JP2001257186A - 半導体ウェハの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境汚染物質の発生がなく環境負荷の小さい
半導体ウェハの加工方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 回路形成面に保護膜が形成された半導体
ウェハをウェハ収納部２からウェハ搬送部３によって取
り出し、プリセンタ部５によって位置合わせした後、研
磨部６で薄化加工の目標厚さにドライエッチング代を加
えた厚さ寸法に機械研磨する。研磨後の半導体ウェハは
ウェハ洗浄部１０によって洗浄液により洗浄されて異物
が除去された後にプラズマ処理部４Ａ，４Ｂに送られ、
プラズマエッチングによるドライエッチングが行われ
る。これにより、エッチング液を用いたウェットエッチ
ングを行う際に発生する環境汚染物質の発生がなく、環
境負荷の小さい半導体ウェハの加工方法が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハを薄
化加工する半導体ウェハの加工方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置に用いられる半導体ウェハの
製造工程では、半導体装置の薄型化にともない半導体ウ
ェハの厚さを薄くするための研磨加工が行われる。この
研磨加工は、半導体ウェハの表面に回路パターンを形成
した後に、回路形成面と反対側の裏面を機械研磨するこ
とによって行われる。機械研磨後のシリコン基板の表面
には、加工によって形成されたマイクロクラックによっ
て脆化した層（マイクロクラック導入層）が存在する。
このマイクロクラックはシリコン基板の抗折強度を損な
うため、機械研磨後にシリコン表面のマイクロクラック
導入層を除去する必要がある。従来このマイクロクラッ
ク導入層除去は、フッ酸や硝酸などのエッチング液を用
いたウエットエッチングが用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエッ
トエッチングによる処理に際しては、エッチング液の化
学反応により窒素酸化物などの環境汚染物質が大量に発
生する。このため、ウエットエッチングを用いる場合に
は、これらの環境汚染物質の空気中への排出を防止する
ための回収装置や、エッチング後に排出されるエッチン
グ液の廃液処理などの環境設備に多大のコストを要する
という問題点があった。

【０００４】そこで本発明は、環境汚染物質の発生がな
く環境負荷の小さい半導体ウェハの加工方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体ウ
ェハの加工方法は、機械研磨によって半導体ウェハの表
面を研磨し、次いで研磨された面をドライエッチングす
ることにより前記半導体ウェハを目標厚さに薄化加工す
る半導体ウェハの加工方法であって、機械研磨により前
記目標厚さに３μｍ〜５０μｍの範囲で設定されるドラ
イエッチング代を加えた厚さまで研磨するようにした。

【０００６】請求項２記載の半導体ウェハの加工方法
は、請求項１記載の半導体ウェハの加工方法であって、
前記半導体ウェハは、シリコンを主成分とする。

【０００７】請求項３記載の半導体ウェハの加工方法
は、請求項１記載の半導体ウェハの加工方法であって、
前記機械研磨によって半導体ウェハを研磨した後、ドラ
イエッチングを行う前に半導体ウェハを液体によって洗
浄するようにした。

【０００８】請求項４記載の半導体ウェハの加工方法
は、請求項１記載の半導体ウェハの加工方法であって、
前記液体は水である。

【０００９】請求項５記載の半導体ウェハの加工方法
は、回路形成面に保護膜が形成された半導体ウェハを薄
化加工する半導体ウェハの加工方法であって、前記半導
体ウェハの保護膜形成面の反対側を機械研磨によって研
磨する工程と、研磨後の半導体ウェハを液体によって洗
浄する工程と、洗浄後の半導体ウェハをドライエッチン
グする工程とを含む。

【００１０】本発明によれば、機械研磨によって半導体
ウェハの表面を研磨し、次いで機械研磨された面を目標
厚さにドライエッチングすることにより、環境汚染物質
の発生がなく環境負荷の小さい半導体ウェハの加工方法
が実現される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の半導
体ウェハの加工装置の斜視図、図２は本発明の一実施の
形態の半導体ウェハの加工装置の平面図、図３、図４は
本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装置のウェ
ハ収納部の斜視図、図５は本発明の一実施の形態の半導
体ウェハの加工装置の部分平面図、図６は本発明の一実
施の形態の半導体ウェハの加工装置の研磨部の側面図、
図７は本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装置
のウェハ洗浄部の断面図、図８は本発明の一実施の形態
の半導体ウェハの加工装置のプラズマ処理部の断面図、
図９、図１０は本発明の一実施の形態の半導体ウェハの
加工方法の工程説明図、図１１は本発明の一実施の形態
の半導体ウェハの加工方法における半導体ウェハ洗浄の
フロー図である。

【００１２】まず図１、図２を参照して半導体ウェハの
加工装置の全体構造を説明する。図１、図２において、
ベース部１の上面の前半部１ａには、ウェハ搬送部３を
中心としてウェハ収納部２、第１のプラズマ処理部４
Ａ、第２のプラズマ処理部４Ｂ、プリセンタ部５および
ウェハ洗浄部１０が放射状に配設されている。

【００１３】ウェハ収納部２は、加工前および加工後の
半導体ウェハ１１を収納する。すなわち、ウェハ収納部
２は半導体ウェハ１１の収納手段となっている。第１の
プラズマ処理部４Ａ、第２のプラズマ処理部４Ｂは、減
圧雰囲気下で発生するプラズマのエッチング作用により
半導体ウェハ表面のドライエッチングを行う。したがっ
て、第１のプラズマ処理部４Ａ、第２のプラズマ処理部
４Ｂは、半導体ウェハ１１のドライエッチング手段とな
っている。

【００１４】プリセンタ部５は、後述する研磨部６へ渡
される半導体ウェハ１１を予め位置合わせするプリセン
タ動作を行う。ウェハ洗浄部１０は、研磨部６によって
研磨された半導体ウェハ１１を洗浄液によって洗浄す
る。すなわち、ウェハ洗浄部１０は半導体ウェハの洗浄
手段となっている。

【００１５】ベース部１の上面の後半部１ｂには、研磨
部６が配設されている。研磨部６はベース部１上面に立
設された壁部６ａを備え、壁部６ａの前側面には第１の
研磨ユニット８Ａ、第２の研磨ユニット８Ｂが配設され
ている。第１の研磨ユニット８Ａ、第２の研磨ユニット
８Ｂはそれぞれ半導体ウェハ１１の粗研磨および仕上げ
研磨を行う。すなわち研磨部６は、半導体ウェハ１１の
機械研磨を行う研磨手段となっている。第１の研磨ユニ
ット８Ａ、第２の研磨ユニット８Ｂの下方には、コーミ
ング６ｂに囲まれてターンテーブル７が配設されてい
る。ターンテーブル７はインデックス回転し、研磨対象
の半導体ウェハ１１を保持して第１の研磨ユニット８Ａ
や第２の研磨ユニット８Ｂに対して位置決めする。

【００１６】研磨部６の手前側には、ウェハ搬入部９
Ａ、ウェハ搬出部９Ｂが配設されている。ウェハ搬入部
９Ａは、プリセンタ部５で位置合わせされた半導体ウェ
ハ１１を研磨部６に搬入する。ウェハ搬出部９Ｂは、機
械研磨後の半導体ウェハ１１を研磨部６から搬出する。
したがって、前述のウェハ搬送部３、ウェハ搬入部９
Ａ、ウェハ搬出部９Ｂは、研磨部６、ウェハ洗浄部１
０、第１のプラズマ処理部４Ａ又は第２のプラズマ処理
部４Ｂの間で半導体ウェハ１１の受け渡しを行い、研磨
部６に半導体ウェハ１１を供給しかつ第１のプラズマ処
理部４Ａ又は第２のプラズマ処理部４Ｂからドライエッ
チング後の半導体ウェハ１１を取り出すウェハハンドリ
ング手段となっている。

【００１７】以下、各部の構成および機能について順次
説明する。図１、図２に示すように、ウェハ収納部２は
２つのウェハ収納用のマガジン２Ａ，２Ｂを備えてい
る。マガジン２Ａ，２Ｂは薄化加工の対象の半導体ウェ
ハを多数収納する。図３、図４に示すように、マガジン
２Ａ，２Ｂは筺体１２の内部に棚部材１３を多段に設け
た構造となっており、棚部材１３上には半導体ウェハ１
１が載置される。

【００１８】半導体ウェハ１１はシリコンを主成分と
し、複数の半導体素子が作り込まれている。半導体ウェ
ハ１１の回路形成面上には保護膜１１ａが形成されてい
る（図１０（ｂ）参照）。保護膜１１ａは半導体ウェハ
１１の回路パターンを保護するとともに、半導体ウェハ
１１を補強して抗折強度を向上させる機能を有してい
る。半導体ウェハ１１をマガジン２Ａ，２Ｂに収納する
際には、保護膜１１ａ側を上向きにした状態で棚部材１
３上に載置される。

【００１９】図２において、前半部１ａの中央部に形成
された凹部１ｃ内には、ウェハ搬送部３が設置されてい
る。ウェハ搬送部３のベース部材３ａ上には極座標系の
ロボット機構が配設されている。ベース部材３ａは図示
しない駆動機構によってベース部１上を３６０度旋回可
能になっており、ロボット機構の向きを自由に制御する
ことができる。

【００２０】ロボット機構はベース部材３ａ上に立設さ
れた上下方向に伸縮自在なアーム軸（図示せず）に対し
て横方向に延設された第１旋回アーム１４ａに第２旋回
アーム１４ｂを連結し、さらに第２旋回アーム１４ｂの
先端部にウェハ保持部１７を装着して構成されている。
ウェハ保持部１７は上面に吸着孔１７ａが設けられた２
股のフォーク状部材１７ｂ（図４参照）を備えており、
ハンド回転機構１５によって軸廻りに回転し、手首機構
１６によってウェハ保持部１７の傾きを制御する。さら
に第１旋回アーム１４ａと第２旋回アーム１４ｂを旋回
させることにより、ウェハ保持部１７を水平方向に進退
させることができる。

【００２１】ロボット機構の各部を駆動することによ
り、ウェハ保持部１７はマガジン２Ａ，２Ｂや第１のプ
ラズマ処理部４Ａ、第２のプラズマ処理部４Ｂ、プリセ
ンタ部５およびウェハ洗浄部１０などのウェハ受け渡し
対象に対して移動する。そしてウェハ保持部１７によっ
て半導体ウェハ１１を保持してウェハ受け渡し対象の各
部間で半導体ウェハの受け渡しを行う。

【００２２】すなわち、ベース部材３ａを旋回させてウ
ェハ保持部１７を任意の方向に向けることができ、第１
旋回アーム１４ａ、第２旋回アーム１４ｂにより、ウェ
ハ保持部１７を水平方向に前進させて前記ウェハ受け渡
し対象の各部へアクセスさせることができる。またハン
ド回転機構１５を駆動することにより、ウェハ保持部１
７に吸着孔１７ａによって吸着保持された状態の半導体
ウェハ１１（図４参照）は上下反転され、図示しないア
ーム軸を駆動することにより、ウェハ保持部１７は上下
動する。このように、極座標系のロボット機構を用いた
ウェハ搬送部３の周囲に、前記ウェハ受け渡し対象の各
部を放射状に配置した構成を採用することにより、単一
のロボット機構によって複数のウェハ受け渡し対象をカ
バーすることができ、作業効率に優れたコンパクトな半
導体ウェハの加工装置が実現される。

【００２３】ここでウェハ保持部１７による半導体ウェ
ハ１１のマガジン２Ａ，２Ｂからの取り出し動作および
収納動作について説明する。取り出し時には、図３に示
すようにウェハ保持部１７を吸着孔１７ａを下向きにし
た姿勢で、マガジン２Ａ（２Ｂ）内に収納された半導体
ウェハ１１の上方まで差し込む。次いでウェハ保持部１
７を下降させて半導体ウェハ１１の上面に当接させ、こ
の状態で吸着孔１７ａから真空吸着することにより、半
導体ウェハ１１はウェハ保持部１７の下面に吸着保持さ
れる。この後ウェハ保持部１７を再び上昇させてマガジ
ン２Ａ（２Ｂ）外に引き出すと、半導体ウェハ１１はウ
ェハ保持部１７の下面に吸着保持された状態で取り出さ
れる。

【００２４】図４は半導体ウェハ１１をマガジン２Ａ
（２Ｂ）内に戻し入れる収納動作を示している。この収
納動作では、薄化加工面が上向きの状態でウェハ保持部
１７によって上面側から吸着保持された半導体ウェハ１
１を、ウェハ保持部１７を軸廻りに回転させることによ
り上下反転させて、保護膜１１ａを上向きにした姿勢に
してマガジン２Ａ（２Ｂ）内に収納する。このとき、同
一の半導体ウェハ１１は、加工前に収納されていた同一
の位置に戻し入れられる。

【００２５】この戻し入れは、半導体ウェハ１１を上面
に保持したウェハ保持部１７をマガジン２Ａ（２Ｂ）内
に挿入し、次いで真空吸着を解除した後にウェハ保持部
１７を下降させることにより行われる。すなわち、この
下降動作において図４に示すようにウェハ保持部１７の
フォーク状部材１７ｂは、棚部材１３上に半導体ウェハ
１１を載置した状態で切り欠き部１３ａを下方に向かっ
て通過する。そしてウェハ保持部１７をマガジン外に引
き出すことにより、半導体ウェハ１１の収納が完了す
る。

【００２６】次に図５を参照してプリセンタ部５につい
て説明する。プリセンタ部５は、研磨部６に供給される
半導体ウェハ１１を予め位置合わせするものである。図
５において、プリセンタ部５は円形の載置テーブル２０
を備えている。載置テーブル２０の上面にはウェハ保持
部１７の形状に対応して上面が部分的に除去された除去
部２１（ハッチング部参照）が形成されており、除去部
２１の深さは除去部２１内にウェハ保持部１７が収容で
きる深さに設定されている。

【００２７】半導体ウェハ１１のプリセンタ部５への搬
入は次のようにして行われる。まず半導体ウェハ１１を
上面側に保持したウェハ保持部１７を載置テーブル２０
上に移動させてウェハ保持部１７の水平位置を除去部２
１に合わせ、次いでウェハ保持部１７が除去部２１内に
収容される高さ位置まで下降させる。これにより、半導
体ウェハ１１は載置テーブル２０上に載置される。そし
てこの後ウェハ保持部１７を除去部２１内から退避させ
ることにより、半導体ウェハ１１の搬入が完了する。

【００２８】載置テーブル２０には、１２０度の等配位
置に中心に向かって放射状に複数の溝状部２２が設けら
れており、各溝状部２２は溝方向に沿って移動可能な位
置決め爪２２ａを備えている。載置テーブル２０上に半
導体ウェハ１１を載置した状態で、位置決め爪２２ａを
載置テーブル２０の中心に向かって移動させることによ
り、半導体ウェハ１１は載置テーブル２０の中心位置に
対して位置合わせされる。すなわちプリセンタ部５は、
研磨部６に供給される半導体ウェハ１１を載置し位置合
わせを行う載置部となっている。

【００２９】プリセンタ部５に隣接してウェハ搬入部９
Ａが配設されている。ウェハ搬入部９Ａは、図５に示す
ようにアーム駆動機構２３によって旋回・上下駆動され
る搬送アーム２４Ａの先端部に吸着ヘッド２５Ａを装着
して構成される。吸着ヘッド２５Ａをプリセンタ部５の
半導体ウェハ１１上に移動させて下降させると、吸着ヘ
ッド２５Ａは半導体ウェハ１１を吸着保持する。この
後、搬送アーム２４Ａを上昇させ研磨部６の方向に旋回
移動させることにより、半導体ウェハ１１は研磨部６へ
搬入され、ウェハ受け渡しステーション（後述）まで移
動する。

【００３０】次に図２、図６を参照して研磨部６につい
て説明する。図２、図６を参照して研磨部６について説
明する。図２、図６に示すように、ベース部１の上面に
はターンテーブル７が配設されている。ターンテーブル
７は中心軸廻りにインデックス回転可能となっており、
インデックス位置である１２０度等配位置には、３基の
チャックテーブル７ａが設けられている。

【００３１】各チャックテーブル７ａは、ウェハ受け渡
しステーション（図６において左側のインデックス位
置）において、ウェハ搬入部９Ａの搬送アーム２４Ａか
ら半導体ウェハ１１を受け取る。チャックテーブル７ａ
はその上面に半導体ウェハ１１を吸着保持するととも
に、それぞれ軸中心廻りに回転自在となっている。

【００３２】ベース部１上面の右端部に立設された壁部
６ａの側面には、第１の研磨ユニット８Ａ、第２の研磨
ユニット８Ｂが設けられている。第１の研磨ユニット８
Ａ、第２の研磨ユニット８Ｂの水平方向の配置は、それ
ぞれターンテーブル７のインデックス位置に対応したも
のとなっており、第１の研磨ユニット８Ａ、第２の研磨
ユニット８Ｂの下方のインデックス位置はそれぞれ粗研
磨ステーション、仕上げ研磨ステーションとなってい
る。

【００３３】第１の研磨ユニット８Ａ、第２の研磨ユニ
ット８Ｂは、それぞれ下部に回転駆動部３０を備えてい
る。回転駆動部３０の下面には半導体ウェハ１１を研磨
する粗研磨用又は仕上げ研磨用の砥石３１Ａ，３１Ｂが
装着される。粗研磨用には＃５００程度の砥石が使用さ
れ、仕上げ研磨用には一般的に＃３０００〜＃４０００
の砥石が使用される。これらの第１の研磨ユニット８
Ａ、第１の研磨ユニット８Ｂはそれぞれ内蔵された上下
動機構により昇降する。

【００３４】図６に示すように半導体ウェハ１１を保持
したチャックテーブル７ａを第１の研磨ユニット８Ａ
（または第２の研磨ユニット８Ｂ）の下方のインデック
ス位置（研磨位置）に移動させた状態で、砥石３１Ａ
（または３１Ｂ）を下降させて半導体ウェハ１１の上面
に当接させ、砥石３１Ａ（または３１Ｂ）を回転駆動部
３０によって回転させることにより、半導体ウェハ１１
の上面は研磨される。

【００３５】これらの第１の研磨ユニット８Ａ、第２の
研磨ユニット８Ｂの下方の研磨位置にチャックテーブル
７ａが位置した状態では、チャックテーブル７ａは図示
しない駆動機構によって回転駆動されるようになってい
る。このチャックテーブル７ａの回転と上述の砥石３１
Ａ，３１Ｂの回転を組み合わせることにより、研磨時に
は半導体ウェハ１１の上面は偏りなく均一に研磨され
る。

【００３６】この研磨時には、半導体ウェハ１１の研磨
面に対して研磨液が図示しない研磨液供給手段により供
給される。そしてこの研磨液はベース部１の上面にター
ンテーブル７を囲んで設けられたコーミング６ｂ内に溜
まり、外部へ導出される。研磨後の半導体ウェハ１１は
チャックテーブル７ａをターンテーブル７のインデック
ス回転によって移動させることによりウェハ受け渡し位
置まで移動し、その後ウェハ搬出部９Ｂの搬送アーム２
４Ｂによって搬出される。

【００３７】次に図７を参照してウェハ洗浄部１０の構
造について説明する。図１のＢＢ断面を示す図７におい
て、箱状の洗浄フレーム部３５の上部には、前面および
２つの側面を部分的に切り取ることにより開口部３５ａ
が設けられている。開口部３５ａは、半導体ウェハ１１
を保持したウェハ搬出部９Ｂが出入可能な大きさとなっ
ている。洗浄フレーム部３５の底部３５ｂには、排水用
の開孔３５ｃおよび上方に突出した形状の軸受けボス３
５ｄが設けられている。軸受けボス３５ｄ内には軸受け
３８が嵌着されており、軸受け３８に軸支された垂直な
軸部３９の上部には回転支持部４０が結合されている。

【００３８】回転支持部４０の水平な上面には複数の吸
着孔４０ａが設けられており、吸着孔４０ａは軸部３９
内に設けられた吸引孔３９ａと連通している。回転支持
部４０の上面に半導体ウェハ１１を載置した状態で吸引
孔３９ａと接続された吸引制御部４６を駆動して吸引孔
３９ａから真空吸引することにより、半導体ウェハ１１
は回転支持部４０の上面に吸着保持される。

【００３９】また軸部３９の下部にはプーリ４１が結合
されており、モータ４４の回転軸４４ａに結合されたプ
ーリ４３とプーリ４１にはベルト４２が調帯されてい
る。モータ４４はモータ駆動部４５により駆動される。
モータ４４を駆動することにより軸部３９は回転し、し
たがって回転支持部４０に保持された半導体ウェハ１１
はスピン回転する。

【００４０】洗浄フレーム部３５の内部には、半導体ウ
ェハ１１を囲んだ形状の筒形のカバー部３６が上下動自
在に装着されており、カバー部３６の上部に設けられた
フランジ部３６ａには、シリンダ３７のロッド３７ａが
結合されている。シリンダ３７を駆動することにより、
カバー部３６は上下動する。カバー部３６が上昇した状
態では、フランジ部３６ａは洗浄フレーム部３５の天井
面に接する位置にあり、開口部３５ａはカバー部３６に
よって閉ざされる。

【００４１】洗浄フレーム部３５の天井面には、洗浄液
ノズル４７およびエアーノズル４９がそれぞれ噴出方向
を下方に向けて配設されている。洗浄液ノズル４７は純
水等の洗浄液を供給する洗浄液供給部４８と接続されて
おり、洗浄液供給部４８を駆動することにより、洗浄液
ノズル４７から回転支持部４０に支持された半導体ウェ
ハ１１の上面に対して洗浄液が噴射される。

【００４２】このときモータ４４を駆動することによっ
て半導体ウェハ１１はスピン回転状態にあり、半導体ウ
ェハ１１の中心部に噴射された洗浄液は遠心力によって
半導体ウェハ１１の外縁方向に流動する。これにより半
導体ウェハ１１上面に付着した異物は洗浄液とともに除
去され、洗浄フレーム部３５の底面に溜まる。そして洗
浄液とともに開口部３５ｃから排水管３５ｅを経て図示
しない排水処理装置へ導かれる。

【００４３】またエアーノズル４９はエアー供給部５０
と接続されており、エアー供給部５０を駆動することに
より、エアーノズル４９のエア孔４９ａより下方にエア
ーが噴射される。これにより洗浄後の半導体ウェハ１１
上面に残留付着する洗浄液滴は除去され、水切りおよび
乾燥が行われる。上記の各動作は、シリンダ３７、モー
タ駆動部４５、吸引制御部４６、洗浄液供給部４８およ
びエアー供給部５０を、装置本体の制御部（図示せず）
によって制御することにより行われる。

【００４４】次に図８を参照して第１および第２のプラ
ズマ処理部４Ａ，４Ｂについて説明する。これらの２つ
のプラズマ処理部は同一機能を有するものであり、作業
負荷に応じて１方のみもしくは両方を使用するようにな
っている。図２のＡＡ断面を示す図８において、真空チ
ャンバ５１の側面には開口部５１ａが設けられている。
開口部５１ａは半導体ウェハ１１の搬出入用であり、半
導体ウェハ１１を保持したウェハ保持部１７が出入可能
な大きさとなっている。開口部５１ａは昇降式のゲート
５６を備えており、ゲート５６はシリンダ５７のロッド
５７ａに結合されている。シリンダ５７を駆動すること
により、ゲート５６は昇降し、開口部５１ａは開閉され
る。

【００４５】真空チャンバ５１の天井面および底面には
それぞれ開口部５１ｂ，５１ｃが設けられている。開口
部５１ｂには真空密の軸受け５１ｅを介して上部電極５
２の支持部５２ａが上下動自在に挿通している。支持部
５２ａは電極昇降駆動部５５と結合されており、電極昇
降駆動部５５を駆動することにより、上部電極５２は昇
降する。

【００４６】上部電極５２の下面にはガス噴出口５２ｂ
が多数開口しており、ガス噴出口５２ｂは支持部５２ａ
の内部に設けられた内孔５２ｃを介してガス供給部５４
と接続されている。ガス供給部５４はＣＦ₄などのフッ
素系ガスと酸素を主体とするプラズマ発生用の混合ガス
を供給する。

【００４７】真空チャンバ５１の底面の開口部５１ｃに
は絶縁体５３を介して下部電極５８の支持部５８ａが真
空密に挿通している。下部電極５８の上面には吸着孔５
８ｂが多数設けられており、吸着孔５８ｂは支持部５８
ａの内部に設けられた内孔５８ｃを介して吸引制御部６
０と接続されている。吸引制御部６０を駆動して、吸着
孔５８ｂから真空吸引することにより、下部電極５８の
上面に半導体ウェハ１１を真空吸着して保持する。また
吸引制御部６０を駆動して吸着孔５８ｂに正圧を付与す
ることにより、吸着保持した半導体ウェハ１１を吸着状
態から解放する。

【００４８】下部電極５８の内部には冷却孔５８ｄが設
けられており、冷却孔５８ｄは支持部５８ａ内の内孔５
８ｅを介して電極冷却部６１と接続されている。電極冷
却部６１を駆動して冷却孔５８ｄ内を冷媒を循環させる
ことにより、プラズマ処理時に発生する熱は下部電極５
８から冷媒へ伝達される。これにより下部電極５８の異
常昇温が防止され、下部電極５８上に載置された半導体
ウェハ１１の保護膜１１ａへの熱によるダメージを防止
することができる。

【００４９】真空チャンバ５１には排気孔５１ｄが設け
られており、排気孔５１ｄは管継手５１ｆを介してガス
排気部５９に接続されている。ガス排気部５９を駆動す
ることにより、真空チャンバ５１内の空間は真空排気さ
れる。下部電極５８は支持部５８ａを介して高周波電源
部６２と電気的に接続されている。上部電極５２は支持
部５２ａを介して接地部５２ｄに接続されており、高周
波電源部６２を駆動することにより、相対向した上部電
極５２と下部電極５８の間には高周波電圧が印加され
る。

【００５０】プラズマ処理においては、下部電極５８上
に半導体ウェハ１１を載置して保持させた状態で、まず
真空チャンバ５１を閉じ内部を真空排気する。そして真
空チャンバ５１内にガス供給部５４からプラズマ発生用
の混合ガスを供給した状態で上部電極５２と下部電極５
８の間に高周波電圧を印加することにより、上部電極５
２と下部電極５８との間にはプラズマ放電が発生する。
これにより発生するプラズマのエッチング効果により、
半導体ウェハ１１の上面はエッチングされ薄化加工が行
われる。

【００５１】ガス供給部５４、電極昇降駆動部５５、ガ
ス排気部５９、吸引制御部６０、電極冷却部６１、高周
波電源部６２を本体装置の制御部（図示せず）によって
制御することにより、上述のプラズマ処理動作が実行さ
れる。このとき、ガス供給部５４からはガス流量のデー
タが、ガス排気部５９からはチャンバー内圧のデータ
が、吸引制御部６０からは冷媒温度（すなわち電極温
度）のデータが制御部に伝達される。制御部はこれらの
データに基づいて、プラズマ処理動作を制御する。

【００５２】この半導体ウェハ１１の加工装置は上記の
ように構成されており、以下、半導体ウェハの薄化加工
について説明する。この薄化加工は、複数の半導体素子
が作り込まれた半導体ウェハ１１の回路形成面に保護膜
１１ａを形成した後に行われる。この半導体ウェハ１１
は、図３に示すようにマガジン２Ａ（又は２Ｂ）に保護
膜１１ａ側を上向きにして収納された状態で供給され、
図３に示すようにウェハ保持部１７によって保護膜１１
ａ側を真空吸着されて取り出される。そして半導体ウェ
ハ１１を下面に吸着保持したウェハ保持部１７は、ウェ
ハ搬送部３のロボット機構によってプリセンタ部５まで
移動する。

【００５３】ここでウェハ保持部１７を軸廻りに回転さ
せ、ウェハ保持部１７に吸着保持された半導体ウェハ１
１を上下反転させる。これにより、半導体ウェハ１１は
保護膜１１ａを下向きにして、図５に示すようにウェハ
保持部１７の上面に吸着保持された状態となる。そして
ウェハ保持部１７を下降させることにより、半導体ウェ
ハ１１は保護膜１１ａ側を下に向けた状態で載置テーブ
ル２０上に載置される。この後ウェハ保持部１７が溝部
２１内から退避したならば、位置決め爪２２ａが３方向
から半導体ウェハ１１の外周部を中心に向かって押し付
ける。これにより、半導体ウェハ１１の位置合わせ、す
なわちプリセンタ動作が行われる。

【００５４】次いでこのプリセンタ動作により位置合わ
せされた半導体ウェハ１１は、ウェハ搬入部９Ａの吸着
ヘッド２５Ａによってピックアップされ、図６に示すよ
うに研磨部６に渡される。すなわち吸着ヘッド２５Ａを
ウェハ受け渡し位置まで移動させ、そこで半導体ウェハ
１１をチャックテーブル７ａ上に移載する。

【００５５】この後、研磨部６による機械研磨が行われ
る。まず半導体ウェハ１１を保持したチャックテーブル
７ａは第１の研磨ユニット８Ａの下方の粗研磨ステーシ
ョンへ移動し、ここで砥石３１Ａを用いた粗研磨加工が
行われる。次いでチャックテーブル７ａは仕上げ研磨ス
テーションへ移動し、第２の研磨ユニット８Ｂによって
より細かい砥石３１Ｂを用いた仕上げ研磨が行われる。
このとき、半導体ウェハ１１は所定の目標厚さ寸法より
も所定厚さだけ厚い寸法、すなわち３μｍ〜５０μｍの
範囲で設定されるドライエッチング代だけ厚い寸法に薄
化される。

【００５６】仕上げ研磨が終了すると、当該半導体ウェ
ハ１１を保持したチャックテーブル７ａは、ターンテー
ブル７がインデックス回転することにより再びウェハ受
け渡しステーションまで移動する。そしてこの半導体ウ
ェハ１１はウェハ搬出部９Ｂの吸着ヘッド２５Ｂによっ
てピックアップされ、搬送アーム２４Ｂを旋回させるこ
とにより、ウェハ洗浄部１０まで移動する。したがっ
て、ウェハ搬出部９Ｂは、研磨部６から研磨後の半導体
ウェハ１１を取り出し、ウェハ洗浄部１０に渡す洗浄前
搬送手段となっている。

【００５７】この半導体ウェハ１１の搬出動作におい
て、本実施の形態では半導体ウェハ１１には保護膜１１
ａが形成されていることから、機械研磨によってマイク
ロクラック導入層が生成した状態にあっても抗折強度が
補強され、搬送中の半導体ウェハ１１の破損を防止する
ことができる。

【００５８】次に、ウェハ洗浄部１０における洗浄動作
を、図１１のフロー図に従って説明する。まず図７にお
いてカバー部３６が下降した状態で、ウェハ搬出部９Ｂ
の搬送アーム２４Ｂを旋回させ、吸着ヘッド２５Ｂに保
持された半導体ウェハ１１を洗浄フレーム部３５内に搬
入して回転支持部４０上に移載する（ＳＴ１）。

【００５９】次いで回転支持部４０の吸着孔４０ａから
真空吸引することにより半導体ウェハ１１を吸着保持す
る（ＳＴ２）とともに、吸着ヘッド２５Ｂによる半導体
ウェハ１１の吸着を解除する（ＳＴ３）。そして搬送ア
ーム２４Ｂが外部に退避したならば、カバー部３６を上
昇させる（ＳＴ４）。これにより半導体ウェハ１１は洗
浄フレーム部３５内で周囲を閉囲された状態となり、洗
浄液の噴射が可能な状態となる。

【００６０】この後モータ４４を駆動して回転支持部４
０を回転させ、半導体ウェハ１１をスピン回転させる
（ＳＴ５）。そしてこの状態で洗浄液ノズル４７から洗
浄液を噴射させ（ＳＴ６）、所定の洗浄時間経過後に洗
浄液の噴射を停止する（ＳＴ７）。この後エアーノズル
４９からエアーを吹き出し（ＳＴ８）、半導体ウェハ１
１上面の水切り・乾燥を行う。そして所定時間後にエア
ー吹き出しを停止し（ＳＴ９）、その後回転支持部４０
の回転を停止させる（ＳＴ１０）。これにより、洗浄及
び水切り・乾燥が終了する。

【００６１】この後カバー部３６を下降させたならば
（ＳＴ１１）、ウェハ搬送部３のロボット機構を駆動し
てウェハ保持部１７を洗浄フレーム部３５内に進入させ
る（ＳＴ１２）。そしてウェハ保持部１７の吸着孔１７
ａによって半導体ウェハ１１の上面を吸着するととも
に、回転支持部４０の吸着孔４０ａによる吸着を解除す
る（ＳＴ１３）。そして半導体ウェハ１１をピックアッ
プしたウェハ保持部１７を上昇させて、洗浄フレーム部
３５外に搬出する（ＳＴ１４）。

【００６２】次に洗浄により表面の異物が除去された半
導体ウェハ１１は、第１のプラズマ処理部４Ａ又は第２
のプラズマ処理部４Ｂのいずれかに移動し、ここでプラ
ズマエッチング（ドライエッチング）が行われる。この
プラズマエッチングは、機械研磨によって目標厚さより
３μｍ〜５０μｍの範囲で設定されるドライエッチング
代だけ厚い寸法に薄化された半導体ウェハ１１の表面
を、更にプラズマエッチングしてドライエッチング代分
を除去することにより、半導体ウェハ１１を目標厚さに
薄化するものである。

【００６３】＃３０００〜＃４０００の砥石で仕上げ研
磨を行う場合、このドライエッチング代は５μｍ〜６μ
ｍ程度に設定するのが望ましい。これにより、研磨効率
の優れた機械研磨の適用割合を極力大きくして作業効率
を向上させるとともに、仕上げ研磨によって生じるマイ
クロクラック導入層（一般に３μｍ〜５μｍ）を完全に
除去することができ、作業効率と除去品質を両立させる
ことができる。

【００６４】このプラズマエッチングについて、図９、
図１０を参照して説明する。図９（ａ）に示すように、
ウェハ搬送部３のロボット機構によりウェハ洗浄部１０
から洗浄後の半導体ウェハ１１を下面に吸着保持したウ
ェハ保持部１７を、真空チャンバ５１の開口部５１ａの
側方まで移動させる。このとき、ゲート５６が下降して
開口部５１ａは開放状態にあり、上部電極５２は電極昇
降駆動部５５によって上昇した状態にある。ウェハ搬送
部３は、ウェハ洗浄部１０から洗浄後の半導体ウェハ１
１を取り出し、プラズマエッチング部４Ａ，４Ｂに渡す
洗浄後搬送手段となっている。

【００６５】次いで図９（ｂ）に示すように、ウェハ保
持部１７を開口部５１ａを介して真空チャンバ５１内に
進入させ、ウェハ保持部１７を下降させることにより、
下面に保持した半導体ウェハ１１を下部電極５８の上面
に載置する。そしてウェハ保持部１７による吸着を解除
するとともに、下部電極５８の吸着孔５８ｂによって半
導体ウェハ１１の保護膜１１ａを吸着保持する。

【００６６】この後、ウェハ保持部１７を上昇させて外
部に退避させたならば、図１０（ａ）に示すようにシリ
ンダ５７を駆動してゲート５６を上昇させ、真空チャン
バ１を閉じる。そして電極昇降駆動部５５を駆動して上
部電極５２を下降させ、図１０（ｂ）に示すように上部
電極５２の下面と下部電極５８の上面の間の距離をプラ
ズマエッチング処理に適した所定の電極間距離Ｄに設定
する。

【００６７】そして、この状態で前述のプラズマエッチ
ング処理が行われる。すなわち真空チャンバ５１内を排
気した後に、フッ素系ガスと酸素ガスの混合ガスをプラ
ズマ発生用ガスとして上部電極５２の下面のガス噴出口
５２ｂから噴出させて真空チャンバ５１内を所定のガス
圧力に維持する。そしてこの状態で上部電極５２と下部
電極５８の間に高周波電圧を印加する。これにより、上
部電極５２と下部電極５８の間の空間にはプラズマ放電
が発生し、このプラズマ放電により生じる活性物質の作
用により、半導体ウェハ１１の表面のシリコンが除去さ
れる。

【００６８】そしてこのプラズマエッチング処理は、半
導体ウェハ１１が目標厚さになるまで継続して行われ
る。これにより、機械研磨工程において半導体ウェハ１
１の表面に生じたマイクロクラック導入層が除去され
る。このマイクロクラック導入層は通常３μｍ〜５μｍ
の厚さで生成されるため、前述のように目標厚さよりマ
イクロクラック導入層を超えるドライエッチング代だけ
厚い寸法に機械研磨し、この後ドライエッチング代分だ
けプラズマエッチングで除去することにより、目標厚さ
まで加工された状態では、マイクロクラック導入層は完
全に除去される。

【００６９】プラズマエッチング完了後の半導体ウェハ
１１は、ウェハ搬送部３のウェハ保持部１７によって取
り出され、ウェハ収納部２の当該半導体ウェハ１１が取
り出されたマガジン２Ａ（または２Ｂ）の同一位置に収
納される。そして上記動作が他の半導体ウェハ１１につ
いても継続して繰り返される。この薄化加工後の半導体
ウェハ１１の搬送において、上述のようにマイクロクラ
ック導入層が完全に除去されているので、半導体ウェハ
１１の抗折強度が向上し半導体ウェハ１１の破損が生じ
ない。このように、本実施の形態によれば、マイクロク
ラックに起因して半導体ウェハ１１の搬送時など製造過
程において発生する破損を防止して、加工歩留りを向上
させることができる。

【００７０】また、プラズマエッチングを用いたドライ
エッチングにおいては、従来のウエットエッチングにお
いて使用されたフッ酸や硝酸などの化学薬液を必要とし
ないことから、窒素酸化物などの有害な環境汚染物質の
発生がなく、また使用済エッチング液の廃液処理の必要
がなく、環境負荷を大幅に軽減することができる。

【００７１】さらに本実施の形態に示す半導体ウェハの
加工装置では、共通のベース部１上に、研磨部６とそれ
以外の各部との領域を分離して配置し、これらの間にお
いてそれぞれ個別の搬送手段によって半導体ウェハ１１
の受け渡しを行うようにしている。すなわち、研磨液を
使用し研磨粉など汚染物の付着が避けられない作業領域
（図１、図２に示す後半部１ｂ参照）における汚染物質
が付着した状態での半導体ウェハ１１の搬送と、処理対
象物に高い清浄度が求められるプラズマエッチング処理
などクリーンルーム領域（図１、図２に示す前半部１ａ
参照）における清浄状態での半導体ウェハ１１の搬送と
を、それぞれ個別の搬送手段によって分離して行うよう
にしている。

【００７２】これにより、クリーンルーム領域における
搬送手段が汚染物質の付着によって汚染されることがな
い。したがって、マイクロクラック導入層除去を目的と
して行われるプラズマエッチング処理において、半導体
ウェハ１１の表面にはエッチング効果を阻害する異物の
付着がなく、半導体ウェハ１１の表面のマイクロクラッ
ク導入層を完全に除去して抗折強度を向上させることが
できる。また複数の個別装置間でロボットなどの搬送手
段を用いて半導体ウェハ１１を受け渡す方法と比較し
て、搬送時の半導体ウェハ１１の受け渡しのための持ち
換え回数を最小回数に抑えることができる。したがっ
て、ハンドリング時の半導体ウェハ１１の破損の確率を
減少させて、前述の加工歩留りを更に向上させることが
可能となっている。

【００７３】なお本発明では、上述した実施の形態に限
らず種々の変更を加えて実施してもよい。例えば本実施
の形態では、機械研磨を粗研磨工程と仕上げ研磨工程の
２段階で行っているが、仕上げ研磨工程を省略してもよ
い。この場合、粗い砥石で研磨するのでウェハの上面の
マイクロクラック導入層の深さは１０μｍ以上になる。

【００７４】従って、ドライエッチング代を５０μｍ程
残し、残りをドライエッチングして目標厚さまで加工す
るとマイクロクラック導入層を完全に除去することがで
きる。機械研磨を粗研磨工程のみの１段階とすることに
より研磨部の小型化が可能となり、占有床面積の小さな
半導体ウェハの加工装置を実現することができる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、機械研磨によって半導
体ウェハの表面を研磨し、次いで機械研磨された面を目
標厚さにドライエッチングするようにしたので、環境汚
染物質の発生がなく環境負荷の小さい半導体ウェハの加
工方法が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置の斜視図

【図２】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置の平面図

【図３】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置のウェハ収納部の斜視図

【図４】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置のウェハ収納部の斜視図

【図５】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置の部分平面図

【図６】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置の研磨部の側面図

【図７】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置のウェハ洗浄部の断面図

【図８】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工装
置のプラズマ処理部の断面図

【図９】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工方
法の工程説明図

【図１０】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工
方法の工程説明図

【図１１】本発明の一実施の形態の半導体ウェハの加工
方法における半導体ウェハ洗浄のフロー図

【符号の説明】

２ ウェハ収納部 ３ ウェハ搬送部 ４Ａ 第１のプラズマ処理部 ４Ｂ 第２のプラズマ処理部 ５ プリセンタ部 ６ 研磨部 ８Ａ 第１の研磨ユニット ８Ｂ 第２の研磨ユニット ９Ａ ウェハ搬入部 ９Ｂ ウェハ搬出部 １０ ウェハ洗浄部 １１ 半導体ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有田 潔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 土師 宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岩井 哲博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA11 AA16 BA04 BA07 BB13 BB20 BB25 BC06 CA05 DA01 DA26 DB01 FA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械研磨によって半導体ウェハの表面を研
   磨し、次いで研磨された面をドライエッチングすること
   により前記半導体ウェハを目標厚さに薄化加工する半導
   体ウェハの加工方法であって、機械研磨によって前記目
   標厚さに３μｍ〜５０μｍの範囲で設定されるドライエ
   ッチング代を加えた厚さに研磨することを特徴とする半
   導体ウェハの加工方法。
2. 【請求項２】前記半導体ウェハは、シリコンを主成分と
   することを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハの加
   工方法。
3. 【請求項３】前記機械研磨によって半導体ウェハを研磨
   した後、ドライエッチングを行う前に半導体ウェハを液
   体によって洗浄することを特徴とする請求項１記載の半
   導体ウェハの加工方法。
4. 【請求項４】前記液体は水であることを特徴とする請求
   項３記載の半導体ウェハの加工方法。
5. 【請求項５】回路形成面に保護膜が形成された半導体ウ
   ェハを薄化加工する半導体ウェハの加工方法であって、
   前記半導体ウェハの保護膜形成面の反対側を機械研磨に
   よって研磨する工程と、研磨後の半導体ウェハを液体に
   よって洗浄する工程と、洗浄後の半導体ウェハをドライ
   エッチングする工程とを含むことを特徴とする半導体ウ
   ェハの加工方法。