JPH11277413A - ウェハ研磨盤 - Google Patents
ウェハ研磨盤Info
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- JPH11277413A JPH11277413A JP8214498A JP8214498A JPH11277413A JP H11277413 A JPH11277413 A JP H11277413A JP 8214498 A JP8214498 A JP 8214498A JP 8214498 A JP8214498 A JP 8214498A JP H11277413 A JPH11277413 A JP H11277413A
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- wafer
- polishing
- semiconductor wafer
- carrier plate
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- Pending
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
ウェハを保持して研磨するために用いる研磨盤におい
て、ポリッシング時に発生する摩擦熱等による熱歪みの
発生を低減し、半導体ウェハ1の平坦度を向上させる。 【解決手段】10〜40℃における熱膨張率が1×10
-6/℃以下、ヤング率が130GPa以上のセラミック
スでウェハ研磨盤を形成する。
Description
リッシング工程に使用するウェハ研磨盤に関する。
ン等の半導体ウェハ上に多数の半導体素子を形成する前
に、半導体ウェハの表面を滑らかに研磨するポリッシン
グ工程がある。
す様に、円板状の半導体ウェハ1の一面をキャリアプレ
ート2の表面に接着剤3で貼り付け、半導体ウェハ1の
他方の面を定盤5上に押しつけた状態で、定盤5上に研
磨材を供給しながら、キャリアプレート2と定盤5を相
対的に回転させることによって、上記半導体ウェハ1の
定盤5側の面を研磨することが行われている。
2への固定は、接着剤3を用いずに真空吸引する場合も
ある。あるいは、半導体ウェハ1をキャリアプレート2
に固定せずに、定盤5との間で挟み込んで保持し、回転
させることによって、半導体ウェハ1とキャリアプレー
ト2、定盤5とのそれぞれの間で半導体ウェハ2の両面
を研磨することもできる。さらに、キャリアプレート2
や定盤5の表面にクロスを備えておき、このクロスと半
導体ウェハ1とを相対摺動させることで研磨を行うこと
もできる。
グ工程において、半導体ウェハ1はキャリアプレート2
と定盤5間に保持されて研磨されるため、本発明では、
これらのキャリアプレート2又は定盤5をウェハ研磨盤
と言う。
程においては、上記ウェハ研磨盤の平面度によって、研
磨後の半導体ウェハ1の平面度が左右されることにな
る。一方、ICの高集積化にあたり、半導体ウェハ1に
要求される平面度は非常に厳しくなっており、それに応
じてキャリアプレート2や定盤5等のウェハ研磨盤の平
面度も厳しく管理する必要がある。さらに、ウェハ研磨
盤にはポリッシング時の押しつけ力や温度変化による歪
み等も考慮する必要がある。
等のウェハ研磨盤をアルミナや炭化珪素等のセラミック
スで形成し、その表面を滑らかにすることによって、平
面度に優れ、押しつけ力や温度変化による歪みを小さく
することが行われている(特開平4−17332号、特
開平6−270055号公報等参照)。
高集積化に伴い、上記アルミナや炭化珪素等のセラミッ
ク製のウェハ研磨盤であっても、温度変化による歪みが
問題となってきた。
が7×10-6/℃程度、炭化珪素質セラミックスは熱膨
張係数が4.0×10-6/℃程度である。そのため、ポ
リッシング工程時に、摩擦熱等でウェハ研磨盤の表面の
温度が高くなり、内部との温度差が生じた場合に、上記
熱膨張率に応じて、ウェハ研磨盤の表面にわずかな歪み
が生じる。そして、このわずかな歪みによって、研磨し
た半導体ウェハ1の平面度を高めることができず、高集
積化への対応が困難であるという課題があった。
てなされたもので、半導体ウェハのポリッシング工程に
おいて、ウェハを保持して研磨するために用いるキャリ
アプレートや定盤等のウェハ研磨盤において、10〜4
0℃における熱膨張率が1×10-6/℃以下、ヤング率
が130GPa以上のセラミックスで形成したことを特
徴とする。
が1×10-6/℃以下と極めて小さいセラミックスを用
いることによって、ポリッシング工程時に発生する摩擦
熱等の原因でウェハ研磨盤内に温度差が発生しても、熱
歪みの発生を著しく低減して表面の平坦度を損なうこと
を防止できるのである。また、ヤング率を130GPa
以上として剛性を高めることによって、ポリッシング時
の押しつけ力に対しても歪みが生じず、従って平面度に
優れた半導体ウェハを得ることができる。
持面が、直径200mmの円面積における平面度が1μ
m以下であることを特徴とする。即ち、この部分に半導
体ウェハを保持すれば、その平面度を滑らかに研磨でき
るようにしたものである。
コージライトを主成分とし、イットリウム、希土類元
素、及び周期律表2a、4b族元素から選ばれる少なく
とも一種を酸化物換算で1.5〜15重量%含有するこ
とを特徴とする。すなわち上述したような熱膨張率が1
×10-6/℃以下と極めて小さいセラミックスとして
は、コージライトを主成分とするセラミックスがある
が、一般にこのコージライトセラミックスはヤング率が
低い。そこで、本発明では、このコージライトに上述し
た成分を添加することで、ヤング率を高め、ウェハ研磨
盤として好適に使用できることを見出したのである。
述する。
リッシング工程では、円板状の半導体ウェハ1の一面を
キャリアプレート2の表面に接着剤3で貼り付け、半導
体ウェハ1の他方の面を定盤5上に押しつけた状態で、
定盤5上に研磨材を供給しながら、キャリアプレート2
と定盤5を相対的に回転させることによって、上記半導
体ウェハ1の定盤5側の面を研磨することが行われてい
る。
のキャリアプレート2への固定は、接着剤3を用いずに
真空吸引する場合もある。あるいは、半導体ウェハ1を
キャリアプレート2に固定せずに、定盤5との間で挟み
込んで保持し、回転させることによって、半導体ウェハ
1とキャリアプレート2、定盤5とのそれぞれの間で半
導体ウェハ2の両面を研磨することもできる。さらに、
キャリアプレート2や定盤5の表面にクロスを備えてお
き、このクロスと半導体ウェハ1とを相対摺動させるこ
とで研磨を行うこともできる。
形成しておき、ポリッシング工程時にこの水路に水を流
して、温度変化を抑えることもできる。
上記キャリアプレート2、定盤5の少なくとも一方を、
10〜40℃における熱膨張率が1×10-6/℃以下、
ヤング率が130GPa以上のセラミックスで形成して
ある。
工程で、発生する摩擦熱等が原因でキャリアプレート2
等の内部に温度差が発生しても、熱膨張係数が非常に小
さい為、熱歪みの発生を著しく低く押さえることがで
き、従って半導体ウェハ1の研磨後の平坦度を向上させ
ることができるのである。また、ヤング率を大きくして
剛性を高めた為、ポリッシング時の押しつけ力に対して
も歪みが生じず、従って平面度に優れた半導体ウェハ1
を得ることができる。
クスとしては、コージライト系セラミックスが最も好適
である。コージライト系セラミックスは、通常、コージ
ライト(2MgO−2Al2 O3 −5SiO2 )を主成
分とし、各金属酸化物を所定比率で配合した後、所定形
状に成形後1350〜1450℃の酸化性雰囲気中で焼
成することにより作成することができる。しかしなが
ら、従来のコージライト系セラミックスは、ヤング率が
130GPa未満と低く、ウェハ研磨盤として用いるに
は剛性が不足していた。
分として、イットリウム(Y)、希土類元素、周期律表
第2a、4b族元素から選ばれる少なくとも一種を酸化
物換算で3〜15重量%の割合で添加することにより、
焼結性を高めることができる結果、コージライト系セラ
ミックスのヤング率を130GPa以上に高められ、ウ
ェハ研磨盤として好適に使用できることを見出した。
量%としたのは、3重量%未満では焼結性が悪く、相対
密度が低くなって、高い温度で焼成する必要がでてくる
ためであり、15重量%を超えると熱膨張係数が大きく
なってしまうためである。好ましくは、これらの添加成
分を10重量%以上の割合で含有することにより、ヤン
グ率を170GPa以上まで高めることができる。
は、酸化物として添加することが望まく、これによって
焼結性を向上させることができる。ここで、希土類元素
としては、Er、Yb、Sm、Lu、Ceなどが挙げら
れる。
は、Mg,Ca,C,Si等が挙げられる。
は、上記のイットリウム(Y)、希土類元素、周期律表
第2a、2b族元素以外に、焼結性を高めたり、前記の
熱膨張率やヤング率を更に改善するために、SiC、S
i3 N4 、B4 Cなどの他の添加物を添加してもよい。
ェハ保持面に、直径200mmの円面積において平坦度
が1μm以下となっているような部分を有していること
が好ましい。
以下である場合は、その平坦度が1μm以下であり、ウ
ェハ保持面が直径200mmを超えるような場合は、そ
の中に平坦度が1μm以下となるような直径200mm
の円径の部分が存在していれば良い。そのため、この平
坦度1μm以下の部分に半導体ウェハ1を保持して研磨
すれば、優れた平坦度となるように研磨することができ
る。
ハを固定するタイプのキャリアプレート2に適用する場
合、キャリアプレート2のウェハ保持面の表面粗さは、
中心線平均粗さ(Ra)0.5〜1.0μmの範囲と微
小な凹凸を有していることが好ましい。
さが不十分であるため、詳細を後述するように接着材3
の厚みが不均一となって、不均一な鏡面研磨が行われて
しまるためである。また、Ra1.0μmを越えると、
キャリアプレート2自身の持つ凹凸がウェハ研磨に反映
し、半導体ウェハ1の均―な鏡面研磨がし難くなり、ま
た、キャリアプレート2表面の凸部が欠けやすくなり、
研磨に悪影響を与えるためである。さらに、―度に複数
個の半導体ウエハ1をキャリアプレート2に固着させた
り、あるいは大きさの異なる半導体ウェハ1を固着させ
たりするため、キャリアプレート2は全面の表面粗さが
上記範囲内であることが好ましい。
2に固着させる接着剤3としては、ワックス、パラフイ
ン、松脂等が好ましく、研磨後、半導体ウェハ1に付着
している接着剤2を洗浄等で容易に除去できるものが好
ましい。また、接着方法としては、ワックス等を揮発性
の溶剤で希釈し、スプレーで微粒子状にしてキャリアプ
レート2に、厚さ約l〜2μmに制御しつつコートす
る。更に、このキャリアプレート2を加熱しつつ半導体
ウェハ1を接着し、弾性シートを介して定盤5をあてて
加圧後、自然冷却して固着させる。以上のように半導体
ウェハ1をキャリアプレート2に固着させて、定盤5に
押圧して回転させ研磨材にて研磨する。
アプレート2は、数回使用すると、半導体ウェハ1の保
持部以外の部分は研磨がすすみ、当初の表面粗さが失わ
れる。一方、半導体ウェハ1は手作業でキャリアプレー
ト2に固着させるため、毎回全く同じ場所に固着させる
ことは困難であり、少し位置がずれるため、前記の理由
により、半導体ウェハ1を固着させた部分のキャリアプ
レート2の表面粗さは―定とはならない。そして、上記
キャリアプレート2の表面の鏡面研磨の進行によって、
表面粗さの低下した部分に半導体ウェハ1の―部が接着
剤3で固着されたときは、接着剤3が均―に分散され
ず、その厚さが不均一となるという問題がある。
面は、その微小凹凸の凸部先端が半導体ウェハ1にほぼ
直接接触し、凹部に接着剤3が入り込むことによって半
導体ウェハ1の平坦性を高く保持できる。ところが、キ
ャリアプレート2の表面が平滑になると、厚さ1〜3μ
mの接着剤3を介して半導体でウェハ1が接着され、接
着剤3の厚さのムラに応じて、半導体ウェハ1を固定し
た時の平坦性が損なわれる。この状態で研磨を行うと、
半導体ウェハ1の平坦性の悪化に応じて、場合によって
は数ミクロンのへこみを生ずるのである。
プレート2表面では、作業雰囲気からの粒子汚染で、半
導体ウェハ1の研磨面上でへこみになるという問題もあ
る。
2は、面修正を行なうことによって、表面粗さを修正
し、再びキャリアプレート2の使用を可能とすることが
できる。キャリアプレート2の面修正の方法としては、
ラップ材を使用して研磨し、全面を均一な粗さとすれば
良い。面修正後のキャリアプレート2の表面粗さとして
は、もとの表面粗さ、すなわちRa0.5〜1.0μm
とすれば良い。また、使用するラップ材としては、キャ
リアプレート2の表面粗さをRa0.5〜1.0μmの
粗さに研磨できるAl2 O3 やSiC等が好ましく、こ
れらを単独または混合して使用することができる。
トを主成分とし、添加成分としてY及びEr,Yb,S
m,Lu,Ce等の酸化物を10重量%含有する緻密な
コージライト系セラミックスにより、直径250mm、
厚さ20mmのキャリアプレート2を構成した。
C砥粒と240番のGC砥粒を4:lで混合したラップ
材にて表面粗さがRa1.0μmとなるように研磨し
た。その後加温し、キャリアプレート2上にワックスを
接着剤3として薄層を形成後、この上に直径6インチ、
厚さ0.5〜0.6mmの研削、化学エッチング加工を
施したシリコン製の半導体ウェハ1を載置した。半導体
ウェハ1は、図2に示すように中心に1枚、その周辺に
6枚等間隔に配置し、キャリアプレート2の背面から加
熱したまま、半導体ウェハ1の上にほぼ同形の鉄製の定
盤5を載せ、加圧して1時間保持後冷却した。
して回転させ、研磨材としてシリカ微粒子を水に分散し
たスラリーを使用し、半導体ウェハ1の鏡面研磨を行っ
た。研磨後、半導体ウェハ1をキャリアプレート2より
はずし、有機溶剤および中性洗剤にてワックスを除去し
た。上記研磨により高精度の平坦度を有する鏡面研磨さ
れたシリコンウェハが得られた。
形成して、上記と同様の実験を行った。
ト系セラミックス(コージライトA,B)を使用し、一
方、比較例として、上記添加成分を含有しない多孔質の
コージライト系セラミックス(コージライトC、D)、
アルミナセラミックス、炭化珪素質セラミックス、リシ
ア系セラミックスでも同じキャリアプレート2を作製し
た。
面の平面度を表1に示す。また、それぞれのキャリアプ
レート2を用いて、研磨した半導体ウェハ1の平坦度は
表2に示す通りである。なお、熱膨張係数αは10〜4
0℃の間のものであり、キャリアプレート2の平面度
は、直径200mmの円面積に対して、触針式真直度計
を用いて測定したものである。
-6/℃よりも大きい、アルミナ、炭化珪素では、半導体
ウェハ1の平坦度を1.7μmまでしか研磨できなかっ
た。また、熱膨張係数が1.0×10-6/℃のセラミッ
クスでも、ヤング率が130GPa未満のもの(コージ
ライトC,D、リシア)では、押しつけ力による変形の
ため、半導体ウェハ1の平坦度を小さくできなかった。
-6/℃で、ヤング率が130GPa以上の本発明実施例
(コージライトA,B)では、半導体ウェハ1の平坦度
を1.3〜1.4μmまで研磨することができ、より優
れた平坦面を持った半導体ウェハ1を得られることがわ
かる。
シング工程において、ウェハを保持して研磨するために
用いる研磨盤を、10〜40℃における熱膨張率が1×
10-6/℃以下、ヤング率が130GPa以上のセラミ
ックスで形成したことによって、ポリッシング時に発生
する摩擦熱等の原因でウェハ研磨盤内に温度差が発生し
ても、熱膨張係数が非常に小さい為、熱歪みの発生を著
しく低減でき、従って半導体ウェハ平坦度を向上させる
ことができる。又、ヤング率が大きくいためポリッシン
グ時の押しつけ力に対しても歪みが生じず、平面度に優
れた半導体ウェハを得ることができる。それにより、半
導体ウェハの平坦精度を向上させることができ、高集積
IC用の半導体ウェハを得ることが可能となる。
である。
ャリアプレート上の半導体ウェハの配置の一例を示す平
面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】半導体ウェハのポリッシング工程におい
て、ウェハを保持して研磨するために用いる研磨盤であ
って、10〜40℃における熱膨張率が1×10-6/℃
以下、ヤング率が130GPa以上のセラミックスから
なることを特徴とするウェハ研磨盤。 - 【請求項2】上記研磨盤のウェハ保持面が、直径200
mmの円面積における平面度が1μm以下であることを
特徴とする請求項1記載のウェハ研磨盤。 - 【請求項3】上記セラミックスが、コージライトを主成
分とし、イットリウム、希土類元素、及び周期律表2
a、4b族元素から選ばれる少なくとも一種を酸化物換
算で1.5〜15重量%含有することを特徴とする請求
項1記載のウェハ研磨盤。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8214498A JPH11277413A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | ウェハ研磨盤 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8214498A JPH11277413A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | ウェハ研磨盤 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11277413A true JPH11277413A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13766246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8214498A Pending JPH11277413A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | ウェハ研磨盤 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11277413A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005260225A (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-22 | Schott Ag | 表面欠陥の少ないウェハーの製造方法、同方法により得られるウェハー、及び同ウェハーから成る電子部品 |
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WO2011089979A1 (ja) * | 2010-01-20 | 2011-07-28 | 昭和電工株式会社 | 半導体ウェーハの製造方法 |
US8439723B2 (en) | 2008-08-11 | 2013-05-14 | Applied Materials, Inc. | Chemical mechanical polisher with heater and method |
CN115990802A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-04-21 | 之江实验室 | 载具和抛光设备 |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP8214498A patent/JPH11277413A/ja active Pending
Cited By (9)
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JP2011151153A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Showa Denko Kk | 半導体ウェーハの製造方法 |
US20120295383A1 (en) * | 2010-01-20 | 2012-11-22 | Showa Denko K.K. | Method for producing semiconductor wafer |
US8637336B2 (en) | 2010-01-20 | 2014-01-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing semiconductor wafer |
CN115990802A (zh) * | 2023-03-22 | 2023-04-21 | 之江实验室 | 载具和抛光设备 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A521 | Written amendment |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050105 |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050512 |