JP2001096454A

JP2001096454A - ウェハ研磨装置用テーブル、セラミックス構造体

Info

Publication number: JP2001096454A
Application number: JP27711799A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yasuda; 裕之安田; Kazutaka Majima; 一隆馬嶋
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】接着界面の強度に優れるため破壊しにくく、
かつ均熱性に優れたウェハ研磨装置用テーブルを提供す
ること。【解決手段】このテーブル２は、ウェハ研磨装置１の
一部を構成する。ウェハ保持プレート６の保持面６ａに
保持されている半導体ウェハ５は、テーブル２の研磨面
２ａに摺接される。このテーブル２は、セラミックス製
基材１１Ａ，１１Ｂを複数枚積層した状態で、各基材１
１Ａ，１１Ｂ同士を有機系接着層１４を介して接着した
ものである。接着界面となるべき面の表面粗さＲａは
０．０１μｍ〜２μｍに設定されている。接着界面には
流体流路１２が配設されている。

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
テーブル、セラミックス構造体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。

【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、テーブル、プッ
シャプレート、冷却ジャケット等を備えている。ステン
レス等の金属からなるテーブルは、冷却ジャケットの上
部に固定されている。冷却ジャケット内に設けられた流
路には冷却水が循環される。プッシャプレートの保持面
には、半導体ウェハが熱可塑性ワックスを用いて貼付け
られる。回転するプッシャプレートに保持された半導体
ウェハは、テーブルの研磨面に対して上方から押し付け
られる。その結果、研磨面に半導体ウェハが摺接し、ウ
ェハの片側面が均一に研磨される。そして、このときウ
ェハに発生した熱は、テーブルを介して冷却ジャケット
に伝導し、かつ流路を循環する冷却水により装置の外部
に持ち去られる。

【０００５】ところで、大口径・高品質のウェハを実現
するためには、テーブル内の温度バラツキを極力小さ
し、テーブルの均熱性を向上させることが必要である。
このため、本発明者らは、テーブル形成用材料としてセ
ラミックスを用い、さらに冷却用ジャケットではなくテ
ーブル自身に流路を設けることを想到した。そこで、セ
ラミックス基材を複数枚積層した状態で各基材同士を有
機系接着剤層を介して接着し、かつ基材の接着界面に流
路を配設した構造をすでに提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構造を採った場合、一般的な有機系接着剤では十
分な接着強度を得ることができず、接着界面にクラック
や剥離が生じてテーブルが破壊しやすくなるという問題
があった。また、この場合には接着界面におけるシール
性が悪化し、流路を流れる水がテーブル外部に漏出する
おそれもあった。

【０００７】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、その目的は、接着界面の強度に優れるた
め破壊しにくく、かつ均熱性に優れたウェハ研磨装置用
テーブルを提供することにある。

【０００８】

【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
成しているウェハ保持プレートの保持面に保持されてい
る半導体ウェハが摺接される研磨面を有するテーブルに
おいて、被接着面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ〜
２μｍに設定されたセラミックス基材を複数枚積層した
状態で、各基材同士が有機系接着剤層を介して接着され
るとともに、前記基材の接着界面に流体流路が配設され
ているウェハ研磨装置用テーブルをその要旨とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記有機系接着剤層の厚さは１０μｍ〜５０μｍで
あるとした。請求項３に記載の発明は、請求項１または
２において、前記各セラミックス基材は、いずれも炭化
珪素焼結体製基材であるとした。

【００１０】請求項４に記載の発明では、セラミックス
基材同士を有機系接着剤層を介して接着した構造体であ
って、前記基材の被接着面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０
１μｍ〜２μｍに設定されていることを特徴とするセラ
ミックス構造体をその要旨とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項４におい
て、前記有機系接着剤層の厚さは１０μｍ〜５０μｍで
あるとした。請求項６に記載の発明は、請求項５または
６において、前記各セラミックス基材は、いずれも炭化
珪素焼結体製基材であるとした。

【００１２】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１〜３に記載の発明によると、有機系接着剤
を用いたときでも十分な接着強度が得られるため、接着
界面にクラックや剥離が生じにくくなる。その理由は、
セラミックス基材においては、被接着面のＲａを上記範
囲内に設定したときに好適なアンカー効果が得られるよ
うになるからである。

【００１３】また、本発明によると、接着界面における
シール性が維持されるため、流体流路を流れる流体の接
着界面からの漏れが回避される。さらに、流体流路に流
体を流して温度制御を細かく行うことができるため、テ
ーブル内の温度バラツキが小さくなる。

【００１４】請求項２に記載の発明によると、有機系接
着剤層の厚さを上記好適範囲内に設定していることか
ら、テーブル均熱性の向上を達成しつつ接着界面に十分
な強度を得ることができる。即ち、同層が薄すぎると、
十分な接着強度が得られなくなり、セラミックス基材同
士が剥離しやすくなる。逆に、有機系接着剤はセラミッ
クスに比べて弾性率が小さいことから、同層が厚すぎる
と、応力が付加したときに接着剤層にクラックが生じや
すくなる。また、有機系接着剤はセラミックスに比べて
熱伝導率が小さいことから、同層が厚すぎると、接着剤
層における熱抵抗が大きくなり、テーブル均熱性の向上
が阻害される場合がある。

【００１５】請求項３に記載の発明によると、同種のセ
ラミックス基材同士、言い換えると熱膨張係数の等しい
セラミックス基材同士を接着することにより、テーブル
を構成している。このため、接着界面付近において熱応
力が発生しにくく、極めて高い接着強度を得ることがで
きる。また、炭化珪素焼結体は他のセラミックス焼結体
に比べ、とりわけ熱伝導性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐摩
耗性等に優れている。従って、このような基材からなる
テーブルを用いて研磨を行えば、半導体ウェハの大口径
化・高品質化に確実に対応することができる。

【００１６】請求項４〜６に記載の発明によると、有機
系接着剤を用いたときでも十分な接着強度が得られるた
め、接着界面にクラックや剥離が生じにくくなる。その
理由は、セラミックス基材においては、被接着面のＲａ
を上記範囲内に設定したときに好適なアンカー効果が得
られるようになるからである。

【００１７】請求項５に記載の発明によると、有機系接
着剤層の厚さを上記好適範囲内に設定していることか
ら、接着剤層における熱抵抗の増大を回避しつつ接着界
面に十分な強度を得ることができる。即ち、同層が薄す
ぎると、十分な接着強度が得られなくなり、セラミック
ス基材同士が剥離しやすくなる。逆に、有機系接着剤は
セラミックスに比べて弾性率が小さいことから、同層が
厚すぎると、応力が付加したときに接着剤層にクラック
が生じやすくなる。また、有機系接着剤はセラミックス
に比べて熱伝導率が小さいことから、同層が厚すぎる
と、接着剤層における熱抵抗が大きくなってしまう。

【００１８】請求項６に記載の発明によると、接着界面
に熱応力が発生しにくくて極めて高い接着強度を得るこ
とができるとともに、とりわけ熱伝導性、耐熱性、耐熱
衝撃性、耐摩耗性等に優れた構造体とすることができ
る。

【００１９】

【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。

【００２０】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になっ
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。本実施形態のテーブル２は、冷却ジ
ャケットを用いることなく、円柱状をした回転軸４の上
端面に対して水平にかつ直接的に固定されている。従っ
て、回転軸４を回転駆動させると、その回転軸４ととも
にテーブル２が一体的に回転する。

【００２１】図１に示されるように、このウェハ研磨装
置１は、複数（図１では図示の便宜上２つ）のウェハ保
持プレート６を備えている。プレート６の形成材料とし
ては、例えばガラスや、アルミナ等のセラミックス材料
や、ステンレス等の金属材料などが採用される。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、プッシャ棒７が固定されている。各プッシャ棒７は
テーブル２の上方に位置するとともに、図示しない駆動
手段に連結されている。各プッシャ棒７は各ウェハ保持
プレート６を水平に支持している。このとき、保持面６
ａはテーブル２の研磨面２ａに対向した状態となる。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。プレート６側を上下動させる方式に
代え、テーブル２側を上下動させる構造を採用しても構
わない。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
れる。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。

【００２２】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
以下のようなものであることがよい。即ち、前記プレー
ト６は、研磨面２ａに対して所定の押圧力を印加した状
態で半導体ウェハ５を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、同層の剥離を心配
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。

【００２３】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、プレート６は以
下のようなものであることがよい。即ち、プレート６
は、研磨面２ａに対して押圧力を殆ど印加しない状態で
半導体ウェハ５を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。

【００２４】次に、テーブル２の構成について詳細に説
明する。図１，図２に示されるように、本実施形態のテ
ーブル２は、複数枚（ここでは２枚）の基材１１Ａ，１
１Ｂを積層してなるセラミックス構造体である。上側基
材１１Ａの裏面には、流体流路である冷却用水路１２の
一部を構成する溝１３が所定パターン状に形成されてい
る。２枚の基材１１Ａ，１１Ｂ同士は、有機系接着層１
４を介して互いに接合されることにより、一体化されて
いる。その結果、基材１１Ａ，１１Ｂの接着界面に前記
水路１２が形成される。下側基材１１Ｂの略中心部に
は、貫通孔１５が形成されている。これらの貫通孔１５
は、回転軸４内に設けられた流路４ａと、前記水路１２
とを連通させている。

【００２５】水路１２の一部を構成する溝１３は、上側
基材１１Ａの裏面（即ち被接着面）を生加工後かつ焼成
前に研削加工することにより形成された研削溝である。
溝１３の深さは３mm〜１０mm程度に、幅は５mm〜２０mm
程度にそれぞれ設定されることがよい。

【００２６】下側基材１１Ｂの略中心部には、貫通孔１
５が形成されている。これらの貫通孔１５は、回転軸４
内に設けられた流路４ａと、前記水路１２とを連通させ
ている。

【００２７】各々の基材１１Ａ，１１Ｂを構成している
セラミックス材料は、珪化物セラミックスまたは炭化物
セラミックスであることがよく、特には炭化珪素粉末を
出発材料とする炭化珪素焼結体（ＳｉＣ焼結体）である
ことが望ましい。炭化珪素粉末を出発材料とする炭化珪
素焼結体は、他のセラミックス焼結体に比べ、とりわけ
熱伝導性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐摩耗性等に優れてい
るからである。なお、本実施形態では、２枚の基材１１
Ａ，１１Ｂの両方について同種の材料を用いている。

【００２８】上記炭化珪素粉末としては、α型炭化珪素
粉末、β型炭化珪素粉末、非晶質炭化珪素粉末等が用い
られる。この場合、一種の粉末のみを単独で用いてもよ
いほか、２種以上の粉末を組み合わせて（α型＋β型、
α型＋非晶質、β型＋非晶質、α型＋β型＋非晶質、の
いずれかの組み合わせで）用いてもよい。なお、β型炭
化珪素粉末を用いて作製された焼結体は、他のタイプの
炭化珪素粉末を用いて作製された焼結体に比べて、多く
の大型板状結晶を含んでいる。従って、焼結体における
結晶粒子の粒界が少なく、熱伝導性に特に優れたものと
なる。

【００２９】基材１１Ａ，１１Ｂの密度は２．７ｇ／ｃ
ｍ³以上であることがよく、さらには３．０ｇ／ｃｍ³以
上であることが望ましく、特には３．１ｇ／ｃｍ³以上
であることがより望ましい。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、耐摩耗性を確保できなく
なるからである。

【００３０】基材１１Ａ，１１Ｂの熱伝導率は３０Ｗ／
ｍＫ以上であることがよく、さらには８０Ｗ／ｍＫ〜２
００Ｗ／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５の大口径化・高品質化を妨げる原因となるか
らである。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からである。

【００３１】基材１１Ａ，１１Ｂ同士を接合するための
有機系接着剤層１４は、エポキシ樹脂系の接着剤を用い
て形成されたものであることがよい。その理由は、当該
接着剤は熱に強いことに加えて接着強度にも優れるから
である。具体的にいうと、本実施形態では、エポキシ樹
脂に変形ポリアミン及び酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を所定
割合で混合したものを用いている。この接着剤は、水に
晒されても膨潤しにくいという好ましい性質を有してい
る。なお、前記接着剤には熱硬化性が付与されているこ
とがよい。

【００３２】有機系接着剤層１４の厚さは１０μm〜５
０μm程度に設定されることがよく、特には２０μm〜４
０μm程度に設定されることがよい。接着剤層１４が薄
すぎると、十分な接着強度が得られなくなり、基材１１
Ａ，１１Ｂ同士が剥離しやすくなる。逆に、有機系接着
剤はセラミックスに比べて弾性率が小さいことから、接
着剤層１４が厚すぎると、応力が付加したときに接着剤
層１４にクラックが生じやすくなる。また、有機系接着
剤はセラミックスに比べて熱伝導率が小さいことから、
接着剤層１４が厚すぎると、接着剤層１４における熱抵
抗が大きくなり、テーブル２の均熱性の向上が阻害され
る場合がある。

【００３３】また、被接着面である上側基材１１Ａの裏
面及び下側基材１１Ｂの上面の表面粗さＲａは、０．０
１μｍ〜２μｍに設定されている必要があり、特には
０．１μｍ〜１．０μｍに設定されていることがよい。
有機系接着剤を用いた場合においてＲａを上記範囲内に
設定したときに、セラミックス面に好適なアンカー効果
が得られるようになる、という試験結果を得ているから
である。

【００３４】図２（ｂ）は、基材１１Ａ，１１Ｂの接合
界面の様子を拡大して概念的に示したものである。同図
に示されるように、セラミックス焼結体製の基材１１
Ａ，１１Ｂは、微小な結晶粒子Ｇ１の集合物である。結
晶粒子Ｇ１の粒界の表面は基材表層において露出し、結
果としてそこには微細な凹凸ができている。そして、こ
の凹凸には有機系接着剤層１４が埋まり込んだ状態とな
っていて、これにより好適なアンカー効果が得られるも
のと現時点では推論されている。

【００３５】Ｒａが０．０１μｍ未満であると、被接着
面１１Ａ，１１Ｂが平滑になってほとんど凹凸がなくな
る結果、有機系接着剤がセラミックス焼結体側に埋まり
込むことができず、上記の好適なアンカー効果が得られ
なくなるおそれがある。また、Ｒａを０．０１μｍ未満
にしようとしても、特別な加工が別途必要になること等
による高コスト化、生産性低下などの不利益が生じる。
また、Ｒａが２μｍを超えた場合についても、上記の好
適なアンカー効果が得られなくなる。

【００３６】ここで、テーブル２を製造する手順を簡単
に説明する。まず、炭化珪素粉末に少量の焼結助剤を添
加したものを均一に混合する。焼結助剤としては、ほう
素及びその化合物、アルミニウム及びその化合物、炭素
などが選択される。この種の焼結助剤が少量添加されて
いると、炭化珪素の結晶成長速度が増加し、焼結体の緻
密化・高熱伝導化につながるからである。

【００３７】次いで、上記混合物を材料として用いて金
型成形を行うことにより、円盤状の成形体を作製する。
続いて、後に上側基材１１Ａとなるべき成形体の底面を
研削加工することにより、同面のほぼ全域に所定幅・所
定深さの溝１３を形成する。さらに、この成形体を１８
００℃〜２４００℃の温度範囲内で焼成することによ
り、炭化珪素焼結体製の基材１１Ａ，１１Ｂを２枚作製
する。この場合において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】焼成工程の後、上側基材１１Ａの裏面及び
下側基材１１Ｂの上面の表面粗さＲａが０．０１μｍ〜
２μｍの範囲内となるように調整する処理を行う。その
例としては、研削加工機を用いた表面研削加工のような
機械的処理が挙げられる。なお、このような機械的処理
を行う代わりに、化学的処理を行ってもよい。本実施形
態においては、炭化珪素を溶解しうる酸性のエッチャン
トを用いたエッチングが、前記化学的処理に該当する。
より具体的にいうと、ふっ硝酸に所定量の弱酸を混合し
たエッチャントを用いたエッチングを指す。弱酸として
は、例えば酢酸などの有機酸が挙げられる。ふっ硝酢酸
における各成分の重量比は、ふっ酸：硝酸：酢酸＝１：
２：１であることが好ましい。

【００３９】続いて、下側基材１１Ｂの上面に有機系接
着剤をあらかじめ塗布したうえで、２枚の基材１１Ａ，
１１Ｂ同士を積層する。この状態で２枚の基材１１Ａ，
１１Ｂを樹脂の硬化温度に加熱し、両者１１Ａ，１１Ｂ
を接着する。そして最後に、上側基材１１Ａの表面を研
磨加工することにより、半導体ウェハ５の研磨に適した
面粗度の研磨面２ａを形成する。このような表面研磨工
程は、接着工程または溝加工工程の前に実施されてもよ
い。本実施形態のテーブル２は、以上の手順を経て完成
する。

【００４０】以下、本実施形態をより具体化したいくつ
かの実施例を紹介する。［実施例１］実施例１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。

【００４１】まず、この炭化珪素粉末１００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。次いで、前記混合物の顆粒を、金
属製押し型を用いて５０ｋｇ／ｃｍ²のプレス圧力で成
形した。得られた生成形体の密度は１．２ｇ／ｃｍ³で
あった。

【００４２】続いて、後に上側基材１１Ａとなるべき成
形体の底面を研削加工することにより、深さ５ｍｍかつ
幅１０ｍｍの溝１３を底面のほぼ全域に形成した。次い
で、外気を遮断することができる黒鉛製ルツボに前記生
成形体を装入し、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。得られた基材
１１Ａ，１１Ｂ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。また、基材１１Ａ，１１Ｂの密度は３．１ｇ／ｃｍ
³であり、熱伝導率は１５０W／ｍＫであった。基材１
１Ａ，１１Ｂ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。

【００４３】続いて、表面研削加工を行うことにより、
上側基材１１Ａの裏面及び下側基材１１Ｂの上面の表面
粗さＲａを、ともに０．２μｍとなるように調整した。
その後、エポキシ樹脂系接着剤（商品名「ＥＰ−１６
０」、セメダイン社製）を用いて２枚の基材１１Ａ，１
１Ｂを接着して一体化した。有機系接着剤層１４の厚さ
は約２０μmに設定した。硬化温度は１６０℃、硬化時
間は９０分、接着時の荷重は７ｇ／ｃｍ²にそれぞれ設
定した。

【００４４】さらに、上側基材１１Ａの表面に研磨加工
を施すことにより、最終的に、半導体ウェハ５の研磨に
適した面粗度の研磨面２ａを有するテーブル２を完成し
た。このようにして得られた実施例１のテーブル２を上
記各種の研磨装置１にセットし、水路１２内に冷却水W
を常時循環させつつ、各種サイズの半導体ウェハ５の研
磨を行なった。その結果、いずれのタイプについても、
テーブル２自体に熱変形は認められなかった。また、有
機系接着剤層１４にクラックが生じることもなく、基材
１１Ａ，１１Ｂの接着界面には高い強度が確保されてい
た。従来公知の手法によりテーブル２の破壊試験を行っ
て該界面における曲げ強度をＪＩＳＲ１６２４による
方法で測定したところ、その平均値は約７kgf／mm²であ
った。勿論、接着界面からの冷却水Wの漏れも全く認め
られなかった。

【００４５】そして、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を観察したところ、ウェハサ
イズの如何を問わず、ウェハ５に傷が付いていなかっ
た。また、ウェハ５に大きな反りが生じるようなことも
なかった。つまり、本実施例のテーブル２を用いた場
合、極めて高精度かつ高品質の半導体ウェハ５が得られ
ることがわかった。［実施例２］実施例２の作製においては、β型の炭化珪
素粉末の代わりに、α型の炭化珪素粉末（具体的には屋
久島電工株式会社製「ＯＹ１５（商品名）」）を用い
た。その結果、得られた基材１１Ａ，１１Ｂの密度は
３．１ｇ／ｃｍ³、熱伝導率は１２５Ｗ／ｍＫとなっ
た。基材１１Ａ，１１Ｂ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。

【００４６】実施例１と同じ手順でテーブル２を完成さ
せた後、それを上記各種の研磨装置１にセットし、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１とほぼ同様の優れた結果が得られた。また、有
機系接着剤層１４にはクラックが生じることもなく、基
材１１Ａ，１１Ｂの接着界面には高い強度が確保されて
いた。実施例１と同じくＪＩＳＲ１６２４による曲
げ強度を測定したところ、その平均値は約６kgf／mm²で
あった。つまり、α型炭化珪素粉末を出発材料とした本
実施例のほうが、α型炭化珪素粉末を出発材料とした実
施例１よりも、接着強度がよくなる傾向がみられた。［実施例３，４］実施例３，４においても、基本的には
実施例１と同様の手順を経てテーブル２を完成させた。
ただし、実施例３では、焼成工程後の表面研削加工によ
って、被接着面の表面粗さＲａを、１．０μｍとなるよ
うに調整した。実施例４では、焼成工程後の表面研削加
工によって、被接着面の表面粗さＲａを、１．２μｍと
なるように調整した。

【００４７】得られたテーブル２を上記各種の研磨装置
１にセットし、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１とほぼ同様の優れた結果を
得ることができた。また、有機系接着剤層１４にはクラ
ックが生じることもなく、基材１１Ａ，１１Ｂの接着界
面には高い強度が確保されていた。実施例１と同じくＪ
ＩＳＲ１６２４による曲げ強度を測定したところ、
その平均値は実施例３において約５．５kgf／mm²、実施
例４において約５kgf／mm²であった。［比較例１，２］比較例１では、焼成工程後における表
面研削加工を省略するとともに、上記エポキシ樹脂系接
着剤「ＥＰ−１６０」を用いて基材１１Ａ，１１Ｂ同士
の接着を行った。比較例２では、焼成工程後における表
面研削加工を省略するとともに、前記各実施例とは異な
るタイプのエポキシ樹脂系接着剤（商品名「セメダイン
１１０」）を用いて基材１１Ａ，１１Ｂ同士の接着を行
った。なお、これらのものにおける被接着面の表面粗さ
Ｒａは約３．０μｍであって、前記各実施例よりもいく
ぶん大きかった。

【００４８】得られたテーブル２について実施例１と同
じくＪＩＳＲ１６２４による曲げ強度を測定したと
ころ、その平均値は比較例１において約４kgf／mm²、比
較例２において約２kgf／mm²であった。つまり、前記実
施例１〜４のような高い接着強度を得ることができなか
った。従って、比較例１，２のテーブル２を研磨装置１
にセットし、半導体ウェハ５の研磨を行なった場合、熱
や応力の付加によって接着界面に破壊が生じやすいであ
ろうことが示唆された。

【００４９】従って、本実施形態の各実施例によれば以
下のような効果を得ることができる。（１）このウェハ研磨装置１のテーブル２は、被接着面
のＲａが上記好適範囲内に設定された基材１１Ａ，１１
Ｂを用い、それらを有機系接着剤を用いて接着すること
により構成されている。このため、有機系接着剤層１４
に十分な強度を付与することができ、接着界面にクラッ
クや剥離が生じにくくなる。従って、破壊しにくくて実
用に耐えうるウェハ研磨装置用テーブル２とすることが
できる。

【００５０】また、接着界面におけるシール性が維持さ
れるため、水路１２を流れる冷却水Ｗが接着界面から漏
れるようなことが未然に回避される。（２）このテーブル２の場合、基材１１Ａ，１１Ｂの接
着界面に存在する水路１２に冷却水Ｗを流すことができ
る。そのため、半導体ウェハ５の研磨時に発生した熱を
テーブル２から直接かつ効率よく逃がすことができ、し
かも温度制御を細かく行うことができる。よって、冷却
ジャケットにテーブル２を載せて間接的に冷却を行う従
来装置に比べ、テーブル２内の温度バラツキが小さくな
り、均熱性も確実に向上する。ゆえに、この装置１によ
れば、ウェハ５が熱による悪影響を受けにくくなり、ウ
ェハ５の大口径化に対応することができるようになる。
しかも、ウェハ５を高い精度で研磨することが可能とな
るため、高品質化にも対応することができるようにな
る。

【００５１】（３）このテーブル２には、２枚の基材１
１Ａ，１１Ｂからなる積層構造が採用されている。よっ
て、水路１２となる構造（即ち溝１３）をあらかじめ上
側基材１１Ａの裏面に形成した後で、基材１１Ａ，１１
Ｂ同士を接着することができる。従って、接着界面に水
路１２を比較的簡単に形成することができる。よって、
テーブル２の製造に特に困難を伴うことがないという利
点がある。さらに、この構造であると、接合界面に配管
構造を追加する必要もないので、構造の複雑化や高コス
ト化も回避される。

【００５２】（４）本実施形態のテーブル２では、有機
系接着剤層１４の厚さを上記好適範囲内に設定してい
る。このため、テーブル均熱性の向上を達成しつつ接着
界面に十分な強度を得ることができる。

【００５３】（５）このテーブル２は、同種のセラミッ
クス焼結体からなる２枚の基材１１Ａ，１１Ｂ、言い換
えると熱膨張係数の等しい２枚の基材１１Ａ，１１Ｂを
用いて構成されている。そのため、接着界面付近に熱応
力が発生しにくく、極めて高い接着強度を得ることがで
きる。従って、極めて破壊しにくいテーブル２とするこ
とができる。

【００５４】また、テーブル２を構成する２枚の基材１
１Ａ，１１Ｂは、いずれも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。このような緻密体
は、結晶粒子間の結合が強くてしかも気孔が極めて少な
い点で好適である。それに加えて、炭化珪素粉末を出発
材料とする炭化珪素焼結体は、他のセラミックス焼結体
に比べ、とりわけ熱伝導性、耐熱性、耐熱衝撃性、耐摩
耗性等に優れている。従って、このような基材１１Ａ，
１１Ｂからなるテーブル２を用いて研磨を行えば、半導
体ウェハ５の大口径化・高品質化に確実に対応すること
ができる。

【００５５】（６）このテーブル２を用いたウェハ研磨
装置１の場合、冷却ジャケット自体が不要になることか
ら、装置全体の構造が簡単になる。なお、本発明の実施
形態は以下のように変更してもよい。

【００５６】・図３，図４に示される別例のテーブル
２１のように、接着界面に形成された溝１３内に銅管１
６を配設し、その銅管１６の内部に冷却水Ｗを循環させ
るようにしてもよい。管形成用材料として銅を選択した
理由は、銅は熱伝導率が高いことに加え、安価でありか
つ加工性に優れるからである。渦巻き状に屈曲形成され
た銅管１６の両端は、下方に向かって直角に屈曲されて
おり、それぞれ貫通孔１５内に挿入されている。銅管１
６の両端開口は、回転軸４内に設けられた一対の流路４
ａにそれぞれ連結されている。

【００５７】・図５に示される別例のテーブル３１の
ように、有機系接着剤層１４において少なくとも銅管１
６の周囲には、高熱伝導物質からなる粉体（例えば銅
粉）１７がフィラーとして混在されていることがよい。
このような構成にすれば、接着界面における熱抵抗がよ
り小さくなるため、テーブル２の均熱性をいっそう向上
させることができる。

【００５８】・２層構造をなす実施形態のテーブル２
に代えて、３層構造をなすテーブルや、４層以上の多層
構造をなすテーブルにしても構わない。・溝１３は上側基材１１Ａの裏面に形成されるばかり
でなく、下側基材１１Ｂの上面に形成されていてもよい
ほか、両方の基材１１Ａ，１１Ｂに各々形成されていて
もよい。

【００５９】・炭化珪素以外の珪化物セラミックスと
して、例えば窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）やサイアロン等を選
択してもよい。また、炭化珪素以外の炭化物セラミック
スとして、例えば炭化ホウ素（Ｂ₄Ｃ）等を選択しても
よい。さらに、珪化物セラミックスや炭化物セラミック
ス以外のもの、例えばアルミナ等に代表される酸化物セ
ラミックス等を選択することも可能である。また、上側
基材１１Ａ及び下側基材１１Ｂは、必ずしも同種のセラ
ミックス同士でなくてもよく、異種のセラミックス同士
であってもよい。

【００６０】・本実施形態のテーブル２の使用にあた
って、水路１２内に水以外の液体を循環させてもよく、
さらには気体を循環させてもよい。・本発明のセラミックス構造体は、ウェハ研磨用装置
１のテーブル２として具体化されるのみならず、それ以
外の用途（例えばヒータ等）に適用されても勿論よい。
この場合、互いに接着されるセラミックス基材の形状は
板状に限定されることはなく、例えば塊状や棒状等であ
ってもよい。さらに、特に必要でなければ、接着界面に
おける流路構造は省略されてもよい。

【００６１】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）請求項３，６において、前記有機系接着剤層
は、エポキシ樹脂に変形ポリアミン及び酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ₂）を所定割合で混合したものであること。

【００６２】（２）請求項３，６、技術的思想１のい
ずれか１つにおいて、前記セラミックス基材はα型炭化
珪素粉末を出発材料として得られた焼結体であること。
従って、この技術的思想２に記載の発明によれば、接着
界面により高い強度を得ることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、接着界面の強度に優れるため破壊し
にくく、かつ均熱性に優れたウェハ研磨装置用テーブル
を提供することができる。特に請求項３に記載の発明に
よれば、極めて破壊しにくいテーブルを提供することが
できる。

【００６４】請求項４〜６に記載の発明によれば、接着
界面の強度に優れるため破壊しにくいセラミックス構造
体を提供することができる。特に請求項６に記載の発明
によると、極めて破壊しにくいセラミックス構造体を提
供することができる。

【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】（ａ）は実施形態のウェハ研磨装置に用いられ
るテーブルの要部拡大断面図、（ｂ）はその接着界面の
様子をさらに拡大して概念的に示した断面図。

【図３】別例のウェハ研磨装置を示す概略図。

【図４】図３の装置に用いられるテーブルの要部拡大断
面図。

【図５】別例のテーブルの要部拡大断面図。

【符号の説明】

１…ウェハ研磨装置、２，２１，３１…セラミックス構
造体の一種であるウェハ研磨装置用テーブル、２ａ…研
磨面、５…半導体ウェハ、６…ウェハ保持プレート、６
ａ…保持面、１１Ａ，１１Ｂ…基材、１２…流体流路と
しての冷却用水路、１３…溝、１４…有機系接着剤層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C058 AA07 AA14 BC02 CB01 CB03 DA17 5F031 CA02 HA02 HA03 HA38 MA22 PA26

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ウェハ保持
プレートの保持面に保持されている半導体ウェハが摺接
される研磨面を有するテーブルにおいて、被接着面の表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ〜２μｍに
設定されたセラミックス基材を複数枚積層した状態で、
各基材同士が有機系接着剤層を介して接着されるととも
に、前記基材の接着界面に流体流路が配設されているウ
ェハ研磨装置用テーブル。
【請求項２】前記有機系接着剤層の厚さは１０μｍ〜５
０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のウェハ
研磨装置用テーブル。
【請求項３】前記各セラミックス基材は、いずれも炭化
珪素焼結体製基材であることを特徴とする請求項１また
は２に記載のウェハ研磨装置用テーブル。
【請求項４】セラミックス基材同士を有機系接着剤層を
介して接着した構造体であって、前記基材の被接着面の
表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ〜２μｍに設定されて
いることを特徴とするセラミックス構造体。
【請求項５】前記有機系接着剤層の厚さは１０μｍ〜５
０μｍであることを特徴とする請求項４に記載のセラミ
ックス構造体。
【請求項６】前記各セラミックス基材は、いずれも炭化
珪素焼結体製基材であることを特徴とする請求項４また
は５に記載のセラミックス構造体。