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【発明の名称】 ワーク表面処理方法
【発明者】 【氏名】松原 亨
【住所又は居所】新潟県長岡市石動町字金輪５２５番地 マコー株式会社内

【氏名】小方 雅淑
【住所又は居所】新潟県長岡市石動町字金輪５２５番地 マコー株式会社内
【要約】 【課題】本発明は、従来にない作用効果を発揮する画期的なワーク表面処理方法を提供することを目的とする。

【解決手段】ワーク１の表面に液体２と平均粒径が約７μ以下の微粒子砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射して該ワーク１の表面を処理するワーク表面処理方法である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面に液体と平均粒径が約７μ以下の微粒子砥粒との混合物であるスラリを噴射して該ワークの表面を処理することを特徴とするワーク表面処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のワーク表面処理方法において、前記砥粒としてアルミナ若しくはシリコンカーバイトを採用することを特徴とするワーク表面処理方法。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記スラリを約６０〜１５０ｍ／ｓの噴射速度でワークの表面に噴射することを特徴とするワーク表面処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記ワークは、表面に薄膜が形成されたシリコンウエハ、ガラス若しくはセラミックなどの脆性材料であることを特徴とするワーク表面処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記スラリはワークの巾と同一若しくはそれ以上の巾でワークに噴射されることを特徴とするワーク表面処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記液体に砥粒の塊化を阻止する塊化阻止材を混合したことを特徴とするワーク表面処理方法。
【請求項７】
請求項６記載のワーク表面処理方法において、前記塊化阻止材として界面活性剤を採用したことを特徴とするワーク表面処理方法。
【請求項８】
請求項７記載のワーク表面処理方法において、前記界面活性剤としてリグニンスルホン酸塩やポリカルボン酸を採用したことを特徴とするワーク表面処理方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の構成部品であるチップ（ＩＣチップ）の製造は、基板（例えばシリコンウエハ）の表面に研磨加工を行い、この研磨加工面上に、ＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）、熱酸化若しくはスパッターによるＳｉＯ２（２酸化珪素）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）、Ｓｉ（ポリシリコン）若しくはＡｌ（アルミニウム）などの薄膜形成と、露光、現像及びエッチングによるパターン形成とを繰り返し行うことで回路を形成している。
【０００３】
ところで、このＩＣチップは、前述したように複数の工程（薄膜の積層工程）を経て製造される関係上、この各工程の途中において薄膜同志の間にガスやエアーなどが混入した不良品が発生する確率は高い。
【０００４】
しかし、従来はこの不良品と判断されたものは直ちに廃棄するのではなく、ウエハのコストを考慮して、薄膜を除去して再利用することが試みられている。
【０００５】
この薄膜の除去方法としては、薬品を使用して溶解除去する方法が一般的であるが、この薬品を使用しての溶解処理は、薄膜の材質に応じた薬品を使い分けなければならず且つ薬品が高価なため、非常に処理速度が遅くてコスト高であり（中には毒性の極めて高い危険な薬品を使用しなければならない場合がある。）、その他にも、使用済みの薬品の処理が厄介であるなどの種々の問題点が生じている。
【０００６】
そこで、この薬品を使用しての溶解処理が持つ問題点を解消すべく、ドライブラスト装置を利用したウエハの表面処理方法（以下、従来法という。）が提案されている。
【０００７】
この従来法は、砥粒を圧縮空気と混合して噴射材とし、この噴射材を吹付けることによりウエハ上に形成された薄膜を除去する方法であり、この従来法であれば、薬品を使用せずとも薄膜を除去することができ、前述した薬品を使用しての溶解処理に比して有効な処理方法になるものと期待される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本出願人は、この従来法について実際に試してみたところ次の問題点があることを確認した。
【０００９】
即ち、ウエハ上に形成された薄膜を除去する為には、砥粒をある程度の強さ（衝撃力）で薄膜に衝突させる必要があるが、このノズルから噴射される噴射材は周囲の空気による抵抗を受けて著しく減速してしまう為、径の小さい砥粒（軽量の砥粒）だと勢いのある良好な衝突が行われない。
【００１０】
従って、従来法で処理しようとする場合、砥粒として重量のある径の大きな砥粒（１０μ以上の砥粒）を採用することになるが、一方、径の大きな砥粒を高速で吹付けた場合、ウエハにクラックやひずみを生じさせてしまうことになる為、径の大きな砥粒と圧縮空気とを混合させた噴射材の場合は、低速で時間をかけて噴射することで薄膜の除去処理を行わなければならず、よって、処理時間を要し、しかも、径の大きな砥粒による処理だけでは処理面が非常に粗く、薄膜の除去が不完全となり、結局は薬品による溶解処理を併用しなければならない。そして更に、砥粒がワーク表面に衝突する際に生ずる摩擦熱がウエハに悪影響を及ぼしたり（再利用品としての価値が低下してしまう。）、砥粒が飛散して清浄が要求される周囲の作業環境を悪化させてしまうなどの問題点も生じることを確認した。
【００１１】
本出願人は、上述した問題点に着目し、種々の実験・研究を重ねた結果、従来にない画期的なワークの表面処理方法を開発した。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１３】
ワーク１の表面に液体２と平均粒径が約７μ以下の微粒子砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射して該ワーク１の表面を処理することを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【００１４】
また、請求項１記載のワーク表面処理方法において、前記砥粒３としてアルミナ若しくはシリコンカーバイトを採用することを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【００１５】
また、請求項１，２いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記スラリ４を約６０〜１５０ｍ／ｓの噴射速度でワーク１の表面に噴射することを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【００１６】
また、請求項１〜３いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記ワーク１は、表面に薄膜12が形成されたシリコンウエハ、ガラス若しくはセラミックなどの脆性材料であることを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【００１７】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記スラリ４はワーク１の巾と同一若しくはそれ以上の巾でワーク１に噴射されることを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【００１８】
また、請求項１〜５いずれか１項に記載のワーク表面処理方法において、前記液体２に砥粒３の塊化を阻止する塊化阻止材５を混合したことを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【００１９】
また、請求項６記載のワーク表面処理方法において、前記塊化阻止材５として界面活性剤を採用したことを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【００２０】
また、請求項７記載のワーク表面処理方法において、前記界面活性剤としてリグニンスルホン酸塩やポリカルボン酸を採用したことを特徴とするワーク表面処理方法に係るものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は上述のように構成したから、良好なワークの表面処理が行えることになるなど従来にない画期的な作用効果を発揮するワーク表面処理方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
好適と考える本発明の最良の形態を、図面に基づいて本発明の作用効果を示して簡単に説明する。
【００２３】
本発明は、ワーク１の表面に液体２と平均粒径が約７μ以下の微粒子砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射して該ワーク１の表面を処理する。この際、スラリ４を構成する砥粒３は、液体２により運ばれてワーク１の表面に衝突せしめられる。
【００２４】
従って、液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を採用する本発明は、砥粒３が液体２により運ばれる為、周囲の空気による抵抗を受けにくく（減速しにくく）、微粒子砥粒３であっても薄膜12に勢い良く衝突して十分該薄膜12を除去することができ、よって、高速で微粒子砥粒３を衝突させることができるから、薄膜12を除去する処理速度を飛躍的に向上させることができ、しかも、微粒子砥粒３は、ワーク１にダメージを与える事が可及的に少なく、また、液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を採用する為、ワーク１に衝突させた際に生じる摩擦熱を抑制する冷却効果が得られ、更に、砥粒３は液体２と共に流れ落ちることになるから周囲に飛散することが可及的に防止され、ワーク１表面の残留も少なくなり、よって、本発明に係るワーク表面処理方法を、例えばワーク１の表面に薄膜12が形成されたシリコンウエハ、ガラス若しくはセラミックなどの脆性材料における当該薄膜12の除去処理に適用した場合、良好な処理が行われることになる。
【実施例】
【００２５】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２６】
本実施例は、ワーク１の表面に液体２と砥粒３との混合物であるスラリ４を噴射して該ワーク１の表面を処理する方法であり、後述するワーク表面処理装置を使用して行われる。尚、本実施例では、ワーク１は、表面に薄膜12が形成されたシリコンウエハ、ガラス若しくはセラミックなどの脆性材料（半導体の構成部品であるＩＣチップ）であるが、これに限られるものではなく、本実施例の特性を発揮し得るワーク１であれば適宜採用するものである。
【００２７】
具体的には、このワーク表面処理装置は、図２に図示したようにワーク搬送機能を具備した処理本体６の下方位置に配設されるスラリ貯溜部７と、このスラリ貯溜部７からポンプ装置８を介して処理本体６内へスラリ４を搬送するスラリ搬送部９と、処理本体６内に配設され、スラリ搬送部９で搬送されたスラリ４を噴射するスラリ噴射部10とで構成されており、このスラリ噴射部10から噴射されたスラリ４が処理本体６の下方開口部６ａからスラリ貯溜部７へ排出されて再利用される構成である。
【００２８】
スラリ貯溜部７は、所定量のスラリ４を貯溜することができ、この内部に貯留されるスラリ４を常時撹拌するスラリ撹拌機能が設けられている。
【００２９】
スラリ噴射部10は、図３に図示したようにワーク１の進行方向（図３中矢印ａ方向）に対して直交する方向（図２，３中矢印ｂ方向）に移動自在に設けられるスラリ噴射本体10Ａと、このスラリ噴射本体10Ａから下方へ向けて突設されるノズル体10Ｂとで構成されている。
【００３０】
スラリ噴射本体10Ａは、その側面部に前述したスラリ搬送部９が接続されるとともに、上面部に別回路で設けられる圧縮空気搬送部11が接続されており、スラリ搬送部９から供給されるスラリ４を圧縮空気搬送部11から供給される圧縮空気により加速して、約６０〜１５０ｍ／ｓの噴射速度でノズル体10Ｂから噴射させるように構成されている。（尚、液体２と平均粒径が約７μ以下の微粒子砥粒３とを混合したスラリ４を約６０〜１５０ｍ／ｓの噴射速度でワーク１に噴射させると、該ワーク１の表面の薄膜12が良好に除去されることを確認している）。
【００３１】
ノズル体10Ｂは、ノズル開口部が方形状となる巾広ガンタイプに構成されており、このノズル開口部は、ワーク１の巾と同一若しくはそれ以上の巾となるように設定されており、よって、スラリ４はワーク１の巾と同一若しくはそれ以上の巾でワーク１に噴射されることになる。
【００３２】
また、本実施例で使用するスラリ４は、液体２と微粒子砥粒３との混合物であり、この液体２には砥粒３同志の塊化を阻止する塊化阻止性が具備せしめている。
【００３３】
具体的には、液体２としては水が採用され、この液体２に塊化阻止性を有する塊化阻止材５としてのリグニンスルホン酸塩やポリカルボン酸などの界面活性剤が混合せしめられている。この塊化阻止材５としての界面活性剤は砥粒同志の塊化を阻止する性質の他にも、スラリ４としてワーク１に噴射した際、加工面を清浄化する性質も有するものである。
【００３４】
尚、砥粒３の塊化を阻止する塊化阻止性を具備する液体２として、この塊化阻止材５を混合する他にも、例えば水を電気分解して得られるアルカリ性電解水でも良く、このアルカリ性電解水を使用することでも同様の効果が得られることを確認している。
【００３５】
また、砥粒３としては、微粒子のアルミナ若しくはシリコンカーバイトが採用される。
【００３６】
以上の構成からなるワーク表面処理装置を使用し、以下のような加工条件下でワーク表面処理を行った。
【００３７】
砥粒・・・アルミナ♯２０００
ノズル巾・・・２５０ｍｍ
エアー圧力・・・０．２５ＭＰａ
ノズル移動速度・・・５ｍｍ／ｓ
噴射距離・・・３０ｍｍ
加工回数・・・４回
【００３８】
尚、ワーク１として薄膜12が形成された８インチのワーク１（ウエハ）を使用し、スラリ４として、平均粒径７μの砥粒３（アルミナ）が液体２（水）に対して体積比１５％となるスラリ４を使用した。
【００３９】
前記加工条件で処理した場合、その加工量（削りの厚さ）は２．５μで、ワーク１の表面の薄膜12は一様に除去され、ムラのない均一な加工表面が得られた。
【００４０】
また、本出願人は、その後条件等を変えた種々の実験により、このワーク表面処理方法であれば、加工量や表面粗度の要求次第では平均粒径が１μ以下の砥粒３でも使用可能であり、平均粒径が約７μ以下の微粒子砥粒３が適することを確認している。尚、平均粒径が約７μよりも大きな砥粒３であると、衝突させた勢いでクラックやひずみを生じさせてしまうなどワーク１にダメージを与えてしまう。
【００４１】
本実施例は上述のように構成したから、従来のように薬品を使用せずとも安全で低コストな処理が迅速に行えることになり、しかも、シリコンウエハのみならず、各種ガラス、セラミックなどあらゆる脆性材料や、薬品に対する耐性が悪くて溶解処理が行えない材料の表面加工などにも積極的に適用させることができる。
【００４２】
また、本実施例では、スラリ４はワーク１の巾と同一若しくはそれ以上の巾でワーク１に噴射されるから、均一な処理面が得られる。
【００４３】
また、本実施例は、液体２として砥粒３の塊化を阻止する塊化阻止性を具備した液体２を採用しており、より一層良好な表面処理を達成している。
【００４４】
具体的には、例えば液体２と混合する砥粒３として径の小さな砥粒３を採用した場合（砥粒３が微細になればなる程）、砥粒３同士が付着して塊化することで安定した砥粒３の噴射が達成されないなど不具合が生じる可能性が懸念されるが、この点、本発明は、液体２が砥粒３の塊化を阻止する塊化阻止性を具備して砥粒３同士は可及的に塊化しない為、この径の小さな砥粒３を均一に安定して噴射させることができることになり、よって、スラリ４の一部を液体２とすることで径の小さな砥粒３を採用し得ることになったことに加え、この径の小さな砥粒３を使用することによるメリットを最大限に発揮させることが可能となり、極めて良好なワーク１の表面処理が行われることになる。
【００４５】
以上から、本実施例は、特に微粒子砥粒３を噴射させて処理を行うことを要求される場面のワーク表面処理方法として有効と言える。
【００４６】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例に係るワーク表面処理方法の説明図である。
【図２】本実施例に係るワーク表面処理装置の概略説明図である。
【図３】本実施例に係るワーク表面処理装置の概略動作説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ ワーク
２ 液体
３ 砥粒
４ スラリ
５ 塊化阻止材
12 薄膜
【出願人】 【識別番号】５９１２０５７３２
【氏名又は名称】マコー株式会社
【住所又は居所】新潟県長岡市石動町字金輪５２５番地
【出願日】 平成１５年９月３０日（２００３．９．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００９１３７３
【弁理士】
【氏名又は名称】吉井 剛

【識別番号】１０００９７０６５
【弁理士】
【氏名又は名称】吉井 雅栄
【公開番号】 特開２００５−１０３７１６（Ｐ２００５−１０３７１６Ａ）
【公開日】 平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願番号】 特願２００３−３４１９０１（Ｐ２００３−３４１９０１）