(57)【要約】ウェーハ外周ダレを抑制した鏡面面取りウェーハ、該ウェーハ加工用の研磨クロス、研磨装置、及び、研磨方法を提供する。前記ウェーハは、鏡面面取りにおけるオーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に抑制することにより提供される。また、前記研磨クロスは、アスカーＣ硬度６５以上の研磨布層とアスカーＣ硬度４０以下のスポンジ層の少なくとも２層を貼り合わせた多層構造とするか、または、前記研磨布層のみの単層構造とする。さらに、前記研磨装置、研磨方法は、上記研磨クロスを貼り付けた回転ドラムに、回転装置により回転するウェーハを所定角度で接触させるとともに当該接触部分に研磨液を供給させつつ鏡面面取りを行うことで提供される。
2002005337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面面取りによるオーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に抑制したことを特徴とする鏡面面取りウェーハ。
【請求項２】
鏡面面取りウェーハが、半導体シリコン単結晶ウェーハであることを特徴とする請求項１記載の鏡面面取りウェーハ。
【請求項３】
研磨布層と、該研磨布層より硬度の低いスポンジ層の少なくとも２層を貼り合わせた多層構造とし、該研磨布層の硬度をアスカーＣ硬度６５以上かつ該スポンジ層のアスカーＣ硬度を４０以下としたことを特徴とする鏡面面取り用研磨クロス。
【請求項４】
前記研磨布層の厚さが１．３ｍｍ以下かつ前記スポンジ層の厚さが１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３記載の鏡面面取り用研磨クロス。
【請求項５】
表面に研磨クロスを貼り付けた回転ドラムと、ウェーハを保持し回転せしめるウェーハ回転装置とを有し、回転するウェーハを所定角度で該研磨クロスに接触させるとともに当該接触部分に研磨液を供給させつつウェーハの鏡面面取りを行う研磨装置であって、該研磨クロスとして請求項３又は４記載の鏡面面取り用研磨クロスを用いることを特徴とする鏡面面取り研磨装置。
【請求項６】
表面に研磨クロスを貼り付けた回転ドラムと、ウェーハを保持し回転せしめるウェーハ回転装置とを有し、回転するウェーハを所定角度で該研磨クロスに接触させるとともに当該接触部分に研磨液を供給させつつウェーハの鏡面面取りを行う研磨装置であって、該研磨クロスを研磨布層のみからなる単層構造とし、該研磨布層の硬度をアスカーＣ硬度６５以上としたことを特徴とする鏡面面取り研磨装置。
【請求項７】
前記研磨布層の厚さが１．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の鏡面面取り研磨装置。
【請求項８】
オーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に抑制し面取り部を鏡面研磨することを特徴とする鏡面面取り方法。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれか１項記載の装置を用い、研磨荷重２ｋｇｆ以上及び前記研磨クロスに対するウェーハの傾斜角度を４０°〜５５°の範囲として面取り部を鏡面研磨することを特徴とする請求項８記載の鏡面面取り方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ウェーハ外周ダレを抑制した鏡面面取りウェーハ、鏡面面取り用研磨クロス、及び鏡面面取り研磨装置及び方法に関する。
従来技術
ウェーハ、例えば半導体シリコン単結晶ウェーハ（単にシリコンウェーハということもある）や、石英ウェーハなどのガラス基板またはアルミナや窒化アルミなどのセラミック基板など、薄板状のウェーハは近年高平坦度が要求される。これらのウェーハの製造方法として、例えばシリコンウェーハの加工方法は、円筒状の半導体インゴットをワイヤーソー、円形状内周刃等で薄板状に切断（スライシング）してウェーハとするスライシング工程と、スライシングによって得られたウェーハの周辺部のカケを防止するために周辺部の角部を除去する面取り工程と、面取り加工されたウェーハの厚さ、平坦度を整えるために両面を研磨するラッピング工程と、ラッピング処理されたウェーハの加工歪を除去するためにウェーハをエッチング液に浸漬して全面をエッチングするエッチング工程と、エッチング処理されたウェーハの表面粗さ及び平坦度を向上させるために片面又は両面を鏡面研磨するポリッシング工程とから構成されている。
さらに上記した面取り加工されたウェーハの面取り部に対しては、後工程におけるハンドリング等による接触時の発塵を防止するために、ウェーハのポリッシングを行う前に鏡面面取り加工が行われるのが通常である。
この鏡面面取り加工は、図１２（ａ）（ｂ）に示したような公知の鏡面面取り研磨装置１０によって行われている（特開平１１−１８８５９０号公報参照）。該研磨装置１０は、回転ドラム１２を有し、該回転ドラム１２は回転軸１４を中心に高速回転する構造とされている。該回転ドラム１２の外周面には全面に多層又は単層の研磨クロス（ポリッシングパッド）１６Ａ〔図１２（ａ）〕又は１６Ｂ〔１２（ｂ）〕が貼設されている。
１８はウェーハ回転装置で、該回転ドラム１２に対応して設けられるとともに該回転ドラム１２に対する傾斜角度を自在に変更することができる。該ウェーハ回転装置１８はベース２０と該ベース２０上面に回転可能に設けられた回転軸２２を有している。該回転軸２２の上端部にウェーハＷが保持されてその鏡面面取り研磨が行われる。２４はノズルで、研磨液２６をウェーハＷと研磨クロス１６との接触部分に供給する作用を行う。鏡面面取りは、回転ドラム１２とウェーハＷの双方を回転させるとともに該回転ドラム１２の研磨クロス１６にウェーハＷを所定角度、例えば回転ドラムの研磨面に対して４０°〜５５°で傾斜させた状態で押し付けてウェーハの面取り部を研磨することによって行われる。
上記公報においては、該研磨クロス（ポリッシングパッド）１６Ａ及び１６Ｂとしては、従来技術として単層構造の研磨クロス（ポリッシングパッド）１６Ｂ〔図１２（ｂ）〕が示されるとともに２層構造の研磨クロス（ポリッシングパッド）１６Ａ、即ち合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれらの複合品の少なくとも一つからなるシート１６ａと、弾力性を有するシート１６ｂ、例えば合成ゴム、スポンジシートからなる多層構造〔図１２（ａ）〕が開示されている。
上記した研磨方法では、研磨クロス（ポリッシングパッド）１６Ａ及び１６Ｂの沈み込みを多くするために、柔らかい研磨クロス（例えば、Ｓｕｂａ４００：厚さ１．２７ｍｍ：アスカーＣ硬度６１：上記公報の比較例、Ｓｕｂａ４００：厚さ１．２７ｍｍ＋合成ゴム：厚さ１ｍｍ：ゴム硬度５０：上記公報の実施例１及びＳｕｂａ４００：厚さ１．２７ｍｍ＋スポンジシート：上記公報の実施例２）を用いる技術を開示している。
このような構成の研磨クロスを用いて鏡面面取りを行う場合、本発明者らの実験によれば、図１３に示すようにウェーハ面取り部３０から５００μｍ以上も研磨部分３２がウェーハ面側に入り込んでしまうことが判明した。以後本明細書においては、この余分な研磨をオーバーポリッシュと称し、その研磨部分３２の幅をオーバーポリッシュ幅と称す。また、ウェーハ面取り部３０の幅は通常５００μｍ程度である。したがって、ウェーハ面取り部３０（約５００μｍ）とオーバーポリッシュ幅３２（約５００μｍ）を合計すると約１０００μｍ、即ち約１ｍｍとなる。
ウェーハ面のフラットネス（平坦度）の測定除外範囲（Ｅｄｇｅ  Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ：Ｅ．Ｅ．）は現状ではウェーハ周縁部から３ｍｍであり、オーバーポリッシュ幅が約５００μｍであればウェーハフラットネス（平坦度）への影響は小さい。しかし、最近ではウェーハフラットネス測定除外範囲（Ｅ．Ｅ．）をできるだけ小さくする要求が増えている。これは１枚のウェーハから得られるデバイスチップの収率を向上させるためである。
通常、ウェーハの中央部分では比較的高平坦度が達成されるもののウェーハ外周端部から５ｍｍ前後の位置から面取り部にかけて厚さが薄くなる傾向がありこれをウェーハ外周ダレと言っている。外周ダレの原因としては、ウェーハ主面を研磨する時の研磨圧力の差や研磨剤の影響などが考えられるが、特に面取り部と主面の境界部分のダレは鏡面面取り加工の影響が考えられる。
例えば、ウェーハフラットネス測定除外範囲（Ｅ．Ｅ．）を１ｍｍとする場合オーバーポリッシュ幅が約５００μｍであると、ウェーハフラットネス（平坦度）に影響するとともにウェーハ外周ダレが生じてしまうこととなってしまう。
発明の開示
本発明者らは、上記した従来の鏡面面取り技術を改良すべく鋭意研究を重ねることによって、ウェーハフラットネス測定除外範囲（Ｅ．Ｅ．）を１ｍｍの場合であってもウェーハ外周ダレを抑制して良好なウェーハフラットネスを達成することのできるオーバーポリッシュ幅の範囲を見出すとともにこの新規なオーバーポリッシュ幅を有する鏡面面取りウェーハを製造するために好適に用いられる研磨クロスの構成について新たな知見を得て本発明を完成したものである。
本発明は、ウェーハ外周ダレを防止した新規な鏡面面取りウェーハ、この新規な鏡面面取りウェーハを生産性よく効率的に製造するための鏡面面取り用研磨クロス及びこの鏡面面取り用研磨クロスを具備しかつ上記新規な鏡面面取りウェーハの鏡面面取りに好適に用いられる鏡面面取り装置及び方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の鏡面面取りウェーハは、鏡面面取りによるオーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に抑制したものである。
このように面取り部を鏡面化したウェーハにおいて、オーバーポリッシュ幅を０〜４００μｍ程度にすることで、その後の研磨によりウェーハ表面の平坦度が外周近くまで高平坦度なウェーハを得ることができる。オーバーポリッシュの幅は完全になくなる状態（零）が好ましいが、加工条件のバラツキを含めて面取り部を完全に鏡面化するためには、５０μｍ程度のオーバーポリッシュ幅にした鏡面面取りウェーハにすれば良い。また、ウェーハフラットネス測定除外範囲（Ｅ．Ｅ．）が１ｍｍとたいへん厳しい条件で、鏡面面取り加工の影響を完全になくすには、オーバーポリッシュ幅は５０μｍ〜２００μｍの範囲にすることが好ましい。
また、本発明のウェーハを製造する方法は種々の方法が考えられるが、特に好適な製造装置及び方法は次の通りである。表面に研磨クロスを貼り付けた回転ドラムと、ウェーハを保持し回転せしめるウェーハ回転装置とを有し、回転するウェーハを所定の角度で該研磨クロスに接触させるとともに当該接触部分に研磨液を供給させつつウェーハの鏡面面取りを行う装置を用い、該研磨クロスのウェーハと接触する部分（研磨布層）の硬度がアスカーＣ硬度で６５以上の鏡面面取り用研磨クロスを用いることで製造することができる。使用する研磨クロスの工夫でオーバーポリッシュの幅を少なくし、オーバーポリッシュ幅４００μｍ以下のウェーハを安定して製造することができる。
特に本発明の鏡面面取り用の研磨クロスとしては、研磨布層と、該研磨布層より硬度の低いスポンジ層の少なくとも２層を貼り合わせた構造とし、該研磨布層の硬度をアスカーＣ硬度６５以上かつ該スポンジ層の硬度をアスカーＣ硬度４０以下としたものである。特に前記研磨布層の厚さが１．３ｍｍ以下かつ前記スポンジ層の厚さが１．０ｍｍ以上であるのが好適である。また、この研磨クロスとしては、研磨布層のみからなる単層構造とし、該研磨布層の硬度をアスカーＣ硬度６５以上のものも使用でき、この場合研磨布層の厚さは１．３ｍｍ以下が好ましい。
オーバーポリッシュ幅が４００μｍ以下のウェーハを得るには、アスカーＣ硬度６５以上の硬い研磨クロスを用いることで実施できる。ウェーハと接触する部分の研磨布層の硬度がこれ以上の硬度であれば単層でも多層の研磨クロスでも実施できるが、単層の場合、硬い研磨布であるためにウェーハと研磨クロスの外周方向の接触面積が小さい。従ってウェーハ外周部の面取り部全体を鏡面化するには、ウェーハをゆっくり回転させる必要があり加工時間がかかり生産性が悪くなる。この為単層の場合、上限はアスカーＣ硬度７８以下が好ましい。
これを研磨布層の硬度をアスカーＣ硬度６５以上かつスポンジ層の硬度をアスカーＣ硬度４０以下とした少なくとも２層を貼り合わせた研磨クロスの構造とすると、ウェーハの中心部方向への接触面積は小さくさせつつ、つまりオーバーポリッシュ幅が４００μｍ以下に制御されつつ、ウェーハと研磨クロスの外周方向の接触面積を大きくすることができ、ウェーハ面取り部全体を鏡面化するための時間の短縮ができ好ましい。特にスポンジ層の硬さや厚さを調整することで、使用できる研磨布層の上限もあがり、例えばアスカーＣ硬度８１以上の研磨布層の硬度もキズなどの発生のない鏡面が得られる硬さの研磨布であれば特に限定されず使用でき、オーバーポリッシュ幅も著しく少なく加工でき、かつ生産性もよい。なお、研磨布層の硬度の上限についての特別の限定は存在しないが、実用的にはアスカーＣ硬度９０程度を上限とすれば充分である。また、スポンジ層の硬度の下限についての特別の限定も存在しないが、実用的にはアスカーＣ硬度１０程度を下限とすればよい。
このように２層の研磨クロスを使用し、面取り部の鏡面化を行うとオーバーポリッシュ幅は抑えつつウェーハ外周方向と研磨クロスの接触長さは長くなり研磨効率が向上し生産性が良くなる。この時、研磨布層の厚さが厚すぎるとスポンジ層の効果が少なくなるため１．３ｍｍ以下が好ましい。０．５ｍｍ以下の厚さにすると研磨クロスのライフが短くなり研磨クロスの交換頻度などが増えてしまうため、１．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度にすることが好ましい。また、スポンジ層の厚さも１ｍｍ以上が好ましい。１ｍｍより薄いとウェーハと研磨クロスの外周部の接触面積を大きくする効果が少なくなる。また、厚すぎると回転ドラムに研磨クロスを貼り付けることが困難になるため、１ｍｍ〜２ｍｍ程度が好ましい。
以上のようにアスカーＣ硬度６５以上の研磨クロス及び装置を用いた時の加工条件（鏡面面取り方法）は、研磨荷重２ｋｇｆ以上及び該研磨クロスに対するウェーハの傾斜角度を４０°〜５５°の範囲として上記鏡面面取りウェーハを好適に製造することができる。なお、研磨クロスに対するウェーハの傾斜角度とは、研磨クロスに対する垂線とウェーハのなす角度を意味するもので、この傾斜角度が４０°未満であると面取り部と表面の境界部に不削が発生し易くなり、５５°を越えるとオーバーポリッシュ量が大きくなり更にウェーハ最外周部の不削が発生し易くなる。
従来の比較的やわらかい研磨クロス（アスカーＣ硬度６０程度）を用い、オーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に制御するためには、研磨荷重を極力少なくするなどの方法が考えられる。しかしこれでは鏡面化されない部分ができたり、鏡面面取り時間が著しく長くなってしまう。生産性を考え、効率よく鏡面面取りを行うには上記装置の場合、研磨荷重２ｋｇｆ以上及び該研磨クロスに対するウェーハの傾斜角度を４０°〜５５°の範囲にすることが好ましく、研磨クロスの硬度をアスカーＣ硬度６５以上としたことで容易に実施することができる。
研磨荷重の上限は特に限定するものではないが、研磨クロスの硬さに応じ、ウェーハの研磨クロスへの沈み込み量を確認し、オーバーポリッシュ幅が４００μｍ以下となるような荷重に適宜設置すればよい。実用的には５ｋｇ程度を研磨荷重の上限とすればよい。
発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の一つの実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
図１は本発明に係る鏡面面取り研磨装置１０ａを示すもので、基本的構成は図１２に示した従来装置１０と同様であるが、従来の研磨クロス（ポリッシングパッド）１６Ａ，１６Ｂの代わりに、構成、特に硬度の異なる研磨クロス１７Ａ，１７Ｂを用いる点において異なる。したがって、その他の構成についての再度の説明は省略する。図１において図１２と同一又は類似部材は同一又は類似の符号によって示される。
前述した特開平１１−１８８５９０号公報においても研磨クロス（ポリッシングパッド）を単層構造とした例〔図１２（ｂ）〕及び２つのシートからなる多層構造の例〔図１２（ａ）〕が示されている。しかし、前述したように、当該公報にはウェーハ主面を高平坦度に加工する為に面取り部のオーバーポリッシュ幅を制御する必要性やこれを解決するための単層のポリッシングパッド１６Ｂについての好適な硬度についての教示や多層のポリッシングパッド１６Ａにおける各シート１６ａ，１６ｂについての好適な硬度の範囲及び各シート１６ａ，１６ｂの硬度の配分割合についての教示は全くない。
つまり、本発明の鏡面面取り用研磨クロス１７Ａは、図１（ａ）に示すように、外側の研磨布層１７ａ及び内側のスポンジ層１７ｂの少なくとも２層からなる多層構造であり、かつ各層の硬度を所定範囲に特定することによって良好な鏡面面取り処理（オーバーポリッシング幅４００μｍ以下）を可能にした点において上記した公報記載の多層構造のポリッシングパッド１６Ａとは明確に区別されるものである。
該研磨布層１７ａは、不織布、不織布の樹脂加工品、合成樹脂発泡体、合成皮革あるいはこれらの複合品からなり、その硬度はアスカーＣ硬度６５以上、好ましくはアスカーＣ硬度６８以上のものを用いることが必要で、具体的にはロデール社製のＳｕｂａ４００Ｈ（アスカーＣ硬度６８）、Ｓｕｂａ６００（アスカーＣ硬度７８）、Ｓｕｂａ８００（アスカーＣ硬度８１）等が好適に用いられる。
ここで、研磨クロスやスポンジ材などの硬さを示すアスカーＣ硬度は、スプリング硬さ試験機の一種であるアスカーゴム硬度計Ｃ型により測定した値である。これは日本ゴム協会規格であるＳＲＩＳ  ０１０１に準じた値である。
スポンジ層に用いられる材質としては、特に限定されるものではないが、回転ドラムに貼り付け可能な柔軟性を持ち、硬度がアスカーＣ硬度４０以下のものであれば良い。例えばシリコンゴムスポンジ又は単にシリコンスポンジと言われるスポンジ状シリコーンなどが好適に使用できる。また、このスポンジ層は、海綿状の発泡体に限定されるものではなく、発泡体でなくても、弾性変形が可能なもので硬度が所望の範囲に入っていれば使用できる。なお、上記スポンジ層の硬度の下限についての特別の限定も存在しないが、実用的にはアスカーＣ硬度１０程度を下限とすればよい。
該スポンジ層１７ｂは、その硬度が該研磨布層１７ａよりも低くされており、アスカーＣ硬度４０以下のものを用いる必要がある。また、該研磨布層１７ａの厚さは１．３ｍｍ以下でかつ該スポンジ層１７ｂの厚さは１．０ｍｍ以上であるのが好適である。
また、鏡面面取り用研磨クロス１７Ｂは、図１（ｂ）に示すように、研磨布層１７のみからなる単層構造であるが、該研磨布層の硬度を所定範囲に特定することによって良好な鏡面面取り処理（オーバーポリッシング幅４００μｍ以下）を可能にした点において上記した公報記載の単層構造のポリッシングパッド１６Ｂとは明確に区別されるものである。この鏡面面取り用研磨クロス１７Ｂの研磨布層の材質としては上記した研磨布層１７ａと同様のものが適用可能である。
本発明の鏡面面取りウェーハＷａは、図２に示すように、鏡面面取りによるオーバーポリッシュ幅３２を４００μｍ以下に抑制したものである。このような構成とすることによって、ウェーハ面の測定除外領域（Ｅ．Ｅ．）を１ｍｍとする場合であっても面取り部（５００μｍ）＋オーバーポリッシュ幅（４００μｍ以下）の合計は９００μｍ以下となるので、外周ダレが発生することがなくなり、ウェーハのフラットネス（平坦度）に影響を与えることはなくなる。
上記した本発明の鏡面面取り用研磨クロス１７Ａ又は１７Ｂを備えた研磨装置１０ａによって本発明の鏡面面取りウェーハＷａを製造するには研磨荷重２ｋｇｆ以上及び該研磨クロス１７に対するウェーハの傾斜角度を４０°〜５５°として鏡面面取り研磨を行うことによって達成することができる。なお、研磨クロス１７に対するウェーハの傾斜角度とは、研磨クロス１７に対する垂線とウェーハのなす角度を意味するものである。
研磨荷重を２ｋｇｆ以上の圧力で研磨することにより研磨量を多くでき、短い時間でも研磨残などがない安定した鏡面面取り加工ができる。この研磨荷重の上限は特に限定されないが、実用的には５ｋｇ程度を上限とすれば充分である。また、傾斜角度を４０°〜５５°にすることによって、面取り部の斜面部及び先端部を同時に研磨でき効率的に鏡面化することができ、作業時間等が短縮でき生産性を上げることができる。上記傾斜角度が４０°未満であると面取り部と表面の境界部に不削が発生し易くなり、５５°を越えるとオーバーポリッシュ量が大きくなり更にウェーハ最外周部の不削が発生し易くなる。
図３はウェーハＷを誇張して示した斜視説明図で、３４は斜面部と呼ばれるウェーハＷの主面付近部分を示し、３６は先端部と呼ばれる最外周付近部分を示す。３４ａは該斜面部３４と該研磨クロス１７との接触長さを示し、３６ａは該先端部３６と該研磨クロス１７との接触長さを示す。これらの接触長さ３４ａ及び３６ａが増える程、研磨加工時間が短縮され、それだけ研磨加工効率の向上が期待されるものである。
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。（実施例１〜４及び比較例１〜３）
試料ウェーハは、直径２００ｍｍ、結晶方位＜１００＞のウェーハ外周部が面取りされたエッチング後のウェーハを用いた。この面取り部を、表１に示した７種類の研磨クロスを用い、図１に示したような鏡面面取り装置によって行った。
2002005337.tif 000003
表１において示した研磨布及びスポンジ材（シリコンスポンジ）の硬度及び厚さは次の通りである。Ｓｕｂａ−Ｌｉｔｅ（ロデール社製）：アスカーＣ硬度５３：厚さ１．２７ｍｍ
Ｓｕｂａ４００（ロデール社製）：アスカーＣ硬度６１：厚さ１．２７ｍｍ
Ｓｕｂａ４００Ｈ（ロデール社製）：アスカーＣ硬度６８：厚さ１．２７ｍｍ
Ｓｕｂａ６００（ロデール社製）：アスカーＣ硬度７８：厚さ１．２７ｍｍ
Ｓｕｂａ８００（ロデール社製）：アスカーＣ硬度８１：厚さ１．２７ｍｍ
スポンジ材：アスカーＣ硬度３５：厚さ１．０ｍｍ
表２に各研磨クロスを用いて鏡面面取りを行った試料ウェーハのオーバーポリッシュ幅を示す。オーバーポリッシュ幅は、ウェーハ外周部（面取り部）をビデオマイクロスコープで拡大観察し、面取り部とウェーハ主面の境界部分を基準とし、主面側で鏡面化されている幅（長さ）を評価したものである。
2002005337.tif 000004
鏡面面取りの結果、同じ条件で実施しても研磨布の硬さが柔らかい場合、オーバーポリッシュ幅はばらつきやすい。アスカーＣ硬度６５以下ではバラツキが±５０μｍ程度、またはそれ以上のバラツキがあった。一方、アスカーＣ硬度を６５以上とすると同じ条件であれば、オーバーポリッシュ幅のバラツキは±２０μｍ程度に抑えることができた。
次に、鏡面面取り研磨を行った各試料ウェーハについて、枚葉研磨機を用い、不織布タイプの研磨布及びコロイダルシリカ含有の研磨剤を使用し、通常のウェーハ主面の鏡面研磨を行った。研磨代は１０μｍで行った。このウェーハを光学式非接触平坦度測定器を用いて、クロスセクション及びサイトフラットネス（ＳＦＱＲ：セルサイズ２５×２５ｍｍ、Ｅ．Ｅ．：１ｍｍ）を測定した。
ここでＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ  Ｆｒｏｎｔ  ｌｅａｓｔ−ｓＱａｒｅｓ  Ｒａｎｇｅ）とは、平坦度に関して表面基準の平均平面をサイト（セル）毎に算出し、その面に対する凹凸の最大範囲を表わした値である。
実施例３（Ｓｕｂａ８００＋スポンジ材）の場合の平坦度のサイトマップ図及びクロスセクション図をそれぞれ図４及び図５に示す。図４から明らかなように実施例３の場合の不良サイトは１／５２＝２％であり、良品の収率は９８％であった。実施例３においては、図５によく示されるように外周ダレも全く発生していないことが確認できた。ここで良品とはＳＦＱＲが０．１８μｍ以下のサイトとした。
さらに、比較例２（Ｓｕｂａ４００）の場合の平坦度のサイトマップ図及びクロスセクション図をそれぞれ図６及び図７に示す。図６から明らかなように比較例２の場合の不良サイトは２１／５２＝４０％であり、良品の収率は６０％であった。比較例２においては、図７によく示されるように外周ダレが発生していることがわかった。
図８にＥ．Ｅ．１ｍｍで測定した実施例１〜４及び比較例１〜３の場合のサイトフラットネスの結果を示す。図８の横軸にはウェーハのオーバーポリッシュ幅、縦軸にはフラットネスの規格ＳＦＱＲ≦０．１８μｍに対する良品の収率を示してある。Ｅ．Ｅ．１ｍｍでは、ＳＦＱＲ≦０．１８μｍの規格に対して、オーバーポリッシュ幅６００μｍではサイトフラットネスの良品収率は６２％、５００μｍでは６０％程度と５００μｍ以上では６０％程度であるが、オーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に抑制すれば、収率を９０％以上に改善できることが確認された。
即ち、ＳＦＱＲはウェーハ面内ではほぼ０．１８μｍ以下であり、良品の収率をいかに向上させるかはウェーハ外周部の収率を向上させる必要があり、オーバーポリッシュ幅を制御することにより実施できる。これは、鏡面面取り用研磨処理に用いられる研磨クロスの種類を変化させることにより、オーバーポリッシュ幅を現状で主として使用される研磨クロスＳｕｂａ４００（比較例２）によって達成される５００μｍよりも大幅に抑制された４００μｍ以下に抑制できることが確認された。
また、Ｅ．Ｅ．が１ｍｍの場合の測定では、オーバーポリッシュ幅５００μｍの場合には、ウェーハ外周部に外周ダレが観察された。Ｅ．Ｅ．が２ｍｍの測定でも、オーバーポリッシュ幅が５００〜６００μｍ程度の場合、収率が下がることがあった。これは主面を研磨する条件にもよるが、オーバーポリッシュされた部分に研磨剤が進入しやすくなり過剰に研磨され外周から２ｍｍ付近までにも影響していることが考えられる。但し、オーバーポリッシュ幅が１５０μｍの場合、このような傾向も見られなかった。
（実施例５〜１９及び比較例４〜６）
試料ウェーハ：直径２００ｍｍ、結晶方位＜１００＞のウェーハ外周部が面取りされたエッチング後のウェーハを用いた。
加工条件：鏡面面取りは表３に示した６種類の研磨クロスを用い、研磨荷重を２ｋｇｆ（実施例５，８，１１，１４，１７及び比較例４）、２．５ｋｇｆ（実施例６，９，１２，１５，１８及び比較例５）及び３ｋｇｆ（実施例７，１０，１３，１６，１９及び比較例６）の３段階に分け、図１に示したような鏡面面取り装置によって行った。
2002005337.tif 000005
表３において用いた研磨布及びスポンジ材（シリコンスポンジ）の硬度は前述したものと同様である。鏡面面取りを行った各試料ウェーハについてオーバーポリッシュ幅を測定するとともに、図３に示した斜面部接触長さ及び先端部接触長さをあわせて測定し、図９〜図１１にそれぞれ示した。
図９から明らかなように、柔らかい研磨クロス（Ｓｕｂａ４００）の単層構造による研磨ではオーバーポリッシュ幅はいずれの研磨荷重においても５００μｍ以上となるのに対し、本発明の研磨クロスの硬度条件範囲に含まれる場合には、多層構造（実施例８〜１９）及び単層構造（実施例５〜７）のいずれの研磨クロスを用いてもオーバーポリッシュ幅は４００μｍ以下に抑制することができた。また、研磨荷重を変えた場合及び研磨クロスの各層の厚さを変動させた場合にも本発明の研磨クロスはいずれもオーバーポリッシュ幅は４００μｍ以下に調整可能であることが確認できた。
また、図１０及び図１１に示されるように、本発明の多層構造の研磨クロス（実施例８〜１９）の場合には、斜面部接触長さ及び先端部接触長さともに単層構造の研磨クロス（実施例５〜７及び比較例４〜６）の場合よりも長くなっており、研磨クロス（回転ドラム）の回転数及びウェーハの回転速度を一定とした場合、研磨レートが向上することになる。従ってそれだけ研磨処理に要する時間が短縮され研磨効率が向上する利点があることがわかる。
一方、本発明の単層構造の研磨クロス（実施例５〜７）の場合には、斜面部接触長さ及び先端部接触長さともに多層構造の研磨クロス（実施例８〜１９）の場合よりも短くなっており、それだけ研磨処理に要する時間が長くなる不利があるが、オーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に抑制する点においては変わりはないものである。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本実施例ではシリコンウェーハを例に説明したが、この他にも石英ウェーハやセラミック基板など、高平坦度が要求されるウェーハで、外周部が面取り加工され、更に面取り部からの発塵防止（面取り部の面粗れ改善）をするための面取り部の研磨を必要とするウェーハであれば同じように適用できる。
産業上の利用可能性
以上述べたごとく、本発明の鏡面面取りウェーハによれば、ウェーハ外周ダレが抑制されるとともに良好なフラットネス（平坦度）を達成することができる。本発明の鏡面面取り用研磨クロスを用いることによってオーバーポリッシュ幅を４００μｍ以下に抑制した鏡面面取りウェーハを効率的に製造することが可能となる。さらに、本発明の鏡面面取り用研磨クロスを備えた鏡面面取り装置及び該装置を用いる鏡面面取り方法によって、本発明の鏡面面取りウェーハを効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る鏡面面取り研磨装置の１例を示す説明図で、（ａ）は多層構造の研磨クロスを具備したもの、（ｂ）は単層構造の研磨クロスを具備したものを示す。
図２は、本発明の鏡面面取りウェーハの要部説明図である。
図３は、ウェーハを誇張して示した斜視説明図である。
図４は、実施例３において鏡面面取りされた試料ウェーハのサイトマップ図である。
図５は、実施例３において鏡面面取りされた試料ウェーハのクロスセクション図である。
図６は、比較例２において鏡面面取りされた試料ウェーハのサイトマップ図である。
図７は、比較例２において鏡面面取りされた試料ウェーハのクロスセクション図である。
図８は、Ｅ．Ｅ．１ｍｍで測定した実施例１〜４及び比較例１〜３の場合のサイトフラットネスの結果を示すグラフである。
図９は、実施例５〜１９及び比較例４〜６におけるオーバーポリッシュ幅の評価結果を示すグラフである。
図１０は、実施例５〜１９及び比較例４〜６における斜面部の接触長さの評価結果を示すグラフである。
図１１は、実施例５〜１９及び比較例４〜６における先端部の接触長さの評価結果を示すグラフである。
図１２は、従来の鏡面面取り研磨装置の１例を示す説明図で、（ａ）は多層構造の研磨クロスを具備したもの、（ｂ）は単層構造の研磨クロスを具備したものを示す。
図１３は、従来の鏡面面取りウェーハの要部説明図である。
【図１】
2002005337.tif 000006
【図２】
2002005337.tif 000007
【図３】
2002005337.tif 000008
【図４】
2002005337.tif 000009
【図５】
2002005337.tif 000010
【図６】
2002005337.tif 000011
【図７】
2002005337.tif 000012
【図８】
2002005337.tif 000013
【図９】
2002005337.tif 000014
【図１０】
2002005337.tif 000015
【図１１】
2002005337.tif 000016
【図１２】
2002005337.tif 000017
【図１３】
2002005337.tif 000018
【国際調査報告】
2002005337.tif 000019
2002005337.tif 000020
2002005337.tif 000021
2002005337.tif 000022