特許 6920160 研磨パッド

(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】6920160

(24)【登録日】2021年7月28日

(45)【発行日】2021年8月18日

(54)【発明の名称】研磨パッド

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20210805BHJP

   B24B 37/24 20120101ALI20210805BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 622F

   B24B37/24 E

   B24B37/24 Z

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-193136(P2017-193136)

(22)【出願日】2017年10月3日

(65)【公開番号】特開2019-67964(P2019-67964A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年8月14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】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(72)【発明者】

【氏名】有福 法久

【審査官】 宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０４６５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６８０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３１４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７１７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０４５９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０６２９５８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２００４−０００６７７１（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／２４

(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円環状の研磨パッドであって、
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ゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成微粒子とを液状結合材に投入し不織布に含浸させて乾燥して形成される研磨部材を敷設して形成されており、
該研磨パッドは、該シリコン基板の直径よりも大径に形成され、回転する該シリコン基板全面を覆い回転して研磨する際に、該シリコン基板の回転中心部を研磨する回転中心研磨領域の該ゲッタリング層形成微粒子の集中度が該回転中心研磨領域以外の領域と比較して高く形成されていること、を特徴とする研磨パッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエーハを研磨する研磨パッドに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス製造工程においては、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、半導体デバイスを形成する。半導体デバイスの小型化及び軽量化を図るために、半導体ウエーハを分割する前に、半導体ウエーハの裏面を研削している。このように半導体ウエーハを研削すると、半導体ウエーハ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る。半導体ウエーハの厚みが１００μｍ以下に薄くなると、この研削歪層により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。

【0003】

このような問題を解消するために、半導体ウエーハを所定の厚みに研削した後、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。

【0004】

一方で、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、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、半導体ウエーハ裏面の研削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の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。

【0005】

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ゲッタリング層を形成するための研磨パッドが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の研磨パッドは、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子（研磨用砥粒）と、シリコンよりモース硬度が高いゲッタリング層形成微粒子（ゲッタリング用砥粒）とを混入した液状結合剤を不織布に含浸させて構成されている。

【0006】

この研磨パッドを用いるウエーハの加工方法では、半導体ウエーハを所定の厚みに研削した後、アルカリ溶液を供給しつつ、研磨パッドで半導体ウエーハの裏面を研磨する。これにより、研磨パッドの固相反応微粒子が働いて、半導体ウエーハの裏面に残存した研削砥石による研削歪層が除去される。その後、純水を供給しつつ、研磨パッドで半導体ウエーハの裏面を研磨する。これにより、ゲッタリング層形成微粒子が働いて、抗折強度を低下させない僅かな傷を半導体ウエーハの裏面に形成し、ゲッタリング層が形成される。この加工方法においては、半導体ウエーハよりも外径の大きい研磨パッドが用いられ、研磨パッドが半導体ウエーハ上面全面を覆う状態で、回転する研磨パッドが回転する半導体ウエーハに接触され、半導体ウエーハが研磨される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５−４６５５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、半導体ウエーハの回転中心部は外周部と比べて周速が小さいため、アルカリ溶液を使用しないで半導体ウエーハを研磨するゲッタリング層形成時に、半導体ウエーハの回転中心部の研磨レートが低くなるという問題がある。このため、引用文献１においては、ゲッタリング層形成時に、半導体ウエーハの回転軸に対して研磨パッドの回転軸を水平方向に離れるように移動させ、半導体ウエーハと研磨パッドとを摺動させている。これにより、研磨パッドの研磨位置が均一になるように、半導体ウエーハと研磨パッドとの接触位置がずらされるため、半導体ウエーハ全面に均一にゲッタリング層を形成できる。しかしながら、半導体ウエーハの種類によっては、研磨パッドを水平方向に摺動させることにより、半導体ウエーハの外周エッジに負荷が掛かり、外周エッジに欠けが発生するという問題がある。

【0009】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウエーハにゲッタリング層を均一に形成できるため、ゲッタリング層形成の際に研磨パッドとウエーハとを水平方向に摺動させる必要がなくウエーハの外周エッジが欠けることが防止される研磨パッドを提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様の研磨パッドは、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円環状の研磨パッドであって、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ゲッタリング層を形成するゲッタリング層形成微粒子とを液状結合材に投入し不織布に含浸させて乾燥して形成される研磨部材を敷設して形成されており、研磨パッドは、シリコン基板の直径よりも大径に形成され、回転するシリコン基板全面を覆い回転して研磨する際に、シリコン基板の回転中心部を研磨する回転中心研磨領域のゲッタリング層形成微粒子の集中度が回転中心研磨領域以外の領域と比較して高く形成されている。

【0011】

この構成によれば、研磨パッドのウエーハの回転中心部を研磨する回転中心研磨領域において、ゲッタリング層形成微粒子の集中度を他の領域よりも高くすることで、ウエーハの回転中心部と外周部における周速の差により生じる研磨レートの差が抑えられる。これにより、周速の小さいウエーハの回転中心部において、周速の大きいウエーハの外周部と比べて研磨レートが低下することを抑制でき、ウエーハの外周部と同等の研磨レートを維持することができるため、ウエーハにゲッタリング層が均一に形成される。したがって、ゲッタリング層形成の際に、ウエーハの回転軸に対して研磨パッドの回転軸を水平方向に離れるように移動させウエーハと研磨パッドとを摺動させる必要がなく、ウエーハの外周エッジが欠けることが防止される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ウエーハにゲッタリング層を均一に形成できるため、ゲッタリング層形成の際に研磨パッドとウエーハとを水平方向に摺動させる必要がなくウエーハの外周エッジが欠けることが防止される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施の形態に係る研磨装置の斜視図である。

【図2】ウエーハにおける回転中心部と外周部との研磨レートの差を説明する図である。

【図3】本実施の形態に係る研磨パッドを備える研磨工具の斜視図である。

【図4】本実施の形態に係る研磨パッドがウエーハに接触した状態を示す図である。

【図5】本実施の形態に係る歪層除去工程を示す図である。

【図6】本実施の形態に係るゲッタリング層形成工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して、研磨装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研磨装置の斜視図である。図２は、ウエーハにおける回転中心部と外周部との研磨レートの差を説明する図である。なお、本実施の形態に係る研磨装置は、図１に示すような研磨専用の装置に限定されず、例えば、研削、研磨、洗浄等の一連の加工が全自動で実施されるフルオートタイプの加工装置に組み込まれてもよい。

【0015】

図１に示すように、研磨装置１は、後述する研磨パッド４７を用いて、化学機械研磨（CMP: Chemical Mechanical Polishing）によってウエーハＷを研磨するように構成されている。ウエーハＷはシリコンウエーハからなり、表面Ｗ１に複数のストリートが格子状に形成され、ストリートによって区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス（不図示）が形成されている。ウエーハＷの裏面Ｗ２を研削して所定の厚み（例えば１００μｍ）にする際し、ウエーハＷの表面Ｗ１に形成されるデバイスを保護するために、ウエーハＷの表面Ｗ１には保護部材としての保護テープＴが貼着されている。ウエーハＷは、被加工面である裏面Ｗ２を上側にして後述するチャックテーブル２１に保持される。

【0016】

研磨装置１の基台１１の上面には、Ｙ軸方向に延在する矩形状の開口が形成され、この開口はチャックテーブル２１とともに移動可能なテーブルカバー１２及び蛇腹状の防水カバー１３に覆われている。防水カバー１３の下方には、チャックテーブル２１をＹ軸方向に移動させる移動手段２４と、チャックテーブル２１を連続回転させる回転手段２２とが設けられている。チャックテーブル２１の表面には、多孔質のポーラス材によって保護テープＴを介してウエーハＷを保持する保持面２３が形成されている。保持面２３は、チャックテーブル２１内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

【0017】

移動手段２４は、基台１１上に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール５１と、一対のガイドレール５１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル５２とを有している。Ｙ軸テーブル５２の背面側には、ナット部（不図示）が形成され、このナット部にボールネジ５３が螺合されている。そして、ボールネジ５３の一端部に連結された駆動モータ５４が回転駆動されることで、チャックテーブル２１が一対のガイドレール５１に沿ってＹ軸方向に動かされる。回転手段２２は、Ｙ軸テーブル５２上に設けられており、チャックテーブル２１をＺ軸回りに回転可能に支持している。

【0018】

基台１１にはコラム１４が設置されており、コラム１４には、研磨手段４１をＺ軸方向に加工送りする加工送り手段３１が設けられている。加工送り手段３１は、コラム１４に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール３２と、一対のガイドレール３２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル３３とを有している。Ｚ軸テーブル３３の背面側にはナット部（不図示）が形成され、このナット部にボールネジ３４が螺合されている。ボールネジ３４の一端部に連結された駆動モータ３５によりボールネジ３４が回転駆動されることで、研磨手段４１がガイドレール３２に沿って加工送りされる。

【0019】

研磨手段４１は、ハウジング４２を介してＺ軸テーブル３３の前面に取り付けられており、スピンドルユニット４３の下部に研磨工具４８を設けて構成されている。スピンドルユニット４３にはフランジ４５が設けられ、フランジ４５を介してハウジング４２に研磨手段４１が支持される。スピンドルユニット４３の下部にはマウント４４が取り付けられ、マウント４４には支持基台４６と研磨パッド４７から構成される研磨工具４８が装着される。研磨手段４１には、アルカリ溶液の配管、及び純水の配管が接続されている。バルブ６５が開かれると、研磨手段４１にアルカリ溶液が研磨液として供給され、バルブ６６が開かれると、研磨手段４１に純水が供給される。

【0020】

研磨装置１には、装置各部を統括制御する制御部（不図示）が設けられている。制御部７０は、バルブ６５、６６を制御する。制御部は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。このように構成された研磨装置１では、研磨パッド４７がＺ軸回りに回転されながらチャックテーブル２１に保持されるウエーハＷに接近される。そして、研磨パッド４７がウエーハＷの裏面Ｗ２に回転接触することでウエーハＷが研磨される。

【0021】

ここで、ウエーハＷへのゲッタリング層の形成は、固相反応微粒子と、ゲッタリング層形成微粒子とを含む研磨パッドを用いて行われる。この研磨パッドを用いるウエーハＷの加工方法においては、ウエーハＷよりも外径の大きい研磨パッドがウエーハＷの上面全面を覆う状態で、回転する研磨パッドが回転するウエーハＷに接触されてウエーハＷが研磨される。

【0022】

図２は、研磨工具を研磨パッド側から見た図である。図２において、二点鎖線は、研磨パッド７をウエーハＷに回転接触させてウエーハＷが研磨される際、研磨パッド７に対するウエーハＷの接触位置を示している。図２に示すように、ウエーハＷの回転中心部Ｏ付近の周速Ｖ１は、ウエーハＷの外周部の周速Ｖ２と比べて小さい。このため、ＣＭＰを行わず純水を供給してウエーハＷを研磨するゲッタリング層形成時においては、ウエーハＷの回転中心部Ｏの研磨レートは、ウエーハＷの外周部の研磨レートよりも低くなり、ウエーハＷにゲッタリング層が均一に形成されないという問題がある。

【0023】

このため、ゲッタリング層形成時には、ウエーハＷの回転軸に対して研磨パッド７の回転軸を水平方向に離れるように移動させ、ウエーハＷと研磨パッド７とを摺動させている。これにより、ウエーハＷの回転中心部Ｏを、研磨パッド７の外周側に接触させている。研磨パッド７の外周側は、研磨パッドの回転中心部よりも周速が大きく研磨レートが高いため、ウエーハＷの回転中心部Ｏを研磨パッド７の外周側に接触させることで、ウエーハＷの回転中心部Ｏの研磨レートがウエーハＷの外周部に比べて下がることが抑制される。このため、ウエーハＷに均一にゲッタリング層が形成される。

【0024】

しかしながら、ウエーハＷの厚みや種類によっては、研磨パッド７を水平方向に摺動させることにより、ウエーハＷの外周エッジに負荷が掛かり、外周エッジに欠けが生じるという問題がある。そこで、本実施の形態では、研磨パッド７のウエーハＷの回転中心部Ｏに接触する領域（破線で挟まれた領域）において、ゲッタリング層形成微粒子の集中度を他の領域よりも高くすることで、ウエーハＷの回転中心部Ｏの研磨レートが低下することを抑制している。

【0025】

以下、図３を参照して、研磨パッド４７の構成について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る研磨パッドを備える研磨工具の斜視図である。図３Ａは、研磨工具を支持基台側から見た図である。図３Ｂは、図３Ａを上下反転して研磨パッド側から見た図である。図３Ｂ中の二点鎖線は、研磨パッドに対するウエーハＷの接触位置を示している。図４は、本実施の形態に係る研磨パッドがウエーハに接触した状態を示す図である。

【0026】

図３Ａに示すように、研磨工具４８は、円環状の支持基台４６に研磨パッド４７が貼着されて構成されている。支持基台４６はアルミ合金等によって形成されており、中央部分には研磨液及び純水が通る穴４６ａが開口されている。また、支持基台４６には周方向に間隔をおいて雌ネジ孔４６ｂが形成されている。支持基台４６の下面は研磨パッド４７の支持面を形成しており、支持面に研磨パッド４７が両面接着テープによって装着されている。

【0027】

図３Ｂに示すように、研磨パッド４７は円環状に形成されている。また、研磨パッド４７は、ウエーハＷの直径よりも大径に形成されており、ウエーハＷの上面全面を覆う状態でウエーハＷを研磨する（図４参照）。研磨パッド４７は、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子、及びシリコンよりモース硬度が高いゲッタリング層形成微粒子が液状結合材に投入され、この液状結合材を含浸させた不織布が乾燥されて形成されている。

【0028】

研磨パッド４７には、後述する穴４７ｃを囲うように回転中心研磨領域Ｒ１が形成されており、回転中心研磨領域Ｒ１はウエーハＷの回転中心部Ｏに接触する位置に形成されている。回転中心研磨領域Ｒ１は、研磨パッド４７において、回転中心研磨領域Ｒ１が形成されていない研磨パッドでウエーハＷを研磨した際に、ウエーハＷの回転中心部Ｏ付近と外周部との周速Ｖ１、Ｖ２（図２参照）の差により、研磨レートが低下する範囲に形成される。研磨パッド４７において、回転中心研磨領域Ｒ１のゲッタリング層形成微粒子の集中度は、回転中心研磨領域Ｒ１以外の領域Ｒ２と比較して高く形成されている。

【0029】

これにより、ウエーハＷの周速Ｖ１、Ｖ２の差により生じる研磨レートの差が抑えられる。このため、研磨パッド４７でウエーハＷを研磨する際に、周速Ｖ１の小さいウエーハＷの回転中心部Ｏ付近が回転中心研磨領域Ｒ１に接触されることで、周速Ｖ２の大きい外周部に比べて研磨レートが低下することが抑制される。よって、ウエーハＷの回転中心部Ｏの研磨レートを外周部と同等にすることができ、ウエーハＷにゲッタリング層を均一に形成できる。

【0030】

回転中心研磨領域Ｒ１のゲッタリング層形成微粒子の集中度は、領域Ｒ２のゲッタリング層形成微粒子の集中度の、例えば１．２倍以上２．０倍以下であることが好ましい。これにより、ウエーハＷの回転中心部Ｏにおける研磨レートを、外周部における研磨レートと効果的に同等にすることができる。また、回転中心研磨領域Ｒ１は、ウエーハＷの回転中心部Ｏを通る位置に形成されていればよく、ウエーハＷの直径に応じて形成される。

【0031】

固相反応微粒子の集中度は、研磨パッド４７において均一になるように研磨パッド４７が形成されている。ウエーハＷから切削歪層を除去する際には、研磨パッド４７にアルカリ溶液が供給される状態で固相反応微粒子が働くため、ウエーハＷの回転中心部Ｏ付近と外周側との周速Ｖ１、Ｖ２の差の影響を研磨レートが略受けず、ウエーハＷ全面から研削歪層を均一に除去できる。

【0032】

また、研磨パッド４７の中央部分には支持基台４６に形成される穴４６ａに連通する穴４７ｃが開口されている。研磨パッド４７は、例えば直径４５０ｍｍ、厚み１０ｍｍに形成され、穴４７ｃは、例えば直径１０ｍｍに形成されている。

【0033】

固相反応微粒子としては、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ_２等が用いられ、固相反応微粒子の粒径は、例えば２μｍ以上であることが好ましい。また、ゲッタリング用微粒子はモース硬度が９以上であることが好ましく、ゲッタリング層形成微粒子としては、ダイヤモンド、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＷＣ、ＴｉＮ、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＡｌＢ、Ｂ_４Ｃ等が用いられる。ゲッタリング用微粒子の粒径は、例えば１μｍ以下であることが好ましい。

【0034】

また、液状結合剤としては、例えばウレタンを溶媒で溶解した液体が用いられ、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、メチルエチルケトン等が用いられる。研磨パッド４７には、固相反応微粒子及びゲッタリング用微粒子が、夫々２種類以上含まれていてもよい。

【0035】

図４に示すように、このように構成される研磨工具４８は、スピンドルユニット４３の下端に取り付けられているマウント４４の下面に装着される。マウント４４には上面から下面を貫通するボルト挿入孔（不図示）が形成されており、ボルト挿入孔に挿し込まれたボルト７１が支持基台４６に形成される雌ネジ孔４６ｂに螺入されることで、研磨工具４８がマウント４４に装着される。この際、スピンドルユニット４３の中心に形成される流路４３ａが、支持基台４６及び研磨パッド４７に形成される穴４６ａ、４７ｃに連通する。

【0036】

スピンドルユニット４３の流路４３ａには、バルブ６５、６６を介してそれぞれアルカリ溶液供給源６１、純水供給源６２が接続されている。アルカリ溶液供給源６１のアルカリ溶液又は純水供給源６２の純水は、流路４３ａ及び穴４６ａ、４７ｃを通って研磨パッド４７に供給される。

【0037】

アルカリ溶液供給源６１には、アルカリ溶液が収容されている。アルカリ溶液供給源６１におけるアルカリ溶液は、ｐＨ１０以上ｐＨ１２以下であることが好ましい。ｐＨ１０以上ｐＨ１２以下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、水酸化ナトリウム等が用いられる。また、純水供給源６２には、純水が収容されている。純水供給源６２の純水は、工場内の配管から供給されてもよい。

【0038】

後述する歪層除去工程においてウエーハＷから研削歪層を除去する際は、バルブ６５が開かれて、アルカリ溶液がアルカリ溶液供給源６１から流路４３ａに供給される。流路４３ａに供給されたアルカリ溶液は研磨パッド４７の研磨面に広がる。これにより、研磨パッド４７に含まれる固相反応微粒子が働いて、ウエーハＷを研磨できる。

【0039】

ゲッタリング層形成工程においてウエーハＷにゲッタリング層を形成する際には、バルブ６６が開かれて、純水が純水供給源６２から流路４３ａに供給される。これにより、研磨パッド４７に含まれるゲッタリング形成微粒子が働いて、ウエーハにゲッタリング層を形成できる。

【0040】

次に、図５及び図６を参照して、研磨パッド４７によるウエーハＷの加工方法について説明する。研磨パッド４７によるウエーハＷの加工方法は、アルカリ溶液を供給しながら研磨パッド４７でウエーハＷの裏面Ｗ２を研磨して切削歪層を除去する歪層除去工程と、純水を供給しながら研磨パッド４７でウエーハＷの裏面Ｗ２に傷を形成するゲッタリング層形成工程を含んでいる。図５は本実施の形態に係る歪層除去工程、図６はゲッタリング層形成工程を示す図である。

【0041】

図５に示すように、まず歪層除去工程が実施される。所定の厚みに研削加工されたウエーハＷは、保護テープＴが貼着される表面Ｗ１を下側に、裏面Ｗ２を上側にしてチャックテーブル２１に搬入され、ウエーハＷは保護テープＴを介してチャックテーブル２１で保持される。また、移動手段２４（図１参照）によりチャックテーブル２１が研磨手段４１の下方に移動され、チャックテーブル２１の回転軸と研磨パッド４７の回転軸とがずれるように位置付けられる。

【0042】

チャックテーブル２１がＺ軸回りに回転されるとともに、研磨パッド４７もＺ軸回りにチャックテーブル２１と同一方向に回転される。そして、加工送り手段３１（図１参照）により例えば３００ｇ／ｃｍ^２の研磨圧力で研磨パッド４７がウエーハＷの裏面Ｗ２に向けて加工送りされ、研磨パッド４７の研磨面がウエーハＷの裏面Ｗ２全体に回転接触されウエーハＷが研磨される。

【0043】

このとき、バルブ６６が閉じられ、バルブ６５が開かれてアルカリ溶液供給源６１からスピンドルユニット４３内の流路４３ａにアルカリ溶液が供給される。これにより、支持基台４６に形成される穴４６ａを介して研磨パッド４７に形成される穴４７ｃに、例えば１分間に０．５リットルの割合でアルカリ溶液が供給される。アルカリ溶液は研磨パッド４７の穴４７ｃから研磨面に広がり、研磨パッド４７にアルカリ溶液が供給されながらウエーハＷが研磨される。なお、研磨レートは例えば０．７２μm／分に設定され、研磨時間は例えば２分間に設定される。

【0044】

このようにして歪層除去工程を実施することにより、研磨パッド４７に含まれる固相反応微粒子が強く働いて、ウエーハＷの裏面Ｗ２が所定量研磨されるとともに、アルカリ溶液によりエッチングされるため、研削加工でウエーハＷの裏面Ｗ２に生成された研削歪層が除去される。

【0045】

図６に示すように、歪層除去工程の後には、ゲッタリング層形成工程が実施される。チャックテーブル２１がＺ軸回りに回転されるとともに、研磨パッド４７もＺ軸回りにチャックテーブル２１と同一方向に回転される。そして、加工送り手段３１（図１参照）により、例えば５０ｇ／ｃｍ^２の研磨圧力で研磨パッド４７がウエーハＷの裏面Ｗ２に向けて加工送りされ、研磨パッド４７の研磨面がウエーハＷに回転接触されてウエーハＷが研磨される。ウエーハＷの回転中心部Ｏには、回転中心研磨領域Ｒ１が接触される。

【0046】

このとき、バルブ６５が閉じられて流路４３ａへのアルカリ溶液の供給が停止され、バルブ６６が開かれて純水供給源６２からの純水の供給に切り替えられる。これにより、支持基台４６に形成される穴４６ａを介して研磨パッド４７に形成される穴４７ｃに、例えば１分間に１．０リットルの割合で純水が供給され、純水は穴４７ｃから研磨面に広がる。これにより、ウエーハＷの裏面Ｗ２には僅かな傷が付けられる。

【0047】

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、研磨パッド４７に含まれるゲッタリング用微粒子が強く働いて、ウエーハＷの裏面Ｗ２にゲッタリング層を形成することができる。

【0048】

研磨パッド４７の回転中心研磨領域Ｒ１は、回転中心研磨領域Ｒ１以外の領域Ｒ２よりも、ゲッタリング層形成微粒子の集中度が高くなるように形成されている。これにより、ウエーハＷの回転中心部Ｏ付近と外周部における周速Ｖ１、Ｖ２（図２参照）の差により生じる研磨レートの差が抑えられる。周速Ｖ１の小さいウエーハＷの回転中心部Ｏ付近が回転中心研磨領域Ｒ１に接触されるため、周速Ｖ２の大きいウエーハＷの外周部より研磨レートが低下することが抑制される。

【0049】

よって、ＣＭＰを行わず純水を供給してウエーハＷを研磨するゲッタリング層形成工程においても、ウエーハＷの回転中心部Ｏの研磨レートを外周部と同等にすることができ、ウエーハＷにゲッタリング層を均一に形成できる。このため、ゲッタリング層形成工程で、ウエーハＷの回転軸に対して研磨パッド４７の回転軸を水平方向に離れるように移動させウエーハＷと研磨パッド４７とを摺動させて、ウエーハＷの回転中心部Ｏを、周速が大きく研磨レートが高い研磨パッドの外周側に接触させる必要がなく、ウエーハＷの外周エッジに欠けが発生することが防止される。

【0050】

なお、歪層除去工程においては、アルカリ溶液を用いるＣＭＰ研磨が行われる。このため、固相反応微粒子の集中度が研磨パッド４７において均一に形成されていても、研磨レートがウエーハＷの回転中心部Ｏ付近と外周部との周速Ｖ１、Ｖ２の差の影響を略受けることなく、ウエーハＷ全面から研削歪層を均一に除去できる。

【0051】

（実験例）
以下、実施例に基づいて、本実施の形態の研磨パッド４７の効果を詳述するが、これらは説明のために記述されるものであって、本発明は以下に示す実験例に限定されるものではない。

【0052】

（実験例１）
固相反応微粒子としてＳｉＯ_２、及びゲッタリング層形成微粒子としてＳｉＣを液状結合材に投入し、この液状結合材を不織布に含浸させる。その後、この不織布を乾燥させ、ウエーハＷの直径よりも大径に形成される研磨パッドを作製する。この際、研磨パッドの、ウエーハＷの回転中心部に接触する回転中心研磨領域Ｒ１において、集中度が、領域Ｒ２の集中度に対して例えば２．０倍になるように研磨パッドを作製する。固相反応微粒子の集中度は、研磨パッドにおいて均一になるようにする。実験例１で作製された研磨パッドを用いて、歪層除去工程、ゲッタリング層形成工程を行い、ウエーハＷにゲッタリング層を形成する。ゲッタリング層形成工程では、ウエーハＷと研磨パッドとを水平方向に摺動させない。

【0053】

（実験例２）
固相反応微粒子としてＳｉＯ_２、及びゲッタリング層形成微粒子としてＳｉＣを液状結合材に投入し、この液状結合材を不織布に含浸させ、この不織布を乾燥させてウエーハＷの直径よりも大径に形成される研磨パッドを作製する。固相反応微粒子及びゲッタリング層形成微粒子の集中度は、それぞれ研磨パッドにおいて均一になるようにする。実験例２で作製された研磨パッドを用いて、歪層除去工程、ゲッタリング層形成工程を行い、ウエーハＷにゲッタリング層を形成する。ゲッタリング層形成工程では、ウエーハＷの回転軸に対して研磨パッドの回転軸を水平方向に離れるように移動させ、ウエーハＷと研磨パッドとを摺動させる。

【0054】

実験例１の研磨パッドは、研磨パッドとウエーハＷとを水平方向に摺動させないでゲッタリング層形成工程を行っても、ウエーハＷにゲッタリング層が均一に形成される。また、実験例１の研磨パッドは、実験例２の研磨パッドよりも、ウエーハＷの外周エッジの欠けが効果的に防止される。

【0055】

以上のように、本実施の形態に係る研磨パッド４７は、研磨パッド４７のウエーハＷの回転中心部Ｏを研磨する回転中心研磨領域Ｒ１において、ゲッタリング層形成微粒子の集中度を他の領域Ｒ２よりも高くすることで、ウエーハＷの回転中心部Ｏ付近と外周部における周速Ｖ１、Ｖ２の差により生じる研磨レートの差が抑えられる。これにより、周速Ｖ１の小さいウエーハＷの回転中心部Ｏ付近において、周速Ｖ２の大きいウエーハＷの外周部と比べて研磨レートが低下することを抑制でき、ウエーハＷの外周部と同等の研磨レートを維持することができるため、ウエーハＷにゲッタリング層が均一に形成される。したがって、ゲッタリング層形成の際に、ウエーハＷの回転軸に対して研磨パッド４７の回転軸を水平方向に離れるように移動させウエーハＷと研磨パッド４７とを摺動させる必要がなく、ウエーハＷの外周エッジが欠けることが防止される。

【0056】

上記実施の形態においては、研磨パッド４７は、同一の研磨部材内において回転中心研磨領域Ｒ１と領域Ｒ２でゲッタリング層形成微粒子の集中度を異ならせて構成されるが、これに限定されない。回転中心研磨領域Ｒ１の方が領域Ｒ２よりもゲッタリング層形成微粒子の集中度が高くなるように研磨パッド４７が形成されれば、異なる研磨部材が敷設されて研磨パッド４７が構成されてもよい。

【0057】

また、上記実施の形態においては、ウエーハＷとして半導体デバイスウエーハが用いられる構成としたが、例えば、半導体基板、酸化物ウエーハが用いられてもよい。半導体デバイスウエーハとしては、デバイス形成後のシリコンウエーハや化合物半導体ウエーハが用いられてもよい。半導体基板としてはシリコンやガリウム砒素等が用いられてもよい。さらに、酸化物ウエーハとしては、デバイス形成後又はデバイス形成前のリチウムタンタレート、リチウムナイオベートが用いられてもよい。

【0058】

また、上記実施の形態においては、ウエーハＷの表面Ｗ１には保護テープＴが貼着される構成としたが、ウエーハＷの表面Ｗ１にはサブストレートが接着される構成としてもよい。

【0059】

また、本実施の形態では、加工装置としてウエーハを研磨する研磨装置を例示して説明したが、この構成に限定されない。本発明は、粒子を含ませて形成される加工具を用いてウエーハＷを加工する他の加工装置に適用可能である。例えば、研磨装置及びこれを組み合わせたクラスター装置等に適用されてもよい。

【0060】

また、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記各実施の形態を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

【0061】

また、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

【0062】

本実施の形態では、本発明をウエーハを研磨加工する研磨装置に適用した構成について説明したが、粒子を含ませて形成される加工具を用いてウエーハＷを加工する加工装置に適用することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0063】

以上説明したように、本発明は、ウエーハにゲッタリング層を均一に形成できるため、ゲッタリング層形成の際に研磨パッドとウエーハとを水平方向に摺動させる必要がなくウエーハの外周エッジが欠けることが防止できるという効果を有し、特にウエーハを研磨加工する研磨装置に有用である。

【符号の説明】

【0064】

１ 研磨装置
２１ チャックテーブル
２３ 保持面
４６ 支持基台
４７ 研磨パッド
４８ 研磨工具
Ｏ （ウエーハの）回転中心部
Ｒ１ 回転中心研磨領域
Ｒ２ 回転中心研磨領域以外の領域
Ｗ ウエーハ
Ｗ１ （ウエーハの）表面
Ｗ２ （ウエーハの）裏面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】