JP2004214398A

JP2004214398A - 半導体ウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP2004214398A
Application number: JP2002381894A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Mizuno; 忠良水野
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】ウェーハ平坦加工時において、ウェーハ保持孔の内周壁との接触により半導体ウェーハの外周部に損傷が発生し難い半導体ウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】シリコンウェーハＷの最外周面に保護膜Ｗａを形成する。これにより、ラッピング中、仮にシリコンウェーハＷの最外周部がウェーハ保持孔１２の内周壁に接触したとしても、実際に接触するのは保護膜Ｗａとなる。これにより、ウェーハ最外周部に擦れによる損傷が発生し難い。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体ウェーハの製造方法、例えばラップ時、ラップキャリアのウェーハ保持孔の内壁との接触によって半導体ウェーハの外周部に発生する損傷を防ぐ半導体ウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の標準的な半導体ウェーハの加工プロセスを、図５を参照して説明する。
まず、スライス工程（Ｓ５０１）で、ブロック切断されたインゴットからシリコンウェーハをスライスする。次の面取り工程（Ｓ５０２）では、シリコンウェーハの外周部に面取り加工を施す。その後のラップ工程（Ｓ５０３）では、上下１対のラップ定盤を有するラッピング装置により、アルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液が供給され、シリコンウェーハの表裏両面がラッピングされる。ここでは、ウェーハ表裏両面で４０〜８０μｍ程度の取り代を有する加工となる。
【０００３】
続いて、シリコンウェーハを所定のエッチング液（混酸またはアルカリ＋混酸）に浸漬し、そのラップ加工での歪み、面取り工程での歪みなどを除去する（Ｓ５０４）。この場合、通常、片面で１０〜２０μｍ、両面で２０〜４０μｍをエッチングする。
次のＰＣＲ（ＰｏｌｉｓｈｉｎｇＣｏｒｎｅｒＲｏｕｎｄｉｎｇ）工程（Ｓ５０５）では、シリコンウェーハの表裏両面がチャックに吸着された状態でウェーハ外周部にＰＣＲ加工が施される。ＰＣＲ加工では、面取り面が研磨布により鏡面仕上げされる。
【０００４】
続く１次研磨工程（Ｓ５０６）では、片面研磨装置を用いて、シリコンウェーハの表面を１次研磨する。このとき、シリコンウェーハの表面が１０μｍ程度研磨される。これにより、エッチング後のシリコンウェーハの凹凸を除去し、平坦度を向上させる。
その後の仕上げ研磨工程（Ｓ５０７）では、片面研磨装置を用いて、１μｍ以下の研磨量でウェーハ表面（デバイス形成面）が仕上げ研磨される。そして、最終洗浄、検査が施されて受注先のデバイスメーカへ出荷される。
【０００５】
ここで、図６および図７を参照して、ラッピング装置によるラッピング工程を具体的に説明する。
図６は、従来手段に係るラッピング装置の模式的な平面図である。図７は、図６のＳ７−Ｓ７線で切断した状態を示すその拡大断面図である。
従来のラッピング装置１００は、キャリア（ウェーハ保持板）１０１にウェーハ保持孔１０２を複数個形成し、各ウェーハ保持孔１０２内にシリコンウェーハＷを保持する。そして、その上方からアルミナ砥粒を含むラップ液をシリコンウェーハＷに供給し、各シリコンウェーハＷの表裏面を同時にラップする。
すなわち、回転自在に設けた太陽ギヤ１１０とインターナルギヤ１１１との間に、外周部に外ギヤ１０３を有するキャリア１０１を自転自在かつ公転自在に設け、キャリア１０１に保持されたシリコンウェーハＷの表裏両面（上下面）を、上定盤１０６と下定盤１０７とにより押圧・摺接することでラップしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のラップ方法によれば、シリコンウェーハＷをウェーハ保持孔１０２に保持した際、キャリア１０１のウェーハ保持孔１０２の内周壁と、シリコンウェーハＷの外周部との間に若干の隙間が現出する。そのため、両面研磨中、シリコンウェーハＷの最外周部が、キャリア１０１の内周壁と接触し、擦れを起こしてシリコンウェーハＷの最外周部を傷つけるおそれがあった。
【０００７】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、半導体ウェーハの最外周面を保護膜により保護すれば、ラップなどの平坦化加工にあって、実際にウェーハ保持孔の内周壁に接触するのは保護膜となる。その結果、ウェーハ最外周部に擦れによる損傷が発生し難くなることを知見し、この発明を完成させた。
【０００８】
【発明の目的】
この発明は、半導体ウェーハの平坦化加工において、ウェーハ保持孔の内周壁との接触により半導体ウェーハの外周部に損傷が発生し難い半導体ウェーハの製造方法を提供することを、その目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、面取りされた半導体ウェーハの少なくとも最外周面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、この保護膜を有する半導体ウェーハをウェーハ保持板に形成されたウェーハ保持孔に保持し、この半導体ウェーハを平坦化加工するウェーハ平坦化工程と、この平坦化加工後の半導体ウェーハから、上記保護膜を除去する保護膜除去工程とを備えた半導体ウェーハの製造方法である。
【００１０】
半導体ウェーハとしてはシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどを使用することができる。
半導体ウェーハの露出面上での保護膜の形成範囲は、ウェーハ最外周面だけでもよい。または、半導体ウェーハの外周面（面取り面）だけでもよい。これは、例えばラップキャリアは使用するにつれて面取り形状に倣うので、その内壁面形状が崩れる。したがって、この面取り面を保護するには面取り面を保護膜により保護することが効果的である。さらには、半導体ウェーハの露出面の全体でもよい。なお、ここでいうウェーハ最外周面とは、半導体ウェーハの外周面（面取り面）のうち、最も外方に突出した部分である。
半導体ウェーハの平坦化加工としては、例えば、上下のラップ定盤によりウェーハ保持板のウェーハ保持孔に保持された半導体ウェーハの表裏両面を同時にラッピングするラップ加工が挙げられる。その他、上下の研削砥石により、ウェーハ保持孔に保持された半導体ウェーハの表裏両面を同時に研削する両頭研削加工がある。さらには、上下の研磨布によりウェーハ保持孔に保持された半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する両面研磨が挙げられる。
【００１１】
要は、各種のウェーハ平坦化加工にあって、ウェーハ保持孔を有するウェーハ保持板を具備した装置による平坦化加工であれば全て含まれる。このウェーハ保持板を備えたウェーハ平坦化加工装置とは、例えば遊星歯車構造を有する各種の平坦化加工装置を採用することができる。また、上定盤および下定盤の間に、ウェーハ保持板に形成されたウェーハ保持孔内の半導体ウェーハが、その対応するウェーハ保持孔内で旋回させられる、ウェーハ保持板の自転を伴わない円運動を行う無サンギヤ式の平坦化加工装置などでもよい。
保護膜の厚さは、保護膜の素材に応じて適宜選択される。例えば、保護膜がワックスの場合には１〜１０μｍ、保護膜がシリコン酸化膜の場合には０．０５〜０．１μｍである。
【００１２】
保護膜の形成方法は限定されない。例えば、ワックス製の保護膜および樹脂製の保護膜の場合には、半導体ウェーハをペースト状のワックスまたはペースト状の樹脂に浸漬する。または、半導体ウェーハに、ワックスまたは樹脂を刷毛塗りしてもよい。一方、保護膜がシリコン酸化膜の場合には、半導体ウェーハを熱酸化炉に挿入し、例えば酸素ガスの雰囲気下で所定条件の熱処理を行う。また、保護膜が窒化シリコン膜の場合には、酸素ガスに代えて、この熱酸化炉内に窒素ガスを供給する。
また、保護膜の除去方法は保護膜の素材に応じて異なる。例えば、ワックス製の保護膜の場合には、オゾン水、ワックス除去専用洗浄剤、またはアルカリ（ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ_４ＯＨ）と過酸化水素水との混合液などを使用する。また、酸化シリコン製の保護膜の場合には、例えばＨＦ溶液を使用する。さらに、窒化シリコン製の保護膜の除去には、ＨＦ溶液などを使用する。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、上記保護膜の素材が、ワックス、樹脂、二酸化シリコン、窒化シリコンのうちのいずれか１つである請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、上記半導体ウェーハの平坦化加工が、ラップ、両面研削、両面研磨のうちのいずれか１つである請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００１５】
【作用】
この発明によれば、半導体ウェーハの最外周面に保護膜を形成する。これにより、半導体ウェーハの平坦化加工にあって、仮に半導体ウェーハの最外周部がウェーハ保持孔の内周壁に接触したとしても、接触するのは保護膜となる。これにより、ウェーハ最外周部に擦れによる損傷が発生し難い。
【００１６】
【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、この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法を示すフローシートである。図２は、この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法におけるラップ装置の要部拡大断面図である。
図１に示すように、第１の実施例にあっては、スライス、面取り、ワックス塗布、ラップ、ワックス除去、エッチング、ＰＣＲ、１次研磨、仕上げ研磨、洗浄の各工程を経て、表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。
ＣＺ法により引き上げられたシリコンインゴットは、スライス工程（Ｓ１０１）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は、面取り工程（Ｓ１０２）で、その外周部が＃６００のメタル面取り用砥石により、所定の形状に面取りされる。これにより、シリコンウェーハの外周部は、所定の丸みを帯びた形状（例えばＭＯＳ型の面取り形状）に成形される。
【００１７】
続いて、面取り後のシリコンウェーハの露出面の全体にワックスを塗布する（Ｓ１０３）。具体的には、ワックス槽に貯留された液状のワックス中に、シリコンウェーハを浸漬する。引き上げ後、これを所定の乾燥装置に所定時間だけ装入して乾燥させる。これにより、シリコンウェーハの露出面全体に５〜１０μｍのワックス製の保護膜が形成される。使用するワックスは、例えば（株）日化精工製「ＡＣ−０５４２９」，「ＭＡ］などである。なお、ワックスの種類に応じてその塗布する厚さ、浸漬時間が異なる。
その後、ワックスが塗布されたシリコンウェーハがラッピングされる（Ｓ１０４）。
図２にラッピング装置１０を示す。このラッピング装置１０は、キャリアプレート（ウェーハ保持板）１１に複数形成されたウェーハ保持孔１２にシリコンウェーハＷを保持し、その上方から所定のラップ液を供給しながら、ウェーハの表裏両面を同時にラッピングする構成である。
すなわち、回転自在に設けた太陽ギヤ２０とインターナルギヤ２１との間に、外周部に外ギヤ１３を有するキャリアプレート１１を自転および公転自在に設け、キャリアプレート１１に保持されたシリコンウェーハＷの表裏両面（上下面）を、その上方からアルミナ砥粒と分散剤と水の混合物であるラップ液を供給しながら、両ラップ作用面に格子状のラップ溝を有する上側ラップ定盤１６と下側ラップ定盤１７とにより押圧・摺接することで、シリコンウェーハＷをラッピングする。
【００１８】
このラップ時には、シリコンウェーハＷの面取り面が、キャリアプレート１１のウェーハ保持孔１２の内周壁に接触し、擦れを起こしてシリコンウェーハＷの最外周部を傷つける懸念がある。しかしながら、シリコンウェーハＷの露出面全体にはワックス製の保護膜Ｗａが形成されている。そのため、ウェーハ平坦化加工（ラップ）中、シリコンウェーハＷの最外周部がウェーハ保持孔１２の内周壁に接触しても、実際に接触するのは保護膜Ｗａとなる。この加工中、保護膜Ｗａは削られるが、シリコンウェーハまで削られることはない。これにより、シリコンウェーハＷの最外周部に擦れによる損傷が発生し難くなる。また、ウェーハの表裏両面に形成された保護膜Ｗａの部分は、ラッピング中に除去される。
【００１９】
次いで、このラップ後、ウェーハ外周面などに残存した保護膜Ｗａを除去する（Ｓ１０５）。具体的には、ラップ後のシリコンウェーハＷを、ワックス除去専用洗剤またはアルカリ（ＮａＯＨ，ＫＯＨ，ＮＨ_４ＯＨ）と過酸化水素水混合液、または高濃度オゾン水で除去する。硫酸と酸化剤（過酸化水素水，オゾン水）との混合液も使用可能である。これにより、ラップ後のシリコンウェーハＷの露出面に残存する保護膜Ｗａが溶け、除去される。
次に、保護膜Ｗａが除去されたラップ後のシリコンウェーハＷをエッチングする（Ｓ１０６）。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。これにより、シリコンウェーハＷの面取りおよびラップの各工程でのダメージが除去される。
【００２０】
次に、エッチング後のシリコンウェーハＷの外周部をＰＣＲ加工する（Ｓ１０７）。ここでは、公知のＰＣＲ加工装置が用いられる。すなわち、円筒形状の研磨布をモータ回転させる装置が採用される。モータによりこの研磨布を回転し、研磨剤の供給下、この回転中の研磨布の外周面にシリコンウェーハ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・保持されている。吸着源は、この保持板にホースなどを介して接続される負圧発生装置である。なお、このＰＣＲ加工を行うことで、上記ウェーハ最外周部に残存した擦れによる損傷が除去される。
【００２１】
その後、ＰＣＲ加工後のシリコンウェーハＷの表面を片面研磨装置により１次研磨する（Ｓ１０８）。具体的には、研磨ヘッドに保持されたキャリア下面にシリコンウェーハＷをワックス貼着し、遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた研磨布に押し付けて研磨する。
次に、シリコンウェーハＷの表面に仕上げ研磨が施される（Ｓ１０９）。公知の仕上げ研磨装置が用いられる。このとき、仕上げ研磨用の不織布を使用する。研磨量は、０．１〜２μｍ程度である。
次に、シリコンウェーハＷの仕上げ洗浄を行う（Ｓ１１０）。この洗浄は、ＳＣ−１液とＳＣ−２液との２種類の洗浄液をベースとしたＲＣＡ洗浄である。
【００２２】
次に、図３を参照して、この発明の第２の実施例を説明する。図３は、この発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法のフローシートである。
この第２の実施例は、シリコンウェーハＷの保護膜Ｗａとして、第１の実施例で用いられたワックスに代え、シリコン酸化膜を採用した例である。
図３に示すように、この第２の実施例では、スライス（Ｓ３０１）、面取り（Ｓ３０２）、酸化膜形成（Ｓ３０３）、ラップ（Ｓ３０４）、酸化膜除去（Ｓ３０５）、エッチング（Ｓ３０６）、ＰＣＲ（Ｓ３０７）、１次研磨（Ｓ３０８）、仕上げ研磨（Ｓ３０９）、洗浄（Ｓ３１０）の各工程を経て、表面が鏡面仕上げされたシリコンウェーハＷが作製される。
【００２３】
酸化膜形成工程では、面取り後のシリコンウェーハＷの露出面の全体にシリコン酸化膜製の保護膜Ｗａが形成される。具体的には、シリコンウェーハＷを熱酸化炉に挿入し、酸素ガスの雰囲気下で１１００℃で所定時間の酸化熱処理を行う。
一方、保護膜Ｗａの除去工程では、ラップ後のシリコンウェーハＷをＨＦ洗浄液（２３〜５０℃）に所定時間だけ浸漬し、ラップ後のシリコンウェーハＷの露出面に残存した保護膜Ｗａを除去する。
その他の構成、作用および効果は、第１の実施例と同じであるので、説明を省略する。
【００２４】
次に、図４を参照して、この発明の第３の実施例を説明する。図４は、この発明の第３の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法のフローシートである。
この第３の実施例は、ラップ工程ではなく、面取り後の両面研削工程において、ウェーハ最外周面の損傷を防止するようにした例である。
図４に示すように、この第３の実施例では、スライス（Ｓ４０１）、面取り（Ｓ４０２）、ワックス塗布（４０３）、両面研削（Ｓ４０４）、ラップ（Ｓ４０５）、ワックス除去（Ｓ４０６）、エッチング（Ｓ４０７）、ＰＣＲ（Ｓ４０８）、１次研磨（Ｓ４０９）、仕上げ研磨（Ｓ４１０）、洗浄（Ｓ４１１）の各工程を経て、表面が鏡面仕上げされたシリコンウェーハＷが作製される。
【００２５】
両面研削工程では、例えば上下に配置した２個の＃４００のレジノイド研削砥石を用いてシリコンウェーハＷの表裏両面を同時に研削する。
この両面研削の前工程で、面取り後のウェーハＷの露出面にワックス製の保護膜Ｗａを形成し、両面研削およびラッピングの後、ワックス除去液により保護膜Ｗａの残存部分を除去する。ラップ工程でも、そのワックスによりウェーハ面取り面が保護される。
その他の構成、作用および効果は、第１の実施例と同じであるので、説明を省略する。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、ウェーハの最外周面に保護膜を形成したので、半導体ウェーハの平坦化加工中、半導体ウェーハの最外周部がウェーハ保持孔の内周壁に接触しても、ウェーハ最外周部（または面取り部）に擦れによる損傷が発生し難い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法を示すフローシートである。
【図２】この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法におけるラップ装置の要部拡大断面図である。
【図３】この発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法のフローシートである。
【図４】この発明の第３の実施例に係る半導体ウェーハの製造方法のフローシートである。
【図５】従来手段に係る半導体ウェーハの製造方法を示すフローシートである。
【図６】従来手段に係る半導体ウェーハの製造方法で利用されるラップ装置の模式的な平面図である。
【図７】図６のＳ７−Ｓ７線によって切断した拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ラッピング装置、
１１キャリアプレート（ウェーハ保持板）、
１２ウェーハ保持孔、
Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
Ｗａ保護膜。

Claims

面取りされた半導体ウェーハの少なくとも最外周面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
この保護膜を有する半導体ウェーハをウェーハ保持板に形成されたウェーハ保持孔に保持し、この半導体ウェーハを平坦化加工するウェーハ平坦化工程と、
この平坦化加工後の半導体ウェーハから、上記保護膜を除去する保護膜除去工程とを備えた半導体ウェーハの製造方法。
上記保護膜の素材が、ワックス、樹脂、二酸化シリコン、窒化シリコンのうちのいずれか１つである請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。
上記半導体ウェーハの平坦化加工が、ラップ、両面研削、両面研磨のうちのいずれか１つである請求項１に記載の半導体ウェーハの製造方法。