JPH0994746A - 半導体ウェーハの面取り部鏡面化方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェーハの面取り部鏡面化方法におい
て、研磨クロスのライフを長くし、かつ短時間で良好な
鏡面状態を得ることができる方法と装置の提供。 【解決手段】 円盤状不織布１１からなる研磨クロスを
重ね合わせて円柱状に保持する研磨体１０を回転させ
て、研磨体１０を回転させて互いに近接する方向に移動
させ、ウェーハ１の面取り部を不織布の端面に一定圧力
で接触させて、ノズル２０より砥液を滴下させながら研
磨を行うと、ウェーハ１の外周部は不織布１１の端面に
埋入するように面取り部全体が接触し、不織布１１に保
持された研磨液とともに研磨され、一回でウェーハ１の
端面とテーパー面を研磨できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、既に面取り加工
された半導体ウェーハの面取り部を、回転する研磨布ク
ロスに砥液を滴下させながら研磨を行い鏡面化を行う方
法の改良に係り、研磨クロスに不織布を用い、回転する
不織布の厚み端面にウェーハの面取り部をを接触させて
鏡面研磨することにより、研磨効率の向上とクロスライ
フの長寿命化を図った半導体ウェーハの面取り部鏡面化
方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日の半導体集積回路素子の集積度が著
しく向上した現状では、デバイス製造工程において、外
周面の欠け防止のため面取りが行われ、さらに、外周面
からの発塵防止、面取り部の強度向上を目的に、外周面
取り部の鏡面化が行われている。

【０００３】半導体ウェーハの面取り部の鏡面装置とし
て、特開昭６４−７１６５６号公報には、円筒状をなす
ドラム部材の外周面に研磨布を貼着し、ウェーハを保持
し回転させ、接触させて研磨する装置が提案されてい
る。

【０００４】また、特開平５‐９０２３４号公報には、
ウレタン樹脂、硬化剤及び発泡剤から構成され、回転駆
動される円形研磨板の外周部に形成された略Ｖ字型の溝
部に半導体ウェーハの端面を回転させながら所定の圧力
で接触させると共に、その接触部に液状の研磨剤を滴下
して研磨する方法及び装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記半導体ウェーハの
面取り部鏡面化方法において、前者の方法では、研磨ク
ロスのライフが短く、クロスの交換、貼着に手間がかか
る等の問題点があった。また、後者方法では、ウレタン
樹脂、硬化剤及び発泡剤からなる円形研磨板では面取り
部全域を一度に研磨できないできないため、図５Ａ，Ｂ
に示すごとく、半導体ウェーハ１の端面１ａとテーパー
面１ｂ，１ｂに分けて、それぞれ円形研磨板２の平面部
あるいは円形研磨板２のＶ字型溝部３で研磨しなければ
ならなず、また、研磨液の保持能力が劣るため研磨効率
が悪く、多大の研磨時間を要する等の問題点があった。

【０００６】この発明は、これら上述の問題を解決する
ためものであって、半導体ウェーハの面取り部鏡面化方
法において、研磨クロスのライフを長くし、かつ短時間
で良好な鏡面状態を得ることができる半導体ウェーハの
面取り部鏡面化方法とその装置の提供を目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、半導体ウェー
ハの面取り部鏡面化に際して、使用する研磨クロスの長
寿命化と、短時間で良好な鏡面状態を得ることの相反す
る条件を満足する方法を目的に、研磨クロスの材質と研
磨面との関係について種々検討した結果、研磨クロスに
不織布を使用し、その厚み端面にウェーハを接触させて
研磨することにより目的を達成できることを知見し、こ
の発明を完成した。

【０００８】すなわち、この発明は、半導体ウェーハの
外周面取り部を回転する研磨クロスと研磨液で鏡面研磨
する面取り部の鏡面化方法において、研磨クロスに不織
布を用い、当該不織布の所要厚みの外周端面に半導体ウ
ェーハの外周面取り部を接触させ研磨を行う半導体ウェ
ーハの面取り部鏡面化方法である。

【０００９】また、発明者は、上記構成の鏡面化方法に
おいて、不織布からなる研磨クロスを厚み方向に複数枚
重ね合わせたものを用いる方法、研磨クロスの回転軸と
半導体ウェーハの回転軸が相対的に傾斜している方法、
不織布の硬度がＪＩＳＡ硬度で５０°〜９５°の範囲で
ある方法、を併せて提案する。

【００１０】さらに、この発明は、不織布からなる研磨
クロスを重ね合わせて円柱状に保持した研磨体を回転駆
動させる研磨体回転駆動機構と、半導体ウェーハの保持
回転機構と、前記ウェーハの外周面取り部と研磨体の外
周面を一定圧力で接触させる際に相対的に押圧並びにウ
ェーハの位置合わせを行う位置制御機構と、前記研磨体
を芯出し成形するための切削治具を有する芯出し機構
と、前記接触部に所定の砥液を滴下可能にした研磨液機
構とを有している半導体ウェーハの面取り部鏡面化装置
である。

【００１１】また、発明者は、上記構成の鏡面化装置に
おいて、研磨体の回転軸と半導体ウェーハの回転軸が相
対的に傾斜可能に構成された半導体ウェーハの面取り部
鏡面化装置を併せて提案する。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明による半導体ウェーハの
面取り部鏡面化方法を、図面に基づいて詳述する。図１
はこの発明による鏡面研磨装置の正面説明図である。図
２は図１において、研磨クロス軸を傾けたときの研磨装
置の側面説明図である。図３は図２の正面斜視説明図で
ある。図４はこの発明による研磨時の研磨クロスと半導
体ウェーハの関係を示す説明図である。

【００１３】この発明による半導体ウェーハ面取り部鏡
面化用の研磨装置は、ここでは、円盤状不織布１１から
なる研磨クロスを重ね合わせて円柱状に保持する研磨体
１０機構と、研磨体１０を回転駆動させる機構と、ウェ
ーハ１の位置合わせを行うための位置制御機構と、前記
ウェーハ１の保持・回転機構と、前記ウェーハ１と不織
布からなる研磨体１０を一定圧力で接触させる押圧機構
と、前記研磨体１０を芯出し成形するためのダイヤモン
ド砥石を持つ芯出し機構と、ノズル２０から所定の砥液
を滴下するための研磨液機構を有している。

【００１４】この発明において、円盤状研磨クロスを構
成する不織布には、材質がポリエステル、ナイロン等の
繊維質とウレタンなどの合成ゴムからなるものを使用す
るが、現在の技術では厚みが５ｍｍ以下のものしかでき
ないため、できるだけ厚いものを使用して単独で用いる
か、あるいはこれを所要枚数積層して使用する。

【００１５】不織布は材質的には、ポリエステル、ナイ
ロン等の合成繊維質とウレタンなどの合成ゴムからなる
が、繊維質とゴムの量比は選定する材質の組合せにより
適宜選定する必要があり、不織布の硬度は、ＪＩＳＡ硬
度で５０°未満では、所要の形態に形成できないほか研
磨寿命が短くなる問題があり、逆に、９５°を越えると
面取り部全域を一度に研磨できなくなり、また研磨疵が
発生し易くなるなどの問題があるため、硬度は５０°〜
９５°の範囲とする。さらに好ましい硬度は、６０°〜
７０°の範囲である。

【００１６】研磨体１０は、ここではウェーハ外径ある
いは予定研磨回数に応じて選定した外径１００〜２００
ｍｍ、厚み５ｍｍのリング状不織布１１を５〜１５枚程
度、重ね合わせて内径部を貫通する心棒材１２の両端に
フランジ１３にて挟み込み固定する構成からなるが、重
ね合わせた不織布を固定でき研磨体自体を回転駆動可能
にする機構を具備できる構成であればいずれの構成も採
用可能である。回転駆動も上記心棒材１２の一方あるい
は両方を支持して回転駆動する構成から後述のウェーハ
との位置合わせを行うために、回転駆動可能に支持機構
全体が所要方向に移動可能に構成されるなどの種々の構
成が採用できる。

【００１７】前記ウェーハ１の保持・回転機構には、こ
こではウェーハ１の下面を吸着保持して回転するバキュ
ーム型の構成を採用するが、吸着面を逆方向としたり、
接着したり両面より挟むなどいずれの固着方法も採用す
ることができる。

【００１８】前記ウェーハ１と不織布からなる研磨体１
０を一定圧力で接触させる押圧機構、また、ウェーハ１
の位置合わせを行うための位置制御機構は、前記ウェー
ハ１の保持・回転機構と研磨体１０機構のいずれかを固
定側として、一方を移動可能に位置制御を行う構成や、
双方を移動可能にして所定の原点より位置制御を行う構
成などが採用できる。

【００１９】前記研磨体１０を芯出し成形するためのダ
イヤモンド砥石を持つ芯出し機構には、不織布の材質や
硬度に応じてダイヤモンド砥粒の番手を適宜選定したダ
イヤモンドホィールを、研磨体に当接させて所定の真円
度となるように研磨する構成が採用できる。例えば、他
に、バイトなどの切削治具を研磨体に当接させる等の機
構が採用できる。

【００２０】ノズル２０から所定の砥液を滴下するため
の研磨液機構には、所定のタンクからポンプで圧送する
等の機構が採用できる。砥液としては、ＳｉＯ₂等の研
磨剤を含むアルカリ性研磨液が好ましい。

【００２１】次に上述のごとく構成される鏡面化装置の
作動について説明する。まず、電動モーターの駆動作用
下に回転軸を介して積層した不織布からなる研磨体１０
が回転され、ダイヤモンドホィールを回転させながら近
づけ、研磨体１０の芯出し成形を行う。次いで、半導体
ウェーハ１が、ウェーハ保持・回転機構を構成する図示
しない回転台上に配置され、真空ポンプの作用下に吸引
穴を介してこの回転台に吸着される。

【００２２】研磨される半導体ウェーハ１を回転させ、
また、研磨体１０を回転させて互いに近接する方向に移
動させ、ウェーハ１の面取り部を不織布の端面に一定圧
力で接触させて、ノズル２０より砥液を滴下させながら
研磨を行う。この際、図４に示すごとく、ウェーハ１の
外周部は不織布１１の端面に埋入するように面取り部全
体が接触し、不織布１１に保持された研磨液とともに研
磨され、一回でウェーハ１の端面１ａとテーパー面１
ｂ，１ｂを研磨できる。一定枚数研磨後、ウェーハ１と
不織布１１の接触位置を変えて研磨を行う。ウェーハ１
が不織布と不織布の間に来る時は、ウェーハ１が入り込
まないように位置を飛ばして加工を行い、これを繰り返
した後、クロスライフ終了時には、前記ダイヤモンドホ
ィールにて、不織布の外径を、１ｍｍ程度小さく芯出し
成形を行い、再び研磨を行うことができる。

【００２３】また、図２及び図３に示すごとく、研磨体
１０の回転軸をＹ軸方向にθだけ傾けることによって、
研磨クロスとウェーハ１の接触面積を上げることがで
き、研磨能率を上げることが可能であり、さらに、上記
のような研磨位置を飛ばして加工を行わなくても、不織
布と不織布の間にウェーハが入り込むことなく研磨する
ことができる。ここでは、研磨体１０の回転軸を傾斜さ
せたが、ウェーハ１側の回転軸を傾斜あるいは双方を傾
斜させることも可能である。

【００２４】

【実施例】

実施例１ 前述した図１に示す鏡面研磨装置を用いて、外径は２０
０ｍｍ、厚み５ｍｍの不織布を８枚重ねて厚みを４０ｍ
ｍとした研磨体を用いて研磨を行った。ダイヤモンドホ
ィールによる不織布研磨クロス芯出し成形時間は１０〜
２０秒で可能であった。不織布を用いることにより、従
来のように溝成形することなく一度に面取り部全域を研
磨することができ、不織布が砥液の保持性に優れている
ことから、短時間での研磨が可能で、非常に良好な鏡面
研磨面が得られた。

【００２５】実施例２ 図１において、一か所で一定枚数研磨後、接触位置を１
ｍｍずらし研磨を行い、ウェーハが不織布と不織布の間
に来るときは、ウェーハが入り込まないように飛ばして
研磨を行った。８枚目の不織布で研磨後、上記ダイヤモ
ンドホィールにて外径を１９９ｍｍに再芯出し成形した
後研磨を行った。この動作を繰り返し、外径１００ｍｍ
まで加工することができた。不織布クロスの交換なしで
数万枚の加工が可能であり、さらにクロスの交換もフラ
ンジにて不織布クロスを挟み込むだけなので短時間での
交換が可能であった。

【００２６】

【発明の効果】この発明による半導体ウェーハの面取り
部鏡面化方法と装置は、不織布クロスの端面を研磨に用
いることにより、図４のように一度に面取り部全域の研
磨が可能であり、また、砥液の保持性にも優れているた
め短時間での研磨が可能である。

【００２７】さらに、不織布を多数枚重ねて使用するこ
と、クロスライフ終了時にはダイヤモンド砥石にて再び
芯出し成形を行い、これを繰り返すことにより、従来と
同等あるいはそれ以上のクロスライフを得ることができ
る。また、不織布は柔らかくウェーハに傷を付けること
が少なく、研磨方向にスジ状の研磨痕がない完全な鏡面
が得られる。実施例にも明らかなように、不織布はダイ
ヤモンド砥石にて容易に再成形を行うことができ、これ
によりクロスライフの大幅な向上が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による鏡面研磨装置の正面説明図であ
る。

【図２】図１において、研磨クロス軸を傾けたときの研
磨装置の側面説明図である。

【図３】図２の正面斜視説明図である。

【図４】この発明による研磨時の研磨クロスと半導体ウ
ェーハの関係を示す説明図である。

【図５】Ａは従来のウレタン樹脂、硬化剤及び発泡剤か
らなる円形研磨板での半導体ウェーハ端面研磨時を示す
説明図であり、Ｂは半導体ウェーハテ一パー面研磨時を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェーハ １ａ 端面 １ｂ，１ｂ テーパー面 ２ 円形研磨板 ３ Ｖ字型溝部 １０ 研磨体 １１ 不織布 １２ 心棒材 １３ フランジ ２０ ノズル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェーハの外周面取り部を回転す
   る研磨クロスと研磨液で鏡面研磨する面取り部の鏡面化
   方法において、研磨クロスに不織布を用い、当該不織布
   の所要厚みの外周端面に半導体ウェーハの外周面取り部
   を接触させ研磨を行う半導体ウェーハの面取り部鏡面化
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、不織布からなる研磨
   クロスを厚み方向に複数枚重ね合わせたものを用いる半
   導体ウェーハの面取り部鏡面化方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、研磨ク
   ロスの回転軸と半導体ウェーハの回転軸が相対的に傾斜
   している半導体ウェーハの面取り部鏡面化方法。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２又は請求項３におい
   て、不織布の硬度がＪＩＳＡ硬度で５０°〜９５°の範
   囲である半導体ウェーハの面取り部鏡面化方法。
5. 【請求項５】 不織布からなる研磨クロスを重ね合わせ
   て円柱状に保持した研磨体を回転駆動させる研磨体回転
   駆動機構と、半導体ウェーハの保持回転機構と、前記ウ
   ェーハの外周面取り部と研磨体の外周面を一定圧力で接
   触させる際に相対的に押圧並びにウェーハの位置合わせ
   を行う位置制御機構と、前記研磨体を芯出し成形するた
   めの切削治具を有する芯出し機構と、前記接触部に所定
   の砥液を滴下可能にした研磨液機構とを有している半導
   体ウェーハの面取り部鏡面化装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、研磨体の回転軸と半
   導体ウェーハの回転軸が相対的に傾斜可能に構成された
   半導体ウェーハの面取り部鏡面化装置。