(57)【要約】【課題】陽極酸化法を用い、より短時間に、シリコンウェーハの面内全体を均一に平坦化することができ、シリコンウェーハの一主面に基準面を形成するシリコンウェーハの平坦化処理方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハＷを陽極とし、シリコンウェーハよりも大きな外形寸法を有する平坦化電極４を陰極として、平坦化電極を前記シリコンウェーハの一の主面に対向あるいは接触させ、電圧を印加し、シリコンウェーハの一の主面表面の前記凹凸上にポーラスシリコン層ＰＳを形成する一の主面陽極酸化工程と、平坦化電極４をシリコンウェーハの一の主面全面に接触させて、ポーラスシリコン層ＰＳを除去する工程と、シリコンウェーハの一の主面陽極酸化工程と前記ポーラスシリコン層ＰＳの除去工程を同時あるいは繰り返し、シリコンウェーハの一の主面表面を平坦化し、シリコンウェーハの一の主面に基準面を形成する基準面形成工程と、を備える。【選択図】図４
2018141188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェーハを陽極とし、前記シリコンウェーハよりも大きな外形寸法を有する平板状の平坦化電極を陰極として、電解液内に前記シリコンウェーハと前記平坦化電極を収容し、前記平坦化電極を前記シリコンウェーハの一の主面に対向あるいは接触させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの一の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成する一の主面陽極酸化工程と、前記平坦化電極をシリコンウェーハの一の主面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去する工程と、を備えるシリコンウェーハの平坦化処理方法であって、
前記シリコンウェーハの一の主面陽極酸化工程と前記ポーラスシリコン層の除去工程を同時に行うことにより、あるいは前記シリコンウェーハの一の主面陽極酸化工程と前記ポーラスシリコン層の除去工程とを順次繰り返し行うことにより、前記シリコンウェーハの一の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面に基準面を形成する前記基準面形成工程を備えることを特徴とするシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項２】
単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェーハの他の主面が導電性の弾性パッドに載置された状態で、
前記シリコンウェーハの一の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面に基準面を形成する前記基準面形成工程が行われることを特徴とする請求項１記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項３】
前記基準面形成工程において、
シリコンウェーハの一の主面表面の凹凸部上に形成された前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去し、前記ポーラスシリコン層が除去された前記凸部上部に、再びポーラスシリコン層を形成し、前記ポーラスシリコン層を除去することを繰り返し、
シリコンウェーハの一の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面に基準面を形成することを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項４】
前記基準面形成工程において、
前記平坦化電極がシリコンウェーハの一の主面表面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層に接触するまでは、少なくとも凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を残存させながら、前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去し、
前記平坦化電極がシリコンウェーハの一の主面表面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層に接触したときは、逆極性の電圧を印加することで、前記凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を除去することを特徴とする特徴とする請求項３記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項５】
前記基準面形成工程後、
前記シリコンウェーハを陽極とし、前記平坦化電極を陰極として、電解液内に前記シリコンウェーハと前記平坦化電極を収容し、前記平坦化電極を前記シリコンウェーハの他の主面に対向あるいは接触させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの他の主面表面にポーラスシリコン層を形成する他の主面陽極酸化工程と、
前記平坦化電極をシリコンウェーハの他の主面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去する工程を同時に行うことにより、
あるいは前記シリコンウェーハの他の主面陽極酸化工程と前記ポーラスシリコン層の除去工程を順次繰り返し行うことにより、
前記シリコンウェーハの他の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面から一定寸法離間した対向面を形成する対向面形成工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項６】
前記シリコンウェーハの一の主面表面陽極酸化工程と前記シリコンウェーハの他の主面表面陽極酸化工程において形成される、ポーラスシリコン層の多孔率は４０〜９０％であること特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項７】
前記平坦化電極は、金属製の電極部からなり、
前記電極部を前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に、対向あるいは接触させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの一の主面表面あるいは他の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成し、
前記電極部をシリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項８】
前記平坦化電極は、金属製の電極部と、前記電極部の外側に設けられた研磨パッドとを有し、
前記研磨パッドが前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面と接触し、前記電極部が前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に非接触の状態で、前記電極部に電圧を印加し、
前記シリコンウェーハの一の主面表面あるいは他の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成すると同時に、前記ポーラスシリコン層の除去を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項９】
前記平坦化電極の研磨パッドは、複数の研磨パット部から構成され、前記研磨パット部の間には溝が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項１０】
前記平坦化電極の外径が、前記シリコンウェーハの直径よりも３％以上大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項１１】
前記平坦化電極のポーラスシリコン層への接触圧力は、１〜１００ｋＰａとすることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項１２】
前記平坦化電極をポーラスシリコン層に接触させ、かつ前記平坦化電極を回転させることによってポーラスシリコン層が除去されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項１３】
前記電圧の印加によって生じる電流密度は、１０〜３００ｍＡ/ｃｍ２あることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【請求項１４】
前記電流密度は、反応の進行に伴い変化させることを特徴とする請求項１３に記載のシリコンウェーハの平坦化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンウェーハの平坦化処理方法に関し、例えば半導体デバイス形成用基板として好適なシリコンウェーハの平坦化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高品質化が進む中で、シリコンウェーハに要求される品質水準も高くなってきている。特にデバイスを形成する表面・表層の品質は重要であり、パーティクルや金属汚染フリーだけでなく、ダメージレスや高平坦度であることが要求される。
一般的に、単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェーハは、その後、ラップ、研削、ケミカルエッチング、粗研磨、仕上げ研磨、および、洗浄を経て、所望の品質となるように制御されている。
【０００３】
即ち、前記各加工工程を経ることによって、シリコンウェーハのソー段差（ワイヤーを用いたスライス時に面内に生じる段差）や、破砕層（加工によって導入された変質領域）を除去すると共に、面内の厚さばらつき（ＧｌｏｂａｌＢａｃｋｓｉｄｅ Ｉｄｅａｌ Ｒａｎｇｅ：ＧＢＩＲ）が修正される。
この際、各加工工程の合計取り代量は、φ３００ｍｍシリコンウェーハにおいて、片面４０μｍ以上必要な場合もあり、最終的な狙い厚さに応じて単結晶シリコンインゴットを予め厚くスライスしておく必要がある。そのため、加工にも時間がかかり、コスト面で影響が大きいという問題がある。
このような事情により、安価で、かつ短時間に、ソー段差やＧＢＩＲを修正するシリコンウェーハの平坦化処理方法が必要とされている。
【０００４】
例えば、ＳｉＣウェーハの平坦化処理方法として、陽極酸化を利用した研磨方法が特許文献１において提案されている。
具体的には、電解液の存在下で被加工物を陽極とし、表面に酸化膜を形成する陽極酸化プロセスと、酸化膜を溶解液に接触させて溶解除去する溶解プロセスとを含み、電解液と溶解液を混合した処理液を用いて両プロセスを同時に進行させる形状創成エッチング方法が提案されている。また形状創成エッチング方法により粗加工した後、電解液の存在下で被加工物を陽極とし、表面に酸化膜を形成する陽極酸化プロセスと、モース硬度が被加工物と酸化膜の中間硬度を有する研磨材料を用いて、酸化膜を選択的に研磨除去する研磨プロセスとを含み、両プロセスを同時に進行させて平坦化加工する研磨方法を用いて仕上げ研磨することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１８７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、シリコンウェーハの平坦化処理方法では、安価で、かつ短時間に、ソー段差やＧＢＩＲを修正し、シリコンウェーハの面内全体を均一に平坦化することができ、シリコンウェーハの基準面を形成できるシリコンウェーハの平坦化処理方法が求められている。
このシリコンウェーハの平坦化処理方法に、特許文献１記載の発明を適用した場合には陰極に棒状の工具電極が用いられているため、シリコンウェーハの全面を平坦化することが困難であり、シリコンウェーハの一主面を基準面として形成することが困難であるという技術的課題があった。
【０００７】
本発明者らは、上記技術的課題を解決するために、前記陽極酸化法を用いることを前提に、シリコンウェーハの面内全体を均一に、平坦化することができ、かつシリコンウェーハの基準面を形成することができるシリコンウェーハの平坦化処理方法を鋭意研究し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明の目的は、前記陽極酸化法を用い、より短時間に、シリコンウェーハの面内全体を均一に平坦化することができ、シリコンウェーハの一主面に基準面を形成するシリコンウェーハの平坦化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされたシリコンウェーハの平坦化処理方法は、単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェーハを陽極とし、前記シリコンウェーハよりも大きな外形寸法を有する平板状の平坦化電極を陰極として、電解液内に前記シリコンウェーハと前記平坦化電極を収容し、前記平坦化電極を前記シリコンウェーハの一の主面に対向あるいは接触させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの一の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成する一の主面陽極酸化工程と、前記平坦化電極をシリコンウェーハの一の主面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去する工程と、を備えるシリコンウェーハの平坦化処理方法であって、前記シリコンウェーハの一の主面陽極酸化工程と前記ポーラスシリコン層の除去工程を同時に行うことにより、あるいは前記シリコンウェーハの一の主面陽極酸化工程と前記ポーラスシリコン層の除去工程とを順次繰り返し行うことにより、前記シリコンウェーハの一の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面に基準面を形成する前記基準面形成工程を備えることを特徴としている。
【００１０】
このように本発明にあっては、平板状の平坦化電極がシリコンウェーハよりも大きな外形寸法を有している。この平坦化電極をシリコンウェーハの一の主面に接触させて、シリコンウェーハの一の主面に形成されたポーラスシリコン層の全体を除去するため、シリコンウェーハの一の主面表面を、短時間に平坦化することができ、前記一の主面を基準面となすことができる。しかも、陽極酸化法を用いているため取り代量を抑制でき、しかもコストの抑制も図ることができる。
また、ポーラスシリコン層の形成と除去を同時あるいは順次繰り返し行っても良く、ポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行う場合には、加工時間をより短縮化することができる。
尚、前記凹凸部とは、シリコンウェーハの厚さ（ウェーハ表面から裏面までの距離）の最大値と最小値の差が２μｍを超えるものをいう。
【００１１】
ここで、単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェーハの他の主面が導電性の弾性パッドに載置された状態で、前記シリコンウェーハの一の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面に基準面を形成する前記基準面形成工程が行われることが望ましい。
このように、シリコンウェーハが導電性の弾性パッドに載置された状態で所定の処理がなされることにより、シリコンウェーハに変形の無い状態でシリコンウェーハの基準面形成工程がなされるため、うねりの無い平坦な面を得ることができる。
【００１２】
また、前記基準面形成工程において、シリコンウェーハの一の主面表面の凹凸部上に形成された前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去し、前記ポーラスシリコン層が除去された前記凸部上部に、再びポーラスシリコン層を形成し、前記ポーラスシリコン層を除去することを繰り返し、シリコンウェーハの一の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面に基準面を形成することが望ましい。
このように、前記凹凸部上に形成された前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去し、再び前記凸部上部にポーラスシリコン層を形成し、形成された前記ポーラスシリコン層を除去することを繰り返し行うため、スライス時に発生するソー段差やＧＢＩＲを効率的に修正することができる。
【００１３】
また、前記基準面形成工程において、前記平坦化電極がシリコンウェーハの一の主面表面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層に接触するまでは、少なくとも凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を残存させながら、前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去し、前記平坦化電極がシリコンウェーハの一の主面表面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層に接触したときは、逆極性の電圧を印加することで、前記凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を除去することが望ましい。
このような方法によれば、前記凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層は、前記平板状の平坦化電極が接触するまで除去されないため、取り代量と加工処理時間の増加を抑制しながらシリコンウェーハを平坦化することができる。
【００１４】
また、前記基準面形成工程後、前記シリコンウェーハを陽極とし、前記平坦化電極を陰極として、電解液内に前記シリコンウェーハと前記平坦化電極を収容し、前記平坦化電極を前記シリコンウェーハの他の主面に対向あるいは接触させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの他の主面表面にポーラスシリコン層を形成する他の主面陽極酸化工程と、前記平坦化電極をシリコンウェーハの他の主面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去する工程を同時に行うことにより、あるいは前記シリコンウェーハの他の主面陽極酸化工程と前記ポーラスシリコン層の除去工程を順次繰り返し行うことにより、前記シリコンウェーハの他の主面表面を平坦化し、前記シリコンウェーハの一の主面から一定寸法離間した対向面を形成する対向面形成工程とを備えることが望ましい。
このように、前記シリコンウェーハの一の主面に対向する他の主面についても、同様な処理を行うことにより、一定の厚さのシリコンウェーハを得ることができる。
【００１５】
また、基準面として形成された前記一の主面が、導電性の弾性パッドに載置された状態で、前記対向面形成工程がなされることが望ましい。
前記シリコンウェーハの他の主面についても、一の主面と同様に、導電性の弾性パッドに載置された状態で、所定の処理がなされることにより、変形の無い状態でシリコンウェーハの基準面、対向面が形成されるため、うねりの無い平坦なかつ基準面と対向面が平行なシリコンウェーハを得ることができる。
【００１６】
また、前記対向面形成工程において、シリコンウェーハの他の主面表面の凹凸部上に形成された前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去し、前記ポーラスシリコン層が除去された前記凸部上部に、再びポーラスシリコン層を形成し、前記ポーラスシリコン層を除去することを繰り返し、シリコンウェーハの他の主面表面を平坦化することが望ましい。
このように、前記シリコンウェーハの他の主面表面についても、前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去するため、シリコンウェーハの一の主面と同様に、スライス時に発生するソー段差やＧＢＩＲを効率的に修正することができる。
【００１７】
また、前記対向面形成工程において、前記平坦化電極がシリコンウェーハの他の主面表面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層に接触するまでは、少なくとも凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を残存させながら、前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去し、前記平坦化電極がシリコンウェーハの一の主面表面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層に接触したときは、逆極性の電圧を印加することで、前記凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を除去することが望ましい。
このような方法によれば、シリコンウェーハの一の主面と同様に、前記凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層は、前記平板状の平坦化電極が接触するまで除去されないため、取り代量と加工処理時間の増加を抑制しながらシリコンウェーハを平坦化することができる。
【００１８】
また、前記シリコンウェーハの一の主面表面陽極酸化工程と前記シリコンウェーハの他の主面表面陽極酸化工程において形成される、ポーラスシリコン層の多孔率は４０〜９０％であることが望ましい。
このような多孔率に制御することによって、平板状の平坦化電極（陰極）を用いたポーラスシリコン層の除去効率が向上する。多孔率が４０％未満の場合、平板状の平坦化電極（陰極）の接触によってはポーラスシリコン層が除去できない場合がある。また、多孔率が９０％を超える場合、当該多孔率を有するポーラスシリコン層の形成に時間がかかる、もしくは、凹部最低面のポーラスシリコン層が除去されやすくなるなど、所望の箇所以外でポーラスシリコン層が除去されるおそれがあり、好ましくない。
【００１９】
また、前記平坦化電極は、金属製の電極部からなり、前記電極部を前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に、対向あるいは接触させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの一の主面表面あるいは他の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成し、前記電極部をシリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去することが望ましい。
このように、金属製の電極部からなる前記平坦化電極を、前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に対向させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの一の主面表面あるいは他の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成し、その後、前記平坦化電極をシリコンウェーハの一の主面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去しても良い。
また、前記平坦化電極を、前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に接触させ、電圧を印加し、前記シリコンウェーハの一の主面表面あるいは他の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成すると共に、前記ポーラスシリコン層を除去しても良い。
尚、前記平坦化電極のシリコンウェーハと対向する表面には、周期的な溝が形成されていることが望ましい。このように溝が形成されているため、シリコンウェーハ全面を電解液に浸漬させることができ、ポーラスシリコン層の形成速度を向上させることができる
【００２０】
また、前記平坦化電極は、金属製の電極部と、前記電極部の外側に設けられた研磨パッドとを有し、前記研磨パッドが前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面と接触し、前記電極部が前記シリコンウェーハの一の主面あるいは他の主面に非接触の状態で、前記電極部に電圧を印加し、前記シリコンウェーハの一の主面表面あるいは他の主面表面の凹凸部上にポーラスシリコン層を形成すると同時に、前記ポーラスシリコン層の除去を行うことが望ましい。
このように研磨パッドが設けられた平板状の平坦化電極を用いれば、ポーラスシリコン層の除去速度を向上することができ、スライス時に発生するソー段差やＧＢＩＲをより効率的に修正でき、より短時間に、シリコンウェーハを平坦化することができる。
【００２１】
前記平坦化電極の研磨パッドは、複数の研磨パット部から構成され、前記研磨パット部の間には溝が形成されていることが望ましい。
このように溝が形成されているため、シリコンウェーハ全面を電解液に浸漬させることができ、ポーラスシリコン層の形成速度を向上させることができる。
なお、夫々の研磨パッド部は、矩形形状、あるいは六角形状に形成され、弾性率が１０ＧＰａ以下、表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜１０μｍであることが好ましい。
このような研磨パッドを用いることで、除去速度をさらに向上できるだけでなく、凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を除去することなく、凸部に形成されたポーラスシリコン層を除去することができるため、取り代量を確実に低減することができる。
【００２２】
また、前記平坦化電極の外径が、前記シリコンウェーハの直径よりも３％以上大きいことが望ましい。即ち、平板状の平坦化電極の外形寸法は、前記シリコンウェーハの直径の１０３％以上になされている。
平板状の平坦化電極の外周部においては、電界集中によって、その領域における陽極酸化の進行が加速されるため、シリコンウェーハの平坦性が悪化するおそれがある。これを防止するため、平板状の平坦化電極（陰極）の外形寸法をシリコンウェーハの直径よりも３％以上大きくし、電界集中の影響を受け難くすることで平坦性をより向上させることが好ましい。
尚、平板状の平坦化電極（陰極）の外形寸法（外径）の上限は、装置に入る大きさであれば、特に限定されるものではないが、好ましくはシリコンウェーハの直径の１５０％以下である。
【００２３】
また、前記平坦化電極のポーラスシリコン層への接触圧力は、１〜１００ｋＰａとすることが望ましい。
陽極酸化工程において形成されるポーラスシリコン層は脆いため、平板状の平坦化電極を１〜１００ｋＰａで接触させることにより、ポーラスシリコン層を除去することができる。
尚、接触圧力は、特に１０〜３０ｋＰａとすることが好ましい。このような接触圧力にすることで、シリコンウェーハに負荷を与えることなく、シリコンウェーハ表面の凹凸部上に形成された前記凸部上部のポーラスシリコン層を確実に除去することができる。
【００２４】
更に、前記平坦化電極をポーラスシリコン層に接触させ、かつ前記平坦化電極を回転させることによってポーラスシリコン層が除去されることが望ましい。
ポーラスシリコン層の除去が、回転する平板状の平坦化電極によってなされるため、ポーラスシリコン層の除去速度を向上させることができる。なお、回転数は５〜１００ｒｐｍ、より好ましくは、１０〜６０ｒｐｍとすることが好ましい。このような回転数とすることで、所望の領域のポーラスシリコン層を確実に除去することができる。また、前記平坦化電極が回転することによって、ポーラスシリコン層を均一に除去することができる。
【００２５】
また、前記電圧の印加によって生じる電流密度は、１０〜３００ｍＡ／ｃｍ２あることが望ましい。
このような電流密度にすることによって、ポーラスシリコン層をより効率的に形成することができる。なお、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２未満の場合、ポーラスシリコン層の形成速度が遅くなり、平坦化に時間を要するため、好ましくない。また、３００ｍＡ／ｃｍ２を超える場合、ポーラスシリコン層が形成されないため、好ましくない。
【００２６】
また、前記電流密度は、反応の進行に伴い変化させることが望ましい。電流密度を変化させることによって、平坦性をより向上することができる。
前記電流密度が高いとポーラスシリコン層の形成速度が上がるが、ポーラスシリコン層厚の面内均一性が不十分となる場合があるため、シリコンウェーハの主面の凹凸が２μｍ以下になった際に、電流密度を２００ｍＡ／ｃｍ２以下にすることが好ましい。より好ましくは、凹凸が５μｍ以下になった際に、電流密度を２００ｍＡ／ｃｍ２以下にするのが良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施に用いられるシリコンウェーハの平坦化処理装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した一の平坦化電極を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図、（ｃ）は変形例を示す平面図である。
【図３】図１に示した平坦化電極の変形例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】本発明にかかるシリコンウェーハの平坦化処理方法の第１の実施形態を示す図である。
【図５】第１の実施形態における平坦化処理の状態を示す図である。
【図６】第１の実施形態におけるポーラスシリコン層の形成と除去の状況を示す概略図である。
【図７】第１の実施形態におけるシリコンウェーハの他の主面の平坦化処理を説明するための概略図である。
【図８】第１の実施形態におけるシリコンウェーハの他の主面の平坦化処理の状態を示す概略図である。
【図９】本発明にかかる第２の実施形態におけるシリコンウェーハの一の主面の平坦化処理の状態を示す図である。
【図１０】第２の実施形態におけるシリコンウェーハの他の主面の平坦化処理を説明するための概略図である。
【図１１】第２の実施形態におけるシリコンウェーハの他の主面の平坦化処理の状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明にかかるシリコンウェーハの平坦化処理方法に用いられる平坦化処理装置の構成について、図１、図２に基づいて説明する。
図１において、符号１は、シリコンウェーハ平坦化処理装置であり、電解液Ａを収容する電解液収容槽２と、前記電解液収容槽２の底面部２ａに設けられ、シリコンウェーハＷと接触する金属板３と、前記シリコンウェーハＷを挟んで前記金属板３と対向配置された平板状の平坦化電極４とを備えている。
【００２９】
前記金属板３は銅などの金属からなり、電解液収容槽２の吸引路２ｂと連通する貫通穴３ａが設けられている。
前記吸引路２ｂは，前記吸引路２ａを介して、図示しない減圧装置に連結され、前記減圧装置が吸引することにより、前記シリコンウェーハＷが金属板３上に密着固定されるように構成されている。
【００３０】
また、前記金属板３は電源５の陽極に接続され、前記金属板３が陽極としてシリコンウェーハＷに電圧が印加される。
尚、前記金属板３の代わりに、図４（ｂ）に示すように、貫通穴６ａを有する導電性の弾性パッド６を用いても良い。また前記金属板３の上面に、導電性の弾性パッド６を載置しても良い。この弾性パッド６としては、弾性率が１０〜１０００ＭＰａを用いるのが好ましい。この弾性率が１０ＭＰａ未満の場合には、陰極側からシリコンウェーハへ加えられる接触圧力が解放され易くなるため好ましくなく、また弾性率が１０００ＭＰａを超える場合には、シリコンウェーハとの密着性が悪くなるため好ましくない。
【００３１】
また、図２（ｂ）に示すように、前記平坦化電極４は、基体４ａと、前記基体４ａに設けられた、白金等の金属で形成された電極部４ｂとを備えている。
前記電極部４ｂは、図１に示すように、電源５の陰極に接続される。したがって、平坦化電極４が陰極として、一方前記金属板３が陽極として、シリコンウェーハＷに電圧が印加される。
この平坦化電極４は平板状に形成され、その外径Ｄ１はシリコンウェーハＷの外径（直径）Ｄ２よりも大きな寸法に形成され、シリコンウェーハＷの全領域を包含するように構成されている。具体的には、平板状の平坦化電極４の外径寸法は、前記シリコンウェーハＷの直径Ｄ２の１０３％以上になされている。
これは、平板状の平坦化電極４の外周部における電界集中の影響を抑制し、シリコンウェーハＷ面内における陽極酸化の進行を均一になすためである。尚、平板状の平坦化電極（陰極）の外径Ｄ１の上限は、装置に収容される大きさであれば、特に限定されるものではないが、好ましくはシリコンウェーハの直径の１５０％以下である。
【００３２】
また、前記平坦化電極４の基体４ａの上面には回転軸７が設けられ、前記回転軸７により平坦化電極４が所定回転数で回転可能に形成されている。具体的には、前記平坦化電極４は、少なくとも１００ｒｐｍで回転可能に構成されている。
更に、図示しないが、電極部４ｂを前記シリコンウェーハＷと対向（所定の距離をおいて配置）あるいは接触させるため、平坦化電極４を上下移動させるための昇降機構が設けられている。
この昇降機構により、電極部４ｂを前記シリコンウェーハＷに対向（所定の距離をおいて配置）あるいは接触した状態になして陽極酸化工程を行い、また電極部４ｂを前記シリコンウェーハＷに接触した状態で、前記ポーラスシリコン層を除去する除去工程を行うことができる。
【００３３】
また、図２（ｃ）に示すように、電極部４ｂのシリコンウェーハ対向面側に溝４ｄを形成しても良い。
このように溝が形成されている場合には、電極部４ｂをシリコンウェーハＷに接触した状態になして陽極酸化工程を行った際、シリコンウェーハ全面を電解液により浸漬させることができ、ポーラスシリコン層の形成速度をより向上させることができる。
尚、前記溝の幅、間隔は適宜選定することができるが、電極部４ｂのシリコンウェーハ対向面側に所定の幅、所定の間隔で、規則的に配列されているのが好ましい。
【００３４】
次に、図３に基づいて、平坦化電極の変形例について説明する。
この平坦化電極は、図２に示した平坦化電極と異なり、電極部４ｂのシリコンウェーハと対向する面に研磨パッド４ｃが設けられている。即ち、図３に示すように、前記平坦化電極４は、基体４ａと、前記基体４ａに設けられた、白金等の金属で形成された電極部４ｂと、電極部４ｂのシリコンウェーハと対向する面に設けられた研磨パッド４ｃとを備えている。
【００３５】
前記研磨パッド４ｃは、矩形形状の複数の研磨パッド部４ｃ１を有し、複数の研磨パッド部４ｃ１が前記基体４ａ（電極部４ｂ）に所定の間隔をもって配置されている。その結果、平坦化電極４のシリコンウェーハＷと対向する面には、前記研磨パッド４ｃによって格子状の溝４ｄが形成される。
このように、前記平坦化電極４に、溝４ｄを有する研磨パッド４ｃを用いることにより、シリコンウェーハＷ全面が効率的に電解液に浸漬し、ポーラスシリコン層の形成速度を向上させることができる。また、研磨パッド４ｃが設けられた平坦化電極４を用いれば、ポーラスシリコン層の除去速度をより向上させることができる。
尚、前記溝４ｄの幅、間隔は適宜選定することができるが、電極部４ｂのシリコンウェーハ対向面側に所定の幅、所定の間隔で、規則的に配列されているのが好ましい。特に、研磨パッド４ｃの一つの研磨パッド部４ｃ１を六角形状に形成し、前記研磨パッド部４ｃ１をハニカム状に配置し、規則的な溝となるように形成しても良い。
【００３６】
この研磨パッド４ｃは弾性率が１０ＧＰａ以下、表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜１０μｍであることが好ましい。前記弾性率、表面粗さ（Ｒａ）を有する研磨パッド４ｃを用いることで、除去速度をさらに向上できるだけでなく、凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を除去することなく、前記凸部上部のポーラスシリコン層を除去することができるため、取り代量を確実に低減することができる。
【００３７】
また、前記平坦化電極４の基体４ａの上面には回転軸７が設けられ、前記回転軸により平坦化電極４が所定回転数で回転可能に形成されている。具体的には、前記平坦化電極４は、少なくとも１００ｒｐｍで回転可能に構成されている。
このように前記平坦化電極４が回転することにより、ポーラスシリコン層を均一に、かつ短時間に、効率よく除去することができる。
【００３８】
更に、図示しないが、電極部４ｂを前記シリコンウェーハＷと対向（所定の距離をおいて配置）あるいは接触させるため、電極部４ｂを上下移動させるための昇降機構が設けられている。
この昇降機構により、研磨パッド４ｃを前記シリコンウェーハＷに接触した状態になし、電極部４ｂは前記シリコンウェーハＷに対向した（所定の距離をおいて離間した）状態になり、陽極酸化とポーラスシリコン層の除去を同時に行うことができる。
尚、この平坦化電極において、陽極酸化を行う際、研磨パッド４ｃを前記シリコンウェーハＷに離間した状態（非接触の状態）にして陽極酸化工程を行い、その後、研磨パッド４ｃを前記シリコンウェーハＷに接触した状態にして、ポーラスシリコン層の除去を行っても良い。
【００３９】
また、電解液Ａとしては、フッ酸水溶液を用いることができる。
この電解液Ａは図１に示すように電解液収容槽２内に収容される。そして、電解液収容槽２内に収容された電解液Ａに、前記平坦化電極４は浸漬される。
【００４０】
更に、シリコンウェーハＷとしては、単結晶シリコンインゴットをスライスして得られた、表面に凹凸部を有するシリコンウェーハＷが用いられる。
尚、前記凹凸部とは、シリコンウェーハの厚さ（ウェーハ表面から裏面までの距離）の最大値と最小値の差が２μｍを超えるものをいう。
【００４１】
次に、本発明にかかるシリコンウェーハの平坦化処理方法の第１の実施形態について、図４乃至図７に基づいて説明する。ここでは、図２に示した平坦化電極４を用い、更に導電性の弾性パッド６を用い、更に陽極酸化工程とポーラスシリコン層の除去工程を繰り返し行う平坦化処理について説明する。
まず、単結晶シリコンインゴットをスライスし、シリコンウェーハＷを得る。
このシリコンウェーハＷは、図４に示すように、ソー段差（ワイヤーを用いたスライス時に面内に生じる段差）や破砕層（加工によって導入された変質領域）を含む凹凸部Ｗａ，Ｗｂと、厚さばらつきＷｃと、反りＷｄを有する。
【００４２】
このシリコンウェーハＷの一面（他の主面）を、図４（ｂ）に示すように、電解液Ａ内の導電性の弾性パッド６上に載置し、シリコンウェーハＷの形状を強制的に変形させない程度に前記貫通穴６ａ、吸引路２ｂを介して減圧装置（図示せず）により吸着し、シリコンウェーハＷの一面（他の主面）を弾性パッド６上に固定する。
【００４３】
電源５の陽極に接続された弾性パッド６は導電性を有しているため、弾性パッド６上に固定されたシリコンウェーハＷは陽極とされる。一方、電源５の陰極に接続された平坦化電極４は陰極とされる。
そして、図４（ｂ）に示すように、前記平坦化電極４（電極部４ｂ）を前記シリコンウェーハＷの一の主面に対向させ（非接触状態とし）、電圧を印加し、一の主面の陽極酸化を行う。即ち、前記シリコンウェーハの一の主面表面にポーラスシリコン層ＰＳを形成する。このポーラスシリコン層ＰＳは、図６（ａ）に示すように、シリコンウェーハの一の主面表面の全領域の前記凹凸部Ｗａ上に、略一定の厚さで形成される。
【００４４】
この際の電流密度は、ポーラスシリコン層ＰＳの多孔率が４０〜９０％になるように、電流密度が１０〜３００ｍＡ／ｃｍ２の範囲で調整される。
また、前記平坦化電極４は、上記したように、前記シリコンウェーハの一の主面表面に接触しないように、所定の間隔をおいて配置するのが好ましいが、シリコンウェーハの一の主面表面に接触するように配置しても良い。平坦化電極４をシリコンウェーハの一の主面表面に接触しないように、所定の間隔をおいて配置した場合、ポーラスシリコン層を、より均一に形成することができる。一方、平坦化電極４を接触するように配置した場合、ポーラスシリコン層の形成速度をさらに向上することができる。
【００４５】
前記ポーラスシリコン層ＰＳが形成された後、前記平坦化電極４の研磨パッド４ｃをシリコンウェーハＷに接触させて、前記平坦化電極４を回転させながら、ポーラスシリコン層の除去を行う（図５参照）。
この平坦化電極４のポーラスシリコン層ＰＳ（シリコンウェーハ）に対する接触圧力は、１ｋＰａ以上１００ｋＰａ未満に設定される。接触圧力が１ｋＰａ未満である場合には、ポーラスシリコン層ＰＳが除去し難くなり好ましくなく、１００ｋＰａ以上となると、シリコンウェーハの形状が強制的に変形され易くなる（接触圧力によって、シリコンウェーハの形状が強制的に平坦形状となり易くなる）ため好ましくない。
【００４６】
ここで、図２に示したように、平坦化電極４の外径のＤ１は、シリコンウェーハＷの直径Ｄ２よりも３％以上大きく形成されている。その結果、平坦化電極４の外周部における電界集中による、陽極酸化の進行が抑制され、シリコンウェーハＷの外周部における平坦性を良好なものになすことができる。
【００４７】
前記したポーラスシリコン層ＰＳの形成、除去は繰り返し行われる。
具体的にポーラスシリコン層の形成、除去について説明すると、図６（ａ）に示すように、シリコンウェーハＷの一主面の凹凸部Ｗａにポーラスシリコン層ＰＳが形成され、図６（ｂ）に示すように、前記平坦化電極４によって、凹凸部Ｗａの上部のポーラスシリコン層ＰＳが除去され、前記凹凸部Ｗａは小さくなる。
再び、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、シリコンウェーハＷに電圧を印加し、陽極酸化を行い、高さが小さくなった前記凹凸部Ｗａ（主にポーラスシリコン層ＰＳが除去された領域）に、ポーラスシリコン層ＰＳを形成する。そして、前記平坦化電極４によって、ポーラスシリコン層ＰＳを再び除去し、更に凹凸部Ｗａを小さくし、徐々に平坦化を行う。
【００４８】
このように、前記したポーラスシリコン層の形成、除去を繰り返し、凹凸部Ｗａを徐々に小さくし、シリコンウェーハＷの一の主面の平坦化を行い、基準面を形成する。
特に、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、前記平坦化電極４がシリコンウェーハＷの一の主面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層ＰＳに接触するまでは、少なくとも凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を残存させながら、ポーラスシリコン層を徐々に除去することが好ましい。
これは、凹部最底面に形成されたポーラスシリコン層を除去した場合、その後の陽極酸化によって、ポーラスシリコン層が除去された凹部最底面に、新たにポーラスシリコン層が形成され、凹凸部Ｗａを小さくすることが難しくなるためである。
一方、凹部最底面に形成されたポーラスシリコン層を残存させた場合、その後の陽極酸化によって、ポーラスシリコン層が残存した領域には、新たにポーラスシリコン層が形成されず（ポーラスシリコン層の形成領域は、ポーラスシリコン層の非形成領域に比べて、その形成速度が遅い）、凹部最底面以外のポーラスシリコン層を除去することで、凹凸部Ｗａを、除去したポーラスシリコン層の厚さ分小さくすることができる。
尚、平坦化電極４が凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層ＰＳに接触したか否かは、例えば、平坦化電極の接触抵抗の変化をモニターすることで判定できる。
【００４９】
また、電流密度は、反応の進行に伴い、変化させることが好ましい。これは  電流密度が高いとポーラスシリコン層の形成速度が上がるが、ポーラスシリコン層厚の面内均一性が不十分となる場合がある。
よって、凸部の高さが２μｍに近づいた場合に、電流密度を下げて、ポーラスシリコン層厚の面内均一性を向上させることが好ましい。具体的には、シリコンウェーハの主面の凹凸が２μｍ以下になった際に、電流密度を２００ｍＡ／ｃｍ２以下にすることが好ましい。より好ましくは、凹凸が５μｍ以下になった際に、電流密度を２００ｍＡ／ｃｍ２以下にするのが良い。
【００５０】
そして、シリコンウェーハＷの一の主面の平坦化は、シリコンウェーハＷの厚さばらつきが１μｍ以下となるまで行う。厚さばらつきは、例えば、KLA−Tencor社製のWaferSightで測定することが可能である。
最後に、図６（ｅ）に示すように、凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を残存した状態で、極性を反転させることで凹部最低面に残存したポーラスシリコン層を除去する。
このように極性を反転させることで、シリコンウェーハＷの一の主面に形成されるポーラスシリコン層の多孔率が変化し、除去することができる。極性を反転させると、ポーラスシリコン層の腐食反応が進む。この腐食反応は、極性を反転させる前の陽極酸化に比べ、ポーラスシリコン層の局所的な腐食（溶出）が優先的に生ずる面方位依存性がない。そのため、ポーラスシリコン層の構造は不均一となり、多孔率が高くなる。このような層は、例えばライトエッチングで簡単に除去することができる。なお、極性反転の効果はシリコンウェーハの導電型に依存し、Ｐ型に比べてＮ型の方が、腐食反応が進み易いため、極性反転の適用はＮ型基板に対してより有効である。
尚、この工程は、後の工程において両面研磨加工などを行う場合には、ＤＳＰ加工によりポーラスシリコン層を除去できるため、省略することもできる。
【００５１】
図７（ａ）に示すようにシリコンウェーハＷの一の主面の平坦化が終了した後、図７（ｂ）に示すようにシリコンウェーハＷを反転し、シリコンウェーハＷの一の主面を、導電性の弾性パッド６上に載置する。
その後、図８（ａ）に示すように、シリコンウェーハＷの形状を強制的に変形させない程度に前記貫通穴６ａ、吸引路２ｂを介して減圧装置（図示せず）により吸着し、シリコンウェーハＷの一面（一の主面）を弾性パッド６上に固定する。
そして、シリコンウェーハＷの一の主面と同様の処理方法により、シリコンウェーハの他の主面表面にポーラスシリコン層を形成する陽極酸化を行う（図８（ａ）参照）。
【００５２】
その後、シリコンウェーハＷの一の主面と同様の処理方法により、前記平坦化電極４をシリコンウェーハＷへ接触させて前記ポーラスシリコン層ＰＳを除去する。
前記したポーラスシリコン層ＰＳを形成、除去は繰り返し行われ、凹凸部Ｗｂを徐々に小さくし、シリコンウェーハＷの他の主面の平坦化を行う。
また、シリコンウェーハＷの一の主面と同様に、前記平坦化電極４がシリコンウェーハＷの他の主面の凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層ＰＳに接触するまでは、少なくとも凹部最低面に形成されたポーラスシリコン層を残存させながら、ポーラスシリコン層を徐々に除去することが好ましい。
【００５３】
そして、シリコンウェーハＷの他の主面の平坦化は、シリコンウェーハＷの厚さばらつきが１μｍ以下となるまで行う。即ち、シリコンウェーハＷの他の主面の平坦化は、シリコンウェーハＷの一の主面を基準面として、シリコンウェーハＷの厚さばらつきが１μｍ以下となるまで行われる。
【００５４】
最後に、シリコンウェーハＷの一の主面と同様に、極性を反転させることで凹部最低面に残留したポーラスシリコン層ＰＳを除去する。このように、極性を反転させることで、シリコンウェーハＷの他の主面に形成されるポーラスシリコン層ＰＳの多孔率が変化し、除去される。このシリコンウェーハの他の主面表面を平坦化処理により、前記シリコンウェーハの一の主面から一定寸法離間した対向面（他の主面）が形成される。
【００５５】
次に、本発明にかかるシリコンウェーハの平坦化処理方法の第２の実施形態について、図９乃至図１１に基づいて説明する。
この第２の実施形態では、導電性の弾性パッド６を用いることなく、金属板３を用い、また、図３に示した研磨パッド４ｃを有する平坦化電極４を用い、陽極酸化工程とポーラスシリコン層の除去工程を同時に行う平坦化処理について説明する。即ち、第１の実施形態にあっては、導電性の弾性パッド６上にシリコンウェーハを載置し、シリコンウェーハＷの形状を強制的に変形させることなく平坦化処理を行ったが、この第２の実施形態にあっては、導電性の弾性パッド６を用いることなく、金属板３上にシリコンウェーハを載置した。また、図３に示した研磨パッドを有する平坦化電極４を用い、研磨パッド４ｃをシリコンウェーハに接触させ（電極部４ｂは非接触状態）、陽極酸化とポーラスシリコン除去を同時に行う平坦化処理を行った。
尚、陽極酸化工程は、前記した第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
具体的には、図９（ａ）に示すようなシリコンウェーハＷの一面（他の主面）を、図９（ｂ）に示すように金属板３上に載置し、減圧装置（図示せず）により吸着し、シリコンウェーハＷの一面（他の主面）を金属板３上に固定する。
尚、シリコンウェーハＷの形状は、金属板３が平坦な面であるため、強制的に変形させられる。
【００５７】
金属板３上に固定されたシリコンウェーハＷは、電源５の陽極に接続された金属板３を介して陽極とされる。一方、平板状の平坦化電極４は陰極とされる。
そして、図９（ｃ）に示すように、ポーラスシリコン層ＰＳの形成と除去を同時に行い、シリコンウェーハＷの一主面の凹凸部Ｗａを小さくし、平坦化を行う。
この第２の実施形態にあっては、研磨パッド４ｃがシリコンウェーハＷに接触し、電極部４ｂがシリコンウェーハＷに非接触の状態におかれるため、ポーラスシリコンを形成する陽極酸化と、ポーラスシリコンの除去とを同時に行うことができる。
このようにポーラスシリコン層ＰＳの形成と除去を同時に行いながら、凹凸部Ｗａを徐々に小さくし、シリコンウェーハＷの一の主面の平坦化を行い、基準面を形成する。
【００５８】
尚、図２に示した平板状の平坦化電極４においても、電極部４ｂがシリコンウェーハＷに接触状態におかれるが、ポーラスシリコンを形成する陽極酸化と、ポーラスシリコンの除去とを同時に行うこともできる。
【００５９】
そして、シリコンウェーハＷの一の主面の平坦化は、シリコンウェーハＷの厚さばらつきが１μｍ以下となるまで行う。
最後に、極性を反転させることで凹部最低面に残留したポーラスシリコン層ＰＳを除去する。このように、極性を反転させることで、シリコンウェーハＷの一の主面に形成されるポーラスシリコン層ＰＳは、腐食反応が進み多孔率が高くなるため除去し易くなる。
【００６０】
図９（ｃ）に示すような平坦化処理装置による、シリコンウェーハＷの一の主面の平坦化処理が終了した後、図１０（ａ）に示すように平坦化処理装置から取り出す。
そして、図１０（ｂ）に示すようにシリコンウェーハＷを反転し、シリコンウェーハＷの一の主面を、金属板３上に載置する。
その後、減圧装置（図示せず）により吸着し、シリコンウェーハＷの一面（他の主面）を金属板３上に固定する。このときシリコンウェーハＷの形状は、金属板３が平坦な面であるため、金属板３によって強制的に変形させられる。
【００６１】
その後、シリコンウェーハＷの一の主面と同様の処理方法により、図１１（ａ）に示すように、シリコンウェーハの他の主面表面にポーラスシリコン層を形成する陽極酸化と、ポーラスシリコン層の除去を同時に行う。
前記したポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行いながら、凹凸部Ｗｂを徐々に小さくし、シリコンウェーハＷの他の主面の平坦化を行う。
【００６２】
そして、シリコンウェーハＷの他の主面の平坦化は、シリコンウェーハＷの厚さばらつきが１μｍ以下となるまで行う。
最後に、シリコンウェーハＷの一の主面と同様に、極性を反転させることで凹部最低面に残留したポーラスシリコン層を除去する。このように、極性を反転させることで、シリコンウェーハＷの他の主面に形成されるポーラスシリコン層の多孔率が変化し、除去される。
【００６３】
このシリコンウェーハの他の主面表面の平坦化処理により、このときシリコンウェーハＷの形状は、金属板３が平坦な面であるため、金属板３によって強制的に変形させられ、この主面から一定寸法離間した対向面（他の主面）が形成される。
尚、シリコンウェーハＷは、強制的に形状が変形した状態で、ポーラスシリコン層の形成、除去が行われるため、シリコンウェーハ全体のうねりを除去することができず、図１１（ｂ）に示すように、うねりを有するシリコンウェーハとなる。したがって、上記したように導電性を有する弾性パッドを用いることがより好ましい。
【００６４】
第１、２の実施形態のシリコンウェーハの平坦化処理方法によれば、シリコンウェーハの外形寸法よりも大きな平板状の平坦化電極を用いて、平坦化電極をシリコンウェーハの一の主面全面に接触させて、前記ポーラスシリコン層を除去するため、シリコンウェーハの一の主面の面内全体を均一に平坦化することができ、前記シリコンウェーハの一の主面を基準面として形成することができる。
尚、ポーラスシリコン層を形成する工程と、ポーラスシリコン層を選択的に研磨除去する工程とを同時に進行させる場合に比べて、これらの工程を繰り返し行うことで、面内におけるポーラスシリコン層の形成自体を均一化することができ、面内全体を均一に平坦化することができる。
【００６５】
また、このシリコンウェーハの平坦化処理方法によれば、シリコンウェーハＷ表面の凹凸部Ｗａ、Ｗｂを陽極酸化によってポーラスシリコン層化することができ、従来の機械研磨に比べて低圧で平坦化処理できるため、破砕層の導入を抑制することができる。しかも、従来の機械研磨に比べて、シリコンウェーハを短時間で平坦化することができる。
また、ポーラスシリコン層の除去は、平板状の平坦化電極をシリコンウェーハへ接触させて行われるため、加工時間を短時間にすることができ、かつ、取り代量の増加を抑制することができる。
また、導電性の弾性パッド６上にシリコンウェーハＷを載置した場合には、シリコンウェーハＷの形状を強制的に変形させることなく平坦化処理を行うため、ソー段差、厚さばらつきの修正のみならず、反りの修正も行うことができる。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
図１に示す平坦化処理装置を用い、単結晶インゴットからスライスして得られたφ３００ｍｍシリコンウェーハ（Ｐタイプ基板抵抗１〜２Ω・ｃｍ）を前記装置に設置した。
陽極となるシリコンウェーハＷは、金属板３に接触しており（弾性パッド無し）、裏面吸着で固定した。電解液として２０％のフッ化水素酸を用い、平坦化電極４（陰極）の材質は白金で、平坦化電極４（陰極）のシリコンウェーハの対向面は凹凸の無い平面形状であり、その直径をシリコンウェーハの直径の１１０％とした。
【００６７】
また、電流密度は、２００ｍＡ／ｃｍ２とし、平坦化電極（陰極）を回転させることなく、ポーラスシリコン層に面圧１０ｋＰａで接触させて、ポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行い、多孔率７０％のポーラスシリコン層の形成と除去を行った。そして、凹凸部が１μｍ未満となるまでポーラスシリコン層の除去を行った。
尚、ポーラスシリコン層の除去は、平坦化電極（陰極）を、ポーラスシリコン層に押さえつけ、ポーラスシリコン層を崩すことによって、除去した。また、シリコンウェーハ表面の凹凸部が平坦化された段階（凹凸部が１μｍ未満となり、凹部最低面のポーラスシリコン層に電極が接触する段階）で、陽極と陰極とを逆にして電圧を印加した後、フッ酸と硝酸の混酸溶液など一般的な方法でライトエッチングすることで、ポーラスシリコン層を全て除去した。
その後、同様にして、前記シリコンウェーハの表面を平坦化処理した後、前記表面の平坦化処理と同様な平坦化処理をシリコンウェーハの裏面について行った。
【００６８】
そして、シリコンウェーハのソー段差（ワイヤーを用いたスライス時に面内に生じる段差）をＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ｐ−１５で測定した。測定点は、スライス時に発生するソー段差の最も大きい位置とし、測定長は５ｍｍとした。また、シリコンウェーハ面内の厚さばらつき（ＧｌｏｂａｌＢａｃｋｓｉｄｅ Ｉｄｅａｌ Ｒａｎｇｅ：ＧＢＩＲ）をＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＷａｆｅｒ Ｓｉｇｈｔで測定した。また、取り代量は、陽極酸化前後のシリコンウェーハの厚さを比較することで測定した。
その結果、実施例１では、表１に示すように、処理時間は２０分、取り代量は３８μｍ、ソー段差は１μｍ未満、ＧＢＩＲは２μｍであった。
【００６９】
（実施例２）
実施例１では、平坦化電極（陰極）をシリコンウェーハに接触させながらポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行ったが、実施例２では、平坦化電極（陰極）とシリコンウェーハを一定の距離を置いて（接触させずに）対抗させ、電流をＯＮにしてポーラスシリコン層を形成した後、電流をＯＦＦにして平坦化電極（陰極）をポーラスシリコン層へ接触させて除去することで、ポーラスシリコン層の形成と、ポーラスシリコン層の除去を繰り返し行った。尚、通電（ＯＮ）時間を５分、非通電（ＯＦＦ）時間を５分とし、４サイクル（総通電時間２０分）行った。その他の条件は実施例１と同一とした。
その結果を表１に示す。
【００７０】
（実施例３）
実施例２では、平坦化電極４（陰極）を回転させることなく、ポーラスシリコン層の形成と、ポーラスシリコン層の除去を繰り返し行った。この実施例３では、平坦化電極（陰極）とシリコンウェーハを一定の距離を置いて対抗させ、電流をＯＮにしてポーラスシリコン層を形成した後、電流をＯＦＦにし、かつ平坦化電極（陰極）を３０ｒｐｍで回転させながら、平坦化電極（陰極）をポーラスシリコン層へ接触させて除去することで、ポーラスシリコン層の形成と、ポーラスシリコン層の除去を繰り返し行った。その他の条件は実施例２と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７１】
（実施例４）
実施例１では、平坦化電極４（陰極）の材質は白金で、平坦化電極４（陰極）のシリコンウェーハの対向面は凹凸の無い平面形状のものを用いたが、実施例４では、図３に示すような研磨パッドが設けられた平坦化電極４（陰極）を用いた。
具体的には、研磨パッドはポリ塩化ビニルからなり、矩形形状の研磨パッド部が格子状に配列され、弾性率が４ＧＰａ、表面粗さ（Ｒａ）が１μｍのものを用いた。また、この一つの研磨パッド部は、断面が一辺９ｍｍの正方形であり、各研磨パッド部の間の間隔は９ｍｍ、深さ１ｍｍに設定されている。
そして、研磨パッドをシリコンウェーハに接触させ（平坦化電極はシリコンウェーハと非接触の状態で）、かつ平坦化電極（陰極）を３０ｒｐｍで回転させながら、ポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行った。その他の条件は実施例１と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７２】
（実施例５）
実施例４では、研磨パッドをシリコンウェーハに接触させ、かつ平坦化電極（陰極）を３０ｒｐｍで回転させながら、ポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行ったが、実施例５では、研磨パッドとシリコンウェーハを一定の距離を置いて対抗させ、電流をＯＮにしてポーラスシリコン層を形成した後、電流をＯＦＦにし、かつ平坦化電極（陰極）を３０ｒｐｍで回転させながら、研磨パッドをポーラスシリコン層へ接触させて除去することで、ポーラスシリコン層の形成とポーラスシリコン層の除去を繰り返し行った。その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７３】
（実施例６）
実施例４では、平坦化電極４（陰極）として外径がシリコンウェーハの外径比で１１０％のものを用いたが、実施例６では、外径比で１０３％の平坦化電極４（陰極）を用いた。
その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７４】
（実施例７）
実施例４では、平坦化電極４（陰極）として外径がシリコンウェーハの外径比で１１０％のものを用いたが、実施例７では、外径比で１０５％の平坦化電極４（陰極）を用いた。
その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７５】
（実施例８）
実施例４では、平坦化電極４（陰極）として外径がシリコンウェーハの外径比で１１０％のものを用いたが、実施例８は、外径比で１０８％の平坦化電極４（陰極）を用いた。
その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７６】
（実施例９）
実施例４では、平坦化電極４（陰極）として外径がシリコンウェーハの外径比で１１０％のものを用いたが、実施例９は外径比で１１２％の平坦化電極４（陰極）を用いた。
その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７７】
（実施例１０）
実施例４では、平坦化電極４（陰極）として外径がシリコンウェーハの外径比で１１０％のものを用いたが、実施例１０は外径比で１２０％の平坦化電極４（陰極）を用いた。
その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００７８】
（実施例１１）
実施例４では、弾性パッドを用いることなく、平坦化電極（陰極）を接触させ、かつ平坦化電極（陰極）を３０ｒｐｍで回転させながら、ポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行った。実施例１１では、図４に示すような弾性パッドを用いて、ポーラスシリコン層の形成と除去を同時に行った。その他の条件は実施例４と同一とした。尚、弾性パッドとして、弾性率１００ＭＰａの導電性の弾性パッドを用いた。
その結果を表１に示す。
【００７９】
（比較例１）
実施例４では、図３に示すような研磨パッドが設けられた平坦化電極４（陰極）を用いたが、比較例１では、特許文献１（特開２０１４−１８７１３１号公報）に記載された棒状の電極（先端部が半球状に形成されたもの）に、研磨パッドを設け、実施例４と同一の条件で処理を行った。尚、ウェーハの外径に対する電極の外径の比は、２０％とした。その結果を表１に示す。
【００８０】
（比較例２）
比較例２では、従来の研磨方法による平坦化処理を行った。加工条件（ラップ、研削、ケミカルエッチングの３つの工程）として、ラップ（砥粒♯１０００）処理を１５分、研削（砥石＃８０００）処理を１５分、ケミカルエッチング（１μｍエッチング）処理を５分行った。
その結果を表１に示す。
【００８１】
（比較例３）
実施例４では、ウェーハの外径に対する電極の外径の比が１１０％の平坦化電極４（陰極）を用いたが、比較例３では、ウェーハの外径に対する電極の外径の比が５０％の平坦化電極４（陰極）を用いた。その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００８２】
（比較例４）
実施例４では、ウェーハの外径に対する電極の外径の比が１１０％の平坦化電極４（陰極）を用いたが、比較例４では、ウェーハの外径に対する電極の外径の比が１００％の平坦化電極４（陰極）を用いた。その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００８３】
（比較例５）
実施例４では、ウェーハの外径に対する電極の外径の比が１１０％の平坦化電極４（陰極）を用いたが、比較例５ではウェーハの外径に対する電極の外径の比が１０２％の平坦化電極４（陰極）を用いた。その他の条件は実施例４と同一とした。その結果を表１に示す。
【００８４】
（比較例６）
実施例５では、ウェーハの外径に対する電極の外径の比が１１０％の平坦化電極４（陰極）を用いたが、比較例６ではウェーハの外径に対する電極の外径の比が１０２％の平坦化電極４（陰極）を用いた。その他の条件は実施例５と同一とした。その結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
2018141188.tif 000003
【００８６】
実施例１乃至１１の結果から明らかなように、いずれも従来の機械加工（比較例２）に比べ、取り代量およびＧＢＩＲ、処理時間の改善が確認された。尚、比較例１にあっては、シリコンウェーハが電極の形状に沿って加工されてしまうため、平坦面の加工、特に基準面の形成には適さないことが確認された。また比較例２乃至比較例６にあっては、ＧＢＩＲを２以下とするには、取り代量が４５μｍ以上となり、処理時間が３０分を超えるものがあった。
【００８７】
また、実施例１と実施例２、実施例４と実施例５の結果から明らかなように、陽極酸化工程とポーラスシリコン層の除去工程を順次繰り返し行った場合、これらの工程を同時に行った場合に比べ、処理時間がわずかに長くなるものの、ＧＢＩＲが小さくなることが確認された。
【００８８】
また、実施例３と実施例５の結果から明らかなように、陰極に研磨パッドを設けて研磨した場合、陰極を接触させてポーラスシリコン層を除去した場合に比べ、ＧＢＩＲがより小さくなることが確認された。また、実施例２、３の結果より、電極を回転させることにより、処理時間が短く、かつ、ＧＢＩＲが小さくなることが確認された。
【００８９】
実施例４乃至実施例１０、比較例３乃至比較例６の結果より、電極の外径が１０３％以上において、取り代量が減少し、ＧＢＩＲは従来加工レベル同等もしくはそれ以下となることが確認された。
【００９０】
実施例４の結果より、棒状電極による加工（比較例１）に比べ、取り代量およびＧＢＩＲ、処理時間の改善が確認された。なお、半球形状の端部を有する棒状電極を用いた場合、上記したように、端部の形状に沿ってウェーハが加工されることから、平坦化が困難であった。
【００９１】
更に、実施例４と実施例１１の条件で加工したシリコンウェーハのワープ（Warp：反り評価）を、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のＷａｆｅｒ Ｓｉｇｈｔにて評価した。
その結果、実施例４のワープ（Warp）は２０μｍ、実施例１１は１５μｍであり、両者問題ないレベルであったが、導電性の弾性パッドにシリコンウェーハを載置することで、ワープ（Warp）の改善が確認された。
【００９２】
以上説明したように、本発明を適用することにより、従来加工条件よりも少ない取り代量および加工時間にてシリコンウェーハ表面のソー段差を１μｍ未満に修正でき、且つ、ＧＢＩＲを同等以上の水準まで修正できることが認められた。このように、本発明によれば、加工工程を簡素化できるためコスト削減が可能であり、かつ、シリコンウェーハの平坦性を向上することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１        シリコンウェーハ平坦化処理装置
２        電解液収容液
２ａ      底面部
２ｂ      吸引路
３        金属板
３ａ      貫通穴
４        平坦化電極
４ａ      基体
４ｂ      電極部
４ｃ      研磨パッド
５        電源
６        弾性パッド
６ａ      貫通穴
７        回転軸
Ａ        電解液
Ｄ１      平坦化電極の外径
Ｄ２      シリコンウェーハの外径
ＰＳ      ポーラスシリコン層
Ｗ        シリコンウェーハ
Ｗａ      シリコンウェーハの一の主面の凹凸部
Ｗｂ      シリコンウェーハの他の主面の凹凸部
【図１】
2018141188.tif 000004
【図２】
2018141188.tif 000005
【図３】
2018141188.tif 000006
【図４】
2018141188.tif 000007
【図５】
2018141188.tif 000008
【図６】
2018141188.tif 000009
【図７】
2018141188.tif 000010
【図８】
2018141188.tif 000011
【図９】
2018141188.tif 000012
【図１０】
2018141188.tif 000013
【図１１】
2018141188.tif 000014