JPH071759B2

JPH071759B2 - 半導体ウェーハの研磨方法

Info

Publication number: JPH071759B2
Application number: JP2120413A
Authority: JP
Inventors: 憲男樫村; 四男美原
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPH0417332A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、半導体ウェーハの研磨方法に関し、詳しく
は、半導体ウェーハの研磨工程に使用するウェーハ保持
プレートの面修正処理方法に関する。

［従来の技術］ ICやLSIなどの半導体装置の基板に用いられる半導体ウ
ェーハは、少なくともその一表面が高度に鏡面仕上され
ていなければならない。この鏡面研磨は、研磨機の定盤
に貼り付けられているポリシングパッド上に、例えば、
微細な砥粒を含んだ研磨液を供給しながら研磨機を回転
させ、パッド表面にウェーハ表面を押し付けることによ
って行われている。このような鏡面加工においては、ウ
ェーハを回転しているパッドに対して確実に保持してお
くことが必要である。従来、松脂やパラフィン、ワック
スなどを用いて半導体ウェーハを平滑なウェーハ保持プ
レートに固着する方法が広く用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、従来の半導体ウェーハの固着方法ではウェー
ハ保持プレートが平滑なため、第５図（ａ）に示すよう
にウェーハ保持プレート2a上にゴミ４がある場合、その
まま半導体ウェーハ１を保持すると、その部分の半導体
ウェーハ１が浮き上がりウェーハ保持プレート2aに固着
されず、そのまま研磨すると第５図（ｂ）に示すように
半導体ウェーハ１の一部に凹みが生じ、均一な厚さに研
磨できないという問題があった。

また、半導体ウェーハ１をワックス等の接着剤３でウェ
ーハ保持プレート2aに固着する際に、接着剤３（第１図
参照）のまわりが悪く、均一な厚さで半導体ウェーハ１
を固着させることができないため、半導体ウェーハ１を
高精度の平坦度を有する鏡面に研磨できないという問題
もあった。

本発明は上記の点を解決しようとするもので、その目的
は、半導体ウェーハ研磨用ウェーハ保持プレートのウェ
ーハ保持面を粗らすことによって、半導体ウェーハを均
一にウェーハ保持プレートに固着させ、ウェーハを高精
度の平坦度を有する鏡面に研磨することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、使用に伴い上記ウェーハ保持プレート表面の
面粗さが低下してきた場合に所定の面粗さに戻すための
面修正処理方法を提供するものであり、この面修正処理
方法は、面修正処理時に発生するパーティクルを完全に
除去することができ、従って、半導体ウェーハ研磨工程
に直ちに使用可能にするものである。

すなわち本発明は、面粗さRa＝0.5〜3.0μｍのウェーハ
保持プレートを半導体ウェーハの研磨に使用するととも
に、使用後のウェーハ保持プレートについて、粒径の比
較的大きいラップ材により面粗さRa＝0.5〜3.0μｍにラ
ップ処理を行い、その後NaOHを含有する薬液にて洗浄処
理し、該洗浄処理後のウェーハ保持プレートを半導体ウ
ェーハの研磨に再使用することを特徴とする半導体ウェ
ーハの研磨方法に関する。

次に本発明を詳しく説明する。

本発明の半導体ウェーハ研磨用ウェーハ保持プレート
は、第１図に示すようにその表面が適度に粗れているた
め、ゴミ４がウェーハ保持プレート２上にある場合でも
ゴミ４がその凹部分に入り込み、研磨時の半導体ウェー
ハ１の凹みを防止できる。

また、表面の粗さのため、接着剤３のまわりが良く均一
に分布し、半導体ウェーハ１をウェーハ保持プレート２
に均一に接着させることができる。

ウェーハ保持プレート２に使用される材料としては、あ
る程度の硬度を有するもので、金属、ガラス、セラミッ
クス等が好ましい。

また、ウェーハ保持プレート２の表面粗さとしてはRa＝
0.5〜3.0μｍの範囲とされる。Raが0.5μｍ未満の場合
は、粗さが不十分であり、既述のゴミ等による不均一な
鏡面研磨が行われる。また、Raが3.0μｍを越えると保
持プレート自身の持つ凹凸がウェーハ研磨に反映し、均
一な鏡面研磨がし難くなり、また、保持プレート表面の
凸部が欠けやすくなり、研磨に悪影響を与える。また、
一度に複数個の半導体ウェーハ１をウェーハ保持プレー
ト２に固着させたり、あるいは大きさの異なる半導体ウ
ェーハ１を固着させたりするため、ウェーハ保持プレー
ト２の全面が粗れていることが好ましい。

また、半導体ウェーハ１をウェーハ保持プレート２に固
着させる接着剤３としては、ワックス、パラフィン、松
脂等が好ましく、研磨後、半導体ウェーハ１に付着して
いる接着剤３を洗浄等で容易に除去できるものが好まし
い。

また、接着方法としては、ワックスを揮発性の溶剤で希
釈し、スプレーで微粒子状でウェーハ保持プレート２に
厚さ約１〜２μｍで制御しつつコートする。更に、この
ウェーハ保持プレート２を加熱しつつ半導体ウェーハ１
を接着し、弾性シートを介し、定盤をあてて加圧後自然
冷却して固着させる。

以上のように半導体ウェーハ１をウェーハ保持プレート
２に固着させて、第２図に示すように定盤５に押圧して
回転させ研磨材にて研磨する。

ところが、ウェーハ保持プレートは、数回使用すると、
半導体ウェーハの保持部以外の部分は半導体ウェーハが
研磨されると同様に研磨がすすみ、当初の表面粗さが失
われる。ウェーハは手作業でウェーハ保持プレートに固
着させるため、毎回全く同じ場所に固着させるのは困難
で、少し位置がずれるため、前記の理由により、固着さ
せた部分のウェーハ保持プレートの表面粗さは一定でな
く、上記鏡面研磨の進行によって、表面粗さの低下した
部分にウェーハの一部が接着剤で固着されたときは、接
着剤が均一に分散されず、接着剤の厚さが不均一とな
る。すなわち、第４図に示すように、オリジナルの粗面
部6aはその微小凹凸の凸部先端がウェーハにほぼ直接接
し、鏡面研磨中に平滑になった粗面部6bは接着剤層厚さ
１〜３μｍでウェーハが接着され、接着剤厚さに好まし
くないムラができる。このために、ウェーハが固着され
た状態で、その非固着面の平坦度が悪化し、このまま鏡
面研磨されると、研磨量がその平坦度の悪化に応じて行
われ、場合によっては数ミクロンのへこみを生ずる。ま
た、上記の表面粗さの低下したウェーハ保持プレート表
面では、作業雰囲気からの粒子汚染で、第４図で示した
ような状況が起こる。そして、ウェーハの研磨面上でへ
こみとなる。また、より大きな半導体ウェーハを研磨す
る場合も同様に固着させた部分の粗さが一定でないた
め、均一な厚さに鏡面研磨できない。そこで、本発明で
は複数回使用したウェーハ保持プレートの面修正を行な
うことによって、ウェーハ保持プレートの表面の粗さを
修正し、再びウェーハ保持プレートの使用を可能とす
る。

ウェーハ保持プレートの面修正の方法としては、ラップ
材を使用して研磨し、全面を均一な粗さとする。面修正
後のウェーハ保持プレートの表面の粗さとしては、もと
の粗さ、すなわち、Ra＝0.5〜3.0μｍであり、また、使
用するラップ材としては、Ra＝0.5〜3.0μｍの粗さに研
磨できる。Al₂O₃やSiC等が好ましく、これらを単独また
は混合して使用することができる。

面修正中、ウェーハ保持プレートの研磨面においては、
面修正が遊離砥粒による研磨によって行われ、その過程
でウェーハ保持プレート研磨面の微小クラックとその剥
離を起こすためラップ剤以外の新たな粒子（パーティク
ル）が発生し、かかる研磨面を単に洗浄化のための洗浄
を行い乾燥するのみでは、ウェーハ保持プレート表面の
粗さの凹凸の谷間に、あるいはクラックの中に保持され
た上記微粒子およびラップ剤粒子自身が残存し、従って
かかるウェーハ保持プレート上に半導体ウェーハをワッ
クス等で接着して半導体ウェーハの研磨を行ったとき
に、前記２種類の粒子が遊離して、半導体ウェーハの鏡
面研磨剤に混入し、半導体ウェーハの研磨面に作用する
ため、均一な研磨ができずスクラッチの要因となる。こ
れらを完全に除去するためには、面修正後、ウェーハ保
持プレートを化学薬品によって腐蝕洗浄する。本発明者
らは、アルカリ界面活性剤による洗浄等を検討したが、
パーティクルは、単なる洗浄では完全には除去できず、
化学薬品による腐蝕によって溶解する洗浄により、完全
に除去することができる知見を得、鋭意検討した結果、
NaOHを含有する薬液にて洗浄することによって、パーテ
ィクルを溶解し、完全に除去することを可能とした。

薬液処理後、ウェーハ保持プレートを水洗、乾燥させ
て、再びウェーハの鏡面研磨工程に使用可能となる。

［実施例］次に本発明を実施例を挙げて詳しく説明する。

実施例１半径260mm、直径520mm、厚さ18mmの平坦なガラスプレー
トをGC＃320とGC＃240を4:1で混合したラップ材にて表
面の粗さがRa＝1.84μｍとなるように研磨して、ウェー
ハ保持プレートを加温し、その上にワックスを接着剤と
して薄層を形成後、この上に直径６インチ、厚さ0.5〜
0.6mmの研削、化学エッチング加工を施したシリコンウ
ェーハを第３図に示すように中心に１枚、その周辺に６
枚等間隔に配置し、ガラスプレートの背面から加熱した
ままウェーハの上にほぼ同形の鉄製定盤を載せ、加圧し
て１時間保持後冷却した。その後、第２図に示すように
定盤に押圧して回転させ、研磨材としてシリカ微粒子を
水に分散したスラリーを使用し、鏡面研磨した。研磨
後、シリコンウェーハをウェーハ保持プレートよりはず
し、有機溶剤および中性洗剤にてワックスを除去した。
上記の研磨により高精度の平坦度を有する鏡面研磨され
たシリコンウェーハが得られた。

このようにして、上記ウェーハ保持プレートを100回の
研磨に使用した後、このウェーハ保持プレートの面粗さ
Raを面粗さ計にて測定した。

常時ウェーハ貼付部分 Ra＝1.82μｍ（第３図１）常時研磨部分内周部 Ra＝1.25μｍ（第３図７）常時研磨部分外周部 Ra＝1.53μｍ（第３図８）このウェーハ保持プレートを上記のラップ材を用いて研
磨し、面修正を行った。面修正後、ウェーハ保持プレー
トを1,1,1−トリクロロエタンに浸漬脱脂し、更に、1,
1,1-トリクロロエタンの蒸気にて洗浄し、その後、NaOH
10％溶液に浸漬した。次に、純水で十分にガラスプレー
ト表面のNaOHを除去後、更にイソプロピルアルコールに
浸漬して乾燥させた。

次にこのウエーハ保持プレートの面粗さを面粗さ計にて
測定すると次のようであった。

外周部 Ra＝1.92μｍ R/2 Ra＝1.77μｍ中心部 Ra＝1.84μｍこのウェーハ保持プレートを使用して、上記と同一の要
領でウェーハを研磨したところ、高精度の平坦度の鏡面
を有するシリコンウェーハが得られた。

［発明の効果］以上の説明で明らかなように、本発明の半導体ウェーハ
の研磨方法によれば、面粗さRaが0.5〜3.0μｍのウェー
ハ保持プレートを半導体ウェーハの研磨に使用するとと
もに、使用後のウェーハ保持プレートについて所定のラ
ップ処理および、その後のNaOH含有薬液による洗浄処理
を行うことによって、もとの面粗さにしてウエーハの研
磨に使用するので、ウェーハをウェーハ保持プレートに
均一に接着させることができるのに加えて、ウェーハ保
持プレート上にゴミが存在するときにも該ゴミによる悪
影響を防止することができ、従ってウェーハを高精度の
平坦度を有する鏡面に研磨することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係るもので、第１図はウェー
ハ保持プレートにウェーハを固着させた状態を示す断面
図、第２図はこのウェーハ保持プレートを使用してウェ
ーハを研磨する状態を示す断面図、第３図はウェーハ保
持プレート上の半導体ウェーハの配置の一例を示す平面
図、第４図はウエーハ保持プレートの平滑になった粗面
部で接着剤厚さのムラが発生する理由を説明するための
模式的断面図、第５図（ａ）は従来のウェーハ保持プレ
ートにウェーハを固着させた状態を示す断面図、第５図
（ｂ）は第５図（ａ）の状態で研磨した後のウェーハの
断面図である。１……半導体ウェーハ、2,21,2a……ウェーハ保持プレ
ート、３……接着剤、４……ゴミ、５……定盤、6a……
オリジナルの粗面部、6b……鏡面研磨中に平滑になった
粗面部、７……ウェーハ保持プレート（ガラスプレー
ト）の常時研磨部分内周部、８……ウェーハ保持プレー
ト（ガラスプレート）の常時研磨部分外周部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面粗さRa＝0.5〜3.0μｍのウェーハ保持プ
レートを半導体ウェーハの研磨に使用するとともに、使
用後のウェーハ保持プレートについて、粒径の比較的大
きいラップ材により面粗さRa＝0.5〜3.0μｍにラップ処
理を行い、その後NaOHを含有する薬液にて洗浄処理し、
該洗浄処理後のウェーハ保持プレートを半導体ウェーハ
の研磨に再使用することを特徴とする半導体ウェーハの
研磨方法。