(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に研削砥石が取り付けられた砥石回転軸と、
該砥石回転軸に略平行で軸心が前記砥石の外周を通る軸と、該軸の軸心を軸とする円錐状のウェハ吸着面とを有するチャックテーブルと、
前記砥石の研削面上において規定される第１及び第２の軸を中心に前記砥石の研削面をそれぞれ傾斜可能な傾斜手段と、
を備え、
前記第１の軸は、前記研削面上に投影された前記吸着面上のウェハの外周と前記砥石の外周との２つの交点のうちの一点と、前記チャックテーブルの軸心上であって前記砥石の外周上の点とを結ぶ線分に平行で、かつ、前記砥石回転軸の軸心上の点を通り、
前記第２の軸は、前記第１の軸に直交し、前記砥石回転軸の軸心上の点を通る
平面研削装置。
【請求項２】
先端に研削砥石が取り付けられた砥石回転軸と、
該砥石回転軸に略平行で軸心が前記砥石の外周を通る軸と、該軸の軸心を軸とする円錐状のウェハ吸着面とを有するチャックテーブルと、
を配置し、
前記研削面上に投影された前記吸着面上のウェハの外周と前記砥石の外周との２つの交点のうちの一方の第１の点と、前記チャックテーブルの軸心上であって前記砥石の外周上に位置する第２の点とを通る直線に直交するとともに、前記砥石回転軸の軸心上の点を通り、前記砥石の研削面上において規定される軸を中心に前記砥石の研削面を傾斜させ、前記第１及び第２の点から前記吸着面上のウェハまでのそれぞれの距離の間の差を予め定められた値に設定し、
前記第１の点と第２の点とを通る直線に平行で、かつ、前記砥石回転軸の軸心上の点を通り、前記砥石の研削面上において規定される軸を中心に前記砥石の研削面を傾斜させ、前記２つの交点から前記吸着面上のウェハまでのそれぞれの距離の間の差を予め定められた値に設定し、
前記研削砥石を前記砥石回転軸周りに回転させて前記吸着面上のウェハを研削する
平面研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に用いるウェハの平面を加工するのに好適な平面研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＬＳＩの高集積化、高密度化および素子が形成されるウェハの大口径化に伴い、ウェハは、そのＴＴＶ（トータルシックネスバリエーション）等の面精度の向上が強く望まれている。なお、ＴＴＶとは、ウェハを平らな吸着面に吸着させたときのウェハの高低差をいう。
ところで、酸化膜等の絶縁膜上の単結晶シリコン層にトランジスタを形成するＳＯＩ（Silicon On Insulation)技術は、優れた耐放射線特性、ラッチアップ特性を有し、ショートチャンネル効果抑制にも適していることから、研究が進められてきた。
特に、ウエハー張り合わせを用いたＳＯＩ基板作製方法は、極めて欠陥の少ないＳＯＩ層が得られることから、近年、最も注目されている技術の一つである。このＳＯＩ基板作製方法によって作製された基板は、張り合わせ後平面研削とポリッシュとによりＳｉ層の薄膜化が達成されるが、薄膜化されたＳｉ層の厚みのバラツキは平面研削時のＴＴＶによって決まるため、特に、加工物のＴＴＶの向上が可能とする平面研削装置の開発が強く望まれている。
【０００３】
ここで、従来の平面研削装置としては、例えば、図３に示すように、先端にカップ状の砥石３を有する砥石回転軸４と、該砥石回転軸４と平行な軸を有するチャックテーブル５とを具備しており、加工に際しては、加工物６をチャックテーブル５にチャックさせ、砥石３により研削後、チャックテーブル５から取り外し、面精度測定後、砥石回転軸４等を調整するという工程を繰り返しＴＴＶを抑える方法をとっている。
【０００４】
しかし、このような平面研削装置による加工方法では、砥石回転軸４の調整に膨大な時間がかかり、研削時と測定時ではチャックテーブルが変わることによりＴＴＶに誤差が生じ、例えば直径６インチのウェハでは２〜３μｍ以下に抑え込むのが難しいという問題があった。
【０００５】
かかる問題を解決する平面研削装置として、例えば図４に示すものがある。
【０００６】
図４において、支持部材１４は、モータ１５によって回転されるボルト１６により、例えば、上下左右の４か所で支柱１７に取り付けられており、ボルト１６の締めつけ加減で砥石回転軸１１の傾き角を微調整することが可能となっている。
【０００７】
そして、チャックテーブル１８と砥石ホルダ１２を介して砥石１０が取り付けられた砥石回転軸１１とは、その軸間距離はほぼ砥石１０の半径と等しくなっている。
【０００８】
また、チャックテーブル１８上に真空吸着されたウェハ２４は、砥石回転軸駆動モータ１３により砥石回転軸１１を回転させることにより研削される。
【０００９】
このとき、チャックテーブル１８は図に示すように左右に移動可能となっており、その移動した位置には静電容量型厚みセンサ１９が設けられている。この厚みセンサ１９は、厚み測定装置、画像処理装置２１、計算機２２、モータ制御装置２３よりなるフィードバック手段に接続され、このフィードバック手段はモータ１５に接続されている。
【００１０】
このように構成される平面研削装置においては、研削後、厚みセンサ１９によりウェハ全体の厚み測定を行い、測定データを測定装置２０および画像処理装置２１で処理してＴＴＶ値ａを得る。
【００１１】
次いで、計算機２２により前記ＴＴＶ値ａを０とするような砥石回転軸１１の傾斜角を算出し、モータ制御装置を介してモータ１５を駆動し、ボルト１６の締めつけ加減を調整する。
【００１２】
この動作を数回繰り返すことにより、ＴＴＶ値を抑え込むことが可能となるものである。
【００１３】
ところで、このような平面研削装置における砥石１０とウェハ２４との位置関係は、図５（ａ）に示すようになっている。また、ウェハ２４をチャックするチャックテーブル１８の形状は、図５（ｂ）に示すように、高さ４μｍ程度の円錐状となっており、これにウェハ２４が真空吸着されている。
【００１４】
そして、ウェハ２４の研削時には、通常、砥石１０は、円弧Ｐ1,Ｐ2 の間においてのみウェハ２４の研削が行われるように、上記した砥石回転軸１１の傾きをボルト１６の締めつけ加減で微調整が行われる。なお、点Ｐ1 、Ｐ2 およびＰ3 は砥石１０の研削面上の点であって、点Ｐ1 およびＰ3 は、砥石１０の研削面上にウェハ２４を重ね合わせたときに、砥石１０の外周とウェハ２４の外周との交点であり、点Ｐ2 は、ウェハ２４の中心である。
【００１５】
すなわち、砥石１０の研削を行う研削面の水平面に対する傾きを微調整して、円弧Ｐ1,Ｐ2 の間においてのみウェハ２４と砥石１０の研削面とが接触するようにして、一度円弧Ｐ1,Ｐ2 の間において研削された部分が、チャックテーブル１８の回転に伴い円弧Ｐ2,Ｐ3 の間に達した際に再び研削されてしまうこと（二重研削）を防止している。
【００１６】
したがって、砥石１０の研削面の水平面に対する傾きの微調整は、点Ｐ1 およびＰ2 のウェハ２４までの距離がそれぞれ等しくなるように調整されている。
【００１７】
また、砥石１０の研削面の傾きの微調整を行うのは、上記した二重研削を防ぐためであるのと同時に、研削面の傾きがウェハ２４のＴＴＶ値に大きな影響を与えることから必要である。このため、点Ｐ1 およびＰ2 のウェハ２４までの相対距離を等しくすることに加えて、点Ｐ3 のウェハ２４まで相対距離の微調整を行う必要がある。
【００１８】
例えば、図５における条件では、点Ｐ3 のウェハ２４まで相対距離を、点Ｐ1 のウェハ２４までの相対距離よりも７μｍ程度長くなるようにする必要がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、上記した砥石１０の研削面の水平面に対する傾きの微調整、すなわち点Ｐ1 ，Ｐ2 およびＰ3 のウェハ２４まで相対距離の微調整は、上記したモータ制御装置２３を介してモータ１５を駆動し、ボルトの締めつけ加減を調整することにより砥石回転軸１０を傾斜させて行う。これは、近似的には、図５に示すように、砥石１０の研削面上に規定されるＸ−Ｘ’軸およびＹ−Ｙ’軸を中心にして砥石１０の研削面を傾斜させるのと同様である。
【００２０】
したがって、例えば点Ｐ1 ，Ｐ2 間の相対距離関係をＸ−Ｘ’軸およびＹ−Ｙ’軸を中心として調整した後、点Ｐ1 ，Ｐ3 間の相対距離関係をＸ−Ｘ’軸およびＹ−Ｙ’軸を中心として調整を行うと、調整した点Ｐ1 ，Ｐ2 間の相対距離関係が変化してしまうため、再調整を繰り返す必要がある。このため、砥石１０の研削面の水平面に対する傾きの微調整に相当の時間を要するという問題があった。
【００２１】
さらに、傾きの微調整の精度が悪いためウェハのＴＴＶが悪化するという問題もあった。
【００２２】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、砥石の研削面の傾きの微調整が容易で、ウェハのＴＴＶを向上させることが可能な平面研削装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる平面研削装置は、先端に研削砥石が取り付けられた砥石回転軸と、該砥石回転軸に略平行で軸心が前記砥石の外周を通る軸と、該軸の軸心を軸とする円錐状のウェハ吸着面とを有するチャックテーブルと、前記砥石の研削面上において規定される第１及び第２の軸を中心に前記砥石の研削面をそれぞれ傾斜可能な傾斜手段と、を備え、前記第１の軸は、前記研削面上に投影された前記吸着面上のウェハの外周と前記砥石の外周との２つの交点のうちの一点と、前記チャックテーブルの軸心上であって前記砥石の外周上の点とを結ぶ線分に平行で、かつ、前記砥石回転軸の軸心上の点を通り、前記第２の軸は、前記第１の軸に直交し、前記砥石回転軸の軸心上の点を通る。
本発明にかかる平面研削方法は、先端に研削砥石が取り付けられた砥石回転軸と、該砥石回転軸に略平行で軸心が前記砥石の外周を通る軸と、該軸の軸心を軸とする円錐状のウェハ吸着面とを有するチャックテーブルと、を配置し、前記研削面上に投影された前記吸着面上のウェハの外周と前記砥石の外周との２つの交点のうちの一方の第１の点と、前記チャックテーブルの軸心上であって前記砥石の外周上に位置する第２の点とを通る直線に直交するとともに、前記砥石回転軸の軸心上の点を通り、前記砥石の研削面上において規定される軸を中心に前記砥石の研削面を傾斜させ、前記第１及び第２の点から前記吸着面上のウェハまでのそれぞれの距離の間の差を予め定められた値に設定し、前記第１の点と第２の点とを通る直線に平行で、かつ、前記砥石回転軸の軸心上の点を通り、前記砥石の研削面上において規定される軸を中心に前記砥石の研削面を傾斜させ、前記２つの交点から前記吸着面上のウェハまでのそれぞれの距離の間の差を予め定められた値に設定し、前記研削砥石を前記砥石回転軸周りに回転させて前記吸着面上のウェハを研削する。
【００２４】
本発明にかかる平面研削装置では、まず、砥石の研削面上において、砥石回転軸の軸心上の点（以下、砥石回転軸心点とする。）、チャックテーブルの軸心上であって砥石の外周上に位置する点（以下、チャックテーブル軸心点とする。）および研削面上に投影されたウェハの外周と砥石の外周との間の２つの交点のうちの一点の３点によって研削面上に所定の直交座標系が規定される。
【００２５】
そして、チャックテーブル軸心点のウェハまでの距離と研削面上に投影されたウェハの外周と砥石の外周との間の２つの交点のうちの一点のウェハまでの距離との相対的な関係を調整可能な座標軸を中心に砥石の研削面を傾斜させて両者の相対的関係を調整する。
【００２６】
次に、研削面上に投影されたウェハの外周と砥石の外周との間の２つの交点のうちの他の点のウェハまでの距離を前記座標軸に直交する座標軸を中心に砥石の研削面を傾斜させて適宜調整する。
【００２７】
このとき、最初に調整された２点間の相対的関係は、最後に調整されて研削面上に投影されたウェハの外周と砥石の外周との間の２つの交点のうちの他の点のウェハまでの距離に変更があったとしても維持される。
【００２８】
このため、砥石の研削面の水平面に対する傾きの調整は１回で終了するため、短時間で行われることになる。
【００２９】
また、各々の軸を中心とした研削面の傾斜によって互いの相対的な距離関係は影響を受けず、独立して調整が可能であるため、砥石の研削面の傾きの微調整の精度が悪化することがない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る平面研削装置の実施形態を説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る平面研削装置の一実施形態を説明するため補助説明図であって、図１において、砥石１０とウェハ２４との位置関係は図４において示した位置関係と同様である。
【００３２】
ここで、図に示す研削面１０ａ上にＡ−Ａ’軸およびこれに直交するＢ−Ｂ’軸からなる直交座標系は、砥石１０の研削面１０ａ上において、砥石回転軸１１の軸心上の点Ｏと、チャックテーブル１８の軸心上であって砥石１０の外周上に位置する点Ｐ2 と、研削面１０ａ上に投影されたウェハ２４の外周と砥石１０の外周との間の交点Ｐ1 とにより規定される。
【００３３】
すなわち、Ａ−Ａ’軸は、上記した研削面１０ａ上に投影されたウェハ２４の外周と砥石１０の外周との間の交点Ｐ1 とチャックテーブル１８の軸心上であって砥石１０の外周上に位置する点Ｐ2 とを結ぶ線分に平行な直線であるとともに、砥石回転軸１１の軸心上の点Ｏを通る軸である。
【００３４】
また、Ｂ−Ｂ’軸は、研削面１０ａ上の軸であってＡ−Ａ’軸に直交するとともに、砥石回転軸１１の軸心上の点Ｏを通る軸である。
【００３５】
そして、本発明に係る平面研削装置は、上述したように規定される直交座標系のＡ−Ａ’軸およびこれに直交するＢ−Ｂ’軸を中心として研削面１０ａを傾斜可能な傾斜手段を備えるものである。
【００３６】
ここで、上記の傾斜手段により、Ｂ−Ｂ’軸を中心として研削面１０ａを傾斜させて、チャックテーブル軸心点Ｐ2 のウェハ２４までの距離と研削面１０ａ上に投影されたウェハ２４の外周と砥石１０の外周との間の交点Ｐ1 のウェハ２４までの距離との相対的な関係を調整する。
【００３７】
次に、研削面１０ａ上に投影されたウェハ２４の外周と砥石１０の外周との間の交点Ｐ3 のウェハ２４までの距離をＢ−Ｂ’軸に直交するＡ−Ａ’軸を中心に砥石１０の研削面１０ａを傾斜させて適宜調整する。
【００３８】
このとき、最初に調整された２点Ｐ1,Ｐ2 間の相対的関係は、最後に調整されて、研削面上に投影されたウェハ２４の外周と砥石１０の外周との間の交点Ｐ3 のウェハ２４までの距離に変更があったとしても維持される。
【００３９】
このため、砥石１０の研削面１０ａの水平面に対する傾きの調整は１回で終了するため、短時間で行われることになる。
【００４０】
また、Ｂ−Ｂ’軸およびＡ−Ａ’軸を中心とした研削面１０ａの傾斜によって互いの相対的な距離関係は影響を受けず、独立して調整が可能であるため、砥石１０の研削面の傾きの微調整の精度が悪化することがない。このため、ウェハ２４の加工面のＴＴＶ値を向上させることが可能となる。
【００４１】
なお、傾斜手段を実現するには、例えば図４に示した平面研削装置において、支柱１７の基準面にＢ−Ｂ’軸が平行で、かつＡ−Ａ’軸が垂直となるように、ウェハ２４と砥石１０との位置関係を変更すればよい。
【００４２】
この場合に、ボルト１６の締め付け加減を適宜調節すれば、支柱１７の基準面の三次元的な傾斜が可能であり、このような構成とすれば、近似的に上記のＡ−Ａ’軸およびＢ−Ｂ’軸を中心として研削面１０ａを傾斜することと同様となる。
【００４３】
次に、図２に示す平面研削装置は、砥石回転軸１１を保持する軸受に、高圧空気を流して、滑らかな高速回転を実現するエアベアリング３１を軸受に採用したものである。
【００４４】
この平面研削装置において、砥石回転軸１１は上端部は図示しないモータにより駆動されている。
【００４５】
この砥石回転軸１１は上端部を矢印ＣＣ’方向に移動させると、エアベアリング３１を支点として、研削面１０ａは、近似的に、Ｅ−Ｅ’軸を中心として傾斜する。
【００４６】
したがって、図１において説明したＡ−Ａ’軸およびＢ−Ｂ’軸を図中の矢印ＣＣ’方向およびＤＤ’方向に合わせることにより、図１において説明したのと同様に、研削面１０ａの傾きの微調整が可能となる。
【００４７】
なお、研削面１０ａの傾きの微調整は、例えば、ボルト１６の締め付け加減を適宜調節することにより可能である。
【００４８】
ここで、上述した本発明に係る平面研削装置を用いたＳＯＩ基板の製作方法の一例を簡単に説明する。
【００４９】
まず、あらかじめ段差を形成したＳｉ基板Ａを、酸化膜、ポリＳｉ膜を介して別のＳｉ基板Ｂと張り合わせる。その後Ｓｉ基板Ａの裏面からＳｉ基板ＡのＳｉ層が１０μｍ程度になるまで本発明に係る平面研削装置を用いて平面研削を行う。
【００５０】
そして、エチレンジアミン水溶液を研磨液として用いた化学的研磨を行う。この化学的研磨は、エチレンジアミン水溶液とＳｉとの反応生成物を研磨布でふき取ることにより主に進行するため、酸化膜ストッパーが露出した時点で研磨速度が著しく減少する。この結果、当初に形成した段差に略等しい膜厚を有するＳＯＩ基板が得られる。
【００５１】
このようにして製作されるＳＯＩ基板においては、平面研削を行った後に、ウェハのＴＴＶが向上するため、要求されるＳｉ層の膜厚精度の達成が容易となる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る平面研削装置によれば、砥石の研削面の傾きの微調整を容易に行うことができ、微調整にかかる時間を大幅に短縮可能となる。
【００５３】
また、微調整の精度が従来の平面研削装置と比較して良好なものとすることが可能となり、この結果、ウェハの加工面のＴＴＶ値を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平面研削装置を説明するための補助説明図である。
【図２】本発明に係る平面研削装置の一実施形態を示す説明図である。
【図３】従来の平面研削装置の一例を示す説明図である。
【図４】従来の平面研削装置の他の例を示す説明図である。
【図５】図４に示す平面研削装置における砥石とウェハとの位置関係を示す説明図（図５（ａ））およびチャックテーブルの断面形状を示す説明図（図５（ｂ））である。
【符号の説明】
１０  砥石
１０ａ  研削面
１１  砥石回転軸
１２  砥石ホルダ
１３  砥石回転軸駆動モータ
１４  支持部材
１５  モータ
１６  ボルト
１７  支柱
１８  チャックテーブル
１９  厚みセンサ
２０  厚み測定装置
２１  画像処理装置
２２  計算機
２３  モータ制御装置
２４  ウェハ
【図１】
0003648824.tif 000002
【図２】
0003648824.tif 000003
【図３】
0003648824.tif 000004
【図４】
0003648824.tif 000005
【図５】
0003648824.tif 000006