CN115485813A - 双面研磨装置用载具的制造方法及晶圆的双面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种双面研磨装置用载具的制造方法，所述双面研磨装置用载具在具备粘贴有研磨布的上平台及下平台的双面研磨装置中使用，且具有：载具母材，其形成有用于保持晶圆的保持孔；以及树脂嵌入物，其沿着所述保持孔的内周面配置，且形成有与所述晶圆的外周部相接的内周部，该方法包括：准备工序，准备所述载具母材及比该载具母材更厚的所述树脂嵌入物；形成工序，将所述树脂嵌入物以非粘接且剥离强度为10N以上、50N以下的方式形成于所述保持孔的内周面；以及调试研磨工序，使用所述双面研磨装置，对由所述载具母材及所述树脂嵌入物构成的载具进行载荷为2级以上的多级的调试研磨。由此，提供一种双面研磨装置用载具的制造方法，可降低双面研磨装置用载具中树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面背面之差。
Description
技术领域
本发明涉及双面研磨装置用载具的制造方法及使用该双面研磨装置用载具的晶圆的双面研磨方法。
背景技术
为了同时研磨一批次5片左右的晶圆的双面，双面研磨装置在下平台上设置具有与晶圆片数相同数量的保持孔的双面研磨装置用载具。通过载具的保持孔保持晶圆，并通过设置在上下平台的研磨布而从双面夹入晶圆，一边将研磨剂供给至研磨面一边进行研磨。
具有用于保持晶圆的保持孔的双面研磨装置用载具(以下也简称为载具)以金属制载具为主流。为了保护晶圆的外周部免受金属制载具的影响，而在载具的晶圆保持孔内周部具有树脂嵌入物。树脂嵌入物与晶圆的外周部相接，因此对于完善晶圆的边缘形状而言很重要。作为与树脂嵌入物有关的参数之一，存在树脂嵌入物与金属基板(载具母材)的高低差。以下对该高低差的一例进行说明。
图6表示基于现有技术的载具的调试研磨后的树脂嵌入物与载具母材的高低差分布的图表。上部是表示树脂嵌入物与载具母材的高低差的示意图，在载具的表面与背面分别通过接触式测量而使探针扫描测量树脂嵌入物与载具母材之间存在的高低差的高度。
该高低差量的测量结果是中部的图表，横轴表示载具的半径方向的距离、纵轴表示高低差量。横轴的0mm相当于载具母材(负)与树脂嵌入物(正)的边界。高低差量在载具母材的部分几乎是0μm。在树脂嵌入物的部分，表示距离载具母材的表面或背面的高低差，如果是正则表示从载具母材突出，如果是负则表示从载具母材凹陷。
下部的图表表示针对在树脂嵌入物上逐次移动90°的总共4处，分别测量表面与背面的高低差量和表面背面之差的结果。可知高低差量的表面背面之差在任一处皆变大。
已知该高低差对于晶圆的边缘形状的品质即ZDD(radial Double Derivative ofZ-height，Z高度双重微分)造成影响。特别地，为了使晶圆表面背面的ZDD同等，期望树脂嵌入物与金属基板的表面背面的高低差量是同等的。因此，在现有技术中，粘接比金属基板更厚的树脂嵌入物，调整上下平台的旋转数，从而降低表面背面的高低差量之差(例如参照专利文献1)。
此外，在现有技术中，为了防止脱落，载具的树脂嵌入物部分通过基于树脂制液剂的粘接或使锚定器导入至金属基板等而坚固固定。
(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特愿2016-56089号公报
专利文献2：日本特愿2009-222183号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
上述方法不仅受到垫(研磨布)的堵塞或浆料(研磨剂)的凝聚状态等部件的寿命的影响，还受到装置精度或载具的翘曲等的影响，因此，树脂嵌入物的表面侧或背面侧中的任一侧会以不同于设定条件的方式出乎意料地优先被削掉，无法充分地实现高低差量的表面背面之差的降低，其结果为，发现在晶圆加工时晶圆的表面背面的ZDD产生差异的情况。因此，期望不易受上述影响且更简单的、具有树脂嵌入物的载具的调试(日语：立上)研磨方法。
本发明为了解决这样的问题而完成，其目的在于提供一种双面研磨装置用载具的制造方法，其能够降低树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面背面之差。
(二)技术方案
为了解决上述问题，在本发明中，提供一种双面研磨装置用载具的制造方法，所述双面研磨装置用载具在具备粘贴有研磨布的上平台及下平台的双面研磨装置中使用，且具有：载具母材，其形成有用于保持晶圆的保持孔；以及树脂嵌入物，其沿着所述保持孔的内周面配置，且形成有与所述晶圆的外周部相接的内周部，其特征在于，包括：准备工序，准备所述载具母材及比该载具母材更厚的所述树脂嵌入物；形成工序，将所述树脂嵌入物以非粘接且剥离强度为10N以上、50N以下的方式形成于所述保持孔的内周面；以及调试研磨工序，使用所述双面研磨装置，对由所述载具母材及所述树脂嵌入物构成的载具进行载荷为2级以上的多级的调试研磨。
如果树脂嵌入物不是粘接于保持孔的内周面、且剥离强度为50N以下，则可通过进行调试研磨而将树脂嵌入物的上下方向的位置调整成：使得树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面侧与背面侧之差变小，即，使得树脂嵌入物的突出状态进一步为表面背面对称。另外，如果剥离强度为10N以上，则可抑制因研磨而使树脂嵌入物从载具母材剥离。
另外，可将调试研磨时的载荷设为2级以上的多级，从而可通过第1级的研磨使树脂嵌入物与载具母材的高低差量降低、并且将树脂嵌入物调整至最适当的位置，并且通过第2级以后的研磨进一步降低树脂嵌入物与载具母材的高低差量，而容易降低该高低差量的表面背面之差。另外，可使用如上所述制作出的载具来对晶圆进行双面研磨，而获得边缘的ZDD的表面背面之差小的研磨晶圆。此外，“将调试研磨时的载荷设为2级以上的多级”也包括施加相同的载荷而多次进行调试研磨的情况。
另外，在所述调试研磨工序中，可将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为150gf/cm2以上、250gf/cm2以下。
如果第1级的载荷为150gf/cm2(14.7kPa)以上，则对于调整树脂嵌入物的位置而言为充分的载荷。另外，如果为250gf/cm2(24.5kPa)以下，则可更有效地抑制非粘接的树脂嵌入物因与研磨布的摩擦力而从载具母材剥离。
另外，在所述调试研磨工序中，可将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为比第2级的载荷大。
如果调试研磨的第1级的载荷比第2级的载荷大，则可更有效地抑制已在第1级的研磨中进行了调整的树脂嵌入物的位置在第2级的研磨中发生错位。
另外，在本发明中，提供一种晶圆的双面研磨方法，将所述晶圆保持于通过上述双面研磨装置用载具的制造方法制造出的双面研磨装置用载具的所述保持孔，且夹入至所述双面研磨装置的所述上平台与所述下平台之间，使所述上平台与所述下平台旋转，从而进行所述晶圆的双面研磨，使所述双面研磨后的所述晶圆的边缘的ZDD的表面背面之差为5nm以下。
如果是这样的晶圆的双面研磨方法，则双面研磨后的晶圆的边缘的ZDD的表面背面之差与现有技术相比降低。
另外，在所述双面研磨中，可进行载荷为2级以上的多级的双面研磨。
将双面研磨设为2级以上的多级研磨，从而可通过第1级的研磨使载具的树脂嵌入物的位置稳定，并可通过第2级以后的研磨进行晶圆的研磨，更有效地实现ZDD的改善。
另外，在所述双面研磨中，可将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为150gf/cm2以上、250gf/cm2以下。
如果是这样的载荷，则对于使树脂嵌入物的位置稳定而言为充分的载荷，且可更有效地抑制树脂嵌入物从载具母材剥离。
另外，在所述双面研磨中，将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为比第2级的载荷大。
如果是这样的载荷，则可更有效地抑制已在第1级的研磨中稳定的树脂嵌入物的位置在进行第2级的研磨时发生错位。
(三)有益效果
如果是本发明的双面研磨装置用载具的制造方法及晶圆的双面研磨方法，则可容易降低树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面背面之差，其结果为，可在用于晶圆的双面研磨时降低研磨后的晶圆的ZDD的表面背面之差。
附图说明
图1是表示本发明的双面研磨装置用载具的制造方法及晶圆的双面研磨方法的概要的流程图。
图2是表示利用本发明的制造方法而制造的双面研磨装置用载具的一例的俯视图。
图3是表示树脂嵌入物的剥离强度的测量点的放大图。
图4是表示可以在本发明的双面研磨装置用载具的制造方法中使用的双面研磨装置的一例的概要截面图。
图5是表示实施例1及比较例1～5中的双面研磨后的晶圆的边缘的ZDD的表面背面之差的测量结果的图表。
图6是表示基于现有技术的载具的调试研磨后的树脂嵌入物与载具母材的高低差分布的图表。
具体实施方式
如上所述，寻求一种双面研磨装置用载具的制造方法，可降低树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面背面之差。
本案发明人对上述问题进行反复深入研究，结果发现可通过以下方法解决问题，从而完成了本发明，在该方法中，不是如现有技术那样进行树脂嵌入物的粘接，而是通过调整嵌合的楔形状的个数或树脂嵌入物的外径等，来准备树脂嵌入物从载具母材的剥离强度为10N以上、50N以下的载具，且在树脂嵌入物的调试研磨时将载荷设为2级以上的多级。
以下，关于本发明，作为实施方式的一例，参照附图详细进行说明，但本发明并不限于此。
图2是利用本发明的制造方法而制造的双面研磨装置用载具的俯视图。
载具1具有：载具母材3，形成有保持晶圆的保持孔2；以及树脂嵌入物4，以非粘接的方式形成于保持孔2的内周部。此外，在此示出具有一个保持孔2的载具母材3，但本发明不限于此，也可具有多个保持孔2。另外，载具母材3的材质不特别限定，例如可设为金属基板。作为树脂嵌入物4的例子，例如图3所示，可设定为由环状部4a与从环状部4a起向外侧方向突出的楔4b所构成的部件。楔4b的个数或环状部4a的外径不特别限定。然而，将后述的剥离强度调整为10N以上、50N以下而形成。另外，使高低差的表面背面之差小(例如，高低差量为11.034μm左右、表面背面之差为11.77μm左右)。
这样的载具1例如在图4所示的4路式的双面研磨装置10中对晶圆W进行双面研磨时使用。双面研磨装置10具备上下相向设置的上平台11与下平台12。在上平台11、下平台12分别粘贴有研磨布13。在上平台11与下平台12之间的中心部设有太阳齿轮14、在周缘部设有内齿轮15。
而且，在太阳齿轮14及内齿轮15的各齿部啮合有载具1的外周齿，且上平台11及下平台12通过未图标的驱动源而旋转，伴随于此，载具1自转并且绕太阳齿轮14公转。此时，载具1的保持孔2所保持的晶圆W的双面由上下的研磨布13同时研磨。在进行晶圆W的研磨时，从料浆供给装置16向晶圆W的研磨面供给料浆17。
以下，说明使用图4的双面研磨装置10的双面研磨装置用载具的制造方法及晶圆的双面研磨方法。图1是表示本发明的双面研磨装置用载具的制造方法及晶圆的双面研磨方法的概要的流程图。
首先，如图1的工序1所示，准备载具母材3及比其更厚的树脂嵌入物4。此外，在此使用了具有一个保持孔2的载具母材3，但本发明不限于此，也可具有多个保持孔2。
载具母材3及树脂嵌入物4的材质不特别限定，载具母材3例如可以是不锈钢或钛等金属制，或是对上述金属实施了表面硬化处理的材料。另外，树脂嵌入物4例如可设为硬质树脂制。
其次，如图1的工序2所示，在保持孔2的内周面形成树脂嵌入物4。树脂嵌入物4的形成方法不特别限定，例如可通过嵌入或射出成型来形成。
在此，不进行树脂嵌入物4与载具母材3的粘接，而是通过调整如图3所示的嵌合的楔4b的个数及形状、或树脂嵌入物4的外径等，从而将剥离强度设为10N以上、50N以下。
在此，所谓的剥离强度是指：利用测力计从上表面按压如图3所示的测量点5，而使树脂嵌入物4从载具母材3剥离的最大载荷。
如果剥离强度为50N以下，则可在下一个调试研磨工序中，调整树脂嵌入物4的上下方向的位置(相对于载具母材3的厚度方向的位置)，使得树脂嵌入物4与载具母材3的高低差量的表面侧与背面侧之差减小。另外，如果剥离强度为10N以上，则可抑制因研磨而使树脂嵌入物4从载具母材3剥离。
此外，例如使用个数为100个以下、高度为5mm以下的楔作为楔4b，可更确实达成50N以下的剥离强度。
其次，如图1的工序3所示，进行载具1的调试研磨而制造如下的载具1，其降低了树脂嵌入物4与载具母材3的高低差量，并且在表面和背面的高低差量之差较小。作为调试研磨，可以通过在图4所示的双面研磨装置10上安装载具1，且以在保持孔2中没有保持晶片W的状态进行双面研磨来进行。此外，研磨布13或料浆17的种类不特别限定，可使用与现有方法相同的种类。
此时，将调试研磨时的载荷设为2级以上的多级。即，施加载荷并多次进行调试研磨。由此，首先，可利用第1级的研磨来降低树脂嵌入物4与载具母材3的高低差量，并将树脂嵌入物4调整至最适当的位置。在此，所谓的最适当的位置是指：例如使得树脂嵌入物4在表面侧与背面侧的突出状态之差几乎同等的位置。其次，可利用第2级以后的研磨而进一步降低树脂嵌入物4与载具母材3的高低差量。其结果为，可获得表面侧与背面侧的高低差量之差比现有产品减少的优异的载具。此外，多级载荷的级数是多个即可，可设定为仅2级，或者也可设定为3级以上。关于此多个级数，例如只要每次根据上述高低差量、高低差量的表面背面之差等来确定即可，级数的上限值无限定。
此时，例如可将第1级的载荷设定为150gf/cm2以上、250gf/cm2以下。如果是150gf/cm2以上，则对于调整树脂嵌入物4的位置而言为充分的载荷。另外，如果是250gf/cm2以下，则可更有效地抑制非粘接的树脂嵌入物4因与研磨布的摩擦力而从载具母材3剥离。
另外，可将第1级的载荷设定为比第2级的载荷大。例如，相对于上述的150gf/cm2以上、250gf/cm2以下的第1级的载荷而言，可将第2级的载荷设为200gf/cm2(19.6kPa)以下、且小于第1级的载荷的值。如此一来，可更有效地抑制已在第1级的研磨中进行了调整的树脂嵌入物4的位置在进行第2级的研磨时移动而发生错位。此外，载荷可设为在各阶段为相同值，也可以与上述相反地将第1级的载荷设为比第2级的载荷小，但是将第1级的载荷设为比第2级的载荷大，能够高效地缩小高低差量的表面背面之差。
可通过上述工序1～3来制造降低了树脂嵌入物4与载具母材3的高低差量的表面背面之差的载具1。
而且，如图1的工序4所示，使用制造出的载具1来进行晶圆的双面研磨。晶圆的双面研磨通过下述方式进行：将晶圆W保持于载具1的保持孔2，并夹入至双面研磨装置10的上平台11与下平台12之间，使上平台11与下平台12旋转。此外，研磨布13或料浆17的种类不特别限定，可使用与现有方法同样的种类。使用本发明制造的载具1，可容易获得使ZDD的表面背面之差充分降低的研磨晶圆。具体而言，可获得边缘的ZDD的表面背面之差为5nm以下的晶圆。ZDD的表面背面之差越小越好，下限值例如可设为0nm。
此时，可与工序3的载具的调试研磨同样地将双面研磨时的载荷设为2级以上的多级。如此一来，可使树脂嵌入物4稳定在最适当的位置来进行晶圆的研磨，可更有效地实现ZDD的改善。关于该双面研磨时的载荷的级数，例如只要每次根据研磨量或研磨时间等来确定即可，级数的上限值无限定。
另外，可将第1级的载荷设为150gf/cm2以上、250gf/cm2以下。如此一来，对于使树脂嵌入物4的位置稳定而言为充分的载荷，且可更有效地抑制树脂嵌入物从载具母材剥离。
另外，可将第1级的载荷设为比第2级的载荷大。如此一来，可更有效地抑制已在第1级的研磨中稳定的树脂嵌入物4的位置在进行第2级的研磨时移动而发生错位。
实施例
以下，使用实施例及比较例具体地说明本发明，但本发明并不限于此。
(实施例1)
按照图1的流程，进行本发明的双面研磨装置用载具的制造及直径300mm的晶圆的双面研磨。如图2及图3所示，将树脂嵌入物4(材质：FRP)以非粘接的方式形成于载具母材3(材质：钛)的保持孔2的内周部。此时，通过将楔4b的个数设为80个，而制造剥离强度为40N的树脂嵌入物4。
在载具1的调试研磨及晶圆的双面研磨中，作为如图4所示的双面研磨装置10，使用了4路方式的双面研磨装置即不二越机械制DSP-20B。研磨布13使用萧氏A硬度90的发泡聚氨酯衬垫，且料浆17使用含二氧化硅砥粒、平均粒径35nm、砥粒浓度1.0wt％、pH10.5、KOH基底的浆料。
另外，对于载具的调试研磨与晶圆的双面研磨双方，设定为2级载荷，在第1级施加150gf/cm2的载荷从而使嵌入物的位置稳定，并在第2级施加100gf/cm2(9.8kPa)的载荷而进行研磨。
(比较例1)
对于调试研磨与双面研磨双方，设定为施加100gf/cm2的载荷而仅进行一次研磨的1级载荷，此外，以与实施例1同样的方式进行载具的制造及晶圆的双面研磨。
(比较例2)
将载具的树脂嵌入物的楔的个数设为130个，从而将剥离强度设为60N，此外，以与实施例1同样的方式进行载具的制造及晶圆的双面研磨。
(比较例3)
对于调试研磨与双面研磨双方，设定为施加100gf/cm2的载荷而仅进行一次研磨的1级载荷，此外，以与比较例2同样的方式进行载具的制造及晶圆的双面研磨。
(比较例4)
作为载具，采用将树脂嵌入物(形状：环状且无楔)粘接固定于载具母材而成的粘接载具，并将其剥离强度设为200N。此外，以与实施例1同样的方式，进行载具的制造及晶圆的双面研磨。
(比较例5)
对于调试研磨与双面研磨双方，设定为施加100gf/cm2的载荷而仅进行一次研磨的1级载荷，此外，以与比较例4同样的方式进行载具的制造及晶圆的双面研磨。
各载具的树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面背面之差如下，实施例1：0.932μm；比较例1：7.192μm；比较例2：7.71μm；比较例3：6.286μm；比较例4：12.272μm；比较例5：14.378μm。
针对实施例1及比较例1～5的双面研磨后的晶圆W，以条件NH4OH：H2O2：H2O＝1：1：15进行SC-1清洗。就平坦性(flatness)而言，使用KLA制的Wafersight1来测量清洗后晶圆，且从边缘起除去2mm而计算出ZDD，就正面(Front)部(表面侧)与背面(Back)部(背面侧)之差而言，取一批次5片的平均进行描绘。将其结果示于图5。
在不利用多级载荷进行调试研磨及双面研磨的比较例1、或树脂嵌入物的剥离强度大的比较例2～5之中，双面研磨后的晶圆的边缘的ZDD的表面背面之差大(均大于5nm)。另一方面，可知，如果使用通过多级载荷进行调试研磨及双面研磨、且剥离强度为50N以下的实施例1的载具来进行晶圆的双面研磨，则可使晶圆的边缘的ZDD的表面背面之差降低至5nm以下(更具体而言为1nm左右)。
(实施例2)
将载具的树脂嵌入物的楔的个数设为100个，从而将剥离强度设定为50N，此外，以与实施例1同样的方式进行载具的制造及晶圆的双面研磨。
(实施例3)
将载具的树脂嵌入物的楔的个数设为20个，从而将剥离强度设为10N，此外，以与实施例1同样的方式进行载具的制造及晶圆的双面研磨。
(比较例6)
将载具的树脂嵌入物的楔的个数设为10个，从而将剥离强度设为5N，此外，以与实施例1同样的方式进行载具的制造，在调试研磨时树脂嵌入物脱落，因此中止制造。
各载具的树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面背面之差为，实施例2：3.912μm、实施例3：3.514μm。另外，双面研磨后的晶圆的边缘的ZDD的表面背面之差为，实施例2：4.7nm、实施例3：4.5nm。另外，在以剥离强度小于10N的状态进行研磨的比较例6中，确认研磨时树脂嵌入物脱落。
如上所示，如果是本发明的双面研磨装置用载具的制造方法，则可降低树脂嵌入物与载具母材的高低差量的表面背面之差，其结果为，可降低晶圆的ZDD的表面背面之差。
此外，本发明不限于上述实施方式。上述实施方式是例示，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、起到同样的作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。
Claims (7)
1.一种双面研磨装置用载具的制造方法，所述双面研磨装置用载具在具备粘贴有研磨布的上平台及下平台的双面研磨装置中使用，且具有：载具母材，其形成有用于保持晶圆的保持孔；以及树脂嵌入物，其沿着所述保持孔的内周面配置，且形成有与所述晶圆的外周部相接的内周部，
其特征在于，包括：
准备工序，准备所述载具母材及比该载具母材更厚的所述树脂嵌入物；
形成工序，将所述树脂嵌入物以非粘接且剥离强度为10N以上、50N以下的方式形成于所述保持孔的内周面；以及
调试研磨工序，使用所述双面研磨装置，对由所述载具母材及所述树脂嵌入物构成的载具进行载荷为2级以上的多级的调试研磨。
2.根据权利要求1所述的双面研磨装置用载具的制造方法，其特征在于，
在所述调试研磨工序中，将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为150gf/cm2以上、250gf/cm2以下。
3.根据权利要求1或2所述的双面研磨装置用载具的制造方法，其特征在于，
在所述调试研磨工序中，将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为比第2级的载荷大。
4.一种晶圆的双面研磨方法，其特征在于，
将所述晶圆保持于通过权利要求1～3中任一项所述的双面研磨装置用载具的制造方法制造出的双面研磨装置用载具的所述保持孔，且夹入至所述双面研磨装置的所述上平台与所述下平台之间，使所述上平台与所述下平台旋转，从而进行所述晶圆的双面研磨，使所述双面研磨后的所述晶圆的边缘的ZDD的表面背面之差为5nm以下。
5.根据权利要求4所述的晶圆的双面研磨方法，其特征在于，
在所述双面研磨中，进行载荷为2级以上的多级的双面研磨。
6.根据权利要求5所述的晶圆的双面研磨方法，其特征在于，
在所述双面研磨中，将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为150gf/cm2以上、250gf/cm2以下。
7.根据权利要求5或6所述的晶圆的双面研磨方法，其特征在于，
在所述双面研磨中，将所述2级以上的多级中的第1级的载荷设为比第2级的载荷大。
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