(57)【要約】【課題】シリコンウエーハ上に形成されている薄膜、例えば金属薄膜等を除去するとともに、ウエーハの内部に拡散している不純物を低減して、金属汚染の殆ど無いシリコンウエーハを安定して得ることのできるシリコンウエーハの再生方法を提供する。【解決手段】表面に薄膜が形成されているシリコンウエーハを再生する方法であって、少なくとも、前記シリコンウエーハに形成されている薄膜を除去する薄膜除去工程と、該薄膜が除去されたシリコンウエーハの少なくとも一方の面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを含み、前記鏡面研磨工程を行う前に、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面にダメージ負荷を与えるゲッタリングサイト形成処理を行ってから該シリコンウエーハに熱処理を施して、シリコンウエーハ内部の不純物を低減することを特徴とするシリコンウエーハの再生方法。【選択図】図１
2005093869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に薄膜が形成されているシリコンウエーハを再生する方法であって、少なくとも、前記シリコンウエーハに形成されている薄膜を除去する薄膜除去工程と、該薄膜が除去されたシリコンウエーハの少なくとも一方の面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを含み、前記鏡面研磨工程を行う前に、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面にダメージ負荷を与えるゲッタリングサイト形成処理を行ってから該シリコンウエーハに熱処理を施して、シリコンウエーハ内部の不純物を低減することを特徴とするシリコンウエーハの再生方法。
【請求項２】
前記ゲッタリングサイト形成処理を、サンドブラストまたは平面研削により行うことを特徴とする請求項１に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項３】
前記薄膜除去工程で前記ゲッタリングサイト形成処理も同時に行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項４】
前記薄膜除去工程をサンドブラストまたは平面研削により行うことによって、前記ゲッタリングサイト形成処理も同時に行うことを特徴とする請求項３に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項５】
前記サンドブラストを、乾式ブラスト装置を用いて行うことを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れか一項に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項６】
前記熱処理を、４００℃以上７００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項７】
前記熱処理の冷却過程において、冷却速度を４℃／分以上とすることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れか一項に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項８】
前記熱処理を施した後、前記鏡面研磨工程を行う前にシリコンウエーハにエッチング処理を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか一項に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項９】
前記再生するシリコンウエーハを、金属膜が形成されているものとすることを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか一項に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項１０】
前記再生するシリコンウエーハを、ウエーハの内部が金属不純物で汚染されているものとすることを特徴とする請求項９に記載のシリコンウエーハの再生方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のシリコンウエーハの再生方法で再生されたことを特徴とする再生ウエーハ。
【請求項１２】
シリコンウエーハを再生する方法であって、少なくとも、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面を鏡面研磨する鏡面研磨工程を含み、前記鏡面研磨工程を行う前に、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面にダメージ負荷を与えるゲッタリングサイト形成処理を行ってから該シリコンウエーハに熱処理を施して、シリコンウエーハ内部の不純物を低減することを特徴とするシリコンウエーハの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造工程等において使用されたシリコンウエーハを再度使用可能な状態まで再生する方法に関するものであり、特に配線用金属薄膜として銅等の金属を使用したシリコンウエーハの再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程等で使用されたシリコンウエーハは、一般に、ＳｉＯ２等の絶縁膜や、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ等の配線用金属膜等が堆積している。このようなデバイス製造工程等で使用されたシリコンウエーハを再生するために、従来では、シリコンウエーハを例えばフッ酸や硫酸等の薬液に浸漬することによってウエーハに堆積している各種薄膜を溶解除去し、その後、ウエーハの表裏面の少なくとも一方の面に鏡面研磨を施すというような再生方法が用いられていた。しかしながら、このような方法を用いてシリコンウエーハを再生する場合、薬液中に高濃度に溶解した金属イオンがウエーハの浸漬中に再びウエーハに付着し、再汚染を発生させるという危険性があった。
【０００３】
ところで、近年、デバイスの高速化に対応するために、低抵抗の配線材料として銅配線が実用化されており、デバイス製造工程等で使用されたシリコンウエーハには、銅膜を付着したものが多くなってきている。しかしながら、銅は上記のような従来用いられている薬品では除去することができず、また、銅の付着しているウエーハを再生処理する場合、処理工程自体が銅で汚染され、他の製品も銅で汚染させる可能性がある。そのため、銅膜が付着したシリコンウエーハを再生加工することは困難とされていた。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、上記の問題を解決して銅膜の付着したシリコンウエーハを再生するために、銅膜の付着したシリコン単結晶ウエーハを再生する方法であって、少なくとも硫酸−過酸化水素液で銅膜を溶解除去する工程、銅膜を除去したウエーハの表面を鏡面研磨する工程を含むことを特徴とする銅膜付着シリコン単結晶ウエーハの再生方法を開示している。このような方法を用いることにより、銅膜を容易にかつ急速に溶解除去できるため、銅膜の付着したシリコンウエーハを再生することが可能となった。
【０００５】
一方、銅や金等は、シリコンに対し非常に速い拡散速度を有しているため、例えば銅がシリコン上に付着している場合等では、短時間でシリコン内部へ拡散することが知られている。しかしながら、このようにウエーハ内部に銅や金等が拡散したシリコンウエーハを再生する場合、上記特許文献１の再生方法を用いることによって、ウエーハ表面に付着している銅を除去して清浄化することはできるものの、銅（不純物）がウエーハ内部に拡散していた場合には、完全に取り除くことができなかった。そのため、例えば特許文献１の方法で再生したシリコンウエーハを長時間放置した場合等では、ウエーハの内部に拡散していた不純物が表面へ析出することがあり、その後再生ウエーハを半導体デバイス製造工程等で使用すると歩留まりを低下させる等の支障を来たすという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５８２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、シリコンウエーハ上に形成されている薄膜、例えば金属薄膜等を除去するとともに、ウエーハの内部に拡散している不純物を低減して、金属汚染の殆ど無いシリコンウエーハを安定して得ることのできるシリコンウエーハの再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、表面に薄膜が形成されているシリコンウエーハを再生する方法であって、少なくとも、前記シリコンウエーハに形成されている薄膜を除去する薄膜除去工程と、該薄膜が除去されたシリコンウエーハの少なくとも一方の面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを含み、前記鏡面研磨工程を行う前に、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面にダメージ負荷を与えるゲッタリングサイト形成処理を行ってから該シリコンウエーハに熱処理を施して、シリコンウエーハ内部の不純物を低減することを特徴とするシリコンウエーハの再生方法が提供される（請求項１）。
【０００９】
このような方法を用いてシリコンウエーハを再生することによって、シリコンウエーハに形成されている薄膜、例えば金属薄膜等を容易に除去でき、またウエーハの内部に拡散している不純物もゲッタリング効果を利用して確実に低減することができる。したがって、例えば半導体デバイスの製造工程等で使用されて、ウエーハ内部に金属不純物が拡散しているような汚染されたシリコンウエーハでも容易に再生することが可能となり、金属汚染の殆ど無い極めて清浄なシリコンウエーハを安定して得ることができる。
【００１０】
このとき、前記ゲッタリングサイト形成処理を、サンドブラストまたは平面研削により行うことが好ましい（請求項２）。
このようにゲッタリングサイト形成処理をサンドブラストまたは平面研削によって行えば、シリコンウエーハに与えるダメージ負荷の深さを容易に制御することができ、ゲッタリングサイトをウエーハに容易にかつ効果的に形成することができる。
【００１１】
また、前記薄膜除去工程で前記ゲッタリングサイト形成処理も同時に行うことが好ましく（請求項３）、特に、前記薄膜除去工程をサンドブラストまたは平面研削により行うことによって、前記ゲッタリングサイト形成処理も同時に行うことができる（請求項４）。
本発明では、このようにシリコンウエーハに形成されている薄膜を除去する薄膜除去工程でゲッタリングサイト形成処理も同時に行うことができ、例えば薄膜除去工程をサンドブラストまたは平面研削によって行うことにより、薄膜除去工程で容易にゲッタリングサイト形成処理も同時に行うことができるので、ゲッタリングサイトを非常に効率的に形成することができる。特に、薄膜除去工程をサンドブラストで行えば、ウエーハに形成されている薄膜の材質によらず、研磨材を変更することなく、単一処理で薄膜を除去できるとともに薄膜が除去されたウエーハ面内にゲッタリングサイトを形成することが可能となる。
【００１２】
この場合、前記サンドブラストを、乾式ブラスト装置を用いて行うことが好ましい（請求項５）。
このように乾式ブラスト装置を用いてサンドブラストを行えば、シリコンウエーハを濡らさずにサンドブラストを施すことができるので、サンドブラスト後のウエーハに研磨材及び研磨屑が汚染物として残留することがない。そのため、シリコンウエーハの再汚染を確実に防止することができ、またサンドブラスト処理後、シリコンウエーハの洗浄処理等を省略して工程の簡略化を図ることも可能となるため、再生ウエーハの生産効率を大幅に向上させることができる。
【００１３】
さらに、本発明の再生方法では、前記熱処理を、４００℃以上７００℃以下の温度で行うことが好ましく（請求項６）、また、前記熱処理の冷却過程において、冷却速度を４℃／分以上とすることが好ましい（請求項７）。
このように、ゲッタリングサイトを形成したウエーハに４００℃以上７００℃以下の温度で熱処理を行うことによって、ウエーハ内部の不純物を短時間で効果的にゲッタリングサイトに析出させて低減することができる。さらに、熱処理の冷却過程において、冷却速度を４℃／分以上とすることにより、不純物のゲッタリングサイトへの析出効果を一層高めることができ、ウエーハ内部の不純物を著しく低減することができる。
【００１４】
また、前記熱処理を施した後、前記鏡面研磨工程を行う前にシリコンウエーハにエッチング処理を行うことが好ましい（請求項８）。
このように、熱処理を施したシリコンウエーハに、鏡面研磨工程を行う前にエッチング処理を行うことにより、ゲッタリングサイトに析出させた不純物をウエーハから溶解除去することができるので、鏡面研磨工程での逆汚染リスクを低減させることが可能となり、金属汚染の殆ど無い非常に高品質のシリコンウエーハを安定して得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明では、前記再生するシリコンウエーハを、金属膜が形成されているものとすることができ（請求項９）、特に、前記再生するシリコンウエーハを、ウエーハの内部が金属不純物で汚染されているものとすることができる（請求項１０）。
このように、本発明のシリコンウエーハの再生方法は、現在半導体デバイスの配線材料として用いられている金属膜、例えば銅の薄膜が形成されているシリコンウエーハを再生する際に非常に好適に用いることができる。特に、ウエーハ内部が銅等の金属不純物で汚染されているものであっても、本発明の再生方法で再生することによって、金属汚染の殆ど無い極めて清浄なシリコンウエーハとすることができる。
【００１６】
そして、本発明によれば、上記本発明のシリコンウエーハの再生方法で再生された再生ウエーハを提供することができる（請求項１１）。
本発明の再生方法で再生されたシリコンウエーハであれば、例えば再生前のシリコンウエーハが銅膜の形成されているものであったり、さらにウエーハ内部まで銅汚染されているものであったとしても、銅汚染の殆ど無いシリコンウエーハ、特に表面における銅濃度が１．０×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下となる極めて清浄なシリコンウエーハとなる。したがって、本発明の再生ウエーハは、半導体デバイス製造工程等に使用しても歩留まりの低下等の支障が生じない非常に高品質のシリコンウエーハとなる。
【００１７】
また、本発明によれば、シリコンウエーハを再生する方法であって、少なくとも、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面を鏡面研磨する鏡面研磨工程を含み、前記鏡面研磨工程を行う前に、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面にダメージ負荷を与えるゲッタリングサイト形成処理を行ってから該シリコンウエーハに熱処理を施して、シリコンウエーハ内部の不純物を低減することを特徴とするシリコンウエーハの再生方法が提供される（請求項１２）。
【００１８】
このような方法を用いてシリコンウエーハを再生することによって、ウエーハの内部に拡散している不純物をゲッタリング効果を利用して確実に低減することができるので、例えば半導体デバイスの製造工程等で使用されて、ウエーハ内部に金属不純物が拡散しているような汚染されたシリコンウエーハでも容易に再生することが可能となり、金属汚染の殆ど無い極めて清浄なシリコンウエーハを安定して得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の再生方法によれば、ウエーハ表面に形成されている金属薄膜等の薄膜を容易に除去できるとともにウエーハ内部に拡散している不純物を確実に低減することができるので、例えば半導体デバイスの製造工程等で使用されて金属薄膜が形成されているシリコンウエーハや、さらにウエーハ内部に不純物が拡散しているシリコンウエーハであっても、金属汚染の殆ど無い極めて清浄なシリコンウエーハに安定して再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、例えば半導体デバイスの製造工程等で使用された銅膜等の金属薄膜が形成されているシリコンウエーハや、特に従来では再生困難であったウエーハ内部に銅等の不純物が拡散しているシリコンウエーハ等を再生する方法について鋭意実験及び検討を重ねた。その結果、シリコンウエーハに形成されている金属薄膜を除去するとともに、シリコンウエーハにゲッタリングサイトを形成して熱処理を施すことによって、ウエーハ内部まで金属汚染したシリコンウエーハであっても、金属汚染の殆ど無い極めて清浄なシリコンウエーハに安定して再生できることを見出して、本発明を完成させた。
【００２１】
すなわち、本発明のシリコンウエーハの再生方法は、表面に薄膜が形成されているシリコンウエーハを再生する方法であって、少なくとも、前記シリコンウエーハに形成されている薄膜を除去する薄膜除去工程と、該薄膜が除去されたシリコンウエーハの少なくとも一方の面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを含み、前記鏡面研磨工程を行う前に、前記シリコンウエーハの少なくとも一方の面にダメージ負荷を与えるゲッタリングサイト形成処理を行ってから該シリコンウエーハに熱処理を施して、シリコンウエーハ内部の不純物を低減することに特徴を有するものである。
【００２２】
以下、本発明に係るシリコンウエーハの再生方法について、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。ここで、図１は、本発明の再生方法の一例を示すフロー図である。
【００２３】
本発明で再生するシリコンウエーハとしては、例えば半導体デバイス製造工程等で使用されたシリコンウエーハであり、このようなウエーハには、例えば、ＳｉＯ２等の各種絶縁膜やＣｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ等の配線用金属膜、さらにはシリコンへの銅の拡散を抑制するためのＴａＮ等の銅拡散バリア膜等が堆積している。尚、以下に示す本発明の説明では、図１に示したように、薄膜としてウエーハ表面にＳｉＯ２の絶縁膜２及び銅膜３が形成されており、さらにウエーハ内部に銅４が拡散しているシリコンウエーハ１を再生する場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
先ず、本発明のシリコンウエーハの再生方法では、薄膜除去工程においてシリコンウエーハ１に形成されている銅膜３及び絶縁膜２を除去する（図１の工程Ａ）。このとき、銅膜３及び絶縁膜２を除去する方法は特に限定されないが、例えば銅膜３及び絶縁膜２が形成されているウエーハ１を、硫酸と過酸化水素水の混合液でエッチングすることによって銅膜３を溶解除去でき、次に、フッ酸またはフッ酸と過酸化水素水の混合液を用いてエッチングすることによって絶縁膜２を除去することができる。このように銅膜３及び絶縁膜２を除去することによって、シリコンウエーハ１の表面を露出させることができる。
【００２５】
次に、シリコンウエーハ１の少なくとも一方の面にダメージ負荷を与えてウエーハにゲッタリングサイトを形成するゲッタリングサイト形成処理を行う（図１の工程Ｂ）。このゲッタリングサイト形成処理は、例えば図２に示すようなブラスト装置１１を用いてシリコンウエーハにサンドブラストを施すことによって行うことができる。このブラスト装置１１は、シリコンウエーハ１２をウエーハ保持具１３に保持し、研磨材供給タンク（不図示）に接続されている噴射ノズル１４から高圧の気体または流体（水）を使用して研磨材１５を噴射することによってブラスト処理をし、シリコンウエーハ１２の表面にダメージ負荷を与えることができるものである。このとき、研磨材１５としては、例えば平均粒径が５〜７μｍ程度のアルミナ粒子（Ａｌ２Ｏ３）やシリコンカーバイト粒子（ＳｉＣ）等を用いることができる。
【００２６】
このようなブラスト装置１１を用いて、上記の薄膜除去工程で表面が露出したシリコンウエーハ１の少なくとも一方の面、例えばウエーハ表面にサンドブラストを行うことによって、図１に示したように、シリコンウエーハ１の表面にダメージ負荷を与えてゲッタリングサイトとなる歪層５を形成することができる。
【００２７】
また、上記のようにゲッタリングサイト形成処理をサンドブラストにより行う場合、サンドブラストを乾式ブラスト装置を用いて行うことが好ましい。このように乾式ブラスト装置を用いてサンドブラストを行えば、シリコンウエーハを濡らさずにサンドブラストを施すことができるので、サンドブラスト後のウエーハに研磨材及び研磨屑が汚染物として残留することがない。したがって、シリコンウエーハの再汚染を確実に防止することができるし、また、例えばサンドブラスト処理後にシリコンウエーハの洗浄処理等の工程を省略することが可能となるため、工程の簡略化を図ることができる。
【００２８】
さらに、本発明では、ゲッタリングサイト形成処理を、例えば図３に示すような平面研削装置２１を用いてシリコンウエーハに平面研削を施すことによって行うこともできる。この平面研削装置２１は、シリコンウエーハ２２をウエーハ保持テーブル２３に保持して回転させながら、研削盤２４に接着されている砥石２５を高速で回転させることによって、シリコンウエーハ２２の表面を研削するとともに研削されたウエーハ表面にダメージ負荷を導入できる装置である。このとき、砥石２５としては、例えば粒子径が４〜６μｍ程度のダイヤモンド粒子または粒子径が２〜６μｍ程度のダイヤモンド粒子を接着剤で固めたものを用いることができる。
【００２９】
このようにゲッタリングサイト形成処理において、シリコンウエーハの露出している表面に対してブラスト装置１１を用いてサンドブラストを行ったり、または平面研削装置２１を用いて平面研削を行うことによって、シリコンウエーハに与えるダメージ負荷の深さを容易に制御して、不純物を捕獲するゲッタリングサイト（歪層）をウエーハの表面に容易にかつ効果的に形成することができる。
【００３０】
上記のようにしてシリコンウエーハにゲッタリングサイト形成処理を行った後、得られたシリコンウエーハに熱処理を施す（図１の工程Ｃ）。このようにシリコンウエーハ１に熱処理を行うことによって、シリコンウエーハ内部に不純物として拡散していた銅４をゲッタリングサイト５に短時間で析出させることができ、ウエーハ内部に存在する銅を低減することができる。
【００３１】
このとき、熱処理の温度、時間、雰囲気等の熱処理条件は特に限定されないが、例えば熱処理を行う際に熱処理温度が余りに低過ぎると、ウエーハ内部の不純物をゲッタリングサイトに析出させるのに時間がかかり、また一方、熱処理温度が高過ぎても不純物の析出が効果的に行われないことが考えられる。したがって、シリコンウエーハに熱処理を施すときには、４００℃以上７００℃以下の温度で行うことが好ましい。
【００３２】
さらにこの場合、熱処理の冷却過程における冷却速度を４℃／分以上とすることが好ましい。このように冷却速度を４℃／分以上とすることにより、不純物のゲッタリングサイトへの析出効果を一層高めて不純物の捕獲を促進させることができるため、ウエーハ内部の不純物を著しく低減することができる。
【００３３】
次に、熱処理を施したシリコンウエーハにエッチング処理を行うことによって（図１の工程Ｄ）、シリコンウエーハ１の表面に形成されている歪層５を除去し、ゲッタリングサイトに捕獲されていた銅をシリコンとともに溶解除去する。このとき、エッチング処理に用いるエッチング液は、シリコンウエーハをエッチングすることが可能であれば特に限定されるものではなく、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨ等のアルカリエッチング液や、またＨＦとＨＮＯ３の混合液のような酸エッチング液等を用いることができる。尚、本発明において、エッチング処理は必ずしも行われる必要はないが、このように鏡面研磨を行う前にエッチング処理を行えば、つづく再生後工程（例えば研磨加工）での逆汚染、再汚染リスクを確実に低減することができる。
【００３４】
その後、鏡面研磨工程（図１の工程Ｅ）で、シリコンウエーハ１の少なくとも一方の面に鏡面研磨を行うことによって、不純物濃度が極めて低く金属汚染の殆ど無い清浄な再生ウエーハに仕上げることができる。このとき、鏡面研磨はウエーハの少なくとも一方の面に行えば良く、例えば上記のエッチング処理を行わない場合には、ゲッタリングサイトに捕獲した不純物を研磨することで取り除くことができる。
【００３５】
尚、この鏡面研磨工程は、一般的に用いられている方法によって行うことができる。例えば、シリコンウエーハを加工面を下方に向けて保持した後、研磨布を貼り付けた定盤にウエーハを押圧し、研磨布上に研磨剤を供給しつつウエーハと定盤とを回転させてウエーハを定盤上で摺動させることによって、ウエーハの一面に鏡面研磨を施すことができる。
【００３６】
ここで、上記本発明のゲッタリング形成処理からエッチング処理（図１の工程Ｂ〜工程Ｄ）を行ったときのウエーハ内部に拡散している不純物の除去効果を調べる為に、以下に示すような実験を行った。この実験では、銅を故意汚染したシリコンウエーハに対して、ゲッタリング形成処理、熱処理、エッチング処理を順次行ったウエーハの銅濃度と、従来のようにエッチングのみによる不純物の溶解除去を行ったウエーハの銅濃度とを測定し、その比較を行った。
【００３７】
（実験１）
先ず、直径３００ｍｍのシリコンウエーハを４枚準備し、これらのシリコンウエーハを銅濃度が１０００ｐｐｍの硫酸と過酸化水素の混合液中に浸漬した後、７００℃で１時間加熱することによって、ウエーハ内部まで銅を故意汚染したシリコンウエーハを作製した。
この銅を故意汚染したシリコンウエーハのうちの１枚に、先ず図２に示したブラスト装置１１を用いてサンドブラストを行って、ウエーハ表面にゲッタリングサイトを形成した。このとき、研磨材として平均粒径が５μｍ程度のアルミナ粒子を使用した。次に、ゲッタリングサイト形成処理を行ったシリコンウエーハを加熱して６５０℃で１時間保持した後、４℃／分の冷却速度で冷却することによってウエーハに熱処理を行い、その後、４８％のＮａＯＨアルカリエッチング液によってシリコンウエーハの表面を１０μｍエッチング除去し、乾燥させた。そして、得られたシリコンウエーハの表層をフッ酸と硝酸の混合液で０．１μｍ程度溶解させ、この溶解液を原子吸光分析装置で分析測定することによって、シリコンウエーハの銅濃度を測定した。その結果、ウエーハの銅濃度は、６．７３×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であることがわかった。
【００３８】
（実験２）
次に、上記で銅を故意汚染した別のシリコンウエーハに、図３に示した平面研削装置２１を用いて平面研削を行って、ウエーハ表面にゲッタリングサイトを形成した。このとき、砥石として粒径が２〜６μｍ程度のダイヤモンド粒子を樹脂で固めたものを使用した。その後、上記実験１と同様の熱処理及びエッチング処理をシリコンウエーハに施した後、得られたシリコンウエーハの銅濃度を上記と同様の方法で測定した。その結果、ウエーハの銅濃度は、１．２２×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であることがわかった。
【００３９】
（実験３）
また比較のために、上記で銅を故意汚染したさらに別のシリコンウエーハを、４８％のＮａＯＨで１０μｍのエッチングのみを行い、得られたシリコンウエーハの銅濃度を上記と同様の方法で測定した。その結果、ウエーハの銅濃度は、２．０１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であることがわかった。さらに、上記で作製した銅を故意汚染したシリコンウエーハに、６５０℃で１時間の熱処理後、４８％のＮａＯＨで１０μｍのエッチングを行い、得られたシリコンウエーハの銅濃度を上記と同様の方法で測定した。その結果、ウエーハの銅濃度は、１．２５×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であることがわかった。
上記の実験１〜実験３の結果より、シリコンウエーハにゲッタリングサイト形成処理及び熱処理を行うことによって、ウエーハ内部の不純物を大きく低減できることを確認することができる。
【００４０】
以上のように、本発明の再生方法によって、例えば半導体デバイスの製造工程等で使用されて金属薄膜等の薄膜が形成されており、またウエーハ内部に銅等の金属不純物が拡散しているシリコンウエーハを再生することにより、ウエーハ表面に形成されている薄膜を容易に除去できるとともにウエーハ内部に拡散している金属不純物を確実に低減できるので、金属汚染の殆ど無い極めて清浄なシリコンウエーハを安定して得ることができる。
【００４１】
特に、本発明は、シリコンに対して速い拡散速度をもつ不純物で汚染されているシリコンウエーハを再生する場合に有効であり、その中でも銅がウエーハに付着しており、ウエーハ内部まで銅汚染が認められるシリコンウエーハの再生に極めて有効である。
【００４２】
そして、このように本発明の再生方法で再生したシリコンウエーハは、例えば、銅濃度が１．５×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下、特には１．０×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下となる極めて清浄なシリコンウエーハとすることができる。したがって、従来では銅汚染されたシリコンウエーハを再生しても、その再生ウエーハは銅配線工程でしか使用することができない等の不都合があったが、本発明で再生した再生ウエーハは、例えば半導体デバイス製造工程等の種々の工程に使用してもクロスコンタミネーションの危険性がなく、また歩留まりの低下等の支障が生じることもない非常に高品質のシリコンウエーハとなるため、大幅なコストダウンが期待できる。
【００４３】
尚、本発明のシリコンウエーハの再生方法では、ウエーハ表面に形成されている金属薄膜等の薄膜を除去する薄膜除去工程（図１の工程Ａ）を、例えば図２に示したブラスト装置１１を用いてサンドブラストによって薄膜を除去したり、または図３に示した平面研削装置２１を用いて平面研削によって薄膜を除去することができる。このように薄膜除去工程をサンドブラストまたは平面研削によって行えば、薄膜除去工程でゲッタリングサイト形成処理も同時に行うことが可能となるので、ゲッタリングサイトをシリコンウエーハに非常に効率的に形成することができる。
【００４４】
特に、薄膜除去工程をサンドブラストによって行えば、ウエーハに形成されている金属薄膜の材質によらず、研磨材を変更することなく、単一処理で金属薄膜を除去できるとともに金属薄膜が除去されたウエーハ面内にゲッタリングサイトを形成することができるため、再生ウエーハの生産効率を大きく向上させることができる。
【００４５】
さらに、本発明のシリコンウエーハの再生方法は、表面に薄膜が形成されてないシリコンウエーハを再生する際にも適用できるものである。例えば、ウエーハ表面に薄膜は形成されてないものの、ウエーハ内部が銅等の金属不純物で汚染しているようなシリコンウエーハを本発明で再生することにより、ウエーハの内部に拡散している不純物を確実に低減でき、金属汚染の殆ど無い極めて清浄なシリコンウエーハとすることができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
デバイス製造工程で使用されてウエーハ表面にＴａＮの銅拡散バリア膜と銅膜が堆積している直径３００ｍｍのシリコンウエーハの再生を行った。
【００４７】
先ず、シリコンウエーハに、図２に示したブラスト装置１１を用いてサンドブラストにより薄膜除去工程を行って、ウエーハ表面に堆積している銅拡散バリア膜及び銅膜を除去すると同時に、ウエーハ表面にダメージ負荷を与えてゲッタリングサイトを形成した。このとき、研磨材として平均粒径が７μｍ程度のアルミナ粒子を使用した。次に、シリコンウエーハを大気中で約７℃／分の昇温速度で６５０℃まで加熱して１時間保持した後、４℃／分の冷却速度で冷却することによってウエーハに熱処理を行い、その後、４８％のＮａＯＨアルカリエッチング液によってシリコンウエーハの表面を１０μｍ除去するエッチング処理を行った。
【００４８】
エッチング処理後、乾燥させたシリコンウエーハの表層をフッ酸と硝酸の混合液で０．１μｍ程度溶解させ、この溶解液を原子吸光分析装置で分析測定することによって銅濃度を測定した。その結果、図４に示したように、エッチング処理後のウエーハの銅濃度は、８．５５×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であることがわかった。
【００４９】
また、上記でアルカリエッチングを行ったシリコンウエーハの両面に鏡面研磨を施した後、ウエーハを洗浄してウエーハに付着している研磨剤等を除去した。その後、ウエーハの銅濃度を上記と同様にして測定した結果、図４に示したように、鏡面研磨工程後のウエーハの銅濃度は５．４７×１０９ａｔｏｍｓ／ｃｍ２であり、極めて清浄な再生ウエーハであることが確認できた。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５１】
例えば、上記では、主にウエーハ表面に銅膜が形成されており、ウエーハ内部に銅が拡散しているシリコンウエーハを再生する場合を例に挙げて説明を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他種々の金属薄膜が形成されているシリコンウエーハを再生する場合や、ウエーハ内部がその他種々の物質で汚染されているシリコンウエーハを再生する場合にも同様に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のシリコンウエーハの再生方法の一例を示すフロー図である。
【図２】ブラスト装置の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図３】平面研削装置の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図４】実施例において、エッチング処理後のシリコンウエーハの銅濃度及び鏡面研磨工程後のシリコンウエーハの銅濃度を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１…シリコンウエーハ、  ２…絶縁膜、
３…銅膜、  ４…ウエーハ内部に拡散している銅、
５…歪層（ゲッタリングサイト）、
１１…ブラスト装置、  １２…シリコンウエーハ、
１３…ウエーハ保持具、  １４…噴射ノズル、  １５…研磨材、
２１…平面研削装置、  ２２…シリコンウエーハ、
２３…ウエーハ保持テーブル、  ２４…研削盤、  ２５…砥石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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