JP2640422B2 - 半導体基板のラッピング用キャリア - Google Patents

半導体基板のラッピング用キャリア

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JP2640422B2
JP2640422B2 JP5518794A JP5518794A JP2640422B2 JP 2640422 B2 JP2640422 B2 JP 2640422B2 JP 5518794 A JP5518794 A JP 5518794A JP 5518794 A JP5518794 A JP 5518794A JP 2640422 B2 JP2640422 B2 JP 2640422B2
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、円形の半導体基板
(シリコン、ガリウム、ヒ素等)のラッピングに使用す
るキャリアの改良に係り、キャリアホールの形状を多角
形とし、ラッピング時における基板端面の変形、摩耗を
低減させ、その後の半導体基板の製造工程での欠けの発
生などの欠陥発生を著しく低減でき、プロセスでのパー
ティクルの発生を低減できる半導体基板のラッピング用
キャリアに関する。
【0002】
【従来の技術】薄板基板を研磨するための一般的な遊星
歯車式の両面ラップ盤は、例えば、昇降自在の上定盤4
と該上定盤に対向する固定の下定盤5を有し、上下定盤
4,5間にワークたる半導体基板3を保持するための、
複数の円形キャリアホール2を有する図7に示すごとき
キャリア1を複数枚配置し、各キャリア1が外側のイン
ターナルギア(図示せず)と中心側の太陽ギヤ6と噛合
して、図8及び図9に示すごとく自転公転可能となし、
また上下の定盤も所要回転数で回転し、キャリア1内の
ワークは所要圧で加圧される上定盤4と下定盤5間で、
所要砥粒の懸濁液にてラッピングする構成からなる。
【0003】キャリア1は通常ステンレススチール、合
成樹脂、または、その2つを組み合せたもので作られて
おり、図7に示すとおりキャリアホール2と半導体基板
3間に若干の隙間をもたせ、半導体基板3がキャリアホ
ール2に保持されている。また、液晶用基板ガラスの研
磨装置として、特開平5−38671号公報に、矩形の
ガラス基板を収納するための矩形の収納孔をキャリアの
所要位置に形成、最適化して極めて板厚みの薄いキャリ
ヤに発生する亀裂を防止した構成が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】いずれも、従来は、被
研磨基板の形状に合わせて収納するための孔部形状を相
似形としていた。ところが、半導体基板3の厚みバラツ
キ、上下定盤4,5の精度等の影響により、加工中の半
導体基板3が図10,11に示すように自由に回転せ
ず、半導体基板4端面のある一部分Aだけが、キャリア
ホール2端面と接触して、変形及び摩耗する問題点があ
る。
【0005】出願人は、先に、ラッピング時における基
板端面の変形、摩耗を防止するため、ラップキャリアの
各円形ホール内に、半導体基板外形と相似形の内周部を
有する内枠を回転自在に配置し、半導体基板は内枠内で
は回転できずに内枠とともにホール内を回転できるよう
に構成し、加工中に半導体基板は回転するが内枠で保護
されているため、基板端面の変形、摩耗が防止されて後
の製造工程での割れの発生などの欠陥発生を著しく低減
できるラッピング用キャリアを提案(実開平5−578
42号公報)した。しかし、半導体基板を内枠に挿入出
させる必要があり手間を要すること、また、内枠の内外
周部の寸法精度をある程度挙げる必要があるなどの問題
もあった。
【0006】この発明は、円形ホール内に上記内枠等を
使用することなく、半導体基板のラッピング時における
円形の基板端面の一部分だけが変形、摩耗することを低
減できる構成からなる半導体基板のラッピング用キャリ
アの提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者は、半導体基板の
ラッピング時における円形の基板端面の一部分だけが変
形、摩耗することを低減するため、ラッピング用キャリ
アの各ホール内の基板が円滑にかつ自由にホール内で自
転できるようにすることに着目し、まず、通常の円形ホ
ールの内周部に複数箇所の凹部を設けてみたが、基板に
設けられているオリエンテーションフラット(OF)部
が凹部に入り込み回転し難くなることから、さらに、キ
ャリアホール自体の形状について種々検討した結果、多
角形、特に5角形以上の多角形にすると、基板が円滑に
ホール内で自転できることを知見し、また、OF部を有
する基板と、ノッチを有する基板では最適な多角形が存
在することから、さらに検討を加えたところ、多角形内
で接触するウエーハの2点間の距離がそのウエーハの直
径の所定値となるような多角形を設定すれば良いことを
知見し、この発明を完成した。
【0008】すなわち、この発明は、上下定盤間にキャ
リアを装着してラッピング加工を行うラッピング装置
ラッピング用キャリアにおいて、円形の半導体基板を収
納するラップキャリアの各ホールの形状をホール内の半
導体基板がラッピング加工時に自転可能な多角形とした
ことを特徴とする半導体基板のラッピング用キャリアで
ある。
【0009】また、この発明は、上記の構成において、
多角形内で接触するウエーハの2点間の距離が当該ウエ
ーハの直径の1/5〜1/6となるように選定された辺
数の多角形であることを特徴とするオリエンテーション
フラットを有する基板用のラッピング用キャリア、多角
形内で接触するウエーハの2点間の距離が当該ウエーハ
の直径の1/3〜1/4となるように選定された辺数の
多角形であることを特徴とするノッチを有する基板用の
ラッピング用キャリア、を併せて提案する。
【0010】この発明において、多角形の辺の数は円形
の半導体基板のオリエンテーションフラットの長さ及び
直径等を考慮して、例えば現状のサイズの基板では、5
角形〜18角形より、適宜選定すればよい。特に効果的
に研磨を行うためには、発明者の実験結果から、多角形
内で接触するウエーハの2点間の距離が当該ウエーハの
直径の1/3〜1/6となるように選定された辺数の多
角形とすることが望ましく、現在実用化されている直径
が4インチ、5インチ、6インチ、8インチのいずれの
半導体基板でもラップキャリアのホール内で自由に回転
するようになるため、半導体基板端面のある一部分だけ
の変形、摩耗が低減でき、さらに、実用化が検討されて
いる10インチ、12インチ、あるいはそれ以上の半導
体基板の場合も同様である。さらに、オリエンテーショ
ンフラットを有する基板の場合、上記の2点間距離を当
該ウエーハの直径の1/5〜1/6として、所定の辺数
の多角形、例えば、15角形〜18角形より、適宜選定
すると、最もよい効果を得ることができる。また、ノッ
チを有する基板用の場合、上記の2点間距離を当該ウエ
ーハの直径の1/3〜1/4として、所定の辺数の多角
形、例えば、9角形〜12角形より、適宜選定すると、
最もよい効果を得ることができる。
【0011】この発明において、ラッピング用キャリア
の材質はステンレススチール、合成樹脂など公知の材質
からラッピング加工条件に応じて、耐ラッピング液性、
強度、硬度、粗度などを考慮して適宜選定すればよい。
【0012】
【作用】この発明によるラッピング用キャリアの作用を
図面に基づいて詳述する。図1はこの発明によるラッピ
ング用キャリアを研磨装置に装着した例を示す上面説明
図であり、図2のA,B,Cはこの発明によるラッピン
グ用キャリアを用いて研磨した際のキャリアホール内で
の半導体基板の動きを説明する上面説明図である。図1
に示すごとく、ここではラッピングキャリア10の各キ
ャリアホール11の形状は6角形となっており、その中
にOF部を有する円形の半導体基板3を装入する。ラッ
ピングに際しては、キャリア10及び上定盤、下定盤5
の運動方向により、各半導体基板3がある一定方向に押
しつけられるが、キャリアホール11の形状が6角形と
なっているために、半導体基板3はキャリアホール11
に2点で支持され、キャリア10の公転に伴うその支持
方向の変化と、押しつけられる方向により、図2のA,
B,Cに示すように半導体基板3は自転する。このこと
により、半導体基板3の厚みバラツキ、上下定盤4,5
の精度等にかかわらず、半導体基板3は強制的に自転さ
せられ、半導体基板3端面のあらゆる部分でキャリアホ
ール11に接触し、端面の一部分だけの変形および摩耗
は防止される。
【0013】
【実施例】
実施例1 半導体基板のラッピングに、円形のキャリアホールから
なる従来のキャリアを使用した場合と、8角形のキャリ
アホールからなるこの発明によるキャリアを使用した場
合の半導体基板の端面の形状変化を測定し比較を行っ
た。加工条件を以下に示す。 半導体基板サイズ 6インチ(直径150mm)、ノ
ッチ付 半導体基板結晶軸 <100> 面取り形状 先端R寸法R0.30mm、面取り
角度22° スライス 805μmカット、粗度60S ラッピング代 60μm(両面)、粗度30S
【0014】ラッピングを終了し洗浄した後、半導体基
板の端面形状を比較したところ、従来キャリアを用いた
基板3の端面は図3のBに示すごとく面取り部の形状が
変形、摩耗しているのに対し、この発明のキャリアを用
いた基板3の端面は図3のAに示すごとく形状の著しい
変形、摩耗は見られないことが分かる。さらに、顕微鏡
にて端面性状を観測したところ、図4のBの顕微鏡写真
に示すように、従来キャリアを用いた基板の端面は小さ
な欠け孔が多数見られ、ブツブツした表面であるのに対
し、この発明のキャリアを用いた基板の端面は図4のA
に示すごとく、小さな欠け孔が少なく滑らかな表面であ
ることが分かる。
【0015】実施例2 半導体基板のラッピングに、円形のキャリアホールから
なる従来のキャリアを使用した場合と、15角形のキャ
リアホールからなるこの発明によるキャリアを使用した
場合の半導体基板の端面の形状変化を測定し比較を行っ
た。加工条件を以下に示す。 半導体基板サイズ 8インチ(直径200mm)、ノ
ッチ付 半導体基板結晶軸 <100> 面取り形状 先端R寸法R0.30mm、面取り
角度22° スライス 805μmカット、粗度60S ラッピング代 60μm(両面)、粗度30S
【0016】ラッピングを終了し洗浄した後、半導体基
板の滑走試験を実施した。試験方法は、図5のAに示す
如く、板20の一方に外径12mmのSiCセラミック
ス製ピン21を固着し、板の他方にピン21方向のレー
ル22,22を配置し、このレール22,22間を滑走
するスライダー23の上にラッピングを終了した半導体
基板3を置き、この板を10°傾斜させた後、該基板を
スライダー23にて20mm滑走させてピン21に衝突
させ、基板端面が壊れるまでこの衝突を繰り返し、その
衝突回数を数えた。試験結果は図5のBに示す如く、従
来キャリアを用いた基板の場合は5回以下で端面が破損
するのに対して、この発明のキャリアを用いた基板の場
合は10回以上の衝突に耐えることがわかる。
【0017】実施例3 半導体基板のラッピングに、円形のキャリアホールから
なる従来のキャリアを使用した場合と、18角形のキャ
リアホールからなるこの発明によるキャリアを使用した
場合の半導体基板の端面の形状変化を測定し比較を行っ
た。加工条件を以下に示す。 半導体基板サイズ 6インチ(直径200mm)、O
F付 半導体基板結晶軸 <100> 面取り形状 先端R寸法R0.30mm、面取り
角度22° スライス 805μmカット、粗度60S ラッピング代 60μm(両面)、粗度30S
【0018】ラッピングを終了し洗浄した後、半導体基
板の落下試験を実施した。試験方法は、図6のAに示す
如く、対向面に上下方向の溝部を設けた一対の枠30,
30内に半導体基板3を挿入して、下方に外径13mm
のSiCセラミックス製ピン31を配置し、該基板を上
方より10mm落下させてピン31に衝突させ、ピン3
1の下方に水平に載置したモニター用基板3の表面に落
下したパーティクル数を測定し、図6のCに測定結果を
示す。なお、ピン31への衝突端面は図6のBに示す2
か所である。
【0019】
【発明の効果】この発明は、ラッピング時における円形
の半導体基板端面の変形摩耗を低減させるため、ラップ
キャリアの各ホールの形状を多角形としたことを特徴と
し、加工中に、円形の半導体基板が自由に自転するよう
になるため、半導体基板端面のある一部分だけの変形、
摩耗が低減できる。この発明によるラッピング用キャリ
アは、実施例から明らかなように、ラッピング後の半導
体基板の端面の変形、摩耗が低減され、さらに、ラッピ
ング後の半導体基板の製造工程での欠けの発生などの欠
陥発生を著しく低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるラッピング用キャリアを研磨装
置に装着した例を示す上面説明図である。
【図2】A,B,Cはこの発明によるラッピング用キャ
リアを用いて研磨した際のキャリアホール内での半導体
基板の動きを説明する上面説明図である。
【図3】Aはこの発明によるラッピング用キャリアを用
いて研磨した半導体基板の端面の形状を示す縦断説明図
であり、Bは従来のラッピング用キャリアを用いて研磨
した半導体基板の端面の形状を示す縦断説明図である。
【図4】Aはこの発明によるラッピング用キャリアを用
いて研磨した半導体基板の端面の性状示す顕微鏡写真で
あり、Bは従来のラッピング用キャリアを用いて研磨し
た半導体基板の端面の性状示す顕微鏡写真である。
【図5】Aは半導体基板の落下試験を示す装置の斜視説
明図であり、Bは半導体基板の落下試験結果を衝突回数
で示すグラフである。
【図6】Aは半導体基板の落下試験を示す装置の斜視説
明図であり、Bは測定した位置を示す半導体基板の上面
説明図であり、Cは発生したパーティクル数を示すグラ
フである。
【図7】従来のラッピング用キャリアの一例を示す上面
説明図である。
【図8】従来のラッピング用キャリアを研磨装置に装着
した例を示す上面説明図である。
【図9】従来のラッピング用キャリアを研磨装置に装着
した例を示す要部縦断説明図である。
【図10】従来のラッピング用キャリアを用いて研磨し
た際のキャリアホール内での半導体基板の動きを説明す
る上面説明図である。
【図11】従来のラッピング用キャリアを用いて研磨し
た際のキャリアホール内での半導体基板の動きを説明す
る上面説明図である。
【符号の説明】
1,10 キャリア 2,11 キャリアホール 3 半導体基板 4 上定盤 5 下定盤 6 太陽ギア 20 板 21,31 セラミックス製ピン 22 レール 23 スライダー 30 枠

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下定盤間にキャリアを装着してラッピ
    ング加工を行うラッピング装置のラッピング用キャリア
    において、円形の半導体基板を収納するラップキャリア
    の各ホールの形状をホール内の半導体基板がラッピング
    加工時に自転可能な多角形としたことを特徴とする半導
    体基板のラッピング用キャリア。
  2. 【請求項2】 多角形内で接触するウエーハの2点間の
    距離が当該ウエーハの直径の1/5〜1/6となるよう
    に選定された辺数の多角形であることを特徴とするオリ
    エンテーションフラットを有する基板用の請求項1に記
    載の半導体基板のラッピング用キャリア。
  3. 【請求項3】 多角形内で接触するウエーハの2点間の
    距離が当該ウエーハの直径の1/3〜1/4となるよう
    に選定された辺数の多角形であることを特徴とするノッ
    チを有する基板用の請求項1に記載の半導体基板のラッ
    ピング用キャリア。
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