JP2010264537A

JP2010264537A - キャリアプレート

Info

Publication number: JP2010264537A
Application number: JP2009117395A
Authority: JP
Inventors: Shingo Otsuki; 伸悟大月
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】研磨液充填開口部を有するキャリアプレートに半導体ウェーハを保持し、研磨パッドで挟みこんで半導体ウェーハの研磨を遂行すると、研磨液充填開口部における研磨パッドの研磨面と直交する側面が研磨パッドを削り、研磨パッドの寿命の短縮化及び半導体ウェーハの平坦度の不均一化を招くという問題があった。また、研磨パッドが固定砥粒パッドである場合は、砥粒を含む削り屑が半導体ウェーハを傷付けるという問題があった。
【解決手段】研磨液充填開口部５１が形成されたキャリアプレート５において、研磨パッド６０、６１の研磨面６０ａ、６１ａと直交する側面である内周面５１０のうち研磨パッド６０、６１と接触する部分に面取り部５１０ａを形成し、研磨パッド６０、６１がキャリアプレート５により削られる事を防止した。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウェーハやガラスウエ−ハ等のウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨装置において研磨中のウェーハを保持するキャリアプレートに関するものである。

例えば半導体ウェーハの製造工程では、溶けた多結晶シリコンから引き上げ法や浮遊帯法によって単結晶シリコンインゴットが形成される。シリコンインゴットは、不要部分が除去された後、面方位を指定するオリエンテーションフラットやノッチと呼ばれるマークが形成されて、個々のウェーハへとスライスされる。そして、スライスされたウェーハは、研磨装置によって表面が研磨されて平坦化される。その後、ウェーハ表面にはＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスが複数形成され、この半導体ウェーハを個々のデバイスへと分割することで各種半導体デバイスが製造されている。

シリコンインゴットからスライスされたウェーハを研磨する装置には、ウェーハの片面のみを研磨する片面研磨装置とウェーハの両面を研磨する両面研磨装置とがあり、近年は半導体デバイスの高精度化に対応するためにも、両面研磨装置が広く利用されている（例えば特許文献１参照）。

このような両面研磨装置では、ウェーハはキャリアプレートと呼ばれるプレートに保持される。キャリアプレートは、ウェーハを保持する開口保持部と、研磨中に研磨液が充填されるスラリーホールとも呼ばれる研磨液充填開口部とを有し、ウェーハは、この開口保持部内に保持され、研磨パッドを貼り付けた定盤によってウェーハ表裏面が挟まれてキャリアプレートごと研磨される（例えば特許文献２参照）。研磨パッドとしては、一般に不織布が使用され、遊離砥粒を含んだ研磨液を供給しながら研磨が遂行される。

ところが、遊離砥粒を含んだ研磨液については廃液処理が困難であり、また、大部分の砥粒は研磨に寄与することがないため、無駄が多いとの問題があった。これらの問題を解決すべく、遊離砥粒を含有しない研磨液と共に使用することができる固定砥粒パッドが開示されている（例えば特許文献３参照）。

特開２０００−１５５６６号公報特開２００１−３５８０９５号公報特開２００５−１２９６４４号公報

上記のように、研磨パッドでキャリアプレートを挟みこみつつ研磨を遂行すると、研磨液充填開口部における研磨パッドの研磨面と直交する側面が研磨パッドに接触し、研磨パッドを削ってしまうという問題がある。そして、研磨パッドは削られることでその寿命が著しく短縮されてしまう上、平坦度にばらつきが生じてしまう。

更に、上記特許文献３に開示されているような固定砥粒パッドを研磨パッドとして使用した場合には、次のような問題が生じる。すなわち、固定砥粒パッドが削られると、削り屑には砥粒が混入していることから、ウェーハの研磨面が削り屑によって傷つけられてしまう。

従って、本発明の課題は、研磨パッドの削れを低減し、ウェーハの研磨面に形成される傷を低減するキャリアプレートを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明では、上下２枚の研磨パッドに挟まれ、内周側歯車と外周側歯車に噛合し、ウェーハを保持する開口保持部と研磨液が充填される研磨液充填開口部とを有するキャリアプレートであって、少なくとも、該研磨液充填開口部において、該研磨パッドの研磨面に直交する側面とのうち少なくとも該研磨パッドと接触する部分に面取り部が形成されたキャリアプレートを提供する。

前記研磨パッドとしては、少なくとも砥粒と該砥粒を結合する結合剤とから構成された固定砥粒パッドが一例として挙げられる。

本発明によると、少なくとも研磨液充填開口部における研磨パッドの研磨面と直交する側面に面取り部が形成されるため、研磨パッドがキャリアプレートによって削られることを防止し、研磨パッドの寿命を向上させることができる。更に、研磨パッドが固定砥粒パッドの場合には、固定砥粒パッドがキャリアプレートによって削られることを防止できるため、固定砥粒パッドの削り屑によりウェーハの研磨面に形成される傷を低減することができる。

本発明に係るキャリアプレートを含む両面研磨装置の一部を破断して示す斜視図である。キャリアプレートの一例を示す平面図である。図２で示したキャリアプレートのＡ−Ａ線断面図である。インゴットからスライスされたウェーハの一例を示す斜視図である。キャリアプレートに半導体ウェーハを収容した場合におけるキャリアプレート、定盤及び研磨パッドを示す断面図である。

図１に示す両面研磨装置１は、互いに対向する位置に設けられた上定盤２０及び下定盤２１と、内周側歯車３ａを備えた小口径の回転軸３と、この回転軸３と同じ軸心を有し回転可能に設けられた大口径の外周側歯車４と、内周側歯車３ａ及び外周側歯車４に噛合する外周部５ａを有する複数のキャリアプレート５とを有している。

上定盤２０及び下定盤２１の対向面にはそれぞれ研磨パッド６０、６１が設けられていて、個々の研磨パッド６０、６１は、キャリアプレート５の両面にそれぞれ押圧され摺接し、キャリアプレート５を上下から挟んだ状態としている。研磨パッド６０、６１としては、例えば少なくともシリカ等からなる砥粒と該砥粒を結合するウレタン等の材料からなる結合剤とから構成された固定砥粒パッドがある。固定砥粒パッドには、研磨液を流通させて研磨速度及び研磨品質を高めるための複数の溝が形成されていてもよい。溝は、例えば、格子状、放射状、シリンドリカル状等に形成される。また、不織布等を研磨パッドとして用いることもできる。

キャリアプレート５は、例えばＳＵＳからなり、その表裏面にはＤＬＣ（Diamond Like Carbon）コーティングが施されている。図２に示すように、キャリアプレート５には、ウェーハ等を保持する開口保持部５０と研磨液が充填される研磨液充填開口部５１とがいずれも表裏面を貫通して形成されており、研磨液充填開口部５１は、開口保持部５０の近傍において任意の形状に任意の数だけ形成されている。また、外周部５ａには、図１に示した内周側歯車３ａと外周側歯車４とに噛合するための歯車が設けられている。

図３に示すように、研磨液充填開口部５１の側面である内周面５１０の上端部及び下端部には、面取り部５１０ａが形成されている。図３において二点鎖線で示した面取り前の内周面５１１とキャリアプレートの上面５ｂ及び下面５ｃとが垂直に交わる部分をエッジ部Ｅとすると、面取りによりエッジ部Ｅは除去される。面取り部５１０ａは、例えばキャリアプレートの厚みｔが０．７ｍｍである場合において４５度の面取りを行う際には、エッジ部Ｅからキャリアプレート５の面方向へｍだけ（ｍは例えば０．１〜０．４ｍｍの範囲）面取りすることが好ましく、ｍは０．１〜０．２ｍｍとすることが更に好ましい。また、面取りは、いわゆるＣ面取りに限らない。

図３に示すように、開口保持部５０の内周面には、アクリル樹脂等で被覆した被覆部５２を形成することが可能であり、そうした場合は、開口保持部５に収容した半導体ウェーハの外周が研磨中に開口保持部５０の内周面に直接接触して損傷するのを防止することができる。

上記両面研磨装置１による半導体ウェーハの研磨は次のように行われる。図４に示すように、研磨の対象となる半導体ウェーハ７は、平板状に形成されているが、平坦度は低いため、研磨により平坦化する必要があり、キャリアプレート５より僅かに厚みが大きくなっている。なお、図４に例示する半導体ウェーハ７では、周縁部にノッチ８が形成されているが、オリエンテーションフラットが形成されている場合もある。

研磨対象の半導体ウェーハ７は、図１〜図３に示したキャリアプレート５に設けられた開口保持部５０内に挿入され、移動及び回転が可能に保持される。そして、研磨液充填開口部５１に研磨液を供給しながら、図１に示した回転軸３を回転させて回転軸３の外周に取り付けられている内周側歯車３ａを回転させると共に、外周側歯車４を回転軸３と逆方向に回転させ、キャリアプレート１を自転及び公転させる。また、それと並行してキャリアプレート５の上方及び下方に対向して配設された上定盤２０と下定盤２１とを相互に反対方向に回転させる。

そうすると、図５に示すように、上定盤２０及び下定盤２１に設けられた研磨パッド６０、６１の研磨面６０ａ、６１ａが開口保持部５０に保持された半導体ウェーハ７と接触して摩擦を生ずることになる。また、研磨液充填開口部５１に供給された研磨液は、そこから一部があふれ出て半導体ウェーハ７の表裏面へと流入する。その結果、研磨パッド６０、６１と半導体ウェーハ７との接触部分に供給された研磨液による化学的研磨作用と研磨パッド６０、６１による機械的研磨作用との複合作用により、半導体ウェーハ７の両面の研磨が行われる。

面取り部５１０ａは、研磨パッド６０、６１の研磨面６０ａ、６１ａに直交する内周面５１０のうち少なくとも研磨パッド６０、６１と接触する部分に形成されている。したがって、研磨中に研磨液充填開口部５１の内周面５１０が研磨パッド６０、６１の研磨面６０ａ、６１ａと接触しても、接触部分にエッジ部は存在せず、面取り部５１０ａにより滑らかに形成されているため、研磨パッド６０、６１を損傷させることがない。よって、研磨パッド６０、６１が削られるのを防止することができ、これによって研磨パッドの長寿命化を図ることができると共に、研磨面６０ａ、６１ａの平坦度を維持することができる。また、研磨パッド６０、６１が固定砥粒パッドである場合は、砥粒が含まれる削り屑の発生を抑制することができるため、削り屑により半導体ウェーハ７の研磨面に形成される傷を低減することができる。また、面取り部５１０ａが形成されていることにより、研磨液充填開口部３から半導体ウェーハ７の表裏面への研磨液の流入を円滑に行う事も可能となっている。

更に、研磨パッド６０、６１として固定砥粒パッドを使用した場合は、研磨液に遊離砥粒を含有させる必要がなくなるため、遊離砥粒を含んだ研磨液では廃液処理が困難であるという問題、及び、大部分の砥粒が研磨に寄与することなく無駄が多いとの問題が解決される。

キャリアプレート５がＳＵＳで形成され表裏面にＤＬＣコーティングが施されている場合は、樹脂によって形成されたキャリアプレートより硬度が高いため、摺接する研磨パッド６０、６１がより削られやすい。また、研磨パッド６０、６１が固定砥粒パッドであり、砥粒がシリカである場合は、砥粒自体がダイヤモンドやＣＢＮに比べて脆く、結合材とのぬれ性も高いため、より脱粒しやすい。更に、固定砥粒パッドに溝が形成されている場合は、研磨面と溝の側壁とが交わる部分がキャリアプレート５によって削られやすく、溝がない研磨パッドに比べて削り屑が多く発生する。すなわち、キャリアプレート５がＳＵＳで形成され表裏面にＤＬＣコーティングが施されていること、研磨パッドを構成する砥粒がシリカであること、及び固定砥粒パッドに溝が形成されていることは、いずれも研磨パッドが削られやすくなる要因となる。したがって、これらの構成を有するキャリアプレート及び研磨パッドを使用する場合においては、面取り部５１０ａの形成により研磨パッドが削られるのを防止することが、より意義深いこととなる。

１：両面研磨装置
２０：上定盤２１：下定盤
３：回転軸３ａ：内周側歯車４：外周側歯車
５：キャリアプレート５ａ：外周面５ｂ：上面５ｃ：下面
５０：開口保持部
５１：研磨液充填保持部
５１０：内周面（側面）５１０ａ：面取り部
５１１：面取り前の内周面Ｅ：エッジ部
５２：被覆部
６０，６１：研磨パッド６０ａ、６０ｂ：研磨面
７：半導体ウェーハ８：ノッチ

Claims

上下２枚の研磨パッドに挟まれ、内周側歯車と外周側歯車に噛合し、ウェーハを保持する開口保持部と、研磨液が充填される研磨液充填開口部とを有するキャリアプレートであって、
該研磨液充填開口部において、該研磨パッドの研磨面に直交する側面のうち少なくとも該研磨パッドと接触する部分に面取り部が形成された
キャリアプレート。
前記研磨パッドは、少なくとも砥粒と該砥粒を結合する結合剤とから構成された固定砥粒パッドである
請求項１に記載のキャリアプレート。