特開2023-177967単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法、単結晶シリコンウェーハの製造方法、及び単結晶シリコンウェーハ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177967
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法、単結晶シリコンウェーハの製造方法、及び単結晶シリコンウェーハ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20231207BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 601Z
H01L21/302 105B
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022090955
(22)【出願日】2022-06-03
(71)【出願人】
【識別番号】000190149
【氏名又は名称】信越半導体株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102532
【弁理士】
【氏名又は名称】好宮 幹夫
(74)【代理人】
【識別番号】100194881
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 俊弘
(74)【代理人】
【識別番号】100215142
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 徹
(72)【発明者】
【氏名】藤井 康太
(72)【発明者】
【氏名】阿部 達夫
【テーマコード（参考）】
5F004
5F057
【Ｆターム（参考）】
5F004AA02
5F004DA00
5F004DA01
5F004DA02
5F004DA03
5F004DA17
5F004DA18
5F004DA26
5F004DB03
5F004EA10
5F057AA12
5F057BA12
5F057BB03
5F057CA13
5F057DA28
(57)【要約】
【課題】シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面を形成するシリコンウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【選択図】図１
【解決手段】単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、
前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、
前記ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成することを特徴とする単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、
前記ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成することを特徴とする単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【請求項2】
前記Ｓｉのエッチングレートを、単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とし、かつ、前記ＳｉＯ２のエッチングレートを、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とすることを特徴とする請求項１に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【請求項3】
前記ドライエッチング処理において、Ｓｉのエッチング量を２００ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【請求項4】
前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスとしてフルオロカーボン系のガスを用いることを特徴とする請求項１に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【請求項5】
前記ドライエッチング処理において、前記フルオロカーボン系のガスとしてＣＦ４を用いることを特徴とする請求項４に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【請求項6】
前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスに酸素を添加することで、前記ＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比、前記Ｓｉのエッチングレート、及び前記ＳｉＯ２のエッチングレートを調整することを特徴とする請求項１に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【請求項7】
前記自然酸化膜を、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、又はＯ３洗浄で形成されたものとすることを特徴とする請求項１に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【請求項8】
単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【請求項9】
単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【請求項10】
単結晶シリコンウェーハであって、
３次元算出平均高さＳａを指標として、表面側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面側のＳａが０．５ｎｍ以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
３次元算出平均高さＳａを指標として、表面側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面側のＳａが０．５ｎｍ以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
【請求項11】
単結晶シリコンウェーハであって、
３次元算出平均高さＳａを指標として、（裏面側のＳａ／表面側のＳａ）が５以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
３次元算出平均高さＳａを指標として、（裏面側のＳａ／表面側のＳａ）が５以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体用シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面が形成されているシリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイス用のシリコンウェーハの製造工程は、チョクラルスキー（ＣＺ）法等を使用して単結晶インゴットを育成する単結晶製造工程と、この単結晶インゴットをスライスし、鏡面状に加工するウェーハ加工工程とから構成され、さらに付加価値をつけるために、熱処理をするアニール工程やエピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長工程を含む場合がある。
【0003】
この鏡面状に加工する工程には、高平坦度なウェーハを得るため、現状では両面とも鏡面状に研磨するＤＳＰ（両面研磨）工程が採用され、その後、ＣＭＰ（片面研磨）工程が行われる。これら研磨工程では、パーティクル品質などの観点からウェーハをピット槽などに水中保管したまま、ウェーハを搬送する場合がある。さらにＣＭＰ工程では水中保管されたウェーハをロボット等でチャックしＣＭＰ装置へ搬送する必要がある。また、ＣＭＰ研磨後も同様に研磨剤や純水などで濡れたウェーハをチャックし、必要に応じて洗浄工程へ搬送する必要がある。
【0004】
このようにウェーハの加工工程では、ドライではなくウェットな環境下でウェーハを搬送することが必須であるが、特にこのようなウェット環境下では、チャックで吸着されたウェーハを脱離させる際に、両面研磨され、高平坦度なウェーハのためチャックを解除しても脱離されず、搬送不良を引き起こすことがあった。この原因としてはチャックされるウェーハ面の粗さが影響していると考えられ、チャックされるウェーハ面粗さが良好過ぎると、チャックとの接触面積が増え、チャックを解除してもウェーハが脱離しにくくなると考えられ、対してウェーハの面粗さが悪いと接触面積が減り、ウェーハが脱離しやすくなると考えられる。
【0005】
一般的にチャックされた面は少なからずチャック痕が形成されやすく、品質が低下することからチャック面はシリコンウェーハの裏面であることが多い。したがって、搬送不良低減の観点からは特にシリコンウェーハの裏面のみが粗い方が良く、そのようなウェーハの製造方法が求められている。
【0006】
一般的にシリコンウェーハの表面粗さにはＳｉやＳｉＯ２を溶解させるエッチング作用が影響することが知られている。例えば強アルカリであるＮａＯＨやＫＯＨ水溶液にＳｉを浸漬させると、Ｓｉ＋２Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ－→ＳｉＯ２（ＯＨ）２
２－＋２Ｈ２のようにＳｉが水及び水酸基と反応することで水酸化物として溶解することでＳｉのエッチングが進行する。さらにこのエッチングが進むほど、Ｓｉの異方性により表面粗さが悪化することも知られている。
【0007】
ここでエッチング方式には薬液を用いたウェット方式とプラズマ化したガスを用いるドライ方式がある。半導体デバイスの微細化に伴い、半導体デバイスの製造工程では、ウェット方式よりドライ方式が主流となっている。ドライエッチングは反応容器内に供給したガスをプラズマ放電で活性にし、ウェーハ表面のＳｉに作用させることでエッチング反応を引き起こす方法である。代表的なガスとしてはフッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）を含むガスが用いられる。例えばフルオロカーボン系のガスとしてＣＦ４を考えると、プラズマ放電で活性となったＦがＳｉに作用することで、揮発性のＳｉＦ４が形成されＳｉのエッチングが進行する。
【0008】
このようなドライエッチング技術は半導体デバイスの製造工程において、パターン素子を形成する目的でよく用いられる。ドライ方式は、ウェット方式よりもエッチングの制御性、再現性が高い。
【0009】
特許文献１にはハロゲン化合物０．１～２０ｖｏｌ％、水又は水酸基含有化合物、残部酸素から構成されるガスを用いたプラズマエッチングによって、シリコン化合物に対して多結晶または非晶質Ｓｉを高選択にエッチングする技術が開示されている。しかしながら、単結晶Ｓｉをエッチングする技術ではない。
【0010】
特許文献２にはエッチング対象のシリコン系物質に応じて作用させるフッ素系活性種を調整することでシリコン系物質を選択的にエッチングさせる方法が開示されている。特に、単結晶Ｓｉの場合は水蒸気を添加しないフッ素活性種のみを用いる方法が開示されているが、具体的なエッチング選択比やエッチングレートに関する記述はない。
【0011】
非特許文献１には、ＣＦ４とＯ２を混合したガスを用いたＳｉのエッチング技術が開示されている。具体的にはＣＦ４にＯ２を添加することでＳｉのエッチングレートが変化することが記載されている。
【0012】
他方、ドライエッチング技術はウェーハの製造工程に用いられる場合がある。特許文献３には、研削後の加工歪み層が存在する原料ウェーハを全面ドライエッチングすることで加工歪み層を除去し、その後両面研磨を行うことでシリコンウェーハを製造する技術が開示されている。このようにウェーハ製造工程におけるドライエッチングは加工歪み層の除去が主目的で用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開２００４－３５６５５７号公報
【特許文献2】特開２０００－１６４５５９号公報
【特許文献3】特許７０２８３５３号公報
【非特許文献】
【0014】
【非特許文献1】ＬＳＩ製造へのドライエッチング技術 （金属表面技術 ３０（５），２５６－２６８，１９７９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
前述したように、加工工程中の搬送不良の低減のために、チャックされる裏面が粗いシリコンウェーハが必要とされている。
【0016】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面を形成するシリコンウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記課題を解決するために、本発明では、
単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、
前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、
前記ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を提供する。
単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、
前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、
前記ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を提供する。
【0018】
このような単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法であれば、Ｓｉが優先的にエッチングされる作用を利用することで粗面を形成することができる。
【0019】
また、前記Ｓｉのエッチングレートを、単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とし、かつ、前記ＳｉＯ２のエッチングレートを、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とすることが好ましい。
【0020】
このような方法であれば、ＳｉＯ２とＳｉに対するエッチング挙動を精度良く評価できる。特に、Ｓｉのドライエッチングのレートの確認では一般的に多結晶を用いることが多いが、より高精度で評価する観点から、単結晶シリコンウェーハを用いることが好ましい。
【0021】
また、前記ドライエッチング処理において、Ｓｉのエッチング量を２００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【0022】
このようにエッチング量を制御することで好適に粗面を形成することができる。
【0023】
また、前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスとしてフルオロカーボン系のガスを用いることが好ましい。
【0024】
このようにフルオロカーボン系のガスを用いることで、好適に粗面を形成することができる。
【0025】
また、前記ドライエッチング処理において、前記フルオロカーボン系のガスとしてＣＦ４を用いることが好ましい。
【0026】
このようにＣＦ４ガスを用いることで、好適に粗面を形成することができる。
【0027】
また、前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスに酸素を添加することで、前記ＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比、前記Ｓｉのエッチングレート、及び前記ＳｉＯ２のエッチングレートを調整することが好ましい。
【0028】
このようにＯ２を添加することで簡便にエッチング選択比やエッチングレートを制御することができる。
【0029】
また、前記自然酸化膜を、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、又はＯ３洗浄で形成されたものとすることが好ましい。
【0030】
このような方法であれば均一に自然酸化膜を形成することができる。
【0031】
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
【0032】
このような製造方法であれば、枚葉方式でドライエッチングをして片面のみに粗面が形成されたウェーハを製造することができ、搬送不良を低減することができる。
【0033】
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、上記の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
【0034】
このような製造方法であれば、バッチ方式でドライエッチングをして片面のみに粗面が形成されたウェーハを製造することができ、搬送不良を低減することができる。
【0035】
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、
３次元算出平均高さＳａを指標として、表面側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面側のＳａが０．５ｎｍ以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
３次元算出平均高さＳａを指標として、表面側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面側のＳａが０．５ｎｍ以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
【0036】
このような単結晶シリコンウェーハであれば、搬送不良を低減することができる。
【0037】
また、本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、
３次元算出平均高さＳａを指標として、（裏面側のＳａ／表面側のＳａ）が５以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
３次元算出平均高さＳａを指標として、（裏面側のＳａ／表面側のＳａ）が５以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。
【0038】
このような単結晶シリコンウェーハであれば、搬送不良を低減することができる。
【発明の効果】
【0039】
本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法であれば、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成することができる。また、本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法であれば、片方の面のみに粗面が形成された高平坦度な単結晶シリコンウェーハを作製することができる。また、本発明のシリコンウェーハは、加工工程中の搬送不良を低減することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法の一例を示すフローチャートである。
【図2】本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図3】自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハに対し、ＣＦ４にＯ２を各濃度で添加してドライエッチング処理を行った後のＨａｚｅを示したグラフである。
【図4】各ドライエッチング条件における単結晶Ｓｉと熱酸化膜ＳｉＯ２のエッチングレートを示したグラフである。
【図5】各ドライエッチング条件におけるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を示したグラフである。
【図6】各ドライエッチング条件におけるＨａｚｅ値のエッチング処理時間依存性を示したグラフである。
【図7】各ドライエッチング条件における処理時間に対するＳｉＯ２エッチング量を示したグラフである。
【図8】各ドライエッチング条件、処理時間における粗面を形成した単結晶シリコンウェーハの粗面側のＡＦＭの三次元算出平均高さＳａを示すグラフである。
【図9】本発明の単結晶シリコンウェーハの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
上述のように、シリコンウェーハに粗面を形成できるシリコンウェーハのドライエッチング方法、及びシリコンウェーハの片側の面のみに粗面を形成するシリコンウェーハの製造方法の開発が求められていた。
【0042】
本発明者らは上記課題を達成するために、単結晶シリコンウェーハに対しウェット方式よりもエッチングの制御性、再現性が高いドライ方式のエッチングを採用し、フッ素を含むガスでドライエッチング処理し、ウェーハ表面にエッチング作用を引き起こすことで粗面が形成できないか鋭意検討した。その結果、特に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハに対し、ＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比が高い条件でエッチングすると、エッチング中にＳｉが露出した箇所で急激にＳｉのエッチングが進行し、粗面が形成されること、及びこの粗面形成が前記エッチング選択比及びＳｉＯ２エッチング量を調整することで制御できることを見出し、本発明を完成させた。
【0043】
即ち、本発明は、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、前記ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法である。
【0044】
以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0045】
なお、「表面に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハ」における「表面」は、いわゆるウェーハのオモテ面／ウラ面のうちのオモテ面だけを意味する語ではなく、いわゆるウェーハの外から見える部分の一部または全部のことを意味する。以下、本明細書中において、「表面」が上記のいずれの意味で用いられているのか、もしくは他の意味で用いられているのかは、適宜、文脈に応じて解釈されるものとする。
【0046】
［単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法］
図１は本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法の一例を示すフローチャートである。初めに、図１に示すように、粗面を形成したい単結晶シリコンウェーハを用意する。ウェーハの導電型や口径に制限はないが、ウェーハ表面に自然酸化膜が形成されている必要がある。自然酸化膜は、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、又はＯ３洗浄で形成されたものとすることが好ましい。
図１は本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法の一例を示すフローチャートである。初めに、図１に示すように、粗面を形成したい単結晶シリコンウェーハを用意する。ウェーハの導電型や口径に制限はないが、ウェーハ表面に自然酸化膜が形成されている必要がある。自然酸化膜は、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、又はＯ３洗浄で形成されたものとすることが好ましい。
【0047】
次に、図１に示すように、用意した単結晶シリコンウェーハの自然酸化膜が存在する表面に対して、少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を行う。このとき、ドライエッチング処理は、ウェーハ面（ウェーハの表面もしくは裏面）内の一部に行ってもよいし、ウェーハ面内の全体（全面）に行ってもよいが、ウェーハ面内の全体に行うことが好ましい。このドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、単結晶シリコンウェーハに粗面を形成する。以下、このドライエッチング工程について詳細に述べる。
【0048】
ドライエッチング処理では単結晶シリコンウェーハに対し、フッ素（Ｆ）を含むガスをプラズマ放電で活性化させ、このＦの活性種がＳｉに作用することで揮発性のＳｉＦ４が生成されることでＳｉのエッチングが進行する（Ｓｉ＋４Ｆ→ＳｉＦ４）。フッ素を含むガスとしては、例えば、フルオロカーボン系のＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８，Ｃ４Ｆ８や無機フッ素系のＳＦ６，ＮＦ３などを用いることができ、特に制限されない。フッ素が含まれていれば塩素を含んでいても構わない。
【0049】
ここでは、フッ素を含んだガスとしてＣＦ４を用いたドライエッチング処理による粗面形成に関して、ウェーハ表面の自然酸化膜の有無やＳｉ及びＳｉＯ２のエッチング挙動の観点から詳細に述べる。
【0050】
図３には一例として、ＳＣ１洗浄で自然酸化膜を形成させた単結晶シリコンウェーハに対し、ＣＦ４単独もしくはＣＦ４にＯ２を各濃度で添加しエッチング処理を行った後、パーティクルカウンターで粗さ指標であるＨａｚｅを評価した結果を示した。尚、ガス比率以外は全て一般的なエッチング条件とした。
【0051】
このＨａｚｅ値は大きいほど表面が粗化されている、即ち粗面が形成されていると判断することができる。Ｏ２比率の影響を見ると、Ｏ２比率０～２０ｖｏｌ％ではドライエッチング処理なしのＲｅｆよりもＨａｚｅ値が大きくなっており、特にＯ２比率が小さい方が粗度が大きい傾向を示した。一方、Ｏ２比率５０，８０ｖｏｌ％のＨａｚｅ値はＲｅｆと同等であったことから、粗面は形成されていなかった。
【0052】
さらに、フッ酸洗浄で自然酸化膜を除去したベア面のウェーハに対し、同様の処理を行ったが、ＨａｚｅはＲｅｆと同等であった。したがって、粗化進行にはエッチング条件と自然酸化膜の存在が影響していることが分かる。
【0053】
この考察として、図４にはＳｉとＳｉＯ２のエッチングレートを示した。尚、具体的なエッチングレートの算出方法としては、Ｓｉは単結晶シリコンウェーハに対し、所定時間エッチングを行い、エッチング前のウェーハ厚さからエッチング後のウェーハ厚さを差し引くことで算出した。ＳｉＯ２は熱酸化で成長させた熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハに対し、所定時間エッチングを行い、エッチング前の熱酸化膜厚さからエッチング後の熱酸化膜厚さを差し引くことで算出した。
【0054】
図４によると、Ｓｉ及びＳｉＯ２のエッチングレートはＯ２を微量混合させることで増加した。ただし、Ｏ２比率５０ｖｏｌ％以上では、エッチングレートは低下する傾向となった。恐らく、微量のＯ２添加はフッ素活性種を増加させることに起因し、添加し過ぎると表面に酸化膜が形成されることで、エッチングが阻害されることに起因すると考えられる。
【0055】
次に、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）からＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を算出した結果を図５に示した。このエッチング選択比が高いほど、Ｓｉが優先的にエッチングされる特性であることを示す。このグラフからＯ２比率が小さい方がこのエッチング選択比が高いことが分かる。
【0056】
図３の結果と比較すると、このエッチング選択比が１８以上の水準でＨａｚｅ値が増加、即ち粗面が形成されていることが分かる。したがって、粗面を形成するにはこのエッチング選択比が１８以上であることが必要である。このエッチング選択比の上限には特に制限はないが、例えば２８以下とすることができる。これらの結果から、粗化メカニズムを考える。自然酸化膜をＳｉＯ２と見なすと、Ｓｉよりもエッチング耐性があるＳｉＯ２がエッチング処理されると、局所的にＳｉが表面に露出し、その際Ｓｉが優先的にエッチングされる環境下の場合には急激なＳｉのエッチングが進行する。その結果、ウェーハ表面には凹凸が形成される、即ち粗面が形成されると考えられる。
【0057】
【0058】
図６から、Ｏ２比率０％及び２．５％、処理時間３０ｓｅｃのＨａｚｅ値はＲｅｆと同等であることから、粗面は形成されていなかった。しかし、処理時間６０ｓｅｃ以降はＨａｚｅ値が増加したことから、Ｏ２比率０％及び２．５％では処理時間６０ｓｅｃ以降で粗化が進行していた。次に、Ｏ２比率５％，７．５％，１０％は処理時間３０ｓｅｃからＨａｚｅ値が増加したことから、Ｏ２比率５％，７．５％，１０％では処理時間３０ｓｅｃで粗化が進行していた。
【0059】
この違いについては図７のＳｉＯ２のエッチング量から説明できる。上述のように粗化を進行させるには局所的に最表面の自然酸化膜をエッチングし、Ｓｉを表面に露出させる必要があると考えられる。処理時間６０ｓｅｃで粗面が形成されたＯ２比率０％、２．５％のＳｉＯ２エッチング量は、処理時間３０ｓｅｃでそれぞれ１４．１Å、１４．６Å、処理時間６０ｓｅｃでそれぞれ２８．３Å、２９．２Åであった。処理時間３０ｓｅｃで粗面が形成されたＯ２比率５％、７．５％、１０％のＳｉＯ２エッチング量は、処理時間３０ｓｅｃでそれぞれ３０．９Å、４４．９Å、５４．３Åであった。したがって、Ｓｉ／ＳｉＯ２選択比が１８以上、ＳｉＯ２を２５Å（２．５ｎｍ）以上エッチングすることで粗面を形成することができる。ＳｉＯ２のエッチング量の上限に特に制限はないが、例えば、３００Å（３０ｎｍ）以下とすることができる。
【0060】
さらに図６の処理時間依存性を見ると、Ｈａｚｅ値は所定の処理時間で極大値を取り、その後Ｈａｚｅが徐々に減少する傾向を示した。このようにエッチングを進めすぎると、形成した粗面の粗度が低下することや、スループットやコストの観点からもエッチングは短時間化することが望ましい。図６から、Ｏ２比率０％，２．５％，５％，７．５％，１０％において、Ｈａｚｅが極大値となる処理時間はそれぞれ１２０ｓｅｃ，１２０ｓｅｃ，６０ｓｅｃ，３０ｓｅｃ，３０ｓｅｃとなり、この時のＳｉのエッチング量は図４よりそれぞれ１６００Å，１４００Å，１４００Å，１０００Å，１０００Åと算出されたことから、Ｓｉエッチング量は２０００Å（２００ｎｍ）以下にすることで効率的に粗面を形成することができる。Ｓｉのエッチング量の下限は特に制限されないが、例えば、７００Å（７０ｎｍ）以上とすることができる。また、このようなエッチング量であれば、両面研磨工程で形成された平坦度を悪化させることなく、粗面を形成することができる。
【0061】
図８には原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で粗面化された単結晶シリコンウェーハの表面粗さを評価した結果を示す。サンプルはＳＣ１洗浄後の単結晶シリコンウェーハに上述のＯ２比率７．５％，１０％の条件で２０ｓｅｃ，３０ｓｅｃエッチングしたものである。尚、Ｏ２比率７．５％，１０％は処理時間２０ｓｅｃでのＳｉＯ２エッチング量がそれぞれ２９．９Å（２．９９ｎｍ）、３６．２Å（３．６２ｎｍ）で２５Å（２．５ｎｍ）以上であることを確認している。粗さ指標は３次元算出平均高さＳａを用いた。Ｒｅｆに対し、Ｏ２比率７．５％，１０％どちらも処理時間２０ｓｅｃ，３０ｓｅｃでＳａ値が増加し、粗面が形成されていた。特にＯ２比率１０％、処理時間３０ｓｅｃではＳａは０．９４ｎｍと非常に高く、Ｓａ値を指標とした場合でも粗面が形成されていた。以上のようなドライエッチング工程を行うことで、粗面を形成することができる。
【0062】
［単結晶シリコンウェーハの製造方法］
また本発明では、上述の本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を用いる単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
また本発明では、上述の本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法を用いる単結晶シリコンウェーハの製造方法を提供する。
【0063】
本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法の第一態様は、
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
【0064】
本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法の第二態様は、
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、
（２）前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、本発明の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、
（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程と
を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法である。
【0065】
第一態様と第二態様は、工程（２）において、本発明のドライエッチング方法による処理を両面研磨ウェーハの片面に対して行うのか両面に対して行うのかという点で異なる。以下に説明するように、どちらの態様であっても、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得ることができる。
【0066】
図２は本発明のドライエッチング方法を含む単結晶シリコンウェーハの製造方法の一例を示すフローチャートである。以下、図２を参照しながら本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【0067】
（工程（１））
工程（１）では、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する。
工程（１）では、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する。
【0068】
図２に示した一例では、シリコンインゴットに対し、スライス工程、面取り工程、ラッピングもしくは研削工程、エッチング工程、両面研磨工程、洗浄工程を行うことで自然酸化膜が形成されたシリコン単結晶ウェーハ（両面研磨ウェーハ）を用意することができる。ただし、工程（１）はこれに限定されない。以下、各工程を説明する。
【0069】
スライス工程
スライス工程とは、例えばシリコンインゴットをワイヤソーによって、円盤状のシリコンウェーハへと切断加工する工程である。
スライス工程とは、例えばシリコンインゴットをワイヤソーによって、円盤状のシリコンウェーハへと切断加工する工程である。
【0070】
面取り工程
面取り工程は、スライス工程で得られたシリコンウェーハのエッジ部の欠けや割れを防止するために、ウェーハ外周部に対して、例えばダイヤモンド砥粒が電着された砥石にて、面取り加工を行う工程である。
面取り工程は、スライス工程で得られたシリコンウェーハのエッジ部の欠けや割れを防止するために、ウェーハ外周部に対して、例えばダイヤモンド砥粒が電着された砥石にて、面取り加工を行う工程である。
【0071】
ラッピングもしくは研削工程
ラッピングもしくは研削工程は、スライス工程でシリコンウェーハ表裏面に形成された加工歪み層の除去と平坦化を目的とした工程である。ラッピング工程は、例えば、アルミナもしくはジルコニア砥粒と水、界面活性剤の混合物であるラップ液を、ラップ定盤とキャリアにより保持されたシリコンウェーハの間に流し込み、加圧下で回転、擦り合わせによりシリコンウェーハ表面を機械的にラッピング加工する。研削工程は、例えば、ダイヤモンドを電着した砥石にてシリコンウェーハを研削加工する。研削加工は片面ずつ行う方式と両面を同時に行う方式があるが、どちらでも構わない。
ラッピングもしくは研削工程は、スライス工程でシリコンウェーハ表裏面に形成された加工歪み層の除去と平坦化を目的とした工程である。ラッピング工程は、例えば、アルミナもしくはジルコニア砥粒と水、界面活性剤の混合物であるラップ液を、ラップ定盤とキャリアにより保持されたシリコンウェーハの間に流し込み、加圧下で回転、擦り合わせによりシリコンウェーハ表面を機械的にラッピング加工する。研削工程は、例えば、ダイヤモンドを電着した砥石にてシリコンウェーハを研削加工する。研削加工は片面ずつ行う方式と両面を同時に行う方式があるが、どちらでも構わない。
【0072】
エッチング工程
エッチング工程ではラッピング工程、研削工程で導入されたウェーハの表裏面の加工歪み層を除去する。例えば、ＮａＯＨやＫＯＨ水溶液を用いたアルカリエッチング、フッ酸、硝酸を混合した酸エッチングにより加工歪み層を除去することができる。
エッチング工程ではラッピング工程、研削工程で導入されたウェーハの表裏面の加工歪み層を除去する。例えば、ＮａＯＨやＫＯＨ水溶液を用いたアルカリエッチング、フッ酸、硝酸を混合した酸エッチングにより加工歪み層を除去することができる。
【0073】
両面研磨工程
両面研磨工程では単結晶シリコンウェーハの表裏面を研磨面に加工し平坦度を向上させる。例えば、エッチング後の加工歪み層が除去された単結晶シリコンウェーハの両面を研磨布と研磨スラリーを用いて両面同時に研磨する。
両面研磨工程では単結晶シリコンウェーハの表裏面を研磨面に加工し平坦度を向上させる。例えば、エッチング後の加工歪み層が除去された単結晶シリコンウェーハの両面を研磨布と研磨スラリーを用いて両面同時に研磨する。
【0074】
洗浄工程
洗浄工程では、両面研磨工程で付着したシリカなどのスラリー残渣を除去する。例えば、アンモニア水と過酸化水素水と水からなる薬液を用いて洗浄するＳＣ１洗浄やＯ３水を用いて洗浄するＯ３洗浄を行うことで、効率的にシリカを除去することができる。また、塩酸と過酸化水素と水からなる薬液を用いてＳＣ２洗浄することもできる。
洗浄工程では、両面研磨工程で付着したシリカなどのスラリー残渣を除去する。例えば、アンモニア水と過酸化水素水と水からなる薬液を用いて洗浄するＳＣ１洗浄やＯ３水を用いて洗浄するＯ３洗浄を行うことで、効率的にシリカを除去することができる。また、塩酸と過酸化水素と水からなる薬液を用いてＳＣ２洗浄することもできる。
【0075】
ここで、両面研磨加工直後の単結晶シリコンウェーハ表面はシリコン表面が露出している、所謂ベア面となっている。このベア面に対し、酸化作用のあるＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄やＯ３洗浄を行うことで、シリコン表面を酸化させることで表面に自然酸化膜が形成される。したがって、上述の洗浄はシリカ除去と自然酸化膜の形成を兼ねた工程であり、容易に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハ（両面研磨ウェーハ）を用意することができる。
【0076】
尚、シリカ除去と自然酸化膜の形成が達成される条件であれば、特に洗浄条件は制限されない。例えば、酸化作用の洗浄として、ＳＣ１、ＳＣ２、Ｏ３洗浄を、常法を用いて行うことができる。
【0077】
（工程（２））
ドライエッチング工程（粗面形成）
次に、このようにして得られた表面に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハに対し、図１に示すドライエッチング方法、つまり上述の本発明のドライエッチング方法によりドライエッチング処理を行うことで粗面を形成する。
ドライエッチング工程（粗面形成）
次に、このようにして得られた表面に自然酸化膜が存在する単結晶シリコンウェーハに対し、図１に示すドライエッチング方法、つまり上述の本発明のドライエッチング方法によりドライエッチング処理を行うことで粗面を形成する。
【0078】
ドライエッチング処理方法は１枚処理の枚葉方式、複数枚の一括処理のバッチ方式どちらでも構わない。さらに、処理面についても片面処理、両面処理どちらであっても構わない。少なくとも粗面形成したい面のドライエッチング条件が、本発明のドライエッチング条件になるようにする。その後、例えば、裏面側のみに粗面を形成したい場合は、本発明の第一態様により枚葉方式で片側の裏面のみ処理することができる。本発明の第二態様によりバッチ方式で両面処理しても、後述する片面研磨工程で表面側を研磨することで、片側は通常の研磨面とした単結晶シリコンウェーハを製造することができる。
【0079】
（工程（３））
続いて、工程（３）では、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る。本工程では、図２に示すように、鏡面面取り工程、片面研磨工程、及び最終洗浄工程を行うことができる。ただし、工程（３）はこれに限定されない。
続いて、工程（３）では、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る。本工程では、図２に示すように、鏡面面取り工程、片面研磨工程、及び最終洗浄工程を行うことができる。ただし、工程（３）はこれに限定されない。
【0080】
鏡面面取り工程
鏡面面取り工程では、ドライエッチングで処理された単結晶シリコンウェーハの面取り部を研磨布と研磨スラリーを用いて鏡面加工を行い、鏡面化を行う。
鏡面面取り工程では、ドライエッチングで処理された単結晶シリコンウェーハの面取り部を研磨布と研磨スラリーを用いて鏡面加工を行い、鏡面化を行う。
【0081】
片面研磨工程
片面研磨工程では、シリコンウェーハの片面を研磨布と研磨スラリーを用いて最終的なウェーハ表面を創出する工程である。この際、ドライエッチング工程で片側のみに粗面を形成した場合（第一態様）は、粗面とは反対側の面を研磨することで片方の面のみが粗面である単結晶シリコンウェーハを製造することができる。通常、粗面は裏面側であることが望ましいため、研磨面はシリコンウェーハ表面となる。また、ドライエッチング工程で両方の面に対し粗面を形成した場合（第二態様）でも、シリコンウェーハ表面側を研磨することで、同じように片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを製造することができる。
片面研磨工程では、シリコンウェーハの片面を研磨布と研磨スラリーを用いて最終的なウェーハ表面を創出する工程である。この際、ドライエッチング工程で片側のみに粗面を形成した場合（第一態様）は、粗面とは反対側の面を研磨することで片方の面のみが粗面である単結晶シリコンウェーハを製造することができる。通常、粗面は裏面側であることが望ましいため、研磨面はシリコンウェーハ表面となる。また、ドライエッチング工程で両方の面に対し粗面を形成した場合（第二態様）でも、シリコンウェーハ表面側を研磨することで、同じように片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを製造することができる。
【0082】
最終洗浄工程
最終洗浄工程では、シリコンウェーハに付着しているパーティクルや金属不純物の除去を行う。
最終洗浄工程では、シリコンウェーハに付着しているパーティクルや金属不純物の除去を行う。
【0083】
このような製造工程により、３次元算出平均高さＳａが表面側で０．２ｎｍ以下、裏面側でＳａが０．５ｎｍ以上であるシリコンウェーハを製造することができる。
【0084】
実際に図２のフローで作製したシリコンウェーハの表面と裏面のＳａ値を評価した。ドライエッチング条件はＯ２比率１０％、処理時間２０ｓｅｃ，３０ｓｅｃとした。処理時間２０ｓｅｃのＳａは表面側で０．０６８ｎｍ、裏面側で０．５１ｎｍとなり、（裏面側Ｓａ／表面側Ｓａ）は７．５となった。処理時間３０ｓｅｃのＳａは表面側で０．０７１ｎｍ、裏面側で０．９２ｎｍとなり、（裏面側Ｓａ／表面側Ｓａ）は１３．０となった。尚、ドライエッチング工程を行わなかった場合のＳａは表面側で０．０６９ｎｍ、裏面側で０．２１ｎｍで（裏面側Ｓａ／表面側Ｓａ）は３．０４となった。したがって、本発明のドライエッチング処理を用いた単結晶シリコンウェーハの製造方法によって、裏面側のみに粗面が形成されたシリコンウェーハを製造することができる。
【0085】
また、このような裏面側のみに粗面が形成されたシリコンウェーハあれば、ウェット環境下でもチャック不良を引き起こさず、安定した製造が可能となる。
【0086】
［単結晶シリコンウェーハ］
また本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、３次元算出平均高さＳａを指標として、表面側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面側のＳａが０．５ｎｍ以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。図９に本発明の単結晶シリコンウェーハの一例を示す。本発明の単結晶シリコンウェーハ１０は、表面１と裏面２を有しており、裏面２は粗面である。ここで、表面１側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面２側のＳａが０．５ｎｍ以上である。
また本発明では、単結晶シリコンウェーハであって、３次元算出平均高さＳａを指標として、表面側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面側のＳａが０．５ｎｍ以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。図９に本発明の単結晶シリコンウェーハの一例を示す。本発明の単結晶シリコンウェーハ１０は、表面１と裏面２を有しており、裏面２は粗面である。ここで、表面１側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面２側のＳａが０．５ｎｍ以上である。
【0087】
本発明では、さらに、単結晶シリコンウェーハであって、３次元算出平均高さＳａを指標として、（裏面側のＳａ／表面側のＳａ）が５以上のものである単結晶シリコンウェーハを提供する。再び図９を用いて本発明の単結晶シリコンウェーハを説明する。本発明の単結晶シリコンウェーハ１０は、表面１と裏面２を有しており、裏面２は粗面である。ここで、（裏面２側のＳａ／表面１側のＳａ）が５以上である。
【0088】
本発明の単結晶シリコンウェーハは、上述の本発明の単結晶シリコンウェーハの製造方法によって製造することができる。このような単結晶シリコンウェーハであれば、搬送不良を低減することができる。
【実施例0089】
以下、本発明を実施例に基づきさらに説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきではない。
【0090】
（実施例）
実施例では、図２に示したフローチャートに従って、裏面側のみに粗面が形成された直径３００ｍｍのＰ型シリコン単結晶ウェーハを５０枚製造した。以下に、本実施例に係わる単結晶シリコンウェーハの製造方法に関して説明する。
実施例では、図２に示したフローチャートに従って、裏面側のみに粗面が形成された直径３００ｍｍのＰ型シリコン単結晶ウェーハを５０枚製造した。以下に、本実施例に係わる単結晶シリコンウェーハの製造方法に関して説明する。
【0091】
スライス工程では、シリコン単結晶インゴットをワイヤソーを用いて円盤状のシリコンウェーハに切断した。切断されたシリコンウェーハ表面には、切断時に発生したうねりと加工歪み層が形成されていた。
【0092】
面取り工程では、切断荒れしたシリコンウェーハの外周部をダイヤモンドが電着された３０００番手の砥石で面取りを行い、面取り形状の形成と同時にウェーハ製造工程における欠けや割れを防止した。
【0093】
ラッピング工程では、スライス工程で形成された表面の加工歪み層の除去と平坦化のために、ラップ液を用いてラップ定盤とキャリアにより保持されたシリコンウェーハの間に流し込み、加圧下で回転、擦り合わせによりシリコンウェーハ表面を機械的にラッピング加工した。
【0094】
エッチング工程では、ラッピングで導入されたウェーハの表裏面の加工歪み層を除去するため、ＮａＯＨ水溶液に浸漬させることで、加工歪み層が除去されたシリコンウェーハを得た。
【0095】
両面研磨工程では、エッチング後のシリコンウェーハを研磨布と研磨スラリーにより同時に研磨した。シリコンウェーハの両面を研磨面に加工するのと同時に平坦化を行った。
【0096】
洗浄工程では、アンモニア水、過酸化水素水、水からなる薬液にてＳＣ１洗浄を行い、両面研磨工程で残留したシリカを除去し、表面に自然酸化膜を形成した。
【0097】
ドライエッチング工程では、自然酸化膜が形成されたシリコンウェーハの裏面側のみに粗面を形成するため、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、裏面側のみを処理面とした。ＣＦ４－９０ｖｏｌ％、Ｏ２－１０ｖｏｌ％の混合ガスに対し、高周波励起でフッ素活性種を形成し、このフッ素活性種をウェーハ表面に供給することでエッチングを進行させた。尚、ガス総流量は４２０ｓｃｃｍ、チャンバー圧力は４０Ｐａ、ウェーハを支持するステージ温度は７０℃とした。尚、この条件では単結晶シリコンウェーハを用いて算出したＳｉエッチングレートは２０００Å／ｍｉｎ、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出したＳｉＯ２のエッチングレートは１０９Å／ｍｉｎで、ＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比は１８．４と求まった。処理時間はＳｉＯ２のエッチング量が２５Å（２．５ｎｍ）以上となるように、処理時間を３０ｓｅｃ（ＳｉＯ２エッチング量 ５４．５Å）とした。これにより裏面側に粗面を形成した。
【0098】
鏡面面取り工程では、ドライエッチング後のシリコンウェーハの面取り部を研磨布と研磨スラリーを用いて鏡面加工を行った。これにより、面取り部も加工歪み層がない鏡面が得られた。
【0099】
片面研磨工程では、粗面とは反対側のシリコンウェーハ表面側を研磨布と研磨スラリーを用いて研磨を行った。これにより、表面側は良好な研磨面を創出した。
【0100】
最終洗浄工程では、シリコンウェーハに付着しているパーティクルや金属不純物の除去を行った。ここではバッチ方式の洗浄機で、薬液をＳＣ１とＳＣ２を使用して洗浄した。
【0101】
得られたシリコンウェーハ１枚を抜き取り、表面側と裏面側の粗さを観察視野２μｍのＡＦＭで評価した。３次元算出平均高さＳａは、表面側で０．０６５ｎｍ、裏面側で０．９４ｎｍとなった。（裏面側Ｓａ／表面側Ｓａ）は１４．５となり、裏面側のみに粗面が形成されていることを確認できた。その後、水中保管したウェーハの裏面側をチャックし研磨機のステージにウェーハをアンチャックさせる搬送テストを繰り返し２００回行ったところ、２００回とも不良なく搬送することができた。
【0102】
（比較例）
比較例では、実施例のドライエッチング工程のみを実施しないこと以外は、全て実施例と同じ手順で直径３００ｍｍのＰ型シリコン単結晶ウェーハを５０枚製造した。
比較例では、実施例のドライエッチング工程のみを実施しないこと以外は、全て実施例と同じ手順で直径３００ｍｍのＰ型シリコン単結晶ウェーハを５０枚製造した。
【0103】
得られたシリコンウェーハ１枚を抜き取り、表面側と裏面側の粗さを観察視野２μｍのＡＦＭで評価した。３次元算出平均高さＳａは、表面側で０．０６７ｎｍ、裏面側で０．２２ｎｍとなった。（裏面側Ｓａ／表面側Ｓａ）は３．２８となり、実施例よりも裏面側のＳａ値が非常に小さかった。その後、水中保管したウェーハの裏面側をチャックし研磨機のステージにウェーハをアンチャックさせる搬送テストを繰り返し２００回行ったところ、２００回中４回でウェーハがチャックから脱離しない不良が発生した。
【0104】
以上の結果から、本発明のドライエッチング方法を用いることによって、裏面側のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを製造することができ、搬送不良を低減することができた。特に、任意の（狙った）面粗さに制御ができ、裏面粗さ、（裏面側Ｓａ／表面側Ｓａ）の制御、再現性も良く、品質の安定した単結晶シリコンウェーハを製造することができた。
【0105】
本明細書は、以下の発明を包含する。
【0106】
［１］：単結晶シリコンウェーハに粗面を形成するドライエッチング方法であって、前記単結晶シリコンウェーハとして、表面に自然酸化膜（ＳｉＯ２）が存在する単結晶シリコンウェーハを用い、該単結晶シリコンウェーハの前記自然酸化膜が存在する表面を少なくともフッ素を含むガスでドライエッチング処理する工程を含み、かつ、前記ドライエッチング処理において、（Ｓｉのエッチングレート／ＳｉＯ２のエッチングレート）から算出されるＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比を１８以上、ＳｉＯ２のエッチング量を２．５ｎｍ以上とすることで、前記単結晶シリコンウェーハに粗面を形成することを特徴とする単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【0107】
［２］：前記Ｓｉのエッチングレートを、単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とし、かつ、前記ＳｉＯ２のエッチングレートを、熱酸化膜付き単結晶シリコンウェーハを用いて算出される値とすることを特徴とする上記［１］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【0108】
［３］：前記ドライエッチング処理において、Ｓｉのエッチング量を２００ｎｍ以下とすることを特徴とする上記［１］又は上記［２］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【0109】
［４］：前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスとしてフルオロカーボン系のガスを用いることを特徴とする上記［１］、上記［２］、又は上記［３］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【0110】
［５］：前記ドライエッチング処理において、前記フルオロカーボン系のガスとしてＣＦ４を用いることを特徴とする上記［４］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【0111】
［６］：前記ドライエッチング処理において、前記フッ素を含むガスに酸素を添加することで、前記ＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比、前記Ｓｉのエッチングレート、及び前記ＳｉＯ２のエッチングレートを調整することを特徴とする上記［１］、上記［２］、上記［３］、上記［４］、又は上記［５］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【0112】
［７］：前記自然酸化膜を、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、又はＯ３洗浄で形成されたものとすることを特徴とする上記［１］、上記［２］、上記［３］、上記［４］、上記［５］、又は上記［６］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法。
【0113】
［８］：単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、（２）前記両面研磨ウェーハの片方の面に、枚葉方式のドライエッチング装置を用いて、上記［１］、上記［２］、上記［３］、上記［４］、上記［５］、上記［６］、又は上記［７］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハの粗面を形成した前記片方の面とは反対側の面に対し片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程とを含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【0114】
［９］：単結晶シリコンウェーハの製造方法であって、（１）加工歪み層が除去された原料ウェーハを両面研磨加工した後、ＳＣ１洗浄、ＳＣ２洗浄、もしくはＯ３洗浄で自然酸化膜を形成することで、表面に自然酸化膜が存在する両面研磨ウェーハを用意する工程と、（２）前記両面研磨ウェーハの両方の面に、バッチ方式のドライエッチング装置を用いて、上記［１］、上記［２］、上記［３］、上記［４］、上記［５］、上記［６］、又は上記［７］に記載の単結晶シリコンウェーハのドライエッチング方法により粗面を形成するドライエッチング処理を行う工程と、（３）前記ドライエッチング処理した両面研磨ウェーハに対して片面研磨を行うことで、片方の面のみに粗面が形成された単結晶シリコンウェーハを得る工程とを含むことを特徴とする単結晶シリコンウェーハの製造方法。
【0115】
［１０］：単結晶シリコンウェーハであって、３次元算出平均高さＳａを指標として、表面側のＳａが０．２ｎｍ以下、裏面側のＳａが０．５ｎｍ以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
【0116】
［１１］：単結晶シリコンウェーハであって、３次元算出平均高さＳａを指標として、（裏面側のＳａ／表面側のＳａ）が５以上のものであることを特徴とする単結晶シリコンウェーハ。
【0117】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【0118】
１…表面、 ２…裏面、 １０…単結晶シリコンウェーハ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】