(57)【要約】【課題】研磨対象のウエハをより均一な状態で基板フォルダに貼り付ける。【解決手段】貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１を排気し、例えば、１０００Ｐａ程度に減圧し、貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１が同様に減圧された状態で、温度制御機構１０６を動作させ、基板ホルダー１０３が１５０℃程度に加熱された状態とする。この後、ダイヤフラム加圧部１２５を動作させ、ダイヤフラム室１２１にエアを送り込み、ダイヤフラム１０４を真空チャンバー下部１０１の側に張り出させ、変形したダイヤフラム１０４によりウエハＷを基板ホルダー１０３の側に押し付ける。【選択図】  図１
2007123670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板ホルダーの貼り付け面にワックスを塗布する工程と、
ダイヤフラムによりダイヤフラム室と貼り付け室とに隔離されたチャンバー内の前記貼り付け室に、前記基板ホルダーを載置し、かつ、前記ワックスの塗布された貼り付け面にウエハを載置する工程と、
前記基板ホルダー及び前記ウエハが前記貼り付け室に収容された後、前記チャンバー内が密閉され、前記ダイヤフラム室及び前記貼り付け室が減圧排気された状態とする工程と、
前記基板ホルダー及び前記ウエハが前記貼り付け室に収容された後、前記基板ホルダーを加熱して前記ワックスが溶融した状態とする工程と、
前記ワックスが溶融し、かつ前記ダイヤフラム室及び前記貼り付け室が減圧排気された後、前記貼り付け室が減圧排気された状態で前記ダイヤフラム室の内部にエアを供給し、前記ダイヤフラムが前記貼り付け室の側に伸張された状態とし、伸張された前記ダイヤフラムにより前記ウエハが前記基板ホルダーの側に押圧された状態とする工程と、
伸張された前記ダイヤフラムにより前記ウエハが前記基板ホルダーの側に押圧された状態で、前記基板ホルダーを冷却して前記ワックスが固化された状態とする工程と
を少なくとも備えることを特徴とする貼り付け方法。
【請求項２】
密閉可能なチャンバーと、
このチャンバー内に設けられてダイヤフラムにより隔離されたダイヤフラム室及び貼り付け室と、
ワックスが塗布され、この塗布面にウエハが載置された基板ホルダーが前記貼り付け室に収容された状態で、
前記ダイヤフラム室とともに前記貼り付け室を減圧排気する排気手段と、
前記排気手段により前記ダイヤフラム室とともに前記貼り付け室が減圧排気された状態で、前記ダイヤフラム室に収容された前記基板ホルダーを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により前記ダイヤフラム室に収容された前記基板ホルダーが加熱され、前記排気手段により前記貼り付け室が減圧排気された状態で、前記ダイヤフラム室にエアを供給するエア供給手段と
を備え、
前記貼り付け室が減圧排気された状態で前記ダイヤフラム室にエアが供給されたことにより発生する前記貼り付け室と前記ダイヤフラム室との圧力差により、前記ダイヤフラムを前記貼り付け室の側へ伸張させ、伸張した前記ダイヤフラムにより前記ウエハが前記基板ホルダーの側に押圧された状態とする
ことを特徴とする貼り付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハをワックスにより基板ホルダーに接着固定するための貼り付け方法及び貼り付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ，発光ダイオード，発振素子などの製造に用いられる半導体や金属酸化物の結晶基板（ウエハ）は、表面を鏡面に研磨された状態で用いられている。このような研磨では、図２に概略を示すような研磨装置が用いられている。図２は、研磨装置の一部を示す概略的な側面図（ａ）、及び平面図（ｂ）である。図２に示す研磨装置は、片面研磨装置であり、研磨盤２０１が固定される定盤２０２と、研磨盤２０１（定盤２０２）の上に研磨対象のウエハＷを保持する基板ホルダー２０３と、基板ホルダー２０３を研磨盤２０１に押し付けるための圧力機構２０４とを備える。研磨盤２０１は、定盤２０２の上に貼着され固定される。また、研磨盤２０１の上（研磨面）には、吐出孔２０５より研磨剤が供給される。
【０００３】
定盤２０２は、図示しない回転機構により所定の方向に回転し、また、基板ホルダー２０３は、ホルダー軸２０３ａを中心軸として所定の方向に回転する。研磨対象となるウエハＷは、被研磨面が研磨盤２０１に当接した状態で、基板ホルダー２０３により研磨盤２０１に押し付けられる。この状態で、定盤２０２及び基板ホルダー２０３を回転させまた、吐出孔２０５より研磨剤を吐出することで、研磨盤２０１とウエハＷとの摺動面に研磨剤を供給する。これらの結果、ウエハＷの研磨対象面は、研磨剤に晒された状態で研磨盤２０１の表面と摺動し、研磨剤中の砥粒により研磨される。
【０００４】
このような研磨において、図３の部分断面図に示すように、ウエハＷは、ワックス３０１により基板ホルダー２０３に貼り付けられた状態で、一方の面が研磨される（特許文献１参照）。ウエハＷの貼り付けでは、基板ホルダー２０３を加熱してワックス３０１を薄く塗布した後、加熱により溶融しているワックス３０１にウエハＷを押し付け、この後、冷却してワックス３０１が固化された状態としている。加熱されている状態では、ワックス３０１は流動性を有しており、押圧後のウエハＷの貼付状態は、押圧圧力の均一性の影響を受ける。ウエハＷは、基板ホルダー２０３に貼り付けられた状態で研磨されるため、ウエハＷの研磨の均一性は、基板ホルダー２０３の貼り付け面の平坦度（平坦性）により決定される。従って、基板ホルダー２０３の貼り付け面は、高い精度の平坦性を備えるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−０３７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウエハＷが基板ホルダー２０３に対して均一に貼り付けられていない場合、貼り付け面が高い平坦性を備えていても、ウエハＷが均一に研磨されない。ウエハＷは、ワックス３０１の層を介して基板ホルダー２０３に貼り付けられるため、ワックス３０１の層が均一に形成されていない場合、例えば、ウエハＷは、貼り付け面に対して傾きを有した状態に貼り付けられる。このような状態では、ウエハＷを均一に研磨することが容易ではない。
【０００７】
例えば、ワックス３０１が溶融している状態でウエハＷを貼り付け面（基板ホルダー２０３）に押し付けるときに、ウエハＷの面内に均一に押圧力が加わらないと、貼り付け面に対して傾いた状態でウエハＷが貼り付けられてしまう。この状態は、ワックス３０１の厚さが部分的に変化している状態でもあり、ウエハＷが反っていた場合などは、特に顕著となる。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、研磨対象のウエハをより均一な状態で基板ホルダーに貼り付けることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る貼り付け方法は、基板ホルダーの貼り付け面にワックスを塗布する工程と、ダイヤフラムによりダイヤフラム室と貼り付け室とに隔離されたチャンバー内の貼り付け室に、基板ホルダーを載置し、かつ、ワックスの塗布された貼り付け面にウエハを載置する工程と、基板ホルダー及びウエハが貼り付け室に収容された後、チャンバー内が密閉され、ダイヤフラム室及び貼り付け室が減圧排気された状態とする工程と、基板ホルダー及びウエハが貼り付け室に収容された後、基板ホルダーを加熱してワックスが溶融した状態とする工程と、ワックスが溶融し、かつダイヤフラム室及び貼り付け室が減圧排気された後、貼り付け室が減圧排気された状態でダイヤフラム室の内部にエアを供給し、ダイヤフラムが貼り付け室の側に伸張された状態とし、伸張されたダイヤフラムによりウエハが基板ホルダーの側に押圧された状態とする工程と、伸張されたダイヤフラムによりウエハが基板ホルダーの側に押圧された状態で、基板ホルダーを冷却してワックスが固化された状態とする工程とを少なくとも備えるようにしたものである。従って、減圧環境でワックスが溶融された後、溶融されているワックスを介し、ウエハが基板ホルダーの側に押圧される。
【００１０】
また、本発明に係る貼り付け装置は、密閉可能なチャンバーと、このチャンバー内に設けられてダイヤフラムにより隔離されたダイヤフラム室及び貼り付け室と、ワックスが塗布され、この塗布面にウエハが載置された基板ホルダーが貼り付け室に収容された状態で、ダイヤフラム室とともに貼り付け室を減圧排気する排気手段と、排気手段によりダイヤフラム室とともに貼り付け室が減圧排気された状態で、ダイヤフラム室に収容された基板ホルダーを加熱する加熱手段と、加熱手段によりダイヤフラム室に収容された基板ホルダーが加熱され、排気手段により貼り付け室が減圧排気された状態で、ダイヤフラム室にエアを供給するエア供給手段とを備え、貼り付け室が減圧排気された状態でダイヤフラム室にエアが供給されたことにより発生する貼り付け室とダイヤフラム室との圧力差により、ダイヤフラムを貼り付け室の側へ伸張させ、伸張したダイヤフラムによりウエハが基板ホルダーの側に押圧された状態とするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明では、ワックスが溶融し、かつダイヤフラム室及び貼り付け室が減圧排気された後、貼り付け室が減圧排気された状態でダイヤフラム室の内部にエアを供給し、ダイヤフラムが貼り付け室の側に伸張された状態とし、伸張されたダイヤフラムによりウエハが基板ホルダーの側に押圧された状態とするようにした。この結果、本発明によれば、研磨対象のウエハをより均一な状態で基板ホルダーに貼り付けることができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における貼り付け方法を説明するための説明図であり、また、貼り付け装置の構成例を示す構成図である。はじめに、貼り付け装置の構成について説明する。図１に示す貼り付け装置は、真空チャンバー下部１０１，真空チャンバー上部１０２，固定治具１０２ａ，基板ホルダー１０３，ダイヤフラム１０４，ワックス１０５，温度制御機構１０６，排気部１０７，貼り付け室１１１，ダイヤフラム室１２１，貼り付け室配管１１２，三方弁１１３，外部配管１１４，ダイヤフラム室配管１２２，三方弁１２３，加圧配管１２４，ダイヤフラム加圧部（エア供給手段）１２５，排気配管１７１を備える。
【００１３】
真空チャンバー下部１０１及び真空チャンバー上部１０２は、例えばアルミニウム合金から構成され、閉じられた状態とすることで、真空容器を構成する。例えば、真空チャンバー下部１０１と真空チャンバー上部１０２との嵌合部（当接面）には、シール部材としてのオーリング（図示せず）を備える。真空チャンバー下部１０１の内部底面には、基板ホルダー１０３が載置され、基板ホルダー１０３の貼り付け面にワックス１０５でウエハＷが接着される。基板ホルダー１０３は、例えばアルミナなどのセラミックやステンレス鋼より構成されている。また、基板ホルダー１０３の貼り付け面は、平坦度が０．１μｍ以下の高い平坦性を備えたラップ面に形成されている。
【００１４】
また、真空チャンバー下部１０１には温度制御機構１０６が設けられ、真空チャンバー下部１０１の底部に載置される基板ホルダー１０３を加熱及び冷却可能としている。温度制御機構１０６は、例えば抵抗加熱体よりなる加熱部と、冷媒を流通させることによる冷却部とを備える。例えば、真空チャンバー下部１０１に基板ホルダー１０３を載置させた状態で、温度制御機構１０６を動作させて加熱すれば、基板ホルダー１０３の貼り付け面に供給されたワックス１０５を溶融（融解）させることができる。
【００１５】
ダイヤフラム１０４は、耐熱性を備え、かつ弾性や粘弾性を備える弾性体よりなる伸縮可能なシートである。ダイヤフラム１０４は、例えば、シリコーンゴムから構成されていればよい。また、ダイヤフラム１０４は、フッ素ゴムから構成されていてもよい。ダイヤフラム１０４は、この周縁部が真空チャンバー上部１０２の内側上面に、固定治具１０２ａにより取り付けられ、ダイヤフラム１０４と真空チャンバー上部１０２の内側上面とにより、密閉されたダイヤフラム室１２１を形成する。
【００１６】
真空チャンバー下部１０１と真空チャンバー上部１０２とが閉じられると、この真空容器の内部では、ダイヤフラム１０４により、貼り付け室１１１とダイヤフラム室１２１とが隔離された状態となる。貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１は、平面視円形であり、言い換えると、円筒形状に形成されている。また、ダイヤフラム１０４は、貼り付け室１１１の側から見ると、平面視円形に形成されている。なお、これらの形状は、円形，円筒形に限らず、他の形状であってもよい。
【００１７】
また、貼り付け室１１１には、例えば、真空チャンバー下部１０１の底面側部において貼り付け室配管１１２が連通し、貼り付け室配管１１２は、三方弁１１３を介して外部配管１１４及び排気配管１７１に接続されている。一方、ダイヤフラム室１２１には、真空チャンバー上部１０２においてダイヤフラム室配管１２２が連通し、ダイヤフラム室配管１２２は、三方弁１２３を介して加圧配管１２４及び排気配管に接続されている。
【００１８】
従って、三方弁１１３の切りかえにより、貼り付け室１１１は、外部（大気）開放部への接続と排気部１０７との接続が、切りかえられる。同様に、三方弁１２３の切りかえにより、ダイヤフラム加圧部１２５と排気部１０７との接続が、切りかえられる。なお、排気部１０７は、ロータリーポンプなどの真空ポンプである。また、ダイヤフラム加圧部１２５は、例えば、往復圧縮型，スクリュー圧縮型，及びロータリー圧縮型などのエアコンプレッサーである。
【００１９】
次に、図１に示した貼り付け装置による貼り付け方法例について説明する。まず、図１（ａ）に示すように、真空チャンバー下部１０１及び真空チャンバー上部１０２なる真空容器を開放状態とし、貼り付け面にワックス１０５が塗布された基板ホルダー１０３を真空チャンバー下部１０１の上に搬入する。ワックス１０５は、例えば、日化精工株式会社製のスカイワックス系などであればよい。加えて、塗布されているワックス１０５の上に、ウエハＷを載置する。ウエハＷは、例えば、単結晶シリコン，単結晶ＧａＮ，単結晶ＳｉＣなどの半導体ウエハや、コランダム（Ａｌ2Ｏ3）や水晶などのウエハである。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、真空チャンバー下部１０１及び真空チャンバー上部１０２なる真空容器を密閉状態とする。ついで、三方弁１１３を切りかえて貼り付け室配管１１２と排気配管１７１とが連通した状態とし、また、三方弁１２３を切りかえてダイヤフラム室配管１２２と排気配管１７１とが連通した状態とする。ついで、排気部１０７を動作させ、貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１を排気し、例えば、１０００Ｐａ程度に減圧する。このとき、貼り付け室１１１とダイヤフラム室１２１とは、同一の圧力とされるので、ダイヤフラム１０４は変形しない。
【００２１】
上述したように、貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１が減圧された状態で、温度制御機構１０６を動作させ、基板ホルダー１０３が１５０℃程度に加熱された状態とする。この加熱により、ワックス１０５は溶融し、揮発成分の蒸発する。また、減圧環境で溶融させているため、ワックス１０５に溶存していた気体が脱気する。これらのことにより、ワックス１０５においては発泡が生じるが、ウエハＷが、基板ホルダー１０３に押し付けられていないため、容易に脱泡されるようになる。
【００２２】
なお、貼り付け室１１１とダイヤフラム室１２１とは、厳密に同一圧力とされている必要はない。ダイヤフラム１０４の変形が抑制され、ダイヤフラム１０４によりウエハＷが基板ホルダー１０３の側に押し付けられることがない状態であればよい。また、基板ホルダー１０３が加熱されている状態で、貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１が減圧されている状態が、所定時間継続されていればよい。従って、例えば、基板ホルダー１０３が加熱された後、前述の貼り付け室１１１とダイヤフラム室１２１との減圧を行うようにしてもよい。また、常に排気部１０７を動作させて排気されている状態とする必要はなく、所定の圧力にまで貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１を減圧した後、貼り付け室１１１及びダイヤフラム室１２１が閉じられた状態としてから、基板ホルダー１０３が加熱されるようにしてもよい。
【００２３】
上述したように、減圧された環境下における加熱を所定時間行った後、まず、三方弁１２３を切りかえてダイヤフラム室配管１２２が加圧配管１２４へ連通した状態とし、加えて、ダイヤフラム加圧部１２５を動作させ、ダイヤフラム室１２１にエアを送り込む。なお、ダイヤフラム加圧部１２５を設けず、加圧配管１２４の一端が大気開放された状態とされていてもよい。この構成であっても、ダイヤフラム室１２１に対してエアが供給されるようになる。このことにより、ダイヤフラム室１２１の圧力が貼り付け室１１１の圧力より高くなり、ダイヤフラム１０４が変形してダイヤフラム室１２１の体積が増加（膨張）し、ダイヤフラム１０４が真空チャンバー下部１０１の側に張り出された状態となる。このようにして変形されたダイヤフラム１０４は、貼り付け室１１１の側に伸張し、図１（ｃ）に示すように、伸張したダイヤフラム１０４により、ウエハＷが基板ホルダー１０３の側に押し付けられる。ダイヤフラム室１２１と貼り付け室１１１との差圧により、ウエハＷは基板ホルダー１０３の側に押し付けられる。
【００２４】
このとき、ダイヤフラム室１２１の側からダイヤフラム１０４に加わるエア圧は、伸張して変形したダイヤフラム１０４がウエハＷに被着している領域において均一であり、全域に亘って均一な押圧力でウエハＷは基板ホルダー１０３の側に押し付けられる。この結果、ワックス３０１の層は、ウエハＷと基板ホルダー１０３との間の全域に亘って均一な厚さに形成される。ついで、変形（伸張）したダイヤフラム１０４によりウエハＷが基板ホルダー１０３の側に押し付けられた状態で、温度制御機構１０６を動作させ、基板ホルダー１０３が冷却された状態とする。この冷却により、ワックス３０１は固化し、固化したワックス３０１により、ウエハＷが基板ホルダー１０３に接着された状態となる。
【００２５】
次に、ダイヤフラム加圧部１２５によるダイヤフラム室１２１へのエアの供給を停止し、三方弁１１３を切りかえて貼り付け室配管１１２が外部配管１１４へ連通した状態とする。これらのことにより、外部のエアが貼り付け室１１１に取り込まれ、貼り付け室１１１の圧力が上昇し、貼り付け室１１１の圧力とダイヤフラム室１２１の圧力とが均衡した状態となり、ダイヤフラム１０４が収縮して元の形状に戻り、図１（ｂ）に示す状態となる。この後、真空チャンバー下部１０１と真空チャンバー上部１０２とが開放された状態とし、ウエハＷが貼り付けられた基板ホルダー１０３を取り出す。取り出した基板ホルダー１０３を、所定の研磨装置に取り付けてウエハＷを研磨すれば、ワックス１０５の層の不均一による研磨の偏りなどがなく均一な状態で、ウエハＷの研磨が行える。また、前述したように、ワックス１０５の層には気泡などが閉じ込められていないため、上述の研磨においては、気泡の存在によるウエハＷの破損などが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態における貼り付け方法を説明するための説明図であり、また、貼り付け装置の構成例を示す構成図である。
【図２】従来よりある研磨装置の構成例を示す構成図である。
【図３】ウエハＷがワックス３０１により基板ホルダー２０３に貼り付けられた状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１…真空チャンバー下部、１０２…真空チャンバー上部、１０２ａ…固定治具、１０３…基板ホルダー、１０４…ダイヤフラム、１０５…ワックス、１０６…温度制御機構、１０７…排気部、１１１…貼り付け室、１１２…貼り付け室配管、１１３…三方弁、１１４…外部配管、１２１…ダイヤフラム室、１２２…ダイヤフラム室配管、１２３…三方弁、１２４…加圧配管、１２５…ダイヤフラム加圧部、１７１…排気配管、Ｗ…ウエハ。
【図１】
2007123670.tif 000003
【図２】
2007123670.tif 000004
【図３】
2007123670.tif 000005