(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体インゴットを切削装置により切断しスライスウェーハを製作する工程と、このスライスウェーハの一表面に膜を形成し硬化する膜部材を塗布する工程と、この膜部材を押圧しスライスウェーハの一表面に平面形状の基準面を形成する工程と、研削装置のテーブルの基準面と前記スライスウェーハの基準面が当接するように前記テーブルに前記スライスウェーハを載置し、しかるのち前記スライスウェーハの他表面を研削する工程と、前記工程により研削されたスライスウェーハの他表面を研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記テーブルに載置し、前記膜部材と共に前記スライスウェーハの未研削の一表面を研削する工程とよりなり、前記膜部材に砥粒を混入し加熱固着することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェーハの製造に係わり、特に高平坦度の大口径半導体ウェーハを製造する半導体ウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハを製造するには、多結晶シリコンから例えばチョコラルスキー法により単結晶のインゴットを作り、このインゴットを内周刃式スライシングマシンで所定の厚さに切断し、スライスウェーハを製造する。
【０００３】
しかるのち、このスライスウェーハを研削装置により研削し、半導体ウェーハを製造する。しかし、半導体ウェーハの大口径化によるインゴットの大口径化に伴い、半導体ウェーハを一枚一枚切断する内周刃式スライシングマシンでは切断時の材料ロスの増加、量産性の低下、熟練作業の必要性などの問題から、図１に示すようなマルチワイヤーソー装置１が普及してきた。マルチワイヤーソー装置１によるインゴット２の切断は次のようになる。
【０００４】
１本のワイヤー３’を溝付きローラー４に巻き付け、ワイヤー列３を構成し、ワイヤー３’を往復運動させる。そこへ、スラリー５（ＳｉＣ砥粒を分散させた加工液）を流しながら、接着剤（図示せず）でフィードユニット６のカーボンベース７に接着された例えば直径３０１ｍｍ、長さ３００ｍｍの長さのインゴット２をワイヤー列３に押し付けて研磨切断し、約１１００μｍのスライスウェーハ８が一度に約２５０枚得られる。
【０００５】
このスライスウェーハ８は表面に凹凸があり、厚さが均一でなく、また表面の平坦度が十分でない。また、一方高精度、高品質が要求される大口径ウェーハでは図２に示されるようなケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）する研削装置９により研削することが必要である。この研削装置９による研削方法は、まずマルチワイヤーソー装置１の切断で発生した大きなうねり成分を持つスライスウェーハ８がロータリチャックテーブル１０に載置され、真空吸着装置（図示せず）に連通する真空路１１を介して真空吸着により強固に保持される。強力な真空吸引によりスライスウェーハ８はその厚さが薄く弾性体であるので弾性変形を起こすが、弾性変形したままロータリーチャックテーブル１０に保持され砥石軸駆動モータ軸１２に取り付けられたダイヤモンドホイール１３に固着されたダイヤモンドチップ１４によって、片面づつ同様の方法で両面が研削される。
【０００６】
スライスウェーハ８のような弾性体材料の場合、スライスにより発生したうねり成分が存在するので、スライスウェーハ８をロータリーチャックテーブル１０に真空吸着し、平面研削すると、ロータリーチャックテーブル１０上では平面に仕上がったスライスウェーハ８は真空を開放するとスライスウェーハ８のスライス粗さ成分は除去できるがうねり成分は元に戻り残留する。
【０００７】
このスライスウェーハ８の表面の凹凸形状をモデル的に示したのが図３である。このように残留した凹凸形状（うねり成分）は、図４に示すようにスライス方向と直交する方向に残留し、例えば２５６ＤＲＡＭで要求されるＳＦＱＲ（Site flatness Front Surfase a site least squares Range）：０．２０μｍの高精度は得られない。ここで、ＳＦＱＲは平坦度測定のためサイトに対し、表面基準の平均平面をサイト毎に算出し、その面に対する凹凸の最大範囲を表すものであり、ウェーハ表面の平坦度でＳ−ＴＩＲ（Site Thickness Ideal Range）と同じ意味である。
【０００８】
すなわち、０．２０μｍは半導体デバイス製造工程における露光で、ステッパーで１セル毎に露光する際の焦点ボケを防止するために必要な平坦度である。半導体ウェーハの平坦度を得るために、その対策としてマルチワイヤーソー装置によりインゴット２を切断し得られたスライスウェーハ８を研削装置９による研削の前工程として、ラップ盤によるラッピングを行う場合があるが、ラッピングには大型のラップ盤が必要であり、またチャックテーブルに緩衝材を敷く等の方法がとられる場合には、加工精度の低下をまねき、コストアップになる等の問題がある。
【０００９】
そこで安価で高平坦度な大口径半導体ウェーハが得られる半導体ウェーハの製造方法が要望されていた。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、大型のラップ盤等を必要とせず安価に半導体ウェーハを製造でき、かつ高平坦度の大口径半導体ウェーハが得られる半導体ウェーハの製造方法を提供するを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、半導体インゴットを切削装置により切断しスライスウェーハを製作する工程と、このスライスウェーハの一表面に膜を形成し硬化する膜部材を塗布する工程と、この膜部材を押圧しスライスウェーハの一表面に平面形状の基準面を形成する工程と、研削装置のテーブルの基準面と前記スライスウェーハの基準面が当接するように前記テーブルに前記スライスウェーハを載置し、しかるのち前記スライスウェーハの他表面を研削する工程と、前記工程により研削されたスライスウェーハの他表面を研削装置のテーブルの基準面に当接するように前記テーブルに載置し、前記膜部材と共に前記スライスウェーハの未研削の一表面を研削する工程とよりなり、前記膜部材に砥粒を混入し加熱固着することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法ことを要旨としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００１９】
図５に示す本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の実施態様の工程図に沿い説明すれば、その最初の工程に例示するように、チョコラルスキー法により製造された直径３０１ｍｍ、長さ３００ｍｍのシリコン単結晶のインゴット２を上述図１のマルチワイヤーソー装置１のワイヤー列３に押し付けて研磨切断し、厚さ１１００μｍのスライスウェーハ８を例えば約２５０枚得る。このスライスウェーハ８はその両面の切断表面には図４で示すようにスライスマークや残留うねりが発生している。
【００２０】
次に、図５の前半の工程で製作され、従来行われていたようにスライスウェーハ８をラップ盤でラッピングを行わずマルチワイヤーソー装置１によりインゴト２から切断され残留うねりのあるスライスウェーハ８（図６ａ）を用い、このスライスウェーハ８の一表面にスピンコート装置や刷毛塗り等の塗布手段、例えばスピンコート装置（図示せず）によりワックス、フェノール系樹脂等の経時硬化性の膜部材１５を塗布し（図６ｂ）、しかる後、スライスウェーハ８を真空容器（図示せず）内に入れ、この真空容器内で押し具、スキージ等の押圧手段、例えば押し具（図示せず）によって膜部材１５を押圧し、均一平面の基準面Ｌを作る（図６ｃ）。このとき、真空容器内で膜部材１５が押圧され、膜部材１５内の気泡が完全に膜部材１５外に放出されるので、基準面Ｌを形成する膜部材１５は厚さ２０μｍ〜３５μｍ例えば３０μｍの強固かつ完全な均一平面となる。
【００２１】
スライスウェーハ８を真空容器外に取り出し、加熱し、基準面Ｌを形成する膜部材１５を硬化させる。次に、基準面Ｌが形成されたスライスウェーハ８の研削工程を図７に基づき説明する。基準面Ｌが形成されたスライスウェーハ８を研削装置９のロータリチャックテーブル１０に基準面Ｌを当接して載置し、真空路１１を介し真空吸着により強固にロータリチャックテーブル１０に保持する。このとき、従来はスライスウェーハに膜部材の基準面が形成されていなかったので、真空吸着装置の真空吸着によりスライスウェーハは弾性変形を起こし、この弾性変形が保持されたまま研削が行われるため、研削後真空吸着を開放するとスライスウェーハはスプリングバックによって元に戻り、再びスライスウェーハの研削済み表面にうねりが残留する。
【００２２】
一方、本発明に係るスライスウェーハ８は真空吸着装置の真空吸着により強力に吸引されスライスウェーハ８に大きな応力がかかるが、スライスウェーハ８は基準面Ｌがロータリチャックテーブル１０に密着しているので、スライスウェーハ８に応力が均一にかかりスライスウェーハ８に弾性変形が生じない。さらにスライスウェーハ８には剛性を有する膜部材１５が一体的に強固に形成され保持されているので、スライスウェーハ８に応力が作用してもスライスウェーハ８に弾性変形は生じない。スライスウェーハ８がこのような状態に保持されたロータリチャックテーブル１０を回転させ、上方からダイヤモンドホイール１３を高速回転させながら降下させ、スライスウェーハ８が所定の厚さになるまで研削する（図７ａ）。
【００２３】
スライスウェーハ８の片面の研削が完了し研削後真空吸着を開放するがスライスウェーハ８は基準面を形成する膜部材１５の働きにより、弾性変形し易いスライスウェーハ８を剛体で支持し、かつ均一に応力をかけるようにして弾性変形を起こさず、スライスウェーハ８にスプリングバックを生じさせない。
【００２４】
従って、スライスウェーハ８の研削済みの表面にうねりは生じず、切削後の高平坦が保たれる。この片面が研削されたスライスウェーハ８の基準面Ｌを形成していた膜部材１５を有機溶剤により除去する（図７ｂ）。
【００２５】
次に、研削された片面を新たな基準面Ｌ’とし、スライスウェーハ８を研削装置９のロータリチャックテーブル１０に基準面Ｌ’を当接して載置し、真空路１１を介し真空吸着により強固にロータリチャックテーブル１０に保持する。
【００２６】
このとき、スライスウェーハ８は真空吸着装置の真空吸着により強力に吸引されスライスウェーハ８に大きな応力がかかるが、スライスウェーハ８の新たな基準面Ｌ’は均一に研削されており、ロータリチャックテーブル１０に密着しているので、スライスウェーハ８に応力が均一にかかりスライスウェーハ８に弾性変形が生じない。
【００２７】
その後、上述同様スライスウェーハ８が保持されたロータリチャックテーブル１０を回転させ、上方からダイヤモンドホイール１３を高速回転させながら降下させ、当初膜部材１５が塗布され、その後除去された未研削面をスライスウェーハ８が所定の厚さになるまで研削する。
【００２８】
スライスウェーハ８の他の片面の研削が完了し研削後真空吸着を開放するが、新たな基準面が高平坦であるので、均一に応力がかかり、スライスウェーハ８に弾性変形が生じていないので、スプリングバックも生じず、加工面の平坦度が保たれる（図７ｃ）。
【００２９】
さらに、超高平坦度の半導体ウェーハを必要とする場合には、スライスウェーハ８を研磨装置（図示せず）によって両面研磨すれば得られる。
【００３０】
この半導体ウェーハの製造方法においては、スライスウェーハの一表面に膜部材の基準面を形成し、研削装置のロータリーチャックテーブルの基準面と前記スライスウェーハの基準面が当接するように前記ロータリーチャックテーブルに前記スライスウェーハを載置し、しかるのち前記スライスウェーハの他表面を研削することにより、大型のラップ盤を必要とせず、大口径の半導体ウェーハを安価かつ高平坦度に製造することができる。
【００３１】
なお、本スライスウェーハの製造工程中、図８のように膜部材１５中に砥粒１６を混入しておき、膜部材１５の除去を研削によって行えば、研削砥石のドレッシングを行うドレッシングボードとして機能させることができる。
【００３２】
【実施例】
［従来例］
図９は従来の半導体ウェーハ製造方法により製造し、後工程で両面研磨した直径３００ｍｍ、厚さ１１００μｍのスライスウェーハを平坦度測定装置で測定したときの平坦度測定結果の鳥瞰図であり、後工程で研磨したにもかかわらず、図９ａ、９ｂからスライスウェーハ８の中央部付近にうねりの残留が存在することが判る。平坦度測定結果のＳ−ＴＩＲ平均値０．９００μｍは、要求値（平均値）Ｓ−ＴＩＲ０．２０μｍを大きく超えている。
【００３３】
従って、従来の半導体ウェーハ製造方法により製造したスライスウェーハが要求値をクリヤーするには、マルチワイヤーソー装置１によるスライスウェーハ８の製作後、研削装置９による研削前に、ラップ盤によるスライスウェーハ８のラッピングが必要なことがわかる。
【００３４】
［本発明］
図１０は本発明係る半導体ウェーハ製造方法により製造し、後工程で両面研磨した直径３００ｍｍ、厚さ１１００μｍの半導体ウェーハを平坦度測定装置で測定したときの平坦度測定結果の鳥瞰図である。図１０ａ、１０ｂのようにうねりの残留が見られず、Ｓ−ＴＩＲ（平均値）０．１８μｍと要求値（平均値）Ｓ−ＴＩＲ０．２０μｍをクリヤーする値が得られた。従って、本発明に係る半導体ウェーハ製造方法により製造したスライスウェーハは、マルチワイヤーソー装置１によるスライスウェーハ８の製作後、研削装置９による研削前に、ラップ盤によるスライスウェーハ８のラッピングを行わなくとも、要求値をクリヤーしていることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明に係る半導体ウェーハの製造方法において、切断表面に凹凸、うねりのあるスライスウェーハの表面に膜部材で基準面を形成し、スライスウェーハ研削時、スライスウェーハ保持のためスライスウェーハにかかる応力をなくして応力変形をなくし、加工後に高平坦度を得ることができ、大型のラップ盤等を必要とせず安価に半導体ウェーハを製造でき、かつ高平坦度の大口径半導体ウェーハが得られる半導体ウェーハの製造方法を提供することができる。
【００３６】
またさらに、膜部材中に砥粒を混入しておき、膜部材の除去を研削によって行えば、研削砥石のドレッシングを行うドレッシングボードとして機能させることができ効率的に半導体ウェーハの製造をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチワイヤーソー装置の概略図。
【図２】研削装置による従来のスライスウェーハの研磨工程示す概略図。
【図３】半導体ウェーハの凹凸形状のモデル図。
【図４】従来の製造方法により製造され平面測定装置により測定されたスライスウェーハの研削後の残留うねりを示す鳥瞰図。
【図５】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の実施態様の工程図。
【図６】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の主要部分の一表面の概念図。
【図７】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の概略図。
【図８】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法の要部の他の実施形態を示す断面図。
【図９】従来の半導体ウェーハの製造方法により製造され研磨された半導体ウェーハの鳥瞰図及び平面図。
【図１０】本発明に係る半導体ウェーハの製造方法により製造され研磨された半導体ウェーハの鳥瞰図及び平面図。
【符号の説明】
１  マルチワイヤーソー装置
２  インゴット
３  ワイヤー列
３’  ワイヤー
４  ローラー
５  スラリー
６  フィードユニット
７  カーボンベース
８  スライスウェーハ
９  研削装置
１０  ロータリチャックテーブル
１１  真空路
１２  砥石軸駆動モータ軸
１３  ダイヤモンドホイール
１４  ダイヤモンドチップ
１５  膜部材
１６  砥粒
Ｌ  基準面
Ｌ’  基準面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003924641.tif 000009
【図９】
0003924641.tif 000010
【図１０】
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