(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの外周部に面取り用砥石による面取りを施す工程と、
この面取りされた半導体ウェーハに、この半導体ウェーハの表裏両面の平坦度を高めるラッピングを施す工程と、
このラッピングされた半導体ウェーハの全体をエッチング液に浸漬し、上記面取りにより生じたウェーハ外周部の加工ダメージの一部および上記ラッピングにより生じたウェーハ表裏両面の加工ダメージを除去するエッチングを行う工程と、
このエッチングされた半導体ウェーハの表裏両面をマスキングする工程と、
このマスキングされた半導体ウェーハを酸化処理し、この半導体ウェーハの面取り面のみに酸化膜を形成する工程と、
このマスキング状態を維持し、この半導体ウェーハの外周部に形成された酸化膜のみをエッチングすることで、上記半導体ウェーハの全体をエッチングした際に残した上記ウェーハ外周部の加工ダメージの残部を除去する工程と、
この酸化膜の残部の除去後、この半導体ウェーハの面取り面を鏡面研磨する工程とを備えた半導体ウェーハの面取り面の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体ウェーハの面取り面の形成方法、詳しくは加工時のウェーハ面取り部の形状変化が小さく、ダメージ残りの少ない半導体ウェーハの面取り面の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、単結晶シリコンインゴットをスライスして得たシリコンウェーハは、その外周部が面取り用砥石により面取りされる。この面取り時、ウェーハ外周部の面取り面には、１０〜２０μｍ程度の厚さ部分に加工ダメージ（歪み）が生じる。
この加工ダメージを取り除くために、ＣＣＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｎｅｒ  Ｒｏｕｎｄｉｎｇ）工程という、面取り面だけをエッチングする方法が開発されている。
従来、このＣＣＲ処理の一種として、複数枚のシリコンウェーハの面取りエッチングをまとめて行う、ギャザーエッチングが知られている。ギャザーエッチングとは、多数のシリコンウェーハをその表裏両面同士が密着するようにして重ね合わせ、これを回転しながら各ウェーハの外周部にエッチング液を接触させて、シリコンウェーハの外周部だけをエッチング処理する方法である。
また、これとは別の従来技術として、シリコンウェーハの外周部の表層の加工ダメージに合わせ、シリコンウェーハの露出面の全体をエッチングする方法も知られている。
このようなダメージ除去処理を施した後、ウェーハの面取り面にはＰＣＲ(Ｐｏｌｉｓｈｅｄ  Ｃｏｒｎｅｒ  Ｒｏｕｎｄｉｎｇ)加工が施される。具体的には、円筒状に展張された研磨布を回転し、この研磨布に研磨剤を供給しながら、回転中のシリコンウェーハの面取り面を押し付けるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来法によるシリコンウェーハの面取り面の形成方法によれば、以下の欠点があった。
上述したＣＣＲ工程では、ギャザリングされた多数枚のシリコンウェーハをフッ硝酸液に浸漬し、ウェーハ面取り部の表層だけを溶かすウェットエッチングが施される。この作業中、各ウェーハ外周部の表面からは常に反応ガスが発生している。そのため、例えばこの反応ガスが各ウェーハの外周部間（谷部分）の隙間形成面に付着したような場合には、エッチングムラが発生するおそれがあった。これにより、各シリコンウェーハの面取り面の形状はなだらかな湾曲面形状が崩れて段差を有する断面凸形状になり、これらの面取り面の形状の維持性（以下、形状維持性）が低下していた。すなわち、ＣＣＲ加工では、面取り面全域の加工ダメージを均一に除去することはむずかしく、面取り面の形状精度の確保が難しかった。
一方、ウェーハ外周部の表層の加工ダメージに合わせてウェーハ露出面の全体をエッチングすると、その分だけ鏡面仕上げしてデバイスの形成面となるウェーハ表面のエッチング量も増大する。これにより、シリコンウェーハの表面の平坦度が低下するという問題点が発生してしまうことになる。
【０００４】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、半導体ウェーハの面取り面に酸化膜を形成し、その後、この酸化膜を加工ダメージとともに除去すれば、ウェーハ表面の平坦度を低下させず、この面取り面の形状維持性が高められることを知見し、この発明を完成させた。
【０００５】
【発明の目的】
この発明は、ウェーハ表面の平坦度を低下させず、ウェーハ面取り面の形状維持性を高めながら効果的に面取り面のダメージを除去することができる半導体ウェーハの面取り面の形成方法を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体ウェーハの外周部に面取り用砥石による面取りを施す工程と、この面取りされた半導体ウェーハに、この半導体ウェーハの表裏両面の平坦度を高めるラッピングを施す工程と、このラッピングされた半導体ウェーハの全体をエッチング液に浸漬し、上記面取りにより生じたウェーハ外周部の加工ダメージの一部および上記ラッピングにより生じたウェーハ表裏両面の加工ダメージを除去するエッチングを行う工程と、このエッチングされた半導体ウェーハの表裏両面をマスキングする工程と、このマスキングされた半導体ウェーハを酸化処理し、この半導体ウェーハの面取り面のみに酸化膜を形成する工程と、このマスキング状態を維持し、この半導体ウェーハの外周部に形成された酸化膜のみをエッチングすることで、上記半導体ウェーハの全体をエッチングした際に残した上記ウェーハ外周部の加工ダメージの残部を除去する工程と、この酸化膜の残部の除去後、この半導体ウェーハの面取り面を鏡面研磨する工程とを備えた半導体ウェーハの面取り面の形成方法である。
【０００７】
半導体ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。
この面取り工程で使用される面取り用砥石は限定されない。例えば、レジノイド研削砥石でもよいし、メタルボンド面取り用砥石でもよい。
面取り用砥石の番手は限定されない。ただし、レジノイド研削砥石の場合は、＃１０００〜＃２０００であり、メタルボンド面取り用砥石の場合は、＃６００〜＃１５００である。
面取り用砥石による半導体ウェーハの面取り面の研削量は限定されない。ただし、通常は０．１〜１００μｍ、好ましくは０．１〜２０μｍである。
面取り部の表層に生じた砥石による加工ダメージの深さは、例えばレジノイド研削砥石の場合で０．５〜１０μｍ、メタルボンド研削砥石の場合で２〜２０μｍである。このダメージは、後工程である酸化膜の除去時に酸化膜とともに除去される。
【０００８】
酸化膜の形成方法は限定されない。ドライＯ2 酸化、ウエットＯ2 酸化などの熱酸化、オゾン洗浄等のウェット酸化による。
酸化膜の厚さは限定されない。酸化膜の厚さは０．０１〜１０μｍとしてもよい。
酸化膜の除去方法は限定されない。希ＨＦ液またはバッファードフッ酸液による酸化膜の溶解除去である。
酸化膜を形成する前に、エッチング液中に半導体ウェーハの全体を浸漬するエッチング工程を施した方が好ましい。これにより、ウェーハ面取り面に形成される酸化膜の厚さが薄くなって、酸化膜の形成時間や除去時間が短縮される。
ウェーハの表裏両面を保護する必要があるときは、この酸化膜を形成する場合、半導体ウェーハの表裏両面をマスキング材で被覆して形成してもよい。マスキング材の種類は、酸化膜の形成方法によって適宜変更される。例えば、酸化膜が熱酸化処理によって形成される場合には、耐熱性のマスキング材が採用される。この場合、面取り面の形状変化を防止するため、酸化膜の厚さは１μｍ以下の方が望ましい。
ウェーハ面取り面の研磨装置は限定されない。例えば、ＰＣＲ装置などを採用することができる。
【０００９】
エッチング液としては、混酸などの酸性エッチング液またはＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ性エッチング液を採用することができる。
半導体ウェーハのエッチング量は、片面で２０μｍ、両面で４０μｍ程度である。
【００１０】
【作用】
この発明によれば、面取り用砥石による機械的な面取り後、所定の方法により半導体ウェーハの面取り面に酸化膜を形成する。その後、この酸化膜を除去することで、この砥石による面取り時などにウェーハ外周部の表層に現出した加工ダメージを、酸化膜とともに除去する。その結果、ウェーハ外周部の表層の加工ダメージに合わせてウェーハ露出面の全体をエッチングした場合のようなウェーハ平坦度の低下を招くことがなく、半導体ウェーハの面取り面の形状維持性を高めることができる。
機械的に面取りされた半導体ウェーハの露出面の全体をエッチングするので、酸化膜によるダメージ除去の前に、このウェーハ外周部の加工ダメージの一部が除去される。これにより、酸化膜の薄肉化が図れ、この酸化膜の形成時間および除去時間を短縮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの面取り面の形成方法を説明するための断面図である。図２は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの面取り面の形成方法のフローシートである。
図２に示すように、この実施例にあっては、スライス、面取り（ＧＣＲ）、ラップ、酸エッチ、表裏両面のマスキング、面取り面への酸化膜の形成、酸化膜の除去、ＰＣＲ、研磨、洗浄の各工程を経て、表面および面取り面が鏡面仕上げされたシリコンウェーハが作製される。以下、各工程を詳細に説明する。
【００１２】
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（Ｓ２０１）で、厚さ８６０μｍ程度の８インチのシリコンウェーハにスライスされる。
次に、このスライスドウェーハＷは、続く面取り工程（Ｓ２０２）で、その外周部に面取り砥石が押し付けられ、所定の形状に面取りされる。
面取り砥石は、粗面取り用の＃８００のメタルボンド円柱砥石と、仕上げ用の＃１５００のメタルボンド円柱砥石とを有し、各外周面が研削作用面となっている。シリコンウェーハＷおよび面取り砥石を、所定の回転速度でそれぞれ回転して面取りする。面取り量は、それぞれウェーハ半径方向の内側へ向かって粗面取りが１００μｍ程度、仕上げ面取りが数１０μｍ程度である。これにより、シリコンウェーハＷの外周部は、所定の丸みを帯びた形状（例えばＭＯＳ型の面取り形状）に加工される。
【００１３】
次に、シリコンウェーハＷにラッピングを施し、シリコンウェーハＷの表裏両面の平行度を高める（Ｓ２０３）。このラッピング工程は、シリコンウェーハＷを互いに平行なラップ定盤間に配置し、その後、このラップ定盤間に、アルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液を流し込む。そして、加圧下で回転・摺り合わせを行うことで、シリコンウェーハＷの表裏両面を機械的にラッピングする。
続いて、このラップドウェーハＷにエッチングを施す（Ｓ２０４）。具体的には、フッ酸と硝酸とを混合した混酸液（常温〜５０℃）中に、シリコンウェーハＷを所定時間だけ浸漬する。この際、ウェーハ外周部の加工ダメージの一部が除去される（図１（ａ））。
【００１４】
次に、シリコンウェーハＷの外周部を除く表裏両面を、２枚のマスキング材ａ，ａによって被覆する（Ｓ２０５、図１（ｂ））。マスキング材ａ，ａとしては、厚さ０．１μｍの耐熱性を有するシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）が採用される。
そして、シリコンウェーハＷを熱酸化装置の反応管内に挿入し、Ｏ2 ガス雰囲気で、１０００℃、６０分だけ加熱する。これにより、マスキング材ａ，ａで被覆されていないシリコンウェーハＷの外周部に、厚さ０．５μｍの酸化膜（シリコン酸化膜）ｂが形成される（Ｓ２０６、図１（ｃ））。このとき、ウェーハ外周部のダメージ部分では結晶の配列の乱れや無数の微細な亀裂が発生しているので、Ｏ2 ガスとの接触面積が大きくなり、この部分の酸化の度合いが増大する。
続いて、５％の希ＨＦ液（常温）により１０分だけ希ＨＦ洗浄する。これにより、上記酸化膜ｂがウェーハ外周部の表層のダメージ部分とともに除去される（Ｓ２０７、図１（ｄ））。
【００１５】
その後、マスキング材ａ，ａを除去し（図１（ｅ））、シリコンウェーハＷの外周部をＰＣＲ加工する（Ｓ２０８）。ＰＣＲ装置としては、円筒形状のウレタンバフをモータ回転するものを採用している。モータによりウレタンバフを回転させ、この回転中のバフ外周面に、上記酸化膜ｂを除去したシリコンウェーハＷの外周面を接触させる。これにより、ウェーハ外周面が鏡面仕上げされる。その際、シリコンウェーハＷは、保持板にその片面だけが吸着・保持される。シリコンウェーハＷは、この保持板にホースなどを介して外部接続される負圧発生装置により吸引される。
続く研磨工程（Ｓ２０９）では、通常の研磨装置を使用し、シリコンウェーハＷの表面を１〜５μｍ研磨し、その後、ＰＣＲ加工時の吸着・保持面が、１μｍ以下の研磨量で仕上げ研磨される。これにより、エッチング後のシリコンウェーハＷの歪みを除去したり、ＰＣＲ加工で発生したシリコンウェーハＷの吸着面のあれなどが除去される。それから、最終洗浄（Ｓ２１０）および検査が施され、受注先のデバイスメーカーなどへ出荷される。
【００１６】
このように、シリコンウェーハＷの外周部の表層に酸化膜ｂをいったん形成し、その後、酸化膜ｂを除去するようにしたので、酸化膜ｂの除去時に、砥石による面取りで発生したウェーハ外周部の加工ダメージも除去される。これにより、ウェーハ外周部の表層の加工ダメージに合わせてウェーハ露出面の全体をエッチングした場合のようなウェーハ平坦度の低下を招くことなく、シリコンウェーハＷの面取り面の形状維持性を高めることができる。
また、シリコンウェーハＷの全体をエッチングするので、酸化膜ｂによるダメージ除去の前に、ウェーハ外周部の表層に形成された加工ダメージの一部が除去される。その結果、薄い酸化膜ｂであってもこの発明の効果が得られる。よって、酸化膜ｂの形成時間および酸化膜ｂの除去時間を短縮することができる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明によれば、面取り後の半導体ウェーハの外周部の表層に酸化膜を形成し、その後の酸化膜の除去時に、砥石による面取りなどでウェーハ外周部に現出した加工ダメージを、酸化膜とともに除去することができる。その結果、ウェーハ表面の平坦度を低下させず、ウェーハ面取り面の形状維持性を高めることができる。
砥石による面取り後、半導体ウェーハの露出面の全体にエッチングを施すので、酸化膜を利用したダメージ除去の前に、加工ダメージの一部が除去される。その結果、酸化膜の形成時間および酸化膜の除去時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの面取り面の形成方法を説明するための断面図である。
【図２】  この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの面取り面の形成方法のフローシートである。
【符号の説明】
Ｗ  シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
ｂ  酸化膜。
【図１】
0004337079.tif 000002
【図２】
0004337079.tif 000003