JPH0364917A - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、半導体ウェーハの製造方法に関する。

「従来の技術」 一般に、半導体ウェーハは、シリコンやゲルマニウムな
との略円柱状の半導体単結晶をその結晶軸に直交する方
向に沿って例えば内周刃によって薄く円盤状に切り出す
スライス工程と、この切り出されたウェーハ両面の外周
縁に、このウェーハの半径方向斜め外方？こ切欠かれた
面取部がダイヤモンド砥石による研削により形成されて
なるものである。そしてこの半導体ウェーへの面取部表
面には、内周刃による切断歪みやダイヤモンド砥石によ
る研削歪みが形成されている。

従来、このような歪みを除去する方法としては、円盤状
に切り出された半導体ウェーハの切断歪みをラッピング
工程により除去し、さらにラッピングによる加工歪みを
エツチング液に浸漬し、エツチング液によって加工歪み
と研削歪み部分を溶解除去する処理方法が行なわれてい
る。

しかしながら、研削歪みはラッピングによる加工歪みに
較べ大きく、エツチングによる除去のみでは不十分であ
り、第１０図の特開昭６２−１３４９３５号公報に示さ
れるような表面処理方法により研削歪みを除去する一例
があり、この方法では、ウェーハＡを複数枚重ね合わせ
、これらウェーハＡの面取部２をエツチング液イに接触
させて、面取部２表面のエツチング処理を行う。

この方法により若干のくぼみが生じるが、これはＩＣ製
造工程における熱履歴によりスリップに゛進展する核を
取り除くことになり、ウェーハ品質の向上が行われる。

更に、ＬＳＩの線幅が１ミクロン前後になるに従い、粒
径０．２μ鳳以下の微粒子（パーティクル）を制御する
必要があり、ウェーハからの発塵が問題となり、面取部
は治具や搬送機構と直接接触するため、ミクロな破壊が
行われて発塵が生じるため面取部はより平滑にすること
が必要となる。

またＩＣの製造工程における写真製版工程でレジストを
スピンコータで塗布した際、平型部端面や面取部の形状
が不均一であれば、後工程でのレジスト残渣による発塵
が生じる。また酸化膜、窒化膜、ポリシリコン膜などの
膜付けの際、面取部の形状および平滑度が悪ければ、膜
が剥離して発塵の原因となる。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、従来の表面処理方法にあっては、複数枚のウ
ェーハＡを接触状態で重ね合わせ、その面取部２にエツ
チング処理を行うために、ウェーハ切断や端面研削の際
に生じた面取部２表面に露出したスリップ欠陥があれば
、激しく反応して深くえぐれ、更にウェーハＡ同士の接
触部分を通って隣合うウェーハＡに次々と転位拡散し、
その結果、エツチング処理後の各ウェーハＡには、寸法
精度が許容値を超え、不良廃棄せざるを得ないつ工−ハ
が大量に出て、歩留まりを悪化させる問題があった。

このようなスリップのあるウェーハはＩＣ製造工程の熱
履歴により大きく進展し、結果としてウェーハ１枚当た
りのＩＣ製品歩留まりを低下させるので取り除く必要が
ある。

また、ウェーハとして第１１図に示すように面取部の形
状が、面取角度θ３．θ、および面取幅Ｘ、。

ｘｔがウェーハ表裏面で異なるように形成されたバイポ
ーラＩＣ用のウェーハＢでは、先のＭＯＳＩＣ用のウェ
ーハＡと同様に、複数枚重ね合わせてエツチング処理を
行うと、ウェーハ表裏面の面取部２の形状の差によって
第１２図に符号１ａで示すようにウェーハＢ先端におい
てウェーへの裏面１の一部が露出し、この部分がエツチ
ング液イと接触してしまうために面取部２以外の部分が
不要にエツチングされ、その結果、裏面ｌと面取部２と
の境界（以下、ウェーハ平坦面周縁１ｂという）が内方
側に向って侵食され、ウェーハ平坦面周縁１ｂの真円形
状が崩れてしまう問題があった。

また、このときウェーハを表裏交互に重ねても溝の形状
が交互に違なるため処理条件の設定が困難となる問題が
あった。

また、ウェーハをエツチングした後、ゲッター効果を生
じさせるため裏面にサンドブラストによるダメージを付
与したり、ポリシリコン膜付けによるエクストリンシン
ゲッタリングが普及してきた。このサンドブラスト処理
により面取面にスリップやスリップの核となる欠陥が生
じることがあり、サンドブラスト処理後に面取部のエツ
チング処理が必要となる。

またポリシリコン膜付けをＣＶＤにて行った際、面取部
に付いたポリシリコン膜は剥離しやすく、ＩＣ製造工程
でのパーティクル発生の原因となる。

しかしながらこれらの表面は従来の表面処理方法では表
面の粗さが大きいため、ウェーハ同士を接触させた状態
でエツチング処理すると、双方のウェーハ間にエツチン
グ液が浸透し、表面及び裏面がエツチングされてしまう
問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エツチン
グ処理時に面取部のスリップが他のウェーハの面取部に
移行、拡散するのを防止してウェーハの面取部の形状が
良好で、面取部表面を極めて平滑に処理することができ
るとともに、バイポーラＩＣ用ウェーハを表面処理する
際に、ウェーハ平坦面周縁が内方側に侵食されてしまう
不具合を防止することのでき、更にエクストリンシック
ゲッタリング後の面取部のエツチングを可能とする製造
方法の提供を目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明の半導体ウェーハの製造方法にあっては、外周
縁両面に面取部が形成された半導体ウェーハをエツチン
グ液に浸漬させてエツチング処理を施す半導体ウェーハ
の製造方法において、上記エツチング処理前に、上記ウ
ェーハと、エツチング液に侵されない材料からなるスペ
ーサとを交互に重ね合わせ、次いでウェーハの面取部を
エツチング液に接触させて面取部表面をエツチング処理
することによって、上記の問題点を解消するようにした
。

「実施例」 以下、この発明の半導体ウェーハの製造方法をシリコン
ウェーハの例によって図面を参照して詳しく説明する。

なお、この実施例は、面取部の形状が、面取角度θ、面
取幅Ｘがウェーハ表裏面で同一のＭＯＳＩＣ用のシリコ
ンウェーハの製造方法に適用させた例を示すものである
。

第１図（ａ）（ｂ）は、この発明による半導体ウェーハ
の製造方法の処理対象となるシリコンウェーノ１Ａの構
成を示すものである。このシリコンウェーハＡは、略円
柱状のシリコン単結晶をその結晶軸に直交する方向に沿
って、例えば内周刃によって円盤状に薄く切断されてな
るものである。このシリコンウェーハＡの円盤状の切断
面１，１には、それぞれ外周縁に切断面１．１の半径方
向斜め外方に切り欠かれた面取部２．２がダイヤモンド
砥石による研削により形成されている。そして、これら
面取部２．２の間の上記切断面１．１の外周部には、切
断面１．１に直交する外周面３が形成され、この外周面
３および面取部２．２の一部には、ＯＦ（オリエンテー
ク３ンフラツト）部４が形成されている。また図中符号
１ｂはウェーハ平坦面周縁である。また面取部２，２の
表面には、ダイヤモンド砥石などによって面取りされた
際に生じた研削歪みが深さ５〜２０μｍ程度形成されて
いる。

このような研削歪みを有するシリコンウェーハＡに表面
処理を施すには、シリコンウェーハＡと、合成樹脂製円
盤であるスペーサ５とを交互に複数枚重ね合わせ、各シ
リコンウェーハＡの面取部２゜２にエツチング液を接触
させることによって行なわれる。

上記スペーサ５は、エツチング液イに対して侵されない
合成樹脂材料からなり、その直径はシリコンウェーハＡ
の切断面！の直径よりも大きく設定され、好ましくはシ
リコンウェーハＡと同一寸法とすることが望ましい。ま
たこのスペーサ５の厚さは特に限定されない。

第２図および第３図は、この発明の半導体ウェーハの製
造方法を実施する上で好適に使用される処理装置の一例
を示す図であって、第２図中符号６は装置本体である。

この装置本体６は、処理槽７とウェーハ回転駆動装置８
とからなるものである。

上記処理槽７は、処理対象となるシリコンウェーハＡを
収容してこのシリコンウェーハＡの面取部２，２表面に
対してエツチング処理を施すための有底回状の容器であ
る。この処理槽７の壁部の底部近傍には、処理槽７内に
エツチング液イを供給し、かつ排出するとともに、エツ
チング液イの排出後、エツチング残液口を排出を洗浄除
去するための純水ハを供給するパイプ９が配設され、側
壁部上部には、洗浄水をオーバーフローさせることによ
って排出する排水管ＩＯが配設されている。

また、処理槽７の底部には、シリコンウェーハＡとスペ
ーサ５を同軸上に複数枚交互に重ね合わせたものをシリ
コンウェーハＡの軸線方向に沿って把持するウェーハ把
持部１１が設けられている。

このウェーハ把持部１１は、互いに対向するチャック１
２．１３とからなるものである。このチャックＩ２は処
理槽７の壁部に対向面が垂直になるように固定されてお
り、チャック１３はクランプネジ１４によって水平方向
移動可能に配設されている。このクランプネジ１４は、
処理槽７の壁部に回動自在に配設されている駆動受は軸
１５に連設されている。この駆動受は軸１５は、第２図
に示すように、複数の歯車１６，１７．１８を介して駆
動モータ１９の駆動軸１９ａに連動されている。

このように処理槽７に配設されたウェーハ把持部１１と
駆動モータ１９とこれらを連動させるための上記各部材
とは、ウェーハ回転駆動装置８を構成している。

次に、上記の構成からなる処理装置を用いてシリコンウ
ェーハＡの面取部表面をエツチング処理する方法を説明
する。まずシリコンウェーハＡとスペーサ５とを交互に
複数枚重ね合わせ、かつシリコンウェーハＡのＯＦ部４
を互いに揃えた状態で処理装置のチャック１２とチャッ
ク１３との間に把持させる。このシリコンウェーハＡの
重ね合わせ枚数は、処理装置の処理槽７の大きさ、チャ
ックｌ　２，１３の対向間寸法、チャックの把持力、シ
リコンウェーハＡおよびスペーサ５の大きさや強度など
によって決められ、通常シリコンウェーハＡ、６４１０
〜ｌＯＯ枚程度の範囲とされる。これらのシリコンウェ
ーハＡおよびスペーサ５との交互積層体をチャックｌ　
２，１３が把持する力は、シリコンウェーハＡの切断面
１表面が傷付かず、かつチャック１２．１３が周方向に
回転した際にシリコーンウェーハＡが抜は落ちない程度
とされる。

このように複数のシリコンウェーハＡがその周方向に回
転自在に、かつシリコンウェーハＡの軸線方向が水平と
なるように把持された処理槽７内にパイプ９からエツチ
ング液イを供給する。ここで、エツチング肢イとしては
、シリコンウェーハＡの面取部２．２表面の研削歪みを
溶解除去できるものが用いられ、具体的にはフッ酸と硝
酸との混酸が好適に使用される。そして、フッ酸と硝酸
との混合比は、上記面取部２．２の研削歪みの除去速度
および除去する表面の厚さなどにより決められ、通常フ
ッ酸１に対して硝酸４〜７程度とされる。この場合のエ
ツチング液イの供給量は、通常シリコンウェーハＡが直
径の１１５程度エツチング液イに浸漬される程度とされ
るが、これに限定されるものではない。

次に、駆動モータ１９を駆動させ、ウェーハ把持部１１
のチャック＋　２．１３を回転させる。このチャック１
２．１３の回転により、これらの間に把持されたシリコ
ンウェーハＡの面取部２，２を周方向に沿って均一にエ
ツチング液イに接触させる。そして、チャックの回転速
度は２０〜ＢＯｒ、ｐ。

Ｅ程度の範囲で調整される。２Ｏｒ、Ｉ）、１未満の回
転速度では、遅すぎてシリコンウェーハＡとエツチング
液イとの接触時間が部分的に長くなって面取部表面の処
理の程度にバラツキを生じてしまう。

また６０ｒ、ｐ、ｍ、を越えると、速すぎてチャック１
２゜１３間からシリコンウェーハＡが抜は落ちるなどの
不都合が生じる。また、シリコンウェーハＡとエツチン
グ液イとの接触時間は、エツチング液イの濃度とエツチ
ング処理する表面の厚さなどにより決められ、通常３０
〜１２０秒程度とされる。

このようにしてシリコンウェーハＡの面取部２゜２表面
に対するエツチング処理が施された処理槽７において、
エツチング液イをバイブ９から処理槽７内に純水ハを供
給する。そして、この純水ハをシリコンウェーハＡ全体
が浸漬するまで供給した後、ウェーハ把持部１１を２Ｏ
ｒ、ｐ、ｍ、程度の低回転で回転させてシリコンウェー
ハＡの面取部２゜２表面に付着するエツチング残液口を
除去する。

さらに、純水ハを処理槽７内に供給し続けてエツチング
残液口を含む純水ハ（洗浄排水）を排水管ｌＯからオー
バーフローさせる。そして、純水ハの供給は、排水管ｌ
Ｏから排出される洗浄排水のｐＨ（水素イオン濃度）が
５〜７程度に回復するまで続けられる。

次に、シリコンウェーハＡをウェーハ把持部ｌＯから取
り外し、一定時間水切りし、続いて、スピンドライヤな
どに入れて乾燥させる。

この製造方法では、シリコンウェーハＡとスペーサ５と
を交互に重ね合わせてエツチング処理を行うことにより
、シリコンウェーハＡ同士の接触部分を通して面取部２
表面に露出したスリップなどの欠陥があれば、激しく反
応して深くえぐれ、更に他のシリコンウェーハＡに移行
してしまう不都合をスペーサ５によって阻止することが
でき、この方法によって処理されたシリコンウェーハＡ
は、面取１（２，２表面の平滑度に優れたものとなる。

この面取部表面のエツチング処理を行ったウェーハと行
わないウェーハについて、１１００℃６０　ｍｉｎ、出
し入れ速度６０ｃｍ／ｍｉｎの苛酷な強制熱処理を行い
、面取部から発生したスリップの数を比較した所、エツ
チング処理を行ったウェーハの長さ累計は０．５Ｄ（Ｄ
：ウェーハ直径）、処理を行わないウェーハは８Ｄとな
った。

また、この面取部表面のエツチング処理を行ったウェー
ハのロットをＭＯＳＩＣ製造工程に投入した所、面取部
表面のエツチング処理を行わないロットに比べ製品歩留
まりが向上することが確認された。　上記の実施例では
、シリコンウェーハＡとして、面取部２の形状が、面取
角度θおよび面取幅Ｘがウェーハ表裏面で同一のＭＯＳ
ＩＣ用のウェーハにおける製造方法の例を示したが、面
取部の形状が、面取角度θ、θ、および面取幅Ｘ。

Ｘ、がウェーハ表裏面で異なるバイポーラＩＣ用のウェ
ーハにも適用可能であることは言うまでもない。このよ
うなバイポーラＩＣ用のシリコンウェーハＢは、第４図
に示すようにスペーサ５と交互に重ね合わせ、上記実施
例と同様にして面取部表面のエツチング処理を行うこと
ができる。このときバイポーラＩＣ用のシリコンウェー
ハＢは、表裏両面がスペーサ５と接することによって、
同一面側を揃えて整列させた場合であっても、各シリコ
ンウェーハＢの面取部２に切断面１の一部が露出し、そ
の部分が面取部２と共にエツチングされてウェーハ平坦
面周縁１ｂが内方側に侵食されて真円形状が崩れてしま
う不具合を防止することができる。

また、裏面をサンドブラストにより処理したウェーハお
よびポリシリコン膜付けを行ったウェーハはスペーサを
より軟質のスペーサ５を用いることにより切断面にエツ
チング液が浸透することなく面取ＮＳ２のエツチングが
出来た。

以下、実験例を示して本発明の半導体ウェーハの表面処
理方法による作用効果を明確にする。

（実験例） 第２図に示した処理装置を用い、次の■〜■に示す条件
で直径約１５ｃｍ（６インチ）のシリコンウェーハ（Ｍ
ＯＳＩＣ用）の面取部表面のエツチング処理を行った。

■塩化ビニル樹脂板材から直径１５ｃｏ＋の円盤を切り
出し、これをスペーサとして用い、このスペーサと上記
シリコンウェーハとを交互に重ね合わせて把持し、面取
部表面のエツチング処理を行った。

なお、このスペーサの厚さはｌ　ｔａ、厚みのばらつき
範囲は１４．４μｌ１１（面内５点測定）であった。（
以下、実験例室という） ■上記スペーサの表面をラッピング処理し、厚さ０．９
５ＩＩＩｌ、厚みのばらつき範囲１．４μｌ（面内５点
測定）の平坦化したスペーサを用い、このスペーサとシ
リコンウェーハとを交互に重ね合わせ、上記実験例１と
同様にエツチング処理を行った。（以下、実験例２とい
う） ■スペーサを用いずに上記シリコンウェーハを重ね合わ
せ、実験例！と同様にエツチング処理を行った。（以下
、比較例という） 上記■〜■の各条件で面取部表面のエツチング処理を行
った後、各試料の直径、面取部形状（面取角度お上び面
取幅）、ウェーハ平坦面周縁の内方側への侵食発生度合
及び面取部表面粗度を測定した。なお、直径の測定はノ
ギス、面取部形状はビデオスケーラ、ウェーハ平坦面周
縁の内方側への侵食発生度合は微分干渉顕微鏡、面取部
表面粗度はＳＥＭを用いてそれぞれ測定を行った。また
上記・６試料の測定検体数は、実験例１が１３枚、実験
例２が１８枚、比較例が１００枚とした。

これら各試料の面取角度の度数分布を第５図および第６
図に、面取幅の度数分布を第７図および第８図に、直径
の度数分布を第９図にそれぞれ示した。

これらの図から明らかなように、シリコンウェーハとス
ペーサとを交互に重ね合わせてエツチング処理を行った
実験例！および実験例２のシリコンウェーハは、スペー
サを用いない比較例と比べて面取部形状が均一に仕上が
っていた。特に面取角度においては、スペーサを使用す
ることによってエツチング処理の前後の変化量が小さく
なった。

またラッピング処理したスペーサを用いた実験例２と、
切り出し状態のままのスペーサを用いた実験例１とでは
、面取部形状および直径に有意の差は認められなかった
。

またこれら各試料のウェーハ平坦面周縁の侵食発生度合
は、ラッピング処理したスペーサを用いた実験例２の試
料が他の試料に比べ、侵食発生度合が著しく少なかった
。

また面取部表面粗度は、実験例２の試料が他の試料に比
べ、より平滑であった。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の半導体ウェーハの表面
処理方法によれば、ウェーハの外周に形成された面取部
表面の平滑度を向上させることができ、半導体ウェーハ
の面取部を、形状が良好で極めて平滑に仕上げることが
できる。

また半導体ウェーハとスペーサとを交互に重ね合わせた
後、エツチング処理を行うので、半導体ウェーハがバイ
ポーラＩＣ用のウェーハであっても重ね合わせたウェー
ハのラッピング面の一部が露出してその部分が面取部と
ともにエツチングされ、ウェーハ平坦面周縁が内方側に
侵食されてしまう不具合を防止することができる。

さらに、各種の半導体ウェーハに適用が可能となり、裏
面をサンドブラストにより処理したつ工−ハおよびポリ
シリコン膜付けを行ったウェーハの面取部表面のエツチ
ング処理が出来るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は、この発明の半導体ウェーハの
製造方法の処理対象となるシリコンウェーハの一例を示
すものであって、（ａ）は、シリコンウェーハの平面図
、（ｂ）はシリコンウェーハの要部断面図、第２図は、
この発明の半導体ウェーハの製造方法に好適に用いられ
る装置の一例を示す概略構成図、第３図は第２図の要部
拡大構成図、第４図は、この発明の半導体ウェーへの製
造方法の他の実施例を説明するための構成図、第５図な
いし第９図は実験例で作製したウェーハの面取部形状の
結果を説明するためのグラフ、第１０図ないし第１２図
は従来の半導体ウェーハの処理方法を説明するためのも
のであって、第１Ｏ図はＭＯ９ＩＣ用のウェーハを処理
する場合の構成図、第１１図はバイポーラＩＣ用のウェ
ーハの要部断面図、第１２図はバイポーラＩＣ用のウェ
ーハを処理する場合の構成図である。 Ａ、Ｂ・・・シリコンウェーハ（ウェーハ）２・・・面
取部 ５・・・スペーサ イ・・・エツチング液

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外周縁両面に面取部が形成された半導体ウェーハをエッ
   チング液に浸漬させてエッチング処理を施す半導体ウェ
   ーハの製造方法において、 上記エッチング処理前に、上記ウェーハと、エチング液
   に侵されない材料からなるスペーサとを交互に重ね合わ
   せ、次いでウェーハの面取部をエチング液に接触させて
   面取部表面をエッチング処理することを特徴とする半導
   体ウェーハの製造方法。