JP2002110594A - ウェーハの表面研磨方法 - Google Patents

ウェーハの表面研磨方法

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JP2002110594A
JP2002110594A JP2000304516A JP2000304516A JP2002110594A JP 2002110594 A JP2002110594 A JP 2002110594A JP 2000304516 A JP2000304516 A JP 2000304516A JP 2000304516 A JP2000304516 A JP 2000304516A JP 2002110594 A JP2002110594 A JP 2002110594A
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JP
Japan
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wafer
polishing
grinding
undulation
wafer surface
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JP2000304516A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Oishi
弘 大石
Toshibumi Ishikawa
俊文 石川
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Original Assignee
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削加工でウェーハ表面に生じている放射螺
旋状の研削条痕tを少ない研磨代で効率よく除去し、表
面性状に優れたウェーハを得る。 【構成】 研削加工でウェーハw表面に生じているウネ
リの凸部pを選択的に研磨除去した後、ウェーハw全面
を研磨して加工変質層や表面欠陥を除去する。ウネリ凸
部pの選択除去には、硬質研磨布を用いた研磨や、ウェ
ーハ表面にスラリーを供給しながらウェーハ表面に硬質
物体を摺擦することによる研磨が採用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、研削加工でウェーハ表
面に生じているウネリを除去する表面研磨方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】インナーブレード,ワイヤソー等でイン
ゴットから切り出されたウェーハは、スライシング時に
発生した切断ウネリをラッピングによって除去した後、
エッチング工程で前工程の残留加工歪みを除去して研磨
工程に送られる。最近では,エッチングに代えてラッピ
ング後のウェーハを研削加工して研磨工程に送る方式
や、スライシング後に直接研削加工して研磨工程に送る
方式も採用されている。研削工程では、平面研削装置や
両頭研削装置が使用されており、反転式両面加工や両面
同時加工によってウェーハ表面の凹凸が除去される。
【0003】研削後のウェーハは、研磨工程に送られ、
微細な凹凸,表面欠陥,表面変質層等が除去される。研
磨工程では、代表的な両面研磨装置としてホフマン型が
使用されている。ホフマン型研磨装置は、研磨布を貼り
付けた下定盤と上定盤との間に複数又は単数のウェーハ
を収容するキャリアを配置し、上定盤でウェーハを加圧
した状態でサンギア及びインターナルギアによりキャリ
アを公転・自転させる。上下定盤の研磨布がウェーハ表
面に加圧状態で摺擦されることによって、ウェーハ両面
が研磨加工される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】平面研削や両頭研削で
は、波長が長く振幅(深さ)が極めて小さい表面粗さの
ウネリ(ナノトポログラフィ)が発生する。使用する装
置,砥石の精度,研削条件等に応じウネリの波形は変わ
るが、ウネリ発生自体を避けることはできない。ウェー
ハ表面に生じるウネリは、通常、波長が15〜25mm
で、振幅が0.1〜0.2μm程度にあり、ウェーハ表
面を魔鏡観察すると明確な明暗模様として検出される
(図1)。
【0005】ウネリは、ウェーハ表面に対する砥石の接
触角度や材質の僅かな相違等によって生じるものであ
り、ウェーハの表面中心から放射螺旋状に延びた研削条
痕tとなって現れる(図2a)。デバイス作製工程でウ
ェーハ上に作りこまれた各素子を分離するためSTI
(Shallow Trench Isolation)が採用されているが、研
磨後のウェーハ表面にウネリが残存しているとSTI形
成時に余分な酸化膜を均一に除去できず,最終的なデバ
イス歩留が低下する原因になる。
【0006】触針式表面粗さ計で検出される表面粗さR
aに比較するとウネリの波長が極めて長いことから、通
常の研磨布を用いた研磨加工では研磨布がウネリに馴染
み、ウェーハ表面がウネリに沿って加工される。その結
果、魔鏡観察で検出されなくなるまでウネリを除去する
ためには、ウェーハ片面当り15〜20μmの取り代Δ
が必要になる(図2b)。研削加工で導入される加工変
質層の深さがせいぜい2〜3μmであるのに対し15〜
20μmの取り代Δは極めて大きく、工程設計上のバラ
ンスを欠くだけでなく、鏡面研磨の精度や製品歩留まり
を低下させる原因にもなる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、研磨工程で硬質
研磨布及び軟質研磨布を使い分けることにより、研削ウ
ネリの除去に必要な研磨代を少なくし、表面品質が良好
なウェーハを高生産性で製造することを目的とする。本
発明の表面研磨方法は、その目的を達成するため、研削
加工でウェーハ表面に生じているウネリの凸部を選択的
に研磨除去した後、ウェーハ全面を研磨して加工変質層
や表面欠陥を除去することを特徴とする。ウネリ凸部の
選択除去には、硬質研磨布を用いた研磨や、ウェーハ表
面にスラリーを供給しながらウェーハ表面に硬質物体を
摺擦することによる研磨が採用される。
【0008】
【作用】ウェーハ研磨工程は通常3〜4段階に分けら
れ、ウェーハwの平坦度を出すことを主目的とする初期
研磨後に、マイクロラフネスと称される微小な表面粗さ
を低減する仕上げ研磨が実施されている。本発明では、
初段の研磨工程で硬質の研磨布を用いてウネリの凸部p
を選択的に研磨除去する。硬質研磨布としては、たとえ
ば圧縮率2%以下,ショアC硬度90以上の研磨布が使
用される。
【0009】ウネリ凸部pは、硬質研磨布を用いた研磨
代を片面当り2〜3μmに設定することにより除去され
る。研磨布に代えて、スラリーをウェーハwにかけなが
ら平坦,平滑なガラス,セラミックス等の硬質物体を摺
擦させ、同様な研磨代(2〜3μm)で研磨することに
よってもウネリ凸部pを除去できる。硬質研磨布を用い
た研磨加工でウネリ凸部pが除去されるが、加工された
ウェーハwの表面にスクラッチ等の欠陥が発生すること
が多い。そこで、後工程として通常の軟質研磨布(たと
えば、圧縮率3%以上,ショアC硬度80以下の研磨
布)を用い2〜3μm程度の研磨代でウェーハwを研磨
すると、スクラッチ等の表面欠陥が除去される。
【0010】硬質研磨布及び軟質研磨布双方を合わせた
合計研磨代でも片面当り5μm程度で変質層や欠陥が除
去され、魔鏡観察でウネリが検出されない高品質の表面
をもつウェーハwに仕上げられる。この合計研磨代を従
来の取り代Δ(15〜20μm)と比較すると、ウェー
ハw片面当り10〜15μmの結晶が節約されているこ
とになり、歩留が向上するばかりでなく、研磨加工のス
ループットも向上する。
【0011】ウネリ凸部pを選択的に除去する工程を組
み込んだフローを図3に示す。フロー(a)は平面研削
後に硬質研磨布を用いた研磨工程を、フロー(b)は両
頭研削後に硬質研磨布を用いた研磨工程を入れた例であ
り、多段階で研磨が実施されるフロー(c)の従来法に
比較して工程数の増加を招くものではない。また、本発
明の研磨方法が適用されるウェーハとしては、半導体デ
バイス作製用のシリコンウェーハに限らず、高度の平滑
表面が必要とされる化合物半導体ウェーハ,石英基板,
光ディスク用基板等がある。
【0012】
【実施例】両面研削されたシリコンウェーハ(直径40
0mm,厚さ0.8mm)の表面を魔鏡観察すると、ウ
ェーハ表面に放射螺旋状に延びた多数の研削条痕(図
1)が観察された。スタイラス式表面粗さ計で測定した
ウェーハの表面粗さRaは0.1〜0.2μmの範囲に
あったが、円周方向に波長15〜25mmのウネリが生
じていた。圧縮率1.6%,ショアC硬度95の硬質研
磨布を貼り付けた定盤をウェーハ表面に押し当て、片面
当り研磨代が2μmになるまでウェーハを研磨加工し
た。研磨後のウェーハを魔鏡観察すると表裏共に研削条
痕が消失しており、ウネリ凸部が除去されていることが
確認される(図4)。
【0013】次いで、圧縮率4%,ショアC硬度70の
軟質研磨布を貼り付けた定盤をウェーハ表面に押し当
て、片面当り研磨代が5μmになるまでウェーハを研磨
加工した。研磨されたウェーハの表面粗さを測定した結
果、表面粗さRmaxがスタイラス式表面粗さ計で測定し
て0.04μm以下に収まっており、ウネリのない極め
て平滑な表面であることが判った。また、ウェーハを切
断し、切断面を観察したところ、加工変質層が完全に除
去されていた。
【0014】比較のため、研削ウネリの程度が異なる種
種のウェーハを圧縮率3.5%,ショアC硬度78の軟
質研磨布を用いて研磨した。取代は片面18μmまでと
し、累積的に4段階に変化させた。各研磨段階後にウェ
ーハの表面粗さをスタイラス式表面粗さ計で測定した。
なお、測定点は、ウェーハの中心から半径100mmの
円周上1箇所設定した。図5の測定結果にみられるよう
に研磨代4.5μmで表面粗さはRmax約0.04μm
以下になったが、図1と同様な放射螺旋状の研削条痕t
が魔鏡観察で検出された。研削条痕tを完全に除去する
ためには、研磨代を18μm程度まで大きくする必要が
あった。
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、硬質研磨布を用いた研磨工程を導入することによ
り、研磨加工で生じている研磨条痕が少ない研磨代で除
去されるため、結晶の大幅な節約が可能になると共に、
研磨作業のスループットも改善される。このようにして
研磨加工されたウェーハは、高品質の表面を活用し、半
導体デバイス作製用基板,光ディスク用基板等として使
用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 研削加工で生じた研削条痕のあるウェーハ表
面の魔鏡像及び研削条痕のウネリを示すグラフ
【図2】 ウェーハ表面に生じている研削条痕及びウェ
ーハ断面の模式図
【図3】 本発明に従ったウェーハ加工工程(a,b)
を従来のウェーハ加工工程(c)と比較して示すフロー
【図4】 硬質研磨布を用いて研磨したウェーハの表裏
面から研削条痕が消失していることを示す魔鏡像
【図5】 従来法で研磨加工されたウェーハの表面粗さ
の研磨段階に応じた変化を示すグラフ
【符号の説明】
w:ウェーハ p:ウネリ凸部 t:研削条痕
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C049 AA07 AA18 AC02 BA01 CA05 CB01 3C058 AA07 AA09 AC04 CB01 CB05 DA17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研削加工でウェーハ表面に生じているウ
    ネリの凸部を選択的に研磨除去した後、ウェーハ全面を
    研磨して加工変質層や表面欠陥を除去することを特徴と
    するウェーハの表面研磨方法。
  2. 【請求項2】 硬質研磨布を用いてウネリの凸部を選択
    的に研磨除去する請求項1記載の表面研磨方法。
  3. 【請求項3】 ウェーハ表面にスラリーを供給しながら
    ウェーハ表面に硬質物体を摺擦することによりウネリの
    凸部を選択的に研磨除去する請求項1記載の表面研磨方
    法。
JP2000304516A 2000-10-04 2000-10-04 ウェーハの表面研磨方法 Pending JP2002110594A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018046291A (ja) * 2017-11-22 2018-03-22 株式会社東京精密 抗折強度の高い薄型チップの製造システム及び製造方法

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