(57)【要約】      （修正有）【課題】  パーティクルの発生量を低減し、重金属汚染および周辺環境の悪化を解消するとともに、効率の良い安定した歪層の形成が可能な片面鏡面ウェーハおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  緑色炭化珪素ａによりシリコンウェーハＷの裏面を研磨して歪層Ｗａを形成する。これにより、遊離砥粒を含む懸濁液を使用した従来法に比べて、ウェーハＷに対しての研磨砥粒の付着量を低減できる。その結果、ウェーハ表面におけるパーティクルの発生量が減少し、ウェーハ製造工程およびデバイス工程における不良品の発生頻度が低下する。さらに、懸濁液による重金属汚染と懸濁液のミストによる周辺環境の悪化とを解消できる。また、効率の良い安定した歪層Ｗａの形成も可能になる。【選択図】        図２
2005072150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が鏡面研磨された半導体ウェーハの裏面に、金属不純物のゲッタリングサイトとなる歪層を有した片面鏡面ウェーハにおいて、
前記歪層は、固定砥粒により半導体ウェーハの裏面を研磨することで形成された片面鏡面ウェーハ。
【請求項２】
半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程と、半導体ウェーハの裏面に、金属不純物のゲッタリングサイトとなる歪層を形成する歪層形成工程とを備えた片面鏡面ウェーハの製造方法において、
前記歪層形成工程では、固定砥粒を使用して半導体ウェーハの裏面を研磨する片面鏡面ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記歪層が形成される前の半導体ウェーハの裏面は加工ダメージが存在しない面である請求項２に記載の片面鏡面ウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記固定砥粒による研磨は、研磨作用面に固定砥粒を固定した研磨テープによる研磨、または、研磨作用面に固定砥粒を固定した砥粒固定研磨布による研磨である請求項２または請求項３に記載の片面鏡面ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記固定砥粒による研磨量が、０．１μｍ以下である請求項２〜請求項４のうち、何れか１項に記載の片面鏡面ウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記研磨テープの固定砥粒の粗さが、＃８０００以下である請求項４または請求項５に記載の片面鏡面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、片面鏡面ウェーハおよびその製造方法に係り、詳しくは、固定砥粒により半導体ウェーハの裏面に歪層を形成し、歪層形成時におけるウェーハ表面への研磨砥粒の付着量の低減などが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
片面鏡面ウェーハの製造では、インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製した後、シリコンウェーハに対して面取り、ラッピング、エッチング、ウェーハ片面に対する鏡面研磨の各工程が順次施される。
ところで、シリコンウェーハの裏面へ強制的に歪層を形成し、この歪層をウェーハに付着したＣｕ，Ｆｅ，Ｎｉという金属不純物などの捕獲拠点とするＥｘｔｒｉｎｓｉｃ  Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ（ＥＧ）が知られている。
【０００３】
歪層の一般的な形成方法としては、ウエットブラスト法が知られている。これは、ある程度大きさの揃った硬い遊離砥粒（研磨砥粒）を所定の溶液に混入することで懸濁液とし、この液をシリコンウェーハの裏面に噴出して裏面上に微細な傷を付ける方法である。この傷が金属不純物などのゲッタリングサイトとして機能する歪層となる。
また、歪層の他の形成方法として、特許文献１の方法が知られている。これは、ウェーハ裏面のみに懸濁液を接触させ、懸濁液中の遊離砥粒をウェーハ裏面のみに接触するようにウェーハを上下一対のロール間に配置し、懸濁液をウェーハの裏面に対して接線方向に推進させることで、ウェーハにたわみ等を生じさせず、欠陥を均一に分布させる方法である。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８９０２５２号公報（第１頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの従来の片面鏡面ウェーハの製造方法では、シリコンウェーハの表面に懸濁液に混入された遊離砥粒が付着し、これがパーティクルとなって不良発生の原因となっていた。しかも、懸濁液中に溶け込んだ重金属により、シリコンウェーハの表裏両面が汚染されていた。さらに、ウエットブラスト法では、懸濁液を噴出する際に懸濁液のミストが発生し、周辺環境を悪化させていた。
また、これらの従来法では遊離砥粒を含む懸濁液を使用しているため、ウェーハ裏面の研磨量の制御がしにくく、シリコンウェーハの裏面全域に、均一な歪層を効率良く形成することは困難であった。
【０００６】
この発明は、パーティクルの発生量を低減することができ、重金属汚染および周辺環境の悪化を解消することができ、効率の良い安定した歪層の形成が可能な片面鏡面ウェーハおよびその製造方法を提供することを、その目的としている。
【０００７】
特に、請求項３の片面鏡面ウェーハの製造方法によれば、ある一定の制御された歪層を付与することが可能であるという効果が得られる片面鏡面ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、表面が鏡面研磨された半導体ウェーハの裏面に、金属不純物のゲッタリングサイトとなる歪層を有した片面鏡面ウェーハにおいて、前記歪層は、固定砥粒により半導体ウェーハの裏面を研磨することで形成された片面鏡面ウェーハである。
半導体ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハなどを採用することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程と、半導体ウェーハの裏面に、金属不純物のゲッタリングサイトとなる歪層を形成する歪層形成工程とを備えた片面鏡面ウェーハの製造方法において、前記歪層形成工程では、固定砥粒を使用して半導体ウェーハの裏面を研磨する片面鏡面ウェーハの製造方法である。
半導体ウェーハの裏面を研磨する固定砥粒を含有した研磨部材の種類は限定されない。
固定砥粒としては、例えば緑色炭化珪素（ＧＣ）、白色溶融アルミナ（ＷＡ）、ダイヤモンド（Ｄ）などを採用することができる。
【００１０】
固定砥粒の粒径は１〜８０μｍ、特に３〜４０μｍが好ましい。１μｍ未満では半導体ウェーハの裏面の加工能率の低下という不都合が生じる。また、８０μｍを超えるとこの加工能率が高いため、研磨量の制御が難しい。
研磨量は０．１μｍ以下である。０．１μｍを超えると、裏面のモフォロジーが大きく変化してしまう。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記歪層が形成される前の半導体ウェーハの裏面は加工ダメージが存在しない面である請求項２に記載の片面鏡面ウェーハの製造方法である。
加工ダメージ層が存在しないウェーハ裏面とは、例えばエッチングによりそれまでの加工歪層を全て除去したウェーハ裏面である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記固定砥粒による研磨は、研磨作用面に固定砥粒を固定した研磨テープによる研磨、または、研磨作用面に固定砥粒を固定した砥粒固定研磨布による研磨である請求項２または請求項３に記載の片面鏡面ウェーハの製造方法である。
研磨テープとしては、例えば合成樹脂フィルムの研磨作用面に１６μｍの微細な固定砥粒を、接着剤を用いて均一に固定したテープである。具体的には、日本ミクロコーティング（ＭＩＰＯＸ）社製の各種の研磨テープを採用することができる。
【００１３】
砥粒固定研磨布としては、例えばポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた多孔性の不織布タイプでもよい。また、発泡したウレタンのブロックをスライスした発泡性ウレタンタイプが挙げられる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記固定砥粒による研磨量が、０．１μｍ以下である請求項２〜請求項４のうち、何れか１項に記載の片面鏡面ウェーハの製造方法である。
ウェーハ研磨量が０．１μｍより大きくなると、ウェーハ裏面の光沢および粗さの特性が大きく変化する。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記研磨テープの固定砥粒の粗さが、＃８０００以下である請求項４または請求項５に記載の片面鏡面ウェーハの製造方法である。
研磨テープの固定砥粒の好ましい粒径は、３〜４０μｍである。＃８０００を超えると、ゲッタリング効果を有する歪層を付与することができない。
【００１６】
請求項１の片面鏡面ウェーハおよび請求項２の片面鏡面ウェーハの製造方法によれば、固定砥粒を使用して半導体ウェーハの裏面を研磨し、歪層を形成する。これにより、遊離砥粒を含む懸濁液を使用していた従来のウエットブラスト法およびウェーハ裏面に積層欠陥誘発傷を付ける方法とは異なり、懸濁液を使用しないため、この懸濁液によるウェーハの重金属汚染と、ウエットブラスト法の場合に特に問題となる懸濁液のミストによる周辺環境の悪化とを同時に解消することができる。さらには、このように固定砥粒による研磨を採用したので、効率の良い安定した歪層の形成も可能となる。また、半導体ウェーハに対する研磨砥粒の付着量を低減することができる。その結果、半導体ウェーハの表面でのパーティクルの発生量が減少し、ウェーハ製造工程およびデバイス形成工程における不良品の発生頻度を低下させることができる。
【００１７】
特に、請求項３の片面鏡面ウェーハの製造方法によれば、加工ダメージが存在しないウェーハ裏面に対して固定砥粒を利用して研磨を施すので、ある一定の制御された歪層を付与することができるという効果が得られる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の片面鏡面ウェーハおよび請求項２の片面鏡面ウェーハの製造方法によれば、固定砥粒により半導体ウェーハの裏面を研磨して歪層を形成するようにしたので、遊離砥粒を含んだ懸濁液を使用する従来法に比べて、懸濁液による重金属汚染および懸濁液のミストによる周辺環境の悪化を解消することができる。さらには、効率の良い安定した歪層の形成も可能になる。しかも、半導体ウェーハに対する研磨砥粒の付着量を低減することができる。これにより、ウェーハの表面におけるパーティクルの発生量が減少し、ウェーハ製造工程およびデバイス形成工程における不良品の発生頻度を低下させることができる。
特に、請求項３の片面鏡面ウェーハの製造方法によれば、加工ダメージが存在しないウェーハ裏面に対して固定砥粒により平坦化処理を施すようにしたので、ある一定の制御された歪層を形成することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１のフローシートに示すように、この実施例にあっては、スライス、面取り、ラッピング、エッチング、歪層形成、外周研磨、鏡面研磨、仕上げ洗浄の各工程を経て、片面鏡面ウェーハが作製される。以下、各工程を詳細に説明する。
ＣＺ法により引き上げられた単結晶シリコンインゴットは、スライス工程（Ｓ１０１）で、口径６インチ、厚さ７８０μｍ程度の多数枚のシリコンウェーハＷにスライスされる。これらは表面が（１００）面のウェーハである。
次に、シリコンウェーハＷの外周部が面取り（Ｓ１０２）される。すなわち、ウェーハの外周部が＃６００〜＃３０００のメタル面取り用砥石により、所定の形状に面取りされる。これにより、ウェーハの外周部は、所定の丸みを帯びた形状に成形される。
次に、面取りされたシリコンウェーハＷは、ラッピングされる（Ｓ１０３）。ラッピング工程では、シリコンウェーハＷを、互いに平行なラッピング定盤の間に配置し、ラッピング定盤とシリコンウェーハＷとの間に、アルミナ砥粒、分散剤、水の混合物であるラッピング液を流し込む。そして、加圧下で回転・すり合わせを行ない、ウェーハ表裏両面をラッピングする。ラッピング量は、ウェーハ片面で５０μｍ程度である。ラッピング後の加工ダメージ層の厚さはウェーハ片面で５μｍ程度である。
【００２１】
次いで、ラッピングされたシリコンウェーハＷをエッチング液にディッピングしてエッチングする（Ｓ１０４）。エッチング液には、ＨＦ／ＨＮＯ3 系の混酸を採用している。エッチング量はウェーハ片面で２０μｍ程度である。
その後、シリコンウェーハＷの裏面にＦｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎといった金属不純物などのゲッタリングサイトとなる歪層Ｗａを形成する（Ｓ１０５）。具体的には、エッチング直後の加工ダメージが存在しないシリコンウェーハＷの裏面に、テープ研磨装置により研磨ダメージを与える。
【００２２】
ここで、図２を参照してテープ研磨装置１０を説明する。
テープ研磨装置１０は、横長な架台１１の両端部に、図示しない駆動モータが連結された駆動ローラ１２と従動ローラ１３とが離間して配設され、両ローラ１２，１３間に研磨テープ１４が架け渡されている。研磨テープ１４は、所定の接着剤を介して、ポリエステルフィルムの研磨作用面（表面）に、＃１０００の緑色炭化珪素（固定砥粒）ａを均一な厚さで固着したものである。尚、図中の緑色炭化珪素ａは分かりやすいように大きめに表記している。テープ幅は１６０ｍｍ、具体的には、日本ミクロコーティング社製のＣＳ１０００を採用している。架台１１の長さ方向の中間部には、台形状のテープ保持部材１５が設けられている。このテープ保持部材１５は、研磨時にシリコンウェーハＷが押し付けられた研磨テープ１４を裏面側から支持する。
【００２３】
テープ研磨装置１０によるシリコンウェーハＷの研磨は、図示しない駆動モータにより駆動ローラ１２を回転させ、両ローラ１２，１３間で研磨テープ１４を４０ｍｍ／分で周転させる。この状態で、研磨テープ１４の研磨作用面に、キャリアプレート１６のウェーハ保持孔１６ａに保持されたシリコンウェーハＷの裏面を、１０秒間接触させる。その結果、シリコンウェーハＷの裏面に、Ｃｕ，Ｎｉなどの金属不純物のゲッタリングサイトとなる歪層Ｗａが形成される。
【００２４】
次に、歪層Ｗａが形成されたシリコンウェーハＷの外周部が外周研磨される。これにより、シリコンウェーハＷの面取り面が鏡面仕上げされる（Ｓ１０６）。
鏡面仕上げには、周知の加工装置が用いられる。すなわち、シリコンウェーハＷの面取り面を、研磨液を供給しながら、軸線回りに回転している研磨布の外周面に押し付けて、鏡面に研磨する。
【００２５】
次に、鏡面研磨装置を用いて、シリコンウェーハＷの表面を鏡面研磨する（Ｓ１０７）。
鏡面研磨装置としては、上面に研磨布を貼った研磨定盤と、この研磨定盤の上方に配置され、下面にシリコンウェーハＷがワックス貼着された研磨ヘッドとを有している。
鏡面研磨時には、研磨定盤を４０ｒｐｍで高速回転させる。一方、研磨ヘッドを所定の回転速度で回転する。この状態を保ちながら、研磨剤（スラリー）を所定の流量で研磨布上に供給し、シリコンウェーハＷの表面を研磨布に押し付けて研磨する。その後、シリコンウェーハＷを仕上げ洗浄する（Ｓ１０８）。具体的には、ＲＣＡ洗浄液により洗浄する。
【００２６】
一実施例では、従来のように遊離砥粒を使用せず、研磨テープ１４の緑色炭化珪素（固定砥粒）ａによりシリコンウェーハＷの裏面に歪層Ｗａを形成するので、歪層Ｗａの形成後、シリコンウェーハＷへの研磨砥粒の付着量を低減することができる。これにより、シリコンウェーハＷの表面におけるパーティクルの発生量が減少し、ウェーハ製造工程およびデバイス形成工程における不良品の発生頻度を低下させることができる。また、従来法のように懸濁液を使用しないため、この懸濁液による重金属汚染と、ウエットブラスト法で特に問題とされた懸濁液のミストによる周辺環境の悪化とを解消することができる。さらには、研磨テープ１４の固定砥粒ａを所定圧力でシリコンウェーハＷに押し当てながら研磨することから、懸濁液をウェーハの裏面に向かって噴射する従来法に比べて研磨量の制御が容易となり、効率の良い安定した歪層Ｗａの形成が可能となる。
また、一実施例では、歪層Ｗａ形成用のシリコンウェーハＷは、エッチング直後の加工ダメージが存在しないウェーハであるので、歪層Ｗａは本方法のみで決定される。その結果、ある一定の値に制御された歪層が形成されるという効果が得られる。
【００２７】
ここで、実際にこの発明の一実施例に基づくこの発明の試験例および従来法の比較例につき、歪層の形成方法の違いによるウェーハの重金属汚染の度合いと、パーティクル発生量とを対比した結果を報告する。
比較例１は裏面に歪層が形成されていないシリコンウェーハ、比較例２は＃１２００の遊離砥粒を０．８％含むウエットブラストを使用して歪層を形成したシリコンウェーハ、比較例３は特許文献１（特許第２８９０２５２号公報）により歪層を形成したシリコンウェーハ、試験例１は一実施例に基づき歪層を形成したシリコンウェーハである。各シリコンウェーハには、歪層形成後、超純水により５分間のリンスが行われた。金属汚染量の測定には、表面の不純物をＨＦにより回収し、その濃度をＩＣＰＭＳにより測定する方法を採用した。また、ウェーハプロセス完了後のパーティクル検査は、あらかじめシリコンウェーハを１０％のＨＦ溶液（２５℃）中に５分間だけ浸漬し、その後、ウェーハ表面に存在する０．１３μｍ以上のサイズを有するパーティクルをカウントした。
【００２８】
【表１】
2005072150.tif 000003
【００２９】
表１から明らかなように、試験例１のシリコンウェーハは、比較例２，３のウェーハに比べて、裏面に歪層が形成されていない比較例１のウェーハに近い金属汚染量とパーティクル発生量とであった。もちろん、比較例１を除く比較例２，３および試験例１のシリコンウェーハは、何れも歪層が形成されているため、ゲッタリング効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハの製造方法のフローシートである。
【図２】この発明の一実施例に係る片面鏡面ウェーハの製造方法で利用されるテープ研磨装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  テープ研磨装置、
１４  研磨テープ、
Ｗ  シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
Ｗａ  歪層、
ａ  固定砥粒。
【図１】
2005072150.tif 000004
【図２】
2005072150.tif 000005