JP6421640B2 - 半導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法および半導体ウェーハの枚葉式片面研磨装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
図2(A)は、本発明の一実施形態に従う半導体ウェーハの枚葉式片面研磨装置100の研磨工程における模式図である。この枚葉式片面研磨装置100は、半導体ウェーハ1を把持し、回転機構および移動機構を備える研磨ヘッド120と、半導体ウェーハ1を研磨する研磨布130が貼付された定盤140と、半導体ウェーハ1を載置するトレイ190を備える架台180と、を有する。ここで、枚葉式片面研磨装置100は、トレイ190に載置された半導体ウェーハ1を研磨ヘッド120が把持するときに、半導体ウェーハ1および研磨ヘッド120の、研磨ヘッド120の回転方向における相対位置を制御する制御部170を有することを特徴とする。かかる構成を有することにより、後述の導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法を行うことができる。以下、各構成の詳細を説明する。
次に、本発明の一実施形態に従う半導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法を説明する。
本発明の一実施形態に従う半導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法は、研磨ヘッド120に把持された半導体ウェーハ1を定盤140に押圧して半導体ウェーハ1を研磨する研磨工程(図2(A))と、研磨ヘッド120に把持された半導体ウェーハ1を、定盤140から該定盤外のトレイ190上に搬送し、次いで研磨ヘッド120から半導体ウェーハ1を離脱させてトレイ190に半導体ウェーハ1を載置し、該載置した半導体ウェーハ1および研磨ヘッド120の相対位置を研磨ヘッド120の回転方向に移動させ、その後前記載置された半導体ウェーハ1を研磨ヘッド120により把持する持ち替え工程(図2(B))と、を含む。本実施形態では、前記研磨工程を複数回行い、該複数回の研磨工程の合間に、前記持ち替え工程を少なくとも1回以上行うことを特徴とする。かかる工程を経ることで、研磨後の半導体ウェーハの平坦度を高め、かつ平坦度のばらつきを抑制することができる。以下、各工程について説明する。
直径300mm、厚み775μmのシリコンウェーハを用意し、スウェード素材の研磨布を定盤の表面に設置し、図2(A),(B)に示す枚葉式片面研磨装置100により仕上げ研磨を行った。また、バッキングプレート110にはスウェード素材の部材を使用した。研磨と研磨の間には毎回シリコンウェーハの持ち替えを行った。研磨条件は以下のとおりとした。
研磨圧力:135g/cm2
研磨工程回数:6回(持ち替え工程回数:5回)
合計研磨時間:360秒
各研磨工程における研磨時間:60秒
持ち替え時の回転角度:60度
研磨液:アルカリ研磨液(コロイダルシリカ含有)
以上の片面研磨を経て、実施例1−1にかかるシリコンウェーハを得た。
実施例1−1における研磨工程回数、研磨時間および回転角度を下記の表1に記載の条件に変えた以外は、実施例1−1と同様にして実施例1−2にかかるシリコンウェーハを得た。
実施例1−1における研磨工程回数、持ち替え工程回数、研磨時間および回転角度を下記の表1に記載の条件に変えた以外は、実施例1−1と同様にして従来例1−1にかかるシリコンウェーハを得た。すなわち、従来例1−1では持ち替え工程を行っていない。
実施例1−1、1−2および従来例1−1に係る研磨後のシリコンウェーハの形状を、平坦度測定装置(KLA-Tencor社製:WaferSight)を用いて測定した。結果を図3〜図5にそれぞれ示す。図3〜図5は、実施例1−1、1−2および従来例1−1の研磨後のシリコンウェーハの形状プロファイルを、円周方向に8セクター(45度刻み)で区切ったものである。グラフの横軸はウェーハ中心からの径方向の位置を示す。すなわち、ウェーハ中心は0mmに相当し、ウェーハの外周端は150mmに相当する。また、縦軸はウェーハの厚さの相対値であり、任意単位(A.U.)としているが、図中の縦方向の矢印は厚さ範囲の絶対値を示す。
直径300mm、厚み775μmのシリコンウェーハを63枚用意し、スウェード素材の研磨布を定盤の表面に設置し、図2(A),(B)に示す枚葉式片面研磨装置100により仕上げ研磨を行った。研磨と研磨の間には毎回シリコンウェーハの持ち替えを行った。研磨条件は以下のとおりとした。
研磨圧力:135g/cm2
研磨工程回数:6回(持ち替え工程回数:5回)
合計研磨時間:360秒
各研磨工程における研磨時間:60秒
持ち替え時の回転角度:60度
研磨液:アルカリ研磨液(コロイダルシリカ含有)
以上の片面研磨を経て、実施例2−1にかかるシリコンウェーハを得た。
実施例2−1における研磨工程回数、研磨時間および回転角度を下記の表2に記載の条件に変えた以外は、実施例2−1と同様にして実施例2−2にかかるシリコンウェーハを得た。
実施例2−1における研磨工程回数、研磨時間および回転角度を下記の表2に記載の条件に変えた以外は、実施例2−1と同様にして実施例2−3にかかるシリコンウェーハを得た。
実施例2−1における研磨工程回数、研磨時間および回転角度を下記の表2に記載の条件に変えた以外は、実施例2−1と同様にして実施例2−4にかかるシリコンウェーハを得た。
実施例2−1における研磨工程回数、持ち替え工程回数、研磨時間および回転角度を下記の表1に記載の条件に変えた以外は、実施例2−1と同様にして従来例2−1にかかるシリコンウェーハを得た。すなわち、従来例2−1では持ち替え工程を行っていない。
実施例2−1〜2−4および従来例2−1により得られた各シリコンウェーハの研磨前後のESFQR(Edge flatness metric, Sector based, Front surface referenced, least sQuares fit reference plane, Range of the data within sector)を、平坦度測定装置(KLA-Tencor社製:WaferSight)を用いて測定した。実施例2−1、実施例2−2、実施例2−3および従来例2−1におけるESFQRの研磨前後の変化量([研磨前のESFQR]−[研磨後のESFQR])を図6に示す。また、実施例2−1、実施例2−2、実施例2−3および従来例2−1における研磨前後のESFQRの変化量の平均値および標準偏差を表3に示す。同様に、実施例2−2および実施例2−4におけるESFQRの研磨前後の変化量を図7に示し、その平均値および標準偏差を表3に併せて示す。
11,110 バッキングプレート
12,120 研磨ヘッド
13,130 研磨布
14,140 定盤
170 制御部
180 架台
181 ターンテーブル
190 トレイ
Claims (3)
- 半導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法であって、
研磨ヘッドに把持された半導体ウェーハを定盤に押圧して前記半導体ウェーハを研磨する研磨工程と、
前記研磨ヘッドに把持された前記半導体ウェーハを、前記定盤から該定盤外のトレイ上に搬送し、次いで前記研磨ヘッドから前記半導体ウェーハを離脱させて前記トレイに前記半導体ウェーハを載置し、該載置した前記半導体ウェーハおよび前記研磨ヘッドの相対位置を前記研磨ヘッドの回転方向に移動させ、その後前記載置された前記半導体ウェーハを前記研磨ヘッドにより把持する持ち替え工程と、を含み、
前記研磨工程をN回(但し、Nは2以上の整数とする)行い、該N回の研磨工程の合間に、前記持ち替え工程を(N−1)回行い、
前記持ち替え工程における前記回転方向の移動を(360/N)度とすることを特徴とする半導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法。 - 請求項1に記載の半導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法に用いる枚葉式片面研磨装置であって、
前記半導体ウェーハを把持し、回転機構および移動機構を備える前記研磨ヘッドと、
前記半導体ウェーハを研磨する研磨布が貼付された前記定盤と、
前記半導体ウェーハを載置する前記トレイを備える架台と、
前記トレイに載置された前記半導体ウェーハを前記研磨ヘッドが把持するときに、前記半導体ウェーハおよび前記研磨ヘッドの、該研磨ヘッドの回転方向における相対位置を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記半導体ウェーハの研磨をN回(但し、Nは2以上の整数とする)に分割して行う場合の該N回の研磨の合間に、前記半導体ウェーハ及び前記研磨ヘッドの少なくともいずれかを回転させて前記回転方向における相対位置の移動を(N−1)行いつつ、前記回転方向の移動を(360/N)度とすることを特徴とする半導体ウェーハの枚葉式片面研磨装置。 - 前記架台は回転手段を備える、請求項2に記載の枚葉式片面研磨装置。
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