(57)【要約】  半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして得たウェーハの一方の面全面に硬化性材料を塗布した平坦な表面を基準面としてウェーハの他方の面を平面研削し、平面研削したウェーハの他方の面を基準面としてウェーハの一方の面を平面研削するウェーハの加工方法において、ウェーハをスライスした直後にウェーハの両面を同時に平坦化加工する。【選択図】図１
2014129304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、
前記スライス工程後の前記ウェーハの両面を同時に平坦化加工する両面平坦化加工工程と、
前記両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する塗布層形成工程と、
前記平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、
前記平面研削工程後の前記塗布層を前記ウェーハの一方の面から除去する塗布層除去工程と、
前記塗布層が除去された前記ウェーハの他方の面が前記研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程とを含むことを特徴とする半導体ウェーハの加工方法。
【請求項２】
前記ワイヤーソー装置が固定砥粒ワイヤーを用いたスライス方式であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの加工方法。
【請求項３】
前記両面平坦化加工工程が両面ラッピング処理或いは両頭研削処理であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの加工方法。
【請求項４】
前記塗布層形成工程における前記ウェーハ表面に塗布する塗布層の厚みが１０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの加工方法。
【請求項５】
前記両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの加工方法。
【請求項６】
前記両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲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加工方法。
【請求項７】
前記両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項３記載の半導体ウェーハの加工方法。
【請求項８】
前記両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項４記載の半導体ウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの加工方法、特に、半導体ウェーハの表面を平坦化する加工方法に関するものである。なお、本国際出願は、２０１３年２月１９日に出願した日本国特許出願第０２９７１９号（特願２０１３−０２９７１９）に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３−０２９７１９の全内容を本国際出願に援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハは、微細なパターンを写真製版により作成するために、ウェーハの表面の平坦化が求められていた。特に「ナノトポグラフィー」と呼ばれる表面うねりは、波長λ＝０．２〜２０ｍｍの成分をもち、ＰＶ値（Peak to Valley値）が０．１〜０．２μｍ以下のうねりであり、最近、このナノトポグラフィーを低減することで半導体ウェーハの平坦度を向上させるための技術が提案されている。このようなウェーハの平坦化加工方法として、インゴットからスライスされたウェーハの一の面をチャックテーブルの水平保持面上に吸引保持し、ウェーハの二の面を研削した後、ウェーハの二の面を前記水平保持面上に吸引保持し、ウェーハの一の面を研削する一次研削工程と、一次研削工程に続いてウェーハの二の面全面を樹脂で覆う樹脂塗布工程と、この樹脂塗布工程に続いてウェーハの二の面を基準面として、前記水平保持面上に吸引保持し、ウェーハの一の面を研削し、樹脂を取り除いた後にウェーハの一の面を基準面としてウェーハの二の面を研削する工程とを含む加工方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４９６５２号公報（請求項１、段落［０００８］、［００２８］、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に示された一次研削工程では、スライス時の歪み成分を除去するためにウェーハを保持面上に吸引保持することにより、スライス工程で生じた大きなうねりを強制的に矯正した平坦な基準面を作りこんだ状態で非吸着面側のウェーハ表面の研削が行われる。このため、ウェーハが弾性変形した状態で研削が行われ、研削後、吸引保持を解放すると、研削処理が施されていない吸着面側のウェーハ表面のうねりが吸着保持前の状態に戻ってしまい、このうねりが研削によって平坦化された非吸着面側のウェーハ表面に転写されてしまい、結果的にうねりの大半がウェーハ表面に残留することになる。
これまで、ウェーハ表面にうねりが残留していても、その後、樹脂塗布工程でウェーハ表面に塗布した樹脂により平坦な基準面が造り込まれた状態でうねりを除去するように研削処理が行われるため、樹脂塗布工程前のウェーハの表面状態については問題視されていなかった。ところが、本発明者らの実験によれば、特許文献１で記載されるような樹脂塗布処理と研削処理を組み合わせた処理（樹脂貼り研削）を行っても、樹脂塗布工程前のウェーハ表面のうねりが大きい場合には、鏡面研磨処理後のウェーハ表面のナノトポグラフィー品質は十分ではないことを知見した。【０００５】
また、スライス工程において、ワイヤソーにより単結晶インゴットをスライスする場合、一般的には、往復走行中のワイヤー列に遊離砥粒を含むスラリー（加工液）を供給しながら半導体インゴットが多数枚の半導体ウェーハに切断加工されるが、外周面に砥粒が固定された固定砥粒ワイヤーを使用すれば、遊離砥粒を使用する場合に比べて、単結晶インゴットを高速で切断することが可能となる。しかしながら、固定砥粒ワイヤーを用いた場合、加工ダメージが大きく、切断後のウェーハ表面に発生するうねりも非常に大きくなるため、よりナノトポグラフィーが悪化する問題があることを知見した。【０００６】
本発明の目的は、一次研削工程でうねりの軽減されたウェーハを二次研削工程で平面研削することで、ナノトポグラフィー特性に優れる（値が小さい）半導体ウェーハを製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討した結果、軟質材をコーティングして平面研削する前のウェーハの表面状態（うねりの大きさ）によって、最終的に得られる半導体ウェーハのナノトポグラフィー品質が大きく変化することを知見し、本発明を完成させたものである。具体的には、スライス直後にラッピングや両頭研削などの基準面を持たない両面同時平坦化加工を行い、あらかじめ特定の波長域（１０〜１００ｍｍ）におけるうねり成分を緩和した後に軟質材コーティングして平面研削することで、スライスうねりパターンを除去してウェーハのナノトポグラフィーの品質レベルを改善することにある。【０００８】
本発明の第１の観点は、半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、スライス工程後のウェーハの両面を同時に平坦化加工する両面平坦化加工工程と、両面平坦化加工工程後のウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する塗布層形成工程と、平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、平面研削工程後の塗布層をウェーハの一方の面から除去する塗布層除去工程と、塗布層が除去されたウェーハの他方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程とを設けたことにある。【０００９】
本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、ワイヤーソー装置が固定砥粒ワイヤーを用いたスライス方式を採用したことにある。【００１０】
本発明の第３の観点は、第１の観点に基づく発明であって、両面平坦化加工工程に両面ラッピング処理或いは両頭研削処理を採用したことにある。【００１１】
本発明の第４の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記塗布層形成工程における前記ウェーハ表面に塗布する塗布層の厚みを１０〜４０μｍとすることである。【００１２】
本発明の第５の観点は、第１の観点に基づく発明であって、両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲とすることである。【００１３】
本発明の第６の観点は、第２の観点に基づく発明であって、両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲とすることである。【００１４】
本発明の第７の観点は、第３の観点に基づく発明であって、両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲とすることである。【００１５】
本発明の第８の観点は、第４の観点に基づく発明であって、両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下の範囲とすることである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる半導体ウェーハの加工方法によれば、スライス後のウェーハの両面を同時に平坦化加工することで、ナノトポグラフィー品質に影響を与える波長領域のうねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。【００１７】
特に、固定砥粒方式のワイヤーソー装置を用いて切断されたうねりの大きなウェーハを用いる場合であっても、うねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るウェーハ加工方法の概略工程を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスライス後のウェーハから平面研削後のウェーハまでの間の、ウェーハの状態と各工程で使用される装置の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る各工程でのウェーハの状態を示す模式図である。
【図４】比較例１に係る各工程でのウェーハの状態を示す模式図である。
【図５】実施例及び比較例１、２の鏡面研磨後のナノトポグラフィーである。
【図６】実施例及び比較例１、２の鏡面研磨後のナノトポグラフィーを示した図である。
【図７】実施例及び比較例１、２の鏡面研磨前の周波数解析結果を示した図である。
【図８】実施例及び比較例１、２の鏡面研磨後の周波数解析結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
本発明は、図１（ａ）〜（ｆ）に示すように、半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、スライス工程後のウェーハの両面を同時に平坦化加工する両面平坦化加工工程と、両面平坦化加工工程後のウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する塗布層形成工程と、平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、平面研削工程後の塗布層をウェーハの一方の面から除去する塗布層除去工程と、塗布層が除去されたウェーハの他方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程により半導体ウェーハを加工する半導体ウェーハの表面を平坦化する加工方法の改良である。なお、半導体ウェーハの外縁上を面取りする工程は特に示していないが、面取りする工程は図１（ａ）の後から、（ｆ）の後までの間どこの工程の間で行ってもよい。
【００２１】
本発明の特徴ある構成は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、塗布層形成工程前に、スライス工程後のウェーハの両表面を同時に平坦化加工する両面平坦化加工工程を設けたことにある。塗布層形成工程前に、基準面を持たない両面同時平坦化加工を施すことにより、ウェーハ両表面の凸部分が同時に除去され、１００ｍｍ以下の波長域のうねり成分が可及的に軽減される。これにより、ウェーハ表面のナノトポグラフィー特性を向上させるこ
させることができ、塗布層形成工程におけるウェーハ表面に塗布する塗布層の厚みも軽減することができる。
【００２２】
本発明の実施の形態を図２を参照して詳しく説明する。図２（ａ）にスライス直後のウェーハ２００の状態を示す。スライスには、図示しない公知のマルチワイヤーソー装置が用いられ、インゴットから一度に複数枚のウェーハ２００を製造することができる。マルチワイヤーソー装置は、ワイヤーをガイドする溝が複数設けられたガイドローラとワイヤーを回転させるためのローラにまたがり、極細鋼線のワイヤーが複数巻き付けてある。ローラを高速回転させて、ガイドローラとローラーの間に露出した複数のワイヤーに被切断物を押しあてて被切断物を複数枚に切断する装置である。ワイヤーソー装置には、切断するための砥粒の使い方によって固定砥粒方式と遊離砥粒方式とがある。固定砥粒方式は、ダイヤモンド砥粒などを蒸着などにより付着させた鋼線をワイヤーに使用する。遊離砥粒方式は、ワイヤーに砥粒と油剤を混ぜたスラリーをかけながら使用する。固定砥粒方式は、砥粒を固着させたワイヤー自体が被切断物を切断するため、切断時間が短く生産性にすぐれる。また、スラリーを使用しないために切断後の切り屑の混じったスラリーを廃棄する必要がないため、環境にも優しく経済的である。本発明には、どちらの方式を使用しても可能であるが、環境面、経済面で有利な固定砥粒方式が望ましい。なお、固定砥粒ワイヤーソーを用いた場合、ウェーハ表面に与える加工ダメージが大きく、切断後のウェーハ表面に発生するうねりも大きくなるため、よりナノトポグラフィーが悪化する問題があるが、本発明の加工方法を用いることにより、ナノトポグラフィー特性に優れる（値が小さい）半導体ウェーハを製造することができる。
【００２３】
図２（ａ）に固定砥粒ワイヤーソーで切断したスライス直後のウェーハ２００の状態を示す。スライスしたウェーハ２００には、ワイヤーソー切断加工により加工歪（加工ダメージ層）２０１、周期的に波打つような凹凸のうねり２０２、反り２０３が発生している。便宜上、ウェーハ２００の反り２０３の凸面側である、図２（ａ）の上面を第一面２０４、ウェーハ２００の反り２０３の凹面側である、図２（ａ）の下面を第二面２０５とする。
【００２４】
図２（ｂ）は、両面平坦化加工のラッピングに使用するラッピング装置２１０の一例を示した図である。加工キャリア２１１にセットされたウェーハ２００は、ラッピング装置２１０の２つの定盤に挟まれ、上定盤２１２と下定盤２１３の間に砥粒を含んだスラリー２１４を供給し上下定盤で加圧しながら上定盤２１２の上部及び下定盤２１３の下部に設置されたスピンドル２１５、２１６をそれぞれ逆方向に回転することで、スラリー２１４に含まれた砥粒により第一面２０４および第二面２０５が同時に平坦化加工される。
【００２５】
ラッピング後、ウェーハ２００は定盤から外され、加工キャリア２１１から外される。
【００２６】
ラッピング工程（両面平坦化工程）を経たウェーハ２００は、その後、平面研削工程（第１の平面研削および第２の平面研削）によりウェーハ２００の両面は再度平坦化されるため、ラッピング工程におけるウェーハ２００に対する加工量（取り代量）は、スライス工程で発生したウェーハ２００の加工歪２０１を全て除去するまでの平坦化加工を施す必要はなく、後述する実施例から明らかなように、ラッピング後のウェーハ２００の表面高さを周波数解析した場合に、１００ｍｍ以下の波長域におけるうねりの振幅が１．０μｍ以下となるようにラッピング処理を施せばよい。
【００２７】
なお、両面同時平坦化加工は上述したラッピング処理に限定されない。特に図示していないが、ウェーハ２００を加工キャリア２１１に装着し、そのウェーハ２００の上下に設置された平面研削する砥石でウェーハ２００の両表面を同時に研削する公知の両頭研削処理、ラッピング装置２１０の上下の定盤に固定砥粒を含ませたパッドを装着し、スラリー２１４を用い、又は用いずに固定砥粒によりウェーハ２００の両表面を同時に研削する公知の固定砥粒ラッピング処理を用いてもよい。
【００２８】
図２（ｃ）に塗布層形成工程に使用する保持・押圧装置２２０の一例を示す。まず、保持・押圧装置２２０の高平坦化された平板２２２上に塗布層となる硬化性材料２２１を滴下する。一方、ウェーハ２００は、ウェーハ２００の第一面２０４を保持手段２２３の押圧台２２４に吸引保持され、押圧台２２４を下方に移動させてウェーハ２００の第二面２０５を硬化性材料２２１に押圧する。その後、押圧台２２４の圧力を解除して、ウェーハ２００に残留している反り２０３やうねり２０２に弾性変形を与えていない状態で、ウェーハ２００の第二面２０５に硬化性材料２２１を硬化させる。この工程により、平板２２２と接触する硬化性材料２２１の面は高平坦化された面となり、ウェーハ２００の第一面２０５を研削するときの基準面２２５とすることができる。
【００２９】
ウェーハ２００に硬化性材料２２１を塗布する方法は、ウェーハ２００の第二面２０５を上面として第二面２０５上に硬化性材料２２１を滴下させウェーハ２００を回転し硬化性材料２２１を第二面２０５全面に広げるスピンコート法又は第二面２０５にスクリーン膜を設置し、スクリーン膜の上に硬化性材料２２１を載せ、スキージで押し込むスクリーン印刷による方法、更にはエレクトリックスプレーデポジション法により第二面２０５全面にスプレーする方法等によって塗布した後に高平坦化された平板２２２上に塗布面を接触、押圧する方法の他、上記方法に限らず、硬化性材料２２１によってウェーハ２００の一面を高平坦化する方法が適用できる。硬化性材料２２１は、熱硬化性樹脂、熱可逆性樹脂、感光性樹脂などの軟質材料が、加工後の剥離のしやすさの点で好ましい。特に、感光性樹脂は熱によるストレスが加わらないという点でも好適である。本実施例では、硬化性材料２２１として、ＵＶ硬化による樹脂を使用した。また、他の具体的な硬化性材料２２１の材質として、合成ゴムや接着剤（ワックス等）などが挙げられる。
【００３０】
ウェーハ２００に塗布する硬化性材料２２１の厚みは、ウェーハ２００表面の凸部分が大きい（１００ｍｍ以下の波長域のうねり成分が大きい）ほど、ウェーハ２００に塗布する硬化性材料２２１の厚みを増大させなければならず、一般的に５０〜１５０μｍの範囲に設定することが知られているが、硬化性材料２２１は高価であり、硬化性材料２２１の使用量が多くなるため製造コストの上昇を招く問題がある。
【００３１】
本発明では、塗布層形成工程前に基準面を持たない両面同時平坦化加工を施しているため、ウェーハ２００両表面の凸部分が同時に除去され、１００ｍｍ以下の波長域のうねり成分が軽減される。その結果、ウェーハ２００に塗布する硬化性材料２２１の厚みを低減することができ、本発明にあっては硬化性材料２２１の厚みを１０〜４０μｍの範囲に設定することが可能となる。なお、硬化性材料２２１の厚みが１０μｍ未満では、ウェーハ２００表面の凸部分の影響を受け、ナノトポグラフィー品質が悪化してしまう。
【００３２】
図２（ｄ）に第１の平面研削工程に使用する平面研削装置２３０の一例を示す。まず、塗布層平坦化工程で作成された硬化性材料２２１による基準面２２５を平面研削装置２３０の真空チャックテーブル２３１の高平坦化された基準面２３２に設置し吸引保持する。次いで、設置されたウェーハ２００の上面には、砥石２３３を一面に設置した定盤２３４が設置される。次に、砥石２３３とウェーハ２００の第一面２０４は接触され、定盤２３４の上部のスピンドル２３５と真空チャックテーブル２３１の下部に設置されたスピンドル２３６が回転し砥石２３３とウェーハ２００の第一面２０４の接触点が回転接触することでウェーハ２００の第一面２０４を研削し、第一面２０４を高平坦化する。
【００３３】
図２（ｅ）に塗布層除去工程を示す。第１の平面研削工程でウェーハ２００の第一面２０４が高平坦化されたウェーハ２００の第二面２０５に塗布された硬化性材料２２１をウェーハ２００から引き剥がす。塗布層である硬化性材料２２１の除去は溶剤を用いて化学的に除去するようにしてもよい。
【００３４】
図２（ｆ）に第２の平面研削工程の一例を示す。平面研削する装置は第１の平面研削工程で使用した平面研削装置２３０と同じ装置である。第１の平面研削工程で高平坦化されたウェーハ２００の第一面２０４を基準面２５１として、真空チャックテーブル２３１の高平坦化された基準面２３２に設置し吸引保持する。ウェーハ２００の第二面２０５を第１の平面研削工程と同様に高平坦化されるまで研削する。図２（ｇ）に示す如く、ウェーハ２００の両面とも高平坦化される。
【実施例】
【００３５】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。なお、実施例、比較例１、２に用いたウェーハ２００は、シリコン単結晶インゴットから固定砥粒方式ワイヤーソー装置を用いて同一条件でスライスした直径３００ｍｍのウェーハ２００を用いた。【００３６】
＜実施例＞
本発明の実施例を図３に示す。図３を基に実施例の加工工程を説明する。スライス後のウェーハ２００（図３（ａ））をラッピングによってウェーハ２００の両面を同時に研削し、うねり２０２を軽減した（図３（ｂ））。うねり２０２が軽減されたウェーハ２００の第二面２０５にＵＶ硬化性樹脂３２１を塗布し、厚み３５μｍの硬化させた樹脂の面を基準面２２５とした（図３（ｃ））。樹脂の面を基準面２２５として吸引保持したウェーハ２００の第一面２０４をうねり２０２がなくなるまで（破線３３１の面まで）平面研削した（図３（ｄ））。次に、樹脂を引き剥がし（図３（ｅ））、平面研削したウェーハ２００の第一面２０４を基準面２５１として吸引保持したウェーハ２００の第二面２０５を破線３５１の面まで平面研削した（図３（ｆ））。全工程を終了し、ウェーハの両面ともに高平坦化されたウェーハ２００が得られた。このウェーハ２００を実施例のウェーハ２００とした（図３（ｇ））。【００３７】
＜比較例１＞
比較例１を図４に示す。図面を基に比較例１の加工工程を説明する。スライス後のウェーハ２００（図４（ａ））の第二面２０５にＵＶ硬化性樹脂３２１を塗布し、厚み７０μｍの硬化させた樹脂の面を基準面２２５とした（図４（ｂ））。樹脂の面を基準面２２５として吸引保持したウェーハ２００の第一面２０４を破線４２１の面まで平面研削した（図４（ｃ））。樹脂を引き剥がし（図４（ｄ））、ウェーハ２００の第一面２０４を基準面２５１として吸引保持したウェーハ２００の第二面２０５を破線４５１の面まで平面研削した（図４（ｅ））。この状態のウェーハ２００を比較例１のウェーハ２００とした（図４（ｆ））。【００３８】
＜比較例２＞
比較例２は、実施例の図３（ｂ）で示したラッピング後のウェーハ２００を比較例２のウェーハ２００とした。【００３９】
＜評価試験１＞
実施例と比較例１、２で得られた各ウェーハ２００の表面形状が、その後に行われる鏡面研磨処理後のウェーハ表面におけるナノトポグラフィーにどのような影響を与えるのかを調査した。具体的には、まず、実施例と比較例１、２で得られた各ウェーハ２００それぞれに対して、共通の鏡面研磨処理として、両面研磨装置を用いて各ウェーハの表裏面に同一条件の粗研磨処理を施した後、片面研磨装置を用いて各ウェーハ表面に同一条件の仕上げ研磨処理を施して、各ウェーハ２００の表面が鏡面研磨されたウェーハを作成した。図５は、鏡面研磨された各ウェーハ表面を光学干渉式の平坦度測定装置（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社：Ｗａｆｅｒｓｉｇｈｔ２）を用いて各ウェーハ表面の高さ分布（高低差）を測定したナノトポグラフィーマップであり、鏡面研磨処理後の各ウェーハの測定結果をフィルタリング処理して長波長成分を除去した後、ナノトポグラフィーの測定結果を濃淡色で図示化したものである。図５（ｄ）は、図５（ａ）〜（ｃ）に示されるナノトポグラフィーの高低差を表す図であって、濃い色になるほど高度が低く、一番濃い部分は中心高度から−２０ｎｍになり、薄い色になるほど高度は高く、一番薄い部分は中心高度から＋２０ｎｍになっている。最低高度から最高高度までの高低差は４０ｎｍとなる。なお、ナノトポグラフィーの測定は、ウェーハの外縁の任意の３点を固定して測定した。従って、ナノトポグラフィーマップは、ウェーハを非吸着状態で表面の高低差を表している。【００４０】
実施例の結果を図５（ａ）に示す。ほぼ均一した濃さであり、全面高低差が少ないことがわかる。この理由は、ウェーハ２００の第一面２０４を研削しウェーハ２００の第一面２０４が高平坦面となった後に樹脂を剥がしてもラッピングにより、波長領域１００ｍｍ以下の、特に５０ｍｍ以下のうねり２０２を軽減しているためにウェーハ２００の第一面２０４は高平坦面を維持していて、ウェーハ２００の第一面２０４を基準面２５１として吸着し、ウェーハ２００の第二面２０５を平面研削してもウェーハ２００の第一面２０４を吸着する際にウェーハ２００には弾性変形がかからないためにウェーハ２００の第一面２０４の吸着解放後のウェーハ２００の第二面２０５にはうねり２０２が発生しないと考えることができる。【００４１】
比較例１の結果を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）の中央部分は、若干平坦化されているもののうねり２０２が残っている。この理由は、図４（ｃ）でウェーハ２００の第一面２０４を平面研削した直後にはウェーハ２００の第一面２０４は高平坦化されるものの、第一面２０４にかかっていたうねり２０２による応力がなくなり樹脂を剥がした後にウェーハ２００の第二面２０５に残っているうねり２０２による応力との釣り合いが崩れるため第一面２０４が変形したと考えられる。そしてウェーハ２００の第一面２０４を基準面２５１として吸着するとウェーハ２００には吸着により弾性変形が加わりその後第二面２０５を平面研削し高平坦化した面になっても、ウェーハ２００を吸着から解放するとウェーハ２００の第一面２０４は吸着による弾性変形が解放されてウェーハ２００の第二面２０５にうねり２０２が顕れると考えることができる。【００４２】
比較例２の結果を図５（ｃ）に示す。全体にうねり２０２が残っている。【００４３】
＜評価試験２＞
評価試験１と同様に、各ウェーハ２００の表面形状が鏡面研磨処理後のウェーハ表面のナノトポグラフィーにどのような影響を与えるのかを調査した。本試験では、実施例、比較例１、２と同条件のウェーハ２００をそれぞれ複数枚製造し、その複数のウェーハ２００それぞれについて、評価試験１と同条件の鏡面研磨処理（両面研磨装置を用いた粗研磨処理＋片面研磨装置を用いた仕上げ研磨処理）を施して、各ウェーハ２００の表面が鏡面研磨されたウェーハを作成した。図６は、鏡面研磨された各ウェーハ表面を光学干渉式の平坦度測定装置（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社：Ｗａｆｅｒｓｉｇｈｔ２）を用いて各ウェーハ表面のナノトポグラフィーを測定し、個々のグラフに表したものである。具体的には、鏡面研磨された各ウェーハ表面に対して直径２ｍｍの円形領域で区切られたサイト毎に最大ＰＶ値を算出し、各サイト毎で算出された最大ＰＶ値のうち最も大きなＰＶ値を代表値としてプロットしたものである。
図６から明らかなように、実施例では高低差が５．４〜７．２ｎｍ、比較例１では９．０〜１０．７ｎｍ、比較例２では９．８〜１３．０ｎｍの範囲となった。実施例のウェーハは表面全体のナノトポグラフィーが８ｎｍ以下の高平坦な面を得ることができた。【００４４】
＜評価試験３＞
次に、鏡面研磨処理を施す前の各ウェーハ２００の表面高さを周波数解析し、うねり成分の波長の振幅を調査した。その結果を図７に示す。
図７は、
図３（ａ）で示すスライス後のウェーハ（Ａ）、
図４（ｆ）で示すスライス後に樹脂貼り研削した（比較例１）ウェーハ（Ｂ）、
図３（ｂ）で示すラッピング後（比較例２）のウェーハ（Ｃ）及び、
図３（ｇ）で示すラッピング後に樹脂貼り研削した（実施例）ウェーハ（Ｄ）
それぞれについて、静電容量方式の形状測定装置（株式会社コベルコ科研：ＳＢＷ）を用いてウェーハ表面高さの周波数解析を行った結果を示している。解析方法は、ウェーハ表面高さ測定データに短波長周期成分１０ｍｍ未満、長波長周期成分１００ｍｍ超の波長帯域をカットオフしてバンドパスフィルタリング処理し、１０ｍｍ〜１００ｍｍの波長領域におけるうねり成分の波長の振幅を求めた。
図７から明らかなように、スライス後のウェーハ（Ａ）では最大１．７μｍの振幅が観察され、１μｍを超える振幅発生領域が観察されたのに対して、ラッピング処理した（比較例２）のウェーハ（Ｃ）では、最大でも０．４μｍであり、１００ｍｍ以下の波長領域全てにおいて１μｍ以下の振幅であり、ラッピング処理により振幅を大幅に低減できることが分かる。また、スライス後に樹脂貼り研削した（比較例１）ウェーハ（Ｂ）よりも、ラッピング後に樹脂貼り研削した（実施例）ウェーハ（Ｄ）の方がより振幅が低減されることが分かる。【００４５】
＜評価試験４＞
次に、各ウェーハ２００それぞれについて、評価試験１で行った鏡面研磨処理と同様の鏡面研磨処理を施した後、鏡面研磨された各ウェーハ２００の表面高さを周波数解析し、うねり成分の波長の振幅を調査した。その結果を図８に示す。
図８は、
図４（ｆ）で示すスライス後に樹脂貼り研削した（比較例１）ウェーハ（Ｂ）、
図３（ｂ）で示すラッピング後（比較例２）のウェーハ（Ｃ）及び、
図３（ｇ）で示すラッピング後に樹脂貼り研削した（実施例）ウェーハ（Ｄ）
それぞれについて、光学干渉式の形状測定装置（ＫＬＡ Ｔｅｎｃｏｒ社：Ｗａｆｅｒｓｉｇｈｔ２）を用いて鏡面研磨後のウェーハ表面高さの周波数解析を行った結果を示している。解析方法は、ウェーハ表面高さ測定データにカットオフ値２０ｍｍのガウシアンフィルタ処理により、うねりの長波長周期成分をカットし、フィルタリングしたウェーハ表面高さに対しフーリエ変換し、１００ｍｍ以下の波長領域におけるうねり成分の波長の振幅を求めたものである。
図８から明らかなように、ラッピング後に樹脂貼り研削した（実施例）ウェーハ（Ｄ）を用いた場合は、鏡面研磨処理後のウェーハ表面の周波数解析の結果において、１０〜１００ｍｍの波長領域のうねりの振幅は０．４ｎｍ以下と極めて良好であったのに対して、スライス後に樹脂貼り研削した（比較例１）ウェーハ（Ｂ）を用いた場合は最大で１．７ｎｍ、ラッピング処理した（比較例２）のウェーハ（Ｃ）を用いた場合は最大で２ｎｍの振幅が観察された。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の半導体ウェーハの加工方法は、シリコンや、ガリウム等のインゴットをスライスしたウェーハの表面を平坦化する工程に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
２００  ウェーハ
２２１  硬化性材料
２３２  基準面
【図１】
2014129304.tif 000003
【図２】
2014129304.tif 000004
【図３】
2014129304.tif 000005
【図４】
2014129304.tif 000006
【図６】
2014129304.tif 000007
【図７】
2014129304.tif 000008
【図８】
2014129304.tif 000009
【図５】
2014129304.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月5日(2016.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、
前記スライス工程後の前記ウェーハの両面を同時に平坦化加工して前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１０〜１００ｍｍの波長域におけるうねりの振幅を１．０μｍ以下の範囲にする両面平坦化加工工程と、
前記両面平坦化加工工程後の前記ウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する塗布層形成工程と、
前記平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、
前記第１の平面研削工程後の前記塗布層を前記ウェーハの一方の面から除去する塗布層除去工程と、
前記塗布層が除去された前記ウェーハの他方の面が前記研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記ウェーハを前記テーブルに載置し続いて前記研削装置により前記ウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程とを含むことを特徴とする半導体ウェーハの加工方法。
【請求項２】
前記ワイヤーソー装置が固定砥粒ワイヤーを用いたスライス方式であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの加工方法。
【請求項３】
前記両面平坦化加工工程が両面ラッピング処理或いは両頭研削処理であることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの加工方法。
【請求項４】
前記塗布層形成工程における前記ウェーハ表面に塗布する塗布層の厚みが１０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第１の観点は、半導体単結晶インゴットをワイヤーソー装置を用いてスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、スライス工程後のウェーハの両面を同時に平坦化加工して前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１０〜１００ｍｍの波長域におけるうねりの振幅を１．０μｍ以下の範囲にする両面平坦化加工工程と、両面平坦化加工工程後のウェーハの一方の面全体に硬化性材料を塗布して平坦な塗布層を形成する塗布層形成工程と、平坦化したウェーハの一方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの他方の面を平面研削する第１の平面研削工程と、第１の平面研削工程後の塗布層をウェーハの一方の面から除去する塗布層除去工程と、塗布層が除去されたウェーハの他方の面が研削装置のテーブルの基準面に当接するようにウェーハをテーブルに載置し続いて研削装置によりウェーハの一方の面を平面研削する第２の平面研削工程とを設けたことにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明にかかる半導体ウェーハの加工方法によれば、スライス後のウェーハの両面を同時に平坦化加工して前記ウェーハの表面高さを周波数解析した場合に、１０〜１００ｍｍの波長域におけるうねりの振幅を１．０μｍ以下の範囲にすることで、ナノトポグラフィー品質に影響を与える波長領域のうねりを可及的に低減することができ、ナノトポグラフィー品質に優れる半導体ウェーハの提供を行うことができる。
【国際調査報告】
2014129304.tif 000011
2014129304.tif 000012