JP2003273049A - ウエハの真空貼付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハをキャリアプレート面に均等に押圧
し、かつ、接着層中の気泡を十分に除去することによ
り、接着層を均等な膜厚とし、ウエハを高い平坦度でキ
ャリアプレートへ密着させることができるウエハの真空
貼付装置を提供する。 【解決手段】 接着剤によりウエハ１が仮接着されたキ
ャリアプレート２が載置される台座３と、前記キャリア
プレート２に仮接着されたウエハ１を押圧する加圧プレ
ート４と、前記加圧プレート４上面中央部に設けられた
球面軸受け５と、これらを密閉系で収容して減圧可能に
構成されたチャンバ６と、前記球面軸受け５を、球面軸
９ｂを介して押圧するための加圧機構としてエアシリン
ダ７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハの真空貼付
装置に関し、より詳細には、ウエハの表面を研磨する研
磨装置等において使用されるキャリアプレートに仮接着
されたウエハを、高い平坦度で貼り付けるウエハの真空
貼付装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハ等の半導体ウエハは、そ
の表面に形成されるデバイスの歩留まりの低下、信頼性
の低下を抑制するために、高い平坦度が求められる。半
導体ウエハの製造工程において、高い平坦度のウエハを
得るためには、通常、研磨装置を用いたラッピング（一
次研磨）、ポリッシング（二次研磨）等の研磨工程を経
て、鏡面仕上げされる。特に、シリコンウエハのポリッ
シング加工においては、サブミクロン単位の高精度での
平坦度が要求される。

【０００３】上記研磨工程においては、一般に、円盤状
のキャリアプレートにウエハを接着剤で貼り付け、この
ウエハと対向して設けられる研磨定盤に貼り付けられた
研磨パッドと、前記キャリアプレートとをそれぞれを回
転させながら、押し付けることにより、ウエハ表面の研
磨加工が行われる。

【０００４】ウエハ表面を上記のような研磨加工によ
り、高い平坦度に仕上げるためには、ウエハを貼り付け
るキャリアプレート面自体が高い平坦度を有しているこ
とが必要であるだけでなく、ウエハをキャリアプレート
面に対して高い平坦度で貼り付けることも必要である。
すなわち、ウエハとキャリアプレートとの間の接着剤層
が、均等な厚さで、かつ、ウエハとキャリアプレートと
を密着させていることが必要である。

【０００５】上記のように、研磨工程においては、予
め、キャリアプレートに、１枚または複数枚のウエハ
が、均等な間隔で偏りなく、プレート面に貼り付けられ
る。この貼付けは、一般に、ワックス等を接着剤として
用いて、ウエハ貼付装置（マウント装置）により行われ
る。

【０００６】研磨による平坦化においては、このウエハ
の貼付けに用いられる接着剤中に気泡が含まれないよう
にすることも重要である。接着剤中に気泡が含まれてい
ると、キャリアプレートに貼り付けられたウエハを研磨
する際、気泡が発熱により膨張し、その部分にストレス
がかかって歪みを生じ、厚さが均一かつ平坦なウエハを
得ることは困難となる。さらに、研磨処理後のウエハを
キャリアプレートに貼り付けたままの状態で加熱処理を
行う場合も同様に、気泡が熱膨張して、ウエハに気泡部
分からストレスがかかり、ウエハの破損等を招来するこ
ととなる。

【０００７】このような不都合を回避するため、接着剤
中に含まれる気泡を除去する目的で、系内を真空または
減圧状態にする手段を備えたウエハ貼付装置が提案され
ている。図２に、従来の真空貼付装置の一例を示す。図
２に示す装置は、接着剤によりウエハ１１が仮接着され
たキャリアプレート１２が載置される台座１３と、前記
ウエハ１１上方には、下面に弾性体１４が設けられた加
圧プレート１５と、前記加圧プレート１５上面中央部に
設けられたシャフト１６と、これらを密閉系で収容して
減圧可能に構成されたチャンバ１７とを備えている。

【０００８】上記のような従来の真空貼付装置において
は、チャンバ１７内を減圧または真空状態とし、シャフ
ト１６上部から荷重をかけて、加圧プレート１５および
弾性体１４を介して、キャリアプレート１２上面に仮接
着されたウエハ１１を押圧して、ウエハ１１をキャリア
プレート１２に完全接着させる。ここで、弾性体１４
は、加圧プレート１５下面のウエハ１１に対する片当た
りにより、ウエハの押圧が不均一となることを抑制する
ために設けられるものである。また、その他には、ウエ
ハを高い平坦度で貼り付け、接着層中の気泡を除去する
ために、前記シャフト１６および加圧プレート１５等の
加圧機構に係る部材の高剛性化を図り、より高い荷重で
押圧することも提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような弾性体によっても、特に、ウエハの径が大きいほ
ど、上記のような片当たりを完全に吸収することは困難
であり、接着層中の気泡を十分に除去し、ウエハを貼り
付ける際の平坦度の高精度化を図ることは困難であっ
た。また、加圧機構に係る部材を高剛性化した場合に
は、加圧プレート等が高い平坦度を有する場合であって
も、複数枚のウエハすべてを均等に押圧することは困難
であり、加圧プレートがウエハに対して片当たりを起こ
すため、接着層の膜厚が均等にならないという課題を生
じていた。

【００１０】本発明は、上記技術的課題を解決するため
になされたものであり、ウエハをキャリアプレート面に
均等に押圧し、かつ、接着層中の気泡を十分に除去する
ことにより、接着層を均等な膜厚とし、ウエハを高い平
坦度でキャリアプレートへ密着させることができるウエ
ハの真空貼付装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るウエハの真
空貼付装置は、接着剤によりウエハが仮接着されたキャ
リアプレートが載置される台座と、前記キャリアプレー
トに仮接着されたウエハを押圧する加圧プレートと、前
記加圧プレート上面中央部に設けられた球面軸受けと、
これらを密閉系で収容して減圧可能に構成されたチャン
バと、前記球面軸受けを、球面軸を介して押圧するため
の加圧機構とを備えていることを特徴とする。このよう
に、加圧プレートの球面動作（ピボット動作）を自在と
することにより、キャリアプレート上面に仮接着された
ウエハを上方から均等に押圧することができ、かつ、接
着剤中の気泡を十分に除去し、ウエハの高精度での平坦
化、かつ、キャリアプレートへの密着化を図ることがで
きる。

【００１２】前記キャリアプレートには、複数枚のウエ
ハを同時に貼付け可能であることが好ましい。前記装置
は、枚葉式に限らず、複数枚のウエハを同時に貼付処理
する場合であっても、高い平坦度でキャリアプレートに
貼り付けることが可能であり、好適に用いることができ
る。

【００１３】また、前記加圧機構は、エアシリンダであ
ることが好ましい。エアシリンダは、押圧力の微調整が
容易であり、ウエハに過度の衝撃を与えることを防止す
ることができる等の観点から、前記装置における加圧機
構として好適に用いることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照して詳細に説明する。図１に、本発明に係るウエハの
真空貼付装置の一例を示す概略断面図を示す。図１に示
す装置は、接着剤により複数枚のウエハ１が仮接着され
た円盤状のキャリアプレート２が載置される台座３と、
前記キャリアプレート２に仮接着されたウエハ１を押圧
する加圧プレート４と、前記加圧プレート４上面中央部
に設けられた球面軸受け５と、これらを密閉系で収容し
て減圧可能に構成されたチャンバ６と、前記球面軸受け
５を、球面軸９ｂを介して押圧するための加圧機構とし
てエアシリンダ７とを備えている。

【００１５】前記チャンバ６は、キャリアプレート２、
加圧プレート４等を覆うようにシールガスケット８を介
して、前記台座３と密着され、また、前記エアシリンダ
７のピストン９を構成するシャフト９ａが上部を貫通
し、その貫通孔部分にはシールリング１０が設けられ、
チャンバ６内部の気密性を保持している。そして、給排
気口６ａから図示しない外部の真空排気装置により排気
され、チャンバ６内部を真空または減圧状態とすること
ができるように構成されている。

【００１６】また、前記チャンバ３の上方に設けられた
エアシリンダ７は、給排気口７ａまたは７ｂに接続され
た図示しない給排気装置により、エアシリンダ７内の気
圧を変動させることにより、ピストン９を上下動させ
る。そして、前記ピストン９が下に移動すると、シャフ
ト９ａ下部に設けられた球面軸９ｂは下降し、球面軸受
け５を介して、加圧プレート４をウエハ１に対して押圧
する。また、前記ピストン９が上に移動すると、前記球
面軸９ｂは、球面軸受け５を引っ掛けた状態でともに上
昇し、加圧プレート４のウエハ１に対する押圧が解除さ
れる。

【００１７】なお、前記エアシリンダ７等による加圧機
構は、チャンバ６の内部に設けることもできるが、図１
に示すように、チャンバ６外部に設けることが好まし
い。これにより、チャンバ６内の容積をコンパクトにす
ることが可能であり、所定の減圧状態に到達するまでの
時間を短くすることができる。さらに、加圧機構の作動
時に発生するおそれのある不純物によるウエハの汚染を
防止することができる。

【００１８】上記のように、本発明に係るウエハの真空
貼付装置は、加圧プレート４と加圧機構との接続部分
が、球面軸９ａおよび球面軸受け５とから構成されるこ
とにより、加圧プレート４の球面動作（ピボット動作）
を自在とし、キャリアプレート２上面に仮接着されたウ
エハ１を上方から均等に押圧することができ、かつ、接
着剤中の気泡を十分に除去することができるため、ウエ
ハ１を高い平坦度でキャリアプレート２へ密着させるこ
とが可能となる。

【００１９】以下、図１に示すような装置を用いてキャ
リアプレート２にウエハ１を貼り付ける工程を説明す
る。まず、予め、ワックス等の接着剤を片面に塗布した
ウエハ１を、キャリアプレート２の上面に、均等な間隔
で偏りなく仮接着する。次に、前記ウエハ１が仮接着さ
れたキャリアプレート２を台座３の上面に載置し、チャ
ンバ６内にセットして、該チャンバ６内部を密閉状態に
する。そして、エアシリンダ７に接続された給排気装置
により、エアシリンダ７上部空間（給排気口７ａ側）の
気圧をエアシリンダ７下部空間（給排気口７ｂ側）の気
圧より高くして、ピストン９を下降させ、それに伴い、
球面軸９ｂが下降し、球面軸受け５を介して、加圧プレ
ート４によりウエハ１を押圧する。

【００２０】その一方で、真空排気装置により、給排気
口６ａから排気し、チャンバ６内部を１Ｔｏｒｒ程度ま
で減圧し、その状態で約１０秒間保持する。その後、給
排気口６ａを介して、チャンバ６内を大気開放し、エア
シリンダ７に接続された給排気装置により、エアシリン
ダ７上部空間（給排気口７ａ側）の気圧をエアシリンダ
７下部空間（給排気口７ｂ側）の気圧より低くして、ピ
ストン９を上昇させ、球面軸９ｂとともに、球面軸受け
５が設けられた加圧プレート４も上昇し、加圧プレート
４によるウエハ１の押圧を解除する。

【００２１】本発明において貼付処理の対象とされるウ
エハ１としては、シリコンウエハ、ＩｎＰ、ＧａＰ、Ｇ
ａＡｓ等の半導体ウエハが挙げられるが、その他、炭化
ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス材、石英ガラス等
のガラス材、金属材からなるウエハ状のものであっても
よい。特に、脆い材質であるため、従来の装置では良好
な状態での貼付けが困難であったＩｎＰ、ＧａＡｓ等の
化合物半導体ウエハの貼付処理に好適である。また、前
記ウエハ１のキャリアプレート２面への貼付けに用いら
れる接着剤は、通常用いられているワックス、接着剤等
で差し支えない。

【００２２】また、キャリアプレート２は、例えば、シ
リコンウエハ等の半導体ウエハのポリッシング工程で用
いられる研磨装置に、そのままセットされるものであ
り、マウントプレートと呼ばれる場合もある。このキャ
リアプレート２は、一般に、耐薬品性、耐久性、剛性等
に優れた石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材、
アルミナ、炭化ケイ素等のセラミックス材により形成さ
れた円盤状のものが用いられる。

【００２３】また、前記キャリアプレート２を載置する
台座３は、該キャリアプレート２を水平に安定して載置
することができる平滑面を有する盤状のものとし、例え
ば、周縁部に溝部が形成され、チャンバ６の下端部がシ
ールガスケット８等を介して該溝部に嵌め込まれる等、
チャンバ６と台座３面との間を隙間のない状態とするこ
とができ、チャンバ６内部を容易に密閉系とすることが
できるような構造に形成されていることが好ましい。こ
の台座３の材質としては、キャリアプレート２と同様
に、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス材、アル
ミナ、炭化ケイ素等のセラミックス材により形成された
ものが、耐薬品性、耐久性、剛性等に優れ、かつ、ウエ
ハに対する汚染防止性にも優れている点から好ましい。

【００２４】また、チャンバ６は、ウエハ１が仮接着さ
れたキャリアプレート２と球面軸受け５を上面に備えた
加圧プレート４とを内部に収容可能な容積を有してお
り、円筒状、ベルジャー形状等の蓋状体で、台座３面に
かぶせること等により、内部を密閉系とすることができ
るように構成される。また、前記チャンバ６内は、本発
明に係る装置の作動時において、１ｔｏｒｒ以下程度の
減圧状態または真空状態とされ、このとき、接着剤中の
気泡の除去と同時に、揮発成分も気化するため、該チャ
ンバ６は耐圧性、耐薬品性にも優れていることを要す
る。したがって、石英ガラス、アルミナ等の材質からな
ることが好ましい。

【００２５】加圧プレート４は、ウエハ１面を押圧する
ための十分な面積を有し、かつ、下面が高い平坦度に加
工された盤状体からなり、耐薬品性、耐久性、剛性等の
観点から、アルミナ、チッ化ケイ素等の材質で形成され
ていることが好ましい。また、球面軸受け５、ピストン
９のシャフト９ａおよび球面軸９ｂ等の各部材は、チャ
ンバ６内に収容され、圧力がかかる状態で使用される部
材であるため、耐薬品性、耐久性、剛性等の観点から、
ステンレス等の金属で形成されることが好ましい。さら
に、耐食性の観点から、これらの表面に表面処理を施し
たものを用いることがより好ましい。

【００２６】前記球面軸受け５は、加圧プレート４上面
中央部に設けられており、球面の一部の形状が凸面状に
形成されたピストン９下端部の球面軸９ｂと同形状の凹
面形状を有しており、両者の凹凸面は嵌合可能に構成さ
れる。このような球面軸９ｂおよび球面軸受け５の構成
により、加圧プレート４は、球面動作（ピボット動作）
が自在となる。このため、エアシリンダ７による加圧
が、キャリアプレート２に対して垂直になされているか
否かに関係なく、すなわち、加圧方向の真直度に関係な
く、ウエハ１を均等に押圧することができ、これによ
り、接着層の膜厚を均一にすることができる。また、前
記球面軸受け５は、球面軸９ｂが上昇する際、該球面軸
９ｂに引っ掛けられた状態で、ともに引き上げられるよ
うに構成される。これにより、加圧プレート４の押圧の
解除を容易に行うことができる。

【００２７】なお、加圧機構としては、エアシリンダ７
に限らず、重り等の荷重を用いるデッドウェイ方式を採
用してもよい。この方式は、加圧プレート４に一定の押
圧力を容易にかけることができる利点を有する。これに
対して、エアシリンダ７は、押圧力の微調整が容易であ
り、ウエハに過度の衝撃を与えることを防止することが
できる等の観点から好ましい。

【００２８】本発明に係る装置は、ウエハを一枚ずつ処
理する枚葉式のものであっても、その効果は十分に発揮
されるが、複数枚のウエハを同時に貼付処理する装置の
場合であっても、高い平坦度でのキャリアプレートへの
貼付けが可能であり、従来の装置に比べて、優れた効果
を発揮することができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例により制限される
ものではない。 ［実施例］８インチシリコンウエハ（厚さ８００μｍ）
５枚を、液体ワックスを接着剤として用いて、キャリア
プレートに均等な間隔で偏りなく仮接着した。このキャ
リアプレートを、図１に示したようなウエハ真空貼付装
置にセットし、エアシリンダを作動させ、加圧プレート
をウエハに対して約２５０Ｎで押圧させた。そして、チ
ャンバ内を１３３Ｐａ（１ｔｏｒｒ）まで減圧させ、こ
の状態で１０秒間保持した。その後、チャンバ内を大気
開放して、加圧プレートによるウエハの押圧を解除し、
ウエハ貼付処理を終了した。貼付処理後、各ウエハの平
坦度の評価を行った。なお、平坦度の評価は、ウエハ表
面を基準として、２５ｍｍ×２５ｍｍの区画ごとに平均
平面を算出して、その面に対する凹凸の最大範囲を求め
る方法（ＳＥＭＩ規格Ｍ１−０７０１によるＳＦＱＲ）
により行った。

【００３０】［比較例］実施例と同様にウエハが仮接着
されたキャリアプレートを、加圧プレート下面に弾性体
が設けられた従来の枚葉式貼付装置にセットし、ウエハ
貼付処理を行った。貼付処理後、実施例と同様にして、
各ウエハの平坦度の評価を行った。

【００３１】上記評価の結果、本発明に係る真空貼付装
置で貼付処理したウエハ（実施例）は、従来の枚葉式貼
付装置を用いて貼付処理したウエハ（比較例）に比べ
て、平坦度分布が全体として小さい方へシフトしている
ことが認められた。また、ウエハの平坦度の平均値は、
従来の貼付装置（比較例）を１とした場合、本発明に係
る真空貼付装置（実施例）は０．６２であり、接着層の
膜厚の均等化が図られ、高い平坦度が得られることが認
められた。

【００３２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係るウエハの真
空貼付装置によれば、ウエハをキャリアプレート面に均
等に押圧し、かつ、接着剤中の気泡を十分に除去するこ
とにより、複数枚のウエハを同時に、高い平坦度でキャ
リアプレートへ密着させることができる。したがって、
本発明に係る装置を用いてキャリアプレートに貼り付け
られた半導体ウエハを、その後の研磨（ポリッシング）
工程に供することにより、高い平坦度を有するウエハを
歩留まりよく得ることができ、このウエハ表面に形成さ
れるデバイスの歩留まりの向上、信頼性の向上に寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウエハの真空貼付装置の一例を示
す断面略図である。

【図２】従来のウエハの真空貼付装置の一例を示す断面
略図である。

【符号の説明】

１、１１ ウエハ ２、１２ キャリアプレート ３、１３ 台座 ４、１５ 加圧プレート ５ 球面軸受け ６、１７ チャンバ ６ａ 給排気口 ７ エアシリンダ ７ａ、７ｂ 給排気口 ８ シールガスケット ９ ピストン ９ａ、１６ シャフト ９ｂ 球面軸 １０ シールリング １４ 弾性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハが仮接着されたキャリアプレート
   が載置される台座と、前記キャリアプレートに仮接着さ
   れたウエハを押圧する加圧プレートと、前記加圧プレー
   ト上面中央部に設けられた球面軸受けと、これらを密閉
   系で収容して減圧可能に構成されたチャンバと、前記球
   面軸受けを、球面軸を介して押圧するための加圧機構と
   を備えていることを特徴とするウエハの真空貼付装置。
2. 【請求項２】 前記キャリアプレートには、複数枚のウ
   エハを同時に貼付け可能であることを特徴とする請求項
   １記載のウエハの真空貼付装置。
3. 【請求項３】 前記加圧機構は、エアシリンダであるこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載のウエハの
   真空貼付装置。