JPH11291168A - 基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨方法 - Google Patents
基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨方法Info
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Abstract
トが変形し難い基板研磨用治具及び半導体ウエハの研磨
方法を提供する。 【解決手段】 高さが調節可能なポイント42a〜42
dと、これらポイント42a〜42dからそれぞれ周縁
に向かって延び先端部内側にポイント42a〜42dと
螺合するネジ切りが形成された4つの切込み溝16a〜
16dと半導体ウエハであるGaAsウエハ12a〜1
2dが貼り付けられる貼着面とを備えた耐熱ガラスより
形成されたプレート11と、から成る。
Description
び半導体ウエハの研磨方法に関し、特に、半導体ウエハ
の研磨工程で使用する基板研磨用治具及びその基板研磨
用治具を使用して半導体ウエハを研磨する方法に関する
ものである。
した半導体ウエハには、その表面を鏡面状とするための
研磨加工が施される。一般に、半導体ウエハ表面を鏡面
状に加工するために、図5に示すような構成の基板研磨
装置が使用されている。
に、表面に研磨クロス38が貼着され図示しないモータ
により回転駆動される回転定盤36と、GaAsウエハ
(半導体ウエハ)12a〜12dを保持する(ここでは
4つのGaAsウエハを保持するものとする。)複数の
基板研磨用治具30(図5(a)では2つのみ図示す
る。)と、この基板研磨用治具30を回転定盤36に対
向して保持すると共に回転定盤36に向かって回転させ
ながら押圧するティボット33(図5(a)では2つの
み図示する。)と、回転定盤36と基板研磨用治具30
との間に研磨材40を供給する研磨液供給ノズル44と
を備えている。
5(b)に示すように、ワックス14c、14d(図5
(a)では2つのみ図示する。)によりGaAsウエハ
12a〜12dが貼り付けられた貼着面を備えたプレー
ト31と、プレート31の貼着面から先端部までの高さ
が調節可能な4つのポイント42a〜42dとから構成
されている。このポイント42a〜42dはそれぞれ先
端部に図示しないダイヤモンドが設けられたSUS製の
ネジ部材であり、すべて同じ高さでプレート31の表面
から突出するように調節される。
成の基板研磨装置では、半導体ウエハをワックスにより
プレートに貼り付ける際に、ワックスを溶かすためにプ
レートごと高温雰囲気に晒す必要がある。プレートは何
度も使用するため、使用回数を重ねると半導体ウエハ貼
着面が反るなどの変形を起こしてしまう。例えば、SU
S製のプレートの場合では、使用する前は反りがゼロで
あるが、30回以上使用すると、最大30μm反ってし
まう。そのため、半導体ウエハを精密に研磨加工できな
くなるという問題がある。
使用してもプレートが変形し難い基板研磨用治具及び半
導体ウエハの研磨方法を提供することを目的としてい
る。
に、請求項1の発明は、基板研磨用治具が、半導体ウエ
ハが貼着されるウエハ貼着面と周縁から内側に向かって
延びた切込み溝とを備えたプレート部材から成る。請求
項1の発明では半導体ウエハが貼り付けられるプレート
部材が切込み溝を備えているため、プレート部材自体が
無理なく伸縮を繰り返せるので、プレート部材の反りな
どの変形を防ぐことができる。
の基板研磨用治具において、前記ウエハ貼着面から一部
が突出するように設けられ、前記ウエハ貼着面からの突
出高さを調節することにより半導体ウエハの研磨量を調
節する研磨量調節手段と、前記研磨量調節手段と前記プ
レート部材との熱膨張係数の差により発生する応力を吸
収する応力吸収手段と、更に備えている。
具は、上記請求項1の構成に加えて、研磨量調節手段と
プレート部材との熱膨張係数の差により発生する応力を
吸収する応力吸収手段を備えているため、研磨量調節手
段がプレート部材よりも大きく熱膨張して周囲に応力を
生じさせても、応力吸収手段が研磨量調節手段の熱膨張
による応力を吸収するので、プレート部材に対して大き
な応力がかかってプレート部材が変形するのを阻止でき
る。
の基板研磨用治具において、前記プレート部材と同程度
の熱膨張係数を持つ材料より成り、前記ウエハ貼着面か
ら一部が突出するように設けられ、前記ウエハ貼着面か
らの突出高さを調節することにより半導体ウエハの研磨
量を調節する研磨量調節手段、を更に備えている。
具は、上記請求項1の構成に加えて、プレート部材と同
程度の熱膨張係数を持つ材料より成る研磨量調節手段を
備えているため、研磨量調節手段がプレート部材と共に
膨張してもプレート部材と同じような割合で膨張するた
め、ネジ部材の膨張によりプレート部材に対して大きな
応力がかかってプレート部材が変形するのを阻止でき
る。
載の基板研磨用治具において、前記研磨量調節手段は、
前記切込み溝内に設けられていることを特徴としてい
る。すなわち、切込み溝は、プレート部材自体の伸縮の
繰り返しによる反りなどの変形を防ぐと共に、切込み溝
内に設けられた研磨量調節手段の熱膨張によってプレー
ト部材にかけるストレスを逃す働きをする。そのため、
研磨量調節手段の熱膨張に起因するプレートの変形や、
プレートの材質によって生じるひびや割れ等の破損を防
止できる。なお、研磨量調節手段は切込み溝内の先端位
置や中央位置等のように切込み溝内に設けられていれば
どの位置であってもよい。
5の発明は、基板研磨用治具が、半導体ウエハが貼着さ
れるウエハ貼着面を備えたプレート部材と、前記ウエハ
貼着面から一部が突出するように設けられ、前記ウエハ
貼着面からの突出高さを調節することにより半導体ウエ
ハの研磨量を調節する研磨量調節手段と、前記研磨量調
節手段と前記プレート部材との熱膨張係数の差により発
生する応力を吸収する応力吸収手段と、を備えている。
けられるプレート部材が研磨量調節手段とプレート部材
との熱膨張係数の差により発生する応力を吸収する応力
吸収手段を備えているため、研磨量調節手段がプレート
部材よりも大きく熱膨張して周囲に応力を生じさせて
も、応力吸収手段が研磨量調節手段の熱膨張による応力
を吸収するので、プレート部材に対して大きな応力がか
かってプレート部材が変形するのを阻止できる。
に記載の基板研磨用治具において、前記応力吸収手段
は、前記プレート部材を貫通するようにプレート部材に
設けられると共に、 前記プレート部材と同程度の熱膨張
係数を持つ金属により構成された筒状部材であり、前記
研磨量調節手段は、前記筒状部材の内側に螺合するネジ
部材であることを特徴としている。
の基板研磨用治具において、前記研磨量調節手段は、前
記プレート部材に螺合するネジ部材であることを特徴と
している。
のいずれか1項に記載の基板研磨用治具において、前記
プレート部材は透過性材料から成るものとしている。こ
れにより、プレート部材にワックスにより貼り付けた半
導体ウエハの貼着状態の良し悪しをワックス側から目視
で確認できるので貼着状態の悪いのものを事前に除去す
ることが容易となる。
請求項8のいずれかに記載の基板研磨用治具を使用して
半導体ウエハを研磨することを特徴としている。上記請
求項1〜請求項8のいずれかに記載の基板研磨用治具は
プレート部材の使用寿命が従来よりも長いものであり、
このような基板研磨用治具を使用することにより、プレ
ート交換の頻度が減少してその分手間が省けると共にプ
レート交換に伴うコストを下げることができる。
〜図4を参照して説明する。なお、全ての図において、
同一又は相当する個所には同一の符号を付して説明す
る。
板研磨用治具20は、図1及び図2に示すように、高さ
が調節可能な研磨量調節手段(ネジ部材)であるポイン
ト42a〜42dと、それぞれのポイント42a〜42
dから周縁に向かって延びる4つの切込み溝16a〜1
6dと半導体ウエハであるGaAsウエハ12a〜12
dが貼り付けられる貼着面とを備えた透過性材料より成
る耐熱ガラス(熱膨張係数;10.7×10-6/Kのソ
ーダ石灰ガラスより成る。)より形成されたプレート1
1から成る。
ト11自体の伸縮の繰り返しによる反りなどの変形を防
ぐと共に、それぞれの切込み溝16a〜16d内に設け
られたポイント42a〜42dの熱膨張によってプレー
ト11にかかるストレスを逃す働きをする。また、4つ
の切込み溝16a〜16dのそれぞれの先端部内側には
図示しないネジ切りが形成されており、このネジ切りは
ポイント42a〜42dと螺合してポイント42a〜4
2dを所定の高さ位置に保持する。
の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つTi(熱膨張係
数;10.0×10-6/K)から成るネジ部材であり、
それぞれ先端部には図示しないダイヤモンドが設けら
れ、すべて同じ高さでプレート11の表面から突出する
ように調節される。
12a〜12d貼着面と逆側の面の中央位置に、プレー
ト11を回転しながら押圧する押圧回転機構の一部であ
るディボット33と嵌合するための嵌合溝17が設けら
れている。
ウエハを貼り付けるには、まず、基板研磨用治具20を
60℃に加熱する。このとき、プレート11とポイント
42a〜42dとが膨張するが、ポイント42a〜42
dとして熱膨張係数がプレート11の熱膨張係数に近い
値を持つTiを用いているため、ポイント42a〜42
dがプレート11と共に膨張してもプレート11と同じ
ような割合で膨張するため、ポイント42a〜42dの
膨張によりプレート11に対して大きな応力がかかるこ
とがない。それに加えてプレート11自身にも切込み溝
16a〜16dが設けられているため、プレート11が
無理なく膨張できることとなる。
にワックス14a〜14dを塗布した4つのGaAsウ
エハ12a〜12dをバランスよく載置し、GaAsウ
エハ12a〜12dの裏面のワックス14a〜14dを
一旦溶かしてから冷却する。このとき、ポイント42a
〜42dとプレート11とが共に元の大きさに戻るが、
両者とも同じような割合で元の大きさに戻るためプレー
ト11に対して大きな応力がかかることがない。それに
加えて、プレート11には切込み溝16a〜16dが設
けられているため、無理なく元の大きさに戻れることと
なる。
具20を何度も使用して熱膨張を繰り返させてもプレー
ト11が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレート11に
反りや割れなどが生じることがなく、長い期間平坦性を
維持できる。
ガラスにより形成されているため、ワックスが半導体ウ
エハの裏面に均一に塗布されているかどうか、ワックス
内に気泡が入っているかどうかなどのワックスの塗布状
態を目視で確認できる。そのため、ワックス塗布状態が
悪いにもかかわらずそのまま研磨してしまう等の恐れを
なくすことができる。
GaAsウエハ12a〜12dを研磨する(ここでは4
つの半導体ウエハを保持するものとする。)には、ま
ず、基板研磨用治具20を構成するプレート11の貼着
面にワックス14c、14d(図2では2つのみ図示す
る。)によりGaAsウエハ12a〜12d(図2では
12c、12dのみ図示する。)を貼り付ける。つぎ
に、すべてのポイント42a〜42dの高さ寸法を研磨
終了後のGaAsウエハ12a〜12dの厚さ寸法と同
じ高さ寸法となるように調節してから、GaAsウエハ
12a〜12dが貼り付けられたプレート11をディボ
ット33に取り付ける。
たのち、ディボット33を調節してプレート11と回転
定盤36とを精密に平行に配置する。その後、研磨液供
給ノズル44からAl2 O3 (アルミナ)粉を含む研磨
材40を回転定盤36と基板研磨用治具20との間に供
給しながら回転定盤36とディボット33とをそれぞれ
予め定めた回転数で回転させ、ディボット33を回転定
盤36に向かって降下させることでディボット33と嵌
合するプレート11に貼り付けられたGaAsウエハ1
2a〜12dが、回転定盤36に貼着された研磨クロス
38に押し付けられて研磨される。
むにつれてGaAsウエハ12a〜12dの厚さは徐々
に薄くなるが、GaAsウエハ12a〜12dの研磨面
が各ポイント42a〜42dの頂点を含む面と一致する
とポイント42a〜42dが回転定盤36表面の研磨ク
ロス38と接触してプレート11の降下を阻止するた
め、GaAsウエハ12a〜12dが研磨されなくな
り、GaAsウエハ12a〜12dの研磨加工が終了す
る。
行う基板研磨装置に適用したものとしているが、片面研
磨用を行う基板研磨装置に限らず、両面研磨用の基板研
磨装置に適用することもできる。
板研磨用治具22は、図3に示すように、半導体ウエハ
であるGaAsウエハ12a〜12dが貼り付けられる
貼着面と、研磨量調節手段であるSUS製ポイント42
a〜42dとの螺合個所に設けられ熱膨張係数が10.
0×10-6/KであるTiより形成された筒状部材18
a〜18d(応力吸収手段)とを備え、透過性材料より
なる耐熱ガラス(熱膨張係数;10.7×10-6/Kの
ソーダ石灰ガラスより成る。)より形成されたプレート
13と、筒状部材18a〜18dに螺合するSUS製ポ
イントとから成る。
プレート13と同程度値を持つ金属より成るため、プレ
ート13と共に加熱する際にプレート13よりも大きく
熱膨張してプレート13に対し大きな応力をかける恐れ
がないだけでなく、金属より成ることから筒状部材18
a〜18dに螺合するSUS製ポイント42a〜42d
が大きく熱膨張して筒状部材18a〜18dに応力をか
けても大きく変形することがない。従って、SUS製ポ
イント42a〜42dの膨張による応力が筒状部材18
a〜18dによりプレートに伝わるのを阻止できるので
プレートの変形や割れを防止できる。
るネジ部材であり、それぞれ先端部には図示しないダイ
ヤモンドが設けられ、すべて同じ高さでプレート13の
表面から突出するように調節される。
なので、同一の符号を付して説明を省略する。また、第
2の実施形態の基板研磨用治具22は、上述した第1の
実施形態の図2に示すような構成の基板研磨装置に適用
できる。
具22は、研磨量を制御するポイント42a〜42dが
プレート13の加熱時にプレート13より大きく熱膨張
してもプレート13に設けられた筒状部材18a〜18
dがポイント42a〜42dの膨張による応力を吸収す
ることとなるので、プレート13に対して大きな応力が
かかることがない。そのため、ポイント42a〜42d
の熱膨張によりプレート13が反るなどの変形を起こし
たり割れる等の恐れをなくすことができ、長い期間平坦
性を維持できる。
板研磨用治具22は、図4に示すように、対称に形成さ
れた周縁から内側に向かって延びる4つの切込み溝16
a〜16dと、それぞれの切込み溝16a〜16dの先
端部内側に設けられ熱膨張係数が10.0×10 -6/K
であるTiより形成された筒状部材18a〜18d(応
力吸収手段)とを備えたプレート15と、筒状部材18
a〜18dに螺合するSUS製ポイント42a〜42d
とから成る。
うに、プレート15が4つの切込み溝16a〜16dを
備えることにより、GaAsウエハを貼り付けるために
基板研磨用治具24を60℃に加熱したときに、プレー
ト15が無理なく膨張できることとなる。そのため、基
板研磨用治具24を何度も使用して熱膨張を繰り返させ
てもプレート15が無理なく伸縮を繰り返せるのでプレ
ート15に反りや割れなどが生じることがなく、長い期
間平坦性を維持できる。
内側に設けられた筒状部材18a〜18dは、上述の第
2の実施形態において説明したように、熱膨張係数がプ
レート15と同程度値を持つ金属より成るため、プレー
ト15と共に加熱する際にプレート15よりも大きく熱
膨張してプレート15に対し大きな応力をかける恐れが
ないだけでなく、金属より成ることから筒状部材18a
〜18dに螺合するSUS製ポイント42a〜42dが
大きく熱膨張して筒状部材18a〜18dに応力をかけ
ても大きく変形することがない。従って、SUS製ポイ
ント42a〜42dの膨張による応力が筒状部材18a
〜18dによりプレートに伝わるのを阻止できるのでプ
レートの変形や割れを防止できる。
2の実施形態と同様なので、同一の符号を付して説明を
省略する。また、第3の実施形態の基板研磨用治具24
は、上述した第1の実施形態の図2に示すような構成の
基板研磨装置に適用できる。
具24は、基板研磨用治具24を何度も使用して熱膨張
を繰り返させてもプレート15が無理なく伸縮を繰り返
せるのでプレート15に反りや割れなどが生じることが
なく、長い期間平坦性を維持できると共に、研磨量を制
御するポイント42a〜42dがプレート15より大き
く熱膨張してもプレート15に設けられた筒状部材18
a〜18dがポイント42a〜42dの膨張による応力
を吸収することとなるので、プレート15に対して大き
な応力がかかることがない。そのため、ポイント42a
〜42dの熱膨張によりプレート15が反るなどの変形
を起こしたり割れる等の恐れをなくすことができ、この
点からも長い期間平坦性を維持できる。
プレートが透過性材料である耐熱性ガラスにより形成さ
れているため、ワックスが半導体ウエハの裏面に均一に
塗布されているかどうか、ワックス内に気泡が入ってい
るかどうかなどのワックスの塗布状態を目視で確認でき
る。そのため、ワックス塗布状態が悪いにもかかわらず
そのまま研磨してしまうことを防げる。
レートやSUS製のプレートに比べて重量が軽い素材に
よりプレートを構成した場合、重量が軽い分取り外しな
どの取り扱いが楽になる。特に、大口径ウエハ用のプレ
ートとした場合では、プレート径も通常の半導体ウエハ
用のものに比べて大きくなるので、Al製やSUS製と
した場合に比べて格段に重量が減るため、プレートの取
り外しなどの取り扱いが楽になり作業性及び安全性が向
上するという利点がある。
はプレートの材質を耐熱ガラスとしているが、耐熱ガラ
スに限らず、石英などの他の透過性材料を用いることも
できる。もちろん、透過性材料のみに限らずAlやSU
Sなどの材質により成るプレートにも適用できる。
として半導体ウエハを研磨する構成を挙げているが、半
導体ウエハを研磨するものに限らず平坦な板状のすべて
の基材の研磨に適用できる。
込み溝の先端部内側にポイントを螺合させる構成として
いるが、ポイントを螺合させる位置は、先端部内側に限
らず、切込み溝内の先端部以外の特定の個所としても良
い。もちろん、切込み溝内に必ずポイントを螺合させる
構成とする必要はなく、切込み溝の形成位置とポイント
の螺合位置とを別々に設けてもよい。
量調節手段の一例としてネジ状のポイントを挙げている
が、研磨量調節手段としてはプレートからの突出高さを
精度よく調整できる構成のものであればよく、例えば、
ピン部材など他の構成のものを用いることもできる。
態で挙げたプレート等のようなプレート部材の熱膨張係
数と、ポイントなどのような研磨量調節手段の熱膨張係
数と、筒状部材等のような応力吸収手段の熱膨張係数の
それぞれの差は±15%程度の範囲内であることが望ま
しい。
明によれば、何度も繰り返して使用してもプレートが反
りや割れなどの変形を起こしにくい基板研磨用治具が得
られる、という効果を達成する。
交換の頻度が減少してその分手間が省けると共にプレー
ト交換に伴うコストを下げることができる、という効果
を達成する。
用治具の上面図であり、(b)は、図1(a)のA−A
線断面図である。
装置の概略説明図である。
用治具の上面図であり、(b)は、図1(a)のB−B
線断面図である。
用治具の上面図であり、(b)は、図1(a)のC−C
線断面図である。
あり、(b)は、従来の基板研磨用治具の上面図であ
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体ウエハが貼着されるウエハ貼着面
と周縁から内側に向かって延びた切込み溝とを備えたプ
レート部材から成る基板研磨用治具。 - 【請求項2】 前記ウエハ貼着面から一部が突出するよ
うに設けられ、前記ウエハ貼着面からの突出高さを調節
することにより半導体ウエハの研磨量を調節する研磨量
調節手段と、 前記研磨量調節手段と前記プレート部材との熱膨張係数
の差により発生する応力を吸収する応力吸収手段と、 を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の基板研
磨用治具。 - 【請求項3】 前記プレート部材と同程度の熱膨張係数
を持つ材料よりなり、前記ウエハ貼着面から一部が突出
するように設けられ、前記ウエハ貼着面からの突出高さ
を調節することにより半導体ウエハの研磨量を調節する
研磨量調節手段、 を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の基板研
磨用治具。 - 【請求項4】 前記研磨量調節手段は、前記切込み溝内
に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の基
板研磨用治具。 - 【請求項5】 半導体ウエハが貼着されるウエハ貼着面
を備えたプレート部材と、 前記ウエハ貼着面から一部が突出するように設けられ、
前記ウエハ貼着面からの突出高さを調節することにより
半導体ウエハの研磨量を調節する研磨量調節手段と、 前記研磨量調節手段と前記プレート部材との熱膨張係数
の差により発生する応力を吸収する応力吸収手段と、 を備えた基板研磨用治具。 - 【請求項6】 前記応力吸収手段は、前記プレート部材
を貫通するようにプレート部材に設けられると共に、 前
記プレート部材と同程度の熱膨張係数を持つ金属により
構成された筒状部材であり、 前記研磨量調節手段は、前記筒状部材の内側に螺合する
ネジ部材であることを特徴とする請求項2又は請求項5
に記載の基板研磨用治具。 - 【請求項7】 前記研磨量調節手段は、前記プレート部
材に螺合するネジ部材であることを特徴とする請求項5
に記載の基板研磨用治具。 - 【請求項8】 前記プレート部材は透過性材料から成る
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の
基板研磨用治具。 - 【請求項9】 上記請求項1〜請求項8のいずれかに記
載の基板研磨用治具を使用して半導体ウエハを研磨する
ことを特徴とする半導体ウエハの研磨方法。
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