JP2000015565A - キャリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ウェーハに対する金属汚染物がなく、か
つ大口径半導体ウェーハに用いても強度的に強いキャリ
アを提供する。 【解決手段】円板状で金属製のキャリア本体１ａの外周
に設けられ外縁部４に被駆動用係合溝５が形成された合
成樹脂製の環状体６と、キャリア本体１ａの半導体ウェ
ーハが収納される収納孔３の周縁部８に合成樹脂製の収
納環状体９を設けたキャリア１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハの加
工用に用いられるキャリアに係わり、特に半導体ウェー
ハの金属汚染の防止に役立つキャリアに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハを製造するには、多結晶
シリコンから例えばチョクラルスキー法により単結晶の
半導体インゴットを作り、このインゴットをマルチワイ
ヤソーなどにより所定の厚さにスライシングし、半導体
ウェーハを製造する。

【０００３】この半導体ウェーハの表面に存在する凹凸
のソーマークを除去して平滑にし、加工歪みの深さの均
一化、ウェーハ内およびウェーハ間の厚さの均一化のた
めにアルミナ砥粒等を用いてラッピングを行う。

【０００４】このラッピングあるいは上述マルチワイヤ
ソーなどでのスライシングにより半導体ウェーハには表
面に加工歪層が生じるため、この加工歪層の除去は化学
的腐食法によるエッチングで行われる。

【０００５】さらにエッチングにより加工歪層が無く汚
れも取り除かれた半導体ウェーハの表面は、鏡面研磨
（Mirror Polishing）工程で平滑で無歪みの鏡面に加工
される。

【０００６】通常、鏡面研磨工程は、アルカリ溶液中に
焼成シリカやコロイダルシリカ等を分散させたポリッシ
ング液を上ラップ定盤、下ラップ定盤と半導体ウェーハ
の間に流し込み加圧下で回転、摺り合わせにより半導体
ウェーハＷ１の両面を化学的、機械的に研磨し加工歪層
が無く汚れも無いものにする。

【０００７】従来の鏡面研磨工程は、図３に示すように
薄い鋼板製のキャリア３０の複数の収納孔３１に収納さ
れた半導体ウェーハＷ１を図５に示すような両面研磨装
置３２により研磨して行う。

【０００８】例えば、キャリア３０の外周に環状に設け
られたピン溝３３に、図５に示すように外側構体３４お
よび中央駆動軸３５に設けられた金属製の駆動ピン３
６、３７を噛合し、駆動させることにより、キャリア３
０内の半導体ウェーハＷ１を研磨布３８が設けられた下
定盤３９と研磨布４０が設けられた上定盤４１間で研磨
剤を供給しながら遊星回転させるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような鏡面研磨工
程において、遊星運動のインナールギアの機能をする金
属製の駆動ピン３６と、サンギアの機能をする駆動ピン
３７とキャリア３０のピン溝３３との噛合により金属汚
染物が発生し、半導体ウェーハＷ１を汚染する。

【００１０】また、半導体ウェーハＷ１はキャリア３０
の収納孔３１内で回転するため、キャリア３０の鋼板と
半導体ウェーハＷ１の例えばシリコンとが擦れて金属汚
染物が発生し、上述と同様に半導体ウェーハＷ１を汚染
する。

【００１１】このため、汚染予防のためにキャリアとし
て、小口径例えば６インチ半導体ウェーハ用キャリアで
はキャリア全体をガラスエポキシ樹脂製にしたものがあ
るが、８インチあるいは大口径の３００ｍｍ半導体ウェ
ーハ用のキャリアをガラスエポキシ樹脂製すると、その
収納部の開口面積が大きくなるため強度的に耐えられ
ず、鏡面研磨工程でキャリアが破断したりして実用上問
題があった。

【００１２】そこで、半導体ウェーハに対する金属汚染
物がなく、かつ大口径半導体ウェーハに用いても強度的
に強いキャリアが要望されていた。

【００１３】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、半導体ウェーハに対する金属汚染物がなく、か
つ大口径半導体ウェーハに用いても強度的に強いキャリ
アを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、円板状で金属製のキ
ャリア本体と、このキャリア本体の外周部に設けられ外
縁部に被駆動用係合溝が形成された合成樹脂製の環状体
と、前記キャリア本体に設けられ半導体ウェーハが収納
される収納孔と、この収納孔の周縁部に設けられ半導体
ウェーハの外周部と収納孔間に介在する合成樹脂製の収
納環状体とを有することを特徴とするキャリアであるこ
とを要旨としている。

【００１５】本願請求項２の発明では、上記キャリア本
体の外周部の環状体および収納環状体は、ガラスエポキ
シ樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載のキャ
リアであることを要旨としている。

【００１６】本願請求項３の発明では、上記金属製のキ
ャリア本体を合成樹脂でコーテイングしたことを特徴と
する請求項１または２に記載のキャリアであることを要
旨としている。

【００１７】本願請求項４の発明では、上記円板状のキ
ャリア本体とこのキャリア本体の外周部に設けられた合
成樹脂製の環状体の結合、および上記キャリア本体に設
けられた収納孔とこの収納孔の周縁部に設けられた合成
樹脂製の収納環状体の結合は、結合部に互いに係合する
凹凸部を設けて圧入、または結合部に互いに係合する凹
凸部を設けかつ接着剤で接合したことを特徴とする請求
項３に記載のキャリアであることを要旨としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるキャリアの
実施の形態について添付図面に基づき説明する。

【００１９】図１は本発明に係わるキャリアの一実施の
形態を示す平面図である。

【００２０】図１に示すように、キャリア１は、半導体
ウェーハの加工例えば鏡面研磨工程に用いられ、円板状
（ディスク状）のキャリア本体１ａ、厚さが例えば７０
０μｍの薄い鋼板製よりなり、キャリア本体１ａの表面
は合成樹脂例えばポリテトラフルオロエチレン（商品名
テフロン）製の被膜２によりコーテイングされており、
さらに収納孔３がキャリア本体１ａの中心に対し点対称
に例えば６個設けられている。

【００２１】この収納孔３に半導体ウェーハＷの研磨
時、半導体ウェーハＷが収納される。

【００２２】キャリア本体１ａの外周には、平板状で合
成樹脂製例えばガラス繊維により強化されたガラスエポ
キシ樹脂製の溝付環状体６が設けられている。この溝付
環状体６は外縁部４に例えばピン溝等の被駆動用の係合
溝５が環状に形成さており、また溝付環状体６とキャリ
ア本体１ａの結合は、このキャリア本体１ａと溝付環状
体６に設けられた凹凸部７を圧入することにより強固に
固着されている。

【００２３】溝付環状体６は図５に示すような研磨装置
３２の金属製駆動ピン３６、３７に噛合可能な被駆動環
状体であり、半導体ウェーハＷを保持するキャリア１を
遊星運動させるようになっている。

【００２４】なお、上述の結合は凹凸部７の係合後、接
着剤で接合することで強固に結合してもよい。

【００２５】また、上述の収納孔２の周縁部８には、平
板状のガラスエポキシ樹脂製で環状に形成された半導体
ウェーハ収納用の収納環状体９が各々設けられており、
この収納環状体９は、例えば半導体ウェーハＷの直径が
３００ｍｍである場合には、３０２ｍｍの直径を有し、
半導体ウェーハＷが収納環状体９内で回転（自転）でき
るように収納孔３と半導体ウェーハＷの外周部Ｗｓ間に
介在している。

【００２６】なお、収納環状体９と収納孔２の結合は、
上述と同様にこの収納孔２と収納環状体８に設けられた
凹凸部を圧入することにより強固に固着し、または凹凸
部の係合後、接着剤で接合することで強固に結合され
る。

【００２７】本発明に係るキャリア１は以上のような構
造になっているから、半導体ウェーハの加工、例えば両
面鏡面研磨加工を行う場合には、最初に図５に示すよう
に、キャリア１の収納孔３に半導体ウェーハＷを収納し
て用いる。

【００２８】キャリア１に収納された半導体ウェーハＷ
は、図５および図６に示すような研磨装置３２により両
面鏡面研磨される。

【００２９】例えば、半導体ウェーハＷが各々収納され
たキャリア１を、研磨布３８が設けられた下定盤３９に
載置し、キャリア３０の外周に環状に設けられたピン溝
３３に外側構体３４に設けられ遊星運動のインナールギ
アの機能を有する金属製の駆動ピン３６および中央駆動
軸３５に設けられサンギアの機能を有する金属製の駆動
ピン３７を噛合する。

【００３０】しかる後、下定盤３９と研磨布４０が設け
られた上定盤４１間でキャリア１を加圧挟持し、研磨剤
を供給しながらキャリア１を遊星回転させる。研磨剤は
アルカリ溶液中に焼成シリカやコロイダルシリカ等を分
散させたものである。

【００３１】キャリア１の遊星回転に伴い、キャリア１
の収納孔３に収納された半導体ウェーハＷは公転と自転
を繰り返し、研磨液と研磨布３８、４０の働きでウェー
ハＷの両面は化学的、機械的に加工ストレスもなく鏡面
研磨される。

【００３２】このような鏡面研磨工程において、遊星運
動のインナールギアの機能をする金属製の駆動ピン３６
と、サンギアの機能をする駆動ピン３７とキャリア３０
の合成樹脂例えばガラスエポキシ樹脂の溝付環状体６の
ピン溝等の係合溝５との噛合は、金属とガラスエポキシ
樹脂との接触であるので、この接触により金属汚染物が
発生なく、半導体ウェーハＷが汚染されることがない。

【００３３】また、半導体ウェーハＷと収納孔３間に
は、合成樹脂例えばガラスエポキシ樹脂の収納環状体９
が介在しているので、キャリア本体１ａの鋼板と半導体
ウェーハＷの例えばシリコンが直接接することがなく、
この接触により金属汚染物の発生がなく、半導体ウェー
ハＷが汚染されることがない。

【００３４】さらに、キャリア本体１ａには、機械的に
剛性を有するガラスエポキシ樹脂製の溝付環状体６およ
び収納環状体９が設けられたのでキャリア本体１ａ自体
が補強され、複数個収納孔３が設けられその開口面積が
増大してもキャリア本体１ａの強度は低下することなく
維持される。従って、大口径の半導体ウェーハの研磨を
行っても、研磨加工中にキャリア１が破損したりするこ
ともない。

【００３５】また、長期間使用し、溝付環状体６または
収納環状体９が摩耗した場合には、溝付環状体６または
収納環状体９をキャリア本体１ａから強制的に取り外
し、新しい溝付環状体６または収納環状体９を取り付け
ることで摩耗のないキャリア本体１ａを再利用すること
もできる。

【００３６】なお、半導体ウェーハの加工に用いられる
本発明に係わるキャリアを鏡面研磨に用いた例で説明し
たが、本発明に係わるキャリアをラッピングに用いるこ
とも可能である。

【００３７】また、上述の実施形態では、キャリア１へ
の動力の伝達はキャリア１に設けられたピン溝３３と遊
星運動のインナールギアの機能をする金属製の駆動ピン
３６およびサンギアの機能をする駆動ピン３７との噛合
により行ったが、ピン溝３３、駆動ピン３６および駆動
ピン３７は各々噛合するギアであってもよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係わるキャリアにおいては、キ
ャリア本体の外周に設けられ外縁部に被駆動用係合溝が
形成された合成樹脂製の環状体およびこの収納孔の周縁
部に設けられ合成樹脂製の収納環状体を設けることによ
り、キャリア、半導体ウェーハへの回転力の伝達により
金属汚染を発生させることもなく、さらにキャリアの機
械的強度も増し、収納孔の開口面積が増大しても研磨加
工中にキャリアが破損したりすることもなく耐久性ある
キャリアを提供することができる。また、キャリア本体
の再利用もでき経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるキャリアの平面図。

【図２】図１のＡ―Ａ線に沿う断面図。

【図３】従来のキャリアの平面図。

【図４】図３のＢ―Ｂ線に沿う断面図。

【図５】一般に用いられる両面研磨製造装置の説明図。

【図６】図５の両面研磨製造装置におけるキャリアの動
作説明図。

【図７】図６のＣ部を拡大し、駆動ピンとピン溝との噛
合状態を示す説明図。

【符号の説明】

１ キャリア １ａ キャリア本体 ２ 被膜 ３ 収納孔 ４ 外縁部 ５ 係合溝 ６ 溝付環状体 ７ 凹凸部 ８ 周縁部 ９ 収納環状体 Ｗ 半導体ウェーハ Ｗｓ 半導体ウェーハの外周部 ３０ キャリア ３１ 収納孔 ３２ 両面研磨装置 ３３ ピン溝 ３４ 外側構体 ３５ 中央駆動軸 ３６ 駆動ピン ３７ 駆動ピン ３８ 研磨布 ３９ 下定盤 ４０ 研磨布 ４１ 上定盤 Ｗ１ 半導体ウェーハ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状で金属製のキャリア本体と、この
   キャリア本体の外周部に設けられ外縁部に被駆動用係合
   溝が形成された合成樹脂製の環状体と、前記キャリア本
   体に設けられ半導体ウェーハが収納される収納孔と、こ
   の収納孔の周縁部に設けられ半導体ウェーハの外周部と
   収納孔間に介在する合成樹脂製の収納環状体とを有する
   ことを特徴とするキャリア。
2. 【請求項２】 上記キャリア本体の外周部の環状体およ
   び収納環状体は、ガラスエポキシ樹脂製であることを特
   徴とする請求項１に記載のキャリア。
3. 【請求項３】 上記金属製のキャリア本体を合成樹脂で
   コーテイングしたことを特徴とする請求項１または２に
   記載のキャリア。
4. 【請求項４】 上記円板状のキャリア本体とこのキャリ
   ア本体の外周部に設けられた合成樹脂製の環状体の結
   合、および上記キャリア本体に設けられた収納孔とこの
   収納孔の周縁部に設けられた合成樹脂製の収納環状体の
   結合は、結合部に互いに係合する凹凸部を設けて圧入、
   または結合部に互いに係合する凹凸部を設けかつ接着剤
   で接合したことを特徴とする請求項３に記載のキャリ
   ア。