JP2007059949A - 半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
平面研削されたウェーハの中心付近や外周縁部に生じるこのような平坦度の低下を極力抑制し、平坦化ないし研磨工程においてこれらを容易に修正し平坦化し得る様にすることで、平面研削工程をへたウェーハから、高い平坦度を有する半導体ウェーハを効率よく製造することができる半導体ウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】
チャックテーブルに固定された半導体ウェーハをカップ型研削砥石を用いて平面研削するにあたり、該研削砥石を半導体ウェーハの中心より切り込み、半導体ウェーハの外周縁にて該研削砥石が半導体ウェーハを離脱するように該半導体ウェーハの外周縁へ向けて研削し、該研削された半導体ウェーハをＣＭＰで研磨するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面研削した後に平坦化ないし研磨して得られる半導体ウェーハ（以下ウェーハということがある）の製造方法に関する。

この種の半導体ウェーハの製造方法においては、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す次のような方法で半導体ウェーハを平面研削した後、研削による加工歪層の除去と平坦度、平滑度の向上のために、片面もしくは表裏両面を研磨〔ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）〕又はＰＡＣＥ（Ｐｌａｓｍａ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法（例えば、特許第２５６５６１７号）による平坦化のための加工が行われる。

（１）まず、半導体ウェーハＷを固定するチャックテーブル１２の回転軸中心１２ａがカップ型研削砥石（以下単に研削砥石ということがある）１６の回転軸１４の回転軸中心１４ａと僅かにある一定の傾きθを持った状態で自転し、回転する研削砥石１６が下降し、研削砥石１６がチャックテーブル１２と接触してチャックテーブル１２が研削される〔図１０（ａ）〕のでチャックテーブル１２の研削仕上げ面はその回転中心を頂点とし外周に向かって頂角が（１８０−２θ）の円錐面となる。
（２）次に、平面研削されたチャックテーブル１２にウェーハＷを固定し、チャックテーブル１２を回転させる〔図１０（ｂ）〕。
（３）さらに、回転する研削砥石１６が半導体ウェーハ面に向かって下降し、該研削砥石１６がウェーハＷと接触してウェーハＷが平面研削される〔図１０（ｃ）〕。

近年、半導体ウェーハに対する高平坦化の要求から、より高い平坦度の得られる加工法として平面研削をウェーハの加工工程に導入する傾向にある。半導体ウェーハを平面研削する工程では、図１０（ａ）〜（ｃ）に示したように、カップ型研削砥石１６がウェーハＷの外周縁から切り込みウェーハの中心部で離脱するようにウェーハの半径分に相当する部分で接触するようにして研削が行われる。

しかし、図１１に模式的に示したように、研削砥石１６がワークであるウェーハＷに接触して切り込みを開始する位置では、研削砥石の弾性に起因する上滑り現象により研削量が少なくなる結果、研削仕上げ面はこの部分で僅かにもり上がるようになり、切り込みを終了する位置では研削抵抗の急激な低下により研削量が多くなるため、研削仕上げ面はこの部分でへこみを生ずることとなる。このような平面研削において研削仕上げ面にみられる特徴的なもり上がりやへこみは、高い平坦度を有するウェーハを製造する上での障害となっている。

例えばダイヤモンド砥粒で構成されたレジンボンドによるカップ型研削砥石を用いてウェーハを平面研削した場合、従来行われてきたように、研削砥石がウェーハの外周縁で切り込みウェーハ中心において離脱するように外周縁から中心に向けて研削する時には、平面研削されたウェーハには中心付近に、直径＝２〜１０ｍｍ程度、深さ＝０．２〜０．５μｍ程度のへこみが、又、外周縁部には同程度のもり上がりが生ずる。

平面研削されたウェーハは次の平坦化ないし研磨工程において、平面研削による被研削面表面の加工歪層を除去し、かつ上述のへこみやもり上がり部分を修正して平坦度及び平滑度を高めることが行われる。

この平坦化ないし研磨方法として現在主流となっている研磨布を用いる研磨方式、即ちＣＭＰでは研磨布は軟質材料で構成されているためにその研磨面はワークの被研磨面の形状に倣う傾向があり、その結果ウェーハの中心付近のへこみ部分にも研磨作用が働き、その修正が困難である。これに対しウェーハ周縁部や局所的にもり上がった部分では、研磨作用が進行しやすく、そのために周縁部のもり上がりは修正される。

一方、平坦化のために新たに開発されたＰＡＣＥ法では、プラズマによるエッチング作用によって局所的に被研削面より材料を所定の厚さまで取り除くので、へこみ部分以外の材料を除去することによって全体の平坦度を向上させることが可能である。

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、平面研削されたウェーハの中心付近や外周縁部に生じるこのような平坦度の低下を極力抑制し、平坦化ないし研磨工程においてこれらを容易に修正し平坦化し得る様にすることで、平面研削工程をへたウェーハから、高い平坦度を有する半導体ウェーハを効率よく製造することができる半導体ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の半導体ウェーハの製造方法の第１の態様では、半導体ウェーハをカップ型研削砥石を用いて平面研削するにあたり、該研削砥石を半導体ウェーハの外周縁より切り込み該半導体ウェーハの中心部で該研削砥石を該半導体ウェーハから離脱するように、該半導体ウェーハの中心へ向けて研削し、該研削された半導体ウェーハをＰＡＣＥ法によって平坦化するようにしたことを特徴とする。

すなわち、研削に際し、研削砥石はウェーハ外周縁部で切り込みウェーハ中心部でウェーハから離脱するため、研削後のウェーハの仕上げ面は外周縁部でもり上がり中心部にはへこみが発生するが、ＰＡＣＥ法を用いることにより、従来平面研削後にＣＭＰ法によって研磨する方法では修正が困難であったウェーハ中心部のへこみを修正し、高い平坦度を有する研磨ウェーハを製造することができる。

上記ＰＡＣＥ法によって平坦化した半導体ウェーハ表面には極めて微細な凹凸が残留することがあるためさらにＣＭＰで研磨することによって、ウェーハ表面の平坦度と平滑度を向上させることが望ましい。

上記研削砥石を半導体ウェーハの外周縁より切り込ませる手法としては、半導体ウェーハの回転方向と研削砥石の回転方向とを同一方向として行うことができ、また半導体ウェーハの回転方向と研削砥石の回転方向とを逆方向として行うこともできる。

前述のようにチャックテーブルは中心を頂点とする僅かに傾斜する円錐面状に仕上げられており、その上にウェーハを保持してウェーハの被研削面がその中心部が砥石の研削面を含む平面に対し僅かに張り出した状態に保ってウェーハの半径分を研削する形で平面研削が実行されるので、半導体ウェーハ、即ちチャックテーブルの回転方向と研削砥石の回転方向が同一方向とする場合と、それらを互いに逆方向として研削する場合のそれぞれの場合に対し、研削砥石の回転軸とチャックテーブルの回転軸のなす角度（θ）を調整することが必要となる。

即ち図５に示すように砥石の回転方向とチャックテーブルとの回転方向が同方向の場合には、砥石回転軸の中心線に対しチャックテーブルの回転軸の中心線を図示のように時計回りの方向にθだけ傾ければよく、逆に砥石回転方向とチャックテーブルの回転方向を逆方向として研削する図６の場合には砥石回転軸の中心に対しチャックテーブルの回転軸中心を反時計回りにθだけ傾けることによって、砥石をウェーハの外周縁部から切り込ませ、中心部でウェーハから離脱させるように研削することができる。

本発明の半導体ウェーハの製造方法の第２の態様は、半導体ウェーハをカップ型研削砥石を用いて平面研削するにあたり、該研削砥石を半導体ウェーハの中心より切り込み該半導体ウェーハの外周縁にて該研削砥石が該半導体ウェーハを離脱するように、該半導体ウェーハの外周縁へ向けて研削し、該研削された半導体ウェーハをＣＭＰで研磨するようにしたことを特徴とする。

すなわち、この場合には研削に際し、研削砥石はウェーハ中心部で切り込み外周縁部から離脱するので、ウェーハの研削仕上げ面は中心部でもり上がり外周縁部がだれた状態となるので、この場合にはＣＭＰによる研磨を実施することにより中心部のもり上がりは容易に修正することができるので、従来の問題点を解決し、ウェーハの研磨仕上げ面全面に亘って高平坦度のウェーハを製造することが可能である。尚、ウェーハはチャックに保持されて被研削面のほぼ中心を通る回転軸の回りに回転しているため外周に近いほどその回転による周速度が大きく、したがって外周縁部ではウェーハ被研削面単位面積当りの研削砥石との接触時間が短いため、外周縁部における研削によるだれは比較的少なく、かつＣＭＰにおいては既述の通り研磨布が研削面に倣うため、被研磨面のウェーハの外周縁部におけるだれは通常のＣＭＰによる研磨とほとんど変わらない。

上記研削砥石を半導体ウェーハの中心より切り込ませる手法としては、半導体ウェーハの回転方向と研削砥石の回転方向とを同一方向として行うことができ、また半導体ウェーハの回転方向と研削砥石の回転方向とを逆方向として行うこともできる。

研削砥石をウェーハ中心部でウェーハに切り込ませ、外周縁部でウェーハから離脱させるように研削するには、砥石の回転方向とチャックテーブルの回転方向を同一方向とする場合とそれらが相互に逆方向で研削する場合のそれぞれにおいて砥石回転軸の中心線に対するチャックテーブルの回転軸中心線の角度（θ）を調整することが必要であり、同一方向の場合には図７に示すように、前者に対し後者を反時計回りにθだけ傾ければよく、反対に図８のように、両者の回転方向が互いに逆の場合には、前者に対し後者を 時計回りの方向にθだけ傾けることによって目的を達することができる。

又、本発明の方法のように、ウェーハの平面研削とその後の平坦化ないし研磨方法を組合わせることによって極めて高い平坦度を有するウェーハを、効率よく製造するためには、ウェーハの平面研削に先立って、チャックテーブルのチャック面を平面研削する際の研削砥石のチャックテーブルへの切り込み位置と、その後ウェーハを平面研削する際の研削砥石のウェーハへの切り込み位置の組合せには好ましい組合せがあることを見出した。

即ち、前記半導体ウェーハを固定するチャックテーブルを予め平面研削によってチャック面を僅かに円錐面を形成するように研削する際にも、研削後のチャック面の砥石の切り込み位置近傍は僅かにもり上がり、砥石が離脱する位置の近くではへこみが生ずる。したがって、ウェーハの平面研削に際し砥石をウェーハの周縁部からウェーハに切り込ませ、中心部でウェーハから離脱するように研削する場合には、チャックテーブルの平面研削も同様に砥石がチャックテーブルの周縁部からチャックテーブルに切り込み、その中心部で離脱するように研削する〔図１２（ａ）〕のが好ましい。

即ち、この場合には図１２（ｂ）に示す様に、チャックテーブルの周縁部は円錐面から僅かにもり上がり、その中心部である円錐の頂点付近にへこみが生ずるので、このようなチャックテーブルにウェーハを固定すると、チャックテーブルの中心部に相当するウェーハの被研削面は僅かにへこみ、チャックテーブルのチャック面の外縁部のもり上がり部分に相当するウェーハ被研削面の外周縁部分は僅かにもり上がるように固定される〔図１２（ｃ）〕。

このような状態に保持されたウェーハを、上述のようにウェーハ外周縁部から砥石が切り込むようにして研削する〔図１２（ｄ）〕と、ウェーハはチャックテーブルに保持された状態でその外周縁部が僅かにもり上がり、中心部はへこんだ形で研削仕上げがなされるため、結果としてウェーハの外周縁部、中心部はその他の部分とほぼ同等の厚さとなって、チャックテーブルから取り外した状態でのウェーハの平坦度は高く保たれるので〔図１２（ｅ）〕、後の平坦化ないし研磨工程における修正が極めて効果的になされる。

これに反し、図１２（ａ）と同様にチャックテーブルを研削し〔図１３（ａ）〕、チャックテーブルの周縁部が僅かにもり上がり、その中心部である円錐の頂点付近にへこみが生じているチャックテーブル〔図１３（ｂ）〕にウェーハを固定し〔図１３（ｃ）〕、ウェーハの平面研削を研削砥石がウェーハの中心部から切り込み、外周縁部に向かって回転しつつウェーハを研削して外周縁部から離脱する様に実施する〔図１３（ｄ）〕とウェーハの中心部では被研削量が少ないためにチャックされた状態でもり上がり、外周縁部では余分に研削されるためにチャックされた状態でだれるため、結果として平面研削されたウェーハは図１３（ｅ）に模式的に示すように、中心部と外周縁部における平坦度からのずれはさらに強調されることとなり、後の平坦化ないし研磨を実行するのに好ましくない。

このことは同様にウェーハの平面研削を研削砥石がウェーハの中心部で切り込み、その外周縁部から離脱するように行う場合には〔図１４（ｄ）〕、予めチャックテーブルのチャック面の平面研削を同様に研削砥石がテーブルの中心部でテーブルに切り込み、その周縁部からテーブルを離脱するようにして研削する〔図１４（ａ）〕のが好ましい。

なお、前記チャックテーブルの平面研削で用いられるカップ型研削砥石としてはメタルボンド研削砥石が好適であり、前記ウェーハの平面研削で用いられるカップ型研削砥石としてはレジンボンド研削砥石又はビトリファイド研削砥石が好適である。

上記のようにして平面研削によって仕上げた被研削面には、装置の動作時の駆動部分の微小な変動や振動、研削砥石の研削面の平面度や砥粒の形状分布等によって研削時の砥石研削面と被加工物の被研削面との接触状態が変動することに起因する研削条痕が図９のように生ずることは現状では不可避である。

しかもこの研削条痕の形状は後のＣＭＰによる研磨における研磨の効率や研磨クロスの寿命に関係することが本開発の途上で明らかとなった。

図９（ａ），（ｂ）に模式的に示す様に、研削条痕はそれぞれ破線で示した研削砥石１６がその実線部分でウェーハと接触してその表面を研削している状態で発生する。良好な研磨の効率を与える条痕の形状と研磨の条件との間の関係を詳細に検討してみると、前記半導体ウェーハの被研削面に生ずる研削条痕が、該被研削面上の中心より任意の半径を有する円曲線に沿って、後の研磨工程における該半導体ウェーハの自転方向に向かって凸形状となるように該半導体ウェーハを平面研削するのが好ましいことを見出した。

即ち、ＣＭＰの際にウェーハは研磨クロスとの摺擦によって自転するがその方向が被研削面上に図９（ａ）のように研削条痕が生じた場合には被研削面側からみて矢印の方向となるのが好ましく、図９（ｂ）の場合には同じく矢印の方向となり、ウェーハの中心から任意の半径の円曲線に沿ってウェーハの自転の方向に向かって研削条痕が凸形状となるのが好ましい。

このように、半導体ウェーハに生ずる研削条痕が、後の研磨工程における半導体ウェーハの回転方向に向かって凸形状となる場合には、研磨抵抗が少ないため研磨中のウェーハの振動も小なく、研磨クロスのライフも長くなるという利点がある。

反対に、半導体ウェーハに生ずる研削条痕が、後の研磨工程における半導体ウェーハの回転方向に向かって凹形状となる場合には、研磨抵抗が増大し、研磨中にウェーハが激しく振動し、研磨クロスのライフにも悪影響を及ぼすことになる。

以上述べたごとく、本発明によれば、平面研削によってウェーハの被研削面に生ずる中心付近や外周縁部の平坦度の異状を極力抑制し、かつこの平坦度の異状を修正するのに適した平坦化ないし研磨方法を用いて修正、平坦化することで、高い平坦度を有する半導体ウェーハを効率よく製造することができるという大きな効果を達成することができる。

以下に本発明の一つの実施の形態を添付図面中、図１〜図８及び図１２〜図１５に基づいて説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限りこの実施の形態以外にも種々の変形が可能なことは勿論である。

図１〜図４は本発明方法の第１〜第４の実施態様の工程例をそれぞれ示すフローチャートである。図５〜図８は本発明方法の第１〜第４の実施態様の工程例をそれぞれ示す説明図である。図１２〜図１５は本発明方法の第５〜第８の実施態様の工程例をそれぞれ示す説明図である。

図１に示した本発明の第１の実施態様において、まず、図５（ａ）に示したように、チャックテーブル１２がカップ型研削砥石１６によって平面研削処理され（図１のステップ１００）、平面研削されたチャックテーブル１２が得られる（図１のステップ１０２）。

この平面研削されたチャックテーブル１２にウェーハＷを固定し〔図５（ｂ）〕、研削砥石１６がウェーハＷをその外周縁より切り込み中心へ向けて研削することによって平面研削を行う〔図１のステップ１０４、図５（ｃ）〕。

この第１の実施態様では、ウェーハＷの外周縁より切り込み中心へ向けての研削は、研削砥石１６の回転軸中心１４ａとチャックテーブル１２の回転軸中心１２ａとが一定の傾きθを持った状態でかつ該研削砥石１６とチャックテーブル１２、即ちウェーハＷとを同一方向に回転させることによって行われる。この平面研削は片面側で１〜５０μｍ程度行えばよい。

この第１の実施態様によって平面研削されたウェーハＷの被研削面は図５（ｄ）にその断面形状を模式的に示したように、ウェーハの外周縁部でもり上がり、その中心部には凹形状（へこみ）が生じている〔図１のステップ１０６、図５（ｄ）〕。
この第１の実施態様によって平面研削されたウェーハＷは、続いてＰＡＣＥ法を適用して平坦化され（図１のステップ１０８）、平坦度の向上したウェーハとすることができる（図１のステップ１１０）。

図２に示した本発明の第２の実施態様における上記した第１の実施態様との相違は、図１のステップ１０４において、研削砥石１６の回転軸の中心線１４ａとチャックテーブル１２の回転軸の中心線１２ａとが図５（ｃ）に示した一定の傾きθとは反対方向の傾き−θとされるとともに該研削砥石１６とチャックテーブル１２、即ちウェーハＷとを互いに逆方向に回転させることによって行う点〔図２のステップ１０４ａ、図６（ｃ）〕だけであり、その他の手順は同様である。

この第２の実施態様によって平面研削されたウェーハＷの被研削面の断面形状は、図５（ｄ）と同様に凹形状が生じている〔図２のステップ１０６、図６（ｄ）〕。従って、この凹形状の生じたウェーハＷに対して第１の実施態様の場合と同様にＰＡＣＥ法を適用することによって、平坦度の向上したウェーハＷとすることができる（図２のステップ１１０）。

図１２は本発明方法の第５の実施態様の工程例を示す。第１及び第２の実施態様においては、図１２（ａ）に示す様に、チャックテーブル１２の平面研削（図１，２のステップ１００）の際に研削砥石１６をチャックテーブル１２の外周縁よりチャックテーブル１２に切り込み該チャックテーブル１２の中心でチャックテーブル１２を離脱するように該チャックテーブル１２の中心へ向けて研削仕上げを実施する。この場合チャックテーブル１２にはその中心付近に凹形状が、その周縁部にはもり上がりが生じるので〔図１２（ｂ）〕、このチャックテーブル１２を用いてウェーハＷを平面研削する場合には〔図１２（ｃ）（ｄ）〕、研削されたウェーハＷの外周縁部や中心部の平坦度は先に説明したように改善される利点がある〔図１２（ｅ）〕。

図１５は本発明方法の第８の実施態様の工程例を示す。反対に、研削砥石１６をチャックテーブル１２の中心部で、チャックテーブル１２に切り込み該チャックテーブル１２の外周縁で離脱するように中心部から外周縁へ向けて研削仕上げ〔図１５（ａ）〕したチャックテーブル１２にはその中心付近に凸形状（もり上がり）が、外周縁部にはだれが生じるので〔図１５（ｂ）〕、このチャックテーブル１２を用いてウェーハＷを平面研削する場合〔図１５（ｃ）（ｄ）〕には、研削されたウェーハＷの中心部や外周縁部の平坦度の低下がさらに強調される不利がある〔図１５（ｅ）〕。なお、このウェーハＷもＰＡＣＥ法を適用することによって平坦化され、平坦度の向上したウェーハとすることができる。

図３に示した本発明の第３の実施態様においては、平面研削されたチャックテーブル１２にウェーハＷを固定し〔図７（ｂ）〕、カップ型研削砥石１６がウェーハＷをその中心より切り込み外周縁へ向けて研削することによって平面研削を行う〔図３のステップ１０４ｂ、図７（ｃ）〕。

この第３の実施態様では、ウェーハＷの研削は、研削砥石１６の回転軸中心１４ａに対するチャックテーブル１２の回転軸中心１２ａの角度が反時計回りの方向へ一定の傾きθを持った状態でかつ該研削砥石１６とチャックテーブル１２、即ちウェーハＷとを同一方向に回転させることによって行われる。

この第３の実施態様によって平面研削されたウェーハＷの被研削面はその断面形状を図７（ｄ）に模式的に示したように、その中心付近には凸形状（もり上がり）が、外周縁部にはだれが生じている〔図３のステップ１０６ａ、図７（ｄ）〕。

この第３の実施態様によって平面研削されたウェーハＷは、続いて凸形状部分を修正し平坦化するのに適した研磨方式、即ちＣＭＰを適用して研磨され（図３のステップ１０８ａ）、平坦度の向上したウェーハとすることができる（図３のステップ１１０）。

図４に示した第４の実施態様における図３の第３の実施態様との相違は、図３のステップ１０４ｂにおいて、研削砥石１６の回転軸中心１４ａに対するチャックテーブル１２の回転軸中心１２ａのなす角を図７（ｃ）に示した一定の傾きとは反対方向の傾きθとなるように調整するとともに該研削砥石１６とチャックテーブル１２、即ちウェーハＷとを互いに逆方向に回転させることによって行う点〔図４のステップ１０４ｃ、図８（ｃ）〕だけであり、その他の手順は同様である。

この第４の実施態様によって平面研削されたウェーハＷの中央付近にも、図７（ｄ）の場合と同様に凸形状が生じる〔図４のステップ１０６ａ、図８（ｄ）〕。

この第４の実施態様によって平面研削されたウェーハＷも、第３の実施態様と同様に、ＣＭＰによって研磨する（図４のステップ１０８ａ）ことによって、平坦度の向上したウェーハＷとすることができる（図４のステップ１１０）。

図１４は本発明方法の第７の実施態様の工程例を示す。第３及び第４の実施態様においては、図１４（ａ）に示す様に、チャックテーブルの平面研削（図３，４のステップ１００）の際に研削砥石１６をチャックテーブル１２の中心よりチャックテーブル１２に切り込み該チャックテーブル１２の外周縁でチャックテーブルから離脱するように該チャックテーブル１２の中心から外周縁へ向けて研削仕上げしたチャックテーブル１２には、その中心付近に凸形状が、外周縁部にだれが生じるので〔図１４（ｂ）〕、このチャックテーブル１２を用いてウェーハＷを平面研削する場合には〔図１４（ｃ）（ｄ）〕、研削されたウェーハＷの中心付近に生じる凸形状や外周縁部のだれはすでに説明したように改善される利点がある〔図１４（ｅ）〕。

図１３は本発明方法の第６の実施態様の工程例を示す。反対に、研削砥石１６をチャックテーブル１２の外周縁よりチャックテーブル１２に切り込み該チャックテーブル１２の中心で離脱するように外周縁から中心へ向けて研削仕上げ〔図１３（ａ）〕したチャックテーブル１２にはその中心付近に凹形状が、外周縁部にはもり上がりが生じるので〔図１３（ｂ）〕、このチャックテーブル１２を用いてウェーハＷを平面研削する場合には〔図１３（ｃ）（ｄ）〕、研削されたウェーハＷの中心付近や外周縁部の平坦度の低下がますます強調される不利がある〔図１３（ｅ）〕。なお、このウェーハＷもＣＭＰを適用して研磨することによって、平坦度の向上したウェーハとすることができる。

なお、チャックテーブル１２が一旦平面研削されてウェーハＷの平面研削に好適に用いられる状態であれば、ウェーハＷを平面研削する毎に、チャックテーブル１２の平面研削を行う必要性は存在しない場合もあるので、ステップ１００及び１０２を省略できる場合もある。

以下に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるものでないことはいうまでもない。なお、以下の実施例及び比較例においては試料ウェーハとして３００ｍｍφのエッチドシリコンウェーハを用いたが、２００ｍｍφのエッチドシリコンウェーハの場合にも同様の結果が得られることを確認してある。

（実施例１）
図１及び図５に示した方法でウェーハＷを平面研削した。このときの研削条件は次の通りであった。チャックテーブルはほぼ円錐形のものを使用した。

研削砥石：レジンボンド、＃２０００ ダイヤモンド砥粒のカップ型砥石砥石の周速：６０ｍ／ｓｅｃウェーハ自転周速：ウェーハ外縁において０．０６〜０．５ｍ／ｓｅｃ砥石とウェーハの回転：同方向砥石の研削送り量：０．１〜０．３μｍ／ｓｅｃ この方法では、カップ型研削砥石１６とウェーハＷはウェーハＷの外周縁で接触し、カップ型研削砥石１６が切り込まれる。切り込まれた砥石はウェーハ中心へ向けて回転され、ウェーハＷの中心で切り込みが完了し、ウェーハから離れる。ウェーハＷの被研削面の研削量は厚さにして１０〜２０μｍであった。図５の方法で平面研削されたウェーハＷの研削条痕は、図９（ａ）に示した通りであった。

平面研削されたウェーハＷの平坦度を静電容量方式の測定器（ＡＤＥ社製Ｇａｌａｘｙ ＡＦＳ ３００）を用いて測定した結果、ウェーハ面内の厚さばらつきは中心部と外周縁部を除いて０．５μｍ以下であった。ウェーハＷの中心から半径およそ５ｍｍに亘って深さ最大０．５μｍのへこみが、又外周縁から内側へおよそ５ｍｍの間は最大０．３μｍのもり上がりが認められた。このウェーハＷをＰＡＣＥ法（Ｐｌａｓｍａ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｔｃｈｉｎｇ：アイペック社製 ＰＷＳ３００）により平坦化を行った。ＰＡＣＥ法によって中心部のへこみ以外の被研削面がおよそ１μｍ除去され、外周縁部のもり上がりも効果的に除去され全面に亘って平坦度が向上し、平坦化されたウェーハＷの中心付近の平坦度ＳＢＩＲ（Ｓｉｔｅ Ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ Ｉｄｅａｌ Ｒａｎｇｅ、ＬＴＶ＝Ｌｏｃａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎと同義）は、ウェーハＷの中心付近を除く領域と同等の０．１０μｍ以下となった。尚、ＳＢＩＲの測定は他の実施例及び比較例においても、セルサイズ２５ｍｍ×２５ｍｍ、周辺３ｍｍ除外で行った。

（比較例１）
実施例１と同様の手順でウェーハＷを平面研削した。実施例１の場合と同程度に、このウェーハＷの中心付近と外周縁部にへこみともり上がりが認められた。このウェーハを硬質ウレタン系もしくはウレタン含浸系の研磨クロスを用いてＣＭＰ（研磨量約５μｍ）研磨したところ、ウェーハＷの中心近傍のへこみ部分も他の部分と同程度に研磨されるため、研磨後にもこのへこみは修正されなかった。その結果、研磨したウェーハＷの中心付近を除く領域の平坦度ＳＢＩＲは０．１０μｍ以下を達成したのに対して、中心付近は０．２５〜０．５０μｍであった。

（実施例２）
図４及び図８に示した方法でウェーハＷを平面研削した。研削の条件は研削砥石の回転方向とウェーハの自転の方向が逆方向である以外は実施例１と同様であった。チャックテーブルはほぼ円錐形のものを使用した。この方法では、カップ型研削砥石１６とウェーハＷはウェーハＷの中心で接触し、カップ型研削砥石１６が切り込まれる。切り込まれた砥石は、ウェーハＷの外周縁で切り込みが完了し、ウェーハＷから離れる。ウェーハＷの被研削面を厚さにして１０〜２０μｍ研削した。図４及び図８の方法で平面研削されたウェーハＷの研削条痕も、図９（ａ）に示すものと同じであった。

平面研削されたウェーハＷの平坦度を測定した結果、中心部と外周縁部を除いてウェーハ面内の厚さばらつきは０．５μｍ以下を達成した。ウェーハＷの中心から約５ｍｍの範囲には高さ最大０．５μｍのもり上がりが、外周縁から内側へおよそ５ｍｍの間には最大０．３μｍのだれが認められた。このウェーハＷを硬質ウレタン系もしくはウレタン含浸系の研磨クロスを用いてＣＭＰ研磨（研磨量約５μｍ）した後、平坦度を測定した結果、ウェーハＷの中心付近とウェーハＷの外周部を除くそれ以外の領域の平坦度ＳＢＩＲにはほとんど差が認められず、０．１０μｍ以下を達成した。

（実施例３）
図７に示すごとく、カップ型研削砥石１６の回転方向を図５の場合の回転方向と変えることなく、一方砥石回転軸中心に対するチャックテーブル１２の回転軸中心の傾きを図５の場合の傾きと反対方向に変えることにより、カップ型研削砥石１６がウェーハＷの中心部からウェーハＷに切り込み外周縁で離脱するように研削した。チャックテーブルはほぼ円錐形のものを使用した。上記の実施例２（図４及び図８の方法）で平面研削されたウェーハＷと同様に、図３及び図７に示す方法で平面研削されたウェーハＷの中心付近には特徴的なもり上がり〔図７（ｄ）〕が認められた。このときの平面研削されたウェーハＷの研削条痕は図９（ｂ）の如くであった。このウェーハＷを実施例２と同様にＣＭＰ研磨（研磨量約５μｍ）したところ、良好な平坦度を達成することができた。

（実施例４）
図１２（ａ）に示す方法でカップ型研削砥石１６を用いて半導体ウェーハを固定するチャックテーブル１２を平面研削した。この方法では、カップ型研削砥石１６はチャックテーブル１２の外周縁で接触し、カップ型研削砥石１６が切込まれる。切込まれた砥石はチャックテーブル１２の中心に向けて回転され、チャックテーブル１２の中心で切込みが完了し、チャックテーブルから離れる。

このときの研削条件は次の通りであった。
研削砥石：メタルボンド、＃６００ダイヤモンド砥粒のカップ型砥石砥石の周速：５０ｍ／ｓｅｃチャック回転速度：最外周部で０．６ｍ／ｓｅｃ砥石の研削送り量：０．３μｍ／ｓｅｃ砥石とチャックの回転方向：同方向 この平面研削では、チャックテーブル１２は中心を頂点とする僅かに傾斜する円錐面状に仕上げた。図１２（ａ）で示す方法で平面研削されたチャックテーブル１２の周縁部から内側へ５ｍｍの間には円錐面から約０．２μｍの盛り上がりが、チャックテーブル１２の中心部である円錐の頂点付近には中心から約５ｍｍの範囲に深さ約０．５μｍのヘコミが認められた〔図１２（ｂ）〕。

このチャックテーブルにウェーハを真空吸着して〔図１２（ｃ）〕、カップ型砥石１６がウェーハの外周縁で接触し、切込まれるようにして実施例１と同様の条件で研削した〔図１２（ｄ）〕。切込まれた砥石はウェーハの中心に向けて回転され、ウェーハの中心で切込みが完了し、ウェーハから離れる。この平面研削ではカップ型砥石１６にレジンボンド砥石を用いた。この方法でウェーハを平面研削した結果、ＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ Ｂａｃｋ−ｓｉｄｅ Ｉｄｅａｌ Ｒａｎｇｅ、ＴＴＶ＝Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎと同義）で０．２μｍ以内という極めて良好な平坦度を得る事ができた〔図１２（ｅ）〕。

（実施例５）
実施例４と同様に平面研削〔図１３（ａ）〕したチャックテーブルを得た〔図１３（ｂ）〕。このチャックテーブルにウェーハを真空吸着して〔図１３（ｃ）〕、研削砥石の回転方向とウェーハの自転方向を逆にした以外は実施例４と同様の条件で研削し、カップ型砥石１６がウェーハの中心で接触し、切込まれるようにした〔図１３（ｄ）〕。切込まれた砥石はウェーハの外周縁に向けて回転され、ウェーハの外周縁で切込みが完了し、ウェーハから離れる。この平面研削ではカップ型砥石１６にレジンボンド砥石を用いた。この方法でウェーハを平面研削した結果、ウェーハの中心付近には高さ約０．８μｍの強調された盛り上がりが、周辺よりおよそ５ｍｍ以内の外周付近はダレ形状が強調され、その値は０．６μｍとなった〔図１３（ｅ）〕。このウェーハを実施例２と同様にＣＭＰ研磨したところ、良好な平坦度を達成することができた。

（実施例６）
図１４（ａ）に示す方法でカップ型研削砥石１６を用いて半導体ウェーハを固定するチャックテーブル１２を平面研削した。このときの研削条件は研削砥石とチャックの回転方向が逆方向である以外は実施例４と同様であった。この方法では、カップ型研削砥石１６はチャックテーブル１２の中心付近で接触し、カップ型研削砥石１６が切込まれる。切込まれた砥石はチャックテーブル１２の外周縁に向けて回転され、チャックテーブル１２の外周縁で切込みが完了し、チャックテーブルから離れる。この平面研削ではカップ型砥石１６にメタルボンド砥石を用い、チャックテーブル１２は中心を頂点とする僅かに傾斜する円錐面状に仕上げた。図１４（ａ）で示す方法で平面研削されたチャックテーブル１２の周縁部から内側へ５ｍｍの間には円錐面から約０．２μｍのだれが、チャックテーブル１２の中心部である円錐の頂点付近には中心から約５ｍｍの範囲に高さ約０．５μｍの盛り上がりが認められた〔図１４（ｂ）〕。

このチャックテーブルにウェーハを真空吸着して〔図１４（ｃ）〕、研削砥石の回転方向とウェーハの回転方向が逆方向である以外は、実施例１と同様の条件で研削し、カップ型砥石１６がウェーハの中心で接触し、切込まれるようにした〔図１４（ｄ）〕。切込まれた砥石はウェーハの外周縁に向けて回転され、ウェーハの外周縁で切込みが完了し、ウェーハから離れる。この平面研削ではカップ型砥石１６にレジンボンド砥石を用いた。この方法でウェーハを平面研削した結果、ＧＢＩＲ（ＴＴＶと同義）０．２μｍ以内という極めて良好な平坦度を得る事ができた〔図１４（ｅ）〕。

（実施例７）
実施例６と同様に平面研削〔図１５（ａ）〕したチャックテーブルを得た〔図１５（ｂ）〕。このチャックテーブルにウェーハを真空吸着して〔図１５（ｃ）〕、研削砥石の回転方向とウェーハの回転方向を同一方向とした以外は実施例６と同様の条件で研削し、カップ型砥石１６がウェーハの外周縁で接触し、切込まれるようにした〔図１５（ｄ）〕。切込まれた砥石はウェーハの中心に向けて回転され、ウェーハの中心で切込みが完了し、ウェーハから離れる。この平面研削ではカップ型砥石１６にレジンボンド砥石を用いた。この方法でウェーハを平面研削した結果、ウェーハの中心には強調されたヘコミ（約０．８μｍ）が、外周付近はハネ形状が強調され、その値は約０．６μｍにもなった〔図１５（ｅ）〕。このウェーハを実施例１と同様にＰＡＣＥ法により平坦化を行ったところ、良好な平坦度を達成することができた。

（実施例８）
平面研削したウェーハをＣＭＰにより研磨する工程において、図９に示すように、ウェーハの自転方向が研削条痕の凸方向となるよう研磨した。ＣＭＰによる研磨には硬質ウレタン系もしくはウレタン含浸系の研磨クロスを用いた。この場合、研磨抵抗は小さくなり、研磨中のウェーハの振動も少なく、研磨クロスのライフは従来の平面研削しないエッチングされたウェーハをＣＭＰにより研磨するのに比べて２０％程度長くなった。

（比較例３）
平面研削したウェーハをＣＭＰにより研磨する工程において、ウェーハの自転方向が研削条痕の凹方向となるように研磨した。ＣＭＰによる研磨には硬質ウレタン系もしくはウレタン含浸系の研磨クロスを用いた。この場合、研磨抵抗は大きくなり、研磨中のウェーハの振動も大きく、研磨クロスのライフは実施例６に比べて３０〜５０％も短くなった。

本発明方法の第１の実施態様の工程例を示すフローチャートである。 本発明方法の第２の実施態様の工程例を示すフローチャートである。 本発明方法の第３の実施態様の工程例を示すフローチャートである。 本発明方法の第４の実施態様の工程例を示すフローチャートである。 本発明方法の第１の実施態様の工程例を示す説明図である。 本発明方法の第２の実施態様の工程例を示す説明図である。 本発明方法の第３の実施態様の工程例を示す説明図である。 本発明方法の第４の実施態様の工程例を示す説明図である。 ウェーハを平面研削した場合に形成される研削条痕の模様を示すもので、（ａ）は実施例１及び２におけるウェーハの平面研削の場合、（ｂ）は実施例３におけるウェーハの平面研削の場合をそれぞれ示す。 従来のウェーハの平面研削方法の工程順を示す模式的説明図で、（ａ）はチャックテーブルの平面研削、（ｂ）は平面研削されたチャックテーブルへのウェーハの固定、（ｃ）はウェーハの平面研削をそれぞれ示す。 カップ型研削砥石によるワークの平面研削における研削量の変動を概念的に示す説明図である。 本発明の第５の実施態様の工程例を示す説明図である。 本発明の第６の実施態様の工程例を示す説明図である。 本発明の第７の実施態様の工程例を示す説明図である。 本発明の第８の実施態様の工程例を示す説明図である。

符号の説明

Ｗ：半導体ウェーハ、１２：チャックテーブル、１２ａ，１４ａ：回転軸中心、１４：回転軸、１６：カップ型研削砥石。

Claims (7)

1. チャックテーブルに固定された半導体ウェーハをカップ型研削砥石を用いて平面研削するにあたり、該研削砥石を半導体ウェーハの中心より切り込み、半導体ウェーハの外周縁にて該研削砥石が半導体ウェーハを離脱するように該半導体ウェーハの外周縁へ向けて研削し、該研削された半導体ウェーハをＣＭＰで研磨するようにしたことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
2. 半導体ウェーハの回転方向と研削砥石の回転方向とを同一方向として該研削砥石を半導体ウェーハの中心より切り込ませるようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの製造方法。
3. 半導体ウェーハの回転方向と研削砥石の回転方向とを逆方向として該研削砥石を半導体ウェーハの中心より切り込ませるようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの製造方法。
4. 研削砥石の回転軸に対するチャックテーブルの回転軸の角度を調整することによって該研削砥石を半導体ウェーハの中心より切り込ませるようにしたことを特徴とする請求項２又は３記載の半導体ウェーハの製造方法。
5. 前記半導体ウェーハを固定するチャックテーブルとして、カップ型研削砥石をチャックテーブルの中心より切り込み該チャックテーブルの外周縁へ向けて研削することによって平面研削仕上げを行ったチャックテーブルを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体ウェーハの製造方法。
6. 前記半導体ウェーハの被研削面に生ずる研削条痕が、該被研削面上の中心より任意の半径を有する円曲線に沿って、後の研磨工程において研磨装置内で該半導体ウェーハが自転する方向に向かって凸形状となるように該半導体ウェーハを平面研削することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体ウェーハの製造方法。
7. 平面研削後の研磨工程において研磨装置内で、前記半導体ウェーハの被研削面に生ずる研削条痕の凸形状の凸方向と該半導体ウェーハの自転方向とを一致させて該半導体ウェーハを研磨するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体ウェーハの製造方法。

Images