JP2002046057A - ウェーハ研磨加工用研磨布のドレッシング方法 - Google Patents

ウェーハ研磨加工用研磨布のドレッシング方法

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JP2002046057A
JP2002046057A JP2000233974A JP2000233974A JP2002046057A JP 2002046057 A JP2002046057 A JP 2002046057A JP 2000233974 A JP2000233974 A JP 2000233974A JP 2000233974 A JP2000233974 A JP 2000233974A JP 2002046057 A JP2002046057 A JP 2002046057A
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JP
Japan
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polishing
wafer
polishing cloth
dressing
dressing tool
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JP2000233974A
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English (en)
Inventor
Koichi Tanaka
好一 田中
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドレッシング工具の作用を可能な限り定盤半
径方向に関して均等にすることにより、ウェーハ研磨に
使用される研磨布の研磨作用面を整え、形状精度に優れ
たウェーハを得る。 【構成】 定盤3の半径方向に関してドレッシング工具
2の作用を均等化するため、複数のドレッシング工具2
が仕込まれるキャリア1を使用する場合、ウェーハ接触
領域Dにある研磨布に接触する合計時間が定盤半径方向
に均等になるような配置で複数のドレッシング工具2を
仕込んだキャリア1を使用する。また、研磨装置のサン
ギア及びインターナルギアに噛み合うギアを備えた環状
ドレッシング工具又は扇型ドレッシング工具を使用する
ことによっても、定盤半径方向に関してドレッシング工
具の作用が均等化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハを平坦度の高
い形状に研磨仕上げするのに好適な表面形状に研磨布を
ドレッシングする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インゴットからスライシングされたウェ
ーハは、ラッピングされた後、平坦形状に両面研磨され
る。両面研磨では、複数のウェーハを収容したキャリア
を下定盤と上定盤との間に挟み、上下定盤に貼り付けら
れた研磨布で個々のウェーハを表面加工するホフマン方
式の両面研磨装置が多用されている。
【0003】ウェーハの平坦度を上げるためには、平坦
度の高い上下定盤に貼った研磨布の表面が互いに一致
し、研磨布の粘弾性等の力学的作用がウェーハに均等に
働くことが必要である。しかし、実際の両面研磨では、
定盤作製段階で定盤表面を高精度に完全平面に加工でき
ないこと、研磨装置組立て時に僅かではあるが定盤が弾
性変形すること,研磨布作製段階で研磨布の厚さや粘弾
性にムラが生じること等があり、理想的な研磨作用面が
得られない。
【0004】そこで、定盤に研磨布を貼り付けた後、研
磨布の表面をドレッシングすることによって研磨作用面
を用意している。ドレッシングには、たとえば表面に微
小な突起や塗料が設けられた薄板状のドレッシング工具
が使用される。ドレッシング工具は、ウェーハの研磨加
工と同様に複数のホールが同心円状配置で形成されたキ
ャリアに仕込まれ、研磨布に接触した状態で上下定盤に
挟まれる。この状態で、加工液及び水を供給しながら上
下定盤の間でキャリアを自転及び公転させることによ
り、ドレッシング工具の摺擦運動で研磨布をドレッシン
グする(特開平10−94959号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ドレッシングされた研
磨布の表面を観察すると、依然として厚みが不均一にな
っている部分が散見される。本発明者等は、研磨布に厚
み変動を次のように推察した。粘弾性体である研磨布が
ドレッシング工具で除去される量は、研磨布にドレッシ
ング工具が接触する時間が長くなるほど多くなる。とこ
ろが、自転・公転するキャリア1に仕込まれたドレッシ
ング工具2で研磨布をドレッシングすると(図1a)、
研磨布に対するドレッシング工具の接触時間分布が定盤
3の半径方向に関して不均一になる(図1b)。そのた
め、ドレッシングされた研磨布は、平坦な表面に仕上げ
られず、接触時間の長短に応じた厚み変動のある断面形
状になる(図1c)。このような研磨布を用いてウェー
ハを研磨加工すると、研磨布表面の凹凸がウェーハに転
写され、平坦な形状に研磨仕上げできない。
【0006】また、キャリア1と及びドレッシング工具
2の大きさにもよるが、ドレッシング工具2の移動軌跡
の内縁及び外縁に当たる個所Pin,Poutでは研磨布が
ほとんど除去されない。そのため、当該個所Pin,P
outをウェーハの研磨加工に使用すると、当該個所
in,Poutにおける肉厚差が研磨加工されたウェーハ
の断面形状に悪影響を及ぼす。更に研磨布の粘弾性的特
性は、ドレッシング初期で急激に変動し、徐々に安定化
する傾向を示す。そのため、不均一な接触時間と相俟っ
て定盤3の半径方向に不均一化する。このような粘弾性
特性の変動に起因する肉厚変動を解消するためには、長
時間のドレッシングを必要とし生産性を低下させる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、ドレッシング工
具の作用を可能な限り定盤半径方向に関して均等にする
ことにより、ウェーハ研磨に使用される研磨布の研磨作
用面を整え、形状精度に優れたウェーハを得ることを目
的とする。
【0008】本発明のドレッシング方法は、定盤半径方
向に関してドレッシング工具の作用を均等化するため、
複数のドレッシング工具が仕込まれるキャリアを使用す
る場合には、ウェーハ接触領域にある研磨布に接触する
合計時間が定盤半径方向に均等になるような配置で複数
のドレッシング工具を仕込んだキャリアを使用する。ま
た、研磨装置のサンギア及びインターナルギアに噛み合
うギアを備えた環状ドレッシング工具又は扇型ドレッシ
ング工具を使用することによっても、定盤半径方向に関
してドレッシング工具の作用が均等化される。
【0009】
【実施の形態】キャリア1に仕込んだ1枚のドレッシン
グ工具2が研磨布に接触する時間は、ドレッシング工具
2の直径及びキャリア1とドレッシング工具2との間の
中心間距離に依存し、定盤3の半径方向に関して図2
(b)に示す分布になる。複数のドレッシング工具2を
キャリア1に仕込んで研磨布をドレッシングする場合、
個々のドレッシング工具2が研磨布に接触する時間の合
計が研磨布の加工量を支配する要因となる。そこで、ウ
ェーハ4の研磨に使用される研磨布の表面領域Dのうち
(図3a)、複数のドレッシング工具2が研磨布に接触
する合計接触時間が均等になるように、ドレッシング工
具2の直径,ドレッシング工具2とキャリア1との中心
間距離d及びドレッシング工具2の使用枚数Nを決定す
る(図3b)。中心間距離d及び使用枚数Nは、キャリ
ア1,ドレッシング工具2,定盤3のサイズから算出で
き、また過去の実績から求めることも可能である。
【0010】接触時間は、環状のドレッシング工具5を
使用することによっても均等化される(図4)。環状ド
レッシング工具5は、研磨布のウェーハ接触領域Dより
も若干大きな外径をもち、研磨装置のインターナルギア
及びサンギア(図示せず)に噛み合うギア5aが外周側
壁に刻設されており、環状部の上下面に突起又は砥粒が
設けられている。この環状ドレッシング工具5は、自ら
の回転によって研磨布を加工することから、厚さのバラ
ツキがドレッシング後の研磨布の厚みに及ぼす影響も小
さい。
【0011】ドレッシング工具としては、研磨装置の昇
降可能なインターナルギア7に機械的に固定し、サンギ
ア8と非接触に維持した扇型のキャリア8の開口部に仕
込んだ扇型ドレッシング工具6(図5)を使用すること
もできる。扇型ドレッシング工具6は、上下両面に突起
又は砥粒を設けており、研磨布との接触時間を上定盤3
u,下定盤3dの半径方向に関して均一化する上で有効
な定盤3のセンターOを中心とする扇型形状になってい
るため研磨布を押圧する回数も均等になる。しかも、定
盤3に対する扇型ドレッシング工具6の位置関係が固定
されるため、工具の高い寸法精度がドレッシングされた
研磨布の表面形態に効果的に反映される。
【0012】
【実施例1】キャリアとして、中心から60mmの位置
に1個,中心から150mmの位置に3個,中心から2
40mmの位置に8個(合計12個)の工具収容用ホー
ルを形成した直径616mmキャリア1(図3)を使用
した。各工具収容用ホールに厚さ3mm,直径100m
mのドレッシング工具2を仕込み、研磨布が貼り付けら
れた上下定盤3の間に挟んだ。定盤3に0.01MPa
の圧力を加えた状態でキャリア1を自転・公転させるこ
とにより研磨布をドレッシングした。
【0013】ドレッシングされた研磨布の表面を観察し
たところ、定盤3のセンターOから286〜786mm
の範囲にあるウェーハ接触領域Dでは、研磨布の厚みが
1.260±0.005mmの範囲に収められていた。
この研磨布を用いて平均厚さ855μm,直径400m
mのウェーハ4を定盤半径方向に±50mmの範囲で揺
動させて両面研磨した結果、ウェーハ4の平坦度は0.
8±0.3μmに向上していた。比較のため、中心から
200mmの一定位置に10個の工具収容用ホールを形
成したキャリア1(図1)の各工具収容用ホールにドレ
ッシング工具2を仕込み、他は同様な条件下で研磨布を
ドレッシングしたところ、ウェーハ接触領域Dにある研
磨布の厚みは1.265±10mmの範囲にあり、定盤
3の半径方向外側及び内側が薄くなる傾向がみられた。
このようにしてドレッシングされた研磨布でウェーハ4
を研磨すると、研磨されたウェーハ4の平坦度は2±
0.5μmに留まっていた。
【0014】
【実施例2】外周側面にギア5aが形成された外径59
8mm,内径520mmの環状ドレッシング工具5(図
4)を研磨装置のサンギア及びインターナルギアに噛み
合わせ、定盤3に0.01MPaの圧力を加えて環状ド
レッシング工具5を自転・公転させながら研磨布をドレ
ッシングした。ドレッシングされた研磨布の表面を観察
したところ、定盤3のセンターOから286〜986m
mの範囲にあるウェーハ接触領域Dでは、研磨布の厚み
が1.26±0.005mmの範囲に収められていた。
この研磨布を用いて平均厚さ855μm,直径400m
mのウェーハ4を両面研磨した結果、ウェーハ4の平坦
度は0.8±0.3μmに向上していた。
【0015】
【実施例3】中心角29度の扇型ドレッシング工具6を
仕込んだ扇型キャリア9(図5)をインターナルギア7
と共に回転させながら研磨布をドレッシングした。ドレ
ッシングされた研磨布の表面を観察したところ、定盤3
のセンターOから286〜786mmの範囲にあるウェ
ーハ接触領域Dでは、研磨布の厚みが1.260±0.
05mmの範囲に収められていた。この研磨布を用いて
平均厚さ855μm,直径400mmのウェーハ4を両
面研磨した結果、ウェーハ4の平坦度は0.8±0.3
μmに向上していた。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、少な
くともウェーハ接触領域のある研磨布に接触するドレッ
シング工具の作用を均等化することにより、厚み変動が
抑制された表面状態に研磨布をドレッシングしている。
そのため、表面調整された研磨布を用いてウェーハを研
磨すると、研磨されたウェーハの断面形状に研磨布の厚
み変動に起因する悪影響がなく、平坦度に優れた断面形
状をもつウェーハが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のドレッシング工具を用いて研磨布をド
レッシングするときの問題を説明する図
【図2】 1個のドレッシング工具を仕込んだキャリア
で研磨布をドレッシングする際に定盤の半径方向にみた
研磨布とドレッシング工具との接触時間分布
【図3】 ウェーハ4の研磨加工(a)中のウェーハ接
触領域において研磨布とドレッシング工具との接触時間
が均一になるようにドレッシング工具の配置を変えたキ
ャリアを用いて研磨布をドレッシングしている状態
(b)
【図4】 環状ドレッシング工具を用いた研磨布のドレ
ッシング
【図5】 扇型ドレッシング工具を用いた研磨布のドレ
ッシング
【符号の説明】
1:キャリア 2:ドレッシング工具 3:定盤
4:ウェーハ 5:環状ドレッシング工具 6:
扇型ドレッシング工具 D:ウェーハ接触領域 O:定盤のセンター

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下定盤に貼り付けた研磨布を用いてウ
    ェーハを研磨するに先立って、ウェーハ接触領域にある
    研磨布に接触する合計時間が定盤半径方向に均等になる
    ような配置で複数のドレッシング工具を仕込んだキャリ
    アを上下定盤の間に挟み、研磨布にドレッシング工具を
    摺擦させた状態でキャリアを自転・公転させることを特
    徴とするウェーハ研磨加工用研磨布のドレッシング方
    法。
  2. 【請求項2】 上下定盤に貼り付けた研磨布を用いてウ
    ェーハを研磨するに先立って、研磨装置のサンギア及び
    インターナルギアに噛み合うギアが外周側面に形成さ
    れ、上下両面に研磨布加工用の突起又は砥粒が設けられ
    た環状ドレッシング工具を上下定盤の間に挟み、突起又
    は砥粒が研磨布に摺擦する状態で環状ドレッシング工具
    を自転・公転させることを特徴とするウェーハ研磨加工
    用研磨布のドレッシング方法。
  3. 【請求項3】 上下定盤に貼り付けた研磨布を用いてウ
    ェーハを研磨するに先立って、研磨装置のサンギア及び
    インターナルギアに噛み合うギアが外周側面及び内周側
    側面に形成され、上下両面に研磨布加工用の突起又は砥
    粒が設けられた扇型ドレッシング工具を上下定盤の間に
    挟み、突起又は砥粒が研磨布に摺擦する状態で扇型ドレ
    ッシング工具を旋回させることを特徴とするウェーハ研
    磨加工用研磨布のドレッシング方法。
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