JP2000271864A - ウェーハの研磨方法および研磨ブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワックスマウント方式によっても研磨ブロッ
クとウェーハ裏面との間に気泡が封入されにくくワック
スの厚さを均一にすることができる構造の研磨ブロック
を供給すると共に、その研磨ブロックの使用によって、
研磨後のウェーハに凹みが生じることのない研磨が行え
る研磨方法を提供する。 【解決手段】 ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の
内外に亘って延びる溝が形成された研磨ブロックを用
い、前記ウェーハ貼付け部にワックスを介してウェーハ
を貼り付け、研磨スラリーを供給しつつ前記ウェーハと
前記研磨クロスとを摺接させることによって、前記ウェ
ーハを研磨するようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワックスを介し
てウェーハが貼り付けられる研磨ブロックおよびそれを
用いて実施される研磨方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ウェーハを研磨するにあたっては、ウェ
ーハを研磨ブロックに貼り付け、その研磨ブロックでウ
ェーハを、研磨テーブルに貼られた研磨クロスに押し付
け、ウェーハを研磨クロスに摺接させることとしてい
る。ところで、ウェーハを研磨ブロックに貼り付ける方
式としては、ワックスマウント方式とワックスレスマウ
ント方式とがある。ワックスレス方式はワックスマウン
ト方式に比べウェーハの研磨ブロックへの貼付け作業や
引離し作業が不要であると共に、研磨後のウェーハ洗浄
が容易であるので、生産性およびコスト面で有利であ
る。しかし、研磨ウェーハの平坦度、研磨スラリーによ
るウェーハ裏面の局部的エッチングなどの点で問題があ
り、現在はワックスマウント方式が主流になってきてい
る。

【０００３】このワックスマウント方式では、ウェーハ
を真空吸着器で吸着し、ワックスをウェーハ裏面に塗布
し、そのウェーハ裏面を下方に向け、研磨ブロックの近
くで真空吸着器による吸着を解除し、ウェーハを自重で
研磨ブロック上に落下させることによって、ウェーハを
研磨ブロックに貼り付けている。あるいは、エアパッド
が組み込まれた真空吸着器で、ワックス塗布後のウェー
ハをそのままあるいは反らせ、ウェーハ裏面の中央部を
研磨ブロックに押し付け、この状態で真空吸着器による
吸着を解除することによって、ウェーハを研磨ブロック
に貼り付けている。この研磨ブロックとしてはホウケイ
酸ガラス等のガラス製、アルミナや炭化珪素等のセラミ
ック製のものが用いられている。ウェーハの平坦度に対
する要求が厳しくなるにつれて剛性の高いセラミック製
の研磨ブロックが主流になりつつある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウェーハには
反り、撓みやうねりなどが存在し、貼付け後に研磨ブロ
ックとウェーハ裏面との間に気泡が封入されてしまう場
合が多々ある。この気泡が研磨ブロックとウェーハ裏面
との間にあると、ウェーハの表面でその気泡に対応する
部分が膨らんでしまうため、ウェーハを研磨した場合に
その気泡に対応する部分が他よりも多く研磨されてしま
い、研磨後のウェーハに凹みができてしまうという問題
があった。また、ワックスの厚さむらによって研磨後の
ウェーハに部分的に凹みができてしまう場合もあった。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、ワックスマウント方式によっても研磨ブロックと
ウェーハ裏面との間に気泡が封入されにくくワックスの
厚さを均一にすることができる構造の研磨ブロックを供
給すること、また、その研磨ブロックの使用によって、
研磨後のウェーハに凹みが生じることのない研磨が行え
る研磨方法を提供すること、を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の研磨方法
は、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の内外に亘っ
て延びる溝が形成された研磨ブロックを用い、前記ウェ
ーハ貼付け部にワックスを介してウェーハを貼り付け、
研磨スラリーを供給しつつ前記ウェーハと前記研磨クロ
スとを摺接させることによって、前記ウェーハを研磨す
るようにしたことを特徴とする。この研磨方法によれ
ば、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の内外に亘っ
て延びる溝が形成された研磨ブロックを用いて研磨する
ようにしているので、内部に封じ込まれるはずの空気が
その溝を通じてウェーハ貼付け部の外側に逃げ、空気中
に放出されると共に、塗布されたワックスの厚さむらが
ある場合にも余分なワックスが溝に流れて薄くなり全体
として均一な厚みにできる。よって、ウェーハの貼付け
後に研磨ブロックとウェーハ裏面に気泡や余分なワック
スが留まるのが解消されて凹みの発生が防止できる。

【０００７】請求項２記載の研磨方法は、ウェーハ貼付
け面のウェーハ貼付け部の少なくとも中心からウェーハ
半径の半分の距離より遠い部分および前記ウェーハ貼付
け部の周辺部分の表面粗さがほぼ均一でかつ平均ラフネ
スが０．５μｍ〜１．５μｍの研磨ブロックを用い、前
記ウェーハ貼付け部にワックスを介してウェーハを貼り
付け、研磨スラリーを供給しつつ前記ウェーハと前記研
磨クロスとを摺接させることによって、前記ウェーハを
研磨するようにしたことを特徴とする。この研磨方法に
よれば、表面粗さがほぼ均一でかつ平均ラフネスが０．
５μｍ〜１．５μｍの部分の存在によって、内部に封じ
込まれるはずの空気がウェーハ貼付け部の外側に逃げ易
くなると共に、当該部分に留まった空気が当該部分に存
在する多数の凹部に分散されるので、ウェーハの貼付け
後に研磨ブロックとウェーハ裏面との間に気泡が留まる
ことがなくなる。また、塗布されたワックスの厚さむら
がある場合にも余分なワックスが多数の凹部に流れて薄
くなり全体として均一な厚みにできる。よって、凹みが
発生しない良好な研磨が行えることになる。

【０００８】請求項３記載の研磨ブロックは、ワックス
を介してウェーハが貼り付けられる研磨ブロックにおい
て、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部に内外に亘っ
て延びる溝が形成されていることを特徴とする。この研
磨ブロックによれば、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付
け部に内外に亘って延びる溝が形成されているので、ウ
ェーハの貼付けの際に、内部に封じ込まれるはずの空気
がその溝を通じてウェーハ貼付け部の外側に逃げ易くな
ると共に、塗布されたワックスの厚さむらがある場合に
も余分なワックスが溝に入り、ワックスの厚さむらが解
消される。よって、ウェーハの貼付け後に研磨ブロック
とウェーハ裏面に気泡が留まるのが解消されると共に、
ワックスの厚さが全体として均一となる。

【０００９】請求項４記載の研磨ブロックは、ワックス
を介してウェーハが貼り付けられる研磨ブロックにおい
て、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の少なくとも
中心からウェーハ半径の半分の距離より遠い部分および
前記ウェーハ貼付け部の周辺部分の表面粗さがほぼ均一
でかつ平均ラフネスが０．５μｍ〜１．５μｍとなって
いることを特徴とする。この研磨ブロックによれば、ウ
ェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の少なくとも中心か
らウェーハ半径の半分の距離より遠い部分および前記ウ
ェーハ貼付け部の周辺部分の表面粗さがほぼ均一でかつ
平均ラフネスが０．５μｍ〜１．５μｍとなっているの
で、内部に封じ込まれるはずの空気がウェーハ貼付け部
の外側に逃げ易くなると共に、当該部分に留まった空気
が当該部分に存在する多数の凹部に分散される。よっ
て、凹みが発生しない研磨が行えることになる。また、
塗布されたワックスの厚さむらがある場合にも余分なワ
ックスが多数の凹部に流れて薄くなり全体として均一な
厚さとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は第１実施形態に係る研磨ブ
ロックの裏面側を示す斜視図である。この研磨ブロック
１ａはセラミック製のブロックであって、その裏面（ウ
ェーハ貼付け面）には格子状の溝２ａが全面に亘って形
成されている。

【００１１】図２は第２実施形態に係る研磨ブロックの
裏面側を示す斜視図である。この研磨ブロック１ｂはセ
ラミック製のブロックであって、その裏面には直線状の
多数の溝２ｂが平行に全面に亘って形成されている。

【００１２】図３は第３実施形態に係る研磨ブロックの
裏面側を示す斜視図である。この研磨ブロック１ｃはセ
ラミック製のブロックであって、その裏面には同心円状
の溝２ｃが全面に亘って形成されている。

【００１３】次に、溝２ａ〜２ｃの溝寸法などについて
述べれば、溝幅を５μｍ〜２０００μｍ、溝深さを２μ
ｍ〜５００μｍ、溝ピッチを１ｍｍ〜１５ｍｍとするこ
とが好ましい。溝幅の上限値を２０００μｍとしたの
は、それを超えると、研磨によって溝がウェーハに転写
される可能性が高くなるからであり、一方、溝幅の下限
値を５μｍとしたのは、それを下回ると、空気および余
分なワックスが溝に逃げにくくなるからである。また、
溝深さの上限値を５００μｍとしたのは、それを超えて
も、超えない場合と比較して大した効果の向上は見込め
ないからであり、かえって、研磨ブロックの洗浄が大変
になるからである。一方、溝深さの下限値を２μｍとし
たのは、それを下回ると、空気および余分なワックスが
溝に逃げにくくなるからである。また、溝ピッチはウェ
ーハ貼付け時に導入される気泡の大きさ、すなわち研磨
後の凹みのサイズに応じて変えればよいが、溝ピッチの
上限値を１５ｍｍとしたのは、それを超えると、気泡発
生箇所およびワックス溜り全てをカバーできないからで
ある。一方、溝ピッチの下限値を１ｍｍとしたのは、そ
れを下回ると、溝縁が欠けやすくなるからである。な
お、研磨ブロック裏面の溝部分以外の部分は、出来るだ
け平滑であることが好ましく、平均ラフネスとして、
０．４０μｍで標準偏差が０．０３μｍあるいはそれよ
りも小さな粗さであることが好ましい。また、溝の断面
形状は特に限定されないが、四角形、半円形（円弧
状）、Ｖ字形等であって空気および余分なワックスが逃
げるようなものであればよい。四角形やＶ字形の溝の場
合には、研磨ブロック洗浄時の洗浄効率を考慮すると角
が丸まった形状であることが好ましい。

【００１４】なお、この実施形態では、研磨ブロックの
裏面に格子状の溝などを全面に亘って形成したが、研磨
ブロックの裏面に部分的に溝を形成してもよい。この場
合、図４に示すように、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼
付け部の少なくとも中心からウェーハ半径の半分の距離
より遠い部分に溝を形成することが好ましい。経験によ
れば、気泡およびワックス溜りに起因すると思われるウ
ェーハの凹みは、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部
の中心からウェーハ半径の半分の距離より遠い部分に存
在する場合が多いからである。また、この場合、溝は少
なくともウェーハ貼付け部の外側まで延びていることが
必要であり、特に限定はされないが、ウェーハ貼付け部
の外側３ｍｍ程度まで延びていれば十分である。研磨ブ
ロックの製造は公知の方法で行えばよく、ガラスの場合
にほぼ所望の厚さのブロックを作製し、所望の形状に切
り出して円盤状の研磨ブロックを製造する。また、セラ
ミックの場合にはアルミナや炭化珪素の原料粉に必要に
応じて成形剤（バインダー）や焼結助剤を添加し成形し
て所定の温度で焼結して、円盤状の研磨ブロックを製造
する。溝加工に関しては、公知の機械加工等により形成
すればよい。セラミックの場合には焼結時の収縮を考慮
した上で、成形時に溝加工を付加し、焼結することも可
能である。

【００１５】図５は第４実施形態に係る研磨ブロックの
裏面側を示す斜視図である。この研磨ブロック１ｄはセ
ラミック製のブロックであって、この研磨ブロック１ｄ
にあっては、ウェーハ貼付け面全体の表面粗さはほぼ均
一でかつ平均ラフネスが０．５μｍ〜１．５μｍとなっ
ている。

【００１６】次に、平均ラフネスが０．５μｍ〜１．５
μｍとなっている理由について述べれば、平均ラフネス
の上限値を１．５μｍとしたのは、それを超えると、研
磨後のウェーハ表面の平滑性が損なわれるためであり、
一方、平均ラフネスの下限値を０．５μｍとしたのは、
それを下回ると、空気および余分なワックスが研磨ブロ
ック１ｄの凹部に逃げにくくなるからである。

【００１７】なお、この実施形態では、研磨ブロックの
裏面の全域の平均ラフネスを０．５μｍ〜１．５μｍと
しているが、研磨ブロックの裏面の一部を平均ラフネス
を０．５μｍ〜１．５μｍとなるようにしてもよい。こ
の場合、図４に示すように、ウェーハ貼付け面のウェー
ハ貼付け部の少なくとも中心からウェーハ半径の半分の
距離より遠い部分およびその周辺部分の平均ラフネスを
０．５μｍ〜１．５μｍとなるようにすることが好まし
い。これは上述したのと同じ理由による。研磨ブロック
の平均ラフネスを０．５μｍ〜１．５μｍと粗面化する
ためには、公知方法でのラッピング等を行えばよい。

【００１８】以上の研磨ブロック１ａ〜１ｄへのウェー
ハの貼付けは従来のワックスマウント方式によってなさ
れる。

【００１９】次に、これら研磨ブロック１ａ〜１ｄを使
用しての研磨方法について述べる。この研磨にあたって
は、図６に示す研磨機１０が使用される。この研磨機１
０は、研磨テーブル１１、研磨剤供給手段１２、研磨ヘ
ッド１３、ヘッド回転手段（図示せず）およびテーブル
回転手段（図示せず）を備えている。

【００２０】研磨ブロック１（１ａ〜１ｄ）へのウェー
ハの貼付けが終了したならば、研磨ブロック１を研磨ヘ
ッド１３の下方に置き、ウェーハＷを、研磨テーブル１
１上に貼られた研磨クロス１４に接触させる。次いで、
研磨ヘッド１３を下げて研磨ブロック１を介してウェー
ハＷを研磨クロス１４に押し付ける。ヘッド回転手段及
びテーブル回転手段を駆動させる一方で、研磨剤供給手
段１２のノズルから研磨スラリーを供給してウェーハＷ
を研磨する。研磨が終了したらならば、研磨ヘッド１３
を上げて研磨ブロック１を取り出し、ウェーハＷを引き
剥がす。

【００２１】

【実施例】研磨ブロックとして、直径が６３０ｍｍ、厚
さ２０ｍｍのアルミナ焼結体に、裏面に溝形状が図１に
示すような格子状、溝幅が１００μｍ、溝深さが１５μ
ｍ、溝ピッチが３ｍｍとして溝加工したものを使用し
た。溝部分以外の粗さは平均ラフネスが０．４μｍ、標
準偏差が０．０３μｍであった。そして、以下のように
してウェーハを研磨し、その評価を行った。 （１）ワックスとして日化精工（株）製のスカイリキッ
ドを使用し、８インチウェーハを研磨ブロックに７枚貼
り付けるようにした。 （２）研磨機で、ウェーハの貼り付けられた研磨ブロッ
クに圧力を加えて、研磨スラリーを流し込みながら研磨
クロスで磨き、１０μｍ程研磨した。この場合、研磨ス
ラリーはコロイダルシリカを使用し、研磨クロスはウレ
タンの不織布を使用した。 （３）研磨終了後にウェーハを引き剥がし、ウェーハを
洗浄した。 （４）フラットネス測定器（ＡＤＥ９６００）を使用し
て凹みの発生を調べた。調べたウェーハ枚数は、同一条
件の下で研磨された１４０枚である。その結果、ウェー
ハの表面には凹みの発生は全く見られなかった。また、
研磨ブロックとして、直径が６３０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ
のアルミナ焼結体で、裏面の平均ラフネスが本発明の範
囲内にある溝なし研磨ブロックを使用し、前記と同じ条
件で研磨した計１４０枚についても調べた。ここで使用
される研磨ブロックの平均ラフネスの測定は、（株）東
京精密製のハンディーサーフＥ−３０Ａを用いて行っ
た。具体的方法について云えば、研磨ブロック表面を３
６度ずつに分割する直線上を等間隔にそれぞれ５点、計
２５点について各４ｍｍの距離を測定することによって
行った。その結果、各測定点の平均ラフネスの平均値は
１．００μｍおよび標準偏差は０．１５μｍであり、主
要な粗さ成分の周期は数十μｍであった。以上の研磨ブ
ロックを使用して研磨された計１４０枚のウェーハの表
面を調べたところ、凹みの発生は全く見られなかった。
ちなみに、従来の溝なしのアルミナ製研磨ブロックを使
用してなされた研磨の場合には凹みの発生率は１２％〜
１５％程度である。この場合の従来研磨ブロックの平均
ラフネスの平均値は０．４０μｍおよび標準偏差は０．
０３μｍである。測定の方法は前記方法と同じである。

【００２２】以上、本発明の実施形態および実施例につ
いて説明したが、本発明は、かかる実施形態および実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で、種々の変形が可能であることはいうまでもない。

【００２３】

【発明の効果】本発明の代表的なものの効果について説
明すれば、ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の内外
に亘って延びる溝が形成された研磨ブロックを用い、前
記ウェーハ貼付け部にワックスを介してウェーハを貼り
付け、研磨スラリーを供給しつつ前記ウェーハと前記研
磨クロスとを摺接させることによって、前記ウェーハを
研磨することで、内部に封じ込まれるはずの空気および
余分なワックスがその溝に逃げる。よって、凹みの発生
しない研磨が行えることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の研磨ブロックの裏面側斜視図で
ある。

【図２】第２実施形態の研磨ブロックの裏面側斜視図で
ある。

【図３】第３実施形態の研磨ブロックの裏面側斜視図で
ある。

【図４】研磨ブロックの溝などの形成領域を説明するた
めの図である。

【図５】第４実施形態の研磨ブロックの裏面側斜視図で
ある。

【図６】研磨機の構成図である。

【符号の説明】

１、１ａ〜１ｄ 研磨ブロック ２ａ〜２ｃ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 大輔 長野県更埴市大字屋代1393 長野電子工業 株式会社内 (72)発明者 松崎 剛 新潟県中頸城郡頸城村大字城野腰新田596 −２ 直江津電子工業株式会社内 (72)発明者 工藤 秀雄 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社白河工場内 Ｆターム(参考） 3C058 AB04 AC04 CB02 CB10 DA17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の
   内外に亘って延びる溝が形成された研磨ブロックを用
   い、前記ウェーハ貼付け部にワックスを介してウェーハ
   を貼り付け、研磨スラリーを供給しつつ前記ウェーハと
   前記研磨クロスとを摺接させることによって、前記ウェ
   ーハを研磨するようにしたことを特徴とするウェーハの
   研磨方法。
2. 【請求項２】 ウェーハ貼付け面のウェーハ貼付け部の
   少なくとも中心からウェーハ半径の半分の距離より遠い
   部分および前記ウェーハ貼付け部の周辺部分の表面粗さ
   がほぼ均一でかつ平均ラフネスが０．５μｍ〜１．５μ
   ｍの研磨ブロックを用い、前記ウェーハ貼付け部にワッ
   クスを介してウェーハを貼り付け、研磨スラリーを供給
   しつつ前記ウェーハと前記研磨クロスとを摺接させるこ
   とによって、前記ウェーハを研磨するようにしたことを
   特徴とするウェーハの研磨方法。
3. 【請求項３】 ワックスを介してウェーハが貼り付けら
   れる研磨ブロックにおいて、ウェーハ貼付け面のウェー
   ハ貼付け部に内外に亘って延びる溝が形成されているこ
   とを特徴とする研磨ブロック。
4. 【請求項４】 ワックスを介してウェーハが貼り付けら
   れる研磨ブロックにおいて、ウェーハ貼付け面のウェー
   ハ貼付け部の少なくとも中心からウェーハ半径の半分の
   距離より遠い部分および前記ウェーハ貼付け部の周辺部
   分の表面粗さがほぼ均一でかつ平均ラフネスが０．５μ
   ｍ〜１．５μｍとなっていることを特徴とする研磨ブロ
   ック。