JP2013094873A - Polishing cloth dressing method of double-sided polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法、詳しくは両面研磨装置の研磨性能が低下した研磨布の表面をドレッシング(目立て)し、そのウェーハ研磨性能を高める両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法に関する。 The present invention relates to a polishing cloth dressing method for a double-side polishing apparatus, and more particularly, to a polishing cloth dressing method for a double-side polishing apparatus for dressing (sharpening) the surface of a polishing cloth whose polishing performance of the double-side polishing apparatus has deteriorated and enhancing the wafer polishing performance. .
従来、エッチング後のシリコンウェーハは、平坦化するために両面研磨装置による両面研磨が行われている。一般的な両面研磨装置としては、ウェーハ保持孔にシリコンウェーハが保持された複数のキャリアプレートを、対向面に上下一対の研磨布が貼着された上定盤と下定盤との間に挟み込み、この状態で遊離砥粒を含む研磨液を各シリコンウェーハに供給しながら、サンギヤとインターナルギヤとの間でキャリアプレートを自転公転させ、かつ上定盤および下定盤を回転させることにより、各シリコンウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ方式のものが知られている。 Conventionally, double-side polishing by a double-side polishing apparatus has been performed on a silicon wafer after etching in order to flatten the silicon wafer. As a general double-side polishing apparatus, a plurality of carrier plates holding a silicon wafer in a wafer holding hole are sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate in which a pair of upper and lower polishing cloths are attached to opposite surfaces, While supplying a polishing liquid containing loose abrasive grains to each silicon wafer in this state, the carrier plate rotates and revolves between the sun gear and the internal gear, and the upper surface plate and the lower surface plate are rotated. A sun gear type that simultaneously polishes both the front and back sides of a wafer is known.
ところで、シリコンウェーハの両面研磨を長時間行っていると、上定盤に貼着された上研磨布(上側の研磨布)の研磨作用面と、下定盤に貼着された下研磨布(下側の研磨布)の研磨作用面とがそれぞれ偏摩耗する。これは、ウェーハ両面研磨時に上下定盤から上下の研磨布に作用する研磨圧力が均等であっても、上下定盤面に対するシリコンウェーハの相対的な回転軌道(軌跡)が研磨条件によって異なり、上下の研磨布の(厚み)形状の変化が一般的に一様とならないためである。その結果、使用回数を重ねた上下の研磨布によって両面研磨されたシリコンウェーハは変形し易かった。
そこで、これを解消するため、上研磨布および下研磨布は、上下定盤に貼着された状態で定期的に研磨作用面の形状(表面形状)を補修するドレッシングが行われている。
両面研磨装置の研磨布をドレッシングする従来技術として、例えば、特許文献1などが知られている。特許文献1は、表裏面が同一形状のドレッシング部材をキャリアプレートのウェーハ保持孔に収納し、その後、ウェーハの両面研磨時に発生する上下定盤の変形を反映させたドレッシングとなるように、両面研磨時の上下定盤に作用する熱負荷や応力負荷とほぼ等しい熱負荷または応力負荷を作用させて、上下の研磨布をドレッシングする方法である。これにより、ドレッシング時の上下定盤の温度分布を両面研磨時の温度分布に近づけることができ、その結果、平坦度の高いウェーハの両面研磨を行うために適した状態に、上下の研磨布を同時にドレッシングできるものである。
By the way, if both sides of the silicon wafer are polished for a long time, the polishing surface of the upper polishing cloth (upper polishing cloth) attached to the upper surface plate and the lower polishing cloth (lower surface) attached to the lower surface plate Side polishing cloth) and the polishing action surface of each side wear unevenly. This is because the relative rotation trajectory (trajectory) of the silicon wafer with respect to the upper and lower surface plate surfaces varies depending on the polishing conditions, even if the polishing pressure acting on the upper and lower polishing cloths from the upper and lower surface plates is equal during double-side polishing of the wafer. This is because the change in the (thickness) shape of the polishing cloth is generally not uniform. As a result, the silicon wafer that was polished on both sides by the upper and lower polishing cloths that had been used many times was easily deformed.
Therefore, in order to solve this problem, dressing for repairing the shape (surface shape) of the polishing surface is periodically performed on the upper polishing cloth and the lower polishing cloth in a state of being adhered to the upper and lower surface plates.
For example, Patent Document 1 is known as a conventional technique for dressing a polishing cloth of a double-side polishing apparatus. In Patent Document 1, double-side polishing is performed so that a dressing member having the same shape on the front and back surfaces is accommodated in a wafer holding hole of a carrier plate, and then the dressing reflects the deformation of the upper and lower surface plates that occurs during double-side polishing of the wafer. In this method, the upper and lower polishing cloths are dressed by applying a thermal load or stress load substantially equal to the thermal load or stress load acting on the upper and lower surface plates. As a result, the temperature distribution of the upper and lower surface plates during dressing can be made closer to the temperature distribution during double-side polishing, and as a result, the upper and lower polishing cloths are put into a state suitable for performing double-side polishing of wafers with high flatness. It can be dressed at the same time.
これまでのドレッシング方法では、特許文献1のように、上下定盤に貼付した上下一対の研磨布間に、上述した表裏面が同一形状のドレッシング部材を挟み込んで上下の研磨布を同時にドレッシングしていた。そのため、上下の研磨布の研磨作用面に対するドレッシング量(取り代分布)は略同等となり、このような等量ドレッシングを研磨作用面が大きく偏摩耗した上研磨布および下研磨布に施しても、ウェーハの平坦度(グローバル形状)はさほど改善されないことが、本発明者らの実験によって明らかとなった。
すなわち、両面研磨は、ウェーハ表面の微小な表面粗さなどを調整する仕上げ研磨(片面鏡面研磨)とは異なり、ウェーハ全体の平坦度を高めるために必要な研磨量が多く、仕上げ研磨時に比べてウェーハへの研磨圧力および研磨量は大きい。そして、通常、両面研磨において上下定盤は互いに反対方向に回転させるため、上下研磨布にはキャリアプレートの回転方向(ウェーハの回転方向)と同じ方向に回転する力と、これとは異なる方向へ回転する力とが作用している。そのため、両面研磨の回数が増大するほど、上下研磨布の研磨作用面における摩耗量分布は異なる傾向がある。具体的には、上研磨布の研磨作用面の外周部における摩耗量は少なく、かつ上研磨布の研磨作用面の中央部の摩耗量は多くなる凹形傾向があり、下研磨布の研磨作用面の中央部の摩耗量が、上研磨布の研磨作用面の中央部の研磨量に比べて少なくなる凸形傾向となる。したがって、このような上下の研磨布の研磨作用面に一般的な等量ドレッシングを施したとしても、その後の両研磨作用面はそれほど平坦度が高まらない。
In the conventional dressing method, as in Patent Document 1, the upper and lower polishing cloths are simultaneously dressed by sandwiching the above-mentioned dressing members having the same shape between the upper and lower polishing cloths attached to the upper and lower surface plates. It was. Therefore, the dressing amount (removal allowance distribution) for the polishing action surfaces of the upper and lower polishing cloths is substantially the same, and even if such an equal amount dressing is applied to the upper polishing cloth and the lower polishing cloth whose polishing action faces are greatly worn, It has been clarified by experiments of the present inventors that the flatness (global shape) of the wafer is not improved so much.
In other words, double-side polishing differs from final polishing (single-sided mirror polishing) that adjusts the fine surface roughness of the wafer surface, and requires a larger amount of polishing to increase the flatness of the entire wafer. The polishing pressure and the polishing amount on the wafer are large. In general, since the upper and lower surface plates are rotated in opposite directions in double-side polishing, the upper and lower polishing cloths are rotated in the same direction as the rotation direction of the carrier plate (rotation direction of the wafer) and in a different direction. A rotating force is acting. Therefore, as the number of times of double-side polishing increases, the wear amount distribution on the polishing surface of the upper and lower polishing cloths tends to differ. Specifically, the amount of wear at the outer periphery of the polishing surface of the upper polishing cloth is small, and the amount of wear at the center of the polishing surface of the upper polishing cloth tends to be concave. The amount of wear at the center of the surface tends to be convex as compared to the amount of polishing at the center of the polishing surface of the upper polishing cloth. Therefore, even if a general equal amount of dressing is applied to the polishing surfaces of the upper and lower polishing cloths, the flatness of the subsequent polishing surfaces is not so high.
そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、上研磨布用のドレッシング部材および下研磨布用のドレッシング部材の各ドレッシング作用面に固定したドレス工具の形状に着目した。すなわち、上下定盤に貼り付けた上下の研磨布の研磨作用面は、必ずしもそれぞれを平坦化する必要はなく、両研磨作用面に平行性(マッチング性)があれば、両面研磨後のウェーハの平坦度は高まることを発見した。すなわち、仮に上研磨布の研磨作用面が中央部が凹んだ湾曲形状のものでも、下研磨布の研磨作用面の形状が、上研磨布の研磨作用面の形状に合わせて中央部が凸となった湾曲形状であれば、両面研磨後のウェーハのグローバルな平坦度は高まることを知見し、この発明を完成させた。 Therefore, as a result of intensive studies, the inventors focused on the shape of the dressing tool fixed to each dressing working surface of the dressing member for the upper polishing cloth and the dressing member for the lower polishing cloth. That is, the polishing action surfaces of the upper and lower polishing cloths affixed to the upper and lower surface plates do not necessarily need to be flattened. If both polishing action surfaces have parallelism (matching properties), We found that flatness increases. That is, even if the polishing surface of the upper polishing cloth has a curved shape with a recessed central portion, the shape of the polishing action surface of the lower polishing cloth is convex to match the shape of the polishing surface of the upper polishing cloth. The present inventors have found that the global flatness of the wafer after double-side polishing is increased if the curved shape is improved, and the present invention has been completed.
この発明は、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度を高めて、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を提供することを目的としている。 The present invention provides a polishing cloth dressing method for a double-side polishing apparatus capable of increasing the parallelism between the polishing action surface of the upper polishing cloth and the polishing action surface of the lower polishing cloth, thereby increasing the flatness of the wafer after double-side polishing. The purpose is to do.
請求項1に記載の発明は、上定盤に固定した上研磨布と下定盤に固定した下研磨布との間に、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方をドレッシングする円板形状の第1のドレスプレートと、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方をドレッシングする円板形状の第2のドレスプレートとを挟み込み、この状態で前記上定盤および前記下定盤をそれぞれ所定方向へ回転させることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面とを同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法であって、前記研磨布の中央部のドレッシング量に比べて外周部のドレッシング量が大きくなるように、前記第1のドレスプレートのドレッシング作用面側にはリング形状の第1のドレス工具が設けられ、前記研磨布の外周部のドレッシング量に比べて中央部のドレッシング量が大きくなるように、前記第2のドレスプレートのドレッシング作用面側にはドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる矩形状の第2のドレス工具が設けられ、前記第1ドレス工具および前記第2ドレス工具により前記上下研磨布を同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。 According to the first aspect of the present invention, either the upper polishing cloth or the lower polishing cloth is dressed between the upper polishing cloth fixed to the upper surface plate and the lower polishing cloth fixed to the lower surface plate. A disc-shaped first dress plate and a disc-shaped second dress plate for dressing the remaining one of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth are sandwiched, and in this state, the upper surface plate and A polishing cloth dressing method of a double-side polishing apparatus for simultaneously dressing the polishing action surface of the upper polishing cloth and the polishing action surface of the lower polishing cloth by rotating the lower surface plate in a predetermined direction, respectively, A ring-shaped first dressing tool is provided on the dressing working surface side of the first dress plate so that the dressing amount of the outer peripheral portion is larger than the dressing amount of the central portion of The dressing surface of the second dress plate has a rectangular shape extending in the diameter direction through the center point of the dressing surface so that the dressing amount at the center is larger than the dressing amount at the outer periphery of the polishing cloth. A polishing cloth dressing method of a double-side polishing apparatus, wherein a second dressing tool is provided, and the upper and lower polishing cloths are simultaneously dressed by the first dressing tool and the second dressing tool.
請求項2に記載の発明は、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、前記外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、前記第1のドレスプレートの第1のドレス工具によってドレッシングし、かつ前記外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、前記第2のドレスプレートの第2のドレス工具によってドレッシングすることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する請求項1に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。 According to a second aspect of the present invention, any one of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth has a curved polishing action surface having a recessed central portion compared to the outer peripheral portion, and the upper polishing cloth The remaining other of the lower polishing cloths has a curved polishing action surface with a convex central portion compared to the outer peripheral portion, and a curved polished surface with a concave central portion compared to the outer peripheral portion. The working surface is dressed by the first dressing tool of the first dress plate so that the dressing amount of the outer peripheral portion is larger than that of the central portion, and the central portion is convex compared to the outer peripheral portion. The curved polishing action surface thus formed is dressed by the second dressing tool of the second dress plate so that the dressing amount at the center thereof is larger than that at the outer periphery thereof, whereby the upper polishing cloth Abrasive working surface of the The shape of the polishing working surface of the fabric, these abrasive action surface is abrasive cloth dressing method for double-side polishing apparatus according to claim 1, adjusted to be parallel.
請求項3に記載の発明は、偏摩耗前記両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ式のもので、前記第1のドレスプレートおよび前記第2のドレスプレートは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつ前記サンギヤおよび前記インターナルギヤとに噛合する外歯が周設されたものである請求項1または請求項2に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。 According to a third aspect of the present invention, the uneven wear of the double-side polishing apparatus causes the carrier plate holding the semiconductor wafer in the wafer holding hole to rotate and revolve between the sun gear and the internal gear, thereby providing a front and back surface of the semiconductor wafer. It is of a sun gear type that polishes both surfaces simultaneously, and the first dress plate and the second dress plate have the same diameter as the carrier plate, and external teeth that mesh with the sun gear and the internal gear are circumferential. The polishing cloth dressing method of the double-side polishing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the polishing cloth dressing method is provided.
請求項4に記載の発明は、前記上研磨布および前記下研磨布のドレッシングは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に前記半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、その外周部に周設された外歯を前記サンギヤと前記インターナルギヤとに噛合させた状態で行う請求項3に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the dressing of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth has the same diameter as that of the carrier plate, and a dress assist in which a dummy wafer having the same size as the semiconductor wafer is held in a wafer holding hole. 4. The polishing cloth dressing method for a double-side polishing apparatus according to claim 3, wherein the carrier plate is carried out in a state where external teeth provided on the outer periphery of the carrier plate are engaged with the sun gear and the internal gear.
請求項5に記載の発明は、前記第1のドレスプレートの中央部には、該第1のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第1の開口部が形成され、前記第2のドレスプレートの中央部のうち、前記第2のドレス工具の形成部分を除く部分には、前記第2のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第2の開口部が形成された請求項1〜請求項4のうち、何れか1項に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, a first opening penetrating the upper surface and the lower surface of the first dress plate is formed at a central portion of the first dress plate, and the second dress plate 2. The second opening that penetrates the upper and lower surfaces of the second dress plate is formed in a portion of the central portion excluding the formation portion of the second dressing tool. 4. A polishing cloth dressing method for a double-side polishing apparatus according to claim 1.
両面研磨装置は、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する装置で、サンギヤ(遊星歯車)方式のもの、または、キャリアプレートに自転をともなわない円運動をさせて半導体ウェーハの表裏両面を同時に研削する無サンギヤ方式のものを採用することができる。特に、サンギヤ方式の両面研磨装置の方が、上下研磨布の偏摩耗を生じやすいため、本発明によるドレッシング方法を適用することが有効となる。
サンギヤ方式の両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する。サンギヤ方式の両面研磨装置のキャリアプレートに形成されるウェーハ保持孔の形成数は任意である。例えば、1つ、2つ〜5つでもそれ以上でもよい。このことは、無サンギヤ方式の両面研磨装置のキャリアプレートについても同様である。
A double-side polishing device is a device that polishes both the front and back surfaces of a semiconductor wafer such as a silicon wafer at the same time. It uses a sun gear (planetary gear) type or a circular motion that does not rotate on the carrier plate, so that the front and back surfaces of the semiconductor wafer can be removed. A non-sun gear system that grinds at the same time can be employed. In particular, since the sun gear type double-side polishing apparatus tends to cause uneven wear of the upper and lower polishing cloths, it is effective to apply the dressing method according to the present invention.
The sun gear type double-side polishing apparatus polishes both the front and back surfaces of a semiconductor wafer simultaneously by rotating and revolving a carrier plate holding a semiconductor wafer in a wafer holding hole between a sun gear and an internal gear. The number of wafer holding holes formed in the carrier plate of the sun gear type double-side polishing apparatus is arbitrary. For example, one, two to five, or more may be used. The same applies to the carrier plate of the double-side polishing apparatus of the sun gear type.
無サンギヤ方式の両面研磨装置としては、例えば、上面(定盤面)に半導体ウェーハの一方の面を研磨する下研磨布が貼着された下定盤と、下定盤の直上に配置され、下面(定盤面)に半導体ウェーハの他方の面を研磨する上研磨布が貼着された上定盤と、下定盤と上定盤との間に設置され、半導体ウェーハのウェーハ保持孔が複数形成されたキャリアプレートと、下定盤と上定盤との間で、キャリアプレートに自転を伴わない円運動をさせることで、ウェーハ保持孔に保持された複数枚の半導体ウェーハの表裏面を、上研磨布および下研磨布により同時に研磨するキャリア円運動機構とを備えたものなどを採用することができる。
ここでいう自転を伴わない円運動とは、キャリアプレートが上定盤および下定盤の軸線から所定距離だけ偏心させた状態を常に保持して旋回(揺動回転)するような円運動をいう。この自転を伴わない円運動によって、キャリアプレート上の全ての点は、同じ大きさ(半径r)の小円の軌跡を描くことになる。無サンギヤ方式の両面研磨装置は、遊星歯車方式のもののようにサンギヤが存在しないので、例えば直径が300mm以上の大口径ウェーハ用として適している。
As a non-sun gear type double-side polishing apparatus, for example, a lower surface plate in which a lower polishing cloth for polishing one surface of a semiconductor wafer is attached to an upper surface (surface plate surface), and a lower surface (fixed surface) are disposed directly above the lower surface plate. A carrier in which a plurality of wafer holding holes for a semiconductor wafer are formed between an upper surface plate having an upper polishing cloth adhered to the other surface of the semiconductor wafer and a lower surface plate and an upper surface plate. The front and back surfaces of a plurality of semiconductor wafers held in the wafer holding holes are moved between the upper polishing cloth and the lower plate by causing the carrier plate to perform a circular motion without rotation between the lower platen and the upper platen. A thing provided with the carrier circular motion mechanism grind | polished simultaneously with a polishing cloth can be employ | adopted.
Here, the circular motion without rotation refers to a circular motion in which the carrier plate always turns and swings (oscillates and rotates) while maintaining a state where the carrier plate is decentered by a predetermined distance from the axis of the upper and lower surface plates. By this circular motion without rotation, all points on the carrier plate draw a small circular locus having the same size (radius r). Since the sun gear does not exist like the planetary gear type double-side polishing apparatus of the sun gear type, it is suitable for a large diameter wafer having a diameter of 300 mm or more, for example.
第1のドレスプレートおよび第2のドレスプレートは、ステンレスなどの金属またはポリ塩化ビニルなどの合成樹脂からなる円形状の基板のドレッシング作用面に、ペレット、植毛またはスクレーパなどからなるドレス工具(第1のドレス工具または第2のドレス工具)が固定されたものである。第1のドレス工具と第2のドレス工具とは、同一素材からなるものでも、異なる素材からなるものでもよい。
ドレッシング時の上定盤および下定盤の回転方向は限定されない。また、ドレッシング中、第1のドレスプレートと第2のドレスプレートは回転しても、回転しなくてもよい。
ドレッシング液としては、例えば純水などを採用することができる。
The first dress plate and the second dress plate are made of a dressing tool made of pellets, flocks, scrapers, etc. on a dressing working surface of a circular substrate made of a metal such as stainless steel or a synthetic resin such as polyvinyl chloride. The dressing tool or the second dressing tool) is fixed. The first dressing tool and the second dressing tool may be made of the same material or different materials.
The direction of rotation of the upper and lower surface plates during dressing is not limited. Further, during dressing, the first dress plate and the second dress plate may or may not rotate.
For example, pure water can be used as the dressing liquid.
ここでいう「リング形状」とは、研磨作用面の外周部の全周にわたる円環形状である。
リング形状の第1のドレス工具を使用し、研磨布の研磨作用面(外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を含む)をドレッシングすると、研磨作用面の中央部の研削も行われるものの、外周部の方が中央部より積極的に研削される。
ここでいう「ドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる」とは、円形のドレッシング作用面を、このドレッシング作用面の中心点を通る1本または2本以上の仮想直線に沿って、第2のドレス工具が延びている状態をいう。仮想直線が1本の場合には、円形のドレッシング作用面は半分割(2分割)される。また、仮想直線が2本以上の場合の第2のドレス工具の形状としては、ドレッシング作用面の中心点を中心とした放射形状(例えば十字形状)が挙げられる。
ここでいう「矩形状」とは、全長にわたって幅が均一となる短冊形状または帯形状をいう。
矩形状の第2のドレス工具を使用し、研磨布の研磨作用面(外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を含む)をドレッシングすると、研磨作用面の外周部の研削も行われるものの、中央部の方が外周部より積極的に研削される。
Here, the “ring shape” is an annular shape extending over the entire circumference of the outer peripheral portion of the polishing surface.
When the ring-shaped first dressing tool is used to dress the polishing surface of the polishing cloth (including a curved polishing surface with a concave center compared to the outer periphery), the center of the polishing surface is ground. However, the outer peripheral portion is more actively ground than the central portion.
As used herein, “extending in the diameter direction through the center point of the dressing action surface” means that the circular dressing action surface is moved along the one or more virtual straight lines passing through the center point of the dressing action surface. 2 means that the dressing tool is extended. In the case of one imaginary straight line, the circular dressing surface is divided into two (two divisions). The shape of the second dressing tool when there are two or more virtual straight lines includes a radial shape (for example, a cross shape) centered on the center point of the dressing working surface.
Here, the “rectangular shape” means a strip shape or a band shape having a uniform width over the entire length.
When using a rectangular second dressing tool and dressing the polishing surface of the polishing cloth (including a curved polishing surface with a convex center compared to the outer periphery), the outer periphery of the polishing surface However, the central part is more actively ground than the outer peripheral part.
特に、この発明は、上研磨布および下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、上研磨布および下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、第1のドレスプレートの第1のドレス工具によってドレッシングし、かつ外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、第2のドレスプレートの第2のドレス工具によってドレッシングすることで、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整した方が望ましい。 In particular, according to the present invention, any one of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth has a curved polishing action surface with a recessed central portion as compared with the outer peripheral portion. The other has a curved polishing surface that is convex at the center compared to the outer periphery, and the curved polishing surface that is recessed at the center compared to the outer periphery. The curved polishing surface that is dressed by the first dressing tool of the first dress plate so that the dressing amount is larger than the central portion, and the central portion is convex compared to the outer peripheral portion, The dressing surface of the upper polishing cloth and the polishing action surface of the lower polishing cloth are dressed by the second dressing tool of the second dress plate so that the dressing amount at the center is larger than the outer peripheral part. And the shape of these polishing surfaces It is preferable adjusted to be parallel.
「これらの研磨作用面の形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する」とは、従来のように上研磨布の研磨作用面および下研磨布の研磨作用面に対して等量ドレッシングを施すことではなく、上研磨布の研磨作用面および下研磨布の研磨作用面に対する部分(サイトのグローバル形状)的なドレッシング量(取り代分布)を変更することで、両研磨作用面が平行となるように両研磨作用面の形状を調整することをいう。具体的には、上研磨布の研磨作用面が、中央部が凹んだ(外周部が凸となった)湾曲形状のもので、下研磨布の研磨作用面が、中央部が凸となった(外周部が凹んだ)湾曲形状のものである場合、最終的に下研磨布の研磨作用面の形状が上研磨布の研磨作用面の形状に合致するように、上研磨布の研磨作用面の外周部がその中央部に比べてドレッシング量が大きくなるように積極的にドレッシングしながら、下研磨布の中央部がその外周部に比べてドレッシング量が大きくなるように積極的にドレッシングすることをいう。 “Adjusting the shape of these polishing surfaces so that these polishing surfaces are parallel” means that the polishing surface of the upper polishing cloth and the polishing surface of the lower polishing cloth are the same as in the past. By changing the dressing amount (rolling allowance distribution) of the polishing surface of the upper polishing cloth and the polishing surface of the lower polishing cloth (the global shape of the site) instead of applying the amount of dressing, both polishing surfaces Is to adjust the shape of both polishing surfaces so that they are parallel. Specifically, the polishing surface of the upper polishing cloth has a curved shape with a concave central portion (the outer peripheral portion is convex), and the polishing surface of the lower polishing cloth has a convex central portion. If it has a curved shape (the outer periphery is recessed), the polishing surface of the upper polishing cloth will eventually match the shape of the polishing surface of the lower polishing cloth with the shape of the polishing surface of the upper polishing cloth. Actively dressing so that the center part of the lower polishing cloth has a larger dressing amount than its outer peripheral part, while actively dressing so that the outer peripheral part has a larger dressing amount than its central part. Say.
この発明は、上研磨布および下研磨布の各研磨作用面をドレッシングする際、キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとに噛合して行うことが望ましい。このように、上定盤と下定盤との間に、第1のドレスプレートおよび第2のドレスプレートだけでなく、ドレス補助用キャリアプレートも挟み込むことで、ドレッシング時、第1および第2のドレスプレートのみでドレッシングを行った場合に比べて、回転軸を介して上定盤に作用するドレッシング圧力の受圧面積が拡大する。これにより、その受圧面積が小さいことを原因としたドレッシング時の上定盤の傾きを防止することができる。 The present invention provides a dressing auxiliary carrier plate in which a dummy wafer having the same diameter as the carrier plate and the same size as the semiconductor wafer is held in the wafer holding hole when dressing each polishing working surface of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth. It is desirable to engage with the sun gear and the internal gear. In this way, the first and second dresses are used during dressing by sandwiching not only the first dress plate and the second dress plate but also the dressing assisting carrier plate between the upper surface plate and the lower surface plate. Compared to the case where dressing is performed using only the plate, the pressure receiving area of the dressing pressure acting on the upper surface plate via the rotating shaft is expanded. Thereby, the inclination of the upper surface plate at the time of dressing caused by the small pressure receiving area can be prevented.
ダミーウェーハは、両面研磨される半導体ウェーハと同一素材のものでも、異なる素材のものでもよい。ダミーウェーハの厚さは、両面研磨される半導体ウェーハの厚さと同程度のものの方が、前述したドレッシング時の上定盤の傾きを、より良好に防止することができる。
ドレス補助用キャリアプレートは、研磨時のキャリアプレートと同一素材のものでも、異なる素材のものでもよい。
The dummy wafer may be made of the same material as the semiconductor wafer to be polished on both sides or may be made of a different material. The dummy wafer having the same thickness as that of the semiconductor wafer subjected to double-side polishing can better prevent the inclination of the upper surface plate during dressing described above.
The dressing assisting carrier plate may be made of the same material as the carrier plate used during polishing or may be made of a different material.
この発明は、第1のドレスプレートの中央部に、第1のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第1の開口部を形成し、また第2のドレスプレートの中央部のうち、第2のドレス工具の形成部分を除く部分に、第2のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第2の開口部を形成するようにした方が望ましい。この構成とすれば、ドレッシング中に発生したドレス屑は、第1の開口部を通して第1のドレスプレートの外へ排出されるか、第2の開口部を通して第2のドレスプレートの外へ排出される。これにより、上下の研磨布のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができるとともに、第1および第2のドレスプレートへのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。 In the present invention, a first opening penetrating the upper surface and the lower surface of the first dress plate is formed in the central portion of the first dress plate, and the second of the central portions of the second dress plate. It is desirable to form a second opening penetrating the upper and lower surfaces of the second dress plate in a portion other than the dressing tool forming portion. With this configuration, dress waste generated during dressing is discharged out of the first dress plate through the first opening, or discharged out of the second dress plate through the second opening. The Thereby, the dress scraps of the upper and lower polishing cloths can be smoothly discharged out of the double-side polishing apparatus, and the dressing liquid can be supplied to the first and second dress plates without any trouble.
上研磨布および下研磨布のドレス屑としては、上下の研磨布を、対応するドレス工具によってドレッシングした際に発生する研削屑の他、ドレス工具より脱落したドレス材などが挙げられる。
第1の開口部および第2の開口部の形状は限定されない。例えば、半円形状、円形状、楕円形状の他、三角形または四角形以上の多角形状などを採用することができる。また、第1の開口部および第2の開口部の大きさおよび形成数は限定されない。
ドレッシング液としては、例えば純水などを採用することができる。
ドレッシング時の上研磨布および下研磨布の両研磨作用面のドレッシング量は、片面で5〜50μm(両面で10〜100μm)である。特に好ましいドレッシング量は、片面で10〜30μm(両面で20〜60μm)である。
ドレッシング時の第1のドレスプレートと第2のドレスプレートに対する面圧は、例えば10〜150g/cm2である。10g/cm2未満では、面圧が低すぎて研磨布そのものをドレッシングできない恐れがあり、逆に面圧が高すぎる(150g/cm2を超える)とドレス屑などを起因とした引っ掻き傷などの発生を生じる恐れがある。特に好ましい面圧は20〜100g/cm2である。
Examples of the dressing scraps of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth include grinding scraps generated when the upper and lower polishing cloths are dressed by the corresponding dressing tools, and dressing materials dropped from the dressing tools.
The shapes of the first opening and the second opening are not limited. For example, in addition to a semicircular shape, a circular shape, and an elliptical shape, a triangular shape or a polygonal shape that is equal to or more than a quadrangle can be employed. Moreover, the magnitude | size and formation number of a 1st opening part and a 2nd opening part are not limited.
For example, pure water can be used as the dressing liquid.
The dressing amount on both polishing surfaces of the upper and lower polishing cloths at the time of dressing is 5 to 50 μm on one side (10 to 100 μm on both sides). A particularly preferred dressing amount is 10 to 30 μm on one side (20 to 60 μm on both sides).
The surface pressure with respect to the first dress plate and the second dress plate at the time of dressing is, for example, 10 to 150 g / cm 2 . If the surface pressure is less than 10 g / cm 2 , the surface pressure may be too low to dress the polishing cloth itself. Conversely, if the surface pressure is too high (over 150 g / cm 2 ), such as scratches caused by dress debris, etc. There is a risk of occurrence. A particularly preferable surface pressure is 20 to 100 g / cm 2 .
請求項1〜請求項5に記載の発明によれば、両面研磨装置を利用し、上下の研磨布を同時ドレッシングする際において、上研磨布および下研磨布のうち、何れかが有している外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を、例えば、第1のドレス工具がドレッシング作用面に形成された第1のドレスプレートによってドレッシングする。その際、第1のドレス工具がリング形状のものであるため、その研磨作用面の外周部が積極的に研削されて、この外周部のドレッシング量が中央部のドレッシング量に比べて大きくなる。
また、上研磨布および下研磨布のうち、何れかが有している外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を、例えば、第2のドレス工具がドレッシング作用面に形成された第2のドレスプレートによってドレッシングする。このとき、第2のドレス工具が、ドレッシング作用面の直径方向へ延びた矩形状のものであるため、その研磨作用面の中央部が積極的に研削されて、この中央部のドレッシング量が外周部のドレッシング量に比べて大きくなる。
According to the first to fifth aspects of the present invention, when both the upper and lower polishing cloths are simultaneously dressed using the double-side polishing apparatus, either the upper polishing cloth or the lower polishing cloth is included. For example, the first dressing tool formed on the dressing working surface is dressed by the first dressing tool on the curved polishing working surface having a concave central portion compared to the outer peripheral portion. At that time, since the first dressing tool has a ring shape, the outer peripheral portion of the polishing surface is positively ground, and the dressing amount of the outer peripheral portion becomes larger than the dressing amount of the central portion.
Further, a curved polishing action surface having a convex central portion compared to the outer peripheral portion of either the upper polishing cloth or the lower polishing cloth, for example, the second dressing tool is a dressing action surface. Dressing with a second dressing plate formed in At this time, since the second dressing tool has a rectangular shape extending in the diameter direction of the dressing operation surface, the center portion of the polishing operation surface is actively ground, and the dressing amount of this center portion is the outer periphery. It becomes larger than the dressing amount of the part.
上下の研磨布の両研磨作用面は、それぞれ平坦化しなくても、両研磨作用面に平行性(マッチング性)があれば両面研磨後のウェーハの平坦度は高まる。そのため、上述したようにリング形状の第1のドレス工具および矩形状の第2のドレス工具を用いて、それぞれ対応する形状の研磨作用面にドレッシングを施すことで、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度が高まり、その結果、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる。 Even if the polishing action surfaces of the upper and lower polishing cloths are not flattened, the flatness of the wafer after double-side polishing can be improved if both polishing action surfaces have parallelism (matching properties). Therefore, by using the ring-shaped first dressing tool and the rectangular second dressing tool, as described above, by applying dressing to the corresponding polishing action surface, the polishing action surface of the upper polishing cloth and The parallelism with the polishing action surface of the lower polishing cloth is increased, and as a result, the flatness of the wafer after double-side polishing can be increased.
また、請求項3に記載の発明によれば、両面研磨装置としてサンギヤ式のものを採用したので、上下研磨布の偏摩耗が生じやすく、本発明によるドレッシング方法の適用が有効となる。 According to the invention described in claim 3, since the sun gear type is adopted as the double-side polishing apparatus, uneven wear of the upper and lower polishing cloths is likely to occur, and the application of the dressing method according to the present invention is effective.
さらに、請求項4に記載の発明によれば、ドレッシングに際して、上定盤と下定盤との間に、第1のドレスプレートおよび第2のドレスプレートだけでなく、ダミーウェーハを保持したドレス補助用キャリアプレートも挟み込む。これにより、第1および第2のドレスプレートのみでドレッシングした場合に比べて、回転軸を介して上定盤に作用するドレッシング圧力の受圧面積が増大する。その結果、その受圧面積が小さいことを原因として発生するドレッシング時の上定盤の傾きを防止することができる。 Furthermore, according to the invention of claim 4, for dressing, not only the first dress plate and the second dress plate but also a dummy wafer is held between the upper surface plate and the lower surface plate. Insert the carrier plate. Thereby, compared with the case where it dresses only by the 1st and 2nd dress plate, the pressure receiving area of the dressing pressure which acts on an upper surface plate via a rotating shaft increases. As a result, it is possible to prevent the upper surface plate from tilting during dressing due to the small pressure receiving area.
さらにまた、請求項5に記載の発明によれば、第1のドレスプレートの中央部に第1の開口部を形成し、また第2のドレスプレートの中央部のうち、第2のドレス工具の形成部分を除く部分に第2の開口部を形成したので、ドレッシング中に発生したドレス屑は、第1の開口部を通して第1のドレスプレートの外へ排出されるとともに、第2の開口部を通して第2のドレスプレートの外へ排出される。これにより、上下の研磨布のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができるとともに、第1および第2のドレスプレートの各ドレッシング作用面へのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。
特に、1本の第2のドレス工具の両側に一対の第2の開口部を形成した場合には、第2のドレス工具を複数形成した場合に比べて、第2のドレスプレートに対して開口面積の大きな第2の開口部の確保が可能となり、第2のドレスプレートへのドレッシング液の進入性が高まるとともに、ドレス屑による第2のドレスプレートのキズの発生を低減することができる。
Furthermore, according to the invention described in
In particular, when a pair of second openings are formed on both sides of one second dressing tool, compared to a case where a plurality of second dressing tools are formed, the opening is made with respect to the second dressing plate. The second opening having a large area can be secured, the penetration of the dressing liquid into the second dress plate is enhanced, and the generation of scratches on the second dress plate due to dress waste can be reduced.
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described below.
図1および図2において、10は実施例1に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法が適用された両面研磨装置(以下、両面研磨装置)である。まず、両面研磨装置を詳細に説明する。
両面研磨装置10は、5枚のシリコンウェーハ(半導体ウェーハ)Wの表裏面を同時に研磨可能なサンギヤ(遊星歯車)方式のものである。具体的には、両面研磨装置10は、平行に設けられた上定盤11および下定盤12と、上定盤11の下面に貼着された上研磨布13と、下定盤12の上面に貼着された下研磨布14と、下定盤12の中央部に設けられた小径なサンギヤ15と、サンギヤ15を中心にして回転自在に設けられた大径なインターナルギヤ16と、5枚の円板形状のキャリアプレート17とを備えている。
1 and 2,
The double-
各キャリアプレート17は、直径が510mm、厚さが0.75μmで、エポキシガラス製のものである。各キャリアプレート17には、直径300mm、厚さ0.8μmのシリコンウェーハWを保持するウェーハ保持孔17aが中央部に1つ形成され、キャリアプレート17の外周部には、サンギヤ15とインターナルギヤ16とに噛合する外歯17bが形成されている。また、上研磨布13および下研磨布14としては、ニッタ・ハース社製のMHS15A(Asker硬度85゜、密度0.53g/cm3、圧縮率3.0%、直径1340mm、厚さ1000μmの硬質発泡ウレタンフォーム)が採用されている。
Each
両面研磨装置10によるウェーハ両面研磨は、ウェーハ保持孔17aにシリコンウェーハWを保持した5枚のキャリアプレート17を上定盤11と下定盤12とによって挟み込み、遊離砥粒を含む研磨液を供給しながら、サンギヤ15とインターナルギヤ16との間でこれらのキャリアプレート17を自転公転させ、各シリコンウェーハWの表裏面を同時に研磨する。このとき、サンギヤ15とインターナルギヤ16とは、互いに反対向きに回転している。
長時間にわたって両面研磨することで、上研磨布13および下研磨布14の各研磨作用面に偏摩耗が発生し、両面研磨後のシリコンウェーハWは変形する。ここでは、一般的な両面研磨時に発生する編摩耗と同様に、上研磨布13の研磨作用面が外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状となり、下研磨布14の研磨作用面が外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状となっている。なお、下研磨布14の研磨作用面の曲率は、上研磨布13の研磨作用面の曲率より大きい。
そこで、偏摩耗によるウェーハ変形を低減する目的で、両面研磨装置10を利用し、定期的に上研磨布13の研磨作用面をドレッシングする第1のドレスプレート18と、下研磨布14の研磨作用面をドレッシングする第2のドレスプレート19による上下の研磨布13,14の各研磨作用面の形状(表面形状)を補修するドレッシングを行う。
In the double-side polishing of the wafer by the double-
By performing double-side polishing for a long time, uneven wear occurs on each polishing working surface of the
Therefore, for the purpose of reducing wafer deformation due to uneven wear, the double-
ここで使用される第1のドレスプレート18は、外周部のドレッシング作用面(上面)に、リング形状の第1のドレス工具20がプレート外周部の全周にわたって固定され、かつプレート中央部に、その上面と下面とを貫通する円形状の第1の開口部21が形成されたものである(図3)。
また、第2のドレスプレート19は、ドレッシング作用面(下面)に、第2のドレスプレート19の直径方向へ延びる矩形状(短冊形状)の第2のドレス工具23が1本固定されたものである(図4)。第2のドレスプレート19の中央部のうち、第2のドレス工具23の形成部分を除く部分には、第2のドレスプレート19の上面と下面とを貫通する略半円形状の第2の開口部24が一対形成されている。
The
In addition, the
第1のドレスプレート18および第2のドレスプレート19は、ステンレス(SUS)からなる円形状の基板25を本体としている。これにより、両ドレスプレート18,19の剛性確保が図られるとともに、第1のドレス工具20および第2のドレス工具23に用いられるアルミナ、ダイヤモンドなどからなるドレス材の基板25への電着が可能となる。基板25の外径はキャリアプレート17と同一で、基板25の外周部にはサンギヤ15とインターナルギヤ16とに噛合する外歯25aが形成されている。
特に、第2のドレスプレート19は、天気記号の晴れ形状(丸に一つ引きの家紋形状)となるように、円環部分と矩形部分とが一体化した基板25の矩形領域の下面(ドレッシング作用面)に、平均粒径が20〜80μmのダイヤモンドを電着したものである。第1のドレスプレート18の場合も、基板25の外周部の上面(ドレッシング作用面)に電着されるダイヤモンドの平均粒径は20〜80μmである。
The
In particular, the
また、ドレッシング時には、両面研磨装置10の2枚のキャリアプレート17を、第1のドレスプレート18および第2のドレスプレート19に代えるだけでなく、残り3枚のキャリアプレート17を、ドレス補助用キャリアプレート26に代えている。ドレス補助用キャリアプレート26は、キャリアプレート17と同一サイズ、同一形状の円環形状のエポキシガラスからなる薄板で、中央部に形成された1つのウェーハ保持孔26aにダミーウェーハW1が保持され、外周部に外歯26bが形成されている。ダミーウェーハW1は、シリコンウェーハWと同一直径、同一厚さの疑似ウェーハである。
Further, at the time of dressing, not only the two
次に、図1〜図8を参照して、この両面研磨装置10を利用した発明の実施例1に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を説明する。
図1および図2に示すように、上研磨布13および下研磨布14の同時ドレッシング時には、まず、両面研磨装置10に配置された5枚のキャリアプレート17のうち、図1上の上側に配置されたキャリアプレート17を、図3に示すドレッシング作用面が上向きの第1のドレスプレート18と差し替え、図1上の左下側に配置されたキャリアプレート17を、図4に示すドレッシング作用面が下向きの第2のドレスプレート19と差し替え、残り3枚のキャリアプレート17を、図1に示すダミーウェーハW1がウェーハ保持孔26aに保持されたドレス補助用キャリアプレート26と差し替える。
Next, with reference to FIGS. 1-8, the polishing cloth dressing method of the double-side polish apparatus based on Example 1 of this invention using this double-
As shown in FIGS. 1 and 2, when simultaneously dressing the
その後、この状態のまま上定盤11を徐々に下降し、上定盤11に固定した上研磨布13と下定盤12に固定した下研磨布14との間で、第1および第2のドレスプレート18,19と3枚のドレス補助用キャリアプレート26とを挟み込む(図1および図2)。次に、純水からなるドレッシング液を5〜10リットル/分で供給しながら、上定盤11と下定盤12とを互いに反対方向へ回転させるとともに、サンギヤ15とインターナルギヤ16との間で、第1および第2のドレスプレート18,19と各ドレス補助用キャリアプレート26とをそれぞれ所定速度で自転公転させ、上研磨布13と下研磨布14との両研磨作用面を、第1および第2のドレスプレート18,19によって同時にドレッシングする(図1および図2)。
Thereafter, the
このとき、第1のドレスプレート18の外周部のドレッシング作用面に形成されたリング形状の第1のドレス工具20によって、上研磨布13の研磨作用面、特に研磨作用面の中央部に比べて隆起した外周部が積極的に研削(ドレッシング)される(図6の領域A)。一方、第2のドレスプレート19のドレッシング作用面に形成した矩形状の第2のドレス工具23によって、下研磨布14の研磨作用面、特に研磨作用面の外周部に比べて隆起した中央部が積極的に研削される(図8の領域B)。これにより、上研磨布13の研磨作用面と下研磨布14の研磨作用面との平行度が、図5のグラフおよび図7のグラフの対比によって推測される状態から、図6のグラフと図8のグラフとの対比によって推測される状態まで高められる。なお、図5〜図8のグラフの縦軸は研磨布の厚さであり、グラフの横軸は研磨布の直径方向の位置であって、右方向へ向かうほど研磨布の外周縁に近い位置を示す。
At this time, the ring-shaped first dressing
ところで、上研磨布13の研磨作用面と下研磨布14の研磨作用面とは、それぞれ平坦化しなくても両研磨作用面に平行性(マッチング性)があれば両面研磨後のウェーハの平坦度は高まる。そのため、上述したようにリング形状の第1のドレス工具20と矩形状の第2のドレス工具23とを使用し、上下の研磨布13,14の両研磨作用面にドレッシングを施して上研磨布13の研磨作用面と下研磨布14の研磨作用面との平行度を高めることにより、両面研磨後のシリコンウェーハWの平坦度を高めることができる。
By the way, if the polishing action surface of the
また、ドレッシング時には、上述したように上定盤11と下定盤12との間に、第1および第2のドレスプレート18,19だけでなく、ダミーウェーハW1を保持したドレス補助用キャリアプレート26も挟み込んでいる。そのため、第1および第2のドレスプレート18,19のみによりドレッシングを行った場合に比べて、回転軸から上定盤11に作用するドレッシング圧力の受圧面積が増大する。これにより、その受圧面積が小さいことを原因として発生するドレッシング時の上定盤11の傾きを防止することができる。
さらに、ドレッシング中に発生した上研磨布13のドレス屑は、第1のドレスプレート18の中央部に形成された第1の開口部21を通して、第1のドレスプレート18の外へ排出することができる。また、ドレッシング中に発生した下研磨布14のドレス屑は、第2のドレスプレート19の中央部の両側部分に形成された一対の第2の開口部24を通して、第2のドレスプレート19の外へ排出することができる。これにより、研磨時にドレス屑によってシリコンウェーハWを傷づけることなく、上下の研磨布13,14のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができる。しかも、第1および第2のドレスプレート18,19へのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。特に、矩形状を有した第2のドレス工具23の両側に略半月形状の大きな第2の開口部24を形成したので、よりドレッシング液のドレッシング作用面への進入性およびドレス屑の排出効果が高まる。
Further, at the time of dressing, not only the first and
Furthermore, the dress waste of the
ここで、図9〜図15を参照して、本発明法および従来法に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法によりドレッシングした後の上下の研磨布を使用し、表裏面が同時研磨されたシリコンウェーハについて、平坦度を比較した結果を報告する。
本発明法では実施例1の両面研磨装置10を使用し、実施例1と同一の条件で上下の研磨布を同時にドレッシングした。また、従来法では、図9に示すように実施例1と同様に両面研磨装置10を使用し、ドレッシング条件も実施例1に準じて上下の研磨布を同時にドレッシングした。ただし、第2のドレスプレート19に代えて別の第2のドレスプレート19Aを採用した。別の第2のドレスプレート19Aとは、リング形状の第1のドレス工具20がドレッシング作用面(下面)に形成され、かつ円形状の第1の開口部21がプレート中央部に形成されたものであって、上下面を反転した第1のドレスプレート18と同じものである。
Here, referring to FIG. 9 to FIG. 15, the upper and lower polishing cloths dressed by the polishing cloth dressing method of the double side polishing apparatus according to the present invention method and the conventional method are used, and the front and back surfaces are simultaneously polished. We will report the results of wafer flatness comparison.
In the method of the present invention, the double-
従来法に則り、上下の研磨布13,14をドレッシングした結果を図10および図11に示す。なお、下研磨布14の厚さ分布は下研磨布14の外周部の厚さを0としたときの直径方向の分布であり、上研磨布13の厚さ分布は上研磨布13の外周部の厚さを20μmとしたときの直径方向の分布を示すものである。図10のグラフと図11のグラフとの対比から明らかなように、ドレッシングの前後において、上研磨布13の研磨作用面と下研磨布14の研磨作用面との平行度はそれほど改善しなかった。これは、第1および第2のドレスプレート18,19として、ドレッシング作用面にリング形状の第1のドレス工具20が形成されたものを採用したためと考えられる。すなわち、同一形状のドレス工具を用いたドレッシングでは、上下の研磨布13,14の研磨作用面に対するドレッシング量(取り代分布)は略等量となる。このような等量ドレッシングを、長時間の研磨で偏摩耗が増大した上下の研磨布13,14の各研磨作用面に施しても、ドレッシング後の上研磨布13の研磨作用面と下研磨布14の研磨作用面との平行度は、顕著に改善されることはない。
The results of dressing the upper and
次に、本発明法に則ってドレッシングされた上下の研磨布13,14を使用し、シリコンウェーハWを両面研磨した場合と、従来法に則ってドレッシングされた上下の研磨布13,14を使用し、シリコンウェーハWを両面研磨した場合(図14のグラフおよび図15のグラフ)とのウェーハ平坦度を対比した。
本発明法において、ドレッシング前の研磨布13,14により実施例1の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハWの平坦度は、GBIR;0.36μm(凹形)、SFQD P Ave;−37nmであった(図12のグラフ)。また、ドレッシング後の研磨布13,14により実施例1の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハWの平坦度は、GBIR;0.20μm(凸形)、SFQD P Ave;−25nmであり(図13のグラフ)、ウェーハ平坦度は明らかに改善された。
Next, when the upper and
In the method of the present invention, the flatness of the silicon wafer W when double-side polishing was performed under the conditions of Example 1 using the polishing
一方、従来法において、ドレッシング前の研磨布13,14により実施例1の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハWの平坦度は、GBIR;0.56μm(凹形)、SFQD P Ave;−45nmであった(図14のグラフ)。また、ドレッシング後の研磨布13,14により実施例1の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハWの平坦度は、GBIR;0.53μm(凹形)、SFQD P Ave;−53nmであり(図15のグラフ)、ウェーハ平坦度はさほど改善されなかった。
On the other hand, in the conventional method, the flatness of the silicon wafer W when double-side polishing was performed using the polishing
この発明は、両面研磨装置の研磨性能が低下した研磨布の表面をドレッシングし、そのウェーハ研磨性能を高める技術として有用である。 The present invention is useful as a technique for dressing the surface of a polishing cloth in which the polishing performance of the double-side polishing apparatus has deteriorated and enhancing the wafer polishing performance.
10 両面研磨装置、
11 上定盤、
12 下定盤、
13 上研磨布、
14 下研磨布、
15 サンギヤ、
16 インターナルギヤ、
17 キャリアプレート、
18 第1のドレスプレート、
19 第2のドレスプレート、
20 第1のドレス工具、
21 第1の開口部、
23 第2のドレス工具、
24 第2の開口部、
26 ドレス補助用キャリアプレート、
26a ウェーハ保持孔、
W シリコンウェーハ(半導体ウェーハ)、
W1 ダミーウェーハ。
10 Double-side polishing equipment,
11 Upper surface plate,
12 Lower surface plate,
13 Top polishing cloth,
14 Lower polishing cloth,
15 Sungear,
16 Internal gear,
17 carrier plate,
18 First dress plate,
19 Second dress plate,
20 first dressing tool,
21 first opening,
23 Second dress tool,
24 second opening,
26 Dressing support carrier plate,
26a Wafer holding hole,
W Silicon wafer (semiconductor wafer),
W1 Dummy wafer.
Claims (5)
前記研磨布の中央部のドレッシング量に比べて外周部のドレッシング量が大きくなるように、前記第1のドレスプレートのドレッシング作用面側にはリング形状の第1のドレス工具が設けられ、
前記研磨布の外周部のドレッシング量に比べて中央部のドレッシング量が大きくなるように、前記第2のドレスプレートのドレッシング作用面側にはドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる矩形状の第2のドレス工具が設けられ、
前記第1ドレス工具および前記第2ドレス工具により前記上下研磨布を同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。 A disk-shaped first dress plate for dressing either the upper polishing cloth or the lower polishing cloth between an upper polishing cloth fixed to the upper surface plate and a lower polishing cloth fixed to the lower surface plate And a disk-shaped second dress plate for dressing the remaining one of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth, and in this state, the upper surface plate and the lower surface plate are respectively rotated in predetermined directions. A polishing cloth dressing method of a double-side polishing apparatus for simultaneously dressing the polishing action surface of the upper polishing cloth and the polishing action surface of the lower polishing cloth,
A ring-shaped first dressing tool is provided on the dressing working surface side of the first dress plate so that the dressing amount of the outer peripheral portion is larger than the dressing amount of the center portion of the polishing cloth.
A rectangular shape extending in the diametrical direction through the center point of the dressing working surface on the dressing working surface side of the second dress plate so that the dressing amount of the central portion is larger than the dressing amount of the outer peripheral portion of the polishing cloth. A second dressing tool is provided,
A polishing cloth dressing method of a double-side polishing apparatus for simultaneously dressing the upper and lower polishing cloths with the first dress tool and the second dress tool.
前記外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、前記第1のドレスプレートの第1のドレス工具によってドレッシングし、かつ前記外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、前記第2のドレスプレートの第2のドレス工具によってドレッシングすることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する請求項1に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。 Either one of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth has a curved polishing action surface with a central portion recessed relative to the outer peripheral portion, and the remaining of the upper polishing cloth and the lower polishing cloth The other has a curved polishing surface with a convex central portion compared to the outer peripheral portion,
The curved polishing surface having a concave central portion compared to the outer peripheral portion is formed by the first dressing tool of the first dress plate so that the dressing amount of the outer peripheral portion is larger than the central portion. The curved polishing action surface that is dressed and has a convex central portion as compared with the outer peripheral portion has the second dress plate so that the dressing amount in the central portion is larger than that in the outer peripheral portion. By dressing with a second dressing tool, the shape of the polishing action surface of the upper polishing cloth and the polishing action surface of the lower polishing cloth are adjusted so that these polishing action surfaces are parallel to each other. The polishing cloth dressing method of the double-side polishing apparatus as described.
前記第1のドレスプレートおよび前記第2のドレスプレートは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつ前記サンギヤおよび前記インターナルギヤとに噛合する外歯が周設されたものである請求項1または請求項2に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。 The double-side polishing apparatus is a sun gear type that simultaneously polishes both the front and back surfaces of the semiconductor wafer by rotating and revolving the carrier plate holding the semiconductor wafer in the wafer holding hole between the sun gear and the internal gear.
The first dress plate and the second dress plate have the same diameter as the carrier plate, and are provided with external teeth that mesh with the sun gear and the internal gear. Item 3. A polishing cloth dressing method for a double-side polishing apparatus according to Item 2.
前記第2のドレスプレートの中央部のうち、前記第2のドレス工具の形成部分を除く部分には、前記第2のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第2の開口部が形成された請求項1〜請求項4のうち、何れか1項に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。 A first opening penetrating the upper and lower surfaces of the first dress plate is formed at the center of the first dress plate,
A second opening penetrating the upper and lower surfaces of the second dress plate is formed in a portion of the central portion of the second dress plate except for a portion where the second dress tool is formed. The polishing cloth dressing method of the double-side polishing apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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