JP6629664B2

JP6629664B2 - 金属層の除去方法

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Publication number: JP6629664B2
Application number: JP2016092405A
Authority: JP
Inventors: 和裕小池; 正文面本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2036-05-02
Also published as: JP2017201650A

Description

本発明は、半導体基板上に形成された金属層を除去する方法に関する。

半導体基板（シリコンウエーハ）にアルミ等の金属からなる金属配線層を形成する場合には、まず、半導体基板に酸化膜を形成する。そして、酸化膜を形成後に半導体基板上に金属配線層を形成する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２９５３０５号公報

酸化膜形成及び金属配線層形成においては、半導体基板を１０００度以上に加熱するため、結晶欠陥（例えば、熱衝撃によるシリコン原子の格子転位）が半導体基板に形成される場合がある。

半導体基板に結晶欠陥を形成させないようにするためには、酸化膜形成及び金属配線層形成における加熱及び放熱を、時間をかけて緩やかに行うとよいが、その反面、半導体ウエーハの生産効率は下がることになる。

よって、半導体基板に結晶欠陥が形成されない温度の昇降速度を把握し、把握した温度の昇降速度を酸化膜形成及び金属配線層形成において効率よく適用できれば、半導体基板の生産効率の低下も抑えることができる。したがって、半導体基板に金属配線層を形成する場合には、半導体基板に結晶欠陥が形成されない温度の昇降速度を見つけ出すために、金属層が形成された半導体基板を結晶欠陥が生じているか否かを確認できる状態にして、半導体基板に結晶欠陥が生じているか否かを確認するという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、半導体基板の上面に形成された金属層を除去する金属層の除去方法であって、該半導体基板の下面を保持手段で保持する保持工程と、回転軸を軸にバイトを周回させ旋削する旋削手段で該金属層を旋削して該金属層を除去するバイト除去工程と、を備える金属層の除去方法であり、該バイト除去工程では、該バイトのすくい角をマイナス角度として金属層を旋削するとともに半導体基板をも旋削して金属層を除去する。

該バイトのすくい角は−１度から−３０度であることが好ましい。

本発明に係る金属層の除去方法においては、半導体基板の下面を保持手段で保持する保持工程と、回転軸を軸にバイトを周回させ旋削する旋削手段で金属層を旋削して金属層を除去するバイト除去工程とを備えることにより、金属層が形成された半導体基板から金属層を容易に除去し、半導体基板に結晶欠陥が形成されているか否かを確認することができる状態にすることができる。また、例えば、研削砥石のみで金属層を除去する場合には、研削砥石に目詰まり生じる等の問題が生じるが、金属層の除去をバイトで行うため、このような問題が生じることがない。

旋削装置の一例を示す斜視図である。旋削装置による金属層の除去を開始した状態を示す側面図である。旋削装置により金属層の全面を旋削した状態を示す側面図である。研削手段により被加工物の被加工面を研削している状態を示す側面図である。半導体基板の上面から金属層が除去された状態を示す側面図である。

図１に示す旋削装置１は、保持手段３０上に保持された被加工物Ｗを、旋削手段７によって旋削する装置である。

旋削装置１のベース１０上に配設され被加工物Ｗを保持する保持手段３０は、例えば、チャックテーブルであり、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなり被加工物Ｗを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３００の露出面である保持面３００ａに伝達されることで、保持手段３０は保持面３００ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。また、保持手段３０は、カバー３１によって周囲から囲まれつつ回転可能であり、カバー３１下に配設された図示しないＹ軸方向送り手段によって、ベース１０上をＹ軸方向に往復移動可能となっている。

ベース１０の後方（＋Ｙ方向側）には、コラム１１が立設されており、コラム１１の−Ｙ方向側の側面には旋削手段７を保持手段３０に対して離間又は接近する上下方向に旋削送りする旋削送り手段５が配設されている。旋削送り手段５は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３と、昇降板５３に連結され旋削手段７を保持するホルダ５４とから構成され、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ５４に保持された旋削手段７がＺ軸方向に旋削送りされる。

保持手段３０に保持された被加工物Ｗをバイト７５１により旋削する旋削手段７は、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）である回転軸７０と、回転軸７０を回転可能に支持するハウジング７１と、回転軸７０を回転駆動するモータ７２と、回転軸７０の下端に接続された円環状のマウント７３と、マウント７３の下面に着脱可能に接続されたバイトホイール７４とを備える。

バイトホイール７４の下面の外周領域には、例えば、略直方体形状のシャンク７５０が取り付けられており、シャンク７５０の側面に、下端が尖形に形成されたバイト７５１がネジ等によって固定されている。バイト７５１は、例えば、ダイヤモンド等の粉末と金属バインダー等を所定の形状に焼き固めたものである。

以下に、図１〜図５を用いて、旋削装置１を使用して本発明に係る金属層の除去方法を実施する場合の各工程について説明する。図１に示す被加工物Ｗは、シリコンからなり外径が円板形状である半導体基板Ｗ１と、半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａ全面に形成された金属層Ｗ２とを備えている。例えば、半導体基板Ｗ１の下面Ｗ１ｂには、図示しない保護テープが貼着されている。なお、図２〜３においては、旋削装置１の構造の一部を簡略化して示している。

（１）保持工程
まず、図１に示す被加工物Ｗが、半導体基板Ｗ１の下面Ｗ１ｂが下側になるように保持面３００ａ上に載置される。そして、保持手段３０に接続された図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、保持手段３０が保持面３００ａ上で半導体基板Ｗ１の下面Ｗ１ｂを吸引保持する。

（２）バイト除去工程
旋削手段７が旋削送り手段５により−Ｚ方向へと送られ、旋削ホイール７４が−Ｚ方向へと降下していく。例えば、図２に示すように、本実施形態においては、バイト７５１の下端の高さ位置が、保持手段３０により保持される半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａよりも僅かに上方にある高さ位置Ｚ１に位置付けられる。さらに、回転軸７０を軸にバイトホイール７４が矢印Ｒ１方向に所定の回転数で周回する。なお、高さ位置Ｚ１は、半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａよりも若干下方であって、金属層Ｗ２が完全に除去されることを目的として設定される位置である。なお、高さ位置Ｚ１は、本実施形態における位置に限定されるものではない。

図２に示すように、バイト７５１のすくい角θは、マイナス角度であり、θの値は、例えば−１度から−３０度である。被加工物Ｗを吸引保持した保持手段３０を＋Ｙ方向に移動させることで、バイトホイール７４の回転に伴い保持手段３０の保持面３００ａ上を周回するバイト７５１が、被加工物Ｗの金属層Ｗ２を旋削していく。また、金属層Ｗ２を完全に除去するために、半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａもわずかに旋削する。

図３に示すように、Ｙ軸方向の所定の位置まで保持手段３０を＋Ｙ方向に移動させ、周回するバイト７５１により半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａ上の金属層Ｗ２の全面を旋削した後、旋削手段７を＋Ｚ方向に引き上げて被加工物Ｗから離間させる。例えば、図３に示すように、保持手段３０により保持される半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａ上においては、金属層Ｗ２がすべて除去され、被加工面には半導体基板Ｗ１が露出した状態となる。

（３）研削工程
図４に示す研削砥石９４１ａを装着する研削手段９４で被加工物Ｗの被加工面、すなわち、半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａを研削する研削工程を実施する。図４に示すように、被加工物Ｗが、旋削装置１から研削装置９に搬送され、半導体基板Ｗ１の下面Ｗ１ｂが下側になるようにチャックテーブル９５の保持面９５ａ上に載置される。そして、チャックテーブル９５が保持面９５ａ上で半導体基板Ｗ１の下面Ｗ１ｂを吸引保持する。

さらに、被加工物Ｗの上方から研削手段９４の研削ホイール９４１を回転させながら降下させていく。研削ホイール９４１の底面に環状に配設された複数の研削砥石９４１ａが、半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａに回転しながら接触して、半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａを研削していく。さらに、研削中は、チャックテーブル９５が回転するのに伴って、チャックテーブル９５上に保持された被加工物Ｗも回転するので、研削砥石９４１ａが半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａ全面の研削加工を行う。研削砥石９４１ａが、半導体基板Ｗ１の上面Ｗ１ａ上を僅かに研削することで、図５に示すように、半導体基板Ｗ１を薄化された状態とする。次いで、研削手段９４を＋Ｚ方向へと移動させて研削加工済みの半導体基板Ｗ１から離間させる。本工程において上面Ｗ１ａを研削することにより、半導体基板の内部を観察することが可能となる。

上記のように、本発明に係る金属層の除去方法は、金属層Ｗ２が形成された半導体基板Ｗ１から金属層Ｗ２を容易に除去し、半導体基板Ｗ１を、半導体基板Ｗ１に結晶欠陥が形成されているか否かを容易に確認することができる状態にすることができる。また、研削工程で薄化させることで半導体基板Ｗ１の内部を確認する事が容易になる。なお、半導体基板Ｗ１の金属汚染を調べることも可能となる。また、例えば、研削砥石９４１ａのみで金属層Ｗ２を除去する場合には、研削砥石９４１ａに目詰まり生じる等の問題が生じるが、金属層Ｗ２の除去をバイト７５１で行うため、このような問題が生じることがない。

１：旋削装置１０：ベース１１：コラム
３０：保持手段３００：吸着部３００ａ：保持面３０１：枠体３１：カバー
５：旋削送り手段５０：ボールネジ５１：ガイドレール５２：モータ
５３：昇降板５４：ホルダ
７：旋削手段７０：回転軸７１：ハウジング７２：モータ７３：マウント
７４：バイトホイール７５０：シャンク７５１：バイト
９：研削装置９４：研削手段９５：チャックテーブル
９４１：研削ホイール９４１ａ：研削砥石
Ｗ：被加工物
Ｗ１：半導体基板Ｗ１ａ：半導体基板の上面Ｗ１ｂ：半導体基板の下面
Ｗ２：金属層

Claims

半導体基板の上面に形成された金属層を除去する金属層の除去方法であって、
該半導体基板の下面を保持手段で保持する保持工程と、
回転軸を軸にバイトを周回させ旋削する旋削手段で該金属層を旋削して該金属層を除去するバイト除去工程と、を備え、
該バイト除去工程では、該バイトのすくい角をマイナス角度として金属層を旋削するとともに半導体基板をも旋削して金属層を除去する金属層の除去方法。
該バイトのすくい角は−１度から−３０度である
請求項１に記載の金属層の除去方法。