[发明专利]合成磨石

说明书

技术领域

本发明涉及用可适用于硅单晶形成的硅晶片，特别是裸晶片(baresilicon wafer)、设备晶片(device wafer)的表面加工代替以往包括使用抛光垫的加工的一系列加工、用固定磨粒进行磨削时使用的合成磨石。本合成磨石可用于形成了集成电路基板的硅晶片的背面的磨削加工，该集成电路基板具有通过设计布线在表面形成IC电路的单层或多层。 

背景技术

作为半导体元件基板的硅晶片，即，包含设备晶片的裸晶片的表面加工通常是将单晶硅锭进行切割，经由研磨、蚀刻、预抛光和抛光等多道步骤将所得晶片加工成镜面。通常的步骤是：研磨步骤中可获得平行度、修平度等尺寸精度、形状精度，接着，在蚀刻步骤中将研磨步骤中形成的加工改性层除去，进一步在预抛光和抛光步骤中保持良好的形状精度，在此基础上获得具有镜面水平的表面粗糙度的晶片。该预抛光和抛光步骤通常使用抛光垫，边向其上滴加含有磨粒浆的磨削用组合物液边进行。该磨削用组合物含有酸性成分或碱性成分，通过应用了酸或碱的化学作用(对硅的腐蚀作用)、以及同时含有的微细磨粒的机械作用的作用进行加工。 

上述方法通常例如通过使用硬质聚氨酯泡沫塑料片材的预抛光，接着使用无纺布的树脂处理品，例如仿麂皮的合成皮革形成的抛光垫的抛光进行。可采用以下方法：将硅晶片等工件压在粘贴有这些片材、垫等的平台上，向其表面供给含有微细磨粒浆的磨削用组合物液，同时使平台和工件双方旋转，通过其作用进行化学机械抛光(机械化学抛光)加工。该加工的机理与前一步骤研磨步骤中进行的使用硬质游离状态的氧化铝系磨粒微粒等加工的机理不同，例如应用磨削用溶液组合物中所含的成分——酸性成分或碱性成分的化学作用，具体来说是对硅晶片等工件的腐蚀(浸蚀)作用。即，通过酸或碱具有的腐蚀性，在硅晶片等工件表面形成薄的软质浸蚀反应层。通过微细的磨粒颗粒的机械、化学作用除 去其化学性脆弱的薄层，由此进行加工。也就是说，通常的磨削加工的必须条件是使用比工件的硬度高的磨削材料颗粒，但化学机械抛光加工时，无需使用比工件的硬度高的磨削材料颗粒，可以说是对工件的负荷小的加工。 

另外，该磨削用组合物的液体通常使用以胶体状二氧化硅(胶态二氧化硅)为主要磨削剂成分、含有酸或碱成分的液体(例如专利文献1)，或者使用除胶体状二氧化硅之外还结合使用其它的氧化铈等磨粒的液体(例如专利文献2)。该方法中，在湿润状态下边以高压力加压边进行旋转，在摩擦状态下进行加工，因此使用容易变形的片材或抛光垫导致在尺寸精度、形状精度、效果持续性和稳定性方面存在问题，不可避免在加工后的晶片上可见的发生工件边缘部分蹋边(压痕，roll off)的现象。 

随着堵塞或损伤导致的抛光垫表面状态的变化，加工成品率时刻在变化，因此存在将常规加工进行定量的技术性难度很高的问题。并且，使用浆液的加工所特有的缺陷，即加工后工件自身的污染、加工机械的污染、废液导致环境污染等不可避免，与其相伴设置的清洗步骤、加工机械自身的维护周期缩短、废液处理设备负荷增大等也作为问题之一引起了人们的关注。 

为避免上述问题，另外，从尺寸稳定性存在问题的抛光垫对追求纳米水平的更精细的表面粗糙度、形状精度、尺寸精度的要求基本上无法对应的观点来看，如专利文献3所示，使用合成磨石作为加工装置。通常，合成磨石是指用结合材料将磨粒微粒结合所得，磨粒被固定在磨石组织内。作为磨粒，通常使用的材料全部可以使用，而作为结合材料，只要具有固定磨粒的性能均可使用，但通常大多使用金属、橡胶、陶瓷、树脂等。 

上述专利文献中，具体地例如尝试使用将磨削力强的金刚石磨粒用金属或硬质树脂等固定得到的合成磨石，使用具有机械精度高的转印能力、强制切入型的精密加工机进行镜面加工。该方法不使用尺寸、形状稳定性存在问题的抛光垫，因此可以抑制加工中边缘部分的蹋边(压痕)等与形状精度有关的问题发生的因素，并且是磨粒被固定在磨石组织上的状态，即作为固定磨粒发挥作用，因此与使用游离磨粒的方法相比，具有更接近理论精度、加工面的粗糙度更容易控制并实现目标精度的优点。