JP2005131744A

JP2005131744A - 高平坦度酸化物ウエハの製造方法

Info

Publication number: JP2005131744A
Application number: JP2003371054A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nishimura; 裕介西村
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】局所的な窪みがなく、高平坦度な酸化物ウエハの製造方法を提供する。
【解決手段】酸化物ウエハ２と貼付けプレート１との間に水が介在する状態で、貼付けプレートに貼り付けた酸化物ウエハを、定盤の上に貼り付けた研磨布に載置し、該酸化物ウエハの研磨面を研磨布に一定の圧力で当接しつつ、研磨液を供給しながら、前記定盤を回転させることにより、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する高平坦度酸化物ウエハの製造方法において、酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に介在する水が、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する間、気泡を含まない状態に常に保持されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化物ウエハの製造方法、特に、該ウエハのワックスレス鏡面研磨加工に関する。

ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）といった酸化物ウエハの主用途である表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタは、携帯電話用を主として、テレビ、ＣＡＴＶ受信機、ＶＴＲ、衛星受信機、コードレス電話などのさまざまな電子機器に搭載されている。

ＳＡＷデバイスで用いるＳＡＷの周波数は、基板上に形成される２つ（入力および出力）の櫛形電極で決まる。櫛形電極は、フォトリソグラフィによって形成されるため、ＳＡＷデバイス製造時の歩留まりを向上させるためには、酸化物ウエハの高平坦度が必要となり、特に、酸化物ウエハの傾斜成分や、外周部のダレ、窪みおよび突起などの酸化物ウエハ表面の局所的な凹凸などを、それぞれ低減させる必要がある。また、使用周波数が高くなるに伴い、櫛形電極のピッチが狭くなるため、平坦度への要求はさらに厳しくなってきている。

図３に、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する従来の方法の一実施例を、装置の断面図で示す。

まず、大気に常に曝される状態で、台などの上に、セラミックスで構成された平坦な円盤状の貼付けプレート（１）を、酸化物ウエハ（２）を貼り付ける貼付け面が上となるようにして、載せる。次に、図３に示すように、酸化物ウエハ（２）の厚さよりも薄く、所定位置に複数の酸化物ウエハ（２）の直径よりわずかに大きな直径を持つ孔を設けたウエハ保持用テンプレート（９）と、貼付けプレート（１）の貼付け面とで実質的に貼付けプレートに設けた酸化物ウエハ（２）の形に対応した孔の所定の凹みの中に、水に濡らした酸化物ウエハ（２）を、研磨面を上にして挿入し、酸化物ウエハ（２）の貼付け面と貼付けプレート（１）の貼付け面との間に水の層を形成して、貼り付けプレート（１）と酸化物ウエハ（２）を貼り付ける。

かかる方法では、ワックスを使用せずに酸化物ウエハ（２）を形成した水の層の表面張力で貼付けプレート（１）に保持することができる。

さらに、円盤状の金属で作製され、研磨布（４）を張り付けた定盤（３）の上に、酸化物ウエハ（２）の研磨面が下に向くように逆さにした前述の貼付けプレート（１）を置く。また、研磨布（４）と酸化物ウエハ（２）の間に研磨液（６）が供給可能となるように、研磨液供給口（５）を、研磨布（４）の中央の上方において開口するように配置する。

研磨液（６）を供給しながら、貼付けプレート（１）に、加圧シリンダ（７）により一定の荷重を加えた状態で、定盤（３）を一定の回転速度で回転させ、機械的および化学的に酸化物ウエハ（２）の研磨面を研磨し、鏡面状態に仕上げる。

このような貼付けプレート（１）に大気中で酸化物ウエハ（２）を貼り付ける従来の方法では、約２０％程度の酸化物ウエハ（２）の研磨面に、図２に矢印で示すような窪みが発生していた。

酸化物ウエハの平坦度としては、（ｉ）サンプル裏面をチャックステージにバキューム吸着し、裏面基準によるサンプル表面の測定を行い、得られた平面の最高点と、最低点との差で定義されるＴＴＶ（Total Thickness Variation）が５μｍ以下、（ii）裏面基準における所定面積を持つ各サイト毎の最高点と最低点との間の距離で定義されるＬＴＶ（Local Thickness Variation）の最大値が１〜１．５μｍ以下、（iii）許容設定したＬＴＶ値内に含まれるサイトの数を、測定エリア全域のサイト数で割ったもののパーセント表示で定義されるＰＬＴＶ（Percent Local Thickness Variation）が、許容設定ＬＴＶ値１μｍの場合に１００％、あるいは、許容設定ＬＴＶ値０．５μｍの場合に９０％以上、などが要求される。

図３について説明した前述の製造方法で作製したウエハの実情については、たとえば、次のようであった。すなわち、窪みのない酸化物ウエハのＬＴＶの最大値が、表１に示すように０．９９μｍで１μｍ以下であるが、窪みが発生した酸化物ウエハのＬＴＶの最大値が２．０５μｍで約２μｍとなり、２３８枚の酸化物ウエハのうち、約２０％にあたる５１枚の酸化物ウエハは、ＬＴＶの要求値が満たせなかった。

以上のように、貼付けプレートに大気中で酸化物ウエハを貼り付ける従来の方法では、約２０％程度の酸化物ウエハの研磨面に、図２に示すような窪みが発生し、ＳＡＷデバイス作製に必要な平坦度が得られないという問題があった。
特開２００２−２６１０５８号公報特開平１０−２９６６２３号公報

本発明の目的は、局所的な窪みのない高平坦度酸化物ウエハの製造方法を提供することである。

窪み発生の機構としては、（１）貼付けプレートの表面に微小な凸部分が存在する、（２）貼付けプレートの表面に付着した異物が存在する、（３）貼付けプレートと酸化物ウエハとの間に気泡が存在することなどを原因として、研磨前の酸化物ウエハの研磨面に微小な凸部分が形成され、他の正常部分より大きな応力集中の起きている該凸部分が、続く研磨によって優先的に除去されるため、貼付けプレートから取り外された研磨後の酸化物ウエハの研磨面の該部分は凹み、窪みとなることが考えられる。

図２に示した窪みを詳細に検討したところ、鏡面研磨加工時に、何らかの要因で、正常部よりも過剰に研磨が進行するために、局所的に窪みが発生し、窪みの発生場所、発生数および形状は、研磨バッチ毎にランダムであった。このことから、貼付けプレートの形状や、貼付けプレートに付着した異物によらず、貼付けごとに、貼付けプレートと酸化物ウエハとの間にランダムに入り込む気泡が原因となって、過剰な研磨が進行し、窪みを発生させているとの知見を得て、本発明をなすに至った。

本発明の高平坦度酸化物ウエハの製造方法は、酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に水が介在する状態で、貼付けプレートに貼り付けた酸化物ウエハを、定盤の上に貼り付けた研磨布に載置し、該酸化物ウエハの研磨面を研磨布に一定の圧力で当接しつつ、研磨液を供給しながら、前記定盤を回転させることにより、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する高平坦度酸化物ウエハの製造方法において、酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に介在する水が、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する間、気泡を含まない状態に常に保持されるようにする。

あるいは、酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に水が介在する状態で、酸化物ウエハを貼付けプレートに貼り付け、定盤の上に貼り付けた研磨布に前記貼付けプレートおよび酸化物ウエハを載置し、該酸化物ウエハの研磨面を研磨布に一定の圧力で当接しつつ、研磨液を供給しながら、前記定盤を回転させることにより、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する高平坦度酸化物ウエハの製造方法において、酸化物ウエハの形に対応した孔を貼付けプレートに設けて、水中において酸化物ウエハを、該孔に挿入する。

すなわち、酸化物ウエハの貼付け面と貼付けプレートの貼付け面との間に水の層を形成して、貼付けプレートと酸化物ウエハを貼り付ける方法を大気中で行う場合には、水に濡れた酸化物ウエハの貼付け面と貼付けプレートの貼付け面とを端から当接させて、酸化物ウエハを貼付けプレートに押しつけたり、その状態で揺動させることにより、該貼付け面の間に存在する空気を追い出し、該貼付け面の間を水で完全に満たす必要がある。かかる空気の追出しが不完全であったり、一度追い出しても新たに空気の巻込みが発生したりするため、大気中での貼付けでは、気泡の残留を完全に排除するのは難しい。

一方、水中でこれを行えば、水中にセットしたときに残っている空気の追出しは容易であり、新たな空気の巻込みも発生しない。

本発明により、局所的な窪みのない高平坦度の酸化物ウエハを、安定した品質で提供することができ、ＳＡＷデバイス製造時の歩留まりを向上させる。

本発明の高平坦度酸化物ウエハの製造方法では、酸化物ウエハや貼付けプレートおよび酸化物ウエハを保持するテンプレートについては何ら変更することはないが、酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に介在する水が、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する間、気泡を含まないように常に保持される状態とする。具体的には、当該貼付けを水中で行う。このように、大気の非存在下で貼付けることにより、気泡の混入を避けることができ、加工の間に該気泡の影響を抑制することができる。

酸化物ウエハと貼付けプレートとを浸す溶液としては、酸化物ウエハ、酸化物ウエハを保持するテンプレートおよび貼付けプレートに、化学変化を与えなければ、任意のものが問題なく使用できる。研磨液への混入による研磨への悪影響がなく、定盤にセットする前に、貼付けプレートを洗浄する工程を追加することによる生産性悪化の懸念がない水を使用することが望ましい。

貼付けプレートの貼付け面と酸化物ウエハとの間に、水もしくはその他の溶液を介在させる際、溶液が常に介在するようになっていれば問題はないが、介在する量が少ないと、気泡混入の危険性が高まるため、貼付け面（バッキング材面）から水面までの距離を、常に１０ｍｍ以上とすることが望ましい。１０ｍｍ未満では、酸化物ウエハと貼付けプレートの間に気泡が残存する可能性がある。

酸化物ウエハの貼付け面の状態は、酸化物ウエハを貼り付けた後に、気泡が容易に入り込まない形状であればよく、通常の鏡面およびラップ面のいずれも使用できる。

（実施例１）
図１に、本発明の酸化物ウエハの貼付け方法の一実施例を、装置の断面図で示す。

直径４８５ｍｍの貼付けプレートを水に浸すことが可能なサイズの水槽（１１）に、貼付けプレートのセットおよび取り出しを容易にするために、台（１２）を設置し、水槽（１１）に水（１４）を満たした。その後、ウエハ保持用バッキング材（１０）が付いたウエハ保持用テンプレート（９）が接着された貼付けプレート（１）を、貼付けプレート（１）の貼付け表面から水面までの距離が常に１０ｍｍ以上となるように、台（１２）の上に設置した。ウエハ保持用テンプレート（９）には、直径１００ｍｍの酸化物ウエハの貼付け用に、直径１００．２ｍｍの孔を円周方向に１３個設け、その孔とウエハ保持用バッキング材（１０）が形成する窪み状の穴に、直径１００．０ｍｍ、厚さ３８０μｍのタンタル酸リチウムウエハ（２）を、水中で貼り付けた。これにより、貼付けプレート（１）とタンタル酸リチウムウエハ（２）の貼付け面の間に気泡を含まずに水の層を設けることができる。

タンタル酸リチウムウエハ（２）をセットした貼付けプレート（１）を、水槽（１１）から取り出し、従来と同様、図３に示すように、逆転させて不織布系の研磨布（４）を貼り付けられた定盤（３）の上に、タンタル酸リチウムウエハ（２）の研磨面が、研磨布（４）に２．９４Ｎ（３００ｇｆ）の荷重を掛けた状態で当接するように載せた。この状態でも、前記水の層は、気泡を入り込ませずに、貼付けプレート（１）とタンタル酸リチウムウエハ（２）の貼付け面の間に保持される。

タンタル酸リチウムウエハ（２）の研磨面と研磨布（４）の間に、コロイダルシリカ系の研磨液（６）を供給しながら、定盤（３）を４０ｒｐｍの回転速度で回転させることにより、タンタル酸リチウムウエハ（２）の研磨面を鏡面状態に加工した。

鏡面加工を行ったタンタル酸リチウムウエハ（２）の平坦度を、光学式平面度測定器（トロベル社製、型式ＦＭ１００ＸＲＡ）を用いて測定した。

その結果、ＬＴＶで１μｍ以上となる窪みの発生率は、約２％と大幅に低減し、タンタル酸リチウムウエハの平坦度は、４８枚の平均値で、ＴＴＶ３．１８μｍ、ＬＴＶの最大値０．８９μｍ、１μｍ以内のＰＬＴＶ９９．９％と高平坦度であった。測定結果を表１および表２に示す。

（比較例１）
大気中で、タンタル酸リチウムウエハ（２）をテンプレート（１）に貼り付けた以外は、実施例１と同様にして、鏡面加工を行い、同様に平坦度を測定した。

その結果、ＬＴＶで１μｍ以上となる窪みの発生率は、２１．４％で、タンタル酸リチウムウエハの平坦度は、２３８枚の平均値で、ＴＴＶ３．１７μｍ、ＬＴＶの最大値１．２２μｍ、１μｍ以内のＰＬＴＶ９９．５％であった。測定結果を表１および表２に示す。

本発明の酸化物ウエハの貼付け方法の一実施例を示した装置の断面図である。酸化物ウエハの研磨面に表れる窪みを示す鳥瞰図である。酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する従来の方法の一実施例を示す装置の断面図である。

符号の説明

１貼付けプレート
２酸化物ウエハ
３定盤
４研磨布
５研磨液供給口
６研磨液
７加圧シリンダ
９ウエハ保持用テンプレート
１０ウエハ保持用バッキング材
１１水槽
１２台
１４水

Claims

酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に水が介在する状態で、貼付けプレートに貼り付けた酸化物ウエハを、定盤の上に貼り付けた研磨布に載置し、該酸化物ウエハの研磨面を研磨布に一定の圧力で当接しつつ、研磨液を供給しながら、前記定盤を回転させることにより、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する高平坦度酸化物ウエハの製造方法において、酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に介在する水が、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する間、気泡を含まない状態に常に保持されるようにすることを特徴とする高平坦度酸化物ウエハの製造方法。
酸化物ウエハと貼付けプレートとの間に水が介在する状態で、酸化物ウエハを貼付けプレートに貼り付け、定盤の上に貼り付けた研磨布に前記貼付けプレートおよび酸化物ウエハを載置し、該酸化物ウエハの研磨面を研磨布に一定の圧力で当接しつつ、研磨液を供給しながら、前記定盤を回転させることにより、酸化物ウエハの研磨面を鏡面状態に加工する高平坦度酸化物ウエハの製造方法において、酸化物ウエハの形に対応した孔を貼付けプレートに設けて、水中において酸化物ウエハを、該孔に挿入することを特徴とする高平坦度酸化物ウエハの製造方法。