JP4698178B2 - 被研磨物保持用キャリア - Google Patents
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さらに特許文献7では、シリコンウェーハの両面研磨に用いる被研磨物保持用ダイヤモンドライクカーボンコーティングキャリア、該キャリアの製造方法および該キャリアを用いた研磨方法が開示されている。
しかしながら、高い厚み精度、正確度で該キャリア基材を製造し、かつ、該キャリア基材表面を特定の材料で被覆する費用も発生することから、該被研磨物保持用キャリアは従来の製品に比べ、きわめて高価になることが判明した。そこで、繰り返し使用により磨耗し被覆が一定の厚み以下になった該被研磨物保持用キャリアの表面に、該キャリア基材もしくは該キャリア基材より硬度の高い材料を再度被覆して再生使用できる被研磨物保持用キャリアについて検討を行った。さらに該被研磨物保持用キャリアを用いて被研磨物を高い平坦度で両面研磨する方法について検討を行った。
本発明において使用される研磨装置は、研磨布を貼付した上下定盤の間に被研磨物を挟持し圧接しながら、前記上下定盤および前記被研磨物の少なくとも一つを回転させ前記被研磨物の両面を同時に研磨(ポリッシング)する、所謂両面研磨(ポリッシング)装置である。
本発明の肝要は、被研磨物であるシリコンウェーハの端面部分に生じるスクラッチを防止するため、該シリコンウェーハ保持用キャリアのシリコンウェーハ保持孔の内縁部に樹脂製の枠を設け、さらに、キャリア基材に耐磨耗性と耐久性に優れた金属材料を用い、該キャリア基材と同一もしくはより硬度の高い材料で該キャリア基材表面に被覆を施すことにある。
本実施例と比較例に用いた研磨装置、研磨条件を表1および表3に示す。研磨装置は、DSM-9B両面研磨装置(スピードファム社製)を使用した。研磨布はSUBA800及びMHS-15A(Rodel社製)を使用した。研磨剤であるRodel2371(Rodel社製)は原液1部に対し純水10部を加え攪拌して調製した。
SUS304製キャリア基材のシリコンウェーハ保持孔の周囲にアラミド繊維をエポキシ樹脂で結合したFRPの枠を挿入する。この樹脂枠を挿入したキャリア基材をラッピングで厚み550μm、厚みの標準偏差0.72μmに整えた。ラッピング後、DSM−9B両面ポリッシング装置にこのキャリア基材を装着し、研磨布にMHS−15A、研磨剤に酸化セリウムスラリを用いて、表面のひずみ層を除去する目的でポリッシュを行った。ポリッシュ後のキャリア基材は、厚み547μm、厚みの標準偏差0.86μmであった。ポリッシュ後のキャリア基材表面に窒化チタン(TiN)をPVD法により被覆した。TiNを被覆し完成したシリコンウェーハ保持用キャリアは厚み550μm、厚みの標準偏差1.22μmであった。
<磨耗試験と耐久性試験>
得られた被覆キャリアに被研磨物を保持させず、表1の条件で研磨を実施した。希釈した研磨剤は循環使用した。磨耗速度は、研磨前後のキャリアの厚みをマイクロメーターで測定し、その差より求めた。耐久性は外観検査で確認した。
キャリアとしてTiN被覆を施していないアルミ製、SUS製、ガラスエポキシ樹脂(EG)製およびFR-ビニロン製の4種を用いた。
4種とも厚みはおおよそ550μmであった。実施例1と同様キャリアに被研磨物を保持させず、表1の条件で研磨を実施した。希釈した研磨剤は循環使用した。実施例1および比較例1〜4での研磨試験の結果を表2に示す。
厚み450μmのSUS製のキャリアを用い、実施例2と同一の条件で6インチシリコンウェーハの目標厚みを550μmとし研磨を実施した。研磨後、平坦度(TTV)を測定した。TTVはULTRA GAGE 9700(ADE社製)を使用した。結果を表4に示す。
磨耗試験前の本発明のキャリアの厚みは550μm、厚みの標準偏差1.22μmであった。磨耗試験後のキャリアは厚み547μm、厚みの標準偏差1.2μmであった。磨耗試験によりキャリアの厚みは3μm減少したものの、厚みの標準偏差に変化はなかった。
このキャリアに実施例と同じ条件でTiNの被覆を行った。
被覆後、キャリアの厚みを測定すると、厚み550μm厚みの標準偏差1.5μmであった。この再生を行ったキャリアを用い実施例2と同一条件で研磨試験を実施した。研磨後、平坦度(TTV)を測定した。結果を表4に示す。
実施例1と比較例1〜4を比べると、磨耗速度は、実施例1が際立って良好で、ガラス繊維をビニロンで結合したFR−ビニロン(比較例4)が次に良好な結果を得た。試験終了後、各キャリアの破損状態を外観検査にて調べたところ、10時間試験した実施例1には変化がなかった。1時間試験した比較例1、2、3には変化がなかった。しかし、比較例4はキャリアの歯の付け根部分にクラックが生じた。
実施例で製造した厚み550μmの被覆キャリアに、被研磨物として6インチシリコンウェーハを保持させ表3に示す条件でポリッシングを実施した。6インチシリコンウェーハの目標厚みを550μmとしポリッシングを実施した。比較例5では、厚み450μmのSUSキャリアに、被研磨物として6インチシリコンウェーハを保持させ表3に示す条件でポリッシングを実施した。実施例2と比較例5のTTVを比較すると、実施例2のTTVは比較例5に比べて半分以下の結果が得られた。
実施例1に示す本発明のキャリアは、耐磨耗性、耐久性、の項目できわめて良好な結果を得た。また、実施例2に示す通り本発明のシリコンウェーハ保持用キャリアの厚みを、被研磨物の目標厚み550μmとほぼ同一にすることにより、TTVが、比較例に比べて良好な研磨が達成できた。
Claims (2)
- 内縁部に樹脂製の枠を設けたシリコンウェーハ保持孔を1つまたはそれ以上有する両面ポリッシング装置用シリコンウェーハ保持用キャリアの製造方法であって、金属よりなるキャリア基材を、両面ラッピングあるいは両面ポリッシング又は両面ラッピング後の両面ポリッシングにより該キャリア基材の面内の厚みを均一に調整した後、その表面を該キャリア基材と同一の硬度の材料もしくはより硬度の高い材料で被覆を施して、被覆後のキャリアの厚みが、シリコンウェーハの仕上がり厚みと同等になるように調整し、繰り返し使用により該キャリアの厚みが減少した時点で前述の材料で再度被覆を行ない再生することを特徴とする両面ポリッシング装置用シリコンウェーハ保持用キャリアの製造方法。
- 該キャリア基材の表面を被覆する高硬度材料が周期律表の4A族、5A族に属する金属、あるいはその窒化物またはその炭化物あるいはその複合物、もしくはダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項第1項に記載の両面ポリッシング装置用シリコンウェーハ保持用キャリアの製造方法。
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