JP2001358107A - 再生ウェーハから半導体ウェーハへの変換法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再生ウェーハの製造法。 【解決手段】 （ａ）異性材料を有する再生ウェーハの
少なくとも１面を、機械的に材料除去する作業；（ｂ）
再生ウェーハの側面および／または縁部の少なくとも１
つからの、エッチング工程による表面材料除去；（ｃ）
再生ウェーハ縁部の研磨；（ｄ）研磨布で覆われた、自
転するバフの間で、研磨剤導入下での再生ウェーハの両
面同時研磨、（ｅ）研磨布で覆われたバフ上、研磨剤導
入下での、再生ウェーハの少なくとも一面の片面研磨の
各工程を実施する。 【効果】電子素子を製造するためのプロセスからの異性
材料を強力に送り込み、かつ５０μｍ以下の厚さ削減の
実施下での調節後、０．１３μｍ以下の線幅を有する素
子のため出発材料としての再利用に適当であり、および
収量および製造コストに関して優れた再生ウェーハが得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】再生ウェーハ（英語：reclai
m wafer）と呼ばれる半導体ウェーハを、半導体製造の
ため、殊に０．１３μｍ以下の線幅を有する電子素子を
大量生産するための出発材料として適当な半導体ウェー
ハへと変換する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積半導体素子の製造には、半導体ウェ
ーハが必要とされるが、半導体ウェーハはそれぞれ使用
分野に応じて所定の品質の要求を満たしていなければな
らない。この場合、使用分野は例えば、特定の技術世代
のデータ処理素子またはデータ記憶素子の製造、および
この種の素子を製造するためのプロセスの管理のため
の、モニタウェーハとも呼ばれるテストウェーハとして
の使用である。品質パラメーターは、例えば半導体ウェ
ーハの最悪の部分領域に対するＳＦＱＲｍａｘとして表
わされる局所平坦度、ウェーハ表面上で目視可能な掻き
傷および斑点の不在、および光の散乱中心（“localize
d light scatterers”、ＬＬＳ）の数、および曇りなく
研磨されたウェーハ面、一般には半導体素子がその上で
製造されることになる表側の表面粗さ（“Haze”）の数
値である。その上、例えば０．１３μｍ以下の線幅を有
する最新の素子世代には、一般に研磨された裏側および
研磨された縁部に向けた要求が課されている。

【０００３】素子製造に適当な半導体ウェーハは、半導
体ウェーハ製造のため必要とされる多数のプロセス段階
に基づき、高い価値を有しており、この場合、この材料
の価格は、機能の優れた素子のコストの１０％になるこ
ともある。他方、素子製造の範囲内では、最初からモニ
タウェーハとして使用されていたかあるいは欠陥に基づ
き後加工を免れている大量の半導体ウェーハが常により
分けられている。最も単純な場合、このような再生ウェ
ーハは比較的簡単に後浄化または後研削によって除去さ
れるべき表面的な不純物または欠陥を有している。しか
し、ほとんど大抵のこの種のウェーハは、前記の方法で
是認できるコストをかけず、品質の損失なしに除去可能
である、素子プロセスからの異性材料と反応作用させら
れている。このような異性材料は、層、層断片および半
導体成分の形で存在していてもよく、層断片および半導
体成分の場合には、一般に表側に存在していることもあ
るが、層の場合には同様にウェーハの裏側および縁部上
に存在していてもよい。この場合、層および層断片の群
は、例えば半導体材料、例えばエピタクシー成長した珪
素層、ポリ珪素またはヒ化ガリウム、金属、例えばアル
ミニウム、タングステンおよび銅、絶縁体および誘電
体、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化珪素（Ｓｉ_３
Ｎ_４）、オキシ窒化珪素およびホスホシリケートおよび
有機体、例えばポリマーを包含していてもよい。半導体
成分の群は、注入および拡散領域、例えばホウ素、リ
ン、砒素またはアンチモンをドーピングされている珪素
を含有していてもよいが、この場合、この局所的に狭く
限定された領域は、層および層断片と異なって、数μｍ
の深さまで、ウェーハの半導体材料中に到達しうる。前
記の異性材料は、特に半導体ウェーハの表側に、一般に
複数層が積み重なって存在している。

【０００４】経費削減の見込みの高さは、再生ウェーハ
を新たに半導体素子製造の際に使用できるように、施与
された異性材料を有する再生ウェーハを製造する方法を
開発することにつながった。この場合、公知技術水準に
よれば、まず異性材料層をエッチングによって除去する
ことが可能である。例えばＳｉＯ_２はフッ化水素酸を用
いて、Ｓｉ_３Ｎ_４は熱した濃リン酸を用いて、多結晶質
珪素および単結晶質珪素はフッ化水素酸／硝酸／酢酸混
合物または熱した濃苛性カリ溶液（ＫＯＨ）を用いて、
および有機被膜は熱した濃硫酸を用いて除去することが
できるが；これらの強酸および塩基は、水溶液中で使用
されている。エッチング後には、一般に半導体成分が半
導体ウェーハの表側に残留している。

【０００５】米国特許第３５５９２８１号明細書中で
は、本来のエピタクシー処理されたウェーハを、エッチ
ング後に、例えばＳｉＯ_２からなる不動態化層を強力に
送り込むこと、この層を裏側から除去すること、裏側を
研磨すること、およびエピタクシー層および半導体素子
の新たな施与のための表側として使用することが、特許
の保護を請求されている。この方法の欠点は、半導体成
分に不導体化層を被覆することによって、最新の素子プ
ロセスでは問題となる汚染物が、半導体ウェーハ中に残
留することである。

【０００６】米国特許第３９２３５６７号明細書中に
は、エッチング後に、ゲッター中心を生じさせるためリ
ン拡散を実施し、ウェーハを新たにエッチングし、かつ
裏側を研削し、引続き表側を研磨し、および半導体素子
を新たに施与するために使用することが提案されてい
る。この方法の欠点は、ゲッター中心の除去および半導
体ウェーハの平面平行の保証のために、比較的大きい材
料除去を必要とすることである。

【０００７】米国特許第５１３１９７９号明細書中に
は、異性材料を被覆された半導体ウェーハ製造のため、
順次、エッチングまたは研削による層除去、縁部研削、
表側の１段階または２段階の研磨、酸素により誘発され
る積み重ね欠陥（ＯＳＦ）の再分布、およびエピタクシ
ー層の施与が記載されている。この方法の欠点は、比較
的高い再加工コストと結びついていることである。

【０００８】特開平７−１２２５３２号公報によれば、
ポリ珪素被膜およびＳｉＯ_２−被膜だけで被覆されてい
る半導体ウェーハを、再利用の目的で、まず熱したＫＯ
Ｈ溶液を用いてポリ珪素を除去し、次にフッ化水素酸／
塩酸−溶液を用いてＳｉＯ_２を除去し、引続き、後に素
子を強力に送り込むことになる面で曇りなく片面研磨
し、浄化させることができる。欧州特許出願公開第９３
３８１０Ａ１号明細書中では、単結晶珪素層および場合
によっては異性材料のエッチング除去または研磨除去お
よびフッ化水素酸を用いた絶縁層の除去が特許の保護を
請求されており、この場合、他の工程、例えば還元性雰
囲気下での熱処理および／または研削を続けてもよい。
この２つの方法の欠点は、これらの方法を用いて素子成
分を有する半導体ウェーハの製造が不可能であるという
ことである。

【０００９】米国特許第５６２２８７５号明細書の１つ
の好ましい実施態様は、異性材料層のエッチング− 電
子素子を除去するための表側研磨 − 裏側研磨エッチ
ング− 曇りなく研磨された裏側面を製造するための片
側表面研磨の処理順序であり、該裏側面は、素子製造に
おける半導体ウェーハの再利用の際に新たな表側面と定
義されている。米国特許第５８５５７３５号明細書の１
つの好ましい実施態様は、縁部被覆を除去するための縁
部の粗い研磨 − 半導体成分および被覆を除去するた
めの、研磨剤中での６容量％を上回る研磨材濃度を用い
たラップ法の場合の両面の粗い研磨 − エッチング
− 曇りなく研磨された表側または裏側を製造するため
の片側表面研磨の処理順序である。これら２つの方法の
欠点は、これらの方法では、曇りなく研磨された片側、
研磨された片側および研磨された縁部を有する調製され
た半導体ウェーハの製造が不可能であるということであ
る。

【００１０】記載された全ての方法の本質的な欠点は、
最新の素子プロセスに必要とされるような、例えば０．
１３μｍの線幅を有する電子素子製造のため０．１３μ
ｍ以下のＳＦＱＲｍａｘとして表わされる局所平坦度に
至らないことである。

【００１１】半導体ウェーハの表面研磨法は、例えば欧
州特許出願公開第２７２５３１Ａ１号および同第５８０
１６２Ａ１号明細書中に記載されている。半導体ウェー
ハのラップ法は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開
第１９７５５７０５Ａ１号明細書および国際公開番号Ｗ
Ｏ９７／２８９２５号の記載から公知である。湿式化学
エッチング法は、例えばドイツ連邦共和国特許第１９８
３３２５７Ｃ１号明細書中に記載されている。縁部研磨
法は、例えば米国特許第５８６６４７７号明細書および
欧州特許第６８７５２４Ｂ１号明細書の記載から公知で
ある。半導体ウェーハの両面研磨は、例えば米国特許第
３６９１６９４号、欧州特許第２０８３１５Ｂ１号明細
書およびドイツ特許出願第ＤＥ１９９０５７３７．０号
および同第ＤＥ１９９５６２５０．４号明細書中で特許
の保護を請求されている。曇りのない表面を製造するた
めの片側研磨法は、例えばドイツ特許出願第ＤＥ−１０
０１２８４０．８号明細書中に記載されている。０．１
３μｍの線幅を有する電子素子製造のための半導体ウェ
ーハへの要求を満たす、曇りなく研磨された表側、研磨
された裏側および研磨された縁部を有する半導体ウェー
ハを製造するための方法は、ドイツ特許出願第ＤＥ−１
０００４５７８．２号明細書中で特許の保護を請求され
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】したがって、電子素子
を製造するためのプロセスからの異性材料を強力に送り
込み、かつ５０μｍ以下の厚さ削減の実施下での製造後
に、０．１３μｍ以下の線幅を有する素子のための出発
材料としての再利用に適当であり、収量および製造コス
トに関して公知技術水準による方法を凌駕する、再生ウ
ェーハの製造法を提供するという課題が課されていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の対象は、半導体
製造のための出発材料として適当な半導体ウェーハへ
と、再生ウェーハと呼ばれる半導体ウェーハを変換する
方法であり、この場合、再生ウェーハは、表側、裏側お
よび縁部を有し、かつ表裏少なくとも１つの面に、少な
くとも１つの半導体素子製造プロセスから生じる異性材
料を有し、およびこの方法は、次の各工程： （ａ）再生ウェーハの異性材料を有する面の少なくとも
一方の機械的材料除去処理； （ｂ）再生ウェーハの面および／または縁部の少なくと
も１つからの、少なくとも１つのエッチング工程による
表面材料除去； （ｃ）再生ウェーハ縁部の研磨； （ｄ）研磨布で覆われた、自転するバフの間で、０．１
〜５質量％の固体濃度および９〜１２のｐＨ値を有する
研磨剤導入下での再生ウェーハの両面同時研磨、この場
合、再生ウェーハは１つの余地部分に存在している；お
よび （ｅ）研磨布で覆われたバフ上、０．１〜５質量％の固
体濃度および９〜１２のｐＨ値を有する研磨剤導入下で
の、再生ウェーハの少なくとも一面の片面研磨を含み、
この場合、曇りのない研磨された表面が製造される。

【００１４】本発明の本質的な特徴は、この方法によっ
て０．１３μｍ−技術世代の電子素子製造の際に再利用
するための要求を満たす、曇りなく研磨された面、研磨
された面および研磨された縁部を有する半導体ウェーハ
が得られることである。本発明による処理順序は、公知
技術水準により品質的に価値の低いウェーハを製造する
製造法の処理コストに匹敵する処理コストで、このよう
に高価値の半導体ウェーハを高い収量で提供するという
事実は、驚異的なことであり、予見できることではなか
った。

【００１５】本方法の出発生成物は、電子素子製造のた
めのプロセスにおいて、表側、裏側および／または縁部
上で、層、層断片および／または半導体成分の形の異性
材料を強力に送り込まれ、更に加工して除去された、再
利用に適当な角を丸くした材料からなる、再生ウェーハ
と呼ばれる単結晶半導体ウェーハである。

【００１６】本方法の最終生成物は、０．１３μｍ−技
術世代の半導体素子を製造するために改めて使用するこ
とができ、かつ最初に使用された半導体ウェーハよりも
最大で約５０μｍ薄い、曇りなく研磨された面、研磨さ
れた面および研磨された縁部を有する単結晶半導体ウェ
ーハである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明による方法は、原理的に、
異性材料を強力に送り込まれており、かつ使用される機
械的、化学的かつ化学機械的表面加工法によって加工で
きる材料からなるディスク状の物体を製造するために使
用することができる。この種の材料は、例えば半導体、
例えば珪素またはヒ化ガリウムである。この方法は特
に、異性材料を強力に送り込まれた、殊に２００ｍｍ、
３００ｍｍ、４００ｍｍおよび４５０ｍｍの直径および
５００μｍ〜１０００μｍの厚さを有する単結晶珪素ウ
ェーハの製造に好適である。本発明により製造された半
導体ウェーハは、半導体素子製造のための出発材料とし
てまたはこのプロセスを管理するためのモニタウェーハ
として直接改めて使用されるか、裏面封止のような層の
施与または例えば珪素を有するウェーハの表側の層のエ
ピタクシー被覆の施与および／または例えば水素雰囲気
またはアルゴン雰囲気下での熱処理によるコンディショ
ニングにより、その特定目的に導入することができる。
またＳＯＩ−ウェーハの形の再利用も可能である。

【００１８】さらに本発明による多段階の方法を、プロ
セス段階（ａ）〜（ｅ）により再生ウェーハとしての珪
素ウェーハ製造の例につき詳説する。

【００１９】（ａ）機械的表面加工 本発明の範囲内では、製造すべき珪素ウェーハはまず機
械的表面加工工程を施される。この場合、原理的には表
側および／または裏側から材料を除去することができ
る。機械的表面加工には、例えば研削法、フライス法お
よびラップ法が適当であり；本発明の範囲内では研削法
またはラップ法の実施が好ましい。同じ面、一般には表
側上での研削法の使用は特に好ましく、該表側は多くの
場合に互いに重なり合って配置された層および層断片と
ともに、また素子成分、例えば高ドーピングされた注入
領域および拡散領域をも有しており、これらは層および
層断片と異なって、単結晶珪素中へ数μｍの深さにまで
到達することがある。反対側のウェーハの面、一般には
裏側が、例えば３層またはそれ以上の層からなる多層の
層構造、または例外的な場合であるが同様に素子成分を
強力に送り込まれていなければならない場合には、この
裏側を同様に研削するか、または両面ラップ法を使用す
ることが好ましい。

【００２０】珪素ウェーハの片面研削は、表面研削工程
によって、殊に好ましくは、金属結合、合成樹脂結合ま
たはセラミック結合した、４００メッシュ（粒度範囲３
０〜５０μｍ）〜２０００メッシュ（粒度範囲４〜６μ
ｍ）の粒子のダイヤモンドからなる、研磨ディスクを用
いた回転式研削機中で行われ；合成樹脂結合したダイヤ
モンドからなる研磨ディスクの使用は特に好ましい。両
面を研削する必要がある場合、これらの面は逐次または
同時に研削またはラップすることができ；逐次表面研削
は、この場合特に好ましい。層または層断片中に配置さ
れた異性材料が、珪素ウェーハの研削された片面または
両面から完全に除去され、かつ単結晶珪素の除去が、研
削されたウェーハ面１つにつき１〜６μｍであるような
方法での研削工程の実施が特に好ましい。

【００２１】（ｂ）エッチング 珪素ウェーハの研削されていない面および縁部上の層、
ならびに損傷した表層（“損傷”）および殊に金属性不
純物を除去する目的で、この箇所で、１つまたは複数の
アルカリ性エッチング混合物および／または酸性エッチ
ング混合物中での珪素ウェーハの湿式化学処理としてお
よび／またはプラスマ処理として実施することができる
１段階または数段階のエッチング工程が行われる。全ウ
ェーハ表面を例えば回分法で処理するか、または個々の
珪素ウェーハの１面だけを、場合によっては縁部を含
め、例えばいわゆる“スピン腐食版工（Spin Etcher
s）”を用いて処理することによる湿式化学エッチング
が好ましい。この２つの方法のためには、商業的に装置
が提供されている。数段階のエッチング法が必要とされ
る場合、各段階は別々のエッチング装置中か、または複
数のエッチング槽を有する集積装置中で実施することが
できる。各エッチング段階の化学薬品および処理条件の
数、順序および選択は、好ましくは出発材料の性質に依
存する。特定の場合には、殊に工程（ａ）での両面研削
後、珪素ウェーハの縁部をエッチングするだけで十分間
に合う。

【００２２】公知技術水準は、種々の異性材料を除去す
るため、種々のエッチング混合物を提案しているが、こ
れらの使用が本発明の材料を考慮して正当と認められて
いる場合には、これらは、本発明の範囲内では全てを含
めて好ましい。ＳｉＯ_２−層には、２０〜６０℃の温度
範囲内および０．１〜１０質量％の濃度で、水性フッ化
水素酸（ＨＦ）、フッ化アンモニウムを用いて緩衝され
た水性フッ化水素酸（ＢＨＦ）または水性フッ化水素酸
と塩酸とからなる混合物が適当である。窒化物含有層、
例えばＳｉ_３Ｎ_４または珪素オキシドニトリドには、有
利に熱した濃リン酸（水溶液中Ｈ_３ＰＯ_４）が４０〜９
５質量％の濃度、４０〜１９０℃の温度で使用される。
場合によっては、これらの物質を除去するために、同様
にＨＦまたはＢＨＦが使用できる。有機材料、例えば半
導体構造体製造の際にフォトマスクとして使用されるポ
リマーの除去には、濃硫酸（水溶液中Ｈ_２ＳＯ_４ ６０
〜９８質量％）が該当する。ポリ珪素および単結晶珪素
は、濃硝酸および濃フッ化水素酸を基礎とする酸混合物
によって、２０〜６０℃の温度で、例えば酢酸または耐
酸性界面活性剤の添加下または強苛性アルカリ溶液、例
えば苛性ソーダ水溶液（ＮａＯＨ）、苛性カリ溶液（Ｋ
ＯＨ）またはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶
液（ＴＭＡＨ）中で、４０〜１２０℃の温度でエッチン
グ除去することができる。種々の場合、プラスマエッチ
ング法も中性分子またはイオンの攻撃下に、発明の範囲
内で使用することができる。

【００２３】工程（ｂ）は有利に、まず珪素ウェーハ上
になお存在する全ての異性材料が、１つまたは複数のエ
ッチング混合物を用いて除去されるように、実施され
る。特に好ましい作業法の場合、最後のエッチング段階
は、研削工程（ａ）によって生じる損傷ならびに汚染物
を除去するため、ウェーハからの単結晶珪素の除去を引
き起こす。エッチング工程（ｂ）の場合の単結晶珪素の
除去は、特に好ましくはエッチングしたウェーハ面１つ
につき５〜１０μｍである。

【００２４】（ｃ）縁部研磨 縁部研磨工程（ｃ）の実施のため、同様に商業的に得ら
れる自動装置が使用される。好ましくは珪素ウェーハの
縁部は、エッチング工程（ｂ）の後、注入された微粒状
研磨材を有する研磨布を用いて研磨されるか、あるいは
この種の成分を有しない研磨布を用いて、アルカリ性物
質および場合によっては他の添加剤の存在下に多数の研
磨作用性無機物質の懸濁液またはコロイドを含有する、
水性研磨剤を連続的に導入しながら研磨される。縁部研
磨に適当な研磨材は、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｚ
ｒＯ_２およびＳｉＣである。特に好ましくは、１０〜１
２のｐＨ値を有する、水中にＳｉＯ_２１〜５質量％から
なる研磨剤の導入下に、補強ポリエステル繊維を含有し
ていてもよい、３０〜７０の硬度（ショアーＡ）のポリ
ウレタン−研磨布を用いて研磨される。工程（ｃ）の場
合の、縁部表面に関する単結晶珪素の除去は、特に好ま
しくは０．１〜５μｍである。

【００２５】（ｄ）両面研磨 引き続く工程（ｄ）の場合、本質的に、２つともそれぞ
れ研磨布で覆われた、自由に水平に回転可能な研磨下板
と自由に水平に回転可能な研磨上板とからなる商業的に
得られる両面研磨機が使用され、これは適当な化学組成
の研磨剤の連続的導入下に、好ましくは複数の珪素ウェ
−ハの両面を除去する研磨が可能である。特に好ましく
は、場合によっては導入された補強ポリエステル繊維を
有していてもよい、６０〜９０の硬度（ショアーＡ）
の、裏打ちされたポリウレタン−研磨布を用いて、炭酸
カリウムの添加によって１０〜１１．５のｐＨ値に調節
された、水中にＳｉＯ_２１〜５質量％からなる研磨剤の
導入下に研磨される。

【００２６】この場合、珪素ウェーハは珪素ウェーハを
取り込むため十分に測られた余地を有する回転板によっ
て、研磨の間サイクロイド軌道上に保たれる。ステンレ
スクロム鋼からなる回転板は、高い寸法安定性および化
学的抵抗性に基づき、特に好ましい。研磨の間、回転板
内部に残された内側の縁部によるウェーハ縁部の損傷を
阻止するため、例えば回転板と同一の厚さのポリアミド
からなるプラスチック被覆を用いて、残された内側をラ
イニングすることは好ましい。

【００２７】工程（ｄ）により高い局所平坦度を有する
珪素ウェーハを存在させるためには、ドイツ特許出願第
１９９０５７３７．０号明細書による両面研磨法が特に
好ましいが、この方法の場合、選択される回転板の厚さ
は、両面研磨工程（ｄ）による珪素ウェーハの最終厚さ
に依存している。この実施の変法に特性決定的であるの
は、両面研磨された珪素ウェーハの最終厚さが回転板厚
さよりも２μｍ〜２０μｍ厚いことであり；単結晶珪素
の特に好ましい全除去は、５〜２０μｍである。

【００２８】両面研磨工程（ｄ）を終了するため、化学
的に著しく反応性の疎水性ウェーハ表面を不動態化させ
なければならない。本発明の範囲内では、これは好まし
くは、１つまたは複数の薄膜形成剤を含有する１つの液
体または順次複数の液体を導入することによって、珪素
ウェーハの研磨された表側、裏側および縁部を、液体被
膜で完全に湿潤させることに続けて行われるが、この場
合、一般に停止剤中の薄膜形成剤の０．０１〜１０容量
％の濃度範囲は重要である。本発明の範囲内では、１価
または多価のアルコール、ポリアルコールおよび界面活
性剤を含む化合物の群からの、引続く浄化の際に除去可
能な１つの物質または複数の物質の使用が特に好まし
い。この原理を実現する、同様に特に好ましい停止工程
の実施形態は、前記の化合物群からの１つまたは複数の
物質を、０．０１〜１０容量％の含量で含有する、Ｓｉ
Ｏ_２を基礎とする水性研磨剤の導入である。珪素ウェー
ハは、停止剤および場合によっては極めて純度の高い水
の導入終了後、好ましくは真空吸引装置を用いて研磨機
から取り出され、かつ公知技術水準により浄化され、か
つ乾燥させられる。

【００２９】（ｅ）表面研磨 曇りなく研磨された表側を得るための研磨工程（ｅ）を
実施するためには、１つまたは複数のバフを有する商業
的に得られる表面研磨機を使用するが、この場合、１回
の研磨工程で１つの珪素ウェーハまたは複数の珪素ウェ
ーハが同時に研磨されるので；２つの処理法は同等に好
ましい。表面研磨の間、半導体ウェーハを保持するた
め、本発明の範囲内ではワックスを用いない工程が好ま
しい。この場合、特に好ましくは１つまたは複数の珪素
ウェーハが、真空に引くことおよび／または弾性で多孔
性の被膜を被覆された堅い支持板の、水で補助された粘
着によって保持される。この場合、弾性で、ウェーハ裏
側との接触のために使用される被膜は、好ましくはポリ
マーフォームから、特に好ましくはポリウレタンから製
造されている。同様に本発明の範囲内では、工程（ｅ）
での、堅い支持板の代わりに、場合によっては保護層を
強力に送り込まれた弾性膜を有する、支持体装置の使用
が特に好ましい。

【００３０】表面研磨（ｅ）の場合、本発明の範囲内で
は珪素ウェーハの表側あるいは裏側を、曇りなく研磨す
ることができる。好ましくは両面を順次曇りなく研磨す
ることも可能である。工程（ａ）において出発材料を表
側だけで研磨した場合、工程（ｅ）を珪素ウェーハの裏
側で使用し、それによってこの裏側を半導体素子製造の
場合のウェーハ再利用の範囲内で新しい表側と定めるこ
とは、特に好ましい。

【００３１】表面研磨（ｅ）を、有利に糊付けされた柔
らかい研磨布を用いて、０．１〜５質量％の固体濃度、
および場合によっては添加剤によって９．５〜１２に調
整されたｐＨ値を有する、ＳｉＯ_２を基礎とする水性の
アルカリ性研磨剤の連続的導入下に研磨する。しかし、
２種の研磨剤を順次導入することも可能であり、この場
合、第１の研磨剤は好ましくはＳｉＯ_２１〜５質量％の
濃度で使用し、主に半導体材料を除去させ、第２の研磨
剤は好ましくはＳｉＯ_２０．１〜２質量％の濃度で使用
し、主に表面を平坦化させる。２つの研磨剤は、研磨布
で覆われた研磨板上で順次導入してもよい。板１上でま
ず研磨剤１を用いて研磨し、研磨剤の攻撃を、例えば
０．１〜２０質量％の濃度を有するクエン酸水溶液の導
入によって停止させ、引続き、板２上で研磨剤１を用い
て研磨し、同様に、例えば工程（ｄ）に記載したように
好ましくは被膜形成剤を含有する停止剤の導入による、
２板プロセスの形態の２つの異なった研磨剤の使用が好
ましい。この場合、２つの研磨板は、異なった種類の研
磨布を貼り付けられていてもよい。珪素除去は、好まし
くは０．１〜１μｍである。珪素ウェーハの浄化および
乾燥は、回分法および／または単一ウェーハ法の形で実
施できる公知技術水準により行われる。

【００３２】工程（ａ）〜（ｅ）により製造された珪素
ウェーハの評価は、ウェーハの後加工業者によって詳述
された品質特性に関して、当業者により公知の方法に続
けて行われる。適当な評価法は、例えば局所形状寸法の
測定、掻き傷、斑点および他の、ネオン光または強力な
光束（“曇りHazelicht）”）下で可視の理想的表面と
の差異および種々の種類の大きさの散乱中心ならびに曇
りに対するＬＬＳ−値に関して、商業的に得られるレー
ザー検出装置を用いた、珪素ウェーハの有利に曇りなく
研磨された面の器具による検査である。

【００３３】必要な場合には、例えば熱供与体を破壊す
るかまたは表面近くの結晶層の障害を回復させるかある
いは先に挙げた層中で意図されたドーピング物質の低下
を生じさせるために、連続プロセスの任意の箇所で珪素
ウェーハの熱処理を挿入してもよい。さらに、ウェーハ
の同定のためのレーザー書き込みを生じさせることもで
きる。種々の使用の際に有利である珪素ウェーハの曇り
なく研磨された面上への、珪素または他の半導体材料か
らなるエピタクシー層の施与も同様に可能である。

【００３４】本発明を明らかにするための図面は、説明
および記載された実施例に必要であるが、これらにより
本発明は限定されるものではない。

【００３５】第１図は、曇りなく研磨された面、エッチ
ングされた面およびエッチングされた縁部を有する半導
体ウェーハを生じることになる公知技術水準により被覆
された半導体ウェーハを製造するための処理順序を示
す。

【００３６】第２図は、曇りなく研磨された面、エッチ
ングされた面およびエッチングされた縁部を有する半導
体ウェーハを生じることになる公知技術水準により被覆
された半導体ウェーハを製造するためのもう１つの処理
順序を示す。

【００３７】第３図は、曇りなく研磨された面、研磨さ
れた面および研磨された縁部を有する半導体ウェーハを
生じることになり、かつ前記例中で実施された、被覆さ
れた半導体ウェーハを製造するための好ましい本発明に
よる処理順序を示す。

【００３８】

【実施例】曇りなく研磨された表側、研磨された裏側お
よび研磨された縁部および７７５μｍの厚さを有し、
０．１３μｍ−技術世代による半導体素子製造に供給さ
れ、かつ品質の理由から脱落した、わずかにホウ素ドー
ピングされた珪素ウェーハ（抵抗１０〜２０Ω・ｃｍ；
直径３００ｍｍ）を使用した。ウェーハに、下記のよう
に異性材料を強力に送り込んだ：表側を、拡散領域（ホ
ウ素場合によってはリンを用いてドーピングした珪素）
ならびに層および層断片（ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ _４、ポリ
珪素およびアルミニウム）で覆った。縁部および裏側を
ＳｉＯ_２で覆った。

【００３９】（ａ）表側の表面研削 回転式研削機上で、半導体ウェーハの表側を、表面研削
工程を用いて加工したが、この場合、６００メッシュ
（粒度範囲２０〜３０μｍ）の粒子のダイヤモンドを有
する、プラスチック結合したバフディスクを使用した。
研削除去を、拡散領域を含む全異性材料を表側から除去
するように定めたが、この場合、異性材料とともに珪素
ウェーハを５μｍ研削した。

【００４０】（ｂ）湿式化学エッチング 集積エッチング装置中で、縁部および裏側からＳｉＯ_２
被覆を除去するために、ポリビニリデンジフルオリド
（ＰＶＦＤ）からなる１つのエッチングマガジン中のそ
れぞれ２６個の珪素ウェーハを、５０℃に調節したフッ
化水素酸水溶液（１質量％）中に浸漬した。ＳｉＯ_２−
層の完全な除去後に、この場合、珪素ウェーハからの記
載するに足る除去は生じなかったが、ウェーハを乾燥し
かつ疎水性で、オゾンを充填した気相中に引き上げ、そ
れにより均一に親水性にした。これに、還流法による酸
性エッチング工程を直接接続させ、この場合、濃硝酸
（水溶液中に７０質量％）９０質量％、濃フッ化水素酸
（水溶液中に５０質量％）１０質量％、およびアンモニ
ウムラウリルスルフェート０．１質量％からなる２０℃
に調節した混合物中への、自転するウェーハの浸漬によ
って、ウェーハ１面当たりに同時に珪素を各５μｍ除去
した。ウェーハの束を、合計３回、極めて純度の高い水
を満たした急速蒸発洗浄器（Quickdump-Spuele）中に移
した後、ウェーハを同様にフッ化水素酸／オゾン−原理
により作業する乾燥器中で乾燥させ；この場合、０．５
質量％のフッ化水素酸水溶液の温度は、２０℃であっ
た。

【００４１】（ｃ）縁部研磨 工程（ａ）および（ｂ）により研削されかつエッチング
されたウェーハの縁部を、３００ｍｍ−ウェーハ用の縁
部研磨装置上で、３質量％のＳｉＯ_２−固体含量および
炭酸カリウム添加によって１０．５に調節されたｐＨ値
を有する、バイエル社（Fa．Bayer）のレバシル（Levas
il）２００型の水性研磨剤を用いて研磨し、この場合、
ポリエステル繊維を用いて補強した、硬度５０（ショア
ーＡ）を有するポリウレタン研磨布を使用した。この場
合、珪素ウェーハの回転によって連続して、斜めに配置
され、研磨布で被覆されたバフを用いて、まずウェーハ
縁部の下側面、引続き、上側面を研磨した。

【００４２】（ｄ）両面研磨 両面研磨工程（ｄ）に供給した珪素ウェーハの厚さは７
６０μｍであった。両面研磨には、７４０μｍの厚さを
有するステンレスクロム鋼からなる回転板を５つ使用し
たが、この回転板はそれぞれ３つの、同一軌道上に同一
間隔で環状に配置され、ポリアミドでライニングを施さ
れた、内径３０１ｍｍの余地を有し、および同時に３０
０−ｍｍ−珪素ウェーハ１５個の同時研削を可能にし
た。上のバフおよび下のバフ上で裏打ちされた、硬度８
０（ショアーＡ）の多孔性ポリウレタンフォームからな
る商業的に常用の研磨布を用いて、３質量％のＳｉＯ_２
−固体含量および炭酸カリウム添加によって１０．５に
調節されたｐＨ値を有する、バイエル社のレバシル２０
０型の水性研磨剤の使用下に、０．１５バールのプレス
圧力下に研磨した。研磨は、それぞれ４０℃の上のバフ
および下のバフの温度で行い、かつ０．６３μ／分の除
去率に導いた。

【００４３】研磨剤の導入は、７４５μｍの研磨された
ウェーハの厚さに達した後、終了し、これは１５μｍの
珪素除去に相応し、かつ研磨プロセス停止のため、次に
記載する液体を回転比の維持下に連続導入することによ
って代替する：（１）研磨剤、フジミ社（Fa．Fujimi）
のグランゾックス（Glanzox）３９００と極めて純度の
高い水との２質量％混合物（３分；０．０５バール）；
（２）極めて純度の高い水（２分；０．０３バール）；
（３）グリセリン１容量％、ｎ−ブタノール１容量％お
よび界面活性剤、シラプール（Silapur）（アルキルベ
ンゾールスルホン酸／アミンエトキシレート、製造者Ｉ
ＣＢ社（Fa．ICB）；２分；０．０３バール）。上のバ
フの跳ね上がりおよび振り回しにより、研磨の終わっ
た、回転板の余地中で位置決定した珪素ウェーハの表側
を、停止溶液を用いて完全に湿潤させた。

【００４４】両面研磨機から珪素ウェーハを取り出すた
め、軟ＰＶＣからなる吸盤３個を有する、ポリプロピレ
ンからなる、握りを装備した真空吸引機を使用した。さ
らに、研磨された珪素ウェーハを取り出すため、極めて
純度の高い水を充填した、商業的に常用の３００ｍｍ−
保湿器（Nasseinhorder）を使用した。回転板をエーは
取り出しの際にその位置に放置し、かつウェーハ取り出
しおよび保湿器中への移行を個々に真空吸引機を用いて
実施するように、進行させた。引続き、珪素ウェーハを
公知技術水準により回分法で浄化し、かつ乾燥させた。

【００４５】表面研磨（ｅ） 曇りなく研磨された面を製造するための表面研磨工程
（ｅ）を、珪素ウェーハの裏側、すなわち、工程（ａ）
〜（ｄ）の実施前に拡散領域を強力に送り込まれていな
い面上で実施した。この処理方法によって、本来の裏側
をウェーハの新たな表側と定める。工程（ｅ）のため、
２つの別々のバフ、および直径３００ｍｍの半導体ウェ
ーハ用回転支持装置を有し、本質的に弾性ポリウレタン
被膜で覆われた支持板および同様に裏打ちされた側面境
界リングから構成された単一ウェーハ研磨機を使用し
た。支持装置を、装置の研磨軸に基板をねじ留めした
後、固定した。

【００４６】珪素ウェーハの新しい表側を、最初に板１
上で、および極めて純度の高い水中で短い中間浄化を実
施後、引続き直ちに、板２上で研磨、その後に浄化およ
び乾燥を、まず単一ウェーハプロセスで、引続き回分法
で続けた。板１上で、ローデル社（Fa．Rodel）のポリ
テックス（Polytex）−研磨布を用いて、研磨剤、レバ
シル３００（極めて純度の高い水中ＳｉＯ_２３質量％；
Ｋ_２ＣＯ_３の添加によってｐＨ値を１０．５に調節）を
３分間添加しながら研磨した。引続き、研磨工程を停止
するため、２０秒間の間バフおよび軸をさらに回転させ
ながら、極めて純度の高い水中にクエン酸１０質量％の
溶液を導入し、さらに１５秒間添加剤を用いずに、極め
て純度の高い水を導入した。板２に、ナガセ社（Fa．Na
gase）のナプコン（Napcon）４５００ Ｎ２型の研磨布
を被覆した。第２の光沢性研磨工程を実施するため、研
磨剤グランツオックス３９００（極めて純度の高い水中
ＳｉＯ_２１質量％；ｐＨ値９．８）を２分間の間導入
し、続いて、バフおよび軸を連続的な回転下に３０秒の
間極めて純度の高い水を導入した。半導体ウェーハの表
側からの全珪素除去は０．６μｍであった。このように
製造したウェーハは７４４μｍの厚さを有し；したがっ
て、全珪素除去は３１μｍであった。

【００４７】工程（ａ）〜（ｅ）によるプロセスを行っ
た珪素ウェーハは、電気容量の測定原理により動作する
装置上での形状寸法測定によれば、（０．１１±０．０
２）μｍの平坦度ＳＦＱＲｍａｘを有していた。珪素ウ
ェーハの表側および裏側の目視による表面判定を、暗く
した判定室内の曇った光（Hazelicht）の下に、掻き
傷、斑点、および引続き、それぞれＤＮＮ−導管中０．
１２μｍ以上の直径を有するＬＬＳの数値および曇りに
関して、ＫＬＡテンコア社（Fa．KLA Tencor）のＳＰ１
型の表面−レーザー検出装置上での、曇りなく研磨され
た新しい表側の器具による表面判定を続けた。この場
合、工程（ａ）中で使用されるウェーハ数に対して、工
程（ｅ）による珪素ウェーハの９２％は、０．１３μｍ
−技術世代の素子プロセスに必要とされる規格値、表側
および裏側上の掻き傷なしおよび斑点なし、ならびに
０．０６５ｐｐｍ以下の曇りおよび０．１２μｍ以上の
最大１００ＬＬＳを、新しい表側上で満たし、したがっ
て半導体素子製造の場合に、再利用に適当であることが
示された。

【００４８】

【発明の効果】最初に使用され、異性材料を強力に送り
込まれた後に品分けされ、かつ製造された半導体ウェー
ハの結晶材料が、０．１３μｍ以下の線幅を有する半導
体素子製造に使用するのに適当である場合、本発明によ
り製造された半導体ウェーハ、殊に珪素ウェーハは、
０．１３μｍ以下の線幅を有する半導体素子製造に対す
る要求を満たす。殊に、本発明による方法が、曇りなく
研磨された面、研磨された面および研磨された縁部およ
び０．１３μｍ以下の局所形状寸法ＳＦＱＲｍａｘを有
する半導体ウェーハの製造を、最初に使用された半導体
ウェーハがこれらの性質を有していなかった場合にのみ
可能にすることは、当然のことではない。０．１３μｍ
−技術に適当するウェーハの８５〜９５％の代表的な収
率の場合、半導体素子製造の際の材料コストの削減のた
め最適な溶液であることが判明した。コスト計算モデル
の使用は、半導体ウェーハのための本発明による製造法
が公知技術水準による方法と比較可能であり、しかしこ
の場合、質的に高価値の生成物が生じることを証明して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知技術水準により被覆された半導体ウェーハ
を製造するための工程図。

【図２】公知技術水準により被覆された半導体ウェーハ
を製造するためのもう１つの工程図。

【図３】例中で実施された、被覆された半導体ウェーハ
を製造するための本発明による工程図。

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造のための出発材料として適当
   な半導体ウェーハへと、再生ウェーハと呼ばれる半導体
   ウェーハを変換する方法において、再生ウェーハが、表
   側、裏側および縁部を有し、かつ表裏少なくとも１つの
   面に、少なくとも１つの半導体素子製造プロセスから生
   じる異性材料を有し、およびこの方法が、次の各工程： （ａ）再生ウェーハの異性材料を有する面の少なくとも
   一方の機械的材料除去処理； （ｂ）再生ウェーハの面および／または縁部の少なくと
   も１つからの、少なくとも１つのエッチング工程による
   表面材料除去； （ｃ）再生ウェーハ縁部の研磨； （ｄ）研磨布で覆われた、自転するバフの間で、０．１
   〜５質量％の固体濃度および９〜１２のｐＨ値を有する
   研磨剤導入下での再生ウェーハの両面同時研磨、この場
   合、再生ウェーハは回転板の余地部分に存在している；
   および （ｅ）研磨布で覆われたバフ上で、０．１〜５質量％の
   固体濃度および９〜１２のｐＨ値を有する研磨剤導入下
   での、再生ウェーハの少なくとも一面の片面研磨、この
   場合、曇りのない研磨された表面を製造する；を含むこ
   とを特徴とする、再生ウェーハの半導体ウェーハへの変
   換法。
2. 【請求項２】 異性材料が、層、層断片および半導体成
   分を含む材料の群に属する、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 層および層断片の群が半導体材料、金
   属、絶縁体、誘電体および有機体を含み、かつ半導体成
   分の群が注入および拡散領域を含む、請求項２記載の方
   法。
4. 【請求項４】 再生ウェーハの裏側が、半導体成分を含
   まない、請求項１から３までのいずれか１項記載の方
   法。
5. 【請求項５】 工程（ａ）を研削工程またはラップ工程
   として実施する、請求項１から４までのいずれか１項記
   載の方法。
6. 【請求項６】 工程（ａ）を表面研削工程として、再生
   ウェーハの少なくとも表側で実施し、この場合、異性材
   料を完全に表側および裏側から除去する、請求項１から
   ５までのいずれか１項記載の方法。
7. 【請求項７】 工程（ａ）を両面研削工程として実施
   し、この場合、異性材料を完全に表側および裏側から除
   去する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方
   法。
8. 【請求項８】 工程（ａ）において、研削されたウェー
   ハ１面につき単結晶半導体材料を１〜６μｍ除去する、
   請求項６または７記載の方法。
9. 【請求項９】 工程（ｂ）において少なくとも１つの湿
   式化学エッチング工程を実施する、請求項１から７まで
   のいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 湿式化学エッチング工程（ｂ）を実施
    するため、少なくとも１種の強酸または少なくとも１種
    の強塩基との水性混合物を使用する、請求項９記載の方
    法。
11. 【請求項１１】 工程（ｂ）において、エッチングした
    ウェーハ１面につき、単結晶半導体材料５〜１０μｍを
    除去する、請求項９または１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 工程（ｃ）において、０．１〜５質量
    ％の固体濃度および９〜１２のｐＨ値を有する研磨剤の
    導入下に、研磨布を用いて研磨する、請求項１から１１
    までのいずれか１項記載の方法。
13. 【請求項１３】 工程（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）にお
    いて使用される水性研磨剤が、固体としての二酸化珪素
    を含有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載
    の方法。
14. 【請求項１４】 工程（ｃ）において、研磨材を含有す
    る研磨布を用いて研磨する、請求項１から１２までのい
    ずれか１項記載の方法。
15. 【請求項１５】 工程（ｄ）において、材料除去が２μ
    ｍ〜４０μｍであり、かつ使用される回転板が研磨し終
    えた再生ウェーハよりも２〜２０μｍ少ない厚みを有し
    ている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方
    法。
16. 【請求項１６】 工程（ｄ）において、研磨工程を停止
    させるため、少なくとも１種の被膜形成剤を含有する少
    なくとも１種の液体を導入する、請求項１から１５まで
    のいずれか１項記載の方法。
17. 【請求項１７】 工程（ｅ）を、１段階プロセスとし
    て、研磨布を張ったバフ上で実施する、請求項１から１
    ６までのいずれか１項記載の方法。
18. 【請求項１８】 工程（ｅ）を、２段階プロセスとし
    て、研磨布を張った２つの別々のバフ上で実施する、請
    求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
19. 【請求項１９】 工程（ｅ）において、０．１μｍ〜１
    μｍの材料除去を達成する、請求項１から１８までのい
    ずれか１項記載の方法。
20. 【請求項２０】 工程（ｅ）において、研磨処理を停止
    させるため、少なくとも１種の被膜形成剤を含有するお
    よび／または２〜８のｐＨ値を有する液体を導入する、
    請求項１から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. 【請求項２１】 単結晶半導体材料の全除去量が、工程
    （ａ）〜（ｅ）の実施後に、１５μｍ〜５０μｍであ
    る、請求項１から２０までのいずれか１項記載の方法。
22. 【請求項２２】 処理工程（ａ）〜（ｅ）の実施後に、
    再生ウェーハの曇りなく研磨された面上で、半導体エピ
    タクシー被覆を施与する、請求項１から２１までのいず
    れか１項記載の方法。
23. 【請求項２３】 再生ウェーハが珪素からなる、請求項
    １から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. 【請求項２４】 再生ウェーハから生じる半導体ウェー
    ハが、２５ｍｍ×２５ｍｍの素子面積に対して、０．１
    ３μｍ以下の局所平坦度ＳＦＱＲｍａｘを有する、請求
    項１から２３までのいずれか１項記載の方法。