(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立に回転駆動する相対向する２つの円形の定盤を、一方の定盤の側端部が他方の定盤の回転軸の軸心に一致するように、互いに側方にずらして対向配置し、上記一方の定盤の対向面には砥石を固着するとともに、上記他方の定盤の対向面にはウェーハを固定させ、上記２つの定盤を互いに回転させ、かつ、少なくともいずれか一つの定盤を相対向方面に移動させながら、もう一つの定盤に圧接し、上記ウェーハの表面を研削する平面研削方法によって平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法であって、上記砥石によって研削されるウェーハ表面の前面に形成されかつ下記式（１）で表わされる研削条痕の周期eが１．６ｍｍ以下となるように制御して該ウェーハ表面を研削し、次いで該平面研削したウェーハに対して片面１０μｍ以下の研磨量の鏡面研磨処理を施すことによって研削条痕を除去するようにしたことを特徴とする平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法。
【数１】
0003845215.tif 000003
〔式（１）において、rはウェーハ半径である。〕
【請求項２】
前記砥石がレジノイド砥石であることを特徴とする請求項１記載の平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法。
【請求項３】
前記砥石の番手が＃２０００以上の細かい粒度であることを特徴とするウェーハ請求項１又は２記載の平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法。
【請求項４】
前記研削条痕の周期の制御をスパークアウト時のウェーハの回転数を調整することにより行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法。
【請求項５】
前記研削条痕の周期の制御をエスケープ時のウェーハ回転数及び戻り速度を調整することにより行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法。
【請求項６】
前記研削条痕の周期の制御をエスケープ時の砥石がウェーハから離れる直前で少なくともウェーハが１回転する間のウェーハ回転数を調整することにより行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インフィード型の平面研削装置による半導体シリコンウェーハ等の薄板（以下単にウェーハということがある）の平面研削方法及び鏡面研磨方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
半導体シリコンウェーハの加工方法として、従来から、スライスされたウェーハの外周部を面取りした後、ラップ、エッチングを行い、その後表面を鏡面研磨することが行われていた。
【０００３】
ところで、エッチング工程ではラップによる加工歪みを除去するため、通常両面で取り代４０μｍ程度のエッチングを行っているが、このエッチングによりウェーハの平坦度は悪化するため、鏡面研磨後の最終ウェーハの平坦度を低下させる要因となっていた。
【０００４】
そこで、近年、ラップの代替として、あるいは平坦度を修正するためエッチング工程の後に平面研削を行うようになってきた。平面研削ではラップのような深い加工歪みが入らないために平面研削の後、エッチング無しにあるいは非常に浅いエッチング（両面除去量４−５μｍ）するだけで研磨可能となるために従来に比べてウェーハの平坦度を向上させることができる利点がある。
【０００５】
さらに、半導体シリコンウェーハなどの円形薄板を平面研削する場合、最近では、図１に示すようなインフィード型の平面研削装置１２が用いられるようになってきている。この平面研削装置１２は、後に詳述するが、互いに独立に回転駆動する上下２つの円形の定盤１４，１６を、上定盤１４の側端部１８が下定盤１６の回転軸２０の軸心２０ａに一致するように、互いに側方にずらして上下に対向配置し、上記上定盤１４の下面には砥石２２を固着するとともに、上記下定盤１６の上面にはウェーハＷを固定させ、上記上下の定盤１４，１６を互いに回転させ、かつ、少なくとも一方の定盤を垂直方向に移動させながら、他方の定盤に圧接し、上記ウェーハＷの表面を研削するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の様なインフィード型の平面研削装置１２を用いた場合、一般に上定盤の回転軸２４と下定盤の回転軸２０との間には、若干の平行度誤差があるため、ウェーハＷの表面の砥石２２の軌跡として上半面または下半面の軌跡だけが、図２に示すように、凹凸の研削条痕２６として一定の周期ｅをもってウェーハＷの研削面に現れる。この研削条痕２６の周期ｅは研削条件によって変動し、大きくなったり［図２（ａ）］、小さくなったりする［図２（ｂ）］。
【０００７】
この研削条痕２６はその後の通常取り代１０μｍの鏡面研磨では除去できず、完全に除去する為には２０〜３０μｍ研磨しなければならないという問題があった。
【０００８】
なお、従来は、ラップ時に、局所的に深いピットができ、このピットはエッチングにおいても除去できず１０μｍ程度の研磨が必要であった。また、１０μｍ以上の研磨を行うことは、従来に比べ研磨工程の生産性を低下させるばかりでなく、平坦度も悪化するため、研磨量の増加はぜひ避けなければならない。
【０００９】
本発明者らはインフィード型平面研削装置を用いて平面研削する際にウェーハ表面に残留する研削条痕を研磨量１０μｍ以下で除去可能となるような平面研削方法について種々検討を重ねた結果、研磨条痕の周期と研磨条痕を除去するための研磨量との間に相関関係があるという知見を得、さらに検討を進めたところ、研削条痕の周期を所定値以下とするとウェーハの口径にかかわらず研磨量を１０μｍ以下とすることができることを見出し本発明を完成した。
【００１０】
本発明は、インフィード型平面研削装置を用いた平面研削を行った後の鏡面表面研磨において、従来よりも少ない研磨量で研削条痕を完全に除去できるようにした平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法は、互いに独立に回転駆動する相対向する２つの円形の定盤を、一方の定盤の側端部が他方の定盤の回転軸の軸心に一致するように、互いに側方にずらして対向配置し、上記一方の定盤の対向面には砥石を固着するとともに、上記他方の定盤の対向面にはウェーハを固定させ、上記２つの定盤を互いに回転させ、かつ、少なくともいずれか一つの定盤を相対向方面に移動させながら、もう一つの定盤に圧接し、上記ウェーハの表面を研削する平面研削方法によって平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法であって、上記砥石によって研削されるウェーハ表面の前面に形成されかつ下記式（１）で表わされる研削条痕の周期eが１．６ｍｍ以下となるように制御して該ウェーハ表面を研削し、次いで該平面研削したウェーハに対して片面１０μｍ以下の研磨量の鏡面研磨処理を施すことによって研削条痕を除去するようにしたことを特徴とする。
【数２】
研削条痕の周期e＝２πr/（砥石回転数/ウェーハ回転数）...（１）
〔式（１）において、rはウェーハ半径である。〕
【００１２】
なお、上記した一方の定盤の対向面に固着される砥石としては若干弾力性のあるレジノイド砥石が好ましい。該砥石の番手としては、＃２０００以上の細かい粒度のものが好適である。
【００１３】
また、上記した研削条痕を１．６ｍｍ以下に制御する方法としては、スパークアウト時のウェーハの回転数を調整することにより行うこともできるし、あるいはエスケープ時のウェーハの回転数及び戻り速度を調整することにより行うこともできる。
【００１４】
さらに、上記研削条痕の周期の制御をエスケープ時の砥石がウェーハから離れる直前で少なくともウェーハが１回転する間のウェーハ回転数を調整することにより行うことも可能である。
【００１５】
本発明の平面研削されたウェーハに対する鏡面研磨方法によって、従来より少ない研磨量で研磨条痕を完全に除去した鏡面研磨ウェーハを得ることができる。
【００１６】
【作用】
上記のように研削条痕の周期によって研磨に違いが生じる理由としては、研削条痕の周期が大きい場合、図３（ａ）に示すように、研磨布３０がウェーハＷの研削条痕２６の凹凸に倣うように接触するため、容易に凹凸が解消しないと考えられ、逆にこの周期が短くなると、図３（ｂ）に示すように凹部に比べて凸部により強く接触するようになるため、凹凸が解消し易くなると考えられる。このようなメカニズムによりウェーハの直径に関係なく特定の周期以下に制御すれば研磨代を減らすことが可能となる。
【００１７】
また、この条痕の周期eの値は上記したように式（１）で表わされる。よって、条痕の周期を１．６ｍｍ以下に制御することは、砥石回転数又はウェーハ回転数を調整することによって行うことができる。
【００１８】
しかし、砥石は比較的高速回転であり、これを調整するのは機械的に見て大変難しいため、ウェーハの回転数で調整するのが好ましい。
【００１９】
また、弾性のある砥石を用いた場合エスケープ時の戻り速度を小さくする（例えば０．０１μｍ／ｓｅｃ以下）と、しばらくはウェーハに接触しているためスパークアウト時と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
ここでスパークアウト時とは所定量の研削を終了し研削砥石の送りを停止した時点でまだ、砥石もウェーハも回転している状態の時を意味し、エスケープ時とはスパークアウトの状態から研削砥石をウェーハから離す方向に移動させる時を意味する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明方法に用いられるインフィード型の平面研削装置の１例を図１に基づいて説明する。図１はインフィード型平面研削装置の１例を示す概略側面説明図である。
【００２２】
図１において、１２はインフィード型の平面研削装置で、互いに独立に回転駆動する相対向する２つの円形の定盤１４，１６を有している。これらの２つの円形の定盤１４，１６は相対向して配置すれば、その相対向する方向は上下、左右、その他の斜め方向などいずれの方向でもよいが、図１には上下方向に相対向して配置した例を示してあるので、以下の説明においては、相対する２つの円形の定盤１４，１６は、それぞれ上定盤１４及び下定盤１６として説明する。
【００２３】
該上下の定盤１４，１６は、上下方向に相対向して配置されているが、上定盤１４の側端部１８が下定盤１６の回転軸２０の軸心２０ａに一致するように、互いに側方にずらされている。
【００２４】
該上定盤１４の下面には砥石２２が固着されている。該下定盤１６の上面にはウェーハＷを吸着固定することのできる真空吸着機構（図示せず）が設けられている。研削されるウェーハＷは下定盤１６の上面に該真空吸着機構によって吸着固定される。２４は該上定盤１４の回転軸である。
【００２５】
上記した上下の定盤１４，１６を回転させ、かつ、少なくとも一方の定盤を垂直方向に移動させながら、他方の定盤に圧接し、下定盤１６の上面に固定されたウェーハＷの表面を研削する。
【００２６】
なお、砥石２２としては、レジノイド砥石が好適である。レジノイド砥石は、僅かに弾力性を備えており、研削時にはその圧力により砥石自体が若干収縮するようになっており、良好な研削が行われる。
【００２７】
さらに、研削時における研削ダメージを少なくするために、該砥石２２の番手としては、＃２０００以上の細かい粒度の砥石を使用するのが好適である。
【００２８】
本発明の平面研削方法は、半導体シリコンウェーハの加工に好適に用いられるが、その場合の加工工程は、例えば、スライス工程、面取り工程、ラップ工程、エッチング工程、片面平面研削工程（本発明の平面研削方法を適用）、両面鏡面研磨工程、片面仕上げ鏡面研磨工程の順序で行われる。また、平面研削工程の後に、ウェーハの形状を崩さない程度のエッチングを行ってもいいし、鏡面面取りを行っていいことも勿論である。
【００２９】
上記した平面研削装置１２を用いて研削する手順は以下の通りである。
（１）上下の定盤１４，１６を互いに離れた状態で下定盤１６にウェーハＷを真空吸着により固定する。
（２）上定盤１４を回転させながら徐々に下降させウェーハＷを研削する。この時、ウェーハＷも同時に回転させておく。ここで、例えば、砥石２２の回転数は４８００ｒｐｍ、ウェーハＷの回転数は２０ｒｐｍ、砥石２２の下降速度（送り速度）は０．３μｍ／ｓｅｃ程度に設定される。
（３）ウェーハＷを１０μｍ削ったところで砥石２２の下降を停止する。砥石２２とウェーハＷの回転はそのまま続行する。この状態をスパークアウトという。
（４）砥石２２を徐々に上昇させる。これをエスケープという。
（５）砥石２２が元の位置まで上昇したところで停止させ、同時に砥石２２の回転及びウェーハＷの回転を停止させる。
（６）ウェーハＷの真空吸着を解除しウェーハＷを取り出す。
【００３０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明がこれらの実施例に限定されて解釈されるものでないことはいうまでもない。
【００３１】
（実験例１）
直径６″、８″及び１２″のエッチング済みウェーハについてスパークアウトからエスケープ時のウェーハ回転数を２０（通常条件）、１８、１６、１４、１２、１０、８、６ｒｐｍとした条件でそれぞれ３枚ずつを上記した平面研削装置１２を用い平面研削加工〔砥石の回転数：４８００ｒｐｍ、砥石の下降速度（送り速度）：０．３μｍ／ｓｅｃ、砥石の材質：ディスコ社製レジン＃２０００、研削量：１０μｍ〕を行った後、両面研磨機により、２０μｍ（両面）の研磨を行った。
【００３２】
上記両面研磨機による両面研磨処理においては研磨布としてＳＵＢＡ−６００（ロデールニッタ社製）を用い、研磨剤はＡＪ−１３２５（日産化学社製）を使用した。
【００３３】
なお、平面研削後にウェーハの外周部表面に残留する研削条痕の周期は次式（１）で表される。
【００３４】
【数３】
研削条痕の周期e＝２πr/（砥石回転数/ウェーハ回転数）...（１）
【００３５】
上記式（１）において、ｒはウェーハ半径である。
【００３６】
上記した両面研磨を行った各ウェーハについて魔鏡観察により条痕の有無を調査し、結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
0003845215.tif 000002
【００３８】
表１において、研磨代２０μｍの欄の○は研削条痕の残留無し、×は研削条痕の残留有りを示す。
【００３９】
表１の結果から、ウェーハの直径に係らず、研削条痕の周期を１．６ｍｍ以下とした時にはすべてのウェーハについて両面２０μｍ（片面１０μｍ）の研磨で研削条痕が除去できることが判った。
【００４０】
（実験例２）
また、スパークアウト時のウェーハ回転数を２０ｒｐｍのままとしてエスケープ時のウェーハ回転数を上記と同様に変化させて全く同じ実験を行った。なお、エスケープ時の砥石の上昇速度（戻り速度）は低速（０．０１μｍ／ｓｅｃ）と高速（０．３μｍ／ｓｅｃ）の２通りで行った。
【００４１】
その結果、砥石の上昇速度（戻り速度）を低速とした場合は、上記スパークアウト時のウェーハ回転数を変えた実験と同様な結果が得られたが、砥石の上昇速度（戻り速度）を高速にした場合には、全てのウェーハで研削条痕が残留した。
【００４２】
この理由としては、使用した砥石がレジノイド砥石（レジン＃２０００）であるため、その弾性により研削中に若干砥石自体が圧縮された状態になっており、エスケープ時に砥石の上昇速度（戻り速度）が遅い場合には、しばらくはウェーハに接触しているため、その時のウェーハ回転数による周期で研削条痕が形成される。
【００４３】
この場合、砥石の上昇速度（戻り速度）は、少なくとも、ウェーハが１回転する間、砥石とウェーハが接触している程度の低速度とする必要があり、砥石の弾性によりその速度は変わってくると考えられる。弾性の大きい砥石を使用すれば比較的速い上昇速度（戻り速度）でもエスケープ時のウェーハ回転数による周期で研削条痕が形成されるが、固い砥石を用いた場合には、かなり低速にしてもスパークアウト時のウェーハ回転数による研削条痕が残留すると考えられる。
【００４４】
また、砥石の上昇速度（戻り速度）が速い場合には、直に砥石がウェーハから離れるため、スパークアウト時の条痕がそのままウェーハに残留すると考えられる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、インフィード型平面研削装置を用いる平面研削において、ウェーハ外周部の研削条痕の周期を所定値以下とすることにより、従来よりも少ない研磨量でウェーハ表面の研削条痕を完全に除去することができ、そのため生産性及びウェーハの平坦度の向上が可能となるという大きな効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  インフィード型平面研削装置の１例を示す概略側面説明図である。
【図２】  インフィード型平面研削装置によって、平面研削を行ったウェーハの研削面に現われる研削条痕を示す図面で、（ａ）は周期が大きい研削条痕及び（ｂ）は周期が小さい研削条痕をそれぞれ示す。
【図３】  平面研削を行ったウェーハの研削面を研磨する際のウェーハ研削面と研磨布との接触状態を示す説明図で、（ａ）は研削条痕の周期が大きい場合及び（ｂ）は研削条痕の周期が小さい場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１２：平面研削装置、１４：上定盤、１６：下定盤、１８：上定盤の側端部、２０：下定盤の回転軸、２０ａ：軸心、２２：砥石、２４：上定盤の回転軸、３０：研磨布、Ｗ：ウェーハ。
【図１】
0003845215.tif 000004
【図２】
0003845215.tif 000005
【図３】
0003845215.tif 000006