JP2001001251A - エッジポリッシング装置及びエッジポリッシング方法 - Google Patents

エッジポリッシング装置及びエッジポリッシング方法

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    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ポリッシング速度の向上と安定化、およびポ
リッシングパッドの寿命の延長を図ることのできるエッ
ジポリッシング装置およびエッジポリッシング方法を提
供する。 【解決手段】 表面にポリッシング用パッド１を貼付し
た回転ドラム２と、ウェーハ３を回転させながらその端
面を前記回転ドラムに一定の角度をもって押し当てるよ
うにしたウェーハ回転装置と、ウェーハとポリッシング
パッドの接触部分にポリッシング用研磨液を供給するノ
ズル７を具備したウェーハエッジポリッシング装置にお
いて、ポリッシング用パッドが合成樹脂発泡体、不織
布、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれ等の複
合品の少なくとも一つからなるシート１１と、圧縮弾性
率が５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲にあるシート１
２とを組み合わせた多層構造のシートとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
あるいは化合物ウェーハ等よりなる半導体基板のエッジ
部分のポリッシング加工を行なう装置、およびその方法
に関する。更に詳しくは、前記ポリッシング装置に貼付
するポリッシングパッドの材質および構造に係る。
【０００２】
【従来技術】シリコン単結晶等半導体素材を原材料とし
たＩＣ、ＬＳＩあるいは超ＬＳＩ等の電子部品は、シリ
コンあるいはその他の化合物半導体の単結晶のインゴッ
トを薄い円板状にスライスしたウェーハに、繊細な電気
回路を書き込み分割した小片状の半導体素子チップを基
に製造されるものである。インゴットからスライスされ
たアズカットウェーハは、ラッピング、エッチング、更
にはポリッシングという工程を経て、少なくともその片
面が鏡面に仕上げられた鏡面ウェーハに加工されて行
く。ウェーハは、その後のデバイス工程にてその鏡面仕
上げした表面に微細な電気回路が書き込まれて行くので
あるが、半導体素子チップに分割されるまではウェーハ
は最初の円板状の形状を保ったまま加工されるのであ
り、各加工工程の間には洗浄、乾燥、搬送等の操作が入
る。その間ウェーハの外周側面エッジの形状が切り立っ
たままでかつ未加工の粗な状態の面であると、そこが各
工程中に装置や他物体と接触し微小破壊が起こり微細粒
子が発生したり、その粗な状態の面の中に汚染粒子を巻
き込み、その後の工程でそれが散逸して精密加工を施し
た面を汚染し、製品の歩留まりや品質に大きな影響を与
えたりすることが多い。これを防止するために、ウェー
ハ加工の初期の段階でエッジ部分の面取り（べべリン
グ）を行ない更にその部分を鏡面仕上げ（エッジポリッ
シング）することが一般に行なわれている。
【０００３】上述のエッジポリッシングは、一般的には
回転可能なドラムの表面に、合成樹脂発泡体、不織布、
不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれ等の複合品
あるいは合成皮革等からなるポリッシャーを貼付した研
磨加工機に、工作物であるべべリングを施したシリコン
ウェーハ等のエッジ部分を回転させつつ一定の角度で傾
斜押圧し、コロイダルシリカを主成分とした研磨用組成
物溶液を供給しつつ、エッジ部分の研磨加工を行なう方
法で行われる。
【０００４】上述のエッジ部分の面取り及びその後の加
工は具体的には次のようにして従来から行なわれてい
る。即ち、まずインゴッドをスライスしたアズカットウ
ェーハの外周エッジ（周縁）部分をダイヤモンド砥石を
用いて面取り（べべリング）を行なう。面取り後の形状
は例えば、上下の面に対して各々約２２度の角度を持つ
ようになっていたりあるいは円弧状になっていたりす
る。この状態でエッチング工程まで行ない、ウェーハ面
のポリッシングに入る前にこのエッジ面取り部分のポリ
ッシングを行なう。エッジポリッシングは図１に示すよ
うに、回転可能なドラムの外面にポリッシングパッドを
貼付したエッジポリッシング装置を用いる。回転しつつ
少しずつ上昇して位置を変えてゆくドラムに、ウェーハ
を回転させながら一定の角度で押しあて、ポリッシング
液を加工部分に滴下しながらポリッシングを行なう。押
しあてられたウェーハのエッジ部分はポリッシングパッ
ドの持つ柔軟性と弾性によって、ポリッシングパッド内
に沈み込みエッジ部分が加工される。ここで用いるポリ
ッシングパッドは、ウェーハの一次ポリッシングに使用
されるものと同じものが用いられ、具体的には、例えば
ポリエステルフェルトにポリウレタン樹脂を含浸させた
多孔性のパッドで厚みは１〜１．５ｍｍ程度のものが多
用される。一般的にはポリッシング加工前の面粗さはＲ
ａで３５０〜４００Å程度であり、加工後は１０〜１０
０Å程度にまで改善される。
【０００５】以上のような装置と方法に対しても、近
年、性能の向上、生産性の向上、大口径ウェーハへの対
応の要求が急である。具体的には、ポリッシング速度の
向上と安定化、ポリッシングパッドの寿命の延長が求め
られて来ている。更に、例えばウェーハに潜在的な傷や
歪みがあった場合に、まれにウェーハが加工中に破損す
ることがあるが、その場合ウェーハの破片がささりポリ
ッシングパッドのみならずドラムにまで損傷を与えるこ
とがあるが、それを効果的に予防することも要求されて
いる。
【０００６】大口径のウェーハ、例えば１２インチウェ
ーハのエッジ全面を均等にポリッシングを行う方法とし
ては例えば特願平９−３５３３０３公報に見られる如
く、ポリッシングパッドと弾力性を持ったシートとを組
み合わせて多層構造のものとして、大口径ウェーハのエ
ッジ部分の沈み込みを吸収しエッジ全面の均質な加工が
できるようにした方法をあげることができる。このよう
な方法は、同時に前述の従来の装置に要求されている
点、すなわち、ポリッシング速度の向上と安定化、およ
びポリッシングパッドの寿命の延長についてもある程度
の効果が期待できるが完全なものではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、従来の
エッジポリッシング装置の持つ問題点に鑑み、上述の多
層構造のポリッシングパッドについて更に鋭意改良研究
を行ない、本発明になるエッジポリッシング装置を開発
するに至ったものであり、その目的とする所は、従来よ
りの装置よりもポリッシング速度の向上と安定化、およ
びポリッシングパッドの寿命の延長を図ることのできる
エッジポリッシング装置およびエッジポリッシング方法
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的は、表面にポ
リッシング用パッドを貼付した回転ドラムと、ウェーハ
を回転させながらその端面を前記回転ドラムに一定の角
度をもって押し当てるようにしたウェーハ回転装置と、
ウェーハとポリッシングパッドの接触部分にポリッシン
グ用研磨液を供給するノズルを具備したウェーハエッジ
ポリッシング装置において、前記ポリッシング用パッド
が合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂加工品、合成
皮革あるいはこれ等の複合品の少なくとも一つからなる
シート（以下ポリッシング用シートと略記する）と、圧
縮弾性率が５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲のシート
とを組み合わせた２層構造のシートであることを特徴と
するウェーハエッジポリッシング装置により達成するこ
とができる。
【０００９】前述の弾力性を有するシートの材質につい
ては特に限定はなく、シートの形状をしていればどのよ
うな材料でも使用できるが、特に良好な反発弾性を持
ち、耐薬品性に優れた合成ゴム、天然ゴムあるいはスポ
ンジのシートであれば好適である。耐薬品性が重視され
る理由は、ポリッシングに用いられる研磨用組成物溶液
中にアルカリ等の腐食性の成分が含有されるからであ
る。
【００１０】本発明における肝要は、ポリッシング用シ
ートと組み合わせるシートが、圧縮弾性率が５０〜５０
０ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲にある弾力性を有するシートで
あることである。本発明における圧縮弾性率とは圧縮に
対する反発力を示す数値であり、ＪＩＳ−Ｋ６２５４に
示す測定方法に準拠して測定したものである。数値が高
ければ弾性の強い硬質に近いものになり、数値が低けれ
ば弾性の低いものとなる。圧縮弾性率が５０ｋｇ／ｃｍ
2未満であると、弾性率が低過ぎて応力への反発が十分
でなく、また、底つき現象が現われ本発明にいう弾力性
を有するシートを用いた意味がなくなる。また、圧縮弾
性率が５００ｋｇ／ｃｍ2を超えると、弾性率が高過ぎ
て弾性体としての応力吸収が十分でなく、適度な弾性体
としての効果を発揮することができない。
【００１１】弾力性を有するシートの厚みについては、
特に限定するものではないが、好ましくは４ｍｍ以下で
ある。それ以上であるとポリッシングパッド全体として
の厚みが厚くなり過ぎて、回転ドラムへの均質な貼付が
困難となる。そのため、接合線部分の間隙を無視できる
程狭くすることができなくなるし、また十分な寸法精度
が得にくくなり、ポリッシング後のウェーハの面粗さに
もバラツキが出やすくなる。
【００１２】また、ポリッシングパッドを構成するポリ
ッシング用シートと、弾力性を有するシートとを組み合
わせて多層構造のポリッシングパッドとするにあたって
はその手法は特に限定されるものではないが、実使用に
あたっては高い機械的な力がかかることから、接着剤や
両面テープを用いたりあるいは熱融着等の手段で積層す
ることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下図面により本発明の具体例を
説明するが、これにより特に限定を受けるものではな
い。図１は本発明になるウェーハエッジポリッシング装
置の側面図である。回転ドラム２は回転軸４を中心に毎
分１０００〜３０００回程度の高速で回転する構造とな
っており、ポリッシング用シート１１と弾力性を有する
シート１２とから構成されるポリッシングパッド１はそ
の外周面に密接して全面をカバーするように貼付されて
いる。ウェーハ３はウェーハ回転装置５に把持された状
態で、回転ドラムに対して約４５度の角度で傾斜した状
態で回転軸６を中心に高速で回転するとともに上下にト
ラバースする構造となっている。ウェーハ３とポリッシ
ングパッド１の接触点の上にノズル７を配置し、加工液
を定量的に供給するようになっている。
【００１４】ポリッシング加工に際しては、回転ドラム
２とウェーハ３の双方を回転しつつウェーハ３を４５度
傾斜させて回転ドラム２に接触させる。ウェーハ３のエ
ッジ部の先端はポリッシングパッド１の中に沈み込んだ
状態でポリッシング加工される。本発明のポリッシング
装置即ち、ポリッシング用シートと弾力性を有するシー
トとの複合体を組み合わせたポリッシングパッドを具備
した装置であれば、図１に示す通り、ウェーハ３のエッ
ジが十分に沈み込み、ウェーハ上面の傾斜面の全面及び
端面の上端よりの３分の２程度の位置まで加工されるこ
とは明らかである。ウェーハを反転させて加工を行え
ば、エッジ面の加工は十分に行うことができる。
【００１５】ポリッシング加工時にはウェーハエッジ面
が回転しながら押圧接触されることによりポリッシング
用シート１１には高い接圧がかかるが、この応力は内側
に存在する弾力性シート１２によって吸収緩和され、大
きく圧縮変形することはなく、従って、通常のポリッシ
ングパッド、すなわち弾力性シートのないものに比較す
ると、その表面の損傷は極めて軽微であり、形状、物性
上の変化も少ない。さらに、生産性向上のためにポリッ
シング加工速度を上げる等の厳しい条件変化へも比較的
容易に対応できる。
【００１６】また、ウェーハに潜在的な傷や歪みが存在
して、そのためポリッシング加工中にウェーハの破損等
予期できない事態が発生し、ウェーハの破片が突き刺さ
ったような場合でもウェーハの破片は弾力性シートの中
に留まり、装置本体である回転ドラムを損傷するような
ことはない。
【００１７】
【実施例及び比較例】本発明の他の目的であるウェーハ
等のエッジポリッシング方法は以下に述べる実施例にお
いて明らかにされる。以下、実施例及び比較例をあげて
本発明になるウェーハエッジポリッシング装置およびポ
リッシング方法を具体的に説明するがこれにより特に限
定を行なうものではない。また、本実施例及び比較例に
おいて使用した装置は、スピードファム株式会社製エッ
ジポリッシング装置Ｖ型である。ポリッシング用シート
としては、ロデール・ニッタ社製のシートＳＵＢＡ４０
０の１．２７ｍｍ厚みのものを用いた。このシートと、
弾力性を有するシートとを貼り合わせたものをポリッシ
ングパッドとして、２００ｍｍ径のアズカットシリコン
ウェーハのエッジポリッシングを行なった。ポリッシン
グ加工用液としてはｐＨ１０．２、平均粒子径５０ｎｍ
のコロイダルシリカで５％濃度のものを使用し３００ｍ
Ｌ／分の流量で供給した。
【００１８】実施例１ 弾力性を有するシートとして、厚さ２ｍｍで圧縮弾性率
２８７ｋｇｆ／ｃｍ2の天然ゴムシートと上述のポリッ
シング用シートを組み合わせて積層し２層構造のポリッ
シングパッドとし、ドラムに貼付して使用した。加工後
のシリコンウェーハのエッジ面取り部分は全域において
均質に鏡面状態になっており、未加工で残った部分は見
られなかった。このポリッシングを連続的に行ない、経
過時間毎の研磨速度の推移を測定した。その結果を図２
のグラフに示す。
【００１９】実施例２ 弾力性を有するシートとして、厚さ２ｍｍで圧縮弾性率
３４６ｋｇｆ／ｃｍ2の天然ゴムシートと上述のポリッ
シング用シートを組み合わせて積層し２層構造のポリッ
シングパッドとし、ドラムに貼付して使用した。加工後
のシリコンウェーハのエッジ面取り部分は全域において
均質に鏡面状態になっており、未加工で残った部分は見
られなかった。このポリッシングを連続的に行ない、経
過時間毎の研磨速度の推移を測定した。その結果を図２
のグラフに示す。
【００２０】比較例１ 弾力性を有するシートとして、厚さ２ｍｍで圧縮弾性率
０．５ｋｇｆ／ｃｍ2のウレタンスポンジシートを天然
ゴムシートの代わりに使用する以外は、実施例１と同様
にして行なった。初期のポリッシング加工におけるシリ
コンウェーハのエッジ面取り部分は全域において均質に
鏡面状態になっており、未加工で残った部分は見られな
かった。このポリッシングを連続的に行ない、経過時間
毎の研磨速度の推移を測定した。その結果を図２のグラ
フに示す。６００分経過後の段階でポリッシング加工後
のシリコンウェーハのエッジ面取り部分はやや面粗さが
劣るとともにウェーハの周縁エッジ部の厚み方向の中央
部はポリッシングが行なわれていなかった。
【００２１】図２のグラフから明らかな如く、実施例
１、２のポリッシングパッドを用いたものは長期の連続
使用においても研磨速度の低下は見られず、また、ポリ
ッシングパッド表面の損傷も極めて軽微であり、ポリッ
シング結果も最初の頃に比較しても全く劣らず、加工力
の継続性も十分であった。一方、比較例１のポリッシン
グパッドを用いた場合は、グラフのに示す結果から明ら
かな通り、３００分を超えるあたりから加工速度の低下
は明らかであり、ポリッシングパッドの損傷も顕著とな
って均質なエッジ加工もできなくなった。
【００２２】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明になる装置によ
れば、シリコンウェーハ等半導体素材の加工の中で、対
応がおくれていたエッジポリッシングにおいて、エッジ
ポリッシング装置自体の構造を大きく変えることなく、
ポリッシングパッドの構成に工夫を加えるのみで生産性
の向上、即ち、ポリッシング速度の向上と安定化、ウェ
ーハ口径の大型化への対応、およびポリッシングパッド
の寿命の延長が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明になるウェーハエッジポリッシング装
置の側面図である。
【図２】 実施例１、２および比較例１のポリッシング
パッドを用いたエッジポリッシング装置による長期連続
使用のポリッシング加工結果の推移を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
１ ポリッシングパッド ２ 回転ドラム ３
シリコンウェーハ ４ 回転ドラム回転軸 ５ ウェーハ回転装置 ６ ウェーハ回転軸 ７ ノズル １１ ポリ
ッシング用シート １２ 弾力性を有するシート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 裕介 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 (72)発明者 吉田 明 神奈川県綾瀬市早川2647 スピードファム 株式会社内 Ｆターム(参考） 3C049 AA03 AA06 AA09 CA05 3C058 AA07 AA09 AB03 AC04 CB03 CB10 DA17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面にポリッシング用パッドを貼付した
    回転ドラムと、ウェーハを回転させながらその端面を前
    記回転ドラムに一定の角度をもって押し当てるようにし
    たウェーハ回転装置と、ウェーハとポリッシングパッド
    の接触部分にポリッシング用研磨液を供給するノズルを
    具備したウェーハエッジポリッシング装置において、前
    記ポリッシング用パッドが合成樹脂発泡体、不織布、不
    織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれ等の複合品の
    少なくとも一つからなるシートと、圧縮弾性率が５０〜
    ５００ｋｇｆ／ｃｍ2の範囲のシートとを組み合わせた
    多層構造のシートであることを特徴とするウェーハエッ
    ジポリッシング装置。
  2. 【請求項２】 請求項１のウェーハエッジポリッシング
    装置の回転ドラムを回転させ、ウェーハを回転させなが
    らエッジ部分を前記回転ドラムに一定の角度をもって押
    しあて、液供給ノズルより研磨用組成物の液を供給しな
    がらウェーハのエッジ部分のポリッシングを行うエッジ
    ポリッシング方法。
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