JPH02277235A - 半導体ウェーハの研磨方法 - 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」 この発明は半導体のウェーハを研磨（ラッピング、鏡面
仕上げ）する方法に関するものである。

「従来の技術」 半導体のウェーハの表面を研磨するには半導体のインゴ
ットからスライスしたウェーハを一次ラッピングしてエ
ツチングを行い十分歪みを除去したのち、そのウェーハ
をワックスを接着剤として平面に仕上げた研磨プレート
（定盤）の表面に貼り付け、その上から研磨砥粒を流し
ながら上定盤によって表面を研磨することが行われる。

この貼り付けを行うには単に加熱した研磨プレートの表
面に薄くワックスを塗布してウェーハを手で押しつける
のが普通であるが、例えば特開昭５７１４７２４１号の
ように、先ずウェーハの片面を定盤に真空孔を用いて吸
着させて該片面を平面としつつウェーハの反対面をワッ
クスを塗布した研磨プレートに押しつけて接着する方法
もある。

「発明が解決しようとする課題」 ところがスライスしたウェーハはソリがあり、又歪みを
除去したウェーハでも表面には凹凸があり且つ接着する
際にウェーハを加圧するので弾性変形が生ずるので前記
のいずれの方法によっても研磨後のウェーハの平坦度（
ＮＴＶ）が悪いという課題がある。

従来この欠点はスライス、ラッピングの工程の結果によ
るものであり、ワックスを用いての研磨プレートへの貼
り付け工程以後では改善することができないと考えられ
ていた。

「課題を解決するための手段」 一般にスライスしたウェーハは特に表面はスライスによ
る応力歪が残留しているので、ウェーハをエツチングし
てこの残留歪みを解消した後研磨する。このエツチング
後のウェーハは表面の凹凸、ソリは残るが、自然に放置
すると結晶格子面が真直（平面）になった状態となる。

すなわち無歪ウェーハは小さな歪みを与えられた状態に
なっても平面板の上で自然の状態で放置すると結晶格子
面が真直な状態に復元する。本発明者らはこのように無
歪状態に復元したままのウェーハを固定して表面を研磨
すると研磨面は格子面とは一定の角度のずれはあっても
平坦度良く研磨でき、その場合にはウェーハを剥離した
時にそりが発生しないことを発見して本発明をなしたも
のである。

この発明はスライス、ラッピング工程を生じた歪み（応
力）をほぼ除去したウェーハを普通の（低温の）貼り付
け温度で研磨プレートに貼り付けた後、研磨プレートを
より高温に加熱して無荷重のまま一定時間放置し、次に
研磨プレートを冷却してウェーハと研磨プレートの接着
を確保して研磨作業を行うことを特徴とするものであり
、前記従来法の課題を解決するものである。

第１図は本発明の工程を示す工程図である。すなわちウ
ェーハ１をエツチングにより歪みを除去する。研磨プレ
ート２をヒーター４の上に乗せて８０〜１２０℃に加熱
して表面にワックス３を塗布する。ワックス３の上に前
記ウェーハ１を乗せて加圧（普通は手動で）して接着し
、−次貼り付けを行う。ウェーハを乗せたまま研磨プレ
ートを恒温槽の中に入れて１３０〜１６０℃の間の温度
で保持し２次貼り付けを行う。次に冷却器の上に研磨プ
レートを乗せて常温まで徐冷し、その研磨プレートを研
磨機に装着して研磨作業を行うのである。

「作用」 第２図は本発明の詳細な説明するものである。

エツチングして無歪とし平面板の上に放置して置くとウ
ェーハ１は、第２図（ａ）のように、表面に凹凸、或い
はソリを有するが結晶格子面８は歪みが無く真直平面と
なる。この無歪ウェーハを、第２図（ｂ）のように、ワ
ックス３を塗布し且つ普通の接着温度に加熱した研磨プ
レート２の上に押圧して１次貼り付けを行う。そうする
と抑圧の際にウェーハ１内に歪みを生じ結晶格子面８は
同図のように歪んでいる。この状態（従来方法の場合）
で研磨を行うとウェーハを剥離して放置した時ウェーハ
の結晶格子面が平面に戻るので、結局は逆にウェーハに
ソリが発生することになる。

本発明においては、前記低温で研磨プレートにウェーハ
を貼り付けた状態で研磨プレートとウェーハを恒温槽に
入れて加熱し昇温しで２次貼り付けを行う。そうすると
ワックスの粘度が下がり、第２図（ｃ）に示すように、
ウェーハの変形に対するワックスの抵抗がなくなるので
ウェーハは無歪状態に復元して結晶格子面が平面になる
。これを冷却するとウェーハはその状態で研磨プレート
４に固着される。この状態で研磨すると、第２図（ｄ）
のように、凸部９が研磨されて研磨面が結晶格子面に平
行又は一定の角度の平面になるように研磨される。研磨
後のウェーハは無歪の状態であり、従ってこのウェーハ
を剥離してもソリの発生が無く、平坦度の高い研磨ウェ
ーハを得られるのである。

このようにして片面を研磨した後、ウェーハを裏返して
同様の方法により裏面を研磨すると両面が平行でソリの
少ない両面研磨ウェーハを得ることができることは明ら
かである。

研磨プレートにウェーハを貼り付けるためのワックスと
しては商品名（日化精工株式会社）ステッキ、エレクト
ロン、スカイペレット等として市販されているものが使
用される。これらのワックスは常温２５℃で１００ｇ、
５　ｓｅｃで１〜１Ｏｆｆｌｌｌの針入度の固さであり
、常温２５℃で２０〜４０Ｋｇ／ｃ！Ｉｌの接着力を有
するものである。

これらのワックスは８０〜１２０℃では２５０〜４０　
ｃｐｓの粘度を有するが、粘度は次式％式％ によって温度の上昇とともに急速に低下する。例えば１
４０℃になると１６〜３００ｃｐｓ、１６０℃では８〜
１７ｃｐｓまで低下する。

このワックスを８０〜１２０℃の研四プレートに塗布し
てウェーハを押しつけ一次貼り付けをする。この時ワッ
クスは接着するに適当な粘度となっているが、ウェーハ
の貼り付け時の偏荷重による小さな変形はワックスの粘
度が高く動きにくいので長時間放置しても無歪状態には
ならない。

この研磨プレートを１５０〜１６０℃の恒温槽に入れて
一定時間保持し２次貼り付けを行うとワックスの粘度が
下がり流動性が大となるのでウェーハは容易に無歪、結
晶格子面が平面の状態になる。この状態で研磨プレート
を恒温槽より取り出して冷却器に乗せて常温まで冷却す
ると無歪、結晶格子面が平面になったウェーハが研磨プ
レートに接着固定される。この状態で研磨作業を行うと
ソリの無いウェーハを得ることができる。

この場合に始めから研磨プレートを高温にして研磨プレ
ートにウェーハの一次貼り付けを行うとワックスの流動
性が高いのでウェーハを研磨プレート上に乗せて押圧し
た時にウェーハの位置を固定しにくく、またワックス層
が薄くなり過ぎてワックス層内のワックスの移動ができ
なくなり偏荷重による初期変形量を修正しにくくなるの
で良くなる。

「実施例」 Ｌ　Ｅ　ＣＧａＡｓの３インチΦで厚さ約６５０Ｉｔｍ
のウェーハを用いて実験をおこなった。

ウェーハはスライスしただけではソリが３０μｍであり
、これを５μｍエツチングして歪み取りを十分行うとソ
リは１５μｍとなった。また厚さのバラツキは３μｍで
あった。

ワックスとして軟化点が６０℃で、粘度が１２０℃で５
２ｃｐｓ、１６０℃で１０ｃｐｓであるようなものを用
いた。前記の各種ウェーハを種々の方法で高精度に仕上
げられたセラミックの研磨プレート上に貼り付けて約３
０μｍラッピングを行い、剥離した後２μｍエツチング
して歪層を除き、ラッピングした面を光干渉計で観察し
ソリ量を測定して比較した。

（１）スライスしたままのウェーハを１２０℃の研磨プ
レートにワックスを塗布してプレスにまりウェーハを押
圧したところ、ワックス層の厚みは５μｍと非常に薄く
なり、その場合の研磨後のソリは２３〜２６μｍと大で
あり、スライスしたままのウェーハを貼ることは良くな
いことが分かった。

次に前記のウェーハを５μｍエツチングして無歪状態と
して１２０℃の研磨プレートにワックスを塗布してプレ
スによりウェーハを押圧したところ、ワックスの厚みは
前記と同様に３μｍと薄く、その場合の研磨後のソリは
１２〜１６μｍであり、無歪状態とした場合でもウェー
ハのソリは残っており、プレスして押圧することは良く
ないことが分かった。

（２）前記（１）のウェーハを５μｍエツチングして無
歪状態として、１６０℃の研磨プレートに手で押しつけ
て接着し、２０分間放置冷却したところワックス厚さは
８μｍと薄く、その状態で研磨した後のソリは５μｍで
あった。

（３）エツチングした（２）の場合の無歪ウェーハを８
０℃の研磨プレートに手で押しつけて接着し、２０分間
放置したところワックス厚みは１８μｍであり、研磨後
のソリは４μｍであり、この程度のワックス厚みが良い
ことが分かった。

（４）本発明法のように、８０℃の研磨プレートに無歪
ウェーハを手で押しつけて接着し、次いで研磨プレート
を１６０℃の恒温槽に入れて５分間放置し、次いで冷却
器に研磨プレートを置いて冷却したところワックス厚み
は１８μｍであった。また研磨後のソリは２μｍと非常
に小さかった。

（５）１２０℃の研磨プレートに無歪ウェーハを同様に
接着して、研磨プレートを１６０℃の恒温槽に入れて５
分間放置して冷却したところワックス厚みは１０μｍで
あった。研磨後のソリは３μｍであった。

「発明の効果Ｊ 以上に詳しく説明したように、本発明の方法のように、
無歪ウェーハをワックスを塗布した研磨プレートに比較
的低温（従来の普通の接着温度）で貼り付けて、高い温
度で一定時間放置したのち徐冷するとワックス１の厚み
が適当な厚さとなり、且つウェーハを無歪み状態で研磨
プレートに固定できる。この状態で研磨全行うことによ
って剥離後にソリの小さいウェーハを得ることができる
。

そして本発明の方法で片面を研磨した後、ウェーハを剥
離して裏がえしにして両面を研磨するとつ工−ハ面内の
厚みのバラツキの少ないウェーハを得ることができる。

このように本発明の方法はソリの小さなウェーハを得る
のに非常に有効な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工程を示す工程図である。第２図は本
発明の原理を示す原理図である。 １・・半導体ウェーハ、２・研磨プレート、３・・・ワ
ックス、　　　　４．６・ヒーター５　・恒温槽、　　
　　７・冷却器、 ８・・格子面、　　　　９　凸部（研磨取り代）代理人
　　弁理士　１）中−理　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スライス、ラッピング工程を生じた歪み（応力）を
   エッチングによりほぼ除去した半導体ウェーハをワック
   スを塗布した研磨プレートの表面に固着して研磨する方
   法において、ウェーハを比較的低温の貼り付け温度で研
   磨プレートに貼り付けた後、該ウェーハを貼り付けた研
   磨プレートをより高温に加熱して一定時間無荷重のまま
   放置し、次に研磨プレートを徐冷してウェーハを研磨プ
   レートに固着してウェーハの表面を研磨することを特徴
   とする半導体ウェーハの研磨方法 ２、ワックスとして、８０〜１２０℃で２５０〜４０ｃ
   ｐｓ、１４０℃以上で３０ｃｐｓ以下の粘度を有するワ
   ックスを用い、８０〜１２０℃で研磨プレートの表面に
   ウェーハを貼り付け、１３０〜１６０℃で一定時間保持
   した後、徐冷して研磨することを特徴とする請求項１記
   載の半導体ウェーハの研磨方法 ３、請求項１もしくは請求項２の方法で片面を研磨した
   ウェーハを剥離したのち、該ウェーハの反対側の面を平
   行に研磨することを特徴とする半導体ウェーハの研磨方
   法