硅晶圆的制造方法与流程

本发明涉及一种硅晶圆的制造方法。

背景技术：

使用硅的半导体装置随着其细微化的进展，对于作为基板的硅晶圆，寻求兼顾对更细微的表面缺陷的抑制及平坦度的高维度。如图5所示，通常，将通过例如直拉(cz)法而提拉的单晶锭予以切片后，进行抛光等研削，之后进行多段研磨而制作硅晶圆(参考专利文献1)。

对于表面缺陷的抑制及平坦性而言，晶圆研磨步骤非常重要。例如，在研磨步骤中会有产生刮痕等表面缺陷的情况，该缺陷根据研磨条件还会具有1μm以上的深度。另外，已知平坦性由于研磨时的施加于晶圆的压力分布的不均一性而受损。

一般而言，以多段进行硅晶圆的研磨。在此所谓的多段是指使用不同的研磨布及磨粒的粗细度进行的研磨步骤。一般而言，硅晶圆通过二段以上的研磨步骤进行加工，随着段数的增加，使用软质的研磨布及颗粒细的磨粒。另外，通过进行多段研磨，使得在该研磨步骤中引入的缺陷的深度逐渐变浅。

在该多段研磨步骤中，只要没有满足“在任意的研磨步骤中引入的缺陷的最大深度<之后的研磨步骤的总加工余量”的不等式，则在任意的研磨步骤中引入的缺陷会残留。例如，假定为二段研磨的情况，若在第一段中引入的缺陷的最大深度为100nm，则第二段的研磨加工余量必须为100nm以上。假定为三段研磨的场合，若在第一段中引入的缺陷的最大深度为100nm，在第二段中引入的缺陷的最大深度为10nm，则第二段及第三段的合计加工余量必须为100nm以上且第三段的合计加工余量必须为10nm以上。因此，多段研磨存在为了防止lls(localizedlightscatters，局部光散射)恶化的加工余量的要求。

另一方面，若以平坦度的观点考察研磨步骤，则优选研磨步骤的段数少。这是因为，在各研磨步骤中，各自在径向的加工余量分布中会出现极大、极小点，其与例如sfqr(sightfrontleastsquaresrange，视距最小二乘法)的恶化相关。极大极小的位置根据研磨条件而有所不同，因此研磨步骤越多则越会在径向出现较多极大极小点，平坦度受损。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-205147号公报

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了改善平坦度而期望减少研磨步骤，但是如果减少研磨步骤则加工余量会不足，前研磨步骤中所产生的缺陷即使经过最终研磨步骤也会残留，这导致表面缺陷(lls缺陷)增加。

本发明为了解决上述问题而做出，其目的在于提供一种即使减少研磨步骤也能抑制表面缺陷的增加并且改善平坦度的硅晶圆的制造方法。

(二)技术方案

为了实现上述课题，本发明提供一种硅晶圆的制造方法，在粗研磨步骤与精研磨步骤之间具有干式蚀刻步骤，其中，在所述干式蚀刻步骤中，以0.3μm/min以下的蚀刻速率对所述粗研磨步骤后的硅晶圆进行干式蚀刻。

若为这样的硅晶圆的制造方法，则即使减少研磨步骤也能抑制表面缺陷的增加并且改善平坦度。

另外，此时，优选进行所述干式蚀刻步骤之前的所述粗研磨步骤为双面研磨步骤。

另外，优选进行所述干式蚀刻步骤之后的所述精研磨步骤为单面研磨步骤。

进一步，在所述粗研磨步骤中，优选使用与在所述精研磨步骤中使用的研磨布相比具有更高硬度的研磨布。

通过以上述条件制造硅晶圆，能够进一步抑制表面缺陷的增加并且改善平坦度。

发明效果

如上所述，若为本发明的硅晶圆的制造方法，则即使减少研磨步骤也能抑制表面缺陷的增加并且改善平坦度。

附图说明

图1是表示本发明的硅晶圆的制造方法的一例的流程图。

图2是用于说明实施例及比较例的流程图。

图3是对实施例及比较例中的、硅晶圆的平坦性及表面缺陷进行比较的曲线图。

图4是表示比较例1的粗研磨步骤2及实施例1的干式蚀刻步骤中的加工余量形状的曲线图。

图5是表示现有的硅晶圆的制造方法的一例的流程图。

具体实施方式

如上所述，寻求开发即使减少研磨步骤也能够抑制表面缺陷的增加并且改善平坦度的硅晶圆的制造方法。

为了不增加表面缺陷且减少研磨步骤，需要不进行研磨而将在前一步骤中产生的缺陷去除。于是本发明人等着眼于在硅晶圆的多段研磨中，将第一段的粗研磨步骤及最终精研磨步骤以外的任意的研磨步骤置换为蚀刻，特别是干式蚀刻。

然而，如果干式蚀刻的速率较快则对表面的等离子损伤增加，离子损伤被导入至深处，另外，微粗糙度恶化等，导致之后需要较多的研磨加工余量。于是，本发明人等反复努力研究，结果发现若为规定的蚀刻速率的范围，则即使减少研磨步骤也能抑制表面缺陷的增加并且改善粗糙度，进而完成了本发明。

即，本发明为一种硅晶圆的制造方法，在粗研磨步骤与精研磨步骤之间具有干式蚀刻步骤，其中，在所述干式蚀刻步骤中，以0.3μm/min以下的蚀刻速率对所述粗研磨步骤后的硅晶圆进行干式蚀刻。

以下针对本发明进行详细的说明，但是本发明并非限于这些。

[硅晶圆的制造方法]

关于本发明硅晶圆的制造方法，参考附图进行说明。图1是表示本发明的硅晶圆的制造方法的一例的流程图。

将通过例如直拉(cz)法而提拉的单晶锭予以切片后，进行抛光、研削，之后经过以下所说明的粗研磨步骤、干式蚀刻步骤及精研磨步骤而制造硅晶圆。结晶提拉步骤、切片步骤、以及抛光、研削步骤没有特别限定，能够使用现有公知的方法。

＜粗研磨步骤＞

由于干式蚀刻没有粗糙度的改善能力，因此在本发明中，在干式蚀刻步骤之前设置粗研磨步骤以改善特别是长波长的粗糙度。

对研削步骤后的晶圆，进行用于将表面、背面予以镜面化的粗研磨步骤。表面、背面的镜面化可进行一次至多次双面研磨，也可对表面、背面进行一次至多次单面研磨。从生产性的观点来看，优选进行双面研磨(双面同时研磨)。若不进行该研磨，则长波长的粗糙度会恶化。

此粗研磨步骤及以下所说明的精研磨步骤，能够依照使用树脂衬垫及含有磨粒的研磨浆料的现有研磨方法来进行，研磨剂能够为含有作为磨粒的硅胶及碱之物。

＜干式蚀刻步骤＞

接着，为了不使粗糙度恶化并且去除在双面研磨步骤(粗研磨步骤)中产生的缺陷，对粗研磨步骤后的晶圆进行清洗及干燥，之后进行干式蚀刻。清洗及干燥的方法没有特别限定，通过现有已知的方法进行即可。

蚀刻有使用酸、碱的湿式蚀刻、与使用等离子气体的干式蚀刻两种，但是湿式蚀刻的选择性大，会使缺陷巨大化。另一方面，干式蚀刻的各向同性强，因而适合不使缺陷变大且均匀地去除表面，因此在本发明中使用干式蚀刻。

通过干式蚀刻去除本来应该以二次研磨(第二段的粗研磨)去除的加工余量，从而能够去除在该前步骤(粗研磨步骤)中产生的缺陷。干式蚀刻是没有通过磨粒及衬垫对晶圆表面进行接触的加工方法，因而原理上不会产生超过100nm的深度缺陷。

干式蚀刻的加工余量取决于根据双面研磨步骤(粗研磨步骤)的条件而产生的缺陷深度，但是去除0.5μm以上即为充分。干式蚀刻仅在晶圆的表面使用等离子气体而进行。从平坦度的观点来看，优选不是仅对晶圆表面的部分区域供给等离子，而是对晶圆整个表面均匀地供给等离子。干式蚀刻的方法没有特别限定，例如能够将o2气体、cf4气体分别以100、500sccm的流量进行供给。另外，干式蚀刻中的腔室压力可以设为40pa，输出设为500w，在常温下进行。另外，本发明中的“常温”是指在通常状态下的周围温度，通常为15～30℃的范围的温度，典型地为25℃。

在本发明的硅晶圆的制造方法的干式蚀刻步骤中，蚀刻速率必须为0.3μm/min以下。在蚀刻速率高于0.3μm/min的情况下，对晶圆表面的等离子损伤增加，离子损伤被导入至深处，另外，微粗糙恶化等，导致之后需要较多的研磨加工余量。另一方面，蚀刻速率优选为0.1μm/min以上。若为此范围，则能够有效地进行硅晶圆的蚀刻。

＜精研磨步骤＞

干式蚀刻没有去除微粗糙的能力，并且虽然不像研磨那样但是会在表面产生浅度缺陷(微小缺陷)。因此，最后，为了去除微粗糙、微小缺陷而再次进行研磨(精研磨)。精研磨步骤能够为单面研磨步骤。优选在该精研磨步骤中使用与干式蚀刻前的研磨步骤相比硬度较柔的树脂衬垫及磨粒来进行。在此，本发明中的“硬度”」是指邵氏a硬度。

若为上述的本发明的硅晶圆的制造方法，则即使减少研磨步骤也能够抑制lls缺陷的增加并且实现平坦度的改善。

实施例

以下利用实施例及比较例具体地说明本发明，但是本发明并非限于这些。

(实施例1～3、比较例1～4)

如图2所示，假定对研削步骤后的晶圆(直径：300mm)进行三段的研磨步骤(二段粗研磨步骤及一段精研磨步骤)的流程(比较例1)，并且对将其第二段的粗研磨步骤置换为干式蚀刻步骤的效果进行了验证。

研磨加工余量按顺序设为5μm、1μm、10nm。将单纯地没有进行第二段的粗研磨步骤的流程设为比较例2，将代替第二段的粗研磨步骤而导入干式蚀刻并且去除1μm的流程设为比较例3、4及实施例1～3。如下表1所示，比较例3、4及实施例1～3的蚀刻速率不同。另外，实施例及比较例的粗研磨步骤均以双面研磨进行，精研磨步骤均以单面研磨进行。

另外，在各研磨步骤中，研磨布使用树脂衬垫，研磨浆料使用在硅胶中添加氨及水溶性高分子聚合物之物，而平台及研磨头的转速设为30rpm。

蚀刻速率以外的干式蚀刻条件如下所示。

【表1】

进行了精研磨步骤后的各硅晶圆的平坦性及缺陷评价。通过使用klatencor公司制的wafersight而测量sfqr的最大值即sfqrmax而进行作为平坦性的评价，通过使用klatencor公司制的sp3而测量lls缺陷的个数而进行缺陷评价。

另外，使用klatencor公司制的wafersight测量评价比较例1的粗抛光步骤2及实施例1的干式蚀刻步骤中的加工余量形状。

实施例1～3及比较例1～4的sfqrmax及lls缺陷数的结果示于图3。另外，将一般方法即比较例1定为100而相对地示出sfqrmax及lls缺陷数。在比较例2中，sfqrmax改善。这被认为是由于粗研磨步骤2中的恶化量消除。另一方面，与比较例1相比，lls缺陷大幅恶化。这被认为原因是在粗研磨步骤1中产生的缺陷无法仅以精研磨步骤3的加工余量去除。在比较例3、4中，尽管使用干式蚀刻而进行充分的蚀刻，但是lls缺陷依然增加。这被认为原因是蚀刻速率高所导致的等离子损伤。另一方面，在蚀刻速率抑制在0.3μm/min以下的实施例1～3中，未见lls缺陷的增加，并且由于减少研磨步骤，sfqrmax也良好。

另外，如图4所示，比较例1的粗研磨步骤2中的加工形状不稳定，在此步骤中平坦性受损，与此相对，在实施例1的干式蚀刻步骤中，加工形状平坦，表示平坦性的恶化止于最小限度。

另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为示例说明，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上同样的构成并产生相同作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。