JP2007173815A - シリコンウエハ研磨装置、これに使用されるリテーニングアセンブリ及びシリコンウエハ平坦度補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最終研磨段階で一般に用いられるウエハ研磨装置構造の変更なく、これに消耗品として用いられるリテーニングアセンブリのみを改善して、最終研磨段階における平坦度低下現象が克服できるシリコンウエハ研磨装置を提供する。
【解決手段】開示されたシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリは、上面に研磨パッドが付着されて回転する研磨定盤と、同一方向に回転する研磨ヘッド底部に配置され、ウエハが研磨中に離脱することを防止するためのリテーナリングと、リテーナリングの一面に付着されてウエハを支持するバッキングフィルムを備えて成るシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリにおいて、バッキングフィルムは異種の材質からなることを特徴とする。ウエハ研磨用リテーニングアセンブリにおけるバッキングフィルムを還元型で寸法や機械的物性を異なって構成することによって、最終研磨段階におけるウエハの平坦度を補正することができる利点がある。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明はシリコンウエハ研磨装置、これに使用されるリテーニングアセンブリ及びシリコンウエハ平坦度補正方法に係り、より詳しくは最終研磨段階におけるウエハの平坦度を補正するためのシリコンウエハ研磨装置、これに用いられるリテーニングアセンブリ及びシリコンウエハ平坦度補正方法に関する。

半導体技術は生産原価節減及び製品性能向上により高集積化が急速に発展している。その結果、シリコンウエハに要求される平坦度の条件はさらに厳しくなっている。
従来の小口径ウエハの製作時に適用されたラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、エッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）、断面研磨の製造工程のみでは厳しい平坦度条件を満足させることができないという限界を有している。

このような限界を克服するために、大口径ウエハの製造過程はラッピング、エッチング研削など、一連のシェーピング（ｓｈａｐｉｎｇ）工程と、両面研磨、最終研磨及び洗浄工程で構成されている。
このような一連の新たな工程が導入されたことによって、ウエハの平坦度は飛躍的に向上したが、両面研磨後の最終研磨段階における平坦度低下は克服することが難しかった。

前記のような問題点を解決するために、最近、最終研磨段階で用いられる研磨装置の構造を変更したり、これに用いられる各種消耗品（ｃｏｎｓｕｍａｂｌｅｓ）を改良して平坦度低下現象を解決するための多様な試みがあったが、現在までのところ満足する程度の平坦度は得られていない。

本発明が解決しようとするその１の課題は、最終研磨段階で一般に用いられるウエハ研磨装置の構造を変更することなく、これに消耗品として用いられるリテーニングアセンブリのみを改善して、最終研磨段階における平坦度低下現象を克服することのできるシリコンウエハ研磨装置を提供することにある。

本発明のその２の課題は、最終研磨段階で異種（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ）のバッキングフィルムを使用してウエハの平坦度を補正する方法を提供することにある。

本発明のその３の課題は、最終研磨段階でウエハの平坦度が補正できるリテーニングアセンブリを提供することにある。

本発明のその４の課題は、最終研磨段階でウエハの平坦度が補正できるリテーニングアセンブリに用いられる異種バッキングフィルムアセンブリを提供することにある。

本発明のその５の課題は、最終研磨段階後、ウエハマージンがＥＥ２ｍｍ程度である平坦度の優れたウエハを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、上面に研磨パッドが付着された研磨定盤と、該研磨定盤と対向配置されて、研磨定盤と同一方向に回転する研磨ヘッドとを含むシリコンウエハ研磨装置が、研磨ヘッド底部に付着されてウエハを支持するバッキングフィルムと、ウエハの直径+αの内径を有し、バッキングフィルム上に配置されるリテーナリングとを含み、リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムは異種の材質からなることを特徴とする。

バッキングフィルムが同一厚さを有する場合に、バッキングフィルムはリテーナリングに近いエッジ部を相対的に軟性材質で形成することができる。エッジ部は３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましい。また、エッジ部の幅は、リテーナリング内径の２％以下であるのが好ましい（例えば、１２インチのウエハである場合、３００ｍｍ直径を有するが、３００ｍｍ+αに対するエッジ部の幅３乃至５ｍｍの比）。

リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、バッキングフィルムの厚さを異ならせることもできる。
特に、リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、リテーナリングから近いバッキングフィルムのエッジ部に比べてリテーナリングから遠い中心部をより厚く形成することができる。

リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、バッキングフィルムはリテーナリングから近い所定の幅のエッジ部と、エッジ部から半径方向に沿って段差を有する所定の高さの少なくとも１つ以上のランド部とを含むことができる。
エッジ部は、リテーナリングの内壁から内半径方向へ３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましい。エッジ部の幅はリテーナリング内径の２％以下であるのが好ましい。
リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、バッキングフィルムは少なくとも１つ以上の円周方向に沿って形成されたグルーブ部を有することができる。

バッキングフィルムは、リテーナリングに隣接して円周方向に沿って形成されたグルーブ部と、グルーブ部で囲まれた所定の高さのランド部とを含むことができる。
グルーブ部は、リテーナリングの内壁から内径方向に向かって３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましい。グルーブ部の幅は、リテーナリング内径の２％以下であるのが好ましい。

本発明の他の側面によると、最終研磨段階で異種のバッキングフィルムを使用してウエハの平坦度を補正する方法が提供される。
ウエハの平坦度を補正する方法は、研磨ヘッド中心をマーキングする段階と、１次バッキングフィルムを中心マーキングを一致させて付着する段階と、ウエハの直径+αの内径を有するリテーナリングを１次バッキングフィルム上に配置する段階と、サンプルウエハをリテーナリング内に配置して最終研磨する段階と、サンプルウエハの平坦度を測定する段階と、測定されたウエハの平坦度によってバッキングフィルムを異種で形成する段階と、実際ウエハを最終研磨する段階とを含むことができる。

この時、バッキングフィルムを異種で形成する段階は、研磨ヘッド底部に減圧接着するための減圧接着層上に形成された基材層と、基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つを異なる材料で構成することができる。
また、バッキングフィルムを異種で形成する段階は、基材層と、基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つの厚さを異なって構成することができる。

この時、前記２次バッキングフィルムを形成する段階は、ウエハの平坦度を補正する部分に対応する１次バッキングフィルムの部分を除去する段階と、２次バッキングフィルムの中心マーキングを１次バッキングフィルムの中心にアラインしてウエハの平坦度を補正する１次バッキングフィルムの部分に付着する段階をさらに含んでもよい。
この時、１次バッキングフィルムは減圧接着層上に形成された基材層と、基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つの一部を除去またはさらに付着してもよい。

本発明のさらに他の側面によると、ウエハの最終研磨段階でウエハの平坦度を補正するために使用されるリテーナアセンブリが提供される。
リテーナアセンブリは、ウエハの直径+αの内直径を有する環状のリテーナリングと、リテーナリングの外径を直径として有し、研磨ヘッド底部に減圧接着するための減圧接着層と、減圧接着層上に形成された基材層と、基材層上に形成された表面発泡層とで構成され、基材層と表面発泡層の少なくとも一部が脱着可能で、中心がアラインマーク表示された環状のバッキングフィルムを含む。

この時、バッキングフィルムは、基材層と表面発泡層のうちの少なくとも１つがバッキングフィルムの円周方向に沿って脱着できるように切取線をさらに含み、基材層と表面発泡層ともバッキングフィルムの円周方向に沿って脱着できるように切取線をさらに含むことができる。

切取線は、リテーナ内径を基準にバッキングフィルム中心に向かって半径方向に沿って３ｍｍ乃至５ｍｍ間隔で形成することができる。
特に、切取線は、バッキングフィルムの中心から半径方向に沿って４０％以後まで形成することができる。

バッキングフィルムは、中心から所定の距離に円周方向に沿ってグルーブ部を形成してもよい。
この時、グルーブ部はリテーナリングに隣接して円周方向に沿って形成され、３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましい。言い換えると、グルーブ部の幅は、リテーナリング内径の２％以下であるのが好ましい。
この時、減圧接着層上に形成された基材層と、基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つを異なる材料で構成することができる。
また、減圧接着層上に形成された基材層と、基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つの厚さを異ならせて構成することができる。

本発明のさらに他の側面によると、最終研磨段階後、ＥＥ２ｍｍ基準に０．２乃至０．５以内のＧＢＩＲと、０.１５乃至０．３以下のＳＢＩＲと、０．１３乃至０．１８以下のＳＦＱＲとを有するウエハを提供することができる。

さらに、本発明の他の側面によると、最終研磨段階後、ＥＥ３ｍｍ基準に０．２乃至０．４以内のＧＢＩＲと、０．１５乃至０．３以下のＳＢＩＲと、０．１乃至０．１３以下のＳＦＱＲとを有するウエハを提供することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明による好ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は本発明によるシリコンウエハ研磨装置の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は図１の‘Ｂ’部をより詳しく示した部分断面図である。
図面をそれぞれ参照すると、本発明によるシリコンウエハ研磨装置１は、上面に研磨パッド２２が付着されて回転する研磨定盤２１と、この研磨定盤２１と対向配置されて、研磨定盤と同一方向に回転する研磨ヘッド２５と、この研磨ヘッド底部に配置されて、ウエハ２３が研磨中に離脱することを防止するためのリテーナリング（Ｒｅｔａｉｎｅｒ Ｒｉｎｇ）２８と、このリテーナリング２８の一面に付着されてウエハ２３を支持するバッキングフィルム（Ｂａｃｋｉｎｇ Ｆｉｌｍ）２４からなるリテーニングアセンブリ２４を含む。

より具体的に説明すると、図２に示すように、本発明の一実施形態によるバッキングフィルム２４は脱着可能に発泡層表面上にウエハを吸収できる発泡層２４１と、ウエハを支持するための基材層２４３と、前記発泡層２４１と基材層２４３とを研磨ヘッド２２の底部に接着するための減圧接着剤層２４５及び、減圧接着剤層に接着されて分離できるリリーズシート（図示せず）を含むことができる。

ウエハの直径+αの内径を有するリテーナリング２８が、バッキングフィルム２４上に配置される時、リテーナリング２８の内径内のバッキングフィルム２４は第１バッキングフィルム２４ａと、これと伸縮性、弾性、耐久性または厚さのうちの少なくとも１つが異なる少なくとも１つの第２バッキングフィルム２４ｂをさらに備えることができる。

本実施形態において、リテーナリング２８の内径範囲内のバッキングフィルム２４を第１バッキングフィルム２４ａと第２バッキングフィルム２４ｂとに分けたが、本発明はこれに制限されず、第３バッキングフィルムをさらに有することもでき、第１バッキングフィルム２４ａをウエハ中心を基準に中央部に配置し、第２バッキングフィルム２４ｂをその周囲に配置することもできる。

この時、バッキングフィルム２４を互いに異ならせて形成するために、減圧接着層２４５上に形成された基材層２４３と、基材層上に形成された表面発泡層２４１のうちの少なくとも１つの一部を弾性係数、耐久性などの物性の異なる材料で構成することができる。
また、異種バッキングフィルム２４を形成するために、減圧接着層２４５上に形成された基材層２４３と、基材層上に形成された表面発泡層２４１のうちの少なくとも１つの一部の厚さを異ならせて構成することができる。

（実施形態１）
図３Ａは本発明の一実施形態によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリの構成を概略的に示す断面図であり、図３Ｂは図３Ａの平面図である。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、バッキングフィルム３２を同一厚さで形成する場合、研磨ヘッド２５の中心と、これに接着されるバッキングフィルム３２の中心を整列配置して、ウエハ直径+αの内径を有するリテーナリング２８内で少なくとも半径方向に沿ってバッキングフィルム３２の中心周囲の中央部３２ａと中央部３２ａから遠く離隔配置されて、ウエハ２３の周縁を研磨するためのエッジ部３２ｂとを異ならせて構成する。この時、中央部３２ａとエッジ部３２ｂとは弾性係数、耐久性などの物性の異なる材料で構成することができる。

ここで、リテーナリング２８の内径をウエハ直径+αに決めた理由は、ウエハの着脱を容易にするためである。
この時、バッキングフィルム３２内部の発泡層の発泡孔の大きさまたは数を特定の部分で異ならせて、バッキングフィルム３２を異種で形成することができる。
特に、最終研磨段階で研磨ヘッド２５の遠心力によってウエハ周縁がより多く研磨されて平坦度が低下することを考慮して、リテーナリングに近いバッキングフィルム３２のエッジ部３２ｂ（バッキングフィルム３２の中心を基準に外周部に相当するが、ウエハのエッジ部を研磨するためにエッジ部と言う）を相対的に軟性材質で形成することができる。

また、最終研磨段階後のウエハの平坦度を考慮する時、エッジ部３２ｂはリテーナリング２８の内壁から３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましい。
つまり、エッジ部の幅は、リテーナリング内径の２％以下であるのが好ましく（例えば、１２インチのウエハである場合、３００ｍｍ直径を有するが、３００ｍｍ+αに対するエッジ部の幅３乃至５ｍｍの比）、このようにエッジ部３２ｂを形成することによってウエハマージンを高めることができ、最終研磨後、周縁で基準平坦度より低い値を有するという問題を解決することもできる。

（実施形態２）
図４は本発明の他の実施形態によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリの構成を概略的に示す断面図である。
図４に示すように、リテーナリング２８で囲まれたバッキングフィルム４２が同一材質で形成される場合に、バッキングフィルム４２の厚さを特定の部分で異ならせて形成することができる。

本実施形態において、リテーナリング２８から近いバッキングフィルム４２のエッジ部４２ａに比べて、リテーナリング２８から遠いバッキングフィルム４２の中央部にランド部４２ｂをさらに備えることができる。
エッジ部４２ａはリテーナリング２８の内周壁から半径方向へ３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましく、ランド部４２ｂはエッジ部４２ａから半径方向に沿って段差を有する所定の高さの少なくとも１つ以上のランド部４２ｂを含むことができる。
エッジ部４２ａの幅はウエハの最終研磨段階で周縁での平坦度低下を考慮する時、リテーナリング２８内径の２％以下であるのが好ましい。

本実施形態において、エッジ部４２ａがバッキングフィルム４２を中心に周縁に円周方向に沿って配置されたが、場合によっては、バッキングフィルム４２の中央部に沿って配置し、バッキングフィルム４２の少なくとも一部を他の一部に比べて厚く形成することもできる。

（実施形態３）
図５は本発明の他の実施形態によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリの構成を概略的に示す断面図である。
図５に示すように、リテーナリング２８で囲まれたバッキングフィルム５２が同一材質で形成される場合に、バッキングフィルム５２は少なくとも１つ以上の円周方向に沿って形成されたグルーブ部５２ａを有することができる。

本実施形態において、バッキングフィルム５２はリテーナリング２８に隣接して円周方向に沿って形成されたグルーブ部５２ａと、グルーブ部５２ａで囲まれた所定の高さのランド部５２ｂを含む。
この時、グルーブ部５２ａはバッキングフィルム５２の厚さ方向に沿って全体的に形成されたが、場合によっては、発泡層まで形成してもよく、発泡層を経て基材層まで形成してもよい。

グルーブ部５２ａはリテーナリング２８の内周壁から内半径方向へ３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましい。言い換えると、エッジ部４２ａの幅はウエハの最終研磨段階で周縁の扁平度低下を考慮する時、リテーナリング２８内径の２％以下であるのが好ましい。
グルーブ部５２ａはバッキングフィルム５２の中心から遠い周縁に形成するのが好ましいが、場合によっては、バッキングフィルム５２の中央部に形成してもよい。

次に、シリコン最終研磨装置を利用したウエハ平坦度補正方法について概略的に説明する。
本発明の一実施形態によると、まず、サンプルウエハを２０個程度選択して、回転する研磨定盤２１上に研磨パッド２２を付着し、この研磨パッド２２上に設けられたノズル２６からスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）２７を供給する。そして、研磨パッド２２上にウエハ２３を位置させて、研磨ヘッド２５でウエハ２３を加圧した状態で研磨定盤２１と同一方向に回転させてウエハ２３の表面を研磨する。

ウエハ２３の製造過程は、ラッピング、エッチング研削など、一連のシェイピング工程と、両面研磨、最終研磨及び洗浄作業を経てウエハ２３を製作する。
特に、本発明の一実施形態による最終研磨工程では、まず、サンプルウエハを最終研磨して平坦度を測定して、補正する部分を決める。
インゴットから切断されたウエハは基本的に中央部が凸状であるので、中央部がさらに多く研磨できるように、図５に示されたリテーニングアセンブリを利用して研磨する。

図５に示したリテーニングアセンブリは、図３Ａ、４及び図５で説明していない減圧接着層３１に前述のように脱着可能にリリーズシート付着状態で市販されるものを購入して、リリーズシートを除去した後、減圧接着層３１を研磨ヘッド２５の背面に付着して利用することもできる。
この時、研磨ヘッド２５の中心をマーキングして、バッキングフィルム５２の中心マーキングを前記研磨ヘッド２５の中心マーキングに一致させて付着し、ウエハの直径+αの内径を有するリテーナリング２８をバッキングフィルム５２上に配置した後、最終研磨を行う。

本実施形態によると、図５に示したように、３ｍｍの幅または５ｍｍの幅を有するグルーブ部５２ａをリテーナリング２８の内壁から内周方向に沿って形成して、バッキングフィルムを異種で形成して実際ウエハを最終研磨した。

表１は従来のように単一バッキングフィルムを利用して最終研磨した場合と、本発明の一実施形態によって３ｍｍまたは５ｍｍの幅を有するグルーブ部５２ａをバッキングフィルム５２の円周方向に沿って形成した異種バッキングフィルムを利用して最終研磨した場合に対するウエハの最終研磨前後のウエハ平面図を全域的平面図であるＧＢＩＲ（ｔｏｔａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｖａｒｉａｎｃｅ）、局所的平面図であるＳＢＩＲ（ｓｉｔｅ ｂａｃｋ ｉｄｅａｌ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ｒａｎｇｅ）及びパターニングにおいて平坦度の指標を示すＳＦＱＲ（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｐｌａｎｅ-ｓｉｔｅ ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ｒａｎｇｅ）をそれぞれ測定した値である。

一般に、平坦度に対するウェハメーカ（ｗａｆｅｒ ｍａｋｅｒ）の出荷検査ではウェハマージンの仕様を２ｍｍＥ．Ｅ（Ｅｄｇｅ Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ）にしようと努力しているが、ウェハ周辺での値は基準値を越える場合が多い。
従って、本実施形態ではこのような目的を達成するために、２ｍｍまたは３ｍｍ直径のプローブを利用して、２ｍＥ．Ｅまたは３ｍｍＥ．Ｅ基準に測定した。

この時、表１に示したように、研磨ヘッドに３ｍｍまたは５ｍｍの幅を有するグルーブ部５２ａをバッキングフィルム５２の円周方向に沿って形成したバッキングフィルムを利用した場合に、一般的なバッキングフィルムを利用して最終研磨した場合に比べて、特に、２ｍＥ．Ｅ基準にする時、ＧＢＩＲが０．５６７、０．４４０、０、２９４でグルーブ部５２ａの幅が大きいほど小さい値を有することが分かる。

また、ＳＢＩＲも２ｍＥ．Ｅ基準にする時、０．３３１、０．２９６、０．１８１で小さい値を有し、ＳＦＱＲも０．１８３、０．１５９、０、１３４で小さい値を有することが分かる。
つまり、本発明の一実施形態によると、最終研磨段階後、ＥＥ２ｍｍ基準に０．２乃至０．５以内のＧＢＩＲと、０.１５乃至０．３以下のＳＢＩＲと、０．１３乃至０．１８以下のＳＦＱＲとを有するウエハを提供することができる。

本発明の他の側面によると、最終研磨段階後、ＥＥ３ｍｍ基準に０．２乃至０．４以内のＧＢＩＲと、０．１５乃至０．３以下のＳＢＩＲと、０．１乃至０．１３以下のＳＦＱＲとを有するウエハを提供することができる。
この時、このような数値をより顧客の仕様に合わせるために、図６Ａ及び図６Ｂに示したように、リテーナアセンブリはリリーズシート１１に付着された状態で販売することもできる。
この時、前記バッキングフィルム１２を構成する前記減圧接着層１２１上に形成された基材層１２３と、前記基材層１２３上に形成された表面発泡層１２５のうちの少なくとも１つを異なる材料で構成して２次バッキングフィルムを形成することができる。

また、減圧接着層１２１上に形成された基材層１２３と、基材層１２３上に形成された表面発泡層１２５のうちの少なくとも１つの厚さを異ならせて構成して２次バッキングフィルムを形成することができる。
この時、２次バッキングフィルム１２は補正する部分の１次バッキングフィルムを除去したり、２次バッキングフィルムの中心マーキングを１次バッキングフィルムの中心にアラインして付着する段階をさらに含むこともできる。

この時、減圧接着層１２１上に形成された基材層１２３と、基材層１２３上に形成された表面発泡層１２５のうちの少なくとも１つの一部を除去してもよい。
また、第２次バッキングフィルム１２は、減圧接着層１２１上に形成された基材層１２３と、基材層１２３上に形成された表面発泡層１２５のうちの少なくとも１つの一部をさらに付着して形成することができる。

図６Ｂに示すように、リテーナアセンブリはウエハの直径+αの内径を有する環状のリテーナリング１３と、リテーナリング１３の外直径を直径として有して、研磨ヘッド底部に減圧接着するための減圧接着層１２１と、減圧接着層１２１上に形成された基材層１２３と、基材層１２３上に形成された表面発泡層１２５のうちの基材層１２３と表面発泡層１２５の少なくとも一部が脱着可能で、中心にアラインマーク１５が表示された環状のバッキングフィルム１２を含んで構成することができる。

この時、バッキングフィルム１２は、基材層１２３と表面発泡層１２５のうちの少なくとも１つがバッキングフィルム１２の円周方向に沿って脱着可能に切取線１７をさらに含み、この切取線１７は基材層１２３と表面発泡層１２５ともバッキングフィルム１２の円周方向に沿って少なくとも一部を脱着することができる。

切取線１７は、リテーナリング１３の内壁を基準にバッキングフィルム中心アラインマーク１５に向かって、半径方向に沿って少なくとも３ｍｍ乃至５ｍｍ間隔で形成されている。
特に、切取線１７はバッキングフィルムの半径Ｒの少なくとも４０％以後の外周ｒに形成することができる。

バッキングフィルム１２の中心から所定の距離に、円周方向に沿ってグルーブ部を形成することもできる。
この時、グルーブ部はリテーナリングに隣接して円周方向に沿って形成され、３乃至５ｍｍの幅を有するのが好ましい。言い換えると、グルーブ部の幅はリテーナリング内径の２％以下であるのが好ましい。
この時、減圧接着層上に形成された基材層と、基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つを異なる材料で構成することができる。

また、減圧接着層上に形成された基材層と、基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つの厚さを異ならせて構成することができる。
この時、ウエハの平坦度を補正する部分に対応する１次バッキングフィルムの部分を除去したり、さらに付着して、２次バッキングフィルムを形成することができる。
このような構造によると、図２に示すように、研磨時に研磨ヘッド２５が研磨圧力を加えても、弾性係数が相対的に大きい研磨ヘッド２５、ウエハ２３、研磨定盤２１は変形されず、バッキングフィルム２４と研磨パッド２２は圧縮される。
この時、ウエハ２３背面に異種のバッキングフィルム２４が、圧縮による弾性回復力が異なると、ウエハ２３全面における研磨圧力も異なって作用する。

ここで、Ｅ３ｍｍ、Ｅ５ｍｍはそれぞれバッキングフィルムのエッジ部の幅を意味し、ＦＰは最終研磨を、ＴＡはテスト後を意味する。

図７Ａ及び図７Ｂは中央部の厚さが厚い凸状のウエハを本発明の一実施形態によって最終研磨した前後のウエハの半径方向に対する厚さの変化を示すグラフである。
これによると、両面研磨後、ウエハ２３の厚さの形状が、エッジ部は薄くて中央領域は厚い凸（Ｃｏｎｖｅｘ）形状である場合、中央部側には相対的にハードなバッキングフィルムの材質を用いて中央部の研磨量を微細に増やしてウエハ２３全面の平坦度が向上できることが分かる。
また、図８Ａ及び８Ｂはテスト前後ウエハ全面にわたるＳＢＩＲをＥＥ３ｍｍ基準に測定した結果である。局所平坦度側面でもウエハエッジ部の平坦度が０．１以下に維持されることが分かる。

このようなウエハ平坦度補正方法は、図３Ａ及び図３Ｂのように、バッキングフィルム３２の構成要素のうちの少なくとも１つの物性を異ならせたり、図４に示したようにバッキングフィルム４２の厚さを異なって製作して、本実施形態のような効果を期待することができる。

例えば、両面研磨後、ウエハ２３の厚さ形状が、エッジ部は厚くて中央領域は薄い凹み（Ｃｏｎｃａｖｅ）形状であれば、エッジ部側には相対的にハード（Ｈａｒｄ）なバッキングフィルムの材質を用いてエッジ部側付近の研磨量を微細に増してウエハ２３全面の平坦度を向上させることができる。
そして、本発明によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリは、ウエハ２３の厚さ偏差だけでなく、変形による研磨不均一も補正できる。研削後に残存するストレス、エピ用ウエハ背面の酸化膜蒸着によるフィルムストレス等でウエハは一方向に大きく曲がり得る。

このような場合に、研磨圧力が加えられて人為的にウエハ２３が伸ばされた状態では、元の変形方向に復元しようとする力によって不均一な研磨が進められるので、バッキングフィルム２４を異ならせて構成してその補正が可能になる。
ウエハ研磨用リテーニングアセンブリにおけるバッキングフィルムを還元型で寸法や機械的物性を異なって構成することによって、最終研磨段階でウエハの平坦度を補正することができる。

本発明は図面に示された一実施形態を参照して説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な実施形態が可能であるという点が理解できる。従って、本発明の真の保護範囲は添付された特許請求の範囲によってのみ決められるべきである。

本発明によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリが適用された研磨装置の概略的な斜視図である。 図１の‘Ｂ’部をより詳しく示した部分断面図である。 本発明の一実施形態によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリの構成を概略的に示す断面図である。 図３Ａの平面図である。 本発明の他の実施形態によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリの構成を概略的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるシリコンウエハ研磨用リテーニングアセンブリの構成を概略的に示す断面図である。 図６Ａの平面図である。 中央部の厚さが厚い凸状のウエハを、本発明の一実施形態による最終研磨した前後のウエハの半径方向に対する厚さの変化を示すグラフである（その１）。 中央部の厚さが厚い凸状のウエハを、本発明の一実施形態による最終研磨した前後のウエハの半径方向に対する厚さの変化を示すグラフである（その２）。 それぞれ本発明の一実施形態による最終研磨段階前後のウエハの局所部位平坦度を示したダイヤグラムである（その１）。 それぞれ本発明の一実施形態による最終研磨段階前後のウエハの局所部位平坦度を示したダイヤグラムである（その２）。

符号の説明

１ シリコンウエハ研磨装置
１２、２４、３２、４２、５２ バッキングフィルム
１３、２８ リテーナリング
１５ アラインマーク
１７ 切取線２１ 研磨定盤
２２ 研磨パッド
２３ ウエハ
２４ａ 第１バッキングフィルム
２４ｂ 第２バッキングフィルム
２５ 研磨ヘッド
３１、１２１ 減圧接着層
３２ａ 中央部
３２ｂ、４２ａ エッジ部
４２ｂ、５２ｂ ランド部
５２ａ グルーブ部
１２３、２４３ 基材層
１２５、２４１ 表面発泡層
２４５ 減圧接着体層
Ｒ バッキングフィルムの半径

Claims (30)

1. 上面に研磨パッドが付着された研磨定盤と、該研磨定盤と対向配置されて、前記研磨定盤と同一方向に回転する研磨ヘッドとを含むシリコンウエハ研磨装置において、
   前記研磨ヘッド底部に付着されてウエハを支持するバッキングフィルムと、前記ウエハの直径＋αの内径を有し、前記バッキングフィルム上に配置されるリテーナリングとをさらに含み、少なくとも前記リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムは異種の材質からなることを特徴とするシリコンウエハ研磨装置。
2. 前記バッキングフィルムが同一厚さを有する場合に、前記バッキングフィルムは前記リテーナリングに近いエッジ部が相対的に軟性材質で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のシリコンウエハ研磨装置。
3. 前記エッジ部が前記リテーナリング内壁から内半径方向へ３乃至５ｍｍの幅を有することを特徴とする、請求項２に記載のシリコンウエハ研磨装置。
4. 前記エッジ部の幅は、前記リテーナリング内径の２％以下であることを特徴とする、請求項２に記載のシリコンウエハ研磨装置。
5. 前記リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、前記バッキングフィルムの厚さが異なることを特徴とする、請求項１に記載のシリコンウエハ研磨装置。
6. 前記リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、前記リテーナリングから近いバッキングフィルムのエッジ部に比べて、前記リテーナリングから遠い中心部がより厚いことを特徴とする、請求項５に記載のシリコンウエハ研磨装置。
7. 前記リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、前記バッキングフィルムは前記リテーナリングから近い所定の幅のエッジ部と、前記エッジ部から半径方向に沿って段差を有する所定の高さの少なくとも１つ以上のランド部とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のシリコンウエハ研磨装置。
8. 前記エッジ部は、前記リテーナリング内壁から内半径方向へ３乃至５ｍｍの幅を有することを特徴とする、請求項７に記載のシリコンウエハ研磨装置。
9. 前記エッジ部の幅は、前記リテーナリング内径の２％以下であることを特徴とする、請求項７に記載のシリコンウエハ研磨装置。
10. 前記リテーナリングで囲まれたバッキングフィルムが同一材質で形成される場合に、前記バッキングフィルムは少なくとも１つ以上の円周方向に沿って形成されたグルーブ部を有することを特徴とする、請求項１に記載のシリコンウエハ研磨装置。
11. 前記バッキングフィルムは、前記リテーナリングに隣接して円周方向に沿って形成されたグルーブ部と、該グルーブ部で囲まれた所定の高さのランド部とを含むことを特徴とする、請求項１０に記載のシリコンウエハ研磨装置。
12. 前記グルーブ部は、前記リテーナリング内壁から内半径方向へ３乃至５ｍｍの幅を有することを特徴とする、請求項１１に記載のシリコンウエハ研磨装置。
13. 前記グルーブ部の幅は、前記リテーナリング内径の２％以下であることを特徴とする、請求項１１に記載のシリコンウエハ研磨装置。
14. 研磨ヘッドをマーキングする段階と、
    １次バッキングフィルムを中心マーキングを一致させて付着する段階と、
    ウエハの直径＋αの内径を有するリテーナリングを前記１次バッキングフィルム上に配置する段階と、
    サンプルウエハを前記リテーナリング内に配置して最終研磨する段階と、
    前記サンプルウエハの平坦度を測定する段階と、
    測定されたウエハの平坦度に応じて、前記バッキングフィルムを異種で形成する段階と、
    実際ウエハを最終研磨する段階を含むことを特徴とするウエハ平坦度補正方法。
15. 前記バッキングフィルムを異種で形成する段階は、研磨ヘッド底部に減圧接着するための減圧接着層上に形成された基材層と、前記基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つの一部を異なる材料で構成することを特徴とする、請求項１４に記載のウエハ平坦度補正方法。
16. 前記バッキングフィルムを異種で形成する段階は、研磨ヘッド底部に減圧接着するための減圧接着層に形成された基材層と、前記基材層上に形成された表面発泡層のうちの少なくとも１つの厚さを部分的に異らせて構成することを特徴とする、請求項１４に記載のウエハ平坦度補正方法。
17. 前記２次バッキングフィルムを形成する段階は、ウエハの平坦度を補正する部分に対応する１次バッキングフィルム部分を除去する段階と、
    前記２次バッキングフィルムの中心マーキングを１次バッキングフィルムの中心にアラインして付着する段階をさらに有することを特徴とする、請求項１４に記載のウエハ平坦度補正方法。
18. 前記２次バッキングフィルムを形成する段階は、前記１次バッキングフィルムの基材層と、前記基材層上に形成される表面発泡層のうちの少なくとも１つを除去したり付着することを特徴とする、請求項１４に記載のウエハ平坦度補正方法。
19. 最終研磨段階ＥＥ２ｍｍ基準に０．２乃至０．５以内のＧＢＩＲと、０．１５乃至０．３以下のＳＢＩＲと、０．１３乃至０．１８以下のＳＦＱＲとを有することを特徴とするウエハ。
20. 最終研磨段階後ＥＥ３ｍｍ基準に０．２乃至０．４以内のＧＢＩＲと、０．１５乃至０．３以下のＳＢＩＲと、０．１乃至０．１３以下のＳＦＱＲとを有することを特徴とするウエハ。
21. ウエハ直径＋αの内径を有する環状のリテーナリングと、前記リテーナリングの外径を直径として有し、研磨ヘッド底部に減圧接着するための減圧接着層と、前記減圧接着層上に形成される基材層と、前記基材層上に形成される表面発泡層とで構成され、前記基材層と表面発泡層の少なくとも一部が脱着可能であり、中心がアラインマーク表示された環状のバッキングフィルムを有することを特徴とするウェハリテーニングアセンブリ。
22. 前記バッキングフィルムは、前記基材層と表面発泡層のうちの少なくとも１つが前記バッキングフィルムの円周方向に沿って着脱できるように切取線をさらに有することを特徴とする、請求項２１に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
23. 前記基材層と表面発泡層とも前記バッキングフィルムの円周方向に沿って着脱できるように切取線をさらに有することを特徴とする、請求項２２に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
24. 前記切取線は前記リテーナリング内壁から内径方向に沿って３ｍｍ乃至５ｍｍ間隔で形成されることを特徴とする、請求項２２に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
25. 前記切取線は前記バッキングフィルムの中心から半径方向に沿って４０％以後から形成されることを特徴とする、請求項２２に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
26. 前記バッキングフィルムは中心から所定の距離に円周方向に沿ってグルーブ部が形成されることを特徴とする、請求項２１に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
27. 前記グルーブ部は前記リテーナリング内壁から内径方向に沿って３乃至５ｍｍの幅を有することを特徴とする、請求項２１に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
28. 前記グルーブ部の幅は前記リテーナリング内径の２％以下であることを特徴とする、請求項２７に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
29. 前記減圧接着層上に形成される基材層と、前記基材層上に形成される表面発泡層のうちの少なくとも１つを異なる材料で構成することを特徴とする、請求項２１に記載のウェハリテーニングアセンブリ。
30. 前記減圧接着層上に形成される基材層と、前記基材層上に形成される表面発泡層のうちの少なくとも１つの厚さを異ならせて構成することを特徴とする、請求項２１に記載のウェハリテーニングアセンブリ。

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