JPH09272053A

JPH09272053A - 半導体ウェーハの鏡面研磨方法とドレッシング材

Info

Publication number: JPH09272053A
Application number: JP11040096A
Authority: JP
Inventors: Kenji Aoki; 健司青木
Original assignee: Sumitomo Sitix Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨布のドレッシングを効率よく確実に行
い、かつ研磨布の厚み、平坦度の精度を変化させること
なくドレッシングでき、高品質、高精度な半導体ウェー
ハの製造を可能にする半導体ウェーハの鏡面研磨方法と
ドレッシング材の提供。【解決手段】板状ドレッシング材の形状を扇形とな
し、円形の研磨布の回転中心側に扇形の広幅側を、狭幅
側を円周側に配置して、回転定盤を回転させてドレッシ
ングするか、あるいはさらにドレッシング材を微小円運
動あるいは微揺動させることにより、研磨布の厚み、平
坦度の精度を変化させることなく、効率よくドレッシン
グでき、高品質、高精度な半導体ウェーハが得られる。

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、高品質の半導体
ウェーハを得るための鏡面研磨方法で定期的に行われる
研磨布のドレッシング方法を改良した鏡面研磨方法に係
り、扇形の板ドレッシング材を使用することにより、研
磨布の平坦度を維持したまま研磨布の目詰まりを解消
し、研磨レートの低下がなく、高品質の半導体ウェーハ
の製造できる半導体ウェーハの鏡面研磨方法とドレッシ
ング材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体製造技術の分野における微
細化技術の進歩が著しく、これに伴い半導体ウェーハに
要求される加工精度はますます厳しくなっている。加工
精度の中でも、特にウェーハの平行度及び平坦度につい
ては、特に要求が厳しくなっている。

【０００３】半導体ウェーハの仕上げ研磨に使用される
鏡面研磨方法には、加工歪みが最も少ないとされてい
る、メカノケミカルポリッシングが採用されている。詳
述すると、例えば５〜３００ｎｍ程度の粒径を有するＳ
ｉＯ₂砥粒を苛性ソーダ、アンモニア及びエタノールア
ミン等のアルカリ溶液に懸濁させてｐＨ９〜１２程度に
した、いわゆるコロイダルシリカからなる研磨液を用い
て、半導体ウェーハを固着した研磨定盤と研磨布とを相
対的に回転させ、砥粒による機械的作用とアルカリ溶液
のエッチによる化学的作用の両方を利用するメカノケミ
カルポリッシング法にて研磨する構成からなる。

【０００４】この鏡面研磨方法において、半導体ウェー
ハの削り屑及び研磨剤の変質により、研磨布は研磨が進
むにつれて、次第に目詰まりし、やがて研磨布は研磨を
行うのに、十分な役目を果たさなくなるため、定期的に
研磨布の目詰まりを防止するためのいわゆるドレッシン
グが行われていた。

【０００５】従来のドレッシング法として、例えば、ダ
イヤモンドぺレット等を表面に定着させたドレッシング
材を用いて研磨布表面をメカニカルにドレッシングし、
半導体ウェーハの削り屑と一緒に研磨布の表面を削り取
っていた。また、薬液、例えば、苛性ソーダ等の強アル
カリ薬液を用いて、ブラシ等を併用して、半導体ウェー
ハの削り屑を化学的に溶かす方法などが用いられてき
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のドレッシング材
を用いたドレッシング方法を、図２に基づいて説明する
と、例えば、所要粒度のダイヤモンドぺレットを表面に
塗布等の方法で定着させた円盤状のドレッシング材３を
用い、表面に研磨布２を貼着した回転定盤１にドレッシ
ング材３を所要圧力で当接させて、双方あるいは回転定
盤１を回転させることにより、半導体ウェーハの削り屑
と一緒に研磨布の表面を削り取っていた。

【０００７】しかし、上述の図２のＡに示すドレッシン
グが定期的に行われるにつれて、研磨布２の状態はＡ図
で反時計回りの回転の場合は、Ｂ図に示す断面のような
中央部が凹んだ状態になってゆき、逆に時計回りの場合
はＣ図のごとく凸状になってゆき、この研磨布２によっ
て加工された半導体ウェーハの平坦度の精度は悪くなる
問題があった。また、研磨布２自体の寿命も比較的短く
なる問題もあった。

【０００８】また、薬液を使うドレッシング方法では、
先のドレッシング材のような問題はないが、薬液の物性
上、取扱が非常に危険な上、オペレーターに害を与えな
いような設備を整える必要があり、さらには、使用後の
廃水の処理のために高度かつ高価な設備が必要であっ
た。

【０００９】この発明は、上述した半導体ウェーハの鏡
面研磨方法において、定期的になされるドレッシング方
法の問題点に鑑み、研磨布のドレッシングを効率よく確
実に行い、かつ研磨布の厚み、平坦度の精度を変化させ
ることなくドレッシングでき、高品質、高精度な半導体
ウェーハの製造を可能にする半導体ウェーハの鏡面研磨
方法とドレッシング材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者は、鏡面研磨方法
において、従来の円盤状ドレッシング材にて研磨布をド
レッシングする場合の問題点について種々検討した結
果、研磨布を貼着した回転定盤の周速並びにドレッシン
グ材の回転を考えると、円盤状ドレッシング材では位置
によって研磨量が異なることに着目してさらに検討を加
えたところ、板状ドレッシング材の形状を扇形となし、
円形の研磨布の回転中心側に扇形の広幅側を、狭幅側を
円周側に配置して、回転定盤を回転させてドレッシング
するか、あるいはさらにドレッシング材を微小円運動、
微揺動させることにより、研磨布の厚み、平坦度の精度
を変化させることなく、効率よくドレッシングでき、高
品質、高精度な半導体ウェーハが得られることを知見
し、この発明を完成した。

【００１１】すなわち、この発明は、研磨液を用いて研
磨クロスと半導体ウェーハの相対的運動で鏡面研磨する
半導体ウェーハの鏡面研磨方法において、ドレッシング
材にて研磨布をドレッシングする際、扇形又は三角形の
板状ドレッシング材の広幅側を研磨布の回転中心側に配
置して使用する半導体ウェーハの鏡面研磨方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に図１のＡに基づいて、この
発明による半導体ウェーハの鏡面研磨方法並びに扇形ド
レッシング材を説明する。この発明による鏡面研磨方法
の特徴は、研磨に際して定期的あるいは適宜行われる研
磨布２のドレッシング方法に扇形又は三角形の異形ドレ
ッシング材１０を用いることであり、この発明の異形ド
レッシング材１０広幅側を回転定盤１の回転中心側に、
狭幅側を回転定盤１の円周側に配置して、回転定盤１に
貼られた研磨布２を、例えば、ウェーハ研磨の前に扇形
ドレッシング材を用いてドレッシングを行う。

【００１３】このドレッシング時、ドレッシング材１０
は、所要位置に固定して研磨布に圧着するか、あるいは
ドレッシング材１０にクランク機構などを設けて、図で
半径方向の左右方向に微揺動（微振動）させるか、ある
いはさらにドレッシング材１０自体に微小円運動を与え
ることにより、効果的にかつ均一にドレッシング効果を
得ることができる。

【００１４】異形ドレッシング材１０の形状は、図１Ａ
に示す扇形のほか、正三角形、二等辺三角形、あるいは
二等辺三角形の狭角部を一部切り欠いた台形状等の略三
角形が適宜採用でき、また、後述する表面材質や加圧力
等に応じて寸法形状が適宜選定される。いずれ形状の場
合も、ドレッシング中において、研磨布とドレッシング
材の相対速度であるドレッシング速度とドレッシング時
間の積が、当該研磨布面内、特に半径方向において均一
となるように設定されることが望ましい。また、図１Ａ
に示す扇形の場合の開き角度θは、１０〜４０°の範囲
が好ましい。

【００１５】ドレッシング材１０には、研磨布表面に対
して十分なドレッシング効果を与えられるもので、前述
した所要粒度のダイヤモンドぺレットを表面に塗布等の
方法で定着させた構成、アルミナセラミクスの焼結物に
溝加工を施した構成等が、適宜採用できる。なお、ドレ
ッシング材は、研磨布のドレッシングに使用する前に、
ラッピングなどにより、十分面出し、及び目立てがなさ
れていることが好ましい。

【００１６】上述のドレッシング時の微揺動の振幅、あ
るいは微小円運動の直径は、回転定盤１の直径に対し
て、１／２００〜１／２０程度がよい。また、この時の
ドレッシング材にかける加圧は、３０〜４００ｇ／ｃｍ
²程度がよい。

【００１７】以上の構成からなるこの発明の研磨布のド
レッシング方法により、扇形又は三角形の異形ドレッシ
ング材１０を用いてドレッシングすれば、研磨布２の全
面において、均一のドレッシング効果が得られ、半導体
ウェーハの鏡面研磨において、図１のＢに示すごとく、
研磨布２表面を常にフラットに保ったまま研磨を続ける
ことができる。また、研磨布２表面が常に新しい面であ
るため、研磨布のライフによる研磨レートの劣化を防ぐ
ことができ、常に安定研磨量を確保しつつ研磨すること
ができる。

【００１８】異形ドレッシング材を用いたドレッシング
を行うことにより、研磨布の全面において、ドレッシン
グ時間とドレッシング速度の積の積分により表される通
算ドレッシング効果時間が均一となるようなドレッシン
グとなる。従って、この発明による半導体ウェーハの研
磨方法により、従来のものよりも高精度に研磨された半
導体ウェーハが安定して製造できる。また、従来よりの
懸念事項であった、研磨布の目詰まりも解消し、研磨レ
ートの低下もなく、安定研磨量を研磨することができ、
品質が向上する。

【００１９】

【実施例】ダイヤモンドぺレットを用いた従来の円盤型
のドレッシング材とこの発明によるドレッシング材を使
用して、シリコンウェーハの鏡面研磨を、同等の装置で
研磨条件を同じにして、得られるシリコンウェーハの平
坦度の平均値が同じ範囲に入るようして実施した。従来
の円盤型のドレッシング材を用いる研磨方法の場合、所
定のシリコンウェーハの平坦度を維持するためには、ド
レッシング回数がこの発明の研磨方法より大幅に増え、
結果として研磨布の寿命が短く、この発明の研磨方法の
場合は、従来より約１／３程度、寿命が延びた。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明に係るド
レッシング材を使用した研磨布のドレッシング方法を実
施した鏡面研磨方法は、定盤に張り付けられた研磨布の
精度を崩すことがないため、被研磨ウェーハの精度を崩
すことなく、また、半導体ウェーハの削り屑及び研磨剤
による研磨布の目詰まりによる研磨レートの低下がない
ため、安定研磨量を確保しつつ研磨することができるた
め、高品質の半導体ウェーハを製造することができ、さ
らには研磨布の寿命が長くなる利点があるる。また、危
険な薬液を使うことなく効果的にドレッシングを行うこ
とができるため、別の高額の設備を必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａはこの発明による鏡面研磨におけるドレッシ
ング法を示す回転定盤の平面説明図であり、Ｂはこの発
明によるドレッシングを施した研磨布の状態を表す断面
説明図である。

【図２】Ａは従来の鏡面研磨におけるドレッシング法を
示す回転定盤の平面説明図であり、Ｂは従来のドレッシ
ングを施した研磨布の状態を表す断面説明図である。

【符号の説明】

１回転定盤２研磨布３ドレッシング材１０異形ドレッシング材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨液を用いて研磨クロスと半導体ウェ
ーハの相対的運動で鏡面研磨する半導体ウェーハの鏡面
研磨方法において、ドレッシング材にて研磨布をドレッ
シングする際、扇形又は三角形の板状ドレッシング材の
広幅側を研磨布の回転中心側に配置して使用する半導体
ウェーハの鏡面研磨方法。
【請求項２】請求項１において、ドレッシング材を微
小円運動又は微揺動させる半導体ウェーハの鏡面研磨方
法。
【請求項３】扇形あるいは三角形の板状からなる鏡面
研磨布用ドレッシング材。