特許 7251909 拡散ウエハの製造方法および拡散ウエハの製造システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-27

(45)【発行日】2023-04-04

(54)【発明の名称】拡散ウエハの製造方法および拡散ウエハの製造システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20230328BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622R

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023003144

(22)【出願日】2023-01-12

【審査請求日】2023-01-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000214928

【氏名又は名称】直江津電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100159178

【弁理士】

【氏名又は名称】榛葉 貴宏

(72)【発明者】

【氏名】加藤 浩二

(72)【発明者】

【氏名】大西 力

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２６０５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１１３３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８２２１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のウエハの両面に不純物を拡散し、不純物が拡散された拡散層と、非拡散層とを形成する拡散工程と、
非拡散層を露出させる露出工程と、
非拡散層の露出面を研磨する研磨工程と、を実行する、拡散ウエハの製造方法であり、
前記研磨工程において、
研磨対象である複数のウエハのそれぞれについて前記非拡散層の厚さを計測する第１ステップと、
前記複数のウエハのそれぞれについて、前記非拡散層の厚さの計測値と、前記非拡散層の厚さの規定値との差を求め、前記差に基づいて研磨量または研磨時間を算出する第２ステップと、
前記複数のウエハを、前記複数のウエハのそれぞれについて算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて研磨する第３ステップと、を有し、
前記第３ステップにおいて、前記複数のウエハを前記非拡散層の厚さの順で、予め定めた前記ウエハの研磨枚数ごと研磨する、拡散ウエハの製造方法。

【請求項2】

前記第１ステップで前記非拡散層の厚さを計測した前記複数のウエハを、前記非拡散層の厚さ順に並び替えた後に、前記第３ステップで、並び替えた前記複数のウエハを予め定めた前記ウエハの研磨枚数ごとに順次研磨する、請求項１に記載の拡散ウエハの製造方法。

【請求項3】

前記第３ステップにおいて、前記複数のウエハは１枚ずつ、または、複数枚ずつ保持されて研磨され、
前記複数のウエハの研磨枚数が１枚である場合は、前記複数のウエハのそれぞれについて算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて前記複数のウエハを１枚ずつ順次研磨し、
前記複数のウエハの研磨枚数が複数枚である場合は、同時に保持される前記複数枚のウエハの研磨量または研磨時間を、当該複数枚のウエハの研磨量または研磨時間の代表値に基づいて算出し、算出した研磨量または研磨時間に基づいて前記複数枚のウエハを同時に研磨する、請求項１に記載の拡散ウエハの製造方法。

【請求項4】

前記第３ステップ後の、前記複数のウエハの前記非拡散層の厚さの代表値の標準偏差が０．６μｍ以下である、請求項１に記載の拡散ウエハの製造方法。

【請求項5】

不純物が拡散された拡散層と、非拡散層とが形成されたウエハの前記非拡散層の露出面を研磨することで、拡散ウエハを製造するための拡散ウエハの製造システムであって、
研磨対象である複数のウエハのそれぞれについて前記非拡散層の厚さを計測する計測手段と、
前記複数のウエハのそれぞれについて、前記計測手段により計測された前記非拡散層の厚さと、予め定めた前記非拡散層の規格厚さとの差を算出し、前記差に基づいて研磨量または研磨時間を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した前記複数のウエハの全ての研磨量または研磨時間を出力する出力手段と、
前記複数のウエハを、前記複数のウエハのそれぞれに算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて研磨する研磨手段と、を有し、
前記研磨手段は、前記複数のウエハを、前記非拡散層の厚さの順で、予め定めた前記ウエハの研磨枚数ごと研磨する、拡散ウエハの製造システム。

【請求項6】

前記複数のウエハを、前記非拡散層の厚さに応じて並び替える仕分け手段をさらに有し、
前記研磨手段は、前記複数のウエハを、前記仕分け手段により前記非拡散層の厚さの順に並び替えられた順に研磨する、請求項５に記載の拡散ウエハの製造システム。

【請求項7】

前記計測手段は、前記複数のウエハの全数に対して、非破壊的に、ウエハの表面から拡散層と非拡散層との境界までの距離を、前記非拡散層の厚さとして計測する、請求項５に記載の拡散ウエハの製造システム。

【請求項8】

前記研磨手段は、前記複数のウエハを１枚ずつ、または、複数枚ずつ保持して研磨し、
前記ウエハの研磨枚数が１枚である場合は、前記ウエハのそれぞれについて算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて前記ウエハを１枚ずつ順次研磨し、
前記ウエハの研磨枚数が複数枚である場合は、同時に研磨される前記複数枚のウエハの研磨量または研磨時間を、当該複数枚のウエハの研磨量または研磨時間の代表値に基づいて算出し、算出した研磨量または研磨時間に基づいて前記複数枚のウエハを同時に研磨する、請求項５に記載の拡散ウエハの製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、不純物が拡散された拡散層と、不純物が拡散されていない非拡散層とを有する拡散ウエハの製造方法および製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウエハにドーパント（不純物、たとえばリン）を拡散させた拡散ウエハが提供されている。拡散ウエハは、ドーパントが拡散された拡散層と、ドーパントが拡散されていない非拡散層とを有し、近年、非拡散層の厚さＸｉがデバイスの特性に影響することから、非拡散層の厚さＸｉの精度が求められている。

【0003】

たとえば特許文献１では、非拡散層の厚さを目標とする厚さとするために、ロットから４枚の半導体ウエハを抜き取り、これら４枚の半導体ウエハの全体厚さＴｂを測定するとともに、測定精度の高いＦＴ－ＩＲ法を用いて非拡散層の厚さＸｉａを測定し、ＦＴ－ＩＲ法を用いて測定した非拡散層の厚さＸｉａをＳＲ法で測定した場合の非拡散層の厚さＸｉｂに換算する。そして、半導体ウエハの全体厚さＴｂからＳＲ法に変換した非拡散層の厚さＸｉｂを減じて拡散層の厚さＸｊｂを求める。さらに、半導体ウエハの全体厚さＴｂから拡散層の厚さＸｊｂと目標とする非拡散層の厚さの規格値とを引いた厚さを研磨することで、非拡散層の厚さを規格値に近づける技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－２２８５９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、半導体ウエハにドーパントを拡散させる処理として、デポジション処理およびドライブイン処理が行われる。デポジション処理は、半導体ウエハを熱処理炉内に収容した状態で、熱処理炉内にドーパントを含むキャリアガスを導入し、半導体ウエハの表層にドーパントを定着させる処理である。また、ドライブイン処理は、ドーパントが表層に定着した半導体ウエハを熱処理炉内で長時間加熱することで、ドーパントを半導体ウエハの所定の深さまで浸透させ拡散させる処理である。

【0006】

上記デポジション処理および／または上記ドライブイン処理を行うことで、半導体ウエハには、ドーパントが拡散された拡散層と、ドーパントが拡散されていない非拡散層とが形成されることとなる。しかしながら、熱処理炉内の温度やドーパント濃度のばらつきなどの要因により、同一のロット内においても、非拡散層の厚さＸｉにばらつきが生じてしまうという問題があった。

【0007】

特許文献１では、ロットから抜き出した４枚の半導体ウエハの非拡散層の厚さに基づいて、ロット全ての半導体ウエハに対する研磨量を決定し、全ての半導体ウエハの非拡散層を決定した研磨量で一律に研磨するものであった。そのため、上述したように、同一ロット内において半導体ウエハの非拡散層の厚さがばらついている場合に、非拡散層のばらつきを低減することができなかった。

【0008】

本発明は、複数の拡散ウエハ間における非拡散層の厚さのばらつきを低減することができる拡散ウエハの製造方法および製造システム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】

【0009】

本発明に係る拡散ウエハの製造方法は、複数のウエハの両面に不純物を拡散し、不純物が拡散された拡散層と、非拡散層とを形成する拡散工程と、非拡散層を露出させる露出工程と、非拡散層の露出面を研磨する研磨工程と、を実行する、拡散ウエハの製造方法であり、前記研磨工程において、研磨対象である複数のウエハのそれぞれについて前記非拡散層の厚さを計測する第１ステップと、前記複数のウエハのそれぞれについて、前記非拡散層の厚さの計測値と前記非拡散層の厚さの規定値との差を求め、前記差に基づいて研磨量または研磨時間を算出する第２ステップと、前記複数のウエハを、前記複数のウエハのそれぞれについて算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて研磨する第３ステップと、を有し、前記第３ステップにおいて、前記複数のウエハを前記非拡散層の厚さの順で、予め定めた前記ウエハの研磨枚数ごと研磨する。
上記拡散ウエハの製造方法において、前記第１ステップで前記非拡散層の厚さを計測した前記複数のウエハを、前記非拡散層の厚さ順に並び替えた後に、前記第３ステップで、並び替えた前記複数のウエハを予め定めた前記ウエハの研磨枚数ごとに順次研磨する構成とすることができる。
上記拡散ウエハの製造方法において、前記第３ステップにおいて、前記複数のウエハは１枚ずつ、または、複数枚ずつ保持されて研磨され、前記複数のウエハの研磨枚数が１枚である場合は、前記複数のウエハのそれぞれについて算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて前記複数のウエハを１枚ずつ順次研磨し、前記複数のウエハの研磨枚数が複数枚である場合は、同時に保持される前記複数枚のウエハの研磨量または研磨時間を、当該複数枚のウエハの研磨量または研磨時間の代表値に基づいて算出し、算出した研磨量または研磨時間に基づいて、前記複数枚のウエハを同時に研磨する構成とすることができる。
上記拡散ウエハの製造方法において、前記第３ステップ後の、前記複数のウエハの前記非拡散層の厚さの代表値の標準偏差が０．６μｍ以下である構成とすることができる。
本発明に係る拡散ウエハの製造システムは、不純物が拡散された拡散層と、非拡散層とが形成されたウエハの前記非拡散層の露出面を研磨することで、拡散ウエハを製造する、拡散ウエハの製造システムであって、研磨対象である複数のウエハのそれぞれについて前記非拡散層の厚さを計測する計測手段と、前記複数のウエハのそれぞれについて、前記計測手段により計測された前記非拡散層の厚さと、予め定めた前記非拡散層の規格厚さとの差を算出し、前記差に基づいて研磨量または研磨時間を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した前記複数のウエハの全ての研磨量または研磨時間を出力する出力手段と、前記複数のウエハを、前記複数のウエハのそれぞれに算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて研磨する研磨手段と、を有し、前記研磨手段は、前記複数のウエハを、前記非拡散層の厚さの順で、予め定めた前記ウエハの研磨枚数ごと研磨する。
上記拡散ウエハの製造システムにおいて、前記複数のウエハを、前記非拡散層の厚さに応じて並び替える仕分け手段をさらに有し、前記研磨手段は、前記複数のウエハを、前記仕分け手段により前記非拡散層の厚さの順に並び替えられた順に研磨する構成とすることができる。
上記拡散ウエハの製造システムにおいて、前記計測手段は、前記複数のウエハの全数に対して、非破壊的に、ウエハの表面から拡散層と非拡散層との境界までの距離を、前記非拡散層の厚さとして計測する構成とすることができる。
上記拡散ウエハの製造システムにおいて、前記複数のウエハを１枚ずつ、または、複数枚ずつ保持して研磨し、前記ウエハの研磨枚数が１枚である場合は、前記ウエハのそれぞれについて算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて前記ウエハを１枚ずつ順次研磨し、前記ウエハの研磨枚数が複数枚である場合は、同時に研磨される前記複数枚のウエハの研磨量または研磨時間を、当該複数枚のウエハの研磨量または研磨時間の代表値に基づいて算出し、算出した研磨量または研磨時間に基づいて前記複数枚のウエハを同時に研磨する構成とすることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、複数の拡散ウエハ間の非拡散層の厚さのばらつきを低減することができる拡散ウエハの製造方法および製造システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係る拡散ウエハの製造システムの構成図である。

【図2】第１実施形態に係る拡散ウエハの製造方法を説明するための図である。

【図3】半導体ウエハの研磨量制御の有無と、研磨前後の非拡散層の厚さのばらつきとの関係を示すグラフである。

【図4】半導体ウエハの非拡散層の厚さに基づいて、半導体ウエハの研磨量を制御した場合の非拡散層の厚さのばらつきを説明するための図である。

【図5】半導体ウエハの研磨量制御の有無と、研磨前後の非拡散層の厚さのばらつきとの関係をロット単位で示すグラフである。

【図6】半導体ウエハの研磨量制御および研磨順制御の有無と、研磨前後の非拡散層の厚さのばらつきとの関係を示すグラフである。

【図7】半導体ウエハの研磨量および研磨順を制御した場合の非拡散層の厚さのばらつきを説明するための図である。

【図8】半導体ウエハの研磨量制御および研磨順制御の有無と、研磨前後の非拡散層の厚さのばらつきとの関係をロット単位で示すグラフである。

【図9】実施例５での研磨ロス時間の推移を示すグラフである。

【図10】実施例６での研磨ロス時間の推移を示すグラフである。

【図11】第３実施形態に係る拡散ウエハの製造システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図を参照して、本発明に係る拡散ウエハの製造方法および拡散ウエハの製造システムについて説明する。

【0013】

一般に、拡散ウエハＤＷは、シリコンなどの単結晶インゴットをスライス、ラップ、エッチングして形成した半導体ウエハＷに、ドーパント（たとえばリンやボロンなどの不純物）をウエハ表面に付着させるデポジション処理およびドライブイン処理を行うことで、不純物が拡散された拡散層と非拡散層とを形成し、その後、半導体ウエハＷの非拡散層を露出させる露出処理を行った後に、露出した半導体ウエハＷの少なくとも片面を鏡面加工する研磨処理を施すことで製造される。ここで、デポジション処理は、気相拡散法や固相拡散法が知られており、たとえば気相拡散法の場合は、半導体ウエハＷを熱処理炉内に収容した状態で、熱処理炉内に高濃度のドーパントを含むキャリアガスを導入し、加熱することで、半導体ウエハＷの表層にドーパントを定着させる処理である。また、ドライブイン処理とは、熱処理炉内で長時間加熱することで、半導体ウエハＷの表層に定着したドーパントを半導体ウエハＷの所定の深さまで浸透させて拡散させる処理である。本発明に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１は、上記手順のうち、特に、非拡散層の露出処理後の半導体ウエハＷを鏡面加工する研磨処理に特徴を有している。なお、以下においては、ドーパントが拡散された半導体ウエハＷのうち、ドーパントが拡散された層を拡散層、ドーパントが拡散されていない層を非拡散層という。なお、拡散ウエハＤＷに拡散されるドーパントは、リンに限定されず、ホウ素、ヒ素、アンチモン、アルミニウム、ガリウムなどが例示される。加えて、デポジション処理は、気相拡散法に限定されず、固相拡散法で行うこともできる。

【0014】

また、本実施形態において製造される拡散ウエハＤＷの大きさは、特に限定されず、たとえば直径７５～２００ｍｍの大きさとすることができる。また、製造後の拡散ウエハＤＷの拡散層の厚さＸｊおよび非拡散層の厚さＸｉも特に限定されず、たとえば、拡散層の厚さＸｊを２０～４００μｍとすることができ、非拡散層の厚さＸｉを５～３００μｍとすることができる。

【0015】

近年、拡散ウエハＤＷにおいては、高性能化のため、拡散層の厚さＸｊに加えて、非拡散層の厚さＸｉについても、所望の厚さとすることが求められている。しかしながら、様々な要因によって、デポジション処理およびドライブイン処理後において、非拡散層の厚さＸｉは、半導体ウエハごとにばらついてしまうという問題があった。たとえば、上記要因の１つとして、上述したデポジション処理において、半導体ウエハＷを熱処理炉内に配置した位置に応じて、加熱温度やドーパントの濃度がばらつく場合があり、これにより、非拡散層の厚さＸｉもばらついてしまう場合が挙げられる。本発明の目的は、このような半導体ウエハごとの非拡散層の厚さＸｉのばらつきを低減し、各半導体ウエハの非拡散層の厚さＸｉを所望の厚さに近づけることで、高性能な拡散ウエハＤＷを提供することである。

【0016】

《第１実施形態》
図１は、本実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１を示す構成図である。本実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１は、ドーパント（リンなどの不純物）が拡散され、非拡散層を露出して研削した半導体ウエハＷを前工程から受け取り、受け取った半導体ウエハＷを研磨することで、拡散ウエハＤＷを製造するシステムである。図１に示すように、第１実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１は、ドーパントが拡散された半導体ウエハＷの全体厚さＴＨを測定するＴＨ測定装置１０と、非拡散層の厚さＸｉを測定するＸｉ測定装置２０と、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０により測定した半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉに基づいて、半導体ウエハＷを研磨する研磨装置３０とを有する。

【0017】

ＴＨ測定装置１０は、露出された非拡散層が研削された半導体ウエハＷの厚さＴＨを測定する。具体的には、ＴＨ測定装置１０は、研磨対象の全ての半導体ウエハＷについて、半導体ウエハＷの全体厚さＴＨを測定する。なお、ＴＨ測定装置１０は、たとえば静電容量法などにより、半導体ウエハＷの全体厚さＴＨを測定することができる。また、Ｘｉ測定装置２０は、研磨対象の全ての半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉを測定する。特に、本実施形態において、Ｘｉ測定装置２０は、ＦＴ－ＩＲ法を用いることで、非拡散層の厚さＸｉを非破壊的に測定することができる。

【0018】

ここで、ＦＴ－ＩＲ法とは、Fourier Transform Infrared法あるいはフーリエ変換赤外分光法とも呼ばれ、ドーパントが拡散された半導体ウエハＷの性質を利用して、非拡散層の厚さＸｉを測定する方法である。すなわち、ドーパントが拡散された半導体ウエハＷの面または平面研削面に遠赤外光を照射すると遠赤外光は透過または反射し、干渉赤外光に分かれる。この干渉赤外光を分析（フーリエ変換）することにより、ドーパントが拡散された半導体ウエハＷの表面から所定深さの反射点（拡散層と非拡散層との境界）までの距離、すなわち非拡散層の厚さＸｉを測定することができる。

【0019】

なお、上述したように、Ｘｉ測定装置２０により測定される各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉは、同一のロットであっても一定のばらつきが生じてしまう。そのため、Ｘｉ測定装置２０により測定された各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉは、ある程度ばらついた値で測定されることとなる。

【0020】

また、ＴＨ測定装置１０および／またはＸｉ測定装置２０は、半導体ウエハＷの中心１点または外周４点、半導体ウエハＷの中心１点および外周４点の計５点、半導体ウエハＷの中心１点、外周４点および中間点４点の計９点などにおいて、全体厚さＴＨおよび／または非拡散層の厚さＸｉを測定する構成とすることができる。また、ＴＨ測定装置１０および／またはＸｉ測定装置２０は、半導体ウエハＷを回転させながら多点において全体厚さＴＨおよび／または非拡散層の厚さＸｉをスキャンする多点測定を行う構成とすることもできる。さらに、ＴＨ測定装置１０および／またはＸｉ測定装置２０は、１枚の半導体ウエハＷについて複数の位置で、全体厚さＴＨおよび／または非拡散層の厚さＸｉを測定した場合には、複数の位置での全体厚さＴＨおよび／または非拡散層の厚さＸｉの平均値、中心値、最頻値、あるいは、最大値と最小値との中間値を、代表値として算出することができる。以下においては、半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび／または非拡散層の厚さＸｉの代表値を、単に、半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび／または非拡散層の厚さＸｉとして称して説明する。

【0021】

ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０により測定された半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉのデータは、各半導体ウエハＷの識別データと関連付けて、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０の記憶部にそれぞれ記憶され、あるいは、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０と通信または記憶媒体を介して情報の授受が可能な情報端末に記憶される。

【0022】

ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０により全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉが測定された半導体ウエハＷは、研磨装置３０へと搬送される。研磨装置３０への半導体ウエハＷの搬送は、作業者が手動で行う構成としてもよいし、図示しないストッカーや搬送装置を用いて自動で行う構成とすることもできる。

【0023】

また、本実施形態では、ＴＨ測定装置１０、Ｘｉ測定装置２０および研磨装置３０は有線通信、無線通信、あるいは記憶媒体を介して、データの授受が可能となっており、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０により測定された各半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉのデータが、各半導体ウエハＷの識別データと関連付けて、研磨装置３０へと出力される。これにより、研磨装置３０において、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０から搬送された各半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚みＸｉを特定することが可能となる。

【0024】

研磨装置３０は、定盤３１と、一対の研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂと、制御部３３と、を有し、制御部３３の制御に基づいて、各研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂを用いて、複数の半導体ウエハＷを同時に研磨することが可能である。なお、本実施形態では、それぞれ４枚の半導体ウエハＷを研磨可能な一対の研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂを有する構成を例示するが、この構成に限定されず、１または３以上の研磨ヘッドを有する構成とすることもでき、また各研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂは１枚、２枚、３枚または５枚以上の半導体ウエハを同時に保持し研磨可能な構成とすることもできる。また、研磨装置３０は、半導体ウエハＷを１回で研磨する構成とすることもできるし、複数回に分けて研磨する構成とすることもできる。さらに、研磨装置３０は、必要に応じて、研磨量が０μｍ～１μｍの二次研磨や仕上げ研磨を行う構成とすることができる。また、研磨装置３０で半導体ウエハＷを保持する方法は、特に限定されず、たとえば、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂの保持板にワックス法／テンプレート法で半導体ウエハＷを保持させる方法、セラミックテーブルなどを用いた吸着法など、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂに直に半導体ウエハＷを吸着させる方法などを採用することができる。

【0025】

本実施形態において、制御部３３は、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０と通信が可能となっており、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０から研磨対象である半導体ウエハＷの研磨データを取得する。具体的には、制御部３３は、研磨データとして、各半導体ウエハＷの識別データと全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉのデータとを取得する。さらに、制御部３３は、取得した各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのデータに基づいて、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉが目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａとなるように、各半導体ウエハＷの研磨量または研磨時間を算出する。なお、本実施形態では、各研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂが、半導体ウエハＷを複数枚（たとえば４枚）同時に保持し研磨することができるため、制御部３３は、同時に保持される複数枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値（たとえば平均値、中央値、最頻値、または、最大値と最小値との中間値）を算出し、算出した代表値に基づいて、各研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂが同時に保持し研磨する半導体ウエハＷの研磨量または研磨時間を決定する構成とすることができる。

【0026】

たとえば、制御部３３は、非拡散層の厚さＸｉの代表値に基づいて研磨量または研磨時間を決定する場合、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂが保持する複数枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値と、非拡散層の目標とする規定値Ｘａとの差を研磨量として算出し、その研磨量を研磨するために必要な時間を研磨時間として算出する。なお、制御部３３は、たとえば、研磨対象である半導体ウエハＷの種類、研磨パッドの種類、研磨スラリーの種類、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂが半導体ウエハＷを定盤３１に押し付ける押圧力、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂのヘッド回転数、定盤回転数、水温、研磨スラリーの温度など、各種研磨条件の組み合わせにおける研磨レートの実績データを記憶することができ、これら研磨条件の組み合わせに応じて、所定の研磨量を研磨するための研磨時間を算出することが可能となっている。

【0027】

さらに、制御部３３は、研磨装置３０による半導体ウエハＷの研磨動作を制御する。具体的には、制御部３３は、半導体ウエハＷを保持した研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂを定盤３１に向けて下降させ、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハＷを保持しながら、算出された研磨時間、半導体ウエハＷを定盤３１に取り付けた研磨パッドで研磨する。また、制御部３３は、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂが保持する半導体ウエハＷを同時に研磨し、たとえば、研磨ヘッド３２Ａが保持する半導体ウエハＷの研磨時間が、研磨ヘッド３２Ｂが保持する半導体ウエハＷの研磨時間よりも短い場合は、研磨ヘッド３２Ａが保持する半導体ウエハＷの研磨時間が経過すると、研磨ヘッド３２Ａが保持する半導体ウエハＷの研磨を停止し、研磨ヘッド３２Ｂが保持する半導体ウエハＷについては、研磨ヘッド３２Ｂが保持する半導体ウエハＷの研磨時間が経過するまで、研磨ヘッド３２Ｂが保持する半導体ウエハＷの研磨を継続する。

【0028】

このように、研磨処理が行われることで、拡散ウエハＤＷが製造される。なお、研磨処理後に、ＴＨ測定装置１０により拡散ウエハＤＷの全体厚さＴＨを測定し、研磨前の全体厚さＴＨと比較することで、拡散ウエハＤＷの非拡散層の厚さＸｉを保証することができる。すなわち、ＴＨ測定装置１０により測定した研磨前後の全体厚さＴＨの差が、研磨処理において研磨した非拡散層の厚さとなるため、研磨処理後の非拡散層の厚さを求め、規格に適合するかを検品することが可能となる。

【0029】

次に、第１実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法について説明する。図２は、第１実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法を説明するための図である。以下においては、スライス後、両表面をラップ加工やエッチング加工された半導体ウエハＷを用いて拡散ウエハＤＷを製造する方法を例示して説明する。

【0030】

（拡散工程）
まず、半導体ウエハＷの表層にドーパント（たとえばリンなどの不純物）を定着させた後に、ドーパントを所定の深さまで拡散させることで、ドーパントが拡散された拡散層と、ドーパントが拡散されていない非拡散層とが形成された半導体ウエハＷを生成する拡散工程が行われる。具体的には、拡散工程では、半導体ウエハＷを熱処理炉内に収容し、熱処理炉内に高濃度のドーパントを含むキャリアガスを導入し、半導体ウエハＷの表層にドーパントを定着させるデポジション処理と、熱処理炉内で長時間加熱することで、半導体ウエハＷの表層に定着したドーパントを半導体ウエハＷの所定の深さまで浸透させ拡散させるドライブイン工程とが行われる。これにより、図２（Ｂ）に示すように、両方の表層に拡散層が形成された半導体ウエハＷが構成されることとなる。

【0031】

（露出工程）
次に、拡散層が形成された半導体ウエハＷの非拡散層を露出させる露出工程が行われる。具体的には、半導体ウエハＷを非拡散層の中央位置（たとえば図２（Ｂ）に示すＰの位置）でダイヤモンドブレードやワイヤーソーなどによりスライスし二分割することで、図２（Ｃ）に示すように、非拡散層が露出した半導体ウエハＷを得ることができる。

【0032】

なお、ブレードなどにより分割された非拡散層の表面は、歪みや凹凸が生じている場合があり、同じ半導体ウエハＷ内においても非拡散層の厚みＸｉが一定でない場合や、後述する研磨工程で鏡面研磨を行う場合に、非拡散層の厚みが大きく、非拡散層を所望の厚みとなるまで研磨するために時間がかかってしまう場合がある。そこで、本実施形態では、研磨工程を行う前に、露出させた非拡散層を研削することが好ましい。たとえば、平面研削機などを用いて、非拡散層の表面の歪みや凹凸を研削し、厚さを揃える一次研削および二次研削を行うことができる。

【0033】

一次研削では、比較的大きい砥粒を有する砥石を用いた平面研削機を用いて２０～５０μｍ程度の研削が行われる。これにより、ブレードなどにより生じた歪みや凹凸を小さくすることができる。また、二次研削では、比較的小さい砥粒を有する砥石を用いた平面研削機を用いて、２０～３０μｍ程度の研削が行われる。二次研削では、非拡散層の厚さＸｉを目標とする規定値に近づける研削であり、後述する鏡面研磨の研磨量を少なくし、研磨時間を短縮することができる。なお、研削後は、研削などで生じた異物を除去するために洗浄が行われる。
なお、露出工程においては、非拡散層を形成した半導体ウエハＷを２分割する上記構成に代えて、半導体ウエハＷの片面を研削して、片面の拡散層を除去することで、非拡散層を露出させる構成を採用することもできる。

【0034】

（研磨工程）
研磨工程では、露出工程を経た複数の半導体ウエハＷについて、非拡散層の鏡面研磨が行われる。特に、本実施形態においては、以下に説明する第１ステップないし第３ステップを経て半導体ウエハＷの鏡面研磨が行われる。

【0035】

（第１ステップ）
第１ステップでは、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０により、研磨対象である複数の半導体ウエハＷの全てについて、半導体ウエハＷの全体厚さＴＨと、非拡散層の厚さＸｉとが測定される。なお、本実施形態において、Ｘｉ測定装置２０は、ＦＴ－ＩＲ法を用いて、非拡散層の厚さＸｉを測定することができる。測定された各半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉのデータは、半導体ウエハＷを識別するための識別データに関連付けられて、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０に記憶される。

【0036】

（第２ステップ）
第２ステップでは、研磨装置３０の制御部３３により、研磨対象である全ての半導体ウエハＷのそれぞれについて、研磨量または研磨時間が算出される。具体的には、制御部３３は、まず、研磨対象である全ての半導体ウエハＷのそれぞれについて、第１ステップで測定した非拡散層の厚さＸｉの測定値と、非拡散層の厚さＸｉの規定値との差を算出する。そして、制御部３３は、算出した非拡散層の厚さの差に基づいて、研磨量または研磨時間を算出する。

【0037】

（第３ステップ）
第３ステップでは、研磨装置３０により、第２ステップで算出した研磨量または研磨時間に基づいて、研磨対象である全ての半導体ウエハＷについて鏡面研磨が行われる。本実施形態では、研磨装置３０において、定盤３１の表面に研磨布（あるいは研磨パッド）を貼り付け、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで保持した１枚または複数枚の半導体ウエハＷを研磨布に押し付けながら定盤３１を回転させることで、研磨布により半導体ウエハＷを研磨することができる。また、本実施形態では、研磨装置３０は、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂを有しており、各研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ４つのチャックテーブルを有し、４つの半導体ウエハＷを同時に保持することが可能となっている。チャックテーブルは、真空吸引により半導体ウエハＷを保持することができ、半導体ウエハＷの拡散層側をチャックテーブルに真空吸着して保持しながら、半導体ウエハＷの非拡散層を定盤３１に貼付した研磨布で研磨することで、半導体ウエハＷの非拡散層を研磨することができる。

【0038】

たとえば、目標とする非拡散層の規定値が５０μｍであり、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの実測値が６０μｍである場合、研磨装置３０は、当該半導体ウエハＷの研磨量を１０μｍとして算出し、半導体ウエハＷの非拡散層を１０μｍ研磨することができる。

【0039】

次に、第１実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法の実施例について説明する。以下においては、第１実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法による非拡散層の厚さＸｉのばらつきの低減効果を試験例１により説明する。なお、試験例１では、直径１５０ｍｍの半導体ウエハＷに対して、オキシ塩化リンをドーパントとして気相拡散法でデポジション処理を行い、ドーパントが所定の深さとなるまでドライブイン処理を行い、その後、露出工程において非拡散層を露出させて、研磨対象となる半導体ウエハＷを得た。また、試験例１では、研磨処理後の拡散ウエハＤＷの全体厚さＴＨが３００μｍ、非拡散層の厚さＸｉが５０μｍとなるように、研磨処理を行った。

【0040】

（試験例１）
試験例１では、非拡散層の厚さＸｉに基づく研磨量制御の有無と、半導体ウエハＷ間における非拡散層の厚さＸｉのばらつきとの関係を説明する。ここで、「非拡散層の厚さＸｉに基づく研磨量制御」とは、研磨対象の半導体ウエハＷを、非拡散層の厚さＸｉに基づいて算出した研磨量（研磨量＝非拡散層の厚さＸｉの計測値－目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａ）で研磨することをいい、このような研磨処理を行うものを研磨量制御有りとし、反対に、研磨対象の半導体ウエハＷを一律の研磨量で研磨するものを研磨量制御無しとした（後述する第２，第３実施形態においても同様。）。

【0041】

図３は、試験例１における測定結果を示すグラフである。図３に示す例においては、同一ロットの半導体ウエハＷの全てについて、研磨前および研磨後において、非拡散層の厚さＸｉを計測し、その標準偏差σを、非拡散層の厚さＸｉのばらつきとして算出した。なお、図３に示すグラフでは、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉを、同一ロットにおける複数の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値からの差で表してプロットし、標準偏差σは、当該差を用いて算出した。なお、図３に示すグラフでは、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉをプロットする際の上記代表値として、同一ロットにおける複数の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの中央値を用いた（後述する試験例２～４においても同様。）。

【0042】

具体的に、図３に示す試験例１においては、前工程（拡散工程や露出工程など）の加工順に半導体ウエハＷを研磨した。また、試験例１では、半導体ウエハＷを一律の研磨量で研磨した例を比較例１とし、各半導体ウエハＷを各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて算出した研磨量（研磨量＝非拡散層の厚さＸｉの計測値－目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａ）で研磨した例を実施例１とした。なお、実施例１では、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂのそれぞれで４枚の半導体ウエハＷを同時に保持し研磨するため、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハＷを研磨する際の研磨量は、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷの厚さＸｉの計測値の代表値－目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａで算出した。なお、研磨量を算出する際の上記代表値として、４枚の半導体ウエハＷにおける非拡散層の厚さＸｉの最大値と最小値との中間値（｛最大値＋最小値｝／２）を用いた（後述する試験例２～４も同様）。

【0043】

図３に示すように、比較例１および実施例１の半導体ウエハＷでは、研磨前の半導体ウエハＷの非拡散層のばらつきσは０．６８８～０．６９０μｍと同程度であった。これに対して、研磨後の半導体ウエハＷの非拡散層のばらつきσには違いが見られた。具体的には、図３に示すように、比較例１では、全ての半導体ウエハＷを一律の研磨量で研磨したため、研磨後の非拡散層の厚さＸｉのばらつきσが、研磨前の非拡散層の厚さＸｉのばらつきσと同じ０．６９０μｍとなった。一方、実施例１では、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの計測値に応じて、各半導体ウエハＷの研磨量を制御したため、比較例１と比べて、研磨後の非拡散層の厚さＸｉのばらつきσは低減し、０．５８５μｍとなった。

【0044】

このように、実施例１では、各半導体ウエハＷを各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて算出した研磨量（研磨量＝非拡散層の厚さＸｉの計測値－目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａ）で研磨することで、比較例１と比べて、研磨後の非拡散層の厚さＸｉのばらつきを低減することができた。これは、実施例１では、各半導体ウエハＷを各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて算出した研磨量で研磨することで、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハＷをそれぞれ４枚同時に保持し研磨する場合には、図４（Ｃ）に示すように、同時に保持し研磨する４枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値が、目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａ（図４（Ｃ）に示す例では０μｍ）に近づくこととなり、４枚単位での非拡散層の厚さＸｉのばらつきが、比較例１と比べて低減するためである。すなわち、実施例１では、図４（Ｃ）に示すように、研磨前においては、先に研磨する４枚の半導体ウエハＷの代表値Ｖ１と、後に研磨する４枚の半導体ウエハＷの代表値Ｖ２との間に差Ｄ１が生じているが、代表値Ｖ１，Ｖ２が共に目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａと一致するように研磨するため、研磨後においては、代表値Ｖ１，Ｖ２が略同一となる。その結果、一律の研磨量で研磨する比較例１と比べて、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷごとに研磨量を制御する実施例１では、ロット全体での非拡散層の厚さＸｉのばらつきが低減する。なお、図４は、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて、各半導体ウエハＷの研磨量を算出し研磨した場合の非拡散層の厚さＸｉのばらつきを説明するための図である。

【0045】

また、図３では、１つのロット内での半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉをプロットし、非拡散層の厚さＸｉのばらつきσを示したが、図５では、１０個のロットにおいて、各ロットでの非拡散層の厚さＸｉのばらつきσをプロットした。すなわち、図５に示すグラフにおいて、縦軸は、各ロットにおける非拡散層の厚さＸｉのばらつきσであり、横軸は各ロットを表している。また、図５に示す例でも、非拡散層の厚さＸｉに基づいて研磨量制御を行わなかった例を比較例２とし、非拡散層の厚さＸｉに基づいて研磨量を制御した例を実施例２とした。また、図５に示す比較例２および実施例２では、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉ順に研磨せず、前工程（拡散工程や露出工程など）の加工順に半導体ウエハＷを研磨した。

【0046】

図５に示す例でも、比較例２と比べて、実施例２において、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきが低減したことがわかった。具体的には、比較例２では、研磨後の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきσは平均で０．６７１μｍとなり、研磨前の０．６７１μｍと同じであった。これに対して、実施例２では、研磨後の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきは平均で０．５７１μｍとなり、研磨前の０．６６８μｍから低減した。このように、試験例１により、半導体ウエハＷを４枚同時に保持し研磨する場合でも、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに応じて研磨量を算出し、算出した研磨量で半導体ウエハＷを研磨することで、同一ロット内における半導体ウエハＷの非拡散層のばらつきσを０．６μｍ以下とすることができることがわかった。

【0047】

以上のように、第１実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法では、複数の半導体ウエハＷの全てについて、非拡散層の厚さＸｉを計測し、計測した非拡散層の厚さＸｉの計測値に基づいて研磨量または研磨時間を算出する。このように、第１実施形態では、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて各半導体ウエハＷの研磨量を制御することで、全ての半導体ウエハＷを一定の研磨量で研磨する場合（ロットから一部の半導体ウエハを抜き出し、抜き出した一部の半導体ウエハの非拡散層の厚みのみに基づいて、全ての半導体ウエハの研磨量を一律に決定する場合も含む）と比べて、非拡散層の厚さＸｉのばらつきσを低減することができ、その結果、高精度のデバイス特性を有する拡散ウエハＤＷを提供することが可能となる。

【0048】

《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１を用い、研磨処理時に、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨すること以外は、第１実施形態と同様に拡散ウエハＤＷを製造する。

【0049】

具体的には、第２実施形態では、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０により全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉが測定された半導体ウエハＷが、非拡散層の厚さＸｉの順に研磨装置３０へと搬送される。なお、ＴＨ測定装置１０またはＸｉ測定装置２０から研磨装置３０への半導体ウエハＷの搬送方法は、特に限定されず、たとえば、作業者が非拡散層の厚さＸｉの測定結果に基づいて半導体ウエハＷを手作業で順番に搬送する構成としてもよいし、図示しない搬送装置により、非拡散層の厚さＸｉの順に半導体ウエハＷをピックアップして研磨装置３０まで搬送する構成として
もよい。これにより、研磨装置３０は、非拡散層の厚さＸｉの順に、半導体ウエハＷを研磨することができる。

【0050】

次に、第２実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法の実施例について説明する。以下においては、第１実施形態と同様に、第２実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法による非拡散層の厚さＸｉのばらつきの低減効果を試験例２により説明し、研磨ロス時間の削減効果について試験例３，４により説明する。なお、試験例２～４でも、第１実施形態の試験例１と同様に、直径１５０ｍｍの半導体ウエハＷに対して、オキシ塩化リンをドーパントとして気相拡散法でデポジション処理し、ドーパントを所定の深さとなるまでドライブイン処理を行い、露出工程において非拡散層を露出することで研磨対象の半導体ウエハＷを得た。また、試験例２～４でも、研磨処理後の拡散ウエハＤＷの全体厚さＴＨが３００μｍ、非拡散層の厚さＸｉが５０μｍとなるように、研磨処理を行った。

【0051】

（試験例２）
試験例２では、半導体ウエハＷの研磨量制御および研磨順制御の有無と、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきとの関係を説明する。なお、「研磨順制御の有無」とは、研磨処理時に、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨するか否かを示し、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨する場合は「研磨順制御」は有りとなり、一方、前工程の加工順に半導体ウエハＷを研磨する場合は「研磨順制御」は無しとなる。

【0052】

図６は、試験例２における測定結果を示すグラフであり、同一ロットの半導体ウエハＤの全てについて、研磨前および研磨後において、非拡散層の厚さＸｉを計測するとともに、その標準偏差σを、非拡散層の厚さＸｉのばらつきとして算出した。また、図６に示す試験例２では、各半導体ウエハＷにおいて、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて算出した研磨量（研磨量＝非拡散層の厚さＸｉの計測値－目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａ）で研磨する研磨量制御を行うとともに、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨する研磨順制御を行った例を実施例３とした。なお、図６に示すグラフでも、図３と同様に、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉを、同一ロットにおける複数の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値からの差で表してプロットし、標準偏差σは、当該差を用いて算出した。また、図６においては、図３に示す試験例１で例示した比較例１および実施例１の測定結果も併せて表示した。なお、実施例３でも、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂのそれぞれで４枚の半導体ウエハＷを同時に保持し研磨するため、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハＷを研磨する際の研磨量は、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷの厚さＸｉの計測値の代表値［（｛最大値＋最小値｝／２）－目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａ］で算出した。

【0053】

図６に示すように、実施例３でも、研磨前の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきσは、実施例１や比較例１と同程度であった。一方で、研磨後の半導体ウエハＷの非拡散層のばらつきσには違いが見られた。具体的には、実施例３では、各半導体ウエハＷの研磨量を半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの計測値に基づいて決定したことに加えて、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨することで、非拡散層の厚さＸｉのばらつきσは０．０９０μｍとなり、研磨量制御のみを行った実施例１と比べてさらに低減した。

【0054】

このように、実施例３で、実施例１と比べて、非拡散層の厚さＸｉのばらつきが大きく低減したのは、以下の理由によるものである。すなわち、実施例１では、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨しないため、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハＷをそれぞれ４枚同時に保持し研磨する場合、図４（Ｃ）に示すように、同時に保持し研磨する４枚の半導体ウエハＷの間における非拡散層の厚さＸｉのばらつきが維持されてしまう。すなわち、実施例１では、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨しないため、図４（Ｃ）に示すように、研磨前と研磨後で、同時に保持し研磨する４枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値は、目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａである０μｍに近づくが、この４枚の半導体ウエハＷを代表値に基づく一律の研磨量で研磨するため、研磨後も、同時に研磨した４枚の半導体ウエハＷの間における非拡散層の厚さＸｉは研磨前と同様にばらついたままとなる。たとえば、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉが５９．４μｍ、６０．９μｍ、６０．４μｍ、６０．３μｍであり、目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａが５０μｍである場合、研磨装置３０は、４枚の半導体ウエハＷの非拡散の厚さＸｉの代表値を６０．２μｍ｛（最大値６０．９＋最小値５９．４）／２、小数点第２位は四捨五入｝として求め、非拡散層の厚さＸｉの代表値６０．２μｍ－目標とする非拡散層の厚さの規定値５０μｍ＝１０．２μｍを研磨量として研磨する。そのため、研磨後の非拡散層の厚さＸｉは４９．２μｍ、５０．７μｍ、５０．２μｍ、５０．１μｍとなり、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷ間でのばらつきは変わらないこととなる。

【0055】

この点、実施例３では、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨するため、図７（Ａ），（Ｃ）に示すように、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで同時に保持し研磨する４枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきは研磨前から小さくなり、研磨後においても、同時に研磨された４枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきは小さいままとなる。このように、実施例３では、同時に保持する４枚の半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの代表値に応じた研磨量で研磨するため、実施例１のように、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷ単位でのばらつきは小さくなるとともに、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨することで、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷの間におけるばらつきも小さくなる。なお、図７は、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて半導体ウエハＷの研磨量制御を行うとともに、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉ順に研磨した場合の非拡散層の厚さＸｉのばらつきを説明するための図である。

【0056】

また、図６では、１つのロット内での半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉをグラフにプロットし、非拡散層の厚さＸｉのばらつきσを示したが、図８では、１０個のロットにおいて、各ロットでの非拡散層の厚さＸｉのばらつきσをプロットした。すなわち、図８に示すグラフにおいて、縦軸は、各ロットにおける非拡散層の厚さＸｉのばらつきσであり、横軸は各ロットを表している。また、図８に示す例では、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに基づいて研磨量を制御する研磨量制御を行うとともに、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの順に研磨する研磨順制御を行った例を実施例４とした。さらに、図５に示す比較例２および実施例２も併せて例示した。

【0057】

図８に示す例でも、図５に示す例と同様に、比較例２および実施例２と比べて、実施例４で、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきがさらに低減したことがわかった。具体的には、実施例４では、研磨後の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきは平均で０．０８８μｍとなり、研磨前の０．６６６μｍから大きく低減した。このことから、半導体ウエハＷを４枚同時に保持し研磨する場合において、各半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉに応じて研磨量を算出し、算出した研磨量で半導体ウエハＷを研磨すること（実施例２）で、ロット内における非拡散層のばらつきσを０．６μｍ以下とすることができ、さらに、複数の半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨すること（実施例４）で、ロット内における非拡散層のばらつきσを０．２μｍ以下あるいは０．１μｍ以下とすることができることがわかった。

【0058】

このように、実施例３，４では、実施例１，２と比べて、複数の半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨することで、非拡散層の厚さＸｉをより高い精度で制御することができる。なお、実施例１、２の方法においても、各研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハを１枚ずつ研磨する場合は、当該半導体ウエハの非拡散層の厚さＸｉが目標とする非拡散層の厚さの規定値Ｘａに合うように当該半導体ウエハの非拡散層を研磨することができるため、実施例３，４と同等以上の精度の非拡散層の厚さＸｉを得ることが可能である。

【0059】

（試験例３）
次に、第２実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法による研磨ロス時間の削減効果について説明する。ここで、研磨ロス時間とは、複数の研磨ヘッドで半導体ウエハＷを研磨する場合において、研磨ヘッドごとに研磨時間が異なる場合に、いずれかの研磨ヘッドで最初に研磨が完了してから、全ての研磨ヘッドで研磨が完了するまでの時間をいう。試験例３では、研磨装置３０は、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂを有し、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハＷを４枚ずつ保持し同時に研磨するため、仮に、一方の研磨ヘッド３２Ａで保持する半導体ウエハＷの研磨時間が３００秒であり、もう一方の研磨ヘッド３２Ｂで保持する半導体ウエハＷの研磨時間が４００秒であった場合、研磨ロス時間は１００秒となることとなる。

【0060】

また、試験例３においては、前述の実施例１および実施例２と同様に、研磨対象である全ての半導体ウエハＷを、前工程の加工順に４枚ずつ研磨するとともに、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値を求め、当該代表値に基づいて研磨量を算出し研磨した場合（研磨量制御を行った場合）を、実施例５とした。さらに、試験例３では、前述の実施例３および実施例４と同様に、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に並び替え、研磨対象である全ての半導体ウエハＷを、非拡散層Ｘｉの厚さ順に４枚ずつ研磨するとともに、同時に研磨する４枚の半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉの代表値を求め、当該代表値に基づいて研磨量を算出し研磨した場合（研磨量制御および研磨順制御を行った場合）を、実施例６とした。

【0061】

図９は、実施例５における研磨ロス時間の推移を示すグラフである。実施例５では、半導体ウエハＷが前工程の加工順に研磨されるため、後述する非拡散層の厚さＸｉ順に研磨する実施例６と比べて、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂ間での研磨時間の差は大きくなりやすく、これにより、図９に示すように、半導体ウエハＷにおける研磨時間にばらつきが生じやすい。たとえば、図９に示す例では、１回目の研磨において、研磨ヘッド３２Ａが研磨する一組の半導体ウエハＷの研磨時間は３３０秒程度であり、同じく１回目の研磨において研磨ヘッド３２Ｂが研磨する一組の半導体ウエハＷの研磨時間は４００秒程度である。そのため、１回目の研磨においては研磨ヘッド３２Ａによる研磨が研磨ヘッド３２Ｂに対して７０秒程度早く研磨が終了することとなり、研磨ヘッド３２Ｂの研磨が終了するまで、研磨ヘッド３２Ａは動作を待機することとなる。すなわち、１回目の研磨の研磨ロス時間は７０秒程度となる。このように、図９に示す実施例５では、前工程の加工順に半導体ウエハＷを研磨するため、研磨ヘッド３２Ａと研磨ヘッド３２Ｂとで研磨時間との差が大きくなる場合があり、その分、研磨ロス時間が多くなる。たとえば、図９に示す例では、研磨ロス時間は合計で５０１秒となった。

【0062】

一方、図１０は、実施例６における研磨ロス時間の推移を示すグラフである。図１０に示す実施例６では、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨している。そのため、図１０に示す実施例６では、図９に示す実施例５と比べて、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂ間における研磨時間の差は小さく、その分、研磨ロス時間が短くなっている。具体的には、図１０に示す例では、１回目の研磨において研磨ロス時間が３０秒程度と長くなったが、２回目以降の研磨においては、研磨ロス時間は１０秒未満と削減することができ、その結果、研磨ロス時間は合計で１１７秒となった。

【0063】

このように、第２実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法では、半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に研磨することで、たとえば図６，８の実施例３，４で示したように、第１実施形態（たとえば図３，５の実施例１，２）よりも、非拡散層の厚さＸｉのばらつきσをより低減することができる。また、第２実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造方法では、研磨装置３０の２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂのそれぞれで複数の半導体ウエハＷを保持し、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで同時に半導体ウエハＷを研磨する場合に、研磨が終了した一方の研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂが、他方の研磨ヘッド３２Ｂ，３２Ａの研磨時間が終了するのを待つ研磨ロス時間を削減することができるため、拡散ウエハＤＷの生産性を向上することができる。

【0064】

なお、実施例５，６では、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂで半導体ウエハを研磨するため、２つの研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂ間の研磨時間の差が研磨ロス時間として生じているが、研磨装置３０が単一の研磨ヘッド３２を有し、当該研磨ヘッド３２のみで半導体ウエハを研磨する場合は、このような研磨ロスの時間は生じないこととなる。

【0065】

《第３実施形態》
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１ｂを示す構成図である。第３実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１ｂでは、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０に加えて、仕分け装置４０を有する。仕分け装置４０は、ロボットアームやコンベアなどの搬送部を有しており、非拡散層の厚さＸｉを測定した複数の半導体ウエハＷを、非拡散層の厚さＸｉの順に並び替える機能を有する。

【0066】

また、第３実施形態において、仕分け装置４０は、複数の半導体ウエハＷを、非拡散層の厚さＸｉに基づいて仕分けを行い、仕分けした半導体ウエハＷごとに、非拡散層の厚さＸｉの順に並び替える構成とすることができる。たとえば、仕分け装置４０は、複数の半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉで０．１μｍごとに仕分けることができる。なお、上記仕分け精度（仕分けの範囲）は、特に限定されないが、１μｍ以下とすることが好ましく、０．５μｍ以下とすることがより好ましく、０．１μｍ以下とすることがさらに好ましい。

【0067】

そして、仕分け装置４０により、非拡散層の厚さＸｉの順で並び替えられた半導体ウエハＷは、研磨装置３０まで搬送され、第２実施形態と同様に、非拡散層の厚さＸｉの順に、半導体ウエハＷの研磨処理が行われる。

【0068】

このように、第３実施形態に係る拡散ウエハＤＷの製造システム１ｂでは、仕分け装置４０により複数の半導体ウエハＷを非拡散層の厚さＸｉの順に並び替えることで、第２実施形態と同様に、ロット内における半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉのばらつきを抑制することができるとともに、研磨ロス時間を削減することができ、拡散ウエハＤＷの生産性を向上することができる。

【0069】

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

【0070】

たとえば、上述した実施形態では、研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂにより１枚または４枚の半導体ウエハＷを保持し研磨する構成を例示したが、この構成に限定されず、各研磨ヘッド３２Ａ，３２Ｂにより半導体ウエハＷを２枚、３枚または５枚以上保持し研磨する構成としてもよい。

【0071】

また、上述した実施形態では、半導体ウエハＷの全体厚さＴＨを測定するＴＨ測定装置１０と、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉを測定するＸｉ測定装置２０とを別々の装置で備える構成を例示したが、この構成に限定されず、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０を一体化した測定装置を有する構成とすることができる。また、仕分け装置４０に、ＴＨ測定装置１０およびＸｉ測定装置２０を組み入れる構成とすることもできる。

【0072】

さらに、上述した実施形態では、半導体ウエハＷの全体厚さＴＨおよび非拡散層の厚さＸｉを測定する構成を例示したが、この構成に限定されず、半導体ウエハＷの非拡散層の厚さＸｉだけを測定する構成とすることができる。

【符号の説明】

【0073】

１…拡散ウエハの製造システム
１０…ＴＨ測定装置
２０…Ｘｉ測定装置
３０…研磨装置
３１…定盤
３２Ａ，３２Ｂ…研磨ヘッド
３３‥制御部
４０…仕分け装置

【要約】

【課題】複数の拡散ウエハ間の非拡散層の厚さのばらつきを低減することができる拡散ウエハの製造方法および製造システムを提供する。
【解決手段】複数のウエハの両面に不純物を拡散し、不純物が拡散された拡散層と、非拡散層とを形成する拡散工程と、非拡散層を露出させる露出工程と、非拡散層の露出面を研磨する研磨工程と、を実行する、拡散ウエハの製造方法であり、前記研磨工程において、研磨対象である複数のウエハのそれぞれについて前記非拡散層の厚さを計測する第１ステップと、前記複数のウエハのそれぞれについて、前記非拡散層の厚さの計測値と前記非拡散層の厚さの規定値との差を求め、前記差に基づいて研磨量または研磨時間を算出する第２ステップと、前記複数のウエハを、前記複数のウエハのそれぞれについて算出した前記研磨量または前記研磨時間に基づいて研磨する第３ステップと、を有する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】