(57)【要約】【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
2007276041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
円盤体は、全部がＤＬＣコーティングされている請求項１に記載のウエハホルダ。
【請求項３】
円盤体は、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請求項１に記載のウエハホルダ。
【請求項４】
円盤体は、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なり、ウエハ配置リング部は、円盤状本体に対して着脱可能である請求項１から３のいずれか一に記載のウエハホルダ。
【請求項５】
円盤体のなかで、少なくともウエハ配置リング部がＤＬＣコーティングされている請求項４に記載のウエハホルダ。
【請求項６】
前記ウエハ配置リング部の厚さは、前記円盤状本体の厚さよりも厚く構成されている請求項４又は５に記載のウエハホルダ。
【請求項７】
前記ウエハ配置リング部は樹脂材料からなる請求項４から６のいずれか一に記載のウエハホルダ。
【請求項８】
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請求項１から７のいずれかに一に記載のウエハホルダの製造方法。
【請求項９】
前記プラズマイオン注入成膜法が、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高周波・高電圧パルス重畳方式である請求項８記載のウエハホルダの製造方法。
【請求項１０】
前記ＤＬＣコーティングは、低圧炭化水素ガス雰囲気中に配置されたＤＬＣコーティング前の円盤体に印加される１３．５６ＭＨｚのパルス高周波放電電圧により発生した炭化水素ガスプラズマ中のイオン種を、１３．５６ＭＨｚのパルス高周波放電電圧後のアフターグロープラズマ中において円盤体に負の高電圧パルス放電電圧を印加することによって円盤体に対してイオン衝撃及び積層することで行なわれる請求項９に記載のウエハホルダの製造方法。
【請求項１１】
前記１３．５６ＭＨｚのパルス高周波放電電圧、負の高電圧パルス放電電圧と、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前記樹脂に損傷を与えない程度のエネルギーとなるようにした請求項１０に記載のウエハホルダの製造方法。
【請求項１２】
前記ＤＬＣコーティングにより形成されるＤＬＣ膜の膜厚は、０．１μｍ以上、１０μｍ以下である請求項９から１１のいずれか一に記載のウエハホルダの製造方法。
【請求項１３】
前記ＤＬＣコーティングにより形成されるＤＬＣ膜のビッカース硬度は、５００Ｈｖ以上、２５００Ｈｖ以下である請求項９から１２のいずれか一に記載のウエハホルダの製造方法。
【請求項１４】
前記ＤＬＣコーティングにより形成されるＤＬＣ膜の内部応力は０．５ＧＰａ以下である請求項９から１３のいずれか一に記載のウエハホルダの製造方法。
【請求項１５】
前記ＤＬＣコーティングにより形成されるＤＬＣ膜の抵抗率は、０．１Ω・ｃｍ以下である請求項９から１４のいずれか一に記載のウエハホルダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２００３−３０５６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
≪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。
【００２８】
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。
【００２９】
<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。
【００３０】
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。
【００３１】
「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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
「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。
【００３６】
「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。
【００３７】
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。
【００３８】
「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。
【００３９】
<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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
<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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
<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）。
【００５３】
<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。
【００５４】
≪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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
<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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
<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）。
【００６１】
<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。
【００６２】
≪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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
<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。
【００６６】
≪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。
【００６７】
<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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
<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）。
【００７６】
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）。
【００７７】
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。
【００７８】
<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。
【００７９】
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。
【００８０】
≪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。
【００８１】
<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。
【００８２】
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。
【００８３】
<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。
【００８４】
≪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。
【００８５】
<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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
<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）。
【００９３】
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）。
【００９４】
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）。
【００９５】
<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。
【００９６】
≪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。
【００９７】
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。
【００９８】
<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。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来の定盤を用いたウエハの研磨装置の一例を表す概略図
【図２】実施例１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
【図３】実施例１のウエハホルダへのＤＬＣ膜のコーティング方法の一例について説明するための図
【図４】実施例１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
【図５】実施例１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
【図６】実施例２におけるウエハホルダの概要の一例を説明するための研磨装置の断面概略図
【図７】実施例２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
【図８】実施例２のウエハホルダの円盤体全部にＤＬＣをコーティングした場合の、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
【図９】実施例２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
【図１０】実施例４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
【図１１】実施例４のウエハホルダにおいて、ウエハ配置リング部を円盤状本体に着脱可能にはめ込む方法の一例を説明するための図
【図１２】実施例４のウエハホルダにおいて、ウエハ配置リング部を円盤状本体に着脱可能にはめ込む方法の、別の一例を説明するための図
【図１３】実施例４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
【図１４】実施例５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。
【図１５】実施例６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
【図１６】実施例６のウエハホルダにおける、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断面概略図。
【図１７】実施例６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
【図１８】実施例６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
【符号の説明】
【０１００】
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
【図１】
2007276041.tif 000003
【図２】
2007276041.tif 000004
【図３】
2007276041.tif 000005
【図４】
2007276041.tif 000006
【図５】
2007276041.tif 000007
【図６】
2007276041.tif 000008
【図７】
2007276041.tif 000009
【図８】
2007276041.tif 000010
【図９】
2007276041.tif 000011
【図１０】
2007276041.tif 000012
【図１１】
2007276041.tif 000013
【図１２】
2007276041.tif 000014
【図１３】
2007276041.tif 000015
【図１４】
2007276041.tif 000016
【図１５】
2007276041.tif 000017
【図１６】
2007276041.tif 000018
【図１７】
2007276041.tif 000019
【図１８】
2007276041.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月23日(2007.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨装置の定盤に対して、半導体シリコンウエハを保持するため、厚みが約７５０マイクロメートルである半導体シリコン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。
【請求項２】
前記プラズマイオン注入成膜法により形成されるＤＬＣ膜のビッカース硬度は、５００Ｈｖ以上、２５００Ｈｖ以下である請求項１に記載の半導体シリコンウエハホルダ。