JP3620554B2 - 半導体ウェーハ製造方法 - Google Patents

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Description

【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側の長周期のうねり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95112JP: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〜−50mmHg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「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に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、本発明の第1の基本技術は、
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り、更に第2の基本技術は、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、更に第3の基本技術は、前記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、第4基本技術は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。
【0016】
そして本発明は、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基本技術の平坦化工程と湿式エッチングとに代わる、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用いた処理工程を導入して、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、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用いた処理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3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用いた処理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。
【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(TOTAL THICKNESS 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30μm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、上下定盤に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である。
【0020】
上記課題を解決するために、本発明の第1の基本技術は、薄板円盤状に切断し、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アスカーC硬度80以上の硬質な研磨布を用いて同時に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。
かかる第1の基本技術によれば、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、第2の基本技術は、第1の基本技術にエッチング処理を加えたもので、
薄板円盤状に切断し、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アスカーC硬度80以上の硬質な研磨布を用いて同時に両面研磨を行うことを特徴としている。
この場合、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、基本技術1若しくは2記載の平面研削手段を特定したもので、
基本技術3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】
基本技術4は、前記平面研削手段を、両面研削によるバッチ式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枚葉式2次研削手段との組み合わせであることにある。
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】
そしてまた、かかる基本技術を前提とした請求項1記載の発明は、薄板円盤状に切断し、面取りしたウェーハを、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用いた処理にて加工変質層を除去し且つ平坦化した後、該ウェーハをアスカーC硬度80以上の硬質な研磨布を用いて同時に両面研磨を行うことを特徴とする。
かかる発明によれば、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用いた処理で平坦化が可能なために前記基本技術の様な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、面取りしたウェーハを、直接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用いた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出来る。
【0025】
また、請求項2記載の発明は、面取り工程と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用いた処理の間に平面研削手段若しくはラッピング手段で平坦化する工程が付加されている。請求項3の発明は、面取り工程と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用いた処理の間に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度を維持した状態でウェーハの加工変質層を除去する工程が存在している。
【0026】
この場合、前記プラズマ補助の化学的エッチングは、例えば、前記特開平6−5571号に基づいて Heughes Danbary Optical Systems 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ある。
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、特に両面研磨前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】
【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基本技術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。
【0028】
図1に示すように、本基本技術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。
【0029】
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。
【0030】
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11a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61a、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61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。
【0031】
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。
【0032】
尚、本基本技術では図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28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。
【0033】
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側の長周期のうねり等を吸収する前記第1研削技術を採用してもよい。
【0034】
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撹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。
【0035】
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55b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。
【0036】
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種の本発明の実施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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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、30c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30d、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。
【0042】
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。
【0043】
【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基本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。
【0044】
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)基本例
#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14〜15μm、b)比較例2は7〜10μm、c)基本例1は3〜5μmの結果となった。
【0045】
この結果基本例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。
【0046】
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(PACE)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11μm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。
【0047】
【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(基本例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
38 プラズマチャンバ空洞
51 下定盤
52 上定盤
51a、52a 研磨パッド
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

Claims (4)

  1. 薄板円盤状に切断し、面取りしたウェーハを、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用いた処理にて加工変質層を除去し且つ平坦化した後、該ウェーハをアスカーC硬度80以上の硬質な研磨布を用いて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. 薄板円盤状に切断し、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、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用いた処理にて加工変質層を除去し且つ微細に平坦化した後、該ウェーハをアスカーC硬度80以上の硬質な研磨布を用いて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。
  3. 薄板円盤状に切断し、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用いた処理にて加工変質層を除去した後、該ウエーハをアスカーC硬度80以上の硬質な研磨布を用いて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。
  4. 請求項1、2若しくは3記載の非接触プラズマ補助化学的エッチングを用いた処理が、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PACE(Plasuma Assisted Chemical Etching)技術である事を特徴とする半導体ウェーハ製造方法。
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