CN1561538A - 用于研磨的工件保持盘及工件研磨装置及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供工件保持盘，具有用于保持工件的一主面、将另一主面镜面研磨的工件保持盘本体，在前述工件保持盘的工件保持面形成微小的孔。本发明的工件研磨装置，具备具有将工件真空吸附保持的贯通孔的工件保持盘本体的用于研磨的工件保持盘，该工件研磨装置具备覆盖前述保持面的树脂的热膨胀系数是3×10－5/K以下的用于研磨的工件保持盘、及本发明用于研磨的工件保持盘；本发明的工件研磨方法，用于研磨的工件保持盘的保持面上覆盖热膨胀系数是3×10－5/K以下的树脂，通过将该保持面的工件的背面真空吸附保持，接着将该工件与研磨布接触来将工件的表面研磨。由此提供毫微表面状态等级的凹凸不发生地研磨晶片的研磨装置及研磨方法、及工件保持盘。

Description

用于研磨的工件保持盘 及工件研磨装置及研磨方法
技术领域
本发明涉及可以有效防止毫微表面状态等级的凹凸发生的晶片保持盘以及使用此晶片保持盘的晶片的研磨装置及研磨方法。
背景技术
以往，半导体基板材料所使用的硅晶片等工件的制造方法，一般会经过将使用切克拉斯基(Czochralski；CZ)法或悬浮区熔(Floating Zone；FZ)法等制造的单晶晶锭的结晶生长工序、及切割此单晶晶锭，使至少一主面加工成呈镜面状的晶片加工工序。
若进一步显示详细晶片加工工序，则晶片加工工序具有如下工序：将单晶晶锭切片后获得薄圆板状的晶片的切片工序、及为了防止因该切片工序所导致的晶片的破裂、欠缺而在其外周部形成倒角的工序、及将此晶片平坦化的磨光(rubbing)工序、及将残留于倒角及磨光晶片上的加工变形除去的蚀刻工序、及将其晶片表面镜面化的研磨(polishing：抛光)工序、及清洗研磨晶片来将附着于其上的研磨剂或异物除去的清洗工序。
上述晶片加工工序只示出了主要工序，其它如增加热处理工序等工序，或由相同工序多段进行，或调换工序的顺序。
这些的工序之中，研磨(抛光)工序中，现在的主流是在玻璃或陶瓷等的托板将多枚晶片由蜡贴付来研磨单面的分批蜡封固(waxmount batch)式单面研磨装置。在此装置中，将保持晶片的托板，设置在贴有研磨衬垫的定盘上，将负荷施加在上部顶环(top ring)上，一边旋转定盘及顶环一边进行研磨。此外也有其它方式的研磨装置。例如，在上下定盘间挟持晶片将双面同时镜面化的双面研磨方式、或将1枚1枚的晶片真空吸附保持在托板上并加以研磨的单片方式；将晶片不使用蜡等接合剂(粘接剂)，而由背衬垫及靠模板保持并研磨的无蜡研磨方式等各式各样的方式。
特别是近年来，随着晶片(工件)的大口径化，而采用将1枚1枚的晶片真空吸附保持在晶片保持盘(托板)研磨的单片方式。
由如上述的真空吸附保持研磨片方式装置进行研磨的情况，可观察到在晶片表面有些微的凹凸。特别是在吸附孔周围较多。这是由魔镜(青铜镜)的观察，或在毫微表面状态的微小区域的凹凸的评价所观察到等级的凹凸。
特别是，在工件保持盘的保持面在将涂敷有环氧树脂等保持盘进行研磨的情况，或将蜡等接合保持于托板上的情况较多。
而且，即使由背衬垫及靠模板保持的情况，也有因将背衬垫的厚度斑或背衬垫本身接合于保持盘上时的接合剂斑的影响，使其复写(转移)于研磨后的晶片表面的情况。
所谓毫微表面状态(也称作毫微位相)，是指波长0.1mm至20mm程度，振幅是数nm至100nm程度的凹凸，其评价法是1边是0.1mm至10mm程度的正方形，或是在直径是0.1mm至10mm程度的圆形的块体范围(此范围是称作WINDOW SIZE等)的领域，评价晶片表面的凹凸的高低差(P-V值；peak to valley)。
此P-V值也称作毫微表面状态高度(Nanotopography Height)等。
作为毫微表面状态，特别是存在于所评价的晶片面内的凹凸的最大值较小较佳。
在器件制造工序在晶片上形成金属布线，并在其上形成绝缘膜，反复进行研磨其绝缘膜等处理，则如上述等级的凹凸仍会存在。特别是，在高集成器件工序，也是平版印刷曝光的对焦不良的原因，会导致高集成器件的成品率下降。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而提出的，其目的为提供一种用于使毫微表面状态等级的凹凸不会发生地、研磨晶片的研磨装置及研磨方法，特别是工件保持盘。
本发明的工件保持盘，具有用于保持工件的一主面、并将另一主面镜面研磨的工件保持盘本体，其特征为：在前述工件保持盘的工件保持面形成微小的孔。
将晶片保持在工件保持盘的工件保持面上的情况下，已知会因异物或水或是空气滞留的发生而使毫微表面状态悪化。特别是在工件保持盘的保持面涂敷环氧树脂等树脂的情况更显著。
以往，因为晶片背面及工件保持盘的工件保持面的凹凸会有复写(转移)于晶片的研磨面上的问题，而进行使晶片的背面及工件保持盘的工件保持面更平，或是进行研磨等使其平滑以便适应研磨布的形状。
其结果，异物或水或是空气滞留容易发生，在其部分可见到毫微表面状态的悪化。
在此，通过在工件保持盘的保持面形成微小的孔，而使晶片的背面及工件保持盘的保持面之间的异物或水或是空气滞留不易发生，就不易见到毫微表面状态的悪化。
具体上，在工件保持面形成了微小的孔的工件保持盘，由添加了可将工件保持盘本体的表面由水或溶剂等溶解剂溶解的粒子的无机或是有机系涂敷剂加以涂敷，通过将该涂敷剂层的表面由水或溶剂等溶解剂进行溶解处理而获得。
如此，在工件保持盘本体的涂敷剂层的表面形成孔最佳。
将形成了此孔的涂敷剂层的表面作为工件保持面即可。
可由前述水或溶剂等溶解剂所溶解的粒子，是使用EDTA(乙烯二胺四酢酸)或水溶性纤维素粒子等较佳。
如此通过使用可由水或溶剂等溶解剂所溶解的粒子，通过控制所添加的粒子径就可容易形成任意的尺寸的孔。
而且，因为孔径变大，则孔的形状会复写于晶片表面，所以孔径是0.5mm以下较佳。
然而，对于下限，是0.02mm以上较佳。
特别是孔径是数十μm以上的大小较佳。
在工件保持盘的工件保持面形成孔的方法的其它的例，是将由研磨加工除去可能的材料所形成的中空粒子添加于前述涂敷剂中，在工件保持盘本体的表面进行涂敷，通过研磨该涂敷剂层的表面来研磨除去中空粒子的壳的部分，在此涂敷剂层的表面形成孔也可能。
这种情况下，使此孔所形成的涂敷剂层的表面也用作工件保持面最佳。
而且，只要是可由研磨剂溶解的粒子，就可通过研磨加工使涂敷剂层的表面部分的粒子被溶解除去并形成孔。
因此，粒子不需要特别限定为中空粒子。
且中空粒子使用可由一般的二氧化硅研磨剂研磨的二氧化硅气球较佳。
二氧化硅气球，是在球状二氧化硅的其中是空洞状态(只有壳的状态)的二氧化硅粒子。
如此在前述涂敷剂中添加中空粒子，涂敷工件保持盘本体的表面，通过将该涂敷剂层的表面研磨处理，将中空粒子的壳的部分研磨除去，就可容易在工件保持盘的工件保持面形成孔。
本发明的工件保持盘的其它的方式，是在前述工件保持盘的工件保持面上粘附有添加了可溶解于水或溶剂等溶解剂的粒子树脂薄膜最佳。
如此，进行如下研磨处理，即涂敷于工件保持盘本体的表面的树脂、或在接合于该工件保持面的树脂薄膜中，在添加可由水或溶剂等溶解剂溶解的粒子，或添加中空粒子后进行研磨处理，形成具有微小的孔的涂敷剂层表面或树脂薄膜表面，将具有这些的微小的孔的表面用作工件保持面。
微小的孔是在保持晶片的面形成直径0.5mm以下程度的凹陷。
在本发明的工件保持盘，将添加了可溶解于水或溶剂等溶解剂的粒子的涂敷剂涂敷于工件保持盘本体的表面，仅将涂敷剂层的表面部分的粒子溶解除去并在涂敷剂层表面形成孔，将形成了此孔的涂敷剂层表面作为工件保持面利用的情况下，不损伤通过机械加工等平坦化的工件保持盘本体的表面的平坦度，仅在涂敷剂层的表面部分、即工件保持面形成孔。
而且，由添加了可溶解于研磨剂中的粒子或研磨除去可能的中空粒子的涂敷剂，将工件保持盘本体的表面被覆，将该涂敷剂层的表面研磨处理的情况下，涂敷剂层的表面部分的粒子被溶解而自然地形成孔，不会损伤工件保持盘本体表面的平坦性，而可在涂敷剂层表面、即工件保持盘的工件保持面形成微小的孔。
由这种方法制作工件保持盘，则也可最佳地形成保持面的孔的大小及深度以及面内的分布等。
本发明的工件研磨装置，其特征为：具有上述本发明的工件保持盘。
本发明的研磨方法，保持工件的一主面，并将另一主面镜面研磨，其特征为：在工件保持盘的工件保持面形成微小的孔状态下，保持工件并进行研磨。
特别是使用上述工件保持盘、研磨装置较佳。
而且，供解决上述课题用的本发明的用于研磨的工件保持盘，具备具有将工件真空吸附保持的多个贯通孔的工件保持盘本体，该保持盘本体的保持面由树脂被覆，其特征为：被覆前述保持面的树脂的热膨胀系数是3×10-5/K以下。
这种热膨胀系数为3×10-5/K以下的低热膨胀树脂被覆在保持面上的用于研磨的工件保持盘，因为研磨中的保持面的热变形量是明显很小，所以可制造已改善了毫微表面状态的晶片。即，若热膨胀系数是3×10-5/K以下，则几乎不会引起可能影响毫微表面状态的凹凸的吸附孔的形状变化。而且，热膨胀系数是比3×10-5/K小，尽可能与工件保持盘本体同程度的热膨胀系数较佳。
这种情况下，将前述保持面被覆的树脂的热传导率是0.4W/mK以上较佳。
如此被覆在保持工件的保持面上的树脂的热传导率是0.4W/mK以上，则因为发生于研磨中的热是在树脂内均一地形成的同时，也可以效果地散热，所以更有效果地防止因热变形所导致的毫微表面状态的悪化。因此对于热传导率并不特别限定上限。可依据树脂的材质及添加于其中的添加剂及添加量(添加可能量)等决定上限，但是热传导率越高，则越不易产生树脂涂敷层的表面背面的温度差，可抑制树脂层的热变形而较佳。若为0.4W/mK以上，则几乎不会引起可能影响毫微表面状态的凹凸的吸附孔的形状变化。
另外，由本发明的树脂的热传导率是由依据JIS R1611的方法评价的值。
这种情况下，被覆前述保持面的树脂，是充填了二氧化硅的环氧树脂较佳。
若如此被覆保持面的树脂是充填了二氧化硅的环氧树脂作为热传导调整剂，则保持面的热膨胀系数会变小，且热传导性会增加而较佳。特别是二氧化硅，可充填比以往充填于被覆保持面的环氧树脂中的碳酸钙(充填量是50重量％程度是限度)更多的量，进一步热膨胀系数也因变的很小而可将保持面的热膨胀系数更下降而较佳。
这种情况下，充填在前述环氧树脂中的二氧化硅，是环氧树脂的60重量％以上较佳。
如此充填于环氧树脂中的二氧化硅，是环氧树脂的60重量％以上，则因为热膨胀系数很小而使热传导性增加，所以树脂的热膨胀系数是3×10-5/K以下，热传导率是0.4W/mK以上，则确实较佳。
这种情况下，充填在前述环氧树脂中的二氧化硅，是粒径1～10μm的粒状较佳。
1μm未满的小的二氧化硅粒子的情况，被充填的树脂的粘度上升，在树脂中无法充填太多的二氧化硅。且超过10μm的大的二氧化硅粒子的情况，已涂敷的树脂表面的凹凸会变大，在其表面保持晶片则会使毫微表面状态悪化。因此已充填的二氧化硅粒子，是粒径1～10μm程度较佳。进一步充填10μm程度接近球形的大的二氧化硅粒子及1～3μm程度接近球形的小粒子的情况，充填量可更增加，可使热膨胀系数更小，热传导率更高。
而且，具备本发明的用于研磨的工件保持盘的工件研磨装置，因为用于研磨的工件保持盘表面的树脂层不易引起热变形，所以可以提高研磨工件的毫微表面状态。特别是，将硅晶片作为工件研磨的情况，可降低高集成器件工序的平版印刷曝光的对焦不良，可以达成高集成器件的成品率的提高。
而且本发明的工件研磨方法，是在将工件真空吸附保持的用于研磨的工件保持盘的保持面上，被覆热膨胀系数是3×10-5/K以下的树脂，通过该保持面将工件的背面真空吸附保持，接着将该工件与研磨布接触来研磨工件的表面。
如此，通过在用于研磨的工件保持盘的保持面上被覆热膨胀系数是3×10-5/K以下的树脂，可缩小热变形量，可以改善毫微表面状态的研磨。
这种情况下，被覆在前述保持面上的树脂的热传导率是0.4W/mK以上较佳。
如此被覆于保持面的树脂的热传导率为0.4W/mK以上，则因为研磨中所发生的热可在树脂内均一形成的同时，可有效率地将热传导进行散热，所以可进一步防止因热变形所产生的异常，可以制造毫微表面状态被改善的晶片。
而且，这种情况下，将工件的背面真空吸附保持之前，将由前述用于研磨的工件保持盘的树脂被覆的保持面与前述研磨布接触研磨后，通过该保持面将工件的背面真空吸附保持，接着将该工件与前述研磨布接触来研磨工件的表面较佳。
如此将工件的背面真空吸附保持之前，通过将由前述用于研磨的工件保持盘的树脂被覆保持面与前述研磨布接触研磨，使研磨保持面的形状对应布的形状，可改正因研磨布的研磨时的变形的影响所导致的工件平坦度变差，特别是可有效提高晶片等薄的工件的平坦度。
若说明通过本发明所达成的代表性的效果，则是首先提供可获得高精度的工件表面的用于研磨的工件保持盘。
因此，通过使用其进行研磨加工就可制作具有平坦度优秀且无波纹表面的工件。
特别是可改善毫微表面状态等级的凹凸，使用本发明的用于研磨的工件保持盘进行研磨加工的半导体晶片的情况，可降低高集成器件工序的平版印刷曝光的对焦不良，可以达成高集成器件的成品率的提高。
图面说明
图1是表示有关本发明的研磨装置的一实施方式的概略剖面说明图。
图2是表示图1的工件保持盘的要部的概略剖面说明图。
图3是表示图2的工件保持盘的工件保持面的说明图。
图4是图3的A部分的扩大图。
图5是表示有关本发明的研磨装置的其它实施方式的概略剖面说明图。
图6是表示图5的工件保持盘的要部的概略剖面说明图。
图7(a)～(c)是对于树脂层的变形的概略说明图。
图8(a)～(g)是表示本发明的用于研磨的工件保持盘的制作工序的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式，只要未脱离本发明的技术思想，图例以外各种的变形或是变更当然也可能。
对于本发明的技术思想所适用的研磨装置的基本方式虽无特别限定，但是在以下所述的图标例中，对于将1枚1枚的晶片真空吸附保持于晶片保持盘上进行研磨的片方式，说明本发明的技术思想可适用的情况。
图1是用于说明具备安装了本发明涉及的工件保持盘的研磨头的、本发明涉及的研磨装置的结构概要的概略剖面说明图。
如图1所示，本发明的研磨装置10是对工件W例如半导体晶片的单面进行研磨的装置结构，该研磨装置10由安装于旋转定盘(旋转载置台)12及研磨头14上的用于研磨的工件保持盘16、及研磨剂供给喷嘴18所构成。
在研磨定盘12的上面贴付有研磨布20。
研磨定盘12通过旋转轴22以预定的旋转速度旋转。
而且，工件保持盘16通过真空吸附等将工件(晶片)W保持在该工件保持面24上，安装在具有旋转轴26的研磨头14，通过研磨头14旋转的同时以预定的负荷将工件W按压在研磨布20。
研磨剂L的供给是从研磨剂供给喷嘴18以预定的流量供给至研磨布20上，此通过将研磨剂L供给至工件W及研磨布20之间，使工件W被研磨。
进一步，如图1所示，本发明的用于研磨的工件保持盘16，是由具有工件保持面24及多个用于真空吸附的贯通孔28的工件保持盘本体16a、及工件保持盘背板30所构成。
贯通孔28经过在工件保持盘本体16a及工件保持盘背板30之间的空间部32，从真空路34与真空装置(无图示)连接，通过产生真空而将工件W吸附保持在工件保持面24。
特别是工件保持盘本体16a的表面23，是由具有贯通孔28的涂敷剂层、例如树脂层25所被覆的。
这是因为若将工件W直接保持在金属或陶瓷等工件保持盘本体16a的表面上，则由于在工件W的背面发生刮伤或弄脏，为了防止这些发生而在工件保持盘本体16a的表面23被覆树脂层25，如已知的数十μm～数mm的极薄的特氟隆、尼龙等商品名的材料或盐化乙烯等树脂层，将开有用于真空吸附的孔的丙烯树脂板接合于工件保持盘本体16a的表面23上，作为用作研磨加工该表面的吸附盘面的面等是用作工件保持面24。
而且，使用作为对工件保持盘本体16a的表面23进行覆盖的树脂层25的材料，是作为热固化性树脂的环氧树脂，因在被覆的容易度、热固化后的保护膜物性的硬度或机械强度、线膨胀系数等品质的面特别有用。
而且，研磨加工的情况，即使因为使用软质的研磨布，使工件保持盘本体16a的表面23平坦精整地完成，但因为研磨布20的漂移变形等使研磨布20的表面渐渐地变化，而有加工后的工件不一定平坦的问题。
因此也有这样的方法，即，通过在工件保持盘本体16a的表面23被覆薄的树脂，其后研磨工件保持盘本体16a的表面，制造对应于研磨布20的漂移变形的工件保持盘本体16a，之后研磨工件W。
研磨头14在其外盖(旋转支架)36的内部设置加压空间部38，通过弹性体环39将工件保持盘16气密地保持。加压空间部38经过加压通路40与空气压缩机(无图示)连接。
而且，向将工件W真空吸附保持于工件保持面24、即树脂层25的表面上的工件保持盘16赋予旋转或是摆动的同时，将工件保持盘16的里面用空气加压，将工件保持盘16按压在研磨布20上。
并且，在图1中41是顶环。
本发明的工件保持盘16如如图2所示，是由在工件保持盘本体16a的表面23上涂敷环氧树脂等的涂敷剂层、即树脂层25所构成，可以在此涂敷剂层(树脂层)中添加可被水或溶剂等溶解剂溶解的粒子(或是中空粒子)42而形成。
粒子42的尺寸，可以是由水或溶剂等溶解的粒子或是中空粒子皆为3～300μm程度的固态物质。
可溶解的粒子的材质可例举EDTA等。
其它，也可以使用水溶性的纤维素粒子等。
此涂敷剂、即将树脂层25的表面的粒子42用水或溶剂等溶解剂溶解，在树脂层25的表面、即工件保持盘16的工件保持面24上形成孔44。
然而，工件保持盘16的工件保持面24的整体图如图3所示，其局部扩大概略图如图4所示。
一方面，为了形成孔，可在涂敷剂层施加研磨处理后添加可在工件保持面形成孔的中空粒子等，研磨涂敷剂层的方法所使用的中空粒子，可以使用具有薄的壳的中空粒子，特别是2～300μm程度的二氧化硅气球最佳。
通过对包含此中空粒子42的涂敷剂层、例如树脂层25施加研磨处理，可以在树脂层25的表面、即工件保持盘16的工件保持面24上形成孔44(图3及图4)。
上述孔44的直径是0.5mm以下最佳。
这是因为若比0.5mm大，则孔的形状可能会复写于晶片表面。
而且，使用如上述可由溶解剂溶解的粒子等形成孔的情况等中，形成有数μm～数百μm程度的各式各样的孔径。
因此虽对于下限虽无特别限定，但是因为太小的孔中，吸附晶片时在晶片及工件保持盘之间水或空气无法排除而剩下，空气滞留或水会位在晶片及工件保持盘之间，会发生微小的凹痕使毫微表面状态悪化，所以形成较多0.02mm以上的孔的状态的工件保持盘较佳。
特别是以固定区域评价时的平均孔径是平均数十μm以上的孔，例如平均孔径为50～150μm较佳。
将本发明的工件保持盘的制造方法的一例显示于图8并加以说明。
首先，在工序(a)将可由溶解热固化性树脂及水或溶剂的粒子(或是中空粒子)装入撹拌混合槽，在真空下充分脱泡除去空气。
在工序(b)中，将工件保持盘16的工件保持盘本体16a以其表面23朝上的方式载置在树脂涂敷用夹具50上，组装涂敷量调整板52之后，在工件保持盘本体16a的表面23上浇入热固化性树脂51。
在工序(c)中，在涂敷量调整板52上，使杆53滑动将多余的树脂51拨除，形成厚度均一的树脂层25。
接着，在工序(d)中，将涂敷了树脂的工件保持盘本体16a与树脂涂敷用夹具50一起设置在电力加热炉55上，将从树脂涂敷用夹具50的下方加热的气体54送出，使其通过工件保持盘本体16a的贯通孔28，同时开始加热，让树脂层25的整体热固化。
这种情况下，让贯通孔28的周边部的树脂预先固化后，可将残部树脂热固化，首先从贯通孔28周边部的树脂先固化，所以由贯通孔28的闭塞防止可以更加确实。
而且，热固化用的气体的温度，虽可以与树脂的热固化温度相同或更高温度，但是因为若与树脂的热固化温度相同，则树脂的热固化反应速度比由树脂的加热所产生的粘度下降速度还快，所以不闭塞贯通孔28地形成树脂层25较佳。
由此可以制造工件保持盘本体16a，其在工件保持盘本体16a的表面23上的树脂层25中，添加了可由水或溶剂溶解的粒子或是中空粒子。
接着，在工序(e)中，将由树脂层25被覆表面的工件保持盘本体16a组装在磨光机器60上，一边旋转定盘61一边从喷嘴将磨光液63滴下将树脂层25的表面研削进行面修正，在工序(f)充分地清洗。
进一步在工序(g)中，将由磨光修正结束的树脂层25被覆表面的工件保持盘本体16a组装在研磨装置10上，一边旋转定盘12一边从喷嘴18将研磨剂L滴下后研磨树脂层25的表面进行面修正，充分清洗后制作完成工件保持盘本体16a，在此可以安装工件保持盘背板30来制作研磨头14。
由此，可获得在工件保持盘本体16a的工件保持面24上形成了微小的孔44的工件保持盘16(图3及图4)。
接着，对于本发明的技术思想的适用于无蜡研磨方式的研磨装置，由例如图5及图6的例说明。
在图5中17是工件保持盘，具有：背面安装在顶环41上的工件保持盘本体17a、及在此工件保持盘本体17a的表面23a通过双面胶带或接合剂粘附的树脂薄膜25a。
如图6所示，将树脂薄膜25a成型时，在原料树脂中添加可由溶剂或是水等溶解剂溶解的粒子形成树脂块体，将其薄地切片，由机械加工研削使表面平坦化，由双面胶带或接合剂将该薄膜25a粘附在工件保持盘本体17a上，通过将此树脂薄膜25a的表面由水或溶剂等溶解剂处理，而仅在树脂薄膜25a的表面上形成孔44，将形成此孔44的树脂薄膜25a的表面作为工件保持面24使用也可以。
在图5及图6中，46是为了防止研磨中的晶片的脱落而设置的靠模板。
因为其它的结构是与图1同样，所以省略再次说明。
然而，在图5及图6的例中，虽表示与图1及图2的例相异的用于真空吸附的贯通孔28未设置在工件保持盘本体17a的情况，但是当然可以采用将贯通孔28形成于工件保持盘本体17a上，将工件W吸附保持于工件保持面24上的结构。
以下，虽对于本发明的别的方式进一步详述，但是非限定本发明。
本发明人是热心调查工件的研磨工序的毫微表面状态的悪化的原因，发现在被覆于工件保持面上的树脂会积蓄热，是明显使保持面变形的原因。而且，发现此现象在吸附孔附近特别显著。
例如，在第7(a)图所示的用于研磨的工件保持盘，对于由环氧树脂组成的树脂层25，在保持晶片的面一侧的温度T1、及与由SiC等陶瓷构成的工件保持盘本体16a接触一侧的温度T2之间产生差异，树脂层25的环氧树脂会明显变形。且发现此变形会影响毫微表面状态等级的凹凸。
例如，如第7(b)图所示，T1＞T2时，将晶片真空吸附保持时在吸附孔附近会形成凹陷的形状，如第7(c)图所示，T1＜T2时，将晶片真空吸附保持时在吸附孔附近会形成隆起的形状。因此，在此状态下研磨吸附保持晶片，则在T1＞T2的情况下，晶片的吸附孔附近，由于在凹陷状态被保持所以研磨量不足，而在研磨后会形成隆起(图7(b))。相反，T1＜T2时，晶片的吸附孔附近，因为在隆起状态被保持所以研磨量过大而使研磨后形成凹陷形状(图7(c))。
因为引起这种树脂层的变形，所以在吸附孔附近会产生波纹使毫微表面状态悪化。
为了不让这种毫微表面状态悪化，需要防止被覆于工件保持面上的树脂的热变形。因此，在树脂的热的特性中，特别需要注意热膨胀系数及热传导率。这是，若热膨胀系数小，则即使树脂层的表背面的温度差变大也不易引起热变形，而且，若热传导率大，则产生于研磨中的热会在树脂内容易均一，而且可通过传热有效率地将热朝外部散热，所以更不易引起热变形。
在此，本发明人的对于用于研磨的工件保持盘的热膨胀系数及热传导率热心调查后，发现若热膨胀系数为3×10-5/K以下，热传导率为0.4W/mK以上，则这种热变形非常小。但是，现有被覆的树脂的热膨胀系数是5×10-5/K、热传导率是0.2～0.3W/mK左右。为了防止此热变形，需要以某一手段使树脂的热膨胀系数为3×10-5/K以下，热传导率为0.4W/mK以上。
在此，本发明人用被覆于工件保持盘本体的树脂，取代现有所使用的充填碳酸钙的树脂，而想出使用二氧化硅作为充填剂。碳酸钙只可在环氧树脂中充填50重量％左右，但是二氧化硅可以充填60重量％以上，因为热膨胀系数也小，所以让被覆保持盘本体的树脂的热膨胀系数及热传导率确实在上述范围内。
本发明是依据如以上情况而创造出的，精选各种条件而完成。
以下，将此本发明的方式所使用的工件保持盘的制造方法的一例，依据显示于前述的图8的流程图说明。
首先，在工序(a)中，将热固化性树脂例如环氧树脂、及热传导的调整剂、例如二氧化硅装入搅拌混合槽，在真空下充分脱泡除去空气。在此在环氧树脂中含有二氧化硅的情况，因为环氧树脂的热膨胀系数确实在3×10-5/K以下，热传导率确实在0.4W/mK以上，所以将二氧化硅充填60重量％以上较佳。
因此，将已充填的二氧化硅形成粒径1～10μm的粒状较佳。这是因为，1μm未满的小的二氧化硅粒子的情况，被充填的树脂的粘度上升，在树脂中无法充填太多的二氧化硅。且超过10μm的大的二氧化硅粒子的情况，被覆于保持盘上的树脂表面的凹凸变大，若将晶片保持于其表面上，则毫微表面状态会悪化。另外，在这种情况下下，通过充填10μm左右接近球形的大的二氧化硅粒子、及1～3μm程度接近球形的小粒子，更可增加充填量，可使热膨胀系数更小，热传导率更高。
工序(b)是与前述的方式同样进行。然而，对于被覆有树脂的工件保持盘本体16a所应具备的特性，使贯通孔28的孔径为0.2～0.5mm即可，若工件保持盘本体材料的线热膨胀系数是1×10-5/K以下，则保持盘本体16a的热膨胀系数也小最好，进一步工件保持盘本体16a的材质是碳化硅(SiC)的烧结体(陶瓷)较佳。如此，贯通孔28的孔径为0.2mm以上，则由热固化性树脂51在保持盘本体16a的保持面24上形成树脂层25的情况，树脂51不会塞住孔，若为0.5mm以下，则可减少因孔径本身过大会导致工件研磨加工时使孔迹复写于工件表面。
而且，若工件保持盘本体16a由具有低热膨胀系数的材料形成，则在后述的研磨装置定盘上将工件保持盘的保持面研磨加工的情况及将工件研磨加工的情况的工件保持盘本体的热变形量差可减小，且因为也可以抑制被覆树脂的变形等，可以维持高精度的工件保持盘的保持面形状，高平坦度的工件研磨加工是可能的。工件保持盘本体，虽是由金属或陶瓷材料等所构成即可，但是特别是具有低热膨胀系数，高刚性、即使研磨加工液等也腐蚀不易的高耐腐食性的材料使用前述的碳化硅(SiC)较佳。
在工序(c)中，在涂敷量调整板52上使杆53滑动将多余的树脂51拨除，形成厚度均一的树脂层25。对此工件保持盘本体16a的保持面进行覆盖的树脂层25的厚度优选是0.5～3mm。这样，若工件保持盘16的树脂层25的厚度为3mm以下，则因为工件保持盘本体16a的刚性不会下降，可以进行更高精度的工件研磨加工，若在0.5mm以上，则可获得高平坦度。
接着，与前述的方式同样进行工序(d)～(e)。进一步在工序(g)中，将由磨光修正结束的树脂层25被覆的工件保持盘本体16a组装在研磨装置10上，一边旋转定盘12一边从喷嘴18将研磨剂L滴下后研磨树脂层25的表面进行面修正，充分清洗后完成工件保持盘本体16a，在此安装工件保持盘背板30可以制作研磨头14。如此热固化树脂层25的表面，首先通过磨光加工进行面修正，接着在研磨装置10的定盘上通过磨光加工修正，可以进一步形成高精度的保持盘16的保持面形状，通过使用此用于研磨的工件保持盘16可使平坦度高的工件研磨加工可能。
由此，可以制造在工件保持部的环氧树脂部分多添加作为热传导调整剂的二氧化硅的工件保持盘。通过适量添加作为热传导调整剂的二氧化硅，使工件保持盘表面的树脂的热传导率是0.4W/mK以上，热膨胀系数是3×10-5/K以下的工件保持盘可确实获得。
将这种工件保持盘，安装在如图1所示的研磨装置上，如前所述研磨晶片等的工件W。在本发明中，用于研磨的工件保持盘16是在研磨时因为不易引起热变形，所以可以提高现有问题的研磨后的工件W的毫微表面状态。
这种情况下，研磨时研磨布20会引起具有粘弹性性质的变形，此变形的程度会依据研磨时的研磨布20的状态渐渐地变化。
因此，即使如上述将工件保持盘16的工件保持面24平坦在精整完成，加工后的工件W也有不平坦的情况。在此，将工件W的背面真空吸附保持之前，将由用于研磨的工件保持盘16的树脂被覆的保持面24与研磨布20接触地进行研磨，使工件保持面24的形状对应研磨布20的变形形状，然后通过此保持面24将工件W的背面真空吸附保持，接着通过与研磨布20接触来研磨工件W的表面，谋求工件保持面24的修正，可以提高工件的平坦度。此方法，在将晶片等的薄的工件研磨的情况特别有效。
以下虽具体说明本发明的实施例及比较例，但是非限定本发明。
(实施例1)
说明本发明的工件保持盘的制造方法的一例。
首先，将可被作为热固化性树脂的热固化性环氧树脂及水或溶剂溶解的粒子、即3～300μm左右的EDTA，以相对于环氧树脂20重量％的比率装入搅绊混合槽，在真空下充分脱泡除去空气。
在树脂涂敷用夹具上，将厚度30mm的碳化硅(SiC)多孔盘(孔径0.4mm；热膨胀系数4×10-6/℃)的工件保持盘本体载置在工件保持面上，组装涂敷量调整板之后，将热固化性树脂浇入工件保持面上。
在涂敷量调整板上，使杆滑动将多余的树脂拨除，形成厚度约1mm的树脂层。
接着，将涂敷树脂的工件保持盘本体与树脂涂敷用夹具一起设置在电加热炉上，将从树脂涂敷用夹具的下方加热的气体送出，一边通过工件保持盘本体的贯通孔一边开始加热，将树脂层整体热固化。
接着，将由树脂层被覆的工件保持盘本体组装在磨光机器上，一边旋转定盘一边从喷嘴将磨光液滴下，将树脂层的表面研削进行面修正后，充分清洗。
进一步将由磨光修正结束的树脂层被覆的工件保持盘本体组装在研磨装置上，一边旋转定盘一边从喷嘴滴下研磨剂将树脂层的表面研磨进行面修正(将树脂层约研磨40μm)，充分清洗完成工件保持盘本体，在此安装工件保持盘背板制作研磨头。
由此，在磨光中及研磨中EDTA溶解，获得在工件保持盘表面形成微小的孔的工件保持盘。
孔径虽存在数μm～数百μm的大小，但是几乎为20μm(0.02mm)以上，500μm(0.5mm)以下。
本实施例中工件保持盘的中央部由1cm2的区域求得的平均的孔径(称平均孔径)约为150μm。
(实施例2)
将这种工件保持盘组装在图1所示的研磨装置上，构成研磨头。
研磨作为工件的硅晶片(直径200mm，厚度735μm)的晶片。
工件研磨条件为研磨负荷30kPa，研磨相对速度50m/min，目标研磨加工量为10μm。
研磨布为非织布(无纺布)类研磨布，使用含有胶态的二氧化硅碱性溶液(pH10.5)作为研磨剂。
确认研磨后的工件的平坦度、波纹及毫微表面状态。
平坦度是由静电容量式厚度计(ADE公司制超级测定器9700)以周边2mm除外的条件进行测量，而且，由魔镜观察工件表面的波纹。
毫微表面状态是ADE公司制Nanomapper，由测量条件2mm角进行测量。
其结果，工件的平坦度，可达成在由背面基准的SBIRmax(SiteBack-side Ideal Range：SEMI(Semiconductor Equipment andMaterials International)规格M1等所标准化的值，单元尺寸25×25)下0.15μm的高平坦度。
而且，即使魔镜也无法在工件表面见到波纹，达成高精度的加工。
进一步毫微表面状态的值是10nm很良好。
(比较例1)
在工件保持盘的环氧树脂层不添加EDTA地形成与实施例1同样的工件保持盘，之后，进行与实施例2同样的研磨。
其结果，工件的平坦度，可达成背面基准的SBIRmax是0.15μm的高平坦度，即使魔镜也无法在工件表面见到波纹，达成高精度的加工。
但是，产生多个空气滞留所引起的微小的凹痕，而使毫微表面状态的值为30nm程度。
(实施例3)
在环氧树脂中将粒子径约15μm的中空二氧化硅粒子充填20重量％，与实施例1同样地制作工件保持盘。
其结果，获得平均孔径是20μm程度的工件保持盘。
使用此工件保持盘，与实施例2同样地研磨晶片后，确认其晶片的平坦度。
其结果SBIRmax是0.14μm。
毫微表面状态等级是18nm很良好。
(比较例2)
在环氧树脂中导入加压搅和气泡，与实施例1同样地制作工件保持盘。
其结果，获得平均孔径是600μm的工件保持盘。
使用此工件保持盘，与实施例2同样地研磨晶片后，确认其晶片的平坦度。
其结果SBIRmax是0.16μm。
在毫微表面状态等级在对应于孔大的部分的部分发生突起，悪化至50nm。
(实施例4)
使用图1所示的构造的工件研磨装置10进行工件的研磨。对此工件保持盘本体16a的保持面24进行覆盖的树脂层25，由充填了氧化硅70重量％的环氧树脂所组成。树脂层25的厚度是1mm，热传导率是0.5W/mK，热膨胀系数是1×10-5/K。
工件保持盘本体16a是厚度30mm的碳化硅(SiC)多孔盘，热膨胀系数是4×10-6/K。贯通孔28的孔径使用0.3mm的孔径。
作为工件研磨条件，研磨负荷是30kPa，研磨相对速度是50m/min，目标研磨加工量是10μm，使用作为研磨布20的非织布类研磨布、作为研磨剂L的含有胶态的二氧化硅的碱性溶液(pH10.5)进行研磨。
而且，将工件W吸附保持研磨之前，将由工件保持盘16的树脂层25被覆的保持面24与研磨布20接触进行研磨。实施研磨条件是树脂层研磨加工量40μm，其它的条件与上述工件研磨条件相同。
在上述工件保持盘16上，将作为被研磨工件W的硅晶片直径200mm、厚度735μm真空吸附保持进行研磨。
确认研磨后的工件的平坦度、波纹及毫微表面状态。平坦度由静电容量式厚度计(ADE公司制超级测定器9700)进行测量，而且，由魔镜观察工件表面的波纹。毫微表面状态是ADE公司制Nanomapper，由测量条件2mm角进行测量。
其结果，工件的平坦度达成由背面基准的SBIRmax(SiteBack-side Ideal Range：SEMI规格M1等标准化的值，单元尺寸25mm×25mm)0.13μm的高平坦度。而且，即使魔镜也无法在工件表面见到波纹，达成高精度的加工。毫微表面状态也是10nm前后很好。
(实施例5)
使用对工件保持盘本体16a的保持面24进行覆盖的环氧树脂的二氧化硅充填量为60重量％以外与实施例4相同条件，制作工件保持盘16，由同条件实施工件的研磨加工。树脂层25的二氧化硅充填环氧树脂的热传导率是0.4W/mK。热膨胀系数是3×10-5/K。
其结果，平坦度与实施例4几乎相同，毫微表面状态比实施例4若干悪化，但是15nm前后是全部为20nm以下的良好的等级。
(比较例3)
使用对工件保持盘本体16a的保持面24进行覆盖的碳酸钙充填环氧树脂以外与实施例4相同条件，制作工件保持盘16，由同条件实施工件的研磨加工。碳酸钙充填环氧树脂的热传导率是0.3W/mK。热膨胀系数是4×10-5/K。
其结果，由平坦度与实施例4几乎同等，但由魔镜观察到工件表面的波纹。毫微表面状态的值在30nm前后全部超过20nm。
然而，本发明非限定于上述实施例。
上述实施例是例示，只要具有与本发明的申请专利范围所揭示技术思想实质上同一的结构，可达成同样的作用效果者，皆包含于本发明的技术范围。
例如，本实施例中虽为了在工件保持面形成孔而将溶解可能的粒子添加于环氧树脂中，但也可以是与由尿烷等构成的树脂薄膜同样添加可由水或溶剂溶解的粒子。在尿烷等的树脂薄膜中通过发泡剂形成孔虽也可能，但是添加如本发明所决定的粒径的粒子，通过将其溶解或是研磨形成孔，则可将大小、深度及面内的分布等任意形成而较佳。
而且，例如，在上述实施例，虽是使用环氧树脂作为被覆保持面的树脂，但热传导调整剂是充填二氧化硅的情况虽举下例说明，但是非限定本发明，只要被覆保持面的树脂的热膨胀系数为3×10-5/K以下，则皆包含于本发明的范围。这种树脂，例如，如聚酰胺酰亚胺这样的树脂，或33重量％以上的二氧化硅粒子添加的聚酰胺等。

Claims (21)

1、一种工件保持盘，具有用于保持工件的一主面并将另一主面镜面研磨的工件保持盘本体，其特征为：在前述工件保持盘的工件保持面形成微小的孔。
2、如权利要求1所述的工件保持盘，其特征为：形成于前述工件保持盘的工件保持面上的孔径是0.5mm以下。
3、如权利要求1或2所述的工件保持盘，其特征为：被覆前述工件保持盘本体的表面的有机或是无机类涂敷剂层的表面，是前述工件保持盘的工件保持面。
4、如权利要求3所述的工件保持盘，其特征为：在前述涂敷剂中添加可由溶解剂溶解的粒子，由溶解剂将该涂敷剂层的表面的粒子溶解、并在前述工件保持盘的工件保持面形成孔。
5、如权利要求3所述的工件保持盘，其特征为：在前述涂敷剂层施加研磨处理、且在前述工件保持盘的工件保持面添加可形成孔的粒子，将该涂敷剂层表面进行研磨处理，在前述工件保持盘的工件保持面形成孔。
6、如权利要求4所述的工件保持盘，其特征为：可由前述溶解剂溶解的粒子，是EDTA或是水溶性纤维素粒子。
7、如权利要求5所述的工件保持盘，其特征为：通过施加前述研磨处理能在表面形成孔的粒子是中空粒子。
8、如权利要求7所述的工件保持盘，其特征为：前述中空粒子是二氧化硅气球。
9、如权利要求1或2所述的工件保持盘，其特征为：在前述工件保持盘的工件保持面，将添加了可由溶解剂溶解的粒子的树脂薄膜接合，由溶解剂将树脂薄膜表面的粒子溶解并在前述工件保持盘的工件保持面形成孔。
10、如权利要求4、6或9任一项所述的工件保持盘，其特征为：前述溶解剂是水或溶剂。
11、一种工件研磨装置，其特征为：具有如权利要求1至第10的任一项所述的工件保持盘。
12、一种研磨方法，保持工件的一主面，并将另一主面镜面研磨，其特征为：在工件保持盘的工件保持面形成微小的孔状态下，保持工件并进行研磨。
13、一种用于研磨的工件保持盘，具备具有将工件真空吸附保持的多个贯通孔的工件保持盘本体，该保持盘本体的保持面由树脂被覆，其特征为：被覆前述保持面的树脂的热膨胀系数是3×10-5/K以下。
14、如权利要求13所述的用于研磨的工件保持盘，其特征为：被覆前述保持面的树脂的热传导率是0.4W/mK以上。
15、如权利要求13或14所述的用于研磨的工件保持盘，其特征为：被覆前述保持面的树脂，是填充了二氧化硅的环氧树脂。
16、如权利要求15所述的用于研磨的工件保持盘，其特征为：充填在前述环氧树脂中的二氧化硅，是环氧树脂的60重量％以上。
17、如权利要求15或16所述的用于研磨的工件保持盘，其特征为：充填在前述环氧树脂中的二氧化硅，是粒径1～10μm的粒状。
18、一种工件研磨装置，其特征为：具备如权利要求13至17任一项所述的用于研磨的工件保持盘。
19、一种工件研磨方法，其特征为：在将工件真空吸附保持的用于研磨的工件保持盘的保持面上被覆热膨胀系数是3×10-5/K以下的树脂，通过该保持面将工件的背面真空吸附保持，接着将该工件与研磨布接触来研磨工件的表面。
20、如权利要求19所述的工件研磨方法，其特征为：被覆在前述保持面上的树脂的热传导率是0.4W/mK以上。
21、如权利要求19或20的工件研磨方法，其特征为：将工件的背面真空吸附保持之前，将由前述用于研磨的工件保持盘的树脂被覆的保持面与前述研磨布接触并研磨后，通过该保持面将工件的背面真空吸附保持，接着将该工件与前述研磨布接触来研磨工件的表面。
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