JPH11170164A - ウェーハ研磨用キャリアプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ラッピングや鏡面研磨等の半導体ウェーハの加
工に使用されても変形がしにくく、耐久性に優れたウェ
ーハ研磨用キャリアプレートを提供する。 【解決手段】キャリアプレート２３に半導体ウェーハの
収納孔２４以外の開口部２７を設け、一定の範囲で開口
率を大きくすることにより、キャリアプレート２３にか
かる応力をキャリアプレート２３全体にほぼ均等に分散
してかかるようにし、狭小部２６に応力が集中し、狭小
部２６が変形するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハの加
工用に用いられるキャリアプレートに係わり、特に耐久
性を向上させたウェーハ研磨用キャリアプレートに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハを製造するには、多結晶
シリコンから例えばチョクラルスキー法により単結晶の
半導体インゴットを作り、このインゴットをマルチワイ
ヤソーなどにより所定の厚さにスライシングし、半導体
ウェーハを製造する。

【０００３】この半導体ウェーハの表面に存在する凹凸
のソーマークを除去して平滑にし、加工歪みの深さの均
一化、ウェーハ内およびウェーハ間の厚さの均一化のた
めにアルミナ砥粒等を用いてラッピングを行う。

【０００４】このラッピングあるいは上述マルチワイヤ
ソーなどでのスライシングにより半導体ウェーハには表
面に加工歪層が生じる。

【０００５】この加工歪層を除去するために、化学的腐
食法によってエッチングを行う。さらに加工歪層が無く
汚れも無い半導体ウェーハの表面は鏡のように鏡面研磨
される。

【０００６】上記ラッピング（Lapping ）は主としてス
ライシングによって生じた半導体ウェーハ表面の凹凸層
を削り表面の平坦度と半導体ウェーハの平行度を高める
ためのプロセスである。

【０００７】マルチワイヤソーなどでスライシングされ
た半導体ウェーハは、図６に示すように薄いＳＵＳもし
くはＨＫ鋼製のキャリアプレート１の収納孔２に装填さ
れ、この半導体ウェーハＷａを装填したキャリアプレー
ト１は互いに平行に保たれた図３に示すようなラップピ
ング装置２０の上ラップ定盤２１、下ラップ定盤２２の
間に置かれる。通常、アルミナあるいはシリコンカーバ
イド砥粒を主体とするラップ液を上ラップ定盤２１、下
ラップ定盤２２と半導体ウェーハＷａの間に流し込み加
圧下で回転、摺り合わせにより半導体ウェーハＷａ両面
を機械的に除去加工する。

【０００８】このときキャリアプレート１は遊星運動
し、収納孔２に装填された半導体ウェーハＷａは公転し
つつ自転しながら上下面同時に加工され、精度よい平行
平面が得られる。

【０００９】また、前記鏡面研磨（Mirror Polishing）
は半導体ウェーハの表面を鏡のように磨く工程である
が、この鏡面研磨はラッピングに用いたと同様に半導体
ウェーハが収納孔に充填された薄いキャリアプレートを
平行に保って研磨クロスが取り付けられた上ラップ定
盤、下ラップ定盤の間に置き、通常、酸化珪素の研磨材
にＮａＯＨ系等のアルカリ液とを調合した砥粒液を研磨
クロスと半導体ウェーハに流し込み加圧下で回転、摺り
合わせによりウェーハ両面を化学的、機械的に研磨す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すように、上
述ラッピングあるいは鏡面研磨に用いられている従来の
キャリアプレートは、金属製で厚さが０．５〜１．０ｍ
ｍであり、半導体ウェーハが装填される収納孔はキャリ
アプレートの外周部付近に偏倚して設けられており、ま
た開口は収納孔のみで、その開口率は３５％〜５８％で
あった。

【００１１】そのため、ラッピングあるいは鏡面研磨に
おいては、図６に示すように外周全面に亘り歯３を有す
るキャリアプレート１の幅広部３と狭小部４とではその
断面積が異なるため、加工中に狭小部４に応力が集中
し、キャリアプレート１が極めて変形し易くなり、耐久
性が劣る。そこでラッピングや鏡面研磨等の半導体ウェ
ーハの加工に使用されても変形がしにくく、耐久性の優
れたキャリアプレートが要望されていた。

【００１２】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、変形がしにくく、耐用に優れたウェーハ研磨用
キャリアプレートを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、円盤状の板体と、こ
の板体に偏倚して設けられ半導体ウェーハが装填される
円形の収納孔と、前記板体に設けられた開口部とを有す
ることを特徴とするウェーハ研磨用キャリアプレートで
あることを要旨としている。

【００１４】本願請求項２の発明は、開口部が複数個形
成されたことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研
磨用キャリアプレートであることを要旨としている。

【００１５】本願請求項３の発明は、収納孔を板体に偏
倚して設けることにより板体に幅広部と狭小部を形成
し、複数個の開口部の面積を幅広部から狭小部に向かっ
て徐々に小さくなるようにしたことを特徴とする請求項
１に記載のウェーハ研磨用キャリアプレートであること
を要旨としている。

【００１６】本願請求項４の発明は、開口部が円形孔で
あることを特徴とする請求項３に記載のウェーハ研磨用
キャリアプレートであることを要旨としている。

【００１７】本願請求項５の発明は、円形孔が収納孔よ
り小さいことを特徴とする請求項４に記載のウェーハ研
磨用キャリアプレートであることを要旨としている。

【００１８】本願請求項６の発明は、収納孔の直径が３
００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の
ウェーハ研磨用キャリアプレートであることを要旨とし
ている。

【００１９】本願請求項７の発明は、収納孔と開口部の
面積の和がキャリアプレートの面積の６０％〜９０％で
あることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨用
キャリアプレートであることを要旨としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるウェーハ研
磨用キャリアプレートの実施の形態について添付図面に
基づき説明する。

【００２１】図１は本発明に係わるウェーハ研磨用キャ
リアプレートの一実施の形態を示す平面図である。

【００２２】このキャリアプレート２３は、半導体ウェ
ーハの加工に用いられ、円盤状（ディスク状）の板体２
３ａ、例えば直径が５００ｍｍで、厚さが５００μｍ〜
１０００μｍ、例えば７００μｍの薄い金属製よりな
り、例えば３０２ｍｍの直径を有する収納孔２４が、１
個以上例えば１個、キャリアプレート２３の外周部付近
に偏倚して設けられている。半導体ウェーハＷの加工
時、キャリアプレート２３の収納孔２４に半導体ウェー
ハＷが装填される、収納孔２４はキャリアプレート２３
の外周部付近に偏倚して設けられているので、キャリア
プレート２３にはキャリアプレート２３の幅広部２５と
狭小部２６が形成される。

【００２３】また、キャリアプレート２３の幅広部２５
にはこの幅広部２５から狭小部２６に向かって徐々に開
口面積が小さくなる開口部、例えば円形で収納孔２４よ
りも小さい円形孔２７が周方向に沿って複数個設けられ
ている。

【００２４】ここで、キャリアプレート２３の開口率、
すなわちキャリアプレート２３の総面積に対する収納孔
２４と円形孔２７の面積の総和の比率は６３〜９０％、
例えば８０％になるよう収納孔２４と各円形孔２７のそ
れぞれの面積が決定される。

【００２５】上述開口率が６３％以下では依然として狭
小部２６に応力が集中し、キャリアプレート２３の耐久
性の向上はみられず、開口率が８０％を超えるとキャリ
アプレート２３自体の強度が低下し耐久性が落ちる。

【００２６】なお、キャリアプレート２３の外周には全
周に亘り歯２８が設けられている。

【００２７】本発明に係るウェーハ研磨用キャリアプレ
ートは以上のような構造になっているから、半導体ウェ
ーハの加工、例えばラッピングを行う場合には、最初に
図４に示すように、キャリアプレート２３の収納孔２４
に半導体ウェーハＷを装填して用いる。

【００２８】図２および図３に示すように、半導体ウェ
ーハ等の両面研磨に用いられラッピング装置２０は、半
導体ウェーハＷが載置される下定盤２２を有し、下定盤
２２は中央に円形の開口部が形成された円盤体で、その
下面にはこれを連続して下方に延びる肉厚円筒状の支柱
２９が設けられている。この支柱２９はこのラッピング
装置２０の本体フレーム（図示せず）に固定されてい
る。

【００２９】また、この支柱２９には回転軸３０が挿入
され、この回転軸３０の上端部には、上述下定盤２２の
上面と略同水平位置に駆動歯車３１が、この回転軸３０
と同じ中心軸線で連続して設けられている。そして、こ
の回転軸３０はその下方で、駆動装置（図示せず）に連
結され、回転自在とされている。

【００３０】さらに、下定盤２２の外側には、この下定
盤２２を環状に被う薄肉円筒状の外側構体３２が、駆動
歯車３１と共通軸線を有するようにして設けられてい
る。

【００３１】この外側構体３２はその上端内縁に内周フ
ランジ３２ａを有し、この内周フランジ３２ａの内周面
に沿って駆動歯車３１に対向した内歯車３３が形成され
ている。

【００３２】さらに、駆動歯車３１と内歯車３３との間
には、複数枚のキャリアプレート２３が、その外周に形
成された歯２８をこの駆動歯車３１および内歯車３３に
それぞれ噛合させて配設されている。

【００３３】この噛合により、キャリアプレート２３は
それぞれ駆動歯車３１および内歯車３３に対して遊星歯
車として動作し、回転軸３０および３２の回転駆動によ
り、キャリアプレート２３は自転しながら公転するよう
になっている。

【００３４】半導体ウェーハＷはキャリアプレート２３
の収容孔２４に装填され、それぞれの下表面は上記下定
盤２２上に摺接自在となるように設けられている。ま
た、これらの半導体ウェーハＷの上面には、上定盤２１
が互いに摺接自在となるように設けられている。この上
定盤２１はその中央に下定盤２２の開口部と同形の開口
部を有し、その外径が下定盤２２と略等しい肉厚円盤体
であり、駆動装置（図示せず）に連結されることによ
り、上定盤２１は、駆動歯車３１の軸線と同じくして回
転自在にされているものである。

【００３５】本発明の係わるキャリアプレート２３を用
いて、半導体ウェーハＷをラッピングするには、図２お
よび図４に示すように、半導体ウェーハＷをキャリアプ
レート２３の収容孔２４に装填し、このキャリアプレー
ト２３をラッピング装置２０の下定盤１１上に載置し
て、上部より上定盤２２を半導体ウェーハＷの上面に当
接するように設置する。

【００３６】次にラップ液を半導体ウェーハＷの上下表
面に注入しながら駆動歯車３１を図中矢印方向に回転さ
せると、各キャリアプレート２３は図中矢印方向に自ら
回転させられる。この回転により、半導体ウェーハＷは
下定盤２２上を遊星軌道を描きながら、それらの下表面
が下定盤２１の上面に擦られてラッピングされる。さら
に、上定盤２１を駆動歯車３１と逆方向に回転させるこ
とにより、半導体ウェーハＷの上表面が上定盤２１の下
面に擦られてラッピングされる。

【００３７】このラッピング中、キャリアプレート２３
には、キャリアプレート２３には回転方向の応力がかか
るが、キャリアプレート２３には円形孔２７が設けられ
ているので、キャリアプレート２３にかかる応力は狭小
部２６と幅広部２５にほぼ均等に分散してかかり、従来
のように狭小部２６に局部的応力が集中し、狭小部２６
が変形することがなく、キャリアプレート２３の耐久性
が向上する。

【００３８】なお、図５は本発明に係わるキャリアプレ
ート２３の耐久性と従来のキャリアプレートの耐久性を
比較した比較図である。本発明に係わるウェーハ研磨用
キャリアプレートは直径が５００ｍｍ、収納孔の直径が
３０２ｍｍで、開口率は８０％である。一方、従来のキ
ャリアプレートは直径が５００ｍｍ、収納孔の直径が３
０２ｍｍで、開口部は設けられていない（開口率は３
６．５％）。

【００３９】本発明に係わるキャリアプレート２３の耐
久性（使用可能時間４３７時間）が従来のキャリアプレ
ートの耐久性（使用可能時間２５時間）より著しく改善
されているのがわかる。本発明に係わるキャリアプレー
トを半導体ウェーハの直径が３００ｍｍ以上のものに用
いる場合には、本比較例のようにその効果が著しい。

【００４０】また、開口率を大きくすること、すなわち
キャリアプレート２３のほぼ全面に亘り複数個の円形孔
２７を設けることにより、加工中ラッピング装置２０の
上下定盤２１、２２とキャリアプレート２３との摩擦力
を低減させることが可能なため、キャリアプレート２３
の回転もスムーズになり、半導体ウェーハＷのラッピン
グ精度も向上する。

【００４１】上述本実施の形態では、キャリアプレート
２３に１個の収納孔２４を設けたが、半導体ウェーハの
直径に応じ収納孔が小さくなる場合、あるいはキャリア
プレートの直径が大きくなる場合には、複数個の収納孔
を設けてもよく、この場合にも上述同様の本発明の効果
が期待できる。

【００４２】なお、半導体ウェーハの加工に用いられる
本発明の係わるウェーハ研磨用キャリアプレートをラッ
ピングに用いた例で説明したが、本発明の係わるウェー
ハ研磨用キャリアプレートを鏡面研磨に用いることも可
能である。

【００４３】この鏡面研磨は上述ラッピングに用いたと
同様に半導体ウェーハが収納孔に装填されたキャリアプ
レートを平行に保たれ研磨クロスが取り付けられた上ラ
ップ定盤、下ラップ定盤の間に置き、アルカリ液とを調
合した砥粒液を研磨クロスとと半導体ウェーハに流し込
み加圧下で回転、摺り合わせによりウェーハ両面を化学
的、機械的に研磨する。この場合にも、上述ラッピング
に用いたと同様にキャリアプレートの耐久性の向上と半
導体ウェーハＷの研磨精度の向上が得られる。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係わるウェーハ研磨用キャリア
プレートにおいては、キャリアプレートに半導体ウェー
ハの収納孔以外の開口部を設け、一定の範囲で開口率を
大きくすることにより、キャリアプレートにかかる応力
をキャリアプレート全体にほぼ均等に分散してかかるよ
うにし、狭小部に応力が集中し、狭小部が変形するのを
防止して、耐久性が向上したキャリアプレートを提供す
ることができる。また、開口率を大きくすることによ
り、加工中上下定盤とキャリアプレートとの摩擦力を低
減させて、キャリアプレートの回転をスムーズにし、半
導体ウェーハの加工精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるウェーハ研磨用キャリアプレー
トの平面図。

【図２】本発明に係わるウェーハ研磨用キャリアプレー
トをラッピング装置の下定盤に載置した状態を示す状態
図。

【図３】本発明に係わるウェーハ研磨用キャリアプレー
トをラッピング装置に取り付けたときの状態を示し、図
２の III―III 線に沿う断面図。

【図４】本発明に係わるウェーハ研磨用キャリアプレー
トに半導体ウェーハを装填した状態を示す断面図。

【図５】本発明に係わるウェーハ研磨用キャリアプレー
トと従来のキャリアプレートの耐久性の比較図。

【図６】従来のウェーハ研磨用キャリアプレートの平面
図。

【符号の説明】

１ キャリアプレート ２ 収納孔 ３ 歯 ４ 幅広部 ５ 狭小部 ２０ ラッピング装置 ２１ 上定盤 ２２ 下定盤 ２３ キャリアプレート ２３ａ 板体 ２４ 収納孔 ２５ 幅広部 ２６ 狭小部 ２７ 開口部 ２８ 歯 ２９ 支柱 ３０ 回転軸 ３１ 駆動歯車 ３２ 外側構体 ３３ 内歯車 Ｗａ 半導体ウェーハ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円盤状の板体と、この板体に偏倚して設
   けられ半導体ウェーハが装填される円形の収納孔と、前
   記板体に設けられた開口部とを有することを特徴とする
   ウェーハ研磨用キャリアプレート。
2. 【請求項２】 開口部が複数個形成されたことを特徴と
   する請求項１に記載のウェーハ研磨用キャリアプレー
   ト。
3. 【請求項３】 収納孔を板体に偏倚して設けることによ
   り板体に幅広部と狭小部を形成し、複数個の開口部の面
   積を幅広部から狭小部に向かって徐々に小さくなるよう
   にしたことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨
   用キャリアプレート。
4. 【請求項４】 開口部が円形孔であることを特徴とする
   請求項３に記載のウェーハ研磨用キャリアプレート。
5. 【請求項５】 円形孔が収納孔より小さいことを特徴と
   する請求項４に記載のウェーハ研磨用キャリアプレー
   ト。
6. 【請求項６】 収納孔の直径が３００ｍｍ以上であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨用キャリ
   アプレート。
7. 【請求項７】 収納孔と開口部の面積の和がウェーハ研
   磨用キャリアプレートの面積の６０％〜９０％であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のウェーハ研磨用キャリ
   アプレート。