WO2017125987A1 - ウェーハの研磨方法、バックパッドの製造方法、バックパッド、及びそのバックパッドを具備する研磨ヘッド - Google Patents

ウェーハの研磨方法、バックパッドの製造方法、バックパッド、及びそのバックパッドを具備する研磨ヘッド Download PDF

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back pad
wafer
polishing
polishing head
pad
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淳一 上野
三千登 佐藤
薫 石井
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信越半導体株式会社
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment 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
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a wafer polishing method, a back pad manufacturing method, a back pad, and a polishing head including the back pad.
  • a surface plate with a polishing cloth attached and a polishing apparatus including a polishing head above the surface plate are used.
  • the polishing head can hold a wafer via a back pad, for example, and the polishing head includes a template assembly in which a back pad and a guide ring made of resin such as glass epoxy resin are integrated.
  • the back surface of the wafer can be held with water on the back pad of the template assembly, and the edge portion of the wafer can be held with the guide ring.
  • the template assembly is a combination of a guide ring and a back pad.
  • the back pad is formed with a nap layer (NAP layer) that holds the back surface of the wafer.
  • the back pad is generally formed by forming a nap layer made of urethane foam or the like on a 188 ⁇ m thick PET (polyethylene terephthalate) film.
  • the guide ring can be produced by cutting a glass epoxy resin plate into a ring shape, and can be affixed to the nap layer side of the back pad by means such as thermal pressure bonding.
  • the polishing head moves downward on the surface plate to bring the surface of the wafer into contact with the polishing cloth, while interposing the polishing slurry therebetween.
  • the surface can be slid on a polishing cloth for polishing.
  • Patent Document 1 includes a pressure chamber 106 in which a fluid such as water sealed inside directly presses the back pad 101 as shown in FIG.
  • a polishing head 100 is disclosed.
  • Such a polishing head 100 includes, for example, the polishing head 200 disclosed in Patent Documents 2 and 3 and having a structure in which the entire surface of the back pad 201 is attached to the ceramic plate 209 as shown in FIG.
  • a wafer having higher flatness than the polishing head 300 having a structure in which the entire surface of the back pad 301 is attached to the rubber film 310 can be obtained. This is because the polishing head described in Patent Document 1 does not transfer unevenness of the surface shape of the ceramic plate or rubber film to the wafer via the back pad.
  • the back pad 101 is mainly fixed only at the outer periphery. Further, a load is directly applied to the back pad 101 by the fluid sealed in the pressure chamber 106, and the weight of the fluid itself is also directly applied to the back pad 101. For these reasons, a conventional back pad having a nap layer formed on a PET film is greatly bent. As a result, the wafer held by the back pad cannot be uniformly brought into contact with the polishing cloth, and as a result, the flatness of the wafer after polishing is deteriorated. There was a problem that the change in the shape of the outer periphery of the plate became large.
  • the PET film In order to reduce the deflection, it is conceivable to make the PET film thicker. However, if the thickness of the PET film necessary to sufficiently reduce the deflection is too large, the variation in the thickness of the PET film is large. Therefore, it becomes a back pad that is not suitable for mounting on a polishing head.
  • FIG. 10 shows the relationship between the thickness of the PET base material layer and the amount of deflection when a load of 150 g / cm 2 is applied to the back pad using PET as the base material layer in the polishing head shown in FIG. .
  • the “deflection amount” here is a value defined by the amount of displacement of the center portion of the back pad in the direction perpendicular to the back pad.
  • a general back pad has a PET base layer having a thickness of about 188 ⁇ m, but in this case, the amount of deflection becomes as large as about 1.23 mm as shown in FIG.
  • the deflection amount is particularly preferably 30 ⁇ m or less, but as can be seen from FIG. 10, when PET is used, a thickness of about 2500 ⁇ m (2.5 mm) is required.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and can uniformly apply a load to the wafer without excessively increasing the thickness of the back pad of the polishing head and suppressing the deflection thereof.
  • An object of the present invention is to provide a method of polishing a wafer that can obtain a wafer with high flatness as a result. It is another object of the present invention to provide a back pad with less deflection, a method for manufacturing the back pad, and a polishing head including the back pad.
  • the present invention provides a polishing method in which a back surface of a wafer is held by a polishing head via a back pad attached to the polishing head, and the surface of the wafer is attached to a surface plate.
  • a method of polishing a wafer to be polished by being brought into sliding contact with a cloth, and having, as the back pad, a base material layer attached to the polishing head and a nap layer that contacts and holds the back surface of the wafer, and Provided is a method for polishing a wafer, wherein the substrate layer is made of glass epoxy resin or cellulose resin.
  • the back pad does not stretch due to load, and the back pad deflection can be further reduced.
  • the load applied to the wafer can be made uniform over the entire back surface of the wafer, and a highly flat wafer with less peripheral sag can be obtained.
  • a bending can fully be reduced, without enlarging the thickness too much.
  • a substrate having a thickness of 0.2 mm or more as the back pad.
  • the amount of deflection can be further reduced.
  • the amount of deflection is particularly preferably 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the base material layer is 0.2 mm or more, the amount of deflection of the back pad can be more reliably reduced to 30 ⁇ m or less. .
  • the polishing head the back pad, a rigid ring bonded to the upper surface of the back pad, an intermediate plate bonded to the upper surface of the rigid ring, the back pad, the rigid ring, and the medium
  • a pressure chamber which is partitioned by a plate and has an adjustable internal pressure
  • a guide ring which is bonded to the lower surface of the back pad and holds the edge portion of the wafer.
  • the deflection of the back pad is particularly likely to occur with respect to such a polishing head having a function of directly applying a load to the back pad. Therefore, the polishing method of the present invention is particularly suitable when such a polishing head is used.
  • the polishing method of the present invention is particularly suitable for polishing such a wafer.
  • the present invention is a method of manufacturing a back pad for holding the back surface of a wafer in a polishing head, which is affixed to the polishing head and is made of glass epoxy resin or cellulose resin.
  • a method for producing a back pad comprising: a step of forming a base material layer; and a step of forming a nap layer that contacts and holds the back surface of the wafer on the base material layer.
  • a back pad whose base material layer is made of glass epoxy resin or cellulose resin can be easily manufactured.
  • the base material layer made of the glass epoxy resin or the cellulose resin can be formed by applying the epoxy resin or the cellulose resin to the glass cloth.
  • the base material layer can be formed in this way.
  • the thickness of the base material layer is preferably 0.2 mm or more.
  • the deflection amount of the back pad can be more reliably reduced.
  • the present invention provides a back pad for holding the back surface of a wafer in a polishing head, which is in contact with and holds the base material layer attached to the polishing head and the back surface of the wafer.
  • a back pad characterized by having a nap layer to be formed, and wherein the base material layer is made of a glass epoxy resin or a cellulose resin.
  • the back pad since the base material layer is not a PET but a glass epoxy resin or a cellulose resin, the back pad is less stretched by a load and has less deflection. Thereby, when used for a polishing head, the load applied to the wafer can be made uniform over the entire back surface of the wafer. Further, since glass epoxy resin or cellulose resin is used as the base material layer, it is not necessary to make the base material layer excessively thick in order to sufficiently reduce the deflection of the back pad.
  • the back pad of the present invention preferably has a thickness of the base material layer of 0.2 mm or more.
  • the thickness of the base material layer is 0.2 mm or more, the amount of deflection of the back pad can be more reliably reduced.
  • the present invention provides a polishing head for holding the back surface of a wafer via a back pad, wherein the back pad is the back pad.
  • the back pad is the back pad.
  • Such a polishing head is provided with a back pad using a glass epoxy resin or a cellulose resin for the base material layer, so that the back pad is difficult to bend during polishing. Therefore, a uniform load can be applied to the entire back surface of the wafer, and the polishing head can obtain a wafer with high flatness.
  • the polishing head of the present invention includes the back pad, a rigid ring bonded to the upper surface of the back pad, an intermediate plate bonded to the upper surface of the rigid ring, the back pad, the rigid ring, and the It is preferable to include a pressure chamber which is partitioned by an intermediate plate and whose internal pressure can be adjusted, and a guide ring which is bonded to the lower surface of the back pad and holds the edge portion of the wafer. .
  • Such a polishing head having a function of directly applying a load from the pressure chamber to the back pad is a back pad using a glass epoxy resin or a cellulose resin for the base material layer in the present invention. Can be suppressed.
  • the wafer polishing method, back pad manufacturing method, back pad, and polishing head of the present invention can uniformly apply a load to the wafer by suppressing the deflection of the back pad of the polishing head. As a result, a wafer with high flatness can be obtained.
  • the polishing head as shown in FIG. 7 has a problem that the back pad is greatly bent during polishing, and the wafer cannot be uniformly contacted with the polishing cloth.
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve such problems. As a result, the inventors have conceived that the back pad deflection can be reduced by using glass epoxy resin or cellulose resin instead of conventional PET for the base material layer of the back pad, thereby completing the present invention.
  • the back pad 1 of the present invention has a base layer 2 attached to the polishing head and a nap layer 3 that contacts and holds the back surface of the wafer, and the base layer 2 is made of glass epoxy resin or It consists of a cellulose resin.
  • the base material layer is made of glass epoxy resin or cellulose resin
  • the back pad is less stretched by load and has less deflection. Thereby, when used for a polishing head, the load applied to the wafer can be made uniform over the entire back surface of the wafer. Further, since glass epoxy resin or cellulose resin is used as the base material layer, it is not necessary to make the base material layer excessively thick in order to sufficiently reduce the deflection of the back pad.
  • the thickness of the base material layer is 0.2 mm or more. If the thickness of the base layer made of glass epoxy resin or cellulose resin is 0.2 mm or more, the amount of deflection can be further reduced. In polishing the wafer, the amount of deflection is particularly preferably 30 ⁇ m or less. However, if the thickness of the base material layer is 0.2 mm or more, the amount of deflection of the back pad can be more reliably reduced to 30 ⁇ m or less. . In consideration of uneven thickness of the base material layer, the base material layer is desirably 1.5 mm or less.
  • the back pad 1 as described above can be manufactured by the following procedure.
  • the base material layer 2 made of glass epoxy resin or cellulose resin is formed. More specifically, the base material layer 2 can be formed by applying an epoxy resin or a cellulose resin to a glass cloth.
  • the base material layer 2 is preferably formed with a thickness of 0.2 mm or more. In this way, as described above, it is possible to manufacture the back pad 1 that can reliably reduce the deflection of the back pad during polishing by 30 ⁇ m or less.
  • a nap layer 3 that contacts and holds the back surface of the wafer is formed on the base material layer 2.
  • a layer made of foamed resin such as urethane foam resin may be formed.
  • the surface of the nap layer 3 may be made open pores by buffing and polishing the surface of the nap layer 3.
  • the back pad of the present invention can be manufactured as described above. Further, the back pad of the present invention may be manufactured by forming a base material layer made of glass epoxy resin or cellulose resin on the PET film side (surface opposite to the nap layer) of the conventional back pad. That is, the back pad of the present invention may be manufactured by reinforcing a conventional back pad with glass epoxy resin or cellulose resin. Next, the polishing head of the present invention having this back pad will be described.
  • the polishing head of the present invention is a polishing head that holds the back surface of a wafer via a back pad, and includes the back pad 1 of the present invention as a back pad.
  • a polishing head having such a back pad can obtain a wafer with higher flatness because the back pad is not easily bent during polishing.
  • the polishing head 10 of the present invention includes a back pad 1 of the present invention, a rigid ring 4 bonded to the upper surface of the back pad 1, and the rigid ring 4.
  • the wafer is bonded to the lower surface of the back pad 1 and the pressure chamber 6 in which the internal pressure can be adjusted, and is divided by the intermediate plate 5 bonded to the upper surface, the back pad 1, the rigid ring 4 and the intermediate plate 5.
  • a guide ring 7 for holding the edge portion of W.
  • a fluid having a predetermined pressure can be supplied to the pressure chamber 6 by, for example, the fluid supply means 8, and the back pad 1 is directly pressed by the fluid without passing through another member.
  • the polishing apparatus 20 includes a surface plate 22 on which a polishing cloth 21 is attached, an abrasive supply mechanism 23, a polishing head 10 equipped with the back pad 1 of the present invention, and the like. .
  • polishing in the polishing apparatus 20 as described above, the back surface of the wafer W is held by the polishing head 10 via the back pad 1 of the present invention, and the polishing agent supply mechanism 23 onto the polishing cloth 21. Polishing can be performed by supplying the polishing agent and rotating the surface plate 22 and the polishing head 10 to bring the surface of the wafer W into sliding contact with the polishing pad 21. That is, in the wafer polishing method of the present invention, the substrate layer 2 attached to the polishing head 10 and the nap layer 3 that contacts and holds the back surface of the wafer W are provided as back pads, and the substrate layer 2 is Polishing is performed using a back pad 1 made of glass epoxy resin or cellulose resin.
  • the back pad is less stretched by the load and the back pad is less bent.
  • the load applied to the wafer can be made uniform over the entire back surface of the wafer.
  • deviation can fully be reduced, without enlarging the thickness too much.
  • the back pad 1 it is preferable to use a substrate layer 2 having a thickness of 0.2 mm or more. If the thickness of the base layer 2 made of glass epoxy resin or cellulose resin is 0.2 mm or more, the amount of deflection can be further reduced. In the polishing of the wafer W, the deflection amount defined by the displacement in the height direction of the center portion of the back pad 1 when a polishing load is applied to the back pad 1 is particularly preferably 30 ⁇ m or less. If the thickness is 0.2 mm or more, the deflection amount of the back pad 1 can be more reliably reduced to 30 ⁇ m or less.
  • the wafer polishing method of the present invention is a polishing method suitable for polishing a wafer W having a diameter of 300 mm or more.
  • the polishing head 10 is enlarged, and the deflection of the back pad 1 is caused by the influence of an increase in the amount of fluid sealed in the pressure chamber. Although it tends to increase, if the polishing method of the present invention is applied, the amount of deflection can be reduced.
  • Example 1 First, a nap layer made of urethane foam resin was formed on a glass epoxy resin plate having a thickness of 0.2 mm (200 ⁇ m), and the back pad of the present invention as shown in FIG. 1 was produced. Subsequently, a guide ring made of glass epoxy resin was bonded to the nap layer side of the back pad by thermocompression bonding to produce a template assembly.
  • a polishing head as shown in FIG. 2 was produced using the produced template assembly. Then, in the polishing apparatus as shown in FIG. 3, the silicon wafer was polished using this polishing head. Then, the removal allowance of the silicon wafer by polishing was evaluated.
  • polishing conditions were as follows. (Polishing conditions) Polishing machine: Fujikoshi Machine single-side polishing machine SRED Silicon wafer: Diameter 300mm, P - product, ⁇ 100> Polishing cloth: Non-woven polishing slurry: KOH-based colloidal silica
  • the evaluation of the allowance for silicon wafers was performed as follows. First, the cross-sectional profile on the diameter of 0 ° / 45 ° / 90 ° / 135 ° with respect to the notch of the silicon wafer before and after polishing was measured using WaferSight 2 manufactured by KLA-Tencor. Subsequently, the measured cross-sectional profiles were each averaged, and the cross-sectional profile of the machining allowance was created by subtracting the post-polishing value from before the polishing. From the cross-sectional profile obtained in this way, the removal allowance of the silicon wafer was evaluated.
  • Example 1 compared with Comparative Example 1 to be described later, a change amount of the machining allowance in the outer peripheral portion of the silicon wafer is very small, in particular, a silicon wafer having a small outer peripheral sagging amount and high flatness in the outer peripheral portion. It was also confirmed that it can be obtained.
  • Example 1 The silicon wafer was polished under the same conditions as in Example 1 except that a template assembly using PET having a thickness of 0.188 mm (188 ⁇ m) was used as the back pad base material layer. Moreover, the removal allowance of the silicon wafer was evaluated by the same method as in Example 1.
  • Example 1 As in Example 1, a load of 150 g / cm 2 was applied to the back pad of the template assembly, and the amount of deflection at that time was measured. As a result, as shown in FIG. 4, the amount of deflection was significantly increased as compared with Example 1.
  • Example 2 The silicon wafer was polished by setting the thickness of the glass epoxy resin base layer of the back pad to 125 ⁇ m. Moreover, the removal allowance of the silicon wafer was evaluated by the same method as in Example 1.
  • Example 2 as in Example 1, a load of 150 g / cm 2 was applied to the back pad of the template assembly, and the amount of deflection at that time was measured. As a result, as shown in FIG. 4, it was confirmed that the amount of deflection could be greatly reduced even in Comparative Example 1 in which the base material layer thicker than Example 2 was used.
  • Example 2 it was found that the removal allowance for the silicon wafer in Example 2 was substantially uniform over the entire surface of the silicon wafer. Further, in Example 2, the amount of change in the machining allowance at the outer peripheral portion of the silicon wafer is very small compared to the case of Comparative Example 2 to be described later. It was also confirmed that a wafer could be obtained.
  • Comparative Example 2 A silicon wafer was polished under the same polishing conditions as in Example 2 except that the same back pad as in Comparative Example 1 was used. Moreover, the removal allowance of the silicon wafer was evaluated by the same method as in Example 1.
  • the polishing method of the present invention if used, the deflection of the back pad can be effectively reduced, whereby a wafer with higher flatness can be obtained by polishing. It could be confirmed. Further, according to the present invention, it was confirmed that even when the thickness of the base material layer is equal to or thinner than that of a conventional PET base material layer, the deflection can be reduced as compared with the conventional case.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

Abstract

本発明は、研磨ヘッドによりウェーハの裏面を、研磨ヘッドに貼り付けられたバックパッドを介して保持し、ウェーハの表面を定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させることで研磨するウェーハの研磨方法であって、バックパッドとして、研磨ヘッドに貼り付けられる基材層及びウェーハの裏面に接触し保持するナップ層を有し、かつ、基材層がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るものを用いるウェーハの研磨方法である。これにより、研磨ヘッドのバックパッドの厚さを過度に大きくすることなく、また、そのたわみを抑制することで、ウェーハに均一に荷重をかけることができ、結果、平坦度の高いウェーハを得ることができるウェーハの研磨方法が提供される。

Description

ウェーハの研磨方法、バックパッドの製造方法、バックパッド、及びそのバックパッドを具備する研磨ヘッド
　本発明は、ウェーハの研磨方法、バックパッドの製造方法、バックパッド、及びそのバックパッドを具備する研磨ヘッドに関する。
　シリコンウェーハ等の半導体ウェーハの研磨方法では、例えば、研磨布が貼り付けられた定盤と、定盤上方に研磨ヘッドを具備する研磨装置が用いられる。研磨ヘッドは、例えば、バックパッドを介してウェーハを保持することができ、また、研磨ヘッドは、バックパッドとガラスエポキシ樹脂等の樹脂から成るガイドリングとが一体と成ったテンプレートアセンブリを具備したものを使用できる。このような研磨ヘッドでは、テンプレートアセンブリのバックパッドにウェーハの裏面を水貼りして保持でき、かつ、ガイドリングでウェーハのエッジ部を保持することができる。
　また、上記のように、テンプレートアセンブリはガイドリングとバックパッドが組合せられたものである。一般的に、バックパッドはウェーハの裏面を保持するナップ層（ＮＡＰ層）が形成されているものである。例えば、バックパッドは、一般に、厚さ１８８μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に、発泡ウレタン等から成るナップ層が形成されたものである。また、ガイドリングは、ガラスエポキシ樹脂板をリング状に切り出して作製でき、バックパッドのナップ層側に感熱圧着等の手段で貼り付けられたものとすることができる。
　上記の研磨装置では、定盤上部に研磨ヘッドが吊り下げられた状態から、研磨ヘッドが定盤上で下降移動して研磨布にウェーハの表面を接触させ、その間に研磨スラリーを介在させながらウェーハの表面を研磨布に摺接して研磨を行うことができる。
　上記のような研磨装置に配設される研磨ヘッドとして、例えば、特許文献１には、図７のように、内部に封入された水などの流体がバックパッド１０１を直接押圧する圧力室１０６を具備する研磨ヘッド１００が開示されている。このような研磨ヘッド１００は、例えば、特許文献２、３に開示された、図８のような、バックパッド２０１の全面をセラミクスプレート２０９に貼り付けた構造を有する研磨ヘッド２００や、図９のような、バックパッド３０１の全面をラバー膜３１０に貼り付けた構造を有する研磨ヘッド３００よりも、平坦度の高いウェーハを得ることができる。これは、特許文献１に記載の研磨ヘッドでは、セラミクスプレートやラバー膜の表面形状の凹凸がバックパッドを介してウェーハに転写することが無いためである。
特開２０１２－３５３９３号公報 ＷＯ２０１０／０２３８２９ 特開２０１０－２４７２５４号公報
　一方で、図７のような研磨ヘッドにおいては、バックパッド１０１が、主にその外周部のみで固定されている。また、圧力室１０６に封入されている流体により直接バックパッド１０１に荷重をかけられ、また、流体自体の重量も直接バックパッド１０１にかかる。これらのことなどが原因となり、ＰＥＴフィルム上にナップ層を形成した従来のバックパッドが大きくたわんでしまう。これにより、バックパッドで保持したウェーハを均一に研磨布に接触させることができず、その結果、研磨後のウェーハの平坦性が悪化し、特に、ウェーハ外周部にかかる研磨荷重が増えて、ウェーハの外周部の形状変化が大きくなってしまうという問題が有った。
　また、たわみを小さくするために、ＰＥＴフィルムをより厚くすることが考えられるが、たわみを十分に小さくするために必要なＰＥＴフィルムの厚さが大きすぎると、ＰＥＴフィルムの厚さのばらつきが大きくなるため、研磨ヘッドに装備させるには適さないバックパッドとなってしまう。
　図７に示す研磨ヘッドにおいて、基材層としてＰＥＴを用いたバックパッドに１５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけた場合の、ＰＥＴ製の基材層の厚さとたわみ量との関係を図１０に示す。なお、ここでいう「たわみ量」とは、バックパッドの中心部の、バックパッドに対し垂直な方向への変位量で規定する値である。一般的なバックパッドは、ＰＥＴ製の基材層の厚さが１８８μｍ程度であるが、その場合には、図１０のように、たわみ量が１．２３ｍｍ程度と大きくなってしまう。また、たわみ量は、３０μｍ以下であることが特に望ましいが、図１０からわかるように、ＰＥＴを用いた場合、２５００μｍ（２．５ｍｍ）程度の厚さが必要となってしまう。
　本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、研磨ヘッドのバックパッドの厚さを過度に大きくすることなく、また、そのたわみを抑制することで、ウェーハに均一に荷重をかけることができ、結果、平坦度の高いウェーハを得ることができるウェーハの研磨方法を提供することを目的とする。また、本発明は、たわみの少ないバックパッド及びその製造方法、並びに、そのバックパッドを具備する研磨ヘッドを提供することも目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、研磨ヘッドによりウェーハの裏面を、前記研磨ヘッドに貼り付けられたバックパッドを介して保持し、前記ウェーハの表面を定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させることで研磨するウェーハの研磨方法であって、前記バックパッドとして、前記研磨ヘッドに貼り付けられる基材層及び前記ウェーハの裏面に接触し保持するナップ層を有し、かつ、前記基材層がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るものを用いることを特徴とするウェーハの研磨方法を提供する。
　このように、バックパッドの基材層として、ＰＥＴではなくガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いることで、荷重によるバックパッドの伸びが少なく、バックパッドのたわみをより小さく抑えることができる。これにより、ウェーハにかかる荷重をウェーハの裏面全面で均一にすることができ、外周ダレなどが少ない高平坦なウェーハが得られる。また、基材層としてガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いる場合、その厚さを過度に大きくすることなくたわみを十分に低減できる。
　このとき、本発明では、前記バックパッドとして、前記基材層の厚さが０．２ｍｍ以上のものを用いることが好ましい。
　ガラスエポキシ樹脂製又はセルロース樹脂製の基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、たわみの量をより低減できる。ウェーハの研磨において、たわみ量は３０μｍ以下であることが特に好ましいが、基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であればより確実に、バックパッドのたわみ量を３０μｍ以下に低減させることができる。
　またこのとき、前記研磨ヘッドとして、前記バックパッドと、該バックパッドの上面に接着された剛性リングと、該剛性リングの上面に接着された中板と、前記バックパッドと前記剛性リングと前記中板とで区画され、内部の圧力が調整可能な圧力室と、前記バックパッドの下面に接着された、前記ウェーハのエッジ部を保持するためのガイドリングとを具備するものを用いることができる。
　バックパッドのたわみは、特に、バックパッドにダイレクトに荷重を掛ける機能を有する、このような研磨ヘッドに関して生じやすいため、本発明の研磨方法はこのような研磨ヘッドを用いる場合に特に好適である。
　このとき、前記ウェーハとして、直径３００ｍｍ以上のものを研磨することが好ましい。
　直径３００ｍｍ以上のウェーハを研磨する場合、研磨ヘッドが大型化し、バックパッドのたわみが大きくなりやすいため、本発明の研磨方法はこのようなウェーハを研磨する場合に特に好適である。
　また、上記目的を達成するために、本発明は、研磨ヘッドにおいてウェーハの裏面を保持するためのバックパッドの製造方法であって、前記研磨ヘッドに貼り付けられ、ガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成る基材層を形成する工程と、前記基材層上に、前記ウェーハの裏面に接触し保持するナップ層を形成する工程と、を有することを特徴とするバックパッドの製造方法を提供する。
　このようにして、基材層がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るバックパッドを容易に製造できる。
　このとき、前記ガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成る基材層は、エポキシ樹脂又はセルロース樹脂をガラスクロスに塗布することで形成することができる。
　より具体的には、このようにして基材層を形成することができる。
　またこのとき、前記基材層の厚さを０．２ｍｍ以上とすることが好ましい。
　基材層の厚さを０．２ｍｍ以上とすれば、バックパッドのたわみ量をより確実に低減させることができる。
　また、上記目的を達成するために、本発明は、研磨ヘッドにおいてウェーハの裏面を保持するためのバックパッドであって、前記研磨ヘッドに貼り付けられる基材層及び前記ウェーハの裏面に接触し保持するナップ層を有し、かつ、前記基材層がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るものであることを特徴とするバックパッドを提供する。
　このようなバックパッドは、基材層が、ＰＥＴではなくガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂であるため、荷重によるバックパッドの伸びが少なく、たわみがより少ないものとなる。これにより、研磨ヘッドに用いた場合に、ウェーハにかかる荷重をウェーハの裏面全面で均一にすることができるものとなる。また、基材層としてガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いているため、バックパッドのたわみを十分に低減するために基材層を過度に厚くする必要が無い。
　このとき、本発明のバックパッドは、前記基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であることが好ましい。
　基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、バックパッドのたわみ量をより確実に低減できるものとなる。
　またこのとき、上記目的を達成するために、本発明は、ウェーハの裏面をバックパッドを介して保持する研磨ヘッドであって、前記バックパッドが上記のバックパッドであることを特徴とする研磨ヘッドを提供する。
　このような研磨ヘッドは、基材層にガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂が用いられているバックパッドを具備しているため、研磨の際にバックパッドがたわみ難い。よって、ウェーハの裏面全面に均一な荷重をかけることが可能であり、平坦度の高いウェーハを得ることができる研磨ヘッドとなる。
　このとき、本発明の研磨ヘッドは、前記バックパッドと、該バックパッドの上面に接着された剛性リングと、該剛性リングの上面に接着された中板と、前記バックパッドと前記剛性リングと前記中板とで区画され、内部の圧力が調整可能な圧力室と、前記バックパッドの下面に接着された、前記ウェーハのエッジ部を保持するためのガイドリングとを具備するものであることが好ましい。
　圧力室からバックパッドにダイレクトに荷重を掛ける機能を有する、このような研磨ヘッドであっても、本発明であれば基材層にガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いたバックパッドであるので、たわみを抑制できる。
　本発明のウェーハの研磨方法、バックパッドの製造方法、バックパッド、及び研磨ヘッドであれば、研磨ヘッドのバックパッドのたわみを抑制することで、ウェーハに均一に荷重をかけることができ、その結果として、平坦度の高いウェーハを得ることができる。
本発明のバックパッドの一例を示した側面概略図である。 本発明の研磨ヘッドの一例を示した側面断面図である。 本発明のウェーハの研磨方法において使用できる研磨装置の一例を示す概略図である。 実施例１、２、比較例１におけるバックパッドのたわみ量を示すグラフである。 実施例１、比較例１の研磨における取り代の断面プロファイルである。 実施例２、比較例２の研磨における取り代の断面プロファイルである。 バックパッドを流体により直接押圧する構造を有する研磨ヘッドの一例を示す概略図である。 バックパッドを間接的に押圧する構造を有する研磨ヘッドの一態様を示す概略図である。 バックパッドを間接的に押圧する構造を有する研磨ヘッドの他の態様を示す概略図である。 ＰＥＴ製の基材層の厚さとたわみ量の関係を示すグラフである。
　以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
　上記のように、特に、図７に示すような研磨ヘッドにおいては、研磨時にバックパッドが大きくたわんでしまい、ウェーハを均一に研磨布に接触させることができないという問題があった。
　そこで、本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、バックパッドの基材層に、従来のＰＥＴではなくガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いることで、バックパッドのたわみを低減できることに想到し、本発明を完成させた。
　まず、本発明のバックパッド及びその製造方法について説明する。図１に示すように、本発明のバックパッド１は、研磨ヘッドに貼り付けられる基材層２及びウェーハの裏面に接触し保持するナップ層３を有し、基材層２がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るものである。
　本発明のバックパッドは、基材層がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るものであるため、荷重によるバックパッドの伸びが少なく、たわみがより少ないものとなる。これにより、研磨ヘッドに用いた場合に、ウェーハにかかる荷重をウェーハの裏面全面で均一にすることができるものとなる。また、基材層としてガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いているため、バックパッドのたわみを十分に低減するために基材層を過度に厚くする必要が無い。
　また、基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であることが好ましい。ガラスエポキシ樹脂製又はセルロース樹脂製の基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、たわみの量をより低減できる。ウェーハの研磨において、たわみ量は３０μｍ以下であることが特に好ましいが、基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、バックパッドのたわみ量をより確実に３０μｍ以下に低減させることができる。なお、基材層の厚さのムラなどを考慮した場合、基材層は１．５ｍｍ以下であることが望ましい。
　以上のようなバックパッド１は、以下の手順で製造することができる。まず、ガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成る基材層２を形成する。基材層２は、より具体的には、エポキシ樹脂又はセルロース樹脂をガラスクロスに塗布することで形成することができる。
　また、基材層２は、０．２ｍｍ以上の厚さで形成することが好ましい。このようにすれば、上記のように、研磨時のバックパッドのたわみを３０μｍ以下により確実に低減できるバックパッド１を製造できる。
　次に、基材層２上に、ウェーハの裏面に接触し保持するナップ層３を形成する。ナップ層３としては、例えば、発泡ウレタン樹脂等の発泡樹脂から成る層を形成すればよい。また、ナップ層３の表面をバフ掛け研磨することで、ナップ層３の表面をオープンポアにしても良い。
　以上のようにして、本発明のバックパッドを製造できる。また、本発明のバックパッドは、従来のバックパッドのＰＥＴフィルム側（ナップ層とは反対側の面）にガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成る基材層を形成して製造しても良い。即ち、本発明のバックパッドは、従来のバックパッドをガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂により補強して製造しても良い。次に、このバックパッドを具備する本発明の研磨ヘッドについて説明する。
　本発明の研磨ヘッドは、ウェーハの裏面をバックパッドを介して保持する研磨ヘッドであり、バックパッドとして本発明のバックパッド１を具備する。このようなバックパッドを具備する研磨ヘッドは、研磨時にバックパッドがたわみにくいため、より平坦度の高いウェーハを得ることができる。
　より具体的には、例えば、図２に示すように、本発明の研磨ヘッド１０は、本発明のバックパッド１と、該バックパッド１の上面に接着された剛性リング４と、該剛性リング４の上面に接着された中板５と、バックパッド１と剛性リング４と中板５とで区画され、内部の圧力が調整可能な圧力室６と、バックパッド１の下面に接着された、ウェーハＷのエッジ部を保持するためのガイドリング７とを具備するものとできる。また、圧力室６には、例えば、流体供給手段８によって所定の圧力の流体が供給でき、バックパッド１を流体により他の部材を介することなく直接押圧するようになっている。
　このような、流体等によって直接バックパッドに荷重をかけるタイプの研磨ヘッドにおいて、研磨時のバックパッドのたわみは特に大きくなり易いが、本発明のバックパッド１を具備すれば、このような場合であっても、バックパッドのたわみを確実に低減することが可能である。また、このタイプの研磨ヘッドは、バックパッドを介して、研磨ヘッドの構成部材の表面形状がウェーハに転写されることが無いので、特に高平坦なウェーハを得ることができる。
　次に、このような本発明の研磨ヘッドを使用した場合の本発明のウェーハの研磨方法を説明する。まず、本発明の研磨ヘッドを具備する研磨装置について説明する。
　図３に示すように、研磨装置２０は、研磨布２１が貼り付けられた定盤２２と、研磨剤供給機構２３と、本発明のバックパッド１を具備する研磨ヘッド１０等から構成されている。
　本発明のウェーハの研磨方法では、上記のような研磨装置２０において、研磨ヘッド１０で本発明のバックパッド１を介してウェーハＷの裏面を保持し、研磨剤供給機構２３から研磨布２１上に研磨剤を供給するとともに、定盤２２と研磨ヘッド１０をそれぞれ回転させてウェーハＷの表面を研磨布２１に摺接させることにより研磨を行うことができる。即ち、本発明のウェーハの研磨方法では、バックパッドとして、研磨ヘッド１０に貼り付けられる基材層２及びウェーハＷの裏面に接触し保持するナップ層３を有し、かつ、基材層２がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るバックパッド１を用いて研磨を行う。
　このように、バックパッドの基材層として、ＰＥＴではなくガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いることで、荷重によるバックパッドの伸びが少なく、バックパッドのたわみがより少なくなる。これにより、ウェーハにかかる荷重をウェーハの裏面全面で均一にすることができる。また、基材層２としてガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂を用いる場合、その厚さを過度に大きくすることなくたわみを十分に低減できる。
　このとき、本発明では、バックパッド１として、基材層２の厚さが０．２ｍｍ以上のものを用いることが好ましい。ガラスエポキシ樹脂製又はセルロース樹脂製の基材層２の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、たわみの量をより低減できる。ウェーハＷの研磨において、バックパッド１に研磨荷重をかけた際の、バックパッド１の中心部の高さ方向の変位で規定するたわみ量は３０μｍ以下であることが特に好ましいが、基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、バックパッド１のたわみ量をより確実に３０μｍ以下に低減させることができる。
　また、本発明のウェーハの研磨方法は、ウェーハＷとして、直径３００ｍｍ以上のものを研磨する場合に好適な研磨方法である。直径３００ｍｍ以上のウェーハＷ、例えば、直径３００ｍｍや直径４５０ｍｍのウェーハＷを研磨する場合、研磨ヘッド１０が大型化し、圧力室内に封入される流体量の増加などの影響によって、バックパッド１のたわみが大きくなりやすいが、本発明の研磨方法を適用すれば、たわみの量を低減することができる。
　以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
　まず、厚さ０．２ｍｍ（２００μｍ）のガラスエポキシ樹脂板上に、発泡ウレタン樹脂から成るナップ層を形成し、図１に示すような、本発明のバックパッドを作製した。続いて、バックパッドのナップ層側に、ガラスエポキシ樹脂製のガイドリングを熱圧着で接着して、テンプレートアセンブリを作製した。
　ここで、このテンプレートアセンブリのバックパッドに１５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、その時のたわみ量を測定した。その結果、図４に示すように、１５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけた際のたわみ量は、後述の比較例１におけるバックパッドのたわみ量よりも、非常に小さく抑えられていることが分かった。
　続いて、作製したテンプレートアセンブリを用いて、図２に示したような研磨ヘッドを作製した。そして、図３に示すような研磨装置において、この研磨ヘッドを用いてシリコンウェーハの研磨を実施した。その後、研磨によるシリコンウェーハの取り代を評価した。
　また、研磨条件は以下の通りとした。
（研磨条件）
研磨装置：　不二越機械製片面研磨機　ＳＲＥＤ
シリコンウェーハ：　直径３００ｍｍ、Ｐ－品、＜１００＞
研磨布：　不織布
研磨スラリー：　ＫＯＨベースコロイダルシリカ
　また、シリコンウェーハの取り代の評価は以下のように行った。まず、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２を用いて、研磨前後のシリコンウェーハの、ノッチに対して０°／４５°／９０°／１３５°の直径上の断面プロファイルを測定した。続いて、測定した断面プロファイルをそれぞれ平均化した後、研磨前から研磨後の値を引くことで、取代の断面プロファイルを作成した。こうして得られた断面プロファイルから、シリコンウェーハの取り代の評価を行った。
　図５に示すように、シリコンウェーハの取り代は、シリコンウェーハの全面において略均一であることが分かった。また、実施例１は、後述する比較例１と比べると、シリコンウェーハの外周部における取り代の変化量が非常に小さく、特に、外周ダレ量が小さく、外周部における平坦度が高いシリコンウェーハを得ることができることも確認された。
（比較例１）
　バックパッドの基材層として、厚さ０．１８８ｍｍ（１８８μｍ）のＰＥＴを用いたテンプレートアセンブリを用いたこと以外、実施例１と同様な条件でシリコンウェーハを研磨した。また、実施例１と同様な方法でシリコンウェーハの取り代を評価した。
　また、比較例１においても、実施例１と同様に、テンプレートアセンブリのバックパッドに１５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、その時のたわみ量を測定した。その結果、図４に示すように、実施例１に比べてたわみ量が大幅に増加した。
　また、図５に示すように、比較例１では、シリコンウェーハの中央部付近の取り代と、外周部の取り代に大きく差が発生してしまった。
（実施例２）
　バックパッドのガラスエポキシ樹脂製の基材層の厚さを１２５μｍとして、シリコンウェーハを研磨した。また、実施例１と同様な方法でシリコンウェーハの取り代を評価した。
　また、実施例２においても、実施例１と同様に、テンプレートアセンブリのバックパッドに１５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、その時のたわみ量を測定した。その結果、図４に示すように、実施例２より厚い基材層を用いた比較例１によりも、たわみ量を大幅に低減できていることが確認できた。
　また、図６に示すように、実施例２におけるシリコンウェーハの取り代は、シリコンウェーハの全面において略均一であることが分かった。また、実施例２は、後述の比較例２の場合と比べると、シリコンウェーハの外周部における取り代の変化量が非常に小さく、特に、外周ダレ量が小さく、外周部における平坦度が高いシリコンウェーハを得ることができることも確認された。
（比較例２）
　比較例１と同様のバックパッドを用いたこと以外、実施例２と同じ研磨条件でシリコンウェーハを研磨した。また、実施例１と同様な方法でシリコンウェーハの取り代を評価した。
　また、図６に示すように、比較例２では、シリコンウェーハの中央部付近の取り代と、外周部の取り代に大きく差が発生してしまった。
　以上の実施例、比較例の結果より、本発明の研磨方法であれば、バックパッドのたわみを効果的に低減することができ、それによって、平坦度がより高いウェーハを研磨によって得られることが確認できた。また、本発明であれば、基材層の厚さを、従来のＰＥＴ製の基材層と、同等又はそれよりも薄くした場合も、従来よりもたわみを小さくできることが確認された。
　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。

Claims (11)

  1. 　研磨ヘッドによりウェーハの裏面を、前記研磨ヘッドに貼り付けられたバックパッドを介して保持し、前記ウェーハの表面を定盤上に貼り付けられた研磨布に摺接させることで研磨するウェーハの研磨方法であって、
    　前記バックパッドとして、前記研磨ヘッドに貼り付けられる基材層及び前記ウェーハの裏面に接触し保持するナップ層を有し、かつ、前記基材層がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るものを用いることを特徴とするウェーハの研磨方法。
  2. 　前記バックパッドとして、前記基材層の厚さが０．２ｍｍ以上のものを用いることを特徴とする請求項１に記載のウェーハの研磨方法。
  3. 　前記研磨ヘッドとして、前記バックパッドと、該バックパッドの上面に接着された剛性リングと、該剛性リングの上面に接着された中板と、前記バックパッドと前記剛性リングと前記中板とで区画され、内部の圧力が調整可能な圧力室と、前記バックパッドの下面に接着された、前記ウェーハのエッジ部を保持するためのガイドリングとを具備するものを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハの研磨方法。
  4. 　前記ウェーハとして、直径３００ｍｍ以上のものを研磨す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項に記載のウェーハの研磨方法。
  5. 　研磨ヘッドにおいてウェーハの裏面を保持するためのバックパッドの製造方法であって、
    　前記研磨ヘッドに貼り付けられ、ガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成る基材層を形成する工程と、
    　前記基材層上に、前記ウェーハの裏面に接触し保持するナップ層を形成する工程と、
    を有することを特徴とするバックパッドの製造方法。
  6. 　前記ガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成る基材層は、エポキシ樹脂又はセルロース樹脂をガラスクロスに塗布することで形成することを特徴とする請求項５に記載のバックパッドの製造方法。
  7. 　前記基材層の厚さを０．２ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のバックパッドの製造方法。
  8. 　研磨ヘッドにおいてウェーハの裏面を保持するためのバックパッドであって、
    　前記研磨ヘッドに貼り付けられる基材層及び前記ウェーハの裏面に接触し保持するナップ層を有し、かつ、前記基材層がガラスエポキシ樹脂又はセルロース樹脂から成るものであることを特徴とするバックパッド。
  9. 　前記基材層の厚さが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載のバックパッド。
  10. 　ウェーハの裏面をバックパッドを介して保持する研磨ヘッドであって、
    　前記バックパッドが請求項８又は請求項９に記載のバックパッドであることを特徴とする研磨ヘッド。
  11. 　前記バックパッドと、該バックパッドの上面に接着された剛性リングと、該剛性リングの上面に接着された中板と、前記バックパッドと前記剛性リングと前記中板とで区画され、内部の圧力が調整可能な圧力室と、前記バックパッドの下面に接着された、前記ウェーハのエッジ部を保持するためのガイドリングとを具備するものであることを特徴とする請求項１０に記載の研磨ヘッド。
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