JPH0661203A - 半導体ウェハの研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体ウェハの研磨において、非研磨面の汚染
を防止しかつ半導体ウェハの厚み偏差を改善する。 【構成】ウェハ載置用プレート１と穴部２ａを有するテ
ンプレート２からなる治具に半導体ウェハ１０を前記穴
部２ａに配設し、半導体ウェハ１０の非研磨面とウェハ
載置用プレート１との間にグリセリン等の緩衝材４を介
在させ、半導体ウェハ１０をウェハ載置用プレート１に
接合させて半導体ウェハ１０の一方の研磨面を研磨す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハの研磨方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハ（以後、略称してウ
ェハと呼ぶ）の研磨においては、ウェハにとって相対的
に位置がほぼ動かない固定プレートとして作用するウェ
ハ載置用プレートに、ウェハの非研磨面をパラフィン系
のワックスを用いて接着することで固定していた。ま
た、回転プレートに圧接して設けられる研磨布で研磨材
を保持する。そして、この研磨布に対面して接触するウ
ェハの研磨面を研磨布側と相対的に摺動することで研磨
していた。

【０００３】しかし、このワックスポリッシュ法では、
ウェハとウェハ載置用プレートとの接着や離脱等の処理
に要する工数が多くて所要時間がどうしても長くなって
いた。また接着の際に加圧を伴うことから、ウェハの割
れ不良を引き起こし歩留が悪くなることがあった。その
ため生産性が著しく低かった。

【０００４】ワックスポリッシュ法の問題を解決するた
めに考案されたのがノンワックスポリッシュ法であっ
た。その特徴は、ノンワックスポリッシュ用治具（以
後、テンプレートと呼ぶ）をウェハ載置用プレート上に
貼り付け積層し、さらに水の表面張力を用いてウェハを
ウェハ載置用プレートに密着せしめることである。ワッ
クスを用いずにウェハを固定して研磨を行うものであ
る。

【０００５】図２にその従来例の１例を示す。図２
（ａ）はウェハ載置用プレート１とテンプレート２と布
様材３が組み合わされる前の状態を示す。それぞれほぼ
円形状に形成され、図中の順番に重ね合わされる。図２
（ｂ）は、それぞれが組み合わされ、そしてウェハ１０
が載置された状態での一部断面図である。この従来例で
はウェハ載置用プレート１とテンプレート２との間に、
水を含む布様材３があり、水の表面張力でウェハ１０と
布様材３とを密着させていた。

【０００６】ウェハ１０の密着に水を用いているため、
ワックスポリッシュ法におけるウェハ１０のワックス貼
り付け工程が省略される。またウェハ接着時の加圧を要
することがないのでウェハ１０を割る心配がない。さら
に、研磨後のウェハ１０とウェハ載置用プレート１及び
布様材３側との離脱作業も瞬時に行うことができる。ま
た、接着用のワックスを用いていないためウェハ１０の
洗浄も比較的簡単である。

【０００７】また特開昭６２−５１２２６号公報に示さ
れた研磨方法も知られている。これは、ウェハの非研磨
面側に合成樹脂（例えばポリテルペン樹脂を主成分とす
るもの）からなる保護膜をあらかじめ形成し、研磨液に
よる汚染を防止するところに特徴がある。ウェハの非研
磨面上に合成樹脂からなる保護膜を厚みが均一になるよ
うに形成した後に、リファレンスプレート（ウェハ載置
用プレート）上の弾性層と保護膜との間を水の表面張力
によって密着せしめて研磨治具に固定するようにしてい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したノン
ワックスポリッシュ法においては、ウェハのウェハ載置
用プレートへの密着に水の表面張力を用いているため
に、研磨面であるウェハの表面の研磨中に、ウェハの裏
面の非研磨面に研磨液が回り込んでウェハの裏面側、特
にその周辺部を摩耗してしまうことがあった。この場合
には、ウェハ周辺部の厚み偏差が大きくなってしまっ
た。

【０００９】これを防止するためには、特開昭６２−５
１２２６号公報に示されているように非研磨面側に保護
膜を形成しなければならなかった。しかし、ウェハの裏
面は研磨液から保護されるものの、ウェハの面全体で水
の表面張力を大きく作用させてウェハをしっかり保持せ
しめる必要があった。そのために、ウェハ載置用プレー
トとの間に布様材等を用いていた。この場合、布様材と
保護膜の両方の厚みばらつきによりウェハ面内での研磨
量が安定せず、研磨後のウェハ厚み偏差を大きくしてし
まうことがあった。

【００１０】本発明は、従来のノンワックスポリッシュ
法におけるこれらの問題を解決するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェハ
の一方の面を非研磨面とし、この非研磨面と半導体ウェ
ハ載置用プレートとの間に水よりも粘性が高い緩衝材を
介在させて半導体ウェハを半導体ウェハ載置用プレート
に接合させ、半導体ウェハの残る他方の面を研磨面と
し、半導体ウェハに対して相対的に摺動する研磨具にこ
の研磨面を当接させ、半導体ウェハの研磨面を研磨する
ことを特徴とする半導体ウェハの研磨方法を提供するも
のである。

【００１２】また、半導体ウェハ載置用プレートと、半
導体ウェハの大きさに相応した穴部を有するテンプレー
トとが貼り合わせられた研磨用治具を用い、半導体ウェ
ハをテンプレートの穴部に入れて研磨することを特徴と
する上記の半導体ウェハの研磨方法を提供する。

【００１３】また、半導体ウェハの大きさに相応した窪
みを有するウェハ載置用プレートを用い、ウェハ載置用
プレートの穴部に半導体ウェハを入れて研磨することを
特徴とする上記の半導体ウェハの研磨方法を提供する。

【００１４】また、本発明に係わるノンワックスポリッ
シュ法に最適なウェハ載置用プレートとテンプレートを
開示する。

【００１５】本発明において、緩衝材としては室温でグ
リース状あるいは半固形状の塑性材料が好ましく用いる
ことができ、より好ましくは撥水性あるいは疎水性を有
し、水よりも粘性が高く半導体等固体材料に対して適度
な粘着性を有する材料が適している。具体的には、エチ
レングリコール、グリセリン等が好ましい。また、前記
半導体ウェハの大きさに相応した穴部とは、前記半導体
ウェハが略円形の場合は円筒形であり、略三角形等その
他の形状の場合は半導体ウェハ形状を底面とする柱状の
形状であり、貫通孔でも窪みであってもよい。

【００１６】

【作用】本発明ではポリエチレングリコールまたはグリ
セリンからなる緩衝材を用いてウェハ載置用プレートと
ウェハとを接合せしめる。すなわち緩衝材の第１の機能
は、ウェハを研磨のために固定することである。この場
合、緩衝材は水より粘性が高いのでウェハはその面全体
でウェハ載置用プレートによりしっかり固定される。

【００１７】第２に、従来ウェハとウェハ載置用プレー
トとの間に設けられていた布様材が本発明によって除去
されたために、研磨具である回転プレートとウェハ載置
用プレートとの間に挟持されるウェハの位置が安定する
ことにある。緩衝材を薄く均一に設けることでウェハを
回転プレ−トに正確に傾くことなく対面できる。

【００１８】第３に、ポリエチレングリコールまたはグ
リセリンは、ウェハの非研磨面を研磨液から保護すると
ともに、固いウェハ載置用プレートと直接接触すること
を防止する緩衝層として作用する。

【００１９】また、ウェハをウェハ載置用プレートと接
合させているが、緩衝材は常温または研磨時に固体では
なく、半固体状になっているのでわずかに摺動すること
ができる。それ故、研磨の際の応力の発生が少なくそれ
だけ割れが少ない。また、研磨後に緩衝材を除去するこ
とが極めて容易で、特別な洗浄液や加熱を必要としな
い。

【００２０】

【実施例】（実施例１）図１（ａ）及び（ｂ）に、本発
明の第１の実施例を示す。図１（ａ）は各構成物が組み
合わさる前の状態を示す。図１（ｂ）は、研磨が行われ
る場合のウェハ部の一部側断面図を示す。本実施例にお
いては、ウェハ載置用プレート１と、ウェハ１０の形状
に相応した浅い円筒状の貫通孔である穴部２ａが設けら
れたテンプレート２とがある。

【００２１】ウェハ載置用プレート１の材質はガラスや
ステンレスまたはセラミックス等が用いられる。加工後
のウェハの寸法精度の点から評価すると、セラミックス
が好ましい。テンプレート２の材質としては、エポキシ
樹脂にグラスファイバを含浸させたものがよいが、研磨
プレート１と同様にガラスやステンレスやセラミックス
を用いてもよい。

【００２２】そしてウェハ載置用プレート１とテンプレ
ート２とは、エポキシ樹脂等の接着材で密着している。
そしてウェハ１０をテンプレート２の穴部２ａに入れ
て、ポリエチレングリコールまたはグリセリン等からな
る緩衝材４をウェハ１０の非研磨面とウェハ載置用プレ
ート１との間に設け、ウェハをウェハ載置用プレート１
に接合させている。図１（ｂ）の一部断面図にこの状態
が示されている。

【００２３】そしてウェハ載置用プレート１と接合し、
テンプレート２の穴部２ａに収容されたウェハの研磨面
を、対面する研磨具、例えば回転プレート（図示を省略
している）と接触せしめ、回転プレートがウェハに対し
て相対的に回転し、研磨液がウェハの研磨面に触れて研
磨が行われる。あるいは、ウェハの研磨面に対面して研
磨液を含む研磨布を配設して研磨を行ってもよい。

【００２４】（実施例２）図３に第２の実施例を示す。
本実施例では、テンプレートはなくウェハ載置用プレー
ト１にウェハ１０を保持するくぼみ部１ｂが設けられて
いる。この場合、第１の実施例の場合よりもウェハ載置
用プレート１の機械的剛性が高いので、研磨精度が向上
する。その他については第１の実施例と同様である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によりウェハ裏面の周辺部でのオ
ーバーエッチングがなくなり、ウェハ外周部の面内厚み
偏差の少ない、平坦度のよいウェハの研磨が可能とな
る。

【００２６】また、外周部だけでなくウェハの面全体、
特に今まで平坦化が困難であったウェハの内周部での研
磨後の厚み偏差が飛躍的に改善された。また合成樹脂等
の接着材を用いていないので、ウェハの離脱時に加熱し
たり、反応性の強い薬品を用いて洗浄することがないの
でウェハへのダメージが少ない。また、緩衝材はウェハ
の非研磨面側を覆って保護しているので、研磨液による
化学的汚染も防止できる。

【００２７】ウェハの研磨準備のための貼り付けや、研
磨が実際に行われる研磨工程や、研磨後の処理において
ウェハに与える機械的応力が低減されているので、ウェ
ハの割れの発生も圧倒的に少なくなった。またこれらの
処理に要する工数が減り、かつそれぞれの時間も短いの
で研磨工程全体に要するサイクルタイムが短縮された。

【００２８】本発明は、Ｓｉ等の半導体ウェハ一般に適
用が可能であるが、特に機械的強度の弱い３−５族化合
物半導体ウェハ（ＧａＡｓ、ＩｎＰ等）あるいは２−６
族化合物半導体ウェハ（ＺｎＳｅ等）に好適である。高
価な材料を失うことなく効率よく研磨加工することがで
きる。

【００２９】半導体ウェハ載置用プレートは、テンプレ
ートと組み合わせて用いる場合、ウェハの大きさや形状
に合わせてテンプレートを交換することができ、種々の
ウェハの研磨が１台の研磨装置でできる。また、テンプ
レートを用いず半導体ウェハ載置用プレートに窪みを設
けて使用する場合、テンプレートと半導体ウェハ載置用
プレートがずれたり、テンプレートに研磨中応力がかか
って形状が歪むようなことが発生し、ウェハの研磨が均
一になされず研磨精度が落ちるというようなことが発生
しにくい。従って、半導体ウェハ載置用プレートの機械
的剛性が保持されやすく、精度のよい研磨ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法にかかわる研磨装置の第１の実施例
を示し、（ａ）は研磨装置が組み合わされる前の基本構
成の斜視図で、（ｂ）は組み合わされた後のウェハ部の
一部側断面図。

【図２】従来例を示し、（ａ）は研磨装置が組み合わさ
れる前の基本構成の斜視図で、（ｂ）は組み合わされた
後のウェハ部の一部側断面図。

【図３】本発明方法にかかわる研磨装置の第２の実施例
を示し、（ａ）はウェハ載置用プレートの斜視図で、
（ｂ）はウェハ載置用プレート内のウェハ部の一部側断
面図。

【符号の説明】

１：ウェハ載置用プレート １ｂ：穴部 ２：テンプレート ２ａ：穴部 ４：緩衝材 １０：半導体ウェハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウェハの一方の面を非研磨面とし、
   この非研磨面と半導体ウェハ載置用プレートとの間に水
   よりも粘性が高い緩衝材を介在させて半導体ウェハを研
   磨用プレートに接合させ、半導体ウェハの残る他方の面
   を研磨面とし、半導体ウェハに対して相対的に摺動する
   研磨具にこの研磨面を当接させ、半導体ウェハの研磨面
   を研磨することを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
2. 【請求項２】半導体ウェハ載置用プレートと、半導体ウ
   ェハの大きさに相応した穴部を有するテンプレートとが
   積層された研磨用治具を用い、半導体ウェハをテンプレ
   ートの穴部に入れて研磨することを特徴とする請求項１
   の半導体ウェハの研磨方法。
3. 【請求項３】半導体ウェハの大きさに相応した窪みを有
   する半導体ウェハ載置用プレートを用い、半導体ウェハ
   載置用プレートの穴部に半導体ウェハを入れて研磨する
   ことを特徴とする請求項１の半導体ウェハの研磨方法。