JP2012121120A - ウエハホルダの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも容易かつ正確に、球面曲率を有するウエハホルダを製造できるウエハホルダの製造方法を提供する。
【解決手段】支持体１は、球面形状を有する凸状の表面５を有し、基板固定工程Ｓ２１では、支持体１の表面５に基板１００を載置し、かつ基板１００を支持体１に固定し、前記基板研削工程Ｓ２２では、基板１００が支持体１に固定された状態において基板１００の研削された表面が平面となるように、基板１００の表面を研削する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体デバイス製造工程においてウエハを保持するウエハホルダの製造方法に関する。

一般に、半導体デバイス製造工程のひとつであるウエハ成膜工程において、ウエハを保持するためのウエハホルダが用いられている。加熱によるウエハの熱膨張やウエハの自重を原因として、ウエハはたわむことがある。ウエハがたわんだ場合においても、ウエハに対する加熱を均一にするために、球面形状に窪む凹部が設けられているウエハホルダが知られている（例えば、特許文献１参照）。ウエハは、球面形状に窪む凹部に載置されることにより、均一に加熱される。

上述したウエハホルダを製造するため、ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御によるロータリ研削盤で研削する方法が一般的に行われている。ＣＮＣ制御によって、ロータリ研削盤が球面形状に移動可能となり、球面形状に窪む凹部がウエハホルダに設けられる。

特開２００５―３１１２９０号公報

しかしながら、上述したＣＮＣ制御によるロータリ研削盤の研削方法には、次のような問題があった。

ロータリ研削盤に用いられる研削治具は、研削時間の短縮のため、一定の大きさの研削平面（すなわち、接触平面）を持つ。このため、ロータリ研削盤が球面形状に移動しても、凹部の中心付近は、平面に研削されていた。このようなウエハホルダを用いてウエハを加熱した場合、ウエハの外周付近は均一に加熱できるが、ウエハの中心付近は、均一に加熱されない場合があった。

また、ＣＮＣ制御では、プログラム制御範囲が限定されているため、ロータリ研削盤が口径の大きいウエハの製造に対応した研削治具の移動をできないこともあった。この場合、マニュアル入力により、ロータリ研削盤の移動を制御できるが、座標値が入力されるため、ロータリ研削盤は、直線的な軌道となる。このため、厳密には、球面形状に窪む凹部がウエハホルダに設けられず、ウエハを均一に加工できるとは限らなかった。

そこで、本発明は、従来よりも容易かつ正確に、球面形状を有するウエハホルダを製造できるウエハホルダの製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の特徴は、ウエハを保持するウエハホルダとなる基板（基板１００）を準備する工程（基板準備工程Ｓ１）と前記基板を研削する工程（研削工程Ｓ２）とを有するウエハホルダの製造方法であって、前記基板を研削する工程は、前記基板を支持体（支持体１，２）に固定する基板固定工程（基板固定工程Ｓ２１）と、研削治具（研削治具５０）を用いて前記基板を研削する基板研削工程（基板研削工程Ｓ２２）とを含み、前記支持体は、球面形状を有する凸状の表面（表面５）を有し、前記基板固定工程では、前記支持体の前記表面に前記基板を載置し、かつ前記基板を前記支持体に固定し、前記基板研削工程では、前記基板が前記支持体に固定された状態において前記基板の研削された表面が平面となるように、前記基板の表面を研削することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、基板固定工程では、球面形状を有する凸状の表面に基板を載置し、かつ基板を前記支持体に固定し、基板研削工程では、基板が支持体に固定された状態において基板の研削された表面が平面となるように、前記基板の表面を研削する。これにより、支持体に合わせて、基板が球面形状を有するようにたわむ。この状態において、基板が平面を有するように研削する。すなわち、研削治具を平面上に移動させるだけで研削が可能となる。従って、ＣＮＣ制御によってロータリ研削盤を制御し、研削治具を球面形状に移動させる必要がないため、従来よりも容易にウエハホルダを製造できる。

基板を支持体から取り外すことにより、基板のたわみがなくなる。これにより、平面に研削された表面は、球面形状を有する。研削治具は平面上の移動しかしていないため、研削治具の研削平面の大きさに関係なく、中心付近も曲率を有するウエハホルダが製造できる。すなわち、従来よりも正確にウエハホルダを製造できる。

また、前記固定工程では、合成樹脂を前記支持体と前記基板との間に介在させて、前記支持体に前記基板を固定しても良い。

また、前記固定工程では、真空吸着によって、前記支持体に前記基板を固定しても良い。

また、前記基板は、炭化ケイ素材料からなっても良い。

本発明によれば、従来よりも容易かつ正確に、球面形状を有するウエハホルダを製造できるウエハホルダの製造方法を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る支持体１の斜視図である。 図２は、ウエハホルダの製造方法を説明するための説明図である。 図３（ａ）から図３（ｃ）は、ウエハホルダの製造過程を説明するための概略断面図である。 図４は、その他実施形態に係る支持体２の吸着状態を説明するための説明図である。

本発明に係るウエハホルダの製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）支持体１の概略構成、（２）ウエハホルダの製造方法、（３）作用・効果、（４）その他実施形態、について説明する。

以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。

（１）支持体１の概略構成
本実施形態に係る支持体１の概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る支持体１の斜視図である。

図１に示されるように、支持体１は、円盤形状である。球面曲率Ｒ１を有する凸状の表面５を有する。すなわち、支持体１の一方の主面が、球面形状である。支持体１の材料として、例えば、金属や樹脂、セラミック、カーボンが挙げられる。支持体１の大きさや球面曲率Ｒ１は、製造するウエハホルダに合わせて適宜調整する。

（２）ウエハホルダの製造方法
本実施形態に係るウエハホルダの製造方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、ウエハホルダの製造方法を説明するための説明図である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、ウエハホルダの製造過程を説明するための概略断面図である。図２に示されるように、本実施形態に係るウエハホルダの製造方法は、基板準備工程Ｓ１と研削工程Ｓ２とを有する。

（２．１）基板準備工程Ｓ１
基板準備工程Ｓ１は、ウエハを保持するウエハホルダとなる基板１００を準備する工程である。基板１００として、例えば、炭化ケイ素材料からなる円板状のものを準備する。具体的な炭化ケイ素材料としては、炭化ケイ素焼結体が挙げられる。

（２．２）研削工程Ｓ２
研削工程Ｓ２は、基板１００を研削する工程である。研削工程Ｓ２は、基板１００を支持体１に固定する基板固定工程Ｓ２１と、研削治具５０を用いて基板１００を研削する基板研削工程Ｓ２２とを含んでいる。

基板固定工程Ｓ２１では、支持体１の表面５に基板１００を載置する。図３（ａ）に示されるように、支持体１と基板１００との間には、接着層２０が介在している。これによって、基板１００は、支持体１に固定される。接着層２０として、例えば、合成樹脂が用いられる。支持体１の表面５や、支持体１側の基板１００の表面に、加熱により溶融した合成樹脂を塗布する。その後、支持体１に基板１００を載置する。合成樹脂の温度が下がると固形化し、支持体１と基板１００とを接着する。これによって、基板１００が支持体１に固定される。合成樹脂として、例えば、樹脂ワックス（アクリル樹脂、ウレタン樹脂）が挙げられる。

一例として、直径３５０ｍｍ、厚さ４ｍｍの炭化ケイ素焼結体を基板１００として用いた場合、基板１００は、４０〜５０μｍたわみが生じる。

基板研削工程Ｓ２２では、基板１００が支持体１に固定された状態において、基板１００の研削された表面が平面となるように、基板１００の表面を研削する。

具体的には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、研削治具５０を平面上に移動させることによって、基板１００の表面を研削する。具体的には、支持体１の凸状の頂点を含む支持体１の中心軸Ｃに沿った高さが、中心軸Ｃにおいて最も高くなるように、研削治具５０を平面移動させる。これによって、研削面１０５は平面となる。中心軸Ｃに沿った基板１００の研削される研削高さ（すなわち、研削する前の基板１００の表面と研削後の研削面１０５との中心軸Ｃに沿った高さ）は、中心軸Ｃ上で最も高くなる（高さｈ）。中心軸Ｃから離れるに従って、研削高さは小さくなる。研削により生じた基板１００の研削面１０５は、円形状となる。この研削面１０５の直径は、ウエハホルダの凹部１２０とほぼ等しくなるため、製造するウエハの直径によって、高さｈを適宜調整することが好ましい。なお、研削面１０５の中心は、ウエハホルダの凹部１２０の中心と一致する。

図３（ａ）に示されるように、研削治具５０を平面移動させることによって、研削しているが、支持体１を移動させることによって、研削しても良い。研削治具５０を研削面１０５と垂直な軸を中心に回転させても良い。中心軸Ｃを中心として、支持体１を回転させて研削しても良い。

研削された基板１００は、支持体１から外される。具体的には、加熱により、接着層２０を溶融して、基板１００を支持体１から外す。これによって、図３（ａ）に示されるように、たわみが解除された基板１００は、球面形状の凹部１２０を備える。研削面１０５は、凹部１２０の表面となる。

一例として、直径３５０ｍｍ、厚さ４ｍｍの炭化ケイ素焼結体を基板１００として用いた場合、高さｈを５０〜１００μｍに設定することによって、直径３０５ｍｍ、ＳＲ２３０,０００ｍｍの球面曲率Ｒ２を有する凹部を備えたウエハホルダの製造が可能となる。

（３）作用・効果
本実施形態におけるウエハホルダの製造方法によれば、基板固定工程Ｓ２１では、支持体１の表面５に基板１００を載置し、かつ基板１００を支持体１に固定し、基板研削工程Ｓ２２では、基板１００が支持体１に固定された状態において、基板１００の研削された研削面１０５が平面となるように、基板１００の表面５を研削する。研削治具５０を平面移動すれば、平面な研削面１０５が得られるため、ＣＮＣ制御によってロータリ研削盤を制御し、研削治具５０を球面形状に移動させる必要がない。従って、従来よりも容易に研削できるため、ウエハホルダを容易に製造できる。

基板１００を支持体１から取り外すことにより、基板１００のたわみがなくなり、基板１００に凹部１２０が設けられる。基板１００を平面上に研削しており、凹部１２０の形状に研削していないため、研削治具５０の研削平面に関係なく、中心付近も正確な球面形状を有するウエハホルダが製造できる。

本実施形態におけるウエハホルダの製造方法によれば、合成樹脂を支持体１と基板１００との間に介在させて、支持体１に基板１００を固定する。加熱により容易に支持体１に基板１００を固定したり、支持体１から基板１００を取り外したりすることができるため、ウエハホルダを容易に製造できる。

本実施形態におけるウエハホルダの製造方法によれば、基板１００は、炭化ケイ素材料からなる。炭化ケイ素材料は、硬度が硬いため、球面形状を有するように研削することは難しい。本実施形態によれば、研削治具５０を平面上に移動するのみで、凹部１２０を備えるウエハホルダを製造することが可能であるため、従来よりもウエハホルダを容易に製造できる。

（４）その他実施形態
本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。

具体的には、上述した実施形態では、接着層２０により支持体１に基板１００を固定したが、これに限られない。例えば、図４に示されるように、真空吸着によって、支持体１に基板１００を固定しても良い。支持体２は、支持体１と同様に、球面曲率Ｒ１を有する凸状の表面５を有する。支持体２には、真空吸着可能な真空孔２ａが形成されている。支持体２の表面５に基板１００が載置され、真空孔２ａにより真空吸着することにより、大気圧によって、基板１００が支持体２側に押され、支持体１が基板１００に固定される。このため、接着層２０を用いなくとも支持体１を基板１００に固定できる。その他の工程は、上述した実施形態と同様である。

支持体２に基板１００を固定するため、真空チャック力は、５００ｇ／ｃｍ^２以上でることが好ましい。脆弱性を有する材料を基板１００として用いる場合には、真空チャック力が大きすぎると、基板１００が損傷するおそれがあるため、破壊応力に達さない変形量（たわみ）となるように調整することが好ましい。

上述の通り、本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１，２…支持体、 ２ａ…真空孔、 ５…表面、 ２０…接着層、 ５０…研削治具、 １００…基板、 １０５…研削面、 １２０…凹部

Claims (4)

1. ウエハを保持するウエハホルダとなる基板を準備する工程と前記基板を研削する工程とを有するウエハホルダの製造方法であって、
   前記基板を研削する工程は、
   前記基板を支持体に固定する基板固定工程と、
   研削治具を用いて前記基板を研削する基板研削工程とを含み、
   前記支持体は、球面形状を有する凸状の表面を有し、
   前記基板固定工程では、前記支持体の前記表面に前記基板を載置し、かつ前記基板を前記支持体に固定し、
   前記基板研削工程では、前記基板が前記支持体に固定された状態において前記基板の研削された表面が平面となるように、前記基板の表面を研削するウエハホルダの製造方法。
2. 前記固定工程では、合成樹脂を前記支持体と前記基板との間に介在させて、前記支持体に前記基板を固定する請求項１に記載のウエハホルダの製造方法。
3. 前記固定工程では、真空吸着によって、前記支持体に前記基板を固定する請求項１に記載のウエハホルダの製造方法。
4. 前記基板は、炭化ケイ素材料からなる請求項１から３の何れか１項に記載のウエハホルダの製造方法。

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