(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板を薄板保持部に保持し、その薄板を研磨手段に押し付け当該研磨手段との間で挟持摺接して研磨するのに用いる、薄板の研磨加工用のプレートであって、前記プレートは、保持すべき前記薄板と同一形状でかつ同一数の薄板保持部が突出して形成され、前記薄板保持部の薄板保持面は、前記薄板の研磨時に加える荷重と同一の荷重を前記プレートに加えつつ定盤に押し付けて前記薄板保持部をラップ加工することで、前記薄板の研磨の際に前記プレートの上面に加える荷重と前記薄板から当該プレートへ作用する反力とによって当該プレートが弾性変形した状態において、平面となるように構成されていることを特徴とする、薄板の研磨用加工プレート。
【請求項２】
保持すべき薄板と同一形状でかつ同一数の薄板保持部が突出して形成され、該薄板を該薄板保持部に保持し、その薄板を研磨手段に押し付け当該研磨手段との間で挟持摺接して研磨するのに用いる、薄板の研磨加工用のプレートを製造するにあたり、前記薄板の研磨時に加える荷重と同一の荷重を前記プレートに加えつつ定盤に押しつけて、そのプレートの薄板保持部をラップ加工し、前記プレートの薄板保持面を、前記薄板の研磨の際に前記プレートの上面に加える荷重と前記薄板から当該プレートへ作用する反力とによって当該プレートが弾性変形した状態において、平面となるようにしたことを特徴とする、薄板の研磨加工用のプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板の研磨技術に係り、特に半導体ウェーハ（以下「ウェーハ」という）を高平坦度に研磨するのに用いる薄板の研磨加工用のプレートおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体集積回路製造プロセスにおいては、近年のデバイスの高集積化にともない、デバイスのデザインルールは狭くなり、ホトリソグラフィ工程におけるステッパの焦点深度も浅くなってきている。このため、ウェーハの研磨工程でのウェーハに対する平坦性の要求も高くなってきている。なお、ホトリソグラフィ工程などにおいては、ウェーハは真空吸着等により保持され、若干の歪みが矯正されることになるため、ここでいう「平坦度」とは、ウェーハの板厚のばらつきのことをいう。
【０００３】
ところで、ウェーハの研磨装置においては、円板状のプレートの下面に複数のウェーハを貼付け、このウェーハを、主面に不織布を貼付けた定盤面に押しつけて、両者の間で挟持摺擦することで研磨している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の研磨装置では、プレートが均一の厚みの並行平板として構成されていたため、ウェーハ面の研磨代（研磨による除去量）が完全に一定にはならずに、ウェーハの厚みにばらつきが生じるという問題があった。
【０００５】
一般に、研磨代は、研磨時間と、ウェーハと研磨布の摺擦速度と、ウェーハと研磨布の接する研磨圧力とに比例すると考えられる。このうち研磨時間は容易に調節でき、またウェーハと研磨布の摺擦速度も、定盤の回転速度を変えることにより容易に調節できる。しかし、ウェーハと研磨布の接する研磨圧力については調節が難しい。
【０００６】
これを図３を用いて説明すれば、もともとプレート２０は均一の厚みを有する平行平板として構成されているので、プレート２０が変形しないとすれば、ウェーハ２２を研磨する場合、そのウェーハ２２に加わる圧力分布が均一になるはずである。しかし、現実には、プレート２０の上面と下面に加わる荷重の作用範囲が異なることに起因して、同図に示すようにプレート２０が弾性変形を起こすことになる。つまり、プレート２０の上面には全域にわたって均一な荷重２１が加えられるのに対して、プレート２０が下面から受ける力はウェーハ２２を介しての定盤２３からの反力のみである。その結果、プレート２０の上下で力の分布にアンバランスを生じて、同図に示すようにプレート２０のウェーハ保持面が凹曲面となるように変形してしまい、ウェーハ２２の中央部に比べて周辺部が強く定番２３に押し付けられる結果となり、周辺部が中央部に比べて多く研磨されることとなってしまう。なお、図３において、符号２４は研磨布を示している。
【０００７】
上記のようなプレート２０の変形を防ぐ対策としては、プレート２０の高剛性化を図ることが考えられる。例えば、プレート２０の材質にヤング率の大きいＡｌ2Ｏ3やＳｉＣ等のセラミックスを用いれば、プレート２０の変形量は小さくなる。しかし、それでは高価になってしまう。また、他の手段としてプレート２０の肉厚を大きくすることが考えられるが、重くなり、ハンドリングが困難になる。このような不都合は、特にウェーハの大口径化が進展すると、それに伴いプレートも大きくなるために顕著になる。かかる問題は、ウェーハに限らず、薄板の研磨一般に生じるところである。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ウェーハ面上における研磨圧力の分布を均一化し、これにより研磨代を一定にし、もって高平坦度の研磨を可能にすることができる、薄板の研磨加工用のプレートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のプレートは、薄板を薄板保持部に保持し、その薄板を研磨手段に押し付け当該研磨手段との間で挟持摺接して研磨するのに用いる、薄板の研磨加工用のプレートであって、前記プレートは、保持すべき前記薄板と同一形状でかつ同一数の薄板保持部が突出して形成され、前記薄板保持部の薄板保持面は、前記薄板の研磨時に加える荷重と同一の荷重を前記プレートに加えつつ定盤に押し付けて前記薄板保持部をラップ加工することで、前記薄板の研磨の際に前記プレートの上面に加える荷重と前記薄板から当該プレートへ作用する反力とによって当該プレートが弾性変形した状態において、平面となるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載のプレートの製造方法は、保持すべき薄板と同一形状でかつ同一数の薄板保持部が突出して形成され、該薄板を該薄板保持部に保持し、その薄板を研磨手段に押し付け当該研磨手段との間で挟持摺接して研磨するのに用いる、薄板の研磨加工用のプレートを製造するにあたり、前記薄板の研磨時に加える荷重と同一の荷重を前記プレートに加えつつ定盤に押しつけて、そのプレートの薄板保持部をラップ加工し、前記プレートの薄板保持面を、前記薄板の研磨の際に前記プレートの上面に加える荷重と前記薄板から当該プレートへ作用する反力とによって当該プレートが弾性変形した状態において、平面となるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る薄板の研磨加工用のプレートおよびその製造方法の実施形態を説明する。図１は、プレートの製造装置の全体構成を模式的に示す正面図である。
【００１２】
同図において、符号１は本発明の製造装置で製造されるプレートであって、その下面には複数枚のウェーハ（図示せず）を保持するため、ウェーハと同一形状の段差状のウェーハ保持部１ａが、保持するウェーハと同一数だけ形成されている。
【００１３】
符号２は、全体形状が円板状をなし水平に配設された定盤であって、この定盤２は、ラップ加工に適した材質で形成されており、底面中央部に取付けられた回転軸３を中心として所定速度で回転駆動されるようになっている。また、定盤２の上面は高精度に平面加工されると共に、砥粒の排出のための溝２ａが縦横に碁盤目状に設けられている。
【００１４】
前記プレート１を定盤２の表面に押しつける押圧具４は回転軸５を中心に回転可能に構成されている。この押圧具４は、油圧シリンダあるいはエアシリンダ等の図示しない加圧手段によって、下方に向けて所定の力で押圧付勢されている。また、この押圧具４は下側に可撓性シート４ａを有し、また、この可撓性シート４ａの直上には流体を溜めるための凹部つまり流体溜６が設けられている。この流体溜６に対しては流体給排装置（図示せず）によってエア等の流体が給排されるようになっている。なお、可撓性シート４ａにはプレート１が密着その他の方法によって取り付けられるようになっている。そして、プレート１は、押圧具４の流体溜６に供給された流体によって、可撓性シート４ａを介し、定盤２に押し付けられるようになっている。なお、このとき、プレート１の上面に加えられる圧力の大きさは、プレート１を用いてウェーハを研磨加工する際に研磨装置によって加えられる圧力の大きさと等しい値に設定される。
【００１５】
また、前記定盤２の中央上にはスラリー供給ノズル（図示せず）が設けられていて、このスラリー供給ノズルからは遊離砥粒を含有したスラリー７がポンプ８によって供給されるようになっている。なお、図１において、符号９はスラリーを受けるドレン受け、符号１０はスラリータンクを指示している。
【００１６】
次に、上記構成からなる本実施形態のプレートの製造装置の動作を図２を参照して説明する。
【００１７】
まず、加工前のプレート１について説明すれば、このプレート１は、図２（ａ）に示すように、その底面にウェーハを保持するウェーハ保持部１ａが形成されている。この加工前のウェーハ保持部１ａの下面（ウェーハ保持面）は単なる平面になっている。但し、加工前のウェーハ保持部１ａの下面は必ずしも平面でなくとも良い。
【００１８】
このプレート１を、押圧具４下側に取り付け、同図（ｂ）に示すように加工を開始すると、プレート１の上面には全域に均一な圧力が作用する一方で、プレート１が下面から受ける力はウェーハ保持部１ａの存在する部分からの反力だけであるため、この上下の力の分布のアンバランスによってプレート１は全体的に変形する。この変形により、加工開始の直後における被加工面の定盤２に対する接触圧はウェーハ保持部１ａの周囲で特に高くなる。
【００１９】
この状態でラップ加工を継続すると、同図（ｃ）に示すように、接触圧の高いウェーハ保持部１ａの周囲のみが重点的に削り取られていき、このラップ加工の進行につれて被加工面の接触圧の不均一は緩和されてゆく。
【００２０】
さらにラップ加工が進行すると、同図（ｄ）に示すように、被加工面の接触圧は均一となり、プレート１の弾性変形も安定する。ここで加工を終了する。
【００２１】
加工後のプレート１のウェーハ保持部１ａの下面は、同図（ｅ）に示すように、凸曲面となる。すなわち、プレート１のウェーハ保持部１ａのウェーハ保持面の表面形状は、ウェーハの研磨の際にプレート１の上面に加える荷重とウェーハからプレート１へ作用する反力とによってプレート１が弾性変形した状態において平面になっている。
【００２２】
したがって、このようなプレート１の各ウェーハ保持部１ａにウェーハを貼付けて、これを下方に配設された研磨布との間で挟持摺擦して研磨するようにすれば、ウェーハ面内の各領域での接触圧を均一に保つことができる。その結果、ウェーハの表面が均一に研磨することができ、ウェーハの平坦性が向上することになる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態では、ウェーハを研磨する際にプレート１に作用する荷重が等分布荷重の場合について説明したが、環状荷重、中心荷重などの他の荷重方法にも適用できる。つまり、ウェーハの研磨装置と同一条件（同一の大きさ、同一の荷重方法）の荷重を加えつつプレートをラップ加工することで、目的とするプレートを製造することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の薄板の研磨加工用のプレートおよびその製造方法によれば、ウェーハを研磨した場合、ウェーハ面内の各領域での研磨圧力が均一となるので、研磨代も均一になり、従来よりも平坦度の高いウェーハを製造することができる。これにより、さらなデバイスの高集積化に対応することが可能となる。しかも、プレートが変形することを前提としており、プレートの剛性は低くてよいので、軽量かつ安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による薄板の研磨装置の全体構成を模式的に示す正面図である。
【図２】図１の研磨装置の作用を説明するための要部正面図である。
【図３】従来技術を示す要部正面図である。
【符号の説明】
１  プレート
１ａ  ウェーハ保持部
２  定盤
２ａ  溝
３  回転軸
４  押圧具
４ａ  可撓性シート
５  回転軸
６  流体溜
７  スラリー
８  ポンプ
９  ドレン受け
１０  スラリータンク
【図１】
0003992307.tif 000002
【図２】
0003992307.tif 000003
【図３】
0003992307.tif 000004