JP2019181632A - ワークの両面研磨装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークの厚みを従来よりも長期に亘って精度よく測定しつつ、ワークの両面研磨を行うことができるワークの両面研磨装置を提供する。【解決手段】両面研磨装置は、上定盤２または下定盤には、上定盤２または下定盤の上面から下面まで貫通する１以上の貫通孔１０が設けられ、研磨パッド７には、貫通孔１０に対応する位置に穴１１が設けられ、ワークＷの両面研磨中に、ワークＷの厚みを計測するワーク厚み計測器をさらに備える。そして、１以上の貫通孔１０の各々には、中実の窓材１３が挿入されており、窓材１３は、筒部１４と貫通孔１０の径より大きい径を有するフランジ部１５とからなり、筒部１４の側面１４ａには環状の凹部１４ｂが設けられ、環状の凹部１４ｂにＯリング１６が配置された状態で筒部１４が研磨パッド７側から貫通孔１０に挿入されている。【選択図】図３
Description
本発明は、ワークの両面研磨装置に関する。
研磨に供するワークの典型例であるシリコンウェーハなどの半導体ウェーハの製造において、より高精度なウェーハの平坦度品質や表面粗さ品質を得るために、ウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨工程が一般的に採用されている。
特に近年、半導体素子の微細化と半導体ウェーハの大口径化により、露光時における半導体ウェーハの平坦度要求が厳しくなってきているという背景から、適切なタイミングで研磨を終了させることが重要である。
こうした背景の下、特許文献１には、図１に示すように、上定盤９１（または下定盤）に貫通孔９２が設けられ、測定機構（図示せず）を用いて、貫通孔９２からウェーハＷの厚みを研磨中にリアルタイムで測定することができる両面研磨装置１００が記載されている。
上記両面研磨装置１００においては、上下定盤の研磨面には、貫通孔９２に対応する位置に、貫通孔９２の径ｄ１より大きな径ｄ３の穴９３の開いた研磨パッド９４と、貫通孔９２の径ｄ１より大きく研磨布９４の穴９３の径ｄ３より小さな径ｄ２を有し、研磨布９４より厚みが小さい窓材９５とが設けられている。窓材９５は、接着層９６によって上定盤９１（または下定盤）に固定されている。
しかしながら、特許文献１の両面研磨装置１００では、研磨中に研磨スラリーが飛び跳ねて接着層９６に接触し、接着層９６が研磨スラリーに溶出して、研磨スラリーが貫通孔９２に流入するおそれがある。貫通孔９２に研磨スラリーが流入すると、窓材９５の上面が曇ってウェーハＷの厚み測定の精度が悪化する。このように、研磨スラリーの貫通孔９２への流入によって、ウェーハＷの厚みを長期に亘って精度よく測定しつつ、ウェーハＷの両面研磨を行うことができなくなる。
本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、その目的とするところは、ワークの厚みを従来よりも長期に亘って精度よく測定しつつ、ワークの両面研磨を行うことができるワークの両面研磨装置を提供することにある。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下の通りである。
［１］上定盤および下定盤を有する回転定盤と、該回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ワークを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレートとを備えるワークの両面研磨装置において、
前記上定盤または前記下定盤には、該上定盤または該下定盤の上面から下面まで貫通する１以上の貫通孔が設けられ、
前記研磨パッドには、前記貫通孔に対応する位置に穴が設けられ、
前記ワークの両面研磨中に、前記ワークの厚みを前記１つ以上の貫通孔および穴を介して計測することが可能なワーク厚み計測器をさらに備え、
前記１以上の貫通孔の各々には、中実の窓材が挿入されており、該窓材は、筒部と前記貫通孔の径より大きい径を有するフランジ部とからなり、前記筒部の側面には環状の凹部が設けられ、該環状の凹部にＯリングが配置された状態で前記筒部が前記研磨パッド側から前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする両面研磨装置。
［１］上定盤および下定盤を有する回転定盤と、該回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ワークを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレートとを備えるワークの両面研磨装置において、
前記上定盤または前記下定盤には、該上定盤または該下定盤の上面から下面まで貫通する１以上の貫通孔が設けられ、
前記研磨パッドには、前記貫通孔に対応する位置に穴が設けられ、
前記ワークの両面研磨中に、前記ワークの厚みを前記１つ以上の貫通孔および穴を介して計測することが可能なワーク厚み計測器をさらに備え、
前記１以上の貫通孔の各々には、中実の窓材が挿入されており、該窓材は、筒部と前記貫通孔の径より大きい径を有するフランジ部とからなり、前記筒部の側面には環状の凹部が設けられ、該環状の凹部にＯリングが配置された状態で前記筒部が前記研磨パッド側から前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする両面研磨装置。
［２］前記筒部は、前記上定盤または前記下定盤の厚みよりも大きな長さを有して前記貫通孔から突出した突出部を有し、該突出部が固定部材によって前記上定盤の上面または前記下定盤の下面に固定されている、前記［１］に記載の両面研磨装置。
［３］前記貫通孔を区画する前記上定盤の側壁の底部、または前記貫通孔を区画する前記下定盤の側壁の頂部に凹部が設けられており、前記窓材のフランジ部が前記凹部に嵌合されている、前記［１］または［２］に記載の両面研磨装置。
［４］前記研磨パッドが前記フランジ部の外周部を覆っている、前記［１］〜［３］のいずれか一項に記載の両面研磨装置。
本発明によれば、ワークの厚みを従来よりも長期に亘って精度よく測定しつつ、ワークの両面研磨を行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図２は、本発明によるワークの両面研磨装置の一例を示している。この図に示す両面研磨装置１は、上定盤２およびそれに対向する下定盤３を有する回転定盤４と、回転定盤４の回転中心部に設けられたサンギア５と、回転定盤４の外周部に円環状に設けられたインターナルギア６とを備えている。図２に示すように、上下の回転定盤４の対向面、すなわち、上定盤２の研磨面である下面および下定盤３の研磨面である上面には、それぞれ研磨パッド７が貼付されている。
また、図２に示すように、この装置１は、上定盤２と下定盤３との間に配置されたキャリアプレート９を備えており、このキャリアプレート９は、ワークＷを保持する１つ以上の保持孔８を有している。なお、図示例では、この装置１は、キャリアプレート９を１つのみ有しているが、複数のキャリアプレート９を有していてもよい。図示例では、保持孔８にワーク（本実施形態ではウェーハ）Ｗが保持されている。
ここで、この装置１は、サンギア５とインターナルギア６とを回転させることにより、キャリアプレート９を公転および自転させて遊星運動させることができる。すなわち、研磨スラリーを供給しながら、キャリアプレート９を遊星運動させ、同時に上定盤２および下定盤３をキャリアプレート９に対して相対的に回転させることにより、上下の回転定盤４に貼付した研磨パッド７とキャリアプレート９の保持孔８に保持したウェーハＷの両面とを摺動させてウェーハＷの両面を同時に研磨することができる。
さらに、図２に示すように、本実施形態の装置１では、上定盤２は、該上定盤２の上面から研磨面である下面まで貫通した１つ以上の貫通孔１０が設けられている。図示例では、貫通孔１０は、ウェーハＷの中心付近を通過する位置に１つ配置されている。なお、この例では、貫通孔１０は、上定盤２に設けているが、下定盤３に設けてもよく、上定盤２および下定盤３のいずれかに貫通孔１０を１つ以上設ければよい。また、図２に示す例では、穴１０を１つ設けているが、上定盤２の同一円周上に複数配置してもよい。ここで、図２に示すように、上定盤２に貼付した研磨パッド７にも、貫通孔１０に対応する位置に穴１１が貫通しており、上定盤２の上面から研磨パッド７の下面まで貫通した状態である。
また、この貫通孔１０の上方には、ワーク厚み計測器１２を備えており、ウェーハＷの両面研磨中に、ウェーハＷの厚みを貫通孔１０および穴１１を介してリアルタイムに計測することが可能である。なお、ワーク厚み計測器１２は、例えば、波長可変型の赤外線レーザ計測器とすることができる。このような計測器によれば、ウェーハＷの表面での反射光と裏面での反射光との干渉を評価して、ウェーハＷの厚みを計測することができる。
そして、本発明の両面研磨装置１においては、上記貫通孔１０の各々には、中実の窓材１３が挿入されている。この窓材１３は、図３に示すように、筒部１４と貫通孔１０の径より大きい径を有するフランジ部１５とからなり、筒部１４とフランジ部１５とは一体に形成されている。また、筒部１４の側面１４ａには環状の凹部１４ｂが設けられ、この環状の凹部１４ｂにＯリング１６が配置された状態で、筒部１４が研磨パッド７側から貫通孔１０に挿入されており、Ｏリング１６によって貫通孔１０と筒部１４との間がシールされている。窓材１３は、接着層（例えば、両面テープ）１７によって上定盤２（または下定盤３）に固定されている。
このような窓材１３によって、仮に、接着層１７が溶出して研磨スラリーが貫通孔１０に流入したとしても、貫通孔１０には窓材１３の筒部１４が挿入されているため、研磨スラリーが貫通孔１０に流入するためには、筒部１４の側面１４ａと上定盤２（または下定盤３）との間を上昇する必要がある。しかし、筒部１４の環状の凹部１４ｂにはＯリング１６が配置されているため、研磨スラリーがＯリングまで到達したとしても、筒部１４の上面１４ｃまでは到達できない。
こうして、研磨スラリーが貫通孔１０に流入することによってウェーハＷの厚み測定の精度が悪化するのを防止することができ、ワークＷの厚みを従来よりも長期に亘って精度よく測定しつつ、ワークＷの両面研磨を行うことができる。
また、図４に示すように、窓材１３の筒部１４は、上定盤２（または下定盤３）の厚みよりも大きな長さを有して貫通孔１０から突出した突出部１４ｄを有し、突出部１４ｄが固定部材（例えば、ナット）１８によって上定盤２の上面２ａ（下定盤３の下面）に固定されていてもよい。これにより、窓材１３を上定盤２（または下定盤３）に強固に固定することができ、研磨スラリーが貫通孔１０に流入するのをさらに抑制することができる。この場合には、図３に示した窓材１３とは異なり、接着層１７は不要である。
本発明の両面研磨装置１において、図５に示すように、貫通孔１０を区画する上定盤２の側壁の底部（または下定盤の側壁の頂部）に凹部２ｂが設けられていることが好ましい。このような構成にすると、研磨スラリーが貫通孔１０に流入するためには、図３に示した構成に比べて、フランジ部１５の側面１５ａと凹部２ｂを区画する側壁との間を経由する必要があるため、研磨スラリーの流入をさらに抑制することができる。特に、上定盤２の凹部２ｂの深さと、フランジ部１５の厚みと接着層１７の厚みとの和を同じにして、フランジ部１５の下面１５ｂと上定盤２の下面２ｃ（または下定盤３の上面）とが同一平面上に配置されるように構成されていることが好ましい。これにより、窓材１３がより安定的に配置されて、両面研磨を良好に行うことができる。
また、図６に示すように、研磨パッド７がフランジ部１５の外周部１５ｃを覆っていることが好ましい。これにより、研磨スラリーが貫通孔１０に流入するためには、図４に示した構成に比べて、研磨パッド７の穴１１から研磨パッド７とフランジ部１５の下面１５ｂの外周部との間を経由する必要があり、研磨スラリーの流入をさらに抑制することができる。
（従来例１）
図１に示した、特許文献１に記載された両面研磨装置１００を用いて、シリコンウェーハ（直径：３００ｍｍ、導電型：Ｐ−、Ｐ＋＋）の厚みを計測した。具体的には、上定盤２をシリコンウェーハＷから離間させて上方に配置し、ウェーハ厚み計測器１２を、シリコンウェーハ表面からの距離が約１ｍとなるような位置に配置した。
図１に示した、特許文献１に記載された両面研磨装置１００を用いて、シリコンウェーハ（直径：３００ｍｍ、導電型：Ｐ−、Ｐ＋＋）の厚みを計測した。具体的には、上定盤２をシリコンウェーハＷから離間させて上方に配置し、ウェーハ厚み計測器１２を、シリコンウェーハ表面からの距離が約１ｍとなるような位置に配置した。
ウェーハ厚み計測器１２から近赤外光（波長：１３１０ｎｍ）をシリコンウェーハＷの表面に照射して、シリコンウェーハＷの表面反射光と裏面反射光との干渉による反射強度と、シリコンウェーハＷの厚み分を通過した光路差情報から得られた干渉縞周期を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）してシリコンウェーハＷの厚みを算出した。その際、厚みの測定は、シリコンウェーハＷの中心部の約１００００箇所について測定し、窓材１３としては、加工直後（すなわち、使用ライフ＝０分）のものを使用した。算出された厚みを表１に示す。
（従来例２）
従来例１と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、窓材１３としては、１００００分の両面研磨を行った後（すなわち、使用ライフ＝１００００分）のものを用いて行った。その他の条件は従来例１と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
従来例１と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、窓材１３としては、１００００分の両面研磨を行った後（すなわち、使用ライフ＝１００００分）のものを用いて行った。その他の条件は従来例１と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
（従来例３）
従来例１と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、窓材１３としては、４００００分の両面研磨を行った後（すなわち、使用ライフ＝４００００分）のものを用いて行った。その他の条件は従来例１と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
従来例１と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、窓材１３としては、４００００分の両面研磨を行った後（すなわち、使用ライフ＝４００００分）のものを用いて行った。その他の条件は従来例１と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
（発明例１）
従来例１と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、図２および３に示した本発明による両面研磨装置１を用いて行った。その他の条件は従来例１と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
従来例１と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、図２および３に示した本発明による両面研磨装置１を用いて行った。その他の条件は従来例１と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
（発明例２）
従来例２と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、図２および３に示した本発明による両面研磨装置１を用いて行った。その他の条件は従来例２と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
従来例２と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、図２および３に示した本発明による両面研磨装置１を用いて行った。その他の条件は従来例２と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
（発明例３）
従来例３と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、図２および３に示した本発明による両面研磨装置１を用いて行った。その他の条件は従来例３と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
従来例３と同様に、シリコンウェーハＷの厚みを計測した。ただし、図２および３に示した本発明による両面研磨装置１を用いて行った。その他の条件は従来例３と全て同じである。得られた結果を表１に示す。
＜ウェーハ厚みの評価＞
表１から明らかなように、従来例１〜３については、使用ライフ＝０分の従来例１に比べて、研磨時間が増えるにつれてウェーハの厚みの測定値が増加しているのに対して、発明例１〜３については、使用ライフ＝０分の発明例１に比べて、研磨時間が増えてもウェーハの厚みの測定値がほぼ変わらないことが分かる。このように、本発明によって、ワークの厚みを従来よりも長期に亘って精度よく測定しつつ、ワークの両面研磨を行うことができることが分かる。
表１から明らかなように、従来例１〜３については、使用ライフ＝０分の従来例１に比べて、研磨時間が増えるにつれてウェーハの厚みの測定値が増加しているのに対して、発明例１〜３については、使用ライフ＝０分の発明例１に比べて、研磨時間が増えてもウェーハの厚みの測定値がほぼ変わらないことが分かる。このように、本発明によって、ワークの厚みを従来よりも長期に亘って精度よく測定しつつ、ワークの両面研磨を行うことができることが分かる。
本発明によれば、ワークの厚みを従来よりも長期に亘って精度よく測定しつつ、ワークの両面研磨を行うことができるため、半導体ウェーハ製造業において有用である。
１ 両面研磨装置
２ 上定盤
２ａ 上面
２ｂ 凹部
２ｃ 下面
３ 下定盤
４ 回転定盤
５ サンギア
６ インターナルギア
７ 研磨パッド
８ 保持孔
９ キャリアプレート
１０ 貫通孔
１１ 穴
１２ ワーク厚み計測器
１３ 窓材
１４ 筒部
１４ａ 側面
１４ｂ 環状の凹部
１４ｃ 上面
１４ｄ 突出部
１５ フランジ部
１５ａ 側面
１５ｂ 下面
１５ｃ 外周部
１６ Ｏリング
１７ 接着層
１８ 固定部材
Ｗ ワーク（ウェーハ）
２ 上定盤
２ａ 上面
２ｂ 凹部
２ｃ 下面
３ 下定盤
４ 回転定盤
５ サンギア
６ インターナルギア
７ 研磨パッド
８ 保持孔
９ キャリアプレート
１０ 貫通孔
１１ 穴
１２ ワーク厚み計測器
１３ 窓材
１４ 筒部
１４ａ 側面
１４ｂ 環状の凹部
１４ｃ 上面
１４ｄ 突出部
１５ フランジ部
１５ａ 側面
１５ｂ 下面
１５ｃ 外周部
１６ Ｏリング
１７ 接着層
１８ 固定部材
Ｗ ワーク（ウェーハ）
Claims (4)
- 上定盤および下定盤を有する回転定盤と、該回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ワークを保持する１つ以上の保持孔が設けられたキャリアプレートとを備えるワークの両面研磨装置において、
前記上定盤または前記下定盤には、該上定盤または該下定盤の上面から下面まで貫通する１以上の貫通孔が設けられ、
前記研磨パッドには、前記貫通孔に対応する位置に穴が設けられ、
前記ワークの両面研磨中に、前記ワークの厚みを前記１つ以上の貫通孔および穴を介して計測することが可能なワーク厚み計測器をさらに備え、
前記１以上の貫通孔の各々には、中実の窓材が挿入されており、該窓材は、筒部と前記貫通孔の径より大きい径を有するフランジ部とからなり、前記筒部の側面には環状の凹部が設けられ、該環状の凹部にＯリングが配置された状態で前記筒部が前記研磨パッド側から前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする両面研磨装置。 - 前記筒部は、前記上定盤または前記下定盤の厚みよりも大きな長さを有して前記貫通孔から突出した突出部を有し、該突出部が固定部材によって前記上定盤の上面または前記下定盤の下面に固定されている、請求項１に記載の両面研磨装置。
- 前記貫通孔を区画する前記上定盤の側壁の底部、または前記貫通孔を区画する前記下定盤の側壁の頂部に凹部が設けられており、前記窓材のフランジ部が前記凹部に嵌合されている、請求項１または２に記載の両面研磨装置。
- 前記研磨パッドが前記フランジ部の外周部を覆っている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の両面研磨装置。
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018076296A JP7035748B2 (ja) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | ワークの両面研磨装置 |
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