(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの表面を、研磨剤により全面にわたり研磨する工程を含むウェハの製造方法において、前記研磨剤はＭｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤であることを特徴とするウェハの製造方法。
【請求項２】
単結晶インゴットを切断してウェハを形成する切断工程を含むウェハの製造方法において、前記切断工程において、Ｍｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤を使うことを特徴とするウェハの製造方法。
【請求項３】
前記ウェハはＳｉ単結晶よりなり、前記研磨剤はＭｎＯ２  を主成分とすることを特徴とする請求項１または２記載のウェハの製造方法。
【請求項４】
単結晶インゴットを切断してウェハを形成する切断工程と、前記ウェハの表面を全面にわたり研磨剤により研磨する工程と、前記研磨されたウェハ表面上に半導体装置を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記研磨剤はＭｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記切断工程においても、前記Ｍｎ酸化物を砥粒として含む研磨剤を使うことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ウェハはＳｉ単結晶よりなり、前記研磨剤はＭｎＯ２を主成分とすることを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に半導体装置の製造に関し、特にウェハの研磨方法およびかかる方法で研磨したウェハを使った半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置は一般に半導体ウェハ上に形成される。特に、Ｓｉウェハは様々な半導体装置の基板として広く使われている。
【０００２】
Ｓｉウェハは、一般にＣＺ法等により形成されたＳｉ単結晶インゴットを円筒形状に研削し、得られた円筒形状の単結晶体をスライスして形成される。各々のウェハは、片面が鏡面研磨され、鏡面研磨された面上に様々な工程を施すことにより半導体装置が形成される。
【０００３】
【従来の技術】
従来の半導体装置は、６インチ径あるいは８インチ径のウェハ上に形成されるのが主流となっていたが、半導体装置の製造費用を低下させるため、１２インチ径のウェハの使用が検討されている。
【０００４】
６インチ径あるいは８インチ径のウェハをスライスする場合には、インゴットの切断に内周刃を使ったスライサーが一般に使われているが、１２インチ径あるいはそれを超える径のウェハをスライスする場合には、ワイヤソーあるいはバンドソーを使う必要がある。ワイヤソーあるいはバンドソーを使ったスライスでは、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだ厚さが約１ｍｍ程度の金属のワイヤあるいはバンドによりインゴットが研削・切断されるが、その際切断速度を上昇させるため、また一度の切断で多数のスライスが得られるように、油中にダイヤモンド砥粒を分散させた研磨剤が使われることが多い。
【０００５】
また、従来より、スライスされたウェハの表面を鏡面研磨するために、コロイダルシリカ研磨剤を使った研磨工程が施されている。
図５は、従来のウェハの製造工程を示すフローチャートである。
図５を参照するに、まずステップＳ１において、ＣＺ法等の周知の結晶成長方法により、単結晶Ｓｉインゴットが融液から引き上げられる。次に、ステップＳ２において、得られたＳｉインゴットのテールとトップが切断除去され、さらに、得られたインゴットは、次のステップＳ３で行われる円筒研削工程に適した長さの円筒インゴットピースに分割される。
【０００６】
さらに、ステップＳ３において円筒研削された後、各々の円筒インゴットピースは、ステップＳ４の工程において、ワイヤソーあるいはバンドソーを使って個々のウェハにスライスされる。一般に工程Ｓ４では、スライスは、前記円筒インゴットピースの複数の箇所で同時に実行され、その結果、複数のウェハが同時にスライスされる。
【０００７】
次に、ステップＳ５の工程で、得られた各々のウェハについて、一部を直線状にカットしてオリエンテーションフラットを形成し、さらに取り扱いを容易にするために、ウェハのエッジを面取りしてカケの発生を抑止する。
さらに、このようにして処理されたウェハをステップＳ６のラッピング工程においてラッピングし、厚さを所定値に揃え、さらにステップＳ７のエッチング工程において表面をＨＦ，酢酸およびＨＮＯ3 の混合液でエッチングし、ウェハ表面の欠陥および汚染を除去する。
【０００８】
このように処理されたウェハは、さらにステップＳ８において、素子を形成する側の面がコロイダルシリカを使った研磨剤により鏡面研磨され、さらにステップＳ９において、ＮＨ4 ＯＨおよびＨ2 Ｏ2 をベースとした洗浄液により洗浄され、砥粒が除去される。さらにステップＳ９において引き続き酸洗浄を行って、金属汚染を除去することにより、半導体装置の形成に適したウェハが得られる。
【０００９】
図６は、図５のステップＳ４におけるスライス工程を、バンドソーを使った場合を例に示す。
図６を参照するに、円筒研削された円筒インゴットピース１が、複数のダイヤモンドソー２Ａ〜２Ｄを含むカッター２の往復運動により切断され、その際ダイヤモンド砥粒を含んだ油をシャワーすることにより、スライスの速度が向上する。
【００１０】
図７は、図５のステップＳ８における研磨工程を示す。
図７を参照するに、ウェハ１０は、所定速度で回転する研磨ヘッド１１上に、真空チャックにより吸着され、研磨ヘッドは、前記ウェハを、所定速度で回転する定盤１２に、所定の力で押しつける。定盤１２上には研磨布１２Ａが装着されており、研磨布上にはコロイダルシリカ研磨剤が供給装置１３より滴下される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図６のバンドソーを使ったカッター２では、バンドソー２Ａ〜２Ｄの往復運動速度が遅いため、切断速度を向上させるために、先にも説明したダイヤモンド砥粒を油中に分散させた研磨剤をスプレー等により使用することが不可欠になる。しかし、このようなダイヤモンドを使った研磨剤は高価であり、半導体装置の製造費用を上昇させてしまう。これに対して、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）のような安価な砥粒を使う場合もあるが、この場合には切断速度が低下する問題点の他に、使用済みの砥粒が磨耗しており、回収して再利用することは困難である問題点を有する。結果的に、このような安価な研磨剤を使っても、研磨剤に実質的な費用がかかり、半導体装置の製造費用はあまり低下しない。
【００１２】
また、従来は、図７の研磨工程において、供給装置１３から滴下される研磨剤としてコロイダルシリカが使われているが、半導体装置の生産量の増大に伴い、コロイダルシリカ研磨剤の消費量も近年急増しており、このような割合で半導体装置の増産が継続すると、廃棄されたコロイダルシリカ研磨剤による環境問題も将来浮上してくるおそれがある。研磨剤自体の回収は行われているが、使用済み研磨剤中にはウェハの破片や研磨布の破片等が含まれており、コロイダルシリカ研磨剤あるいはアルミナ研磨剤の場合、これらの破片の分離が困難で、このため回収した研磨剤を再生して再利用することが困難である。
【００１３】
一方、本発明の発明者は、先にＭｎ酸化物がＳｉ基板あるいはＳｉ基板上に形成された酸化膜のＣＭＰ（化学機械研磨）工程において有効な研磨剤となることを発見し、かかるＭｎ酸化物によるＣＭＰ工程を使った半導体装置の製造方法を提案した（特願平７−１６９０４８，特願平７−１６９０５７，特願平８−１４９５２６，特願平８−１６７６２１等）。特に、ＭｎＯ2 は、Ｗ等の金属あるいはＳｉの効果的な研磨剤となり、Ｍｎ2 Ｏ3 あるいはＭｎ3 Ｏ4 はＳｉＯ2 等の酸化膜の効果的な研磨剤となることが確認された。
【００１４】
一方、インゴットの切断時、あるいはウェハ全面の研磨時にＭｎ酸化物を砥粒として使うことは従来提案されておらず、またその効果も確認されていない。
そこで、本発明は上記の課題を解決したウェハの製造方法、およびかかるウェハを使った半導体装置の製造方法を提供することを概括的課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を、
請求項１に記載したように、
請求項１に記載したように、
ウェハの表面を、研磨剤により全面にわたり研磨する工程を含むウェハの製造方法において、前記研磨剤はＭｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤であることを特徴とするウェハの製造方法により、または
請求項２に記載したように、
単結晶インゴットを切断してウェハを形成する切断工程を含むウェハの製造方法において、前記切断工程において、Ｍｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤を使うことを特徴とするウェハの製造方法により、または
請求項３に記載したように、
前記ウェハはＳｉ単結晶よりなり、前記研磨剤はＭｎＯ２  を主成分とすることを特徴とする請求項１または２記載のウェハの製造方法により、または
請求項４に記載したように、
単結晶インゴットを切断してウェハを形成する切断工程と、前記ウェハの表面を全面にわたり研磨剤により研磨する工程と、前記研磨されたウェハ表面上に半導体装置を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記研磨剤はＭｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤であることを特徴とする半導体装置の製造方法により、または
請求項５に記載したように、
前記切断工程においても、前記Ｍｎ酸化物を砥粒として含む研磨剤を使うことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法により、または
請求項６に記載したように、
前記ウェハはＳｉ単結晶よりなり、前記研磨剤はＭｎＯ２を主成分とすることを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の製造方法により、解決する。
【００１６】
本発明によれば、酸に可溶なＭｎ酸化物を砥粒としてウェハの鏡面研磨あるいはインゴットの切断を行うことで、使用済みの研磨剤を溶解した後で容易に再生することができる。換言すると、本発明により、使用済みの研磨剤の環境への排出を実質的にゼロにすることが可能で、半導体装置の生産量が将来さらに急増しても、使用済み研磨剤による環境汚染の問題を回避することができる。また、インゴットの切断工程において、Ｍｎ酸化物を砥粒として含む研磨剤を使用することにより、切断速度が増大することが見出された。特に、ＭｎＯ2 を砥粒として使うことにより、ウェハの研磨速度およびインゴットの切断速度のいずれもが増大することが発見された。Ｍｎ酸化物は安価であり、従って半導体装置の製造費用を大きく低減させることが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施例を、図１を参照しながら説明する。
図１は、図６と同様なバンドソーを使ったカッター２を使った本発明の第１実施例によるＳｉインゴットの切断の例を示す。図１中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００１８】
図１のカッター２では、図６の場合に使われていたダイヤモンド砥粒の代わりにＭｎＯ2 を主成分とする砥粒を使う。より具体的には、図１の実施例では粒径が約１０〜３０μｍの電池用電解ＭｎＯ2 よりなる砥粒を、典型的には純水中に分散させた研磨剤を、ウェハ切断時に円筒インゴットピース上にスプレーする。
【００１９】
図２は、かかるＭｎＯ2 砥粒を切断に使った場合のバンドソーによる８インチウェハの切断に要する時間を、従来のダイヤモンド砥粒を使った場合と、同一条件下で比較して示す図である。
図２を参照するに、ＭｎＯ2 を砥粒として使った場合でも、ダイヤモンド砥粒を使った場合と同等の切断速度が得られることがわかる。
【００２０】
図３は図７と同様な研磨装置を使った、本発明の第２実施例によるＳｉウェハの研磨の例を示す。従って、図３中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３を参照するに、本実施例では、研磨剤供給装置１３から滴下される研磨剤として、コロイダルシリカのかわりに０．１μｍ程度の粒径のＭｎＯ2 を使う。
【００２１】
図４は、図３の装置を使って８インチ径のＳｉウェハ１０の全面を研磨した場合の所要時間を、同一の条件下においてコロイダルシリカを使って研磨した場合の所要時間と比較して示す。
図４を参照するに、研磨剤としてＭｎＯ2 を使うことにより、ウェハ研磨に要する時間が実質的に減少し、ウェハ１０の製造スループット、従ってウェハ１０上に形成される半導体装置の製造スループットが向上する。
【００２２】
前記図１あるいは図３の工程では、研磨剤として、Ｓｉに対する研磨速度が大きいＭｎＯ2 を使うのが好ましいが、研磨剤中に若干のＭｎ2 Ｏ3 あるいはＭｎ3 Ｏ4 が含まれていてもよい。
ＭｎＯ2 は電池の材料として大量に生産されており、容易かつ安価に入手することができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明の特徴によれば、ウェハの表面を、研磨剤により全面にわたり研磨する工程を含むウェハの製造方法において、前記研磨剤としてＭｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤を使うことにより、安価に、かつ効率よくウェハを製造することが可能になる。
【００２４】
請求項２記載の本発明の特徴によれば、単結晶インゴットを切断してウェハを形成する切断工程を含むウェハの製造方法において、前記切断工程において、Ｍｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤を使うことにより、インゴットの切断を、高価なダイヤモンド砥粒を使うことなく、迅速に実行することができ、ウェハの製造費用が実質的に安くなる。
【００２５】
請求項３記載の本発明の特徴によれば、前記研磨剤としてＭｎＯ２ を主成分とする研磨剤を使うことにより、Ｓｉよりなウェハあるいはインゴットを特に効率よく製造することが可能になる。
請求項４〜６記載の本発明の特徴によれば、単結晶インゴットを切断してウェハを形成する切断工程と、前記ウェハの表面を全面にわたり研磨剤により研磨する工程と、前記研磨されたウェハ表面上に半導体装置を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法において、前記研磨剤として、安価なＭｎ酸化物のみを純水中に分散させた研磨剤を使うことにより、ウェハが安価、かつ効率的に製造でき、その結果半導体装置の製造費用が低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による半導体ウェハの製造プロセスの一部を示す図である。
【図２】図１の実施例におけるインゴットスライスの際の切断速度を、従来例と比較して示す図。
【図３】本発明の第２実施例による半導体ウェハの製造プロセスの一部を示す図である。
【図４】図３の実施例におけるＳｉウェハの研磨速度を、従来例と比較して示す図である。
【図５】従来の半導体ウェハの製造プロセスを示すフローチャートである。
【図６】図５の工程の一部を示す図である。
【図７】図５の工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
１  インゴット
２  カッター
２Ａ〜２Ｄ  バンドソー
１０  ウェハ
１１  研磨ヘッド
１２  定盤
１２Ａ  研磨布
１３  研磨剤供給装置
【図１】
0003854353.tif 000002
【図２】
0003854353.tif 000003
【図３】
0003854353.tif 000004
【図４】
0003854353.tif 000005
【図５】
0003854353.tif 000006
【図６】
0003854353.tif 000007
【図７】
0003854353.tif 000008