JPH09272054A - 研磨装置のウエハ保持構造と半導体装置 - Google Patents
研磨装置のウエハ保持構造と半導体装置Info
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- JPH09272054A JPH09272054A JP8234596A JP8234596A JPH09272054A JP H09272054 A JPH09272054 A JP H09272054A JP 8234596 A JP8234596 A JP 8234596A JP 8234596 A JP8234596 A JP 8234596A JP H09272054 A JPH09272054 A JP H09272054A
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- polishing
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体ウエハの全面を均一に研磨することがで
きる半導体ウエハの保持構造。 【解決手段】半導体ウエハ３と保持プレート５との間に
挾む薄い弾性シートのバッキングパッド６の弾性強度を
半導体ウエハ３の周辺部で小さくなるように、孔１２ま
たはスリット１３またはくぼみ１４を設ける。
きる半導体ウエハの保持構造。 【解決手段】半導体ウエハ３と保持プレート５との間に
挾む薄い弾性シートのバッキングパッド６の弾性強度を
半導体ウエハ３の周辺部で小さくなるように、孔１２ま
たはスリット１３またはくぼみ１４を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ保持構
造及びそれを用いて製造した半導体装置に関する。
造及びそれを用いて製造した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の研磨装置における半導体ウエハ保
持方法として、例えば特公平6−91058号公報に記載のよ
うに、負圧力を用いて保持プレートに半導体ウエハを吸
着させる方法、あるいは水やワックスを用いて保持プレ
ートに接着させる方法があった。また、保持プレートと
半導体ウエハ間に均一材料の薄い弾性シートを挾む方法
があった。
持方法として、例えば特公平6−91058号公報に記載のよ
うに、負圧力を用いて保持プレートに半導体ウエハを吸
着させる方法、あるいは水やワックスを用いて保持プレ
ートに接着させる方法があった。また、保持プレートと
半導体ウエハ間に均一材料の薄い弾性シートを挾む方法
があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、保
持プレートの表面を高精度の平坦面に形成すれば、それ
に吸着あるいは接着させた半導体ウエハを平坦研磨する
ことができると考えたものである。ところが、大きな荷
重を加えた条件下での研磨パッドと半導体ウエハとの摺
動研磨では、ウエハの端部が圧縮変形していない研磨パ
ッド面にぶつかりながら移動するため、ウエハの周辺部
が中央部より多く研磨されてしまう（いわゆる周辺だれ
を生じてしまう）という問題があった。
持プレートの表面を高精度の平坦面に形成すれば、それ
に吸着あるいは接着させた半導体ウエハを平坦研磨する
ことができると考えたものである。ところが、大きな荷
重を加えた条件下での研磨パッドと半導体ウエハとの摺
動研磨では、ウエハの端部が圧縮変形していない研磨パ
ッド面にぶつかりながら移動するため、ウエハの周辺部
が中央部より多く研磨されてしまう（いわゆる周辺だれ
を生じてしまう）という問題があった。
【０００４】本発明の目的は、半導体ウエハの全面を均
一に研磨するに適した半導体ウエハ保持構造を提供し、
信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
一に研磨するに適した半導体ウエハ保持構造を提供し、
信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、保持プレートと半導体ウエハとの間に挾む薄い弾
性シートの弾性強度に分布を持たせ、半導体ウエハ周辺
部が接触する部分の弾性シートの弾性強度を比較的小さ
くする。弾性強度を変化させる方法として、材料の物性
を変化させたり、弾性シートに孔やスリットやくぼみを
あける面積比率を変化させたり、あるいは、弾性シート
の厚さを変化させることがある。
めに、保持プレートと半導体ウエハとの間に挾む薄い弾
性シートの弾性強度に分布を持たせ、半導体ウエハ周辺
部が接触する部分の弾性シートの弾性強度を比較的小さ
くする。弾性強度を変化させる方法として、材料の物性
を変化させたり、弾性シートに孔やスリットやくぼみを
あける面積比率を変化させたり、あるいは、弾性シート
の厚さを変化させることがある。
【０００６】半導体ウエハ周辺部が接触する部分の弾性
シートの弾性強度を小さくすることにより、研磨パッド
と半導体ウエハとの接触圧力がウエハ全面にて均一にな
るため、ウエハ周辺部の研磨速度とウエハ中心部の研磨
速度を同一にすることができる。
シートの弾性強度を小さくすることにより、研磨パッド
と半導体ウエハとの接触圧力がウエハ全面にて均一にな
るため、ウエハ周辺部の研磨速度とウエハ中心部の研磨
速度を同一にすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１か
ら図３により説明する。図１は研磨装置の原理図を示
す。円板状の平坦な定盤１の上に研磨パッド２を貼り付
ける。研磨パッド２の上には研磨液を流す。半導体ウエ
ハ３は研磨される面４が研磨パッド２に接触するように
してバッキングパッド６を挾んで保持プレート５に取り
付けられている。バッキングパッド６は薄い弾性材料で
形成されており、保持プレート５に接着剤で貼り付いて
いる。半導体ウエハ３はバッキングパッド６に水の表面
張力で貼り付いており、半導体ウエハ３，バッキングパ
ッド６，保持プレート５は一体となって移動する。ま
た、保持プレート５で半導体ウエハ３の外側に研磨時の
ウエハ飛び出し防止用のリング７が設けられている。保
持プレート５は荷重８がかけられ、半導体ウエハ３を研
磨パッド２に押し付ける。保持プレート５及び半導体ウ
エハ３は、定盤１の上を揺動９しながら回転１０してお
り、定盤も回転１１している。その結果、ウエハ３の研
磨面４が研磨パッド２の表面にこすられながら移動し、
研磨される。
ら図３により説明する。図１は研磨装置の原理図を示
す。円板状の平坦な定盤１の上に研磨パッド２を貼り付
ける。研磨パッド２の上には研磨液を流す。半導体ウエ
ハ３は研磨される面４が研磨パッド２に接触するように
してバッキングパッド６を挾んで保持プレート５に取り
付けられている。バッキングパッド６は薄い弾性材料で
形成されており、保持プレート５に接着剤で貼り付いて
いる。半導体ウエハ３はバッキングパッド６に水の表面
張力で貼り付いており、半導体ウエハ３，バッキングパ
ッド６，保持プレート５は一体となって移動する。ま
た、保持プレート５で半導体ウエハ３の外側に研磨時の
ウエハ飛び出し防止用のリング７が設けられている。保
持プレート５は荷重８がかけられ、半導体ウエハ３を研
磨パッド２に押し付ける。保持プレート５及び半導体ウ
エハ３は、定盤１の上を揺動９しながら回転１０してお
り、定盤も回転１１している。その結果、ウエハ３の研
磨面４が研磨パッド２の表面にこすられながら移動し、
研磨される。
【０００８】図２は保持プレート５，バッキングパッド
６，半導体ウエハ３，研磨パッド２，定盤１を厚さ方向
を誇張して拡大した垂直断面図を示す。図３はバッキン
グパッド６を取り出した平面図を示す。バッキングパッ
ド６の周辺部には小さな孔１２が多数あけられており、
孔の面積割合は周辺部が特に大きくなっている。
６，半導体ウエハ３，研磨パッド２，定盤１を厚さ方向
を誇張して拡大した垂直断面図を示す。図３はバッキン
グパッド６を取り出した平面図を示す。バッキングパッ
ド６の周辺部には小さな孔１２が多数あけられており、
孔の面積割合は周辺部が特に大きくなっている。
【０００９】研磨パッド２及びバッキングパッド６の材
質は例えばポリウレタン，ナイロンであり、厚さが０.
３ 〜２mmである。バッキングパッドは、その弾性強度
が研磨パッドの材料の弾性強度より半分以下の材料を用
いる。保持プレート５は金属製の剛体であり、バッキン
グパッド６が接着する面１３は高精度な平坦面になって
いる。図２に示すように、研磨時の研磨パッド２は、荷
重によって圧縮変形している。バッキングパッド６の周
辺部の弾性強度が中心部より小さくなっているため、半
導体ウエハ３は周辺部がバッキングパッド６にわずかに
食い込むように変形し、半導体ウエハ３と研磨パッド２
との接触圧力は周辺部が小さくなる作用がある。一方、
半導体ウエハ３の研磨面４と研磨パッド２の表面とはこ
すられながら移動して半導体ウエハ３が研磨されるが、
ウエハ３の周辺部が圧縮変形していない研磨パッド面に
ぶつかりながら移動するため、研磨パッドの動的粘性作
用によって、ウエハ周辺部に接する研磨パッドの動的な
弾性強度が見かけ上大きくなり、接触圧力が大きくなる
作用がある。両者の作用が相殺し、ウエハ全面で、ウエ
ハと研磨パッドとの接触圧力が一様となり、研磨速度が
均一になる。バッキングパッドの材料の弾性強度を研磨
パッドの強度より半分以下に小さくする理由は、ウエハ
とバッキングパッド間の異物の影響や半導体ウエハの厚
さのばらつきの影響をバッキングパッドの変形で吸収し
均一研磨させるためである。また、半導体ウエハを負圧
力を用いて保持する場合にはバッキングパッドの全面に
小さな孔を設けるが、その場合でも、ウエハ周辺部の孔
の面積割合を大きくすれば良い。孔の面積割合を変化さ
せる方法として孔数の変化と孔径の変化があるがどちら
でも良い。また、図３ではウエハが接触するより外周部
のバッキングパッドに孔がないが、ウエハの取り付け位
置がずれることがある場合には、ウエハより外側の部分
にも孔をあけておくことが良い。
質は例えばポリウレタン，ナイロンであり、厚さが０.
３ 〜２mmである。バッキングパッドは、その弾性強度
が研磨パッドの材料の弾性強度より半分以下の材料を用
いる。保持プレート５は金属製の剛体であり、バッキン
グパッド６が接着する面１３は高精度な平坦面になって
いる。図２に示すように、研磨時の研磨パッド２は、荷
重によって圧縮変形している。バッキングパッド６の周
辺部の弾性強度が中心部より小さくなっているため、半
導体ウエハ３は周辺部がバッキングパッド６にわずかに
食い込むように変形し、半導体ウエハ３と研磨パッド２
との接触圧力は周辺部が小さくなる作用がある。一方、
半導体ウエハ３の研磨面４と研磨パッド２の表面とはこ
すられながら移動して半導体ウエハ３が研磨されるが、
ウエハ３の周辺部が圧縮変形していない研磨パッド面に
ぶつかりながら移動するため、研磨パッドの動的粘性作
用によって、ウエハ周辺部に接する研磨パッドの動的な
弾性強度が見かけ上大きくなり、接触圧力が大きくなる
作用がある。両者の作用が相殺し、ウエハ全面で、ウエ
ハと研磨パッドとの接触圧力が一様となり、研磨速度が
均一になる。バッキングパッドの材料の弾性強度を研磨
パッドの強度より半分以下に小さくする理由は、ウエハ
とバッキングパッド間の異物の影響や半導体ウエハの厚
さのばらつきの影響をバッキングパッドの変形で吸収し
均一研磨させるためである。また、半導体ウエハを負圧
力を用いて保持する場合にはバッキングパッドの全面に
小さな孔を設けるが、その場合でも、ウエハ周辺部の孔
の面積割合を大きくすれば良い。孔の面積割合を変化さ
せる方法として孔数の変化と孔径の変化があるがどちら
でも良い。また、図３ではウエハが接触するより外周部
のバッキングパッドに孔がないが、ウエハの取り付け位
置がずれることがある場合には、ウエハより外側の部分
にも孔をあけておくことが良い。
【００１０】次に、本発明の効果を示す。半導体ウエハ
と研磨パッドの接触圧力分布をコンピュータにより数値
計算した。図４に計算モデルを示すように、研磨パッド
２，半導体ウエハ３，バッキングパッド６の弾性変形計
算を行った。保持プレート５は剛体とし、完全な平坦面
で定盤１の表面に平行移動すると仮定した。研磨荷重８
を０.００４kg／mm2とする。半導体ウエハ，研磨パッ
ド，バッキングパッドの各々の厚さを０.６mm，１.２m
m，０.５mmとし、各々の静的な弾性係数を１.３×１０4
kg／mm2，１０kg／mm2，２kg／mm2とする。研磨パッド
の動的粘性作用によってウエハ端から４mm内側の部分の
弾性係数が見かけ上２.５ 倍，４mm内側から１０mm内側
まで１.２ 倍になると仮定して静的な弾性変形計算を行
うことにより動的な接触圧力を求めた。計算条件とし
て、バッキングパッドに孔がない場合と、バッキングパ
ッドの周辺部には小さな孔をあけることにより、弾性強
度を小さくした場合の２ケースを行った。バッキングパ
ッドの孔の面積比率として、ウエハ端から４mm内側まで
を３５％，４mm内側から１０mm内側までを２０％とし
た。孔の面積比率が３５％とは、円形孔を直径の１.５
倍のピッチで碁盤目状に設ける場合を意味する。
と研磨パッドの接触圧力分布をコンピュータにより数値
計算した。図４に計算モデルを示すように、研磨パッド
２，半導体ウエハ３，バッキングパッド６の弾性変形計
算を行った。保持プレート５は剛体とし、完全な平坦面
で定盤１の表面に平行移動すると仮定した。研磨荷重８
を０.００４kg／mm2とする。半導体ウエハ，研磨パッ
ド，バッキングパッドの各々の厚さを０.６mm，１.２m
m，０.５mmとし、各々の静的な弾性係数を１.３×１０4
kg／mm2，１０kg／mm2，２kg／mm2とする。研磨パッド
の動的粘性作用によってウエハ端から４mm内側の部分の
弾性係数が見かけ上２.５ 倍，４mm内側から１０mm内側
まで１.２ 倍になると仮定して静的な弾性変形計算を行
うことにより動的な接触圧力を求めた。計算条件とし
て、バッキングパッドに孔がない場合と、バッキングパ
ッドの周辺部には小さな孔をあけることにより、弾性強
度を小さくした場合の２ケースを行った。バッキングパ
ッドの孔の面積比率として、ウエハ端から４mm内側まで
を３５％，４mm内側から１０mm内側までを２０％とし
た。孔の面積比率が３５％とは、円形孔を直径の１.５
倍のピッチで碁盤目状に設ける場合を意味する。
【００１１】図５にウエハ端からの距離に対する研磨パ
ッドとウエハとの接触圧力の分布の計算結果を示す。バ
ッキングパッドに孔がなく均一な弾性強度の場合（２
１）はウエハ端から２０mm程度まで接触圧力が大きくな
る。バッキングパッドの周辺部に孔をあけた場合（２
２）は接触圧力が一様になることがわかる。なお、研磨
パッドの動的粘性作用の影響はウエハの移動速度によっ
て異なるため研磨条件に応じて適正な弾性強度分布のあ
るバッキングパッドを用いることが望ましい。
ッドとウエハとの接触圧力の分布の計算結果を示す。バ
ッキングパッドに孔がなく均一な弾性強度の場合（２
１）はウエハ端から２０mm程度まで接触圧力が大きくな
る。バッキングパッドの周辺部に孔をあけた場合（２
２）は接触圧力が一様になることがわかる。なお、研磨
パッドの動的粘性作用の影響はウエハの移動速度によっ
て異なるため研磨条件に応じて適正な弾性強度分布のあ
るバッキングパッドを用いることが望ましい。
【００１２】本発明の他の実施例のバッキングパッドの
平面図を図６に示す。バッキングパッド６の周辺部には
多数の小さなスリット１３が設けられている。なお、研
磨時にいろんな方向のせん断力が生じるため、スリット
の方向をいろんな方向にする、あるいは曲線状のスリッ
トにすることが必要である。本実施例はバッキングパッ
ドに孔をあけた場合に比較して加工数量が小さくなり、
安価にできる効果がある。
平面図を図６に示す。バッキングパッド６の周辺部には
多数の小さなスリット１３が設けられている。なお、研
磨時にいろんな方向のせん断力が生じるため、スリット
の方向をいろんな方向にする、あるいは曲線状のスリッ
トにすることが必要である。本実施例はバッキングパッ
ドに孔をあけた場合に比較して加工数量が小さくなり、
安価にできる効果がある。
【００１３】本発明の他の実施例のバッキングパッドの
垂直断面図を図７に示す。バッキングパッドの周辺部に
多数の小さなくぼみ１４を形成したものである。くぼみ
はバッキングパッドで、ウエハと接する側の面でも、保
持プレートと接する側の面でもどちらでも良い。
垂直断面図を図７に示す。バッキングパッドの周辺部に
多数の小さなくぼみ１４を形成したものである。くぼみ
はバッキングパッドで、ウエハと接する側の面でも、保
持プレートと接する側の面でもどちらでも良い。
【００１４】本発明の他の実施例のバッキングパッドの
垂直断面図を図８に示す。バッキングパッド内部の周辺
部に多数の小さな気泡１５を形成したものである。
垂直断面図を図８に示す。バッキングパッド内部の周辺
部に多数の小さな気泡１５を形成したものである。
【００１５】本発明の他の実施例のバッキングパッドの
垂直断面図を図９に示す。バッキングパッドの周辺部１
６の厚さが薄くなっている。上記の計算条件の場合に
は、周辺部の厚さを０.３μｍ薄くすると効果がある。
垂直断面図を図９に示す。バッキングパッドの周辺部１
６の厚さが薄くなっている。上記の計算条件の場合に
は、周辺部の厚さを０.３μｍ薄くすると効果がある。
【００１６】また、バッキングパッドの材料の材質を変
化させ、周辺部のみの弾性強度を小さくすることでも良
い。
化させ、周辺部のみの弾性強度を小さくすることでも良
い。
【００１７】また、保持プレートの周辺部に多数の小さ
な孔またはくぼみを形成しても良い。この場合、研磨条
件に応じて保持プレートを変えることが難しいので、研
磨条件を一定としておく必要がある。
な孔またはくぼみを形成しても良い。この場合、研磨条
件に応じて保持プレートを変えることが難しいので、研
磨条件を一定としておく必要がある。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、研磨パッドの動的粘性
作用をバッキングパッドの弾性強度分布によって緩和
し、研磨パッドと半導体ウエハとの接触圧力をウエハ全
面で一様にし、研磨速度を均一にすることが可能となっ
た。そのため、半導体製造時の不良率が低下し、信頼性
の高い半導体装置を安価で製造できる。
作用をバッキングパッドの弾性強度分布によって緩和
し、研磨パッドと半導体ウエハとの接触圧力をウエハ全
面で一様にし、研磨速度を均一にすることが可能となっ
た。そのため、半導体製造時の不良率が低下し、信頼性
の高い半導体装置を安価で製造できる。
【図１】本発明の一実施例の研磨装置の原理の説明図。
【図２】本発明の一実施例のバッキングパッド，半導体
ウエハ，研磨パッドなどを拡大した断面図。
ウエハ，研磨パッドなどを拡大した断面図。
【図３】本発明の一実施例のバッキングパッドの平面
図。
図。
【図４】本発明の効果を説明する計算モデルの説明図。
【図５】本発明の効果を示す接触圧力分布の計算結果の
説明図。
説明図。
【図６】本発明の第二の実施例のバッキングパッドの平
面図。
面図。
【図７】本発明の第二の実施例のバッキングパッドの断
面図。
面図。
【図８】本発明の第三の実施例のバッキングパッドの断
面図。
面図。
【図９】本発明の第四の実施例のバッキングパッドの断
面図。
面図。
６…バッキングパッド、７…リング、８…荷重、９…揺
動、１０…保持プレートの回転、１１…定盤の回転、１
２…孔。
動、１０…保持プレートの回転、１１…定盤の回転、１
２…孔。
Claims (3)
- 【請求項１】薄い弾性シートを挾んで半導体ウエハを保
持プレートに取り付け、前記半導体ウエハを定盤に接着
したシート状の研磨パッドの表面に押し付けながら移動
することにより、前記半導体ウエハの表面を研磨する研
磨装置において、前記半導体ウエハの周辺部に接する部
分の前記弾性シートの弾性強度を他の部分より小さくす
ることを特徴とする研磨装置のウエハ保持構造。 - 【請求項２】請求項１において、前記半導体ウエハの周
辺部に接する部分に、多数の小さな孔あるいはスリット
あるいはくぼみを設ける研磨装置のウエハ保持構造に用
いる弾性シート。 - 【請求項３】請求項１あるいは請求項２に記載した前記
研磨装置のウエハ保持構造を用い、前記半導体ウエハの
表面を研磨する工程を経て製造した半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234596A JPH09272054A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 研磨装置のウエハ保持構造と半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8234596A JPH09272054A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 研磨装置のウエハ保持構造と半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09272054A true JPH09272054A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13771988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8234596A Pending JPH09272054A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | 研磨装置のウエハ保持構造と半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09272054A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000296458A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-10-24 | Obsidian Inc | 研磨媒体安定化装置 |
| WO2001096065A1 (fr) * | 2000-06-13 | 2001-12-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de polissage de pieces |
| JP2006167835A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Fujibo Holdings Inc | 軟質プラスチックシート及び軟質プラスチックシートの装着方法 |
| JP2009010227A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | ウェーハ変形抑制装置及びウェーハ変形抑制方法 |
| CN108098567A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-01 | 苏州新美光纳米科技有限公司 | 抛光用压力缓冲垫、抛光装置及抛光工艺 |
-
1996
- 1996-04-04 JP JP8234596A patent/JPH09272054A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000296458A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-10-24 | Obsidian Inc | 研磨媒体安定化装置 |
| WO2001096065A1 (fr) * | 2000-06-13 | 2001-12-20 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Procede de polissage de pieces |
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| JP4611730B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2011-01-12 | 富士紡ホールディングス株式会社 | 軟質プラスチックシート及び軟質プラスチックシートの装着方法 |
| JP2009010227A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | ウェーハ変形抑制装置及びウェーハ変形抑制方法 |
| CN108098567A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-01 | 苏州新美光纳米科技有限公司 | 抛光用压力缓冲垫、抛光装置及抛光工艺 |
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