(57)【要約】【課題】  半導体ウェーハの外周部の研磨ダレの発生を防止する半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板を提供する。【解決手段】  キャリアプレート１４の下面にレジンワックス層２０を介してシリコンウェーハＷを接着する。その際、ウェーハ中央部をキャリアプレート１４の平坦領域ａに接着し、ウェーハ外周部をキャリアプレート１４のピン構造領域ｂに接着する。これにより、シリコンウェーハＷに均等な厚さで塗布されたレジンワックス層２０は、キャリアプレート１４のピン構造領域ｂにおいてピンｐとピンｐとの隙間に入り込む。これにより、レジンワックス層２０の外周部の厚さを、研磨後、研磨布１３の弾性変形によりウェーハ外周部に発生するダレ量に応じて薄肉化でき、その結果、ウェーハ外周部の研磨ダレの発生を防止できる。【選択図】図１
2005033139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハを研磨布に押し付けて研磨する際に使用され、前記研磨布側の面に半導体ウェーハがワックス接着により固定される半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板において、
前記ウェーハ固定側の面のうち、前記半導体ウェーハの中央部が接する部分を平坦領域とし、前記半導体ウェーハの外周部が接する部分を多数のピンが配置されたピン構造領域とし、各ピンの先端の高さを平坦領域の面の高さに揃えた半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板。
【請求項２】
前記ピン構造領域には、直径０．２ｍｍ以上、高さ１ｍｍ以下のピンが、２ｍｍ以下のピッチで配置された請求項１に記載の半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板。
【請求項３】
前記ピン構造領域は、前記半導体ウェーハの外縁からウェーハ半径方向の内側に向かってウェーハ半径の１／３以内である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板。
【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研磨用のウェーハ保持板、詳しくは研磨時に、研磨布に押し付けられて研磨される半導体ウェーハを固定するための半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハは、研磨装置により研磨される。研磨装置は、下面にシリコンウェーハが固定される研磨ヘッドと、研磨ヘッドの直下に配置され、上面に研磨布が貼着された研磨定盤とを備えている。研磨時、研磨布上に研磨剤を供給しながら、シリコンウェーハが固定された研磨ヘッドと研磨定盤とを相対的に回転させるとともに、研磨ヘッドを下降し、シリコンウェーハを研磨布に所定の圧力で押し付けながら研磨する。
【０００３】
ところで、研磨ヘッドへのシリコンウェーハの固定方法の一種として、例えば特許文献１に記載されたワックス接着方式が知られている。特許文献１では、シリコンウェーハがワックスにより接着される半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板（以下、ウェーハ保持板）として、ウェーハ固定側の面の全域が平坦なキャリアプレートが使用される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７２５５７号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のキャリアプレートにあっては、図７に示すように、シリコンウェーハＷをウェーハ固定側の面の全域が平坦なキャリアプレート１００にワックス１０１を介して接着し、研磨を施していた。そのため、研磨中の研磨布１０２の弾性変形により、シリコンウェーハＷの外周部にダレが発生していた。すなわち、研磨時にシリコンウェーハＷを研磨布１０２に押し付けると、シリコンウェーハＷが押し付けられた研磨布１０２の一部が弾性変形を起こし、ウェーハ形状に合わせて研磨布１０２に凹みが現出する。このとき、ウェーハ外周部には他の部分よりも大きな研磨圧が作用し、その部分の研磨レートが高まる。これは、シリコンウェーハＷの研磨面のうち、弾性変形した研磨布１０２の復元力の作用が最大となる領域が、このウェーハ外周部の研磨面側の部分、とりわけその隅部付近となるためである。仮に研磨ヘッド１０３側からの荷重が、平坦なキャリアプレート１００および均厚なワックス１０１を介してシリコンウェーハＷの全域に均一に作用した場合でも、このウェーハ外周部にはダレが発生しやすくなる。
【０００６】
そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、キャリアプレートのウェーハ固定側の面のうち、シリコンウェーハの中央部が接する部分を平坦領域とし、ウェーハの外周部が接する部分を多数のピンが配置されたピン構造領域とする考えに想到した。これにより、シリコンウェーハの固定側の面全域に均等な厚さで塗布されたワックスは、キャリアプレートのピン構造領域において、隣接するピンとピンとの隙間に入り込むことになる。その結果、研磨後、研磨布の弾性変形によりウェーハの外周部に発生すると推測されるダレ量に応じて、ワックスの外周部の厚さを薄肉化することが可能となる。よって、ウェーハ外周部の研磨ダレの発生を防止できることを知見し、この発明を完成させた。
【０００７】
この発明は、半導体ウェーハの外周部の研磨ダレの発生を防止することができる半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板を提供することを、その目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、半導体ウェーハを研磨布に押し付けて研磨する際に使用され、前記研磨布側の面に半導体ウェーハがワックス接着により固定される半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板において、前記ウェーハ固定側の面のうち、前記半導体ウェーハの中央部が接する部分を平坦領域とし、前記半導体ウェーハの外周部が接する部分を多数のピンが配置されたピン構造領域とし、各ピンの先端の高さを平坦領域の面の高さに揃えた半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板である。
【０００９】
請求項１の発明によれば、ウェーハ保持板のウェーハ固定側の面に、ワックスを介して半導体ウェーハを接着する。その際、半導体ウェーハの中央部を、ウェーハ保持板の平坦領域に接着する。また、半導体ウェーハの外周部を、ワックスを介してウェーハ保持板のピン構造領域に接着する。
これにより、半導体ウェーハに均等な厚さで塗布されたワックスは、ウェーハ保持板のピン構造領域において、隣接するピンとピンとの隙間に入り込む。その結果、ワックスの外周部の厚さを、研磨後、研磨布の弾性変形により半導体ウェーハの外周部に発生すると推測されるダレ量に応じて薄肉化することができる。よって、半導体ウェーハの外周部の研磨ダレの発生を防止することができる。
【００１０】
半導体ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素ウェーハを採用することができる。半導体ウェーハは単体でもよいし、２枚の半導体ウェーハを貼り合わせた貼り合わせ基板（貼り合わせＳＯＩ基板を含む）でもよい。
研磨布の種類は限定されない。例えば、ポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸さえた多孔性の不織布タイプでもよい。また、発泡したウレタンのブロックをスライスした発泡性ウレタンタイプを採用することができる。さらには、ポリエステルフェルトにポリウレタンが含浸された基材の表面に発泡ポリウレタンを積層し、このポリウレタンの表層部分を除去して発泡層に開口部を形成したスエードタイプでもよい。
【００１１】
研磨時には、研磨剤が供給される。研磨剤中には遊離砥粒（研磨砥粒）が含まれる。この研磨剤を供給しながら、回転中の研磨布の研磨作用面に、半導体ウェーハの研磨面を押し付けることによって、微粒子たる遊離砥粒の研削作用により、半導体ウェーハの研磨面を研磨する。
研磨装置は限定されない。枚葉式の研磨装置でも、バッチ式の研磨装置でもよい。
【００１２】
ピン構造領域に形成されるピンの直径は０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上である。０．２ｍｍ未満ではピンの強度が不足し、研磨加工圧力に対して半導体ウェーハを平坦に支持できないという不都合が生じる。
ピンの高さは１ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下である。１ｍｍを超えるとウェーハ保持板の表面を均一に加熱できず、半導体ウェーハをウェーハ保持板に接着する際に接着むらが生じる。また、ワックスの塗布厚は数μｍ〜１０μｍ程度であることから、ピンの高さは１ｍｍを超える必要はなく、加工のムダが省ける。
【００１３】
ピンのピッチは２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。ピッチが２ｍｍを超えると研磨圧力により隣り合うピンとピンを梁にして、半導体ウェーハが変形し、研磨後に半導体ウェーハをピンで支持した部分にディンプルを形成するおそれがある。
ピン構造領域の大きさは、半導体ウェーハの外縁からウェーハ半径方向の内側に向かってウェーハ半径の１／３以内、好ましくは２〜３ｍｍである。ウェーハ半径の１／３を超えるとウェーハとウェーハ保持板の接着面積が少なく、研磨加工の摩擦力に適した接着力を維持できない。ピンの形成方法は限定されない。例えば、平面研削盤に搭載されたダイヤモンドホイール、ブラスト加工装置、超音波加工装置、またはエキシマレーザー加工装置などによるウェーハ保持板の加工により形成される。この場合、ピンの素材はウェーハ保持板により決定される。
【００１４】
ワックスの種類は限定されない。例えばレジンワックスを採用することができる。ワックスの塗布方法は限定されない。例えば、スピンコート法を採用することができる。
ワックスの塗布厚は１０μｍ以下、好ましくは３μｍ以下である。１０μｍを超えるとワックスを面内均一に塗布できず、ひいては半導体ウェーハのフラットネスに悪影響を及ぼす。
【００１５】
ワックスの硬化後の硬度はＨｓ硬度で３５〜７５°、好ましくは６０〜７０°である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記ピン構造領域には、直径０．２ｍｍ以上、高さ１ｍｍ以下のピンが、２ｍｍ以下のピッチで配置された請求項１に記載の半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板である。
【００１７】
ピン構造領域に形成されるピンの直径は０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上である。０．２ｍｍ未満ではピンの強度が不足し、研磨加工圧力に対して半導体ウェーハを平坦に支持できない。
ピンの高さは１ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下である。１ｍｍを超えるとウェーハ保持板の表面を均一に加熱できず、半導体ウェーハをウェーハ保持板に接着する際に接着むらが生じる。また、ワックスの塗布厚は数μｍ〜１０μｍ程度であることから、ピンの高さは１ｍｍを超える必要はなく、加工のムダが省ける。
【００１８】
ピンのピッチは２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下である。ピッチが２ｍｍを超えると研磨圧力により隣り合うピンとピンを梁にして、半導体ウェーハが変形し、研磨後に半導体ウェーハをピンで支持した部分にディンプルを形成する。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、前記ピン構造領域は、前記半導体ウェーハの外縁からウェーハ半径方向の内側に向かってウェーハ半径の１／３以内である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板である。
ピン構造領域の大きさは、好ましくは２〜３ｍｍである。ウェーハ半径の１／３を超えると半導体ウェーハとウェーハ保持板の接着面積が少なく、研磨加工の摩擦力に適した接着力を維持できない。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、ウェーハ保持板のウェーハ固定側の面のうち、半導体ウェーハの中央部が接する部分を平坦領域とし、半導体ウェーハの外周部が接する部分を多数のピンが配置されたピン構造領域としたので、ワックスの外周部の厚さを、研磨後、研磨布の弾性変形により、ウェーハ外周部に発生すると推測されるダレ量に応じて薄肉化することができる。よって、半導体ウェーハの外周部の研磨ダレの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の一実施例を説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１において、１０はこの発明の一実施例に係るワックス接着式研磨装置である。この研磨装置１０は、研磨定盤１１と、これに対向して上方に配設された研磨ヘッド１２とを備えている。研磨定盤１１は、その上面に厚地のスポンジゴムを介して研磨布１３が貼着されている。研磨ヘッド１２は、その下面に、ウェーハ固定用のキャリアプレート（半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板）１４が設けられている。研磨布１３には、発泡性ウレタンが採用されている。
【００２３】
研磨定盤１１および研磨ヘッド１２は円板形で、対向する各面はそれぞれ平坦面である。これらの研磨定盤１１および研磨ヘッド１２は、各回転軸を中心にして、図示しない回転手段によってそれぞれ回転される。この研磨ヘッド１２は、回転軸の昇降により上下動する。
キャリアプレート１４は、研磨ヘッド１２の下面に着脱自在に固着され、その固定側の面（下面）にシリコンウェーハＷがレジンワックス２０により接着される。キャリアレート１４は、厚さ２０ｍｍのＳｉＣセラミックス製の円板である。また、キャリアプレート１４は、そのウェーハ固定側の面のうち、シリコンウェーハＷの中央部が接する部分（プレート中央部分）を平坦領域ａとし、シリコンウェーハＷの外周部が接する部分（プレート外周部分）を多数のピンｐ…が配置されたピン構造領域ｂとしている。各ピンｐ…の高さｈ（図４（ａ））は、平坦領域ａの面の高さに揃えられている。ピン構造領域ｂには、直径０．５ｍｍ、高さｈ０．２ｍｍで先端が平坦なピンｐ…が、０．８ｍｍのピッチｄ（図４（ｂ））で多数本配置されている。このピッチｄは、シリコンウェーハＷをキャリアプレート１４に接着したとき、レジンワックス２０の外周部が、シリコンウェーハＷの外周部に発生すると推測されるダレ量に応じた分だけ、ピンｐとピンｐとの隙間に入り込むピッチである。ピン構造領域ｂは、シリコンウェーハＷの外縁の１ｍｍ外側からウェーハ半径方向の内側に向かって２．５ｍｍの範囲に設けられている。ピンｐ…の形成は、ブラスト加工法により実施する。微細かつ高精度なピンｐ…を所定のパターンで能率よく形成するため、厚さ５０〜１００μｍのフォトレジストによるマスクを施したキャリアプレート１４に、粒径１０〜３０μｍのＳｉＣ製の砥粒を、２．０〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ２で吹き付けてブラスト加工した。キャリアプレート１４の平坦領域ａとピン構造領域ｂのピン部分を、前記フォトレジストにフォトマスクを用いてパターン形成する。その後、ブラスト加工装置でマスクの無い部分を選択的に加工後、マスクを剥離するとキャリアプレート１４に所定のパターンでピンｐ…が形成される。
【００２４】
次に、一実施例に係る研磨装置１０によるシリコンウェーハＷの研磨方法を説明する。
図１に示すように、ウェーハ研磨時には、あらかじめシリコンウェーハＷの研磨側とは反対の面全域に、レジンワックス２０を厚さ２μｍで均等にスピンコートする。レジンワックス２０の硬化後の硬度はＨｓ硬度で６３°である。塗布後のレジンワックス２０は、仮にシリコンウェーハＷを斜めにしてもその研磨面と平行な方向にほとんど移動しない。その後、例えば真空チャンバによる加圧またはスタンプ加圧により、シリコンウェーハＷをキャリアプレート１４の固定側の面に接着する。
【００２５】
シリコンウェーハＷをキャリアプレート１４のウェーハ固定側の面にワックス接着する際には、ウェーハの中央部をキャリアプレート１４の中央部の平坦領域ａに接着する。一方、シリコンウェーハＷの外周部を、レジンワックス２０を介してキャリアプレート１４のピン構造領域ｂに接着する。このとき、シリコンウェーハＷに均等な厚さで塗布されたレジンワックス２０は、キャリアプレート１４のピン構造領域ａにおいて、隣接するピンｐとピンｐとの隙間に所定量だけ入り込む。その結果、レジンワックス２０の外周部の厚さが、研磨後、研磨布の弾性変形によりシリコンウェーハＷの外周部に発生すると推測されるダレ量に応じて薄肉化する。よって、研磨後におけるシリコンウェーハＷの外周部の研磨ダレの発生を防止することができる。
【００２６】
そして、スラリー供給ノズル２１から遊離砥粒を含む研磨剤を０．５リットル／分で研磨布１３の中央部上に供給しながら、研磨ヘッド１２を研磨定盤１１上で所定の回転速度で自転および公転させ、シリコンウェーハＷの研磨面を研磨布１３に所定の研磨圧で押し付けて研磨する。その結果、外周部にダレが発生していないシリコンウェーハＷが得られる。
このように、外周部にピン構造領域ｂを有したキャリアプレート１４を採用すると、使用する研磨装置、研磨布の弾性変形量、ワックスの種類などに応じてキャリアプレート１４のピン構造領域ｂの形成条件を変更することで、シリコンウェーハＷの外周部の平坦度を制御することができる。
【００２７】
ここで、図６を参照して、実際のシリコンウェーハの研磨面のフラットネスを、静電容量式ウェーハ平坦度測定装置により評価した結果を報告する。図６（ａ）に示すように、一実施例と同じ条件で研磨したシリコンウェーハの外周部に研磨ダレは見られない。これに対して、図６（ｂ）に示すように、従来のウェーハ固定側の面の全域が平坦なキャリアプレートを使用した場合には、研磨後のシリコンウェーハの外周部に研磨ダレが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板が組み込まれたワックス接着式研磨装置の使用状態の斜視図である。
【図２】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板の平面図である。
【図３】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板の縦断面図である。
【図４】（ａ）この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板の要部拡大断面図である。（ｂ）この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板の要部拡大平面図である。
【図５】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板が組み込まれたワックス接着式研磨装置の使用状態の要部拡大断面図である。
【図６】（ａ）は、この発明の一実施例に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板が組み込まれたワックス接着式研磨装置により研磨されたウェーハを等高線で示した斜視図である。（ｂ）は、従来手段に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板が組み込まれたワックス接着式研磨装置により研磨されたウェーハを等高線で示した斜視図である。
【図７】従来手段に係る半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板が組み込まれたワックス接着式研磨装置の使用状態の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１３  研磨布、
１４  キャリアプレート（半導体ウェーハ研磨用のウェーハ保持板）、
２０  レジンワックス、
Ｗ  シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
ａ  平坦領域、
ｂ  ピン構造領域、
ｐ  ピン。
【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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