JP5230328B2 - ウエハノッチ部の研磨パッド - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の外周縁部に形成したノッチ部の研磨加工を行うウエハノッチ部の研磨パッドに関する。

半導体ウエハは、板厚の薄い円盤形状を有し、その外周縁部には、チッピングをなくすため、面取り部が形成されている。また、半導体ウエハの外周縁部の一部には、結晶方位を示すため、直線輪郭状のオリエンテーションフラット、あるいは、略Ｖ字状や略円弧状のノッチ部（切り欠き）が形成されている。これらのオリエンテーションフラットあるいはノッチ部には、面取り部に連続して傾斜面及び端面が形成されている。

ノッチ部の傾斜面及び端面は、半導体製造上の歩留まりを向上させるため、半導体ウエハのパターン形成面と同様に鏡面研磨される。ノッチ部の傾斜面及び端面は、ノッチ部が周囲と大きく異なった形状をしているため、ノッチ部専用の研磨パッドを用いて鏡面研磨される。このような鏡面研磨装置は、例えば、下記特許文献１に見ることができる。

このような鏡面研磨装置の研磨工具として、ノッチ部の輪郭とほぼ一致するが、わずかに大きい略Ｖ字状や略円弧状の外周縁部を持ち、不織布または織布等でできた環状の研磨パッドが用いられる。研磨時には、研磨パッドの外周縁部とノッチ部との接触部分に、研磨粒子を分散させたスラリーを供給するとともに、回転する研磨パッドをノッチ部に押しつけながら研磨加工を行う。

研磨パッドは、研磨加工を進めるうちに、ノッチ部によって繊維の一部が掻き取られて、外周縁部が毛羽立つ。毛羽立った繊維は、各繊維が比較的長いので研磨パッドと分離し難いため、ヒゲが伸びたようなヒゲ状体を形成する。このヒゲ状体は、研磨パッドの外周縁部全体の形が崩れ、外周縁部全体を整形することが必要となる時間よりもはるかに早く発生する。

上記ヒゲ状体は、研磨パッドの回転によって振り回され、あたかも鞭のように半導体ウエハ表面を鞭打つ。この鞭打ち現象によって、鞭打ち箇所は研磨加工が他の場所とは異なった条件で進行する。これにより、ノッチ部と半導体ウエハの外周縁部との境界部からパターン形成面中央に向って、表面状態が視覚的に異なる領域が発生する。この表面状態が視覚的に異なる領域があると、研磨された半導体ウエハの表面精度（粗度）の信頼性について疑いを招くおそれがある。

従来は、特許文献１に示すように、ヒゲ状体が成長してきたところで、ダイヤモンドを埋め込んだヒゲ除去工具を使用して、研磨パッドの外周縁部を整形し、ヒゲ状体を除去していた。

しかし、ヒゲ除去工具を使用してヒゲ状体を除去する従来技術では、研磨パッドが濡れていると、ヒゲ状体の除去効率が悪化し、ヒゲ状体を完全に除去することが難しくなる。

また、ヒゲ除去工具によるヒゲ状体の除去作業中は、研磨パッドによる半導体ウエハの研磨加工が中断するため、半導体ウエハの研磨加工能率が低下する。さらに、ヒゲ除去工具自体が研磨パッドによって研磨されるため、摩耗し、その寿命が短くなる。また、ダイヤモンドを埋め込んだヒゲ除去工具の母材は金属であるため、この金属が研磨パッドに付着し、半導体ウエハの品質に悪影響を与える恐れがある。

特開２００５−１１８９０３号公報

本発明は、ヒゲ状体が発生しても、成長する前にヒゲ状体が剥がれ落ちるようにしたウエハノッチ部研磨のための研磨パッドを提供することを課題とする。

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、ウエハの外周縁部に形成したノッチ部を研磨するために、不織布で形成された環状の研磨パッドであって、上記ノッチ部の輪郭とほぼ一致する断面形状に形成された外周縁部、及び、上記研磨パッドの外周縁部の近傍で、研磨パッドの両側面に形成され、研磨パッドの外周と実質的に同心の、連続あるいは断続した切り込み部を備えたことを特徴とするウエハノッチ部の研磨パッドである。

第２番目の発明は、第１番目の発明のウエハノッチ部の研磨パッドにおいて、上記切り込み部は、研磨パッドにおける同じ半径位置でその厚さの中央部を残すようにして研磨パッドの両側面から向かい合うような対をなして形成されていることを特徴とするウエハノッチ部の研磨パッドである。

第３番目の発明は、第２番目の発明のウエハノッチ部の研磨パッドにおいて、上記切り込み部は、複数の対があり、各対が研磨パッドにおいてそれぞれ異なる半径位置に形成されていることを特徴とするウエハノッチ部の研磨パッドである。

第４番目の発明は、第１番目の発明のウエハノッチ部の研磨パッドにおいて、上記切り込み部は、研磨パッドにおける異なる半径位置において研磨パッドの両側面に対して交互に形成されていることを特徴とするウエハノッチ部の研磨パッドである。

本発明のウエハノッチ部の研磨パッドは、研磨パッドの外周縁部の近傍で、研磨パッドの両側面に形成され、研磨パッドの外周とほぼ同心をなす切り込み部を備えている。

従って、ヒゲ状体の元が発生しても、切り込み部の存在により成長する前にヒゲ状体が研磨パッドから剥がれ落ちるため、ヒゲ状体にまでは成長しない。そのため、結果として鞭打ち現象を回避でき、ヒゲ除去工具による研磨パッドの整形作業が不要となる。さらに、研磨パッドによる半導体ウエハの研磨加工が中断しないため、半導体ウエハの研磨加工能率が向上する。また、ヒゲ除去工具の母材金属が、研磨パッドに付着して半導体ウエハの品質に悪影響を与える恐れもなくなる。

以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例４を説明する。

図１は本発明の実施例１の研磨パッド単体を示す部品図であり、（１）は研磨パッド単体の正面図、（２）は（１）のＡ−Ａ断面図である。図２は図１（２）のＰ部拡大断面図である。図３（１）は本発明の実施例１の研磨パッドで半導体ウエハのノッチ部を研磨する研磨装置を示す正面図、図３（２）は図３（１）のＱ矢視図であり、研磨パッドの外周縁部と半導体ウエハのノッチ部との接触部分の拡大平面図である。

図１から図３に示すように、本発明の実施例１の研磨パッド１は、不織布、或いは、不織布の繊維組織を合成樹脂で固めたものからなり、環状(ドーナツ状)に形成されている。

図３（１）に示すように、円盤状の半導体ウエハ２は、ウエハチャックテーブル３の上面に、水平に固定される。半導体ウエハ２は板厚の薄い円盤形状を有し、その外周縁部２１には、チッピングをなくすため、面取り部（図示せず）が形成されている。半導体ウエハ２の外周縁部２１の１カ所には、半導体ウエハ２の結晶方位を示すため、図３（２）に示すように、略Ｖ字状のノッチ部２２（切り欠き）が形成されている。ノッチ部２２の形状は、略Ｖ字状に限られるものではなく、略円弧状でも良い。

図１から図３に示すように、研磨パッド１には、ノッチ部２２の略Ｖ字状の輪郭とほぼ一致する略Ｖ字状の外周縁部１１が形成されている。また、研磨パッド１の側面１２、１３には、研磨パッド１の外周縁部１１と同心で、外周縁部１１の近傍に、円弧状の複数（この例では、表裏各５個）の切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５が各々形成されている。切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５は、連続した円弧状（円状）に形成されている。

切り込み部形成の例を簡単に示す。図２に示すように、研磨パッド１の一方の側面１２の切り込み部１４１〜１４５の直径Ｄ１〜Ｄ５と、他方の側面１３の切り込み部１５１〜１５５の直径Ｄ１〜Ｄ５は、等しい位置（研磨パッドの同じ半径位置）に形成されている。また、切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５の深さＨは、研磨パッド１の厚さＴの半分（Ｔ／２）未満に形成されている。これにより切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５が形成された部分の厚さ方向中央部が残されるようになっている。

研磨パッド１の切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５は、旋削加工またはプレス加工で形成することができる。すなわち、旋削加工の場合には、研磨パッド１の一方の側面１２を上にして、研磨パッド１を加工テーブル等の上面に固定する。

次に、加工テーブル等を回転させながら、刃先が鋭利な刃物を、研磨パッド１の一方の側面１２に対して直交する方向の下方に移動して近づけ、刃物を深さＨだけ切り込んで、切り込み部１４５を形成する。次に研磨パッド１の半径方向に刃物を移動させ、同様の工程を行い切り込み部１４４を形成する。この動作を繰り返して、残りの切り込み部１４３、１４２、１４１を形成する。

次に、研磨パッド１を裏返し、他方の側面１３を上にして、研磨パッド１を加工テーブル等の上面に固定し、上記した動作を繰り返すことにより、他方の側面１３側の切り込み部１５１〜１５５を形成する。

また、旋削加工の他に、研磨パッド１を回転させずに、複数の円環状の刃を研磨パッド１の側面１２及び１３に対してプレスするプレス加工により、切り込み部を形成することも可能である。

さらに、切り込み部を形成する部分以外の箇所を保持部材等で固定し、研磨パッドの両側面から刃物と当接させて溝を形成することも可能である。

図３（１）に示すように、上記した形状の研磨パッド１を図示しないスピンドルに取り付け、図３（１）の紙面に平行で垂直な平面上で回転させる。次に、既知のボールネジ、エアシリンダなどの移動手段（図示せず）によって、研磨パッド１またはウエハチャックテーブル３を移動し、図３（２）に示すように、研磨パッド１の外周縁部１１を半導体ウエハ２のノッチ部２２に嵌め込んで、押し当てる。同時に、外周縁部１１とノッチ部２２との接触部分に、ノズル３１を通じて、研磨粒子を分散させたスラリーを供給する。

これにより、半導体ウエハ２のノッチ部２２が研磨される。ここで、研磨パッド１の外周縁部１１をノッチ部２２に押し当てた状態で、図３（１）に示すように、半導体ウエハ２を矢印Ｒの方向に傾斜移動させて、ノッチ部２２の傾斜面及び端面を研磨する。

図４は本発明の実施例１の研磨パッド１を用いて、半導体ウエハ２のノッチ部２２を研磨する工程の前半を示す説明図である。図５は本発明の実施例１の研磨パッド１で、半導体ウエハ２のノッチ部２２を研磨する工程の後半を示す説明図である。図４（１）に示すように、研磨加工を進めるうちに、ノッチ部２２によって研磨パッド１の外周縁部１１の繊維の一部が掻き取られて、外周縁部１１が毛羽立ち、ヒゲが伸びたようなヒゲ状体１６、１７の元ができ始める。

図４（２）に示すように、ヒゲ状体１６、１７の元が研磨パッド１の中心側に向かって成長し始めると、ヒゲ状体１６、１７の根本が切り込み部１４５、１５５に達し、図５に示すように、ヒゲ状体１６、１７は研磨パッド１から剥がれ落ちる。

従って、ヒゲ状体が成長する前に研磨パッド１から確実に剥がれ落ちるため、ヒゲ状体の鞭打ち現象を回避でき、ヒゲ除去工具を用いて研磨パッドからヒゲを除去する作業が不要となる。そのため、研磨パッドによる半導体ウエハの研磨加工が中断しないため、半導体ウエハの研磨加工能率が向上する。また、ヒゲ除去工具の母材金属がパッドに付着し、これが半導体ウエハの品質に悪影響を与える恐れもなくなる。

次に本発明の実施例２について説明する。図６は本発明の実施例２の研磨パッド１単体を示す部品図であり、実施例１の図２相当図である。以下の説明では、上記実施例１と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例２は、切り込み部を、研磨パッド１の一方の側面１２と他方の側面１３で、異なる直径に形成した例である。すなわち、図６に示すように、研磨パッド１の側面１２、１３には、研磨パッド１の外周縁部１１と同心で、外周縁部１１の近傍に、円状の複数（５個）の切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５が各々形成されている。

図６に示すように、研磨パッド１の一方の側面１２の切り込み部１４１〜１４５の直径Ｄ１〜Ｄ５と、他方の側面１３の切り込み部１５１〜１５５の直径Ｄ１１〜Ｄ１５は、異なる直径に形成されている。また、切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５の深さＨは、実施例１と同様に、研磨パッド１の厚さＴの半分（Ｔ／２）未満に形成されている。

次に本発明の実施例３について説明する。図７は本発明の実施例３の研磨パッド１単体を示す部品図であり、部分拡大正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例３は、切り込み部を断続的な円弧状に形成した例である。すなわち、図７に示すように、研磨パッド１の一方の側面１２には、研磨パッド１の外周縁部１１と同心で、外周縁部１１の近傍に、断続的な円弧状（破線状）の複数（５個）の切り込み部１８１〜１８５が形成されている。図示はしないが、他方の側面１３にも、断続的な円弧状の複数（５個）の切り込み部が形成されている。

実施例１の連続した円弧状の切り込み部１４１〜１４５、１５１〜１５５は、プレス加工又は旋削加工で形成している。実施例３の断続的な円弧状の切り込み部１８１〜１８５は、切り込み部１８１〜１８５の直径Ｄ１〜Ｄ５と同じ直径の円環状の総形の刃物（刃が鋸の刃のように断続的に形成されている）を使用し、これを厚さ方向に押し込むことによりプレス加工で形成することができる。

次に本発明の実施例４について説明する。図８は本発明の実施例４の研磨パッド１単体を示す部品図であり、部分拡大正面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。

実施例４は、切り込み部を連続した円弧と断続的な円弧をつないだ形状に形成した例である。すなわち、図８に示すように、研磨パッド１の一方の側面１２には、研磨パッド１の外周縁部１１と同心で、外周縁部１１の近傍に、連続した円弧と断続的な円弧をつないだ形状の複数（５個）の切り込み部１９１〜１９５が形成されている。図示はしないが、他方の側面１３にも、連続した円弧と断続的な円弧をつないだ形状の複数（５個）の切り込み部が形成されている。

実施例４の連続した円弧と断続的な円弧をつないだ形状の切り込み部１９１〜１９５は、切り込み部１９１〜１９５の直径Ｄ１〜Ｄ５と同じ直径の円環状の総形の刃物を使用し、実施例３の場合と同様にプレス加工で形成することができる。

次に本発明の実施例５について説明する。図９は本発明の実施例５の研磨パッド単体を示す部品図であり、（１）は研磨パッド単体の正面図、（２）は（１）のＢ−Ｂ断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。

上記実施例は、直径の異なる同心状の複数の切り込み部で構成されているが、実施例５は、切り込み部を渦巻状に形成した例である。すなわち、図９に示すように、研磨パッド１の一方の側面１２には、外周縁部１１の近傍に、研磨パッド１の外周側から内周側に向かって、一本の渦巻状の切り込み部４１が形成されている。図示はしないが、他方の側面１３にも、一本の渦巻状の切り込み部４２が形成されている。

実施例５の渦巻状の切り込み部４１、４２は、渦巻状の切り込み部４１、４２と同じ形状の渦巻形の総形の刃物によるプレス加工、又は旋削加工で形成することができる。

上記各実施例では、切り込み部は、一方の側面１２と他方の側面１３に、各々複数形成されているが、各々１個だけ形成してもよい。また、上記実施例の切り込み部は、研磨パッド１の外周縁部１１と同心の円弧状に形成されているが、外周縁部１１とほぼ同心の円弧状であればよい。また、連続した円弧状の切り込み部、断続的な円弧状の切り込み部、連続した円弧と断続的な円弧をつないだ形状の切り込み部のうちの、二種類または三種類の切り込み部を混在させてもよい。

本発明の実施例１の研磨パッド単体を示す部品図であり、（１）は研磨パッド単体の正面図、（２）は（１）のＡ−Ａ断面図である。 図１（２）のＰ部拡大断面図である。 （１）は本発明の実施例１の研磨パッドで半導体ウエハのノッチ部を研磨する研磨装置を示す正面図、（２）は（１）のＱ矢視図であり、研磨パッドの外周縁部と半導体ウエハのノッチ部との接触部分の拡大平面図である。 本発明の実施例１の研磨パッドでウエハのノッチ部を研磨する工程の前半を示す説明図である。 本発明の実施例１の研磨パッドでウエハのノッチ部を研磨する工程の後半を示す説明図である。 本発明の実施例２の研磨パッド単体を示す部品図であり、図２相当図である。 本発明の実施例３の研磨パッド単体を示す部品図であり、部分拡大正面図である。 本発明の実施例４の研磨パッド単体を示す部品図であり、部分拡大正面図である。 本発明の実施例５の研磨パッド単体を示す部品図であり、（１）は研磨パッド単体の正面図、（２）は（１）のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ 研磨パッド
１１ 外周縁部
１２、１３ 側面
１４１、１４２、１４３、１４４、１４５ 切り込み部
１５１、１５２、１５３、１５４、１５５ 切り込み部
１６、１７ ヒゲ状体
１８１、１８２、１８３、１８４、１８５ 切り込み部
１９１、１９２、１９３、１９４、１９５ 切り込み部
２ 半導体ウエハ
２１ 外周縁部
２２ ノッチ部
３ ウエハチャックテーブル
３１ ノズル
４１、４２ 切り込み部

Claims (4)

1. ウエハの外周縁部に形成したノッチ部を研磨するために、不織布で形成された環状の研磨パッドであって、
   上記ノッチ部の輪郭とほぼ一致する断面形状に形成された外周縁部、及び、
   上記研磨パッドの外周縁部の近傍で、研磨パッドの両側面に形成され、研磨パッドの外周と実質的に同心の、連続あるいは断続した切り込み部を備えたこと
   を特徴とするウエハノッチ部の研磨パッド。
2. 請求項１に記載されたウエハノッチ部の研磨パッドにおいて、
   上記切り込み部は、研磨パッドにおける同じ半径位置でその厚さの中央部を残すようにして研磨パッドの両側面から向かい合うような対をなして形成されていること
   を特徴とするウエハノッチ部の研磨パッド。
3. 請求項２に記載されたウエハノッチ部の研磨パッドにおいて、
   上記切り込み部は、複数の対があり、各対が研磨パッドにおいてそれぞれ異なる半径位置に形成されていること
   を特徴とするウエハノッチ部の研磨パッド。
4. 請求項１に記載されたウエハノッチ部の研磨パッドにおいて、
   上記切り込み部は、研磨パッドにおける異なる半径位置において研磨パッドの両側面に対して交互に形成されていること
   を特徴とするウエハノッチ部の研磨パッド。

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