(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研摩布で覆われかつ反対方向に回転する２つの研摩皿の間で、キャリアの切欠に入れた半導体ウェーハを両面研摩して半導体材料を少なくとも２μｍ除去する半導体ウェーハの両面研摩方法であって、
複数の、半導体ウェーハを受容するためのプラスチックでライニングされた切欠を有するスチール製の平面キャリアのセットを用いることを特徴とする方法であり、該平面キャリアのセットが以下の特徴を有する：
その平面キャリアの平均厚さが仕上げ研摩された半導体ウェーハの平均厚さよりも２〜２０μｍ小さく、それぞれの平面キャリアの厚さの差が最高５μｍであり、そしてそれぞれの平面キャリアに、キャリア及び切欠を同定可能なマークを設けた。
【請求項２】
前記セットが、最高３μｍの厚さ差を有するキャリアのみを有し、該キャリアの平均厚さが仕上げ研摩された半導体ウェーハの平均厚さよりも３〜１０μｍ小さく、かつ半導体材料の除去が５〜５０μｍであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも９つの半導体ウェーハを、少なくとも３個の切欠を有するキャリア少なくとも３個を同時に使用して同時に研摩することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
切欠を押出法によりプラスチックでライニングしかつ５０〜５００時間の両面研摩での使用時間後に交換することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
両面研摩における最初の使用の前にキャリアをラッピング処理及び／又は研摩処理により平坦化しかつ水浴内で超音波を作用させて浄化することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
半導体ウェーハの両面研摩中に硬度４０〜１２０（ショアA）を有する、実質的にポリウレタンからなる下方及び上方研摩布を使用しかつＳｉＯ2固体含量１〜５質量％及びｐＨ値９〜１２を有する研摩剤を連続的に供給することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
半導体ウェーハを半導体結晶のソーイング、引き続いてのエッジの丸み付け及び研摩及び／又はラッピング処理及び／又は湿式化学的エッチングにより製造することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
複数の、半導体ウェーハを両面研摩するためのスチール製平面キャリアのセットであって、
その平面キャリアが半導体ウェーハを受容するためのプラスチックでライニングされた切欠を有し、
その平面キャリアの平均厚さが仕上げ研摩された半導体ウェーハの平均厚さよりも２〜２０μｍ小さく、
それぞれの平面キャリアの厚さの差が最高５μｍであり、
それぞれの平面キャリアに、キャリア及び切欠を同定可能なマークを設けた、キャリアのセット。
【請求項９】
同定手段がスチールの局所的除去により形成されていることを特徴とする請求項８記載のキャリアのセット。
【請求項１０】
同定手段が切欠を特徴付ける情報を含むことを特徴とする請求項８又は９記載のキャリアのセット。
【請求項１１】
同定手段が電気化学的エッチングにより形成されていることを特徴とする請求項９又は１０記載のキャリアのセット。
【請求項１２】
切欠をライニングするためのプラスチックが、ポリアルカン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル及びポリ二フッ化ビニリデン並びにこれらの化合物からなる混合物及びコポリマーを含む群から選択される材料からなることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか１項記載のキャリアのセット。
【請求項１３】
研摩剤分散を改良するために付加的な切欠を有することを特徴とする請求項９から１２までのいずれか１項記載のキャリアのセット。
【請求項１４】
前記同定手段がさらに、プラスチックライニングを固定された時間間隔で交換するための情報を含むことを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、改良された走行ディスク（以下、キャリア：carrierと記載する）を使用して半導体ウェーハを両面研摩する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
それぞれ回転する複数の上方研摩ヘッドと下方研摩皿の間で半導体ウェーハを両面研摩する方法は、米国特許第３,６９１,６９４号明細書に記載されている。この場合には、半導体ウェーハを保持するためにポリッシングヘッド当たり、分離して回転せしめられるガイドリングに固定されたプラスチックからなるそれぞれ１個のマスクが使用される。E. Mendel及びJ. R. Hauseによって１９７９年５月１０日にマサチュウセッツ州での、Spring Meeting of the Electrochmical Society in Bostonで発表されたIBM Technical Report TR22.2342において両面研摩に関して繊維補強プラスチックからなるキャリアが提案され、該キャリアは、半導体ウェーハを受容するための切欠と、外歯とを有し、該キャリアを介して半導体ウェーハは外側及び内側リングにより反対方向に回転する２つの研摩皿の間で回転運動せしめられる。このプラスチックキャリアの重大欠点は、その短い耐用時間及び研摩中の半導体ウェーハの破壊の危険である。
【０００３】
従って、両面研摩のために、半導体ウェーハのエッジを保護するために欧州特許第２０８３１５（Ｂ１）号明細書に記載された実施態様によれば、半導体ウェーハを受容するためのプラスチックでライニングされた切欠を有する金属、例えばスチールからなるキャリアが開発された。この場合、ライニングの固定は、プラスチックリングの接着嵌合又は切欠にプラスチックを噴射しかつ半導体ウェーハのための開口の打抜きより行われる。両者の手段は、ライニングの耐久力のある安定性を生じない。なお、このようなプラスチックライニングは、欧州特許出願公開第１９７２１４（Ａ２）号明細書によればキャリアの切欠だけに嵌合される場合には、持続使用においては持続力がない。
【０００４】
前記の使用目的のためのキャリアのさらなる構成は、例えばスチール又は硬質材料（米国特許第５,４２２,３１６号明細書）からなる剥離制限体、並びに研摩中に研摩布のならしもしくは状態調節のための部材、例えば研摩体又はブラシ（欧州特許出願公開第８８７１５２（A２）号明細書）を組み込むこと、及び半導体ウェーハのエッジの同時研摩のための成形された装置での切欠のライニング（米国特許第５,９１４,０５３号明細書）を含む。このようなキャリアの使用は、日常運転において多種多様な理由、例えば研摩引掻き傷、半導体ウェーハの表面形状に対する不利な影響及び不十分な耐久性の理由から不可能であることが立証された。
【０００５】
エレクトロニック半導体構成素子を製造する現代の方法のため、例えばホトマスクを歪みなく施すために必要とされる高い局所的平坦性を達成するために、ドイツ国特許出願第１９９０５７３７．０号明細書に特許請求されている、仕上げポリッシングされた半導体ウェーハとキャリアの間の厚さ差のために２μｍ〜２０μｍの狭い窓（枠）を得ることを対象とする半導体ウェーハの両面研摩のための方法が開発された。この方法を用いると、２５ｍｍ×２５ｍｍの露光装置のサイトサイズに関してＳＦＱＲmaxとして表して、０．１３μｍ以下の線幅を有する半導体素子処理のために必要である０．１３μｍ以下の局所的平坦値を有する半導体ウェーハを達成することができる。好ましい実施形においては、プラスチックでライニングされたスチール製キャリアが使用される。
【０００６】
従来の技術に基づく全ての方法の欠点は、半導体工業から要求される、半導体ウェーハのウェーハ切断時の順序を維持した製造が不可能であることにある。この場合、"ウェーハ切断時の順序を維持した"とは、当業者であれば、結晶を多数の半導体ウェーハにソーイングすることにより派生したウェーハの順序がさらなる工程中に最終製品まで維持されることであると理解されるべきである。両面研摩のためのキャリアに同定手段を設けるという部分的に適用された実施は、不満足であることが立証された。それというのも、この手段はキャリアの局所的変形を生じるからである。このことはまた、研摩された半導体ウェーハの幾何学的形状、特に平坦性が損なわれ、かつ半導体ウェーハが研摩の際に引掻き傷を受ける危険が生じるという結果をもたらす。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、キャリアが高い耐用時間で使用される、０．１３μｍ以下のＳＦＱＲmaxを有する半導体ウェーハのウェーハ切断時の順序を維持して作業する両面研摩方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、研摩布で覆われかつ反対方向に回転する少なくとも２つの研摩皿の間で半導体ウェーハを両面研摩して半導体材料を少なくとも２μｍ除去する半導体ウェーハの両面研摩方法であり、その際、スチール製であり、平均厚さが仕上げ研摩された半導体ウェーハの平均厚さよりも２〜２０μｍ小さい複数の平面キャリアのセットの中のプラスチックでライニングされた切欠内に半導体のウェーハを置く、半導体ウェーハの両面研摩方法であり、該方法は、キャリアの厚さの差が最高５μｍであるキャリアのセットを使用しながら半導体ウェーハを研摩し、その際、前記セットのそれぞれのキャリアは、それらが前記セットに割り当てる少なくとも１つの明白な同定手段を有し、かつ同定手段に含まれた情報を利用して、半導体ウェーハが研摩後に研摩前と同じ順序で存在することを保証することを特徴とする。
【０００９】
本発明の重要な特徴は、スチールからなる極めて平坦に製作されたキャリアが少なくとも明白な同定手段を有し、該特徴は半導体ウェーハのウェーハ切断時の順序を維持した取り扱いを可能にし、しかもそれにより研摩結果は不利に悪影響されないことにある。本発明のもう１つの重要な特徴は、半導体ウェーハを受容するためのキャリアの切欠のプラスチックライニングが固定された時間間隔で、好ましくは周期的に交換されることにあり、このことはキャリアの耐用時間を明らかに高め半導体ウェーハのエッジの損傷を回避する。
【００１０】
本発明による方法の出発物質は、周知のように結晶から切り離され、エッジが面取りされかつラッピング、研削及び／又はエッチングされた半導体ウェーハである。所望であれば、半導体ウェーハのエッジは研摩されていてもよい。
【００１１】
本方法の最終製品は、研摩前と同じ順序で存在し、０．１３μｍ以下の線幅を有する半導体素子プロセスのための出発材料としての半導体ウェーハに対する要求を満足しかつ従来の技術に基づき製造された半導体ウェーハよりもその製造コストに関してまさっている半導体ウェーハである。
【００１２】
本発明による方法は、研摩法により加工可能である材料からなる多種多様なディスク状成形体の両面研摩のために使用することができる。このような材料は、例えば二酸化シリコンベースの例えばガラス、及び半導体、例えばシリコン、シリコン／ゲルマニウム及びヒ化ガリウムである。エレクトロニック構成素子、例えばプロセッサ及びメモリー素子の製造においてさらに使用するための単結晶形のシリコンが、本発明の範囲内で特に好ましい。
【００１３】
本方法は、直径２００ｍｍ以上及び厚さ５００μｍ〜１０００μｍを有するシリコンウェーハの製造のために特に好適である。該半導体ウェーハは、直接半導体構成素子の製造のための出発材料として使用することができ、又は曇りのない表面を形成するための研摩工程の実施後及び／又は背面シーリングのような層の塗被又はウェーハ前面のエピタキシー被覆後及び／又は熱処理のコンディショニング後にその使用目的のために供給することができる。均質な材料からなるウェーハの製造の他に、本発明はもちろん、多層に構成された半導体基板、例えばＳＯＩウェーハ（シリコン−オン−インシュレータ：silicon-on-insulator）の製造のために使用することもできる。
【００１４】
本方法を、シリコンウェーハの研摩の例でさらに説明する。
【００１５】
原理的には、例えば内部穿孔又はワイヤソーイング法で分離した多数のシリコンウェーハを直接本発明による両面研摩工程で処理することが可能である。しかしながら、鮮鋭に境界付けられた、従って機械的に極めて敏感なウエーハエッジを適当に成形された研削円板を用いて面取するのが有利である。さらに、幾何学的形状の改良及び破壊された結晶層の部分的除去のために、ラッピング及び／又は研削及び／又はエッチングのようなシリコンウェーハを除去する工程に供給し、本発明による研摩工程における材料除去を減少させるのが有利である。両面の連続的研削により面当たりシリコン１０μｍ〜５０μｍを除去し、引き続き濃硝酸水溶液及び濃フッ化水素酸水溶液からなる混合物中で面当たりシリコン５μｍ〜２０μｍを除去する酸性エッチング工程及び半導体ウェーハのエッジの研摩を行うのが特に有利であり、この場合には全ての前記工程は従来の技術に基づいて行う。
【００１６】
本発明による研摩工程を実施するためには、少なくとも３つのキャリアを使用して少なくとも３つのシリコンウェーハの同時研摩を可能にする、適当な大きさの両面研摩のための市販の機械を使用することができる。特に好ましいのは、円形のレール上に等間隔で配置されたそれぞれ少なくとも３つのシリコンウェーハが載積される４〜６個のキャリアを同時に使用することである。研摩機は、主として、水平方向で自由回転可能な下方研摩皿及び水平方向で自由回転可能な上方研摩皿からなり、これらはそれぞれ両者とも研摩布で被覆、好ましくは接着されており、かつ適当な化学的組成の研摩剤の連続的供給下に両側の除去研摩を可能にする。キャリアは、研摩中に機械パラメータ及びプロセスパラメータにより決定される幾何学的形状の軌道、例えば円形軌道又はサイクロイド軌道上に保持されるシリコンウェーハを受容するための、適当な寸法に設計された切欠を有する。仕上げ研摩されたシリコンウェーハの極めて高い平坦値を達成するためには、内サイクロイド軌道又は外サイクロイド軌道が特に有利である。キャリアは、例えば駆動棒／ピン型かみ合い装置又はインボリュート歯車で研摩機と、回転する内側及び反対方向に回転するピン又は歯型冠部材を介して接触しておりかつそれにより両者の反対方向に回転する研摩皿の間で回転運動せしめられる。
【００１７】
原理的には、使用されるキャリアは、以下の前提条件を満足するあらゆる材料から製作することができる：（１）ピン又は歯型駆動装置及び研摩圧により惹起される機械的負荷、特に圧力及び引張り負荷に対して十分な安定性を有しなければならない。（２）研摩条件下で極めてしばしば繰り返される研摩プロセスに関して高い摩耗安定性を有していなければならない。（３）研摩中に測定可能な量の金属は発生すべきでない。このような量の金属は、研摩条件下で、即ちアルカリ性媒体中２０〜５０℃の温度でかつシリコンウェーハの保護されない表面の存在下に、結晶中に拡散することがある。このような金属の例は、ニッケル、銅及び貴金属である。（４）さらに、材料は所望の厚さ及び幾何学的形状で極めて平坦な、残留応力及び波打ちを有しないキャリアを製造するために適さなければならない。極めて平坦なキャリアは、両面研摩の際に同時に使用される、キャリア、例えば５枚のキャリアのセットの内部で好ましくは５μｍ以下、特に好ましくは３μｍ以下の厚さの差を有するキャリアである。
【００１８】
実施される条件を考慮すれば、本発明の範囲内で、ニッケル又は銅の添加物を含有しない錆びないクロムスチールからなるキャリアが特に適当であることが立証された。特に好ましいのは、鉄の他にクロム１２．５〜１４．５質量％及び炭素０．４３〜０．５０質量％を合金成分として含有する、ドイツ国材料番号１．４０３４（ＤＩＮ略称"Ｘ４６Ｃｒ１３"）である。相応するスチールタイプは一部同様に、別の製造国においてそこで通用しているタイプ名称、例えばアメリカ合衆国において番号４２０Ｃで提供される。
【００１９】
キャリアのために使用されるスチールは、一般に、その厚さが僅かに例えば１０〜１００μｍ、それから製造すべきキャリアよりも厚いシートとして提供される。キャリアの輪郭は、金属加工において通常の方法に基づきスチールシートから、例えばソーイング又はレーザ切断又は噴射水を用いた切断により切り出す。この場合、シリコンウェーハの後での受容のために予定された、キャリア当たり１つ以上の好ましくは円形の部分を除去する。特に好ましくは、シリコンウェーハを受容するための切欠内にプラスチック噴射装置を固定するためのピンを後に残す。さらに、研摩機の駆動ピン型又は歯冠と接触する歯の外側冠を形成する。好ましくは、研摩剤及び停止剤流れを最適にするために、覆われずに残る別の領域も除去する。その際、種々の、また不均一な形も可能である。さらに、別の小さい、例えば円形の部分を除去することは研摩機上での後での位置決め又は位置識別のために好都合でありうる。しかしながら、キャリアの機械的安定性を危険にさらさないために、スチールシートの幅広のウェブを無傷のままで残すことは必須条件である。引き続き、そのようにして製造されたキャリア未加工品を研摩処理又はラッピング処理により目的厚さに剥離し、その際前記の高い平坦性が生じるようにする。引き続き、清浄及び場合により、例えば機械的加工により又は電解研摩によりばりの除去を行う。
【００２０】
清浄された、極めて平坦なキャリア金属体を、次の工程で、それを両面研摩に組み込むための前処理のためにまず少なくとも１つの同定手段を設け、かつ引き続きシリコンウェーハを受容するための切欠にプラスチックをライニングする。しかし、両者の工程は問題なく逆の順序で実施することができる。
【００２１】
本発明の範囲内で施される同定手段には、以下の要求が課される：（１）全ての個々のキャリアは、明白に表されねばならない。使用されるタイプのキャリアがシリコンウェーハを受容するための複数の切欠を有する場合には、これらにも識別手段を設けるのが望ましい。（２）同定手段は、この範囲内のキャリアの局所的平坦性が例えば湾曲、へこみ又はばりの形成により不利に劣化されるべきでなくかつ研摩中にシリコンウェーハ又は研摩布の損傷を生じるべきでない。（３）同定手段は、研摩の終了後にヒトの目及び／又は機械の検出装置で読み取り可能であるべきである。
【００２２】
前記要求を満足するために、一面ではオペレータにより読み取り可能な明確な記載、例えば数、文字及び／又は特殊記号の配列、又は装置で読み取り可能なコード化された記載、例えばバーコードの使用、及び他面では例えばキャリア材料のレーザ切断、フライス削り又はエッチング除去の技術に基づく種々の技術的実現が可能であり、かつ全てが好ましい。本発明の範囲内で、電気化学的エッチングによる図高２〜２０ｍｍ及び記入深さ１０〜５０μｍの明確な記載を施す原理が有利であることが立証された、従って特に好ましい。この場合、それぞれのキャリアに、キャリアセットの識別標及び特に研摩すべきシリコンウェーハの直径及び所定の最終厚さ、前記キャリアセット内のキャリアの数及び場合によりその他の記載に関する情報を含む表示行を配属する。キャリアがシリコンウェーハを受容するための多数の切欠を有する場合には、これらの連続番号を施すのが特に好ましい。金属表面に記号及び記号列を電気化学的に施すためには、メーカは、電解質の存在下に電流を印加することにより例えばスタンプ又はステンシルを使用して意図的に金属を除去する形式で作業する書き込み装置を提供する。
【００２３】
キャリアは、単数又は複数のシリコンウェーハを受容するために好ましくは円形の単数又は複数の切欠を有する。研摩中にキャリア内の切欠の内部エッジによるウェーハエッジが損傷するのを阻止するために、切欠の内部をキャリアと同じ厚さの被覆でライニングする。これらのライニングには、以下の条件が課せられる：（１）このライニングは、十分に高い機械的及び加工安定性と同時に研摩中のシリコンウェーハのエッジの損傷を阻止するために、十分に軟質である必要がある。（２）研摩条件下で化学的に安定でなければならい。（３）廉価に施されかつ交換されねばならない。
【００２４】
前記条件は、種々のプラスチック、例えばポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びポリ二フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）によって満足され、これらは均等に好ましい。プラスチックは、場合により補強する内部充填物、例えばガラス繊維又はガラスビーズを含有することができる。回転するキャリアの、そのようにプラスチックでライニングされた切欠内でのシリコンウェーハの自由運動性を保証するために、ライニングされた切欠は、研摩すべきシリコンウェーハよりも直径が僅かに大きい必要がある。０．１ｍｍ〜２ｍｍ大きい直径が好ましい；０．３〜１．３ｍｍ大きい直径が特に好ましい。好ましくは、このようなプラスチックライニングを施す方法は押出原理に基づき、この場合キャリアのそれぞれの切欠を含む適当な幾何学的形状の加熱された射出成形型内で、特に好ましくは外側がキャリアのウェブを介してキャリアと結合されかつ内側がシリコンウェーハに面した方形又は面取りされたプロフィールを有するプラスチックリングを形成する。
【００２５】
キャリアの金属成形体は、両面研摩において数千時間の研摩運転もしくは数千時間の使用時間の寿命を有する。それに対して、切欠のプラスチックライニングは摩耗部材である。そこで、数百時間の研摩における使用時間後にライニングは一部が破損されることがある。ある場合には、異物粒子、例えば使用される研摩剤からの二酸化シリコン（ＳｉＯ2）が結合するという漸次の消耗も観察される。特に、シリコンウェーハの研摩されたエッジはライニングの長時間の使用後に前記の効果により損傷を受けることがあり、このことは相応するシリコンウェーハの損傷を生じる；さらに、シリコンウェーハの前面及び／又は背面が剥離した部分により引掻き傷を受けるという重大な危険が生じる。
【００２６】
従って、本発明の範囲内で、切欠のプラスチックライニングを周期的に交換することが意図されている。該交換インターバルは、特にプロセス条件に依存する負荷及びライニングの材料に左右される。充填されていないプラスチックを使用しかつ両面研摩の以下に記載する好ましい手段を実施すれば、５０〜５００時間の使用時間後の交換が好ましく、この交換は、ライニングを手で取り除きかつ前記の方法に基づきプラスチックを新たに施すことにより行うことができる。ライニングの摩耗は、視覚又は顕微鏡検査により確認することができ、これにより生産運転におけるその有効時間を最適にすることができる。キャリアに関する交換インターバルを自動的にプリセットするマスターコンピュータと結合された電子データバンク内の同定装置に関連してキャリアに関する全てのデータを検出するのが好ましい。
【００２７】
それを両面研摩において使用する前に、前記のように準備したキャリアを、好ましくは、場合により１種以上の添加物、例えば界面活性剤を含有していてもよい水浴内で超音波を作用させて浄化する。この目的のためには、適当な大きさの市販の超音波浴槽が適当である。
【００２８】
本発明による研摩法のためのキャリアは、最終的にシリコンウェーハの直径及び意図された使用目的に依存する研摩されたシリコンウェーハの最終厚さに基づき決定される、５００〜１０００μｍの好ましい厚さを有する。極めて平坦なシリコンウェーハの製造に関しては、研摩されたウェーハの最終厚さはキャリア厚さよりも２〜２０μｍ大きいのが好ましく、この際３〜１０μｍの範囲が特に好ましい。従って、研摩時間の可能な限り正確な固定のために、キャリア厚さを周期的に例えばスキャナー又はマイクロメータゲージを利用して測定すべきであり、これらのデータも、キャリアの同定手段を介してデータバンク内に保管し、処理しかつ他のキャリアパラメータと結合させるべきである。両面研摩によるシリコン除去量は、好ましくは２〜７０μｍ、及び特に好ましくは５〜５０μｍである。
【００２９】
キャリア及び厚さ関係に関してなされた説明の範囲内で、両面研摩工程は好ましくは当業者に周知の方式で実施される。１つのセットに属しかつ研摩において使用すべきキャリアを、まず研摩機の下方受け皿の上に、同定マークが上向きになりかつそれにより見ることができるように置く。次いで、シリコンウェーハを手で又は装置を用いてキャリアの切欠内に予め決められた順序で、好ましくは最初のキャリアの最初の切欠から出発して、最後のキャリアの最後の切欠で終わるように嵌合する。
【００３０】
好ましくは、５０〜１００（ショアA）の硬度を有する市販の研摩布を用いてポリッシングする。該布は、所望であれば、埋め込まれた強化ポリエステル繊維を含有していてもよい。シリコンウェーハの研摩の場合には、水中のＳｉＯ2好ましくは１〜５質量％からなる好ましくは９〜１２のｐＨ値を有する研摩剤を連続的に供給することを推奨する。この場合、研摩圧は好ましくは０．１〜０．３バールである。シリコン除去速度は、好ましくは０．２〜１μｍ／分である。
【００３１】
研摩工程を終了させるためには、化学的に極めて反応し易い疎水性ウェーハ表面を不動態化させねばならない。これは本発明の範囲内では好ましくは単数又は複数の皮膜形成物質を含有する１種の液体又は順次に複数の液体を供給し、次いでシリコンウェーハの研摩された前面、背面及びエッジを液体皮膜で完全に湿潤する。その際、一般に停止剤中の皮膜形成物質の０．０１〜１０体積％の濃度範囲が重要である。一価又は多価のアルコール、ポリアルコール及び界面活性剤を包含する化合物の群から選択されかつ引き続いての浄化の際に除去可能である１種以上の物質を使用するのが好ましい。同じ原理を惹起する、同様に特に好ましい停止処理の実施態様は、化合物の前記群から選択される１種以上の物質を０．０１〜１０体積％で含有するＳｉＯ2ベースの水性研摩剤を供給することである。
【００３２】
シリコンウェーハを、停止剤及び場合により純水の供給後に好ましくは真空吸引機を用いて研摩機から取出しかつ湿式ガング器（Nasseinhorder）に移す。本発明の範囲内で有利には、シリコンウェーハをキャリアの同定手段を利用して予め決められた順序で研摩機から取出しかつキャリアカセット内の湿式ガング器に入れる。それにより特に好ましく、挿入体の順序が再び構成される。それにより、シリコンウェーハの配列は研摩によって変化せしめられない；このウェーハ切断時の順序を維持した処置は、例えば完全連続的生産においてウェーハ追跡のために高い重要性を有する。引き続き、シリコンウェーハを先行技術に基づき浄化及び乾燥する。
【００３３】
引き続いて、研摩工程により影響を受けた、ウェーハの後加工のために特定された品質特徴に関して当業者に周知の方法に基づいてシリコンウェーハの評価を行う。このような特徴は、例えば局所的幾何学的データ及びウェーハ厚さであってもよい。これらのデータは、静電容量方式又は光学式の市販の測定計器で測定する。これらのデータを有利にはデータバンクに電子的に貯蔵しかつ生産運転において所望される統計的プロセス制御のために利用する。マスターコンピュータを介して測定計器、研摩機及び場合によりキャリアデータバンクの間のデータ技術的結合を行うことも可能でありかつ有利である。それにより、同じ種類のウェーハ材料の研摩運転の際に精確な剥離速度の計算にシリコンウェーハの初期厚さ及び目的厚さのプリセットにより後続の研摩運転のための研摩時間を自動的に設定することができる。
【００３４】
その他の評価される品質特徴は、ウェーハの前面、背面及び／又はエッジの関する特性でもよい。この場合には、強度に集束された光の下で、引掻き傷、ヘーズの発生及び規模並びにその他の理想的シリコン表面からの偏差を視覚的に判定するのに極めて重要である。さらに、例えば市販の測定装置での表面粗さ、トポロジー及び金属汚染の検査が重要ないしは必要になることもある。
【００３５】
前記のその他の測定に基づき、曇り無く研摩された前面を達成するために先行技術に基づき、例えばＳｉＯ2ベースのアルカリ性研摩剤の補助のもとで軟質研摩布を用いてウェーハ前面の表面研摩を行い、シリコン０．１〜１μｍを除去することが必要になることもある。所望であれば、プロセスチェーンの任意の位置にシリコンウェーハの熱処理を導入し、例えば熱的ドナーを排除し、表面近くの結晶層の障害をアニールするか又は意図的ドーピング物質不足をもたらすことができる。一連の、特定の製品のために必要な製造工程、例えばポリシリコン、二酸化シリコン又は窒化シリコンからなる背面被覆の被着、又はシリコンウェーハの前面上でのシリコンもしくはその他の半導体物質からなるエピタキシャル層の成長も、同様に当業者に周知の方法に基づき適当な位置でプロセスチェーンに導入することができる。
【００３６】
本発明に基づき製造されたシリコンウェーハは、通常ウェーハの特性を規定するために採用される別のパラメータ、例えば表面及びエッジ欠陥、ウェーハ表面の粗さ、トポロジー及び金属汚染に関して、従来の技術に基づき製造されたシリコンウェーハに比して欠点を有しない。
【００３７】
本発明に基づき製造された半導体ウェーハ、特にシリコンウェーハは、極めて高い収率で、０．１３μｍ以下の線幅を有する半導体構成素子を製造するための要求を満足する。特に、極めて小さい厚さ変動を有しかつ仕上げ研摩された半導体ウェーハよりも数μｍだけ薄い、スチールからなるキャリアを使用することにより、例えば０．１３μｍ以下のＳＦＱＲmaxとして表される、極めて高い局所的平坦性が達成される。局所的変形の欠点を伴わないキャリア上に明白な同定手段を形成することは、キャリア利用のデータ技術的制御、及び例えば半導体ウェーハを研摩機に挿入しかつ同じ順序で研摩機から取り出すことによりウェーハ切断時の順序を維持した研摩を可能にする。キャリア切欠のプラスチック射出成形品の周期的交換は、特に両面研摩中の半導体ウェーハのエッジの損傷を回避しかつもちろん極めて長い寿命のキャリアの有効時間を数倍も高める。この理由から、本発明による方法は、従来の技術に基づく方法に対して明白なコスト上の利点をもたらす。
【００３８】
【実施例】
以下に、図面に示した実施例につき本発明を説明するが、該実施例に本発明は制限されるものではない。
【００３９】
この実施例は、生産規模において３００ｍｍの直径を有するシリコンウェーハの両面研摩に関する。このシリコンウェーハは、先行技術に基づき単結晶のワイヤソーイング、エッジ面取、連続した両側表面研削、濃硝酸／フッ化水素酸混合物中でのエッチング及び／又はエッジ研摩により製造しかつ８０５μｍの厚さを有していた。
【００４０】
図１に示された輪郭を規格厚さ８００μｍのレーザカッティングによりクロムスチールシート（ドイツ国材料規格１．４０３４）から製造した形のキャリア未加工品１を採用した。キャリア未加工品は、図１及び図２に示されているように、プラスチックライニングを固定するためのピン８を有する３００ｍｍのシリコンウェーハを受容するためのそれぞれ３つの切欠５、研摩剤分布を改良するための別の切欠、及び研摩機のインボリュート歯車に適合された外側に向いた歯列７により描かれている。キャリアを、適当に寸法規制したラップ機内で研摩剤を含有するラッピング懸濁液を連続的に供給しながら７７２μｍの目的厚さにラッピングしかつ浄化した。厚さスキャナーを用いて５つのキャリアの全ての領域の特性を規定することにより、それらの平均厚さは１μｍ以下の局所的偏差で７７１μｍであることが判明した。
【００４１】
キャリア上に明白な同定手段を施すために、電気化学的原理に基づき作業する市販のライティング装置：Fa. WHB-BeschriftungstechnikのTyps SCRIPTOGRAPH SG 150を使用した。この書き込みは、デリバリー外周に含まれるラベル貼り装置でまず施すべき数列を適当な大きさで製造し、これを接着テープでキャリア金属体１の相応する位置に固定し、かつ、クエン酸、硝酸ナトリウム及び塩化ナトリウムを含有する弱酸性電解質水溶液を併用して電流を印加しながらマークの領域のキャリアスチールの除去を行った。書き込み工程の終了後に、キャリアの当該領域を炭酸ナトリウムベースの弱アルカリ性水溶液で中和した。書き込み深さは３０μｍであり、キャリアのこの領域内の局所的変形は、確認不可能であった。明白な同定手段は、図１及び図３から明らかなように、シリコンウェーハを受容するための切欠を記号高さ８ｍｍを有する個別のキャリア番号３及び付加的に記号高さ１２ｍｍを有する連続番号２からなっていた。個々のキャリア番号３は、スラッシュにより分離された４つの記号列からなりかつ図１及び図３に示されたキャリア１２／７７５／０２６／１を表す；この場合、１２はポリッシングすべきシリコンウェーハの直径をインチ（＝inch；２５．４ｍｍに相当）で表し、７７５は研摩後のシリコンウェーハの厚さをμｍで、０２６は５つのキャリアからなるキャリアセットの連続数、及び１はこのセット内の当該キャリアの個々の数を表す。シリコンウェーハを受容するための切欠５の特徴付け２は、数字１〜３で行った。
【００４２】
引き続き、ライニングに特化された加熱した射出成形工具を用いて切欠５のそれぞれに対して押出しにより、図１及び図２に示されているＰＶＤＦからなるプラスチックライニング６を導入した。該プラスチックライニングは、ラッピングしたキャリアと同じ厚さを有しかつ外側でキャリアピンを介して固定されかつシリコンウェーハのエッジに向いた側面は矩形横断面を有していた。このようにして準備した、５つのキャリアのセット０２６を、界面活性剤水溶液を充填した超音波浴内で浄化し、純水内ですすぎかつ乾燥した。
【００４３】
５つのキャリアを、図４に示されているように、半導体ウェーハの両面研摩のために市販の機械上に配置し、その際キャリア及び切欠の書き込み３及び２は上に向けられており、それにより読み取ることができた。研摩機は、主として研摩布の接着した上方の研摩皿（図示せず）、研摩布を接着した下方の研摩皿９、内側の歯冠１０及び外側の歯冠１１からなりかつ直径３００ｍｍの１５枚の半導体ウェーハＨ、この場合にはシリコンウェーハの同時両面研摩を可能にする。シリコンウェーハをそれぞれ１５枚のグループで研摩機に供給した。各研摩工程で、これらのそれぞれ１５枚のシリコンウェーハを、キャリアに、シリコンウェーハ１がキャリア２／７７５／０２６／１の切欠１、シリコンウェーハ２が切欠２……ないしシリコンウェーハ１５がキャリア１２／７７５／０２６／５の切欠３に挿入されるように手で手袋をした指で連続して入れた。
【００４４】
研摩布としては、硬度８０（ショアA）の多孔質ポリウレタンフォームからなる市販の製品を使用した。研摩は、両者とも４０℃に調温した上方の研摩皿と下方の研摩皿９の反対方向回転により、同時に内側の歯冠１０と外側の歯冠１１を反対方向に回転させながら行った。この場合、０．１２５バールのプレス圧で連続的にＳｉＯ2固体含量３質量％を有しかつ炭酸カリウムで１１．２に調整したｐＨ値を有する水性研摩剤Fa. BayerのLevasil 200を供給した。除去速度は、平均０．５９μｍ／分であった。
【００４５】
研摩剤の供給は、７７５μｍ（これは３０μｍのシリコン除去に相当する）の研摩されたウェーハの厚さが達成された後に終了し、かつ研摩プロセスの停止のために、回転比を維持して以下に記載の液体の連続した供給を行った：（１）研摩剤：純水を有するFa. FujimiのGlanzox 3900の２質量％の混合物（３分間；０．０４バール）；（２）純水（２分間；０．０２バール）；グリセリン１体積％、ｎ−ブタノール１体積％及び界面活性剤（Silapur：アルキルベンゼンスルホン酸／アミンエトキシレート、製造元 Fa. ＩＣＢ；２分；０．０２バール）。上方の研摩皿を持上げかつ旋回させた後に、キャリア切欠内に配置され、仕上げ研摩されたシリコンウェーハの前面を完全に停止液で湿潤させた。
【００４６】
研摩機からシリコンウェーハを取り出すために、保持グリップを備えかつ軟質ＰＶＣからなる３つの吸引キャップを有する、ポリプロピレンからなる真空吸引機を利用した。さらに、研摩したシリコンウェーハを収容するために、純水を充填した３００ｍｍの湿式ガングを利用した。そのようにして、キャリアをウェーハ取出しの際にその位置に放置しかつウェーハ取出し及び湿式ガングへの移行を個々に真空吸引機を用いて実施した。その際、シリコンウェーハをキャリア書き込み２及び３に従うように、それらが研摩前に挿入されていたと同じ順序で、キャリア１２／７７５／０２６／１の切欠１で開始して、キャリア１２／７７５／０２６／５の切欠３で終わるよう機械から取り出し、かつ相応して湿式ガング内の初期の順序でキャリアカセットに挿入した。引き続き、シリコンウェーハを従来の技術に基づきバッチ法で浄化しかつ乾燥した。
【００４７】
このようにして、キャリアセット０２６で、３００ｍｍのシリコンウェーハの両面研摩を連続生産で運転した。周期的に金属汚染を検査した使用済みの研摩剤においては、操作条件下で障害となる金属の銅及びニッケルに関して測定できるほど高められた値は検出することができなかった。それぞれ２５０回のポリッシング運転の１セット時間後に、このキャリアセット０２６を生産から取出しかつ同様なキャリアセットを交換した。キャリアセット０２６のプラスチックライニングを除去しかつ最初と同じようにしてＰＶＤＦを射出成形によりライニングを施した。超音波を作用させた浄化及び乾燥後に、キャリアセット０２６を新たに研摩のために利用した。前記の方法は、数千時間の研摩運転のキャリアセット０２６の全使用時間を可能にする。
【００４８】
このようにしてポリッシングした、研摩された前面、研摩された背面及び研摩されたエッジを有する３００ｍｍのシリコンウェーハを、技術上周知の方法で特性を規定した。静電容量方式の形状測定装置での形状測定により、２５ｍｍ×２５ｍｍのグリッドに関して（０．０１±０．０３）μｍの局所的平坦性ＳＦＱＲmaxが得られた。レーザビームを用いたトポグラフィー測定も、局所的異常性の発生を呈せずにエッジ領域においても高い平行平面性を示した。暗くした判定室内で強度に収束した光の下での視覚的検査において、表面及びエッジに引掻傷及び斑点が殆ど存在しないと同時に極めて清浄な表面が確認された。表面金属のＶＰＤ−ＴＸＲＦ測定により、例えば鉄、ニッケル及びクロムに関してｃｍ2当たり原子１０9以下の典型的値が測定された。直線偏光され、分割されたレーザビーム（この際、ビームの一部はウェーハ表面によって反射された）の位相差を利用した光学測定装置で確認された表面粗さＲＭＳ("root mean sqare"）は、平均して０．０２ｎｍ（測定面積１０μｍ×１０μｍ）もしくは０．３０ｎｍ（測定面積２５０μｍ×２５０μｍ）であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による直径３００ｍｍｍの半導体ウェーハを両面ポリッシングするためのキャリヤを示す。
【図２】半導体ウェーハのための切欠のプラスチックライニング領域の、図１からの拡大図である。
【図３】同定特徴の領域の、図１からの拡大図である。
【図４】半導体ウェーハを両面ポリッシングするための機械内の、図１に示されたキャリヤの配置を示す図である。
【符号の説明】
１  キャリヤ金属体、  ２  識別マーク（連続番号）、  ３  キャリヤ数、  ４  切欠、  ５  切欠、  ６  プラスチックライニング、  ７  歯列、  ８  ピン、  ９  ポリッシング皿、  １０  内側歯環、  １１  外側歯環、  Ｈ  半導体ウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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