(57)【要約】【課題】本発明は、平坦化と伴に欠陥部を形成させ、その欠陥部に重金属などの不純物を捕捉、固定させることができる半導体ウェーハの平坦化方法、平坦化装置及び半導体ウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】エッチングガスをプラズマにより励起して、中性活性種及びイオンを生成し、前記中性活性種及び前記イオンを開口窓を介して前記開口窓よりも面積の大きな半導体ウェーハの裏面に局所的に供給して、局部的なエッチングと欠陥部の形成を行うこと、を特徴とする半導体ウェーハの平坦化方法が提供される。また、プラズマによりエッチングガスを励起するプラズマ発生手段を備えた半導体ウェーハの平坦化装置であって、半導体ウェーハのま裏面に対向するように設けられた前記プラズマ発生手段と、前記プラズマ発生手段と前記半導体ウェーハの裏面との間に設けられ前記半導体ウェーハよりも開口面積が小さい開口窓と、を備えることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化装置が提供される。【選択図】図１
2008153404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングガスをプラズマにより励起して、中性活性種及びイオンを生成し、
前記中性活性種及び前記イオンを開口窓を介して前記開口窓よりも面積の大きな半導体ウェーハの裏面に局所的に供給して、局部的なエッチングと欠陥部の形成を行うこと、を特徴とする半導体ウェーハの平坦化方法。
【請求項２】
前記開口窓の近傍にプラズマを発生させて、さらにイオンを生成し、
これを前記半導体ウェーハの裏面に向けて供給すること、を特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの平坦化方法。
【請求項３】
前記中性活性種に対する前記イオンの量を制御して、前記半導体ウェーハの裏面の局部的なエッチングと欠陥部の形成を行うこと、を特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェーハの平坦化方法。
【請求項４】
前記半導体ウェーハの裏面に対する前記イオンの衝突エネルギーを制御して、前記半導体ウェーハの裏面の局部的なエッチングと欠陥部の形成を行うこと、を特徴とする請求項１または２に記載の半導体ウェーハの平坦化方法。
【請求項５】
前記中性活性種及び前記イオンの生成は大気圧下で行われること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体ウェーハの平坦化方法。
【請求項６】
前記中性活性種を前記半導体ウェーハの裏面に供給した後に、前記イオンを前記半導体ウェーハ裏面に供給すること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体ウェーハの平坦化方法。
【請求項７】
前記半導体ウェーハの表面および裏面の凹凸の形状を測定し、
前記測定の結果から前記半導体ウェーハの厚みの面内分布を演算し、
前記面内分布に基づいて、請求項１〜６のいずれか１つに記載の平坦化方法を行うこと、を特徴とする半導体ウェーハの平坦化方法。
【請求項８】
プラズマによりエッチングガスを励起するプラズマ発生手段を備えた半導体ウェーハの平坦化装置であって、
半導体ウェーハの裏面に対向するように設けられた前記プラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生手段と前記半導体ウェーハの裏面との間に設けられ前記半導体ウェーハよりも開口面積が小さい開口窓と、を備えることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化装置。
【請求項９】
前記半導体ウェーハを支持する部材に高周波を印加することにより前記開口窓の近傍にプラズマを発生可能とした高周波電源をさらに備えること、を特徴とする請求項８記載の半導体ウェーハの平坦化装置。
【請求項１０】
前記半導体ウェーハを支持する部材に直流電圧を印加することにより前記半導体ウェーハの裏面に衝突するイオンの加速を可能とした直流電源をさらに備えること、を特徴とする請求項８または９に記載の半導体ウェーハの平坦化装置。
【請求項１１】
前記プラズマ発生手段は、大気圧下でプラズマを発生可能であること、を特徴とする請求項８記載の半導体ウェーハの平坦化装置。
【請求項１２】
単結晶シリコンのインゴットから半導体ウェーハを切り出し、
前記半導体ウェーハの周縁に、面取り加工を施して面取り面を形成し、
前記半導体ウェーハの主面を研磨加工し、
前記半導体ウェーハをエッチング処理し、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の平坦化方法を用いて、前記半導体ウェーハの平坦化を行うこと、を特徴とする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、高い平坦度が要求される半導体ウェーハの平坦化方法、平坦化装置及び半導体ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハ等の半導体ウェーハは、表面に微細な回路パターンを形成させる必要上、半導体ウェーハの厚さが均一であること、表面形状が平坦であることが要求される。特に、ＳＯＩ(Silicon on Insulator) ウェーハでは厚さの均一性や表面平坦性に加えて、活性層の膜厚さやその均一性をも必要とされている。
【０００３】
ここで、半導体ウェーハを平坦化する技術としては、グライディングやＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の機械的または機械的化学的研磨方法が用いられてきたが、得られる平坦度には限界があった。  
そこで、近年、被加工面に局部的なプラズマエッチングを施して平坦化を図る技術が提案されている（特許文献１、２を参照）。特許文献１に開示されている技術は、予め半導体ウェーハの平坦度を求め、その値に基づいて各領域における除去量を演算し、厚さのばらつきに応じた除去量で半導体ウェーハの表面側をプラズマエッチングして、高い平坦度を得ようとするものである。また、同様に、特許文献２に開示されている技術も、メインエッチャントとして中性活性種を用い、半導体ウェーハの表面側または裏面側の一方をプラズマエッチングして、高い平坦度を得ようとするものである。
【０００４】
しかしながら、このような技術では、半導体ウェーハの平坦化が図れるとしても、半導体ウェーハの品質的改善までは図ることができなかった。
【特許文献１】特開２００１−２４４２４０号公報
【特許文献２】特開２００１−１８５５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、平坦化と伴に欠陥部を形成させ、その欠陥部に重金属などの不純物を捕捉、固定させることができる半導体ウェーハの平坦化方法、平坦化装置及び半導体ウェーハの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、エッチングガスをプラズマにより励起して、中性活性種及びイオンを生成し、前記中性活性種及び前記イオンを開口窓を介して前記開口窓よりも面積の大きな半導体ウェーハの裏面に局所的に供給して、局部的なエッチングと欠陥部の形成を行うこと、を特徴とする半導体ウェーハの平坦化方法が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、プラズマによりエッチングガスを励起するプラズマ発生手段を備えた半導体ウェーハの平坦化装置であって、半導体ウェーハのま裏面に対向するように設けられた前記プラズマ発生手段と、前記プラズマ発生手段と前記半導体ウェーハの裏面との間に設けられ前記半導体ウェーハよりも開口面積が小さい開口窓と、を備えることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化装置が提供される。
【０００８】
さらにまた、本発明の他の一態様によれば、単結晶シリコンのインゴットから半導体ウェーハを切り出し、前記半導体ウェーハの周縁に、面取り加工を施して面取り面を形成し、前記半導体ウェーハの主面を研磨加工し、前記半導体ウェーハをエッチング処理し、前記の平坦化方法を用いて、前記半導体ウェーハの平坦化を行うこと、を特徴とする半導体ウェーハの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、平坦化と伴に欠陥部を形成させ、その欠陥部に重金属などの不純物を捕捉、固定させることができる半導体ウェーハの平坦化方法、平坦化装置及び半導体ウェーハの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をする。  
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法について説明をするためのフローチャートである。    
まず、単結晶シリコンのインゴットから所定の厚さの半導体ウェーハを、刃物やワイヤーなどの切断具用いて切り出すスライシングを行う（ステップＳ１）。  
次に、切り出された半導体ウェーハの周縁に、面取り加工を施して面取り面を形成させる（ステップＳ２）。
【００１１】
次に、半導体ウェーハの面を研磨する研磨加工を行う（ステップＳ３）。  
この研磨加工は、前述のスライシングで生じた半導体ウェーハ面上の凹凸を除去して、表面を平坦化するためのものであり、例えば、公知の研磨装置などを用いて表面のラッピング加工などが行われる。
【００１２】
次に、半導体ウェーハをエッチング処理して、前述の面取り加工および研磨加工による加工ダメージを除去する（ステップＳ４）。  
このエッチングは、例えば、ウエットエッチングとすることができ、具体的には酸エッチングまたはアルカリエッチングとすることができる。酸エッチングには、例えば、半導体ウェーハを硝酸（ＨＮＯ3）とフッ化水素（ＨＦ）との混合溶液に浸し、半導体ウェーハのシリコン（Ｓi ）を硝酸で酸化させて、酸化シリコン（ＳｉＯ2）を形成させ、これをフッ化水素で溶解除去するものなどがある。また、アルカリエッチングには、例えば、半導体ウェーハを水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリ溶液に浸して、半導体ウェーハ表面をエッチングするものなどがある。
【００１３】
また、このエッチングはドライエッチングとすることもできる。例えば、所定のエッチングガス（ＳＦ４、ＮＦ３など）をプラズマなどで励起、活性化させて中性活性種などを生成し、このうち、半導体ウェーハに与えるダメージが少ない中性活性種を用いてエッチングを行うようなものを例示することができる。
【００１４】
次に、半導体ウェーハの表面および裏面の凹凸の形状を、平坦度測定手段によって測定し、得られた凹凸の値から面内の厚みのばらつき（厚みの面内分布）を演算し、演算結果を面内分布のデータとして記憶する（ステップＳ５）。
【００１５】
この面内分布のデータ（厚みと座標）に基づいて、後述するプラズマエッチングにより、半導体ウェーハの裏面に対して高平坦化と欠陥部の形成が行われる。この場合、例えば、予め中性活性種やイオンの供給量、供給時間などと、エッチング量や欠陥部との関係などを調べておき、それに基づいて載置台４の移動速度などを制御して、平坦化と欠陥部の形成を行うようにしてもよい。
【００１６】
平坦度測定手段には、例えば、半導体ウェーハの表面および裏面にそれぞれ対向するように配設され、レーザ光により凹凸を測定することのできる非接触型のレーザ測定装置と、このレーザ測定装置を半導体ウェーハの表面および裏面に沿って移動させることのできる移動手段と、これらの動作の制御を行うと共に測定された凹凸のデータを記憶することのできる制御手段とを備えたものなどを例示することができる。
【００１７】
次に、本実施の形態に係る平坦化方法を用いて、半導体ウェーハの裏面を局部的にプラズマエッチングし、高平坦化と欠陥部の形成を行う（ステップＳ６）。  
ここでは、マイクロ波などを導入することにより所定のエッチングガスをプラズマ化して、中性活性種、イオンなどを生成し、中性活性種とイオンにより半導体ウェーハ裏面側の凸部を局部的に除去することで高平坦化を行う。また同時に、生成したイオンによる物理的な衝撃で欠陥部の形成をも行う。
【００１８】
例えば、エッチングガスをプラズマによって分解、活性化させて中性活性種、イオンなどを生成し、中性活性種とイオンとを半導体ウェーハの裏面側の凸部に向けて局部的に供給し、化学的な反応と物理的な衝撃でエッチングを行い高平坦化を図り、また同時に、イオンの物理的な衝撃により半導体ウェーハの裏面側に欠陥部を形成させる。また、別途新たにイオンを生成し、これをエッチング面に供給し、半導体ウェーハの裏面側に欠陥部を形成させるようにすることもできる。尚、先に中性活性種による局所的なエッチングを行った後に続いて、イオンによる欠陥部の形成をさせるようにすることもできる。
【００１９】
この場合、中性活性種に対するイオンの量やイオンの衝突エネルギーを制御することで、半導体ウェーハ上の凸部の形状に合わせた最適なエッチングをすることができ、また、形成させる欠陥部の範囲や深さを調整することもできる。  
例えば、化学的な反応で等方性エッチングを行うことができる中性活性種を多く用いれば、凸部の高さが低く面積が比較的大きいような部分（なだらかな凸部部分）を、効率よく平坦化することができる。また、物理的な衝撃で異方性エッチングを行うことができるイオンの量を多くしたり、衝突エネルギーを強めれば、凸部の高さが高く面積が比較的小さいような部分（急峻な凸部部分）を、効率よくかつ精度よく平坦化させることができる。また、イオンの量を多くしたり、衝突エネルギーを強めれば、形成させる欠陥部の範囲を広くしたり、深さを深くしたりすることもできる。尚、中性活性種やイオンの生成、制御などについては後述する。
【００２０】
次に、必要に応じて、半導体ウェーハに熱処理を施して、半導体ウェーハの表面近傍に存在する重金属などの不純物や点欠陥などを、裏面近傍に形成させた欠陥部に捕捉、固定させることを促す（ステップＳ７）。また、その他、必要に応じて半導体ウェーハに鏡面仕上げ加工などを施すこともできる。尚、これらの処理や加工は必要に応じて適宜行うようにすればよい。
【００２１】
ここで、欠陥部について説明をする。    
半導体装置の製造工程においては、半導体ウェーハには種々の熱処理が施されるが、その際、結晶中の重金属などの不純物が様々の結晶欠陥を誘起させる。これらの結晶欠陥は半導体ウェーハの表面近傍にも発生し得るため、リーク電流の増大をまねき、半導体装置の特性の劣化と歩留りの低下をもたらす。
【００２２】
前述したように、本実施の形態においては、半導体ウェーハの裏面近傍にイオンによる衝撃で微少な欠陥部を形成させるようにしている。このような欠陥部を半導体ウェーハの裏面近傍に積極的に形成させるものとすれば、半導体装置の特性に有害な影響を与える不純物をこの欠陥部に捕捉、固定したり、結晶欠陥の発生に関与している点欠陥などを捕捉、固定することができる。この場合、半導体ウェーハの裏面側には回路パターンが設けられることがないので、このような欠陥や不純物が存在しても半導体ウェーハの品質に悪影響を与えることはない。また、このような欠陥の形成後、後述する熱処理を施せば、半導体ウェーハの表面側に存在する重金属などの不純物や点欠陥の欠陥部への捕捉、固定を促進させることもできる。
【００２３】
ここで、特許文献１に開示されている技術においては、半導体ウェーハ表面側の凸部を局部的に除去することで高平坦化を行なっている。半導体ウェーハ表面側には、回路パターンが設けられることになるので、イオンの衝撃による欠陥の発生は許されない。そのため、このような技術においては、イオンを除去して中性活性種のみで局所的エッチングを行うこととしている。また、特許文献２に開示されている技術においても、メインエッチャントとして中性活性種を用い、半導体ウェーハの表面側または裏面側の一方をプラズマエッチングして、高平坦化を行っている。
【００２４】
そのため、これらの技術ではイオンによるエッチングの特性を積極的に利用することができず、半導体ウェーハ上の凸部の形状に合わせた最適なエッチングをすることができなかった。また、これらの技術では、イオンによる物理的な衝撃を半導体ウェーハの裏面側に積極的に加えることができず、半導体ウェーハの裏面側に所望の欠陥部を設けることができなかった。その結果、半導体ウェーハの品質に影響のでない裏面近傍に、重金属などの不純物や点欠陥などを捕捉、固定させることができなかった。
【００２５】
そして、局部的なエッチングを連続して行う場合には、走査しながらのエッチングが必要となるが、このような場合、生産性を考慮すると毎分１００マイクロメートル程度の深さのエッチングする必要が生じる。このような高速のエッチング条件では、例えダメージの少ない中性活性種によるエッチングを行ったとしても、被処理面に結晶欠陥や表面粗さの悪化を生じてしまうおそれがある。また、プラズマ発生部において構成部材のエッチングが発生し、これが半導体ウェーハの不純物濃度を増加させたり、さらには、結晶方位の違いによるエッチング速度の差が大きくなり、エッチング処理後の鏡面性が損なわれるおそれもある。その結果、特許文献１に開示されているような再度の研磨処理（特許文献１のポリッシング工程）を施し、これらが発生した部分の除去や鏡面性の回復をさせる必要が生じる。
【００２６】
本実施の形態に係る発明では、半導体ウェーハの裏面側をエッチングするため、このような高速のエッチングを行い被処理面の結晶欠陥や不純物濃度の増加、表面粗さや鏡面性の悪化を招いても半導体ウェーハの品質に影響を与えることはない。また、積極的に形成させた欠陥部により、増加した不純物をも捕捉、固定することができる。また、中性活性種に加えてイオンをもエッチングに用いるので、イオンアシスト効果によりエッチングレートが増加し、スループットが向上する。
【００２７】
図２は、これらのことを目視的に説明するための模式図である。    
図２（ａ）は、特許文献１などに開示された半導体ウェーハの表面側をエッチングする場合を示している。図２（ｂ）は、本実施の形態に係る半導体ウェーハの裏面側をエッチングする場合を示している。  
図２（ａ）の上段の図は、エッチング前の半導体ウェーハの断面を模式的に表すものである。このように、凸部を有する半導体ウェーハの表面側をエッチングすることにより、図２（ａ）の中段の図に示すように平坦化（厚さの均一化）が図れる。ただし、前述したように、回路パターンが形成されることになる半導体ウェーハの表面側に結晶欠陥、表面粗さの悪化などが生じた部分が形成されてしまう。そのため、図２（ａ）の下段の図に示すように、研磨を行いこの部分の除去や鏡面性の回復をさせることが必要になる。この場合、完全な除去を行うことは困難であり、また、研磨により平坦度（厚さの均一性）が再度悪化するおそれもある。
【００２８】
図２（ｂ）の上段の図は、エッチング前の半導体ウェーハの断面を模式的に表すものである。このように、凸部を有する半導体ウェーハの裏面側をエッチングすることにより、図２（ｂ）の下段の図に示すように平坦化（厚さの均一化）が図れる。この場合、半導体ウェーハの裏面側に結晶欠陥、表面粗さの悪化などが生じたとしても、回路パターンが形成されることになる半導体ウェーハの表面側にはエッチングの影響が及ばない。そのため、図２（ａ）に示す場合のように、この部分を研磨などで除去する必要はない。また、半導体ウェーハの裏面側に、積極的に欠陥部を設けることで重金属などの不純物や点欠陥などを捕捉、固定させることができる。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造装置について説明をする。  
以下に例示をする半導体ウェーハ平坦化装置によれば、前述した半導体ウェーハの裏面を局部的にプラズマエッチングし、高平坦化と欠陥部の形成を行う（ステップ６）ことができる。
【００３０】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置について説明をするための模式図である。    
図３に示すように、半導体ウェーハ平坦化装置１には、プラズマ発生手段２、減圧チャンバ３、載置台４、高周波電源５、イオン生成部６が主に備えられている。  
プラズマ発生手段２には、導入導波管７、放電管８、導波管９、冷却ブロック１０、ガス導入管１１などが設けられている。尚、冷却ブロック１０は必ずしも必要ではなく、適宜設けるようにすればよい。
【００３１】
減圧チャンバ３の天井板には、天井板に略垂直になるように放電管８が設けられている。放電管８は、一端が減圧チャンバ３の外側に向けて突出するように設けられ、その端面は気密となるように塞がれている。また、他端は減圧チャンバ３内側の載置台４の載置面４ａ（半導体ウェーハＷが載置、保持される面）に向けて突出するように設けられ、その端面は開口されている。
【００３２】
減圧チャンバ３外側の放電管８の突出端近傍にはガス導入管１１が設けられ、ガス導入管１１には図示しないガス供給手段が接続されている。そして、放電管８内にガス導入管１１を介してエッチングガスＧ１が導入できるようになっている。
【００３３】
放電管８は、環状の導入導波管７に略直交するように挿通している。また、導入導波管７には導波管９が接続され、導波管９には図示しないマイクロ波発生手段が接続されている。そして、導入導波管７には、放電管８の軸方向に略直交する方向から伝播してきたマイクロ波Ｍを、放電管８の内部に向けて放射するための環状のスロット７ａが設けられている。放電管８の内部は、プラズマＰ１を発生させるためのプラズマ発生室Ｃともなるが、スリット７ａに対向する部分がプラズマ発生室Ｃの略中心領域となる。
【００３４】
冷却手段である冷却ブロック１０は、放電管８と導入導波管７との挿通部分の周辺において、放電管８の外周面を包囲するようにして設けられ、また、冷却ブロック１０は循環する冷却水により冷却されるようになっている。冷却ブロック１０と放電管８との間には、隙間（例えば１ｍｍ程度）が形成されている。
【００３５】
減圧チャンバ３は、仕切り板１２で上室３ａと下室３ｂとに仕切られている。上室３ａの側壁には排気口１３が設けられ、排気口１３には排気管１３ａの一端が接続されている。排気管１３ａの他端には第１の排気手段Ｅ１が接続されている。
【００３６】
仕切り板１２において、載置面４ａと前述の放電管８の開口部分とに対向する部分には、イオン生成部６が設けられている。イオン生成部６には、開口である開口窓６ａが設けられている。開口窓６ａは略円形断面を呈する開口であり、後述する放電が容易となるように、周縁部の軸方向寸法（仕切り板１２の肉厚方向寸法）が開口窓６ａの中心に向かって漸減するようになっている。
【００３７】
開口窓６ａは、中性活性種の供給範囲と開口窓６ａ近傍での放電範囲を限定して、エッチングと欠陥部が形成される領域とを限定する機能をも有する。そして、開口窓６ａを被エッチング部分（凹凸の領域）の大きさよりも小さなものとして、繰り返し走査を行うことで被エッチング部分の平坦化を図るようにしている。また、開口窓６ａの大きさをエッチング部分の形態に合わせて変更することで、最適なエッチングをすることもできる。例えば、開口窓６ａ部分を別部材とし、それを交換することで、被エッチング部分の範囲等に適合させた最適のエッチングをすることもできる。
【００３８】
開口窓６ａの開口寸法Ｄは、直径１０ミリメートル以上、直径６０ミリメートル以下とすることが好ましい。直径１０ミリメートル未満とすれば、放電管８から供給される中性活性種の失活割合が多くなりエッチングレートが下がってしまうからであり、直径６０ミリメートルを超えるものとすれば局部的なエッチングができず平坦化に問題が生じるからである。
【００３９】
下室３ｂの側壁には排気口１４が設けられ、排気口１４には排気管１４ａの一端が接続されている。排気管１４ａの他端には第２の排気手段Ｅ２が接続されている。また、開口窓６ａ近傍の空間に向けて、エッチングガスＧ２が導入できるようガス導入管１５も接続されている。そして、ガス導入管１５には図示しないガス供給手段が接続されている。
【００４０】
下室３ｂには、載置台４が設けられている。載置台４の上面は半導体ウェーハＷを載置、保持するための載置面４ａとなっている。ここで、半導体ウェーハＷは、回路パターンの形成面となる半導体ウェーハＷの表面側が図３で下方を向く状態で載置台４に保持される。このため、半導体ウェーハＷの回路パターンの形成面に損傷が発生しないように、載置面４ａの中央部は窪んでいるか、または開口していることが好ましい。
【００４１】
載置台４には、半導体ウェーハＷを保持するための図示しない保持手段（例えば、静電チャックなど）が設けられている。また、半導体ウェーハＷの温度を制御するための図示しない温度制御手段（例えば、ヒータなど）などを適宜設けるようにすることもできる。例えば、中性活性種による反応生成物の昇華を促進するために、載置面４ａ近傍から加熱された窒素ガスなどを流すことにより、半導体ウェーハＷを加熱するようにしても良い。
【００４２】
載置台４には、水平面のＸ軸方向への移動を行うための第１のテーブル４ｂと、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向への移動を行うための第２のテーブル４ｃと、垂直方向（Ｚ軸方向）への移動を行うための垂直移動部４ｄと、が設けられている。そして、これらは個別に位置制御することができ、載置された半導体ウェーハＷを所望の位置に移動可能としている。尚、半導体ウェーハＷの水平面内における回転方向（θ方向）位置を移動、調整するための手段を設けることもできる。
【００４３】
半導体ウェーハＷが載置される部分（図３の場合では、テーブル４ｂ）には、コンデンサ５ａを介して高周波電源５が電気的に接続されている。高周波電源５には、図示しないインピーダンス整合器を備える。また、仕切り板１２は減圧チャンバ３の壁面を介して接地されている。そのため、開口窓６ａの近傍に放電によるプラズマＰ２を発生させることができ、導入されたエッチングガスＧ２並びに未活性のエッチングガスＧ１をプラズマ化してイオンや中性活性種などを生成させることが可能となる。尚、高周波電源５と半導体ウェーハＷが載置される部分（図３の場合では、テーブル４ｂ）との電気的接続において、減圧チャンバ３を挿通する部分には接続部材５ｂが設けられている。
【００４４】
ここで、主要部分の材質を例示するものとすれば、放電管８はアルミナ、石英などの誘電体材料からなり、仕切り板１２や減圧チャンバ３などはステンレスなどの金属材料からなるものとすることができる。また、仕切り板１２や減圧チャンバ３の表面は、フッ素系樹脂でコーティングするか、フッ素系樹脂部材で覆う事が望ましい。
【００４５】
次に、半導体ウェーハ平坦化装置１の作用について説明をする。    
まず、図示しない搬送装置により被処理物である半導体ウェーハＷが、減圧チャンバ３内に搬入され、載置台４の載置面４ａ上に載置される。搬送装置が減圧チャンバ３内から退避した後には、図示しない扉を閉じて減圧チャンバ３を気密となるように密閉する。搬入された半導体ウェーハＷは、図示しない静電チャックにより載置面４ａ上に保持される。この際、半導体ウェーハＷの表面側が載置面４ａと当接するように載置、保持される。そのため、半導体ウェーハＷの裏面側が開口窓６ａに対向することになる。
【００４６】
そして、前述した平坦度測定（ステップＳ５）の演算結果（面内分布のデータ）に基づき、次に平坦化される箇所が開口窓６ａの直下に来るよう載置台４のテーブル４ｂ、テーブル４ｃ、垂直移動部４ｄの移動が行われる。
【００４７】
次に、減圧チャンバ３内が排気手段Ｅ１、Ｅ２により所定圧力まで減圧される。この際、図示しない圧力制御手段により減圧チャンバ３内の圧力が調整される。また、減圧チャンバ３と連通する放電管８の内部も伴に減圧される。
【００４８】
次に、図示しないガス供給手段から所定量のエッチングガスＧ１（例えば、ＳＦ４など）が、ガス導入管１１を介して放電管８内に導入される。また、図示しないマイクロ波発生手段から、所定のパワーのマイクロ波Ｍが導波管９に放射される。そして、導波管９、導入導波管７内を伝播してきたマイクロ波Ｍは、環状のスロット７ａから放電管８内のプラズマ発生室Ｃに導入される。また、冷却ブロック１０内に冷却水が供給されて、放電管８の冷却が行われる。
【００４９】
この導入されたマイクロ波ＭによりプラズマＰ１が発生し、エッチングガスＧ１が励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子が生成される。生成された中性活性種、イオン、電子は、放電管８内を下降して減圧チャンバ３内に供給される。この際、イオンと電子は放電管８の内壁に衝突すると電荷を失い、中性ガスあるいは中性活性種となって下降する。そのため、イオンと電子は放電管８から放出されず、中性活性種とエッチングに寄与しない中性ガス、残余のエッチングガスＧ１が放電管８から放出される。そして、エッチングに寄与するものとしては中性活性種が減圧チャンバ３まで到達し、開口窓６ａを通過して半導体ウェーハＷの所定の箇所を局部的に等方性エッチングする。ここで、図中の「○」は中性活性種、「＋」はイオン、「−」は電子を表している。尚、放電管８から放出されたもののうち、開口窓６ａを通過しなかったものは、排気口１３から排出される。
【００５０】
一方、図示しないガス供給手段から所定量のエッチングガスＧ２（例えば、Ａｒなど）が、ガス導入管１５を介して下室３ｂ内の開口窓６ａ近傍の空間に向けて導入される。そして、高周波電源５から高周波電力がテーブル４ｂに印加されると、テーブル４ｂの開口窓６ａに面した部分にのみ高周波放電が発生する。これによりプラズマＰ２が発生し、エッチングガスＧ２並びに未活性のエッチングガスＧ１が励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子が生成される。
【００５１】
このうち、中性活性種は放電管８において生成されたものとあいまって、化学的なエッチング（等方性エッチング）に寄与することになる。  
一方、半導体ウェーハＷの裏面には直流バイアス電圧が発生する。この直流バイアス電圧によりイオンが加速されて半導体ウェーハＷに衝突し欠陥部の形成が行われる。また、イオンは物理的なエッチングにも寄与する（イオンアシスト効果）。尚、直流バイアス電圧により電子の半導体ウェーハＷへの衝突は阻害される。
【００５２】
ここで、高周波電源５からの高周波電力や下室３ｂの圧力を制御すれば直流バイアス電圧を制御することができるので、イオンによる衝突エネルギーを制御することができる。そのため、衝突エネルギーを制御して、半導体ウェーハＷ上の凸部の形状に合わせた最適なエッチングをすることができ、また、形成させる欠陥部の範囲や深さを調整することもできる。
【００５３】
また、中性活性種に対するイオンの量も調整が可能である。例えば、マイクロ波Ｍの出力や放電管８内の圧力調整により、放電管８における中性活性種の生成量を制御してイオンとの割合を変えることもできる。そのため、半導体ウェーハＷ上の凸部の形状に合わせた最適なエッチングをすることができる。
【００５４】
また、中性活性種とイオンによるエッチングを同時に行う場合、イオンの衝突エネルギーを一定にすると、エッチング量の多い場所でのイオンの照射量が多くなりすぎ欠陥部が不必要に大きくなる等の不都合が生じるおそれがある場合には、イオンの照射量を半導体ウェーハＷの面内で均一となるように可変することもできる。また、先に中性活性種によるエッチングを行った後に、続いてイオンによるエッチングを均一に行うこともできる。
【００５５】
また、上室３ａの圧力は下室３ｂより低い方が好ましい。上室３ａの圧力が低ければ、下室３ｂから上室３ａに向かう気流ができるので、エッチングにより生成された反応生成物などが半導体ウェーハＷの面から遠ざかるようにして排出されるからである。
【００５６】
また、上室３ａの圧力と下室３ｂの圧力とのバランスを調整することで、開口窓６ａからの中性活性種の流入量を調整することができ、エッチングレートなどの調整をすることもできる。  
また、半導体ウェーハＷの温度を載置台４に設けられた図示しない温度制御手段により制御して中性活性種による化学的なエッチングを制御することもできる。中性活性種によるエッチングは化学反応により進むので、一般的には、温度が上がれば反応が促進されるからである。
【００５７】
そして、前述した平坦度測定（ステップＳ５）の演算結果（面内分布のデータ）に基づき、次に平坦化される箇所が開口窓６ａの直下に来るよう載置台４のテーブル４ｂ、テーブル４ｃ、垂直移動部４ｄの移動が行われる。
【００５８】
以上の手順を繰り返して、半導体ウェーハＷの全面における処理が終了した場合には、図示しない搬送装置により半導体ウェーハＷが減圧チャンバ３の外に搬出される。この後、必要があれば、前述の平坦化の処理が繰り返される。
【００５９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置について説明をするための模式図である。  
尚、図３で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し説明は省略する。  
図４に示すように、半導体ウェーハ平坦化装置１００には、プラズマ発生手段２０、減圧チャンバ３０、載置台４、直流電源５０、開口窓６０ａが主に備えられている。
【００６０】
プラズマ発生手段２０には、誘電体窓２１、高周波アンテナ２２、高周波電源２４、ガス導入管１１などが設けられている。
【００６１】
減圧チャンバ３０の天井部分には誘電体窓２１が気密になるように設けられ、減圧チャンバ３０の外側であって、誘電体窓２１の上面には環状の高周波アンテナ２２が設けられている。そして、高周波アンテナ２２と高周波電源２４とがコンデンサ２３を介して電気的に接続されている。
【００６２】
減圧チャンバ３０は、仕切り板１２０で上室３０ａと下室３０ｂとに仕切られている。仕切り板１２０において、載置面４ａと対向する部分には、開口である開口窓６０ａが設けられている。開口窓６０ａは略円形断面を呈する開口であり、周縁部の軸方向寸法（仕切り板１２０の肉厚方向寸法）が開口窓６０ａの中心に向かって漸減するようになっている。尚、本実施の形態においては、開口窓６０ａの周縁部の軸方向寸法は一定であってもよい。
【００６３】
本実施の形態においては、開口窓６０ａはエッチング範囲を制限するためのいわゆるマスクとしての機能を果たす。そのため、エッチングされる領域は開口窓６０ａの大きさにより決まるので、被エッチング部分（凹凸の領域）の大きさよりも小さなものとして、繰り返し走査を行うことで平坦化を図るようにしている。開口窓６０ａの開口寸法Ｄ１は、直径１０ミリメートル以上、直径６０ミリメートル以下とすることが好ましい。直径１０ミリメートル未満とすれば、上室３０ａから供給される中性活性種の失活割合が多くなりエッチングレートが下がってしまうからであり、直径６０ミリメートルを超えるものとすれば局部的なエッチングができず平坦化に問題が生じるからである。
【００６４】
半導体ウェーハＷの載置される部分（図４の場合では、テーブル４ｂ）がマイナス電位となるように、直流電源５０のマイナス側が半導体ウェーハＷの載置される部分（図４の場合では、テーブル４ｂ）と電気的に接続されている。そのため、後述するように、発生したイオンを半導体ウェーハＷに引き寄せ、加速させて衝突させることができ、また、発生した電子が半導体ウェーハＷに衝突するのを阻害することができる。尚、直流電源５０と半導体ウェーハＷが載置される部分（図４の場合では、テーブル４ｂ）との電気的接続において、減圧チャンバ３を挿通する部分には接続部材５ｂが設けられている。尚、直流電圧を発生させる手段として、高周波電源を用いてもよい。
【００６５】
ここで、主要部分の材質を例示するものとすれば、誘電体窓２１はアルミナ、石英などの誘電体材料からなり、仕切り板１２０や減圧チャンバ３０などはステンレスなどの金属材料からなるものとすることができる。また、仕切り板１２０や、減圧チャンバ３０の表面は、フッ素系樹脂でコーティング、あるいはフッ素系樹脂部材で覆う事が望ましい。
【００６６】
次に、半導体ウェーハ平坦化装置１００の作用について説明をする。  
ここでも、前述した半導体ウェーハ平坦化装置１と同様の部分については、説明を省略する。  
半導体ウェーハ平坦化装置１の場合と同様に、半導体ウェーハＷの搬入、載置・保持、処理のための移動が行われた後、減圧チャンバ３０内が排気手段Ｅ１、Ｅ２により所定圧力まで減圧される。この際、図示しない圧力制御手段により減圧チャンバ３０内の圧力が調整される。
【００６７】
次に、図示しないガス供給手段から所定量のエッチングガスＧ１（例えば、ＳＦ４など）が、ガス導入管１１を介して上室３０ａ内に導入される。また、高周波電源２４から高周波アンテナ２２に高周波電流が流れると高周波誘導磁場が発生し、これにより誘電電界が生成されてプラズマ中の電子が加速される。そのため、誘電体窓２１の直下に高密度のプラズマＰ３が発生する。
【００６８】
このプラズマＰ３により、エッチングガスＧ１が励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子が生成される。生成された中性活性種は、上室３０ａ内を下降して開口窓６０ａを通過して半導体ウェーハＷの所定の箇所を局部的に等方性エッチングする。
【００６９】
一方、直流電源５０のマイナス側がテーブル４ｂと接続されているため、そこに載置されている半導体ウェーハＷもマイナス電位となる。そのため、これによりイオンが加速されて半導体ウェーハＷに衝突し欠陥部の形成が行われる。また、イオンは物理的なエッチングにも寄与する（イオンアシスト効果）。尚、半導体ウェーハＷがマイナス電位となっているので、電子の半導体ウェーハＷへの衝突は阻害される。ここで、図中の「○」は中性活性種、「＋」はイオン、「−」は電子を表している。
【００７０】
ここで、直流電源５０からの印加電圧を制御すれば、イオンによる衝突エネルギーを制御することができる。そのため、衝突エネルギーを制御して、半導体ウェーハＷ上の凸部の形状に合わせた最適なエッチングをすることができ、また、形成させる欠陥部の範囲や深さを調整することもできる。
【００７１】
また、中性活性種とイオンによるエッチングを同時に行う場合、イオンの衝突エネルギーを一定にすると、エッチング量の多い場所でのイオンの照射量が多くなりすぎ欠陥部が不必要に大きくなる等の不都合が生じるおそれがある場合には、イオンの照射量を半導体ウェーハＷの面内で均一となるように可変することもできる。また、先に中性活性種によるエッチングを行った後に、続いてイオンによるエッチングを均一に行うこともできる。
【００７２】
また、上室３０ａの圧力は下室３０ｂより低い方が好ましい。上室３０ａの圧力が低ければ、下室３０ｂから上室３０ａに向かう気流ができるので、エッチングにより生成された反応生成物などが半導体ウェーハＷの面から遠ざかるようにして排出されるからである。
【００７３】
また、上室３０ａの圧力と下室３０ｂの圧力とのバランスを調整することで、開口窓６０ａからの中性活性種の流入量を調整することができ、エッチングレートなどの調整をすることもできる。  
また、半導体ウェーハＷの温度を載置台４に設けられた図示しない温度制御手段により制御して中性活性種による化学的なエッチングを制御することもできる。
【００７４】
そして、１箇所の平坦化が終了した後は、前述した平坦度測定（ステップＳ５）の演算結果（面内分布のデータ）に基づき、次に平坦化される箇所が開口窓６０ａの直下に来るよう載置台４のテーブル４ｂ、テーブル４ｃ、垂直移動部４ｄの移動が行われる。
【００７５】
以上の手順を繰り返して、半導体ウェーハＷの全面における処理が終了した場合には、図示しない搬送装置により半導体ウェーハＷが減圧チャンバ３０の外に搬出される。この後、必要があれば、前述の平坦化の処理が繰り返される。
【００７６】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置１１０について説明をするための模式図である。  
尚、図３、図４で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し説明は省略する。  
図５（ａ）に示すように、半導体ウェーハ平坦化装置１１０には、大気圧プラズマ発生手段２５、チャンバ３１、載置台４、直流電源５０、開口窓６０ａが主に備えられている。
【００７７】
チャンバ３１の天井板には、天井板に略垂直となるように大気圧プラズマ発生手段２５が設けられている。大気圧プラズマ発生手段２５は、噴出口２５ｅがチャンバ３１内側の載置台４の載置面４ａ（半導体ウェーハＷが載置、保持される面）に向けて突出するように設けられている。チャンバ３１の外側であって、大気圧プラズマ発生手段２５の突出端近傍にある導入口２５ｄにはガス導入管１１が接続され、ガス導入管１１には図示しないガス供給手段に接続されている。そして、大気圧プラズマ発生手段２５内にガス導入管１１を介してエッチングガスＧ１が導入できるようになっている。
【００７８】
次に、大気圧プラズマ発生手段２５の概要を説明する。    
図５（ｂ）は、大気圧プラズマ発生手段２５の概略構成を説明するための模式図である。  図５（ｂ）に示すように、アルミナ、石英などの誘電体からなる放電管２５ａの外周面には、互いに対向するように電極２５ｂ、２５ｃが設けられている。そして、一方の電極２５ｃには、コンデンサ２３を介して高周波電源２４が接続されている。また、他方の電極２５ｂは接地されている。電極２５ｃに高周波電力を印加するとプラズマＰ４が発生し、このプラズマＰ４により、導入口２５ｄから供給されたエッチングガスＧ１が励起、活性化されて中性活性種、イオン、電子が生成される。
【００７９】
本実施の形態においても半導体ウェーハＷの載置される部分（図５（ａ）の場合では、テーブル４ｂ）がマイナス電位となるように、直流電源５０が電気的に接続されている。そのため、発生したイオンを半導体ウェーハＷに引き寄せ、加速させて衝突させることができ、また、発生した電子が半導体ウェーハＷに衝突するのを阻害することができる。
【００８０】
次に、半導体ウェーハ平坦化装置１１０の作用について説明をする。  
ここでも、前述した半導体ウェーハ平坦化装置１、１００と同様の部分については、説明を省略する。  
半導体ウェーハ平坦化装置１の場合と同様に、半導体ウェーハＷの搬入、載置・保持、処理のための移動が行われた後、前述した大気圧プラズマ発生手段２５によりエッチングガスＧ１（例えば、ＳＦ４など）を励起、活性化させて中性活性種、イオン、電子を生成させる。
【００８１】
生成された中性活性種は、開口窓６０ａを通過して半導体ウェーハＷの所定の箇所を局部的に等方性エッチングする。  
一方、直流電源５０のマイナス側がテーブル４ｂと接続されているため、そこに載置されている半導体ウェーハＷもマイナス電位となる。そのため、これによりイオンが引き寄せられ、加速されて半導体ウェーハＷに衝突し欠陥部の形成が行われる。また、イオンは物理的なエッチングにも寄与する（イオンアシスト効果）。尚、半導体ウェーハＷがマイナス電位となっているので、電子の半導体ウェーハＷへの衝突は阻害される。ここで、図中の「○」は中性活性種、「＋」はイオン、「−」は電子を表している。
【００８２】
ここで、直流電源５０からの印加電圧を制御すれば、イオンによる衝突エネルギーを制御することができる。そのため、衝突エネルギーを制御して、半導体ウェーハＷ上の凸部の形状に合わせた最適なエッチングをすることができ、また、形成させる欠陥部の範囲や深さを調整することもできる。
【００８３】
また、中性活性種とイオンによるエッチングを同時に行う場合、イオンの衝突エネルギーを一定にすると、エッチング量の多い場所でのイオンの照射量が多くなりすぎ欠陥部が不必要に大きくなる等の不都合が生じるおそれがある場合には、イオンの照射量を半導体ウェーハＷの面内で均一となるように可変することもできる。また、先に中性活性種によるエッチングを行った後に、続いてイオンによるエッチングを均一に行うこともできる。
【００８４】
また、上室３１ａの圧力は下室３１ｂより低い方が好ましい。上室３１ａの圧力が低ければ、下室３１ｂから上室３１ａに向かう気流ができるので、エッチングにより生成された反応生成物などが半導体ウェーハＷの面から遠ざかるようにして排出されるからである。
【００８５】
また、上室３１ａの圧力と下室３１ｂの圧力とのバランスを調整することで、開口窓６０ａからの中性活性種の流入量を調整することができ、エッチングレートなどの調整をすることもできる。  
また、半導体ウェーハＷの温度を載置台４に設けられた図示しない温度制御手段により制御して中性活性種による化学的なエッチングを制御することもできる。  
また、大気圧プラズマにより中性活性種、イオン、電子を生成するものとすれば、減圧環境が不要となるので半導体ウェーハ平坦化装置自体の構成を簡略化することもできる。
【００８６】
そして、１箇所の平坦化が終了した後は、前述した平坦度測定（ステップＳ５）の演算結果（面内分布のデータ）に基づき、次に平坦化される箇所が開口窓６０ａの直下に来るよう載置台４のテーブル４ｂ、テーブル４ｃ、垂直移動部４ｄの移動が行われる。
【００８７】
以上の手順を繰り返して、半導体ウェーハＷの全面における処理が終了した場合には、図示しない搬送装置により半導体ウェーハＷがチャンバ３１の外に搬出される。この後、必要があれば、前述の平坦化の処理が繰り返される。
【００８８】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置１１１について説明をするための模式図である。  
尚、図３、図４、図５で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し説明は省略する。  
図６に示すように、半導体ウェーハ平坦化装置１１１には、大気圧プラズマ発生手段２５、チャンバ３１、載置台４、直流電源５０、開口窓６０ａが主に備えられている。
【００８９】
本実施の形態においては、大気圧プラズマ発生手段２５に直流電源５０が接続されており、半導体ウェーハＷの載置される部分（図６の場合では、テーブル４ｂ）が接地されている。そのため、大気圧プラズマ発生手段２５側の電位を制御することで、半導体ウェーハＷに衝突するイオンのエネルギーを制御することができる。
【００９０】
尚、半導体ウェーハ平坦化装置１１１の作用は、図５で説明をした半導体ウェーハ平坦化装置１１０と同様のためその説明は省略する。  
ここで、図１で説明をした、スライシング（ステップＳ１）、面取り（ステップＳ２）、研磨（ステップＳ３）、ウェットエッチングまたはドライエッチング（ステップＳ４）、平坦度測定（ステップＳ５）、熱処理等（ステップＳ７）に用いる各技術は公知のものを適用することができるので、それらの説明は省略する。
【００９１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明をした。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。  
前述の具体例に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、半導体ウェーハ平坦化装置１、半導体ウェーハ平坦化装置１００、半導体ウェーハ平坦化装置１１０、半導体ウェーハ平坦化装置１１１に備えられた各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００９２】
また、プラズマの発生方法に関しても前述したものに限定されるわけではなく、高密度のプラズマが発生できる種々の方法を適宜選択することができる。  
また、前述した各具体例が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体ウェーハの製造方法について説明をするためのフローチャートである。
【図２】平坦化の様子を目視的に説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置について説明をするための模式図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置について説明をするための模式図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置について説明をするための模式図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る半導体ウェーハ平坦化装置について説明をするための模式図である。
【符号の説明】
【００９４】
１、１００、１１０、１１１  半導体ウェーハ平坦化装置、２、２０  プラズマ発生手段、３、３０  減圧チャンバ、４  載置台、４ａ  載置面、５、２４  高周波電源、６  イオン生成部、６ａ、６０ａ  開口窓、８  放電管、１２、１２０  仕切り板、２１  誘電体窓、２２  高周波アンテナ、２５  大気圧プラズマ発生手段、３１  チャンバ、５０  直流電源、Ｇ１、Ｇ２  エッチングガス、Ｍ  マイクロ波、Ｐ１〜Ｐ４  プラズマ、Ｗ  半導体ウェーハ
【図１】
2008153404.tif 000003
【図２】
2008153404.tif 000004
【図３】
2008153404.tif 000005
【図４】
2008153404.tif 000006
【図５】
2008153404.tif 000007
【図６】
2008153404.tif 000008