JP3342686B2 - ウェーハ研磨方法及びウェーハ研磨装置 - Google Patents

ウェーハ研磨方法及びウェーハ研磨装置

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    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

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、ウェーハ研磨方
法及びウェーハ研磨装置に関するもので、さらにそれら
に使用されるウェーハ保持盤、ウェーハ接着方法及びウ
ェーハ接着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェーハの大直径化とそれを用
いて製作されるデバイスの高精度化を反映して、研磨仕
上げされるシリコンウェーハ（研磨ウェーハ）の仕上げ
精度（厚さ均一性、平坦度、平滑性）に対する要求はま
すます高度化しつつある。このような要求を満たすた
め、ウェーハの研磨加工技術の向上が図られると共に、
研磨加工装置の開発、改善がなされてきた。
【０００３】その一つとして、特に直径３００ｍｍない
し、それ以上の大直径ウェーハの研磨を目的に、いわゆ
る枚葉式研磨装置が新たに開発され、一部は実用に供さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、枚葉式
研磨方法には、（１）生産性の点でウェーハの価格低減
への要求に対応が困難である、（２）最近のウェーハ周
縁近傍（外周縁より１ｍｍ以内）までの平坦度の要請に
対応できない、等の問題が生じてきた。
【０００５】一方、最も普及している、複数枚のウェー
ハを接着剤でウェーハ保持盤に貼り付けて同時に研磨す
るバッチ式研磨装置による研磨方法においては、高精度
の仕上げを達成するため装置の構成、構造の改善と性能
の向上が進められているが、ウェーハを接着剤でウェー
ハ保持盤に接着固定することに伴う次のような問題があ
る。
【０００６】すなわち、ウェーハ保持盤としては従来か
らセラミック材料が用いられているが、例えば、アルミ
ナを主成分とする焼結セラミック製のウェーハ保持盤で
はその表面の粗さや微細構造、接着剤とセラミックとの
界面物性等に起因すると考えられる接着部位の接着剤層
の厚さムラが生じ、それが原因で研磨後のウェーハに好
ましからざる厚さの不均一が引き起こされる。
【０００７】一方、ガラス製のウェーハ保持盤では、上
記の接着部位における接着剤層の厚さムラの問題は回避
されるが、研磨の際にウェーハを研磨布に押し付けると
ガラスが撓み、これが原因でウェーハ周辺部が残りの部
分より余分に研磨されるために、ウェーハの平坦度が低
下する。
【０００８】さらに、ウェーハをウェーハ保持盤に接着
する際にウェーハ保持盤とウェーハの間に微量の空気が
残留し、残留した気泡を挟み込んだ部分に対応するウェ
ーハの被研磨面の箇所が僅かに盛り上がり余分に研磨さ
れる結果、ウェーハの厚さムラと研磨面の平坦度の低下
をもたらす。
【０００９】この問題を解決するために、ウェーハとウ
ェーハ保持盤の間の空気をウェーハの中心からウェーハ
周辺に向けて逃がすようにウェーハを湾曲させてその中
心からウェーハ保持盤に接着する治具が開発されてきた
が、これまでの構造の治具ではウェーハの被接着面が一
様な凸面とならず一部に凹面部分が生じるため、この凹
面部分に空気が残留し完全な解決がなされなかった。
【００１０】また、特にバッチ式研磨装置に用いられる
ウェーハ保持盤にあっては、ウェーハ保持盤の偏心位置
にウェーハが貼り付けられるため、ウェーハ保持盤が連
れ回りしても、１枚のウェーハの面内で研磨布に対する
摺擦速度が相違し、ウェーハの周辺部分が中央部分に比
べて過剰に研磨されることになる。そして、これがウェ
ーハの平坦度の向上の阻害要因となっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記のウェーハの接着に
伴う幾つかの問題点を解決するため、鋭意研究試作を繰
り返しウェーハの被接着面が全体として凸面を形成する
ようにして接着の際にウェーハとウェーハ保持盤の間の
空気を逃がし気泡を残留させない接着方法と接着装置を
開発することに成功した。
【００１２】この接着方法及び接着装置は、ウェーハの
被接着面の中心を囲む全接着面積の少なくとも５０％以
上の領域内において任意の点を含む近傍で凸面を形成す
るようにウェーハの被研磨面で真空吸着保持し、ウェー
ハの被接着面の中心部からウェーハ保持盤に接着するも
のである。かかる凸面を形成するようにウェーハを湾曲
させる場合、当接部材のウェーハ保持面のウェーハ当接
領域が、ウェーハ当接領域の中心を囲みかつウェーハの
全接着面積の少なくとも５０％以上にあたる領域内にお
いて、任意の点の法線を含み該ウェーハ当接領域の中心
を通る平面と該ウェーハ当接領域との交線の曲率半径の
値で５ｍから１０００ｍの間とし、ひいては、ウェーハ
の被接着面を、該被接着面の中心を囲む少なくとも５０
％以上の面内において、任意の点の法線を含む該被接着
面の中心を通る平面と該被接着面との交線の曲率半径の
値で５ｍから１０００ｍの間となるようにすることが好
ましい。なぜなら、曲率半径の値を５ｍ未満とする場合
には、ウェーハの復元力が大きいので真空吸着を解除
した際にウェーハの周辺部分がウェーハ保持盤に直ちに
当接してしまうためウェーハ保持盤とウェーハとの間の
空気が十分に除去されない、ウェーハ内部に必要以上
の応力が生じる、ウェーハの真空吸引力を増大させな
ければならない等の問題が生じるからである。一方、曲
率半径の値を１０００ｍ超とする場合には、中心側の空
気が抜ける前にウェーハの周辺部分がウェーハ保持盤に
当接してウェーハ保持盤とウェーハとの間の空気が十分
に除去されない等の問題があるからである。
【００１３】ウェーハの被接着面を上記凸面とする具体
的方法としては、ウェーハの被研磨面を吸着する当接部
材のウェーハ保持面自体を凸面としたり、ウェーハの被
研磨面を吸着する当接部材をウェーハの被接着面が凸面
を形成するように圧力付加手段によって変形させること
が考えられる。後者の場合、圧力付加手段として例えば
エア給排装置を用いる。
【００１４】一方、ウェーハの真空吸着保持は、まず、
ウェーハの被研磨面の周辺部分のみで行うことができ
る。この場合、吸盤構造を有する複数個の保持具によっ
て真空吸着保持することが好ましい。複数個の保持具に
よって真空吸着保持すれば、それだけ１つ１つの吸着面
積を小さくすることができるので、ウェーハの被接着面
に凹面部分が生じることがなくなる。
【００１５】ウェーハの真空吸着保持は、また、当接部
材に設けた排気用の細孔を介してウェーハの被接着面を
真空吸引することによって行ったり、当接部材のウェー
ハ保持面上に形成された溝を介してウェーハの被接着面
を真空吸引することによって行うことができる。
【００１６】当接部材は、例えば、セラミックや高分子
材料で構成するか、基材を金属材料で、少なくともその
ウェーハを保持する面を非金属材料で被覆する。
【００１７】また、本発明者は、セラミック製ウェーハ
保持盤へ接着する際の接着部位における接着剤層の厚さ
ムラを解決するために、種々の開発、試作を経て、セラ
ミックの剛性とガラス製ウェーハ保持盤の有する良好な
接着性を両立させることができるウェーハ保持盤を開発
し、これらの開発成果を採用した研磨方法及び研磨装置
を用いて高精度の研磨ウェーハを得ることに成功した。
【００１８】例えば、ウェーハ保持盤の基材をセラミッ
ク製とし、ウェーハを接着する面をガラス層で構成する
か、基材をセラミック製とし、ウェーハ接着側にガラス
層プレートを設ける。この場合、ガラスをホウケイ酸ガ
ラスとすることが好ましい。また、ガラス層の厚さを
０．０５ｍｍから２ｍｍの間とし、ガラス製プレートの
厚さを１ｍｍから２０ｍｍの間とすることが好ましい。
【００１９】また、この剛性と接着性を両立させたウェ
ーハ保持盤に、上記改良された接着方法及び接着装置を
用いてウェーハを接着し、研磨することがウェーハの平
坦度の向上に効果が著しい。
【００２０】また、バッチ式研磨装置に用いられるウェ
ーハ保持盤のウェーハ保持部を基体に対して回転可能に
構成すると、ウェーハの被研磨面が研磨布に対してより
均等に接触するので、平坦度の向上により効果的であ
る。
【００２１】さらに、ウェーハをウェーハ保持盤に接着
する際に、ウェーハの被接着面の高低差が２０μｍから
１０００μｍの間になるようにウェーハを保持して接着
することが好ましい。なぜなら、高低差を１０００μｍ
超とした場合には、ウェーハの復元力が大きいので真
空吸着を解除した際にウェーハの周辺部分がウェーハ保
持盤に直ちに当接してしまうためウェーハ保持盤とウェ
ーハとの間の空気が十分に除去されない、ウェーハ内
部に必要以上の応力が生じる、ウェーハの真空吸引力
を増大させなければならない等の問題が生じるからであ
る。一方、高低差を２０μｍ未満とした場合には、中心
側の空気が抜ける前にウェーハの周辺部がウェーハ保持
盤に当接してウェーハ保持盤とウェーハとの間の空気が
十分に除去されない等の問題があるからである。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１には本発明の第１実施形態が
示されている。この第１実施形態のウェーハ接着装置１
０はウェーハ保持部材１１を備えている。このウェーハ
保持部材１１の下面（接着時の状態で下側となる面）が
図２に示されている。このウェーハ保持部材１１は下面
側から見た場合に全体として円形状に構成されている。
そして、このウェーハ保持部材１１の下面には、ウェー
ハＷの被研磨面に当接される当接部材１２の主部裏面を
支える当接部材支持部１１ａと、その外側に環状に張り
出し複数の吸着パッド（保持具）１３を取り付けるため
の吸着パッド取付部１１ｃとが設けられている。
【００２３】当接部材１２は例えばシリコーンゴムから
構成されている。この当接部材１２のウェーハ保持部材
１１への取付けは、当接部材１２の外周部分を当接部材
支持部１１ａに係止することによって行われる。なお、
当接部材１２をシリコーンゴムの代わりにセラミック、
他の高分子材料又は金属材料で構成することもできる。
当接部材１２を金属材料で構成した場合には、ウェーハ
の金属汚染防止のためウェーハ保持面を非金属材料で被
覆しておくことが好ましい。
【００２４】また、当接部材支持部１１ａにはエア給排
用孔１１ｄが設けられている。このエア給排用孔１１ｄ
は、圧力付加手段である図示しないエア給排装置（例え
ばポンプ）に連係され、そのエア給排装置からエアを当
接部材支持部１１ａと当接部材１２の間に供給又は逆に
この空間からエアを排気することによって、当接部材１
２が膨縮するようになっている。また、吸着パッド取付
部１１ｃには複数の吸着パッド１３が付設されている。
この吸着パッド取付部１１ｃの裏面には、その吸着パッ
ド取付部１１ｃとの間で複数の吸着パッド１３に連なる
エア流路を構成する環状部材１４が付設される。このエ
ア流路はエア給排装置に別途連係されている。
【００２５】ここで、当接部材１２は、複数の吸着パッ
ド１３でウェーハＷを吸着しかつ当接部材１２を膨張さ
せた時に、ウェーハＷの被接着面がその中心を囲む全接
着面積の少なくとも５０％以上の領域において任意の点
を含む近傍で凸面を形成するようにウェーハＷを湾曲さ
せる。この場合のウェーハＷの湾曲状態は当接部材１２
の膨出形状、当接部材１２と吸着パッド１３との相対位
置等によって定まるので、これらを適切に選択すること
が必要である。ちなみに、当接部材１２のウェーハ保持
面の曲率の値は、直径２００ｍｍ又は３００ｍｍのウェ
ーハの場合、保持面上の任意の点の法線を含む該保持面
の中心を通る平面と該保持面との交線の曲率半径の値で
５ｍから１０００ｍの間であることが好ましい。このよ
うにウェーハＷを湾曲させれば、ウェーハ保持盤への接
着が、ウェーハＷの被接着面の中央側から外周部へ向け
て徐々に進み、空気の残留が効果的に防止される。
【００２６】この当接部材１２が取り付けられたウェー
ハ保持部材１１はＬ字状のアーム１５に取り付けられて
いる。このＬ字状のアーム１５は水平部分１５ａと、こ
の水平部分１５ａに対して直交する方向に延びる直立部
分１５ｂとを有し、その水平部分１５ａにウェーハ保持
部材１１が取り付けられている。一方、アーム１５の直
立部分１５ｂは、水平軸１６ａを中心に回転する回転部
材１６に取り付けられている。また、アーム１５は、回
転軸１６ａに直交する一方向に往復動作可能となるよう
に回転部材１６に取り付けられている。
【００２７】回転部材１６は昇降部材１８に取り付けら
れている。そして、回転部材１６は昇降部材１８と一体
的に図示しない昇降手段によって昇降されるように構成
されている。
【００２８】以上のように構成されたウェーハ接着装置
１０は、図示しない吸着装置からウェーハＷを受け取る
ようになっている。このウェーハＷの受取りの際には、
上述の図示しない回転手段によって当接部材１２は上向
きとなっており、この上向きの状態で吸着パッド１３に
よってウェーハＷが真空吸着される。
【００２９】その後、回転手段によって当接部材１２が
下向きとされ、上述の図示しない昇降手段によって当接
部材１２がウェーハ保持盤に近接させられる。このウェ
ーハ保持盤への近接前、あるいは近接後に、エア給排装
置からエア給排用孔１１ｄを通してエアが供給されて、
当接部材１２が膨張する。これによって、ウェーハＷの
被接着面がその中心を囲む全接着面積の少なくとも５０
％以上の領域において任意の点を含む近傍で凸面を形成
するように湾曲する。この状態で、ウェーハＷの被接着
面の中央部をウェーハ保持盤に押圧し、当接部材支持部
１１ａと当接部材１２の間のエアをエア給排用孔１１ｄ
を通して排出させて当接部材１２を収縮させ、さらに吸
着パッド１３による真空吸着を解除する。これによって
ウェーハＷがウェーハ保持盤に接着される。
【００３０】以上説明したウェーハ接着装置１０によれ
ば、各々の吸着面積が小さい複数の吸着パッド１３でウ
ェーハＷが吸着保持されるので、ウェーハＷの被接着面
には凹面部分が生じない。よって、ウェーハＷの被接着
面とウェーハ保持盤との間に微量の空気が残留すること
が防止される。
【００３１】すなわち、この第１実施形態のウェーハ接
着装置１０に吸着保持されたウェーハＷの被接着面の形
状を、従来のウェーハ接着装置に吸着保持されたウェー
ハＷの被接着面の形状と比較すれば、図３（ａ）に示す
ように従来のウェーハ接着装置によるウェーハＷの被接
着面は凹面部分を有するのに対して、図３（ｂ）に示す
第１実施形態のウェーハ接着装置では、ウェーハＷの被
接着面が全体として凸面を形成するように張出し、ウェ
ーハＷの被接着面は凹面部分を有しない。その結果、ウ
ェーハＷの被接着面とウェーハ保持盤との間に微量の空
気が残留することが防止される。
【００３２】図４図及び図５には本発明の第２実施形態
が示されている。この第２実施形態のウェーハ接着装置
２０のウェーハ保持部材２１のウェーハ保持面（接着時
の状態で下側となる面）には当接部材２２が取り付けら
れている。
【００３３】この当接部材２２は例えばセラミック板か
ら構成されている。好ましくはジルコニア材質のセラミ
ック板から構成されている。セラミックの場合には、当
接部材２２を膨張させるために高圧力のエアを使用する
ので、ウェーハ保持面の形状を微細に制御できる。また
特にジルコニア材質は他のセラミック材質（アルミナ材
質）と比較して曲げ強度が強く、ヤング率が小さく好適
である。
【００３４】また、当接部材２２のウェーハ保持部材２
１への取付けは、当接部材２２の外周部分をウェーハ保
持部材２１にねじ止めすることによって行われる。ま
た、ウェーハ保持部材２１にはエア給排用孔２１ｄが設
けられている。このエア給排用孔２１ｄは図示しないエ
ア給排装置（例えばポンプ）に連係され、エア給排用孔
２１ｄを通してエアをウェーハ保持部材２１と当接部材
２２の間に供給又は逆にこの空間からエアを排出するこ
とによって、当接部材２２が膨縮するようになってい
る。また、当接部材２２には同心円状の溝２３が付設さ
れている。この同心円状の溝２３は途中が一部途切れ、
相互に連通されている。そして、当接部材２２には溝２
３に連なるエア給排用孔２３ａが付設されている。ま
た、ウェーハ保持部材２１には、前記エア給排用孔２３
ａと連なるエア流路２１ｅが設けられている。このエア
流路２１ｅはエア給排装置に別途連係されている。
【００３５】その他の構成については、第１実施形態と
ほぼ同じであるのでその構成については詳述しない。
【００３６】このウェーハ接着装置２０によれば、当接
部材２２のウェーハ保持面上にウェーハＷの被研磨面を
真空吸着するための溝２３が設けられており、当接部材
２２とウェーハＷの当接面積を大きくとることができる
ので、膨張時にウェーハ保持面に沿わせてウェーハＷを
所期の形状により効果的に曲げることができる。
【００３７】なお、当接部材２２をセラミックの代わり
にシリコーンゴムその他の高分子材料又は金属材料で構
成することもできる。当接部材１２を金属材料で構成し
た場合には、ウェーハの金属汚染防止のためウェーハ保
持面を非金属材料で被覆しておくことが好ましい。
【００３８】図６には本発明の第３実施形態が示されて
いる。この第３実施形態のウェーハ接着装置３０のウェ
ーハ保持部材３１は同時に当接部材３２を構成し、その
下面（接着時の状態で下側となる面）は凸面に形成され
ている。この凸面状に張出したウェーハ保持面のウェー
ハ当接領域は、該ウェーハ当接領域の中心を囲みかつウ
ェーハの全接着面積の少なくとも５０％以上にあたる領
域内において、任意の点の法線を含む該ウェーハ当接領
域の中心を通る平面と該ウェーハ当接領域との交線の曲
率半径の値で５ｍから１０００ｍの間とすることが好ま
しい。曲率半径の値をかかる範囲とすれば、直径２００
ｍｍ又は３００ｍｍのウェーハの場合、ウェーハＷの被
接着面の高低差を２０μｍから１０００μｍの間とする
ことが可能である。このウェーハ保持部材３１は金属製
としたりセラミック製にしたり、硬質ゴム製あるいはプ
ラスチック（高分子材料）製とすることが可能である。
ただし、金属製とした場合には、その材質によってウェ
ーハＷの金属汚染が問題となる場合があるので、このと
きには、ウェーハＷと接触する当接部材３２の表面を樹
脂等で被覆したり、その他の非金属材料としておくこと
が好ましい。また、この当接部材３２の周りには第１実
施形態と同様の吸着パッド３３が複数設けられていて、
これによってウェーハを外周縁部分によって吸着保持す
る。この他、当接部材３２の表面に排気用の細孔や溝を
設け、この細孔や溝を介してウェーハＷを真空吸引する
ことによりウェーハ吸着保持することもできる。
【００３９】その他の構成については、第１実施形態と
ほぼ同じであるのでその構成については詳述しない。
【００４０】このウェーハ接着装置３０によれば、ウェ
ーハＷの被研磨面を複数の吸着パッド３３によって真空
吸着し、かつ当接部材３２によって被研磨面の真空吸着
の際にウェーハＷの被接着面が凸面となるように強制的
に湾曲させられる。その結果、ウェーハＷの被接着面に
は凹面部分が生じなくなる。
【００４１】図７には本発明の第４実施形態が示されて
いる、この第４実施形態に係るウェーハ保持盤４０の構
造について説明すれば、ウェーハ保持盤４０は、同図に
示すように、特に制限はされないが直径６３０ｍｍ、厚
さ２０ｍｍのセラミック製プレート４０ａの基材と、特
に制限はされないが直径６３０ｍｍ、厚さ１ｍｍ〜２０
ｍｍのガラス製プレート４０ｂとによって構成されてい
る。後者のガラス製プレート４０ｂのセラミック製プレ
ート４０ａと接合されない面にウェーハＷを接着する。
【００４２】ここで、ガラス製プレート４０ｂの厚さ
は、変形を抑制しかつ熱伝導率を良好に保つためには全
体ができるだけ薄いことが好ましい一方で、セラミック
の基材と接着する際におけるガラス製プレート４０ｂの
取扱いの面からはある程度の厚さが必要であり、このよ
うな点を考慮して前記厚さ範囲としたものである。
【００４３】以上のように構成されたウェーハ保持盤４
０のセラミック製プレート４０ａは、ガラス製プレート
４０ｂに比べて剛性が高いので撓みにくい。このように
二体構造とすることによってセラミックの剛性と、ウェ
ーハＷとの接着性の良好さの両長所を兼ね備えることに
なり、研磨における平坦度をさらに向上することができ
る。
【００４４】この効果を確認するため、直径６３０ｍ
ｍ、厚さ２０ｍｍのセラミック製プレートに直径６３０
ｍｍ、厚さ５ｍｍのガラス製プレートを接着したウェー
ハ保持盤を用い、直径２００ｍｍのＰ型半導体シリコン
ウェーハをウェーハ保持盤にワックスを用いて貼り付け
て研磨し、その評価を行った。この場合の研磨条件につ
いて説明すれば、研磨量は１０μｍであり、研磨スラリ
ーとしてはコロイダルシリカを使用し、研磨布としては
ウレタンの不織布を用いた。１４０枚のウェーハを用
い、同一条件下で研磨を行った。その結果、半導体シリ
コンウェーハの全面に亘ってセラミック製プレートをウ
ェーハ保持盤として用いた場合と同程度の平坦度（ＴＴ
Ｖ（ＧＢＩＲ）≦１．０μｍ、ＬＴＶmax（ＳＢＩＲma
x）≦０．４μｍ、ＳＦＱＲ≦０．２５μｍ）が得ら
れ、かつ輝点の発生も見られなかった。また、厚さだけ
を２ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ及び２０ｍｍに変えたガ
ラス製プレートをそれぞれセラミック製プレートに接着
し、その他の条件を同じにして研磨した場合も、同様の
効果が得られた。２０ｍｍを超えるものについては実験
を行っていないが、ガラス製プレートの厚さが大きくな
ればなるほど、ウェーハＷの被接着面の熱伝導率等が低
くなるので、その効果は低減するものと予想される。
【００４５】なお、第４実施形態のウェーハ保持盤は、
セラミック製プレートにガラス製プレートを貼ったもの
であったが、ウェーハ保持盤は、セラミック製プレート
のウェーハＷの接着側にガラス層を蒸着などにより形成
して構成してもよい。蒸着などにより形成する場合、ガ
ラス層の厚さを０．０５ｍｍ〜２ｍｍとすることが好ま
しい。ガラス層の場合にはガラス製プレートのように取
扱い上の問題は生じないが、他方ガラス層の形成に長時
間を要するので、その点を考慮したものである。
【００４６】図８には本発明の第５実施形態が示されて
いる。この第５実施形態のウェーハ保持盤５０はバッチ
処理式のウェーハ保持盤であるが、同図にはその一部し
か示されていない。このウェーハ保持盤５０の基材５１
はセラミックで構成されている。この基材５１にはウェ
ーハを保持する場所それぞれに凹部５２が形成されてい
る。そして、各凹部５２内にはラジアル軸受５３が設置
され、各凹部５２にはウェーハ保持部５４が着脱可能に
取り付けられるようになっている。この場合の各ウェー
ハ保持部５４もセラミックで構成されている。
【００４７】このウェーハ保持盤５０では、取り外した
状態のウェーハ保持部５４にウェーハが貼り付けられ
る。
【００４８】このように構成されたウェーハ保持盤５０
によれば、ウェーハ保持部５４はラジアル軸受５３を介
して基材５１に回転可能に保持されるので、ウェーハ保
持部５４に貼り付けられたウェーハＷの研磨の際にウェ
ーハ保持部５４が連れ回りすることになり、ウェーハＷ
の研磨面がより平坦化されることになる。
【００４９】なお、このウェーハ保持盤５０では、ウェ
ーハ保持部５４をセラミックで構成したが、その基材を
セラミックで構成し、その保持面をガラス製プレート又
はガラス層で構成すれば、ガラス面のウェーハの接着性
が良好であるので。ウェーハの平坦度向上にさらに好適
である。なお、ウェーハ保持部５４は基材５１に対して
着脱可能に構成されていないくてもよい。
【００５０】図９には本発明の第６実施形態が示されて
いる。この第６実施形態のウェーハ保持盤６０はバッチ
処理式のウェーハ保持盤であるが、同図にはその一部し
か示されていない。このウェーハ保持盤６０の基材６１
はセラミックで構成されている。この基材６１にはウェ
ーハＷを保持する場所それぞれに凹部６２が形成されて
いる。そして、各凹部６２内にはラジアル軸受６３及び
スラスト軸受６４が設置され、各凹部６２にはウェーハ
保持部６５が着脱可能に取り付けられるようになってい
る。スラスト軸受６４の球はセラミックで構成されてい
る。また、各ウェーハ保持部６５もセラミックで構成さ
れている。なお、同図において、符号６６はラジアル軸
受６３の保持板である。
【００５１】このウェーハ保持盤６０でも、取り外した
状態のウェーハ保持部６５にウェーハが貼り付けられ
る。
【００５２】このように構成されたウェーハ保持盤６０
によれば、ウェーハ保持部６４はラジアル軸受６３及び
スラスト軸受６４を介して基材６１に回転可能に保持さ
れるので、ウェーハ保持部６５に貼り付けられたウェー
ハＷの研磨の際にウェーハ保持部６５が連れ回りするこ
とになり、ウェーハＷの研磨面がより平坦化されること
になる。
【００５３】なお、このウェーハ保持盤６０では、ウェ
ーハ保持部６５をセラミックで構成したが、その基材を
セラミックで構成し、その保持面をガラス製プレート又
はガラス層で構成すれば、ガラス面のウェーハの接着性
が良好であるので。ウェーハの平坦度向上にさらに好適
である。なお、ウェーハ保持部５４は基材５１に対して
着脱可能に構成されていないくてもよい。
【００５４】図１０には本発明の第７実施形態が示され
ている。この第７実施形態の研磨装置７０は研磨定盤７
２を備えている。この研磨定盤７２は、図示しないモー
タによって、軸７２ａを中心に回転駆動されるように構
成されている。この研磨定盤７２には研磨布７３が張設
されている。この場合の研磨布７３は特に限定はされな
いが不織布で形成されている。また、研磨定盤７２上に
は特に限定はされないが複数の研磨ヘッド７５が設けら
れている。これら研磨ヘッド７５は自身の軸７５ａを中
心に回転可能に構成されている。また、研磨ヘッド７５
は図示しない昇降手段（例えばシリンダ装置）によって
上下動可能に構成されている。
【００５５】前記研磨ヘッド７５の下方には第４〜第６
実施形態いずれか記載のウェーハ保持盤７６が設置可能
となっている。このウェーハ保持盤７６には第１〜第３
実施形態いずれか記載の方法、装置によってウェーハＷ
が接着されている。同図において符号７７はワックスで
ある。このウェーハ保持盤７６を研磨ヘッド７５の下方
に設置する場合には、貼り付けたウェーハＷが下側にな
るように設置される。
【００５６】また、研磨定盤７２の中央部上方にはスラ
リーノズル７４が設置されている。このスラリーノズル
７４はスラリー供給装置（図示せず）に連結されてい
る。そして、このスラリー供給装置からスラリーノズル
７４に適宜に研磨スラリーが供給されるようになってい
る。この場合の研磨スラリーとしては特に制限はされな
いがコロイダルシリカを含有するアルカリ溶液が供給さ
れる。
【００５７】この研磨装置７０では、図１０の状態で、
研磨定盤７２を図示しないモータによって回転させると
共に、スラリーノズル７４から研磨スラリーを供給す
る。この場合、研磨定盤７２が回転すると、ウェーハ保
持部、又はウェーハ保持盤７６ひいては研磨ヘッド７５
も連れ回りする。これによって、ウェーハＷは研磨布７
３に対して摺擦され、ウェーハＷの研磨がなされる。
【００５８】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は、かかる実施形態及び実施例に限定される
ものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々変形可
能であることはいうまでもない。
【００５９】なお、第１〜第７の実施形態は可能な限り
組み合わせて用いることができることはいうまでもな
い。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、研磨ウェーハの平坦度
の向上が図れることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のウェーハ接着装置の概略構成図
である。
【図２】第１実施形態のウェーハ接着装置の当接部材お
よびその近傍を示す図である。
【図３】本発明と従来例のウェーハの被接着面の形状を
比較した図である。
【図４】第２実施形態のウェーハ接着装置の概略構成図
である。
【図５】第２実施形態のウェーハ接着装置の当接部材を
示す図である。
【図６】第３実施形態のウェーハ接着装置の概略構成図
である。
【図７】第４実施形態のウェーハ保持盤の斜視図であ
る。
【図８】第５実施形態のウェーハ保持盤の部分断面図で
ある。
【図９】第６実施形態のウェーハ保持盤の部分断面図で
ある。
【図１０】第７実施形態の研磨装置の構成図である。
【符号の説明】
１０、２０，３０ ウェーハ接着装置 １１，２１，３１ ウェーハ保持部材 １２，２２ 当接部材（当接部） １３，３３ 吸着パッド ２３ 溝 ３２ 当接部材 ４０，５０，６０ ウェーハ保持盤 ７０ 研磨装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 忠雄 長野県更埴市大字屋代1393 長野電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−245163（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−101386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10643（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−265928（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−12470（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−233463（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−100738（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 1/00 B24B 37/04 B24B 41/06 H01L 21/304 622

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウェーハの被接着面の中心を囲む全接着面
    積の少なくとも５０％以上の領域内において該被接着面
    上の任意の点を含む近傍で該被接着面が凸面を形成する
    ように、該ウェーハをその被研磨面の周辺部分のみで、
    吸盤構造を有する複数個の保持具によって真空吸着保持
    することを特徴とするウェーハ接着装置。
  2. 【請求項２】前記ウェーハ接着装置がウェーハの被研磨
    面に当接される当接部材を有し、その当接部材のウェー
    ハ保持面のウェーハ当接領域が、該ウェーハ当接領域の
    中心を囲みかつウェーハの全接着面積の少なくとも５０
    ％以上にあたる領域内において、該ウェーハ当接領域上
    の任意の点を含む近傍で凸面となっていることを特徴と
    する請求項１記載のウェーハ接着装置。
  3. 【請求項３】前記ウェーハ接着装置がウェーハの被研磨
    面に当接される当接部材を有し、その当接部材のウェー
    ハ保持面のウェーハ当接領域が、該ウェーハ当接領域の
    中心を囲みかつウェーハの全接着面積の少なくとも５０
    ％以上にあたる領域内において、該ウェーハ当接領域の
    任意の点の法線を含み該ウェーハ当接領域の中心を通る
    平面と該ウェーハ当接領域との交線の曲率半径の値で５
    ｍから１０００ｍの間であることを特徴とする請求項１
    又は２記載のウェーハ接着装置。
  4. 【請求項４】ウェーハの被研磨面に当接される当接部材
    がウェーハの被接着面が凸面を形成するように圧力付加
    手段によって変形可能に構成されていることを特徴とす
    る請求項１又は２記載のウェーハ接着装置。
  5. 【請求項５】前記圧力付加手段がエア給排装置から構成
    されていることを特徴とする請求項１又は２記載のウェ
    ーハ接着装置。
  6. 【請求項６】ウェーハの被研磨面に当接される当接部材
    にウェーハを真空吸着保持するための排気用の細孔が設
    けられていることを特徴とする請求項１〜５いずれか記
    載のウェーハ接着装置。
  7. 【請求項７】ウェーハの被研磨面に当接される当接部材
    のウェーハ保持面上に形成された溝を介してウェーハを
    真空吸着保持するように構成されたことを特徴とする請
    求項１〜５いずれか記載のウェーハ接着装置。
  8. 【請求項８】ウェーハの被研磨面に当接される当接部材
    がセラミックであることを特徴とする請求項１〜７いず
    れか記載のウェーハ接着装置。
  9. 【請求項９】ウェーハの被研磨面に当接される当接部材
    が高分子材料であることを特徴とする請求項１〜７いず
    れか記載のウェーハ接着装置。
  10. 【請求項１０】ウェーハの被研磨面に当接される当接部
    材が金属材料で構成され、少なくともそのウェーハ保持
    面が非金属材料で被覆されていることを特徴とする請求
    項１〜７いずれか記載のウェーハ接着装置。
  11. 【請求項１１】請求項１〜１０いずれか記載のウェーハ
    接着装置を用いてウェーハ保持盤にウェーハを接着する
    ことを特徴とするウェーハ接着方法。
  12. 【請求項１２】前記ウェーハ保持盤は、セラミック製の
    基材とウェーハを接着する面がガラス層で構成されてい
    ることを特徴とする請求項１１記載のウェーハ接着方
    法。
  13. 【請求項１３】前記ウェーハ保持盤は、セラミック製の
    基材とウェーハ接着側に設けたガラス製プレートから構
    成されていることを特徴とする請求項１１記載のウェー
    ハ接着方法。
  14. 【請求項１４】前記ガラス層の厚さが０．０５ｍｍから
    ２ｍｍの間であることを特徴とする請求項１２記載のウ
    ェーハ接着方法。
  15. 【請求項１５】前記ガラス製プレートの厚さが１ｍｍか
    ら２０ｍｍの間であることを特徴とする請求項１３記載
    のウェーハ接着方法。
  16. 【請求項１６】ガラスがホウケイ酸ガラスであることを
    特徴とする請求項１２〜１５いずれか記載のウェーハ接
    着方法。
  17. 【請求項１７】前記ウェーハ保持盤は、バッチ式研磨装
    置に使用されるウェーハ保持盤であって、ウェーハ保持
    部が基体に対して回転可能に構成されていることを特徴
    とする請求項１１記載のウェーハ接着方法。
  18. 【請求項１８】ウェーハの被接着面の高低差が２０μｍ
    から１０００μｍの間になるようにウェーハを保持して
    接着することを特徴とする請求項１１〜１７いずれか記
    載のウェーハ接着方法。
  19. 【請求項１９】請求項１１〜１８いずれか記載の接着方
    法でウェーハをウェーハ保持盤に接着して研磨すること
    を特徴とするウェーハ研磨方法。
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