JP2879038B1 - シリコン半導体ウエハ外周部の仕上げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 シリコンウエハ外周部の微粒子の剥離防止を
極めて短時間に効率的に行う方法を提供する。 【解決手段】 ウエハＷの外周部Ｗｐを平面研削装置で
そのウエハを平面研削加工する時に、その装置内で平面
研削加工が終了したウエハを取り出す前にウエハを回転
させ、所要の研磨剤２ａで外周部の面取り加工部を研磨
することにより、平面研削加工と同時進行しながら該面
取り加工部が（準）鏡面となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、片側に不純物の拡
散層が形成されている等して、ウエハのその厚さ方向に
材質的に相違するシリコン半導体ウエハの外周部に面取
り研削加工を施した後に、その面取り部を研磨して仕上
加工する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウエハ両面より不純物の拡散層が
形成されるウエハは、その拡散前にウエハの外周部が＃
600〜＃1000番手のダイヤモンド砥石で面取り研削加工
され、その後、厚さ方向の中央線で２分割に切断され、
各々のウエハは片側のみに拡散層が存在し、ウエハの厚
さ方向に材質的に相違するシリコン半導体ウエハとな
る。その後は、拡散層と反対側面を平面研削加工後に、
プレート等に貼り付けて該研削面を研磨加工し、プレー
トより剥離した後に最終洗浄され、片側の面が拡散層で
反対側の面が鏡面のいわゆるデスクリート用基板が製造
されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来方法による研磨工
程前のウエハは、片面が平面研削加工面で、その反対側
は拡散層であり、該面は本来ラップ仕上げ面のままで、
ウエハ外周部の面取り加工部は研削加工面であるが、ウ
エハ表面より剥離するパーテクルについては、平面研削
面側、ラップ面側及びウエハ外周の研削加工部とも拡散
処理工程において幾度かの高温の熱負荷とその後の洗浄
を繰り返すことで、シンターリング及び酸化生成物除去
の作用で、その面は変化してパーテクルの発塵源となる
ようなことはない。

【０００４】しかしながら、ウエハには、図３に示す如
くオリエンテーションフラット（以下ＯＦと略記）の他
にカットフラット（以下ＣＦと略記）が求められるもの
があり、このような要求に対しては、拡散処理の終了後
にＣＦを形成する必要がある。何故ならば、通常ＯＦ及
びＣＦは、インゴットの状態で加工し、スライスされた
ウエハがその後に拡散工程を終了して２分割されると、
同図の（ｂ）に示す如くＣＦの位置が全く逆に現れて左
右対称となり、加工されるウエハの半数は仕様を満たせ
ないことになるからである。従って、２分割切断後にウ
エハ外周の円弧部及びＯＦ部の面取り加工と合せてＣＦ
部の形成及び面取り加工を行う必要が生じてくる。

【０００５】このような拡散終了済みのウエハの外周部
の面取り加工部は、そのままでは研削砥石による粗研削
加工面であるため、研磨中又は洗浄中の薬液及びその時
の加温等の何らかの影響で表面よりシリコンの微粒子が
剥離してしまい、研磨中においては剥離したシリコンの
微粒子が鏡面側の傷の発生の原因になり、また洗浄にお
いては洗浄中の剥離した微粒子が鏡面側に付着して、そ
の除去のため繰り返し洗浄する等の時間と労力が必要に
なるという問題がある。

【０００６】その対策としては、改めて面取り加工部の
みエッチング処理することも思量されるが、現実的な問
題として極めて難しく、又は高番手の砥石で面取り加工
することも試行されるが生産性の低下がまぬがれない。

【０００７】よって本発明の請求項１記載の発明は、シ
リコン微粒子を予め効率的に除去して剥離を防止できる
手段を提供することを目的としたものである。請求項２
記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、
限られた時間内において所要の面粗さ及び研磨量（代）
を満足させることを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうち請求項１記載の発明は、ウエハの
厚さ方向に材質的に相違するシリコン半導体ウエハの外
周部の面取り研削加工した後にその面取り部を仕上加工
する方法において、前記ウエハの外周部を平面研削装置
でそのウエハを平面研削加工する時に、その装置内で研
削加工が終了したウエハを取り出す前、詳しくは平面研
削装置内で研削終了後のウエハをアンローデングしてウ
エハキャリアに収納する間に、ウエハを回転させながら
所要の研磨剤で外周部の面取り加工部を研磨して微粒子
を除去することを特徴とするものである。請求項２記載
の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記研磨剤の
粒度が表示番手で＃ 800から＃3000の範囲内である構成
を加えたことを特徴とする。ここで、粒度とは、必ずし
も各製造メーカー間で統一はされていないが、表示番手
（＃）の砥粒の平均径（ｄ）との関係が次式に準拠する
ものである。 ｄ＝（25.4／表示番手）×0.58 （単位：ｍｍ）

【０００９】

【作用】請求項１の発明は、ウエハの外周部を平面研削
装置でそのウエハを平面研削加工する時に、その装置内
で研削加工が終了したウエハを取り出す前に、ウエハを
回転させながら所要の研磨剤で外周部の面取り加工部を
研磨することにより、該面取り加工部の微粒子が除去さ
れると共に（準）鏡面に近いものとすることができる。
更に通常の平面研削加工は、ウエハの保持盤にウエハを
強固に保持して回転する研削砥石により研削するもので
あるが、自動機であればその保持盤のウエハをローデン
グ（供給）又はアンローデング（回収）する機構を兼ね
備えているものであり、ウエハの研削時間に比してアン
ローデングは時間的に余裕があるから、本発明の構成要
件である該面取り加工部の研磨加工を平面研削装置内
で、かつ平面研削加工と同時進行させて面取り加工部の
研磨加工を終了できて、極めて効率的な加工方法とな
る。請求項２の発明は、請求項１記載の構成に対して、
前記研磨剤の粒度が表示番手で＃ 800から＃3000の範囲
内である構成を追加することにより、以下の作用が生じ
る。研磨剤を使用して研磨加工する場合の研磨剤の粒度
は、その仕上げ面の粗さに最も影響するものであるが、
ここでいう研磨加工とは超微粒子研磨剤（例えば粒径 5
〜50ｎｍサイズ）と化学薬品と液体を混合したいわゆる
スラリーでウエハを研磨し、ＩＣ用パターンを形成でき
る鏡面に仕上げる目的の研磨と異なり、単に面取り加工
よりシリコン微粒子が剥離するのを防止できるように
（準）鏡面に仕上げるものである。従って、面取り研削
加工面の研削時に発生する少なくともその表面の破砕層
に類するものは除去する必要があるが、その研磨量とし
ては微少のものであり、かつその研磨剤の粒径も大きい
からして研磨速度も大きく、平面研削加工終了後のウエ
ハをアンローデングする時の限られた時間内であって
も、本来の平面研削の生産能力に影響を及ぼすことなく
加工を終了できて目的を達成できる。また、面取り加工
部の研磨加工後の仕上げられた面の状態は、面粗さで表
現すると、少なくとも前の面取り研削加工の面粗さ（研
削砥石＃ 600から＃1200番手で面粗さ（Ｒ_a ）は0.34か
ら 0.1μｍ程度）以下の滑らかな面粗さである必要があ
る。この時、本発明のような研磨布による遊離砥粒の加
工の場合は、その面粗さが概して固定砥粒（砥石）によ
るものよりは良好であるが、番手＃ 800以上である必要
があり、番手＃3000を越えるような研磨剤の粒径は面粗
さは良好になるものの、研磨量（代）が不足するため、
＃ 800〜＃3000の範囲内でウエハの仕様に応じて選定し
目的を十分達成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、ウエハの移動が判るように平
面研削加工装置の全体を平面的に見た図であるが、面取
り研削加工された素材ウエハＷは、ウエハキャリアＣ１
に収納されているが、リンクベルト搬送機構Ｌ１により
中継位置Ｐ１まで移動し、その後、上方に配置された供
給機構Ｔ１，Ｔ２により中継位置Ｐ２を経由して、回転
テーブルＲ上に回送される。この回転テーブルＲは、90
度ずつ間欠的に回転し、その上には、４個の保持盤Ｈ…
が90度間隔毎に配置され、これら保持盤Ｈ…は夫々の配
置場所Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４において自転可能であ
る。

【００１１】上記中継位置Ｐ２から供給機構Ｔ２により
回送されたウエハＷは、先ずＨ１で示される位置で待機
する保持盤Ｈに保持され、回転テーブルＲが低速回転し
ながら、Ｈ２で示される位置へ90度回転移動して、高速
回転している低番手の研削砥石Ｇ１により片面研削加工
され、その後、更にＨ３で示される位置へ90度回転移動
して、高番手の高速回転する研削砥石Ｇ２により片面研
削加工され、その後、更にＨ４で示される位置へ90度回
転移動して研削加工は終了する。

【００１２】上記ウエハキャリアＣ１から回転テーブル
ＲへウエハＷを供給するタイミングは、回転テーブルＲ
の間欠的な回転と連動し、この回転テーブルＲが90度回
転する毎に、新規素材ウエハが繰り返し投入されて、順
次加工される。

【００１３】研削加工終了後のウエハＷは、アンローデ
ング、即ち保持盤Ｈから離脱させウエハキャリアＣ２に
収納しなければならないが、この時、Ｈ４で示される位
置まで回転移動されたウエハＷは、該保持盤Ｈから回収
機構Ｔ３により中継位置Ｐ３に、回転軸が垂直で水平面
内に回転可能な吸着盤Ｖに一旦真空吸着して保持され、
後述する如く研磨加工される。

【００１４】上記吸着盤Ｖは、中空軸を通して真空ポン
プ及び圧縮空気に連結されて、回収機構と連係動作し、
これにより、研磨加工されたウエハＷは、回収機構Ｔ４
により中継位置Ｐ４を経由して、垂直方向にも上下動す
るリンクベルト搬送機構Ｌ２と垂直方向に上下動の連係
動作するウエハキャリアＣ２に収納される。

【００１５】上述した研磨加工について図２を用いて詳
しく説明すると、図中に示すウエハＷが吸着盤Ｖに吸着
保持されて回転を開始したと同時に、表面構造がウレタ
ン樹脂製の発泡研磨布であるローター１を水平移動さ
せ、ウエハＷの外周部Ｗｐに当接させる。また、上記吸
着盤Ｖの近くには、前記ウエハＷの外周部Ｗｐに向けて
供給管２を配置し、この供給管２の先端から外周部Ｗｐ
とローター１の当接部分に研磨剤２ａを供給する。

【００１６】更に、上記ローター１は、ウエハ外周のＯ
Ｆ及びＣＦ（図３）の直線部分の面取り加工部も研磨す
る必要があるため、常に一定の圧力で当接するように機
構的に工夫してある。この時、吸着盤Ｖの回転と共にロ
ーター１も回転するが、同速度の回転では相対的な移動
距離をもたないため、ローター１の回転は制動する必要
がある。即ち吸着盤Ｖは、研磨装置の下部のモータ一の
駆動力により直接低速回転するが、ローター１は吸着盤
Ｖの回転軸及びローター１の回転軸の所要の径のプーリ
間のベルトを介して間接的な駆動力により回転させら
れ、その回転数はローター１の接触点を均一にするだけ
のもので低速回転が望ましく、吸着盤ＶのウエハＷの回
転数の数分の一〜十数分の一に設定されている。（図示
せず）

【００１７】このようにして吸着盤Ｖに吸着保持された
ウエハＷが回転する時に、それに所要の圧力で当接する
ローター１も回転し、しかも、これらウエハＷ及びロー
ター１の回転速度が相違し、供給管２から研磨剤２ａが
供給されることにより、ウエハＷの外周部Ｗｐの面取り
研削加工面が研磨加工される。

【００１８】また、本案施例では、ウエハＷ外周の円弧
部分及びＯＦとＣＦの直線部分は、表示番手＃1000のダ
イヤモンド砥石で研削され、本発明の研磨加工は表示番
手＃2000シリカ系研磨剤で実施されている。

【００１９】尚、研磨加工する吸着盤Ｖの廻りに配置さ
れた囲い３は、研磨時の研磨剤２ａの飛散を防止するた
めのものであり、かつ、研磨加工は比較的低い位置で行
うことにより、研磨剤２ａの飛散による悪影響を未然に
防止するようにしている。

【００２０】次に、本案施例の加工時間に関して述べる
と、通常ウエハＷの研削代が多い場合、平面研削加工
は、低番手（例＃ 600）砥石と高番手（例＃2000）砥石
の２軸で研削加工するが、ほぼ同等の時間になるように
各々の研削代が通常調整される。例えば 100φでは、１
軸目が研削代60μｍで54秒であり、２軸目が研削代15μ
ｍで56秒等である。従って、平面研削装置の回転テーブ
ルＲは、この場合は２軸目の時間に制限され、56秒毎に
90度回転するが、仮に、前記回収機構Ｔ３が保持盤Ｈ４
よりウエハＷを回収して、吸着盤Ｖに保持させるのに要
する時間を 6秒とすると、論理的には正味研磨加工時間
は、最大50秒が可能となり、この時間内に実施している
限り、本来の平面研削加工機の生産能力（スループッ
ト）に影響を与えることはない効率的で適格な研磨加工
ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、ウエハの外周部を平面研削装置でそ
のウエハを平面研削加工する時に、その装置内で平面研
削加工が終了したウエハを取り出す前にウエハを回転さ
せ、所要の研磨剤で外周部の面取り加工部を研磨するこ
とにより、平面研削加工と同時進行しながら該面取り加
工部が（準）鏡面となる。従って、面取り加工部の表面
よりシリコンの微粒子が剥離するのを完全に防止でき
て、研磨中において鏡面側の傷の発生の原因になった
り、洗浄において洗浄中の剥離した微粒子が鏡面側に付
着せず、繰り返し洗浄できて時間と労力が必要にならな
くなり、デスクリート用基板の中でも微細化されたパタ
ーンの要求されるものに対しても応えることができ、し
かも平面研削加工と平行して面取り加工部の研磨加工を
終了できて、極めて時間的に効率的な加工方法を提供で
きる。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１の発明の効果
に加えて、面粗さを良好にしながら研磨量（代）をも満
足できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す平面研削加工装置の
平面図である。

【図２】 研磨機構部を部分的に拡大して示す断面図で
ある。

【図３】 （ａ）はインゴットの状態でＯＦとＣＦを加
工した斜視図、（ｂ）は（ａ）の状態のインゴットより
ウエハをスライスし、そのウエハの拡散終了後に２分割
した場合のＯＦ，ＣＦの位置を示す図である。

【符号の説明】

Ｗ ウエハ Ｗｐ 外周部 ２ａ 研磨剤

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/304 B24B 1/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハ（Ｗ）の厚さ方向に材質的に相違
   するシリコン半導体ウエハの外周部（Ｗｐ）の面取り研
   削加工した後にその面取り部を仕上加工する方法におい
   て、 前記ウエハ（Ｗ）の外周部（Ｗｐ）を平面研削装置でそ
   のウエハ（Ｗ）を平面研削加工する時に、その装置内で
   研削加工が終了したウエハを取り出す前にウエハ（Ｗ）
   を回転させ、所要の研磨剤（２ａ）で外周部（Ｗｐ）の
   面取り加工部を研磨して微粒子を除去することを特徴と
   するシリコン半導体ウエハ外周部の仕上げ加工方法。
2. 【請求項２】 前記研磨剤（２ａ）の粒度が、表示番手
   で＃ 800から＃3000の範囲内である請求項１記載のシリ
   コン半導体ウエハ外周部の仕上げ加工方法。