JPH11354474A - サテン模様を有するシリコンウエハおよびその製造方法 - Google Patents

サテン模様を有するシリコンウエハおよびその製造方法

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JPH11354474A
JPH11354474A JP17208498A JP17208498A JPH11354474A JP H11354474 A JPH11354474 A JP H11354474A JP 17208498 A JP17208498 A JP 17208498A JP 17208498 A JP17208498 A JP 17208498A JP H11354474 A JPH11354474 A JP H11354474A
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JP
Japan
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wafer
grindstone
volume
resin binder
silicon wafer
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JP17208498A
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English (en)
Inventor
Minoru Honda
実 本田
Kunshichiro Tsuji
勲七郎 辻
Kazuo Kobayashi
一雄 小林
Yamato Sako
大和 左光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okamoto Machine Tool Works Ltd
Nippon Tokushu Kento Co Ltd
Original Assignee
Okamoto Machine Tool Works Ltd
Nippon Tokushu Kento Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥石によるウエハの研磨によりサテン模様を
有するウエハを得る。 【解決手段】 回転する軸に軸承された吸着チャックの
上に吸着されたシリコンウエハの表面に、粒子径が7〜
40μm (砥石粒度#320〜#2000)の砥粒を樹
脂バインダーで固着させた、砥石中に占める砥粒の容積
率が35〜55容量%、樹脂バインダー容積率が5〜2
0容量%、気孔率が25〜60容量%、砥石の圧縮弾性
率が1,000〜6,000MPa、引張破壊伸びが
0.3〜2.0%の物性を示す砥石を押し当て、砥石お
よび吸着チャックを回転させてウエハの研磨を行って、
TTV(Total Thickness Variation )が1μm 以
下、表面粗さ(Rmax)が2. 0μm 以下の、表面が
サテン(梨地)模様を有するシリコンウエハを得ること
を特徴とするサテン模様のウエハの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遊離砥粒を使用す
るラッピング研磨法によらなくて、固定砥粒である砥石
を用いる機械研磨法により製造される、表面が平坦で、
表面粗さの小さいサテン(梨地)模様を有するシリコン
ウエハおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体メーカーはロジックICの強化や
次世代の64メガビット、256メガビットDRAMの
開発を急いでおり、それにはICの多層化、微細化が要
求される。ロジックICは平均4 から5 層必要で、次世
代DRAMは配線幅を微細にすることが要求されるの
で、シリコンウエハの表面の平坦化、表面粗さが小さい
ことが要求される。
【0003】機械研削されたウエハのTTVは,高々2
〜3 μm,表面粗さ(Rmax)は高々3.5μm であるので、通
常は遊離砥粒を使用するラッピング研磨を施こし、その
後、機械研削されたウエハを化学機械研磨(CMP)や
エッチングにより表面平坦化(TTV 1 μm 以下)す
ることが行われる。(「砥粒加工学会誌」、Vol.38No.3
1994 May 17-20頁、「砥粒加工学会誌」、Vol.40
No.3 1996.May 137-140 頁、「精密工学会誌」、Vol.
62、No.4. 、1996 496-512 頁)。一方、CMP法によ
り鏡面仕上げされたウエハの裏面は遊離砥粒を使用する
ラッピング研磨により得られた梨地(サテン)模様の表
面をエッチングした表面を呈する。
【0004】機械研削において発生し易い加工変質層や
深い傷を除去するためには、ウエハ表面を梨地(サテ
ン)模様にすることが必要である。しかしながら、遊離
砥粒を使用するラッピング研磨ではウエハの研磨時に遊
離砥粒が飛散し、作業環境が汚れたり、排水処理が面倒
である。遊離砥粒を使用するラッピング研磨によらず、
砥石を使用する機械研磨により表面が鏡面を示す平坦な
ウエハを製造する方法として、特公平6−71708号
公報は、砥石粒度が#2,000のSiC砥粒をメラミ
ン樹脂またはフェノール樹脂でポリビニルアセタール樹
脂を架橋した樹脂バインダーで接着した連続気孔を有す
る砥石であって、砥粒の砥石に占める容積率が25〜3
2.2%、樹脂バインダーの容積率が10〜25容量
%、気孔率40〜60%、結合度(JISR 6210
5−1)が15x1/100mm以上の砥石でウエハを
研磨する方法を提案する。
【0005】しかし、この研磨され表面に鏡面光沢を有
するウエハの裏面は、螺旋条痕を有する鏡面を有するも
のであるので、研磨されたウエハをさらに半導体チップ
にする後加工するのに既存の加工装置を利用するには、
ラッピング研磨により得られたウエハの裏面と同じく、
裏面も螺旋条痕を有しない、かつ、裏面も平坦性の優れ
たサテン模様(非鏡面光沢)を呈するウエハであるのが
都合がよい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、遊離砥粒を
使用するラッピング研磨によらず、砥石を使用する機械
研磨により製造されたTTV 1 μm 以下の平坦な、表
面外観がサテン(梨地)模様を呈するウエハの提供なら
びにその製造方法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の1 は、7〜40
μm (JIS規格R6001に規定された砥石粒度#3
20〜#2,000)の砥粒を樹脂バインダーで固着さ
せた、砥石中に占める砥粒の容積率が35〜55容量
%、樹脂バインダー容積率が5〜20容量%、気孔率が
25〜60容量%、砥石の圧縮弾性率が1,000〜
6,000MPa、引張破壊伸びが0.3〜2.0%の
物性を示す砥石を用いてシリコンウエハを研磨して得ら
れた、TTV(Total Thickness Variation )が1μ
m 以下、表面粗さ(Rmax)が2. 0μm 以下の、表
面がサテン(梨地)模様を有するシリコンウエハを提供
するものである。
【0008】本発明の2は、回転する軸に軸承された吸
着チャックの上に吸着されたシリコンウエハの表面に、
7〜40μm (JIS規格砥石粒度#320〜#2,0
00)の砥粒を樹脂バインダーで固着させた、砥石中に
占める砥粒の容積率が35〜55容量%、樹脂バインダ
ー容積率が5〜20容量%、気孔率が25〜60容量
%、砥石の圧縮弾性率が1,000〜6,000MP
a、引張破壊伸びが0.3〜2.0%の物性を示す砥石
を押し当て、砥石および吸着チャックを回転させてウエ
ハの研磨を行って、TTV(Total Thickness Variat
ion )が1μm 以下、表面粗さ(Rmax)が2. 0μ
m 以下の、表面がサテン模様を有するシリコンウエハを
得ることを特徴とするウエハの製造方法を提供するもの
である。
【0009】
【作用】圧縮弾性率が1,000〜6,000MPa、
引張破壊伸びが0.3〜2.0%の比較的柔らかく、脆
い砥石を用いたことにより砥石の軌跡の螺旋条痕がウエ
ハの表面に残らず、梨地(サテン)模様の外観を呈する
平坦なウエハが得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】砥石:砥石は、7〜40μm (J
IS規格R6001により分級された砥石粒度#320
〜#2,000)の砥粒を樹脂バインダーで固着させ
た、砥石中に占める砥粒の容積率が35〜55容量%、
樹脂バインダー容積率が5〜20容量%、気孔率が25
〜60容量%、砥石の圧縮弾性率が1,000〜6,0
00MPa、引張破壊伸びが0.3〜2.0%の物性を
示す砥石を用いる。
【0011】図1に砥石の断面顕微鏡写真(300倍)
を示す。同図から理解されるように砥石は、砥粒と少量
のバインダーで形成されており、数十個の砥粒毎に気孔
に相当する空隙部(気孔)を有している。この気孔の径
は10〜15μm程度である。砥粒としては、炭化珪
素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化クロム、エ
メリー等が使用できる。特に、炭化珪素はシリコンウエ
ハと馴染みがよいので好ましい。
【0012】砥石粒度を#320〜#2,000(粒子
径7〜40μm)としたのは、研磨されたウエハの平坦
度(TTV)を1.0μm以下、表面粗さ(Rmax)
を2.0μm以下とするためと、研磨して得られるウエ
ハがサテン模様を備えるためである。砥石粒度が#2,
000を超えるような砥粒径が小さいものでは得られる
ウエハの外観は鏡面を示す。#320未満のものではウ
エハの表面平坦化が困難となる。好ましくは#600〜
#1,000の炭化珪素(SiC)砥粒がよい。
【0013】砥粒の砥石に占める割合は、35〜55容
量%、好ましくは35〜45容量%である。35容量%
未満では、表面粗さ(Rmax)を2.0μm以下とす
ることができない。55容量%を越えては螺旋条痕がウ
エハに残り、サテン模様の外観を呈するウエハが得られ
ない。樹脂バインダーとしては、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等,一般に
レジノイド系砥石に使用される樹脂が挙げられる。砥石
に占める樹脂バインダーの容積率は、5〜20容量%、
好ましくは8〜12容量%である。本発明においては,
砥石に占める砥粒の量が多いので、かつ、砥石の圧縮弾
性率(JIS K−7208)を1,000〜6,00
0MPa、引張破壊伸び(JIS K−7113)が
0.3〜2.0%と小さくして柔らかく、かつ、脆くす
るため樹脂バインダーの量は砥粒の脱落を防ぐのに必要
な最小の量(5〜20容量%)とする。
【0014】砥石に占める空気の量(気孔率)は、25
〜60容量%、好ましくは35〜45容量%である。砥
石の圧縮弾性率は、1,000〜6,000MPa、好
ましくは2,000〜4,000MPaである。6,0
00MPaを越えては螺旋条痕がウエハに現れる。1,
000MPa未満では表面平坦なサテン模様のウエハが
得られない。
【0015】サテン(梨地)模様を図2に示す。サテン
とはウエハ表面に押圧された砥粒の転がりによりウエハ
表面に微細な割れの交錯によって破砕が進んだ結果、方
向性のない不規則な条痕が形成され、これが非鏡面光沢
なサテン模様を呈する。 研磨条件:図3に研磨装置の平面図を示す。図3におい
て、1は研磨装置、2は吸着チャック機構、3は回転
軸、4は回転軸に軸承された吸着板、5は中空回転軸、
6はヘッド、7は吸着板、8はチャンバー、9は砥石、
9aはアルミニウム製フランジ、10は水供給パイプ、
Aはウエハである。砥石9は接着剤を用いてフランジ9
aに固定される。
【0016】下方の吸着チャック機構2に吸着されたウ
エハの上方より、軸5を下降させて砥石9をウエハAに
一定圧(5〜40kPa)で押し当てながら両軸3,5
を正方向または逆方向に回転(20〜300r.p.
m.)させ、かつ、ウエハ上に水をウエハの面積当たり
1〜60リットル/分・m2の量供給しつつ、0.5〜2
μmの量研磨する。研磨終了後、ウエハの表面を水で洗
浄し、圧空を吹き付けて乾燥する。このようにして得ら
れたウエハは、サテン(梨地)外観を呈するもので、鏡
面光沢や螺旋条痕を有しないものである。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 実施例1 株式会社岡本工作機械製作所のカップホイール型ダイヤ
モンド砥石" GRIND−X(商品名:特開平62-18187
5 号公報参照)を用いて研削された直径8インチのシリ
コンウエハ(TTV 2.0 μm、Rmax 4.0μm、厚み
約302μm)を、図3に示す研磨装置の吸着チャック
機構の吸着板上に研削面が上方となるように載置し、つ
いで、ウエハの上方より、中空回転軸に軸承されたヘッ
ドに固定された日本特殊研砥株式会社試作の次の物性の
砥石を下降させて砥石をウエハに押し当てた(圧力20
kPa)。
【0018】砥石の物性:SiC砥粒の平均粒径14μ
m(砥石粒度#800)、砥石に占める砥粒の容積率3
9容量%、砥石に占めるフェノール樹脂バインダーの容
積率11容量%、砥石に占める空気の容積率(気孔率)
50容量%、砥石の圧縮弾性率3,000MPa、引張
破壊伸び0.8%。ウエハの上面にイオン交換水を30
リットル/分・m2の割合でノズルより供給しつつ、回転
軸3の回転速度を60r.p.m.右方向に、中空回転軸5を
左方向に100r.p.m.回転させて研磨速度0.5μm/分
で3分間研磨を行い、水で表面を洗浄し、圧空で乾燥さ
せた。
【0019】得られたウエハの厚みは約300.5μm
で、TTVは0.4μm、Rmax は1.8μmで、ウエ
ハの研磨面は梨地状を呈し、螺旋条痕は見当たらなかっ
た。 実施例2 〜4 、比較例1〜4 砥石として表1の物性を示す砥石を用い、研磨量が1.
5μmとなるように回転軸3と5の回転数を変更した以
外は、実施例1と同様にして砥石によるウエハの研磨を
行った。得られたウエハの物性を表2に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、固定砥粒である砥石に
よりウエハを研磨してサテン模様のウエハを得ることが
できるので、遊離砥粒を用いてサテン模様を有するウエ
ハを得るラッピング法と比較して研磨後の作業場の清掃
が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に用いる砥石の断面図である。
【図2】サテン模様を有するウエハの外観を示す図であ
る。
【図3】研磨装置の平面図である。
【符号の説明】 1 研磨装置 2 吸着チャック機構 3 回転軸 4 吸着板 5 中空回転軸 6 ヘッド 7 吸着板 8 チャンバー 9 砥石 9a フランジ 10 水供給パイプ A ウエハ
フロントページの続き (72)発明者 小林 一雄 神奈川県厚木市上依知3009番地 株式会社 岡本工作機械製作所半導体事業部内 (72)発明者 左光 大和 神奈川県厚木市上依知3009番地 株式会社 岡本工作機械製作所半導体事業部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒子径が7〜40μm (JIS規格砥石
    粒度#320〜#2,000)の砥粒を樹脂バインダー
    で固着させた、砥石中に占める砥粒の容積率が35〜5
    5容量%、樹脂バインダー容積率が5〜20容量%、気
    孔率が25〜60容量%、砥石の圧縮弾性率が1,00
    0〜6,000MPa、引張破壊伸びが0.3〜2.0
    %の砥石を用いてシリコンウエハを研磨して得られたT
    TV(Total Thickness Variation )が1μm 以下、
    表面粗さ(Rmax)が2. 0μm 以下の表面がサテン
    (梨地)模様を有するシリコンウエハ。
  2. 【請求項2】 回転する軸に軸承された吸着チャックの
    上に吸着されたシリコンウエハの表面に、7〜40μm
    (JIS規格砥石粒度#320〜#2,000)の砥粒
    を樹脂バインダーで固着させた、砥石中に占める砥粒の
    容積率が35〜55容量%、樹脂バインダー容積率が5
    〜20容量%、気孔率が25〜60容量%、砥石の圧縮
    弾性率が1,000〜6,000MPa、引張破壊伸び
    が0.3〜2.0%の物性を示す砥石を押し当て、砥石
    および吸着チャックを回転させてウエハの研磨を行っ
    て、TTV(Total Thickness Variation )が1 μm
    以下、表面粗さ(Rmax)が2. 0μm 以下の、表面
    がサテン模様を有するシリコンウエハを得ることを特徴
    とするサテン模様のウエハの製造方法。
  3. 【請求項3】 砥石によるウエハの研磨は、砥石のウエ
    ハへの押し圧力を5〜40kPa、ウエハ上面への水供
    給量をウエハの面積当たり1〜60リットル/分・m2の
    条件で行われることを特徴とする請求項2に記載の製造
    方法。
JP17208498A 1998-06-05 1998-06-05 サテン模様を有するシリコンウエハおよびその製造方法 Pending JPH11354474A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005522337A (ja) * 2002-04-11 2005-07-28 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド ロールの研削方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005522337A (ja) * 2002-04-11 2005-07-28 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド ロールの研削方法
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