JP2001308038A

JP2001308038A - 両面研磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方法

Info

Publication number: JP2001308038A
Application number: JP2000122272A
Authority: JP
Inventors: Seishi Harada; 晴司原田
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2001-11-02
Anticipated expiration: 2020-04-24
Also published as: JP3494119B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウェーハの片面を選択的に研磨し、ウ
ェーハ表裏面の研磨量を異ならせ、表裏両面の光沢度が
異なる半導体ウェーハが得られる両面研磨装置を用いた
半導体ウェーハの研磨方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハＷに研磨剤を供給しな
がら、研磨ローラ１２と軟質不織布パッド１５との間
で、キャリアプレート１１をそのプレート１１の表面と
平行な水平面内で運動させる。これにより、シリコンウ
ェーハＷの表裏面が研磨ローラ１２，パッド１５で研磨
される。このときの研磨は、研磨ローラ１２での研磨量
が大きい片面選択研磨となる。よって、研磨ローラ１２
でのウェーハ表面の研磨量と、パッド１５でのウェーハ
裏面の研磨量とに差が生じて、得られたシリコンウェー
ハＷは、表裏面の光沢度が異ったウェーハである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は両面研磨装置を用
いた半導体ウェーハの研磨方法、詳しくはサンギヤが組
み込まれていない両面研磨装置を使用して、表裏面の研
磨量が異なる半導体ウェーハを得る両面研磨装置を用い
た半導体ウェーハの研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の両面研磨ウェーハの製造では、単
結晶シリコンインゴットをスライスしてシリコンウェー
ハを作製した後、このシリコンウェーハに対して面取
り、ラッピング、酸エッチングの各工程が順次なされ、
次いでウェーハ表裏両面を鏡面化する両面研磨が施され
る。この両面研磨には、通常、中心部にサンギヤが配置
される一方、外周部にインターナルギヤが配置された遊
星歯車構造を有する両面研磨装置が用いられている。こ
の両面研磨装置は、キャリアプレートに複数形成された
ウェーハ保持孔の内部にシリコンウェーハを挿入・保持
し、その上方から研磨砥粒を含むスラリーをシリコンウ
ェーハに供給しながら、それぞれの対向面に研磨布が展
張された上定盤および下定盤を各ウェーハの表裏両面に
押し付けて、キャリアプレートをサンギヤとインターナ
ルギヤとの間で自転公転させることで、各シリコンウェ
ーハの両面を同時に研磨する。

【０００３】ところで、この遊星歯車式の両面研磨装置
では、その装置中央部にサンギヤが設けられている。こ
れにより、例えば次世代のシリコンウェーハとして注目
を集めている３００ｍｍウェーハなどの大口径ウェーハ
を両面研磨する装置を製作する場合、このサンギヤが設
けられている分だけキャリアプレート、ひいては両面研
磨装置の全体が、例えばこの装置の直径が３ｍ以上にも
なってしまうといった問題点があった。

【０００４】そこで、これを解消する従来技術として、
例えば、特開平１１−２５４３０２号公報に記載の「両
面研磨装置」が知られている。この両面研磨装置は、シ
リコンウェーハが保持される複数個のウェーハ保持孔を
有するキャリアプレートと、このキャリアプレートの上
下方向に配置されて、それぞれの対向面に、各ウェーハ
保持孔内のシリコンウェーハの表裏両面を同じ研磨速度
で研磨する研磨布が展張された上定盤および下定盤と、
これらの上定盤および下定盤の間に保持されたキャリア
プレートを、このキャリアプレートの表面と平行な面内
で運動させるキャリア運動手段とを備えている。ここで
いうキャリアプレートの運動とは、上定盤および下定盤
の間に保持されたシリコンウェーハが、その対応するウ
ェーハ保持孔内で旋回させられるような、キャリアプレ
ートの自転をともなわない円運動を意味する。また、ウ
ェーハ両面研磨中、上定盤および下定盤は、垂直な各回
転軸を中心にして互いに反対方向へ回転させられる。

【０００５】したがって、ウェーハ両面研磨時には、キ
ャリアプレートの各ウェーハ保持孔にシリコンウェーハ
を挿入・保持し、研磨砥粒を含むスラリーをシリコンウ
ェーハに供給しながら、しかも上定盤および下定盤を回
転させつつ、キャリアプレートに自転をともなわない円
運動を行わせることで、各シリコンウェーハが同時に両
面研磨される。この両面研磨装置にはサンギヤが組み込
まれていないので、その分だけ、キャリアプレート上に
おける各ウェーハ保持孔の形成スペースが拡大される。
その結果、同じ大きさの両面研磨装置（以下、無サンギ
ヤ式両面研磨装置という場合がある）であっても、取り
扱い可能なシリコンウェーハの寸法を大きくすることが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
無サンギヤ式両面研磨装置を用いたシリコンウェーハの
両面研磨方法では、以下の課題があった。すなわち、従
来装置によるウェーハ両面研磨方法では、シリコンウェ
ーハの表裏両面が同じ研磨量で仕上げられて、同じ光沢
度になっていた。よって、上定盤および下定盤に展張さ
れた研磨布には、同じ種類、同じ材質のものが使用され
ていた。ちなみに、汎用されている研磨布の大半は、３
つの異なる材質のタイプに大別される。第１は発泡ウレ
タンシートからなる発泡ウレタンタイプ、第２はポリエ
ステルなどの不織布にウレタン樹脂を含浸させた不織布
タイプ、第３はスエードタイプである。

【０００７】このように、従来のウェーハ両面研磨方法
では、シリコンウェーハの表裏両面が同じ研磨量でもっ
て仕上げられていたので、例えば、ウェーハ裏面の光沢
度を低下させてこの面を梨地面としたい場合には、対応
することができなかった。

【０００８】

【発明の目的】この発明は、半導体ウェーハの片面を選
択的に研磨して、ウェーハ表裏面の研磨量を異ならせる
ことができ、よって表裏両面の光沢度が異なる半導体ウ
ェーハを得ることができる両面研磨装置を用いた半導体
ウェーハの研磨方法を提供することを、その目的として
いる。また、この発明は、半導体ウェーハの鏡面の平坦
度を高めることができる両面研磨装置を用いた半導体ウ
ェーハの研磨方法を提供することを、その目的としてい
る。さらに、この発明は、キャリアプレートを、ウェー
ハ表裏両面の略全域にわたって均一に研磨することがで
きる両面研磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方法を
提供することを、その目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、キャリアプレートに形成されたウェーハ保持孔内に
半導体ウェーハを挿入・保持し、研磨剤を半導体ウェー
ハに供給しながら、対向配置された一対の研磨部材の間
で、上記キャリアプレートの表面と平行な面内でこのキ
ャリアプレートを運動させて、上記半導体ウェーハの表
裏両面を同時に研磨することができる両面研磨装置を用
いた半導体ウェーハの研磨方法であって、上記一方の研
磨部材を固定砥粒を有する固定砥粒体とし、上記他方の
研磨部材をこの固定砥粒体に対向する面に研磨布が展張
された研磨定盤とすることで、半導体ウェーハの表裏面
の研磨量を異ならせる両面研磨装置を用いた半導体ウェ
ーハの研磨方法である。

【００１０】半導体ウェーハには、例えばシリコンウェ
ーハ、ガリヒ素ウェーハなどを挙げることができる。半
導体ウェーハの大きさも限定されず、例えば３００ｍｍ
ウェーハなどの大口径ウェーハでもよい。半導体ウェー
ハは片面が酸化膜によって被覆されたものでもよい。こ
の場合、半導体ウェーハの酸化膜とは反対側のベアウェ
ーハ面を選択的に研磨してもよい。両面研磨装置は、サ
ンギヤが組み込まれておらず、一対の研磨部材の間でキ
ャリアプレートを運動させることで半導体ウェーハの表
裏両面を同時に研磨する無サンギヤ式両面研磨装置であ
れば、限定されない。

【００１１】キャリアプレートに形成されるウェーハ保
持孔の個数は、１個（枚葉式）でも複数個でもよい。ウ
ェーハ保持孔の大きさは、研磨される半導体ウェーハの
大きさに応じて、任意に変更される。キャリアプレート
の運動は、キャリアプレートの表面（または裏面）と平
行な面内での運動であれば良く、運動の方向などは限定
されない。例えば、請求項４のように一対の研磨部材の
間に保持されたシリコンウェーハが、その対応するウェ
ーハ保持孔内で旋回させられるような、キャリアプレー
トの自転をともなわない円運動などでもよい。その他、
キャリアプレートの中心線を中心とした円運動、偏心位
置での円運動、直線運動などでもよい。なお、この直線
運動の場合は、一対の研磨部材をそれぞれの軸線を中心
に回転させる方が、ウェーハ表裏両面を均一に研磨する
ことができる。

【００１２】使用する研磨剤の種類は限定されない。例
えば、遊離砥粒を含まないアルカリ液のみでもよい。ま
た、このアルカリ液に平均粒径０．１〜０．０２μｍ程
度のコロイダルシリカ粒子（研磨砥粒）を分散させたス
ラリーでもよい。ただし、一方の研磨部材に固定砥粒体
を使用するので、遊離砥粒を含まないアルカリ液の方が
好ましい。この研磨剤の供給量は、キャリアプレートの
大きさにより異なり、限定されない。通常は、１．０〜
２．０リットル／分である。研磨剤の半導体ウェーハへ
の供給は、半導体ウェーハの鏡面側に行うことができ
る。なお、この研磨剤はウェーハの運動範囲に供給した
方が好ましい。

【００１３】それぞれの研磨部材の回転速度は限定され
ない。例えば、同じ速度で回転させてもよいし、異なる
速度で回転させてもよい。また、各回転方向も限定され
ない。すなわち、同じ方向に回転させてもよいし、互い
に反対方向へ回転させてもよい。ただし、必ずしも一対
の研磨部材を同時に回転させなくてもよい。それは、こ
の発明が、半導体ウェーハの表裏両面に各研磨部材を押
し付けた状態でキャリアプレートを運動させる構成を採
用しているためである。各研磨部材の半導体ウェーハに
対する押圧力は限定されない。ただし、通常は１５０〜
２５０ｇ／ｃｍ^２である。

【００１４】半導体ウェーハの選択研磨される面は限定
されない。また、ウェーハ表裏両面の研磨量も限定され
ない。ただし、例えばウェーハ裏面が梨地面である片面
鏡面ウェーハの場合、通常は鏡面（ウェーハ表面）側の
研磨量が５〜２０μｍ、梨地面側の研磨量が１μｍ以下
である。このように、ウェーハ片面の研磨を他面よりも
大きくする選択研磨を行うことで、ウェーハ表裏面の光
沢度を異ならせることができる。ここで、「光沢度が異
なる」とは、ウェーハの片面（通常、ウェーハ表面）が
ウェーハの他面（通常、ウェーハ裏面）に比べて高光沢
度であることを意味する。なお、光沢度の測定には公知
の測定器（例えば日本電色社製測定器）を用いることが
できる。

【００１５】固定砥粒体の種類は限定されない。例えば
固定砥粒を結合材で所定形状、例えば厚肉円盤形状に固
めた研磨砥石を採用してもいし、テープ基材の表面およ
び／または裏面に固定砥粒が結合材によって固定された
研磨テープでもよいし、シリカ微粉末、セリア微粉末お
よび／またはアルミナ微粉末を所定の形状に成形したの
ち焼成したものでもよい。固定砥粒の粒度は限定されな
い。ただし、通常は０．１〜３．０μｍである。研磨定
盤に展張される研磨布の種類および材質は限定されな
い。例えば、硬質の発泡ウレタンフォームパッド、不織
布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた軟質の不織布パッ
ドなどが挙げられる。その他、不織布からなる基布の上
にウレタン樹脂を発泡させたパッドなども挙げられる。

【００１６】また、請求項２に記載の発明は、上記研磨
剤がアルカリ液である請求項１に記載の両面研磨装置を
用いた半導体ウェーハの研磨方法である。このアルカリ
液には遊離砥粒を含まない。また、アルカリ液の種類は
限定されない。例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ、ピペラジンな
どが挙げられる。このアルカリ液のｐＨは限定されな
い。ただし、通常は、ｐＨ９〜１１である。

【００１７】請求項３に記載の発明は、上記固定砥粒体
が研磨砥石で、上記研磨布が不織布にウレタン樹脂を含
浸・硬化させた軟質の不織布パッドである請求項１また
は請求項２に記載の両面研磨装置を用いた半導体ウェー
ハの研磨方法である。

【００１８】請求項４に記載の発明は、上記キャリアプ
レートの運動は、キャリアプレートの自転をともなわな
い円運動である請求項１〜請求項３のうち、何れか１項
に記載の両面研磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方
法である。ここでいう自転をともなわない円運動とは、
キャリアプレートが上定盤および下定盤の軸線から所定
距離だけ偏心した状態を常に保持して旋回するような円
運動のことをいう。この自転をともなわない円運動によ
って、キャリアプレート上の全ての点は、同じ大きさの
小円の軌跡を描くことになる。

【００１９】

【作用】この発明によれば、研磨剤を半導体ウェーハに
供給しながら、固定砥粒体と研磨布との間で、キャリア
プレートをそのプレートの表面と平行な面内で運動させ
る。これにより、半導体ウェーハの表裏両面が、これら
の固定砥粒体および研磨布によって研磨される。この
際、固定砥粒体または研磨布の何れかによって、ウェー
ハ片面の研磨量が大きくなるウェーハ片面の選択研磨が
行われる。すなわち、固定砥粒体によるウェーハ片面の
研磨量と、研磨布によるウェーハ他面の研磨量とに差が
生じる。その結果、この無サンギヤ式両面研磨装置を用
いて、ウェーハ表裏両面の光沢度が異なる研磨を行うこ
とができる。

【００２０】特に、請求項２の発明によれば、両面研磨
時に、その研磨剤として砥粒を含まないアルカリ液を用
いる。これにより、ウェーハの鏡面の平坦度を高めるこ
とができる。

【００２１】また、請求項４の発明によれば、固定砥粒
体と研磨定盤との間で半導体ウェーハを保持し、この状
態を維持したまま、キャリアプレートをこのプレートの
自転をともなわない円運動をさせてウェーハ面を研磨す
る。自転しない円運動によれば、キャリアプレート上の
すべての点がまったく同じ運動をする。これは、一種の
揺動運動ともいえる。すなわち、揺動運動の軌跡が円に
なると考えることもできる。このようなキャリアプレー
トの運動により、研磨中、半導体ウェーハはウェーハ保
持孔内で旋回しながら研磨される。これにより、ウェー
ハ研磨面の略全域にわたって均一に研磨を行うことがで
きる。例えば、ウェーハ外周部の研磨ダレなども低減さ
せることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１〜図６はこの発明の一実施例を
説明するためのものである。一実施例では、両面研磨時
に上向き配置されたシリコンウェーハの表面を鏡面と
し、下向き配置された裏面を梨地面とする研磨を例にと
って説明する。

【００２３】図１，図２において、１０は一実施例に係
る半導体ウェーハの研磨方法が適用される両面研磨装置
（以下、両面研磨装置という）である。この両面研磨装
置１０は、５個のウェーハ保持孔１１ａがプレート軸線
回りに（円周方向に）７２度ごとに穿設された平面視し
て円板形状のガラスエポキシ製のキャリアプレート１１
と、それぞれのウェーハ保持孔１１ａに旋回自在に挿入
・保持された直径３００ｍｍのシリコンウェーハＷを、
上下から挟み込むとともに、シリコンウェーハＷに対し
て相対的に移動させることでウェーハ表面を鏡面に研磨
する上側配置の研磨ローラ（研磨砥石）１２と、研磨布
によりシリコンウェーハＷの裏面を若干研磨して梨地面
にする下側配置の研磨定盤１３とを備えている。シリコ
ンウェーハＷは、その片面がシリコン酸化膜により覆わ
れたものを採用してもよい。また、キャリアプレート１
１の厚さは６００μｍで、シリコンウェーハＷの厚さ７
３０μｍよりも若干薄くなっている。

【００２４】研磨ローラ１２は、上向き配置されるウェ
ーハ表面を鏡面研磨する固定砥粒体であり、固定砥粒を
結合材を介して、円盤形状に固めたものが採用されてい
る。具体的には、この研磨ローラ１２は、エポキシ樹脂
からなる直径３００ｍｍ，厚さ１０ｍｍのローラ本体を
主体とし、研磨作用面を含むその露呈する面の全域に、
粒径３μｍの微細な研磨砥粒（シリカ粒子）が固定され
たローラである。この研磨砥粒の樹脂全体に対する混入
量は、体積比で合成樹脂１００に対して１５に設定され
ている。この研磨ローラ１２における研磨砥粒の固定に
は、液状の常温硬化エポキシン樹脂に砥粒を混合し金型
に鋳込む方法が採用されている。一方、研磨定盤１３の
上面には、ウェーハ裏面を梨地化させる不織布にウレタ
ン樹脂を含浸・硬化させた軟質の不織布パッド１５が展
張されている。軟質不織布パッド１５（ロデール社製
「ＭＨ−１５」）の硬度は８０゜（Ａｓｋｅｒ）であっ
て、厚さは１２７０μｍとなっている。

【００２５】図１および図２に示すように、研磨ローラ
１２は、上方に延びた回転軸１２ａを介して、上側回転
モータ１６により水平面内で回転する。また、この研磨
ローラ１２は軸線方向へ進退させる昇降装置１８により
垂直方向に昇降させられる。この昇降装置１８は、シリ
コンウェーハＷをキャリアプレート１１に給排する際な
どに使用される。なお、研磨ローラ１２および研磨定盤
１３のシリコンウェーハＷの表裏両面に対する押圧は、
研磨ローラ１２および研磨定盤１３に組み込まれた図示
しないエアバック方式などの加圧手段により行われる。
研磨定盤１３は、その出力軸１７ａを介して、下側回転
モータ１７により水平面内で回転する。このキャリアプ
レート１１は、そのプレート１１自体が自転しないよう
に、キャリア円運動機構１９によって、そのプレート１
１の面と平行な面（水平面）内で円運動する。次に、図
１，図２，図４〜図６を参照して、このキャリア円運動
機構１９を詳細に説明する。

【００２６】これらの図に示すように、このキャリア円
運動機構１９は、キャリアプレート１１を外方から保持
する環状のキャリアホルダ２０を有している。これらの
部材１１，２０は、連結構造２１を介して連結されてい
る。ここでいう連結構造体２１とは、キャリアプレート
１１を、そのキャリアプレート１１が自転せず、しかも
このプレート１１の熱膨張時の伸びを吸収できるように
キャリアホルダ２０に連結させる手段である。すなわ
ち、この連結構造２１は、キャリアホルダ２０の内周フ
ランジ２０ａの部分に、ホルダ周方向へ所定角度ごとに
突設された多数本のピン２３と、キャリアプレート１１
の外周部であって、各ピン２３との対応位置に形勢され
た多数個の長孔形状のピン孔１１ｂとを有している。

【００２７】これらのピン孔１１ｂは、ピン２３を介し
てキャリアホルダ２０に連結されたキャリアプレート１
１が、その半径方向へ若干移動できるように、その孔長
さ方向をプレート半径方向と合致させている。それぞれ
のピン孔１１ｂにピン２３を遊挿させてキャリアプレー
ト１１をキャリアホルダ２０に装着することで、両面研
磨時のキャリアプレート１１の熱膨張による伸びが吸収
される。なお、各ピン２３の元部は、この部分の外周面
に刻設された外ねじを介して、上記内周フランジ２０ａ
に形成されたねじ孔にねじ込まれている。また、各ピン
２３の元部の外ねじの直上部には、キャリアプレート１
１が載置されるフランジ２３ａが周設されている。した
がって、ピン２３のねじ込み量を調整することで、フラ
ンジ２３ａに載置されたキャリアプレート１１の高さ位
置が調整可能となる。

【００２８】このキャリアホルダ２０の外周部には、９
０度ごとに外方へ突出した４個の軸受部２０ｂが配設さ
れている。それぞれの軸受部２０ｂには、小径円板形状
の偏心アーム２４の上面の偏心位置に突設された偏心軸
２４ａが挿着されている。また、４本の偏心アーム２４
の角下面の中心部には、回転軸２４ｂが垂設されてい
る。これらの回転軸２４ｂは、環状の装置基体２５に９
０度ごとに合計４個配設された軸受部２５ａに、それぞ
れ先端部を下方へ突出させた状態で挿着されている。各
回転軸２４ｂの下方に突出した先端部には、おのおのス
プロケット２６が固着されている。そして、各スプロケ
ット２６には、一連にタイミングチェーン２７が水平状
態で架け渡されている。なお、このタイミングチェーン
２７をギヤ構造の動力伝達系に変更してもよい。これら
の４個のスプロケット２６とタイミングチェーン２７と
は、４本の偏心アーム２４が同期して円運動するよう
に、４本の回転軸２４ｂを同時に回転させるための同期
手段を構成している。

【００２９】また、これらの４本の回転軸２４ｂのう
ち、１本の回転軸２４ｂはさらに長尺に形成されてお
り、その先端部がスプロケット２６より下方に突出され
ている。この部分に動力伝達用のギヤ２８が固着されて
いる。ギヤ２８は、例えばギヤードモータなどの円運動
用モータ２９の上方へ延びる出力軸に固着された大径な
駆動用のギヤ３０に噛合されている。なお、このように
タイミングチェーン２７により同期させなくても、例え
ば４個の偏心アーム２４のそれぞれに円運動用モータ２
９を配設させて、各偏心アーム２４を個別に回転させて
もよい。ただし、各モータ２９の回転は同期させる必要
がある。

【００３０】したがって、円運動用モータ２９の出力軸
を回転させると、その回転力は、ギヤ３０，２８および
長尺な回転軸２４ｂに固着されたスプロケット２６を介
してタイミングチェーン２７に伝達され、このタイミン
グチェーン２７が周転することで、他の３個のスプロケ
ット２６を介して、４個の偏心アーム２４が同期して回
転軸２４ｂを中心に水平面内で回転する。これにより、
それぞれの偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリア
ホルダ２０、ひいてはこのホルダ２０に保持されたキャ
リアプレート１１が、このプレート１１に平行な水平面
内で、自転をともなわない円運動を行う。すなわち、キ
ャリアプレート１１は研磨ローラ１２および研磨定盤１
３の軸線ａから距離Ｌだけ偏心した状態を保って旋回す
る。この距離Ｌは、偏心軸２４ａと回転軸２４ｂとの距
離と同じである。この自転をともなわない円運動によ
り、キャリアプレート１１上の全ての点は、同じ大きさ
の小円の軌跡を描く。

【００３１】また、図６にはこの装置にあってその研磨
剤供給孔の位置を示す。例えば研磨ローラ１２に形成さ
れる複数の研磨剤供給孔はシリコンウェーハＷが常に存
在する所定幅の円環状の領域Ｘに配置されている。ウェ
ーハＷが揺動しても鏡面仕上げされるその表面に常に研
磨剤が供給されるよう構成されている。研磨剤には、ｐ
Ｈが１０．５に調整されて、アミノエチルエタノールア
ミンを主成分としたアルカリ液が使用されている。この
結果、研磨中において、ウェーハＷの裏面の研磨剤によ
る薄膜が保持されることになる。

【００３２】次に、両面研磨装置１０を用いたシリコン
ウェーハＷの研磨方法を説明する。まず、キャリアプレ
ート１１の各ウェーハ保持孔１１ａにそれぞれ旋回自在
にシリコンウェーハＷを挿入する。このとき、各ウェー
ハ表面は上向きとする。次に、この状態のまま、各ウェ
ーハ表面に研磨ローラ１２を２００ｇ／ｃｍ^２で押し付
けるとともに、各ウェーハ裏面に軟質不織布パッド１５
を２００ｇ／ｃｍ^２で押し付ける。その後、これらの両
部材１２，１５をウェーハ表裏両面に押し付けたまま、
研磨ローラ１２側から研磨剤を供給しながら、円運動用
モータ２９によりタイミングチェーン２７を周転させ
る。これにより、各偏心アーム２４が水平面内で同期回
転し、各偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリアホ
ルダ２０およびキャリアプレート１１が、このプレート
１１の表面に平行な水平面内で、自転をともなわない円
運動を１５ｒｐｍで行う。その結果、各シリコンウェー
ハＷは、対応するウェーハ保持孔１１ａ内で水平面内で
旋回しながら、それぞれのウェーハ表裏両面が両面研磨
される。

【００３３】ここでは、両面研磨時に、キャリアプレー
ト１１を、このプレート１１の自転をともなわない円運
動を行ってウェーハ表裏両面を研磨する。このようなキ
ャリアプレート１１の特殊な運動でシリコンウェーハＷ
を両面研磨するようにしたので、ウェーハ表裏両面の略
全域において均一に研磨することができる。そして、こ
のようにウェーハ表裏両面を研磨する一対の研磨部材と
して、研磨ローラ１２（表面用）と、研磨布が展張され
た研磨定盤１３（裏面用）とを採用して、この両面研磨
を行うようにしたので、ウェーハ表面を選択的に研磨し
て、ウェーハ表裏両面の研磨量を異ならせることができ
る。よってウェーハ表裏両面で光沢度が異なる半導体ウ
ェーハを得ることができる。なお、このように光沢度を
異ならせたウェーハ表裏両面は、その光沢度に応じた所
定の平坦度が達成されている。

【００３４】なお、この一実施例の両面研磨装置１０
は、キャリアプレート１１を円運動させなくても、上側
回転モータ１６により研磨ローラ１２を例えば２５ｒｐ
ｍで回転させるとともに、下側回転モータ１７により研
磨定盤１３を例えば１０ｒｐｍで回転させるだけで、各
シリコンウェーハＷを両面研磨することもできる。この
場合、各シリコンウェーハＷがウェーハ保持孔１１ａの
中で旋回自在に挿入・保持されているので、この研磨
中、各シリコンウェーハＷは回転速度が速い側の定盤の
回転方向へ連れ回り（自転）する。このようにシリコン
ウェーハＷを自転させることで、研磨ローラ１２および
研磨定盤１３による研磨ではウェーハ外周へ向かうほど
周速度が大きくなるという影響をなくすことができる。
その結果、ウェーハ表裏両面のそれぞれの面全域を均一
に研磨することができる。このように、研磨ローラ１２
と研磨定盤１３とに回転速度の差をつけるようにして両
面研磨をしても、無サンギヤ式両面研磨装置を用いて、
鏡面仕上げのウェーハ表面と、梨地仕上げのウェーハ裏
面とを有するシリコンウェーハを得ることができる。ま
た、研磨ローラ１２および研磨定盤１３を同じ回転速度
で回転させて、ウェーハ表面が鏡面でウェーハ裏面が梨
地面のシリコンウェーハＷを製造するようにしてもよ
い。

【００３５】さらには、このキャリアプレート１１を円
運動させながら、研磨ローラ１２および研磨定盤１３を
回転させて、シリコンウェーハＷを両面研磨してもよ
い。この場合、研磨ローラ１２および研磨定盤１３の回
転速度は、ウェーハ表裏両面に研磨ムラが発生しな程度
に遅くした方が好ましい。このようにすれば、シリコン
ウェーハＷの表裏両面をその各面の全域において均一に
研磨することができる。なお、研磨ローラ１２および研
磨定盤１３を回転させれば、シリコンウェーハＷに接触
する定盤面を常に新しくさせて、研磨剤をシリコンウェ
ーハＷの全面に平均的に供給することができて好まし
い。

【００３６】ここで、実際に、一実施例の両面研磨装置
１０およびその両面研磨条件に基づき、シリコンウェー
ハＷを両面研磨した際の、鏡面化されたシリコンウェー
ハ表面の光沢度と、梨地面とされたウェーハ裏面の各光
沢度を測定した。その結果、鏡面化されたウェーハ表面
の光沢度は、日本電色社の測定器で３３０％以上であっ
た。これに対して、ウェーハ裏面のそれは２００〜３０
０％であった。

【００３７】

【発明の効果】この発明によれば、両面研磨装置に組み
込まれる一対の研磨部材として、研磨ローラと、研磨布
が展張された研磨定盤とを採用したので、無サンギヤ式
両面研磨装置によって半導体ウェーハの片面を選択的に
研磨して、ウェーハ表裏面の研磨量を異ならせることが
できる。これにより、表裏両面の光沢度が異なる半導体
ウェーハを得ることができる。

【００３８】特に、請求項２の発明によれば、研磨剤と
して砥粒を含まないアルカリ液を採用したので、半導体
ウェーハの鏡面の平坦度を高めることができる。

【００３９】また、請求項４の発明によれば、キャリア
プレートを、このプレートの自転をともなわない円運動
をさせて半導体ウェーハを研磨するようにしたので、ウ
ェーハ表裏両面の略全域にわたって均一に研磨を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る両面研磨装置の全体
斜視図である。

【図２】この発明の一実施例に係る両面研磨装置を用い
た半導体ウェーハの研磨方法の両面研磨中の縦断面図で
ある。

【図３】この発明の一実施例に係る半導体ウェーハの研
磨方法における研磨中の状態を示すその断面図である。

【図４】この発明の一実施例に係る両面研磨装置の概略
平面図である。

【図５】この発明の一実施例に係るキャリアプレートに
運動力を伝達する運動力伝達系の要部拡大断面図であ
る。

【図６】この発明の一実施例に係る研磨剤供給孔の位置
を示す平面図である。

【符号の説明】

１０両面研磨装置、１１キャリアプレート、１１ａウェーハ保持孔、１２研磨ローラ、１２ａ回転軸、１３研磨定盤、１５軟質不織布パッド、Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリアプレートに形成されたウェーハ
保持孔内に半導体ウェーハを挿入・保持し、研磨剤を半
導体ウェーハに供給しながら、対向配置された一対の研
磨部材の間で、上記キャリアプレートの表面と平行な面
内でこのキャリアプレートを運動させて、上記半導体ウ
ェーハの表裏両面を同時に研磨することができる両面研
磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方法であって、一方の上記研磨部材を固定砥粒を有する固定砥粒体と
し、他方の上記研磨部材をこの固定砥粒体に対向する面
に研磨布が展張された研磨定盤とすることで、半導体ウ
ェーハの表裏面の研磨量を異ならせる両面研磨装置を用
いた半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項２】上記研磨剤がアルカリ液である請求項１
に記載の両面研磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方
法。
【請求項３】上記固定砥粒体が研磨砥石で、上記研磨
布が不織布にウレタン樹脂を含浸・硬化させた軟質の不
織布パッドである請求項１または請求項２に記載の両面
研磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方法。
【請求項４】上記キャリアプレートの運動は、キャリ
アプレートの自転をともなわない円運動である請求項１
〜請求項３のうち、何れか１項に記載の両面研磨装置を
用いた半導体ウェーハの研磨方法。