JP2019046838A

JP2019046838A - エッジ研磨方法

Info

Publication number: JP2019046838A
Application number: JP2017164987A
Authority: JP
Inventors: 法久有福; Norihisa Arifuku; 堀田　秀児; Hideji Hotta; 秀児堀田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-03-22

Abstract

【課題】エッジ研磨において、研磨液の管理の負担を軽減すること。【解決手段】エッジ研磨方法は、円盤形状のウエーハ（Ｗ）の外周エッジ（Ｗ１）を研磨するエッジ研磨方法であって、ウエーハの外径よりも小さい外径を有する回転テーブル（２１）にウエーハを保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後に、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子（８１）とアルカリ微粒子（８５）とを液状結合剤に混入し、液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる円筒形状の研磨パッド（４７）の外周端面（４７ａ）をウエーハの外周エッジに押圧し研磨パッドを回転させるとともに、回転テーブルを回転させ、純水を供給し溶解したアルカリ微粒子の作用によりウエーハの外周エッジを研磨する研磨ステップと、を含む。純水が供給されるため、アルカリ性水溶液のスラリーを供給する必要がなく、スラリーのｐＨ管理を行う必要がない。【選択図】図２

Description

本発明は、ウエーハの外周エッジを研磨するエッジ研磨方法に関する。

一般的に、シリコンウエーハの製造においては、ＣＺ法による単結晶シリコンインゴットの引き上げが行われ、次いでブロック切断、外筒研削、オリエンテーションフラット加工が実施される。そして、多数枚のシリコンウエーハへのスライス、ウエーハの外周エッジの面取り、ウエーハ表裏面のラッピング、ウエーハ表裏面の加工ダメージを除去するエッチング、面取り面を鏡面仕上げするエッジ研磨、ウエーハ表裏面を鏡面化する鏡面研磨の各工程が行われる。その後、最終洗浄、検査が施されて、製造されたシリコンウエーハが出荷される。

面取りされたウエーハの外周エッジの鏡面研磨を行うエッジ研磨は、円筒状に形成された研磨パッドを回転させ、スラリーを供給しながら、この回転中の研磨パッドの外周端面を、シリコンウエーハの外周エッジに押し当てる。これにより、面取り面が鏡面仕上げされ、以降の工程でのチッピングや、鏡面加工後のパーティクルの発生を抑えることができる。

特開２００１−１５６０３０号公報

ところで、エッジ研磨において研磨液として供給されるスラリーは、研磨砥粒としての固相反応微粒子を含むアルカリ性水溶液で構成されている。シリコンウエーハのエッジ研磨は、このようにアルカリ性水溶液のスラリーを循環させて供給しながら行うため、スラリーのｐＨ管理を行う必要があり、スラリー管理が煩雑になるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、エッジ研磨において、研磨液の管理の負担を軽減できるエッジ研磨方法を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様のエッジ研磨方法は、円盤形状のウエーハの外周エッジを研磨するエッジ研磨方法であって、ウエーハの外径よりも小さい外径を有する回転テーブルの回転中心にウエーハの中心を位置付けてウエーハを回転テーブルに保持する保持ステップと、保持ステップを実施した後に、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子とアルカリ微粒子とを液状結合剤に混入し、液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる円筒形状の研磨パッドの外周端面をウエーハの外周エッジに押圧し研磨パッドを回転させるとともに、回転テーブルを回転させ、純水を供給し溶解したアルカリ微粒子の作用によりウエーハの外周エッジを研磨する研磨ステップと、を含む。

この構成によれば、固相反応微粒子及びアルカリ微粒子が含まれる研磨パッドに、純水を供給することでアルカリ微粒子が溶解してアルカリ溶液が生成する。そして、アルカリ溶液が作用することで固相反応微粒子が働いて、ウエーハの外周エッジを良好に研磨できる。純水が供給されるため、アルカリ性水溶液のスラリーを供給する必要がない。よって、スラリーのｐＨ管理を行う必要がないため、オペレータの研磨液の管理の負担が軽減される。

本発明によれば、エッジ研磨において、研磨液の管理の負担を軽減できる。

本実施の形態に係る研磨装置の斜視図である。本実施の形態に係る研磨パッドとウエーハとの接触位置の拡大図である。本実施の形態に係る保持ステップを示す図である。本実施の形態に係る研磨ステップを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るウエーハの外周エッジを研磨するエッジ研磨方法について説明する。

まず、本実施の形態に係るエッジ研磨方法に用いる研磨装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研磨装置の斜視図である。本実施の形態に係るウエーハＷは円盤形状を有しており、例えばシリコンウエーハからなる。ウエーハＷの外周エッジＷ１（図２参照）は、面取りされている。

研磨装置１には、ウエーハＷの外径よりも小さい外径を有する回転テーブル２１が設けられている。回転テーブル２１の下方には、回転テーブル２１をＺ軸回りに回転させる回転手段（不図示）が設けられている。回転テーブル２１の表面には、多孔質のポーラス材によってウエーハＷを吸着する保持面２３（図２参照）が形成されている。保持面２３は、回転テーブル２１内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されており、保持面２３に生じる負圧によってウエーハＷが吸引保持される。

回転テーブル２１の隣に配置される研磨手段４１は、モータ（不図示）を含むスピンドル４３の上端に研磨パッド４７を設けて構成されている。研磨パッド４７は円筒形状に形成されており、スピンドル４３に回転可能に装着され、スピンドル４３の駆動によってＺ軸回りに回転される。また、研磨装置１には、研磨パッド４７を水平方向に移動する移動手段（不図示）が設けられており、回転テーブル２１に保持されるウエーハＷに向かって研磨パッド４７の移動が可能になっている。このように構成された研磨装置１では、回転テーブル２１に保持されるウエーハＷが回転テーブル２１の回転により回転し、回転する研磨パッド４７がウエーハＷに近付けられる。そして、研磨パッド４７の外周端面４７ａがウエーハＷの外周エッジＷ１（図２参照）に回転接触することで、ウエーハＷの外周エッジＷ１が研磨される。

研磨手段４１と回転テーブル２１の近くには、研磨パッド４７とウエーハＷとの接触位置に向けて純水を吹き付けるように、一対の噴射ノズル６５、６６が設けられている。一対の噴射ノズル６５、６６は、ウエーハＷの外周エッジＷ１（図２参照）と研磨パッド４７の外周端面４７ａとの接触位置を上下から挟むように配設されている。一対の噴射ノズル６５、６６には配管を介して純水供給源６１が接続されており、噴射ノズル６５、６６はそれぞれ純水供給源６１から供給される純水を噴射する。

研磨装置１には、装置各部を統括制御する制御部７０が設けられている。制御部７０は、噴射ノズル６５、６６を制御する。制御部７０は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。

ここで、ウエーハの面取り面を鏡面仕上げするエッジ研磨では、スラリーを供給しながら、回転する研磨パッドの外周端面を、ウエーハの外周エッジに押し当てることで、面取りされた外周エッジを鏡面加工する。しかしながら、このエッジ研磨方法はアルカリ性水溶液のスラリーを供給しながら行われるため、スラリーがエッジ研磨に適したｐＨに維持されるように、スラリーのｐＨ管理を行う必要があった。また、スラリーを供給する配管がスラリーに含まれる遊離の固相反応微粒子で目詰まりを起こす場合があった。そこで、本実施の形態においては、固相反応微粒子及びアルカリ微粒子が含まれる研磨パッドを用いてエッジ研磨を行う。これにより、研磨パッドに純水を供給することでアルカリ微粒子が溶解してアルカリ溶液が生成するため、アルカリ性の溶液を扱う必要がない。また、遊離の固相反応微粒子を供給しながらウエーハを研磨する必要がないため、配管の固相反応微粒子による目詰まりを防止できる。よって、アルカリ性水溶液のスラリーを供給する必要がなく、スラリーのｐＨ管理を行う必要がない。

以下、図２を参照して、研磨パッド４７の構成について詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る研磨パッドとウエーハとの接触位置の拡大図である。

図２に示すように、研磨パッド４７は円筒形状に形成され、スピンドル４３（図１参照）の上端に回転可能に装着されている。研磨パッド４７の外周端面４７ａは、ウエーハＷに対する研磨面となっている。研磨パッド４７は、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子８１、及びアルカリ微粒子８５が液状結合材に混入され、この液状結合材を含浸させた不織布が乾燥されて形成されている。固相反応微粒子８１としては、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＺｒＯ_２等が用いられる。固相反応微粒子８１の粒径は、ウエーハＷを傷つけることを抑制する観点から、例えば２μｍ以下であることが好ましい。

アルカリ微粒子８５としては、純水供給源６１（図１参照）から研磨パッド４７に供給される純水により溶解した際に、ｐＨ１０以上ｐＨ１２以下となることが好ましい。アルカリ微粒子８５としては、炭酸ナトリウム、ピペラジン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、酸化カルシウム、炭酸カリウム、酸化マグネシウム等であることが好ましい。

また、液状結合剤としては、例えばウレタンを溶媒で溶解した液体が用いられ、溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン等が用いられる。研磨パッド４７には、固相反応微粒子８１及びアルカリ微粒子８５が、それぞれ２種類以上含まれていてもよい。

このように構成される研磨パッド４７は回転しながら、回転テーブル２１に保持されるウエーハＷに接近して、研磨パッド４７の外周端面４７ａがウエーハＷの外周エッジＷ１に押圧されてウエーハＷの外周エッジＷ１が研磨される。回転テーブル２１の外径は、ウエーハＷの外径よりも小さく形成されているため、ウエーハＷの外周エッジＷ１が突出して、外周エッジＷ１が研磨パッド４７に当てられ易くなる。また、研磨パッド４７は柔軟性を有しているため、研磨パッド４７がウエーハＷに押圧された際に、ウエーハＷを傷つけることが防止される。また、ウエーハＷの外周形状に沿って研磨パッド４７が変形するため、ウエーハＷの外周エッジＷ１が効果的に研磨される。

この際、研磨パッド４７とウエーハＷとの接触位置に、純水供給源６１（図１参照）から噴射ノズル６５、６６（図１参照）を介して、純水が供給される。研磨パッド４７とウエーハＷとの接触位置に供給された純水は研磨パッド４７の研磨面に広がって、研磨パッド４７に含まれるアルカリ微粒子８５としての例えば炭酸ナトリウムが溶解される。これにより、アルカリ溶液が生成されることで、研磨パッド４７に含まれる固相反応微粒子８１が働いて、ウエーハＷの外周エッジＷ１を良好に研磨できる。

このように、研磨パッド４７に固相反応微粒子８１が含まれているため、遊離の固相反応微粒子を含むスラリーを供給しながらウエーハＷを研磨する必要がない。また、研磨パッド４７にアルカリ微粒子８５が含まれており、研磨パッド４７に純水を供給することでアルカリ微粒子８５が溶解してアルカリ溶液が生成されるため、アルカリ性の溶液を取り扱う必要がなく、アルカリ性水溶液のｐＨ管理を行う必要がない。また、研磨パッド４７が回転することによる遠心力で、アルカリ溶液が研磨パッド４７の外周側に移動するため、研磨面で固相反応微粒子８１を効果的に作用させることができる。

以下、図３及び図４を参照して、本実施の形態に係るウエーハＷの外周エッジＷ１を研磨するエッジ研磨方法について説明する。エッジ研磨方法は、回転テーブル２１にウエーハＷを保持する保持ステップと、純水を供給しながら研磨パッド４７に含まれるアルカリ微粒子８５を溶解して研磨パッド４７でウエーハＷの外周エッジＷ１を研磨する研磨ステップと、を含んでいる。図３は本実施の形態に係る保持ステップ、図４は本実施の形態に係る研磨ステップを示す図である。

図３に示すように、保持ステップが実施される。外周エッジＷ１が面取りされたウエーハＷは、回転テーブル２１に搬入され、ウエーハＷは、その中心を回転テーブル２１の回転中心に位置付けて回転テーブル２１の保持面２３に保持される。

図４に示すように、保持ステップの後には、研磨ステップが実施される。移動手段（不図示）により、研磨パッド４７が回転テーブル２１に保持されるウエーハＷに接近される。

回転テーブル２１がＺ軸回りに回転されるとともに、研磨パッド４７もＺ軸回りに回転テーブル２１と同一方向に回転される。そして、移動手段（不図示）により研磨パッド４７がウエーハＷに向かって所定量移動されることで、研磨パッド４７の外周端面４７ａがウエーハＷの外周エッジＷ１に押圧される。研磨パッド４７の外周端面４７ａがウエーハＷの外周エッジＷ１全体に回転接触され、ウエーハＷの外周エッジＷ１が研磨される。

このとき、純水供給源６１から配管を通って一対の噴射ノズル６５、６６に純水が供給され、噴射ノズル６５、６６によって、ウエーハＷと研磨パッド４７との接触位置に向けて上下から純水が噴射される。ウエーハＷと研磨パッド４７との接触位置には、例えば１分間に０．０５〜０．２リットルの割合で純水が供給される。純水は研磨パッド４７の研磨面に広がり、研磨パッド４７に含まれるアルカリ微粒子８５が溶解されアルカリ溶液が生成される。制御部７０（図１参照）は、噴射ノズル６５、６６を制御して、接触位置に供給される純水の供給量を調整し、アルカリ溶液がｐＨ１０以上ｐＨ１２以下となるように生成される。これにより、ウエーハＷにアルカリ溶液が供給されながらウエーハＷの外周エッジＷ１が研磨される。

このようにして研磨ステップを実施することにより、アルカリ微粒子８５が溶解して生成したアルカリ溶液で、研磨パッド４７に含まれる固相反応微粒子８１が強く働いてウエーハＷの外周エッジＷ１が所定量研磨されるとともに、アルカリ溶液によりエッチングされる。これにより、ウエーハＷの外周エッジＷ１が良好に鏡面仕上げされる。

研磨パッド４７には固相反応微粒子８１とともにアルカリ微粒子８５が含まれるため、研磨ステップにおいて純水を供給することによりアルカリ微粒子８５が溶解されてアルカリ溶液が生成される。これにより、純水が供給されることで、アルカリ溶液が作用して研磨パッド４７に含まれる固相反応微粒子８１が働くため、遊離の固相反応微粒子を含むスラリーを供給する必要がなく、純水を供給する配管が遊離の固相反応微粒子で目詰まりすることが防止されて、配管の管理の負担が軽減される。また、アルカリ性水溶液のスラリーを供給する必要がないため、スラリーのｐＨ管理を行う必要がなく、研磨液の管理の負担が軽減される。また、アルカリ溶液を供給するためのアルカリ溶液供給源を研磨装置１に設ける必要がなく、簡易な装置構成でウエーハＷを研磨することができる。

以上のように、本実施の形態に係るエッジ研磨方法は、固相反応微粒子８１及びアルカリ微粒子８５が含まれる研磨パッド４７に、純水を供給することでアルカリ微粒子８５が溶解してアルカリ溶液が生成する。そして、アルカリ溶液が作用することで固相反応微粒子８１が働いて、ウエーハＷの外周エッジＷ１を良好に研磨できる。純水が供給されるため、アルカリ性水溶液のスラリーを供給する必要がない。よって、スラリーのｐＨ管理を行う必要がないため、オペレータの研磨液の管理の負担が軽減される。

上記実施の形態においては、ウエーハＷと研磨パッド４７との接触位置に向けて上下から純水を吹き付けるように一対の噴射ノズル６５、６６が設けられる構成としたが、接触位置に純水が供給されれば、どの位置に設けられていてもよい。例えば、噴射ノズルは接触位置の上側又は下側のいずれかに設けられる構成としてもよい。また、研磨パッド４７の内周側に存在するアルカリ微粒子８５を効率的に利用するために、噴射ノズルは移動される構成としてもよい。これにより、研磨パッド４７の内周側に純水が効果的に供給されるため、研磨パッド４７の内周側に存在するアルカリ微粒子８５を効果的に溶解させることができる。研磨パッド４７の内周側で生成したアルカリ溶液は、研磨パッド４７の回転による遠心力で研磨パッド４７の外周側の研磨面に移動される。このため、研磨パッド４７のアルカリ微粒子８５を効率的に利用することができ、研磨パッド４７を長持ちさせることができる。

また、上記実施の形態においては、研磨パッド４７は円筒形状としたが、この構成に限定されない。研磨パッド４７の形状は、ウエーハＷの外周エッジＷ１を研磨できれば、特に限定されない。例えば、円錐形状、球形状、円錐台形状、内周面が研磨面となる円環形状、研磨面の上下の中間位置がくびれた形状でもよい。

また、上記実施の形態においては、研磨ステップにおいて、純水供給源６１に収容される純水が供給される構成としたが、純水は研磨装置１が設置される工場内の配管から供給されてもよい。

また、上記実施の形態においては、ウエーハＷとして、シリコンで構成される半導体ウエーハが用いられる構成としたが、ガリウム砒素等で構成されていてもよい。また、半導体デバイスウエーハ、光デバイスウエーハ、無機材料基板等が用いられてもよい。半導体デバイスウエーハとしては、デバイス形成後のシリコンウエーハや化合物半導体ウエーハ等が用いられてもよい。光デバイスウエーハとしては、デバイス形成後のサファイアウエーハやシリコンカーバイドウエーハ等が用いられてもよい。無機材料基板としてはサファイア、セラミックス、ガラス等が用いられてもよい。

また、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記各実施の形態を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

本実施の形態では、本発明をウエーハの外周エッジを研磨加工する研磨装置に適用した構成について説明したが、粒子を含むことが可能な加工具でウエーハＷを加工する加工装置に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明は、エッジ研磨において、研磨液の管理の負担を軽減できるという効果を有し、特にウエーハの外周エッジを研磨するエッジ研磨方法に有用である。

１研磨装置
２１回転テーブル
２３保持面
４７研磨パッド
４７ａ（研磨パッドの）外周端面
６１純水供給源
６５、６６噴射ノズル
８１固相反応微粒子
８５アルカリ微粒子
Ｗウエーハ
Ｗ１（ウエーハの）外周エッジ

Claims

円盤形状のウエーハの外周エッジを研磨するエッジ研磨方法であって、
ウエーハの外径よりも小さい外径を有する回転テーブルの回転中心にウエーハの中心を位置付けてウエーハを該回転テーブルに保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後に、シリコンと固相反応を誘発する固相反応微粒子とアルカリ微粒子とを液状結合剤に混入し、該液状結合剤を不織布に含浸させ乾燥してなる円筒形状の研磨パッドの外周端面をウエーハの外周エッジに押圧し該研磨パッドを回転させるとともに、該回転テーブルを回転させ、純水を供給し溶解したアルカリ微粒子の作用によりウエーハの外周エッジを研磨する研磨ステップと、を含むことを特徴とするエッジ研磨方法。