JP2004291115A - ラップ盤 - Google Patents
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Abstract
【課題】ラッピング加工時に加工点に供給される砥粒の量を最適化し、加工点で過剰に巻き込まれる砥粒を下定盤側に抜き、ウェーハ外周部上面の形状をよりフラットに近いものにすることができるラップ盤を提供する。
【解決手段】上定盤と下定盤３１との間にキャリア４１に保持されたウェーハ３０を介在して、砥粒を含んだスラリを流入させながら前記ウェーハ３０をラッピング加工するラップ盤１において、装填穴４２の外周に近接して２〜１０ｍｍの範囲で、幅５ｍｍ以上である円弧状の砥粒抜き穴４６を穿設する。その結果、ラッピング加工時に加工点に供給される砥粒の量を砥粒抜き穴４６を利用し最適化し、加工点で過剰に巻き込まれる砥粒を下定盤３１側に抜き、ラップドウェーハ３０の平坦度を向上させることが可能となる。
【選択図】 図３
【解決手段】上定盤と下定盤３１との間にキャリア４１に保持されたウェーハ３０を介在して、砥粒を含んだスラリを流入させながら前記ウェーハ３０をラッピング加工するラップ盤１において、装填穴４２の外周に近接して２〜１０ｍｍの範囲で、幅５ｍｍ以上である円弧状の砥粒抜き穴４６を穿設する。その結果、ラッピング加工時に加工点に供給される砥粒の量を砥粒抜き穴４６を利用し最適化し、加工点で過剰に巻き込まれる砥粒を下定盤３１側に抜き、ラップドウェーハ３０の平坦度を向上させることが可能となる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ウェーハの上下面をラッピングするラップ盤に関し、特に、ラッピング時にウェーハに供給される砥粒の量を適正化するラップ盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法について説明する。まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハに加工した後、面取り工程でウェーハ周縁部の面取り加工を行う。
【０００３】
その後、ラッピング工程により平坦化加工を行い、エッチング処理工程を経て、一次研磨、二次研磨した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとする。
【０００４】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハの表面に回路を形成して半導体デバイスを作製するため、近年の高精度のデバイス作製では極めて高い平坦度が要求される。すなわち、ウェーハの表面平坦度が低いと、フォトリソグラフィ工程における露光時にレンズ焦点が部分的に合わなくなるため、回路の微細パターン形成が難しくなるという問題が生ずる。
【０００５】
一方、前述の半導体ウェーハのみならず液晶基板等の平坦面を有する被研磨材においても表面を平坦にすることが求められている。
【０００６】
ところが、通常スライスされたウェーハは厚さが必ずしも一定でなく、また、表面に凹凸があるため、これを取り除くべく前述のラッピング工程が行なわれる。図７は従来の一般的なラップ盤５０の概略構造を示す縦断面図であり、図８は従来技術のラップ盤の要部拡大縦断面図である。同図に基づいて一般的な半導体ウェーハのラッピング工程について説明する。
【０００７】
ラッピング工程に用いるラップ盤５０は、上方から見た場合に円環状をなす上定盤５７と下定盤５８を、図７に示すように互いの研磨面を対向させた状態で平行に保持し、その間にキャリア６０を配置している。キャリア６０は略円板状をなし、板面にウェーハ３０を収容する複数の貫通した装填穴を有する。そして、装填穴にウェーハ３０を収容した状態でキャリア６０を上定盤５７と下定盤５８に対して相対回転させると共に、砥粒を混合したスラリをキャリア６０の上面に供給し、上下定盤５７，５８とウェーハ３０との間に流しこむ。これにより、ウェーハ３０と上定盤５７及び下定盤５８が相対的にすべりあい、ウェーハ３０の表面が削り取られて研磨される。
【０００８】
一般にラップ盤は、キャリア６０の上面からスラリを供給するため、キャリア６０の下面、すなわち、ウェーハ３０の下面でスラリが不足し、ウェーハ３０の下面にスクラッチが発生するという問題があった。
【０００９】
これを解決すべく、例えば特開平１０―１８０６２３号公報に開示されているようにキャリア６０に穴をあけ、上定盤５７とキャリア６０との間にあるスラリを、キャリア６０の下面に供給し易くするラップ盤もある。このラップ盤によれば、下定盤側での砥粒不足を補い、ウェーハの下面に発生するスクラッチを防止することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来技術にかかわるラップ盤ではウェーハ研磨中において、図８に示すように、ウェーハ３０と上定盤５７とキャリア６０とに挟まれた破線で示す領域４７に、砥粒３５を過剰に巻き込んでいた。なお、図中矢印は上下定盤５７，５８とウェーハ３０、キャリア６０、砥粒３５の移動方向を示している。そのため、ウェーハ外周部上面３０ａにおける過剰な砥粒３５の集中により、ウェーハ外周部上面３０ａが過剰に研磨され、面ダレが発生するという問題があった。
【００１１】
すなわち、特開平１０―１８０６２３号公報に開示されているラップ盤では、単純に下定盤側での砥粒不足を補い、ウェーハの下面に発生するスクラッチを防止するための穴のみであり、様々な形状の穴がキャリアに加工されていたが、平坦度の向上を目的とした形状、寸法が決められていなかった。そのため、ウェーハ外周部上面３０ａにおいてウェーハが過剰に研磨されていた。
【００１２】
その一方、ウェーハ外周部上面３０ａにおける過剰な砥粒３５の集中を防止すべく、供給するスラリの量を単純に減らすと、ウェーハ表面にスクラッチが発生するという問題があった。
【００１３】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ラッピング加工時に加工点に供給される砥粒の量を最適化し、加工点で過剰に巻き込まれる砥粒を下定盤側に抜き、ウェーハ外周部上面の形状をよりフラットに近いものにすることができるラップ盤を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本出願に係る第１の発明は、互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアには、前記被加工物に供給された過剰な砥粒を除去する手段を備えることを特徴とするラップ盤である。
【００１５】
また、本出願に係る第２の発明は、前記除去する手段は、前記キャリアの上面から下面に貫通する砥粒抜き穴であることを特徴とする上記第１の発明に記載のラップ盤である。
【００１６】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記砥粒抜き穴は、前記装填穴の外周に近接して２〜１０ｍｍの範囲で設けられたものであることを特徴とする上記第２の発明に記載のラップ盤である。
【００１７】
また、本出願に係る第４の発明は、前記砥粒抜き穴は円弧状であることを特徴とする上記第２または第３の発明に記載のラップ盤である。
【００１８】
更に、本出願に係る第５の発明は、前記砥粒抜き穴の幅は５ｍｍ以上であることを特徴とする上記第２〜第４の発明の何れか１つに記載のラップ盤である。
【００１９】
また、本出願に係る第６の発明は、前記除去する手段は前記装填穴の周囲のキャリア部材を、上下に波状になる様に変形させた窪み部であることを特徴とする上記第１の発明に記載のラップ盤である。
【００２０】
更に、本出願に係る第７の発明は、互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアの表面に凹部または凸部が設けられていることを特徴とするラップ盤である。
【００２１】
また、本出願に係る第８の発明は、前記凹部または凸部は、前記装填穴の外周を取り囲むように設けられていることを特徴とする上記第７の発明に記載のラップ盤である。
【００２２】
更に、本出願に係る第９の発明は、前記被加工物は、薄板状体であることを特徴とする上記第１〜８の発明の何れか１つに記載のラップ盤である。
【００２３】
また、本出願に係る第１０の発明は、前記被加工物は、シリコンウェーハであることを特徴とする上記第１〜８の発明の何れか１つに記載のラップ盤である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。但し、以下の実施の形態に記載される構成部品の材質、寸法、形状、相対的位置などは特に限定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また、以下の実施の形態において、具体例としてシリコンウェーハを研磨する場合について説明しているが、本願発明はこれのみに限定されるものではなく、各種半導体基板や液晶ガラス基板等の薄板状体に対しても適用することができることは言うまでもない。
【００２５】
図１は本願発明にかかわるラップ盤１の概略構造を示す縦断面図であり、図２（ａ）は上定盤１９の底面図、図２（ｂ）は下定盤３１の平面図、図３（ａ）は本願発明にかかわるキャリア４１の回転機構を示す平面図、図３（ｂ）はキャリア４１の平面図、図４はラップ盤１の要部拡大縦断面図、図５（ａ）は本願発明にかかわるキャリア４１の変形例１を示す要部拡大斜視図、図５（ｂ）は要部拡大縦断面図、図６（ａ）は本願発明にかかわるキャリア４１の変形例２を示す要部拡大斜視図、図６（ｂ）は要部拡大縦断面図である。
【００２６】
図１に示すように、下方に向けて垂直に配置された主シリンダ１１のロッド１１ａの下端にサブシリンダ１２を直列に連結している。主シリンダ１１のロッド１１ａはサブシリンダ１２に連結され、主シリンダ１１とサブシリンダ１２はそれぞれ独立に伸縮動作可能である。主シリンダ１１は、ウェーハ３０に対するラッピングが終了した時点で、新たにラッピングすべきウェーハと交換するために、上定盤１９の上下動作を制御する。
【００２７】
一方、サブシリンダ１２は上定盤１９からウェーハ３０にかかる荷重をコントロールする働きを有し、常に上定盤１９を持ち上げる方向に力を印加する。サブシリンダ１２のロッド１２ａの下端には、外径１１００〜１４００ｍｍ程度の、円板形状をした吊り上げプレート１３を固定している。この吊り上げプレート１３の外周近傍には貫通穴１５ｃを穿設している。そして、この貫通穴１５ｃの上に座金１５ｂを載置して、その座金１５ｂ及び貫通穴１５ｃを通して上方からボルト１５ａを挿通している。
【００２８】
ボルト１５ａは、クロム−モリブデン鋼製であって円柱形状をなし、下端に雄ねじを有する。このボルト１５ａの下端の雄ねじは、上定盤１９に設けた雌ねじに螺合して上定盤１９を支える。
【００２９】
上定盤１９は外径１８００ｍｍ、内径７３０ｍｍの下面を平坦面とする厚肉の円筒形状をしており、重量は約１０００ｋｇである。なお、ラッピング効率を高めるためには、研磨砥粒３５の分布を均一にすることが重要であるため、上定盤１９の材質には球状黒鉛が均一に分散している球状黒鉛鋳鉄を用い、黒鉛を砥粒の保持サイトとして機能させている。
【００３０】
一方、下定盤３１の径方向に幅１００ｍｍ、周方向に長さ５００ｍｍ程度の大きさのアルミで作られた下定盤受け３２を、ブラケット２３上に固定する。下定盤受け３２は、放射状に１２個配設しており、この下定盤受け３２により下定盤３１を上定盤１９と平行に保持する。この下定盤３１の材質は上定盤１９と同様の理由から球状黒鉛鋳鉄であり、外径は１８００ｍｍである。
【００３１】
上定盤１９には砥粒３５を供給するためのスラリ供給穴３３が４５箇所設けられている。スラリ供給穴３３はビニルホース等により図示しないスラリ供給タンクに接続されている。スラリ供給タンクには、ラッピングの際に上定盤１９と下定盤３１に供給される水性または油性のスラリが貯蔵されている。このスラリ供給タンク内のスラリは、ラッピング時にスラリ供給穴３３を介して、ウェーハ３０と上定盤１９及び下定盤３１の間に供給されるようになっている。
【００３２】
スラリ供給タンク内に貯蔵されるスラリとしては、ラップスラリと呼ばれる、例えばアルミナ・ジルコニウム等の平均粒径１１〜１２μｍ程度の遊離砥粒と界面活性剤を含む水などの液体を混合した水溶性のスラリなどを用いることができる。なお、遊離砥粒の原料は酸化アルミニウムや、炭化珪素など様々な材料を使用することができる。
【００３３】
一方、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上下定盤１９，３１のラッピング面１９ａ，３１ａには砥粒３５を逃がすためのラッピング溝３４が格子状に設けられている。なお、ラッピング溝３４の幅は特に限定されないが、例えば１．５ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｍｍである。また、ラッピング溝３４とラッピング溝３４との間隔も特に限定されないが、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍである。更に、ラッピング溝３４の深さも特に限定されないが、例えば１８ｍｍ〜２５ｍｍ、好ましくは２５ｍｍである。
【００３４】
スラリ供給穴３３から上下定盤１９，３１の間に供給された砥粒３５は、このラッピング溝３４を介してウェーハ表面に供給されるようになっている。また、使用済みスラリ及びウェーハの研削屑はラッピング溝３４を介してラッピング面１９ａ，３１ａから排出されるようになっている。
【００３５】
一方、図３（ａ）はラップ盤１のキャリア回転機構を模式的に示した概略図である。図３（ａ）に示すように、上定盤１９と下定盤３１との間には直径６５０ｍｍ、厚さ７００〜７５０μｍ程度のキャリア４１を、下定盤３１の中心に設けられたサンギヤ４５を中心として５つ等間隔に配置する。各キャリア４１はＳＫ５工具鋼またはＳＵＳ等によりつくられ、板面に直径２００ｍｍのウェーハ３０を収容する直径２０１ｍｍの円形の装填穴４２を７個ずつ有する。
【００３６】
キャリア４１の外周にはプラネットギヤ４３を設けており、下定盤３１の中心に設けられたサンギヤ４５と噛合っている。このサンギヤ４５は不図示の駆動手段により、上定盤１９及び下定盤３１と独立して回転運動することを可能としている。
【００３７】
また、下定盤３１の周囲には、下定盤３１の外周部と一定の間隙を設けてインターナルギヤ４４が配置され、キャリア４１のプラネットギヤ４３と噛合っている。このインターナルギヤ４４は、サンギヤ４５と同心円状の内周面を備え、この内周面にギヤ部を設けている。このインターナルギヤ４４は不図示の駆動手段により、上定盤１９及び下定盤３１と独立して回転運動することを可能としている。
【００３８】
一方、図３（ｂ）に示すように、キャリア４１に設けられた７個の装填穴４２のうち１個はキャリア４１の中心に設けており、残りの６個は、その周囲を取り囲むようにそれぞれ６０°の間隔をあけて放射状に設けている。
【００３９】
図３および図４に示すように、キャリア４１にはウェーハ３０を収容する装填穴４２の外周に近接して砥粒抜き穴４６を穿設している。この砥粒抜き穴４６は装填穴４２に対し、円弧状に外周を取り囲むように６箇所穴開けされている。なお、図４に示すウェーハ３０と上定盤１９とキャリア４１とに挟まれた領域４７に過剰に巻き込んだ砥粒３５を下定盤側に抜くことができる位置であれば、砥粒抜き穴４６の位置はいかなる位置であっても構わない。
【００４０】
本実施の形態では、装填穴４２の外周に近接して２ｍｍの位置に幅５ｍｍの砥粒抜き穴４６を６個穿設している。なお、砥粒抜き穴４６の位置は特に限定されないが、図４に示す領域４７に巻き込まれた砥粒３５を下定盤側に逃がすという観点からは、装填穴４２の外周に可能な限り近接して穿設することが望ましい。
しかし、加工の容易性も考慮すると、装填穴４２の外周に近接して２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で穿設するのが好適である。また、砥粒抜き穴４６の幅も特に限定されないが、十分な砥粒３５を下定盤側に逃がすためには５ｍｍ〜８ｍｍとするのが好適である。
【００４１】
各砥粒抜き穴４６は装填穴４２の中心に対して４５°の中心角を有しており、各砥粒抜き穴４６同士の間隔は１０°の中心角を有している。なお、本実施の形態ではキャリア４１の強度を保つ観点から、砥粒抜き穴４６を上記位置に６箇所のみ設けたが、砥粒抜き穴４６の個数は特に限定されない。
【００４２】
なお、キャリア４１外周に近い位置には砥粒抜き穴４６を設けていないため、この位置での砥粒抜き穴４６同士の間隔は４０°の中心角を有している。キャリア４１外周に近い位置に砥粒抜き穴４６を設けていない理由は、キャリア４１外周近傍では、ウェーハ３０と上定盤１９とキャリア４１とに挟まれた領域４７に過剰に巻き込まれた砥粒３５は、遠心力により容易にキャリア４１外周から抜けていくため砥粒抜き穴４６を設ける必要性が薄いからである。但し、必要に応じてこの位置に砥粒抜き穴４６を設けることにより、領域４７に存在する砥粒３５の量を更に適正化することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では砥粒抜き穴４６の形状を円弧状としたが、砥粒抜き穴４６の形状はこれに限るものではなく、円形、矩形、その他の多角形などにすることもできる。また、領域４７に過剰に巻き込まれた砥粒３５を取り除くという砥粒抜き穴４６の効果と同様の効果を奏するものであれば、穴である必要もない。
【００４４】
すなわち、図５（ａ）の変形例１に示すように、キャリア４１の表面に装填穴４２の周囲を取り囲むように円形の凹部４１ａまたは凸部４１ｂを設けても良い。これにより、図５（ｂ）に示すように、ウェーハ３０の周囲の上定盤１９とキャリア４１との間に砥粒３５の逃げ４６ａができ、過剰な砥粒３５をこの逃げ４６ａから抜くことができる。そのため、砥粒抜き穴４６と同様の効果を奏することができる。なお、凹部４１ａ、凸部４１ｂは円形以外の形状であっても構わない。
【００４５】
また、図６（ａ）の変形例２に示すように、キャリア４１の装填穴４２の周囲を上下に波状になる様に変形させ、キャリア４１に窪み部４１ｃを設けても良い。これにより、図６（ｂ）に示すように、ウェーハ３０の周囲の上定盤１９とキャリア４１との間に砥粒３５の逃げ４６ｂができるため、砥粒抜き穴４６と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
次に、上記した構成を有するラップ盤１によって、ウェーハ３０をラッピングする方法について以下に説明する。
【００４７】
不図示の回転機構によって、図３（ａ）に示すサンギヤ４５およびインターナルギヤ４４の少なくとも何れか一方を回転させると、両ギヤによってキャリア４１に回転駆動が与えられる。キャリア４１はサンギヤ４５を中心に遊星歯車運動を行い、自転および公転する。キャリア４１の自転と公転の方向および回転速度はサンギヤ４５およびインターナルギヤ４４の回転数の比によって決まる。また、キャリア４１に設けられた装填穴４２はウェーハ３０の直径よりも大きいため、キャリア４１の運動に合わせてこの装填穴４２の中でウェーハ３０が自由に自転する。
【００４８】
一方、上定盤１９及び下定盤３１は不図示の駆動手段によって、互いに反対方向に回転するように駆動させる。これらの動作によりウェーハ３０と上定盤１９，下定盤３１が相対的にすべりあい、上定盤１９と下定盤３１との間に砥粒３５を混合したスラリを供給することにより、ウェーハ３０の表面を研磨する。砥粒３５は図示しない砥粒供給タンクから、図１に示す上定盤１９に設けられたスラリ供給穴３３を介して供給される。
【００４９】
スラリ供給穴３３から供給されたスラリに含まれる砥粒３５は、図４に示すように、上下定盤１９，３１とウェーハ３０とキャリア４１の隙間及び、ラッピング溝３４に流れる。なお、上下定盤１９，３１の間に供給された砥粒３５は、ラッピング溝３４を介してウェーハ３０表面に供給される。
【００５０】
砥粒３５は上定盤１９に設けられたスラリ供給穴３３を介して供給されるため、特にウェーハ３０と上定盤１９とキャリア４１とに挟まれた領域４７に多くの砥粒３５が供給される。しかし、キャリア４１には砥粒抜き穴４６が設けられているため、領域４７に過剰に存在する砥粒３５は、この砥粒抜き穴４６から下定盤側に流れる。
【００５１】
その結果、領域４７には適正な量の砥粒３５のみが存在することになり、ウェーハの外周部上面３０ａにおけるウェーハの過剰研磨を防止することができる。
【００５２】
また、下定盤側に流れた砥粒３５は、必要量を越えるとラッピング溝３４に流れるため、ウェーハ下面には適正な量の砥粒３５のみが供給される。
【００５３】
なお、使用済み砥粒３５及びウェーハ３０の研削屑はラッピング溝３４を介してラッピング面１９ａ，３１ａから排出される。
【００５４】
この研磨により、ウェーハ３０の上下面はそれぞれ３５μｍ程度研磨され、厚さが８５０μｍあったウェーハ３０は、厚さが７８０μｍとなる。なお、この研磨後のウェーハ３０の厚さ（７８０μｍ）は、キャリア４１の厚さ（７５０μｍ）よりも厚い。
【００５５】
このように、ウェーハ表面、特にウェーハ外周部上面３０ａにおいて保持される砥粒３５を好適な状態に維持しながらラッピングを行うことができる。そのため、ラップドウェーハの平坦度を向上させることが可能となる。
【００５６】
なお、上記実施の形態においては、図３（ｂ）に示すように、キャリア４１にはウェーハ３０を収容する７個の装填穴４２を設けているが、それ以上設けることも可能であり、それ以下、例えば１個のみ装填穴を設けることも可能である。
上記実施の形態においては装填穴４２をウェーハ３０の直径よりも大きい円形としているが、装填穴４２をウェーハ３０の直径と同一とすることも可能である。
その場合には、ウェーハ３０はキャリア４１の装填穴４２内で自転することなく、装填穴４２に固定された状態でキャリア４１とともに強制回転させられる。また、装填穴４２は円形に限られず楕円形など別の形状とすることも可能である。
【００５７】
更に、上記のラップ盤１においては、上定盤１９および下定盤３１が逆回転する例について説明したが、上定盤１９および下定盤３１を互いに同一方向に回転させてもよく、上下定盤１９，３１は回転させずにキャリア４１のみを回転させてもよい。
【００５８】
また、ウェーハの材質及び大きさに関しては、本願発明を実施するにあたり何ら制限は無く、現在製造されている口径のシリコン、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ等の半導体ウェーハは勿論のこと、将来製造可能となる非常に大きなウェーハに対しても本願発明を適用することができる。
【００５９】
このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ラップ盤の構造やキャリアの駆動方法などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００６０】
［実施データ］
従来のラップ盤を用いてウェーハをラッピングした場合と、本願発明を適用したラップ盤を用いてウェーハをラッピングした場合の効果について、以下に具体的に説明する。
【００６１】
ラッピングされたウェーハから所定寸法の４角形を複数サンプリングし、各サンプルについて、ウェーハ裏面を基準としてウェーハ表面の最高点から最低点までの距離を算出し、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を求めた。
【００６２】
その結果、従来のラップ盤を用いてラッピングしたウェーハの平坦度ＴＴＶは０．８７μｍであった。これに対して、本願発明を適用したラップ盤を用いてラッピングしたウェーハの平坦度ＴＴＶは０．６５μｍであった。ウェーハの平坦度（ＴＴＶ）の結果からは、従来のラップ盤を用いた場合に比し０．２２μｍ、すなわち約２５％の平坦度の向上が見られた。
【００６３】
次に、本願発明の前記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに記載する。
【００６４】
互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアの上面には前記砥粒を逃がすための逃げを備えることを特徴とするラップ盤である。
このように、キャリアの上面には砥粒を逃がすための逃げを備えることにより、ウェーハ外周部上面に過剰に存在する砥粒によるウェーハ外周部上面の過剰研磨を防止することができる。
【００６５】
互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアには、上面から下面に貫通する砥粒抜き穴を装填穴近傍にのみ備えることを特徴とするラップ盤である。
このように、キャリアの上面から下面に貫通する砥粒抜き穴を装填穴近傍にのみ備えることにより、ウェーハの外周部上面に過剰に存在する砥粒のみを下定盤側に抜き、ウェーハ外周部上面の平坦度を向上させることができる。
【００６６】
互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアには、キャリアの上面から下面に貫通する砥粒抜き穴を装填穴近傍に複数備えており、前記砥粒抜き穴と前記砥粒抜き穴との間隔が、キャリアの外周に近い部分では他の部分に比し広いことを特徴とするラップ盤である。
このように、キャリアの外周に近い部分では砥粒抜き穴を省略しても、キャリア外周近傍に存在する過剰な砥粒は遠心力により容易にキャリア外周から抜けていく。そのため過剰な砥粒を除去するという効果をほとんど減ずることなく、砥粒抜き穴に必要なスペースを減らすことができる。これにより、キャリアを大型化することなく砥粒抜き穴を穿設することができ、比較的容易に本願発明を従来のキャリアに適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本願発明のラップ盤によれば、ラッピング加工時に加工点に供給される砥粒の量を砥粒抜き穴の形状を利用して最適化し、加工点で過剰に巻き込まれる砥粒を下定盤側に抜き、ラップドウェーハの平坦度を向上させることが可能となる。
【００６８】
また、本願発明のラップ盤によれば、特にウェーハ外周上部の平坦度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかわるラップ盤の概略構造を示す縦断面図である。
【図２】図２（ａ）は上定盤の底面図、図２（ｂ）は下定盤の平面図である。
【図３】図３（ａ）は本願発明にかかわるラップ盤のキャリア回転機構を示す平面図、図３（ｂ）はキャリアの平面図である。
【図４】本願発明にかかわるラップ盤の要部拡大縦断面図である。
【図５】図５（ａ）は本願発明にかかわるキャリアの変形例１を示す要部拡大斜視図、図５（ｂ）は要部拡大縦断面図である。
【図６】図６（ａ）は本願発明にかかわるキャリアの変形例２を示す要部拡大斜視図、図６（ｂ）は要部拡大縦断面図である。
【図７】従来の一般的なラップ盤の概略構造を示す縦断面図である。
【図８】従来技術のラップ盤の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１…ラップ盤
１１…主シリンダ １１ａ…ロッド
１２…サブシリンダ １２ａ…ロッド
１３…吊り上げプレート
１５ａ…ボルト １５ｂ…座金 １５ｃ…貫通穴
１９…上定盤 １９ａ…ラッピング面
２３…ブラケット
３０…ウェーハ ３０ａ…ウェーハ外周部上面
３１…下定盤 ３１ａ…ラッピング面
３２…下定盤受け
３３…スラリ供給穴
３４…ラッピング溝
３５…砥粒
４１…キャリア 凹部…４１ａ 凸部…４１ｂ ４１ｃ…窪み部
４２…装填穴
４３…プラネットギヤ
４４…インターナルギヤ
４５…サンギヤ
４６…砥粒抜き穴 ４６ａ…逃げ ４６ｂ…逃げ
４７…領域
５０…ラップ盤
５７…上定盤
５８…下定盤
６０…キャリア。
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ウェーハの上下面をラッピングするラップ盤に関し、特に、ラッピング時にウェーハに供給される砥粒の量を適正化するラップ盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法について説明する。まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により単結晶の半導体インゴットを成長させる。成長した半導体インゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハに加工した後、面取り工程でウェーハ周縁部の面取り加工を行う。
【０００３】
その後、ラッピング工程により平坦化加工を行い、エッチング処理工程を経て、一次研磨、二次研磨した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理を施して鏡面ウェーハとする。
【０００４】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハの表面に回路を形成して半導体デバイスを作製するため、近年の高精度のデバイス作製では極めて高い平坦度が要求される。すなわち、ウェーハの表面平坦度が低いと、フォトリソグラフィ工程における露光時にレンズ焦点が部分的に合わなくなるため、回路の微細パターン形成が難しくなるという問題が生ずる。
【０００５】
一方、前述の半導体ウェーハのみならず液晶基板等の平坦面を有する被研磨材においても表面を平坦にすることが求められている。
【０００６】
ところが、通常スライスされたウェーハは厚さが必ずしも一定でなく、また、表面に凹凸があるため、これを取り除くべく前述のラッピング工程が行なわれる。図７は従来の一般的なラップ盤５０の概略構造を示す縦断面図であり、図８は従来技術のラップ盤の要部拡大縦断面図である。同図に基づいて一般的な半導体ウェーハのラッピング工程について説明する。
【０００７】
ラッピング工程に用いるラップ盤５０は、上方から見た場合に円環状をなす上定盤５７と下定盤５８を、図７に示すように互いの研磨面を対向させた状態で平行に保持し、その間にキャリア６０を配置している。キャリア６０は略円板状をなし、板面にウェーハ３０を収容する複数の貫通した装填穴を有する。そして、装填穴にウェーハ３０を収容した状態でキャリア６０を上定盤５７と下定盤５８に対して相対回転させると共に、砥粒を混合したスラリをキャリア６０の上面に供給し、上下定盤５７，５８とウェーハ３０との間に流しこむ。これにより、ウェーハ３０と上定盤５７及び下定盤５８が相対的にすべりあい、ウェーハ３０の表面が削り取られて研磨される。
【０００８】
一般にラップ盤は、キャリア６０の上面からスラリを供給するため、キャリア６０の下面、すなわち、ウェーハ３０の下面でスラリが不足し、ウェーハ３０の下面にスクラッチが発生するという問題があった。
【０００９】
これを解決すべく、例えば特開平１０―１８０６２３号公報に開示されているようにキャリア６０に穴をあけ、上定盤５７とキャリア６０との間にあるスラリを、キャリア６０の下面に供給し易くするラップ盤もある。このラップ盤によれば、下定盤側での砥粒不足を補い、ウェーハの下面に発生するスクラッチを防止することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来技術にかかわるラップ盤ではウェーハ研磨中において、図８に示すように、ウェーハ３０と上定盤５７とキャリア６０とに挟まれた破線で示す領域４７に、砥粒３５を過剰に巻き込んでいた。なお、図中矢印は上下定盤５７，５８とウェーハ３０、キャリア６０、砥粒３５の移動方向を示している。そのため、ウェーハ外周部上面３０ａにおける過剰な砥粒３５の集中により、ウェーハ外周部上面３０ａが過剰に研磨され、面ダレが発生するという問題があった。
【００１１】
すなわち、特開平１０―１８０６２３号公報に開示されているラップ盤では、単純に下定盤側での砥粒不足を補い、ウェーハの下面に発生するスクラッチを防止するための穴のみであり、様々な形状の穴がキャリアに加工されていたが、平坦度の向上を目的とした形状、寸法が決められていなかった。そのため、ウェーハ外周部上面３０ａにおいてウェーハが過剰に研磨されていた。
【００１２】
その一方、ウェーハ外周部上面３０ａにおける過剰な砥粒３５の集中を防止すべく、供給するスラリの量を単純に減らすと、ウェーハ表面にスクラッチが発生するという問題があった。
【００１３】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ラッピング加工時に加工点に供給される砥粒の量を最適化し、加工点で過剰に巻き込まれる砥粒を下定盤側に抜き、ウェーハ外周部上面の形状をよりフラットに近いものにすることができるラップ盤を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本出願に係る第１の発明は、互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアには、前記被加工物に供給された過剰な砥粒を除去する手段を備えることを特徴とするラップ盤である。
【００１５】
また、本出願に係る第２の発明は、前記除去する手段は、前記キャリアの上面から下面に貫通する砥粒抜き穴であることを特徴とする上記第１の発明に記載のラップ盤である。
【００１６】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記砥粒抜き穴は、前記装填穴の外周に近接して２〜１０ｍｍの範囲で設けられたものであることを特徴とする上記第２の発明に記載のラップ盤である。
【００１７】
また、本出願に係る第４の発明は、前記砥粒抜き穴は円弧状であることを特徴とする上記第２または第３の発明に記載のラップ盤である。
【００１８】
更に、本出願に係る第５の発明は、前記砥粒抜き穴の幅は５ｍｍ以上であることを特徴とする上記第２〜第４の発明の何れか１つに記載のラップ盤である。
【００１９】
また、本出願に係る第６の発明は、前記除去する手段は前記装填穴の周囲のキャリア部材を、上下に波状になる様に変形させた窪み部であることを特徴とする上記第１の発明に記載のラップ盤である。
【００２０】
更に、本出願に係る第７の発明は、互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアの表面に凹部または凸部が設けられていることを特徴とするラップ盤である。
【００２１】
また、本出願に係る第８の発明は、前記凹部または凸部は、前記装填穴の外周を取り囲むように設けられていることを特徴とする上記第７の発明に記載のラップ盤である。
【００２２】
更に、本出願に係る第９の発明は、前記被加工物は、薄板状体であることを特徴とする上記第１〜８の発明の何れか１つに記載のラップ盤である。
【００２３】
また、本出願に係る第１０の発明は、前記被加工物は、シリコンウェーハであることを特徴とする上記第１〜８の発明の何れか１つに記載のラップ盤である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。但し、以下の実施の形態に記載される構成部品の材質、寸法、形状、相対的位置などは特に限定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また、以下の実施の形態において、具体例としてシリコンウェーハを研磨する場合について説明しているが、本願発明はこれのみに限定されるものではなく、各種半導体基板や液晶ガラス基板等の薄板状体に対しても適用することができることは言うまでもない。
【００２５】
図１は本願発明にかかわるラップ盤１の概略構造を示す縦断面図であり、図２（ａ）は上定盤１９の底面図、図２（ｂ）は下定盤３１の平面図、図３（ａ）は本願発明にかかわるキャリア４１の回転機構を示す平面図、図３（ｂ）はキャリア４１の平面図、図４はラップ盤１の要部拡大縦断面図、図５（ａ）は本願発明にかかわるキャリア４１の変形例１を示す要部拡大斜視図、図５（ｂ）は要部拡大縦断面図、図６（ａ）は本願発明にかかわるキャリア４１の変形例２を示す要部拡大斜視図、図６（ｂ）は要部拡大縦断面図である。
【００２６】
図１に示すように、下方に向けて垂直に配置された主シリンダ１１のロッド１１ａの下端にサブシリンダ１２を直列に連結している。主シリンダ１１のロッド１１ａはサブシリンダ１２に連結され、主シリンダ１１とサブシリンダ１２はそれぞれ独立に伸縮動作可能である。主シリンダ１１は、ウェーハ３０に対するラッピングが終了した時点で、新たにラッピングすべきウェーハと交換するために、上定盤１９の上下動作を制御する。
【００２７】
一方、サブシリンダ１２は上定盤１９からウェーハ３０にかかる荷重をコントロールする働きを有し、常に上定盤１９を持ち上げる方向に力を印加する。サブシリンダ１２のロッド１２ａの下端には、外径１１００〜１４００ｍｍ程度の、円板形状をした吊り上げプレート１３を固定している。この吊り上げプレート１３の外周近傍には貫通穴１５ｃを穿設している。そして、この貫通穴１５ｃの上に座金１５ｂを載置して、その座金１５ｂ及び貫通穴１５ｃを通して上方からボルト１５ａを挿通している。
【００２８】
ボルト１５ａは、クロム−モリブデン鋼製であって円柱形状をなし、下端に雄ねじを有する。このボルト１５ａの下端の雄ねじは、上定盤１９に設けた雌ねじに螺合して上定盤１９を支える。
【００２９】
上定盤１９は外径１８００ｍｍ、内径７３０ｍｍの下面を平坦面とする厚肉の円筒形状をしており、重量は約１０００ｋｇである。なお、ラッピング効率を高めるためには、研磨砥粒３５の分布を均一にすることが重要であるため、上定盤１９の材質には球状黒鉛が均一に分散している球状黒鉛鋳鉄を用い、黒鉛を砥粒の保持サイトとして機能させている。
【００３０】
一方、下定盤３１の径方向に幅１００ｍｍ、周方向に長さ５００ｍｍ程度の大きさのアルミで作られた下定盤受け３２を、ブラケット２３上に固定する。下定盤受け３２は、放射状に１２個配設しており、この下定盤受け３２により下定盤３１を上定盤１９と平行に保持する。この下定盤３１の材質は上定盤１９と同様の理由から球状黒鉛鋳鉄であり、外径は１８００ｍｍである。
【００３１】
上定盤１９には砥粒３５を供給するためのスラリ供給穴３３が４５箇所設けられている。スラリ供給穴３３はビニルホース等により図示しないスラリ供給タンクに接続されている。スラリ供給タンクには、ラッピングの際に上定盤１９と下定盤３１に供給される水性または油性のスラリが貯蔵されている。このスラリ供給タンク内のスラリは、ラッピング時にスラリ供給穴３３を介して、ウェーハ３０と上定盤１９及び下定盤３１の間に供給されるようになっている。
【００３２】
スラリ供給タンク内に貯蔵されるスラリとしては、ラップスラリと呼ばれる、例えばアルミナ・ジルコニウム等の平均粒径１１〜１２μｍ程度の遊離砥粒と界面活性剤を含む水などの液体を混合した水溶性のスラリなどを用いることができる。なお、遊離砥粒の原料は酸化アルミニウムや、炭化珪素など様々な材料を使用することができる。
【００３３】
一方、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上下定盤１９，３１のラッピング面１９ａ，３１ａには砥粒３５を逃がすためのラッピング溝３４が格子状に設けられている。なお、ラッピング溝３４の幅は特に限定されないが、例えば１．５ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｍｍである。また、ラッピング溝３４とラッピング溝３４との間隔も特に限定されないが、例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは３０ｍｍである。更に、ラッピング溝３４の深さも特に限定されないが、例えば１８ｍｍ〜２５ｍｍ、好ましくは２５ｍｍである。
【００３４】
スラリ供給穴３３から上下定盤１９，３１の間に供給された砥粒３５は、このラッピング溝３４を介してウェーハ表面に供給されるようになっている。また、使用済みスラリ及びウェーハの研削屑はラッピング溝３４を介してラッピング面１９ａ，３１ａから排出されるようになっている。
【００３５】
一方、図３（ａ）はラップ盤１のキャリア回転機構を模式的に示した概略図である。図３（ａ）に示すように、上定盤１９と下定盤３１との間には直径６５０ｍｍ、厚さ７００〜７５０μｍ程度のキャリア４１を、下定盤３１の中心に設けられたサンギヤ４５を中心として５つ等間隔に配置する。各キャリア４１はＳＫ５工具鋼またはＳＵＳ等によりつくられ、板面に直径２００ｍｍのウェーハ３０を収容する直径２０１ｍｍの円形の装填穴４２を７個ずつ有する。
【００３６】
キャリア４１の外周にはプラネットギヤ４３を設けており、下定盤３１の中心に設けられたサンギヤ４５と噛合っている。このサンギヤ４５は不図示の駆動手段により、上定盤１９及び下定盤３１と独立して回転運動することを可能としている。
【００３７】
また、下定盤３１の周囲には、下定盤３１の外周部と一定の間隙を設けてインターナルギヤ４４が配置され、キャリア４１のプラネットギヤ４３と噛合っている。このインターナルギヤ４４は、サンギヤ４５と同心円状の内周面を備え、この内周面にギヤ部を設けている。このインターナルギヤ４４は不図示の駆動手段により、上定盤１９及び下定盤３１と独立して回転運動することを可能としている。
【００３８】
一方、図３（ｂ）に示すように、キャリア４１に設けられた７個の装填穴４２のうち１個はキャリア４１の中心に設けており、残りの６個は、その周囲を取り囲むようにそれぞれ６０°の間隔をあけて放射状に設けている。
【００３９】
図３および図４に示すように、キャリア４１にはウェーハ３０を収容する装填穴４２の外周に近接して砥粒抜き穴４６を穿設している。この砥粒抜き穴４６は装填穴４２に対し、円弧状に外周を取り囲むように６箇所穴開けされている。なお、図４に示すウェーハ３０と上定盤１９とキャリア４１とに挟まれた領域４７に過剰に巻き込んだ砥粒３５を下定盤側に抜くことができる位置であれば、砥粒抜き穴４６の位置はいかなる位置であっても構わない。
【００４０】
本実施の形態では、装填穴４２の外周に近接して２ｍｍの位置に幅５ｍｍの砥粒抜き穴４６を６個穿設している。なお、砥粒抜き穴４６の位置は特に限定されないが、図４に示す領域４７に巻き込まれた砥粒３５を下定盤側に逃がすという観点からは、装填穴４２の外周に可能な限り近接して穿設することが望ましい。
しかし、加工の容易性も考慮すると、装填穴４２の外周に近接して２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で穿設するのが好適である。また、砥粒抜き穴４６の幅も特に限定されないが、十分な砥粒３５を下定盤側に逃がすためには５ｍｍ〜８ｍｍとするのが好適である。
【００４１】
各砥粒抜き穴４６は装填穴４２の中心に対して４５°の中心角を有しており、各砥粒抜き穴４６同士の間隔は１０°の中心角を有している。なお、本実施の形態ではキャリア４１の強度を保つ観点から、砥粒抜き穴４６を上記位置に６箇所のみ設けたが、砥粒抜き穴４６の個数は特に限定されない。
【００４２】
なお、キャリア４１外周に近い位置には砥粒抜き穴４６を設けていないため、この位置での砥粒抜き穴４６同士の間隔は４０°の中心角を有している。キャリア４１外周に近い位置に砥粒抜き穴４６を設けていない理由は、キャリア４１外周近傍では、ウェーハ３０と上定盤１９とキャリア４１とに挟まれた領域４７に過剰に巻き込まれた砥粒３５は、遠心力により容易にキャリア４１外周から抜けていくため砥粒抜き穴４６を設ける必要性が薄いからである。但し、必要に応じてこの位置に砥粒抜き穴４６を設けることにより、領域４７に存在する砥粒３５の量を更に適正化することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では砥粒抜き穴４６の形状を円弧状としたが、砥粒抜き穴４６の形状はこれに限るものではなく、円形、矩形、その他の多角形などにすることもできる。また、領域４７に過剰に巻き込まれた砥粒３５を取り除くという砥粒抜き穴４６の効果と同様の効果を奏するものであれば、穴である必要もない。
【００４４】
すなわち、図５（ａ）の変形例１に示すように、キャリア４１の表面に装填穴４２の周囲を取り囲むように円形の凹部４１ａまたは凸部４１ｂを設けても良い。これにより、図５（ｂ）に示すように、ウェーハ３０の周囲の上定盤１９とキャリア４１との間に砥粒３５の逃げ４６ａができ、過剰な砥粒３５をこの逃げ４６ａから抜くことができる。そのため、砥粒抜き穴４６と同様の効果を奏することができる。なお、凹部４１ａ、凸部４１ｂは円形以外の形状であっても構わない。
【００４５】
また、図６（ａ）の変形例２に示すように、キャリア４１の装填穴４２の周囲を上下に波状になる様に変形させ、キャリア４１に窪み部４１ｃを設けても良い。これにより、図６（ｂ）に示すように、ウェーハ３０の周囲の上定盤１９とキャリア４１との間に砥粒３５の逃げ４６ｂができるため、砥粒抜き穴４６と同様の効果を奏することができる。
【００４６】
次に、上記した構成を有するラップ盤１によって、ウェーハ３０をラッピングする方法について以下に説明する。
【００４７】
不図示の回転機構によって、図３（ａ）に示すサンギヤ４５およびインターナルギヤ４４の少なくとも何れか一方を回転させると、両ギヤによってキャリア４１に回転駆動が与えられる。キャリア４１はサンギヤ４５を中心に遊星歯車運動を行い、自転および公転する。キャリア４１の自転と公転の方向および回転速度はサンギヤ４５およびインターナルギヤ４４の回転数の比によって決まる。また、キャリア４１に設けられた装填穴４２はウェーハ３０の直径よりも大きいため、キャリア４１の運動に合わせてこの装填穴４２の中でウェーハ３０が自由に自転する。
【００４８】
一方、上定盤１９及び下定盤３１は不図示の駆動手段によって、互いに反対方向に回転するように駆動させる。これらの動作によりウェーハ３０と上定盤１９，下定盤３１が相対的にすべりあい、上定盤１９と下定盤３１との間に砥粒３５を混合したスラリを供給することにより、ウェーハ３０の表面を研磨する。砥粒３５は図示しない砥粒供給タンクから、図１に示す上定盤１９に設けられたスラリ供給穴３３を介して供給される。
【００４９】
スラリ供給穴３３から供給されたスラリに含まれる砥粒３５は、図４に示すように、上下定盤１９，３１とウェーハ３０とキャリア４１の隙間及び、ラッピング溝３４に流れる。なお、上下定盤１９，３１の間に供給された砥粒３５は、ラッピング溝３４を介してウェーハ３０表面に供給される。
【００５０】
砥粒３５は上定盤１９に設けられたスラリ供給穴３３を介して供給されるため、特にウェーハ３０と上定盤１９とキャリア４１とに挟まれた領域４７に多くの砥粒３５が供給される。しかし、キャリア４１には砥粒抜き穴４６が設けられているため、領域４７に過剰に存在する砥粒３５は、この砥粒抜き穴４６から下定盤側に流れる。
【００５１】
その結果、領域４７には適正な量の砥粒３５のみが存在することになり、ウェーハの外周部上面３０ａにおけるウェーハの過剰研磨を防止することができる。
【００５２】
また、下定盤側に流れた砥粒３５は、必要量を越えるとラッピング溝３４に流れるため、ウェーハ下面には適正な量の砥粒３５のみが供給される。
【００５３】
なお、使用済み砥粒３５及びウェーハ３０の研削屑はラッピング溝３４を介してラッピング面１９ａ，３１ａから排出される。
【００５４】
この研磨により、ウェーハ３０の上下面はそれぞれ３５μｍ程度研磨され、厚さが８５０μｍあったウェーハ３０は、厚さが７８０μｍとなる。なお、この研磨後のウェーハ３０の厚さ（７８０μｍ）は、キャリア４１の厚さ（７５０μｍ）よりも厚い。
【００５５】
このように、ウェーハ表面、特にウェーハ外周部上面３０ａにおいて保持される砥粒３５を好適な状態に維持しながらラッピングを行うことができる。そのため、ラップドウェーハの平坦度を向上させることが可能となる。
【００５６】
なお、上記実施の形態においては、図３（ｂ）に示すように、キャリア４１にはウェーハ３０を収容する７個の装填穴４２を設けているが、それ以上設けることも可能であり、それ以下、例えば１個のみ装填穴を設けることも可能である。
上記実施の形態においては装填穴４２をウェーハ３０の直径よりも大きい円形としているが、装填穴４２をウェーハ３０の直径と同一とすることも可能である。
その場合には、ウェーハ３０はキャリア４１の装填穴４２内で自転することなく、装填穴４２に固定された状態でキャリア４１とともに強制回転させられる。また、装填穴４２は円形に限られず楕円形など別の形状とすることも可能である。
【００５７】
更に、上記のラップ盤１においては、上定盤１９および下定盤３１が逆回転する例について説明したが、上定盤１９および下定盤３１を互いに同一方向に回転させてもよく、上下定盤１９，３１は回転させずにキャリア４１のみを回転させてもよい。
【００５８】
また、ウェーハの材質及び大きさに関しては、本願発明を実施するにあたり何ら制限は無く、現在製造されている口径のシリコン、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ等の半導体ウェーハは勿論のこと、将来製造可能となる非常に大きなウェーハに対しても本願発明を適用することができる。
【００５９】
このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ラップ盤の構造やキャリアの駆動方法などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００６０】
［実施データ］
従来のラップ盤を用いてウェーハをラッピングした場合と、本願発明を適用したラップ盤を用いてウェーハをラッピングした場合の効果について、以下に具体的に説明する。
【００６１】
ラッピングされたウェーハから所定寸法の４角形を複数サンプリングし、各サンプルについて、ウェーハ裏面を基準としてウェーハ表面の最高点から最低点までの距離を算出し、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を求めた。
【００６２】
その結果、従来のラップ盤を用いてラッピングしたウェーハの平坦度ＴＴＶは０．８７μｍであった。これに対して、本願発明を適用したラップ盤を用いてラッピングしたウェーハの平坦度ＴＴＶは０．６５μｍであった。ウェーハの平坦度（ＴＴＶ）の結果からは、従来のラップ盤を用いた場合に比し０．２２μｍ、すなわち約２５％の平坦度の向上が見られた。
【００６３】
次に、本願発明の前記実施の形態から把握できる請求項以外の技術的思想を、その効果とともに記載する。
【００６４】
互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアの上面には前記砥粒を逃がすための逃げを備えることを特徴とするラップ盤である。
このように、キャリアの上面には砥粒を逃がすための逃げを備えることにより、ウェーハ外周部上面に過剰に存在する砥粒によるウェーハ外周部上面の過剰研磨を防止することができる。
【００６５】
互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアには、上面から下面に貫通する砥粒抜き穴を装填穴近傍にのみ備えることを特徴とするラップ盤である。
このように、キャリアの上面から下面に貫通する砥粒抜き穴を装填穴近傍にのみ備えることにより、ウェーハの外周部上面に過剰に存在する砥粒のみを下定盤側に抜き、ウェーハ外周部上面の平坦度を向上させることができる。
【００６６】
互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアには、キャリアの上面から下面に貫通する砥粒抜き穴を装填穴近傍に複数備えており、前記砥粒抜き穴と前記砥粒抜き穴との間隔が、キャリアの外周に近い部分では他の部分に比し広いことを特徴とするラップ盤である。
このように、キャリアの外周に近い部分では砥粒抜き穴を省略しても、キャリア外周近傍に存在する過剰な砥粒は遠心力により容易にキャリア外周から抜けていく。そのため過剰な砥粒を除去するという効果をほとんど減ずることなく、砥粒抜き穴に必要なスペースを減らすことができる。これにより、キャリアを大型化することなく砥粒抜き穴を穿設することができ、比較的容易に本願発明を従来のキャリアに適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本願発明のラップ盤によれば、ラッピング加工時に加工点に供給される砥粒の量を砥粒抜き穴の形状を利用して最適化し、加工点で過剰に巻き込まれる砥粒を下定盤側に抜き、ラップドウェーハの平坦度を向上させることが可能となる。
【００６８】
また、本願発明のラップ盤によれば、特にウェーハ外周上部の平坦度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかわるラップ盤の概略構造を示す縦断面図である。
【図２】図２（ａ）は上定盤の底面図、図２（ｂ）は下定盤の平面図である。
【図３】図３（ａ）は本願発明にかかわるラップ盤のキャリア回転機構を示す平面図、図３（ｂ）はキャリアの平面図である。
【図４】本願発明にかかわるラップ盤の要部拡大縦断面図である。
【図５】図５（ａ）は本願発明にかかわるキャリアの変形例１を示す要部拡大斜視図、図５（ｂ）は要部拡大縦断面図である。
【図６】図６（ａ）は本願発明にかかわるキャリアの変形例２を示す要部拡大斜視図、図６（ｂ）は要部拡大縦断面図である。
【図７】従来の一般的なラップ盤の概略構造を示す縦断面図である。
【図８】従来技術のラップ盤の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１…ラップ盤
１１…主シリンダ １１ａ…ロッド
１２…サブシリンダ １２ａ…ロッド
１３…吊り上げプレート
１５ａ…ボルト １５ｂ…座金 １５ｃ…貫通穴
１９…上定盤 １９ａ…ラッピング面
２３…ブラケット
３０…ウェーハ ３０ａ…ウェーハ外周部上面
３１…下定盤 ３１ａ…ラッピング面
３２…下定盤受け
３３…スラリ供給穴
３４…ラッピング溝
３５…砥粒
４１…キャリア 凹部…４１ａ 凸部…４１ｂ ４１ｃ…窪み部
４２…装填穴
４３…プラネットギヤ
４４…インターナルギヤ
４５…サンギヤ
４６…砥粒抜き穴 ４６ａ…逃げ ４６ｂ…逃げ
４７…領域
５０…ラップ盤
５７…上定盤
５８…下定盤
６０…キャリア。
Claims (10)
- 互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、
前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアには、前記被加工物に供給された過剰な砥粒を除去する手段を備えることを特徴とするラップ盤。 - 前記除去する手段は、前記キャリアの上面から下面に貫通する砥粒抜き穴であることを特徴とする請求項１に記載のラップ盤。
- 前記砥粒抜き穴は、前記装填穴の外周に近接して２〜１０ｍｍの範囲で設けられたものであることを特徴とする請求項２に記載のラップ盤。
- 前記砥粒抜き穴は円弧状であることを特徴とする請求項２または３に記載のラップ盤。
- 前記砥粒抜き穴の幅は５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２〜４の何れか１つに記載のラップ盤。
- 前記除去する手段は前記装填穴の周囲のキャリア部材を、上下に波状になる様に変形させた窪み部であることを特徴とする請求項１に記載のラップ盤。
- 互いに平行に対向するように配置された上定盤および下定盤と、
前記上定盤と前記下定盤との間に配置され、被加工物を保持する装填穴を備えるキャリアと、を備え、前記被加工物に砥粒の含まれたスラリが供給されるラップ盤において、前記キャリアの表面に凹部または凸部が設けられていることを特徴とするラップ盤。 - 前記凹部または凸部は、前記装填穴の外周を取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項７に記載のラップ盤。
- 前記被加工物は、薄板状体であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載のラップ盤。
- 前記被加工物は、シリコンウェーハであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載のラップ盤。
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