JP2018015877A - ウェーハの両面研磨方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】両面研磨においてウェーハ外周部のロールオフを抑制して平坦度のばらつきを低減する。【解決手段】キャリアのウェーハ装填孔内にセットされたウェーハを上定盤と下定盤とでキャリアごと挟圧保持し、ウェーハにスラリーを供給しながら上定盤と下定盤とを回転させてウェーハを両面研磨する方法であって、複数のキャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値を予め測定する工程(S1)と、傾き値の測定結果に基づいて、複数のキャリアの中から傾き値が閾値以下のものを選別する工程(S2Y,S3)と、選別されたキャリアを用いてウェーハを両面研磨する工程(S4)とを備える。【選択図】図4

Description

本発明は、ウェーハの両面研磨方法に関し、特に、特定の形状の両面研磨用キャリアを用いたウェーハの両面研磨方法に関する。
半導体デバイスの基板材料となるシリコンウェーハは、チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶インゴットに外周研削、スライス、ラッピング、エッチング、両面研磨、片面研磨、洗浄等の工程を順次行うことにより製造される。このうち、両面研磨工程は、ウェーハを所定の厚みに加工するとともにウェーハの平坦度を高めるために必要な工程であり、ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨装置を用いて行われる。
両面研磨に関する技術として、例えば特許文献1には、外周ダレ(エッジロールオフ)のような研磨後のウェーハの平坦度の悪化を抑制するため、ウェーハを保持するキャリアの樹脂インサータの内周面の平面度を100μm以下かつ内周面の垂直度を5°以下に維持しながらウェーハの両面を研磨することが記載されている。また特許文献2には、両面研磨後のウェーハの外周ダレを低減して平坦度を高めるため、両面研磨装置用キャリアとしてチタン製のものを用いると共にその表面粗さRaを0.14μm以上とすることが記載されている。
また特許文献3には、両面研磨装置のキャリアプレートの開口にウェーハ(被加工物)よりも厚い枠体を収め、その枠体内にウェーハを収納して研磨する両面研磨方法が記載されている。すなわち、一体で回転駆動される上定盤と下定盤とに研磨布を介して挟持されるキャリアプレートの開口に納められたウェーハの両面研磨を行う際に、ウェーハをそれよりも厚い枠体内に収め、ウェーハを枠体ごとキャリアプレートの開口に装着することが記載されている。
特開2014−50913号公報 特開2008−23617号公報 特開2003−19660号公報
両面研磨装置では、複数のキャリアの各々に対し1枚もしくは複数枚のウェーハを装填して両面研磨を実施するが、キャリアの厚みプロファイルの影響を受けてウェーハの外周形状が大きく変化するという問題がある。そのため従来は各キャリアの厚みを計測し、厚みごとにキャリアのソーティングを行い、両面研磨装置に一度に装填する1セットのキャリア間の厚みばらつきを極力小さくした状態で両面研磨加工を実施して、研磨後のウェーハのばらつきを抑制してきた。
しかしながら、キャリアの厚みでソーティングを行って厚みばらつきを抑制した1セットのキャリアを用いて両面研磨を行ったとしても、研磨後のウェーハの外周形状は様々であり、平坦度が劣位なウェーハが存在してしまうことに変わりはなく、改善が望まれている。
したがって、本発明の目的は、ウェーハのエッジロールオフを抑制して平坦度のばらつきを低減することが可能なウェーハの両面研磨方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明によるウェーハの両面研磨方法は、キャリアのウェーハ装填孔内にセットされたウェーハを上定盤と下定盤とで前記キャリアごと挟圧保持し、前記ウェーハにスラリーを供給しながら前記上定盤と前記下定盤とを回転させて前記ウェーハを両面研磨する方法であって、複数のキャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値を予め測定する工程と、前記傾き値の測定結果に基づいて、前記複数のキャリアの中から前記傾き値が閾値以下のものを選別する工程と、選別されたキャリアを用いて前記ウェーハを両面研磨する工程とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、ウェーハ装填孔の内周エッジから外側に向かう一定範囲内の傾き値を算出し、実際に両面研磨工程に使用するキャリアの傾き値を閾値以下に制限することで、研磨後のウェーハのエッジロールオフを抑制することができ、ウェーハの外周形状分布を良好にすることができる。
本発明において、前記閾値は0.25×10−3であることが好ましく、0.2×10−3であることがさらに好ましい。前記ウェーハ装填孔の内周エッジから一定範囲内の傾き値が0.25×10−3以下であれば、ウェーハのエッジロールオフを確実に抑制することができる。また傾き値が0.2×10−3以下のキャリアを使用することにより、ESFQRmaxが25nm以下となる外周平坦度がさらに良好なウェーハを製造することができる。
本発明において、前記傾き値の測定範囲は、前記キャリアの内周エッジから内側に2mmまでの範囲内であることが好ましい。キャリアの内周エッジから内側に2mmまでの範囲内の主面の傾き形状は、ウェーハの外周形状に大きな影響を与えることから、この範囲内のキャリアの傾き形状を管理することにより、ウェーハの外周部の平坦度を十分に高めることが可能となる。
本発明において、前記キャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値は、前記ウェーハ装填孔の内周エッジの一箇所の傾き値又は複数箇所の傾き値の平均値であることが好ましく、前記ウェーハ装填孔の内周エッジに沿って等間隔に設定した複数箇所の傾きの平均値であることが特に好ましい。このように複数個所の傾き値を測定することにより、傾き値の信頼性を高めることができる。
本発明において、前記キャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値は、前記内周エッジから一定範囲内の前記キャリアの厚み分布の回帰直線の傾きであることが好ましい。キャリアのウェーハ装填孔のエッジロールオフは当該キャリアの上下両方の主面にそれぞれ形成されるため、キャリアの傾き値をキャリアのエッジ近傍の厚みの変化率として求めることにより、キャリアの表裏両面の傾き値を考慮することができ、またキャリアの傾き値を容易に求めることができる。そしてこのようなキャリアの傾き値を閾値以下に制限することで、研磨後のウェーハのエッジロールオフを抑制することができ、ウェーハの外周形状分布を良好にすることができる。
本発明において、前記キャリアの主材料はステンレスその他の金属又はガラスエポキシ樹脂その他の樹脂からなることが好ましい。また、前記キャリアは、円形の開口を有する金属製のキャリア本体と、前記キャリア本体の前記開口の内周に沿って設けられたリング状の樹脂インサータとの組み合わせからなり、前記樹脂インサータの幅は2mm以上であることが好ましい。
本発明によるウェーハの両面研磨方法は、複数のキャリアを用いて複数のウェーハを同時に両面研磨する方法において、前記複数のキャリアの各々のウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値がいずれも閾値以下であり、且つ、前記複数のキャリア間の厚みばらつきが±4μm以内であることが好ましい。このように一回のバッチ工程で使用する複数のキャリアのすべてが本条件を満たすことにより、個々のウェーハの外周部の平坦度を十分に高めることが可能となる。
また、本発明によるウェーハの両面研磨方法は、キャリアのウェーハ装填孔内にセットされたウェーハを上定盤と下定盤とで前記キャリアごと挟圧保持し、前記ウェーハにスラリーを供給しながら前記上定盤と前記下定盤とを回転させて前記ウェーハを研磨する両面研磨方法であって、前記キャリアとして前記ウェーハ装填孔の内周エッジから一定範囲内の傾き値が0.25×10−3以下のもののみを使用することを特徴とする。
本発明によれば、ウェーハ装填孔の内周エッジから外側に向かう一定範囲内の傾き値を算出し、実際に両面研磨工程に使用するキャリアの傾き値を0.25×10−3以下に制限することで、研磨後のウェーハのエッジロールオフを抑制することができ、ウェーハの外周形状分布を良好にすることができる。
本発明によれば、ウェーハのエッジロールオフを抑制して平坦度のばらつきを低減することが可能なウェーハの両面研磨方法を提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態による両面研磨装置の構成を示す略側面断面図である。 図2は、図1に示す両面研磨装置の平面図であり、前記図1は図2のR−R'線に沿った断面図である。 図3は、キャリアの構成を示す図であって、(a)は平面図、(b)は側面断面図、(c)はキャリアのウェーハ装填孔の内周エッジ近傍(樹脂インサータ)の部分拡大図である。 図4は、キャリアの選別工程を含めたウェーハの両面研磨方法を説明するフローチャートである。 図5は、キャリア10のウェーハ装填孔10aのエッジ近傍における主面の傾き形状と研磨後のウェーハのエッジ形状との関係を説明するための模式図であり、特に(a)は従来の傾き形状、(b)は本発明の傾き形状をそれぞれ示している。 図6は、キャリアの傾き値の測定方法を説明するための図であって、(a)はキャリアのラインスキャン測定箇所を説明するための平面図であり、(b)は測定するキャリアのイメージ及び傾き算出箇所を説明するための側面断面図である。 図7は、キャリアの傾き値とESFQDmeanとの関係を示す散布図であり、 図8は、キャリアの傾き値とESFQRmaxとの関係を示す散布図である。 図9は、ギャップとキャリアの傾き値による平坦度への影響を示す表である。 図10は、キャリアライフが0min(使用前)のキャリアの傾き値とキャリアライフが40,000min(使用後)のキャリアの傾き値との関係を示す散布図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態による両面研磨装置の構成を示す略側面断面図である。また、図2は、図1に示す両面研磨装置の平面図であり、前記図1は図2のR−R'線に沿った断面図である。
図1及び図2に示すように、両面研磨装置1は、上下方向に対向して設けられた上定盤2と下定盤3とを備えており、上定盤2の下面及び下定盤3の上面には研磨布4、5がそれぞれ貼り付けられている。上定盤2と下定盤3との間の中心部にはサンギヤ6が設けられるとともに、周縁部にはインターナルギヤ7が設けられている。ウェーハWは例えばシリコンウェーハであり、キャリア10のウェーハ装填孔10a内にセットされた状態で上定盤2と下定盤3との間に挟み込まれている。
図2に示すように、サンギヤ6の周りには5つのキャリア10が設けられており、各キャリア10の外周歯10bはサンギヤ6及びインターナルギヤ7の各歯部に噛合しており、上定盤2及び下定盤3が不図示の駆動源によって回転駆動されることにより、各キャリア10は自転しつつサンギヤ6の周りを公転する。このときキャリア10のウェーハ装填孔10a内にセットされたウェーハWはキャリア10に保持されており、上下の研磨布4、5との接触によりその両面が同時に研磨される。研磨時には不図示のノズルから研磨液が供給される。研磨液としては例えばコロイダルシリカを分散させたアルカリ溶液を用いることができる。
図3は、キャリア10の構成を示す図であって、(a)は平面図、(b)は側面断面図、(c)はキャリア10のウェーハ装填孔10aの内周エッジ近傍(樹脂インサータ12)の部分拡大図である。
図3(a)及び(b)に示すように、キャリア10は、ウェーハWよりも大きな円形の開口11aを有する金属製のキャリア本体11と、キャリア本体11の開口11aの内周エッジに沿って配置されたリング状の樹脂インサータ12とを備えている。
キャリア本体11は円盤状の部材であり、外周部には外周歯11bが設けられている。キャリア本体11の代表的な材料はSUSであるが、チタン等の他の金属材料を用いてもよい。キャリア本体11の厚みDは両面研磨後のウェーハWの狙い厚みに基づいて設定され、例えば直径300mmウェーハ用のキャリア10の厚みは約0.8mmに設定され、加工前の厚みが1mm程度のウェーハWをキャリア10と同程度の厚みになるまで薄くする定寸研磨が行われる。開口11aの中心位置はキャリア本体11の中心位置からオフセットされているので、開口11a内にセットされたウェーハWはキャリア本体11の中心を回転軸にして偏心運動し、これにより研磨効率及び研磨の均一性が高められる。
樹脂インサータ12は、ウェーハWの外周面とキャリア本体11の開口11aの内周面との間に介在して両者の接触を阻止する役割を果たす。樹脂インサータ12の内側開口12aがキャリア10のウェーハ装填孔10a(図2参照)を構成しており、ウェーハWの外周面は樹脂インサータ12の内周面に接触する。樹脂インサータ12の横幅(リング幅)は例えば2mm以上であり、キャリア本体11の開口11aのサイズ及びウェーハWのサイズを考慮して決定される。樹脂インサータ12の厚みはキャリア本体11の厚みDと同一であることが好ましい。
図3(c)に示すように、樹脂インサータ12の内側開口12aの内周部の上下のコーナー部は直角ではなく、ロールオフ形状を有している。上記のように、加工前の厚みが1mm程度のウェーハWをキャリア10と同程度の厚みになるまで薄く研磨すると、ウェーハWと共にキャリア10も研磨されるので、材質的に柔らかい樹脂インサータ12の内周エッジには必ずロールオフが発生する。
本実施形態において、キャリア10のウェーハ装填孔10aのエッジ近傍における主面の傾き値(以下、単に「キャリアの傾き値」という)は、樹脂インサータ12の内周エッジから外周に向う上りの傾斜面の傾き値であるが、エッジロールオフは樹脂インサータ12の上下両方の主面にそれぞれ形成されるため、キャリアの傾き値は、内周エッジから外周に向かう樹脂インサータ12の厚み分布を求め、内周エッジから一定範囲内の厚み分布の回帰直線の傾きから求められる。すなわち、キャリアの傾き値は、キャリアのエッジ近傍の厚みの変化率として求めることができる。
樹脂インサータ12の厚み分布の回帰直線から求めた樹脂インサータ12の内周エッジの厚みをyとし、内周エッジから距離xだけ離れた位置における樹脂インサータ12の外周側の厚みをyとするとき、キャリアの傾き値tanθ=(y−y)/xとなる。すなわち、キャリアの傾き値tanθは、表面側の傾き値tanθ=h/Lと裏面側の傾き値tanθ=h/xとの合計値として求められる。なお、角度θ=θ+θであり、通常はθ≒θである。
両面研磨加工後のウェーハWの外周形状を良好にするためには、このキャリア10の傾き値tanθ=0.25×10−3以下であることが必要である。すなわち、本実施形態によるウェーハの両面研磨工程において、傾き値が0.25×10−3を超えるキャリアは使用されない。キャリア10の傾き値の信頼性を高めるため、ウェーハ装填孔の周りの複数箇所の傾き値の平均値を用いることが好ましい。
図4は、キャリアの選別工程を含めたウェーハの両面研磨方法を説明するフローチャートである。
図4に示すように、本実施形態によるウェーハの両面研磨方法は、両面研磨装置で使用するキャリア10の傾き値を予め測定する工程(S1)と、傾き値が閾値(0.25×10−3)以下である場合に、両面研磨工程で使用可能なキャリアとして選別する工程(S2Y,S3)と、選別されたキャリアを用いてウェーハを両面研磨する工程(S4)とを有している。なお傾き値が閾値を超えるキャリアは使用対象から除外される(S2N,S5)。
このように、ウェーハの両面研磨に使用するキャリア10の傾き値を0.25×10−3以下に限定することで、研磨後のウェーハの外周形状分布を良好にすることができる。
図5は、キャリア10のウェーハ装填孔10aのエッジ近傍における主面の傾き形状と研磨後のウェーハのエッジ形状との関係を説明するための模式図であり、特に(a)は従来の傾き形状、(b)は本発明の傾き形状をそれぞれ示している。
図5(a)に示すように、両面研磨では上定盤2と下定盤3の間にウェーハWを挟み込んで圧力をかけながら研磨するが、上定盤2及び下定盤3の各々とウェーハWとの間に厚さ1mm程度の研磨布4,5がそれぞれ介在しているため、キャリア10の傾き値が大きい場合には、キャリア10とウェーハWとの間に大きな窪みが形成され、この窪みに研磨布4,5が沈み込むことでウェーハWのエッジの研磨量が多くなる。すなわち、ウェーハWのエッジにかかる応力(研磨圧力)が大きくなるため、研磨後のウェーハWのエッジロールオフは大きくなる。
しかし図5(b)に示すように、キャリア10の傾き値が小さい場合には、キャリア10とウェーハWとの間に形成される窪みも小さくなり、ウェーハWのエッジの研磨量も少なくなる。すなわち、ウェーハWのエッジにかかる応力(研磨圧力)が小さくなるため、研磨後のウェーハWのエッジロールオフは小さくなる。
研磨工程が進んでウェーハWが薄くなるとキャリア10の厚みとの差(ギャップ)が小さくなるが、ウェーハ装填孔周辺の厚みが薄くなっている場合には、たとえ研磨を進めても、ウェーハWの外周形状はロールオフしてしまう。しかし、本実施形態においては、キャリア10のウェーハ装填孔周辺の厚みを計測し、その計測結果からキャリア10のウェーハ装填孔周辺の傾き値を算出し、使用するキャリア10の傾き値が閾値以下となるように管理するので、研磨後のウェーハWの外周形状を良化させることができる。
ウェーハWのエッジロールオフの支配的要因はウェーハ装填孔周辺の厚みプロファイルであり、仮にキャリアの厚みが変動しても、ウェーハ装填孔周辺の傾き値が小さければ良い結果が得られる。逆に、ウェーハ装填孔周辺の傾き値の影響が大きいため、仮にキャリアの厚みまでウェーハを薄く研磨して、これによりキャリアに厚みに対して研磨後のウェーハの厚みが変動したとしても、ウェーハのエッジロールオフを解消することはできない。
以上説明したように、本実施形態によるウェーハの両面研磨方法は、キャリア10のウェーハ装填孔10a内にセットされたウェーハWを上定盤2と下定盤3とでキャリア10ごと挟圧保持し、ウェーハWにスラリーを供給しながら上定盤2と下定盤3とを回転させて前記ウェーハWを両面研磨する方法において、キャリア10のウェーハ装填孔10aの内周エッジから一定範囲内の傾き値が0.25×10−3以下のものだけを使用するので、ウェーハ外周部のロールオフ形状を抑制することができ、ウェーハ外周部の平坦度のばらつきを低減することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態においては、キャリア10が金属製のキャリア本体11と樹脂インサータ12とで構成される場合を例に挙げたが、キャリア全体を樹脂製にして樹脂インサータ12をキャリア本体11と樹脂インサータ12とを一体化してもよい。あるいは、キャリア10の全体を金属製とすることも可能である。
また上記実施形態においては、1つのキャリア10が1つのウェーハ装填孔10aを有し、1枚のウェーハWを保持するが、1つのキャリア10が複数のウェーハ装填孔10aを有していてもよい。この場合、複数のウェーハ装填孔10aの各々のエッジ近傍における主面の傾き値が0.25×10−3以下であることが必要であり、さらに複数のキャリア間の厚みばらつきが±4μm以下であることが好ましい。
また、本実施形態による両面研磨装置1の構成は一例であって、種々のタイプのものを採用することができる。さらに研磨加工対象のウェーハはシリコンウェーハに限定されず、種々のウェーハを対象とすることができる。
キャリアの傾き値にばらつきがある多数のキャリアのサンプルを使用して直径300mmのシリコンウェーハを両面研磨した後の当該シリコンウェーハのエッジの平坦度を評価した。評価試験ではまず150枚のキャリアを用意し、レーザー変位計を用いてこれらのラインスキャン測定を行い、各キャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値を算出した。
図6は、キャリアの傾き値の測定方法を説明するための図であって、(a)はキャリアのラインスキャン測定箇所を説明するための平面図であり、(b)は測定するキャリアのイメージ及び傾き算出箇所を説明するための側面断面図である。
図6(a)及び(b)に示すように、ラインスキャン測定箇所はウェーハ装填孔の回り8箇所とし、各測定箇所において傾き値を算出し、その平均値をキャリアの傾き値とした。キャリアの各測定箇所における傾き値の算出に用いる測定長さxは、樹脂インサータが存在する領域内の幅である2mmとした。
ウェーハ装填孔の内側からキャリアの外側に向けて図示のようにラインスキャン測定を実施し、測定長さをx、キャリア厚みをyとした時の回帰直線の傾き(回帰係数)を算出した。
回帰直線の傾きa=相関係数×(yの標準偏差/xの標準偏差)であり、x,yの平均値をそれぞれm,mとすると、次式のようになる。
こうして各キャリアの傾き値の測定を行った後、これらのキャリアを用いてシリコンウェーハの両面研磨を行った。評価試験に用いた両面研磨装置は図2に示した一度に5枚のキャリアをセットできるものであるため、5枚のキャリアを1セットとして研磨工程を実施した。研磨条件としては、厚みが1.0mmの発砲ウレタンパッドと研磨砥粒としてコロイダルシリカを含むアルカリ性のスラリーを使用し、定盤回転数を20〜30rpmとし、加工面圧を300g/cmとした。研磨加工前のシリコンウェーハの厚みは790μmであり、キャリアの厚みを778μmとし、研磨後のシリコンウェーハの狙い厚みを778〜782μmとした。シリコンウェーハの厚み測定にはレーザー変位計を用いた。
次に、両面研磨後のウェーハのESFQD及びESFQRを測定し、キャリアの傾き値がウェーハの外周形状に与える影響を確認した。ESFQD(Edge Site flatness Front reference least sQuare Deviation)及びESFQR(Edge Site flatness Front reference least sQuare Range)は、平坦度が悪化しやすいウェーハのエッジに注目した平坦度の評価指標(サイトフラットネス)であり、エッジロールオフの大きさを示すものである。ウェーハのエッジの平坦度は、ウェーハの最外周から例えば2〜32mmの範囲(セクタ長30mm)に設定されたリング状の外周領域を周方向にさらに均等に分割して得られる単位領域(サイト)ごとに求められる。ウェーハの平坦度測定には平坦度測定装置(KLA Tencor社製WaferSight2)を用いた。測定条件としては、測定範囲を296mm(最外周2mm除外)とし、エッジサイト測定ではセクタ数(サイト数)を72とし、セクタ長を30mmとした。
図7は、キャリアの傾き値とESFQDmeanとの関係を示す散布図であり、また図8は、キャリアの傾き値とESFQRmaxとの関係を示す散布図である。
ESFQDmeanは全サイトのESFQDの平均値であり、ESFQDはサイト内の厚さ分布から最小二乗法により求められた基準面(サイトベストフィット面)からの最大変位(α)又は最小変位(−β)のうち絶対値が大きいほうの変位のことを言う。例えばα>βであればESFQD=αとなり、α<βであればESFQD=―βとなる。ESFQDは正負の値を持つ指標であり、ESFQDがマイナス側に大きいほどウェーハのエッジロールオフが大きいことを意味している。
またESFQRmaxは全サイトのESFQRの最大値であり、ESFQRは、サイト内のベストフィット面からの最大変位(α)と最小変位(β)との差(α−(−β))のことを言う。ESFQRが大きくなるほどウェーハのエッジロールオフが大きくなり、逆に0に近づくほど外周平坦度が良好であることを意味している。
図7及び図8に示すように、キャリアの傾き値が大きくなるほどESFQDmeanがマイナス側に大きくなり、特に傾き値が0.25×10−3以上になるとESFQDmeanの分布のばらつきが大きくなると共にESFQRmaxが大きくばらつくことが分かった。さらにキャリアの傾き値が小さくなるとESFQDmeanがマイナス側からプラス側になり、ウェーハのエッジロールオフが小さくなると共にESFQRmaxは良化していることが確認できた。このことから、ESFQRを良化させ、且つ安定的に生産するためには、傾き値が0.25×10−3以下であることが望ましいことが分かった。また、ESFQRmaxが25nm以下を目標としたときには、傾き値が0.2×10−3以下のキャリアを使用することによりさらに良好な外周平坦度を維持できることが図8のグラフから明らかとなった。
次に、キャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍の厚みの算出箇所の平均値(平均厚み)と研磨後のウェーハ厚みとの差分(研磨後ウェーハ厚み−キャリア厚み)を「Gap」としたときに、Gapとキャリアの傾き値がウェーハの平坦度に与える影響について評価した。
図9は、Gapとウェーハのキャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍(Carrier Hole周辺)の厚みと、ギャップとの研磨後のウェーハのESFQDmean及びESFQRmaxとの関係をキャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍(キャリアホール部)の傾き値ごとに示す表である。
図9に示すように、Gapに関しては今回の評価試験の範囲である0μm〜+4μmで確認したが、評価試験の範囲においては、キャリアの傾き値を0.25×10−3以下にすることで何れのウェーハのESFQRmaxも25μm以下とすることができた。逆に、傾き値が0.3×10−3以上の場合には25μm以下のESFQRmaxを達成できないことも確認できた。このとき、一般的に樹脂インサータが存在しない領域(キャリアの大部分)の厚みが、傾き値の算出箇所(エッジ近傍)の厚み±4μmの範囲内で管理・使用されていれば、平坦度への影響は確認されなかった。このことからも、今回の傾き値の算出箇所である、ウェーハ装填孔のエッジ近傍の厚みプロファイルがウェーハのエッジロールオフの形状を決定づけるものと考えられ、ウェーハ装填孔のエッジ近傍の形状管理が重要であることが確認された。
図10は、キャリアライフが0min(使用前)のキャリアの傾き値とキャリアライフが40,000min(使用後)のキャリアの傾き値との関係を示す散布図である。
図10に示すように、使用前と比べた使用後のキャリアの傾き値は、変化が少ないもので0%、最大で30%程度小さくなっていることが確認できた。これはキャリア全体の厚みがキャリアライフの進行により薄くなったことで傾き値が小さくなったためである。このことから、初期投入時に傾き値を制限することで高平坦なウェーハを加工し続けることが可能なことが確認された。
1 両面研磨装置
2 上定盤
3 下定盤
4,5 研磨布
6 サンギヤ
7 インターナルギヤ
10 キャリア
10a ウェーハ装填孔
10b 外周歯
11 キャリア本体
11a キャリア本体の開口
11b キャリア本体の外周歯
12 樹脂インサータ
12a 樹脂インサータの内側開口
W ウェーハ

Claims (7)

  1. キャリアのウェーハ装填孔内にセットされたウェーハを上定盤と下定盤とで前記キャリアごと挟圧保持し、前記ウェーハにスラリーを供給しながら前記上定盤と前記下定盤とを回転させて前記ウェーハを両面研磨する方法であって、
    複数のキャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値を予め測定する工程と、
    前記傾き値の測定結果に基づいて、前記複数のキャリアの中から前記傾き値が閾値以下のものを選別する工程と、
    選別されたキャリアを用いて前記ウェーハを両面研磨する工程とを備えることを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
  2. 前記閾値が0.25×10−3である、請求項1に記載のウェーハの両面研磨方法。
  3. 前記傾き値の測定範囲は、前記キャリアのウェーハ装填孔の内周エッジから内側に2mmまでの範囲内である、請求項1又は2に記載のウェーハの両面研磨方法。
  4. 前記キャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値は、前記ウェーハ装填孔の内周エッジの一箇所の傾き値又は複数箇所の傾き値の平均値である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のウェーハの両面研磨方法。
  5. 前記キャリアのウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値は、前記内周エッジから一定範囲内の前記キャリアの厚み分布の回帰直線の傾きである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のウェーハの両面研磨方法。
  6. 前記キャリアは、円形の開口を有する金属製のキャリア本体と、前記キャリア本体の前記開口の内周に沿って設けられたリング状の樹脂インサータとの組み合わせからなり、
    前記樹脂インサータの幅が2mm以上である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のウェーハの両面研磨方法。
  7. 複数のキャリアを用いて複数のウェーハを同時に両面研磨する方法において、前記複数のキャリアの各々のウェーハ装填孔のエッジ近傍における主面の傾き値がいずれも閾値以下であり、且つ、前記複数のキャリア間の厚みばらつきが±4μm以内である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のウェーハの両面研磨方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110181390A (zh) * 2018-02-23 2019-08-30 胜高股份有限公司 晶片的单面抛光方法
JP2019186490A (ja) * 2018-04-16 2019-10-24 株式会社Sumco キャリア、キャリアの製造方法、キャリアの評価方法および半導体ウェーハの研磨方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6635003B2 (ja) 2016-11-02 2020-01-22 株式会社Sumco 半導体ウェーハの両面研磨方法
JP6431560B2 (ja) * 2017-03-08 2018-11-28 日清工業株式会社 両頭平面研削盤および研削方法
CN112405326B (zh) * 2020-10-20 2021-09-24 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 一种检测研磨载体厚度及保证研磨载体厚度均匀的方法
CN114227421B (zh) * 2022-01-12 2022-09-20 江苏益芯半导体有限公司 一种晶圆片表面加工用抛光机
CN115673909B (zh) * 2023-01-03 2023-03-10 北京特思迪半导体设备有限公司 一种半导体基材双面抛光中的平面控制方法及系统

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54107228A (en) 1978-02-09 1979-08-22 Nec Corp Memory circuit
JPH09283474A (ja) * 1996-04-18 1997-10-31 Hitachi Cable Ltd 半導体ウエハの両面研磨方法
JPH10329013A (ja) * 1997-05-30 1998-12-15 Shin Etsu Handotai Co Ltd 両面研磨及び両面ラッピング用キャリア
US6179950B1 (en) * 1999-02-18 2001-01-30 Memc Electronic Materials, Inc. Polishing pad and process for forming same
JP3872967B2 (ja) * 2001-07-04 2007-01-24 株式会社東芝 両面研磨装置、両面研磨方法および両面研磨用支持部材
US7364495B2 (en) * 2002-03-28 2008-04-29 Etsu Handotai Co., Ltd. Wafer double-side polishing apparatus and double-side polishing method
KR101193406B1 (ko) * 2005-02-25 2012-10-24 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 양면 연마 장치용 캐리어 및 이를 이용한 양면 연마 장치,양면 연마 방법
JP4904960B2 (ja) 2006-07-18 2012-03-28 信越半導体株式会社 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
JP4605233B2 (ja) * 2008-02-27 2011-01-05 信越半導体株式会社 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
JP2010179375A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Sumco Corp 被研磨物キャリア及び研磨製品の製造方法
JP5748717B2 (ja) 2012-09-06 2015-07-15 信越半導体株式会社 両面研磨方法
JP5847789B2 (ja) * 2013-02-13 2016-01-27 信越半導体株式会社 両面研磨装置用キャリアの製造方法およびウエーハの両面研磨方法
JP2014188668A (ja) 2013-03-28 2014-10-06 Hoya Corp ガラス基板の製造方法
JP6146213B2 (ja) 2013-08-30 2017-06-14 株式会社Sumco ワークの両面研磨装置及び両面研磨方法
JP6280355B2 (ja) * 2013-11-29 2018-02-14 Hoya株式会社 磁気ディスク用基板の製造方法及び研磨処理用キャリア
JP6128198B1 (ja) 2015-12-22 2017-05-17 株式会社Sumco ウェーハの両面研磨方法及びこれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110181390A (zh) * 2018-02-23 2019-08-30 胜高股份有限公司 晶片的单面抛光方法
JP2019186490A (ja) * 2018-04-16 2019-10-24 株式会社Sumco キャリア、キャリアの製造方法、キャリアの評価方法および半導体ウェーハの研磨方法
TWI696518B (zh) * 2018-04-16 2020-06-21 日商Sumco股份有限公司 載具的評估方法及半導體晶圓的研磨方法
JP7070010B2 (ja) 2018-04-16 2022-05-18 株式会社Sumco キャリアの製造方法および半導体ウェーハの研磨方法

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