JPH06103679B2 - 半導体ウェーハの研磨用ホルダー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、半導体ウェーハの研磨用ホルダーの改良に
係り、セラミックス製のホルダー本体に、ウェーハを載
置して真空吸着するため特定樹脂製のウェーハチャック
部を設け、吸着面をラップ盤で直接ラピングして形成し
た共ずり面となし、ウェーハの脱着を容易にしかつ極め
て高平坦度で研磨できる半導体ウェーハの研磨用ホルダ
ーに関する。

背景技術 半導体ウェーハは、その製造に際してインゴットから所
要厚みの薄板に切り出されたのち、高平坦度の鏡面を得
るため研磨装置で、ダイヤモンド砥粒による研磨やメカ
ノケミカル研磨が実施されている。

従来の研磨装置では、ステンレス鋼、ガラスあるいはア
ルミ製からなる平坦な円板状の研磨用ホルダーに複数の
ウェーハを接着剤にて固着し、研磨中保持させている。

従来の研磨用ホルダーは、平坦なため研磨中、ラップ盤
とホルダーの間隙が小さくなる。従って、ウェーハに作
用する研磨液量が少なくなり、くもりが発生し易くな
る。

そこで、ウェーハを載置する部位を突出させたホルダー
が提案（特開昭64−50050号）されている。また、逆に
ウェーハを載置しない中央部分を凹ませ、かつホルダー
表裏面の温度差を考慮してセラミックス製となしたホル
ダーが提案（特開平１−301560号）されている。

しかし、上記のホルダーは、研磨液の供給は良好になる
が、従来と同様に接着剤を熱溶解してウェーハをホルダ
ーに貼り付け、また、ウェーハの研磨後には溶剤による
ホルダーの洗浄が必要で知り、ウェーハ研磨に際した複
雑な工程が必要となる。また、ウェーハ接着部に異物が
入ると傷やエクボと呼ばれる欠陥の発生原因となる。

また、従来の研磨用ホルダーは、ウェーハ面内での平坦
度の制御ができず、平坦な円板状のアルミ製ホルダーの
場合、得られる平坦度が平均８μｍ程度であり、平坦度
の向上が強く望まれていた。

この発明は、研磨用ホルダーのかかる現状に鑑み、ウェ
ーハの脱着を容易にしかつ極めて高平坦度で研磨できる
半導体ウェーハの研磨用ホルダーの提供を目的としてい
る。

発明の概要 この発明は、 セラミックスからなる研磨用ホルダー本体上面に、ウェ
ーハを載置するウェーハチャック部を設け、 かつウェーハチャック並びにホルダー本体に、ウェーハ
を真空吸着するためのバキューム路を配設した構成から
なり、 さらにウェーハチャック部がアクリルまたはポリカーボ
ネートからなり、 ウェーハを載置する表面形状が、研磨装置に装着後にウ
ェーハを載置することなく研磨盤で直接ラッピングして
形成された共ずり面であることを特徴とする半導体ウェ
ーハの研磨用ホルダーである。

発明の図面に基づく開示 第１図はこの発明による半導体ウェーハの研磨用ホルダ
ーの縦断説明図である。

構成 研磨用ホルダーは第１図に示すように、セラミックスか
らなる円板状のホルダー（１）の上面に、所要数のウェ
ーハチャック（２）を固着し、ホルダー（１）内からウ
ェーハチャック（２）の上面に開口するバキューム路
（３）を配設した構成からなる。

ウェーハチャック（２）上面には、図示しないパッドが
敷設され、所要直径のバキューム路（３）の開口部が、
所要パターンで配設されている。

ホルダー（１）の下面中央に設けられたバキューム路
（３）は、図示しない研磨装置への装着に際して、ロー
タリージョイントを介して所要のバキュームポンプに配
管接続してある。

また、この発明によるホルダー（１）は、ウェーハ
（４）を真空吸着するため、バキューム路（３）が配設
されているため、本体厚みは容易には弾性変形し難いよ
うに十分に考慮した厚みからなる。

作用効果 研磨のためウェーハをホルダーに固定、離脱させる場
合、この発明によるホルダー（１）はウェーハ（４）を
真空吸着するため、バキュームポンプおオン・オフのみ
で容易にでき、ウェーハ（４）の脱着作業を簡略化でき
る。

ウェーハ（４）はホルダー（１）の上面に突設されたウ
ェーハチャック（２）に載置されるため、研磨液のウェ
ーハへの導入が容易となる。

ホルダー（１）は、アルミナ、ジルコニアなどのセラミ
ックスで形成することにより、従来のアルミ製ホルダー
の如き研磨中、上面側の温度上昇に伴い発生する反りが
防止され、研磨中の平坦度が確保できる。

ホルダー（１）の上面に突設するウェーハチャック
（２）は、本体と同様にセラミックスで形成することも
できるが、後記の共ずり面を形成する場合は、アクリル
またはポリカーボネートで形成する必要がある。

ウェーハチャック（２）のウェーハ載置面は、真空吸着
した後、研磨中にウェーハ（４）の面内に作用する力が
均一になるような形状にする必要があり、前記形状にす
るための一つの方法に、後述する共ずり面を形成する方
法がある。

共ずり面を形成する方法は、ウェーハチャック（２）に
直接、研磨盤を接触させて、研磨液を供給しながら研磨
盤とウェーハチャック（２）を相対運動させるもので、
換言するとウェーハチャック（２）のウェーハ載置面を
直接ラッピングすることにより、研磨中にウェーハの面
内に作用する力が均一になるような形状となすことがで
きる。

また、ウェーハ（４）は共ずり面を形成したウェーハチ
ャック（２）に真空吸着保持されているため、研磨中の
研磨盤圧力がより均一に作用して、研磨後の平坦度が良
くなる。

ウェーハチャック（２）をアクリルまたはポリカーボネ
ートで形成する理由は、ステンレス鋼、ガラスあるいは
アルミ、または塩化ビニルなどの合成樹脂などでは、前
期共ずり方法による共ずり面が形成されないか、あるい
は形状を保持できず、さらにはウェーハを傷つける恐れ
があるためであり、アクリルまたはポリカーボネートは
硬度等が最適であり、ウェーハを汚染したり傷つけるこ
とがない。

発明の効果 要するに、この発明によるホルダー（１）は a.ウェーハチャック（２）が突出しているため、ホルダ
ー（１）と研磨盤の間隔が広くなり、研磨液のウェーハ
（４）に対する導入が容易となる。よって、良好な研磨
面が得られる。

b.ホルダー（１）がセラミックスで形成されているた
め、研磨熱による反りが少なく、良好な研磨面が得られ
る。

c.ウェーハチャック（２）が共ずり面で、研磨に最適な
な形状をしており、かつ真空吸着するため、研磨中に、
ウェーハ面内に均一な力が作用して適正な精度が得られ
る。

d.ウェーハチャック（２）はパッド及びバキューム路を
有するチャックによりなっているため、異物がウェーハ
付着部に入っても、傷及びエクボが発生し難い。

e.真空吸着により、従来のような接着剤使用による複雑
な作業がなくなる。

実施例 ホルダー本体がアルミナセラミックからなり直径が320m
mで厚さが15mmと30mmの２種類で、アクリル製のウェー
ハチャックを設けて共ずり面を形成した場合と設けない
場合の種々の構成からなるこの発明によるホルダーを用
意した。

比較のための従来のホルダーには、アルミ材質からなり
平坦な320mmφのホルダーを用意した。

上記各種のホルダーを用いて、多数の半導体ウェーハを
メカノケミカル研磨した後、各ウェーハの平坦度を測定
した。本発明はバキューム圧を−550mmHgに設定した。

従来のアルミ製ホルダーの場合、平均平坦度は８μｍで
あったが、この発明の場合、厚さ30mm、ウェーハチャッ
クに共ずり面を設けない場合でも、第２図ａに示す如
く、平均平坦度は5.3μｍであり、共ずり面を設ける
と、第２図ｂに示す如く平均平坦度は3.4μｍと著しく
向上する。

ともにウェーハチャックに共ずり面を設け、厚さが15mm
（第３図ａ）と30mm（第３図ｂ）と異なる場合は、厚さ
が15mmでは平均平坦度は4.9μｍであるのに対して、ホ
ルダーの厚さを30mm程度にするとバキューム圧による弾
性変形量を極めて小さくでき、平均平坦度は3.4μｍに
向上している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による半導体ウェーハの研磨用ホルダ
ーの縦断説明図である。 第２図a,b、第３図a,bはこの発明による半導体ウェーハ
の研磨用ホルダーを用いた研磨の結果、ウェーハの研磨
平坦度の分布示すグラフである。 １…ホルダー、２…ウェーハチャック、 ３…バキューム路、４…ウェーハ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックスからなる研磨用ホルダー本体
   上面に、ウェーハを載置するウェーハチャック部を突設
   し、かつウェーハチャック並びにホルダー本体に、ウェ
   ーハを真空吸着するためのバキューム路を配設した構成
   からなり、さらにウェーハチャック部がアクリルまたは
   ポリカーボネートからなり、ウェーハを載置する表面形
   状が、研磨装置に装着後にウェーハを載置することなく
   研磨盤で直接ラッピングして形成された共ずり面である
   ことを特徴とする半導体ウェーハの研磨用ホルダー。