(57)【要約】【課題】ウェハへの重金属汚染を防止しつつ、良好な加工精度を維持することが可能なノッチホイールを提供する。【解決手段】ノッチホイール１は、ウェハのノッチ部を加工する溝４を有する砥粒層２と、砥粒層２を固着してノッチ加工機への取り付け部となる台金３から構成されている。ノッチホイール１の砥粒層２は、粒度＃１５００〜＃４０００（平均粒径２〜１２μm）のダイヤモンド砥粒を樹脂で結合して構成される。また、砥粒層２には、ＳｉＣを含むこともできる。砥粒層２の曲げ強度は６０〜１５０ＭＰａ、縦弾性係数は１０〜４０ＧＰａ、硬度はＨＲｆ７０以上、集中度は７５〜１５０の範囲で設定されている。充填材であるＳｉＣは、砥粒層の物性値に応じて適量添加される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェハに形成されるノッチを加工するために用いられるノッチホイールにおいて、ダイヤモンド砥粒を樹脂で結合した砥粒層を有し、前記砥粒層の曲げ強度が６０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であることを特徴とするノッチホイール。
【請求項２】
前記砥粒層の縦弾性率が１０ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１記載のノッチホイール。
【請求項３】
前記砥粒層の硬度がＨＲｆ７０以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のノッチホイール。
【請求項４】
前記砥粒層の集中度が７５以上１５０以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のノッチホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェハに形成されるノッチを加工するために用いられるノッチホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハ(以下「ウェハ」と略記することがある)には結晶軸の方向を示す目印として、Ｖ字状に切欠いたノッチが形成されている。このノッチは、ウェハに半導体集積回路のパターンを形成するフォトリソグラフィ工程において、ウェハの位置および結晶方向をあわせる際に用いられる。
【０００３】
位置決めは、ノッチに位置決めピンを接触させる事により行われる。この際、ノッチ部にエッジがあったり、表面が粗い場合、ピンの接触によりパーティクル（微細粉塵）が発生し、ウェハ表面に付着してフォトリソグラフィ工程における微細加工を阻害する可能性がある。従って、パーティクル発生を抑制することを目的として、ノッチホイールによりノッチの研削加工が行われている。
【０００４】
ノッチ加工ではノッチホイールの形状をウェハに転写することにより行われることから、ノッチホイールには形状の維持性が要求される。そのため、ノッチ加工では、強度の高いメタルボンドホイールが主として用いられる。また、ノッチ加工では粗研削と仕上研削があり、粗研削では♯８００〜１２００、仕上研削では粒度♯１５００〜♯４０００程度のダイヤモンド砥粒が使用されている。
【０００５】
しかしながら、メタルボンドでは砥粒層成分として、ウェハへの重金属汚染の要因となるCu,Ni,Fe等の金属が用いられている。この金属成分はノッチ加工の際にウェハ表面に付着し、内部へ拡散することにより結晶欠陥を生じさせる。その結果、ウェハ上に作製されるデバイスの動作や性能、信頼性に多大な影響を及ぼし、不良発生の要因になるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決する手段として、仕上研削においてレジンボンドで構成されたノッチホイールを採用する方法がある。樹脂を主成分とするレジンボンドは、メタルボンドに比べてウェハへの重金属汚染を抑制することが可能となる。しかしながら、レジンボンドはメタルボンドに比べて耐摩耗強度に劣る為、使用時の摩耗進行が極めて早い。従って、ホイール形状崩れによりウェハ寸法精度不良が発生するという問題がある。
また、レジンボンドはメタルボンドに比べて縦弾性係数が低い。従って、ノッチ加工時に切込に対して砥粒がボンド側に逃げることにより、ウェハ面がボンドに接触して研削抵抗が増加し、加工面のむしれによる面粗さ不良、ウェハ面焼け不良が発生するという問題がある。
【０００７】
ノッチホイールに関して、特許文献１には、ウェハ面取り加工および平面加工においてＣｏ，Ｓｎを主成分とするメタルボンドホイールを用いることにより、ウェハへのＣｕ，Ｆｅ汚染を防止したものが記載されている。
また、特許文献２には、ダイヤホイールによる粗・仕上研削後に用いられる研磨加工用ノッチホイールとしてゴム製のホイールが記載されている。
また、特許文献３には、粗・仕上研削とともにレジンボンドを用いたノッチホイールが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３９３２８号公報
【特許文献２】特開２００１−３００８３７号公報
【特許文献３】特表２００３−５２１８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１記載のメタルボンドホイールでは、ボンドをＣｏ，Ｓｎで構成しており、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅは含まれないとしている。しかしながら、工業用として用いられるＣｏ，Ｓｎ等の金属粉末には、不純物としてＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅが１００から１０００ｐｐｍ程度含まれている。最終仕上げ後のウェハにおける許容残留濃度は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれも数ｐｐｔとされている。従って許容濃度の１００，０００，０００倍のＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅを含むメタルボンドホイールでノッチを加工した場合に、これらの残留濃度が許容値を超える可能性があり、ウェハへの金属汚染が充分に防止できないという問題がある。また、これらの金属成分はノッチ加工の際にウェハ表面に付着し、内部へ拡散することにより結晶欠陥を生じさせるため、ウェハの電気的特性に重大な影響を及ぼし、不良発生の要因となる。
【００１０】
特許文献２記載のゴム製ホイールでは、上記の金属を用いていないため、金属汚染の防止は可能であるが、メタルボンドやレジンボンドと比較して弾性率が低い。従って、加工時切込に対して砥粒がボンド側に逃げる事により、ウェハ面がゴム面に接触して摩擦抵抗が増加し、加工面不良が生じるという問題があるため、粗・仕上研削用ホイールに適用する事はできない。
【００１１】
また、特許文献３記載のレジンボンドを用いたノッチホイールにおいては、メタルボンドと異なりウェハへの重金属汚染を抑制することが可能となる。また、砥粒の目替わりサイクルが早いことから、仕上研削に適用される♯１５００〜♯４０００の微細砥粒においても目詰まりが生じにくく、加工面粗さを良好に保ち、加工変質層を小さくすることが可能となる。
【００１２】
しかしながら、レジンボンドはメタルボンドに比べて強度が小さいため、使用時の摩耗進行が極めて早い。従って、ホイール形状崩れが生じることにより工具寿命が極めて短くなり、生産効率が悪いという問題がある。また、レジンボンドはメタルボンドに比べて弾性率が低く、切込時に砥粒がボンド側に逃げることにより、ウェハ面がボンドに接触して摩擦抵抗が生じ、加工面不良が生じやすいという問題がある。
【００１３】
特許文献３には、レジンボンドホイールにおけるこれらの問題点を解決するための手段については何ら記載されておらず、レジンボンドホイールについての上記の問題点は未解決のままである。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ウェハへの重金属汚染を防止しつつ、良好な加工精度を維持することが可能なノッチホイール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】
【００１４】
以上の課題を解決するために、本発明は、シリコンウェハに形成されるノッチを加工するために用いられるノッチホイールにおいて、ダイヤモンド砥粒を樹脂で結合した砥粒層を有し、前記砥粒層の曲げ強度が６０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であることを特徴とするノッチホイールである。
【００１５】
ウェハへの重金属汚染の要因となるＣｕ，Ｎｉ，Ｆｅを含まないため、ウェハへの重金属汚染を防止することができる。砥粒層には、ＳｉＣを含めることもできる。
本発明においては、前記砥粒層の曲げ強度は６０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下とすることが好ましい。砥粒層の曲げ強度を６０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下とすることにより、ホイールの形状崩れを少なくし、良好な寸法精度を得ることができる。強度が６０ＭＰａより小さいと、砥粒保持力不足による砥粒脱落が多いことにより、砥粒層の形状崩れの進行が早く、ウェハ寸法精度不良が発生する。一方、強度が１５０ＭＰａを超えると、砥粒保持力過剰により砥粒の摩滅が進行して目詰まりが生じ、ウェハ加工面のむしれによる面粗さ不良、発熱によるウェハ面焼け不良が発生する。
【００１６】
本発明においては、砥粒層の縦弾性係数を１０ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下とすることが好ましい。砥粒層の縦弾性係数を１０〜４０ＧＰａの範囲とすることにより、適切な砥粒切込量を維持し、良好な加工面を得ることができる。縦弾性係数が１０ＧＰａより小さいと、ウェハに切込をかけた際に砥粒がボンド側へ押し込まれ、ボンド面がウェハに接触することにより研削抵抗が増加し、発熱によるウェハ面焼け不良が発生する。一方、縦弾性係数が４０ＧＰａを超えると、ウェハに切込をかけた際に砥粒がボンド側に押し込まれる量が少ない為、砥粒切込量が過剰となり、面粗さ不良が発生する。
【００１７】
本発明においては、砥粒層の硬度をＨＲｆ７０以上とすることが好ましい。砥粒層の硬度をＨＲｆ７０以上とすることにより、ホイールの形状崩れが少なく、良好な寸法精度を得ることが出来る。
砥粒層の硬度がＨＲｆ７０より小さいと、砥粒層の摩耗による形状崩れの進行が早く、ウェハ寸法精度不良が発生する。
【００１８】
本発明においては、砥粒層の集中度を７５以上１５０以下とすることが好ましい。砥粒層の集中度を７５以上１５０以下の範囲とすることにより、ホイールの形状崩れが少なく、良好な寸法精度を得ることが出来るとともに、適切な砥粒切込量を維持し、良好な切味を持続することが出来る。集中度が７５より小さいと、作用砥粒数が過少であることから、砥粒層の形状崩れの進行が早く、ウェハ寸法精度不良が発生する。また、作用砥粒数が過少であることから、砥粒切込量が過剰となり、面粗さ不良が発生する。一方、集中度が１５０を超えると、作用砥粒数が過剰であることから、砥粒切込量が過小となって切味が低下する。その結果、ボンド面がウェハに接触して研削抵抗が増加し、発熱によるウェハ面焼け不良が発生する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、ウェハへの重金属汚染を防止しつつ、良好な加工精度を維持することが可能なノッチホイールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明のノッチホイールをその実施形態に基づいて説明する。
図１に、ノッチホイールの構成を示す。また、図２、図３に、ノッチホイールを用いた研削の様子を示す。
ノッチホイール１は、ウェハ５のノッチ部６を加工する溝４を有する砥粒層２と、砥粒層２を固着してノッチ加工機への取り付け部となる台金３から構成されている。台金３をノッチ加工機へ取り付けてノッチホイール１を回転させながら、ウェハ５に接触させて加工を行う。ノッチホイール１１は、図２に示すように、ウェハ５のノッチ部６の形状に沿って移動しながら加工を行う。
【００２１】
ノッチホイール１の砥粒層２は、粒度＃１５００〜＃４０００（平均粒径２〜１２μm）のダイヤモンド砥粒を樹脂で結合して構成される。また、砥粒層２には、ＳｉＣを含むこともできる。砥粒層２の曲げ強度は６０〜１５０ＭＰａ、縦弾性係数は１０〜４０ＧＰａ、硬度はＨＲｆ７０以上、集中度は７５〜１５０の範囲で設定されている。充填材であるＳｉＣは、砥粒層の物性値に応じて適量添加される。また、ＳｉＣはダイヤモンド砥粒の粒度以下のものを使用する。ＳｉＣの粒度がダイヤモンド砥粒よりも大きいと、充填材であるＳｉＣが切刃としてウェハに作用することにより、所定の加工面粗さを得ることができないからである。ノッチ加工時は、砥粒層２の曲げ強度、縦弾性係数、硬度、集中度を変化させることによって、加工面の面粗さおよび寸法精度が変化する。
【００２２】
ノッチホイールによる加工終了後、ポリッシュ加工が行われる。ポリッシュ加工はノッチ部の鏡面化を目的として行うが、同時に仕上研削にて生じた加工変質層の除去も行われる。これは、ウェハに加工変質層が残留していると、熱処理時にウェハの変形、割れ等の不良が生じる可能性があり、その要因を除くために行うものである。仕上研削後の面粗さが大きくなるに伴って、加工変質層も大きくなる。加工変質層が大きいと、ポリッシュ工程における取代が大きくなる。ポリッシュ加工は加工能率が低い為、取代が増加することにより生産効率が著しく低下する。従って、ポリッシュ工程の生産効率を考慮すると、仕上研削における加工面粗さはＲａ０．０５μｍ以下とする必要がある。
【００２３】
本発明において、砥粒層の強度を６０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下とし、弾性率を１０ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下とし、硬度をＨＲｆ７０以上とし、集中度を７５以上１５０以下としていることの根拠を、以下の試験結果に基づいて説明する。
【００２４】
（実施例）
以下に、具体的な実施例を示す。
以下の実施例において、砥粒層の曲げ強度、縦弾性係数、硬度、集中度を変化させた際の加工面粗さの測定結果をもとに、最適な砥粒層の構成を検証する。
試験に用いたノッチホイールの構成を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
加工条件を以下に示す。
被削材      ：８inch  単結晶 シリコンウェハ
ホイール回転数  ：１００，０００min-1
取代        ：５０μm
加工数      ：５００枚
【００２７】
（実施例１）
実施例１では、砥粒層の曲げ強度を所定の割合で変化させたノッチホイールを製造し、各々加工後のウェハ面粗さを測定した。図４は面粗さの測定結果を示すグラフである。
曲げ強度はボンドによる砥粒の保持力（かしめ力）を示す物性値であり、曲げ強度が大きくなるに伴って砥粒保持力が大きくなり、砥粒脱落が減少して砥粒層の摩耗が抑制される。
【００２８】
曲げ強度が６０ＭＰａ未満の範囲では、砥粒保持力不足による砥粒脱落が多いことにより、砥粒層の形状崩れの進行が早く、５００枚加工前にウェハ寸法精度が悪くなり不良が発生した。一方、曲げ強度が１５０ＭＰａより大きい範囲では、砥粒保持力が過剰となることにより、砥粒の摩滅が進行して目詰まりが生じ、ウェハ加工面にむしれが発生した為、面粗さがＲａ０．０５μｍよりも粗くなった。これに対し、曲げ強度が６０〜１５０ＭＰａの範囲では、面粗さはＲａ０．０５μｍ以下であり、寸法精度についても問題なかった。
【００２９】
（実施例２）
実施例２では、砥粒層の縦弾性係数を所定の範囲で変化させたノッチホイールを製造し、各々加工後のウェハ面粗さを測定した。図５は面粗さの測定結果を示すグラフである。
縦弾性係数はボンドによる砥粒の支持力（バックアップ力）を示す物性値であり、縦弾性係数が大きくなるに伴い、切込時に砥粒がボンド側へ押し込まれる量が減少し、ウェハに対する砥粒切込量が大きくなる。
【００３０】
縦弾性係数が１０ＧＰａ未満の範囲では、ウェハに切込をかけた際に砥粒がボンド側へ押し込まれ、ボンド面がウェハに接触することにより研削抵抗が増加し、発熱によりウェハ加工面焼け不良が発生した。一方、縦弾性係数が４０ＧＰａより大きい範囲では、ウェハに切込をかけた際に砥粒がボンド側に押し込まれる量が少ない為、砥粒切込量が過剰となったことにより、面粗さがＲａ０．０５μｍよりも粗くなった。これに対し、縦弾性係数が１０〜４０ＧＰａの範囲では、面粗さはＲａ０．０５μｍ以下であり、寸法精度についても問題なかった。
【００３１】
（実施例３）
実施例３では、砥粒層の硬度を所定の範囲で変化させたノッチホイールを製造し、各々加工後のウェハ面粗さを測定した。図６は面粗さの測定結果を示すグラフである。
硬度は砥粒層の耐摩耗性を示す物性値であり、硬度が大きくなるに伴って砥粒層の耐摩耗性が大きくなり、砥粒層の摩耗進行が遅くなり、溝形状崩れが少なくなる。
硬度がＨＲｆ７０未満の場合、砥粒層の摩耗による形状崩れの進行が早く、５００枚加工前にウェハ寸法精度不良が発生した。これに対し、硬度が７０ＨＲｆ以上の範囲では、面粗さはＲａ０．０５μｍ以下であり、寸法精度についても問題なかった。
【００３２】
（実施例４）
実施例４では砥粒層集中度を所定の範囲で変化させたノッチホイールを製造し、各々加工後のウェハ面粗さを測定した。図７は面粗さの測定結果を示すグラフである。
集中度は加工時にウェハに作用する砥粒密度を示すパラメータであり、集中度が大きくなるに伴ってウェハ加工に作用する砥粒数が多くなり、砥粒１ヶ当りに加わる研削負荷が小さくなることから、砥粒層の摩耗進行が遅くなり、溝形状崩れが少なくなる。また、集中度が大きくなるに伴ってウェハ加工に作用する砥粒数が多くなり、砥粒１ヶ当りの切込量が小さくなることから、加工面粗さが小さくなる。
【００３３】
集中度が７５未満の範囲では、作用砥粒数が過少であることから、砥粒層の摩耗による形状崩れの進行が早く、５００枚加工前にウェハ寸法精度不良が発生した。また、作用砥粒数が過少であることから、砥粒切込量が過剰となり、面粗さがＲａ０．０５μｍよりも粗くなった。一方、集中度が１５０より大きい範囲では、作用砥粒数が過剰であることから砥粒切込量が過小となって切味が低下する。その結果、ボンド面がウェハに接触して研削抵抗が増加し、発熱によるウェハ加工面に焼け不良が発生した。これに対し、集中度が７５〜１５０の範囲では、面粗さはＲａ０．０５μｍ以下であり、寸法精度についても問題なかった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、シリコンウェハに形成されるノッチを加工するために用いられるノッチホイールとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ノッチホイールの構成を示す図である。
【図２】ノッチホイールの使用状態を示す図である。
【図３】ノッチホイールの使用状態を示す図である。
【図４】砥粒層の曲げ強度を変化させて製造したノッチホイールについての試験結果を示す図である。
【図５】砥粒層の縦弾性係数を変化させて製造したノッチホイールについての試験結果を示す図である。
【図６】砥粒層の硬度を変化させて製造したノッチホイールについての試験結果を示す図である。
【図７】砥粒層の集中度を変化させて製造したノッチホイールについての試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ノッチホイール
２  砥粒層
３  台金
４  溝
５  ウェハ
６  ノッチ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005254343.tif 000009
【図７】
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