JPH01216768A - 半導体基板の研磨方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体基板（ウェーハ）の研磨方法および研磨
装置にかかわるものである。

（従来の技術） 近年、半導体技術の進歩は目覚しく、半導体素子の大容
量化、高信頼性化１作動の高速化が一段と進んできてい
る。これら半導体素子に要求される具備条件を満たすに
は、半導体基板（ウェーハ）の品質向上がより一層求め
られるようになっている。半導体基板の品質は、その電
気特性もさることながら、加工精度においても超精密仕
上げが求められている。例へはシリコンウェーハを例に
とれば表面の平坦度は３μｍ以下、ウェーハ全体のソリ
は６μｍ以下が要求されるようになっている。

このような加工精度はウェーハ直径が大きくなればなる
程達成は困難になってくるのが通例である。

一般に半導体ウェーハの研磨加工方法は、上述のとおり
厳しい加工精度を要求されることから、直径が充分大き
く、表面の平坦な２枚の定盤の間にウェーハを挾み、定
盤を回転させながらウェーハを定盤面に貼った研磨面に
摺動させることによって行われている。通常は研磨能率
を向上させるため、充分大きな直径の定盤に複数のウェ
ーハを挾んで研磨するが、定盤の直径が大きくなったり
、ウェーハ自身の直径が大きくなるに従って、ウェーハ
全面を均一に研磨することも困難となってくる。

上記のようなウェーハの表面研磨加工の問題点を解決す
るため、従来は厚さが充分厚い硬質ガラスのプレートに
ウェーハを接着し、該プレートの周辺部を背後から加圧
し、プレートを介してウェーハを押しつけながら研磨布
面を摺動させる方式がとられていた。その−例を示せば
第２図のとおシである。第２図において１は直径が充分
に大きく表面が平滑な定盤であり、その表面には研磨布
（クロス）２が貼っである。この定盤上には厚さの充分
厚い硬質ガラスからなるガラスグレート３が有り、ガラ
スプレート面の定盤と対向する面には半導体ウェーハ４
が接着されている。ガラスグレート３の上部にはガラス
プレート３０周辺部３ａに沿りて０リング５を介して環
状のトップリング６が載せである。トップリング６は耐
食性のステンレス鋼からなり、上部に加圧用のデッドウ
ェイト７が乗せである。トップリング６の中心にはシャ
フト８が結合してあシ、シャフト８０回転は摩擦力によ
シガラスプレート３に伝えられ、ガラスプレート３が回
転することにょシ、ガラスプレート３に接着された半導
体ウェーハ４が研磨クロス２面上を摺動し、ウェーハの
研磨が行われる機構になっている＠ （発明が解決すべき課題） 前記第２図に示すような研磨方法においては、研磨加工
中に研磨クロス２とウェーハ４との摩擦力によシ発熱し
、この熱がガラスプレート３に伝わってガラスプレート
３にそシが生じてくるようになる。この際、ガラスプレ
ート３はその周辺部３ａで加圧されているため、そりの
様子は極端に表わせば第２図鎖線の如く、中心部が上に
凸の状態となる。このためウェーハ４の研磨状態は第３
図（ｂ）示すごとく、第３図（ａ）でガラスプレート３
の外周部に位置した箇所が薄くなシ、ガラスプレート３
の内部に位置した箇所が厚くなり、ウェーハ全面の厚さ
が均一にならない問題点が生じる。

この摩擦熱によるガラスプレート３のそリヲ歪正するた
め、シャフト８内に冷却水配管９及び１０を設置して冷
却水を循環させ、ガラスプレート３の裏面を冷却してい
るが、均一に冷却することが困難であり、厚さの均一な
ウェーハは得られない。ウェーハ直径が大きくなるに伴
って厚さの不均一性も大きくなり、均一な特性の半導体
素子作製の妨げとなっている。ちなみに、最近の高密度
集積回路用の直径６インチのシリコンウェーハではウェ
ーハの平坦度　Ｔ、Ｔ、Ｖ、（ＴｏｔａｌＴｈｉｃｋｎ
ｅｓｓ　Ｖａｒｉａｎｃｅ　）は５μｍ以下である。

本発明の目的はウェーハの面内平坦度が６インチウェー
ハで５μｍ以下となるような超精密研磨方法を提供する
とともにそのための研磨装置を提供しようとするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決するため、本発明では半導体ウェーハ
を貼付した硬質プレートの背面から、剛体からなるプレ
スプレートを介して該硬質プレート全面を均等に加圧し
、しかる状態で硬質プレートを回転させることによシ、
厚さの均一なウェーハを得るようにしたものである。

また、かかる研磨方法を達成するため、本発明による研
磨装置、は半導体ウェーハを貼付した硬質プレートの背
面に、硬質プレートとほぼ同一直径の剛体から成るガラ
スグレートを配置し、該プレスプレートにはピストンを
接合し、該ピストンにシリンダーを噛合させてシリンダ
ー内に加圧流体を導入し、ピストンを介してプレスプレ
ートで硬質プレートを押付けながら硬質グレートを回転
させるごとくに構成した研磨装置を提案するものである
。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明による半導体ウェーハ研磨装置の一実施
態様を示す説明図である。

図において、直径が充分に大きく表面が平滑な定盤１の
表面には研磨布（クロス）２が貼りである。この定盤ｌ
上には厚さが充分厚い硬質ガラスから成るガラスプレー
ト３があシ、ガラスプレート面の定盤１と対向する面に
は、半導体ウェーハ４が接着されている。ガラスプレー
ト３の背面には布製或はゴム製のクツションシート１２
を介してプレスプレー）１１がガラスプレート３の全面
にわたって接触するように、ガラスプレート３とほぼ同
じ直径を有するごとく配置しである。プレスプレー）１
１は、その中心部を加圧してプレート全面に圧力が伝達
できるよう硬い剛体から成ることが必要である。プレス
プレート１１は研磨の際使用する水や薬液に耐して充分
な耐蝕性が要求されることから、通常はステンレス鋼製
を採用する。

プレスプレート１１の中心部にはピストン１３が接合さ
れ、シールリング１５を介してシャフト８内に設けられ
たシリンダー１４に噛合しである。

シリンダー１４には流体導入管１６が接続され、加圧さ
れた空気、水、油等の流体を導入して加圧できるよう構
成しである。

（作用） 今、シリンダー１４内に加圧流体を導入すると、圧力は
ピストン１３を介してプレスプレー）１１に伝わり、プ
レスプレー）１１が剛体鯛であることから、圧力はクツ
ションシー）１２’ｉ介してガ５　スｆレート３の全面
に伝わり、ガラスプレート３に接着された半導体ウェー
ハを均一に定盤に押付ける結果となる。このような状態
のものでシャフト８を回転させると、シャフト８に結合
されたプレスプレート１１も回転し、摩擦力によりガラ
スプレート３も回転してガラスプレート３に接着された
半導体ウェーハは定盤３０表面を摺動し、研磨加工が行
われる。本発明によれば、ピストン３を押し下げる加圧
流体の圧力を適当に制御することによりガラスグレート
３のたわみを強制的に除去できるので、ウェーへの研磨
厚さの変動を最小限に抑えることが可能となる。

本発明の要旨はガラスプレートの背面から剛体製のプレ
スプレートを用いて、ガラスプレート全面を加圧するこ
とにあるが、従来技術であるガラスプレートの周辺部を
加圧する手段と併用しても良い。第１図においては周辺
部加圧と併用した場合の態様を示している。この場合は
周辺部加圧と中心部加圧の圧力を調整することにより、
より均一な厚さの研磨が可能となり、ウェーハの直径が
大きくなった場合、或は多数枚のウェーハをセットし同
時に研磨する場合に特に有効である。ちなみに直径１２
５■のシリコンウェーハをガラスプレート３に８枚接着
して同時研磨する際、ガラスプレート３が硬質ガラス製
で直径４８５ｍ、厚さ１９■であるとき、ＳＵＳ　３０
４製の直径４４０１１１％厚さ２０■のプレスプレー）
１１′ｔ−使用して、ガラスプレート３の内部と周辺部
を加圧する場合につき、トップリング６に掛かるデッド
ウェイト７の荷重Ｗ、およびプレスプレー）１１に掛か
る圧力Ｐとウェーハの平坦度Ｆとの関係を測定したとこ
ろ第４図のような結果が得られた。図において「外ずシ
」とはガラスプレート３の外周部に位置していた部分の
ウェーハ厚さが薄くなるように研磨された状態を指し、
「内ずり」とはガラスプレートの中心部に位置していた
部分のウェーハ厚さが薄くなるように研磨された状態を
指す。第４図からデッドウェイト７の荷重Ｗとプレスプ
レート１１による抑圧を適正に選択することにより、全
面にわたり厚さの均一なウェーハが得られることが判か
る。

（実施例） 第１図に示す研磨装置を使用し、直径１５０ｍのシリコ
ンウェーハを研磨した。ウェーハはがうｘｆｖ−）３表
面に５枚接着し、デッドウェイト７として３００に９、
プレスプレート圧力トシテ１、０　ｋｌｌ／ｃｍ２を加
えて研磨した。ウェーハの平坦度（ＴＴＶ　）　′ｔ−
測定したところ、ウェーハ５ｏ枚の平均で従来法による
場合はＴＴＶＡｖ、　＝　４．１μｍであるのに対し、
本発明による方法ではＴＴＶＡｖ、＝３．２μｍであっ
た。

（発明の効果） 本発明による研磨装置を使用して、本発明の研置方法に
従りて研磨すれば、高度に平坦度を有する半導体ウェー
ハの研磨が可能となる。その平坦度は直径６インチのウ
ェーハについてＴ、Ｔ、Ｖが５μｍも可能となシ、高集
積度の半導体素子用のウェーハを高収率で得られるよう
になるので経済的効果もきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のウェーハ研磨装置の機構を説明する図
、第２図は従来のウェーハ研磨装置の機構を説明する図
、第３図（ａ）はガラスプレートにウェーハを接着した
ところの図、第３図（ｂ）は第２図に示す従来のウェー
ハ研磨装置で研磨したウェーハの厚さを示す断面図、第
４図は本発明における荷重とウェーハの平坦度との関係
を示す図である。 ｌ・・・定盤、２・・・研磨布（クロス）、３・・・ガ
ラスプレート、４・・・半導体ウェーハ、６・・・トッ
プリング、７・・・デッドウェイト、８・・・シャフト
、１１・・・プレスプレート、１２・・・クツションシ
ート、１３・・・ピストン、１４・・・シリンダー、１
６・・・加圧流体導入ノぐイブ。 第３図 （α） （ｂ） 外　　　　　　　　　　　内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）硬質プレートに半導体基板を接着し、定盤上に張
   った研磨布面上で、該硬質プレートを回転摺動させる半
   導体基板の研磨方法において、硬質プレートの背面から
   、剛体からなるプレスプレートを介して該硬質プレート
   全面を均等に加圧しながら、該硬質プレートを回転させ
   ることを特徴とする半導体基板の研磨方法。
2. （２）硬質プレートに半導体基板を接着し、定盤上に張
   った研磨布面上で該硬質プレートを回転摺動させる半導
   体基板の研磨装置において、硬質プレートの背面に、硬
   質プレートとほぼ同一直径の剛体から成るプレスプレー
   トを有し、該プレスプレートにはピストンを接合し、該
   ピストンに噛合するシリンダー内に加圧流体を導入し、
   プレスプレートを介して硬質プレート全面を加圧し、か
   つ回転させる機構を有するごとく構成したことを特徴と
   する半導体基板の研磨装置。