JP7187113B2 - 再生ウェーハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの表面側に回路層を形成する途中又は表面側に回路層を形成した後に、回路層を除去して再生ウェーハを製造する再生ウェーハの製造方法に関する。

半導体デバイスの製造工程では、シリコン等から成るウェーハの表面上に回路層を形成して、次に、ウェーハを分割予定ラインに沿って切断することで、ウェーハから複数の半導体デバイスを製造する。

ところで、半導体デバイスの製造工程中には、回路層に不良箇所が存在する不良ウェーハが発生する場合や、電気導通の試験等を行うためのテスト回路パターンが形成されたダミーウェーハ等をあえて製造する場合がある。

不良ウェーハ及びダミーウェーハでは、ウェーハの表面から僅か数十μｍの厚さ範囲に回路層が形成されているに過ぎないので、ウェーハの表面からこの回路層を除去することで、不良ウェーハ等を新たなウェーハ（即ち、再生ウェーハ）として再利用できる。特に、近年は、半導体デバイスの製造が盛んであり、所定サイズのウェーハの供給は低水準であるので、再生ウェーハを製造するニーズが高まっている。

しかし、回路層には銅（Ｃｕ）等の金属や樹脂等が混在しているので、回路層を研削する場合には、回路層が形成されていないウェーハ単体を研削する場合に比べて、研削刃の目詰まり等が生じやすい。それゆえ、回路層を研削して除去することは難しい。そこで、この回路層を研削するための高強度の研削刃（研削砥石）として、ダイヤモンド砥粒がニッケル（Ｎｉ）によって電鋳されたパイプ状の電鋳研削刃（研削砥石）が考案された（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００－２６９１７４号公報

しかしながら、パイプ状の電鋳研削刃で回路層を研削すると、回路層の下方に位置するウェーハに比較的深い破砕層が形成されてしまう。この深い破砕層を全て除去するべくウェーハを更に研削及び研磨すると、再生ウェーハは薄くならざるを得ない。薄くなった再生ウェーハを半導体デバイスの製造工程に再度利用することは難しい。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、パイプ状の電鋳研削刃を用いる場合に比べて破砕層が浅くなるように回路層を研削して除去することにより、ウェーハの除去量を低減することのできる、再生ウェーハの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ウェーハの表面上に回路層を形成する途中又は該表面上に該回路層を形成した後に、該ウェーハの表面側から該回路層を除去し、再生ウェーハを製造する再生ウェーハの製造方法であって、＃５００以上＃１２００以下の砥粒がビトリファイドボンドで固定された複数の第１の研削砥石が環状に配置された第１の研削ホイールで、該ウェーハの該表面側の該回路層を研削する粗研削ステップと、該粗研削ステップの後、＃２０００以上＃５０００以下の砥粒がビトリファイドボンドで固定された複数の第２の研削砥石が環状に配置された第２の研削ホイールで、該ウェーハの該表面側を研削する仕上げ研削ステップと、該仕上げ研削ステップの後、＃６０００以上＃８０００以下の砥粒がビトリファイドボンドで固定された複数の第３の研削砥石が環状に配置された第３の研削ホイールで、該ウェーハの該表面側を研削し、該ウェーハの該表面側に残存する破砕層の厚さを該仕上げ研削ステップ後の破砕層の厚さよりも薄くする最終仕上げ研削ステップと、該最終仕上げ研削ステップの後、該ウェーハの該表面側を化学機械的に研磨し、該ウェーハの該表面側に残存する破砕層を除去する研磨ステップと、を備える再生ウェーハの製造方法が提供される。

また、好ましくは、該第１、該第２及び該第３の研削砥石は、中実なセグメント砥石である。

また、好ましくは、再生ウェーハの製造方法では、該回路層をエッチングして改質する予備加工ステップを経ずに、該粗研削ステップを行う。

本発明の一態様に係る再生ウェーハの製造方法では、粗研削ステップを行う第１の研削砥石の結合材にはビトリファイドボンドを用いるので、他の結合材を用いる場合に比べて、回路層の研削に伴い適切に研削砥石が消耗し、研削砥石の自生発刃が生じる。それゆえ、研削砥石の目潰れや目詰まりが生じ難くウェーハを安定的に研削できる。

更に、砥粒がビトリファイドボンドで固定された研削砥石を用いて回路層を除去するので、パイプ状の電鋳研削刃や電鋳ボンドで形成された中実な研削砥石を用いる場合に比べて、ウェーハに係る単位面積当たりの負荷を低減できる。それゆえ、パイプ状の電鋳研削刃や電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて、ウェーハに残存する破砕層を浅くできるので、ウェーハの除去量を低減できる。

加えて、粗研削ステップ後に、第１の研削砥石の番手よりも大きい番手の第２の研削砥石を用いて仕上げ研削ステップを行い、更にその後、研磨ステップを行うので、仕上げ研削ステップを経ずに研磨ステップを行う場合に比べて、粗研削ステップで形成された破砕層を早く除去できる。

加工装置の一例を示す斜視図である。 図２（Ａ）は、第１の研削ホイールの研削面側の斜視図であり、図２（Ｂ）は、１個の第１の研削砥石の斜視図である。 図３（Ａ）は、ウェーハの一例を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。 保護部材が貼り付けられたウェーハの斜視図である。 粗研削ステップ（Ｓ２０）、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）及び最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）の様子を示す図である。 研磨ステップ（Ｓ５０）の様子を示す図である。 図７（Ａ）は、粗研削ステップ（Ｓ２０）、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）及び研磨ステップ（Ｓ５０）の各々における除去量を示す図であり、図７（Ｂ）は、研磨ステップ（Ｓ５０）における再生ウェーハの斜視図である。 再生ウェーハの製造方法のフロー図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、加工装置２の一例を示す斜視図である。加工装置２は、被加工物であるウェーハに研削加工等を施す装置である。

加工装置２は、略直方体形状の基台４を具備している。基台４の矩形状の上面の背面側の一辺の近傍には、直方体形状の支持構造６が基台４の上面から突出する態様で設けられている。支持構造６の正面側には、基台４の高さ方向（Ｚ軸方向）に沿って、一対のレール８と、他の一対のレール１０とが設けられている。

一対のレール８には、粗研削ユニット送り機構１４を構成する昇降板が装着されている。昇降板の表面には、粗研削ユニット１２が設けられており、昇降板の裏面には、ナット部が設けられている。このナット部には、モーター部に連結されたＺ軸ボールネジが回転可能な態様で連結されている。このモーター部を駆動させることにより、粗研削ユニット１２はＺ軸方向に沿って移動する。

ここで、粗研削ユニット１２の詳細な構成を、図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び図５を参照して説明する。なお、図２（Ａ）は、第１の研削ホイール２６－１の研削面側の斜視図であり、図２（Ｂ）は、１個の第１の研削砥石３０－１の斜視図である。

粗研削ユニット１２は、筒状のスピンドルハウジング２０を有する。スピンドル２２の上側の端部には、スピンドル２２を回転駆動するモーター３２が連結されており、スピンドルハウジング２０の内部には、スピンドル２２が回転可能な態様で収容されている。

スピンドル２２の下端部は、スピンドルハウジング２０の下面から外部に露出している。図５に示す様に、このスピンドル２２の下端部には、円盤状のホイールマウント２４が設けられている。ホイールマウント２４のスピンドル２２とは反対側には、第１の研削ホイール２６－１が装着されている。

第１の研削ホイール２６－１は、図２（Ａ）に示す様に、ホイールマウント２４と概ね径が等しい円環状のホイール基台２８を有する。このホイール基台２８は、ホイールマウント２４に装着される装着面と、この装着面とは反対側に位置する砥石配置面とを有する。ホイール基台２８の砥石配置面には、複数の第１の研削砥石３０－１が環状に配置されている。

図２（Ｂ）に示す様に、本実施形態の第１の研削砥石３０－１は、各々湾曲した内周側面３０ａ及び外周側面３０ｂを有する。また、内周側面３０ａ及び外周側面３０ｂの一方の側辺は、矩形状の第１側面３０ｃに接続し、他方の側辺は、第１側面３０ｃとは反対側に位置する矩形状の第２側面３０ｄに接続する。

また、第１の研削砥石３０－１の各側面の高さ方向の一辺は、頂面３０ｅに接続されており、高さ方向の他の一辺は、底面に接続されている。この底面には、接着剤３０ｆが塗布されており、第１の研削砥石３０－１は接着剤３０ｆを介して、ホイール基台２８の研削面に固定されている。第１の研削砥石３０－１は、頂面３０ｅから底面へ貫通する柱状の空間（例えば、貫通穴部）が設けられていない、中実なセグメント砥石である。

第１の研削砥石３０－１（即ち、ビトリファイドボンド研削砥石）では、砥粒がビトリファイドボンドで固定されている。第１の研削砥石３０－１は、例えば、アルミナ、炭化ケイ素、ダイヤモンド、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒をセラミックス等の結合材（即ち、ビトリファイドボンド）に混合し、次いで、混合物をプレス成形した後、焼結することにより製造される。

第１の研削砥石３０－１は、パイプ状の電鋳研削刃や電鋳ボンドで形成された中実な研削砥石（以下、まとめて電鋳ボンドの研削砥石と称する）に比べて消耗しやすいので、自生発刃しやすい。それゆえ、第１の研削砥石３０－１は、電鋳研削刃に比べて目潰れや目詰まりが生じ難く（即ち、切れ味が維持されやすく）、安定的な研削能力が発揮できる。従って、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて、単位面積当たりのウェーハに係る負荷を低減しても必要な研削能力が発揮されるので、ウェーハの被研削面に形成される破砕層を浅くできる。

本実施形態の第１の研削砥石３０－１の砥粒には、粒度が＃５００以上＃１２００以下の砥粒が用いられる。記号＃及びその右に示される数字は粒度を示しており、記号＃の右に示される数字は番（又は番手）と呼ばれる。

「＃５００以上＃１２００以下」における「以上」及び「以下」は、番（又は番手）の下限及び上限を示している。番手が小さいほど、砥粒の最大径は大きく、番手が大きいほど、砥粒の最大径は小さい。

本実施形態で記載する粒度は、日本工業標準調査会（JISC：Japanese Industrial Standards Committee）により制定されるＪＩＳ規格のＪＩＳＲ６００１－２：２０１７（研削といし用研削材の粒度－第２部：微粉）を参考にしており、砥石を製造及び販売する業界で通常使用されている表記に従う又は準ずる。

粒度の決め方の詳細は、上述のＪＩＳＲ６００１－２：２０１７に記載されている。例えば、砥粒の粒度は、沈降管試験方法等を用いることにより定められる。本実施形態の砥粒の粒度は、例えば、上述の沈降管試験方法により定められる。

但し、沈降管試験方法で記載されていない粒度の標準粒度分布は、電気抵抗試験方法で記載されている粒度の標準粒度分布から類推適用することにより定められてもよい。例えば、沈降管試験方法における＃３０００よりも大きい番手の標準粒度分布は、電気抵抗試験方法における＃３０００、＃４０００、＃６０００及び＃８０００の標準粒度分布を類推適用することにより、定められる。また、ＪＩＳＲ６００１－２：２０１７に記載された沈降管試験方法に準じて、各粒度に対応する標準粒度分布が定められてもよい。

ここで、粗研削ユニット１２の説明を終了し、加工装置２の他の構成の説明に移る。粗研削ユニット１２を正面視した場合に、一対のレール８の右側には、他の一対のレール１０が設けられている。他の一対のレール１０には、仕上げ研削ユニット送り機構１８を構成する昇降板が装着されている。

仕上げ研削ユニット送り機構１８も、粗研削ユニット送り機構１４と同様に、昇降板、ナット部、Ｚ軸ボールネジ及びモーター部等により構成されている。昇降板の表面側には仕上げ研削ユニット１６が接続されており、モーター部を駆動させることにより仕上げ研削ユニット１６はＺ軸方向に沿って移動する。

仕上げ研削ユニット１６は、スピンドルハウジング２０、スピンドル２２、ホイールマウント２４及び第２の研削ホイール２６－２等を有しており、粗研削ユニット１２と同様に構成されている。

第２の研削ホイール２６－２の研削砥石（即ち、第２の研削砥石３０－２）には、第１の研削砥石３０－１に比べて大きい番手の（即ち、最大径がより小さい）砥粒がビトリファイドボンドで固定されている。本実施形態の第２の研削砥石３０－２の砥粒には、粒度が＃２０００以上＃５０００以下の砥粒が用いられる。

上述の点を除いて、仕上げ研削ユニット１６の構成は、粗研削ユニット１２とほぼ同じである。例えば、第１の研削砥石３０－１と同様に、第２の研削砥石３０－２も中実なセグメント砥石である。それゆえ、複数の第２の研削砥石３０－２の配置及び第２の研削ホイール２６－２の構成等についてはこれ以上の詳細を省略する。

粗研削ユニット１２及び仕上げ研削ユニット１６の下方には、ターンテーブル３４が配置されている。ターンテーブル３４は、支持構造６の正面側において、基台４の上面と略平行に配置されている。

このターンテーブ３４は、例えば、不図示の回転駆動機構によって矢印３６で示す方向に回転される。ターンテーブル３４上には、円周方向に略四等分された領域の各々に１個のチャックテーブル３８が配置されている。

各チャックテーブル３８は、ターンテーブル３４が矢印３６の方向に９０度回転するたびに、ウェーハ搬入・搬出領域Ａ（以下、単に領域Ａ）、粗研削加工領域Ｂ（以下、単に領域Ｂ）、仕上げ研削加工領域Ｃ（以下、単に領域Ｃ）、最終仕上げ研削加工領域Ｄ（以下、単に領域Ｄ）に順次移動される。

各チャックテーブル３８の上部には円盤状の多孔質部材（不図示）が設けられており、この多孔質部材の上面は、ウェーハを吸引して保持する保持面３８ａ（図５を参照）である。チャックテーブル３８の下方には、一端が吸引源（不図示）に接続された吸引路（不図示）が設けられており、この吸引路の他端は、多孔質部材に接続されている。

保持面３８ａ上に載置されたウェーハに対して吸引源により生じた負圧を作用させることで、ウェーハは保持面３８ａに吸引保持される。また、チャックテーブル３８には不図示の回転機構が接続されており、チャックテーブル３８は、保持面３８ａに垂直な軸の周りに回転できる。

領域Ｂの上方には粗研削ユニット１２が配置され、領域Ｃの上方には仕上げ研削ユニット１６が配置されている。更に、領域Ｄの上方には、最終仕上げ研削ユニット４０が配置されている。なお、図１においては、最終仕上げ研削ユニット４０は、簡略化して直方体形状で示されている。

最終仕上げ研削ユニット４０は、スピンドルハウジング２０、スピンドル２２、ホイールマウント２４及び第３の研削ホイール２６－３等を有しており、粗研削ユニット１２と同様に構成されている。

研削ホイール２６の研削砥石（即ち、第３の研削砥石３０－３）には、第２の研削砥石３０－２に比べて大きい番手の（即ち、最大径がより小さい）砥粒がビトリファイドボンドで固定されている。本実施形態の第３の研削砥石３０－３の砥粒には、粒度が＃６０００以上＃８０００以下の砥粒が用いられる。

なお、上述の点を除いて、最終仕上げ研削ユニット４０の構成は、粗研削ユニット１２とほぼ同じである。例えば、第１の研削砥石３０－１と同様に、第３の研削砥石３０－３も中実なセグメント砥石である。それゆえ、複数の第３の研削砥石３０－３の配置及び第３の研削ホイール２６－３の構成等についてはこれ以上の詳細な説明を省略する。

支持構造６とは反対側に位置する基台４の上面の正面側には、水平方向に突出する２つの突出部が設けられている。２つの突出部の一方の上面には、加工前のウェーハを収容する第１のカセット６２が着脱可能に載置され、２つの突出部の他方の上面には、加工後のウェーハを収容する第２のカセット６４が着脱可能に載置される。

第１のカセット６２及び第２のカセット６４とターンテーブル３４との間には、ウェーハ搬送ロボット６６が設けられている。また、ウェーハ搬送ロボット６６の近傍には仮置きテーブル６８及びスピンナ洗浄ユニット７０が設けられている。

ウェーハ搬送ロボット６６は、第１のカセット６２内に収容されているウェーハを仮置きテーブル６８に搬出する。また、ウェーハ搬送ロボット６６は、スピンナ洗浄ユニット７０で洗浄された加工後のウェーハを第２のカセット６４に搬送する。

基台４の仮置きテーブル６８側の端部側面には、搬送ユニット７２が設けられている。搬送ユニット７２は、Ｚ軸方向に沿って設けられた一対の支持柱７４を有する。一対の支持柱７４の上端には、Ｙ軸方向に沿って設けられた板状の案内レール７６が固定されている。

案内レール７６には、不図示のＹ軸移動機構が設けられている。また、案内レール７６のＹ軸移動機構には、直方体状の移動ブロック７８が設けられており、この移動ブロック７８には、Ｚ軸方向に沿う棒状の支持ロッド８０の上端が接続されている。

この支持ロッド８０は、不図示の昇降機構によりＺ軸方向に移動可能である。支持ロッド８０の下端には、Ｘ軸方向に沿ってターンテーブル３４側へ延伸しているアーム部８２の一端が接続されている。このアーム部８２には、不図示のＸ軸移動機構を介して、ウェーハを吸着する円盤状の吸着パッド８４が設けられている。

搬送ユニット７２は、上述のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸移動機構を利用して、加工前のウェーハを仮置きテーブル６８から領域Ａに位置付けられたチャックテーブル３８に搬入する。また、搬送ユニット７２は、加工後のウェーハを領域Ａに位置付けられたチャックテーブル３８からスピンナ洗浄ユニット７０に搬送する。

ウェーハは、スピンナ洗浄ユニット７０で洗浄及び乾燥され、その後、ウェーハ搬送ロボット６６により第２のカセット６４へ搬送される。その後、第２のカセット６４は、加工装置２とは別の研磨装置（不図示）へ搬送される。

研磨装置の概要を図６に示す。研磨装置は、加工装置２と同様に、第２のカセット６４から搬出されたウェーハを吸引して保持するチャックテーブル３８を有する。チャックテーブル３８には不図示の回転機構が接続されており、チャックテーブル３８は保持面３８ａに垂直な軸の周りに回転できる。

研磨装置は、チャックテーブル３８に保持されたウェーハを研磨する研磨ユニット４２を備える。研磨ユニット４２は、スピンドルハウジング（不図示）中に回転可能に収容されているスピンドル４４を有する。

スピンドル４４の一端は、スピンドルハウジングの下面から外部に露出しており、このスピンドル４４の一端には、円盤状のホイールマウント４６が固定されている。ホイールマウント４６には、着脱可能な態様で研磨ホイール４８が装着されている。

研磨ホイール４８は、ホイールマウント４６と概ね径が等しい円盤状の基台５０を有する。基台５０の底面には、円盤状の研磨パッド５２が貼り付けられている。この研磨パッド５２は、例えば、ポリウレタンやフェルトに、アルミナ、炭化ケイ素、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の砥粒を分散させて、当該砥粒をボンド剤で固定することで形成されている。

基台５０及び研磨パッド５２の中心部は空洞になっており、この空洞には、スピンドル４４及びホイールマウント４６の中心部を貫通するように形成された研磨液供給路５４が接続している。

研磨液供給路５４と、基台５０及び研磨パッド５２の空洞とを介して、研磨パッド５２の研磨面（下面）には、研磨液が供給される。なお、研磨液に砥粒が含まれている場合には、研磨パッド５２は砥粒を含まなくてよい。

次に、加工装置２及び研磨装置を用いて加工されるウェーハ１について説明する。図３（Ａ）は、ウェーハ１の一例を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。ウェーハ１は、シリコン等の半導体材料で形成され、略円盤形状を有する。ウェーハ１の表面１ａ上には、回路層３が形成されている。

なお、本実施形態では、ウェーハ１の表面１ａとは反対側の回路層３の面を、回路層３の表面３ａと称する。また、ウェーハ１の表面１ａとは反対側のウェーハ１の面を、ウェーハ１の裏面１ｂと称する。なお、ウェーハ１の裏面１ｂとは反対側を、ウェーハ１の表面１ａ側と称する場合がある。

ウェーハ１の表面１ａ側は、格子状に配列された複数の分割予定ライン７により、複数の領域に区画されている。区画された各領域にはＩＣ（integrated circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス５が形成されている。例えば、分割予定ライン７に沿ってウェーハ１が加工されると、ウェーハ１は複数のデバイスチップに分割される。

次に、再生ウェーハの製造方法の各ステップについて説明する。本実施形態では、ウェーハ１の表面１ａ側から回路層３を除去することにより、再生ウェーハを製造する。除去対象の回路層３は、形成途中の（即ち、部分的に完成した）状態であってよく、形成後の（即ち、完成した）状態であってもよい。

再生ウェーハの製造方法では、まず、加工装置２外に配置されたテープ貼り付け装置等を用いて、ウェーハ１の裏面１ｂに保護部材９を貼り付ける（保護部材貼り付けステップ（Ｓ１０））。

保護部材９は、ウェーハ１と略同じ大きさを有する円形状の樹脂製のフィルムである。保護部材９は基材層と粘着層とを有しており、この粘着層をウェーハ１の裏面１ｂに貼り付けることにより、保護部材９とウェーハ１とが一体化される。図４は、保護部材９が貼り付けられたウェーハ１の斜視図である。

保護部材貼り付けステップ（Ｓ１０）の後、保護部材９と一体化されたウェーハ１は、第１のカセット６２に収容されて加工装置２へ搬送される。そして、ウェーハ１は、ウェーハ搬送ロボット６６により仮置きテーブル６８へ搬送され、次いで、搬送ユニット７２により、仮置きテーブル６８から領域Ａに位置するチャックテーブル３８へ搬送される。

その後、チャックテーブル３８に接続されている吸引源の負圧を作用させて、ウェーハ１をチャックテーブル３８で吸引保持する。次いで、ターンテーブル３４を矢印３６の方向に９０度回転させることにより、上述のウェーハ１が載置されたチャックテーブル３８を領域Ａから領域Ｂへ移動させる。

そして、上述の粗研削ユニット１２を用いて、ウェーハ１の表面１ａ側を粗研削する（粗研削ステップ（Ｓ２０））。なお、ウェーハ１の裏面１ｂに保護部材９を貼り付けることなくウェーハ１の表面１ａ側を粗研削してもよく、この場合、保護部材貼り付けステップ（Ｓ１０）は省略されてもよい。

図５は、粗研削ステップ（Ｓ２０）、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）及び最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）の様子を示す図である。なお、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）及び最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）については後述する。

粗研削ステップ（Ｓ２０）では、スピンドル２２とチャックテーブル３８とを、それぞれ所定の方向に回転させる。そして、純水等の研削液をウェーハ１の表面１ａ側に供給しながらスピンドル２２を降下させ、回路層３の表面３ａに第１の研削砥石３０－１を押し当てる。

これにより、回路層３の略全部をウェーハ１から除去する。粗研削ステップ（Ｓ２０）では、回路層３の厚さに相当する厚さＴ_１（図７（Ａ）参照）を除去する。厚さＴ_１は、例えば約２０μｍである。

粗研削ステップ（Ｓ２０）では、結合材にビトリファイドボンドが用いられた第１の研削砥石３０－１を使用するので、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて、回路層３の研削に伴い適切に研削砥石が消耗し、研削砥石の自生発刃が生じる。それゆえ、研削砥石の目潰れや目詰まりが生じ難くウェーハ１を安定的に研削できる。

粗研削ステップ（Ｓ２０）では、上述の第１の研削砥石３０－１でウェーハ１の表面１ａ側を研削するので、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて、ウェーハ１に係る負荷を低くしてもウェーハ１を安定的に研削できる。

それゆえ、ウェーハ１に係る負荷を低く抑えて、ウェーハ１に形成される破砕層１ｃ_１（図７（Ａ）参照）を浅くできる。このように、粗研削ステップ（Ｓ２０）では、ウェーハ１よりも研削しにくい回路層３を確実に除去しつつ、且つ、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて破砕層１ｃ_１の厚さを薄くできる。

なお、後述の表１に示すように、第１の研削砥石３０－１に用いられる砥粒の番手（即ち、＃５００及び＃１２００）は、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて薄い破砕層１ｃ_１の形成と回路層３の除去とを両立できる砥粒の番手の上限及び下限に対応する。

ところで、本実施形態では、回路層３を除去しやすくするために回路層３を改質する予備加工ステップを経ずに、粗研削ステップ（Ｓ２０）を行う。それゆえ、予備加工ステップを経ない分、加工工程を簡略化でき、加工時間及び加工コストを省略できる。

なお、上述の予備加工ステップでは、ウェーハ１を硫酸及び過酸化水素の混合溶液に浸すことにより、回路層３がウェットエッチングされて改質される。このウェットエッチングでは、回路層３が部分的に除去される場合もある。

次に、粗研削ステップ（Ｓ２０）で形成された破砕層１ｃ_１を除去する工程に移る。本実施形態では、粗研削ステップ（Ｓ２０）の後、ウェーハ１の表面１ａ側を引き続き研削する（仕上げ研削ステップ（Ｓ３０））。

仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）で用いられる砥粒があまりに小さいと、研削に時間を要する。また、粗研削ステップ（Ｓ２０）で完全には除去できなかった回路層３が一部残っている場合もあるので、あまりに小さい砥粒を用いると回路層３を形成する金属や樹脂等によって砥粒が目詰まるなどしてウェーハ１を適切に研削できなくなる。

更に、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）で用いられる砥粒が粗研削ステップ（Ｓ２０）で用いられる砥粒よりも大きい場合、粗研削ステップ（Ｓ２０）で形成される破砕層１ｃ_１よりも厚い破砕層１ｃ_２が形成されてしまうので、好ましくない。

そこで、本実施形態の仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）では、上述の第２の研削砥石３０－２を有する第２の研削ホイール２６－２用いて破砕層１ｃ_１を除去する。但し、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）では、ウェーハ１に破砕層１ｃ_１よりも薄い破砕層１ｃ_２が新たに形成される。

仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）では、まず、ターンテーブル３４を矢印３６の方向に９０度回転させることにより、粗研削ステップ（Ｓ２０）で研削されたウェーハ１が載置されているチャックテーブル３８を領域Ｂから領域Ｃへ移動させる。

仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）でも、チャックテーブル３８と仕上げ研削ユニット１６のスピンドル２２とを、それぞれ所定の方向に回転させる。そして、純水等の研削液をウェーハ１の表面１ａ側に供給しながらスピンドル２２を降下させ、ウェーハ１の表面１ａ側に第２の研削砥石３０－２を押し当てる。

これにより、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）では、ウェーハ１の表面１ａ側を厚さＴ_２（図７（Ａ）参照）だけ除去する。厚さＴ_２は、粗研削ステップ（Ｓ２０）で形成された破砕層１ｃ_１の深さに略対応し、例えば５μｍである。

仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）でも、第２の研削砥石３０－２の結合材にビトリファイドボンドを用いるので、研削砥石の自生発刃が生じやすい。それゆえ、研削砥石の目潰れや目詰まりが生じにくく、ウェーハ１を安定的に研削できる。

このように、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）では、回路層３の残り部分及び破砕層１ｃ_１を除去しつつ、且つ、破砕層１ｃ_１よりも薄い破砕層１ｃ_２を形成できる。なお、後述の表２に示すように、第２の研削砥石３０－２に用いられる砥粒の番手（即ち、＃２０００及び＃５０００）は、研削時の目詰まり等を低減した適切な研削の実行と、破砕層１ｃ_１よりも薄い破砕層１ｃ_２の形成とを両立できる砥粒の番手の上限及び下限に対応する。

また、粗研削ステップ（Ｓ２０）に続いて研磨ステップ（Ｓ５０）を行う場合に比べて、粗研削ステップ（Ｓ２０）に続いて、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）を行い、その後、研磨ステップ（Ｓ５０）を行う方が、再生ウェーハの製造に要する時間を短縮できる。

本実施形態では、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）の後、且つ、後述する研磨ステップ（Ｓ５０）の前に、ウェーハ１の表面１ａ側を引き続き研削する（最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０））。最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）では、上述の第３の研削砥石３０－３を有する第３の研削ホイール２６－３を用いて破砕層１ｃ_２を除去する。

最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）で用いられる砥粒があまりに小さいと、研削砥石の目詰まり等が生じ、研削に時間を要する。また、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）で用いる砥粒が、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）で用いる砥粒よりも大きい場合、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）で形成される破砕層１ｃ_２よりも厚い破砕層１ｃ_３が形成されてしまうので、好ましくない。

そこで、本実施形態の最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）では、上述の第３の研削砥石３０－３を用いて破砕層１ｃ_２を除去する。最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）では、ウェーハ１の表面１ａ側に破砕層１ｃ_２よりも薄い破砕層１ｃ_３が新たに形成されるが、破砕層の厚さは、破砕層１ｃ_３が最も薄く、次いで、破砕層１ｃ_２が２番目に薄く、破砕層１ｃ_１が最も厚い。それゆえ、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）では、ウェーハ１の表面１ａ側に残存する破砕層の厚さを、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）後の破砕層の厚さよりも薄くできる。

一般に、研削による単位時間当たりのウェーハ１の除去量は、研磨による単位時間当たりのウェーハ１の除去量に比べて大きい。それゆえ、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）を行うことにより、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）を省略して後述する研磨ステップ（Ｓ５０）を行う場合に比べて、再生ウェーハの製造に要する時間を短縮できる。

つまり、粗研削ステップ（Ｓ２０）、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）及び研磨ステップ（Ｓ５０）を順次行う場合に比べて、粗研削ステップ（Ｓ２０）に続いて、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）及び研磨ステップ（Ｓ５０）を順次行う方が、再生ウェーハの製造に要する時間を短縮できる。

勿論、粗研削ステップ（Ｓ２０）に続いて、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）及び最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）を行ったとしても、電鋳ボンドの研削砥石で回路層３を研削する場合に比べて、十分に破砕層を薄くできる。それゆえ、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて、ウェーハ１の除去量を低減できる。

最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）では、まず、ターンテーブル３４を矢印３６の方向に９０度回転させることにより、ウェーハ１が載置されているチャックテーブル３８を領域Ｃから領域Ｄへ移動させる。

最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）でも、チャックテーブル３８とスピンドル２２とを、それぞれ所定の方向に回転させる。そして、純水等の研削液をウェーハ１の表面１ａ側に供給しながらスピンドル２２を降下させ、ウェーハ１の表面１ａ側に第３の研削砥石３０－３を押し当てる。

これにより、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）では、ウェーハ１の表面１ａ側を厚さＴ_３（図７（Ａ）参照）だけ除去する。厚さＴ_３は、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）で形成された破砕層１ｃ_２の深さに略対応し、例えば５μｍである。

最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）でも、第３の研削砥石３０－３の結合材にビトリファイドボンドを用いるので、研削砥石の自生発刃が生じる。それゆえ、研削砥石の目潰れや目詰まりが生じにくく、ウェーハ１を安定的に研削できる。

なお、後述の表３に示すように、第３の研削砥石３０－３に用いられる砥粒の番手（即ち、＃６０００及び＃８０００）は、研削時の目詰まり等を低減した適切な研削と、破砕層１ｃ_２よりも薄い破砕層１ｃ_３の形成とを両立できる砥粒の番手の上限及び下限に対応する。

本実施形態では、最終仕上げ研削ステップの後、ウェーハ１の表面１ａ側を化学機械的に研磨し、ウェーハ１の表面１ａ側に残存する破砕層１ｃ_３を除去する（研磨ステップ（Ｓ５０））。

研磨ステップ（Ｓ５０）を行うことにより、残存していた破砕層１ｃ_３を除去でき、これにより、表面１ａ側の破砕層を完全に除去できる。研磨ステップ（Ｓ５０）は、上述の研磨ユニット４２を用いて行う。図６は、研磨ステップ（Ｓ５０）の様子を示す図である。

研磨ステップ（Ｓ５０）では、まず、加工装置２から取り出したウェーハ１の裏面１ｂ側を研磨装置のチャックテーブル３８で吸引して保持する。その後、チャックテーブル３８とスピンドル４４とを、それぞれ所定の方向に回転させる。そして、研磨液供給路５４を介してウェーハ１の表面１ａ側に研磨液を供給しながらスピンドル４４を降下させ、ウェーハ１の表面１ａ側に研磨パッド５２を押し当てる。

研磨ステップ（Ｓ５０）では、砥粒と研磨液とウェーハ１との化学的作用及び機械的作用により、ウェーハ１の表面１ａ側を厚さＴ_４（図７（Ａ）参照）だけ除去する。厚さＴ_４は、例えば２μｍ以上３μｍ以下の所定の厚さである。

図７（Ａ）は、粗研削ステップ（Ｓ２０）、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）及び研磨ステップ（Ｓ５０）の各々における除去量を示す図であり、図７（Ｂ）は、研磨ステップ（Ｓ５０）後における再生ウェーハ１ｃの斜視図である。研磨ステップ（Ｓ５０）終了後のウェーハ１の表面１ａは、再生ウェーハ１ｃの再生表面１ｄとなる。

また、本実施形態における再生ウェーハ１ｃの製造方法のフロー図を図８に示す。上述の様に、本実施形態では、第１の研削砥石３０－１を用いることにより、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて破砕層を浅くできるので、ウェーハ１の除去量を低減できる。

例えば、パイプ状の電鋳研削刃を用いた場合は破砕層の深さが７０μｍとなり、ウェーハ１を表面１ａから少なくとも８０μｍ除去しなければならない。しかしながら、本実施形態では、例えば、破砕層１ｃ_１（約５μｍ）、破砕層１ｃ_２（約５μｍ）及び破砕層１ｃ_３（約２μｍ）の合計約１２μｍを除去するので、ウェーハ１の除去量を低減できる。

次に、結合材としてビトリファイドボンドを用いた中実な研削砥石である、第１、第２及び第３の研削砥石３０－１、３０－２及び３０－３について、砥粒の粒度と研削結果との関係を表１から表３に示す。表１は、粗研削ステップ（Ｓ２０）での砥粒の粒度と研削結果との関係を示す。

表１のうちで砥粒の最大径が最も大きい＃４００では、＃５００以上＃１２００以下に比べて破砕層１ｃ_１が深く残存した。また、表１のうちで砥粒の最大径が最も小さい＃１５００では、回路層３の金属が第１の研削砥石３０－１にこびりついて目詰まりが生じたり、目潰れが生じたりして、第１の研削砥石３０－１に対する負荷が上昇して回路層３を適切に研削できなかった。

表２は、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）での砥粒の粒度と研削結果との関係を示す。表２のうちで砥粒の最大径が最も大きい＃１５００では、＃２０００以上＃５０００以下に比べて破砕層１ｃ_２が深く残存した。また、表２のうちで砥粒の最大径が最も小さい＃６０００では、第２の研削砥石３０－２に目詰まりや目潰れが生じ、第２の研削砥石３０－２に対する負荷が上昇してウェーハ１を適切に研削できなかった。

表３は、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）での砥粒の粒度と研削結果との関係を示す。表３のうちで砥粒の最大径が最も大きい＃５０００では、＃６０００以上＃８０００以下に比べて破砕層１ｃ_３が深く残存した。また、表３のうちで砥粒の最大径が最も小さい＃１００００では、第３の研削砥石３０－３に目詰まりや目潰れが生じ、第３の研削砥石３０－３に対する負荷が上昇してウェーハ１を適切に研削できなかった。

次に、ビトリファイドボンドを用いた中実なセグメント砥石である第１の研削砥石３０－１と、電鋳ボンドを用いたパイプ状の電鋳研削刃とを比較した。表４は、粗研削ステップ（Ｓ２０）での砥粒の粒度と研削結果との関係を示す。

パイプ状の電鋳研削刃は、＃４００、＃８００及び＃１０００のいずれでも良好な結果が得られなかった。＃４００では、第１の研削砥石３０－１を用いた場合の破砕層１ｃ_１に比べて破砕層が深くなった。

また、＃８００では、破砕層１ｃ_１に比べて破砕層が深くなり、且つ、パイプ状の電鋳研削刃への高負荷に起因して電鋳研削刃が破損した。加えて、＃１０００では、電鋳研削刃に目詰まりや目潰れが生じ、電鋳研削刃に対する負荷が上昇して回路層３を適切に研削できなかった。

以上の結果、第１の研削砥石３０－１としては、＃５００以上＃１２００以下の砥粒が適しており、第２の研削砥石３０－２としては、＃２０００以上＃５０００以下の砥粒が適しており、第３の研削砥石３０－３としては、＃６０００以上＃８０００以下の砥粒が適していると言える。また、第１の研削砥石３０－１の結合材及び形状については、パイプ状の電鋳研削刃に比べて、ビトリファイドボンド及び中実なセグメント砥石が適していると言える。

なお、研削砥石が中実なセグメント砥石であれば、結合材としてビトリファイドボンドを用いた研削砥石の方が、電鋳ボンドを用いた研削砥石よりも自生発刃し易いので、ウェーハ１１に係る単位面積当たりの負荷を低減でき、破砕層を薄くできる。

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）の後、最終仕上げ研削ステップ（Ｓ４０）を省略し、研磨ステップ（Ｓ５０）を行う。例えば、＃５０００の砥粒を有する第２の研削砥石３０－２で仕上げ研削ステップ（Ｓ３０）を行い、次いで、研磨パッド５２を用いて研磨ステップ（Ｓ５０）を行う。

第２実施形態では、第１実施形態に比べて、ウェーハ１の加工に要する時間が長くなるが、第２実施形態でも、第１の研削砥石３０－１を使用するので、電鋳ボンドの研削砥石を用いる場合に比べて破砕層を浅くすることにより、ウェーハ１の除去量を低減できる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１ ウェーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
１ｃ_１、１ｃ_２、１ｃ_３ 破砕層
１ｄ 再生ウェーハ
１ｅ 再生表面
２ 加工装置
３ 回路層
３ａ 表面
４ 基台
５ デバイス
６ 支持構造
７ 分割予定ライン
８、１０ レール
９ 保護部材
１２ 粗研削ユニット
１４ 粗研削ユニット送り機構
１６ 仕上げ研削ユニット
１８ 仕上げ研削ユニット送り機構
２０ スピンドルハウジング
２２ スピンドル
２４ ホイールマウント
２６－１ 第１の研削ホイール
２６－２ 第２の研削ホイール
２６－３ 第３の研削ホイール
２８ ホイール基台
３０－１ 第１の研削砥石
３０－２ 第２の研削砥石
３０－３ 第３の研削砥石
３０ａ 内周側面
３０ｂ 外周側面
３０ｃ 第１側面
３０ｄ 第２側面
３０ｅ 頂面
３０ｆ 接着剤
３２ モーター
３４ ターンテーブル
３６ 矢印
３８ チャックテーブル
３８ａ 保持面
４０ 最終仕上げ研削ユニット
４２ 研磨ユニット
４４ スピンドル
４６ ホイールマウント
４８ 研磨ホイール
５０ 基台
５２ 研磨パッド
５４ 研磨液供給路
６２ 第１のカセット
６４ 第２のカセット
６６ ウェーハ搬送ロボット
６８ 仮置きテーブル
７０ スピンナ洗浄ユニット
７２ 搬送ユニット
７４ 支持柱
７６ 案内レール
７８ 移動ブロック
８０ 支持ロッド
８２ アーム部
８４ 吸着パッド
Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４ 厚さ

Claims (3)

1. ウェーハの表面上に回路層を形成する途中又は該表面上に該回路層を形成した後に、該ウェーハの表面側から該回路層を除去し、再生ウェーハを製造する再生ウェーハの製造方法であって、
   ＃５００以上＃１２００以下の砥粒がビトリファイドボンドで固定された複数の第１の研削砥石が環状に配置された第１の研削ホイールで、該ウェーハの該表面側の該回路層を研削する粗研削ステップと、
   該粗研削ステップの後、＃２０００以上＃５０００以下の砥粒がビトリファイドボンドで固定された複数の第２の研削砥石が環状に配置された第２の研削ホイールで、該ウェーハの該表面側を研削する仕上げ研削ステップと、
   該仕上げ研削ステップの後、＃６０００以上＃８０００以下の砥粒がビトリファイドボンドで固定された複数の第３の研削砥石が環状に配置された第３の研削ホイールで、該ウェーハの該表面側を研削し、該ウェーハの該表面側に残存する破砕層の厚さを該仕上げ研削ステップ後の破砕層の厚さよりも薄くする最終仕上げ研削ステップと、
   該最終仕上げ研削ステップの後、該ウェーハの該表面側を化学機械的に研磨し、該ウェーハの該表面側に残存する破砕層を除去する研磨ステップと、を備えることを特徴とする再生ウェーハの製造方法。
2. 該第１、該第２及び該第３の研削砥石は、中実なセグメント砥石であることを特徴とする請求項１に記載の再生ウェーハの製造方法。
3. 該回路層をエッチングして改質する予備加工ステップを経ずに、該粗研削ステップを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の再生ウェーハの製造方法。
   

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