JPH05315307A - 基板表面の形状矯正方法および研磨加工方法 - Google Patents
基板表面の形状矯正方法および研磨加工方法Info
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- JPH05315307A JPH05315307A JP14505192A JP14505192A JPH05315307A JP H05315307 A JPH05315307 A JP H05315307A JP 14505192 A JP14505192 A JP 14505192A JP 14505192 A JP14505192 A JP 14505192A JP H05315307 A JPH05315307 A JP H05315307A
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板表面の形状矯正方法および研磨加工方法
を提供する。 【構成】 基板６の反加工面６ａを矯正チャック７で真
空吸着しながら変形させて所望の形状に矯正した後、そ
の矯正形状を保持した状態で基板６の加工面を研磨加工
することにより、高精度で所望の面形状を有する基板を
得ることができる。
を提供する。 【構成】 基板６の反加工面６ａを矯正チャック７で真
空吸着しながら変形させて所望の形状に矯正した後、そ
の矯正形状を保持した状態で基板６の加工面を研磨加工
することにより、高精度で所望の面形状を有する基板を
得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板表面の形状矯正方
法および研磨加工方法に関する。
法および研磨加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコンウェーハなどの基板を加
工する際の基板を固定する手段としては、スプレイ法あ
るいはスピンコーティング法を用いた接着方法が一般的
である。すなわち、図７に示すように、回転軸２によっ
て回転自在に支持される回転定盤１上に貼付した研磨布
３の上部に、この研磨布３に対面する支持面４ａを有し
て回転軸５で回転自在とされる基板保持部材（以下、単
にチャックという）４を昇降自在に配設して、その支持
面４ａに基板６を接着・吸着するのであるが、その際、
スプレイ法の場合は図示しないスプレイを用いて接着剤
を所定の厚さに基板６またはチャック４に塗布するよう
にし、一方スピンコーティング法の場合は接着剤を基板
６上に滴下した後回転して遠心力で拡散して接着剤厚さ
を薄化した後に接着するのである。
工する際の基板を固定する手段としては、スプレイ法あ
るいはスピンコーティング法を用いた接着方法が一般的
である。すなわち、図７に示すように、回転軸２によっ
て回転自在に支持される回転定盤１上に貼付した研磨布
３の上部に、この研磨布３に対面する支持面４ａを有し
て回転軸５で回転自在とされる基板保持部材（以下、単
にチャックという）４を昇降自在に配設して、その支持
面４ａに基板６を接着・吸着するのであるが、その際、
スプレイ法の場合は図示しないスプレイを用いて接着剤
を所定の厚さに基板６またはチャック４に塗布するよう
にし、一方スピンコーティング法の場合は接着剤を基板
６上に滴下した後回転して遠心力で拡散して接着剤厚さ
を薄化した後に接着するのである。
【０００３】なお、その他の技術としては、たとえば特
公昭61− 47665号公報に開示されているように、支持面
上に接着剤を水平に保持して加熱凝縮してその上面の水
準を下降し、その状態において基板を接着剤上面に接着
する精密加工法が提案されている。また、接着剤を使用
しない別の方法としてはチャックを用いて直接的にある
いは革など柔らかい層を介して吸着させる方法もある。
公昭61− 47665号公報に開示されているように、支持面
上に接着剤を水平に保持して加熱凝縮してその上面の水
準を下降し、その状態において基板を接着剤上面に接着
する精密加工法が提案されている。また、接着剤を使用
しない別の方法としてはチャックを用いて直接的にある
いは革など柔らかい層を介して吸着させる方法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の接着法はいずれも平坦度のすぐれた基板を対象
にすることを前提にした手法であり、たとえば加工前の
凹凸形状など厚み差分布をある程度までは低減すること
ができるが、加工終了時の加工面形状に起因する厚み差
分布以下に低減するのは困難である。
た従来の接着法はいずれも平坦度のすぐれた基板を対象
にすることを前提にした手法であり、たとえば加工前の
凹凸形状など厚み差分布をある程度までは低減すること
ができるが、加工終了時の加工面形状に起因する厚み差
分布以下に低減するのは困難である。
【０００５】ここで、基板の厚み差分布に凹凸形状が生
じる理由について説明すると、現在よく基板の研磨加工
に用いられるメカノケミカルポリッシング法による場合
は、加工圧力の大きい基板端部の方がよく削られて、そ
の表面形状は凸形状となる（たとえば、唐木俊郎著「Si
ウェーハにおける湿式メカノケミカルポリッシング技術
（機械と工具，1984年８月号，P.38〜46) 」参照) と報
告されており、また一方、基板面の温度が高いところが
よく加工されてたとえば基板の中心部の温度が高いと中
央部がよく加工されて凹形状となる（たとえば、中村孝
雄ら著「シリコンウェーハの鏡面仕上（第２報）−シリ
コンウェーハ研磨面の温度分布と平面度−（精密工学会
誌,56/6/1990, P.88〜93 )」参照) ことも報告されてい
る。
じる理由について説明すると、現在よく基板の研磨加工
に用いられるメカノケミカルポリッシング法による場合
は、加工圧力の大きい基板端部の方がよく削られて、そ
の表面形状は凸形状となる（たとえば、唐木俊郎著「Si
ウェーハにおける湿式メカノケミカルポリッシング技術
（機械と工具，1984年８月号，P.38〜46) 」参照) と報
告されており、また一方、基板面の温度が高いところが
よく加工されてたとえば基板の中心部の温度が高いと中
央部がよく加工されて凹形状となる（たとえば、中村孝
雄ら著「シリコンウェーハの鏡面仕上（第２報）−シリ
コンウェーハ研磨面の温度分布と平面度−（精密工学会
誌,56/6/1990, P.88〜93 )」参照) ことも報告されてい
る。
【０００６】通常、基板厚み差すなわち反加工面（基板
の加工面の裏面）を平面に矯正したときの加工面平面度
は、加工時の反加工面矯正形状および加工終了時の加工
面形状さらに加工終了時の加工面と反加工面との平行度
によって決まるのであるが、従来法はいずれも加工時の
反加工面矯正形状と加工終了時の加工面形状との相違に
起因する基板厚み差の低減を図ることは極めて難しいの
である。
の加工面の裏面）を平面に矯正したときの加工面平面度
は、加工時の反加工面矯正形状および加工終了時の加工
面形状さらに加工終了時の加工面と反加工面との平行度
によって決まるのであるが、従来法はいずれも加工時の
反加工面矯正形状と加工終了時の加工面形状との相違に
起因する基板厚み差の低減を図ることは極めて難しいの
である。
【０００７】本発明は、上記のような従来法の有する課
題を解決すべくしてなされたものであって、基板の初期
形状と加工終了時の加工面形状の影響によって生じる基
板厚み差を低減し得る基板表面の形状矯正方法および研
磨加工方法を提供することを目的とする。
題を解決すべくしてなされたものであって、基板の初期
形状と加工終了時の加工面形状の影響によって生じる基
板厚み差を低減し得る基板表面の形状矯正方法および研
磨加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
基板表面の形状を矯正する方法であって、基板の反加工
面を吸着しながら変形させて所望の形状に矯正すること
を特徴とする基板表面の形状矯正方法である。なお、前
記基板を変形させる際に、前記基板の厚さ分布または厚
み差分布と吸着後の基板表面形状分布を予め測定し、そ
の測定データを基に基板形状を矯正するようにするのが
よい。
基板表面の形状を矯正する方法であって、基板の反加工
面を吸着しながら変形させて所望の形状に矯正すること
を特徴とする基板表面の形状矯正方法である。なお、前
記基板を変形させる際に、前記基板の厚さ分布または厚
み差分布と吸着後の基板表面形状分布を予め測定し、そ
の測定データを基に基板形状を矯正するようにするのが
よい。
【０００９】また、本発明の第２の態様は、上記した基
板表面の形状矯正方法を用いて基板の反加工面を矯正し
たのち、その矯正形状を保持した状態で前記基板の加工
面を研磨加工することを特徴とする基板の研磨加工方法
である。
板表面の形状矯正方法を用いて基板の反加工面を矯正し
たのち、その矯正形状を保持した状態で前記基板の加工
面を研磨加工することを特徴とする基板の研磨加工方法
である。
【００１０】
【作 用】本発明によれば、基板の加工面の形状を測定
し、その測定結果より反加工面の形状を目標形状になる
ように吸着するチャック面形状または吸着力を調整しな
がら矯正し、反加工面を所要の精度範囲になるように矯
正した後、基板の加工面を加工するようにしたので、厚
み差分布の小さい研磨加工を行うことができる。
し、その測定結果より反加工面の形状を目標形状になる
ように吸着するチャック面形状または吸着力を調整しな
がら矯正し、反加工面を所要の精度範囲になるように矯
正した後、基板の加工面を加工するようにしたので、厚
み差分布の小さい研磨加工を行うことができる。
【００１１】以下に、その工程について詳しく説明す
る。 基板の加工面の厚さ分布または厚み差分布の測定；
たとえば静電容量変化測定による基板表面変位測定装置
や光干渉方式による基板の表面変位測定装置（これらは
既に商品化されて半導体の厚さ測定に広く使用されてい
る。）などを用いて、吸着前の基板反加工面の厚さ分布
または厚み差分布を測定する。ここで、上記した静電容
量変化測定による基板表面変位測定装置について補足す
ると、互いに向き合う２つの電極（コンデンサ）の間に
基板を挿入し、静電容量の変化を検出して基板の厚さを
測定する方式（たとえば、本出願人の出願による特願平
３−115966号参照）、あるいは基板とプローブ間の静電
容量変化を検出して基板両面の変化をそれぞれ測定して
板厚分布を計算する方式（たとえば、本出願人の出願に
よる特願平２−414336参照）などがある。また、光干渉
方式では、基板の一面を吸着して平面に矯正した後、逆
側面変位を測定することによって基板の厚み差分布を測
定することができる。 目標反加工面矯正形状を得るための初期加工面形状
の計算；目標反加工面矯正形状は加工終了時加工面と鏡
面対称の形状である。矯正中（吸着中）反加工面形状の
直接測定は上記方法では難しいので、矯正後加工面形状
を測定してその結果と基板厚さ分布または基板厚み差分
布とから反加工面形状を計算する。なお、目標反加工面
形状を得る目標初期加工面形状を計算するには有限要素
法などを用いてもよいが、目標反加工面形状より基板厚
さ分布あるいは厚み差分布だけ変化した形状としても高
い精度が得られる。 基板反加工面の矯正；図１に示すように、矯正チャ
ック７を用いて基板６の反加工面６ａを真空吸着し、加
工面形状を測定する。この測定法には静電容量変化測定
方式と光干渉方式の双方を利用することができる。上記
した工程で計算した目標初期加工面形状からの誤差を
算出し、その誤差分を修正するように矯正チャック７の
吸着面８の形状を変化させて所望の形状に矯正する。加
工面形状の測定を行って誤差がある場合は再度矯正を行
い、それを許容誤差範囲に入るまで繰り返す。なお、矯
正チャック７の変形は誤差分だけ打ち消す方向に変位さ
せることが基本であるが、一般に使用されている制御理
論を応用してもよい。
る。 基板の加工面の厚さ分布または厚み差分布の測定；
たとえば静電容量変化測定による基板表面変位測定装置
や光干渉方式による基板の表面変位測定装置（これらは
既に商品化されて半導体の厚さ測定に広く使用されてい
る。）などを用いて、吸着前の基板反加工面の厚さ分布
または厚み差分布を測定する。ここで、上記した静電容
量変化測定による基板表面変位測定装置について補足す
ると、互いに向き合う２つの電極（コンデンサ）の間に
基板を挿入し、静電容量の変化を検出して基板の厚さを
測定する方式（たとえば、本出願人の出願による特願平
３−115966号参照）、あるいは基板とプローブ間の静電
容量変化を検出して基板両面の変化をそれぞれ測定して
板厚分布を計算する方式（たとえば、本出願人の出願に
よる特願平２−414336参照）などがある。また、光干渉
方式では、基板の一面を吸着して平面に矯正した後、逆
側面変位を測定することによって基板の厚み差分布を測
定することができる。 目標反加工面矯正形状を得るための初期加工面形状
の計算；目標反加工面矯正形状は加工終了時加工面と鏡
面対称の形状である。矯正中（吸着中）反加工面形状の
直接測定は上記方法では難しいので、矯正後加工面形状
を測定してその結果と基板厚さ分布または基板厚み差分
布とから反加工面形状を計算する。なお、目標反加工面
形状を得る目標初期加工面形状を計算するには有限要素
法などを用いてもよいが、目標反加工面形状より基板厚
さ分布あるいは厚み差分布だけ変化した形状としても高
い精度が得られる。 基板反加工面の矯正；図１に示すように、矯正チャ
ック７を用いて基板６の反加工面６ａを真空吸着し、加
工面形状を測定する。この測定法には静電容量変化測定
方式と光干渉方式の双方を利用することができる。上記
した工程で計算した目標初期加工面形状からの誤差を
算出し、その誤差分を修正するように矯正チャック７の
吸着面８の形状を変化させて所望の形状に矯正する。加
工面形状の測定を行って誤差がある場合は再度矯正を行
い、それを許容誤差範囲に入るまで繰り返す。なお、矯
正チャック７の変形は誤差分だけ打ち消す方向に変位さ
せることが基本であるが、一般に使用されている制御理
論を応用してもよい。
【００１２】ここで用いられる矯正チャック７の吸着面
８としては、たとえば図２(a) に示すようにその周辺に
穴８ａを設けるようにする。そして、この穴８ａより基
板６全体を吸着し、その内側の可動部分８ｂを出したり
引っ込めたりして基板形状を矯正する。この矯正チャッ
ク７の周辺をしっかり気密が保たれるように設計すれ
ば、可動部分８ｂの直接基板に接触していない部分すべ
てが吸着に寄与する面積とすることができる。なお、矯
正チャック７と基板６の間にシートまたはクッションな
どを入れても同様の作用効果を得ることが可能である。
８としては、たとえば図２(a) に示すようにその周辺に
穴８ａを設けるようにする。そして、この穴８ａより基
板６全体を吸着し、その内側の可動部分８ｂを出したり
引っ込めたりして基板形状を矯正する。この矯正チャッ
ク７の周辺をしっかり気密が保たれるように設計すれ
ば、可動部分８ｂの直接基板に接触していない部分すべ
てが吸着に寄与する面積とすることができる。なお、矯
正チャック７と基板６の間にシートまたはクッションな
どを入れても同様の作用効果を得ることが可能である。
【００１３】また、矯正チャック７の吸着面８の穴８ａ
は、たとえば図２(b) に示すように可動部分８ｂに設け
るようにしてもよい。また、吸着面８にはたとえば図２
(c)に示すように、穴９ａを設けた吸着板９を介装し、
可動部分８ｂによって吸着板９を変形させるようにして
もよい。 基板の加工面の研磨加工；前出図７のチャック４で
矯正された基板６を保持し、研磨布３に押し付けて研磨
する。
は、たとえば図２(b) に示すように可動部分８ｂに設け
るようにしてもよい。また、吸着面８にはたとえば図２
(c)に示すように、穴９ａを設けた吸着板９を介装し、
可動部分８ｂによって吸着板９を変形させるようにして
もよい。 基板の加工面の研磨加工；前出図７のチャック４で
矯正された基板６を保持し、研磨布３に押し付けて研磨
する。
【００１４】
【実施例】半導体シリコンウェーハに本発明法の測定工
程と矯正工程を適用して加工面と目標初期加工面形状と
の形状誤差を0.1 μm 以下に矯正した後、よく調整され
た研磨機によりその両面の平行度（反加工面を平面状に
矯正したときの加工面のベストフィット面（回帰平面）
の反加工面に対する平行度）が0.3 μm 以下になるよう
に研磨加工を施した。
程と矯正工程を適用して加工面と目標初期加工面形状と
の形状誤差を0.1 μm 以下に矯正した後、よく調整され
た研磨機によりその両面の平行度（反加工面を平面状に
矯正したときの加工面のベストフィット面（回帰平面）
の反加工面に対する平行度）が0.3 μm 以下になるよう
に研磨加工を施した。
【００１５】図３はそのときの基板矯正修正回数と形状
誤差（μm ）の関係を示したもので、矯正の修正回数が
増加するにつれて形状誤差が小さくなることがわかる。
たとえば、２回の修正で0.5 μm 以内の誤差になる。な
お、この矯正面の形状誤差について補足すると、図４に
示すように、目標初期加工面Ｓの回帰平面Ｓ0 と矯正面
Ｋの回帰平面Ｋ0 とを重ねたときの目標初期加工面Ｓか
ら矯正面Ｋへの距離を回帰平面Ｋ0 （またはＳ0 ）の垂
直方向に測定し、各側における目標初期加工面Ｓと矯正
面Ｋとの隔たりの最大値の和で表す。
誤差（μm ）の関係を示したもので、矯正の修正回数が
増加するにつれて形状誤差が小さくなることがわかる。
たとえば、２回の修正で0.5 μm 以内の誤差になる。な
お、この矯正面の形状誤差について補足すると、図４に
示すように、目標初期加工面Ｓの回帰平面Ｓ0 と矯正面
Ｋの回帰平面Ｋ0 とを重ねたときの目標初期加工面Ｓか
ら矯正面Ｋへの距離を回帰平面Ｋ0 （またはＳ0 ）の垂
直方向に測定し、各側における目標初期加工面Ｓと矯正
面Ｋとの隔たりの最大値の和で表す。
【００１６】図５は、約20μm の研磨代で研磨加工を行
ったときの加工前における初期厚み差（μm ）に対する
加工後厚み差（μm ）の関係を示したものである。ま
た、図６は、加工終了時の接着状態のままでの加工面平
面度（μm ）に対する加工後厚み差（μm ）を示したも
のであり、研磨代を５μm から40μm まで、加工圧力を
0.05kgf/cm2 から１kgf/cm2 まで変化させ、加工後平面
度を変化させて得たものである。
ったときの加工前における初期厚み差（μm ）に対する
加工後厚み差（μm ）の関係を示したものである。ま
た、図６は、加工終了時の接着状態のままでの加工面平
面度（μm ）に対する加工後厚み差（μm ）を示したも
のであり、研磨代を５μm から40μm まで、加工圧力を
0.05kgf/cm2 から１kgf/cm2 まで変化させ、加工後平面
度を変化させて得たものである。
【００１７】これらの図から明らかなように、従来法に
比して本発明法による厚み差のばらつきは小さいことが
わかる。なお、上記実施例において研磨加工を対象にし
て説明したが、本発明はこれに限るものではなく、エッ
チングや研削加工など他の加工法であってもよい。ま
た、本発明は平面形状を目標にした基板加工のみではな
く、たとえば平面度５μm の球面の凸形状あるいは凹形
状を目標にした基板加工にも適用し得ることはいうまで
もない。
比して本発明法による厚み差のばらつきは小さいことが
わかる。なお、上記実施例において研磨加工を対象にし
て説明したが、本発明はこれに限るものではなく、エッ
チングや研削加工など他の加工法であってもよい。ま
た、本発明は平面形状を目標にした基板加工のみではな
く、たとえば平面度５μm の球面の凸形状あるいは凹形
状を目標にした基板加工にも適用し得ることはいうまで
もない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
工時の反加工面形状を加工終了時の加工面に近づけるよ
うにしたので、加工後の基板の厚み差分布を低減するこ
とができる。
工時の反加工面形状を加工終了時の加工面に近づけるよ
うにしたので、加工後の基板の厚み差分布を低減するこ
とができる。
【図１】本発明に用いられる矯正チャックの概要を示す
側面図である。
側面図である。
【図２】(a) ，(b) ，(c) は矯正チャックの吸着面の構
造を示す斜視図である。
造を示す斜視図である。
【図３】基板矯正修正回数に対する目標加工面形状と加
工面矯正形状との形状誤差変化を示す特性図である。
工面矯正形状との形状誤差変化を示す特性図である。
【図４】矯正面の形状誤差の定義の説明図である。
【図５】初期厚み差に対する加工後厚み差を示した特性
図である。
図である。
【図６】加工終了時の加工面平面度に対する加工後厚み
差を示した特性図である。
差を示した特性図である。
【図７】従来の研磨加工装置の概要を示す側面図であ
る。
る。
１ 回転定盤 ２ 回転軸 ３ 研磨布 ４ 基板保持部材（チャック） ５ 回転軸 ６ 基板 ７ 矯正チャック ８ 吸着面 ８ａ 穴 ８ｂ 可動部分 ９ 吸着板
Claims (3)
- 【請求項１】 基板表面の形状を矯正する方法であっ
て、基板の反加工面を吸着しながら変形させて所望の形
状に矯正することを特徴とする基板表面の形状矯正方
法。 - 【請求項２】 前記基板を変形させる際に、前記基板
の厚さ分布または厚み差分布と吸着後の基板表面形状分
布を予め測定し、その測定データを基に基板形状を矯正
することを特徴とする請求項１記載の基板表面の形状矯
正方法。 - 【請求項３】 請求項１ないし２記載の基板表面の形
状矯正方法を用いて基板の反加工面を矯正したのち、そ
の矯正形状を保持した状態で前記基板の加工面を研磨加
工することを特徴とする基板の研磨加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14505192A JPH05315307A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 基板表面の形状矯正方法および研磨加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14505192A JPH05315307A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 基板表面の形状矯正方法および研磨加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315307A true JPH05315307A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15376250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14505192A Pending JPH05315307A (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 基板表面の形状矯正方法および研磨加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315307A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001131738A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-05-15 | Nikko Materials Co Ltd | スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法及び同矯正装置 |
| JP2002172533A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-18 | Olympus Optical Co Ltd | レンズ貼付方法および貼付装置 |
| US6878302B1 (en) * | 2000-03-30 | 2005-04-12 | Memc Electronic Materials, Spa | Method of polishing wafers |
| US7649633B2 (en) | 2003-11-20 | 2010-01-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method and instrument for measuring complex dielectric constant of a sample by optical spectral measurement |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP14505192A patent/JPH05315307A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001131738A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-05-15 | Nikko Materials Co Ltd | スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法及び同矯正装置 |
| US6878302B1 (en) * | 2000-03-30 | 2005-04-12 | Memc Electronic Materials, Spa | Method of polishing wafers |
| JP2002172533A (ja) * | 2000-12-06 | 2002-06-18 | Olympus Optical Co Ltd | レンズ貼付方法および貼付装置 |
| US7649633B2 (en) | 2003-11-20 | 2010-01-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method and instrument for measuring complex dielectric constant of a sample by optical spectral measurement |
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