JP3399180B2

JP3399180B2 - ウェーハ面取り部仕上げ加工方法および加工装置

Info

Publication number: JP3399180B2
Application number: JP23927895A
Authority: JP
Inventors: 文彦長谷川; 泰嘉黒田; 正幸山田
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: JPH0957585A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハ面取り部
仕上げ加工方法および加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウェーハの加工方法として、ウェ
ーハ外周の欠けを防止するための面取り工程、ウェーハ
の厚さバラツキをなくすためのラッピング工程、破砕層
および砥粒が食い込んで汚染した部分をなくすためのエ
ッチング工程、ウェーハの面取り部および主面の研磨工
程を順次に行うものが知られている。また、１９９４年
２月２８日に日刊工業新聞社から発行された「半導体材
料基礎工学」に記載の方法のように、前記方法におい
て、ラッピング工程と面取り工程とを逆にしたものも知
られている。しかし、後者の方法では、ラッピング時の
ウェーハの外周は角のままとなっているため、ラッピン
グ時にウェーハ外周の欠けが生じ、またさらに、Ｓｉ屑
によりウェーハの主面が傷付いてしまう危険性があっ
た。そのため、現在では、前者の方法のように、面取り
工程の後にラッピング工程を行うのが主流になってい
る。

【０００３】なお、前者の方法の変形として、前記面取
り工程において、粒度の大きな砥石（例えば８００番）
で研削をしてウェーハの外周を丸めて面取りした直後
に、粒度の小さな砥石（例えば１５００番）でもってそ
の面取り部を研削するものもあり、この方法では、後の
エッチング工程で面取り部の平滑度が多少劣化はするも
のの、粒度の大きな砥石だけの場合に比べて、エッチン
グ工程後の平滑度が高いため、後に行われる面取り部の
研磨工程での作業が容易となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面取り
工程の後にラッピング工程を行うものでは、ラッピング
時に面取り部の平面形状および断面形状の崩れが生じ、
その後にこの形状崩れを直す機会がないため、形状崩れ
状態のままでウェーハが半導体デバイスの製造工程に送
られ、フォトリソグラフィ工程においてレジストの切れ
が悪くなったりすることもあり、今後益々進むであろう
半導体デバイスの高集積化に対応できないという問題が
あった。

【０００５】また一方において、ラッピング工程の直後
に行われるエッチング工程では、従来、フッ酸、硝酸お
よび酢酸の混合液にウェーハを浸す、いわゆる酸エッチ
ングが行われていたが、この酸エッチングでは、ラッピ
ング後のウェーハの平坦度保持が困難である上、使用後
のエッチング液の廃液処理にコストがかかることから、
最近では、酸エッチングに代わり、水酸化ナトリウムあ
るいは水酸化カリウムの液にウェーハを浸す、いわゆる
アルカリエッチングが主流になってきている。しかし、
このアルカリエッチングは異方性エッチングであり、等
方性エッチングである酸エッチングとは異なるため、ウ
ェーハの裏面や面取り部が特に荒れてその平滑度が劣化
し、裏面や面取り部の処理が必要となり、特に後者の面
取り部の処理では、面の粗さを所定の粗さ以下にして目
標の平滑度とするための研磨時間が酸エッチングに比べ
て数倍大きくなってしまうという問題があった。また、
アルカリエッチングの場合、ウェーハの裏面の平滑度を
向上するため、面研磨工程において、ウェーハをキャリ
アにセットし、上下に配された定盤に張られたバフによ
ってウェーハの表裏面を同時に研磨することも行われて
いるが、このようにしてウェーハの表裏面を研磨する
と、キャリアの内壁によってウェーハの面取り部が削ら
れ、面取り部の断面形状の崩れが発生し、後のデバイス
製造におけるフォトリソグラフィ工程でのレジストの切
れが悪くなったりし、高集積化の阻害原因となってい
た。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みなされたもので
あり、半導体デバイスの高集積化に対応でき、しかも、
面取り部の研磨を迅速に行うことができるウェーハ面取
り部仕上げ加工方法および加工装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の面取り部
仕上げ加工方法は、インゴットをスライスして得られた
ウェーハの外周を研削によって面取りし、前記ウェーハ
のラッピングおよびエッチングを行った後に、前記ウェ
ーハの面取り部を研磨するにあたり、前記エッチング後
前記研磨前に、当該面取り部を研削するようにしたこと
を特徴とする。

【０００８】請求項２記載の面取り部仕上げ加工方法
は、インゴットをスライスして得られたウェーハの外周
を研削によって面取りし、前記ウェーハのラッピングお
よびエッチングを行った後に、前記ウェーハの面取り部
を研磨するにあたり、前記エッチング後前記研磨前に、
前記ウェーハの表裏面の同時研磨と、当該面取り部の研
削とをこの順で行うようにしたものである。

【０００９】請求項３記載の面取り部仕上げ加工方法
は、請求項１または請求項２記載の面取り部仕上げ加工
方法において、前記エッチングはアルカリエッチングで
あることを特徴とするものである。

【００１０】

【００１１】上記した手段によれば、半導体デバイスの
製造工程に送られる前のウェーハの面取り部の平面形状
および断面形状を適正化することができる。したがっ
て、半導体デバイスの製造工程のレジストの切れが悪く
なったりする心配がなくなる。また、特にアルカリエッ
チングによってウェーハの外周の平滑度が損なわれた場
合であっても、エッチング工程の後に行われる研削によ
って外周の平滑度をある程度回復あるいは向上させるこ
とができる。したがって、後に行われる面取り部の研磨
時間が短くて済むことになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

Ａ．実施例のウェーハの加工方法は、図１に示すよう
に、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、両
面研磨工程、面取り部研削・研磨工程および表面研磨工
程を順次に行うものである。

【００１３】（１）面取り工程インゴットを内周刃あるいはワイヤソーでスライスして
得られたウェーハの外周を研削液を供給しつつ砥石によ
って丸く削って面取り部を形成する。ウェーハの外周が
角のままだと工程途中で欠けたりＳｉ屑が発生し、集積
回路の不良の原因となるからである。この面取りに使用
される砥石の粒度は特に制限はされないが３００〜８０
０番程度である。なお、「外周」とは、特に断らない限
り、図３に示すノッチＮ付きのウェーハＷにあってはノ
ッチＮを含む全周を、図９に示すオリエンテーションフ
ラット（以下「オリフラ」という）Ｏ付きのウェーハＷ
にあってはオリフラＯを含む全周を指す。

【００１４】（２）ラッピング工程面取り工程の終了したウェーハに圧力を加え、シリカ
（ＳｉＯ₂ ）、ジルコニア（ＺｒＯ₂ ）やアルミナ（Ａ
ｌ₂Ｏ₃）等の砥粒と脂肪酸塩等を添加物として加えたス
ラリーを用い、ウェーハの片面あるいは両面をラップす
る。内周刃あるいはワイヤソーでのインゴットの切断に
よって、ウェーハの厚さと平行度が決まるが、必ずばら
つきがあるので、それを補正するためである。

【００１５】（３）エッチング工程水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムの液にウェー
ハを浸すことによりウェーハの表面のエッチングを行
う。ラッピング工程等を経て得られたウェーハの表面に
は、破砕層（砕けて荒れた部分）や汚染した部分（砥粒
が食い込んだ部分）が存在するので、これらを除去する
ためである。

【００１６】（４）両面研磨工程ウェーハをキャリアにセットし、上下に配された定盤に
張られたバフによって研磨液を供給しつつウェーハの表
裏面を同時に研磨する。この両面研磨を行うのは、ウェ
ーハの平坦度を大幅に向上させたり、裏面の平滑度を向
上させてＳｉ屑の発生を防止したりするためである。

【００１７】（５）面取り部研削・研磨工程再びウェーハの外周（ノッチＮ付きのウェーハＷにあっ
てはノッチＮを除く）を砥石によって丸く削り取る。ラ
ッピング工程およびエッチング工程によって面取り部の
平面形状および断面形状が崩れたり、面取り部の平滑度
が損なわれるので、面取り部の形状を適正化すると共
に、面取り部の平滑度を高めるためである。この面取り
に使用される砥石の粒度は特に制限はされないが１００
０〜３０００番程度である。その後、ウェーハの外周を
バフ等によって研磨する。前工程の研削加工によって生
じた加工歪除去や、表面平滑化によってデバイス工程途
中のＳｉ屑やＳｉ微粉の発生を防止するためである。

【００１８】（６）表面研磨工程また、ウェーハの表面を研磨液を供給しつつバフによっ
て研磨する。

【００１９】Ｂ．面取り部の加工装置図２には面取り部の研削・研磨を行う加工装置の一例が
示されている。この加工装置１は面取り部研削装置２と
面取り部研磨装置３とを備え、ウェーハＷの面取り部の
研削とその面取り部の研磨とを連続的に行えるようにな
っている。

【００２０】このうち面取り部研削装置２は、ウェーハ
Ｗを収納したカセット４を取り付けるためのカセット取
付け部（イ）と、カセット４から取り出されたウェーハ
Ｗのセンタリングやオリフラ／ノッチ位置出しを行う位
置決め部（ロ）と、ウェーハＷの外周（ノッチＮを除
く）を研削するための外周研削部（ハ）とを有し、一
方、面取り部研磨装置３は、ウェーハＷのノッチＮを研
磨するためのノッチ研磨部（ニ）と、ウェーハＷの外周
（ノッチＮを除く）を研磨するための外周研磨部（ホ）
と、ウェーハＷを洗浄するための洗浄部（ヘ）と、ウェ
ーハＷを収納するカセット４を取り付けるためのカセッ
ト取付け部（ト）とを有している。そして、この加工装
置１においては、カセット取付け部（イ）にローダ２０
が、位置決め部（ロ）には図示しない位置決め装置が、
外周研削部（ハ）には外周研削装置２１が、ノッチ研磨
部（ニ）にはノッチ研磨装置３０が、外周研磨部（ホ）
には外周研磨装置３１が、洗浄部（ヘ）には図示しない
洗浄装置が、カセット取付け部（ト）にはアンローダ３
２がそれぞれ設けられている。また、この加工装置１に
おいては、ローダ２０によって位置決め部（ロ）に送ら
れ、ここで位置決めされたウェーハＷを、外周研削部
（ハ）、ノッチ研磨部（ニ）、外周研磨部（ホ）および
洗浄部（ヘ）に搬送する搬送装置４０（図５参照）が設
けられている。

【００２１】ローダ２０は、図４に示すように、多数の
ウェーハＷを積層状態に保持可能なカセット４を昇降さ
せる昇降装置（図示せず）と、このカセット４からウェ
ーハＷを１枚ずつ取り出すベルトコンベア２０ａとを備
え、カセット４の下側に保持されているウェーハＷから
順にベルトコンベア２０ａによって１枚ずつウェーハＷ
を取り出し、位置決め部（ロ）に送れるようになってい
る。

【００２２】搬送装置４０は、図５に示すように、アー
ム４０ａを備えており、このアーム４０ａは位置決め部
（ロ）、外周研削部（ハ）、ノッチ研磨部（ニ）、外周
研磨部（ホ）および洗浄部（ヘ）の配列方向に往復移動
可能となっている。また、アーム４０ａの先端部下側に
は吸着盤４０ｂが設けられている。この吸着盤４０ｂ
は、図示しない空気管（図示せず）を通じて、同じく図
示しない吸引ポンプに連結されている。また、吸着盤４
０ｂはモータ４０ｃによって回転できるようになってい
る。

【００２３】外周研削装置２１は、図６に示すように、
円筒状の砥石２１ａを２つ備えている。各砥石２１ａの
外周には、ウェーハＷの外周を受容する溝（総形溝）２
１ｂが設けられている。各砥石２１ａはモータ２１ｃに
よって回転駆動されるようになっている。この外周研削
装置２１では、両砥石２１ａの溝２１ｂの内面をウェー
ハＷの外周に押し当てることによって、ウェーハＷの外
周を所定量研削するようになっている。なお、両砥石２
１ａは互いに接近離反できるようにされており、ウェー
ハＷを挟み込むことができるようになっている。

【００２４】ノッチ研磨装置３０は、図２に示すよう
に、円板状の発泡樹脂製のバフ３０ａを備えており、こ
のバフ３０ａは一対のアーム３０ｂ，３０ｂにて支持さ
れている。そして、このノッチ研磨装置３０では、バフ
３０ａは図示しないモータによって回転駆動されるよう
になっており、バフ３０ａの外周をウェーハＷのノッチ
Ｎに押し当て、ウェーハＷを小角度往復回転させること
によって、ウェーハＷのノッチＮ全面が研磨される。

【００２５】外周研磨装置３１は、図７に示すように、
円筒状の発泡樹脂製のバフ３１ａを２つ備えている。各
バフ３１ａの外周には、ウェーハＷの外周を受容する溝
（総形溝）３１ｂが設けられている。各バフ３１ａはモ
ータ３１ｃによって回転駆動されるようになっている。
この外周研磨装置３１では、両バフ３１ａの溝３１ｂの
内面をウェーハＷの外周に所定荷重で押し当てることに
よって、ウェーハＷの外周を研磨するようになってい
る。なお、両バフ３１ａは互いに接近離反できるように
されており、ウェーハＷを挟み込むことができるように
なっている。

【００２６】アンローダ３２は、図８に示すように、多
数のウェーハＷを積層状態に保持可能なカセット４を昇
降させる昇降装置（図示せず）と、このカセット４にウ
ェーハＷを１枚ずつ収納するベルトコンベア３２ａとを
備え、カセット４の上側から順にウェーハＷをベルトコ
ンベア３２ａによって１枚ずつウェーハＷを収納するこ
とができるようになっている。

【００２７】なお、面取り部の研磨が終了した後、洗浄
部（ヘ）に到達したウェーハＷは再度位置決めされな
い。

【００２８】この加工装置１によれば、面取り部の研削
と研磨が効率的に行えることになる。

【００２９】また、以上に説明した面取り部仕上げ加工
方法によれば、半導体デバイスの製造工程に送られる前
のウェーハの面取り部の平面形状および断面形状を適正
化することができる。したがって、半導体デバイスの製
造工程のレジストの切れが悪くなったりする心配がなく
なる。また、特にアルカリエッチングによってウェーハ
の外周の平滑度が損なわれた場合であっても、エッチン
グ工程の後に行われる研削によって外周の平滑度をある
程度回復あるいは向上させることができる。したがっ
て、後に行われる面取り部の研磨時間が短くて済むこと
になる。

【００３０】以上、本発明者によってなされた発明の実
施例について説明したが、本発明は、かかる実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変形が可能である。

【００３１】例えば、前記加工装置１の説明では、ノッ
チＮ付きのウェーハＷを例に説明したが、オリフラＯ付
きのウェーハＷにも適用できることは勿論である。この
場合、オリフラＯについてもエッチング工程後に研削を
施した方が好ましい。

【００３２】

【発明の効果】本発明の代表的なものの効果を説明すれ
ば、半導体デバイスの製造工程に送られる前のウェーハ
の面取り部の平面形状および断面形状を適正化すること
ができる。したがって、半導体デバイスの製造工程のレ
ジストの切れが悪くなったりする心配がなくなる。ま
た、特にアルカリエッチングによってウェーハの外周の
平滑度が損なわれた場合であっても、エッチング工程の
後に行われる研削によって外周の平滑度をある程度回復
あるいは向上させることができる。したがって、後に行
われる面取り部の研磨時間が短くて済むことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェーハの加工方法の工程図であ
る。

【図２】加工装置の平面図である。

【図３】ノッチ付きのウェーハの平面図である。

【図４】ローダの側面図である。

【図５】搬送装置の斜視図である。

【図６】外周研削装置の側面図である。

【図７】外周研磨装置の側面図である。

【図８】アンローダの側面図である。

【図９】オリフラ付きのウェーハの平面図である。

【符号の説明】

１加工装置２面取り部研削装置３面取り部研磨装置Ｗウェーハ

フロントページの続き (72)発明者山田正幸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 (56)参考文献特開平５−13388（ＪＰ，Ａ) 特開平５−6881（ＪＰ，Ａ) 特開平７−171749（ＪＰ，Ａ) 特開平７−60624（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 1/00 B24B 9/00 601 H01L 21/304 601 H01L 21/304 621

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インゴットをスライスして得られたウェ
ーハの外周を研削によって面取りし、前記ウェーハのラ
ッピングおよびエッチングを行った後に、前記ウェーハ
の面取り部を研磨するにあたり、前記エッチング後前記
研磨前に、当該面取り部を研削するようにしたことを特
徴とするウェーハ面取り部仕上げ加工方法。
【請求項２】インゴットをスライスして得られたウェ
ーハの外周を研削によって面取りし、前記ウェーハのラ
ッピングおよびエッチングを行った後に、前記ウェーハ
の面取り部を研磨するにあたり、前記エッチング後前記
研磨前に、前記ウェーハの表裏面の同時研磨と、当該面
取り部の研削とをこの順に行うようにしたことを特徴と
するウェーハ面取り部仕上げ加工方法。
【請求項３】前記エッチングはアルカリエッチングで
あることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウ
ェーハ面取り部仕上げ加工方法。