JP3245673U - ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収率を高め、製造工程を改善するウェハの化学機械研磨の静電チャック装置を提供する。
【解決手段】ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置は、ウェハキャリア１及び静電チャック２を備える。ウェハキャリアの上端には、吸着面１１が形成される。静電チャックは、ウェハキャリア内の吸着面に対応した箇所に配設する。静電チャックには、制御モジュール２１を接続する。制御モジュールは、静電チャックに発生する静電気を制御し、ウェハ３を吸着面に吸着させて化学機械研磨の作業を行う。ウェハキャリアの底部には、機台と接続するクイックリリースユニット１２を配設する。
【選択図】図１

Description

本考案は、ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置に関し、特に、ウェハの厚さの影響を受けずにウェハを確実に吸引して固定することができ、収率を高め、製造工程を改善し、ウェハの薄化を達成するとともに、ウェハの製造工程前に行っていたウェハの強度を高めるために接着剤を塗布するのに必要な工程時間及びコストを無くす上、工程後に接着剤を除去する工程を無くし、コストが高くなることを防いでウェハが破損してしまうリスクを減らし、従来の真空吸引方式で行っていた頻繁なメンテナンスを無くして時間及びコストを減らし、全体の使用上、優れた実用的効用を奏する、ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置に関する。

近年、半導体産業の急速な発展に伴い、各種半導体チップの応用範囲が非常に広くなり、半導体チップの研究開発及び生産は、往々にして世界の多くの産業を牽引する。ウェハは中国語で「晶圓」と呼ばれる。「晶圓」は「半導體晶體圓形片」の略称であり、単結晶シリコンのような素材で作られた円柱状のインゴットを薄くスライスした円盤状の板のことである。ウェハは、集積回路の製造工程で基板として用い、ソーラーバッテリーの製造にも利用する。ウェハは、その形状が円形であることから、中国語では「晶圓」と称する。最も一般的なウェハは、シリコンウェハであるが、それ以外に窒化ガリウムウェハ、ＳｉＣウェハなどもある。

ウェハの各工程において、表面の平坦度が不均一となったり、表面に凹凸が生じる欠陥が発生したりする場合、完成品の収率及び製造効率に悪影響を与えた。また、電解腐蝕方式及び機械加工方式により、露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して行い、基板上に微細な回路パターンを形成するが、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）工程では研磨剤（Ｓｌｕｒｒｙ）を使用してウェハを薄化又は鏡面化し、繰り返して行う製造工程により生じる高低誤差を減らすか無くし、製造工程中のウェハ基板又はめっき材料表面の厚さを薄化する。化学機械研磨工程は、ウェハの厚さを制御する上、ウェハに対して最後に表面研磨を行い、目標厚みになるまで、ウェハ表面の残留物を除去した後（鏡面加工）、後続の半導体工程を行う。

ウェハの化学機械研磨工程を行う際、ウェハキャリアのチャックによりウェハを吸着して対応した研磨パッドまで移動させ、ウェハキャリアのチャック及び研磨パッドを同時に回転させてウェハを研磨する。
しかし、一般にチャックは真空チャックであり、この真空チャックは、ウェハを吸着するという期待された効果を達成することができるが、実際に操作・使用すると分かるように、科学技術の進歩、技術の日進月歩に伴い、ウェハは次第に直径が大きくなり、厚さが薄くなってきており、直径が大きくて厚さが薄いウェハを真空チャックで吸引する過程で、ウェハの応力不足によりウェハが損傷又は破損してしまう虞があった。そのため、一部のメーカでは、ウェハの表面に接着層を塗布してウェハの応力を高めていたが、研磨後にウェハから接着層を除去する過程で、ウェハが損傷又は破損してしまう虞があったため、真空チャックが吸引できるウェハの厚さには限界があった。

また、一部のメーカは、セラミックチャックによりウェハを吸着して研磨パッドまで移動させて研磨作業を行う技術を開発している。セラミックチャックは、その表面に形成された微細な孔を介して真空吸引力によりウェハを吸着するが、ウェハの研磨過程で使用する研磨液に含まれる微粒子が、セラミックチャックの表面に形成された微細な孔に詰まることがあるため、十分な吸引力を維持するために、セラミックチャックを頻繁に清掃しなければならなかった。そのため、従来のセラミックチャックは、全体の使用上、使い勝手が良くなかった。

本考案はこうした現状に鑑みてなされたものであり、本考案者は鋭意研究を重ねた結果、本考案に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置を完成したものである。

本考案の主な目的は、静電チャックによりウェハを吸着して化学機械研磨の作業を行い、ウェハの厚さの影響を受けずにウェハを確実に吸引して固定することができ、収率を高め、製造工程を改善し、ウェハの薄化を達成するとともに、ウェハの製造工程前に行っていたウェハの強度を高めるために接着剤を塗布するのに必要な工程時間及びコストを無くす上、工程後に接着剤を除去する工程を無くし、コストが高くなることを防いでウェハが破損してしまうリスクを減らし、従来の真空吸引方式で行っていた頻繁なメンテナンスを無くして時間及びコストを減らし、全体の使用上、優れた実用的効用を奏する、ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、ウェハキャリア及び静電チャックを備えた、ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置であって、前記ウェハキャリアの上端には、吸着面が形成され、前記静電チャックは、前記ウェハキャリア内の前記吸着面に対応した箇所に配設し、前記静電チャックには、制御モジュールを接続し、前記制御モジュールは、前記静電チャックに発生する静電気を制御し、ウェハを前記吸着面に吸着させて化学機械研磨の作業を行うことを特徴とする、ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置を提供する。

前記ウェハキャリアの底部には、機台と接続するクイックリリースユニットを配設することが好ましい。

本考案に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置は、静電チャックによりウェハを吸着して化学機械研磨の作業を行い、ウェハの厚さの影響を受けずにウェハを確実に吸引して固定することができ、収率を高め、製造工程を改善し、ウェハの薄化を達成するとともに、ウェハの製造工程前に行っていたウェハの強度を高めるために接着剤を塗布するのに必要な工程時間及びコストを無くす。
さらに、工程後に接着剤を除去する工程を無くし、コストが高くなることを防いでウェハが破損してしまうリスクを減らし、従来の真空吸引方式で行っていた頻繁なメンテナンスを無くして時間及びコストを減らし、全体の使用上、優れた実用的効用を奏する。

本考案の一実施形態に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置を示す構造図である。 本考案の一実施形態に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置の使用状態の説明図である。 本考案の一実施形態に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置のクイックリリースの使用状態の説明図である。

本考案の技術手段、目的及びそれにより達成可能な効果を、より完全かつ明白に開示するために、開示した添付の図面及び符号と併せて本考案を以下で詳説する。

まず、図１を参照する。図１は、本考案の一実施形態に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置を示す構造図である。図１に示すように、本考案の一実施形態に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置は、少なくともウェハキャリア１及び静電チャック２から構成されてなる。

ウェハキャリア１の上端には、吸着面１１が形成される。ウェハキャリア１の底部には、機台と接続するクイックリリースユニット１２を配設する。

静電チャック２は、ウェハキャリア１内の吸着面１１に対応した箇所に配設する。静電チャック２には、制御モジュール２１が接続される。制御モジュール２１は、静電チャック２に発生する静電気を制御する。

本考案を実際に操作・使用する際、静電チャック２が発生させる静電気を制御モジュール２１により制御し、静電チャック２の静電気によりウェハ３を吸引し、ウェハキャリア１の吸着面１１上に吸着させるとともに、機台によりウェハキャリア１を対応した研磨パッド４まで移動させる。
図２を併せて参照する。図２は、本考案の一実施形態に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置の使用状態の説明図である。図２に示すように、研磨パッド４に、ウェハキャリア１の吸着面１１上に吸着したウェハ３を接触させ、ウェハキャリア１及び研磨パッド４を同時に回転させてウェハ３に対して化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）の作業を行う。

図３を併せて参照する。図３は、本考案の一実施形態に係るウェハの化学機械研磨の静電チャック装置のクイックリリースの使用状態の説明図である。図３に示すように、ウェハキャリア１の底部は、クイックリリースユニット１２を介して機台に接続させ、静電チャック２によりウェハキャリア１の吸着面１１上に吸着したウェハ３の研磨を完了すると、クイックリリースユニット１２を利用して機台に接続された状態のウェハキャリア１を外すことができるため、静電チャック２によりウェハキャリア１の吸着面１１上にウェハ３を吸着した状態で次の工程に移ることができる。このように、ウェハ３をウェハキャリア１の吸着面１１から外す必要がないため、ウェハ３が損傷するリスクを減らすことができる。

上述したことから分かるように、本考案のウェハの化学機械研磨の静電チャック装置は、以下（１）～（５）の長所を有する。
（１）収率を高め、製造工程を改善する。
（２）ウェハの薄化を達成する。
（３）ウェハの強度を高めるために、ウェハの製造工程前に行う接着剤を塗布する時間及びコストを無くすことができる。
（４）製造工程を行った後に接着層を除去する工程が必要無いため、コストを減らしてウェハが損傷することを防ぐことができる。
（５）従来の真空吸引方式で頻繁に行っていたメンテナンスにかかる時間及びコストが必要ない。

当該分野の技術の当業者が理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１ ウェハキャリア
２ 静電チャック
３ ウェハ
４ 研磨パッド
１１ 吸着面
１２ クイックリリースユニット
２１ 制御モジュール

Claims (2)

1. ウェハキャリア及び静電チャックを備えた、ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置であって、
   前記ウェハキャリアの上端には、吸着面が形成され、
   前記静電チャックは、前記ウェハキャリア内の前記吸着面に対応した箇所に配設し、
   前記静電チャックには、制御モジュールを接続し、
   前記制御モジュールは、前記静電チャックに発生する静電気を制御し、ウェハを前記吸着面に吸着させて化学機械研磨の作業を行うことを特徴とする、
   ウェハの化学機械研磨の静電チャック装置。
2. 前記ウェハキャリアの底部には、機台と接続するクイックリリースユニットを配設することを特徴とする請求項１に記載のウェハの化学機械研磨の静電チャック装置。

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