JP2018047552A

JP2018047552A - ウェーハ保持用キャリアの評価方法及び設計方法

Info

Publication number: JP2018047552A
Application number: JP2017247366A
Authority: JP
Inventors: 勇章佐藤; Taketoshi Sato
Original assignee: Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Mimasu Semiconductor Industry Co Ltd; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: JP6513174B2

Abstract

【課題】ウェーハ保持用キャリアの評価方法、並びに両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリアの設計方法を提供することを目的とする。
【解決手段】両面研磨装置において、研磨布が貼付された上定盤と下定盤との間に配置され、ウェーハを収容して保持するためのウェーハ保持孔と、研磨剤を通過させるための複数の研磨剤通過孔とを有するウェーハ保持用キャリアの評価方法であって、前記ウェーハ保持用キャリアの前記ウェーハ保持孔に、前記ウェーハ保持用キャリアの水平方向に力が掛かった際に、前記ウェーハ保持用キャリアが該ウェーハ保持用キャリアの垂直方向へ変位する量を、有限要素法を用いた応力解析により評価することを特徴とするウェーハ保持用キャリアの評価方法。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウェーハ保持用キャリア並びにそれを用いたウェーハの両面研磨方法、及び、ウェーハ保持用キャリアの評価方法並びに設計方法に関する。

従来、ウェーハの両面を同時に研磨する際、ウェーハ保持用キャリアによってウェーハを保持している。
図１は、従来から用いられている一般的な両面研磨装置１０によるウェーハＷの両面研磨を説明する概略図である。図１に示すように、ウェーハＷより薄い厚みに形成されている、ウェーハ保持用キャリア１０１によってウェーハＷが保持されている。

ウェーハ保持用キャリア１０１は、サンギア４とインターナルギア６とに噛合され、サンギア４とインターナルギア６の回転によって自転公転させる。そして、研磨面に研磨剤供給装置１２から、研磨剤１１を供給しながら上定盤７と下定盤８とを互いに逆回転させることにより、上下定盤７、８に貼付された研磨布３でウェーハＷの両面を同時に研磨する。

両面研磨の際に、研磨布３とウェーハ保持用キャリア１０１とウェーハＷの間に研磨剤１１が十分に供給されないと、摩擦熱により研磨布３の目詰りが蓄積するなどしてウェーハＷに外周ダレが生じる。特に下定盤８側は、上定盤７から研磨剤１１が供給されるため、さらに供給量が少なくなる。
そこで、図２や、特許文献１に記載されているように、ウェーハ保持用キャリアにウェーハ保持孔５以外に、色々な研磨剤通過孔９を設けることで、研磨剤の供給量を増やし、両面研磨後のウェーハの平坦度が良くなるようにしていた。

特開２００４−２８３９２９号公報

しかしながら、ウェーハ保持孔と研磨剤通過孔の配置によってはキャリア面内強度にばらつきが生じ、その結果ウェーハ平坦度が悪化してしまうことがある。
これは、研磨剤通過孔の面積を最大限大きくすることで、研磨剤の供給が不足する点については改善されるが、一方でウェーハ保持用キャリアの強度が低下してしまうからである。

ウェーハ保持用キャリアの強度が低下すると、ウェーハを両面研磨する際に、図３に示すように、ウェーハ保持用キャリア１０１に局所的な歪みが発生することがある。歪んだウェーハ保持用キャリアを使うと、ウェーハ保持用キャリア１０１と共にウェーハＷの外周部が研磨布３と当たり、ウェーハＷに外周ダレが発生する。このような場合、ウェーハ保持用キャリア１０１もインサート樹脂２とともに局所的に厚さが極端に薄くなり、ウェーハ保持孔５の周辺部分に厚さのバラツキが生じる。

さらに、このように、ウェーハ保持孔の周辺部分に厚さのバラツキが生じたウェーハ保持用キャリアは、その後の両面研磨において、歪みが発生していなくても、図４に示すように、ウェーハの端部が研磨されやすくなって外周ダレが発生してしまう。

このように、ウェーハ保持用キャリアに局所的な歪みが生じた状態や、ウェーハ保持孔の周辺部分に厚さのバラツキが生じたウェーハ保持用キャリアを使用した場合には、平坦度が高いウェーハＷを製造することが困難になるという問題があった。

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリア並びにそれを用いたウェーハの両面研磨方法及びウェーハ保持用キャリアの評価方法並びに設計方法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、両面研磨装置において、研磨布が貼付された上定盤と下定盤との間に配置され、ウェーハを収容して保持するためのウェーハ保持孔と、研磨剤を通過させるための複数の研磨剤通過孔とを有するウェーハ保持用キャリアであって、
前記研磨剤通過孔の直径が１０〜２０ｍｍであり、
隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔が、前記研磨剤通過孔の直径の１〜２倍の範囲であることを特徴とするウェーハ保持用キャリアを提供する。

このようなウェーハ保持用キャリアであれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリアとすることができる。

このとき、前記研磨剤通過孔と隣合う前記ウェーハ保持孔との距離が、前記研磨剤通過孔の直径の１〜２倍の範囲であることが好ましい。
このようなものであれば、より確実に両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えることができるものとなる。

また本発明によれば、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定盤と下定盤との間に、上記本発明のウェーハ保持用キャリアを配置し、該ウェーハ保持用キャリアに形成された前記ウェーハ保持孔に前記ウェーハを保持して両面研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法が提供される。

このような両面研磨方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができる本発明のウェーハ保持用キャリアを用いるので、平坦度の高いウェーハを得ることができる。

また、本発明によれば、両面研磨装置において、研磨布が貼付された上定盤と下定盤との間に配置され、ウェーハを収容して保持するためのウェーハ保持孔と、研磨剤を通過させるための複数の研磨剤通過孔とを有するウェーハ保持用キャリアの評価方法であって、
前記ウェーハ保持用キャリアの前記ウェーハ保持孔に、前記ウェーハ保持用キャリアの水平方向に力が掛かった際に、前記ウェーハ保持用キャリアが該ウェーハ保持用キャリアの垂直方向へ変位する量を、有限要素法を用いた応力解析により評価することを特徴とするウェーハ保持用キャリアの評価方法を提供する。

このようなウェーハ保持用キャリアの評価方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を評価することができ、ウェーハ保持用キャリアの適否を正確に評価することができる。

また、本発明によれば、ウェーハ保持用キャリアの設計方法であって、上記記載の本発明の評価方法を用いて、
前記研磨剤通過孔の直径と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量の関係を求め、前記研磨剤通過孔の直径を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の長さに設計し、
該直径の範囲内において、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量との関係を求め、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の距離に設計することを特徴とするウェーハ保持キャリアの設計方法を提供する。

このようなウェーハ保持用キャリアの設計方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリアを設計することができる。

本発明のウェーハ保持用キャリアは、両面研磨時に局所的な歪みの発生が抑えられたものとするこができる。また、このような本発明のウェーハ保持用キャリアを用いることによって、ウェーハを高平坦度で両面研磨することができる。さらに本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法により、正確にウェーハ保持用キャリアの変位量を評価して、高平坦度なウェーハを両面研磨することができるウェーハ保持用キャリアを設計することができる。

一般的な両面研磨装置の一例を示した概略図である。従来のウェーハ保持用キャリアの一例を示した概略図である。ウェーハ保持用キャリアに局所的に歪みが発生し、ウェーハに外周ダレが発生している様子を示す概略図である。一部が薄くなったウェーハ保持用キャリアを用いて、ウェーハの両面研磨を行う様子を示す概略図である。本発明のウェーハ保持用キャリアの一例を示した概略図である。従来のウェーハ保持用キャリアのウェーハ保持部への力の掛かり方の一例を示した概略図である。研磨剤通過孔の直径とウェーハ保持用キャリアの変位量の関係を示す概略図である。研磨剤通過孔同士の間隔とウェーハ保持用キャリアの変位量の関係を示す図である。研磨剤通過孔の直径と研磨剤通過孔同士の間隔の比とウェーハ保持用キャリアの変位量の関係を示す図である。本発明のウェーハ保持用キャリアの一例を示した概略図である。実施例２におけるＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果を示す図である（保持孔との距離１５ｍｍ）。実施例２におけるＥＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果を示す図である（保持孔との距離１５ｍｍ）。実施例２におけるＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果を示す図である（保持孔との距離２２ｍｍ）。実施例２におけるＥＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果を示す図である（保持孔との距離２２ｍｍ）。比較例１におけるＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果の概略図である。比較例１におけるＥＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果を示す図である。ウェーハ保持用キャリアの変位量とＳＦＱＲ_ｍａｘの関係を示す図である。ウェーハ保持用キャリアの変位量とＥＳＦＱＲ_ｍａｘの関係を示す図である。ウェーハ保持孔周辺部における厚さを測定する箇所を示す図である。比較例２における保持孔周辺部の厚さのバラツキとＳＦＱＲ_ｍａｘの関係を示す図である。比較例２における保持孔周辺部の厚さのバラツキとＥＳＦＱＲ_ｍａｘの関係を示す図である。比較例３におけるウェーハ保持孔周辺部の厚さの測定結果を示す図である。実施例３においてウェーハ保持孔周辺部の厚さの測定結果を示す図である。

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。
上記したように、ウェーハ保持用キャリアを用いたウェーハの両面研磨において、ウェーハの外周にダレが発生するなど、研磨されたウェーハの平坦度が悪化するという問題があった。
そこで本発明者は、このような問題の発生する原因について調査するための実験を行い、検討を重ねた。その結果、両面研磨時に、ウェーハ保持用キャリアに局所的な変位が生じることで、ウェーハの外周ダレが生じるということを知見した。また、変位量が小さいウェーハ保持用キャリアを用いることで、平坦度の高い両面研磨ができることが明らかになった。

図５に示すように、本発明のウェーハ保持用キャリア１ａには、ウェーハを保持するためのウェーハ保持孔５と、研磨面に研磨剤を供給するための研磨剤通過孔９が形成されている。

そして、ウェーハ保持用キャリア１ａは、図１に示すような、両面研磨装置１０においてウェーハＷを両面研磨する際に用いられる。両面研磨装置１０は、上下に相対向して設けられた上定盤７と下定盤８を備えており、各定盤には、それぞれ研磨布３が貼付されている。上定盤７と下定盤８の間の中心部にはサンギア４が、周縁部にはインターナルギア６が設けられている。

そして、サンギア４及びインターナルギア６の各歯部にはウェーハ保持用キャリア１ａの外周歯が噛合しており、上定盤７及び下定盤８が不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、ウェーハ保持用キャリア１ａは自転しつつサンギア４の周りを公転する。このとき、ウェーハ保持用キャリア１ａのウェーハ保持孔５で保持されたウェーハＷは、上下の研磨布３により両面を同時に研磨される。ウェーハＷの研磨時には、研磨剤供給装置１２から研磨剤１１がウェーハＷの研磨面に供給される。

ここで、本発明のウェーハ保持用キャリア１ａは、研磨剤通過孔９の直径が１０〜２０ｍｍであり、隣合う研磨剤通過孔同士の間隔が、研磨剤通過孔９の直径の１〜２倍の範囲となるようにする。
これにより、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に通過させて、下定盤８上に供給することができる。

また、このとき、研磨剤通過孔９と隣合うウェーハ保持孔５との距離が、研磨剤通過孔９の直径の１〜２倍の範囲であることが好ましい。これにより、より確実にウェーハ保持用キャリアの変位を抑制することができる。

なお、ウェーハ保持用キャリア１ａの素材は特に限定されないが、例えば、Ｔｉ（チタン）製または、ガラスエポキシ製とすることもできる。従来用いられているすべての材質を用いることができる。

次に、本発明のウェーハの両面研磨方法について以下に説明する。
本発明のウェーハの両面研磨方法では、上述したような本発明のウェーハ保持用キャリア１ａを、両面研磨装置１０に配置する。

次に、ウェーハ保持用キャリア１ａのウェーハ保持孔５にウェーハＷを挿入し、保持する。
次に、研磨布３でウェーハＷの上下表面を挟み込み、その研磨面に研磨剤１１を供給しながら上下定盤を回転させて、ウェーハＷの両面研磨を行う。
このようにしてウェーハＷを両面研磨すれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリア１ａの変位量を抑えつつ、研磨剤１１を十分に供給することができる本発明のウェーハ保持用キャリア１ａを用いるので、ウェーハ外周部にダレの発生を抑制して、平坦度の高いウェーハを得ることができる。

次に、本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法について説明する。
本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法では、両面研磨装置１０において、研磨布３が貼付された上定盤７と下定盤８との間に配置され、ウェーハＷを収容して保持するためのウェーハ保持孔５と、研磨剤１１を通過させるための複数の研磨剤通過孔９とを有するウェーハ保持用キャリアの評価を行う。

そして、ウェーハ保持用キャリアのウェーハ保持孔５に、ウェーハ保持用キャリアの水平方向に力が掛かった際に、前記ウェーハ保持用キャリアが該ウェーハ保持用キャリアの垂直方向へ変位する量を、有限要素法を用いた応力解析により評価する。
このとき、図６に示すような方向に、ウェーハ保持孔５のウェーハＷと接する面に力Ｆが掛かるとすることができる。この際に、ウェーハ保持孔５にかかる力Ｆの大きさを例えば、それぞれ１０００Ｎとすることができる。

なお、有限要素法を用いた応力解析は、例えば、シミュレーション解析により行うことができる。
ここで、有限要素法とは、複雑な形状や性質を持つ物体を、単純な形状や性質の小部分（要素）に分割して、そのひとつひとつの要素の特性を数学的な方程式を用いて、近似的に表現した後、この単純な方程式を組み合わせ、すべての方程式が成立する解を求めることによって、全体の挙動を予想するものである。なお、物体全体の挙動とは、例えば、変形や応力分布のことを指す。

このようなウェーハ保持用キャリアの評価方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの垂直方向の変位量を評価することができる。

次に、本発明のウェーハ保持用キャリアの設計方法について説明する。
まず、上述した本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法によって、研磨剤通過孔の直径とウェーハ保持用キャリアが変位する量の関係を求める。
そして、研磨剤通過孔の直径を、求めたウェーハ保持用キャリアの変位する量が極小値をとる範囲の長さに設計する。
ここで、極小値をとる範囲の長さとは、極小値を含み、変位量が問題とならない値（ほぼ同等とみなすことができる値）となる範囲のことである。具体的には、例えば後述する実施例１で求めた図７の場合であれば、極小値をとる範囲の長さを、研磨剤通過孔の直径が１０〜２０ｍｍの範囲とすることができる。

そして次に、変位する量が極小値をとる範囲の長さの研磨剤通過孔の直径の範囲内において、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔と、ウェーハ保持用キャリアが変位する量との関係を求める。
そして、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の距離に設計する。
ここで、極小値をとる範囲の距離は、上記と同様の定義であり、具体的には、例えば後述する実施例１で求めた図９の場合であれば、研磨剤通過孔の直径の１〜２倍、ここでは研磨剤通過孔が１５ｍｍであるので、研磨剤通過孔同士の間隔が１５〜３０ｍｍの範囲とすることができる。

このようにして設計することで、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができる。従って、高平坦度の両面研磨をすることが可能なウェーハ保持用キャリアを設計することができる。

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１）
両面研磨装置を用いてウェーハの両面研磨を行った際に、ウェーハ保持用キャリアが変位する量を、有限要素法を用いたシミュレーションを行うことにより評価し、さらに、ウェーハ保持用キャリアの設計を行った。

なお、有限要素法を用いたシミュレーションには、ムラタソフトウェア株式会社製ソフトのＦｅｍｔｅｔを用いて算出した。

まず、Ｆｅｍｔｅｔを立上げ、解析項目として応力解析を選択し、３Ｄキャドで作成したウェーハ保持用キャリアの図面をＦｅｍｔｅｔに入力した。
解析メッシュサイズの設定で５ｍｍを選択し、材質の選択画面から適用材質としてＴｉ（チタン）を選択した。すると、Ｆｅｍｔｅｔの既存情報からポアソン比０．３２、ヤング率１．１５７Ｅ１１等が抽出された。

境界条件として、ウェーハ保持孔のウェーハと接する面に、図６に示すような方向で、大きさ１０００Ｎの力Ｆを掛けた際のシミュレーションを行った。
その際に、図５に示すようなウェーハ保持用キャリア１ａの研磨剤通過孔９の直径を、５ｍｍから４０ｍｍまで変化させた。このときの研磨剤通過孔９同士の間隔、及び、研磨剤通過孔９と隣合うウェーハ保持孔５の距離は、研磨剤通過孔９の直径と同じ距離に設定した。
また、図２に示すような、直径が５０ｍｍと１３５ｍｍの研磨剤通過孔９を有するウェーハ保持用キャリア１０１についても上記と同様にしてシミュレーションを行い、評価を行った。
これらのシミュレーションした結果を表１及び表２さらに、図７に示した。

なお、表１及び表２において、モデルにはシミュレーションを行った研磨剤通過孔を配置したウェーハ保持用キャリアを示した。また、最小変位量とは、キャリアの裏面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示し、最大変位量とは、キャリアの表面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示す。そして、変位量とは、最小変位量と最大変位量の絶対値の和を示すものとする。そして、各シミュレーションした各ウェーハ保持用キャリアの変位量を示す度合を示した。

表１、表２及び、図７に示したように、研磨剤通過孔の直径が１０ｍｍから２０ｍｍの間の範囲の長さで、ウェーハ保持用キャリアの変位量が極小値をとることが分かる。
そして、研磨剤通過孔の直径が１５ｍｍのときに、ウェーハ保持用キャリアの変位量が最も小さく、３１．４μｍであった。そこで、研磨剤通過孔の直径を１５ｍｍとして設計をする。

次に、研磨剤通過孔の直径が１５ｍｍの場合に、研磨剤通過孔同士の間隔を１０ｍｍから４０ｍｍまでの間で変化させた際の、ウェーハ保持用キャリアの変位量を、上記と同様にしてシュミレーションを行って、ウェーハ保持用キャリアの評価を行った。このときのシュミレーションの結果を表３、表４及び、図８、図９に示した。
また、図８には、研磨剤通過孔の直径が３０ｍｍの際のウェーハ保持用キャリアの変位量の結果についても示した。

また、表３、表４において、モデルにはシミュレーションを行った研磨剤通過孔を配置したウェーハ保持用キャリアを示した。また、上記と同様、最小変位量とは、キャリアの裏面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示し、最大変位量とは、キャリアの表面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示す。そして、変位量とは、最小変位量と最大変位量の絶対値の和を示すものとする。そして、各シミュレーションした各ウェーハ保持用キャリアの変位量を示す度合を示した。

表３、表４及び、図８に示したように、研磨剤通過孔同士の間隔が１５ｍｍから３０ｍｍの範囲の距離で、ウェーハ保持用キャリアの変位量が極小値をとることが分かった。
つまり、図９に示したように、研磨剤通過孔同士の距離が、研磨剤通過孔の直径の１〜２倍の範囲の距離で、ウェーハ保持用キャリアの変位量が極小値をとることが分かった。
そして、研磨剤通過孔同士の間隔が２２ｍｍのときに、ウェーハ保持用キャリアの変位量が最も小さく３１．１μｍであった。

また、図８に示したように、研磨剤通過孔の直径が３０ｍｍでは、研磨剤通過孔同士の距離が３０ｍｍで最も変位量が小さくなるが、研磨剤通過孔の直径が１５ｍｍのときに比べて変位量が大きいことが分かる。

上記の結果を踏まえて、図５に示すような、研磨剤通過孔９の直径が１５ｍｍ、研磨剤通過孔９同士、及び、研磨剤通過孔９と隣合うウェーハ保持孔５の距離が１５ｍｍであるウェーハ保持用キャリア１ａと、図１０に示すような研磨剤通過孔９の直径が１５ｍｍ、研磨剤通過孔９同士、及び、研磨剤通過孔９と隣合うウェーハ保持孔５の距離が２２ｍｍであるウェーハ保持用キャリア１ｂの設計を行った。

このようにして、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリアを設計することができた。

（実施例２、比較例１）
実施例１で設計した、研磨剤通過孔９の直径が１５ｍｍ、研磨剤通過孔９同士の間隔、及び、研磨剤通過孔９と隣合うウェーハ保持孔５の距離が１５ｍｍのウェーハ保持用キャリア１ａと、研磨剤通過孔９の直径が１５ｍｍ、研磨剤通過孔９同士の間隔、及び、研磨剤通過孔９と隣合うウェーハ保持孔５の距離が２２ｍｍのウェーハ保持用キャリア１ｂを用いて直径３００ｍｍのウェーハＷを各４５枚ずつ両面研磨を行った（実施例２）。
また、図２に示すようなウェーハ保持用キャリア１０１についても同様にウェーハＷを各４５枚両面研磨を行った（比較例１）。

ウェーハＷの両面研磨には、スピードファム（株）製の両面研磨装置を使用し、研磨布には厚さｔ＝１．３ｍｍのウレタンパッドを用い、研磨液にはコロイダルシリカを用いた。
研磨する際の両面研磨装置の条件は、上定盤の回転数を−５〜−１５ｒｐｍとし、下定盤の回転数を１０〜２５ｒｐｍとし、サンギアの回転数を１０〜２０ｒｐｍとし、インターナルギアの回転数を０〜１０ｒｐｍとし、研磨圧を１００〜１５０ｇ／ｃｍ^２として両面研磨を行った。

上記のような条件で両面研磨されたウェーハＷの表面の平坦度を平坦度測定器（ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ）にて、ウェーハ表面の平坦度としてＳＦＱＲ_ｍａｘ（Ｍ４９モード＠２６×８／０×０ｍｍＥ・Ｅ_ｘ＝２ｍｍ）とＥＳＦＱＲ_ｍａｘ（Ｌｅｎｇｔｈ３５ｍｍＷｅｄｇｅｓ７２Ｅ・Ｅ_ｘ＝１ｍｍ）を測定した。

なお、ＳＦＱＲ（ｓｉｔｅｆｒｏｎｔｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｒａｎｇｅ）やＥＳＦＱＲ（ｅｄｇｅｓｉｔｅｆｒｏｎｔｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓｒａｎｇｅ）とは、ウェーハ裏面を平面に矯正した状態で、設定されたサイト内でデータを最小二乗法にて算出したサイト内平面を基準平面とし、各サイト毎のこの平面からの最大、最小の位置変位の差を示す。
また、ＳＦＱＲ_ｍａｘあるいはＥＳＦＱＲ_ｍａｘとは、各サイト毎のその差のうち最大のものを示す。

上記のようにして行った、実施例２のウェーハ保持用キャリア１ａのＳＦＱＲ_ｍａｘと、ＥＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果をそれぞれ図１１、図１２に示し、ウェーハ保持用キャリア１ｂの測定結果をそれぞれ図１３、図１４に示した。
同様に、比較例１のＳＦＱＲ_ｍａｘと、ＥＳＦＱＲ_ｍａｘの測定結果をそれぞれ図１５、図１６に示した。
また、表５、表６に、実施例２、比較例１のそれぞれのＳＦＱＲ_ｍａｘ及びＥＳＦＱＲ_ｍａｘの平均値、最大値、最小値をそれぞれ示した。
さらに、このときのＳＦＱＲ_ｍａｘとＥＳＦＱＲ_ｍａｘの平均値とキャリア変位量との関係を図１７及び図１８に示した。

なお、図表で示すＳＦＱＲ_ｍａｘの値は、比較例１のＳＦＱＲ_ｍａｘの平均値を１として規格化したものを用いた。
同様に、ＥＳＦＱＲ_ｍａｘの値も、比較例１のＥＳＦＱＲ_ｍａｘの平均値を１として規格化したものを用いた。

その結果、実施例２では、比較例１と比べて、ＳＦＱＲ_ｍａｘとＥＳＦＱＲ_ｍａｘの両方の値が小さく、平坦度が良く両面研磨が行われたことが分かった。
また、図１７及び図１８の結果から、ウェーハ保持用キャリアの変位量が小さい方が、ＳＦＱＲ_ｍａｘ及びＥＳＦＱＲ_ｍａｘが小さくなることが分かった。

（比較例２）
ウェーハ保持孔の周辺の厚さのバラツキが異なるウェーハ保持用キャリアを用意して、それぞれのウェーハ保持用キャリアを用いて、ウェーハを両面研磨した後の、ウェーハの平坦度を測定した。

ウェーハ保持用キャリアには、図２に示すような直径が５０ｍｍ、１３５ｍｍの研磨剤通過孔９を有する、チタン製のウェーハ保持用キャリア１０１を５枚用意した。
ウェーハ保持用キャリア１０１はそれぞれウェーハ保持孔５の周辺の厚さのバラツキが異なるものである。

ウェーハ保持孔５の周辺の厚さの測定は、ウェーハ保持用キャリア１０１を水平な測定台の上に置き、キーエンス製レーザ変位計ＬＫ−Ｇ１５を用いて行った。
測定位置は、図１９のようにウェーハ保持孔５から５〜７ｍｍの位置である、ウェーハ保持孔５の周辺のａ〜ｈの８ポイントとして、厚さの測定を行った。
そして、このときのウェーハ保持孔の周辺の厚さの測定結果の最大値と最小値の差分を厚さのバラツキとした。

そして、これらのウェーハ保持用キャリア１０１を用いて直径３００ｍｍのウェーハをそれぞれ１５枚ずつ両面研磨を行った。

ウェーハを両面研磨する際の条件は、実施例２と同様にして行い、両面研磨されたウェーハの表面の平坦度も実施例２と同様にして測定した。
測定結果から、ウェーハ保持孔周辺部の厚さのバラツキと、ＳＦＱＲ_ｍａｘの平均値との関係を図２０に示した。同様に、ウェーハ保持孔周辺部の厚さのバラツキと、平坦度ＥＳＦＱＲ_ｍａｘの平均値との関係を図２１に示した。

図２０、図２１から、ウェーハ保持孔周辺部の厚さのバラツキが大きいウェーハ保持用キャリアを用いて両面研磨を行うと、ＳＦＱＲ_ｍａｘ、ＥＳＦＱＲ_ｍａｘはともに大きく、バラツキが小さいウェーハ保持用キャリアを用いて研磨を行うとＳＦＱＲ_ｍａｘ、ＥＳＦＱＲ_ｍａｘはともに小さいということが分かった。

（実施例３、比較例３）
図５に示すような、研磨剤通過孔９の直径が１５ｍｍ、研磨剤通過孔９同士の間隔、及び、研磨剤通過孔９と隣合うウェーハ保持孔５の距離が１５ｍｍのチタン製のウェーハ保持用キャリア１ａを用いて、両面研磨装置でウェーハを両面研磨した。そして両面研磨終了後に、ウェーハ保持用キャリア１ａのウェーハ保持孔５の周辺の厚さの測定を行った（実施例３）。
また、同様に、図２に示すような５０ｍｍと１３５ｍｍの研磨剤通過孔９を有する、チタン製のウェーハ保持用キャリア１０１を両面研磨加工で使用後に、ウェーハ保持孔５の周辺の厚さの測定を行った（比較例３）。

両面研磨加工は、実施例２と同様の条件で行い、ウェーハを両面研磨した。
また、厚さの測定は、比較例２と同様に行い、図１９に示すようにウェーハ保持孔の周辺のａ〜ｈの８ポイントについて測定を行った。

測定は、それぞれのウェーハ保持用キャリアを７００００分以上使用した後に行った。
７００００分使用後の比較例３でのウェーハ保持孔周辺部の厚さは図２２に示すようになった。
また、実施例３でのウェーハ保持孔の周辺の厚さは図２３に示ようになった。

その結果、図２２に示した比較例３では、測定位置ｂ、ｆのようにウェーハ保持孔の周辺の厚さが局所的に薄くなっている部分が見られることが分かった。
一方で、図２３に示した実施例３では、ウェーハ保持孔の周辺の厚さが全体的に均一であることが分かった。

これは、前述の表１で示したように、ウェーハ保持用キャリア１０１の変位量が２４６．６μｍであるのに対して、ウェーハ保持用キャリア１ａの変位量は３１．４μｍと、両面研磨時の変位量が小さいためである。

このように、実施例３のウェーハ保持用キャリア１ａは両面研磨時の変位量が小さいため、両面研磨加工で使用した後のウェーハ保持孔の周辺の厚さのバラツキが小さい。
そのため、比較例２での結果から分かるように、ウェーハ保持孔の周辺の厚さのバラツキが小さくなり、本発明のウェーハ保持用キャリアを用いて両面研磨を行えば、ＳＦＱＲ_ｍａｘ、ＥＳＦＱＲ_ｍａｘがともに小さい、平坦度が高いウェーハを得られるということが分かった。

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。

１ａ、１ｂ、１０１…ウェーハ保持用キャリア、２…インサート樹脂、３…研磨布、
４…サンギア、５…ウェーハ保持孔、６…インターナルギア、７…上定盤、
８…下定盤、９…研磨剤通過孔、１０…両面研磨装置、１１…研磨剤、
１２…研磨剤供給装置、Ｆ…力、Ｗ…ウェーハ。

Claims

両面研磨装置において、研磨布が貼付された上定盤と下定盤との間に配置され、ウェーハを収容して保持するためのウェーハ保持孔と、研磨剤を通過させるための複数の研磨剤通過孔とを有するウェーハ保持用キャリアの評価方法であって、
前記ウェーハ保持用キャリアの前記ウェーハ保持孔に、前記ウェーハ保持用キャリアの水平方向に力が掛かった際に、前記ウェーハ保持用キャリアが該ウェーハ保持用キャリアの垂直方向へ変位する量を、有限要素法を用いた応力解析により評価することを特徴とするウェーハ保持用キャリアの評価方法。
ウェーハ保持用キャリアの設計方法であって、
請求項１に記載の評価方法を用いて、
前記研磨剤通過孔の直径と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量の関係を求め、前記研磨剤通過孔の直径を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の長さに設計し、
該直径の範囲内において、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量との関係を求め、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の距離に設計することを特徴とするウェーハ保持キャリアの設計方法。