JPH11320394A

JPH11320394A - ウェハ研磨装置用ウェハ保持プレート及びその製造方法、並びに半導体ウェハの研磨方法

Info

Publication number: JPH11320394A
Application number: JP17926298A
Authority: JP
Inventors: Yuji Okuda; 祐次奥田; Tokuji Mishima; 篤司三島; Shigeji Ishikawa; 茂治石川; Naoyuki Jinbo; 直幸神保
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱性、耐熱衝撃性及び耐食性に優れ、半導
体ウェハの大口径化、高精度化及び高品質化に対応可能
なウェハ研磨装置用ウェハ保持プレートを提供するこ
と。【解決手段】このウェハ保持プレート６は、テーブル
２とともにウェハ研磨装置１を構成している。このプレ
ート６は、テーブル２の研磨面２ａに対して半導体ウェ
ハ５を摺接させるべく、自身の保持面６ａに半導体ウェ
ハ５を保持する。このプレート６は、密度が２．７ｇ／
ｃｍ³以上である炭化珪素焼結体製の緻密体であって、
熱伝導率が３０ｗ／ｍＫ以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ研磨装置用
ウェハ保持プレート及びその製造方法、並びに半導体ウ
ェハの研磨方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、鏡面を有するミラーウェハ
は、単結晶シリコンのインゴットを薄くスライスした
後、それをラッピング工程及びポリッシング工程を経て
研磨することにより得ることができる。特にラッピング
工程後かつポリッシング工程前にエピタキシャル成長層
形成工程を行った場合には、エピタキシャルウェハと呼
ばれるものを得ることができる。そして、これらのベア
ウェハに対しては、続くウェハ処理工程において酸化、
エッチング、不純物拡散等の各種工程が繰り返して行わ
れ、最終的に半導体デバイスが製造されるようになって
いる（図３参照）。

【０００３】上記の一連の工程においては、半導体ウェ
ハのデバイス形成面を何らかの手段を用いて研磨する必
要がある。そこで、従来から各種のウェハ研磨装置（ラ
ッピングマシンやポリッシングマシン等）が提案される
に至っている。

【０００４】通常のウェハ研磨装置は、冷却ジャケット
上部に固定されたテーブルと、そのテーブルの研磨面に
対して半導体ウェハを摺接させるべく、自身の保持面に
同ウェハを回転可能に保持するプッシャプレートとを備
えている。半導体ウェハは、プッシャプレートの保持面
に対し、一般に熱可塑性ワックスにより貼付けられた状
態で使用される。そして、このような従来のプッシャプ
レートとしては、ガラス製、アルミナ製、ステンレス製
のもの等が一般に知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プッシャプ
レートは、研磨作業時に高温に加熱されることが多いた
め、その形成材料としては熱変形に強いことが要求され
る。また、半導体ウェハの貼着時にはプッシャプレート
に熱衝撃が加わりやすいため、熱衝撃に強いことも要求
される。さらに、近年においては大口径かつ高精度ウェ
ハの需要も高まりつつあり、そのためにプッシャプレー
トの形成材料として高剛性・低熱膨張率を満たす材料が
選択されるべきとも考えられている。即ち、大口径かつ
高精度ウェハを実現するためには、自身の温度バラツキ
が小さくてしかも半導体ウェハに与える応力が小さいも
のであることが必要だからである。

【０００６】しかしながら、ガラス製のプッシャプレー
トは、熱膨張率が小さい点で好ましい反面、半導体ウェ
ハの裏面に傷が付きやすく、後に再研磨が必要になる。
従って、高精度化への要請には不向きという欠点があっ
た。アルミナ製のプッシャプレートは、熱変形量が大き
くて熱衝撃にも弱いという欠点があった。ステンレス製
のプッシャプレートは、比較的剛性に優れている反面、
金属材料であるのでセラミックス材料に比べて熱膨張率
が大きいという欠点があった。

【０００７】以上のような事情から、最近では形成材料
として炭化珪素（ＳｉＯ₂）を用いたプッシャプレート
が提案されるに至っている。炭化珪素は高剛性・低熱膨
張率・高熱伝導率を有し、しかも熱変形や熱衝撃に強い
からである。なお、同様のプッシャプレートとしては、
例えば特願平５−１５１０１０号公報に開示されたもの
がある。

【０００８】ところが、上記従来技術の炭化珪素製のプ
ッシャプレートは、充分な耐食性（具体例としてはアル
カリ溶液を用いた場合の耐酸化性など）を備えていなか
った。ゆえに、これを用いて研磨を行なったとしても、
半導体ウェハの裏面に傷が付くおそれがあり、高品質の
半導体ウェハを得ることは実質上難しかった。

【０００９】本発明は上記の課題を解決するためなされ
たものであり、その第１の目的は、耐熱性、耐熱衝撃性
及び耐食性に優れ、半導体ウェハの大口径化、高精度化
及び高品質化に対応可能なウェハ研磨装置用ウェハ保持
プレートを提供することにある。

【００１０】本発明の第２の目的は、上記の優れたウェ
ハ保持プレートを確実に製造することができる方法を提
供することにある。また、本発明の第３の目的は、半導
体ウェハを均一に研磨することが可能なため半導体ウェ
ハの高精度化及び高品質化を達成するうえで極めて好適
な半導体ウェハの研磨方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、ウェハ研磨装置を構
成しているテーブルの研磨面に対して半導体ウェハを摺
接させるべく、保持面に前記半導体ウェハを保持するウ
ェハ保持プレートにおいて、密度が２．７ｇ／ｃｍ³以
上である珪化物セラミックス製または炭化物セラミック
ス製の緻密体からなるウェハ研磨装置用ウェハ保持プレ
ートをその要旨とする。

【００１２】請求項２に記載の発明は、ウェハ研磨装置
を構成しているテーブルの研磨面に対して半導体ウェハ
を摺接させるべく、保持面に前記半導体ウェハを保持す
るウェハ保持プレートにおいて、前記ウェハ保持プレー
トは、密度が２．７ｇ／ｃｍ ³以上である炭化珪素焼結
体製の緻密体であって、熱伝導率が３０ｗ／ｍＫ以上で
あることを特徴とするウェハ研磨装置用ウェハ保持プレ
ートをその要旨とする。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、０．１５重量％〜１．０重量％のほう素及び０．５
重量％〜１０重量％の遊離炭素を含有することとしてい
る。請求項４に記載の発明は、請求項２において、０．
５重量％〜１０重量％のアルミニウム及び０．５重量％
〜１０重量％の遊離炭素を含有することとしている。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４
のいずれか１項において、前記ウェハ保持プレートは、
β型炭化珪素粉末を出発材料とする炭化珪素焼結体製の
緻密体であるとしている。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれか１項において、前記保持面の面粗度がＲａ＝
１μｍ以下であることとしている。請求項７に記載の発
明は、請求項２に記載されたウェハ研磨装置用ウェハ保
持プレートを製造する方法であって、炭化珪素粉末１０
０重量部に対し、ほう素及びその化合物、アルミニウム
及びその化合物、並びに炭素より選択される少なくとも
１種からなる焼結助剤０．３重量部〜２０重量部を均一
に混合する第１工程と、前記第１工程により得られた混
合物を所定形状に成形する第２工程と、前記第２工程に
より得られた成形体を１８００℃〜２４００℃の温度範
囲内で焼成する工程とを含むウェハ研磨装置用ウェハ保
持プレートの製造方法をその要旨としている。

【００１６】請求項８に記載の発明は、密度が２．７ｇ
／ｃｍ³以上である炭化珪素焼結体製の緻密体であっ
て、熱伝導率が３０ｗ／ｍＫ以上であるウェハ保持プレ
ートの保持面に半導体ウェハを保持させるとともに、ウ
ェハ研磨装置を構成しているテーブルの研磨面に対して
前記半導体ウェハを回転させつつ摺接させることによ
り、前記半導体ウェハの研磨を行うことを特徴とする半
導体ウェハの研磨方法をその要旨としている。

【００１７】請求項９に記載の発明は、請求項８におい
て、前記ウェハ保持プレートは前記半導体ウェハを前記
研磨面に対して所定押圧力印加状態で摺接させるプッシ
ャプレートであり、そのプッシャプレートを用いてエピ
タキシャル成長層形成前の半導体ウェハの研磨を行うこ
ととしている。

【００１８】請求項１０に記載の発明は、請求項８にお
いて、前記ウェハ保持プレートは前記半導体ウェハを前
記研磨面に対してほぼ押圧力無印加状態で摺接させるも
のであり、そのプレートを用いてエピタキシャル成長層
形成後の半導体ウェハの研磨を行うこととしている。

【００１９】以下、本発明の「作用」を説明する。請求
項１に記載の発明によると、このウェハ保持プレートは
密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上の緻密体であることから、
結晶粒子間の結合が強くてしかも気孔が極めて少なく、
従来に比べ耐食性に優れたものとなっている。また、か
かる緻密体は珪化物セラミックス製または炭化物セラミ
ックス製であるため、比較的高い剛性、低い熱膨張率、
高い熱伝導率を有し、さらに熱変形や熱衝撃にも強いと
いう性質を備えている。従って、このウェハ保持プレー
トを用いて研磨を行えば、半導体ウェハの大口径化、高
精度化及び高品質化に対応することができる。

【００２０】請求項２に記載の発明によると、このウェ
ハ保持プレートは密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上の緻密体
であることから、結晶粒子間の結合が強くてしかも気孔
が極めて少なく、従来に比べ耐食性に優れたものとなっ
ている。また、かかる緻密体は炭化珪素焼結体製である
ため、極めて高い剛性、低い熱膨張率、高い熱伝導率を
有し、さらに熱変形や熱衝撃にも極めて強いという性質
を備えている。従って、このウェハ保持プレートを用い
て研磨を行えば、半導体ウェハの大口径化、高精度化及
び高品質化に確実に対応することができる。

【００２１】ここで、同プレートの密度は２．７ｇ／ｃ
ｍ³以上であることが必要とされ、さらには３．０ｇ／
ｃｍ³以上であることが望ましく、特には３．１ｇ／ｃ
ｍ³以上であることがより望ましい。この密度が小さい
と、焼結体における結晶粒子間の結合が弱くなったり気
孔が多くなったりする結果、充分な耐食性を確保できな
くなるからである。

【００２２】焼結体の熱伝導率は３０ｗ／ｍＫ以上であ
ることが必要とされ、さらには８０ｗ／ｍＫ〜２００ｗ
／ｍＫであることが望ましい。熱伝導率が小さすぎると
焼結体内に温度バラツキが生じやすくなり、半導体ウェ
ハの大口径化、高精度化及び高品質化を妨げる原因とな
ってしまう。逆に、熱伝導率は大きいほど好適である反
面、２００ｗ／ｍＫを超えるものについては安価かつ安
定的な材料供給が難しくなる。

【００２３】請求項３に記載の発明によると、上記好適
範囲を満たすほう素及び遊離炭素を含有させることによ
り、それらが焼結助剤として働くことで、粒成長が促進
される。ゆえに、焼結体における結晶粒子の粒界が少な
くなり、緻密さが増す結果、耐食性、剛性、熱伝導性、
耐熱性、耐熱衝撃性が高くなる。

【００２４】ここで、ほう素は０．１５重量％〜１．０
重量％であることがよく、０．２重量％〜０．５重量％
であることがさらによく、０．３重量％〜０．４重量％
であることが特によい。また、遊離炭素は０．５重量％
〜１０重量％であることがよく、１．０重量％〜５．０
重量％であることがさらによく、３．０重量％〜６．０
重量％であることが特によい。

【００２５】請求項４に記載の発明によると、上記好適
範囲を満たすアルミニウム及び遊離炭素を含有させるこ
とにより、それらが焼結助剤として働くことで、粒成長
が促進される。ゆえに、焼結体における結晶粒子の粒界
が少なくなり、緻密さが増す結果、耐食性、剛性、熱伝
導性、耐熱性、耐熱衝撃性が高くなる。

【００２６】ここで、アルミニウムは０．５重量％〜１
０重量％であることがよく、３．０重量％〜１０重量％
であることがさらによく、５．０重量％〜１０重量％で
あることが特によい。また、遊離炭素は０．５重量％〜
１０重量％であることがよく、１．０重量％〜５．０重
量％であることがさらによく、３．０重量％〜６．０重
量％であることが特によい。

【００２７】請求項５に記載の発明によると、β型炭化
珪素粉末を出発材料として炭化珪素焼結体製の緻密体を
得ることにより、他のタイプ（α型炭化珪素粉末や非晶
質炭化珪素粉末）を選択した場合に比べて、大きな板状
結晶が形成されやすくなる。従って、焼結体における結
晶粒子の粒界の減少につながり、熱伝導性などがよりい
っそう高くなる。

【００２８】もっとも、β型炭化珪素粉末に代わるもの
として、α型炭化珪素粉末または非晶質炭化珪素粉末を
使用することも勿論可能である。勿論、これらの粉末に
関しては、１種を単独で用いてもよいほか、２種以上を
組み合わせて（α型＋β型、α型＋非晶質、β型＋非晶
質、α型＋β型＋非晶質、のいずれかを）用いてもよ
い。

【００２９】請求項６に記載の発明によると、保持面の
面粗度がＲａ＝１μｍ以下に設定されていることから、
その保持面に半導体ウェハを保持させたときでも、半導
体ウェハに保持面側の凹凸が転写されることがない。従
って、高精度かつ高品質の半導体ウェハの製造に適した
ものとすることができる。また、保持面の面粗度がＲａ
＝１μｍよりも大きいと、凹凸が半導体ウェハに転写さ
れ、半導体ウェハの品質に悪影響を及ぼす。

【００３０】請求項７に記載の発明によると、第１工程
を経て作製された炭化珪素粉末及び焼結助剤からなる均
一な混合物は、続く第２工程を経ることにより所定形状
の成形体となる。そして、この成形体は、第３工程を経
ることにより高温で焼成され、極めて緻密かつ好適な物
性を有する焼結体となる。

【００３１】炭化珪素粉末１００重量部に対しては、ほ
う素及びその化合物、アルミニウム及びその化合物、並
びに炭素より選択される少なくとも１種からなる焼結助
剤０．３重量部〜２０重量部を均一に混合する必要があ
る。

【００３２】焼結助剤としての役割を果たすこれらの物
質は、炭化珪素の結晶成長速度を著しく増加させる。そ
れに加えてこれらの物質は、炭化珪素焼結体の焼成温度
域において成形体の隅々まで拡散して、そこで板状結晶
の核を形成させるのに貢献し、ひいては確実な緻密化を
もたらす。

【００３３】ここで、ほう素及びその化合物としては、
例えば、１）ほう素単体、２）二ほう化アルミニウム、
３）炭化ほう素、４）窒化ほう素、５）酸化ほう素、
６）ほう化クロム、７）ほう化ランタン等が挙げられ
る。これらの中でも、コスト等の観点からして１）〜
５）の選択が好ましい。勿論、ここに列挙した物質に関
しては、１種を単独で用いてもよいほか、２種以上を組
み合わせて用いてもよい。

【００３４】アルミニウム及びその化合物としては、例
えば、１）アルミニウム単体、２）二ほう化アルミニウ
ム、３）炭化アルミニウム、４）窒化アルミニウム、
５）酸化アルミニウム等が挙げられる。勿論、ここに列
挙した物質に関しては、１種を単独で用いてもよいほ
か、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

【００３５】炭素としては、例えば、１）フェノール樹
脂、２）リグニンスルホン酸塩、３）ポリビニルアルコ
ール、４）コーンスターチ、５）糖蜜、６）コールター
ルピッチ、７）アルギン酸塩等の有機物質や、さらには
８）カーボンブラック、９）アセチレンブラック等の無
機物質が挙げられる。勿論、ここに列挙した物質に関し
ては、１種を単独で用いてもよいほか、２種以上を組み
合わせて用いてもよい。前記炭素は、ほう素化合物中や
アルミニウム化合物中に含まれている炭素分であっても
かまわない。なお、炭素が、ほう素及びその化合物、ア
ルミニウム及びその化合物と共存している場合、気孔が
微細化しやすくなる。

【００３６】前記焼結助剤は０．３重量部〜２０重量部
であることがよく、さらには５．０重量部〜２０重量部
であることがより望ましく、特には１０重量部〜２０重
量部であることが最も望ましい。焼結助剤の量が少なす
ぎると、炭化珪素の結晶成長速度を増加させる効果が不
十分になる。逆に焼結助剤の量を極めて多くしたとして
も、結晶成長速度を増加させる効果の大幅な増大にはつ
ながらず、却って不純物の増加により焼結体の物性の低
下を招くおそれがある。

【００３７】第２工程により得られた炭化珪素製の成形
体は、所定の温度範囲内で焼成される必要がある。ここ
で、所定温度範囲内とは１８００℃〜２４００℃、好ま
しくは２０００℃〜２３００℃である。焼成温度が低す
ぎると、結晶粒径を大きくすることが困難となるばかり
でなく、焼結体中に多くの気孔が残ってしまう。逆に焼
成温度が高すぎると、炭化珪素の分解が始まる結果、焼
結体の強度低下を来してしまう。

【００３８】以上説明したごとく、請求項７に記載した
発明の製造方法によれば、耐熱性、耐熱衝撃性及び耐食
性等に優れたウェハ保持プレートを確実に製造すること
ができる。

【００３９】請求項８に記載の発明によると、研磨面に
対して半導体ウェハが回転しながら摺接する結果、半導
体ウェハの片側面が前記研磨面によって均一に研磨され
る。その際、半導体ウェハの研磨は上記の優れた炭化珪
素製のウェハ保持プレートに保持された状態でなされる
ため、温度バラツキの発生や変形の原因となる応力の発
生等が起こりにくい。よって、半導体ウェハの大口径
化、高精度化及び高品質化にも確実に対応することがで
きる。

【００４０】請求項９に記載の発明によると、プッシャ
プレートが半導体ウェハを所定押圧力印加状態で研磨面
に摺接させることにより、研磨作用がいっそう増大し、
研磨を均一にかつ効率よく行うことができる。その結
果、高品質のミラーウェハを確実に得ることができる。

【００４１】請求項１０に記載の発明によると、ウェハ
保持プレートが半導体ウェハを研磨面に対してほぼ押圧
力無印加状態で摺接させることにより、研磨時における
エピタキシャル成長層の剥離が未然に防止される。その
結果、高品質のエピタキシャルウェハを確実に得ること
ができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のウェハ研磨装置１を図１，図２に基づき詳細に説
明する。

【００４３】図１には、本実施形態のウェハ研磨装置１
が概略的に示されている。同ウェハ研磨装置１を構成し
ているテーブル２は、円盤状であって例えばステンレス
等の金属材料を用いて形成されている。テーブル２の上
面は、半導体ウェハ５を研磨するための研磨面２ａとな
っている。この研磨面２ａには図示しない研磨クロスが
貼り付けられている。このようなテーブル２は、同じく
円盤状をした冷却ジャケット３の上部に図示しないボル
ト等を用いて取り付けられている。冷却ジャケット３自
身は、円柱状の回転軸４により水平に支持されている。
冷却ジャケット３の内部には流路が形成されている。こ
の流路には冷却用流体としての冷水Ｗが循環されるよう
になっている。

【００４４】このウェハ研磨装置１は、多数（図１では
図示の便宜上２つ）の炭化珪素焼結体製のウェハ保持プ
レート６を備えている。各ウェハ保持プレート６の片側
面（非保持面６ｂ）の中心部には、図示しない駆動装置
の一部であるプッシャ棒７が固定されている。各プッシ
ャ棒７は、保持面６ａをその下方にあるテーブル２の研
磨面２ａに対向させた状態で各ウェハ保持プレート６を
水平に支持している。また、各プッシャ棒７はウェハ保
持プレート６とともに回転することができるばかりでな
く、所定範囲だけ上下動することができる。ウェハ保持
プレート６の保持面６ａには、半導体ウェハ５が例えば
熱可塑性ワックス等を用いて貼着されている。勿論、半
導体ウェハ５は、保持面６ａに対して真空引きによりま
たは静電的に吸着されてもよい。このとき、半導体ウェ
ハ５における被研磨面５ａは、テーブル２の研磨面２ａ
側を向いている必要がある。

【００４５】この装置１がラッピングマシン、即ちベア
ウェハプロセスにおけるスライス工程を経たものに対す
る研磨を行う装置である場合、ウェハ保持プレート６は
半導体ウェハ５を研磨面２ａに対して所定押圧力印加状
態で摺接させるものであることがよい。このようなウェ
ハ保持プレート６（つまりプッシャプレート）により押
圧力を印加しても、エピタキシャル成長層が形成されて
いないことから、その剥離を心配する必要がないからで
ある。この装置１がミラーウェハ製造用のポリッシング
マシン、即ち前記ラッピング工程を経たものに対してエ
ピタキシャル成長工程を実施することなく研磨を行う装
置である場合も同様である。

【００４６】一方、この装置１がエピタキシャルウェハ
製造用のポリッシングマシン、即ち前記ラッピング工程
を経たものに対してエピタキシャル成長工程を実施した
うえで研磨を行う装置である場合には、ウェハ保持プレ
ート６は半導体ウェハ５を研磨面２ａに対してほぼ押圧
力無印加状態で摺接させるものであることがよい。シリ
コンエピタキシャル成長層は、単結晶シリコンと比べて
剥離しやすいからである。この装置１が各種膜形成工程
後にケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）を行う
ためのマシンである場合も、基本的には同様である。

【００４７】以下、本実施形態をより具体化したいくつ
かの実施例を、図２の表に基づいて説明する。

【００４８】

【実施例】［実施例１Ａ，１Ｂ］実施例１Ｂの作製にお
いては、９４．６重量％のβ型結晶を含む炭化珪素粉末
として、イビデン株式会社製「ベータランダム（商品
名）」を用いた。この炭化珪素粉末は、１．３μｍとい
う結晶粒径の平均値を有し、かつ１．５重量％のほう素
及び３．６重量％の遊離炭素を含有していた。

【００４９】第１工程においては、この炭化珪素粉末１
００重量部に対し、ポリビニルアルコール５重量部、水
３００重量部を配合した後、ボールミル中にて５時間混
合することにより、均一な混合物を得た。この混合物を
所定時間乾燥して水分をある程度除去した後、その乾燥
混合物を適量採取しかつ顆粒化した。

【００５０】このようにして得られた前記混合物の顆粒
を、第２工程において金属製押し型を用いて５０ｋｇ／
ｃｍ²の圧力で成形した。得られた生成形体の密度は
１．２ｇ／ｃｍ³であった。

【００５１】第３工程においては、前記生成形体を外気
を遮断することができる黒鉛製ルツボに装入し、タンマ
ン型焼成炉を使用してその焼成を行なった。焼成は１気
圧のアルゴンガス雰囲気中において実施した。また、焼
成時においては１０℃／分の昇温速度で最高温度である
２３００℃まで加熱し、その後はその温度で２時間保持
することとした。得られた焼結体を観察してみたとこ
ろ、板状結晶が多方向に絡み合った極めて緻密な三次元
網目構造を呈していた。

【００５２】また、得られた焼結体の密度は３．１ｇ／
ｃｍ³であり、熱伝導率は１５０ｗ／ｍＫであった。焼
結体に含まれているほう素は０．４重量％、遊離炭素は
１．８重量％であった。

【００５３】最後に第３工程を経て作製された焼結体の
片側面に対して、炭化珪素製研磨治具を用いた研磨加工
を施した。その結果、面粗度がＲａ＝０．５μｍ程度の
保持面６ａを有するウェハ保持プレート６を完成した。

【００５４】このようにして得られた実施例１Ａのウェ
ハ保持プレート６を上記各種の研磨装置１にセットし
て、各種サイズの半導体ウェハ５の研磨を行なったとこ
ろ、いずれのタイプについても同プレート６に熱変形等
が全く認められなかった。しかも、強アルカリ溶液に晒
されやすいＣＭＰ用マシンに適用した場合においても、
同プレート６が酸化することはなく、耐食性に優れてい
ることが確認された。これは、同プレート６の少気孔化
により緻密さが増したことで、焼結体内部にアルカリ溶
液が侵入しにくくなったことによるものと推測される。

【００５５】また、各種の研磨装置１による研磨を経て
得られた半導体ウェハ５には、そのサイズに関係なく全
く傷が付いておらず、しかも大きな反りも生じていなか
った。つまり、極めて高精度、高品質の半導体ウェハ５
が得られることが実証された。

【００５６】一方、実施例１Ａの作製においては、図２
の表に記載した材料・条件等を設定するとともに、基本
的に前記手順に沿って第１〜第３工程を実施した。使用
した炭化珪素粉末はα型であって、具体的には屋久島電
工株式会社製「ＯＹ１５（商品名）」とした。

【００５７】実施例１Ａの焼結体の密度は３．１ｇ／ｃ
ｍ³、熱伝導率は１２５ｗ／ｍＫであった。焼結体に含
まれているほう素は０．４重量％、遊離炭素は１．８重
量％であった。つまり、β型炭化珪素粉末を出発材料と
した実施例１Ｂの焼結体のほうが、実施例１Ａの焼結体
よりも熱伝導率が２割ほど高くなる傾向がみられた。

【００５８】第３工程を経て作製された焼結体の片側面
に対して、炭化珪素製研磨治具を用いた研磨加工を施し
た。その結果、面粗度がＲａ＝０．５μｍ程度の保持面
６ａを有するウェハ保持プレート６を完成した。

【００５９】このようにして得られた実施例１Ａのウェ
ハ保持プレート６を上記各種の研磨装置１にセットし
て、各種サイズの半導体ウェハ５の研磨を行なったとこ
ろ、前記実施例１Ｂとほぼ同様の優れた結果が得られ
た。

【００６０】即ち、いずれのタイプの研磨装置１につい
ても、同プレート６に熱変形等が全く認められなかっ
た。しかも、強アルカリ溶液に晒されやすいＣＭＰ用マ
シンに適用した場合においても、同プレート６が酸化す
ることはなく、耐食性に優れていることが確認された。
また、各種の研磨装置１による研磨を経て得られた半導
体ウェハ５には、そのサイズに関係なく全く傷が付いて
おらず、しかも大きな反りも生じていなかった。つま
り、極めて高精度、高品質の半導体ウェハ５が得られる
ことが実証された。［実施例２Ａ，２Ｂ］実施例２Ｂの作製においては、前
記実施例１Ｂと同じく、９４．６重量％のβ型結晶を含
む炭化珪素粉末としてイビデン株式会社製「ベータラン
ダム（商品名）」を用いた。この炭化珪素粉末は、０．
４μｍという結晶粒径の平均値を有し、かつ１０重量％
のアルミニウム及び５．５重量％の遊離炭素を含有して
いた。一方、実施例２Ａのサンプル作製においては、前
記実施例１Ａと同じく、α型炭化珪素粉末である屋久島
電工株式会社製「ＯＹ１５（商品名）」を用いた。

【００６１】実施例１Ａの手順に準じて第１工程及び第
２工程を実施した後、第３工程において生成形体を黒鉛
製ルツボに装入し、タンマン型焼成炉を使用してその焼
成を行なった。焼成は１気圧のアルゴンガス雰囲気中に
おいて実施した。また、焼成時においては１５℃／分の
昇温速度で最高温度である２２００℃まで加熱し、その
後はその温度で５時間保持することとした。得られた焼
結体を観察してみたところ、板状結晶が多方向に絡み合
った極めて緻密な三次元網目構造を呈していた。

【００６２】得られた実施例２Ｂの焼結体の密度は３．
１ｇ／ｃｍ³であり、熱伝導率は１７０ｗ／ｍＫであっ
た。焼結体に含まれているアルミニウムは２．６重量
％、遊離炭素は３．２重量％であった。また、得られた
実施例２Ａの焼結体の密度は３．１ｇ／ｃｍ³であり、
熱伝導率は１４２ｗ／ｍＫであった。焼結体に含まれて
いるアルミニウムは２．６重量％、遊離炭素は３．２重
量％であった。つまり、β型炭化珪素粉末を出発材料と
した実施例２Ｂの焼結体のほうが、実施例２Ａの焼結体
よりも熱伝導率が２割ほど高くなる傾向がみられた。

【００６３】最後に第３工程を経て作製された焼結体の
片側面に対して、炭化珪素製研磨治具を用いた研磨加工
を施した。その結果、面粗度がＲａ＝０．５μｍ程度の
保持面６ａを有するウェハ保持プレート６を完成した。

【００６４】このようにして得られた実施例２Ａ，２Ｂ
のウェハ保持プレート６を上記各種の研磨装置１にセッ
トして、各種サイズの半導体ウェハ５の研磨を行なった
ところ、前記実施例１Ａ，１Ｂとほぼ同様の優れた結果
が得られた。

【００６５】即ち、いずれのタイプの研磨装置１につい
ても、同プレート６に熱変形等が全く認められなかっ
た。しかも、強アルカリ溶液に晒されやすいＣＭＰ用マ
シンに適用した場合においても、同プレート６が酸化す
ることはなく、耐食性に優れていることが確認された。
また、各種の研磨装置１による研磨を経て得られた半導
体ウェハ５には、そのサイズに関係なく全く傷が付いて
おらず、しかも大きな反りも生じていなかった。つま
り、極めて高精度、高品質の半導体ウェハ５が得られる
ことが実証された。［実施例３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ］実施例３Ｂ，４Ｂの
作製においては、前記実施例１Ｂと同じく、β型炭化珪
素粉末であるイビデン株式会社製「ベータランダム（商
品名）」を用いた。一方、実施例３Ａ，４Ａのサンプル
作製においては、前記実施例１Ａと同じく、α型炭化珪
素粉末である屋久島電工株式会社製「ＯＹ１５（商品
名）」を用いた。そして、図２の表に記載した材料・条
件等を設定するとともに、基本的に前記実施例１Ａの手
順に沿って第１〜第３工程を実施した。

【００６６】得られた実施例３Ｂの焼結体の密度は３．
１ｇ／ｃｍ³、熱伝導率は１３２ｗ／ｍＫであった。同
焼結体に含まれているほう素は０．７重量％、遊離炭素
は３．８重量％であった。また、得られた実施例３Ａの
焼結体の密度は３．１ｇ／ｃｍ³であり、熱伝導率は１
１０ｗ／ｍＫであった。ほう素及び遊離炭素の含有量は
同じであった。つまり、β型炭化珪素粉末を出発材料と
した実施例３Ｂの焼結体のほうが、実施例３Ａの焼結体
よりも熱伝導率が２割ほど高くなる傾向がみられた。

【００６７】得られた実施例４Ｂの焼結体の密度は２．
７ｇ／ｃｍ³、熱伝導率は９６ｗ／ｍＫであった。同焼
結体に含まれているアルミニウムは１．６重量％、遊離
炭素は３．３重量％であった。また、得られた実施例４
Ａの焼結体の密度は２．７ｇ／ｃｍ³であり、熱伝導率
は８０ｗ／ｍＫであった。ほう素及び遊離炭素の含有量
は同じであった。つまり、β型炭化珪素粉末を出発材料
とした実施例４Ｂの焼結体のほうが、実施例４Ａの焼結
体よりも熱伝導率が２割ほど高くなる傾向がみられた。

【００６８】勿論、これらのもの３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４
Ｂについても、実施例１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂに匹敵す
る好適な結果が得られた。［比較例１，２］比較例１，２では、図２の表に記載し
た材料・条件等を設定するとともに、基本的に前記実施
例１Ａの手順に沿って第１〜第３工程を実施した。

【００６９】ただし、比較例１では焼結助剤の量を好適
範囲外（具体的にはほう素の量を０．１５重量％より少
なめ）に設定した。その結果、得られた焼結体の密度は
２．３ｇ／ｃｍ³、熱伝導率は２０ｗ／ｍＫであった。
同焼結体に含まれているほう素は０．０５重量％、遊離
炭素は１．０重量％であった。

【００７０】また、比較例２では焼結助剤の量を好適範
囲外（具体的にはアルミニウムの量を１０重量％より多
め）に設定し、かつ焼成温度を好適範囲外（２０００℃
よりも３００℃低く）に設定した。その結果、得られた
焼結体の密度は２．０ｇ／ｃｍ³、熱伝導率は２２ｗ／
ｍＫであった。同焼結体に含まれているアルミニウムは
０．０９重量％、遊離炭素は２．８重量％であった。

【００７１】従って、上記２つの比較例のウェハ保持プ
レートを上記各種の研磨装置１にセットして、各種サイ
ズの半導体ウェハ５の研磨を行なったところ、同プレー
トに各種の不具合（熱変形、侵食、酸化等）が生じる結
果となった。また、研磨を経て得られた半導体ウェハ５
の精度や品質も、到底各実施例１Ａ〜４Ｂに及ばないも
のであった。

【００７２】従って、本実施形態によれば以下のような
効果を得ることができる。ここでは代表的なもののみを
列挙する。（１）この実施形態によれば、耐熱性、耐熱衝撃性及び
耐食性に優れたウェハ保持プレート６を実現することが
でき、半導体ウェハ５の大口径化、高精度化及び高品質
化に確実に対応可能となる。

【００７３】（２）この実施形態にて示した製造方法に
よると、焼成時において板状結晶の成長が有効に促進さ
れるため、上記の優れたウェハ保持プレート６を確実に
製造することができる。

【００７４】（３）この実施形態の半導体ウェハ５の研
磨方法によると、上記の優れたウェハ保持プレート６に
より半導体ウェハ５を均一に研磨することが可能であ
る。従って、半導体ウェハ５の高精度化及び高品質化を
達成するうえで極めて好適である。

【００７５】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ◎ テーブル２の形成材料は、ステンレスのような金属
に限定されることはなく、例えば窒化アルミニウムや炭
化珪素等のようなセラミックス材料であっても勿論よ
い。テーブル２用の形成材料として炭化珪素の焼結体を
選択した場合には、本実施形態のウェハ保持プレート６
と同様に、密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上である緻密体と
することがよい。さらには、前記焼結体の熱伝導率を３
０ｗ／ｍＫ以上とすることがより望ましい。このように
優れた物性を有するテーブル２とプレート６とを組み合
わせて研磨を行えば、半導体ウェハ５のよりいっそうの
大口径化、高精度化及び高品質化が期待できる。

【００７６】◎ ウェハ保持プレート６の保持面６ａに
は、１枚の半導体ウェハ５のみが貼着されてもよいほ
か、複数枚の半導体ウェハ５が貼着されてもよい。特に
後者のタイプとした場合には、例えば保持面６ａを完全
平坦状ではなく、僅かに球面状（平坦度０．５μｍ〜５
μｍ）に形成することがよい。

【００７７】◎ ウェハ保持プレート６側を上下動させ
る方式に代えて、テーブル２側を上下動させる構造を採
用しても勿論よい。 ◎ 炭化珪素以外の珪化物セラミックスとしては、密度
が２．７ｇ／ｃｍ³以上である緻密体という条件を満た
すものであれば、例えば窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）やサイ
アロン等を選択することも許容されうる。

【００７８】◎ 炭化珪素以外の炭化物セラミックスと
しては、密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上である緻密体とい
う条件を満たすものであれば、例えば炭化ホウ素（Ｂ₄
Ｃ）等を選択することも許容されうる。

【００７９】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に列挙する。（１）スライスされた単結晶シリコンに対する研磨に
より形成された被研磨面を少なくともその片側面に有す
るミラーウェハにおいて、密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上
である炭化珪素焼結体製の緻密体であって、熱伝導率が
３０ｗ／ｍＫ以上であるウェハ保持プレートの保持面に
保持された状態で、ウェハ研磨装置を構成しているテー
ブルの研磨面に対し回転摺接させられる研磨工程を経て
製造されるミラーウェハ。この技術的思想１に記載の発
明によると、高品質化を図ることができる。

【００８０】（２）スライスされた単結晶シリコンに
対するエピタキシャル成長を行なった後、同層を研磨す
ることにより形成された被研磨面を少なくともその片側
面に有するエピタキシャルウェハにおいて、密度が２．
７ｇ／ｃｍ³以上である炭化珪素焼結体製の緻密体であ
って、熱伝導率が３０ｗ／ｍＫ以上であるウェハ保持プ
レートの保持面に保持された状態で、ウェハ研磨装置を
構成しているテーブルの研磨面に対し回転摺接させられ
る研磨工程を経て製造されるエピタキシャルウェハ。こ
の技術的思想２に記載の発明によると、高品質化を図る
ことができる。

【００８１】（３）請求項８乃至１０において、前記
テーブルは、密度が２．７ｇ／ｃｍ ³以上である炭化珪
素焼結体製の緻密体であって、熱伝導率が３０ｗ／ｍＫ
以上であることを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
この技術的思想３に記載の発明によると、優れた物性を
有するテーブルとプレートとを組み合わせて研磨を行う
ことで、半導体ウェハのよりいっそうの大口径化、高精
度化及び高品質化が期待できる。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、耐熱性、耐熱衝撃性及び耐食性に優れ、
半導体ウェハの大口径化、高精度化及び高品質化に対応
可能なウェハ研磨装置用ウェハ保持プレートを提供する
ことができる。

【００８３】請求項２〜６に記載の発明によれば、耐熱
性、耐熱衝撃性及び耐食性に極めて優れ、半導体ウェハ
の大口径化、高精度化及び高品質化に確実に対応可能な
ウェハ研磨装置用ウェハ保持プレートを提供することが
できる。

【００８４】請求項３，４に記載の発明によれば、焼結
体の緻密さが増す結果、ウェハ保持プレートの耐食性、
剛性、熱伝導性等が確実に高くなる。請求項５に記載の
発明によれば、ウェハ保持プレートの熱伝導性等がより
確実に高くなる。

【００８５】請求項６に記載の発明によれば、特に高コ
スト化を招くことなく、半導体ウェハのよりいっそうの
高精度化及び高品質化を図ることができる。請求項７に
記載の発明によれば、上記の優れたウェハ保持プレート
を確実に製造することができる方法を提供することがで
きる。

【００８６】請求項８〜１０に記載の発明によれば、半
導体ウェハを均一に研磨することが可能なため半導体ウ
ェハの高精度化及び高品質化を達成するうえで極めて好
適な半導体ウェハの研磨方法を提供することができる。

【００８７】請求項９に記載の発明によれば、研磨を均
一にかつ効率よく行うことができるため、高品質のミラ
ーウェハを確実に得ることができる。請求項１０に記載
の発明によれば、研磨時におけるエピタキシャル成長層
の剥離が未然に防止されるため、高品質のエピタキシャ
ルウェハを確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態におけるウェハ
研磨装置を示す概略図。

【図２】各実施例及び各比較例における製造条件及び焼
結体特性を示した表。

【図３】（ａ），（ｂ）は半導体デバイスの製造手順の
概略を説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１…ウェハ研磨装置、２…テーブル、２ａ…研磨面、５
…半導体ウェハ、６…ウェハ研磨装置用ウェハ保持プレ
ート、６ａ…保持面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神保直幸岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１の１イビデン株式会社大垣北工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェハ研磨装置を構成しているテーブルの
研磨面に対して半導体ウェハを摺接させるべく、保持面
に前記半導体ウェハを保持するウェハ保持プレートにお
いて、密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上である珪化物セラミ
ックス製または炭化物セラミックス製の緻密体からなる
ウェハ研磨装置用ウェハ保持プレート。
【請求項２】ウェハ研磨装置を構成しているテーブルの
研磨面に対して半導体ウェハを摺接させるべく、保持面
に前記半導体ウェハを保持するウェハ保持プレートにお
いて、前記ウェハ保持プレートは、密度が２．７ｇ／ｃ
ｍ³以上である炭化珪素焼結体製の緻密体であって、熱
伝導率が３０ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とするウェ
ハ研磨装置用ウェハ保持プレート。
【請求項３】０．１５重量％〜１．０重量％のほう素及
び０．５重量％〜１０重量％の遊離炭素を含有すること
を特徴とする請求項２に記載のウェハ研磨装置用ウェハ
保持プレート。
【請求項４】０．５重量％〜１０重量％のアルミニウム
及び０．５重量％〜１０重量％の遊離炭素を含有するこ
とを特徴とする請求項２に記載のウェハ研磨装置用ウェ
ハ保持プレート。
【請求項５】前記ウェハ保持プレートは、β型炭化珪素
粉末を出発材料とする炭化珪素焼結体製の緻密体である
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載
のウェハ研磨装置用ウェハ保持プレート。
【請求項６】前記保持面の面粗度がＲａ＝１μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
記載のウェハ研磨装置用ウェハ保持プレート。
【請求項７】請求項２に記載されたウェハ研磨装置用ウ
ェハ保持プレートを製造する方法であって、炭化珪素粉末１００重量部に対し、ほう素及びその化合
物、アルミニウム及びその化合物、並びに炭素より選択
される少なくとも１種からなる焼結助剤０．３重量部〜
２０重量部を均一に混合する第１工程と、前記第１工程により得られた混合物を所定形状に成形す
る第２工程と、前記第２工程により得られた成形体を１８００℃〜２４
００℃の温度範囲内で焼成する工程とを含むウェハ研磨
装置用ウェハ保持プレートの製造方法。
【請求項８】密度が２．７ｇ／ｃｍ³以上である炭化珪
素焼結体製の緻密体であって、熱伝導率が３０ｗ／ｍＫ
以上であるウェハ保持プレートの保持面に半導体ウェハ
を保持させるとともに、ウェハ研磨装置を構成している
テーブルの研磨面に対して前記半導体ウェハを回転させ
つつ摺接させることにより、前記半導体ウェハの研磨を
行うことを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
【請求項９】前記ウェハ保持プレートは前記半導体ウェ
ハを前記研磨面に対して所定押圧力印加状態で摺接させ
るプッシャプレートであり、そのプッシャプレートを用
いてエピタキシャル成長層形成前の半導体ウェハの研磨
を行うことを特徴とする請求項８に記載の半導体ウェハ
の研磨方法。
【請求項１０】前記ウェハ保持プレートは前記半導体ウ
ェハを前記研磨面に対してほぼ押圧力無印加状態で摺接
させるものであり、そのプレートを用いてエピタキシャ
ル成長層形成後の半導体ウェハの研磨を行うことを特徴
とする請求項８に記載の半導体ウェハの研磨方法。