JP2004319910A

JP2004319910A - 半導体ウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP2004319910A
Application number: JP2003114681A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakao; 博之中尾; Kazunori Kizaki; 和則鬼崎
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】ラップ時、半導体ウェーハの最外周部とキャリアプレートのウェーハ保持孔の周壁との接触によるウェーハの最外周部の傷の発生を抑える半導体ウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】１次面取り時、スライス後のシリコンウェーハＷの最外周側をウェーハ厚さ方向を含む平坦面としたので、ラップ時、１次面取り後のウェーハＷの最外周部と、各キャリアプレート１３…のウェーハ保持孔１３ａ…の周壁との接触が面接触となる。その結果、ウェーハの最外周部の傷の発生を抑えられる。しかも、後の鏡面面取り時の取り代が低減し、ウェーハの生産性が高まる。その後、ラップドウェーハＷを２次面取りして最終形状とする。仮にラップ中、ウェーハの最外周部が傷ついても、それを２次面取り時に短時間で除去できる。
【選択図】図１

Description

【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１次面取り後の半導体ウェーハのラップ時において、ウェーハ保持板のウェーハ保持孔の内壁との接触によってウェーハ外周部に生じた損傷を、２次面取りにより除去する半導体ウェーハの製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシリコンウェーハの製造方法の一例を、図４を参照して説明する。
図４のフローシートに示すように、スライス工程（Ｓ４０１）では、ＣＺ法により引き上げられたシリコン単結晶インゴットからシリコンウェーハＷをスライスする。続く１次面取り工程（Ｓ４０２）では、このウェーハの外周部を例えば＃６００のメタルボンド面取り用砥石により粗く面取りし、真円化する。面取り形状は、出荷時の最終形状である（図４（ａ））。次のラップ工程（Ｓ４０３）では、上下一対のラップ定盤１０１，１０２により、ＳＫ材製のキャリアプレート１０３のウェーハ保持孔１０３ａに、スライスされたシリコンウェーハＷを保持し、ラップ液（スラリー）を供給しながら、ウェーハの表裏両面をラッピングし、ウェーハ平行度を高める（図４（ｂ））。
【０００３】
その後、シリコンウェーハＷを２次面取りする（Ｓ４０４）。ここでは、例えば＃２０００のメタルボンド面取り用砥石を用いる。面取り形状は、最終形状を狙った１次面取り時と同じ最終形状である（図４（ｃ））。次のエッチング工程（Ｓ４０５）では、シリコンウェーハＷを所定のエッチング液に浸漬し、ラップ加工時の歪などを除去する。その後、ウェーハの外周部に鏡面面取り（ＰＣＲ：ＰｏｌｉｓｈＣｏｒｎｅｒＲｏｕｎｄｉｎｇ）を施し（Ｓ４０６）、ウェーハの外周面を鏡面仕上げする。続く研磨工程（Ｓ４０７）では、研磨装置によりウェーハの表面を１次研磨し、続いて片面研磨装置を用いて、シリコンウェーハＷが１μｍ以下の研磨量で仕上げ研磨（Ｓ４０８）される。そして、最終の仕上げ洗浄（Ｓ４０９）、検査が施されて出荷される。
以上の場合で、上記ラップ時、シリコンウェーハＷはキャリアプレート１０３のウェーハ保持孔１０３ａ内で自転する。これにより、ウェーハの最外周部がウェーハ保持孔１０３ａの垂直な周壁と接触し、擦れを起こして最外周部が傷つき易い。また、この擦れによりパーティクルが発生し、これがシリコンウェーハＷの表裏両面に付着するおそれがあった（図４（ｂ））。２次面取りでは、このウェーハの最外周部の傷を除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来法では、１次面取り時の面取り形状が、出荷時と相似の形状を有していた。すなわち、シリコンウェーハＷの面取り面の断面形状は、半円形状を有するウェーハ、および、これよりも若干先細り化した略砲弾形状を有するウェーハの何れの際でも、ラップ時、ウェーハの最外周部とウェーハ保持孔１０３ａの周壁との接触は線接触になる。したがって、ラップ中、最外周部に作用する単位面積当たりの力が大きくなり、最外周部が傷つき易くなっていた。その結果、鏡面面取り工程における面取り部の加工取り代が増大し、シリコンウェーハＷの生産性が低下するおそれがあった。
【０００５】
そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、まずスライスされた半導体ウェーハに対して、所定の１次面取りを施す。１次面取り後、ウェーハの外周部の断面は、このウェーハの表裏を示す各直線に対してそれぞれ所定角度を有して傾斜した第１の直線および第２の直線と、表裏面を示す各直線に対して垂直で第１の直線および第２の直線と交わる第３の直線とによって囲まれたテーパ形状となる。続いてラップし、その後、最終形状を付形する２次面取りを施すようにすれば、ラップ中の上記最外周部とウェーハ保持孔の周壁との接触が面接触になり、従来の線接触の場合よりも最外周部の傷の発生を抑えるとともに、仮に傷が発生してもその傷を浅くできることを知見し、この発明を完成させた。
【０００６】
【発明の目的】
この発明の目的は、ラップ時、半導体ウェーハの最外周部とキャリアプレートのウェーハ保持孔の周壁との接触によるウェーハ最外周部の傷の発生を抑えることができ、しかもこの傷に起因したチッピングの発生量を低減することができるとともに、仮に傷が発生した場合でもその傷を浅く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。
【０００７】
【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１次面取りを施す１次面取り工程と、１次面取り後、この半導体ウェーハをラッピングするラップ工程と、ラッピングされた半導体ウェーハの外周部に最終形状を付形する２次面取りを施す２次面取り工程とを備えた半導体ウェーハの製造方法であって、上記１次面取りは、上記スライスされた半導体ウェーハの外周部の断面が、この半導体ウェーハの表裏を示す各直線に対してそれぞれ所定角度を有して傾斜した第１の直線および第２の直線と、上記表裏面を示す各直線に対して垂直で上記第１の直線および第２の直線と交わる第３の直線とにより囲まれたテーパ形状である半導体ウェーハの製造方法である。
【０００８】
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。
１次面取り用の面取り砥石としては、例えば＃８００のメタルボンド面取り用砥石を採用することができる。１次面取りでの面取り量は１００〜２００μｍである。面取り時間は０．５〜１分間である。
１次面取り工程における第１の直線の傾斜角度は１０〜４５度、好ましくは２０〜２４度である。１０度未満では最終形状成形の際に取り代が不足するという不都合が生じる。また、４５度を超えると、チッピングという不都合が生じる。
【０００９】
また、１次面取り工程における第２の直線の傾斜角度は１０〜４５度、好ましくは２０〜２４度である。１０度未満では最終形状成形の際に取り代が不足するという不都合が生じる。また、４５度を超えるとチッピングという不都合が生じる。第１の直線および第２の直線の傾斜角度は同じでもよい。また、異なってもよい。
１次面取り工程における第３の直線の長さは、例えば１００〜６００μｍ、好ましくは３００〜５００μｍである。１００μｍ未満では、面取り端面でラップのキャリアの内側が削られ、ライフ近くになると、キャリア断面は半球状となり、そのエッジでチッピングという不都合が生じる。また、６００μｍを超えると、仕込み、回収時のチッピングという不都合が生じる。
このスライスされた半導体ウェーハの外周部の断面が、ウェーハの表裏を示す各直線に対して傾斜した第１の直線および第２の直線と、表裏面を示す各直線に対して垂直で第１の直線および第２の直線と交わる第３の直線とにより囲まれたテーパ形状であれば、ウェーハの外周部の表裏両面側がそれぞれテーパ面となり、ウェーハの最外周側がウェーハ厚さ方向を含む平坦面となる。
【００１０】
ラップ工程で使用されるラッピング装置は、上下配置された一対のラップ定盤と、ラップ定盤間に配置され、複数のウェーハ保持孔が形成されたキャリアプレートとを備えている。キャリアプレートの各ウェーハ保持孔にスライスされた半導体ウェーハを保持し、ラップ液を上方から供給しながら各半導体ウェーハをラップする。具体的には、回転モータによって回転する太陽ギヤおよびインターナルギヤの間で、キャリアプレートを自転、公転させ、これによりウェーハ保持孔内の半導体ウェーハの表裏両面（上面および下面）を、上定盤および下定盤の各対向面（ラップ作用面）に押圧しながら摺接する。
ラップ量は、半導体ウェーハの表裏両面で６０〜１００μｍである。ラップ時間は１０〜２０分間である。ラップ液としては、例えばアルミナ砥粒と分散剤と水の混合物などを採用することができる。
２次面取り用の面取り砥石としては、例えば＃１２００〜＃１５００のメタルボンド面取り用砥石を採用することができる。ここでの面取り量は２００〜３００μｍである。面取り時間は３〜６分間である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、上記２次面取り後、半導体ウェーハの外周部の面取り面を鏡面仕上げする鏡面面取り工程を施す請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
鏡面面取り工程に用いられる鏡面面取り装置としては、例えば円筒形状のウレタンバフを回転させ、この回転しているバフの外周面に、保持板に吸着・保持された半導体ウェーハの外周面を接触させ、この外周面を鏡面加工するものなどを採用することができる。この鏡面面取り時において、半導体ウェーハは保持板に真空吸着される。
鏡面面取り工程での加工取り代は例えば２〜５μｍである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、上記１次面取り工程では、上記テーパ面と平坦面との接合部分に丸みが付形される請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００１３】
【作用】
この発明によれば、ラップ時、半導体ウェーハはキャリアプレートのウェーハ保持孔内で自転し、その最外周部がウェーハ保持孔の垂直な周壁と接触する。しかしながら、前工程の１次面取りにおいて、スライスされた半導体ウェーハの外周部の断面を、ウェーハの表裏を示す各直線に対して傾斜した第１の直線および第２の直線と、表裏面を示す各直線に対して垂直で第１の直線および第２の直線と交わる第３の直線とにより囲まれたテーパ形状としたので、ウェーハの最外周部とウェーハ保持孔の周壁との接触は面接触となる。その結果、従来のように１次面取りの面取り形状が出荷時の最終形状で、ウェーハ保持孔の周壁との接触が線接触となる際に比べて、ラップ中に最外周部に作用する単位面積当たりの力が減少する。これにより、この最外周部の傷の発生を抑制することができ、仮に傷が発生してもその傷を浅くすることができる。さらには、この傷に起因したパーティクルの発生量を低減することができる。
【００１４】
しかも、その後、半導体ウェーハに鏡面面取りが施される際には加工取り代が低減し、ウェーハの生産性を高めることができる。また、半導体ウェーハの表裏両面側には、１次面取りによってテーパ面がそれぞれ形成されている。その結果、ラップ時には、ウェーハの最外周部とウェーハ保持孔の周壁との接触が面接触になるものの、スライス直後の半導体ウェーハを、直接、ラップしたときのようなウェーハの外周部のカケ、チッピングの多発は起きにくい。
次に、ラッピング後の半導体ウェーハを２次面取りし、最終形状に付形する。仮にラッピングされた半導体ウェーハの最外周部に傷が発生しても、２次面取り時にその傷を短時間のうちに除去することができる。
【００１５】
特に、請求項３の発明によれば、テーパ面と平坦面との接合部分に丸みが付形されているので、ラップ時における半導体ウェーハの外周部のカケ、チッピングの発生をさらに抑えることができる。
【００１６】
【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、２次面取り、エッチング、鏡面面取り、１次研磨、仕上げ研磨、仕上げ洗浄の各工程を経て、表面を鏡面仕上げしたシリコンウェーハが作製される。以下、各工程を詳述する。
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、直径２０１ｍｍ、厚さ８６０μｍ程度のシリコンウェーハＷにスライスされる。
次に、シリコンウェーハＷの外周部が１次面取りされる（Ｓ１０２）。具体的には、＃８００のメタルボンド面取り用砥石を用いて、面取り面の断面形状が、ウェーハの表側で２０〜２４度のテーパ面となり、ウェーハの裏側で２０〜２４度のテーパ面となる。そして、最外周側がウェーハの表裏面に対して垂直で両テーパ面と交わる平坦面となるように面取りされる。これにより、ウェーハが真円化される。１次面取りでの面取り量は３００μｍである。面取り時間は０．５〜１分間である。また、１次面取り時には、テーパ面と平坦面との接合部分に丸みが付形される（図１（ａ））。
【００１７】
次に、ラッピング工程（Ｓ１０３）が施される。図２および図３に示すように、ここで使用されるラッピング装置１０は、上下配置された一対のラップ定盤１１，１２と、ラップ定盤１１，１２間に配置され、４つのウェーハ保持孔１３ａ…が形成された５枚のキャリアプレート１３…とを備えている。図２中には、５枚のうちの１枚だけを図示している。キャリアプレート１３…はＳＫ材製で、各ウェーハ保持孔１３ａ…に１次面取り後のシリコンウェーハＷを保持し、アルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液を上方から供給しながら、各シリコンウェーハＷをラップする。具体的には、図示しない回転モータによって回転する太陽ギヤ１４およびインターナルギヤ１５の間で、キャリアプレート１３…を自転、公転させ、これによりウェーハ保持孔１３ａ…内のシリコンウェーハＷの表裏両面を、上定盤１１および下定盤１２の各ラップ作用面に押圧しながら摺接する（図１（ｂ））。これにより、シリコンウェーハＷの表裏両面が機械的に研削される。ラップ量は、ウェーハの表裏両面で７０〜１００μｍ、ラップ時間は１０〜２０分間である。
【００１８】
このラップ時、シリコンウェーハＷはキャリアプレート１３…のウェーハ保持孔１３ａ…内で自転し、ウェーハの最外周部がウェーハ保持孔１３ａ…の周壁と接触する。シリコンウェーハＷの最外周側は、１次面取りによりウェーハ厚さ方向を含む平坦面となっている。そのため、ウェーハの最外周部とウェーハ保持孔１３ａ…の周壁との接触が面接触となる。これにより、従来のように１次面取りの面取り形状が出荷時の最終形状であって、ウェーハ保持孔１３ａ…の周壁との接触が線接触となる場合に比べて、ラップ中にこの最外周部に作用する単位面積当たりの力が減少する。その結果、ウェーハの最外周部の傷の発生を抑えることができる。しかも、後工程の鏡面面取り工程での加工取り代が減少し、シリコンウェーハＷの生産性を高めることができる。
また、ラップに際して、シリコンウェーハＷの表裏両面側には、あらかじめテーパ面がそれぞれ形成されている。その結果、上述したようにウェーハの最外周部とウェーハ保持孔１３ａ…の周壁との接触が面接触となっているものの、スライス直後のシリコンウェーハＷを、直接、ラップした際のようなウェーハの外周部のカケ、チッピングの多発は起きにくい。
【００１９】
次いで、ラッピングされたシリコンウェーハＷには、ウェーハの外周面に２次面取りが施される（Ｓ１０４）。
ここでは、＃１５００のメタルボンド面取り用砥石が用いられる。面取り量は６００μｍ、面取り時間は３〜６分間である。
２次面取りにより、シリコンウェーハＷの外周部が、最終形状である面取り形状に付形される（図１（ｃ））。しかも、仮にラップドウェーハＷの最外周部に傷が発生していた場合であっても、その傷を短時間のうちに除去することができる。
続いて、２次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。
【００２０】
その後、エッチングされたシリコンウェーハＷの外周部に鏡面面取り（ＰＣＲ）を施す（Ｓ１０６）。この加工時には、図示しない鏡面面取り装置が用いられる。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る。モータによりウレタンバフを回転させ、この回転中のバフの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。
それから、この鏡面面取りされたシリコンウェーハＷの表面を片面研磨装置を用いて１次研磨する（Ｓ１０７）。
具体的には、キャリアプレート１３…の各ウェーハ保持孔１３ａ…にシリコンウェーハＷを挿入し、遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた上下２枚の研磨布により１次研磨する。
次に、１次研磨後のシリコンウェーハＷの表面を仕上げ研磨する（Ｓ１０８）。仕上げ研磨用の研磨装置には、片面を研磨する公知の研磨装置を用いる。すなわち、仕上げ研磨用の不織布を使用し、研磨量は０．１〜２μｍ程度である。
その後、シリコンウェーハＷを仕上げ洗浄する（Ｓ１０９）。ここでの洗浄は、ＳＣ−１とＳＣ−２との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、１次面取り時、スライスされた半導体ウェーハの外周部の断面が、この半導体ウェーハの表裏を示す各直線に対してそれぞれ所定角度を有して傾斜した第１の直線および第２の直線と、表裏面を示す各直線に対して垂直で第１の直線および第２の直線と交わる第３の直線とにより囲まれたテーパ形状となる面取りを施し、続くラップ後に最終形状を付形する２次面取りを施すようにしたので、ラップ中、半導体ウェーハの最外周部とウェーハ保持孔の周壁との接触が面接触となる。これにより、ラップ中の最外周部の傷の発生を抑えることができ、この傷に起因したパーティクルの発生量を低減することができるとともに、仮に傷が発生した場合でもその傷を浅くすることができる。しかも、後工程で鏡面面取りされる場合には、鏡面面取り時の加工取り代が減少し、ウェーハの生産性を高めることができる。
【００２２】
特に、請求項３の発明によれば、テーパ面と平坦面との接合部分に丸みが付形されているので、ラップ時における半導体ウェーハの外周部のカケ、チッピングの発生をさらに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シートである。
【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ラッピング装置の模式図である。
【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ラッピング装置の要部拡大縦断面図である。
【図４】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シートである。
【符号の説明】
Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

Claims

スライスされた半導体ウェーハの外周部に１次面取りを施す１次面取り工程と、
１次面取り後、この半導体ウェーハをラッピングするラップ工程と、
ラッピングされた半導体ウェーハの外周部に最終形状を付形する２次面取りを施す２次面取り工程とを備えた半導体ウェーハの製造方法であって、
上記１次面取りは、
上記スライスされた半導体ウェーハの外周部の断面が、この半導体ウェーハの表裏を示す各直線に対してそれぞれ所定角度を有して傾斜した第１の直線および第２の直線と、上記表裏面を示す各直線に対して垂直で上記第１の直線および第２の直線と交わる第３の直線とにより囲まれたテーパ形状である半導体ウェーハの製造方法。
上記２次面取り後、半導体ウェーハの外周部の面取り面を鏡面仕上げする鏡面面取り工程を施す請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
上記１次面取り工程では、上記テーパ面と平坦面との接合部分に丸みが付形される請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの製造方法。