JP2009111094A - Wafer mirror polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーハ鏡面研磨方法に関し、特に研磨レートのウェーハ面内均一性を向上させるウェーハ鏡面研磨方法に関する。 The present invention relates to a wafer mirror polishing method, and more particularly to a wafer mirror polishing method for improving the uniformity of a polishing rate within a wafer surface.
インゴットからスライスされたウェーハ、例えばシリコンウェーハは、ラッピング、エッチング、研磨（ポリッシング）工程を経て、ウェーハ表裏面もしくはその片面が鏡面仕上げされた鏡面ウェーハに加工される。これら各工程において、ウェーハは円盤状の形状を保ったまま加工される。そして、各工程間には洗浄、乾燥、搬送等の手順が入る。 A wafer sliced from an ingot, for example, a silicon wafer, is processed into a mirror-finished wafer in which the front and back surfaces of the wafer or one surface thereof is mirror-finished through lapping, etching, and polishing (polishing) processes. In each of these steps, the wafer is processed while maintaining a disk shape. In addition, procedures such as cleaning, drying, and conveyance are included between the processes.
研磨工程においては、一般的には、回転可能な定盤表面に、研磨布（ポリッシングパッド）を貼り付けた研磨装置に、加工液（研磨剤）を供給しながらウェーハを回転させつつ押圧することによって、ウェーハ表面の鏡面研磨を行う（例えば、特許文献１）。研磨布としては、合成樹脂発泡体、合成皮革あるいは不織布等が用いられる。また、加工液としては、例えば、アルカリ成分を含んだ溶液に、微細なコロイド状酸化ケイ素微粒子を研磨粒子として分散した溶液が用いられる。加工時には、アルカリの腐食性により、ウェーハ表面に薄い軟質の侵蝕層が形成される。そして、この薄い侵蝕層を微細なコロイド状酸化ケイ素粒子の機械的作用により除去していくことにより表面加工が進行する。 In the polishing process, in general, a wafer is rotated and pressed while supplying a processing liquid (abrasive) to a polishing apparatus in which a polishing cloth (polishing pad) is attached to the surface of a rotatable surface plate. Thus, mirror polishing of the wafer surface is performed (for example, Patent Document 1). As the polishing cloth, synthetic resin foam, synthetic leather, nonwoven fabric, or the like is used. Further, as the processing liquid, for example, a solution in which fine colloidal silicon oxide fine particles are dispersed as abrasive particles in a solution containing an alkali component is used. During processing, a thin soft erosion layer is formed on the wafer surface due to the corrosive nature of the alkali. Then, the surface processing proceeds by removing this thin eroded layer by the mechanical action of fine colloidal silicon oxide particles.
ウェーハ加工の最終段階である鏡面研磨工程では、その加工後のウェーハ表面の平坦性に厳しい精度が要求される。従来の鏡面研磨方法においては、研磨中はウェーハ中心部の加工温度が最も高く、ウェーハ外周部にいくにつれ加工温度が低下する傾向があった。加工液中のアルカリ溶液によるエッチングレートは、加工温度に大きく依存することから、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキが大きくなってしまうという問題があった。そして、この研磨レートのバラツキを抑制するために、比較的低負荷での研磨を行い、ウェーハ面内の加工温度バラツキを小さくする方法も行われている。しかしながら、この方法では、加工レートが低下して生産性が低下するという別の問題があった。 In the mirror polishing process, which is the final stage of wafer processing, strict accuracy is required for the flatness of the wafer surface after the processing. In the conventional mirror polishing method, the processing temperature at the center of the wafer is highest during polishing, and the processing temperature tends to decrease as it goes to the outer periphery of the wafer. Since the etching rate of the alkaline solution in the processing liquid largely depends on the processing temperature, there is a problem that the variation of the polishing rate in the wafer surface becomes large. In order to suppress the variation in the polishing rate, a method of performing polishing at a relatively low load to reduce the processing temperature variation in the wafer surface is also performed. However, this method has another problem that the processing rate is lowered and the productivity is lowered.
このため、加工レートを低下させることなく、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキを抑制するウェーハ鏡面研磨方法が求められている。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、加工液に改良を加えることにより、加工レートを低下させることなく、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキを抑制するウェーハ鏡面研磨方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its object is to suppress variations in the polishing rate within the wafer surface without reducing the processing rate by making improvements to the processing liquid. An object of the present invention is to provide a wafer mirror polishing method.
本発明の一態様のウェーハ鏡面研磨方法は、被研磨ウェーハ表面を、加工液を供給しながら、回転する定盤表面の研磨布に押圧して鏡面研磨するウェーハ鏡面研磨方法であって、前記加工液に研磨粒子とマイクロナノバブル水が含まれることを特徴とする。 The wafer mirror polishing method according to one aspect of the present invention is a wafer mirror polishing method in which the surface of a wafer to be polished is pressed against a polishing cloth on a surface of a rotating surface plate while supplying a processing liquid to perform mirror polishing. The liquid contains abrasive particles and micro / nano bubble water.
ここで、前記マイクロナノバブル水中のマイクロナノバブル密度が、１０００個／ｍｌ以上であることが望ましい。 Here, it is desirable that the micro / nano bubble density in the micro / nano bubble water is 1000 / ml or more.
ここで、前記マイクロナノバブル水は、マイクロナノバブル生成後１０時間以内のマイクロナノバブル水であることが望ましい。 Here, the micro-nano bubble water is preferably micro-nano bubble water within 10 hours after the generation of micro-nano bubbles.
ここで、前記加工液にアルカリ溶液が含有されていることが望ましい。 Here, it is desirable that the working solution contains an alkaline solution.
ここで、前記被研磨ウェーハがシリコンウェーハであることが望ましい。 Here, it is desirable that the wafer to be polished is a silicon wafer.
本発明によれば、加工液に改良を加えることにより、加工レートを低下させることなく、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキを抑制するウェーハ鏡面研磨方法を提供することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the wafer mirror polishing method which suppresses the dispersion | variation in the polishing rate within a wafer surface, without reducing a processing rate by improving a processing liquid.
以下、本発明のウェーハ鏡面研磨方法の実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。なお、ウェーハとして、ここではシリコンウェーハを対象とする場合を例として記載する。また、本明細書中マイクロナノバブルとは、直径が１ｎｍ以上１００μｍ未満の気泡と定義する。そして、マイクロナノバブル水とは、このマイクロナノバブルを含有する純水等の水を称するものとする。 Hereinafter, embodiments of the wafer mirror polishing method of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the case where a silicon wafer is made into object is described as an example here as a wafer. Further, in the present specification, the micro / nano bubble is defined as a bubble having a diameter of 1 nm or more and less than 100 μm. And micro nano bubble water shall refer to water, such as a pure water containing this micro nano bubble.
図１は、本実施の形態の方法で用いられるウェーハ鏡面研磨装置の概略図である。このウェーハ鏡面研磨装置１０は、その上面に研磨布１２が貼り付けられた回転可能な定盤（ターンテーブル）１４を備えている。この研磨布は、例えば、合成樹脂発泡体、合成皮革あるいは不織布で形成されている。そして、研磨加工時に定盤１４に、例えば、シリコンウェーハであるウェーハ１６を押圧するための、回転可能なトップリング１８を備えている。また、ウェーハ鏡面研磨装置１０には、ウェーハの研磨中に研磨布１２上に、加工液を供給する加工液供給部２０が備えられている。 FIG. 1 is a schematic view of a wafer mirror polishing apparatus used in the method of the present embodiment. The wafer mirror polishing apparatus 10 includes a rotatable surface plate (turn table) 14 having a polishing cloth 12 attached to the upper surface thereof. This abrasive cloth is formed of, for example, a synthetic resin foam, synthetic leather, or non-woven fabric. The surface plate 14 is provided with a rotatable top ring 18 for pressing a wafer 16 that is a silicon wafer, for example. Further, the wafer mirror polishing apparatus 10 is provided with a processing liquid supply unit 20 for supplying a processing liquid onto the polishing cloth 12 during polishing of the wafer.
さらに、ウェーハ鏡面研磨装置１０には、マイクロナノバブル水生成装置２２が付設されている。このマイクロナノバブル水生成装置２２で生成されたマイクロナノバブル水が、研磨粒子やアルカリ溶液等と混合され、ウェーハ鏡面研磨装置１０の定盤１４上に供給可能となるよう加工液供給系が構成されている。マイクロナノバブル中の気体は、例えば、空気、酸素等を用いることが可能であるが特に限定されるわけではない。 Further, the wafer mirror polishing apparatus 10 is provided with a micro / nano bubble water generation apparatus 22. The processing liquid supply system is configured such that the micro / nano bubble water generated by the micro / nano bubble water generator 22 is mixed with abrasive particles, an alkaline solution, or the like and can be supplied onto the surface plate 14 of the wafer mirror polishing apparatus 10. Yes. For example, air, oxygen, or the like can be used as the gas in the micro / nano bubbles, but the gas is not particularly limited.
このマイクロナノバブル水生成装置２２は、例えば、旋回流式のマイクロナノバブル発生機構を用いて１０００個〜数１００万個／ｍｌの密度のマイクロナノバブルを発生可能に設計されている。 The micro / nano bubble water generator 22 is designed to generate micro / nano bubbles having a density of 1,000 to several million / ml using, for example, a swirling flow type micro / nano bubble generating mechanism.
次に、ウェーハ鏡面研磨装置１０およびマイクロナノバブル水生成装置２２を用いたウェーハ鏡面研磨方法について説明する。 Next, a wafer mirror polishing method using the wafer mirror polishing apparatus 10 and the micro / nano bubble water generating apparatus 22 will be described.
まず、研磨に先立ち、所望の特性を有する研磨布１２が選択され定盤１４上に貼り付けられる。そして、研磨布１２に被研磨ウェーハ１６が載置される。このウェーハ１６は、トップリング１８に覆われている。 First, a polishing cloth 12 having desired characteristics is selected and affixed on the surface plate 14 prior to polishing. Then, the wafer 16 to be polished is placed on the polishing cloth 12. The wafer 16 is covered with a top ring 18.
研磨加工時には、回転駆動装置（図示せず）により、定盤１４が所定の速度で回転する。また、トップリング１８も、別個の回転駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転する。さらに、ウェーハ１６は、例えば、トップリング１８の密閉空間内に上方から供給される加圧用気体により、研磨布１２に押圧される。そして、研磨加工時には、マイクロナノバブル水生成装置２２で生成されたマイクロナノバブル水を含む加工液を加工液供給部２０から研磨布１２上に供給する。この加工液には、公知の鏡面研磨用加工液（研磨剤）が含有されていても構わない。なお、公知の鏡面研磨用加工液としては、アルカリ成分を含んだ溶液に、微細なコロイド状酸化ケイ素微粒子を研磨粒子として分散した溶液を用いることが好適である。 During polishing, the surface plate 14 is rotated at a predetermined speed by a rotation drive device (not shown). The top ring 18 is also rotated at a predetermined speed by a separate rotation drive device (not shown). Further, the wafer 16 is pressed against the polishing cloth 12 by, for example, a pressurizing gas supplied from above into the sealed space of the top ring 18. At the time of polishing, a processing liquid containing micro / nano bubble water generated by the micro / nano bubble water generator 22 is supplied onto the polishing cloth 12 from the processing liquid supply unit 20. This processing liquid may contain a known mirror polishing processing liquid (abrasive). As a known mirror polishing processing liquid, it is preferable to use a solution in which fine colloidal silicon oxide fine particles are dispersed as polishing particles in a solution containing an alkali component.
本実施の形態のように、加工液にマイクロナノバブル水を含有させることにより、研磨後のウェーハ表面の高い平坦度と、被研磨ウェーハに対する高い研磨レートを実現することが可能となる。 As in the present embodiment, by adding micro / nano bubble water to the processing liquid, it is possible to achieve high flatness of the polished wafer surface and high polishing rate for the wafer to be polished.
上述のように、本実施の形態において、研磨後のウェーハ表面の高い平坦度を実現することが可能となる理由は次のように考えられる。すなわち、マイクロナノバブルは大きなゼータ電位を有することから、加工液中の研磨粒子の分散性が向上し、均一な研磨加工を行うことができる。また、マイクロナノバブル水は熱伝導度が高く、研磨中に発生する高熱を効率よく排出することができるため、ウェーハ面内の加工温度分布が均一化されことからも、加工レートを均一にすることができる。 As described above, in the present embodiment, the reason why high flatness of the polished wafer surface can be realized is considered as follows. That is, since the micro / nano bubbles have a large zeta potential, the dispersibility of the abrasive particles in the processing liquid is improved, and uniform polishing can be performed. In addition, micro-nano bubble water has high thermal conductivity and can efficiently discharge high heat generated during polishing, so the processing temperature distribution in the wafer surface is made uniform, so the processing rate is made uniform. Can do.
なお、本実施の形態において、マイクロナノバブル水のマイクロナノバブル密度が、１０００個／ｍｌ以上であることが望ましい。この密度以上であれば、研磨後のウェーハ表面の高い平坦度、被研磨ウェーハに対する高い研磨レートの実現効果が実用上十分得られるからである。さらに、マイクロナノバブル水のマイクロナノバブル密度が、５０万個／ｍｌ以上であることが望ましい。この密度以上であれば、高い平坦度および高い研磨レート実現効果が顕著に得られるからである。 In the present embodiment, it is desirable that the micro / nano bubble density of the micro / nano bubble water is 1000 / ml or more. This is because if the density is equal to or higher than this density, the effect of realizing high flatness of the polished wafer surface and a high polishing rate for the wafer to be polished can be obtained practically. Furthermore, it is desirable that the micro / nano bubble density of the micro / nano bubble water is 500,000 / ml or more. This is because if the density is higher than this density, a high flatness and a high polishing rate realization effect can be obtained remarkably.
また、マイクロナノバブル水は、マイクロナノバブル生成後１０時間以内のマイクロナノバブル水であることが望ましい。マイクロナノバブル水中のマイクロナノバブル密度およびゼータ電位は、時間と共に減少するところ、マイクロナノバブル生成後１０時間以内であれば、マイクロナノバブル生成直後同様の効果が得られるためである。 The micro / nano bubble water is preferably micro / nano bubble water within 10 hours after the generation of micro / nano bubbles. This is because the micro-nano bubble density and the zeta potential in the micro-nano bubble water decrease with time, and if it is within 10 hours after the generation of the micro-nano bubble, the same effect is obtained immediately after the generation of the micro-nano bubble.
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、ウェーハ鏡面研磨装置やウェーハ鏡面研磨方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるウェーハ鏡面研磨装置やウェーハ鏡面研磨方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. In the description of the embodiment, the description of the parts that are not directly necessary for the description of the present invention is omitted in the wafer mirror polishing apparatus and the wafer mirror polishing method, but the required wafer mirror polishing apparatus and wafer mirror surface are omitted. Elements relating to the polishing method and the like can be appropriately selected and used.
例えば、上記実施の形態においては、ウェーハとしてシリコンウェーハを例に説明したが、必ずしもシリコンウェーハに限らず、鏡面研磨対象となるウェーハであれば、例えば、ＧａＡｓウェーハ、ＩｎＰウェーハ等のシリコンウェーハ以外のウェーハについても適用することが可能である。 For example, in the above-described embodiment, a silicon wafer has been described as an example of a wafer. It can also be applied to wafers.
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのウェーハ鏡面研磨方法は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all wafer mirror polishing methods that include the elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
（実施例）
図１に示すようなウェーハ鏡面研磨装置である株式会社岡本工作機械製作所製ウェーハ鏡面研磨装置（型番：ＰNＸ３３２Ｂ）を用いてΦ３００ｍｍのＳｉ（１００）のシリコンウェーハを鏡面研磨した。研磨布は、ニッタハース株式会社製不織布（型番：ＲＮ−Ｈ）を用いた。また、加工条件として、定盤回転速度５０ｒｐｍ、トップリング回転速度５０ｒｐｍ、押圧負荷２００ｇ／ｃｍ２とした。
(Example)
A Φ300 mm Si (100) silicon wafer was mirror polished using a wafer mirror polishing apparatus (model number: PNX332B) manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd., which is a wafer mirror polishing apparatus as shown in FIG. As the polishing cloth, a non-woven fabric (model number: RN-H) manufactured by Nitta Haas Co., Ltd. was used. Further, as processing conditions, a platen rotation speed of 50 rpm, a top ring rotation speed of 50 rpm, and a pressing load of 200 g / cm 2 were set.
マイクロナノバブル水生成装置としては、株式会社協和機設製ナノバブル生成装置ＢＵＶＩＴＡＳ（形式：ＨＹＫ−２５）を用いて生成した。マイクロナノバブル中の気体は空気とした。１８Ｌの純水に対し、マイクロナノバブル水生成装置を３０分稼動させて生成したマイクロナノバブル水を加工液に含有させた。加工液は、上記マイクロナノバブル水、フジミインコーポレーテッド社製研磨剤（型番：ＧＬＡＮＺＯＸ）を重量比３０：１の割合で混合したものを用いた。また、今回用いたマイクロナノバブル水は、比較的バブルの安定する生成後４０ｍｉｎ経過時にレーザー回折法による粒度分布測定を行った結果、バブル密度が２．７〜７．４×１０６個／ｍｌ、バブル粒径の中央値が０．５９３〜０．５９６μm、ヒストグラムのピークは０．１μm、０．３μm、０．５μm付近にそれぞれ見られた。 As a micro nano bubble water production | generation apparatus, it produced | generated using the Kyowa machine establishment nano bubble production | generation apparatus BUVITAS (form: HYK-25). The gas in the micro / nano bubble was air. The micro-nano bubble water produced | generated by operating a micro-nano bubble water production | generation apparatus for 30 minutes with respect to 18L pure water was made to contain in a processing liquid. The processing liquid used was a mixture of the above micro-nano bubble water and a polishing agent (model number: GLANZOX) manufactured by Fujimi Incorporated in a ratio of 30: 1 by weight. Further, the micro-nano bubble water used here, relatively after generation of bubble stability 40min after the elapse results of particle size distribution measurement by laser diffraction method, the bubble density of 2.7 to 7.4 × 10 6 cells / ml, The median bubble particle size was 0.593 to 0.596 μm, and the peaks of the histogram were found around 0.1 μm, 0.3 μm and 0.5 μm, respectively.
研磨時間３分で研磨を行い、ウェーハ面内の研磨量を日本エー・ディー・イー社製平坦度測定器（型番：ＡＦＳ ３２００）で評価した。結果は図２（ａ）に示す。また、研磨後のウェーハ表面平坦度を評価した。結果を図３（ａ）に示す。 Polishing was carried out with a polishing time of 3 minutes, and the amount of polishing in the wafer surface was evaluated with a flatness measuring instrument (model number: AFS 3200) manufactured by Japan ADI. The results are shown in FIG. Further, the wafer surface flatness after polishing was evaluated. The results are shown in FIG.
（比較例）
マイクロナノバブル水を加工液に含有させないこと以外は実施例と同様の条件でウェーハの鏡面研磨を行った。
(Comparative example)
The wafer was mirror-polished under the same conditions as in the Examples except that the micro-nano bubble water was not included in the processing liquid.
ウェーハ面内の研磨量の評価結果を図２（ｂ）に示す。また、研磨後のウェーハ表面平坦度の評価結果を図３（ｂ）に示す。 The evaluation result of the polishing amount in the wafer surface is shown in FIG. Moreover, the evaluation result of the wafer surface flatness after polishing is shown in FIG.
図２に示すように、マイクロナノバブル水を含む加工液を用いると、マイクロナノバブル水を含まない加工液（比較例）に比べ、ウェーハ面内の研磨量のバラツキが減少する。また、加工レート（平均取代）が向上する。 As shown in FIG. 2, when a processing liquid containing micro / nano bubble water is used, variation in the polishing amount in the wafer surface is reduced as compared with a processing liquid not containing micro / nano bubble water (comparative example). In addition, the processing rate (average machining allowance) is improved.
また、図３に示すように、マイクロナノバブル水を含む加工液（実施例）を用いる場合（図３（ａ））、マイクロナノバブル水を含まない加工液（比較例）を用いる場合（図３（ｂ））と比較して、鏡面研磨後のウェーハ表面平坦度が向上する。 Moreover, as shown in FIG. 3, when using the processing liquid (Example) containing micro-nano bubble water (FIG. 3 (a)), when using the processing liquid (comparative example) not containing micro-nano bubble water (FIG. 3 ( Compared with b)), the wafer surface flatness after mirror polishing is improved.
以上、本実施例により、本発明の作用・効果が確認された。 As mentioned above, the effect | action and effect of this invention were confirmed by the present Example.
１０ ウェーハ鏡面研磨装置
１２ 研磨布
１４ 定盤
１６ ウェーハ
１８ トップリング
２０ 加工液供給部
２２ マイクロナノバブル水生成装置
２４ 加工液供給部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wafer mirror surface polisher 12 Polishing cloth 14 Surface plate 16 Wafer 18 Top ring 20 Processing liquid supply part 22 Micro nano bubble water production | generation apparatus 24 Processing liquid supply part
Claims (5)
前記加工液に研磨粒子とマイクロナノバブル水が含まれることを特徴とするウェーハ鏡面研磨方法。 A wafer mirror polishing method in which a surface of a wafer to be polished is mirror-polished by pressing a polishing cloth on a rotating surface plate surface while supplying a processing liquid,
A wafer mirror polishing method, wherein the processing liquid contains abrasive particles and micro / nano bubble water.
5. The wafer mirror polishing method according to claim 1, wherein the wafer to be polished is a silicon wafer.
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Legal Events
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