(57)【要約】【課題】  材料を無駄にせずに、研削加工やケミカルエッチングで生じる面取り形状変化の問題を解決することができる半導体ウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】  単結晶インゴットからスライスされたウェーハの周縁部を研削する第一の面取り加工を行う工程と、前記第一の面取り加工を行ったウェーハの主面に研削加工を行う工程と、前記主面の研削加工を行ったウェーハにケミカルエッチング加工を行う工程と、前記ケミカルエッチング加工を行ったウェーハの周縁部を研削する第二の面取り加工を行う工程とを有する半導体ウェーハの製造方法であって、  前記第一の面取り加工を粗研削で行い、前記第二の面取り加工を前記粗研削よりも精度の高い精研削で行うことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。【選択図】  図１
2015153999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶インゴットからスライスされたウェーハの周縁部を研削する第一の面取り加工を行う工程と、前記第一の面取り加工を行ったウェーハの主面に研削加工を行う工程と、前記主面の研削加工を行ったウェーハにケミカルエッチング加工を行う工程と、前記ケミカルエッチング加工を行ったウェーハの周縁部を研削する第二の面取り加工を行う工程とを有する半導体ウェーハの製造方法であって、
前記第一の面取り加工を粗研削で行い、前記第二の面取り加工を前記粗研削よりも精度の高い精研削で行うことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記単結晶インゴットを単結晶シリコンインゴットとすることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記主面の研削加工をラップ又は平面研削とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記粗研削を、砥石番手が＃６００〜＃１２００の研削具を用いて行い、前記精研削を、砥石番手が＃１５００〜＃３０００の研削具を用いて行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記スライスされたウェーハと前記第二の面取り加工を行ったウェーハの直径の差を２ｍｍ未満とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に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、半導体ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体ウェーハの製造方法について、図面を参照して説明する。図５は、従来の半導体ウェーハの製造方法の一例を示すフロー図である。図５に示すように、従来の半導体ウェーハ（例えば、シリコン半導体ウェーハ）の製造方法としては、まず、単結晶シリコンインゴットからスライス（図５（１））されたウェーハのエッジ部（スライスウェーハの周縁部）に対して、ウェーハエッジ部からのカケ・チップや割れを防ぐために、回転砥石を用いてウェーハ円周方向及び厚さ方向に面取り形状を変化させる面取加工（図５（２））を行い、その後、ウェーハの主面に研削加工（ラップ又は平面研削）（図５（３））を行い、表面粗さの小さい高精度に平坦化されたウェーハを作製し、さらにケミカルエッチング加工（図５（４））を行うことによってスライス又は研削加工で導入されたウェーハ表裏面の機械加工歪を除去した後、鏡面面取り加工（図５（５））を行うのが一般的である。
【０００３】
この際、スライス後のウェーハ周縁部に対して、研削砥石番手＃６００〜＃１２００の研削具を用いて粗研削を行った後、研削砥石番手＃１５００〜＃４０００の研削具を用いて精研削を行い、精密な面取り形状のウェーハを得ようとするのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、精密な面取り加工を行った後の主面の研削加工において、その加工速度の制御には圧力、回転速度、温度管理が重要であるが、上下両面同時研削あるいは上又は下側を行う片面研削のいずれの方法でも、上下両面を全く同一の加工速度で行い、研削量を上下両面で全く同一にするのは加工制御面で困難を伴う。
【０００５】
そのため現状は研削加工によるウェーハ表裏面の研削取代に差が生じる場合があり、面幅はウェーハ表面の研削取代に反比例するため、ウェーハ表裏面の研削取代差があると面取り形状、特に上下面幅差が変化してしまい、当初に意図した形状から離れてしまうのが課題である。
【０００６】
また、ケミカルエッチング加工では、アルカリ液を使ってシリコンウェーハをエッチングする場合にエッチング速度は結晶方位に依存する。このエッチング異方性を取り除いたアルカリエッチングを実現するのは原理的に難しく、そのためウェーハ面取り部の最外周又は面取りＲ部のエッチング量はウェーハ上の結晶方位角度によって変わってしまう。その結果、現状では面取り形状、特にＲ、直径が円周上の位置によって変化してしまい、エッチング後の面取り形状が当初に意図したものと異なる形状になってしまう問題がある。
【０００７】
上記の課題によって、スライス後に粗研削・精研削による精密な面取り加工を行なっても、その後の主面の研削加工及びケミカルエッチング加工を通じてウェーハ面取り形状が当初の意図した形状から大きく変化してしまう問題がある。
【０００８】
ここで、従来の一般的な半導体ウェーハの製造方法（図５（１）〜（５））によって得られた直径３００ｍｍのウェーハの面取り断面形状の一例を図６に示す。また、図６のウェーハの上面幅、下面幅、上Ｒ（面取りＲ部）及び下Ｒの値を表１に示す。尚、表１に示される測定値はコベルコ製エッジプロファイラーＬＥＰで測定したものである。
【０００９】
【表１】
2015153999.tif 000003
【００１０】
図６に示すように、ウェーハの面取り加工断面形状は、上面幅（上側面幅）１、下面幅（下側面幅）２、上Ｒ部３及び下Ｒ部４を用いて表すことができる。上Ｒ部及び下Ｒ部はそれぞれ、円弧状に砥石を動作させることによって、形成することができる。表１に示す上Ｒ及び下Ｒは、形成された円弧（上下Ｒ部）の半径の値である。表１に示すように、従来の方法では、研削加工の影響で、得られるウェーハの上下の面幅差は大きい（４８．３μｍ）。また、ケミカルエッチング加工の影響で、上Ｒ、下Ｒ部の形状差も大きい。このように従来の方法では、所望の形状のウェーハを得ることは困難である。
【００１１】
このような問題に対して、特許文献１では、製品径より大きいウェーハに対して、一次研磨を行った後、製品径までウェーハの周辺部分を除去する縮径面取り加工を施すことにより、一次研磨で発生した周辺ダレの領域を減少、あるいは完全に除去する方法が提案されている。
【００１２】
また、特許文献２では、混合酸を用いてケミカルエッチング加工を施した後に、このエッチング加工によってエッチングダレが発生するウェーハの外周部を研削除去（砥石番手が＃８００の研削具を用いた粗研削）する方法が提案されている。
【００１３】
しかしながら、特許文献１、２の方法では、ウェーハの径を製品径よりも、縮径（研削除去）する分だけ大きいもの（例えば、製品径より５ｍｍ以上大きいもの）とする必要があり、材料が無駄になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−３３８８９９号公報
【特許文献２】特開２００３−７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、材料を無駄にせずに、研削加工やケミカルエッチングで生じる面取り形状変化の問題を解決することができる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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明では、単結晶インゴットからスライスされたウェーハの周縁部を研削する第一の面取り加工を行う工程と、前記第一の面取り加工を行ったウェーハの主面に研削加工を行う工程と、前記主面の研削加工を行ったウェーハにケミカルエッチング加工を行う工程と、前記ケミカルエッチング加工を行ったウェーハの周縁部を研削する第二の面取り加工を行う工程とを有する半導体ウェーハの製造方法であって、
前記第一の面取り加工を粗研削で行い、前記第二の面取り加工を前記粗研削よりも精度の高い精研削で行うことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法を提供する。
【００１７】
このような半導体ウェーハの製造方法であれば、材料を無駄にせずに、研削加工やケミカルエッチングで生じる面取り形状変化の問題を解決することができ、ばらつきの少ない精密な面取り形状を有するウェーハを安定して製造することができる。
【００１８】
また、前記単結晶インゴットを単結晶シリコンインゴットとすることが好ましい。
【００１９】
本発明は、このような単結晶シリコンインゴットからスライスされたシリコンウェーハを加工するのに特に好適である。
【００２０】
また、前記主面の研削加工をラップ又は平面研削とすることが好ましい。
【００２１】
このような研削加工であれば、より効果的にウェーハの主面の研削加工を行うことができる。
【００２２】
また、前記粗研削を、砥石番手が＃６００〜＃１２００の研削具を用いて行い、前記精研削を、砥石番手が＃１５００〜＃３０００の研削具を用いて行うことが好ましい。
【００２３】
このような研削具を用いることによって、より効率的にウェーハの周縁部に粗研削、精研削を実施することができる。
【００２４】
また、前記スライスされたウェーハと前記第二の面取り加工を行ったウェーハの直径の差を２ｍｍ未満とすることが好ましい。
【００２５】
このような半導体ウェーハの製造方法であれば、より低コストでウェーハを製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の半導体ウェーハの製造方法であれば、スライス後に第一の面取り加工、ケミカルエッチング後に精度の高い第二の面取り加工を行うことで、研削加工（ラップ又は平面研削）やケミカルエッチングで生じる面取り形状変化の問題を解決し、鏡面面取り工程前に精密に加工された面取り形状を有するウェーハを作製することができる。また、第一の面取り加工を粗研削で行い、第二の面取り加工を精研削で行うことによって、必要以上に径大インゴットを用いずに、精密に加工された面取り形状を有するウェーハを作製することができる。そのため、材料を無駄にすることがなく、より低コストでウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の半導体ウェーハの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２】主面の研削加工を行う工程後のウェーハの面取り断面形状を示す図である。
【図３】ケミカルエッチング加工を行う工程後のノッチからウェーハ円周上で９０度の位置のウェーハの面取り断面形状を示す図である。
【図４】本発明の製造方法の第二の面取り加工を行う工程後のウェーハの面取り断面形状を示す図である。
【図５】従来の半導体ウェーハの製造方法の一例を示すフロー図である。
【図６】従来の半導体ウェーハの製造方法によって得られたウェーハの面取り断面形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明をより詳細に説明する。
上記のように、材料を無駄にせずに、研削加工やケミカルエッチングで生じる面取り形状変化の問題を解決することができる半導体ウェーハの製造方法が求められている。
【００２９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、単結晶インゴットからスライスされたウェーハの周縁部を研削する第一の面取り加工を行う工程と、前記第一の面取り加工を行ったウェーハの主面に研削加工を行う工程と、前記主面の研削加工を行ったウェーハにケミカルエッチング加工を行う工程と、前記ケミカルエッチング加工を行ったウェーハの周縁部を研削する第二の面取り加工を行う工程とを有する半導体ウェーハの製造方法であって、
前記第一の面取り加工を粗研削で行い、前記第二の面取り加工を前記粗研削よりも精度の高い精研削で行う半導体ウェーハの製造方法が、上記課題を解決できることを見出し、本発明の半導体ウェーハの製造方法を完成させた。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、表２〜６に示される測定値はすべてコベルコ製エッジプロファイラーＬＥＰで測定したものである。
【００３１】
［スライスウェーハを得る工程］
図１は、本発明の半導体ウェーハの製造方法の一例を示すフロー図である。まず、図１（１）に示すように、単結晶インゴットをスライスしてスライスウェーハを得る。
【００３２】
単結晶インゴットとしては、例えば、チョクラルスキー法（ＣＺ法）、浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）などにより、シリコンなどの原料融液から成長させた半導体単結晶を円筒研削により円柱状のインゴットにしたものを使用することができる。本発明は、単結晶シリコンインゴットに対して、特に好適に用いることができる。
【００３３】
この際、インゴットの直径は、特に限定されない。最終製品のウェーハ径に面取り加工、ケミカルエッチング加工等による直径取代分を加味したものであれば良い。一般的には、最終製品径より１〜２ｍｍ大きいものであることが好ましい。本発明は一般的なインゴット直径があれば十分実施可能であるが、より径の大きなインゴットでも十分実施可能である。
【００３４】
また、スライスされたウェーハと後述する第二の面取り加工を行ったウェーハの直径の差を、２ｍｍ未満とすることが好ましい。これにより、低コストでウェーハを製造することができる。この直径の差が１．５ｍｍ未満であれば、より低コストでウェーハを製造することができる。
【００３５】
［第一の面取り加工を行う工程］
次に、図１（２）に示すように、上記のスライスウェーハの周縁部を研削する第一の面取り加工を行う。第一の面取り加工は粗研削で実施される。
【００３６】
後に行われる加工工程やウェーハ・ハンドリングなどは、ウェーハ外周に角があるまま行うと接触によってウェーハ外周からのカケ・チップや割れが導入される恐れがある。従って、このような角等を取り除くために、第一の面取り加工は実施される。そのため、この段階での面取り形状は精密である必要はなく、簡易規格形状で良い。
【００３７】
第一の面取り加工（粗研削）は、砥石番手が＃６００〜＃１２００の研削具（研削砥石）を用いて行うことが加工速度や加工効率面で好ましい。このような研削具を用いることによって、ウェーハエッジ部からのカケ・チップや割れを防ぐための必要最小限の加工を効率よく行うことができる。
【００３８】
加工取代はインゴット径と最終製品径の差で決まるが、本発明ではケミカルエッチング後に行う第二の面取り加工で直径を最適化するため、第一の面取り加工では、ケミカルエッチングと第二の面取り加工の取代分を考慮した研削量で良い。通常は、第二の面取り加工後の直径より１００μｍ程度大きな径で仕上げれば良い。不削り等の不具合が出ない範囲であれば、さらに大きな径で仕上げ、第二の面取り加工で加工取代を調節しても良い。
【００３９】
［研削加工を行う工程］
次に、図１（３）に示すように、第一の面取り加工を行ったウェーハの主面に研削加工を行う。この際、主面の研削加工をラップ（ラッピング）又は平面研削とすることが好ましい。このような研削加工であれば、より効果的にウェーハの主面の研削加工を行うことができる。
【００４０】
面取り加工されたウェーハの両主面は研削加工で平坦化されるが、前述したように、このときのウェーハ表裏面の研削量が異なる場合があり、この違いが面幅差変化となって現れる。図２は、主面の研削加工を行う工程後のウェーハの面取り断面形状を示す図である。また、下記表２は、研削加工前後の面取り断面形状変化をあらわした測定値の一例である。表２に示すように、研削加工によって、面幅差変化が生じる。
【００４１】
【表２】
2015153999.tif 000004
【００４２】
図５に示すような従来の一般的な半導体ウェーハの製造方法では、図６及び表１に示すように、上記の面幅差変化は問題となっていたが、本発明では後述の第二の面取り加工で精密な面取り形状加工を行うため、上記の面幅差変化は問題と見なさずにすむことができる。
【００４３】
［ケミカルエッチング加工を行う工程］
次に、図１（４）に示すように、加工歪み除去のために、主面の研削加工を行ったウェーハにケミカルエッチング加工を行う。ケミカルエッチング加工の具体例としては、湿式のケミカルエッチング加工、例えば、主面の研削加工を行ったウェーハを、過飽和のＮａＯＨ溶液に浸漬するアルカリエッチングを挙げることができる。
【００４４】
前述したようにアルカリエッチングを行う場合はエッチング異方性により、ウェーハ円周上の位置によって面取りＲ部の形状変化や直径変化に伴う真円度の変化が生じる。このときの面取りＲ部の変化の一例を図３及び表３に示す。図３は、ケミカルエッチング加工を行う工程後のノッチからウェーハ円周上で９０度の位置のウェーハの面取り断面形状を示す図である。この場合も本発明では後述の第二の面取り加工で精密な面取り形状加工を行うため、これを問題と見なさずにすむことができる。
【００４５】
【表３】
2015153999.tif 000005
【００４６】
［第二の面取り加工を行う工程］
次に、図１（５）に示すように、ケミカルエッチング加工を行ったウェーハの周縁部を研削する第二の面取り加工を行う。第二の面取り加工は、上記の第一の面取り加工における粗研削よりも精度の高い精研削で実施される。
【００４７】
第二の面取り加工では、精密な面取り形状作製を意図した面取り加工を実施する。従って、第二の面取り加工は、砥石番手が＃１５００〜＃３０００の研削具（研削砥石）を用いて行うことが好ましい。このような研削具を用いることによって、面粗さを容易に低減することができる。その結果、精密な形状のウェーハを得ることができる。
【００４８】
第二の面取り加工において、加工取代は特に限定されないが、精密な面取り形状を得るうえで通常は８０μｍ以上が好ましい。インゴット径、最終製品径、第一の面取り取代との関係でさらに取代を増やしても良く、面取り後の形状が意図する形状を満たす範囲であれば任意の取代で良い。
【００４９】
第二の面取り加工による加工断面形状の一例として＃３０００研削砥石を使って加工した結果を図４及び表４に示す。図４は、本発明の製造方法の第二の面取り加工を行う工程後のウェーハの面取り断面形状を示す図である。
【００５０】
【表４】
2015153999.tif 000006
【００５１】
上記の主面の研削加工により、ウェーハの表裏で面幅差が生じ、ケミカルエッチング加工により、上下の面取りＲ部で形状差が生じていたものが、表４に示すように、第二の面取り加工によって、上記の面幅差及び形状差を小さくすることができる。
【００５２】
［鏡面面取り加工を行う工程］
次に、図１（６）に示すように、必要に応じて、鏡面面取り加工を行う。鏡面面取り加工は、より精密な面取り形状を有するとともに平滑な面を有するウェーハを得るためには、実施することが好ましい。
【００５３】
このような半導体ウェーハの製造方法であれば、材料を無駄にせずに、主面の研削加工（ラップ又は平面研削）やケミカルエッチングで生じる面取り形状変化の問題を解決することができ、ばらつきの少ない精密な面取り形状を有するウェーハを作製することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例）
図１に示すフロー図に従い、ウェーハ１０枚を作製した。
具体的には、まず、単結晶シリコンインゴットをスライスし、インゴット径３０１ｍｍ±１ｍｍのスライスウェーハを得た。次に、ダイトエレクトロン社製面取り機ＣＶＰ−３２０を用い、スライスウェーハの周縁部を研削する第一の面取り加工（砥石番手が＃８００の研削砥石で粗研削）を行った。次に、第一の面取り加工を行ったウェーハの両主面に研削加工を行った。次に、過飽和のＮａＯＨ溶液を用い、主面の研削加工を行ったウェーハに対して、アルカリエッチングを行った。次に、ダイトエレクトロン社製面取り機ＣＶＰ−３２０を用い、アルカリエッチング加工を行ったウェーハの周縁部を研削する第二の面取り加工（砥石番手が＃３０００の研削砥石で精研削）を行った。次に、第二の面取り加工を行ったウェーハに対し、鏡面面取り加工を行った。
【００５６】
（比較例）
図５に示すフロー図に従い、ウェーハ１０枚を作製した。
具体的には、実施例と同様の方法でスライスウェーハを得た後、実施例と同様の方法でウェーハの周縁部を研削する面取り加工（粗研削）を行い、続けて、面取り加工（精研削）を行った。その後、実施例と同様の方法で、順次、主面の研削加工、アルカリエッチング加工及び鏡面面取り加工を行った。
【００５７】
実施例及び比較例で得られたウェーハの面幅差、上Ｒ及び下Ｒの測定値（ｎ＝１０の平均面取り形状）を下記表５に示す。
【００５８】
【表５】
2015153999.tif 000007
【００５９】
表５に示すように、ケミカルエッチング加工後に、ウェーハの周縁部を研削する面取り加工（精研削）を行わなかった比較例のウェーハよりも、ケミカルエッチング加工後に、第二の面取り加工（精研削）を行った実施例のウェーハの方が、面幅差やＲ部での形状差が小さく、意図する形状に近いものであった。
【００６０】
実施例における各工程を行った後のウェーハのウェーハ径の値を表６に示す。
【００６１】
【表６】
2015153999.tif 000008
【００６２】
表６に示すように、スライスウェーハの直径と精研削後のウェーハの直径の差が１ｍｍ程度であっても、本発明であれば、精密な面取り形状を有するウェーハを製造することができる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６４】
１…上面幅（上側面幅）、  ２…下面幅（下側面幅）、  ３…上Ｒ部、  ４…下Ｒ部。
【図１】
2015153999.tif 000009
【図２】
2015153999.tif 000010
【図３】
2015153999.tif 000011
【図４】
2015153999.tif 000012
【図５】
2015153999.tif 000013
【図６】
2015153999.tif 000014