(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、半導体ウェーハの製造工程の増加を抑えながらエッジ部のロールオフを縮小できるようにする。【解決手段】ウェーハの表面及び裏面に対してそれぞれ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と、次いで、ウェーハの表面に研磨パッドを当ててウェーハの裏面から圧力を加えながら研磨パッドにより表面を鏡面に研磨仕上げする鏡面研磨工程とを備え、鏡面研磨工程前に、ウェーハの裏面のエッジ部をロールオフ加工する。【選択図】        図２
2010003846.tif 000002
【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の表面及び裏面に対してそれぞれ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と、次いで、該ウェーハの該表面に研磨パッドを当てて該ウェーハの該裏面から圧力を加えながら該研磨パッドにより該表面を鏡面に研磨仕上げする鏡面研磨工程と、を備え、
該鏡面研磨工程前に、該ウェーハの該裏面のエッジ部をロールオフ加工する
ことを特徴とする、半導体ウェーハの製造方法。
【請求項２】
該ロールオフ加工は、該エッチング工程において行なわれる
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】
該エッチング工程は、該ウェーハの表面及び裏面に対してそれぞれ該ウェーハを回転させながら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である
ことを特徴とする、請求項２記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項４】
該枚葉エッチング工程では、該ウェーハを回転させると共に該エッチング液を噴射するノズルを径方向に移動させながらエッチングを行ない、該ノズルの移動速度及び／又は該ノズルからの該エッチング液の噴射量を調整することにより該ウェーハの該裏面エッジ部の該ロールオフ加工を行なう
ことを特徴とする、請求項３記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項５】
該枚葉エッチング工程では、該エッチング液の反応を促進する処理を該ウェーハの該裏面のエッジ部において抑制することにより、該ウェーハの該裏面エッジ部の該ロールオフ加工を行なう
ことを特徴とする、請求項３又は４記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項６】
該ロールオフ加工のためのエッチング量は、該ロールオフ加工を実施しないで該鏡面研磨工程を行なった場合に該研磨パッドによって該ウェーハの該表面のエッジ部に形成されるロールオフ量に基づいて設定される
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項７】
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駆動する回転駆動装置と、該ウェーハの表面又は裏面にエッチング液を噴射するエッチング液噴射装置と、該回転駆動装置及び該エッチング液噴射装置を制御する制御装置とを備え、該回転駆動装置及び該エッチング液噴射装置によって、該ウェーハを回転させながら該ウェーハの表面又は裏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装置と、
該ウェーハの該表面に研磨パッドを当てて該ウェーハの該裏面から圧力を加えながら該研磨パッドにより該表面を鏡面に研磨仕上げする鏡面研磨装置と、
該回転駆動装置，該エッチング液噴射装置及び鏡面研磨装置を制御する制御装置と、を備え、
該制御装置は、該エッチング液噴射装置を制御することによって、該エッチングにより該ウェーハの該裏面のエッジ部をロールオフ加工する
ことを特徴とする、半導体ウェーハの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体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及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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）。
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。
【０００３】
特に、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、従来、ウェーハ周縁部から３ｍｍであったものが、現状では、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。
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、図１３に示すように、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。図１３において、（ａ）はウェーハのエッジ部の拡大断面［図１３（ｂ）のＡ部拡大図］を示し、（ｂ）はウェーハの断面を示しており、ウェーハのエッジ部では、ウェーハの表面プロファイルが基準線（デバイスとして使用しうる平面）から次第に落ち込むエッジロールオフが発生する。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。
【０００４】
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ない、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】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の技術の場合、ウェーハのエッジ部のロールオフを縮小するためには、樹脂製の保護膜を形成（塗布）する工程と、その後、樹脂製の保護膜を除去する工程とを追加することが必要になり、シリコンウェーハの製造工程が複雑になり、製造時間や製造コストの増大も招くことになる。
また、鏡面研磨工程で生じるロールオフ量そのものを低減することはできない。
【０００６】
そこで、本願発明者らは、シリコンウェーハの製造工程の増加を抑えながらエッジ部のロールオフを縮小することができるように、ウェーハのエッジ部のロールオフ量が拡大する大きな要因である、鏡面研磨工程において研磨パッドが半導体ウェーハの主面に入り込む状況を研究した。
鏡面研磨工程においては、図１４（ａ）に示すように、鏡面研磨対象であるウェーハ１の主面１ａに研磨パッド３を当てて、この一方で、ウェーハ１の裏面１ｂにバックパッド４を介してプレート５を押し当てて加工圧力を加えて研磨パッド３を回転させてウェーハ１の主面１ａに鏡面研磨を行なう。なお、ウェーハ１の外周にはリテーナ６が配備され、ウェーハ１を外周から支持する。このとき、研磨パッド３は、図１４（ｂ）の上図に示すように、ウェーハ１の主面１ａの端部でその縁部に回り込み、主面１ａに対する圧力分布は、図１４（ｂ）の下図に示すように、主面１ａの端部近傍で極端に大きくなる。このように端部に大きな圧力が加わることから、ロールオフが進行するものと考えられる。
【０００７】
そこで、このような主面１ａの端部において大きくなる圧力分布を均等な分布に近づけることができれば、ロールオフの進行を抑えることができることを見出した。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、鏡面研磨工程において研磨パッドからウェーハの表面に加わる圧力分布に着目し、この圧力分布がウェーハの表面端部近傍で課題になることを抑制することができるようにして、半導体ウェーハの製造工程の増加を抑えながらエッジ部のロールオフを縮小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及び装置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】
【０００８】
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の表面及び裏面に対してそれぞれ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と、次いで、該ウェーハの該表面に研磨パッドを当てて該ウェーハの該裏面から圧力を加えながら該研磨パッドにより該表面を鏡面に研磨仕上げする鏡面研磨工程と、を備え、該鏡面研磨工程前に、該ウェーハの該裏面のエッジ部をロールオフ加工することを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
該ロールオフ加工は、該エッチング工程において行なわれることが好ましい（請求項２）。
該エッチング工程は、該ウェーハの表面及び裏面に対してそれぞれ該ウェーハを回転させながら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であることが好ましい（請求項３）。
【００１０】
この場合、該枚葉エッチング工程では、該ウェーハを回転させると共に該エッチング液を噴射するノズルを径方向に移動させながらエッチングを行ない、該ノズルの移動速度及び／又は該ノズルからの該エッチング液の噴射量を調整することにより該ウェーハの該裏面エッジ部の該ロールオフ加工を行なうことが好ましい（請求項４）。
あるいは、該枚葉エッチング工程では、該エッチング液の反応を促進する処理を該ウェーハの該裏面のエッジ部において抑制することにより、該ウェーハの該裏面エッジ部の該ロールオフ加工を行なうことが好ましい（請求項５）。
【００１１】
さらに、該ロールオフ加工のためのエッチング量は、該ロールオフ加工を実施しないで該鏡面研磨工程を行なった場合に該研磨パッドによって該ウェーハの該表面のエッジ部に形成されるロールオフ量に基づいて設定されることが好ましい（請求項６）。
また、本発明の半導体ウェーハの製造装置は、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駆動する回転駆動装置と、該ウェーハの表面又は裏面にエッチング液を噴射するエッチング液噴射装置と、該回転駆動装置及び該エッチング液噴射装置を制御する制御装置とを備え、該回転駆動装置及び該エッチング液噴射装置によって、該ウェーハを回転させながら該ウェーハの表面又は裏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装置と、該ウェーハの該表面に研磨パッドを当てて該ウェーハの該裏面から圧力を加えながら該研磨パッドにより該表面を鏡面に研磨仕上げする鏡面研磨装置と、該回転駆動装置，該エッチング液噴射装置及び鏡面研磨装置を制御する制御装置と、を備え、該制御装置は、該エッチング液噴射装置を制御することによって、該エッチングにより該ウェーハの該裏面のエッジ部をロールオフ加工することを特徴としている（請求項７）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体ウェーハの製造方法（請求項１）によれば、例えばエッチング工程（請求項２）のように鏡面研磨工程前において、ウェーハの裏面のエッジ部をロールオフ加工するので、その後の鏡面研磨工程において、ウェーハの表面に研磨パッドを当ててウェーハの裏面から圧力を加えながら研磨パッドにより表面を鏡面に研磨仕上げする際に、ウェーハの表面のエッジ部において、その裏面がロールオフ加工されているので、ウェーハの裏面側からの反力が低減され、研磨パッドのウェーハの表面に対する圧力がエッジ部において抑制され、研磨パッドの研磨によるウェーハの表面エッジ部のロールオフが抑制される。したがって、ロールオフ量を縮小することができ、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る。
【００１３】
また、本発明の半導体ウェーハの製造方法（請求項３）及び半導体ウェーハの製造装置（請求項７）によれば、ウェーハを回転させながらウェーハの表面又は裏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を用いることで、エッチング工程でのエッチングを高い自由度で行なうことができるので、ウェーハの裏面のエッジ部を適宜の量だけロールオフ加工することも容易である。このため、ウェーハの裏面のエッジ部を適切な量だけロールオフ加工して、研磨パッドのウェーハの表面に対する圧力分布を均等にして、研磨パッドの研磨によるウェーハの表面エッジ部のロールオフを高精度に抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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８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はそのウェーハ表面（主面）のエッジ部の鏡面研磨について説明する要部模式的断面図、図２はその製造工程のフローチャート、図３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４はその製造工程で使用される片面研磨装置の模式的断面図、図５，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とエッチング液噴射ノズル滞留時間との対応関係の特性を説明する図、図７は本実施形態にかかる枚葉エッチング装置のエッチング液噴射ノズル滞留時間とそのエッチングによる取り代分布を説明する図、図８は本実施形態にかかる効果を説明する図である。
【００１５】
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２（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。
【００１６】
《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》
エッチング工程Ｓ２０は、図３（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３（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。
【００１７】
ウェーハ回動装置１０は、図３（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。
【００１８】
ウェーハ温度設定装置２０は、本実施形態の場合、図３（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。
【００１９】
エッチング液供給装置３０は、図３（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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噴射切替装置（噴射切替手段）とを有している。
【００２２】
リンス液供給装置４０は、図３（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図示しない噴射切替装置（噴射切替手段）とを有している。
【００２３】
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３（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
《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４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、表面からバックパッド７４，プレート７５を順に装備し、バックパッド７４の外周にリテーナ７６を備えた研磨ヘッド７２と、研磨パッド（研磨布）７３ａが貼り付けられた研磨定盤７３とを有しており、ウェーハ１をリテーナ７６内に配置し真空吸着によりバックパッド７４に装着した研磨ヘッド７２を研磨定盤７３に押し付け、研磨ヘッド７２と研磨定盤７３との少なくともいずれかを回転させることで、図示しないノズルから研磨剤を供給し研磨パッド７３をウェーハ１の片方の表面（主面）に摺動させながらウェーハ１の表面（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。
【００２９】
なお、ここでは、ウェーハ１を真空吸着により研磨ヘッド７２に保持して鏡面研磨する場合について説明したが、ウェーハ１をワックス接着された研磨プレートを研磨ヘッド７２に保持する構成としてもよい。また、ウェーハ１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よい。
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。取り代が０．３μｍよりも小さい場合、ウェーハ表面のラフネスの改善が十分に行なわれない可能性があり、また、取り代が２．０μｍよりも大きい場合には、ウェーハ形状そのものを崩してしまう可能性がある。
【００３０】
《ウェーハ裏面エッジ部のロールオフ加工》
ところで、本方法では、エッチング工程Ｓ２０において、ウェーハ１の裏面１ｂのエッジ部をロールオフ加工するように設定されている。つまり、エッチング工程Ｓ２０では、図２（ｂ）に示すように，裏面エッチング工程Ｓ２２及び表面（主面）エッチング工程Ｓ２４により、ウェーハ１の裏面１ｂ及び表面（主面）１ａをそれぞれエッチングするが、裏面１ｂをエッチングする際に、裏面１ｂのエッジ部についてはロールオフ加工を行なう。
【００３１】
このロールオフ加工の意味について説明する。本方法では、エッチング工程Ｓ２０の後に、鏡面研磨工程Ｓ３０にて、図１（ｂ）に示すように、ウェーハ１の主面１ａに研磨パッド７３を押し当ててウェーハ１の主面１ａを鏡面研磨するが、この際に、ウェーハ１の裏面１ｂはバックパッド７４，プレート７５等によって支持しており、これにより研磨パッド７３のウェーハ１主面１ａへの押し付け圧力が発生する。
【００３２】
ウェーハ１の裏面１ｂのエッジ部を、図１（ａ）に示すように、ロールオフ（ふちだれ）するように加工しておくと、図１（ｂ）に示すように、研磨パッド７３をウェーハ１主面１ａへ押し付けた際に、エッジ部では裏面からの反力がロールオフ分だけ小さくなる。なお、図１（ａ）〜（ｃ）においては、ロールオフを明確に把握することができるようにエッジ部のロールオフ量を誇張して示している。また、研磨パッド７３をウェーハ１主面１ａへ押し付けた際には、図１（ｂ）に示すように、ロールオフ加工されたウェーハ１のエッジ部は弾性変形しながら、ウェーハ１の主面１ａのエッジ部はその弾性力によって研磨パッド７３に圧接する。
【００３３】
したがって、ウェーハ１の裏面１ｂエッジ部のロールオフの形状設定によって、図１（ｄ）に示すように、研磨パッド７３のエッジ部への回り込みによって、従来はエッジ部において急増していた研磨パッド７３のウェーハ１の主面１ａへの押し付け圧力を、エッジ部で増加することなく、ウェーハ１の主面１ａ全体でほぼ均一に与えるようにすることが可能になる。この結果、ウェーハ１の主面１ａエッジ部での過剰な鏡面研磨が防止され、図１（ｃ）に示すように、ウェーハ１の主面１ａがエッジ部の近くまで広い範囲で平面状に形成されることになる。
【００３４】
このようなウェーハ１の裏面１ｂエッジ部のロールオフ加工を、エッチング工程により行なう場合、エッチングによる取り代を調整することで行なうことができる。本実施形態の場合、枚葉エッチングを用いているので、高い自由度で取り代を調整することができる。例えば、図５，図６に示すように、エッチング液を噴射するノズル３１をウェーハ１の径方向に移動させる際の滞留時間（移動速度の逆数とも考えられる）を操作すれば、取り代分布を調整することができる。
【００３５】
図５に示す例は、取り代分布をほぼ一定［図５（ａ）参照］とするノズル３１の滞留時間特性［図５（ｂ）参照］を示すものである。枚葉エッチングの場合、エッチング液を噴射しながらウェーハ１をその中心周りに回転させるので、噴射されたエッチング液は、ウェーハ１の面で遠心力を受けて噴射箇所から外周方向に拡がっていく。したがって、ウェーハ１の中心付近に噴射されたエッチング液はウェーハ１の全体に拡がるがウェーハ１の中心から離れた箇所に噴射されたエッチング液はその外周方向にのみ拡がっていく。
【００３６】
もちろん、エッチング液は噴射された地点で液膜の厚みが最も大きくそれだけエッチング効果も大きいが、拡がっていくにしたがって液膜の厚みが小さくなりエッチング効果も減少するが、エッチング液はその外周方向にのみ拡がっていく特性から、ノズル３１の滞留時間を一定にすると、ウェーハ１の中心付近が小さく外周がより大きい取り代分布となってしまう。このため、噴射地点のウェーハ１中心からの径方向位置をｒとすると、図５（ｂ）に示すように、ノズル３１の滞留時間Ｔを、中心部付近（ｒ≦ｒ1）で長く、（Ｔ1）外周より（ｒ1＜ｒ≦ｒ2）では短く（Ｔ2）設定することにより、図５（ａ）に示すように、取り代分布Ｒ（ｘ）をほぼ一定［Ｒ（ｘ）＝Ｃ（定数）］とすることができるのである。
【００３７】
一方、図６に示す例は、取り代分布Ｒ（ｘ）が外周ほど大きくなる特性［図６（ａ）参照］とする、ノズル３１の滞留時間特性［図６（ｂ）参照］を示すものである。上記のように、ノズル３１の滞留時間を一定にすると、ウェーハ１の中心付近が小さく外周よりが大きい取り代分布となるが、これをより顕著に発生させるには、ノズル３１の滞留時間Ｔを、中心部付近（ｒ≦ｒ1）で短く（Ｔ1´）、外周より（ｒ1＜ｒ≦ｒ2）では長く（Ｔ2´）設定することが有効になる。
【００３８】
こうした特性を利用して、ウェーハ１の裏面１ｂのエッジ部のロールオフ加工を、エッチング工程を用いて行なうには、図５に示す取り代分布をほぼ一定とするノズル３１の滞留時間特性において、エッジ部のみ部分的にノズル３１の滞留時間Ｔを増大させればよい。つまり、図７（ｂ）に示すように、ノズル３１の滞留時間Ｔを、中心部付近（ｒ≦ｒ1）で長く、（Ｔ1）外周よりでエッジ部に至るまで（ｒ1＜ｒ≦ｒ3）では短く（Ｔ2）、エッジ部付近（ｒ3＜ｒ≦ｒ3）では再び長く（Ｔ3）、設定することにより、図７（ａ）に示すように、エッジ部を除き、取り代分布Ｒ（ｘ）をほぼ一定［Ｒ（ｘ）＝Ｃ（定数）］とし、エッジ部のみ次第に取り代分布Ｒ（ｘ）を大きくすることができる。
【００３９】
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。
ウェーハ１の表面１ａのエッジ部において、その裏面１ｂがロールオフ加工されているので、ウェーハ１の主面１ａに研磨パッド７３を当ててウェーハ１の裏面１ｂから圧力を加えながら研磨パッド７３により主面１ａを鏡面に研磨仕上げする際に、ウェーハの裏面１ｂ側からの反力が低減され、研磨パッド７３のウェーハ１の表面に対する圧力がエッジ部において抑制され、研磨パッド７３の研磨によるウェーハ１の表面エッジ部のロールオフが抑制される。
【００４０】
つまり、通常は、図８（ａ）に示すように、鏡面研磨工程の前の各工程では、ウェーハ１はその表面１ａ及び裏面１ｂ共にエッジ部付近においても前面をほぼ平面に形成される。このため、鏡面研磨工程において、研磨パッド７３のウェーハ１の表面１ａのエッジ部での回り込みによって、エッジ部では研磨パッド７３から他の部分よりも大きな圧力が加わってその分だけ余計に研磨が行なわれてしまい、図８（ｂ）に示すように、ウェーハ１表面１ａのエッジ部のロールオフ（表面最外周ダレ）が生じてしまう。
【００４１】
これに対して、本方法によれば、図８（ｃ）に示すように、鏡面研磨工程の前の各工程では、ウェーハ１はその裏面１ｂのエッジ部付近においてロールオフ加工を施されているため、鏡面研磨工程において、研磨パッド７３のウェーハ１の表面１ａのエッジ部での回り込みがあっても、エッジロールオフ加工部分が研磨パッド７３の加圧力を逃すようになって、エッジ部でも研磨パッド７３から他の部分と同等の圧力状態にすることができ、図８（ｄ）に示すように、ウェーハ１表面１ａのエッジ部のロールオフ（表面最外周ダレ）を防止し、平坦（表面最外周フラット）に加工することができる。
【００４２】
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。
特に、本実施形態の場合、ウェーハを回転させながらウェーハの表面又は裏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を用いることで、枚葉エッチングの高いエッチング自由度を利用して、ウェーハ１の裏面１ｂのエッジ部付近をロールオフ加工するので、ウェーハの裏面１ｂのエッジ部を適切な量だけロールオフ加工して、研磨パッド７３のウェーハ１の表面１ａに対する圧力分布を均等にして、研磨パッド７３の研磨によるウェーハ１の表面エッジ部のロールオフを高精度に抑制することが可能になる。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図９及び図１０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９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。
【００４４】
《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１０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。
【００４５】
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。
【００４６】
なお、両面研磨工程Ｓ２５では、枚葉エッチング工程Ｓ２０で形成したウェーハ裏面のロールオフ形状が大きく崩れない程度に鏡面研磨する必要があり、表面片面の取り代は１０μｍ以下に設定することが望ましい。
なお、図１０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。この場合、ウェーハの裏面側を片面研磨した後、表面側を片面研磨することにより、裏面側はロールオフ形状に加工された状態で表面側が片面研磨されるので、より好ましい。
【００４７】
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を低減することができる。
【００４８】
［第３実施形態］
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図１１及び図１２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１１はその製造工程のフローチャート、図１２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。
【００４９】
第３実施形態では、半導体ウェーハは、図１１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。
【００５０】
《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１２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。
【００５１】
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。
【００５２】
なお、図１２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。
【００５３】
［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。
例えば第１実施形態では、枚葉エッチングにおけるノズル３１の滞留時間を操作して、ウェーハのエッジ部のロールオフ加工を行なっているが、これはノズル３１からのエッチング液の噴射量（単位時間当たりの噴射量）が一定であることを前提としており、ノズル３１の滞留時間ではなく、ノズル３１からのエッチング液の噴射量をエッジ部付近（ｒ3＜ｒ≦ｒ3）のみ多くしてもロールオフ加工は可能であり、この場合、ノズル３１の滞留時間を一定としてもよく、或いは、ノズル３１の滞留時間とエッチング液の噴射量との両方を用いてもよい。
【００５４】
さらに、ウェーハ温度設定装置２０をエッジ部付近についても操作できるようにし、エッジ部付近ウェーハ面の温度を高めてエッチング反応速度を早めることで、ノズル３１の滞留時間やノズル３１からのエッチング液の噴射量を操作することなく、エッジ部のロールオフ加工を行なうことも可能である。
この場合も、ノズル３１の滞留時間やノズル３１からのエッチング液の噴射量のいずれか又は両方と協働させてロールオフ加工を行なうことも可能である。
【００５５】
もちろん、エッジ部のロールオフ加工には、枚葉エッチングに限らず一般的なエッチング処理を用いてもよく、これらの、エッチング工程と、研削工程と、両面研磨工程とのいずれか或いは全てを組み合わせて行なってもよい。
また、上記各実施形態において、ウェーハ温度設定装置２０は、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を有する構成になっているが、その構成はこれに限定されず、ウェーハ面内温度分布を所望の状態に設定できるものであれば、どのようなものであっても良い。例えば、ウェーハ温度設定装置は、ウェーハ温度を設定するためにウェーハを照射する赤外線ランプあるいはレーザ発振器等のウェーハ照射装置（ウェーハ照射手段）と、ウェーハ照射装置からの照射をウェーハ上の所定の領域に設定するためのウェーハ照射位置設定装置（ウェーハ照射位置設定手段）とを有して構成されていても良い。これらウェーハ照射手段とウェーハ照射位置設定装置とは、制御装置６０に接続され、そのオンオフ及び領域設定が制御されるようになっている。そして、ウェーハ照射手段が赤外線ランプである場合には、ウェーハ照射位置設定装置段は、ランプとウェーハとの間に位置して、照射領域及び照射時間を制限するようにすることができ、また、ウェーハ照射手段がレーザ発振器である場合には、ウェーハ照射位置設定手段はレーザ照射位置を制御するように発振器に設けられた制御とすることができる。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るウェーハ表面（主面）のエッジ部の鏡面研磨について説明する要部模式的断面図であり、（ａ）は鏡面研磨前の状態を示し、（ｂ）は鏡面研磨中の状態を示し、（ｃ）は鏡面研磨後の状態を示し、（ｄ）は鏡面研磨中の圧力分布状態を示す。
【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枚葉エッチング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的断面図である。
【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［図５（ａ）］とエッチング液噴射ノズル滞留時間［図５（ｂ）］との対応関係の特性を説明する図である。
【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［図６（ａ）］とエッチング液噴射ノズル滞留時間［図６（ｂ）］との対応関係の特性を説明する図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る枚葉エッチング装置のエッチング液噴射ノズル滞留時間［図７（ｂ）］とそのエッチングによる取り代分布［図７（ａ）］を説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る効果を従来技術と比較して説明する図であって、（ａ），（ｂ）は従来技術に関し、（ｃ），（ｄ）は本実施形態に関する。
【図９】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１０】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１１】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１２】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。
【図１３】ウェーハのエッジロールオフを説明する図であり、（ａ）はウェーハのエッジ部を拡大したプロファイル図［（ｂ）のＡ部拡大図］、（ｂ）はウェーハの模式的断面図である。
【図１４】本発明の課題を説明する図であり、（ａ）は鏡面研磨工程の状況を示す模式図、（ｂ）は鏡面研磨時のウェーハのエッジ部の圧力分布状態を示す。
【符号の説明】
【００５９】
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
【図１】
2010003846.tif 000003
【図２】
2010003846.tif 000004
【図３】
2010003846.tif 000005
【図４】
2010003846.tif 000006
【図５】
2010003846.tif 000007
【図６】
2010003846.tif 000008
【図７】
2010003846.tif 000009
【図８】
2010003846.tif 000010
【図９】
2010003846.tif 000011
【図１０】
2010003846.tif 000012
【図１１】
2010003846.tif 000013
【図１２】
2010003846.tif 000014
【図１３】
2010003846.tif 000015
【図１４】
2010003846.tif 000016