(57)【要約】【課題】表面に加工時の研削跡が無くクラックが無く、汚染の発生やパーティクルの発生を低減することを可能とした表面に凹凸を形成したＳｉウェーハおよびＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法を提供する。【解決手段】Ｓｉウェーハ表面もしくはＳｉウェーハ表面に形成された膜に表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成するようにした。Ｓｉウェーハ表面もしくはＳｉウェーハ表面に形成された膜を、エッチングすることによって該Ｓｉウェーハ表面もしくは該Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に凹凸を形成するようにした。【選択図】  図１
2004200317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉウェーハ表面に表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成したことを特徴とするＳｉウェーハ。
【請求項２】
Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に、表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成したことを特徴とするＳｉウェーハ。
【請求項３】
前記Ｓｉウェーハ表面に形成された膜が、酸化膜であることを特徴とする請求項２記載のＳｉウェーハ。
【請求項４】
Ｓｉウェーハ表面もしくはＳｉウェーハ表面に形成された膜を、エッチングすることによって該Ｓｉウェーハ表面もしくは該Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に凹凸を形成することを特徴とするＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法。
【請求項５】
Ｓｉウェーハ表面もしくはＳｉウェーハ表面に形成された膜に析出物を形成し、この析出物によりエッチングされる部分とエッチングされない部分を区分けし、該Ｓｉウェーハ表面もしくは該Ｓｉウェーハ表面に形成された膜をエッチングすることによって該Ｓｉウェーハ表面もしくは該Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に凹凸を形成することを特徴とするＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法。
【請求項６】
前記エッチングで使用する薬液が、ＨＦ及びＮＨ４Ｆを含有することを特徴とする請求項４又は５記載のＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法。
【請求項７】
前記Ｓｉウェーハ表面に酸化膜を形成しながら、該酸化膜をＨＦで部分的にエッチングすることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載のＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法。
【請求項８】
前記エッチングで使用する薬液が、酸化剤を含有することを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載のＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造に使用されるＳｉウェーハ、特に表面に凹凸を形成したことを特徴とするＳｉウェーハ及びＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法に関するもので、特に表面に加工時の研削跡が無くクラックが無く、しかも薬液処理により表面に凹凸を形成したＳｉウェーハおよびその凹凸の形成方法を提供するものである。
【０００２】
【関連技術】
従来の半導体デバイス製造に使用されるＳｉウェーハは、表面が鏡面状態に研磨されているのが一般的である。しかしながら、裏面は鏡面に研磨されていない状態で使用される。最近では、裏面からのパーティクル発生、また裏面への汚染吸着、裏面の形状が表面に転写されることから、裏面も鏡面に研磨されることがある。
【０００３】
また、実際のデバイスを製造する工程では、ダミーウェーハと呼ばれるＳｉウェーハが使用されるのが一般的である。このダミーウェーハの役目は、電気炉内で温度分布が外れた部分にセットすることにより、実際に使用する処理用のウェーハの温度分布を均一にしたり、外部からの汚染やパーティクルの発生から処理用のウェーハを保護するのが役割である。しかしながら、このダミーウェーハの裏面から、汚染が発生したり、またダミーウェーハをＣＶＤ工程で使用した場合には、ＣＶＤ膜がダミーウェーハ表面に蒸着し、ＣＶＤ膜が厚くなると熱膨張係数の差からＣＶＤ膜にクラックが発生してしまう問題が発生していた。こうしたクラックがＣＶＤ膜に発生してしまうと、クラックがＳｉウェーハまで伝播して、Ｓｉウェーハの機械的な強度が劣化してしまう問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした現状に鑑み、本発明者等は、半導体デバイス製造に使用されるＳｉウェーハについて鋭意研究を重ねた結果、Ｓｉウェーハ表面に、表面の表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成し、この凹凸を薬液処理によって形成することで、汚染の発生やパーティクルの発生を低減することが可能であることを見出したのである。
【０００５】
本発明は、表面に加工時の研削跡が無くクラックが無く、汚染の発生やパーティクルの発生を低減することを可能とした表面に凹凸を形成したＳｉウェーハおよびＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のＳｉウェーハの第１の態様は、Ｓｉウェーハ表面に表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明のＳｉウェーハの第２の態様は、Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に、表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成したことを特徴とする。
【０００８】
上記Ｓｉウェーハ表面に形成された膜が、酸化膜であることが好ましい。
【０００９】
本発明のＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法の第１の態様は、Ｓｉウェーハ表面もしくはＳｉウェーハ表面に形成された膜を、エッチングすることによって該Ｓｉウェーハ表面もしくは該Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に凹凸を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明のＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法の第２の態様は、Ｓｉウェーハ表面もしくはＳｉウェーハ表面に形成された膜に析出物を形成し、この析出物によりエッチングされる部分とエッチングされない部分を区分けし、該Ｓｉウェーハ表面もしくは該Ｓｉウェーハ表面に形成された膜をエッチングすることによって該Ｓｉウェーハ表面もしくは該Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に凹凸を形成することが好ましい。
【００１１】
上記エッチングで使用する薬液が、ＨＦ及びＮＨ４Ｆを含有することが好適である。
【００１２】
本発明のＳｉウェーハ表面の凹凸形成方法においては、上記Ｓｉウェーハ表面に酸化膜を形成しながら、該酸化膜をＨＦで部分的にエッチングすることが好ましい。
【００１３】
また、上記エッチングで使用する薬液が、酸化剤を含有することが好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、これらの実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００１５】
上記した本発明の目的を達成するために、本発明のＳｉウェーハの第１の態様においては、Ｓｉウェーハ表面に表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成することが必須である。また、本発明のＳｉウェーハの第２の態様においては、Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に、表面粗さＲａが０．０５μｍ以上１０μｍ以下の凹凸を形成することが必須である。この凹凸が０．０５μｍ未満では、ＣＶＤ膜が蒸着した場合、ＣＶＤ膜が容易に剥離してしまうために効果が少ない。また、この凹凸が１０μｍを超えた場合には、エッチングで凹凸を形成するのが難しい。
【００１６】
この場合、機械的な加工によりＳｉウェーハに凹凸を形成した場合には、クラックが発生してしまう可能性があり、好ましくない。こうしたクラックには、異物が取り込まれ、汚染源になったり、プラズマ内で使用した場合には、パーティクルの原因となってしまう不都合がある。
【００１７】
Ｓｉウェーハ表面にＣＶＤ法で膜を形成した後に、このＣＶＤ膜表面に凹凸を形成してもかまわないし、直接Ｓｉウェーハに凹凸を形成してもかまわない。この時表面のＣＶＤ膜としては、酸化膜、Ｐｏｌｙ膜、ナイトライド膜などが考えられるが、酸化膜はＨＦでエッチングでき、直接Ｓｉをエッチングしないので、表面に凹凸を形成する方法としては好ましい。
【００１８】
また、この凹凸の形成方法としては、Ｓｉウェーハ表面もしくはＳｉウェーハ表面に形成された膜表面に部分的に析出物を形成し、この析出物によりエッチングされる部分とエッチングされない部分を区分けして、凹凸を形成するのが好ましい。
【００１９】
この場合、ＨＦ及びＮＨ４Ｆを含有する薬液を使用するのが好ましい。Ｓｉウェーハ表面の自然酸化膜はＨＦに溶解され、弗化珪素酸が形成され、この成分とＮＨ４が反応して弗化珪素酸アンモニウムが最終的に生成する。この弗化珪素酸アンモニウムは薬液中で過飽和な状態になるとＳｉウェーハ表面に析出する。析出物によりエッチングされる部分とエッチングされない部分が区分けされ、エッチングにより凹凸を形成することが可能である。
【００２０】
また、Ｓｉウェーハ表面に膜を形成した場合にも、同じように析出物を形成すれば膜のエッチングを部分的にコントロールすることが可能である。
【００２１】
また、薬液中にＳｉウェーハを酸化する成分（酸化剤）を添加すれば、Ｓｉウェーハ表面を酸化しながら、析出物が形成されて、均一な凹凸面を形成することが可能である。
【００２２】
以下に本発明方法について図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明方法の第１の態様の手順の大略を示すフローチャートである。図２は本発明方法の第２の態様の手順の大略を示すフローチャートである。図３は本発明方法の第３の態様の手順の大略を示すフローチャートである。図４は本発明方法の第４の態様の手順の大略を示すフローチャートである。
【００２３】
図１に示すように、まずＳｉウェーハを準備し（ステップ１００）、このＳｉウェーハを上記したＨＦ及びＮＨ４Ｆ等を含有する薬液を用いてエッチングを行うことによって（ステップ１０２）、Ｓｉウェーハ表面に凹凸を形成することができる。
【００２４】
また、図２に示す如く、上述したようにＨＦ及びＮＨ４Ｆを含有する薬液を用いてＳｉウェーハをエッチングすると、Ｓｉウェーハ表面に析出物（弗化珪素酸アンモニウム）が析出し（ステップ１０１）、この析出物によってエッチングされる部分とエッチングされない部分が区分けされ、Ｓｉウェーハ表面により良好な凹凸を形成することが可能となる。
【００２５】
さらに、図３に示す如く、Ｓｉウェーハを準備し（ステップ２００）、上述したようにＳｉウェーハ表面にＣＶＤ膜、酸化膜、Ｐｏｌｙ膜、ナイトライド膜などの膜を形成し（ステップ２０２）、その後エッチングを行うことによって（ステップ２０４）、Ｓｉウェーハ表面に形成された膜に凹凸を形成することもできる。
【００２６】
図４に示す如く、上述したようにＨＦ及びＮＨ４Ｆを含有する薬液を用いてＳｉウェーハ表面に形成された膜をエッチングすると、該膜上に析出物（弗化珪素酸アンモニウム）が析出し（ステップ２０３）、この析出物によってエッチングされる部分とエッチングされない部分が区分けされ、該膜上により良好な凹凸を形成することが可能となる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００２８】
（実施例１）
Ｓｉウェーハ表面に厚さ５μｍの酸化膜を形成した。このＳｉウェーハを、ＨＦ、ＮＨ４Ｆ、有機酸の混合溶液に３０分浸漬した。
【００２９】
Ｓｉウェーハ表面を顕微鏡（倍率：１００倍）で観察したところ、図５に示したような凸部が確認された。また、表面の表面粗さを測定したところ、Ｒａは１．５μｍであった。
【００３０】
このＳｉウェーハをダミーウェーハとして、デバイス製造プロセスのＣＶＤ工程（ナイトライド膜）で使用したが、ダミーウェーハ表面にクラックが形成されることは無く、継続使用が可能であった。
【００３１】
（実施例２）
酸化膜が形成されていないベアな状態のＳｉウェーハ表面を準備した。このＳｉウェーハを、ＨＦ、ＮＨ４Ｆ、有機酸、硝酸の混合溶液に６０分浸漬した。
【００３２】
Ｓｉウェーハ表面を三次元の表面粗さ測定をしたところ、図６に示したような凸部が確認された。また、表面の表面粗さを測定したところ、Ｒａは０．５μｍであった。
【００３３】
このＳｉウェーハをダミーウェーハとして、デバイス製造プロセスのＣＶＤ工程（ナイトライド膜）で使用したが、ダミーウェーハ表面にクラックが形成されることは無く、継続使用が可能であった。
【００３４】
（実施例３）
Ｓｉウェーハ表面を番手＃１０００の研磨剤で研磨した後、このＳｉウェーハを、ＨＦ、ＮＨ４Ｆ、有機酸の混合溶液に３０分浸漬した。
【００３５】
Ｓｉウェーハ表面を顕微鏡（倍率：１００倍）で観察したところ、図７に示したような凹凸が確認された。また、表面の表面粗さを測定したところ、Ｒａは３μｍであった。
【００３６】
このＳｉウェーハをダミーウェーハとして、デバイス製造プロセスのＣＶＤ工程（ナイトライド膜）で使用したが、ダミーウェーハ表面にクラックが形成されることは無く、継続使用が可能であった。
【００３７】
（比較例１）
表面を鏡面研磨したＳｉウェーハを用意した。表面の表面粗さは０．０１μｍ以下であった。このＳｉウェーハをダミーウェーハとして、デバイス製造プロセスのＣＶＤ工程（ナイトライド膜）で使用したが、ダミーウェーハ表面にクラックが形成されて、５０％以上のＳｉウェーハが使用できない結果であった。
【００３８】
（比較例２）
表面に石英の結晶粒子で凹凸を形成したＳｉウェーハを用意した。表面粗さＲａは１５μｍで非常に粗い面状態を形成した。このＳｉウェーハをダミーウェーハとして、デバイス製造プロセスのＣＶＤ工程（ナイトライド膜）で使用したが、ダミーウェーハ表面にクラックが形成されて、８０％以上のＳｉウェーハが使用できない結果であった。
【００３９】
【発明の効果】
上記した如く、本発明によれば、表面に加工時の研削跡が無くクラックが無く、しかも薬液処理により表面に凹凸を形成し、それにより汚染の発生やパーティクルの発生を低減することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の第１の態様の手順の大略を示すフローチャートである。
【図２】本発明方法の第２の態様の手順の大略を示すフローチャートである。
【図３】本発明方法の第３の態様の手順の大略を示すフローチャートである。
【図４】本発明方法の第４の態様の手順の大略を示すフローチャートである。
【図５】実施例１の顕微鏡観察の結果を示す写真である。
【図６】実施例２の三次元の表面粗さ測定の結果を示すチャートである。
【図７】実施例３の顕微鏡観察の結果を示す写真である。
【図１】
2004200317.tif 000003
【図２】
2004200317.tif 000004
【図３】
2004200317.tif 000005
【図４】
2004200317.tif 000006
【図５】
2004200317.tif 000007
【図６】
2004200317.tif 000008
【図７】
2004200317.tif 000009