JPH03196965A - 半導体ウェーハの研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は半導体ウェーハの両面研磨（ラッピング）方
法に関するものである。

「従来の技術」 半導体ウェーハ、特に化合物半導体のウェーハは極めて
高い精度の平坦度（ソリの無いこと）と厚さの均一性が
要求される。

このウェーハの研磨には両面研磨法が多く用いられてい
る。両面研磨法は、例えば特開昭６２−９９０７２号に
示されたような方法であり、第５図、第６図に示すよう
に、上下両定盤（１）、　（２）の間に太陽歯車（３）
とインターナルギア−（４）によって遊星運動即ち公転
しながら自転する複数のキャリア（５）を配し、該キャ
リア（５）には複数の円形の半導体ウェーハ収容孔（６
）をもうけて半導体ウェーハ（７）を収容する。そして
上下定盤（１）、　（２）で半導体ウェーハ（７）を挾
み加圧して遊離砥粒を分散した研削液を供給しながら、
図面の矢印の方向に太陽歯車（３）を回転してキャリア
（５）を遊星運動させ且つ同じく矢印の方向に上下定盤
（１）、　（２）を反対方向に回転させて半導体ウェー
ハ（７）の両面を研磨する方法である。

この場合キャリア（５）の公転は太陽歯車（３）の回転
によって生ずるがそれはキャリア（５）の自転を生ぜし
めるためであり、キャリアの自転はキャリアに嵌めたす
べての半導体ウェーハが定盤の位置について同じ条件で
研磨されるためである。通常の場合公転の回転速度は小
さく定盤の回転速度に比し無視できる程度である。そし
てキャリアの公転速度（通常は無視でき零と考えてもよ
い）に対する上下定盤の各相対速度がウェーハの各面の
研磨量を決定する。このような研磨装置は市販されてお
り公知のものである。

ところで半導体ウェーハを前記のような装置によって両
面研磨した場合に、持に化合物半導体ウェーハでは、十
分な平坦度が得られないことが多い。通常の化合物半導
体ウェーハはスライシングした時には第３図のように鞍
型のソリを有する場合が多く、それを両面研磨すると定
盤の面で加圧されながら研磨されて鞍型の凸部が多く研
磨されるが、研磨終了後にウェーハを取り外すと今度は
かえって逆の方向にソリが発生する。

この欠点を解消する方法を本出願人は発明しく１）特願
昭５９−４５３０２号および（２）特願昭５９４８５４
６号として出願した。（１）の方法は上定盤と下定盤の
ウェーハに対する相対速度の比を１：０．６７以下ある
いは１：１．５以上とするものである。（２）の方法は
両面研磨する際の半導体ウェーハの研磨量を各面および
両面合計で６０μｍ以下と少なくする方法である。

本発明は前記の発明、持に特願昭５９−４５３０２号の
改良である。

「発明が解決しようとする課題」 ところが前記発明のような研磨方法を行った場合、例え
ば上下定盤のキャリアの公転速度に対する相対速度、す
なわち研磨作業中の移動平均としてのウェーハに対する
相対速度の比を１：０１程度にして両面の研磨量の比が
０１程度になるようにした場合に、定盤の回転速度が遅
い時にはソリの少ないウェーハを得られるが、その定盤
の回転速度を大にすると、第４図（ａ）、　（ｂ）に示
すような同心円状にソリのついた碗型のウェーハとなっ
てしまうことがある。定盤のウェーハに対する相対速度
は研磨、ラッピングの速度と比例する。従って従来技術
では高速度、高能率の研磨ができないという課題がある
。

［課題を解決するための手段」 本発明者は上下の定盤のウェーハに対する相対速度を変
えた両面研磨方法において高速度に定盤を回転した時に
生ずる同心円状のソリの発生について鋭意研究の結果、
これは研磨中にキャリアの孔の内部でウェーハが回転（
キャリアに対して）し、そのためウェーへの外周部分で
定盤に対する移動平均としての相対速度が大きくなり、
それにより同心円状のソリが発生することを発見した。

すなわち従来のようなキャリアの円形の孔に半導体ウェ
ーハを入れて両面研磨を行うとキャリア内のウェーハの
定盤外周に近い部分が定盤の回転に引きずられてキャリ
アの孔内でウェーハが回転する。この回転によりウェー
ハの外周部分が中心部分より定盤に対する相対速度が早
くなり、ウェーハの外周部分が多く研磨されて、第４図
（ａ）、　（ｂ）のような、碗型となり同心円状のソリ
を発生するのである。

この発明は半導体ウェーハの両面研磨方法において、キ
ャリアの孔およびウェーハの外形を研磨途中でウェーハ
が相互に回転しない形状としてウェーハの回転を防止し
、且つ上下定盤のウェーハ（すなわちキャリアの公転速
度）に対する相対速度の比を０．６７以下となるように
して研磨する方法であって、碗型のソリの発生を防止し
ながら従来方法では達せられない高速度での研磨を可能
とするものである。

ウェーハの回転を防止するのはどんな方法でもよいが、
第１図に示すように、キャリア（５）の円形のウェーハ
収容孔（６）と第２図に示すように円形のウェーハ（１
）の両者に切り欠き部（８）すなわちオリエンテーショ
ンフラットの非円弧（直線等）部（８）をもうけて合わ
せるとよい。

「作用」 本発明のように半導体ウェーハの両面研磨において、キ
ャリアに嵌め込んだウェーハが回転しないようにすると
、上下定盤の回転速度を大にしてもウェーハ回転による
ウェーハ面内での定盤のウェーハに対する相対速度がウ
ェーハの外周で大きくなることが防止されるのでウェー
ハにお碗型のソリが発生することがなくなる。従って定
盤の回転速度を大にして研磨速度を大きくすることがで
き研磨の高能率化ができるものである。

「実施例」 本発明者はＧａＡｓの５０緬φのウェーハを５１１φの
真円の孔を有するキャリアに入れて種々の研磨条件で両
面研磨の実験を行い、従来のようにウェーハが回転する
状態とキャリアおよびウェーハに直線に切り欠き部をも
うけてウェーハの回転を防止した場合を比較した。その
際に両面研磨量が合計で６０μｍとなるようにした。

（１）従来方法において上下定盤の回転速度を反対方向
に２０　ｒｐｍとほぼ同じにして、ウェーハの上下面合
計で６０μｍの研磨量とした。その場合ウェーハの上下
面での研磨量（加工量）はウェーハの中心でそれぞれ３
１μｍと２９μｍであった。

得うしたウェーハを５μｍエツチングしてソリを測定し
たところ、鞍型のソリがありソリ量は１８μｍであった
。

（２）上下定盤の相対速度を１：０．５、すなわち上定
盤を２７ｒｐｍ、下定盤を１３　ｒｐｍとした。ウェー
ハの上下面の研磨量は４１μｍ、１９μｍであり、ソリ
は１１μｍであった。

（３）実験（２）において、上下定盤の回転速度を２倍
、上定盤を５４　ｒｐｍ　ｓ下定盤を２６　ｒｐｍとし
た。

この場合はウェーハの上面中央が加工されず、碗型とな
り、エツチング後のソリ量は３０μｍと非常に大きかっ
た。

（４）実験（２）において、上下定盤の回転速度をさら
に３倍に増加し、上定盤をｇ　１　ｒｐｍｚ下定盤を３
９　ｒｐｍとしたところ、研磨加工開始後数分でウェー
ハが割れる現象が起こった。

（５）上下定盤の相対速度を１：０、すなわち上定盤を
４　Ｏｒｐｍとし下定盤の回転を０とすると上下面の研
磨量は５９μｍ、１μｍとなった。

その時のソリは１〜２μｍと小さかった。

（６）実験（５）のように下定盤の回転を０とし上定盤
を８　Ｏｒｐｍとすると上下面の研磨量は５９μｍ。

１μｍであり、ソリは４μｍであった。

次ぎにキャリアの孔とウェーハに切り欠き部をもうけて
キャリアの孔内のウェーハの回転を防止して実験を行っ
た。

（７）実験（３）と同じ条件で研磨すると、加工速度は
実験（２）の場合の２倍であり、ウェーハの上下面の研
磨量は４１μｍと１８μｍとなった。このウェーハは碗
型のソリは見られず、またエツチング後のソリは１１μ
ｍであった。

（８）実験（４）と同じ条件で研磨したがウェーハの割
れは生じなかった。この場合も碗型のソリは無く、ソリ
は１５μｍであった。

（９）実験（６）と同じ条件で研磨すると、加工速度は
実験（５）の２倍で実験（６）と同じであり、ソリは１
〜２μｍと非常に小さかった。

以上の実験から本発明の方法によれば半導体ウェーへの
ソリを防止しつつ高速度の研磨が可能であることが分か
った。

「発明の効果」 以上に詳しく説明したように本発明の方法のように研磨
中の半導体ウェーハのキャリアのウェーハ収容孔内部で
の回転を単に無くするだけで、上下定盤の相対速度の比
を大きくして且つ大きな速度としてもソリの無いウェー
ハを造ることができ従って高能率の加工ができる効果を
有するものである。特に請求項２のように一方の定盤の
相対速度を零とすると前記効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いるキャリアの具体例の平面
図、第２図（ａ）、ω）は半導体ウェーハの平面図、断
面図である。第３図は鞍型にソリのあるウェーハの斜視
図、第４図（ａ）、Φ）はそれぞれ碗型のソリのあるウ
ェーハの斜視図、Ａ−Ａ断面図である。第５図はウェー
ハ両面研磨装置の正面断面図、第６図はそのＢ−Ｅ断面
図である。 １：上定盤　　　　　２：下定盤 ３：太陽歯車　　　　４：インターナルギア−５；キャ
リア　　　　６：ウエーハ収容孔７：半導体ウェーハ　
８：切り欠き部 ９ ：非研磨面 δ ：ソ Ｊ量

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ウェーハをキャリアのウェーハ収容孔に入れ
   て反対方向に回転する上下定盤間に挾んでウェーハの両
   面を同時に研磨する両面研磨方法において、ウェーハ収
   容孔およびウェーハの円形の外形の一部に非円弧形状部
   分をもうけ、該非円弧形状部分によってキャリア収容孔
   内でウェーハがキャリアに対して回転しないようにし、
   且つ上下定盤のキャリアの公転速度に対する相対速度の
   比を０．６７以下で研磨することを特徴とする半導体ウ
   ェーハの研磨方法 ２、上下定盤のいずれかのキャリアの公転速度に対する
   相対速度がほぼ零とすることを特徴とする請求項１記載
   の半導体ウェーハの研磨方法