JP2013089692A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面凹凸をもつウェハに対し、バックグラインド工程により生じたウェハ裏面の段差を矯正して、ウェハ裏面の加工精度を向上させる。
【解決手段】この半導体装置の製造方法は、まず、バックグラインド工程後、所定のステージ上に、半導体ウェハの表面に形成された凹凸パターンのうち、凸部の表面がステージに当接するように配置する。そして、凸部とステージとで囲まれた凹部の気圧をＰ_４とし、外部雰囲気を矯正圧Ｐとしつつ、半導体ウェハの裏面を加工する裏面加工工程を行う。
そして、裏面加工工程においては、矯正圧Ｐが、バックグラインド工程後の半導体ウェハの抗折強度Ｐ_３に対して、０＜Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３の関係を満たすようにする。
【選択図】図７

Description

本発明は、表面凹凸をもつ半導体ウェハに対して、バックグラインド工程を行うことより段差を生じたウェハの裏面に、精密加工を行う半導体装置の製造方法に関する。

半導体基板に構成される素子として、半導体基板の厚さ方向に電流が流れる縦型素子、すなわち、電流が流れる一対の電極が半導体基板の表面とその裏面に分けて配置された両面電極素子、を備える半導体装置が知られている。このような半導体装置では、縦型素子の低オン抵抗化のために、半導体基板の裏面から研削して、半導体基板を所定の厚さまで薄層化することが一般的である。

縦型素子を有する半導体装置は、以下の工程を経て製造される。先ず、縦型素子のうち、半導体基板（ウェハ）の表面側の部分を形成し、次いで、半導体ウェハの表面上に電極や保護膜などを形成する。すなわち、凹部および凸部を有する凹凸パターンを形成する。凹凸パターンの形成は、通常厚の半導体基板の加工に用いられる装置がそのまま流用できるため、薄層化前に行われる。次いで、凹凸パターンが形成されたウェハを吸着ステージに吸着固定してバックグラインド工程を行う。このとき、半導体ウェハは、該半導体ウェハの表面と吸着ステージが対向するように吸着固定され、裏面研削装置または化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing : ＣＭＰ）等により研削される。その後、研削された半導体ウェハの裏面に対して、不純物イオンの注入のほか、注入された不純物の活性化を目的としたレーザーアニール等の種々の工程を経て、縦型素子を有する半導体装置が製造される。

ところが、凹凸パターンが形成された半導体ウェハを吸着ステージに吸着固定してバックグラインド工程を行うと、以下の問題が生じる。この問題を、図１０を用いて説明する。なお、図１０では、後述の［発明を実施するための形態］中で示す構成要素と同一ないし関連する要素について、同一の符号を付与している。

まず、図１０（ａ）に示すように、表面１１ａに凹凸パターンを形成してなる半導体ウェハ１１を準備する。なお、図１０（ａ）では、凹凸パターンを形成する要素として、保護膜１２のみを示している。例えば、保護膜１２の表面１２ａが凸部を成し、保護膜１２に形成された孔部が凹部を成している。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、表面１１ａが吸着ステージ１３に向くように、半導体ウェハ１１を吸着ステージ１３上に配置する。すなわち、保護膜１２の表面１２ａが、吸着ステージ１３に当接される。そして、半導体ウェハ１１、保護膜１２および吸着ステージ１３に囲まれた凹部の空間を、真空ポンプ１４を用いて排気し、負圧とすることにより、半導体ウェハ１１を吸着ステージ１３に吸着固定する。この場合、図１０（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１１は、半導体ウェハ１１、保護膜１２および吸着ステージ１３に囲まれた空間の外側（外部雰囲気）から圧力を受け、保護膜１２の形成されていない領域（凹部の底面に対応する部分）が吸着ステージ１３側に湾曲する。これに伴って、湾曲した表面１１ａの部分に対応する裏面１１ｂの部分も吸着ステージ１３側に湾曲して、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに凹凸が生じる。このように、裏面１１ｂに凹凸を生じた状態で、図１０（ｂ）の破線に沿って、砥石１５により研削（バックグラインド）を行う。

図１０（ｃ）に示すように、砥石１５により研削されている最中の半導体ウェハ１１の裏面１１ｂは、真空ポンプ１４による排気で生じた裏面１１ｂ側から表面１１ａ側に向かう圧力と、裏面１１ｂが研削時に砥石１５から受ける圧力との合力により、裏面１１ｂが平坦となっている。一方、研削された後、すなわち、砥石１５が通過した後の裏面１１ｂは、裏面１１ｂが研削時に砥石１５から受ける圧力を失う。そして、裏面１１ｂは、吸着ステージ１３とは反対側の外部雰囲気側に向かって凸部１６（以下、裏面段差と示す）を生じる。

この半導体ウェハ１１を吸着ステージ１３から取り外すと、真空ポンプ１４による排気で生じた裏面１１ｂ側から表面１１ａ側に向かう圧力も失う。このため、図１０（ｄ）に示すように、裏面１１ｂの裏面段差は、さらに強調される。このような裏面段差が生じてしまうと、パターンニングのための露光、イオン注入のためのマスキング、レーザーアニールおよび配線や電極の設置等、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを加工する工程が設計値通りに実施できないという問題がある。

このような問題を解決する手段として、特許文献１には、半導体ウェハ１１の表面１１ａ側に平坦化用のチャックを設置し、機械的にウェハを変形させて、裏面１１ｂを平坦化する方法が提案されている。

特開昭５９−１７２４７号公報

しかしながら、特許文献１のように、有限個数のチャックを用いて、各チャックに対応した有限個数の点の高さを補正する方法では、半導体ウェハ上に形成される素子の微細化に伴って凹凸パターンも微細化しつつある状況において、半導体ウェハの裏面に生じた裏面段差すべてを平坦化することは現実的に不可能である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バックグラインド工程により生じたウェハ裏面の段差を矯正して、ウェハ裏面の加工精度を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
表面に凹部および凸部を有する凹凸パターンが形成された半導体ウェハを、凸部の表面が吸着ステージに当接するように配置し、
凸部と、吸着ステージとで囲まれた凹部の気圧Ｐ_１を、外部雰囲気の圧力Ｐ_０に対して負圧（Ｐ_１＜Ｐ_０）となるように減圧して、半導体ウェハを吸着ステージに吸着固定する吸着工程と、
吸着工程により吸着ステージに固定された半導体ウェハにおいて、該半導体ウェハの表面と反対側の裏面を、所定の研削圧Ｐ_２を以って、砥石により研削するバックグラインド工程と、
バックグラインド工程後、所定のステージ上に、凸部の表面がステージに当接するように配置して、凸部とステージとで囲まれた凹部の気圧をＰ_４としつつ、半導体ウェハの裏面を加工する裏面加工工程を備える半導体装置の製造方法であって、
裏面加工工程においては、外部雰囲気を矯正圧Ｐとしつつ、半導体ウェハの裏面を加工し、
矯正圧Ｐが、バックグラインド工程後の半導体ウェハの抗折強度Ｐ_３に対して、
０＜Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３
の関係を満たすことを特徴としている。

本発明では、バックグラインド工程後の裏面加工工程において、半導体ウェハに対し、外部雰囲気の圧力として矯正圧Ｐを印加する。そして、その矯正圧Ｐは、０＜Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３を満たす。

前記の関係式は、Ｐ_４＜Ｐ＜Ｐ_３＋Ｐ_４のように変形することができる。すなわち、本発明では、Ｐ＞Ｐ_４を満たすので、凸状に突出した半導体ウェハの裏面段差は、半導体ウェハ、保護膜およびステージに囲まれた空間の外側から圧力を受け、吸着ステージに向かう方向に押し込まれる。したがって、半導体ウェハの裏面段差を矯正しつつ、裏面を加工することができ、これにより、裏面加工工程の精度を向上することができる。例えば、レジストへの露光工程において、マスク−半導体ウェハ間距離のばらつきを小さくすることができ、レジストパターンの解像度を向上することができる。

これに加えて、本発明では、Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３を満たす。これによれば、裏面加工工程において、矯正圧Ｐが印加された場合に、半導体ウェハの裏面が、外部から受ける圧力（Ｐ−Ｐ_４）、すなわち、半導体ウェハをステージ側に湾曲させる圧力、が半導体ウェハの抗折強度Ｐ_３を超えないように設定される。したがって、半導体ウェハが割損することはない。

請求項２に記載のように、Ｐ、Ｐ_０、Ｐ_１、Ｐ_２およびＰ_４が、Ｐ−Ｐ_４＝Ｐ_２＋Ｐ_０−Ｐ_１の関係を満たすことが好適である。

本発明では、裏面加工工程において、半導体ウェハの裏面が、外部から受ける圧力（Ｐ−Ｐ_４）は、バックグラインド工程において、半導体ウェハの裏面が、外部から受ける圧力（Ｐ_２＋Ｐ_０−Ｐ_１）と同一となるように設定される。これにより、半導体ウェハの裏面が裏面加工工程時に受ける圧力は、バックグラインド工程時と同一となるため、半導体ウェハの裏面を、ほぼ平面になるように矯正することができる。したがって、裏面加工工程の精度を向上することができる。

請求項３に記載のように、裏面加工工程が、露光工程であると有効である。

露光工程では、マスクを透過した光をレンズで集光して半導体ウェハの裏面に、レジストパターンを形成する。本発明では、裏面加工工程において、半導体ウェハの裏面段差を矯正しつつ、光を半導体ウェハ上のレジストに照射することができるため、マスク−半導体ウェハ間距離のばらつきを小さくすることができ、これにより、レジストパターンの解像度を向上することができる。

請求項４に記載のように、露光工程が、プロキシミティ露光工程であると特に有効である。

プロキシミティ露光工程は、露光工程のうち、マスク−半導体ウェハ間の距離をμｍオーダー程度に設定して露光する方式であり、半導体ウェハの裏面段差が形成後のレジストパターンの精度に与える影響は、その他の露光方式に較べて大きい。したがって、プロキシミティ露光において、ウェハの裏面段差を矯正する方法を採用することにより、より効果的にレジストパターンの精度を向上することができる。

また、請求項５に記載のように、裏面加工工程は、レーザーアニール工程であっても有効である。

レーザーアニール工程では、レーザー光を用いて半導体ウェハの裏面をアニールする。本発明では、裏面加工工程において、半導体ウェハの裏面段差を矯正しつつ、レーザー光を半導体ウェハの裏面に照射することができるため、焦点深度が裏面段差の高さよりも浅いレーザー光を用いたレーザーアニールであっても、半導体ウェハの裏面段差を矯正しない場合に較べて、裏面の活性化領域を一様にすることができる。これにより、半導体ウェハの裏面のアニールのムラを抑制することができる。

また、請求項６に記載のように、矯正圧Ｐは、半導体ウェハと、凹凸パターンおよび半導体ウェハの裏面に形成される裏面パターンに対して、不活性な気体により印加されることが好ましい。

これによれば、矯正圧を印加するための気体が、半導体ウェハと、その半導体ウェハに形成される素子などの構造パターンに対して化学的な影響を与えることを回避することができる。

第１実施形態に係る半導体ウェハの上面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は吸着工程、（ｂ）はバックグラインド工程直前、（ｃ）はバックグラインド工程の途中、を示している。 バックグラインド工程における半導体ウェハと砥石の構成を示す上面図である。 図４におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 裏面加工工程（露光工程）の構成を示す断面図である。 裏面加工工程（露光工程）において、矯正圧を印加した状態を示す断面図である。 第２実施形態の裏面加工工程（レーザーアニール工程）において、矯正圧を印加した状態を示す断面図である。 レーザーアニール工程において、レーザー光の焦点深度と活性化領域との関係を示す断面図である。 裏面段差の発生フローを示す断面図であり、（ａ）は半導体ウェハの構成、（ｂ）はバックグラインド工程直前、（ｃ）はバックグラインド工程の途中、（ｄ）はバックグラインド後の状態を示している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。

（第１実施形態）
最初に、図１および図２を参照して本実施形態に係る半導体装置１０の構成について説明する。

本実施形態に係る半導体装置１０は縦型素子、例えば縦型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等を有する。すなわち、電流が流れる一対の電極が半導体基板の表面とその裏面に分けて配置された両面電極素子を有する。

図１および図２に示すように、この半導体装置１０は、半導体ウェハ１１の表面１１ａ側に、図示しないエミッタ層やベース層といった不純物領域が形成されている。そして、図示しない層間絶縁膜を介して、エミッタ電極、ゲート電極、配線などが形成されている。また、これら表面側の構造を保護する目的で、ポリイミド等の有機樹脂膜からなる保護膜１２が形成されている。すなわち、半導体ウェハ１１の表面１１ａには、上記の構造物により構成された凹部と凸部を有する凹凸パターンが形成されている。この保護膜１２は、半導体ウェハ１１の表面１１ａから、保護膜１２の表面１２ａまでの厚さが略５〜２０μｍであり、半導体ウェハ１１の表面１１ａ上に形成された構造物の中で、最も厚い凸部を形成している。図２においては、凹凸パターンを形成する要素として、保護膜１２のみを示している。また、図示しないが、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂには、コレクタ層等の不純物領域のほか、コレクタ電極が形成されている。なお、スクライブ領域１１ｃには、配線や外部との電気的な接続のためのパッド等が形成されないため、スクライブ領域１１ｃにおける保護膜１２は、半導体ウェハ１１の表面１１ａからの高さが、最も高い部分（１２ａに相当）よりも低くなっている。すなわち、凹部が形成されている。また、スクライブ領域１１ｃに保護膜１２が形成されず、これにより、スクライブ領域１１ｃにも凹部が形成されることもある。

上記した構造は、半導体ウェハ１１において、所定の周期性を持って形成されている。半導体装置１０は、その半導体ウェハ１１に複数形成された単位セルをダイシング工程により分割して得られる。なお、ダイシング工程については、一般的なダイシングの方法に準ずるため、詳細の説明を省略する。

また、図１に示した単位セルのサイズ、半導体ウェハ１１の表面１１ａ上における形成位置、ならびに形成個数は一例であり、図１に示す例に限定されない。また、形成される素子に関しても、ＩＧＢＴに限定されるものではない。

次に、図３〜図７を参照して本実施形態に係る半導体装置１０の製造方法について説明する。本実施形態では、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂ上に、紫外線露光によりレジストパターンを形成する方法を例に説明する。

先ず、図示しないが、半導体ウェハ１１の表面１１ａ上に、保護膜１２を含む凹凸パターンを有する表面側の構造を形成する。この工程については、例えばＩＧＢＴを、半導体ウェハ１１の表面１１ａ上に形成する一般的な方法に準じるため、詳細の記載を省略する。本実施形態では、半導体ウェハ１１として、例えば、直径２００ｍｍ、厚さ７２５μｍのシリコンウェハを用いる。

次いで、図３（ａ）に示すように、凹凸パターンが形成された半導体ウェハ１１を、保護膜１２の表面１２ａが当接するように、吸着ステージ１３上に配置する。すなわち、半導体ウェハ１１の凹部は、半導体ウェハ１１、保護膜１２および吸着ステージ１３に囲まれた状態となる。吸着ステージ１３には真空ポンプ１４が接続されており、吸着ステージ１３のうち、保護膜１２の表面１２ａが接する面には排気孔が複数設けられている。半導体ウェハ１１の凹部は、排気孔を介して真空ポンプ１４に繋がっている。真空ポンプ１４を用いて凹部内の気圧Ｐ_１を、外部雰囲気の圧力Ｐ_０に対して、負圧（Ｐ_１＜Ｐ_０）とすることにより、半導体ウェハ１１を吸着ステージ１３に吸着固定する。Ｐ_０およびＰ_１は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、例えば、Ｐ_０≒１．０×１０^５Ｐａ（大気圧）、Ｐ_１≒１．０×１０^２Ｐａとすることができる。なお、この工程が、特許請求の範囲に記載の吸着工程に相当する。

吸着工程により、半導体ウェハ１１は、半導体ウェハ１１、保護膜１２および吸着ステージ１３に囲まれた空間（凹部）の外側から圧力を受け、凹部の底面に対応する部分が吸着ステージ１３側に湾曲する。これに伴って、湾曲した表面１１ａの部分に対応する裏面１１ｂの部分も吸着ステージ１３側に湾曲して、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに凹凸が生じる。

次いで、図３（ｂ）に示すように、砥石１５により半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを研削（バックグラインド）して、半導体ウェハ１１を厚さ略１００μｍまで薄層化する。この工程が、特許請求の範囲に記載のバックグラインド工程に相当する。図３（ｂ）においては、砥石１５が紙面右側から、破線に沿って紙面左側に向かって移動しながら、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂをバックグラインドするようになっている。図３（ｃ）は、砥石１５が裏面１１ｂ上を移動する途中の概略図である。バックグラインド工程において、裏面１１ｂは、砥石１５から研削圧Ｐ_２を受けつつ平坦に研削される。このとき、砥石１５により研削されている最中の半導体ウェハ１１の裏面１１ｂは、真空ポンプ１４による排気で生じた裏面１１ｂ側から表面１１ａ側に向かう圧力（Ｐ_０−Ｐ_１）と、バックグラインド時に裏面１１ｂが砥石１５から受ける研削圧Ｐ_２との合力（Ｐ_２＋Ｐ_０−Ｐ_１）を受ける。一方、研削された後、すなわち、砥石１５が通過した後の裏面１１ｂは、研削圧Ｐ_２を失う。そして、裏面１１ｂは、吸着ステージ１３とは反対側の外部雰囲気側に向かって裏面段差１６を生じる。

本実施形態においては、半導体ウェハ１１と砥石１５とを、図４および図５に示すような構成にすることによりバックグラインド工程を実施する。すなわち、半導体ウェハ１１と同一の直径を有する平板円形状の砥石１５を、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに対して、鋭角となる所定の角度だけ傾斜させて配置し、半導体ウェハ１１および砥石１５を互いに回転させることにより、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを研削する。本実施形態では、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂと砥石１５とが、砥石１５の円周の１／６、且つ、径方向の幅が略０．１ｍｍの領域の切削面１７をもって研削が行われる。なお、バックグラインド工程時に裏面１１ｂが砥石１５から受ける研削圧Ｐ_２は、半導体ウェハ１１が割損しない範囲において特に限定されない。本実施形態では、例えば、砥石１５の自重（例えば１．０ｋｇ）により切削圧Ｐ_２を印加することができる。すなわち、砥石１５の自重および切削面１７の面積から、Ｐ_２≒９．４×１０^４Ｐａとすることができる。

なお、図４および図５において、吸着ステージ１３や、半導体ウェハ１１の表面１１ａおよび裏面１１ｂに生じた凹凸は省略している。

次いで、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを加工する裏面加工工程を実施する。本実施形態では、イオン注入などのマスキングに用いられるレジストパターンを形成する工程を例に説明する。なお、レジスト自体の形成は、一般的なレジスト形成の方法に準じるため、詳細の説明を省略し、レジストへ紫外線を露光する露光工程について説明する。

先ず、露光工程を実現するための構成について説明する。図６に示すように、ステージ１８が圧力チャンバ１９内に配置されている。本実施形態において、ステージ１８には、バックグラインド工程で用いられた吸着ステージ１３のように、真空ポンプ２０が接続されており、ステージ１８のうち、保護膜１２の表面１２ａが接する面には排気孔が複数設けられている。半導体ウェハ１１の凹部は、排気孔を介して真空ポンプ２０に繋がっている。本実施形態では、半導体ウェハ１１、保護膜１２およびステージ１８に囲まれた空間（凹部）の圧力Ｐ_４を、バックグラインド工程時と同一の圧力（Ｐ_１）、すなわち、Ｐ_４＝Ｐ_１≒１．０×１０^２Ｐａとして、バックグラインド工程後の半導体ウェハ１１が、ステージ１８に吸着固定される。圧力チャンバ１９は、上面にガラス窓２１を有しており、圧力チャンバ１９内部には、ガラス窓２１と半導体ウェハ１１の間であって、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂと対向するようにマスク２２が配置されている。そして、圧力チャンバ１９の外側であって、ガラス窓２１に対して、マスク２２と反対側に、紫外光源２３が配置されている。また、圧力チャンバ１９には図示しない圧力ボンベが接続されており、圧力チャンバ１９内部の圧力を任意に調整できるようになっている。

次に、露光工程の手順について説明する。図７に示すように、圧力ボンベから圧力チャンバ１９内にアルゴンガス２４を導入することにより、圧力チャンバ１９内の圧力を矯正圧Ｐとする。本実施形態では、矯正圧Ｐが、バックグラインド工程時の外部雰囲気の圧力Ｐ_０（≒１．０×１０^５Ｐａ）、すなわち大気圧と、バックグラインド工程において、砥石１５により半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが受ける切削圧Ｐ_２（≒９．４×１０^４Ｐａ）との和と同一の圧力となるように設定する。すなわち、Ｐ＝Ｐ_２＋Ｐ_０≒１．９４×１０^５Ｐａとなるように設定する。

そして、紫外光線２３を点灯し、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに予め形成したレジストに対して、ガラス窓２１およびマスク２２を介して紫外線を照射する。このように、マスク２２の形状に対応したレジストパターンを形成する。

最後に、上述の方法を採用した場合の作用効果について説明する。

本実施形態では、裏面加工工程において、外部雰囲気として矯正圧Ｐを印加しつつ、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを加工する。特に、本実施形態においては、半導体ウェハ１１、保護膜１２およびステージ１８に囲まれた空間（凹部）の圧力Ｐ_４を、バックグラインド工程時と同一の圧力（Ｐ_１）、すなわち、Ｐ_４＝Ｐ_１とし、矯正圧ＰをＰ＝Ｐ_２＋Ｐ_０≒１．９４×１０^５Ｐａとなるように設定している。このため、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが裏面加工工程時に外部から受ける圧力は、バックグラインド工程時と同一となる。したがって、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを、ほぼ平面になるように矯正しつつ、裏面１１ｂを加工することができる。したがって、レジストへの露光工程において、マスク−半導体ウェハ間距離のばらつきを小さくすることができ、レジストパターンの解像度を向上することができる。

なお、本実施形態では、マスク２２と半導体ウェハ１１の裏面１１ｂとの距離は特に限定するものではないが、露光工程がプロキシミティ露光である場合には、上記説明した作用効果をより発揮することができる。すなわち、プロキシミティ露光は、マスク−半導体ウェハ間の距離をμｍオーダー程度に設定して露光する方式であり、半導体ウェハ１１の裏面段差１６が形成後のレジストパターンの精度に与える影響は、その他の露光方式に較べて大きい。したがって、プロキシミティ露光において、半導体ウェハ１１の裏面段差１６を矯正する方法を採用することにより、より効果的にレジストパターンの精度を向上することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、裏面加工工程として、イオン注入などのマスキングに用いられるレジストの露光工程の例を示した。これに対して、本実施形態では、裏面加工工程として、イオン注入後の不純物の活性化方法のうちレーザーアニールを用いる例を示す。なお、吸着工程およびバックグラインド工程は、第１実施形態と同様であるため、その記載を省略する。

図８に示すように、レーザーアニール工程を実現するための構成は、第１実施形態に示した露光工程の構成に対して、マスク２２と紫外光線２３とが無く、紫外光線２３の代わりとしてレーザー源２５が配置される。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、半導体ウェハ１１、保護膜１２およびステージ１８に囲まれた空間（凹部）の圧力Ｐ_４を、バックグラインド工程時に半導体ウェハ１１を吸着ステージ１３に固定する場合と同一の圧力（Ｐ_１）、すなわち、Ｐ_４＝Ｐ_１として、半導体ウェハ１１をステージ１８に吸着固定する。そして、圧力ボンベから圧力チャンバ１９内にアルゴンガス２４を導入して、矯正圧ＰがＰ＝Ｐ_２＋Ｐ_０≒１．９４×１０^５Ｐａとなるように設定する。そして、レーザー源２５を点灯し、予め不純物イオンが注入された半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに対し、ガラス窓２１を介してレーザー光を照射することにより、裏面１１ｂを活性化する。

本実施形態における構成では、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂがレーザーアニール工程時に外部から受ける圧力は、バックグラインド工程時と同一となる。したがって、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを、ほぼ平面になるように矯正することができる。したがって、図９に示すように、焦点深度２６が裏面段差１６の高さよりも浅いレーザー光を用いたアニールであっても、裏面１１ｂの裏面段差１６を矯正しない場合（図９（ａ）または図９（ｂ））に較べて、裏面１１ｂの活性化領域２７を一様にすることができる（図９（ｃ））。すなわち、裏面段差１６を矯正しない場合においては、図９（ａ）に示すように、レーザー光の焦点深度２６が裏面段差１６の頂部に位置するようになる、または、図９（ｂ）に示すように、焦点深度２６が裏面段差１６の凸部がない部分に位置するようになるため、裏面１１ｂの活性化領域２７を一様にすることができない。一方で、裏面段差１６を矯正する場合においては、図９（ｃ）に示すように、活性化領域２７を裏面１１ｂに一様に形成することができる。

（第３実施形態）
上記した各実施形態では、裏面加工工程において、矯正圧Ｐが、バックグラインド工程における外部雰囲気の圧力Ｐ_０と、砥石１５により半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが受ける切削圧Ｐ_２との和と同一の圧力となるように設定することにより、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに生じた裏面段差１６をほぼ平坦に矯正する例を示した。これに対して、本実施形態では、矯正圧Ｐを、０＜Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３の関係を満たす任意の圧力に設定する例を示す。ここで、Ｐ_３は、本実施形態におけるバックグラインド工程後の半導体ウェハ１１の抗折強度である。本実施形態では、Ｐ_３は１００μｍの厚さを有するシリコンウェハの抗折強度であり、Ｐ_３≒２．９×１０^８Ｐａである。

これによれば、矯正圧ＰがＰ＞Ｐ_４を満たすので、凸状に突出した半導体ウェハ１１の裏面段差１６は、半導体ウェハ１１、保護膜１２およびステージ１８に囲まれた空間の外側から圧力を受け、ステージ１８に向かう方向に押し込まれる。したがって、半導体ウェハ１１の裏面段差１６を矯正することができる。これにより、裏面段差１６を矯正しない場合に較べて、裏面加工の精度を向上させることができる。例えば、第２実施形態のようなレーザーアニール工程に、本発明を適用する場合には、裏面段差１６の高さが、レーザー光の焦点深度２６よりも小さくなるように、矯正圧Ｐを調整することにより、活性化領域２７を裏面１１ｂ全体に形成することができる。

さらに、Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３を満たすので、裏面加工工程において、矯正圧Ｐが印加された場合に、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが、外部から受ける圧力（Ｐ−Ｐ_４）、すなわち、半導体ウェハ１１をステージ１８側に湾曲させる圧力、が半導体ウェハ１１の抗折強度Ｐ_３を超えないように設定される。したがって、半導体ウェハ１１が割損することはない。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記した各実施形態では、吸着工程から裏面加工工程にわたって、半導体ウェハ１１、保護膜１２およびステージ１８に囲まれた空間（凹部）の圧力をＰ_１（＝Ｐ_４）≒１．０×１０^２Ｐａに設定したが、上記例に限定されない。吸着工程における凹部の圧力（Ｐ_１）と裏面加工工程における凹部の圧力（Ｐ_４）とは、互いに異なっていてもよい。換言すれば、裏面加工工程において、Ｐ_４は任意に選ぶことができ、半導体ウェハ１１が配置されるステージ１８は、吸着する機構、例えば、真空ポンプ２０等の設備を備えている必要はない。

具体的には、Ｐ−Ｐ_４＝Ｐ_２＋Ｐ_０−Ｐ_１の関係を満たすようにすれば、第１実施形態と同一の効果を奏することができる。すなわち、裏面加工工程において、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが、外部から受ける圧力（Ｐ−Ｐ_４）は、バックグラインド工程において、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが、外部から受ける圧力（Ｐ_２＋Ｐ_０−Ｐ_１）と同一となるように設定される。これにより、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが裏面加工工程時に受ける圧力は、バックグラインド工程時と同一となるため、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂを、ほぼ平面になるように矯正することができる。

あるいは、０＜Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３の関係を満たすようにすれば、第２実施形態と同一の効果を奏することができる。すなわち、Ｐ＞Ｐ_４を満たすので、凸状に突出した半導体ウェハ１１の裏面段差１６は、半導体ウェハ１１、保護膜１２およびステージ１８に囲まれた空間の外側から圧力を受け、ステージに向かう方向に押し込まれる。したがって、半導体ウェハ１１の裏面段差１６を矯正することができる。そして、Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３を満たすので、裏面加工工程において、矯正圧Ｐが印加された場合に、半導体ウェハ１１の裏面１１ｂが、外部から受ける圧力（Ｐ−Ｐ_４）、すなわち、半導体ウェハ１１をステージ１８側に湾曲させる圧力、が半導体ウェハ１１の抗折強度Ｐ_３を超えないように設定される。したがって、半導体ウェハ１１が割損することはない。

また、上記した各実施形態では、矯正圧Ｐを印加するための気体として、アルゴンガス２４を用いる例を示したが、この気体は、半導体ウェハ１１と、凹凸パターンおよび半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに形成される裏面パターンに対して、不活性な気体であればよく、例えば窒素ガスや乾燥大気を用いることもできる。

また、矯正圧Ｐの印加方法として、上記した各実施形態では、圧力チャンバ１９に接続された圧力ボンベから気体を導入する方法を採る例を示したが、この例に限定されるものではない。例えば、ピストンにより圧力チャンバ１９内の矯正圧Ｐを印加することもできる。また、揮発性の液体（例えばアルコール類）を圧力チャンバ１９内に導入し、圧力チャンバ１９を、ヒータ等を用いて昇温することにより、揮発性の液体を蒸発させて圧力チャンバ１９内の矯正圧Ｐを印加することもできる。

なお、上記した各実施形態では、裏面加工工程として、レジストへの紫外線の露光工程およびレーザーアニール工程の例を示したが、上記例に限定されるものではない。半導体ウェハ１１の裏面１１ｂの加工において高真空を必要とするスパッタやイオン注入等、矯正圧を印加することができない工程を除く裏面加工工程に適用することができる。バックグラインド工程により半導体ウェハ１１の裏面１１ｂに発生した裏面段差１６を矯正しつつ、裏面１１ｂの加工を行うことによって、より設計値に近い形状に加工することができる。

１１・・・半導体ウェハ
１１ａ・・・半導体ウェハの表面
１１ｂ・・・半導体ウェハの裏面
１２・・・保護膜
１８・・・ステージ
１９・・・圧力チャンバ
２０・・・真空ポンプ
２１・・・ガラス窓
２２・・・マスク
２３・・・紫外光源

Claims (6)

1. 表面に凹部および凸部を有する凹凸パターンが形成された半導体ウェハを、前記凸部の表面が吸着ステージに当接するように配置し、
   前記凸部と、前記吸着ステージとで囲まれた凹部の気圧Ｐ_１を、外部雰囲気の圧力Ｐ_０に対して負圧（Ｐ_１＜Ｐ_０）となるように減圧して、前記半導体ウェハを前記吸着ステージに吸着固定する吸着工程と、
   前記吸着工程により前記吸着ステージに固定された前記半導体ウェハにおいて、該半導体ウェハの表面と反対側の裏面を、所定の研削圧Ｐ_２を以って、研削するバックグラインド工程と、
   バックグラインド工程後、所定のステージ上に、前記凸部の表面が前記ステージに当接するように配置して、前記凸部と前記ステージとで囲まれた凹部の気圧をＰ_４としつつ、前記半導体ウェハの裏面を加工する裏面加工工程を備える半導体装置の製造方法であって、
   前記裏面加工工程においては、前記外部雰囲気を矯正圧Ｐとしつつ、前記半導体ウェハの裏面を加工し、
   前記矯正圧Ｐが、バックグラインド工程後の前記半導体ウェハの抗折強度Ｐ_３に対して、
   ０＜Ｐ−Ｐ_４＜Ｐ_３
   の関係を満たすことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記Ｐ、前記Ｐ_０、前記Ｐ_１、前記Ｐ_２および前記Ｐ_４が、
   Ｐ−Ｐ_４＝Ｐ_２＋Ｐ_０−Ｐ_１
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記裏面加工工程は、露光工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載に半導体装置の製造方法。
4. 前記露光工程は、プロキシミティ露光工程であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記裏面加工工程は、レーザーアニール工程であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記矯正圧Ｐは、前記半導体ウェハと、前記凹凸パターンおよび前記半導体ウェハの裏面に形成される裏面パターンに対して、不活性な気体により印加されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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