JP2000082688A

JP2000082688A - 半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法およびその装置

Info

Publication number: JP2000082688A
Application number: JP10251248A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kagaya; 修加賀谷; Yukichi Horioka; 佑吉堀岡; Ryuichi Endo; 隆一遠藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】設備コストを低減し、溝口部分を均一かつ高
精度にアール面取りする半導体ウェーハのノッチ部のア
ール面取り方法およびその装置を提供する。【解決手段】砥液を供給しながら、回転中の研磨ディ
スク１３の外周部を、相対的に溝口部分ｎ１に押接す
る。これにより、砥粒の研削作用などで、ウェーハ周方
向に沿ったアール面取りが施される。研磨ディスク１３
が安価な熱可塑性合成樹脂製であるのでコスト低減され
る。しかも、面取り時に研磨ディスク１３の外周部が適
度に変形して、溝口部分ｎ１が損傷しにくい。このよう
な構成作用であるので、溝口部分ｎ１を均一かつ高精度
にアール面取りできる。この発明は枚葉式のアール面取
りである。よって、例えばシリコンウェーハＷの表裏面
を鏡面加工後に、溝口部分ｎ１をアール面取りする際な
どに有利である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
ノッチ部のアール面取り方法およびその装置、詳しくは
半導体ウェーハの外周部の一部にオリエンテーションマ
ーク（ＯＭ）として形成されたノッチ部と、ウェーハ外
周部との境界部である溝口部分に、アール面取りを施す
半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デバイス製造工程、例えばホトリソグラ
フィを用いた半導体集積回路のパターン形成工程などで
は、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）を精密に位置
合わせしなければならない。一部のシリコンウェーハで
は、その位置合わせの目印として、ウェーハ外周部に、
オリエンテーションマークの一例であるノッチ部を形成
している。このノッチ部は、円弧形状，Ｖ字形状または
Ｕ字形状をした切欠溝であって、紡錘形状の砥石をウェ
ーハ外周部に食い込ませることで形成される。ノッチ部
付きウェーハは、ウェーハ外周部の一部を直線状に研削
したオリエンテーションフラット部（ＯＦ）付きのシリ
コンウェーハと比べて、廃棄される無駄なウェーハ部分
の面積が小さい。このため、ウェーハの有効利用性が高
く、３００ｍｍウェーハなどの大口径ウェーハの場合
に、より大きな有用性がある。

【０００３】ところで、このノッチ部付きのシリコンウ
ェーハは、ウェーハ外周部との境界部であるノッチ部の
対向する両溝口部分が鋭角に形成されている。そのた
め、溝口部分にチッピングなどのウェーハ破損が発生し
やすかった。そこで、これを解消するために、ウェーハ
外周部を面取りする際に、ノッチ部の各溝口部分に、ウ
ェーハ厚さ方向に直交する方向に湾曲した面取りである
アール面取りが施されている。従来、このアール面取り
時は、ノッチ部の全域を研削するノッチ部面取り機の汎
用機を援用していた。この従来装置によるノッチ部面取
りは、ノッチ部面取り用の砥石を用い、これを回転して
溝口部分に当接させ、そのまま砥石をウェーハ周方向に
往復動させることで行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来装置で
は、ノッチ部面取り用の砥石を溝口部分の表面上で往復
動させることにより、アール面取りを施している。しか
しながら、このアール面取り後の溝口部分の曲率は、一
般的に、例えばＲ＝０．２ｍｍ程度ときわめて小さい。
よって、砥石のＮＣ制御が充分に役目を果たせない場合
が多々ある。しかも、面取りステージのごくわずかな温
度変化や、砥石の表面状況の変化で、シリコンウェーハ
ごとに、溝口部分の外観形状が異なってしまうおそれが
あった。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、設備コストを低減でき、し
かもノッチ部の溝口部分を均一かつ高精度にアール面取
りすることができる半導体ウェーハのノッチ部のアール
面取り方法およびその装置を提供することを、その目的
としている。また、この発明は、溝口部分の全体を均一
かつ高精度にアール面取りすることができ、しかも曲率
が比較的大きな溝口部分でも良好にアール面取りするこ
とができる半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装
置を提供することを、その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、半導体ウェーハの外周部に形成されたノッチ部とウ
ェーハ外周部との境界部である溝口部分に、ウェーハ厚
さ方向に直交する方向に湾曲したアール面取りを施す半
導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法であって、
砥液を供給しながら、回転中の熱可塑性合成樹脂からな
る研磨ディスクの外周部および上記溝口部分を互いに押
圧状態で接触させることにより、この溝口部分にアール
面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り
方法である。

【０００７】半導体ウェーハとしては、シリコンウェー
ハ，ガリウム砒素ウェーハなどが挙げられる。ウェーハ
外周部のノッチ部の形状は限定されない。例えば、円弧
形状，Ｖ字形状およびＵ字形状などが挙げられる。アー
ル面取り加工に使用される砥液としては、例えば平均粒
径１０〜５０μｍのＳｉＣなどの砥粒を含む周知のもの
を使用することができる。なお、水溶液中に＃１０００
〜＃１４００のＡｌ_２Ｏ_３を１〜３０重量％だけ分散さ
せたものでもよい。

【０００８】砥液の供給量は、１〜５００ミリリットル
／秒、特に５〜５０ミリリットル／秒が好ましい。１ミ
リリットル／秒未満では加工が進行せず、好適なスルー
プットが得られないという不都合が生じる。また、５０
０ミリリットル／秒を超えるとノッチ部の溝口部分以外
にも、化学反応が進行し、面質が悪化するという不都合
が生じる。ここでいう研磨ディスクは、円盤形状をした
樹脂製の砥石であり、その外周部を半導体ウェーハのノ
ッチ部に押圧状態で接触（以下、押接という場合があ
る）させることで、ノッチ部の溝口部分を研磨する。通
常、この研磨ディスクは、その外周部が半導体ウェーハ
のノッチ部に対して、ほぼ直角になるように押接され
る。研磨ディスクの素材である熱可塑性合成樹脂として
は、例えばポリウレタンなどが挙げられる。

【０００９】研磨ディスクの回転速度は、１０〜１５０
０ｒｐｍ、好ましくは５００〜１０００ｒｐｍである。
１０ｒｐｍ未満では研磨が全く進行しないという不都合
が生じる。また、１５００ｒｐｍを超えると飛沫が飛
び、面質の悪化をまねくという不都合が生じる。

【００１０】半導体ウェーハの溝口部分および研磨ディ
スクの外周部の押接または離反は、半導体ウェーハを移
動させても、研磨ディスクを移動させてもよい。さら
に、半導体ウェーハおよび研磨ディスクの両者を移動さ
せてもよい。半導体ウェーハの溝口部分に対する研磨デ
ィスクの押接力は０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ^２、好ま
しくは０．１〜２ｋｇｆ／ｃｍ^２である。０．１ｋｇｆ
／ｃｍ^２未満では鏡面化しないという不都合が生じる。
また、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２を超えると著しく研磨が進行
し、制御が困難になるという不都合が生じる。なお、こ
れらの事項は請求項２においても同様である。

【００１１】請求項２に記載の発明は、半導体ウェーハ
の外周部に形成されたノッチ部とウェーハ外周部との境
界部である溝口部分に、ウェーハ厚さ方向に直交する方
向に湾曲したアール面取りを施す半導体ウェーハのノッ
チ部のアール面取り装置であって、半導体ウェーハを１
枚ごと吸引してチャッキングする枚葉式のチャック手段
と、このチャック手段によりチャッキングされた半導体
ウェーハのノッチ部の溝口部分に砥液を供給するスラリ
ー供給手段と、上記溝口部分に押し付けられて、この溝
口部分を研磨する熱可塑性合成樹脂からなる研磨ディス
クと、この研磨ディスクを回転しながら、この研磨ディ
スクの外周部と上記溝口部分とを互いに押圧状態で接触
させるディスク回転・移動手段とを備えた半導体ウェー
ハのノッチ部のアール面取り装置である。

【００１２】枚葉式のチャック手段としては、例えば真
空チャック，エッジハンドリングなどが挙げられる。ス
ラリー供給手段としては、例えばノッチ部の溝口部分に
砥液を供給可能なスラリーポンプなどを採用することが
できる。また、ディスク回転・移動手段は、研磨ディス
クを回転しながら、研磨ディスクの外周部および溝口部
分を押接することができる機構を有していれば限定され
ない。例えば、研磨ディスクを電動モータにより回転さ
せ、この回転中の研磨ディスクおよび／または半導体ウ
ェーハを、電動シリンダ，エアシリンダなどのアクチュ
エータを用いて移動させるようにしてもよい。

【００１３】請求項３に記載の発明は、上記溝口部分の
アール面取り中に、半導体ウェーハおよび／または上記
研磨ディスクを、ウェーハ厚さ方向に往復動させる往復
動手段を設けた請求項２に記載の半導体ウェーハのノッ
チ部のアール面取り装置である。往復動手段としては、
例えばエアシリンダ，電動シリンダなどの各種のアクチ
ュエータ、または、電気モータなどを駆動源として、半
導体ウェーハまたは回転中の研磨ディスクもしくはこれ
らの両者を往復動させるものなどが挙げられる。また、
リンク機構またはカム機構などを用いて、半導体ウェー
ハおよび／または研磨ディスクを往復動させてもよい。
半導体ウェーハおよび／または研磨ディスクの往復動速
度は、１〜１００ｄｅｇ／ｓｅｃ、特に１〜５０ｄｅｇ
／ｓｅｃが好ましい。１ｄｅｇ／ｓｅｃ未満では往復中
にアールが完成してしまうという不都合が生じる。ま
た、１００ｄｅｇ／ｓｅｃを超えると、段階的な面取り
部面質となるという不都合が生じる。

【００１４】

【作用】この発明によれば、砥液を供給しながら、回転
中の研磨ディスクの外周部と、溝口部分とを互いに押接
することで、砥液中の砥粒が溝口部分の表面に擦りつけ
られる。この際の砥粒の研削作用などにより、アール面
取りが施される。研磨ディスクが安価な熱可塑性合成樹
脂からなるので、設備コストが抑えられる。しかも、こ
の研磨ディスクが熱可塑性を有する合成樹脂であるため
に、アール面取り時に、研磨ディスクの外周部が適度に
変形し、この溝口部分が損傷しにくい。このように構成
・作用することで、溝口部分を均一かつ高精度にアール
面取りすることができる。この発明は、基本的に半導体
ウェーハを１枚ずつアール面取りするものである。した
がって、例えばウェーハ表裏面を鏡面加工後、半導体ウ
ェーハの溝口部分をアール面取りする際などに有利とな
る。

【００１５】特に、請求項３に記載の発明によれば、溝
口部分のアール面取り中、往復動手段を介して、半導体
ウェーハおよび／または研磨ディスクを往復動させるの
で、溝口部分の全体を均一かつ高精度にアール面取りす
ることができる。しかも、このように往復動させれば、
例えば曲率が比較的大きな溝口部分（例えばＲ＝０．１
ｍｍ以上）をアール面取りする場合でも、研磨ディスク
を厚肉化することなく、均一かつ高精度なアール面取り
を行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１は、この発明の一実施例に係る
半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置において
その使用中の状態を示す斜視図である。図１において、
１０は半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置
（以下、アール面取り装置）である。このアール面取り
装置１０は、シリコンウェーハＷの外周部の一部に形成
されたノッチ部ｎの溝口部分ｎ１に、アール面取りを施
す装置である。以下、装置構成を詳細に説明する。

【００１７】すなわち、アール面取り装置１０は、シリ
コンウェーハＷを１枚ごと吸引してチャッキングする枚
葉式のチャックテーブル（チャック手段）１１と、この
チャックテーブル１１に吸着されたシリコンウェーハＷ
のノッチ部ｎの溝口部分ｎ１に砥液を供給するスラリー
ノズル（スラリー供給手段）１２と、溝口部分ｎ１に押
接されて、この溝口部分ｎ１を研磨する研磨ディスク１
３と、研磨ディスク１３を回転しながら、この研磨ディ
スク１３の外周部を溝口部分ｎ１に押接させるディスク
回転・移動手段１４と、アール面取り中に、シリコンウ
ェーハＷを厚さ方向に揺動（往復動）させる揺動シリン
ダ（往復動手段）１５とを備えている。

【００１８】チャックテーブル１１は、チャッキングさ
れるシリコンウェーハＷより若干小径な円形テーブルで
あり、ノッチ部ｎを研磨ディスク１３に正対させるアラ
イメントモータ２０の回転軸に固着されている。アライ
メントモータ２０は揺動板２１上に設けられている。こ
の揺動板２１を、上記揺動シリンダ１５により上下方向
へ度ずつ揺動させることで、揺動シリンダ１５お
よびチャックテーブル１１を介して、揺動シリンダ１５
およびチャックテーブル１１を介して、シリコンウェー
ハＷが厚さ方向に同じ角度だけ揺動する。なお、チャッ
クテーブル１１の表面には、図示しない空気負圧装置の
負圧力により孔内を減圧させる多数の孔部を有してい
る。空気負圧装置を作動させると、チャックテーブル１
１の多孔質な表面に、シリコンウェーハＷが真空吸着さ
れる。シリコンウェーハＷは、厚さ７７５μｍの３００
ｍｍウェーハである。その外周部に、平面視してＶ字状
のノッチ部ｎが１つ切欠形成されている。なお、アール
面取りする前の各溝口部分ｎ１の角部は、各々鋭角にな
っている。スラリーノズル１２は、図示しないスラリー
供給装置の砥液排出部にホースなどの管体を介して接続
されている。図外のスラリー供給装置から供給された砥
液は、その管体を通過してスラリーノズル１２に達し、
そのノズル先端から溝口部分ｎ１上に吐出される。な
お、スラリーノズル１２の砥液の供給量は、１０ミリリ
ットル／秒であり、砥液にはアルミナ（＃２００）を水
中に３３重量％だけ水分散させたものが使用されてい
る。

【００１９】研磨ディスク１３は、直径１０ｍｍ，ポリ
ウレタン（熱可塑性合成樹脂）からなる円形の研磨板で
ある。この研磨ディスク１３は、水平なチャックテーブ
ル１１の表裏面に対して、その表裏面を直交している。
すなわち、研磨ディスク１３の表裏面は垂直面となって
いる。研磨ディスク１３の回転軸１３ａの両端部は、こ
のディスク１３の表裏面から突出している。この突出し
た両方の部分は、平面視して略コの字形をしている二股
アーム１６の、互いに並行な一方および他方のアーム１
６ａ，１６ｂの先端部間に軸支されている。このうち、
一方のアーム１６ａの先端部には、研磨ディスク１３を
回転させる回転モータ１７が固着されている。回転モー
タ１７により研磨ディスク１３が、その回転軸１３ａを
中心にして回転する。

【００２０】また、二股アーム１６の元部の外方には、
研磨ディスク１３をシリコンウェーハＷのノッチ部ｎ側
に向かって水平動させる水平動シリンダ１８が配設され
ている。なお、この水平動シリンダ１８は電動シリンダ
である。水平動シリンダ１８のロッド１８ａを出し入れ
させることにより、二股アーム１６および回転軸１３ａ
を介して、研磨ディスク１３が水平動し、これにより研
磨ディスク１３の外周部が溝口部分ｎ１に押接された
り、離反されたりする。これらの構成部品１６，１７，
１８ａ，１８により、ディスク回転・移動手段１４が構
成される。

【００２１】次に、このアール面取り装置１０を用いた
シリコンウェーハＷのノッチ部ｎの溝口部分ｎ１のアー
ル面取り方法を説明する。ＣＺ法により引き上げられた
単結晶シリコンインゴットは、ブロック切断後、ブロッ
ク外径研削し、オリエンテーションマークであるノッチ
部ｎを形成する。次いで、スライス工程で、単結晶シリ
コンインゴットから多数枚のシリコンウェーハＷをスラ
イスする。続く面取り工程では、シリコンウェーハＷの
外周部にウェーハ面取り用砥石により面取り加工を施
す。次に、ノッチ部ｎとウェーハ表裏面との境界部を、
専用の面取り機により面取り加工する。この面取りは、
言い換えれば、ノッチ部ｎのウェーハ厚さ方向の面取り
である。なお、この時点では溝口部分ｎ１のアール面取
りは行われない。それから、シリコンウェーハＷの表裏
両面を機械研削装置によりラッピングする。次いで、Ｃ
ＣＲ（ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｎｏｒＲｏｕｎｄｉ
ｎｇ）工程において、ウェーハ外周部の面取り面に対し
てエッチングを行い、上記ウェーハ面取り用砥石を用い
た機械的面取り時の加工ダメージを除去する。その後、
エッチング工程で、ラップドウェーハを所定のエッチン
グ液（混酸）に浸漬して、ラップ工程や面取り工程での
歪み等を除去する。

【００２２】それから、エッチング処理後のシリコンウ
ェーハＷを、チャックテーブル１１に吸着する。その
後、アライメントモータ２０を利用して、このチャック
テーブル１１を所定方向へ所定角度だけ回動させること
で、ノッチ部ｎを研磨ディスク１３に正対させる。次
に、この溝口部分ｎ１に１０ミリリットル／秒で砥液を
供給しながら、回転モータ１７によって回転中の研磨デ
ィスク１３の外周部を、この溝口部分ｎ１に押接する。
このとき、研磨ディスク１３の回転数は７００ｒｐｍ、
押接力は０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２である。なお、研磨ディ
スク１３の押接側への移動は、水平動シリンダ１８のロ
ッド１８ａを突出させ、二股アーム１６をシリコンウェ
ーハＷ側へ移動させることにより行われる。また、この
際、揺動シリンダ１５のロッドの出し入れにより、左右
両側に最大４０度（計８０度）の揺動角度でシリコンウ
ェーハＷが揺動（往復動）される。揺動速度は１０ｄｅ
ｇ／ｓｅｃである。この結果、両側の溝口部分ｎ１が良
好にアール面取りされる。

【００２３】具体的には、砥液中の水分散させたアルミ
ナが、研磨ディスク１３により溝口部分ｎ１の表面に押
し付けられ、このアルミナの研削作用などにより、それ
まで鋭角であった各シリコンウェーハＷの溝口部分ｎ１
に、ウェーハ厚さ方向に直交する方向に向かった所定曲
率の湾曲であるアール面取りが一括して施される（図２
の二点鎖線および実線参照）。なお、このアール面取り
は、各シリコンウェーハＷごとに１枚ずつ行われる。

【００２４】この結果、設備コストを低減でき、しかも
複数枚のノッチ部ｎの溝口部分ｎ１を、均一かつ高精度
にアール面取りすることができる。なお、図２は、アー
ル面取りされた半導体ウェーハのノッチ部の拡大断面図
である。また、このアール面取り中にシリコンウェーハ
Ｗを往復動させるようにしたので、溝口部分ｎ１の全体
をより均一かつ高精度にアール面取りすることができ
る。しかも、この往復動により、例えば曲率Ｒが０．２
ｍｍ以上と比較的大きな溝口部分ｎ１であっても、研磨
ディスク１３を厚肉化することなく、均一かつ高精度に
アール面取りを行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、砥液を供給しなが
ら、ノッチ部の溝口部分に、回転中の研磨ディスクの外
周部を相対的に押接してアール面取りを行うようにした
ので、この溝口部分を均一かつ高精度にアール面取りす
ることができる。

【００２６】特に、請求項３に記載の発明によれば、溝
口部分のアール面取り中、往復動手段を介して、半導体
ウェーハおよび／または研磨ディスクを往復動させるよ
うにしたので、溝口部分の全体をより均一かつ高精度に
アール面取りすることができる。しかも、この往復動に
より、例えば曲率が比較的大きな溝口部分であっても、
研磨ディスクを厚肉化しなくても、均一かつ高精度にア
ール面取りを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハのノ
ッチ部のアール面取り装置の使用中の斜視図である。

【図２】アール面取りされた半導体ウェーハのノッチ部
の拡大断面図である。

【符号の説明】

１０半導体ウェーハのノッチ部溝口部分のアール面取
り装置、１１チャックテーブル（チャック手段）、１２スラリーノズル（スラリー供給手段）、１３研磨ディスク、１４ディスク回転・移動手段、１５揺動シリンダ（往復動手段）、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、ｎノッチ部、ｎ１溝口部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤隆一東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内Ｆターム(参考） 3C049 AA03 AA07 AA09 AA12 AB01 AB04 AB06 AC04 CA01 CA05 CB01 CB05 5F043 AA02 BB01 FF10 GG10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハの外周部に形成されたノ
ッチ部とウェーハ外周部との境界部である溝口部分に、
ウェーハ厚さ方向に直交する方向に湾曲したアール面取
りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り方法
であって、砥液を供給しながら、回転中の熱可塑性合成樹脂からな
る研磨ディスクの外周部および上記溝口部分を互いに押
圧状態で接触させることにより、この溝口部分にアール
面取りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り
方法。
【請求項２】半導体ウェーハの外周部に形成されたノ
ッチ部とウェーハ外周部との境界部である溝口部分に、
ウェーハ厚さ方向に直交する方向に湾曲したアール面取
りを施す半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装置
であって、半導体ウェーハを１枚ごと吸引してチャッキングする枚
葉式のチャック手段と、このチャック手段によりチャッキングされた半導体ウェ
ーハのノッチ部の溝口部分に砥液を供給するスラリー供
給手段と、上記溝口部分に押し付けられて、この溝口部分を研磨す
る熱可塑性合成樹脂からなる研磨ディスクと、この研磨ディスクを回転しながら、この研磨ディスクの
外周部と上記溝口部分とを互いに押圧状態で接触させる
ディスク回転・移動手段とを備えた半導体ウェーハのノ
ッチ部のアール面取り装置。
【請求項３】上記溝口部分のアール面取り中に、半導
体ウェーハおよび／または上記研磨ディスクを、ウェー
ハ厚さ方向に往復動させる往復動手段を設けた請求項２
に記載の半導体ウェーハのノッチ部のアール面取り装
置。