[发明专利]硅片的制造装置

说明书

技术领域

本发明是关于制造高集成度器件的大直径硅片的制造装置，特别是，对硅片的表里两面同时进行磨削的制造技术。

背景技术

在硅片的制造方法中，是先用不锈钢制的内周刃对圆柱形单晶硅棒进行切割而得到硅晶片，再在研磨机上用自由磨粒研磨其两表面，以除去切片工艺中所产生的凹凸不平与损伤并提高其平行度的。这种硅片要用腐蚀法除去研磨加工时形成的损伤层(加工变质层)，再用化学机械抛光法进行镜面加工。

然而，要除去因研磨加工而产生的表面损伤层，作为用腐蚀法的蚀刻加工余量(留量)会增大到例如20μm的程度，因此必须有30μm以上的加工余量。其结果是使腐蚀面的凹凸(平面度)也增大到例如1μm的程度。进而，腐蚀后的研磨量也变成例如10μm以上，使得平面度变坏(例如，像图13中所示的为TTV(Totalthickness variation)2.81μm的程度)。

近年来，硅片直径150mm与200mm者已经普及，还在继续开发300mm的硅片，而且正在使器件高集成化，例如在2001年开始实际使用的1G位的DRAM中其线宽尺度与焦点深度分别为0.18μm与0.7μm。为此所要求的平面度必须达到SFQD(Site，Front surface-reference，site least squares，deviation)的26×32mm面积上为0.12μm的平面度(参见“THE NATIONAL TECHNOLOGY ROADMAP FORSEMICONDUCTORS”，1994年，SEMICONDUCTOR INDUSTRY ASSOCIATION出版；第113页)，而且，晶片直径越大，即使一点点曲率也会使其翘曲量变大而成为严重的问题。即，凹凸翘曲不仅在硅片的制造阶段产生，在器件加工的成膜、乾腐蚀、热处理时也会发生。于是，若使用翘曲小的硅片，在各阶段中的翘曲就能为特定值。即，在把例如外径300mm硅片置于平盘上测定其翘曲时，由于硅片在自重下变形外观上的翘曲降到一半以下，只能作为翘曲小的硅片的制造方法进行管理。

为了使平面度更加提高，考虑取代对切片加工后的晶片表面的研磨加工，而使用损伤在3μm以下的磨削加工，进而，切片后的厚度对于150mm直径的硅片薄700μm，对200mm硅片为800μm，300mm硅片则薄900μm。

可是，迄今所使用的磨床具有圆环状磨削刃，并如图14中所示地，只对安置固定在真空吸盘31上的硅片32进行单面(图中的上面)进行磨削。

即，如图14A所示，把硅片32置于真空吸盘31上；在对此硅片32进行单面磨削时，如图14B中所示，当用真空吸盘31将硅片32下面真空吸附后由于如上所述硅片32极薄，就被吸到了真空吸盘31一边，使上述的下面变成了平坦表面。点划线33表示磨削面，于是就如图14C所示，磨削后释放了真空吸盘31的真空吸附，硅片32的吸附面(下面)就恢复原来的形状而使磨削面反面成为凸状。即，进行真空吸附的切割面成了被复制的反面。进而，在把磨削面真空吸附而磨削其反面时，其凹部在释放真空吸附之后被复制成了凸部，就把切片的形状残存在硅片的表里面上。因此，磨削后还必须作轻度研磨加工(参见本申请人的申请特开平6-104229号公报)，就不能充分取得由磨削而减小损伤层的效果。

为此，在本申请人申请的特开昭62-964000公报中公开了在对刚性大的坯料端面进行磨削加工后，进行切割加工把硅片进行切片，再真空吸附其磨削面而磨削其切割加工面的方法，使用这种方法可以制出平行度好而且凹凸度小的硅片。

此外，对于外径200mm的大口径坯料用内周刃进行切割加工时，其内周刃的刃厚为0.38μm，而由于没有对外径300mm的大直径坯料进行切割用的大直径不锈钢板，故不能进行内周刃切割加工。因此，实际上要使用线锯。线锯的线径为0.18μm，能使锯缝损耗(切断加工余量)小，成品率提高。然而，线锯的切断面由于线的振动会产生比内周刃的切割面大的凹凸，而且由于在切割中需要线锯反向送进而造成台阶。另外，在切割中线径会因磨损而变细，故会如图15中所示地使硅片34的最终切割部分变厚，从而在硅片34的两个面34a与34b上形成锥度。因而，在将线锯面真空吸附而进行磨削加工时，轴向结晶面会对指定角度偏斜0.02°～0.05°左右。

为了制造1G位以上的高集成器件，对硅片的里面进行研磨，提高了里面基准的平面度，还由此而使得粒子的发生在1/10以下。为此，在上述特开平6-104229号公报中公开了进行里面半抛光或两面同时研磨的技术。