(57)【要約】【課題】使用済み製品ウエハの多くは、深い拡散層等を有するため、それらから再生テスト・ウエハ等を製造する場合は、それらを除去する必要があるため、必然的に除去速度の大きいグラインディングなどの機械的除去手段を導入せざるを得なくなり、その加工の結果として生じた変質層を更に除去する必要が生じる等の問題がある。【解決手段】本願の一つの発明は、シリコン系再生テスト・ウエハ等の製造方法において、使用済みテスト・ウエハ（非製品ウエハ）の表面の構造層をウエット・エッチングにより、必要な程度、除去した後、凹凸を有するウエハの一つの主面に対して、浮遊砥粒、および水溶性ポリマを含有する研磨スラリを用いた化学機械研磨を実施する工程を含むものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む再生半導体ウエハの製造方法：
（ａ）使用済みの半導体ウエハの第1の主面に対して、ウエット・エッチングを実行することにより、基板上構造層を実質的に除去する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、研磨スラリを用いた化学機械研磨による第1の研磨処理を実行する工程、
ここで、前記研磨スラリは、ｐＨが９以上、１２以下であって、以下を含む：
（ｉ）砥粒；
（ｉｉ）塩基性化合物；
（ｉｉｉ）１，２，４-トリアゾール；
（ｉｖ）水溶性高分子。
【請求項２】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記水溶性高分子は、ノニオン性高分子である。
【請求項３】
前記第２項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記ノニオン性高分子は、ポリ・ビニル・ピロリドンおよび、その共重合体から選択された少なくとも一種類である。
【請求項４】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記水溶性高分子は、ポリ・ビニル・ピロリドンおよび、その共重合体から選択された少なくとも一種類との混合物である。
【請求項５】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系半導体ウエハである。
【請求項６】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系単結晶半導体ウエハである。
【請求項７】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記砥粒の組成の主要部は、コロイダル・シリカである。
【請求項８】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記塩基性化合物の組成の主要部は、水酸化カリウム、水酸化テトラ・メチル・アンモニウム、または、水酸化アンモニウムである。
【請求項９】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系エピタキシャル・ウエハである。
【請求項１０】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【請求項１１】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【請求項１２】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【請求項１３】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【請求項１４】
前記第１３項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【請求項１５】
前記第１０項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【請求項１６】
前記第７項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【請求項１７】
前記第１２項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【請求項１８】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、少なくとも前記工程（ａ）および（ｂ）の間には、グラインディング工程がない。
【請求項１９】
前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、更に、以下の工程を含む：
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、前記第１の研磨処理とこのなる条件で、化学機械研磨による第２の研磨処理を実行する工程。
【請求項２０】
前記第１９項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記第２の研磨処理は、浮遊砥粒を含有する研摩スラリを用いて実行される。
【請求項２１】
以下の工程を含む再生半導体ウエハの製造方法：
（ａ）使用済みの半導体ウエハの第1の主面であって、前記再生半導体ウエハのデバイス面となるべき主面に対して、ウエット・エッチングを実行することにより、基板上構造層を実質的に除去する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、研磨スラリを用いた化学機械研磨による第1の研磨処理を実行する工程、
ここで、前記研磨スラリは、ｐＨが９以上、１２以下であって、以下を含む：
（ｉ）砥粒；
（ｉｉ）塩基性化合物；
（ｉｉｉ）１，２，４-トリアゾール；
（ｉｖ）前記研磨スラリ中、０．０３重量％以上、０．１７５重量％以下のポリ・ビニル・ピロリドン。
【請求項２２】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系半導体ウエハである。
【請求項２３】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系単結晶半導体ウエハである。
【請求項２４】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記砥粒の組成の主要部は、コロイダル・シリカである。
【請求項２５】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記塩基性化合物の組成の主要部は、水酸化カリウム、水酸化テトラ・メチル・アンモニウム、または、水酸化アンモニウムである。
【請求項２６】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系エピタキシャル・ウエハである。
【請求項２７】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【請求項２８】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【請求項２９】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【請求項３０】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【請求項３１】
前記第３０項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【請求項３２】
前記第２７項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【請求項３３】
前記第２８項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【請求項３４】
前記第２９項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【請求項３５】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、少なくとも前記工程（ａ）および（ｂ）の間には、グラインディング工程がない。
【請求項３６】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１５重量％以下である。
【請求項３７】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１重量％以下である。
【請求項３８】
前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、更に、以下の工程を含む：
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、前記第１の研磨処理とこのなる条件で、化学機械研磨による第２の研磨処理を実行する工程。
【請求項３９】
前記第３８項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記第２の研磨処理は、浮遊砥粒を含有する研摩スラリを用いて実行される。
【請求項４０】
以下の工程を含むシリコン系半導体の再生非製品ウエハの製造方法：
（ａ）シリコン系半導体の使用済の非製品ウエハの第1の主面に対して、ウエット・エッチングを実行することにより、基板上構造層を実質的に除去する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記使用済みウエハの前記第1の主面に対して、研磨スラリを用いた化学機械研磨による第1の研磨処理を実行する工程、
ここで、前記研磨スラリは、ｐＨが９以上、１２以下であって、以下を含む：
（ｉ）砥粒；
（ｉｉ）塩基性化合物；
（ｉｉｉ）１，２，４-トリアゾール；
（ｉｖ）ポリ・ビニル・ピロリドン。
【請求項４１】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、更に、以下の工程を含む：
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、前記第１の研磨処理とこのなる条件で、化学機械研磨による第２の研磨処理を実行する工程。
【請求項４２】
前記第４１項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記第２の研磨処理は、浮遊砥粒を含有する研摩スラリを用いて実行される。
【請求項４３】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０１重量％以上、１重量％以下である。
【請求項４４】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０３重量％以上、０．１７５重量％以下である。
【請求項４５】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１５重量％以下である。
【請求項４６】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１重量％以下である。
【請求項４７】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中における１，２，４-トリアゾールの組成は、０．１重量％以上、１０重量％以下である。
【請求項４８】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中における１，２，４-トリアゾールの組成は、０．２５重量％以上、５重量％以下である。
【請求項４９】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、少なくとも前記工程（ａ）および（ｂ）の間には、グラインディング工程がない。
【請求項５０】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記砥粒は、コロイダル・シリカである。
【請求項５１】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記塩基性化合物は、水酸化カリウム、水酸化テトラ・メチル・アンモニウム、または、水酸化アンモニウムである。
【請求項５２】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記使用済の非製品ウエハは、テスト・ウエハである。
【請求項５３】
前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記再生非製品ウエハは、テスト・ウエハである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランジスタや配線等からなる回路、パターン等の層（機能層）が形成された使用済みの半導体ウエハ等から、半導体集積回路装置等の製造又は製造工程におけるテストに適する再生半導体ウエハ等を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００１−３５８１０７号公報（特許文献１）または、その対応米国特許公開２００１−００３９１０１号公報（特許文献２）には、使用済みの半導体ウエハを、半導体集積回路製造に適する半導体ウエハに再生する方法として、ウエット・エッチングで半導体ウエハ上の異性物質を除去し、その後、研削、エッチング、研磨等を施す技術が開示されている。
【０００３】
日本特開２００４−２６０１３７号公報（特許文献３）または、その対応米国特許第７０２２５８６号公報（特許文献４）には、張り合わせＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハの作製に使用する張り合わせ用ウエハの再生方法として、傾斜した研磨パッドとスラリを使用するウエハの表面構造除去技術が開示されている。
【０００４】
日本特開２００２−０５７１２９号公報（特許文献５）または、その対応米国特許第６４０６９２３号公報（特許文献６）には、使用済みの半導体ウエハを、半導体集積回路製造に適する半導体ウエハに再生する方法として、機械的研磨の代わりに、金属汚染を低減するために、ブラスト加工、または、硬質粒子圧接法を用いる技術が開示されている。
【０００５】
日本特開２００７−２４３１５９号公報（特許文献７）には、金属膜などの被膜が形成されている半導体ウエハ、所謂ダミー・ウエハを、ドライ・エッチングすることによって、再び使用できるように再生する手法が公開されている。
【０００６】
日本特開２００４−３５６２３１号公報（特許文献８）または、その対応米国特許公開２００７−００２３３９５号公報（特許文献９）には、浮遊砥粒を含むスラリと多孔質ポリウレタン研磨パッドを用いた研磨により、原材料としての半導体ウエハを製造する方法が開示されている。
【０００７】
日本特開２００４−３３７９９２号公報（特許文献１０）には、固定砥粒研磨パッドを用いて、半導体製造工程のＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理を行う方法が開示されている。
【０００８】
米国特許第３１７０２７３号公報（特許文献１１）には、半導体デバイスに対するポリッシング技術における研磨速度の高速化の観点から、研磨砥粒として、コロイダル・シリカおよびシリカゲルが最も適していることが開示されている。その研磨砥粒の具体例として、１次粒子の粒径が４から２００ｎｍのものなどが示されている。
【０００９】
米国特許第４１６９３３７号公報（特許文献１２）には、コロイダル・シリカまたはシリカゲルを含む研磨スラリに水溶性アミンを添加することにより、シリコン半導体表面を高速で研磨できる技術が開示されている。その研磨砥粒の具体例として、１次粒子の粒径が４から２００ｎｍ、好ましくは４から１００ｎｍのものなどが示されている。
【００１０】
米国特許第４４６２１８８号公報（特許文献１３）には、コロイダル・シリカまたはシリカゲルを含む研磨スラリに水溶性アミンおよび水溶性第四アンモニウム塩または第四アンモニウム塩基を添加することにより、シリコン半導体表面を更に高速で研磨できる技術が開示されている。
【００１１】
日本特開昭５２−４７３６９号公報（特許文献１４）には、ｐＨが１１から１２．５の研磨スラリ中のコロイダル・シリカ等の表面をアルミニウム原子で被覆することによって、シリコン半導体等の表面を高速で研磨できる技術が開示されている。
【００１２】
日本特開昭６２-３０３３３号公報（特許文献１５）または米国特許第４５８８４２１号公報（特許文献１６）には、水性コロイド・シリカ・ゾル等を含むスラリにピペラジン（Ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ）等を添加することによって、低砥粒濃度でシリコン半導体等の表面を高速で研磨できる技術が開示されている。
【００１３】
日本特開２００６−８０３０２号公報（特許文献１７）または米国特許公開２００６−００４９１４３号公報（特許文献１８）には、アゾール類およびその誘導体の少なくともいずれか一種を含む研磨スラリが開示されている。ここには、アゾール類等の添加によって、研磨能力が向上すること、ならびに、この向上が複素５員環化合物（Ｆｉｖｅ−Ｍｅｍｂｅｒｅｄ  Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）の窒素原子の非共有電子対が研磨対象物に直接作用するためとの記載があり、複素５員環化合物の例としてイミダゾール（Ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）が示されている。
【００１４】
日本特開平０２−１５８６８４号公報（特許文献１９）または米国特許第５３５２２７７号公報（特許文献２０）には、シリコン基板等のウエハの凹凸を低減するスラリ（研磨液）として、コロイダル・シリカ、ポリ・アクリル・アミド（Ｐｏｌｙ−Ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ；水溶性高分子）、および塩化カルシウム（水溶性塩類）を含有するものが開示されている。また、ここには、水溶性高分子の添加により、研磨速度が低下する問題が示されている。
【００１５】
日本特開２００８−５３４１４号公報（特許文献２１）または米国特許公開２００８−００５３００１号公報（特許文献２２）には、欠陥の一種であるＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔ）を低減するスラリとして、ポリ・ビニル・ピロリドン（Ｐｏｌｙ−ＶＩｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）を含むものが開示されている。また、この文献では、研磨速度の低下を回避するために、ポリ・ビニル・ピロリドンの添加量を低く抑えている（たとえば０．００２重量％以下）。
【００１６】
日本特開２００６−３２４６３９号公報（特許文献２３）または米国特許公開２００６−０２５５３１４号公報（特許文献２４）には、使用済みウエハの再生に関して、シリコン基板部分のみでなく、上部構造も効率よく研磨できる研磨スラリが開示されている。
【００１７】
Electroｎic Jourｎal ２００７年１０月号、４７頁（非特許文献１）には、使用済みの半導体ウエハを、半導体集積回路製造に適する半導体ウエハに再生する方法として、研磨を用いず、ウエット・エッチングおよびドライ・エッチングを併用することにより、半導体ウエハの損失量を９マイクロ・メートルに抑えて半導体ウエハの再生が可能な技術が開示されている。
【００１８】
ＯＫＩテクニカルレビュー２００７年１０月、第２１１号ＶＯＬ．７４，Ｎｏ．３（非特許文献２）には、ポリッシング技術のＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｖｉａ）への応用が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００１−３５８１０７号公報
【特許文献２】米国特許公開２００１−００３９１０１号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０１３７号公報
【特許文献４】米国特許第７０２２５８６号公報
【特許文献５】特開２００２−０５７１２９号公報
【特許文献６】米国特許第６４０６９２３号公報
【特許文献７】特開２００７−２４３１５９号公報
【特許文献８】特開２００４−３５６２３１号公報
【特許文献９】米国特許公開２００７−００２３３９５号公報
【特許文献１０】特開２００４−３３７９９２号公報
【特許文献１１】米国特許第３１７０２７３号公報
【特許文献１２】米国特許第４１６９３３７号公報
【特許文献１３】米国特許第４４６２１８８号公報
【特許文献１４】特開昭５２−４７３６９号公報
【特許文献１５】特開昭６２−３０３３３号公報
【特許文献１６】米国特許第４５８８４２１号公報
【特許文献１７】特開２００６−８０３０２号公報
【特許文献１８】米国特許公開２００６−００４９１４３号公報
【特許文献１９】特開平０２−１５８６８４号公報
【特許文献２０】米国特許第５３５２２７７号公報
【特許文献２１】特開２００８−５３４１４号公報
【特許文献２２】米国特許公開２００８−００５３００１号公報
【特許文献２３】特開２００６−３２４６３９号公報
【特許文献２４】米国特許公開２００６−０２５５３１４号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Electroｎic Jourｎal ２００７年１０月号、４７頁
【非特許文献２】ＯＫＩテクニカルレビュー２００７年１０月、第２１１号ＶＯＬ．７４，Ｎｏ．３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
半導体装置または半導体集積回路装置の製造（ウエハ工程）においては、主に単結晶シリコン・ウエハのデバイス面上に、素子を形成し、その上に配線層を必要に応じて堆積することで、ウエハ上の多数の単位チップ領域を完成させる。その後、ウエハを通常、所定の厚さまで裏面研削を実施した後、単位チップ領域に分割している（裏面研削と分割等の工程を総称して「ウエハ・チップ化工程」という）。
【００２２】
ここで、原材料としてのウエハ投入からウエハ・チップ化工程前の段階で、ラインから外部に排出されるウエハ、すなわち「途中排出製品ウエハ（使用済み製品ウエハ）」の全投入製品ウエハに占める比率が極めて高いことから、使用済みウエハの再生が重要視されている。
【００２３】
一般に、製品用ウエハ（たとえば２００φシリコン系ウエハ）の厚さは８００マイクロ・メートル前後であり、半導体製造装置との関係で１００マイクロ・メートル前後の厚さの減少まで許容できると判断されている。しかし、これまでの主要なウエハ再生技術は、数マイクロ・メートル程度の深さに及ぶ深い不純物領域を除去するため、除去速度の大きいグラインディング等の機械的研削を多用する結果、１回の再生で数十マイクロ・メートル前後の厚さの目減りが不可避であった。また、ウエット・エッチングとドライ・エッチングを併用する方法も開発されているが、それでも、９マイクロ・メートル程度の厚さ減少に抑えるのがやっとというところである。このような大きな厚さ減少を伴うウエハ再生技術では、十分な再生回数を確保することができず、ウエハ再生利用の拡大を図ることができない。
【００２４】
一方、ウエハ・プロセスを構成する各要素工程において、プロセス・テストのため、多数のウエハがテスト・ウエハ（一部は「ダミー・ウエハ」とも呼ばれ、本願では、それらを総称して「非製品ウエハ」という。）として消費され、テストが完了すると、ウエハ・ライン外に排出される。このテスト・ウエハは、一般に、その全投入量が、そのまま全部廃棄されるものとされている。そして、本願発明者等が検討したところによると、ウエハ・プロセスを構成する要素工程の総数は近年増加の一途をたどっており、それに従って、排出テスト・ウエハの数は、使用済み製品ウエハの総量を超えるものとなっていることが明らかとなった。
【００２５】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【００２６】
本発明の目的は、半導体装置または半導体集積回路装置の製造プロセスに適合した半導体ウエハの再生技術を提供することにある。
【００２７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００２９】
すなわち、本願の一つの発明は、シリコン系再生ウエハの製造方法において、使用済みテスト・ウエハ（非製品ウエハ）の表面の構造層をウエット・エッチングにより、必要な程度、除去した後、凹凸を有するウエハの一つの主面に対して、浮遊砥粒、および水溶性ポリマを含有する研磨スラリを用いた化学機械研磨を実施する工程を含むものである。
【発明の効果】
【００３０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００３１】
すなわち、シリコン系再生ウエハの製造方法において、使用済みテスト・ウエハ（非製品ウエハ）の表面の構造層をウエット・エッチングにより、必要な程度、除去した後、凹凸を有するウエハの一つの主面に対して、浮遊砥粒、および水溶性ポリマを含有する研磨スラリを用いた化学機械研磨を実施することにより、少ない基板損失量で、平坦性の高い主面を有する再生テスト・ウエハとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本願発明の一実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における主要工程ブロック・フロー図である。
【図２】本願発明の一実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法の対象である使用済みウエハの断面図である。
【図３】図２のウエハ一部拡大部分Ｇに対応するウエハ（使用済み製品ウエハ）の断面拡大図である。
【図４】図３のウエハにウエット・エッチングを実行した後の典型的な断面構造を示すウエハの断面拡大図である。
【図５】図２のウエハ一部拡大部分Ｇに対応するウエハ（使用済み非製品ウエハ）の断面拡大図である。
【図６】図５のウエハにウエット・エッチングを実行した後の典型的な断面構造を示すウエハの断面拡大図である。
【図７】主研磨に使用するＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置の第１研摩部の断面模式図である。
【図８】主研摩及び仕上げ研摩に使用するCMP＆洗浄一貫装置の模式平面レイアウト図である。
【図９】研摩レートを無視した場合のパターン付きウエハのスラリ組成によるウエハの正規化残留段差のＰＶＰ添加量依存性を示すデータ・プロット図である。
【図１０】主研磨終了後のウエハの様子を説明するための断面模式図である。
【図１１】ウエハ内のサンプリング位置を示すウエハ上面図である。
【図１２】図１１の各位置に対応するチップ領域内の各サンプリング・ラインを示すチップ平面図である。
【図１３】仕上げ研磨に使用するＣＭＰ装置の第２研摩部の断面模式図である。
【図１４】図１の洗浄工程の詳細ステップの一例を示す工程ブロック・フロー図である。
【図１５】本願の実施形態に使用したスラリの作用を説明するためのウエハ模式断面図である。
【図１６】図１５に説明したスラリによる研摩レートの研摩荷重依存性を示すデータ・プロット図である。
【図１７】図１１および図１２に示す各点における研摩結果を示す段差量データ図表である。
【図１８】図１７に対応するプロファイル・データ図表である。
【図１９】ブランケット・ウエハの研摩後のプロファイルの各パラメータを示すデータ図表である。
【図２０】ブランケット・ウエハ（プレイン・ウエハ）の研摩レートのＰＶＰ添加量依存性を示すデータ・プロット図である。
【図２１】パターン付きウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表である。
【図２２】パターン付きウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表（比較例）である。
【図２３】ブランケット・ウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表である。
【図２４】ブランケット・ウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表（比較例）である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００３４】
１．以下の工程を含む再生半導体ウエハの製造方法：
（ａ）使用済みの半導体ウエハの第1の主面に対して、ウエット・エッチングを実行することにより、基板上構造層を実質的に除去する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、研磨スラリを用いた化学機械研磨による第1の研磨処理を実行する工程、
ここで、前記研磨スラリは、ｐＨが９以上、１２以下であって、以下を含む：
（ｉ）砥粒；
（ｉｉ）塩基性化合物；
（ｉｉｉ）１，２，４-トリアゾール；
（ｉｖ）水溶性高分子。
【００３５】
２．前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記水溶性高分子は、ノニオン性高分子である。
【００３６】
３．前記第２項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記ノニオン性高分子は、ポリ・ビニル・ピロリドンおよび、その共重合体から選択された少なくとも一種類である。
【００３７】
４．前記第１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記水溶性高分子は、ポリ・ビニル・ピロリドンおよび、その共重合体から選択された少なくとも一種類との混合物である。
【００３８】
５．前記第１から４項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系半導体ウエハである。
【００３９】
６．前記第１から４項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系単結晶半導体ウエハである。
【００４０】
７．前記第１から６項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記砥粒の組成の主要部は、コロイダル・シリカである。
【００４１】
８．前記第１から７項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記塩基性化合物の組成の主要部は、水酸化カリウム、水酸化テトラ・メチル・アンモニウム、または、水酸化アンモニウムである。
【００４２】
９．前記第１から８項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系エピタキシャル・ウエハである。
【００４３】
１０．前記第１から９項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【００４４】
１１．前記第１から９項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【００４５】
１２．前記第１から９項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【００４６】
１３．前記第１から９項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【００４７】
１４．前記第１から１３項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【００４８】
１５．前記第１から１３項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【００４９】
１６．前記第１から１３項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【００５０】
１７．前記第１から１３項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【００５１】
１８．前記第１から１７項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、少なくとも前記工程（ａ）および（ｂ）の間には、グラインディング工程がない。
【００５２】
１９．前記第１から１８項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、更に、以下の工程を含む：
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、前記第１の研磨処理とこのなる条件で、化学機械研磨による第２の研磨処理を実行する工程。
【００５３】
２０．前記第１９項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記第２の研磨処理は、浮遊砥粒を含有する研摩スラリを用いて実行される。
【００５４】
２１．以下の工程を含む再生半導体ウエハの製造方法：
（ａ）使用済みの半導体ウエハの第1の主面であって、前記再生半導体ウエハのデバイス面となるべき主面に対して、ウエット・エッチングを実行することにより、基板上構造層を実質的に除去する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、研磨スラリを用いた化学機械研磨による第1の研磨処理を実行する工程、
ここで、前記研磨スラリは、ｐＨが９以上、１２以下であって、以下を含む：
（ｉ）砥粒；
（ｉｉ）塩基性化合物；
（ｉｉｉ）１，２，４-トリアゾール；
（ｉｖ）前記研磨スラリ中、０．０３重量％以上、０．１７５重量％以下のポリ・ビニル・ピロリドン。
【００５５】
２２．前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系半導体ウエハである。
【００５６】
２３．前記第２１項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系単結晶半導体ウエハである。
【００５７】
２４．前記第２１から２３項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記砥粒の組成の主要部は、コロイダル・シリカである。
【００５８】
２５．前記第２１から２４項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記塩基性化合物の組成の主要部は、水酸化カリウム、水酸化テトラ・メチル・アンモニウム、または、水酸化アンモニウムである。
【００５９】
２６．前記第２１から２５項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、シリコン系エピタキシャル・ウエハである。
【００６０】
２７．前記第２１から２６項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【００６１】
２８．前記第２１から２６項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【００６２】
２９．前記第２１から２６項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【００６３】
３０．前記第２１から２６項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記再生半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【００６４】
３１．前記第２１から３０項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、非製品用ウエハである。
【００６５】
３２．前記第２１から３０項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、テスト・ウエハである。
【００６６】
３３．前記第２１から３０項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、製品用ウエハである。
【００６７】
３４．前記第２１から３０項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記使用済みの半導体ウエハは、ダミー・ウエハである。
【００６８】
３５．前記第２１から３４項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、少なくとも前記工程（ａ）および（ｂ）の間には、グラインディング工程がない。
【００６９】
３６．前記第２１から３５項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１５重量％以下である。
【００７０】
３７．前記第２１から３５項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１重量％以下である。
【００７１】
３８．前記第２１から３７項のいずれか一つの再生半導体ウエハの製造方法において、更に、以下の工程を含む：
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、前記第１の研磨処理とこのなる条件で、化学機械研磨による第２の研磨処理を実行する工程。
【００７２】
３９．前記第３８項の再生半導体ウエハの製造方法において、前記第２の研磨処理は、浮遊砥粒を含有する研摩スラリを用いて実行される。
【００７３】
４０．以下の工程を含むシリコン系半導体の再生非製品ウエハの製造方法：
（ａ）シリコン系半導体の使用済の非製品ウエハの第1の主面に対して、ウエット・エッチングを実行することにより、基板上構造層を実質的に除去する工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記使用済みウエハの前記第1の主面に対して、研磨スラリを用いた化学機械研磨による第1の研磨処理を実行する工程、
ここで、前記研磨スラリは、ｐＨが９以上、１２以下であって、以下を含む：
（ｉ）砥粒；
（ｉｉ）塩基性化合物；
（ｉｉｉ）１，２，４-トリアゾール；
（ｉｖ）ポリ・ビニル・ピロリドン。
【００７４】
４１．前記第４０項の再生非製品ウエハの製造方法において、更に、以下の工程を含む：
（ｃ）前記工程（ｂ）の後、前記半導体ウエハの前記第1の主面に対して、前記第１の研磨処理とこのなる条件で、化学機械研磨による第２の研磨処理を実行する工程。
【００７５】
４２．前記第４１項の再生非製品ウエハの製造方法において、前記第２の研磨処理は、浮遊砥粒を含有する研摩スラリを用いて実行される。
【００７６】
４３．前記第４０から４２項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０１重量％以上、１重量％以下である。
【００７７】
４４．前記第４０から４２項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０３重量％以上、０．１７５重量％以下である。
【００７８】
４５．前記第４０から４２項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１５重量％以下である。
【００７９】
４６．前記第４０から４２項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中におけるポリ・ビニル・ピロリドンの組成は、０．０５重量％以上、０．１重量％以下である。
【００８０】
４７．前記第４０から４６項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中における１，２，４-トリアゾールの組成は、０．１重量％以上、１０重量％以下である。
【００８１】
４８．前記第４０から４６項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記研磨スラリ中における１，２，４-トリアゾールの組成は、０．２５重量％以上、５重量％以下である。
【００８２】
４９．前記第４０から４８項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、少なくとも前記工程（ａ）および（ｂ）の間には、グラインディング工程がない。
【００８３】
５０．前記第４０から４９項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記砥粒は、コロイダル・シリカである。
【００８４】
５１．前記第４０から５０項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記塩基性化合物は、水酸化カリウム、水酸化テトラ・メチル・アンモニウム、または、水酸化アンモニウムである。
【００８５】
５２．前記第４０から５１項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記使用済の非製品ウエハは、テスト・ウエハである。
【００８６】
５３．前記第４０から５２項のいずれか一つの再生非製品ウエハの製造方法において、前記再生非製品ウエハは、テスト・ウエハである。
【００８７】
５４．前記第１から５３項のいずれか一つの再生ウエハの製造方法において、前記工程（ａ）は、基板にあらかじめ形成された凹凸を実質的に露出させるものである。
【００８８】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００８９】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボン・ドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NSC）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。
【００９０】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００９１】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００９２】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置（半導体装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコン・ウエハ（シリコン系）を指すが、エピタキシャル・ウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。なお、ＧａＡｓ系等のシリコン系以外のウエハであってもよいことは、言うまでもない。なお、「単結晶ウエハ」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、エピタキシャル・ウエハを含む。
【００９３】
６．「ウエハ」には、製品をその上に形成する製品ウエハまたは製品用ウエハ、工程のモニタやテストのために製品ウエハと同時に又は前後して処理されるモニタ・ウエハ等のテスト・ウエハ、および装置のメンテナンス、テスト・ラン等に使用されるダミー・ウエハ等に分類される。テスト・ウエハおよびダミー・ウエハを総称して、「非製品ウエハ」という。再生の対象となるのは、製品ウエハの内、ウエハ工程の最終工程まで到達しなかったウエハ（たとえばグラインディング前）であり、いわゆる「使用済み製品ウエハ」（落ちこぼれウエハ）である。その他で再生の対象となるのは、「使用済み非製品ウエハ」である。これらを総称して、「使用済みウエハ」という。
【００９４】
ここで、ウエハの再生とは、主に使用済みウエハを、非製品ウエハとして、再利用できるようにすることである。しかし、使用済み製品ウエハ（または使用済み非製品ウエハ）を製品ウエハとして再生可能な場合もある。
【００９５】
７．本願で「ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）または化学機械研磨」というときは、特に明示した場合を除き、浮遊砥粒を用いるもののみでなく、固定砥粒を用いるものや、いわゆるドライ・ポリッシング等も含むものとする。
【００９６】
なお、ドライ・ポリッシングは、バック・グラインディング（通常、ダイヤモンド砥粒等の高質砥粒をビトリファイド・ボンド等で砥石状に固めたホイールを使用する切削処理）後のストレス・リリーフ等の目的で開発されたもので、研磨液を使用しないドライ状態で鏡面研磨ができることを特徴としている。分類的には、研磨ホイールを用いるので、固定砥粒研磨に属する。
【００９７】
また、「湿式化学機械研磨」というときは、特に明示した場合を除き、研磨液を使用する「化学機械研磨」を指す。湿式化学機械研磨には、浮遊砥粒による化学機械研磨（狭義の化学機械研磨）と固定砥粒による化学機械研磨とがある。本願においては、主に浮遊砥粒による湿式化学機械研磨を説明する。
【００９８】
本願で、「スラリ」というときは、研磨パッド上に供給する前の研磨液に実質的に砥粒を含んだ研磨液、すなわち、浮遊砥粒を含有した研磨液を指す。
【００９９】
８．「基板損失量」とは、ウエハの半導体基板領域１ｓ（図３および図４）の上端面から研磨等の後のウエハのデバイス面１ａまでに厚さ（要除去量）を示す。
【０１００】
９．各種パラメータの測定については、以下の容量で行った。
（１）ｐＨ測定：
ｐＨ測定：横川電機株式会社製Ｍｏｄｅｌ  ｐＨ８１
校正：中性燐酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ６．８６（摂氏２５度）およびホウ酸塩ｐＨ標準液ｐＨ９．１８（摂氏２５度）による２点校正。
測定温度：摂氏２５度。
マグネチック・スターラ：アズワン製ＨＳ−３０Ｄ
測定方法：長径約４センチ・メートル、短径約０．５センチ・メートルの弗素樹脂でコーティングされた攪拌子を使用し、５００ｒｐｍで研磨液を攪拌した状態で測定を行った。
（２）研摩レート：
研摩前後のウエハの質量減を測定し、ウエハ面積と比重から研摩量を算出した。ウエハの質量測定は、分析用電子天秤を使用した。
天秤：メトラー製ＡＢ１０４
測定温度：摂氏２５度
測定湿度：４０％ＲＨ以上
シリコン比重：２．３３。
（３）凹凸評価：
段差・表面粗さ・微細形状測定装置：ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ製Ｐ１６−ＯＦ
測定モード：Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ
測定長：（特に明示しないときは）２００マイクロ・メートル
測定速度：５マイクロ・メートル/秒
測定荷重：１ミリ・グラム。
【０１０１】
なお、「算術平均粗さ（Ｒａ）」は、測定長内での平均高さとの差の絶対値の積分の単位長さあたりの値である。「最大高さ（Ｒｙ）」は、測定長内での最高点と最低点の差である。「ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）」は、平方根平均ラフネスである。
【０１０２】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【０１０３】
使用済み半導体ウエハの再生方法については、本願発明者の少なくとも一人を含む発明者による以下の先行出願がある。すなわち、日本特願第２００７−３２２８０９号（出願日２００７年１１月２６日）、その後願である日本特願第２００８−２１８７２３号（出願日２００９年７月１７日）、および、更にその後願であるＰＣＴ／ＪＰ２００９／００１０８１（出願日２００９年３月１１日）である。また、本願の実施の形態で使用したスラリについては、本願発明者の少なくとも一人を含む発明者による以下の先行出願がある。すなわち、日本特願第２００９−１０２９１９号（出願日２００９年４月２１日）である。
【０１０４】
１．本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における予備的検討の説明
以下、本願発明者らがウエハ再生利用について、検討したところを説明する。通常、半導体ウエハに集積回路を形成する場合、素子分離のための酸化膜層をシャロー・トレンチ・アイソレーション(STI)法などにより形成する。その深さは、通常０.２〜０.４マイクロ・メートル程度であるが、デバイスの種類によっては、０.５〜１.０マイクロ・メートルになるものもある。さらに、ｎおよびｐの両チャネルを使ったＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）またはＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構成のデバイスをつくるためには、ｎ型とｐ型の深いウエル領域を形成する必要がある。ウエル構造としては、低不純物濃度のシリコン・ウエハ（主にｐ型、一部でｎ型）にｐとｎの二つのウエルを形成する二重ウエル、高エネルギーイオン注入を用いてシリコン基板深部に、もう一つ別のウエルを形成した三重ウエル等がある。後者の方が、より深くイオンが注入されるが、その深さは２〜３マイクロ・メートル程度であることが知られている。
【０１０５】
よって、このような使用済みの製品ウエハを半導体集積回路の製造用ウエハ（製品ウエハ）やテスト・ウエハとして再生する場合、理論的には、最適な損失量（要除去量）は３マイクロ・メートル程度であり、安全マージンを大きめにとると、３〜４マイクロ・メートル程度となる。
【０１０６】
これに対して、工程中で使用した使用済みのテスト・ウエハ等（非製品ウエハ）をテスト・ウエハ等として再生する場合は、非常に小さい損失量（要除去量）となることがわかる。たとえば、使用済みテスト・ウエハの多くが、不純物拡散層を持たないか、持っていても深さが０．１マイクロ・メートル程度のオーダであり、基本的にシャロー・トレンチ・アイソレーション部を除去する際に、同時に除去可能である。
【０１０７】
従って、使用済みのテスト・ウエハ等の非製品ウエハをテスト・ウエハ等の非製品ウエハとして再生するのであれば、主に初期のウエット・エッチング、ラフ研摩、および、必要な仕上げ研摩のみの組み合わせで、０．５マイクロ・メートル程度の総研摩量で、ウエハ再生を達成できる可能性がある。この組み合わせによる再生ウエハ・プロセスでは、基本的に変質層を生成するグラインディング等の機械的切削工程がないので、ウエハの損失量を低く抑えることができる。
【０１０８】
ここにおいて、ラフ研摩として、シャロー・トレンチ・アイソレーション部の深さに対応する０．３マイクロ・メートル程度の研摩量でも良好な平坦性を達成できる研摩手法を使用することが実用上有効である。
【０１０９】
以下、この主に初期のウエット・エッチング、ラフ研摩、および、必要な仕上げ研摩のみの組み合わせによるウエハ再生について詳述する。なお、以下では、使用済みのテスト・ウエハ等の非製品ウエハをテスト・ウエハ等の非製品ウエハとして再生する場合を中心に具体的に説明するが、その他の使用済みウエハをテスト・ウエハ等の非製品ウエハや製品ウエハとして再生する場合には、ラフ研摩の条件の調整（たとえば研摩荷重を上昇、研摩時間の長時間化、研摩砥粒濃度の上昇、初期の研摩粒子系を大きくする等して、ラフ研摩を複数ステップ化する）によって、同様に実施することができる。
【０１１０】
２．本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における使用済みウエハの受け入れからウエット・エッチングまでの説明（主に図１から図６）
図１は本願発明の一実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における主要工程ブロック・フロー図である。図２は本願発明の一実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法の対象である使用済みウエハの断面図である。図３は図２のウエハ一部拡大部分Ｇに対応するウエハ（使用済み製品ウエハ）の断面拡大図である。図４は図３のウエハにウエット・エッチングを実行した後の典型的な断面構造を示すウエハの断面拡大図である。図５は図２のウエハ一部拡大部分Ｇに対応するウエハ（使用済み非製品ウエハ）の断面拡大図である。図６は図５のウエハにウエット・エッチングを実行した後の典型的な断面構造を示すウエハの断面拡大図である。なお、ここで、原材料としての使用済みウエハは、通常、エピタキシャル層のない非エピタキシャル単結晶ウエハを前提として説明するが、必要に応じて、エピタキシャル単結晶ウエハを用いてもよい。
【０１１１】
先ず、図１に示すように、使用済みウエハの受け入れ１０１時には、簡単な検査を実施し、再生可能か否かを判断することが望ましい（ただし、必須ではない）。これは、傷や欠けのある使用済みウエハが、再生処理自体が無駄であるだけでなく、汚染や塵埃等の元になるからである。また、以下の処理の前に、セクション３と同様な、または、より簡易な洗浄処理を実施することが望ましい（ただし、必須ではない）。これらを「再生準備処理」という。
【０１１２】
図２および図３（製品ウエハ）または図５（非製品ウエハ）に示すように、受け入れ時のウエハ１の表側面１ａ（デバイス面または第1の主面、すなわち、裏面１ｂの反対の面）側には、半導体基板内構造層２（主に製品ウエハおよびテスト・ウエハ）および半導体基板上構造層３（主に製品ウエハ、テスト・ウエハ、およびダミー・ウエハ）が設けられている。半導体基板内構造層２の例は、ウエハのウエル領域１ｗ、ＳＴＩ絶縁膜（素子分離領域）４、その他の不純物ドープ領域等である。すなわち、ウエハ１の半導体基板領域１ｓのうち、非加工領域１ｎ以外の部分である。
【０１１３】
一方、半導体基板上構造層３の例は、ゲート絶縁膜、ゲート電極、サイド・ウォール等のゲート構造５、多層配線層等を構成するメタル配線７、層間絶縁膜６、ボンディング・パッド８、ファイナル・パッシベーション膜９等である。
【０１１４】
図１に示すように、この再生準備処理が完了した使用済みウエハ１に対して、ウエット・エッチング処理１０２が実行される。このウエット・エッチング処理１０２は、通常、バッチ処理で行われる。たとえば、ウエハ２５枚程度（ここではシリコン単結晶の２００φウエハを例にとって説明するが、３００φでも、４５０φでもよい）をテフロン（登録商標、以下同じ）製の洗浄治具に収容して、エッチング液（薬液）に浸漬する。エッチング液としては、たとえば、０．３重量％程度（好適な濃度範囲としては、０．２から０．５重量％程度、それ以外の濃度範囲を排除するものではない。また、適切な添加物を許容する。）の弗化水素酸（ＨＦ）等を例示することができる。薬液の温度は、常温すなわち、摂氏２５度程度（量産上、摂氏１５から３０度を好適な範囲として例示することができる）である。エッチング時間（処理時間）は、たとえば１５分程度である。１分から３０分を好適な範囲として例示することができる。なお、必要なエッチング時間は、被処理ウエハ中で最大の半導体基板上構造層３の厚さを酸化シリコン膜のエッチング・レート（０．６マイクロ・メートル/分程度）で割り、必要エッチング時間を算出し、それにオーバ・エッチング時間（たとえば、必要エッチング時間の２０％程度）を加算すればよい。
【０１１５】
なお、通常、窒化シリコン膜等の酸化シリコン・エッチング液に難溶性の膜があっても、ウエット・エッチングの等方性により、除去される。しかし、困難な場合は、途中に、熱燐酸処理（窒化シリコン膜の場合）等を挿入すればよい。なお、難溶性の膜が有機物である場合は、当該有機物の溶剤を、難溶性の膜が金属膜である場合は、その膜を溶解する酸等による処理を挿入すればよい。なお、このように、２以上の薬液処理をする場合には、セクション４と同様に、間に、純水リンス処理を導入することが望ましい（必須ではない）。
【０１１６】
図４（製品ウエハ）または図６（非製品ウエハ）にウエット・エッチング処理１０２が完了したウエハ１の断面の様子を示す。半導体基板上構造層３の内、ゲート構造５以外はほとんど除去される。なお、ゲート構造５を除去してもよい（通常、長時間浸漬すれば除去可能である）。また、ＳＴＩ絶縁膜４やＬＯＣＯＳ絶縁膜のようなフィールド絶縁膜は、半導体基板内構造層２であるが、通常の条件では、一緒に除去され、素子分離溝４ｔが露出する。なお、フィールド絶縁膜を除去しないという選択もある（たとえば、オーバ・エッチ時間を短縮する）。
【０１１７】
次に、図１の浮遊砥粒を有するスラリによる主研磨工程１０３に移る（セクション３）。
【０１１８】
３．本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における使用済みウエハの主研磨から仕上げ研磨までの説明（主に図１、図７、図８、図１０、及び図１３）
図７は主研磨に使用するＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置の第１研摩部の断面模式図である。図８は主研摩及び仕上げ研摩に使用するCMP＆洗浄一貫装置の模式平面レイアウト図である。図１０は主研磨終了後のウエハの様子を説明するための断面模式図である。図１３は仕上げ研磨に使用するＣＭＰ装置の第２研摩部の断面模式図である。
【０１１９】
なお、ここで使用したＣＭＰ＆洗浄一貫装置５０（図８）は、アプライド・マテリアルズ社のＭＩＲＲＡである。この装置に例をとり、図１のラフ研摩１０３および仕上げ研摩１０４の際の装置内におけるウエハ１の流れ、および装置の平面構造の概要を説明する。図８に示すように、ロードポート部には、被処理ウエハ１を収容したウエハ搬送容器７１がセットされている。ウエハ搬送容器７１から取り出されたウエハ１はロード＆アンロード室７２を介して、研摩室７３のたとえば、第１研摩部６０ａの研磨プラテン５３上で第１の研摩（主研摩）が実行される。続いて、ウエハ１は、第２研摩部６０ｂの研磨プラテン５３上に移され、そこで第２の研摩（仕上げ研摩）が実行される。その後、ウエハ１は、後洗浄室７４に移送され、必要に応じて、ポストＣＭＰ洗浄が実行される。通常、ポストＣＭＰ洗浄は、洗浄ブラシ７５と薬液によるスクラブ洗浄と、その後のリンス＆乾燥スピン・テーブル７６による純水洗浄、乾燥処理等方構成されている。ポストＣＭＰ洗浄が完了したウエハ１は、再び、ロード＆アンロード室７２を介して、ウエハ搬送容器７１に戻される。
【０１２０】
次に、主研摩１０３（図１）の詳細を説明する。図１に示すように、ウエット・エッチング処理１０２が完了したウエハ１のデバイス面１ａ（デバイス面となるべき面）に対して、浮遊砥粒を含有するスラリおよび研磨パッドを用いた湿式化学機械研磨による第1の研磨処理１０３を実行する。なお、この研磨は、図４（製品ウエハ）又は図６（非製品ウエハ）に示すように、第1の研磨領域（主研磨領域）１１を研磨により除去するもので、下端１２は、製品ウエハ等の場合はウエハのウエル領域１ｗの下端よりも若干深い位置まで、一般的な使用済み非製品ウエハの場合は素子分離溝４ｔの下端よりも若干深い位置までとなる。不純物ドープ領域や素子分離領域４のないテスト・ウエハ、ダミー・ウエハ等の場合は、下端１２は、ウエハの半導体基板領域１ｓの上端より、若干下方までとしてもよい。しかし、そのような使用済み非製品ウエハに対しても、一括して、一般的な使用済み非製品ウエハに対する処理と同様の処理をすることによって、検査及び選別の負担を低減することができる。
【０１２１】
次に、図1に示す研磨工程１０３に使用するＣＭＰ装置５０の第１研摩部６０aの模式断面構造を図７により説明する。図７に示すように、研磨装置基体部５１上に研磨プラテン回転駆動部５２がり、その上に研磨プラテン５３が設けられ、自転するようになっている。この研磨プラテン５３の上面には研磨パッド５４が貼り付けられている。この研磨パッド５４上には、研磨液ノズル５５がり、ここから研磨パッド５４上に、浮遊砥粒を含む研磨液、すなわち、研摩スラリ５６が供給されている。研磨パッド５４の上方には、研磨ヘッド保持部５８があり、それによって研磨ヘッド回転駆動部５９が保持されている。この研磨ヘッド回転駆動部５９の下端の研磨ヘッド５７の下面に被処理ウエハ１がデバイス面１ａを下に向けて保持されて、自転するようになっている。主研摩条件としては、たとえば、研摩パッド：ニッタ・ハース製ＩＣ−１０１０，研磨プラテン回転数：９３ｒｐｍ程度，ウエハ・ホールダ回転数８７ｒｐｍ程度，研摩圧力：２０．７ｋＰａ程度、スラリ供給量：２００ｍｌ/分程度、研摩時間：３分程度、スラリ：たとえば図２１のＡ３に対応するもの等を例示することができる。
【０１２２】
なお、この工程に適用するＣＭＰ装置（仕上げ研磨についても同じ）は、半導体集積回路装置の製造プロセス中の平坦化に使用されるものならいずれの装置（「集積回路平坦化用ＣＭＰ装置」という）でもよい。特に、集積回路平坦化用ＣＭＰ装置ほど、厳しい精度を要求されないので、比較的簡易な装置でも適用できる。
【０１２３】
図１の主研磨１０３が完了すると、ウエハ１は図１０に示すような状態となる。この段階において、この例では３ｎｍ以下程度の段差または凹凸が残留する。このような微細な凹凸があっても、鏡面ウエハには代わりがないので、一部の非製品ウエハとしての用途には、この状態でも使用可能であるが、ヘイズ（Ｈａｚｅ）と呼ばれる曇りを伴うことがあるので、必要に応じて、以下の仕上げ研摩（第２の研摩処理）１０４を実行することが望ましい。
【０１２４】
従って、通常は、研磨１０３の後に、図１の仕上げ研磨１０４を実行する。なお、仕上げ研磨１０４を実行すると、一般に外観が均一となり、欠陥ウエハの外観検査等が容易となる。
【０１２５】
以下、一応、仕上げ研磨１０４を説明する。まず、仕上げ研磨１０４に使用するＣＭＰ装置６０の第２研摩部６０ｂの模式断面構造を説明する。図１３に示すように、研磨装置基体部５１上に研磨プラテン回転駆動部５２がり、その上に研磨プラテン５３が設けられ、自転するようになっている。この研磨プラテン５３の上面には研磨パッド６４が貼り付けられている。この研磨パッド６４上には、研磨液ノズル５５がり、ここから研磨パッド６４上に、砥粒（たとえば、コロイダル・シリカ等のシリカ系砥粒）を含む研磨液６６（スラリ）が供給されている。研磨パッド６４の上方には、研磨ヘッド保持部５８があり、それによって研磨ヘッド回転駆動部５９が保持されている。この研磨ヘッド回転駆動部５９の下端の研磨ヘッド５７の下面に被処理ウエハ１がデバイス面１ａを下に向けて保持されて、自転するようになっている。仕上げ研摩の条件は、たとえば、以下の条件を例示することができる、すなわち、研摩パッド：ニッタ・ハース製Ｗｈｉｔｅｘ、研摩プラテン回転数：９３ｒｐｍ程度、ウエハ・ホールダ回転数：８７ｒｐｍ程度、研摩圧力６．９ｋＰａ、スラリ供給量：２００ｍｌ/分程度、研摩量５０ｎｍ程度、平坦度０．２ｎｍ程度である。
【０１２６】
なお、仕上げ研磨は、スラリの代わりに純水を用いる研磨、いわゆる「水研磨」であってもよい。
【０１２７】
図１の仕上げ研磨１０４（第2の研磨処理）を実行すると、ウエハ表面の凹凸は、０．２ｎｍ程度となる。このときの研磨量は、５０ｎｍ程度である。第2の研磨処理における好適な研磨量の範囲は、１０から２００ｎｍ程度である。なお、一般に、仕上げ研摩の研摩条件は、主研摩（ラフ研摩）の条件と異ならせる方が良好な結果を得ることができる。たとえば、研摩加圧の低圧化（たとえば２０％から７０％程度）、研摩砥粒濃度の低濃度化、研摩砥粒濃度の粒径の低粒径化の一つ又は複数の組み合わせが考えられる（条件を変更するものについては、いずれも、たとえばラフ研摩の場合の２０％から７０％程度）。
【０１２８】
図１の仕上げ研磨１０４が完了したウエハ１は、図１の洗浄工程１０５（一般にポストＣＭＰ洗浄とは別）に移送される。
【０１２９】
４．本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における使用済みウエハの洗浄工程の説明（主に図１および図１４）
図１４は図１の洗浄工程の詳細ステップの一例を示す工程ブロック・フロー図である。
【０１３０】
図１の仕上げ研磨１０４が完了したウエハ１に対して、図１の洗浄処理１０５を実行する。この洗浄も、技術的には、受け入れ側の洗浄を考慮すると、必須ではないが、実施すれば、出荷又は搬送時の欠陥や汚染（特にスラリ等による汚染）の拡散を防止する効果がある。また、通常、現在のＣＭＰ装置は、ドライ・イン・ドライ・アウト形式のものが多い。従って、ＣＭＰ装置のポストＣＭＰ洗浄部でスラリ成分を除去するためのウエハ両面洗浄等が実施される場合には、以下の洗浄をポストＣＭＰ洗浄で代替することができる。
【０１３１】
通常、乾燥１１５までの以下の洗浄工程はバッチ処理で行われる。たとえば、ウエハ２５枚程度をテフロン製の洗浄治具に収容して、洗浄液（薬液）に浸漬する。まず、図１４に示すように、パーティクルや有機物を除去するための第1薬液洗浄１１１を実行する。薬液としては、たとえば、ＳＣ１（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ  １）等を例示することができる。すなわち、体積比でアンモニア：過酸化水素：水＝１：１：５程度（原液濃度は、アンモニア２９％、過酸化水素３０％）である。液温は摂氏７０から８０度程度、処理時間は、たとえば１０分程度である。
【０１３２】
次に、図１４に示すように、第1純水リンス１１２を実行する。水温は常温すなわち、摂氏２５度程度である。量産上、好適な範囲としては、摂氏１５度から３０度程度を例示することができる。時間は、たとえば、１０分程度（第1薬液洗浄１１１と同程度）がタイミングを合わせるためには好適である。
【０１３３】
次に、金属汚染を除去するための第2薬液洗浄１１３を実行する。薬液としては、たとえば、ＳＣ２（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ  ２）等を例示することができる。すなわち、体積比で塩酸：過酸化水素：水＝１：１：５程度（原液濃度は、塩酸３６％、過酸化水素３０％）である。液温は摂氏７０から８０度程度、処理時間は、たとえば１０分程度（第1薬液洗浄１１１と同程度）である。
【０１３４】
次に、図１４に示すように、第２純水リンス１１４を実行する。水温は常温すなわち、摂氏２５度程度である。量産上、好適な範囲としては、摂氏１５度から３０度程度を例示することができる。時間は、たとえば、１０分程度（第1薬液洗浄１１１と同程度）がタイミングを合わせるためには好適である。
【０１３５】
次に、図１４に示すように、ウエハ1の乾燥処理１１５を実行する。
【０１３６】
５．本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における使用済みウエハの主研磨処理に使用した研摩スラリについての基本的説明
前記実施の形態（主にセクション４）に使用した研磨液（研磨スラリ）について説明する。ここで例示したスラリのｐＨは、９以上、１２以下である。９未満の場合は十分な研磨速度を得ることが困難である。また、１２を超える場合は、スラリのｐＨ低下を十分に抑制することが困難となる。好ましくは、９．５以上１１．５以下、更に望ましくは、９以上１１以下である。ｐＨは、たとえば、１，２，４-トリアゾールと塩基性化合物の添加量で調整することができる。このスラリのｐＨは、ｐＨメータ（たとえば、横河電機株式会社製、Ｍｏｄｅｌ  ｐＨ８１）で測定した。
【０１３７】
このスラリに添加する水溶性高分子としては、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシ・メチル・セルロース、寒天、キサンタンガム、キトサン、メチル・グリコール・キトサン、メチル・セルロース、エチル・セルロース、ヒドロキシ・プロピル・セルロース、ヒドロキシ・プロピル・メチル・セルロース、ヒドロキシ・プロピル・エチル・セルロース、カードランおよびプルラン等の多糖類；ポリ・アスパラギン酸、ポリ・グルタミン酸、ポリ・リシン、ポリ・リンゴ酸、ポリ・メタクリル酸、ポリ・メタクリル酸アンモニウム塩、ポリ・メタクリル酸ナトリウム塩、ポリ・アミド酸、ポリ・マレイン酸、ポリ・イタコン酸、ポリ・フマル酸、ポリ（ｐ−スチレン・カルボン酸）、ポリ・ビニル硫酸、ポリ・アクリル酸、ポリ・アクリル・アミド、アミノ・ポリ・アクリル・アミド、ポリ・アクリル酸アンモニウム塩、ポリ・アクリル酸ナトリウム塩、ポリ・アミド酸、ポリ・アミド酸アンモニウム塩、ポリ・アミド酸ナトリウム塩およびポリ・グリオキシル酸等のポリ・カルボン酸およびその塩；ポリ・エチレン・イミン、およびその塩；ポリ・ビニル・アルコール、ポリ・ビニル・ピロリドンおよびポリ・アクロレイン等のビニル系ポリマ、ポリ・エチレン・グリコール、ポリ・プロピレン・グリコール、ポリ・テトラ・メチレン・グリコール、エチレン・グリコール−プロピレン・グリコール・ブロック共重合体等が挙げられる。その中でも、カルボキシ・メチル・セルロース、寒天、キサンタンガム、キトサン、メチル・グリコール・キトサン、メチル・セルロース、エチル・セルロース、ヒドロキシ・プロピル・セルロース、ヒドロキシ・プロピル・メチル・セルロース、ヒドロキシ・プロピル・エチル・セルロース、カードランおよびプルラン等の多糖類、ポリ・アクリル・アミド、ポリ・エチレン・イミン、ポリ・ビニル・アルコール、ポリ・ビニル・ピロリドンおよびポリ・アクロレイン、ポリ・エチレン・グリコール、ポリ・プロピレン・グリコール、ポリ・テトラ・メチレン・グリコール、エチレン・グリコール-プロピレン・グリコール・ブロック共重合体等のノニオン性高分子が好ましく、ポリ・ビニル・ピロリドンおよびその共重合体がより好ましい。なお、水溶性高分子は単独でも、混合でも使用することができる。
【０１３８】
前記実施の形態における平坦化プロセスの凹凸の低減は、半導体基板と水溶性ポリマの疎水部との疎水性相互作用による水溶性ポリマの半導体基板表面への吸着によってもたらされると考えられる。すなわち、半導体基板表面に吸着した水溶性ポリマがダングリング・ボンドに起因した特定方向のエッチングの発生を抑制することで、凹凸の少ない平滑面が得られると考えられる。そのため、イオン性基のないノニオン性ポリマは凹凸を低減する効果がことさら高い。水溶性ポリマの添加量は、スラリに対して、０．００１重量％以上１０重量％以下の範囲が望ましい。０．０１重量％以上１重量％以下の範囲が更に望ましい。添加量が０．００１重量％未満とすると凹凸低減効果が得られず、１０重量％を超えると高粘度化のため流動性の低下や、砥粒の凝集といった不具合が発生するおそれがある。
【０１３９】
次に、スラリに添加する第２の添加物である１，２，４−トリアゾールについて説明する。たとえば、第１酸解離定数、すなわち、ｐＫａ１が２．２の１，２，４−トリアゾールを添加することにより、溶解剤として作用する塩基性化合物を所望のｐＨにおいて、実質的に増加させることができる。その結果、未添加のスラリと比較して、研磨速度を大幅に高めることが可能となる。一般に溶解作用を高めると、表面の凹凸が大きくなる傾向があるが、１，２，４−トリアゾールには、水溶性ポリマよりも弱いが、凹凸を低減する効果を有している。そのため、１，２，４−トリアゾールと前記の水溶性ポリマの併用により、高い研磨速度で凹凸の少ない平滑面をもつ半導体基板の加工が可能となる。１，２，４−トリアゾールの添加量は０．１重量％以上、１０重量％以下が望ましく、０．２５重量％以上５重量％以下がより好ましい。０．１重量％よりも添加量が少ない場合には、研磨速度の向上の効果を十分に得ることができない。１０重量％を超えると、凝集等の不所望な現象が発生する恐れがある。なお、１，２，４−トリアゾールを含むアゾール系に属する添加物は、メタル系の化学機械研摩等の研磨液の添加物として、広い濃度範囲で使用されている。
【０１４０】
次に、スラリに対する第３の添加物である塩基性化合物について説明する。塩基性化合物は、シリコン等の基板研磨においては、基本的な添加剤である。ここでは、塩基性化合物としては、たとえば、水酸化アンモニウム、水酸化テトラ・メチル・アンモニウム、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムから選ばれた１種類以上の無機塩基性化合物が望ましい。これらは単独で、もしくは複数で用いることができる。塩基性化合物は、研磨速度を得るための溶解剤として作用する。高い研磨速度を得る観点からは添加量が多いほど好ましく、一般に０．１重量％であることが望ましい。０．１５重量％以上がより好ましく、０．２重量％以上が更に好ましい。実用的な観点から１０重量％以下が好ましく、５重量％以下がより好ましい。
【０１４１】
次に、スラリ中の浮遊砥粒を構成する研磨粒子（砥粒）について説明する。砥粒としては、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、有機ポリマおよびそれらの砥粒の表面を改質した変性砥粒から選ばれた１種類以上の砥粒が望ましく、ヒュームド・シリカ、コロイダル・シリカ、沈殿法シリカがより好ましく、ヒュームド・シリカまたはコロイダル・シリカが更に好ましい。コロイダル・シリカは、水への分散安定性や傷等の研磨欠陥が発生しにくいと言った特性を有しており、特に好ましい。
【０１４２】
砥粒（たとえば、コロイダル・シリカ）の１次粒子径は、好ましくは５から２００ｎｍ以下、より好ましくは５から１００ｎｍ、特に好ましくは７から５０ｎｍ、最も好ましくは９から４０ｎｍである。１次粒子径が２００ｎｍを超えると、傷等の研磨欠陥が発生し易くなる傾向がある。また、５ｎｍ未満の１次粒子径を選択する場合は、実用的な研磨速度を得ることが困難である。前述した好適な粒子径の範囲では、粒径に依存する機械作用による研磨促進効果と、粒径が小さいことによる粒子数増加による研磨促進効果との組み合わせにより、最も研磨速度が上昇すると考えられる。また、ヒュームド・シリカ、沈殿法シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、有機ポリマなどの他の砥粒との併用も可能である。なお、本願において、前記１次粒子径とは、ＢＥＴ比表面積Ｖから算出できる直径を言う。より具体的には、先ず、砥粒を真空凍結乾燥機で乾燥し、この残分を乳鉢（磁製、１００ｍｌ）で細かく砕いて測定用試料とする。ユアサ・アイオニクス株式会社製のＢＥＴ比表面積測定装置（製品名「オートソーブ６」）を用いてＢＥＴ比表面積Ｖを測定し、Ｄ＝２７２７/Ｖとして求めた値Ｄ（ｎｍ）を１次粒子径とする。
【０１４３】
砥粒の添加量は、０．０１重量％以上５．０重量％以下が好ましく、０．０５重量％以上３．０重量％以下がより好ましい。０．１重量％以上１．０重量％以下が更に好ましい。添加量が０．０１重量％より少ない場合は、十分な研磨速度を得ることが困難となる。たま、添加量が５．０重量％よりも多い場合は、研磨傷等の欠陥の発生が懸念される。
【０１４４】
前記実施の形態の研磨プロセスに使用する段差平坦性を有するスラリは、前述の成分のほか、水以外の溶媒、防食剤、酸化剤など、一般にスラリに添加される成分を、スラリの作用効果を損なわない範囲で添加してもよい。また、研磨液（スラリ）の成分濃度をあらかじめ高くしておき、使用時に水で本来の成分濃度まで希釈してもよい。更に、成分を幾つかに分けた状態とし、使用時に混合してもよい。
【０１４５】
６．本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における使用済みウエハの主研磨処理およびそれに使用するスラリについての考察（主に、図９、図１１、図１２、及び図１５から図２４）
ここでは、セクション３および５に続き、本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における使用済みウエハの主研磨処理およびそれに使用するスラリについて更に説明する。
【０１４６】
図９は研摩レートを無視した場合のパターン付きウエハのスラリ組成によるウエハの正規化残留段差（ここで「残留段差」は、３００ｎｍ程度のシリコン段差を有するパターン付きウエハを研摩した後に残留する最大段差である）のＰＶＰ添加量依存性を示すデータ・プロット図である。図１１はウエハ内のサンプリング位置を示すウエハ上面図である。図１２は図１１の各位置に対応するチップ領域内の各サンプリング・ラインを示すチップ平面図である。図１５は本願の実施形態に使用したスラリの作用を説明するためのウエハ模式断面図である。図１６は図１５に説明したスラリによる研摩レートの研摩荷重依存性を示すデータ・プロット図である。図１７は図１１および図１２に示す各点における研摩結果を示す段差量データ図表である。図１８は図１７に対応するプロファイル・データ図表である。図１９はブランケット・ウエハ（プレイン・ウエハ）の研摩後のプロファイルの各パラメータを示すデータ図表である。図２０はブランケット・ウエハ（プレイン・ウエハ）の研摩レートのＰＶＰ添加量依存性を示すデータ・プロット図である。図２１はパターン付きウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表である。図２２はパターン付きウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表（比較例）である。図２３はブランケット・ウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表である。図２４はブランケット・ウエハの研摩特性データをまとめたデータ図表（比較例）である。
【０１４７】
図２１は、前記実施の形態に対応するパターン付きウエハの研摩特性データをまとめたものであるが、比較のため、ブランケット・ウエハ（パターンのないウエハ）に対する研摩レートを表示している。元の使用済みウエハは、３００ｎｍ程度の凹凸を有する。ウエハの状態としては、図１のウエット・エッチング１０２完了段階である。これからわかるように、研摩例Ａ１からＡ５（代表例Ａ３）に対応する前記実施の形態の主研摩（仕上げ研摩でもほぼ同様なものが使用可能である）で使用したスラリ（「本件主研摩スラリ」という）を用いると、概ね、３分以内程度の研摩で、残留段差が１５ｎｍ以下となることがわかる。
【０１４８】
この際立った平坦化特性をより明確にするために、比較例を図２２に示す。この研摩例Ｂ１は、ほぼ本件研摩例Ａ１，Ａ４に対応したもので、これらとの相違点は、水溶性ポリマであるポリ・ビニル・ピロリドン（略称は「ＰＶＰ」）が添加されていないことである。ここで、研摩例Ｂ１の残留段差は３０ｎｍ以上の比較的高い値を示している。しかし、これは通常の値というべきであり、むしろ、図２１の結果の方が、特異的に残留段差が小さいくなるというのが妥当な見方である。図２１の各例（白丸Ａ１からＡ４、黒丸Ａ５）は、研摩量が区区であるので、残留段差を図２２の研摩例Ｂ１（白三角形）の研摩量で正規化すると図９のようになる。すなわち、ポリ・ビニル・ピロリドンを微量添加することによって、正規化残留段差は、１０ｎｍ以下となる。これはとりもなおさず、たかが４５１ｎｍ程度の件まで、３００ｎｍ程度のシリコン段差が、１０ｎｍ以下となることを示す。
【０１４９】
なお、先の図２２（比較例）において、研摩例Ｂ２は、研摩例Ｂ１から１，２，４−トリアゾールを取り去ったものであり、１，２，４−トリアゾールの添加の効果を見るためのものである。これによると、研摩例Ｂ１と比較してパターン付きウエハの研摩レートが一桁以上、低下しているのがわかる。従って、少量の１，２，４−トリアゾールの添加によって、パターン付きウエハの研摩レートを著しく向上させる効果があることがわかる。
【０１５０】
次に、ポリ・ビニル・ピロリドンの添加量を増やしたときの研摩レートの推移をブランケット・ウエハで観察する。図２０に示すように、微量の添加によって急速に研摩レートが低下して、０．０５重量％を超えると、ほぼリニアに低下して行くのがわかる。図２１からわかるように、通常の条件では、パターン付きウエハの研磨レートは、ブランケット・ウエハの研摩レートの半分程度であるから、ブランケット・ウエハの研摩レートは、少なくとも２００ｎｍ/分以上ないと実用的ではない。従って、ポリ・ビニル・ピロリドンの添加量の上限は、どの程度の研摩レートの低下まで許容できるかで決定される。
【０１５１】
以上により、スラリ中のポリ・ビニル・ピロリドンの添加量は、先にセクション５で説明した０．０１重量％以上１重量％以下の更に望ましい範囲の中で、０．０３重量％以上０．１７５重量％以下が特に望ましい。また、この範囲の中でも、実用上、平坦性と研摩速度を両立させる観点から０．０５重量％以上０．１５重量％以下が更に望ましい。また、この範囲の中でも、特に量産性を確保したい場合は、０．０５重量％以上０．１重量％以下が研摩速度を確保する観点から好適である。
【０１５２】
図２３は、図２１と同様な組成のスラリによるブランケット・ウエハの研摩結果（いずれも研摩時間は３分である。図２４も同じ）をまとめたものである。図１９は、これらの研摩結果に対応する実測プロファイル・データを例示したものである。また、図２４は、これと比較するための、ブランケット・ウエハの研摩結果である。ブランケット・ウエハの場合は、パターン付きウエハほど明確に差は出ないが、図２３の結果の方が、算術平均粗さ低めに出ていることがわかる。また、ポリ・ビニル・ピロリドンの添加により、算術平均粗さ、最大高さ等の平坦性に関するパラメータが改善されること、および、１，２，４−トリアゾールの添加により、研摩レートが著しく向上することがわかる。なお、図２３において、ポリ・ビニル・ピロリドンは、Ｋ値の異なる３種類を用いた。Ｋ値は、分子量と相関する粘性特性値で、毛細管粘度計により測定される相対粘度値（摂氏２５度）である。
【０１５３】
このような平坦化特性は、図１５のようなメカニズムによって付与されると推定することができる。図１５に示すように、前記実施の形態で使用したスラリによって、ウエハ１の上面１ａに、保護膜６１が形成される。台地部６８では保護膜６１が研摩パッドや研摩砥粒によって除去されて研摩が進行する。一方、盆地部６９は研摩パッドや研摩砥粒で保護膜６１が除去されづらいために厚くなり、盆地部６９は更に研摩されなくなる。その結果、急速に平坦化が進行する。このことは、研摩レートの研摩荷重依存性を示す図１６によっても裏付けられている。すなわち、研摩荷重が低いところ（盆地部６９）では、研摩レートが低く、研摩荷重が高くなると（台地部６８）研摩レートが急速に上昇する。
【０１５４】
セクション３の主研摩を図２１の研摩例Ａ３に対応する条件で実施した結果について、図１１および図１２に示す測定箇所について、測定した結果を、図１７および図１８に示す。ウエハ１には、図１１に示すように、ノッチ２１が設けられているが、ノッチ２１を下にして、ウエハのデバイス面１ａ（テストのための膜付けやパターニングが行われる面）を見たときの中心部のチップＸ、ウエハの右端部のチップＺ、これらのチップの中間のチップＹで測定を行った。図１２に示すように、これらの各チップにおいて、４点（４線分）ａ，ｂ，ｃ，ｄにおいて、平坦性を測定した。図１７は、これらの１２点について測定した初期段差および件孫の残留段差をまとめたものである。また、図１８は、それに対応する実測プロファイル・データを例示したものである。このように、４００から５００ｎｍ程度の研摩量で、ウエハの全域において３ｎｍ以下の残留段差になっていることがわかる。
【０１５５】
７．本願発明の実施の形態の再生半導体ウエハの製造方法における使用済みウエハの仕上げ研磨処理についての考察
図１の仕上げ研磨１０４（第2の研磨処理）は、通常の浮遊砥粒入りのスラリ（研磨液）６６を用いたＣＭＰにより実施するのが簡便であるが、ドライ・ポリッシングにより、実施することができる。ドライ・ポリッシングは、スラリを使用しないので、ランニング・コストを大幅に低減することができる。ドライ・ポリッシング装置としては、ディスコ（Ｄｉｓｃｏ）社のＤＧＰ８７６０，ドライ・ポリッシング・ホイール（非ダイヤモンド系ホイール）としては同社のＤＰシリーズ等を例示することができる。
【０１５６】
仕上げ研摩は、そのほか、固定砥粒を有する研磨パッドを用いた湿式化学機械研摩によっても実行することができる。この場合は、スラリを使用することがないので、ランニング・コストを低減することができる。
【０１５７】
８．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１５８】
例えば、本願実施の形態では、シリコンベースのＣＭＯＳＦＥＴ（Complementary Metal oxide semiconductor Field Effect Transistor）またはＣＭＩＳＦＥＴ（Complementary Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を有する半導体装置を例にとり具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、その他の半導体集積回路装置または単体デバイス等の製造、それに用いる再生ウエハの製造等にも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５９】
１  ウエハ
１ａ  ウエハの表側面（デバイス面または第1の主面）
１ｂ  ウエハの裏面
１ｎ  ウエハの非加工領域
１ｓ  ウエハの半導体基板領域
１ｗ  ウエハのウエル領域
２  半導体基板内構造層
３  半導体基板上構造層
４  ＳＴＩ絶縁膜（素子分離領域）
４ｔ  素子分離溝
５  ゲート構造
６  層間絶縁膜
７  メタル配線
８  ボンディング・パッド
９  ファイナル・パッシベーション膜
１０  チップ領域
１１  第1の研磨領域（主研磨領域）
１２  第1の研磨領域の下端
２１  ノッチ
５０  湿式化学機械研磨装置（ＣＭＰ＆洗浄一貫装置）
５１  研磨装置基体部
５２  研磨プラテン回転駆動部
５３  研磨プラテン
５５  スラリ供給ノズルまたは研磨液ノズル
５６  スラリまたは研磨液
５７  研磨ヘッド
５８  研磨ヘッド保持部
５９  研磨ヘッド回転駆動部
６０ａ  湿式化学機械研磨装置の第１研摩部
６０ｂ  湿式化学機械研磨装置の第２研摩部
６１  保護膜
６４  研磨パッド
６６  スラリ
６７  浮遊砥粒
６８  台地部
６９  盆地部
７１  ウエハ搬送容器
７２  ロード＆アンロード室
７３  研摩室
７４  後洗浄室
７５  洗浄ブラシ
７６  リンス＆乾燥スピン・テーブル
１０１  使用半導体ウエハ準備
１０２  ウエット・エッチング
１０３  固定砥粒による研磨（第1の研磨処理）
１０４  仕上げ研磨（第２の研磨処理）
１０５  洗浄工程
１１１  第1薬液洗浄
１１２  第1純水リンス
１１３  第２薬液洗浄
１１４  第２純水リンス
１１５  乾燥
Ｇ  ウエハ一部拡大部分
Ｘ  中央チップ
Ｙ  中間チップ
Ｚ  端部チップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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