JP2009028815A - Lapping slurry managing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lapping slurry managing method capable of extending a reuse period of lapping slurry. <P>SOLUTION: In this lapping slurry managing method, lapping slurry containing abrasive grains and a lapping liquid is supplied to a double face lapping machine, and used lapping slurry is circulated and reused while being filtered. The regeneration processing of the lapping slurry constituted of each of the following processes is performed for each work batch. A first process of takes out 10-30% of lapping slurry out of an entire content of the used lapping slurry, a second process supplements the lapping liquid equal to 10-20% of the entire content of the lapping slurry, a third process supplements abrasive grains equal to 20-40% of an initial injection amount, and a fourth process uniformly disperses the abrasive grains in the lapping liquid. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、サファイア単結晶等硬度の高いウェハー両面をラッピング加工する両面ラッピングマシーンに係り、特に、上記マシーンに供給されるラッピングスラリーの管理方法に関するものである。   The present invention relates to a double-sided lapping machine for lapping both surfaces of a wafer having high hardness such as a sapphire single crystal, and more particularly to a method for managing a lapping slurry supplied to the machine.

従来、ウェハーの表面を研磨加工する装置としてラッピングマシーンが用いられている(非特許文献1参照)。以下、両面ラッピングマシーンを例に挙げて説明すると、図1に示すように被加工物であるウェハーWをラッピングマシーンにおける上下の研磨定盤(通常、相対向する面にそれぞれ研磨布等が装着されている)1、2間に配置し、砥粒(通常、酸化アルミニウムや炭化珪素等の微粒子を主成分としたもの)10とラップ液(通常、鉱物性オイルに、水、分散剤等の各種添加物を混ぜたもの)が含まれたラッピングスラリーを研磨定盤1、2とウェハーWの間に供給し、かつ、両者に圧力を加えながら滑り動かしてウェハーW両面を研磨加工するように構成されている。また、図2に示すようにラッピングマシーンで使用されたラッピングスラリーはフィルタリングされ、ウェハー表面を傷付ける原因となる切り屑等の不純物が除去され、かつ、不純物が除去された砥粒とラップ液をスラリータンクへ戻し、循環してラッピングスラリーを再使用するようになっている。   Conventionally, a lapping machine has been used as an apparatus for polishing the surface of a wafer (see Non-Patent Document 1). Hereinafter, a double-sided wrapping machine will be described as an example. As shown in FIG. 1, the wafer W, which is a workpiece, is placed on the upper and lower polishing surface plates (usually, polishing cloths and the like are respectively attached to the opposing surfaces). 1) Abrasive grains (usually composed mainly of fine particles such as aluminum oxide and silicon carbide) 10 and lapping liquid (usually mineral oil, water, dispersant, etc.) The wrapping slurry containing the additive) is supplied between the polishing surface plates 1 and 2 and the wafer W, and the both surfaces of the wafer W are polished by sliding while applying pressure to both. Has been. In addition, as shown in FIG. 2, the lapping slurry used in the lapping machine is filtered to remove impurities such as chips that cause damage to the wafer surface, and the abrasive grains and lapping liquid from which impurities have been removed are slurried. The wrapping slurry is returned to the tank and circulated for reuse.

尚、何度も再使用されて使用限度を越えたラッピングスラリーはろ過設備にてろ過され、ラップ液だけが回収されて再利用されるようになっている。また、砥粒とその破砕粒子および切り屑等の不純物で構成された固形物については廃棄物として処分したり、繰り返し一定期間使用した後に廃棄物として処分するのが一般的であった。
金属時評社発行「半導体材料の加工とその機器」の27頁〜31頁
Note that the wrapping slurry that has been reused many times and exceeds the use limit is filtered by a filtration facility, and only the lap liquid is recovered and reused. Further, it has been common to dispose of solids made up of impurities such as abrasive grains and their crushed particles and chips as waste, or after being repeatedly used for a certain period of time.
Pages 27-31 of "Semiconductor Material Processing and Equipment" published by Metal Tokiwasha

ところで、サファイア単結晶等硬度の高いウェハーを両面ラッピング加工する場合、被加工物自体が非常に硬い物質であるため、化合物半導体等のような比較的柔らかい材料を加工する場合に較べて、ラッピングスラリーの劣化が急激に起り、ラッピングスラリーの劣化に起因して加工レート(研磨速度)の低下、加工表面の形状悪化も急激に起こる。   By the way, when both sides of a high-hardness wafer such as sapphire single crystal are lapping processed, the workpiece itself is a very hard substance, so compared with the case of processing a relatively soft material such as a compound semiconductor. Degradation of the material occurs rapidly, and the processing rate (polishing rate) decreases and the shape of the processed surface deteriorates rapidly due to the deterioration of the wrapping slurry.

このため、ラッピングスラリーの再使用期間が短くなり、ラッピングスラリーの交換作業を頻繁に行う必要が生じて作業工数も増加すると共に、歩留まり率が悪化して生産性が極端に低下し、これ等が原因となって生産コストをアップさせる問題が存在した。   For this reason, the reuse period of the wrapping slurry is shortened, and it is necessary to frequently replace the wrapping slurry, the work man-hour is increased, the yield rate is deteriorated, and the productivity is extremely lowered. There was a problem that caused the production cost to increase.

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、ラッピングスラリーの再使用期間を延長できるラッピングスラリーの管理方法を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems, and the object of the present invention is to provide a management method of a wrapping slurry that can extend the reuse period of the wrapping slurry.

上記課題を解決するため、本発明者は、ラッピングスラリーにおける砥粒の粒度分布変化と形状変化をそれぞれ観察すると共に、再使用に係るラッピングスラリーの劣化との関係を分析してその解決策の創作を試みた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor observed the change in the particle size distribution and the shape of the abrasive grains in the wrapping slurry, and analyzed the relationship with the deterioration of the wrapping slurry related to reuse, and created a solution to the problem. Tried.

そして、上記観察の結果、サファイア単結晶等硬度の高いウェハーを両面ラッピング加工した場合、比較的柔らかい材料を加工する場合と較べて短時間で砥粒の破壊や磨耗が進行し、砥粒の粒度分布変化(粒度分布の中心値シフト、半値幅の拡大)と砥粒の形状変化(砥粒のエッジが丸くなってしまう)が急速に起っていることが確認され、かつ、これ等砥粒の粒度分布変化と形状変化に起因して研磨加工の効率が極端に低下してしまい、加工レートの低下と、加工表面の形状悪化を引き起こしていることが判明した。   And, as a result of the above observation, when double-sided lapping is performed on a wafer with high hardness such as a sapphire single crystal, the destruction and wear of abrasive grains proceed in a shorter time than when processing relatively soft materials, and the grain size of the abrasive grains It is confirmed that the distribution change (center value shift of particle size distribution, half-width expansion) and the shape change of the abrasive grains (the edges of the abrasive grains are rounded) are occurring rapidly, and these abrasive grains It has been found that the efficiency of the polishing process is extremely lowered due to the change in the particle size distribution and the shape change, resulting in a decrease in the processing rate and a deterioration in the shape of the processed surface.

そこで、このような技術的分析を経た後に、本発明者は、循環して再使用されるラッピングスラリーの劣化が防止される手法を見出すため鋭意実験を行ったところ、砥粒の粒度分布と形状変化が最小限に抑制されるラッピングスラリーの管理方法を発見するに至った。本発明はこのような技術的発見により完成されている。   Therefore, after undergoing such a technical analysis, the present inventor conducted an earnest experiment to find a technique for preventing the deterioration of the wrapping slurry that is circulated and reused. It came to discover the management method of the wrapping slurry in which the change is minimized. The present invention has been completed by such technical discovery.

すなわち、請求項1に係る発明は、
ウェハー両面をラッピング加工する両面ラッピングマシーンに、砥粒とラップ液が含まれた一定量のラッピングスラリーを供給し、使用されたラッピングスラリーをフィルタリングしながら循環して再使用するラッピングスラリーの管理方法を前提とし、
一度にラッピング加工できるウェハーの単位を一バッチと定義した場合、
以下の第一工程〜第四工程で構成されるラッピングスラリーの再生処理を、加工バッチ毎に行うことを特徴とする。
(1)使用済みラッピングスラリーから全容量の10〜30%のラッピングスラリーを抜き取る第一工程、
(2)ラッピングスラリー全容量の10〜20%に相当するラップ液を補充する第二工程、
(3)初期投入量の20〜40%に相当する砥粒を補充する第三工程、
(4)上記砥粒をラップ液に均一に分散させる第四工程。
That is, the invention according to claim 1
A method for managing a lapping slurry that supplies a certain amount of lapping slurry containing abrasive grains and lapping liquid to a double-sided lapping machine that lapping both sides of the wafer, and circulates and reuses the lapping slurry used. Assuming
When the unit of wafers that can be lapped at one time is defined as one batch,
The lapping slurry constituted by the following first to fourth steps is regenerated for each processing batch.
(1) First step of extracting 10-30% of the total volume of the lapping slurry from the used lapping slurry,
(2) a second step of replenishing the lapping liquid corresponding to 10 to 20% of the total volume of the wrapping slurry;
(3) a third step of replenishing abrasive grains corresponding to 20 to 40% of the initial charging amount;
(4) A fourth step of uniformly dispersing the abrasive grains in the lapping liquid.

次に、請求項2に係る発明は、
請求項1に記載の発明に係るラッピングスラリーの管理方法を前提とし、
上記ウェハーがサファイア単結晶ウェハーであり、かつ、上記砥粒がSiC砥粒であることを特徴とし、
また、請求項3に係る発明は、
請求項1または2に記載の発明に係るラッピングスラリーの管理方法を前提とし、
再生処理がなされる前のラッピングスラリーにおける砥粒の粒度分布測定を行い、その半値幅が40μmを超えた場合にラッピングスラリーの全てを交換することを特徴とするものである。
Next, the invention according to claim 2
Based on the management method of the wrapping slurry according to the invention of claim 1,
The wafer is a sapphire single crystal wafer, and the abrasive grains are SiC abrasive grains,
The invention according to claim 3
Based on the management method of the wrapping slurry according to the invention of claim 1 or 2,
The particle size distribution measurement of the abrasive grains in the wrapping slurry before the regeneration treatment is performed, and when the half width exceeds 40 μm, all of the wrapping slurry is replaced.

請求項1に記載の発明に係るラッピングスラリーの管理方法によれば、
(1)使用済みラッピングスラリーから全容量の10〜30%のラッピングスラリーを抜き取る第一工程、
(2)ラッピングスラリー全容量の10〜20%に相当するラップ液を補充する第二工程、
(3)初期投入量の20〜40%に相当する砥粒を補充する第三工程、
(4)上記砥粒をラップ液に均一に分散させる第四工程、
の各工程で構成されるラッピングスラリーの再生処理を、加工バッチ毎に行うことを特徴としている。
According to the management method of the wrapping slurry according to the invention of claim 1,
(1) First step of extracting 10-30% of the total volume of the lapping slurry from the used lapping slurry,
(2) a second step of replenishing the lapping liquid corresponding to 10 to 20% of the total volume of the wrapping slurry;
(3) a third step of replenishing abrasive grains corresponding to 20 to 40% of the initial charging amount;
(4) a fourth step of uniformly dispersing the abrasive grains in the lapping liquid,
The regeneration process of the wrapping slurry constituted by each step is performed for each processing batch.

そして、第一工程で使用済みラッピングスラリーの一部が除去され、第二工程と第三工程で劣化の無い新鮮なラップ液と砥粒が補充されると共に、第四工程でラップ液に砥粒を均一に分散させているため、ラッピングスラリーにおける砥粒の粒度分布変化と形状変化が起り難くなりラッピングスラリーの再使用期間を延長させることが可能となる。   Then, a part of the used lapping slurry is removed in the first step, fresh wrap liquid and abrasive grains are replenished in the second step and the third step, and abrasive grains are added to the lap solution in the fourth step. Is uniformly dispersed, it is difficult for the grain size distribution change and shape change of the abrasive grains in the wrapping slurry to occur, and the reuse period of the wrapping slurry can be extended.

このため、ラッピングスラリーを頻繁に交換する必要がなくなって作業性の改善が図れ、かつ、加工レートの低下および加工表面の形状悪化が防止されて歩留まり率の改善が図れ、生産性の向上も図れる。   For this reason, it is not necessary to frequently replace the wrapping slurry, so that workability can be improved, and the yield rate can be improved by reducing the processing rate and the shape deterioration of the processed surface, thereby improving the productivity. .

本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail.

まず、本発明に係るラッピングスラリーの管理方法は、ウェハー両面をラッピング加工する両面ラッピングマシーンに、砥粒とラップ液が含まれた一定量のラッピングスラリーを供給し、使用されたラッピングスラリーをフィルタリングしながら循環して再使用するラッピングスラリーの管理方法において、
一度にラッピング加工できるウェハーの単位を一バッチと定義した場合、
以下の第一工程〜第四工程で構成されるラッピングスラリーの再生処理を、加工バッチ毎に行うことを特徴とするものである。
(1)使用済みラッピングスラリーから全容量の10〜30%のラッピングスラリーを抜き取る第一工程、
(2)ラッピングスラリー全容量の10〜20%に相当するラップ液を補充する第二工程、
(3)初期投入量の20〜40%に相当する砥粒を補充する第三工程、
(4)上記砥粒をラップ液に均一に分散させる第四工程。
First, the lapping slurry management method according to the present invention supplies a fixed amount of lapping slurry containing abrasive grains and lapping liquid to a double-sided lapping machine that lapping both surfaces of a wafer, and filters the lapping slurry used. In the management method of the wrapping slurry that is circulated and reused,
When the unit of wafers that can be lapped at one time is defined as one batch,
The regeneration process of the wrapping slurry constituted by the following first to fourth steps is performed for each processing batch.
(1) First step of extracting 10-30% of the total volume of the lapping slurry from the used lapping slurry,
(2) a second step of replenishing the lapping liquid corresponding to 10 to 20% of the total volume of the wrapping slurry;
(3) a third step of replenishing abrasive grains corresponding to 20 to 40% of the initial charging amount;
(4) A fourth step of uniformly dispersing the abrasive grains in the lapping liquid.

以下、図面を用いて本発明に係るラッピングスラリーの管理方法をより具体的に説明すると、従来と同様、図3に示すようにラッピングマシーンで使用されたラッピングスラリーはフィルタリングされて切り屑等の不純物が除去され、不純物が除かれた砥粒とラップ液はスラリータンクへ戻され、循環してラッピングスラリーが再使用に供されるようになっている。そして、所定のラッピング加工が終了し、次回のバッチ加工に移る前に、ラッピングスラリーの上記再生処理が行われる。   Hereinafter, the wrapping slurry management method according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. As in the prior art, the wrapping slurry used in the wrapping machine is filtered to remove impurities such as chips. The abrasive grains and the lapping liquid from which impurities have been removed are returned to the slurry tank and circulated for reuse of the lapping slurry. Then, before the predetermined lapping process is completed and the next batch process is started, the regeneration process of the lapping slurry is performed.

すなわち、図3に示すようにスラリータンクから全容量の10〜30%の使用済みラッピングスラリーが抜き取られ、SEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)により抜き取られたラッピングスラリーにおける砥粒の粒度分布測定がなされると共に、粒度分布の半値幅が40μmを超えていない場合には、ラッピングスラリー全容量の10〜20%に相当するラップ液と、初期投入量の20〜40%に相当する砥粒を上記スラリータンク内にそれぞれ補充し、かつ、スラリータンク内においてラップ液に砥粒を均一に分散させた後、次回バッチのラッピング加工が行われる。尚、粒度分布測定の結果、初期投入された砥粒の粒度分布が変化してその半値幅が40μmを超えた場合には、以下に述べる理由によりラッピングスラリーの全てを新しいラッピングスラリーと交換する。   That is, as shown in FIG. 3, 10 to 30% of the used wrapping slurry is extracted from the slurry tank, and the particle size distribution of the abrasive grains in the wrapping slurry extracted by SEM (Scanning Electron Microscope). When the measurement is made and the half width of the particle size distribution does not exceed 40 μm, the lapping liquid corresponding to 10 to 20% of the total volume of the wrapping slurry and the abrasive grains corresponding to 20 to 40% of the initial charging amount Each of the above slurry tanks is replenished, and the abrasive grains are uniformly dispersed in the lapping liquid in the slurry tank, and then the next batch lapping is performed. As a result of the particle size distribution measurement, when the particle size distribution of the initially introduced abrasive grains changes and the half width exceeds 40 μm, all of the wrapping slurry is replaced with a new wrapping slurry for the following reason.

ここで、使用済みラッピングスラリーの抜き取り量が全容量の10%未満であると、抜き取り量が少な過ぎて新しい砥粒とラップ液の補充量が確保できなくなるため、粒度分布の中心値シフトと半値幅拡大に対して補正の効果が得られなくなる。更に、抜き取り量が全容量の10%未満であると、粒度分布における半値幅拡大の原因になっている磨耗した粒子を除去する効果も十分に得ることができない。他方、使用済みラッピングスラリーの抜き取り量が全容量の30%を超えてしまうと、抜き取り量が多いことから新しい砥粒とラップ液の補充量を増加する必要があるためコストパフォーマンスが低下し、かつ、上記補充量を増加したことに伴う加工レートや表面品質の更なる改善効果も期待することはできない。尚、一般的なことであるが、ラッピングスラリーは砥粒とラップ液が均一に分散されていることが必要で、均一に分散されていないと加工レートの低下や表面品質に悪影響を及ぼす。このため、使用済みラッピングスラリーを30%を超えて大量に抜き取ると砥粒とラップ液が均一に分散され難くなり好ましくない。従って、使用済みラッピングスラリーの抜き取り量は全容量の10〜30%であることを要する。   Here, if the amount of the used wrapping slurry withdrawn is less than 10% of the total capacity, the amount of withdrawn is too small to secure a replenishment amount of new abrasive grains and lapping liquid. The correction effect cannot be obtained for the range expansion. Furthermore, when the extraction amount is less than 10% of the total capacity, it is not possible to sufficiently obtain the effect of removing the worn particles that cause the half-width expansion in the particle size distribution. On the other hand, when the amount of used wrapping slurry withdrawn exceeds 30% of the total capacity, the amount of withdrawn is large, so it is necessary to increase the replenishment amount of new abrasive grains and lapping liquid, and the cost performance decreases. Further, the effect of further improving the processing rate and the surface quality accompanying the increase in the replenishment amount cannot be expected. In general, the lapping slurry requires that the abrasive grains and the lapping liquid are uniformly dispersed. If the slurry is not uniformly dispersed, the processing rate is lowered and the surface quality is adversely affected. For this reason, if the used lapping slurry is extracted in a large amount exceeding 30%, it is difficult to uniformly disperse the abrasive grains and the lapping liquid. Therefore, it is necessary that the used wrapping slurry is withdrawn in an amount of 10 to 30% of the total volume.

また、使用済みラッピングスラリーのフィルタリングは、ラッピングスラリーの寿命に影響すると同時に、研磨加工中に発生するウェハー屑や研磨定盤からの切屑を除去し、ウェハー表面の傷の発生を抑えて歩留りを向上させる効果がある。   Filtering of used wrapping slurry affects the life of the wrapping slurry, and at the same time, removes wafer debris generated during polishing and chips from the polishing surface plate to suppress the generation of scratches on the wafer surface and improve yield. There is an effect to make.

次に、新しい砥粒とラップ液の補充は、再使用に伴い変化した使用済みラッピングスラリーの粒度分布を初期の適正値に補正するために投入されるものである。そして、新しい砥粒とラップ液を大量に投入することで変化した粒度分布を十分に補正することができる。しかし、その投入量に関してはコストとのバランスも重要であり、上述した範囲より多量に補充しても十分な補正効果と十分なコストパフォーマンスを得ることはできない。すなわち、砥粒の補充量が初期投入量の20%未満であると、粒度分布の中心値シフトを適正に補正することはできず、加工レートや表面品質に与える効果はほとんど得られない。他方、砥粒の補充量が初期投入量の40%を超えると、投入に伴う補正の効果は増加するが、十分なコストパフォーマンスを得る事はできない。従って、初期投入量の20〜40%に相当する砥粒を補充する必要があり、同様の理由から、ラッピングスラリー全容量の10〜20%に相当するラップ液を補充する必要がある。   Next, replenishment of new abrasive grains and lapping liquid is performed in order to correct the particle size distribution of the used lapping slurry, which has changed with reuse, to the initial appropriate value. And the particle size distribution which changed by throwing in a large amount of new abrasive grains and lapping liquid can be sufficiently corrected. However, the balance with the cost is also important with respect to the input amount, and a sufficient correction effect and sufficient cost performance cannot be obtained even if the amount is replenished in a larger amount than the above range. That is, when the replenishing amount of the abrasive grains is less than 20% of the initial charging amount, the center value shift of the particle size distribution cannot be corrected appropriately, and the effect on the processing rate and the surface quality is hardly obtained. On the other hand, when the replenishment amount of abrasive grains exceeds 40% of the initial input amount, the effect of correction accompanying the input increases, but sufficient cost performance cannot be obtained. Therefore, it is necessary to replenish abrasive grains corresponding to 20 to 40% of the initial charging amount, and for the same reason, it is necessary to replenish lapping liquid corresponding to 10 to 20% of the total volume of the wrapping slurry.

また、ラッピングスラリーは、再使用期間が長くなるに伴いサファイア単結晶等ウェハーの切屑や砥粒が磨耗した微小粒子によって必然的に劣化が起り、平坦度の悪化等表面品質に悪影響を及ぼす。そして、ラッピングスラリーにおける粒度分布の半値幅が40μmを超えると、上記第一工程〜第四工程で構成されるラッピングスラリーの再生処理を施しても初期の状態(砥粒の形状や粒度分布等)に戻すことは難しくなる。このため、抜き取られたラッピングスラリーの粒度分布を測定し、粒度分布の半値幅が40μmを超えた場合にはラッピングスラリーの全てを新しいラッピングスラリーと交換する必要がある。   In addition, the wrapping slurry inevitably deteriorates due to the fine particles of the sapphire single crystal wafer and other chips and abrasive grains as the reuse period becomes longer, and adversely affects the surface quality such as deterioration of flatness. And when the half-value width of the particle size distribution in the wrapping slurry exceeds 40 μm, the initial state (the shape of the abrasive grains, the particle size distribution, etc.) even if the regeneration treatment of the wrapping slurry composed of the first step to the fourth step is performed. It will be difficult to return to For this reason, the particle size distribution of the extracted wrapping slurry is measured, and when the half width of the particle size distribution exceeds 40 μm, it is necessary to replace all of the wrapping slurry with a new wrapping slurry.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.

図3に示すスラリータンク内に17リットルのラップ液と9kgのSiC砥粒を加え、十分攪拌してSiC砥粒が均一に分散したラッピングスラリーを調製した。   A lapping slurry in which the SiC abrasive grains were uniformly dispersed was prepared by adding 17 liters of lapping liquid and 9 kg of SiC abrasive grains to the slurry tank shown in FIG.

また、ラッピング加工中、ラッピングスラリーは、スラリータンク内において攪拌羽によってSiC砥粒が均一に分散され、フィルターによりフィルタリングされながら循環して再使用に供されている。このとき、ラッピングマシーンへのスラリー供給量は5リットル/minとした。   Further, during the lapping process, the lapping slurry is recirculated and reused while the SiC abrasive grains are uniformly dispersed in the slurry tank by the stirring blades and filtered by the filter. At this time, the amount of slurry supplied to the wrapping machine was 5 liters / min.

この条件でサファイア単結晶ウェハーの両面ラッピング加工を実施した。そして、1バッチのラッピング加工時間は90分間とした。また、このときの加工レート(研磨速度)は0.7μm/minであり、ウェハー面内の厚さバラツキ(TTV:Total thickness Variation)は2μm、表面粗さ(Ra)については0.89μmであった。   Under this condition, double-sided lapping of the sapphire single crystal wafer was performed. The lapping time for one batch was 90 minutes. Further, the processing rate (polishing rate) at this time was 0.7 μm / min, the thickness variation (TTV) in the wafer surface was 2 μm, and the surface roughness (Ra) was 0.89 μm. It was.

1バッチ目のラッピング加工を終えた後、スラリータンクの使用済みラッピングスラリーから4リットルのスラリーを抜き取り、新しい2リットルのラップ液と3kgのSiC砥粒を補充してラッピングスラリーの再生処理を行った。   After finishing the lapping of the first batch, 4 liters of slurry was extracted from the used wrapping slurry in the slurry tank and replenished with 2 liters of lapping solution and 3 kg of SiC abrasives to regenerate the wrapping slurry. .

そして、1バッチ目と同一の条件で、2バッチ目のサファイア単結晶ウェハーについて90分間の両面ラッピング加工を実施した。   Then, a double-sided lapping process for 90 minutes was performed on the second batch of sapphire single crystal wafer under the same conditions as the first batch.

2バッチ目の加工レート(研磨速度)は0.7μm/min、ウェハー面内の厚さバラツキ(TTV)は3μm、表面粗さ(Ra)については0.84μmであり、1バッチ目と較べて安定していた。   The processing rate (polishing rate) of the second batch is 0.7 μm / min, the thickness variation (TTV) in the wafer surface is 3 μm, and the surface roughness (Ra) is 0.84 μm. Compared to the first batch It was stable.

2バッチ目のラッピング加工を終えた後、引き続き、上記ラッピングスラリーの再生処理を加工バッチ毎繰り返し、合計10バッチ(900分間)まで繰り返しラッピング加工を行った。   After finishing the second batch of lapping, the lapping slurry regeneration process was repeated for each processing batch, and repeated lapping was performed for a total of 10 batches (900 minutes).

結果として、10バッチ目のラッピング加工においても、加工レート(研磨速度)は0.8μm/min、ウェハー面内の厚さバラツキ(TTV)は5μm、表面粗さ(Ra)は0.84μmであり、1バッチ目のラッピング加工と較べて加工レートと表面粗さは殆ど変化しておらず、非常に安定していた。   As a result, even in the lapping process of the 10th batch, the processing rate (polishing rate) is 0.8 μm / min, the thickness variation (TTV) in the wafer surface is 5 μm, and the surface roughness (Ra) is 0.84 μm. Compared to the lapping process of the first batch, the processing rate and the surface roughness were hardly changed and were very stable.

但し、ウェハー面内の厚さバラツキ(TTV)は大きくなる傾向にあり、粒度分布の半値幅も図4のグラフ図に示すように10バッチ目で40μmを超えていた。よって、半値幅40μmを使用限度とし、全スラリーの交換を行っている。   However, the thickness variation (TTV) in the wafer surface tended to increase, and the half-value width of the particle size distribution exceeded 40 μm at the 10th batch as shown in the graph of FIG. Therefore, the full width at half maximum is 40 μm and the entire slurry is exchanged.

これ等ラッピング加工とラッピングスラリーの再生処理を3サイクル繰り返し行い、安定性について確認したが、以下の表1に示すようにいずれも同様の結果が得られた。   The wrapping process and the wrapping slurry regeneration process were repeated 3 cycles, and the stability was confirmed. As shown in Table 1 below, the same results were obtained.

尚、表1中、「レート」は加工レート(研磨速度)、「平行」はウェハー面内の厚さバラツキ(TTV)、「粗さ(Ra)」は表面粗さ(Ra)を示している。   In Table 1, “Rate” indicates the processing rate (polishing rate), “Parallel” indicates the thickness variation (TTV) in the wafer surface, and “Roughness (Ra)” indicates the surface roughness (Ra). .

Figure 2009028815
[比較例1]
粒度分布の半値幅が10バッチ目で40μmを超えないようにするため、実施例1におけるラッピングスラリーの再生処理条件を変更して、実施例1と同様のラッピング加工とラッピングスラリーの再生処理を行った。
Figure 2009028815
[Comparative Example 1]
In order to prevent the half-value width of the particle size distribution from exceeding 40 μm at the 10th batch, the lapping slurry regeneration processing conditions in Example 1 were changed, and lapping processing and lapping slurry regeneration processing similar to Example 1 were performed. It was.

すなわち、使用済みラッピングスラリーからのスラリーの抜き取り量を4リットルより多めに設定し、かつ、ラップ液とSiC砥粒の補充量も実施例1より多めに設定(すなわち、ラップ液の補充量がラッピングスラリー全容量の20%を超える量、SiC砥粒の補充量が初期投入量の40%を超える量にそれぞれ設定)して、実施例1と同様のラッピング加工とラッピングスラリーの再生処理を行った。   That is, the amount of slurry extracted from the used wrapping slurry is set to be larger than 4 liters, and the replenishment amount of the lapping liquid and SiC abrasive grains is also set to be larger than that of the first embodiment (that is, the replenishing amount of the lapping liquid is lapping) The amount of slurry exceeding 20% of the total volume and the amount of SiC abrasive replenishment set to an amount exceeding 40% of the initial charged amount were respectively set), and lapping processing similar to Example 1 and lapping slurry regeneration processing were performed. .

そして、粒度分布の半値幅は10バッチ目(900分間)で40μmを超えなかったが、ラッピングスラリーの再使用時間が1000時間を越えると上記半値幅は40μmを超えてしまっていた。   The half width of the particle size distribution did not exceed 40 μm at the 10th batch (900 minutes). However, when the reuse time of the wrapping slurry exceeded 1000 hours, the above half width had exceeded 40 μm.

この結果、ラップ液と砥粒の補充量を増やすことでラッピングスラリーの再使用時間を実施例1より若干延長させることはできたが、増やした分に見合う更なる効果は期待できなかった。   As a result, it was possible to slightly extend the reuse time of the wrapping slurry from Example 1 by increasing the replenishment amount of the lapping liquid and the abrasive grains, but a further effect commensurate with the increased amount could not be expected.

すなわち、ラップ液と砥粒が必要以上に多量に補充されても、多量の補充に見合っただけの十分な補正効果と十分なコストパフォーマンスを得られないことが確認された。   That is, it was confirmed that even if the lapping liquid and the abrasive grains were replenished in an excessive amount, it was not possible to obtain a sufficient correction effect and a sufficient cost performance corresponding to a large amount of replenishment.

本発明に係るラッピングスラリーの管理方法によれば、ラッピングスラリーを頻繁に交換する必要がないため作業性の改善が図れ、かつ、加工レートの低下および加工表面の形状悪化が防止されて歩留まり率の改善が図れるため生産性の向上も図れる。   According to the management method of the wrapping slurry according to the present invention, it is not necessary to frequently replace the wrapping slurry, so that the workability can be improved, and the reduction of the processing rate and the deterioration of the shape of the processing surface are prevented, and the yield rate is reduced. Improvements can be made and productivity can be improved.

よって、サファイア単結晶ウェハー等の研磨方法に適用される産業上の利用可能性を有している。   Therefore, it has industrial applicability applied to polishing methods for sapphire single crystal wafers and the like.

両面ラッピングマシーンの概略構成図。The schematic block diagram of a double-sided wrapping machine. 従来のラッピングスラリーの管理方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the management method of the conventional wrapping slurry. 本発明のラッピングスラリーの管理方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the management method of the wrapping slurry of this invention. ラッピングスラリーの繰り返し使用回数と、使用済みスラリー内砥粒の粒度分布における半値幅の変化との関係を示すグラフ図。The graph which shows the relationship between the frequency | count of repeated use of a lapping slurry, and the change of the half value width in the particle size distribution of the abrasive grain in used slurry.

符号の説明Explanation of symbols

1 上の研磨定盤
2 下の研磨定盤
10 砥粒
W ウェハー
1 Upper polishing surface plate 2 Lower polishing surface plate 10 Abrasive grain W Wafer

Claims (3)

ウェハー両面をラッピング加工する両面ラッピングマシーンに、砥粒とラップ液が含まれた一定量のラッピングスラリーを供給し、使用されたラッピングスラリーをフィルタリングしながら循環して再使用するラッピングスラリーの管理方法において、
一度にラッピング加工できるウェハーの単位を一バッチと定義した場合、
以下の第一工程〜第四工程で構成されるラッピングスラリーの再生処理を、加工バッチ毎に行うことを特徴とするラッピングスラリーの管理方法。
(1)使用済みラッピングスラリーから全容量の10〜30%のラッピングスラリーを抜き取る第一工程、
(2)ラッピングスラリー全容量の10〜20%に相当するラップ液を補充する第二工程、
(3)初期投入量の20〜40%に相当する砥粒を補充する第三工程、
(4)上記砥粒をラップ液に均一に分散させる第四工程。
In a lapping slurry management method, a fixed amount of lapping slurry containing abrasive grains and lapping liquid is supplied to a double-sided lapping machine that lapping both sides of the wafer, and the lapping slurry used is circulated and reused while filtering. ,
When the unit of wafers that can be lapped at one time is defined as one batch,
A method for managing a wrapping slurry, wherein a regeneration process of the wrapping slurry constituted by the following first to fourth steps is performed for each processing batch.
(1) First step of extracting 10-30% of the total volume of the lapping slurry from the used lapping slurry,
(2) a second step of replenishing the lapping liquid corresponding to 10 to 20% of the total volume of the wrapping slurry;
(3) a third step of replenishing abrasive grains corresponding to 20 to 40% of the initial charging amount;
(4) A fourth step of uniformly dispersing the abrasive grains in the lapping liquid.
上記ウェハーがサファイア単結晶ウェハーであり、かつ、上記砥粒がSiC砥粒であることを特徴とする請求項1に記載のラッピングスラリーの管理方法。   The wrapping slurry management method according to claim 1, wherein the wafer is a sapphire single crystal wafer, and the abrasive grains are SiC abrasive grains. 再生処理がなされる前のラッピングスラリーにおける砥粒の粒度分布測定を行い、その半値幅が40μmを超えた場合にラッピングスラリーの全てを交換することを特徴とする請求項1または2に記載のラッピングスラリーの管理方法。   The lapping slurry according to claim 1 or 2, wherein the particle size distribution measurement of the abrasive grains in the wrapping slurry before the regeneration treatment is performed, and when the half width exceeds 40 µm, all of the wrapping slurry is replaced. How to manage slurry.
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