JPH11254309A - ウェーハ加工装置および加工方法 - Google Patents
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Abstract
びウェーハの両面を連続的に加工するための枚葉式ポリ
ッシング装置に関するものである。更に詳しくは、12
インチあるいはそれ以上の大口径のウェーハを枚葉式で
連続的にエッジ部とその両面をポリッシング加工する装
置およびその加工方法に係るものである。 【構成】本発明は、表面にポリッシング用パッドあるい
は研磨用砥石を貼付した定盤を、ウエ−ハ両面に配置し
てウェーハを挟持すると共に、前記定盤及び前記ウェー
ハの少なくとも何れか一方を回転させながらウェ−ハ表
面を加工するウェーハ加工装置において、前記定盤の径
は前記ウェーハの半径よりも大きく且つその直径よりも
小さく、かつ前記ウェーハはその外周縁部に当接する少
なくとも3個のガイドローラーに把持され、更に好まし
くは該ガイドローラーのうち少なくとも一つがポリッシ
ング用のローラーであることを特徴とするウェーハ加工
装置であり、更に該ウェーハ加工装置によるウェーハの
エッジポリッシングおよび表面のポリッシング加工方法
を提供する。
Description
リッシング装置に関するものであり、具体的にはウェー
ハの両面およびウェーハの外周縁部(エッジ部)を連続
的に加工するための枚葉式ポリッシング装置に関するも
のである。更に詳しくは、12インチあるいはそれ以上
の大口径のウェーハを枚葉式で連続的にエッジ部とその
両面をポリッシング加工する装置およびその加工方法に
関する。
たIC、LSIあるいは超LSI等の電子部品は、シリ
コンあるいはその他の化合物半導体の単結晶のインゴッ
ドを薄い円板状にスライスしたウェーハに多数の微細な
電気回路を書き込み分割した小片状の半導体素子チップ
を基に製造されるものであるが、近年、その生産性と効
率の向上といった必要性から、その原材料であるシリコ
ンウェーハ、あるいは化合物系のウェーハ(以下ウェー
ハと総称する)のサイズの大型化の傾向が著しく、特
に、シリコンウェーハの場合はその原料となるシリコン
単結晶インゴットの製造技術が向上し、直径12イン
チ、16インチといった大口径のものの生産も工業的に
行われるようになって来ている。
は、ラッピング、エッチング更にはポリッシングという
工程を経て、少なくともその片面が鏡面仕上げされた鏡
面ウェーハに加工されてゆく。従来、これらのウェーハ
面の加工は、スライシング後のウェーハの表面の凹凸や
平坦度の是正等形状精度の向上と基準面作りを目的とし
たラッピング工程においても、面粗さの向上を目的とし
たポリッシング工程においても、生産性と効率の向上の
ために、複数のウェーハを同時に加工する方法が行われ
ている。即ち、上下両面に、大型鋳鉄定盤あるいはポリ
ッシングパッドを貼付した定盤を具備した加工機が一般
的に使用されており、ウェーハの把持はキャリアを介し
て行われる。加工に際しては、複数枚のウェーハをセッ
トした状態で上下両定盤を圧接し微細砥粒を含んだ加工
液を供給しながら定盤およびウェーハを回転させて加工
を行うものである。また、最終の鏡面加工においては片
面のみの加工が行われることが多い。
のの口径が大型化してゆくと、それを複数枚同時加工す
るための加工機も大型化してゆく必要があり、それに伴
い加工機自体に要求される寸法精度の安定性も極めてシ
ビアなものとなるのみならずウェーハの着脱等に伴うハ
ンドリングの煩雑さも問題とされることが多く、複数枚
同時加工の特徴である生産性の良さを出すことは出来な
くなって来ていた。
題点を解決するために、ウェーハを複数枚同時にではな
く、一枚ずつ加工してゆくといういわゆる枚葉式加工方
式が注目され始めて来ている。この方式は相対する両面
に、例えばダイヤモンド砥石等を配置して高速回転せし
め、加工液を供給しつつ、その間にウェーハ等工作物を
スルーフィードさせて加工するといういわゆるグライン
ディングにより加工が進むものであり、ポリッシングに
より優れた鏡面を得るという目的には完全には合致しう
るものではなかった。
の鏡面に微細な電気回路が書き込まれて行くが、複雑か
つ緻密な電気回路が書き込まれ、半導体素子チップに分
割されるまではウェーハは最初の円板状の形状を保った
まま加工されるのであり、各加工工程の間には洗浄、乾
燥、搬送などの操作が入る。その間、ウェーハの外周側
面エッジの形状が切り立ったままでかつ未加工の粗な状
態の面であると、そこが各工程中に装置や他物体と接触
し微小破壊が起こり微細粒子が発生したり、その粗な状
態の面の中に汚染粒子を巻き込み、その後の工程でそれ
が散逸して精密加工を施した面を汚染し製品の歩留まり
や品質に大きな影響を与えたりすることが多い。これを
防止するために、ウェーハ加工の初期の段階でこのエッ
ジ部分の面取り(べべリング)を行ない更にその部分を
鏡面仕上げ(エッジポリッシング)することが一般に行
なわれている。
階で行うと、その後のウェーハ面の加工の段階の影響で
傷が入ったり、汚染を受けたりしてそれがまた、その後
の工程で逆汚染を引き起こし、製品の歩留まりや品質に
大きな影響を与えることが多い。換言すれば、面のポリ
ッシングとエッジポリッシングを別工程として非連続的
に加工を行うことに問題を擁しているのである。
口径のウェーハの加工に伴う問題点、およびエッジポリ
ッシングとの相関においての問題点に鑑み鋭意研究を行
ない、本発明になるウェーハ加工装置及び加工方法を開
発するに至ったものであり、その目的とする所は枚葉式
でウェーハの外周縁部(エッジ部)およびウェーハの両
面を連続的に加工するポリッシング装置を提供すること
にある。更に本発明の他の目的は該ポリッシング装置を
利用した加工方法を提供することにある。
リッシング用パッドあるいは研磨用砥石を貼付した定盤
を、ウエ−ハ両面に配置してウェーハを挟持すると共
に、前記定盤及び前記ウェーハの少なくとも何れか一方
を回転させながらウェ−ハ表面を加工するウェーハ加工
装置において、前記定盤の径は前記ウェーハの半径より
も大きく且つその直径よりも小さく、かつ前記ウェーハ
はその外周縁部に当接する少なくとも3個のガイドロー
ラーに把持されることを特徴とするウェーハ加工装置に
より達成できる。前記ガイドローラーのうち少なくとも
一つがポリッシング用のローラーであることが好まし
い。更に本発明の他の目的は、両面をラッピング加工
し、更に外周縁部のべべリング加工を施した後エッチン
グを行なったウェーハを前述の加工装置にセットし、相
対する定盤をウェーハに圧接し回転を行ないつつ、ポリ
ッシングローラーの溝部分の周速度がウェーハの外周の
周速度より速くなるような回転数で駆動させてウェーハ
のエッジポリッシングを行なった後、該ポリッシングの
駆動を止めフリー回転とし、然る後、前記定盤の回転数
を上げてウェーハ表面のポリッシング加工を行なうこと
を特徴とする加工方法にて達成される。
シング用のローラーは必要に応じて駆動ローラーであり
またフリーローラーにもなり得るものである。また、ポ
リッシング用パッドについては特に限定を受けるもので
はないが例えば合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂
加工品、合成皮革あるいはこれ等の複合品の内少なくと
も一つであることが好ましい。更に、研磨用砥石につい
ても特に限定を受けるものではないが、例えばウェーハ
のポリッシング用に特に好適なコロイダルシリカを、比
較的軟質でかつ低結合度の樹脂で固定した合成砥石を用
いることが好ましい。また、本発明のポリッシング装置
の相対する2枚の定盤は上下に配置されたいわゆる水平
タイプものであってもよいし、また左右に配置されたい
わゆる両頭タイプのものであってもよい。
置の具体例を説明するが、これにより特に限定を受ける
ものではない。図1は本発明になるウェーハ加工装置一
実施例を示す装置の側面図であり、図2はその平面図で
ある。本具体例は相対する両定盤をウェ−ハの上下に配
置した形式のものである。ウェーハ1のエッジ部はガイ
ドローラー5、5’およびポリッシング用ローラー6に
より把持されており、その表面はポリッシングパッド4
を貼付した上定盤2および下定盤3により挾持された構
造である。また、ポリッシング用ローラーのウェーハの
エッジ部に当接する溝状の部分6’にもポリッシングパ
ッドと同等の素材が貼付してある。加工用の砥粒を含有
したスラリー状加工液は上下定盤に穿孔された供給孔
7、8より加工作用面に供給される。上下両定盤2、3
はそれぞれ駆動装置(図示せず)により別個に駆動され
るものとし、またポリッシング用ローラー6も別個の駆
動装置(図示せず)により独立に駆動される構造を有す
る。ガイドローラー5、5’およびポリッシングローラ
ー6は、ウェーハのエッジ部を把持しその水平を維持す
るためのものであるから、適当な圧力でウェーハを抑え
る機能を有するものであり、また必要に応じてその抑え
圧力を加減できるようにしてある。
て従動回転し、その従動の程度は前述のガイドローラー
5、5’およびポリッシングローラー6の抑え圧力を加
減することによってコントロールすることができる。ウ
ェーハ1はこのようにして従動し、上下定盤2、3との
相対的位置を変化させてゆく。ここにおいて、上下定盤
2、3の径をウェーハ1の半径よりも大きくしておけば
加工はウェーハ面の全面をカバーすることになり、加工
されていない部分が残ったり、加工斑が出来たりすると
いった好ましからざる現象を回避することが出来る。ま
た、上下定盤2、3の径がウェーハの直径とほぼ同等で
あると定盤とウェーハとの相対的位置関係が変化しない
ため、定盤の中心部と外周部の回転による周速度の差が
そのまま加工斑として残ることがあるので好ましくな
い。更にまた、上下定盤2、3の径がウェーハの直径よ
り大きいと本発明の構造をとることができなくなる。
述の通り上下定盤に穿孔された供給孔7、8より供給さ
れ定盤の回転に伴う遠心力によりウェーハの加工作用面
に均質に拡散されるようになるが、ポリッシングパッド
の形状をその均質な拡散をより円滑にするような形状、
例えば放射状あるいは螺旋状の溝を有するものとするこ
とが好ましい。
装置のポリッシング作用部分全体が液槽9中に浸漬され
ている。液層9の中にはウェーハのポリッシングに必要
な加工液、例えばコロイダルシリカを含んだ加工液が満
たされている。加工は全てこの液層の中で行われるの
で、この場合加工液の供給孔を設ける必要はなく、また
加工液はポリッシング作用面において常時均質に存在し
ている。
用したウェーハの加工方法について図1および図2を用
いて説明する。上下定盤2、3の表面およびポリッシン
グローラー6の溝部分6’の表面には同等のポリッシン
グパッドが貼付してある。両面をラッピング加工し、更
に外周縁部のべべリング加工を施した後エッチングを行
ったウェーハ1を図2および図3に示す装置にセット
し、相対する上下定盤をウェ−ハのそれぞれの表面に圧
接し回転してウェーハを従動回転せしめる。この状態で
ポリッシングローラー6をその溝部分6’の周速度がウ
ェーハ1の外周の周速度より速くなるようにして強制駆
動回転させながら接触させ加工液を施与しつつエッジ部
分のポリッシングを行なう。エッジポリッシング終了
後、ポリッシングローラー6の駆動をやめフリーローラ
ーとし、次にガイドローラーの抑え圧力を低下し、上下
定盤の回転数を上げて供給孔7、8より加工液を供給し
つつウェーハ両面のポリッシング加工を行なう。ポリッ
シング加工時の好ましい加工圧力は100〜500g/
cm2程度、好ましい定盤回転数は100〜1000r
pm程度である。
加工装置用いた加工方法を具体的に説明する。 実施例 ポリッシングパッドとして、ロデール・ニッタ社製のシ
ートSUBA400の1.27mm厚みのものを用い、
これを上下定盤面とポリッシングローラーの溝表面に貼
付した。加工液としてコロイダルシリカを主成分とした
弱アルカリスラリーを用いて以下の条件で300mmΦ
サイズのエッチング後のウェーハの加工を行なった。そ
の結果表面およびエッジ面取り部分は全域において良好
な仕上げ状態が得られ、未加工で残った部分や斑、異常
傷等の欠点は見られなかった。
置によれば、より大型化が進み、かつより精密化が進行
するシリコンウェーハ等半導体素材の加工において、ポ
リッシングとエッジポリッシングの両工程が同一の装置
の中において、連続的に行なうことが可能となり工程省
略が可能となったのみならず、この装置により、大口径
ウェーハの加工におけるハンドリングの煩雑さを解消す
ることができ更に加えて装置の軽量化、コンパクト化も
達成できた。また、この装置を使用すれば、他の工程の
装置との連続化、ライン化も従来のバッチ式の装置に比
較して容易でありその及ぼす効果は極めて大である。
る。
る。
す側面図である。
ー 6 ポリッシングローラー 6’ ポリッシングロ
ーラー溝 7 加工液供給孔(上定盤側) 8 加工液供給孔
(下定盤側) 9 液槽
Claims (6)
- 【請求項1】表面にポリッシング用パッドあるいは研磨
用砥石を貼付した定盤を、ウエ−ハ両面に配置してウェ
ーハを挟持すると共に、前記定盤及び前記ウェーハの少
なくとも何れか一方を回転させながらウェ−ハ表面を加
工するウェーハ加工装置において、前記定盤の径は前記
ウェーハの半径よりも大きく且つその直径よりも小さ
く、かつ前記ウェーハはその外周縁部に当接する少なく
とも3個のガイドローラーに把持されていることを特徴
とするウェーハ加工装置。 - 【請求項2】ガイドローラーのうち少なくとも一つがポ
リッシング用のローラーであることを特徴とする請求項
第1項記載のウェーハ加工装置。 - 【請求項3】ポリッシング用のローラーが駆動ローラー
であることを特徴とする請求項第2項記載のウェーハ加
工装置。 - 【請求項4】ポリッシング用パッドが合成樹脂発泡体、
不織布、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれ等
の複合品のうち少なくとも一つからなるものであること
を特徴とする請求項第1項ないし第3項記載のウェーハ
加工装置。 - 【請求項5】研磨用砥石がコロイダルシリカを砥粒成分
として固形化した合成砥石であることを特徴とする請求
項第1項ないし第5項記載のウェーハ加工装置。 - 【請求項6】両面をラッピング加工し、更に外周縁部の
べべリング加工を施した後エッチングを行なったウェー
ハを請求項第1項ないし第5項記載の加工装置にセット
し、相対する定盤をウェーハ表面に圧接し回転を行ない
つつ、ポリッシングローラーの溝部分の周速度をウェー
ハの外周の周速度より速くなるような回転数で駆動させ
てウェーハのエッジポリッシングを行なった後、該ポリ
ッシングローラーの駆動を止めフリー回転とし、然る
後、前記定盤の回転数を上げてウェーハ表面のポリッシ
ング加工を行なうことを特徴とするウェーハ加工方法。
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