JP2013004910A

JP2013004910A - 埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2013004910A
Application number: JP2011137542A
Authority: JP
Inventors: Katsutaka Inoue; 雄貴井上
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】研磨後のウエーハへの研磨屑及び銅屑の付着を低減可能な埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法を提供する。
【解決手段】ウエーハ１１の裏面を研削して所定厚みへ薄化する研削ステップと、ウエーハ１１の裏面を該埋め込み銅電極とともに研磨して該研削ステップで生成された研削歪を除去する研磨ステップと、ウエーハ１１を少なくともキレート剤と酸化剤とからなる銅洗浄液１４１で洗浄して該研磨ステップで生成された銅屑をウエーハ１１上から除去する銅屑除去ステップと、該銅屑除去ステップを実施した後、ウエーハ１１にセルロースとアルカリからなる親水化処理液を供給してウエーハ１１を親水化する親水化処理ステップと、該親水化処理ステップを実施した後、洗浄液１４１を供給しつつウエーハ１１をブラシ洗浄することにより該研磨ステップで発生した研磨屑を除去するブラシ洗浄ステップと、を具備した。
【選択図】図１４

Description

本発明は、表面に複数の半導体デバイスを有し、各半導体デバイスはウエーハ表面から所定の深さに至る複数の埋め込み銅電極を備えた半導体ウエーハの裏面を研削して、全ての埋め込み銅電極をウエーハの裏面に表出させるウエーハの加工方法に関する。

近年、半導体デバイスの高集積化、高密化、小型化、薄型化を達成するために、ＭＣＰ（マルチ・チップ・パッケージ）やＳＩＰ（システム・イン・パッケージ）といった複数の半導体チップを積層した積層型半導体パッケージが提案されている。

このような積層型半導体パッケージは、インターポーザと呼ばれるパッケージ基板上に複数の半導体チップを積層することで形成される。一般的には、インターポーザと半導体チップの電極同士、或いは複数積層した半導体チップの電極同士を、金線ワイヤで電気的に結線した後、半導体チップをインターポーザに樹脂でモールド封止することで積層型半導体パッケージが製造される。

ところがこの方法では、半導体チップの電極にボンディングされた金線ワイヤは、半導体チップの外周余剰領域に張り出す形となるために、パッケージサイズは半導体チップよりも大きくなってしまうという問題があった。

また、樹脂でモールド封止する際に金線ワイヤが変形して断線や短絡が生じたり、モールド樹脂中に残存した空気が加熱時に膨張して半導体パッケージの破損を招いたりするという問題があった。

そこで、半導体チップ内に、半導体チップを厚み方向に貫通して半導体チップの電極に接続する貫通電極を設け、半導体チップを積層するとともに貫通電極を接合させて電気的に結線する技術が提案されている（例えば、特開２００５−１３６１８７号公報参照）。

この方法では、シリコンウエーハの表面に複数の半導体デバイスが形成され、各半導体デバイスからは半導体デバイスの電極に接続されてシリコンウエーハの裏面側に伸長する複数の埋め込み銅電極（銅ポスト）が形成された所謂ＴＳＶ（ＴｈｒｏｕｇｈＳｉｌｉｃｏｎＶｉａ）ウエーハを利用する。

埋め込み銅電極は半導体チップの仕上がり厚さ以上の高さを有し、研削装置でウエーハの裏面を研削及び研磨して半導体チップの仕上がり厚さへ薄肉化するとともに、埋め込み銅電極をウエーハの表面に表出させる。その後、シリコンウエーハだけを選択的にエッチングすることでウエーハの裏面から埋め込み銅電極の先端を突出させ貫通電極とする。

特開２００１−５３２１８号公報特開２００５−１３６１８７号公報

ウエーハの裏面を研削及び研磨すると、研削・研磨面は酸化膜が存在しない非常に活性化した状態となる。この非常に活性化した研削・研磨面に銅等の重金属が付着すると金属イオンがウエーハ内部に入り込み、シリコンの結晶格子間に補足される所謂金属汚染を引き起こす。

シリコンの結晶格子間に入り込んだ金属イオンは、デバイスの誤動作を引き起こしたり漏れ電流の増加を生じさせるため、非常に問題となる。特に、銅は拡散速度が速いため、即座に研削・研磨面上から除去することが重要である。一般に、銅からなる埋め込み銅電極が埋め込みされたＴＳＶ（ＴｈｒｏｕｇｈＳｉｌｉｃｏｎＶｉａ）ウエーハを裏面研削、研磨する際には、特にこのような問題が顕著になる。

従来、デバイスを構成する銅配線の形成時に金属汚染を防止するため、例えば、特開２００２−６９４９５号公報や特開２００２−２７０５６６号公報で開示されるような洗浄液が利用されている。

しかし、これらの洗浄液では、銅イオンを除去する効果はあっても、銅屑や研磨で生じた研磨屑を除去する能力が殆どなく、埋め込み銅電極を有するウエーハを埋め込み銅電極とともに研磨した場合に発生する銅屑や、研磨スラリー屑、研磨パッド屑、シリコン屑からなる研磨屑は十分に洗浄することができず問題となっていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、研磨後のウエーハへの研磨屑及び銅屑の付着を低減可能な埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法を提供することである。

本発明によると、複数の埋め込み銅電極を有するウエーハの裏面を研削及び研磨して平坦化するウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面を研削して所定厚みへ薄化する研削ステップと、裏面が研削されたウエーハの裏面を該埋め込み銅電極とともに研磨して該研削ステップで生成された研削歪を除去する研磨ステップと、該研磨ステップを実施した後、ウエーハを少なくともキレート剤と酸化剤とからなる銅洗浄液で洗浄して該研磨ステップで生成された銅屑をウエーハ上から除去する銅屑除去ステップと、該銅屑除去ステップを実施した後、ウエーハにセルロースとアルカリからなる親水化処理液を供給してウエーハを親水化する親水化処理ステップと、該親水化処理ステップを実施した後、洗浄液を供給しつつウエーハをブラシ洗浄することにより該研磨ステップで発生した研磨屑を除去するブラシ洗浄ステップと、を具備したこと特徴とする埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法が提供される。

好ましくは、前記研磨ステップは、回転するチャックテーブルで保持されたウエーハの裏面を回転する研磨パッドで覆いながら遂行され、前記銅屑除去ステップは、該研磨ステップを実施した後、該研磨パッドをウエーハ上から退避させることなくウエーハを該研磨パッドで覆った状態で、ウエーハと該研磨パッド間に前記銅洗浄液を供給しつつ該チャックテーブルと該研磨パッドとを回転させてウエーハ上から銅屑を除去するとともに該研磨パッドに付着した銅屑を除去する。

好ましくは、研削ステップでは、ウエーハの裏面を研削して所定厚みへ薄化するとともに埋め込み銅電極をウエーハの裏面に露出させる。好ましくは、ブラシ洗浄ステップは、少なくともキレート剤を含む洗浄液を供給しつつ遂行される。

本発明の加工方法によると、埋め込み銅電極を有するウエーハはその裏面が研削されて所定厚みへ薄化された後、研磨によって研削で生成された研削歪が除去される。そして、研磨によって発生した銅屑は少なくともキレート剤と酸化剤とからなる銅洗浄液でウエーハ上から除去される。

その後、ウエーハは親水化処理液によって親水化されるため、後のブラシ洗浄ステップで洗浄液を撥水することがなく、ブラシ洗浄ステップで研磨で発生した研磨屑をウエーハ上から容易に除去することができる。

本発明の加工方法を実施するのに適した加工装置の斜視図である。第１研磨ユニットの背面側斜視図である。第１研磨ユニットの研磨パッドの底面側斜視図である。第２研磨ユニットの斜視図である。埋め込み銅電極を有する半導体ウエーハの表面側斜視図である。半導体ウエーハの断面図である。表面にサポートウエーハを貼着した状態の半導体ウエーハの背面側斜視図である。表面にサポートウエーハが貼着された状態の半導体ウエーハの断面図である。粗研削ステップを示す側面図である。仕上げ研削ステップを示す側面図である。仕上げ研削後の半導体ウエーハの断面図である。研磨ステップを示す縦断面図である。親水化処理ステップを示す縦断面図である。ブラシ洗浄ステップを示す側面図である。エッチングステップ終了後の半導体ウエーハの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の加工方法を実施するのに適した加工装置２の斜視図が示されている。加工装置２は、略直方体形状の装置ハウジング４を具備している。装置ハウジング４の右上端には、コラム６が立設されている。

コラム６の内周面には、上下方向に伸びる二対の案内レール８及び１０が設けられている。一方の案内レール８には粗研削ユニット１２が粗研削ユニット送り機構１４により上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に装着されており、他方の案内レール１０には仕上げ研削ユニット１６が仕上げ研削ユニット送り機構１８により上下方向に移動可能に装着されている。

粗研削ユニット１２は、ユニットハウジング２０と、図９に示されるように、ユニットハウジング２０中に回転自在に収容されたスピンドル２２と、スピンドル２２の先端に固定されたホイールマウント２４と、ホイールマウント２４の先端に着脱自在に装着された粗研削ホイール２６と、スピンドル２２を回転駆動するモータ３２とを含んでいる。粗研削ホイール２６は、ホイール基台２８と、ホイール基台２８の下端面外周に環状に固着された複数の粗研削砥石３０とから構成されている。

仕上げ研削ユニット１６は、ユニットハウジング３４と、図１０に示すように、ユニットハウジング３４内に回転可能に収容されたスピンドル３６と、スピンドル３６の先端に固定されたホイールマウント３８と、ホイールマウント３８に着脱可能に装着された仕上げ研削ホイール４０と、スピンドル３６を回転駆動するモータ４６とを含んでいる。仕上げ研削ホイール４０は、環状基台４２と、環状基台４２の下端面外周に環状に装着された複数の仕上げ研削砥石４４とから構成されている。

加工装置２は、コラム６の前側において装置ハウジング４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４８を具備している。ターンテーブル４８は比較的大径の円板状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４９で示す方向に回転される。ターンテーブル４８には、互いに円周方向に９０度離間して４個のチャックテーブル５０が水平面内で回転可能に配置されている。

ターンテーブル４８に配設された４個のチャックテーブル５０は、ターンテーブル４８が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、研磨加工領域Ｄ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。

研磨加工領域Ｄには第１研磨ユニット５２が配設されている。第１研磨ユニット５２は、図２に示すように、装置ハウジング４上に固定された静止ブロック５４と、静止ブロック５４に装着されてＸ軸移動機構５８によりＸ軸方向に移動可能なＸ軸移動ブロック５６と、Ｘ軸移動ブロック５６に装着されてＺ軸移動機構６２によりＺ軸方向に移動可能なＺ軸移動ブロック６０とを含んでいる。

Ｚ軸移動ブロック６０にはユニットハウジング６４が配設されており、ユニットハウジング６４中には、図１２に最もよく示されるように、スピンドル６６が回転可能に収容されている。スピンドル６６の先端にはホイールマウント６８が固定されており、このホイールマウント６８に対してねじ６９で着脱自在に研磨ホイール７０が装着されている。

研磨ホイール７０は、図３に示されるように、ホイールマウント６８に装着される基台７２と、基台７２に貼着された研磨パッド７４とから構成される。研磨パッド７４は、例えばポリウレタンやフェルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフェルト材から形成されている。

基台７２及び研磨パッド７４の中心部には研磨液供給穴８０が形成されている。更に、研磨パッド７４の研磨面（下面）には研磨液を保持する複数の溝８２が形成されている。好ましくは、溝８２は幅４ｍｍ、深さ３ｍｍ程度であり、溝８２の間隔は１８ｍｍ程度である。

ウエーハ搬入・搬出領域Ａと研磨加工領域Ｄとの間に、第２研磨ユニット８４が配設されている。第２研磨ユニット８４は、図４に示すように、Ｙ軸方向に伸長して装置ハウジング４に固定されたガイドブロック８６を含んでいる。

ガイドブロック８６には、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール８８が形成されており、この一対のガイドレール８８に沿ってＹ軸移動ブロック９０が、ボールねじ９２とパルスモータ９４とから構成されるＹ軸移動機構９６によりＹ軸方向に移動可能なようにガイドブロック８６に装着されている。

Ｙ軸移動ブロック９０にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール９８が形成されており、このガイドレール９８に沿ってＺ軸移動ブロック１００が、ボールねじ及びパルスモータとから構成されるＺ軸移動機構１００によりＺ軸方向に移動可能なようにＹ軸移動ブロック９０に装着されている。

図１３に最もよく示されるように、Ｚ軸移動ブロック１００内にはスピンドル１０４が回転可能に収容されている。スピンドル１００には親水化処理液供給路１０５が形成されている。

スピンドル１０４の先端にはホイールマウント１０６が固定されており、このホイールマウント１０６に対して着脱自在に研磨ホイール１０８がねじ１０７により装着されている。

研磨ホイール１０８は、ホイールマウント１０６に装着される基台１１０と、基台１１０に貼着された研磨パッド１１２とから構成される。研磨パッド１１２は例えば人工スエードから形成されている。基台１１０及び研磨パッド１１２の中心部には、スピンドル１０４に形成された親水化処理液供給路１０５に連通する親水化処理液供給路１１６が形成されている。

再び図１を参照すると、加工装置２のハウジング４の前方側には、加工前のウエーハをストックする第１のカセット１２０と、加工後のウエーハをストックする第２のカセット１２２が着脱可能に装着される。

１２４はウエーハ搬送ロボットであり、第１のカセット１２０内に収容されたウエーハを仮置きテーブル１２６に搬出するとともに、スピンナ洗浄ユニット１３０で洗浄された加工後のウエーハを第２のカセット１２２に搬送する。

１２８は、仮置きテーブル１２６からウエーハをウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５０に搬入したり、チャックテーブル５０から加工後のウエーハを吸着してスピンナ洗浄ユニット１３０まで搬送するウエーハ搬送ユニットであり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能である。

図１４に最もよく示されるように、スピンナ洗浄ユニット１３０は回転可能なスピンナテーブル１３２を有している。更に、先端にブラシ１３６が取り付けられたＬ形状アーム１３４の基端部がモータ１３８に連結されており、モータ１３８を駆動するとブラシ１３６がスピンナテーブル１３２に保持されたウエーハ１１に対して半径方向に回動する。

Ｌ形状アーム１３４には洗浄液噴射ノズル１４０が取り付けられており、この洗浄液噴射ノズル１４０は切替弁１４６を介して洗浄液源１４２又は純水源１４６に選択的に接続される。

図５を参照すると、本発明の加工方法の加工対象となる半導体ウエーハ１１の斜視図が示されている。図５に示す半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ１１は、半導体デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周には、シリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。

図６を参照すると、半導体ウエーハ１１の模式的断面図が示されている。半導体ウエーハ２に形成された各半導体デバイス１５からはデバイスの仕上がり厚さｔ１以上の深さに埋め込みされた複数の埋め込み銅電極２５が裏面１１ｂ側に伸長している。

本発明の加工方法では、半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削する前に、半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、図７及び図８に示すように、表面１１ａに形成された半導体デバイス１５を保護するためにサポートウエーハ２３が貼着される。好ましくは、サポートウエーハ２３はシリコンウエーハから構成される。

従って、半導体ウエーハ１１の表面１１ａは、サポートウエーハ２３によって保護され、図７に示すように裏面１１ｂが露出する形態となる。サポートウエーハ２３に代わって半導体ウエーハ１１の表面に保護テープを貼着してもよい。

次に、図９乃至図１５を参照して、本発明実施形態に係る埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法について詳細に説明する。第１のウエーハカセット１２０に収容された表面にサポートウエーハ２３が貼着された半導体ウエーハ１１は、ウエーハ搬送ロボット１２４により第１のカセット１２０から引き出されて仮置きテーブル１２６まで搬送され、仮置きテーブル１２６で半導体ウエーハ１１の中心出しが実施される。

次いで、ウエーハ搬送ユニット１２８により吸着された半導体ウエーハ１１がウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５０に搬送され、サポートウエーハ２３を下側にしてチャックテーブル５０により吸引保持される。

半導体ウエーハ１１をチャックテーブル５０で吸引保持した後、ターンテーブル４８を矢印４９で示す時計回り方向に９０度回転して、チャックテーブル５０に保持された半導体ウエーハ１１が粗研削ユニット１２に対向する粗研削加工領域Ｂに位置付ける。

半導体ウエーハ１１の粗研削では、図９に示すように、このように位置付けられた半導体ウエーハ１１に対してチャックテーブル５０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２６を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、粗研削ユニット送り機構１４を作動して粗研削用の研削砥石３０を半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。

そして、研削ホイール２６を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂの粗研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながらウエーハ１１を所望の厚み（埋め込み銅電極２５が裏面に表出しない厚み）に研削する。

粗研削が終了すると、ターンテーブル４８を時計回り方向に更に９０度回転して、粗研削の終了したウエーハ１１を仕上げ研削加工領域Ｃに位置付ける。この仕上げ研削では、図１０に示すように、チャックテーブル５０を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４０を矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、仕上げ研削ユニット送り機構１８を作動して仕上げ研削用の研削砥石４４をウエーハ１１の裏面に接触させる。

そして、研削ホイール４０を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、ウエーハ１１の裏面研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってウエーハ１１の厚みを測定しながらウエーハ１１を所望の厚み、例えば５０μｍに仕上げ、図１１に示すように、埋め込み銅電極２５を裏面１１ｂに露出させる。

本実施形態では、仕上げ研削で埋め込み銅電極２５をウエーハ１１の裏面１１ｂに露出させているが、他の実施形態として、仕上げ研削では埋め込み銅電極２５をウエーハ１１の裏面１１ｂに露出させずに、以下に説明する研磨ステップで埋め込み銅電極２５をウエーハ１１の裏面１１ｂに露出させるようにしてもよい。

仕上げ研削の終了したウエーハ１１を保持したチャックテーブル５０は、ターンテーブル４８を時計回り方向に更に９０度回転することにより、第１研磨ユニット５２に対向する研磨加工領域Ｄに位置付けられる。

図１２に示すように、本実施形態の第１研磨ユニット５２の研磨パッド７４は半導体ウエーハ１１の直径より大きい直径を有している。第１研磨ユニット５２のスピンドル６６は研磨ホイール７０の研磨液供給路８０に連通した研磨液供給路６７を有している。

研磨ステップでは、研磨パッド７４でチャックテーブル５０に吸引保持された研削済みの半導体ウエーハ１１を覆った状態で、研磨液供給路６７，８０を介して研磨液を供給しながら、チャックテーブル５０を矢印ａ方向に回転するとともに研磨パッド７４を矢印ｂ方向に回転しながら、半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂに研磨パッド７４を押し付けてウエーハ１１の裏面１１ｂを研磨する。この研磨ステップにより、研削ステップで生成された研削歪が除去される。

この研磨ステップでは、砥粒入りの研磨液を半導体ウエーハ１１に供給しつつ埋め込み銅電極２５が裏面１１ｂに露出した半導体ウエーハ１１の裏面を２〜５μｍ研磨して研削歪を除去する。研磨液としては、例えばコロイダルシリカ粒子（一次粒子径が５〜１００ｎｍ程度）を含むアルカリ性研磨液が使用される。

研磨液には酸化剤と錯化剤を含むのが好ましい。酸化剤としては、過酸化水素水、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、亜塩素酸ナトリウム等を使用可能であり、錯化剤としては、カルボン酸類、アミン類、アミノ酸類及びアンモニア等が使用される。また、デッシングを抑制するために、研磨液中に有機酸を含んでもよい。有機酸としては、マレイン酸、シュウ酸及びフマル酸等が使用される。

第１研磨ユニット５２による研磨ステップを実施した後、半導体ウエーハ１１を少なくともキレート剤と酸化剤とからなる銅洗浄液で洗浄して、研磨ステップで生成された銅屑を半導体ウエーハ１１上から除去する銅屑除去ステップを実施する。

好ましくは、この銅屑除去ステップは、研磨パッド７４を半導体ウエーハ１１上から退避させることなくウエーハ１１を研磨パッド７４で覆った状態で、ウエーハ１１と研磨パッド７４間に研磨液供給路６７を介して銅洗浄液を供給しつつ、チャックテーブル５０と研磨パッド７４とを回転させて半導体ウエーハ１１上から銅屑を除去するとともに研磨パッド７４に付着した銅屑を除去する。

研磨パッド７４を半導体ウエーハ１１上から外すことなく銅屑除去ステップを実施するのは、研磨直後の半導体ウエーハの被研磨面は非常に活性化しているため、研磨パッド７４を半導体ウエーハ１１から外すと異物が半導体ウエーハ１１に付着するためである。

銅洗浄液が酸化剤を含んでいるため、半導体ウエーハ１１の研磨面は活性状態から酸化される。銅洗浄液はキレート剤と酸化剤に加えて、例えば６５〜８０％の超純水を含む。また、非イオン性、陽イオン性、陰イオン性、両性イオン性及び両性の界面活性剤及びこれらの混合物を含んでもよい。

銅洗浄液は、好ましくは少なくとも１以上の有機アルカリを含み、例えばｐＨ８〜１３のアルカリ性が好ましい。アルカリ性が好ましい理由は、アルカリ性研磨液を用いて研磨した後、酸性の洗浄液を研磨面に供給して洗浄すると、ｐＨショック（急激なｐＨ変化）により、ウエーハの表面に研磨パッド７４上の異物やスラリーが大量に付着するためである。

有機アルカリとしては、水酸化アンモニウムおよびテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドの群（水酸化テトラメチルアンモニウム、トリメチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリエタノールアミンなど）が使用可能である。

酸化剤としては、過酸化水素水、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、亜塩素酸ナトリウム等を使用可能である。酸化剤の添加量は、０．０１％〜１０％、より好ましくは０．１％〜０．５％の範囲内がよい。

キレート剤としては、エチレンジアミン、グリシン、グルコン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、ヒドロキシルアミン、イソプロパノールアミン、イソプロピルヒドロキシルアミン、クエン酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、アスパラギン酸、安息香酸、システイン、コハク酸、マレイン酸、シュウ酸、エチレンジアミン四エチレンホスホン酸、エチレンジアミン四メチレンスホン酸、ジエチレントリアミン五エチレンホスホン酸、ジエチレントリアミン五メチレンホスホン酸などを使用可能である。

本実施形態の銅屑除去ステップでは、チャックテーブル５０と研磨パッド７４を回転させることで洗浄効果を高め、洗浄時間を短縮しているが、この銅屑除去ステップではただ単に洗浄液を半導体ウエーハ１１上に供給するだけでもよく、研磨後の半導体ウエーハ１１を洗浄液中に浸漬したり、洗浄装置を用いて行ってもよい。

銅屑除去ステップが終了すると、ターンテーブル４８を時計回り方向に更に９０度回転して半導体ウエーハ１１をウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付け、第２研磨ユニット８４で親水化処理ステップを実施する。

この親水化処理ステップでは、図１３に示すように、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル５０に保持された半導体ウエーハ１１に第２研磨ユニット８４の研磨パッド１１２を当接させ、チャックテーブル５０を矢印ａ方向に回転させるとともに研磨パッド１１２を矢印ｂ方向に回転させつつ、親水化処理液供給路１０５，１１６を介して半導体ウエーハ１１に親水化処理液を供給してウエーハ１１の親水化処理を実施する。

親水化処理液はセルロース及びアルカリ化合物を含んでいるが、更にポリエチレンオキサイド、水、二酸化珪素（コロイダルシリカ）等を含むのが好ましい。セルロースとしては、ヒドロキシエチルセルロースが使用可能であり、アルカリ化合物としてはアンモニア、ＴＭＡＨ（ＴｅｔｒａｍｅｔｈｙｌＡｍｍｏｎｉｕｍＨｙｄｒｏｘｉｄｅ）などを使用可能である。

この親水化処理ステップは、チャックテーブル５０と研磨パッド１１２を回転しながら実施するのが好ましいが、停止したチャックテーブル５０に保持された半導体ウエーハ１１に親水化処理液を供給して実施するようにしてもよい。更に、ウエーハを親水化処理液中に浸漬して実施するようにしてもよい。

親水化処理ステップが終了すると、ウエーハ搬送ユニット１２８で半導体ウエーハ１１をチャックテーブル５０上から吸着してスピンナ洗浄ユニット１３０のスピンナテーブル１３２まで搬送して、研磨ステップで発生した研磨屑を除去するブラシ洗浄ステップを実施する。

このブラシ洗浄ステップでは、図１４に示すように、スピンナテーブル１３２に保持された半導体ウエーハ１１を回転しながら、ブラシ１３６をウエーハ１１に押し付け、切替弁１４６により洗浄液供給ノズル１４０を洗浄液源１４２に接続して、洗浄液供給ノズル１４０から洗浄液１４１を供給しながらブラシ洗浄を実施する。

ブラシ洗浄終了後、切替弁１４６を切り替えて洗浄液供給ノズル１４０を純水源１４４に接続するとともに、ブラシ１３６をウエーハ１１上から上昇させて、洗浄液供給ノズル１４０から純水を供給してウエーハ１１上から洗浄液を洗い流す。

ここで、洗浄液源１４２から供給される洗浄液は、上述した銅屑除去ステップで使用される洗浄液と同様な組成であるのが好ましい。ブラシ洗浄ステップが終了すると、ウエーハ搬送ロボット１２４でスピンナテーブル１３２上の半導体ウエーハ１１を吸着して第２のカセット１２２中に収容する。

上述した実施形態のウエーハの加工方法によると、埋め込み銅電極２５を有する半導体ウエーハ１１はその裏面が研削されて所定厚みへと薄化された後、研磨によって研削で生成された研削歪が除去される。そして、研磨によって発生した銅屑は少なくともキレート剤と酸化剤とからなる銅洗浄液でウエーハ１１上から除去される。

その後、ウエーハ１１は親水化処理液によって親水化されるため、後のブラシ洗浄ステップで洗浄液を撥水することなく、研磨で発生した研磨屑をウエーハ１１上から容易に除去することができる。

本発明の加工方法を施した半導体ウエーハ１１では、φ８インチシリコンウエーハ上のＣｕ原子数を１０^−１０ａｔｏｍｏｓ／ｃｍ^２以下に、且つシリコン表面上の０．２μｍ以上の異物数を５０個以下とすることができた。

ここで、ブラシ洗浄ステップが終了した半導体ウエーハ１１にはエッチングステップでウエーハ１１の裏面１１ｂのエッチングが施され、図１５に示すように、埋め込み銅電極２５の端面をウエーハ１１の裏面１１ｂから露出させる。このエッチングステップは、ドライエッチング又はウエットエッチングの何れでも採用可能である。

２加工装置
１１半導体ウエーハ
１２粗研削ユニット
１６仕上げ研削ユニット
２３サポートウエーハ
４８ターンテーブル
５０チャックテーブル
５２第１研磨ユニット
８４第２研磨ユニット
１３０スピンナ洗浄ユニット
１３６ブラシ

Claims

複数の埋め込み銅電極を有するウエーハの裏面を研削及び研磨して平坦化するウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面を研削して所定厚みへ薄化する研削ステップと、
裏面が研削されたウエーハの裏面を該埋め込み銅電極とともに研磨して該研削ステップで生成された研削歪を除去する研磨ステップと、
該研磨ステップを実施した後、ウエーハを少なくともキレート剤と酸化剤とからなる銅洗浄液で洗浄して該研磨ステップで生成された銅屑をウエーハ上から除去する銅屑除去ステップと、
該銅屑除去ステップを実施した後、ウエーハにセルロースとアルカリからなる親水化処理液を供給してウエーハを親水化する親水化処理ステップと、
該親水化処理ステップを実施した後、洗浄液を供給しつつウエーハをブラシ洗浄することにより該研磨ステップで発生した研磨屑を除去するブラシ洗浄ステップと、
を具備したこと特徴とする埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法。
前記研磨ステップは、回転するチャックテーブルで保持されたウエーハの裏面を回転する研磨パッドで覆いながら遂行され、
前記銅屑除去ステップは、該研磨ステップを実施した後、該研磨パッドをウエーハ上から退避させることなくウエーハを該研磨パッドで覆った状態で、ウエーハと該研磨パッド間に前記銅洗浄液を供給しつつ該チャックテーブルと該研磨パッドとを回転させてウエーハ上から銅屑を除去するとともに該研磨パッドに付着した銅屑を除去する請求項１記載の埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法。
前記研削ステップでは、ウエーハの裏面を研削して前記所定厚みへ薄化するとともに前記埋め込み銅電極をウエーハの裏面に露出させる請求項１又は２記載の埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法。
前記ブラシ洗浄ステップは、少なくともキレート剤を含む洗浄液を供給しつつ遂行される請求項１〜３の何れかに記載の埋め込み銅電極を有するウエーハの加工方法。