JP2005158798A

JP2005158798A - 半導体ウェーハの両面研磨方法、半導体ウェーハ及びキャリアプレート

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Publication number: JP2005158798A
Application number: JP2003390928A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Nezu; 茂義祢津; Akio Kanai; 昭男金井
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-20
Also published as: JP4352229B2

Abstract

【課題】
半導体ウェーハの外周ダレを容易により低減できるようにした半導体ウェーハの両面研磨方法及びこの半導体ウェーハの両面研磨方法によって研磨された外周ダレを低減した半導体ウェーハ並びにこの半導体ウェーハの両面研磨方法に好適に用いられる両面研磨装置のキャリアプレートを提供する。
【解決手段】
半導体ウェーハの両面を研磨する第１次両面研磨工程と、この第１次両面研磨工程で生じた前記半導体ウェーハの外周ダレを修正する第２次両面研磨工程とからなるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明はシリコンウェーハ等の半導体ウェーハ（以下、単にウェーハということがある）の両面研磨加工技術に関し、特に被加工半導体ウェーハの外周ダレを容易に低減できるようにした半導体ウェーハの両面研磨方法及びこの半導体ウェーハの両面研磨方法によって研磨されかつ外周ダレを低減した半導体ウェーハ並びにこの半導体ウェーハの両面研磨方法に好適に用いられる両面研磨装置のキャリアプレートに関する。

従来、メモリーデバイスなどに用いられる半導体基板材料として用いられる半導体ウェーハの製造方法は、一般にチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（ＦｌｏａｔｉｎｇＺｏｎｅ；ＦＺ）法等を使用して単結晶インゴットを製造する単結晶成長工程と、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウェーハ製造（加工）工程とからなる。

更に詳しくウェーハ製造（加工）工程について示すと、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウェーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記ウェーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、同じ工程を多段で行ったり、工程順が入れ換えられたりする。上記研磨工程ではウェーハの片面を研磨する片面研磨方法やウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨方法が適用される。

近年、半導体ウェーハの大口径化が進んでおり、現在は直径３００ｍｍウェーハの量産が急速に進んでいる。一方、デバイスの高集積化が進むなかで、フォトリソ工程における焦点深度のマージンが少なくなっており、ＣＭＰ工程を含めてウェーハの平坦度はますます厳しく要求されている。なかでも、特にウェーハ外周部の平坦度に対する要求は、デバイスの歩留りに大きく影響するため厳しくなっている。ウェーハ外周部は、これまでの研磨方法によるウェーハ外周部に加わる仕事量が中心部と比較して大きくなるため、外周ダレが生じ、さらにウェーハの直径が大きくなると外周ダレが発生しやすくなる。この外周ダレは、特に両面研磨工程において研磨によるウェーハの外周部分に圧力が集中すること、又研磨スラリーや研磨布の粘弾性の影響などによることが知られている（特許文献１、特にその第２頁参照）。

ここで、従来の半導体ウェーハの両面研磨方法は、両面研磨装置を用いてウェーハの両面を研磨する第１次両面研磨工程と、片面研磨装置を用いてデバイスが作製される表面を得るためにウェーハの片面を第２次片面研磨する工程、及び最終仕上げ研磨する第３次片面仕上げ研磨工程で構成されることが知られている（特許文献２、特にその第３頁参照）。

しかし、第１次両面研磨工程の両面研磨では、ウェーハが自転することでテーパー成分は制御されるが、その時に生じる外周ダレは、第２次片面研磨工程及び第３次片面仕上げ研磨工程では、研磨によるウェーハ外周部の仕事量が大きいため、通常悪化させてしまう。

そのため、第１次両面研磨工程の両面研磨時に生じる外周ダレをなくすための改善を行う必要がある。その一例としてウェーハを保持するキャリアプレートとウェーハの厚さ、又上下の定盤間にキャリアプレートを挟んだ際の研磨布の変形量を規定した方法などがある（特許文献３、特にその第２頁参照）。
特開２００２−２２２７８１号公報特開平９−２７０４０１号公報特開平５−１７７５３９号公報

しかし、従来の半導体ウェーハの両面研磨方法では、何れもキャリアプレートに保持されたウェーハを定盤の回転運動に連れ自転させており、このようにウェーハが自転することでウェーハの中心部から外周部へ向かう程その周速度が速くなり、その結果、ウェーハ外周部分の研磨量が、ウェーハ中心部分の研磨量に比べて増加し、特に第１次両面研磨工程では研磨代が多いので、外周ダレは必ず発生してしまう。

そこで、本発明は、半導体ウェーハの外周ダレを容易により低減できるようにした半導体ウェーハの両面研磨方法及びこの半導体ウェーハの両面研磨方法によって研磨された外周ダレを低減した半導体ウェーハ並びにこの半導体ウェーハの両面研磨方法に好適に用いられる両面研磨装置のキャリアプレートを提供することを目的としたものである。

前記の目的を達成するために、本発明の半導体ウェーハの両面研磨方法は、半導体ウェーハの両面を研磨する第１次両面研磨工程と、この第１次両面研磨工程で生じた前記半導体ウェーハの外周ダレを修正する第２次両面研磨工程とからなることを特徴とする。即ち、本発明方法においては、第１次両面研磨工程の両面研磨で制御されたウェーハのテーパー量を維持して、外周ダレのみを第２次両面研磨工程で修正するようにした点に特徴が存在するものである。

また、本発明方法においては、上記第２次両面研磨工程終了後に必要に応じてデバイスが作製される表面を得るためにウェーハの片面を仕上げ研磨する第３次片面仕上げ研磨工程を設けるのが好ましい。

さらに、本発明方法においては、キャリアプレートのウェーハ保持穴に半導体ウェーハを保持し、上定盤と下定盤に貼られた上下の研磨布の間で、前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、前記半導体ウェーハの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、半導体ウェーハの外周部分に圧力を集中させず、且つ研磨布の粘弾性の影響を与えさせないようにするため、前記第２次両面研磨工程において用いられる両面研磨装置のキャリアプレートの少なくともウェーハ保持穴周辺部の厚さを第２次両面研磨工程前の半導体ウェーハの厚さより０μｍ以上５μｍ以下の範囲で厚く設定し、且つキャリアプレート内に保持されたこの半導体ウェーハが自転など独立に動く運動をさせなくし、即ち、この半導体ウェーハとキャリアプレートを一体とすることで、ウェーハ外周部の研磨を抑制して両面研磨するのが好適である。

このように、上記キャリアプレートの少なくともウェーハ保持穴周辺部の厚さが研磨前のウェーハの厚さより０μｍ以上５μｍ以下の範囲で厚く設定すると、キャリアプレートの面とウェーハの面とがほぼ同一面状態になり、ウェーハに加わる圧力分布がほぼ一定となり、均一に研磨されその平坦度が改善される。しかしながら、キャリアプレートの面とウェーハの面とをほぼ同一面状態とするにあたっては、ウェーハ加工の前工程における加工バラツキを考慮してキャリアプレートの厚さをウェーハの厚さよりも僅かに厚くした方が安全である。また、その厚さが厚すぎると、研磨布が沈み込む深さの関係で、ウェーハの外周付近に研磨布が接触しない状態が長くなり好ましくない。本発明方法では、キャリアプレートの厚さとウェーハの厚さの差を、後述する研磨取代の約２倍＋研磨とウェーハ厚さのバラツキを考慮して設定するものである。

本発明の半導体ウェーハは、本発明の半導体ウェーハの両面研磨方法によって研磨された半導体ウェーハであって、前記第２次両面研磨工程において研磨取代を両側３μｍ以下、好ましくは２μｍ以下の範囲でわずかに研磨することで、ウェーハの外周ダレ部を抑制しながらその内側の範囲を平坦にして、ウェーハの最外周から１．５±０．５ｍｍの範囲の厚さを、それより内側の厚さより０μｍ以上０．５μｍ以下の範囲で厚くしたもので、外周ダレが修正されたウェーハの厚さ形状を特徴とする。上記した研磨取代が３μｍより大きいとウェーハの中心部の厚さが薄くなりすぎて好ましくない。一方研磨取代が０μｍ（研磨しない）であればウェーハの外周ダレの修正が行われないことは自明である。現実的には、研磨取代としては１μｍ程度に設定すれば充分である。

本発明のキャリアプレートの第１の態様は、キャリアプレートのウェーハ保持穴に半導体ウェーハを保持し、上定盤と下定盤に貼られた上下の研磨布の間で、該キャリアプレートの表面と平行な面内で該キャリアプレートを運動させて、該半導体ウェーハの両面を同時に研磨することができる両面研磨装置において用いられるキャリアプレートであって、前記キャリアプレートを上下２枚のキャリアプレートによって構成し、これら上下のキャリアプレートには相対向する位置にウェーハ保持穴をそれぞれ穿設し、該ウェーハ保持穴に半導体ウェーハを挿入し、上下のキャリアプレートを該半導体ウェーハの上下から挟み込んで重ね合わせ、該上下のキャリアプレートの外周端を固定手段、例えば、固定リングで固定することによって該半導体ウェーハと該上下のキャリアプレートを一体とすることができるようにしたものである。前記上下のキャリアプレートの全体の厚さは、少なくともウェーハ保持穴の周辺部の厚さを研磨される半導体ウェーハの厚さより０μｍ以上５μｍ以下の範囲で厚く設定するのが好適である。

本発明のキャリアプレートの第２の態様は、キャリアプレートのウェーハ保持穴に半導体ウェーハを保持し、上定盤と下定盤に貼られた上下の研磨布の間で、該キャリアプレートの表面と平行な面内で該キャリアプレートを運動させて、該半導体ウェーハの両面を同時に研磨することができる両面研磨装置において用いられるキャリアプレートであって、前記キャリアプレートを前記ウェーハ保持穴を分割線が横切るように左右に２分割された左右２枚の半円状キャリアプレートによって構成し、これら左右のキャリアプレートの分割線部分にはそれらが突き合わされた状態でウェーハ保持穴となる半円状のウェーハ保持穴凹部がそれぞれ形成され、該ウェーハ保持穴凹部に半導体ウェーハを挿入し、左右の半円状のキャリアプレートを該半導体ウェーハの左右から挟み込んで加圧して固定することによって該半導体ウェーハと該左右のキャリアプレートとを一体とすることができるようにしたものである。前記左右のキャリアプレートの厚さは、少なくともウェーハ保持穴凹部の周辺部の厚さを研磨される半導体ウェーハの厚さより０μｍ以上５μｍ以下の範囲で厚く設定するのが好適である。

以上説明したように、本発明の半導体ウェーハの両面研磨方法によれば、第１次両面研磨工程の両面研磨により外周ダレが生じたウェーハを第２次両面研磨工程で修正でき、外周ダレが少ない平坦な半導体ウェーハが製造可能となる。また、本発明の両面研磨装置のキャリアプレートは本発明方法を実施する際に好適に用いられる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明するが、図示例は好ましい例を示すもので本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変更が可能なことはいうまでもない。

図１は本発明の半導体ウェーハの両面研磨方法の工程順の１例を示すフローチャートである。図１に示したように、まず研磨対象である被加工ウェーハを準備する（ステップ１００）。このウェーハとしては、前述した従来のウェーハ製造工程のエッチング工法においてアルカリなどによってエッチングされ加工歪の除去されたウェーハを用いればよい。次に、この研磨対象ウェーハを両面研磨する（第１次両面研磨工程、ステップ１０２）。この第１次両面研磨工程における両面研磨は両面研磨装置を用いて行われるが、ここで両面研磨装置の基本的構造を図２を用いて説明する。

図２は両面研磨装置の基本的構造を示す断面的説明図である。図２において、１０は両面研磨装置である。この両面研磨装置１０は下回転軸１２により所定の回転速度で回転せしめられる下定盤１４及びこの下定盤１４に相対向して設けられ上回転軸１６により所定の回転速度で回転せしめられる上定盤１８を有している。１５は上記下定盤１４の上面に貼設された下研磨布であり、１９は上記上定盤１８の下面に貼設された上研磨布である。

２０は上記下定盤１４及び上定盤１８の外周部の外方に設けられたキャリアホルダーで、キャリアプレート２４を保持する作用を行う。２６はキャリアプレート２４をキャリアホルダー２０に固定する固定ピンである。上記キャリアプレート２４には複数個のウェーハ保持穴２８が穿設されている。キャリアプレート２４の材質としては、プラスチック材又はガラスエポキシ材等が用いられる。

図２に示すように、上記キャリアプレート２４のウェーハ保持穴２８にウェーハ８を保持せしめ、上定盤１８の上研磨布１９と下定盤１４の下研磨布１５の間で、キャリアプレート２４の表面と平行な面内でこのキャリアプレート２４を運動させることによって、ウェーハ８の両面を同時に研磨することができる。なお、この第１次両面研磨工程における両面研磨は、特許文献２等に記載された従来の両面研磨工程と同様に、キャリアプレート２４のウェーハ保持穴２８に保持されたウェーハ８を上定盤１８及び下定盤１４の回転運動に連れ自転させる態様で行われる。

続いて、第１次両面研磨工程（ステップ１０２）を経たウェーハをさらに両面研磨する（第２次両面研磨工程、ステップ１０４）。この第２次両面研磨工程（ステップ１０４）は本発明方法の特徴的工程であって、第１次両面研磨工程の両面研磨で制御されたウェーハのテーパー量を維持して、外周ダレのみを修正する両面研磨が行われる。この第２次両面研磨工程におけるウェーハの研磨取代は３μｍ以下、好ましくは２μｍ以下の範囲とすればよい。

ここで、ウェーハの外周ダレを修正する第２次両面研磨工程で用いられる両面研磨装置について、図３〜図５を用いて説明する。図３は本発明方法の第２次両面研磨工程で用いられる両面研磨装置のキャリアプレートの１例を示す摘示拡大断面図で、上下キャリアプレートを離間した状態を示す。図４は図３と同様の図面で、上下キャリアプレートを重ね合わせた状態を示す。図５は上下キャリアプレートを離間した状態を示す全体斜視図である。図３〜図５において、図２と同一又は類似部材は同一符号を用いて示す。なお、本発明方法の第２次両面研磨工程で用いられる両面研磨装置の基本的構造は図２に示した装置と同様のものを用いればよく、基本的構造についての再度の説明は省略する。図２に示したような基本的構造を有するものであれば、第１次両面研磨工程と第２次両面研磨工程において同様の装置を用いてもよいし異なった装置を用いることもできる。

図３において、キャリアプレート２４は上下２枚のキャリアプレート２４ａ，２４ｂからなっている。これら上下のキャリアプレート２４ａ，２４ｂには、図５に示されるように、それぞれ相対向する位置に上下のウェーハ保持穴２８ａ，２８ｂが穿設されている。これらのウェーハ保持穴２８ａ，２８ｂの側壁内周面２７ａ，２７ｂはウェーハ８を収納固定することができるようにウェーハ８のエッジ部形状に合わせて溝状となっている。これらの溝状内周面２７ａ，２７ｂには保護パッド２９ａ，２９ｂが貼設され、収納固定するウェーハ８のエッジ部を押さえて保護するようになっている。この保護パッド２９ａ，２９ｂの材料としては、ゴム材、発泡ウレタン材等ウェーハエッジ部の形状に馴染む材料であれば用いることができる。

図４に示した例では、上記キャリアプレート２４ａ，２４ｂの厚さは、両方のキャリアプレート２４ａ，２４ｂを合わせた全体の厚さで第２次両面研磨工程で研磨されるウェーハ８の研磨前の厚さよりも、例えば、５μｍ以下の範囲で厚く形成されている。したがって、ウェーハ保持穴２８ａ，２８ｂにウェーハ８を挿入し、上下のキャリアプレート２４ａ，２４ｂをウェーハ８の上下から挟み込んで重ね合わせてキャリアプレート２４ａ，２４ｂの外周端を固定手段、例えば、固定リング２２で固定した状態で、図４に示したように、上キャリアプレート２４ａの上面がウェーハ８の上面よりも上方に位置し、下キャリアプレート２４ｂの下面がウェーハ８の下面よりも下方に位置するようになっている。

なお、上記キャリアプレート２４ａ，２４ｂの全体の厚さ、即ちキャリアプレート２４の厚さは、少なくともウェーハ保持穴２８ａ，２８ｂの周辺部の厚さ（周辺部が溝状内周面２７ａ，２７ｂを含む場合には溝状空間も含めた厚さ）が第２次両面研磨工程で研磨されるウェーハ８の研磨前の厚さより０μｍ以上５μｍ以下の範囲で厚いものであればよいが、０μｍ以上３μｍ以下の範囲が好ましく、０μｍ以上２μｍ以下の範囲がさらに好ましい。

図４に示したように、ウェーハ８をキャリアプレート２４ａ，２４ｂのウェーハ保持穴２８ａ，２８ｂ内に固定し、ウェーハ８とキャリアプレート２４ａ，２４ｂとを一体として両面研磨することによって、キャリアプレート２４ａ，２４ｂに保持されたウェーハ８が自転などの独立に動く運動を行わなくなり、ウェーハ８の外周部分に圧力が集中することはなく、かつ研磨布１５，１９の粘弾性の影響もなくなり、その結果ウェーハ８の外周部の研磨が抑制された状態で両面研磨され、外周ダレの修正が行われる。

図３〜図５に示した例においては、ウェーハ８の自転などの独立の運動を防ぐためにウェーハ保持穴２８ａ，２８ｂの溝状内周面２７ａ，２７ｂによってウェーハ８のエッジ部を押さえることによってウェーハ８を固定する構成を示したが、図６に示したように、ウェーハ８のノッチ部８ａに合わせた係止突起２５をキャリアプレート２４ａ，２４ｂのウェーハ保持穴２８ａ，２８ｂの内周部に設け、ウェーハ８のノッチ部８ａをこの係止突起２５に嵌合係止させることによってウェーハ８の回転等の独立の運動を完全に抑止することができる。

ウェーハの支持固定の態様としては、図３〜図５に示した例以外にも種々の構成が採用可能であり、例えばキャリアプレートを左右に２分割して用いることができ、その構成例を図７〜図９を用いて説明する。図７は本発明方法の第２次両面研磨工程で用いられる両面研磨装置のキャリアプレートの他の例を示す摘示拡大断面図で、ウェーハをウェーハ保持穴に保持固定する前の状態を示す。図８は図７と同様の図面で、ウェーハをウェーハ保持穴に保持固定した状態を示す。図９は左右のキャリアプレートのウェーハ保持穴にウェーハを保持し左右のキャリアプレートを突き合わせて固定した状態を示す上面図である。図７〜図９において、図２と同一又は類似部材は同一符号を用いて示す。

図７〜図９において、キャリアプレート２４は、ウェーハ保持穴２８を分割線５０が横切るように左右に２分割された半円状の左キャリアプレート２４ｃ及び半円状の右キャリアプレート２４ｄからなっている。したがって、これら左右の半円状のキャリアプレート２４ｃ，２４ｄの分割線５０部分にはそれらが突き合わされた状態でウェーハ保持穴２８となる半円状の凹部２８ｃ，２８ｄがそれぞれ形成されている。これらのウェーハ保持穴凹部２８ｃ，２８ｄの側壁内周面２７ｃ，２７ｄはウェーハ８を収納固定することができるようにウェーハ８のエッジ形状に合わせて溝状となっている。これらの溝状内周面２７ｃ，２７ｄには保護パッド２９ｃ，２９ｄが貼設されており、収納固定するウェーハ８のエッジ部を押さえて保護するようになっている。

図７に示した例においても、図４の場合と同様に、キャリアプレート２４ｃ，２４ｄの厚さは、第２次両面研磨工程で研磨されるウェーハ８の研磨前の厚さよりも、例えば、５μｍ以下の範囲で厚く形成されている。したがって、ウェーハ保持穴凹部２８ｃ，２８ｄにウェーハ８を挿入し、左右の半円状キャリアプレート２４ｃ，２４ｄを左右からウェーハ８を挟み込んで加圧して固定した状態で、図７に示したように、キャリアプレート２４ｃ，２４ｄの上面がウェーハ８の上面よりも上方に位置し、キャリアプレート２４ｃ，２４ｄの下面がウェーハ８の下面よりも下方に位置するようになっている。

なお、上記キャリアプレート２４ｃ，２４ｄの厚さ、即ちキャリアプレート２４の厚さは、少なくともウェーハ保持穴凹部２８ｃ，２８ｄの周辺部の厚さ（周辺部が溝状内周面２７ｃ，２７ｄを含む場合には溝状空間も含めた厚さ）が第２次両面研磨工程で研磨されるウェーハ８の研磨前の厚さより０μｍ以上５μｍ以下の範囲で厚いものであればよいが、０μｍ以上３μｍ以下の範囲が好ましく、０μｍ以上２μｍ以下の範囲がさらに好ましい。また、図７〜図９の例においても、図６に示したウェーハのノッチ部と係止する係止突起をキャリアプレート２４ｃ，２４ｄのウェーハ保持穴凹部２８ｃ，２８ｄに設ける構成を採用できることは勿論である。

上述した第２次両面研磨工程（ステップ１０４）の終了後にデバイスが形成される面となるウェーハの片面を仕上げ研磨する第３次片面仕上げ研磨工程（ステップ１０６）が必要に応じて行われる。この片面仕上げ研磨は従来と同様に行えばよいが、例えば、図１０に示したような片面研磨装置を用いて行えばよい。

図１０は片面研磨装置を示す概略的側面説明図である。図１０において、片面研磨装置４０は回転軸３７により所定の回転速度で回転せしめられる定盤３０を有している。該定盤３０の上面には研磨布３２が貼設されている。

３３はワーク保持盤で上荷重３５を介して回転シャフト３８によって回転せしめられるとともに揺動手段によって揺動せしめられる。複数枚のウェーハ８は接着の手段によってワーク保持盤３３の下面に保持された状態で上記研磨布３２の表面に押し付けられ、同時にスラリー供給装置（図示せず）よりスラリー供給管３４を通して所定の流量でスラリー３９を研磨布３２上に供給し、このスラリー３９を介してウェーハ８の被研磨面が研磨布３２表面と摺擦されてウェーハ８の研磨が行われる。

以下に本発明方法の実施例をあげて説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。

（実施例１）
使用したウェーハは直径３００ｍｍのシリコンウェーハで、このウェーハを図１１のフローチャートに示した工程順にしたがって研磨処理した。先ず、アルカリなどによってエッチングされた加工歪層が除去されたウェーハを準備し（ステップ２００）、このウェーハを両面研磨した（第１次両面研磨工程、ステップ２０２）。次に、このウェーハのエッジ部の表面を鏡面加工した（ステップ２０４）。

その後、第１次両面研磨工程（ステップ２０２）でウェーハ外周部に生じたダレを修正するため、前述した本発明方法に従って図３〜図５に示したキャリアプレートを用いてウェーハをキャリアプレートに一体としてセットして両面研磨した（第２次両面研磨工程、ステップ２０６）。このキャリアプレートとしては、その厚さがウェーハの厚さよりも３μｍ厚いものを用いた。

この時の両面研磨条件は、ウェーハに加えられる圧力を１５０〜３００ｇ／ｃｍ²とし、上下定盤には相対するように、ウレタン発泡体の硬度８５〜９５（アスカーＣ硬度）の研磨布が貼られた両面研磨装置を用いた。研磨中には、コロイダルシリカをアルカリ溶液に分散させたスラリーを供給した。上記の研磨条件でウェーハを両側２μｍ程度研磨した。

その後、第２次両面研磨工程（ステップ２０６）の両面研磨時にウェーハエッジ部がキャリアプレートの保護パッドに接することで付着した汚れを除去し（ステップ２０８）、デバイスが形成される表面を片面研磨装置で最終仕上げ研磨を行った（第３次片面仕上げ研磨工程、ステップ２１０）。

尚、第１次両面研磨工程（ステップ２０２）における両面研磨方法と第３次片面仕上げ研磨工程（ステップ２１０）で用いる片面研磨装置、及び仕上げ研磨方法については、前述の通り、従来実施されている装置、及び方法と同様に行った。また、ステップ２０８におけるエッジ部の汚れを除去する方法としては、ごく僅かな研磨加工を行った。上述した工程順に従って研磨加工したウェーハの外周部の厚さを厚さ測定装置（光学式コベルコ科研社製ＬＥＲ−３１０Ｍエッジロールオフ測定装置）を用いて測定し、その結果を図１２に示した。

（比較例１）
また、比較のため、従来の第１次両面研磨工程の両面研磨後に片面仕上げ研磨したウェーハの外周部の厚さを実施例１と同様の装置を用いて測定し、その結果を図１３に示した。

図１２及び図１３の結果から明らかなように、従来の両面研磨方法によって研磨したウェーハ（図１３，比較例１）と比較して、本発明による第２次両面研磨工程の両面研磨により研磨されたウェーハの外周ダレ（図１２，実施例１）は著しく改善され、ウェーハ最外周から１．５±０．５ｍｍの範囲の厚さがその内側より０μｍ以上０．５μm以下の範囲で厚くなることが確認できた。

（実施例２）
第２次両面研磨工程における両面研磨装置のキャリアプレートとして、その厚さがウェーハの厚さと同等（両者の厚さの差は０μｍ）のものを用いた以外は実施例１と同様にして両面研磨処理を行ったところ、実施例１の場合と同様に研磨されたウェーハの外周ダレが著しく改善されることが確認できた。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術範囲に包含される。

本発明方法の工程順の１例を示すフローチャートである。両面研磨装置の基本的構造を示す断面的説明図である。本発明方法の第２次両面研磨工程で用いられる両面研磨装置のキャリアプレートの１例を示す摘示拡大断面図で、上下キャリアプレートを離間した状態を示す。図３と同様の図面で、上下キャリアプレートを重ね合わせた状態を示す。上下キャリアプレートを離間した状態を示す全体斜視図である。ウェーハのノッチ部をキャリアプレートのウェーハ保持穴の内周部に設けられた係止突起に嵌合係止させた状態を示す上面説明図である。本発明方法の第２次両面研磨工程で用いられる両面研磨装置のキャリアプレートの他の例を示す摘示拡大断面図でウェーハをウェーハ保持穴に保持固定する前の状態を示す。図７と同様の図面で、ウェーハをウェーハ保持穴に保持固定した状態を示す。左右のキャリアプレートのウェーハ保持穴にウェーハを保持した左右のキャリアプレートを突き合わせて固定した状態を示す上面図である。片面研磨装置を示す概略的側面説明図である。実施例１における研磨処理の工程順を示すフローチャートである。実施例１において研磨加工されたウェーハの外周部の厚さの測定結果を示すグラフである。比較例１において研磨加工されたウェーハの外周部の厚さの測定結果を示すグラフである。

符号の説明

８：ウェーハ、１０：両面研磨装置、１２：下回転軸、１４：下定盤、１５：下研磨布、１６：上回転軸、１８：上定盤、１９：上研磨布、２０：キャリアホルダー、２２：固定リング、２４：キャリアプレート、２４ａ：上キャリアプレート、２４ｂ：下キャリアプレート、２４ｃ：左キャリアプレート、２４ｄ：右キャリアプレート、２５：係止突起、２６：固定ピン、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ：溝状内周面、２８ａ，２８ｂ：ウェーハ保持穴、２８ｃ，２８ｄ：ウェーハ保持穴凹部、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ：保護パッド、３０：研磨定盤、３２：研磨布、３３：ワーク保持盤、３４：スラリー供給管、３５：上荷重、３７：回転軸、３８：回転シャフト、３９：スラリー、４０：片面研磨装置、５０：分割線。

Claims

半導体ウェーハの両面を研磨する第１次両面研磨工程と、この第１次両面研磨工程で生じた前記半導体ウェーハの外周ダレを修正する第２次両面研磨工程とからなる半導体ウェーハの両面研磨方法。
前記第２次両面研磨工程の終了後にデバイスが形成される表面となる前記半導体ウェーハの片面を仕上げ研磨する第３次片面仕上げ研磨工程をさらに有する請求項１記載の半導体ウェーハの両面研磨方法。
前記第２次両面研磨工程において用いられる両面研磨装置のキャリアプレートの少なくともウェーハ保持穴周辺部の厚さを第２次両面研磨工程前の前記半導体ウェーハの厚さより０μｍ以上５μｍ以下の範囲で厚く設定し、且つこの半導体ウェーハを前記キャリアプレート内に固定し、この半導体ウェーハとこのキャリアプレートとを一体として両面研磨するようにした請求項１又は２記載の半導体ウェーハの両面研磨方法。
請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体ウェーハの両面研磨方法によって研磨された半導体ウェーハであって、ウェーハの最外周から１．５±０．５ｍｍの範囲の厚さが、それより内側の厚さより０μｍ以上０．５μｍ以下の範囲で厚くした半導体ウェーハ。
キャリアプレートのウェーハ保持穴に半導体ウェーハを保持し、上定盤と下定盤に貼られた上下の研磨布の間で、該キャリアプレートの表面と平行な面内で該キャリアプレートを運動させて、該半導体ウェーハの両面を同時に研磨することができる両面研磨装置において用いられるキャリアプレートであって、前記キャリアプレートを上下２枚のキャリアプレートによって構成し、これら上下のキャリアプレートには相対向する位置にウェーハ保持穴をそれぞれ穿設し、該ウェーハ保持穴に半導体ウェーハを挿入し、上下のキャリアプレートを該半導体ウェーハの上下から挟み込んで重ね合わせ、該上下のキャリアプレートの外周端を固定手段で固定することによって該半導体ウェーハと該上下のキャリアプレートを一体とすることができるようにしたキャリアプレート。
前記上下のキャリアプレートの全体の厚さは、少なくともウェーハ保持穴の周辺部の厚さが研磨される半導体ウェーハの厚さと同等か又はそれ以上である請求項５記載のキャリアプレート。
キャリアプレートのウェーハ保持穴に半導体ウェーハを保持し、上定盤と下定盤に貼られた上下の研磨布の間で、該キャリアプレートの表面と平行な面内で該キャリアプレートを運動させて、該半導体ウェーハの両面を同時に研磨することができる両面研磨装置において用いられるキャリアプレートであって、前記キャリアプレートを前記ウェーハ保持穴を分割線が横切るように左右に２分割された左右２枚の半円状キャリアプレートによって構成し、これら左右のキャリアプレートの分割線部分にはそれらが突き合わされた状態でウェーハ保持穴となる半円状のウェーハ保持穴凹部がそれぞれ形成され、該ウェーハ保持穴凹部に半導体ウェーハを挿入し、左右の半円状のキャリアプレートを該半導体ウェーハの左右から挟み込んで加圧して固定することによって該半導体ウェーハと該左右のキャリアプレートとを一体とすることができるようにしたキャリアプレート。
前記左右のキャリアプレートの厚さは、少なくともウェーハ保持穴凹部の周辺部の厚さが研磨される半導体ウェーハの厚さと同等か又はそれ以上である請求項７記載のキャリアプレート。