(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のデバイスが形成された半導体ウエーハのゲッタリング性を評価する評価方法であって、
研磨ホイールを用いて前記半導体ウエーハの前記表面の裏側の裏面を研磨し前記裏面に研磨痕を形成するとともに前記半導体ウエーハの内部であって前記研磨痕の下部にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程と、
前記研磨痕が形成された前記裏面の少なくとも単位領域を撮像手段により撮像する撮像工程と、
撮像された前記単位領域において１０〜５００ｎｍの幅を有する研磨痕の数を計数する計数工程と、
前記計数工程により計数された前記研磨痕の数が所定値以上であるかどうか比較する比較工程と、
を備え、
前記比較工程では、前記計数された前記研磨痕の数に基づきゲッタリング層の状態を評価するウエーハの評価方法。
【請求項２】
前記単位領域の面積は、１０（μｍ）２であり、前記所定値は、８個／１０（μｍ）２である請求項１に記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハのゲッタリング性を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、デバイスの小型化等のため、デバイス形成後のウエーハ（以下、「デバイスウエーハ」という。）を薄く加工している。しかしながら、例えば、デバイスウエーハを研磨してその厚さを１００μｍ以下に薄くすると、デバイスにとって有害なＣｕ等の金属元素を捕捉するゲッタリング効果が低下して、デバイスの動作不良が生じるおそれがある。この問題を解決するために、金属元素を捕獲するゲッタリング層をデバイスウエーハに形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。この加工方法では、デバイスウエーハを所定の条件で研削することによって、デバイスウエーハの抗折強度を維持しながら所定の研削歪を含むゲッタリング層を形成している。
【０００３】
また、ゲッタリング性の評価方法としては、デバイスウエーハの裏面側を強制的に金属元素で汚染した後、表面側において金属元素の原子量を測定し、測定した金属原子の原子量が所定の検出限界に満たない場合はゲッタリング性が十分であると判断する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０９４３２６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３８７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、デバイスウエーハを実際に金属元素で汚染してゲッタリング性を評価する方法では、手間がかかるとともに、そのデバイスウエーハから良品のデバイスチップを得ることができなくなる。また、この方法は、評価用のデバイスウエーハを用いるものであり、製品となりうるデバイスウエーハについてはゲッタリング性を評価することができない。
【０００６】
本発明は、このような問題点にかんがみなされたもので、実際の製品となりうるデバイスウエーハについて、ゲッタリング性を簡易に評価できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、表面に複数のデバイスが形成された半導体ウエーハのゲッタリング性を評価する評価方法であって、研磨ホイールを用いて半導体ウエーハの表面の裏側の裏面を研磨し裏面に研磨痕を形成するとともに半導体ウエーハの内部であって研磨痕の下部にゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程と、研磨痕が形成された裏面の少なくとも単位領域を撮像手段により撮像する撮像工程と、撮像された単位領域において１０〜５００ｎｍの幅を有する研磨痕の数を計数する計数工程と、計数工程により計数された研磨痕の数が所定値以上であるかどうか比較する比較工程と、を備え、比較工程では、計数された研磨痕の数に基づきゲッタリング層の状態を評価する。
上記評価方法において、例えば、単位領域の面積は、１０（μｍ）２であり、研磨痕の数の所定値は、８個／１０（μｍ）２である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の発明者は、研磨痕の数とゲッタリング性との間に相関関係があることを見いだした。そこで、本発明では、半導体ウエーハの裏面を研磨することにより形成された所定幅の研磨痕の数が所定値以上か否かによってゲッタリング性を評価することができる。したがって、実際の製品となりうるデバイスウエーハを評価の対象とすることができる。また、研削痕の数を計数するだけでよいため、簡易に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】研磨装置の例を示す斜視図である。
【図２】半導体ウエーハを研磨する状態を示す正面図である。
【図３】ゲッタリング性評価装置の例を示す斜視図である。
【図４】ゲッタリング性評価装置を構成する撮像手段を示す断面図である。
【図５】半導体ウエーハの裏面に形成された研磨痕の例を示す画像である。
【図６】半導体ウエーハを研削及び研磨する加工装置の例を示す斜視図である。
【図７】インライン加工装置の例を示す斜視図である。
【図８】インライン加工装置の別の例を示す正面図である。
【図９】実施例における半導体ウエーハの裏面の状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１  第１実施形態
（１）ゲッタリング層形成工程
本工程では、例えば図１に示す研磨装置１を使用する。この研磨装置１は、チャックテーブル１８に保持された半導体ウエーハＷの裏面Ｗａを研磨手段１９によって研磨してゲッタリング層を形成する装置である。研磨装置１の前部には、研磨前の半導体ウエーハＷを収容する第１ウエーハカセット１１と研磨後の半導体ウエーハＷを収容する第２ウエーハカセット１２とが載置されており、第１ウエーハカセット１１及び第２ウエーハカセット１２の近傍には、第１ウエーハカセット１１からの半導体ウエーハＷの搬出及び第２ウエーハカセット１２への半導体ウエーハＷの搬入を行う搬出入手段１３が配設されている。搬出入手段１３は、半導体ウエーハＷを保持する保持部１３０と、保持部１３０を移動させるアーム部１３１とを備えている。
【００１１】
搬出入手段１３を構成する保持部１３０の可動範囲には、第１ウエーハカセット１１から搬出した半導体ウエーハＷの中心位置を合わせる中心合わせ手段１４と、研磨後の半導体ウエーハＷを洗浄する洗浄手段１５とがそれぞれ配設されている。
【００１２】
中心あわせ手段１４の近傍には、中心あわせ手段１４によって中心位置が一定の位置に合わされた半導体ウエーハＷをチャックテーブル１８に搬送する第１の搬送手段１６が配設されている。また、洗浄手段１５の近傍には、研磨後の半導体ウエーハＷをチャックテーブル１８から洗浄手段１５に搬送する第２の搬送手段１７が配設されている。
【００１３】
チャックテーブル１８は、回転可能であるとともに、着脱域Ａと加工域Ｂとの間を移動可能となっている。
【００１４】
研磨手段１９は、鉛直方向の回転軸を有する研磨ホイール１９０と、研磨ホイール１９０を支持するマウント１９１と、マウント１９１に連結されたスピンドル１９２と、スピンドル１９２を回転せるモータ１９３とを備えている。研磨ホイール１９０は、基台１９０ａと、基台１９０の下面に固着された研磨パッド１９０ｂとから構成されている。研磨パッド１９０ｂは、不織布やウレタン等からなるパッドに研磨砥粒を含ませて構成されており、スラリーを用いない研磨（ドライポリッシュ）に用いられるが、ドライポリッシュは、ＣＭＰ加工後に行われることもある。また、例えば、アルカリ性又は酸性の研磨液を供給して砥粒を含む研磨パッドで研磨した後、研磨液を止め当該研磨パッド又は異なる研磨パッドを用いて水を供給しながら研磨することによりゲッタリング層を形成してもよい。なお、研磨液には、砥粒を含んでも、含まなくてもよい。
【００１５】
研磨手段１９は、研磨送り手段２０によって昇降可能に支持され、チャックテーブル１８に対して接近又は離間可能となっている。研磨送り手段２０は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ２００と、ボールネジ２００と平行に延在するガイドレール２０１と、ボールネジ２００を回動させるモータ２０２と、ボールネジ２００に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール２０１に摺接する昇降部材２０３と、昇降部材２０３に固定され研磨手段１９を保持するホルダ２０４とから構成され、モータ２０２がボールネジ２００を回動させると、昇降部材２０３がガイドレール２０１に案内されて昇降し、これにともない研磨手段１９も昇降する。
【００１６】
この研磨装置１では、研磨対象の半導体ウエーハＷは、表面Ｗｂに複数のデバイスを保護するための保護テープＴが貼着され、第１ウエーハカセット１１に収容される。そして、搬出入手段１３によって、保護テープＴが貼着された半導体ウエーハＷが第１ウエーハカセット１１から搬出され、中心合わせ手段１４に搬送される。中心合わせ手段１４では、半導体ウエーハＷの中心位置が一定の位置に合わされ、その後、第１の搬送手段１６によって着脱域Ａに位置するチャックテーブル１８に搬送される。チャックテーブル１８では、保護テープＴ側が保持され、半導体ウエーハＷの裏面Ｗａが上方に向けて露出する。
【００１７】
次に、チャックテーブル１８は、加工域Ｂに移動し、チャックテーブル１８に保持された半導体ウエーハＷが研磨手段１９の下方に位置づけされる。そして、研磨ホイール１９０が回転しながら、研磨送り手段２０が研磨手段１９を下方に研磨送りすることにより、図２に示すように、回転する研磨パッド１９０ｂが半導体ウエーハＷの裏面Ｗａに接触して裏面Ｗａが研磨される。
【００１８】
こうして裏面Ｗａが研磨されると、裏面Ｗａには研磨痕が形成される。また、研磨痕の下部（研磨痕よりも表面Ｗｂ側）には、ゲッタリング層が形成される。ゲッタリング層は、半導体ウエーハＷの内部の金属原子を捕獲する役割を有する。
【００１９】
裏面Ｗａの研磨が終了すると、チャックテーブル１８が図１に示した着脱域Ａに移動する。そして、第２の搬送手段１７によって半導体ウエーハＷが洗浄手段１５に搬送され、洗浄手段１５によって裏面Ｗａに付着している研磨屑が除去された後、洗浄された半導体ウエーハＷが搬出入手段１３によって第２ウエーハカセット１２に収容される。
【００２０】
（２）撮像工程
本工程では、例えば図３に示すゲッタリング性評価装置３が使用される。このゲッタリング性評価装置３は、研磨後の半導体ウエーハＷを保持する保持テーブル３０と、保持テーブル３０に保持された半導体ウエーハＷの裏面Ｗａを撮像する撮像手段３１と、撮像手段３１をＸ軸方向に移動させる送り部３２とを備えている。
【００２１】
保持テーブル３０は、半導体ウエーハＷを保持する保持面を有し、回転可能である。なお、保持テーブル３０は、Ｘ軸方向と水平に直交するＹ軸方向に移動可能としてもよい。
【００２２】
送り部３２は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ３２０と、ボールネジ３２０と平行に延在するガイドレール３２１と、ボールネジ３２０を回動させるモータ３２２と、ボールネジ３２０に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール３２１に摺接する移動部材３２３と、移動部材３２３に固定され撮像手段３１を保持するブラケット３２４とから構成され、モータ３２２がボールネジ３２０を回動させると、移動部材３２３がガイドレール３２１に案内されてＸ軸方向に移動し、これにともない撮像手段３１もＸ軸方向に移動する。また、ガイドレール３２１と平行にスケール３２５が配設されており、撮像手段３１のＸ軸方向の位置をスケール３２５によって認識することができる。
【００２３】
撮像手段３１は、図４に示すように、光学部３３と照明部３４とから構成されている。照明部３４は、内部にハロゲンランプ等の発光体３４０が設けられ、この発光体３４０は、調光器３４１を介して電源に接続されている。また、発光体３４０から発光される光の進行方向には、熱線吸収フィルタ３４２及び狭帯域フィルタ３４３が配設されている。
【００２４】
光学部３３は、最も下部に位置する対物レンズ３３０と、対物レンズ３３０の上方に位置するハーフミラー３３１と、ハーフミラー３３１の上方に位置する狭帯域フィルタ３３２と、狭帯域フィルタ３３２の上方に位置する撮像素子３３３とが、光軸が一致するように配設されている。また、ハーフミラー３３１の側方には、照明部３４から発せられた照明光をハーフミラー３３１に導くファイバ３４４が配設されている。なお、ファイバ３４４を介在させないで照明部３４からハーフミラー３３１に直接光を入射させる構成にしても良い。さらに、照明部３４から発光される光を、光学部３３を介さずに、半導体ウエーハに直接照射するようにしても良い。
【００２５】
撮像素子３３３には、処理部３５が接続されている。処理部３５は、ＣＰＵ、メモリ等の記憶素子等を備え、撮像素子３３３が取得した画像情報に基づく解析を行い、半導体ウエーハＷのゲッタリング特定を判定する。
【００２６】
図３に示すように、ゲッタリング性評価装置３においては、保持テーブル３０において、研磨後の半導体ウエーハＷが、裏面Ｗａが露出した状態で保持される。そして、送り部３２によって駆動されて撮像手段３１がＸ軸方向に送られ、半導体ウエーハＷの撮像すべき位置の上方に図４に示した対物レンズ３３０が移動し、裏面Ｗａの所定の位置が撮像される。撮像によって形成された画像、例えば図５に示す画像情報３６は、処理部３５に送られる。
【００２７】
かかる撮像は、裏面Ｗａの任意の複数箇所において行ってもよい。例えば、撮像手段３１をＸ軸方向に移動させながら、裏面Ｗａの外周部、外周部と中心部との中間及び中心部の３箇所を撮像する。また、撮像手段３１を一定の位置に位置させ、保持テーブル３０を回転させながら、裏面Ｗａのうち周方向に異なる位置をそれぞれ撮像するようにしてもよい。
【００２８】
（３）計数工程
本工程では、処理部３５が、撮像工程において形成された画像情報３６に基づき、裏面Ｗａの単位領域中に存在する研磨痕３７の数を計数する。ここで、単位領域は、例えば1度の撮像によって撮像した領域としてもよいし、取得した画像情報中の一定の面積を有する領域としてもよい。単位領域は、例えば１０（μｍ）２とする。
【００２９】
処理部３５は、単位領域中において、裏面Ｗａの平らに形成された部分とは異なる色情報を有する画素を検出する。そして、その画素が検出されると、その画素と同一の色情報を持つ画素が連続して出現する場合におけるその連続出現数をカウントし、その連続出現数が所定数以上（例えば、長さ数μｍから数ｍｍ）ある場合には、その画素は、研磨痕を構成する画素であると判断する。また、連続出現数が所定値未満であっても、同一の色情報を持つ画素が同一直線上又は同一軌跡上に断続的に存在し、その直線上又は軌跡上における出現数の合計が所定値以上となる場合は、同様に、研磨痕が存在すると判断する。このようにして研磨痕が検出される。
【００３０】
次に処理部３５は、研磨痕の長さ方向に直交する方向の同一の色情報を持つ画素をカウントすることにより、研磨痕の幅方向の長さを算出する。そして、処理部３５は、求めた幅が、例えば所定の範囲内、例えば１０〜５００ｎｍの範囲内であると判断すると、研磨痕の数を示すメモリ上の領域をカウントアップする。ここで、研磨痕の幅に下限値を設けたのは、細すぎる研磨痕はゲッタリング効果を生じさせないと考えられるからであり、また、研磨痕の幅に上限値を設けたのは、太すぎる研磨痕は抗折強度を低下させ、デバイスの品質を低下させると考えられるからである。
【００３１】
このようにして行う研磨痕の検出及び検出した研磨痕の幅の算出を、単位領域中の全領域において行うと、所定範囲の幅を有する研磨痕の数が求められ、その数が処理部３５のメモリに記憶される。図５に示した例では、所定範囲の幅を有する研磨痕３７が１１個検出されている。なお、観察する視野領域において、連続しているものを1本とカウントしてもよい。
【００３２】
なお、撮像工程において複数箇所を撮像した場合は、例えば、それぞれの箇所の画像情報中の研磨痕の数を計数し、その平均値を求めて処理部３５のメモリに記憶しておく。また、それぞれの箇所において計数した研削痕の数が所定のしきい値以上であるか否かを判定し、当該しきい値以上の研削痕が検出された箇所の研削痕の数を個別に記憶しておいてもよい。
【００３３】
（４）比較工程
本工程では、処理部３５において計数した研磨痕の数と、所定値以上とを比較する。この所定値は、あらかじめ処理部３５のメモリに入力されている。例えば、単位領域を１０（μｍ）２とした場合の所定値は、８個／１０（μｍ）２とする。かかる所定値は、図１及び図２に示した研磨ホイール１９０と同一の研磨ホイールによって研磨され、所定のゲッタリング性を有することがあらかじめわかっている半導体ウエーハに形成されている研削痕の数である。
【００３４】
比較の結果、計数した研磨痕の数が所定値以上である場合は、ゲッタリング性が十分であると判断する。例えば図５の例では、研磨痕が１１個／１０（μｍ）２あるため、十分なゲッタリング性があると判断する。なお、計数工程において複数の値の平均値を求めた場合は、平均値と所定値との比較を行い、平均値が所定値以上である場合に、ゲッタリング性が十分であると判断する。
【００３５】
実際のデバイスは、ゲッタリング特性が良好なだけでは十分でなく、所定の抗折強度を有することも必要となる。そこで、比較工程においてゲッタリング性が十分であると判定されたデバイスについて、所定の抗折強度（例えば１０００ＭＰａ）を有するか否かの検査を行う。ウエーハをダイシングして個々のデバイスごとのチップに分割した後、例えば、特開２０１２−２３８７３２号公報に記載された方法によって各チップの抗折強度を算出し、例えば１０００ＭＰａ以上の抗折強度を有するチップのみを合格とする。
【００３６】
以上のように、半導体ウエーハの裏面を研磨することにより形成された所定幅の研磨痕の数が所定値以上か否かによってゲッタリング性を評価することができるため、実際の製品となりうるデバイスウエーハを評価の対象とすることができる。また、研削痕の数を計数するだけでよいため、簡易に評価することができる。
【００３７】
なお、研削痕の数ではなく、研削痕を形成する溝の凹凸（算術平均粗さ）が所定値以上か否かによってもゲッタリング性を判断することができる。この場合における算術平均粗さの所定値は、図１及び図２に示した研磨ホイール１９０と同一の研磨ホイールによって研磨され、所定のゲッタリング性を有することがあらかじめわかっている半導体ウエーハの裏面から計測された算術平均粗さの値とすればよい。
【００３８】
２  第２実施形態
図６に示す加工装置４は、半導体ウエーハの裏面を研削する機能と、半導体ウエーハの研削された裏面を研磨する機能と、研磨後の半導体ウエーハのゲッタリング性を評価する機能とを有する装置である。
【００３９】
加工装置４の前部には、研磨前の半導体ウエーハが収容される第１ウエーハカセット４１と、研磨後の半導体ウエーハが収容される第２ウエーハカセット４２とが載置されている。
【００４０】
第１ウエーハカセット４１及び第２ウエーハカセット４２に対面する位置には、第１ウエーハカセット４１からの研磨前の半導体ウエーハの搬出及び第２ウエーハカセット４２への研磨後の半導体ウエーハの搬入を行う搬出入手段４３が配設されている。搬出入手段４３は、半導体ウエーハを保持する保持部４３０と、保持部４３０を所望の位置に移動させるアーム部４３１と、保持部４３０及びアーム部４３１をＸ軸方向に移動させる送り部４３２とを備えている。
【００４１】
搬出入手段４３を構成する保持部４３０の可動域には、第１ウエーハカセット４１から搬出された半導体ウエーハが載置され、その中心が一定の位置に合わせる仮置きテーブル４４が配設されている。
【００４２】
搬出入手段４３の近傍には、研磨後の半導体ウエーハを洗浄する洗浄手段４５が配設されている。洗浄手段４５は、半導体ウエーハを保持して回転するスピンナーテーブル４５０と、半導体ウエーハに対して洗浄水を噴出するノズル４５１とを備えている。
【００４３】
搬出入手段４３の後部側にはターンテーブル４６が配設されており、ターンテーブル４６は、４つのチャックテーブル４７を自転可能に支持している。４つのチャックテーブル４７は、ターンテーブル４６の回転によって公転し、加工域Ｃと着脱域Ｄとの間を移動可能となっている。
【００４４】
加工域Ｃには、半導体ウエーハの裏面を研削する研削手段４８と、研削手段４８によって研削された半導体ウエーハの裏面を研磨する研磨手段４９とが配設されている。研削手段４８は、研削送り手段５０によって昇降可能に支持され、研磨手段４９は、研磨送り手段５１によって昇降可能に支持されている。
【００４５】
研削手段４８は、鉛直方向の回転軸を有するスピンドル４８０と、スピンドル４８０に連結された研削ホイール４８１と、スピンドル４８０を回転させるモータ４８２とを備えている。研削ホイールの下部には、研削砥石４８１ａを備えている。
【００４６】
研削送り手段５０は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ５００と、ボールネジ５００と平行に延在するガイドレール５０１と、ボールネジ５００を回動させるモータ５０２と、ボールネジ５００に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール５０１に摺接する昇降部材５０３と、昇降部材５０３に固定され研削手段４８を保持するホルダ５０４とから構成され、モータ５０２がボールネジ５００を回動させると、昇降部材５０３がガイドレール５０１に案内されて昇降し、これにともない研削手段４８も昇降する。
【００４７】
研磨手段４９は、鉛直方向の回転軸を有するスピンドル４９０と、スピンドル４９０に連結された研磨ホイール４９１と、スピンドル４９０を回転せるモータ４９２とを備えている。研磨ホイール４９１の下部には、研磨パッド４９１ａを備えている。
【００４８】
研磨送り手段５１は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ５１０と、ボールネジ５１０と平行に延在するガイドレール５１１と、ボールネジ５１０を回動させるモータ５１２と、ボールネジ５１０に螺合するナットを内部に有するとともに側部がガイドレール５１１に摺接する昇降部材５１３と、昇降部材５１３に固定され研磨手段４９を保持するホルダ５１４とから構成され、モータ５１２がボールネジ５１０を回動させると、昇降部材５１３がガイドレール５１１に案内されて昇降し、これにともない研磨手段４９も昇降する。
【００４９】
加工装置４には、着脱域Ｃに位置するチャックテーブル４７と仮置きテーブル４４及び洗浄手段４５との間で半導体ウエーハＷを搬送する搬送手段５２が配設されている。搬送手段５２は、Ｙ軸方向に架設され両端が着脱域Ｃと加工域Ｄとにそれぞれ位置するガイドバー５２０と、ガイドバー５２０に沿って移動する第１アーム５２１と、第１アーム５２１に対してＸ軸方向に移動する第２アーム５２２と、第２アーム５２２に対して昇降する保持部５２３とを備えている。
【００５０】
着脱域Ｃに位置するチャックテーブル４７の上方には、研磨後の半導体ウエーハのゲッタリング性を評価するゲッタリング性評価装置３が配設されている。ゲッタリング性評価装置３の構成は、図３及び図４に示したとおりである。
【００５１】
図６に示す加工装置４では、加工対象の半導体ウエーハＷの表面Ｗｂに、表面Ｗｂに形成された複数のデバイスを保護するための保護テープＴが貼着され、第１ウエーハカセット４１に収容される。そして、搬出入手段４３によって、保護テープＴが貼着された半導体ウエーハＷが第１ウエーハカセット４１から搬出され、中心合わせ手段４４に搬送される。中心合わせ手段４４では、半導体ウエーハＷの中心位置が一定の位置に合わされ、その後、第１の搬送手段５２によって着脱域Ｃに位置するチャックテーブル４７に半導体ウエーハＷが搬送される。チャックテーブル４７では、保護テープＴ側が保持され、半導体ウエーハＷの裏面Ｗａが上方に向けて露出する。
【００５２】
次に、チャックテーブル４７は、ターンテーブル４６の回転によって加工域Ｄにおける研削手段４８の下方に移動する。そして、チャックテーブル４７が自転するとともに、研削ホイール４８１が回転しながら研削送り手段５０が研削手段４８を下方に研削送りすることにより、回転する研削砥石４８１ａが半導体ウエーハＷの裏面Ｗａに接触して裏面Ｗａが研削される。
【００５３】
次に、ターンテーブル４６が時計回りに回転し、研削された半導体ウエーハＷが研磨手段４９の下方に移動する。そして、チャックテーブル４７が回転するとともに、研磨ホイール４９１が回転しながら研磨送り手段５１が研磨手段４９を下方に研削送りすることにより、回転する研磨パッド４９１ａが半導体ウエーハＷの裏面Ｗａに接触して裏面Ｗａが研磨される。こうして裏面Ｗａが研削及び研磨されると、裏面Ｗａには研磨痕が形成される。また、研磨痕の下部、すなわち半導体ウエーハＷにおける裏面Ｗａよりも表面Ｗｂ側の内部には、ゲッタリング層が形成される（ゲッタリング層形成工程）。
【００５４】
次に、ターンテーブル４６が時計回りに回転し、研磨後の半導体ウエーハＷは、着脱域Ｃの洗浄手段４５の近傍に移動する。そして、搬送手段５２によって研磨後の半導体ウエーハＷが洗浄手段４５に搬送され、ここで研磨された裏面Ｗａが洗浄される。
【００５５】
裏面Ｗａが洗浄された半導体ウエーハＷは、搬送手段５２によってチャックテーブル４７に搬送される。そして、ターンテーブル４６の時計回りの回転により、着脱域Ｃのゲッタリング性評価装置３の下方に移動する。そして、第１実施形態と同様に、撮像工程、計数工程及び比較工程を実施し、研磨後の半導体ウエーハＷが十分なゲッタリング性を有するか否かを判断する。
【００５６】
なお、このゲッタリング性評価装置によって半導体ウエーハＷのゲッタリング性が不十分と判定された場合には、ターンテーブル４６をさらに反時計回りに回転させて半導体ウエーハＷを研削手段４８の下方に再び移動させ、裏面Ｗａの研削および研磨を再び実施し、さらにゲッタリング性評価装置３によって半導体ウエーハＷのゲッタリング性が高まったか否かを検査してもよい。
【００５７】
３  第３実施形態
図７に示すインライン加工装置６は、図１等に示した半導体ウエーハＷの表面Ｗｂにデバイス保護のための保護テープＴを貼着するラミネータ６０と、半導体ウエーハＷの裏面Ｗａの研削及び研磨を行う研削研磨装置６１と、研磨後の半導体ウエーハＷのゲッタリング性を評価するゲッタリング性評価装置３と、研磨後の半導体ウエーハＷの切削を行う切削装置６２とが、インタフェース６３を介して接続されて構成される。インタフェース６３には、各装置間で半導体ウエーハＷを搬送する搬送機構を備えている。
【００５８】
このインライン加工装置６では、最初に、ラミネータ６０において、半導体ウエーハＷの表面Ｗｂに保護テープを貼着する。そして、表面Ｗｂに保護テープＴが貼着された半導体ウエーハＷが研削研磨装置に搬送され、半導体ウエーハＷの裏面Ｗａが研削及び研磨される。
【００５９】
次に、裏面Ｗａが研削及び研磨された半導体ウエーハＷがゲッタリング性評価装置３に搬送され、その半導体ウエーハＷのゲッタリング性が評価される。ゲッタリング性が不十分と判定された場合には、再び裏面Ｗａの研削及び研磨を行う。研削及び研磨を再度行う場合は、砥石や研磨パッドの回転数や押圧荷重といった加工条件を変えずに前回と同一の条件で加工を行ってもよいが、再加工後においてもゲッタリング性が改善されないか、又は改善されてもゲッタリング性が不十分である場合は、十分なゲッタリング性を得られるように、加工条件を変えても良い。一方、ゲッタリング性が十分と判断された場合は、その半導体ウエーハＷを切削装置に搬送し、縦横に切削して個々のチップに分割する。
【００６０】
４  第４実施形態
図８に示すインライン加工装置７は、半導体ウエーハＷの表面Ｗｂにデバイス保護のための保護テープＴを貼着するラミネータ７０と、半導体ウエーハＷの裏面Ｗａの研削及び研磨を行う研削研磨装置７１と、研磨後の半導体ウエーハＷの切削を行う切削装置７２とが、インタフェース７３を介して接続されて構成される。研磨後の半導体ウエーハＷのゲッタリング性を評価するゲッタリング性評価装置３は、研削研磨装置７１内に配設されている。インタフェース７３には、各装置間で半導体ウエーハを搬送する搬送機構を備えている。
【００６１】
このインライン加工装置７においても、最初に、半導体ウエーハＷの表面Ｗｂに保護テープＴを貼着する。そして、表面Ｗｂに保護テープＴが貼着された半導体ウエーハＷが研削研磨装置７１に搬送され、半導体ウエーハＷの裏面Ｗａが研削及び研磨される。
【００６２】
次に、裏面Ｗａが研削及び研磨された半導体ウエーハＷが、研削研磨装置７１内のゲッタリング性評価装置３に搬送され、その半導体ウエーハＷのゲッタリング性が評価される。ゲッタリング性が不十分と判定された場合には、再び裏面Ｗａの研削及び研磨を行う。一方、ゲッタリング性が十分と判断された場合は、その半導体ウエーハＷを切削装置に搬送し、縦横に切削して個々のチップに分割する。
【００６３】
以上のように、本発明は、研削痕の数とゲッタリング性との相関を見いだしことを起点とし、半導体ウエーハＷの裏面Ｗａの研磨後に研磨痕の数を計数し、研磨痕の数が所定数以上である場合にゲッタリング性が十分であると判断する。したがって、実際の製品となりうるデバイスウエーハを評価の対象とすることができる。また、研削痕の数を計数するだけでよいため、簡易に評価することができる。
【００６４】
上記第１及び第３実施形態では、研磨装置とは別にゲッタリング性評価装置を備え、また、上記実施第２実施形態及び第４実施形態では、研磨装置の内部にゲッタリング性評価装置を備えている。したがって、本発明は、以下に示すゲッタリング性評価装置及び研磨装置を含む。
［１］
半導体ウエーハのゲッタリング性を評価するゲッタリング性評価装置であって、
研磨された裏面が露出した状態で半導体ウエーハを保持する保持テーブルと、
前記保持テーブルに保持された半導体ウエーハの裏面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって形成された画像に基づき、前記裏面に形成され所定の幅を有する研削痕の数を計数し、計数された研磨痕の数が所定値以上であるか否かに基づき、前記半導体ウエーハのゲッタリング性を判断する処理部と、
を備えたゲッタリング性評価装置。
かかるゲッタリング性評価装置によれば、半導体ウエーハの裏面に形成された研削痕の数を効率よく計数することができる。このゲッタリング性評価装置では、保持テーブルが回転可能であってもよいし、撮像手段が水平方向に移動可能であってもよい。
［２］
半導体ウエーハの裏面を研磨する研磨装置であって、
半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、
前記チャックテーブルに保持された半導体ウエーハの裏面を研磨する研磨手段と、
前記研磨手段によって研磨された前記裏面を撮像し、所定の幅を有する研削痕の数を計数し、計数された研磨痕の数が所定値以上であるか否かに基づき、前記半導体ウエーハのゲッタリング性を評価するゲッタリング性評価装置と
を備えた研磨装置。
かかる研磨装置によれば、半導体ウエーハの裏面の研磨からゲッタリング性の評価までを１つの装置で効率よく行うことができる。
【００６５】
また、例えば上記図７及び図８に示したインライン加工装置６、７を用いれば、半導体ウエーハの裏面の研磨によって半導体ウエーハに十分なゲッタリング性を与えた後、その半導体ウエーハを分割し、十分なゲッタリング性を有する半導体デバイスを生産することができる。したがって、本発明は、以下に示す半導体デバイスの生産方法を含む。
［３］
半導体ウエーハの裏面を研磨し、前記裏面が研磨された半導体ウエーハを分割して半導体デバイスの製造方法であって、
半導体ウエーハの裏面を研磨する研磨工程と、
前記研磨された裏面を撮像し、所定の幅を有する研削痕の数を計数し、計数された研磨痕の数が所定値以上であるか否かに基づき、前記半導体ウエーハのゲッタリング性を評価する評価工程と、
前記評価工程においてゲッタリング性が十分と判断された半導体ウエーハを個々の半導体デバイスに分割する分割工程と、
から構成される半導体デバイスの製造方法。
かかる半導体デバイスの製造方法によれば、ゲッタリング性が十分と判断された半導体ウエーハを分割して半導体デバイスとするため、ゲッタリング性が不十分な半導体デバイスが製造されるのを未然に防止することができ、歩留まりを向上させることができる。
なお、図７及び図８に示したインライン加工装置６、７では、切削装置を用いて半導体ウエーハを分割することとしたが、切削装置に代えて、レーザ加工装置やプラズマエッチング装置等を用いることもできる。
また、この半導体デバイスの製造方法では、必ずしもインライン加工装置を用いる必要はなく、例えば、研磨装置とゲッタリング性評価装置と切削装置等の分割装置とが別々に存在していてもよい。
【００６６】
さらに、本発明では、半導体ウエーハの裏面に形成された研削痕の数を計数することにより、研磨ホイールが、半導体ウエーハに所望のゲッタリング特性を与えることができるものか否かを評価することもできる。したがって、本発明は、以下に示す研磨ホイールの評価方法を含む。
［４］
半導体ウエーハの裏面を研磨する研磨パッドの評価方法であって、
半導体ウエーハの裏面に研磨パッドを接触させ押圧することにより前記裏面を研磨する研磨工程と、
前記研磨された裏面を撮像し、所定の幅を有する研削痕の数を計数し、計数された研磨痕の数が所定値以上であるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程において研磨痕の数が所定値以上であると判断した場合に、前記研磨パッドに十分なゲッタリング性付与能力があると評価する評価工程と、
から構成される研磨パッドの評価方法。
かかる研磨パッドの評価方法では、計数された研磨痕の数が所定値以上であるか否かによって研磨パッドに所望のゲッタリング性付与能力があるか否かを判断することができるため、半導体ウエーハに所望のゲッタリング性を付与するための研磨パッドの条件（研磨砥粒の種類、粒径、数など）を求めることができる。また、研磨パッドの磨耗等によってゲッタリング性付与能力が低下している場合は、そのことを検出することができ、ゲッタリング性が不十分な半導体デバイスが製造されるのを未然に防ぐことができる。
【実施例１】
【００６７】
パッド中に含まれる研磨砥粒の量が異なる複数種類の研磨パッドを用いて半導体ウエーハ（ベアウエーハ）の裏面を研磨し、それぞれの半導体ウエーハの当該裏面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により撮影した。それぞれの画像をトレースしたものが、図９（ａ）〜（ｄ）である。図９（ａ）〜（ｄ）の各画像の大きさは、１５ｍｍ×１５ｍｍである。図９（ａ）〜（ｄ）における傷創生材料は研磨パッドであり、傷創生材料０、傷創生材料２、傷創生材料６、傷創生材料１０における各数値は、含有する研磨砥粒の量の割合を示している。ここで、使用した研磨パッドは、平均粒径が１μｍのグリーンカーボランダムやアルミナなどの微小砥粒及びダイヤモンドやｃＢＮの微小な超砥粒を０．５重量％含むものを基準とし、傷創生材料２はこれの２倍、傷創生材料６はこれの６倍、傷創生材料１０はこれの１０倍の砥粒を有する研磨パッドである。
【００６８】
図９（ａ）に示されているのは、傷創生材料０、すなわちパッドに研磨砥粒が含まれない研磨パッドを用いて研磨した場合の半導体ウエーハの裏面の状態であり、研磨痕は検出されなかった。
【００６９】
図９（ｂ）に示されているのは、傷創生材料２、すなわち傷創生材料１０の２０％の量の研磨砥粒が含まれた研磨パッドを用いて研磨した場合の半導体ウエーハの裏面の状態であり、十分な数の研磨痕が確認された。
【００７０】
図９（ｃ）に示されているのは、傷創生材料６、すなわち傷創生材料１０の６０％の量の研磨砥粒が含まれた研磨パッドを用いて研磨した場合の半導体ウエーハの裏面の状態であり、十分な数の研磨痕が確認された。
【００７１】
図９（ｄ）に示されているのは、傷創生材料１０を用いて研磨した場合の半導体ウエーハの裏面の状態であり、十分な数の研磨痕が確認された。
【００７２】
また、図９（ｂ）〜（ｄ）の結果からは、研磨砥粒の含有量が多い研磨パッドを用いた場合のほうが、研磨痕の数が多くなることも確認された。
【００７３】
図９（ａ）〜（ｄ）に示した半導体ウエーハについて、研磨面に硫酸銅液を塗布し、研磨面の反対側の面において銅の原子量をＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線分析装置）によって測定した。かかる測定においては、半導体ウエーハの表面において銅原子が検出された場合は、銅原子が半導体ウエーハの内部に拡散しており、ゲッタリング効果がないかまたは不十分であると判断することができる。一方、半導体ウエーハの表面において銅原子が検出されなかった場合は、銅原子が裏面側に捕捉されていて、十分なゲッタリング効果があると判断することができる。なお、銅原子が検出されたか否かの判断のためのしきい値（検出限界）は、０．５×Ｅ１０［atoms／cm2］とした。
【００７４】
上記方法による銅原子の測定をしたところ、図９（ａ）に示した半導体ウエーハについては、銅の原子量が検出限界以上の値となった。したがって、研磨砥粒を含まない研磨パッドを用いた場合は、半導体ウエーハにゲッタリング効果がないか、または、あったとしても不十分であることが確認された。
【００７５】
一方、図９（ｂ）〜（ｄ）に示した半導体ウエーハについては、銅の原子量が検出限界以下の値となった。したがって、傷創生材料２，６，１０による研磨では、十分なゲッタリング効果があることが確認された。そして、研磨痕の数が多いほど銅原子の検出量が少ないことも確認された。したがって、研磨痕の数とゲッタリング特性との間に相関関係があることが確認された。また、したがって、研磨パッドにおける研磨砥粒の含有量が多いほど、ゲッタリング効果も高いことが確認された。
【符号の説明】
【００７６】
１：研磨装置
Ａ：着脱域  Ｂ：加工域
１１：第１ウエーハカセット  １２：第２ウエーハカセット
１３：搬出入手段  １３０：保持部  １３１：アーム部
１４：中心合わせ手段  １５：洗浄手段  １６：第１の搬送手段  １７：第２の搬送手段
１８：チャックテーブル
１９：研磨手段
１９０：研磨ホイール  １９０ａ：基台  １９０ｂ：研磨パッド
１９１：マウント  １９２：スピンドル  １９３：モータ
２０：研磨送り手段  ２００：ボールネジ  ２０１：ガイドレール  ２０２：モータ
２０３：昇降部材  ２０４：ホルダ
３：ゲッタリング性評価装置
３０：保持テーブル  ３１：撮像手段
３２：送り部  ３２０：ボールネジ  ３２１：ガイドレール  ３２２：モータ
３２３：移動部材  ３２４：ブラケット  ３２５：スケール
３３：光学部  ３３０：対物レンズ  ３３１：ハーフミラー  ３３２：狭帯域フィルタ
３３３：撮像素子
３４：照明部  ３４０：発光体  ３４１：調光器  ３４２：熱線吸収フィルタ
３４３：狭帯域フィルタ  ３４４：ファイバ
３５：処理部  ３６：画像情報  ３７：研削痕
４：加工装置
４１：第１ウエーハカセット４１  ４２：第２ウエーハカセット４２
４３：搬出入手段４３  ４３０：保持部  ４３１：アーム部４３１  ４３２：送り部
４４：仮置きテーブル
４５：洗浄手段  ４５０：スピンナーテーブル４５０  ４５１：ノズル
４６：ターンテーブル４６  ４７：チャックテーブル
４８：研削手段４８
４８０：スピンドル４８０  ４８１：研削ホイール  ４８１ａ：研削砥石
４８２：モータ
４９：研磨手段
４９０：スピンドル  ４９１：研磨ホイール４９１  ４９１ａ：研磨パッド
４９２：モータ４９２
５０：研削送り手段
５００：ボールネジ  ５０１：ガイドレール５０１  ５０２：モータ５０２
５０３：昇降部材５０３  ５０４：ホルダ５０４
５１：研磨送り手段
５１０：ボールネジ５１０  ５１１：ガイドレール５１１  ５１２：モータ
５１３：昇降部材  ５１４：ホルダ５１４
５２：搬送手段  ５２０：ガイドバー５２０  ５２１：第１アーム
５２２：第２アーム５２２  ５２３：保持部５２３
６：インラインクラスタ装置  ６０：ラミネータ６０  ６１：研削研磨装置６１
６２：切削装置  ６３：インタフェース６３
７：インラインクラスタ装置７  ７０：ラミネータ  ７１：研削研磨装置７１
７２：切削装置７２  ７３：インタフェース７３
Ｗ：半導体ウエーハ  Ｗａ：裏面  Ｗｂ：表面  Ｔ：保護テープ
【図１】
0006637379.tif 000002
【図２】
0006637379.tif 000003
【図３】
0006637379.tif 000004
【図４】
0006637379.tif 000005
【図５】
0006637379.tif 000006
【図６】
0006637379.tif 000007
【図７】
0006637379.tif 000008
【図８】
0006637379.tif 000009
【図９】
0006637379.tif 000010