JPH0453896Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本考案は、例えば半導体ウエハ、ガラス、金属
等（以下、ワークという）のラツピングやポリツ
シングに使用される研磨治具であつて、ワークの
着脱作業性を高めるとともに、研磨精度が高めら
れた半導体ウエハ等の研磨治具に関するものであ
る。

(b) 従来の技術 半導体ウエハは、例えば、シリコンインゴツト
を外径研削して正確な円柱状に形成し、更に、い
わゆるオリ・フラ研削を済ませた後、スライシン
グし、ラツピングにより寸法精度を高めたうえ、
エツジを丸めるベベリングを行つてから、ポリツ
シング、又は、エツチングにより仕上げられる。

スライシングされた半製品ウエハの寸法精度は
厚さが±25μｍ、平行度が直径100mm当たり最大
25〜35μｍ程度であり、この半製品ウエハを半導
体デバイスに使用できるようにするために、ラツ
ピングにより厚さが±5μｍ、平行度が直径100mm
当たり最大５〜6μｍ程度の寸法精度に研磨され、
更に、ポリツシングにより厚さが±2μｍ、平行
度が直径100mm当たり2μｍ程度の高い寸法精度に
仕上げられる。

ところで、通常、ラツピングマシーンやポリツ
シングマシーンはテーブルの中心から所定の距離
を隔てた複数箇所に配置されたワーク、即ち、ウ
エハ等を同時に研磨するように構成され、一つで
もワークが破損すると、同時に研磨されている他
のワークも損傷ないしは破損を免れない。このよ
うなワークの破損が生じる主な原因の一つは、テ
ーブルに対するワークの取付け高さの誤りであ
る。このテーブルに対するワークの取付け高さの
誤りは、ワークの損傷や破損が発生しない場合で
も、寸法精度に大きな影響を与える。

従つて、不良品発生率を低くするために、ウエ
ハをいかに正確な位置、特に、テーブルからの高
さに固定するかということが非常に重要な問題と
してこれまで検討されてきたのである。

従来、半製品ウエハをラツピングマシーン等の
テーブル上に固定する方法としては、テーブル上
に固定された治具の上面にワツクス等の粘着物で
半製品ウエハを固定する方法が一般的である。

しかし、このような従来方法では、ワツクスの
厚さ、ウエハとワツクスの間、あるいは、ワツク
スと治具との間に挟入された気泡等が寸法精度に
影響を与えるうえ、ウエハのテーブル中心からの
位置が不正確になりがちで、研磨が不均一になり
易いという問題がある。

そこで、最近では、以下に述べるものが提案さ
れている。

即ち、半導体ウエハをキヤリアに挿着し、そ
れを上定盤と下定盤により挟圧した状態で回転さ
せて研磨する方法において、該半導体ウエハとキ
ヤリア間に緩衝物を介在させて研磨を行うこと、
つまりキヤリア穴の内周面にリング状の緩衝物を
介在させたものが提案されている（特開昭60−
249568号公報）。

即ち、半導体ウエハの割れや欠けの原因は、研
磨中に繰り返し生じるウエハ周辺部とキヤリア穴
明部との衝撃にあるため、これらの間〓に適度の
弾力性を有する平板リングを緩衝物として挿入す
ることによつてその衝撃を緩和しようとするもの
であり、この緩衝物としては軟質塩化ビニル、木
材（コルク）、フエルト、ゴム、テフロン、マイ
カ等の材料を半導体ウエハの外周形状に対応させ
て形成したものである。

又、脆性材料より成る加工物を上定盤と下定
盤を有する両面ラツプ盤によつて片面のみラツプ
加工する際、上記両面ラツプ盤の一方の定盤のラ
ツプ作用面にテフロン樹脂層を形成したものが提
案されている（特開昭59−219153号公報）。

(c) 考案が解決しようとする問題点 上記のものは割れ、欠けの少ない両面研磨方
法を提供することを目的とするものであるが、こ
の目的を達成するために、半導体ウエハの研磨
時、当該ウエハの周辺とキヤリア穴部との衝突力
を緩和するために軟質塩化ビニルやテフロン等か
らなる平板リングを緩衝物とし、この平板リング
からなる緩衝物をキヤリア穴の周面に沿つて設け
たものであり、本願考案とはテフロン（フツ素樹
脂）を用いる目的、構成（構造）が全く異なるの
である。

又、このものはキヤリア穴の周面に沿つて軟質
塩化ビニルやテフロン等の平板リングからなる緩
衝物を設けるのであるが、この取り付けには相当
の精度が要求される上、構造が複雑になり、しか
も半導体ウエハの滑動が円滑に行なわれなくなる
などの問題が生じる。

更に、このものは半導体ウエハが滑動している
からラツピングあるいはポリツシングによつて研
磨する際に、半導体ウエハと下定盤との間に半導
体ウエハの削り屑や砥粒が入り込み易いのであ
り、このため半導体ウエハの傾きや変形が生じ易
いので所要の研磨精度が得難いのである。

一方、上記のものは、両面ラツプ盤を使用し
て片面ラツプ加工を行うものであり、高精度且つ
高能率のラツプ加工法を提供することを目的とす
るものであり、上定盤のテフロン樹脂層は表面が
平面とされており、上・下定盤間にキヤリアを介
してワークを遊星運動させ易くしている。

即ち、上定盤にテフロン盤を用いるのはテフロ
ンがスベリ摩擦が小さく、ワークがスムーズに遊
星運動をするのであり、ラツプ中にワークがおど
ることから発生するワークのチツピングやクラツ
クの発生を抑制するものである。つまり、このも
のはテフロン樹脂のスベリ摩擦が小さく、テフロ
ン盤表面に凸起がないためスリツプ現象が働く結
果、上・下定盤間にキヤリアを介してワークを遊
星運動させてのワークのラツプ量を非常に少なく
するものであり、本願考案のようにワークとの動
摩擦係数が0.08以上のワーク固定用マツトを用い
ることにより、このマツト上に載置されるワーク
を固定してラツピングあるいはポリツシングによ
つて研磨する思想とはテフロン（フツ素樹脂）を
用いる目的、構成（構造）が全く異なるのであ
る。

又、上記のものはワークが滑動しているから
ラツピングあるいはポリツシングによつて研磨す
る際に、ワークと下定盤との間にワークに削り屑
や砥粒が入り込み易いのであり、このためワーク
の傾きや変形が生じ易いので所要の研磨精度が得
難いのである。

(d) 問題点を解決するための手段 本考案者らは上述の問題点を解決すべく、マツ
ト素材の開発およびその耐久性、更にマツト素材
と研磨精度等について、鋭意検討を重ねた結果、
ワーク固定用マツトとしてフツ素樹脂製の多孔質
シートを用いるのが最も好ましいことを見い出
し、本考案を完成するに至つたものである。

即ち、本考案に係る半導体ウエハ等の研磨治具
は、底板と、ワーク固定用マツトと、ワークのテ
ーブル中心に対する位置決めをするテンプレート
とを積層し、これらを互いに固着させた研磨治具
であつて、上記テンプレートにはこれの中心から
所定の距離を隔てた複数箇所にワークを個別的に
着脱可能に嵌合する嵌合穴が形成され、上記ワー
ク固定用マツトを、上記ワークとの動摩擦係数が
0.08以上を有するフツ素樹脂製の多孔質シートで
形成されていることを特徴とするものである。

以下、本考案を詳細に説明する。

本考案に用いられる底板及びテンプレートは、
鉄板、ステンレス等の金属板で形成することも可
能であるが、イオン性不純物等の汚染が発生しな
いようにするために、合成樹脂で形成することが
好ましく、特に所要の剛性等の機械的性質を得る
ために、繊維強化合成樹脂（FRP）で形成する
ことが最も好ましい。

底板及びテンプレートに使用される合成樹脂の
種類は特に限定されるものではないが、耐薬品性
及び耐久性の良好なものが好ましい。例えば、ガ
ラスクロス、ガラスマツト、フエルト等にエポキ
シ樹脂を含浸させたガラス強化エポキシ樹脂、ガ
ラス強化ポリエチレンテレフタレート（以下、
PETという）、ガラス強化ポリプロピレン、ガラ
ス強化ポリエステルあるいはガラス強化ポリアミ
ド等のガラス強化合成樹脂が最も好ましい。

上記テンプレートに形成される嵌合穴の形状
は、円形であつても、例えば、四角形等の多角形
であつてもよい。

尚、ラツピングあるいはポリツシングの間中、
ワークを後述するマツトに吸気や真空吸着等によ
つて一層確実に固定するために、少なくともテン
プレートの嵌合穴に対応する底板の各部分には通
気孔を形成することが好ましい。

そして、本考案の最も大きな特徴は、ワーク固
定用マツトを、ワークとの動摩擦係数が0.08以上
を有するフツ素樹脂製の多孔質シートで形成した
点にある。

即ち、ワーク固定用マツトとワークとの動摩擦
係数が0.08未満になると、研磨の際に、ワークが
滑動する結果、ワークとワーク固定用マツトとの
間にワークの削り屑や砥粒が入り込み、このた
め、ワークが傾いたり、変形して優れた研磨精度
が得られないのである。

フツ素樹脂は、研磨液等の浸透や研磨液等によ
る侵食等の発生がなく、しかも、撥水性が高いう
え、耐薬品性が良好である。

かかるフツ素樹脂としては、ポリテトラフルオ
ロエチレン（以下、PTFEという）、テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合
体、ポリフツ化ビニリデン等のフツ素樹脂が好ま
しく、その中でも特に撥水性及び耐薬品性に優れ
たPTFEが最も好ましい。

本考案に用いられるワーク固定用マツトは、上
述のフツ素樹脂からなる繊維を使用した織布、不
織布、編織布、フエルト等のシート、延伸シー
ト、発泡シート等のフツ素樹脂製の多孔質シート
で形成される。

このワーク固定用マツトは厚さが５〜200μｍ、
好ましくは８〜150μｍ、特に好ましくは10〜
100μｍとするのが望ましい。厚さが5μｍを下回
るとマツトの強度が小さ過ぎて耐久性に問題が生
じると共に均一なマツトを製造するのが困難にな
るのであり、逆に、200μｍを上回ると固定用マ
ツトの弾性変形量が大きくなり過ぎ、かえつて加
工精度が損なわれる恐れがあるから好ましくな
い。

ワーク固定用マツトは、これの上に載置される
半製品ウエハ等のワークをラツピングあるいはポ
リツシングの間中吸気や真空吸着等によつて一層
確実に固定するために、通気性を有するように構
成される。この場合、気孔率は25〜90％とするこ
とが好ましい。気孔率が、25％を下回ると吸気力
や真空吸着力、即ち、ワーク固定用マツトの上下
の差圧が大きくなり過ぎ、半製品ウエハ等のワー
クが局部的に変形される恐れが生じるので好まし
くなく、また90％を上回るとワーク固定用マツト
の強度が不足して摩耗や損傷が生じ易くなるので
好ましくない。

尚、ワーク固定用マツトの通気度は半製品ウエ
ハ等のワークの真空吸着に対する抵抗を少なくす
るために0.01c.c.／cm²・sec（JIS Ｌ 1096に準じて
測定）以上とすることが好ましい。

又、このフツ素樹脂に充填剤を添加して成形す
ることもできる。

ワーク固定用マツトの動摩擦係数は、ラツピン
グマシーンやポリツシングマシーンの研磨力にも
よるが、通常、0.08以上あればよく、特に0.15以
上であることが更に好ましい。動摩擦係数が0.08
を下回るときには、ワークが滑動し易くなるので
好ましくない。

ワーク固定マツトは平滑であつてもよいが、研
磨終了後にワークを嵌合穴から押し出す水等がワ
ークの下面とワーク固定用マツトとの間に流入し
易いように、凹凸を設けることも可能である。

ワーク固定用マツトに凹凸を設ける方法として
は、ワーク固定用マツトと他のシートとを金型を
使用してラミネートする方法や、ワーク固定用マ
ツトと収縮性シートとを点状、筋状、格子状に部
分接着した後に当該収縮性シートを収縮させる方
法等が考えられる。

尚、ここで凹凸を設けるとは、格子状の凹凸の
場合には１cm²当たり25〜250個程度の凹部又は凸
部を設けることであり、筋状の凹凸の場合は１cm
当たり５〜15本の筋状凹部又は凸部を設けること
である。

そして、上記ワーク固定用マツトに好適に用い
られるフツ素樹脂製の多孔質シートとしては、日
東電気工業（株）社製の多孔質フツ素樹脂製シー
ト（商品名、NTF5200）が挙げられる。

なお、上記の底板、ワーク固定用マツトおよび
テンプレートは、例えば、それらの間に介装され
た熱接着性フイルム等の接着材によつて互いに接
着、固定される。

(e) 作用 上記の構成において、底板は例えば粘着テープ
等によりラツピングマシーンのテーブルに固定さ
れる。この場合、ワーク固定用マツトがフツ素樹
脂製の多孔質シートで形成されており、この多孔
質シートは、発泡ポリウレタンシートより、強度
が著しく高く、優れた耐久性を有し、しかも孔径
が発泡ポリウレタンより小さく、単位面積当たり
の孔数も多く、従つて、研磨時において、水密性
が向上してマツトとワーク（被研磨物）の間に空
隙が生じないのであり、しかも上記多孔質シー
ト、つまりワーク固定用マツトはワークとの動摩
擦係数が0.08以上になつているのでワークが滑動
しないのであり、これらによつて、ワークとワー
ク固定用マツトとの間に砥粒等の異物の混入がな
く、研磨歩溜まり及び精度が著しく向上する作用
を有するのである。

(f) 実施例 以下、本考案の実施例を第１図及び第２図に基
づいて詳細に説明するが、本考案はこれに限定さ
れるものではない。

第１図は本考案の一実施例に係る半導体ウエハ
の研磨治具の分解斜視図、第２図はその要部縦断
面図である。

この研磨治具は、図示しないラツピングマシー
ンあるいはポリツシングマシーンのテーブル上面
に固着される底板１と、ウエハ固定用マツト２
と、半導体ウエハ７のテーブル中心に対する位置
決めをするテンプレート３とを積層し、これらの
間に挿入した、例えば、熱接着フイルム等の接着
材４，５によつてこれら底板１、ウエハ固定用マ
ツト２及びテンプレート３がそれぞれ互いに固着
されて成る。

上記底板１は、例えば、粘着テープ６によつて
ラツピングマシーンあるいはポリツシングマシー
ンのテーブルに固着される。

底板１は、鉄等の金属板で形成することも可能
であるが、ここではワークである半製品ウエハ７
の半導体としての特性を損なうイオン性不純物を
発生しないように、耐薬品性及び耐久性が良好な
強化繊維を埋入したPETで形成される。もちろ
ん、このように、底板１を、PET、つまりガラ
ス強化ポリエチレンテレフタレートで形成するの
に代えて、その他の耐薬品性及び耐久性が良好な
ガラス等の繊維基材で強化した、エポキシ樹脂、
ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド等の
繊維強化合成樹脂（FRP）で形成しても良いの
である。

上記テンプレート３は、例えば、熱接着性フイ
ルム４によりウエハ固定用マツト２に固着され、
その中心から所定の距離を置いた複数箇所（ここ
では５箇所）に嵌合穴８を有している。

各嵌合穴８は半製品ウエハ７と等径の円形に形
成されているが、第３図に示すように、半製品ウ
エハ７に外接する四角形に形成してもよい。

テンプレート３は、底板１と同様に、鉄、ステ
ンレス等の金属板で形成することも可能である
が、ここではワークである半製品ウエハ７の半導
体としての特性を損なうイオン性不純物を発生し
ないように、耐薬品性及び耐久性が良好な強化繊
維を埋入したPETで形成されている。もちろん、
このように、テンプレート３を、PET、つまり
ガラス強化ポリエチレンテレフタレートで形成す
るのに代えて、その他の耐薬品性及び耐久性が良
好なガラス等の繊維基材で強化した、エポキシ樹
脂、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド
等の繊維強化合成樹脂（FRP）で形成しても良
いのである。

上記ウエハ固定用マツト２は、例えば粘着テー
プ等の接着材５を介して底板１に積層、固着され
ている。

そして、本考案の最も大きな特徴は、ウエハ固
定用マツト２が0.08以上の動摩擦係数を有するフ
ツ素樹脂製の多孔質シートで形成されている点に
ある。

この実施例では、ウエハ固定用マツト２が特に
撥水性が高く、耐薬品性が優良である、日東電気
工業（株）社製のフツ素樹脂製多孔質シート（商
品名、NTF5200、動摩擦係数0.23）で構成され
ているが、その他のフツ素樹脂、例えばテトラフ
ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、テトラフルオロエチレン−エチレンポリフ
ツ化ビニリデン等を素材として形成された多孔質
シートを用いることができる。

本考案においてはこれらの素材からなる織布、
不織布、フエルト、編織布、延伸シート、発泡シ
ート等でウエハ固定用マツト２を構成してもよ
い。

ウエハ固定用マツト２は、適当な弾力を持たせ
るために、厚さ80μｍのものが使用されている。

後述するように、半製品ウエハ７を底板１側か
ら吸気や真空吸着するために、テンプレート３の
嵌合穴８に対応する底板１の部分には図示しない
通気孔が形成される。

ウエハ固定用マツト２は平均孔径0.6μｍの多数
の通気孔（図示せず）を有し、その気孔率は80で
ある。

尚、ウエハ固定用マツト２の表面の動摩擦係数
は0.23である。

ウエハ固定用マツト２は、例えば、凹凸面を有
する金型を使用して他のシート９とラミネートし
たり、収縮性シート９をウエハ固定用マツト２に
架橋型接着剤等により点状、筋状、格子状に部分
接着した後、収縮性シート９を収縮させたりし
て、第４図ないし第６図に示すように、ウエハ固
定用マツト２の表面に凹凸を形成することが可能
である。この凹凸は、格子状の凹凸の場合には１
cm²当たり25〜250個程度の凸部又は凹部が形成さ
れ、筋状の凹凸の場合には１cm当たり５〜15筋程
度の凸部又は凹部が形成される。

上記の構成において、ラツピングマシーンのテ
ーブル上に上記研磨治具における底板１を固着
し、そのテンプレート３の嵌合穴８に半製品ウエ
ハ（シリコンウエハ）７を嵌合してからラツピン
グを行なう。

ラツピング中は、半製品ウエハ（シリコンウエ
ハ）７がウエハ固定用マツト２との摩擦力によつ
てウエハ固定用マツト２に固定されるが、この半
製品ウエハ（シリコンウエハ）７の固定は吸気や
真空吸着を併用することにより一層確実に固定さ
れることになる。

半製品ウエハ（シリコンウエハ）７のテーブル
中心に対する位置はテンプレート３により位置決
めされ、テーブルに対する高さはテンプレート３
の厚さによつて決定される。この場合、ウエハ固
定用マツト２がフツ素樹脂製の多孔質シートで形
成されており、この多孔質シートは、発泡ポリウ
レタンシートより強度が著しく高く、優れた耐久
性を有し、しかも孔径が発泡ポリウレタンより小
さく、単位面積当たりの孔数も多く、従つて、研
磨時において、水密性が向上してウエハ固定用マ
ツト２と半製品ウエハ（シリコンウエハ）７の間
に空隙が生じず、このため、その空隙に砥粒等の
異物の混入がなく、研磨歩留りおよび粒度が著し
く向上し、研磨精度を、厚さが±0.27μｍ、平行
度が直径100mm当たり0.26μｍというように、極め
て高くすることができた。

研磨が終了すれば、嵌合穴８に水を流入させる
と半製品ウエハ７がいわば嵌合穴８から洗い出さ
れるようにして離脱するのである。

研磨治具に水を流すことに代えて、真空チヤツ
クを使用して半製品ウエハ７を研磨治具から取り
出すことも可能であり、この場合には半製品ウエ
ハ７の次工程への移送を自動化することが可能で
ある。

上記実施例は半製品ウエハ（シリコンウエハ）
について説明したが、本考案は、半導体ウエハの
研磨だけではなく、ガラス、金属等のラツピング
やポリツシングにも使用されるのはいうまでもな
い。

(g) 考案の効果 以上のように、本考案の半導体ウエハ等の研磨
治具によれば、テンプレートの嵌合穴の位置によ
つてテーブル中心に対するワークの位置が決定さ
れる。

そして、本考案の半導体ウエハ等の研磨治具に
はウエハ固定用マツトが動摩擦係数0.08以上のフ
ツ素樹脂製の多孔質シートで形成されているか
ら、強度が著しく高く、優れた耐久性を有し、し
かも孔径が小さく、単位面積当たりの孔数も多
く、従つて、研磨時において、水密性が向上して
ワーク固定用マツトとワークの間に空隙が生じな
いのであり、しかも上記多孔質シートはワークと
の動摩擦係数が0.08以上になつているのでワーク
が滑動しないのであり、これらによつて、ワーク
とワーク固定用マツトとの間に砥粒等の異物の混
入がなく、研磨歩留りおよび研磨精度が極度に向
上する効果を有するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の分解斜視図、第２
図はその要部縦断面図、第３図はテンプレートの
変形例を示す斜視図、第４図ないし第６図はそれ
ぞれ異なるワーク固定用マツトの拡大縦断面図で
ある。 １……底板、２……ウエハ固定用マツト、３…
…テンプレート、７……ワーク（半製品ウエハ）、
８……嵌合穴。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 底板と、ワーク固定用マツトと、ワークのテ
   ーブル中心に対する位置決めをするテンプレー
   トとを積層し、これらを互いに固着させた研磨
   治具であつて、上記テンプレートにはこれの中
   心から所定の距離を隔てた複数箇所にワークを
   個別的に着脱可能に嵌合する嵌合穴が形成さ
   れ、上記ワーク固定用マツトを、上記ワークと
   の動摩擦係数が0.08以上を有するフツ素樹脂製
   の多孔質シートで形成されていることを特徴と
   する半導体ウエハ等の研磨治具。 (2) 底板及びテンプレートが合成樹脂で形成され
   た実用新案登録請求の範囲第１項に記載の半導
   体ウエハ等の研磨治具。 (3) 上記嵌合穴が円形穴である実用新案登録請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の半導体ウエハ
   等の研磨治具。 (4) 上記嵌合穴が多角形穴である実用新案登録請
   求の範囲第１項又は第２項に記載の半導体ウエ
   ハ等の研磨治具。