JP6491812B2 - Membrane, polishing head, workpiece polishing apparatus and method, and silicon wafer - Google Patents

Membrane, polishing head, workpiece polishing apparatus and method, and silicon wafer Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウェーハなどの円盤状のワークを片面研磨するための研磨装置及び研磨方法、該研磨装置用の研磨ヘッド、該研磨ヘッド用のメンブレン、並びに、所定の平坦度を有するシリコンウェーハに関するものである。   The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method for single-side polishing a disk-shaped workpiece such as a semiconductor wafer, a polishing head for the polishing apparatus, a membrane for the polishing head, and a silicon wafer having a predetermined flatness. Is.

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、近年、半導体素子の微細化や半導体ウェーハの大口径化などの背景から、露光時における半導体ウェーハの平坦度に対する要求が厳しくなってきている。   In the manufacture of semiconductor wafers such as silicon wafers, which are typical examples of workpieces used for polishing, in recent years, the demand for flatness of semiconductor wafers during exposure has been severe due to the downsizing of semiconductor elements and the increase in diameter of semiconductor wafers. It has become to.

従来、ワークの片面を研磨する技術として、メンブレンによりワークを裏面から押圧するワークの研磨方法が知られている。例えば、特許文献1では、剛性リングに接着されたメンブレンの平面度を40μm以下にすることにより、ワーク全面における研磨の取代を均一にして、研磨されるワークの平坦度を向上させることが提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for polishing one surface of a workpiece, a workpiece polishing method in which a workpiece is pressed from the back surface by a membrane is known. For example, Patent Document 1 proposes that the flatness of the membrane bonded to the rigid ring is 40 μm or less, so that the machining allowance on the entire surface of the workpiece is made uniform and the flatness of the workpiece to be polished is improved. ing.

特開2010−247254号公報JP 2010-247254 A

しかしながら、本発明者らが検討を重ねた結果、特許文献1に記載の手法では、ワークの外周部の研磨取代が小さくなる傾向にあり、研磨後のワークの平坦度が十分でないということが新たに判明した。さらに、特許文献1に記載の手法では、所望の平面度を有するメンブレンを作製する際に、金型を用いて剛性リングと一体成型するため、メンブレンの交換の際には、剛性リングごと再作製する必要があり、コストの増大を招くという問題があった。   However, as a result of repeated studies by the present inventors, the technique described in Patent Document 1 has a tendency that the polishing allowance of the outer peripheral portion of the work tends to be small, and the flatness of the work after polishing is not sufficient. Turned out to. Further, in the method described in Patent Document 1, when a membrane having a desired flatness is produced, the membrane is integrally formed with a rigid ring using a mold. Therefore, there is a problem that the cost is increased.

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、その目的は、平坦度の高いワークを得ることのできるワークの研磨装置及び研磨方法、該研磨装置用の研磨ヘッド、該研磨ヘッド用のメンブレンを提供することにある。また、本発明は、所定の平坦度を有するシリコンウェーハを提供することも目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a workpiece polishing apparatus and polishing method capable of obtaining a workpiece with high flatness, a polishing head for the polishing apparatus, and a polishing head for the polishing head. Is to provide a membrane. Another object of the present invention is to provide a silicon wafer having a predetermined flatness.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、研磨に供するメンブレンの厚みは、その径方向に所定の不均一性を有する方が、より平坦度の高いワークを得るために有効であるという新規知見を得て本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention obtain a workpiece with higher flatness when the thickness of the membrane used for polishing has a predetermined nonuniformity in the radial direction. Therefore, the present inventors have completed the present invention by obtaining new knowledge that it is effective.

本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
本発明の研磨ヘッド用のメンブレンは、円盤状のワークの研磨に用いる研磨ヘッドの下面に取り付けられ、該ワークの裏面を接触保持して研磨パッドに押圧する可撓性材料からなるメンブレンであって、
前記メンブレンの、前記ワークへの接触領域のうち、該接触領域の外縁から前記メンブレンの径方向内側に20mmまでの領域を前記メンブレンの外周部とし、前記メンブレンの中心から径方向外側に20mmまでの領域を前記メンブレンの内周部とするとき、
前記メンブレンの外周部における最大厚みは、前記メンブレンの内周部における最小厚みより薄いことを特徴とする。
ここで、「メンブレンのワークへの接触領域」とは、円盤状のメンブレンの中心を円の中心として、研磨に供するワークの半径と同一の大きさの半径を有する円で囲まれる領域をいうものとする。
The gist configuration of the present invention is as follows.
The membrane for a polishing head of the present invention is a membrane made of a flexible material that is attached to the lower surface of a polishing head used for polishing a disc-shaped workpiece and holds the back surface of the workpiece in contact and presses against a polishing pad. ,
Of the contact area of the membrane to the workpiece, an area from the outer edge of the contact area to 20 mm radially inward of the membrane is defined as the outer periphery of the membrane, and 20 mm radially outward from the center of the membrane. When the region is the inner periphery of the membrane,
The maximum thickness at the outer periphery of the membrane is smaller than the minimum thickness at the inner periphery of the membrane.
Here, “the contact area of the membrane with the workpiece” means an area surrounded by a circle having the same size as the radius of the workpiece to be polished with the center of the disc-shaped membrane as the center of the circle. And

また、本発明の研磨ヘッド用のメンブレンにおいては、前記接触領域内において、前記メンブレンの径方向における最大厚みをTrmax、最小厚みをTrmin、平均厚みをTraveとし、前記メンブレンの径方向における厚みの均一性hr(%)を、関係式(1)、
hr={(Trmax−Trmin)/Trave}×100
で定義するとき、hrは、2.8%以上であることが好ましい。
なお、メンブレンの径方向における最大厚みをTrmax、最小厚みをTrmin、平均厚みをTraveとは、メンブレンの直径での最大厚み、最小厚み、平均厚みをいうものとする。
Further, in the membrane for a polishing head of the present invention, the maximum thickness in the radial direction of the membrane is Trmax, the minimum thickness is Trmin, and the average thickness is Travel in the contact region, and the thickness in the radial direction of the membrane is uniform. Property hr (%) is expressed by the relational expression (1),
hr = {(Trmax−Trmin) / Trave} × 100
, Hr is preferably 2.8% or more.
The maximum thickness in the radial direction of the membrane is Trmax, the minimum thickness is Trmin, and the average thickness is Travel, which means the maximum thickness, the minimum thickness, and the average thickness of the membrane diameter.

さらに、本発明の研磨ヘッド用のメンブレンにあっては、前記メンブレンの厚みは、該メンブレンの中心から前記接触領域の外縁まで、径方向外側に向かうにつれて漸減することが好ましい。   Furthermore, in the membrane for a polishing head according to the present invention, it is preferable that the thickness of the membrane gradually decreases from the center of the membrane to the outer edge of the contact region as it goes radially outward.

加えて、本発明の研磨ヘッド用のメンブレンでは、前記メンブレンの前記接触領域の外縁から径方向内側に5mmの円周上において、前記メンブレンの周方向における最大厚みをTcmax、最小厚みをTcmin、平均厚みをTcaveとし、前記メンブレンの周方向における厚みの均一性hc(%)を、関係式(2)、
hc={(Tcmax−Tcmin)/Tcave}×100
で定義するとき、hcは、10.2%以下であることが好ましい。
In addition, in the membrane for a polishing head of the present invention, on the circumference of 5 mm radially inward from the outer edge of the contact area of the membrane, the maximum thickness in the circumferential direction of the membrane is Tcmax, the minimum thickness is Tcmin, and the average The thickness is Tcave, and the thickness uniformity hc (%) in the circumferential direction of the membrane is expressed by the relational expression (2),
hc = {(Tcmax−Tcmin) / Tcave} × 100
Hc is preferably 10.2% or less.

ここで、本発明の研磨ヘッドは、円盤状のワークの研磨に用いる研磨ヘッドであって、上記メンブレンと、前記メンブレンの外縁部を保持する保持プレートと、前記メンブレンに圧力を供給する圧力供給部と、を備えたことを特徴とする。   Here, the polishing head of the present invention is a polishing head used for polishing a disk-shaped workpiece, and the membrane, a holding plate that holds an outer edge portion of the membrane, and a pressure supply unit that supplies pressure to the membrane And.

また、本発明のワークの研磨装置は、円盤状のワークの研磨装置であって、上面に前記研磨パッドが貼布されている定盤と、前記定盤の上方に設けられた、上記研磨ヘッドと、を備えたことを特徴とする。   Further, the workpiece polishing apparatus of the present invention is a disk-shaped workpiece polishing apparatus, wherein the polishing plate is provided on the upper surface, and the polishing head is provided above the surface plate. And.

ここで、本発明のワークの研磨方法は、円盤状のワークの研磨方法であって、
研磨ヘッドの下面に取り付けられた可撓性材料からなるメンブレンに圧力を供給して、該メンブレンにより前記ワークの裏面を接触保持して研磨パッドに押圧する工程と、
前記研磨ヘッドを回転させて前記ワークを研磨する工程と、を含み、
前記メンブレンの、前記ワークへの接触領域のうち、該接触領域の外縁から前記メンブレンの径方向内側に20mmまでの領域を前記メンブレンの外周部とし、前記メンブレンの中心から径方向外側に20mmまでの領域を前記メンブレンの内周部とするとき、
前記メンブレンの外周部における最大厚みは、前記メンブレンの内周部における最小厚みより薄いことを特徴とする。
Here, the workpiece polishing method of the present invention is a disc-shaped workpiece polishing method,
Supplying pressure to a membrane made of a flexible material attached to the lower surface of the polishing head, holding the back surface of the workpiece in contact with the membrane and pressing it against the polishing pad;
Polishing the workpiece by rotating the polishing head, and
Of the contact area of the membrane to the workpiece, an area from the outer edge of the contact area to 20 mm radially inward of the membrane is defined as the outer periphery of the membrane, and 20 mm radially outward from the center of the membrane. When the region is the inner periphery of the membrane,
The maximum thickness at the outer periphery of the membrane is smaller than the minimum thickness at the inner periphery of the membrane.

さらに、本発明のシリコンウェーハは、直径が450mm以上のシリコンウェーハであって、SEMI規格により定義されるGBIRが0.2μm以下、且つ、前記シリコンウェーハの外縁から径方向内側に2mmの領域を除外した、SEMI規格により定義されるSFQRの最大値が0.04μm以下であることを特徴とする。
ここで、GBIR(Grobal BacksideIdeal focal planeRange)は、具体的には、シリコンウェーハの裏面を完全に吸着したと仮定した場合におけるシリコンウェーハの裏面を基準として、シリコンウェーハ全体の最大変位と最小変位との差を算出することにより求められる。
また、SFQR(Site Front Least Squares Range)とは、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、この平面からの+側(すなわち、ウェーハの主表面を上に向け水平に置いた場合の上側)、−側(同下側)の各々の最大変位量の絶対値の和で表したサイト毎に評価された値のことであり、SFQRの最大値とは、ウェーハ上の全サイトのSFQRの中の最大値のことである。本発明で規定する、平坦度SFQRmaxは、平坦度測定器(KLA−Tencor社製:WaferSight)を用い、26×8mmのサイトサイズ内を測定したときの値である。
Furthermore, the silicon wafer of the present invention is a silicon wafer having a diameter of 450 mm or more, and a GBIR defined by SEMI standards is 0.2 μm or less, and an area of 2 mm radially inward from the outer edge of the silicon wafer is excluded. The maximum value of SFQR defined by the SEMI standard is 0.04 μm or less.
Here, the GBIR (Global Backside Ideal Plane Range) is specifically the difference between the maximum displacement and the minimum displacement of the entire silicon wafer on the assumption that the back surface of the silicon wafer is completely adsorbed. It is obtained by calculating the difference.
In addition, SFQR (Site Front Least Squares Range) is a plane in a site where data is calculated by a least square method in a set site, and a + side from this plane (that is, the main surface of the wafer is defined as a plane). It is a value evaluated for each site expressed by the sum of absolute values of the maximum displacement amount of each of the maximum displacement amount on the upper side and the lower side (same as the lower side), and the maximum value of SFQR. Is the maximum value in the SFQR of all sites on the wafer. The flatness SFQRmax defined in the present invention is a value when the site size of 26 × 8 mm 2 is measured using a flatness measuring device (manufactured by KLA-Tencor: WaferSight).

本発明によれば、平坦度の高いワークを得ることのできるワークの研磨装置及び研磨方法、該研磨装置用の研磨ヘッド、該研磨ヘッド用のメンブレンを提供することができる。また、本発明によれば、所定の平坦度を有するシリコンウェーハを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the grinding | polishing apparatus and grinding | polishing method of a workpiece | work which can obtain a workpiece | work with high flatness, the grinding | polishing head for this grinding | polishing apparatus, and the membrane for this grinding | polishing head can be provided. In addition, according to the present invention, a silicon wafer having a predetermined flatness can be provided.

本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the double-side polish apparatus of the workpiece | work concerning one Embodiment of this invention. (a)〜(c)メンブレンがシリコンウェーハに圧接する様子を示す模式図である。(A)-(c) It is a schematic diagram which shows a mode that a membrane press-contacts to a silicon wafer. メンブレンの周方向の均一性と取代の均一性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the uniformity of the circumferential direction of a membrane, and the uniformity of a machining allowance. 研磨取代の3次元分布を示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional distribution of grinding allowance. (a)〜(e)メンブレンの表面の断面形状(図)及びシリコンウェーハの 磨取代の断面形状(図)を示す図である。(A) ~ (e) cross-sectional shape (lower diagram) of the surface of the membrane and the silicon wafer Ken Migakutodai cross-sectional shape is a diagram showing a (top). SFQRの評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of SFQR. GBIRの評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result of GBIR.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に例示説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかるワークの両面研磨装置1を示す概略断面図である。図1に示すように、この両面研磨装置1は、研磨ヘッド2と、定盤3とを有している。研磨ヘッド2は、定盤3の上方に設けられており、定盤3の上面には、研磨パッド4が貼布されている。また、定盤3は、該定盤3を回転させる(図示しない)モータ等に接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a double-side polishing apparatus 1 for a workpiece according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the double-side polishing apparatus 1 includes a polishing head 2 and a surface plate 3. The polishing head 2 is provided above the surface plate 3, and a polishing pad 4 is pasted on the upper surface of the surface plate 3. The surface plate 3 is connected to a motor (not shown) that rotates the surface plate 3.

ここで、図1に示すように、研磨ヘッド2は、他の構成要素を取り囲むハウジング頂部5a及びハウジング側部5bを備え、研磨ヘッド2を回転させるためのモータ等(図示せず)に接続された軸6を備えている。このハウジング5a、5bにより内部の構成要素は不所望な露出や摩耗から防止される。   Here, as shown in FIG. 1, the polishing head 2 includes a housing top portion 5a and a housing side portion 5b surrounding other components, and is connected to a motor or the like (not shown) for rotating the polishing head 2. A shaft 6 is provided. The housings 5a and 5b prevent internal components from unwanted exposure and wear.

図1に示すように、研磨ヘッド2は、円盤状のワーク(この例ではシリコンウェーハ)Wを取り囲むリテーナリング7を有している。このリテーナリング7は、シリコンウェーハWが研磨ヘッド2から脱落しないように保持する。また、図1に示すように、リテーナリング7は、ハウジング側部5bの下方に連結されている。   As shown in FIG. 1, the polishing head 2 has a retainer ring 7 that surrounds a disk-shaped workpiece (a silicon wafer in this example). The retainer ring 7 holds the silicon wafer W so that it does not fall off the polishing head 2. Moreover, as shown in FIG. 1, the retainer ring 7 is connected to the lower side of the housing side portion 5b.

ここで、図1に示すように、研磨ヘッド2は、ハウジング5a、5bの内部に円盤状部材8、リング状部材9、円盤状の保持プレート10を有する内部ヘッド12を備えている。また、研磨ヘッド2の下面となる内部ヘッド12の下面には、シリコンウェーハWの裏面(研磨面を表側とする)を接触保持して研磨パッド4に押圧するメンブレン11が取り付けられている。このメンブレン11は、可撓性材料からなる。図1に示すように、リング状部材9は、円盤状部材8の下面に連結されており、リング状部材9の下面には、保持プレート10がねじ止めされて連結されている。そして、メンブレン11の外縁部は、リング状部材9及び保持プレート10に挟み込まれるようにして保持され、固定されている。   Here, as shown in FIG. 1, the polishing head 2 includes an internal head 12 having a disk-shaped member 8, a ring-shaped member 9, and a disk-shaped holding plate 10 inside housings 5a and 5b. A membrane 11 is attached to the lower surface of the internal head 12, which is the lower surface of the polishing head 2, to hold the back surface of the silicon wafer W (the polishing surface is the front side) and press it against the polishing pad 4. The membrane 11 is made of a flexible material. As shown in FIG. 1, the ring-shaped member 9 is connected to the lower surface of the disk-shaped member 8, and the holding plate 10 is screwed to and connected to the lower surface of the ring-shaped member 9. The outer edge portion of the membrane 11 is held and fixed so as to be sandwiched between the ring-shaped member 9 and the holding plate 10.

また、図1に示すように、ハウジング側部5bと内部ヘッド12は、可撓性部材13により接続されている。これにより、ハウジング頂部5a、ハウジング側部5b、円盤状部材8、及び可撓性部材13により、第1圧力供給部14が区画形成されている。図1に示すように、軸6及びハウジング頂部5aには、第1エア供給ライン15が形成され、第1圧力供給部14は、この第1エア供給ライン15を介して、図示しない第1エア供給装置に接続されている。この構成により、第1エア供給装置からのエアの供給によって、第1圧力供給部14内の体積が膨張し、可撓性部材13が撓み、該可撓性部材13に接続された内部ヘッド12が図示の下方に押圧される。なお、内部ヘッド12の下方への移動は、ストッパ18により、所定の範囲内に制限され、従って、シリコンウェーハWへの押圧力も所定の範囲内に制限される。   As shown in FIG. 1, the housing side portion 5 b and the internal head 12 are connected by a flexible member 13. Thereby, the first pressure supply portion 14 is defined by the housing top portion 5 a, the housing side portion 5 b, the disk-like member 8, and the flexible member 13. As shown in FIG. 1, a first air supply line 15 is formed on the shaft 6 and the housing top 5 a, and the first pressure supply unit 14 is connected to the first air (not shown) via the first air supply line 15. Connected to the supply device. With this configuration, the volume in the first pressure supply unit 14 expands due to the supply of air from the first air supply device, the flexible member 13 bends, and the internal head 12 connected to the flexible member 13. Is pressed downward in the figure. The downward movement of the internal head 12 is limited within a predetermined range by the stopper 18, and therefore the pressing force on the silicon wafer W is also limited within the predetermined range.

図1に示すように、メンブレン11は、その外縁部が保持プレート10の上方で保持されつつ、シリコンウェーハWに接触可能な領域が保持プレート10の下方で延在している。そして、図1に示すように、円盤状部材8、リング状部材9、保持プレート10、及びメンブレン11により、第2圧力供給部16が区画形成されている。   As shown in FIG. 1, the outer edge of the membrane 11 is held above the holding plate 10, and a region that can contact the silicon wafer W extends below the holding plate 10. As shown in FIG. 1, the second pressure supply section 16 is partitioned by the disk-shaped member 8, the ring-shaped member 9, the holding plate 10, and the membrane 11.

図1に示すように、軸6及びハウジング頂部5a、円盤状部材8、及び保持プレート10には、第2エア供給ライン17が形成され、第2圧力供給部16は、この第2エア供給ライン17を介して、図示しない第2エア供給装置に接続されている。この構成により、第2エア供給装置からのエアの供給によって、第2圧力供給部16内の体積が膨張し、メンブレン11が撓む。このように、第2圧力供給部16によってメンブレン11をシリコンウェーハWの方向へ付勢するように圧力を加えつつ、第1圧力供給部14によりメンブレン11が設けられた内部ヘッド12をシリコンウェーハWの方向へ付勢するように圧力を加えることにより、メンブレン11をシリコンウェーハWの裏面に圧接させることができる。これにより、シリコンウェーハWを研磨パッド4が配置されている図示の下方に押圧することができる。
このようにして、シリコンウェーハWに圧力を加えつつ、研磨パッド4上に研磨スラリーを供給しながら研磨ヘッド2及び定盤3をそれぞれ回転させることにより、研磨パッド4とシリコンウェーハWの表側の面を摺動させて、シリコンウェーハWの片面を研磨することができる。
As shown in FIG. 1, a second air supply line 17 is formed on the shaft 6 and the housing top 5 a, the disk-shaped member 8, and the holding plate 10, and the second pressure supply unit 16 is connected to the second air supply line. 17 is connected to a second air supply device (not shown). With this configuration, the volume in the second pressure supply unit 16 is expanded by the supply of air from the second air supply device, and the membrane 11 is bent. In this way, the internal head 12 provided with the membrane 11 by the first pressure supply unit 14 is applied to the silicon wafer W while applying pressure so as to urge the membrane 11 toward the silicon wafer W by the second pressure supply unit 16. The membrane 11 can be brought into pressure contact with the back surface of the silicon wafer W by applying a pressure so as to be biased in the direction of. Thereby, the silicon wafer W can be pressed downward in the figure where the polishing pad 4 is disposed.
In this way, the polishing pad 4 and the front surface of the silicon wafer W are rotated by rotating the polishing head 2 and the surface plate 3 while supplying the polishing slurry onto the polishing pad 4 while applying pressure to the silicon wafer W. Can be slid to polish one side of the silicon wafer W.

さて、本実施形態においては、メンブレン11の、シリコンウェーハWへの接触領域のうち、該接触領域の外縁からメンブレン11の径方向内側に20mmまでの領域をメンブレン11の外周部とし、メンブレン11の中心から径方向外側に20mmまでの領域をメンブレン11の内周部とするとき、メンブレン11の外周部における最大厚みが、メンブレン11の内周部における最小厚みより薄いことが肝要である。
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
In the present embodiment, of the contact area of the membrane 11 with respect to the silicon wafer W, an area from the outer edge of the contact area to 20 mm inward in the radial direction of the membrane 11 is defined as the outer peripheral portion of the membrane 11. When the area from the center to the radially outer side of 20 mm is used as the inner peripheral portion of the membrane 11, it is important that the maximum thickness at the outer peripheral portion of the membrane 11 is thinner than the minimum thickness at the inner peripheral portion of the membrane 11.
Hereinafter, the effect of this embodiment is demonstrated.

図2(a)〜(c)は、第2圧力供給部16にエアを供給した際に、外縁部が保持プレート10に保持されたメンブレン11がシリコンウェーハWに圧接する様子を示す模式図である。
図2(a)は、メンブレン11の厚みが外周部と内周部とでほぼ同等の場合を示している。図2(a)に示すように、メンブレン11の外縁部は、保持プレート10により保持され、固定されているため、可撓性部材であるメンブレン11のうち、保持プレート10の下方に延在する部分は、エアの供給により一定の圧力を受けた際に断面形状で円弧をなすように変形する。さらに、内部ヘッド12の下方への動きは、ストッパ18により一定の範囲に制限されている。このため、メンブレン11は、シリコンウェーハWの内周部への圧力は相対的に大きくなる一方で、シリコンウェーハWの外周部への圧力は相対的に小さくなる。よって、シリコンウェーハWの片面研磨を行った際、シリコンウェーハWの外周部の研磨取代が小さくなる傾向となる。
図2(b)は、メンブレン11の外周部の厚みを内周部に比して減少させた場合を示し、図2(c)は、図2(b)より、メンブレン11の外周部の厚みを内周部に比してさらに減少させた場合を示している。ここで、メンブレン11は、厚みが薄い部分の方が、伸縮性が高く、従って同じ圧力を受けた場合に、厚みが薄い部分の方が良く伸びることとなる。よって、図2(b)に示すように、メンブレン11の外周部の厚みが薄いことにより、メンブレン11の厚みが厚い内周部に比して、圧力を受けた際の外周部の伸びが内周部の伸びより相対的に大きく、メンブレン11が内周部と外周部とに、より均等に接するようになる。従って、メンブレン11をシリコンウェーハWに押圧した際にかかる、外周部での圧力と内周部での圧力の差が小さくなる。さらに、図2(c)に示すように、メンブレン11の外周部の厚みを内周部の厚みに比してさらに相対的に薄くすると、メンブレン11の外周部の伸びがさらに相対的に大きくなるため、メンブレン11が内周部と外周部とに、さらに均等に接するようになる。従って、シリコンウェーハWの外周部への圧力をシリコンウェーハWの中央部への圧力とほぼ同等にすることができる。
FIGS. 2A to 2C are schematic views showing a state in which the membrane 11 whose outer edge is held by the holding plate 10 is pressed against the silicon wafer W when air is supplied to the second pressure supply unit 16. is there.
FIG. 2A shows a case where the thickness of the membrane 11 is substantially equal between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion. As shown in FIG. 2A, the outer edge portion of the membrane 11 is held and fixed by the holding plate 10, and therefore extends below the holding plate 10 in the membrane 11 that is a flexible member. The portion is deformed so as to form an arc with a cross-sectional shape when receiving a certain pressure by supplying air. Further, the downward movement of the internal head 12 is limited to a certain range by the stopper 18. For this reason, in the membrane 11, the pressure on the inner peripheral portion of the silicon wafer W is relatively increased, while the pressure on the outer peripheral portion of the silicon wafer W is relatively decreased. Therefore, when single-side polishing of the silicon wafer W is performed, the polishing allowance of the outer peripheral portion of the silicon wafer W tends to be small.
FIG. 2B shows a case where the thickness of the outer peripheral portion of the membrane 11 is reduced as compared with the inner peripheral portion, and FIG. 2C shows the thickness of the outer peripheral portion of the membrane 11 from FIG. This shows a case where is further reduced as compared with the inner periphery. Here, the membrane 11 is more stretchable in the portion where the thickness is thinner, and therefore the portion where the thickness is thinner will better stretch when subjected to the same pressure. Therefore, as shown in FIG. 2 (b), since the outer peripheral portion of the membrane 11 is thin, the outer peripheral portion is stretched when subjected to pressure compared to the inner peripheral portion where the membrane 11 is thick. It is relatively larger than the elongation of the peripheral part, and the membrane 11 comes into contact with the inner peripheral part and the outer peripheral part more evenly. Therefore, the difference between the pressure at the outer peripheral portion and the pressure at the inner peripheral portion when the membrane 11 is pressed against the silicon wafer W is reduced. Further, as shown in FIG. 2 (c), when the thickness of the outer peripheral portion of the membrane 11 is further reduced relative to the thickness of the inner peripheral portion, the elongation of the outer peripheral portion of the membrane 11 is further increased relatively. Therefore, the membrane 11 comes into contact with the inner peripheral portion and the outer peripheral portion more evenly. Accordingly, the pressure applied to the outer peripheral portion of the silicon wafer W can be made substantially equal to the pressure applied to the central portion of the silicon wafer W.

本実施形態によれば、メンブレン11の外周部における最大厚みは、メンブレン11の内周部における最小厚みより薄いため、メンブレン11をシリコンウェーハW全面にわたって十分に均一に圧接させることができ、この状態で研磨を行うことにより、一層平坦度の高いシリコンウェーハを得ることができる。さらに、メンブレン11の交換時には、一度メンブレン11の作成に供した金型を用いればよく、他の部材と一体成型等する必要もないため、低コストでの交換が可能である。本実施形態の研磨装置によれば、装置自体に何ら工夫の必要はなく、その厚みが径方向において所定の不均一性を有するメンブレン11を用いるという簡易な手法により、上記の効果を得ることができる。   According to the present embodiment, since the maximum thickness at the outer peripheral portion of the membrane 11 is thinner than the minimum thickness at the inner peripheral portion of the membrane 11, the membrane 11 can be pressed sufficiently uniformly over the entire surface of the silicon wafer W. By polishing with, a silicon wafer with higher flatness can be obtained. Furthermore, when the membrane 11 is replaced, it is only necessary to use a mold once used to create the membrane 11, and it is not necessary to perform integral molding with other members, so that replacement at a low cost is possible. According to the polishing apparatus of this embodiment, there is no need for any contrivance in the apparatus itself, and the above effect can be obtained by a simple method in which the membrane 11 has a predetermined non-uniform thickness in the radial direction. it can.

ここで、本発明にあっては、上記接触領域内において、上記関係式(1)で定義されるメンブレンの径方向における厚みの均一性hr(%)は、2.8%以上であることが好ましく、22%以上であることがより好ましく、34%以上であることがさらに好ましい。上述したように(後述の実施例でも説明するように)、メンブレンの径方向における均一性が低い(hrの数値が大きい)方が、ワーク外周部でのメンブレンの伸びを確保することができ、研磨後のワークの平坦度がより高くなるからである。
一方で、メンブレンの径方向における厚みの均一性が低く(hrの数値が大きく)なりすぎると、メンブレンの外周部での伸びが大きくなりすぎるために、ワークの外周部での研磨量が大きくなって、却ってワークの形状が不均一となってしまうおそれがあることから、hr(%)は、37%以下であることが好ましい。
Here, in the present invention, in the contact region, the thickness uniformity hr (%) in the radial direction of the membrane defined by the relational expression (1) is 2.8% or more. Preferably, it is 22% or more, more preferably 34% or more. As described above (as will be described in Examples below), the lower the uniformity in the radial direction of the membrane (the larger the numerical value of hr), the more the membrane can be stretched at the outer periphery of the workpiece, This is because the flatness of the workpiece after polishing becomes higher.
On the other hand, if the thickness uniformity in the radial direction of the membrane is too low (the value of hr is too large), the elongation at the outer periphery of the membrane becomes too large, and the amount of polishing at the outer periphery of the workpiece increases. Accordingly, the hr (%) is preferably not more than 37% because the shape of the workpiece may become uneven.

また、本発明にあっては、メンブレン11の厚みは、該メンブレン11の中心から上記接触領域の外縁まで、径方向外側に向かうにつれて漸減することが好ましい。厚みが均一の場合、図2(a)に示すように、メンブレン11の中心から外縁にかけて圧力が漸減するため、これを相殺するように、メンブレン11の伸びがメンブレン11の中心から外縁にかけて漸増するようにすることにより、メンブレン11がワークWの全面をより一層均一に押圧するようにすることができるからである。   In the present invention, it is preferable that the thickness of the membrane 11 gradually decreases from the center of the membrane 11 to the outer edge of the contact region as it goes radially outward. When the thickness is uniform, as shown in FIG. 2A, the pressure gradually decreases from the center of the membrane 11 to the outer edge. Therefore, the elongation of the membrane 11 gradually increases from the center of the membrane 11 to the outer edge so as to cancel out the pressure. This is because the membrane 11 can press the entire surface of the work W more uniformly.

さらに、本発明にあっては、メンブレン11の上記接触領域の外縁から径方向内側に5mmの円周上において、上記関係式(2)で定義される、メンブレン11の周方向における厚みの均一性hc(%)が10.2%以下であることが好ましく、6.5%以下であることがより好ましく、1.4%以下であることがさらに好ましい。後述の実施例で説明するように、メンブレン11の周方向における厚みの均一性が高い(hcの数値が小さい)方が、研磨後のワークWの平坦度がより高くなるからである。
なお、周方向の均一性は高いほど(hcの数値が小さいほど)好ましいため、hcの下限は特に限定されない。
Furthermore, in the present invention, the thickness uniformity in the circumferential direction of the membrane 11 defined by the above relational expression (2) on the circumference of 5 mm radially inward from the outer edge of the contact region of the membrane 11. hc (%) is preferably 10.2% or less, more preferably 6.5% or less, and even more preferably 1.4% or less. This is because the flatness of the workpiece W after polishing is higher when the thickness uniformity in the circumferential direction of the membrane 11 is higher (the numerical value of hc is smaller), as will be described in the examples described later.
In addition, since the uniformity in the circumferential direction is higher (the smaller the numerical value of hc), the lower limit of hc is not particularly limited.

ここで、本発明において、可撓性材料であるメンブレン11は、JIS−A硬度30〜90°のものを用いることが好ましく、具体的な材質としては、特には限定しないが、例えばエチレンロピレンゴム、シリコーンゴム、ブチルゴムなどを用いることが好ましい。 In the present invention, membrane 11 is flexible material is preferably used as a JIS-A hardness of 30 to 90 °, as the specific material are not particularly limited, for example, ethylene-flop Ropirengomu It is preferable to use silicone rubber, butyl rubber or the like.

また、本発明のメンブレン11は、基本的に既知の手法により製造することができる。例えば、注型成形用の金型にメンブレンの材料となるシリコーンゴム等を注入し、金型の平面度及びプレス機の圧力分布を調整することにより、外周部の厚みの最大値が内周部の厚みの最小値より薄いメンブレンを作製することができる。   Further, the membrane 11 of the present invention can basically be manufactured by a known method. For example, by injecting silicone rubber, which is the material of the membrane, into the mold for casting, and adjusting the flatness of the mold and the pressure distribution of the press machine, the maximum value of the outer peripheral thickness is Membranes thinner than the minimum thickness can be produced.

さらに、本発明において、メンブレン11の厚みは0.5〜1.5mmとすることが好ましい。また、本発明では、メンブレン11の外周部における厚みは、内周部における厚みの1.3%〜66%とすることが好ましい。
1.3%以上とすることにより、メンブレン11がワークWに及ぼす外周部での圧力を内周部での圧力に、より一層近づけることができ、一方で、66%以下とすることにより、メンブレンゴムの構造上、伸びにくい特性をもつ外周部において、厚みを薄くすることにより、面内に対してよく伸びるようにし、外周部まで均一に加圧することができるからである。
なお、メンブレン11の厚みを薄くするにあたっては、ワークWを圧接する側の厚みを減じても良いし、第2圧力供給部16から圧力を受ける側の厚みを減じても良いし、それら両方を減じてもよい。
Furthermore, in the present invention, the thickness of the membrane 11 is preferably 0.5 to 1.5 mm. Moreover, in this invention, it is preferable that the thickness in the outer peripheral part of the membrane 11 shall be 1.3%-66% of the thickness in an inner peripheral part.
By setting the ratio to 1.3% or more, the pressure at the outer peripheral portion exerted on the workpiece W by the membrane 11 can be made closer to the pressure at the inner peripheral portion. On the other hand, by setting the pressure to 66% or less, the membrane This is because, by reducing the thickness of the outer peripheral portion having the property of being difficult to stretch due to the structure of rubber, the outer peripheral portion can be uniformly pressurized and can be uniformly pressurized.
In reducing the thickness of the membrane 11, the thickness on the side where the workpiece W is pressed may be reduced, the thickness on the side receiving pressure from the second pressure supply unit 16 may be reduced, or both of them may be reduced. May be reduced.

ここで、後述の実施例にて詳細に説明するように、本発明によれば、直径が450mm以上の大口径のシリコンウェーハにおいても、高い平坦度を達成するウェーハを得ることができ、具体的には、直径が450mm以上で、SEMI規格により定義されるGBIRが0.2μm以下、且つ、ワークの外縁から径方向内側に2mmの円環状の領域を除外したSFQRの最大値が0.04μm以下である、シリコンウェーハを得ることができる。
これにより、デバイス製造工程等における歩留まりを向上させることができる。
Here, as will be described in detail in the examples described later, according to the present invention, a wafer that achieves high flatness can be obtained even in a large-diameter silicon wafer having a diameter of 450 mm or more. Has a diameter of 450 mm or more, a GBIR defined by SEMI standards of 0.2 μm or less, and a maximum SFQR value of 0.04 μm or less excluding an annular region 2 mm radially inward from the outer edge of the workpiece. A silicon wafer can be obtained.
Thereby, the yield in a device manufacturing process etc. can be improved.

次に、本発明の一実施形態にかかるワークの研磨方法について説明する。
本実施形態のワークの研磨方法では、図1に示す装置を用いて研磨を行う。図1に示す装置構成については、既に説明したため、再度の説明を省略する。
Next, a method for polishing a workpiece according to an embodiment of the present invention will be described.
In the workpiece polishing method of this embodiment, polishing is performed using the apparatus shown in FIG. Since the apparatus configuration shown in FIG. 1 has already been described, the description thereof will be omitted.

本実施形態のワークの研磨方法では、まず、第1エア供給装置により、第1エア供給ライン15を介して第1圧力供給部14にエアを供給し、第1圧力供給部14の体積を膨張させ、内部ヘッド12を下方に押圧する。
また、第2エア供給装置により、第2のエア供給ライン17を介して第2圧力供給部16にエアを供給し、第2圧力供給部16の体積を膨張させ、メンブレン11に圧力を供給してメンブレン11を下方に付勢する。
このように、メンブレン11を取り付けた内部ヘッド12を下方のシリコンウェーハWの方向へと押圧しつつ、メンブレン11に圧力を供給することにより、該メンブレン11にシリコンウェーハWを押圧させることができる。
そして、研磨パッド4上に研磨スラリーを供給し、メンブレン11がシリコンウェーハWの裏面から該シリコンウェーハに圧接した状態で、モータ等の駆動手段により研磨ヘッド2及び定盤3を回転させることにより、研磨パッド4とシリコンウェーハWの研磨面を摺動させて、シリコンウェーハWの片面を研磨することができる。
In the workpiece polishing method of the present embodiment, first, air is supplied to the first pressure supply unit 14 via the first air supply line 15 by the first air supply device, and the volume of the first pressure supply unit 14 is expanded. The internal head 12 is pressed downward.
In addition, the second air supply device supplies air to the second pressure supply unit 16 via the second air supply line 17, expands the volume of the second pressure supply unit 16, and supplies pressure to the membrane 11. The membrane 11 is urged downward.
Thus, the silicon wafer W can be pressed against the membrane 11 by supplying pressure to the membrane 11 while pressing the internal head 12 to which the membrane 11 is attached in the direction of the silicon wafer W below.
Then, the polishing slurry is supplied onto the polishing pad 4, and the polishing head 2 and the surface plate 3 are rotated by driving means such as a motor while the membrane 11 is pressed against the silicon wafer from the back surface of the silicon wafer W. One side of the silicon wafer W can be polished by sliding the polishing pad 4 and the polishing surface of the silicon wafer W.

ここで、本実施形態のワークの研磨方法は、メンブレン11の外周部における最大厚みが、メンブレン11の内周部における最小厚みより薄いことを特徴とするものである。
これにより、メンブレン11をシリコンウェーハW全面にわたって十分に均一に圧接させることができ、この状態で研磨を行うことにより、一層平坦度の高いシリコンウェーハを得ることができる。さらに、メンブレン11の交換時には、一度メンブレン11の作成に供した金型を用いればよく、他の部材と一体成型等する必要もないため、低コストでの交換が可能である。本実施形態の研磨方法によれば、工程の追加等の必要はなく、その厚みが径方向において所定の不均一性を有するメンブレン11を用いるという簡易な手法により、上記の効果を得ることができる。
Here, the workpiece polishing method of this embodiment is characterized in that the maximum thickness at the outer peripheral portion of the membrane 11 is thinner than the minimum thickness at the inner peripheral portion of the membrane 11.
As a result, the membrane 11 can be pressed sufficiently uniformly over the entire surface of the silicon wafer W, and a silicon wafer with higher flatness can be obtained by polishing in this state. Furthermore, when the membrane 11 is replaced, it is only necessary to use a mold once used to create the membrane 11, and it is not necessary to perform integral molding with other members, so that replacement at a low cost is possible. According to the polishing method of the present embodiment, there is no need to add a process, and the above effect can be obtained by a simple method using a membrane 11 whose thickness has a predetermined nonuniformity in the radial direction. .

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明においては、メンブレン11を用いてワークWの裏面を押圧してワークWの片面研磨をする研磨ヘッド、研磨装置、研磨方法であれば広く適用可能であり、本発明は、上述した実施形態には何ら限定されない。例えば、上記の実施形態では、エアによりメンブレン11を加圧する方式について説明したが、加圧流体によりメンブレン11を加圧する方式としてもよい。また、上記の実施形態では、メンブレン11がワークWを直接押圧する例を示したが、図1に示す装置において、メンブレン11の下面に発砲ポリウレタン製のバッキングパッドを貼布し、該バッキングパッドを介してワークWを押圧するように構成することもできる。また、上記の実施形態では、第1の圧力供給部14はエアで可撓性部材を撓ませる例を説明したが、他の弾性体等により内部ヘッド12を下方に付勢する構成とすることもできる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、この実施例に何ら限定されるものではない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be widely applied to any polishing head, polishing apparatus, and polishing method that presses the back surface of the work W using the membrane 11 to perform single-side polishing of the work W. The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above embodiment, the method of pressurizing the membrane 11 with air has been described. However, a method of pressurizing the membrane 11 with a pressurized fluid may be used. In the above embodiment, the example in which the membrane 11 directly presses the workpiece W has been shown. However, in the apparatus shown in FIG. 1, a foaming polyurethane backing pad is applied to the lower surface of the membrane 11, and the backing pad is It can also comprise so that the workpiece | work W may be pressed through. In the above-described embodiment, the example in which the first pressure supply unit 14 bends the flexible member with air has been described. However, the internal head 12 is configured to be biased downward by another elastic body or the like. You can also.
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
メンブレンの周方向の均一性と研磨取代との関係を評価するため、周方向の均一性の異なるメンブレンを複数作製して、それぞれの研磨取代を計測する試験を行った。ここで、メンブレンとしては、EPDMゴムを用いた。また、円盤状のワークとして、直径450mm、厚さ925μm、結晶方位(100)のp型のシリコンウェーハを用いた。さらに、研磨は、図1に示した装置を用いて行った。この試験においては、研磨スラリーとして砥粒(微粒コロイダルシリカ)を含む水酸化カリウム(KOH)を主剤とするアルカリ水溶液を用い、押圧力を10kPaとし、研磨ヘッドの回転数を30rpm、定盤の回転数を30rpmとし、研磨時間を240secとした。
ここで、メンブレンの周方向の均一性は、上記式(2)で定義したものであり、数値が小さい方が、均一性が高いことを示す。また、取代の均一性U(%)は、シリコンウェーハの外縁から径方向内側に2mmまでの円環状の領域を除外し、残余の領域全面について、最大取代をdmax、最小取代をdmin、平均取代をdaveとし、
U={(dmax−dmin)/(2×dave)}×100
で定義したものであり、数値が小さいほうが、均一性が高いことを示す。
なお、メンブレンの厚みは、接触式の厚み測器を用いることにより計測した。また、上記各取代は、黒田社製ナノメトロを用いて計測したものであり、黒田社製ナノメトロを用いて3次元分布も計測した。
<Example 1>
In order to evaluate the relationship between the uniformity in the circumferential direction of the membrane and the polishing allowance, a plurality of membranes having different uniformity in the circumferential direction were produced, and a test for measuring each polishing allowance was performed. Here, EPDM rubber was used as the membrane. In addition, a p-type silicon wafer having a diameter of 450 mm, a thickness of 925 μm, and a crystal orientation (100) was used as the disk-shaped workpiece. Further, the polishing was performed using the apparatus shown in FIG. In this test, an alkaline aqueous solution mainly composed of potassium hydroxide (KOH) containing abrasive grains (fine colloidal silica) is used as the polishing slurry, the pressing force is 10 kPa, the rotation speed of the polishing head is 30 rpm, and the rotation of the surface plate The number was 30 rpm, and the polishing time was 240 sec.
Here, the circumferential uniformity of the membrane is defined by the above formula (2), and a smaller numerical value indicates higher uniformity. Further, the machining allowance uniformity U (%) excludes an annular region from the outer edge of the silicon wafer to 2 mm inward in the radial direction, and for the entire remaining region, the maximum machining allowance is dmax, the minimum machining allowance is dmin, and the average machining allowance. Is set to dave,
U = {(dmax−dmin) / (2 × dave)} × 100
The smaller the numerical value, the higher the uniformity.
The membrane thickness was measured by using a contact-type thickness meter. Moreover, each said stock removal was measured using the nano metro by Kuroda, and the three-dimensional distribution was also measured using the nano metro by Kuroda.

図3は、メンブレンの周方向の均一性と取代の均一性との関係を示す図である。また、図4は、特にメンブレンの周方向の均一性が15.2%、11.1%、10.2%、6.5%、1.4%それぞれの場合の研磨取代の3次元分布を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the uniformity in the circumferential direction of the membrane and the uniformity of the machining allowance. FIG. 4 shows the three-dimensional distribution of polishing allowance particularly when the uniformity in the circumferential direction of the membrane is 15.2%, 11.1%, 10.2%, 6.5%, and 1.4%. FIG.

図3、図4に示すように、メンブレンの周方向の均一性が高いほどシリコンウェーハの研磨取代の均一性も高いことがわかる。特に、メンブレンの周方向の均一性が1.4%〜10.2%の範囲で研磨取代が20%以下となった。なお、このときの径方向の均一性(上記式(1)で定義したもの)は、1.5%〜2%であった。   As shown in FIGS. 3 and 4, it can be seen that the higher the uniformity in the circumferential direction of the membrane, the higher the uniformity of the polishing allowance of the silicon wafer. In particular, the polishing allowance was 20% or less when the uniformity in the circumferential direction of the membrane was 1.4% to 10.2%. In addition, the radial uniformity (defined by the above formula (1)) was 1.5% to 2%.

<実施例2>
次に、メンブレンの径方向の均一性と研磨取代との関係を評価する試験を行った。研磨条件は、先の試験と同様である。ここで、メンブレンの径方向の均一性は、上記式(1)で定義されるものとし、数値が小さい方が、均一性が高いことを示す。
図5(a)〜(e)は、メンブレンの径方向の均一性が、37%、34%、22%。2.8%、2%それぞれの場合における、メンブレンの表面の断面形状(図)及びシリコンウェーハの研磨取代の断面形状(図)を示す図である。
<Example 2>
Next, a test for evaluating the relationship between the uniformity in the radial direction of the membrane and the polishing allowance was performed. The polishing conditions are the same as in the previous test. Here, the uniformity in the radial direction of the membrane is defined by the above formula (1), and the smaller the numerical value, the higher the uniformity.
5A to 5E, the radial uniformity of the membrane is 37%, 34%, and 22%. 2.8%, in the case of 2%, respectively, a diagram showing the surface of the cross-sectional shape of the membrane (bottom view) and the cross-sectional shape (top view) of a polishing allowance of the silicon wafer.

図5(a)〜(e)に示すように、メンブレンの径方向の均一性が低いほどシリコンウェーハの研磨取代の均一性が高いことがわかる。特に、メンブレンの径方向の均一性が2.8%〜37%の範囲で研磨取代の均一性が20%以下となった。なお、このときの周方向の均一性(上記式(2)で定義したもの)は、12%〜15%であった。 As shown in FIGS. 5A to 5E, it can be seen that the lower the uniformity in the radial direction of the membrane, the higher the uniformity of the polishing allowance of the silicon wafer. In particular, the uniformity of polishing allowance range radial uniformity of the membrane is 2.8% to 37% becomes 20% or less. In addition, the uniformity in the circumferential direction (defined by the above formula (2)) at this time was 12% to 15%.

<実施例3>
次に、本発明により得られるシリコンウェーハと、従来例にかかるシリコンウェーハの平坦度及び表面粗さ(RMS)を比較する試験を行った。本発明のシリコンウェーハとして、上記の試験により得られた研磨後のシリコンウェーハを用いた。このシリコンウェーハは、直径が450mmであり、メンブレンの径方向の均一性が20%、周方向の均一性が7%であるものを用い、上記の研磨条件にて研磨を行った際に得られたものである。
また、従来例にかかるシリコンウェーハとしては、剛性リングと一体成型したメンブレンを有する研磨装置を用いて研磨したものを用意した。従来例にかかる研磨に用いたメンブレンは、径方向における厚みがほぼ均一のものであった。
ここで、シリコンウェーハの平坦度は、GBIR及びSFQRの最大値を計測することにより行った。まず、GBIRは、(KLA−Tencor社製:WaferSight)を用いて計測した。また、SFQRの最大値は、黒田精工社製Nanometoro450TTを用いて、シリコンウェーハの外縁から径方向内側に2mmの円環状の領域を除外した領域について、26mm×8mmの矩形状のサンプルを複数取得して計測した。
さらに、シリコンウェーハの表面粗さ(RMS)については、ChapmanInstruments社製ChapmanMPSを用いてシリコンウェーハの表裏面の粗さを計測した。
以下、評価結果について説明する。
<Example 3>
Next, the test which compares the flatness and surface roughness (RMS) of the silicon wafer obtained by this invention and the silicon wafer concerning a prior art example was done. As a silicon wafer of the present invention, a polished silicon wafer obtained by the above test was used. This silicon wafer has a diameter of 450 mm, a membrane with a radial uniformity of 20% and a circumferential uniformity of 7%, and is obtained when polishing is performed under the above polishing conditions. It is a thing.
In addition, as a silicon wafer according to the conventional example, a silicon wafer polished using a polishing apparatus having a membrane integrally molded with a rigid ring was prepared. The membrane used for polishing according to the conventional example had a substantially uniform thickness in the radial direction.
Here, the flatness of the silicon wafer was measured by measuring the maximum values of GBIR and SFQR. First, GBIR was measured using (KLA-Tencor, Inc .: WaferSight). In addition, the maximum value of SFQR is obtained by using a Nanometer 450TT manufactured by Kuroda Seiko Co., Ltd., and obtaining a plurality of 26 mm × 8 mm rectangular samples for the area excluding the 2 mm annular area radially inward from the outer edge of the silicon wafer. Measured.
Furthermore, about the surface roughness (RMS) of the silicon wafer, the roughness of the front and back surfaces of the silicon wafer was measured using Chapman MPS manufactured by Chapman Instruments.
Hereinafter, the evaluation results will be described.

図6は、SFQRの最大値の評価結果について示す図である。図6に示すように、本発明により得られたシリコンウェーハは、SFQRの最大値が0.04μm以下の範囲で分布しており、従来例のシリコンウェーハと比較して平坦度が高いことがわかる。
また、図7は、GBIRの評価結果について示す図である。図7に示すように、本発明により得られたシリコンウェーハは、従来例のシリコンウェーハよりGBIRが小さく、平坦度が高いことがわかる。
従って、本発明により得られたシリコンウェーハは、直径が450mm以上の大口径のシリコンウェーハでありながらも、GBIRが0.2μm以下、且つ、SFQRの最大値が0.04μm以下であるという高い平坦度を達成することができていることがわかる。
さらに、シリコンウェーハの表面粗さ(RMS)は、研磨面である表側の表面粗さが2nm以下であり、且つ、裏面の表面粗さBに対する表面の表面粗さAの比A/Bが0.4未満であった。
FIG. 6 is a diagram illustrating the evaluation result of the maximum value of SFQR. As shown in FIG. 6, the silicon wafer obtained by the present invention has a maximum SFQR distributed in a range of 0.04 μm or less, and it can be seen that the flatness is higher than that of the conventional silicon wafer. .
Moreover, FIG. 7 is a figure shown about the evaluation result of GBIR. As shown in FIG. 7, it can be seen that the silicon wafer obtained by the present invention has a smaller GBIR and higher flatness than the conventional silicon wafer.
Therefore, although the silicon wafer obtained by the present invention is a large-diameter silicon wafer having a diameter of 450 mm or more, GBIR is 0.2 μm or less and the maximum value of SFQR is 0.04 μm or less. It can be seen that the degree can be achieved.
Further, the surface roughness (RMS) of the silicon wafer is such that the surface roughness on the front side which is the polished surface is 2 nm or less, and the ratio A / B of the surface roughness A to the surface roughness B on the back surface is 0. .4 or less.

本発明によれば、平坦度の高いワークを得ることのできるワークの研磨装置及び研磨方法、該研磨装置用の研磨ヘッド、該研磨ヘッド用のメンブレンを提供することができる。また、本発明によれば、所定の平坦度を有するシリコンウェーハを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the grinding | polishing apparatus and grinding | polishing method of a workpiece | work which can obtain a workpiece | work with high flatness, the grinding | polishing head for this grinding | polishing apparatus, and the membrane for this grinding | polishing head can be provided. In addition, according to the present invention, a silicon wafer having a predetermined flatness can be provided.

1 両面研磨装置
2 研磨ヘッド
3 定盤
4 研磨パッド
5a ハウジング頂部
5b ハウジング側部
6 軸
7 リテーナリング
8 円盤状部材
9 リング状部材
10 保持プレート
11 メンブレン
12 内部ヘッド
13 可撓性部材
14 第1圧力供給部
15 第1エア供給ライン
16 第2圧力供給部
17 第2エア供給ライン
18 ストッパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Double-side polish apparatus 2 Polishing head 3 Surface plate 4 Polishing pad 5a Housing top part 5b Housing side part 6 Shaft 7 Retainer ring 8 Disc-shaped member 9 Ring-shaped member 10 Holding plate 11 Membrane 12 Internal head 13 Flexible member 14 First pressure Supply unit 15 First air supply line 16 Second pressure supply unit 17 Second air supply line 18 Stopper

Claims (5)

円盤状のワークの研磨に用いる研磨ヘッドの下面に取り付けられ、該ワークの裏面を接触保持して研磨パッドに押圧する可撓性材料からなるメンブレンであって、
前記メンブレンの、前記ワークへの接触領域のうち、該接触領域の外縁から前記メンブレンの径方向内側に20mmまでの領域を前記メンブレンの外周部とし、前記メンブレンの中心から径方向外側に20mmまでの領域を前記メンブレンの内周部とするとき、
前記メンブレンの外周部における最大厚みは、前記メンブレンの内周部における最小厚みより薄く、
前記接触領域内において、前記メンブレンの径方向における最大厚みをTrmax、最小厚みをTrmin、平均厚みをTraveとし、前記メンブレンの径方向における厚みの均一性hr(%)を、関係式(1)、
hr={(Trmax−Trmin)/Trave}×100
で定義するとき、hrは、2.8%以上37%以下であり、かつ、
前記メンブレンの前記接触領域の外縁から径方向内側に5mmの円周上において、前記メンブレンの周方向における最大厚みをTcmax、最小厚みをTcmin、平均厚みをTcaveとし、前記メンブレンの周方向における厚みの均一性hc(%)を、関係式(2)、
hc={(Tcmax−Tcmin)/Tcave}×100
で定義するとき、hcは、12%以上15%以下であり、
前記可撓性材料は、JIS−A硬度が30〜90°であることを特徴とする研磨ヘッド用のメンブレン。
A membrane made of a flexible material that is attached to the lower surface of a polishing head used for polishing a disk-shaped workpiece and holds the back surface of the workpiece in contact and presses against a polishing pad,
Of the contact area of the membrane to the workpiece, an area from the outer edge of the contact area to 20 mm radially inward of the membrane is defined as the outer periphery of the membrane, and 20 mm radially outward from the center of the membrane. When the region is the inner periphery of the membrane,
The maximum thickness at the outer periphery of the membrane is thinner than the minimum thickness at the inner periphery of the membrane,
Within the contact area, the maximum thickness in the radial direction of the membrane is Trmax, the minimum thickness is Trmin, the average thickness is Travel, and the thickness uniformity hr (%) in the radial direction of the membrane is expressed by the relational expression (1),
hr = {(Trmax−Trmin) / Trave} × 100
And hr is 2.8% or more and 37% or less, and
On the circumference of 5 mm radially inward from the outer edge of the contact area of the membrane, the maximum thickness in the circumferential direction of the membrane is Tcmax, the minimum thickness is Tcmin, the average thickness is Tcave, and the thickness in the circumferential direction of the membrane is The uniformity hc (%) is expressed by the relational expression (2),
hc = {(Tcmax−Tcmin) / Tcave} × 100
In when defining, hc is state, and are 15% more than 12% or less,
A membrane for a polishing head , wherein the flexible material has a JIS-A hardness of 30 to 90 ° .
前記メンブレンの厚みは、該メンブレンの中心から前記接触領域の外縁まで、径方向外側に向かうにつれて漸減する、請求項1に記載の研磨ヘッド用のメンブレン。   2. The membrane for a polishing head according to claim 1, wherein the thickness of the membrane gradually decreases from the center of the membrane to the outer edge of the contact region as it goes radially outward. 円盤状のワークの研磨に用いる研磨ヘッドであって、
請求項1又は2に記載のメンブレンと、
前記メンブレンの外縁部を保持する保持プレートと、
前記メンブレンに圧力を供給する圧力供給部と、を備えたことを特徴とする、研磨ヘッド。
A polishing head used for polishing a disk-shaped workpiece,
The membrane according to claim 1 or 2,
A holding plate for holding the outer edge of the membrane;
A polishing head, comprising: a pressure supply unit that supplies pressure to the membrane.
円盤状のワークの研磨装置であって、
上面に前記研磨パッドが貼布されている定盤と、
前記定盤の上方に設けられた、請求項3に記載の研磨ヘッドと、を備えたことを特徴とする、ワークの研磨装置。
A disk-shaped workpiece polishing apparatus,
A surface plate on which the polishing pad is applied on the upper surface;
An apparatus for polishing a workpiece, comprising: the polishing head according to claim 3 provided above the surface plate.
円盤状のワークの研磨方法であって、
研磨ヘッドの下面に取り付けられた可撓性材料からなるメンブレンに圧力を供給して、該メンブレンにより前記ワークの裏面を接触保持して研磨パッドに押圧する工程と、
前記研磨ヘッドを回転させて前記ワークを研磨する工程と、を含み、
前記メンブレンの、前記ワークへの接触領域のうち、該接触領域の外縁から前記メンブレンの径方向内側に20mmまでの領域を前記メンブレンの外周部とし、前記メンブレンの中心から径方向外側に20mmまでの領域を前記メンブレンの内周部とするとき、
前記メンブレンの外周部における最大厚みは、前記メンブレンの内周部における最小厚みより薄く、
前記接触領域内において、前記メンブレンの径方向における最大厚みをTrmax、最小厚みをTrmin、平均厚みをTraveとし、前記メンブレンの径方向における厚みの均一性hr(%)を、関係式(1)、
hr={(Trmax−Trmin)/Trave}×100
で定義するとき、hrは、2.8%以上37%以下であり、かつ、
前記メンブレンの前記接触領域の外縁から径方向内側に5mmの円周上において、前記メンブレンの周方向における最大厚みをTcmax、最小厚みをTcmin、平均厚みをTcaveとし、前記メンブレンの周方向における厚みの均一性hc(%)を、関係式(2)、
hc={(Tcmax−Tcmin)/Tcave}×100
で定義するとき、hcは、12%以上15%以下であり、
前記可撓性材料は、JIS−A硬度が30〜90°であることを特徴とする、ワークの研磨方法。
A method for polishing a disk-shaped workpiece,
Supplying pressure to a membrane made of a flexible material attached to the lower surface of the polishing head, holding the back surface of the workpiece in contact with the membrane and pressing it against the polishing pad;
Polishing the workpiece by rotating the polishing head, and
Of the contact area of the membrane to the workpiece, an area from the outer edge of the contact area to 20 mm radially inward of the membrane is defined as the outer periphery of the membrane, and 20 mm radially outward from the center of the membrane. When the region is the inner periphery of the membrane,
The maximum thickness at the outer periphery of the membrane is thinner than the minimum thickness at the inner periphery of the membrane,
Within the contact area, the maximum thickness in the radial direction of the membrane is Trmax, the minimum thickness is Trmin, the average thickness is Travel, and the thickness uniformity hr (%) in the radial direction of the membrane is expressed by the relational expression (1),
hr = {(Trmax−Trmin) / Trave} × 100
And hr is 2.8% or more and 37% or less, and
On the circumference of 5 mm radially inward from the outer edge of the contact area of the membrane, the maximum thickness in the circumferential direction of the membrane is Tcmax, the minimum thickness is Tcmin, the average thickness is Tcave, and the thickness in the circumferential direction of the membrane is The uniformity hc (%) is expressed by the relational expression (2),
hc = {(Tcmax−Tcmin) / Tcave} × 100
In when defining, hc is state, and are 15% more than 12% or less,
The method for polishing a workpiece, wherein the flexible material has a JIS-A hardness of 30 to 90 ° .
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