JP2004343012A

JP2004343012A - 半導体基板の貼付治具

Info

Publication number: JP2004343012A
Application number: JP2003140920A
Authority: JP
Inventors: Takao Sakamoto; 多可雄坂本; Masayoshi Saito; 政義斎藤
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】ナノトポグラフィに対応しつつ高平坦化が図れる半導体基板の貼付治具を提供する。
【解決手段】半導体基板の貼付治具１は、接着剤を塗布した半導体基板Ｗを貼付プレート１８に接着させるときに半導体基板Ｗの加圧面方向を凸状とし、凸状の頂部の高さが１０μｍ以上２０μｍ未満である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体基板の貼付治具に係わり、特にその形状を改良した半導体基板の貼付治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体基板は、単結晶インゴットをスライスし、ラッピングまたは研削を行い、表裏面をケミカルポリッシュ処理して製造される。このケミカルポリッシュ処理において、半導体基板の研磨面をセラミックス製の貼付治具に吸着・支持し、研磨面の裏面に接着剤を薄く均一に回転塗布してから反転して、所定の温度に熱したセラミックス製の貼付プレートに接着する。その後、半導体基板全面をエアースタンプで押し付け貼付プレートとの密着性を増加させた後冷却し、研磨装置により半導体基板表面を鏡面研磨する。
【０００３】
しかし、半導体基板を貼付プレートに接着する際、貼付治具の形状が半導体基板に転写され、ナノトポグラフィおよび平坦度に影響を及ぼすことが確認されている。これは、貼付プレートに半導体基板を接着する際、工程後段のスタンプ工程時の面圧より、高い圧力で接着された箇所が、スタンプ後も均されず残ってしまうことに起因する。接着時の圧力をスタンプ時の圧力より低くすると、接着不足で半導体基板が貼付プレート上で滑ったり、エアーを巻込み易くなり、その後のスタンプ等で半導体基板全面に圧力を加えてもエアーが抜けきれず、鏡面研磨後の半導体基板の平坦性を損ねる。
【０００４】
このため、半導体基板を貼付プレートに接着する際の圧力には適正範囲があり、これをスタンプ時の圧力と共に調整するのは、非常に困難な作業となる。近年ではナノトポグラフィ対策として接着剤の厚みを厚くする傾向があるが、この貼付治具跡は、接着剤の厚みが厚い程、より顕著に転写されるうえに、近年の高平坦化対応に相反する。従って、半導体基板を貼付プレートに反転・接着する際の貼付治具の形状適正化は、半導体基板の高平坦化およびナノトポグラフィに対応する上で必要となっている。
【０００５】
なお、半導体基板の平坦度の向上を図るために、基板保持部材の形状を変更し、基板の被接着面の高低差（頂部高さ）２０〜１０００μｍにした半導体基板の研磨装置が提案されている（特許文献１）。しかし、この特許文献１に記載の貼付プレートでは、半導体基板に局部的に大きな貼付圧を受けることに起因して、その部分の接着剤層が薄くなり、ナノトポグラフィにおいて貼付治具跡が生じる問題が残る。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１７９５７８号公報（段落［００２１］、図３（ｂ））
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ナノトポグラフィに対応しつつ高平坦化が図れる半導体基板の貼付治具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、半導体基板を貼付プレートに貼付けるのに用いられる半導体基板貼付装置の貼付治具において、接着剤を塗布した半導体基板を貼付プレートに接着させるときに半導体基板の加圧面方向を凸状とし、凸状の頂部の高さが１０μｍ以上２０μｍ未満であることを特徴とする半導体基板の貼付治具が提供される。これにより、ナノトポグラフィに対応しつつ高平坦化が図れる半導体基板の貼付治具が実現される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる半導体基板の貼付治具の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態の半導体基板の貼付治具が組込まれた半導体基板貼付装置の概念図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明に係わる半導体基板の貼付治具１が組込まれる半導体基板貼付装置１１は、側面視Ｌ字状の支柱１２と、この支柱１２から水平方向に延びる反転支持部材１３と、この反転支持部材１３の一端近傍に設けられた貼付治具１と、この貼付治具１を進退軸１４を介して進退させる加圧シリンダ１５を有している。また、反転支持部材１３の他端には反転用モータ１６が取付けられており、この反転用モータ１６を駆動させることにより、反転支持部材１３を介して貼付治具１の加圧面１ａを適宜上方あるいはテーブル１７に載置され半導体基板Ｗが貼付けられるセラミックス製の貼付プレート１８が存在する下方に向けることができるようになっている。
【００１２】
図１乃至図３に示すように、本貼付治具１は、加圧面１ａが凸状の側面視扁平円弧状をなす。
【００１３】
図１に示す半導体基板貼付装置１１を用い、半導体基板を貼付プレートに接着する際、エアーを巻込まないためには、この半導体基板の中心部から貼付プレートに接触することが重要であり、半導体基板の中心部から貼付プレートに接触できる貼付治具の形状としては、加圧面が半径方向および直径方向ともに凸形状、すなわち、側面視扁平円弧状が好ましい。
【００１４】
貼付治具が凹形状でも受ける研磨フレート側の形状がそれより大きな凸形状であれば半導体基板の中心部から貼付プレートに接触できるが、貼付プレートは鏡面研磨時に平坦形形状となるよう膨張率を考慮して若干凹形状とするのが一般的であるため、受ける側の貼付プレート形状を考慮すると、貼付治具は凸形状が最適となる。但し、凸形状が高すぎても、貼付治具の形状が半導体基板に転写される。これは、半導体基板を貼付プレートに接着するために、貼付治具により一定量の荷重を半導体基板に加え、このとき接触面にかかる点荷重（面圧）が、接着工程後段の半導体基板全面にかけるスタンピング工程でのスタンプ圧より大きくなった場合、半導体基板を介して接着剤層の貼付治具荷重がかかる面積分薄くなり、半導体基板の平坦性は損なわれる。この面圧は、荷重と接触面積により決定されるが、荷重が一定量である場合、半導体基板と研磨ブレートとの接触面積すなわち貼付治具の形状の凸量で決定される。
【００１５】
この凸状の頂部の高さが１０μｍ以上２０μｍ未満であるのが好ましい。
【００１６】
頂部の高さが１０μｍ未満であると、研磨後、エアー残りに起因する窪みが半導体基板の中央部に発生し、２０μｍ以上であると、局部的に大きな貼付圧を受けることに起因して、その部分の接着剤層が薄くなり、ナノトポグラフィにおいて貼付治具跡が生じる。
【００１７】
また、加圧面１ａには、リング形状で複数の真空吸着用吸着溝１ｂが設けられ、さらに、この吸着溝１ｂには等間隔で多数の細孔１ｃが多数設けられ、半導体基板貼付装置１１に設けられた真空装置（図示せず）に接続されて、加圧面１ａに載置された半導体基板を吸着し固定するようになっている。
【００１８】
次に本発明に係わる半導体基板の貼付治具が組込まれた半導体基板貼付装置を用いた半導体基板の貼付方法について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本貼付治具１を上方に向け、洗浄乾燥された半導体基板Ｗを貼付治具１の加圧面１ａに載置し、真空吸着する（吸着工程）。しかる後、スピン塗布法により例えば１．５〜２．５μｍ程度にワックスを塗布し、塗布したワックスに赤外線を照射して溶媒を除去する。
【００２０】
さらに、反転用モータ１６を駆動させて、反転支持部材１３を介して貼付治具１の半導体基板Ｗが吸着された加圧面１ａを反転させ、貼付プレート１８がある下方に向けさせる。
【００２１】
図４（ａ）に示すように、反転後、加圧シリンダ１５を作動させて、進退軸１４を介して貼付治具１を降下させ、貼付プレート１８に当接させる（当接工程）。一方、貼付プレート１８は前工程で表面に付着したワックス等が除去され、さらに、洗浄、乾燥され、予め十分加熱され、ワックスの融点以上の高温になっている。
【００２２】
図４（ｂ）に示すように、この状態でさらに貼付治具１を降下させて貼付治具１を介して加圧面１ａで半導体基板Ｗを加圧し、貼付プレート１８に押付け、半導体基板Ｗが貼付プレート１８に接着される（スタンピング工程）。
【００２３】
貼付プレートへの半導体基板の接着が完了したら加圧しながら冷却することで、半導体基板相互間の接着層の厚さを均一にするとともにワックスを固化させる。
【００２４】
半導体基板の接着が完了した後、ミラーポリッシングを行い、半導体基板は研磨される。
【００２５】
上記接着工程では、貼付治具１の加圧面１ａは、凸状の側面視扁平円弧状をなしているので、当接時、この半導体基板の中心部から貼付プレートに接触するので、スタンピング工程時の面圧より低い圧力で貼付けを行えて、貼付治具荷重がかかる面積分の接着剤層が薄くなるのが防がれ、平坦化が実現し、また、ワックスと貼付プレート間にエアーを巻き込むことなく、さらに、加圧面の凸形状が低いので、半導体基板が滑らない接着が可能となり、また接着時の貼付プレートとの接触面積を大きくすることで、かかる面圧を低くすることができる。
【００２６】
また、スタンピング工程では、加圧面１ａの凸状の頂点の高さが、１０μｍ以上２０μｍ未満であるので、エアー残りに起因する窪みが半導体基板の中央部に発生することがなく、また、局部的に大きな貼付圧を受けることに起因して、その部分の接着剤層が薄くなり、ナノトポグラフィにおいて貼付治具跡が生じることがない。
【００２７】
また、研磨後、エアー残りに起因し窪みが半導体基板の中央部に発生することなく、さらに、局部的に大きな貼付圧を受けることに起因しナノトポグラフィにおいて貼付治具跡が生じることがなく、平坦な研磨半導体基板が得られる。
【００２８】
上記のように本実施形態によれば、ナノトポグラフィに対応しつつ高平坦化が図れる半導体基板の貼付治具が実現される。
【００２９】
なお、本実施形態では、貼付治具に真空チャックにより半導体基板を吸着保持したが、本発明は真空チャックに限定されるものではなく、ワックスによって保持してもよく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３０】
【実施例】
本発明に係わる貼付治具（実施例：頂部高さ１５μｍ）を用いて、半導体基板を貼付プレートに接着し、研磨後、半導体基板の平坦度を調べ、本発明の条件外の貼付治具（比較例１：５μｍ、比較例２：３０μｍ）を用いた場合と比較した。
【００３１】
結果を図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す。
【００３２】
図５（ａ）からもわかるように、実施例の半導体基板全面を平坦に研磨でき、ナノトポグラフィにおいても貼付治具の反転跡は見とめられなかった。これに対して、図５（ｂ）からもわかるように、頂部高さが５μｍの比較例１では、エアーの巻き込みに起因すると思われる窪みが中央部に発生した。また、図５（ｃ）からもわかるように、頂部高さが３０μｍの比較例２では、平坦度に対しては貼付治具の形状の転写の影響は認められないが、ナノトポグラフィに対しては貼付治具の形状の転写の影響による悪化が認められる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係わる半導体基板の貼付治具によれば、ナノトポグラフィに対応しつつ高平坦化が図れる半導体基板の貼付治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる半導体基板の貼付治具が組込まれた半導体基板貼付装置の概念図。
【図２】本発明に係わる半導体基板の貼付治具の側断面図。
【図３】本発明に係わる半導体基板の貼付治具の平面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明に係わる半導体基板の貼付治具の使用状態を示す概念図。
【図５】本発明に係わる半導体基板の貼付治具（（ａ）及び比較例（（ｂ）、（ｃ））を用いた半導体基板の研磨状態を示す試験結果図。
【符号の説明】
１貼付治具
１ａ加圧面

Claims

半導体基板を貼付プレートに貼付けるのに用いられる半導体基板貼付装置の貼付治具において、接着剤を塗布した半導体基板を貼付プレートに接着させるときに半導体基板の加圧面方向を凸状とし、凸状の頂部の高さが１０μｍ以上２０μｍ未満であることを特徴とする半導体基板の貼付治具。