JPH0137965B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融ワツクスの過装置に係り、より
詳しくは、常温では通常固体状態または高粘稠体
状態であり、半導体ウエハの表面を研磨、ラツピ
ングあるいは鏡面仕上げ（以下単に研磨という）
をする際、該半導体ウエハを研磨プレートに固定
するために用いられるワツクスを過し、夾雑微
粒子を除去精製する装置に係る。

従来、このワツクスの過には、ポリテトラフ
ルオロエチレン製の過膜または焼結金属製の
過メデイアが用いられていた。

ところで、半導体ウエハ固定用のワツクスはそ
の軟化乃至溶融温度を大巾に上回る温度では酸化
等により変質し易いために、ワツクスを過して
該ワツクス中から固形不純物を除去するに際して
ワツクスの温度は軟化乃至溶融温度よりもやゝ高
い程度に抑えられなければならない。その結果半
導体ウエハ固定用ワツクスは比較的粘性が高い状
態のまゝ過される必要がある。

しかし乍ら、ポリテトラフルオロエチレン製の
過膜で粘性の高いワツクスを加圧下において
過しようとすると、過膜がその柔軟性乃至粘弾
性の故に変形して、過用の細孔の大きさが変わ
つてしまい、例えば過を行ない難くなる虞れが
あつた。

一方、焼結金属製の過メデイアでは、過用
の細孔が比較的大きく、粒度乃至粒子サイズが
1μｍ程度以上の粒状物を過により除去し得る
にすぎず、半導体ウエハ固定用のワツクスの過
には必ずしも好ましいものではない。また従来の
焼結金属製の過メデイアは、その厚さ方向に沿
つて実質的に一様な大きさの細孔を有しており、
その全体が過層として働くように形成されてい
るために、過メデイアに適当な機械的強度を付
与するためには過層をかなり厚くする必要があ
り、粘度の高いワツクスを過するには大きな圧
力をかける必要があつた。

本発明は、前記諸点に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、半導体ウエハ固定
用ワツクスを比較的粘度の高いまゝで、容易に
過し得るのみならず、極めて粒度の小さい固形物
をも容易且つ確実に除去し得るワツクスの過装
置を提供することにある。

本発明によれば前記目的は、ワツクスを過す
るための多孔質セラミツクス製過層と該過層
に重ね合わされて該過層を支持しており、過
層よりも大きい孔を有する多孔質セラミツクス製
の支持層とからなる過メデイアと、該メデイア
を収容しており、該メデイアによつて中が二つの
室に分割されたケースと、ワツクスを加温溶融す
るためのヒーターと、該ヒーターにより溶融状態
とされたワツクスを収容すると共に該ワツクスを
前記過層に接する前記ケースの一方の室に供給
すべく該一方の室に接続された第１の容器と、
過後のワツクスを収容すべく、前記支持層に接す
る前記ケースの他方の室に接続された第２の容器
とよりなるワツクス過装置によつて達成され
る。

この明細書において、半導体ウエハ固定用のワ
ツクスとは、半導体の種類及び半導体ウエハの用
途に応じて種々の結晶面で切り出された平板状の
半導体ウエハの表面を研磨して、そり、ゆがみ等
が少なく、且つ厚さむらが小さく、平面度の高い
表面に仕上げる際、半導体ウエハを研磨プレート
に固定するためのワツクスをいう。

このワツクスは、固定のために使用される温
度、例えば常温では、固体状態乃至実質的に固体
とみなし得る高粘稠体状態である。ワツクスとし
ては、脂肪酸と水に不溶な高級一価アルコール類
又は二価アルコール類とのエステルのみならず、
いわゆるロウ、例えば融点の高い脂肪族炭化物
（パラフイン類）よりなる木ロウ、石油ロウ等で
もよく、化学的には混合物でよいが、研磨の際の
加熱により軟化しない程度に軟化乃至溶融温度が
高く（例えば60℃以上、好ましくは80℃以上）、
且つ研磨プレートへの塗付時に一様に軟化し得る
程度に溶融温度の巾が小さく、熱伝導度が大きい
ものが好ましい。このようなワツクスとしては、
精製パラフイン、シエラツク、松脂（オリーブ油
混合）、封ろうと密ろう混合物等がある。

溶融状態とは実質的に流動性を有する状態をい
い、粘度が１×10^-1ポアズ程度以下の状態をい
う。

過メデイアを構成するセラミツクは、アルミ
ナ等の金属の酸化物のみならず、窒化物、炭化物
等でもよく、またこれらの混合物でもよい。また
過層と支持層とが異なるセラミツクで形成され
ていてもよい。

多孔質セラミツク製の支持層は、同程度の粒度
のアルミナ粒子の焼結体よりなるものが好ましい
が、過圧に抗するに十分な機械的強度を過メ
デイアに与える厚さを有し、且つ過層で過さ
れる比較的粘度の高い溶融ワツクスが支持層の孔
を流れる際の圧力損失を過層での圧力損失と同
程度以下にし得る孔を有する限り、粒度等の雑多
なセラミツク粒子からなる焼結体等他のものでも
よい。

多孔質セラミツク製の過層は、過を行ない
得る限り薄いものが好ましく、焼結により支持層
に固着されているものが好ましい。過層の細孔
は、孔径が小さく孔径のバラツキが小さいもの程
好ましい。

例えば、特開昭57−71604号公報に開示されて
いる方法に従い、15〜20μｍの細孔を有する多孔
質アルミナ磁器を支持層として形成し、支持層の
一方の表面に次第に孔径が小さくなるように粒度
範囲を調整したアルミナ・スリツプ層を少なくと
も二回付着し、一体焼成した場合には、厚さが
10μｍ程度で過孔の孔径が平均0.2μｍ程度の
過層が形成される。

尚、このようにして形成した外径19mm、内径15
mmの支持層の内周に約10μｍの過層を有する
過メデイアでは、長さ15mmの円環で測定した圧環
強度が740Kg／cm²に達し、過メデイアは10気圧
程度の過圧に十分に耐え得た。

尚、過メデイアは、管状の支持層の外周に
過層を付着形成してなるものでも、内外周に過
層を付着形成してなるものでも、また平板状乃至
曲面状支持層の少なくともいずれか一方の表面上
に過層を付着形成してなるものでもよい。

次に、本発明による一実施例の過装置１を第
１図乃至第２図に基づいて説明する。

図中、２はアルミナ製の過器本体であり、
過器本体２は、アルミナ製の円筒状ケース３と、
ケース３内に対称に配設された三本のアルミナ製
の管状過メデイア４，５，６と、管状過メデ
イア４，５，６の両端をケース３の両端に固定し
ている支持部７，８とからなる。上側支持部７
は、ケース３の上端に気密に嵌着されたアルミナ
製の支持枠部９と、各過メデイア４，５，６の
上端開口に連通する孔１０を有しており各過メ
デイア４，５，６の上端が気密に嵌着されたアル
ミナ製の仕切板部１１とからなる。下側支持部８
は、ケース３の下端に気密に嵌着されたアルミナ
製の支持枠部１２と、中央部に孔１３を有してお
り、且つ過メデイアの下端開口をパツキン１４
ａを介して液密に封止しているアルミナ製の仕切
板部１４とからなる。

ケース３及び支持部７，８は、アルミナのかわ
りに別のセラミツクからなつていてもよく、また
被過物としての溶融ワツクスの温度、例えば
100〜200℃程度の温度に耐え得る限り、金属また
はプラスチツク等他の材料からなつていてもよ
い。

ケース３は円筒状のかわりに角筒状等他の形状
であつてもよい。尚ケース３の周壁の上部に貫通
孔が設けられていてもよい。

過メデイア４は細孔の孔径が比較的大きく且
つ機械的強度の大きい比較的肉厚の管状のアルミ
ナ焼結体よりなる支持層１５と、支持層１５の内
壁に一体的に固着されており、細孔の孔径が小さ
く薄い管状のアルミナ焼結体よりなる過層１６
とからなる。支持層１５の細孔の孔径は10〜30μ
ｍ程度、厚さは1.5〜２mm程度であり、過層１
６の細孔の孔径は平均1.0〜0.1μｍ程度、好まし
くは0.5〜0.1μｍ程度であり、厚さは100〜20μｍ
程度、好ましくは40〜20μｍ程度である。過メ
デイア５，６は過メデイア４と同様に構成され
ている。

尚、支持層１５は複数の層からなつていてもよ
く、例えば、半径方向外側の層程細孔の孔径が大
きくなるように形成されていてもよい。支持層１
５と過層１６との境界は明確である必要はな
く、溶融ワツクスの過を行なう過層と、過
層１６を機械的に支持する支持層１５とが実質的
に形成されていればよい。

尚、本体２に設けられる管状過メデイアの本
数は１乃至２本でも、４本以上でもよい。

１７は本体２と協働して溶融状態の未過ワツ
クス１８を収容するためのルツボであり、ルツボ
１７内の室１９はルツボ１７の底部に位置する孔
１０を介して管状過メデイア４，５，６の円柱
状孔部２０に連通されている。ルツボ１７内の室
１９には、支持部７に入口２１を有する加圧不活
性気体導入用の管２２が上部まで伸延している。
２３は支持部７の支持枠部９に係合されるバン
ド、２４はバンド２３の上部２５を上方に押し上
げてバンド２３を支持枠部９に係着せしめると共
にルツボ１７を過器本体２に固定するための締
付ねじである。

２７は、支持部８で過器本体２に固定されて
おり、過後の溶融ワツクス２８を収容するため
のルツボであり、ルツボ２７内の室２９はルツボ
２７の頂部に位置する孔１３を介して管状過メ
デイア４，５，６のまわりのケース３内空間３０
に連通されている。

３１は架台であり、架台３１はルツボ２７の底
部３２及び支持部８の支持枠部１２においてルツ
ボ２７、過器本体２、及びルツボ１７からなる
過器３３を支持している。

３４はルツボ１７，２７及び過器本体２を加
温するヒータである。尚、ヒータ３４でルツボ１
７及び過器本体２のみを加温するようにしても
よい。

以上の如く構成された過装置１ではワツクス
の過は以下の如く行なわれる。

最初に、ねじ２４をルツボ１７側にねじ込んで
バンド２３の下端係合部と過器本体２の支持枠
部９との係合を解き、ルツボ１７を取りはずす。

次に過により除去されるべき高融点不純物成
分を含む全体として実質的に固体状態のワツクス
を塊のまゝ、または細かく砕いてルツボ１７の底
壁を構成する仕切板部１１上に載置し、ルツボ１
７をかぶせ、バンド２３とねじ２４とによりルツ
ボ１７の環状下縁部をパツキンを介して仕切板部
１１に押し付けて室１９を封止する。

次に、過装置１の全体を炉乃至ヒータ３４に
よりワツクスの種類に応じて100〜200℃程度の適
当な温度に加温する。この温度は、ワツクスの酸
化、熱分解等による変質を回避し得る範囲内にお
さえられ、通常高くとも180〜200℃程度である。

尚、この加温によりワツクス１８が酸化される
虞れがある場合には加温の前に装置１内に予め窒
素ガス等の不活性気体を満たすか、または装置１
内を実質的に真空にしておいてもよい。

ヒータ３４での加温により、ルツボ１７内のワ
ツクス１８は溶融状態になり、孔１０を通つて管
状過メデイア４，５，６の孔２０内に入る。

孔２０が溶融ワツクスで満たされた後、気体導
入管２１を介してルツボ１７内の室１９の上部に
加圧された不活性気体、例えば加圧窒素ガスまた
は加圧アルゴンガスを送り込む。この結果、溶融
ワツクス１８の自重に加えて、過層１６の両側
の室１９，３０間の圧力差により過圧が与えら
れ、溶融温度の高い固形不純物以外のワツクス２
８が、すみやかに過層１６を通つて室３０に入
り、更に孔１３を通つてルツボ２７の室２９内に
たまる。装置１では機械的強度の大きいセラミツ
ク製の過メデイア４，５，６で過が行なわれ
るために、加圧気圧の圧力を高くし得、粘度の高
いワツクス１８でも短時間で過し得る。

尚、装置１では、過層１６が薄く圧力損失の
低い過メデイア４，５，６で過が行なわれる
ために、ワツクス１８の粘度がそれ程高くない場
合加圧気体により付加的な過圧を与えなくても
比較的すみやかに過を行ない得る。

前記の過の終期には、加圧気体が過層１６
を通つて室３０に入るために、過はワツクス１
８の自重により行なわれる。尚、ケース３の周壁
の上部に貫通孔を設けておき、加圧気圧を管２２
から連続的に導入するようにしておく場合には、
過が終了するまで気体により過圧を与え得
る。

実質的に全てのワツクス１８の過が完了した
ら、装置１の少なくとも下端部３２がヒータ３４
外に位置するようにヒータ３４に対して装置１を
下方に移動させ、ハンドル３１ａをまわしてルツ
ボ２７の下端開口を開き過された溶融状態のワ
ツクス２８を取り出す。

このようにして得られるワツクス２８中には、
粒度が例えば1μｍ以上の固形物は実際上残存し
ないとみなされる。

第３図及び第４図には、半導体エウハ３５の表
面仕上げをすべくウエハ３５の表面を研磨する研
磨装置３６の一部が示されている。

研磨装置３６において、３７は研磨クロス３８
が固定された水平表面３９を有しており軸線４０
のまわりでＡ方向に回転すべく構成されたターン
テーブルであり、４１は軸線４２のまわりでＢ方
向に回転すべく構成されていると共に、Ｃ方向に
押圧すべく構成されており、表面４３がターンテ
ーブル３７の表面３９と平行に保たれるように装
置３６の本体部に装着された研磨プレートであ
る。

４４は半導体ウエハ３５を研磨プレート４１の
表面４３に固定しているワツクス２８の層であ
る。

半導体の種類及び半導体ウエハの用途等に応じ
て適当な結晶面に沿つて切り出された半導体ウエ
ハ３５をワツクス２８で研磨プレート４１の表面
４３に固定する場合、この研磨プレート４１の表
面４３の所定の部位に加温溶融したワツクス２８
を塗布し、塗布した溶融ワツクス２８上に半導体
ウエハ３５を載置し、ワツクス２８が冷えて固化
するまでウエハ３５をプレート４１に押し付け
る。ワツクス２８の薄い液層が固化した際形成さ
れるワツクス層４４によりウエハ３５がプレート
４１に固定されるが、ワツクス２８では、溶融状
態においては、例えば1μｍを超えるような粒度
の大きい固形不純物が含まれないために、ワツク
ス層４４は極めて薄い（例えば１〜10μｍ程度）
一様な厚さになり得、半導体ウエハ３５の表面４
５は高い精度で研磨プレート４１の表面４３と平
行に位置決めされ得る。

このようにしてワツクス層４４を介して研磨プ
レート４１に固定された半導体ウエハ３５の表面
４６を装置３６の研磨クロス３８で研磨すること
により、ウエハ３５の表面４６は表面４５に対し
て高精度で平行化され得、且つ平面度の高い一平
面となる。

このようにして得られるウエハは、ラツプやポ
リツシユの仕上り精度において1μｍ以内の凹凸、
あるいは両表面の平行度が要求されるモノリシツ
ク集積回路用ウエハ等として用いられるに好適で
ある。

実施例 過装置１の管状過メデイア４と同様な構成
を有する両端開放の管状過メデイア（外径19
mm、内径15mm、長さ70mm、過層の厚さ約10μ
ｍ、細孔の孔径0.1〜0.9μｍ）の一方の開口を耐
熱性のゴムで封止してなる管状の過器（過層
１６の内周面の有効表面積2500mm²）を垂直にし
て、半導体ウエハ固定用乃至接着用ワツクス（た
とえば市販品“メルトワツクス”あるいは“ホト
マツクス”）の過を行なつた。

過に際しては、まず、固形状態のワツクスを
荒砕きして管状過器内に入れ、過器全体を恒
温槽内で加温した。このワツクスは約85℃で溶融
した。このときワツクスは管状過器内で約45mm
の深さであつた。

ワツクスの温度を90℃にした場合、過器の管
壁からのワツクスの滲出が認められたものの、ワ
ツクスの粘性が大きいためにワツクスは実質的に
流出しなかつた。

ワツクスの温度を110℃に保つた場合、ワツク
スの粘性が低下して、約５時間で10c.c.の過ワツ
クスが得られた。

一方、他の条件を同じにして、ワツクスの温度
を130℃に保つた場合、ワツクスの粘性は更に低
下して約３時間で過量が10c.c.になつた。

更に、他の条件を同じにして、前記の過器の
開口端に管を接続し、管を介して加圧窒素ガスを
供給して過器内の未過ワツクスに200ミリバ
ールの一定圧力をかけた場合、ワツクス温度130
℃において、20分で10c.c.の過ワツクスを得た。

尚、以上において、過前のワツクスを金属顕
微鏡下で観察したら粒度約20μｍ程度の粒状物が
溶融ワツクスの表面に２個／cm²（約1μｍ程度以
上の粒状物は約120固／cm²）程度の割合で認めら
れたが、過後の溶融ワツクスでは粒度約20μｍ
程度の粒状物は確察されず、粒度１〜3μｍ程度
の粒状物が約５個／cm²程度観察されたのみであ
り、この過ワツクスを半導体ウエハの固定用に
用いる場合、ウエハと研磨プレートとの間に1μ
ｍを越える粒状物が介在する虞れは実際上ないと
考えてよい。

前述の如く本発明に係るワツクス過装置で
は、過メデイアがワツクスを過するための多
孔質セラミツクス製過層と過層に重ね合わさ
れて過層を支持しており過層よりも大きい孔
を有する多孔質セラミツクス製の支持層とからな
り、ケースがメデイアを収容しており、メデイア
によつて中がふたつの室に分割されており、第１
の容器がヒータにより溶融状態とされたワツクス
を収容すると共にワツクスを過層に接するケー
スの一方の室に供給すべく一方の室に接続されて
いるので、ワツクスが過メデイアの中を孔径の
小さい過層から孔径の大きい支持層に向かつて
流れるが故に、メデイアの中の支持層の目詰りを
防止し得ると共に支持層による補強によつて過
層の破壊を防止し得、その結果過層の寿命を長
くし得、加えて支持層による過層の補強によつ
てワツクスの供給圧力を上げ得ると共に比較的粘
度の高いワツクスをも過し得、更に孔径の小さ
い過層によつて固形物をも容易に除去し得る。

尚、本発明装置は、半導体ウエハ固定用ワツク
スと同様に固形物の過を必要とする他のワツク
スの過にも適用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるワツクスの過装置の一
実施例の正面説明図、第２図は第１図の装置の
−線に沿つてみた平面説明図、第３図は本発明
装置により得られたワツクスを用いた半導体ウエ
ハの表面研磨装置の一部を示す説明図、第４図は
第３図の装置の研磨プレートの説明図である。 ４，５，６……過メデイア、１５……支持
層、１６……過層、１８，２８，４４……ワツ
クス、３４……ヒータ、３５……半導体ウエハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワツクスを過するための多孔質セラミツク
   ス製過層と該過層に重ね合わされて該過層
   を支持しており、過層よりも大きい孔を有する
   多孔質セラミツクス製の支持層とからなる過メ
   デイアと、 該メデイアを収容しており、該メデイアによつ
   て中が二つの室に分割されたケースと、 ワツクスを加温溶融するためのヒーターと、 該ヒーターにより溶融状態とされたワツクを収
   容すると共に該ワツクスを前記過層に接する前
   記ケースの一方の室に供給すべく該一方の室に接
   続された第１の容器と、 過後のワツクスを収容すべく、前記支持層に
   接する前記ケースの他方の室に接続された第２の
   容器と よりなるワツクス過装置。 ２ 前記第１の容器は、前記ワツクスが自重によ
   つて前記一方の室に供給されるように前記ケース
   の上に設けられている特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ３ 前記メデイアは円筒体からなり、内周側に前
   記過層、外周側に前記支持層が配列されている
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の装置。