JPH0985616A - 薄板状基板の研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハを仮接着で保持した時に気泡の
取り込みが発生しない基板保持盤を備え、その半導体ウ
エハの被研磨面を面内均一に研磨が行える研磨装置を得
ること。 【解決手段】 本発明の半導体ウエハの研磨装置１は、
回転研磨定盤２と、この研磨定盤２の研磨面に対して研
磨しようとする半導体ウエハＳを平行状態で保持する基
板保持盤５Ａとから構成されていて、前記基板保持盤５
Ａの少なくとも基板保持面を空気の出入りが容易な多数
の貫通孔が形成されている多孔質材層５０で構成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
エハ、ＬＣＤ用ガラス板のような薄板状基板の研磨装置
に関するもので、特に研磨された薄板状基板に研磨むら
が生じないように薄板状基板の保持構造に改良を加えた
点を特徴とするものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、図２乃至図５を参照しながら、従
来技術の薄板状基板の研磨装置（以下、単に「研磨装
置」と略記する）を説明する。図２は従来技術の第１の
研磨装置の一部を模式図で示した断面図であり、図３は
従来技術の第２の研磨装置の一部を模式図で示した断面
図であり、図４は従来技術の第３の研磨装置の一部を模
式図で示した断面図であり、そして図５は従来技術の第
４の研磨装置の一部を模式図で示した断面図である。な
お、これら研磨装置の同一構成部分には同一の符号を付
した。

【０００３】薄板状基板、例えば、半導体ウエハ（以
下、研磨しようとする薄板状基板として「半導体ウエ
ハ」を例示して説明する）を研磨する場合に用いられて
いる従来技術の第１の研磨装置は、図２に示した構成の
研磨装置１Ａである。この研磨装置１Ａは、大別して、
研磨定盤２、基板保持盤５、ノズル１１とから構成され
ている。

【０００４】前記研磨定盤２は、例えば、半導体ウエハ
Ｓの口径の２倍以上の直径からなる面積の平面を備え、
その平面には、例えば、ポリエステル樹脂製の不織布な
どの研磨パッド３が接着剤などで貼着されていて、回転
軸４を中心に、例えば、３０ｒｐｍで回転するように構
成されている。前記基板保持盤５はこの研磨定盤２の上
方に位置し、そして研磨定盤２の回転軸４から外れた、
例えば、研磨定盤２の半径の中央部に回転中心がある回
転軸６を中心にして前記研磨定盤２の回転数と同数の３
０ｒｐｍで回転するように構成されている。また、前記
ノズル１１は前記研磨定盤２の回転中心部付近で研磨パ
ッド３と半導体ウエハＳとの間に研磨液Ｌを供給する。
なお、図２には、便宜上、研磨定盤２の右半分のみを示
した。

【０００５】この研磨装置１Ａを用いて半導体ウエハＳ
を研磨するに当たっては、研磨しようとする半導体ウエ
ハＳを、その被研磨面を研磨パッド３面に対面させ、そ
の裏面を接着ワックス７で基板保持盤５に接着、固定
し、この保持状態で基板保持盤５を回転させながら下降
させ、半導体ウエハＳを前記回転数で回転している研磨
定盤２の研磨パッド３面に所定の押圧力で押し付け、そ
して研磨パッド３の表面にノズル１１から研磨液Ｌを供
給しながら、半導体ウエハＳの被研磨面を研磨パッド３
と研磨液Ｌとでケミカルメカニカルポリッシュ（以下、
単に「研磨」と略記する）するようにしている。

【０００６】また、従来技術の第２の研磨装置１Ｂは、
前記研磨装置１Ａの構成と殆ど同一であるが、半導体ウ
エハＳの保持構造が異なり、この研磨装置１Ｂの保持構
造は前記研磨定盤２の下面に半導体ウエハＳを保持する
ためのポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂製のバッキ
ングパッド８とこの基板保持盤５の外周面に半導体ウエ
ハＳの飛び出しを防止するための内径の直径が半導体ウ
エハＳの外径の直径より僅かに大きい寸法のリング状の
エポキシ樹脂製飛び出し防止ガイド９とから構成されて
いる。

【０００７】更にまた、従来技術の第３の研磨装置１Ｃ
は、図４に示したように、基板保持盤５の保持面に半導
体ウエハＳを固定するための手段として、両面接着シー
ト１０を用いている。符号１０Ｃはフィルム状シートで
あり、符号１０Ａで示した層はそのフィルム状シート１
０Ｃの半導体ウエハＳ側に形成された粘着剤層であり、
符号１０Ｂで示した層はそのフィルム状シート１０Ｃの
基板保持盤５側に形成された粘着剤層である。このよう
な両面接着シート１０を用いると、接着により基板保持
盤５の保持面に半導体ウエハＳを容易に仮貼り付けする
ことができる。即ち、この両面接着シート１０を用いて
半導体ウエハＳを保持する方法は、半導体ウエハＳの裏
面に、その一側縁から空気を逃がしながら粘着剤層１０
Ａを貼って行き、全面に貼り終えると、平面状になって
いる粘着剤層１０Ｂを以て基板保持盤５の保持面に貼り
付け、半導体ウエハＳを接着、固定することができる。

【０００８】そして更にまた、図５に示した従来技術の
第４の研磨装置１Ｄでは、その半導体ウエハＳを保持す
る基板保持手段として真空チャック装置５Ｄが用いられ
ている。この真空チャック装置５Ｄは多孔質板５ａとこ
れの円周面を密閉し、支持する円筒状のシール枠５ｂと
回転軸６の中心に開けられた吸気口５ｃとから構成され
ていて、前記吸気口５ｃに吸引ポンプ（不図示）を接続
して吸引することにより、その保持面に半導体ウエハＳ
を真空吸着して保持することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記第１の研磨装置１
Ａにおいては、接着ワックス７を用いるため、使い勝手
が悪く、貼り付けや洗浄にコストが掛かる。また、第２
の研磨装置１Ｂはバッキングパッド８を用いているだけ
で、基板保持盤５の保持面に固定されておらず、研磨
中、半導体ウエハＳが飛び出すのを防止するために前記
飛び出し防止ガイド９が用いられているが、この飛び出
し防止ガイド９があっても、研磨中に半導体ウエハＳが
飛び出す場合があり、研磨作業の安定性が損なわれると
いう問題点がある。

【００１０】更にまた、前記第３の研磨装置１Ｃにおけ
る半導体ウエハＳの基板保持盤５への固定方法は、前記
貼着時に、基板保持盤５の保持面と粘着剤層１０Ｂとの
界面に空気が入り込み、気泡ができやすい。基板保持盤
５の保持面は平坦度が良好なため、本来は平行度の良い
高精度の研磨を行うことができるはずであるが、前記の
ように数多くの気泡が前記界面に取り込まれたまま研磨
を行うと、半導体ウエハＳの全面を均一に加圧すること
ができず、半導体ウエハＳの被研磨面に研磨むらが生じ
るという問題がある。

【００１１】そして更にまた、前記第４の研磨装置１Ｄ
における半導体ウエハＳの真空チャック装置５Ｄによる
保持方法は、多孔質板５ａの保持面に開口している多数
の貫通孔の口径は均一ではなく、その口径のばらつきは
二桁レベルに及び、このような保持面で半導体ウエハＳ
を吸着、保持して研磨した場合には、その研磨面にディ
ンプル状の研磨むらができるという問題点がある。

【００１２】本発明は以上記したような諸問題点を解決
しようとするものであって、半導体ウエハの被研磨面全
面が極めて高精度で均一に研磨できる薄板状基板保持手
段を備えた研磨装置を得ることを目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の薄板状
基板の研磨装置では、回転研磨定盤と、この回転研磨定
盤の研磨面に対して研磨しようとする薄板状基板、即
ち、半導体ウエハを平行状態で保持する基板保持盤とか
ら構成されている薄板状基板の研磨装置において、前記
基板保持盤の少なくとも基板保持面を空気の出入りが容
易な多数の貫通孔が形成されている多孔質材層で構成し
て、前記課題を解決している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照しながら本発明
の研磨装置を説明する。図１は本発明の実施例である研
磨装置の一部を模式図で示した断面図である。なお、従
来技術の研磨装置と同一の構成部分には同一の符号を付
して説明する。符号１は全体として本発明の研磨装置１
を指す。この研磨装置１も従来技術の各研磨装置と同様
に、大別して、研磨定盤２、基板保持盤５Ａ、ノズル１
１とから構成されている。

【００１５】そして前記研磨定盤２及び前記ノズル１１
そのものも従来技術のそれらの構成配置と同様であるの
で、それらの説明を省略する。例えば、半導体ウエハＳ
の口径の２倍以上の直径からなる面積の平面を備え、そ
の平面には、例えば、ポリエステル樹脂製の不織布など
の研磨パッド３が接着剤などで貼着されていて、回転軸
４を中心に、例えば、３０ｒｐｍで回転するように構成
されている。

【００１６】次に、前記基板保持盤５Ａであるが、従来
技術の基板保持盤５と同様に、前記研磨定盤２の上方に
位置し、そして研磨定盤２の回転軸４から外れた、例え
ば、研磨定盤２の半径の中央部に回転中心がある回転軸
６を中心にして前記研磨定盤２の回転数と同数の３０ｒ
ｐｍで回転するように構成されているが、この基板保持
盤５Ａの基板保持面は、例えば、セラミック製の空気の
出入りが容易な多数の貫通孔が形成されている硬質で平
板な多孔質材層５０で構成されていることである。具体
的には基板保持盤５Ａの基板保持面に均一な厚さで精密
に仕上げられた板状の多孔質板をガラス材で接着した。
なお、図１には、便宜上、研磨定盤２の右半分のみを示
した。

【００１７】次に、このような構成の研磨装置１を用い
て半導体ウエハＳを研磨する場合の前記基板保持盤５Ａ
による半導体ウエハＳの保持方法を説明する。先ず、両
面接着シート１０の片側の粘着剤層１０Ａを研磨しよう
とする半導体ウエハＳの裏面に、気泡が入らないように
貼り付ける。この場合、両面接着シート１０は半導体ウ
エハＳの裏面上で、その一側縁から反らせながら貼るこ
とができるので空気を逃がすことができ、容易に無気泡
で貼ることができる。

【００１８】次に、半導体ウエハＳの外径に合わせて両
面接着シート１０の不要な部分を切り取り、粘着剤層１
０Ｂの面を多孔質材層５０の平面に接着する。この場合
は、半導体ウエハＳが硬いため、その裏面に接着されて
いる両面接着シート１０を反らせて貼ることはできな
い。従って、空気を封じ込んで接着してしまうことがあ
る。しかし、空気を封じ込んだ面は前記多孔質材層５０
の平面であるので、万一、空気が封じ込まれていても、
その空気は多孔質材層５０の平面から外部に逃げ出すの
で、前記接着界面に気泡が発生して留まっていることは
ない。従って、多孔質材層５０の全平面に貼り終える
と、気泡が存在しない平面状に粘着剤層１０Ｂを以て基
板保持盤５の保持面である多孔質材層５０に貼り付ける
ことができ、半導体ウエハＳを接着、固定することがで
きる。

【００１９】このように基板保持盤５の多孔質材層５０
の平面保持面に接着、固定された半導体ウエハＳを研磨
定盤２の研磨パッド３と研磨液Ｌとで研磨すると、前記
のように接着界面に気泡が全く存在しなので、半導体ウ
エハＳの被研磨面に凹凸が全く生ぜず、極めて平坦に研
磨することができる。

【００２０】また、多孔質材層５０の保持面に微細な塵
埃が付着していても、両面接着シート１０の厚さと弾性
により吸収することができるので、塵埃による微細な凹
凸段差も生じず、極めて高い平坦な研磨面が得られる。

【００２１】両面接着シート１０は厚みむらの少ない厚
さ３０〜３００μｍのものを用いるとよい。このような
厚さの範囲を選定した理由は、前記厚さの下限は実用的
に取り扱いが可能な厚さであり、厚さの上限は厚みむら
を許容できる範囲から決めたものである。また、両面接
着シート１０の硬度は塵埃による凹凸を吸収できる硬度
内であれば、出来るだけ硬いものが好適である。更にま
た、粘着剤層の厚みは出来るだけ薄い方が好ましい。そ
して粘着剤は仮接着ができ、研磨後の剥離が容易な弱い
粘着力の粘着剤が好ましい。このような条件に合う両面
接着シートの具体的な一例を挙げれば、三井東圧化学
（株）製の「イクロステープ」がある。この両面接着シ
ートがシート厚さ１２０μｍ、粘着剤層１０μｍ×２、
合計厚さ１４０μｍである。

【００２２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の薄板状
基板の研磨装置を用いると、薄板状基板の被研磨面を極
めて高精度で面内均一に研磨仕上げすることができ、従
って、研磨歩留りを向上させることができる。また、研
磨装置そのものを極めて簡単な構造で安価に構成するこ
とができ、しかも研磨しようとする薄板状基板の基板保
持盤に対する着脱が容易であるため、研磨作業を能率良
く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例である研磨装置の一部を模式
図で示した断面図である。

【図２】 従来技術の第１の研磨装置の一部を模式図で
示した断面図である。

【図３】 従来技術の第２の研磨装置の一部を模式図で
示した断面図である。

【図４】 従来技術の第３の研磨装置の一部を模式図で
示した断面図である。

【図５】 従来技術の第４の研磨装置の一部を模式図で
示した断面図である。

【符号の説明】

１ 本発明の薄板状基板の研磨装置 ２ 研磨定盤 ３ 研磨パッド ５Ａ 基板保持盤 ５０ 多孔質材層 １０ 両面接着シート １０Ａ 粘着剤層 １０Ｂ 粘着剤層 １０Ｃ フィルム状シート １１ ノズル Ｌ 研磨液 Ｓ 薄板状基板（半導体ウエハ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転研磨定盤と、該回転研磨定盤の研磨
   面に対して研磨しようとする薄板状基板を平行状態で保
   持する基板保持盤とから構成されている薄板状基板の研
   磨装置において、 前記基板保持盤の少なくとも基板保持面を空気の出入り
   が容易な多数の貫通孔が形成されている多孔質材層で構
   成したことを特徴とする薄板状基板の研磨装置。