(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面を研磨する方法であって、
少なくとも、ガラスエポキシ基板を準備する工程と、前記ガラスエポキシ基板をラッピングおよび／または研磨して、ガラスエポキシ基板と研磨するワークの厚さの差を１００μｍ以下とする工程と、前記ガラスエポキシ基板にワーク保持用の穴を開ける工程と、前記ガラスエポキシ基板と弾性パッドを貼り付ける工程によって、ワークを研磨する際に前記ワークを保持するためのテンプレートを製造し、
該製造されたテンプレートをキャリアの下面に貼り付けた後に、前記テンプレートのワーク保持用の穴に前記ワークをはめて、前記キャリアによって前記ワークを保持し、該ワークを定盤上の研磨布に対して回転しながら所定の押圧力で摺接させて研磨することを特徴とするワークの研磨方法。
【請求項２】
前記ガラスエポキシ基板をラッピングおよび／または研磨するとき、該ガラスエポキシ基板の面内の厚みバラツキを１０μｍ以下にするものとすることを特徴とする請求項１に記載のワークの研磨方法。
【請求項３】
前記ガラスエポキシ基板を研磨するとき、両面研磨を行うものとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワークの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハをはじめとした半導体ウェーハ等、ワークの表面を研磨する際にワークを保持するためのテンプレート（ＴＰ）の製造方法とそれを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造用ウェーハなどには高精度の平坦度が必要とされる。これら高精度の平坦度が必要とされるものの製造には研磨工程が不可欠である。特に、半導体製造用ウェーハに代表される電子デバイス部材は、ナノオーダーの加工精度が要求される。
半導体製造用のシリコンウェーハの生産工程で、実用的に最も多用されているのは、定圧摺動式メカニカルケミカル研磨法である。この方法は、研磨布を貼った回転テーブルに、シリコンウェーハを一定荷重で押し付け、機械的除去作用を行う微細砥粒とエッチング作用を行う化学液を混合した研磨剤を供給して研磨する方式である。微細砥粒としては、ＳｉＯ２粒子が使われている。また、化学液としては水酸化アルカリ水溶液が使われている。また、砥粒として、被加工物よりも軟質でかつ被加工物と化学反応を生じ得る粒子を使用する、メカノケミカル研磨法も用いられるようになってきている。
【０００３】
このような研磨を行うにあたって、ワークを保持する方法として、可撓性膜またはセラミック等からなる円盤状のキャリアの下面にポリウレタン等の弾性パッド（バッキングパッド）が貼り付けられており、このパッドに水分を吸収させてワークを表面張力により保持する。また研磨中にキャリアがワークから外れるのを防ぐために、弾性パッドの外周部にガラスエポキシ（ＥＧ）等で出来たリングを貼り付けたものをテンプレートとして使用している（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１４６７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、使用されているテンプレートは、テンプレートの製造メーカーから購入する際に、弾性パッドの材質およびテンプレートの厚さのみを指定して、購入した状態のままで研磨に使用していた。
しかし、ワークを研磨した際に、ワークの外周部近傍の表面形状が部分的に悪化することがあった。例えば、ＥＳＦＱＲという外周近傍の評価（エッジから１ｍｍまでの厚みデータを測定・評価する方法）を行った場合、ワークの外周部の形状が安定しないことが分かってきた。
【０００６】
本発明は、上述のような問題に鑑み、ワークを研磨した際に、面内の平坦度を高く保つことのできる、特にワーク外周部の表面形状が悪化することを抑制することができるテンプレートの製造方法と、このようなテンプレートを用いたワーク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】
上記課題を解決するため、本発明では、ワークを研磨する際に前記ワークを保持するためのテンプレートの製造方法であって、少なくとも、ガラスエポキシ基板を準備する工程と、前記ガラスエポキシ基板をラッピングおよび／または研磨する工程と、前記ガラスエポキシ基板にワーク保持用の穴を開ける工程と、前記ガラスエポキシ基板と弾性パッドを貼り付ける工程を有することを特徴とするテンプレートの製造方法を提供する。
【０００８】
従来のテンプレートは、ガラスエポキシ基板が５０μｍ刻みの厚さを有しているために、研磨するワークの厚さとテンプレートの厚さを近づけることが難しく、ワーク外周部のフラットネスを良くすることが難しかった。またガラスエポキシ基板はその面内で５０μｍ以上の厚さバラツキを有しているために、このようなガラスエポキシ基板を用いて作製されたテンプレートの厚さとワークの厚さに部分的に差が発生してしまい、この厚さの違いによってワーク外周部の表面形状が部分的に悪化してしまうことがわかった。
しかし、準備したガラスエポキシ基板に対して、ラッピングおよび／または研磨を行い、そしてこのようなガラスエポキシ基板を用いてテンプレートを作製することによって、研磨する対象のワークの厚さとテンプレートの厚さを自由にコントロールする事、例えばワーク厚さとテンプレートの厚さを容易に近づけることができ、ひいてはワーク外周部のフラットネスを良好なものとすることができる。
また、ガラスエポキシ基板をラッピングおよび／または研磨を行うことで、ガラスエポキシ基板の面内の厚みバラツキを従来に比べて低く抑えることができ、テンプレートとしたときの面内厚みバラツキを抑えることができる。よって、ワーク外周部の表面形状が面内で部分的に悪化することを抑制できるテンプレートを製造することができる。
【０００９】
また、前記ガラスエポキシ基板をラッピングおよび／または研磨する工程は、該ガラスエポキシ基板の面内の厚みバラツキを１０μｍ以下にするものとすることができる。
このように、ガラスエポキシ基板の面内の厚みバラツキを１０μｍ以内に抑えることによって、部分的なテンプレートの厚さとワークの厚さの差を十分に小さいものとすることができ、よって、ワーク外周部の表面形状が部分的に悪化することをより抑制でき、面内で均一なワークを得ることができる。
【００１０】
また、前記研磨する工程は、両面研磨を行うものとすることができる。
このように、ガラスエポキシ基板を研磨する場合に両面研磨を行うことによって、製造されたガラスエポキシ基板と弾性パッドを貼り付ける際に、弾性パッドとの貼り付け面を平坦にすることができ、またガラスエポキシ基板の厚さのバラツキを小さくすることができるため、テンプレートをより平坦なものとすることができ、よって、部分的にテンプレートの厚さとワークの厚さの差が大きくなることを更に抑制でき、従って、ワーク外周部の表面形状が面内で部分的に悪化することを抑制できる。
【００１１】
また、本発明では、ワークの表面を研磨する方法であって、本発明に記載のテンプレートの製造方法によって製造されたテンプレートをキャリアの下面に貼り付けた後に、前記テンプレートのワーク保持用の穴に前記ワークをはめて、前記キャリアによって前記ワークを保持し、該ワークを定盤上の研磨布に対して回転しながら所定の押圧力で摺接させて研磨することを特徴とするワークの研磨方法を提供する。
【００１２】
このように、本発明に記載のテンプレートの製造方法によって製造されたテンプレートは、ワーク厚とテンプレート厚の差を所望の値にすることができ、またテンプレート面内の厚さバラツキを従来に比べて低く抑えることができるため、このようなテンプレートを用いてワークを研磨することによって、ワーク外周部の表面形状が部分的に悪化することを抑制でき、面内で均一にワークを研磨することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明のテンプレートの製造方法は、ワークとテンプレートの厚みの差を自由にコントロールすることが可能であり、ワークのフラットネス（特に外周部）を改善できるテンプレートを製造することができる。また、テンプレート自体の面内の厚さバラツキを抑えることができ、これによってワーク外周部の表面形状を面内で均一にすることが可能なテンプレートを製造できるものとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、ワークを研磨した際に、面内の平坦度を高く保つことのできる、特に、ワーク外周部の表面形状が悪化するのを防止することができるテンプレートの製造方法の開発が待たれていた。
【００１５】
そこで、本発明者らは、まず、ワーク外周部の表面形状が悪化する原因について調査した。その結果、購入したままの状態であるテンプレートのガラスエポキシ基板は、厚みが通常５０μｍ刻みになっており、また面内の厚さバラツキが平均で５０μｍ程度存在していることが分かった。そしてこのような厚さと厚さバラツキを有しているために、ワークの厚さとテンプレートの厚さを近づけることが難しいために、外周部のフラットネスを良くすることが難しく、また、面内で部分的にテンプレートの厚さとワークの厚さに差が発生することで、外周部近傍の表面形状が部分的に悪化していたことが分かった。
【００１６】
そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねたところ、テンプレートを製造メーカーから購入したものをそのまま研磨に用いるのではなく、テンプレートの基材となるガラスエポキシ基板を準備して、その基板にラッピングおよび／または研磨を行うことで、ワークの厚さとテンプレートの厚さの差をコントロールし、また面内の厚さバラツキを抑制することによって、ワークの表面形状が悪化するのを抑制できることを発見し、本発明を完成させた。
【００１７】
以下、本発明について図を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、本発明におけるテンプレートとキャリアの関係を示した概略図である。
図１において、ワークＷは、キャリア１１と、該キャリア１１にバッキングパッド１２を介して貼り付けられ、且つワークＷ保持用の穴の開いたガラスエポキシ基板（ガラスエポキシリングとも呼ぶ）１３とからなるテンプレート１０によって保持される形となっている。
そして、このテンプレート１０において、ガラスエポキシリング１３は、ガラスエポキシによって構成されており、このガラスエポキシは、ラッピングおよび／または研磨加工が施されているものとなっている。
【００１８】
そして、上述のようなテンプレートは、以下に例示するようなテンプレートの製造方法によって製造することができるが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００１９】
先ず、ガラスエポキシ基板を準備する。ここで準備するガラスエポキシ基板は、特に限定されるものではなく、厚さや大きさなどの形状は任意のものとすることができるが、形状については円盤状であることが好ましい。
【００２０】
次に、準備したガラスエポキシ基板に対して、ラッピングおよび／または研磨を行う。このラッピングと研磨は、片方のみ行うこともできるし、もちろん両方行うこともできる。ラッピングを行えば、取代が大きいので、厚さ調整が容易となり、研磨を行えば、より表面を平坦にできる。
このラッピングおよび／または研磨工程において、ラッピングを行う場合、砥粒には、例えばアルミナ系、ＳｉＣ系の砥粒を使用することができる。
また、研磨を行う場合は、例えばコロイダルシリカを含有するアルカリ溶液を使用することができる。
【００２１】
このラッピングおよび／または研磨を行う工程において、ガラスエポキシ基板の研磨後の厚さは、研磨するワークとの差が、例えば１００μｍ以下になるようにすることが望ましい。
このように、ガラスエポキシ基板とワークの厚さの差を１００μｍ以下とすることによって、更にワーク外周部のフラットネスを改善することができる。
【００２２】
その後、ガラスエポキシ基板に対して洗浄を行うことが望ましい。
洗浄方法については、例えば、純水＋超音波、あるいはアルカリ洗浄によってラッピングおよび／または研磨で付着した砥粒やアルカリ溶液を落とすことができる。
【００２３】
ここで、このラッピングおよび／または研磨する工程を、ガラスエポキシ基板の面内の厚みバラツキを１０μｍ以下にするものとすることができる。
ガラスエポキシ基板の面内の厚みバラツキを１０μｍ以下にすることによって、テンプレートの厚さとワークの厚さの差が面内で一部分だけ大きく異なることをより抑制することができ、よって、ワークを研磨する際に、ワークの外周部の表面形状が部分的に悪化することをより抑制することができる。
【００２４】
また、本工程において、研磨を行う場合、両面研磨を行うものとすることができる。
このように、ガラスエポキシ基板を研磨する場合に両面研磨を行うことによって、キャリアと弾性パッドを介して貼り付けられたガラスエポキシ基板との貼り付け面を平坦かつ厚さバラツキの小さいものとすることができる。よってテンプレートの厚さとワークの厚さの差を更に小さいものとすることができ、従って、ワーク外周部の表面形状が部分的に悪化することを抑制することができる。
【００２５】
そして、ラッピングおよび／または研磨を行ったガラスエポキシ基板に対して、ワーク保持用の穴を開ける加工処理を行う。
この穴を開ける工程は、ＮＣ加工が好適であるが、これに限定されるものではない。
ここで、この加工処理後にも、前述のような洗浄工程を行うことが望ましい。
【００２６】
その後、穴を開けたガラスエポキシ基板に弾性パッドを貼り付けることによって、テンプレートを得ることができる。
【００２７】
このように、本発明のテンプレートの製造方法は、ガラスエポキシ基板に対してラッピングおよび／または研磨を行い、その後テンプレートに加工することができる。このため、ワークとテンプレートの厚みの差を自由にコントロールする事ができ、また、テンプレート自体の面内の厚さバラツキを抑えることができる。従ってワークのフラットネスを改善することができるテンプレートを製造することができ、またワーク外周部の表面形状が悪化することを抑制することのできるものとなっている。
【００２８】
ここで、上述の製造方法の例では、ラッピングおよび／または研磨を行う工程を先に行い、ワーク保持用の穴を開ける工程を後に行ったが、この順序は逆にすることができる。先にワーク保持用の穴を開ける工程を行った後にラッピングおよび／または研磨を行う工程とすることもできる。更に、穴を開けたガラスエポキシリングを弾性パッドに貼り付けた後に、ガラスエポキシリングの表面をラッピングおよび／または研磨するようにしてもよい。
【００２９】
そして、このような本発明に記載のテンプレートの製造方法によって製造されたテンプレートを用いて研磨を行うことができる。
本発明の製造方法によって製造されたテンプレートは上述のように、ワークとテンプレートの厚みの差を自由にコントロールすることができ、また、テンプレート自体の面内の厚さバラツキを抑えることができるものであるため、このようなテンプレートを用いてワークの研磨を行うことによって、ワーク外周部のフラットネスが良好であり、かつ、ワーク外周部の表面形状が部分的に悪化することを抑制して、面内でバラツキのない研磨方法とすることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１〜９・比較例１）
先ず、直径３６５ｍｍ・厚さ８５０μｍのガラスエポキシ基板を準備し、所定の厚さになるまでラッピングまたは研磨を行った。このラッピングは、砥粒にフジミインコーポレーテッド社製のＦＯ（アルミナ系のラッピング剤）を用いた。また研磨では、コロイダルシリカを含有したアルカリ溶液を研磨剤として用いた。その後、純水にガラスエポキシ基板を浸した後に超音波を行うことによってガラスエポキシ基板を洗浄した。次に、ＮＣ加工によって直径３００ｍｍのシリコンウェーハを保持するための穴をガラスエポキシ基板に形成し、再び、純水に浸した後に超音波洗浄によって穴を開けたガラスエポキシ基板の洗浄を行った。そして、発泡ウレタン製のバッキングパッドを貼り付けて、テンプレートを完成させた。
ラッピングまたは研磨後のガラスエポキシ基板の所定の厚さおよび処理方法については後述する表１に示した通りである。
【００３１】
作製したテンプレートを研磨ヘッドに装着して、直径３００ｍｍのシリコンウェーハの研磨を行った。研磨布は、不織布タイプを使用し、研磨剤には、コロイダルシリカを含有するアルカリ溶液を用いた。研磨の際は、研磨ヘッドと研磨定盤は各々３０ｒｐｍで回転させた。ウェーハの研磨圧力は、１００〜１３０ｇ／ｃｍ２とした。
【００３２】
【表１】
0005169321.tif 000002
【００３３】
そして、ガラスエポキシ基板に対してラッピングまたは研磨を行うことによって、テンプレートの平坦度および研磨ワークの表面形状がどのように変化するかを調査するために以下のような評価を行った。このとき、ウェーハ平坦度を測定して研磨前後のウェーハ形状の差分を評価する際の平坦度の測定には、ＡＤＥ社製ＡＦＳを使用した。
【００３４】
ガラスエポキシ基板に対してラッピングを行うことによって、ガラスエポキシ基板の厚さ、および厚さバラツキがどのように変化するかを調査するために、バッキングパッドを貼り付ける前に、実施例１〜３、比較例１のテンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さ、および厚さバラツキを評価した。その結果を図２に示す。
【００３５】
テンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さによって、ウェーハの研磨取代がどのように変わるかを比較するために、実施例５〜９のテンプレートを用いてシリコンウェーハを研磨し、研磨前後のシリコンウェーハの表面形状が、研磨によってどのように変化したかについて評価した。その結果を図３に示す。
テンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さによって、ウェーハの表面形状がどの程度異なるかについて、実施例１〜４のテンプレートを用いてシリコンウェーハを研磨し、その後の表面形状の比較を行った。その結果を図４に示す。
実施例４と比較例１のテンプレートを用いて、３枚のシリコンウェーハを研磨し、研磨後のウェーハ表面のＺＤＤのバラツキを比較した。その結果を図５に示す。
【００３６】
図２に示したように、ガラスエポキシ基板に対してラッピングも研磨も行っていない比較例１のテンプレートは、テンプレート中のガラスエポキシ基板の平均厚さはほぼ目標どおりであったが、面内の厚さバラツキが４８μｍと、非常に大きいことがわかった。これに対し、実施例１〜３のテンプレートはテンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さは、いずれもほぼ目標どおりとなり、また面内バラツキはすべて５μｍ以下となり、非常に平坦になることがわかった。
【００３７】
また、図３に示したように、テンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さが薄くなればなるほどウェーハの外周部での取代が大きくなることがわかった。このようにガラスエポキシの厚さを変えることにより、研磨でのウェーハの研磨取代の形状を変化させることができる。つまり、テンプレートの厚さを所望の厚さにすることで、研磨後のウェーハ外周部の形状をコントロールできることがわかった。
【００３８】
そして、図４に示したように、テンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さを変えることによって、ウェーハの表面形状が変化することがわかった。例えば断面図において、ガラスエポキシ基板の厚さが８４０μｍの実施例３のテンプレートを用いて研磨されたウェーハは、ガラスエポキシ基板の厚さ８１０μｍの実施例４のテンプレートを用いて研磨されたウェーハと比べると、外周部の形状が変化しており、そしてテンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さが薄くなるほどウェーハの外周部と中央部の厚さの差が小さくなっていくことがわかった。
【００３９】
そして、図５に示すように、比較例１のテンプレートを用いて研磨したウェーハに比べて実施例４のテンプレートを用いて研磨したウェーハのほうがウェーハ外周におけるＺＤＤ値が安定しており、外周部の表面形状が部分的に悪化しておらず、均一に研磨できていることがわかった。
【００４０】
なお、ＺＤＤは、ウェーハのエッジ近傍の曲率形状を測定・評価する方法において、ウェーハの高さをウェーハの半径方向の長さで２回微分を行ったものを指す。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明におけるテンプレートとキャリアの関係を示した概略図である。
【図２】本発明の実施例１〜３と比較例１におけるテンプレート中のガラスエポキシ基板の厚さおよび厚さバラツキの評価結果を示したグラフである。
【図３】本発明の実施例５〜９のテンプレートを用いて研磨されたシリコンウェーハが、研磨前後で面内形状がどの程度変化したかを示したグラフである。
【図４】本発明の実施例１〜４のテンプレートを用いて研磨されたシリコンウェーハの研磨後の表面形状を比較した図である。
【図５】本発明の実施例４と比較例１のテンプレートを用いて研磨されたシリコンウェーハのＺＤＤのバラツキを比較したグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１０…テンプレート、  １１…キャリア、  １２…バッキングパッド、  １３…ガラスエポキシ基板（ガラスエポキシリング）、  Ｗ…ワーク。
【図１】
0005169321.tif 000003
【図２】
0005169321.tif 000004
【図３】
0005169321.tif 000005
【図４】
0005169321.tif 000006
【図５】
0005169321.tif 000007