JP2001138221A - 半導体ウエハラッピング用キャリア - Google Patents

半導体ウエハラッピング用キャリア

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JP2001138221A
JP2001138221A JP32205299A JP32205299A JP2001138221A JP 2001138221 A JP2001138221 A JP 2001138221A JP 32205299 A JP32205299 A JP 32205299A JP 32205299 A JP32205299 A JP 32205299A JP 2001138221 A JP2001138221 A JP 2001138221A
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Japan
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semiconductor wafer
carrier
wafer
wrapping
peripheral surface
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JP32205299A
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English (en)
Inventor
Kengo Tanaka
謙吾 田中
Shuichi Maejima
秀一 前島
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ収容孔2内で半導体ウエハが円滑な自
転運動を行うことができ、また、半導体ウエハWの外周
面のベベル端面が、ラッピングの砥粒に損傷されないよ
うにした半導体ウエハラッピング用キャリアを提供す
る。 【解決手段】 キャリアC1 のウエハ収容孔15の内周
面を、円周に沿って配列された複数個の凸面15aを接
続して形成される凹凸曲線とした。ウエハ収容孔15に
進入したラッピングの砥粒は、凸面15aと凸面15a
との間に形成される凹部15bに収容されるので、半導
体ウエハWの外周面の磨耗が防止される。また、半導体
ウエハWの外周面は凸面15aの先端部に点接触し、キ
ャリアC 1 の移動方向の力を受けて回転し易くなり、ラ
ッピング仕上げ面の平面度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの両
面を砥粒でラッピングするときに使用される半導体ウエ
ハラッピング用キャリアに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハを製造するには、多結晶シ
リコンから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等の切断手段により所定厚さ
にスライスして板状の半導体ウエハを製造する。このよ
うにして、スライスされた半導体ウエハの表面には、凹
凸のソーマークが存在している。これを除去して半導体
ウエハの表面を平滑面とし、両面の平面度および平行度
の精度を高め、厚さ寸法を均一化するために、アルミナ
砥粒などを用いたラッピング液を用いた表面のラップ加
工が行われる。
【0003】図5は、板状の半導体ウエハWのラップ加
工に使用される従来のキャリアCの平面図であり、表面
に凹凸のないステンレス製の円形状板の外周面に歯車1
を設け、内部に複数(図5では3個)のウエハ収容孔2
を設けたものである。前記各ウエハ収容孔2は、半導体
ウエハWの挿入、取り出しができるように、半導体ウエ
ハWの直径よりも僅かに大きく形成されている。また、
半導体ウエハWをキャリアCのウエハ収容孔2に収容し
て、その両面を研磨するために、キャリアCの厚さは半
導体ウエハWの厚さよりも僅かに薄く形成されている。
【0004】前記各ウエハ収容孔2に半導体ウエハWを
収容したキャリアCは、図4に示す両面研磨装置Aに取
り付けられる。この両面研磨装置Aのテーブル3には、
表面に溝4が設けられた円形の下定盤5と、下定盤5の
周囲に立設された環状の外側構体6が設けられ、外側構
体6の内周面にインターナルギア7が設けられている。
前記下定盤5には、インターナルギア7の中心となる位
置に駆動軸8が回転可能に支承され、駆動軸8の上端部
には太陽ギア9が設けられている。また、テーブル3の
上方に、上下動および回転可能なアーム駆動軸10が設
けられ、アーム駆動軸10に設けられたアーム11の先
端に上定盤12が取り付けられ、上定盤12の下面にも
溝が設けられている。
【0005】また前記したように、複数(図4、図6で
は3個)のキャリアCの歯車1が、太陽ギア9およびイ
ンターナルギア7に噛み合っているので、太陽ギア9お
よびインターナルギア7が回転すると、各キャリアCは
自転しながら太陽ギア9の周囲を公転する遊星運動を行
う。したがって、防錆剤および分散剤混合溶液中に研摩
砥粒を分散させたラッピング液を、キャリアCの各ウエ
ハ収容孔2に収容されている半導体ウエハWと上定盤1
2、下定盤13との間に流し、上定盤12、下定盤13
で半導体ウエハWを挟圧した状態で太陽ギア9およびイ
ンターナルギア7ならびに上下定盤を適宜の回転方向、
速度で回転させると、遊星運動を行う各キャリアCに収
容された半導体ウエハWの両面が、ラッピング液ととも
に上定盤12、下定盤5に摺り合わされてラッピング加
工される。その結果、半導体ウエハの加工ダメージ層や
汚れが除去されると共に、その表面は高精度の平行面に
仕上げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のキャ
リアにあっては、図7に示すように、キャリアCの内周
面と半導体ウエハWの外周面との間には、半導体ウエハ
Wが回転可能な隙間dが形成されているため、半導体ウ
エハWはウエハ収容孔2に対して自転運動を行う。この
自転運動によって、半導体ウエハはより均一に、かつ高
精度の平行面に仕上げられる。しかしながら、従来のキ
ャリアでは円形のウエハ収容孔2内に、半導体ウエハW
が収容されているため、半導体ウエハWは円滑な自転運
動を行うことができず、均一な、かつ高精度の平行面を
得ることができなかったという技術的課題があった。特
に、従来のキャリアではウエハとキャリアの接点は絶え
ず一点であるため、ウエハを強制的に自転させる作用は
キャリアから受けにくいという課題があった。
【0007】また、半導体ウエハWの外周面にはベベル
面が形成されているが、図8に示すように、ウエハ収容
孔2と半導体ウエハWとの隙間dにラッピングの砥粒G
が進入し、ウエハ収容孔2に対して運動する半導体ウエ
ハWの外周面(ベベル端面)が砥粒Gによって損耗し、
前記ベベル端面にピットが生じる等のダメージを受ける
という技術的課題があった。
【0008】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、ウエハ収容孔2内で半導体ウエハが円
滑な自転運動を行うことができ、また、半導体ウエハW
の外周面のベベル端面が、ラッピングの砥粒に損傷され
ないようにした半導体ウエハラッピング用キャリアを提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体ウエハラッピング用キャリアは、ウ
エハ収容孔に収容される半導体ウエハを上下定盤間に挟
圧し、砥粒により半導体ウエハの両面をラッピングする
半導体ウエハラッピング用キャリアにおいて、前記ウエ
ハ収容孔の内周面に、ウエハ収容孔内側に突出した複数
個の凸面が形成されていることを特徴としている。
【0010】このように構成されているため、半導体ウ
エハはウエハ収容孔内側に突出した凸面と接触する。こ
のとき、半導体ウエハの外周面と前記ウエハ収容孔(凸
面)との隙間に進入した砥粒は、凸面以外の部分に逃げ
る。その結果、前記砥粒は半導体ウエハとウエハ収容孔
とによって挟圧されないため、半導体ウエハがウエハ収
容孔内周面に接触しながら自転しても、半導体ウエハの
外周面(ベベル端面)は砥粒によるダメージを受けるこ
となく、また前記ベベル端面にピットが生じることもな
い。
【0011】ここで、前記凸面の間に形成される凹部
に、前記半導体ウエハの外周面と前記ウエハ収容孔との
間に介在する砥粒が収容されることが望ましい。このよ
うに構成することによって、半導体ウエハの外周面と前
記ウエハ収容孔(凸面)との隙間に進入した砥粒を、滞
留させることなく、速やかに前記凹部に逃がすことがで
きる。
【0012】また、前記ウエハ収容孔は、前記半導体ウ
エハを回転可能に収容する大きさであり、前記凸面はウ
エハ収容孔の内周面に略同一ピッチに配列され、前記凸
面の先端部に前記半導体ウエハの外周面が点接触するこ
とが望ましい。このような構成により、半導体ウエハの
外周面が凸面と点接触したとき、半導体ウエハは、凸面
からキャリア移動方向の力を受けて回転(自転)し、ま
た更に次に接触する凸面からも同様の力を受ける。その
結果、半導体ウエハはキャリアから略回転力を持続して
受けることになり、回転の急激な変動や衝撃を生じるこ
となく円滑に回転(自転)する。特に、前記半導体ウエ
ハの外周面に、複数の前記凸面の先端部が点接触してい
る場合には、回転の急激な変動や衝撃を生じることなく
円滑に回転(自転)する。
【0013】更に、前記キャリアは金属製、あるいは合
成樹脂であることが望ましい。特に、前記キャリアが金
属製であっても、半導体ウエハはウエハ収容孔内を円滑
に回転し、キャリアとの衝突による衝撃を受けないの
で、半導体ウエハは損傷を受けない。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の具体例を図
面を参照して説明する。図1は本発明にかかる半導体ウ
エハラッピング用キャリアC1 の平面図、図2は半導体
ウエハを収容したウエハ収容孔の部分拡大図、図3は凸
面の数を最小にしたウエハ収容孔の部分拡大図である。
半導体ウエハラッピング用キャリアC1 は金属製の板材
より加工され、図1に示すように、外周面には歯車1が
設けられ、キャリアC1 の中心に対して同心の円周上に
複数(図1では4個)のウエハ収容孔15が設けられて
いる。
【0015】前記ウエハ収容孔15の大きさは半導体ウ
エハWを回転可能に収容する大きさであり、ウエハ収容
孔15の内周面は、その周上にほぼ同一ピッチに配列さ
れる複数個の凸面15aを接続した形状に形成されてい
る。前記凸面15aの輪郭は、ほぼ同じ大きさの円弧
(あるいは2次曲線等)を接続したものであり、凸面1
5aの頂部(先端部)が半導体ウエハWの外周面に点接
触するように形成されている。特に、前記半導体ウエハ
Wの外周面に、複数の前記凸面15aの先端部が点接触
している場合には、回転の急激な変動や衝撃を生じるこ
となく円滑に回転(自転)させることができ、好まし
い。また、凸面15a、15aの間には、ラッピング砥
粒を収容するに充分なスペースの凹部15bが形成され
ている(図2参照)。なお、キャリアC1 のその他の構
成は従来例のキャリアCと同様である。
【0016】以上のように構成されたキャリアC1 によ
る半導体ウエハWのラッピング加工を説明する。複数個
のキャリアC1 を両面研磨装置Aの下定盤5の上面にセ
ットし、歯車1を両面研磨装置Aのインターナルギア7
および太陽ギア9に噛み合わせ、各ウエハ収容孔15内
に半導体ウエハWを挿入する。上定盤12をこの真上に
位置決めした後に下降して押しつけ、上定盤12及び下
定盤5で半導体ウエハWの両面を挟圧する。
【0017】上下の定盤間に砥粒Gを含有するラッピン
グ液を供給しながらインターナルギア7及び太陽ギア9
を回転すると、各キャリアC1 が太陽ギア9の周囲を公
転すると共に自転を行う遊星運動を行う。各キャリアC
1 のウエハ収容孔15に回転可能に挿入されている半導
体ウエハWは、キャリアC1 の移動に伴って1または2
個の凸面15aの頂部(先端部)に点接触する。
【0018】この接触点からキャリアC1 の移動方向の
力を受けて半導体ウエハWは回転し、更に次に接触する
凸面15aからも同様の移動方向の力を受ける。その結
果、半導体ウエハWはキャリアC1 からほぼ同じ回転力
を持続して受けることになり、回転の急激な変動や衝撃
を生じることなく円滑に回転する。従って、キャリアC
1 を金属製にしても、半導体ウエハWに割れや欠けなど
の損傷を生じる虞れはなく、半導体ウエハWが円滑な回
転が持続されることにより、その両面の平面度の精度が
向上する。
【0019】また図2に示すように、半導体ウエハWの
外周面とウエハ収容孔15との隙間に進入した砥粒G
は、半導体ウエハWが凸面15aに接触するときに、凹
部15bに向けて押し出されるので、砥粒Gは、半導体
ウエハWの外周面とウエハ収容孔15との間に挟まれる
ことはない。従って、半導体ウエハWの外周縁のベベル
端面にピットが生ずる等のダメージを受けることない。
【0020】特に、本発明にあっては、半導体ウエハW
を回転の急激な変動や衝撃を与えることなく円滑な回転
を持続させるためには、半導体ウエハWに回転力を発生
させる凸面15aの配列ピッチが重要である。前記凸面
15aの配列ピッチが小さい場合には、多数の凸面15
aが同時に半導体ウエハWの外周面に接触するので、半
導体ウエハWに与える回転力が弱くなる。しかし、凹面
15aの配列ピッチが大き過ぎると、半導体ウエハWが
凸面15aに衝突して衝撃を受ける問題と、回転が脈動
を伴った不規則な回転となる問題があるので、図3に示
すように凸面15aを5個あるいはそれ以上にすること
が望ましい。
【0021】なお、上記実施形態ではキャリアCが金属
製の場合について説明したが、キャリアの材質として
は、例えば硬質の合成樹脂を用いることができる。キャ
リアの材質として、硬質の合成樹脂を用いた場合、半導
体ウエハが凸面に接触するときに、砥粒Gは凹部15b
に向けて押し出され、半導体ウエハの外周面とウエハ収
容孔との間に挟まれることはない。したがって、硬質の
合成樹脂製のキャリアの摩耗等を抑制することができ、
実用上問題なく、使用することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明は以上述べたように構成されてい
るので、キャリアのウエハ収容孔に挿入された半導体ウ
エハは、ラッピング加工中に衝撃を受けることなく円滑
な回転を持続することができるので、衝撃による損傷を
受けることなく、高精度の平面を得ることができる。ま
た、ラッピング中にウエハ収容孔に進入した砥粒は、ウ
エハ収容孔の凹部に収容されるので、半導体ウエハの外
周面(ベベル端面)は磨耗による損傷を受けず、良好な
ラッピング加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる実施形態を示す平面図である。
【図2】本発明にかかる実施形態において、半導体ウエ
ハを収容したウエハ収容孔の部分拡大図である。
【図3】本発明にかかる実施形態において、凸面の数を
最小にしたウエハ収容孔の部分拡大図である。
【図4】両面研磨盤の斜視図である。
【図5】半導体ウエハラッピング用キャリアの従来例を
示す平面図である。
【図6】ウエハラッピング用キャリアの遊星運動を説明
するための概略図である。
【図7】キャリアと半導体ウエハとの間の隙間を説明す
るための平面図である。
【図8】キャリアと半導体ウエハとの間の隙間に進入し
た砥粒を説明するための部分拡大図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ C1 キャリア A 両面研磨装置 G ラッピング砥粒 d 隙間 1 歯車 7 インターナルギア 9 太陽ギア 15 ウエハ収容孔 15a 凸面 15b 凹部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハ収容孔に収容される半導体ウエハ
    を上下定盤間に挟圧し、砥粒により半導体ウエハの両面
    をラッピングする半導体ウエハラッピング用キャリアに
    おいて、 前記ウエハ収容孔の内周面に、ウエハ収容孔内側に突出
    した複数個の凸面が形成されていることを特徴とする半
    導体ウエハラッピング用キャリア。
  2. 【請求項2】 前記凸面の間に形成される凹部に、前記
    半導体ウエハの外周面と前記ウエハ収容孔との間に介在
    する砥粒が収容されることを特徴とする請求項1に記載
    された半導体ウエハラッピング用キャリア。
  3. 【請求項3】 前記ウエハ収容孔は、前記半導体ウエハ
    を回転可能に収容する大きさであり、前記凸面はウエハ
    収容孔の内周面に略同一ピッチに配列され、前記凸面の
    先端部に前記半導体ウエハの外周面が点接触することを
    特徴とする請求項1または請求項2に記載された半導体
    ウエハラッピング用キャリア。
  4. 【請求項4】 前記半導体ウエハの外周面に、複数の前
    記凸面の先端部が点接触することを特徴とする請求項1
    乃至請求項3のいずれかに記載された半導体ウエハラッ
    ピング用キャリア。
  5. 【請求項5】 前記キャリアは金属製、あるいは硬質の
    合成樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項3
    のいずれかに記載された半導体ウエハラッピング用キャ
    リア。
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