JP2021012922A - 研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法 - Google Patents

研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2021012922A
JP2021012922A JP2019125463A JP2019125463A JP2021012922A JP 2021012922 A JP2021012922 A JP 2021012922A JP 2019125463 A JP2019125463 A JP 2019125463A JP 2019125463 A JP2019125463 A JP 2019125463A JP 2021012922 A JP2021012922 A JP 2021012922A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
polishing pad
silicon wafer
semiconductor silicon
pad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019125463A
Other languages
English (en)
Inventor
佐藤 一弥
Kazuya Sato
一弥 佐藤
直 志摩
Sunao Shima
直 志摩
考司 岳田
Koji Ogata
考司 岳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Nitta DuPont Inc
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Nitta DuPont Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd, Nitta DuPont Inc filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority to JP2019125463A priority Critical patent/JP2021012922A/ja
Priority to PCT/JP2020/018228 priority patent/WO2021002089A1/ja
Priority to TW109115833A priority patent/TW202109653A/zh
Publication of JP2021012922A publication Critical patent/JP2021012922A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】片面研磨におけるウェーハ外周ダレを解決し、かつ、研磨後のウェーハの異常変曲も防ぐことができる研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法を提供する。【解決手段】半導体シリコンウェーハを片面研磨するための略円形研磨パッドであって、該研磨パッドは、前記研磨パッドの表面に、前記研磨パッド外径よりも小さな外径を有する円状研磨領域を有し、前記研磨パッドの中心と前記円状研磨領域の中心が異なる位置に存在していることを特徴とする半導体シリコンウェーハ用研磨パッド。【選択図】図1

Description

本発明は、研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法に関する。
シリコンウェーハの片面研磨では、通常、プレートに複数のウェーハをワックスで接着し、研磨パッドを貼り付けた研磨定盤上で、研磨スラリーの介在下で摺接研磨を行う(特許文献1)。一般的な研磨プロセスは、1次研磨、2次研磨、仕上げ研磨の3段階で構成される。
この研磨プロセスを経て研磨された鏡面ウェーハの主要パラメータの一つとしてフラットネスがある。フラットネスを悪化させる要因の一つに、ウェーハ外周部取代が中心部取代よりも多いことで生じるエッジダレがある。これは研磨定盤の周速が研磨定盤外周側の方が研磨定盤内周側よりも大きいため、プレート外周部に接着されたウェーハの外周部が研磨時に辿る軌跡によって必然的に生じる現象である。
その現象が最も顕著に表れるのが2次研磨である。1次研磨では、硬い研磨パッドで被研磨物表面の平坦性を最優先に確保する。2次研磨では、1次研磨で確保した平坦性を維持しつつ、前段階の研削や研磨にて発生した、または取り切れない傷を除去する。このため、1次研磨よりも硬度が低い研磨パッドを使用する。仕上げ研磨では2次研磨で残った微細傷や表面に付着した異物を除去する。この目的を達成するため、軟質な研磨パッドを使用する。1次研磨では、一般にAsker−C硬度80以上の硬質パッドを用いるのに対し、2次研磨では、上記目的のために、比較的軟質なAsker−C硬度60〜70程度の研磨パッドを用いる。かつ、サブミクロン〜ミクロンオーダの研磨取代を必要とするため、その取代を得る過程で、歩留に影響を与えるほどのエッジダレを生じてしまう。一方、1次研磨では前述のような高硬質パッドを用い、また、仕上げ研磨では超軟質なスウェードパッドを用いるが、研磨取代は数十nmと少ないため、両ステップでのエッジダレは問題にならない。
研磨パッドと被研磨物の相互作用によって研磨が進行することから、研磨条件は詳細に検討される。例えば片面研磨では研磨物表面の各点において、研磨パッドとの相対速度を均一とするよう研磨方法が設計されている。具体的には、研磨パッドと研磨ヘッドを同方向に同速度で回転させることにより、前記相対速度を同一とし、被研磨物表面各点での研磨量を均一としている。しかしながら、回転ムラ、装置の固有振動、被研磨物加圧偏分布、などの影響により、エッジダレなどが発生しやすく、2次研磨において、図8(a)に示すようなエッジダレが生じ、また、平坦性の確保など他の品質と両立させることは困難であった。
特許文献2では、片面研磨において、パッド剥がれ防止や、ウェーハ脱落防止等を目的として、研磨パッド周端に傾斜や段差をつけるなどの研磨表面部よりも高さの低い低位外周部を有する研磨パッドが提案されている。係る研磨パッドは、被研磨物との接触においては、小径の研磨パッドを使用することと何ら変わりがない。係る研磨パッドを使用した場合、被研磨物が研磨パッドと接触する部分と接触しない部分を境界として、図8(b)に示すような異常変曲を示してしまう問題があった。加えて、この低位外周部の幅は0.5mm以上と規定されているだけで、幅が連続的に変化するなどの記載はなく、ウェハフラットネス改善などへの言及もない。
特開昭57−170538号公報
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、片面研磨におけるウェーハの外周ダレ(エッジダレ)を解決し、かつ、研磨後のウェーハの異常変曲も防ぐことができる研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を解決するために、本発明は、半導体シリコンウェーハを片面研磨するための略円形研磨パッドであって、
該研磨パッドは、前記研磨パッドの表面に、前記研磨パッド外径よりも小さな外径を有する円状研磨領域を有し、
前記研磨パッドの中心と前記円状研磨領域の中心が異なる位置に存在していることを特徴とする半導体シリコンウェーハ用研磨パッドを提供する。
このとき、前記研磨パッドの中心と前記円状研磨領域の中心の距離が5〜20mmであることが好ましい。
また、前記円状研磨領域は、中心部に略円形状の前記研磨パッドに比して厚みが小さい段差を有することが好ましい。
この場合、前記研磨パッドの厚みが0.8〜1.5mmの範囲であり、前記段差の段差量が前記研磨パッドの厚みに対して30〜90%のものであることが好ましい。
また、前記研磨パッドがAsker−C硬度50〜80のものであることが好ましい。
また、本発明は、研磨パッドを貼り付ける研磨定盤と、半導体シリコンウェーハを接着させるプレートを保持する研磨ヘッドとを具備し、前記研磨ヘッドにより、前記プレートに接着させた半導体シリコンウェーハを、前記研磨定盤に貼り付けられた研磨パッドに押し付けて摺接させることにより前記半導体シリコンウェーハの表面を研磨する研磨装置であって、
前記研磨パッドとして、上記記載の研磨パッドを具備するものであることを特徴とする研磨装置を提供する。
また、本発明は、上記記載の研磨装置を用いて半導体シリコンウェーハの片面研磨を行うことを特徴とする半導体シリコンウェーハの片面研磨方法を提供する。
また、前記片面研磨を、粗研磨プロセスと仕上げ研磨プロセスとの間の中間研磨プロセスにおいて行うことが好ましい。
このような研磨方法であれば、特に中間研磨プロセスにおいて問題となるエッジダレの発生をより確実に防ぐことができる。
また、前記片面研磨において、研磨取代を0.3〜1.5μmとすることが好ましい。
また、本発明は、半導体シリコンウェーハを片面研磨するための研磨パッドの製造方法であって、少なくとも、
研磨パッドの表面に円環状の段差加工を施すことにより、前記研磨パッドの外周部の無研磨領域と、該外周部の無研磨領域の内側の研磨領域とを設ける工程を有し、
前記段差加工を施す工程において、前記外周部の無研磨領域が、前記半導体シリコンウェーハを研磨する際に前記半導体シリコンウェーハと重なり、前記研磨領域の中心が、前記研磨パッドの中心に対して異なる位置となるように段差加工を施すことを特徴とする半導体シリコンウェーハ用研磨パッドの製造方法を提供する。
本発明の半導体シリコンウェーハ用研磨パッド、研磨装置、片面研磨方法、及び、半導体シリコンウェーハ用研磨パッドの製造方法であれば、研磨領域の中心を、研磨パッドの中心に対して異なる位置に設定していることにより、半導体シリコンウェーハを研磨する際に、半導体シリコンウェーハ外周部と円状研磨領域最外周部の位置関係において、特定の振幅と周波数による疑似揺動状態を作り出す事ができるため、ウェーハ外周部取代と中心部取代とのバランスをとることが可能となる。これにより、半導体シリコンウェーハのエッジダレ、及び外周部の異常変曲を防ぐことが可能となる。
本発明の半導体シリコンウェーハ用研磨パッドの一例を示す概略図である。 本発明の研磨装置の一例を示す概略図(図2(A))、及び、その拡大図(図2(B))である。 段差加工の例を示す概略図である。 位置決め用のパンチング加工の例を示す概略図である。 比較例、実施例における研磨パッド、研磨装置のプレート、ウェーハの位置関係を示す模式図である。 実施例、及び、比較例のフラットネス良品率の比較を示す図である。 研磨領域の中心と研磨パッドの中心を異なる位置とした場合の研磨パッドの回転の様子(図7(A))、及び、その回転に伴う円状研磨領域の外周部の位置の変化(図7(B))の概略図である。 従来の研磨パッド、従来よりも小径の研磨パッド、本発明の研磨パッドを用いて研磨した場合の研磨後のウェーハ断面形状の概略図を示す。 比較例2、及び、実施例で用いた2次研磨の研磨パッドの仕様比較を示す概略図である。 本発明のオーバーラップ領域の幅を示す概略図である。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
上記のように、シリコンウェーハの片面研磨、特に、1次研磨(粗研磨)プロセスと仕上げ研磨プロセスの間の中間研磨(2次研磨)プロセスにおいて、ウェーハ外周ダレ、研磨後のウェーハの異常変曲を共に防ぐことは困難であった。
本発明者らは、創意工夫を重ねた結果、2次研磨パッド表面の外周部に円環状の段差加工を施し、研磨領域と無研磨領域を設け、半導体シリコンウェーハを片面研磨する際に、無研磨領域において半導体シリコンウェーハと重なる部分、すなわち、被研磨物が研磨パッド1の半径方向最外周位置に来た際において、当該被研磨物外周における被研磨面が研磨パッド上の円形研磨領域4と接触しない部分(以下、オーバーラップ領域という)を半導体シリコンウェーハに対して常に変化させることで、ウェーハのエッジダレ、研磨後のウェーハの異常変曲を共に解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、半導体シリコンウェーハを片面研磨するための略円形研磨パッドであって、
該研磨パッドは、前記研磨パッドの表面に、前記研磨パッド外径よりも小さな外径を有する円状研磨領域を有し、
前記研磨パッドの中心と前記円状研磨領域の中心が異なる位置に存在していることを特徴とする半導体シリコンウェーハ用研磨パッドである。
本発明の半導体シリコンウェーハ用研磨パッドであれば、研磨領域の中心を、研磨パッドの中心に対して異なる位置に設定していることにより、半導体シリコンウェーハを研磨する際に、半導体シリコンウェーハ外周部と円状研磨領域最外周部の位置関係において、特定の振幅と周波数による疑似揺動状態を作り出す事ができるため、ウェーハ外周部取代と中心部取代とのバランスをとることが可能となる。これにより、半導体シリコンウェーハのエッジダレ、及び外周部の異常変曲を防ぐことが可能となる。
図1に、本発明の半導体シリコンウェーハ用研磨パッドの一例を示す。
図1(A)に示すように、本発明の半導体シリコンウェーハ用の研磨パッド1は、その表面に円環状の段差9が設けられており、外周部の無研磨領域3と、円状研磨領域4を有する。円状研磨領域4の円環の中心6は、研磨パッド1の中心5に対して中心間距離8だけ異なる位置としている。円状研磨領域4の円環の中心6は研磨パッドの中心5に対して、中心間距離8が5〜20mm異なる位置とすることが好ましい。より好ましくは7〜20mmであり、さらに好ましくは、9〜20mmである。両中心を異なる位置に設定することにより、段差起因で生じる局所的なウェーハ形状の変曲を回避することができる。また、中心間距離8を5〜20mm異なる位置とすれば、段差起因で生じる局所的なウェーハ形状の変曲をより確実に回避することができる。
従来技術である図9(A)に示す小径の研磨パッドを用いた場合、または、引用文献2に記載の研磨パッドを用いた場合、すなわち、研磨領域104の円環の中心との研磨パッドの中心が同位置である場合では、図中CおよびDで示した無研磨領域103の幅が変化せず、ウェーハに対して外周部の無研磨領域103と研磨領域104の段差境界が常に同じ軌跡を辿るため、異常変曲が生じ、図8(b)に示すように変曲部分のフラットネスが悪化してしまう。
また、図1(B)に示すように円状研磨領域4は、中心部に略円形状の上記研磨パッドに比して厚みが小さい段差を有していてもよく、円状研磨領域に内周部の無研磨領域2を設けることもできる。以降、図1に示すような内周部の無研磨領域2を有する場合を例に説明するが、内周部の無研磨領域2は必ずしも設けなければならないものではない。また、本発明の研磨パッドには、研磨パッドの貼り付けを容易にするために、センターガイド17を固定するためのインナーホール18を設けることができる。
図7(A)、(B)に、研磨領域の中心と研磨パッドの中心を異なる位置とした場合の研磨パッドの回転の様子(図7(A))、及び、その回転に伴う円状研磨領域の外周部の位置の変化(図7(B))の概略図を示す。図7(A)に示すように、円状研磨領域4の円環の中心6と研磨パッド1の中心5を異なる位置とした研磨パッドを、研磨パッド1の中心5を回転中心として回転させる際、図7(A)に示す研磨パッドの中心とを結ぶ線分を通る円状研磨領域4の外周部の位置である点Bは、図7(B)に示すように、回転方向における角度に伴って、研磨パッド1の半径方向において外周側と内周側に変化する。係る外周側と内周側に変化する量の最大値は、中心間距離8と円状研磨領域の直径によって決まる。このように、回転に伴って、円状研磨領域の外周部の位置が変動するため、段差起因で生じる局所的なウェーハ形状の変曲を回避することができる。
また、図1(B)に示すように研磨パッドに内周部の無研磨領域2を設けた場合には、上記記載した円状研磨領域4の外周部と同様に、円状研磨領域の内周部の位置も、回転方向における角度に伴って、研磨パッドのより外周側と内周側に変化させることができる。このようにすることで、回転に伴って、円状研磨領域の内周部の位置も変動させることができるため、段差起因で生じる局所的なウェーハ形状の変曲をより確実に回避することができる。
外周部の無研磨領域3は、本発明の半導体シリコンウェーハ用研磨パッドを用いて半導体シリコンウェーハを研磨する際に半導体シリコンウェーハと重なる領域であるオーバーラップ領域7を有する。オーバーラップ領域7の幅20は、オーバーラップ領域7がウェーハ外周部のエッジダレ領域をカバーしていればよく、半導体シリコンウェーハの直径に対して10〜25%の幅であることが好ましい。より好ましくは12〜23%であり、さらに好ましくは、13〜20%である。ここで、オーバーラップ領域7の幅20とは、オーバーラップ領域7において、当該研磨パッド1の半径方向における前記被研磨物最外周位置から円形研磨領域4の最外周位置の間の距離と定義する事ができる。図10は、本願に係るオーバーラップ領域の幅を示した模式図である。図10は、研磨装置10の模式図であって、(A)から(C)のいずれにおいても、図2および図5に示した研磨定盤11、プレート12、および、研磨ヘッド13を省略している。図10(A)は研磨機を上面から見た図であり、図10(B)は(A)において最も外周部の無研磨領域3の半径方向幅狭い位置であるE−E’断面の部分拡大図であり、(C)は(A)において最も外周部の無研磨領域3の半径方向幅狭い位置であるF−F’断面の部分拡大図である。すなわち、図10(B)に示すオーバーラップ領域7の幅20が最小となり、図10(C)に示すオーバーラップ領域7の幅20が最大となる。係るオーバーラップ領域7の幅の最小値が10%以上であれば、エッジダレを十分に抑制することができ、25%以下であれば、ウェーハ外周取代と中心取代のバランスがより確実にとれ、面内取代分布がより均一となる。
円環状の段差9の段差量は研磨パッド1の厚みに対して30〜90%とすることが好ましい。より好ましくは40〜80%であり、さらに好ましくは、60〜80%である。円環状の段差9が30%以上であれば、本来の製品寿命に達する前に研磨パッドの摩耗により円環状の段差9が消失することによってエッジダレ改善効果がなくなってしまうことを防ぐことができる。また、80%以下であれば、研磨パッドの研磨定盤等への貼り付けが困難になることがなく、ハンドリング性が良好となる。
研磨パッドの厚み16は0.8〜1.5mmであることが好ましい。より好ましくは1.0〜1.5mmであり、さらに好ましくは、1.2〜1.4mmである。研磨パッドの厚みが1.5mm以下であれば、エッジダレをより確実に防ぐことができ、また、0.8mm以上であれば、求められる表面品質をより確実に満たすことができ、ハンドリングの問題が生じることがない。
また、本発明の研磨パッドは、AskerC硬度が50〜80のものであることが好ましい。より好ましくは55〜75であり、さらに好ましくは、60〜70である。このような硬度であれば、表面品質の調整に好適な研磨パッドとすることができる。
また、本発明は、研磨パッドを貼り付ける研磨定盤と、半導体シリコンウェーハを接着させるプレートを保持する研磨ヘッドとを具備し、前記研磨ヘッドにより、前記プレートに接着させた半導体シリコンウェーハを、前記研磨定盤に貼り付けられた研磨パッドに押し付けて摺接させることにより前記半導体シリコンウェーハの表面を研磨する研磨装置であって、
前記研磨パッドとして、上記記載の研磨パッドを具備するものであることを特徴とする研磨装置を提供する。
図2(A)、(B)に示す本発明の研磨装置の一例(図2(A))、及び、その拡大図(図2(B))のように、本発明の研磨装置10は、研磨パッド1を貼り付ける研磨定盤11と、半導体シリコンウェーハWを接着させるプレート12を保持する研磨ヘッド13とを具備する。
本発明の研磨定盤11には本発明の研磨パッド1が貼り付けられており、プレート12に接着させた半導体シリコンウェーハWを、研磨ヘッド等により、研磨定盤11に貼り付けられた研磨パッド1に押し付けて摺接させることにより半導体シリコンウェーハの表面を片面研磨する。
このような研磨装置であれば、円状研磨領域4の中心を、研磨パッドの中心に対して異なる位置に設定している研磨パッドを具備することにより、半導体シリコンウェーハを片面研磨する際に、オーバーラップ領域7を半導体シリコンウェーハに対して常に変化させることができるため、ウェーハ外周部取代と中心部取代とのバランスをとることが可能となる。これにより、半導体シリコンウェーハのエッジダレ、研磨後のウェーハの異常変曲を防ぐことが可能となる。
また、本発明は、上記記載の研磨装置を用いて半導体シリコンウェーハの片面研磨を行うことを特徴とする半導体シリコンウェーハの片面研磨方法を提供する。このような片面研磨方法であれば、研磨領域の中心を、研磨パッドの中心に対して異なる位置に設定している研磨パッドを用いることにより、半導体シリコンウェーハを研磨する際に、研磨が行われない研磨パッド外周部の円状研磨領域外周部の軌跡を半導体シリコンウェーハに対して連続的に変化させることができるため、ウェーハ外周部取代と中心部取代とのバランスをとることが可能となる。これにより、半導体シリコンウェーハのエッジダレ、研磨後のウェーハの異常変曲を防ぐことが可能となる。
また、前記片面研磨を、粗研磨プロセスと仕上げ研磨プロセスとの間の中間研磨プロセスにおいて行うことが好ましい。このような研磨方法であれば、特に中間研磨プロセスにおいて問題となるエッジダレの発生をより確実に防ぐことができる。
また、片面研磨において、研磨取代を0.3〜1.5μmとすることが好ましい。研磨取代が0.3μm以上であれば、エッジダレを抑制しつつ、表面品質もより確実に良好とすることができる。研磨取代が1.5μm以下であれば、円状研磨領域外周部の軌跡を半導体シリコンウェーハに対して連続的に変化させることにより得られるエッジダレ改善効果を相殺することがなく、エッジダレをより確実に防ぐことが可能となる。また、研磨取代がこのような範囲であれば、ナノトポに影響を与えることがない。
また、本発明は、半導体シリコンウェーハを片面研磨するための研磨パッドの製造方法であって、少なくとも、
研磨パッドの表面に円環状の段差加工を施すことにより、前記研磨パッドの外周部の無研磨領域と、該外周部の無研磨領域の内側の研磨領域とを設ける工程を有し、
前記段差加工を施す工程において、前記外周部の無研磨領域が、前記半導体シリコンウェーハを研磨する際に前記半導体シリコンウェーハと重なり、前記研磨領域の中心を、前記研磨パッドの中心に対して異なる位置に設定するように段差加工を施すことを特徴とする半導体シリコンウェーハ用研磨パッドの製造方法を提供する。
このような製造方法により製造された半導体シリコンウェーハ用研磨パッドであれば、研磨領域の中心を、研磨パッドの中心に対して異なる位置に設定している研磨パッドを用いることにより、半導体シリコンウェーハを片面研磨する際に、円状研磨領域外周部の軌跡を半導体シリコンウェーハに対して連続的に変化させることができるため、ウェーハ外周部取代と中心部取代とのバランスをとることが可能となる。これにより、半導体シリコンウェーハのエッジダレ、研磨後のウェーハの異常変曲を防ぐことが可能となる。
図8(a)に従来の研磨パッド、(b)に従来よりも小径の研磨パッド、および(c)に本発明の研磨パッドを用いて研磨した場合の研磨後のウェーハ断面形状を示す。従来の研磨パッドの場合、上述のように、図8(a)に示すように、エッジダレ(フチダレ)などが発生しやすく、エッジダレと平坦性の確保など他の品質とを両立させることは困難である。また、フチダレを回避するために、従来よりも小径の研磨パッドを用いて被研磨物外周を研磨しないようすると、図8(b)に示すように、異常変曲を生じてしまう。一方、本発明の研磨パッドを用いて研磨した場合、上記理由により、図8(c)に示すように、フチダレ、及び、異常変曲を防ぐことが可能となる。
本発明の半導体シリコンウェーハ用研磨パッドは、上述した必要規格を満たせば、パッド種類は特に限定されない。一般には、多孔質ウレタンパッドや、不織布に樹脂を含浸させたパッドが用いられる。
本発明の研磨パッド1は、研磨パッドの表面に円環状の段差加工を施すことにより、研磨パッド1の円状研磨領域4を設ける。また、必要に応じて、研磨パッド1の内側に内周部の無研磨領域2を設けることもできる。当該段差加工を行うタイミングは特に限定されないが、例えば研磨パッド1の外周を決定する工程後の研磨パッドに対して行うことができる。当該段差加工工程では、エンドミル等を用いた加工により円環状の段差9を設ける。エンドミルを用いた加工の場合、円環状の段差9の量はエンドミルの高さにより決定することができる。段差加工の例のイメージを図3に示す。図3に示すように、研磨パッド1の内周部と外周部とを、エンドミル14により削ることで、円環状の研磨領域4を形成することができる。研磨パッド1の製造段階で段差加工を行うことにより、研磨パッドを研磨定盤に貼付けた後に段差加工を行う必要がなくなる。
その後、研磨パッド1の貼り付け位置を固定するために、研磨定盤11の位置決め孔等のサイズに合わせた孔加工を行うことができる。当該孔加工は、パンチング加工などの方法を用いて行うことができる。これにより研磨パッド交換毎の貼り付け位置のズレ、つまりオーバーラップ量(オーバーラップ領域7の面積)のズレを防止することができる。位置決め用のパンチング加工のイメージを図4に示す。図4に示すように、研磨パッド1の中心に研磨定盤11の位置決め穴に合わせた孔15をパンチング加工などにより形成することができる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
[実施例、比較例1、2]
比較例1、2および実施例では、汎用の片面研磨装置を用いた。比較例1、2の研磨は、1次研磨、2次研磨、仕上げ研磨の3ステージを有し、各ステージでは、プレート位置を固定するためのアウターガイド及びセンターガイド、プレート押圧の為の研磨ヘッド、定盤中央に設けたスラリー吐出口で構成される片面研磨装置を用いた。定盤には回転駆動用のモータ及び減速機を備えており、プレートは下定盤の回転により強制的に連れまわる研磨機構である。各ステージのスラリーはフジミ社の汎用品を用いた。1次研磨パッドはニッタ・ハース社の汎用品、仕上げ研磨パッドはフジボウ愛媛社の汎用品をそれぞれ用いた。ウェーハ直径は200mmで、1枚のプレートに6枚のウェーハをワックスで接着させて研磨を行った。2次研磨の研磨パッドのデザインを変化させ、2次研磨の研磨取り代を0.8μmに揃えた場合と変化させた場合で行った。2次研磨の研磨パッドとして、比較例1では段差加工されていないプレーンタイプ、比較例2では、研磨領域と無研磨領域とを有し、研磨領域が円環状かつ研磨領域と研磨パッドの中心が同じ位置にあるものでそれぞれ実験を行った(図5、図9参照)。比較例2の無研磨領域103の幅(図9比較例のCおよびD)は40mmであった。
実施例では、2次研磨の研磨パッドとして、研磨領域と無研磨領域とを有し、研磨領域が円環状かつ研磨領域の中心が研磨パッドの中心に対して10mm半径方向外側に位置しているものを用いた以外は、比較例1および2と同様に行った。実施例における2次研磨の研磨パッドの無研磨領域の幅は、図9のAが47.5mm、同Bが67.5mmであり、オーバーラップ領域7の幅20は、30〜50mm(半導体シリコンウェーハの直径に対して15〜25%)であった。また、実施例、及び、比較例1、2の研磨パッドの厚みは1.3mmであり、実施例、比較例2における研磨領域と無研磨領域との段差の段差量は0.4mmであった。
研磨後のウェーハ断面形状はKLA−Tencor社のUS9800により、SFQRmax(セルサイズ20×20、オフセット0×0mm、2mmEE)、及びGFLR(2mmEE)、ナノトポ(視野角2mm×2mm)はKLA−Tencor社のNanomapper、表面品質(100nm SOD(Sum Of Defects):100nm以上の直径を有する暗視野欠陥の数)はKLA−Tencor社のSP1によりそれぞれ評価した。
比較例2、及び、実施例で用いた2次研磨の研磨パッドの仕様比較を図9に示す。比較例1で用いた研磨パッドは図示しないが、段差のないもの(プレーン)を用いた。
また、それぞれの比較例1、2、及び、実施例の研磨装置における研磨パッド、プレート、半導体シリコンウェーハの位置関係の模式図を図5に示す。図5に、研磨パッド1、1’、プレート12、12’、半導体シリコンウェーハW、W’、センターガイド17、17’、研磨ヘッド13、13’を図示した。
2次研磨の研磨取代を0.8μmに揃えたフラットネス評価結果を表1に示す。
Figure 2021012922
表1に示すように、プレーンタイプの研磨パッドを用いた場合(比較例1)ではウェーハ外周部にエッジダレを生じてしまう。このエッジダレによりSFQRmaxとGFLRの両方が悪化する。また、研磨領域の中心と研磨パッドの中心を同芯にした場合(比較例2)、エッジダレは改善するが、段差部分で異常変曲を生じてしまい、この異常変曲によりGFLRが悪化する。一方、研磨領域の中心と研磨パッドの中心を異なる位置に設定した場合、エッジダレは改善し、かつ異常変曲も生じない、図8(C)に示すような結果となった。結果、SFQRmaxとGFLRの両方が改善した。
次に、2次研磨取代を0.2〜2μmの間で水準を振り、SFQRmax、ナノトポ、100nm SODを評価した結果を、ある製品スペックに対する合否とともに表2に示す。表2中、グレーで示される箇所は、ある製品スペックで定められた目標値を達成しておらず、各評価項目において不合格であることを示している。一方、そうでない箇所はある製品スペックで定められた目標値を達成しており、各評価項目において合格であることを示している。
Figure 2021012922
比較例1、2ともに、0.2μmの2次研磨取代では、100nmSOD、SFQRmax(フラットネス)がともに悪化してしまい、表面品質調整工程としての役割を果たせていないことがわかる。また、比較例1は2次研磨取代の増加に応じてSFQRは悪化し、0.2μmの研磨取代でもSFQRmaxは高く、研磨取代を下げることによるフラットネス改善効果は限定的である。比較例2では、研磨取代を減らすことでSFQRは改善し、目標値に近づくが、ほとんどの全ての研磨取代水準でナノトポが良好ではない。これは段差境界部起因の異常変曲部分を反映した結果である。また、研磨取代を0.22μmに下げた場合、100nmSODも悪化してしまう。
実施例では、2μmの研磨取代で他の研磨取代よりもSFQR、ナノトポが悪化したが、同様の研磨取代の比較例1、2の結果と比較して、特にSFQRmaxの値は良好であった。
以上から、実施例で2次研磨取代を0.3〜1.5μmの範囲で規定することが好ましく、中心の0.8μm前後が最も好ましい結果となることが分かった。量産適用後のある製品スペックで定められたSFQRmaxの収率の比較を図6に示す。
図6から明らかなように、実施例により、ある製品スペックで定められたSFQRmaxの収率(フラットネス良品率)は、従来の90%(比較例1)から98%まで改善した。
このように、本発明の研磨パッド、研磨装置であれば、片面研磨におけるウェーハの外周ダレ、異常変曲を抑制することができ、SFQRmax、ナノトポ、100nm SOD、フラットネス良品率を目標とするレベルまで改善することができることが示された。
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、1’…研磨パッド、
2…内周部の無研磨領域、 3…外周部の無研磨領域、
4…円状研磨領域(研磨領域)、
5…パッドの中心、 6…研磨領域の中心、
7…オーバーラップ領域、 8…中心間距離、 9…段差、
10…研磨装置、
11…研磨定盤、 12、12’…プレート、
13、13’…研磨ヘッド、 14…エンドミル、
15…孔、 16…研磨パッドの厚み、
17、17’…センターガイド、 18…インナーホール、
20…オーバーラップ領域7の幅、
103…比較例2の外周部の無研磨領域、
104…比較例2の研磨領域、
W、W’…半導体シリコンウェーハ。

Claims (10)

  1. 半導体シリコンウェーハを片面研磨するための略円形研磨パッドであって、
    該研磨パッドは、前記研磨パッドの表面に、前記研磨パッド外径よりも小さな外径を有する円状研磨領域を有し、
    前記研磨パッドの中心と前記円状研磨領域の中心が異なる位置に存在していることを特徴とする半導体シリコンウェーハ用研磨パッド。
  2. 前記研磨パッドの中心と前記円状研磨領域の中心の距離が5〜20mmであることを特徴とする請求項1に記載の半導体シリコンウェーハ用研磨パッド。
  3. 前記円状研磨領域は、中心部に略円形状の前記研磨パッドに比して厚みが小さい段差を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体シリコンウェーハ用研磨パッド。
  4. 前記研磨パッドの厚みが0.8〜1.5mmの範囲であり、前記段差の段差量が前記研磨パッドの厚みに対して30〜90%のものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体シリコンウェーハ用研磨パッド。
  5. 前記研磨パッドがAsker−C硬度50〜80のものであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体シリコンウェーハ用研磨パッド。
  6. 研磨パッドを貼り付ける研磨定盤と、半導体シリコンウェーハを接着させるプレートを保持する研磨ヘッドとを具備し、前記研磨ヘッドにより、前記プレートに接着させた半導体シリコンウェーハを、前記研磨定盤に貼り付けられた研磨パッドに押し付けて摺接させることにより前記半導体シリコンウェーハの表面を研磨する研磨装置であって、
    前記研磨パッドとして、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の研磨パッドを具備するものであることを特徴とする研磨装置。
  7. 請求項6に記載の研磨装置を用いて半導体シリコンウェーハの片面研磨を行うことを特徴とする半導体シリコンウェーハの片面研磨方法。
  8. 前記片面研磨を、粗研磨プロセスと仕上げ研磨プロセスとの間の中間研磨プロセスにおいて行うことを特徴とする請求項7に記載の半導体シリコンウェーハの片面研磨方法。
  9. 前記片面研磨において、研磨取代を0.3〜1.5μmとすることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の半導体シリコンウェーハの片面研磨方法。
  10. 半導体シリコンウェーハを片面研磨するための研磨パッドの製造方法であって、少なくとも、
    研磨パッドの表面に円環状の段差加工を施すことにより、前記研磨パッドの外周部の無研磨領域と、該外周部の無研磨領域の内側の研磨領域とを設ける工程を有し、
    前記段差加工を施す工程において、前記外周部の無研磨領域が、前記半導体シリコンウェーハを研磨する際に前記半導体シリコンウェーハと重なり、前記研磨領域の中心を、前記研磨パッドの中心に対して異なる位置に設定するように段差加工を施すことを特徴とする半導体シリコンウェーハ用研磨パッドの製造方法。
JP2019125463A 2019-07-04 2019-07-04 研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法 Pending JP2021012922A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019125463A JP2021012922A (ja) 2019-07-04 2019-07-04 研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法
PCT/JP2020/018228 WO2021002089A1 (ja) 2019-07-04 2020-04-30 研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法
TW109115833A TW202109653A (zh) 2019-07-04 2020-05-13 研磨墊、研磨裝置、使用了該研磨裝置之研磨方法、及研磨墊的製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019125463A JP2021012922A (ja) 2019-07-04 2019-07-04 研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021012922A true JP2021012922A (ja) 2021-02-04

Family

ID=74100998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019125463A Pending JP2021012922A (ja) 2019-07-04 2019-07-04 研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2021012922A (ja)
TW (1) TW202109653A (ja)
WO (1) WO2021002089A1 (ja)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3779104B2 (ja) * 1998-12-28 2006-05-24 株式会社Sumco ウェーハ研磨装置
JP2006068888A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Speedfam Co Ltd 定盤の製造方法及び平面研磨装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202109653A (zh) 2021-03-01
WO2021002089A1 (ja) 2021-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2042267B1 (en) Carrier for double-side polishing apparatus, double-side polishing apparatus using the same,and double-side polishing method
KR101565026B1 (ko) 양면 연마 장치용 캐리어 및 이를 이용한 양면 연마 장치, 및 양면 연마 방법
TWI461256B (zh) A method for manufacturing a carrier for a double-sided polishing apparatus, a double-sided polishing method for a double-sided polishing apparatus, and a wafer
JP5301802B2 (ja) 半導体ウェハの製造方法
US7722439B2 (en) Semiconductor device manufacturing apparatus and method
KR102507777B1 (ko) 웨이퍼의 제조 방법 및 웨이퍼
WO2013080453A1 (ja) 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
JP6447332B2 (ja) 両面研磨装置用のキャリアの製造方法およびウェーハの両面研磨方法
CN112218737A (zh) 晶片的镜面倒角方法、晶片的制造方法及晶片
KR102112535B1 (ko) 연마용 발포 우레탄 패드의 드레싱 장치
CN110832622A (zh) 研磨方法
JP2020104234A (ja) 修正キャリアおよびガラス基板の製造方法
WO2021002089A1 (ja) 研磨パッド、研磨装置、それを用いた研磨方法、及び、研磨パッドの製造方法
TWI804554B (zh) 載體的製造方法及晶圓的雙面研磨方法
JP6947135B2 (ja) 研磨装置、ウェーハの研磨方法、及び、ウェーハの製造方法
US11440157B2 (en) Dual-surface polishing device and dual-surface polishing method
JP2004241723A (ja) 半導体ウエーハの製造方法、サポートリング及びサポートリング付ウエーハ
JP2021082696A (ja) ウェーハの研磨方法及びシリコンウェーハ
JPS6368360A (ja) 半導体ウエ−ハの研磨方法
WO2019208042A1 (ja) 研磨装置、ウェーハの研磨方法、及び、ウェーハの製造方法
JP7276246B2 (ja) 両面研磨装置用キャリアの製造方法及びウェーハの両面研磨方法
WO2022215370A1 (ja) ウェーハの加工方法及びウェーハ
JP2022178347A (ja) テンプレートアセンブリ、研磨ヘッド及びウェーハの研磨方法
KR101105702B1 (ko) 웨이퍼 연마 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210323

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20210323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210615

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210729

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20211005