(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状のキャリヤプレートの保持面にウェーハを保持させ、該キャリヤプレートを、ウェーハの保持された前記保持面を下にして研磨定盤の研磨面の上に載せ、前記キャリヤプレートを上方から押圧するトップリングで押圧して、前記ウェーハの被研磨面と前記研磨面とを圧接させると共に、前記トップリングと前記研磨定盤とを相対的に運動させ、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨方法において、
前記キャリアプレートの保持面をウェーハに当接させ、キャリヤプレート内に設けられて前記保持面から前記ウェーハに臨む真空減圧用通気部の接続口に真空装置から延びる吸引口を接続して真空減圧用通気部内を真空減圧してウェーハを保持面に真空吸着によって保持した後、前記真空装置と前記真空減圧用通気部との接続を解除すると共に、弁部により前記真空減圧用通気部内を真空減圧状態に維持してウェーハを保持面に保持させることを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項２】
前記ウェーハをキャリヤプレートで真空吸着によって保持する際には、仮置き面上に載置された前記ウェーハを、前記キャリヤプレートを介して押圧しつつ前記真空減圧用通気部を真空減圧することを特徴とする請求項１記載のウェーハの研磨方法。
【請求項３】
ウェーハが保持される保持面を有する円板状のキャリヤプレートと、ウェーハを研磨する研磨面を有する研磨定盤と、ウェーハの保持された前記保持面を下にして前記研磨面に載せられた前記キャリヤプレートを上方から押圧し、前記ウェーハの被研磨面と前記研磨面とを圧接させるトップリングとを備え、前記トップリングと前記研磨定盤とを相対的に運動させ、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨装置において、前記キャリヤプレートは、真空吸着によって前記ウェーハを保持するものであり、前記保持面に設けられた多数の吸着孔と、該吸着孔に連通するように内部に設けられると共に別体の真空装置と連通するための接続口を有する通気路と、該通気路に設けられて内部の真空減圧を維持するように閉じる弁部とから成る真空減圧用通気部を備えることを特徴とするウェーハの研磨装置。
【請求項４】
前記弁部が、仮置き面上に載置された前記ウェーハを、真空吸着するため、前記キャリヤプレートを介して押圧した際には開き、その押圧が解除された際には閉じることを特徴とする請求項３記載のウェーハの研磨装置。
【請求項５】
前記キャリヤプレートの前記保持面には、前記ウェーハの横滑りを防止するテンプレートが設けられていることを特徴とする請求項３及び４記載のウェーハの研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハの研磨方法およびウェーハの研磨装置に関し、さらに詳細には、ウェーハが保持される保持面を有する円板状のキャリヤプレートにウェーハを保持させ、該キャリヤプレートを、ウェーハの保持された前記保持面を下にして、ウェーハを研磨する研磨定盤の研磨面の上に載せ、該研磨定盤の研磨面に載せられた前記キャリヤプレートを上方から押圧するトップリングで、前記ウェーハの被研磨面と前記研磨面とを圧接させると共に、前記トップリングと前記研磨定盤とを相対的に運動させることで、前記被研磨面と前記研磨面とを相対的に運動させ、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨方法、及びその方法に用いるウェーハの研磨装置に関する。
【０００２】
高精度な研磨が求められるウェーハの代表例として、携帯電話機等の通信機器に用いられるデバイスを製造するためのウェーハ、或いは半導体装置用のシリコンウェーハ等、情報関連技術用のウェーハがある。なお、シリコンウェーハの研磨には、シリコンウェーハ自体を製造するためのものと、そのウェーハ表面にデバイスを形成する過程での堆積形成された層間絶縁膜や金属配線等を平坦に研磨するものが含まれる。
このウェーハにかかる研磨の分野では、情報関連技術の進歩、例えば半導体装置における急速な高集積化の進展に伴い、研磨精度の要求が益々高くなってきている。
また、シリコンウェーハは大型化が進行しており、その大型化に対応すると共に、研磨精度を一段と向上させることが要請されている。
【０００３】
情報関連技術用のウェーハ（以下、単に「ウェーハ」と記す）の表面（被研磨面）を鏡面に研磨する研磨装置では、例えば、複数のウェーハが、円板状のキャリヤプレートの一面である保持面に貼付（接着）されることで保持され、そのキャリヤプレートに接着された複数のウェーハを単位として研磨がなされる。このようにキャリヤプレートを介在することで、複数のウェーハを研磨装置に対してまとめて供給・排出できるなど、生産効率を向上できると共に、ウェーハを好適に保持できるため研磨精度を向上できる等の利点がある。
【０００４】
【従来の技術】
従来から、ウェーハをキャリヤプレートの保持面に保持させる（張り付ける）には、一般的に、ワックスを用いた接着が行われている。つまり、ウェーハの保持手段としては、ウェーハの被保持面に接着剤であるワックスを塗布して、キャリヤプレートの保持面に貼り付ける方法がある。
また、他のウェーハの保持手段としては、水張り用の湿式発泡ウレタン等から成るバッキング材をキャリヤプレートの一面に貼って保持面とし、水の表面張力を利用して保持面にウェーハを張り付ける方法がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の接着を用いた保持方法では、製造設備として、接着機、プレート洗浄機等を要し、消耗部材として、ワックス、洗浄用の薬液を要する。従って、イニシャルコスト及びランニングコストが高くなってしまう。このため、ウェーハを、低コストで効率よく研磨し、製造することができないという課題があった。なお、接着の際に気泡が保持面とウェーハの間に残ると、高い研磨精度を得ることができない。
これに対し、ワックスを用いない方法（ノーワックス方式）である前述した水張りによれば、製造コストを低減することは可能であるが、ウェーハの保持にかかる安定性がなく、品質の高いウェーハを得ることができないという課題があった。すなわち、バッキング材やテンプレート自体のバラツキや、バッキング材やテンプレートの使用による劣化（寿命）によるバラツキが、ウェーハの研磨精度に影響し、均一な研磨精度を得ることが難しかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、品質の高いウェーハを、低コストで効率よく研磨し、製造することが可能なウェーハの研磨方法及びウェーハの研磨装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るウェーハの研磨方法は、円板状のキャリヤプレートの保持面にウェーハを保持させ、該キャリヤプレートを、ウェーハの保持された前記保持面を下にして研磨定盤の研磨面の上に載せ、前記キャリヤプレートを上方から押圧するトップリングで押圧して、前記ウェーハの被研磨面と前記研磨面とを圧接させると共に、前記トップリングと前記研磨定盤とを相対的に運動させ、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨方法において、前記キャリアプレートの保持面をウェーハに当接させ、キャリヤプレート内に設けられて前記保持面から前記ウェーハに臨む真空減圧用通気部の接続口に真空装置から延びる吸引口を接続して真空減圧用通気部内を真空減圧してウェーハを保持面に真空吸着によって保持した後、前記真空装置と前記真空減圧用通気部との接続を解除すると共に、弁部により前記真空減圧用通気部内を真空減圧状態に維持してウェーハを保持面に保持させることを特徴とする。
【０００８】
また、前記ウェーハをキャリヤプレートで真空吸着によって保持する際には、仮置き面上に載置された前記ウェーハを、前記キャリヤプレートを介して押圧しつつ前記真空減圧用通気部を真空減圧することで、ウェーハを好適に保持できる。
【０００９】
また、本発明は、ウェーハが保持される保持面を有する円板状のキャリヤプレートと、ウェーハを研磨する研磨面を有する研磨定盤と、ウェーハの保持された前記保持面を下にして前記研磨面に載せられた前記キャリヤプレートを上方から押圧し、前記ウェーハの被研磨面と前記研磨面とを圧接させるトップリングとを備え、前記トップリングと前記研磨定盤とを相対的に運動させ、前記被研磨面を研磨するウェーハの研磨装置において、前記キャリヤプレートは、真空吸着によって前記ウェーハを保持するものであり、前記保持面に設けられた多数の吸着孔と、該吸着孔に連通するように内部に設けられると共に別体の真空装置と連通するための接続口を有する通気路と、該通気路に設けられて内部の真空減圧を維持するように閉じる弁部とから成る真空減圧用通気部を備えることを特徴とするウェーハの研磨装置にもある。
【００１０】
また、前記弁部が、仮置き面上に載置された前記ウェーハを、真空吸着するため、前記キャリヤプレートを介して押圧した際には開き、その押圧が解除された際には閉じることで、ウェーハを好適に保持できる。
【００１１】
また、前記キャリヤプレートの前記保持面には、前記ウェーハの横滑りを防止するテンプレートが設けられていることで、ウェーハの横滑りによる損傷等を好適に防止することができ、研磨の安定性及び信頼性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るウェーハの研磨装置の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられるキャリヤプレートの一実施例を説明する断面図である。また、図２は、図１の実施例の逆止弁を説明する断面図である。また、図３は、図１の実施例を説明する一部破断平面図である。なお、本実施例は、情報関連技術用のウェーハ（以下、「ウェーハ」という）を鏡面に研磨する装置であって、高い研磨精度を要求される分野にかかる装置である。
【００１３】
２０はキャリヤプレートであり、全体的には均一厚さの円板状に形成されており、ウェーハ１０が保持される保持面２２を、一面として有する。
このキャリヤプレート２０の本体部２１は、高剛性、高ヤング率材質であるセラミックスの板等によって形成されているとよい。なお、キャリヤプレートの保持板２１を形成するセラミックスとしては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等、公知の高剛性を有する材質を適宜選択して用いればよい。
【００１４】
そして、本実施例のキャリヤプレート２０は、真空吸着によってウェーハ１０を保持するものであり、保持面２２に設けられた多数の吸着孔２５と、その吸着孔２５に連通するように内部に設けられると共に別体の真空装置１８と連通するための接続口２７を有する通気路２６と、その通気路２６に設けられて内部の真空減圧を維持するように閉じる弁部（本実施例では後述する逆止弁４０）とから成る真空減圧用通気部２４を備える。すなわち、真空減圧用通気部２４は、キャリヤプレート２０内に設けられて保持面２２からウェーハ１０に臨む形態の一例として形成されている。
この真空減圧用通気部２４を減圧すると共に、その真空減圧状態を維持することによって、ウェーハ１０を、キャリヤプレート２０の保持面２２に、真空吸着によって保持させることができる。
【００１５】
次に、真空減圧用通気部２４について、さらに詳細に説明する。
多数の吸着孔２５は、ウェーハ１０の研磨に影響を与えないように、所定の直径以下に穿設された細孔であり、適宜の数が、ウェーハ１０の面の直径に対応して均一な間隔に配設されている。吸着孔２５の上部２５ａは、通気性を向上させるため、直径が大きくなっており、通気路２６の一部ということもできる。また、この吸着孔２５は、本実施例では、セラミックス等によって設けられたキャリヤプレートの本体部２１に上下に貫通するように形成されている。
【００１６】
また、通気路２６は、吸着孔２５と接続口２７との間に設けられた空間ということができる。本実施例では、ウェーハ１０の被吸着面１１に対応する部位であってキャリヤプレートの本体部２１の上面（保持面２２とは反対の面）２１ａと裏板２８の下面である内面２８ａとの間に形成された小室２６ａと、連通溝２１ｂと、図２に示す逆止弁４０の内部に形成された通路空間とによって通気路２６が構成されている。
なお、裏板２８は、キャリヤプレートの本体部２１のように高剛性、高ヤング率材質であることを要せず、例えば、加工し易く耐蝕性に富む塩化ビニール板等で形成してもよい。なお、キャリヤプレートの本体部２１と裏板２８は、図示しないネジによって固定され、’Ｏ’−リング４５を介して気密され一体化されている。
【００１７】
逆止弁４０は、仮置き面上に載置されたウェーハ１０を、真空吸着するため、キャリヤプレート２０を介して押圧した際には開き、その押圧が解除された際には閉じることを特徴とする弁部の一実施例であり、詳細を図２に基づいて説明する。
この逆止弁４０は、弁本体４１、可動弁体４２、シールリング４３、及びバネ部材４４等から構成されている。また、本実施例では、キャリヤプレート２０の裏面（保持面２２とは反対の面）であって、裏板２８の中央部に嵌まり、通気路２６に連通している。なお、この逆止弁４０は、通気路２６の中に適宜設けられていればよく、設置される位置は特に限定されるものではない。
【００１８】
弁本体４１は、中央に可動弁体４２が入る中空部を有し、該中空部の内面の上下方向における中途部には、下方に面すると共に斜面状に拡径してリング状のシール面となる下面段部４１ａが設けられている。そして、全体としては円形に設けられ、本実施例ではボルト４６によって、シール材（’Ｏ’−リング４５等）を介して気密状態にキャリヤプレートの本体部２１及び裏板２８に固定されている。
【００１９】
また、可動弁体４２は、下面段部４１ａに対応し、上方に面すると共に斜面状に拡径してリング状のシール面となる上面段部４２ａを備えており、全体としては円形に設けられている。そして、弁本体４１の中空部内に、所定の範囲で上下方向（保持面２２に直交する方向）に移動可能に挿入されている。この可動弁体４２が上方へ移動して、上面段部４２ａが下面段部４１ａに接近することで、その両面に挟まれたシールリング４３を介し、通気路２６の吸着孔２５側と接続口２７との間に係る通気を不能にする。つまり、気密することができる。
なお、４１ｂは弁本体の通路であり、４２ｂは可動弁体の通路である。弁本体の通路４１ｂは、逆止弁４０が開く際、連通溝２１ｂと可動弁体の通路４２ｂとを連通する。また、可動弁体の通路４２ｂは、弁本体の通路４１ｂと接続口２７とを連通する。
【００２０】
なお、シールリング４３としては、例えば、弾性部材である合成ゴム材から成る’Ｏ’−リングを用いることができるが、これに限定されることはなく、気密作用を奏するものであれば、その材質や断面形状等は適宜選択的に設定すればよい。
また、この逆止弁４０によれば、常時は、スプリングコイル等のバネ部材４４によって、可動弁体４２が上方へ付勢されるため、通気路２６は気密状態にある。
そして、そのバネ部材４４の付勢力に抗して、可動弁体４２が下方へ移動された場合には、通気路２６が連通する。そのように連通された状態でウェーハ１０の真空吸着がなされる。
【００２１】
また、本実施例では、可動弁体４２の中央上端に接続口２７が開口されている。
この接続口２７に、別体の真空装置１８から延びる吸引口（図示せず）を圧接するなどして接続した状態で、その真空装置１８によって通気路２６の内部（キャリヤプレート２０内）を真空減圧する。
これによれば、ウェーハ１０を仮置き面上に押えつけつつ保持する工程となる。すなわち、仮置き面上に載置されたウェーハ１０を、キャリヤプレート２０を介して押圧しつつ真空減圧用通気部２４を真空減圧することになり、ウェーハ１０を保持面２２へ、真空吸着によって安定的に保持させることができる。
そして、前記吸引口の圧接を解除すると、前述したようにバネ部材４４の作用で逆止弁４０が自動的に閉じる。これによって真空吸着の状態が好適に維持されるようになる。なお、可動弁体４２が移動することを阻止するロック機構を設け、逆止弁４０が閉じた状態を確実に保持するようにしてもよい。
【００２２】
別言すれば、吸着孔２５を塞ぐように保持面２２に当接してその吸着孔２５を閉じるウェーハ１０、及び逆止弁４０によって、通気路２６を真空状態に維持するする閉回路が構成される。すなわち、その閉回路がキャリヤプレート２０内に好適に構成されるため、キャリヤプレート２０によってウェーハ１０を好適に真空吸着できる。
本実施例では、ウェーハ１０を直接キャリヤプレート２０で保持することになり、キャリヤプレート２０の精度が直接ウェーハ１０の研磨精度に反映することになる。これによれば、前述した水張り方式の場合のようにバッキング材を用いることがないため、安定的な高い研磨精度を得ることができる。
【００２３】
また、図１に示すように、２９はテンプレートであり、キャリヤプレート２０の保持面２２に固定されている。テンプレート２９の固定（装着）方法は、接着等の公知の方法で適宜行えばよい。このテンプレート２９の各孔内２９ａへは、ウェーハ１０が遊嵌状態に入る。これによれば、ウェーハ１０の横滑りによる損傷等を好適に防止することができ、研磨の安定性及び信頼性を向上させることができる。なお、真空吸着が安定的に信頼性高くなされれば、テンプレート２９を装着する必要はない。
【００２４】
次に図４及び図５に基づいて、以上の構成からなるキャリヤプレート２０が用いられるウェーハの研磨装置の全体構造について説明する。図４は平面図であり、図５は正面図である。
このウェーハの研磨装置は、ウェーハ１０の被研磨面１１を研磨面１６に圧接させ、トップリング３０（被研磨面１１）と研磨定盤１５（研磨面１６）とを相対的に運動させて、その被研磨面１１を鏡面に研磨するポリシング装置である。
また、この実施例は、いわゆるバッチ式のウェーハの研磨装置であり、複数のウェーハ１０を同時に効率良く研磨することができる。
【００２５】
１５は研磨定盤であり、ウェーハ１０を研磨する研磨面１６を有する。その研磨面１６に、キャリヤプレート２０が、ウェーハ１０の保持された保持面２２を下にして載せられる。
また、この研磨定盤１５は、回転駆動装置５０によって軸心５１を中心に回転（自転運動）される。
また、研磨面１６は、通常、定盤の上に研磨布が貼付されて設けられる。
【００２６】
３０はトップリングであり、ウェーハ１０の保持された保持面２２を下にして研磨定盤１５の研磨面１６に載せられたキャリヤプレート２０を上方から押圧し、ウェーハ１０の被研磨面１１と研磨面とを圧接させる。また、このトップリング３０は軸心を中心に回転（自転）自在に設けられている。
トップリング３０の本体にはウエイト（錘）が積層されており、キャリヤプレート２０を介してウェーハ１０を所定の圧力で研磨定盤１５へ押圧する。このウエイト３２としては、例えば、鉛板の錘が採用される。
なお、荷重をかける加圧手段としては、これに限定されることなく、シリンダ装置による流体圧等を利用することも可能である。
【００２７】
また、トップリング３０は、上下動機構５２によって研磨面１６に対して接離動可能に設けられている。
５４はセンターローラであり、研磨定盤１５の中央に、軸心５５を中心に回転自在に設けられている。
５６はガイドローラであり、研磨定盤１５の周辺に所定間隔をおいて複数個が回転自在に配設されている。このガイドローラ５６は、ウェーハ１０を保持面２２に貼り付けて研磨定盤１５上に載せられたキャリヤプレート２０を、センターローラ５４との間で挟持する位置、及びその挟持を解除してフリーとする位置との間で移動するように設けられている。
【００２８】
このウェーハの研磨装置の使用方法は、先ず、研磨定盤１５上のキャリヤプレート２０供給位置に対して研磨定盤１５回転方向の最遠のガイドローラ５６を、キャリヤプレート２０の挟持位置に移動する。そして、前記供給位置に供給されたキャリヤプレート２０を、研磨定盤１５の回転によりセンターローラ５４と前記最遠のガイドローラ５６との間で挟持する位置まで搬送する。次いで、同様に最遠から２番目のガイドローラ５６とセンターローラ５４との間でキャリヤプレート２０を挟持するというように、他のキャリヤプレート２０を順次セットする。
【００２９】
そして、キャリヤプレート２０を介して複数のウェーハ１０を、トップリング３０によって研磨定盤１５へ押圧しつつ、その研磨定盤１５を回転させてウェーハ１０の研磨を行う。キャリヤプレート２０は、センターローラ５４とガイドローラ５６とによって受け止められているため、研磨定盤１５の中心と周辺の周速の差によって自転させられる。これにより、多数のウェーハ１０を当時に均等に研磨できる。
【００３０】
そして、この研磨工程では、被研磨面１１と研磨面１６とが磨り合わせられる部分に、研磨剤（研磨加工液）が供給される。この研磨剤は、微細な砥粒、及びウェーハ１０を適度に侵蝕し得る薬液を含み、両者の作用によってウェーハ１０の被研磨面１１を高精度に鏡面に研磨することができる。
なお、本発明が適用されるウェーハの研磨装置は、以上に説明したものに限定されるものではなく、例えば、トップリング３０に、キャリヤプレート２０を強制的に回転させる回転駆動機構が設けられたものであっても良いのは勿論である。
【００３１】
また、本発明は以上に説明した実施例の逆止弁４０に限定されるものではなく、他の気密機能を有する弁部を適宜選択的に用いることができるのは勿論である。
例えば、簡易的な方法としては、各種スポーツで用いられるボールのへそと同等の原理で、弾性部材に孔を空けたもの等を利用することも可能である。
【００３２】
また、本発明は以上に説明したようなキャリヤプレート２０の本体部２１に設けられた保持面２２で直接ウェーハ１０に当接して保持するものに限定されるものではない。すなわち、保持面２２上に、軟質材から成る一種の保護層を設け、その保護層から成る面をウェーハ１０との接触面（当接面）とし、ウェーハ１０裏面の保護をするようにしてもよい。なお、ウェーハ１０の裏面を保護するには、その裏面に保護層を設けてもよいのは勿論である。
【００３３】
また、以上に説明したウェーハの研磨装置によれば、情報関連技術用ウェーハの他にウェーハ状のワーク（例えばガラス薄板材、水晶等の硬脆性薄板材の表面）を研磨する装置としても好適に利用できるのは勿論である。
また、以上に説明した実施例は、いわゆるバッチ式の装置であるが、本発明はこれに限定されることはなく、一枚ずつウェーハをキャリヤプレートに保持して研磨するいわゆる枚葉式の装置にも応用可能である。これによれば、ウェーハの大径化に好適に対応できる。
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内でさらに多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、キャリヤプレート内に設けられて保持面からウェーハに臨む真空減圧用通気部を、真空減圧すると共に、その真空減圧状態を維持することによって、ウェーハを前記保持面に真空吸着によって保持させることができる。
このため、従来の接着による場合よりも容易にウェーハを保持することができ、従来の水張りの場合よりもウェーハを安定的に保持できる。
従って、品質の高いウェーハを、低コストで効率よく研磨し、製造することができるという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェーハの研磨装置に用いられるキャリヤプレートの一実施例を説明する断面図である。
【図２】図１の実施例の逆止弁を説明する断面図である。
【図３】図１の実施例を説明する一部破断平面図である。
【図４】図１の実施例が用いられる装置全体の一実施例を説明する平面図である。
【図５】図３の実施例の正面図である。
【符号の説明】
１０  ウェーハ
１１  被研磨面
１５  研磨定盤
１６  研磨面
１８  真空装置
２０  キャリヤプレート
２１  本体部
２２  保持面
２４  真空減圧用通気部
２５  吸着孔
２６  通気路
２７  接続口
２８  裏板
２９  テンプレート
３０  トップリング
４０  逆止弁
４１  弁本体
４２  可動弁体
４３  シールリング
４４  バネ部材
【図１】
0004339494.tif 000002
【図２】
0004339494.tif 000003
【図３】
0004339494.tif 000004
【図４】
0004339494.tif 000005
【図５】
0004339494.tif 000006