JP2892191B2 - ウェーハの製造方法 - Google Patents

ウェーハの製造方法

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JP2892191B2
JP2892191B2 JP23202691A JP23202691A JP2892191B2 JP 2892191 B2 JP2892191 B2 JP 2892191B2 JP 23202691 A JP23202691 A JP 23202691A JP 23202691 A JP23202691 A JP 23202691A JP 2892191 B2 JP2892191 B2 JP 2892191B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基板上に、単結晶、
多結晶又は非晶質のシリコンからなる層を、所望の厚さ
で且つ無歪鏡面な状態で形成するためのウェーハの製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来、基板上に、単結晶、
多結晶又は非晶質のシリコンからなる層を、所望の厚さ
で且つ無歪鏡面状態で形成することは極めて難しかっ
た。この方法として、本出願人は、特開平2−2892
5号公報において、基板の表面にメカノケミカル研磨さ
れにくい材料からなるストッパーを形成した後、このス
トッパーの表面にシリコン層を形成し、このシリコン層
を、表面が平坦かつ平滑な定盤を用い、高純度シリカの
微粒子が分散されたアルカリ溶液を供給しつつ、該定盤
の表面で無歪鏡面研磨するウェーハの製造方法を提供し
ている。
【0003】図4は支持用ウェーハ2と、素子用ウェー
ハ4とを水素結合等により接合してなるシリコンウェー
ハであり、素子用ウェーハ4は、単結晶ウェーハ10
(シリコン基板に相当)の一方の表面に格子状の溝を均
等な間隔で形成し、この溝の形成された表面に、ストッ
パー8を均一な厚さに形成し、このストッパー8の上に
ポリシリコン層6(シリコン層に相当)を、化学的気相
成長法により形成したものである。ストッパー8の材料
としては、SiO2などの酸化物、SiCなどの炭化
物、Si34などの窒化物等のシリコンよりもメカノケ
ミカル研磨され難い材料が使用される。
【0004】図5は、前記図4に示したシリコンウェー
ハの、単結晶シリコン層10を、表面が平坦かつ平滑な
定盤を用い、高純度シリカの微粒子が分散されたアルカ
リ溶液を供給しつつ、該定盤の表面で無歪鏡面研磨した
ものであり、ストッパー8上には、正方形状の多数のシ
リコンアイランド10a…が、互いに均等な間隔をあけ
て形成されている。このシリコンアイランド10a上
に、トランジスタ、ダイオード等の素子が形成されるも
のである。
【0005】ところで、上記の図5に示した如きウェー
ハを製造する際、ウェーハ2、ウェーハ4が完全に平坦
であれば、図5に示されるように、ストッパー8上に一
定の厚さのシリコンアイランド10a…を正確に製造す
ることができるが、実際にはウェーハ2、ウェーハ4
は、図6乃至図8に示すように多少なりとも湾曲してい
るものがあるため(図6乃至図8においては湾曲を強調
してある。)、このようなものにおいては、表面が平坦
かつ平滑な定盤12を用いて単結晶シリコン層10を図
6乃至図8に示すように徐々に研磨してゆくと、図8に
示すように、ストッパー8の凸壁8a…のうち、最も外
側の凸壁8aによって研磨が止まるため、シリコンアイ
ランド10aの厚さが一定にならないという課題があっ
た。本発明は上記の如き課題を解決することのできるウ
ェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、(A)平坦
な表面を有するシリコン基板の一方の面に、シリコンに
比べてメカノケミカル研磨され難い材料からなり、前記
シリコン基板の中側に向けて一部を突出させるストッパ
ーを形成する、ストッパー形成工程と、(B)前記シリ
コン基板に、少なくとも前記ストッパーによって形成さ
れた凹凸を埋める厚さのシリコン層を積層する、積層工
程と、(C)平坦に形成された定盤の表面に、剛体から
なる多数のセルを、弾性部材を介して取着してなる研磨
板を用い、この研磨板の前記多数のセルの表面と、前記
シリコン基板の他方の面との間に、高純度シリカの微粒
子からなる研磨剤が分散されたアルカリ溶液を供給しつ
つ、前記研磨板と前記シリコン基板の相対的加圧移動に
より、該シリコン基板を鏡面研磨する研磨工程とからな
ることを特徴とする。
【0007】前記シリコン基板は、単結晶、多結晶又は
非晶質のシリコンであってもよい。
【0008】なお、本明細書において、剛体とは、研磨
対象となるウェーハの被研磨面よりも硬度の高い材質か
らなる部材をいうものとする。
【0009】
【作用】本発明に係るウェーハの製造方法によれば、剛
体からなる多数のセルは弾性部材を介して定盤に取着さ
れているため、研磨工程において、シリコン基板を他方
の面から研磨する際、該セルが被研磨面の形状に沿って
微小に上下動を行いながら、ストッパーに当接するまで
研磨を行う。従って、ストッパーの形成されたシリコン
基板の形状に沿って研磨が行われ、シリコン基板、シリ
コン層が湾曲をともなう場合においても、前記シリコン
層上に前記シリコン基板からなる一定の厚さのシリコン
からなる層が形成される。
【0010】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。まず、研磨工程において用いられる研磨装置
について、図1及び図2を参照して説明する。
【0011】同図において、14は上定盤、16は下定
盤であり、ともに円板形を呈し、互いに対向する各表面
は平坦に形成されている。これら各定盤14、16に連
結された支持軸18、20は、図示されない駆動手段に
連結されて軸線回りに回転可能とされており、さらに支
持軸18は上下方向に昇降可能とされている。上定盤1
4と支持軸18の間にはボールベアリング17が配置さ
れている。
【0012】上定盤14の下面外周部には、キャリア樹
脂(テンプレート)22が固着されており、このキャリ
ア樹脂22の内径部に、図4に示したシリコンウェーハ
と全く同様のシリコンウェーハ24が、その上面を上定
盤14の下面と水接着されて配置されている。
【0013】下定盤16の上面には、円板状のスポンジ
ゴム(弾性部材に相当)26が接着固定されている。こ
のスポンジゴム26は、ゴム、エラストマ系樹脂発泡体
等からなるものである。
【0014】スポンジゴム26の上面には、正方形板状
の多数のセラミックセル28…が、図2に示すように、
平面視において、円の中心から放射線状に、かつ、互い
に所定の間隔をあけて固定配置されている。このセラミ
ックセル28は、Al23等からなるものである。ま
た、このセラミックセル28の一辺の長さL1は、シリ
コンウェーハ24のストッパー8の、格子状に形成され
た凸壁8a…の間に画成される正方形状の凹部8bの一
辺の長さL2(図4参照)より大きく、且つ、L2の1
000倍より小さく形成される。
【0015】セラミックセル28…の上面には、ウレタ
ンパッド30が被着されている。このウレタンパッド3
0は、セラミックセル28による研磨量を調整するため
のものであり、必ずしも設けなくともよい。
【0016】なお、前述の、下定盤16、スポンジゴム
26及びセラミックセル28…は、研磨板を構成する。
【0017】次に、ストッパー形成工程について説明す
る。図4に示すウェーハ24においては、前述したよう
に、単結晶ウェーハ10の一方の表面に格子状の溝を、
フォトリソグラフィーと選択エッチングにより均等な間
隔で形成する。この後、この溝の形成された表面に、ス
トッパー8を均一な厚さに形成する。ストッパー8の材
料としては、SiO2などの酸化物、SiCなどの炭化
物、Si34などの窒化物等のシリコンよりもメカノケ
ミカル研磨され難い材料が使用される。
【0018】次いで、積層工程について説明する。図4
に示すウェーハ24においては、前述したように、スト
ッパー8の表面にCVD装置によりポリシリコン層6を
積層する。積層するシリコン層6は、単結晶シリコンで
も、また、非晶質のシリコンであってもよい。積層する
シリコン層6の厚さは、少なくともストッパー8によっ
て形成された凹凸が埋まる厚さとする。
【0019】次に、研磨工程について説明する。まず、
上記図4に示したウェーハ24を、図1に示すように、
支持用ウェーハ2を上定盤14の下面に水接着して固定
する。
【0020】そして、下定盤16を軸線回りに回転させ
る一方で、上定盤14を軸線回りに下定盤16と逆方向
に回転させつつ、下方に加圧移動せしめ、ウレタンパッ
ド30を介してセラミックセル28…の上面で、ウェー
ハ24の単結晶シリコン層10を摩擦研磨してゆく。こ
のとき、ウレタンパッド30とシリコン層10の間に、
粒度0.02μm程度の高純度シリカの微粒子からなる
研磨剤が分散されたアルカリ溶液(PH10〜11)を
滴下しつつ研磨を行う。
【0021】この研磨工程により、ウェーハ24の単結
晶シリコン層10は、該単結晶シリコン層10の中側に
突出したストッパー8の厚さ(深さ)だけを残して除去
されて、図5に示すように、格子状に形成されたストッ
パー8の凸壁8a…の間に、平面視において正方形を呈
する多数のシリコンアイランド10a…が形成される。
【0022】ウェーハ24の研磨時において、セラミッ
クセル28…は、スポンジゴム26を介して下定盤16
に固定されているため、ウェーハ24が図3のように湾
曲を伴い、被研磨面が湾曲を伴う場合においても、この
被研磨面の湾曲に沿ってセラミックセル28…が微小に
上下動を行い、被研磨面全体が均一に無歪状態で鏡面研
磨される。
【0023】従って、上述のウェーハの製造方法によれ
ば、単結晶ウェーハ10、ポリシリコン層6が湾曲をと
もなう場合でも、研磨工程において、単結晶ウェーハ1
0を該単結晶ウェーハ10の中側に突出したストッパー
8の厚さだけ残して正確に研磨することができ、ストッ
パー形成工程において形成するストッパー8の厚さを調
整することにより、ポリシリコン層6上に単結晶ウェー
ハ10からなる所望の厚さの無歪のシリコンからなる層
を形成することができる。このため、シリコン基板がわ
ずかな反り、湾曲を伴う場合でも、該シリコン基板を用
いて一定の厚さのシリコンからなる層が形成されたウェ
ーハを製造することができ、ウェーハ製造の歩留まりを
飛躍的に向上することができる。
【0024】上述のように、セラミックセル28…の一
辺の長さL1は、ストッパー8の凹部8bの一辺の長さ
L2(図4参照)より大きく形成されているため、研磨
中においてセラミックセル28…が、凸壁8aと凸壁8
aとの間に入り込むことはなく、シリコンアイランド1
0a…がえぐれることはない。
【0025】なお、上記の研磨装置においては、下定盤
16を研磨板とする構成としたが、上定盤14を研磨板
とする構成としてもよく、また、双方を研磨板として両
面研磨する構成としてもよい。
【0026】また、弾性部材は上記の如きスポンジゴム
には限られず、研磨時、ウェーハの表面形状に応じてセ
ルを追従して上下動できる弾性を有するものであればよ
い。
【0027】さらに、セルの配列形状は図2に示したも
のには限られるものではなく、例えば格子状に配列する
等、各種の変形が可能であり、また、セル自身の形状
も、丸型、三角形等、各種の形状が可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、平坦な表面を有するシリコン基板の一方の面に、シ
リコンに比べてメカノケミカル研磨され難い材料からな
り、前記シリコン基板の中側に向けて一部を突出させる
ストッパーを形成する、ストッパー形成工程と、前記シ
リコン基板に、少なくとも前記ストッパーによって形成
された凹凸を埋める厚さのシリコン層を積層する、積層
工程と、平坦に形成された定盤の表面に、剛体からなる
多数のセルを、弾性部材を介して取着してなる研磨板を
用い、この研磨板の前記多数のセルの表面と、前記シリ
コン基板の他方の面との間に、高純度シリカの微粒子か
らなる研磨剤が分散されたアルカリ溶液を供給しつつ、
前記研磨板と前記シリコン基板の相対的加圧移動によ
り、該シリコン基板を鏡面研磨する研磨工程とからウェ
ーハを製造するので、シリコン基板、シリコン層が湾曲
をともなう場合でも、研磨工程において、シリコン基板
を該シリコン基板の中側に突出したストッパーの厚さ
(深さ)だけ残して正確に研磨することができ、ストッ
パー形成工程において形成するストッパーの厚さを調整
することにより、シリコン層上に前記シリコン基板から
なる所望の厚さの無歪のシリコンからなる層を形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】研磨工程にかかる研磨装置を示す側面図であ
る。
【図2】剛体からなるセルの一配列例を示す平面図であ
る。
【図3】研磨板によるウェーハの研磨中の状態を示す側
面図である。
【図4】ストッパーの形成されたウェーハ(研磨前)を
示す側面図である。
【図5】ストッパーの形成されたウェーハ(研磨後)を
示す側面図である。
【図6】ストッパーの形成されたウェーハ(研磨前)を
示す側面図である。
【図7】ストッパーの形成されたウェーハ(研磨中)を
示す側面図である。
【図8】ストッパーの形成されたウェーハ(研磨後)を
示す側面図である。
【符号の説明】
6 シリコン層 8 ストッパー 8a 凸壁 10 シリコン基板 16 定盤 26 弾性部材 28 セル

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)平坦な表面を有するシリコン基板の
    一方の面に、シリコンに比べてメカノケミカル研磨され
    難い材料からなり、前記シリコン基板の中側に向けて一
    部を突出させるストッパーを形成する、ストッパー形成
    工程と、 (B)前記シリコン基板に、少なくとも前記ストッパー
    によって形成された凹凸を埋める厚さのシリコン層を積
    層する、積層工程と、 (C)平坦に形成された定盤の表面に、剛体からなる多
    数のセルを、弾性部材を介して取着してなる研磨板を用
    い、 この研磨板の前記多数のセルの表面と、前記シリコン基
    板の他方の面との間に、高純度シリカの微粒子からなる
    研磨剤が分散されたアルカリ溶液を供給しつつ、前記研
    磨板と前記シリコン基板の相対的加圧移動により、該シ
    リコン基板を鏡面研磨する研磨工程とからなることを特
    徴とするウェーハの製造方法。
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