(57)【要約】【課題】半導体ウェーハの製造方法及び装置並びに半導体ウェーハに関し、枚葉エッチングを利用し、これに使用するエッチング液の反復利用を促進しながら、ウェーハのエッジ部のロールオフの発生を抑制することができるようにする。【解決手段】ウェーハを回転させながら該ウェーハの表面にエッチング液を噴射してエッチングを行なう枚葉エッチング工程を備え、枚葉エッチング工程には、エッチング開始から所定期間だけウェーハの外周部のエッチング開始後初期における反応を抑制する条件下でウェーハの表面にエッチングを行なう第１エッチング工程と、第１エッチング工程の後、ウェーハの半径方向に対して予め設定した厚み分布となるようにウェーハの表面にエッチングを行なう第２エッチング工程と、を有するようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶インゴットをスライスして得られたウェーハを回転させながら該ウェーハの表面にエッチング液を噴射してエッチングを行なう枚葉エッチング工程を備え、
該枚葉エッチング工程は、該ウェーハの外周部のエッチング反応を抑制する条件下で該ウェーハの表面にエッチングを行なう第１エッチング工程と、該第１エッチング工程の後、該ウェーハの半径方向に対して予め設定した厚み分布となるように該ウェーハの表面にエッチングを行なう第２エッチング工程と、を有する
ことを特徴とする、半導体ウェーハの製造方法。
【請求項２】
該第１エッチング工程では、該第２エッチング工程で行なう該ウェーハの回転速度よりも低速で該ウェーハを回転させながらエッチングを行なう
ことを特徴とする、請求項１記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
該エッチング液は反復利用され、該反復利用の回数が予め設定された基準回数を超えた場合には、該枚葉エッチング工程の初期に該第１エッチング工程を設け、該反復利用の回数が該基準回数を超えない場合には、該枚葉エッチング工程の初期に該第１エッチング工程を設けない
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶インゴットをスライスして得られたウェーハを表面加工して半導体ウェーハを製造する、半導体ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、単結晶インゴットから形成される半導体ウェーハの代表的なものであるシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）は、シリコン単結晶インゴットをスライス工程によってスライスして得られたウェーハを、研削工程，エッチング工程及び研磨工程を経てその表面を高精度に平坦化することにより製造される（例えば特許文献１参照）。
特許文献１は本願出願人によって出願された特許出願にかかる公開特許公報であり、特許文献１では、エッチング工程において、平坦化した単一のウェーハをスピンさせながらウェーハの表面に酸エッチング液を供給して、供給した酸エッチング液をスピンによる遠心力によりウェーハ表面全体に拡げてウェーハ表面全体をエッチングしてウェーハ表面の表面粗さＲａを０．２０μｍ以下に制御する枚葉式酸エッチングの技術を提案している。
【０００３】
一方、近年の半導体デバイスの高集積化に伴うデザイン・ルールの縮小に伴い、かかるシリコンウェーハに要求される平坦度もますます厳しくなっていると共に、１枚のウェーハから極力多くのデバイスを得ることが望まれ、シリコンウェーハの大口径化と共に、ウェーハの全面、特にエッジ部（外周端部）まで平坦な形状が要求されるようになってきている。従来、ウェーハ面のフラットネス（平坦度）の測定除外範囲（Edge Exclusion）はウェーハ周縁部から３ｍｍであったものが、現状、２ｍｍへと進んでおり、さらには１ｍｍまでの縮小化も要求されている。
【０００４】
ところが、シリコンウェーハの鏡面研磨工程では、研磨布を使用するため、通常、エッジ部の角が丸まる、いわゆる「エッジロールオフ（以下、単にロールオフともいう）」或いは「ふちだれ」と称される形状になってしまう。もちろん、このエッジ部のロールオフ量が小さいほどウェーハを効率よくデバイスに利用することができるため、ロールオフ量の縮小化が進められている。
【０００５】
このようなロールオフ量を縮小化する技術として、特許文献２には、両面研磨工程後に、ウェーハの表面又は表裏両面に研磨を抑制する樹脂製の保護膜を形成（塗布）した後、ウェーハのエッジ部を鏡面研磨する鏡面面取り工程を行い、その後に前記樹脂製の保護膜を除去することにより、両面研磨で得られた高精度なウェーハ形状を悪化させることなく、両面研磨工程で発生したキズや圧痕を容易に除去することができ、鏡面面取り工程において研磨パッドがウェーハの主面縁に入り込むことによる過研磨を抑制することにより、ウェーハ外周形状、特にエッジロールオフを悪化させないようにする技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１００７９９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１において提案している枚葉式酸エッチング（以下、枚葉エッチングともいう）は、エッチング工程を速やかに進行させることができる上、エッチングによるウェーハ表面加工の自由度も高いため、シリコンウェーハの製造には極めて有効である。本願発明者らは、かかる枚葉エッチングの技術開発を推し進めていった結果、かかる枚葉エッチングによって、上記の「ロールオフ」或いは「ふちだれ」と称される現象が発生する場合があることを発見した。
【０００７】
このような「ロールオフ」が生じる原因を究明していったところ、薬液（エッチング液）を反復利用していき、反復利用の回数が大きくなっていく薬液ライフの後期において、かかるロールオフが発生することが判明した。
もちろん、薬液の反復利用回数を制限すれば、このようなロールオフの発生は抑えることができるが、薬液の反復利用を進めることで薬液コストの削減を図ることができるだけでなく、廃液の処理や資源の有効利用の観点からも、薬液の反復利用を可能な限り促進したい。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、枚葉エッチングを利用し、しかも、これに使用するエッチング液の反復利用を促進しながらも、ウェーハのエッジ部のロールオフの発生を抑制することができるようにした、半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目標を達成するため、本発明の半導体ウェーハの製造方法は、単結晶インゴットをスライスして得られたウェーハを回転させながら該ウェーハの表面にエッチング液を噴射してエッチングを行なう枚葉エッチング工程を備え、該枚葉エッチング工程は、該ウェーハの外周部のエッチング反応を抑制する条件下で該ウェーハの表面にエッチングを行なう第１エッチング工程と、該第１エッチング工程の後、該ウェーハの半径方向に対して予め設定した厚み分布となるように該ウェーハの表面にエッチングを行なう第２エッチング工程と、を有することを特徴としている（請求項１）。
【００１０】
該第１エッチング工程では、該第２エッチング工程で行なう該ウェーハの回転速度よりも低速で該ウェーハを回転させながらエッチングを行なうことが好ましい（請求項２）。
さらに、該エッチング液は反復利用され、該反復利用の回数が予め設定された基準回数を超えた場合には、該枚葉エッチング工程の初期に該第１エッチング工程を設け、該反復利用の回数が該基準回数を超えない場合には、該枚葉エッチング工程の初期に該第１エッチング工程を設けないことが好ましい（請求項３）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体ウェーハの製造方法（請求項１）によれば、エッチング液を反復使用した場合に生じるウェーハの外周部のロールオフ（外周ダレ）を抑制することができ、外周部まで使用可能な平面状の半導体ウェーハを製造することができる。したがって、１枚の半導体ウェーハからより多くのデバイスを得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図６は本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法及びその関連装置を示すもので、図１はその製造工程のフローチャート、図２はその製造工程で使用される枚葉エッチング装置の模式図、図３はその製造工程で使用される片面研磨装置の模式図、図４〜図６はその枚葉エッチング装置のエッチングによる取り代分布の特性に関する実験結果を示す図である。
【００１３】
なお、本実施形態では、半導体ウェーハとしてシリコンウェーハを製造するものを説明する。
本実施形態では、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）は、図１（ａ）に示すように、シリコン単結晶インゴットからウェーハをスライスするスライス工程（ステップＳ１０）と、スライス工程Ｓ１０でスライスされたウェーハを枚葉エッチングする枚葉エッチング工程（ステップＳ２０）と、枚葉エッチング工程Ｓ２０で得られたウェーハを片面研磨して鏡面加工する片面研磨工程（鏡面研磨工程）（ステップＳ３０）とをこの順に経て製造されるようになっている。
上記各工程について、以下、詳細に説明する。
【００１４】
《スライス工程》
スライス工程Ｓ１０では、シリコン単結晶インゴットから所定の厚みのウェーハがワイヤソーや内周刃等の周知のスライス装置（スライス手段）によってスライスされる。
《エッチング工程の概要》
枚葉エッチング工程Ｓ２０は、図２（ａ）に示すような枚葉エッチング装置２によって行なわれるようになっている。この枚葉エッチング装置２は、図２（ａ），（ｃ）に示すように、ウェーハ回動装置（ウェーハ回動手段）１０と、ウェーハ温度調整装置（ウェーハ温度調整手段）２０と、エッチング液供給装置（エッチング液供給手段）３０と、リンス液供給装置（リンス液供給手段）４０と、ウェーハ表面形状測定装置（ウェーハ表面形状測定手段）５０と、これらの各装置１０，２０，３０，４０，５０を制御する制御装置（制御手段）６０とを備えて構成されている。
【００１５】
ウェーハ回動装置１０は、図２（ａ）に示すように、ウェーハを支持する円板状のチャック（支持手段）１１と、チャック１１中心部分に接続された回転軸１２と、回転軸１２に接続され回転軸１２を介してチャック１１を回転駆動するモータ等の駆動装置１３とを有している。なお、ここでは、チャック１１はウェーハの形状に沿った円板状に形成されているが、円板状以外であってもよいが板状であることが好ましい。ただし、チャック１１はウェーハを安定して支持できればよく、形状は特に限定されない。
【００１６】
ウェーハ温度設定装置２０は、本実施形態の場合、図２（ａ），（ｂ）に示すように、チャック１１の表面側に設けられた複数の温度制御素子２１ａ，２１ｂを有している。温度制御素子２１ａ，２１ｂは、制御装置６０によって制御され、ウェーハ表面の各点における温度を変化させることで、ウェーハ表面の各点におけるエッチング反応速度を制御することができるようになっている。詳しくは、温度制御素子２１ａ，２１ｂはそれぞれ、チャック１１の上面において、ウェーハ回転中心と同心状とされ且つウェーハ中心側位置に対応した円形状の中心領域１１ａと、中心領域１１ａの外側から周縁部までの円環状とされる外側領域１１ｂとの位置に対応してそれぞれ配置されている。そして、温度制御素子２１ａ，２１ｂは何れも制御装置６０によって領域１１ａ，１１ｂごとにその発熱量を設定されるようになっている。
【００１７】
エッチング液供給装置３０は、図２（ａ）に示すように、チャック１１に支持されたウェーハに臨み、ウェーハに向かってエッチング液を噴射するノズル３１と、エッチング液を貯留するとともに、ノズル３１にエッチング液を供給するエッチング液供給部３２と、ノズル３１の位置を移動させるノズル移動装置（ノズル移動手段）３３と、ノズル３１の噴射状態を調整するノズル噴射状態調節装置（ノズル噴射状態調節手段）３４とを有している。なお、エッチング液としては、ＨＦ（フッ酸），ＨＮＯ3（硝酸）及びＨ3ＰＯ4（リン酸）を所定比で混合した混酸液を用いるようになっている。
【００１８】
このエッチング液（薬液ともいう）としての混酸液は、繰り返して使用され、この再利用時には新たな混酸液が適宜補充される。
ノズル移動装置３３は、ノズル３１を支持するノズル基部３３ａと、ノズル基部３３ａを移動可能に案内するとともにノズル基部３３ａの面内方向での位置・移動を規制するガイド部３３ｂとを有している。詳しくは、ガイド部３３ｂは、ウェーハの回転中心を通りウェーハ半径方向にノズル３１が移動するように、ノズル基部３３ａを案内している。また、ガイド部３３ｂは、ウェーハ回転中心を中心としてウェーハ面内方向に回動可能に、図示しない支持部に支持されており、ガイド部材３３ｂをウェーハ面内方向に回動させることで、ノズル３１をウェーハ面内方向に移動させることができるようになっている。
【００１９】
ノズル噴射状態調節装置３４は、ノズル基部３３ａに設けられ、詳細には図示しないが、ノズル基部３３ａに対してノズル３１の角度を調節する角度調節装置（角度調節手段）と、ノズル先端部のウェーハからの高さ位置を調節する高さ調節装置（高さ調節手段）と、ノズル３１からのエッチング液の噴射・非噴射を切り替える図示しない噴射切替装置（噴射切替手段）とを有している。
【００２０】
リンス液供給装置４０は、図２（ａ）に示すように、チャック１１に支持されたウェーハに臨み、ウェーハに向かって純水等のリンス液を噴射するノズル４１と、リンス液を貯留するとともに、ノズル４１にリンス液を供給するリンス液供給部４２と、ノズル４１からのリンス液の噴射・非噴射を切り替える噴射切替装置（噴射切替手段）とを有している。
【００２１】
ウェーハ表面形状測定装置５０は、非接触式のレーザ反射方式や静電容量方式等でウェーハの表面形状を測定するものである。
制御装置６０は、図２（ｃ）に示すように、記憶部６１と演算部６２と指令部６３とを有しており、ウェーハ回動装置１０の回転駆動機構１２の回転数を制御してウェーハ回転数を設定し、また、ウェーハ温度設定装置２０の温度制御素子２１ａ，２１ｂを制御して領域１１ａ，１１ｂごとのウェーハ温度を設定し、また、エッチング液供給部３２を制御してエッチング液の供給量を設定し、また、ノズル移動装置３３及びノズル噴射状態調節装置３４を制御してノズル３１の位置及び噴射状態を設定するようになっている。さらに、制御装置６０は、所定の状態になるようにエッチングを行なったら、エッチング液の供給を停止するとともにリンス液を供給してウェーハ表面のエッチング液を洗浄するように、エッチング液供給装置３０の噴射切替装置及びリンス液供給装置４０の噴射切替装置を制御するようになっている。
【００２２】
詳しくは、記憶部６１は、エッチング処理後の基準となるウェーハ表面の凹凸形状（基準凹凸形状）を記憶する第一記憶部６１ａと、ウェーハ回転数とエッチング状態との対応関係を記憶する第二記憶部６１ｂと、ウェーハ温度とエッチング状態との対応関係を記憶する第三記憶部６１ｃと、エッチング液供給量とエッチング状態との対応関係を記憶する第四記憶部６１ｄと、ノズル３１位置とエッチング状態との対応関係を記憶する第五記憶部６１ｅと、ノズル３１噴射角度とエッチング状態との対応関係を記憶する第六記憶部６１ｆとを有している。なお、これらの対応関係は、予め計測により求められている。
【００２３】
ここで、基準凹凸形状は、最終的に製造する半導体ウェーハの表面形状に対して、片面研磨工程Ｓ３０における処理特性から規定される片面研磨工程Ｓ３０前のウェーハ表面形状が設定されるようになっている。具体的には、片面研磨工程Ｓ３０では周縁部にダレが発生しやすいので、発生するダレの分を補償して中央部分が凹状態となるように基準凹凸形状が設定されたり、あるいは、周囲のダレを防止するように周縁部を立たせた形状となるように基準凹凸形状が設定されたりするようになっている。
【００２４】
演算部６２は、ウェーハ表面形状測定装置５０によって測定されたエッチング処理直前のウェーハ表面の凹凸形状が入力されるとともに、第一記憶部６１ａから基準凹凸形状を読み込むようになっている。そして、エッチング処理前の表面凹凸形状と基準凹凸形状とを比較し、ウェーハの各点におけるエッチング量（面内取り代分布）を演算するようになっている。また、第二記憶部６１ｂ〜第六記憶部６１ｆからパラメータ（ウェーハ回転数，ウェーハ温度，エッチング液供給量，ノズル位置，ノズル移動パターン，噴射角度）毎のエッチング状態を読み込み、読み込んだデータを基に上記面内取り代分布になるような各パラメータの設定を演算し、指令部６３にその設定を出力するようになっている。
【００２５】
指令部６３は、演算部６２から入力された各パラメータの設定に基づき、各装置１０，２０，３０，４０に指令を送ることにより各装置１０,２０,３０，４０を制御するようになっている。例えば、ウェーハ回転装置１０に対し、ウェーハ回転数を６００ｒｐｍとする指令を送り、エッチング液供給装置３０のノズル移動装置３３に対し、ノズル位置をウェーハ中心から０，１５，３５，６０，９０，１２０，１３５，１５０ｍｍのように移動させる指令を送るようになっている。
【００２６】
《鏡面研磨工程（片面研磨工程）》
次に、鏡面研磨工程Ｓ３０について説明する。鏡面研磨工程Ｓ３０は、図３に示すような鏡面研磨装置７によって行なわれるようになっている。この片面研磨装置７は、研磨液（研磨剤）を供給するノズル７１と、ウェーハ１がワックス接着された研磨プレート７２を着脱自在に保持する研磨ヘッド７３と、研磨パッド（研磨布）７４ａが固定された研磨定盤７４とを有しており、研磨プレート７２を介してウェーハ１を装着した研磨ヘッド７３を、研磨定盤７４に押し付け、ウェーハ１に圧力をかけた状態でノズル７１から研磨液を供給し、研磨ヘッド７３と研磨定盤７４との少なくとも何れかを回転させることで、ウェーハ表面（主面）が鏡面になるまで機械化学複合的に研磨するようになっている。
【００２７】
なお、ここでは、ウェーハがワックス接着された研磨プレート７２を用いて鏡面研磨する場合について説明したが、直接、ウェーハを真空吸着により研磨ヘッド７３に保持する構成としても良い。また、ウェーハの処理枚数は一枚ずつ処理する枚葉方式あるいは複数枚同時処理方式であっても良い。
また、片面研磨工程Ｓ３０では、表面片面の取り代は、０．３μｍ〜２．０μｍ程度に設定されている。０．３μｍより小さい場合、ウェーハ表面のラフネスの改善が十分に行われない可能性があり、また２．０μｍより大きい場合、ウェーハ形状そのものを崩してしまう可能性がある。
【００２８】
《エッチング工程の詳細》
ところで、本方法では、エッチング工程Ｓ２０において、図１（ｂ）に示すように、エッチング工程の開始から所定期間だけは、ウェーハ１の外周部のエッチング開始後初期における反応を抑制する条件下でウェーハ１の表面にエッチングを行なう第１エッチング工程（ステップＳ２２）と、この第１エッチング工程の後、ウェーハ１の半径方向に対して予め設定した厚み分布となるようにウェーハ１の表面にエッチングを行なう第２エッチング工程（ステップＳ２４）と、を設けている。
【００２９】
具体的には、第１エッチング工程Ｓ２２では、第２エッチング工程で行う回転速度よりも低速でウェーハ１を回転させながらエッチングを行ない、第２エッチング工程Ｓ２４では、ウェーハ１を通常処理速度で回転させながらエッチングを行なう。
このように、エッチング開始後初期にエッチング反応を抑制する理由を説明する。
これは、前述のように、薬液（エッチング液）を反復利用していき、反復利用の回数が大きくなっていく薬液ライフの後期において、ウェーハ１のエッジ部（外周部）に「ロールオフ」が生じることが判明し、この原因を更に究明していった結果、薬液ライフの後期において、エッチング開始後初期にこのエッジロールオフが発生することを突き止めたことによる。
【００３０】
図４〜図６はいずれも枚葉エッチング装置のエッチングによる取り代分布の特性に関する実験結果を示す図である。
まず、図４（ａ）に示すように、表面ダメージが基準よりも大きいウェーハサンプル（サンプル１）と表面ダメージが基準よりも小さいウェーハサンプル（サンプル２）とを用いて、両面研削した（ステップａ１）後、まず、各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップａ２）。
【００３１】
その後、所定の条件下（比較的短時間で且つサンプルは標準回転速度で回転させる）で１回目の枚葉エッチングを行ない（ステップａ３）、その後、再び各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップａ４）。
ステップａ２とステップａ４との検出結果の差分から、１回目の枚葉エッチングによる取り代（エッチングによる表面除去分）をサンプル中心からの各距離毎に算出することができる。
【００３２】
その後、所定の条件下（比較的長時間で且つサンプルは標準回転速度で回転させる）で２回目の枚葉エッチングを行ない（ステップａ５）、その後、再び各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップａ６）。
ステップａ４とステップａ６との検出結果の差分から、２回目の枚葉エッチングによる取り代をサンプル中心からの各距離毎に算出することができる。また、１回目と２回目の枚葉エッチングによる取り代を加算することにより、合計の取り代をサンプル中心からの各距離毎に算出することができる。
【００３３】
この結果、図４（ｂ）に示すように、サンプル中心からの距離に対応した各条件下の取り代特性が判明した。
これによれば、１回目の枚葉エッチングによる取り代はサンプルの表面ダメージ状態に依存し、２回目の枚葉エッチングによる取り代はサンプルの表面ダメージ状態に依存しないことが判明した。また、合計の取り代は、１回目の枚葉エッチングによる影響でサンプルの表面ダメージ状態に依存する。つまり、エッジロールオフの発生は１回目の枚葉エッチング、即ち、エッチング開始後初期に生じることを推定できる。
【００３４】
次に、図５（ａ）に示すように、表面ダメージが基準よりも大きいウェーハサンプル（サンプル１）を複数用いて、両面研削した（ステップｂ１）後、まず、各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップｂ２）。
その後、所定の条件下（図４の例と同様に比較的短時間で且つサンプルは標準回転速度で回転させる）で１回目の枚葉エッチングを、新液（エッチング液の新しいもの）と旧液（エッチング液の古いもの）の双方を用いてそれぞれ行ない（ステップｂ３）、その後、再び各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップｂ４）。
【００３５】
ステップｂ２とステップｂ４との検出結果の差分から、１回目の枚葉エッチングによる取り代（エッチングによる表面除去分）をサンプル中心からの各距離毎に算出することができる。
その後、所定の条件下（図４の例と同様に比較的長時間で且つサンプルは標準回転速度で回転させる）で２回目の枚葉エッチングを行ない（ステップｂ５）、その後、再び各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップｂ６）。
【００３６】
ステップｂ４とステップｂ６との検出結果の差分から、２回目の枚葉エッチングによる取り代をサンプル中心からの各距離毎に算出することができる。
この結果、図５（ｂ）に示すように、サンプル中心からの距離に対応した各条件下の取り代特性が判明した。
これによれば、新液では１回目の枚葉エッチングでも２回目の枚葉エッチングでもエッジロールオフ（外周ダレ）は見られないが、旧液では１回目の枚葉エッチングではエッジロールオフが発生するが２回目の枚葉エッチングではエッジロールオフは見られない。
【００３７】
このことから、再利用が進んだライフサイクル後期のエッチング液を用いた枚葉エッチングの開始後初期にのみエッジロールオフが発生するものと推定できる。
次に、図６（ａ）に示すように、表面ダメージが基準よりも大きいウェーハサンプル（サンプル１）を複数用いて、両面研削した（ステップｃ１）後、まず、各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップｃ２）。
【００３８】
その後、サンプルの回転速度を超低速，低速，高速のそれぞれに設定し、ノズルを中心にセットした場合及びノズルを半径方向に移動させた場合の各種の条件下で、所定の所定時間（図４の例と同様に比較的短時間）で１回目の枚葉エッチングを、旧液（エッチング液の古いもの）を用いてそれぞれ行ない（ステップｃ３）、その後、再び各サンプルの表面の基準面からの位置をサンプル中心からの各距離において検出する（ステップｃ４）。
【００３９】
なお、サンプルの回転速度について、高速とは通常の枚葉エッチングの速度（通常３００ｒｐｍ以上）であり、ここでは４００ｒｐｍであって、超低速とは５ｒｐｍ以上〜１００ｒｐｍ未満の範囲であり、ここでは５０ｒｐｍとした。低速とは通常の枚葉エッチング処理時の回転速度よりも低い回転速度のことであり、具体的には１００〜３００ｒｐｍ未満までの範囲であり、ここでは２７５ｒｐｍとした。
【００４０】
ステップｃ２とステップｃ４との検出結果の差分から、１回目の枚葉エッチングによる各種の条件下での取り代（エッチングによる表面除去分）をサンプル中心からの各距離毎に算出することができる。
この結果、図６（ｂ）に示すように、サンプル中心からの距離に対応した各条件下の取り代特性が判明した。
【００４１】
これによれば、旧液での１回目の枚葉エッチングでは、サンプルを高速回転（通常の枚葉エッチングの回転速度）とすると明らかなエッジロールオフが発生するが、サンプルを低速回転（通常の枚葉エッチングの回転速度よりも低速回転）とすると明らかなエッジロールオフは見られず、さらに、サンプルを超低速回転とするとエッジロールオフは見られない。
【００４２】
このことから、再利用が進んだライフサイクル後期のエッチング液を用いた枚葉エッチングの開始後初期に、低速、特に、超低速とすることがエッジロールオフの発生を抑制しうるものと推定できる。
また、このウェーハの回転速度を低速とするのは、枚葉エッチング開始直後の僅かな時間（１０〜３０秒程度以内）で十分であることも判明した。
【００４３】
この原因を推測すると、枚葉エッチング開始直後に、エッチング液がウェーハの表面に始めて接触する際に、ウェーハの回転速度を高くするとウェーハの中心部分に噴射されたエッチング液が殆どエッチング反応に利用されずにウェーハのエッジ部に到達するが、ウェーハの回転速度を低くするとウェーハの中心部分に噴射されたエッチング液がある程度エッチング反応に利用されてからウェーハのエッジ部に到達するためではないかと考えられる。
【００４４】
つまり、ウェーハの回転速度を低くすると、ウェーハのエッジ部のエッチング開始後初期における反応を抑制することになり、これがエッジロールオフの発生を抑制しうるものと推定できる。
本発明の第１実施形態にかかる半導体ウェーハの製造方法及びその製造方法に適用しうる装置は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果を得ることができる。
【００４５】
エッチング工程Ｓ２０において、エッチング工程の開始から所定期間だけは、ウェーハの回転速度を低速とすることにより、ウェーハ１の外周部のエッチング開始後初期におけるエッチング反応を抑制するので、特に、再利用が進んだライフサイクル後期のエッチング液を用いた枚葉エッチングの開始後初期に発生しやすいエッジロールオフの発生を抑制することができる。
【００４６】
このようにロールオフ量を縮小することができると、１枚のウェーハからより多くのデバイスを得ることが可能になり、ウェーハの使用効率を向上させることができる。
また、エッジロールオフの発生を考慮してエッチング液の反復利用回数を抑える必要がないので、エッチング液の反復利用を進めることでエッチング液にかかるコストの削減を図ることができるだけでなく、廃液の処理や資源の有効利用の観点からも有益である。
［第２実施形態］
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４７】
図７及び図８は本発明の第２実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法を示すもので、図７はその製造工程のフローチャート、図８はその製造工程で使用される両面研磨装置の模式図である。なお、第１実施形態のものと同じ部材等は、第１実施形態の説明と同一の符号で説明する。
第２実施形態では、半導体ウェーハは、図７に示すように、第１実施形態の製造工程にさらに両面研磨工程Ｓ２５が追加された工程で製造される。つまり、単結晶インゴットからウェーハをスライスするスライス工程Ｓ１０と、スライス工程Ｓ１０でスライスされたウェーハを枚葉エッチングする枚葉エッチング工程Ｓ２０と、枚葉エッチング工程Ｓ２０でエッチングされたウェーハを両面研磨する両面研磨工程Ｓ２５と、両面研磨工程Ｓ２５で両面研磨されたウェーハを片面研磨する片面研磨工程Ｓ３０とを経て製造されるようになっている。
なお、スライス工程Ｓ１０，枚葉エッチング工程Ｓ２０及び片面研磨工程Ｓ３０で使用される装置は、第１実施形態と同様である。
【００４８】
《両面研磨工程》
新たに追加された両面研磨工程Ｓ２５について説明する。両面研磨工程Ｓ２５は、図８に示すような両面研磨装置８によって行なわれる。両面研磨装置８は、サンギア８１とインターナルギア８２に噛合され、そのホルダ内にウェーハがセットされるキャリアプレート８３と、第１研磨布８４ａが貼り付けられた上定盤８４と、第２研磨布８５ａが貼り付けられた下定盤８５と、研磨剤を供給する研磨剤用ノズル８６とを有している。
【００４９】
そして、両面研磨装置８は、ホルダ内にセットされたウェーハを上定盤８４と下定盤８５とで挟み込むように保持し、研磨剤用ノズル８６から研磨剤を供給し、サンギア８１とインターナルギア８２とでキャリアプレート８３を遊星運動させ、同時に上定盤８４と下定盤８５とを相対方向に回転させることによって、ウェーハの両面を同時に鏡面研磨するようになっている。
【００５０】
なお、図８に示す両面研磨装置８は一例であって、両面研磨工程Ｓ２５に用いる装置は、例えば、キャリアプレートに自転を伴わない円運動をさせるように、キャリアプレートが上定盤および下定盤の回転軸から所定距離だけ偏心した状態を、常時、維持して旋回させるような両面研磨装置であってもよい。また、キャリアプレートに形成されるウェーハ保持孔の個数は、１個（枚葉式）でもよいし、複数個でもよい。ウェーハ保持孔の大きさは、研磨される半導体ウェーハの大きさにより、任意に変更される。また、前述した図３に示すような片面研磨装置を用いて、ウェーハ表裏面それぞれを片面ずつ鏡面研磨するようにしてもよい。
【００５１】
本発明の第２実施形態にかかる半導体ウェーハの製造方法は上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の効果を奏する。しかも、両面研磨工程により、ウェーハ裏面の鏡面研磨加工による高品質化が図れるとともに、その後の片面研磨工程Ｓ３０における研磨加工取り代も低減することができる。
【００５２】
［第３実施形態］
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図９及び図１０は本発明の第３実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法を示すもので、図９はその製造工程のフローチャート、図１０はその製造工程で使用される両面研削装置の模式図である。なお、第２実施形態のものと同じ部材等は、第２実施形態の説明と同一の符号で説明する。
【００５３】
第３実施形態では、半導体ウェーハは、図９に示すように、第２実施形態の製造工程にさらに両面研削工程Ｓ１５が追加された工程で製造される。つまり、単結晶インゴットからウェーハをスライスするスライス工程Ｓ１０と、スライス工程Ｓ１０でスライスされたウェーハの両面を研削して平坦化加工する両面研削工程（平坦化工程）Ｓ１５と、両面研削工程Ｓ１５で研削されたウェーハを枚葉エッチングする枚葉エッチング工程Ｓ２０と、枚葉エッチング工程Ｓ２０でエッチングされたウェーハを両面研磨する両面研磨工程Ｓ２５と、両面研磨工程Ｓ２５で両面研磨されたウェーハを片面研磨する片面研磨工程Ｓ３０とを経て製造されるようになっている。
なお、スライス工程Ｓ１０，枚葉エッチング工程Ｓ２０，両面研磨工程Ｓ２５及び片面研磨工程Ｓ３０で使用される装置は、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。
【００５４】
《両面研削工程》
新たに追加された両面研削工程Ｓ１５について説明する。両面研削工程Ｓ１５は、図１０に示すような両面研削装置９によって行なわれるようになっている。
両面研削装置９は、サンギア９１とインターナルギア９２に噛合され、そのホルダ内にウェーハがセットされるキャリアプレート９３と、研削砥石が取り付けられた上定盤９４及び下定盤９５と、砥粒を供給するノズル９６とを有している。そして、両面研削装置９は、ホルダ内にセットされたウェーハの両面を上定盤９４と下定盤９５とで挟み込むように保持し、ノズル９６から砥粒を供給し、サンギア９１とインターナルギア９２とでキャリアプレート９３を遊星運動させ、同時に、上定盤９４と下定盤９５とを相対方向に回転させることによって、ウェーハの両面を機械的に研削するようになっている。使用する研削砥石としては、レジノイド研削砥石またはメタルボンド研削砥石などが望ましく、例えば＃１０００〜＃８０００の研削砥石を使用することが望ましい。
【００５５】
なお、両面研削工程Ｓ１５において、両面研削後のウェーハ表面に残存する加工ダメージ層の厚みが大きい場合には、後のエッチング工程におけるウェーハのエッチング量や両面研磨工程におけるウェーハの研磨量が増大してしまうため、生産性低下および製造コスト上昇を招くことになる。このため、両面研削時のウェーハ表面への加工ダメージ層の厚みが２μｍ以下となるように両面研削することが有効である。
【００５６】
なお、図１０に示す両面研削装置９は一例であって、片面研削装置を用いてウェーハ表裏面をそれぞれ研削するようにしてもよく、あるいは、両面研削装置を用いてウェーハ表裏面を研削した後、ウェーハ表面側を片面研削装置で仕上げ研削するようにしてもよい。
本発明の第３実施形態にかかる半導体ウェーハの製造方法は上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。しかも、両面研削工程によって、単結晶インゴットのスライス時に生じる加工ダメージ量を低減することができ、加工ダメージを除去するに必要な枚葉エッチング工程におけるエッチング総量そのものを低減することができる。
【００５７】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば各実施形態では、枚葉エッチングにおけるウェーハの回転速度に着目してエッジロールオフの発生を抑制しているが、ノズル３１からのエッチング液の噴射量を枚葉エッチングの開始直後だけ所定の期間少なくすることによりエッジロールオフの発生を抑制することや、例えば、赤外線の照射によりはエッチング反応の促進を行なうように装置を構成して、枚葉エッチングの開始直後には赤外線の照射を停止してエッチング反応の促進を行なわず、その後は、赤外線の照射を実施してエッチング反応の促進を行なうことによりエッジロールオフの発生を抑制することも考えられる。
【００５８】
また、上記各実施形態において、ウェーハ温度設定装置２０に加えてエッチング液の温度を設定するエッチング液温度設定装置（エッチング液温度設定手段）やエッチング液の混合比を変更するエッチング液混合比変更装置（エッチング液混合比変更手段）を備えても良いし、ウェーハ温度設定装置２０を備えずにエッチング液温度設定装置やエッチング液混合比変更装置のみを備えるようにしても良い。
【００５９】
また、上記各実施形態において、スライス工程Ｓ１０でシリコン単結晶インゴットから所定枚数の半導体ウェーハのみをスライスするようにしたが、インゴット全体をウェーハ状にスライスするようにしても良い。
また、上記第３実施形態において、両面研削工程Ｓ１５を片面研削工程（平坦化工程）に代えても良い。つまり、枚葉エッチング工程Ｓ２０前の研削がウェーハの少なくとも表面片面に施されれば良い。
【００６０】
また、上記各実施形態において、各工程で実施される研削量、研磨量、エッチング量および各工程の組み合わせは、使用するウェーハの特性（厚み、形状、加工ダメージ量）および、要求されるウェーハの加工精度の要求に応じて適宜設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態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って、（ａ）はそのメインフローを示し、（ｂ）はそのエッチング工程のフローを示す。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法で用いる枚葉エッチング装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法で用いる片面研磨装置を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る枚葉エッチング装置を用いたエッチングによる取り代分布の特性に関する実験について示す図であり、（ａ）は実験のフローチャートであり、（ｂ）は実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る枚葉エッチング装置を用いたエッチングによる取り代分布の特性に関する実験について示す図であり、（ａ）は実験のフローチャートであり、（ｂ）は実験結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る枚葉エッチング装置を用いたエッチングによる取り代分布の特性に関する実験について示す図であり、（ａ）は実験のフローチャートであり、（ｂ）は実験結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態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８】本発明の第２実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法で用いる両面研磨装置を示す模式図である。
【図９】本発明の第３実施形態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１０】本発明の第３実施形態に係る半導体ウェーハの製造方法で用いる両面研削装置を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ウェーハ
２  枚葉エッチング装置
７  片面研磨装置
８  両面研磨装置
９  両面研削装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010003847.tif 000006
【図５】
2010003847.tif 000007
【図６】
2010003847.tif 000008
【図７】
2010003847.tif 000009
【図８】
2010003847.tif 000010
【図９】
2010003847.tif 000011
【図１０】
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