(57)【要約】【課題】圧力室の微細な圧力制御が簡単な構成で容易に行え、ウェーハの平坦度を向上させることのできるウェーハの研磨装置を提供する。【解決手段】トップリング４１に弾性膜４７を取り付けて形成した圧力室４８へ加圧流体を加圧流体供給機構８１で供給し、弾性膜４８およびキャリヤプレート３１を介してキャリヤプレート３１の保持面３１ａに保持させたウェーハＷの被研磨面ｆを研磨定盤１１の研磨面１３ａへ圧接させるとともに、トップリング４１およびキャリヤプレート３１と、研磨定盤１１とを駆動機構７１，２１で相対的に回転させることにより、被研磨面ｆを研磨するウェーハの研磨装置において、圧力室４８から圧力流体を漏出させる加圧流体漏出機構９１を設ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トップリングに弾性膜を取り付けて形成した圧力室へ加圧流体を加圧流体供給機構で供給し、前記弾性膜およびキャリヤプレートを介して前記キャリヤプレートの保持面に保持させたウェーハの被研磨面を研磨定盤の研磨面へ圧接させるとともに、前記トップリングおよび前記キャリヤプレートと、前記研磨定盤とを駆動機構で相対的に回転させることにより、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨方法において、
前記圧力室から前記加圧流体を漏出させることによって前記圧力室内の圧力を調整する、
ことを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載のウェーハの研磨方法において、
前記圧力室から漏出させる前記加圧流体の流量を調整することによって前記圧力室内の圧力を調整する、
ことを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のウェーハの研磨方法において、
前記ウェーハが  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である、
ことを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項４】
トップリングに弾性膜を取り付けて形成した圧力室へ加圧流体を加圧流体供給機構で供給し、前記弾性膜およびキャリヤプレートを介して前記キャリヤプレートの保持面に保持させたウェーハの被研磨面を研磨定盤の研磨面へ圧接させるとともに、前記トップリングおよび前記キャリヤプレートと、前記研磨定盤とを駆動機構で相対的に回転させることにより、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨装置において、
前記圧力室から前記加圧流体を漏出させる加圧流体漏出機構を設けた、
ことを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項５】
請求項４に記載のウェーハの研磨装置において、
前記加圧流体漏出機構に流量調整器を設けた、
ことを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のウェーハの研磨装置において、
前記加圧流体漏出機構を複数設けた、
ことを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項７】
請求項６に記載のウェーハの研磨装置において、
前記複数の加圧流体漏出機構の前記圧力室への接続部分を、前記加圧流体供給機構の前記圧力室への接続部分を中心とした同心円上に等間隔で設けた、
ことを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれか１項に記載のウェーハの研磨装置において、
前記ウェーハが  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である、
ことを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項９】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のウェーハの研磨方法を用いて製造した、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザダイオード、受光素子などの光通信用のデバイスや、ＩＣなどの電子デバイスの製造に供されるＧａＡｓウェーハ、ＩｎＰウェーハなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハを研磨するウェーハの研磨方法、ウェーハの研磨装置、および  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＡｓ単結晶板、ＩｎＰ単結晶板は、光通信に利用されるレーザダイオードや受光素子を製作するための基板として使用されている。
また、適当なドーパントによって半絶縁性にしたＧａＡｓ単結晶板、ＩｎＰ単結晶板は、シリコンなどよりも高周波特性が優れているため、ＩＣを製作する基板として注目されている。
そして、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ：Ｔｏｔａｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ）が高い（よい）程、デバイスの集積度を高くすることができ、ひいてはデバイスの高速化およびコストダウンにつながるため、ＧａＡｓウェーハ、ＩｎＰウェーハは高い平坦度を要求されている。
【０００３】
このような要求に応えるため、トップリングに弾性膜を取り付けて形成した圧力室へ加圧流体を加圧流体供給機構で供給し、弾性膜およびキャリヤプレートを介してキャリヤプレートの保持面に保持させたウェーハの被研磨面を研磨定盤の研磨面へ圧接させるとともに、トップリングおよびキャリヤプレートと、研磨定盤とを駆動機構で相対的に回転させることにより、ウェーハの被研磨面を研磨するウェーハの研磨方法および研磨装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３２６２０２号公報（第３欄の段落〔０００６〕）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の上記したウェーハの研磨方法および研磨装置は、圧力室が密閉空間であるため、圧力室の微細（微小）な圧力制御が難しく、簡単な構成によってウェーハの平坦度を向上させるのが困難である。
そこで、ウェーハの平坦度を向上させるために超精密なレギュレータを使用すると、装置が高価になる。
【０００６】
この発明は、上記したような不都合を解消するためになされたもので、圧力室の微細な圧力制御が簡単な構成で容易に行え、ウェーハの平坦度を向上させることのできるウェーハの研磨方法、ウェーハの研磨装置、および  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
まず、第１発明は、トップリングに弾性膜を取り付けて形成した圧力室へ加圧流体を加圧流体供給機構で供給し、前記弾性膜およびキャリヤプレートを介して前記キャリヤプレートの保持面に保持させたウェーハの被研磨面を研磨定盤の研磨面へ圧接させるとともに、前記トップリングおよび前記キャリヤプレートと、前記研磨定盤とを駆動機構で相対的に回転させることにより、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨方法において、前記圧力室から前記加圧流体を漏出させることによって前記圧力室内の圧力を調整することを特徴とする。
そして、前記圧力室から漏出させる前記加圧流体の流量を調整することによって前記圧力室内の圧力を調整したてもよい。
なお、前記ウェーハは  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であることが望ましい。
次に、第２発明は、トップリングに弾性膜を取り付けて形成した圧力室へ加圧流体を加圧流体供給機構で供給し、前記弾性膜およびキャリヤプレートを介して前記キャリヤプレートの保持面に保持させたウェーハの被研磨面を研磨定盤の研磨面へ圧接させるとともに、前記トップリングおよび前記キャリヤプレートと、前記研磨定盤とを駆動機構で相対的に回転させることにより、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨装置において、前記圧力室から前記加圧流体を漏出させる加圧流体漏出機構を設けたことを特徴とする。
そして、前記加圧流体漏出機構に流量調整器を設けたり、さらに、前記加圧流体漏出機構を複数設けたり、さらに、前記複数の加圧流体漏出機構の前記圧力室への接続部分を、前記加圧流体供給機構の前記圧力室への接続部分を中心とした同心円上に等間隔で設けてもよい。
なお、前記ウェーハは  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であることが望ましい。
次に、第３の発明は、上記したウェーハの研磨方法を用いて製造した  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の一実施形態であるウェーハの研磨装置を説明するための縦断面図、図２は図１に示したウェーハの研磨装置における弾性膜の取付部分を示す拡大部分縦断面図、図３は図１に示したウェーハの研磨装置を複数取り付けた装置の一例を説明するための研磨定盤部分を示す平面図、図４は図３に示した装置の正面図、図５はウェーハの研磨装置の研磨状態を説明するための縦断面図である。
【０００９】
これらの図に示すように、ウェーハの研磨装置は、テーブル１（図３および図４参照）と、このテーブル１に形成された円形の孔１ａ内に配置された研磨定盤１１（図１、図３および図４参照）と、この研磨定盤１１を回転させる研磨定盤回転駆動機構２１（図４参照）と、研磨定盤１１にウェーハＷを介して載置されるキャリヤプレート３１（図１および図３参照）と、このキャリヤプレート３１の上に載置されるトップリング４１（図１参照）と、このトップリング４１を上下動させる上下動機構５１（図４参照）と、トップリング４１およびキャリヤプレート３１を介してウェーハＷの被研磨面ｆを、研磨定盤１１の研磨面１３ａへ圧接させる圧接機構６１（図１および図４参照）と、トップリング４１を回転させることによってキャリヤプレート３１およびウェーハＷを回転させる回転駆動機構７１（図３および図４参照）と、トップリング４１に形成された圧力室４８へ加圧流体、例えば加圧気体としての加圧空気を供給する加圧流体供給機構８１（図１参照）と、トップリング４１に形成された圧力室４８から加圧流体を漏出させる加圧流体漏出機構９１（図１参照）とを備えている。
【００１０】
上記した研磨定盤１１は、図１および図３に示すように、テーブル１の孔１ａ内に配置される円盤状の定盤１２と、この定盤１２の上に貼付された研磨布１３とで構成され、研磨布１３の上面（外側面）が、ウェーハＷの被研磨面ｆを研磨する研磨面１３ａとなる。
また、研磨定盤回転駆動機構２１は、図４に示すように、テーブル１の下に配置され、研磨定盤１１を回転させるものである。
そして、キャリヤプレート３１は、図１および図３に示すように、例えば高剛性、高ヤング率材質であるセラミックスで一様な厚さの円盤状に形成され、保持面（押圧面：下面）３１ａに複数のウェーハＷが、例えば接着によって取り付けられ、保持される。
【００１１】
上記したトップリング４１は、図１に示すように、本体４２と、この本体４２に取り付けられた弾性部材４５とで構成されている。
そして、本体４２は、キャリヤプレート３１と同じ大きさの円盤状で、下面に軸心を中心にした円柱状の凹部４２ａを設けることによって形成される平板部４３と環状縁部４４とで構成されている。
この環状縁部４４の周回する下面には、下方へ開放する環状収容溝４４ａが設けられている。
また、弾性部材４５は、例えば合成ゴムなどの摩擦係数の高い材料で形成され、図２に示すように、環状収容溝４４ａから一部を突出させて環状収容溝４４ａに装着される弾性リング部４６と、この弾性リング部４６の下端を閉塞する弾性膜４７とで構成されている。
【００１２】
したがって、弾性部材４５の弾性リング部４６を環状収容溝４４ａに装着すると、弾性部材４５で閉塞される空間、すなわち、圧力室４８が形成される。
なお、平板部４３には、図１に示すように、軸心に圧力室４８に連通する供給連通路４３ａと、この供給連通路４３ａを中心とした同心円上に等間隔で、圧力室４８に連通する複数の漏出連通路４３ｂとが設けられている。
ここで、軸心、この軸心を中心にした同心円上に等間隔の位置とは、各連通路４３ａ，４３ｂの圧力室４８への接続部分、すなわち、下端部分のことである。
【００１３】
上記した上下動機構５１は、図４に示すように、トップリング３１を上下動させるものであるが、トップリング３１の軸心を回転可能に支持している。
また、圧接機構６１は、図１および図４に示すように、トップリング４１の上面（載置面）に載置され、トップリング４１およびキャリヤプレート３１を介してウェーハＷの被研磨面ｆを研磨定盤１１の研磨面１３ａへ圧接させるものであり、例えば錘（ウエイト）で構成されている。
なお、圧接機構６１は、錘の他、例えばシリンダによる流体圧を利用する構成であってよい。
【００１４】
上記した回転駆動機構７１は、図３および図４に示すように、同心円上の４つのトップリング４１を回転させるように、４つのトップリング４１の中心、すなわち、研磨定盤１１の中心に位置させたセンタローラ７２と、このセンタローラ７２とでトップリング４１を挟持するガイドローラ部７３とで構成されている。そして、ガイドローラ部７３は、トップリング４１の外周に密接するローラ７３ａと、このローラ７３ａを回転可能に支持し、テーブル１に回動可能に取り付けられた支持アーム７３ｂとで構成されている。
【００１５】
上記した加圧流体供給機構８１は、図１に示すように、加圧空気を供給する加圧機としてエアーコンプレッサ８２と、このエアーコンプレッサ８２からの加圧空気の圧力を調整する圧力調整器８３と、この圧力調整器８３からの加圧空気を濾過、浄化するエアーフィルタ８４と、このエアーフィルタ８４から加圧空気が供給される供給連通路４３ａとで構成されている。
なお、圧力調整器８３に接続され、加圧流体供給機構８１のエアーフィルタ８４と供給連通路４３ａとの間は、上下動機構５１の軸の中に配置された配管と、この配管が接続される、供給連通路４３ａに接続されたロータリジョイントとで接続されている。
上記した加圧流体漏出機構９１は、図１に示すように、漏出連通路４３ｂと、この漏出連通路４３ｂから漏出させる加圧空気の流量を調整する流量調整器としての流量調整弁９２とで構成されている。
【００１６】
次に、操作および動作について説明する。
まず、キャリヤプレート３１の保持面３１ａに、図３に示すように、５枚のウェーハＷを、接着剤であるワックスを塗布して同心円上に保持させる。
そして、４枚のキャリヤプレート３１の保持面３１ａを下側にして研磨定盤１１の研磨面１３ａの上に載せる。
次に、各上下動機構５１を作動させて各トップリング４１を下降させるとともに、各トップリング４１の軸心に各キャリヤプレート３１の軸心を一致させるように各キャリヤプレート３１を移動させ、各トップリング４１の下面（弾性膜４８）を各キャリヤプレート３１に当接させる。
【００１７】
このようにしてキャリヤプレート３１をセットする場合、各ローラ７３ａをトップリング４１およびキャリヤプレート３１に当接させないように各支持アーム７３ｂを上側に起こしておき、各キャリヤプレート３１のセットが終了した後、各支持アーム７３ｂを元に戻して（倒して）各ローラ７３ａを各トップリング４１の周面に密接させる。
なお、キャリヤプレート３１をセットすると、トップリング４１はセンターローラ７２とローラ７３ａとで挟持される。
【００１８】
そして、トップリング４１の上面に圧接機構６１としての錘を、トップリング４１が回転しても落ちないように載置し、弾性膜４７をキャリヤプレート３１に圧接させるとともに、弾性リング部４６を環状縁部４４に圧接させて圧力室４８の気密性を確保する。
さらに、エアーコンプレッサ８２を作動させるとともに、圧力調整器８３および流量調整弁９２を調整して所定圧の加圧空気を圧力室４８へ供給し、弾性膜４７に均一な荷重をかけつつ、研磨定盤回転駆動機構２１および回転駆動機構７１を作動させ、研磨定盤１１を回転させるとともに、各トップリング４１および各キャリヤプレート３１を回転させ、各ウェーハＷの被研磨面ｆを研磨する。
なお、ウェーハＷの被研磨面ｆを研磨する工程では、研磨面１３ａと被研磨面ｆとの摺り合わされる部分に、研磨材（研磨加工液）を供給する。
【００１９】
このようにしてウェーハＷの被研磨面ｆを研磨する場合、図５に示すように、研磨定盤１１のキャリヤプレート３１の中心部分に荷重がかかってその中心部分が僅かに沈み、回転するウェーハＷの、キャリヤプレート３１における半径方向の内側部分と外側部分とでは周速が異なることにより、被研磨面ｆを一様に研磨し、被研磨面ｆの高い平坦度を出せないので、圧力調整器８３と流量調整弁９２との少なくとも一方を調整して圧力室４８内の圧力を調整することにより、被研磨面ｆを一様に研磨し、被研磨面ｆの高い平坦度を出せるようにする。
【００２０】
上述したように、この発明に一実施形態によれば、圧力室４８から加圧流体としての加圧空気を漏出させる加圧流体漏出機構９１を設け、圧力室４８内の圧力を調整できるようにしたので、圧力室４８内の圧力を微細に調整することができ、３インチのウェーハＷの場合、従来、３．５μｍであった平坦度を、２．０μｍに向上させることができた。
そして、流量調整弁９２を設け、圧力室４８から漏出させる加圧空気の流量を調整して圧力室４８内の圧力を調整できるようにしたので、圧力室４８の微細な圧力制御が簡単な構成で容易に行うことができる。
さらに、加圧流体漏出機構９１を複数設けたので、圧力室４８内の圧力の微細な調整がさらに容易にできる。
また、加圧流体漏出機構９１の圧力室４８への接続部分（漏出連通路４３ｂ）を、加圧流体供給機構８１の圧力室４８への接続部分（供給連通路４３ａ）を中心とした同心円上に等間隔で設けたので、圧力室４８内の圧力の微細な調整をより均一に行うことができる。
そして、平面度の高い  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハを得ることができる。
【００２１】
上記した実施形態では、回転駆動機構７１を設けてトップリング４１などを回転させる例を示したが、研磨定盤１１が回転することによってトップリング４１なども回転するので、回転駆動機構７１を設けなくてもよい。
また、エアーコンプレッサ８２を用いて加圧流体供給機構８１を構成した例を示したが、エアーコンプレッサ８２に代えて、加圧流体（加圧気体）を供給できるボンベを使用してもよい。
さらに、加圧流体漏出機構９１を複数設けた例を示したが、加圧流体漏出機構９１は１つであってもよい。
【００２２】
そして、加圧流体漏出機構９１に流量調整弁９２を設けた例を示したが、加圧流体供給機構８１の圧力調整器８３でも圧力室４８内の圧力を調整できるので、流量調整弁９２が設けなくてもよい。
なお、バッチ式のウェーハの研磨装置を例にして説明したが、ウェーハを１枚ずつキャリヤプレートに保持させて研磨する枚葉式のウェーハの研磨装置にも適用できることは言うまでもない。
また、ウェーハを研磨する例で説明したが、ウェーハ状のもの、例えばガラス薄板材、水晶などの硬脆性板材を研磨してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、圧力室から加圧流体を漏出させる加圧流体漏出機構を設け、圧力室内の圧力を調整できるようにしたので、圧力室内の圧力を微細に調整することができ、ウェーハの平坦度を向上させることができる。
そして、流量調整弁を設け、圧力室から漏出させる加圧流体の流量を調整して圧力室内の圧力を調整できるようにしたので、圧力室の微細な圧力制御が簡単な構成で容易に行うことができる。
さらに、加圧流体漏出機構を複数設けたので、圧力室内の圧力の微細な調整がさらに容易にできる。
また、加圧流体漏出機構の圧力室への接続部分を、加圧流体供給機構の圧力室への接続部分を中心とした同心円上に等間隔で設けたので、圧力室内の圧力の微細な調整をより均一に行うことができる。
そして、平面度の高い  ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態であるウェーハの研磨装置を説明するための縦断面図である。
【図２】図１に示したウェーハの研磨装置における弾性膜の取付部分を示す拡大部分縦断面図である。
【図３】図１に示したウェーハの研磨装置を複数取り付けた装置の一例を説明するための研磨定盤部分を示す平面図である。
【図４】図３に示した装置の正面図である。
【図５】ウェーハの研磨装置の研磨状態を説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
１      テーブル
１ａ    孔
１１    研磨定盤
１２    定盤
１３    研磨布
１３ａ  研磨面
２１    研磨定盤回転駆動機構
３１    キャリヤプレート
３１ａ  保持面
４１    トップリング
４２    本体
４２ａ  凹部
４３    平板部
４３ａ  供給連通路
４３ｂ  漏出連通路
４４    環状縁部
４４ａ  環状収容溝
４５    弾性部材
４６    弾性リング部
４７    弾性膜
４８    圧力室
５１    上下動機構
６１    圧接機構
７１    回転駆動機構
７２    センターローラ
７３    ガイドローラ部
７３ａ  ローラ
７３ｂ  支持アーム
８１    加圧流体供給機構
８２    エアーコンプレッサ
８３    圧力調整器
８４    エアーフィルタ
９１    加圧流体漏出機構
９２    流量調整弁
Ｗ      ウェーハ
ｆ      被研磨面
【図１】
2004152890.tif 000003
【図２】
2004152890.tif 000004
【図３】
2004152890.tif 000005
【図４】
2004152890.tif 000006
【図５】
2004152890.tif 000007