JP2000158304A - 平面研削方法及び鏡面研磨方法 - Google Patents

平面研削方法及び鏡面研磨方法

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JP2000158304A JP10335737A JP33573798A JP2000158304A JP 2000158304 A JP2000158304 A JP 2000158304A JP 10335737 A JP10335737 A JP 10335737A JP 33573798 A JP33573798 A JP 33573798A JP 2000158304 A JP2000158304 A JP 2000158304A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】インフィード型平面研削装置を用いた平面研削
を行った後の鏡面研磨において、従来よりも少ない研磨
量で研削条痕を完全に除去できるようにした平面研削方
法を提供する。 【解決手段】互いに独立に回転駆動する相対向する2つ
の円形の定盤を、一方の定盤の側端部が他方の定盤の回
転軸の軸心に一致するように、互いに側方にずらして対
向配置し、上記一方の定盤の対向面には砥石を固着する
とともに、上記他方の定盤の対向面にはウェーハを固定
させ、上記2つの定盤を互いに回転させ、かつ、少なく
ともいずれか1つの定盤を相対方向に移動させながら、
もう1つの定盤に圧接し、上記ウェーハの表面を研削す
る平面研削方法において、上記砥石によって研削される
ウェーハ表面の全面に形成される研削条痕の周期が1.
6mm以下となるように制御して該ウェーハ表面を研削
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インフィード型の
平面研削装置による半導体シリコンウェーハ等の薄板
(以下単にウェーハということがある)の平面研削方法
及び鏡面研磨方法に関する。
【0002】
【関連技術】半導体シリコンウェーハの加工方法とし
て、従来から、スライスされたウェーハの外周部を面取
りした後、ラップ、エッチングを行い、その後表面を鏡
面研磨することが行われていた。
【0003】ところで、エッチング工程ではラップによ
る加工歪みを除去するため、通常両面で取り代40μm
程度のエッチングを行っているが、このエッチングによ
りウェーハの平坦度は悪化するため、鏡面研磨後の最終
ウェーハの平坦度を低下させる要因となっていた。
【0004】そこで、近年、ラップの代替として、ある
いは平坦度を修正するためエッチング工程の後に平面研
削を行うようになってきた。平面研削ではラップのよう
な深い加工歪みが入らないために平面研削の後、エッチ
ング無しにあるいは非常に浅いエッチング(両面除去量
4−5μm)するだけで研磨可能となるために従来に比
べてウェーハの平坦度を向上させることができる利点が
ある。
【0005】さらに、半導体シリコンウェーハなどの円
形薄板を平面研削する場合、最近では、図1に示すよう
なインフィード型の平面研削装置12が用いられるよう
になってきている。この平面研削装置12は、後に詳述
するが、互いに独立に回転駆動する上下2つの円形の定
盤14,16を、上定盤14の側端部18が下定盤16
の回転軸20の軸心20aに一致するように、互いに側
方にずらして上下に対向配置し、上記上定盤14の下面
には砥石22を固着するとともに、上記下定盤16の上
面にはウェーハWを固定させ、上記上下の定盤14,1
6を互いに回転させ、かつ、少なくとも一方の定盤を垂
直方向に移動させながら、他方の定盤に圧接し、上記ウ
ェーハWの表面を研削するようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の様な
インフィード型の平面研削装置12を用いた場合、一般
に上定盤の回転軸24と下定盤の回転軸20との間に
は、若干の平行度誤差があるため、ウェーハWの表面の
砥石22の軌跡として上半面または下半面の軌跡だけ
が、図2に示すように、凹凸の研削条痕26として一定
の周期eをもってウェーハWの研削面に現れる。この研
削条痕26の周期eは研削条件によって変動し、大きく
なったり[図2(a)]、小さくなったりする[図2
(b)]。
【0007】この研削条痕26はその後の通常取り代1
0μmの鏡面研磨では除去できず、完全に除去する為に
は20〜30μm研磨しなければならないという問題が
あった。
【0008】なお、従来は、ラップ時に、局所的に深い
ピットができ、このピットはエッチングにおいても除去
できず10μm程度の研磨が必要であった。また、10
μm以上の研磨を行うことは、従来に比べ研磨工程の生
産性を低下させるばかりでなく、平坦度も悪化するた
め、研磨量の増加はぜひ避けなければならない。
【0009】本発明者らはインフィード型平面研削装置
を用いて平面研削する際にウェーハ表面に残留する研削
条痕を研磨量10μm以下で除去可能となるような平面
研削方法について種々検討を重ねた結果、研磨条痕の周
期と研磨条痕を除去するための研磨量との間に相関関係
があるという知見を得、さらに検討を進めたところ、研
削条痕の周期を所定値以下とするとウェーハの口径にか
かわらず研磨量を10μm以下とすることができること
を見出し本発明を完成した。
【0010】本発明は、インフィード型平面研削装置を
用いた平面研削を行った後の鏡面研磨において、従来よ
りも少ない研磨量で研削条痕を完全に除去できるように
した平面研削方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の平面研削方法は、互いに独立に回転駆
動する相対向する2つの円形の定盤を、一方の定盤の側
端部が他方の定盤の回転軸の軸心に一致するように、互
いに側方にずらして対向配置し、上記一方の定盤の対向
面には砥石を固着するとともに、上記他方の定盤の対向
面にはウェーハを固定させ、上記2つの定盤を互いに回
転させ、かつ、少なくともいずれか1つの定盤を相対向
方向に移動させながら、もう1つの定盤に圧接し、上記
ウェーハの表面を研削する平面研削方法において、上記
砥石によって研削されるウェーハ表面の全面に形成され
る研削条痕の周期が1.6mm以下となるように制御し
て該ウェーハ表面を研削することを特徴とする。
【0012】なお、上記した一方の定盤の対向面に固着
される砥石としては若干弾力性のあるレジノイド砥石が
好ましい。該砥石の番手としては、#2000以上の細
かい粒度のものが好適である。
【0013】また、上記した研削条痕を1.6mm以下
に制御する方法としては、スパークアウト時のウェーハ
の回転数を調整することにより行うこともできるし、あ
るいはエスケープ時のウェーハの回転数及び戻り速度を
調整することにより行うこともできる。
【0014】さらに、上記研削条痕の周期の制御をエス
ケープ時の砥石がウェーハから離れる直前で少なくとも
ウェーハが1回転する間のウェーハ回転数を調整するこ
とにより行うことも可能である。
【0015】本発明のウェーハの鏡面研磨方法は、上記
した平面研削方法によって平面研削されたウェーハに対
して鏡面研磨処理を施すことを特徴とする。このウェー
ハの鏡面研磨方法によって、従来より少ない研磨量で研
磨条痕を完全に除去した鏡面研磨ウェーハを得ることが
できる。
【0016】
【作用】上記のように研削条痕の周期によって研磨に違
いが生じる理由としては、研削条痕の周期が大きい場
合、図3(a)に示すように、研磨布30がウェーハW
の研削条痕26の凹凸に倣うように接触するため、容易
に凹凸が解消しないと考えられ、逆にこの周期が短くな
ると、図3(b)に示すように凹部に比べて凸部により
強く接触するようになるため、凹凸が解消し易くなると
考えられる。このようなメカニズムによりウェーハの直
径に関係なく特定の周期以下に制御すれば研磨代を減ら
すことが可能となる。
【0017】また、この条痕の周期の値は2πr/(砥
石回転数/ウェーハ回転数)(rはウェーハ半径であ
る)で表される。よって、条痕の周期を1.6mm以下
に制御することは、砥石回転数又はウェーハ回転数を調
整することによって行うことができる。
【0018】しかし、砥石は比較的高速回転であり、こ
れを調整するのは機械的に見て大変難しいため、ウェー
ハの回転数で調整するのが好ましい。
【0019】また、弾性のある砥石を用いた場合エスケ
ープ時の戻り速度を小さくする(例えば0.01μm/
sec以下)と、しばらくはウェーハに接触しているた
めスパークアウト時と同様の効果を得ることができる。
【0020】ここでスパークアウト時とは所定量の研削
を終了し研削砥石の送りを停止した時点でまだ、砥石も
ウェーハも回転している状態の時を意味し、エスケープ
時とはスパークアウトの状態から研削砥石をウェーハか
ら離す方向に移動させる時を意味する。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に本発明方法に用いられるイ
ンフィード型の平面研削装置の1例を図1に基づいて説
明する。図1はインフィード型平面研削装置の1例を示
す概略側面説明図である。
【0022】図1において、12はインフィード型の平
面研削装置で、互いに独立に回転駆動する相対向する2
つの円形の定盤14,16を有している。これらの2つ
の円形の定盤14,16は相対向して配置すれば、その
相対向する方向は上下、左右、その他の斜め方向などい
ずれの方向でもよいが、図1には上下方向に相対向して
配置した例を示してあるので、以下の説明においては、
相対する2つの円形の定盤14,16は、それぞれ上定
盤14及び下定盤16として説明する。
【0023】該上下の定盤14,16は、上下方向に相
対向して配置されているが、上定盤14の側端部18が
下定盤16の回転軸20の軸心20aに一致するよう
に、互いに側方にずらされている。
【0024】該上定盤14の下面には砥石22が固着さ
れている。該下定盤16の上面にはウェーハWを吸着固
定することのできる真空吸着機構(図示せず)が設けら
れている。研削されるウェーハWは下定盤16の上面に
該真空吸着機構によって吸着固定される。24は該上定
盤14の回転軸である。
【0025】上記した上下の定盤14,16を回転さ
せ、かつ、少なくとも一方の定盤を垂直方向に移動させ
ながら、他方の定盤に圧接し、下定盤16の上面に固定
されたウェーハWの表面を研削する。
【0026】なお、砥石22としては、レジノイド砥石
が好適である。レジノイド砥石は、僅かに弾力性を備え
ており、研削時にはその圧力により砥石自体が若干収縮
するようになっており、良好な研削が行われる。
【0027】さらに、研削時における研削ダメージを少
なくするために、該砥石22の番手としては、#200
0以上の細かい粒度の砥石を使用するのが好適である。
【0028】本発明の平面研削方法は、半導体シリコン
ウェーハの加工に好適に用いられるが、その場合の加工
工程は、例えば、スライス工程、面取り工程、ラップ工
程、エッチング工程、片面平面研削工程(本発明の平面
研削方法を適用)、両面鏡面研磨工程、片面仕上げ鏡面
研磨工程の順序で行われる。また、平面研削工程の後
に、ウェーハの形状を崩さない程度のエッチングを行っ
てもいいし、鏡面面取りを行っていいことも勿論であ
る。
【0029】上記した平面研削装置12を用いて研削す
る手順は以下の通りである。 (1)上下の定盤14,16を互いに離れた状態で下定
盤16にウェーハWを真空吸着により固定する。 (2)上定盤14を回転させながら徐々に下降させウェ
ーハWを研削する。この時、ウェーハWも同時に回転さ
せておく。ここで、例えば、砥石22の回転数は480
0rpm、ウェーハWの回転数は20rpm、砥石22
の下降速度(送り速度)は0.3μm/sec程度に設
定される。 (3)ウェーハWを10μm削ったところで砥石22の
下降を停止する。砥石22とウェーハWの回転はそのま
ま続行する。この状態をスパークアウトという。 (4)砥石22を徐々に上昇させる。これをエスケープ
という。 (5)砥石22が元の位置まで上昇したところで停止さ
せ、同時に砥石22の回転及びウェーハWの回転を停止
させる。 (6)ウェーハWの真空吸着を解除しウェーハWを取り
出す。
【0030】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、
本発明がこれらの実施例に限定されて解釈されるもので
ないことはいうまでもない。
【0031】(実験例1)直径6″、8″及び12″の
エッチング済みウェーハについてスパークアウトからエ
スケープ時のウェーハ回転数を20(通常条件)、1
8、16、14、12、10、8、6rpmとした条件
でそれぞれ3枚ずつを上記した平面研削装置12を用い
平面研削加工〔砥石の回転数:4800rpm、砥石の
下降速度(送り速度):0.3μm/sec、砥石の材
質:ディスコ社製レジン#2000、研削量:10μ
m〕を行った後、両面研磨機により、20μm(両面)
の研磨を行った。
【0032】上記両面研磨機による両面研磨処理におい
ては研磨布としてSUBA−600(ロデールニッタ社
製)を用い、研磨剤はAJ−1325(日産化学社製)
を使用した。
【0033】なお、平面研削後にウェーハの外周部表面
に残留する研削条痕の周期は次式(1)で表される。
【0034】
【数1】 条痕周期=2πr/(砥石回転数/ウェーハ回転数)...(1)
【0035】上記式(1)において、rはウェーハ半径
である。
【0036】上記した両面研磨を行った各ウェーハにつ
いて魔鏡観察により条痕の有無を調査し、結果を表1に
示す。
【0037】
【表1】
【0038】表1において、研磨代20μmの欄の○は
研削条痕の残留無し、×は研削条痕の残留有りを示す。
【0039】表1の結果から、ウェーハの直径に係ら
ず、研削条痕の周期を1.6mm以下とした時にはすべ
てのウェーハについて両面20μm(片面10μm)の
研磨で研削条痕が除去できることが判った。
【0040】(実験例2)また、スパークアウト時のウ
ェーハ回転数を20rpmのままとしてエスケープ時の
ウェーハ回転数を上記と同様に変化させて全く同じ実験
を行った。なお、エスケープ時の砥石の上昇速度(戻り
速度)は低速(0.01μm/sec)と高速(0.3
μm/sec)の2通りで行った。
【0041】その結果、砥石の上昇速度(戻り速度)を
低速とした場合は、上記スパークアウト時のウェーハ回
転数を変えた実験と同様な結果が得られたが、砥石の上
昇速度(戻り速度)を高速にした場合には、全てのウェ
ーハで研削条痕が残留した。
【0042】この理由としては、使用した砥石がレジノ
イド砥石(レジン#2000)であるため、その弾性に
より研削中に若干砥石自体が圧縮された状態になってお
り、エスケープ時に砥石の上昇速度(戻り速度)が遅い
場合には、しばらくはウェーハに接触しているため、そ
の時のウェーハ回転数による周期で研削条痕が形成され
る。
【0043】この場合、砥石の上昇速度(戻り速度)
は、少なくとも、ウェーハが1回転する間、砥石とウェ
ーハが接触している程度の低速度とする必要があり、砥
石の弾性によりその速度は変わってくると考えられる。
弾性の大きい砥石を使用すれば比較的速い上昇速度(戻
り速度)でもエスケープ時のウェーハ回転数による周期
で研削条痕が形成されるが、固い砥石を用いた場合に
は、かなり低速にしてもスパークアウト時のウェーハ回
転数による研削条痕が残留すると考えられる。
【0044】また、砥石の上昇速度(戻り速度)が速い
場合には、直に砥石がウェーハから離れるため、スパー
クアウト時の条痕がそのままウェーハに残留すると考え
られる。
【0045】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、イ
ンフィード型平面研削装置を用いる平面研削において、
ウェーハ外周部の研削条痕の周期を所定値以下とするこ
とにより、従来よりも少ない研磨量でウェーハ表面の研
削条痕を完全に除去することができ、そのため生産性及
びウェーハの平坦度の向上が可能となるという大きな効
果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 インフィード型平面研削装置の1例を示す概
略側面説明図である。
【図2】 インフィード型平面研削装置によって、平面
研削を行ったウェーハの研削面に現われる研削条痕を示
す図面で、(a)は周期が大きい研削条痕及び(b)は
周期が小さい研削条痕をそれぞれ示す。
【図3】 平面研削を行ったウェーハの研削面を研磨す
る際のウェーハ研削面と研磨布との接触状態を示す説明
図で、(a)は研削条痕の周期が大きい場合及び(b)
は研削条痕の周期が小さい場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
12:平面研削装置、14:上定盤、16:下定盤、1
8:上定盤の側端部、20:下定盤の回転軸、20a:
軸心、22:砥石、24:上定盤の回転軸、30:研磨
布、W:ウェーハ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390004581 三益半導体工業株式会社 群馬県群馬郡群馬町足門762番地 (72)発明者 加藤 忠弘 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社半導体白河 研究所内 (72)発明者 大嶋 久 新潟県中頚城郡頚城村大字城野腰新田596 番地2 直江津電子工業株式会社内 (72)発明者 岡部 啓一 長野県更埴市大字屋代1393番地 長野電子 工業株式会社内 Fターム(参考) 3C043 BA03 BA09 CC04 CC13

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに独立に回転駆動する相対向する2
    つの円形の定盤を、一方の定盤の側端部が他方の定盤の
    回転軸の軸心に一致するように、互いに側方にずらして
    対向配置し、上記一方の定盤の対向面には砥石を固着す
    るとともに、上記他方の定盤の対向面にはウェーハを固
    定させ、上記2つの定盤を互いに回転させ、かつ、少な
    くともいずれか一つの定盤を相対向方向に移動させなが
    ら、もう一つの定盤に圧接し、上記ウェーハの表面を研
    削する平面研削方法において、上記砥石によって研削さ
    れるウェーハ表面の全面に形成される研削条痕の周期が
    1.6mm以下となるように制御して該ウェーハ表面を
    研削することを特徴とするウェーハの平面研削方法。
  2. 【請求項2】 前記砥石がレジノイド砥石であることを
    特徴とする請求項1記載のウェーハの平面研削方法。
  3. 【請求項3】 前記砥石の番手が#2000以上の細か
    い粒度であることを特徴とする請求項1又は2記載のウ
    ェーハの平面研削方法。
  4. 【請求項4】 前記研削条痕の周期の制御をスパークア
    ウト時のウェーハの回転数を調整することにより行うこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のウェ
    ーハの平面研削方法。
  5. 【請求項5】 前記研削条痕の周期の制御をエスケープ
    時のウェーハ回転数及び戻り速度を調整することにより
    行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載
    のウェーハの平面研削方法。
  6. 【請求項6】 前記研削条痕の周期の制御をエスケープ
    時の砥石がウェーハから離れる直前で少なくともウェー
    ハが1回転する間のウェーハ回転数を調整することによ
    り行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記
    載のウェーハの平面研削方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項記載の方法
    によって平面研削されたウェーハに対して鏡面研磨処理
    を施すことを特徴とするウェーハの鏡面研磨方法。
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