JP3821944B2 - Wafer single wafer polishing method and apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高平坦度を得ることの出来る枚葉式研磨方法とその装置に係り、特にワックスレスマウント方式によるウェーハの枚葉研磨において、高平坦度を得るのに好適なウェーハの枚葉式研磨方法とその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体ウェーハは円筒状のインゴットをスライス切断、面取りを行なった後、研磨(ラップ)定盤とアズカットウェーハとを砥粒を含む研磨液を介して摺擦させながらラッピングを行ない、そして該ラッピングされたウェーハはケミカルエッチング処理された後、仕上げ加工工程に導かれる。
【0003】
仕上加工工程においては、研磨(ポリッシング)パッドとウェーハとの間にSiO2 系微粒子を弱アルカリ液中に懸濁させたポリッシング液を用い、化学機械的研磨法により、平滑で無歪の鏡面に鏡面研磨される。
【0004】
半導体ウェーハの化学機械的研磨法は、研磨剤を供給しながらウェーハと研磨布の間に一定の荷重と相対速度を与えながら行なう。研磨剤はアルカリ溶液中に焼成シリカやコロイダルシリカ等を分散させたものが主に用いられる。
シリコンウェーハの鏡面研磨はアルカリ溶液によってウェーハ表面に軟質なシリ力水和膜が形成され、その水和膜が研磨剤粒子によって除去されて加工が進むと考えられている。
【0005】
かかる化学機械的研磨法においては、従来複数のウェーハをワックスの接着材によりガラスプレートやセラミックプレートに貼り付けて研磨する方法が主流であった。
かかるワックス法においては、接着層(ワックス層)の厚さの不均一性がそのまま、研磨後ウェーハの平面度、平行度等を反映するため、接着層厚を均一にすることが重要である。また、ウェーハ研磨後にウェーハからワックスを除去する必要があるため、工程が複雑になるという問題点があった。
【0006】
かかる欠点を解消するために、ワックスを用いることなくウェーハを保持するワックスレスマウント方式が提案されている。
かかるワックスレスマウント方式には真空吸着によるワックスレス保持方法と、多孔質の樹脂、例えばポリウレタン樹脂多孔質体からなるバッキングパッドを用いてウェーハを水貼りするワックスレス保持方法とが利用されているが、いずれも前記したウェーハに対するワックスの塗布、除去が不要になるという長所がある。
【0007】
さて前記した研磨装置は生産効率の面より、テンプレートに複数枚のウェーハを保持して研磨を行なうバッチ式研磨方法が主流であったが、近年、ウェーハの大口径化と、より平坦度に優れたウェーハ需要を背景に、テンプレートに一枚のウェーハを保持してウェーハ回転中心と該ウェーハを支持する研磨ヘッドの回転中心を一致させた状態で研磨を行なう枚葉式研磨方式が検討されている。
【0008】
かかる枚葉式研磨方式に一枚ずつバッキングパッドとテンプレートで保持しつつ研磨するワックレスマウント方式を採用した場合、弾性に優れた研磨布、バッキングパッド、及び研磨ヘッドの機構により、ウェーハ面内に比較的一様な圧力が加わり、その結果、取り代の面内分布が均一となり、結果として前工程のウェーハの平坦度を維持するような研磨が行なわれる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来の技術では、以下の問題を有している。
従来の技術では、前工程のウェーハの平坦度を維持するような研磨が行なわれるため、前工程における平坦度が優れている場合には、その平坦度を悪化させることなく研磨でき、結果として平坦度に優れたウェーハを得ることができる。一方、前工程における平坦度が不十分である場合には、従来の技術では、前工程のウェーハの平坦度を維持するような研磨が行なわれるため、結果として得られるウェーハの平坦度は不十分なままであり、平坦度を改善することができないという問題があった。
【0010】
かかる欠点を解消するために、研磨ヘッド背面側より印加する研磨荷重分布、言換えればウェーハの面内荷重を部分的に強制変化させるために、研磨ヘッド背面側より液体圧(ウオータバッグ)若しくは空気圧(エアバッグ)を利用して前工程時のウェーハ平坦度の凹凸に対応した面内荷重を得るようにした技術も開示されているが、エアバッグやウオータバッグを研磨ヘッドに押圧する場合、装置構成が複雑になりやすく且つ必ずしも精度良い任意の面内荷重分布を得ることは困難である。
【0011】
本発明は、特にワックレスマウント法を用いた化学機械的研磨法において、前工程におけるウェーハの平坦度が不十分である場合に、簡単な構造若しくは安価で汎用的な部材の付加で高精度の平坦度を得ることの出来るウェーハの枚葉式研磨方法とその装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項1記載の本発明は、ウェーハ回転中心と該ウェーハを支持する研磨ヘッドの回転中心を一致させた状態でワックスを用いることなく研磨ヘッドとバッキングパッドによりウェーハを保持して研磨を行なう枚葉式研磨方法において、
研磨前工程時におけるウェーハの平坦度の凸側部分に対応する位置に、前記バッキングパッドより硬質な回転対称の薄層シート体を介装するとともに、前記硬質な回転対称の薄層シート体を、前記凸側部分の加工圧力が増加するように、ウェーハ中央部が凹で外周側が凸の場合はウェーハ外周側の凸部に対応する径方向の幅を有するリング円状の回転対称体に、ウェーハ中央部が凸になっている場合は半径円状の回転対称体に、シート体の形状を選択して介装させて研磨を行ない、ウェーハの平坦度を改善することを特徴とする。この場合に、薄層シート体は、前記凸側部分の平坦度偏差より大で且つ100μm以下の面圧分布が変化する程度の肉厚の紙若しくは樹脂シートで形成されているのがよい。
【0013】
請求項3記載の発明は、かかる発明を効果的に実施するための装置に関する発明で、ウェーハ回転中心と該ウェーハを支持する研磨ヘッドの回転中心を一致させた状態でワックスを用いることなく研磨ヘッドとバッキングパッドによりウェーハを保持して研磨を行なう枚葉式研磨装置において、
研磨前工程時におけるウェーハの平坦度の凸側部分に対応する位置に、前記バッキングパッドより硬質な回転対称の薄層シート体を介装するとともに、前記硬質な回転対称の薄層シート体を、前記凸側部分の加工圧力が増加するように、ウェーハ中央部が凹で外周側が凸の場合はウェーハ外周側の凸部に対応する径方向の幅を有するリング円状の回転対称体に、ウェーハ中央部が凸になっている場合は半径円状の回転対称体に、シート体の形状を選択して介装させて研磨を行ない、ウェーハの平坦度を改善することを特徴とする。
そして前記薄層シートは、前記凸側部分の平坦度偏差より大で且つ100μm以下の面圧分布が変化する程度の肉厚の紙若しくは樹脂シートで形成されているのがよい。
【0014】
尚、本発明に用いるシート体は、バッキングパッド(例えばポリウレタン樹脂多孔質体)より硬質な薄層シート、より具体的にはシートの材質にもよるが、前記凸側部分の平坦度偏差(通常は0.5〜30μm程度)より大で、約100μm以下の面圧分布が変化する程度の肉厚の紙若しくは樹脂シートで形成するのがよい。ウェーハの凸側部の偏差より薄いシート体では面圧を高める効果が少なく、また厚過ぎても過剰な研磨につながる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂等の樹脂シートが用いられるが、これらに限定されるものではない。
【0015】
又、その径方向の幅(若しくは半径)もウェーハの凸部幅目一杯に設定することなく、凸部幅より小なる幅に設定するのがよい。
【0016】
本発明を図1及び図2に基づいて説明する。
前述したように化学機械的研磨法による枚葉式研磨装置、特にワックスレスの枚葉式装置の場合においては、弾性に優れた研磨布、バッキングパッド、及び研磨ヘッドの機構により、略0.5〜30μm程度の平坦度偏差を有するウェーハであってもウェーハ面内に比較的一様な圧力が加わる。
しかしバッキングパッド6と研磨ヘッド4の間に挿入されたシート12がある部分では、シート12の厚みにより、シート12が存在していない領域に比べウェーハ10に大きい圧力が加わり、取り代が増加する。
【0017】
前工程で得られるウェーハ10の形状が図1に示すように、ウェーハ10中央部が凸になっている回転対称の形状を考える。この場合、通常通り研磨を行なうと前述のように前工程の形状が維持されるよう研磨されるため、中央部の凸形状が維持されたまま研磨される。平坦度を改善向上させるには、外周部に比べ、中央部の取り代が大きければよい。中央部の取り代を外周部より大きくするには、研磨時における中央部の面圧が外周部より大きくすればよい。よって図1に示したように、中央部の凸形状に対応した形状、大きさのシート12を研磨ヘッド4とバッキングパッド6の間に挿入する。このことにより、シート12が挿入された中央部の面圧が増し、外周部に比べ取り代が大きくなり、平坦度を改善することが出来る。
【0018】
逆に前工程で得られるウェーハ10の形状が図2に示すように、ウェーハ10中央部が凹になっている回転対称の形状を考える。この場合には、外周部の取り代が中央部のそれより大きくなれば平坦度を改善することが出来る。よって、図2に示したように、外周部の凹形状に対応した形状、大きさのシート12を研磨ヘッド4とバッキングパッド6の間に挿入する。このことにより、シート12が挿入された外周部の面圧が増し、中央部に比べ取り代が大きくなり、平坦度を改善することが出来る。このような研磨方法はひとつの研磨ヘッドで1枚のウェーハを処理する枚葉式が好ましい。枚葉式にすることでウェーハ形状に対応したシートを容易に選択できる。
また、ウェーハの保持については真空吸着や水貼りタイプがある。研磨ヘッドが回転するため、ウェーハの保持方法は特に限定されないが、水貼りタイプでウェーハを保持した場合、研磨中にウェーハがウェーハ保持部材内で回転し、回転対称の形状を効率よく改善できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図3は本発明の実施例に係る枚葉式ワックスレス化学機械的研磨装置を示し、バッキングパッドを用いたワックスフリー研磨装置は、同図に示すように、研磨布2(ポリッシングパッド)を貼着した下側回転テーブル1と、下面側にバッキングパッド6を介して、ひとつの保持孔13aに1枚のウェーハ10が保持されたテンプレート13が接着された複数の研磨ヘッド4と、前記研磨布2にスラリー(研磨懸濁液)を供給するスラリー管5からなり、そして前記研磨布2を介してウェーハ10を回転テーブル1側に押し付けてウェーハ10の凹凸を平滑化する研磨装置であり、そしてかかる装置に用いるテンプレート13はガラスエポキシ樹脂、ポリカーボネートシート、ポリエステルシート等から形成されており、またバッキングパッド6は多孔質の樹脂、例えばポリウレタン樹脂多孔質体から形成されている。
【0020】
そして、ウェーハ10は研磨ヘッド4との回転中心を一致させてバッキングパッド6に一体的に保持するとともに、回転テーブル1の回転中心に対し、複数の研磨ヘッド4の回転中心を半径方向に変位した位置に配置し、両者を互いに矢印方向に回転させることにより、テンプレート13の保持孔13aに嵌設させたウェーハ10は研磨布2に対し相対的に自転且つ公転しながら研磨される。
【0021】
かかる装置を用いて、研磨パッド4とウェーハ10との間にSiO2 系微粒子を弱アルカリ液中に懸濁させたポリッシング液を供給しながら化学機械的研磨を行なった場合の加工速度V(取り代)は、近似的に下記1)式であらわせられる。
V=K・p・v・ t …… 1)
K:比例定数 p:加工圧力 v:相対速度 t:加工時間
【0022】
さて本装置のように、ワックスレスの枚葉式装置の場合においては研磨時のウェーハ10の平坦度偏差が略0.5〜30μm程度あっても、弾性に優れた研磨布、バッキングパッド6、及び研磨ヘッド4の機構により、ウェーハ10面内に比較的一様な圧力が加わる。
そこで本実施例では、バッキングパッド6と研磨ヘッド4の間にシート12を装入して、シート12の厚みによりその部分の加工圧力pが増加するようにシート12の形状を選択することによって、凸形状部分の面圧の増加を図り、言換えればシート12が存在していない領域に比べウェーハ10に大きい圧力が加わり、加工速度V(取り代)が増加するように設定する。
【0023】
従って前工程で得られるウェーハ10の形状が図1に示すように、ウェーハ10中央部が凸になっているもの(図3の右図)であっても、また図2に示すように、ウェーハ10中央部が凹になっているもの(図3の左図)であっても、シート12の装入により、面内に不均一な面圧が生じ、取り代が調整され研磨される。
【0024】
次に本発明と従来技術との比較実験を行なった。
先ず本装置を用いた研磨時の面圧を示す。図4は従来通り研磨へッド4とバッキングパッド6の間に何も介装することなくウェーハ10にセットした場合の面圧分布である。
また図5はウェーハ10形状の中央部が凸だった場合を想定し、研磨ヘッド4とバッキングパッド6の間にその凸部分より多少小さい径の円形シート12(厚さ約90μmの樹脂シート)を挿入し、ウェーハ10をセットしたときの面圧分布である。この図で凸状になっている部分の面圧が高い。
図4の従来の方法ではウェーハ10面内全域にほぼ均一に圧力がかかっているが、一方図5のバッキングパッド6と研磨ヘッド4の間にシート12を挿入した場合には、シート12がある部分で圧力が増加していることが分かる。
【0025】
前述したように、面圧が高い場合には、取り代が増加するので、シート12を挿入した部分で取り代が増加し、ウェーハ平坦度を改善できることが分かる。
【0026】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、前工程におけるウェーハの平坦度が不十分である場合に、簡単な構造若しくは安価で汎用的な部材の付加で高精度の平坦度を得ることの出来、特に弾性に優れた研磨布、バッキングパッド、及び研磨ヘッドの機構により、ウェーハ面内に比較的一様な圧力が加わるワックレスマウント式の枚葉式研磨装置に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るウェーハ形状が中央部が凸になっているウェーハのシート形状とその装入位置を示す研磨ヘッド部の要部断面図である。
【図2】本発明の実施例に係るウェーハ形状が中央部が凹になっているウェーハのシート形状とその装入位置を示す研磨ヘッド部の要部断面図である。
【図3】本発明の実施例に係る枚葉式ワックスレス化学機械的研磨装置を示す全体図である。
【図4】従来技術に係る研磨へッドとバッキングパッドの間に何も介装することなくウェーハをセットした場合の面圧分布図である。
【図5】本発明に係る研磨へッドとバッキングパッドの間にシートを介装した状態でウェーハをセットした場合の面圧分布図である。
【符号の説明】
1 下側回転テーブル
2 研磨布
4 研磨ヘッド
5 スラリー管
6 バッキングパッド
10 ウェーハ
12 シート
13 テンプレート
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a single wafer polishing method and apparatus capable of obtaining high flatness, and more particularly to a single wafer polishing method suitable for obtaining high flatness in wafer single wafer polishing by a waxless mount method. The present invention relates to a polishing method and an apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
Generally, a semiconductor wafer is sliced, cut and chamfered from a cylindrical ingot, and then lapped while rubbing a polishing (lap) surface plate and an as-cut wafer through a polishing liquid containing abrasive grains, and The lapped wafer is subjected to a chemical etching process and then guided to a finishing process.
[0003]
In the finishing process, a polishing solution in which SiO 2 fine particles are suspended in a weak alkaline solution between a polishing (polishing) pad and a wafer is used to create a smooth, undistorted mirror surface by a chemical mechanical polishing method. Mirror polished.
[0004]
The chemical mechanical polishing method of a semiconductor wafer is performed while applying a constant load and a relative speed between the wafer and a polishing cloth while supplying an abrasive. As the abrasive, a dispersion in which baked silica, colloidal silica or the like is dispersed in an alkaline solution is mainly used.
Mirror polishing of a silicon wafer is considered to be performed by forming a soft hydration film on the wafer surface with an alkaline solution and removing the hydrated film with abrasive particles.
[0005]
In such a chemical mechanical polishing method, a method of polishing a plurality of wafers by pasting them on a glass plate or a ceramic plate with a wax adhesive has been the mainstream.
In such a wax method, it is important to make the thickness of the adhesive layer uniform because the non-uniformity of the thickness of the adhesive layer (wax layer) directly reflects the flatness, parallelism, etc. of the wafer after polishing. Further, since it is necessary to remove the wax from the wafer after the wafer polishing, there is a problem that the process becomes complicated.
[0006]
In order to eliminate such drawbacks, a waxless mounting system that holds a wafer without using wax has been proposed.
For such a waxless mount method, a waxless holding method by vacuum adsorption and a waxless holding method in which a wafer is water-bonded using a backing pad made of a porous resin, for example, a polyurethane resin porous body, are used. Both have the advantage that it is not necessary to apply and remove wax on the wafer.
[0007]
The above-mentioned polishing apparatus has been mainly a batch type polishing method in which a plurality of wafers are held on a template and polished from the standpoint of production efficiency. However, in recent years, the wafer diameter is increased and the flatness is more excellent. In response to the demand for wafers, a single wafer polishing method is being studied in which a single wafer is held on a template and polishing is performed with the wafer rotation center and the rotation center of the polishing head supporting the wafer aligned. .
[0008]
When using a single wafer type polishing method with a backing pad and a template that is polished while being held by a template, a polishing cloth with excellent elasticity, a backing pad, and a polishing head mechanism can be used. A relatively uniform pressure is applied. As a result, the in-plane distribution of the machining allowance becomes uniform, and as a result, polishing is performed so as to maintain the flatness of the wafer in the previous process.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technology has the following problems.
In the conventional technology, polishing is performed so as to maintain the flatness of the wafer in the previous process. Therefore, when the flatness in the previous process is excellent, the polishing can be performed without deteriorating the flatness, and as a result, the flatness is obtained. It is possible to obtain an excellent wafer. On the other hand, when the flatness in the previous process is insufficient, the conventional technique performs polishing so as to maintain the flatness of the wafer in the previous process, and the resulting flatness of the wafer is insufficient. There is a problem that the flatness cannot be improved.
[0010]
In order to eliminate such drawbacks, the liquid pressure (water bag) or air pressure is applied from the back side of the polishing head in order to forcibly change the distribution of the polishing load applied from the back side of the polishing head, in other words, the in-plane load of the wafer. Although a technique for obtaining an in-plane load corresponding to the unevenness of the wafer flatness during the previous process by using (airbag) is also disclosed, when pressing an air bag or a water bag against the polishing head, the device It is difficult to obtain an arbitrary in-plane load distribution that is likely to be complicated in configuration and accurate.
[0011]
In the chemical mechanical polishing method using the wackless mount method in particular, the present invention provides high accuracy by adding a simple structure or an inexpensive and general-purpose member when the flatness of the wafer in the previous process is insufficient. An object of the present invention is to provide a wafer single wafer polishing method and apparatus capable of obtaining flatness.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, the wafer rotation center and the polishing pad supporting the wafer are aligned with the rotation center of the polishing head supporting the wafer without using wax. In a single wafer polishing method for holding and polishing,
At the position corresponding to the convex side portion of the flatness of the wafer in the pre-polishing step, a rotationally symmetric thin layer sheet that is harder than the backing pad is interposed, and the hard rotationally symmetric thin layer sheet is When the wafer central part is concave and the outer peripheral side is convex so that the processing pressure of the convex part increases, the wafer is turned into a ring-circular rotationally symmetric body having a radial width corresponding to the convex part on the outer peripheral side of the wafer. In the case where the central portion is convex, polishing is performed by selecting and interposing a shape of the sheet body on a rotationally symmetric body having a circular circular shape, thereby improving the flatness of the wafer . In this case, the thin layer sheet body is preferably formed of a thick paper or a resin sheet that is larger than the flatness deviation of the convex portion and has a surface pressure distribution of 100 μm or less.
[0013]
The invention according to claim 3 relates to an apparatus for effectively carrying out the invention, and is a polishing head without using wax in a state in which the rotation center of the wafer is coincident with the rotation center of the polishing head supporting the wafer. In a single wafer polishing machine that holds and holds a wafer with a backing pad,
The position that corresponds to the convex portion of the flatness of the wafer during polishing previous step, with interposed a thin layer sheet of rigid rotational symmetry than the backing pad, a thin layer sheet of the rigid rotational symmetry When the central part of the wafer is concave and the outer peripheral side is convex so that the processing pressure of the convex side part increases, the ring circular rotationally symmetric body having a radial width corresponding to the convex part on the outer peripheral side of the wafer In the case where the central portion of the wafer is convex, polishing is performed by selecting the shape of the sheet member in a circularly circular rotationally symmetric body to improve the flatness of the wafer.
And said thin layer sheet, it is preferable and the following surface pressure distribution 100μm large that is formed by the extent of the wall thickness of the paper or resin sheet varies from flatness deviation of the convex portion.
[0014]
The sheet body used in the present invention is a thin layer sheet harder than a backing pad (for example, a polyurethane resin porous body), more specifically, although it depends on the material of the sheet, the flatness deviation (usually normal) Is preferably about 0.5 to 30 μm) and is made of a thick paper or resin sheet that changes the surface pressure distribution of about 100 μm or less. A sheet body thinner than the deviation of the convex side of the wafer has little effect of increasing the surface pressure, and excessive thickness leads to excessive polishing. Specifically, resin sheets such as polyethylene terephthalate, polypropylene, and vinyl chloride resin are used, but are not limited thereto.
[0015]
Further, the width (or radius) in the radial direction is preferably set to a width smaller than the width of the convex portion without setting the full width of the convex portion of the wafer.
[0016]
The present invention will be described with reference to FIGS.
As described above, in the case of a single-wafer polishing apparatus using a chemical mechanical polishing method, particularly a waxless single-wafer apparatus, a polishing cloth having excellent elasticity, a backing pad, and a mechanism of a polishing head are used. Even with a wafer having a flatness deviation of about 30 μm, a relatively uniform pressure is applied to the wafer surface.
However, in the portion where the sheet 12 inserted between the backing pad 6 and the polishing head 4 is present, a larger pressure is applied to the wafer 10 than the region where the sheet 12 does not exist due to the thickness of the sheet 12, and the machining allowance increases. .
[0017]
Consider a rotationally symmetric shape in which the central portion of the wafer 10 is convex as shown in FIG. In this case, if the polishing is performed as usual, the polishing is performed so that the shape of the previous process is maintained as described above, and therefore the polishing is performed while the convex shape of the central portion is maintained. In order to improve and improve the flatness, it is sufficient that the allowance for the central portion is larger than that for the outer peripheral portion. In order to make the machining allowance of the central part larger than that of the outer peripheral part, the surface pressure of the central part during polishing may be made larger than that of the outer peripheral part. Therefore, as shown in FIG. 1, a sheet 12 having a shape and size corresponding to the convex shape at the center is inserted between the polishing head 4 and the backing pad 6. As a result, the surface pressure of the central portion where the sheet 12 is inserted increases, and the machining allowance becomes larger than that of the outer peripheral portion, so that the flatness can be improved.
[0018]
Conversely, as shown in FIG. 2, the shape of the wafer 10 obtained in the previous step is considered to be a rotationally symmetric shape in which the central portion of the wafer 10 is concave. In this case, the flatness can be improved if the allowance for the outer peripheral portion is larger than that for the central portion. Therefore, as shown in FIG. 2, a sheet 12 having a shape and size corresponding to the concave shape of the outer peripheral portion is inserted between the polishing head 4 and the backing pad 6. As a result, the surface pressure of the outer peripheral portion into which the sheet 12 is inserted is increased, the machining allowance is increased compared to the central portion, and the flatness can be improved. Such a polishing method is preferably a single wafer type in which one wafer is processed by one polishing head. By using a single wafer type, a sheet corresponding to the wafer shape can be easily selected.
Also, there are vacuum adsorption and water pasting types for holding the wafer. Since the polishing head rotates, the method for holding the wafer is not particularly limited. However, when the wafer is held by the water-attached type, the wafer rotates in the wafer holding member during polishing, and the rotationally symmetric shape can be improved efficiently.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.
FIG. 3 shows a single wafer type waxless chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. A wax-free polishing apparatus using a backing pad is applied with a polishing cloth 2 (polishing pad) as shown in FIG. A plurality of polishing heads 4 in which a template 13 holding one wafer 10 in one holding hole 13a is bonded via a backing pad 6 on the lower surface side, and the polishing cloth. 2 is a polishing apparatus for supplying a slurry (polishing suspension) to 2 and pressing the wafer 10 against the rotary table 1 through the polishing cloth 2 to smooth the unevenness of the wafer 10, and The template 13 used in such an apparatus is formed from a glass epoxy resin, a polycarbonate sheet, a polyester sheet, etc., and a backing pad. It is formed from a porous resin such as polyurethane resin porous body.
[0020]
The wafer 10 is held integrally with the backing pad 6 so that the rotation center with the polishing head 4 coincides, and the rotation centers of the plurality of polishing heads 4 are displaced in the radial direction with respect to the rotation center of the turntable 1. The wafer 10 placed in the position and rotated in the direction of the arrow with each other is polished while rotating and revolving relatively with respect to the polishing pad 2 relative to the polishing cloth 2.
[0021]
Using such an apparatus, the processing speed V (removal rate) when chemical mechanical polishing is performed while supplying a polishing solution in which SiO 2 fine particles are suspended in a weak alkaline solution between the polishing pad 4 and the wafer 10 is supplied. Can be approximated by the following equation 1).
V = K ・ p ・ v ・ t …… 1)
K: proportional constant p: machining pressure v: relative speed t: machining time
Now, in the case of a waxless single wafer type apparatus as in this apparatus, even if the flatness deviation of the wafer 10 at the time of polishing is about 0.5 to 30 μm, a polishing cloth having excellent elasticity, a backing pad 6, In addition, a relatively uniform pressure is applied to the surface of the wafer 10 by the mechanism of the polishing head 4.
Therefore, in the present embodiment, by inserting the sheet 12 between the backing pad 6 and the polishing head 4, and selecting the shape of the sheet 12 so that the processing pressure p of the portion increases depending on the thickness of the sheet 12, The surface pressure of the convex portion is increased, in other words, a larger pressure is applied to the wafer 10 than in the region where the sheet 12 does not exist, and the processing speed V (removal allowance) is set to increase.
[0023]
Therefore, even if the shape of the wafer 10 obtained in the previous step is convex as shown in FIG. 1 (right figure in FIG. 3), as shown in FIG. 10 Even if the central part is concave (the left figure in FIG. 3), uneven loading is generated in the surface by the insertion of the sheet 12, and the removal is adjusted and polished.
[0024]
Next, a comparative experiment was performed between the present invention and the prior art.
First, the surface pressure during polishing using this apparatus will be shown. FIG. 4 shows the surface pressure distribution when the wafer 10 is set on the wafer 10 with nothing interposed between the polishing head 4 and the backing pad 6 as in the prior art.
Further, FIG. 5 assumes a case where the central portion of the wafer 10 is convex, and a circular sheet 12 (resin sheet having a thickness of about 90 μm) having a diameter slightly smaller than the convex portion is provided between the polishing head 4 and the backing pad 6. This is the surface pressure distribution when the wafer 10 is inserted and set. The surface pressure of the convex portion in this figure is high.
In the conventional method of FIG. 4, pressure is applied almost uniformly over the entire surface of the wafer 10. On the other hand, when the sheet 12 is inserted between the backing pad 6 and the polishing head 4 of FIG. It can be seen that the pressure increases in the part.
[0025]
As described above, since the machining allowance increases when the surface pressure is high, it is understood that the machining allowance increases at the portion where the sheet 12 is inserted, and the wafer flatness can be improved.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the flatness of the wafer in the previous process is insufficient, it is possible to obtain a high-precision flatness with the addition of a simple structure or an inexpensive and general-purpose member. This is effective for a waferless mount type single wafer polishing apparatus in which a relatively uniform pressure is applied to the wafer surface by the mechanism of the polishing cloth, backing pad and polishing head having excellent elasticity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a polishing head portion showing a sheet shape of a wafer having a convex central portion and its loading position according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a polishing head portion showing a wafer sheet shape having a concave central portion and a loading position thereof according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an overall view showing a single wafer type waxless chemical mechanical polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a surface pressure distribution diagram when a wafer is set without interposing anything between a polishing head and a backing pad according to the prior art.
FIG. 5 is a surface pressure distribution diagram when a wafer is set with a sheet interposed between a polishing head and a backing pad according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Lower rotary table 2 Polishing cloth 4 Polishing head 5 Slurry tube 6 Backing pad 10 Wafer 12 Sheet 13 Template

Claims (4)

ウェーハ回転中心と該ウェーハを支持する研磨ヘッドの回転中心を一致させた状態でワックスを用いることなく研磨ヘッドとバッキングパッドによりウェーハを保持して研磨を行なう枚葉式研磨方法において、
研磨前工程時におけるウェーハの平坦度の凸側部分に対応する位置に、前記バッキングパッドより硬質な回転対称の薄層シート体を介装するとともに、前記硬質な回転対称の薄層シート体を、前記凸側部分の加工圧力が増加するように、ウェーハ中央部が凹で外周側が凸の場合はウェーハ外周側の凸部に対応する径方向の幅を有するリング円状の回転対称体に、ウェーハ中央部が凸になっている場合は半径円状の回転対称体に、シート体の形状を選択して介装させて研磨を行ない、ウェーハの平坦度を改善することを特徴とするウェーハの枚葉式研磨方法。
In the single wafer polishing method in which the wafer is held by the polishing head and the backing pad without using wax in a state in which the rotation center of the wafer and the rotation center of the polishing head supporting the wafer are matched,
At the position corresponding to the convex side portion of the flatness of the wafer in the pre-polishing step, a rotationally symmetric thin layer sheet that is harder than the backing pad is interposed, and the hard rotationally symmetric thin layer sheet is When the wafer central part is concave and the outer peripheral side is convex so that the processing pressure of the convex part increases, the wafer is turned into a ring-circular rotationally symmetric body having a radial width corresponding to the convex part on the outer peripheral side of the wafer. When the central part is convex, the wafer is characterized by improving the flatness of the wafer by polishing by selectively inserting the shape of the sheet on a circularly circular rotationally symmetric body Leaf polishing method.
前記薄層シート体、前記凸側部分の平坦度偏差より大で且つ100μm以下の面圧分布が変化する程度の肉厚の紙若しくは樹脂シートで形成することにより、その凸側部分の面圧を高めて研磨を行ない、ウェーハの平坦度を改善することを特徴とする請求項1記載のウェーハの枚葉式研磨方法。 The laminate sheet material, by forming on the order of the thickness of the paper or resin sheet and change the following surface pressure distribution 100μm large than flatness deviation of the convex portion, the surface pressure of the convex portion 2. The wafer single wafer polishing method according to claim 1 , wherein polishing is performed to improve the flatness of the wafer. ウェーハ回転中心と該ウェーハを支持する研磨ヘッドの回転中心を一致させた状態でワックスを用いることなく研磨ヘッドとバッキングパッドによりウェーハを保持して研磨を行なう枚葉式研磨装置において、
研磨前工程時におけるウェーハの平坦度の凸側部分に対応する位置に、前記バッキングパッドより硬質な回転対称の薄層シート体を介装するとともに、前記硬質な回転対称の薄層シート体を、前記凸側部分の加工圧力が増加するように、ウェーハ中央部が凹で外周側が凸の場合はウェーハ外周側の凸部に対応する径方向の幅を有するリング円状の回転対称体に、ウェーハ中央部が凸になっている場合は半径円状の回転対称体に、シート体の形状を選択して介装させて研磨を行ない、ウェーハの平坦度を改善することを特徴とするウェーハの枚葉式研磨装置。
In a single wafer polishing apparatus that performs polishing by holding a wafer with a polishing head and a backing pad without using wax in a state in which the rotation center of the polishing head that supports the wafer coincides with the rotation center of the wafer ,
At the position corresponding to the convex side portion of the flatness of the wafer in the pre-polishing step, a rotationally symmetric thin layer sheet that is harder than the backing pad is interposed, and the hard rotationally symmetric thin layer sheet is When the wafer central part is concave and the outer peripheral side is convex so that the processing pressure of the convex part increases, the wafer is turned into a ring-circular rotationally symmetric body having a radial width corresponding to the convex part on the outer peripheral side of the wafer. When the central part is convex, the wafer is characterized by improving the flatness of the wafer by polishing by selectively inserting the shape of the sheet on a circularly circular rotationally symmetric body Leaf polishing machine.
前記薄層シートが、前記凸側部分の平坦度偏差より大で且つ100μm以下の面圧分布が変化する程度の肉厚の紙若しくは樹脂シートで形成されている薄層シート体を介装させたことを特徴とする請求項3記載のウェーハの枚葉式研磨装置。 The thin-layer sheet is interposed with a thin-layer sheet body formed of thick paper or a resin sheet that is larger than the flatness deviation of the convex side portion and changes in surface pressure distribution of 100 μm or less. The wafer single wafer polishing apparatus according to claim 3 .
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