(57)【要約】【課題】ワックス等の使用を必要とせずに、平面研削・研磨工程でナノトポグラフィーを向上させることができるワーク保持のためのチャックを提供する。【解決手段】底部に吸気口１４を穿設した吸着溝１３を有する吸着リング１２ａ〜１２ｆをチャックベース１１上面に設け、吸着溝１３内を吸気口１４を介して任意の負圧とし、ウェーハを吸着する。吸着リング１２ａ〜１２ｆ間の凹部１９ａ〜１９ｆには大気通過穴１７を設けており、凹部１９ａ〜１９ｆ内を大気圧にする。【選択図】　　　図１
2004114184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の上面及び下面を有する略円板状のチャックベースと、
前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、を有し、
前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする、ことを特徴とするリングチャック。
【請求項２】
円形の上面及び下面を有する略円板状のチャックベースと、
前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、
前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、
を有するリングチャックにおいて、
前記複数の吸着リング間を大気圧に保つ構造を有する、ことを特徴とするリングチャック。
【請求項３】
略円形の上面及び下面を有する円板状のチャックベースと、
前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、
前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、
前記チャックベースの前記上面の、前記吸着リングを設けた領域以外の領域に設けられた、前記上面から前記下面に貫通する穴と、
を有するリングチャック。
【請求項４】
円形の上面及び下面を有する略円板状のチャックベースと、
前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、
前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、
を有するリングチャックにおいて、
前記複数の吸着リング間に冷却用媒体を供給する、ことを特徴とするリングチャック。
【請求項５】
略円形の上面及び下面を有する円板状のチャックベースと、
前記チャックベースの前記上面に設けられ、上端に凹部を有する複数の吸着ピンと、
前記凹部の底面に設けられた吸気口と、
前記凹部内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、
を有するピンチャックにおいて、
前記複数の吸着ピン間を大気に開放する、ことを特徴とするピンチャック。
【請求項６】
ウェーハの凹凸またはうねり形状を矯正せずに固定可能な第１のチャックによって、前記ウェーハの裏面を固定する工程と、
前記ウェーハの表面を研削または研磨する工程と、
前記ウェーハの表裏を反転させ、前記研削または研磨後のウェーハの表面を第２のチャックに固定する工程と、
前記ウェーハの裏面を研削または研磨する工程と、
を含む、半導体ウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記第１のチャックと前記第２のチャックが同一である、ことを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハを研削または研磨する装置及び方法に係り、特に、半導体ウェーハを吸着固定するチャック装置及び吸着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、従来の一般的な鏡面ウェーハの製造工程を示すフロー図である。同図に基づいて、半導体デバイスを作製するための原料ウェーハとして用いられる鏡面ウェーハの一般的な製造方法の概略を説明する。
【０００３】
まず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）や浮遊帯域溶融法（ＦＺ法）等により半導体インゴットを成長させる（ＳＴＥＰ１０１）。成長した単結晶インゴットは外周形状が歪（いびつ）であるため、次に外形研削工程（ＳＴＥＰ１０２）において半導体インゴットの外周を円筒研削盤等により研削し、半導体インゴットの外周形状を整える。これをスライス工程（ＳＴＥＰ１０３）でワイヤソー等によりスライスして厚さ５００〜１０００μｍ程度の円板状のウェーハに加工し、さらに面取り工程（ＳＴＥＰ１０４）でウェーハ外周の面取り加工を行う。
【０００４】
その後、平面研削により平坦化加工を行い（ＳＴＥＰ１０５）、エッチング処理工程（ＳＴＥＰ１０６）において化学研磨処理を施す。更に、ウェーハ表面を一次研磨（ＳＴＥＰ１０７）、二次研磨（ＳＴＥＰ１０８）した後、ウェーハ表面にエピタキシャル成長処理（ＳＴＥＰ１０９）を施して鏡面ウェーハとする。
【０００５】
このような工程を経て得られた鏡面ウェーハの表面に回路を形成させて半導体デバイスを作製する。そのため、鏡面ウェーハの表面は極めて良好な「平坦度」または「ナノトポグラフィー」が要求される。ここで「平坦度」と「ナノトポグラフィー」とは共にウェーハの表面精度をあらわす指標であるが、以下のような違いがある。
【０００６】
「平坦度」とは、ウェーハの裏面から表面までの厚さの均一度をあらわす指標である。従って、図１４（ａ）に示すようにウェーハに何の負荷もかかっていない自由状態で、うねりや撓みを有している場合であっても、図１４（ｂ）に示すようにウェーハの裏面が平坦になるようにチャックに吸着して、矯正した状態で測定したウェーハ表面が平らであれば平坦度は高いと言える。
【０００７】
一方、「ナノトポグラフィー」とは、ウェーハに何の矯正力も働かない自由状態におけるウェーハの表面精度を表す指標であり、ウェーハの裏面から表面までの厚さの均一度は要求されない。従って、図１４（ｃ）に示すように、自由状態においてウェーハの裏面が凹凸を有している場合であっても、ウェーハの表面が平らであれば、ナノトポグラフィーは高いと言える。
【０００８】
前述のようにウェーハの表面は極めて良好な平坦度またはナノトポグラフィーが要求されるが、スライス工程（ＳＴＥＰ１０３）でワイヤソー等によりスライスしたウェーハは図１５（ａ）に示すように、通常その表裏に独立したうねりを生じている。そのため、これらのうねりを平らな面を有するチャックに吸引し、そのウネリが弾性変形できる範囲での吸着を行い機械加工である平面研削加工（ＳＴＥＰ１０５）をしている。また、一次研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）や二次研磨工程（ＳＴＥＰ１０８）においてもチャックによりウェーハを固定し、研磨加工を行っている。
【０００９】
この平面研削工程（ＳＴＥＰ１０５）や一次研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）及び二次研磨工程（ＳＴＥＰ１０８）では、通気性のある多孔質セラミックプレート等の硬質チャックベースや表面に多数の貫通孔を設けたプレートに、研削するウェーハの背面側を真空吸着して固定したり、セラミックス等の板の表面にワックス等の接着剤でウェーハを貼り付け固定する方式を採用している。
【００１０】
これにより厚みバラツキの少ない、いわゆる高い平坦度を有するウェーハを得ることが出来る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、平面研削工程（ＳＴＥＰ１０５）や一次研磨工程（ＳＴＥＰ１０７）及び二次研磨工程（ＳＴＥＰ１０８）において、通気性のある多孔質セラミックプレート等の硬質チャックベースや表面に多数の貫通孔を設けたプレートを使用した場合は、ウェーハを吸着面全体で吸着して加工を行うため、図１５（ｂ）に示すように、ウェーハ３０はチャック４０の吸着面に矯正されて全面で密着する。この状態でウェーハ３０に対して平面研削や研磨を行うと、図１５（ｃ）に示すように、研削されたウェーハ３０は吸着面に吸着された状態では厚みバラツキの少ない、いわゆる高い平坦度を有する状態となる。
【００１２】
しかし、平面研削・研磨終了後、ウェーハ３０をチャック４０から取り外して自由状態に戻すと、矯正から解放されて、被研削面は当初の厚み変動や曲がりを反映する。その結果、図１５（ｄ）に示すように、ナノトポグラフィーの悪い形状に戻る。
【００１３】
この高い平坦度を有するがナノトポグラフィーの悪いウェーハに対して、露光工程において全面吸着型のチャックを使用する場合には、研削時と同様にチャック吸着面でウェーハが矯正されて、ウェーハ表面は滑らかな状態となるため問題は起こらない。しかし、露光工程において矯正力の弱いチャックを使用する場合には矯正が不充分となり、ウェーハの表面にウネリを生じているため、露光の解像度が低下し、デバイスの歩留りが悪化するという問題があった。
【００１４】
また、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）工程で使用するチャックは、研削時に表面にかかる応力を分散させるために、硬度の低いパッキング材を使用するので、図１６（ａ）に示すように矯正が不充分となる。このため、ナノトポグラフィーの悪いウェーハはＣＭＰ工程で研磨布と接触する表面が微小うねりを生じ、表面研磨が均一に行われず、不良が発生する率が高くなるという問題があった。
【００１５】
特に近年、露光工程での矯正力の弱いチャックの使用やＣＭＰ工程の使用が増えてきたため、ナノトポグラフィーはデバイスメーカー業界において重要な問題となってきている。
【００１６】
一方、セラミックス等のチャック４０の表面にワックス等の接着剤４１でウェーハ３０を貼り付け固定した場合は、図１６（ｂ）に示すように、ウェーハ３０の持つうねりや撓みを接着剤４１が吸収するため、この状態で研削を行うとナノトポグラフィーの良いウェーハ３０を得ることが出来る。しかし、接着剤４１に気泡が混入していると研削時にその部分が変形するため、気泡混入防止のための特別な装置を必要とし、ウェーハの生産コストが上昇する。
【００１７】
また、接着剤４１を用いたウェーハの接着固定作業，研削終了後の離脱作業，ウェーハ裏面に付着した接着剤４１の除去作業など、作業工程が煩雑となり、ウェーハの生産効率が悪化する。
【００１８】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ワックス等の使用を必要とせずに、平面研削・研磨工程でナノトポグラフィーを向上させるための、ワーク保持のためのチャック機構を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本出願に係る第１の発明は、円形の上面及び下面を有する略円板状のチャックベースと、前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、を有し、前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする、ことを特徴とするリングチャックである。
【００２０】
また、本出願に係る第２の発明は、円形の上面及び下面を有する略円板状のチャックベースと、前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、を有するリングチャックにおいて、前記複数の吸着リング間を大気圧に保つ構造を有する、ことを特徴とするリングチャックである。
【００２１】
更に、本出願に係る第３の発明は、略円形の上面及び下面を有する円板状のチャックベースと、前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、前記チャックベースの前記上面の、前記吸着リングを設けた領域以外の領域に設けられた、前記上面から前記下面に貫通する穴と、を有するリングチャックである。
【００２２】
また、本出願に係る第４の発明は、円形の上面及び下面を有する略円板状のチャックベースと、前記チャックベースの前記上面に設けられ、底部に吸気口を穿設した吸着溝を有する複数の吸着リングと、前記吸着溝内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、を有するリングチャックにおいて、前記複数の吸着リング間に冷却用媒体を供給する、ことを特徴とするリングチャックである。
【００２３】
更に、本出願に係る第５の発明は、略円形の上面及び下面を有する円板状のチャックベースと、前記チャックベースの前記上面に設けられ、上端に凹部を有する複数の吸着ピンと、前記凹部の底面に設けられた吸気口と、前記凹部内を前記吸気口を介して所要の負圧とする真空ポンプと、を有するピンチャックにおいて、前記複数の吸着ピン間を大気に開放する、ことを特徴とするピンチャックである。
【００２４】
また、本出願に係る第６の発明は、ウェーハの凹凸またはうねり形状を矯正せずに固定可能な第１のチャックによって、前記ウェーハの裏面を固定する工程と、前記ウェーハの表面を研削または研磨する工程と、前記ウェーハの表裏を反転させ、前記研削または研磨後のウェーハの表面を第２のチャックに固定する工程と、前記ウェーハの裏面を研削または研磨する工程と、を含む、半導体ウェーハの製造方法である。
【００２５】
更に、本出願に係る第７の発明は、前記第１のチャックと前記第２のチャックが同一である、ことを特徴とする上記第６の発明に記載の半導体ウェーハの製造方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図１２を用いて説明する。但し、以下に記載される構成部品の材質、寸法、形状などは特に限定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また、以下の実施例において、具体例としてシリコンウェーハを吸着する場合について説明しているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、各種半導体基板や液晶ガラス基板等の薄板状体に対しても適用することができることは言うまでもない。
【００２７】
［実施例１］
図１は本発明の第１の実施例にかかわるリングチャック１の吸着面を示す平面図、図２はリングチャック１の非吸着面を示す底面図、図３は図１のＡ―Ａ´の断面図、図４は図１のリングチャック１を矢印Ｂの方向から見た拡大側面図、図５は吸着リング１２ｂの半径方向の断面図、図６（ａ）および図６（ｂ）はウェーハ３０を吸着した状態のリングチャック１の縦断面図、図６（ｃ）は研削・研磨終了後のウェーハ３０の縦断面図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施例におけるリングチャック１は直径２２０ｍｍ、高さ３０ｍｍ程度の円板状のチャックベース１１に、チャックベース１１と中心を同じくして直径２００ｍｍ、高さ２ｍｍ、幅１ｍｍの略円筒状の吸着リング１２ａをチャックベースの吸着面に有する。同様に、直径がそれぞれ１７０ｍｍ、１４０ｍｍ、１１０ｍｍ、８０ｍｍ、５０ｍｍで高さ２ｍｍ、幅１ｍｍの略円筒状の吸着リング１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを、同心円状にチャックベースの吸着面に有する。
【００２９】
チャックベース１１及び各吸着リング１２ａ等の材質はアルミナ、ＳｉＣ等のセラミックスを用いることが出来る。各吸着リング１２ａ〜１２ｆ同士は、等間隔に１５ｍｍのピッチを有する。なお、各吸着リング１２ａ〜１２ｆの先端はウェーハ３０の平面研削の精度を高めるために、予め研磨されて、平坦、且つ、高さが揃えられている。
【００３０】
図５に示すように各吸着リング１２ａ〜１２ｆは、先端に幅０．５ｍｍ、深さ０．５〜１．５ｍｍ程度の吸着溝１３を凹設している。この吸着溝１３の底部には直径０．５ｍｍ以下、深さ１０〜２０ｍｍの垂直穴からなる吸気口１４を穿設している。図１に示すように、吸気口１４は各吸着リング１２ａ〜１２ｆ上に等間隔に３つ穿設され、各吸着リング１２ａ〜１２ｆに形成される３つの吸気口１４はチャックベース１１の中心から半径方向に一直線上に配置されて、それぞれが１２０°の角度をなして配置される３本の吸気口列を形成する。
【００３１】
更に、チャックベース１１には、外周側面から中心に向かって開けられた直径５ｍｍ程度の横穴からなる減圧室１５を、チャックベース１１の中心に対して１２０°おきに３本形成している。減圧室１５は吸気口列の真下に設けられ、図３に示すように、各吸気口１４はそれぞれ減圧室１５となる横穴に対して垂直に連通されている。この減圧室１５は、チャックベース１１の非吸着面側の中央に開口した排気口１６に繋がっている。この排気口１６は不図示の真空ポンプに接続している。
【００３２】
一方、吸着リング１２ａと１２ｂ間の凹部１９ａには、図１及び図２に示すように、チャックベース１１の上面から下面に貫通する大気通過穴１７を１２０°おきに３つ穿設している。この大気通過穴１７はチャックベースの中心に対して吸気口列と６０°の角度をつけて穿設しており、直径を５ｍｍとする円形の直穴である。同様に各吸着リング間の凹部１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅにはそれぞれ大気通過穴１７を１２０°おきに３つ穿設している。これらの大気通過穴１７は下端において大気に開放されており、ウェーハを吸着した際に凹部１９ａ〜１９ｅ内を大気圧に保っている。
【００３３】
本実施例では６個の吸着リング１２ａ〜１２ｆを等間隔に設けたが、これは必ずしも等間隔に設ける必要は無く、また個数も６個に限るものではない。直径２００ｍｍのウェーハを吸着する場合には、吸着リングは３本以上１２本以下が好ましい。特に、直径３００ｍｍのウェーハを吸着する場合には、吸着リングは４本以上１８本以下が好ましい。
【００３４】
また、本実施例では各吸着溝１３の底部に円形の吸気口１４を１２０°おきに３つ形成しているが、吸気口１４の形状は円形に限られず矩形でも良く、また吸気口１４の数も３個に限られるものではない。同様に、大気通過穴１７も１２０°おきに３つ形成する必要は無く、１つでも良く４つ以上であってもよい。尚、吸着によるウェーハ３０の変形を防ぐためには吸着溝１３の幅は０．３〜２ｍｍの範囲であることが望ましい。
【００３５】
また、本実施例では大気通過穴１７の下端を大気に開放して、凹部１９ａ〜１９ｅを大気圧に保持しているが、大気通過穴１７の下端に加圧装置を接続し、大気圧よりも高い圧力を各凹部１９ａ〜１９ｅに与え、ウェーハ３０の自重による撓みを補正することも出来る。または、大気通過穴１７の下端に水やヘリウム等の冷却用媒体を供給する装置を接続し、凹部に水やヘリウム等を満たし、平面研削・研磨により発熱するウェーハ３０の温度管理をすることも出来る。
【００３６】
次に、上記のように構成されたリングチャック１の作用・動作について、図１乃至図６を用いて説明する。
不図示のウェーハ搬送装置によりリングチャック１の吸着面上にウェーハ３０を載置した後、不図示の真空ポンプが排気口１６より吸気を行うと、吸着溝１３内の空気は吸気口１４及び減圧室１５を介して排気口１６から外部へ排出される。これにより吸着溝１３の気圧が負圧になると、吸着リング上に載置されたウェーハ３０が吸着され、図６（ａ）に示すように、ウェーハ３０は吸着溝１３の上に固定された状態となる。
【００３７】
このとき、ウェーハ３０は凹凸やうねりを有し、各吸着リングと必ずしも密着していないため、吸着溝１３から負圧が凹部１９ａ〜１９ｅにリークされるが、大気通過穴１７により各凹部を大気に開放しているため、凹部の気圧は大気圧で安定する。本発明では、ウェーハ３０の自由形状を保つため、ウェーハ３０を各吸着リング１２ａ〜１２ｆ上の吸着溝１３だけで吸着し、各凹部１９ａ〜１９ｅは積極的に大気に開放し、ウェーハ３０の全面に吸着力が発生することを避けている。
【００３８】
吸着リング１２ａ〜１２ｆ上での吸着力が強いと吸着リング上でウェーハ３０に矯正力が働いてしまうため、ウェーハ３０の自由形状を保つという目的からは吸着力は小さいことが望ましい。一方、リングチャック１に載置されたウェーハ３０の吸着は、非常に狭い面積の吸着溝１３に与えられた負圧のみにより行われるため、機械研磨に耐えうる吸着力を得るには、真空ポンプにより与えられる負圧はある程度の大きさが必要とされる。例えば、本実施例においては吸着溝１３に与える負圧を−０．００５ｋｇ／ｍｍ２とすることにより、ウェーハ３０を吸着する力を５．９ｋｇとしている。尚、この吸着力は以下の計算式により求めることが出来る。
【００３９】
直径２００ｍｍの吸着溝の面積は、２００ｍｍ×π×０．５ｍｍ＝３１４ｍｍ２
直径１７０ｍｍの吸着溝の面積は、１７０ｍｍ×π×０．５ｍｍ＝２６７ｍｍ２
直径１４０ｍｍの吸着溝の面積は、１４０ｍｍ×π×０．５ｍｍ＝２２０ｍｍ２
直径１１０ｍｍの吸着溝の面積は、１１０ｍｍ×π×０．５ｍｍ＝１７３ｍｍ２
直径８０ｍｍの吸着溝の面積は、８０ｍｍ×π×０．５ｍｍ＝１２６ｍｍ２
直径５０ｍｍの吸着溝の面積は、５０ｍｍ×π×０．５ｍｍ＝７９ｍｍ２
全吸着溝の面積は、３１４ｍｍ２＋２６７ｍｍ２＋２２０ｍｍ２＋１７３ｍｍ２＋１２６ｍｍ２＋７９ｍｍ２＝１１７９ｍｍ２
吸着力は、１１７９ｍｍ２×０．００５ｋｇ／ｍｍ２＝５．９ｋｇ
と求めることが出来る。
【００４０】
本実施例においては吸着溝１３に与える負圧を上記のように−０．００５ｋｇ／ｍｍ２と比較的大きくしているが、吸着溝１３の幅が充分狭いので、吸着溝１３に吸着されたウェーハ３０が変形することはない。また各凹部１９ａ〜１９ｅは大気圧に開放されているため吸着力が働かず、各吸着リング１２ａ〜１２ｆの間隔が広くても、ウェーハ３０が変形することなく、図６（ａ）に示すように自由形状を保つことが出来る。また、吸着リング先端の面積が狭いのでウェーハ３０と各吸着リングの接触部において、ウェーハ３０はほとんど矯正されない。
【００４１】
一方、ウェーハ吸着時の吸着リング１２ａとウェーハ３０の接触部は、図４に示すように、ウェーハの凹凸やうねりの周期により吸着リングの上端面とは若干の隙間があくようになる。しかし、ウェーハ３０の凹凸やうねりは、吸着リング１２ａとウェーハ３０の接触部よりも充分小さいスケールのため吸着リング１２ａ上で平均化される。したがって、チャックした時のウェーハ表面の凹凸はウェーハ３０の径方向の厚さ変動と、自由状態におけるうねり、厚さバラツキを反映したものとなる。
【００４２】
リングチャック１が上記のようにウェーハ３０の裏面を吸着固定した状態で、ウェーハ表面を回転する研削砥石に接触させて研削したり、ウェーハ表面を回転定盤上に貼付された研磨布に押圧し研磨剤を供給して研磨したりする。上記の状態でこのように平面研削・研磨を実施することで、ウェーハ３０は図６（ｂ）に示すように表面が平坦な状態となり、チャック解放後のナノトポグラフィーを平面研削の精度に近づけることが可能となる。ウェーハ径方向の厚さバラツキの影響はチャック解放後に残留するが一般には僅かであり殆ど問題とならない。
【００４３】
平面研削・研磨終了後、不図示の真空ポンプを停止し吸着溝１３に空気を供給することによりウェーハ３０の吸着を解除し、不図示のウェーハ搬送装置によりウェーハ３０をリングチャック１から取り除く。平面研削・研磨終了後のウェーハ３０は図６（ｃ）に示すように、研削・研磨した面が自由状態において非常に滑らかな、いわゆる「ナノトポグラフィー」が良好な状態となる。
【００４４】
上記のリングチャック１は、例えば以下のようにして製造される。まず、未焼結のセラミックスを円板形状に形成し、チャックベース１１を製造する。次に、チャックベース１１の上面に円形凸状の吸着リング１２ａ〜１２ｆを形成し、各吸着リングの上端面に吸着溝１３を形成する。
【００４５】
チャックベース１１の側面からそれぞれ１２０°の角度をなすように３本の横穴を形成し、この横穴の上方に吸着溝１３の底面から横穴に貫通する吸気口１４を形成する。横穴を形成したチャックベース１１の側面の穴を塞いで減圧室１５を形成し、さらに、チャックベース１１の下面中心に、減圧室１５に貫通する排気口１６を形成する。
【００４６】
チャックベース１１の上面の吸着リング間の領域に、チャックベース１１の中心に対して、各吸気口１４を形成した位置から６０°ずらした位置にチャックベース１１の上面から下面に貫通する大気通過穴１７を形成する。その後、チャックベース１１を焼結させる。
【００４７】
上記の各工程は、可能な限りで入れ替えられることは言うまでも無い。例えば、吸着リングを形成する工程と減圧室を形成する工程は何れが先であっても良い。また、各工程におけセラミックスの成形には、ドリル，レーザ，ビーズブラスト等の周知の手段を用いることができる。
【００４８】
［実施例２］
次に図７乃至図１１を用いて本発明の第２の実施例について説明する。図７は本発明の第２の実施例にかかわるピンチャック２９を吸着面側から見た平面図、図８はピンチャック２９を非吸着面側から見た底面図、図９はピンチャック２９の縦断面図、図１０はピンチャック２９の拡大側面図、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）はウェーハ３０を吸着した状態のリングチャック１の縦断面図、図１１（ｃ）は研削・研磨終了後のウェーハの断面図である。
【００４９】
図７に示すように、本実施例におけるピンチャック２９は直径２２０ｍｍ、高さ３０ｍｍ程度の円板状のチャックベース３１に、直径４ｍｍ、高さ２ｍｍの略円筒状の吸着ピン３２をチャックベース上面に約３００個形成する。チャックベース内部には半径２００ｍｍ、高さ５ｍｍの略円柱状の空洞を設け減圧室３５とし、チャックベース３１の底面から減圧室３５に貫通した排気口３６を穿設し、この排気口３６を不図示の真空ポンプに接続している。
【００５０】
各吸着ピン３２は互いに等しい間隔で形成されており、任意の隣り合う３つの吸着ピン３２は正三角形の頂点に対応する位置に配置されている。チャックベース３１及び各吸着ピン３２の材質はアルミナ、ＳｉＣ等のセラミックスを用いることが出来る。各吸着ピン３２は高さを２ｍｍとし、各吸着ピン３２間を１０ｍｍのピッチとして形成する。なお、各吸着ピン３２の先端はウェーハ３０の平面研削の精度を高めるため予め研磨され、平坦、且つ、高さが揃えられている。
【００５１】
図９に示すように、吸着ピン３２は先端に直径２ｍｍ、深さ０．５〜１．５ｍｍ程度の吸着穴３３を凹設しており、この吸着穴３３の底部には直径０．５ｍｍ以下の垂直穴である吸気口３４をそれぞれ穿設している。この吸気口３４はその底部において減圧室３５に繋がっている。
【００５２】
なお、本実施例においては、大気通過穴を設けなくとも凹部３９は図７に示すように大気に開放されており、凹部３９は大気圧に保たれる。
本実施例では吸着ピン３２を等間隔に約３００個設けたが、これは等間隔である必要は無く、また個数も何個でもよい。また、本実施例では吸着ピン３２の形状を円形としているが、円形に限られず矩形でも良い。吸着によるウェーハ３０の変形を防ぐためには吸着穴３３の直径は０．３〜２ｍｍが望ましい。
【００５３】
次に、上記のように構成されたピンチャック２９の動作について、図７乃至図１２を用いて説明する。不図示のウェーハ搬送装置によりピンチャック２９にウェーハ３０を載置した後、不図示の真空ポンプが吸気を行うと、吸着穴３３の空気は吸気口３４及び減圧室３５を介して排気口３６から外部へ排出される。これにより吸着穴３３内の気圧が負圧になると、吸着ピン３２の上に載置されたウェーハ３０が吸引され、図１１（ａ）に示すようにピンチャック２９の上面にウェーハが吸着固定された状態となる。このとき、ウェーハ３０は凹凸やうねりを有し全てのピンチャック２９と必ずしも密着していないため、吸着穴３３から負圧が凹部３９にリークされるが、凹部３９は大気に開放されているため、凹部３９の気圧は大気圧で安定している。
【００５４】
本発明では、ウェーハ３０の自由形状を保持するため、ウェーハ３０をピン状の吸着穴３３だけで吸着し、凹部３９は積極的に大気に開放し、ウェーハ３０の全面に吸着力が発生することを避けている。このようにピンチャック２９に載置されたウェーハ３０の吸着は、この非常に狭い面積の吸着穴３３に与えられた負圧のみにより行われるため、機械研磨に耐えうる吸着力を得るために真空ポンプにより与えられる負圧はある程度の大きさが必要とされる。例えば、本実施例においては吸着穴３３に与える負圧を−０．００５ｋｇ／ｍｍ２とすることにより、ウェーハ３０を吸着する力を４．７ｋｇとしている。尚、この吸着力は以下の計算式により求めることが出来る。
【００５５】
直径２ｍｍの吸着穴３３の面積は、１ｍｍ×１ｍｍ×π＝３．１４ｍｍ２
全吸着穴３３の総面積は、３．１４ｍｍ２×３００＝９４２ｍｍ２
吸着力は、９４２ｍｍ２×０．００５ｋｇ／ｍｍ２＝４．７ｋｇ
と求めることが出来る。
【００５６】
本実施例においては吸着穴３３に与える負圧を上記のように−０．００５ｋｇ／ｍｍ２と比較的大きくしているが、吸着穴３３の直径が充分狭いので、吸着穴３３に吸着されたウェーハ３０が変形することはない。また、凹部３９は大気圧のため吸着力が働かず、吸着ピン３２の間隔が広くてもウェーハ３０が変形することなく、図１１に示すように自由形状を保つことが出来る。さらに、吸着ピン３２先端の面積が狭いのでウェーハ３０と吸着ピン３２の接触部において、ウェーハ３０はほとんど矯正されない。
【００５７】
特に本実施例では実施例１のリングチャック１に比し、ウェーハ３０と吸着ピン３２の接触面積が小さいため、ウェーハ３０の矯正はより小さくなる。したがって、チャックした時のウェーハ表面の凹凸はウェーハ３０の厚さ変動と、自由状態におけるうねり、厚さバラツキを反映したものとなる。
【００５８】
ピンチャック２９が上記のようにウェーハ３０の裏面を吸着固定した状態で、実施例１の場合と同様にウェーハ表面を回転する研削砥石に接触させて研削したり、ウェーハ表面を回転定盤上に貼付された研磨布に押圧し研磨剤を供給して研磨したりする。上記状態でこのように平面研削・研磨を実施することで、ウェーハ３０は図１１（ｂ）に示すように表面が平らな状態となり、チャック解放後のナノトポグラフィーを平面研削の精度に近づけることが可能となる。
【００５９】
平面研削・研磨終了後、不図示の真空ポンプを停止し吸着穴３３に空気を供給することによりウェーハ３０の吸着を解除し、不図示のウェーハ搬送装置によりウェーハ３０をピンチャック２９から取り除く。平面研削・研磨終了後のウェーハ３０は図１１（ｃ）に示すように、研削・研磨した面が自由状態において非常に滑らかな、いわゆる「ナノトポグラフィー」が良好な状態となる。
【００６０】
上記実施例１及び実施例２においては、必要に応じてウェーハ３０の表面を研削・研磨した後、不図示のウェーハ搬送装置によりウェーハ３０の表裏を反転させ、図１２（ａ）に示すようにリングチャック１又はピンチャック２９にウェーハ３０を固定し、裏面を研削・研磨することも出来る。研削・研磨終了後ウェーハ３０は図１２（ｂ）に示すように表裏の両面が平らな状態となる。リングチャック１又はピンチャック２９から取り外されたウェーハ３０は、図１２（ｃ）に示すように自由状態において、ウェーハ表面のみならず裏面も非常に滑らかな状態となり、「ナノトポグラフィー」と「平坦度」の双方が良好なウェーハを製造することが出来る。
【００６１】
尚、ウェーハ裏面を研削・研磨する場合にウェーハ３０を固定する方法は、実施例１のリングチャック１や実施例２のピンチャック２９で固定する方法に限られず、通気性のある多孔質セラミックプレート等の硬質チャックベースや表面に多数の貫通孔を設けたプレート等にウェーハ３０を真空吸着し固定する方法を用いても良い。
【００６２】
本発明は片面研削装置に適用することが出来るが、片面研削装置であればウェーハを縦に保持する縦型片面研削装置や、横に保持する横型片面研削装置のいずれにも適用することができる。
【００６３】
更に、本発明の適用は、ウェーハの材質及び大きさに関しては、本発明を実施するにあたり何ら制限は無く、現在製造されている直径のシリコン，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＩｎＰ等の半導体ウェーハは勿論のこと、将来製造可能となる非常に大きな直径のウェーハに対しても本発明を適用することができる。
【００６４】
このように本願発明は、上記実施例に限定されるものではなく、ウェーハを吸着する部分の形状や個数、被吸着物などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００６５】
［実施データ］
従来の通気性のある多孔質セラミックプレート等の硬質チャックベースにウェーハの背面側を真空吸着し研削した場合と、本願発明のリングチャックにウェーハの背面側を真空吸着し研削した場合との効果について、以下に具体的に説明する。
【００６６】
従来の通気性のある多孔質セラミックプレート等の硬質チャックベースを使用してウェーハを研削し、１５ｍｍの正方形領域のＰ−Ｖ値（Ｎａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　Ｈｅｉｇｈｔ）の最大値を求めたところ７０ｎｍであった。一方、本願発明のリングチャックを使用してウェーハを研削し、１５ｍｍの正方形領域のＰ−Ｖ値（Ｎａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　Ｈｅｉｇｈｔ）の最大値を求めたところ３０ｎｍであった。本願発明を適用することにより、通気性のある多孔質セラミックプレート等の硬質チャックベースを使用した場合に比しＮａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　Ｈｅｉｇｈｔの最大値は半分以下に改善された。
【００６７】
【発明の効果】
本発明のリングチャック及びピンチャックによれば、平面研削・研磨工程でウェーハをチャッキングする時に、ウェーハの非チャッキング時の形状を維持することが可能となり、平面研削・研磨後のウェーハのナノトポグラフィー特性を向上させることが出来る。また、ナノトポグラフィー特性の向上した面を通気性のある多孔質セラミックプレート等の硬質チャックベースに吸着して研削することにより、平坦度およびナノトポグラフィー双方の特性を向上させることができる。
【００６８】
更に、本発明のリングチャック及びピンチャックによれば、ウェーハ裏面等の凹凸の転写を防止でき、ウェーハ研磨面のナノトポグラフィーが低減する。
【００６９】
また、本発明のピンチャックによれば、ピンチャックとウェーハ裏面の接触する面積を小さくすることが出来るため、チャックテーブルとウェーハの間に挟まれる異物の量を低減させ、この異物によるウェーハ研磨精度の低下を抑えることが出来る。
【００７０】
なお、本発明のリングチャック及びピンチャックによれば、ウェーハを矯正せず自由形状を保持することができる。そのため、本発明のリングチャック及びピンチャックをナノトポグラフィー評価装置に使用することにより、精度の高い評価を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかわるリングチャックを上面から見た平面図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態にかかわるリングチャックを下面から見た底面図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態にかかわるリングチャックをの縦断面図である。
【図４】本願発明の第１の実施の形態にかかわるリングチャックの拡大側面図である。
【図５】本願発明の第１の実施の形態における吸着リングの拡大断面図である。
【図６】図６（ａ）、図６（ｂ）は本願発明の第１の実施の形態におけるウェーハを吸着した状態のリングチャックの縦断面図、図６（ｃ）は研削・研磨終了後のウェーハを示した断面図である。
【図７】本願発明の第２の実施の形態にかかわるピンチャックを上面から見た平面図である。
【図８】本願発明の第２の実施の形態にかかわるピンチャックを下面から見た底面図である。
【図９】本願発明の第２の実施の形態にかかわるピンチャックの縦断面図である。
【図１０】本願発明の第２の実施の形態におけるピンチャックの拡大側面図である。
【図１１】図１１（ａ）、図１１（ｂ）は本願発明の第２の実施の形態におけるウェーハを吸着した状態のピンチャックの縦断面図、図１１（ｃ）は研削・研磨終了後のウェーハを模式的に示した断面図である。
【図１２】図１２（ａ）はウェーハを反転して吸着した状態のリングチャックまたはピンチャックの縦断面図、図１２（ｂ）は研削・研磨終了後ウェーハを吸着した状態のリングチャックまたはピンチャックの縦断面図、図１２（ｃ）は研削・研磨終了後のウェーハを示した断面図である。
【図１３】一般的な鏡面ウェーハの製造工程を示すフロー図である。
【図１４】図１４（ａ）は何の矯正力も働かない自由状態におけるウェーハを示した断面図、図１４（ｂ）はチャックに吸着して矯正した状態におけるウェーハを示した断面図、図１４（ｃ）は何の矯正力も働かない自由状態におけるウェーハを示した断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は何の矯正力も働かない自由状態におけるウェーハを示した断面図、図１５（ｂ）はチャックに吸着して矯正した状態におけるウェーハを示した断面図、図１５（ｃ）は研削・研磨終了後のウェーハを示した断面図、図１５（ｄ）は何の矯正力も働かない自由状態におけるウェーハを示した断面図である。
【図１６】図１６（ａ）は硬度の低いパッキング材により吸着された状態におけるウェーハを示した断面図、図１６（ｂ）はセラミックス等の板の表面にワックス等の接着剤でウェーハを貼り付け固定した状態におけるウェーハを示した断面図である。
【符号の説明】
１…リングチャック
１１…チャックベース
１２ａ〜１２ｆ…吸着リング
１３…吸着溝
１４…吸気口
１５…減圧室
１６…排気口
１７…大気通過穴
１９ａ〜１９ｆ…凹部
２９…ピンチャック
３０…ウェーハ
３１…チャックベース
３２…吸着ピン
３３…吸着穴
３４…吸気口
３５…減圧室
３６…排気口
３９…凹部
４０…チャック
４１…接着剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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