(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と、この弾性体の両面に設けられた円板形状の２枚の非弾性体とからなるテンプレート本体を有しかつ、被研磨物が装填される収納孔が設けられ、前記テンプレート本体は、非加圧状態では厚さが研磨前の平板形状の被研磨物の厚さよりも厚く、加圧状態では厚さが前記収納孔に収納された被研磨物の厚さと同等であることを特徴とする両面研磨用テンプレート。
【請求項２】
上記弾性体は、非弾性体と同一の円板形状であることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨用テンプレート。
【請求項３】
上記被研磨物は、半導体ウェーハであることを特徴とする請求項１または２に記載の両面研磨用テンプレート。
【請求項４】
円板形状を有し圧縮自在に形成され、非研磨時には研磨される平板形状の被研磨物より厚い厚さを有する両面研磨用テンプレートに対して、被研磨物の装填と上下研磨布間への配置をした後、この研磨布により両面研磨用テンプレートを被研磨物と同等の厚さに圧縮しながら、研磨布を回転させ、所定量研磨することを特徴とする両面研磨方法。
【請求項５】
上記被研磨物は、半導体ウェーハであることを特徴とする請求項４に記載の両面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は両面研磨用テンプレートおよびこれを用いた両面研磨方法に係わり、特に被研磨物を高平坦度に研磨できる両面研磨用テンプレートおよびこれを用いた両面研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハを製造するには、多結晶シリコンから例えばチョクラルスキー法により単結晶の半導体インゴットを作り、このインゴットをマルチワイヤソーなどにより所定の厚さにスライシングし、半導体ウェーハを製造する。
【０００３】
この半導体ウェーハの表面に存在する凹凸のソーマークを除去して平滑にし、加工歪みの深さの均一化、ウェーハ内およびウェーハ間の厚さを均一化するためにアルミナ砥粒等を用いたラッピングおよび研磨剤を用いた鏡面研磨工程で平滑で無歪みの鏡面に加工される。
【０００４】
従来の鏡面研磨工程は、図９に示すような両面研磨装置３１を用い、研磨剤を上定盤３２、下定盤３３に各々設けられた上研磨布３４、下研磨布３５間に流し込み、この上研磨布３４、下研磨布３５間に配置されたテンプレート３６に装填された半導体ウェーハＷ１を加圧下で回転、摺り合わせにより半導体ウェーハＷ１の両面を化学的、機械的に研磨し、加工歪層、汚れを除去し半導体ウェーハＷ１を鏡面状に研磨するものである。
【０００５】
従来のテンプレート３６は、テンプレート本体３７とこのテンプレート本体３７に設けられた収納孔３８とからなり、テンプレート本体３７は単層、円板形状、非弾性体からなるガラスエポキシ樹脂製で、その厚さｔｐは、収納孔３８に収納される半導体ウェーハＷ１の厚さｔｗよりも薄い。
【０００６】
従って、上記のようにして半導体ウェーハＷ１をテンプレート３６に装填し、上研磨布３４、下研磨布３５間で加圧研磨すると、図１０（ａ）に示すように、テンプレート本体３７の厚さｔｐが半導体ウェーハＷ１の厚さｔｗよりも薄いで、半導体ウェーハＷ１の一部がテンプレート本体３７から突出するため、上研磨布３４、下研磨布３５を押圧して変形させるため、図１０（ｂ）に示すように、半導体ウェーハＷ１の外周部Ｗ１ｏにかかる加工圧力は中央部Ｗ１ｃに比べて大きくなるため、研磨加工後の半導体ウェーハＷ１は、外周部の厚さが中央部の厚さに比べて薄くなり、平坦度の低下を招いていた。
【０００７】
半導体ウェーハの外周部に生じる面だれを防止する半導体ウェーハの研磨方法として特開平９−２３４６６７号公報に開示された研磨方法があり、この開示の研磨方法は、研磨ブロックを定盤とバッキングパッドとテンプレートとで構成し、バッキングパッドとして研磨クロスよりその圧縮率が大きいものを使用する半導体ウェーハの研磨方法である。
【０００８】
この研磨方法の問題点として、開示の研磨方法は、上定盤にバッキングパッドを取り付け、下定盤に研磨布を設けた片面研磨方法であり、より平坦度に優れ、生産性のよい両面研磨方法ではない点が挙げられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、研磨された半導体ウェーハの外周部の厚さが、中央部の厚さに比べて薄くならず、高平坦度の半導体ウェーハが製造できる両面研磨用テンプレートおよびこれを用いた両面研磨方法が要望されていた。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、研磨された半導体ウェーハの外周部の厚さが、中央部の厚さに比べて薄くならず、高平坦度の半導体ウェーハが製造できる両面研磨用テンプレートおよびこれを用いた両面研磨方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、弾性体と、この弾性体の両面に設けられた円板形状の２枚の非弾性体とからなるテンプレート本体を有しかつ、被研磨物が装填される収納孔が設けられ、前記テンプレート本体は、非加圧状態では厚さが研磨前の平板形状の被研磨物の厚さよりも厚く、加圧状態では厚さが前記収納孔に収納された被研磨物の厚さと同等であることを特徴とする両面研磨用テンプレートであることを要旨としている。
【００１２】
本願請求項２の発明では、上記弾性体は、非弾性体と同一の円板形状であることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨用テンプレートであることを要旨としている。
【００１４】
本願請求項３の発明では、上記被研磨物は、半導体ウェーハであることを特徴とする請求項１または２に記載の両面研磨用テンプレートであることを要旨としている。
【００１５】
本願請求項４の発明では、円板形状を有し圧縮自在に形成され、非研磨時には研磨される平板形状の被研磨物より厚い厚さを有する両面研磨用テンプレートに対して、被研磨物の装填と上下研磨布間への配置をした後、この研磨布により両面研磨用テンプレートを被研磨物と同等の厚さに圧縮しながら、研磨布を回転させ、所定量研磨することを特徴とする両面研磨方法であることを要旨としている。
【００１６】
本願請求項５の発明では、上記被研磨物は、半導体ウェーハであることを特徴とする請求項４に記載の両面研磨方法であることを要旨としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる両面研磨用テンプレートおよびこれを用いた両面研磨方法の実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は本発明に係わるテンプレートを一部切欠して示す斜視図である。
【００１９】
このテンプレート１は、円板形状の弾性体２と、この弾性体２と同一の大きさをなし、弾性体２の両面に設けられた円板形状の２枚の非弾性体３ａ、３ｂとで３層構造に形成されたテンプレート本体４に複数個、例えば３個の被研磨物用の収納孔５を有している。テンプレート本体４は厚さＴｐを有し、非研磨（不使用）時研磨される平板形状の被研磨物、例えば半導体ウェーハＷの研磨前の厚さＴＷ１よりも厚く形成されている。
【００２０】
弾性体２は、平板形状であることが好ましく、複数個から構成されていても良い。材質としては、発泡ウレタン、ＳＵＳあるいは研磨布と同じ材質であることが好ましく、弾性体２の厚さは研磨取代の範囲で弾性変形する程度が好ましいが、この弾性体２の両面に設けられる非弾性体３ａ、３ｂの厚さの関係でそれ以下の厚さであってもよい。
【００２１】
非弾性体３ａ、３ｂは、一般にテンプレートの部材として用いられているガラスエポキシ樹脂、ＳＵＳのような剛性を有し、非弾性部材で形成され、その２枚の非弾性体３ａ、３ｂの厚さ（２枚の和）は研磨半導体ウェーハの厚さと、弾性体２が弾性領域内で圧縮されたときの最も薄くなるときの厚さとの差であるのが好ましい。
【００２２】
テンプレート本体４は、弾性体２および非弾性体３ａ、３ｂを所定の形状に加工した後に貼り合せるか、貼り合せた後に所定の形状に切断するかにより形成されており、弾性体２は非弾性体３ａ、３ｂと同一の円板形状であるので、テンプレートは全体に亘って均一な弾性を有し、確実に研磨布を均一な平面状態にすることができる。
【００２３】
また、テンプレート本体４の外周部には全周に亘り研磨装置に設けられた駆動歯車と内歯車に噛合する歯部６が形成されている。
【００２４】
なお、上記テンプレート１は、弾性体２と非弾性体３ａ、３ｂとを全面に亘って接触するようにして形成されているが、図２に示すように、テンプレート７は、弾性体８を非弾性体９ａ、９ｂに形成された収納孔１０の周囲を囲繞するように収納孔１０の周囲のみに設けたものであってもよい。この場合には、必要に応じてテンプレートの圧縮状態を変えることができ、応用範囲の広いテンプレートを得ることができる。
【００２５】
次に本発明に係わるテンプレートを用いた半導体ウェーハの両面研磨方法について説明する。
【００２６】
はじめに半導体ウェーハの両面研磨に用いられる両面研磨装置について説明する。
【００２７】
図３に示すように、両面研磨装置１１は、テンプレート１に装填された半導体ウェーハＷが載置される下研磨布１２と、この下研磨布１２が取り付けられる下定盤１３を有し、この下定盤１３は中央に円形の開口部が形成された円盤体で、その下面にはこれを連続して下方に延びる肉厚円筒状の支柱１４が設けられている。この支柱１４はこの両面研磨装置１１の本体フレーム（図示せず）に固定されている。
【００２８】
また、支柱１４には回転軸１５が挿入され、さらに、この回転軸１５の上端部には、駆動歯車１６が下定盤１３の上面と略同一水平位置になるように設けられている。そして、この回転軸１５は、その下方で駆動装置（図示せず）に連結され、回転自在になっている。さらに、下定盤１３の外側には、この下定盤１３を環状に被う薄肉円筒状の外側構体１７が、駆動歯車１６と共通軸線を有するようにして設けられている。
【００２９】
この外側構体１７はその上端内縁に内周フランジ１８を有し、この内周フランジ１８の内周面に沿い駆動歯車１６に対向した内歯車１９が形成されている。
【００３０】
駆動歯車１６と内歯車１９との間に複数枚配置され、その外周に形成された歯部６は駆動歯車１６および内歯車１９にそれぞれ噛合されている。そして、この噛合により、テンプレート１はそれぞれ駆動歯車１６および内歯車１９に対して遊星歯車として動作し、回転軸１５の回転駆動により、テンプレート１は自転しながら公転するようになっている。
【００３１】
また、半導体ウェーハＷの上面には、上定盤２０に取り付けられた上研磨布２１が摺接自在となるように設けられている。この上定盤２０はその中央に下定盤１３の開口部と同形の開口部を有し、その外径が下定盤１３と略等しい肉厚円盤体であり、駆動装置（図示せず）に連結されることにより、上定盤２０は、駆動歯車１６の軸線と同じくして回転されるものである。
【００３２】
上記のような両面研磨装置１１を用いて半導体ウェーハＷを両面研磨するには、最初に図１および図４に示すように、テンプレート１の各収納孔５に半導体ウェーハＷを収納して、半導体ウェーハＷをテンプレート１に装填する。
【００３３】
しかる後、さらに半導体ウェーハＷが装填されたテンプレート１を図３に示すような両面研磨装置１１に取り付ける。または、テンプレート１を両面研磨装置１１に取り付けた後、テンプレート１の各収納孔５に半導体ウェーハを収納してもよい。
【００３４】
このテンプレート１の両面研磨装置１１の取り付けは、テンプレート１を下研磨布１２上に載置して、上部より上研磨布２１を半導体ウェーハＷの上面に当接するように設置する。このとき、図４に示すように、テンプレート本体４は、その厚さＴｐ１が半導体ウェーハＷの研磨前の厚さＴＷ１よりも厚く形成されているので、非弾性体３ａと上研磨布２１は接触するが、半導体ウェーハＷと上研磨布２１は接触せず、半導体ウェーハＷと上研磨布２１間には間隙ｇが形成される。
【００３５】
次に、図３に示すように、研磨剤を半導体ウェーハＷの上下表面に注入しながら駆動歯車１６を図中矢印方向に回転させ、テンプレート１を駆動歯車１６と反対方向に回転させる。この回転により、半導体ウェーハＷは下研磨布１２上で遊星軌道を描きながら、その下表面が下研磨布１２の上面に擦られて研磨される。さらに、上定盤２０を駆動歯車１６と逆方向に回転させることにより、半導体ウェーハＷの上表面が上研磨布２１の下面に擦られて研磨される。
【００３６】
この研磨工程中においては、図５に示すように、上定盤２０およびこの上定盤２０の設けられた上研磨布２１が降下し、テンプレート１およびこのテンプレート１に装填された半導体ウェーハＷは、上研磨布２１および下研磨布１２間で押圧される。テンプレート１は弾性体２が圧縮されるので、テンプレート１全体の厚みＴＰ１が減少して厚みはＴＰ２となり、研磨工程中、テンプレート１厚みＴＰ２は、常に研磨される半導体ウェーハＷの研磨中の厚さＴＷ２と同じ厚さになる。
【００３７】
従って、半導体ウェーハＷは、その両面が全面（全域）に亘って均一状態で上研磨布２１および下研磨布１２に当接する。
【００３８】
さらに、図６（ａ）に示すように、研磨工程中、半導体ウェーハＷは上研磨布２１、下研磨布１２により、両面から全面均一に押圧されており、図６（ｂ）に示すように、上研磨布２１、下研磨布１２は、半導体ウェーハＷに均一の加工圧力をかける。このため、研磨される半導体ウェーハＷには、従来のように半導体ウェーハの外周部が中央部に比べて多く研磨され厚さが薄くなり、半導体ウェーハ全体の平坦度が低下することもなく、全体が高平坦度の半導体ウェーハを製造することができる。
【００３９】
なお、半導体ウェーハの加工に用いられる本発明に係わるテンプレートを研磨に用いた例で説明したが、本発明に係わるテンプレートをラッピングに用いることも可能である。
【００４０】
このラッピングは上述研磨に用いたと同様に半導体ウェーハが装填されたテンプレートを平行に保ち、上ラップ定盤、下ラップ定盤の間に置き、上ラップ定盤、下ラップ定盤と半導体ウェーハに流し込み加圧下で回転、摺り合わせにより半導体ウェーハ両面をラッピングする。この場合にも、上述研磨に用いたと同様に高平坦度の半導体ウェーハを製造することができる。
【００４１】
【実施例】
図１に示すような本発明に係わるテンプレート、および図３に示すような研磨装置を用いて、直径８インチのシリコンウェーハを研磨し、研磨工程中の加工圧力と研磨後のシリコンウェーハの厚さを測定し、図７および図８に示すような結果を得た。
【００４２】
（結果）
▲１▼  図７に示すように、実施例はシリコンウェーハの全面に亘り、均一に加工圧力がかかっていることがわかった。これに対して、従来例は外周部に大きな加工圧力がかかっていることがわかった。
【００４３】
▲２▼  図８に示すように、実施例はシリコンウェーハの全面に亘り、均一な厚さを有していることがわかった。これに対して、従来例は外周部が中央部に比べて薄いことがわかった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に係わる両面研磨用テンプレートおよびこれを用いた両面研磨方法によれば、研磨された半導体ウェーハの外周部の厚さが、中央部の厚さに比べて薄くならず、高平坦度の半導体ウェーハが製造できる両面研磨用テンプレートおよびこれを用いた両面研磨方法を提供することができる。
【００４５】
すなわち、弾性体と、この弾性体の両面に設けられた２枚の平板形状の非弾性体とからなるテンプレート本体を有し、このテンプレート本体は、その厚さが非研磨時には研磨される平板形状の被研磨物の厚さよりも厚く、研磨時には研磨中の被研磨物と同等の厚さになり、かつ被研磨物が装填される収納孔を有する両面研磨用テンプレートであるので、研磨される半導体ウェーハには、従来のように半導体ウェーハの外周部が中央部に比べて多く研磨され厚さが薄くなり、半導体ウェーハ全体の平坦度が低下することもなく、全体が高平坦度の半導体ウェーハを製造することができる。
【００４６】
また、弾性体は、非弾性体と同一の円板形状であるので、テンプレート全体に亘って均一な弾性を有し、確実に研磨布を均一な平面状態にすることができ、半導体ウェーハを高平坦に研磨することができる。
【００４７】
また、弾性体は、収納孔を囲繞するように収納孔の周囲にのみ設けたので、必要に応じてテンプレートの圧縮状態を変えることができ、応用範囲の広いテンプレートを提供することができる。
【００４８】
また、被研磨物は、半導体ウェーハであるので、高平坦度の半導体ウェーハを製造することができる。
【００４９】
また、円板形状を有し圧縮自在に形成され、非研磨時には研磨される平板形状の被研磨物より厚い厚さを有する両面研磨用テンプレートに対し、被研磨物の装填と上下研磨布間への配置をした後、この研磨布により両面研磨用テンプレートを被研磨物と同等の厚さに圧縮しながら、研磨布を回転させ、所定量研磨する両面研磨方法であるので、研磨される半導体ウェーハには、従来のように半導体ウェーハの外周部が中央部に比べて多く研磨され厚さが薄くなり、半導体ウェーハ全体の平坦度が低下することもなく、全体が高平坦度の半導体ウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるテンプレートを一部切欠して示す斜視図。
【図２】本発明に係わるテンプレートの他に実施形態の断面図。
【図３】本発明に係わる両面研磨方法に用いられる研磨装置の説明図。
【図４】本発明に係わるテンプレートの使用状態を示す説明図。
【図５】本発明に係わるテンプレートの使用状態を示す説明図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は本発明に係わるテンプレートの使用状態およびその加工圧力状態を示す説明図。
【図７】本発明に係わるテンプレートを用いて研磨試験を行ったときの結果図。
【図８】本発明に係わるテンプレートを用いて研磨試験を行ったときの結果図。
【図９】従来のテンプレートの使用状態を示す説明図。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は従来のテンプレートの使用状態およびその加工圧力状態を示す説明図。
【符号の説明】
１  テンプレート
２  弾性体
３ａ  非弾性体
３ｂ  非弾性体
４  テンプレート本体
５  収納孔
６  歯部
７  テンプレート
８  弾性体
９ａ  非弾性体
９ｂ  非弾性体
１０  収納孔
１１  両面研磨装置
１２  下研磨布
１３  下定盤
１４  支柱
１５  回転軸
１６  駆動歯車
１７  外側構体
１８  内周フランジ
１９  内歯車
２０  上定盤
２１  上研磨布
Ｗ  半導体ウェーハ
Ｔｐ１  非研磨時のテンプレートの厚さ
Ｔｐ２  研磨加工中のテンプレートの厚さ
ＴＷ１  研磨前の半導体ウェーハの厚さ
ＴＷ２  半導体ウェーハＷの研磨中の厚さ
ｇ  間隙
【図１】
0004290295.tif 000002
【図２】
0004290295.tif 000003
【図３】
0004290295.tif 000004
【図４】
0004290295.tif 000005
【図５】
0004290295.tif 000006
【図６】
0004290295.tif 000007
【図７】
0004290295.tif 000008
【図８】
0004290295.tif 000009
【図９】
0004290295.tif 000010
【図１０】
0004290295.tif 000011