JP2588060B2 - 半導体ウェーハの研磨用チャック - Google Patents
半導体ウェーハの研磨用チャックInfo
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- polishing
- chuck
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- vacuum
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、半導体集積回路、特に超LSI等に供する
半導体ウェーハを高精度に研磨する研磨装置用のウェー
ハチャックの改良に係り、ウェーハを真空吸着するため
の所要厚みの特定樹脂製のウェーハチャック部を設け、
吸着面に螺旋溝を設けかつ溝底に溝幅以下の開口径を有
するバキューム路への連通口を配設し、ウェーハに疵等
の欠陥を発生させず、さらに基板表面の極部的平坦度を
著しく向上させる半導体ウェーハの研磨用チャックに関
する。
半導体ウェーハを高精度に研磨する研磨装置用のウェー
ハチャックの改良に係り、ウェーハを真空吸着するため
の所要厚みの特定樹脂製のウェーハチャック部を設け、
吸着面に螺旋溝を設けかつ溝底に溝幅以下の開口径を有
するバキューム路への連通口を配設し、ウェーハに疵等
の欠陥を発生させず、さらに基板表面の極部的平坦度を
著しく向上させる半導体ウェーハの研磨用チャックに関
する。
従来の技術 超LSI等に供する半導体ウェーハは高精度の平坦度を
要求され、該平坦度を得るための研磨方法として、ダイ
ヤモンド砥粒による研磨や微細な砥粒を含む液中でポリ
ッシャーと相対させて回転させるメカノケミカル研磨が
実施され、この研磨の際のウェーハ保持構造が重要視さ
れ、種々の被研磨基板の保持構造が提案されている。
要求され、該平坦度を得るための研磨方法として、ダイ
ヤモンド砥粒による研磨や微細な砥粒を含む液中でポリ
ッシャーと相対させて回転させるメカノケミカル研磨が
実施され、この研磨の際のウェーハ保持構造が重要視さ
れ、種々の被研磨基板の保持構造が提案されている。
例えば、フレックス法として、特開平１−210259号、
特開平１−289657号が提案されているが、フレックス法
は基板表面を基準にして平坦度を測定した場合は、高精
度の平坦度を得ることができるが、研磨時点で基板がフ
レッキシブルに研磨定盤に倣うため、研磨前の厚みバラ
ツキ（平行度）の影響が研磨後にも引継がれ、ウェーハ
厚みバラツキ（Total Thickness Variation;TTV）が良
くないとされている。
特開平１−289657号が提案されているが、フレックス法
は基板表面を基準にして平坦度を測定した場合は、高精
度の平坦度を得ることができるが、研磨時点で基板がフ
レッキシブルに研磨定盤に倣うため、研磨前の厚みバラ
ツキ（平行度）の影響が研磨後にも引継がれ、ウェーハ
厚みバラツキ（Total Thickness Variation;TTV）が良
くないとされている。
また、特開平１−193171号、特開平１−216540号など
に提案されているワックス法は、ウェーハを平坦な貼付
け定盤にワックスで貼付け、研磨定盤に押付け研磨する
方法であるが、ウェーハを貼付ける際に貼付け定盤と基
板間のワックスに空気が取込まれ、エアーポケットを形
成する問題がある。
に提案されているワックス法は、ウェーハを平坦な貼付
け定盤にワックスで貼付け、研磨定盤に押付け研磨する
方法であるが、ウェーハを貼付ける際に貼付け定盤と基
板間のワックスに空気が取込まれ、エアーポケットを形
成する問題がある。
発明が解決しようとする課題 研磨時には、このエアーポケットによりウェーハが局
部的に弾性変形を起こし、結果的にその部分にエクボ状
のクボミを生じるという欠点がある。かかる問題点に鑑
み、例えば、特開昭64−2858号、特開昭64−45567号な
どに提案されている機械的精度の高い真空吸着による被
研磨基板の保持が用いられるようになった。
部的に弾性変形を起こし、結果的にその部分にエクボ状
のクボミを生じるという欠点がある。かかる問題点に鑑
み、例えば、特開昭64−2858号、特開昭64−45567号な
どに提案されている機械的精度の高い真空吸着による被
研磨基板の保持が用いられるようになった。
ところが、この方法によれば前述のエアーポケットに
伴うくぼみの問題は解決されたが、基板を保持し接触す
るウェーハチャック材質等により基板の裏面に疵をつけ
る新たな問題が発生した。
伴うくぼみの問題は解決されたが、基板を保持し接触す
るウェーハチャック材質等により基板の裏面に疵をつけ
る新たな問題が発生した。
さらに、要求される研磨精度が著しく高くなると、ウ
ェーハの極部的平坦度（マイクロラフネス）の精度が新
たに問題視されてきた。
ェーハの極部的平坦度（マイクロラフネス）の精度が新
たに問題視されてきた。
この発明は、真空吸着による被研磨基板保持を行うに
際し、ウェーハ等の被研磨基板に研磨むらや疵等の欠陥
を発生させず、さらに新たに問題視されている基板表面
の極部的平坦度の精度を向上させることができる構成か
らなるウェーハチャックの提供を目的としている。
際し、ウェーハ等の被研磨基板に研磨むらや疵等の欠陥
を発生させず、さらに新たに問題視されている基板表面
の極部的平坦度の精度を向上させることができる構成か
らなるウェーハチャックの提供を目的としている。
課題を解決するための手段 この発明は、真空吸着による被研磨基板保持機構を有
する半導体ウェーハの研磨装置において、ウェーハへの
研磨むらや疵等の発生防止、極部的平坦度の向上を目的
に、ウェーハチャックの材質及び真空吸着機構について
種々検討した結果、ウェーハチャックにアクリルを用
い、その板厚みを厚くして吸着孔径を特定することによ
り、該目的を達成できることを知見しこの発明を完成し
た。
する半導体ウェーハの研磨装置において、ウェーハへの
研磨むらや疵等の発生防止、極部的平坦度の向上を目的
に、ウェーハチャックの材質及び真空吸着機構について
種々検討した結果、ウェーハチャックにアクリルを用
い、その板厚みを厚くして吸着孔径を特定することによ
り、該目的を達成できることを知見しこの発明を完成し
た。
この発明は、 研磨用回転ホルダー上面に、ウェハーを吸着支持する
ためのウェーハチャックを着設し、かつウェーハチャッ
ク及びホルダー本体に、ウェーハを真空吸着するための
バキューム路を配設した半導体ウェーハの研磨装置にお
いて、 アクリルからなるウェーハチャック表面に真空吸着の
ための螺旋溝を設け、螺旋溝底に溝幅以下の開口径を有
しバキューム路へ連通する吸着孔を配設したことを特徴
とする半導体ウェーハの研磨用チャックである。
ためのウェーハチャックを着設し、かつウェーハチャッ
ク及びホルダー本体に、ウェーハを真空吸着するための
バキューム路を配設した半導体ウェーハの研磨装置にお
いて、 アクリルからなるウェーハチャック表面に真空吸着の
ための螺旋溝を設け、螺旋溝底に溝幅以下の開口径を有
しバキューム路へ連通する吸着孔を配設したことを特徴
とする半導体ウェーハの研磨用チャックである。
この発明は、上記構成において、 ウェーハチャックの板厚を３〜50mmとし、真空吸着す
るための吸着孔口径を0.5mm以下としたことを特徴とす
る半導体ウェーハの研磨用チャックである。
るための吸着孔口径を0.5mm以下としたことを特徴とす
る半導体ウェーハの研磨用チャックである。
さらにこの発明は、上記構成において、 ウェーハを載置するチャック表面形状が、研磨装置に
装置後にウェーハを載置することなく研磨盤で直接ラッ
ピングして形成された共ずり面であることを特徴とする
半導体ウェーハの研磨用チャックである。
装置後にウェーハを載置することなく研磨盤で直接ラッ
ピングして形成された共ずり面であることを特徴とする
半導体ウェーハの研磨用チャックである。
作用 この発明は、被研磨基板保持材としてアクリルを使用
したことを特徴とする。アクリルは半導体ウェーハ、特
にシリコンと較べて硬度が低いため、該ウェーハ基板を
研磨する際、それが直接的もしくは間接的保持にかかわ
らず、ウェーハの研磨しない方の所謂裏面の疵等の発生
を押さえることができる。
したことを特徴とする。アクリルは半導体ウェーハ、特
にシリコンと較べて硬度が低いため、該ウェーハ基板を
研磨する際、それが直接的もしくは間接的保持にかかわ
らず、ウェーハの研磨しない方の所謂裏面の疵等の発生
を押さえることができる。
一方、従来の研磨用ウェーハチャックは平坦なため、
研磨中ラップ盤とチャックの間隙が小さくなり、ウェー
ハに作用する研磨液量が少なくなるためにくもりが発生
し易く、また得られる平坦度が低いという問題があっ
た。
研磨中ラップ盤とチャックの間隙が小さくなり、ウェー
ハに作用する研磨液量が少なくなるためにくもりが発生
し易く、また得られる平坦度が低いという問題があっ
た。
そこで、研磨中にウェーハの面内に作用する力が均一
になるように、ウェーハチャックの真空吸着面に直接、
研磨盤を接触させて、研磨液を供給しながら研磨盤とウ
ェーハチャックを相対運動させて共ずり面を形成するこ
とにより、ウェーハが共ずり面に真空吸着保持されて研
磨中の研磨盤圧力がより均一に作用して、研磨後の平坦
度が良くなる。
になるように、ウェーハチャックの真空吸着面に直接、
研磨盤を接触させて、研磨液を供給しながら研磨盤とウ
ェーハチャックを相対運動させて共ずり面を形成するこ
とにより、ウェーハが共ずり面に真空吸着保持されて研
磨中の研磨盤圧力がより均一に作用して、研磨後の平坦
度が良くなる。
ところが、ウェーハの研磨方法にアクリルを使用した
真空吸着法を用いたことにより、研磨後の新たな問題と
して発生したのが、マイクロラフネス評価法の一つであ
る魔鏡像の印象が悪くなることである。
真空吸着法を用いたことにより、研磨後の新たな問題と
して発生したのが、マイクロラフネス評価法の一つであ
る魔鏡像の印象が悪くなることである。
真空吸着による研磨の場合、吸着による圧力は研磨圧
よりもかなり大きな面圧となる。この吸着圧力と研磨圧
とがかかった状態では、アクリル板にかなり大きな曲げ
応力が生じ、それによってアクリル板の変形が起きる。
よりもかなり大きな面圧となる。この吸着圧力と研磨圧
とがかかった状態では、アクリル板にかなり大きな曲げ
応力が生じ、それによってアクリル板の変形が起きる。
この変形が生じた状態での半導体ウェーハの研磨で
は、アクリル変形がウェーハにそのまま転写され、例え
ばアクリル材をホルダーに接着用両面テープで固定した
際の接着剤のむら等の模様のある魔鏡像となる。
は、アクリル変形がウェーハにそのまま転写され、例え
ばアクリル材をホルダーに接着用両面テープで固定した
際の接着剤のむら等の模様のある魔鏡像となる。
これは、曲げ応力によるアクリルの変形が、その材質
のヤング率と厚みによって大きく作用されるためで、薄
いアクリルでは、魔鏡評価レベル（感度;0.01μｍの凹
凸）で評価が可能なオーダーでの変形が発生するためで
ある。
のヤング率と厚みによって大きく作用されるためで、薄
いアクリルでは、魔鏡評価レベル（感度;0.01μｍの凹
凸）で評価が可能なオーダーでの変形が発生するためで
ある。
そこでこの発明では、ウェーハチャックのアクリル材
の厚みを３〜50mmとする。アクリル材の厚みが3mm未満
では所要のマイクロラフネス精度が得られず、50mmを超
えるとその加工および修正が困難となるために使用不可
能となる。好ましくは5mm〜20mm厚みである。
の厚みを３〜50mmとする。アクリル材の厚みが3mm未満
では所要のマイクロラフネス精度が得られず、50mmを超
えるとその加工および修正が困難となるために使用不可
能となる。好ましくは5mm〜20mm厚みである。
また、発明者らは、吸着孔径が大きい場合も同様に、
吸着圧力に面圧が大きくなり、その歪により極部的に真
空吸着孔の影響のある魔鏡像ができ、前述した共ずり面
を形成することにより吸着孔径が拡大される傾向にあ
り、マイクロラフネス精度が低下することを知見した。
吸着圧力に面圧が大きくなり、その歪により極部的に真
空吸着孔の影響のある魔鏡像ができ、前述した共ずり面
を形成することにより吸着孔径が拡大される傾向にあ
り、マイクロラフネス精度が低下することを知見した。
そこで、この発明では、アクリルからなるウェーハチ
ャック表面に真空吸着のための螺旋溝を設け、螺旋溝底
に溝幅以下の開口径を有するバキューム路への連通口を
配設して、吸着孔径を小さくすることにより、印象の良
い魔鏡像を得ることができる。すなわち所要のマイクロ
ラフネス精度を得るには、螺旋溝幅が0.5mm以下である
ことが必要である。
ャック表面に真空吸着のための螺旋溝を設け、螺旋溝底
に溝幅以下の開口径を有するバキューム路への連通口を
配設して、吸着孔径を小さくすることにより、印象の良
い魔鏡像を得ることができる。すなわち所要のマイクロ
ラフネス精度を得るには、螺旋溝幅が0.5mm以下である
ことが必要である。
この発明は、ウェーハチャックにアクリルを用いかつ
その厚さを厚くすることにより、真空吸着による傷等の
発生を防止でき、魔鏡評価レベルよりはるかに小さい変
形で裏面の歪の影響をおさえることが可能なため、テー
プむら等の裏面の形状を転写しない魔鏡像が得られるこ
とになる。
その厚さを厚くすることにより、真空吸着による傷等の
発生を防止でき、魔鏡評価レベルよりはるかに小さい変
形で裏面の歪の影響をおさえることが可能なため、テー
プむら等の裏面の形状を転写しない魔鏡像が得られるこ
とになる。
さらに、吸着孔径を吸着用螺旋溝の溝幅以下に小さく
することにより、吸着圧力による面圧を押さえて極部的
変形を魔鏡レベルより押さえることができる。
することにより、吸着圧力による面圧を押さえて極部的
変形を魔鏡レベルより押さえることができる。
実 施 例 第１図にこの発明による半導体ウェーハの研磨用ホル
ダーとウェーハチャックを示す。
ダーとウェーハチャックを示す。
ここでは１枚のウェーハを真空吸着するため、ウェー
ハチャック（１）を研磨用回転ホルダー（４）に接着用
の両面粘着テープ（６）で着設する例を説明する。
ハチャック（１）を研磨用回転ホルダー（４）に接着用
の両面粘着テープ（６）で着設する例を説明する。
ウェーハチャック（１）をアクリル材で形成し、表面
には0.5mm幅の吸着用螺旋溝（２）が設けられ、吸着用
螺旋溝（２）に連通するバキューム路（３）が所要のパ
ターンで配設されて、研磨用回転ホルダー（４）側に設
けられたバキューム路（５）と連通する構成からなる。
には0.5mm幅の吸着用螺旋溝（２）が設けられ、吸着用
螺旋溝（２）に連通するバキューム路（３）が所要のパ
ターンで配設されて、研磨用回転ホルダー（４）側に設
けられたバキューム路（５）と連通する構成からなる。
研磨のためのウェーハをウェーハチャック（１）に固
定、離脱させる場合、ホルダー（４）側のバキューム路
（５）に接続したバキュームポンプのオン・オフのみで
容易にできる。
定、離脱させる場合、ホルダー（４）側のバキューム路
（５）に接続したバキュームポンプのオン・オフのみで
容易にできる。
まず、第２図に示す如く、ウェーハチャック（１）厚
みを2mmとし、吸着孔（3a）を径を0.8mmに設定して共ず
り面を形成したところ、研磨だれにより実際の孔径が拡
大しており、研磨後の魔鏡像を調べると第３図ｃに示す
如く、黒く点状に吸着孔の跡（11）（図では○で表示）
が多数見られ、また、裏面のテープむら（12）（図では
横線で表示）が広範囲に見られた。
みを2mmとし、吸着孔（3a）を径を0.8mmに設定して共ず
り面を形成したところ、研磨だれにより実際の孔径が拡
大しており、研磨後の魔鏡像を調べると第３図ｃに示す
如く、黒く点状に吸着孔の跡（11）（図では○で表示）
が多数見られ、また、裏面のテープむら（12）（図では
横線で表示）が広範囲に見られた。
次に、ウェーハチャック（１）のアクリル材の厚さを
3mmとし、吸着孔（3a）径を0.7mmに設定して共ずり面を
形成し研磨した際の魔鏡像を調べた。
3mmとし、吸着孔（3a）径を0.7mmに設定して共ずり面を
形成し研磨した際の魔鏡像を調べた。
その結果、アクリル材の厚さが2mmでは裏面のテープ
ムラの影響を大きく受けて像が歪んでいたが、第３図ｂ
に示す如く3mm厚さではほぼ影響のない魔鏡像が得られ
た。しかし、吸着孔（3a）径を0.7mmとしもまだ吸着孔
の跡（11）があり、吸着孔の影響が見られる。
ムラの影響を大きく受けて像が歪んでいたが、第３図ｂ
に示す如く3mm厚さではほぼ影響のない魔鏡像が得られ
た。しかし、吸着孔（3a）径を0.7mmとしもまだ吸着孔
の跡（11）があり、吸着孔の影響が見られる。
さらに、ウェーハチャック（１）厚みを5mmとなし、
吸着孔（3a）径を0.5mmにして、研磨した場合の魔鏡像
を調べ第３図ａに示す。
吸着孔（3a）径を0.5mmにして、研磨した場合の魔鏡像
を調べ第３図ａに示す。
第３図ａに示す如く、裏面のテープむらの影響が全く
でておらず、また、吸着孔の影響も見られないすぐれた
魔鏡像を得ることができた。
でておらず、また、吸着孔の影響も見られないすぐれた
魔鏡像を得ることができた。
なお、魔鏡像と精度の関係は、精度測定器の縦分解能
が0.1〜0.3μｍで、魔鏡像コントラストは0.01μｍオー
ダーであるため、アクリル材の厚さを厚くした場合、魔
鏡像の改善は精度的に0.01〜0.3μｍに相当する。
が0.1〜0.3μｍで、魔鏡像コントラストは0.01μｍオー
ダーであるため、アクリル材の厚さを厚くした場合、魔
鏡像の改善は精度的に0.01〜0.3μｍに相当する。
発明の効果 この発明による半導体ウェーハの研磨用ウェーハチャ
ックは、まずアクリルを材料として使用することによ
り、該ウェーハに裏面の疵等の発生をおさえることがで
き、また、マイクロラフネスの評価である魔鏡像におい
て、アクリルの厚さを3mm〜50mmと厚くすることによ
り、アクリル裏面の影響がでない魔鏡像が得られ、さら
に、真空吸着用孔径を螺旋溝幅以下と小さくすることに
より、吸着孔の影響でない魔鏡像が得られ、ウェーハに
疵等の欠陥を発生させず、さらに基板表面の極部的平坦
度を著しく向上させることができる。
ックは、まずアクリルを材料として使用することによ
り、該ウェーハに裏面の疵等の発生をおさえることがで
き、また、マイクロラフネスの評価である魔鏡像におい
て、アクリルの厚さを3mm〜50mmと厚くすることによ
り、アクリル裏面の影響がでない魔鏡像が得られ、さら
に、真空吸着用孔径を螺旋溝幅以下と小さくすることに
より、吸着孔の影響でない魔鏡像が得られ、ウェーハに
疵等の欠陥を発生させず、さらに基板表面の極部的平坦
度を著しく向上させることができる。
第１図はこの発明による半導体ウェーハの研磨用ホルダ
ーの縦断説明図である。 第２図は従来の半導体ウェーハの研磨用ホルダーの縦断
説明図である。 第３図ａ〜ｃはアクリル材の厚さと吸着孔の影響を見た
研磨後の魔鏡像を示す説明図である。 １……ウェーハチャック、２……吸着用螺旋溝、 3,5……バキューム路、3a……吸着孔、４……ホルダ
ー、 ６……両面粘着テープ、10……ウェーハ、11……跡、 12……裏面のテープむら。
ーの縦断説明図である。 第２図は従来の半導体ウェーハの研磨用ホルダーの縦断
説明図である。 第３図ａ〜ｃはアクリル材の厚さと吸着孔の影響を見た
研磨後の魔鏡像を示す説明図である。 １……ウェーハチャック、２……吸着用螺旋溝、 3,5……バキューム路、3a……吸着孔、４……ホルダ
ー、 ６……両面粘着テープ、10……ウェーハ、11……跡、 12……裏面のテープむら。
Claims (3)
- 【請求項１】研磨用回転ホルダー上面に、ウェハーを吸
着支持するためのウェーハチャックを着設し、かつウェ
ーハチャック及びホルダー本体に、ウェーハを真空吸着
するためのバキューム路を配設した半導体ウェーハの研
磨装置において、 アクリルからなるウェーハチャック表面に真空吸着のた
めの螺旋溝を設け、螺旋溝底に溝幅以下の開口径を有し
バキューム路へ連通する吸着孔を配設したことを特徴と
する半導体ウェーハの研磨用チャック。 - 【請求項２】ウェーハチャックの板厚を３〜50mmとし、
真空吸着するための吸着孔口径を0.5mm以下としたこと
を特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの研磨用チ
ャック。 - 【請求項３】ウェーハを載置するチャック表面形状が、
研磨装置に装置後にウェーハを載置することなく研磨盤
で直接ラッピングして形成された共ずり面であることを
特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体ウェーハ
の研磨用チャック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33857090A JP2588060B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体ウェーハの研磨用チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33857090A JP2588060B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体ウェーハの研磨用チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206930A JPH04206930A (ja) | 1992-07-28 |
| JP2588060B2 true JP2588060B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=18319419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33857090A Expired - Lifetime JP2588060B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体ウェーハの研磨用チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2588060B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3992092B2 (ja) | 2000-04-07 | 2007-10-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 試料研磨装置、試料研磨方法及び研磨パッド |
| AU2002327490A1 (en) | 2001-08-21 | 2003-06-30 | Cascade Microtech, Inc. | Membrane probing system |
| US7492172B2 (en) | 2003-05-23 | 2009-02-17 | Cascade Microtech, Inc. | Chuck for holding a device under test |
| JP2008512680A (ja) | 2004-09-13 | 2008-04-24 | カスケード マイクロテック インコーポレイテッド | 両面プロービング構造体 |
| WO2010059247A2 (en) | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Cascade Microtech, Inc. | Replaceable coupon for a probing apparatus |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33857090A patent/JP2588060B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04206930A (ja) | 1992-07-28 |
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