JP2016215342A - ウェーハの回収方法及び両面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】両面研磨後のウェーハを保持して回収する際に、ウェーハを保持した痕が、ウェーハの表面に付くことを防止することができるウェーハの回収方法を提供する。
【解決手段】キャリアに保持されたウェーハを、該ウェーハの表面が前記上定盤側となるように上下定盤に貼付された研磨布で挟み込み、前記キャリアを自転及び公転させ、スラリーを供給しつつ前記ウェーハの両面を同時に研磨した後の前記ウェーハの回収方法であって、両面研磨後の前記ウェーハが前記上定盤に吸着されたまま前記上定盤を上昇させる工程と、前記上定盤に吸着された前記ウェーハの裏面又はエッジを保持して前記ウェーハを回収する工程を含むことを特徴とするウェーハの回収方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェーハの回収方法及び両面研磨装置に関する。

従来のウェーハの製造方法として、シリコンウェーハの製造方法を例に説明すると、例えば、先ず、チョクラルスキー法（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ ｍｅｔｈｏｄ：ＣＺ法）等によってシリコン単結晶インゴットを成長させる。

得られたシリコン単結晶インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製した後、このシリコンウェーハに対して面取り、ラッピング、エッチング等の各工程が順次なされ、次いで少なくともウェーハの一主面を鏡面化する研磨工程が施される。

このウェーハの研磨工程において、例えばシリコンウェーハの両面を研磨する場合に、両面研磨装置が用いられることがある。

このような両面研磨装置としては、通常、中心部のサンギアと外周部のインターナルギアの間にウェーハを保持するキャリアが配置された遊星歯車構造を有するいわゆる４ｗａｙ方式の両面研磨装置が用いられている。

この４ｗａｙ方式の両面研磨装置は、例えば、ウェーハ保持孔が形成された複数のキャリアにシリコンウェーハを挿入・保持し、保持されたシリコンウェーハの上方から研磨スラリーを供給しながら、ウェーハの対向面に研磨布が貼付された上定盤および下定盤を各ウェーハの表裏面に押し付けて相対方向に回転させ、それと同時にキャリアをサンギアとインターナルギアとによって自転および公転させることで、シリコンウェーハの両面を同時に研磨することができるものである。

ここで、図６、７に、従来の両面研磨装置の一例を示す。両面研磨装置１０１は、研磨布１０２ａが貼付された上定盤１０３ａ、研磨布１０２ｂが貼付された下定盤１０３ｂと、上下定盤１０３ａ、１０３ｂの間でウェーハＷを保持するためのキャリア１０４と、スラリーを供給するためのノズル１０５と、研磨後のウェーハＷを保持して回収するためのハンドリング装置１０６（図７参照）とを有している。

このような両面研磨装置１０１では、ウェーハＷの両面研磨後に上定盤１０３ａ側から、ノズル１０５を介してウェーハＷ及びキャリア１０４に剥離水１０７を流し、上定盤１０３ａからウェーハＷとキャリア１０４が剥離される。この状態で上定盤１０３ａを上昇させ、図７に示すように下定盤１０３ｂ上に残ったウェーハＷの上方から、該ウェーハＷの表面をハンドリング装置１０６で吸着することで回収していた。以降において、ウェーハＷの表面とは、後にデバイスを形成する側の面を示すものとし、その反対側の面を裏面と呼ぶこととする。

例えば、特許文献１には、ウェーハの両面研磨後に上定盤を上昇させ、加工時に使用した研磨液等の表面張力によって下定盤上に強固に貼り付いた状態になっているウェーハを、該ウェーハの中心部から偏位した箇所を吸着して持ち上げて回収することができる装置が開示されている。

特開平１１−２０７６１１号公報

しかしながら、近年、両面研磨後のウェーハの面品質が改善してきたことによって、ウェーハを保持して回収する際にウェーハを保持した箇所の吸着痕が欠陥として検出されるようになってしまった。

そこで、本発明者らが調査したところ、ウェーハの表面が下定盤側になるようにして両面研磨をし、その後、ウェーハの裏面を保持して回収すれば、ウェーハの表面に吸着痕がつくことを防止できることが分かった。

しかしながら、ウェーハの表面が下定盤側になるようにして両面研磨を行ったウェーハの面品質を調査したところ、図８に示すような結果となることが分かった。すなわち、図８に示すように、スラリーが面内に直接供給される上側の面（すなわち、ウェーハの裏面）の方が、下側の面（ウェーハの表面）よりも、パーティクルカウンターで検出されたＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）の個数が少なく、面品質が良好であることが分かった。従って、ウェーハの表面が上定盤側となるようにして、ウェーハの両面研磨を行う必要がある。

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、両面研磨後のウェーハを保持して回収する際に、ウェーハを保持した痕が、ウェーハの表面に付くことを防止することができるウェーハの回収方法及び両面研磨装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、キャリアに保持されたウェーハを、該ウェーハの表面が前記上定盤側となるように上下定盤に貼付された研磨布で挟み込み、前記キャリアを自転及び公転させ、スラリーを供給しつつ前記ウェーハの両面を同時に研磨した後の前記ウェーハの回収方法であって、
両面研磨後の前記ウェーハが前記上定盤に吸着されたまま前記上定盤を上昇させる工程と、前記上定盤に吸着された前記ウェーハの裏面又はエッジを保持して前記ウェーハを回収する工程を含むことを特徴とするウェーハの回収方法を提供する。

このようにすれば、両面研磨後のウェーハの表面に触れることなくウェーハを回収することができるので、両面研磨後のウェーハを保持して回収する際に、ウェーハを保持した痕が、ウェーハの表面に付くことを防止することができる。

このとき、前記上定盤を上昇させる工程は、前記上定盤側から前記キャリアに剥離水を流して、前記ウェーハが前記上定盤に吸着されたまま、前記キャリアを前記上定盤から剥離させること含むことが好ましい。

このようにすれば、ウェーハを上定盤に吸着させたまま、上定盤からキャリアだけを剥離させることが確実にできる。

またこのとき、前記下定盤に貼付する前記研磨布として、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンを有するものを用いることが好ましい。

このように、２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンとすることで、ウェーハが下定盤から剥離しやすくなる。さらに、５０ｍｍ以上のピッチで形成された溝パターンとすることで、この溝パターンがウェーハ形状に転写されてしまうことを防ぐことができる。

また、本発明によれば、研磨布が貼付された上下定盤と、該上下定盤の間でウェーハを保持するためのキャリアと、スラリーを供給するためのノズルと、研磨後の前記ウェーハを保持して回収するためのハンドリング装置とを有する両面研磨装置であって、
前記下定盤に貼付された前記研磨布は溝パターンが形成され、前記上定盤に貼付された研磨布は溝パターンが形成されておらず、
前記上定盤は、両面研磨後の前記ウェーハを吸着したまま上昇させることができ、
前記ハンドリング装置は、前記上定盤に吸着されたまま上昇した前記ウェーハの下から、該ウェーハの裏面又はエッジを保持して前記ウェーハを回収することができるものであることを特徴とする両面研磨装置を提供する。

このようなものであれば、下定盤に貼付された研磨布にのみ溝パターンが形成されているため、上定盤でウェーハを吸着したまま上定盤を上昇させることができる。そのため、両面研磨後のウェーハの表面に触れることなくウェーハを回収することができるので、両面研磨後のウェーハを保持して回収する際に、ウェーハを保持した痕が、ウェーハの表面に付くことを防止することができる。

このとき、前記ノズルは、前記ウェーハの両面研磨後に、前記上定盤側から前記キャリアにのみ剥離水を流すことができるものであることが好ましい。

このようなものであれば、ウェーハを上定盤に吸着させたまま、上定盤からキャリアだけを剥離させることが確実にできる。

またこのとき、前記下定盤に貼付された前記研磨布は、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンが形成されたものであることが好ましい。

このようなものであれば、２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンとすることで、ウェーハが下定盤から剥離しやすくなる。さらに、５０ｍｍ以上のピッチで形成された溝パターンとすることで、この溝パターンがウェーハ形状に転写されてしまうことを防ぐことができる。

本発明のウェーハの回収方法及び両面研磨装置であれば、両面研磨後のウェーハの表面に触れることなくウェーハを回収することができるので、両面研磨後のウェーハを保持して回収する際に、ウェーハを保持した痕が、ウェーハの表面に付くことを防止することができる。

本発明のウェーハの回収方法の一例を示した工程図である。 本発明の両面研磨装置の一例を示した概略図である。 本発明の両面研磨装置におけるウェーハの回収の様子を示した概略図である。 実施例における回収後のウェーハの表面のＬＰＤ測定の結果を示した概略図である。 比較例における回収後のウェーハの表面のＬＰＤ測定の結果を示した概略図である。 従来の両面研磨装置の一例を示した概略図である。 従来の両面研磨装置において、下定盤上に残ったウェーハを回収する様子を示した概略図である。 ウェーハの表面が下定盤側になるようにして両面研磨を行ったウェーハの上側の面（ウェーハの裏面）及び下側の面（ウェーハの表面）のＬＰＤの個数の測定結果を示したグラフである。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

近年、ウェーハの両面研磨工程で、ウェーハを保持して回収する際にウェーハを保持した箇所の吸着痕が欠陥として検出されてしまうという問題があった。

そこで、本発明者らはこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、両面研磨後のウェーハが上定盤に吸着されたまま上定盤を上昇させ、上定盤に吸着されたウェーハの裏面又はエッジを保持してウェーハを回収すれば、両面研磨後のウェーハの表面に触れることなくウェーハを回収することができるので、ウェーハを保持した痕が、ウェーハの表面に付くことを防止することができることを見出した。そして、これらを実施するための最良の形態について精査し、本発明を完成させた。

まず、本発明の両面研磨装置について、図２、図３を参照しながら説明する。

図２に示すように、両面研磨装置１は、研磨布２ａが貼付された上定盤３ａ、研磨布２ｂが貼付され下定盤３ｂと、上下定盤３ａ、３ｂの間でウェーハＷを保持するためのキャリア４と、スラリー１０を供給するための複数のノズル５ａ、５ｂと、研磨後のウェーハＷを保持して回収するためのハンドリング装置６（図３参照）とを有している。

ウェーハＷの研磨を行う際は、上定盤３ａ及び下定盤３ｂが駆動源（不図示）によって回転されるのに伴い、キャリア４は自転しつつサンギヤ（不図示）の周りを公転する。このとき、キャリア４に保持されたウェーハＷにノズル５ａ、５ｂからスラリー１０を供給する。このようにして、上下の研磨布２ａ、２ｂによって、その両面を同時に研磨する。

上定盤３ａは昇降手段を備えており、自在に昇降することができるようになっている。下定盤３ｂに貼付された研磨布２ｂは溝パターン９が形成されている。一方で、上定盤３ａに貼付された研磨布２ａは溝パターンが形成されていない。

このように、下定盤３ｂに貼付された研磨布２ｂにのみ溝パターン９が形成されて、上定盤３ａに貼付された研磨布２ａには溝パターンが形成されていないので、両面研磨後に、ウェーハＷが研磨布２ｂから剥離されやすく、かつ、研磨布２ａにくっつきやすくなる。そのため、上定盤３ａで両面研磨後のウェーハＷを吸着したまま、すなわちウェーハＷが上定盤３ａに貼付された研磨布２ａに付着したまま、上定盤３ａを上昇させることができる。

下定盤３ｂに貼付された研磨布２ｂの溝パターン９は、具体的には、例えば、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下のピッチで形成されることが好ましい。

研磨布２ｂの溝パターン９を２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンとすることで、ウェーハＷを下定盤３ｂから剥離し易くなる。さらに、５０ｍｍ以上のピッチで形成された溝パターンとすることで、溝パターン９がウェーハ形状に転写されてしまうことを防ぐことができる。

このとき、図２に示すように、ノズル５ａ、５ｂは、スラリー１０を供給するだけでなく、ウェーハＷの両面研磨後に、上定盤３ａ側からキャリア４にのみ剥離水７を流すことができるものであることが好ましい。この場合、研磨時にはタンク１１にスラリー１０を供給し、ウェーハ回収時にはタンク１１に剥離水７を供給すれば良い。

このようなものであれば、ウェーハＷを上定盤３ａに吸着させたまま、上定盤３ａからキャリア４だけを剥離させることが確実にできる。

具体的には、例えば、複数のノズル５ａ、５ｂのうち、ウェーハＷのみに通じるノズル５ａに繋がるラインを、例えば、蓋８によって閉じることができるような機構を設けることができる。ウェーハＷへ通じるノズル５ａのラインを蓋８によって閉じれば、ウェーハＷには剥離水７を供給せず、ノズル５ｂを通じてキャリア４にだけ剥離水７を供給することができる。

剥離水７は、例えば、純水とすることができる。あるいは、研磨に用いるスラリーであっても良い。

ハンドリング装置６は、ウェーハＷを真空吸着し保持することができるものであることが好ましい。そして、図３に示すように、ハンドリング装置６で、上定盤３ａに吸着されたまま上昇したウェーハＷの下から、該ウェーハＷの裏面又はエッジを保持してウェーハＷを回収する。

ハンドリング装置６は、例えば、従来の両面研磨装置１０１におけるハンドリング装置１０６を上下逆転させて配置したものとすることができる。このようなものであれば非常に低コストである。

このような両面研磨装置１であれば、両面研磨後のウェーハＷの表面に触れることなくウェーハＷを回収することができるので、両面研磨後のウェーハＷを保持して回収する際に、ウェーハＷを保持した痕が、ウェーハＷの表面に付くことを防止することができる。

次に、本発明のウェーハの回収方法について、上述した図２、図３に示す本発明の両面研磨装置１を用いた場合を例として、図１に示す工程図を用いて説明する。

（両面研磨工程：図１のＳＰ１）
まず、キャリア４に保持されたウェーハＷを、ウェーハＷの表面が上定盤３ａ側となるように上下定盤３ａ、３ｂに貼付された研磨布２ａ、２ｂで挟み込む。そして、キャリア４を自転及び公転させ、ノズル５ａ、５ｂからスラリーを供給しつつウェーハＷの両面を同時に研磨する。この際、図２に示す蓋８を除去して、ノズル５ａのラインを開けることにより、ノズル５ａからスラリー１０を供給することができるようになる。

このとき、上記したように、下定盤３ｂに貼付する研磨布２ｂの溝パターン９を、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下のピッチで形成することが好ましい。

溝パターン９を２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンとすることで、後述する上定盤上昇工程（図１のＳＰ２）で、ウェーハＷが下定盤３ｂから剥離しやすくなる。さらに、５０ｍｍ以上のピッチで形成された溝パターンとすることで、溝パターン９がウェーハ形状に転写されてしまうことを防ぐことができる。

（上定盤上昇工程：図１のＳＰ２）
次に、両面研磨後のウェーハＷが上定盤３ａに吸着されたまま上定盤３ａを上昇させる。

このとき、上定盤３ａ側からキャリア４ａに剥離水７を流して、ウェーハＷが上定盤３ａに吸着されたまま、キャリア４を上定盤３ａから剥離させることが好ましい。

このようにすれば、ウェーハＷを上定盤３ａに吸着させたまま、上定盤３ａからキャリア４だけを剥離させることがより確実にできる。

（ウェーハ回収工程：図１のＳＰ３）
そして、ハンドリング装置６で、上定盤３ａに吸着されたウェーハＷの裏面又はエッジを保持してウェーハＷを回収する。

このような本発明のウェーハの回収方法であれば、両面研磨後のウェーハＷを保持して回収する際に、両面研磨後のウェーハＷの表面に触れることがないので、ウェーハＷを保持した痕が、ウェーハＷの表面に付くことを防止することができる。

以下、本発明の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）
上定盤、下定盤、サンギア、インターナルギアの各駆動部を有する４ｗａｙ式の両面研磨装置の本体として、ＤＳＰ−２０Ｂ（不二越機械工業製）を用いて、直径３００ｍｍのＰ型シリコン単結晶ウェーハの両面研磨を行った。

上下定盤３ａ、３ｂに貼り付ける研磨布２ａ、２ｂは、発泡ポリウレタンパッドを用いた。上定盤３ａに貼り付ける研磨布２ａには、溝パターンが形成されていない。下定盤３ｂに貼り付ける研磨布２ｂには、１００ｍｍピッチで深さ０．５ｍｍの溝パターンを形成した。

ウェーハＷを保持するキャリア４はチタン製で、ウェーハＷの周縁部と接するインサートにはガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸したＦＲＰを用いた。スラリーは、シリカ砥粒含有のＫＯＨ水溶液を用いた。

ウェーハＷの両面研磨後に、ウェーハＷのみに通じるノズル５ａのラインに蓋８をして、ノズル５ｂを介して上定盤３ａ側からキャリア４にのみ剥離水７を流して、ウェーハＷを上定盤３ａに吸着させたまま、上定盤３ａからキャリア４だけを剥離させた。

このとき、剥離水は４．０Ｌ／ｍｉｎで３０秒間供給した。また、剥離水７を流す時点でのウェーハＷに対する加圧は、３０ｇｆ／ｃｍ^２（＝２９４０Ｐａ）とした。

そして、ウェーハＷを上定盤３ａに吸着させたまま、上定盤３ａを上昇させ、ハンドリング装置６で、上定盤３ａで吸着されたまま上昇したウェーハＷの下から、該ウェーハＷの裏面を真空吸着して保持し、ウェーハＷを回収した。ハンドリング装置６としては、ロボットハンドを用いた。

そして、回収後のウェーハＷに対して、一般的なＲＣＡ洗浄、もしくはオゾン＆フッ酸などの機能水を用いた洗浄を行った。ＲＣＡ洗浄工程中のＳＣ−１洗浄は、条件ＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏ＝１：１：１５で行った。

そして、洗浄・乾燥処理した後のウェーハＷの表面のＬＰＤを、Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ３（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）にて測定した。この時、設定粒子径は７０ｎｍ以上とした。

その結果、実施例における回収後のウェーハＷの表面の様子は、図４に示すような、吸着痕のない良好な表面であった。

なお、上記実施例では、ハンドリング装置６で、ウェーハＷの裏面を真空吸着して保持してウェーハＷを回収したが、ウェーハＷのエッジを保持した場合も同様に、吸着痕のない良好な表面であった。

（比較例）
まず、図６に示すような従来の両面研磨装置１０１を用いてウェーハＷの両面研磨を行った。この両面研磨装置１０１の上定盤１０３ａに貼付された研磨布１０２ａ及び、下定盤１０３ｂに貼付された研磨布１０２ｂには、共に溝パターンが形成されていない。

ウェーハＷの両面研磨後、ノズル１０５からウェーハＷ及びキャリア１０４に剥離水１０７を供給し、図７に示すように上定盤１０３ａからウェーハＷとキャリア１０４を剥離した状態で上定盤１０３ａを上昇させ、下定盤１０３ｂ上に残ったウェーハＷの上方から、ハンドリング装置１０６でウェーハＷの表面を真空吸着して保持し、ウェーハＷを回収した。上記以外の条件は実施例と同様にした。

そして、回収後のウェーハＷを、実施例と同様にして洗浄・乾燥処理した後、その表面のＬＰＤを測定した。このときの結果を図５に示した。

その結果、比較例における回収後のウェーハＷの表面の様子は、図５に示すように、吸着痕が形成されたものとなり、実施例と比べてウェーハの面品質が悪かった。

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。

１…両面研磨装置、 ２ａ…（上定盤に貼付された）研磨布、
２ｂ…（下定盤に貼付された）研磨布、 ３ａ…上定盤、 ３ｂ…下定盤、
４…キャリア、 ５ａ、５ｂ…ノズル、 ６…ハンドリング装置、 ７…剥離水、
８…蓋、 ９…溝パターン、 １０…スラリー、 １１…タンク、 Ｗ…ウェーハ。

Claims (6)

1. キャリアに保持されたウェーハを、該ウェーハの表面が前記上定盤側となるように上下定盤に貼付された研磨布で挟み込み、前記キャリアを自転及び公転させ、スラリーを供給しつつ前記ウェーハの両面を同時に研磨した後の前記ウェーハの回収方法であって、
   両面研磨後の前記ウェーハが前記上定盤に吸着されたまま前記上定盤を上昇させる工程と、前記上定盤に吸着された前記ウェーハの裏面又はエッジを保持して前記ウェーハを回収する工程を含むことを特徴とするウェーハの回収方法。
2. 前記上定盤を上昇させる工程は、前記上定盤側から前記キャリアに剥離水を流して、前記ウェーハが前記上定盤に吸着されたまま、前記キャリアを前記上定盤から剥離させること含むことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの回収方法。
3. 前記下定盤に貼付する前記研磨布として、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンを有するものを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハの回収方法。
4. 研磨布が貼付された上下定盤と、該上下定盤の間でウェーハを保持するためのキャリアと、スラリーを供給するためのノズルと、研磨後の前記ウェーハを保持して回収するためのハンドリング装置とを有する両面研磨装置であって、
   前記下定盤に貼付された前記研磨布は溝パターンが形成され、前記上定盤に貼付された研磨布は溝パターンが形成されておらず、
   前記上定盤は、両面研磨後の前記ウェーハを吸着したまま上昇させることができ、
   前記ハンドリング装置は、前記上定盤に吸着されたまま上昇した前記ウェーハの下から、該ウェーハの裏面又はエッジを保持して前記ウェーハを回収することができるものであることを特徴とする両面研磨装置。
5. 前記ノズルは、前記ウェーハの両面研磨後に、前記上定盤側から前記キャリアにのみ剥離水を流すことができるものであることを特徴とする請求項４に記載のウェーハの両面研磨装置。
6. 前記下定盤に貼付された前記研磨布は、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下のピッチで形成された溝パターンが形成されたものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の両面研磨装置。

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