(57)【要約】【課題】研磨液を半導体基板と研磨布との間に効率よく供給でき、研磨後の厚さ精度の向上を図った半導体基板の研磨方法を提供する。【解決手段】表面に研磨布２を貼り付けられた定盤３と、下面に複数の半導体基板４を貼り付けられた研磨用貼付プレート５とを、研磨布２と半導体基板４の表面とが接するように向き合わせ、研磨布２上に研磨液Ｌを供給し、研磨用貼付プレート５に圧力を加えながら、定盤３と研磨用貼付プレート５とを相対運動させて半導体基板４の表面を研磨する半導体基板の研磨方法において、研磨布２に研磨液Ｌを供給する直前に、研磨布２を半導体基板４の研磨面より下方に凹ませ、研磨布２に生じる凹み部１３に研磨液Ｌを供給する。【選択図】図１
2009166185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に研磨布を貼り付けた定盤と、下面に複数の半導体基板を貼り付けた研磨用貼付プレートとを、上記研磨布と上記半導体基板の表面とが接するように向き合わせ、上記研磨布上に研磨液を供給し、上記研磨用貼付プレートに圧力を加えながら、上記定盤と上記研磨用貼付プレートとを相対運動させて上記半導体基板の表面を研磨する半導体基板の研磨方法において、
上記研磨布に上記研磨液を供給する直前に、上記研磨布を上記半導体基板の研磨面より下方に凹ませ、上記研磨布に生じる凹み部に上記研磨液を供給することを特徴とする半導体基板の研磨方法。
【請求項２】
上記研磨布の凹み部は、圧縮機構により上記研磨布を加圧して形成される請求項１記載の半導体基板の研磨方法。
【請求項３】
上記定盤を円柱形に形成し、その定盤の半径方向に沿って上記圧縮機構を配置し、上記定盤の回転方向に対して上記圧縮機構より下流側３０度以内で上記研磨液の供給を行う請求項２記載の半導体基板の研磨方法。
【請求項４】
表面に研磨布を貼り付けた定盤と、下面に複数の半導体基板を貼り付けた研磨用貼付プレートとを、上記研磨布と上記半導体基板の表面とが接するように向き合わせ、上記研磨布上に研磨液を供給し、上記研磨用貼付プレートに圧力を加えながら、上記定盤と上記研磨用貼付プレートとを相対運動させて上記半導体基板の表面を研磨する半導体基板の研磨装置において、
上記研磨布に上記研磨液を供給する直前に、上記研磨布を上記半導体基板の研磨面より下方に凹ませる圧縮機構と、その圧縮機構の下流側に設けられ、上記研磨布に生じる凹み部に上記研磨液を供給する研磨液供給ノズルとを備えたことを特徴とする半導体基板の研磨装置。
【請求項５】
上記定盤を円柱形に形成し、上記圧縮機構は、上記定盤の半径方向に沿って配置された略円錐形状の加圧ローラと、その加圧ローラに圧力を加える圧縮用加圧シリンダとを備え、上記加圧ローラにより上記研磨布を加圧して上記研磨布の凹み部を形成する請求項４記載の半導体基板の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体基板をプレートに貼り付けて研磨を行う半導体基板の研磨方法及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスや光素子に用いられる半導体基板は、所定の厚さに単結晶から切り出された後、少なくとも一面を研磨によって鏡面加工され、デバイス作製プロセスに投入されるのが一般的である。
【０００３】
半導体基板の研磨方法には、両面を同時に研磨する両面研磨方式と、一面ずつ研磨する片面研磨方式がある。このうち、片面研磨方式では、複数の半導体基板を１枚の円形の研磨用貼付プレートにワックスを用いて貼り付け、研磨装置の定盤に貼られた研磨布と前述の半導体基板とを対向させ、研磨布上に研磨液を流し、研磨用貼付プレートに圧力をかけながら研磨を行う。
【０００４】
研磨用貼付プレートは、加圧シリンダによって定盤上の一箇所に中心が固定されており、定盤の回転に伴って自転する。研磨液としては、コロイダルシリカや次亜塩素酸塩などが用いられる。
【０００５】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、従来の片面研磨方式の研磨装置３１では、円形の研磨用貼付プレート３２に複数の半導体基板３３をワックスを用いて貼り付け、研磨装置３１の定盤３４に貼られた研磨布３５と半導体基板３３を対向させ、定盤３４の回転方向上流側にある研磨液供給管３６により研磨用貼付プレートに向け研磨液Ｌを供給し、加圧シリンダ３７により研磨用貼付プレート３３に圧力をかけながら研磨を行う。
【０００６】
図４に示す研磨装置４１は、研磨液Ｌの供給を定盤３４の回転中心で行い、定盤３４の回転により放射状に流すものもある。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３０２７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の片面研磨方式の研磨装置３１，４１において、研磨液Ｌは研磨用貼付プレート３２に向け、または定盤３４の回転中心に供給されるが、半導体基板３３と研磨布３５とは常に押しつけられて接触しており、隙間がない状態である。よって、研磨布３５上を流れる研磨液Ｌは、半導体基板３３と研磨布３５との間に引き込まれにくい。このため、半導体基板３３面内に未研磨部が生じてしまったり、半導体基板３３の外周部が中央部に比べ多く削られ、半導体基板３３の厚さ精度が悪くなる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、研磨液を半導体基板と研磨布との間に効率よく供給でき、研磨後の厚さ精度の向上を図った半導体基板の研磨方法及び研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、表面に研磨布を貼り付けた定盤と、下面に複数の半導体基板を貼り付けた研磨用貼付プレートとを、上記研磨布と上記半導体基板の表面とが接するように向き合わせ、上記研磨布上に研磨液を供給し、上記研磨用貼付プレートに圧力を加えながら、上記定盤と上記研磨用貼付プレートとを相対運動させて上記半導体基板の表面を研磨する半導体基板の研磨方法において、上記研磨布に上記研磨液を供給する直前に、上記研磨布を上記半導体基板の研磨面より下方に凹ませ、上記研磨布に生じる凹み部に上記研磨液を供給する半導体基板の研磨方法である。
【００１２】
請求項２の発明は、上記研磨布の凹み部は、圧縮機構により上記研磨布を加圧して形成される請求項１記載の半導体基板の研磨方法である。
【００１３】
請求項３の発明は、上記定盤を円柱形に形成し、その定盤の半径方向に沿って上記圧縮機構を配置し、上記定盤の回転方向に対して上記圧縮機構より下流側３０度以内で上記研磨液の供給を行う請求項２記載の半導体基板の研磨方法である。
【００１４】
請求項４の発明は、表面に研磨布を貼り付けた定盤と、下面に複数の半導体基板を貼り付けた研磨用貼付プレートとを、上記研磨布と上記半導体基板の表面とが接するように向き合わせ、上記研磨布上に研磨液を供給し、上記研磨用貼付プレートに圧力を加えながら、上記定盤と上記研磨用貼付プレートとを相対運動させて上記半導体基板の表面を研磨する半導体基板の研磨装置において、上記研磨布に上記研磨液を供給する直前に、上記研磨布を上記半導体基板の研磨面より下方に凹ませる圧縮機構と、その圧縮機構の下流側に設けられ、上記研磨布に生じる凹み部に上記研磨液を供給する研磨液供給ノズルとを備えた半導体基板の研磨装置である。
【００１５】
請求項５の発明は、上記定盤を円柱形に形成し、上記圧縮機構は、上記定盤の半径方向に沿って配置された略円錐形状の加圧ローラと、その加圧ローラに圧力を加える圧縮用加圧シリンダとを備え、上記加圧ローラにより上記研磨布を加圧して上記研磨布の凹み部を形成する請求項４記載の半導体基板の研磨装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体基板の未研磨部の発生を防ぎ、良好な鏡面を得ることができ、研磨歩留まりや生産性を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
まず、本発明の好適な実施形態を示す半導体基板の研磨方法に用いる半導体基板の研磨装置を図１（ａ）、図１（ｂ）、および図２を用いて説明する。
【００１９】
図１（ａ）は本実施形態に係る半導体基板の研磨装置の平面図、図１（ｂ）はその側面図である。図２は半導体基板の研磨装置の要部拡大図である。
【００２０】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る半導体基板の研磨装置１は、表面に研磨布２を貼り付けた定盤３と、下面に半導体基板４を貼り付けた研磨用貼付プレート５と、研磨布２を凹ませる圧縮機構（加圧機構）６と、その圧縮機構６の下流側に設けられ、研磨布２に研磨液Ｌを供給する研磨液供給ノズル７とを主に備える。
【００２１】
定盤３は円柱状に形成される。定盤３は回転可能であり、その表面（図１（ｂ）では上側）には研磨布２が貼り付けられる。研磨布２としては、例えば、不織布やウレタンフォームからなるものを用いるとよい。
【００２２】
半導体基板の研磨装置１は、２つの研磨用貼付プレート５を備える。研磨用貼付プレート５は円板状に形成される。２つの研磨用貼付プレート５は、定盤３の中心の左右にそれぞれ配置される。研磨用貼付プレート５としては、例えば、アルミナ系セラミックスからなるものを用いるとよい。
【００２３】
各研磨用貼付プレート５の上面には、各研磨用貼付プレート５を昇降自在に支持する研磨用加圧シリンダ８が設けられる。研磨用加圧シリンダ８は、その下部に、下方に先端を有する略円錐形状のプレート支持部８ａを備え、そのプレート支持部８ａの先端部で研磨用貼付プレート５の中心を支持する。
【００２４】
研磨用貼付プレート５の下面には、ワックスにより２つの半導体基板４が貼り付けられる。各半導体基板４は、研磨用貼付プレート５の中心の左右にそれぞれ貼り付けられる。
【００２５】
各研磨用貼付プレート５は、その下面に貼り付けた半導体基板４の表面（図１（ｂ）では下側）と研磨布２の表面（図１（ｂ）では上側）とが接するように、半導体基板４と研磨布２とを向き合わせて配置される。また、研磨用貼付プレート５は、定盤３の回転に伴って自転するように、回転可能（自転可能）に配置される。
【００２６】
定盤３の回転方向に対して各研磨用貼付プレート５の上流側には、圧縮機構６がそれぞれ配置される。各圧縮機構６は、定盤３の中心の上下にそれぞれ配置される。
【００２７】
圧縮機構６は、定盤３の半径方向に沿って配置された略円錐形状の加圧ローラ９と、加圧ローラ９を支持する支持体１０と、支持体１０を介して加圧ローラ９に圧力を加える圧縮用加圧シリンダ１１とからなる。
【００２８】
図２に示すように、加圧ローラ９は、その径が小さい側が定盤３の中心側に、径が大きい側が定盤３の外周側になるように配置される。加圧ローラ９の回転軸１２の両端は、支持体１０の両端に連結される。
【００２９】
支持体１０は、略水平に設けられた水平部１０ａと、その水平部１０ａの両端より鉛直方向下方に延びる２本の鉛直部１０ｂとからなり、略コ字状に形成される。各鉛直部１０ｂの下端は、加圧ローラ９の回転軸１２の両端に連結される。
【００３０】
支持体１０の水平部１０ａの中央部上には、加圧ローラ９および支持体１０を昇降自在に支持する圧縮用加圧シリンダ１１が設けられる。圧縮用加圧シリンダ１１は支持体１０を介して加圧ローラ９に圧力を加え、研磨布２を加圧して凹み部１３を形成する。
【００３１】
定盤３の回転方向に対して各圧縮機構６の下流側には、凹み部１３に研磨液Ｌを供給する研磨液供給ノズル７がそれぞれ配置される。研磨液供給ノズル７は、横断面視で矩形の管状の形状を有し、その下面に多数のノズル孔を設けたものである。各研磨液供給ノズル７は、定盤３の半径方向に沿って、定盤３の中心から外周まで配置される。研磨液Ｌとしては、例えば、コロイダルシリカや次亜塩素酸塩などを用いるとよい。
【００３２】
研磨液供給ノズル７は、図示しない研磨液供給ポンプを介して研磨液供給槽に接続される。研磨液供給槽中に貯留された研磨液Ｌは、研磨液供給ポンプにより研磨液供給ノズル７に供給される。
【００３３】
研磨布２の凹み部１３は加圧ローラ９から離れた（解放された）瞬間から膨らみ始めるため、研磨液供給ノズル７は定盤３の回転方向に対し加圧ローラ９の下流側でできるだけ近い位置に配置するとよい。
【００３４】
より具体的には、研磨液供給ノズル７による研磨液Ｌの供給は、定盤３の回転方向に対して圧縮機構６より下流側３０度以内で行われるとよい。これは、研磨液Ｌの供給が圧縮機構６より下流側３０度を超えた位置で行われると、加圧ローラ９により形成された凹み部１３が研磨液Ｌを供給する前に復元してしまい、研磨布２に研磨液Ｌを十分に取り込ませることができないためである。
【００３５】
研磨布２は、解放直後約０．１秒の間に無加圧の厚さに対しおおよそ７５％の厚さまで急激に膨らみ、その後緩やかに膨らみ続けて０．３秒程度で９０％の厚さに戻る。
【００３６】
本発明の要点は、研磨布２を圧縮・解放した後、研磨布２が膨らむ過程で研磨液Ｌを供給し、研磨布２に研磨液Ｌを吸い込ませる（含ませる）ことであるので、圧縮機構６と研磨液供給ノズル７との角度θは、定盤３の回転速度が遅ければ小さく設定する必要があり、速ければ大きく設定することができる。
【００３７】
通常、定盤３の大きさがφ１２００ｍｍである場合、定盤３の回転速度は毎分５０回転程度であり、定盤３は０．１秒間に３０度回転することになる。この場合、研磨布２が解放されてから０．１秒の間に研磨布２に研磨液Ｌを供給するためには、圧縮機構６と研磨液供給ノズル７との角度θは３０度以内に設定すればよいことになる。定盤３の回転速度を毎分１００回転にて研磨を行う場合は、圧縮機構６と研磨液供給ノズル７との角度θを６０度以内に設定すればよいことになるが、研磨布２に研磨液Ｌを効果的に吸い込ませる（含ませる）ためには、圧縮機構６と研磨液供給ノズル７との角度θは小さいほどよい（圧縮機構６と研磨液供給ノズル７とが近いほどよい）といえる。
【００３８】
次に、本実施形態に係る半導体基板の研磨方法を、半導体基板の製造装置１の動作とともに説明する。
【００３９】
まず、研磨液供給ノズル７から研磨液Ｌを供給すると共に、定盤３を回転させ、研磨用加圧シリンダ８により、研磨用貼付プレート５およびその下面に貼り付けた半導体基板４を下方に押し下げるように所定の圧力まで加圧する。研磨用貼付プレート５は、定盤３の回転に伴って自転する。
【００４０】
このとき、本実施形態に係る半導体基板の研磨方法では、研磨布２に研磨液Ｌを供給する直前に、圧縮機構６の加圧ローラ９により研磨布２に圧力を加える。これにより、研磨布２を半導体基板４の研磨面（表面）より下方に凹ませて凹み部１３を形成する。この凹み部１３は、加圧ローラ９を離れた直後から０．３秒程度でほぼ無加圧の厚さへ膨らむ（復元する）。
【００４１】
その後、研磨液供給ノズル７により凹み部１３に研磨液Ｌを供給する。研磨液供給ノズル７は、定盤３の中心から外周まで研磨液Ｌを供給する。
【００４２】
本実施形態では、研磨液Ｌの供給を定盤３の回転方向に対し圧縮機構６より下流側３０度以内で行うため、凹み部１３が膨らんでいくところに研磨液Ｌが供給され、研磨液Ｌは研磨布２の気孔の中に十分に取り込まれる。
【００４３】
研磨布２に取り込まれた研磨液Ｌは、半導体基板４と研磨布２との間に運ばれ、定盤３と研磨用貼付プレート５の相対運動により半導体基板４の表面を研磨する。所定時間研磨を行った後、研磨用貼付プレート５から半導体基板４を取り外すと、表面が研磨された半導体基板４が得られる。
【００４４】
本実施形態の効果を説明する。
【００４５】
本実施形態に係る半導体基板の研磨方法では、研磨布２に研磨液Ｌを供給する直前に、研磨布２を半導体基板４の研磨面より下方に凹ませて凹み部１３を形成し、その凹み部１３に研磨液Ｌを供給している。
【００４６】
凹み部１３が膨らんでいくところに研磨液Ｌを供給することで、研磨液Ｌを研磨布２の気孔に十分に取り込むことができ、半導体基板４と研磨布２との間に十分な研磨液Ｌを供給することができる。
【００４７】
半導体基板４と研磨布２との間に十分な研磨液Ｌを供給できることにより、半導体基板４の表面に未研磨部分が生じることがなくなり、良好な鏡面を得ることができる。よって、研磨歩留まりや生産性を大幅に向上させることができる。
【００４８】
さらに、半導体基板４の表面を均一に研磨できるため、半導体基板４の外周部が中央部に比べて多く削られることがなくなり、半導体基板４の厚さ精度を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る半導体基板の研磨方法では、研磨液Ｌの供給を定盤３の回転方向に対して圧縮機構６より下流側３０度以内で行っている。これにより、凹み部１３が復元する前に研磨液Ｌを供給でき、研磨液Ｌを確実に研磨布２に取り込ませることができる。よって、研磨液Ｌの無駄が少なくなり、従来方法に比べて使用する研磨液Ｌの量を少なくすることができる。
【００５０】
さらに、研磨液Ｌを確実に研磨布２に取り込ませることができるため、研磨液Ｌの不足による研磨布２の摩耗や損傷を抑制でき、研磨布２の寿命を長くすることができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る半導体基板の研磨装置１によれば、本実施形態に係る半導体基板の研磨方法を容易に実施できる。
【００５２】
一例として、図１の半導体基板の研磨装置１を用いて、直径１００ｍｍのＧａＡｓ基板を１００００枚研磨した。研磨後のＧａＡｓ基板の表面を顕微鏡により観察した結果、未研磨部が生じているＧａＡｓ基板は１枚も発生しなかった。また、供給する研磨液の量を従来の６０％まで減らしても、未研磨部が生じたＧａＡｓ基板は発生しなかった。さらに、研磨布の寿命も従来の研磨装置に比べて、約３倍長く使用できた。
【００５３】
上記実施形態では、各研磨用貼付プレート５に２つの半導体基板４を貼り付けたが、各研磨用貼付プレート５に３つ以上の半導体基板４を貼り付けてもよい。同様に、定盤３上に設けられる研磨用貼付プレート５、圧縮機構６、および研磨液供給ノズル７も、それぞれ２つに限定されるものではない。
【００５４】
また、上記実施形態では、研磨液供給ノズル７として、横断面視が矩形の管状の形状を有し、その下面に多数のノズル孔を設けたものを用いたが、これに限定されず、横断面視が円形のものでもよいし、複数の小型のノズルを定盤３の半径方向に沿って並べて配置したものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１（ａ）は本発明の好適な実施形態に係る半導体基板の研磨装置の平面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。
【図２】図１の半導体基板の研磨装置の要部拡大図である。
【図３】図３（ａ）は従来の半導体基板の研磨装置の平面図であり、図３（ｂ）はその側面図である。
【図４】従来の半導体基板の研磨装置の平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  半導体基板の研磨装置
２  研磨布
３  定盤
４  半導体基板
５  研磨用貼付プレート
６  圧縮機構
７  研磨液供給ノズル
１３  凹み部
Ｌ  研磨液
【図１】
2009166185.tif 000003
【図２】
2009166185.tif 000004
【図３】
2009166185.tif 000005
【図４】
2009166185.tif 000006