JP3983887B2 - 基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨方法に関し、特に、半導体ウエハの研磨工程で使用する基板研磨用治具及びその基板研磨用治具を使用して半導体ウエハを研磨する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、単結晶インゴットから切り出した半導体ウエハには、その表面を鏡面状とするための研磨加工が施される。一般に、半導体ウエハ表面を鏡面状に加工するために、図５に示すような構成の基板研磨装置が使用されている。
【０００３】
基板研磨装置は、図５（ａ）に示すように、表面に研磨クロス３８が貼着され図示しないモータにより回転駆動される回転定盤３６と、ＧａＡｓウエハ（半導体ウエハ）１２ａ〜１２ｄを保持する（ここでは４つのＧａＡｓウエハを保持するものとする。）複数の基板研磨用治具３０（図５（ａ）では２つのみ図示する。）と、この基板研磨用治具３０を回転定盤３６に対向して保持すると共に回転定盤３６に向かって回転させながら押圧するティボット３３（図５（ａ）では２つのみ図示する。）と、回転定盤３６と基板研磨用治具３０との間に研磨材４０を供給する研磨液供給ノズル４４とを備えている。
【０００４】
基板研磨用治具３０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ワックス１４ｃ、１４ｄ（図５（ａ）では２つのみ図示する。）によりＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられた貼着面を備えたプレート３１と、プレート３１の貼着面から先端部までの高さが調節可能な４つのポイント４２ａ〜４２ｄとから構成されている。このポイント４２ａ〜４２ｄはそれぞれ先端部に図示しないダイヤモンドが設けられたＳＵＳ製のネジ部材であり、すべて同じ高さでプレート３１の表面から突出するように調節される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の基板研磨装置では、半導体ウエハをワックスによりプレートに貼り付ける際に、ワックスを溶かすためにプレートごと高温雰囲気に晒す必要がある。プレートは何度も使用するため、使用回数を重ねると半導体ウエハ貼着面が反るなどの変形を起こしてしまう。例えば、ＳＵＳ製のプレートの場合では、使用する前は反りがゼロであるが、３０回以上使用すると、最大３０μｍ反ってしまう。そのため、半導体ウエハを精密に研磨加工できなくなるという問題がある。
【０００６】
以上のことから本発明は何度も繰り返して使用してもプレートが変形し難い基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基板研磨用治具は、半導体ウエハが貼着されるウエハ貼着面と切込み溝とを備えたプレート部材と、前記ウエハ貼着面から一部が突出するように設けられ、前記ウエハ貼着面からの突出高さを調節することにより半導体ウエハの研磨量を調節する研磨量調節手段と、を有し、前記切り込み溝は、前記研磨量調整手段から周縁に向って延びていることを特徴とする。請求項１の発明では半導体ウエハが貼り付けられるプレート部材が研磨量調整手段から周縁に向って延びる切込み溝を備えているため、プレート部材自体が無理なく伸縮を繰り返せるので、プレート部材の反りなどの変形を防ぐことができる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板研磨用治具において、前記研磨量調節手段と前記プレート部材との熱膨張係数の差により発生する応力を吸収する応力吸収手段を更に備えている。
【０００９】
すなわち、請求項２の発明の基板研磨用治具は、上記請求項１の構成に加えて、研磨量調節手段とプレート部材との熱膨張係数の差により発生する応力を吸収する応力吸収手段を備えているため、研磨量調節手段がプレート部材よりも大きく熱膨張して周囲に応力を生じさせても、応力吸収手段が研磨量調節手段の熱膨張による応力を吸収するので、プレート部材に対して大きな応力がかかってプレート部材が変形するのを阻止できる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載の基板研磨用治具において、前記応力吸収手段は、前記プレート部材を貫通するようにプレート部材に設けられた筒状部材であり、前記研磨量調節手段は、前記筒状部材の内側に螺合するネジ部材であることを特徴としている。
【００１７】
さらに、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板研磨用治具において、前記プレート部材は透過性材料から成るものとしている。これにより、プレート部材にワックスにより貼り付けた半導体ウエハの貼着状態の良し悪しをワックス側から目視で確認できるので貼着状態の悪いのものを事前に除去することが容易となる。
【００１８】
また、請求項５の発明は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板研磨用治具を使用して半導体ウエハを研磨することを特徴としている。上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板研磨用治具はプレート部材の使用寿命が従来よりも長いものであり、このような基板研磨用治具を使用することにより、プレート交換の頻度が減少してその分手間が省けると共にプレート交換に伴うコストを下げることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。なお、全ての図において、同一又は相当する個所には同一の符号を付して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本第１の実施形態の基板研磨用治具２０は、図１及び図２に示すように、高さが調節可能な研磨量調節手段（ネジ部材）であるポイント４２ａ〜４２ｄと、それぞれのポイント４２ａ〜４２ｄから周縁に向かって延びる４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄと半導体ウエハであるＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられる貼着面とを備えた透過性材料より成る耐熱ガラス（熱膨張係数；１０．７×１０-6／Ｋのソーダ石灰ガラスより成る。）より形成されたプレート１１から成る。
【００２１】
４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄは、プレート１１自体の伸縮の繰り返しによる反りなどの変形を防ぐと共に、それぞれの切込み溝１６ａ〜１６ｄ内に設けられたポイント４２ａ〜４２ｄの熱膨張によってプレート１１にかかるストレスを逃す働きをする。また、４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄのそれぞれの先端部内側には図示しないネジ切りが形成されており、このネジ切りはポイント４２ａ〜４２ｄと螺合してポイント４２ａ〜４２ｄを所定の高さ位置に保持する。
【００２２】
ポイント４２ａ〜４２ｄは、プレート１１の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つＴｉ（熱膨張係数；１０．０×１０-6／Ｋ）から成るネジ部材であり、それぞれ先端部には図示しないダイヤモンドが設けられ、すべて同じ高さでプレート１１の表面から突出するように調節される。
【００２３】
また、プレート１１には、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄ貼着面と逆側の面の中央位置に、プレート１１を回転しながら押圧する押圧回転機構の一部であるディボット３３と嵌合するための嵌合溝１７が設けられている。
【００２４】
このような基板研磨用治具２０にＧａＡｓウエハを貼り付けるには、まず、基板研磨用治具２０を６０℃に加熱する。このとき、プレート１１とポイント４２ａ〜４２ｄとが膨張するが、ポイント４２ａ〜４２ｄとして熱膨張係数がプレート１１の熱膨張係数に近い値を持つＴｉを用いているため、ポイント４２ａ〜４２ｄがプレート１１と共に膨張してもプレート１１と同じような割合で膨張するため、ポイント４２ａ〜４２ｄの膨張によりプレート１１に対して大きな応力がかかることがない。それに加えてプレート１１自身にも切込み溝１６ａ〜１６ｄが設けられているため、プレート１１が無理なく膨張できることとなる。
【００２５】
プレート１１を６０℃に加熱した後、裏面にワックス１４ａ〜１４ｄを塗布した４つのＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄをバランスよく載置し、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの裏面のワックス１４ａ〜１４ｄを一旦溶かしてから冷却する。このとき、ポイント４２ａ〜４２ｄとプレート１１とが共に元の大きさに戻るが、両者とも同じような割合で元の大きさに戻るためプレート１１に対して大きな応力がかかることがない。それに加えて、プレート１１には切込み溝１６ａ〜１６ｄが設けられているため、無理なく元の大きさに戻れることとなる。
【００２６】
従って、本第１の実施形態の基板研磨用治具２０を何度も使用して熱膨張を繰り返させてもプレート１１が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレート１１に反りや割れなどが生じることがなく、長い期間平坦性を維持できる。
【００２７】
また、プレートが透過性材料である耐熱性ガラスにより形成されているため、ワックスが半導体ウエハの裏面に均一に塗布されているかどうか、ワックス内に気泡が入っているかどうかなどのワックスの塗布状態を目視で確認できる。そのため、ワックス塗布状態が悪いにもかかわらずそのまま研磨してしまう等の恐れをなくすことができる。
【００２８】
このような基板研磨用治具２０を使用してＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄを研磨する（ここでは４つの半導体ウエハを保持するものとする。）には、まず、基板研磨用治具２０を構成するプレート１１の貼着面にワックス１４ｃ、１４ｄ（図２では２つのみ図示する。）によりＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄ（図２では１２ｃ、１２ｄのみ図示する。）を貼り付ける。
つぎに、すべてのポイント４２ａ〜４２ｄの高さ寸法を研磨終了後のＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの厚さ寸法と同じ高さ寸法となるように調節してから、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられたプレート１１をディボット３３に取り付ける。
【００２９】
プレート１１をディボット３３に取り付けたのち、ディボット３３を調節してプレート１１と回転定盤３６とを精密に平行に配置する。その後、研磨液供給ノズル４４からＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）粉を含む研磨材４０を回転定盤３６と基板研磨用治具２０との間に供給しながら回転定盤３６とディボット３３とをそれぞれ予め定めた回転数で回転させ、ディボット３３を回転定盤３６に向かって降下させることでディボット３３と嵌合するプレート１１に貼り付けられたＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが、回転定盤３６に貼着された研磨クロス３８に押し付けられて研磨される。
【００３０】
ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの研磨が進むにつれてＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの厚さは徐々に薄くなるが、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの研磨面が各ポイント４２ａ〜４２ｄの頂点を含む面と一致するとポイント４２ａ〜４２ｄが回転定盤３６表面の研磨クロス３８と接触してプレート１１の降下を阻止するため、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが研磨されなくなり、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの研磨加工が終了する。
【００３１】
なお、第１の実施形態では、片面研磨用を行う基板研磨装置に適用したものとしているが、片面研磨用を行う基板研磨装置に限らず、両面研磨用の基板研磨装置に適用することもできる。
【００３２】
（第２の実施形態）
本第２の実施形態の基板研磨用治具２２は、図３に示すように、半導体ウエハであるＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられる貼着面と、研磨量調節手段であるＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄとの螺合個所に設けられ熱膨張係数が１０．０×１０-6／ＫであるＴｉより形成された筒状部材１８ａ〜１８ｄ（応力吸収手段）とを備え、透過性材料よりなる耐熱ガラス（熱膨張係数；１０．７×１０-6／Ｋのソーダ石灰ガラスより成る。）より形成されたプレート１３と、筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイントとから成る。
【００３３】
筒状部材１８ａ〜１８ｄは、熱膨張係数がプレート１３と同程度値を持つ金属より成るため、プレート１３と共に加熱する際にプレート１３よりも大きく熱膨張してプレート１３に対し大きな応力をかける恐れがないだけでなく、金属より成ることから筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄが大きく熱膨張して筒状部材１８ａ〜１８ｄに応力をかけても大きく変形することがない。従って、ＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力が筒状部材１８ａ〜１８ｄによりプレートに伝わるのを阻止できるのでプレートの変形や割れを防止できる。
【００３４】
ポイント４２ａ〜４２ｄは、ＳＵＳから成るネジ部材であり、それぞれ先端部には図示しないダイヤモンドが設けられ、すべて同じ高さでプレート１３の表面から突出するように調節される。
【００３５】
尚、他の部分は上記第１の実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。また、第２の実施形態の基板研磨用治具２２は、上述した第１の実施形態の図２に示すような構成の基板研磨装置に適用できる。
【００３６】
従って、本第２の実施形態の基板研磨用治具２２は、研磨量を制御するポイント４２ａ〜４２ｄがプレート１３の加熱時にプレート１３より大きく熱膨張してもプレート１３に設けられた筒状部材１８ａ〜１８ｄがポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力を吸収することとなるので、プレート１３に対して大きな応力がかかることがない。そのため、ポイント４２ａ〜４２ｄの熱膨張によりプレート１３が反るなどの変形を起こしたり割れる等の恐れをなくすことができ、長い期間平坦性を維持できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
本第３の実施形態の基板研磨用治具２２は、図４に示すように、対称に形成された周縁から内側に向かって延びる４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄと、それぞれの切込み溝１６ａ〜１６ｄの先端部内側に設けられ熱膨張係数が１０．０×１０-6／ＫであるＴｉより形成された筒状部材１８ａ〜１８ｄ（応力吸収手段）とを備えたプレート１５と、筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄとから成る。
【００３８】
上述の第１の実施形態において説明したように、プレート１５が４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄを備えることにより、ＧａＡｓウエハを貼り付けるために基板研磨用治具２４を６０℃に加熱したときに、プレート１５が無理なく膨張できることとなる。そのため、基板研磨用治具２４を何度も使用して熱膨張を繰り返させてもプレート１５が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレート１５に反りや割れなどが生じることがなく、長い期間平坦性を維持できる。
【００３９】
さらに、切込み溝１６ａ〜１６ｄの先端部内側に設けられた筒状部材１８ａ〜１８ｄは、上述の第２の実施形態において説明したように、熱膨張係数がプレート１５と同程度値を持つ金属より成るため、プレート１５と共に加熱する際にプレート１５よりも大きく熱膨張してプレート１５に対し大きな応力をかける恐れがないだけでなく、金属より成ることから筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄが大きく熱膨張して筒状部材１８ａ〜１８ｄに応力をかけても大きく変形することがない。従って、ＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力が筒状部材１８ａ〜１８ｄによりプレートに伝わるのを阻止できるのでプレートの変形や割れを防止できる。
【００４０】
尚、他の部分は上記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。また、第３の実施形態の基板研磨用治具２４は、上述した第１の実施形態の図２に示すような構成の基板研磨装置に適用できる。
【００４１】
従って、本第３の実施形態の基板研磨用治具２４は、基板研磨用治具２４を何度も使用して熱膨張を繰り返させてもプレート１５が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレート１５に反りや割れなどが生じることがなく、長い期間平坦性を維持できると共に、研磨量を制御するポイント４２ａ〜４２ｄがプレート１５より大きく熱膨張してもプレート１５に設けられた筒状部材１８ａ〜１８ｄがポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力を吸収することとなるので、プレート１５に対して大きな応力がかかることがない。そのため、ポイント４２ａ〜４２ｄの熱膨張によりプレート１５が反るなどの変形を起こしたり割れる等の恐れをなくすことができ、この点からも長い期間平坦性を維持できる。
【００４２】
なお、上記第１から第３の実施形態では、プレートが透過性材料である耐熱性ガラスにより形成されているため、ワックスが半導体ウエハの裏面に均一に塗布されているかどうか、ワックス内に気泡が入っているかどうかなどのワックスの塗布状態を目視で確認できる。そのため、ワックス塗布状態が悪いにもかかわらずそのまま研磨してしまうことを防げる。
【００４３】
また、耐熱ガラス等のように、Ａｌ製のプレートやＳＵＳ製のプレートに比べて重量が軽い素材によりプレートを構成した場合、重量が軽い分取り外しなどの取り扱いが楽になる。特に、大口径ウエハ用のプレートとした場合では、プレート径も通常の半導体ウエハ用のものに比べて大きくなるので、Ａｌ製やＳＵＳ製とした場合に比べて格段に重量が減るため、プレートの取り外しなどの取り扱いが楽になり作業性及び安全性が向上するという利点がある。
【００４４】
もちろん、上記第１から第３の実施形態ではプレートの材質を耐熱ガラスとしているが、耐熱ガラスに限らず、石英などの他の透過性材料を用いることもできる。もちろん、透過性材料のみに限らずＡｌやＳＵＳなどの材質により成るプレートにも適用できる。
【００４５】
また、第１から第３の実施形態では、一例として半導体ウエハを研磨する構成を挙げているが、半導体ウエハを研磨するものに限らず平坦な板状のすべての基材の研磨に適用できる。
【００４６】
さらに、第１と第３の実施形態において切込み溝の先端部内側にポイントを螺合させる構成としているが、ポイントを螺合させる位置は、先端部内側に限らず、切込み溝内の先端部以外の特定の個所としても良い。もちろん、切込み溝内に必ずポイントを螺合させる構成とする必要はなく、切込み溝の形成位置とポイントの螺合位置とを別々に設けてもよい。
【００４７】
また、第１から第３の実施形態では、研磨量調節手段の一例としてネジ状のポイントを挙げているが、研磨量調節手段としてはプレートからの突出高さを精度よく調整できる構成のものであればよく、例えば、ピン部材など他の構成のものを用いることもできる。
【００４８】
なお、本発明では、第１から第３の実施形態で挙げたプレート等のようなプレート部材の熱膨張係数と、ポイントなどのような研磨量調節手段の熱膨張係数と、筒状部材等のような応力吸収手段の熱膨張係数のそれぞれの差は±１５％程度の範囲内であることが望ましい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜７の発明によれば、何度も繰り返して使用してもプレートが反りや割れなどの変形を起こしにくい基板研磨用治具が得られる、という効果を達成する。
【００５０】
また、請求項９の発明によれば、プレート交換の頻度が減少してその分手間が省けると共にプレート交換に伴うコストを下げることができる、という効果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の基板研磨用治具の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１に示す基板研磨用治具を使用した基板研磨装置の概略説明図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第２の実施形態の基板研磨用治具の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第３の実施形態の基板研磨用治具の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】（ａ）は、従来の基板研磨装置の概略説明図であり、（ｂ）は、従来の基板研磨用治具の上面図である。
【符号の説明】
１１、１３、１５ プレート
１２ａ〜１２ｄ ＧａＡｓウエハ
１４ａ〜１４ｄ ワックス
１６ａ〜１６ｄ 切込み溝
１７ 嵌合溝
１８ａ〜１８ｄ 筒状部材
２０、２２、２４ 基板研磨用治具
４２ａ〜４２ｄ ポイント
３３ ディボット
３６ 回転定盤
３８ 研磨クロス
４０ 研磨材
４２ 研磨液供給ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨方法に関し、特に、半導体ウエハの研磨工程で使用する基板研磨用治具及びその基板研磨用治具を使用して半導体ウエハを研磨する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、単結晶インゴットから切り出した半導体ウエハには、その表面を鏡面状とするための研磨加工が施される。一般に、半導体ウエハ表面を鏡面状に加工するために、図５に示すような構成の基板研磨装置が使用されている。
【０００３】
基板研磨装置は、図５（ａ）に示すように、表面に研磨クロス３８が貼着され図示しないモータにより回転駆動される回転定盤３６と、ＧａＡｓウエハ（半導体ウエハ）１２ａ〜１２ｄを保持する（ここでは４つのＧａＡｓウエハを保持するものとする。）複数の基板研磨用治具３０（図５（ａ）では２つのみ図示する。）と、この基板研磨用治具３０を回転定盤３６に対向して保持すると共に回転定盤３６に向かって回転させながら押圧するティボット３３（図５（ａ）では２つのみ図示する。）と、回転定盤３６と基板研磨用治具３０との間に研磨材４０を供給する研磨液供給ノズル４４とを備えている。
【０００４】
基板研磨用治具３０は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ワックス１４ｃ、１４ｄ（図５（ａ）では２つのみ図示する。）によりＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられた貼着面を備えたプレート３１と、プレート３１の貼着面から先端部までの高さが調節可能な４つのポイント４２ａ〜４２ｄとから構成されている。このポイント４２ａ〜４２ｄはそれぞれ先端部に図示しないダイヤモンドが設けられたＳＵＳ製のネジ部材であり、すべて同じ高さでプレート３１の表面から突出するように調節される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の基板研磨装置では、半導体ウエハをワックスによりプレートに貼り付ける際に、ワックスを溶かすためにプレートごと高温雰囲気に晒す必要がある。プレートは何度も使用するため、使用回数を重ねると半導体ウエハ貼着面が反るなどの変形を起こしてしまう。例えば、ＳＵＳ製のプレートの場合では、使用する前は反りがゼロであるが、３０回以上使用すると、最大３０μｍ反ってしまう。そのため、半導体ウエハを精密に研磨加工できなくなるという問題がある。
【０００６】
以上のことから本発明は何度も繰り返して使用してもプレートが変形し難い基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基板研磨用治具は、半導体ウエハが貼着されるウエハ貼着面と切込み溝とを備えたプレート部材と、前記ウエハ貼着面から一部が突出するように設けられ、前記ウエハ貼着面からの突出高さを調節することにより半導体ウエハの研磨量を調節する研磨量調節手段と、を有し、前記切り込み溝は、前記研磨量調整手段から周縁に向って延びていることを特徴とする。請求項１の発明では半導体ウエハが貼り付けられるプレート部材が研磨量調整手段から周縁に向って延びる切込み溝を備えているため、プレート部材自体が無理なく伸縮を繰り返せるので、プレート部材の反りなどの変形を防ぐことができる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の基板研磨用治具において、前記研磨量調節手段と前記プレート部材との熱膨張係数の差により発生する応力を吸収する応力吸収手段を更に備えている。
【０００９】
すなわち、請求項２の発明の基板研磨用治具は、上記請求項１の構成に加えて、研磨量調節手段とプレート部材との熱膨張係数の差により発生する応力を吸収する応力吸収手段を備えているため、研磨量調節手段がプレート部材よりも大きく熱膨張して周囲に応力を生じさせても、応力吸収手段が研磨量調節手段の熱膨張による応力を吸収するので、プレート部材に対して大きな応力がかかってプレート部材が変形するのを阻止できる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載の基板研磨用治具において、前記応力吸収手段は、前記プレート部材を貫通するようにプレート部材に設けられた筒状部材であり、前記研磨量調節手段は、前記筒状部材の内側に螺合するネジ部材であることを特徴としている。
【００１７】
さらに、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板研磨用治具において、前記プレート部材は透過性材料から成るものとしている。これにより、プレート部材にワックスにより貼り付けた半導体ウエハの貼着状態の良し悪しをワックス側から目視で確認できるので貼着状態の悪いのものを事前に除去することが容易となる。
【００１８】
また、請求項５の発明は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板研磨用治具を使用して半導体ウエハを研磨することを特徴としている。上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板研磨用治具はプレート部材の使用寿命が従来よりも長いものであり、このような基板研磨用治具を使用することにより、プレート交換の頻度が減少してその分手間が省けると共にプレート交換に伴うコストを下げることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。なお、全ての図において、同一又は相当する個所には同一の符号を付して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本第１の実施形態の基板研磨用治具２０は、図１及び図２に示すように、高さが調節可能な研磨量調節手段（ネジ部材）であるポイント４２ａ〜４２ｄと、それぞれのポイント４２ａ〜４２ｄから周縁に向かって延びる４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄと半導体ウエハであるＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられる貼着面とを備えた透過性材料より成る耐熱ガラス（熱膨張係数；１０．７×１０-6／Ｋのソーダ石灰ガラスより成る。）より形成されたプレート１１から成る。
【００２１】
４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄは、プレート１１自体の伸縮の繰り返しによる反りなどの変形を防ぐと共に、それぞれの切込み溝１６ａ〜１６ｄ内に設けられたポイント４２ａ〜４２ｄの熱膨張によってプレート１１にかかるストレスを逃す働きをする。また、４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄのそれぞれの先端部内側には図示しないネジ切りが形成されており、このネジ切りはポイント４２ａ〜４２ｄと螺合してポイント４２ａ〜４２ｄを所定の高さ位置に保持する。
【００２２】
ポイント４２ａ〜４２ｄは、プレート１１の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つＴｉ（熱膨張係数；１０．０×１０-6／Ｋ）から成るネジ部材であり、それぞれ先端部には図示しないダイヤモンドが設けられ、すべて同じ高さでプレート１１の表面から突出するように調節される。
【００２３】
また、プレート１１には、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄ貼着面と逆側の面の中央位置に、プレート１１を回転しながら押圧する押圧回転機構の一部であるディボット３３と嵌合するための嵌合溝１７が設けられている。
【００２４】
このような基板研磨用治具２０にＧａＡｓウエハを貼り付けるには、まず、基板研磨用治具２０を６０℃に加熱する。このとき、プレート１１とポイント４２ａ〜４２ｄとが膨張するが、ポイント４２ａ〜４２ｄとして熱膨張係数がプレート１１の熱膨張係数に近い値を持つＴｉを用いているため、ポイント４２ａ〜４２ｄがプレート１１と共に膨張してもプレート１１と同じような割合で膨張するため、ポイント４２ａ〜４２ｄの膨張によりプレート１１に対して大きな応力がかかることがない。それに加えてプレート１１自身にも切込み溝１６ａ〜１６ｄが設けられているため、プレート１１が無理なく膨張できることとなる。
【００２５】
プレート１１を６０℃に加熱した後、裏面にワックス１４ａ〜１４ｄを塗布した４つのＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄをバランスよく載置し、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの裏面のワックス１４ａ〜１４ｄを一旦溶かしてから冷却する。このとき、ポイント４２ａ〜４２ｄとプレート１１とが共に元の大きさに戻るが、両者とも同じような割合で元の大きさに戻るためプレート１１に対して大きな応力がかかることがない。それに加えて、プレート１１には切込み溝１６ａ〜１６ｄが設けられているため、無理なく元の大きさに戻れることとなる。
【００２６】
従って、本第１の実施形態の基板研磨用治具２０を何度も使用して熱膨張を繰り返させてもプレート１１が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレート１１に反りや割れなどが生じることがなく、長い期間平坦性を維持できる。
【００２７】
また、プレートが透過性材料である耐熱性ガラスにより形成されているため、ワックスが半導体ウエハの裏面に均一に塗布されているかどうか、ワックス内に気泡が入っているかどうかなどのワックスの塗布状態を目視で確認できる。そのため、ワックス塗布状態が悪いにもかかわらずそのまま研磨してしまう等の恐れをなくすことができる。
【００２８】
このような基板研磨用治具２０を使用してＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄを研磨する（ここでは４つの半導体ウエハを保持するものとする。）には、まず、基板研磨用治具２０を構成するプレート１１の貼着面にワックス１４ｃ、１４ｄ（図２では２つのみ図示する。）によりＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄ（図２では１２ｃ、１２ｄのみ図示する。）を貼り付ける。
つぎに、すべてのポイント４２ａ〜４２ｄの高さ寸法を研磨終了後のＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの厚さ寸法と同じ高さ寸法となるように調節してから、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられたプレート１１をディボット３３に取り付ける。
【００２９】
プレート１１をディボット３３に取り付けたのち、ディボット３３を調節してプレート１１と回転定盤３６とを精密に平行に配置する。その後、研磨液供給ノズル４４からＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）粉を含む研磨材４０を回転定盤３６と基板研磨用治具２０との間に供給しながら回転定盤３６とディボット３３とをそれぞれ予め定めた回転数で回転させ、ディボット３３を回転定盤３６に向かって降下させることでディボット３３と嵌合するプレート１１に貼り付けられたＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが、回転定盤３６に貼着された研磨クロス３８に押し付けられて研磨される。
【００３０】
ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの研磨が進むにつれてＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの厚さは徐々に薄くなるが、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの研磨面が各ポイント４２ａ〜４２ｄの頂点を含む面と一致するとポイント４２ａ〜４２ｄが回転定盤３６表面の研磨クロス３８と接触してプレート１１の降下を阻止するため、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが研磨されなくなり、ＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄの研磨加工が終了する。
【００３１】
なお、第１の実施形態では、片面研磨用を行う基板研磨装置に適用したものとしているが、片面研磨用を行う基板研磨装置に限らず、両面研磨用の基板研磨装置に適用することもできる。
【００３２】
（第２の実施形態）
本第２の実施形態の基板研磨用治具２２は、図３に示すように、半導体ウエハであるＧａＡｓウエハ１２ａ〜１２ｄが貼り付けられる貼着面と、研磨量調節手段であるＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄとの螺合個所に設けられ熱膨張係数が１０．０×１０-6／ＫであるＴｉより形成された筒状部材１８ａ〜１８ｄ（応力吸収手段）とを備え、透過性材料よりなる耐熱ガラス（熱膨張係数；１０．７×１０-6／Ｋのソーダ石灰ガラスより成る。）より形成されたプレート１３と、筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイントとから成る。
【００３３】
筒状部材１８ａ〜１８ｄは、熱膨張係数がプレート１３と同程度値を持つ金属より成るため、プレート１３と共に加熱する際にプレート１３よりも大きく熱膨張してプレート１３に対し大きな応力をかける恐れがないだけでなく、金属より成ることから筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄが大きく熱膨張して筒状部材１８ａ〜１８ｄに応力をかけても大きく変形することがない。従って、ＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力が筒状部材１８ａ〜１８ｄによりプレートに伝わるのを阻止できるのでプレートの変形や割れを防止できる。
【００３４】
ポイント４２ａ〜４２ｄは、ＳＵＳから成るネジ部材であり、それぞれ先端部には図示しないダイヤモンドが設けられ、すべて同じ高さでプレート１３の表面から突出するように調節される。
【００３５】
尚、他の部分は上記第１の実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。また、第２の実施形態の基板研磨用治具２２は、上述した第１の実施形態の図２に示すような構成の基板研磨装置に適用できる。
【００３６】
従って、本第２の実施形態の基板研磨用治具２２は、研磨量を制御するポイント４２ａ〜４２ｄがプレート１３の加熱時にプレート１３より大きく熱膨張してもプレート１３に設けられた筒状部材１８ａ〜１８ｄがポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力を吸収することとなるので、プレート１３に対して大きな応力がかかることがない。そのため、ポイント４２ａ〜４２ｄの熱膨張によりプレート１３が反るなどの変形を起こしたり割れる等の恐れをなくすことができ、長い期間平坦性を維持できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
本第３の実施形態の基板研磨用治具２２は、図４に示すように、対称に形成された周縁から内側に向かって延びる４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄと、それぞれの切込み溝１６ａ〜１６ｄの先端部内側に設けられ熱膨張係数が１０．０×１０-6／ＫであるＴｉより形成された筒状部材１８ａ〜１８ｄ（応力吸収手段）とを備えたプレート１５と、筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄとから成る。
【００３８】
上述の第１の実施形態において説明したように、プレート１５が４つの切込み溝１６ａ〜１６ｄを備えることにより、ＧａＡｓウエハを貼り付けるために基板研磨用治具２４を６０℃に加熱したときに、プレート１５が無理なく膨張できることとなる。そのため、基板研磨用治具２４を何度も使用して熱膨張を繰り返させてもプレート１５が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレート１５に反りや割れなどが生じることがなく、長い期間平坦性を維持できる。
【００３９】
さらに、切込み溝１６ａ〜１６ｄの先端部内側に設けられた筒状部材１８ａ〜１８ｄは、上述の第２の実施形態において説明したように、熱膨張係数がプレート１５と同程度値を持つ金属より成るため、プレート１５と共に加熱する際にプレート１５よりも大きく熱膨張してプレート１５に対し大きな応力をかける恐れがないだけでなく、金属より成ることから筒状部材１８ａ〜１８ｄに螺合するＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄが大きく熱膨張して筒状部材１８ａ〜１８ｄに応力をかけても大きく変形することがない。従って、ＳＵＳ製ポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力が筒状部材１８ａ〜１８ｄによりプレートに伝わるのを阻止できるのでプレートの変形や割れを防止できる。
【００４０】
尚、他の部分は上記第１の実施形態及び第２の実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を省略する。また、第３の実施形態の基板研磨用治具２４は、上述した第１の実施形態の図２に示すような構成の基板研磨装置に適用できる。
【００４１】
従って、本第３の実施形態の基板研磨用治具２４は、基板研磨用治具２４を何度も使用して熱膨張を繰り返させてもプレート１５が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレート１５に反りや割れなどが生じることがなく、長い期間平坦性を維持できると共に、研磨量を制御するポイント４２ａ〜４２ｄがプレート１５より大きく熱膨張してもプレート１５に設けられた筒状部材１８ａ〜１８ｄがポイント４２ａ〜４２ｄの膨張による応力を吸収することとなるので、プレート１５に対して大きな応力がかかることがない。そのため、ポイント４２ａ〜４２ｄの熱膨張によりプレート１５が反るなどの変形を起こしたり割れる等の恐れをなくすことができ、この点からも長い期間平坦性を維持できる。
【００４２】
なお、上記第１から第３の実施形態では、プレートが透過性材料である耐熱性ガラスにより形成されているため、ワックスが半導体ウエハの裏面に均一に塗布されているかどうか、ワックス内に気泡が入っているかどうかなどのワックスの塗布状態を目視で確認できる。そのため、ワックス塗布状態が悪いにもかかわらずそのまま研磨してしまうことを防げる。
【００４３】
また、耐熱ガラス等のように、Ａｌ製のプレートやＳＵＳ製のプレートに比べて重量が軽い素材によりプレートを構成した場合、重量が軽い分取り外しなどの取り扱いが楽になる。特に、大口径ウエハ用のプレートとした場合では、プレート径も通常の半導体ウエハ用のものに比べて大きくなるので、Ａｌ製やＳＵＳ製とした場合に比べて格段に重量が減るため、プレートの取り外しなどの取り扱いが楽になり作業性及び安全性が向上するという利点がある。
【００４４】
もちろん、上記第１から第３の実施形態ではプレートの材質を耐熱ガラスとしているが、耐熱ガラスに限らず、石英などの他の透過性材料を用いることもできる。もちろん、透過性材料のみに限らずＡｌやＳＵＳなどの材質により成るプレートにも適用できる。
【００４５】
また、第１から第３の実施形態では、一例として半導体ウエハを研磨する構成を挙げているが、半導体ウエハを研磨するものに限らず平坦な板状のすべての基材の研磨に適用できる。
【００４６】
さらに、第１と第３の実施形態において切込み溝の先端部内側にポイントを螺合させる構成としているが、ポイントを螺合させる位置は、先端部内側に限らず、切込み溝内の先端部以外の特定の個所としても良い。もちろん、切込み溝内に必ずポイントを螺合させる構成とする必要はなく、切込み溝の形成位置とポイントの螺合位置とを別々に設けてもよい。
【００４７】
また、第１から第３の実施形態では、研磨量調節手段の一例としてネジ状のポイントを挙げているが、研磨量調節手段としてはプレートからの突出高さを精度よく調整できる構成のものであればよく、例えば、ピン部材など他の構成のものを用いることもできる。
【００４８】
なお、本発明では、第１から第３の実施形態で挙げたプレート等のようなプレート部材の熱膨張係数と、ポイントなどのような研磨量調節手段の熱膨張係数と、筒状部材等のような応力吸収手段の熱膨張係数のそれぞれの差は±１５％程度の範囲内であることが望ましい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜７の発明によれば、何度も繰り返して使用してもプレートが反りや割れなどの変形を起こしにくい基板研磨用治具が得られる、という効果を達成する。
【００５０】
また、請求項９の発明によれば、プレート交換の頻度が減少してその分手間が省けると共にプレート交換に伴うコストを下げることができる、という効果を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の基板研磨用治具の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１に示す基板研磨用治具を使用した基板研磨装置の概略説明図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第２の実施形態の基板研磨用治具の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第３の実施形態の基板研磨用治具の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】（ａ）は、従来の基板研磨装置の概略説明図であり、（ｂ）は、従来の基板研磨用治具の上面図である。
【符号の説明】
１１、１３、１５ プレート
１２ａ〜１２ｄ ＧａＡｓウエハ
１４ａ〜１４ｄ ワックス
１６ａ〜１６ｄ 切込み溝
１７ 嵌合溝
１８ａ〜１８ｄ 筒状部材
２０、２２、２４ 基板研磨用治具
４２ａ〜４２ｄ ポイント
３３ ディボット
３６ 回転定盤
３８ 研磨クロス
４０ 研磨材
４２ 研磨液供給ノズル
Claims (5)
- 半導体ウエハが貼着されるウエハ貼着面と切込み溝とを備えたプレート部材と、
前記ウエハ貼着面から一部が突出するように設けられ、前記ウエハ貼着面からの突出高さを調節することにより半導体ウエハの研磨量を調節する研磨量調節手段と、を有し、
前記切り込み溝は、前記研磨量調整手段から周縁に向って延びていることを特徴とする基板研磨用冶具。 - 前記研磨量調節手段と前記プレート部材との熱膨張係数の差により発生する応力を吸収する応力吸収手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板研磨用冶具。
- 前記応力吸収手段は、前記プレート部材を貫通するようにプレート部材に設けられた筒状部材であり、
前記研磨量調節手段は、前記筒状部材の内側に螺合するネジ部材であることを特徴とする請求項２に記載の基板研磨用治具。 - 前記プレート部材は透過性材料から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板研磨用治具。
- 上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の基板研磨用治具を使用して半導体ウエハを研磨することを特徴とする半導体ウエハの研磨方法。
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