JP2011143477A - 両面研磨装置用キャリア及びこれを用いた両面研磨装置並びに両面研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハの両面研磨の際に、ウェーハ外周ダレが低減された高い平坦度を有する高品質のウェーハを、従来に比べて安定かつ長期間に渡って効率よく低コストで生産することを可能とする両面研磨装置用キャリア、及びこれを用いた両面研磨装置並びに両面研磨方法を提供する。
【解決手段】両面研磨装置において、研磨布が貼付された上下定盤の間に配設され、研磨の際に前記上下定盤の間に挟まれた半導体ウェーハを保持するための保持孔が形成された両面研磨装置用キャリアであって、該キャリアは、材質がチタンからなるキャリア本体と、該キャリア本体の表面に形成されたＤＬＣ膜に覆われたものであり、かつ該ＤＬＣ膜表面の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上であることを特徴とする両面研磨装置用キャリア。
【選択図】図１

Description

本発明は、両面研磨装置において、半導体ウェーハを研磨する際に半導体ウェーハを保持する両面研磨装置用キャリアに関する。

従来、半導体ウェーハの両面をポリッシング等で研磨する際、キャリアによって半導体ウェーハを保持している。
図８に示すように、このキャリア２１は、半導体ウェーハより薄い厚みに形成され、両面研磨装置の上定盤２３ａと下定盤２３ｂの間の所定位置にウェーハを保持するためのウェーハ保持孔を備えている。このウェーハ保持孔に半導体ウェーハが挿入されて保持され、上定盤２３ａと下定盤２３ｂの対向面に設けられた研磨布２２等の研磨具で半導体ウェーハＷの上下面が挟み込まれ、研磨面に研磨剤（研磨スラリー）２５を供給しながら研磨が行われる。

このとき、図８に示すように、スラリー供給口２４から入ったスラリー２５は、ウレタン等の研磨布２２の表面粗さによって半導体ウェーハの全体に持ち込まれることになる。またスラリー２５の排出も研磨布２２の表面粗さで行われることになる。
しかし、この研磨布の表面粗さが小さい場合には、半導体ウェーハを保持するための保持孔に入っている半導体ウェーハより保持孔の径が大きい為、その隙間に排出されなかったスラリーが留まり、ウェーハ最外周部をエッチングさせてダレを発生し易くするという問題がある。また、スラリーのウェーハ中心部への持ち込み量が少なくなるので、必然的に半導体ウェーハ外周部へのスラリー供給量が少なくなり、加工熱によってケミカル反応が促進され、外周部が過剰にエッチングされて外周ダレが発生するという問題がある。

そして、半導体ウェーハの外周部分に圧力が集中すること、研磨スラリーや研磨布の粘弾性の影響等により、半導体ウェーハの外周部のみが過剰に研磨されて外周ダレが生じるという問題もある。この外周ダレがウェーハの平坦度を悪化させてしまうという問題があった。

このような外周ダレを低減する方法として、第１次両面研磨工程で生じた外周ダレを修正する第２次両面研磨工程を行う方法が開示されている（例えば特許文献１等参照）。
しかし、この方法では外周ダレを修正する第２次両面研磨工程を行うもののため、工程が増えるという欠点があり、しかも、一度ウェーハに外周ダレが発生すると、その修復が容易ではないため、より簡便に外周ダレを低減する両面研磨方法が求められていた。

また、従来ウェーハの研磨においては、安定した研磨特性を得るために、セラミックプレートなどを用いて研磨布表面の目立てを行っている。しかし、上記両面研磨においては、被加工物のウェーハだけでなく、キャリアも研磨布と接触しているため、研磨布表面の目立ての効果が長続きせず、頻繁にセラミックプレート等を用いて研磨布表面の目立てを行わなければならないという問題があった。

特開２００５−１５８７９８号公報 特開２００８−２３６１７号公報

このような問題を解決するために、例えば特許文献２ではチタンからなるキャリア本体の表面粗さを０．１４μｍ以上とする技術が開示されている。これによって研磨布の表面粗さが小さくても、キャリア側の表面粗さが大きいため、キャリア表面によってスラリーの持ち込みと排出を行うことができ、外周ダレの問題は一時的には解決することができる。

しかし、このようなキャリアを用いても、使用するうちにキャリア表面が研磨されて表面粗さが小さくなってしまい、外周ダレを抑制することができなくなるという問題が発生することが判った。
すなわち、このようなキャリアを使用しても、研磨される半導体ウェーハの平坦度を安定して高く保つことが困難であるという問題がある。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、半導体ウェーハの両面研磨の際に、ウェーハ外周ダレが低減された高い平坦度を有する高品質のウェーハを、従来に比べて安定かつ長期間に渡って効率よく低コストで生産することを可能とする両面研磨装置用キャリア、及びこれを用いた両面研磨装置並びに両面研磨方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、両面研磨装置において、研磨布が貼付された上下定盤の間に配設され、研磨の際に前記上下定盤の間に挟まれた半導体ウェーハを保持するための保持孔が形成された両面研磨装置用キャリアであって、該キャリアは、材質がチタン（Ｔｉ）からなるキャリア本体と、該キャリア本体の表面に形成されたＤＬＣ膜に覆われたものであり、かつ該ＤＬＣ膜表面の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上であることを特徴とする両面研磨装置用キャリアを提供する。

このように、表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上のキャリアを使用する事によって、研磨中の半導体ウェーハへのスラリー持ち込み量と排出量を多くすることができる。すなわちスラリーをスムーズに流すことができるため、保持孔と半導体ウェーハの隙間に排出されなかったスラリーが留まることや半導体ウェーハ外周部へのスラリー供給量が少なくなって熱が溜まり、ケミカル反応が促進されることを抑制することができる等の効果によって、半導体ウェーハの最外周部のダレを低減し、半導体ウェーハの平坦度を改善することができる。従って、高平坦で高品質の半導体ウェーハを効率よく製造することができるようになる。
また、その表面がＤＬＣ膜によってコーティングされたものであるため、キャリアを長時間使用してもその表面粗さはほとんど変化せず、長時間使用しても安定してスラリー持ち込みと排出が可能となり、キャリアの交換やメンテナンスに要する時間とコストを従来に比べて大幅に削減することができる。

更に、樹脂に比べて硬度が高く研磨時の磨耗も小さいため、キャリア自体のライフが向上する。またチタン自体はシリコン等の半導体ウェーハ中の拡散係数が小さく、不純物として問題となりにくく、チタン中にはＦｅなどの半導体ウェーハ中で拡散係数の大きい金属不純物が存在しないので、半導体ウェーハへの金属不純物の汚染を抑えることができるという利点も有する。
さらに、研磨中にキャリア表面で研磨布の目立ても行うことができるので、セラミックプレート等を用いた研磨布の目立ての頻度を低減することができ、効率的に研磨を行うことができる。
従って、本発明のキャリアを用いる事により、従来に比べて安定かつ長期間に渡って効率よく低コストで高平坦度に対応した半導体ウェーハを製造することができる。

ここで、前記キャリアは、前記チタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上であることが好ましい。
このように、チタンからなるキャリア本体の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上であれば、ＤＬＣ膜の厚さが略均一であってもその表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上のキャリアとなるため、ＤＬＣ膜厚を均一なものとできる。よって、ＤＬＣ膜が剥がれにくく、高い耐久性（長期間使用しても表面粗さが減少しない）を有するキャリアとなる。また、チタンからなるキャリア本体の表面粗さを荒らすことは容易に行うことができるため、容易に製造することができる。

また、前記ＤＬＣ膜の表面および前記チタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さは、Ｒａで０．５０μｍ以下であることが好ましい。
ＤＬＣ膜の表面やチタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さは、粗ければ粗い程スラリーをスムーズに流すことができるが、このように、表面粗さをＲａで０．５０μｍ以下とすることによって、キャリアの表面粗さが大きくなり過ぎることによって研磨布が摩耗して研磨布の寿命が短くなることを防止することができる。

そして、前記ＤＬＣ膜は、厚さが０．３μｍ〜５μｍであることが好ましい。
このように、キャリアの表面にコーティングされたＤＬＣ膜の厚さが０．３μｍ〜５μｍであれば、十分に硬度が高いため、キャリアの保護として十分な厚さであり、また、樹脂コートに比べれば十分に薄いので、外周部にダレのない半導体ウェーハを得るのに妨げとならないものとすることができる。

更に、前記キャリアは、その表裏面にキャリア外周側から前記保持孔に至る溝を有することが好ましい。
このように、キャリアが、その表裏面にキャリア外周側から前記保持孔に至る溝を有するものであれば、研磨時に研磨液が溝を通って半導体ウェーハへ供給されるため、ウェーハ外周部が研磨時に受ける抵抗が緩和され、さらに外周ダレを低減することができる。また、溝により研磨中に研磨布の目立ても行うことができるので、セラミックプレート等を用いた研磨布の目立ての頻度をさらに低減することができる。

また、少なくとも、本発明に記載の両面研磨装置用キャリアを具備したものであることを特徴とする両面研磨装置であれば、キャリアの材質がチタンであることによりライフが長く半導体ウェーハへの金属不純物の汚染が抑えられるとともに、外周ダレが低減された高い平坦度を有する高品質のウェーハを生産することができる。また、ＤＬＣ膜によって表面が保護されているため、長時間使用しても表面粗さは粗い（Ｒａで０．１１μｍ以上）まま保たれるので、長期間の使用が可能となり、キャリア自体の寿命が長く、交換頻度とコストの低減が可能である。さらに、研磨中にキャリア表面で研磨布の目立ても行うことができるので、セラミックプレート等を用いた研磨布の目立ての頻度を低減することができ、装置の稼働率が著しく向上する。

更に、本発明では、半導体ウェーハを両面研磨する方法であって、研磨布が貼付された上下定盤の間に本発明に記載のキャリアを配設し、該キャリアに形成された保持孔に半導体ウェーハを保持して、前記上下定盤の間に挟み込んで両面研磨することを特徴とする半導体ウェーハの両面研磨方法を提供する。

このように、上述のような本発明の両面研磨装置用キャリアの保持孔に半導体ウェーハを保持して、上下定盤の間に挟み込んで両面研磨を行えば、キャリアのライフが従来比べて長く、金属不純物による汚染および外周ダレが低減された高い平坦度を有する高品質のウェーハを生産することができる。さらに、研磨中にキャリア表面で研磨布の目立ても行うことができる。従って、セラミックプレート等を用いた研磨布の目立ての頻度を低減することができ、コストを低減し、効率良く半導体ウェーハを両面研磨することが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、半導体ウェーハの両面研磨の際に、ウェーハ外周ダレが低減された高い平坦度を有する高品質のウェーハを、従来に比べて安定かつ長期間に渡って効率よく低コストで生産することを可能とする両面研磨装置用キャリア、及びこれを用いた両面研磨装置並びに両面研磨方法を提供することができる。

本発明の両面研磨装置用キャリアを用いた半導体ウェーハを研磨している際の概略の一例を示した図である。 キャリアの製造方法の一例を示した図である。 実験例のキャリアＡ，Ｂでの、立ち上げ準備前と４００００ｍｉｎ使用後のキャリア表面の表面粗さの評価結果を示した図である。 実験例のキャリアＡ，Ｂでの、使用時間とキャリア表面の表面粗さの関係を示した図である。 使用開始時と４００００ｍｉｎ使用後の実験例のキャリアＡ，Ｂを使用して研磨された半導体ウェーハの表面形状の測定結果の一例を示した図である。 実施例１と比較例１のキャリアを用いて研磨された半導体ウェーハの、ＳＦＱＲ値の発生頻度と累積相対頻度との関係を示した図である。 本発明の両面装置用キャリアを具備した両面研磨装置の一例を示した縦断面図と平面視図およびキャリアの部分拡大図である。 従来の両面研磨装置用キャリアを用いて半導体ウェーハを研磨している際の概略の一例を示した図である。 本発明の両面研磨装置用キャリア表裏面の溝のパターンの一例を示した図である。

以下、本発明についてより具体的に説明する。
従来の両面研磨装置用キャリアは、ＥＧ（ガラスエポキシ樹脂）やＴｉ、ＳＵＳ、ＴｉにＤＬＣ膜を形成したものを用いており、通常ラップによるキャリア厚さ調整後にポリッシュを行い、表面粗さを一般的には初期状態でＲａで０．０９μｍ以下にしていた。
しかし、このようなキャリアでは、研磨に使用すればするほど表面が平坦になっていき、Ｒａが更に小さくなっていく。

このような初期表面粗さ（Ｒａ０．０９μｍ以下）のキャリアで研磨加工を行うと、加工中の半導体ウェーハへのスラリー持ち込み量が少なくなり、スラリー不足による加工熱によるケミカル反応の促進、保持孔と半導体ウェーハの隙間に溜まるスラリーによる過剰な研磨、半導体ウェーハの外周部分に圧力が集中すること、研磨スラリーや研磨布の粘弾性の影響等により、半導体ウェーハの外周部のみが過剰に研磨されることにより、半導体ウェーハの最外周部にダレを発生させることになる。すなわち、高平坦度を狙う上で最適なキャリアとはいえない、という問題がある。
また、たとえＴｉキャリアの表面粗さをＲａ＝０．１１μｍ以上とする加工を行ったとしても、使用開始の初期段階では問題ないが、短時間で粗さが小さくなり、スラリー持ち込み効果がほとんど無くなって、外周ダレの抑制が困難となる。

そこで、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ＤＬＣ膜によって表面がコーティングされたキャリアでは、立ち上げ準備前後では表面粗さが変わるが、両面研磨装置での実使用中では表面粗さがほとんど変化せず、安定した値となっていることを知見した。そしてこの知見を基に更なる検討を重ねた結果、材質がチタンからなる本体がＤＬＣ膜に覆われ、ＤＬＣ膜表面の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上となっているキャリアであれば、外周ダレ発生の問題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。

以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明をする。
本発明は、半導体ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨装置において、半導体ウェーハを保持するキャリアの改良に関するものであり、まず両面研磨装置の概要について図７を用いて説明する。
ここで、本発明の両面研磨装置の一例として、図７は、遊星式の両面研磨装置の内部構造の概略の一例を示す図である。

図７（ａ）に示すように、本発明の両面研磨装置用キャリア１１を具備した両面研磨装置１０は、上下に相対向して設けられた下定盤１３ｂと上定盤１３ａを備えており、各定盤１３ａ、１３ｂの対向面側には、それぞれ研磨布１２が貼付されている。そして図７（ｂ）に示すように、上定盤１３ａと下定盤１３ｂの間の中心部にはサンギヤ１８が、周縁部にはインターナルギヤ１９が設けられている。半導体ウェーハＷはキャリア１１の保持孔１６に保持され、上定盤１３ａと下定盤１３ｂの間に挟まれている。

サンギヤ１８及びインターナルギヤ１９の各歯部にはキャリア１１の外周歯１７が噛合しており、上定盤１３ａ及び下定盤１３ｂが不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、キャリア１１は自転しつつサンギヤ１８の周りを公転するものである。

そして、図１に示すように、半導体ウェーハＷはキャリア１１の保持孔１６で保持されており、上下の研磨布１２により両面を同時に研磨される。この研磨時には、図１に示すようにスラリー供給口１４から研磨スラリー１５が供給される。これによって半導体ウェーハＷを研磨するものである。

なお、上記では遊星式の両面研磨装置のキャリアを例として述べてきたが、本発明の両面研磨装置用キャリアは遊星式に限定されず、揺動式の両面研磨装置のキャリアに採用しても有効である。

ここで、上記両面研磨装置１０に配設される本発明の両面研磨装置用キャリア１１について、以下に説明する。
本発明の両面研磨装置用キャリア１１は、両面研磨装置１０において、研磨布１２が貼付された上下定盤１３ａ、１３ｂの間に配設され、研磨の際に上下定盤１３ａ、１３ｂの間に挟まれた半導体ウェーハＷを保持するための保持孔１６が形成されたものである。
そして、図７（ｃ）の部分拡大図のように、材質がチタンからなるキャリア本体３０と、その表面に形成されたＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜３１に覆われたものであり、かつＤＬＣ膜表面３２の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上となっているものである。

（実験）
両面研磨装置用キャリアとして、図２に示すようなキャリア製造フローにおいて、ラッピング加工、マーキング（工程８，９）後のポリッシング加工工程（工程１０）を除いたもの（キャリアＡ）と、ポリッシング加工を行ったもの（キャリアＢ）の２種類を作製した。
各キャリアの表面粗さは、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ製のサーフテストＳＪ−４００を用いて測定し、ＪＩＳ２００１に基づき評価を行った。フィルタはＧＡＵＳＳ、曲線はＲ、評価長さは４．０ｍｍ、カットオフは０．８ｍｍとした。

この２種類のキャリアＡ，Ｂの表面に付着している汚れを落とすため、ウェーハを研磨加工する条件でキャリア厚さと同じダミーウェーハを充填して１時間研磨を行い、立ち上げ準備を行った。そして同様の評価方法で表面粗さの評価を行った。

そしてこの立ち上げ準備を終えたキャリアＡ，Ｂを使用して、シリコンウェーハの両面研磨を行った。また、ウェーハ加工時間が５０００ｍｉｎ毎にキャリアの表面粗さを測定し、キャリア使用４００００ｍｉｎ経過後の時点で研磨されたシリコンウェーハの表面形状を測定した。このシリコンウェーハの表面形状の測定は、黒田精工製ウェーハ形状評価装置Ｎａｎｏｍｅｔｏｒｏ ３００ＴＴ−Ａにより実施した。

その結果、図３、図４に示すように、従来のラップ＋タッチポリッシュ仕上げしたＴｉキャリアにＤＬＣコーティングしたキャリア（キャリアＢ）では、立ち上げ準備前では表面粗さがＲａで０．０９μｍであったが、立ち上げ準備後（キャリア使用開始時）には、表面粗さがＲａで０．０６μｍとなり、表面粗さが小さくなった。
これに対し、ラップのみ行ったＴｉキャリアにＤＬＣコーティングを行ったキャリア（キャリアＡ）では、立ち上げ準備前では表面粗さがＲａで０．１８μｍ、立ち上げ準備後でＲａで０．１２μｍと表面粗さが小さくなったものの、シリコンウェーハの両面研磨に使用する前段階でのキャリア表面粗さを粗くなった状態に保つことができた。

また、図４に示すように、キャリアＡでは、使用時間が進行しても、キャリアの表面粗さはほとんど変化が無い事が確認された。更に図５に示すように、キャリア使用開始時のシリコンウェーハの加工形状と、キャリア使用４００００ｍｉｎ経過時に研磨されたシリコンウェーハの加工形状は、共に高平坦なレベルを維持しており、外周ダレが発生しておらず、ＳＦＱＲ（ｍａｘ）を改善できることが判った。

これに対し、図４に示すように、キャリアＢの場合では、キャリアの表面粗さは使用時間の進行と共に小さくなっていった。
また、図５に示すように、キャリア使用開始時のウェーハ表面形状は外周部には若干のダレが発生していたものの、比較的平坦なシリコンウェーハであった。しかし、キャリア使用４００００ｍｉｎ経過後のキャリアで加工したシリコンウェーハの表面形状は大きく外周がダレており、またＳＦＱＲ値も高く、高平坦なシリコンウェーハからはほど遠いことが判った。
なお図３は、実験例のキャリアＡ，Ｂでの、立ち上げ準備前と４００００ｍｉｎ使用後のキャリア表面の表面粗さの評価結果を示した図、図４は実験例のキャリアＡ，Ｂでの、使用時間とキャリア表面の表面粗さの関係を示した図、図５は、使用開始時と４００００ｍｉｎ使用後の実験例のキャリアＡ，Ｂを使用して研磨された半導体ウェーハの表面形状の測定結果の一例を示した図である。

このように、表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上のキャリアを使用する事によって、図１及び図８に示すように、加工中のスラリー持ち込み量と排出量を従来に比べて多くすることができる。これによって、保持孔と半導体ウェーハの隙間に排出されなかったスラリーが留まったり、半導体ウェーハ外周部へのスラリー供給量が少なくなることによって熱が溜まり、ケミカル反応が促進されることを抑制することができるため、半導体ウェーハの最外周部にダレが発生することを抑制することができる。

また、ＤＬＣ膜によって表面がコーティングされているため、キャリアを長時間使用してもその表面粗さはほとんど変化しないため、長時間使用した段階であっても安定したスラリー供給と排出が行われる。そのため、平坦な半導体ウェーハを安定して得られると供に、キャリアの耐久時間が長くなり、コストを従来に比べて大幅に削減することができ、半導体ウェーハの研磨に要するコストの削減を図ることができる。

更に、本体がチタンであり、またＤＬＣ膜が形成されているため、従来の材質のキャリアに比べて硬度が高く研磨時の磨耗も小さいため、キャリア自体のライフが向上する。
上述のような効果によって、従来に比べて長期間に渡って安定して効率よく低コストで高い平坦度を有する半導体ウェーハの研磨を行うことができる。

キャリアの表面粗さを粗くする方法としては、キャリア厚さを揃えるために行うラップ材の砥粒番手を現行（＃１０００が専ら使用されている）からより低番手の砥粒で加工したり、ラップ後に行うポリッシュを止めたり、平面研削を砥粒番手＃８００以下にして行い、また条痕マークと砥粒で表面を粗い状態にする方法が挙げられるが、もちろんこれに限定されない。

このように、キャリアは、チタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さをＲａで０．１１μｍ以上とすることができる。このキャリア本体の表面にＤＬＣ膜をコーティングすれば、コーティング後のＤＬＣ膜表面のＲａを０．１１μｍ以上とすることができる。この場合は、下地の表面粗さが荒れているため、コーティング後に加工が比較的難しいＤＬＣ膜の表面を加工する必要がなく、ＤＬＣ膜の厚さを略均一とできるので、ＤＬＣ膜が剥がれにくくなり、更に高耐久性の両面研磨装置用キャリアとすることができる。

ただし、上述のように、チタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さをＲａで０．１１μｍ以上とする他に、比較的平坦なチタンからなるキャリア本体の表面に形成されたＤＬＣ膜の表面をＲａで０．１１μｍ以上に荒らすことによっても本発明の両面研磨装置用キャリアを得ることができることはいうまでもない。

また、ＤＬＣ膜の表面およびチタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さを、Ｒａで０．５０μｍ以下とすることができる。
スラリーをスムーズに流すためには、ＤＬＣ膜の表面およびチタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さは粗ければ粗い程よい。しかし、表面粗さがＲａで０．５μｍより大きい場合、キャリアの表面粗さが大きくなり過ぎることによって研磨布が摩耗して研磨布の寿命が短くなることがある。従って、ＤＬＣ膜の表面およびチタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さは、Ｒａで０．５０μｍ以下とすることがよい。

そして、ＤＬＣ膜は、厚さが０．３μｍ〜５μｍとすることができる。
キャリア本体の表面にコーティングされたＤＬＣ膜は、その厚さは０．３〜５μｍの薄さでも十分にキャリアの表面粗さをＲａで０．１１μｍ以上に保つことができる。従って、研磨後の半導体ウェーハの外周部のダレへの影響は抑えられ、高い平坦度を有する半導体ウェーハを得ることができる。

更に、キャリアは、図９に示すように、その表裏面にキャリア外周側から保持孔に至る溝３３を有するものとすることができる。
キャリアがこのような溝を有することで、研磨時に研磨液が溝を通って半導体ウェーハへ供給されるため、ウェーハ外周部が研磨時に受ける抵抗が緩和され、さらに外周ダレを低減することができる。また、溝により研磨中に研磨布の目立ても行うことができるので、セラミックプレート等を用いた研磨布の目立ての頻度を低減することができる。

このような本発明の両面研磨装置用キャリア１１を具備した両面研磨装置１０であれば、金属汚染が低減され、また外周のダレが少ない高平坦度の半導体ウェーハを得ることができる。さらに、研磨中にキャリア表面で研磨布の目立ても行うことができるので、研磨布の目立ての頻度を低減して、装置の稼働率を著しく向上することができる。また、キャリアライフが長いため、コストを低減することができる。

そして、図１，７のように上記本発明の両面研磨装置用キャリア１１を、両面研磨装置１０の研磨布１２が貼付された上下定盤１３ａ、１３ｂの間に配設し、保持孔１６で半導体ウェーハＷを保持して上下定盤１３ａ、１３ｂの間に挟み込み、研磨スラリー１５を供給しつつ半導体ウェーハＷを両面研磨することができる。

このような方法を用いて両面研磨を行えば、金属汚染が抑制され、また外周のダレが少ない高平坦度のウェーハを安定して効率的に得ることができる。さらに、研磨中にキャリア表面で研磨布の目立ても行うことができるので、研磨布の目立ての頻度を低減して、効率的に研磨を行うことができる。しかも、キャリアの表面にはＤＬＣ膜がコーティングされているため、表面粗さは長時間使用してもほとんど変化しないので、キャリアを従来に比べて交換する頻度を少なくでき、ランニングコストの低減も図ることができる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
図２に示す製造フローにおいて、ラッピング加工、マーキング（工程８，９）後のポリッシング加工工程（工程１０）を行わずにキャリアを製作し、キャリア立ち上げ準備を行った（実施例１）。その時点でのキャリアの表面粗さをＭｉｔｕｔｏｙｏ製のサーフテストＳＪ−４００で評価したところ、表面粗さはＲａ＝０．１１μｍであった。

この立ち上げ準備済みのキャリアを用いて、直径３００ｍｍ、導電型がＰ⁻、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハの両面研磨を計４２枚行った。
加工研磨条件は、装置に不二越機械製両面研磨機ＤＳＰを用いて、研磨布は単一発泡ウレタン、スラリーはＫＯＨベースのコロイダルシリカ、加重は１００〜２００ｇ／ｃｍ^２とした。

そして研磨したシリコンウェーハの表面形状の評価をＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製平坦度テスターＷａｆｅｒＳｉｇｈｔにて実施した。測定条件はＭ４９モードで外周除外２ｍｍとして、セルサイズ２６×８ｍｍにて行った。その結果を表１及び図６に示す。図６は、実施例１のキャリアを用いて研磨されたシリコンウェーハの、ＳＦＱＲ値の発生頻度と累積相対頻度との関係を示した図である。

（比較例１）
また、図２に示す製造フローの全ての工程を行った、すなわちチタンからなるキャリア本体にポリッシング加工工程（工程１０）及びＤＬＣコーティング工程（工程１１）を行ったキャリア（比較例１）を作製し、同様にキャリア立ち上げ準備を行った。立ち上げ準備完了時の表面粗さは、Ｒａで０．０４μｍであった。そしてこの立ち上げ直後のキャリアを用いて、実施例１と同様にシリコンウェーハの両面研磨を計４９枚行った。
そして実施例１と同様の評価を行った。その結果を表１及び図６に示す。

図６・表１に示すように、実施例１のような表面粗さがＲａで０．１１μｍと大きいキャリアであれば、研磨したシリコンウェーハ計４２枚のＳＦＱＲ値のバラツキが小さい、すなわちバッチ間のバラツキが小さく、高い平坦度のシリコンウェーハを効率よく得ることができることが判った。
これに対し、キャリアの表面粗さが小さい平坦な比較例１のキャリアでは、ＳＦＱＲ値のバラツキも大きく、平坦なシリコンウェーハを安定して得ることができなかった。

なお、本発明は、上記実施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的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的範囲に包含される。

１０…両面研磨装置、
１１，２１…両面研磨装置用キャリア、 １２，２２…研磨布、 １３ａ，２３ａ…上定盤、 １３ｂ，２３ｂ…下定盤、 １４，２４…スラリー供給口、 １５，２５…研磨スラリー、
１６…保持孔、 １７…外周歯、 １８…サンギヤ、 １９…インターナルギヤ、
３０…キャリア本体、 ３１…ＤＬＣ膜、 ３２…ＤＬＣ膜表面、
３３…溝、
Ｗ…半導体ウェーハ。

Claims (7)

1. 両面研磨装置において、研磨布が貼付された上下定盤の間に配設され、研磨の際に前記上下定盤の間に挟まれた半導体ウェーハを保持するための保持孔が形成された両面研磨装置用キャリアであって、
   該キャリアは、材質がチタンからなるキャリア本体と、該キャリア本体の表面に形成されたＤＬＣ膜に覆われたものであり、かつ該ＤＬＣ膜表面の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上であることを特徴とする両面研磨装置用キャリア。
2. 前記キャリアは、前記チタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さがＲａで０．１１μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨装置用キャリア。
3. 前記ＤＬＣ膜の表面および前記チタンからなるキャリア本体の表面の表面粗さは、Ｒａで０．５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置用キャリア。
4. 前記ＤＬＣ膜は、厚さが０．３μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の両面研磨装置用キャリア。
5. 前記キャリアは、その表裏面にキャリア外周側から前記保持孔に至る溝を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の両面研磨装置用キャリア。
6. 少なくとも、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の両面研磨装置用キャリアを具備したものであることを特徴とする両面研磨装置。
7. 半導体ウェーハを両面研磨する方法であって、研磨布が貼付された上下定盤の間に請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のキャリアを配設し、該キャリアに形成された保持孔に半導体ウェーハを保持して、前記上下定盤の間に挟み込んで両面研磨することを特徴とする半導体ウェーハの両面研磨方法。

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