JP2003103457A

JP2003103457A - 研磨用ワーク保持盤及びワークの研磨装置及び研磨方法

Info

Publication number: JP2003103457A
Application number: JP2001302859A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Masumura; 寿桝村; Fumio Suzuki; 文夫鈴木; Koji Kitagawa; 幸司北川
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4464019B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ナノトポグラフィレベルの凹凸が発生しない
様に研磨するためのワークの研磨装置及び研磨方法、特
に研磨ワーク保持盤を提供する。【解決手段】ワークを真空吸着保持する多数の貫通孔
を有するワーク保持盤本体を具備し、該保持盤本体の保
持面が樹脂で被覆された研磨用ワーク保持盤において、
前記保持面を被覆する樹脂の熱膨張係数が３×１０^−５
／Ｋ以下である研磨用ワーク保持盤。および本発明の研
磨用ワーク保持盤を具備するワークの研磨装置。ならび
にワークを真空吸着保持する研磨用ワーク保持盤の保持
面に熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下の樹脂を被覆
し、該保持面によりワークの裏面を真空吸着保持し、次
いで該ワークを研磨布に接触させてワークの表面を研磨
するワークの研磨方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの研磨装置
及び研磨方法に関し、特にワークを保持するための研磨
用ワーク保持盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板材料として用いられる
シリコンウエーハ等のワークの製造方法は、一般にチョ
クラルスキー（Czochralski；CZ ）法や浮遊帯域溶融
（Floating Zone；FZ ）法等を使用して単結晶インゴッ
トを製造する結晶成長工程と、この単結晶インゴットを
スライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウ
エーハ加工工程を経る。更に詳しくウエーハ加工工程を
示すと、ウエーハ加工工程は、単結晶インゴットをスラ
イスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程と、該
スライス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを
防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、
このウエーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及
びラッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去
するエッチング工程と、そのウエーハ表面を鏡面化する
研磨（ポリシング）工程と、研磨されたウエーハを洗浄
して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程
を有している。上記ウエーハ加工工程は、主な工程を示
したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、同
じ工程を多段で行なったり、工程順が入れ換えられたり
する。

【０００３】これらの工程のうち、研磨（ポリシング）
工程では現在のところガラスやセラミック等のプレート
に複数枚のウエーハをワックスで貼り付けて片面を研磨
するワックスマウントバッチ式片面研磨装置が主流であ
る。この装置では、ウエーハの保持されたプレートを、
研磨パッドを貼った定盤上に置き、上部トップリングに
荷重を掛けて、定盤およびトップリングを回転させなが
ら研磨を行なう。この他にもいろいろな形態の研磨装置
がある。例えば、上下定盤間にウエーハを挟み込んで両
面を同時に鏡面化する両面研磨方式や１枚ずつウエーハ
をプレートに真空吸着保持して研磨する枚葉方式、ウエ
ーハをワックス等の接着剤を使用しないで、バッキング
パッドとテンプレートで保持しつつ研磨するワックスフ
リー研磨方式など様々な方式がある。

【０００４】特に近年では、ウエーハ（ワーク）の大口
径化に伴い１枚ずつウエーハをウエーハ保持盤（プレー
ト）に真空吸着保持して研磨する枚葉方式が行われてい
る。例えばこの様な方式の研磨装置の一例を説明する。
図１は真空吸着方式でウエーハを保持する枚葉研磨ヘッ
ドを具備した研磨装置の構成概要を説明するための説明
図である。

【０００５】この研磨装置２０は、ワークＷ、例えば半
導体シリコンウエーハの片面を研磨する装置として構成
され、回転する定盤２１と研磨ヘッド１０に装着した研
磨用ワーク保持盤１とノズル（研磨剤供給管）２３を具
備している。定盤２１の上面には研磨布（研磨パッド）
２２が貼付してある。定盤２１は回転軸により所定の回
転速度で回転される。

【０００６】そして、ワーク保持盤１は、真空吸着等に
よりそのワーク保持面８にワーク（ウエーハ）Ｗを保持
し、回転軸をもつ研磨ヘッド１０に装着され、研磨ヘッ
ド１０により回転されると同時に所定の荷重で研磨布２
２にワークＷを押しつける。研磨剤２４の供給はノズル
２３から所定の流量で研磨布２２上に供給し、この研磨
剤２４がワークＷと研磨布２２の間に供給されることに
よりワークＷが研磨される。

【０００７】さらに、ワーク保持盤１は、ワーク保持面
８と多数の真空吸着用の貫通孔４を有するワーク保持盤
本体２およびワーク保持盤裏板５とから構成され、貫通
孔４はワーク保持盤本体２と裏板５の間にある空間部
（真空部）６を経て吸引路７から真空装置につながり、
真空の発生によってワーク保持面８にワークＷを吸着保
持するようになっている。この吸着保持機構はウエーハ
の搬送時などにも使われる。

【０００８】ワーク保持盤本体２のワーク保持面８は、
貫通孔４を有する樹脂層３で被覆したものとなってい
る。これは、金属やセラミックス等のワーク保持盤本体
２の表面に直接ワークを保持すると、ワーク裏面に傷や
汚れが発生するため、それを防止する目的でワーク保持
盤本体２の表面に数十μｍ〜数ｍｍの極薄のテフロン
（登録商標）、ナイロン等の商標で知られている材料や
塩化ビニール等の樹脂皮膜を被覆したり、真空吸着用の
孔を開けたアクリル樹脂板をワーク保持盤本体２表面に
接着し、その表面を研磨加工したワーク保持盤等が用い
られている。特に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂
は、被覆のし易さ、熱硬化後の皮膜物性である硬度や機
械的強度、線膨張係数等の品質の面で特に有用である。

【０００９】また、研磨加工の場合、軟質な研磨布を用
いているために、ワーク保持盤の表面を平坦に仕上げて
も、研磨布のクリープ変形等で研磨布表面が徐々に変化
するため、研磨加工後のワークが平坦になるとは限らな
いという問題がある。そこで、上記のようにワーク保持
盤表面に薄い樹脂を被覆し、この樹脂が被覆されたワー
ク保持盤の表面を研磨することで研磨布のクリープ変形
に倣った保持盤を作製しておき、その後、この保持盤に
ワークを保持して研磨する方法も行われている。

【００１０】研磨ヘッド１０は、その回転ホルダ１１の
内部に加圧空間部１３を設け、弾性シート１２を介して
研磨用ワーク保持盤１を気密に保持している。加圧空間
部１３は加圧空気供給路１４を経て空気圧縮機につなが
っている。そして研磨ヘッド１０は、ワークＷを樹脂層
３から成るワーク保持面８の表面に真空吸着保持してい
るワーク保持盤に回転あるいは揺動を与えると同時にワ
ーク保持盤１の背面を空気により加圧して、ワーク保持
盤１を研磨布２２に押し付けるようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のような真空吸着
保持して研磨する枚葉方式の装置で研磨した場合、ウエ
ーハ表面にわずかな凹凸が観察されることがある。特に
吸着孔周りで多く観察された。これは魔鏡像による観察
や、ナノトポグラフィーと言われる微小エリアの凹凸を
評価した場合に観察されるレベルの凹凸である。

【００１２】ナノトポグラフィー（ナノトポロジーとも
言われる）とは、波長が０．１ｍｍから２０ｍｍ程度で
振幅が数ｎｍから１００ｎｍ程度の凹凸のことであり、
その評価法としては１辺が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度
の正方形、または直径が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の
円形のブロック範囲（この範囲はWINDOW SIZE等と呼ば
れる）の領域で、ウエーハ表面の凹凸の高低差（PV値；
peak to valley）を評価する。このPV値はNanotopograp
hy Height等とも呼ばれる。ナノトポグラフィーとして
は、特に評価したウエーハ面内に存在する凹凸の最大値
が小さいことが望まれている。

【００１３】デバイス製造工程でウエーハ上に金属配線
を形成し、その上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜を研磨
するなどの処理を繰り返すと上記の様なレベルの凹凸の
存在も問題になりつつある。特に、高集積デバイス工程
においては、リソグラフィ露光におけるフォーカス不良
の原因ともなり、高集積デバイスの歩留り低下を招き、
問題であった。

【００１４】本発明は、上記事情を鑑みなされたもので
あって、上記の様なレベルの凹凸が発生しない様に研磨
するための研磨装置及び研磨方法、特に研磨用ワーク保
持盤を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、ワークを真空吸着保持する多数の貫通孔を
有するワーク保持盤本体を具備し、該保持盤本体の保持
面が樹脂で被覆された研磨用ワーク保持盤において、前
記保持面を被覆する樹脂の熱膨張係数が３×１０^−５／
Ｋ以下であることを特徴とする研磨用ワーク保持盤であ
る（請求項１）。

【００１６】このような熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ
以下の低熱膨張樹脂が保持面に被覆された研磨用ワーク
保持盤は、研磨中の保持面の熱変形量が著しく小さいも
のであるため、ナノトポグラフィーの改善されたウエー
ハが製造できるものとなる。つまり、熱膨張係数が３×
１０^−５／Ｋ以下であれば、ナノトポグラフィーの凹凸
に影響するような吸着孔の形状変化が殆ど起こらない。
また、熱膨張係数は３×１０^−５／Ｋよりも小さく、で
きる限りワーク保持盤本体と同程度の熱膨張係数であれ
ば好ましい。

【００１７】この場合、前記保持面を被覆する樹脂の熱
伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい（請
求項２）。このようにワークを保持する保持面に被覆さ
れた樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上であると、研
磨中に発生する熱が樹脂内で均一になるとともに効果的
に放熱できるため、熱変形によるナノトポグラフィーの
悪化をより効果的に防止できるものとなる。従って熱伝
導率について特に上限を限定するものではない。樹脂の
材質及びそれに添加する添加剤及び添加量（添加可能
量）等により上限は決まってしまうが、熱伝導率が高け
れば高い程、樹脂コーティング層の表裏の温度差が生じ
にくくなり樹脂層の熱変形が抑えられ好ましい。０．４
Ｗ／ｍＫ以上であればナノトポグラフィーの凹凸に影響
するような吸着孔の形状変化が殆ど起こらない。なお、
本発明でいう樹脂の熱伝導率はＪＩＳＲ1611に準拠し
た方法により評価した値である。

【００１８】この場合、前記保持面を被覆する樹脂が、
シリカを充填したエポキシ樹脂であることが好ましい
（請求項３）。このように保持面を被覆する樹脂が、熱
伝導調整剤としてシリカを充填したエポキシ樹脂であれ
ば、保持面の熱膨張係数が小さくなり、また熱伝導性が
増し好ましい。特にシリカは、従来、保持面を被覆する
エポキシ樹脂に充填されていた炭酸カルシウム（充填量
は５０重量％程度が限界）より多くの量を充填可能であ
り、更に熱膨張係数も大変小さいことから保持面の熱膨
張係数をより低下させることができるため好ましい。

【００１９】この場合、前記エポキシ樹脂に充填される
シリカが、エポキシ樹脂の６０重量％以上であることが
好ましい（請求項４）。このようにエポキシ樹脂に充填
されるシリカが、エポキシ樹脂の６０重量％以上であれ
ば、充分に熱膨張係数が小さくなり熱伝導性が増すた
め、確実に樹脂の熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下、
熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上のものとなり、好まし
い。

【００２０】この場合、前記エポキシ樹脂に充填される
シリカが、粒径１〜１０μｍの粒状であることが好まし
い（請求項５）。１μｍ未満の小さなシリカ粒子の場
合、充填された樹脂の粘度が上昇し、樹脂中にあまり多
くのシリカが充填されない。また１０μｍを超える大き
なシリカ粒子の場合には、コーティングした樹脂表面の
凹凸が大きくなり、その表面にウエーハを保持するとナ
ノトポロジーを悪化させてしまう恐れがある。よって充
填されるシリカ粒子は、粒径１〜１０μｍ程度のものが
好ましい。更に１０μｍ程度で球形に近い大きなシリカ
粒子と１〜３μｍ程度で球形に近い小さい粒子が充填さ
れた場合、より充填量を増やしたものとすることが可能
であり、熱膨張係数をより小さく、熱伝導率をより高く
したものとすることが出来る。

【００２１】そして、本発明の研磨用ワーク保持盤を具
備するワークの研磨装置（請求項６）は、研磨用ワーク
保持盤表面の樹脂層が熱変形を起こしにくいため、研磨
するワークのナノトポグラフィーを向上させることがで
きる。特に、シリコンウエーハをワークとして研磨した
場合は、高集積デバイス工程でのリソグラフィ露光にお
けるフォーカス不良を低減することが可能であり、高集
積デバイスの歩留り向上を図ることができる。

【００２２】そして本発明は、ワークを真空吸着保持す
る研磨用ワーク保持盤の保持面に熱膨張係数が３×１０
^−５／Ｋ以下の樹脂を被覆し、該保持面によりワークの
裏面を真空吸着保持し、次いで該ワークを研磨布に接触
させてワークの表面を研磨することを特徴とするワーク
の研磨方法である（請求項７）。

【００２３】このように、研磨用ワーク保持盤の保持面
に熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下の樹脂を被覆する
ことにより、熱変形量を小さくすることが可能となり、
ナノトポグラフィーの改善された研磨をすることができ
る。

【００２４】この場合、前記保持面に被覆する樹脂の熱
伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上のものとすることが好まし
い（請求項８）。このように保持面に被覆する樹脂の熱
伝導率を０．４Ｗ／ｍＫ以上にすると研磨中に発生する
熱を樹脂内で均一にすることができるとともに、効率的
に熱を伝導して放熱できるため、さらに熱変形による異
常が防止でき、ナノトポグラフィーの改善されたウエー
ハが製造できる。

【００２５】また、この場合、ワークの裏面を真空吸着
保持する前に、前記研磨用ワーク保持盤の樹脂で被覆さ
れた保持面を前記研磨布に接触させて研磨した後、該保
持面によりワークの裏面を真空吸着保持し、次いで該ワ
ークを前記研磨布に接触させてワークの表面を研磨する
ことが好ましい（請求項９）。

【００２６】このようにワークの裏面を真空吸着保持す
る前に、前記研磨用ワーク保持盤の樹脂で被覆された保
持面を前記研磨布に接触させて研磨し、保持面の形状を
研磨布の形状に倣わせることにより、研磨布の研磨時に
おける変形の影響によるワーク平坦度の狂いを是正する
ことができ、特にウエーハ等の薄いワークの平坦度の向
上に有効なものとなる。

【００２７】以下、本発明についてさらに詳述するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。本発明者
が、ワークの研磨工程におけるナノトポグラフィーの悪
化の原因を鋭意調査したところ、ワーク保持面に被覆し
てある樹脂に熱が蓄積し、保持面が変形してしまうこと
が原因であることが明らかになった。そして、この現象
は特に吸着孔付近で顕著であることが判った。

【００２８】例えば、図２（ａ）に示したような研磨用
ワーク保持盤においては、エポキシ樹脂からなる樹脂層
３について、ウエーハを保持する面側の温度Ｔ１と、Ｓ
ｉＣ等のセラミックスからなるワーク保持盤本体２と接
触する側の温度Ｔ２に差が生じ、樹脂層３のエポキシ樹
脂が変形してしまうことが明らかになった。またこの変
形がナノトポグラフィーレベルの凹凸に影響しているこ
とが判った。

【００２９】例えば、図２（ｂ）に示すように、Ｔ１＞
Ｔ２では、ウエーハを真空吸着保持したときに吸着孔付
近が窪んだ形状になってしまい、図２（ｃ）に示すよう
に、Ｔ１＜Ｔ２では、ウエーハを真空吸着保持したとき
に吸着孔付近が盛り上がった形状になってしまう。この
ため、この状態で吸着保持されたウエーハが研磨される
と、Ｔ１＞Ｔ２の場合では、ウエーハの吸着孔付近が、
窪んだ状態で保持されていたために研磨量が足らなくな
ってその研磨後には盛り上がる（図２（ｂ））。逆にＴ
１＜Ｔ２では、ウエーハの吸着孔付近が、盛り上がった
状態で保持されていたために研磨量が大きくなって研磨
後には窪んだ形状となる（図２（ｃ））。このような樹
脂層の変形が起こっているため、吸着孔付近でうねりが
生じナノトポグラフィーの悪化が生じると考えられる。

【００３０】このようなナノトポグラフィーを悪化させ
ないためにはワーク保持面に被覆する樹脂の熱変形を防
止する必要がある。そのためには、樹脂の熱的特性の
内、特に熱膨張係数及び熱伝導率に注意する必要があ
る。これは、熱膨張係数が小さければ、樹脂層の表裏面
で温度差が大きくても熱変形が起こりにくく、また熱伝
導率が大きければ、研磨中に発生する熱が樹脂内で均一
になりやすくなるとともに、伝熱により効率的に熱を外
部に放熱できるため、さらに熱変形が起こりにくくなる
からである。

【００３１】そこで、本発明者が研磨用ワーク保持盤の
熱膨張係数と熱伝導率について鋭意調査したところ、熱
膨張係数については３×１０^−５／Ｋ以下、熱伝導率に
ついて、０．４Ｗ／ｍＫ以上であれば、このような熱変
形が著しく小さくなる事がわかった。しかし、従来被覆
していた樹脂の熱膨張係数は５×１０^−５／Ｋ、熱伝導
率は０．２〜０．３Ｗ／ｍＫ程度であった。そこで熱変
形を防止するためには、何らかの手段で樹脂の熱膨張係
数を３×１０^−５／Ｋ以下、熱伝導率を０．４Ｗ／ｍＫ
以上にすることが必要である。

【００３２】そこで、本発明者はワーク保持盤本体に被
覆する樹脂として、従来用いられていた炭酸カルシウム
を充填した樹脂の代わりに、充填剤としてシリカを用い
ることを発想した。炭酸カルシウムはエポキシ樹脂に５
０重量％程度しか充填できないが、シリカであれば６０
重量％以上充填することが可能であり、熱膨張係数も小
さいため、保持盤本体を被覆する樹脂の熱膨張係数と熱
伝導率を確実に上記範囲とすることができるからであ
る。本発明は以上のような発想に基づき、諸条件を精査
して完成したものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施の形態
を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。本発明に用いられるワーク保持
盤の製造方法の一例を図３に示したフロー図に基づいて
説明する。先ず、工程（ａ）で熱硬化性樹脂、例えばエ
ポキシ樹脂、及び熱伝導の調整剤、例えばシリカを攪拌
混合槽に仕込み、真空下充分脱泡して空気を除去する。
ここでエポキシ樹脂にシリカを含有させる場合は、確実
にエポキシ樹脂の熱膨張係数を３×１０^−５／Ｋ以下、
熱伝導率を０．４Ｗ／ｍＫ以上とするため、シリカを６
０重量％以上充填することが好ましい。

【００３４】そのためには、充填するシリカを粒径１〜
１０μｍの粒状とすることが好ましい。これは、１μｍ
未満の小さなシリカ粒子の場合、充填された樹脂の粘度
が上昇し、樹脂中にあまり多くのシリカが充填されない
からである。また１０μｍを超える大きなシリカ粒子の
場合には、保持盤に被覆した樹脂表面の凹凸が大きくな
り、その表面にウエーハを保持するとナノトポロジーを
悪化させてしまう恐れがあるからである。更にこの場
合、１０μｍ程度で球形に近い大きなシリカ粒子と１〜
３μｍ程度で球形に近い小さい粒子を充填することによ
り、より充填量を増やすことが可能であり、熱膨張係数
をより小さく、熱伝導率をより高くしたものとすること
が出来る。

【００３５】工程（ｂ）では、樹脂塗布用治具３０の上
に図１に示したようなワーク保持盤１のワーク保持盤本
体２をワーク保持面８を上にして載置し、塗布量調整板
３２をセットした後、ワーク保持面８の上に前述したよ
うな熱硬化性樹脂３１を流し込む。

【００３６】なお、樹脂が被覆されるワーク保持盤本体
２が備えるべき特性については、貫通孔４の孔径を０．
２〜０．５ｍｍとするのがよく、ワーク保持盤本体材料
の線熱膨張係数が１×１０^−５／Ｋ以下と保持盤本体２
の熱膨張係数も小さくすることが望ましく、さらにワー
ク保持盤本体２の材質が炭化けい素（ＳｉＣ）の焼結体
（セラミックス）であることが好ましい。このように、
貫通孔４の孔径を０．２ｍｍ以上にすると、熱硬化性樹
脂３１で保持盤本体２の保持面８に樹脂層３を形成する
場合、樹脂３１が孔に詰る恐れがなく、０．５ｍｍ以下
にすると孔径自体が大き過ぎることに起因してワーク研
磨加工時にワーク表面に孔の跡が転写するようなことが
少なくなる。

【００３７】また、ワーク保持盤本体２が低熱膨張係数
をもつ材料で形成されていれば、後述する研磨装置定盤
上でワーク保持盤の保持面を研磨加工する場合とワーク
を研磨加工する場合のワーク保持盤本体の熱変形量差を
小さくでき、また被覆した樹脂の変形等も抑えることが
できるので、高精度なワーク保持盤の保持面形状を維持
することができ、高平坦度のワーク研磨加工が可能とな
る。ワーク保持盤本体としては、金属やセラミックス材
料等で構成すれば良いが、特に低熱膨張係数をもち、高
剛性で研磨加工液等にも腐食されにくい耐食性の高い材
料としては前述の炭化けい素（ＳｉＣ）が好ましく使用
される。

【００３８】工程（ｃ）では、塗布量調整板３２の上に
バー３３を滑らせて余分な樹脂を掻き取り、厚さの均一
な樹脂層を形成する。このワーク保持盤本体２の保持面
を被覆する樹脂層３の厚さは０．５〜３ｍｍであること
が望ましい。このようにワーク保持盤１の樹脂層３の厚
さを３ｍｍ以下にするとワーク保持盤本体２の剛性を低
下させることがないので、より高精度なワーク研磨加工
を行うことができ、０．５ｍｍ以上にすると高い平坦度
が得られる。

【００３９】次いで、工程（ｄ）では、樹脂３１を塗布
したワーク保持盤本体２を樹脂塗布用治具３０と共に電
気加熱炉３５に設置し、樹脂塗布用治具３０の下方から
加熱したガス３４を送ってワーク保持盤本体２の貫通孔
４を通過させながら加熱を始め、熱硬化性樹脂３１全体
を熱硬化させる。この場合、貫通孔４の周辺部の樹脂３
１を予備硬化させた後、残部樹脂を熱硬化させるように
することができ、このようにすることにより、先ず貫通
孔周辺部の樹脂から先に硬化させるので、貫通孔４の閉
塞防止をより一層確実なものとすることができる。ま
た、熱硬化用のガス３４の温度は、樹脂の熱硬化温度と
同じかより高い温度とすることができるが、樹脂の熱硬
化温度と同じにすれば樹脂の熱硬化反応速度が樹脂の加
熱による粘度低下速度よりも律速となるので、貫通孔を
閉塞することなく樹脂層３を形成することができて好ま
しい。

【００４０】次に、工程（ｅ）では、樹脂層３で被覆し
たワーク保持盤本体２をラッピングマシン４０にセット
し、定盤４１を回転させながらノズル４２からラップ液
４３を滴下して樹脂層３の表面を研削し面修正を行い、
工程（ｆ）で充分洗浄する。

【００４１】さらに工程（ｇ）では、ラッピング修正を
終わった樹脂層３で被覆したワーク保持盤本体２を研磨
装置２０にセットし、定盤２１を回転させながらノズル
２３から研磨剤２４を滴下して樹脂層３の表面を研磨し
面修正を行い、充分洗浄してワーク保持盤本体２を完成
させ、これにワーク保持盤裏板５を取り付けて研磨ヘッ
ド１０を作製することができる。このように熱硬化した
樹脂層３の表面は、先ずラッピング加工によって面修正
し、次いで研磨装置２０の定盤上で研磨加工修正するこ
とで、より高精度な保持盤１の保持面形状を形成するこ
とができ、この研磨用ワーク保持盤１を使用することに
よって平坦度の高いワーク研磨加工が可能となる。

【００４２】このようにすることで、ワーク保持部のエ
ポキシ樹脂部分に熱伝導調整剤としてシリカが多く添加
されたワーク保持盤が製造できる。熱伝導調整剤として
シリカを適量添加することにより、ワーク保持盤表面の
樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／ｍＫ以上、熱膨張係数が３
×１０^−５／Ｋ以下のワーク保持盤が確実に得られる。

【００４３】このようなワーク保持盤を、図１に示すよ
うな研磨装置に装着し、前述したようにウエーハ等のワ
ークWを研磨する。本発明では、研磨用ワーク保持盤１
が研磨時に熱変形を起こしにくいため、従来問題であっ
た研磨後のワークWのナノトポグラフィーを向上させる
ことができる。

【００４４】この場合、研磨時において研磨布２２が粘
弾性的な性質を有する変形を起こし、この変形の度合い
は研磨時の研磨布２２の状態によっても徐々に変わって
くる。そのため、上記のようにワーク保持盤１のワーク
保持面８を平坦に仕上げても、加工後のワークWが平坦
にはならない場合がある。そこで、ワークWの裏面を真
空吸着保持する前に、研磨用ワーク保持盤１の樹脂で被
覆された保持面８を研磨布２２に接触させて研磨を行な
い、ワーク保持面８の形状を研磨布２２の変形形状に倣
わせた後、この保持面８によりワークWの裏面を真空吸
着保持し、次いで研磨布２２に接触させてワークWの表
面を研磨することで、ワーク保持面８の修正が図られ、
ワークの平坦度を向上させることができる。この方法
は、ウエーハ等の薄いワークを研磨する場合に特に有効
である。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を挙げて
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。（実施例１）図１に示した構造のワーク研磨装置２０を
使用してワークの研磨を行った。このワーク保持盤本体
２の保持面８を被覆する樹脂層３は、シリカを７０重量
％充填したエポキシ樹脂からなる。樹脂層３の厚さは１
ｍｍであり、熱伝導率０．５Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数１×
１０^−５／Ｋであった。ワーク保持盤本体２は、厚さ３
０ｍｍの炭化けい素（ＳｉＣ）多孔盤であり、熱膨張係
数は４×１０^−６／Ｋである。貫通孔４の孔径は０．３
ｍｍのものを用いた。

【００４６】ワーク研磨条件として、研磨荷重３０ｋP
a、研磨相対速度５０ｍ／ｍｉｎ、目標研磨加工代１０
μｍとし、研磨布２２として不織布系研磨布、研磨剤２
４としてコロイダルシリカを含有したアルカリ溶液（ｐ
Ｈ１０．５）を用い研磨した。また、ワークＷを吸着保
持して研磨する前に、ワーク保持盤１の樹脂層３で被覆
された保持面８を研磨布２２に接触させ研磨した。研磨
条件としては樹脂層研磨加工代４０μｍでその他の条件
は上記ワーク研磨条件と同じに実施した。

【００４７】上記ワーク保持盤１に被研磨ワークＷとし
てシリコンウエーハ、直径２００ｍｍ、厚さ７３５μｍ
を真空吸着保持し研磨した。

【００４８】研磨後のワークの平坦度、うねり及びナノ
トポグラフィーを確認した。平坦度は静電容量式厚さ計
（ＡＤＥ社製ウルトラゲージ９７００）にて測定し、ま
た、魔鏡でワーク表面のうねりを観察した。ナノトポグ
ラフィーはＡＤＥ社製Nanomapperで、測定条件2ｍｍ角
にて測定した。

【００４９】その結果、ワークの平坦度は、裏面基準の
ＳＢＩＲmax （ＳｉｔｅＢａｃｋ−ｓｉｄｅＩｄ
ｅａｌＲａｎｇｅ：ＳＥＭＩ規格Ｍ１等で標準化され
ている値、セルサイズ２５ｍｍ×２５ｍｍ）で０．１３
μｍの高平坦度が達成された。また、魔鏡でもワーク表
面にうねりが見られず、高精度な加工が達成された。ナ
ノトポグラフィーも１０ｎｍ前後であり好ましかった。

【００５０】（実施例２）ワーク保持盤本体２の保持面
８を被覆したエポキシ樹脂のシリカ充填量が６０重量％
である以外は実施例１と同じ条件でワーク保持盤１を作
製し、同条件でワークの研磨加工を実施した。樹脂層３
のシリカ充填エポキシ樹脂の熱伝導率は０．４Ｗ／ｍＫ
であった。熱膨張係数は３×１０^−５／Ｋであった。

【００５１】その結果、平坦度は実施例１とほぼ同じ
で、ナノトポグラフィーは実施例１よりも若干悪化した
が、１５ｎｍ前後で全て２０ｎｍ以下であり良好なレベ
ルであった。

【００５２】（比較例１）ワーク保持盤本体２の保持面
８に炭酸カルシウム充填エポキシ樹脂を被覆した以外は
実施例１と同じ条件でワーク保持盤１を作製し、同条件
でワークの研磨加工を実施した。炭酸カルシウム充填エ
ポキシ樹脂の熱伝導率は０．３Ｗ／ｍＫであった。熱膨
張係数は４×１０^−５／Ｋであった。

【００５３】その結果、平坦度は実施例１とほぼ同等で
あったが、魔鏡によるワーク表面のうねりが観察され
た。ナノトポグラフィーの値は３０ｎｍ前後で全て２０
ｎｍを越えていた。

【００５４】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００５５】例えば、上記実施形態においては、保持面
を被覆する樹脂としてエポキシ樹脂を用い、熱伝導調整
剤としてシリカが充填された場合につき例を挙げて説明
したが、本発明はこれに限定されず、保持面を被覆する
樹脂の熱膨張係数を３×１０ ^−５／Ｋ以下とするもので
あれば、本発明の範囲に含まれる。このような樹脂とし
て、例えば、ポリアミドイミドのような樹脂、又はシリ
カ粒子を３３重量％以上添加したポリアミド等を挙げる
ことができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明により、高精度のワーク保持面を
有する研磨用ワーク保持盤が提供される。従って、これ
を用いて研磨加工によって優れた平坦度とうねりのない
表面を持ったワークを製造することが出来る。特にワー
クが、本発明の研磨用ワーク保持盤を用いて研磨加工さ
れた半導体ウエーハの場合は、ナノトポグラフィーの改
善されたウエーハであり、高集積デバイス工程でのリソ
グラフィ露光におけるフォーカス不良を低減可能であ
り、高集積デバイスの歩留り向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】研磨装置を示した概略説明図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、樹脂層の変形についての概
略説明図である。

【図３】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の研磨用ワーク保持
盤の製作工程を示すフロー図である。

【符号の説明】

１…研磨用ワーク保持盤、２…ワーク保持盤本体、
３…樹脂層、４…貫通孔、５…ワーク保持盤裏板、
６…空間部（真空部）、７…吸引路、８…ワーク保持
面、１０…研磨ヘッド、１１…回転ホルダ、１２…
弾性シート、１３…加圧空間部、１４…加圧空気供給
路、２０…研磨装置、２１…定盤、２２…研磨布
（研磨パッド）、２３…ノズル（研磨剤供給管）、２
４…研磨剤、３０…樹脂塗布用治具、３１…熱硬化性
樹脂、３２…塗布量調整板、３３…バー、３４…ガ
ス、３５…電気加熱炉、４０…ラッピングマシン、
４１…定盤、４２…ノズル、４３…ラップ液。Ｗ…
ワーク（ウエーハ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木文夫福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地信越半導体株式会社半導体白河研究所内 (72)発明者北川幸司福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地信越半導体株式会社半導体白河研究所内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AB04 CB01 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークを真空吸着保持する多数の貫通孔
を有するワーク保持盤本体を具備し、該保持盤本体の保
持面が樹脂で被覆された研磨用ワーク保持盤において、
前記保持面を被覆する樹脂の熱膨張係数が３×１０^−５
／Ｋ以下であることを特徴とする研磨用ワーク保持盤。
【請求項２】前記保持面を被覆する樹脂の熱伝導率が
０．４Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項１に
記載の研磨用ワーク保持盤。
【請求項３】前記保持面を被覆する樹脂が、シリカを
充填したエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の研磨用ワーク保持盤。
【請求項４】前記エポキシ樹脂に充填されるシリカ
が、エポキシ樹脂の６０重量％以上であることを特徴と
する請求項３に記載の研磨用ワーク保持盤。
【請求項５】前記エポキシ樹脂に充填されるシリカ
が、粒径１〜１０μｍの粒状であることを特徴とする請
求項３または請求項４に記載の研磨用ワーク保持盤。
【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項
に記載した研磨用ワーク保持盤を具備することを特徴と
するワークの研磨装置。
【請求項７】ワークを真空吸着保持する研磨用ワーク
保持盤の保持面に熱膨張係数が３×１０^−５／Ｋ以下の
樹脂を被覆し、該保持面によりワークの裏面を真空吸着
保持し、次いで該ワークを研磨布に接触させてワークの
表面を研磨することを特徴とするワークの研磨方法。
【請求項８】請求項７に記載のワークの研磨方法にお
いて、前記保持面に被覆する樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ
／ｍＫ以上のものとすることを特徴とするワークの研磨
方法。
【請求項９】請求項７または請求項８に記載のワーク
の研磨方法において、ワークの裏面を真空吸着保持する
前に、前記研磨用ワーク保持盤の樹脂で被覆された保持
面を前記研磨布に接触させて研磨した後、該保持面によ
りワークの裏面を真空吸着保持し、次いで該ワークを前
記研磨布に接触させてワークの表面を研磨することを特
徴とするワークの研磨方法。