JP3271658B2 - 半導体シリコン単結晶ウェーハのラップ又は研磨方法 - Google Patents

半導体シリコン単結晶ウェーハのラップ又は研磨方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体シリコン単
結晶ウェーハ、特に大口径の半導体シリコン単結晶ウェ
ーハのラップ又は研磨工程において、高品位の平坦度の
ウェーハを得ることができるようにした半導体シリコン
単結晶ウェーハのラップ又は研磨方法に関する。
【０００２】
【関連技術】現在、半導体シリコン単結晶ウェーハのラ
ップ加工に用いられているラップ装置は、ワーク（半導
体シリコン単結晶ウェーハ）の口径が大きくなるにつれ
て、生産性を追求する余りに仕込み（同時加工）枚数を
減らさずラップ加工するのが、一般的である。
【０００３】その結果、ラップ装置は大きくなり、重量
も３０ｔ、４０ｔとなり、建家等の構造も再検討しなく
てはならない状況となっている。
【０００４】ワークが大口径化し、装置が大型化してく
ると、ラップ加工に対するワークの仕込み・取り出し作
業に要する時間が長くなり、真の作業効率を考えた場合
には、その影響を無視できない。
【０００５】そして、仕込み作業等の自動化を考えてみ
ても、複数枚のキャリアに対し、各キャリアに複数枚の
ウェーハを仕込む点で難しさがあり、実用化には問題が
ある。
【０００６】また、ラップ加工の代用として固定砥粒に
よる研削も、装置の軽量性や枚葉化による自動化の観点
から検討はなされているものの、量産工程への導入はま
だ果されていない。
【０００７】半導体シリコン単結晶ウェーハの加工にお
いては、基本的には、スライス→ラップ→エッチング→
研磨→洗浄という工程が行われている。
【０００８】ワーク（半導体シリコン単結晶ウェーハ）
の口径が大きくなるにつれて、生産方式の形態も変化
し、スライスは内周刃からワイヤーソー装置に移行して
きた。
【０００９】ここで、ワイヤーソー装置で切断されたウ
ェーハは、ワイヤーソー装置の特徴からうねり（ウェー
ハの断面形状）が大きく、最終の鏡面ウェーハに仕上げ
られた品質への影響（ソリ・平坦度等）が大きい。
【００１０】また、通常研削を応用する場合には、真空
チャックがセラミック或いは多孔質金属、ステンレスス
チール等からなり、ワイヤーソー装置で切断されたウェ
ーハを吸着して所定の研削代（ラップ代）を、例えば、
片面５０μｍ、両面１００μｍ以上を一気に研削（ラッ
プ）するが、吸着面の硬さとウェーハのうねりの関係か
ら、研削（ラップ）後のウェーハにうねりの転写が残
り、問題となっている。
【００１１】研磨加工についても上述したラップ加工と
同様の問題がある。研磨加工の場合には所定の研磨代
を、例えば片面１０μｍ、両面２０μｍ程度を一気に研
磨するが、やはり研磨後のウェーハにうねりの転写が残
り同様に問題となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点に鑑みなされたもので、ワイヤーソー装
置で切断されたウェーハのうねりの転写をなくすことが
でき、ウェーハ品質の向上を図ることができ、さらに自
動化を実現でき、その上カセットからカセットへの枚葉
処理も可能となり、作業性及び労働生産性の向上を図る
ことができるようにした半導体シリコン単結晶ウェーハ
のラップ又は研磨方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体シリコン単結晶ウェーハのラップ方
法は、半導体シリコン単結晶ウェーハに対して少量ずつ
の片面ラップを交互に繰り返すことにより所定のラップ
代を得るようにしたことを特徴とする。
【００１４】前記少量のラップ代としては、１０〜２０
μｍ程度が好適である。
【００１５】本発明のラップ方法は、ウェーハを真空チ
ャックに保持した後、ラップ代を片面１０〜２０μｍと
して、片側の面をまずラップし、ウェーハを反転して、
さらに１０〜２０μｍをラップし、交互に１０〜２０μ
ｍのラップを続けて、トータルとして所定のラップ代、
例えば片面５０μｍ、両面１００μｍを満足させるもの
である。
【００１６】本発明のラップ方法においては、所定のラ
ップ代を得るために、ウェーハの片面ずつ交互に少量ず
つのラップを繰り返すことにより、一気に所定量をラッ
プするときに発生するワイヤーソー装置でのうねりの転
写が、分割交互に片面ラップを繰り返すことによる基準
面の生成が結果的に分割されることで、緩和されるもの
である。
【００１７】本発明の半導体シリコン単結晶ウェーハの
研磨方法は、半導体シリコン単結晶ウェーハに対して少
量ずつの片面研磨を交互に繰り返すことにより所定の研
磨代を得るようにしたことを特徴とする。
【００１８】前記少量の研磨代としては、１〜３μｍ程
度が好適である。
【００１９】本発明の研磨方法は、ウェーハを真空チャ
ックに保持した後、研磨代を片面１〜３μｍとして、片
側の面をまず研磨し、ウェーハを反転して、さらに１〜
３μｍを研磨し、交互に１〜３μｍを研磨を続けて、ト
ータルとして所定の研磨代、例えば片面１０μｍ、両面
２０μｍを満足させるものである。
【００２０】本発明の研磨方法においては、所定の研磨
代を得るために、ウェーハの片面ずつ交互に少量ずつの
研磨を繰り返すことにより、一気に所定量を研磨すると
きに発生するワイヤーソー装置でのうねりの転写が分割
交互に片面研磨を繰り返すことによる基準面の生成が結
果的に分割されることで、緩和されるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の方法に用いられる
ラップ装置の一例を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】図１はラップ装置本体を示す概略断面説明
図、図２は図１のラップ装置本体の上定盤面の平面図、
図３は図１のラップ装置本体のチャックテーブルのチャ
ック面を示す平面図、図４はラップ装置の全体を示す概
略平面説明図及び図５は本発明のラップ方法（又は研磨
方法）の工程順を示すフローチャートである。
【００２３】図１において、１２はラップ装置本体であ
る。該ラップ装置本体１２はウェーハＷを保持するチャ
ック手段１４と、該チャック手段１４に相対向して上方
に設けられた目切り上定盤１６とを有している。
【００２４】該チャック手段１４は上面中央部に受け凹
部１８を穿設したチャックテーブル２０と該受け凹部１
８に挿着された多孔質ウェーハチャック２２から構成さ
れている（図３）。該チャックテーブル２０の周辺部上
面には下部距離センサー２４が設けられている。
【００２５】該チャックテーブル２０の中心部には真空
吸引口２６が穿設されている。２８は該チャックテーブ
ル２０の下面中央部に垂下された下部回転軸である。前
記目切り上定盤１６の下面には目切り溝３０が格子状に
刻設されている（図２）。該目切り溝３０の交差部分に
は適宜個数のスラリー供給口３２が開穿されている。
【００２６】３４はスラリー供給パイプで該スラリー供
給口３２にスラリーを供給する。３６は該目切り上定盤
１６の下面周辺部に前記下部距離センサー２４に対応し
て設けられた上部距離センサーである。
【００２７】３８は該目切り上定盤１６の上面中央部に
立設された上部回転軸である。４０は該上部回転軸を固
定するストッパーである。
【００２８】本発明においては、上記したラップ装置本
体１２を用いてウェーハＷの片面ラップを少量ずつ交互
に繰り返すものであるが、該ラップ装置本体１２にウェ
ーハ反転機構を組み合わせたラップ装置１０について図
４を参照して以下に説明する。
【００２９】図４において、ラップ装置１０はウェーハ
反転装置４２を具備している。該ウェーハ反転装置４２
はロボットハンド４４を有している。該ロボットハンド
４４を操作することによって周囲に配置されたカセット
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄに収納されたウェーハ
Ｗを取り出し反転させることができる。
【００３０】４８，４８は該ウェーハ反転装置４２に隣
接して設けられた一対のウェーハセンタリング装置であ
る。該ウェーハセンタリング装置４８，４８には、カセ
ット４６ａ〜４６ｄから取り出されたウェーハＷが該ウ
ェーハ反転装置４２を介して搬送載置されるようになっ
ている。
【００３１】５０，５０は該ウェーハセンタリング装置
４８，４８に隣接して設けられたトランスファーアーム
である。該トランスファーアーム５０，５０は該ウェー
ハセンタリング装置４８，４８上に載置されたウェーハ
Ｗをチャックし、同じく隣接して設けられたラップ装置
本体１２のチャック手段１４上に載置する。
【００３２】該ラップ装置本体１２によって片面ラップ
されたウェーハＷはトランスファーアーム５０、ウェー
ハセンタリング装置４８及びウェーハ反転装置４２の動
作によって反転せしめられる。その反転されたウェーハ
Ｗはウェーハセンタリング装置４８及びトランスファー
アーム５０によってラップ装置本体１２のチャック手段
１４の上面に載置され再び片面ラップされる。
【００３３】このように上記ラップ装置１０によれば、
ウェーハＷの片面ラップを交互に行うことを簡単に実施
することができる。さらに本発明のラップ方法を図５に
示したフローチャートに基づいて説明する。
【００３４】図５（ａ）にはワイヤーソー装置で切断さ
れたウェーハＷのうねりの発生した断面形状が示されて
いる。まず、ウェーハＷのＡ面を前記したラップ装置本
体１２のチャック手段１４にチャックし、チャック面を
基準に反対面（Ｂ面）を少量のラップ代ｅ、例えば１０
〜２０μｍだけラップする〔図５（ｂ）〕。
【００３５】次に該ウェーハＷを反転し研削したＢ面を
該チャック手段１４によってチャックし、反対面（Ａ
面）を少量の取り代ｅ、例えば１０〜２０μｍだけラッ
プする。この状態では図５（ｃ）に示すように、図５
（ｂ）でチャックされていたＡ面のうねりが小さくなっ
ている。
【００３６】続いて、該ウェーハＷをさらに反転し、Ｂ
面を少量のラップ代ｅ、例えば１０〜２０μｍだけラッ
プする〔図５（ｄ）〕。以下、反転と片面ラップを繰り
返すが、うねりがだんだんと小さくなるので取り代ｅも
少なくてよい〔図５（ｅ）及び（ｆ）〕。
【００３７】このように、片面ラップを繰り返すことに
よって所定のラップ代（トータルで１００μｍ以上）を
ラップしてラップ加工を終了したウェーハＷの仕上がり
形状はうねりがとれ平坦面となっている〔図５
（ｇ）〕。
【００３８】このように、ラップ代を少量ずつ取るラッ
プをウェーハの表裏交互に繰り返し所定のラップ代を満
足させると、ワイヤーソー装置で切断されたウェーハの
うねりによる転写をなくすことに大きく貢献でき、ウェ
ーハ品質が向上する。
【００３９】上記した本発明のラップ方法における作業
は自動的に行うことができるもので、その場合、所定の
少量のラップ代ｅ（例えば１０〜２０μｍ）のラップが
行われたことを検知する手段（図示せず）をラップ装置
本体１２の近傍に設定しておくことが必要となる。
【００４０】この自動ラップ装置は、カセットよりウェ
ーハをラップ装置本体に搬送してラップ加工を開始し、
該検知手段が所定の少量のラップ代ｅがラップされたこ
とを検知した信号を出すと、該検知信号に基いてラップ
加工が停止され、ウェーハが反転されて再び反対面がラ
ップされ、この動作が繰り返されて、最終的には、所定
のラップ代（トータル１００μｍ以上）をラップした
後、ウェーハをカセットに収納する構成となる。
【００４１】このように、片面ラップ方式を採用するこ
とにより、両面ラップでは困難とされていた自動化を実
現することができ、カセットからカセットへの枚葉処理
が可能となり、作業性の向上及び労働生産性の向上を達
成することができる。
【００４２】本発明の方法に用いられるラップ装置は、
上定盤１６の温度調節機能及びチャック手段１４の上定
盤１６に対するオーバーラップ量の調節機能を備えてい
るが、さらにラップ速度を調節するためにチャック手段
１４が荷重調整機能等を具備していることは言うまでも
ない。
【００４３】本発明の方法に用いられる研磨装置は、定
盤面に軟質又は粘弾性を有する研磨布を取り付ける以外
は前述したラップ装置１０と同様の構成を有しているの
で、図示による再度の説明は省略するが、本発明の方法
に用いられる研磨装置によれば、ウェーハＷの片面研磨
を交互に行うことを簡単に実施することができる。本発
明の研磨方法は、ラップ用砥粒よりも更に細かい粒子か
らなる研磨用砥粒を加工液と混ぜたものを用いる以外は
図５に示した本発明のラップ方法のフローチャートの手
順と同様に実施されるので、同図に基づいて以下に簡単
に説明する。
【００４４】まず、ウェーハＷのＡ面を研磨装置のチャ
ック手段にチャックし、チャック面を基準に反対面（Ｂ
面）を少量の研磨代ｅ、例えば１〜３μｍだけ研磨する
〔図５（ｂ）〕。
【００４５】次に該ウェーハＷを反転し研磨したＢ面を
該チャック手段１４によってチャックし、反対面（Ａ
面）を少量の研磨代ｅ、例えば１〜３μｍだけ研磨す
る。この状態では図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）
でチャックされていたＡ面のうねりが小さくなってい
る。
【００４６】続いて、該ウェーハＷをさらに反転し、Ｂ
面を少量の研磨代ｅ、例えば１〜３μｍだけ研磨する
〔図５（ｄ）〕。以下、反転と片面研磨を繰り返すが、
うねりがだんだんと小さくなるので研磨代ｅも少なくて
よい〔図５（ｅ）及び（ｆ）〕。
【００４７】このように、片面研磨を繰り返すことによ
って所定の研磨代（トータルで２０μｍ程度）を研磨し
て研磨加工を終了したウェーハＷの仕上がり形状はうね
りがとれ平坦面となっている〔図５（ｇ）〕。
【００４８】このように、研磨代を少量ずつ取る研磨を
ウェーハの表裏交互に繰り返し所定の研磨代を満足させ
ると、ワイヤーソー装置で切断されたウェーハのうねり
による転写をなくすことに貢献でき、ウェーハ品質が向
上する。
【００４９】本発明の研磨方法における作業も自動的に
行うことができるもので、その場合、所定の少量の研磨
代ｅ（例えば１〜３μｍ）の研磨が行われたことを検知
する手段（図示せず）を研磨装置本体の近傍に設置して
おくことが必要となる。
【００５０】この自動研磨装置は、カセットよりウェー
ハを研磨装置本体に搬送して研磨加工を開始し、該検知
手段が所定の少量の研磨代ｅが研磨されたことを検知し
た信号を出すと、該検知信号に基づいて研磨加工が停止
され、ウェーハが反転されて再び反対面が研磨され、こ
の動作が繰り返されて最終的には、所定の研磨代（トー
タルで２０μｍ程度）を研磨した後、ウェーハをカセッ
トに収納する構成となる。
【００５１】このように、片面研磨方式を採用すること
により、両面研磨では困難とされた自動化を実現するこ
とができ、カセットからカセットへの枚葉処理が可能と
なる。
【００５２】本発明の方法に用いられる研磨装置は、上
定盤の温度調節機能及びチャック手段の上定盤に対する
オーバー研磨量の調節機能を備えているが、さらに研磨
速度を調節するためにチャック手段が荷重調整機能等を
具備している。
【００５３】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ワ
イヤーソー装置で切断されたウェーハのうねりの転写を
なくすことができ、ウェーハ品質の向上を図ることがで
き、さらに自動化を実現でき、その上カセットからカセ
ットへの枚葉処理も可能となり、作業性及び労働生産性
の向上を図ることができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法に用いられるラップ装置本体
（又は研磨装置本体）を示す概略断面説明図である。
【図２】 図１のラップ装置本体（又は研磨装置本体）
の上定盤面の平面図である。
【図３】 図１のラップ装置本体（又は研磨装置本体）
のチャックテーブルのチャック面を示す平面図である。
【図４】 本発明の方法に用いられるラップ装置（又は
研磨装置）の全体を示す概略平面説明図である。
【図５】 本発明のラップ方法（又は研磨方法）の工程
順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：ラップ装置（又は研磨装置）、１２：ラップ装置
本体（又は研磨装置本体）、１４：チャック手段、１
６：目切り上定盤、１８：受け凹部、２０：チャックテ
ーブル、２２：多孔質ウェーハチャック、２４：下部距
離センサー、２６：真空吸引口、２８：下部回転軸、３
０：目切り溝、３２：スラリー供給口、３４：スラリー
供給パイプ、３６：上部距離センサー、３８：上部回転
軸、４０：ストッパー、４２：ウェーハ反転装置４２、
４４：ロボットハンド、４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６
ｄ：カセット、４８：ウェーハセンタリング装置、５
０：トランスファーアーム、Ｗ：ウェーハ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/04 B24B 1/00 H01L 21/304 621 H01L 21/304 622 B24B 7/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体シリコン単結晶ウェーハに対して
    少量ずつの片面ラップを交互に繰り返すことにより所定
    のラップ代を得るようにしたことを特徴とする半導体シ
    リコン単結晶ウェーハのラップ方法。
  2. 【請求項２】 前記少量のラップ代が１０〜２０μｍで
    あることを特徴とする請求項１記載の半導体シリコン単
    結晶ウェーハのラップ方法。
  3. 【請求項３】 半導体シリコン単結晶ウェーハに対して
    少量ずつの片面研磨を交互に繰り返すことにより所定の
    研磨代を得るようにしたことを特徴とする半導体シリコ
    ン単結晶ウェーハの研磨方法。
  4. 【請求項４】 前記少量の研磨代が１〜３μｍであるこ
    とを特徴とする請求項３記載の半導体シリコン単結晶ウ
    ェーハの研磨方法。
JP7435898A 1998-03-23 1998-03-23 半導体シリコン単結晶ウェーハのラップ又は研磨方法 Expired - Fee Related JP3271658B2 (ja)

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