JP3109558B2 - ウエハ保持具 - Google Patents

ウエハ保持具

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JP3109558B2 JP29020494A JP29020494A JP3109558B2 JP 3109558 B2 JP3109558 B2 JP 3109558B2 JP 29020494 A JP29020494 A JP 29020494A JP 29020494 A JP29020494 A JP 29020494A JP 3109558 B2 JP3109558 B2 JP 3109558B2
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウエハを研磨する際に
ウエハを保持するウエハ保持具に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程におけるウエハの
研磨は、回転する研磨パッドをウエハ表面に接触させる
ことで行われている。このとき研磨パッドの回転運動に
よりウエハのエッジには大きな衝撃が加わる。またウエ
ハ,研磨パッド間からはみ出たスラリー(研磨材)はウ
エハのエッジ付近に滞留する。これらによりウエハの周
縁部分が過剰に研磨されることが多い。この対策として
ウエハの周囲に所定厚みのリテーナを設けて研磨するよ
うになしたウエハ保持具が提案されている。
【0003】図8は、特開昭56-33835号公報に開示され
た従来のウエハ保持具を示す模式的縦断面図である。平
坦な保持体31の表面にリング状の溝32が形成されてお
り、この溝32にリテーナ33が植設されている。溝32の内
側部分はウエハ8を載置するためのペデスタル部34とな
してあり、ペデスタル部34には細い真空吸着孔35が設け
られている。リテーナ33の上面高さはウエハ8の上面高
さより低くなるようになしてある。
【0004】この従来装置ではウエハ8の周辺にリテー
ナ33が存在した状態でウエハ8の研磨を行うので、ウエ
ハ8の外周部における研磨変形を防止し、精度良く研磨
加工を行うことができる。
【0005】また図9は、特開平4−206946号公報に開
示された従来のウエハ保持具を示す模式的縦断面図であ
る。ウエハ保持具41の、複数の空気路42を有するセラミ
ックスプレート43の下面に、空気路42に連通する空気孔
44を備える含水吸着パッド45が取り付けられている。さ
らに含水吸着パッド45の下面の周縁部には、ウエハ8の
周辺形状を保つためにリング状の保持テンプレート(リ
テーナ)46が取り付けられている。
【0006】含水吸着パッド45の下面にウエハ8を接触
させ、真空ポンプにより空気路42,空気孔44を介して真
空引きを行うことにより、ウエハ8は含水吸着パッド45
に吸着される。このとき保持テンプレート46が存在する
こと、及び含水吸着パッド45が弾性的に変形することに
より、ウエハ8を精度良く研磨加工することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】リテーナ(33,46)には
ウエハ等の被研磨材と略同じ材質のものが一般的に使用
されている。例えば絶縁膜の研磨時には石英を使用し、
タングステンの研磨時には金属を使用する。この場合リ
テーナ自体に対してもウエハと同様に研磨が進行し、リ
テーナの消耗が激しいという問題がある。また逆にリテ
ーナを取り付けると研磨面積が大きくなるので、研磨パ
ッドの目詰まりが速く進行し、研磨速度の低下を招来す
る。
【0008】さらにウエハ8とリテーナ(33,46)との間
に僅かな隙間が存在するので、この部分に研磨砥粒が堆
積し、ウエハの位置決め精度を悪化させたり、ウエハ外
周の面弛み(過剰研磨)を助長したりすることがある。
【0009】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、リテーナの表面に再生手段を備えることによ
り、リテーナの消耗,及び研磨速度の低下を軽減するウ
エハ保持具を提供することを目的とする。またリテーナ
の内側でありウエハの外側である位置に吸引溝を設けて
あることにより、滞留研磨材を除去することが可能なウ
エハ保持具を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1発明に係るウエハ保
持具は、ウエハを研磨パッドと接触させて研磨するため
に、リテーナに内嵌させた状態でウエハを保持するウエ
ハ保持具において、前記リテーナの表面にダイヤモンド
粒又はSiC,SiN等のセラミックス粒が埋め込まれ
ていることを特徴とする。第2発明に係るウエハ保持具
は、ウエハを研磨パッドと接触させて研磨するために、
リテーナに内嵌させた状態でウエハを保持するウエハ保
持具において、前記リテーナは、樹脂からなるブラシ状
のもので構成されていることを特徴とする。
【0011】第発明に係るウエハ保持具は、第1又は
発明において、前記リテーナの内側でありウエハの外
側である位置に、研磨材,研磨屑等の不要物を吸引除去
するための吸引溝が設けてあることを特徴とする。
【0012】
【作用】第1発明にあっては、研磨工程中においてダイ
ヤモンド粒又はSiC,SiN等のセラミックス粒が研
磨パッドに接触するので、研磨パッドの表面がダイヤモ
ンド粒又はSiC,SiN等のセラミックス粒により削
られて、ウエハの研磨と同時的に研磨パッドの再生、具
体的にはシーズニング(目たて)を行うことができる。
またダイヤモンド粒又はSiC,SiN等のセラミック
ス粒の存在によりリテーナの消耗速度を大幅に低減する
ことができる。第2発明にあっては、ブラシ状の樹脂で
リテーナを構成するので、このブラッシング作用により
研磨パッドの中に入り込んだ研磨材等の不要物を除去す
ることができる。
【0013】第発明にあっては、リテーナの内側であ
りウエハの外側である位置に吸引溝を設けてあるので、
ウエハとリテーナとの間の隙間に滞留した研磨材等の不
要物を吸引除去することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。 実施例1. 図1は、本発明に係るウエハ保持具の実施例1を示す模
式図である。図1(a)はウエハ及び研磨パッドを共に示
す図1(b) のI−I線における模式的断面図であり、図
1(b) は、ウエハ保持具の模式的平面図である。図中1
は、アルミナ等のセラミックス,又はステンレス鋼等の
金属からなる円形の保持台(直径 200〜250mm)である。
保持台1の上面周縁部は欠落させてあり、ここにAl2
3 (アルミナ),SiO2 (石英),SiC 等の材料からな
るリング状のリテーナ6が嵌合されている。リテーナ6
は、表面をラッピング仕上げ,又は研削仕上げされてお
り、真空吸着,ネジ固定,ストッパ固定等の方法により
取り付けられている。
【0015】保持台1表面の、リテーナ6の内側である
中央部分には、同心円状及び放射状に多数の溝5が形成
された、テフロン(デュポン社製,ポリフッ化エチレン
系繊維)等の樹脂からなる吸着部3が接着剤2にて取り
付けられている。図2は図1(a) のA部を示す拡大図で
ある。溝5は、幅 0.2〜0.5mm 、間隔 0.5〜2mmで設け
られており、オリエンテーションフラットよりも内側に
相当する部分に設けられている。これによりウエハ8
(直径 150mm)を真空吸着した際に真空がリークせずウ
エハ8が安定して保持されるようになしてある。
【0016】また吸着部3の中央及びその周辺の溝5の
底部には複数の孔4が設けられており、この孔4は保持
台1に設けられた真空ライン14と連通している。真空ラ
イン14は図示しない減圧機に接続されている。
【0017】図3は図1(a) のB部を示す拡大図であ
る。リテーナ6の表面には、微細なダイヤモンド粒7
が、鋳鉄等のメタルボンドにて多数埋め込まれている。
吸着部3上にウエハ8を載置した場合、ウエハ8の上面
とリテーナ6の上面との差は 0.2mm以下となるように構
成されている。またリテーナ6の内径は、ウエハ8の外
径より 0.5〜3mm程大きくなしてある。
【0018】以上の如く構成された保持台1にウエハ8
を載置し、真空ライン14を真空にするとウエハ8は吸着
部3に真空吸着される。そして回転する研磨パッド10に
てウエハ8を研磨する。そうすると研磨パッド10はウエ
ハ8及びダイヤモンド粒7が埋め込まれたリテーナ6と
接触する。従って研磨パッド10がウエハ8を研磨すると
同時的に、研磨パッド10がダイヤモンド粒7によりシー
ズニング(目たて)される。これにより研磨中絶えず研
磨パッド10の表面が再生されるので、研磨パッド10の目
詰まりの進行を大幅に遅らせることができる。またリテ
ーナ6の表面にはダイヤモンド粒7が埋め込まれている
ので、リテーナ6が研磨パッド10により研磨され消耗す
ることを防止することができる。なおリテーナ6は定期
的に取り替える。またダイヤモンド粒7にかえてSi
C,SiN等のセラミックス粒を使用しても同様の効果
が得られる。
【0019】図4は、本発明のウエハ保持具と図1に示
す従来のウエハ保持具とにおける研磨速度の経時的変化
を示すグラフである。縦軸に研磨開始時の研磨速度を1
とした相対値をとり、横軸に研磨時間をとって示してい
る。図4より明らかな如く、従来のウエハ保持具では徐
々に研磨速度が低下しているのに対し、本発明のウエハ
保持具では研磨開始後、約5時間が経過しても研磨速度
はほとんど低下していない。
【0020】また表1に示す如く図1に示す従来のウエ
ハ保持具におけるリテーナの目減り量は2μm/hであっ
たのに対し、本発明のウエハ保持具では 0.2μm/hと1
/10となっている。さらにリテーナの寿命は、従来のウ
エハ保持具で約 100時間であり、本発明のウエハ保持具
で約1000時間である。このように本発明のリテーナの寿
命は約10倍になっておりリテーナ6の取り替え回数の減
少が可能となっている。
【0021】
【表1】
【0022】実施例2.図5は、本発明の実施例2にお
けるウエハ保持具をウエハ及び研磨パッドと併せて示す
模式的縦断面図である。本実施例ではリテーナ6にかえ
て、テフロン,アクリル,ウレタン等の硬質樹脂からな
り、長さ1〜10mm程度、太さ 0.3〜5mm程度の毛(又は
針)が等間隔で密に敷き詰められたブラシ状のリテーナ
11を使用している。リテーナ11は保持台1の周縁の前記
欠落部分に弾性体12を介して装着されている。図6は図
5のC部を示す拡大図である。リテーナ11の毛先は先端
が球状であっても尖っていてもどちらでもよい。またリ
テーナ11の材質はスラリー(研磨材)により膨潤しない
ものが望ましい。その他の構成は図1に示すものと同様
であり、同符号を付して説明を省略する。
【0023】本実施例では、研磨パッド10の中に入り込
んだスラリー及び研磨屑をリテーナ11のブラッシング作
用で取り除くことができる。これにより研磨パッド10が
再生される。ブラシ状のリテーナ11が適当に変形するこ
と、及び弾性体12の弾性作用により、ウエハ8の上面と
リテーナ11の上面とが略面一となり、リテーナ11の消耗
が軽減され、またウエハ8の研磨も精度良く行える。
【0024】さらにリテーナ11がブラシ状をなしている
ので、多数の毛の間の毛細管現象により、リテーナ11周
辺に供給された液状スラリー(研磨液)がリテーナ11内
に浸透する。従ってリテーナ11の先端が研磨パッド10の
表面を掃引する際、研磨パッド10表面に均等に液状スラ
リーを塗布供給する役割を果たす。このため研磨の再現
性が向上する。
【0025】実施例3.図7は、本発明の実施例3にお
けるウエハ保持具を示す模式的縦断面図であり、リテー
ナとウエハとの間の隙間に溜まるスラリーを除去するこ
とを目的とするものである。本実施例では、リテーナ6
の内側の複数箇所に 0.5〜2mm程度の吸引溝13a が設け
られており、吸引溝13a は真空ライン14とは別な真空ラ
イン13と連通している。真空ライン13の真空引きは真空
ライン14とは別に行えるようになしてある。
【0026】また保持台1表面に純水を供給する純水ノ
ズル16及び保持台1表面をスクラブするためのスクラバ
17が設けられている。これら純水ノズル16及びスクラバ
17は、作用部分が回動するようになっており、保持台1
表面を洗浄する際にのみ保持台1上に臨み、それ以外の
ときは保持台1上から外せるようになしてある。スクラ
バ17の作用部分は水平方向に回転可能なパッド17a を備
える。その他の構成は図1に示すものと同様であり、同
符号を付して説明を省略する。
【0027】本実施例における保持台1の洗浄方法につ
いて説明する。まず純水ノズル16を回動させて保持台1
上へ臨ませ、純水ノズル16から保持台1上へ純水を高圧
にて吹き付ける。そしてスクラバ17で吸着部3及びリテ
ーナ6を含む保持台1上面をスクラブする。このとき真
空ライン13,14を真空に通じておくと吸引溝13a に溜ま
ったスラリーは真空ライン13を介して吸引され、また吸
着部3上のスラリーは孔4及び真空ライン14を介して吸
引される。このようにウエハ8,リテーナ6間に滞留し
たスラリーを除去することにより、ウエハ8の周縁部の
過剰研磨が防止される。さらに次のウエハを保持する際
に、残留スラリーのためにウエハ8の外周部が盛り上が
って保持されることを防止することができる。これによ
り毎回安定してウエハ8を保持されるので、研磨精度が
向上する。
【0028】研磨時は、真空ライン13において真空引き
を行わないように制御し、ウエハ8と研磨パッド10との
間に供給されるスラリーが吸引されないようにする。こ
れにより円滑なスラリー供給の妨げを防止し、ひいては
研磨速度の低下を防止することができる。なおスクラバ
17を備えず、純水ノズル16から純水を供給し吸引溝13a
から吸引を行うのみの構成としてもよい。さらに純水ノ
ズル16も備えず吸引溝13a から吸引を行うのみの構成と
してもよい。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明に係るウエハ保持具
は、リテーナの表面にダイヤモンド粒又はSiC,Si
N等のセラミックス粒が埋め込まれていることにより、
研磨パッドによってリテーナが研磨されることを防止
し、逆にダイヤモンド粒又はSiC,SiN等のセラミ
ックス粒が研磨パッド表面を研削するので、リテーナの
消耗,及び研磨速度の低下を軽減することができる。ま
たリテーナは、樹脂からなるブラシ状のもので構成され
ているので、ブラッシング作用によって研磨パッドの中
に入り込んだ研磨材等の不要物を除去することができ
る。さらにリテーナの内側でありウエハの外側である位
置に吸引溝を設けてあるので、ウエハとリテーナとの間
の隙間に滞留した研磨材を吸引除去して研磨速度の低下
を軽減することが可能である等、本発明は優れた効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るウエハ保持具の実施例1を示す模
式図である。
【図2】図1のA部を示す拡大図である。
【図3】図1のB部を示す拡大図である。
【図4】本発明,及び従来のウエハ保持具における研磨
速度の経時的変化を示すグラフである。
【図5】本発明の実施例2におけるウエハ保持具をウエ
ハ及び研磨パッドと併せて示す模式的縦断面図である。
【図6】図5のC部を示す拡大図である。
【図7】本発明の実施例3におけるウエハ保持具を示す
模式的縦断面図である。
【図8】従来のウエハ保持具を示す模式的縦断面図であ
る。
【図9】従来のウエハ保持具を示す模式的縦断面図であ
る。
【符号の説明】
1 保持台 6,11 リテーナ 7 ダイヤモンド粒 8 ウエハ 10 研磨パッド 13, 14 真空ライン 13a 吸引溝
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/304 622 B24B 37/00 B24B 37/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハを研磨パッドと接触させて研磨す
    るために、リテーナに内嵌させた状態でウエハを保持す
    るウエハ保持具において、前記リテーナの表面にダイヤ
    モンド粒又はSiC,SiN等のセラミックス粒が埋め
    込まれていることを特徴とするウエハ保持具。
  2. 【請求項2】 ウエハを研磨パッドと接触させて研磨す
    るために、リテーナに内嵌させた状態でウエハを保持す
    るウエハ保持具において、前記リテーナは、樹脂からな
    るブラシ状のもので構成されていることを特徴とする
    エハ保持具。
  3. 【請求項3】 前記リテーナの内側でありウエハの外側
    である位置に、研磨材,研磨屑等の不要物を吸引除去す
    るための吸引溝が設けてあることを特徴とする請求項1
    又は2記載のウエハ保持具。
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