(57)【要約】【課題】両面の研磨後においても、表面と裏面とを確実に識別できる半導体ウェハを提供する。【解決手段】仮のノッチが設けられたウェハの面取りをおこなう際、まず表裏面の外周における面取り部へ、例えば＃１０００の砥粒にて全周の面取りをおこない、さらに表面の面取り部において、仮のノッチより外周を例えば１７０〜１９０°回った部分を＃３０００の砥粒で面取りすることで、一様でない表面粗さにより形成されるパターンを形成し、当該ウェハの片面を観察するだけで表裏面を認識できるウェハを作製した。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周の一部にノッチを形成した半導体ウェハにおいて、
ウェハ表裏面のうち一方の面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様な表面粗さで面取りし、
ウェハ表裏面のうち他方の面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様でない表面粗さで面取りしたことを特徴とする半導体ウェハ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウェハにおいて、
前記一様でない表面粗さを用いてパターンを形成したことを特徴とする半導体ウェハ。
【請求項３】
外周の一部にノッチを形成した半導体ウェハにおいて、
ウェハ表裏面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様でない表面粗さで面取りし、且つ前記一様でない表面粗さを用いてパターンを形成し、且つウェハの表面と裏面とでは、前記パターンが異なっていることを特徴とする半導体ウェハ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体ウェハであって、
前記半導体ウェハの材質がＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＰのいずれかであり、且つ前記パターンと前記材質とが対応していることを特徴とする半導体ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハに関し、特に、研磨後においても表面と裏面とを、誤りなく識別することのできる半導体ウェハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハの例として、ＧａＡｓ等の化合物半導体のウェハがある。これらの化合物半導体ウェハは、受光・発光素子、高周波素子等の基板として幅広く使用されている。このウェハにイオンを打ち込んだり、エピタキシャル層を形成して半導体素子を製造するには、製造コストの観点から見た場合、大口径のウェハの使用が好ましい。
【０００３】
このため、ＧａＡｓ等のウェハにおいても６インチ（約１５２ｍｍ）径のものが使用される割合が増え始め、近い将来は６インチ径が主流になると予想される。
【０００４】
半導体ウェハにおいて、Ｓｉウェハでは大口径化が進むにつれて、ウェハの方向性を特定するためのオリエンテーションフラット、インデックスフラットを形成する代わりに、ウェハの外周部にＶ型のノッチと呼ばれる切り欠きを付けたノッチ付きウェハが使用されるようになってきた。そしてＧａＡｓウェハにおいても６インチウェハが使用されるに際して、その形状はノッチ付きウェハとなった。
【０００５】
これはウェハの径が大きくなると、その分オリエンテーションフラットやインデックスフラットの長さも長くなり、使用可能なウェハの面積が減少することが一つの理由である。また、素子作製のプロセスで、保護膜を付けたり洗浄したりするために、オリエンテーションフラットやインデックスフラット付きのウェハを回転させた場合、ウェハの径が大きくなるとウェハの回転中心と重心とのずれる距離が大きくなり、回転が不安定化するため、ウェハ破損やウェハずれが起こることも予想されるためである。
【０００６】
ところが、上述のノッチ付きウェハでは、研磨後においてウェハの表面と裏面との形状が全く同一である。ここで表面と裏面との識別が必要であるウェハでは、各工程においてこれを取り違えないよう注意が必要である。
【０００７】
研磨工程以前の工程ならば、ウェハの表裏いずれかの面に、薬品による印しを付ける等による識別も可能であるが、ウェハ面の両面を研磨してしまえばこうした方策を採ることができない。従って、研磨工程以降においてウェハの表裏の取り違えがあった。
【０００８】
そこで、研磨工程以降においてもウェハの表裏を確実に識別するために、本願出願人は、いくつかの提案をおこなってきた。
【０００９】
まず、特願平１１−２１８０９９においては、ウェハの外周に設けられた面取り部の加工形状に、表面と裏面とで差違を付けることで、ウェハの表裏を識別可能としている。
【００１０】
次に、特願平１１−３４５９６１においては、ウェハの一方の面の外周部に設けられた面取り部の表面粗さとノッチ部分に設けられた面取り部の表面粗さを異ならせ、他方の面の外周部に設けられた面取り部の表面粗さとノッチ部分に設けられた面取り部の表面粗さを等しくすることで、ウェハの表裏を識別可能としている。
【００１１】
さらに、特願２０００−２００１００においては、ウェハに設けられたノッチ部分の傾斜角度に、表面と裏面とで差違を付けることで、ウェハの表裏を識別可能としている。
【００１２】
さらに加えて、特願２０００−２１１９５８においては、ウェハの外周部に設けられた面取り部の表面粗さに、表面と裏面とで差違を付けることで、ウェハの表裏を識別可能としている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の提案を用いれば、ウェハの両面を研磨加工した後においても、表面と裏面とを識別することができる。
【００１４】
しかし、上述したウェハの大口径化、および半導体製造工程に対する生産性向上という要請のもとで、上記の提案を検討してみると次のような課題が明らかとなってきた。
【００１５】
すなわち、特願平１１−２１８０９９、特願２０００−２００１００および特願２０００−２１１９５８の各提案において、ウェハの表面と裏面とで加工形状または表面粗さに差違を設けることで表裏の識別をおこなっていることから、観察者が、当該ウェハの表裏面の識別をおこなうためには、ウェハの両面を観察し頭の中で比較する操作が必須である。
【００１６】
また、特願平１１−３４５９６１の提案において、観察者は、ノッチ部分という微小な部分とその他の面取り部分との表面粗さを比較するため、光の照射によりその差違を正確に観察する必要がある。
【００１７】
本発明は、以上のような課題を解決し、通常の照明下において片面を観察するのみでも、当該ウェハの表裏面の識別をおこなうことができる半導体ウェハを提供する。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための第１の手段は、外周の一部にノッチを形成した半導体ウェハにおいて、ウェハ表裏面のうち一方の面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様な表面粗さで面取りし、ウェハ表裏面のうち他方の面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様でない表面粗さで面取りしたことを特徴とする半導体ウェハである。
【００１９】
上述の構成により、観察者は、通常の照明下で前記面取りされた部分における表面粗さが一様であるか否かを観察するだけで当該面の表裏を識別することができる。
【００２０】
第２の手段は、第１の手段に記載の半導体ウェハにおいて、前記一様でない表面粗さを用いてパターンを形成したことを特徴とする半導体ウェハである。
【００２１】
上述の構成により、観察者は、通常の照明下で前記面取りされた部分に表面粗さを用いて形成されたパターンがあるか否かを観察するだけで当該面の表裏を識別することができる。
【００２２】
第３の手段は、外周の一部にノッチを形成した半導体ウェハにおいて、ウェハ表裏面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様でない表面粗さで面取りし、且つ前記一様でない表面粗さを用いてパターンを形成し、且つウェハの表面と裏面とでは、前記パターンが異なっていることを特徴とする半導体ウェハである。
【００２３】
上述の構成により、観察者は、通常の照明下で前記面取りされた部分に表面粗さを用いて形成されたパターンを観察するだけで当該面の表裏を識別することができる。
【００２４】
第４の手段は、第２または第３の手段に記載の半導体ウェハであって、前記半導体ウェハの材質がＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＰのいずれかであり、且つ前記パターンと前記材質とが対応していることを特徴とする半導体ウェハである。
【００２５】
上述の構成により、観察者は、通常の照明下で前記面取りされた部分に表面粗さを用いて形成されたパターンを観察するだけで当該面の表裏と、当該ウェハの材質とを識別することができる。
【００２６】
第５の手段は、第１から第４の手段のいずれかに記載の半導体ウェハの製造方法であって、前記外周に設けられた面取り部を、粒度の異なる砥石を用いて研磨することにより、前記ウェハ表面または／および裏面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様でない表面粗さで面取りすることを特徴とする半導体ウェハの製造方法である。
【００２７】
上述の構成を採ることにより、後工程に悪影響をおよぼすことなく、且つ製造工程上のコストアップを招くことなく、当該ウェハの外周に設けられた面取り部へ、一様でない表面粗さを形成することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
まず、ウェハ作製の概略について、上述したノッチ付きウェハを例として説明する。
【００２９】
１）成長した所望の結晶の表面を研削し、円柱状のインゴットとする。
【００３０】
２）前記円柱状インゴットの側面の特定方向に、Ｖ字型の溝を付ける。この溝は後述する仮のノッチとなる。
【００３１】
３）前記Ｖ字型の溝の付いた円柱状インゴットを、スライサ、ワイヤソー等を用いて、Ｖ字型の溝（仮のノッチ）が設けられた所定の厚さを有する仮のノッチ付きウェハにスライスする。
【００３２】
４）ウェハ端面研削機（以下、面取り機と記載する。）を用いて、前記仮のノッチ付ウェハにおける表裏面の外周部、および仮のノッチ部分の面取り加工をおこない、さらに表裏面を鏡面研磨してノッチ付きウェハが得られる。
【００３３】
ここで、上述した３）４）の工程における、面取り機を用いた仮のノッチ付きウェハの面取り加工について、図面を用いながら説明する。
【００３４】
尚、各図面において、対応する部分には同一の符号を付して示した。
【００３５】
図２は、３）の工程で得られた仮のノッチ付きウェハ１’の平面図とそのＣ’−Ｃ’断面図である。
【００３６】
仮のノッチ付きウェハ１’の外周部には、Ｖ字型の仮のノッチ２’が設けられており、また、その表面の外周部４Ａ’と裏面の外周部４Ｂ’とは後述する面取り加工工程において面取りされる部分である。
【００３７】
図３は、面取り機を用いてウェハに面取り加工をおこなっている際の、模式的な断面図である。
【００３８】
まず、面取り機１０について説明する。面取り機１０は、表面の外周部４Ａ’と裏面の外周部４Ｂ’とを有するノッチ付きウェハ１’を、真空吸着にて固定するウェハ加工台８と、高速で回転する砥石１１とを有している。砥石１１には複数の溝が設けられており（図３においては、Ｄ、Ｅ２箇所の例を示した。）、Ｄの溝には、上方より、上面テーパー１２Ｄ、上面Ｒ部１４Ｄ、下面Ｒ部１５Ｄ、下面テーパー部１３Ｄ、同様にＥの溝にも上方より、上面テーパー１２Ｅ、上面Ｒ部１４Ｅ、下面Ｒ部１５Ｅ、下面テーパー部１３Ｅが設けられている。この各Ｒ部と各テーパー部とには、所定の粒度を有するダイヤモンド等の砥粒が設けられている。例えば、Ｄの溝には粗い砥粒、Ｅの溝には細かい砥粒を設けておく。
【００３９】
この面取り機１０を用いて、仮のノッチ付きウェハ１’の外周部を面取りする操作について説明する。
【００４０】
まず、仮のノッチ付きウェハ１’をウェハ加工台８に真空吸着により固定する。
【００４１】
一方、砥石１１の溝の一つ（例えば溝Ｄ）へ、面取り加工に伴う所望の表面粗さに対応する粒度の砥粒を設け、他の溝（例えば溝Ｅ）にはそれとは異なる粒度の砥粒を設け、高速で回転させておく。この溝Ｅに設ける粒度の砥粒として例えば＃３０００の砥粒、溝Ｄに設ける砥粒として例えば＃１０００の砥粒とする。
【００４２】
次にウェハ加工台８の高さを調整して、仮のノッチ付きウェハ１’における表の外周部４Ａ’が溝Ｄの上面テーパー部１２Ｄおよび上面Ｒ部１４Ｄに接触するように設定し、さらにウェハ加工台８を回転させる。そして仮のノッチ付きウェハ１’を高速で回転する砥石１１へ接触させて表の外周部４Ａ’における全周の面取りをおこなう。
【００４３】
仮のノッチ付きウェハ１’における表の外周部４Ａ’における全周の面取りが完了したら、再度、ウェハ加工台８の高さを調整して、裏の外周部４Ｂ’を溝Ｄの下面テーパー部１３Ｄおよび下面Ｒ部１５Ｄに接触させて裏の外周部４Ｂ’　における全周の面取りをおこなう。
【００４４】
以上のようにして、表裏両面における全周の面取りが完了したら、さらにウェハ加工台８の高さを調整して、面取りが完了した表の外周部４Ａ’が溝Ｅの上面テーパー部１２Ｅおよび上面Ｒ部１４Ｅに接触するか、または、同じく裏の外周部４Ｂ’が溝Ｅの下面テーパー部１３Ｅおよび下面Ｒ部１５Ｅに接触するように設定する。
【００４５】
そして、溝Ｄにて面取りが完了した表の外周部４Ａ’または裏の外周部４Ｂ’における所定の一部分を砥石１１に接触させて、ここに一様でない表面粗さにより形成されるパターンを形成する。
【００４６】
例えば、砥石１１の溝Ｅを、仮のノッチ付きウェハ１’における表の外周部４Ａ’における所望の場所に接触させ、さらに仮のノッチ付きウェハ１’を所望の角度分だけ回転させることにより、所望の位置と弧度とを有する前記パターンを設けることができる。
【００４７】
尚、上述したＶ字型の仮のノッチ部分２’は、図示していないノッチ部分専用砥石に接触させて面取りをおこなう。ノッチ部分専用砥石の砥石径は、ウェハ外周部の面取り用砥石に比較してかなり細いが、面取り方法、手順は外周部と同様である。
【００４８】
最後に、上述した面取りを終えた仮のノッチ付きウェハ１’は両面の外周部４Ａ’、４Ｂ’以外の部分を鏡面研磨されてノッチ付きウェハとなる。
【００４９】
もちろん、砥石１１の溝Ｅに接触させるのを、ウェハの表面とするのか、裏面とするのか、接触させる箇所数、およびその弧度は、工程の要請により適宜定めればよい。
【００５０】
このようにして得られた、ノッチ付きウェハの一例について、図１を用いて説明する。
【００５１】
図１は、面取り工程の完了したノッチ付きウェハ１の平面図とそのＣ−Ｃ断面図である。
【００５２】
ノッチ付きウェハ１の表面には、鏡面部３Ａ、＃１０００の面取りがされた外周面取り部４Ａ、ノッチ部分２、そしてノッチ部分２に対向し弧度２０°にわたって設けられ＃３０００の面取りがされた異なった表面粗さを有する外周面取り部５Ａがある。一方、裏面には、鏡面部３Ｂ、＃１０００の面取りがされた外周面取り部４Ｂがある。
【００５３】
この結果、観察者は通常の照明下において、上述したノッチ付きウェハ１の表裏どちらかの片面を観察しただけで、当該面の表裏を識別できる。すなわち観察面である外周における面取り部の同一面に、一様でない表面粗さにより形成されるパターンがあれば当該面が表面であり、なければ裏面だからである。
【００５４】
そしてこの識別の際、パターンの有無は明確に識別でき、且つウェハの両面を観察し頭の中で比較する操作が不要となるので、識別ミスという要素を事実上なくすることができた。
【００５５】
本発明の異なる実施の形態として、ウェハの両面の外周に設けられた面取り部の同一面上における表面粗さを一様でないものとし、且つ前記一様でない表面粗さにより形成されるパターンを、ウェハの表裏面で異ならせることとしても良い。但し、この場合は、前記一部の部分と他の部分とが形成するパターンに表面と裏面とで差違を設け、表裏どちらかの片面を観察しただけで、当該面が表面であるのか裏面であるのかを明確に識別できるようにしておく。
【００５６】
例えば、表面は、ノッチ部分に対向し弧度２０°にわたって表面粗さの異なる部分を１箇所設け、裏面は、ノッチ部分と対向しない弧度１０°にわたる表面粗さの異なる部分を複数箇所設ける等が考えられる。
【００５７】
さらに加えて、上述のウェハの外周面取り部に表面粗さの異なる部分を設ける構成は、単にウェハの表面と裏面との識別だけでなく、材質は異なるが外見上では識別の困難なＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＰの各ウェハの識別手段として用いることも好ましい構成である。
【００５８】
具体的な方策として、例えばＧａＡｓウェハ場合、表面はノッチの対向部に弧度２０°のパターン１箇所、裏面はノッチを挟むように弧度２０°のパターン１箇所を設ける、ＩｎＰウェハ場合、表面はノッチの対向部に弧度１０°のパターン２箇所、裏面はノッチを挟むように弧度１０°のパターン２箇所を設ける、等が考えられる。
【００５９】
（実施例１）
結晶方位［１００］に、仮のノッチが設けられた厚さ７５０μｍ、直径１５２ｍｍの［１００］ＧａＡｓウェハ１０００枚を準備した。
【００６０】
これらのウェハに対し、実施の形態例の図１にて説明したように、まず表裏面の外周における面取り部へ＃１０００の砥粒にて全周の面取りをおこない、さらに表面の面取り部において、仮のノッチより外周を１７０〜１９０°回った部分を＃３０００の砥粒で面取りすることで、一様でない表面粗さにより形成されるパターンを形成した。尚、仮のノッチ部分は＃１０００の砥粒で面取りした。
【００６１】
そして、これら１０００枚のウェハを研磨工程に送り鏡面研磨をおこなってノッチ付きウェハを製造した。
【００６２】
製造されたノッチ付きウェハの表裏は、通常の照明の下で、片面の外周の面取り部を観察するだけで識別できるため、それ以降の工程において取り違いは皆無であった。
【００６３】
尚、当該ウェハの表面の外周における面取り部に、一様でない表面粗さを有する部分が存在することによるウェハ破損等の不具合は発生しなかった。
【００６４】
（比較例）
実施例１と同様のＧａＡｓウェハ１０００枚を準備した。
【００６５】
これらのウェハに対し、＃１０００の砥粒を用いて、表裏面における外周面取り部、および仮のノッチ部分の面取りをおこなった。
【００６６】
これら１０００枚のウェハを研磨工程に送り鏡面研磨をおこなってノッチ付きウェハを製造した。
【００６７】
しかし当該ノッチ付きウェハの表裏面の識別は困難であり、それ以降の工程において取り違いが１２枚発生した。
【００６８】
【発明の効果】
外周の一部にノッチを形成した半導体ウェハにおいて、ウェハ表裏面のうち一方の面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様な表面粗さで面取りし、ウェハ表裏面のうち他方の面の前記ノッチを形成していない外周他部の角部を一様でない表面粗さで面取りしたことで、観察者は、通常の照明下で前記面取りされた部分における表面粗さが一様であるか否かを観察するだけで当該面の表裏を識別することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るノッチ付きウェハの平面図および断面図である。
【図２】実施の形態に係る仮のノッチ付きウェハの平面図および断面図である。
【図３】実施の形態に係る面取り機による面取り加工の際の、模式的な断面図である。
【符号の説明】
１　ノッチ付きウェハ
２　ノッチ
３Ａ　（表面の）鏡面部
４Ａ　（同上）外周部
５Ａ　異なった表面粗さを有する外周面取り部
【図１】
2004031642.tif 000003
【図２】
2004031642.tif 000004
【図３】
2004031642.tif 000005