JP2008080428A - 両面研磨装置および両面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウェーハの両面研磨の途中で半導体ウェーハの上面及び下面を反転させることなく、ウェーハエッジ部の上面と下面を均等に研磨し、品質が高く、かつ、製造コストの低い半導体ウェーハの製造を可能にする両面研磨装置および両面研磨方法を提供する。
【解決手段】対向面にウェーハ表裏面研磨用の研磨布22a、24aを設けてなる下定盤および上定盤の回転により、半導体ウェーハ10の表裏両面を研磨する両面研磨装置であって、下定盤および上定盤の間に配置されるキャリア14に半導体ウェーハ保持孔30が設けられ、半導体ウェーハ保持孔30の内周部に環状の半導体ウェーハエッジ研磨用の研磨材12が設けられ、研磨材12が上下対称な垂直断面形状を有し、研磨材12の上部および下部が、半導体ウェーハ保持孔30の中心方向に延出していることを特徴とする両面研磨装置およびこれを用いた研磨方法。
【選択図】図1
【解決手段】対向面にウェーハ表裏面研磨用の研磨布22a、24aを設けてなる下定盤および上定盤の回転により、半導体ウェーハ10の表裏両面を研磨する両面研磨装置であって、下定盤および上定盤の間に配置されるキャリア14に半導体ウェーハ保持孔30が設けられ、半導体ウェーハ保持孔30の内周部に環状の半導体ウェーハエッジ研磨用の研磨材12が設けられ、研磨材12が上下対称な垂直断面形状を有し、研磨材12の上部および下部が、半導体ウェーハ保持孔30の中心方向に延出していることを特徴とする両面研磨装置およびこれを用いた研磨方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨し、かつ、半導体ウェーハのエッジ部も研磨できる両面研磨装置および両面研磨方法に関する。
インゴットからスライスされたシリコンウェーハ(以下、単にウェーハともいう)は、ラッピング、エッチング、研磨(ポリッシング)工程を経て、ウェーハ表裏面もしくはその片面が鏡面仕上げされた鏡面ウェーハに加工される。これら各工程で流動されるウェーハは円盤状の形状を保ったまま加工される。そして、各工程間には洗浄、乾燥、搬送等の手順が入る。
この際、シリコンウェーハのウェーハエッジ部表面は、特段の処理を行わない場合には、形状の凹凸が大きい粗な面である。このようなエッジ部表面の状態であると、エッジ部が各工程の搬送中に装置等と接触することで微小破壊による微細粒子が発生したり、その粗な状態の面内に汚染粒子を巻き込んだりして、その後の工程で粒子を散逸して精密加工を行ったウェーハ面を汚染し、製品の品質や歩留まりに大きな影響を及ぼす。これらの現象を防止するために、ウェーハ加工の初期段階で、ウェーハエッジ部分の面取りを行い、更に両面研磨(ポリッシング)の前または後の工程で、ウェーハエッジ部分を研磨による鏡面加工することが一般的に行われる。
しかしながら、ウェーハエッジ部の研磨による鏡面加工は難しく、そのためにウェーハの製造コストが増大する。また、ウェーハエッジ部の鏡面加工の際にウェーハ表面を吸着しながら加工を行うため、ウェーハ表面に吸着跡等が発生するという問題もある。また当然、ウェーハエッジ部の研磨工程を追加することにより、製造コストが増大する。
以上の問題を回避するため、特許文献1においては、ウェーハの両面研磨と同時にウェーハエッジ部も研磨する両面研磨装置および方法が開示されている。
特開平9−150366号公報
この際、シリコンウェーハのウェーハエッジ部表面は、特段の処理を行わない場合には、形状の凹凸が大きい粗な面である。このようなエッジ部表面の状態であると、エッジ部が各工程の搬送中に装置等と接触することで微小破壊による微細粒子が発生したり、その粗な状態の面内に汚染粒子を巻き込んだりして、その後の工程で粒子を散逸して精密加工を行ったウェーハ面を汚染し、製品の品質や歩留まりに大きな影響を及ぼす。これらの現象を防止するために、ウェーハ加工の初期段階で、ウェーハエッジ部分の面取りを行い、更に両面研磨(ポリッシング)の前または後の工程で、ウェーハエッジ部分を研磨による鏡面加工することが一般的に行われる。
しかしながら、ウェーハエッジ部の研磨による鏡面加工は難しく、そのためにウェーハの製造コストが増大する。また、ウェーハエッジ部の鏡面加工の際にウェーハ表面を吸着しながら加工を行うため、ウェーハ表面に吸着跡等が発生するという問題もある。また当然、ウェーハエッジ部の研磨工程を追加することにより、製造コストが増大する。
以上の問題を回避するため、特許文献1においては、ウェーハの両面研磨と同時にウェーハエッジ部も研磨する両面研磨装置および方法が開示されている。
もっとも、上記特許文献1に開示された従来技術の両面研磨装置においては、ウェーハを保持する保持孔の内周部に設けられたウェーハエッジ研磨用の研磨材の形状が、その断面において上下非対称となっている。このため、ウェーハエッジ部の上面と下面を均等に研磨することが困難であり、均等に研磨するためには、研磨の途中で半導体ウェーハの上面及び下面を反転させなければならず、両面研磨工程が複雑化し製造コストが増大するという問題があった。また、製造工程が複雑化することによる品質低下のおそれも生じていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、半導体ウェーハの両面研磨の途中で半導体ウェーハの上面及び下面を反転させることなく、ウェーハエッジ部の上面と下面を均等に研磨し、品質が高く、かつ、製造コストの低い半導体ウェーハの製造を可能にする両面研磨装置および両面研磨方法を提供することにある。
本発明の一態様の両面研磨装置は、
半導体ウェーハ裏面研磨用の研磨布が設けられた下定盤の回転と、前記下定盤に対向し半導体ウェーハ表面研磨用の研磨布が設けられた上定盤の回転とにより、半導体ウェーハの表裏両面を研磨する両面研磨装置であって、
前記下定盤および前記上定盤の間に配置されるキャリアに半導体ウェーハ保持孔が設けられ、
前記半導体ウェーハ保持孔の内周部に環状の半導体ウェーハエッジ研磨用の研磨材が設けられ、
前記研磨材が上下対称な垂直断面形状を有し、
前記研磨材の上部および下部が、前記半導体ウェーハ保持孔の中心方向に延出していることを特徴とする。
半導体ウェーハ裏面研磨用の研磨布が設けられた下定盤の回転と、前記下定盤に対向し半導体ウェーハ表面研磨用の研磨布が設けられた上定盤の回転とにより、半導体ウェーハの表裏両面を研磨する両面研磨装置であって、
前記下定盤および前記上定盤の間に配置されるキャリアに半導体ウェーハ保持孔が設けられ、
前記半導体ウェーハ保持孔の内周部に環状の半導体ウェーハエッジ研磨用の研磨材が設けられ、
前記研磨材が上下対称な垂直断面形状を有し、
前記研磨材の上部および下部が、前記半導体ウェーハ保持孔の中心方向に延出していることを特徴とする。
ここで、前記研磨材が上下に分割可能であることが望ましい。
また、前記研磨材の材質が、合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂加工品、合成皮革またはこれらいずれかの複合物であることが望ましい。
本発明の一態様の両面研磨方法は、上記研磨装置を用いる両面研磨方法であって、
前記研磨材が設けられたウェーハ保持孔に、前記半導体ウェーハを、前記半導体ウェーハのウェーハエッジの上面および下面が、前記研磨材で挟み込まれるように挿入するステップと、
前記ウェーハエッジの上面および下面と、前記半導体ウェーハの表裏両面とを同時に研磨するステップを有することを特徴とする。
前記研磨材が設けられたウェーハ保持孔に、前記半導体ウェーハを、前記半導体ウェーハのウェーハエッジの上面および下面が、前記研磨材で挟み込まれるように挿入するステップと、
前記ウェーハエッジの上面および下面と、前記半導体ウェーハの表裏両面とを同時に研磨するステップを有することを特徴とする。
ここで、前記研磨するステップにおいて、前記研磨材の上下対称の対称面と、前記半導体ウェーハの水平方向の中心面が一致していることが望ましい。
本発明によれば、半導体ウェーハの両面研磨の途中で半導体ウェーハの上面及び下面を反転させることなく、ウェーハエッジ部の上面と下面を均等に研磨し、品質が高く、かつ、製造コストの低い半導体ウェーハの製造を可能にする両面研磨装置および両面研磨方法を提供することが可能になる。
以下、本発明に係る両面研磨装置および両面研磨方法についての実施の形態につき、添付図面に基づき説明する。なお、ここでは半導体ウェーハとして、シリコンウェーハを製造する場合を例として記載する。また、図面中、同一または類似部材は同一符号で示す。
(第1の実施の形態)
図2は本実施の形態で用いられうる両面研磨装置20の一例を示す説明図である。図2(a)が上面図、図2(b)が図2(a)のB−B断面図である。ただし、図2(a)では、後述する上定盤は図から省略されている。図2(b)に示すように両面研磨装置20は、相対向して設けられた下定盤22および上定盤24を有している。下定盤22の上面にはウェーハ裏面研磨用の下研磨布22aが貼られ、上定盤24の下面にはウェーハ表面研磨用の上研磨布24aが貼られている。これらの上下定盤は、不図示の駆動手段によって、互いに逆方向に回転可能である。
図2は本実施の形態で用いられうる両面研磨装置20の一例を示す説明図である。図2(a)が上面図、図2(b)が図2(a)のB−B断面図である。ただし、図2(a)では、後述する上定盤は図から省略されている。図2(b)に示すように両面研磨装置20は、相対向して設けられた下定盤22および上定盤24を有している。下定盤22の上面にはウェーハ裏面研磨用の下研磨布22aが貼られ、上定盤24の下面にはウェーハ表面研磨用の上研磨布24aが貼られている。これらの上下定盤は、不図示の駆動手段によって、互いに逆方向に回転可能である。
そして、図2(a)に示されるように、両面研磨装置20の中心部にはサンギア26が設けられ、両面研磨装置20の最外周部には環状のインターナルギア28が設けられている。そして、サンギア26とインターナルギア28に挟み込まれるように複数の円盤状のキャリア14が配置されている。
図2(b)に示すように、サンギア26は下定盤22の中心部の上面に設けられている。そして、円盤状のキャリア14は、下定盤22および上定盤24の間に配置されている。より具体的には、下定盤22の下研磨布22aの上面と、上定盤24の上研磨布24aの下面の間にキャリア14が挟持されている。そして、このキャリア14は、サンギア26とインターナルギア28の作用により、後にその動作を詳述するように、自転および公転しつつ下研磨布22aと上研磨布24aの間を摺動可能となっている。
図3は、本実施の形態のキャリアの構造の説明図である。図3(a)がキャリアの平面図、図3(b)が図3(a)のキャリアの要部を示すA−A断面図である。
キャリア14には、図3(a)に示すようにウェーハ保持孔30が設けられ、研磨すべきウェーハ10は、このウェーハ保持孔30内に配置される。
なお、ここでは、1つのキャリア14に1つのウェーハ保持孔30が設けられている場合を示しているが、図4に示すように、1つのキャリア14に複数のウェーハ保持孔30を設ける構成をとることも可能である。
キャリア14には、図3(a)に示すようにウェーハ保持孔30が設けられ、研磨すべきウェーハ10は、このウェーハ保持孔30内に配置される。
なお、ここでは、1つのキャリア14に1つのウェーハ保持孔30が設けられている場合を示しているが、図4に示すように、1つのキャリア14に複数のウェーハ保持孔30を設ける構成をとることも可能である。
本実施の形態においては、図3に示すように、ウェーハ保持孔30の内周面には、環状のウェーハエッジ研磨用の研磨材12が設けられている。本実施の形態においては、この研磨材12が、図3(b)に示すように、上下対称な垂直断面形状を有し、研磨材12の上部および下部が、半導体ウェーハ保持孔30の中心方向に延出していることを特徴とする。すなわち、研磨材12の上部および下部が、対称的に内方に向かって徐々に薄くなっている。
この研磨材12の材質としては、例えば、合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂加工品、合成皮革またはこれらいずれかの複合物を用いることが可能である。
この研磨材12の材質としては、例えば、合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂加工品、合成皮革またはこれらいずれかの複合物を用いることが可能である。
次に、上記の両面研磨装置を用いた両面研磨方法およびその作用・効果について、図1、図3、図5、図6、図7および図12を参照しつつ説明する。
まず、図1は本実施の形態のキャリアの要部断面図である。図1(a)が、キャリアにウェーハを挿入する前の状態、図1(b)がウェーハをキャリアに挿入した状態、図1(c)がウェーハを両面研磨している状態を示す。図1(a)に示すウェーハエッジ研磨用の研磨材12を有するキャリア14に、図1(b)に示すように、ウェーハ10をウェーハエッジの上面および下面が、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12で挟み込まれるようにキャリア14のウェーハ保持孔30に挿入する。ここで、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の最小内径は、ウェーハ10の外径よりも小さく、挿入は例えば、研磨材12自身の復元性を利用して行う。この観点からは、ウェーハエッジ研磨用の研磨材として性質上復元容易な材質を用いることがより望ましい。
まず、図1は本実施の形態のキャリアの要部断面図である。図1(a)が、キャリアにウェーハを挿入する前の状態、図1(b)がウェーハをキャリアに挿入した状態、図1(c)がウェーハを両面研磨している状態を示す。図1(a)に示すウェーハエッジ研磨用の研磨材12を有するキャリア14に、図1(b)に示すように、ウェーハ10をウェーハエッジの上面および下面が、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12で挟み込まれるようにキャリア14のウェーハ保持孔30に挿入する。ここで、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の最小内径は、ウェーハ10の外径よりも小さく、挿入は例えば、研磨材12自身の復元性を利用して行う。この観点からは、ウェーハエッジ研磨用の研磨材として性質上復元容易な材質を用いることがより望ましい。
次に、図1(c)に示すように、このウェーハ10が挿入されたキャリア14を下定盤の下研磨布22aの上面と、上定盤の上研磨布24aの下面の間に挟持して研磨を行う。この際、ウェーハエッジの上面および下面が、ウェーハ表裏面と同時に研磨されるように、上下両面がウェーハエッジ研磨用の研磨材に接触する状態で両面研磨が行われる。
そして、本実施の形態においては、図1(c)に示すように、ウェーハ10の研磨中に、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の上下対称の対称面E−Eと、ウェーハ10の水平方向の中心面W−Wが一致していることを特徴とする。このように、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の上下対称の対称面E−Eと、ウェーハ10の水平方向の中心面W−Wを一致させるためには、ウェーハ10厚さと、キャリア14厚さ、下研磨布22aおよび上研磨布24aの弾性、ウェーハ10にかけられる荷重等の両面研磨条件を総合的に最適化する必要がある。
なお、ここで一致とは、必ずしもまったく誤差なく一致している場合に限られない。すなわち、完全一致と実用上同様の作用・効果が得られるズレ、具体的には、ウェーハ10の厚さに対して±5%程度のズレをも含む概念である。
なお、ここで一致とは、必ずしもまったく誤差なく一致している場合に限られない。すなわち、完全一致と実用上同様の作用・効果が得られるズレ、具体的には、ウェーハ10の厚さに対して±5%程度のズレをも含む概念である。
図12は、従来技術のキャリアの構造の説明図である。図12(a)がキャリアの平面図、図12(b)が図12(a)のキャリアの要部を示すC−C断面図である。先にも述べたように、従来技術のキャリアにおいては、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12が、図12(b)に示すように上下非対称な構造となっていた。このため、ウェーハ10のウェーハエッジは、主にその下半分のみが両面研磨中に研磨される。したがって、ウェーハエッジの上下をともに研磨するためには、両面研磨途中でウェーハ10の上下面を逆にして両面研磨をおこなう必要が生じ、両面研磨工程が複雑になるという問題があった。
本実施の形態においては、図3に示すように、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12が上下対称となっている。したがって、従来技術と異なり、ウェーハエッジの上下を同時に研磨することが可能となり、上下面を逆にして両面研磨をおこなうことは不要となり、両面研磨工程の単純化を図ることが可能となる。
また、本実施の形態においては、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させることにより、ウェーハエッジの上下面をより均等に研磨することを可能としている。図5は、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面が両面研磨中に一致していない状態の説明図である。図5に示すように、キャリア14が重力により下研磨布22a上に張り付くため、ウェーハ10の水平方向の中心面W−Wが、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の上下対称の対称面E−Eよりも相対的に上方にずれている。このため、研磨材12がウェーハエッジの上下面に対して不均等に接触し、ウェーハエッジの上下面を完全に均等に研磨することが困難となる。本実施の形態においては、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させることにより、研磨材12がウェーハエッジの上下面に対して均等に接触し、ウェーハエッジの上下面を完全に均等に研磨することが可能となる。
そして、本実施の形態のように、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させるためには、ウェーハ厚さと、キャリア厚さ、下研磨布および上研磨布の弾性、ウェーハにかけられる荷重等の両面研磨条件を、ウェーハの表裏面を鏡面研磨するためにのみ最適化するのではなく、ウェーハエッジの研磨を考慮した最適化をおこなうことが必要となる。
そして、本実施の形態のように、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させるためには、ウェーハ厚さと、キャリア厚さ、下研磨布および上研磨布の弾性、ウェーハにかけられる荷重等の両面研磨条件を、ウェーハの表裏面を鏡面研磨するためにのみ最適化するのではなく、ウェーハエッジの研磨を考慮した最適化をおこなうことが必要となる。
両面研磨条件の最適化の一例として、キャリア厚さを調整する場合を図3、図6および図7を用いて説明する。図6は図3に対してキャリアが厚い場合のキャリアの要部断面図、図7は図3に対してキャリアが薄い場合のキャリアの要部断面図である。
ここで、キャリアの厚さとウェーハにかける荷重以外を、同一条件とした場合を考える。そうすると、キャリアが最も厚い図6(c)の場合には、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させるために必要とされるウェーハにかける荷重がキャリア厚さ3条件の中でもっとも少なくなる。これは、ウェーハ10厚さとキャリア12厚さの差がもっとも小さいことによる。逆に、キャリアが最も薄い図7(c)の場合には、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させるために必要とされるウェーハにかける荷重がキャリア厚さ3条件の中でもっとも大きくなる。これは、ウェーハ10厚さとキャリア12厚さの差がもっとも大きいため、この差を補償するためウェーハを下研磨布22aに大きく押し込む必要が生じるからである。そして、荷重の大きさは一般にウェーハ表裏面の研磨量に比例するので、ウェーハ表裏面の研磨量を増大させた上で、ウェーハエッジの研磨を上下均等にするためにはキャリアの厚さを薄くすればよいことになる。一方、ウェーハ表裏面の研磨量を減少させた上で、ウェーハエッジの研磨を上下均等にするためにはキャリアの厚さを厚くすればよいことになる。
ここで、キャリアの厚さとウェーハにかける荷重以外を、同一条件とした場合を考える。そうすると、キャリアが最も厚い図6(c)の場合には、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させるために必要とされるウェーハにかける荷重がキャリア厚さ3条件の中でもっとも少なくなる。これは、ウェーハ10厚さとキャリア12厚さの差がもっとも小さいことによる。逆に、キャリアが最も薄い図7(c)の場合には、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上下対称の対称面と、ウェーハの水平方向の中心面を一致させるために必要とされるウェーハにかける荷重がキャリア厚さ3条件の中でもっとも大きくなる。これは、ウェーハ10厚さとキャリア12厚さの差がもっとも大きいため、この差を補償するためウェーハを下研磨布22aに大きく押し込む必要が生じるからである。そして、荷重の大きさは一般にウェーハ表裏面の研磨量に比例するので、ウェーハ表裏面の研磨量を増大させた上で、ウェーハエッジの研磨を上下均等にするためにはキャリアの厚さを薄くすればよいことになる。一方、ウェーハ表裏面の研磨量を減少させた上で、ウェーハエッジの研磨を上下均等にするためにはキャリアの厚さを厚くすればよいことになる。
次に、ウェーハエッジの研磨の一般原理について以下簡単に説明する。
図8に、両面研磨時のキャリア14の位置関係とキャリア14の動きを示す。まず、キャリア14は図示しないギアをその外周に有している。そして、キャリア14は、下定盤(図示せず)および上定盤(図示せず)の回転と、サンギア26およびインターナルギア28の回転から、公転(矢印R3)および自転(矢印R2)を行っている。そして、このような公転と自転を行うキャリア14のウェーハ保持孔30に保持されるウェーハ10は、ウェーハそのものが自転(矢印R1)を行うことになる。そして、このウェーハ10の自転によって、ウェーハ10とウェーハエッジ研磨用のウェーハ保持孔30の内周に設けられた研磨材(図示せず)が相対運動を行い、結果的にウェーハ10のウェーハエッジが、ウェーハ表裏面の研磨と同時に鏡面研磨される。
このウェーハの自転数ωwは、下記の(式1)から導かれる。
ωw=(Up+Lp)/2−(ωc+Ωc) ・・・(式1)
ここで、Upは上定盤の回転数、Lpは下定盤の回転数、ωcはキャリアの自転数、Ωcはキャリアの公転数である。
この式から分かるように、キャリアの自公転数が一定であれば、ウェーハの自転数は上下定盤の回転数の増加に伴い増加する。したがって、ウェーハエッジの鏡面度の向上(研磨量の増加)は、上下定盤の回転数の増加によって、実現可能となる。
なお、キャリアの自転数ωcおよびキャリアの公転数Ωcはそれぞれ下記の(式2)、(式3)であらわされる。
ωc=Gi×Gs(i−s)/{Gc×(Gi+Gs)} ・・・(式2)
Ωc=(Gi×i+Gs×s)/(Gi+Gs) ・・・(式3)
ここで、Giはインターナルギアの歯数、Gsはサンギアの歯数、Gcはキャリアの歯数、iはインターナルギアの回転数、sはサンギアの回転数である。
以上の式から導かれるキャリアの自転数ωcの大小により、ウェーハエッジの鏡面度(研磨量)が決定されることになる。
図8に、両面研磨時のキャリア14の位置関係とキャリア14の動きを示す。まず、キャリア14は図示しないギアをその外周に有している。そして、キャリア14は、下定盤(図示せず)および上定盤(図示せず)の回転と、サンギア26およびインターナルギア28の回転から、公転(矢印R3)および自転(矢印R2)を行っている。そして、このような公転と自転を行うキャリア14のウェーハ保持孔30に保持されるウェーハ10は、ウェーハそのものが自転(矢印R1)を行うことになる。そして、このウェーハ10の自転によって、ウェーハ10とウェーハエッジ研磨用のウェーハ保持孔30の内周に設けられた研磨材(図示せず)が相対運動を行い、結果的にウェーハ10のウェーハエッジが、ウェーハ表裏面の研磨と同時に鏡面研磨される。
このウェーハの自転数ωwは、下記の(式1)から導かれる。
ωw=(Up+Lp)/2−(ωc+Ωc) ・・・(式1)
ここで、Upは上定盤の回転数、Lpは下定盤の回転数、ωcはキャリアの自転数、Ωcはキャリアの公転数である。
この式から分かるように、キャリアの自公転数が一定であれば、ウェーハの自転数は上下定盤の回転数の増加に伴い増加する。したがって、ウェーハエッジの鏡面度の向上(研磨量の増加)は、上下定盤の回転数の増加によって、実現可能となる。
なお、キャリアの自転数ωcおよびキャリアの公転数Ωcはそれぞれ下記の(式2)、(式3)であらわされる。
ωc=Gi×Gs(i−s)/{Gc×(Gi+Gs)} ・・・(式2)
Ωc=(Gi×i+Gs×s)/(Gi+Gs) ・・・(式3)
ここで、Giはインターナルギアの歯数、Gsはサンギアの歯数、Gcはキャリアの歯数、iはインターナルギアの回転数、sはサンギアの回転数である。
以上の式から導かれるキャリアの自転数ωcの大小により、ウェーハエッジの鏡面度(研磨量)が決定されることになる。
以上、記載したとおり、本実施の形態によれば、ウェーハの両面研磨の途中でウェーハの上面及び下面を反転させることなく、ウェーハエッジ部の上面と下面を均等に研磨し、品質が高く、かつ、製造コストの低いウェーハの製造を可能にする両面研磨装置および両面研磨方法を提供することが可能になる。
(第2の実施の形態)
本実施の形態は、キャリアの内面に設けられるウェーハエッジ研磨用の研磨材がウェーハ保持孔の中心方向に向かってキャリアの厚みよりも広がっている以外は第1の実施の形態と同様であるので、記述を省略する。
本実施の形態は、キャリアの内面に設けられるウェーハエッジ研磨用の研磨材がウェーハ保持孔の中心方向に向かってキャリアの厚みよりも広がっている以外は第1の実施の形態と同様であるので、記述を省略する。
図9は、本実施の形態のキャリア要部の断面図である。図9(a)が、キャリアにウェーハを挿入した状態、図9(b)がウェーハを両面研磨している状態を示す。図9に示すように、本実施の形態においては、キャリアの内面に設けられるウェーハエッジ研磨用の研磨材がウェーハ保持孔の中心方向に向かってキャリアの厚みよりも上下方向に広がっていることを特徴とする。
先に図7を用いて説明したように、両面研磨条件についてウェーハエッジの研磨を考慮した最適化を行うため、ウェーハ10に対してキャリア14の厚さを薄くしていく場合が考えられる。この場合に、図7で示す第1の実施の形態のように、キャリア14の厚さと、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の上下幅が等しい場合には、研磨材12のウェーハエッジ面に接触する面積が小さくなり、ウェーハエッジ最上部および最下部で、十分なウェーハエッジ研磨が実現できない場合が生じうる。
これに対して、図9(b)に示すように、本実施の形態においては、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12がウェーハ保持孔の中心方向に向かってキャリアの厚みよりも上下方向に広がっているため、キャリア14が薄い場合でも、研磨材12が十分にウェーハエッジの最上部および最下部に接触する。
したがって、第1の実施の形態の効果に加え、キャリア14がウェーハ10に対して比較的薄い場合でも十分に均等なウェーハエッジの研磨を実現することが可能となる。
したがって、第1の実施の形態の効果に加え、キャリア14がウェーハ10に対して比較的薄い場合でも十分に均等なウェーハエッジの研磨を実現することが可能となる。
(第3の実施の形態)
本実施の形態は、ウェーハエッジ研磨用の研磨材が上下に分割可能であることを特徴とする以外は第1の実施の形態と同様であるので、記述を省略する。
本実施の形態は、ウェーハエッジ研磨用の研磨材が上下に分割可能であることを特徴とする以外は第1の実施の形態と同様であるので、記述を省略する。
図10は、本実施の形態のキャリア要部の断面図である。図10(a)が、キャリアにウェーハを挿入する前の状態、図10(b)がウェーハをキャリアに挿入した状態、図10(c)がウェーハを両面研磨している状態を示す。図10(a)に示すように、本実施の形態においては、キャリア14の内周部の一部に固定されたウェーハエッジ研磨用の研磨材12の上半分が、キャリア本体から取り外せることによって、研磨材12が上下に分割可能となっていることを特徴とする。
このように、研磨材12が上下に分割可能とすることにより、第1の実施の形態の効果に加え、ウェーハ10のキャリアへの挿入を容易にすることが可能となる。すなわち、図10(b)に示すように、まず、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の上半分を取り外した状態で、ウェーハ10をキャリア14に載置する。その後、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12の上半分をウェーハ10のウェーハエッジ上部に研磨材12がかぶさるように載置し固定する。そして、図10(c)に示すように下研磨布22aおよび上研磨布24aにキャリア14を挟持しウェーハ10の両面研磨をおこなう。
このように研磨材12を上下分割可能とすることは、特に研磨材12の材質としてその性質上復元容易でない材質を適用する場合に特に有効である。
このように研磨材12を上下分割可能とすることは、特に研磨材12の材質としてその性質上復元容易でない材質を適用する場合に特に有効である。
なお、ここでは、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上半分は、キャリアの内周部の一部に固定されているとしたが、ウェーハエッジ研磨用の研磨材の上半分のみが取り外し可能であってもよいし、キャリアの上半分全体がウェーハエッジ研磨用の研磨材の上半分とともに分割可能となる構成としてもかまわない。
(第4の実施の形態)
本実施の形態は、キャリアの一部、すなわち、ウェーハエッジ研磨用の研磨材が固定されている領域近傍よりも、キャリア外周の厚みが薄くなっていることを特徴とする以外は第1の実施の形態と同様であるので、記述を省略する。
(第4の実施の形態)
本実施の形態は、キャリアの一部、すなわち、ウェーハエッジ研磨用の研磨材が固定されている領域近傍よりも、キャリア外周の厚みが薄くなっていることを特徴とする以外は第1の実施の形態と同様であるので、記述を省略する。
図11は、本実施の形態のキャリア要部の断面図である。図11(a)が、キャリアにウェーハを挿入する前の状態、図11(b)がウェーハをキャリアに挿入した状態、図11(c)がウェーハを両面研磨している状態を示す。図11(a)に示すように、本実施の形態においては、ウェーハエッジ研磨用の研磨材12が固定されている領域近傍のキャリア厚さより、キャリア14の外周の厚みが相対的に薄くなっていることを特徴とする。
このような構造をとることにより、図11(c)に示すように、ウェーハ10の両面研磨中にキャリア14上面が上研磨布24aに接触する面積を大幅に減少させることが可能となる。したがって、第1の実施の形態の効果に加え、キャリア14上面と上研磨布24a間の摩擦抵抗が減少し、結果的に同一の上盤24回転数を保つために必要な消費電力が削減されるという効果がある。さらに、上研磨布24aの磨耗量が減少し、上研磨布24aの寿命が長くなるという効果も期待できる。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、両面研磨装置、両面研磨方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる両面研磨装置、両面研磨方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての両面研磨装置および両面研磨方法は、本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての両面研磨装置および両面研磨方法は、本発明の範囲に包含される。
10 ウェーハ
12 ウェーハエッジ研磨用の研磨材
14 キャリア
20 両面研磨装置
22 下定盤
22a 下研磨布
24 上定盤
24a 上研磨布
26 サンギア
28 インターナルギア
30 ウェーハ保持孔
12 ウェーハエッジ研磨用の研磨材
14 キャリア
20 両面研磨装置
22 下定盤
22a 下研磨布
24 上定盤
24a 上研磨布
26 サンギア
28 インターナルギア
30 ウェーハ保持孔
Claims (5)
- 半導体ウェーハ裏面研磨用の研磨布が設けられた下定盤の回転と、前記下定盤に対向し半導体ウェーハ表面研磨用の研磨布が設けられた上定盤の回転とにより、半導体ウェーハの表裏両面を研磨する両面研磨装置であって、
前記下定盤および前記上定盤の間に配置されるキャリアに半導体ウェーハ保持孔が設けられ、
前記半導体ウェーハ保持孔の内周部に環状の半導体ウェーハエッジ研磨用の研磨材が設けられ、
前記研磨材が上下対称な垂直断面形状を有し、
前記研磨材の上部および下部が、前記半導体ウェーハ保持孔の中心方向に延出していることを特徴とする両面研磨装置。 - 前記研磨材が上下に分割可能であることを特徴とする請求項1記載の両面研磨装置。
- 前記研磨材の材質が、合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂加工品、合成皮革またはこれらいずれかの複合物であることを特徴とする請求項1記載の両面研磨装置。
- 請求項1記載の両面研磨装置を用いる両面研磨方法であって、
前記研磨材が設けられたウェーハ保持孔に、前記半導体ウェーハを、前記半導体ウェーハのウェーハエッジの上面および下面が、前記研磨材で挟み込まれるように挿入するステップと、
前記ウェーハエッジの上面および下面と、前記半導体ウェーハの表裏両面とを同時に研磨するステップを有することを特徴とする両面研磨方法。 - 前記研磨するステップにおいて、前記研磨材の上下対称の対称面と、前記半導体ウェーハの水平方向の中心面が一致していることを特徴とする請求項4記載の両面研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006262306A JP2008080428A (ja) | 2006-09-27 | 2006-09-27 | 両面研磨装置および両面研磨方法 |
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| JP2006262306A JP2008080428A (ja) | 2006-09-27 | 2006-09-27 | 両面研磨装置および両面研磨方法 |
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| JP2008080428A true JP2008080428A (ja) | 2008-04-10 |
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ID=39351796
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| JP2006262306A Pending JP2008080428A (ja) | 2006-09-27 | 2006-09-27 | 両面研磨装置および両面研磨方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009302338A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Sumco Corp | ウェーハの研磨方法および該方法により製造されるウェーハ |
| JP2013502719A (ja) * | 2009-08-21 | 2013-01-24 | エルジー シルトロン インコーポレーテッド | 両面研磨装置及びそのためのキャリア |
| CN116100461A (zh) * | 2021-11-09 | 2023-05-12 | 成都高真科技有限公司 | 晶圆抛光装置及系统、工艺和应用 |
-
2006
- 2006-09-27 JP JP2006262306A patent/JP2008080428A/ja active Pending
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