(57)【要約】【課題】超薄型半導体を加工するための乾式研磨材料を提供する。【解決手段】基材に複数の金属酸化物を複合塗布乾燥等により被覆処理した半導体用研磨材料であり、平均粒径が１ｎｍから４００ｎｍの微粒金属酸化物、表面に官能基を有する金属酸化物を含むものである。被覆部分は粗粒から微粒、高硬度から低硬度へ断続的に変化する構造が好ましい。又、最適量の有機物質により結合することが好ましい。更に、耐腐食性や応力特性の面より、高純度、球状であることが好ましい。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に複数の金属酸化物を被覆した研磨材料であり、金属酸化物の１部もしくは全部が表面に官能基を有しており、平均粒径が１ｎｍから４００ｎｍの金属酸化物を少なくとも１種含有する半導体用研磨材料。
【請求項２】
基材を金属酸化物で被覆した部分が、粗粒子から微粒子へまたはおよび高硬度から低硬度へ断続的に変化することを特徴とする請求項１に記載の半導体用研磨材料。
【請求項３】
エポキシ、シリコーン等の有機官能基又は及び有機化合物を０．５重量％以上且つ１０重量％以下含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体用研磨材料。
【請求項４】
金属酸化物に含まれるイオン性及び放射線性の不純物総量（Ｎａ、Ｋ、Ｃｌ、Ｕ等）が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体用研磨材料。
【請求項５】
金属酸化物の一部、少なくとも微粒子部分が球状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体用研磨材料
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最先端半導体分野の研磨材料に係わるものであり、特に、半導体素子又は半導体装置（半導体と称する）の裏面研磨を目的とする材料を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体は高集積化及び高密度化、いわゆる軽薄短小パッケージ化されてきた。回路及び回路幅を狭く、保護部分を小さく、そして実装密度を高くすることで小型化を図ってきた。パッケージとしてはＤＩＰ（Ｄｕａｌ　Ｉｎｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ　Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）そしてＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｃａｌｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）へと進化してきた。最近、この傾向はますます顕著になり３Ｄ−ＭＣＭ（３　Ｄｉｍｅｎｓｉｎａｌ　Ｍｕｌｔｉ　Ｃｈｉｐ　Ｍｏｄｕｕｌｅ）と呼ばれる半導体が提案されてきた。これは非常に薄い（＜１００μｍ）半導体を積み重ねる構造を持つものであり、従来の２次元的な軽薄短小化が限界となり３次元的な検討に入ったことを示唆するものである。
【０００３】
ウエハー自体の研磨はウエハーの大口径化に伴い重要な工程となった。大口径化は生産性向上（チップ数／ウエハ１枚）のため、４インチ、８インチ更に１２インチへと急速に進められてきた。ウエハーの製造方法は、低純度の金属硅素を再結晶法により高純度化する精製工程と該工程で得られたインゴットを切断研磨する加工工程より構成される。
【０００４】
インゴットは径が大きくなるに従って変形防止等のためより厚く切断することが必要となり、これにより研磨の目的は従来の円滑化だけではなく薄板化へとその比重を移していくことになった。例えば、８インチでは切断時の厚みは５００μｍ程度で表面を円滑研磨すれば良かったが、１２インチでは切断厚みは８００μｍ程度となり約半分程度まで切削研磨することが必要となる。
【０００５】
大口径化は高集積化と同時に進むため、より高度な精密研磨が必要となる。ウエハー上に加工する回路がサブミクロンになるため最終研磨は繊細で高純度であることが要求される。ウエハー表面に凹凸及び腐食性物質がないことが要求されるためである。
【０００６】
更に、これからは研磨対象がウエハーから半導体に変わる。３Ｄ−ＭＣＭでは、ウエハーに回路加工を施した後に厚み５０μｍ以下にまで裏面研磨することが求められる。即ち、半導体の研磨市場はウエハーと半導体が対象となり、その規模は従来の約２倍となる可能性がある。又、半導体の研磨は、回路の保護対策（応力、腐食等）が必要である。従来のスラリーによる研磨方法は適さない。
【０００７】
又、最近になり実用化検討が進み出した薄型ＩＣカード（Ｓｍａｒｔ　Ｃａｒｄ）にも超薄型の半導体が必須であり、裏面研磨が重要な技術となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、半導体の裏面研磨に最適の超高純度乾式研磨材料を提供するものである。
【０００９】
本発明者は、ウエハーの最終研磨用、半導体の封止材料用等に表面に官能基を有する金属酸化物類（機能性金属酸化物と称する）を開発してきた（特開２０００−１５４３５８等）。多種多様な官能基、形状、粒径、硬度等を有するシリカ等の商品化を手掛け、半導体及びその研磨に関する総合的な技術を蓄積してきた。本発明者はこれらの応用を鋭意検討し、抜群の性能を有する半導体の裏面研磨材料を開発するに至ったものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
基材に複数の金属酸化物を加工した研磨材料であり、金属酸化物の１部もしくは全部が表面に官能基を有しており、平均粒径が１ｎｍから４００ｎｍの金属酸化物を少なくとも１種類含み、これら金属酸化物を複合化（混合、積層等）、塗布乾燥等の方法により被覆処理した半導体用研磨材料である。
【００１１】
請求項２は、研磨効率向上のため被覆部分を粗粒子から微粒子、高硬度から低硬度へ断続的に変化させた研磨材料である。
【００１２】
請求項３は、適度な有機骨格を有する、研磨性と耐久性を両立する研磨材料である。
【００１３】
請求項４は、高純度金属酸化物を使用する高信頼性の研磨材料である。
【００１４】
請求項５は金属酸化物として等方性を有する球状品を使用する研磨材料である。
【００１５】
本発明は半導体用の乾式研磨材料であり、複数の金属酸化物を含むことが必要である。金属元素としては、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ等を挙げることができる。又、機能性金属酸化物及び微粒金属酸化物を含むことも必要である。機能性金属酸化物は表面に官能基を有するため強靭性が得られる。微細的に平滑面を得るためには微粒子で研磨することが必要である。
【００１６】
半導体の研磨を効率良く行うためには複数の金属酸化物（角状や球状、大きいものや小さいもの、硬いものや軟いもの等）を使用することが必要である。例えば、最初は硬い粗粒品で、最後は軟い球状品で研磨することが効率的である。最終半導体の厚み等により、最適の硬度や形状を持つ金属酸化物を選択する。
【００１７】
基材に金属酸化物を粗粒から微粒へ断続的に被覆することが好ましい。粗粒で粗研磨を、微粒で精密研磨を行う。この場合、断続的な変化の方が混入やキズ等を防ぐことができる。例えば、２次的に粗粒部、間隙、中粒部、間隙、微粒部、間隙といった構造や、３次元的に表面より、粗粒層、中粒層、微粒層の順に構成することが好ましい。これら間隙及び各層の幅や厚みは、半導体の目標値に合わせて設定する。
【００１８】
研磨材料は強靭性が必要であり、金属酸化物を柔軟な物質で結合することが好ましい。このためには、金属酸化物を有機化合物で結合させること、機能性金属酸化物の場合は反応性の有機官能基で架橋させることが好ましい。これら有機部分が少なすぎると研磨材料が脆くなり耐久性低下、多すぎると軟らかくなり過ぎ研磨性低下の問題が発生する。
【００１９】
官能基の例としては、アリル基、アクリル基、アルコキシ基、エポキシ基、カルボキシ基等を挙げることができる。又、有機化合物としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を例示できる。
【００２０】
本発明の研磨材料は半導体用であり、使用する金属酸化物は不純物（電解質及びアルファ線発生物質）が少ない方が好ましい。
【００２１】
又、均一で円滑な研磨性を実現するためには、球状金属酸化物を使用することが好ましい。破砕状品は形状が不均一であるためキズや局部応力の問題が危惧される。
【００２２】
金属酸化物は、市販品を利用することができる。メーカーとしては、太平洋ランダム、昭和軽金属、電気化学工業、東洋アルミニウム等を挙げることができる。又、機能性金属酸化物は自ら製造しても日産化学工業等より市販されている製品を購入しても良い。
【００２３】
図１は、本発明の研磨材料の一例を示す図であり、円盤状の基材に金属酸化物を被覆処理したものである。図（Ｂ）は図（Ａ）のａ−ｂでの断面図である。本材料は表層より粗粒、中粒、微粒の金属酸化物が積層された６個のブロックで構成されている。
【００２４】
以下、本発明を実施例および比較例にて具体的に説明する。
【００２５】
【実施例１】
基材に２種のコロイダルシリカを被覆し、図１（１）に類似した２層構造を持つ研磨材料を試作した。シリカ（固形分）１００部にジメチルジメトキシシラン１０部を混合、これを基材に塗布、そして乾燥する工程を２回繰り返し目的とする研磨材料を得た。この研磨材料を用いて模擬半導体（厚み１５０μｍ）の裏面を研磨したところ問題なく５０μｍまで薄型化できた。
【００２６】
コロイダルシリカとしては、平均粒径３０ｎｍ、３００ｎｍ（メタノール溶媒、東亞合成）を用い、この順に被覆加工した。模擬半導体はウエハーに模擬アルミ回路（幅／間隔＝５／５μｍ）を加工したものであり、回路面は防水紙で仮保護した。
【００２７】
【実施例２】
基材に３種の金属酸化物を被覆し、図１（３）のような構造を持つ研磨材料を試作した。基材側より微粒シリカ、中粒シリカ、粗粒アルミナの３層構造となっている。これを用いて模擬半導体（厚み４００μｍ）の研磨実験を行ったところ、問題なく迅速に裏面を５０μｍまで研磨できた。
【００２８】
微粒層は実施例１で用いた３０ｎｍのコロイダルシリカを用い実施例１同様に加工した。中粒層は表面にシラノール基を有する平均粒径２μｍの球状シリカ（東亞合成）１００部とＫＲ−２１６（信越化学工業）５部の混合物を、粗粒層は平均粒径１０μｍの球状アルミナ（昭和軽金属）１００部とＡ−１１００（日本ユニカー）１部及びエポキシ樹脂（＃８２８、油化シェル）５部の混合物を、各々塗布乾燥処理したものである。
【００２９】
【比較例１】
実施例１と同様に２種のコロイダルシリカを用い研磨材料を試作した。但し、本例ではジメチルジメトキシシランを使用せず、コロイダルシリカだけを用い塗布乾燥処理した。得られた研磨材料は表面にひび割れが発生した。又、使用時に部分的に破損し研磨作業を中断せざるを得なかった。
【００３０】
【比較例２】
従来の研磨材料（ＴＥ−６１０１、フジミインコーポレーテッド）を用いて研磨実験を行った。実施例２と同じ模擬半導体の裏面を研磨したところ、厚み２５０μｍで回路表面の保護紙が撥水性を無くしたため作業を中止した。回路に電流を流したところ，漏電現象が認められ、回路内部に水の浸入したことが示唆された。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、研磨性に優れる超高純度の乾式研磨材料を提供する。これにより、半導体の裏面を極めて薄く研磨することができ、半導体の超高速化等の実用化を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨材料の一例を示す図。
【符号の説明】
１０、２０，３０　　　基布
１１、２１，３１　　　微粒研磨層
１２、２２、３２　　　中粒研磨層
１３，２３，３３　　　微粒研磨層
【図１】
2004140045.tif 000003