JP3467184B2 - ワークの研磨方法 - Google Patents
ワークの研磨方法Info
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
- B24B37/015—Temperature control
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ーハの片面を研磨する技術に関する。
ーハの片面を研磨する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば半導体ウエーハ等のワーク
の片面を研磨する装置として、回転自在な回転ホルダに
取付けられる金属製またはセラミックス製あるいはガラ
ス製等のワーク保持プレートと、回転自在な定盤に取付
けられる研磨布を備えたような装置が知られており、前
記ワーク保持プレートのワーク保持面でワークの片面側
を保持し、このワークの他面側を研磨布に摺接させると
ともに、摺接面に研磨剤を供給することでワーク表面を
研磨するようにしている。この際、ワーク保持面にワー
クを保持する方法として、例えば接着剤、ワックス等で
直接ワークを固定するような方法とか、ポーラスセラミ
ックス等で吸着保持するような方法等が知られている
が、例えば特公昭６３−４９３７号のように、ワ−ク保
持面に樹脂層を形成したような技術も知られている。
の片面を研磨する装置として、回転自在な回転ホルダに
取付けられる金属製またはセラミックス製あるいはガラ
ス製等のワーク保持プレートと、回転自在な定盤に取付
けられる研磨布を備えたような装置が知られており、前
記ワーク保持プレートのワーク保持面でワークの片面側
を保持し、このワークの他面側を研磨布に摺接させると
ともに、摺接面に研磨剤を供給することでワーク表面を
研磨するようにしている。この際、ワーク保持面にワー
クを保持する方法として、例えば接着剤、ワックス等で
直接ワークを固定するような方法とか、ポーラスセラミ
ックス等で吸着保持するような方法等が知られている
が、例えば特公昭６３−４９３７号のように、ワ−ク保
持面に樹脂層を形成したような技術も知られている。
【０００３】また、特開昭６３−３１８２６０号では、
研磨時において研磨布が粘弾性的な性質を有する変形を
起こすことから、この変形の影響による平坦度の狂いを
是正するため、ダミーワークを使用して研磨布を研磨状
態と同じ状態に変形させ、この変形した研磨布によっ
て、ワーク保持プレートのワーク保持面を研磨して、ワ
ーク保持面の形状を研磨布の変形形状に倣わせた後（以
下、共擦り研磨という。）、この共擦り研磨したワーク
保持面でワークの片面を保持してワークの他面側を研磨
することで、特にウエーハ等の薄いワークの平坦度の向
上を図るようにしている。
研磨時において研磨布が粘弾性的な性質を有する変形を
起こすことから、この変形の影響による平坦度の狂いを
是正するため、ダミーワークを使用して研磨布を研磨状
態と同じ状態に変形させ、この変形した研磨布によっ
て、ワーク保持プレートのワーク保持面を研磨して、ワ
ーク保持面の形状を研磨布の変形形状に倣わせた後（以
下、共擦り研磨という。）、この共擦り研磨したワーク
保持面でワークの片面を保持してワークの他面側を研磨
することで、特にウエーハ等の薄いワークの平坦度の向
上を図るようにしている。
【０００４】更に、特開平４−２４２９２９号のよう
に、ワーク保持面の共擦り研磨面を効率的に研磨するた
め、研磨布の変形度が早まるよう、当初のダミーワーク
の研磨荷重を高める方法とか、またはワーク保持プレー
トのワーク保持面に予めアクリル樹脂またはポリカーボ
ネイト樹脂層を形成し、この樹脂層を共擦り研磨するよ
うな技術等も知られており、この樹脂層によって短時間
に共擦り研磨出来るようにするとともに、ワークの裏面
を保護する等を図っている。
に、ワーク保持面の共擦り研磨面を効率的に研磨するた
め、研磨布の変形度が早まるよう、当初のダミーワーク
の研磨荷重を高める方法とか、またはワーク保持プレー
トのワーク保持面に予めアクリル樹脂またはポリカーボ
ネイト樹脂層を形成し、この樹脂層を共擦り研磨するよ
うな技術等も知られており、この樹脂層によって短時間
に共擦り研磨出来るようにするとともに、ワークの裏面
を保護する等を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開昭
６３−３１８２６０号のような共擦り研磨は、平坦化加
工にとって有効な技術であると判断されるが、ワーク保
持プレートを直接研磨する時のワーク保持面の温度と、
実際にワークを研磨する時のワーク保持面の温度が異な
ると、平坦度に狂いが生じる原因となる。すなわち、研
磨部で生じる発熱によってプレート表面側のワーク保持
面の温度とプレート裏面側の温度が異なるようになり、
ワーク保持プレートは熱変形するが、共擦り研磨時の発
熱温度と、ワークの研磨時の発熱温度とが異なると、共
擦り研磨時のワーク保持プレートの熱変形量と、ワーク
研磨時のワーク保持プレートの熱変形量とが異なるよう
になり、平坦度の狂いの原因になる。
６３−３１８２６０号のような共擦り研磨は、平坦化加
工にとって有効な技術であると判断されるが、ワーク保
持プレートを直接研磨する時のワーク保持面の温度と、
実際にワークを研磨する時のワーク保持面の温度が異な
ると、平坦度に狂いが生じる原因となる。すなわち、研
磨部で生じる発熱によってプレート表面側のワーク保持
面の温度とプレート裏面側の温度が異なるようになり、
ワーク保持プレートは熱変形するが、共擦り研磨時の発
熱温度と、ワークの研磨時の発熱温度とが異なると、共
擦り研磨時のワーク保持プレートの熱変形量と、ワーク
研磨時のワーク保持プレートの熱変形量とが異なるよう
になり、平坦度の狂いの原因になる。
【０００６】また、ワーク保持面に樹脂層を形成する技
術としてアクリル樹脂を使用する場合は、共擦り研磨す
る時の加工速度を早めることが出来るため、加工時間を
短縮出来る利点はあるが、剛性が低いため、樹脂層を薄
く研磨し過ぎると、樹脂層が保持プレートに接着されて
いるような時に接着ムラの悪影響が出て、例えば保持し
たワークの加工面に接着ムラが転写されるような不具合
がある。また逆に樹脂層の厚みを厚くし過ぎると、ワー
ク保持面の剛性が不足して、ワーク加工時の平坦度が安
定しないとか、樹脂の熱膨張率と保持プレートの熱膨張
率の違いによって、樹脂層に亀裂が発生する等の問題が
ある。
術としてアクリル樹脂を使用する場合は、共擦り研磨す
る時の加工速度を早めることが出来るため、加工時間を
短縮出来る利点はあるが、剛性が低いため、樹脂層を薄
く研磨し過ぎると、樹脂層が保持プレートに接着されて
いるような時に接着ムラの悪影響が出て、例えば保持し
たワークの加工面に接着ムラが転写されるような不具合
がある。また逆に樹脂層の厚みを厚くし過ぎると、ワー
ク保持面の剛性が不足して、ワーク加工時の平坦度が安
定しないとか、樹脂の熱膨張率と保持プレートの熱膨張
率の違いによって、樹脂層に亀裂が発生する等の問題が
ある。
【０００７】一方、樹脂層としてポリカーボネイト樹脂
を使用する場合は、アクリル樹脂より剛性が高いため剛
性不足による平坦度の狂い等の問題はないが、共擦り研
磨時に摩擦抵抗が大きく、研磨装置に高負荷がかかって
安定した研磨を行いにくい。また加工速度が遅いため、
加工時間が長くなり、発熱量が多くなって保持プレート
の熱変形量が安定しないという問題がある。
を使用する場合は、アクリル樹脂より剛性が高いため剛
性不足による平坦度の狂い等の問題はないが、共擦り研
磨時に摩擦抵抗が大きく、研磨装置に高負荷がかかって
安定した研磨を行いにくい。また加工速度が遅いため、
加工時間が長くなり、発熱量が多くなって保持プレート
の熱変形量が安定しないという問題がある。
【０００８】そこで本発明は、上記のような問題点に鑑
みてなされたもので、ワーク保持プレートのワーク保持
面を共擦り研磨して研磨布の変形形状に倣わせた後、こ
の共擦り研磨したワーク保持面でワークを保持してワー
クを研磨するような加工方法において、共擦り研磨時と
ワーク研磨時の熱的影響差を無くすことで加工平坦度を
安定させ、またワーク保持面に形成される樹脂層を適切
な素材として、加工平坦度に良い影響を及ぼさせるよう
にすることを目的とする。
みてなされたもので、ワーク保持プレートのワーク保持
面を共擦り研磨して研磨布の変形形状に倣わせた後、こ
の共擦り研磨したワーク保持面でワークを保持してワー
クを研磨するような加工方法において、共擦り研磨時と
ワーク研磨時の熱的影響差を無くすことで加工平坦度を
安定させ、またワーク保持面に形成される樹脂層を適切
な素材として、加工平坦度に良い影響を及ぼさせるよう
にすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、請求項１において、ワーク保持プレートを研
磨布に摺接させてワーク保持面を研磨（共擦り研磨）し
た後、このワーク保持プレートのワーク保持面でワーク
の裏面側を保持し、次いでこのワークを前記研磨布に摺
接させてワークの表面側を研磨するようにしたワークの
研磨方法において、ワーク保持面を研磨（共擦り研磨）
する時のワーク保持プレートのワーク保持面の温度と、
ワークを研磨するときのワーク保持プレートのワーク保
持面の温度とを等しく制御するようにした。
本発明は、請求項１において、ワーク保持プレートを研
磨布に摺接させてワーク保持面を研磨（共擦り研磨）し
た後、このワーク保持プレートのワーク保持面でワーク
の裏面側を保持し、次いでこのワークを前記研磨布に摺
接させてワークの表面側を研磨するようにしたワークの
研磨方法において、ワーク保持面を研磨（共擦り研磨）
する時のワーク保持プレートのワーク保持面の温度と、
ワークを研磨するときのワーク保持プレートのワーク保
持面の温度とを等しく制御するようにした。
【００１０】このように共擦り研磨時のワーク保持面の
温度と、ワーク研磨時のワーク保持面の温度を等しく制
御することで、両研磨時のワーク保持プレートの熱変形
量の差を無くし、平坦度の狂いを防止することが出来
る。
温度と、ワーク研磨時のワーク保持面の温度を等しく制
御することで、両研磨時のワーク保持プレートの熱変形
量の差を無くし、平坦度の狂いを防止することが出来
る。
【００１１】そして請求項２では、前記ワーク保持面の
温度の制御は、研磨中に供給される研磨剤の温度によっ
て制御するか、または研磨布を保持する定盤の温度によ
って制御するか、または両者を併用して制御するように
した。
温度の制御は、研磨中に供給される研磨剤の温度によっ
て制御するか、または研磨布を保持する定盤の温度によ
って制御するか、または両者を併用して制御するように
した。
【００１２】このように研磨剤の温度とか定盤の温度を
制御することで、共擦り研磨時のワーク保持面の温度
と、ワーク研磨時のワーク保持面の温度を等しくするよ
う図る。ここで研磨剤、定盤の温度制御としては、研磨
剤の供給系または定盤の少なくとも一方に温度調整器を
設け、この温度調整器で温度を制御するようにすれば良
く、また定盤を温度制御する方法として、例えば定盤を
冷却する冷却水等を温度制御するようにすれば簡易に構
成できる。
制御することで、共擦り研磨時のワーク保持面の温度
と、ワーク研磨時のワーク保持面の温度を等しくするよ
う図る。ここで研磨剤、定盤の温度制御としては、研磨
剤の供給系または定盤の少なくとも一方に温度調整器を
設け、この温度調整器で温度を制御するようにすれば良
く、また定盤を温度制御する方法として、例えば定盤を
冷却する冷却水等を温度制御するようにすれば簡易に構
成できる。
【００１３】また温度制御は、共擦り研磨時の温度を、
ワーク研磨時の温度に合せて制御しても良く、逆にワー
ク研磨時の温度を、共擦り研磨時の温度に合せて制御し
ても良い。また、ある一定温度に合せて両方を制御して
も良い。
ワーク研磨時の温度に合せて制御しても良く、逆にワー
ク研磨時の温度を、共擦り研磨時の温度に合せて制御し
ても良い。また、ある一定温度に合せて両方を制御して
も良い。
【００１４】また請求項３では、前記ワーク保持プレー
トのワーク保持面に樹脂層を形成し、この樹脂層とワー
ク保持プレートに、真空吸着用の孔を設けるようにし
た。このようにワーク保持面に樹脂層を形成すれば、ワ
ーク保持面を共擦り研磨する時の加工が容易となり、ま
たワーク裏面の汚れ等がワーク保持面に付着しにくくな
って加工精度を安定させることが出来、またワーク裏面
を柔らかく保持出来るためワーク保護が図られる。この
際、樹脂層としては、樹脂板を貼り付けて形成しても良
く、その他の任意の手段で樹脂膜を形成しても良い。
トのワーク保持面に樹脂層を形成し、この樹脂層とワー
ク保持プレートに、真空吸着用の孔を設けるようにし
た。このようにワーク保持面に樹脂層を形成すれば、ワ
ーク保持面を共擦り研磨する時の加工が容易となり、ま
たワーク裏面の汚れ等がワーク保持面に付着しにくくな
って加工精度を安定させることが出来、またワーク裏面
を柔らかく保持出来るためワーク保護が図られる。この
際、樹脂層としては、樹脂板を貼り付けて形成しても良
く、その他の任意の手段で樹脂膜を形成しても良い。
【００１５】また請求項４では、前記樹脂層の樹脂素材
を、ＡＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂とした。このような
ＡＢＳ（アクリルブタジエンスチレン共重合体）樹脂及
びエポキシ樹脂は、いずれも加工性が良好で短時間に共
擦り研磨することが出来、しかも共擦り研磨時の発熱が
安定するため、熱的制御を正確且つ容易に行うことがで
きる。しかもワークを保持する際の剛性が比較的高いた
め、ワークの研磨を精度良く行わせることが出来る。
を、ＡＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂とした。このような
ＡＢＳ（アクリルブタジエンスチレン共重合体）樹脂及
びエポキシ樹脂は、いずれも加工性が良好で短時間に共
擦り研磨することが出来、しかも共擦り研磨時の発熱が
安定するため、熱的制御を正確且つ容易に行うことがで
きる。しかもワークを保持する際の剛性が比較的高いた
め、ワークの研磨を精度良く行わせることが出来る。
【００１６】また請求項５では、前記樹脂層の厚みを、
１〜５mmとした。このような範囲の厚みにすれば加工平
坦度を良好にすることが出来る。すなわち、１mm以下で
は、樹脂層を樹脂板の接着等で形成している場合に、接
着ムラの影響がワークの加工面に転写されるような不具
合が生じ、５mm以上ではワーク保持の剛性が低下して加
工平坦度が安定しなくなるからである。
１〜５mmとした。このような範囲の厚みにすれば加工平
坦度を良好にすることが出来る。すなわち、１mm以下で
は、樹脂層を樹脂板の接着等で形成している場合に、接
着ムラの影響がワークの加工面に転写されるような不具
合が生じ、５mm以上ではワーク保持の剛性が低下して加
工平坦度が安定しなくなるからである。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図１は本発明に係る
研磨装置の構成概要図、図２は共擦り研磨前のワーク保
持プレートの拡大図、図３は共擦り研磨時とワーク研磨
時のワーク保持面の温度差とワーク平坦度の関係を示す
グラフ、図４は樹脂の種類に応じた研磨特性を示すグラ
フ、図５は共擦り研磨した時のワーク保持面の形状を示
す説明図、図６は一般的な共擦り研磨工程を示す説明図
である。
した図面に基づき説明する。ここで図１は本発明に係る
研磨装置の構成概要図、図２は共擦り研磨前のワーク保
持プレートの拡大図、図３は共擦り研磨時とワーク研磨
時のワーク保持面の温度差とワーク平坦度の関係を示す
グラフ、図４は樹脂の種類に応じた研磨特性を示すグラ
フ、図５は共擦り研磨した時のワーク保持面の形状を示
す説明図、図６は一般的な共擦り研磨工程を示す説明図
である。
【００１８】本発明に係る研磨方法等について説明する
前に、図６に基づき一般的な共擦り研磨方法の概要につ
いて説明する。図６（ａ）に示すように、回転自在な定
盤１の表面に研磨布２が貼り付けられており、またこの
定盤１に対向配置される回転ホルダ３にはワーク保持プ
レート４が取付けられ、また定盤１の中央部に近接して
研磨剤５を供給するノズル６が配置されている。
前に、図６に基づき一般的な共擦り研磨方法の概要につ
いて説明する。図６（ａ）に示すように、回転自在な定
盤１の表面に研磨布２が貼り付けられており、またこの
定盤１に対向配置される回転ホルダ３にはワーク保持プ
レート４が取付けられ、また定盤１の中央部に近接して
研磨剤５を供給するノズル６が配置されている。
【００１９】そしてこのようなワーク保持プレート４に
よって、まずダミーウエーハＷｄが保持され、このダミ
ーウエーハＷｄによる研磨布２の面形状調整が行われ
る。すなわち、定盤１と回転ホルダ３を回転させつつダ
ミーウエーハＷｄと研磨布２を摺接させ、ノズル６から
研磨剤５を供給してダミーウエーハＷｄを研磨する。そ
してこの研磨によって、図６（ｂ）に示すように、研磨
布２の表面を研磨状態と同じ形状に変形させる。
よって、まずダミーウエーハＷｄが保持され、このダミ
ーウエーハＷｄによる研磨布２の面形状調整が行われ
る。すなわち、定盤１と回転ホルダ３を回転させつつダ
ミーウエーハＷｄと研磨布２を摺接させ、ノズル６から
研磨剤５を供給してダミーウエーハＷｄを研磨する。そ
してこの研磨によって、図６（ｂ）に示すように、研磨
布２の表面を研磨状態と同じ形状に変形させる。
【００２０】ダミーウエーハＷｄによる研磨布２の面形
状調整が完了すると、図６（ｃ）に示すように、ダミー
ウエーハＷｄを取り除き、ワーク保持プレート４を直接
研磨布２に向けて押圧し、前記要領と同様な手順で研磨
剤５を供給しつつ、ワーク保持プレート４の摺接面を共
擦り研磨すると、図６（ｄ）に示すように、研磨布２の
形状に倣ったワーク保持面４ａが形成される。
状調整が完了すると、図６（ｃ）に示すように、ダミー
ウエーハＷｄを取り除き、ワーク保持プレート４を直接
研磨布２に向けて押圧し、前記要領と同様な手順で研磨
剤５を供給しつつ、ワーク保持プレート４の摺接面を共
擦り研磨すると、図６（ｄ）に示すように、研磨布２の
形状に倣ったワーク保持面４ａが形成される。
【００２１】そしてこのようなワーク保持面４ａでウエ
ーハＷを保持して、図６（ｅ）に示すように、前記要領
と同様な手順で研磨すると、ウエーハＷは厚み一定で研
磨され、高平坦度が得られる。
ーハＷを保持して、図６（ｅ）に示すように、前記要領
と同様な手順で研磨すると、ウエーハＷは厚み一定で研
磨され、高平坦度が得られる。
【００２２】以上のような研磨方法において、本発明
は、まず、ワーク保持プレート４を共擦り研磨する時の
ワーク保持面４ａの温度と、ウエーハＷを研磨する時の
ワーク保持面４ａの温度を等しく制御することによって
高平坦度を得るようにし、図１に示すように、研磨剤５
の供給系に、研磨剤５の温度を調整する温度調整器７を
取付けるか、或いはその代りに定盤１に冷却水を供給す
る冷却水系８に、冷却水の温度を調整する温度調整器９
を取付けるか、或いは両者を併用するようにしている。
は、まず、ワーク保持プレート４を共擦り研磨する時の
ワーク保持面４ａの温度と、ウエーハＷを研磨する時の
ワーク保持面４ａの温度を等しく制御することによって
高平坦度を得るようにし、図１に示すように、研磨剤５
の供給系に、研磨剤５の温度を調整する温度調整器７を
取付けるか、或いはその代りに定盤１に冷却水を供給す
る冷却水系８に、冷却水の温度を調整する温度調整器９
を取付けるか、或いは両者を併用するようにしている。
【００２３】そして、これら温度調整器７、９によっ
て、例えば、ウエーハＷを研磨する時のワーク保持面４
ａの温度が、ワーク保持プレート４を共擦り研磨する時
のワーク保持面４ａの温度と一致するよう制御し、共擦
り研磨で創成されるワーク保持面４ａの形状と、ウエー
ハＷの研磨形状とを一致させるよう図る。またこの温度
制御は、共擦り研磨する時のワーク保持面４ａの温度
を、ウエーハＷ研磨時の温度に合せて制御しても良く、
または両方の研磨時に、ある一定温度に合せるよう制御
しても良い。この場合、ワーク保持面４ａの温度測定方
法は、特に限定されるものではなく、ワーク保持プレー
ト４に熱電対を埋め込む形で直接的に測定してもよく、
また放射温度計等を用いて研磨布２等の温度から間接的
に測定しても良い。今回は両者を併用して確認した。
て、例えば、ウエーハＷを研磨する時のワーク保持面４
ａの温度が、ワーク保持プレート４を共擦り研磨する時
のワーク保持面４ａの温度と一致するよう制御し、共擦
り研磨で創成されるワーク保持面４ａの形状と、ウエー
ハＷの研磨形状とを一致させるよう図る。またこの温度
制御は、共擦り研磨する時のワーク保持面４ａの温度
を、ウエーハＷ研磨時の温度に合せて制御しても良く、
または両方の研磨時に、ある一定温度に合せるよう制御
しても良い。この場合、ワーク保持面４ａの温度測定方
法は、特に限定されるものではなく、ワーク保持プレー
ト４に熱電対を埋め込む形で直接的に測定してもよく、
また放射温度計等を用いて研磨布２等の温度から間接的
に測定しても良い。今回は両者を併用して確認した。
【００２４】ここで、図３は共擦り研磨時のワーク保持
面４ａの温度と、ウエーハＷ研磨時のワーク保持面４ａ
の温度との差が、平坦度に及ぼす影響の度合いを測定調
査した結果である。この調査では、共擦り研磨とウエー
ハ研磨との間でワーク保持面４ａの温度差が−３〜５℃
の間で１℃置きの差になるよう制御し、それぞれの温度
差の条件で、ワークを研磨した時の加工平坦度を測定し
た。
面４ａの温度と、ウエーハＷ研磨時のワーク保持面４ａ
の温度との差が、平坦度に及ぼす影響の度合いを測定調
査した結果である。この調査では、共擦り研磨とウエー
ハ研磨との間でワーク保持面４ａの温度差が−３〜５℃
の間で１℃置きの差になるよう制御し、それぞれの温度
差の条件で、ワークを研磨した時の加工平坦度を測定し
た。
【００２５】尚、この実験に使用したワークとしてはチ
ョクラルスキー法で成長させた厚さ７３５μｍのＰ型単
結晶シリコンウエーハ、結晶方位＜１００＞、直径２０
０mm、エッチングウエーハを使用し、研磨布としては、
不織布タイプの硬度８０（アスカーＣ硬度：ＪＩＳ Ｋ
６３０１に準拠したスプリング式硬さ試験機Ｃ型を用い
た時の測定値）、研磨剤としてはｐＨ＝１０．５のコロ
イダルシリカ研磨剤を使用し、研磨荷重２５０g/cm2
で、１２μｍの研磨除去を行った。
ョクラルスキー法で成長させた厚さ７３５μｍのＰ型単
結晶シリコンウエーハ、結晶方位＜１００＞、直径２０
０mm、エッチングウエーハを使用し、研磨布としては、
不織布タイプの硬度８０（アスカーＣ硬度：ＪＩＳ Ｋ
６３０１に準拠したスプリング式硬さ試験機Ｃ型を用い
た時の測定値）、研磨剤としてはｐＨ＝１０．５のコロ
イダルシリカ研磨剤を使用し、研磨荷重２５０g/cm2
で、１２μｍの研磨除去を行った。
【００２６】この結果から、温度差が０℃の時が一番平
坦度ＴＴＶ（Total Thickness Variation ）が良く、温
度差が大きくなるに連れて平坦度が悪化する傾向になる
ことが判り、本発明のように、温度差を無くすよう制御
する方法が有効であることが確認された。
坦度ＴＴＶ（Total Thickness Variation ）が良く、温
度差が大きくなるに連れて平坦度が悪化する傾向になる
ことが判り、本発明のように、温度差を無くすよう制御
する方法が有効であることが確認された。
【００２７】すなわち、例えば共擦り研磨の時のワーク
保持面４ａの温度が、実際のウエーハＷを研磨する時の
ワーク保持面４ａの温度に対して３℃高いような場合
は、共擦り研磨時の定盤１の冷却水を３℃低く制御する
か、または実際のウエーハＷを研磨する時の研磨剤５を
３℃高く制御する等によって温度差をなくすようにすれ
ば良い。
保持面４ａの温度が、実際のウエーハＷを研磨する時の
ワーク保持面４ａの温度に対して３℃高いような場合
は、共擦り研磨時の定盤１の冷却水を３℃低く制御する
か、または実際のウエーハＷを研磨する時の研磨剤５を
３℃高く制御する等によって温度差をなくすようにすれ
ば良い。
【００２８】次に、本発明では、ワーク保持面４ａにＡ
ＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂の樹脂層を形成すること
で、加工平坦度を一層向上させるようにしているが、そ
の内容について説明する。図２に示すように、ワーク保
持プレート４は、弾性体リング１０を介して宙吊りのよ
うな状態で回転ホルダ３に保持されており、この弾性体
リング１０は、回転ホルダ３とワーク保持プレート４と
の間の空間部１５の気密性を保持する役割も果たしてい
る。この空間部１５には、導入管１６より、例えば空気
等の流体を導入出来るようになっており、ワーク保持プ
レート４を弾性的に押圧している。
ＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂の樹脂層を形成すること
で、加工平坦度を一層向上させるようにしているが、そ
の内容について説明する。図２に示すように、ワーク保
持プレート４は、弾性体リング１０を介して宙吊りのよ
うな状態で回転ホルダ３に保持されており、この弾性体
リング１０は、回転ホルダ３とワーク保持プレート４と
の間の空間部１５の気密性を保持する役割も果たしてい
る。この空間部１５には、導入管１６より、例えば空気
等の流体を導入出来るようになっており、ワーク保持プ
レート４を弾性的に押圧している。
【００２９】そしてワーク保持プレート４の表面には、
ＡＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂の樹脂層１１が形成さ
れ、この樹脂層１１は、樹脂板の接着または任意の手段
による樹脂被膜等によって形成されるとともに、厚みが
１〜５mmとされている。またこの樹脂層１１の表面に
は、０．５±０．１mm程度の微細な吸着孔１２が多数穿
設され、これら吸着孔１２は、ワーク保持プレート４に
規定のパターンで形成されるバキューム路１３に連通
し、更にこのバキューム路１３は、回転ホルダ３のバキ
ューム路１４に連通している。このため、ウエーハＷを
保持する時は、真空ポンプ等によってバキューム路１３
を介して真空引きすれば、ウエーハＷを吸着保持するこ
とが出来、また真空引きを止めればウエーハＷを開放す
ることが出来る。
ＡＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂の樹脂層１１が形成さ
れ、この樹脂層１１は、樹脂板の接着または任意の手段
による樹脂被膜等によって形成されるとともに、厚みが
１〜５mmとされている。またこの樹脂層１１の表面に
は、０．５±０．１mm程度の微細な吸着孔１２が多数穿
設され、これら吸着孔１２は、ワーク保持プレート４に
規定のパターンで形成されるバキューム路１３に連通
し、更にこのバキューム路１３は、回転ホルダ３のバキ
ューム路１４に連通している。このため、ウエーハＷを
保持する時は、真空ポンプ等によってバキューム路１３
を介して真空引きすれば、ウエーハＷを吸着保持するこ
とが出来、また真空引きを止めればウエーハＷを開放す
ることが出来る。
【００３０】この際、ワーク保持プレート４の表面に樹
脂層１１を形成しているため、共擦り研磨においてこの
樹脂層１１が研磨されてワーク保持面４ａとなるが、こ
の樹脂層１１の樹脂素材としてＡＢＳ樹脂またはエポキ
シ樹脂を選定した理由は次の通りである。
脂層１１を形成しているため、共擦り研磨においてこの
樹脂層１１が研磨されてワーク保持面４ａとなるが、こ
の樹脂層１１の樹脂素材としてＡＢＳ樹脂またはエポキ
シ樹脂を選定した理由は次の通りである。
【００３１】すなわち、図４は、種々の樹脂素材を用い
て共擦り研磨を行なった時の樹脂別の研磨レート（μｍ
／ｍｉｎ）を表わしたグラフであり、研磨条件として
は、研磨布が、不織布タイプの硬度８０（アスカーＣ硬
度）、研磨剤がｐＨ＝１０．５のコロイダルシリカ研磨
剤、研磨荷重３００g/cm2 である。この時、の硬質塩
化ビニルと、のポリエチレンテレフタレートでは、上
記研磨条件では殆ど削ることが出来ず、のポリカーボ
ネイトもあまり研磨性が良くない。
て共擦り研磨を行なった時の樹脂別の研磨レート（μｍ
／ｍｉｎ）を表わしたグラフであり、研磨条件として
は、研磨布が、不織布タイプの硬度８０（アスカーＣ硬
度）、研磨剤がｐＨ＝１０．５のコロイダルシリカ研磨
剤、研磨荷重３００g/cm2 である。この時、の硬質塩
化ビニルと、のポリエチレンテレフタレートでは、上
記研磨条件では殆ど削ることが出来ず、のポリカーボ
ネイトもあまり研磨性が良くない。
【００３２】そしてこのように研磨性の悪い樹脂素材を
共擦り研磨する場合、研磨時間が長くなるため発熱量に
よる影響を受けやすくなり、平坦度が安定しなくなる。
そしてこの研磨時間が長くなると平坦度が安定しないこ
とは図５の実験結果からも裏付けされる。
共擦り研磨する場合、研磨時間が長くなるため発熱量に
よる影響を受けやすくなり、平坦度が安定しなくなる。
そしてこの研磨時間が長くなると平坦度が安定しないこ
とは図５の実験結果からも裏付けされる。
【００３３】ここで図５は、エポキシ樹脂の樹脂層１１
（図５（Ａ））と、ポリカーボネイト樹脂の樹脂層１１
（図５（Ｂ））を共擦り研磨し、削り代を２０μｍと４
０μｍにした場合のワーク保持面４ａの形状を示すもの
であるが、エポキシ樹脂の場合は、削り代を２０μｍに
しても４０μｍにしても形状に差が少なく、これに較べ
てポリカーボネイト樹脂の場合は、削り代を２０μｍに
した時の形状と４０μｍにした時の形状に差が生じてい
る。
（図５（Ａ））と、ポリカーボネイト樹脂の樹脂層１１
（図５（Ｂ））を共擦り研磨し、削り代を２０μｍと４
０μｍにした場合のワーク保持面４ａの形状を示すもの
であるが、エポキシ樹脂の場合は、削り代を２０μｍに
しても４０μｍにしても形状に差が少なく、これに較べ
てポリカーボネイト樹脂の場合は、削り代を２０μｍに
した時の形状と４０μｍにした時の形状に差が生じてい
る。
【００３４】この理由を推測すると、エポキシ樹脂とポ
リカーボネイト樹脂では、図４に示す研磨レートの違い
から、同じ２０μｍまたは４０μｍ研磨する場合、当然
ポリカーボネイト樹脂の方が時間が長くかかることは明
らかであり、研磨時の加工発熱の影響が強くなって、形
状が不安定になっているものと思われる。そしてこのワ
ーク保持面４ａの形状が不安定になることによって、ウ
エーハＷの平坦度の狂いが大きくなる。
リカーボネイト樹脂では、図４に示す研磨レートの違い
から、同じ２０μｍまたは４０μｍ研磨する場合、当然
ポリカーボネイト樹脂の方が時間が長くかかることは明
らかであり、研磨時の加工発熱の影響が強くなって、形
状が不安定になっているものと思われる。そしてこのワ
ーク保持面４ａの形状が不安定になることによって、ウ
エーハＷの平坦度の狂いが大きくなる。
【００３５】そして研磨性の面からみると、図４のの
エポキシ樹脂、のアクリル樹脂、のＡＢＳ樹脂が良
好であることが判るが、アクリル樹脂の場合は剛性が低
いため、樹脂層１１を薄く研磨し過ぎると、樹脂層１１
がワーク保持プレート４に接着されているような時に接
着ムラが悪影響を及ぼすようになり、保持したウエーハ
Ｗの研磨面に接着ムラが転写されるような不具合があ
る。また逆にアクリル樹脂の樹脂層１１の厚みを厚くし
過ぎると、ワーク保持面４ａの剛性が不足しがちとな
り、ウエーハＷ研磨時の平坦度が安定しなくなる等の問
題がある。
エポキシ樹脂、のアクリル樹脂、のＡＢＳ樹脂が良
好であることが判るが、アクリル樹脂の場合は剛性が低
いため、樹脂層１１を薄く研磨し過ぎると、樹脂層１１
がワーク保持プレート４に接着されているような時に接
着ムラが悪影響を及ぼすようになり、保持したウエーハ
Ｗの研磨面に接着ムラが転写されるような不具合があ
る。また逆にアクリル樹脂の樹脂層１１の厚みを厚くし
過ぎると、ワーク保持面４ａの剛性が不足しがちとな
り、ウエーハＷ研磨時の平坦度が安定しなくなる等の問
題がある。
【００３６】以上のような理由から本発明では樹脂層１
１としてＡＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂を採用してい
る。
１としてＡＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂を採用してい
る。
【００３７】またこの樹脂層１１の厚みを１〜５mmにし
ているのは、１mm以下にすると、ウエーハＷを真空吸着
した時に、例えば樹脂層１１の接着ムラ等がウエーハＷ
の研磨面に転写され、また５mm以上にすると、剛性低下
によりウエーハＷの平坦度が悪化するからである。
ているのは、１mm以下にすると、ウエーハＷを真空吸着
した時に、例えば樹脂層１１の接着ムラ等がウエーハＷ
の研磨面に転写され、また５mm以上にすると、剛性低下
によりウエーハＷの平坦度が悪化するからである。
【００３８】そして以上のようにワーク保持面４ａにＡ
ＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂からなる樹脂層１１を所定
厚みで形成し、ウエーハＷを真空吸着し得るようにする
とともに、温度調整器７、９によって共擦り研磨時のワ
ーク保持面４ａの温度と、ウエーハＷ研磨時のワーク保
持面４ａの温度を等しく制御すれば、高平坦度の研磨が
可能となる。
ＢＳ樹脂またはエポキシ樹脂からなる樹脂層１１を所定
厚みで形成し、ウエーハＷを真空吸着し得るようにする
とともに、温度調整器７、９によって共擦り研磨時のワ
ーク保持面４ａの温度と、ウエーハＷ研磨時のワーク保
持面４ａの温度を等しく制御すれば、高平坦度の研磨が
可能となる。
【００３９】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。例
えばワークはシリコンウエーハに限定されるものではな
く、また研磨剤５の種類とか、研磨布２の種類等も任意
である。また研磨剤５、定盤１の温度を調整する温度調
整器７、９等の構成も例示である。さらに、ワーク保持
プレート４、回転ホルダ３の形態あるいはワーク保持プ
レート、ワークの保持方法等も任意であり、一般に用い
られている方法であれば、いかなるものであっても本発
明は適用可能である。
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。例
えばワークはシリコンウエーハに限定されるものではな
く、また研磨剤５の種類とか、研磨布２の種類等も任意
である。また研磨剤５、定盤１の温度を調整する温度調
整器７、９等の構成も例示である。さらに、ワーク保持
プレート４、回転ホルダ３の形態あるいはワーク保持プ
レート、ワークの保持方法等も任意であり、一般に用い
られている方法であれば、いかなるものであっても本発
明は適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように本発明に係るワークの研磨
方法は、請求項１のように、ワーク保持プレートを共擦
り研磨した後、このワーク保持面でワークを保持し、次
いでこのワークを研磨布に摺接させて研磨するような研
磨方法において、共擦り研磨時のワーク保持面の温度
と、ワーク研磨時のワーク保持面の温度を等しく制御す
るようにしたため、ワーク保持プレートの熱変形量の差
がなくなって平坦度を良好に研磨出来る。この際、請求
項２のように、ワーク保持面の温度の制御を研磨剤の温
度によって制御するか、または定盤の温度によって制御
するか、または両者を併用して制御するようにし、研磨
剤の供給系とか定盤に温度調整器を設ければ、簡易に構
成出来る。
方法は、請求項１のように、ワーク保持プレートを共擦
り研磨した後、このワーク保持面でワークを保持し、次
いでこのワークを研磨布に摺接させて研磨するような研
磨方法において、共擦り研磨時のワーク保持面の温度
と、ワーク研磨時のワーク保持面の温度を等しく制御す
るようにしたため、ワーク保持プレートの熱変形量の差
がなくなって平坦度を良好に研磨出来る。この際、請求
項２のように、ワーク保持面の温度の制御を研磨剤の温
度によって制御するか、または定盤の温度によって制御
するか、または両者を併用して制御するようにし、研磨
剤の供給系とか定盤に温度調整器を設ければ、簡易に構
成出来る。
【００４１】また請求項３のように、ワーク保持面に樹
脂層を形成すれば、ワーク保持面を共擦り研磨する時の
加工が容易となり、またワーク裏面の汚れ等がワーク保
持面に付着しにくくなって加工精度を安定させることが
出来、またワーク裏面を柔らかく保持出来るためワーク
保護が図られる。また請求項４のように、樹脂層の樹脂
素材を所定の樹脂材料にすれば、加工性が良好で短時間
に共擦り研磨することが出来、しかも共擦り研磨時の発
熱が安定するため、熱的制御を正確且つ容易に行うこと
が出来る。しかもワークを保持する際の剛性が比較的高
いため、ワークの研磨を精度良く行うことが出来る。更
に請求項５のように、樹脂層の厚みを、所定の厚みにす
れば加工平坦度を一層良好にすることが出来る。
脂層を形成すれば、ワーク保持面を共擦り研磨する時の
加工が容易となり、またワーク裏面の汚れ等がワーク保
持面に付着しにくくなって加工精度を安定させることが
出来、またワーク裏面を柔らかく保持出来るためワーク
保護が図られる。また請求項４のように、樹脂層の樹脂
素材を所定の樹脂材料にすれば、加工性が良好で短時間
に共擦り研磨することが出来、しかも共擦り研磨時の発
熱が安定するため、熱的制御を正確且つ容易に行うこと
が出来る。しかもワークを保持する際の剛性が比較的高
いため、ワークの研磨を精度良く行うことが出来る。更
に請求項５のように、樹脂層の厚みを、所定の厚みにす
れば加工平坦度を一層良好にすることが出来る。
【図１】本発明に係る研磨装置の構成概要図である。
【図２】共擦り研磨前のワーク保持プレートの拡大図で
ある。
ある。
【図３】共擦り研磨時とワーク研磨時のワーク保持面の
温度差とワーク平坦度の関係を表わすグラフである。
温度差とワーク平坦度の関係を表わすグラフである。
【図４】樹脂の種類に応じた研磨特性を示すグラフであ
る。
る。
【図５】共擦り研磨した時のワーク保持面の形状を示す
説明図で、（Ａ）はエポキシ樹脂、（Ｂ）はポリカーボ
ネイト樹脂である。
説明図で、（Ａ）はエポキシ樹脂、（Ｂ）はポリカーボ
ネイト樹脂である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、一般的な共擦り研磨工程を
示す説明図である。
示す説明図である。
１…定盤、 ２…研磨布、３
…回転ホルダ、 ４…ワーク保持プ
レート、４ａ…ワーク保持面、 ５…研
磨剤、６…ノズル、 ７…温度
調整器、８…冷却水系、 ９…温
度調整器、１０…弾性体リング、 １１
…樹脂層、１２…吸着孔、 １３
…バキューム路、１４…バキューム路、
１５…空間部、１６…導入管、Ｗ…ウエーハ、
Ｗｄ…ダミーウエーハ。
…回転ホルダ、 ４…ワーク保持プ
レート、４ａ…ワーク保持面、 ５…研
磨剤、６…ノズル、 ７…温度
調整器、８…冷却水系、 ９…温
度調整器、１０…弾性体リング、 １１
…樹脂層、１２…吸着孔、 １３
…バキューム路、１４…バキューム路、
１５…空間部、１６…導入管、Ｗ…ウエーハ、
Ｗｄ…ダミーウエーハ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 桝村 寿
福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平
150 信越半導体株式会社 半導体白河
研究所内
(72)発明者 鈴木 文夫
福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平
150 信越半導体株式会社 半導体白河
研究所内
(72)発明者 岡村 晃一
新潟県中頚城郡頚城村大字城野腰新田
596番地２ 直江津電子工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平９−150351（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−254579（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−274049（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−73625（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B24B 37/00
H01L 21/304
Claims (5)
- 【請求項１】 ワーク保持プレートを研磨布に摺接させ
てワーク保持面を研磨した後、このワーク保持プレート
のワーク保持面でワークの裏面側を保持し、次いでこの
ワークを前記研磨布に摺接させてワークの表面側を研磨
するようにしたワークの研磨方法であって、前記ワーク
保持面を研磨する時のワーク保持プレートのワーク保持
面の温度と、前記ワークを研磨するときのワーク保持プ
レートのワーク保持面の温度とを等しく制御することを
特徴とするワークの研磨方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のワークの研磨方法にお
いて、前記ワーク保持面の温度の制御は、研磨中に供給
される研磨剤の温度によって制御するか、または研磨布
を保持する定盤の温度によって制御するか、または両者
を併用して制御することを特徴とするワークの研磨方
法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のワークの
研磨方法において、前記ワーク保持プレートのワーク保
持面には樹脂層が形成され、この樹脂層と前記ワーク保
持プレートには、真空吸着用の孔が設けられることを特
徴とするワークの研磨方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載のワークの研磨方法にお
いて、前記樹脂層の樹脂素材は、ＡＢＳ樹脂またはエポ
キシ樹脂とされることを特徴とするワークの研磨方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載のワークの研磨方法にお
いて、前記樹脂層の厚みは、１〜５mmとされることを特
徴とするワークの研磨方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04131198A JP3467184B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | ワークの研磨方法 |
| TW088101503A TW393374B (en) | 1998-02-05 | 1999-02-01 | Method and apparatus for polishing work |
| EP99300772A EP0934801B1 (en) | 1998-02-05 | 1999-02-02 | Method for polishing work |
| DE69914113T DE69914113T2 (de) | 1998-02-05 | 1999-02-02 | Verfahren zum Polieren von Werkstücken |
| MYPI99000394A MY122322A (en) | 1998-02-05 | 1999-02-04 | Method for polishing work |
| US09/244,697 US6399498B1 (en) | 1998-02-05 | 1999-02-04 | Method and apparatus for polishing work |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3467184B2 true JP3467184B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=12604968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04131198A Expired - Fee Related JP3467184B2 (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | ワークの研磨方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US7137874B1 (en) | 2000-11-21 | 2006-11-21 | Memc Electronic Materials, Spa | Semiconductor wafer, polishing apparatus and method |
| US6672943B2 (en) | 2001-01-26 | 2004-01-06 | Wafer Solutions, Inc. | Eccentric abrasive wheel for wafer processing |
| US6712673B2 (en) | 2001-10-04 | 2004-03-30 | Memc Electronic Materials, Inc. | Polishing apparatus, polishing head and method |
| DE10154050A1 (de) | 2001-11-02 | 2003-05-15 | Schott Glas | Bearbeitung von inhomogenen Materialien |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4132037A (en) * | 1977-02-28 | 1979-01-02 | Siltec Corporation | Apparatus for polishing semiconductor wafers |
| JPS58180026A (ja) | 1982-04-15 | 1983-10-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ウエハ研磨用吸着板 |
| JPS634937A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-09 | Mitsubishi Plastics Ind Ltd | 積層板の製造方法 |
| JPS63318260A (ja) | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Kyushu Denshi Kinzoku Kk | 表面加工方法 |
| AU637087B2 (en) * | 1989-03-24 | 1993-05-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Apparatus for grinding semiconductor wafer |
| JP2663050B2 (ja) * | 1990-12-26 | 1997-10-15 | 信越半導体株式会社 | ウエーハ研磨方法 |
| JP2655975B2 (ja) * | 1992-09-18 | 1997-09-24 | 三菱マテリアル株式会社 | ウェーハ研磨装置 |
| US5643060A (en) * | 1993-08-25 | 1997-07-01 | Micron Technology, Inc. | System for real-time control of semiconductor wafer polishing including heater |
| JP3311116B2 (ja) * | 1993-10-28 | 2002-08-05 | 株式会社東芝 | 半導体製造装置 |
| US5605487A (en) * | 1994-05-13 | 1997-02-25 | Memc Electric Materials, Inc. | Semiconductor wafer polishing appartus and method |
| US5910041A (en) * | 1997-03-06 | 1999-06-08 | Keltech Engineering | Lapping apparatus and process with raised edge on platen |
-
1998
- 1998-02-05 JP JP04131198A patent/JP3467184B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-02-01 TW TW088101503A patent/TW393374B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-02-02 EP EP99300772A patent/EP0934801B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-02 DE DE69914113T patent/DE69914113T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-04 US US09/244,697 patent/US6399498B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| JPH11221753A (ja) | 1999-08-17 |
| US6399498B1 (en) | 2002-06-04 |
| DE69914113D1 (de) | 2004-02-19 |
| MY122322A (en) | 2006-04-29 |
| EP0934801B1 (en) | 2004-01-14 |
| EP0934801A3 (en) | 2002-07-10 |
| EP0934801A2 (en) | 1999-08-11 |
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