JP5864823B2 - Semiconductor wafer holding jig, semiconductor wafer polishing apparatus, and workpiece holding jig - Google Patents

Semiconductor wafer holding jig, semiconductor wafer polishing apparatus, and workpiece holding jig Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハ保持用冶具、半導体ウエハ研磨装置、及びワーク保持用冶具に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer holding jig, a semiconductor wafer polishing apparatus, and a workpiece holding jig.

半導体デバイスを製造する際に、半導体ウエハのポリッシング工程が実行される。ポリッシング工程では、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing)によって半導体ウエハの一方の面又は両面が鏡面状に研磨される。ＣＭＰは、研磨液に含まれる化学成分の作用によって、砥粒による機械的研磨効果を増大させ、平滑な研磨面を効率良く形成する技術である。   When manufacturing a semiconductor device, a polishing process for a semiconductor wafer is performed. In the polishing process, one surface or both surfaces of the semiconductor wafer are polished in a mirror shape by CMP (chemical mechanical polishing). CMP is a technique for efficiently forming a smooth polished surface by increasing the mechanical polishing effect of abrasive grains by the action of chemical components contained in a polishing liquid.

ＣＭＰでは、治具に保持された半導体ウエハの一方の面又は両面に研磨布を押し当て、研磨布に研磨液を注ぎながら、半導体ウエハと研磨布とを相対運動させて半導体ウエハを研磨する。半導体ウエハを保持する手段としては、ワックスやテンプレートが用いられるが、近年、生産効率向上や環境汚染抑制等の観点から、テンプレートを用いるワックスレス保持法の使用が増加している。ワックスレス保持法では、次のようにして半導体ウエハを保持する。   In CMP, a semiconductor wafer is polished by pressing a polishing cloth against one or both surfaces of a semiconductor wafer held by a jig and moving the semiconductor wafer and the polishing cloth relative to each other while pouring a polishing liquid onto the polishing cloth. Wax and templates are used as means for holding the semiconductor wafer, but in recent years, the use of a waxless holding method using a template is increasing from the viewpoint of improving production efficiency and suppressing environmental pollution. In the waxless holding method, the semiconductor wafer is held as follows.

まず、合成樹脂等により形成された支持プレートの一方の面にバックパッドを介してテンプレートを貼着する。バックパッドは吸水性を有する弾性体層を含んでおり、この弾性体層に水を含浸させる。テンプレートは半導体ウエハよりも若干薄く形成されており、１つ又は複数の貫通孔を有する。この貫通孔に半導体ウエハを収容し、半導体ウエハをバックパッドに圧接してバックパッドに含まれている水を搾り出す。その際に発生する水の負圧と表面張力とにより半導体ウエハがバックパッドに吸着される。   First, a template is attached to one surface of a support plate made of synthetic resin or the like via a back pad. The back pad includes an elastic layer having water absorption, and this elastic layer is impregnated with water. The template is formed slightly thinner than the semiconductor wafer and has one or more through holes. A semiconductor wafer is accommodated in the through hole, and the semiconductor wafer is pressed against the back pad to squeeze out water contained in the back pad. The semiconductor wafer is adsorbed to the back pad by the negative pressure and surface tension of water generated at that time.

次に、テンプレートの貫通孔から突出した半導体ウエハの一方の面を定盤に固着された研磨布に押し当てる。そして、研磨布に研磨液を供給しながら定盤を回転させ、研磨液に含まれる化学的成分と砥粒との複合作用により半導体ウエハの一方の面を鏡面状に研磨する。なお、半導体ウエハの両面を同時に研磨する場合もある。   Next, one surface of the semiconductor wafer protruding from the through hole of the template is pressed against a polishing cloth fixed to the surface plate. Then, the surface plate is rotated while supplying the polishing liquid to the polishing cloth, and one surface of the semiconductor wafer is polished into a mirror surface by the combined action of the chemical component contained in the polishing liquid and the abrasive grains. In some cases, both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously.

特開平０９−３２１００１号公報JP 09-32001 A

近年、半導体デバイスの軽量化とコストダウンとを図るため、半導体ウエハの薄型化と大径化とが益々求められるようになってきている。半導体ウエハを薄くすると、それに伴ってテンプレートも薄くする必要がある。また、半導体ウエハが大径化するほど、テンプレートの貫通孔の径が大きくなる。したがって、テンプレートの強度が低下することになる。   In recent years, in order to reduce the weight and cost of semiconductor devices, there has been an increasing demand for thinner and larger semiconductor wafers. When the semiconductor wafer is made thinner, the template needs to be made thinner accordingly. Moreover, the diameter of the through-hole of a template becomes large, so that a semiconductor wafer becomes large diameter. Accordingly, the strength of the template is reduced.

従来のテンプレートは、エポキシ樹脂にグラスファイバを含浸させた材料（以下「ガラスエポキシ」と称する。）により形成されており、薄型化と貫通孔の大径化とを図ると、テンプレートが必要な強度を確保しづらくなるという問題点があった。   A conventional template is formed of a material in which glass fiber is impregnated with epoxy resin (hereinafter referred to as “glass epoxy”). When the thickness is reduced and the diameter of the through-hole is increased, the template has the required strength. There was a problem that it was difficult to secure.

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、半導体ウエハを収容する貫通孔の大径化や薄型化を図っても必要な強度が得られ易い半導体ウエハ保持用冶具を提供することにある。   The present invention was devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor wafer holding jig in which a required strength can be easily obtained even when a through hole for accommodating a semiconductor wafer is increased in diameter or thinned. It is to provide.

本発明による第１の態様は、板状の半導体ウエハ保持用冶具であって、半導体ウエハを収容する貫通孔を有し、炭素繊維で形成されている。   A first aspect according to the present invention is a plate-shaped semiconductor wafer holding jig having a through hole for accommodating a semiconductor wafer and made of carbon fiber.

本発明による半導体ウエハ保持用冶具は、従来のガラスエポキシ製の半導体ウエハ保持用冶具と比べて、強度、耐熱性、及び耐酸性が高く、高温下での寸法変化が小さい。したがって、半導体ウエハを収容する貫通孔の大径化や薄型化を図っても必要な強度が得られ易い。   The semiconductor wafer holding jig according to the present invention has higher strength, heat resistance, and acid resistance and a smaller dimensional change at high temperatures than a conventional glass epoxy semiconductor wafer holding jig. Therefore, the required strength can be easily obtained even if the through-hole for housing the semiconductor wafer is increased in diameter or thinned.

ある実施形態において、前記半導体ウエハ保持用冶具は、バックパッドを介して支持部材上に積層されるテンプレートであり、前記バックパッドは、吸水性を有する弾性体層を含むものとすることができる。   In one embodiment, the semiconductor wafer holding jig is a template laminated on a support member via a back pad, and the back pad may include an elastic layer having water absorption.

ある実施形態において、前記半導体ウエハ保持用冶具は、前記支持部材に対して積層方向と直交する方向に位置決めするストッパーを備えるものとすることができる。   In one embodiment, the semiconductor wafer holding jig may include a stopper that is positioned in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support member.

この場合、テンプレートが積層方向と直交する方向に支持プレートに対して位置ずれすることを抑制できる。したがって、不良品の発生が抑制されて半導体ウエハの歩留まり率が向上する。   In this case, it can suppress that a template shifts with respect to a support plate in the direction orthogonal to the lamination direction. Therefore, the generation of defective products is suppressed and the yield rate of the semiconductor wafer is improved.

ある実施形態において、前記半導体ウエハ保持用冶具は、前記貫通孔の内周面を前記貫通孔の軸線に対して傾斜させ、前記貫通孔における前記バックパッド側の開口の径を前記貫通孔における前記バックパッドと背反する側の開口の径よりも大きくすることができる。   In one embodiment, the jig for holding a semiconductor wafer inclines the inner peripheral surface of the through hole with respect to the axis of the through hole, and sets the diameter of the opening on the back pad side in the through hole in the through hole. It can be made larger than the diameter of the opening on the side opposite to the back pad.

この場合、貫通孔の内周面が軸線と平行である場合と比べて半導体ウエハが貫通孔から離脱しにくくなる。したがって、不良品の発生が抑制されて半導体ウエハの歩留まり率が向上する。   In this case, the semiconductor wafer is less likely to be detached from the through hole than when the inner peripheral surface of the through hole is parallel to the axis. Therefore, the generation of defective products is suppressed and the yield rate of the semiconductor wafer is improved.

ある実施形態において、前記半導体ウエハ保持用冶具は、前記バックパッドと背反する側の外周角部に面取り部が全周に亘って形成されたものとすることができる。   In one embodiment, the semiconductor wafer holding jig may be configured such that a chamfered portion is formed over the entire circumference at an outer peripheral corner portion opposite to the back pad.

この場合、半導体ウエハ保持用冶具の外周角部が研磨布に引っ掛かりにくくなるので、研磨布の傷みを抑制することができる。その結果、研磨布のライフサイクルが長くなり、メンテナンス回数が低減するため、ランニングコストが低減する。   In this case, since the outer peripheral corner portion of the semiconductor wafer holding jig is not easily caught by the polishing cloth, the polishing cloth can be prevented from being damaged. As a result, the life cycle of the polishing cloth becomes longer and the number of maintenance operations is reduced, so that the running cost is reduced.

ある実施形態において、前記半導体ウエハ保持用冶具は、円環状のインターナルギアと前記インターナルギアの中心部に配置された太陽ギアとの間に配置され、前記インターナルギアの歯及び前記太陽ギアの歯と噛み合う歯が外周部に形成された円盤状のキャリアとすることができる。   In one embodiment, the jig for holding a semiconductor wafer is disposed between an annular internal gear and a sun gear disposed in the center of the internal gear, and the internal gear teeth and the sun gear teeth It can be set as the disk-shaped carrier in which the meshing tooth | gear was formed in the outer peripheral part.

また、本発明の第２の態様は、第１の態様の半導体ウエハ保持用冶具と、前記半導体ウエハ保持用冶具に保持された半導体ウエハの一方の面又は両面を研磨する研磨手段とを備える半導体ウエハ研磨装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor comprising the semiconductor wafer holding jig of the first aspect and a polishing means for polishing one or both surfaces of the semiconductor wafer held by the semiconductor wafer holding jig. This is a wafer polishing apparatus.

本発明による半導体ウエハ研磨装置は、炭素繊維製の半導体ウエハ保持用冶具を用いるため、半導体ウエハを収容する貫通孔の大径化や薄型化を図っても半導体ウエハ保持用冶具が必要な強度を得られ易い。   Since the semiconductor wafer polishing apparatus according to the present invention uses a semiconductor wafer holding jig made of carbon fiber, the semiconductor wafer holding jig has the required strength even if the through-hole for housing the semiconductor wafer is increased in diameter or thinned. It is easy to obtain.

また、本発明の第３の態様は、板状のワーク保持用冶具であって、ワークを収容する貫通孔を有し、炭素繊維で形成されている。   Moreover, the 3rd aspect of this invention is a plate-shaped workpiece holding jig, has a through-hole which accommodates a workpiece | work, and is formed with carbon fiber.

本発明によるワーク保持用冶具は、炭素繊維で形成されているため、ワークを収容する貫通孔の大径化や薄型化を図っても必要な強度が得られ易い。   Since the workpiece holding jig according to the present invention is made of carbon fiber, the required strength can be easily obtained even if the through-hole for accommodating the workpiece is made larger or thinner.

本発明の半導体ウエハ保持用冶具によれば、半導体ウエハを収容する貫通孔の大径化や薄型化を図っても必要な強度が得られ易いため、半導体ウエハの薄型化や大径化に対応し易い。   According to the jig for holding a semiconductor wafer of the present invention, the required strength can be easily obtained even if the through hole for accommodating the semiconductor wafer is enlarged or reduced in thickness, so that the semiconductor wafer can be reduced in thickness or increased in diameter. Easy to do.

半導体ウエハの加工方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing method of a semiconductor wafer. 本発明の第１実施形態に係る半導体研磨装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a semiconductor polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図２に示される半導体研磨装置の要部を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the principal part of the semiconductor polishing apparatus shown by FIG. 図２に示される半導体研磨装置の要部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the principal part of the semiconductor polishing apparatus shown by FIG. 本発明の第２実施形態に係るテンプレート及び支持プレートを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the template and support plate which concern on 2nd Embodiment of this invention. 図４に示されるテンプレートと支持プレートとをアセンブリした状態を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a state where the template and the support plate shown in FIG. 4 are assembled. 本発明の第３実施形態に係る半導体研磨装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor polishing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図７に示されるVIII-VIII線断面を示す図である。It is a figure which shows the VIII-VIII line cross section shown by FIG.

以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態の説明に先立って、図１を参照して半導体ウエハの加工方法を説明する。図１は半導体ウエハの加工方法を示すフローチャートである。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Prior to the description of this embodiment, a semiconductor wafer processing method will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a flowchart showing a semiconductor wafer processing method.

図１に示すように、まず、ステップＳ１０において、円柱状のインゴットをスライスして円盤状のワークを得る。次に、ステップＳ２０において、ワークの周縁部の割れや欠けを防ぐために周縁部を面取りする。次に、ステップＳ３０において、ワークの片面又は両面をグラインダでラッピングしてワークの厚みを所定の大きさにする。次に、ステップＳ４０において、ワークをエッチングして、ラッピングにより発生した加工歪みを除去する。そして、ステップＳ５０において、ワークの一方の面又は両面をポリッシングして鏡面状にする。最後に、ステップＳ６０において、ワークを薬液で洗浄してパーティクル等の不純物を除去する。   As shown in FIG. 1, first, in step S10, a cylindrical ingot is sliced to obtain a disk-shaped workpiece. Next, in step S20, the peripheral portion is chamfered to prevent cracking or chipping of the peripheral portion of the workpiece. Next, in step S30, one or both surfaces of the workpiece are lapped with a grinder so that the thickness of the workpiece becomes a predetermined size. Next, in step S40, the workpiece is etched to remove processing distortion caused by lapping. In step S50, one surface or both surfaces of the workpiece are polished into a mirror surface. Finally, in step S60, the workpiece is washed with a chemical solution to remove impurities such as particles.

本実施形態の半導体研磨装置は、図１のステップＳ５０のポリッシング工程において使用される。図２は本発明の第１実施形態に係る半導体研磨装置１０を示す断面図である。   The semiconductor polishing apparatus of this embodiment is used in the polishing process in step S50 of FIG. FIG. 2 is a sectional view showing the semiconductor polishing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.

図２に示すように、半導体研磨装置１０は、円盤状の定盤２０と、定盤２０の上面に貼着された研磨布３０と、定盤２０の上方に配置された複数のウエハ保持具４０（１つのみ図示）とを備える。   As shown in FIG. 2, the semiconductor polishing apparatus 10 includes a disk-shaped surface plate 20, a polishing cloth 30 attached to the upper surface of the surface plate 20, and a plurality of wafer holders disposed above the surface plate 20. 40 (only one shown).

定盤２０は鉛直な回転軸２１の上端に固着され、水平に支持されている。回転軸２１はモータに連結されており、当該モータによって定盤２０は中心軸周りに回転する。   The surface plate 20 is fixed to the upper end of the vertical rotating shaft 21 and is supported horizontally. The rotating shaft 21 is connected to a motor, and the surface plate 20 is rotated around the central axis by the motor.

研磨布３０は定盤２０の上面に固定手段を介して貼着される。固定手段としては、例えば耐熱エポキシ系接着剤等の接着剤や両面テープを用いることができる。研磨布３０の材質は特に限定されないが、例えば研磨布３０として、粗研磨ではニッタ・ハース株式会社製のSUBA（登録商標）、ファイナル研磨ではシーガル株式会社製の製品を用いることができる。定盤２０及び研磨布３０は、本発明の研磨手段として機能する。   The polishing pad 30 is attached to the upper surface of the surface plate 20 via a fixing means. As the fixing means, for example, an adhesive such as a heat-resistant epoxy adhesive or a double-sided tape can be used. The material of the polishing pad 30 is not particularly limited. For example, as the polishing pad 30, SUBA (registered trademark) manufactured by Nita Haas Co., Ltd. can be used for rough polishing, and a product manufactured by Seagull Co., Ltd. can be used for final polishing. The surface plate 20 and the polishing pad 30 function as polishing means of the present invention.

ウエハ保持具４０は、プレート保持部４１と、支持部材としての支持プレート４２と、バックパッド４３と、半導体ウエハ保持用冶具としてのテンプレート４４とを備える。   The wafer holder 40 includes a plate holder 41, a support plate 42 as a support member, a back pad 43, and a template 44 as a semiconductor wafer holding jig.

プレート保持部４１は、金属等によってカップ状に形成されている。プレート保持部４１は、開口面を下に向けた状態で鉛直なシャフト４５の下端に固着され、水平に支持されている。   The plate holding part 41 is formed in a cup shape from metal or the like. The plate holding portion 41 is fixed to the lower end of the vertical shaft 45 with the opening surface facing downward, and is supported horizontally.

図３は図２に示される半導体研磨装置１０の要部を示す分解斜視図であり、図４は半導体研磨装置１０の要部を示す拡大図である。図３に示すように、支持プレート４２は円盤状に形成されており、合成樹脂等により形成される。支持プレート４２の一方の面４２ａ（図４参照）は固定手段を介してプレート保持部４１（図４参照）に固着される。固定手段としては、例えば耐熱エポキシ系接着剤等の接着剤を用いることができる。   3 is an exploded perspective view showing the main part of the semiconductor polishing apparatus 10 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view showing the main part of the semiconductor polishing apparatus 10. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the support plate 42 is formed in a disc shape and is made of synthetic resin or the like. One surface 42a (see FIG. 4) of the support plate 42 is fixed to the plate holding portion 41 (see FIG. 4) via a fixing means. As the fixing means, for example, an adhesive such as a heat-resistant epoxy adhesive can be used.

バックパッド４３は円盤状に形成されており、吸水性を有する弾性体層を含む。弾性体層は、例えば発泡ウレタン樹脂により形成される。バックパッド４３の一方の面４３ａ（図４参照）は、固定手段を介して支持プレート４２の他方の面４２ｂ（図４参照）に固着される。固定手段としては、例えば耐熱エポキシ系接着剤等の接着剤や両面テープを用いることができる。   The back pad 43 is formed in a disc shape and includes an elastic layer having water absorption. The elastic body layer is formed of, for example, a urethane foam resin. One surface 43a (see FIG. 4) of the back pad 43 is fixed to the other surface 42b (see FIG. 4) of the support plate 42 through a fixing means. As the fixing means, for example, an adhesive such as a heat-resistant epoxy adhesive or a double-sided tape can be used.

テンプレート４４は、カーボングラファイトにより円盤状に形成されている。テンプレート４４は、バックパッド４３を介して支持プレート４２の他方の面４２ｂ（図４参照）に積層される。テンプレート４４は固定手段を介してバックパッド４３に固着される。固定手段としては、例えば耐熱エポキシ系接着剤等の接着剤や両面テープを用いることができる。   The template 44 is formed in a disk shape from carbon graphite. The template 44 is laminated on the other surface 42 b (see FIG. 4) of the support plate 42 via the back pad 43. The template 44 is fixed to the back pad 43 through fixing means. As the fixing means, for example, an adhesive such as a heat-resistant epoxy adhesive or a double-sided tape can be used.

テンプレート４４は厚み方向に貫通する複数の貫通孔４４ａを有する。貫通孔４４ａの直径は半導体ウエハＷの直径よりも若干大きく、貫通孔４４ａは半導体ウエハＷを嵌脱自在に収容する。テンプレート４４の厚みは半導体ウエハＷの厚みよりも若干小さい。貫通孔４４ａに半導体ウエハＷが収容されると、半導体ウエハＷがテンプレート４４の一方の面４４ｂ（図４参照）から若干量（例えば、５０μｍ〜１００μｍ）突出する。   The template 44 has a plurality of through holes 44a penetrating in the thickness direction. The diameter of the through-hole 44a is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W, and the through-hole 44a accommodates the semiconductor wafer W in a freely detachable manner. The thickness of the template 44 is slightly smaller than the thickness of the semiconductor wafer W. When the semiconductor wafer W is accommodated in the through hole 44a, the semiconductor wafer W protrudes from the one surface 44b (see FIG. 4) of the template 44 by a slight amount (for example, 50 μm to 100 μm).

ガラスエポキシ製のテンプレートでは、半導体ウエハを収容する貫通孔はプレス加工で形成される。その場合、貫通孔の内周面は貫通孔の軸線に対して略平行となる。一方、本実施形態のテンプレート４４は、加工性に優れたカーボングラファイトで形成されているため、図４に示すように、貫通孔４４ａの内周面４４ａａをＮＣ加工によって貫通孔４４の軸線Ｃ．Ｌに対して傾斜させることができる。その結果、半導体ウエハＷの離脱をより確実に抑制できる。   In a glass epoxy template, a through hole that accommodates a semiconductor wafer is formed by pressing. In that case, the inner peripheral surface of the through hole is substantially parallel to the axis of the through hole. On the other hand, since the template 44 of this embodiment is formed of carbon graphite having excellent workability, as shown in FIG. 4, the axis C.D. of the through hole 44 is formed by NC machining on the inner peripheral surface 44aa of the through hole 44a. Can be inclined with respect to L. As a result, the separation of the semiconductor wafer W can be more reliably suppressed.

貫通孔４４ａの内周面４４ａａを貫通孔４４ａの軸線Ｃ．Ｌに対して角度α傾斜させ、貫通孔４４ａにおけるバックパッド４３側の開口４４ａｂの径を貫通孔４４ａにおけるバックパッド４３と背反する側の開口４４ａｃの径よりも大きくすることができる。このようにすると、内周面４４ａａが軸線Ｃ．Ｌと平行である場合と比べて半導体ウエハＷが貫通孔４４ａから離脱しにくくなる。角度αは特に限定されないが、例えば１０°≦α≦２０°とすることができる。   The inner circumferential surface 44aa of the through hole 44a is connected to the axis C.D. The diameter α of the through hole 44a in the through hole 44a can be made larger than the diameter of the opening 44ac on the side opposite to the back pad 43 in the through hole 44a. In this way, the inner peripheral surface 44aa is aligned with the axis C.V. The semiconductor wafer W is less likely to be detached from the through hole 44a as compared with the case where it is parallel to L. The angle α is not particularly limited, but may be, for example, 10 ° ≦ α ≦ 20 °.

また、本実施形態では、テンプレート４４におけるバックパッド４３と背反する側の外周角部４４ｃに、全周に亘って面取り部４４ｄが形成されている。このようにすると、外周角部４４ｃが研磨布３０に引っ掛かりにくくなるので、研磨布３０（図２参照）の傷みを抑制することができる。その結果、研磨布３０のライフサイクルが長くなり、メンテナンス回数が低減するため、ランニングコストが低減する。なお、面取り部４４ｄは平面状でも曲面状でもよい。   Further, in the present embodiment, a chamfered portion 44 d is formed over the entire circumference at the outer peripheral corner portion 44 c on the side opposite to the back pad 43 in the template 44. If it does in this way, since it becomes difficult to catch the outer periphery corner | angular part 44c on the polishing pad 30, the damage | wound of the polishing pad 30 (refer FIG. 2) can be suppressed. As a result, the life cycle of the polishing pad 30 is lengthened and the number of maintenance is reduced, so that the running cost is reduced. The chamfered portion 44d may be flat or curved.

次に、図２〜図４を参照して半導体研磨装置１０の使用方法を説明する。まず、ウエハ保持具４０のバックパッド４３に水を含浸させる。次に、テンプレート４４の複数の貫通孔４４ａの各々に半導体ウエハＷを収容し、半導体ウエハＷをバックパッド４３に圧接する。その結果、バックパッド４３に含まれている水が搾り出され、その際に発生する水の負圧と表面張力とにより半導体ウエハＷがバックパッド４３に吸着されて保持される。   Next, a method for using the semiconductor polishing apparatus 10 will be described with reference to FIGS. First, the back pad 43 of the wafer holder 40 is impregnated with water. Next, the semiconductor wafer W is accommodated in each of the plurality of through holes 44 a of the template 44, and the semiconductor wafer W is pressed against the back pad 43. As a result, the water contained in the back pad 43 is squeezed out, and the semiconductor wafer W is adsorbed and held on the back pad 43 by the negative pressure and surface tension of the water generated at that time.

次に、貫通孔４４ａから突出した半導体ウエハＷの一方の面Ｗａを定盤２０に固着された研磨布３０に押し当てる。そして、研磨布３０に研磨液を供給しながら定盤２０を回転させることにより、半導体ウエハＷの一方の面Ｗａを鏡面状に研磨する。研磨液としては、例えば、水とダイヤモンド砥粒とを混合したスラリーを用いることができる。   Next, one surface Wa of the semiconductor wafer W protruding from the through hole 44 a is pressed against the polishing pad 30 fixed to the surface plate 20. Then, by rotating the surface plate 20 while supplying the polishing liquid to the polishing cloth 30, one surface Wa of the semiconductor wafer W is polished into a mirror surface. As the polishing liquid, for example, a slurry in which water and diamond abrasive grains are mixed can be used.

テンプレート４４はカーボングラファイトで形成されているため、従来のガラスエポキシ製のテンプレートに比べて、強度、耐熱性及び耐酸性が高い。すなわち、グラファイトは耐熱性、熱伝導性が高く、急激な熱変化に耐えることができ、高温下で強度が増すため、高温下での貫通孔４４ａの寸法変化が小さい。また、グラファイトは精密な機械加工ができるため、貫通孔４４ａを高精度に形成でき、半導体ウエハＷのがたつきを少なくすることができる。また、グラファイトは、ほとんどの酸やアルカリに耐えることができ、ガラス、石英、ほとんどの融解金属と反応しない。さらに、グラファイトは摺動性が高く、半導体ウエハＷとの間に摩擦を生じにくいため、貫通孔４４ａが変形しにくい。したがって、テンプレート４４の薄型化や貫通孔４４ａの大径化を図っても、必要な強度を確保し易く、半導体ウエハＷの薄型化や大径化に対応し易い。   Since the template 44 is made of carbon graphite, it has higher strength, heat resistance, and acid resistance than a conventional glass epoxy template. That is, graphite has high heat resistance and thermal conductivity, can withstand rapid thermal changes, and increases in strength at high temperatures, so that the dimensional change of the through holes 44a at high temperatures is small. Further, since graphite can be precisely machined, the through hole 44a can be formed with high accuracy, and rattling of the semiconductor wafer W can be reduced. Graphite can also withstand most acids and alkalis and does not react with glass, quartz, or most molten metals. Further, since graphite has high slidability and is less likely to cause friction with the semiconductor wafer W, the through hole 44a is not easily deformed. Therefore, even if the template 44 is thinned and the through-hole 44a is increased in diameter, it is easy to ensure the required strength, and the semiconductor wafer W can be easily reduced in thickness and diameter.

次に、図５、図６を参照して本発明の第２実施形態を説明する。図５は本発明の第２実施形態に係るテンプレート及び支持プレートを示す斜視図であり、図６は図５に示されるテンプレートと支持プレートとをアセンブリした状態を示す斜視図である。なお、本実施形態において、図２〜図４に示される第１実施形態と対応する部分には同一の符号を使用し、重複する説明は省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a perspective view showing a template and a support plate according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view showing a state where the template and the support plate shown in FIG. 5 are assembled. In the present embodiment, the same reference numerals are used for portions corresponding to those in the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4, and redundant descriptions are omitted.

図５に示すように、本実施形態では、テンプレート４４’が複数のストッパー４４ｅを有する。ストッパー４４ｅは、例えば円柱状に形成され、テンプレート４４’の一方の面４４ｆから垂直に突出している。ストッパー４４ｅはテンプレート４４’と一体的に形成されてもよいし、テンプレート４４’とは別の部材で形成されてもよい。   As shown in FIG. 5, in this embodiment, the template 44 'has a plurality of stoppers 44e. The stopper 44e is formed, for example, in a cylindrical shape, and protrudes vertically from one surface 44f of the template 44 '. The stopper 44e may be formed integrally with the template 44 'or may be formed of a member different from the template 44'.

支持プレート４２には、複数の嵌合孔４２ｃが形成されており、複数の嵌合孔４２ｃの各々にはストッパー４４ｅが嵌合する。テンプレート４４’は支持プレート４２に対して次のようにしてアセンブリする。すなわち、テンプレート４４’と支持プレート４２との間にバックパッド４３（図６参照）を配置し、テンプレート４４’の複数のストッパー４４ｅの各々を支持プレート４２の対応する嵌合孔４２ｃに嵌合させる。その結果、図６に示すように、テンプレート４４’がバックパッド４３を介して支持プレート４２上に積層された状態で支持プレート４２に対して固定される。   A plurality of fitting holes 42c are formed in the support plate 42, and a stopper 44e is fitted into each of the plurality of fitting holes 42c. The template 44 'is assembled to the support plate 42 as follows. That is, the back pad 43 (see FIG. 6) is disposed between the template 44 ′ and the support plate 42, and each of the plurality of stoppers 44e of the template 44 ′ is fitted into the corresponding fitting hole 42c of the support plate 42. . As a result, as shown in FIG. 6, the template 44 ′ is fixed to the support plate 42 while being stacked on the support plate 42 via the back pad 43.

テンプレート４４’は、複数のストッパー４４ｅによって、積層方向と直交する方向に支持プレート４２に対して位置決めされる。従来のテンプレートでは、半導体ウエハの研磨レートを向上させるために研磨温度を上げると、テンプレートを支持プレートに対して固定する接着剤の接着力が弱まった。その結果、テンプレートが積層方向と直交する方向に支持プレートに対して位置ずれすることがあった。本実施形態のテンプレート４４’は、ストッパー４４ｅを設けたことによって、テンプレート４４’が積層方向と直交する方向に支持プレート４２に対して位置ずれすることを機械的に抑制できる。したがって、不良品の発生が抑制されて半導体ウエハＷの歩留まり率が向上する。   The template 44 'is positioned with respect to the support plate 42 in a direction orthogonal to the stacking direction by a plurality of stoppers 44e. In the conventional template, when the polishing temperature is increased in order to improve the polishing rate of the semiconductor wafer, the adhesive force of the adhesive for fixing the template to the support plate is weakened. As a result, the template may be displaced with respect to the support plate in a direction orthogonal to the stacking direction. By providing the stopper 44e, the template 44 'of the present embodiment can mechanically suppress the positional displacement of the template 44' with respect to the support plate 42 in the direction orthogonal to the stacking direction. Therefore, the generation of defective products is suppressed and the yield rate of the semiconductor wafer W is improved.

特に、ＳｉＣ製の半導体ウエハはＳｉ製の半導体ウエハに比べて研磨レート（単位時間当たりの研磨処理量）が1/200〜1/1000程度と非常に小さいため、研磨速度の高速化や研磨温度の高温化が図られている。したがって、本実施形態のテンプレート４４’をＳｉＣ製の半導体ウエハの研磨に用いると、非常に有効である。   In particular, SiC semiconductor wafers have a very low polishing rate (polishing throughput per unit time) of about 1/200 to 1/1000 compared to Si semiconductor wafers, so the polishing speed is increased and the polishing temperature is increased. The temperature is increased. Therefore, it is very effective to use the template 44 'of this embodiment for polishing a semiconductor wafer made of SiC.

次に、図７、図８を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。図７は本発明の第３実施形態に係る半導体研磨装置を示す断面図であり、図８は図７に示されるVIII-VIII線断面を示す図である。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor polishing apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII shown in FIG.

図７に示すように、本実施形態の半導体研磨装置１１０は、インターナルギア１２０と、太陽ギア１３０と、複数のキャリア１４０と、上定盤１５０と、下定盤１６０とを備える。   As shown in FIG. 7, the semiconductor polishing apparatus 110 of this embodiment includes an internal gear 120, a sun gear 130, a plurality of carriers 140, an upper surface plate 150, and a lower surface plate 160.

図８に示すように、インターナルギア１２０は円環状に形成されており、インターナルギア１２０には内周部に沿って複数の歯１２０ａが形成されている。インターナルギア１２０は、図示しない駆動源により一方向に回転する。   As shown in FIG. 8, the internal gear 120 is formed in an annular shape, and the internal gear 120 is formed with a plurality of teeth 120a along the inner periphery. The internal gear 120 is rotated in one direction by a driving source (not shown).

太陽ギア１３０はインターナルギア１２０の中心に配置され、外周部に複数の歯１３０ａを有する。太陽ギア１３０はシャフト１７０に固定されている。シャフト１７０は、図示しない駆動源によりインターナルギア１２０と同じ方向に回転する。   The sun gear 130 is disposed at the center of the internal gear 120 and has a plurality of teeth 130a on the outer periphery. The sun gear 130 is fixed to the shaft 170. The shaft 170 is rotated in the same direction as the internal gear 120 by a driving source (not shown).

キャリア１４０は円盤状に形成されており、外周部に形成された複数の歯１４０ａと、複数の貫通孔１４０ｂとを有する。歯１４０ａはインターナルギア１２０の歯１２０ａと太陽ギア１３０の歯１３０ａとに噛み合う。インターナルギア１２０及び太陽ギア１３０が回転することにより、キャリア１４０は軸線周りに自転しつつ太陽ギア１３０の周りを公転する。   The carrier 140 is formed in a disk shape, and has a plurality of teeth 140a formed on the outer peripheral portion and a plurality of through holes 140b. The teeth 140a mesh with the teeth 120a of the internal gear 120 and the teeth 130a of the sun gear 130. As the internal gear 120 and the sun gear 130 rotate, the carrier 140 revolves around the sun gear 130 while rotating around the axis.

キャリア１４０はカーボングラファイトにより形成されている。貫通孔１４０ｂの直径は半導体ウエハＷの直径よりも若干大きく、貫通孔１４０ｂは半導体ウエハＷを嵌脱自在に収容する。キャリア１４０の厚みは半導体ウエハＷの厚みよりも若干小さく、半導体ウエハＷが貫通孔１４０ｂに収容されると、半導体ウエハＷがキャリア１４０の両面から若干量（例えば、５０〜１００μｍ）突出する。キャリア１４０の厚みは、例えば１００μｍ〜１０ｍｍ程度にすることができる。   The carrier 140 is made of carbon graphite. The diameter of the through hole 140b is slightly larger than the diameter of the semiconductor wafer W, and the through hole 140b accommodates the semiconductor wafer W so as to be detachable. The thickness of the carrier 140 is slightly smaller than the thickness of the semiconductor wafer W, and when the semiconductor wafer W is accommodated in the through hole 140b, the semiconductor wafer W protrudes from the both sides of the carrier 140 by a slight amount (for example, 50 to 100 μm). The thickness of the carrier 140 can be, for example, about 100 μm to 10 mm.

上定盤１５０は円環状に形成され、インターナルギア１２０の内側においてシャフト１７０と同軸状に配置されている。上定盤１５０の下面には研磨布１８０が貼着されている。研磨布１８０は固定手段を介して上定盤１５０の下面に貼着される。固定手段としては、例えば耐熱エポキシ系接着剤等の接着剤や両面テープを用いることができる。研磨布１８０の材質は特に限定されないが、例えば、第１実施形態の研磨布３０と同じものを使用することができる。   The upper surface plate 150 is formed in an annular shape, and is arranged coaxially with the shaft 170 inside the internal gear 120. A polishing cloth 180 is attached to the lower surface of the upper surface plate 150. The polishing cloth 180 is attached to the lower surface of the upper surface plate 150 via a fixing means. As the fixing means, for example, an adhesive such as a heat-resistant epoxy adhesive or a double-sided tape can be used. The material of the polishing pad 180 is not particularly limited. For example, the same material as that of the polishing pad 30 of the first embodiment can be used.

下定盤１６０は円環状に形成され、インターナルギア１２０の内側においてシャフト１７０と同軸状に配置されている。下定盤１６０の上面には上定盤１５０と同じ材質の研磨布１８０が貼着されている。研磨布１８０は固定手段を介して下定盤１９０の上面に貼着される。固定手段としては、例えば耐熱エポキシ系接着剤等の接着剤や両面テープを用いることができる。上定盤１５０、下定盤１６０、及び研磨布１８０は、本発明の研磨手段として機能する。   The lower surface plate 160 is formed in an annular shape and is arranged coaxially with the shaft 170 inside the internal gear 120. A polishing cloth 180 made of the same material as that of the upper surface plate 150 is attached to the upper surface of the lower surface plate 160. The polishing cloth 180 is attached to the upper surface of the lower surface plate 190 via a fixing means. As the fixing means, for example, an adhesive such as a heat-resistant epoxy adhesive or a double-sided tape can be used. The upper surface plate 150, the lower surface plate 160, and the polishing cloth 180 function as the polishing means of the present invention.

上定盤１５０と下定盤１６０とは上下に接離可能となっている。キャリア１４０に保持された半導体ウエハＷは、上定盤１５０と下定盤１６０とにより挟み込まれて加圧される。上定盤１５０と下定盤１６０は、図示しない駆動源により、キャリア１４０の公転方向と逆方向に回転する。   The upper surface plate 150 and the lower surface plate 160 can be moved up and down. The semiconductor wafer W held on the carrier 140 is sandwiched between the upper surface plate 150 and the lower surface plate 160 and pressurized. The upper surface plate 150 and the lower surface plate 160 are rotated in the direction opposite to the revolution direction of the carrier 140 by a drive source (not shown).

次に、半導体研磨装置１１０の使用方法を説明する。まず、上定盤１５０と下定盤１６０とを離間させた状態で、各キャリア１４０の貫通孔１４０ｂに半導体ウエハＷを収容する。次に、上定盤１５０と下定盤１６０とを接近させ、キャリア１４０に保持された半導体ウエハＷを上定盤１５０と下定盤１６０とにより挟み込む。そして、各研磨布１８０に研磨液を供給しながらインターナルギア１２０及び太陽ギア１３０を回転させ、各キャリア１４０を自転及び公転させる。上定盤１５０と下定盤１６０とを同時に回転させることにより、各キャリア１４０に保持された半導体ウエハＷの両面が同時に研磨される。   Next, a method for using the semiconductor polishing apparatus 110 will be described. First, the semiconductor wafer W is accommodated in the through hole 140b of each carrier 140 in a state where the upper surface plate 150 and the lower surface plate 160 are separated from each other. Next, the upper surface plate 150 and the lower surface plate 160 are brought close to each other, and the semiconductor wafer W held by the carrier 140 is sandwiched between the upper surface plate 150 and the lower surface plate 160. Then, the internal gear 120 and the sun gear 130 are rotated while supplying the polishing liquid to each polishing cloth 180 to rotate and revolve each carrier 140. By rotating the upper surface plate 150 and the lower surface plate 160 simultaneously, both surfaces of the semiconductor wafer W held on each carrier 140 are polished simultaneously.

キャリア１４０はカーボングラファイトで形成されているため、従来のガラスエポキシ製のキャリアに比べて、強度、耐熱性及び耐酸性が高い。したがって、キャリア１４０の薄型化や貫通孔１４０ｂの大径化を図っても、必要な強度を確保し易く、半導体ウエハＷの薄型化や大径化に対応し易い。   Since the carrier 140 is made of carbon graphite, it has higher strength, heat resistance, and acid resistance than a conventional glass epoxy carrier. Therefore, even if the carrier 140 is thinned and the through-hole 140b is increased in diameter, it is easy to ensure the required strength, and the semiconductor wafer W is easily reduced in thickness and diameter.

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明は図１〜図８に示される実施形態に限定されるものではなく、本実施形態に種々の改変を施すことができる。   While specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments shown in FIGS. 1 to 8 and various modifications can be made to the present embodiments.

例えば、本実施形態では、カーボングラファイトによって治具が形成された場合について説明したが、グラファイト化していない炭素繊維によって治具を形成することもできる。   For example, in the present embodiment, the case where the jig is formed of carbon graphite has been described, but the jig can also be formed of carbon fiber that has not been graphitized.

また、本実施形態では、ＳｉＣ製の半導体ウエハを保持する治具に本発明を適用した場合について説明したが、ＳｉＣ以外の材料（例えば、Ｓｉ）により形成された半導体ウエハを保持する治具にも本発明を適用し得る。   Moreover, although this embodiment demonstrated the case where this invention was applied to the jig | tool which hold | maintains the semiconductor wafer made from SiC, it is the jig | tool holding the semiconductor wafer formed with materials (for example, Si) other than SiC. The present invention can also be applied.

また、本実施形態では、半導体ウエハを保持する冶具に本発明を適用した場合について説明したが、半導体ウエハ以外のワーク（例えば、コンピュータ外部記憶装置の担体であるアルミディスク、液体表示装置に使用される超薄板状ガラスウエハ）を保持する治具にも本発明を適用し得る。   In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a jig for holding a semiconductor wafer has been described. However, a workpiece other than a semiconductor wafer (for example, an aluminum disk that is a carrier of a computer external storage device, a liquid display device). The present invention can also be applied to a jig for holding an ultra-thin plate glass wafer).

また、本実施形態では、ワーク保持用治具にワークを保持する貫通孔を３〜４個形成した場合について説明したが、ワーク保持用治具に２個以下又は５個以上の貫通孔を形成してもよい。   In the present embodiment, the case where 3 to 4 through holes for holding a workpiece are formed in the workpiece holding jig has been described. However, two or less or five or more through holes are formed in the workpiece holding jig. May be.

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に種々の改変を施すことができる。   In addition, various modifications can be made to the present embodiment without departing from the gist of the present invention.

１０ 半導体研磨装置
２０ 定盤（研磨手段）
３０ 研磨布（研磨手段）
４０ ウエハ保持具
４１ プレート保持部
４２ 支持プレート（支持部材）
４３ バックパッド
４４ テンプレート
４４’ テンプレート
４４ａ 貫通孔
４４ａａ 内周面
４４ｃ 外周角部
４４ｄ 面取り部
４４ｅ ストッパー
１１０ 半導体研磨装置
１２０ インターナルギア
１２０ａ 歯
１３０ 太陽ギア
１３０ａ 歯
１４０ キャリア
１４０ａ 歯
１４０ｂ 貫通孔
１５０ 上定盤（研磨手段）
１６０ 下定盤（研磨手段）
１８０ 研磨布（研磨手段）
Ｗ 半導体ウエハ（ワーク）10 Semiconductor polishing equipment 20 Surface plate (polishing means)
30 Polishing cloth (polishing means)
40 Wafer holder 41 Plate holder 42 Support plate (support member)
43 Back pad 44 Template 44 'Template 44a Through hole 44aa Inner peripheral surface 44c Outer peripheral corner 44d Chamfer 44e Stopper 110 Semiconductor polishing device 120 Internal gear 120a Teeth 130 Sun gear 130a Teeth 140 Carrier 140a Teeth 140b Through hole 150 Upper surface plate ( Polishing means)
160 Lower surface plate (polishing means)
180 Polishing cloth (polishing means)
W Semiconductor wafer (work)

Claims (6)

板状の半導体ウエハ保持用冶具であって、
半導体ウエハを収容する貫通孔を有し、炭素繊維で形成されたテンプレートと、前記テンプレートを支持する支持部材と、バックパッドとを備え、
前記テンプレートは、前記支持部材に対して積層方向と直交する方向に位置決めするストッパーを備え、
前記支持部材は、前記ストッパーが嵌合する嵌合孔を備え、
前記テンプレートは、前記バックパッドを介して支持部材上に積層され、
前記バックパッドは、吸水性を有する弾性体層を含む、半導体ウエハ保持用冶具。 A plate-shaped semiconductor wafer holding jig,
A template having a through-hole that accommodates a semiconductor wafer and formed of carbon fiber, a support member that supports the template, and a back pad,
The template includes a stopper that is positioned in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support member,
The support member includes a fitting hole into which the stopper is fitted,
The template is laminated on a support member through the back pad,
The back pad is a jig for holding a semiconductor wafer , including an elastic layer having water absorption . 前記貫通孔の内周面は、前記貫通孔の軸線に対して傾斜させて形成され、
前記貫通孔における前記バックパッド側の開口径は、前記貫通孔における前記バックパッドの反対側の開口径よりも大きく形成される、請求項１に記載の半導体ウエハ保持用冶具。 The inner peripheral surface of the through hole is formed to be inclined with respect to the axis of the through hole,
The jig for holding a semiconductor wafer according to claim 1 , wherein an opening diameter on the back pad side in the through hole is formed larger than an opening diameter on the opposite side of the back pad in the through hole. 前記テンプレートは、前記バックパッドの反対側の外周縁に、全周に亘って面取り部が形成される、請求項１又は請求項２に記載の半導体ウエハ保持用冶具。 The template is the opposite side of the outer peripheral edge of the back pad, chamfer around the entire circumference Ru is formed, the semiconductor wafer holding jig of claim 1 or claim 2. 前記テンプレートは、円環状のインターナルギアと前記インターナルギアの中心部に配置された太陽ギアとの間に配置され、前記インターナルギアの歯及び前記太陽ギアの歯と噛み合う歯が外周部に形成された円盤状のキャリアである、請求項１に記載の半導体ウエハ保持用冶具。 The template is disposed between an annular internal gear and a sun gear disposed at the center of the internal gear, and teeth that mesh with the teeth of the internal gear and the teeth of the sun gear are formed on the outer periphery. The jig for holding a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the jig is a disk-shaped carrier. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体ウエハ保持用冶具と、
前記テンプレートに保持された半導体ウエハの一方の面又は両面を研磨する研磨手段と
を備える、半導体ウエハ研磨装置。 A jig for holding a semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 4 ,
A semiconductor wafer polishing apparatus comprising: polishing means for polishing one or both surfaces of the semiconductor wafer held by the template . 板状のワーク保持用冶具であって、
ワークを収容する貫通孔を有し、炭素繊維で形成されたテンプレートと、前記テンプレートを支持する支持部材と、バックパッドとを備え、
前記テンプレートは、前記支持部材に対して積層方向と直交する方向に位置決めするストッパーを備え、
前記支持部材は、前記ストッパーが嵌合する嵌合孔を備え、
前記テンプレートは、前記バックパッドを介して支持部材上に積層され、
前記バックパッドは、吸水性を有する弾性体層を含む、ワーク保持用冶具。 A plate-shaped workpiece holding jig,
A template having a through-hole that accommodates a workpiece and formed of carbon fiber, a support member that supports the template, and a back pad;
The template includes a stopper that is positioned in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support member,
The support member includes a fitting hole into which the stopper is fitted,
The template is laminated on a support member through the back pad,
The back pad is a workpiece holding jig including an elastic layer having water absorption .
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