JP2008238287A - 両面研磨装置用キャリア - Google Patents

Abstract

【課題】コーティング後における保持部の後付けでキャリアの完成度を向上させる。
【解決手段】キャリアの母体１の表面を、該キャリア母体１の表面よりも硬い被覆膜２でコーティングし、このコーティングされた保持孔３の内周に沿って、被加工物Ｂの端部Ｂ１を保護するための保持部４を、その表裏両面がキャリア母体１の被覆膜２表面と略面一状になるように設けることにより、保持部４の表裏両面に被覆膜２でコーティングされず、それに伴う凹凸も発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体ウェーハのラッピング加工やポリッシング加工などのような被加工物の両面を研磨する際、該被加工物を保持しておく両面研磨装置用キャリアの改良に関する。
詳しくは、被加工物の両面を研磨するために該被加工物が保持される保持孔を形成した両面研磨装置用キャリアに関する。

従来、この種の両面研磨装置用キャリアとして、樹脂又は金属製のキャリア母体の表面全体を、硬度の高いＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜でコーティングすることにより、研磨時において破損を少なくし、磨耗を小さくすると共に、該キャリア母体にあけられた保持孔の内周に沿って、ウェーハのエッジ部に傷をつけないようにするための例えばアラミド樹脂からなる半導体ウェーハ保持部が設けられ、この保持部により保持されたウェーハを、上下定盤の対向面側に貼付された研磨布により両面を同時に研磨するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３０３１３６号公報（第５−７頁、図３）

しかし乍ら、このような従来の両面研磨装置用キャリアでは、図４（ａ）に示す如く、キャリア母体１′の保持孔３′に樹脂製の保持部３′を先付けした後に、図４（ｂ）に示す如く、これら保持部３′の内側面を含むキャリア母体１′の表面全体が同時にＤＬＣ膜２′でコーティングされた場合、この保持部４′の表裏両面４ａ′に凹凸が発生するため、その立ち上げ時には図４（ｃ）に示す如く、該保持部４′の表裏両面４ａ′に被覆されたＤＬＣ膜２′が削れるまで立ち上げ研磨を行う必要があり、この立ち上げ研磨に長時間が掛かるという問題があった。
更に、この立ち上げ研磨を行っている最中に、図４（ｄ）に示す如く、ＤＬＣ膜２′よりも硬度の低い保持部４′の表裏両面４ａ′のみが研磨されてその厚さ寸法が減少し、それによりウェーハを確実に保持できなくなってフラットネス不良が生じるという問題があった。
また、保持部４′の表裏両面４ａ′に被覆されたＤＬＣ膜２′が立ち上げ研磨で部分的に剥がれるため、その凹凸により立ち上げ後もウェーハの傷が治まらず、それにより歩留まりが低下するという問題もあった。

本発明は、コーティング後における保持部の後付けでキャリアの完成度を向上させることを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明は、キャリアの母体の表面を、該キャリア母体の表面よりも硬い被覆膜でコーティングし、このコーティングされた保持孔の内周に沿って、被加工物の端部を保護するための保持部を、その表裏両面がキャリア母体の被覆膜表面と略面一状になるように設けたことを特徴とするものである。

本発明は、キャリアの母体の表面を、該キャリア母体の表面よりも硬い被覆膜でコーティングし、このコーティングされた保持孔の内周に沿って、被加工物の端部を保護するための保持部を、その表裏両面がキャリア母体の被覆膜表面と略面一状になるように設けることにより、保持部の表裏両面に被覆膜でコーティングされず、それに伴う凹凸も発生しない。
従って、コーティング後における保持部の後付けでキャリアの完成度を向上させることができる。
その結果、キャリア母体の保持孔に保持部を先付けした後にその表面全体がＤＬＣ膜でコーティングされる従来のものに比べ、その立ち上げ時には該保持部の表裏両面の被覆膜が削れるまで立ち上げ研磨を行う必要がなくなるため、立ち上げ研磨の時間を大幅に短縮化できると共に、この立ち上げ研磨中に保持部のみの厚さが減少することもなくなるから、被加工物を確実に保持でき、しかも平坦度を良くすることができる。
更に立ち上げ研磨で被覆膜が保持部の表裏両面から部分的に剥がれることがないため、立ち上げ後に被加工物の表面に傷に発生することもなくなって、歩留まりが向上できる。

本発明の実施形態として両面研磨装置用キャリアＡは、例えば特開２００６−３０３１３６号公報に記載される如く、上下に対向する上定盤と下定盤に研磨布が夫々貼付された両面研磨装置（図示せず）に用いられ、これら上下の研磨布の間に挟み込むようにセットして、圧力を加えながら該キャリアＡを遊星運動させ、自転しながら公転させることにより、被加工物Ｂの両面を同時に研磨している。

この両面研磨装置用キャリアＡは、図１（ａ）（ｂ）及び図２（ａ）〜（ｃ）に示す如く、そのキャリア母体１の表面を、それよりも硬度が高い被覆膜２でコーティングした後に、このコーティングしたキャリア母体１に開穿される保持孔３の内周に沿って、例えば半導体ウェーハなどの被加工物Ｂの端部Ｂ１を保護するための保持部４を接着するなどして、該保持部４の平坦な表裏両面４ａがキャリア母体１の被覆膜２の表面と夫々略面一状になるように設けている。

上記キャリア母体１は、例えばステンレス鋼などの金属やガラスエポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの合成樹脂で円板状に形成され、その内部に少なくとも保持孔３を開穿している。

更に必要に応じて、上記保持孔３とは別に研磨液を通すための研磨液孔５が開穿され、外周部には、前記両面研磨装置の上下定盤の間の周縁部に設けられるインターナルギヤ（図示せず）と噛み合う外周歯６が設けられている。
なお、上記保持孔３や研磨液孔５の配置や個数や形状及び外周歯６の形状は、図示例に限らず、任意に設定可能である。

このようなキャリア母体１の表面をコーティングする被覆膜２としては、例えばＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜やその他のキャリア母体１よりも硬度が高い保護膜を、スパッタ蒸着法や真空蒸着法又はその他の薄膜形成方法などで、キャリア母体１の表面全体か、又は上記外周歯６などのギヤ部分を除いた表面に、均一厚さの薄膜状に形成している。
特に被覆膜２として高い均一性を得るため、ＤＬＣ膜をスパッタ蒸着法により約０．３〜５μｍ程度コーティングすることが好ましい。

そして、前記保持部４は、上記キャリア母体１の材質よりも硬度が低い例えばアラミド樹脂やポリアセタール又はその他のエンジニアリングプラスチックなどの樹脂材料で、その厚さ寸法を、被覆膜２がコーティングされたキャリア母体１の厚さ寸法と略同じとなるように予め形成し、これら平坦な表裏両面４ａを平行な平坦面にしている。

また、この保持部４の外周は、上記保持孔３の内周面と嵌め合う形状でしかも内周が被加工物Ｂの外形状と嵌め合う形状に形成され、被加工物Ｂとして半導体ウェーハを保持する場合には保持部４全体を略円筒状に形成し、必要に応じて該保持孔３の内周面との対向面を、互いに嵌合する凹凸構造にすることにより、周方向へ移動不能に接着させることが好ましい。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

この本実施例は、図１〜図２に示す如く、ステンレス鋼からなるキャリア母体１の表面全体に、被覆膜２としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜をコーティングし、その保持孔３の内周に沿って後付けされたアラミド樹脂製の保持部４により、被加工物Ｂとして半導体ウェーハのエッジ部Ｂ１に傷をつけないようにしたものである。

その製造方法を工程順に従って説明すれば、先ず図２（ａ）に示す如く、表面に歪みのないキャリア母体１に保持孔３や研磨液孔５の開穿などの必要な加工を施し、次に図２（ｂ）に示す如く、保持孔３の内側面を含むキャリア母体１の表面全体に、ＤＬＣ膜２を約２〜３μｍの厚さ寸法でコーティングする。

その後工程で図２（ｃ）に示す如く、このＤＬＣ膜２がコーティングされたキャリア母体１の保持孔３の内周に沿って、予め所定形状に形成された保持部４を、その平坦な表裏両面４ａがキャリア母体１の被覆膜２の表面と夫々略面一状になるように接着して、これらキャリア母体１の被覆膜２の表面と保持部４の表裏両面４ａを連続させる。

このような図２（ａ）〜（ｃ）に示す製造工程で製作された本実施例のキャリアＡと、図４（ａ）〜（ｄ）に示すようなキャリア母体１′の保持孔３′に保持部３′を先付けした後に、これらキャリア母体１′の表面全体と保持部３′の表面全体を同時にＤＬＣ膜２′でコーティングした従来のキャリアＡ′とを用い、両面研磨装置により夫々同じ条件で半導体ウェーハＢを両面研磨してポリッシング加工する比較実験を行った。

その結果、本実施例のキャリアＡでは、２〜３時間の立ち上げ研磨で図３に示す写真のように、半導体ウェーハＢの両研磨面に傷がなくなり、それ以上の立ち上げ研磨の必要性がなくなった。

これに対し、図４（ａ）〜（ｄ）に示す製造工程で製作された従来のキャリアＡ′では、約８６時間の立ち上げ研磨を行っても図５に示す写真のように、半導体ウェーハＢの両研磨面に傷があって、更なる立ち上げ研磨の必要性があった。

また、本実施例のキャリアＡでは、立ち上げ研磨の終了後に１５００バッチ以上のポリッシング加工を行っても、キャリア母体１の被覆膜２と保持部４の表裏両面４ａに変化がなく、これらキャリア母体１の被覆膜２を含めた厚さ寸法と、保持部４の厚さ寸法が減少しないことが実証できた。

このように本実施例のキャリアＡにおいて半導体ウェーハＢの両研磨面を１５００バッチ以上行っても保持部４の厚さ寸法は減少しなかったが、従来のキャリアＡ′では図４（ｄ）に示したように保持部４の表裏両面４ａのみが研磨されて厚さ寸法が減少した理由としては、それらに必要な立ち上げ研磨の違いによると考えられる。

即ち、本実施例のキャリアＡでは立ち上げ研磨が２〜３時間で完了するのに対し、従来のキャリアＡ′ではその約30〜40倍に相当する約８６時間以上が必要でおり、これらの時間差が保持部４の厚さ減少に大きく影響したと推測される。

その結果、本実施例のキャリアＡは、図４（ａ）〜（ｄ）に示す製造工程で製作された従来のキャリアＡ′に比べて、立ち上げ研磨の時間を大幅に短縮化できると共に、この立ち上げ研磨中に保持部４のみの厚さが減少しないから、半導体ウェーハＢを確実に保持できて平坦度を良くすることができるという利点がある。

尚、前示実施例では、ステンレス鋼製のキャリア母体１の表面全体に、被覆膜２としてＤＬＣ膜をコーティングし、その保持孔３の内周に沿って後付けされたアラミド樹脂製の保持部４により、被加工物Ｂとして半導体ウェーハを両面研磨した場合を示したが、これに限定されず、ステンレス鋼以外の金属や合成樹脂からなるキャリア母体１にＤＬＣ膜以外の被覆膜２をコーティングしたり、半導体ウェーハ以外の被加工物Ｂを両面研磨しても良い。
この場合も上述した実施例と同様な作用効果が得られる。

更に、図示せぬがキャリア母体１の表面全体ではなく、上記外周歯６などのギヤ部分を事前にマスキングなどで覆ってその部分を除いた表面のみに、ＤＬＣ膜などの被覆膜２をコーティングしても良い。
この場合には、上記外周歯６やインターナルギヤなどの歯合で、該ギヤ部分からＤＬＣ膜などの被覆膜２が部分的に剥がれることがないため、立ち上げ後に被加工物の表面に傷に発生することもなくなって、歩留まりが向上できるという利点がある。

本発明の両面研磨装置用キャリアの一実施例を示し、（ａ）が外観図であり、（ｂ）が（ａ）の（１ｂ）−（１ｂ）線に沿える部分拡大縦断図である。 （ａ）〜（ｃ）が製造工程に示す縦断面図である。 立ち上げ研磨した被加工物の研磨面の状態を示す写真である。 従来の両面研磨装置用キャリアの一例を示し、（ａ）〜（ｄ）が製造工程に示す縦断面図である。 立ち上げ研磨した被加工物の研磨面の状態を示す写真である。

符号の説明

Ｂ 被加工物（半導体ウェーハ） Ｂ１ 端部（エッジ部）
１ キャリア母体 ２ 被覆膜
３ 保持孔 ４ 保持部
４ａ 表裏両面

Claims (3)

1. 被加工物（Ｂ）の両面を研磨するために該被加工物（Ｂ）が保持される保持孔（３）を形成した両面研磨装置用キャリアにおいて、
   前記キャリアの母体（１）の表面を、該キャリア母体（１）の表面よりも硬い被覆膜（２）でコーティングし、このコーティングされた保持孔（３）の内周に沿って、被加工物（Ｂ）の端部（Ｂ１）を保護するための保持部（４）を、その表裏両面（４ａ）がキャリア母体（１）の被覆膜（２）表面と略面一状になるように設けたことを特徴とする両面研磨装置用キャリア。
2. 前記被覆膜（２）がＤＬＣ膜である請求項１記載の両面研磨装置用キャリア。
3. 前記保持部（４）がエンジニアリングプラスチックで形成される請求項１または２記載の両面研磨装置用キャリア。