JP3017973B2 - 化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持するためのアダプター - Google Patents

化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持するためのアダプター

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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27Work carriers
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    • B24B37/32Retaining rings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

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を研
磨するための化学機械研磨(CMP)機に関し、さらに
詳述すればウェーハを前記研磨機に適応させるウェーハ
アダプターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】CMPはVLSI(超大規模集積回路)
もしくはULSI(超々大規模集積回路)用半導体ウェ
ーハの世界的に知られた平坦化処理の技術である。それ
はウェーハの表面研磨用の化学試薬を用い外面に平坦度
を与える機械的研磨法を利用するものである。
【0003】図1および図2を参照すると、従来のCM
P機の平面図と断面図がそれぞれ示されている。それは
研磨テーブル12と、このテーブル上に配置され研磨さ
れることになるウェーハ10の保持用の少くとも1つの
キャリヤ14を備える。このキャリヤ14はウェーハ1
0の裏面を把持し、また前記研磨テーブル12上に固定
された研磨パッド18の上でウェーハの露出面を押圧す
るためのホルダ16とアダプター24をさらに備える。
この研磨工程中、前記テーブル12と前記キャリヤ14
とは相対する方向に回転する。そこにはさらにチューブ
22を介し前記テーブル12上に研磨スラリーが供給さ
れる。したがって前記ウェーハ10の露出面は研磨工程
を経て平坦化されることになる。
【0004】さらに図3、図4、図5および図6を参照
すると、従来技術の2つのウェーハアダプターの形状が
示されている。図3ならびに図4(図3のB−B線上の
断面図)では、前記アダプター24はウェーハ保持用の
内側円周を有するる保持リング32と、この保持リング
32をホルダに締結するねじのようなファスナー(図示
せず)と、および前記リング32と前記ホルダ16の間
に置かれ前記ウェーハをクッションで支えるキャリヤフ
ィルム34とを備える。一般に、CMP機はウェーハの
特定の寸法に対して設計されている。8インチ径のウェ
ーハの例を取り上げると、ホルダ用のアダプター24
は、保持リング32の内径が前述のウェーハの把持に正
しく適し、またリング32の幅Tが数mmになるよう本
来設計されている。この幅Tは研磨パットからウェーハ
へのスラリーの輪送を遮らないように設計されている。
8インチのCMP機が6インチ径のウェーハを研磨する
ために必要とされた時、図5ならびに図6(図5のC−
C線上の断面図)に示されたような従来のアダプター2
4を用いる。前記保持リング32の外径はホルダの輪郭
に制限されるので、このリング32の内径だけが修正で
きる。前記リング32の内径が6インチ径に縮径される
と、前記スラリー輪送に対して2インチ幅のバリヤーと
なってしまう。スラリーのより容易な輪送のため切取ら
れた数条の直線溝36が設けられているが、従来型のア
ダプターには次のいくつかの欠点がある。 a)この直線溝36はスラリーの流れをウェーハと研磨
パッドの間で容易にするが、研磨工程中、スラリーを有
効に保持できないのでさらなる量のスラリーを必要と
し、スラリーの有効利用度を低下させることとなる。 b)前記直線溝36はスラリーの分配には非効率的であ
り、またテーブルの回転速度ならびにキャリヤの回転速
度のようなプロセスパラメーターに対しては過敏である
こととなる。 c)この直線溝36のため前記リングの内側円周の壁部
にウェーハと接触する鋭いコーナーができる。ウェーハ
が研磨工程中にリングの内側を回転する場合、ウェーハ
とこれらの鋭いコーナーの間で衝突が起こることもあ
り、結果としてウェーハの損失を招くこととなる。 d)この直線溝36は前記保特リング32の内側円周面
を突抜けているので、ウェーハに対するリングの接触面
を減少させ、結果としてより小さい接触面積とより高い
接触圧のためリングの耐用年数を短縮させることとな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は従
来の小さい寸法のウェーハアダプターの前記の諸欠点を
克服した化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持する
ためのアダプターを提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持す
るためのアダプターであって、その片方の表面に形成さ
れた複数の溝を備える保持リングと、前記保持リングを
前記ホルダに締結するためのファスナーとからなり、前
記リングの内側円周が、前記ウェーハの輪郭を把持し、
前記リングの外側円周が前記ホルダの輪郭に対応して位
置し、前記溝が前記内側円周から間隔をおいていること
を特徴とし、また前記溝が前記保持リングの前記外側円
周側において、内側円周側よりも狭い開口部を備えて形
成され、さらに前記溝が前記外側円周側において、内側
円周側よりも狭い開口部と、前記リングの内側円周に比
較的広い底部を備え、またさらに前記溝が楔形であり、
そして前記溝と前記内側円周の間に形成された壁部が
0.5cm以下の厚さをもち、さらにまた前記リングな
らびに前記ホルダの間に置かれ前記ウェーハのクッショ
ンとなるキャリヤ−フィルムをさらに有し、また前記フ
ァスナーが前記リングを前記ホルダに締結するねじであ
る化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持するための
アダプターを特徴とするものである。
【0007】本発明はCMP機用のウェーハアダプター
を開示しており、このアダプターは保持リングを備え、
その保持リングの片方の表面上に形成された多数の溝を
有するものである。このリングの内側円周ならびに外側
円周がそれぞれウェーハとホルダの輪郭を正しく把持す
るよう適応させてある。この溝は比較的狭い開口部をリ
ングの外側円周に、また比較的広い底部をリングの内側
円周に備え、かつその底部は前記内側円周と壁部によっ
て隔てられている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面に基づいて説明
するが、図1乃至図6には前述した通り先行技術に係る
CMP機とウェーハアダプターが示されている。
【0009】図7ならび図8はそれぞれ本発明の一実施
例に係るウェーハアダプターの底面図と断面図である。
このアダプターは小型(たとえば6インチ径)のウェー
ハの把持用の保持リング32と、本来比較的大型(たと
えば8インチ径)ウェーハを研磨するために設計された
CMP機のホルダ16(図2参照)に前記リングを締結
するねじのようなファスナー(図示せず)とを備える。
前記リング32の片方の表面には多数の溝39が形成さ
れ、そのリングの内側円周はウェーハを正しく把持する
ためのものである。前記溝39はリング32の外側円周
に比較的狭い開口部361と、内側円周に比較幅広い底
部362を備え、かつその底部362は厚さが0.5c
m以下の壁部363により前記内側円周と隔てられてい
る。さらに前記リング32とホルダ16の間にキャリヤ
フィルム34があってウェーハのクッションとなってい
る。
【0010】本発明に係るウェーハアダプターの利点は
次のように説明できる。
【0011】第1に、前記溝に楔形状(開口部が比較的
狭く底部が比較的広い)をもたせたことによって、 a)より高い研磨効率が、この楔状溝に到来するスラリ
ーが比較的長い期間保持され、研磨工程に十分利用され
るので達成されることになり、 b)前記楔形溝がウェーハと研磨パッドの間のスラリー
の流れを維持することになるスラリーのプールとして形
成されるので、当初のCMP工程パラメータ、たとえば
テーブルならびにキャリヤの回転速度などが維持される
ことになる。第2に、図5にあるような壁部を切取って
形成された直線溝の代りに、図7にあるようにウェーハ
を保持するため示されたように全円周壁部を維持するこ
とによって、 a)ウェーハは鋭いエッジがウェーハと接触して形成さ
れないため損傷を受けることがなく、 b)アダプターの耐用年数がウェーハとアダプターの間
の接触圧が全円周壁部により減圧されるので延長される
ことになる。
【0012】実験により、本発明によるアダプターが顕
著な性能を有し、スラリーの所望流量が同一結果の研磨
工程に対し、従来のアダプターでは500〜1000c
c/分であったが本発明では僅か150〜500cc/
分に減少する。
【0013】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、より高
い研磨効率を有し、鋭いエッジが壁部に衝突して生ずる
ウェーハの損失がなく、またウェーハとアダプターの間
の接触圧が少くアダプターの耐用年数を延ばすことが可
能な化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持するため
のアダプターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のCMP機の部分平面図である。
【図2】図1のA−A線上の断面図である。
【図3】本来大型ウェーハに使用されるCMP機の従来
のウェーハアダプターの底面図である。
【図4】図3のB−B線上の断面図である。
【図5】小型ウェーハに用いられるCMP機用の従来の
アダプターの底面図である。
【図6】図5のC−C線上の断面図である。
【図7】本発明の一実施例に係る小型ウェーハ用のCM
P機のウェーハアダプターの底面図である。
【図8】図7のD−D線上の断面図である。
【符号の説明】
16 ホルダ 24 アダプター 32 保持リング 34 キャリヤフィルム 39 溝 361 開口部 362 底部 363 壁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 591209109 シーメンス・アクチェンゲゼルシャフト SIEMENS AKTIENGESE LLSCHAFT ドイツ連邦共和国、80333 ミュンヘン、 ヴィッテルズバッハ・プラッツ 2 (72)発明者 チャンピオン.イ タイワン.シンチュ.チュ−タン.チン −フ.ストリート.レーン.6.ナンバ ー.19 (56)参考文献 特開 昭64−34661(JP,A) 特開 平8−11055(JP,A) 特開 平9−295263(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 37/04 H01L 21/304 622

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学機械研磨機のホルダにウェーハを保
    持するためのアダプターであって、その片方の表面に形
    成された複数の溝を備える保持リングと、前記保持リン
    グを前記ホルダに締結するためのファスナーとからな
    り、前記リングの内側円周が、前記ウェーハの輪郭を把
    持し、前記リングの外側円周が前記ホルダの輪郭に対応
    して位置し、前記溝が前記内側円周から間隔をおいてい
    ることを特徴とする化学機械研磨機のホルダにウェーハ
    を保持するためのアダプター。
  2. 【請求項2】 前記溝が前記保持リングの前記外側円周
    側において、内側円周側よりも狭い開口部を備えて形成
    されることを特徴とする請求項1記載の化学機械研磨機
    のホルダにウェーハを保持するためのアダプター。
  3. 【請求項3】 前記溝が前記外側円周側において、内側
    円周側よりも狭い開口部と、前記リングの内側円周に比
    較的広い底部を備えていることを特徴とする請求項1記
    載の化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持するため
    のアダプター。
  4. 【請求項4】 前記溝が楔形であることを特徴とする請
    求項2もしくは3記載の化学機械研磨機のホルダにウェ
    ーハを保持するためのアダプター。
  5. 【請求項5】 前記溝と前記内側円周の間に形成された
    壁部が0.5cm以下の厚さをもつことを特徴とする請
    求項4記載の化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持
    するためのアダプター。
  6. 【請求項6】 前記溝と前記内側円周の間に形成された
    壁部が0.5cm以内の厚さをもつことを特徴とする請
    求項2もしくは3記載の化学機械研磨機のホルダにウェ
    ーハを保持するためのアダプター。
  7. 【請求項7】 前記リングならびに前記ホルダの間に置
    かれ前記ウェーハのクッションとなるキャリヤ−フィル
    ムをさらに有することを特徴とする請求項1記載の化学
    機械研磨機のホルダにウェーハを保持するためのアダプ
    ター。
  8. 【請求項8】 前記ファスナーが前記リングを前記ホル
    ダに締結するねじであることを特徴とする請求項1記載
    の化学機械研磨機のホルダにウェーハを保持するための
    アダプター。
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