JP3974632B1 - DLC coated wafer holder and method for producing DLC coated wafer holder - Google Patents
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract
【課題】従来の技術では、定盤との接触によるウエハホルダの磨耗や、砥粒や研磨剤のウエハホルダに対する影響を防ぐことができない、という第一の課題がある。また、金属製のウエハホルダの場合、ポリッシング研磨の際に供給される研磨剤により内部の金属イオンが外部に流出する、という第二の課題もある。
【解決手段】以上、第一および第二の課題を解決するために、研磨装置の定盤に対してウエハを保持するためのウエハホルダであって、ウエハ配置穴があけられ、少なくとも一部または全部がDLCコーティングされている円盤体からなるウエハホルダを提供する。また、上記円盤体を、円盤状本体と、ウエハ配置穴を形成し円盤状本体に対して着脱可能としたウエハ配置リング部とから構成し、前記ウエハ配置リング部の厚さを、前記円盤状本体の厚さよりも厚く構成するウエハホルダも提供する。
【選択図】図2
In the prior art, there is a first problem that the wear of the wafer holder due to contact with the surface plate and the influence of abrasive grains and abrasives on the wafer holder cannot be prevented. In addition, in the case of a metal wafer holder, there is a second problem that internal metal ions flow out to the outside by an abrasive supplied during polishing polishing.
In order to solve the first and second problems, a wafer holder for holding a wafer with respect to a surface plate of a polishing apparatus, wherein a wafer placement hole is drilled, and at least partly or entirely. Provides a wafer holder made of a disk body coated with DLC. Further, the disk body is composed of a disk-shaped main body and a wafer arrangement ring portion that is formed with a wafer arrangement hole and is detachable from the disk-shaped main body, and the thickness of the wafer arrangement ring portion is set to the disk shape. A wafer holder configured to be thicker than the thickness of the main body is also provided.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、定盤を用いて行うウエハなど脆性薄板に対する研磨処理、例えばラッピング(機械研磨)加工やポリッシング(鏡面研磨)加工処理、の際に脆性薄板を保持するウエハホルダに関する。 The present invention relates to a wafer holder for holding a brittle thin plate during a polishing process for a brittle thin plate such as a wafer using a surface plate, for example, a lapping (mechanical polishing) process or a polishing (mirror polishing) process.
現在、半導体シリコンウエハなどの製造において、ウエハに対するさまざまな加工処理が行われているが、その加工処理には、定盤を用いてウエハの片面あるいは両面を研磨する、ラッピング研磨やポリッシング研磨処理がある。 Currently, in the manufacture of semiconductor silicon wafers and the like, various processing processes are performed on the wafers. For the processing processes, lapping polishing or polishing polishing processes, in which one or both surfaces of the wafer are polished using a surface plate, are performed. is there.
図1に示すのは、定盤を用いたウエハの研磨装置の一例を表す概略図である。この図の(a)にあるように、ウエハを研磨加工するために、まずウエハホルダ(0101)にあけられた保持用の穴(0102)にウエハがセットされる。そして、この穴にウエハを保持したウエハホルダが、図の(b)に示すように定盤(0100α、0100β)の間に配置され、定盤とウエハ及びウエハホルダと、の間に、ラッピング研磨であれば砥粒が、ポリッシング研磨であれば研磨剤が供給される。そして定盤とウエハホルダとが各々所定の方向に回転したり左右に揺動したりすることによりウエハの厚み削除(ラッピング研磨)や表面の平坦化(ポリッシング研磨)が行われる。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a wafer polishing apparatus using a surface plate. As shown in (a) of this figure, in order to polish the wafer, first, the wafer is set in a holding hole (0102) formed in the wafer holder (0101). Then, the wafer holder holding the wafer in this hole is arranged between the surface plates (0100α, 0100β) as shown in FIG. 5B, and lapping polishing is performed between the surface plate, the wafer and the wafer holder. If the abrasive is polishing polishing, an abrasive is supplied. Then, the surface plate and the wafer holder are each rotated in a predetermined direction or oscillated left and right, thereby performing wafer thickness deletion (lapping polishing) and surface flattening (polishing polishing).
このように、従来のウエハの製造工程で行われる定盤を用いたウエハの研磨処理においては、ウエハホルダがウエハを保持して定盤の間に配置されることで、ウエハと定盤とを効率よく接触させることで効率的な研磨処理を可能としている。 As described above, in the wafer polishing process using the surface plate performed in the conventional wafer manufacturing process, the wafer holder holds the wafer and is arranged between the surface plates, thereby making the wafer and the surface plate efficient. Efficient polishing processing is possible by making good contact.
また、上記従来の研磨処理時の回転運動や揺動運動によって、ウエハとウエハホルダとの接触面に負荷がかかり、より脆弱なウエハに破損などが生じる事を防ぐため、特許文献1には、ウエハホルダのウエハ保持用穴の外周(ウエハとの接触面)に緩衝材として、弾性を有する高分子体であるエラストマー部を備える技術が開示されている。
しかし、上記従来の技術は、ウエハとウエハホルダの接触によるウエハの破損を防ぐのみであって、定盤や砥粒、その他研磨剤との接触によるウエハホルダ自体の磨耗といった事態を防ぐことができない。つまり、ウエハホルダも前記研磨処理においては研磨用の定盤の間に配置され、砥粒や研磨剤、および定盤の研磨面と接触するので、ウエハ同様に研磨され磨耗してしまう、という第一の課題がある。 However, the above conventional technique only prevents damage to the wafer due to contact between the wafer and the wafer holder, and cannot prevent a situation such as wear of the wafer holder itself due to contact with a surface plate, abrasive grains, or other abrasives. That is, in the polishing process, the wafer holder is also disposed between the polishing surface plates, and contacts with the abrasive grains, the polishing agent, and the polishing surface of the surface plate. There is a problem.
また、ウエハホルダは、従来、主にステンレスなどの金属で形成されている。しかし、このような金属製のウエハホルダは、例えばポリッシング研磨の際に供給される研磨剤により内部の金属イオンが外部に流出してしまう、という第二の課題もある。このようにポリッシング研磨の際に、いわゆる金属コンタミネーションが発生すると、結晶破壊などで半導体ウエハの品質が落ち、歩留まりが悪くなるなどの恐れがある。 Conventionally, the wafer holder is mainly formed of a metal such as stainless steel. However, such a metal wafer holder also has a second problem that internal metal ions flow out to the outside due to, for example, an abrasive supplied during polishing polishing. As described above, when so-called metal contamination occurs during polishing, there is a risk that the quality of the semiconductor wafer is lowered due to crystal breakage or the like and the yield is deteriorated.
以上、第一、および第二の課題を解決するために、発明人は研究、実験を重ね、DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)をウエハホルダの一部、または全部にコーティングすることにより、ウエハホルダの耐摩耗性、耐腐食性を向上させ、上記研磨処理での磨耗を抑え、また研磨剤に対して不活性を示し金属コンタミネーションの発生を抑えたウエハホルダを開発した。 As described above, in order to solve the first and second problems, the inventor conducted research and experiment and coated DLC (Diamond Like Carbon) on a part or the whole of the wafer holder. We have developed a wafer holder that improves wear and corrosion resistance, suppresses wear during the above polishing process, and is inert to abrasives and suppresses metal contamination.
具体的には、第一の本発明は、研磨装置の定盤に対してウエハを保持するためのウエハホルダであって、ウエハ配置穴があけられ、少なくとも一部はDLCコーティングされている円盤体からなるウエハホルダである。また、第二の本発明はその円盤体の全部がDLCコーティングされているウエハホルダである。 Specifically, the first aspect of the present invention is a wafer holder for holding a wafer with respect to a surface plate of a polishing apparatus, wherein a wafer placement hole is formed and at least a part thereof is DLC-coated. This is a wafer holder. The second aspect of the present invention is a wafer holder in which the entire disk is DLC coated.
また、第三の本発明として、以下のようなウエハホルダも提供する。すなわち、上記金属コンタミネーションの発生という第二の課題の解決方法として、従来はウエハホルダの本体を全て非金属の樹脂製とする方法も考案、開示されている。しかし、ウエハホルダを全樹脂製とした場合、ステンレスなどの金属製ウエハホルダに比べて磨耗の度合いが激しく、またその剛性(機械的強度)も弱い、という課題がある。 Further, as a third aspect of the present invention, the following wafer holder is also provided. That is, as a method for solving the second problem of occurrence of metal contamination, a method of making the wafer holder main body entirely of a non-metallic resin has been devised and disclosed. However, when the wafer holder is made of all resin, there is a problem that the degree of wear is severe and the rigidity (mechanical strength) is weaker than that of a metal wafer holder such as stainless steel.
そこで、発明人は研究、実験を重ね、同様に樹脂製のウエハホルダに対してもDLCコーティングを施すことにより耐磨耗性を向上させ、また金属製ウエハホルダと同程度の研磨加工にも耐えうるまで剛性を高めることができることを発明した。 Therefore, the inventor repeated research and experiments, and similarly applied DLC coating to the resin wafer holder to improve the wear resistance and to withstand the same level of polishing processing as the metal wafer holder. Invented that the rigidity can be increased.
以上の発明から、第三の本発明は、また、上記円盤体の少なくとも一部をDLCコーティングした樹脂材料からなるウエハホルダも提供する。 From the above invention, the third invention also provides a wafer holder made of a resin material obtained by DLC coating at least a part of the disk.
また、発明人はウエハホルダの構造にも着目し、第四の本発明として以下のようなウエハホルダも提供する。すなわち上記円盤体を、円盤状本体と、ウエハ配置穴を形成するウエハ配置リング部とから構成し、ウエハ配置リング部は、円盤状本体に対して着脱可能としたウエハホルダである。これによって、着脱可能なウエハ配置リング部のみ交換するなど部分交換を可能とし、従来のウエハホルダ全体の交換のみの場合に比べて交換コストを抑えることができる。 The inventor also pays attention to the structure of the wafer holder, and provides the following wafer holder as the fourth invention. That is, the disk body includes a disk-shaped main body and a wafer arrangement ring portion that forms a wafer arrangement hole, and the wafer arrangement ring portion is a wafer holder that is detachable from the disk-shaped main body. As a result, it is possible to perform partial replacement such as replacement of only the detachable wafer arrangement ring portion, and it is possible to reduce the replacement cost as compared with the conventional case where only the entire wafer holder is replaced.
また、第五の本発明として、上記円盤体のなかで、少なくともそのウエハ配置リング部にDLCコーティングを施したウエハホルダも提供する。このように、DLCコーティングを施す場所を、ウエハと接触し磨耗し易いウエハの配置部分とすることで、その部分の交換頻度を抑えることができる。 As a fifth aspect of the present invention, there is also provided a wafer holder having a DLC coating applied to at least the wafer arrangement ring portion in the disk. As described above, the place where the DLC coating is applied is a portion where the wafer is in contact with the wafer and easily wears out, so that the replacement frequency of the portion can be suppressed.
また、第六の本発明として、前記ウエハ配置リング部の厚さを、前記円盤状本体の厚さよりも厚く構成するウエハホルダも提供する。これにより、ウエハ本体部分よりも厚みを持つウエハ配置リング部の方が先に研磨用の定盤に接触することになるため、ウエハ本体部分の磨耗をさらに防ぐことができ、部品全体の使用寿命を延ばすことができる。 As a sixth aspect of the present invention, there is also provided a wafer holder configured such that the thickness of the wafer arrangement ring portion is larger than the thickness of the disk-shaped main body. As a result, the wafer arrangement ring portion having a thickness larger than that of the wafer body portion comes into contact with the polishing surface plate first, so that the wear of the wafer body portion can be further prevented, and the service life of the entire part can be prevented. Can be extended.
また、第七の本発明として、前記ウエハ配置リング部を樹脂材料とするウエハホルダも提供する。これによって、例えばウエハホルダの本体部分を金属製として所定以上の剛性を有しつつ、ウエハ近傍にあって研磨剤などの影響を受けやすいウエハ配置リング部を樹脂製とすることで、そのウエハ配置リング部からの金属コンタミネーションの流出を無くすことができる。 As a seventh aspect of the present invention, there is also provided a wafer holder using the wafer arrangement ring portion as a resin material. Accordingly, for example, the wafer placement ring is made of resin by making the wafer placement ring portion in the vicinity of the wafer, which is easily affected by abrasives, while having a predetermined rigidity or more by making the main body of the wafer holder metal. The outflow of metal contamination from the part can be eliminated.
また、第八の本発明として、前記DLCコーティングをプラズマイオン注入成膜法によって成膜するウエハホルダの製造方法を提供する。この「プラズマイオン注入成膜法」では、パルス生成用のパルス高周波電源の高周波パルス電圧とイオン注入用の負の高電圧パルス電源の負の高電圧パルス電圧とを重畳させ、ウエハホルダ周囲にプラズマを生成すると共に、プラズマ中のイオン種を高電圧パルスによってウエハホルダ中に引き込むことでDLCコーティングを行う。これによって通常の方法によりコーティングされたDLC膜よりもビッカース硬度や内部応力、あるいは電気抵抗率を低くすることができるので、ウエハの加工時に加わる力などによってDLC膜が割れたり剥がれたりすることや、静電気によるウエハの破損などを防ぐこともできる。また、通常よりもDLC成膜時の発生熱量などを抑えることができるので、ウエハホルダ本体が熱に弱い例えば樹脂材料であってもDLC膜をコーティングすることができる。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a wafer holder, wherein the DLC coating is formed by a plasma ion implantation film forming method. In this “plasma ion implantation film-forming method”, a high-frequency pulse voltage of a pulse high-frequency power source for pulse generation and a negative high-voltage pulse voltage of a negative high-voltage pulse power source for ion implantation are superimposed to generate plasma around the wafer holder. At the same time, the DLC coating is performed by drawing the ion species in the plasma into the wafer holder by a high voltage pulse. This makes it possible to lower the Vickers hardness, internal stress, or electrical resistivity than the DLC film coated by a normal method, so that the DLC film is cracked or peeled off due to the force applied during the processing of the wafer, It is also possible to prevent the wafer from being damaged by static electricity. In addition, since the amount of heat generated at the time of DLC film formation can be suppressed more than usual, the DLC film can be coated even if the wafer holder main body is, for example, a resin material that is weak against heat.
以上のような構成をとる第一、第二の本発明によって、上記のように、ウエハホルダの耐摩耗性、耐腐食性を向上させ、上記研磨処理での磨耗を抑え十分長期間の使用に耐え、また研磨剤に対して不活性を示し金属コンタミネーションの流出を抑えることができる。 With the first and second aspects of the present invention having the above-described configuration, as described above, the wear resistance and corrosion resistance of the wafer holder are improved, the wear in the polishing process is suppressed, and the product can be used for a sufficiently long period of time. In addition, it is inactive to the abrasive and can suppress the outflow of metal contamination.
また、第三の本発明によって樹脂製のウエハホルダに対してもDLCコーティングを施すことにより、金属製本体のウエハホルダと同程度の研磨加工に耐えうるまで剛性を高めることができる。 Further, by applying DLC coating to the resin wafer holder according to the third aspect of the present invention, the rigidity can be increased until it can withstand the same level of polishing as the wafer holder of the metal main body.
また、第四の本発明の着脱可能なウエハ配置リング部により、従来ウエハホルダの全体交換のみの場合に比べて交換コストを抑えることができる。 In addition, the removable wafer arrangement ring portion of the fourth aspect of the present invention can reduce the replacement cost as compared with the conventional case where only the entire wafer holder is replaced.
また、第五の本発明で、DLCコーティングを施す場所を、ウエハ近傍にあり最も研磨の影響を受けるウエハの配置部分とすることで、上記磨耗を抑える効果を有しつつ、コーティング費用を抑えることができる。 Further, in the fifth aspect of the present invention, the place where the DLC coating is applied is a wafer arrangement portion that is in the vicinity of the wafer and is most affected by the polishing, so that the coating cost can be suppressed while having the effect of suppressing the wear. Can do.
また、第六の本発明のウエハ本体部分よりも厚みを持つウエハ配置リング部により、ウエハ本体部分の磨耗をより防ぐことができる。 Further, wear of the wafer body portion can be further prevented by the wafer arrangement ring portion having a thickness larger than that of the wafer body portion of the sixth aspect of the present invention.
また、第七の本発明で、ウエハ配置リング部を樹脂材料とすることで、ウエハ本体部分の剛性を保持しつつ、ウエハ近傍にあって研磨剤の影響を受けやすいウエハ配置リング部からの金属コンタミネーションの流出を防ぐことができる。 Further, in the seventh aspect of the present invention, by using a resin material for the wafer placement ring portion, the metal from the wafer placement ring portion that is proximate to the wafer and susceptible to abrasives while maintaining the rigidity of the wafer body portion. It is possible to prevent contamination from flowing out.
また、第八の本発明により、その硬度や内部応力、電気抵抗率などに関してウエハ加工に好適なレベルであるDLC膜がコーティングされたウエハホルダを提供することができる。またその成膜過程において過度に熱を発生させること無く、熱耐性の低いエポキシ樹脂などを材料としてDLCコーティングされたウエハホルダを提供することができる。 In addition, according to the eighth aspect of the present invention, it is possible to provide a wafer holder coated with a DLC film that is suitable for wafer processing with respect to its hardness, internal stress, electrical resistivity, and the like. In addition, it is possible to provide a DLC-coated wafer holder using an epoxy resin having low heat resistance as a material without excessively generating heat during the film formation process.
以下に、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
なお、実施例1は、主に請求項1に記載の上記第一の発明、および請求項8から15に記載の上記第八の発明について説明する。また、実施例2は、主に請求項2に記載の上記第二の発明について説明する。また、実施例3で、主に請求項3に記載の上記第三の発明について説明する。また、実施例4は、主に請求項4に記載の上記第四の発明について説明する。また、実施例5は、主に請求項5に記載の上記第五の発明について説明する。また、実施例6は、主に請求項6に記載の上記第六の発明について説明する。また、実施例7は、主に請求項7に記載の上記第七の発明について説明する。
The first embodiment will mainly describe the first invention described in
≪実施例1≫
<概要>
本実施例は、一部にDLCコーティングが施されているウエハホルダであり、それによってウエハホルダの耐磨耗性を向上させ、定盤との接触でおきるウエハホルダの磨耗を抑えることができる。
Example 1
<Overview>
The present embodiment is a wafer holder partially coated with DLC, thereby improving the wear resistance of the wafer holder and suppressing the wear of the wafer holder caused by contact with the surface plate.
なお、本発明においてウエハホルダに保持されるウエハは、いわゆる半導体シリコンウエハのみならず、外力による変形を起こしやすく、研磨加工に際してはホルダで保持され加工される脆性薄板全般を含むものとする。このような脆性薄板として、例えば、ガラス、セラミックスなどにより構成される薄板が挙げられる。 In the present invention, the wafer held by the wafer holder is not limited to a so-called semiconductor silicon wafer, and easily includes deformation due to external force, and includes all brittle thin plates that are held and processed by the holder during polishing. Examples of such a brittle thin plate include a thin plate made of glass, ceramics, or the like.
<構造>
図2に示すのは、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例を説明するための概略図である。なお、図2(a)は、その一部にDLCをコーティングしたウエハホルダの俯瞰概略図および断面の概略図である。また図2(b)は、上記箇所とはまた別の一部にDLCをコーティングしたウエハホルダの断面概略図である。
<Structure>
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of the structure of the wafer holder in the present embodiment. FIG. 2A is a schematic overhead view and a schematic cross-sectional view of a wafer holder in which a part thereof is coated with DLC. FIG. 2 (b) is a schematic cross-sectional view of a wafer holder in which DLC is coated on a part different from the above part.
本実施例のウエハホルダは、図2(a)、(b)にあるように、「ウエハ配置穴」(0202)があけられた「円盤体」(0201)からなっている。そして、その円盤体の少なくとも一部、例えば図2(a)では、ウエハ配置穴の外周を形成する円盤体の一部(0203a)、図2(b)では、円盤体の上面(0203b)がDLCコーティングされていることを特徴とする。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the wafer holder of this embodiment is formed of a “disk body” (0201) having a “wafer arrangement hole” (0202). Then, at least a part of the disk body, for example, in FIG. 2A, a part of the disk body (0203a) forming the outer periphery of the wafer arrangement hole, and in FIG. 2B, the upper surface (0203b) of the disk body is formed. It is characterized by being DLC coated.
「ウエハホルダ」とは、研磨装置の定盤に対してウエハを保持するための器具をいい、通常その形状は円盤状で、その厚みは研磨加工後のウエハの厚みより若干薄くなる程度の厚みであることが望ましい。ただし、もちろんその形状も厚みもそれには限定されない。 “Wafer holder” refers to an instrument for holding a wafer against a surface plate of a polishing apparatus, and its shape is generally disk-shaped, with a thickness that is slightly smaller than the thickness of the wafer after polishing. It is desirable to be. Of course, the shape and thickness are not limited thereto.
また、このウエハホルダは、図に示すようにその外周部にギア用の歯を備えていても良い。あるいは、図示していないが円盤体中心部にギア用の歯を有する軸を備えていても良い。このようなギアの歯によって回転機構から回転が伝えられることでウエハホルダおよびウエハが定盤、砥粒、研磨剤などに回転接触し研磨が行われる。 Further, as shown in the figure, this wafer holder may be provided with gear teeth on the outer peripheral portion thereof. Alternatively, although not shown, a shaft having gear teeth may be provided at the center of the disk body. The rotation is transmitted from the rotation mechanism by the gear teeth as described above, whereby the wafer holder and the wafer rotate and come into contact with a surface plate, abrasive grains, a polishing agent and the like to perform polishing.
また「定盤」とは、研磨処理に際してウエハと接触し回転、揺動などする定盤をいい、例えばラッピング研磨を行うためのラップ盤や、ポリッシング研磨を行うための研磨布の貼られたポリッシングパッドなどが挙げられる。また、この定盤はウエハの両面研磨用にウエハホルダの上下に配置される2つの定盤であっても良い。 “Surface” refers to a surface plate that rotates and swings in contact with the wafer during the polishing process. For example, a lapping machine for lapping polishing or polishing with a polishing cloth for polishing polishing. Examples include pads. Further, the surface plate may be two surface plates disposed on the upper and lower sides of the wafer holder for double-side polishing of the wafer.
そして本実施例では、この定盤のウエハ研磨加工によってウエハホルダに生じてしまう本体部分の磨耗を抑えるため、上述のようにウエハホルダを構成する「円盤体」(0201)の、少なくとも一部、例えばそのウエハ配置穴外周や、ウエハホルダ本体上面、下面、側面など、にDLCコーティングを施すことを特徴とする。 In this embodiment, in order to suppress the wear of the main body portion that occurs in the wafer holder due to the wafer polishing of the surface plate, at least a part of the “disk body” (0201) constituting the wafer holder as described above, for example, DLC coating is performed on the outer periphery of the wafer arrangement hole, the upper surface, the lower surface, and the side surface of the wafer holder body.
「円盤体」(0201)は、ウエハホルダの本体部分であって、例えばステンレス材料、SK鋼材料、SKH鋼材料、SKD鋼材料、SUJ鋼材料、ガラスエポキシ材料、樹脂材料など、の一または二以上の組合せにより構成される。 The “disc body” (0201) is a main part of the wafer holder, and is one or more of, for example, stainless steel material, SK steel material, SKH steel material, SKD steel material, SUJ steel material, glass epoxy material, resin material, and the like. It is comprised by the combination of.
「ウエハ配置穴」(0202)は、ウエハを配置、保持するため円盤体(0201)にあけられた穴であり、その穴の径が加工するウエハの径と略等しい構造になっている。なお、このウエハ配置穴の個数は図のような一つには限られず、またその構成も、ウエハ配置穴を形成する円盤体の穴外周部が、特許文献1に記載の緩衝用エラストマー部になっているなどさまざまな構成であって良い。
The “wafer arrangement hole” (0202) is a hole formed in the disc body (0201) for arranging and holding the wafer, and the diameter of the hole is substantially equal to the diameter of the wafer to be processed. The number of the wafer arrangement holes is not limited to one as shown in the figure, and the structure of the hole outer peripheral portion of the disk body forming the wafer arrangement holes is the cushioning elastomer portion described in
そして、本実施例のウエハホルダは、例えば図2(a)に示すように、このウエハ配置穴の外周部を形成する円盤体の部分(0203a)などがDLCコーティングされていることを特徴とする。 The wafer holder of the present embodiment is characterized in that, for example, as shown in FIG. 2 (a), the disk portion (0203a) forming the outer peripheral portion of the wafer arrangement hole is DLC coated.
「DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)」とは、炭素の三次元的結合であるsp3混成軌道と、二次元的結合であるsp2混成軌道、あるいは水素との結合と、が不規則に混じり合っており、特定の結晶構造を持たないアモルファス構造からなる硬質の炭素系皮膜をいう。そしてこのDLCを用いた皮膜の特徴として、高い耐摩耗性、耐腐食性などを有することが挙げられる。 “DLC (Diamond Like Carbon)” is an irregular mixture of sp 3 hybrid orbitals, which are three-dimensional bonds of carbon, and sp 2 hybrid orbitals, which are two-dimensional bonds, or bonds with hydrogen. A hard carbon-based film composed of an amorphous structure that does not have a specific crystal structure. And the characteristic of the film | membrane using this DLC has having high abrasion resistance, corrosion resistance, etc.
<DLC膜形成方法>
ここで、DLC膜の形成手段としては種々の方法が知られるが、本発明のウエハホルダのように面積が大きい被成膜物に対しては、成膜性及び密着性等を理由として、プラズマイオン注入法が好適である。この「プラズマイオン注入法」は、プラズマに浸した基材に負の高電圧パルスを印加して、基材表面に形成されるシース電場で炭素などを加速して注入するものであり、基材表面に沿ってイオンシースができるため、三次元表面部へ均等にイオン注入できると共に、基材周囲のプラズマから直接にイオンを引き出すのでビーム電流を大きくとれ、短時間で高密度のイオン注入を行える。またプラズマの制御によって低温プロセスが可能であり、装置構成も比較的単純で安価に製作できるという利点がある。
<DLC film formation method>
Here, various methods are known as means for forming the DLC film. However, for a film-forming object having a large area such as the wafer holder of the present invention, plasma ions are formed for reasons of film forming property and adhesion. An injection method is preferred. This “plasma ion implantation method” is a method in which a negative high voltage pulse is applied to a substrate immersed in plasma, and carbon or the like is accelerated and implanted by a sheath electric field formed on the substrate surface. Since an ion sheath can be formed along the surface, ions can be uniformly implanted into the three-dimensional surface, and ions can be directly extracted from the plasma around the substrate, so that a large beam current can be obtained and high-density ion implantation can be performed in a short time. . In addition, the low temperature process is possible by controlling the plasma, and the apparatus configuration is relatively simple and can be manufactured at low cost.
また、このようなプラズマイオン注入法の中でも、特開2001−26887号公報にて開示されている高周波(RF)・高電圧パルス重畳方式は、厚膜で均一性及び密着性に優れたDLC膜を形成できることから、本発明のウエハホルダのDLC膜形成手段として特に好適である。 Among such plasma ion implantation methods, the radio frequency (RF) / high voltage pulse superposition method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-26887 is a DLC film that is thick and excellent in uniformity and adhesion. Is particularly suitable as the DLC film forming means of the wafer holder of the present invention.
図3に示すのは、この高周波・高電圧パルス重畳方式によるウエハホルダへのDLC膜形成の一例について説明するための図である。この図に示すように、まず内部にウエハホルダMを配置させた真空容器B内を排気管Oより真空吸引した上で、該真空容器B内で給気管Iから低圧炭化水素ガス(プラズマ形成ガス)を導入する。そしてプラズマ生成用のパルス高周波電源S1とイオン注入用の負の高電圧パルス電源S2とから出力される、例えば13.56MHzの高周波パルス電圧と負の高電圧パルス電圧とを重畳整合回路Cによって重畳(相互の誘導障害を防止しながら、お互いに結合する)させ、この重畳した電力を、導体Lを介してウエハホルダMに印加する。それによりウエハホルダMの周囲に炭化水素ガスプラズマPを発生させると共に、このプラズマP中のイオンを負の高電圧パルスによってウエハホルダMに誘引・注入させる。また該イオンのラジカル種の衝撃、積層中にもイオン注入を伴いながらDLC膜形成を行う。なお、図中のFは、真空容器Bの導体L挿通部に介在し、高電圧を真空容器Bから絶縁するフィードスルーである。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of forming a DLC film on the wafer holder by the high frequency / high voltage pulse superposition method. As shown in this figure, first, the inside of the vacuum vessel B in which the wafer holder M is placed is vacuum-sucked from the exhaust pipe O, and then the low-pressure hydrocarbon gas (plasma forming gas) is supplied from the supply pipe I in the vacuum vessel B. Is introduced. Then, for example, a high frequency pulse voltage of 13.56 MHz and a negative high voltage pulse voltage outputted from the pulse high frequency power source S1 for plasma generation and the negative high voltage pulse power source S2 for ion implantation are superimposed by the superposition matching circuit C. (They are coupled to each other while preventing mutual inductive failure), and this superimposed power is applied to the wafer holder M via the conductor L. Thereby, a hydrocarbon gas plasma P is generated around the wafer holder M, and ions in the plasma P are attracted and implanted into the wafer holder M by a negative high voltage pulse. In addition, the DLC film is formed while ion implantation is performed during the impact of the radical species of the ions and lamination. Note that F in the drawing is a feedthrough that is interposed in the conductor L insertion portion of the vacuum vessel B and insulates the high voltage from the vacuum vessel B.
なお、この高周波(RF)・高電圧パルス重畳方式によるDLC膜は、以下のようにしてその厚みや硬さ等を調整することができる。すなわち、高周波(RF)・高電圧パルス重畳方式によるDLC膜は「ウエハホルダへのプラズマ表面調整」、「表層へのイオン注入」、「成膜」の3段階を経て形成される。またその3つそれぞれの段階における真空容器B内への導入ガスとして、「表面調整」段階ではアルゴンやメタン等、「イオン注入」段階では窒素、メタン、アセチレン等、「成膜」段階ではアセチレン、プロパン、トルエン等、様々な炭化水素系ガスを使用することができる。そして、上記各段階での導入ガスの種類と導入流量、真空度、高周波電力とパルス幅、注入電圧とパルス幅、遅延時間、繰り返し数等の設定次第で、形成するDLC膜の厚みや硬さ等を調整することができる、ということである。 In addition, the DLC film by this high frequency (RF) and high voltage pulse superposition method can adjust the thickness, hardness, etc. as follows. That is, the DLC film by the radio frequency (RF) / high voltage pulse superposition method is formed through three stages of “plasma surface adjustment to the wafer holder”, “ion implantation to the surface layer”, and “film formation”. Further, as gas introduced into the vacuum vessel B in each of the three stages, argon, methane, etc. in the “surface adjustment” stage, nitrogen, methane, acetylene, etc. in the “ion implantation” stage, acetylene in the “film formation” stage, Various hydrocarbon gases such as propane and toluene can be used. The thickness and hardness of the DLC film to be formed depend on the settings of the type and flow rate of the introduced gas, the degree of vacuum, the high frequency power and pulse width, the injection voltage and pulse width, the delay time, the number of repetitions, etc. Etc. can be adjusted.
そして、このような調整を利用して、本発明のウエハホルダに形成するDLC膜は、膜厚が0.1〜10μm程度の範囲、ビッカース硬度が900〜2500Hv程度の範囲に形成すると良い。なぜならば、DLCの膜厚が上記範囲よりも薄過ぎたり、硬度が低過ぎる場合は、摺接面の充分な耐久性が得られない。また逆に、膜厚が厚過ぎたり、硬度が大き過ぎるDLC膜は、成膜コストが高く付くわりに、それによる耐久性の向上は僅かであるため不経済であるからである。なお、上記膜厚及び硬度範囲のDLC膜を形成するためには、例えばそのDLC膜形成処理において高周波の加速電圧及びイオンの注入範囲を1〜30kVの範囲とすると良い。 And using such adjustment, the DLC film formed on the wafer holder of the present invention is preferably formed in the range of about 0.1 to 10 μm in film thickness and in the range of about 900 to 2500 Hv for Vickers hardness. This is because if the DLC film thickness is too thin or the hardness is too low, sufficient durability of the sliding contact surface cannot be obtained. Conversely, a DLC film having a film thickness that is too thick or too hard is uneconomical because the cost of film formation is high, but the improvement in durability due to this is small. In order to form a DLC film having the above film thickness and hardness range, for example, in the DLC film forming process, the high-frequency acceleration voltage and the ion implantation range may be set to a range of 1 to 30 kV.
また、その他に、内部応力が0.5Gパスカル以下となるよう調整しDLC膜を形成しても良い。このようにDLC膜の内部応力が通常のDLC膜(内部応力は数十Gパスカル)よりも低く調整することで、やはりウエハ加工時に加わる力に対し好適な軟性を示し割れたり剥がれたりせずに済む、という効果を奏する。また、その抵抗率が0.1Ω・cm以下となるよう調整しDLC膜を形成しても良い。このように低い電気抵抗率を有することで帯電せず静電気が発生しにくいため、ウエハ加工時の静電気によるウエハ破損の可能性を低下させることができる。以上のように、このDLCコーティング方法によってDLC膜が成膜されたウエハホルダは、ウエハの加工に好適なウエハホルダである。 In addition, the DLC film may be formed by adjusting the internal stress to be 0.5 G Pascal or less. In this way, by adjusting the internal stress of the DLC film to be lower than that of a normal DLC film (internal stress is several tens of G Pascals), it shows a suitable softness against the force applied during wafer processing and does not crack or peel off. It has the effect of being finished. Further, the DLC film may be formed by adjusting the resistivity to be 0.1 Ω · cm or less. Since it has such a low electrical resistivity and is not charged and static electricity is unlikely to occur, the possibility of wafer breakage due to static electricity during wafer processing can be reduced. As described above, the wafer holder on which the DLC film is formed by this DLC coating method is a wafer holder suitable for wafer processing.
また高周波(RF)・高電圧パルス重畳方式では負の高電圧パルスを用いることで、高周波パルスとその負の高電圧パルスとにより円盤体に与えられる単位時間当たりのエネルギーが樹脂に損傷を与えない程度のエネルギーとなるよう制御することができることから、低温プロセスが可能である。したがって、例えばチタン材料、ステンレス材料、SK鋼材料、SKH鋼材料、SKD鋼材料、SUJ鋼材料等の金属材料のみならず、ガラスエポキシ材料、樹脂材料等の低融点材料への成膜も容易に行える。また低温プロセスが可能なゆえに、DLCコーティングにおけるウエハホルダへのマスキングに関して、金属材等を用いたマスキングの他に、カプトンテープやアルミテープ等の低融点材料もマスキング材料として利用することができるため、部分成膜も容易に行うことができる。 In addition, the high frequency (RF) and high voltage pulse superposition method uses a negative high voltage pulse, so that the energy per unit time given to the disk body by the high frequency pulse and the negative high voltage pulse does not damage the resin. A low temperature process is possible because the energy can be controlled to a certain level. Therefore, for example, film formation on not only metal materials such as titanium material, stainless steel material, SK steel material, SKH steel material, SKD steel material and SUJ steel material but also low melting point materials such as glass epoxy material and resin material is easy. Yes. In addition, since low temperature processes are possible, in addition to masking using metal materials, etc., low melting point materials such as Kapton tape and aluminum tape can also be used as masking materials for masking the wafer holder in DLC coating. Film formation can also be performed easily.
また、このようなDLCコーティング処理を行う前に、ウエハホルダの円盤体に対し、アルゴン、ヘリウム、水素などのイオンを利用した、いわゆる「プラズマクリーニング」処理を行っても構わない。それによって、円盤体表面の不純物などを取り除くことができるので、さらに密着性の高いDLC成膜を行うことができる。 In addition, before performing such a DLC coating process, a so-called “plasma cleaning” process using ions of argon, helium, hydrogen, or the like may be performed on the disc body of the wafer holder. Thereby, impurities and the like on the surface of the disc body can be removed, so that DLC film formation with higher adhesion can be performed.
そして、このようにして、例えば図2(a)のウエハホルダのように、そのウエハ配置穴の外周部を形成する円盤体の部分にDLCをコーティングすることにより、研磨対象であるウエハの最も近傍に位置し、ラッピング研磨時の砥粒などによる研磨の影響を受け易いウエハ配置穴外周部分の耐磨耗性を高めることができる。なお、この上記のようにしてコーティングされたDLCの被膜の厚みは、例えば1ミクロンから10ミクロン程度の厚みが挙げられるが、円盤体の素材などに応じて1ミクロン以下や10ミクロン以上の厚みであっても良い。 In this manner, for example, as in the wafer holder of FIG. 2A, the DLC is coated on the portion of the disk body that forms the outer peripheral portion of the wafer arrangement hole, so that the wafer closest to the polishing target is placed. It is possible to improve the wear resistance of the outer peripheral portion of the wafer placement hole that is positioned and easily affected by polishing by abrasive grains during lapping polishing. The thickness of the DLC film coated as described above may be, for example, about 1 to 10 microns, but may be 1 micron or less or 10 microns or more depending on the material of the disk. There may be.
もちろん、図2(b)に示すように、定盤と接触する可能性が高いウエハホルダ表面部分(0203b)にDLCコーティングを施しても良い。 Of course, as shown in FIG. 2B, the DLC coating may be applied to the wafer holder surface portion (0203b) that is highly likely to come into contact with the surface plate.
<作用>
図4に示すのは、この表面部分にDLCコーティングを施した本実施例のウエハホルダの作用を説明するための、ウエハの研磨装置の一例を表す断面概略図である。この図にあるように、ウエハ配置穴にウエハを保持し(図示は省略)、その表面部分(0403)にDLCコーティングが施されたウエハホルダ(0401)を、ラッピング研磨用の定盤(0400α、0400β)の間に配置する。そして、定盤とウエハホルダの間に砥粒を供給し(図示省略)、それぞれを各々の矢印方向に回転させることでウエハのラッピング研磨が行われる。このとき、定盤や砥粒とウエハホルダとの間にも矢印Aで示すような摩擦が生じ、ウエハとともにウエハホルダも磨耗してしまう可能性がある。しかし、この定盤などと接触しているウエハホルダの表面部分に、高い耐磨耗性を有するDLCがコーティングされているので、ウエハホルダの磨耗度合いを抑えることができる、という具合である。
<Action>
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a wafer polishing apparatus for explaining the operation of the wafer holder of the present embodiment in which DLC coating is applied to the surface portion. As shown in this figure, a wafer is held in a wafer arrangement hole (not shown), and a wafer holder (0401) whose surface portion (0403) is DLC coated is placed on a lapping polishing surface plate (0400α, 0400β). ) Between. Then, abrasive grains are supplied between the surface plate and the wafer holder (not shown), and the wafers are lapped and polished by rotating them in the respective arrow directions. At this time, friction as indicated by an arrow A also occurs between the surface plate or abrasive grains and the wafer holder, and the wafer holder may be worn together with the wafer. However, since the surface portion of the wafer holder that is in contact with the surface plate or the like is coated with DLC having high wear resistance, the degree of wear of the wafer holder can be suppressed.
なお、図のような両面研磨の場合、図示していないが、ウエハホルダ底部にもDLCがコーティングされていても当然良い。 In the case of double-side polishing as shown in the figure, although not shown, it is natural that the bottom of the wafer holder may be coated with DLC.
また、図2の(a)に示すギア部分においてはDLCコーティングを施さない、あるいは施したDLC膜を剥がす工程が含まれていても構わない。このようなギア部分ではコーティングされたDLC膜が剥がれ易く、その剥がれたDLC膜によってウエハ本体に傷がつく可能性があるからである。 Further, the gear portion shown in FIG. 2A may include a step of not performing DLC coating or peeling the applied DLC film. This is because the coated DLC film easily peels off at such a gear portion, and the peeled DLC film may damage the wafer body.
<製造の工程>
図5に示すのは、本実施例のウエハホルダを製造する際の工程の一例を表すフローチャートである。この図にあるように、ウエハホルダを形成する円盤体にウエハ配置穴をあけ(ステップS0501)、続いて、その円盤体の少なくとも一部にDLCコーティングを行う(ステップS0502)。
<Manufacturing process>
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a process for manufacturing the wafer holder of this embodiment. As shown in this figure, a wafer placement hole is formed in the disk body forming the wafer holder (step S0501), and then DLC coating is performed on at least a part of the disk body (step S0502).
<効果の簡単な説明>
以上のように、本実施例のウエハホルダによって、定盤や砥粒などと接触するウエハホルダの部分の耐摩耗性を向上させることができ、したがってラッピング研磨などの研磨処理での磨耗を抑え、十分長期間の使用に耐えうるウエハホルダを提供することができる。
<Brief description of effect>
As described above, the wafer holder of the present embodiment can improve the wear resistance of the portion of the wafer holder that comes into contact with the surface plate or abrasive grains, and therefore suppresses the wear in the polishing process such as lapping polishing, and is sufficiently long. A wafer holder that can withstand the use of a period can be provided.
≪実施例2≫
<概要>
本実施例は、実施例1のウエハホルダの円盤体全部にDLCコーティングが施されているウエハホルダであり、それによってウエハホルダの耐磨耗性に加え、耐腐食性を向上させ、研磨剤などの影響で円盤体に含まれる金属イオンが流出する、いわゆる金属コンタミネーションの発生を抑えることができる。
<< Example 2 >>
<Overview>
The present embodiment is a wafer holder in which DLC coating is applied to the entire disk body of the wafer holder of the first embodiment, thereby improving the corrosion resistance in addition to the wear resistance of the wafer holder, and by the influence of an abrasive or the like. Generation | occurrence | production of what is called metal contamination from which the metal ion contained in a disk body flows out can be suppressed.
図6に示すのは、本実施例におけるウエハホルダの概要の一例を説明するための、ポリッシング用研磨装置の断面概略図である。この図にあるように、ポリッシング研磨を行うため、定盤であるポリッシングパッド(0620)と、ウエハ(図示破線)及びウエハホルダ(0601)との間に液体研磨剤(0610)が供給される。そしてポリッシングパッドやウエハホルダが回転または揺動運動することでポリッシング研磨が行われるが、この液体研磨剤の影響で、矢印Bで示すようにウエハホルダ本体から例えばニッケルなどの金属イオンが外部に流出する、いわゆる金属コンタミネーションが発生する。そのためこの金属コンタミネーションによって半導体が汚染され、結晶構造が一部破壊され製造歩留まりが低下したり、半導体ウエハに形成される酸化膜絶縁部分が低電圧で破壊されるようになったり、あるいは、半導体ウエハの寿命が短くなったりしてしまうなどの恐れがある。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a polishing apparatus for polishing for explaining an example of the outline of the wafer holder in the present embodiment. As shown in this figure, in order to perform polishing polishing, a liquid abrasive (0610) is supplied between a polishing pad (0620) which is a surface plate, a wafer (broken line in the drawing) and a wafer holder (0601). Then, polishing polishing is performed by rotating or swinging the polishing pad and the wafer holder, but due to the influence of this liquid abrasive, metal ions such as nickel flow out to the outside from the wafer holder body as indicated by an arrow B. So-called metal contamination occurs. For this reason, the semiconductor contamination is caused by this metal contamination, the crystal structure is partially destroyed and the manufacturing yield is reduced, the oxide film insulating portion formed on the semiconductor wafer is destroyed at a low voltage, or the semiconductor The life of the wafer may be shortened.
しかし、本実施例では、ウエハホルダの円盤体全部にDLCをコーティングしてあるため、DLCの高い耐腐食性により、液体研磨剤の及ぼす金属製ウエハホルダへの影響を抑え、したがって金属イオンが外部に流出すること(金属コンタミネーションの発生)を抑えることができる。 However, in this embodiment, since the entire disk of the wafer holder is coated with DLC, the high corrosion resistance of DLC suppresses the influence of the liquid abrasive on the metal wafer holder, so that metal ions flow out to the outside. (Occurrence of metal contamination) can be suppressed.
<構造>
図7に示すのは、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例を説明するための俯瞰概略図および断面概略図である。この図にあるように、本実施例のウエハホルダは、実施例1を基本としてウエハホルダを構成する「円盤体」(0701)に「ウエハ配置穴」(0702)があけられている。そして、その円盤体全部(0703)、すなわち円盤体の表面全体にDLCがコーティングされていることを特徴とする。
<Structure>
FIG. 7 shows an overhead schematic diagram and a cross-sectional schematic diagram for explaining an example of the structure of the wafer holder in the present embodiment. As shown in this figure, in the wafer holder of this example, “wafer arrangement hole” (0702) is formed in the “disk body” (0701) constituting the wafer holder based on Example 1. The entire disc body (0703), that is, the entire surface of the disc body is coated with DLC.
図8に示すのは、この円盤体全部にDLCをコーティングしたウエハホルダでのポリッシング研磨の一例について説明するための概略図である。この図にあるように、円盤体(0801)の全部(0803)にDLCがコーティングされている。このように円盤体の表面全体がDLCでコーティングされているため、例えば液体研磨剤(0810)のように研磨中に流動してウエハホルダのさまざまな部位に接触するような場合でも、それによる金属イオンの外部への流出(矢印B)を抑えることができる。 FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an example of polishing polishing using a wafer holder in which DLC is coated on the entire disk body. As shown in this figure, DLC is coated on the entire disc body (0801) (0803). Since the entire surface of the disk body is coated with DLC in this way, even if it flows during polishing and contacts various parts of the wafer holder, such as a liquid abrasive (0810), the metal ions produced thereby Can be prevented from flowing out (arrow B).
なお、本明細書では、実施例1をラッピング研磨に利用するウエハホルダの実施例として説明し、実施例2をポリッシング研磨に利用するウエハホルダの実施例として説明したが、もちろん実施例1のウエハホルダをポリッシング研磨に利用するなど、その逆の利用も当然可能であり、同様の効果を奏しうる。 In this specification, the first embodiment is described as an example of a wafer holder used for lapping polishing, and the second embodiment is described as an example of a wafer holder used for polishing polishing. Of course, the reverse use such as use for polishing is also possible, and the same effect can be obtained.
<製造の工程>
図9に示すのは、本実施例のウエハホルダを製造する際の工程の一例を表すフローチャートである。この図にあるように、ウエハホルダを形成する円盤体にウエハ配置穴をあけ(ステップS0901)、続いて、その円盤体の全体にDLCコーティングを行う(ステップS0902)。
<Manufacturing process>
FIG. 9 is a flowchart showing an example of a process for manufacturing the wafer holder of this embodiment. As shown in this figure, a wafer arrangement hole is formed in the disk body forming the wafer holder (step S0901), and then DLC coating is performed on the entire disk body (step S0902).
<効果の簡単な説明>
以上のように、本実施例のウエハホルダによって、耐腐食性を向上させ、研磨剤に対して不活性を示し金属コンタミネーションの流出を抑えたウエハホルダを提供することができる。
<Brief description of effect>
As described above, the wafer holder of this embodiment can provide a wafer holder that has improved corrosion resistance, is inert to the polishing agent, and suppresses the outflow of metal contamination.
≪実施例3≫
<概要と構造>
本実施例のウエハホルダは、実施例1や2を基本として、その円盤体の少なくとも一部を、DLCをコーティングした樹脂材料で構成するウエハホルダである。
Example 3
<Overview and structure>
The wafer holder of the present embodiment is a wafer holder in which at least a part of the disc body is made of a resin material coated with DLC on the basis of the first and second embodiments.
なお、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例は、例えば図2に示す構造と同様であり、その相違点はDLCコーティングされた部分(0203a)が樹脂材料で構成されている、あるいは、図7に示すように、DLCコーティングされた円盤体全部が樹脂材料で構成されている点である。この樹脂材料は金属イオンを含まないため前述の通り金属コンタミネーションの発生がないという効果を奏する。しかし、樹脂材料は磨耗の度合いが金属に比べて高い。またその剛性は金属に比べて弱く、研磨加工時にウエハホルダに大きな力を加えることが難しいため、時間をかけて研磨を行う必要がある。 An example of the structure of the wafer holder in this embodiment is the same as the structure shown in FIG. 2, for example. The difference is that the DLC-coated portion (0203a) is made of a resin material, or FIG. As shown, the entire DLC-coated disc is made of a resin material. Since this resin material does not contain metal ions, there is an effect that no metal contamination occurs as described above. However, the degree of wear of the resin material is higher than that of metal. Further, its rigidity is weaker than that of metal, and it is difficult to apply a large force to the wafer holder at the time of polishing. Therefore, it is necessary to polish over time.
そこでこの樹脂材料にDLCをコーティングすることで、金属コンタミネーションの発生が無く、なおかつ耐磨耗性を有し、また剛性も向上したウエハホルダを提供することができる。なお「樹脂材料」とは、天然樹脂、合成樹脂を含むものであり、例えばエポキシ樹脂、ABS樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。 Therefore, by coating the resin material with DLC, it is possible to provide a wafer holder that does not generate metal contamination, has wear resistance, and has improved rigidity. The “resin material” includes natural resins and synthetic resins, and examples thereof include epoxy resins, ABS resins, phenol resins, melamine resins, urethane resins, silicone resins, and unsaturated polyester resins.
<効果の簡単な説明>
以上のように、本実施例のウエハホルダは、その円盤体の一部または全部がDLCコーティングされた樹脂材料で構成されている。したがって、ウエハホルダの金属コンタミネーションの発生を抑えつつ、耐磨耗性を向上させることができ、その部品寿命をのばすことができる。また樹脂材料部分の剛性を金属製ウエハホルダと同程度の研磨処理にも耐えうるまで高めることもでき、研磨加工時の時間効率を犠牲にせずにすむようになる。
<Brief description of effect>
As described above, the wafer holder of this embodiment is made of a resin material in which a part or all of the disk body is DLC coated. Therefore, the wear resistance can be improved while suppressing the occurrence of metal contamination of the wafer holder, and the life of the parts can be extended. Further, the rigidity of the resin material portion can be increased to withstand the same level of polishing treatment as that of a metal wafer holder, so that the time efficiency during polishing processing is not sacrificed.
≪実施例4≫
<概要>
本実施例のウエハホルダは、実施例1から3のいずれかを基本として、ウエハ配置穴を形成する円盤体の穴の部分に、ウエハ配置リング部を着脱可能に嵌め込んだウエハホルダである。
Example 4
<Overview>
The wafer holder of the present embodiment is a wafer holder in which the wafer placement ring portion is detachably fitted into the hole portion of the disk body that forms the wafer placement hole, based on any one of the first to third embodiments.
<構造>
図10に示すのは、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例を説明するための概略図である。本実施例のウエハホルダは、図10(a)にあるように、実施例1などを基本として、「ウエハ配置穴」(1002)があけられた「円盤体」(1001)からなっており、そして、その円盤体の少なくとも一部(1003)や全部がDLCコーティングされている。
<Structure>
FIG. 10 is a schematic view for explaining an example of the structure of the wafer holder in the present embodiment. As shown in FIG. 10A, the wafer holder of the present embodiment is composed of a “disk body” (1001) having a “wafer arrangement hole” (1002) formed on the basis of the first embodiment and the like. At least a part (1003) or all of the disk body is DLC coated.
そして、本実施例の特徴点は、「円盤体」(1001)が、「円盤状本体」(1004)と、ウエハ配置穴を形成するウエハ配置リング部(1005)とからなっている点である。また、さらなる特徴点は、図10(b)に示すように、その「ウエハ配置リング部」(1005)が、円盤状本体に対して着脱可能である点である。 The feature of this embodiment is that the “disc body” (1001) is composed of a “disc-shaped main body” (1004) and a wafer placement ring portion (1005) that forms a wafer placement hole. . Further, as shown in FIG. 10B, a further feature point is that the “wafer arrangement ring portion” (1005) is detachable from the disc-shaped main body.
本実施例をこのような構造とするのは、以下のような理由からである。すなわち、ウエハ配置穴を形成する円盤体の外周は、研磨加工時にウエハと衝突する。そのためこの外周の径が大きくなってしまい、研磨加工を続けるうちにうまくウエハを保持できなくなっていく、などの事態が生ずる。そこで、ウエハ配置穴を形成する部分をウエハ配置リング部とし、着脱可能とすることで、簡単な部分交換を可能とし、従来のウエハホルダ全体の交換のみの場合に比べて交換コストを抑えることなどができる。 The reason why this embodiment has such a structure is as follows. That is, the outer periphery of the disk body forming the wafer placement hole collides with the wafer during polishing. For this reason, the diameter of the outer periphery becomes large, and the wafer cannot be held well while the polishing process is continued. Therefore, by making the part where the wafer placement hole is formed a wafer placement ring part and making it detachable, it is possible to easily replace the part, reducing the replacement cost compared to the case of replacing only the entire conventional wafer holder. it can.
また、このウエハ配置リング部をエラストマーで構成することで、ウエハに対する緩衝材としての機能を持たせても良い。 Moreover, you may give the function as a shock absorbing material with respect to a wafer by comprising this wafer arrangement | positioning ring part with an elastomer.
なお、本実施例のウエハホルダにおいて、このウエハ配置リング部を円盤状本体に対して着脱可能とするためには、例えば以下のようにして円盤状本体の穴にウエハ配置リングを嵌め込むと良い。 In the wafer holder of this embodiment, in order to make the wafer arrangement ring portion detachable from the disk-shaped body, the wafer arrangement ring may be fitted into the hole of the disk-shaped body as follows, for example.
図11に示すのは、嵌め込み方法の一例である「焼き嵌め」を説明するための図である。図11の(1)にあるように、まず加熱コイルなどで、円盤状本体にあけた穴の外周部分を均一に加熱する。すると、熱によりその外周部分が矢印方向に膨張するので、加熱コイルを取り除き、その膨張した穴に(2)で示すようにウエハ配置リング部を落とし入れる。続いて、(3)で示すように円盤状本体を冷却することで、膨張していた穴の外周部分が収縮し、摩擦力で円盤状本体とウエハ配置リング部を強く結合することができる。また、ウエハ配置リング部を円盤状本体から外す際は、ウエハ配置リング部を冷却し収縮させ、径を小さくすることで簡単に取り外すことができる。 FIG. 11 is a diagram for explaining “shrink fitting” which is an example of a fitting method. As shown in (1) of FIG. 11, first, the outer peripheral portion of the hole formed in the disk-shaped body is heated uniformly with a heating coil or the like. Then, since the outer peripheral portion expands in the direction of the arrow due to heat, the heating coil is removed, and the wafer placement ring portion is dropped into the expanded hole as shown by (2). Subsequently, as shown in (3), by cooling the disk-shaped main body, the outer peripheral portion of the expanded hole contracts, and the disk-shaped main body and the wafer arrangement ring portion can be strongly coupled by a frictional force. Further, when removing the wafer arrangement ring portion from the disk-shaped main body, the wafer arrangement ring portion can be easily removed by cooling and contracting and reducing the diameter.
図12に示すのは、また別の嵌め込み方法の一例である「ねじ込み」を説明するための図である。この図にあるようにウエハ配置リング部(1205)はその外周面に雄ネジのネジ山を有し、それを嵌め込む円盤状本体(1204)の穴には雌ネジの溝が形成されている(もちろん、雄ネジと雌ネジは逆でも良い)。したがってこの雄ネジと雌ネジを係合させ回転させることで、ウエハ配置リング部を円盤状本体に簡単に嵌め込むことができる。また、嵌め込んだ際と逆方向に回転させれば簡単に取り外すこともできる。 FIG. 12 is a diagram for explaining “screwing” which is an example of another fitting method. As shown in this figure, the wafer arrangement ring portion (1205) has a male screw thread on its outer peripheral surface, and a female screw groove is formed in the hole of the disc-shaped main body (1204) into which the wafer is arranged. (Of course, male screw and female screw may be reversed). Therefore, by engaging and rotating the male screw and the female screw, the wafer placement ring portion can be easily fitted into the disc-shaped main body. Moreover, if it rotates in the reverse direction to the time of fitting, it can also be removed easily.
もちろん、円盤状本体とウエハ配置リング部との着脱可能な嵌め込み方法は上記例には限定されず、例えば接着剤を利用した嵌め込み接合方法などさまざまであって良い。 Of course, the detachable fitting method between the disk-shaped main body and the wafer arrangement ring portion is not limited to the above example, and various methods such as a fitting and joining method using an adhesive may be used.
<製造の工程>
図13に示すのは、本実施例のウエハホルダを製造する際の工程の一例を表すフローチャートである。この図にあるように、ウエハホルダを形成する円盤体の本体である円盤状本体にウエハ配置リング部を着脱可能に装着する穴をあける(ステップS1301)。続いて、円盤状本体に対して着脱可能なウエハ配置リング部に、ウエハ配置穴を形成する(ステップS1302)。
<Manufacturing process>
FIG. 13 is a flowchart showing an example of a process for manufacturing the wafer holder of this embodiment. As shown in this figure, a hole for detachably mounting the wafer arrangement ring portion is formed in the disk-shaped main body which is the main body of the disk body forming the wafer holder (step S1301). Subsequently, a wafer placement hole is formed in a wafer placement ring portion that can be attached to and detached from the disk-shaped body (step S1302).
次に、前記ステップS1301で円盤状本体にあけた穴の外周部分を均一に加熱し、膨張させ(ステップS1303)、その穴に、前記ウエハ配置リング部を嵌め込む(ステップS1304)。つづいて円盤状本体を冷却し、前記膨張させた穴を収縮させる(ステップS1305)。そして最後に、前記円盤体の少なくとも一部、または全部にDLCをコーティングする(ステップS1306)。 Next, the outer peripheral portion of the hole formed in the disk-shaped main body in step S1301 is uniformly heated and expanded (step S1303), and the wafer arrangement ring portion is fitted into the hole (step S1304). Subsequently, the disk-shaped main body is cooled, and the expanded hole is contracted (step S1305). Finally, DLC is coated on at least part or all of the disk (step S1306).
なお、上記工程では、焼き嵌めによってウエハ配置リング部を円盤状本体の穴に嵌め込んだが、もちろん、ねじこみやその他の方法による嵌め込みにより、本実施例のウエハリングが製造されて構わない。 In the above process, the wafer arrangement ring portion is fitted into the hole of the disk-shaped main body by shrink fitting, but of course, the wafer ring of the present embodiment may be manufactured by fitting by screwing or other methods.
<効果の簡単な説明>
以上のように、本実施例のウエハホルダによって、着脱可能なウエハ配置リング部のみ交換するなど部分交換を可能とし、従来のウエハホルダ全体の交換のみの場合に比べて交換コストを抑えることなどができる。
<Brief description of effect>
As described above, the wafer holder according to the present embodiment enables partial replacement such as replacement of only the detachable wafer arrangement ring portion, and the replacement cost can be reduced as compared with the conventional case where only the entire wafer holder is replaced.
また、このウエハ配置リング部をエラストマーで構成することで、ウエハとウエハホルダとの衝突を緩衝する効果を奏することもできる。 Moreover, the effect of buffering the collision between the wafer and the wafer holder can be obtained by configuring the wafer arrangement ring portion with an elastomer.
≪実施例5≫
<概要>
本実施例のウエハホルダは、実施例4を基本として、その円盤体の中で少なくともウエハ配置リング部にDLCコーティングしたウエハホルダである。
Example 5
<Overview>
The wafer holder of the present embodiment is a wafer holder which is based on the fourth embodiment and is DLC coated at least on the wafer arrangement ring portion in the disk.
<構造>
図14に示すのは、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例を説明するための斜視断面図である。この図にあるように、本実施例のウエハホルダは、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例は、例えば図10に示す構造と同様であり、「円盤体」(1001)が、「円盤状本体」(1004)と、ウエハ配置穴を形成するウエハ配置リング部(1005)とからなっている。
<Structure>
FIG. 14 is a perspective sectional view for explaining an example of the structure of the wafer holder in the present embodiment. As shown in this figure, in the wafer holder of this embodiment, an example of the structure of the wafer holder in this embodiment is the same as the structure shown in FIG. 10, for example, and “disk body” (1001) is “disk body”. (1004) and a wafer placement ring portion (1005) for forming a wafer placement hole.
そして、その特徴点は、そのウエハ配置リング部の、例えば上面(1405a)や、内周面(1405b)、また下面(1405c)にDLCがコーティングされている点である。このように、ウエハ配置リング部にDLCがコーティングされていることにより、研磨加工時にウエハと衝突し磨耗し易いウエハ配置リング部の耐磨耗性を向上させることができる。 The characteristic point is that DLC is coated on, for example, the upper surface (1405a), the inner peripheral surface (1405b), and the lower surface (1405c) of the wafer arrangement ring portion. As described above, since the DLC is coated on the wafer arrangement ring portion, it is possible to improve the wear resistance of the wafer arrangement ring portion that easily collides with the wafer during polishing.
<効果の簡単な説明>
以上のように、本実施例のウエハホルダは、DLCコーティングを施す場所を、ウエハとの接触で磨耗しやすいウエハ配置リング部とすることで、ウエハ配置リング部の耐磨耗性を向上させその交換頻度を抑えることができる。
<Brief description of effect>
As described above, in the wafer holder of this embodiment, the place where the DLC coating is applied is a wafer placement ring portion that is easily worn by contact with the wafer, thereby improving the wear resistance of the wafer placement ring portion and replacing it. The frequency can be reduced.
≪実施例6≫
<概要>
本実施例のウエハホルダは、実施例4や5を基本として、そのウエハ配置リング部の厚さが、円盤状本体の厚さよりも厚いことを特徴とするウエハホルダである。
Example 6
<Overview>
The wafer holder of the present embodiment is a wafer holder characterized in that the thickness of the wafer arrangement ring portion is thicker than the thickness of the disk-shaped main body based on the fourth and fifth embodiments.
<構造>
図15に示すのは、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例を説明するための俯瞰概略図および断面概略図である。この図15(a)にあるように、本実施例のウエハホルダは、実施例4や5を基本として、その「円盤体」(1501)が、「円盤状本体」(1504)と、「ウエハ配置穴」(1502)を形成するウエハ配置リング部(1505)とからなっている。また、このウエハ配置リング部が、円盤状本体に対して着脱可能であり、そして、円盤体の少なくとも一部(1503)や全部がDLCコーティングされている構造となっている。
<Structure>
FIG. 15 shows a schematic bird's-eye view and a schematic cross-sectional view for explaining an example of the structure of the wafer holder in this embodiment. As shown in FIG. 15A, the wafer holder of the present embodiment is based on Embodiments 4 and 5, and the “disk body” (1501) is replaced with “disk body” (1504) and “wafer arrangement”. And a wafer placement ring portion (1505) for forming a "hole" (1502). Further, this wafer arrangement ring part is detachable from the disk-shaped main body, and at least a part (1503) or all of the disk body is DLC coated.
そして、本実施例のウエハホルダの特徴点は、図15(b)にあるように、その「ウエハ配置リング部」(1505)の厚さが、円盤状本体(1504)の厚さよりも厚い点である。 The feature of the wafer holder of this embodiment is that the thickness of the “wafer arrangement ring portion” (1505) is thicker than the thickness of the disk-shaped main body (1504) as shown in FIG. is there.
なお、「(厚さがより)厚い」とは、次に図16で説明するように厳密にその厚みを比較した際の結果のみには限られない。 Note that “(thickness) is thicker” is not limited to the result when the thicknesses are strictly compared as will be described with reference to FIG.
図16に示すのは、本実施例におけるウエハ配置リング部の厚さの一例について説明するための図である。この図16(a)や(b)にあるように、例えば本実施例におけるウエハホルダの場合、その断面図に示すように、ウエハ配置リング部(1605)の厳密な厚さは合計で「400マイクロメートル」であり、円盤状本体(1604)の「750マイクロメートル」よりも厚みがない。しかし、ウエハホルダ全体として見た場合には、そのウエハ配置リング部の厚さは空洞部分や円盤状本体の突起部も含めて「770マイクロメートル」となり、このような構造も本実施例に含まれるとする。 FIG. 16 is a diagram for explaining an example of the thickness of the wafer arrangement ring portion in the present embodiment. As shown in FIGS. 16A and 16B, for example, in the case of the wafer holder in this embodiment, as shown in the cross-sectional view, the exact thickness of the wafer arrangement ring portion (1605) is “400 μm in total. Meter ", which is less thick than" 750 micrometers "of the disk-shaped body (1604). However, when viewed as the whole wafer holder, the thickness of the wafer arrangement ring portion including the hollow portion and the protrusion of the disk-shaped main body is “770 micrometers”, and such a structure is also included in this embodiment. And
図17に示すのは、本実施例のウエハホルダを利用したウエハ研磨の一例について説明するための概略図である。この図にあるように、ウエハホルダは、その円盤状本体(1704)の厚みより、ウエハ配置リング部(1705)の厚さのほうが、Cで示す長さ分だけ厚い、という構造になっている。 FIG. 17 is a schematic view for explaining an example of wafer polishing using the wafer holder of this embodiment. As shown in this figure, the wafer holder has a structure in which the thickness of the wafer arrangement ring portion (1705) is thicker by the length indicated by C than the thickness of the disk-shaped main body (1704).
そしてこのウエハホルダのウエハ配置穴(1702)にウエハを配置し研磨加工を行った場合、その研磨時の力のかかり方は図下方向にかかる。すると、この研磨剤(1710)や定盤(1720)とウエハホルダとが接触するが、その接触は、Cの厚さの分だけウエハ配置リング部のほうが円盤状本体よりも早くなる。 When a wafer is placed in the wafer placement hole (1702) of this wafer holder and polishing is performed, the force applied during the polishing is downward in the figure. Then, the abrasive (1710) or the surface plate (1720) and the wafer holder come into contact with each other, but the contact is faster in the wafer arrangement ring portion than in the disk-shaped main body by the thickness of C.
したがって、主にウエハ配置リング部のみ研磨による磨耗が進行することになり、円盤状ウエハ本体部分の磨耗などをさらに防ぐことができる。したがって、研磨処理によって磨耗が進行しても、円盤状本体から着脱可能で容易に交換可能なウエハ配置リング部のみの交換ですますことができるため部品全体の使用寿命を延ばすことができ、実施例5よりもさらに交換コストを抑えることなどができる。 Therefore, the abrasion due to the polishing mainly proceeds only in the wafer arrangement ring portion, and it is possible to further prevent the disc-shaped wafer main body from being worn. Therefore, even if wear progresses due to the polishing process, it is possible to replace only the wafer placement ring that can be detached from the disk-shaped body and easily replaced, so that the service life of the entire part can be extended. The replacement cost can be further reduced than 5.
<製造の工程>
図18に示すのは、本実施例のウエハホルダを製造する際の工程の一例を表すフローチャートである。この図にあるように、ウエハホルダを形成する円盤体の本体である円盤状本体にウエハ配置リング部を着脱可能に装着する穴をあける(ステップS1801)。
<Manufacturing process>
FIG. 18 is a flowchart showing an example of a process for manufacturing the wafer holder of this embodiment. As shown in this figure, a hole for detachably mounting the wafer arrangement ring portion is formed in the disk-shaped main body which is the main body of the disk body forming the wafer holder (step S1801).
続いて、円盤状本体よりもその厚みが厚く、かつ円盤状本体に対して着脱可能なウエハ配置リング部を形成し(ステップS1802)、形成したウエハ配置リング部に、ウエハ配置穴を形成する(ステップS1803)。 Subsequently, a wafer arrangement ring portion having a thickness larger than that of the disk-shaped main body and detachable from the disk-shaped main body is formed (step S1802), and a wafer arrangement hole is formed in the formed wafer arrangement ring portion ( Step S1803).
そして、焼き嵌めなどの方法により前記ステップS1801であけられた穴にウエハ配置リング部を嵌め込み(ステップS1804)、最後に、前記円盤体の少なくとも一部、または全部にDLCをコーティングする(ステップS1805)。 Then, the wafer placement ring portion is fitted into the hole drilled in step S1801 by a method such as shrink fitting (step S1804), and finally, DLC is coated on at least a part or all of the disk (step S1805). .
<効果の簡単な説明>
以上のように、本実施例のウエハホルダによって、ウエハ本体となる円盤状本体の磨耗をさらに防ぐことができ、容易に交換可能なウエハ配置リング部のみの交換ですますことができる。したがって、部品全体の使用寿命を延ばすことができ、実施例5よりもさらに交換コストを抑えることなどが可能となる。
<Brief description of effect>
As described above, the wafer holder of this embodiment can further prevent wear of the disk-shaped main body serving as the wafer main body, and only the wafer arrangement ring portion that can be easily replaced can be replaced. Therefore, the service life of the entire part can be extended, and the replacement cost can be further reduced as compared with the fifth embodiment.
≪実施例7≫
<概要と構造>
本実施例のウエハホルダは、実施例4から6のいずれかを基本として、ウエハ配置リング部が樹脂材料からなるウエハホルダである。
Example 7
<Overview and structure>
The wafer holder of the present embodiment is a wafer holder in which the wafer arrangement ring portion is made of a resin material on the basis of any of the fourth to sixth embodiments.
なお、本実施例におけるウエハホルダの構造の一例は、例えば図10や図12に示す構造と同様であり、その相違点はウエハ配置リング部(1005、1205)が樹脂材料で構成されている、という点である。このように、ウエハ近傍にあって研磨剤などの影響を受けやすいウエハ配置リング部を樹脂材料とすることで、金属コンタミネーションの流出を効率よく無くすことができる。 An example of the structure of the wafer holder in this embodiment is the same as the structure shown in FIGS. 10 and 12, for example, and the difference is that the wafer placement ring portion (1005, 1205) is made of a resin material. Is a point. As described above, by using a resin material for the wafer arrangement ring portion that is in the vicinity of the wafer and is susceptible to the influence of an abrasive or the like, the outflow of metal contamination can be effectively eliminated.
<効果の簡単な説明>
以上のように、本実施例のウエハホルダによって、例えばウエハホルダの本体部分を金属製として所定以上の剛性を有しつつ、ウエハ近傍にあって研磨剤などの影響を受けやすいウエハ配置リング部を樹脂製とすることで、そのウエハ配置リング部からの金属コンタミネーションの流出を無くすことができる。
<Brief description of effect>
As described above, the wafer holder of the present embodiment, for example, is made of a resin for the wafer placement ring portion that is near the wafer and easily affected by abrasives, etc. By doing so, it is possible to eliminate the outflow of metal contamination from the wafer arrangement ring portion.
0201 円盤体
0202 ウエハ配置穴
0203a DLCコーティング(された部分)
0203b DLCコーティング(された部分)
0400a 定盤
0400b 定盤
1004 円盤状本体
1005 ウエハ配置リング部
0201
0203b DLC coating
0400a Surface plate
Claims (2)
ウエハ配置穴があけられ、少なくとも一部に、パルスプラズマ生成用のパルス高周波電源の高周波パルス電圧とイオン注入用の負の高電圧パルス電源の負の高電圧パルス電圧とを重畳させて印加し、半導体シリコンウエハホルダ周囲にプラズマを生成すると共に、プラズマ中のイオン種を高電圧パルスによって自身中に引き込み注入する高周波・高電圧パルス重畳方式であるプラズマイオン注入成膜法によってDLCコーティングされている円盤体からなり、
前記プラズマイオン注入成膜法により形成されるDLC膜の内部応力は0.5GPa以下である半導体シリコンウエハホルダ。 A semiconductor silicon wafer holder having a thickness of about 750 micrometers for holding a semiconductor silicon wafer against a surface plate of a polishing apparatus,
A wafer placement hole is drilled, and at least partly , a high frequency pulse voltage of a pulse high frequency power source for generating pulsed plasma and a negative high voltage pulse voltage of a negative high voltage pulse power source for ion implantation are superimposed and applied , to generate a plasma around the semiconductor silicon wafer holder, the ionic species in the plasma is DLC coated by plasma ion implantation deposition method is a high-frequency, high-voltage pulse superimposing method of pulling write-injected into itself by a high voltage pulse Consisting of a disk
A semiconductor silicon wafer holder in which an internal stress of a DLC film formed by the plasma ion implantation deposition method is 0.5 GPa or less.
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