JPS6319309B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、素材の表面の研磨量を部位によつて
任意にかえることのできる絶縁物分離基板の研磨
方法に関するものである。

〔従来技術〕

以下に、従来の研磨方法を図面に基づいて説明
する。

第１図は半導体ウエハを固定した取付板の平
面図、第１図は同側断面図である。

図において、１は円板状で正確な面精度で仕上
げられた取付板、２は取付板１上に複数固定した
研磨素材である半導体ウエハ、３は取付板１に半
導体ウエハ２を固定するろうワツクスである。

尚、取付板１上への半導体ウエハ２の取付状態
は、取付板１の中心部をさけて周辺部に適当な間
隔で、かつ同一円周上に取付けられる。

そして、取付板１の主表面と半導体ウエハ２の
固定面とが平行面となるように固定しなければな
らないので、ろうワツクス３は取付板１の主表面
の精度を損なわないように均一な厚みに施してあ
る。

このようにして、取付板１に半導体ウエハ２を
固定して研磨するものであり、次にその説明を図
面に基づいて行なう。

第２図は研磨装置の部分的側断面図である。

図において、１は取付板、２は半導体ウエハ、
３はろうワツクス、４は回転する定盤、５は定盤
４の上面に取付けた半導体ウエハ２を研磨する研
磨パツド、６は研磨時の半導体ウエハ２の加熱を
防止するために定盤４内を循環する冷却水、７は
研磨パツド５に半導体ウエハ２を押付けるために
加圧手段をもつて回転するトツプリング、８は半
導体ウエハ２の研磨時の加熱を防止するためにト
ツプリング７内を循環する冷却水、Ａは定盤４の
ａはトツプリング７の回転方向を示す矢印であ
る。

この装置では、定盤４の研磨パツド５にトツプ
リング７によつて、取付板１に固定した半導体ウ
エハ２を押付けて定盤４は矢印Ａ方向に、トツプ
リング７は矢印ａ方向に回転しながら、半導体ウ
エハ２の加熱を防止するために定盤４に冷却水６
をトツプリング７に冷却水８を循環させると同時
に研磨パツド５上に研磨液を供給しながら半導体
ウエハ２の研磨は行なわれる。

そして、この半導体ウエハ２の研磨は高精度に
仕上げた取付板１の主表面を基準面として行なわ
れる。

しかし、同様の方法で絶縁物分離基板のように
大きな反りや厚さの不均一なものの研磨において
は次のような欠点が生じてくる。

以下に、絶縁物分離基板の研磨状態を図面に基
づいて説明し、従来の研磨方法においての欠点を
明らかにする。

第３図Ｉは研磨後の絶縁物分離基板の平面図、
第３図は同側断面図である。

図において、９は単結晶シリコン、１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄは単結晶シリコン９に形成
したこの図では逆になつているＶ溝、１１は単結
晶シリコン９のＶ溝１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１
０ｄ面側に形成した絶縁膜、１２は単結晶シリコ
ン９の絶縁膜１１側に形成した多結晶シリコン、
１３はこのように構成した絶縁物分離基板、１４
は研磨オーバ領域、１５は研磨不足領域である。

図に示すように、大きな反りや厚さの不均一が
ある絶縁物分離基板１３を単に基準面に平行に研
磨するだけの従来の方法で研磨した場合には、ど
うしても研磨オーバ領域１４は研磨不足領域１５
ができてしまい、絶縁物分離基板１３の仕上がり
面は絶縁膜１１による均一な分離の島領域ができ
なく、仕上がり研磨歩留りの低下となる欠点を有
している。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は装置に使用している冷
却水及び研磨液の温度差による取付板や定盤の熱
膨張差から生じるトツプリングや定盤の変形を利
用して従来の欠点を解決するものである。

〔発明の構成〕

その構成は、以下の通りである。

取付板及び定盤の少なくとも一方、好ましくは
両方を、使用しているろうワツクスの軟化点以下
で熱膨張係数をもつ材料で構成し、従来方法と同
じように絶縁物分離基板を研磨する。

次に、絶縁物分離基板の個々の研磨不足領域を
取付板の周辺部に向きを変えて、トツプリングま
たは定盤の冷却水をろうワツクスの軟化点以下で
あるが定盤またはトツプリングの冷却水及び研磨
液より高い温度にして取付板を凹変させて研磨を
行なう。

あるいは、トツプリングの冷却水及び定盤の冷
却水を研磨液の温度より高い温度としてトツプリ
ングと定盤の両方を凹変させて研磨を行なう。

更に、前記温度関係を逆にしてトツプリングあ
るいはトツプリングと定盤の両方を凸変させて研
磨を行なうことである。尚、この時の絶縁物分離
基板の研磨不足領域は取付板の中心よりに位置さ
せて研磨を行なう。

以上を特徴とするものである。

〔実施例〕

以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。尚、部品構成においては従来例と同様な
ので、符号は従来例と同一符号を使用すると同時
に、従来例の図面を加えて説明を行なつていく。

第４図は厚さの不均一な絶縁物分離基板の側断
面図、第５図は同絶縁物分離基板を取付板に固定
した側断面図、第６図は研磨の第１段階を示した
同側断面図、第７図は本発明による研磨状態を示
す取付板を凹変させた状態の側断面図、第８図は
研磨完成の絶縁物分離基板の側断面図、第９図は
取付板と定盤の両方を凹変させた側断面図であ
る。

図において、９は正確な精度面をもつた単結晶
シリコン、１０ａ，１０ｂ，１０ｃは単結晶シリ
コン９の主表面に形成したＶ溝、１１は単結晶シ
リコン９の主表面に形成した絶縁膜、１２は絶縁
膜１１表面に形成した多結晶シリコン、１３はこ
のように構成した絶縁物分離基板を示す。

１６は単結晶シリコン９の反対主表面、１７は
反対主表面１６を基準面にして研磨される第２の
基準面である。

この第２基準面１７は、単結晶シリコン９の主
表面と平行に形成されるのが理想であるが、この
場合は、多結晶シリコン１２の厚みが大なる部分
ｈと小なる部分h′のように、その厚みに差があ
り、誤差△ｔが生じてテーパ状になつている。

次に、この絶縁物分離基板１３を取付板１にろ
うワツクス３で従来同様に同一円周上に固定した
状態が第５図である。

尚、本実施例での取付板１は、ろうワツクス３
の軟化点以下の温度での良好な変形をする熱膨張
係数のガラス材によつて、研磨素材よりも遥かに
精度よく厚さ約15mm、直径約285mmの円板状に形
成されている。又、ガラス材は加工も容易であり
安価で、かつ裏面を見ることもできる。そして、
その固定は取付板１の主表面に精度良く塗付した
ろうワツクス３に絶縁物分離基板１３の多結晶シ
リコン１２が形成している第２基準面１７を接着
して固定されている。従つて、誤差△ｔは研磨さ
れる単結晶シリコン９の反対主表面１６に表われ
ている。

このように、取付板１に固定した絶縁物分離基
板１３の単結晶シリコン９の反対主表面１６を、
取付板１の主表面と平行な多結晶シリコン１２の
第２基準面１７を基準にして、従来例同様に研磨
する。

すると、第６図に示すように△ｔの誤差がある
ので多結晶シリコン１２の厚みが大となる領域に
ある、ここでは逆になつているがＶ溝１０ａの底
部が最初に露出する。この最初に露出したＶ溝１
０ａの底部を確認して研磨を一時中断し、研磨不
足となつている領域を取付板１の周辺部になるよ
うに絶縁物分離基板１３の固定方向を変える。

そして、次に従来例の第２図に示すトツプリン
グ７の冷却水８をヒータを内蔵した図示外の温度
コントロール装置にて一定の温水、たとえば30℃
にして循環させる。同時に研磨液及び定盤４の冷
却水６も図示外の温度コントロール装置にて、こ
れ等は20℃にて供給及び循環させる。

この状態で研磨を進めると、取付板１はトツプ
リング７内を循環する冷却水８の30℃の温水に接
する面と研磨液20℃と接する面との10℃の温度差
があるために取付板１に熱膨張差が生じ取付板１
の主表面が凹変する。

この、取付板１の凹変を示したのが第７図であ
り、この状態は取付板１の周辺部が、定盤４上に
形成した研磨パツド５に取付板１の中心部より研
磨圧力が増す状態であるので、すでに露出してい
るＶ溝１０ａの領域をオーバ研磨することなくＶ
溝１０ｂ，１０ｃを適正に研磨して露出すること
ができる。

以上のようにして研磨された絶縁物分離基板１
３は、第８図に示すように、図では逆となつてい
るがＶ溝１０ａ，１０ｂ，１０ｃの適正な露出を
行なうことができるものである。

尚、第９図に示すように取付板１と共に定盤４
も凹変させることもできる。それは、定盤４を循
環する従来例第２図に示す冷却水６の温度も30℃
とすることで可能となり、いつそう本発明の効果
を増大することができる。

更に尚、前記説明では取付板１あるいは取付板
１及び定盤を凹変させる方法としたが、トツプリ
ング７の冷却水８を研磨液及び定盤４の冷却水６
よりも低い温度にすることによつて取付板１を凸
変させ、あるいはトツプリング７の冷却水８と定
盤４の冷却水６を研磨液より低い温度とすること
により取付板１と定盤４を凸変させることもでき
る。

これは、前記温度関係を逆にした状態によるも
のであり、この取付板１又は取付板１と定盤４の
凸変に対応して、絶縁物分離基板１３の研磨不足
領域も取付板１の中心部方向に位置させた固定を
行なう。

以下に、第１０図のグラフを以つて各温度差に
対する絶縁物分離基板１３の取付板１の変形によ
る周辺部から中心部への研磨速度の関係を示す。

グラフ中、ａは研磨液28℃、トツプリング及び
定盤の冷却水10℃の場合、ｂは研磨液28℃、トツ
プリング及び定盤の冷却水25℃の場合、ｃは研磨
液20℃、トツプリング及び定盤の冷却水30℃の場
合を示している。

図に示すように、温度差が３℃のｂの場合では
平坦に研磨されるので本発明の効果がみられない
が、ａにおいては温度差18℃により取付板１の中
心部に向つて研磨速度が高くなつている。また、
ｃに示すように温度差10℃の場合では取付板１の
周辺部において研磨速度が高くなつており、本発
明の効果が顕著に発揮されていることを示してい
る。

尚、前記では片面法絶縁物分離基板１３の製造
について説明したが、単結晶シリコンのＶ溝上の
絶縁膜上に形成した多結晶シリコンを、Ｖ溝部以
外の多結晶シリコンを研磨除去するポリプレーナ
法絶縁物分離基板の製造においても同様の使用を
行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように本発明ではトツプ
リング及び定盤の冷却水と研磨に使用する研磨液
の温度差による取付板及び定盤の少なくとも一方
に発生する熱膨張差による凹変あるいは凸変を利
用して、取付板に固定した研磨素材を研磨するの
で以下のような効果を発揮することができる。

それは、従来の研磨方法では不可能な研磨量を
領域的に調節可能とする効果であり、詳しくは研
磨素材である絶縁物分離基板の研磨不足領域を、
取付板の凹変に対しては取付板の周辺部に位置代
えをすることにより、又取付板の凸変に対しては
取付板の中心部方向に位置代えをすることにより
絶縁物分離基板の研磨不足領域を適正に研磨可能
とした効果である。

そして、この方法は従来の研磨装置の構造をそ
のまま使用できる効果もある。

このような効果により、各種の絶縁物分離基板
の製造に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体ウエハを固定した状態の平面
図、第１図は同側断面図、第２図は研磨装置の
部分的側断面図、第３図は研磨後の絶縁物分離
基板の平面図、第３図は同側断面図、第４図は
厚さの不均一な絶縁物分離基板の側断面図、第５
図は同絶縁物分離基板を取付板に固定した側断面
図、第６図は研磨の第１段階を示した同側断面
図、第７図は本発明による研磨状態を示す取付板
を凹変させた状態の側断面図、第８図は研磨完成
の絶縁物分離基板の側断面図、第９図は取付板と
定盤の両方を凹変させた側断面図、第１０図は各
温度差に対する絶縁物分離基板の取付板の変形に
よる周辺部から中心部への研磨速度の関係を示し
たグラフである。 １……取付板、３……ろうワツクス、４……定
盤、５……研磨パツド、６……冷却水、７……ト
ツプリング、８……冷却水、９……単結晶シリコ
ン、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ……Ｖ溝、
１１……絶縁膜、１２……多結晶シリコン、１３
……絶縁物分離基板、１６……反対主表面、１７
……第２基準面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁物分離基板を取付板の主表面に同一円周
   を成してろうワツクスで複数固定し、冷却水を循
   環させながら回転する定盤の主表面に形成した研
   磨パツドに絶縁物分離基板を取付板を介して冷却
   水を循環させながら回転するトツプリングで押付
   けると共に研磨液を供給しながら絶縁物分離基板
   を研磨パツドで研磨する絶縁物分離基板の研磨方
   法において、 前記取付板及び定盤の少なくとも一方を前記ろ
   うワツクスの軟下点以下の範囲の熱膨張係数を有
   する材料で構成して、予じめ前記絶縁分離基板の
   研磨不足領域を前記取付板の周辺部あるいは中心
   部に配置し、 前記トツプリングと定盤の冷却水及び研磨液
   に、前記ろうワツクスの軟下点以下で温度差を持
   たせることにより、前記取付板及び定盤の少なく
   とも一方を凹変あるいは凸変させて、前記絶縁物
   分離基板の研磨不足領域の適正研磨を行うことを
   特徴とした絶縁物分離基板の研磨方法。