(57)【要約】【課題】  粒度の分布幅が広い研磨剤から簡単な方法で分級を行い、分級後の研磨剤を効率よくウェーハのラッピング工程に供給することが可能なシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法およびシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置を提供する。【解決手段】  分離タンク２に分散液と研磨剤とを投入して攪拌混合し、攪拌速度を制御しつつ前記分散液中に分散させた前記研磨剤を沈降させ、分離タンク２の深さ方向に沿って間隔を空けて設けた複数の取液口１４ａ，１４ｂ，１４ｃからそれぞれ、沈降してきた研磨剤を分散液とともに採取して分級済みスラリーとし、該分級済みスラリーをシリコンウェーハのラッピング工程に供給することを特徴とするシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法を採用する。【選択図】        図２
2006120692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程をおこなうシリコンウェーハの研磨装置であって、
粉末状の研磨剤を分級して分級済み研磨剤とする分級手段と、分級済み研磨剤と分散液とをスラリーとするスラリー化手段と、各スラリーを前記ラッピング工程にそれぞれ選択的に供給する供給手段とを有する研磨剤の供給装置を具備してなることを特徴とするシリコンウェーハ用研磨装置。
【請求項２】
シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程をおこなうシリコンウェーハの研磨装置であって、
研磨剤と分散液とをスラリーとし、該スラリー中の研磨剤を分級して分級済みスラリーとするスラリー分級手段と、前記分級済みスラリーを前記ラッピング工程にそれぞれ選択的に供給手段とを有する研磨剤の供給装置を具備してなることを特徴とするシリコンウェーハ用研磨装置。
【請求項３】
前記スラリー分級手段が、研磨剤と分散液を保持する分離タンクと、前記分離タンク内の研磨剤および分散を攪拌混合する攪拌機と、前記分離タンクの深さ方向に沿って間隔を空けて設けた複数の取液口とから構成されることを特徴とする請求項２記載のシリコンウェーハ用研磨装置。
【請求項４】
前記供給装置において、未分級の状態で研磨剤が少なくとも２つ以上のピークを有する粒度分布となるように貯蔵される貯蔵手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のシリコンウェーハ用研磨装置。
【請求項５】
粉末状の研磨剤を分級して分級済み研磨剤とし、前記分級済み研磨剤と分散液とを混ぜてスラリーとし、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程に前記スラリーを供給することを特徴とするシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法。
【請求項６】
研磨剤と分散液とを混ぜてスラリーとし、該スラリー中の研磨剤を分級して分級済みスラリーとし、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程に前記分級済みスラリーを供給することを特徴とするシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法。
【請求項７】
請求項６に記載の供給方法において、分離タンクに分散液と研磨剤とを投入して攪拌混合して前記スラリーとし、攪拌速度を制御しつつ前記分散液中に分散させた前記研磨剤を沈降させ、前記分離タンクの深さ方向に沿って間隔を空けて設けた複数の取液口からそれぞれ、沈降してきた研磨剤を分散液とともに採取して分級済みスラリーとし、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程に前記分級済みスラリーを供給することを特徴とするシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかの供給方法により得た分級スラリーを用いて、シリコンウェーハのラッピングを行うことを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ用研磨装置、シリコンウェーハ用研磨剤の供給方法およびシリコンウェーハの研磨方法にかかり、粗さの異なる少なくとも２つ以上のラッピング工程をおこなう研磨装置に研磨剤を供給する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スライシング後のシリコンウェーハのラッピングは、主にＦｅ系の金属から構成された上下定盤にウェーハを挟み込み、ウェーハを流星運動させることにより行われる。このとき、ラッピングスラリを一定の割合で定盤全面に供給する。ラッピングスラリは、一般に純水もしくは弱アルカリ系の溶剤中に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）または炭化珪素（ＳｉＣ）等の研磨剤を混入して構成されている。この研磨剤としては、その粒度が＃１０００〜＃２０００のものが使用されている。
【特許文献１】特開昭６１−２１９５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般にラッピングの際には、ワーク表面の仕上げ粗さに対応した粒度分布を有する研磨剤を使用してワークのラッピングが行われる。例えば、ワークの表面粗さを小さくするには平均粒径が小さく、かつ分布の幅も狭い研磨剤を使用する。このような研磨剤を得るためには、高度の分級技術が必要になり、これにより研磨剤のコストも大幅に上昇してウェーハの製造コストの上昇につながる。
また、異なる粒度の研磨剤を別々に貯留しているが装置の省スペース化を図りたい、という要求があった。
さらに、異なる粒度の研磨剤を適宜組み合わせて使用する可能性があるが、このような場合、研磨剤を供給するときに混合するよりも、もともと幅広い粒度分布を有する研磨剤から分級して、所望の粒度分布を有する研磨剤をその都度供給可能にしたいという要求があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、粒度の分布幅が広い研磨剤から簡単な方法で分級を行い、分級後の研磨剤を効率よくウェーハのラッピング工程に供給することが可能なシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法およびシリコンウェーハ用研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のシリコンウェーハ用研磨装置は、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程をおこなうシリコンウェーハの研磨装置であって、
粉末状の研磨剤を分級して分級済み研磨剤とする分級手段と、分級済み研磨剤と分散液とをスラリーとするスラリー化手段と、各スラリーを前記ラッピング工程にそれぞれ選択的に供給する供給手段とを有する研磨剤の供給装置を具備してなることにより上記課題を解決した。
本発明のシリコンウェーハ用研磨装置は、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程をおこなうシリコンウェーハの研磨装置であって、
研磨剤と分散液とをスラリーとし、該スラリー中の研磨剤を分級して分級済みスラリーとするスラリー分級手段と、前記分級済みスラリーを前記ラッピング工程にそれぞれ選択的に供給手段とを有する研磨剤の供給装置を具備してなることにより上記課題を解決した。
本発明のシリコンウェーハ用研磨装置は、前記スラリー分級手段が、研磨剤と分散液を保持する分離タンクと、前記分離タンク内の研磨剤および分散を攪拌混合する攪拌機と、前記分離タンクの深さ方向に沿って間隔を空けて設けた複数の取液口とから構成されることができる。
本発明のシリコンウェーハ用研磨装置は、前記供給装置において、未分級の状態で研磨剤が少なくとも２つ以上のピークを有する粒度分布となるように貯蔵される貯蔵手段を有することが好ましい。
粉末状の研磨剤を分級して分級済み研磨剤とし、前記分級済み研磨剤と分散液とを混ぜてスラリーとし、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程に前記スラリーを供給することを特徴とするシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法。
本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法は、研磨剤と分散液とを混ぜてスラリーとし、該スラリー中の研磨剤を分級して分級済みスラリーとし、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程に前記分級済みスラリーを供給することができる。
本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法において、分離タンクに分散液と研磨剤とを投入して攪拌混合して前記スラリーとし、攪拌速度を制御しつつ前記分散液中に分散させた前記研磨剤を沈降させ、前記分離タンクの深さ方向に沿って間隔を空けて設けた複数の取液口からそれぞれ、沈降してきた研磨剤を分散液とともに採取して分級済みスラリーとし、シリコンウェーハを異なる粒度の研磨剤を用いて研磨する複数のラッピング工程に前記分級済みスラリーを供給することが好ましい。
本発明のシリコンウェーハの研磨方法は、上記シリコンウェーハ用研磨剤の供給方法により得た分級スラリーを用いて、シリコンウェーハのラッピングを行うことができる。
【０００６】
本発明において、未分級の研磨剤、すなわち、広い粒度分布を有する研磨剤を貯留しておき、ここからラッピング工程の要請にしたがって所定の粒度分布を有する研磨剤を分級して、これを分級済みスラリーとして条件の異なる複数のラッピング工程に供給可能とすることで、それぞれのラッピング工程において、きめ細かい粒度制御のもとでラッピングを行うことが可能となりウェーハの凹凸状態等に即したスラリーの供給を行ってより精密な加工を可能とすることができる。
特に、粗い研磨剤を用いる工程と、細かい研磨剤を用いる工程とにそれぞれ＃１０００番程度、＃２０００番程度の研磨剤を供給可能とすることで、コストの高い＃２０００番程度の研磨剤と＃１０００番程度の研磨剤を別々に用意する必要がなくなり、製造コストの削減を図るとともに、これらの研磨剤を別々に貯留する必要がなくなるため、装置の省スペース化を図ることが可能となる。
【０００７】
本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置は、粉末状の研磨剤を分級して分級済み研磨剤とする分級手段と、分級済み研磨剤に分散液を加えてスラリーとするスラリー化手段と、スラリーをシリコンウェーハのラッピング工程に供給する供給手段と具備してなることを特徴とする。
また本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置は、研磨剤に分散液を加えてスラリーとし、該スラリー中の研磨剤を分級して分級済みスラリーとするスラリー分級手段と、前記分級済みスラリーをシリコンウェーハのラッピング工程に供給する供給手段と具備してなることを特徴とする。
【０００８】
上記の供給装置によれば、粒度の分布幅が広い研磨剤から簡単な方法で分級を行い、分級後の研磨剤を効率よくウェーハのラッピング工程に供給することができる。
【０００９】
本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置は、先に記載の供給装置であり、前記スラリー分級手段が、研磨剤と分散液を保持する分離タンクと、前記分離タンク内の研磨剤および分散を攪拌混合する攪拌機と、前記分離タンクの深さ方向に沿って間隔を空けて設けた複数の取液口とから構成されることを特徴とする。
【００１０】
上記の供給装置によれば、分離タンクに分散液と研磨剤とを投入して攪拌混合し、攪拌速度を制御しつつ分散液中に分散させた前記研磨剤を沈降させ、複数の取液口からそれぞれ、沈降してきた研磨剤を分散液とともに採取して分級済みスラリーとし、この分級済みスラリーをシリコンウェーハのラッピング工程に供給することができる。複数の採液口からはそれぞれ、平均粒径および分布幅の異なる研磨剤粒子を含んだ分級スラリーが得られる。こうして得られた分級スラリーを、平均粒径の大きいものから順に、シリコンウェーハのラッピング工程に供給することで、シリコンウェーハを効率よくラッピングすることができる。
【００１１】
また本発明のシリコンウェーハ用研磨装置は、先のいずれかに記載の供給装置を備えたことを特徴とする。
【００１２】
次に本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法は、粉末状の研磨剤を分級して分級済み研磨剤とし、前記分級済み研磨剤に分散液を加えてスラリーとし、前記スラリーをシリコンウェーハのラッピング工程に供給することを特徴とする。
また本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法は、研磨剤に分散液を加えてスラリーとし、該スラリー中の研磨剤を分級して分級済みスラリーとし、前記分級済みスラリーをシリコンウェーハのラッピング工程に供給することを特徴とする。
【００１３】
上記の供給方法によれば、粒度の分布幅が広い研磨剤から簡単な方法で分級を行い、分級後の研磨剤を効率よくウェーハのラッピング工程に供給することができる。
【００１４】
また本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法は、先に記載の供給方法において、分離タンクに分散液と研磨剤とを投入して攪拌混合して前記スラリーとし、攪拌速度を制御しつつ前記分散液中に分散させた前記研磨剤を沈降させ、前記分離タンクの深さ方向に沿って間隔を空けて設けた複数の取液口からそれぞれ、沈降してきた研磨剤を分散液とともに採取して分級済みスラリーとし、該分級済みスラリーをシリコンウェーハのラッピング工程に供給することを特徴とする。
【００１５】
また本発明のシリコンウェーハの研磨方法は、先のいずれかの供給方法により得た分級スラリーを用いて、シリコンウェーハのラッピングを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明のシリコンウェーハ用研磨剤の供給方法およびシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置によれば、粒度の分布幅が広い研磨剤から簡単な方法で分級を行い、分級後の研磨剤を効率よくウェーハのラッピング工程に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１には、本実施形態のシリコンウェーハ用研磨装置における研磨剤の供給装置の構成を模式図で示し、図２にはシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置の要部を模式図で示し、図３は研磨剤の粒度分布を各工程で示す模式図である。
図１に示すシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置１（以下、単に供給装置と表記する）は、スラリー分級手段を構成する分離タンク２および攪拌機３と、供給手段を構成する供給配管（供給経路）４ａ、４ｂ、４ｃとから概略構成されている。
【００１８】
分離タンク２は、分散溶液と研磨剤とが投入されて攪拌混合されるとともに研磨剤粒子を沈降させるための容器であり、この分離タンク２には、分散液供給管５と研磨剤供給管６とが取り付けられている。また研磨剤供給管６の上流側には研磨剤を貯留しておくためのホッパ（貯蔵手段）７が備えられている。
また攪拌機３は、分離タンク２内の内容物（分散溶液と研磨剤との混合物）を攪拌混合するものであり、先端に攪拌羽３ａが取り付けられている。
【００１９】
更に供給配管４ａ、４ｂ、４ｃは、分離タンク２から延びた配管であり、分離タンク２内の内容物をシリコンウェーハのラッピング装置８ａ、８ｂ、８ｃに供給できるようになっている。ラッピング装置８ａ、８ｂ、８ｃは、シリコンの引き上げインゴットから切り出されたシリコンウェーハの裏表両面をラップ加工するためのものであり、ラッピング装置８ａは比較的ラップ量が大きく、ラッピング装置８ｂは装置８ａよりもラップ量が小さく、ラッピング装置８ｃは装置８ｂよりも更にラップ量が小さくなっている。
【００２０】
このように、ラップ量の異なる装置８ａ，８ｂ，８ｃによってウェーハを順次ラッピングすることで、シリコンウェーハの表裏両面の表面粗さを小さくできるようになっている。このため、図３に示すように、ラッピング装置８ａに供給する研磨剤は装置８ｂよりも粒径が大きいものが供給され、ラッピング装置８ｂに供給する研磨剤は装置８ｃよりも粒径が大きいものが供給されるようになっている。具体的には、ラッピング装置８ａ、８ｂ、８ｃに供給される研磨剤は、平均粒径がそれぞれ＃１０００，＃１５００，＃２０００となるように構成することができる。なお、図３において、粒度分布を示すグラフでは右側から左側に粒径が小さくなるように記載されている。また、図３において、ウェーハＷはラッピング装置８ａ、８ｂ、８ｃの順に処理されるものとする。
【００２１】
図２に示すように、分離タンク２には供給配管４ａ、４ｂ、４ｃが挿入されている。供給配管４ａ、４ｂ、４ｃの先端にはその長手方向に対して傾斜した開口部が設けられ、この開口部が取液口１４ａ、１４ｂ、１４ｃとされている。取液口１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、分離タンク２の深さ方向に沿って段階的に配置されている。即ち、取水口１４ａが分離タンク２の低部に配置され、取水口１４ｃが分離タンク２の上部に配置され、取水口１４ｂが取水口１４ａと１４ｂの間に位置している。
また取水口１４ａ、１４ｂ、１４ｃが供給配管４ａ、４ｂ、４ｃの長手方向に対して傾斜していることで、各取水口１４ａ、１４ｂ、１４ｃが分離タンク２の深さ方向に沿ってある程度の幅を有している。
【００２２】
次に、シリコンウェーハ用研磨剤の供給方法について説明する。
まず、分離タンク２に研磨剤と分散溶液とを投入してスラリーとする。研磨剤は例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）または炭化珪素（ＳｉＣ）等の粉末を用いる。また、ホッパ７で貯蔵される研磨剤の平均粒径は、１μｍ以上２５μｍ以下の範囲のものが好ましい。また、研磨剤粒子の粒径の小さいほうから積算して５％となる粒径が１μｍ以上５μｍ以下の範囲であり、粒径の小さいほうから積算して９５％となる粒径が１５μｍ以上２５μｍ以下の範囲であるものが好ましい。
また、分散溶液としては例えば、純水もしくは弱アルカリ系の溶剤が好ましい。研磨剤と分散溶液の投入比は、質量比で例えば研磨剤：分散溶液＝５：１〜１０：１の範囲が好ましい。
【００２３】
分離タンク２に研磨剤と分散溶液とを投入したならば、攪拌機３を作動させて研磨剤と分散溶液を攪拌混合する。十分に混合した後、攪拌速度を制御して分散溶液中で研磨剤粒子を沈降させる。このときの攪拌速度は、分離タンク２の側壁面近傍における分散溶液の流速が０．１〜０．３ｍ／ｓ程度の範囲となるように設定することが好ましい。分散液中で研磨剤を沈降させると、粒度の大きな研磨剤粒子ほど速く沈降し、粒度の小さな研磨剤粒子ほど遅く沈降する傾向がある。これにより、分離タンク２の上部には粒度の小さな研磨剤粒子が分布し、分離タンク２の下部には粒度の大きな研磨剤粒子が分布する。このように、分離タンク２の深さ方向に沿って研磨剤粒子の粒度分布が生じる。
【００２４】
次に、分離タンク２の深さ方向に沿って間隔を空けて配置した取液口１４ａ〜１４ｃから、研磨剤粒子を分散溶液とともに採取する。各取液口１４ａ〜１４ｃにおいては、最初に投入した研磨剤よりも粒度分布幅が狭い研磨剤粒子を含んだ分散液が得られる。
また、供給配管４ａで供給される分級スラリーは、分離タンク２の底部に設置された取液口１４ａから採液されたものであるので、その研磨剤粒子の平均粒径が元の研磨剤の平均粒径より大きくなる。また供給配管４ｃで供給される分級スラリーは、分離タンク２の底部に設置された取液口１４ｃから採液されたものであるので、その研磨剤粒子の平均粒径が元の研磨剤の平均粒径より小さくなる。更に、供給配管４ｂで供給される分級スラリーは、取液口１４ａ、１４ｃの間に設置された取液口１４ｂから採液されたものであるので、その研磨剤粒子の平均粒径が、元の研磨剤の平均粒径と同程度のものとなる。
具体的には、供給配管４ａで供給される分級スラリーには粒度が１０μｍ以上の研磨剤粒子が含まれることが望ましく、供給配管４ｂで供給される分級スラリーには粒度が６μｍを超えて１０μｍ未満の研磨剤粒子が含まれることが望ましく、供給配管４ｃで供給される分級スラリーには粒度が６μｍ以下の粒度の研磨剤粒子が含まれることが望ましい。各分級スラリーに含まれる研磨剤粒子の粒度の範囲は、投入する研磨剤の粒度分布、研磨剤と分散液の投入比率、分離タンクの深さ及び内容積、攪拌速度、取液口の取付位置、等により適宜設定される。
【００２５】
各取液口１４ａ〜１４ｃで採液された研磨剤粒子を含む分散液は、分級済みスラリーとして供給配管４ａ〜４ｃを経てシリコンウェーハのラッピング装置８ａ〜８ｃに供給される。各供給配管４ａ〜４ｃを経て供給される分級スラリーは、上述のように平均粒径のことなる研磨剤粒子を含んでいるので、研磨剤粒子の平均粒径の大きいものから順に、シリコンウェーハのラッピング工程に供給することで、シリコンウェーハを効率よくラッピングすることができる。
【実施例】
【００２６】
図１および図２に示すような供給装置を用意し、分離タンクに研磨剤と分散溶液とを投入し、攪拌機を作動させて研磨剤と分散溶液を攪拌混合し、十分に混合した後、攪拌速度を制御して分散溶液中で研磨剤粒子を沈降させた。そして、分離タンクの深さ方向に沿って間隔を空けて配置した３つの取液口から、研磨剤粒子を分散溶液とともに採取した。採取後の分散液中の研磨剤の粒度分布を測定した。結果を表１に示す。
また、使用した研磨剤は比重が４ｇ／ｃｍ３のＡｌ２Ｏ３の粉末であって、平均粒径が８μｍ、粒径の小さいほうから積算して５％となる粒径が５μｍ、粒径の小さいほうから積算して９５％となる粒径が１５μｍのものである。また分散液には比重１．１ｇ／ｃｍ３、粘度３１ｃＰの界面活性剤混合液を用いた。更に、供給装置の運転条件を表１に併せて示す。なお、表１における取水口の取付位置は、例えば実施例１の上部取水口の場合、開口部がタンク上端から０．５〜１．５ｍの深さで開口しているという意味である。
【００２７】
【表１】
2006120692.tif 000003
【００２８】
表１に示すように、供給装置の運転条件を適宜設定することで、分級スラリーに含まれる研磨剤粒子の平均粒径を変更できることが判る。
【００２９】
なお本発明は上記実施形態されるものではなく、様々な変更を加えても良い。また本発明における分級手段としては、多段編成した乾式サイクロン、ふるい分け装置、遠心式分級装置等、公知の乾式分級手段を例示できる。また本発明におけるスラリー化手段としては、攪拌タンクと攪拌器からなる公知の撹拌装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態であるシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態であるシリコンウェーハ用研磨剤の供給装置の要部を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態であるシリコンウェーハ用研磨装置におけるラッピング工程と研磨剤の粒度とを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…シリコンウェーハ用研磨剤の供給装置、２…分離タンク、３…攪拌機、４ａ，４ｂ，４ｃ…供給配管（供給経路）、７…ホッパ（貯蔵手段）、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…取液口
【図１】
2006120692.tif 000004
【図２】
2006120692.tif 000005
【図３】
2006120692.tif 000006