JP2003048164A

JP2003048164A - 研磨ホイール

Info

Publication number: JP2003048164A
Application number: JP2001239024A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Matsutani; 直宏松谷; Minosuke Sekiya; 臣之典関家; Setsuo Yamamoto; 節男山本
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2003-02-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】半導体ウエーハの外周をスラリーを供給する
ことなく、しかも効率的に鏡面研磨することができる研
磨ホイールを提供する。【解決手段】回転しつつ外周面を半導体ウエーハの外
周に接触させて半導体ウエーハの外周を研磨する研磨ホ
イール６であって、回転軸芯を有する円形基台６１と、
該円形基台の外周に配設されフエルトに砥粒を分散させ
適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石６４とから構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエーハの
製造工程において、半導体ウエーハの外周を鏡面面取り
加工する際に用いる研磨ホイールに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウエーハは、（１）単結
晶インゴットの製造、（２）インゴットの外周研削およ
びオリフラ加工・ノッチ加工、（３）内周刃式切断機や
ワイヤーソーによるインゴットの切断加工（ウエーハ切
断加工）、（４）ウエーハの面取り加工、（５）ウエー
ハのラッピング加工による傷、クラック、ダメージの修
正、（６）酸、アルカリによるウエーハのエッチング加
工、（７）ウエーハのアニール加工、（８）ウエーハ外
周の鏡面面取り加工による粗さ、汚れの修正、（９）ウ
エーハのＣＭＰ加工、（１０）ウエーハの洗浄、という
一連の工程を経て製造される。この半導体ウエーハから
製造される微細な半導体チップを高品質なものとするた
めには、どの工程も正確に遂行されなければならない。

【０００３】上記半導体ウエーハの製造工程において、
ウエーハの外周を鏡面研磨して面取りするウエーハ外周
の鏡面面取り加工は、従来は必ずしも必要ではなかった
が、近年ＬＳＩ等の集積度が向上するに従って、より微
細な加工が要求されるようになり、面取り部を鏡面に研
磨して半導体ウエーハの搬送中や加工工程における面取
り部からの発塵を極力抑えることにより、半導体デバイ
ス製造工程における歩留りの向上を図るために必要とな
る工程である。この半導体ウエーハ外周の面取り加工
は、従来図７に示す研磨方法によって行われていた。即
ち、円形基盤の表面に軟質な研磨布を装着した研磨ホイ
ール１０を回転し、該研磨ホイール１０の表面にアルカ
リ溶液とコロイダルシリカ砥粒とを混合させたスラリー
を供給しつつ、研磨ホイール１０の表面に半導体ウエー
ハＷの外周を加圧・擦動させることによって、半導体ウ
エーハＷの外周を鏡面研磨する、所謂遊離砥粒加工が行
われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、図７に示す遊
離砥粒加工は、アルカリ溶液とコロイダルシリカ砥粒と
を混合させたスラリーを供給しつつ研磨するため、ラン
ニングコストが高く不経済であるとともに、廃液が多量
にでるためこの廃液を浄化するための浄化装置が必要と
なる。また、図７に示す遊離砥粒加工は、研磨効率が必
ずしも良とはいえず、相当な加工時間を要するため、加
工コストが増大する等の問題がある。

【０００５】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので
あり、その主たる技術課題は、半導体ウエーハの外周を
スラリーを供給することなく、しかも効率的に鏡面研磨
することができる研磨ホイールを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記主たる技術課題を解
決するため、本発明によれば、回転しつつ外周面を半導
体ウエーハの外周に接触させて半導体ウエーハの外周を
研磨する研磨ホイールであって、回転軸芯を有する円形
基台と、該円形基台の外周に配設されフエルトに砥粒を
分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石とから
なる、ことを特徴とする研削ホイールが提供される。本
発明の他の特徴については、以下の説明によって明らか
にされる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による研磨ホイール
の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に
説明する。

【０００８】図１には、本発明による研磨ホイールを適
用した研磨装置の斜視図が示されている。図示の実施形
態における研磨装置は、被加工物である半導体ウエーハ
素材Ｗを吸引保持する被加工物保持機構２と、該被加工
物保持機構２に保持された半導体ウエーハ素材Ｗの外周
を研磨する研磨機構５とからなっている。

【０００９】被加工物保持機構２は、被加工物である半
導体ウエーハＷを吸引保持するチャックテーブル３と、
該チャックテーブル３を回転駆動する回転機構４とから
構成されている。チャックテーブル３は、吸着チャック
支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に装着され
無数の微細な気孔を有するポーラス部材からなる吸着チ
ャック３２とを具備しており、該吸着チャック３２の表
面である載置面上に半導体ウエーハＷを図示しない吸引
手段によって保持するようになっている。回転機構４
は、例えば電動モータと減速機構とからなり、上記チャ
ックテーブル３を適宜の回転速度で回転駆動する。

【００１０】研磨機構５は、研磨ホイール６と、該研磨
ホイール６を回転駆動する回転機構７とから構成されて
いる。研磨ホイール６は、回転軸芯を有する円形基台６
１と、該円形基台６１の外周に配設されフエルトに砥粒
を分散させ適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石６４
とから構成されている。なお、研磨ホイール６について
は、後で詳細に説明する。回転機構７は、例えば電動モ
ータと減速機構とからなり、その駆動軸７１に上記研磨
ホイール６を装着し、適宜の回転速度で回転駆動する。

【００１１】次に、上記研磨ホイール６の第１の実施形
態について、図３を参照して説明する。研磨ホイール６
を構成する円形基台６１は、アルミニウムの如き適宜の
金属から形成され、中心部に上記駆動軸７１への取付け
穴６１１を備えており、外周面６１２の中央部には環状
の嵌合溝６１３が形成されている。

【００１２】研磨ホイール６を構成するフエルト砥石６
４は、本出願人が既に特願２００１−９３３９７として
提案した研磨工具を構成する研磨手段としてのフエルト
砥石を用いることができ、フェルトとこのフェルト中に
分散せしめられた多数の砥粒とから構成されている。フ
ェルトは密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３以上、特に０．４０
ｇ／ｃｍ^３以上であり、硬度が３０以上、特に５０以上
であることが望ましい。なお、フェルトの硬度は、ＪＩ
Ｓ規格Ｋ６２５３の５（デュロメータ硬さ試験）に従っ
て測定される硬さを意味する。フェルトは羊毛から構成
されたものに限定されることなく、ポリエステル、ポリ
プロピレン、耐熱ナイロン、ポリエステル、アクリル、
レーヨン、ケプラーの如き適宜の合成繊維、シリカ、ガ
ラスの如き耐炎化繊維、綿、麻の如き天然繊維から構成
されたフェルトを使用することができる。しかしなが
ら、研磨効率および研磨品質の点から９０％以上の羊毛
を含むフェルト、特に１００％羊毛であるフェルトが好
適である。フェルト中に分散せしめられる砥粒量は、
０．０５乃至１，００ｇ／ｃｍ^３、特に０．２０乃至
０．７０ｇ／ｃｍ^３、であるのが好適である。

【００１３】フェルト中に分散せしめられた砥粒は、
０．０１乃至１００μm の粒径を有するものであるのが
好適である。砥粒は、シリカ、アルミナ、ホルステライ
ト、ステアタイト、ムライト、立方晶窒化硼素、ダイヤ
モンド、窒化珪素、炭化珪素、炭化硼素、炭酸バリウ
ム、炭酸カルシウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化
ジルコニア、酸化セリウム、酸化クロム、酸化錫、酸化
チタンのいずれかから形成されたものでよい。必要に応
じて、２種乃至３種以上の砥粒をフェルト中に分散せし
めることもできる。フェルト中に砥粒を適宜に分散せし
めるためには、例えば、適宜の液体中に砥粒を混入し、
かかる液体をフェルトに含浸せしめる、或いはフェルト
の製造工程中にフェルト原料繊維中に砥粒を適宜に混入
することができる。フェルト中に砥粒を適宜に分散せし
めた後に、フェルトに適宜の液状ボンド剤、例えばフェ
ノール樹脂系接着液又はエポキシ樹脂系接着剤、を含浸
せしめ、かかるボンド剤によってフェルト中に砥粒を固
定することができる。

【００１４】上述したフエルト砥石６４は、帯状に形成
され、その取付け面側の中央部には長手方向に上記円形
基台６１の外周面６１２に形成された環状の嵌合溝６１
３に嵌合する突条６４１が設けられている。このように
構成されたフエルト砥石６４は、突条６４１を上記嵌合
溝６１３に嵌合して円形基台６１の外周面６１２に装着
し、エポキシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤によって
円形基台６１の外周面６１２に接合される。このように
して、円形基台６１の外周面６１２にフエルト砥石６４
が装着された研磨ホイール６が構成される。

【００１５】以上のように構成された研磨ホイール６
は、円形基台６１に設けられた取付け穴６１１を図１に
示すように研磨機構７を構成する回転機構７の駆動軸７
１に嵌合し、該駆動軸７１の先端部に形成されたねじ部
に締付ナット８を螺合することによって、駆動軸７１に
取り付けられる。

【００１６】以上のように構成された被加工物保持機構
２および研磨機構５とからなる研磨装置を用いて半導体
ウエーハＷの外周を研磨するには、チャックテーブル３
の回転中心と半導体ウエーハＷの回転中心とが一致する
ように半導体ウエーハＷをチャックテーブル３の吸着チ
ャック３２の載置面上に載置し、図示しない吸引手段に
よって吸引保持する。このとき、図１において２点鎖線
で示すように半導体ウエーハＷの直径はチャックテーブ
ル３の直径よりも大きく、従って、半導体ウエーハＷは
中心部がチャックテーブル３に吸引保持される。

【００１７】上述したように、被加工物保持機構２のチ
ャックテーブル３に半導体ウエーハＷを吸引保持した
ら、図２に示すように半導体ウエーハＷの外周が研磨機
構５を構成する研磨ホイール６のフエルト砥石６４の外
周面と接触するように被加工物保持機構２と研磨機構５
を位置付け、回転機構４を駆動してチャックテーブル３
を図１において矢印で示す方向に回転するとともに、回
転機構７を駆動して研磨ホイール６を図１において矢印
で示す方向に回転することにより、半導体ウエーハＷの
外周がフエルト砥石６４によって研磨され、外周が面取
りされる。このとき、フエルト砥石６４はフエルトに砥
粒を分散させ適宜のボンド剤で固定した構成であるた
め、上記従来の遊離砥粒加工のようにアルカリ溶液とコ
ロイダルシリカ砥粒とを混合させたスラリーを供給しつ
つ研磨する必要がないため、ランニングコストが低く経
済的であるとともに、廃液が出ないので浄化装置も不要
である。また、フエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド
剤で固定したフエルト砥石６４による研磨は当たりがソ
フトで柔軟性に富んだ固定砥粒工具による加工となるた
め、半導体ウエーハの外周を包み込み、従来の遊離砥粒
加工に比して研磨効率が著しく向上する。

【００１８】次に、研磨ホイールの第２の実施形態につ
いて、図４を参照して説明する。図４に示す研磨ホイー
ル６ａは、回転軸芯を有する円形基台６１ａと、該円形
基台６１ａの外周に配設されフエルトに砥粒を分散させ
適宜のボンド剤で固定したフエルト砥石６４ａとから構
成されている。研磨ホイール６ａを構成する円形基台６
１ａは、中心部に取付け穴６１１ａを備えており、外周
の上下部には外周面６１２ａより径方向に突出して形成
された鍔部６１４ａ、６１５ａが設けられている。な
お、円形基台６１ａの外周面６１２ａには、上記図３に
示す実施形態と同様に環状の嵌合溝６１３ａが形成され
ている。研磨ホイール６ａを構成するフエルト砥石６４
ａは、上記図３に示す実施形態と実質的に同一の構成で
あり、その取付け面側の中央部には長手方向に上記円形
基台６１ａの外周面６１２ａに形成された環状の嵌合溝
６１３ａに嵌合する突条６４１ａが設けられている。こ
のように構成された円形基台６１ａとフエルト砥石６４
ａは、フエルト砥石６４ａを円形基台６１ａの鍔部６１
４ａと６１５ａとの間に配設し、突条６４１ａを上記嵌
合溝６１３ａに嵌合して外周面６１２ａに装着し、エポ
キシ樹脂系接着剤の如き適宜の接着剤によって円形基台
６１ａの外周面６１２ａに接合することにより研磨ホイ
ール６ａが構成される。なお、上記嵌合溝６１３ａおよ
び突条６４１ａは必ずしも必要はなく、除去してもよ
い。

【００１９】次に、研磨ホイールの第３の実施形態につ
いて、図５を参照して説明する。図５に示す研磨ホイー
ル６ｂは、回転軸芯を有する円形基台６１ｂと、該円形
基台６１ｂの外周に配設されフエルトに砥粒を分散させ
適宜のボンド剤で固定したリング状のフエルト砥石６４
ｂとから構成されている。円形基台６１ｂは上側部材６
２ｂと下側部材６３ｂとから構成されており、上側部材
６２ｂと下側部材６３ｂは互いの合わせ面に対して対称
に形成されている。即ち、上側部材６２ｂと下側部材６
３ｂは、中心部にそれぞれ取付け穴６２１ｂ、６３１ｂ
を備えており、外周の外側部にはそれぞれ外周面６２２
ｂ、６３２ｂより径方向に突出して形成された鍔部６２
４ｂ、６３４ｂが設けられているとともに、該鍔部６２
４ｂ、６３４ｂの外周端からそれぞれ内側に突出する係
止部６２５ｂ、６３５ｂが設けられている。また、上側
部材６２ｂと下側部材６３ｂには、それぞれ外周面６２
２ｂ、６３２ｂより径方向内側に複数個（例えば６個）
のボルト挿通穴６２６ｂ、６３６ｂが設けられている。
研磨ホイール６ｂを構成するフエルト砥石６４ｂは、リ
ング状に形成されており、その内径が円形基台６１ｂを
構成する上側部材６２ｂと下側部材６３ｂの外周面６２
２ｂ、６３２ｂと対応し、その外径が上側部材６２ｂと
下側部材６３ｂの上記係止部６２５ｂ、６３５ｂの内径
と対応した寸法に形成されているとともに、その高さが
上側部材６２ｂと下側部材６３ｂの鍔部６２４ｂと６３
４ｂの間隔に対応した寸法に形成されている。研磨ホイ
ール６ｂを構成する円形基台６１ｂとリング状のフエル
ト砥石６４ｂは以上のように構成されており、円形基台
６１ｂを構成する上側部材６２ｂと下側部材６３ｂの外
周面６２２ｂ、６３２ｂと鍔部６２４ｂと６３４ｂおよ
び係止部６２５ｂ、６３５ｂとの間にフエルト砥石６４
ｂを配設し、上側部材６２ｂと下側部材６３ｂに設けら
れた複数個のボルト挿通穴６２６ｂ、６３６ｂにそれぞ
れボルト６５ｂを挿通し、ナット６６ｂを螺合すること
によって、研磨ホイール６ｂが構成される。

【００２０】次に、研磨ホイールの第４の実施形態につ
いて、図６を参照して説明する。図６に示す研磨ホイー
ル６ｃは、回転軸芯を有する円形基台６１ｃと、該円形
基台６１ｃの外周に配設されフエルトに砥粒を分散させ
適宜のボンド剤で固定したドーナツ状のフエルト砥石６
４ｃとから構成されている。円形基台６１ｃは上側部材
６２ｃと下側部材６３ｃとから構成されている。上側部
材６２ｃは、中心部に取付け穴６２１ｃを備えており、
外周の上側には外周面６２２ｃより径方向に突出して形
成された鍔部６２４ｃが設けられている。この鍔部６２
４ｃには、外周より径方向内側に複数個（例えば６個）
のボルト挿通穴６２６ｃが設けられている。下側部材６
３ｃは、中心部に取付け穴６３１ｃを備えており、その
外径は上記上側部材６２ｃの鍔部６２４ｃの外径と同一
寸法に形成されている。この下側部材６３ｃには、上記
上側部材６２ｃの鍔部６２４ｄｃに形成された複数個の
ボルト挿通穴６２６ｃと対応する位置に複数個（例えば
６個）のボルト挿通穴６３６ｃが設けられている。研磨
ホイール６ｃを構成するフエルト砥石６４ｃは、ドーナ
ツ状に形成されており、その内径が円形基台６１ｃを構
成する上側部材６２ｃの外周面６２２ｃと対応し、その
外径が上側部材６２ｃの鍔部６２４ｃおよび下側部材６
３ｃの外径と対応した寸法に形成されているとともに、
その高さが上側部材６２ｃの外周面６２２ｃの高さに対
応した寸法に形成されている。また、フエルト砥石６４
ｃには、上記上側部材６２ｃの鍔部６２４ｃおよび下側
部材６３ｃに形成された複数個のボルト挿通穴６２６ｃ
および６３６ｃと対応する位置に複数個（例えば６個）
のボルト挿通穴６４６ｃが設けられている。研磨ホイー
ル６ｃを構成する円形基台６１ｃとドーナツ状のフエル
ト砥石６４ｃは以上のように構成されており、円形基台
６１ｃを構成する上側部材６２ｃの外周面６２２ｃにド
ーナツ状のフエルト砥石６４ｃ嵌合し、上側部材６２ｃ
の下面に下側部材６３ｃを重合する。即ち、ドーナツ状
のフエルト砥石６４ｃは、円形基台６１ｃを構成する上
側部材６２ｃの外周面６２２ｃと鍔部６２４ｃおよび下
側部材６３ｃとの間に配設される。そして、下側部材６
３ｃに設けられた複数個のボルト挿通穴６３６ｃとフエ
ルト砥石６４ｃに設けられた複数個のボルト挿通穴６４
６ｃおよび上側部材６２ｃの鍔部６２４ｃに設けられた
複数個のボルト挿通穴６２６ｃにそれぞれボルト６５ｃ
を挿通し、ナット６６ｃを螺合することによって、研磨
ホイール６ｂが構成される。なお、フエルト砥石６４ｃ
の外周に半導体ウエーハの外周を受入れる溝を設けても
よい。

【００２１】

【発明の効果】本発明の研磨ホイールによれば、円形基
台の外周に配設されたフエルト砥石はフエルトに砥粒を
分散させ適宜のボンド剤で固定した構成であるため、従
来の遊離砥粒加工のようにアルカリ溶液とコロイダルシ
リカ砥粒とを混合させたスラリーを供給しつつ研磨する
必要がないため、ランニングコストが低く半導体ウエー
ハ外周の研磨加工を経済的に実施することができるとと
もに、廃液が出ないので浄化装置も不要である。また、
フエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフ
エルト砥石による研磨は当たりがソフトで柔軟性に富ん
だ固定砥粒工具による加工となるため、半導体ウエーハ
の外周を包み込み、従来の遊離砥粒加工に比して半導体
ウエーハ外周の研磨効率を著しく向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研磨ホイールを適用した研磨装置
の斜視図。

【図２】本発明の研磨ホイールにより半導体ウエーハを
研磨している状態を示す要部拡大断面図。

【図３】本発明による研磨ホイールの第１の実施形態を
示す断面図。

【図４】本発明による研磨ホイールの第２の実施形態を
示す断面図。

【図５】本発明による研磨ホイールの第３の実施形態を
示す断面図。

【図６】本発明による研磨ホイールの第４の実施形態を
示す断面図。

【図７】遊離砥粒加工法によって半導体ウエーハの外周
を研磨している状態を示す説明図。

【符号の説明】

２：被加工物保持機構３：チャックテーブル３１：吸着チャック支持台３２：吸着チャック４：回転機構５：研磨機構６：研磨ホイール６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ：円形基台６４、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ：フエルト砥石７：回転機構７１：駆動軸８：締付ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本節男東京都大田区東糀谷２丁目14番３号株式会社ディスコ内Ｆターム(参考） 3C049 AA04 AA09 CA01 CB05 3C063 AA02 AB03 BB25 BC03 BG07 BH07 BH09 EE10 EE27 EE29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転しつつ外周面を半導体ウエーハの外
周に接触させて半導体ウエーハの外周を研磨する研磨ホ
イールであって、回転軸芯を有する円形基台と、該円形基台の外周に配設
されフエルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定し
たフエルト砥石とからなる、ことを特徴とする研削ホイール。
【請求項２】該フエルト砥石は、帯状に形成されてお
り、該円形基台の外周面に接着剤によって接合されてい
る、請求項１記載の研削ホイール。
【請求項３】該円形基台は外周の上下部に該外周面よ
り径方向に突出して形成された鍔部を備えており、該フ
エルト砥石は該鍔部間に配設されている、請求項２記載
の研削ホイール。
【請求項４】該円形基台の該外周面には環状の嵌合溝
が形成されており、該帯状のフエルト砥石の取付け面側
には該嵌合溝に嵌合する突条が形成されている、請求項
２又は３記載の研削ホイール。
【請求項５】該円形基台は、外周の上部に外周面より
径方向に突出して形成された鍔部と該鍔部の外周端から
内側に突出する係止部とを備えた上側部材と、外周の下
部に外周面より径方向に突出して形成された鍔部と該鍔
部の外周端から内側に突出する係止部とを備えた下側部
材とから構成され、該フエルト砥石はリング状に形成されており、該フエルト砥石を該円形基台を構成する該上側部材と該
下側部材の該外周面と該鍔部および係止部との間に配設
し、該上側部材と該下側部材が固定手段によって結合さ
れている、請求項１記載の研削ホイール。
【請求項６】該円形基台は、外周の上部に外周面より
径方向に突出して形成された鍔部を備えた上側部材と、
該上側部材の該鍔部の外径と同一寸法に形成された下側
部材とから構成され、該フエルト砥石はドーナツ状に形成されており、該フエルト砥石を該円形基台を構成する該上側部材の該
外周面と該鍔部および該下側部材との間に配設し、該上
側部材と該下側部材および該フエルト砥石がこれらを貫
通して配設されたボルトおよび該ボルトと螺合するナッ
トによって結合されている、請求項１記載の研削ホイー
ル。