JPH0236072A - 半導体ウエハの研磨方法およびそれに用いる研磨プレート - 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〕 本発明は半導体ウェハの研磨技術、特に、半導体ウェハ
の被研磨面を高い平坦度で研磨するのに好適な研磨技術
に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体ウェハの研磨については、工業調査会、昭和５７
年１１月１５日発行、「電子材料１９８２年別冊」Ｐ６
１〜Ｐ６６に記載されている。

半導体ウェハの研磨は、一般に研磨プレートで半導体ウ
ェハを保持し、その半導体ウェハの被研磨面を研磨定盤
の研磨面に押圧させる一方、研磨定盤と研磨プレートを
回転させることによって行われる。

その際、研磨プレートへの半導体ウェハの保持は、通常
ワックス接着法により行われるのが一般的であり、半導
体ウェハは研磨プレートにワックスで接着固定された状
態で研磨される。

また、ワックス接着法の他には、ウェハ保持材を用いて
半導体ウェハを保持する、いわゆるワックスレス研磨法
も一部で用いられている。

そして、半導体ウェハの保持研磨用の研磨プレートはプ
レート本体に固定されるテンプレートを有している。こ
のテンプレートは、一般に、半導体ウェハの離脱防止用
の繊維強化プラスチックのガイドの裏側に、パッドと呼
ばれるウェハ裏面保持材が設けられ、さらにその裏側に
別のパッドが接着され、かつテンプレートをプレート本
体に固着する両面テープを設けた複雑な構造である。

また、この研磨プレートは全体が一体構造として製作さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記したワックス接着法またはワックスレス
研磨法のいずれによって半導体ウェハの研磨を行う場合
にも、次のような問題があることが本発明者によって見
い出された。

すなわち、半導体ウェハの研磨を行うに際して、研磨プ
レートで保持した半導体ウェハが押圧される研磨定盤の
研磨面が変形量の差などに起因して平坦度を失ったり、
あるいは該研磨面に貼着されている研磨クロスが特にそ
の外側で内側よりも多く摩耗されることにより、半導体
ウェハは特にその内側部分が外側よりも多く研磨されて
しまう。

その結果、研磨後の半導体ウェハはいわば傾斜状の不均
一形状に研磨された状態になり、平坦度が低下する。

このことは、ワックスレス研磨法においては、上記以外
の原因に他に、ウェハ保持材の平坦度低下によっても引
き起こされる。

このような平坦度の低下は、特に大口径の半導体ウェハ
において顕著に現れ、ウニハネ良、ひいてはそのウェハ
を用いて作られた半導体集積回路の製品不良をも発生す
る原因の１つとなる。

さらに、前記した研磨プレートは構造が複雑であるのみ
ならず、全体が一体構造であるので、部のみが使用不能
となっただけでも、全体を廃棄しなければならず、無駄
を生じている。

本発明の目的は、平坦度の高い半導体ウェハを得ること
のできる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、構造が簡単で、実際に使用不能に
なった部分のみを交換するだけで良（、無駄の発生を防
止することのできる研磨プレートを提供することにある
。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、本発明による半導体ウェハの研磨方法は、研
磨加工の途中に半導体ウェハを平面方向に方向転換させ
て研磨するものである。

この半導体ウェハの方向転換は、研磨工程の約１／２の
段階などにおいて行うことができ、その方向転換の角度
は約１８０度などとすることができる。

また、本発明による研磨プレートは、プレート本体に固
定される研磨用テンプレートを備え、この研磨用テンプ
レートは、半導体ウニ／＼を収容して保持するための孔
を有するテンプレート枠と、前記孔内に前記テンプレー
ト枠とは別体に設けられ、前記孔内で半導体ウェハを保
持するウェハ保持材とよりなるものである。

研磨プレートは半導体ウェハを平面方向に方向転換する
ウェハ方向転換手段を備えている構造とすることができ
る。

〔作用〕

前記した本発明の半導体ウェハの研磨方法によれば、半
導体ウェハを研磨加工の途中で平面方向に方向転換する
ことによって、ウェハの一部分のみが他の部分よりも多
くまたは少なく研磨されることがなくなり、全体を万遍
なく均一の厚さに研磨することができる。

また、前記した本発明の研磨プレートにおいては、構造
が簡単となる上に、実際に使用不能となった部分のみを
交換すれば良く、他の正常な部分はそのまま継続的に再
使用することができるので、全体を一括的に廃棄する場
合のような無駄の発生を防止することができる。

〔実施例〕

第１図（ａ）と（ｂ）は本発明による半導体ウエノ１の
研磨方法を示す概略平面図、第２図は本発明による研磨
プレートの一実施例を示す断面図である。

まず、本発明による半導体ウェハの研磨方法について説
明すると、インゴットからスライスされラッピング、エ
ツチングなどを施された半導体ウェハ１は、その一部に
位置決めなどのための直線部であるオリエンテーション
フラット２を有している。

このような半導体ウェハ１はその研磨時における保持の
ため研磨プレート３の所定位置にセットされ、固定され
る。この時の半導体ウニ／Ｘｌの研磨プレート３への固
定、保持の構造や方式などについては第２図に関連して
後で詳細に説明する。

以上のようにして研磨プレート３にたとえば４枚セット
された半導体ウェハ１は、その全てのオリエンテーショ
ンフラット２がたとえば第１図（ａ）に示す如く、研磨
プレート３の外周方向に面しているものとする。

そして、このような配置で半導体ウェハｌを保持した研
磨プレート３は上下反転され、半導体ウェハｌの被研磨
面が下向きとなった状態で、図示しない研磨定盤（研磨
手段）の上面の研磨面に接触押圧される。その際、研磨
プレート３と研磨定盤とはそれぞれが自転回転されると
共に、研磨プレート３は研磨定盤に対して公転され、半
導体ウェハ１の被研磨面が研磨される。

この研磨が進むにつれて、研磨定盤の研磨面に設けられ
ただ研磨クロスの偏摩耗や研磨面の不均一な変形などに
より、半導体ウェハ１の被研磨面は一方の側が他方の側
よりも多くまたは少なく研磨され、そのまま研磨を続け
ると段々と厚さが不均一な、いわゆるテーパ状ないし傾
斜状の形状となってしまう。このようなテーバ状ないし
傾斜状の研磨形状は従来のウェハ研磨においては不可避
的なものであった。

そこで、本実施例においては、１回のウェハ研磨時間の
約１／２を経過するあたりで、研磨加工の途中において
、半導体ウェハ１を平面方向に方向転換させて、その後
の研磨を行うことにより、全体が均一な厚さと平坦度を
持つ研磨ウェハを得るものである。

すなわち、研磨時間の約２分の１の時間が経過すると、
研磨プレート３上の半導体ウェハ１は第１図（ａ）の状
態から第１図ら）の状態に平面方向で見て約１８０度方
向転換される。したがって、各半導体ウェハ１のオリエ
ンテーションフラット２は第１図（ｂ）では全て研磨プ
レート３の中心方向に配向されている。

そして、このウェハ配向で研磨を再開し、所定の研磨時
間が終了するまで、半導体ウェハ１の方向転換前と同じ
時間だけ研磨を行うことにより、方向転換前の研磨時に
ある半導体ウェハ１の部分が他の部分よりも多くまたは
少なく研磨されることによって徐々に発生していたウェ
ハ研磨厚さの不均一が、方向転換後の研磨時には平面方
向で見て１８０度逆になることにより、全体として均一
な研磨厚さに修正される。すなわち、方向転換前に多く
研磨されていた部分は方向転換後には少なく研磨され、
また方向転換前に少なく研磨されていた部分は方向転換
後は多く研磨されることにより、半導体ウェハ１の厚さ
の不均一は徐々に修正され、最終的な研磨済みの半導体
ウェハ１はその厚さが全面的に均一で、しかも平坦度の
高い製品となる。

研磨加工の途中における半導体ウェハ１の平面方向への
方向転換は後述の如く自動的に行うのが有利であるが、
手作業で行ってもよい。

本実施例に従って研磨の途中で平面方向に方向転換する
ことにより得られた半導体ウェハと、方向転換をしなか
った通常の研磨方法により得られた半導体ウェハ（比較
例）とを比較した結果を第１表に示す。なお、この比較
実験において、ウエハの平坦度はそのウェハ全面につい
て２４２０点の測定点で平坦度測定を行った平均値であ
る。

第１表 この第１表から明らかなように、本発明により得られた
半導体ウェハは、厚さの差、平坦度、製品歩留率のいず
れにおいても、比較例よりも大幅に改善された。

次に、本発明による研磨プレートの一実施例を第２図に
関して説明する。

すなわち、第２図に示す研磨プレート３は、プレート本
体４と、このプレート本体４上に両面テープ５で固着さ
れた研磨用テンプレート６とを有している。

この研磨用テンプレート６には、複数個、たとえば４個
の半導体ウェハ１の収容および保持用の孔７が穿設され
ている。

そして、各孔７の内部においては、パッド９が両面テー
プ８でプレート本体４に固着されている。

そして、このパッド９には、ウェハ保持材１０が設けら
れ、このウェハ保持材１０によって半導体ウェハｌが孔
７の中に厚さ方向に部分的に収容された状態で固着保持
される。

したがって、本実施例の研磨プレート３にふいては、両
面テープ５および研磨用テンプレート６は、両面テープ
８およびパッド９ならびにウェハ保持材１０とは完全に
物理的に分離され、互いに別体として構成されている。

その結果、本実施例では、研磨プレート３の構成部品点
数が少なく、構造が簡単である上に、各構成材料のばら
つきや、物理的性質のばらつきを抑制することができ、
しかも使用不能となった部分のみを交換すれば良く、材
料の無駄などを防止することができる。たとえば、第２
図における一方の、ウェハ保持材１０のみが使用不能と
なったとすると、そのウェハ保持材１０のみを新たなも
のと交換すれば良く、他方のウェハ保持材１０や研磨用
テンプレート６などはそのまま継続的に再利用すること
ができる。したがって、研磨プレートの全体が一体に構
成されている従来の構造のものに比べて非常に有利であ
る。

なお、本実施例の研磨プレート３において、たとえば第
２図に二点鎖線で示す如く、半導体ウェハ１を平面方向
に方向転換するウェハ方向転換手段１１を設け、たとえ
ばモータ（図示せず）により半導体ウェハｌを平面方向
に所望の角度だけ回転可能とすれば、第１図の研磨方法
に関して上記したように、研磨加工の途中で半導体ウェ
ハ１を平面方向に自動的に方向転換させて、研磨後の厚
さが均一で、平坦度の高い半導体ウェハを能率良く得る
ことが可能となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、半導体ウェハ１の平面方向への方向転換の時
期は、研磨時間のほぼ１／２を経過した時期に行うのが
効率的であるが、１／３または１／４を経過した時期な
どでも有益である。

また、半導体ウェハ１の方向転換の回数も１回の研磨工
程あたり１回に限定されず、１／３または１／′４の研
磨時間の経過ごとに方向転換することなども可能である
。

さらに、半導体ウェハ１の方向転換の角度の１８０度に
限定されず、たとえば１／３経過ごとに１２０度ずつ、
あるいは１／４経過ごとに９０度ずつ方向転換すること
なども可能である。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野であるシリコン（Ｓｉ）の半導体ウェハ
の研磨に適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、たとえばガリウム・ヒ素（ＧａＡ
ｓ）の如き、シリコン以外の半導体で作られたウェハの
研磨などに広く適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

（１）３本発明による半導体ウェハの研磨方法によれば
、半導体ウェハを研磨プレートで保持し、回転可能な研
磨手段上に押圧して回転させながら研磨する方法であっ
て、研磨加工の途中に半導体ウェハを平面方向に方向変
換させて研磨することにより、半導体ウェハのある部分
のみが他の部分よりも多くまたは少なく研磨されること
が修正され、ウェハ全面について厚さが均一で、しかも
平坦度の高い半導体ウェハを得ることができる。

（２）、前記（１）により得られた半導体ウェハを用い
て製造される半導体集積回路装置の製品歩留りを大幅に
向上させることができる。

（３）１本発明の研磨プレートによれば、半導体ウェハ
を保持して研磨するための研磨プレートであって、プレ
ート本体に固定される研磨用テンプレートを備え、この
研磨用テンプレートは半導体ウェハを収容して保持する
ための孔を有するテンプレート枠と、前記孔内に前記テ
ンプレート枠とは別体に設けられ、前記孔内で半導体ウ
ェハを保持するウェハ保持材とよりなることにより、構
造が簡単となり、また使用不能となった部品のみを交換
すればよく、他の部品はそのまま再使用できるので、材
料費の無駄を防止できる。

（４）、半導体ウェハを平面方向に方向転換するウェハ
方向転換手段を備えていることにより、ウニ／’ｔの方
向転換を自動的に行うことが可能となり、研磨プレート
をそのままにして能率良く方向転換を実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）と（ｂ）は本発明による半導体ウェハの研
磨方法を示す概略平面図、 第２図は本発明による研磨プレートの一実施例を示す断
面図である。 １・・・半導体ウェハ　２・・・オリエンテーションフ
ラット、３・・・研磨プレート、４・・・プレート本体
、５・・・両面テープ、６・・・研磨用テンプレート、
７・・・孔、８・・・両面テープ、９・・・パッド、１
０・・・ウェハ保持材、１１・・・ウェハ方向転換手段
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェハを研磨プレートで保持し、回転可能な
   研磨手段上に押圧して回転させながら研磨する方法であ
   って、研磨加工の途中に半導体ウェハを平面方向に方向
   転換させて研磨することを特徴とする半導体ウェハの研
   磨方法。 ２、半導体ウェハの方向転換を研磨工程の約１／２の段
   階で行うことを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハ
   の研磨方法。 ３、半導体ウェハの方向転換の角度が約１８０度である
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の
   半導体ウェハの研磨方法。 ４、半導体ウェハを保持して研磨するための研磨プレー
   トであって、プレート本体に固定される研磨用テンプレ
   ートを備え、この研磨用テンプレートは、半導体ウェハ
   を収容して保持するための孔を有するテンプレート枠と
   、前記孔内に前記テンプレート枠とは別体に設けられ、
   前記孔内で半導体ウェハを保持するウェハ保持材とより
   なることを特徴とする研磨プレート。 ５、半導体ウェハを平面方向に方向転換するウェハ方向
   転換手段を備えていることを特徴とする請求項４記載の
   研磨プレート。