JPS6012191B2 - シリコン半導体の鏡面仕上げ用研摩素子及び鏡面仕上げ法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコン半導体の鏡面仕上げに用いる研摩素子
及びその研摩素子を用いてシリコン半導体の鏡面仕上げ
を行なう方法に関する。

現在広く行われているシリコン半導体（ウェハー）の研
摩加工はシリコン単結晶あるいは多結晶を切断後、粒子
蓬約１０ム程度の露融アルミナ、炭化ケイ素等の研摩材
スラリーでラッピング（砂ずり）し、次いでシリカ等の
微粉末を含有するスラリーで鏡面研摩することにより行
なわれている。

この鏡面研摩工程は２段階あるいは３段階に分割して行
なわれている。砂ずり工程においては鋳鉄板等のラップ
定盤が用いられ、次の鏡面研摩工程ではポリウレタン維
等を加工したいわゆる研摩クロスをラップ定盤にはりつ
けたものが用いられている。

これらの研摩工程によって得られるシリコン半導体ゥェ
ハ−としては平面精度が高いこと、表面粗さが細かいこ
と、加工歪が少ないことが要求される。

その為特に鏡面研摩工程では研摩材の粗大粒子や異物例
えば外部からの塵挨、加工物がチッピングを起したもの
等が研摩材スラリ−に混入することは極度に嫌われ、研
摩材スラリーは循環使用することができず、かけ流し使
用にせざるを得ない。従って、通常研摩材スラリーを循
環使用するガラス類や金属類の鏡面研摩工程に比べ加工
コストが高く、研摩材磯液の発生も多量である。

また鏡面研摩工程で用いる研摩用クロスもその毛羽立ち
の程度によって研摩性能が変化するため、かなり頻繁に
はり替える事が要求される。

一般に研摩材スラリ−を用いた研摩工程においてはこの
ように定盤のはり替えやスラリーの廃液処理等の問題が
あるため、スラリーに替えて研摩成形体を用いた研摩も
提案されている。例えばガラスの鏡面仕上げにはＺの２
、Ｃｅ０２、Ｆｅ２０３を分散含有した多孔質不飽和ポ
リエステル樹脂成形体よりなる研摩具が用いられる。（
特開昭５２−７９３９８）しかしながらシリコン半導体
のようにガラスに比べて高度の表面加工精度を要求され
るものにあっては、従来研摩成形体による鏡面仕上げは
困難とされ、実現されなかった。事実、例えばＣｅＱ、
Ｚｒ０２、Ｆｅ２０３の徴粉を樹脂で固定したものでは
、いかなる樹脂を用いてもシリコン半導体ウェハーの加
工歪が非常に大きいことがわかった。

またスラリーの場合に用いられている不定形シリカ微粉
末を用いてもト通常の方法によって樹脂中に分散させた
ものでは高精度の鏡面研摩面は得られなかった。

本発明はこのような事情のもとに鋭意研究した結果到達
したもので、多孔質不飽和ポリエステル樹脂中に不定形
シリカ微粉末を分散させると共にその分散量および気孔
の大きさ〜気孔率を特定することにより初めて研摩成形
体によってシリコン半導体の鏡面仕上げを可能としたも
のである。

以下詳しく本発明を説明する。先ず不定形シリカ微粉末
であるが「 この一つはいわゆるホワイトカーボンと称
せられるものでもその一次粒子の大きさは０．０５払以
下と非常に細かいものである。

これを本発明の成形体中に分散含有させる。その他電融
シリカを粉砕したもの等がある。分散量はシリコン半導
体の鏡面仕上げ用には３０〜７の重量％とする必要があ
る。これが３０％未満だと研摩速度が小さく実用的でな
く「また７０％を越えると研摩材粒子の脱落により加工
物表面に傷をつけ易くなるのでいずれも望ましくない。
使用される樹脂は不飽和ポリエステルに限られ、これを
例えばｔポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂で
は、たとえ多孔質としたものでも本発明と同様な効果は
得られない。不飽和ポリエステル樹脂は、マレィン酸、
フマル酸のような不飽和二塩基酸とエチレングリコール
トジェチレングリコールのような二価アルコールを反応
させて得た不飽和ポリエステルをスチレン、酢酸ビニル
、メチルメタクリレート等のビニル系単量体に溶解した
もので、硬化前は粘稲な油状液体であり水に不溶性であ
る。本発明においてはこの樹脂を後述するような条件で
多孔質成形体に硬化したものである。一般に研摩成形体
はその中の気孔の役割が極めて重要で、好ましい気孔分
布は用いられる結合剤（樹脂）、研摩粒子、被研摩物質
等の種類によって異なり、またこれらが相互に関係し「
それを予測することは困難である。

不飽和ポリエステル樹脂を結合剤、不定形シリカ微粉末
を研摩材とするシリコン半導体の鏡面仕上げにおいては
、成形体の気孔率は３５〜６５％、気孔径は０。

１〜１０仏の範囲のものが大部分（約８０％以上）とな
るようにすることがシリコン半導体の鏡面仕上げ精度を
高め、かつ研摩能率を高める上において必要である。

気孔率が３５％未満では研摩速度が小さく実用的でない
。

また６５％を越えると研摩速度が小さくなるばかりでな
く仕上げ精度も悪くなる。また気孔が大き過ぎると研摩
速度が小さく〜小さ過ぎると研摩素子の摩耗が大きくな
りトいずれも望ましくない。

上記の構成よりなる研摩素子は円柱状等種々の形状とす
ることが可能で、シリコン半導体の研摩に際してはこれ
を１個もしくは複数個をその１端を定盤に固着しても他
端で研摩する。

特に複数個を相互に間隔を設けて定盤に固着し「研摩を
行なうと研摩中に生じた排出物がその間隔の間から排出
され、研摩面に介在しないので〜極めて良好に研摩する
ことができる。本発明の研摩素子は前記した液状不飽和
ポリエステル樹脂と水とより、樹脂中に水が微細な液滴
として分散した油中水型のェマルジョンをつくり、この
中にシリカ微粉末を投入し、均一に分散させ「 これを
脱水「硬化させることによってつくることができる。

気孔率は水量により制御可能であり、また気孔の径は例
えば不飽和ポリエステル樹脂の組成、硬化条件等によっ
て制御することができる。次にこの研摩素子を使ったシ
リコン半導体の鏡面研摩法について述べる。

本発明の研摩素子を使ってト水等を注ぎながら砂ずり研
摩後のシリコン半導体を鏡面研摩することができるが。

好ましくはこの場合塩基性物質の水溶液を用いることで
ある。塩基怪物質としてはＮａ「 Ｋ、Ｃａ等の水酸化
物〜ＮａもＫの炭酸塩「 アンモニア、一級および二級
の脂肪族及び芳香族アミン等である。シリコンの鏡面研
摩の機構は一般にメカノケミカル機構と云われトシリコ
ン表面に生成する酸化物あるいは水酸化物等のゲル状物
質を不定形シリカで機械的に切削除去すると考えられて
いる。

ゲル状物質の生成速度は塩基性物質の存在によって促進
される。実施例 スチレン量３０％の不飽和ポリエステル樹脂（無水マレ
ィン酸とジェチレングリコールとの縮合物）１０Ｍに硬
化促進剤としてオクトェ酸コバルト１夕、髪Ｌイヒ剤と
してトリエタ／ールアミン３夕を加え、燭拝しながら、
水２００の‘を除々に滴下すると油中水型の高粘度の白
色のェマルジョンが得られる。

これに不定形シリカ微粉末（フィラデルフィアクオーッ
社製、商品名 Ｑ瓜ｏＧ−３公究極粒子径０．０２山、
凝集粒子径０．５Ａ）１５０夕を加え、ゆっくり燈拝し
、微粉末表面を濡らす、次に硬化剤であるメチルエチル
ケトンパーオキサイド２夕を加え蝿拝する。

得られた混合物を金型に入れ常温で８時間放置し硬化さ
せる。型より外し１１０ｏｏで８時間乾燥し硬化を完了
せしめると同時に含まれる水分を除去する。得られた成
形体は直径１３肌、長さ３肌の円板で、気孔率は５４％
、その気孔分布は大部分が０．１〜１０ムの範囲に入っ
ていた。この成形体を３の固、直径１０仇駁の定盤面に
その一端を張り付けた。定盤面積に対する成形体のはり
付け面積比は約５０％である。この研摩具を用い、砂ず
り研摩した後のシリコン半導体ゥェハーを６０分間研摩
した。研摩はＰＨｉｌのエチルアミンの水溶液を注ぎな
がら行なった。研摩後のウェハーの表面は顕微鏡観察す
ると研摩スラリーを用いた場合よりスクラッチの発生比
率が少なかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不定形シリカ微粉末を３０〜７０％分散含有した多
   孔質不飽和ポリエステル樹脂成形体で、該成形体は気孔
   率３５％〜６５％、気孔径の大部分が０．５μ〜１０μ
   からなることを特徴とするシリコン半導体の鏡面仕上げ
   用研摩素子。 ２ 不定形シリカ微粉末を３０〜７０％分散含有した多
   孔質不飽和ポリエステル樹脂成形体で、該成形体は気孔
   率３５％〜６５％、気孔径の大部分が０．１μ〜１０μ
   からなる研摩素子を用い、塩基性物質の水溶液を注ぎな
   がらシリコン半導体の鏡面研摩を行なうことを特徴とす
   る鏡面仕上げ法。