JP2002046062A - ウェーハ研磨加工用定盤の間隙制御方法 - Google Patents
ウェーハ研磨加工用定盤の間隙制御方法Info
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- JP2002046062A JP2002046062A JP2000233976A JP2000233976A JP2002046062A JP 2002046062 A JP2002046062 A JP 2002046062A JP 2000233976 A JP2000233976 A JP 2000233976A JP 2000233976 A JP2000233976 A JP 2000233976A JP 2002046062 A JP2002046062 A JP 2002046062A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 研磨加工中に上下定盤１，２の半径方向に沿
った間隙分布を最適化することにより、ウェーハを平坦
度の高い断面形状に研磨仕上げする。 【構成】 キャリアに仕込んだウェーハ５を下定盤１と
上定盤２との間に挟み、定盤１，２に貼り付けられた研
磨布３，４をウェーハ５に摺擦させて研磨加工する際、
研磨加工中に定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布，
荷重分布又は温度分布を求め、求められた間隙分布，荷
重分布又は温度分布に応じて下定盤１及び／又は上定盤
２を変形させ、定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布
を最適化する。定盤１，２の半径方向に沿った間隙分
布，荷重分布又は温度分布は、定盤１，２の内周部及び
外周部の少なくとも２箇所で定盤１，２間の間隙，荷重
又は温度を測定し、内周部及び外周部における測定値か
ら求められる。
った間隙分布を最適化することにより、ウェーハを平坦
度の高い断面形状に研磨仕上げする。 【構成】 キャリアに仕込んだウェーハ５を下定盤１と
上定盤２との間に挟み、定盤１，２に貼り付けられた研
磨布３，４をウェーハ５に摺擦させて研磨加工する際、
研磨加工中に定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布，
荷重分布又は温度分布を求め、求められた間隙分布，荷
重分布又は温度分布に応じて下定盤１及び／又は上定盤
２を変形させ、定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布
を最適化する。定盤１，２の半径方向に沿った間隙分
布，荷重分布又は温度分布は、定盤１，２の内周部及び
外周部の少なくとも２箇所で定盤１，２間の間隙，荷重
又は温度を測定し、内周部及び外周部における測定値か
ら求められる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平坦度の高いウェーハ
を平坦度の高い断面形状に研磨仕上げするため上下定盤
の半径方向に沿った間隙分布を制御する方法に関する。
を平坦度の高い断面形状に研磨仕上げするため上下定盤
の半径方向に沿った間隙分布を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来技術及び問題点】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。研磨されたウェ
ーハを観察すると多数が中凹や中凸の断面形状になって
いるが、断面形状を強制し平坦化する技術が確立されて
いない。中凹，中凸等の形状不良は、主として上下定盤
の間隙が半径方向に沿って変動していることに原因があ
る。しかし，従来の研磨装置では、上定盤が低剛性で、
研磨加工されるウェーハが広範囲にわたって移動するこ
とから上下定盤の間隙は均等になっているものと扱わ
れ、半径方向に沿った間隙分布を測定する必要がないと
考えられている。間隙分布が測定不要との考えはラップ
盤においても適用されており、同じ理由から上下定盤の
半径方向に沿った間隙分布が均等になっていると扱わ
れ、定盤上の１箇所のみに取り付けた定寸装置でラップ
後のウェーハを目標厚みに仕上げている。
れたウェーハは、ラッピング後、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。研磨されたウェ
ーハを観察すると多数が中凹や中凸の断面形状になって
いるが、断面形状を強制し平坦化する技術が確立されて
いない。中凹，中凸等の形状不良は、主として上下定盤
の間隙が半径方向に沿って変動していることに原因があ
る。しかし，従来の研磨装置では、上定盤が低剛性で、
研磨加工されるウェーハが広範囲にわたって移動するこ
とから上下定盤の間隙は均等になっているものと扱わ
れ、半径方向に沿った間隙分布を測定する必要がないと
考えられている。間隙分布が測定不要との考えはラップ
盤においても適用されており、同じ理由から上下定盤の
半径方向に沿った間隙分布が均等になっていると扱わ
れ、定盤上の１箇所のみに取り付けた定寸装置でラップ
後のウェーハを目標厚みに仕上げている。
【０００３】従来法では、ウェーハを研磨加工する際に
上下定盤の自重で加工圧力が付与されるが、円盤形状の
上定盤を薄くすることにより加工圧力を小さくしてい
る。そのため、下定盤上に多数配置されたウェーハ上に
重ねられた上定盤の剛性が低く、下定盤の形状に倣って
容易に上定盤が弾性変形する。したがって、上下定盤の
間隙は研磨装置に仕込まれるウェーハの厚さによって決
定されることになり、ウェーハの厚さがほぼ一定である
ので上下定盤の間隙も均等になると考えられている。ま
た、ウェーハの直径に比較してウェーハの移動範囲は、
定盤の内周から外周にかけた広範囲にわたっている。そ
のため、研磨加工が進行しても上下定盤は均等な間隙に
維持される。
上下定盤の自重で加工圧力が付与されるが、円盤形状の
上定盤を薄くすることにより加工圧力を小さくしてい
る。そのため、下定盤上に多数配置されたウェーハ上に
重ねられた上定盤の剛性が低く、下定盤の形状に倣って
容易に上定盤が弾性変形する。したがって、上下定盤の
間隙は研磨装置に仕込まれるウェーハの厚さによって決
定されることになり、ウェーハの厚さがほぼ一定である
ので上下定盤の間隙も均等になると考えられている。ま
た、ウェーハの直径に比較してウェーハの移動範囲は、
定盤の内周から外周にかけた広範囲にわたっている。そ
のため、研磨加工が進行しても上下定盤は均等な間隙に
維持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ウェーハの大
口径化に伴って研磨装置も大型化している。大型化した
研磨装置は、構造強度を確保するため上下定盤の剛性を
高めている。剛性の高い上定盤では、従来の定盤にみら
れるような下定盤の形状に倣った弾性変形が期待できな
い。しかも、研磨装置が巨大化することを抑制するた
め、一つのキャリアに仕込むウェーハの枚数も少なくし
ている。たとえば、口径４００ｍｍのウェーハの研磨加
工では、一つのキャリアに１枚のウェーハを仕込んでい
る。キャリアに仕込まれるウェーハの枚数が少なくなる
と、研磨加工中に定盤上でウェーハが移動する範囲は、
従来の５枚以上のウェーハを仕込んだキャリアを使用す
る場合に比較して大幅に狭くなる。
口径化に伴って研磨装置も大型化している。大型化した
研磨装置は、構造強度を確保するため上下定盤の剛性を
高めている。剛性の高い上定盤では、従来の定盤にみら
れるような下定盤の形状に倣った弾性変形が期待できな
い。しかも、研磨装置が巨大化することを抑制するた
め、一つのキャリアに仕込むウェーハの枚数も少なくし
ている。たとえば、口径４００ｍｍのウェーハの研磨加
工では、一つのキャリアに１枚のウェーハを仕込んでい
る。キャリアに仕込まれるウェーハの枚数が少なくなる
と、研磨加工中に定盤上でウェーハが移動する範囲は、
従来の５枚以上のウェーハを仕込んだキャリアを使用す
る場合に比較して大幅に狭くなる。
【０００５】定盤の剛性増加及びウェーハの狭い移動範
囲は、上下定盤の間隙がウェーハの平坦度に及ぼす影響
を増幅させる。具体的には、下定盤１と上定盤２との間
隙が一定の場合、定盤１，２に貼り付けられた研磨布
３，４で研磨加工されたウェーハ５は、定盤１，２の間
隙に対応してフラットな断面形状に研磨仕上げされる
（図１ａ）。これに対し、定盤１，２の間隙が中心部で
狭く周辺部で広がっていると、ウェーハ５の研磨量は周
辺部で少なく中心部で多くなり、結果として中凹状の断
面形状に研磨仕上げされる（図１ｂ）。逆に定盤１，２
の間隙が中心部で広く周辺部で狭くなっていると、中凸
状の断面形状になる。
囲は、上下定盤の間隙がウェーハの平坦度に及ぼす影響
を増幅させる。具体的には、下定盤１と上定盤２との間
隙が一定の場合、定盤１，２に貼り付けられた研磨布
３，４で研磨加工されたウェーハ５は、定盤１，２の間
隙に対応してフラットな断面形状に研磨仕上げされる
（図１ａ）。これに対し、定盤１，２の間隙が中心部で
狭く周辺部で広がっていると、ウェーハ５の研磨量は周
辺部で少なく中心部で多くなり、結果として中凹状の断
面形状に研磨仕上げされる（図１ｂ）。逆に定盤１，２
の間隙が中心部で広く周辺部で狭くなっていると、中凸
状の断面形状になる。
【０００６】
【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、研磨加工中の上
下定盤の半径方向に沿った間隙分布，荷重分布又は温度
分布に応じて上下定盤を変形させて間隙分布を最適化す
ることにより、ウェーハを平坦度の高い断面形状に研磨
仕上げすることを目的とする。
題を解消すべく案出されたものであり、研磨加工中の上
下定盤の半径方向に沿った間隙分布，荷重分布又は温度
分布に応じて上下定盤を変形させて間隙分布を最適化す
ることにより、ウェーハを平坦度の高い断面形状に研磨
仕上げすることを目的とする。
【０００７】本発明の間隙制御方法は、その目的を達成
するため、キャリアに仕込んだウェーハを下定盤と上定
盤との間に挟み、定盤に貼り付けられた研磨布をウェー
ハに摺擦させてウェーハの片面又は両面を研磨加工する
際、研磨加工中に定盤の半径方向に沿った間隙分布，荷
重分布又は温度分布を求め、求められた間隙分布，荷重
分布又は温度分布に応じて下定盤及び／又は上定盤を変
形させ、上下定盤の半径方向に沿った間隙分布を最適化
することを特徴とする。研磨加工中に上下定盤の半径方
向に沿った間隙分布，荷重分布又は温度分布は、定盤の
内周部及び外周部の少なくとも２箇所で上下定盤の間
隙，荷重又は温度を測定し、内周部及び外周部における
測定値からを求めることができる。
するため、キャリアに仕込んだウェーハを下定盤と上定
盤との間に挟み、定盤に貼り付けられた研磨布をウェー
ハに摺擦させてウェーハの片面又は両面を研磨加工する
際、研磨加工中に定盤の半径方向に沿った間隙分布，荷
重分布又は温度分布を求め、求められた間隙分布，荷重
分布又は温度分布に応じて下定盤及び／又は上定盤を変
形させ、上下定盤の半径方向に沿った間隙分布を最適化
することを特徴とする。研磨加工中に上下定盤の半径方
向に沿った間隙分布，荷重分布又は温度分布は、定盤の
内周部及び外周部の少なくとも２箇所で上下定盤の間
隙，荷重又は温度を測定し、内周部及び外周部における
測定値からを求めることができる。
【０００８】
【作用】ウェーハ５を平坦度の高い断面形状に研磨仕上
げする上では、面内全域に渡って均一な研磨量となるよ
うに定盤１，２からウェーハ５に加わえられる荷重をウ
ェーハ５の面内で均一にすること、換言すれば定盤１，
２の半径方向に沿った間隙分布を均等化する必要があ
る。また、定盤１，２の形状を変えることができるプロ
セス因子は多数ある。たとえば、下定盤１では冷却水温
度，定盤回転数，軸受温度等、上定盤２では冷却水温
度，定盤回転数等を変えることにより、定盤１，２の形
状を変更できる。したがって，定盤１，２の間隙を測定
し、半径方向に沿った間隙分布を求め、得られた間隙分
布が最適化するようにプロセス因子から選択された制御
ファクターを変更することにより定盤１，２の形状を制
御する。この方法では、インラインで定盤１，２の間隙
を制御できるため、研磨されたウェーハ５の断面形状を
測定した結果に基づいて間隙制御する方法に比較して制
御遅れがなく、平坦度の高い断面形状をもつウェーハ５
が高歩留で製造される。
げする上では、面内全域に渡って均一な研磨量となるよ
うに定盤１，２からウェーハ５に加わえられる荷重をウ
ェーハ５の面内で均一にすること、換言すれば定盤１，
２の半径方向に沿った間隙分布を均等化する必要があ
る。また、定盤１，２の形状を変えることができるプロ
セス因子は多数ある。たとえば、下定盤１では冷却水温
度，定盤回転数，軸受温度等、上定盤２では冷却水温
度，定盤回転数等を変えることにより、定盤１，２の形
状を変更できる。したがって，定盤１，２の間隙を測定
し、半径方向に沿った間隙分布を求め、得られた間隙分
布が最適化するようにプロセス因子から選択された制御
ファクターを変更することにより定盤１，２の形状を制
御する。この方法では、インラインで定盤１，２の間隙
を制御できるため、研磨されたウェーハ５の断面形状を
測定した結果に基づいて間隙制御する方法に比較して制
御遅れがなく、平坦度の高い断面形状をもつウェーハ５
が高歩留で製造される。
【０００９】
【実施の形態】定盤１，２の形状を測定すると、ウェー
ハ５の研磨に使用される領域では平面，凸円錐，凹円錐
で近似できる。下側定盤１及び上側定盤２共にこのよう
に変形するため，上下定盤１，２の間隙は中心部で狭く
周辺部で広がった中凹状（図２ａのｉ）及び中心部で広
く周辺部で狭くなった中凸状（図２ａのii）に二分され
る。何れの変形でも、定盤１，２の間隙が内周部から半
径方向外向きに漸減又は漸増している。したがって、定
盤１，２の内周部及び外周部の２箇所で間隙を測定する
ことにより、定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布の
概略を把握できる。
ハ５の研磨に使用される領域では平面，凸円錐，凹円錐
で近似できる。下側定盤１及び上側定盤２共にこのよう
に変形するため，上下定盤１，２の間隙は中心部で狭く
周辺部で広がった中凹状（図２ａのｉ）及び中心部で広
く周辺部で狭くなった中凸状（図２ａのii）に二分され
る。何れの変形でも、定盤１，２の間隙が内周部から半
径方向外向きに漸減又は漸増している。したがって、定
盤１，２の内周部及び外周部の２箇所で間隙を測定する
ことにより、定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布の
概略を把握できる。
【００１０】定盤１，２の間隙測定には、光センサ，渦
電流センサ，超音波センサ等、種々のセンサが使用でき
る。たとえば、光センサで定盤１，２の間隙を測定する
場合（図３）、上定盤２の内周側及び外周側で上定盤２
の上方にそれぞれ一対の光センサ６in，６outを配置す
る。内周側光センサ６inは、上定盤２に穿設した開口部
２ａを透過して下定盤１の上面で反射された光と上定盤
２の上面で反射された光の光路差ΔＬinを検出する。外
周側光センサ６outは、下定盤１の上面から同一平面上
に延びた反射板７又は上定盤２の孔部２ｂを透過して下
定盤１の上面で反射した光と上定盤２の上面で反射され
た光の光路差ΔＬoutを検出する。
電流センサ，超音波センサ等、種々のセンサが使用でき
る。たとえば、光センサで定盤１，２の間隙を測定する
場合（図３）、上定盤２の内周側及び外周側で上定盤２
の上方にそれぞれ一対の光センサ６in，６outを配置す
る。内周側光センサ６inは、上定盤２に穿設した開口部
２ａを透過して下定盤１の上面で反射された光と上定盤
２の上面で反射された光の光路差ΔＬinを検出する。外
周側光センサ６outは、下定盤１の上面から同一平面上
に延びた反射板７又は上定盤２の孔部２ｂを透過して下
定盤１の上面で反射した光と上定盤２の上面で反射され
た光の光路差ΔＬoutを検出する。
【００１１】光路差ΔＬinと光路差ΔＬoutとを比較し
て大小を求め、差Δ（＝ΔＬin−ΔＬout）を算出する
ことにより、中凹状間隙ｉ又は中凸状間隙iiが判定され
ると共に、中凹又は中凸の程度が判る。また、内周側光
センサ６in，外周側光センサ６outの他に単数又は複数
の光センサを定盤１，２の半径方向に沿って配置すると
き、定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布がより正確
に求められる。
て大小を求め、差Δ（＝ΔＬin−ΔＬout）を算出する
ことにより、中凹状間隙ｉ又は中凸状間隙iiが判定され
ると共に、中凹又は中凸の程度が判る。また、内周側光
センサ６in，外周側光センサ６outの他に単数又は複数
の光センサを定盤１，２の半径方向に沿って配置すると
き、定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布がより正確
に求められる。
【００１２】定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布
は、温度分布及び荷重分布にも大きな影響を及ぼす。た
とえば、中凹状間隙ｉのある定盤１，２でウェーハ５を
研磨加工するとき、ウェーハ５の自転を考慮するとウェ
ーハ５の中心部よりも周辺部に加わる平均的な荷重が低
いため、ウェーハ５が中凹状の断面形状になる。ただ
し、定盤１，２の半径方向に沿った温度分布は、スラリ
に持ち去られる熱量があるため定盤１，２の半径方向に
沿った荷重分布とは完全には一致しない。定盤１，２の
半径方向に沿った間隙分布と温度分布及び荷重分布との
関係から、間隙分布を定盤１，２の半径方向に均等化す
るとき、温度分布及び荷重分布も均等になり、平坦度の
高いウェーハ５に研磨仕上げするのに適した位置関係に
定盤１，２が維持されることが推測される。また、定盤
１，２の半径方向に沿った温度分布及び／又は荷重分布
を求め、その結果から定盤１，２の半径方向に沿った間
隙分布が判ることをも意味する。
は、温度分布及び荷重分布にも大きな影響を及ぼす。た
とえば、中凹状間隙ｉのある定盤１，２でウェーハ５を
研磨加工するとき、ウェーハ５の自転を考慮するとウェ
ーハ５の中心部よりも周辺部に加わる平均的な荷重が低
いため、ウェーハ５が中凹状の断面形状になる。ただ
し、定盤１，２の半径方向に沿った温度分布は、スラリ
に持ち去られる熱量があるため定盤１，２の半径方向に
沿った荷重分布とは完全には一致しない。定盤１，２の
半径方向に沿った間隙分布と温度分布及び荷重分布との
関係から、間隙分布を定盤１，２の半径方向に均等化す
るとき、温度分布及び荷重分布も均等になり、平坦度の
高いウェーハ５に研磨仕上げするのに適した位置関係に
定盤１，２が維持されることが推測される。また、定盤
１，２の半径方向に沿った温度分布及び／又は荷重分布
を求め、その結果から定盤１，２の半径方向に沿った間
隙分布が判ることをも意味する。
【００１３】ウェーハ５の研磨量は、ウェーハ５に接触
して摺擦する研磨布３，４に加えられる荷重に応じて増
加する。また、研磨布３，４は研磨加工中に特性が変化
する粘弾性を呈するので、定盤１，２の半径方向に沿っ
た間隙を均等化しても研磨布３，４とウェーハ５との接
触圧が均等になるとは限らない。そこで、定盤１，２の
半径方向に沿った間隙分布に代えて荷重分布を求めると
き、ウェーハ５表面における研磨量を直接的に制御でき
る。荷重分布は、定盤１，２の半径方向に沿った複数箇
所で定盤１，２と研磨布３，４との間に歪ゲージ８を埋
め込み、各歪ゲージ８から外部リード９を介して取り出
した歪測定値から判る（図４）。
して摺擦する研磨布３，４に加えられる荷重に応じて増
加する。また、研磨布３，４は研磨加工中に特性が変化
する粘弾性を呈するので、定盤１，２の半径方向に沿っ
た間隙を均等化しても研磨布３，４とウェーハ５との接
触圧が均等になるとは限らない。そこで、定盤１，２の
半径方向に沿った間隙分布に代えて荷重分布を求めると
き、ウェーハ５表面における研磨量を直接的に制御でき
る。荷重分布は、定盤１，２の半径方向に沿った複数箇
所で定盤１，２と研磨布３，４との間に歪ゲージ８を埋
め込み、各歪ゲージ８から外部リード９を介して取り出
した歪測定値から判る（図４）。
【００１４】定盤１，２の半径方向に沿った温度分布
は、研磨加工中の研磨布３，４とウェーハ５との摩擦に
より生じる発熱及び定盤１，２の中央部から外周部に流
れるスラリに持ち去られる熱量によって定まる。ただ
し、定盤１，２の半径方向に沿った温度分布は間隙分布
よりも複雑な形態を採るので、温度分布を指標として定
盤１，２を形状制御する場合、熱電対等の温度検出器が
組み込まれる位置をきめ細かく設定する必要がある。
は、研磨加工中の研磨布３，４とウェーハ５との摩擦に
より生じる発熱及び定盤１，２の中央部から外周部に流
れるスラリに持ち去られる熱量によって定まる。ただ
し、定盤１，２の半径方向に沿った温度分布は間隙分布
よりも複雑な形態を採るので、温度分布を指標として定
盤１，２を形状制御する場合、熱電対等の温度検出器が
組み込まれる位置をきめ細かく設定する必要がある。
【００１５】以上のようにして求められた定盤１，２の
半径方向に沿った間隙分布，荷重分布又は温度分布に応
じ、それぞれが最適分布となるように定盤１，２を形状
制御する。形状制御には、熱変形を利用する方法，定盤
１，２に加える荷重を調整する方法等が採用される。ま
た、半径方向に沿って所定の分布をもつ荷重を定盤１，
２に加えると、定盤１，２が機械的に弾性変形し、最適
な間隙分布が得られる。なかでも、熱変形を利用する方
法が効果的である。
半径方向に沿った間隙分布，荷重分布又は温度分布に応
じ、それぞれが最適分布となるように定盤１，２を形状
制御する。形状制御には、熱変形を利用する方法，定盤
１，２に加える荷重を調整する方法等が採用される。ま
た、半径方向に沿って所定の分布をもつ荷重を定盤１，
２に加えると、定盤１，２が機械的に弾性変形し、最適
な間隙分布が得られる。なかでも、熱変形を利用する方
法が効果的である。
【００１６】熱変形を利用する方法では、定盤１，２の
冷却に使用される冷却水の温度や流量，ウェーハ５と研
磨布３，４との摺擦で生じる摩擦熱，回転軸受で発生す
る摩擦熱等を使用できる。具体的には、基台１１上に固
定されたフレーム１２に軸受１３を設け、冷却水通路１
４を間にして下定盤１にバックアップ部材１５を接合し
た定盤構造体１０を回転可能に設けた研磨装置におい
て、軸受１３と定盤構造体１０との間に形状制御手段１
６を介装する（図５）。定盤構造体１０は、断熱層１７
によって形状制御手段１６から熱的に遮断しておくこと
が好ましい。必要に応じて形状制御手段１６の定盤構造
体１０側及び軸受１３側それぞれに冷却水流路（図示せ
ず）及び発熱体（図示せず）を設けることもできる。
冷却に使用される冷却水の温度や流量，ウェーハ５と研
磨布３，４との摺擦で生じる摩擦熱，回転軸受で発生す
る摩擦熱等を使用できる。具体的には、基台１１上に固
定されたフレーム１２に軸受１３を設け、冷却水通路１
４を間にして下定盤１にバックアップ部材１５を接合し
た定盤構造体１０を回転可能に設けた研磨装置におい
て、軸受１３と定盤構造体１０との間に形状制御手段１
６を介装する（図５）。定盤構造体１０は、断熱層１７
によって形状制御手段１６から熱的に遮断しておくこと
が好ましい。必要に応じて形状制御手段１６の定盤構造
体１０側及び軸受１３側それぞれに冷却水流路（図示せ
ず）及び発熱体（図示せず）を設けることもできる。
【００１７】形状制御手段１６の温度分布に軸受１３側
が高温，定盤構造体１０側が低温の勾配を付けると、下
から上に向かった熱流束Ｈが発生し、形状制御手段１６
が中凹状に変形する（図６ａ）。逆に上から下に向かっ
た熱流束Ｈでは、形状制御手段１６が中凸状に変形する
（図６ｂ）。強い熱流束Ｈでは、形状制御手段１６の変
形量が大きくなる（図６ｃ，ｄ）。形状制御手段１６の
熱変形によって、定盤構造体１０が中凹状又は中凸状に
変形する。したがって、定盤１，２の半径方向に沿った
間隙分布，荷重分布又は温度分布の検出結果に応じて熱
流束Ｈの方向及び強度を変えることにより、定盤１，２
の間を最適な間隙分布に維持でき、平坦度の高いウェー
ハ５が研磨仕上げされる。
が高温，定盤構造体１０側が低温の勾配を付けると、下
から上に向かった熱流束Ｈが発生し、形状制御手段１６
が中凹状に変形する（図６ａ）。逆に上から下に向かっ
た熱流束Ｈでは、形状制御手段１６が中凸状に変形する
（図６ｂ）。強い熱流束Ｈでは、形状制御手段１６の変
形量が大きくなる（図６ｃ，ｄ）。形状制御手段１６の
熱変形によって、定盤構造体１０が中凹状又は中凸状に
変形する。したがって、定盤１，２の半径方向に沿った
間隙分布，荷重分布又は温度分布の検出結果に応じて熱
流束Ｈの方向及び強度を変えることにより、定盤１，２
の間を最適な間隙分布に維持でき、平坦度の高いウェー
ハ５が研磨仕上げされる。
【００１８】
【実施例】内径４９２ｍｍ，外径１６５２ｍｍの上下定
盤１，２の間に口径４００ｍｍ，平均厚み８８５μｍの
ウェーハ５を仕込んだキャリアを挟み、荷重０．０２Ｍ
Ｐａを加えながら下定盤１を時計方向に３０ｒｐｍ，上
定盤２を反時計方向に１０ｒｐｍ，キャリアを時計方向
に１０ｒｐｍで回転させることにより、定盤１，２に貼
り付けられた研磨布３，４でウェーハ５の両面を研磨加
工した。ウェーハ５の中心点は、上下定盤１，２のセン
ターＯを中心とし半径５３６ｍｍ（＝１０７２／２）の
円形を通過した（図７）。この中心点通過軌跡Ｔから上
下定盤１，２のセンターＯ側に１９０ｍｍ離れた個所に
測定点Ｐ1，５０ｍｍ離れた個所に測定点Ｐ2，外周側に
１９０ｍｍ離れた個所に測定点Ｐ3を設定し、各測定点
Ｐ1〜Ｐ3に埋め込んだ熱電対で研磨加工中の定盤１，２
の温度を検出した。各測定点Ｐ1〜Ｐ3の検出温度は、加
工時間の経過に伴って図８のように変化した。
盤１，２の間に口径４００ｍｍ，平均厚み８８５μｍの
ウェーハ５を仕込んだキャリアを挟み、荷重０．０２Ｍ
Ｐａを加えながら下定盤１を時計方向に３０ｒｐｍ，上
定盤２を反時計方向に１０ｒｐｍ，キャリアを時計方向
に１０ｒｐｍで回転させることにより、定盤１，２に貼
り付けられた研磨布３，４でウェーハ５の両面を研磨加
工した。ウェーハ５の中心点は、上下定盤１，２のセン
ターＯを中心とし半径５３６ｍｍ（＝１０７２／２）の
円形を通過した（図７）。この中心点通過軌跡Ｔから上
下定盤１，２のセンターＯ側に１９０ｍｍ離れた個所に
測定点Ｐ1，５０ｍｍ離れた個所に測定点Ｐ2，外周側に
１９０ｍｍ離れた個所に測定点Ｐ3を設定し、各測定点
Ｐ1〜Ｐ3に埋め込んだ熱電対で研磨加工中の定盤１，２
の温度を検出した。各測定点Ｐ1〜Ｐ3の検出温度は、加
工時間の経過に伴って図８のように変化した。
【００１９】上下定盤１，２の間隙が均等な場合、研磨
布３，４に加わるウェーハ５の研磨負荷は個所Ｐ2で最
も大きく、個所Ｐ1とＰ3でほぼ同等であった。摩擦によ
る発熱量は研磨負荷に比例するので、個所Ｐ1〜Ｐ3の温
度も個所Ｐ2が最高で個所Ｐ1，Ｐ2がほぼ等温になるは
ずである。ところが、実測温度は、個所Ｐ2が最高であ
ったが、個所Ｐ3より個所Ｐ1の方が高くなっていた。個
所Ｐ3と個所Ｐ1の温度差は、上下定盤１，２間の間隙が
個所Ｐ3に比較して個所Ｐ1で狭くなっていること、すな
わち上下定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布が上下
定盤１，２の内周側で狭く、該縁側で広くなっている分
布（図１ｂ）になっていることを意味する。
布３，４に加わるウェーハ５の研磨負荷は個所Ｐ2で最
も大きく、個所Ｐ1とＰ3でほぼ同等であった。摩擦によ
る発熱量は研磨負荷に比例するので、個所Ｐ1〜Ｐ3の温
度も個所Ｐ2が最高で個所Ｐ1，Ｐ2がほぼ等温になるは
ずである。ところが、実測温度は、個所Ｐ2が最高であ
ったが、個所Ｐ3より個所Ｐ1の方が高くなっていた。個
所Ｐ3と個所Ｐ1の温度差は、上下定盤１，２間の間隙が
個所Ｐ3に比較して個所Ｐ1で狭くなっていること、すな
わち上下定盤１，２の半径方向に沿った間隙分布が上下
定盤１，２の内周側で狭く、該縁側で広くなっている分
布（図１ｂ）になっていることを意味する。
【００２０】この情報に基づき、下定盤１側の冷却水温
度を下げて下定盤１の形状を凹形状傾向に変化させ、上
下定盤１，２の間隙分布を調整したところ、ウェーハ５
は０．８±０．２μｍと極めて平坦度の高い断面形状に
研磨仕上げされた。比較のため、定盤１，２の半径方向
に沿った間隙を調整することなく研磨した場合、得られ
たウェーハ５の平坦度は４±０．３μｍに留まってい
た。この対比から明らかなように、定盤１，２の半径方
向に沿った間隙が均等になるように調整することによ
り、平坦度の高いウェーハ５が得られることが判る。本
実施例では、測定した温度分布に基づいて定盤１，２の
半径方向に沿った間隙分布を制御した例を説明したが、
間隙分布を研磨加工中に直接測定し、該間隙分布が適正
分布となるように調整すること、或いはウェーハ５に加
わる荷重の半径方向分布に基づいて定盤１，２の半径方
向に沿った間隙分布を最適化した場合でも同様に平坦度
の高いウェーハ５に研磨仕上げされた。
度を下げて下定盤１の形状を凹形状傾向に変化させ、上
下定盤１，２の間隙分布を調整したところ、ウェーハ５
は０．８±０．２μｍと極めて平坦度の高い断面形状に
研磨仕上げされた。比較のため、定盤１，２の半径方向
に沿った間隙を調整することなく研磨した場合、得られ
たウェーハ５の平坦度は４±０．３μｍに留まってい
た。この対比から明らかなように、定盤１，２の半径方
向に沿った間隙が均等になるように調整することによ
り、平坦度の高いウェーハ５が得られることが判る。本
実施例では、測定した温度分布に基づいて定盤１，２の
半径方向に沿った間隙分布を制御した例を説明したが、
間隙分布を研磨加工中に直接測定し、該間隙分布が適正
分布となるように調整すること、或いはウェーハ５に加
わる荷重の半径方向分布に基づいて定盤１，２の半径方
向に沿った間隙分布を最適化した場合でも同様に平坦度
の高いウェーハ５に研磨仕上げされた。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、研磨加工中に上下定盤の半径方向に沿った間隙分布
を最適化することにより、研磨量をウェーハ表面で均一
化し、平坦度の高い断面形状にウェーハを研磨仕上げし
ている。この方法は、ウェーハの大口径化に対応して剛
性を高めた定盤を備えた研磨装置に特に有効であり、形
状精度が良好なことから高集積密度の半導体デバイスに
適したウェーハが得られる。
は、研磨加工中に上下定盤の半径方向に沿った間隙分布
を最適化することにより、研磨量をウェーハ表面で均一
化し、平坦度の高い断面形状にウェーハを研磨仕上げし
ている。この方法は、ウェーハの大口径化に対応して剛
性を高めた定盤を備えた研磨装置に特に有効であり、形
状精度が良好なことから高集積密度の半導体デバイスに
適したウェーハが得られる。
【図１】 上下定盤の間隙が研磨されたウェーハの断面
形状に及ぼす影響の説明図
形状に及ぼす影響の説明図
【図２】 上下定盤の半径方向に沿った変形及び間隙分
布の説明図及びグラフ
布の説明図及びグラフ
【図３】 本発明に従って上下定盤の半径方向に沿った
間隙分布を求めるための設備構成
間隙分布を求めるための設備構成
【図４】 上下定盤の半径方向に沿った荷重分布を求め
るために使用される歪ゲージを埋め込んだ定盤
るために使用される歪ゲージを埋め込んだ定盤
【図５】 上下定盤の半径方向に沿った間隙を調整する
ための形状制御機構を備えた設備構成の一例
ための形状制御機構を備えた設備構成の一例
【図６】 上下定盤の形状制御に使用される形状制御手
段の熱変形
段の熱変形
【図７】 実施例で使用した温度検出装置の配置例
【図８】 温度検出装置で検出されたウェーハの温度変
化を示すグラフ
化を示すグラフ
１：下定盤 ２：上定盤 ３，４：研磨布 ５：
ウェーハ ６in，６ou t：光センサ ７：反射板 ８：歪ゲージ １
６：形状制御手段 ｉ：中凹状間隙 ii：中凸状間隙 Ｈ：熱流束
Ｐ1〜Ｐ3：測定点
ウェーハ ６in，６ou t：光センサ ７：反射板 ８：歪ゲージ １
６：形状制御手段 ｉ：中凹状間隙 ii：中凸状間隙 Ｈ：熱流束
Ｐ1〜Ｐ3：測定点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２４Ｂ 49/14 Ｂ２４Ｂ 49/14 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｒ ６２２Ｆ (72)発明者 青木 利森 栃木県足利市福富新町1480番地 浜井産業 株式会社内 (72)発明者 松本 善文 栃木県足利市福富新町1480番地 浜井産業 株式会社内 Ｆターム(参考） 3C034 AA08 BB92 BB93 CA11 CA22 CA26 CB08 DD10 3C058 AA07 AA11 AA14 AA16 AA18 AC02 BA07 BA08 BC02 CB01 DA17
Claims (2)
- 【請求項１】 キャリアに仕込んだウェーハを下定盤と
上定盤との間に挟み、定盤に貼り付けられた研磨布をウ
ェーハに摺擦させてウェーハの片面又は両面を研磨加工
する際、研磨加工中に定盤の半径方向に沿った間隙分
布，荷重分布又は温度分布を求め、求められた間隙分
布，荷重分布又は温度分布に応じて下定盤及び／又は上
定盤を変形させ、定盤の半径方向に沿った間隙分布を最
適化することを特徴とするウェーハ研磨加工用定盤の間
隙制御方法。 - 【請求項２】 定盤の内周部及び外周部の少なくとも２
箇所で上下定盤の間隙，荷重又は温度を測定し、内周部
及び外周部における測定値から研磨加工中に定盤の半径
方向に沿った間隙分布，荷重分布又は温度分布を求める
請求項１記載の間隙制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000233976A JP2002046062A (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | ウェーハ研磨加工用定盤の間隙制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000233976A JP2002046062A (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | ウェーハ研磨加工用定盤の間隙制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002046062A true JP2002046062A (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18726420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000233976A Pending JP2002046062A (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | ウェーハ研磨加工用定盤の間隙制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002046062A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010076047A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Hoya Corp | マスクブランク用基板の製造方法及びマスクブランク用基板 |
| JP2011136398A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Disco Abrasive Syst Ltd | 加工装置 |
| JP2012529374A (ja) * | 2009-06-06 | 2012-11-22 | ペーター・ヴォルタース・ゲーエムベーハー | 平坦なワークの機械加工方法 |
-
2000
- 2000-08-02 JP JP2000233976A patent/JP2002046062A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010076047A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Hoya Corp | マスクブランク用基板の製造方法及びマスクブランク用基板 |
| JP2012529374A (ja) * | 2009-06-06 | 2012-11-22 | ペーター・ヴォルタース・ゲーエムベーハー | 平坦なワークの機械加工方法 |
| US8951096B2 (en) | 2009-06-06 | 2015-02-10 | Peter Wolters Gmbh | Method for machining flat workpieces |
| JP2011136398A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Disco Abrasive Syst Ltd | 加工装置 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070327 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070531 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070531 |
|
| A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073 Effective date: 20071016 |