JPH054165A

JPH054165A - ウエーハ保持用キヤリア

Info

Publication number: JPH054165A
Application number: JP3153292A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ueno; 伸二植野
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｓｉウェーハの研磨を高精度に行なうことが
でき、研磨精度の低下や研磨不足が生じないようにす
る。【構成】ウェーハ嵌入孔２を有するウェーハ保持用キ
ャリア１の下面１ａに、その外側面１ｃからウェーハ嵌
入孔２まで通じる研磨剤導入溝３、４を設ける。このウ
ェーハ保持用キャリア１は、バッキング材を介してその
上面を加圧ヘッドに接触させて取り付ける。【効果】Ｓｉウェーハの研磨を高精度に行なえる。ま
た、研磨精度の低下や研磨不足が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウェーハ保持用キャ
リアに関し、さらに詳しく言えば、Ｓｉなどの半導体ウ
ェーハを鏡面研磨するウェーハ研磨装置において、保持
した半導体ウェーハの研磨を高精度に行なうことができ
るウェーハ保持用キャリアに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｉウェーハを研磨して鏡面を得るウェ
ーハ研磨工程では、当初は、Ｓｉウェーハをワックスを
用いてセラミックプレートに接着し、そのセラミックプ
レートをＳｉウェーハ研磨装置の加圧ヘッドにセットし
ていた。しかし、研磨終了後、このワックスを除去する
のに有害な有機溶剤で洗浄する必要があるので、近年
は、ワックスを用いずに水の表面張力でウェーハを特殊
な布（パッド）に密着させて保持するようにしている。

【０００３】図７は、一般的なＳｉウェーハ研磨装置の
加圧ヘッド部分を示す要部断面図、図８は、そのウェー
ハ研磨装置の加圧ヘッドを下方から見た図である。

【０００４】加圧ヘッド６１は、その上端部が図示しな
い回転駆動手段に接続されていて、その回転駆動手段に
よって図の矢印の方向に回転駆動される。また、保持し
たＳｉウェーハＷを加圧するために上下方向に移動す
る。加圧ヘッド６１の下面には、プレート６２が固定し
てあり、そのプレート６２の下面にバッキング材すなわ
ちウェーハ吸着パッド６３が取り付けてある。このバッ
キング材６３は、水を含みやすい布から形成してあり、
ＳｉウェーハＷを保持する際に水を滲み込ませてからＳ
ｉウェーハＷの片面が密着せしめられる。バッキング材
６３の下面には、キャリア５１が取り付けてある。

【０００５】キャリア５１は円板状で、ここでは、図８
に示すように４個の円形のウェーハ嵌入孔５２が形成し
てある。ＳｉウェーハＷは、下方からウェーハ嵌入孔５
２に嵌入され、その上面をバッキング材６３に密着させ
て水の表面張力によって保持される。キャリア５１の厚
みはＳｉウェーハＷの厚みより小さいので、保持された
ＳｉウェーハＷの一部がキャリア５１の下方に突出す
る。ＳｉウェーハＷには、研磨中に横方向にずらそうと
する力が作用するが、キャリア５１はそのズレを防止す
ものである。

【０００６】ターンテーブル６５は、上面に研磨布６４
を取り付けており、図の矢印の方向に回転駆動される。
ターンテーブル６５の上方には、通常、１個または数個
の加圧ヘッド６１が設けられる。

【０００７】研磨作業の際には、以上のようにしてＳｉ
ウェーハＷを保持した後、加圧ヘッド６１を下降し、Ｓ
ｉウェーハＷの下面を研磨布６４に接触・押圧させる。
そして、研磨布６４の上にＳｉＯ₂スラリーなどの研磨
材を散布し、加圧ヘッド６１およびターンテーブル６５
を回転させて、加圧しながらＳｉウェーハＷの下面を研
磨布６４と摺擦させる。

【０００８】図９は、Ｓｉウェーハ研磨装置の加圧ヘッ
ド部分の他の構成例を示す要部断面図である。

【０００９】図９では、キャリア７１が研磨プレート６
２に直接取り付けてあり、バッキング材６３ａがキャリ
ア７１のウェーハ嵌入孔の内部にのみ設けてある点で、
図７の加圧ヘッドと異なっている。キャリア７１の厚さ
は、図７のキャリア５１の厚さにバッキング材６３ａの
厚さを加えたものとしてある。したがって、保持された
ＳｉウェーハＷは、図７の場合と同じ厚みだけキャリア
７１の下方に突出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＳｉウェー
ハ研磨装置では、通常、キャリア５１、７１の下面５１
ａ、７１ａは、保持したＳｉウェーハＷの厚さの１／２
の高さより下方に位置しているので、キャリア５１、７
１の下面５１ａ、７１ａとＳｉウェーハＷの下面との距
離は非常に小さく、０．２ｍｍ程度である。また、研磨
時にＳｉウェーハＷは加圧され、その下位部分は研磨布
６４（通常、厚み３ｍｍ程度）の中に沈み込むので、キ
ャリア５１、７１の下面５１ａ、７１ａと研磨布６４の
上面との距離はいっそう減少する。

【００１１】このため、研磨中は、キャリア５１、７１
の下面５１ａ、７１ａと研磨布６４とがほとんど接触す
る状態となっており、その結果、研磨布６４上に散布し
た研磨剤がキャリア５１、７１によって押し出され、Ｓ
ｉウェーハＷの中心部まで行き渡らないという問題があ
る。これは、ＳｉウェーハＷの周辺部だけが研磨された
り、研磨自体が不十分となったりする事態を招来する。

【００１２】そこで、この発明の目的は、半導体ウェー
ハなどのウェーハの研磨を高精度に行なうことができ、
研磨精度の低下や研磨不足といった事態が生じる恐れが
ないウェーハ保持用キャリアを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明のウェーハ保持
用キャリアは、ウェーハ嵌入孔を有し且つバッキング材
を介して回転手段に取り付け可能としたウェーハ保持用
キャリアにおいて、バッキング材に接触する側とは反対
側の面に、外側面からウェーハ嵌入孔まで通じる研磨剤
導入溝が設けてあることを特徴とする。

【００１４】

【作用】この発明のウェーハ保持用キャリアでは、研磨
中に、キャリアの下面と研磨布とがほとんど接触する状
態となっていても、研磨布上に散布した研磨剤は研磨剤
導入溝を通ってウェーハ嵌入孔内に導入され、ウェーハ
の近傍に確実に到達する。このため、研磨剤がウェーハ
の近傍に十分に到達しないといった事態や、ウェーハの
中心部まで行き渡らないといった事態が生じなくなる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。

【００１６】（構成）図１は、この発明のウェーハ保持
用キャリアをＳｉウェーハ研磨装置用として構成した一
実施例の底面図、図２はそのウェーハ保持用キャリアを
図１のＡ方向から視た部分側面図、図３はそのウェーハ
保持用キャリアのIII−III線に沿った部分断面図であ
る。

【００１７】ウェーハ保持用キャリア１は円板状で、４
個の円形のウェーハ嵌入孔２を有している。ウェーハ保
持用キャリア１の上面１ｂは、加圧ヘッドに取り付ける
際にバッキング材に接触せしめられる。ウェーハ保持用
キャリア１の下面１ａには、４個の第１研磨剤導入溝３
と４個の第２研磨剤導入溝４が形成してある。第１研磨
剤導入溝３および第２研磨剤導入溝４は、いずれも円弧
状で、側面１ｃからウェーハ嵌入孔２に通じている。両
研磨剤導入溝３、４は、下面１ａを所定深さに切欠して
形成したものである。両研磨剤導入溝３、４の断面形状
は矩形であり、研磨剤であるＳｉＯ₂スラリーの通過し
やすさを考慮して、その深さは約０．２ｍｍとしてあ
る。

【００１８】第１研磨剤導入溝３の入口３ａと第２研磨
剤導入溝４の入口４ａは、図２に示すように、外側面１
ｃに位置し、第１研磨剤導入溝３の出口３ｂと第２研磨
剤導入溝４の出口４ｂは、図３に示すように、ウェーハ
嵌入孔２の周壁面２ａに位置している。この実施例で
は、両研磨剤導入溝３、４が回転方向に沿うような円弧
状としてあるので、ウェーハ保持用キャリア１が図１の
矢印Ｂで示す回転方向に回転するときに、周囲にある研
磨剤が入口３ａ、４ａから研磨剤導入溝３、４内に導入
されやすい利点がある。

【００１９】両研磨剤導入溝３、４の断面形状および深
さは、使用する研磨剤などに応じて適宜変更することが
できる。例えば、研磨剤導入溝３、４の深さをウェーハ
保持用キャリア１の厚さと同じにし、研磨剤導入溝３、
４がウェーハ保持用キャリア１の下面１ａから上面１ｂ
まで達するようにすることができる。また、例えば、ウ
ェーハ保持用キャリア１の下面１ａから上面１ｂまで達
する研磨剤導入溝３、４に適宜厚みの嵌合物を嵌合させ
るなどして、研磨剤導入溝３、４の深さを調整可能とす
ることもできる。

【００２０】さらに、両研磨剤導入溝３、４のいずれか
一方のみを形成してもよいし、両研磨剤導入溝３、４に
さらに他の研磨剤導入溝を付加してもよい。また、両研
磨剤導入溝３、４の双方あるいは一方を、キャリア１の
内部を貫通して形成し、下面１ａにまったく露出しない
ようにすることも可能であるが、ウェーハ嵌入孔２への
研磨剤の到達のしやすさを考えると、図示しているよう
に下面１ａに開口しているのが好ましい。

【００２１】（作動）以上の構成としたウェーハ保持用
キャリア１は、図７または図９で示したようにして加圧
ヘッドの研磨プレート６２の下面に取り付けられ、その
後、研磨しようとするＳｉウェーハＷを保持して回転せ
しめられる。

【００２２】図４は、図７で示した構成に従って、ウェ
ーハ保持用キャリア１をバッキング材６３を介して研磨
プレート６２の下面に取り付けた状態を示す。

【００２３】まず、バッキング材６３に水を滲み込ませ
た後、研磨しようとするＳｉウェーハＷを各ウェーハ嵌
入孔２内に嵌入し、水の表面張力でバッキング材６３に
密着して保持させる。次に、加圧ヘッドを下降させてＳ
ｉウェーハＷの下面を研磨布６４に接触させ、加圧す
る。このとき、加圧ヘッドおよびターンテーブル６５は
回転している。

【００２４】加圧状態では、ＳｉウェーハＷの一部が研
磨布６４内に沈み込み、キャリア１の下面１ａが研磨布
６４にほとんど接触する状態になる。しかし、研磨布６
４上に散布された研磨剤の層Ｌは、研磨剤導入溝３、４
を介してウェーハ嵌入孔２に連通するので、あたかもキ
ャリア１が周囲の研磨剤を押しのけるようにして回転・
移動する際に、研磨剤は研磨剤導入溝３、４を通ってウ
ェーハ嵌入孔２内に押し入れられる。

【００２５】こうして研磨剤は、研磨剤導入溝３、４を
通ってＳｉウェーハＷの近傍に確実に到達し、Ｓｉウェ
ーハＷの下面に研磨剤が十分に供給されることになる。

【００２６】（他の実施例）図５および図６は、この発
明の他の実施例を示す。図５のウェーハ保持用キャリア
は、いずれも図１〜３の実施例と同じバッチ式で、４個
のウェーハ嵌入孔を有している。

【００２７】図５（ａ）のウェーハ保持用キャリア１１
は、キャリア１１の中心から放射状に延びる直線状の研
磨剤導入溝１３、１４を有している。２本の研磨剤導入
溝１３は、直径方向に並ぶ２個のウェーハ嵌入孔１２同
士を連結しており、キャリア１１の中心で互いに直交し
ている。４本の研磨剤導入溝１４は、各ウェーハ嵌入孔
１２とキャリア１の外側面１１ｃを連結している。

【００２８】この実施例では、互いに連結されている一
方のウェーハ嵌入孔１２内の余分の研磨剤が、研磨剤導
入溝１３を通って他方のウェーハ嵌入孔１２に送られる
という利点がある。

【００２９】図５（ｂ）のウェーハ保持用キャリア２１
は、図１〜３の実施例の円弧状の研磨剤導入溝４と同様
の４個の研磨剤導入溝２４と、円周方向に隣接するウェ
ーハ嵌入孔２２同士を互いに連結する円弧状の研磨剤導
入溝２３を有している。

【００３０】この実施例では、互いに隣接するウェーハ
嵌入孔２２内の余分の研磨剤が、研磨剤導入溝２３を通
って他方のウェーハ嵌入孔２２に送られるという利点が
ある。

【００３１】図６に示すウェーハ保持用キャリアは枚葉
式で、いずれも１個のウェーハ嵌入孔を有している。図
６（ａ）のウェーハ保持用キャリア３１は、図５（ｂ）
の実施例の研磨剤導入溝２４と同様の円弧状の研磨剤導
入溝３３を５個有している。図６（ｂ）のウェーハ保持
用キャリア４１は、図６（ａ）の実施例の研磨剤導入溝
３３の幅をより広くした形の研磨剤導入溝４３を８個有
している。

【００３２】（作動試験）図６（ｂ）のウェーハ保持用
キャリア４１で研磨剤導入溝４３を４本としたものと、
その研磨剤導入溝４３を形成しないものとを用いて、研
磨開始から終了までの時間を測定し、研磨速度の比較を
行なった。その結果、研磨剤導入溝４３を有するもの
は、有しないものに比べて研磨速度が約３０％大であっ
た。したがって、この発明によれば研磨速度も向上させ
ることができる。

【００３３】なお、以上の実施例はいずれも半導体ウェ
ーハの研磨装置用としているが、この発明は半導体ウェ
ーハ以外の他のウェーハにも適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】この発明のウェーハ保持用キャリアによ
れば、半導体ウェーハなどのウェーハの研磨を高精度に
行なうことができ、研磨精度の低下や研磨不足といった
事態が生じる恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のウェーハ保持用キャリアをＳｉウェ
ーハ研磨装置用として構成した一実施例の底面図であ
る。

【図２】図１のウェーハ保持用キャリアを図１のＡ方向
から視た部分側面図である。

【図３】図１のウェーハ保持用キャリアのIII−III線に
沿った部分断面図である。

【図４】図１のウェーハ保持用キャリアをＳｉウェーハ
研磨装置の加圧ヘッドに取り付けて研磨作業を行なって
いる状態を示す作動説明図である。

【図５】この発明のウェーハ保持用キャリアをＳｉウェ
ーハ研磨装置用として構成した他の実施例を、バッチ式
として示す底面図である。

【図６】この発明のウェーハ保持用キャリアをＳｉウェ
ーハ研磨装置用として構成した他の実施例を、枚葉式と
して示す底面図である。

【図７】従来のＳｉウェーハ研磨装置の加圧ヘッド部分
を示す要部断面図である。

【図８】図７のＳｉウェーハ研磨装置の加圧ヘッドの底
面図である。

【図９】従来のＳｉウェーハ研磨装置の加圧ヘッド部分
の他の例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ウェーハ保持用キャリア１ａキャリ
アの下面１ｂキャリアの上面１ｃキャリ
アの側面２ウェーハ嵌入孔２ａウェー
ハ嵌入孔の周壁面３第１研磨剤導入溝３ａ第１研
磨剤導入溝の入口３ｂ第１研磨剤導入溝の出口４第２研磨剤導入溝４ａ第２研
磨剤導入溝の入口４ｂ第２研磨剤導入溝の出口１１ウェーハ保持用キャリア１１ａキャ
リアの下面１１ｃキャリアの側面１２ウェーハ嵌入孔１３第１研磨剤導入溝１４第２研磨剤導入溝２１ウェーハ保持用キャリア２１ａキャ
リアの下面２１ｃキャリアの側面２２ウェーハ嵌入孔２３第１研磨剤導入溝２４第２研磨剤導入溝３１ウェーハ保持用キャリア３１ａキャ
リアの下面３１ｃキャリアの側面３２ウェーハ嵌入孔３３研磨剤導入溝４１ウェーハ保持用キャリア４１ａキャ
リアの下面４１ｃキャリアの側面４２ウェーハ嵌入孔４３研磨剤導入溝６１加圧ヘッド６２研磨プ
レート６３バッキング材６４研磨布６５ターンテーブルＷＳｉウェーハＬ研磨剤層

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】ウェーハ嵌入孔を有し且つバッキング材
を介して回転手段に取り付け可能としたウェーハ保持用
キャリアにおいて、バッキング材に接触する側とは反対
側の面に、外側面からウェーハ嵌入孔まで通じる研磨剤
導入溝が設けてあることを特徴とするウェーハ保持用キ
ャリア。