JPH07161667A - 半導体ウェハの研磨方法及びそれに用いるウェハホルダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中央に孔が形成されたウェハを均一に研磨す
る研磨方法を提供する。 【構成】 ウェハホルダ１３の中央下面にストッパ１３
Ｃを突設し、半導体ウェハ１１を装着した際に孔１２内
にストッパ１３Ｃが嵌合される構成とする。これによ
り、研磨用パッド１４の中央部の弾性変形を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウェハの研磨
方法及びそれに用いるウェハホルダに関する。この発明
は、半導体ウェハの製造分野で利用することができる。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
半導体ウェハは、ＣＺあるいはＦＺ単結晶のインゴット
の両端を切断してから直径研磨で所定の直径にそろえ、
オリエンテーションフラット加工を施し、単結晶をダイ
ヤモンドカッターでスライスして形成されている。図６
は半導体ウェハ１の平面図であり、図中２はオリエンテ
ーションフラットを示している。このオリエンテーショ
ンフラットは、半導体ウェハ１の円周を一部切り取っ
て、結晶方位やウェハ内の位置等の基準に使用する部分
である。このような形状に切り出された半導体ウェハ１
には、次に研磨工程が施され、片面もしくは両面が鏡面
に加工される。このような従来の半導体ウェハ１では、
中央部に研磨液供給用の穴を有しておらず、ウェハ研磨
に際して研磨液の供給をウェハ外周部側のみからしか行
えない。図７は、ウェハ研磨方法を示す斜視図であり、
半導体ウェハ１を円形のホルダ３で支持し、例えばポリ
ウレタンでなる円板状の研磨用パッド４を回転駆動させ
てウェハ面を研磨して鏡面加工する。しかし、ホルダ３
と半導体ウェハ１のオリエンテーションフラット２との
間には空隙５ができるため、この部分では研磨用パッド
４が、図８に示すように、弾性変形を起こして空隙側へ
膨出し、またこの時点で半導体ウェハの周縁より内側で
はくぼんで変形する。このように、研磨用パッド４の空
隙５に面する部分付近では均一にウェハと当接せず変形
を起す。また、この場合も研磨液（図中矢印で示す）は
外周からしか供給されないため、ウェハ面を均一に研磨
することは困難であった。

【０００３】さらに、特開昭６０−１１９７０９号公報
記載に係る技術が知られている。この従来技術は、半導
体ウェハに位置決め用の貫通孔を形成したものであり、
その貫通孔の面積は、オリエンテーションフラットで切
り欠いた部分の面積より小さい。このため、このような
半導体ウェハを研磨する場合には、研磨用パッドにはウ
ェハ面が略均一に当接する。また、図９に示すように、
従来の半導体ウェハ１のオリエンテーションフラット２
の切欠き部分を小さくすれば、同様に研磨用パッド４に
ウェハ面が略均一に当接することとなる。しかし、これ
らの場合も研磨液は外周側からしか供給されないため、
ウェハ面内での研磨の均一性はとれない。

【０００４】近年では、ウェハ径が８インチ以上のもの
が登場しており、ウェハ平坦度（ＬＴＶ）は０．５μｍ
／２０×２０ｍｍ²以下であることが要求されている。
この要求精度を満足するためには、特に鏡面研磨工程で
の研磨装置のきめ細かい管理制御技術が必要となってい
る。

【０００５】また、他の従来技術としては、特開昭５７
−１６４５２３号公報記載に係る発明が知られている。
この内容は、半導体ウェハの中央部分に、ストレスによ
る歪吸収用穴を形成したものであり、この穴はウェハ直
径の略１０％以上の大きさの円形のものである。しか
し、図１０に示すように、このような半導体ウェハ１を
ホルダ３に支持させ、研磨用パッド４で研磨した場合、
半導体ウェハ１の中央に歪吸収用穴１Ａがあるため、研
磨用パッド４の中央で常に変形が生じる問題があった。
また、このように歪吸収用穴１Ａが大きいと、図１１に
示したように、半導体装置を作れるチップ領域１Ｂの数
が少なくなる問題もあった。さらに、このような半導体
ウェハを研磨する場合でも、研磨液はウェハ外周側から
しか供給できないために、ウェハ面内での研磨液供給の
均一性が悪くなり、研磨取代の面内均一性が悪くなって
半導体装置製造に悪影響を与えることになる。

【０００６】この発明が解決しようとする課題は、ウェ
ハ外周及び中心部からの研磨液供給が行え、研磨取代の
均一性が向上すると共に、研磨中の研磨用パッドの変形
を防止する半導体ウェハの研磨方法及びそれに用いるウ
ェハホルダを得るには、どのような手段を講じればよい
かという点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１記載
の発明は、中心部に孔を形成した半導体ウェハの研磨方
法において、前記半導体ウェハの厚さに略等しく且つ前
記孔の形状及び大きさに近似した形状のストッパを該半
導体ウェハの該孔に挿入して、研磨用パッドにより研磨
することを、その解決手段としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記孔及びストッパお形状を多角形とな
し、研磨中該ストッパを前記半導体ウェハの回転と同期
させることを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、前記ストッパの形
状を略円形となし、該ストッパは研磨中前記半導体ウェ
ハの回転に同期しないことを特徴としている。

【００１０】請求項４記載の発明は、前記ストッパを前
記孔に挿入した状態で、該ストッパと該孔内壁面と間隙
に研磨液供給路が形成されたことを特徴としている。

【００１１】請求項５記載の発明は、前記ストッパに研
磨液供給路が形成されたことを特徴としている。

【００１２】請求項６記載の発明は、中心部に孔が形成
された半導体ウェハの研磨時に該半導体ウェハを保持す
るウェハホルダであって、その中心部に、該半導体ウェ
ハの該孔に対してウェハの略厚さ寸法分挿入されるスト
ッパを設けたことを、その解決手段としている。

【００１３】

【作用】この出願の請求項１記載の発明においては、半
導体ウェハの中心に開設した孔にストッパを挿入して研
磨するため、研磨用パッドは、該孔に面する部分で変形
することなく、ウェハ面を均一に研磨することができ
る。特に、ストッパを孔に対してウェハ厚に略等しく挿
入しているため、孔付近での研磨用パッドの弾性変形を
防止する作用を奏し、研磨取代の均一性が向上する。ま
た、請求項２記載の発明は、研磨中に半導体ウェハとス
トッパとを同期させたことにより、半導体ウェハがホル
ダからずれて回転した場合でも、ストッパもその回転に
追従することが可能となる。この場合は、孔が例えば四
角形でストッパの断面形状が四角形であるようなときに
ストッパが半導体ウェハを破壊するのを防止できる。請
求項３記載の発明は、半導体ウェハがストッパに対して
回転しても、ストッパが略円形であるため半導体ウェハ
の損傷を防止する作用がある。

【００１４】請求項４記載の発明は、ウェハの孔内壁と
ストッパ外周面との間に研磨液供給路が確保されている
ため、ウェハ中央からの研磨液供給が可能となり、ウェ
ハ面に均一に研磨液を供給することが可能になる。この
ため、ウェハ面内での研磨均一性が向上する。

【００１５】請求項５記載の発明は、ストッパ自体に研
磨液供給路が確保できるため、ウェハ中央の孔にストッ
パを緊密に挿入することが可能となり、研磨用パッドの
変形を防止できる。

【００１６】請求項６記載の発明は、研磨時に半導体ウ
ェハ中心の孔にストッパが挿入されるため、研磨用パッ
ドの中央部での変形を防止する作用を奏する。

【００１７】

【実施例】以下、この発明に係る半導体ウェハの研磨方
法及びそれに用いるウェハホルダの詳細を図面に示す実
施例に基づいて説明する。

【００１８】（実施例１）図１（Ａ）及び（Ｂ）は、こ
の発明の実施例を示している。先ず、図示するように、
本実施例で用いる半導体ウェハ１１は、中心部に円形の
孔１２が貫通して形成されている。この孔１２の大きさ
は、半導体ウェハ１１の有効チップ領域を大きく削減し
ないように極力小さい方がよい。次に、このような半導
体ウェハ１１を研磨時に支持するウェハホルダ１３は、
半導体ウェハ１１のウェハ面を当接させる円板部１３Ａ
と、この円板部１３Ａの周縁より下方に突出するように
周回形成したフランジ部１３Ｂと、円板部１３Ａの上面
の中心に固設した支持柱１３Ｆと、円板部１３Ａの下面
中心部に下方に突設したストッパ１３Ｃとから大略構成
されている。

【００１９】ウェハホルダ１３の円板部１３Ａには、ス
トッパ１３Ｃの周面付近に、研磨液を供給可能とする研
磨液流通路１３Ｄがストッパ１３Ｃの円周に沿って等間
隔に複数開設されている。また、フランジ部１３Ｂは、
図１（Ａ）に示すように、下方への突出寸法は半導体ウ
ェハ１１の厚さより短い寸法に設定されている。そし
て、半導体ウェハ１１の孔１２内に挿入されるストッパ
１３Ｃの厚さは、半導体ウェハ１１のそれよりも稍々小
さく設定している。

【００２０】次に、このようなウェハホルダ１３に装着
した半導体ウェハ１１を研磨するには、ウェハホルダ１
３より大径の研磨用パッド１４を従来と同様に回転駆動
して支持された半導体ウェハ１１に当接させればよい。
この際、研磨用パッド１４は、半導体ウェハ１１のウェ
ハ面とストッパ１３Ｃと当接することにより、研磨用パ
ッド１４の中心部の弾性変形は防止され、研磨用パッド
１４の面内均一性は保たれる。

【００２１】なお、本実施例では、研磨液流通路１３Ｄ
からとフランジ部１３Ｂの外側とから研磨液Ａを供給す
る。このため、図１（Ａ）に示したように点描した研磨
液Ａはウェハ面全体に亘って供給できるため、研磨の面
内均一性を確保することができる。また、研磨中にウェ
ハホルダ１３に対して半導体ウェハ１１が回転してずれ
た場合でも、孔１２とストッパ１３Ｃとが同心円状であ
るため、ストッパ１３Ｃが半導体ウェハ１１の回転に同
期しなくてもストッパ１３Ｃが半導体ウェハ１１を破損
することはない。なお、ウェハホルダ１３における半導
体ウェハ１１の支持機構を別途設けてもよい。

【００２２】（実施例２）本実施例は、図２に示すよう
に、ストッパ１３Ｃの中心部に研磨液流通路１３Ｅを貫
通させ、これに応じて円板部１３Ａの中心部に研磨液流
通路１３Ｅに連通する研磨流通路１３Ｄを一つ設けた構
成であり、その他の構成は実施例１と同様である。本実
施例では、ストッパ１３Ｃと半導体ウェハ１１の孔１２
を緊密に嵌合できるため、半導体ウェハ１１をより有効
に支持することが可能となる。

【００２３】なお、本実施例及び上記実施例１における
孔１２とストッパ１３Ｃとは共に断面が円形状であるた
め、孔１２を極力小さく設定することにより、図３に示
したように、チップ領域ｔの数を減ずることなく研磨す
ることができる。また、変形例として、図４に示すよう
に、孔１３とストッパ１３Ｃを四角形としてもよく、両
者の間に研磨流を流通させる間隙が形成できる範囲で極
力小さくすることができる。なお、図４に示すように、
孔１２及びストッパ１３Ｃが四角形である場合は、スト
ッパ１３Ｃがウェハホルダ１３の円板部１３Ａに対して
中心で回動自在となし、半導体ウェハ１１がウェハホル
ダ１３に対して回転ズレを起した場合にストッパ１３Ｃ
が半導体ウェハ１１の回転に同期して追従し半導体ウェ
ハ１１を破壊しないようにしてもよい。

【００２４】（実施例３）図５（Ａ）及び（Ｂ）は、こ
の発明の実施例３を示している。本実施例は、半導体ウ
ェハ１１の中央の孔１２の形を、３本の直線部１２Ａと
半円状の曲線部１２Ｂとで囲まれた形状としている。そ
して、ストッパ１３は、この孔１２に収納される円形の
ものとした。なお、円板部１３Ａに開設した研磨液流通
路１３Ｄは一つにし、これに研磨液供給管１５を接続し
た。また、ウェハホルダ１３の外周側にも研磨液供給管
１５を配置した。本実施例においても、研磨液Ａは、半
導体ウェハの全面に亘って供給することが可能となる。

【００２５】以上、この発明の各実施例について説明し
たが、この発明はこれらに限定されるものではなく、構
成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。

【００２６】例えば、上記各実施例においては、ストッ
パ１３Ｃをウェハホルダ１３に設けたが、ウェハホルダ
１３と別体としてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、研磨パッドの変形を防ぎ、研磨液の供給が
ウェハ全面に行えるため、研磨取代の均一性が向上す
る。また、ウェハ外周を円形としても孔の形状により結
晶方位置等の基準とすることも可能となる。さらに、ウ
ェハ面に形成できるチップ領域の数を減少することなく
研磨工程を行うことができる。また、現状の研磨装置に
コストをかけずに適用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本は発明の実施例１を示す断面図、
（Ｂ）は下面図。

【図２】本発明の実施例２を示す断面図。

【図３】実施例１及び２のウェハにおけるチップ領域を
示す説明図。

【図４】変形例におけるチップ領域を示す説明図。

【図５】（Ａ）は実施例３の下面図、（Ｂ）は断面図。

【図６】従来のウェハの平面図。

【図７】従来の研磨工程を示す斜視図。

【図８】従来例を示す断面図。

【図９】従来例を示す断面図。

【図１０】従来例を示す断面図。

【図１１】従来のウェハにおけるチップ領域を示す説明
図。

【符号の説明】

Ａ…研磨液 １１…半導体ウェハ １２…孔 １３…ウェハホルダ １３Ａ…円板部 １３Ｂ…フランジ部 １３Ｃ…ストッパ １３Ｄ，１３Ｅ…研磨液流通路 １４…研磨用パッド

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心部に孔を形成した半導体ウェハの研
   磨方法において、 前記半導体ウェハの厚さに略等しく且つ前記孔の形状及
   び大きさに近似したストッパを該半導体ウェハの該孔に
   挿入して、研磨用パッドにより研磨することを特徴とす
   る半導体ウェハの研磨方法。
2. 【請求項２】 前記孔及びストッパの形状を多角形とな
   し、研磨中該ストッパ前記半導体ウェハの回転と同期さ
   せる請求項１記載の半導体ウェハの研磨方法。
3. 【請求項３】 前記ストッパの形状を略円形となし、研
   磨中該ストッパが前記半導体ウェハの回転に同期しない
   請求項１記載の半導体ウェハの研磨方法。
4. 【請求項４】 前記ストッパを前記孔に挿入した状態
   で、該ストッパと該孔内壁面と間隙に研磨液供給路が形
   成された請求項１記載の半導体ウェハの研磨方法。
5. 【請求項５】 前記ストッパに研磨液供給路が形成され
   た請求項１記載の半導体ウェハの研磨方法。
6. 【請求項６】 中心部に孔が形成された半導体ウェハの
   研磨時に該半導体ウェハを保持するウェハホルダであっ
   て、その中心部に、該半導体ウェハの該孔に対してウェ
   ハの略厚さ寸法分挿入されるストッパを設けたことを特
   徴とするウェハホルダ。