JP2006012980A - 基板の両面研磨方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の両面研磨を行った時に、表面もしくは／および裏面の酸化不良を効果的に低減できる基板の両面研磨方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 研磨布１を貼り付けた上下定盤６，２間に、両面研磨用のキャリア５を設け、そのキャリア５に基板４をセットし、上下定盤６，２の回転により両面研磨用のキャリア５を自公転させつつ上下定盤６，２に貼り付けた研磨布１に研磨液９を供給して基板４の両面を研磨し、その研磨後、上定盤を上昇させて基板４を取り出す際に、基板４にシャワー機構１０から純水をかけて、残留研磨液を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板の両面研磨方法及びその装置に関するものである。

集積回路用の基板には、その集積度の向上に伴い公平端正が求められている。

公平端正を有する基板の製造のためには、図４に示すような両面研磨装置を用いた両面研磨方法が広く採用されている。

半導体結晶インゴットをスライスし、基板を切り出した後、ラップまたは平面研削で平坦性を高め、加工変質層の除去及び清浄化のためにエッチングを行う。次に、基板４の両面を高平坦性を有する鏡面にするために両面研磨を行う。

両面研磨では、不織布タイプの研磨布１を貼り付けた下定盤２に、基板４の外径よりやや大きい内径のキャリアホール３を有する樹脂製のキャリア５を３〜５個セットし、そのキャリア５のキャリアホール３に基板４をセットした後、不織布タイプの研磨布１を貼り付けた上定盤６を降ろし圧力をかけ、上定盤６、下定盤２、キャリア５をそれぞれ回転させて、上定盤６に形成した供給口（図示せず）を通して、次亜塩素酸系の研磨液９を流しながら両面研磨する。ここで上下定盤６，２は互いに逆回転し、この上下定盤６，２に基板４の両面が面接触している。キャリア５はサンギア７とインターナルギア８に噛み合い、この二つのギアの回転数の差により自公転を行い各基板４が研磨布１と均等に接触作用することにより平坦に両面研磨する仕組みとなっている。

通常、研磨液９を流しながら数１０分間両面研磨を行い、その後研磨液９の供給を止め、数秒〜数分間純水を流し、基板を水洗研磨（リンス）する。この水洗研磨が終了すると同時に定盤の回転が止まる。その後、即座に上定盤６を持ち上げ、下定盤２側の研磨布１上にある基板４を取り出し両面研磨作業は終了となる。

実開平５−２０８６４号公報 特開２００１−８８０１８号公報 特開２００３−３１１０６８号公報

両面研磨終了時、下定盤２側の研磨布１上にある基板４を取り出すが、この取り出す間に基板４上にある残留した研磨液９もしくは／および下定盤２側の研磨布１に染み込んだ研磨液９もしくは／および上定盤６側の研磨布１から垂れる研磨液９等により、基板４の表面もしくは／および裏面が酸化されることがある。

特に下定盤２側の研磨布１に接している基板４面は、研磨布１の模様（網目模様等）が転写されることもある。

本発明はかかる点に立ってなされたものであって、その目的とするところは前記した従来技術の欠点を解消し、両面研磨装置を用いて半導体などからなる基板の両面研磨を行った時に、表面もしくは／および裏面の酸化不良を効果的に低減でき、基板の品質と歩留を顕著に向上させることができる基板の両面研磨方法及びその装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、研磨布を貼り付けた上下定盤間に、両面研磨用のキャリアを設け、そのキャリアに基板をセットし、上記上下定盤の回転により両面研磨用のキャリアを自公転させつつ上記上下定盤に貼り付けた研磨布に研磨液を供給して基板の両面を研磨する基板の両面研磨方法において、研磨後、上定盤を上昇させて基板を取り出す際に、基板に酸化防止液をかけて、残留研磨液を除去するようにした基板の両面研磨方法である。

請求項２の発明は、酸化防止液は、純水或いは研磨液による基板の酸化作用を中和する水溶液からなる請求項１記載の基板の両面研磨方法である。

請求項３の発明は、下面側に研磨布を貼り付けた上定盤と、上面側に研磨布を貼り付けた下定盤と、上下定盤間に設けられ、両面研磨する基板をセットすることができる両面研磨用のキャリアと、該両面研磨用のキャリアを自公転させる自公転手段と、上記研磨布へ研磨液を供給する研磨液供給手段とを具備した両面研磨装置において、研磨後、上定盤を上昇させて基板を取り出す際に、基板に純水等をかけ、残留研磨液を除去するシャワー機構を備えた基板の両面研磨装置である。

本発明の基板の両面研磨方法及び両面研磨装置を用いることで、研磨後の基板の酸化不良を顕著に低減できる。

以下本発明の実施形態を添付図面により説明する。

図１〜図３において、下定盤２の上面側に不織布タイプの研磨布１が貼り付けられ、上定盤６の下面側に同じく不織布１が貼り付けられる。

この上下定盤６，２間に、両面研磨用のキャリア５に保持された基板４が、自公転手段により、自公転するように設けられる。

自公転手段は、下定盤６の中心にサンギア７が、下定盤２と一体に回転するよう、また下定盤２が固定されたままで回転できるように設けられ、下定盤２の外周にはインターナルギア８が設けられ、下定盤２の研磨布１上に、３〜５個の両面研磨用のキャリア５が、サンギア７とインターナルギア８と噛合するように設けられて構成される。

両面研磨用のキャリア５は、樹脂で形成され、基板４の厚さより薄く、また基板４を複数枚収容すべく、基板４の外径よりやや大きい内径のキャリアホール３が多数形成されている。

上定盤６上には、研磨液供給手段が設けられる。

この研磨液供給手段は、上定盤６に支持部材１３を介して取り付けられた、研磨液９を供給するためのホッパ１１と、そのホッパ１１と上定盤６の研磨液供給孔（図示せず）とを接続する研磨液ホース１４とから構成される。

またホッパ１１には、上定盤６を回転する回転軸１２が設けられる。

本発明においては、サンギア７上に、純水や研磨液（次亜塩素酸系）を中和するＫＯＨ等のアルカリ性水溶液など酸化を防止する酸化防止液を噴射するシャワー機構１０が設けられる。

以上において、両面研磨では、不織布タイプの研磨布１を貼り付けた下定盤２に、両面研磨用のキャリア５を３〜５個セットし、そのキャリア５のキャリアホール３に基板４をセットした後、不織布タイプの研磨布１を貼り付けた上定盤６を降ろし圧力をかけ、上定盤６、下定盤２、両面研磨用のキャリア５をそれぞれ回転させて、ホッパ１１、研磨液ホース１４から上定盤６に形成した供給口（図示せず）を通して、次亜塩素酸系の研磨液９を流しながら両面研磨する。

ＧａＡｓからなる基板４を研磨するには、化学研磨作用をする次亜塩素酸水溶液と、機械研磨作用をする微細径のシリカを混合して成るシリカ混合次亜塩素酸水溶液を用いて行う。

両面研磨中、上下定盤６，２は互いに逆回転し、この上下定盤６，２に基板４の両面が面接触している。両面研磨用のキャリア５はサンギア７とインターナルギア８に噛み合い、この二つのギアの回転数の差により自公転し、各基板４が研磨布１と均等に接触することにより平坦に両面研磨される。

この研磨液９による研磨を数１０分間行い、その後、研磨液９の供給を止め、ホッパ１１、研磨液ホース１４を介して、数秒〜数分間純水を流し、基板４を水洗研磨（リンス）する。この水洗研磨が終了すると同時に上下定盤６，２の回転が止まる。

その後、即座に図１に示しているように、上定盤６を持ち上げ、その状態で、シャワー機構１０から純水などの酸化防止液を噴射して研磨液９の除去を行った後、下定盤２側の研磨布１上にある基板４を取り出し両面研磨作業は終了となる。

従来においては、両面研磨後、研磨液を純水に替えて水洗研磨を行い、水洗研磨後、上下定盤６，２の回転が止まった後、上定盤６を即座に上昇させ、基板４の取り出しを行うが、基板４を取り出す間に残留研磨液９がウェハに接触していると、基板４の表面もしくは／および裏面が酸化してしまうが、本発明では、この酸化を防ぐために、上定盤６を上昇させた後に、サンギア７上部等に設置してある、もしくは上定盤６の上昇後即座に設置する純水シャワーから純水を基板４にかけながら、基板４の取り出しを行う。このシャワーは、高圧噴霧ノズルであってもよい。もちろん、これらを併用しても良い。また、シャワーから出す純水はＫＯＨ等のアルカリ性水溶液であってもよい。即ち、基板４に接触しうる残留研磨液を洗い流し、且つ、次亜塩素酸系の研磨液による酸化作用を中和せしうる水溶液であればよい。

また、シャワー機構１０から純水等を噴射して残留研磨液を洗い流す際に、下定盤２を固定したまま、サンギア７をゆっくり回転させて下定盤２上の研磨布１上を基板４が自公転移動させながら残留研磨液を除去するようにしてもよい。

上述の実施の形態においては、主に基板４の両面研磨について説明したが、本発明はＧａＡｓなどの半導体からなる基板４の研磨に限らず、上下定盤にガラスもしくはセラミックを用いた両面ラップにおいても、残留研磨液を除去する純水シャワー機構を具備した両面ラップ機を用いることで、基板の表面および／もしくは裏面の酸化を効果的に低減することができる。

実施例１
定盤径φ１１６１ｍｍの両面研磨装置を用い両面研磨を行った。

上下定盤６，２には不織布タイプの研磨布１を貼った。下定盤側の研磨布上に両面研磨用のキャリア５を５個セットし、４０枚のφ１００ｍｍ径のＧａＡｓからなる基板４をキャリアホール３に挿入した。

次に上定盤６を降ろし、加圧し、下定盤２を２１ｒｐｍ、上定盤６を７ｒｐｍで回転させ、研磨液９を滴下しながら両面研磨を行った。このとき研磨液９を１０００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流し、加圧圧力は１２０ｇ／ｃｍ² とし、研磨時間を６０分とし、水洗研磨時間を１分とした。

研磨後、定盤の回転が止まると同時に上定盤６を即座に上昇させ、サンギア７の上部に設置してあるリング状のシャワー機構１０から純水を基板４に掛けながら、基板４の取り出しを行った。

この基板４の外観検査を行ったところ、純水シャワーを使用しない場合（比較例１）と比較して、表面と裏面の合計の酸化不良率（研磨布の網目模様の転写も含む）は、０．１％であり、比較例の酸化不良率８．６％に対して大幅に低減されていた。

本発明の一実施の形態を示し、研磨終了直後の状態を示す側面概要図である。 図１の平面図である。 図１において研磨中の状態を示す側面断面図である。 従来例を示す側断面図である。

符号の説明

１ 研磨布
２ 下定盤
３ キャリアホール
４ 基板
５ キャリア
６ 上定盤
７ サンギア
８ インターナルギア
９ 研磨液
１０ シャワー機構

Claims (3)

1. 研磨布を貼り付けた上下定盤間に、両面研磨用のキャリアを設け、そのキャリアに基板をセットし、上記上下定盤の回転により両面研磨用のキャリアを自公転させつつ上記上下定盤に貼り付けた研磨布に研磨液を供給して基板の両面を研磨する基板の両面研磨方法において、研磨後、上定盤を上昇させて基板を取り出す際に、基板に酸化防止液をかけて、残留研磨液を除去することを特徴とする基板の両面研磨方法。
2. 酸化防止液は、純水或いは研磨液による基板の酸化作用を中和する水溶液からなる請求項１記載の基板の両面研磨方法。
3. 下面側に研磨布を貼り付けた上定盤と、上面側に研磨布を貼り付けた下定盤と、上下定盤間に設けられ、両面研磨する基板をセットすることができる両面研磨用のキャリアと、該両面研磨用のキャリアを自公転させる自公転手段と、上記研磨布へ研磨液を供給する研磨液供給手段とを具備した両面研磨装置において、研磨後、上定盤を上昇させて基板を取り出す際に、基板に純水等をかけ、残留研磨液を除去するシャワー機構を備えたことを特徴とする基板の両面研磨装置。
   

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