JP4742845B2 - 半導体ウエーハの面取り部の加工方法及び砥石の溝形状の修正方法 - Google Patents
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Description
通常の研削では、図3(A)に示したようにレジン砥石13の回転軸に対してウエーハWの主面が垂直となる状態で面取り部を研削するが、この場合、面取り部には図3(B)に示したように円周方向の研削痕14が発生し易い。
レジン砥石は半導体ウエーハの面取り部の精研削に好適であり、また、メタル砥石はレジン砥石よりも硬質であり、ツルアーの加工に好適である。
上記のように第1の砥石の溝の上下の角度を決定し、ツルアーを介して第2の砥石をヘリカル研削すれば、上下対称形状に近い溝をより確実に形成することができる。
炭化珪素からなる砥粒をフェノール樹脂で結合して成形したツルアーであれば、メタル砥石等の第1の砥石によって好適に加工することができ、一方、加工されたツルアーを用いてレジン砥石等の第2の砥石を好適に加工することができる。
シリコンウエーハは半導体デバイス等の作製に最も多く使用されており、本発明はシリコンウエーハの面取り部の加工に極めて有用となる。
本発明を適用すれば、面取り部の上下の角度が一般的に目標とされる22度に極めて近く、上下が略対称形状となる面取り部に加工することができる。
本発明では上下略対称形状の溝が形成された第2の砥石を用いてウエーハのヘリカル研削を行うことができるが、連続加工により第2の砥石の溝形状は徐々に変化する。そこで、ヘリカル研削後のウエーハの面取り部の角度が大きくなり易い側を予め角度が小さくなるように面取り部を粗研削しておけば、ヘリカル研削後にはより確実に上下略対称となる面取り部に加工することができる。
本発明者は、シリコンウエーハの面取り部をレジン砥石(第2の砥石)を用いてヘリカル研削する際、ウエーハの面取り部の形状が上下非対称となってしまう原因について調査を行った。
従来、例えば、シリコンウエーハの面取り部における上下の角度がともに22度となるように面取り部を加工しようとする場合、まず、原器(第1の砥石)として、図5(A)に示したように、上下の角度がそれぞれ22度で上下対称となる溝24を有するメタル砥石21を作製する。そして、このメタル砥石21の上下対称形状の溝24に円盤状のツルアー22を水平に押し当ててツルアー22の縁部を研削する(図5(B))。
図1は本発明によりシリコンウエーハの面取り部の加工を行う工程の一例を示すフロー図であり、図2はレジン砥石に溝を形成する手順を示す説明図である。
まず、原器(第1の砥石)として、上下非対称の形状の溝4が形成されたメタル砥石1を用意する(図1(A)、図2(A))。このようなメタル砥石1としては、例えば、Fe、Cr、Cu等の金属粉等を主成分とし、ダイヤモンド砥粒を混ぜて成形したものを好適に用いることができる。
ツルアー2の材質は、メタル砥石1によって加工することができる一方、レジン砥石を研削することができるものを採用する。例えば炭化珪素からなる砥粒を、必要に応じて充填剤等も加えてフェノール樹脂で結合し、これを円盤状のツルアーに成形したものを好適に用いることができる。
炭化珪素とフェノール樹脂で構成したツルアーであれば、メタル砥石によって好適に加工することができ、また、レジン砥石の溝の形成や修正を行う場合、ツルアーの磨耗を少なく抑えることができ、同じツルアーを用いて繰り返しレジン砥石の溝をツルーイングすることができる。
レジン砥石3の材質は、ツルアーによって研削することで周囲に溝5を形成することができる一方、形成された溝5によってシリコンウエーハの面取り部を精研削することができるものを採用する。例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂又はポリエチレン樹脂等を主成分とし、ダイヤモンド砥粒や立方晶窒化ホウ素砥粒を混ぜて成形したものを好適に用いることができる。
なお、シリコンウエーハは、メタル砥石を用いて縁部を予め粗研削することにより粗面取りしておく。ウエーハの面取り部を予め粗研削しておくことで、レジン砥石3aを用いたヘリカル研削により面取り部を短時間で精研削することができ、また、レジン砥石のライフを長期化することができる。そして、ウエーハの粗研削された面取り部を、上下略対称の形状となる溝5が形成されたレジン砥石3aを用いてヘリカル研削すれば、シリコンウエーハは硬く、ツルアーのようなねじれは生じないため、ウエーハの面取り部にはレジン砥石3aの溝形状が反映され、上下略対称形状となる面取り部に加工することができる。
また、本発明によりレジン砥石の溝のツルーイングを行えば、1回あたりのツルーイングに対して加工できるウエーハの枚数が増えるほか、レジン砥石のライフが延びて1つのレジン砥石で加工できるウエーハの枚数が増える。従って、半導体ウエーハの製造におけるコストの低減にもつながる。
(実施例1)
原器として、上側が22度、下側が21度の角度となる上下非対称形状の溝を周囲に形成したメタル砥石(主成分:金属粉(Fe、Cr、Cu)、ダイヤモンド砥粒)を用意した。このメタル砥石の溝で円盤状のツルアーの縁部を研削することによりメタル砥石の溝形状に成形した。なお、ツルアーの構成は下記表1の通りである。
原器として、上下の角度が22度となる上下対称形状の溝を周囲に形成したメタル砥石を用意した。このメタル砥石の溝で円盤状のツルアーの縁部を研削してツルアーの縁部をメタル砥石の溝形状に成形し、さらにこのツルアーを用いてレジン砥石の周囲をヘリカル研削して溝を形成した。なお、メタル砥石、ツルアー、及びレジン砥石の材質の構成は実施例1のものと同じである。
チョクラルスキー法により育成したシリコン単結晶インゴットをスライスして得たシリコンウエーハの縁部を粗面取りした。
このシリコンウエーハを上記実施例1のレジン砥石を備えたヘリカル面取り機の吸着テーブルで保持し、レジン砥石の周囲に形成した溝でウエーハの面取り部を精研削した。
図6(A)は、加工したウエーハの順番と、レジン砥石による精研削後の各ウエーハの面取り部における上下の角度を示している。ウエーハの面取り部における角度は上下とも目標値(22度)に近い略対称形状であり、上下の角度とも±1度以内であった。
また、図6(B)は、面取り部の先端の幅を測定したものであり、目標値(320μm)の前後で多少ばらつきはあるものの、平均的に目標値に極めて近かった。
図7(A)は、加工したウエーハの順番と、レジン砥石による精研削後の各ウエーハの面取り部における上下の角度を示している。面取り部の角度は上下とも目標値(22度)から大きくずれ、特に下側の角度が23度を越えているものがほとんどであり、面取り部は上下非対称の形状に加工されたことがわかる。
また、面取り部の先端の幅は、図7(B)に示されるように約20枚目以降では目標値(320μm)よりも10μm程度小さいものがほとんどであった。
上記実施例1と比較例1で作製したレジン砥石をそれぞれ用いてシリコンウエーハの面取り部の連続加工を行った。また、シリコンウエーハの面取り部を上下非対称となるように粗研削を行う以外は実施例1と同じ条件でシリコンウエーハの面取り部の連続加工も行った(実施例2)。なお、研削能力の低下に伴い、所定の外周面幅、外周角度、外周形状を満たさなくなったとき、各ツルアーを用いて適宜溝の修正(ツルーイング)を行った。
一方、比較例1のレジン砥石では、ツルーイング1回につき600枚程度のシリコンウエーハの面取り加工しか行うことができなかった。
実施例1のレジン砥石と比較例1のレジン砥石をそれぞれ用い、レジン砥石のツルーイングを繰り返してシリコンウエーハの面取り部の連続加工を行い、磨耗によりレジン砥石が所定の直径以下となって使用不可能となるまでに加工できたシリコンウエーハの枚数を図9に示した。この図からわかるように、実施例1のレジン砥石は、比較例1のレジン砥石に比べウエーハの加工枚数が約25%高かった。
また、ヘリカル研削を行う半導体ウエーハはシリコンウエーハに限定されず、他の半導体ウエーハの面取り部をヘリカル研削する場合にも本発明を適用することができる。
さらに、上記実施形態では、好適な態様として、第1の砥石としてメタル砥石を、第2の砥石としてレジン砥石を用いる場合について説明したが、第1及び第2の砥石はこれらに限定されず、第1の砥石によりツルアーを加工し、ツルアーにより第2の砥石に溝を加工し、第2の砥石の溝によりウエーハの面取り部を精研削することができれば、他の材質の砥石を用いてもよい。
Claims (8)
- 半導体ウエーハの粗研削された面取り部を、該ウエーハと第2の砥石とを相対的に傾けて精研削することにより加工する方法において、上下非対称の形状の溝が周囲に形成された第1の砥石を用い、該第1の砥石の溝で円盤状のツルアーの縁部を研削することにより該ツルアーの縁部を前記第1の砥石の上下非対称の溝形状に成形し、該ツルアーと第2の砥石とを相対的に傾けて該第2の砥石を研削することにより該第2の砥石の周囲に溝を形成し、該第2の砥石の周囲に形成された溝方向に対して前記半導体ウエーハを相対的に傾けて該ウエーハの面取り部を精研削することを特徴とする半導体ウエーハの面取り部の加工方法。
- 前記第1の砥石としてメタル砥石を用い、前記第2の砥石としてレジン砥石を用いることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウエーハの面取り部の加工方法。
- 前記ツルアーと第2の砥石とを相対的に傾けて該第2の砥石を研削するときに前記ツルアーの縁部の上下非対称の形状を打ち消して前記第2の砥石の周囲に上下対称の形状の溝が形成されるように、前記第1の砥石の溝の上下の角度を決定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体ウエーハの面取り部の加工方法。
- 前記ツルアーとして、炭化珪素からなる砥粒をフェノール樹脂で結合して成形したものを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの面取り部の加工方法。
- 前記半導体ウエーハとして、シリコンウエーハを加工することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの面取り部の加工方法。
- 前記第2の砥石による精研削後の半導体ウエーハの面取り部における上下の角度の目標値を、22度とすることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの面取り部の加工方法。
- 前記第2の砥石により半導体ウエーハの面取り部を加工する前に、該ウエーハの面取り部が上下非対称の形状となるように粗研削を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の半導体ウエーハの面取り部の加工方法。
- 面取り部が粗研削された半導体ウエーハと周囲に溝が形成された第2の砥石とを相対的に傾け、該第2の砥石の溝で前記ウエーハの面取り部を精研削する場合に前記第2の砥石の溝形状を修正する方法であって、上下非対称の形状の溝が周囲に形成された第1の砥石を用い、該第1の砥石の溝で円盤状のツルアーの縁部を研削することにより該ツルアーの縁部を前記第1の砥石の上下非対称の溝形状に成形し、該ツルアーと第2の砥石とを相対的に傾けて該第2の砥石を研削することにより該第2の砥石の溝形状を修正することを特徴とする第2の砥石の溝形状の修正方法。
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