JP4464019B2

JP4464019B2 - 研磨用ワーク保持盤及びワークの研磨装置及び研磨方法

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Publication number: JP4464019B2
Application number: JP2001302859A
Authority: JP
Inventors: 寿桝村; 文夫鈴木; 幸司北川
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003103457A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの研磨装置及び研磨方法に関し、特にワークを保持するための研磨用ワーク保持盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板材料として用いられるシリコンウエーハ等のワークの製造方法は、一般にチョクラルスキー（Czochralski；CZ ）法や浮遊帯域溶融（Floating Zone；FZ ）法等を使用して単結晶インゴットを製造する結晶成長工程と、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウエーハ加工工程を経る。更に詳しくウエーハ加工工程を示すと、ウエーハ加工工程は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウエーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリシング）工程と、研磨されたウエーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記ウエーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、同じ工程を多段で行なったり、工程順が入れ換えられたりする。
【０００３】
これらの工程のうち、研磨（ポリシング）工程では現在のところガラスやセラミック等のプレートに複数枚のウエーハをワックスで貼り付けて片面を研磨するワックスマウントバッチ式片面研磨装置が主流である。この装置では、ウエーハの保持されたプレートを、研磨パッドを貼った定盤上に置き、上部トップリングに荷重を掛けて、定盤およびトップリングを回転させながら研磨を行なう。この他にもいろいろな形態の研磨装置がある。例えば、上下定盤間にウエーハを挟み込んで両面を同時に鏡面化する両面研磨方式や１枚ずつウエーハをプレートに真空吸着保持して研磨する枚葉方式、ウエーハをワックス等の接着剤を使用しないで、バッキングパッドとテンプレートで保持しつつ研磨するワックスフリー研磨方式など様々な方式がある。
【０００４】
特に近年では、ウエーハ（ワーク）の大口径化に伴い１枚ずつウエーハをウエーハ保持盤（プレート）に真空吸着保持して研磨する枚葉方式が行われている。
例えばこの様な方式の研磨装置の一例を説明する。図１は真空吸着方式でウエーハを保持する枚葉研磨ヘッドを具備した研磨装置の構成概要を説明するための説明図である。
【０００５】
この研磨装置２０は、ワークＷ、例えば半導体シリコンウエーハの片面を研磨する装置として構成され、回転する定盤２１と研磨ヘッド１０に装着した研磨用ワーク保持盤１とノズル（研磨剤供給管）２３を具備している。定盤２１の上面には研磨布（研磨パッド）２２が貼付してある。定盤２１は回転軸により所定の回転速度で回転される。
【０００６】
そして、ワーク保持盤１は、真空吸着等によりそのワーク保持面８にワーク（ウエーハ）Ｗを保持し、回転軸をもつ研磨ヘッド１０に装着され、研磨ヘッド１０により回転されると同時に所定の荷重で研磨布２２にワークＷを押しつける。研磨剤２４の供給はノズル２３から所定の流量で研磨布２２上に供給し、この研磨剤２４がワークＷと研磨布２２の間に供給されることによりワークＷが研磨される。
【０００７】
さらに、ワーク保持盤１は、ワーク保持面８と多数の真空吸着用の貫通孔４を有するワーク保持盤本体２およびワーク保持盤裏板５とから構成され、貫通孔４はワーク保持盤本体２と裏板５の間にある空間部（真空部）６を経て吸引路７から真空装置につながり、真空の発生によってワーク保持面８にワークＷを吸着保持するようになっている。この吸着保持機構はウエーハの搬送時などにも使われる。
【０００８】
ワーク保持盤本体２のワーク保持面８は、貫通孔４を有する樹脂層３で被覆したものとなっている。これは、金属やセラミックス等のワーク保持盤本体２の表面に直接ワークを保持すると、ワーク裏面に傷や汚れが発生するため、それを防止する目的でワーク保持盤本体２の表面に数十μｍ〜数ｍｍの極薄のテフロン、ナイロン等の商標で知られている材料や塩化ビニール等の樹脂皮膜を被覆したり、真空吸着用の孔を開けたアクリル樹脂板をワーク保持盤本体２表面に接着し、その表面を研磨加工したワーク保持盤等が用いられている。特に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂は、被覆のし易さ、熱硬化後の皮膜物性である硬度や機械的強度、線膨張係数等の品質の面で特に有用である。
【０００９】
また、研磨加工の場合、軟質な研磨布を用いているために、ワーク保持盤の表面を平坦に仕上げても、研磨布のクリープ変形等で研磨布表面が徐々に変化するため、研磨加工後のワークが平坦になるとは限らないという問題がある。そこで、上記のようにワーク保持盤表面に薄い樹脂を被覆し、この樹脂が被覆されたワーク保持盤の表面を研磨することで研磨布のクリープ変形に倣った保持盤を作製しておき、その後、この保持盤にワークを保持して研磨する方法も行われている。
【００１０】
研磨ヘッド１０は、その回転ホルダ１１の内部に加圧空間部１３を設け、弾性シート１２を介して研磨用ワーク保持盤１を気密に保持している。加圧空間部１３は加圧空気供給路１４を経て空気圧縮機につながっている。そして研磨ヘッド１０は、ワークＷを樹脂層３から成るワーク保持面８の表面に真空吸着保持しているワーク保持盤に回転あるいは揺動を与えると同時にワーク保持盤１の背面を空気により加圧して、ワーク保持盤１を研磨布２２に押し付けるようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような真空吸着保持して研磨する枚葉方式の装置で研磨した場合、ウエーハ表面にわずかな凹凸が観察されることがある。特に吸着孔周りで多く観察された。これは魔鏡像による観察や、ナノトポグラフィーと言われる微小エリアの凹凸を評価した場合に観察されるレベルの凹凸である。
【００１２】
ナノトポグラフィー（ナノトポロジーとも言われる）とは、波長が０．１ｍｍから２０ｍｍ程度で振幅が数ｎｍから１００ｎｍ程度の凹凸のことであり、その評価法としては１辺が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の正方形、または直径が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の円形のブロック範囲（この範囲はWINDOW SIZE等と呼ばれる）の領域で、ウエーハ表面の凹凸の高低差（PV値；peak to valley）を評価する。このPV値はNanotopography Height等とも呼ばれる。ナノトポグラフィーとしては、特に評価したウエーハ面内に存在する凹凸の最大値が小さいことが望まれている。
【００１３】
デバイス製造工程でウエーハ上に金属配線を形成し、その上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜を研磨するなどの処理を繰り返すと上記の様なレベルの凹凸の存在も問題になりつつある。特に、高集積デバイス工程においては、リソグラフィ露光におけるフォーカス不良の原因ともなり、高集積デバイスの歩留り低下を招き、問題であった。
【００１４】
本発明は、上記事情を鑑みなされたものであって、上記の様なレベルの凹凸が発生しない様に研磨するための研磨装置及び研磨方法、特に研磨用ワーク保持盤を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、ワークを真空吸着保持する多数の貫通孔を有するワーク保持盤本体を具備し、該保持盤本体の保持面が樹脂で被覆された研磨用ワーク保持盤において、前記保持面を被覆する樹脂の熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下であることを特徴とする研磨用ワーク保持盤である。
【００１６】
このような熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下の低熱膨張樹脂が保持面に被覆された研磨用ワーク保持盤は、研磨中の保持面の熱変形量が著しく小さいものであるため、ナノトポグラフィーの改善されたウエーハが製造できるものとなる。つまり、熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下であれば、ナノトポグラフィーの凹凸に影響するような吸着孔の形状変化が殆ど起こらない。また、熱膨張係数は３×１０^−５／Ｋよりも小さく、できる限りワーク保持盤本体と同程度の熱膨張係数であれば好ましい。
【００１７】
この場合、前記保持面を被覆する樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。
このようにワークを保持する保持面に被覆された樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上であると、研磨中に発生する熱が樹脂内で均一になるとともに効果的に放熱できるため、熱変形によるナノトポグラフィーの悪化をより効果的に防止できるものとなる。従って熱伝導率について特に上限を限定するものではない。樹脂の材質及びそれに添加する添加剤及び添加量（添加可能量）等により上限は決まってしまうが、熱伝導率が高ければ高い程、樹脂コーティング層の表裏の温度差が生じにくくなり樹脂層の熱変形が抑えられ好ましい。０．４Ｗ／ｍＫ以上であればナノトポグラフィーの凹凸に影響するような吸着孔の形状変化が殆ど起こらない。
なお、本発明でいう樹脂の熱伝導率はＪＩＳＲ1611に準拠した方法により評価した値である。
【００１８】
この場合、前記保持面を被覆する樹脂が、シリカを充填したエポキシ樹脂であることが好ましい。
このように保持面を被覆する樹脂が、熱伝導調整剤としてシリカを充填したエポキシ樹脂であれば、保持面の熱膨張係数が小さくなり、また熱伝導性が増し好ましい。特にシリカは、従来、保持面を被覆するエポキシ樹脂に充填されていた炭酸カルシウム（充填量は５０重量％程度が限界）より多くの量を充填可能であり、更に熱膨張係数も大変小さいことから保持面の熱膨張係数をより低下させることができるため好ましい。
【００１９】
この場合、前記エポキシ樹脂に充填されるシリカが、エポキシ樹脂の６０重量％以上であることが好ましい。
このようにエポキシ樹脂に充填されるシリカが、エポキシ樹脂の６０重量％以上であれば、充分に熱膨張係数が小さくなり熱伝導性が増すため、確実に樹脂の熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下、熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上のものとなり、好ましい。
【００２０】
この場合、前記エポキシ樹脂に充填されるシリカが、粒径１〜１０μｍの粒状であることが好ましい。
１μｍ未満の小さなシリカ粒子の場合、充填された樹脂の粘度が上昇し、樹脂中にあまり多くのシリカが充填されない。また１０μｍを超える大きなシリカ粒子の場合には、コーティングした樹脂表面の凹凸が大きくなり、その表面にウエーハを保持するとナノトポロジーを悪化させてしまう恐れがある。よって充填されるシリカ粒子は、粒径１〜１０μｍ程度のものが好ましい。更に１０μｍ程度で球形に近い大きなシリカ粒子と１〜３μｍ程度で球形に近い小さい粒子が充填された場合、より充填量を増やしたものとすることが可能であり、熱膨張係数をより小さく、熱伝導率をより高くしたものとすることが出来る。
【００２１】
そして、本発明の研磨用ワーク保持盤を具備するワークの研磨装置は、研磨用ワーク保持盤表面の樹脂層が熱変形を起こしにくいため、研磨するワークのナノトポグラフィーを向上させることができる。特に、シリコンウエーハをワークとして研磨した場合は、高集積デバイス工程でのリソグラフィ露光におけるフォーカス不良を低減することが可能であり、高集積デバイスの歩留り向上を図ることができる。
【００２２】
そして本発明は、ワークを真空吸着保持する研磨用ワーク保持盤の保持面に熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下の樹脂を被覆し、該保持面によりワークの裏面を真空吸着保持し、次いで該ワークを研磨布に接触させてワークの表面を研磨することを特徴とするワークの研磨方法である。
【００２３】
このように、研磨用ワーク保持盤の保持面に熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下の樹脂を被覆することにより、熱変形量を小さくすることが可能となり、ナノトポグラフィーの改善された研磨をすることができる。
【００２４】
この場合、前記保持面に被覆する樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上のものとすることが好ましい。
このように保持面に被覆する樹脂の熱伝導率を０．４Ｗ／ｍＫ以上にすると研磨中に発生する熱を樹脂内で均一にすることができるとともに、効率的に熱を伝導して放熱できるため、さらに熱変形による異常が防止でき、ナノトポグラフィーの改善されたウエーハが製造できる。
【００２５】
また、この場合、ワークの裏面を真空吸着保持する前に、前記研磨用ワーク保持盤の樹脂で被覆された保持面を前記研磨布に接触させて研磨した後、該保持面によりワークの裏面を真空吸着保持し、次いで該ワークを前記研磨布に接触させてワークの表面を研磨することが好ましい。
【００２６】
このようにワークの裏面を真空吸着保持する前に、前記研磨用ワーク保持盤の樹脂で被覆された保持面を前記研磨布に接触させて研磨し、保持面の形状を研磨布の形状に倣わせることにより、研磨布の研磨時における変形の影響によるワーク平坦度の狂いを是正することができ、特にウエーハ等の薄いワークの平坦度の向上に有効なものとなる。
【００２７】
以下、本発明についてさらに詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者が、ワークの研磨工程におけるナノトポグラフィーの悪化の原因を鋭意調査したところ、ワーク保持面に被覆してある樹脂に熱が蓄積し、保持面が変形してしまうことが原因であることが明らかになった。そして、この現象は特に吸着孔付近で顕著であることが判った。
【００２８】
例えば、図２（ａ）に示したような研磨用ワーク保持盤においては、エポキシ樹脂からなる樹脂層３について、ウエーハを保持する面側の温度Ｔ１と、ＳｉＣ等のセラミックスからなるワーク保持盤本体２と接触する側の温度Ｔ２に差が生じ、樹脂層３のエポキシ樹脂が変形してしまうことが明らかになった。またこの変形がナノトポグラフィーレベルの凹凸に影響していることが判った。
【００２９】
例えば、図２（ｂ）に示すように、Ｔ１＞Ｔ２では、ウエーハを真空吸着保持したときに吸着孔付近が窪んだ形状になってしまい、図２（ｃ）に示すように、Ｔ１＜Ｔ２では、ウエーハを真空吸着保持したときに吸着孔付近が盛り上がった形状になってしまう。このため、この状態で吸着保持されたウエーハが研磨されると、Ｔ１＞Ｔ２の場合では、ウエーハの吸着孔付近が、窪んだ状態で保持されていたために研磨量が足らなくなってその研磨後には盛り上がる（図２（ｂ））。逆にＴ１＜Ｔ２では、ウエーハの吸着孔付近が、盛り上がった状態で保持されていたために研磨量が大きくなって研磨後には窪んだ形状となる（図２（ｃ））。
このような樹脂層の変形が起こっているため、吸着孔付近でうねりが生じナノトポグラフィーの悪化が生じると考えられる。
【００３０】
このようなナノトポグラフィーを悪化させないためにはワーク保持面に被覆する樹脂の熱変形を防止する必要がある。そのためには、樹脂の熱的特性の内、特に熱膨張係数及び熱伝導率に注意する必要がある。これは、熱膨張係数が小さければ、樹脂層の表裏面で温度差が大きくても熱変形が起こりにくく、また熱伝導率が大きければ、研磨中に発生する熱が樹脂内で均一になりやすくなるとともに、伝熱により効率的に熱を外部に放熱できるため、さらに熱変形が起こりにくくなるからである。
【００３１】
そこで、本発明者が研磨用ワーク保持盤の熱膨張係数と熱伝導率について鋭意調査したところ、熱膨張係数については３×１０^−５／Ｋ以下、熱伝導率について、０．４Ｗ／ｍＫ以上であれば、このような熱変形が著しく小さくなる事がわかった。しかし、従来被覆していた樹脂の熱膨張係数は５×１０^−５／Ｋ、熱伝導率は０．２〜０．３Ｗ／ｍＫ程度であった。そこで熱変形を防止するためには、何らかの手段で樹脂の熱膨張係数を３×１０^−５／Ｋ以下、熱伝導率を０．４Ｗ／ｍＫ以上にすることが必要である。
【００３２】
そこで、本発明者はワーク保持盤本体に被覆する樹脂として、従来用いられていた炭酸カルシウムを充填した樹脂の代わりに、充填剤としてシリカを用いることを発想した。炭酸カルシウムはエポキシ樹脂に５０重量％程度しか充填できないが、シリカであれば６０重量％以上充填することが可能であり、熱膨張係数も小さいため、保持盤本体を被覆する樹脂の熱膨張係数と熱伝導率を確実に上記範囲とすることができるからである。
本発明は以上のような発想に基づき、諸条件を精査して完成したものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明に用いられるワーク保持盤の製造方法の一例を図３に示したフロー図に基づいて説明する。
先ず、工程（ａ）で熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂、及び熱伝導の調整剤、例えばシリカを攪拌混合槽に仕込み、真空下充分脱泡して空気を除去する。ここでエポキシ樹脂にシリカを含有させる場合は、確実にエポキシ樹脂の熱膨張係数を３×１０^−５／Ｋ以下、熱伝導率を０．４Ｗ／ｍＫ以上とするため、シリカを６０重量％以上充填することが好ましい。
【００３４】
そのためには、充填するシリカを粒径１〜１０μｍの粒状とすることが好ましい。これは、１μｍ未満の小さなシリカ粒子の場合、充填された樹脂の粘度が上昇し、樹脂中にあまり多くのシリカが充填されないからである。また１０μｍを超える大きなシリカ粒子の場合には、保持盤に被覆した樹脂表面の凹凸が大きくなり、その表面にウエーハを保持するとナノトポロジーを悪化させてしまう恐れがあるからである。更にこの場合、１０μｍ程度で球形に近い大きなシリカ粒子と１〜３μｍ程度で球形に近い小さい粒子を充填することにより、より充填量を増やすことが可能であり、熱膨張係数をより小さく、熱伝導率をより高くしたものとすることが出来る。
【００３５】
工程（ｂ）では、樹脂塗布用治具３０の上に図１に示したようなワーク保持盤１のワーク保持盤本体２をワーク保持面８を上にして載置し、塗布量調整板３２をセットした後、ワーク保持面８の上に前述したような熱硬化性樹脂３１を流し込む。
【００３６】
なお、樹脂が被覆されるワーク保持盤本体２が備えるべき特性については、貫通孔４の孔径を０．２〜０．５ｍｍとするのがよく、ワーク保持盤本体材料の線熱膨張係数が１×１０^−５／Ｋ以下と保持盤本体２の熱膨張係数も小さくすることが望ましく、さらにワーク保持盤本体２の材質が炭化けい素（ＳｉＣ）の焼結体（セラミックス）であることが好ましい。このように、貫通孔４の孔径を０．２ｍｍ以上にすると、熱硬化性樹脂３１で保持盤本体２の保持面８に樹脂層３を形成する場合、樹脂３１が孔に詰る恐れがなく、０．５ｍｍ以下にすると孔径自体が大き過ぎることに起因してワーク研磨加工時にワーク表面に孔の跡が転写するようなことが少なくなる。
【００３７】
また、ワーク保持盤本体２が低熱膨張係数をもつ材料で形成されていれば、後述する研磨装置定盤上でワーク保持盤の保持面を研磨加工する場合とワークを研磨加工する場合のワーク保持盤本体の熱変形量差を小さくでき、また被覆した樹脂の変形等も抑えることができるので、高精度なワーク保持盤の保持面形状を維持することができ、高平坦度のワーク研磨加工が可能となる。ワーク保持盤本体としては、金属やセラミックス材料等で構成すれば良いが、特に低熱膨張係数をもち、高剛性で研磨加工液等にも腐食されにくい耐食性の高い材料としては前述の炭化けい素（ＳｉＣ）が好ましく使用される。
【００３８】
工程（ｃ）では、塗布量調整板３２の上にバー３３を滑らせて余分な樹脂を掻き取り、厚さの均一な樹脂層を形成する。このワーク保持盤本体２の保持面を被覆する樹脂層３の厚さは０．５〜３ｍｍであることが望ましい。このようにワーク保持盤１の樹脂層３の厚さを３ｍｍ以下にするとワーク保持盤本体２の剛性を低下させることがないので、より高精度なワーク研磨加工を行うことができ、０．５ｍｍ以上にすると高い平坦度が得られる。
【００３９】
次いで、工程（ｄ）では、樹脂３１を塗布したワーク保持盤本体２を樹脂塗布用治具３０と共に電気加熱炉３５に設置し、樹脂塗布用治具３０の下方から加熱したガス３４を送ってワーク保持盤本体２の貫通孔４を通過させながら加熱を始め、熱硬化性樹脂３１全体を熱硬化させる。この場合、貫通孔４の周辺部の樹脂３１を予備硬化させた後、残部樹脂を熱硬化させるようにすることができ、このようにすることにより、先ず貫通孔周辺部の樹脂から先に硬化させるので、貫通孔４の閉塞防止をより一層確実なものとすることができる。また、熱硬化用のガス３４の温度は、樹脂の熱硬化温度と同じかより高い温度とすることができるが、樹脂の熱硬化温度と同じにすれば樹脂の熱硬化反応速度が樹脂の加熱による粘度低下速度よりも律速となるので、貫通孔を閉塞することなく樹脂層３を形成することができて好ましい。
【００４０】
次に、工程（ｅ）では、樹脂層３で被覆したワーク保持盤本体２をラッピングマシン４０にセットし、定盤４１を回転させながらノズル４２からラップ液４３を滴下して樹脂層３の表面を研削し面修正を行い、工程（ｆ）で充分洗浄する。
【００４１】
さらに工程（ｇ）では、ラッピング修正を終わった樹脂層３で被覆したワーク保持盤本体２を研磨装置２０にセットし、定盤２１を回転させながらノズル２３から研磨剤２４を滴下して樹脂層３の表面を研磨し面修正を行い、充分洗浄してワーク保持盤本体２を完成させ、これにワーク保持盤裏板５を取り付けて研磨ヘッド１０を作製することができる。このように熱硬化した樹脂層３の表面は、先ずラッピング加工によって面修正し、次いで研磨装置２０の定盤上で研磨加工修正することで、より高精度な保持盤１の保持面形状を形成することができ、この研磨用ワーク保持盤１を使用することによって平坦度の高いワーク研磨加工が可能となる。
【００４２】
このようにすることで、ワーク保持部のエポキシ樹脂部分に熱伝導調整剤としてシリカが多く添加されたワーク保持盤が製造できる。熱伝導調整剤としてシリカを適量添加することにより、ワーク保持盤表面の樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上、熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下のワーク保持盤が確実に得られる。
【００４３】
このようなワーク保持盤を、図１に示すような研磨装置に装着し、前述したようにウエーハ等のワークWを研磨する。本発明では、研磨用ワーク保持盤１が研磨時に熱変形を起こしにくいため、従来問題であった研磨後のワークWのナノトポグラフィーを向上させることができる。
【００４４】
この場合、研磨時において研磨布２２が粘弾性的な性質を有する変形を起こし、この変形の度合いは研磨時の研磨布２２の状態によっても徐々に変わってくる。そのため、上記のようにワーク保持盤１のワーク保持面８を平坦に仕上げても、加工後のワークWが平坦にはならない場合がある。そこで、ワークWの裏面を真空吸着保持する前に、研磨用ワーク保持盤１の樹脂で被覆された保持面８を研磨布２２に接触させて研磨を行ない、ワーク保持面８の形状を研磨布２２の変形形状に倣わせた後、この保持面８によりワークWの裏面を真空吸着保持し、次いで研磨布２２に接触させてワークWの表面を研磨することで、ワーク保持面８の修正が図られ、ワークの平坦度を向上させることができる。この方法は、ウエーハ等の薄いワークを研磨する場合に特に有効である。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示した構造のワーク研磨装置２０を使用してワークの研磨を行った。このワーク保持盤本体２の保持面８を被覆する樹脂層３は、シリカを７０重量％充填したエポキシ樹脂からなる。樹脂層３の厚さは１ｍｍであり、熱伝導率０．５
Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数１×１０^−５／Ｋであった。
ワーク保持盤本体２は、厚さ３０ｍｍの炭化けい素（ＳｉＣ）多孔盤であり、熱膨張係数は４×１０^−６／Ｋである。貫通孔４の孔径は０．３ｍｍのものを用いた。
【００４６】
ワーク研磨条件として、研磨荷重３０ｋPa、研磨相対速度５０ｍ／ｍｉｎ、目標研磨加工代１０μｍとし、研磨布２２として不織布系研磨布、研磨剤２４としてコロイダルシリカを含有したアルカリ溶液（ｐＨ１０．５）を用い研磨した。
また、ワークＷを吸着保持して研磨する前に、ワーク保持盤１の樹脂層３で被覆された保持面８を研磨布２２に接触させ研磨した。研磨条件としては樹脂層研磨加工代４０μｍでその他の条件は上記ワーク研磨条件と同じに実施した。
【００４７】
上記ワーク保持盤１に被研磨ワークＷとしてシリコンウエーハ、直径２００ｍｍ、厚さ７３５μｍを真空吸着保持し研磨した。
【００４８】
研磨後のワークの平坦度、うねり及びナノトポグラフィーを確認した。平坦度は静電容量式厚さ計（ＡＤＥ社製ウルトラゲージ９７００）にて測定し、また、魔鏡でワーク表面のうねりを観察した。ナノトポグラフィーはＡＤＥ社製Nanomapperで、測定条件2ｍｍ角にて測定した。
【００４９】
その結果、ワークの平坦度は、裏面基準のＳＢＩＲmax （ＳｉｔｅＢａｃｋ−ｓｉｄｅＩｄｅａｌＲａｎｇｅ：ＳＥＭＩ規格Ｍ１等で標準化されている値、セルサイズ２５ｍｍ×２５ｍｍ）で０．１３μｍの高平坦度が達成された。また、魔鏡でもワーク表面にうねりが見られず、高精度な加工が達成された。ナノトポグラフィーも１０ｎｍ前後であり好ましかった。
【００５０】
（実施例２）
ワーク保持盤本体２の保持面８を被覆したエポキシ樹脂のシリカ充填量が６０重量％である以外は実施例１と同じ条件でワーク保持盤１を作製し、同条件でワークの研磨加工を実施した。樹脂層３のシリカ充填エポキシ樹脂の熱伝導率は０．４Ｗ／ｍＫであった。熱膨張係数は３×１０^−５／Ｋであった。
【００５１】
その結果、平坦度は実施例１とほぼ同じで、ナノトポグラフィーは実施例１よりも若干悪化したが、１５ｎｍ前後で全て２０ｎｍ以下であり良好なレベルであった。
【００５２】
（比較例１）
ワーク保持盤本体２の保持面８に炭酸カルシウム充填エポキシ樹脂を被覆した以外は実施例１と同じ条件でワーク保持盤１を作製し、同条件でワークの研磨加工を実施した。炭酸カルシウム充填エポキシ樹脂の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍＫであった。熱膨張係数は４×１０^−５／Ｋであった。
【００５３】
その結果、平坦度は実施例１とほぼ同等であったが、魔鏡によるワーク表面のうねりが観察された。ナノトポグラフィーの値は３０ｎｍ前後で全て２０ｎｍを越えていた。
【００５４】
なお、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。
【００５５】
例えば、上記実施形態においては、保持面を被覆する樹脂としてエポキシ樹脂を用い、熱伝導調整剤としてシリカが充填された場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、保持面を被覆する樹脂の熱膨張係数を３×１０^−５／Ｋ以下とするものであれば、本発明の範囲に含まれる。このような樹脂として、例えば、ポリアミドイミドのような樹脂、又はシリカ粒子を３３重量％以上添加したポリアミド等を挙げることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明により、高精度のワーク保持面を有する研磨用ワーク保持盤が提供される。従って、これを用いて研磨加工によって優れた平坦度とうねりのない表面を持ったワークを製造することが出来る。特にワークが、本発明の研磨用ワーク保持盤を用いて研磨加工された半導体ウエーハの場合は、ナノトポグラフィーの改善されたウエーハであり、高集積デバイス工程でのリソグラフィ露光におけるフォーカス不良を低減可能であり、高集積デバイスの歩留り向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨装置を示した概略説明図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、樹脂層の変形についての概略説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の研磨用ワーク保持盤の製作工程を示すフロー図である。
【符号の説明】
１…研磨用ワーク保持盤、２…ワーク保持盤本体、３…樹脂層、
４…貫通孔、５…ワーク保持盤裏板、６…空間部（真空部）、
７…吸引路、８…ワーク保持面、
１０…研磨ヘッド、１１…回転ホルダ、１２…弾性シート、
１３…加圧空間部、１４…加圧空気供給路、
２０…研磨装置、２１…定盤、２２…研磨布（研磨パッド）、
２３…ノズル（研磨剤供給管）、２４…研磨剤、
３０…樹脂塗布用治具、３１…熱硬化性樹脂、３２…塗布量調整板、
３３…バー、３４…ガス、３５…電気加熱炉、
４０…ラッピングマシン、４１…定盤、４２…ノズル、４３…ラップ液。
Ｗ…ワーク（ウエーハ）。

Claims

ワークを真空吸着保持する多数の貫通孔を有するワーク保持盤本体を具備し、該保持盤本体の保持面が樹脂で被覆された研磨用ワーク保持盤において、前記保持面を被覆する樹脂は、塗布によって形成された熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下であり、かつ熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の、粒径１〜１０μｍの粒状のシリカが６０重量％以上充填されたエポキシ樹脂であることを特徴とする研磨用ワーク保持盤。
請求項１に記載した研磨用ワーク保持盤を具備することを特徴とするワークの研磨装置。
ワークを真空吸着保持する研磨用ワーク保持盤の保持面に熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下、かつ熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上の、粒径１〜１０μｍの粒状のシリカを６０重量％以上充填したエポキシ樹脂を塗布して被覆し、該保持面によりワークの裏面を真空吸着保持し、次いで該ワークを研磨布に接触させてワークの表面を研磨することを特徴とするワークの研磨方法。
請求項３に記載のワークの研磨方法において、ワークの裏面を真空吸着保持する前に、前記研磨用ワーク保持盤の樹脂で被覆された保持面を前記研磨布に接触させて研磨した後、該保持面によりワークの裏面を真空吸着保持し、次いで該ワークを前記研磨布に接触させてワークの表面を研磨することを特徴とするワークの研磨方法。