(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハの研削歪み層を研磨により除去する方法であって、
ターンテーブルに配設された複数個のチャックテーブルに保持され回転する円板形状の半導体ウエーハの被研磨面それぞれを、ターンテーブルを間欠回転させて同心研磨工程及び偏心研磨工程に位置付け、
半導体ウエーハよりも大径でありフエルトに砥粒を含浸させて形成されている研磨層を有する研磨砥石を、半導体ウエーハの回転中心と同一の回転中心において回転させ研磨する上記の同心研磨工程と、研磨層の回転中心を研磨層の外周縁が半導体ウエーハの回転中心を通る位置に位置付けて研磨する上記の偏心研磨工程とを遂行し、
研磨代を０．５μｍ〜２．０μｍとし、同心研磨工程又は偏心研磨工程により先ず研磨された半導体ウエーハの研磨面に対し、研磨面に形成された最大研磨深さと同一の研磨代により残りの研磨工程を遂行する、ことを特徴とする半導体ウエーハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハの研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップが表面に複数形成された半導体ウエーハは、裏面が研削され、厚さ１００μｍ以下好ましくは５０μｍ以下に形成され、携帯電話、ノートパソコン、スマートカード等の電気機器の軽量化、小型化を可能にしている。しかしながら、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップは１００μｍ以下に薄く研削されると、その表面の研削歪み層によって抗折強度（破壊強度）が著しく低下する。この研削歪み層は、研削された面から深さ１μｍ程の領域に残留している。そこで、この研削歪み層を除去するために、硝酸及びフッ酸を含むエッチング液によるエッチング除去、あるいはフッ酸及び酸素をプラズマ化してのドライエッチング除去が遂行されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この化学的なエッチングによる半導体ウエーハの研削歪み層の除去においては、大がかりな設備が必要であり、また産業廃棄物としてエッチング処理液や処理ガスが大量に生成される、等の問題を有している。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、大がかりな設備を設けることなく、また産業廃棄物として処理すべき物質を大量に生成することなく、半導体ウエーハの研削歪み層を除去することができる方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討及び実験の結果、半導体ウエーハの研削歪み層を、研磨層を有する研磨砥石により均一に除去することができる半導体ウエーハの研磨方法を開発した。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、上記技術的課題を解決する半導体ウエーハの研削歪み層を除去する方法として、半導体ウエーハの研削歪み層を研磨により除去する方法であって、ターンテーブルに配設された複数個のチャックテーブルに保持され回転する円板形状の半導体ウエーハの被研磨面それぞれを、ターンテーブルを間欠回転させて同心研磨工程及び偏心研磨工程に位置付け、半導体ウエーハよりも大径でありフエルトに砥粒を含浸させて形成されている研磨層を有する研磨砥石を、半導体ウエーハの回転中心と同一の回転中心において回転させ研磨する上記の同心研磨工程と、研磨層の回転中心を研磨層の外周縁が半導体ウエーハの回転中心を通る位置に位置付けて研磨する上記の偏心研磨工程とを遂行し、研磨代を０．５μｍ〜２．０μｍとし、同心研磨工程又は偏心研磨工程により先ず研磨された半導体ウエーハの研磨面に対し、研磨面に形成された最大研磨深さと同一の研磨代により残りの研磨工程を遂行する、ことを特徴とする半導体ウエーハの研磨方法が提供される。
【０００７】
そして、同心研磨工程と偏心研磨工程との組み合わせにより、研削歪み層を均一に除去する。したがってこの方法によれば、化学的エッチングのように大がかりな設備を設けることなく、また産業廃棄物として処理すべき物質を大量に生成することなしに研削歪み層を除去することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施形態について、添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１０】
図１は、半導体ウエーハの被研磨面である、研削された裏面を研磨するための研磨装置の一実施形態を示している。全体を番号２で示す研磨装置は、装置ハウジング４の一端に立設された直立壁６に、鉛直方向に延びる一対の案内レール８、８を介して研磨ユニット１０を、また同様に延びる一対の案内レール１２、１２を介して研磨ユニット１４を備えている。装置ハウジング４の上面には、所定の間隔で配設された４個のチャックテーブル１６を有するターンテーブル１８を備えている。チャックテーブル１６の各々は、上面に半導体ウエーハを吸着保持するための円形状の多孔質のセラミック板からなる載置面を有し、回転駆動を自在に備えられている。ターンテーブル１８は、矢印Ｔで示す反時計方向に間欠的に回転駆動を自在にして備えられている。この間欠回転によりチャックテーブル１６は、同心研磨工程が遂行される研磨ユニット１０の設置位置である位置Ｇ１、偏心研磨工程が遂行される研磨ユニット１４の設置位置である位置Ｇ２に移動され位置付けられる。
【００１１】
そして本発明に係る半導体ウエーハの研磨方法は、上述の同心研磨工程と偏心研磨工程とにより遂行され、本実施の形態においては同心研磨工程が先に遂行され、その後に偏心研磨工程が遂行される。
【００１２】
研削ユニット１０は、鉛直方向に延びる軸線１１を中心に電動モータにより回転駆動される回転軸の下端に円板形状の研磨砥石２０を備えている。研磨ユニット１４も同様に、鉛直方向に延びる軸線１５を中心に電動モータにより回転駆動される回転軸の下端に研磨砥石２０を備えている。研磨ユニット１０と研磨ユニット１４とは同一に形成されているが、各々は直立壁６に対する位置がターンテーブル１８方向において寸法Ｌずらされて取付けられている。この寸法Ｌの違いにより、研磨ユニット１０は同心研磨工程が遂行される位置Ｇ１においてチャックテーブル１６の回転中心と研磨ユニット１０の軸線１１とを一致させて配設され、研磨ユニット１４は偏心研磨工程が遂行される位置Ｇ２においてチャックテーブル１６の回転中心と研磨ユニット１４の軸線１５とを偏心させて配設されている（寸法Ｌ、同心研磨工程、偏心研磨工程、偏心位置、等の関係については後に詳述する）。
【００１３】
研磨砥石２０について、図２及び図２を倒立状態で示した図３を参照して説明する。研磨砥石２０は、研磨ユニット１０及び１４それぞれの回転軸の下端のフランジに取付けられる支持板２２、及び支持板２２に接合された研磨層２４を備えている。支持板２２はアルミニウムのごとき適宜の金属で形成され、円板形状であって平坦な円形支持面である下面を有している。支持板２２はその上面から下方に延びる盲ねじ孔２２ａを周方向に間隔をおいて複数個（図示の場合は４個）備え、回転軸のフランジに盲ねじ孔２２ａに止めねじ（図示していない）を螺合させ取付けられている。研磨層２４も円板形状であり、その外径は支持板２２の外径寸法と実質上同一である。研磨層２４の円板形状は、円板形状の半導体ウエーハよりも大径に形成されている。
【００１４】
本発明者による検討及び実験によれば、本発明に係る研磨方法により半導体ウエーハの研削歪み層を研磨するための研磨層２４としては、フエルトに砥粒を含浸させボンド剤により固めて形成したフエルト砥石を用いるのが好都合である。フエルトとしては、周知の、羊毛、ポリエステル、ナイロンのごとき合成繊維、綿、麻のごとき天然繊維、等が用いられる。砥粒としては、０．０１μｍ〜１００μｍの粒径を有する、周知のシリカ、ダイヤモンド、等の材料が用いられる。砥粒はフエルトに含浸され、フェノール樹脂系接着剤によってフエルト中に結合される。この研磨層２４は、支持板２２の下面にエポキシ樹脂系接着剤のごとき適宜の接着剤によって接合されている。
【００１５】
上述の同心研磨工程を遂行する研磨ユニット１０及び偏心研磨工程を遂行する研磨ユニット１４の配設位置関係について、研磨砥石の側から半導体ウエーハの方向を見て示した説明図である図４を参照して説明する。
（１）Ｇ１で示した同心研磨工程位置においては、二点鎖線で示す研磨層２４（研磨ユニット１０）はその軸線１１を、実線で示す半導体ウエーハＷ（チャックテーブル１６）の回転中心１７と一致させて配設される。
（２）Ｇ２で示した偏心研磨工程位置においては、二点鎖線で示す研磨層２４（研磨ユニット１４）はその軸線１５を、半導体ウエーハＷ（チャックテーブル１６）の回転中心１７に対し、研磨層２４の外周縁が半導体ウエーハＷの回転中心１７を通る位置に、前述の寸法Ｌ偏心されて配設されている。
【００１６】
本発明者の検討及び実験によれば、半導体ウエーハの研削歪み層を研磨するには、上記のごとく研磨層２４と半導体ウエーハＷの関係を位置付けて、半導体ウエーハＷ（チャックテーブル１６）の回転方向（矢印Ｖで示す）に対し研磨層２４（研磨砥石２０）を逆方向に回転（矢印Ｓで示す）させると共に、チャックテーブルテーブル１６の回転速度を１００ＲＰＭ〜３００ＲＰＭに、研磨砥石２０の回転速度を４０００ＲＰＭ〜７０００ＲＰＭにするとよい。
【００１７】
再び図１を参照を参照して、研磨装置２におけるの半導体ウエーハＷの流れについて説明する。研磨前の半導体ウエーハはカセット２６内に収容されている。カセット２６内の半導体ウエーハは、搬出入手段２８により中心位置合わせテーブル３０に搬送され中心位置合わせが行われる。次いで半導体ウエーハは、旋回アームを有する搬送手段３２により吸着され受け取り位置Ｑに位置付けられたチャックテーブル１６に搬送され載置面に吸引保持され、ターンテーブル１８の矢印Ｔで示す方向への間欠回転によって同心研磨工程を遂行するための研磨ユニット１０の配設位置Ｇ１に位置付けられる。この時ターンテーブル１８上の４個のチャックテーブル１６は、同心研磨工程位置Ｇ１のチャックテーブル１６は偏心研磨工程を遂行するための研磨ユニット１４の配設位置Ｇ２に、位置Ｇ２にあったチャックテーブル１６は受け渡し位置Ｒに、それぞれ位置付けられる。受け渡し位置Ｒに位置付けられた研磨済みの半導体ウエーハＷは、チャックテーブル１６の載置面の吸引保持が解除されると共に、旋回アームを有する搬送手段３４により吸着され、スピンナー洗浄手段３６に搬送され、洗浄及び乾燥の後、前記搬出入手段２８によりカセット３８に収容される。
【００１８】
次に、研磨ユニット１０による同心研磨工程及び研磨ユニット１４による偏心研磨工程それぞれにおける半導体ウエーハＷの研磨状態について、図４と共に研磨状態を誇張して示した図５を参照して説明する。
【００１９】
（１）同心研磨工程、図５（ａ）：
同心研磨工程においては、円板形状の半導体ウエーハＷは、同心で回転される円板形状の研磨層２４との周方向の速度差が回転中心１７から外縁になるにつれ大きくなることにより、外縁側が研磨され易くなり、外縁部に最大研磨深さδを有した凸面形状に研磨される。この最大研磨深さδは、半導体ウエーハＷの研磨して除く研削歪み層の厚さに応じて０．５μｍ〜２．０μｍに規定される。
【００２０】
（２）偏心研磨工程、図５（ｂ）：
偏心研磨工程においては、同心研磨工程において研磨された半導体ウエーハＷの状態（二点鎖線で示す）に対して、その最大研磨深さδと同一の大きさの研磨代δで研磨される。偏心研磨工程においては、半導体ウエーハＷの回転中心１７の部分を研磨層２４の外周縁が通ることから、半導体ウエーハＷは回転中心１７の側が研磨され易くなり、中心部の凹んだ凹面形状に研磨される。
【００２１】
（３）研磨終了、図５（ｃ）：
かくして、同心研磨工程及び偏心研磨工程が遂行された半導体ウエーハＷには、図５（ｃ）に示すごとく研削歪み層が取り除かれた略均一で平坦な研磨面が形成される。
【００２２】
上述したとおりの、半導体ウエーハの研磨方法の作用について説明する。
【００２３】
（１）設備、産業廃棄物：
半導体ウエーハの研削面の研削歪み層の除去を、研磨砥石により機械的に行うことにより、従来の化学的エッチングにより除去する場合のように、大がかりな設備を設けることがない、また産業廃棄物として処理すべき物質を大量に生成することがない。さらに、半導体ウエーハの裏面を研削する周知の研削装置の、研削砥石に代えて研磨砥石を取付け、その回転軸線の位置を変えることにより、本発明の研磨方法を遂行するための研磨装置を容易に用意することができる。
【００２４】
（２）歪み層除去面：
本発明の研磨方法により研磨された半導体ウエーハの面は、同心研磨工程により回転中心部が山なりの凸面状に研磨された後に偏心研磨工程において回転中心部がお盆状に凹んだ凹面状に研磨されるので、凸と凹とによって均一に研削歪み層が除去された高品質の研磨面が形成される。
【００２５】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００２８】
本発明の実施の形態においては、同心研磨工程を遂行した後に偏心研磨工程を遂行したが、この研磨工程の順番は逆であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に従って構成された半導体ウエーハの研磨方法によれば、半導体ウエーハの研削された裏面から、化学的エッチングによる方法のごとき、大がかりな設備を設けることなく、また産業廃棄物として処理すべき物質を大量に生成することなく、研削歪み層を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウエーハの研磨方法を遂行するための研磨装置の一実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明に係る半導体ウエーハの研磨方法において使用される研磨砥石の、好適実施形態の斜視図。
【図３】図２の研磨砥石を倒立状態で示した斜視図。
【図４】本発明に係る同心研磨工程と偏心研磨工程について、研磨砥石の側から下方の研磨される半導体ウエーハを見てその位置関係を示した説明図。
【図５】本発明に係る半導体ウエーハの研磨方法により研磨された半導体ウエーハの断面を誇張し拡大図示した説明図。図が煩雑になるのを避けて断面ハッチングは省略されている。
（ａ）は、同心研磨工程を遂行した状態。
（ｂ）は、同心研磨工程遂行後に偏心研磨工程を遂行した状態。
（ｃ）は、偏心研磨工程終了後の、研磨を終えた状態。
【符号の説明】
２：研磨装置
１０：研磨ユニット
１１：軸線
１４：研磨ユニット
１５：軸線
１６：チャックテーブル
１８：ターンテーブル
２０：研磨砥石
２４：研磨層
Ｗ：半導体ウエーハ
Ｇ１：同心研磨工程位置
Ｇ２：偏心研磨工程位置
【図１】
0004034560.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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