(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの裏面にワックスを塗布してワックス層を形成し、
表面の算術平均粗さが０．２〜０．３μｍのキャリアプレートの表面に上記半導体ウェーハの裏面を押し付け、
所定厚さを保持する上記ワックス層を介して保持した半導体ウェーハ表面を鏡面研磨する半導体ウェーハの研磨方法であって、
上記ワックスは、２５℃における針入度が１〜２で、１００℃における粘度が６０００〜９０００ｃＰである半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項２】
上記半導体ウェーハは、その表面の中心から徐々にその外周方向へ向けてキャリアプレートに押し付けられる請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体ウェーハの研磨方法、詳しくはワックスマウンティング方式により半導体ウェーハを保持して表面を鏡面研磨する半導体ウェーハの研磨方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ表面の鏡面研磨において、半導体ウェーハを保持する方法の１つとして、ワックスマウンティング法がある。ワックスマウンティング法とは、半導体ウェーハの裏面にワックスを塗布し、ワックス層を形成する。次いで、このワックス層を形成した複数枚の半導体ウェーハをキャリアプレートに押し付けることにより、キャリアプレートに半導体ウェーハを貼り付ける方式である。
この後、上記方式によりキャリアプレートに保持された半導体ウェーハを研磨装置に投入し、この研磨装置において半導体ウェーハ表面の鏡面研磨を行っていた。研磨後の半導体ウェーハについては、表面の高平坦化が要求される。また、その表面のナノトポグラフィの改善も要求される。
【０００３】
上記ワックスマウンティング法において、研磨後の半導体ウェーハ表面を高平坦化するには、キャリアプレート上の半導体ウェーハの保持状態（接着状態）が重要である。すなわち、半導体ウェーハの裏面に塗布されるワックス層の厚みを平面内で均一にして、平坦な状態でキャリアプレートに保持することである。
ワックスを均一に塗布する技術として、例えば、特許文献１に記載の半導体ウェーハの接着装置が開示されている。この文献には、ワックスを均一に薄く塗布するとともに、塵埃や気泡の混入を防止する半導体ウェーハの接着装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６７９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４に示すように、例えば、半導体ウェーハ１１の裏面にワックスを塗布してワックス層１３を形成する。ワックス１３は、針入度が６の軟質のものを使用している。そして、半導体ウェーハ１１を、ワックス層１３を介して、算術平均粗さがＲａ＝０．５μｍの平坦度を有するキャリアプレート１２の表面に押し付ける。すると、キャリアプレート１２の凹部にワックス１３が入り込んでしまう。また、軟質のワックスであるため、ワックス層１３の厚さが薄い。これにより、半導体ウェーハ１１の表面のうねりは無くなる。なお、上記特許文献１に記載の半導体ウェーハの接着装置を使用してワックス層１３を均一に塗布しても同様の現象が生じる。
そして、図２に示すように、この状態で半導体ウェーハ１１表面を鏡面研磨を施すと、ワックス１３が浸入したキャリアプレート１２の凹凸の影響を受け、半導体ウェーハ１１表面が凹凸を有しながら研磨される。この結果、表面が所定のナノトポグラフィ（微小うねり）および平坦度を有する半導体ウェーハ１１を得ることができなかった。
【０００６】
この発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、ワックスマウンティング方式において、研磨後の半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィおよび平坦度を改善させる半導体ウェーハの研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、半導体ウェーハの裏面にワックスを塗布してワックス層を形成し、表面の算術平均粗さが０．２〜０．３μｍのキャリアプレートの表面に上記半導体ウェーハの裏面を押し付け、所定厚さを保持する上記ワックス層を介して保持した半導体ウェーハ表面を鏡面研磨する半導体ウェーハの研磨方法であって、上記ワックスは、２５℃における針入度が１〜２で、１００℃における粘度が６０００〜９０００ｃＰである半導体ウェーハの研磨方法である。
半導体ウェーハは、例えば、シリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハなどを採用することができる。
キャリアプレートの素材は限定されず、例えばアルミナセラミックス製である。キャリアプレートの貼り付け面の算術平均粗さは、Ｒａ＝０．２〜０．３μｍである。Ｒａ＝０．２μｍ未満であると、接着押し付け時に気泡がかんで平坦度が悪化するという不都合が生じる。Ｒａ＝０．３μｍを超えると、所定値のナノトポグラフィまたは所定の平坦度が得られない。
ワックスの材質も限定されず、例えば、天然樹脂のロジンが用いられる。
キャリアプレートに接着後の研磨方法および研磨装置も限定されない。研磨装置は、例えば、ワックスマウントバッチ式片面研磨方式のものを使用する。
【０００８】
請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法にあっては、まず、半導体ウェーハの裏面にワックスを塗布して所定厚さのワックス層を形成する。塗布するワックスは硬質のものを使用する。次いで、枚葉式の接着装置を用いて、半導体ウェーハを上記ワックス層を介して算術表面粗さが０．１〜０．３μｍのキャリアプレートに１枚ずつ押し付ける。
この後、研磨布を用いて、半導体ウェーハ表面を鏡面研磨する。すると、ワックス層は、一定の厚みを保持したままで、半導体ウェーハの表面が研磨される。具体的には、ワックス層は、硬質のワックスで形成しているので、キャリアプレートとワックス層との界面はフラットな状態を有し、キャリアプレートはＲａが小さいためワックスが入り込まない。一方、半導体ウェーハの裏面の凹部には、ワックスが入り込んでいる。すなわち、半導体ウェーハの裏面の凹凸は、ワックスにより吸収されている。よって、キャリアプレートの凹凸の影響を受けずに、研磨面と上記界面との一定厚さを保持して研磨される。この結果、半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィおよび平坦度が改善された半導体ウェーハを得ることができる。
【００１０】
また、ワックスの針入度が１未満であると、ワックスの凹凸がウェーハに転写してナノトポグラフィ・平坦度が悪化するという問題が生じる。また、ワックスの針入度が２を超えると、すなわち、軟質のワックスであると、キャリアプレート表面の凹部に入り込み、研磨後の半導体ウェーハの表面のナノトポグラフィまたはその表面の平坦度が改善されないという問題が生ずる。
また、ワックスの粘度が６０００ｃＰ未満であると、ワックスがウェーハに均一に塗布されなくなるという問題が生じる。また、ワックスの粘度が９０００ｃＰを超えると、粘度が小さい場合と同様に均一に塗布されなくなるという問題が生ずる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、上記半導体ウェーハは、その表面の中心から徐々に外周方向へ向けキャリアプレートに押し付けられる請求項１に記載の半導体ウェーハの研磨方法である。
【００１２】
請求項２に記載の半導体ウェーハの研磨方法にあっては、上記半導体ウェーハの押し付けは、例えば、形状が球面の一部を有するシリコーンゴム製のダイアフラムを用いて行う。これを使用すると、まず、キャリアプレート上に、半導体ウェーハの中心部から押し付けられる。そして、徐々に半導体ウェーハの外周部に向け押し付けられる。これにより、キャリアプレートに半導体ウェーハの全面が均一に押し付けられる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、まず、半導体ウェーハの裏面に上記ワックスを塗布する。塗布するワックスは、硬質のものを使用する。次いで、ワックスを介して、半導体ウェーハをキャリアプレートに位置決めする。そして、枚葉式の接着装置を用いてプレス方式により算術表面粗さが０．２〜０．３μｍのキャリアプレートの表面に半導体ウェーハを１枚ずつ押し付ける。
硬質のワックスであるため、キャリアプレートの凹部にワックスが入り込まない。キャリアプレートとワックスとの界面は比較的フラットの状態を保つこととなる。一方、半導体ウェーハの裏面の凹凸には、ワックスが入り込んでいる。すなわち、半導体ウェーハの裏面の凹凸は、ワックスにより吸収されていることとなる。
この後、研磨布を用いて、半導体ウェーハ表面を鏡面研磨する。ワックス層は、一定の厚みを保持したまま、半導体ウェーハの表面が研磨される。よって、キャリアプレートの凹凸の影響を受けない。この結果、半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィおよび平坦度が改善された半導体ウェーハを得ることができる。
【実施例１】
【００１４】
以下、この発明の一実施例を、図１〜図８を参照して説明する。
最初に、研磨するシリコンウェーハ１１を保持するキャリアプレート１２について説明する。
図５に示すように、接着装置１０には、台座（図示せず）の上に直径が５７６ｍｍのセラミックス製のキャリアプレート１２が設けられる。このキャリアプレート１２の表面は算術平均粗さＲａ＝０．１〜０．３μｍである。上記Ｒａ＝０．１〜０．３μｍを有するキャリアプレート１２を得るには、以下の方法による。すなわち、ウェーハを加工するのと同一条件でキャリアプレート表面を３０分研磨する。このキャリアプレート１２には、複数枚のシリコンウェーハ１１が所定間隔を有してそれぞれ載置される。
【００１５】
次に、シリコンウェーハ１１に塗布するワックスについて説明をする。
この発明で使用されるワックス（ＰＮ−２５４９２）は、針入度１〜２の硬質のものである。針入度は、ＪＩＳ  Ｋ２２０７に準じて測定されたものである。また、このワックスの温度１００℃での粘度は６０００〜９０００ｃＰである。流動粘度は、フローテスター法に準じて測定されたものである。ワックスは、接着作用を有する樹脂を、シリコンウェーハ１１に均等に塗布するための溶剤が混入されている。ワックス層１３は、スピンコート法によりシリコンウェーハ１１上に均一に塗布される。
【００１６】
次に、上記キャリアプレート１２上にシリコンウェーハ１１を押し付ける接着装置１０について説明する。
キャリアプレート１２の上方には、シリコンウェーハ１１をプレスしてキャリアプレート１２に押し付けるダイアフラム１４が配設される。具体的には、垂直方向に往復動可能な円柱状の支柱２１の底部に水平方向に円板２２が設けられている。そして、円板２２の底面には、球面の一部で構成されたシリコーンゴムの押圧部１４（シリコーンダイアフラム）が配設される。なお、上記構成された装置は、キャリアプレート１２にシリコンウェーハ１１を１枚毎に押し付ける枚葉式の接着装置１０である。
【００１７】
次に、上記接着装置１０を用いてキャリアプレート１２にシリコンウェーハ１１を押し付ける方法を説明する。
まず、直径が２００ｍｍのシリコンウェーハ１１を準備し、これの裏面に上記ワックスをスピンコート法により塗布する。ワックスは針入度が１で硬質である。そして、ワックス層１３を介して、シリコンウェーハ１１の裏面を貼り合わせ面として、キャリアプレート１２の表面に位置決めする。この後、図５に示す枚葉式の接着装置１０を用いて、上記Ｒａ値を示すキャリアプレート１２にシリコンウェーハ１１を１枚ずつ押し付ける。
シリコンウェーハ１１の押し付けは、形状が球面の一部を有するシリコーンゴム製のダイアフラムを用いて行う。具体的には、まず、押圧部１４の球面の先端によりシリコンウェーハ１１の中心部がキャリアプレート１２上に押し付けられる。さらに、押圧部１４を押し付けると、徐々にシリコンウェーハ１１の外周部に向け押し付けられる。これにより、シリコンウェーハ１１が、ワックス層１３を介してキャリアプレート１２に均一に押し付けられる。
そして、ワックス層１３を介して、キャリアプレート１２表面にシリコンウェーハ１１が強固に固定される。このとき、図３に示すように、キャリアプレート１２の凹部には、ワックスが入り込まない。また、キャリアプレート１２とのワックスに界面はフラットである。一方、シリコンウェーハ１１の裏面の凹部には、ワックスが入り込んでいる。すなわち、シリコンウェーハ１１の裏面の凹凸は、ワックス層１３により吸収されている。
【００１８】
この後、研磨装置２０を用いて、キャリアプレート１２にワックス接着されたシリコンウェーハ１１の表面を鏡面研磨する。研磨装置２０は、バッチ式・片面研磨方式を用いる。
図６に示すように、研磨装置２０は、主に、研磨定盤１８と、これに対向して上方に配置され、研磨定盤１８との対向面（下面）にシリコンウェーハ１１が保持される研磨ヘッド１５とを備えている。研磨定盤１８の上面には、ポリウレタン製の研磨布１７が展張されている。研磨定盤１８の中央部の上方には、研磨剤を供給するスラリーノズル１６が設けられている。
研磨ヘッド１５は、平面視して円形状のヘッド本体を有している。このヘッド本体の下面には、シリコンウェーハ１１が押し着けられたキャリアプレート１２が着脱自在に取り付けられている。
【００１９】
次に、シリコンウェーハ１１表面の鏡面研磨の方法について説明する。
まず、シリコンウェーハ１１がワックス貼着されたキャリアプレート１２を図６に示す研磨装置２０のヘッド本体１５の下面に取り付ける。
そして、スラリーノズル１６から研磨剤を５リットル／分で供給する。
その後、この状態のまま、研磨定盤１８および研磨ヘッド１５を所定の回転速度でそれぞれ回転するとともに研磨ヘッド１５を下降する。このとき、シリコンウェーハ１１は、その研磨面（表面）が研磨布１７の研磨作用面に、所定の研磨圧で押し付けられる。この状態でキャリアプレート１２上のシリコンウェーハ１１が研磨される。
【００２０】
図３に示すように、研磨時のワックス層１３は、硬質のワックスで形成されているので、一定の厚みを保持した状態である。しかも、キャリアプレート１２の凹凸部にはワックスが入り込まず、ワックス層１３のキャリアプレート１２に接する面はフラットである。したがって、図１に示すように、研磨面とこの面とに一定の厚み（図１に示すＸ部分）を保持しながら研磨されることになる。この結果、シリコンウェーハ１１は、キャリアプレート１２の凹凸の影響を受けることなく平坦に研磨される。図７に研磨後のシリコンウェーハ１１の面内における平坦度を表すグラフを示す。
さらに、研磨時にはシリコンウェーハ１１と研磨布１７との研磨熱（摩擦熱）が生じる。しかし、硬質のワックス層１３で形成しているので、研磨時の熱はこのワックス層１３により断熱される。これにより、研磨熱に起因するキャリアプレート１２の変形が生じない。
一方、従来に係るキャリアプレート１２（Ｒａ＝０．５μｍ）上に、ワックス（針入度６（ａｔ２５℃））を介して、シリコンウェーハ１１を押し付ける。この状態でシリコンウェーハ１１表面に鏡面研磨を施すと、図２に示すように、キャリアプレート１２の凹凸にワックスが入り込んでワックス厚さを保持できなくなる。そのため、ウェーハはキャリアプレートの形状にならって研磨される。キャリアプレートを基準として平坦化している。よって、キャリアプレートから剥離されたウェーハ表面はウェーハの裏面の凹凸にならってうねりの凹凸が生じてしまうことになる。よって、研磨後のシリコンウェーハ１１ウェーハ表面は凹凸を有する。従来に係る研磨後のシリコンウェーハ１１の面内における平坦度を表すグラフを図８に示す。
【００２１】
次に、キャリアプレート１２表面のＲａ値、ワックスの針入度および粘度のパラメータを変えて、シリコンウェーハ１１表面の研磨後のナノトポグラフィおよび平坦度を確認する実験を行った。
なお、ナノトポグラフィは、ＣＲ８３という測定器を用いてシリコンウェーハ１１表面のナノトポグラフィを測定した。また、シリコンウェーハ１１の平坦度は静電容量型平坦度測定計を用いて測定した。
この結果を表１に示す。ナノトポグラフィの○×の判定は、１０ｍｍ角のＨＣＴ値（所定値）を基準とした。平坦度の○×の判定は、ＳＢＩＲ値（所定値）を基準とした。
【表１】
0004793680.tif 000002
この表から上記パラメータを満足するものであれば、シリコンウェーハ表面のナノトポグラフィおよび平坦度が改善されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施例１に係るキャリアプレートに保持されたシリコンウェーハの研磨状態を示す断面図である。
【図２】従来に係るキャリアプレートに保持されたシリコンウェーハの研磨状態を示す断面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るシリコンウェーハをキャリアプレートに接着した状態を拡大した断面図である。
【図４】従来に係るシリコンウェーハをキャリアプレートに接着した状態を拡大した断面図である。
【図５】この発明の実施例１に係るシリコンウェーハをキャリアプレートに押し付ける枚葉式接着装置の接着部分を示す部分拡大図である。
【図６】この発明の実施例１に係るシリコンウェーハをキャリアプレートに複数枚貼り付けて研磨加工するバッチ式研磨装置を示す側面図である。
【図７】この発明の実施例１に係るシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【図８】従来に係るシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１０  枚葉式接着装置、
１１  シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
１２  キャリアプレート、
１３  ワックス層、
１４  シリコンダイアフラム。
【図１】
0004793680.tif 000003
【図２】
0004793680.tif 000004
【図３】
0004793680.tif 000005
【図４】
0004793680.tif 000006
【図５】
0004793680.tif 000007
【図６】
0004793680.tif 000008
【図７】
0004793680.tif 000009
【図８】
0004793680.tif 000010