JP2001257183A - 半導体ウェーハの研磨方法 - Google Patents

半導体ウェーハの研磨方法

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JP2001257183A
JP2001257183A JP2000067468A JP2000067468A JP2001257183A JP 2001257183 A JP2001257183 A JP 2001257183A JP 2000067468 A JP2000067468 A JP 2000067468A JP 2000067468 A JP2000067468 A JP 2000067468A JP 2001257183 A JP2001257183 A JP 2001257183A
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Japan
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polishing
wafer
semiconductor wafer
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cloth
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JP2000067468A
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Yoshimichi Ono
良道 大野
Kei Komatsu
圭 小松
Masamitsu Fukuda
雅光 福田
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハの外周ダレを抑制して、ウェーハの
平坦度の向上が図れる半導体ウェーハの研磨方法を提供
する。 【解決手段】 張り合わせSOI基板Wの活性層用ウェ
ーハw1を研磨布11の研磨作用面に押し付けて研磨定
盤12、研磨ヘッド13を回転し、ウェーハw1の研磨
面を研磨する。この際、ウェーハw1の面取り空間aが
予めウェーハw1よりも研磨速度が大きいろう製の被覆
材16で埋められているので、研磨布11のリバウンド
量R1が抑えられる。結果、ウェーハw1の外周部は、
この研磨布11のリバウンドによる接触を受けなくな
り、ウェーハw1の外周ダレが小さくなり、ウェーハ平
坦度も高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体ウェーハの
研磨方法、詳しくは半導体ウェーハの研磨によるウェー
ハ外周部のダレを防ぎ、平坦度を高めた半導体ウェーハ
の研磨方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェーハの一種である張り合わせ
SOI基板は、活性層用ウェーハと支持基板用ウェーハ
とを常温で張り合わせた後、張り合わせの接合力を強化
するための張り合わせ熱処理を施し、さらに活性層用ウ
ェーハの外周部の面取り、それから活性層用ウェーハの
表面研削での薄肉化、続いて鏡面研磨されて仕上げられ
ている。この鏡面研磨時に、活性層用ウェーハに外周ダ
レが生じて、この活性層用ウェーハの品質保証除外領域
であるウェーハ外周部がさらに劣化していた。具体的に
は、活性層用ウェーハの最外周から所定距離だけウェー
ハ半径方向内側の領域で外周ダレが発生していた。その
ため、この領域内では、例えば活性層用ウェーハが1〜
3μmという薄さの高精度の良品である場合、研磨によ
る外周ダレの影響により外周部の活性層厚が薄くなり、
ウェーハの品質保証領域が小さくなっていた。そのた
め、ユーザー側では、後のデバイス作製工程で各種の制
約を受けていた。
【0003】ここで、図4および図5を参照して、従来
の研磨装置を説明する。図4は、従来手段に係る半導体
ウェーハの研磨方法に用いられる半導体ウェーハの研磨
装置の正面図である。図5は、従来手段に係る半導体ウ
ェーハの研磨方法に用いられる半導体ウェーハの研磨装
置の使用中の要部拡大断面図である。なお、図5ではバ
ックパッドによりウェーハを保持する方式の研磨装置を
挙げている。図4および図5に示すように、この従来の
半導体ウェーハの研磨装置100は、上面に研磨布10
1が展張された研磨定盤102と、張り合わせSOI基
板Wを装着する研磨ヘッド104とを備えている。研磨
ヘッドの下面にウェーハを固定するテンプレート103
の内側には、保水性を有する不織布製などのバックパッ
ド105が配設されている。
【0004】研磨時には、バックパッド105に純水を
供給し、その表面張力によって張り合わせSOI基板W
をその裏面側から保持する。ここでいう張り合わせSO
I基板Wは、活性層用ウェーハw1と支持基板用ウェー
ハw2とを張り合わせ、さらに活性層用ウェーハw1の
外周部を面取りした後、このウェーハw1の表面が研削
された2層式の基板である。なお、両ウェーハw1,w
2間の張り合わせ界面には、埋め込み酸化膜w3が介在
されている。ただし、必ずしもこの埋め込み酸化膜w3
は介在させなくてもよい。次に、研磨砥粒を含む研磨液
(スラリー)を研磨面に供給しながら、この研磨ヘッド
104を研磨定盤102上で自転および定盤半径方向
(図4の矢印X方向)へ往復動(揺動)させることで、
この張り合わせSOI基板Wの研磨面を研磨布101に
よって鏡面研磨する。張り合わせSOI基板Wは、支持
基板用ウェーハw2の裏面がバックパッド105に水張
りされた状態(その他、ワックス張りされたり、真空吸
着される場合もある)で研磨ヘッド104に装着され
て、回転される。なお、研磨液には、通常、研磨砥粒と
しての焼成シリカやコロイダルシリカ(シリカゾル)の
ほか、加工促進剤としてのアミン、ヘイズ抑制剤として
の有機高分子などが含まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来技
術のウェーハの研磨装置によれば、図5に示すように、
活性層用ウェーハw1の外周部が面取りされて、この部
分に環状の面取り空間aが現出される。これにより、研
磨時の研磨布101のリバウンド量Rが大きくなって
(例えば100μm以下)、活性層用ウェーハw1の外
周部の方が、ウェーハ中央部に比べて研磨布101に接
触する単位面積当たりの圧力が増加し、これにより活性
層用ウェーハw1の外周ダレが促進されるという問題点
があった。そこで、この発明者らは、鋭意研究の結果、
あらかじめ活性層用ウェーハ(半導体ウェーハ)の外周
部の面取り空間を充填材により埋めてしまえば、その
後、研磨する際に研磨布のリバウンド(研磨布の一部が
たわんで面取り空間に入り込むこと)が小さくなって、
その外周ダレを抑えることができることを知見し、この
発明を完成させた。
【0006】
【発明の目的】そこで、この発明は、ウェーハの外周ダ
レを抑制し、しかもウェーハの平坦度の向上が図れる半
導体ウェーハの研磨方法を提供することを、その目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、研磨布の研磨作用面に、研磨液を供給しながら、回
転中のテンプレートの内側に保持された半導体ウェーハ
を押し付けて研磨する半導体ウェーハの研磨方法におい
て、前記半導体ウェーハの外周部をシリコンに比べて研
磨速度がはやくなる被覆材で被覆することで、面取りに
よってウェーハ外周部に現出された面取り空間を埋めた
後、該被覆材によって研磨布のリバウンドを抑制しなが
ら研磨する半導体ウェーハの研磨方法である。この半導
体ウェーハの研磨方法に採用される研磨装置としては、
例えばワックスを使用しないワックスレスタイプのもの
が挙げられる。もちろん、ワックス研磨タイプのもので
もよい。一般的なワックスレス装置は、ウェーハ直径よ
り若干大径な孔部内にバックパッド(スエードパッドな
ど)を配置したテンプレートを用い、このバックパッド
の表面にある発泡層(ナップ部)と、ウェーハ裏面とに
純水などを供給して、その純水の表面張力を利用し、ウ
ェーハのハンドリングを行う。
【0008】なお、テンプレートに貼着される半導体ウ
ェーハの枚数は1枚(枚葉式)でもよいし、2枚以上
(バッチ式)でもよい。ただし、枚葉式であれば、装置
の設計などが容易になる。半導体ウェーハとしては、例
えばシリコンウェーハ,ガリウム砒素ウェーハなどが挙
げられる。このウェーハは単独ウェーハでもよいし、張
り合わせSOI基板のような積層タイプのウェーハでも
よい。研磨布としては、例えば硬質ウレタンパッド,C
eO2 パッドなどが挙げられる。
【0009】研磨液としては、例えば焼成シリカやコロ
イダルシリカ(研磨砥粒)、アミン(加工促進材)およ
び有機高分子(ヘイズ抑制材)などを混合したものを採
用することができる。コロイダルシリカとは、珪酸微粒
子の凝集が起こらないで一次粒子のまま水中に分散した
透明もしくは不透明の乳白色のコロイド液を形成して存
在する。また、テンプレートとして、このテンプレート
の研磨布側の端面と半導体ウェーハの研磨面との高さを
略揃えたものを使用して、研磨布のリバウンド(入り込
み)をさらに抑制するようにしてもよい。なお、ここで
いうテンプレートの研磨布側の端面と半導体ウェーハの
研磨面との高さを略揃えるとは、研磨時において、研磨
布のリバウンド量が0〜10μmになるような、研磨布
側の端面とウェーハ研磨面との高さの差の範囲をいう。
【0010】被覆材は、半導体ウェーハの素材に対して
接着性の良いものが好ましい。例えば、ろう、ワック
ス、水溶性ウレタンなどが挙げられる。そのほか、半導
体ウェーハに着脱自在な被覆材でもよい。被覆材の研磨
速度は1〜50μm/分、特に5〜10μm/分が好ま
しい。1μm/分未満では、被覆材の研磨速度と半導体
ウェーハの研磨速度とが近づきすぎるので、研磨後の半
導体ウェーハの平坦度が悪化するという不都合が生じ
る。また、50μm/分を超えると被覆材の研磨時の脱
離量が多くなり、面取り空間の被覆材による充填効果は
弱まり、外周ダレが発生しやすい。ちなみに、シリコン
ウェーハの研磨速度は0.1〜1μm/分程度である。
【0011】請求項2に記載の発明は、前記被覆材が、
ろう、ワックス、水溶性ウレタンフォームのうちの何れ
か1つである請求項1に記載の半導体ウェーハの研磨方
法である。これらのろうおよびワックスは、研磨後、ア
ルコール類により簡単に除去することができる。また、
水溶性ウレタンは純水で洗い流せる。
【0012】
【作用】この発明によれば、半導体ウェーハを研磨布の
研磨作用面に押し付けた状態で回転して、この半導体ウ
ェーハの研磨面を研磨する。このとき、あらかじめ半導
体ウェーハの面取り空間が被覆材で埋まっているので、
研磨布のリバウンドを抑えながら研磨することができ
る。その結果、半導体ウェーハの外周部は、研磨布のリ
バウンドによる接触を受けなくなる。これにより、半導
体ウェーハの外周ダレが小さくなるとともに、ウェーハ
平坦度も高まる。被覆材には、半導体ウェーハの素材よ
りも研磨速度が大きく、支障なく研磨できるものを採用
しているので、研磨面の研磨には支障がない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図1は、この発明の第1の実施例に
係る半導体ウェーハの研磨方法に用いられる半導体ウェ
ーハの研磨装置の説明図である。図2は、この発明の第
1の実施例に係る半導体ウェーハの研磨方法に用いられ
る半導体ウェーハの研磨装置の使用中の要部拡大断面図
である。
【0014】図1において、10は半導体ウェーハの研
磨装置(以下、研磨装置という場合がある)であり、こ
の研磨装置10は、表面に研磨布11が展張された研磨
定盤12と、この上方に配設された研磨ヘッド13とを
備えている。研磨布11には、直径300〜600mm
の独立気泡型の硬質ポリウレタンパッドが用いられてい
る。
【0015】研磨ヘッド13の下面には、張り合わせS
OI基板Wを固定する環状のテンプレート14が設けら
れ、テンプレート14の内側には保水性を有する不織布
製のバックパッド15が収納されている。この発明の特
徴は、単結晶シリコンよりも研磨速度が大きくなり(1
〜50μm/min)、かつこのシリコンとの接着性が
良いろう製の被覆材16で活性層用ウェーハw1の外周
部を被覆することで、面取りによりウェーハ外周部に現
れた環状の面取り空間aを被覆材16で埋めた点であ
る。なお、ここでは、被覆材16の表面と、活性層用ウ
ェーハw1の表面とはその高さが略同じに揃えられてい
る。
【0016】次に、この研磨装置10を用いた張り合わ
せSOI基板の研磨方法を説明する。図1および図2に
示すように、研磨時には、まずバックパッド15に純水
を供給し、その表面張力によって張り合わせSOI基板
W、具体的には支持基板用ウェーハw2を裏面側から保
持する。このとき、テンプレート14に保持された張り
合わせSOI基板Wは、その研磨面(活性層用ウェーハ
w1の表面)の高さが、テンプレート14の研磨布11
側の端面により若干下方へ突出している。しかも、活性
層用ウェーハw1の面取り空間aが被覆材16によって
埋められている。これにより、テンプレート14と活性
層用ウェーハw1の外周部との間に空間領域が現出され
ない。
【0017】その後、研磨ヘッド13から所定の押し付
け力で、張り合わせSOI基板Wの活性層用ウェーハw
1を研磨定盤12上の研磨布11の研磨作用面に押し付
ける。このとき、上述したように面取り空間aは被覆材
16により埋まっている。そのため、従来のように面取
り空間aの内部で研磨布11が大きくリバウンドしな
い。これにより、第1の実施例でのリバウンド量は、従
来のリバウンド量R(100μm以下)よりも小さなリ
バウンド量R1(0〜10μm)となる。よって、活性
層用ウェーハw1の外周部は、リバウンドによる研磨布
11との接触を避けることができ、これにより研磨作用
面に対する単位時間当たりの接触面積が、ウェーハ外周
部とウェーハ中央部とで略等しくなるまで減少する。そ
の結果、活性層用ウェーハw1の外周ダレを低減させる
ことができ、よってウェーハ平坦度も高まる。
【0018】その後、この活性層用ウェーハw1を研磨
定盤12上の研磨布11の研磨作用面に押し付けた状態
を維持して、研磨布11上に研磨液を供給しながら、研
磨定盤12を回転させる。しかも、これと同時に研磨ヘ
ッド13を所定の回転速度で回転させるとともに、この
研磨ヘッド13を所定の揺動速度、所定の圧力、所定の
揺動幅Lで定盤半径方向に向かって揺動させて、ウェー
ハ表面の研磨面を研磨する。なお、ここでは被覆材16
の素材として、活性層用ウェーハw1の素材であるシリ
コンよりも研磨速度が十分に大きいろうを採用したの
で、研磨面の研磨時に支障はない。なお、この所定時間
の研磨後、張り合わせSOI基板Wに付着したろうは、
アルコール系の溶剤によって除去することができる。
【0019】次に、図3を参照して、この発明の第2の
実施例に係る半導体ウェーハの研磨方法を説明する。図
3は、この発明の第2の実施例に係る半導体ウェーハの
研磨方法に用いられる半導体ウェーハの研磨装置の使用
中の要部拡大断面図である。図3に示すように、この第
2の実施例の半導体ウェーハの研磨方法の特徴は、張り
合わせSOI基板Wに代えて、単葉のシリコンウェーハ
W1を採用した点である。この場合にも、シリコンウェ
ーハW1の外周部が、ろう製の被覆材16により被覆さ
れており、張り合わせSOI基板Wほどの大きさはない
ものの、その面取り空間aがこの被覆材16によって埋
められている。なお、ここでの研磨布11のリバウンド
量R2(0〜10μm)は、第1の実施例のリバウンド
量R1と略同じ数値であった。その他の構成、作用およ
び効果は、第1の実施例と略同様であるので説明を省略
する。
【0020】
【発明の効果】この発明によれば、半導体ウェーハの面
取り空間を、半導体ウェーハの素材よりも研磨速度が大
きい被覆材によって埋めて研磨したので、研磨時の研磨
布のリバウンドを抑えることができる。これにより、半
導体ウェーハの外周ダレを減少させることができる。ま
た、その結果、半導体ウェーハの平坦度を高めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例に係る半導体ウェーハ
の研磨方法に用いられる半導体ウェーハの研磨装置の正
面図である。
【図2】この発明の第1の実施例に係る半導体ウェーハ
の研磨方法に用いられる半導体ウェーハの研磨装置の使
用中の要部拡大断面図である。
【図3】この発明の第2の実施例に係る半導体ウェーハ
の研磨方法に用いられる半導体ウェーハの研磨装置の使
用中の要部拡大断面図である。
【図4】従来手段に係る半導体ウェーハの研磨方法に用
いられる半導体ウェーハの研磨装置の正面図である。
【図5】従来手段に係る半導体ウェーハの研磨方法に用
いられる半導体ウェーハの研磨装置の使用中の要部拡大
断面図である。
【符号の説明】
10 研磨装置、 11 研磨布、 14 テンプレート、 16 被覆材、 W 張り合わせSOI基板、 a 面取り空間。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 雅光 東京都千代田区大手町1丁目5番1号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 Fターム(参考) 3C058 AB04 AC04 BA07 CB01 CB02 DA17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 研磨布の研磨作用面に、研磨液を供給し
    ながら、回転中のテンプレートの内側に保持された半導
    体ウェーハを押し付けて研磨する半導体ウェーハの研磨
    方法において、 前記半導体ウェーハの外周部をシリコンに比べて研磨速
    度が大きい被覆材で被覆することにより、面取りによっ
    てウェーハ外周部に現出された面取り空間を埋めた後、
    該被覆材によって研磨布のリバウンドを抑制しながら研
    磨する半導体ウェーハの研磨方法。
  2. 【請求項2】 前記被覆材が、ろう、ワックス、水溶性
    ウレタンのうちの何れか1つである請求項1に記載の半
    導体ウェーハの研磨方法。
JP2000067468A 2000-03-10 2000-03-10 半導体ウェーハの研磨方法 Pending JP2001257183A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7459397B2 (en) 2004-05-06 2008-12-02 Opnext Japan, Inc. Polishing method for semiconductor substrate, and polishing jig used therein
JP2019165152A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 エイブリック株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法及び半導体集積回路装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7459397B2 (en) 2004-05-06 2008-12-02 Opnext Japan, Inc. Polishing method for semiconductor substrate, and polishing jig used therein
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