JP2007021680A

JP2007021680A - ウエーハの両面研磨方法

Info

Publication number: JP2007021680A
Application number: JP2005209216A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ueno; 淳一上野; Shuichi Kobayashi; 修一小林
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2007-02-01
Also published as: TWI390617B; CN101223006A; CN101223006B; US20090124175A1; TW200707571A; EP1918069B1; KR20080033275A; EP1918069A1; US7727053B2; WO2007010717A1; DE602006019273D1; EP1918069A4

Abstract

【課題】ウエーハに両面研磨加工を施した際に、ウエーハに外周ダレが発生するのを抑制することのできる両面研磨方法。
【解決手段】キャリア８に保持されたウエーハＷを研磨布４が貼付された上下の定盤２，３で挟み込み、前記上定盤３に設けた複数のスラリー供給孔５から上下定盤間にスラリーを供給しつつ、ウエーハＷの両面を同時に研磨するウエーハの両面研磨方法であって、前記ウエーハＷの両面研磨時に、前記上定盤３の回転の中心に対して外側に設けたスラリー供給孔５’から供給するスラリーの量を、これより内側に設けたスラリー供給孔５から供給するスラリーの量よりも多くなるように供給することにより、前記研磨するウエーハＷの外周部の研磨量を調整して、該ウエーハＷの外周ダレを抑制するウエーハの両面研磨方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエーハを両面研磨する方法に関し、詳しくは、ウエーハへのスラリーの供給方法を改善することによりウエーハの外周ダレを抑制することができる両面研磨方法に関する。

図８は、従来の両面研磨装置の一例を示す概略説明図である。図８に示すように、両面研磨装置２０１は、サンギヤ２０６とインターナルギヤ２０７とに噛合されたキャリア２０８を、サンギヤ２０６の駆動回転によって自転公転させ、下定盤２０２と上定盤２０３とを互いに逆回転させることにより、上下定盤に貼付された研磨布２０４でウエーハＷの両面を同時に研磨する装置である。

また、両面研磨装置２０１には、ウエーハＷの研磨効率を高めると共に研磨時に上下定盤２０２、２０３に生じる熱を冷却するためのスラリーをウエーハＷに供給するスラリー供給機構が設けられている。このスラリー供給機構は、スラリータンク２０９より、スラリー供給管２１０、パウダーリング２１２、スラリー供給チューブ２１３を通じて、スラリーを上定盤２０３に設けたスラリー供給孔２０５に供給し、スラリー供給孔２０５の下端開口からウエーハＷに向けて流出する機構である。

従来は、このような両面研磨装置を用いて各供給孔から同量のスラリーを均等に供給しつつ、ウエーハの両面研磨を行っていた。また、特許文献１や特許文献２には、スラリーの供給方式に関して、例えば圧送方式を採用した別の構成の両面研磨装置を用いた両面研磨方法が開示されている。

しかしながら、従来の方法や、上記に開示されている両面研磨方法では、ウエーハに両面研磨を行った場合、研磨後のウエーハの外周部にダレが頻繁に生じて、ウエーハ表面の形状が平坦でなくなり、品質面で問題が生じていた。

特開２００４−１４２０４０特開平１１−２６２８６２

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、被処理ウエーハに両面研磨加工を施した際に、ウエーハに外周ダレが発生するのを抑制することのできる両面研磨方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、キャリアに保持されたウエーハを研磨布が貼付された上下の定盤で挟み込み、前記上定盤に設けた複数のスラリー供給孔から上下定盤間にスラリーを供給しつつ、ウエーハの両面を同時に研磨するウエーハの両面研磨方法であって、前記ウエーハの両面研磨時に、前記上定盤の回転の中心に対して外側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量を、これより内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量よりも多くなるように供給することにより、前記研磨するウエーハの外周部の研磨量を調整して、該ウエーハの外周ダレを抑制することを特徴とするウエーハの両面研磨方法を提供する（請求項１）。

このように、ウエーハを両面研磨する時に、上定盤の回転の中心に対して外側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量を、これより内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量よりも多くなるように供給すれば、前記研磨するウエーハの外周部の研磨量を調整して、該ウエーハの外周ダレを抑制することが可能である。このため、外周部のダレが抑制された高品質のウエーハに両面研磨することができる。
特に外側と内側のスラリー供給量の比率を変更することによって、ウエーハ外周部の研磨量を任意に制御することができる。

このとき、前記上定盤の外側に設けた供給孔から供給するスラリーの量を、前記内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量の２倍以上とするのが望ましい（請求項２）。

このように、前記上定盤の外側に設けた供給孔から供給するスラリーの量を、前記内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量の２倍以上とすれば、ウエーハの外周ダレをより確実に抑制することが可能であり、平坦度の高い、高品質のウエーハを提供することができる。そして、上定盤の内側と外側の供給孔から、より適切な割合でスラリーを供給することができるため、ウエーハの生産性もさらに改善することが可能である。

本発明の両面研磨方法であれば、被処理ウエーハを外周ダレが抑制された高品質のウエーハに両面研磨することができる。また、研磨時に上下定盤間にスラリーを供給位置と量の面で適切に調整して供給することができるため、ウエーハ外周部のダレを任意に制御でき、ウエーハの生産性を向上することが可能である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
従来の両面研磨方法によりウエーハに両面研磨加工を行った場合、ウエーハの外周部にダレが生じるという問題があった。

本発明者らが、両面研磨加工におけるウエーハの外周部のダレの発生について鋭意調査をした結果、両面研磨時に上下定盤間のウエーハに供給するスラリーの供給法と、被処理ウエーハに発生する外周ダレとに相関性があることを発見した。

そして、本発明者らは、ウエーハの両面研磨時に、上定盤の回転の中心に対して外側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量を、これより内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量よりも多くなるように供給することにより、ウエーハの外周部の研磨量を調整し、外周部のダレが抑制された高品質のウエーハを得ることができるとともに、適切にスラリーを供給するため、効率良くウエーハを両面研磨することが可能であることを見出し、本発明を完成させた。

以下では、本発明の実施の形態について図を参照して具体的に説明をする。
まず、図１は本発明の両面研磨方法を実施する際に用いることができる両面研磨装置の一例を示す概略説明図である。この両面研磨装置１は、上下に相対向して設けられた下定盤２と上定盤３を備えており、各定盤２、３の対向面側には、それぞれ研磨布４が貼付されている。また、上定盤３には研磨スラリーを供給するためのスラリー供給孔５及び５’が、上定盤３の回転の中心に対して内側及び外側にそれぞれ複数設けられている。そして、上定盤３と下定盤２の間の中心部にはサンギヤ６が、周縁部にはインターナルギヤ７が設けられており、被処理ウエーハＷはキャリア８の保持孔に保持され、上定盤３と下定盤２の間に挟まれている。なお、本例では遊星式の両面研磨装置を用いたが、遊星式のものに限定されず、例えば揺動式の両面研磨装置であっても良い。

ここで、スラリーの供給機構について述べる。両面研磨の際に上下定盤間に供給されるスラリーはスラリータンク９に貯められており、このスラリータンク９からは、スラリーを供給するためのスラリー供給管１０がのびている。そして、この供給管１０は、図１に示す例では、上定盤３の回転の中心に対して内側に設けた供給孔５と外側に設けた供給孔５’へ向けて２つに分岐している。分岐した各供給管にはスラリーの流量を調整するための弁１１、１１’がそれぞれ配設されている。分岐したそれぞれの供給管１０はパウダーリング１２を挟んで３本のスラリー供給チューブ１３と連結されており、それぞれの供給チューブ１３のもう一方の端部は上定盤３の供給孔５、５’につながっている。

従って、弁１１、１１’により、分岐したそれぞれのスラリー供給管１０を流れるスラリーの流量を変えることにより、内側に位置する供給孔５から供給されるスラリーの量より、外側に位置する供給孔５’から供給されるスラリーの量を多くなるように調整することができる。

この弁１１、１１’やパウダーリング１２については、スラリーの流量を適切に制御できる機構や、スラリーをつまらせることなく各供給チューブ１３へ分岐させて流すことができるものであればよく、特に限定されない。
そして、本例では供給管１０はスラリータンク９から、まず２つに分岐しているが、例えば、上定盤３に設けられた供給孔５及び５’の数の分だけ分岐し、分岐したそれぞれの供給管１０に弁を設け、供給チューブ１３と連結して供給孔へつなぎ、各供給孔ごとにスラリーの供給量を個別に調整できるような構成であっても良い。

上記に限らず、本発明において用いることができる両面研磨装置は、上定盤３の回転の中心に対して外側に設けたスラリー供給孔５’から供給するスラリーの量を、内側に設けたスラリー供給孔５から供給するスラリーの量よりも多くなるように供給することができる構成であれば構わない。

次に、本発明の両面研磨方法によって、ウエーハＷに両面研磨加工を施す方法を、図１の両面研磨装置１を用いる場合について説明する。
まず、被処理ウエーハＷをキャリア８に保持し、該キャリア８を上定盤３と下定盤２の間に挟み込む。サンギヤ６及びインターナルギヤ７の各歯部にはキャリア８の外周歯が噛合しており、上定盤３及び下定盤２が不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、キャリア８は自転しつつサンギヤ６の周りを公転する。これによってキャリア８に保持されたウエーハＷを上下定盤２、３に貼付した研磨布４により両面を同時に研磨する。この研磨の際には、供給孔５、５’からスラリーを供給する。なお、上述のように、本発明はこのような遊星式に限定されるものではない。

ここで、研磨時のスラリーの供給について述べる。図１の両面研磨装置１において、スラリータンク９に貯められたスラリーを供給管１０に流し、二手に分ける。一方は上定盤３の回転の中心に対して内側に設けた供給孔５へとつながる流路であり、他方は外側に設けた供給孔５’へとつながる流路である。上記分岐後のそれぞれの供給管１０に設けた弁１１、１１’によって、各流路を流れるスラリーの流量を独立して制御する。その後、パウダーリング１２によって流路をさらに分岐し、各供給チューブ１３を通して各供給孔５、５’から上下定盤２、３間のウエーハＷにスラリーを供給する。

この時、上記弁１１、１１’を用いて内側・外側の供給孔５、５’へと向かう各供給管１０内を流れるスラリーの流量を調整し、上記外側に設けた供給孔５’から上下定盤２、３内に供給する量を、これより内側に設けた供給孔５から供給する量よりも多くする。
従来では、各供給孔から同量のスラリーを供給していたが、外側の供給孔５’の少なくとも１つの供給孔から他の供給孔よりも多くスラリーを供給し、これよりも内側の供給孔５から供給するスラリーの量よりも前記外側の供給孔５’からの供給量を多くするとよい。上記内側と外側の供給孔５、５’は、例えば、上定盤３の半径の１／２を境として分けることができる。
上記したように、スラリーの供給にあたっては、上定盤３の内側の供給孔５へのスラリーの供給量と外側の供給孔５’への供給量を、例えば各々独立に調整し、内側の供給孔５よりも外側の供給孔５’へより多くスラリーを供給できれば良く、スラリーの流量の調整方法や、流路等は特に限定されない。
このようにスラリーを供給しつつ、ウエーハＷを両面研磨する。

上記のような両面研磨方法であれば、被処理ウエーハの外周部の研磨量を調整し、ウエーハの外周ダレが抑制された高品質のウエーハを得ることが可能であり、歩留りを向上することができる。そして、本方法によって、内側と外側に供給されるスラリー供給量の比率を変更することによって、外周部のダレの量を制御することができ、所望の形状を有するウエーハを得ることができるように両面研磨を施すことができる。従って、外周ダレのない高品質のウエーハを得ることができるとともに、ウエーハの生産性を向上することが可能である。

このとき、上定盤の外側に設けた供給孔から供給するスラリーの量を、内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量の２倍以上とすると尚良い。
このようにして両面研磨加工を施せば、ウエーハの外周ダレをより確実に抑制することが可能であり、外周部のダレがより小さく、平坦度の高い良質のウエーハを得ることができ、生産効率の面でさらに向上することができる。

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
（実施例１・２、比較例１〜３）
図１に示す両面研磨装置を用い、上定盤の回転の中心に対して内側と外側に設けた供給孔からのスラリーの供給量をそれぞれ別に設定・調整し、サンプルウエーハに対して両面研磨加工を行った。

スラリーの供給については、スラリータンクより流す量を３．５ｌ／ｍｉｎとし、上定盤の内側に設けた供給孔５から供給する総量と外側に設けた供給孔５’から供給する総量の比が、３：１（比較例１）、２：１（比較例２）、１：１（比較例３）、１：２（実施例１）、１：３（実施例２）の５パターンを用意した。

なお、サンプルウエーハとしては直径３００ｍｍ、Ｐ型、方位＜１００＞、抵抗率０．０１Ωｃｍの高ドープ品を用意した。
研磨布には発泡ポリウレタンのものを用い、スラリーにはコロイダルシリカを用いた。
そして、サンプルウエーハをキャリアに保持し、上下定盤で挟み込み、１４０ｇ／ｃｍ^２の研磨圧力で、スラリーを供給しながら上下定盤を共に３５ｒｐｍの回転速度で互いに逆回転させて、上記５パターンのスラリー供給方式それぞれでサンプルウエーハを両面研磨し、研磨後のサンプルウエーハの形状を計測して外周ダレを求めた。

実施例１・２、比較例１〜３の測定結果を図２（比較例１）、図３（比較例２）、図４（比較例３）、図５（実施例１）、図６（実施例２）及び図７に示す。
図２〜６に、研磨後のサンプルウエーハの形状を示す（等高線図と断面形状）。また、図７は各例の外周ダレ量をグラフ化したものであり、上定盤に設けられた内側と外側の供給孔からのスラリー供給比率と外周ダレ量の関係を示す。

これらの図より、各比較例では、サンプルウエーハに大きな外周ダレが発生していることが確認できる。一方、実施例１・２では、外周部のダレがほとんど見られず、各比較例と比べて外周ダレが大幅に抑制されていることが判る。このように、本発明の両面研磨方法を実施することによって、外周部のダレが抑制された高品質のウエーハを得ることができる。

そして、スラリーの供給総量は各例とも同量であるが、上定盤の内側と外側の供給孔からの供給比を変えることにより、外周ダレ量を変えることができ、目的に応じて両面研磨後のウエーハの外周ダレ量を制御することができることが判る。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明で使用する両面研磨装置の一例を示す概略説明図である。比較例１におけるウエーハ形状の測定図である。比較例２におけるウエーハ形状の測定図である。比較例３におけるウエーハ形状の測定図である。実施例１におけるウエーハ形状の測定図である。実施例２におけるウエーハ形状の測定図である。上定盤の内側と外側の供給孔からのスラリーの供給比率と、ウエーハの外周ダレ量との関係を示すグラフである。従来の両面研磨装置の一例を示す概略説明図である。

符号の説明

１、２０１…両面研磨装置、２、２０２…下定盤、３、２０３…上定盤、
４、２０４…研磨布、５…スラリー供給孔（内側）、
５’…スラリー供給孔（外側）６、２０６…サンギヤ、
７、２０７…インターナルギヤ、８、２０８…キャリア、
９、２０９…スラリータンク、１０、２１０…スラリー供給管、
１１、１１’…弁、１２、２１２…パウダーリング、
１３、２１３…スラリー供給チューブ、２０５…スラリー供給孔、
Ｗ…ウエーハ。

Claims

キャリアに保持されたウエーハを研磨布が貼付された上下の定盤で挟み込み、前記上定盤に設けた複数のスラリー供給孔から上下定盤間にスラリーを供給しつつ、ウエーハの両面を同時に研磨するウエーハの両面研磨方法であって、前記ウエーハの両面研磨時に、前記上定盤の回転の中心に対して外側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量を、これより内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量よりも多くなるように供給することにより、前記研磨するウエーハの外周部の研磨量を調整して、該ウエーハの外周ダレを抑制することを特徴とするウエーハの両面研磨方法。
前記上定盤の外側に設けた供給孔から供給するスラリーの量を、前記内側に設けたスラリー供給孔から供給するスラリーの量の２倍以上とすることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの両面研磨方法。