密に
面取りする工程とを備えた半導体ウェーハの製造方法。