CN1437762A - 半导体晶片的制造方法 - Google Patents

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CN1437762A CN01811619A CN01811619A CN1437762A CN 1437762 A CN1437762 A CN 1437762A CN 01811619 A CN01811619 A CN 01811619A CN 01811619 A CN01811619 A CN 01811619A CN 1437762 A CN1437762 A CN 1437762A
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Abstract

在同时研磨半导体晶片(W)的正反两面时，上平板(12)的研磨布(14)以及下平板(13)的研磨布(15)中的任一个研磨布是使用与余下的另一个研磨布在研磨时半导体晶片进入量不同的研磨布，由此而使得正面的光泽度与反面的光泽度不同。而且，通过使上平板与下平板的旋转速度不同，而使正面的光泽度与反面的光泽度不同。

Description

半导体晶片的制造方法
技术领域
该发明涉及半导体晶片的制造方法，具体所涉及的半导体晶片的制造方法是：通过使用未组装太阳齿轮(中心轮)构造的两面研磨装置来研磨(抛光)半导体晶片，可得到具有不同光泽度正反面的半导体晶片。
背景技术
以往的两面研磨晶片的制造是通过以下的工艺方法来进行。即，将单晶体硅结晶块切片而制成硅晶片之后，对该硅晶片顺次进行磨边、研磨、酸腐蚀等各工序。然后，对晶片正反两面施以镜面化的两面研磨。
在该两面研磨中，通常所使用的两面研磨装置具有：分别在中心部配置太阳齿轮、而在外周部配置内齿轮的行星齿轮构造。在该两面研磨装置中，是将硅晶片插入保持在托板上形成的多个晶片保持孔的内部。然后，从其上方一边将含有研磨磨粒的磨浆供给硅晶片，一边把在相对面上铺有研磨布的上平板以及下平板分别压在这些硅晶片的正方两面，通过使托板在太阳齿轮与内齿轮之间自转以及公转，来同时研磨各硅晶片的两面。
可是，在该行星齿轮式的两面研磨装置中，在其装置中央部设有太阳齿轮。因此，在制作两面研磨例如300mm晶片等大孔径晶片的装置的场合，因为设有该太阳齿轮而使得托板、以致使得两面研磨装置整体的大型化。例如存在着装置的直径为3m以上的问题。
所以，作为解决该问题点的以往的技术，众所周知有例如日本国特开平11-254302号公报所登载的两面研磨装置。
该两面研磨装置具备：托板、上平板以及下平板、托板运动装置，上述托板具有保持硅晶片的多个晶片保持孔，上述上平板以及下平板配置在该托板的上下，且在各自的相对面上铺有将各晶片保持孔内的硅晶片的正方两面研磨成相同光泽度的研磨布，而托板运动装置是使保持在该上平板以及下平板之间的托板在与该托板表面平行的面内运动。
该托板的运动是：托板不自转、而是使硅晶片能够在晶片保持孔内旋转的圆运动。
另外，在硅晶片的两面研磨中，是使上平板以及下平板以垂直的各旋转轴为中心、而向相互相反的方向旋转。
所以，在硅晶片的两面研磨时，把硅晶片分别保持在托板的各晶片保持孔，一边把含有研磨磨粒的磨浆供给硅晶片，同时一边使上平板以及下平板旋转，托板进行不带有自转的圆运动。结果，同时两面研磨了各硅晶片。
而且，因为在该两面研磨装置中没有组装太阳齿轮，所以扩大了在托板上形成各晶片保持孔的空间。结果，即使具有与太阳齿轮式相同的大小和外径，用该两面研磨装置(以下有的场合称为无太阳齿轮式两面研磨装置)，可以使得能够处理的硅晶片的尺寸大。
但是，在使用以往的无太阳齿轮式两面研磨装置的硅晶片的两面研磨方法中，具有以下的问题。
即，使用该两面研磨方法，是以相同光泽度加工硅晶片的正反两面。这是因为分别铺在上平板以及下平板的研磨布是使用相同种类、相同材质的研磨布。附带说明，通用的研磨布大致分为三种类型。第1类是由发泡氨基甲酸乙酯板构成的发泡氨基甲酸乙酯类，第2类是在聚酯等无纺织物上浸渍氨基甲酸乙酯树脂的无纺织物类，第3是仿麂皮类。
这样，因为用以往的两面研磨方法是以具有相同的光泽度来加工硅晶片的正反两面，所以，在例如要使晶片反面的光泽度降低而仅将该反面制成梨皮面(暗光泽)的场合，或是为了将硅晶片的反面制成吸气面而仅将晶片表面施加镜面研磨的场合，则没有相对应的措施。
发明的公开
该发明的目的是提供一种半导体晶片的制造方法，能够选择地而且低成本地得到具有光泽度不同的正反(表里)面的半导体晶片。
该发明的目的是：提供能够由光传感器来检测反面、能够制造可识别其正反的半导体晶片的半导体晶片的制造方法。
而且，该发明的另一目的是：提供以高平坦度、晶片研磨量少、研磨时间短、而且在晶片的两面研磨时使得晶片反面难以镜面化的半导体晶片的制造方法。
权利要求1所述的发明是涉及一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：把半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把含有研磨磨粒的磨浆供给该半导体晶片，一边使该托板在分别铺有研磨布的上平板以及下平板之间、且在平行于上述托板的表面的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面；上述上平板的研磨布以及下平板的研磨布中的任一个与余下的另一个是使用在研磨时的半导体晶片进入量不同的研磨布，由此而使得半导体晶片表面的光泽度与其反面的光泽度不同。
作为所使用的两面研磨装置可以是不组装太阳齿轮、而是通过使托板在上平板以及下平板之间来运动而同时研磨半导体晶片正反两面的无太阳齿轮式两面研磨装置。
这里所说的半导体晶片可以举出例如硅晶片、砷化镓晶片等。半导体晶片的大小没有限定。例如，可以是300mm晶片等大孔径晶片。而且，也可以用氧化膜覆盖半导体晶片的单面。作为该场合的研磨，也可以选择地研磨与半导体晶片的氧化膜相反一侧的暴露晶片面。
在托板形成的晶片保持孔的个数可以是1个也可以是多个。晶片保持孔的大小可以根据所研磨的半导体晶片的大小而任意变化。
托板的运动只要是在与托板的表面(或者反面)平行的面内运动即可，而运动的方向等没有限定。例如，在上平板以及下平板之间保持的半导体晶片可以是在晶片保持孔的内部旋转的而不带有托板自转的圆运动。另外，也可以是以托板的中心线为中心的圆运动、在偏心位置的圆运动、直线运动等。此直线运动的场合，使上平板以及下平板以各自的轴线为中心旋转，从而可以均匀地研磨晶片的正反两面。
没有限定所使用的磨浆的种类。例如，可以使用在pH为9～11的碱性腐蚀液中分散平均粒径为0.02～0.1μm大小的胶态二氧化硅粒子(研磨磨粒)的磨浆。另外，也可以是在酸性腐蚀液中分散研磨磨粒的磨浆。磨浆的供给量根据托板的大小而不同，没有限定。例如，为1.0～2.0升/分。磨浆向半导体晶片的供给可以对托板的中心部进行。
上平板以及下平板的旋转速度没有限定。例如，可以以相同速度旋转，也可以以不同速度旋转。而且，其旋转方向也没有限定。即，可以以相同方向旋转，也可以以相反的方向旋转。但是，也可以不一定使上平板以及下平板同时旋转。这是因为该发明采用的构成是：在把上平板以及下平板的各研磨布压在半导体晶片正反两面的状态下而使托板运动。
上平板以及下平板对于半导体晶片的按压力没有限定。例如为150～250g/cm2。
而且，也没有限定晶片正反两面的研磨量以及研磨速度。该晶片表面与晶片反面不同的研磨速度对晶片正反两面的光泽度有很大的影响。
没有限定铺在该上平板以及下平板的研磨布的种类以及材质。例如，可举出硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫、在无纺织物浸渍·硬化氨基甲酸乙酯的无纺织物衬垫。其它还可举出在由无纺织物构成的底布上使氨基甲酸乙酯树脂发泡的衬垫等。
这里，在晶片研磨时，作为上平板用的研磨布、下平板用的研磨布所采用的是半导体晶片的进入量相互不同的研磨布。另外，进入的量没有限定。
没有限定使该半导体晶片的进入量不同的方法。例如，可以采用相互硬度不同材质的研磨布、相互密度不同材质的研磨布、相互压缩率不同材质的研磨布、或者相互压缩弹性率不同材质的研磨布等。这样，若使用硬度、密度、压缩率、以及压缩弹性率不同的研磨布来同时研磨半导体晶片的正反两面，则可将半导体晶片的正反两面研磨成不同的光泽度。
另外，这里所说的“光泽度不同”是指晶片的一面(通常是晶片表面)相比晶片的另一面(通常为晶片反面)具有高光泽度。可以使用众所周知的测定器(例如日本电色公司制测定器)来进行光泽度的测定。
而且，这样作为使半导体晶片的进入量不同的方法，也可以例如是在相同材质的研磨布中，使其硬度、密度、压缩率、压缩弹性率不同。
没有限定晶片正反两面光泽度差别的程度。例如，可以是研磨的晶片表面为镜面研磨面，晶片反面为梨皮面。而且，也可以是晶片表面为镜面，晶片反面是完全不研磨的面。
而且，权利要求2所述的发明是如权利要求1所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述托板的运动是不带有托板自转的圆运动。
这里所说的不带有自转的圆运动是指：托板相隔上平板以及下平板的轴线总是保持一定的距离而旋转的圆运动。由于该不带有自转的圆运动，托板上的所有的点都是作相同大小的小圆的轨迹。
另外，权利要求3所述的发明是如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的硬度与上述下平板的研磨布的硬度不同。
没有限定这些研磨布的硬度。例如，使用50～100°(Asker硬度计)的研磨布。
也没有限定一个研磨布与另一个研磨布的硬度比。例如，使用1∶1.05～1.60的研磨布。
另外，权利要求4所述的发明是如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的密度与上述下平板的研磨布的密度不同。
这些研磨布的各密度没有限定。例如，使用0.30～0.80g/cm3的研磨布。
一个研磨布与另一个研磨布的密度比也没有限定。例如，使用1∶1.1～2.0的研磨布。
另外，权利要求5所述的发明是如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的压缩率与上述下平板的研磨布的压缩率不同。
没有限定各个研磨布的压缩率。例如，使用1.0～8.0％范围的研磨布。
也没有限定这些研磨布压缩率的比率。例如，使用1∶1.2～8.0的研磨布。
而且，权利要求6所述的发明是如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的压缩弹性率与上述下平板的研磨布的压缩弹性率不同。
各个研磨布的压缩弹性率没有限定。例如，使用60～90％范围的研磨布。
一个研磨布的压缩弹性率与另一个研磨布的压缩弹性率的比率也没有限定。例如，使用1∶1.1～1.5的研磨布。
另外，权利要求7所述的发明是如权利要求3～6中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布以及下平板的研磨布中的任一个是发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫，而余下的另一个是无纺织物衬垫。
没有限定发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫以及无纺织物衬垫的硬度、密度、压缩率以及压缩弹性率。最佳的值是：发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫的情况，硬度(Asker硬度计)为80～95°、密度为0.4～0.8g/cm3、压缩率为1.0～3.5％、压缩弹性率为50～70％。与此对应，无纺织物的场合，硬度为60～82°、密度为0.2～0.6g/cm3、压缩率为2.5～8.5％、压缩弹性率为70～88％。
另外，权利要求8所述的发明是如权利要求1～7中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述磨浆是由配置在上述晶片保持孔正上方的磨浆供给孔供给。
磨浆最好是直接供给硅晶片所存在的范围。另外，没有限定供给磨浆的方法。例如，在该磨浆供给侧的面是半导体晶片上面的场合，也可以是由磨浆供给喷嘴而自然落下。这种场合，也可以是在托板形成向下平板侧落下磨浆的孔。
权利要求9所述的发明是如权利要求1～8中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：通过使用上述半导体晶片的进入量小的研磨布，来轻轻地研磨半导体晶片的正反面中的一个面，由此而制成轻抛光面。
没有限定轻抛光面的研磨程度。
其次，权利要求10所述的发明是如权利要求1～9中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述半导体晶片的一面由氧化膜覆盖。
氧化膜的种类没有限定。例如，可举出在硅晶片场合的硅氧化膜等。氧化膜的厚度也没有限定。可以将该氧化膜侧的晶片面作为梨皮面来研磨，也可以不研磨而作为非研磨面。
而且，权利要求11所述的发明是涉及一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：把半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把含有研磨磨粒的磨浆供给该半导体晶片，一边使该托板在各自铺有研磨布且以各旋转轴为中心而旋转的上平板以及下平板之间、且在平行于上述托板的表面的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面；使上述上平板以及下平板中的任一个的旋转速度与余下另一个的旋转速度不同，由此而使得半导体晶片表面的光泽度与其反面的光泽度不同。
没有限定上平板以及下平板的旋转速度。例如，低速旋转一侧的平板旋转速度是在5～15rpm的范围内变化，高速旋转一侧的平板旋转速度是在20～30rpm的范围内变化.也没有限定此时上平板以及下平板的旋转速度比。例如，定为从1∶4至1∶5。另外，也可以使一个平板不旋转(使旋转速度为零)，而仅研磨半导体晶片的单面。
而且，权利要求12所述的发明是如权利要求11所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述托板的运动是不带有托板自转的圆运动。
其次，权利要求13所述的发明是如权利要求11或12所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述半导体晶片的一面由氧化膜覆盖。
权利要求14所述的发明是涉及一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：把半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把研磨剂供给半导体晶片，一边使该托板在相对配置的一对研磨部件之间、且在与上述托板的表面平行的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面；将一侧的研磨部件作为含有固定磨粒的固定磨粒体，而将另一侧的研磨部件作为在与该固定磨粒体相对的面上铺有研磨布的研磨平板，由此而使半导体晶片的正反两面的研磨量不同。
作为半导体晶片，有硅晶片、砷化镓晶片等。半导体晶片的大小也可以是300mm晶片等大孔径晶片。半导体晶片的一面也可以用氧化膜覆盖。这种场合，也可以选择地研磨与半导体晶片氧化膜相反一侧的暴露晶片面。
只要是没有组装太阳齿轮、而是通过使托板在一对研磨部件之间运动来同时研磨半导体晶片的正反两面的无太阳齿轮式两面研磨装置，则对两面研磨装置没有限定。
在托板形成的晶片保持孔的个数可以是1个，也可以是多个。晶片保持孔的大小可以根据所研磨的半导体晶片的大小而任意改变。
托板的运动只要是在与托板表面(或者反面)平行的面内运动即可，而没有限定运动的方向等。例如，保持在一对研磨部件间的硅晶片，可以是在其对应的晶片保持孔内旋转而不带有托板自转的圆运动。其它也可以是以托板的中心线为中心的圆运动、在偏心位置的圆运动、直线运动等。另外，该直线运动的场合，使一对研磨部件以各自的轴线为中心旋转，可以均匀地研磨晶片正反两面。
没有限定所使用的研磨剂的种类。例如，可以仅是不含有游离磨粒的碱液。而且，也可以是在该碱液中分散平均粒径为0.02～0.1μm大小的胶态二氧化硅粒子(研磨磨粒)的磨浆。但是，因为作为一侧的研磨部件是使用固定磨粒体，所以最佳的是不含有游离磨粒的碱液。
该研磨剂的供给量根据托板的大小而不同，没有限定。例如，为1.0～2.0升/分。研磨剂向半导体晶片的供给可以在半导体晶片的镜面侧进行。另外，最好是在晶片的运动范围供给该研磨剂。
没有限定各研磨部件的旋转速度。可以以相同的速度旋转，也可以是不同的速度旋转。各旋转方向也没有限定。即，可以以相同方向旋转，也可以是相互以相反方向旋转。可以不一定使一对研磨部件同时旋转。这是因为该发明采用的构成是：在把各研磨部件压在半导体晶片的正反两面的状态下而使托板运动。
没有限定各研磨部件对于半导体晶片的按压力。例如为150～250g/cm2。
没有限定半导体晶片的选择研磨的面。而且，也没有限定晶片正反两面的研磨量。例如，在晶片反面为梨皮面的单面镜面的晶片的场合，镜面(晶片表面)侧的研磨量为5～20μm，梨皮面侧的研磨量为1μm以下。这样，由于所进行的是晶片一面的研磨比另一面大的选择研磨，因此，可以使晶片正反两面的光泽度不同。
没有限定固定磨粒体的种类。例如，可以是用结合材料将固定磨粒固定在一定形状例如固定在厚壁圆盘的研磨磨石、在带基体材料的表面以及或/反面用结合材料来固定固定磨粒的研磨带、将二氧化硅、二氧化铈微粉末以及/或者氧化铝微粉末成型为一定形状后而煅烧的物体。
没有限定固定磨粒的粒径。例如为0.1～3.0μm。
没有限定铺在研磨平板上的研磨布的种类以及材质。例如，可举出硬质的发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫、在无纺织物浸渍·硬化的软质无纺织物衬垫等。其它还可举出在由无纺织物构成的底布上使氨基甲酸乙酯树脂发泡的衬垫等。
而且，权利要求15所述的发明是如权利要求14所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述研磨剂是碱液。
该碱液中不含有游离磨粒。而且，不限定碱液的种类。例如，可举出Naoh、KOH、哌嗪等。没有限定该碱液的pH值。例如pH为9～11。
权利要求16所述的发明是如权利要求14或15所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述固定磨粒体是研磨磨石，上述研磨布是在无纺织物浸渍·硬化氨基甲酸乙酯树脂的软质的无纺织物衬垫。
权利要求17所述的发明是如权利要求14～16中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述托板的运动是不带有托板自转的圆运动。
这里所说的不带有自转的圆运动是指：托板相隔上平板以及下平板的轴线总是保持一定距离的偏心状态而旋转的圆运动。由于该不带有自转的圆运动，托板上的所有的点都是作相同大小的小圆的轨迹。
权利要求18所述的发明是涉及一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：具有如下的工序，即，对研磨后的半导体晶片进行由碱性腐蚀液腐蚀的碱腐蚀工序，在该碱腐蚀后，使用低损伤用的磨削磨石在半导体晶片的表面进行低损伤磨削的表面磨削工序，在进行该表面磨削之后，进行两面研磨工序，即，镜面研磨半导体晶片的表面、同时轻轻地研磨由于碱腐蚀而在半导体晶片反面形成的凹凸。
作为碱性腐蚀液，例如可举出KOH、NaOH等溶液。此时的腐蚀量，晶片正反两面加在一起为15～30μm。
而且，在表面磨削工序中，在其精加工时进行低损伤的表面磨削。可以只是精加工表面磨削，也可以是较粗磨削的1次表面磨削和精加工表面磨削的组合。而且，在1次表面磨削和精加工表面磨削之间，也可以进行2次磨削或3次磨削。
该表面磨削的磨削量为3～15μm。作为组装在精加工用的表面磨削装置的磨削磨石，例如，可采用树脂结合剂磨削磨石。在该精加工表面磨削工序中，最好是使用能够使晶片表面不易破坏而且也能磨削非损伤面的高粒度号的磨削磨石。具体例可举出，#1000～#8000，而最佳是#2000～#4000的树脂结合剂磨削磨石。
作为更具体的精加工表面磨削用的磨石，例如可举出Disco株式会社制的#1500～#3000树脂结合剂磨削磨石。特别理想的是“IF-01-1-4/6-B-MO1”(磨削磨石商品名)。
而且，在1次表面磨削时，可以使用#300～#600的陶瓷结合剂磨削磨石。
表面磨削后的加工损伤，例如为1～3μm。如果损伤过大，则会增加在其之后的两面研磨时的晶片表面的研磨量。如果该研磨量超过10μm，则存在的问题是研磨时间增长，以及反面被过度研磨而成为完全镜面的危险。
在该发明中，因为在同时研磨晶片正反两面之前，对晶片表面施加了低损伤的磨削，所以，可以将晶片表面的研磨量减少至不足10μm(例如7μm左右)。因此，缩短了研磨时间，提高了生产能力。而且，可以防止由于反面的过度研磨而引起的完全镜面化。
上述两面研磨工序中的晶片表面的研磨量没有限定。比以往的研磨量12μm要小。例如为7μm。所使用的研磨布可举出：例如硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫、在无纺织物浸渍·硬化氨基甲酸乙酯树脂的衬垫等。
这里所说的半导体晶片的表面为高平坦度是指区域平坦度，例如，在具有25mm×25mm面积的区域，反面基准的高度差(SBIR)在0.3μm以下。
而且，所谓该两面研磨工序的晶片反面研磨是指：轻度研磨由于碱腐蚀而在半导体晶片的反面所形成的凹凸，去掉其凹凸的一部分，使该晶片反面成为半镜面。
晶片反面的研磨量通常为0.5～1.5μm。而且，作为研磨布可以采用上述晶片表面用的各研磨布。
而且，没有限定在使晶片表面镜面化而同时半镜面加工晶片反面的方法。例如可以采用：使得由晶片表面用的研磨布的晶片表面的研磨速度、与晶片反面用的研磨布的晶片反面的研磨速度不同的方法等。
作为在两面研磨工序中使用的两面研磨装置，例如可举出不二越机械株式会社制的LPD-300(装置名)等。
权利要求19所述的发明是如权利要求18所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述两面研磨工序中的半导体晶片表面的研磨量为3～10μm，半导体晶片反面的研磨量为0.5～1.5μm。
表面研磨量若不足3μm则在表面会残留损伤。另外，若超过10μm，则研磨时间增长，生产能力降低。
而且，若晶片反面的研磨量不足0.5μm，则降低反面粗糙程度的效果不佳。另外，若超过1.5μm，则会产生由于镜面化所引起的不能识别正反的不佳情况。
这样，通过使晶片表面的研磨量为3～10μm、晶片反面的研磨量为0.5～1.5μm，由传感器根据晶片正反面的辉度(光泽度)而可以识别晶片的正反面。
权利要求20所述的发明是如权利要求18或19所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：在上述两面研磨工序中，将半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把含有研磨磨粒的磨浆供给该半导体晶片，一边使该托板在各自铺有研磨布的上平板以及下平板之间、且在平行于上述托板的表面的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面。
根据权利要求1～权利要求13所述的发明，在两面研磨装置中，一边把磨浆供给半导体晶片，一边使托板在上平板以及下平板之间、且在与该平板的表面平行的面内运动。这样由研磨布来研磨半导体晶片的单面或者两面。
此时，因为使得铺在上平板以及下平板的研磨布中的一个研磨布与另一个研磨布在研磨时的半导体晶片的进入量不同，所以，使用无太阳齿轮式两面研磨装置，可以进行半导体晶片正反两面光泽度不同的研磨。
而且，根据权利要求1～权利要求13所述的发明，使用无太阳齿轮式两面研磨装置，可以选择地而且低成本地得到具有光泽度不同的晶片正反两面的半导体晶片。
特别是根据权利要求2以及权利要求12所述的发明，将半导体晶片保持在上平板以及下平板之间，且保持这种状态而使托板进行不带有该托板自转的圆运动来研磨晶片面。由于不自转的圆运动，托板上的所有点作完全相同的运动。这也可以称为一种摆动运动。即，可以认为摆动运动的轨迹为圆。由于托板这样的运动，研磨中，半导体晶片在晶片保持孔内一边旋转一边被研磨。因此，可以在晶片研磨面的大致整个区域均匀地进行研磨。例如，还可以减少晶片外周部的研磨缺陷等。
而且，根据权利要求3～权利要求6的发明，一个研磨布是使用与另一个研磨布具有不同的硬度、密度、压缩率、压缩弹性率的材质的研磨布来进行半导体晶片的研磨。这样，可以简单而且低成本地使两研磨布的半导体晶片的进入量不同。而且，在现有的无太阳齿轮式两面研磨装置中，也只需进行替换上平板以及下平板的研磨布的简单作业，即可容易地而且低成本地实施该发明方法。
另外，根据权利要求7所述的发明，当在上平板以及下平板铺有氨基甲酸乙酯泡沫衬垫或者无纺织物衬垫来两面研磨半导体晶片时，则能够得到半导体晶片的一个面为镜面、而另一个面为梨皮面的良好的半导体晶片。
根据权利要求7所述的发明，可以容易地得到高精度的单面梨皮面的镜面晶片。
而且，根据权利要求8所述的发明，在晶片研磨时，从托板的晶片保持孔的正上方的位置供给磨浆。结果可以直接地对半导体晶片供给磨浆。
而且，根据权利要求9所述的发明，把半导体晶片的正反面中的一面用半导体晶片进入量小的研磨布来轻轻地研磨，这样可以成为轻抛光面。
而且，根据权利要求10所述的发明以及权利要求13所述的发明，半导体晶片的单面由氧化膜覆盖。因此，可以对与该氧化膜相反侧的暴露硅面以所定的程度来研磨。这样，可以将该暴露硅面研磨成具有任意光泽度的面。
另外，根据权利要求11所述的发明，一边将磨浆供给半导体晶片，一边使托板在无太阳齿轮式两面研磨装置的上平板以及下平板之间、且在平行于该托板表面的面内运动。这样，由研磨布来研磨半导体晶片的表面以及或者反面。
此时，在上平板与下平板中，使一个平板的旋转速度与另一个平板的旋转速度不同。这样，可以使用无太阳齿轮式两面研磨装置来进行晶片正反两面光泽度不同的研磨。
根据权利要求11所述的发明，使用无太阳齿轮式两面研磨装置，可以选择地而且低成本地得到具有不同光泽度正反面的半导体晶片。
而且，因为这样制成了使上平板以及下平板的旋转速度相互不同的构成，所以，即使对于现有的无太阳齿轮式两面研磨装置，也能够简单而且低成本地使用该发明。
根据权利要求14～权利要求17所述的发明，一边将研磨剂供给半导体晶片，一边使托板在固定磨粒体与研磨布之间、且在与该托板表面平行的面内运动。这样，可由该固定磨粒体以及研磨布来研磨半导体晶片的正反两面。
此时，利用固定磨粒体或者研磨布的任一个，可以使正反面中的任意一侧面的研磨量大而对其面进行选择研磨。即，由研磨滚等固定磨粒体的晶片的单面的研磨量与由研磨布的晶片的另一面的研磨量产生差别。结果，利用该无太阳齿轮式两面研磨装置，可以进行晶片正反两面光泽度不同的研磨。
特别是根据权利要求15所述的发明，在两面研磨时，作为其研磨剂是使用不含有磨粒的碱液。这样可以提高晶片的镜面的平坦度。
而且，根据权利要求17所述的发明，将半导体晶片保持在固定磨粒体与研磨平板之间，保持该状态而使托板进行不带有该平板自转的圆运动来研磨晶片面。由于不自转的圆运动，使得托板上的所有点作完全相同的运动。这也可以称为一种摆动运动。即，也可以认为摆动运动的轨迹为圆。由于托板这样的运动，在研磨中可以一边使半导体晶片在晶片保持孔内一边旋转一边研磨。这样可以在晶片大致整个区域均匀地进行研磨。例如，还能够减少晶片外周部的研磨缺陷等。
根据权利要求18～权利要求20所述的发明，将研磨晶片进行碱液腐蚀、在晶片表面进行低损伤的表面磨削。通过该表面磨削，将其以后在两面研磨时的晶片表面的研磨量减少至不足10μm。因为磨削损伤小的晶片表面在研磨时的研磨量不足10μm，所以，减少了研磨量，缩短了研磨时间。
表面磨削后，在镜面研磨晶片表面的同时，轻轻地研磨晶片反面。结果，在晶片表面不会发生粗糙的凹凸。而且，在以后的设备工序中容易识别反面。而且，还可以消除毫微图像的发生。所谓毫微图像是指由于酸腐蚀而在硅晶片面上产生的20～300mm间隔的波纹。
根据权利要求18～20所述的发明，可以抑制在晶片反面出现的粗糙凹凸的情况，可以减少尘埃附着在反面。而且，因为即使进行晶片的两面研磨也不会使晶片反面完全镜面化，所以，能够通过传感器来检测晶片的正反。
而且，可以减少晶片表面的研磨量，提高研磨工序中的生产能力。而且，因为抑制了由于碱腐蚀而发生的反面的波纹，并防止了向镜面的波纹转移，从而可以防止在设备工序中的曝光分辩度的降低。
而且，由于防止了两面研磨时所引起的毫微图像的发生，可以防止在CMP(Chemical Mechanical Polishing)工序中由于膜厚分布不良等所引起的设备成品率的降低。
图的简单说明
图1是表示该发明的第1实施例所涉及的两面研磨装置整体构成的斜视图。
图2是表示该发明的第1实施例所涉及的半导体晶片的制造方法的两面研磨中状态的纵剖面图。
图3是表示该发明的第1实施例所涉及的半导体晶片的研磨方法的研磨中状态的剖面图。
图4是表示该发明的第1实施例所涉及的两面研磨装置的概略构成的平面图。
图5是表示该发明的第1实施例所涉及的对托板传递运动力的运动力传递系统主要部分的扩大的剖面图。
图6是表示该发明的第1实施例所涉及的磨浆供给孔位置的剖面图以及平面图。
图7是表示该发明的第2实施例所涉及的半导体晶片研磨中状态的剖面图。
图8是表示该发明的第5实施例所涉及的两面研磨装置的斜视图。
图9是表示该发明的第5实施例所涉及的半导体晶片制造方法的两面研磨中状态的纵剖面图。
图10是表示该发明的第5实施例所涉及的半导体晶片制造方法的研磨中状态的剖面图。
图11是表示该发明的第5实施例所涉及的两面研磨装置的概略构成的平面图。
图12是表示该发明的第5实施例所涉及的对托板传递运动力的运动力传递系统主要部分的扩大的剖面图。
图13是表示该发明的第5实施例所涉及的研磨剂供给孔位置的平面图。
图14是表示该发明的第6实施例所涉及的半导体晶片制造方法的流程图。
图15是表示该发明的第6实施例所涉及的半导体晶片制造方法中所使用的两面研磨装置的模式的平面图。
图16是表示该发明的第6实施例所涉及的两面研磨装置的主要部位的扩大的剖面图。
实施发明的最佳形式
以下，参照图纸说明该发明的实施例。图1～图6是为了说明该发明的第1实施例的图。第1实施例中是将硅晶片的表面作为镜面、而将其反面作为梨皮面的研磨来取例说明。
在图1、图2中，10是第1实施例所涉及的半导体晶片制造方法中使用的两面研磨装置。该两面研磨装置10具备：托板11、上平板12以及下平板13；上述托板11为玻璃环氧制，绕着板的轴线(在圆周方向)每隔72度穿设有5个晶片保持孔11a，且从该平面所视其为圆板形状；上述上平板12以及下平板从上下夹住可自由旋转地插入保持在各个晶片保持孔11a的直径300mm的硅晶片W，并且相对硅晶片W相对移动，由此而研磨晶片面。托板11配设在上平板12和下平板13之间。硅晶片W其表面也可以用硅氧化膜覆盖。而且，该托板11的厚度(600μm)要比硅晶片W厚度(730μm)稍微薄些。
在上平板12的下面铺有将晶片反面研磨成梨皮面的硬质的发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14。另外，为了将晶片正面镜面化，在下平板13的上面铺有无纺织物15(图3)，该无纺织物15是在无纺织物上浸渍·硬化氨基甲酸乙酯树脂的软质的无纺织物。硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14(Rodale公司制MHS15A)的硬度为85°(Asker硬度计)、密度为0.53g/cm3，压缩率为3.0％，其厚度为1000μm。另外，软质无纺织物衬垫15(Rodale公司制Suba600)的硬度为80°(Asker硬度计)、压缩率为3.5％，压缩弹性率为75.0％，厚度为1270μm。这样，因为上平板12侧的硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14方面硬，所以，在用所定的研磨压力进行晶片两面研磨时，硅晶片W难以进入衬垫的内部，相反，因为软质无纺织物衬垫15软，所以，在晶片两面研磨时，硅晶片W容易进入衬垫的内部。
另外，在该硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14与软质无纺织物衬垫15的密度、压缩率以及压缩弹性率的各关系中，也同样是硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14为高密度、高压缩率、低压缩弹性率，这都是成为硅晶片W容易进入衬垫内部的条件。
此参照图3也可明白。即，与硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14侧的进入量d1相比，软质无纺织物衬垫15的进入量d2大。
另外，关于两衬垫14、15，如果谈及关于含有研磨磨粒的磨浆的保持力，则与硬的硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14相比，当然是软的软质无纺织物衬垫15的磨浆的保持力大。磨浆的保持力越大，则研磨磨粒附着在衬垫的量越多，研磨速度越大。
如图1以及图2所示，上平板12是通过向上方延伸的旋转轴12a并由上侧旋转马达16而在水平面内被旋转驱动。而且，该上平板12是由使在其轴线方向进退的升降装置18而在垂直方向升降。在把硅晶片W供给、拿出托板11时而使用该升降装置18。另外，上平板12以及下平板13对于硅晶片W的正反两面的按压是通过组装在上平板12以及下平板13的未图示的气囊方式等加压装置来进行。
下平板13通过该输出轴17a并由下侧旋转马达17而在水平面内被旋转。
该托板11其托板11本身不自转，而是由托板圆运动机构19使其在与该托板11的上下面相平行的面(水平面)内作圆运动。
其次，参照图1、图2、图4、图5以及图6详细说明该托板圆运动机构19。
如这些图中所示，该托板圆运动机构19具有从外方保持托板11的环状的托板保持架20。这些部件11、20通过连结构件21连结。这里所谓的连结构件21是指：使该托板11不自转、而且能够吸收该托板11在热膨胀时的伸长、并将托板11连结在托板保持架20的装置。
即，该连结构件21，如图5所示，在托板保持架20的内周凸缘20a具有：向保持架周向每隔一定角度而突设的多根销23，以及在托板11的外周部、在对应各销23的对应位置穿设有与各对应的销23相应数目的长孔形状的销孔11b。
为了使得通过销23而与托板保持架20连结的托板11能够向其半径方向稍许移动，将这些销孔11b的其孔长方向与板半径方向一致。将销23插在各个销孔11b、而把托板11安装在托板保持架20，这样就可以吸收托板11在两面研磨时由于热膨胀所引起的伸长。另外，通过在各销23的根部该部分的外周面所刻设的外螺纹，而将各销23的根部拧入在上述内周凸缘20a所形成的螺纹孔。而且，在各销23根部的外螺纹的正上方处，一体地周设有放置托板11的凸缘23a。因此，通过调整销23的拧入量，可以调整放置在凸缘23的托板11的高度位置。
在该托板保持架20的外周部，配设有每隔90度而向外方突出的4个轴承部20b(图1)。在各轴承部20b插着偏心轴24a，该偏心轴24a突设在小直径圆板形状的偏心臂24的上面的偏心位置处。而且，在这4个偏心臂24的各下面的中心部垂直设有旋转轴24b。在环状的装置基础25每隔90度配设有共计4个轴承部25a，将这些旋转轴24b各自的前端部以向下方突出的状态而插在轴承部25a。在各旋转轴24b向下方突出的前端部分别固定链轮26。而且，在各链轮26以水平状态挂有环形的定时链条27。另外，也可以把该定时链条27改变为齿轮构造的传递系统。通过使这4个链轮26与定时链条27和4个偏心臂24同步进行圆运动，由此构成了使4个旋转轴24b同时旋转的同步装置。
而且，这4根旋转轴24b中，有一根旋转轴24b更长，其前端部从链轮26向下方突出。在该部分固定动力传递用的齿轮28。该齿轮28与大直径的驱动用的齿轮30啮合，而该齿轮30固定在例如向着齿轮马达等圆运动用马达29上方延伸的输出轴上。另外，这样即使由定时链条27而不能同步，也可以例如分别配设4个偏心臂24的圆运动用马达29，使各偏心臂24分别旋转。但是，必须要使各马达29的旋转同步。
因此，当使圆运动用马达29的输出轴旋转时，其旋转力通过齿轮30、28以及固定在长的旋转轴24b的链轮26而传递至定时链条27，由于该定时链条27周转，通过其它3个链轮26而使得4个偏心臂24同步、并以旋转轴24b为中心在水平面内旋转。这样，与各个偏心轴24a连结在一起的托板保持架20、以及保持在该托板保持架20的托板11在与该托板11平行的水平面内进行不带有自转的圆运动。即，托板11保持着相隔上平板12以及下平板13的轴线a距离为L的偏心状态而旋转。该距离L与偏心轴24a和旋转轴24b的距离相同。由于该不带有自转的圆运动，托板11上的所有点的轨迹都是相同大小的小圆。
而且，图6表示在该装置中其磨浆供给孔的位置。例如把在上平板12形成的多个磨浆供给孔配置在该多个硅晶片W的中心位置。即，磨浆供给孔(SL)配置在上平板12的中心部，换句话说，是配置在托板11的中心部。结果，在研磨中，在硅晶片W的反面总是保持着磨浆的薄膜。而且，也可以把该磨浆供给孔的位置配置在晶片保持孔的正上方。另外，也可以在由各晶片保持孔所形成的一定宽度的环状范围内配置。这是因为能够相对于硅晶片移动的范围而直接供给磨浆。
其次，说明使用该两面研磨装置10的硅晶片W的研磨方法。
首先，把硅晶片W可自由旋转地分别插入托板11的各晶片保持孔11a。此时，把各晶片反面向上。然后，在该状态而把硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14以200g/cm2压在各晶片反面，而且，把软质无纺织物衬垫15以200g/cm2压在各晶片表面。
其后，在把此两衬垫14、15压在晶片正反两面的状态下，一边从上平板12侧供给磨浆，一边由圆运动用马达29使定时链条27周转。这样，各偏心臂24在水平面内同步旋转，与各偏心轴24连结在一起的托板保持架20以及托板11在与该板11表面平行的水平面内以24rpm进行不带有自转的圆运动。结果，各硅晶片W一边在对应的晶片保持孔11a内于水平面内旋转，各个晶片的正反两面一边被两面研磨。另外，这里所使用的磨浆是在pH10.6的碱性腐蚀液中分散着平均粒径为0.05μm的胶态二氧化硅所组成的研磨磨粒。
此时，如前所述，上平板12的硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14要比下平板13的软质无纺织物衬垫15的硅晶片W的进入量小。而以往的无太阳齿轮式的两面研磨装置的两面研磨，是在上平板以及下平板铺上相同材质、相同种类的研磨衬垫，只是把晶片两面研磨作为相同光泽度的研磨，因此，与上述以往的情况相比，使用该第1实施例的两面研磨装置10的两面研磨，可以实现把晶片反面成为梨皮面、而把晶片表面成为镜面的正反两面光泽度不同的两面同时研磨。
而且，这里，在两面研磨时，是使托板11不带有该托板11自转的圆运动而研磨晶片正反两面。因为是由托板11这样的特殊运动来两面研磨硅晶片W，所以，可以在晶片正反两面的大致整个区域均匀地进行研磨。
而且，这样因为使研磨布14、15的材质不同，从而构成了使得硅晶片W的进入量不同，所以，能够简单而且低成本地得到晶片正反两面光泽度不同的硅晶片W。另外，这样使光泽度不同的晶片的正反面，与其光泽度相对应而达到了所定的平坦度。
而且，即使不使托板11圆运动，该第1实施例的两面研磨装置10由上侧旋转马达16而使上平板12以5rpm旋转、并且由下侧马达17而使下平板13以25rpm旋转，这样也能两面研磨各硅晶片W。
这种场合，因为将各硅晶片W可自由旋转地插入·保持在晶片保持孔11a中，所以，在该研磨中，各硅晶片W是跟随着向旋转速度快的一侧平板的旋转方向旋转(自转)。这样，由于使硅晶片W自转，所以在由上平板12以及下平板13的研磨中，可以消除越向晶片外周而其线速度越大的影响。结果，可以均匀地研磨晶片正反两面各个面的整个区域。
这样，即使是使上平板12以及下平板13的旋转速度不同来进行两面研磨，也能使用无太阳齿轮式两面研磨装置来得到具有镜面加工的晶片表面和梨皮面加工的晶片反面的晶片。而且，使上平板12以及下平板13以相同旋转速度旋转，也可以制造晶片表面为镜面、晶片反面为梨皮面的硅晶片W。
而且，也可以一边使该托板11圆运动，一边使上平板12以及下平板13旋转来两面研磨硅晶片W。这种场合，最好是使上平板12以及下平板13的旋转速度要慢到使晶片正反两面不产生研磨斑驳的程度。如果这样，则可以在晶片W各面的整个区域均匀地研磨硅晶片W的正反两面。另外，如果使上平板12以及下平板13旋转，则最好是使得与硅晶片W接触的平板面(研磨布)总是新的，并能够将磨浆平均地供给硅晶片W的整个面。
这里，实际上根据第1实施例的无太阳齿轮式两面研磨装置10以及该两面研磨条件，测定了两面研磨硅晶片W时的镜面化的硅晶片表面的光泽度、以及作为梨皮面的晶片反面的光泽度。其结果，镜面化的晶片表面的光泽度，用日本电色公司的测定器是330％以上。与此相对，晶片反面的光泽度为200～300％。另外，对研磨后的硅晶片根据常法来实施清洗。
其次，根据图7说明该发明的第2实施例所涉及的半导体晶片的制造方法。
如图7所示，第2实施例中，是采用表面基本不附着磨浆的硬质塑料板40来取代铺在第1实施例的上平板12的硬质发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫14。
这样，在其研磨作业中，硅晶片W的表面仅由软质无纺织物衬垫15、且以进入量d2而进入衬垫内部来镜面研磨，而与硬质塑料板40接触的硅晶片W的反面完全不研磨。这样，来对例如具有要残留有由酸腐蚀而引起波纹(毫微图像)反面的硅晶片进行加工。
因为其它的构成、作用、效果与第1实施例大致相同，故省略其说明。
其次，说明该发明的第3实施例所涉及的半导体晶片的制造方法。
在第3实施例中，是把铺在图1所示的第1实施例的上平板12上的研磨布与铺在下平板13的研磨布相同，并均为软质无纺织物衬垫15，而且由上侧马达16所转动的上平板12为低速旋转(5rpm)，而由下侧马达17所转动的下平板13为高速旋转(25rpm)来进行两面研磨。此时，磨浆的供给量为2.0升/分，晶片表面的研磨量为10μm，晶片反面的研磨量为1μm以下。
这样，晶片正反两面的研磨速度不同，硅晶片W正反两面的光泽度不同。此时，使托板11不圆运动。
实际上，用这样的条件在两面研磨硅晶片W时，得到了晶片表面的研磨速度为0.5μm/分的试验结果。而且，得到的硅晶片W的光泽度是：晶片表面为330％以上，晶片反面为200～300％，可看出晶片反面光泽度较低。
另外，在该研磨时，也可以使铺在上平板12以及下平板13的研磨布中的一个研磨布相比另一个研磨布是作为硅晶片的进入量不同的研磨布。
因为其它的构成、作用、效果与第1实施例大致相同，故省略其说明。
其次，说明该发明的第4实施例所涉及的半导体晶片的制造方法。
在第4实施例中，在使第3实施例的两平板12、13旋转而两面研磨晶片时，该例和第1实施例的情况相同，是使托板11进行不带有自转的圆运动。
该场合的托板11的圆运动速度是24rpm。而且，使上平板12的旋转速度为5rpm，下平板13的旋转速度为25rpm。磨浆的供给量为2.0升/分，晶片表面的研磨量为10μm，晶片反面的研磨量为1μm以下。
实际上，用这样的条件在两面研磨硅晶片W时，得到了晶片表面的研磨速度为0.5μm/分的试验结果。而且，得到的硅晶片W的光泽度是：晶片表面为330％以上，晶片反面为200～300％。
因为其它的构成、作用、效果与第1实施例大致相同，故省略其说明。
以下，参照图8～图13说明该发明的第5实施例。在该实施例中所说明的例子是：把在两面研磨时向上配置的硅晶片的表面作为镜面、而向下配置的反面作为梨皮面来研磨。
图8、图9中，110是该实施例所涉及的半导体晶片研磨方法所使用的两面研磨装置。该两面研磨装置110是与上述第1例的研磨装置为大致相同的构成，具有：托板11、配置在上侧的研磨滚(研磨磨石)112、配置在下侧的研磨平板13；上述托板11穿设有5个晶片保持孔11a，上述研磨滚(研磨磨石)112是通过相对于可自由旋转地保持在各晶片保持孔11a内的硅晶片W来相对移动而把晶片表面研磨成镜面，上述研磨平板13是用研磨布来稍许研磨硅晶片W的反面而使其成为梨皮面。
研磨滚112是把向上配置的晶片表面进行镜面研磨的固定磨粒体，是通过结合材料而将固定磨粒固定为圆盘形状的部件。具体而言，该研磨滚112是以由环氧树脂构成的直径300mm、厚度10mm的滚子为主体，并在包含研磨作用面的其暴露面的整个区域上固定粒径为3μm的微细的研磨磨粒(二氧化硅粒子)的滚子。该研磨磨粒对于树脂整体的混入量设定为：按体积比是相对合成树脂100为15。将研磨磨粒固定在该研磨滚112是采用把磨粒混合在液状常温硬化的环氧树脂中而融铸于金属模具的方法。
另外，在研磨平板13的上面铺有在无纺织物浸渍·硬化氨基甲酸乙酯树脂的软质的无纺织物衬垫15。无纺织物衬垫15(Rodale公司制“MH-15”)的硬度为80°(Asker硬度计)，厚度为1270μm。
如图8以及图9所示，研磨滚112是通过向上方延伸的旋转轴12a而由上侧旋转马达16使其在水平面内旋转。而且，由升降装置18使该研磨滚112在垂直方向升降。研磨滚112以及研磨平板13对于硅晶片W正反两面的按压是由组装在研磨滚112以及研磨平板13的未图示的加压装置来进行。
研磨平板13是通过其输出轴17a由下侧旋转马达17而在水平面内旋转。该托板11其托板11本身不自转，是通过齿轮圆运动机构19而在水平面内圆运动。
如图8、图9、图11～图13所示，该齿轮圆运动机构19与上述第1实施例的机构大致相同，故省略详细说明。
因此，在该装置中，当使圆运动用马达29的输出轴旋转时，其旋转力通过齿轮30、28以及链轮26而传递至定时链条27。由于该定时链条27的周转运动，通过其它的3个链轮26，使得4个偏心臂24同步而以旋转轴24b为中心在水平面内旋转。由此，与各个偏心轴24a一起连结的托板保持架20、以及保持在该托板保持架20的托板11在水平面内进行不带有自转的圆运动。即，托板11保持着与研磨滚112以及研磨平板13的轴线a相隔距离L的偏心状态而旋转。由于该不带有自转的圆运动，托板11上的所有的点都作相同大小的小圆的轨迹。
而且，图13表示该装置的研磨剂供给孔的位置。例如，把在研磨滚112形成的多个研磨剂供给孔配置在总是存在硅晶片W的一定宽度的圆环状的区域X。对即使晶片W摆动而来镜面加工的该表面也能总是供给研磨剂。研磨剂使用的是ph调整为10.5、且氨基乙基乙醇胺为主要成分的碱液。结果，在研磨中，晶片W的反面保持着由研磨剂形成的薄膜。
其次，说明使用两面研磨装置110的硅晶片W的研磨方法。
首先，把硅晶片W插入托板11的各晶片保持孔11a。此时，使各硅晶片表面向上。其次，在这种状态下，把研磨滚112以200g/cm2按压在各晶片表面，而且，把软质无纺织物衬垫15以200g/cm2按压在各晶片反面。
然后，在把该两个部件112、15按压在晶片正反两面的情况下，一边从研磨滚112侧供给研磨剂，一边由圆运动马达29来使定时链条27周转。这样，各偏心臂24在水平面内同步旋转，托板保持架20以及托板11在水平面内以15rpm进行着不带有自转的圆运动。结果，各硅晶片W一边在相对应的晶片保持孔11a内在水平面内旋转，各个晶片的正反两面一边被研磨。
这里，是使该托板11进行不带有自转的圆运动来研磨晶片正反两面。因为是以托板11的这种特殊运动来两面研磨硅晶片W，所以，可以均匀地研磨晶片正反两面的大致整个区域。
而且，因为作为这样研磨晶片正反两面的一对研磨部件，是采用研磨滚112(表面用)和铺有研磨布的研磨平板13(反面用)，因此，可以选择地研磨晶片表面，而使晶片正反两面的研磨量不同。因此，可以得到晶片正反两面光泽度不同的半导体晶片。
另外，即使不使托板11圆运动，该实施例的两面研磨装置110也能够通过由上侧马达16而使研磨滚112例如以25rpm旋转、并通过由下侧马达17而使研磨平板13例如以10rpm旋转来两面研磨各硅晶片W。
这种情况下，因为各硅晶片W可自由旋转地插入·保持在晶片保持孔11a中，所以，在该研磨中，各硅晶片W是跟随着向旋转速度快的一侧平板的旋转方向旋转(自转)。这样，由于使硅晶片W自转，能够消除在由研磨滚112以及研磨平板13的研磨中、越向晶片外周线速度越大的影响。结果，可以均匀地研磨晶片正反两面各面的整个区域。
这样，即使使得研磨滚112与研磨平板13的旋转速度不同而进行两面研磨，使用该无太阳齿轮式两面研磨装置也可以得到具有镜面加工的晶片表面和梨皮面加工的晶片反面的硅晶片。而且，也可以使研磨滚112以及研磨平板13以相同旋转速度旋转而来制造晶片表面为镜面、晶片反面为梨皮面的硅晶片W。
另外，也可以一边使该托板11圆运动，一边使研磨滚112以及研磨平板13旋转来两面研磨硅晶片W。这种场合，研磨滚112以及研磨平板13的旋转速度最好是慢到在晶片正反两面不发生斑纹的程度。如果这样，就可以均匀地研磨硅晶片W的正反两面其各面的整个区域。另外，若是使研磨滚112以及研磨平板13旋转，则与硅晶片W接触的平板面最好总是新的，且将研磨剂能够平均地供给硅晶片W的整个面。
实际上，根据该实施例的两面研磨装置10以及其两面研磨条件，测量了两面研磨硅晶片W时的被镜面化的硅晶片表面的光泽度和成为梨皮面的晶片反面的光泽度。结果，镜面化的晶片表面的光泽度用日本电色公司的测定器是330％以上。与此相对，晶片反面的光泽度为200～300％。
其次，参照图纸说明该发明的第6实施例。图14是表示该实施例所涉及的半导体晶片制造方法的流程图。图15是该实施例涉及的半导体晶片制造方法中所使用的两面研磨装置的平面图。图16是该两面研磨装置的重要部位的放大剖面图。
如图14所示，在该实施例中，经过切片、磨边、研磨、碱腐蚀、表面磨削、两面研磨、完工清洗的各工序，来制作半导体晶片。以下详细说明各工序。
在切片工序(S101)中，把由CZ法提取的硅块切片成厚度860μm大小的8英寸的硅晶片。
其次，对该硅晶片施以磨边(S102)。即，用#600的金属磨边用磨石把晶片的外周部粗磨成所定的形状。这样，该晶片的外周部就成型为具有所定圆形的形状(例如MOS型的磨边形状)。
其次，对该施加了磨边加工的硅晶片在研磨工序(S103)中研磨。在该研磨工序中，把硅晶片放置在保持相互平行的研磨平板之间，把氧化铝磨粒和分散剂与水的混合液而成的研磨液流入该研磨平板与硅晶片之间。而且，通过在加压下进行旋转·对研而对晶片正反两面进行机械地研磨。此时的研磨量，晶片正反两面加在一起为40～80μm程度。
接着，对该研磨工序后的硅晶片进行碱腐蚀(S104)。
作为碱性腐蚀液是使用高浓度的NaOH溶液。该腐蚀温度为90℃。腐蚀时间为3分。此时的腐蚀量是晶片正反两面加在一起为20μm程度。这样，因为取代酸腐蚀而采用了碱腐蚀，所以，在晶片正反两面不会发生周期为10mm大小、高度为数十～数百nm的波纹。
其次，对该腐蚀晶片施以表面磨削(S105)。具体是使用安装有#2000号的树脂结合剂磨削磨石的表面磨削装置来实施表面磨削。此时的磨削量为10μm大小。另外，表面磨削后的加工损伤为1～3μm。
在该表面磨削后，施加同时进行硅晶片表面的镜面加工和轻轻研磨其反面凹凸的两面研磨(S106)。作为该两面研磨，采用的是图15以及图16所示的两面研磨装置。以下简单说明该两面研磨装置。
图15以及图16中，210是两面研磨装置。在该两面研磨装置210中，把硅晶片W插入·保持在托板211所形成的多个晶片保持孔212内，一边从其上方将含有研磨磨粒的磨浆供给硅晶片W，一边同时研磨各硅晶片W的两面。
即，在所设置的可自由旋转的太阳齿轮213与内齿轮214之间，设有可自转以及公转的并在外周部具有外齿轮211a的托板211，把保持在托板211的硅晶片W的正反两面(上、下面)，由各自所相对面上分别铺有研磨布215、研磨布216的上平板217和下平板218而按压·滑动接触，由此来同时研磨硅晶片W的两面。
另外，作为研磨硅晶片W表面(镜面)的研磨布215，是使用磨浆保持力大、晶片表面的研磨速度快的(0.5μm/分)Rodale·Nitta株式会社制的研磨布“suba800”。而且，作为晶片反面(半镜面)用的研磨布，是使用磨浆保持力小、晶片表面的研磨速度慢的(0.07μm/分)Rodale·Nitta株式会社制的研磨布“UR-100”。这样，因为采用的晶片表面用的研磨布215与晶片反面用的研磨布216在磨浆保持力产生差别，研磨速度不同、且为不同材料的研磨布，所以，在晶片两面研磨时，即使对晶片表面镜面加工，也难以使晶片反面镜面化。
由该两面研磨的晶片表面的研磨量为7μm程度。另外，晶片反面的研磨量为1.5μm以下。
这样，镜面研磨的晶片表面预先在表面磨削工序中施以了低损伤磨削。因此，在该两面研磨工序中，可以使其晶片表面的研磨量减少到7μm。结果，两面研磨后的晶片表面是SBIR为0.3μm以下的高平坦度晶片。而且，因为减少了研磨量，所以也缩短了时间。
而且，晶片反面由于在该两面研磨时被轻轻研磨，所以消除了在碱腐蚀时于晶片反面产生的粗糙的凹凸的一部分，可以抑制该凹凸的程度。
而且，这里因为反面研磨时的研磨量为0.5～1.5μm，所以，可以使得晶片反面的亮度是能够使用晶片反面检测传感器来检测晶片的正反。因此，可以自动地识别晶片表面和晶片反面。
其后，对该硅晶片实施完工清洗工序(S107)。具体是作为RCA系统的清洗。
另外，虽然在第6实施例中使用的是太阳齿轮式的两面研磨装置，但并不限定于此，例如可以使用上述第1实施例所涉及的无太阳齿轮式的两面研磨装置(图1)。

Claims (20)

1.一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：把半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把含有研磨磨粒的磨浆供给该半导体晶片，一边使该托板在分别铺有研磨布的上平板以及下平板之间、且在平行于上述托板的表面的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面；上述上平板的研磨布以及下平板的研磨布中的任一个与余下的另一个是使用在研磨时的半导体晶片进入量不同的研磨布，由此而使得半导体晶片正面的光泽度与其反面的光泽度不同。
2.如权利要求1所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述托板的运动是不带有托板自转的圆运动。
3.如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的硬度与上述下平板的研磨布的硬度不同。
4.如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的密度与上述下平板的研磨布的密度不同。
5.如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的压缩率与上述下平板的研磨布的压缩率不同。
6.如权利要求1或2所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布的压缩弹性率与上述下平板的研磨布的压缩弹性率不同。
7.如权利要求3～6中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述上平板的研磨布以及下平板的研磨布中的任一个是发泡氨基甲酸乙酯泡沫衬垫，而余下的另一个是无纺织物衬垫。
8.如权利要求1～7中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述磨浆是由配置在上述晶片保持孔正上方的磨浆供给孔供给。
9.如权利要求1～8中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：通过使用上述半导体晶片的进入量小的研磨布，来轻轻地研磨半导体晶片的正反面中的一个面，由此而制成轻抛光面。
10.如权利要求1～9中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述半导体晶片的一面由氧化膜覆盖。
11.一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：把半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把含有研磨磨粒的磨浆供给该半导体晶片，一边使该托板在各自铺有研磨布且以各旋转轴为中心而旋转的上平板以及下平板之间、且在平行于上述托板的表面的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面；使上述上平板以及下平板中的任一个的旋转速度与余下另一个的旋转速度不同，由此而使得半导体晶片正面的光泽度与其反面的光泽度不同。
12.如权利要求11所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述托板的运动是不带有托板自转的圆运动。
13.如权利要求11或12所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述半导体晶片的一面由氧化膜覆盖。
14.一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：把半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把研磨剂供给半导体晶片，一边使该托板在相对配置的一对研磨部件之间、且在与上述托板的表面平行的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面；将一侧的研磨部件作为含有固定磨粒的固定磨粒体，而将另一侧的研磨部件作为在与该固定磨粒体相对的面上铺有研磨布的研磨平板，由此而使半导体晶片的正反两面的研磨量不同。
15.如权利要求14所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述研磨剂是碱液。
16.如权利要求14或15所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述固定磨粒体是研磨磨石，上述研磨布是在无纺织物浸渍·硬化氨基甲酸乙酯树脂的软质的无纺织物衬垫。
17.如权利要求14～16中任一项所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述托板的运动是不带有托板自转的圆运动。
18.一种半导体晶片的制造方法，其特征在于：具有如下的工序，即，对研磨后的半导体晶片进行由碱性腐蚀液腐蚀的碱腐蚀工序，在该碱腐蚀后，使用低损伤用的磨削磨石在半导体晶片的正面进行低损伤磨削的表面磨削工序，在进行该表面磨削之后，进行两面研磨工序，即，镜面研磨半导体晶片的正面、同时轻轻地研磨由于碱腐蚀而在半导体晶片反面形成的凹凸。
19.如权利要求18所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：上述两面研磨工序中的半导体晶片正面的研磨量为3～10μm，半导体晶片反面的研磨量为0.5～1.5μm。
20.如权利要求18或19所述的半导体晶片的制造方法，其特征在于：在上述两面研磨工序中，将半导体晶片保持在托板形成的晶片保持孔内，一边把含有研磨磨粒的磨浆供给该半导体晶片，一边使该托板在各自铺有研磨布的上平板以及下平板之间、且在平行于上述托板的表面的面内运动，由此而同时研磨上述半导体晶片的正反两面。
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