特許 6208498 研磨パッドおよびウエーハの加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6208498

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】研磨パッドおよびウエーハの加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20170925BHJP

   B24D 11/00 20060101ALI20170925BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20170925BHJP

   B24D 3/28 20060101ALI20170925BHJP

   C08K 3/22 20060101ALI20170925BHJP

   C08L 75/04 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 622F

   H01L21/304 621D

   H01L21/304 621C

   B24D11/00 D

   B24D3/00 320A

   B24D3/28

   C08K3/22

   C08L75/04

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-178167(P2013-178167)

(22)【出願日】2013年8月29日

(65)【公開番号】特開2015-46550(P2015-46550A)

(43)【公開日】2015年3月12日

【審査請求日】2016年6月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100186897

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 さやか

(72)【発明者】

【氏名】有福 法久

(72)【発明者】

【氏名】猿見田 誠

【審査官】 宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２２５９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２３３９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６４５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１３９６７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｄ ３／００

Ｂ２４Ｄ ３／２８

Ｂ２４Ｄ １１／００

Ｃ０８Ｋ ３／２２

Ｃ０８Ｌ ７５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン基板の表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属イオンの誘導を規制するゲッタリング層を形成するための研磨パッドであって、
シリコンと固相反応を誘発するＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ_２のいずれかである固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発するモース硬度が９以上である研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる研磨パッド。

【請求項2】

シリコン基板の表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属イオンの誘導を規制するゲッタリング層を形成するための研磨パッドであって、
シリコンと固相反応を誘発する粒径が２μmである固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する粒径が０．５μmである研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる研磨パッド。

【請求項3】

該液状結合剤は、ウレタンを溶媒で溶解した液体である、請求項１、又は２記載の研磨パッド。

【請求項4】

シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる研磨パッドを使用し、シリコン基板の表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属イオンの誘導を規制するゲッタリング層を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を貼着し、チャックテーブルの保持面に保護部材側を保持するウエーハ保持工程と、
該研磨パッドにｐＨ１０〜１２のアルカリ溶液を供給しつつ該研磨パッドを回転するとともに該チャックテーブルを回転させながら該研磨パッドによってウエーハの裏面を研磨することによりウエーハの裏面から歪層を除去する歪層除去工程と、
アルカリ溶液の供給を停止して該研磨パッドに純水を供給しつつ該研磨パッドを回転するとともに該チャックテーブルを回転させながら該研磨パッドによってウエーハの裏面を研磨することにより裏面に傷を付けてゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法。

【請求項5】

該ゲッタリング層形成工程においては、該チャックテーブルの回転中心と該研磨パッドの回転中心とがウエーハの裏面を摺動する方向に離れるように該チャックテーブルと該研磨パッドを相対的に移動せしめる、請求項４記載のウエーハの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリコン基板の表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属イオンの誘導を規制するゲッタリング層を形成するための研磨パッドおよびウエーハの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるシリコン基板の表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように複数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々の半導体デバイスを形成する。半導体デバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々の矩形領域を分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成している。

【0003】

しかるに、上述したような半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体デバイスの裏面にマイクロクラックからなる１μm程度の研削歪層が生成され、半導体ウエーハの厚みが１００μｍ以下と薄くなると、半導体デバイスの抗折強度が低下するという問題がある。

【0004】

このような問題を解消するために、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成した後に、半導体ウエーハの裏面にポリッシング加工、ウエットエッチング加工、ドライエッチング加工等を施し、半導体ウエーハの裏面に生成された研削歪層を除去し、半導体デバイスの抗折強度の低下を防いでいる。

【0005】

しかしながら、DRAMやフラッシュメモリ等のようにメモリ機能を有する半導体デバイスが複数形成された半導体ウエーハにおいては、裏面研削後にポリッシング加工、ウエットエッチング加工、ドライエッチング加工等によって研削歪層を除去すると、メモリ機能が低下するという問題がある。これは、半導体デバイス製造工程において半導体ウエーハの内部に含有した銅等の金属イオンが裏面の研削歪層を除去する前にはゲッタリング効果によって裏面側に偏っていたが、裏面の歪層が除去されるとゲッタリング効果が消失して半導体ウエーハの内部に含有した銅等の金属イオンがデバイスが形成された表面側に浮遊することで電流リークが発生するためと考えられる。

【0006】

このような問題を解消するために、半導体ウエーハの裏面に０．２μm以下の厚さのマイクロクラックからなる研削歪層（ゲッタリング層）を形成することにより、半導体デバイスの抗折強度を低下させることなくゲッタリング効果を有する半導体デバイスの製造方法が下記特許文献に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−３１７８４６号公報

【特許文献2】特開２００５−８５９２５号公報

【特許文献3】特開２００８−１０８７９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

而して、上記特許文献に記載された半導体デバイスの製造方法においては、ポリッシング手段とゲッタリング層形成手段が必要となり、装置構成が複雑になるとともに生産性が悪いという問題がある。

【0009】

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、ポリッシング機能とゲッタリング層形成機能を兼ね備えた研磨パッドおよびウエーハの加工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記技術課題を解決するために、本発明によれば、シリコン基板の表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属イオンの誘導を規制するゲッタリング層を形成するための研磨パッドであって、
シリコンと固相反応を誘発するＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ_２のいずれかである固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発するモース硬度が９以上である研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる研磨パッド、が提供される。

【0011】

また、上記技術課題を解決するために、本発明によれば、シリコン基板の表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属イオンの誘導を規制するゲッタリング層を形成するための研磨パッドであって、
シリコンと固相反応を誘発する粒径が２μmである固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する粒径が０．５μmである研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる研磨パッドが提供される。
上記該液状結合剤は、ウレタンを溶媒で溶解した液体である。

【0012】

また、本発明によれば、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる研磨パッドを使用し、シリコン基板の表面にデバイスが形成されたウエーハの裏面に金属イオンの誘導を規制するゲッタリング層を形成するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの表面に保護部材を貼着し、チャックテーブルの保持面に保護部材側を保持するウエーハ保持工程と、
該研磨パッドにpH１０〜１２のアルカリ溶液を供給しつつ該研磨パッドを回転するとともに該チャックテーブルを回転させながら該研磨パッドによってウエーハの裏面を研磨することによりウエーハの裏面から歪層を除去する歪層除去工程と、
アルカリ溶液の供給を停止して該研磨パッドに純水を供給しつつ該研磨パッドを回転するとともに該チャックテーブルを回転させながら該研磨パッドによってウエーハの裏面を研磨することにより裏面に傷を付けてゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。

【0013】

上記ゲッタリング層形成工程においては、チャックテーブルの回転中心と研磨パッドの回転中心とがウエーハの裏面を摺動する方向に離れるようにチャックテーブルと研磨パッドを相対的に移動せしめる。

【発明の効果】

【0014】

本発明による研磨パッドは、シリコンと固相反応を誘発するＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ_２のいずれかである固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発するモース硬度が９以上である研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥して、又はシリコンと固相反応を誘発する粒径が２μmである固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する粒径が０．５μmである研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥して構成されているので、ウエーハの裏面に残存した研削砥石による研削歪を効果的に除去できるとともに、抗折強度を低下させない僅かな傷をウエーハの裏面に形成してゲッタリング層を形成することができる。

【0015】

また、本発明によるウエーハの加工方法は、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる研磨パッドを使用し、ウエーハの表面に保護部材を貼着しチャックテーブルの保持面に保護部材側を保持するウエーハ保持工程と、研磨パッドにpH１０〜１２のアルカリ溶液を供給しつつ研磨パッドを回転するとともにチャックテーブルを回転させながら研磨パッドによってウエーハの裏面を研磨することによりウエーハの裏面から歪層を除去する歪層除去工程と、アルカリ溶液の供給を停止して研磨パッドに純水を供給しつつ研磨パッドを回転するとともにチャックテーブルを回転させながら研磨パッドによってウエーハの裏面を研磨することにより裏面に傷を付けてゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程とを実施するので、研磨パッドによってウエーハの裏面に残存した研削砥石による研削歪を除去した後に、同じ研磨パッドによってウエーハの裏面にゲッタリング層を効率よく形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に従って構成された研磨パッドを備えた加工装置の斜視図。

【図2】図１に示す加工装置に装備される研磨手段の斜視図。

【図3】図１に示す加工装置に装備される研磨工具の斜視図。

【図4】図３に示す研磨工具の下方から視た斜視図。

【図5】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。

【図6】図５に示す半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程の説明図。

【図7】本発明によるウエーハの加工方法における歪層除去工程の説明図。

【図8】本発明によるウエーハの加工方法におけるゲッタリング層形成工程の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に従って構成された研磨パッドおよびウエーハの加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0018】

図１には本発明に従って構成された研磨パッドを備えた加工装置の斜視図が示されている。
図１に示す加工装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上部）に設けられ実質的に上下方向に延びる直立壁２２とを有している。このように形成された装置ハウジング２は、後述する被加工物であるウエーハを搬入・搬出する搬入・搬出領域２ａと粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃおよび研磨領域２ｄを備えている。

【0019】

上記装置ハウジング２の主部２１にはターンテーブル３が回転可能に配設されており、このターンテーブル３は図示しないテーブル回動手段によって上記搬入・搬出領域２ａと粗研削領域２ｂと仕上げ研削領域２ｃおよび研磨領域２ｄに沿って矢印Aで示す方向に回転せしめられる。このターンテーブル３には、ウエーハ保持手段としての４個のチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配設されている。この４個のチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは図示の実施形態においてはそれぞれ９０度の等角度をもって配設されている。このチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ円盤状の基台と該基台の上面に配設されたポーラスセラミック材からなる吸着保持チャックとからなっており、吸着保持チャックの上面（保持面）に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ図示しない回転駆動機構によって回転せしめられる。

【0020】

上記ターンテーブル３の上面には上記４個のチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配設された領域を仕切る仕切り板３６、３６、３６、３６が配設されている。この仕切り板３６、３６、３６、３６は、ターンテーブル３の回転軸心から半径方向に延在して配設され、その高さはチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの高さより高く形成されている。

【0021】

上記粗研削領域２ｂには、粗研削手段としての粗研削ユニット５が配設されている。粗研削ユニット５は、ユニットハウジング５１と、該ユニットハウジング５１の下端に回転自在に装着された粗研削ホイール５２と、該ユニットハウジング５１の上端に装着され粗研削砥石を備えた粗研削ホイール５２を所定の方向に回転せしめるサーボモータ５３と、ユニットハウジング５１を装着した移動基台５４とを具備している。移動基台５４には被案内レール５５、５５が設けられており、この被案内レール５５、５５を上記直立壁２２に設けられた案内レール２２ａ、２２ａに移動可能に嵌合することにより、粗研削ユニット５が上下方向即ちチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に垂直な方向に移動可能に支持される。図示の形態における粗研削ユニット５は、上記移動基台５４を案内レール２２ａ、２２ａに沿って移動させる研削送り手段５６を具備している。研削送り手段５６は、上記直立壁２２に設けられた案内レール２２ａ、２２ａと平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ネジロッド５７と、該雄ネジロッド５７を回転駆動するためのパルスモータ５８と、上記移動基台５４に装着され雄ネジロッド５７と螺合する図示しない雌ネジブロックを具備しており、パルスモータ５８によって雄ネジロッド５７を正転および逆転駆動することにより、粗研削ユニット５を上下方向に移動せしめる。

【0022】

上記仕上げ研削領域２ｃには、仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット５０が配設されている。仕上げ研削ユニット５０は、仕上げ研削砥石を備えた仕上げ用の研削ホイール５２０が上記粗研削ユニット５の粗研削ホイール５２と相違する以外は粗研削ユニット５と実質的に同様の構成であり、従って粗研削ユニット５の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。

【0023】

上記研磨領域２ｄには、研磨手段７が配設されている（図１には２点鎖線で一部の輪郭が示されている）。この研磨手段７について、図２を参照して説明する。
図２に示す研磨手段７はケミカルメカニカルポリッシング（CMP）手段からなっており、研磨工具７１を着脱可能に装着するマウンター７２と、該マウンター７２を回転せしめる回転スピンドル７３１を備えたスピンドルユニット７３と、該スピンドルユニット７３を上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）およびスピンドルユニット７３を該チャックテーブルの保持面に対して平行な方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持するスピンドルユニット支持手段７４と、スピンドルユニット７３をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動せしめる第１の研磨送り手段７５と、スピンドルユニット７３をチャックテーブルの該保持面に対して平行な方向（Ｙ軸方向）に移動せしめる第２の研磨送り手段７６とを具備している。スピンドルユニット７３は、上記マウンター７２を回転駆動するためのサーボモータ７３０を備えている。

【0024】

研磨工具７１は、図３および図４に図示すように円環状の支持基台７１１と円環状の研磨パッド７１２とから構成されている。支持基台７１１はアルミ合金によって形成されており、図３に示すように中心部には研磨液が通る穴７１１ａが形成されている。また、支持基台７１１には、周方向に間隔をおいてその上面から下方に延びる複数の盲ネジ穴７１１bが形成されている。支持基台７１１の下面は円環状の支持面を形成しており、研磨パッド７１２が両面接着テープによって装着されている。この研磨パッド７１２は、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥して構成される。なお、研磨パッド７１２は、図示の実施形態においては直径が４５０mmで厚みが１０mmに形成されており、図３に示すように中心部には研磨液が通る直径がφ１０mmの穴７１２ａが形成されている。また、研磨パッド７１２の下面即ち研磨面には格子状に形成された複数の溝７１２bが設けられている。この複数の溝７１２bは、深さが２mm程度で２０mmの間隔で形成されている。

【0025】

ここで、研磨パッド７１２について、更に詳細に説明する。
研磨パッド７１２は、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子と、シリコンよりモース硬度が高く研磨を誘発する研磨微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥して構成されている。固相反応微粒子は、SiO₂、CeO₂、ZrO₂のいずれかでよい。なお、固相反応微粒子の粒径は、後述するように２μmが適当である。また、研磨微粒子は、モース硬度が９以上であることが望ましく、ダイヤモンド、SiC、Al₂O_3、WC、TiN、TaC、ZrC、AlB、B₄Cを用いることができる。なお、研磨微粒子の粒径は、後述するように０．５μmが適当である。上記液状結合剤は、ウレタンを溶媒で溶解した液体である。なお、溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、酢酸エチルを用いることができる。

【0026】

以上のように構成された研磨工具７１は、上記回転スピンドル７３１の下端に固定されているマウンター７２の下面に研磨工具７１を位置付け、マウンター７２に形成されている図示しない貫通孔を通して研磨工具７１の支持基台７１１に形成されている盲ネジ孔７１１bに締結ボルト７１０（図３参照）を螺着することによって、マウンター７２に装着される。なお、このようにしてマウンター７２に装着された研磨工具７１の研磨パッド７１２に設けられた穴７１２ａは、支持基台７１１に設けられた穴７１１ａおよび研磨液供給通路７３１ａを介して図２に示すようにアルカリ溶液供給手段７７および純水供給手段７８に連通されている。アルカリ溶液供給手段７７は、アルカリ溶液供給源７７１と、該アルカリ溶液供給源７７１と研磨液供給通路７３１ａとを連通する配管７７２に配設された電磁開閉弁７７３とからなっている。なお、アルカリ溶液はpH１０〜１２が望ましい。pH１０〜１２のアルカリ溶液としては、TMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ピペラジン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムを用いることができる。また、上記純水供給手段７８は、純水供給源７８１と、該純水供給源７８１と研磨液供給通路７３１ａとを連通する配管７８２に配設された電磁開閉弁７８３とからなっている。

【0027】

図２を参照して説明を続けると、スピンドルユニット支持手段７４は、図示の実施形態においては支持基台７４１と第１の移動基台７４２および第２の移動基台７４３とからなっている。支持基台７４１の一側面には、上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して平行な矢印Ｙで示す方向に延びる第１の案内レール７４１ａ、７４１ａが設けられている。上記第１の移動基台７４２の一側面には上記支持基台７４１に設けられた第１の案内レール７４１ａ、７４１ａと嵌合する第１の被案内レール７４２ｂ、７４２ｂが設けられており、第１の移動基台７４２の他側面に上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して垂直な矢印Ｚで示す方向に延びる第２の案内レール７４２ａ、７４２ａが設けられている。このように構成された第１の移動基台７４２は、第１の被案内レール７４２ｂ、７４２ｂを上記支持基台７４１に設けられた第１の案内レール７４１ａ、７４１ａと嵌合することにより、支持基台７４１に案内レール７４１ａ、７４１ａに沿って移動可能に支持される。

【0028】

上記第２の移動基台７４３の一側面には上記第１の移動基台７４２に設けられた第２の案内レール７４２ａ、７４２ａと嵌合する第２の被案内レール７４３ｂ、７４３ｂが設けられており、この第２の被案内レール７４３ｂ、７４３ｂを第１の移動基台７４２に設けられた第２の案内レール７４２ａ、７４２ａと嵌合することにより、第２の移動基台７４３は第１の移動基台７４２に第２の案内レール７４２ａ、７４２ａに沿って移動可能に支持される。このように構成された第２の移動基台７４３の他側面側に上記スピンドルユニット７３が装着される。

【0029】

上記第１の研磨送り手段７５は、上記研削送り手段５６と同様の構成をしている。即ち、第１の研磨送り手段７５は、パルスモータ７５１と、上記第２の案内レール７４２ａ、７４２ａ間に第２の案内レール７４２ａ、７４２ａと平行に配設されパルスモータ７５１によって回転駆動される雄ネジロッド（図示せず）と、第２の移動基台７４３に装着されオスネジロッドと螺合する図示しない雌ネジブロックを具備しており、パルスモータ７５１によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、第２の移動基台７４３即ちスピンドルユニット７３を上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して垂直な矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。また、上記第２の研磨送り手段７６は、パルスモータ７６１と、上記第１の案内レール７４１ａ、７４１ａ間に第１の案内レール７４１ａ、７４１ａと平行に配設されパルスモータ７６１によって回転駆動される雄ネジロッド（図示せず）と、第１の移動基台７４２に装着され雄ネジロッドと螺合する図示しない雌ネジブロックを具備しており、パルスモータ７６１によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、第１の移動基台７４２即ち第２の移動基台７４３およびスピンドルユニット７３を上記チャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの保持面に対して平行な矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

【0030】

図１に戻って説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１の前端部（図１において左下端部）には、第１のカセット載置部１１aおよび第２のカセット載置部１１bが設けられている。第１のカセット載置部１１aには加工前のウエーハが収容された第１のカセット１１１が載置され、第２のカセット載置部１１bには加工後のウエーハを収容するための第２のカセット１１２が載置される。ここで、第１のカセット１１１に収容されるウエーハについて、図５および図６を参照して説明する。図５には、ウエーハとしての半導体ウエーハ１０が示されている。図５に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚みが７００μmのシリコンウエーハからなり、表面１０ａに複数のストリート１０１が格子状に配列されているとともに、該複数のストリート１０１によって区画された複数の領域にIC、LSI等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された加工前の半導体ウエーハ１０の裏面１０bを研削して所定の厚み(例えば、１００μm)に形成するに際し、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに形成されたデバイス１０２を保護するために、図６の(a)および(b)に示すように半導体ウエーハ１０の表面１０ａに塩化ビニール等からなる保護テープTを貼着する(保護テープ貼着工程)。このようにして表面１０ａに保護テープTが貼着された半導体ウエーハ１０は、被加工面である裏面１０bを上側にして第１のカセット１１１に収容される。そして、加工前の半導体ウエーハ１０が収容された第１のカセット１１１を第１のカセット載置部１１aに載置するとともに、加工後のウエーハを収容するための空の第２のカセット１１２を第２のカセット載置部１１bに載置する。

【0031】

また、装置ハウジング２の主部２１の前部（図１において左下部）には仮置き領域１２が設けられており、この仮置き領域１２に上記第１のカセット１１１から搬出された加工前の半導体ウエーハ１０の中心位置合わせを行う中心合わせ手段１２０が配設されている。仮置き領域１２の後方（図1において右上方）には洗浄領域１３が設けられており、この洗浄領域１３に加工後のウエーハを洗浄するスピンナー洗浄手段１３０が配設されている。このスピンナー洗浄手段１３０は、上記粗研削手段としての粗研削ユニット５と仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット５０によって研削加工され、研磨手段７によって研磨加工された後の半導体ウエーハ１０を洗浄するとともに、半導体ウエーハ１０の洗浄面から洗浄水を遠心力によって飛散させスピンナー乾燥する。

【0032】

上記第１のカセット載置部１１aおよび第２のカセット載置部１１bの後方にはウエーハ搬送手段１４が配設されている。このウエーハ搬送手段１４は、ハンド１４１を装着した従来周知の多軸関節ロボット１４２と、該多軸関節ロボット１４２を装置ハウジング２の幅方向に移動する移動手段１４３とからなっている。上記ハンド１４１は、１８０度反転（上下を反転）できるように構成されている。上記移動手段１４３は、装置ハウジング２の主部２１に幅方向に間隔をおいて立設された支持柱１４３a、１４３aに取り付けられた案内ロッド１４３bと、該案内ロッド１４３bに移動可能に装着された移動ブロック１４３cと、案内ロッド１４３bと平行に配設され移動ブロック１４３cに形成されたネジ穴と螺合するネジ棒１４３dと、該ネジ棒１４３dを回転駆動する正転逆転可能なパルスモータ１４３eとからなっており、移動ブロック１４３cに上記多軸関節ロボット１４２が装着されている。このように構成された移動手段１４３は、パルスモータ１４３eを正転または逆転駆動しネジ棒１４３dを回転することにより、移動ブロック１４３c即ち多軸関節ロボット１４２を案内ロッド１４３bに沿って移動せしめる。以上のように構成されたウエーハ搬送手段１４は、移動手段１４３および多軸関節ロボット１４２を作動することにより、上記第１のカセット１１１の所定位置に収容された加工前の半導体ウエーハ１０を搬出して中心合わせ手段１２０に搬送するとともに、上記スピンナー洗浄手段１３０によって洗浄および乾燥された研削後の半導体ウエーハ１０を中心合わせ手段１２０に搬送し、更に中心合わせ手段１２０に搬送され後述する加工状態検出手段によって加工状態が検出された半導体ウエーハ１０を上記第２のカセット１１２の所定位置に収容する。

【0033】

図示の実施形態における加工装置は、上記中心合わせ手段１２０に搬送され中心合わせされた加工前の半導体ウエーハ１０を上記搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に搬送するウエーハ搬入手段１５と、上記搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に保持されている加工後の半導体ウエーハ１０を搬出し後述する保護テープ洗浄手段および上記スピンナー洗浄手段１３０に搬送するウエーハ搬出手段１６を備えている。このウエーハ搬入手段１５とウエーハ搬出手段１６は、装置ハウジング２に取り付けられた支持柱１７、１７に固定され装置ハウジング２の前後方向（長手方向）に延びる案内レール１８に沿って移動可能に装着されている。ウエーハ搬入手段１５は、吸着パッド１５１と、該吸着パッド１５１を下端に支持する支持ロッド１５２と、該支持ロッド１５２の上端と連結し上記案内レール１８に装着された移動ブロック１５３とからなっている。このように構成されたウエーハ搬入手段１５は、移動ブロック１５３が図示しない移動手段によって案内レール１８に沿って矢印Bで示す方向に適宜移動せしめられるとともに、支持ロッド１５２が図示しない移動手段によって矢印Cで示す上下方向に適宜移動せしめられるとともに矢印Hで示す方向に旋回せしめられる。

【0034】

また、ウエーハ搬出手段１６は、吸着パッド１６１と、該吸着パッド１６１を矢印Dで示す方向に移動可能に支持する案内レール１６２と、該案内レール１６２を下端に支持する支持ロッド１６３と、該支持ロッド１６３の上端と連結し上記案内レール１８に装着され矢印Eで示す方向に移動する移動ブロック１６４とからなっている。なお、ウエーハ搬出手段１６の吸着パッド１６１の径は、上記ウエーハ搬入手段１５の吸着パッド１５１の径より大きく形成されている。このようにウエーハ搬出手段１６の吸着パッド１６１の径を大きく形成するのは、研削され薄くなったウエーハは割れ易いので吸着保持面積を広くするためである。このように構成されたウエーハ搬出手段１６は、移動ブロック１６４が図示しない移動手段によって案内レール１８に沿って適宜移動せしめられ、吸着パッド１６１が図示しない移動手段によって矢印Dで示すように案内レール１６２に沿って案内レール１８と直角な方向に適宜移動せしめられるとともに、支持ロッド１６３が図示しない移動手段によって矢印Fで示すように上下方向に適宜移動せしめられる。

【0035】

図示の実施形態における加工装置は、上記ウエーハ搬出手段１６によって搬出される加工後の上記半導体ウエーハ１０の表面１０ａに貼着された保護テープTを洗浄するための保護テープ洗浄手段１９を備えている。この保護テープ洗浄手段１９は、回転可能な洗浄スポンジ１９１と該洗浄スポンジ１９１を水没状態で収容する洗浄プール１９２とから構成され、上記搬入・搬出領域２ａとスピンナー洗浄手段１３０の間における吸着パッド１６１の移動経路内に配設されている。

【0036】

図示の実施形態におけるウエーハの加工装置は以上のように構成されており、以下その作動について主に図１を参照して説明する。
上述した加工装置によってウエーハを加工するには、加工前の半導体ウエーハ１０が収容された第１のカセット１１１を第１のカセット載置部１１aに載置するとともに、加工後のウエーハを収容するための空の第２のカセット１１２を第２のカセット載置部１１bに載置する。そして、加工開始スイッチ（図示せず）が投入されると、図示しない制御手段はウエーハ搬送手段１４を作動して第１のカセット載置部１１aに載置された第１のカセット１１１の所定位置に収容されている加工前の半導体ウエーハ１０を搬出して中心合わせ手段１２０に搬送する。中心合わせ手段１２０は、搬送された加工前の半導体ウエーハ１０の中心合わせを行う。次に、ウエーハ搬入手段１５が作動して、中心合わせ手段１２０によって中心合わせされた加工前の半導体ウエーハ１０を上記搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに搬送し、保護テープT側をチャックテーブル４ａ上に載置する。なお、加工開始時においては、ターンテーブル３は図１に示す原点位置に位置付けられており、ターンテーブル３に配設されたチャックテーブル４ａが搬入・搬出領域２ａに、チャックテーブル４ｂが粗研削領域２ｂに、チャックテーブル４ｃが仕上げ研削領域２ｃに、チャックテーブル４ｄが研磨領域２dにそれぞれ位置付けられている。上述したようにウエーハ搬入手段１５によって搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａ上に保護テープT側が載置された加工前の半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段を作動することによって保護テープTを介してチャックテーブル４ａ上に吸引保持される。従って、チャックテーブル４ａ上に吸引保持された半導体ウエーハ１０は、被加工面である裏面１０bが上側となる。

【0037】

搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ａに加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、図示しないテーブル回動手段を作動して上記ターンテーブル３を図１において矢印Aで示す所定方向に図示の実施形態においては９０度の角度だけ回動する。この結果、加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４ａが粗研削領域２ｂに位置付けられ、チャックテーブル４ｂが仕上げ研削領域２ｃに、チャックテーブル４ｃが研磨領域２ｄに、チャックテーブル４ｄが搬入・搬出領域２ａにそれぞれ位置付けられる。このようにしてチャックテーブル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがそれぞれの領域に位置付けられたならば、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている半導体ウエーハ１０に対して粗研削ユニット５によって粗研削加工が実施される。なお、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｄに加工前の半導体ウエーハ１０が搬送され、チャックテーブル４ｄ上に加工前の半導体ウエーハ１０が吸引保持される。

【0038】

次に、図示しないテーブル回動手段を作動して上記ターンテーブル３を図１において矢印Aで示す所定方向に更に９０度回動する（従って、ターンテーブル３は図１に示す原点位置から１８０度回動する）。この結果、粗研削領域２ｂにおいて粗研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ａが仕上げ研削領域２ｃに位置付けられるとともに、搬入・搬出領域２ａにおいて加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４ｄが粗研削領域２ｂに位置付けられる。そして、チャックテーブル４ｂが研磨領域２ｄに、チャックテーブル４ｃが搬入・搬出領域２ａにそれぞれ位置付けられる。この状態で仕上げ研削領域２ｃに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている粗研削加工された半導体ウエーハ１０に対して仕上げ研削ユニット５０によって仕上げ研削加工が施されるとともに、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ｄに保持されている半導体ウエーハ１０に対して粗研削ユニット５によって粗研削加工が実施される。なお、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｃに加工前の半導体ウエーハ１０が搬送され、チャックテーブル４ｃ上に加工前の半導体ウエーハ１０が吸引保持される。

【0039】

次に、図示しないテーブル回動手段を作動して上記ターンテーブル３を図１において矢印Aで示す所定方向に更に９０度回動する（従って、ターンテーブル３は図１に示す原点位置から２７０度回動する）。この結果、仕上げ研削領域２ｃにおいて仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ａが研磨領域２ｄに位置付けられ、粗研削領域２ｂにおいて粗研削加工された半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ｄが仕上げ研削領域２ｃに位置付けられるとともに、搬入・搬出領域２ａにおいて加工前の半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル４ｃが粗研削領域２ｂに位置付けられる。そして、チャックテーブル４ｂが搬入・搬出領域２ａに位置付けられる。上述したようにターンテーブル３が回動し仕上げ研削領域２ｃに位置付けられたチャックテーブル４ｄに保持されている粗研削加工された半導体ウエーハ１０に対しては仕上げ研削ユニット５０によって仕上げ研削加工が施されるとともに、粗研削領域２ｂに位置付けられたチャックテーブル４ｃに保持されている半導体ウエーハ１０に対しては粗研削ユニット５によって粗研削加工が実施される。

【0040】

また、研磨領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４ａに保持されている仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０に対しては、研磨手段７により上記粗研削加工および仕上げ研削加工を実施することによって裏面に生成された研削歪を除去するとともにゲッタリング層を形成する研磨加工が施される。一方、この間に搬入・搬出領域２ａに位置付けられたチャックテーブル４ｂには加工前の半導体ウエーハ１０が搬送され、チャックテーブル４ｂ上に加工前の半導体ウエーハ１０が吸引保持される。

【0041】

ここで、研磨領域２ｄに位置付けられたチャックテーブル４（４ａ）に保持されている仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１０に研磨手段７によって実施する研磨加工について詳細に説明する。この研磨加工は、研磨工具７１の研磨パッド７１２にpH１０〜１２のアルカリ溶液を供給しつつ研磨パッド７１２を回転するとともにチャックテーブル４（４ａ）を回転させながら研磨パッド７１２によって半導体ウエーハ１０の裏面を研磨することにより半導体ウエーハ１０の裏面から歪層を除去する歪層除去工程と、アルカリ溶液の供給を停止して研磨パッド７１２に純水を供給しつつ研磨パッド７１２を回転するとともにチャックテーブル４ａを回転させながら研磨パッド７１２によって半導体ウエーハ１０の裏面を研磨することにより裏面に傷を付けてゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を実施する。

【0042】

上記歪層除去工程は、図７に示すように上述したアルカリ溶液供給手段７７を作動して水酸化カリウムを研磨液供給通路７３１ａおよび研磨工具７１の支持基台７１１に設けられた穴７１１ａを介して研磨パッド７１２に設けられた穴７１２ａに１分間に０．５リットルの割合で供給する。そして、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４ａを矢印Jで示す方向に５０５rpmの回転速度で回転し、研磨パッド７１２を備えた研磨工具７１を矢印Kで示す方向に５００rpmの回転速度で回転するとともに、上記第１の研磨送り手段７５を作動して研磨パッド７１２の研磨面である下面をチャックテーブル４ａに保持された半導体ウエーハ１０の裏面（上面）に３００g／ｃｍ²の研磨圧力を作用せしめる。このとき、チャックテーブル４ａの回転中心Lと研磨パッド７１２の回転中心Mとはオフセットした状態で、半導体ウエーハ１０の裏面全体に研磨パッド７１２の研磨面である下面が接触するように位置付けられる。なお、図示の実施形態における歪層除去工程においては、研磨レートが０．７２μm／分に設定され、研磨時間は２分間に設定した。このようにして歪層除去工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０の裏面が所定量研磨されるとともに水酸化カリウムによりエッチングされるため、上記粗研削加工および仕上げ研削加工を実施することによって半導体ウエーハ１０の裏面に形成された研削歪が除去される。

【0043】

上述した歪層除去工程を実施したならば、アルカリ溶液の供給を停止して研磨パッド７１２に純水を供給しつつ研磨パッド７１２を回転するとともにチャックテーブル４（４ａ）を回転させながら研磨パッド７１２によって半導体ウエーハ１０の裏面を研磨することにより裏面に傷を付けてゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成工程を実施する。このゲッタリング層形成工程を実施するには、図８の（a）に示すように上記歪層除去工程を実施した状態で、アルカリ溶液供給手段７７の作動を停止して純水供給手段７８を作動することにより、水酸化カリウムに替えて純水を研磨液供給通路７３１ａおよび研磨工具７１の支持基台７１１に設けられた穴７１１ａを介して研磨パッド７１２に設けられた穴７１２ａに１分間に１．０リットルの割合で供給する。そして、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル４（４ａ）を矢印Jで示す方向に５０５rpmの回転速度で回転し、研磨パッド７１２を備えた研磨工具７１を矢印Kで示す方向に５００rpmの回転速度で回転するとともに、上記第１の研磨送り手段７５を作動して研磨パッド７１２の研磨面である下面をチャックテーブル４（４ａ）に保持された半導体ウエーハ１０の裏面（上面）に５０g／ｃｍ²の研磨圧力を作用せしめる。そして、第２の研磨送り手段７６を作動して図８の(b)で示すように研磨パッド７１２を備えた研磨工具７１を矢印Nで示すようにチャックテーブル４（４ａ）の回転中心Lと研磨パッド７１２の回転中心Mとが半導体ウエーハ１０の裏面を摺動する方向に離れるように研磨パッド７１２を移動せしめる。この研磨パッド７１２の矢印Nで示す方向への移動は、移動速度が０．６７mm／秒で１分間実施して４０mm移動せしめる。このようにしてゲッタリング層形成工程を実施することにより、半導体ウエーハ１０の裏面に傷を付けてゲッタリング層を形成ことができる。

【0044】

次に、上記歪層除去工程およびゲッタリング層形成工程を実施する研磨パッド７１２を構成する研磨微粒子と固相反応微粒子の適正な粒径および適正な配合割合について説明する。

【実験１】

【0045】

目的：研磨微粒子としてのSiCの適正な粒径と、固相反応微粒子としてのSiO₂の適正な粒径を見出す。
（１）研磨微粒子としてのSiCの粒径が０．１μm、０．５μm、１μm、２μm、３μm、４μm、５μm、１０μmの研磨パッドを８種類製作し、水酸化カリウムを供給しながらシリコンウエーハを研磨した。この結果、水酸化カリウムによるエッチングと相まって良好な研磨レートおよび研磨面が得られたのは、粒径が０．５μm〜５μmのSiCであった。
また、水酸化カリウムに替えて純水を供給しながらシリコンウエーハを研磨してゲッタリング効果を確認したところ、上記８種類の全ての研磨パッドでゲッタリング効果が確認できた。
しかし、SiCの粒径が１μm以上になると、抗折強度が低下した。
従って、研磨微粒子としてのSiCの粒径は、０．５μmが適正であることを見出した。

（２）固相反応微粒子としてのSiO₂の粒径が０．５μm、１μm、２μm、３μm、４μm、５μm、１０μmの研磨パッドを７種類製作し、水酸化カリウムを供給しながらシリコンウエーハを研磨した。この結果、水酸化カリウムによるエッチングと固相反応により良好な研磨面が得られたのは、粒径が２μmのSiO₂であった。
従って、固相反応微粒子としてのSiO₂の粒径は、２μmが適正であることを見出した。

【実験２】

【0046】

目的：研磨パッドを構成する液状結合剤の原料である個体ウレタンと固相反応微粒子としてのSiO₂（粒径２μm）と研磨微粒子としてのSiC（粒径０．５μm）との適正な重量比率を見出す。
（１）個体ウレタン：１gに対して（SiO₂：１g＋SiC：４g＝５g）、（SiO₂：2g＋SiC：3g＝５g）、（SiO₂：3g＋SiC：2g＝５g）、（SiO₂：４g＋SiC：1g＝５g）と４種類の研磨パッドを製作し、それぞれ研磨作業を実施した結果、研磨レートが一番良好だったのは重量比率が（SiO₂：2g＋SiC：3g＝５g）の研磨パッドで、研磨レートが０．７３μm／分であった。
従って、個体ウレタンとSiO₂とSiCとの重量比率として（１：２：３）を候補としてあげることができる。

（２）個体ウレタン：１gに対して（SiO₂：０．６７g＋SiC：２．６６g＝３．３３g）、（SiO₂：１．３３g＋SiC：２g＝３．３３g）、（SiO₂：２g＋SiC：１．３３g＝３．３３g）、（SiO₂：２．６６g＋SiC：０．６７g＝３．３３g）と４種類の研磨パッドを製作し、それぞれ研磨作業を実施した結果、研磨レートが一番良好だったのは重量比率が（SiO₂：１．３３g＋SiC：２g＝３．３３g）の研磨パッドで、研磨レートが０．７２μm／分であった。
従って、個体ウレタンとSiO₂とSiCとの重量比率として（１：１．３３：２）を候補としてあげることができる。

（３）個体ウレタン：１gに対して（SiO₂：０．３３g＋SiC：１．３４g＝１．６７g）、（SiO₂：０．６７g＋SiC：１g＝１．６７g）、（SiO₂：１g＋SiC：０．６７g＝１．６７g）、（SiO₂：１．３４g＋SiC：０．３３g＝１．６７g）と４種類の研磨パッドを製作し、それぞれ研磨作業を実施した結果、研磨レートが一番良好だったのは重量比率が（SiO₂：０．６７g＋SiC：１g＝１．６７g））の研磨パッドで、研磨レートが０．５７μm／分であった。
従って、個体ウレタンとSiO₂とSiCとの重量比率として（１：０．６７：１）を候補としてあげることができる。

（４）個体ウレタン：１gに対して（SiO₂：０．１６g＋SiC：０．６４g＝０．８g）、（SiO₂：０．３２g＋SiC：０．４８g＝８．８g）、（SiO₂：０．４８g＋SiC：０．３２g＝０．８g）、（SiO₂：０．６４g＋SiC：０．１６g＝０．８g）と４種類の研磨パッドを製作し、それぞれ研磨作業を実施した結果、研磨レートが一番良好だったのは重量比率が（SiO₂：０．３２g＋SiC：０．４８g＝８．８g）の研磨パッドで、研磨レートが０．４７μm／分であった。
従って、個体ウレタンとSiO₂とSiCとの重量比率として（１：０．３２：０．４８）を候補としてあげることができる。

上記（１）（２）（３）（４）の実験の結果、（１）と（２）の研磨パッドによる研磨レートは比較的高く、（３）と（４）の研磨パッドによる研磨レートは比較的低いこと、および（１）の研磨パッドは多くのSiO₂とSiCを使用して不経済であることから、個体ウレタンとSiO₂とSiCとの重量比率として（１：１．３３：２）が適正であることを見出した。

【符号の説明】

【0047】

２：装置ハウジング
２ａ：搬入・搬出領域
２ｂ：粗研削領域
２ｃ：仕上げ研削領域
２ｄ：研磨領域
３：ターンテーブル
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：チャックテーブル
５：粗研削ユニット
５０：仕上げ研削ユニット
５１：ユニットハウジング
５２：研削ホイール
５２０：仕上げ用の研削ホイール
５３：サーボモータ
５６：研削送り手段
７：研磨手段
７１：研磨工具
７２：マウンター
７３：スピンドルユニット
７５：第１の研磨送り手段
７６：第２の研磨送り手段
８：第１の加工状態検出手段
９：第２の加工状態検出手段
１０：半導体ウエーハ
１１１：第１のカセット
１１２：第２のカセット
１２０：中心合わせ手段
１３０：スピンナー洗浄手段
１４：ウエーハ搬送手段
１５：ウエーハ搬入手段
１６：ウエーハ搬出手段
１９：保護テープ洗浄手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】