WO2018012097A1 - 両面研磨装置 - Google Patents

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cut
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portions
outer peripheral
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Sumco Corp
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    • B24B7/16Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices

Definitions

  • the present invention relates to a double-side polishing apparatus that simultaneously polishes the front and back surfaces of a wafer and a double-side polishing method using this apparatus. More specifically, the present invention relates to a double-side polishing apparatus and a double-side polishing method using this apparatus that can reduce the roll-off amount at the outer peripheral part of the wafer and improve the flatness of the outer peripheral part and the entire shape of the wafer.
  • This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 138464 (Japanese Patent Application No. 2016-138464) filed on July 13, 2016. The entire contents of Japanese Patent Application No. 2016-138464 are incorporated herein by reference. Incorporated into this international application.
  • double-side polishing that simultaneously polishes the front and back surfaces of the wafer is generally employed for the purpose of improving the flatness of the wafer.
  • FIG. 7 is a diagram showing how the shape of the wafer changes as the polishing time elapses in the order of FIGS. 7A to 7E in a general double-side polishing process. is there.
  • FIG. 7 also shows the magnitude relationship between the thickness of the wafer and the thickness of the carrier plate at each time point in FIGS. 7 (a) to 7 (e).
  • the vertical axis indicates the thickness of the wafer
  • the horizontal axis indicates the position from the wafer center when the radius of the wafer is R. That is, these figures show the state of the cross-sectional shape in the vertical direction of the wafer by the thickness at each position from the wafer center, and the right enlarged view shows one end of the outer peripheral part (edge part) of the wafer. It is an enlarged one.
  • FIG. 7 in double-sided polishing, the front and back surfaces of the wafer are simultaneously polished with the polishing cloth affixed to the upper surface plate and the lower surface plate, and as the polishing time elapses, FIGS. 7 (a) to 7 (e).
  • the shape changes like this.
  • the entire wafer surface shape (global shape) is a convex shape with a large thickness near the center, and a large sagging (roll-off) is seen at the outer periphery of the wafer. .
  • the thickness of the wafer is sufficiently thicker than the thickness of the carrier plate.
  • the entire shape of the wafer approaches a shape that is slightly flatter than the above-mentioned convex shape, but the roll-off of the outer peripheral portion of the wafer observed in the initial stage remains.
  • the polishing further proceeds and the stage of FIG. 7C is reached, the thickness of the wafer and the thickness of the carrier plate become substantially equal, and the entire surface shape of the wafer becomes a substantially flat shape.
  • the polishing cloth is an elastic body and is polished by applying a certain pressure, the polishing cloth sinks a certain amount during polishing, particularly at the stage of FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b), A larger stress is applied to the outer peripheral portion of the wafer than in the vicinity of the central portion.
  • the thickness of the wafer and the thickness of the carrier plate are substantially equal, the stress from the polishing cloth applied to the outer peripheral portion of the wafer is distributed to the carrier plate, and the stress is reduced. For this reason, in the stage of FIG.7 (c), the roll-off amount seen by the wafer outer peripheral part is small.
  • the polishing proceeds to the stage of FIG. 7D, the shape near the center of the wafer is recessed, and the outer periphery of the wafer is rounded up. From this stage, the polishing further progresses to the stage shown in FIG. 7E. From the shape in the stage shown in FIG. Is even larger. Further, the thickness of the wafer is further reduced with respect to the thickness of the carrier plate.
  • JP 2002-166357 A (Claim 1, paragraph [0023], FIG. 3)
  • An object of the present invention is to provide a double-side polishing apparatus capable of reducing the roll-off amount at the outer peripheral portion of the wafer and improving the flatness at the outer peripheral portion and the entire shape of the wafer.
  • a first aspect of the present invention includes a doughnut-shaped upper surface plate and a lower surface plate each having a central hole in the center, and an upper surface plate and a surface plate while holding a carrier holding a wafer between the upper surface plate and the lower surface plate.
  • the upper platen In a double-side polishing machine that simultaneously polishes both sides of the wafer by rotating with a sun gear installed in each central hole of the lower platen and an internal gear installed on each outer peripheral part of the upper platen and lower platen, the upper platen In addition, on each inner peripheral part of the lower surface plate, an inner peripheral cut-off portion X 1 where the polishing surface of the upper surface plate inclines upward toward the inner peripheral portion of the upper surface plate and lower surface toward the inner peripheral portion of the lower surface plate The inner peripheral cut-off portion Y 1 with the polishing surface of the plate inclined downward is formed, or the upper platen is polished on the outer peripheral portion of the upper surface plate and the lower surface plate toward the outer peripheral portion of the upper surface plate.
  • the outer peripheral side cut off portion Y 2 are either formed respectively, or the upper platen and the inner circumference side switching off both of the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the lower surface plate member X 1 in which the surface is inclined downwardly, Y 1 And outer peripheral cut-off portions X 2 and Y 2 are respectively formed.
  • the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 and the outer peripheral cut-off portions X 2 and Y 2 are the inner peripheries of the upper surface plate and the lower surface plate. It is characterized by each being provided in a ring shape along a part or each outer peripheral part.
  • the second aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, characterized in that cut-off portions are provided on both the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the upper surface plate and the lower surface plate, respectively. To do.
  • a third aspect of the present invention is an invention based on the first or second aspect, wherein the amount of cut off in the vertical direction of the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 is A 1 and B 1 ( ⁇ m, respectively). ), A 1 and B 1 ( ⁇ m) are controlled so as to satisfy the range of 10 ⁇ m ⁇ A 1 + B 1 ⁇ 70 ⁇ m, and the cut-off amounts in the vertical direction of the outer cut-off portions X 2 and Y 2 are respectively determined. When A 2 and B 2 ( ⁇ m) are set, A 2 and B 2 ( ⁇ m) are controlled so as to satisfy a range of 10 ⁇ m ⁇ A 2 + B 2 ⁇ 70 ⁇ m.
  • a fourth aspect of the present invention is an invention based on the first to third aspects, wherein the diameter of the wafer is R (mm), and the widths in the horizontal direction of the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 are respectively set.
  • C 1 and D 1 (mm) satisfy a range of 0.15 ⁇ R (mm) ⁇ (C 1 , D 1 ) ⁇ 0.25 ⁇ R (mm).
  • the widths in the horizontal direction of the outer cut-off portions X 2 and Y 2 are respectively C 2 and D 2 (mm)
  • C 2 and D 2 (mm) are 0.15 ⁇ R (mm ) ⁇ (C 2 , D 2 ) ⁇ 0.25 ⁇ R (mm).
  • a fifth aspect of the present invention is an invention based on the first to fourth aspects, in which the inclined surfaces of the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 and the outer peripheral cut-off portions X 2 and Y 2 are It is a linear inclined surface.
  • a sixth aspect of the present invention is a double-side polishing method for simultaneously polishing both surfaces of a wafer using the double-side polishing apparatus according to the first to fifth aspects.
  • the double-side polishing apparatus includes a doughnut-shaped upper surface plate and a lower surface plate each having a central hole in the center, while holding the carrier holding the wafer between the upper surface plate and the lower surface plate, A double-side polishing machine that simultaneously polishes both sides of the wafer by rotating with a sun gear installed in each central hole of the upper and lower surface plates and an internal gear installed on each outer periphery of the upper and lower surface plates. is there.
  • an inner peripheral side cut-off portion X 1 where the polishing surface of the upper surface plate is inclined upward toward the inner peripheral portion of the upper surface plate and the inner periphery of the lower surface plate
  • An inner peripheral cut-off portion Y 1 in which the polishing surface of the lower surface plate is inclined downward is formed toward the upper portion, or the outer peripheral portion of the upper surface plate and the lower surface plate is directed toward the outer peripheral portion of the upper surface plate.
  • inner peripheral side cut portions X 1 and Y 1 and outer peripheral side cut portions X 2 and Y 2 are formed on both the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the upper and lower surface plates, respectively, and the inner peripheral side
  • the cut-off portions X 1 and Y 1 and the outer cut-off portions X 2 and Y 2 are provided in a ring shape along each inner peripheral portion or each outer peripheral portion of the upper surface plate or the lower surface plate.
  • the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 and the outer peripheral cut-off portions X 2 and Y on the inner peripheral portions or the outer peripheral portions of the upper surface plate or the lower surface plate. 2 are provided respectively. That is, since the cut-off portions are provided in all of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of both surface plates, the effect of reducing the roll-off amount at the outer peripheral portion of the wafer is further enhanced.
  • a 1 and B 1 ( ⁇ m) is controlled so as to satisfy the range of 10 ⁇ m ⁇ A 1 + B 1 ⁇ 70 ⁇ m, and the cut amounts in the vertical direction of the outer cut portions X 2 and Y 2 are respectively A 2 and B 2 ( ⁇ m).
  • a 2 and B 2 ( ⁇ m) are controlled so as to satisfy the range of 10 ⁇ m ⁇ A 2 + B 2 ⁇ 70 ⁇ m.
  • a 1 and B 1 may be the same value or different values. The same applies to A 2 and B 2 .
  • C 1 and D 1 (mm) are controlled so as to satisfy the range of 0.15 ⁇ R (mm) ⁇ (C 1 , D 1 ) ⁇ 0.25 ⁇ R (mm), and the outer peripheral cut-off portion X 2 , Y 2 in the horizontal direction are C 2 and D 2 (mm), respectively, C 2 and D 2 (mm) are 0.15 ⁇ R (mm) ⁇ (C 2 , D 2 ) ⁇ 0. It is controlled so as to satisfy the range of 25 ⁇ R (mm).
  • C 1 and D 1 may be the same value or different values, but are preferably the same value or closer values. The same applies to C 2 and D 2 .
  • the inclined surfaces of the cut-off portions provided on the upper surface plate and the respective cut-off portions provided on the lower surface plate are linear inclined surfaces, the processing of the surface plate can be performed. It becomes easy.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2. It is explanatory drawing when a wafer does not reach
  • FIG. 6A shows a conventional example in which a constant polishing pressure is applied to the wafer surface
  • the present invention includes a doughnut-shaped upper and lower platen each having a central hole at the center and a polishing cloth affixed to the polishing surface, and the carrier holding the wafer is sandwiched between the upper and lower platen On the other hand, both sides of the wafer are polished at the same time by rotating with the sun gear installed in each central hole of the upper and lower surface plates and the internal gear installed on each outer peripheral part of the upper and lower surface plates. This is an improvement of the polishing apparatus.
  • the double-side polishing apparatus of the present invention is not particularly limited except for the configuration of the upper and lower platen described later and the polishing cloth adhered thereto, and a general double-side polishing apparatus can be used.
  • the apparatus 10 shown in FIG. 1 is a schematic view showing an example of a double-side polishing apparatus used in the embodiment of the present invention.
  • this apparatus 10 except for the configuration of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13,
  • the configuration is similar to that of a simple double-side polishing apparatus. 1 to 6, the same reference numerals indicate the same parts or members.
  • the apparatus 10 includes two surface plates including a doughnut-shaped upper surface plate 12 and a lower surface plate 13 each having a central hole at the center. Polishing cloths 22 and 23 are attached to the entire surfaces of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13, respectively.
  • a sun gear 24 is provided in each central hole between the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13, and an internal gear 25 is provided in each peripheral portion. The inner diameter of the internal gear 25 is larger than the outer diameters of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13.
  • a carrier plate 14 is installed so as to be sandwiched between the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13, and a wafer 16 as an object to be polished is held in a holding hole of the carrier plate 14. Is placed.
  • the upper platen 12 is provided with a slurry supply hole 18 through which a slurry (polishing liquid) 17 is supplied.
  • a supply pipe 19 is provided above the supply hole 18 and supplied from the supply pipe 19.
  • the slurry 17 is supplied to the wafer 16 through the supply hole 18.
  • the upper surface plate 12 is installed opposite to the lower surface plate 13 so that the polishing cloth 22 affixed to the upper surface plate 12 is in contact with the front surface of the wafer 16, and pressurizes the upper surface plate 12, whereby the carrier plate 14 is sandwiched between the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13.
  • the outer periphery of the carrier plate 14 is provided with outer teeth that mesh with the sun gear 24 and the internal gear 25.
  • a shaft 20 is provided in each central hole of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13, and the carrier plate 14 rotates while the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13 are rotated by a power source (not shown). Revolves around the sun gear 24. At this time, the wafer 16 moves as shown in FIG. 1 by the rotation of the carrier plate 14.
  • This embodiment is an improvement of such a double-side polishing apparatus, and its characteristic configuration is that the outer peripheral portions and the inner peripheral portions of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13, as shown in FIGS. Are formed with inner cut portions X 1 , Y 1 and outer cut portions X 2 , Y 2 , respectively.
  • the inner cut portions X 1 , Y 1 and the outer cut portions X 2 , Y 2 is to be provided in a ring shape along each inner peripheral portion or each outer peripheral portion of the upper surface plate 12 or the lower surface plate 13.
  • the inner peripheral side of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13 is cut off on the inner peripheral side where the polishing surface of the upper surface plate 12 is inclined upward toward the inner peripheral portion of the upper surface plate 12.
  • the inner peripheral cut-off portion Y 1 in which the polishing surface of the lower surface plate 13 inclines downward toward the inner peripheral portion of the portion X 1 and the lower surface plate 13 may be formed.
  • an outer peripheral side cut-off portion X in which the polishing surface of the upper surface plate 12 is inclined upward toward the outer peripheral portion of the upper surface plate 12 at each outer peripheral portion of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13. may only outer peripheral side cut off part Y 2 in which the polishing surface of the lower plate is inclined downward are respectively formed toward the outer peripheral portion of the 2 and Shitajo board.
  • the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 and the outer peripheral cut-off portions X 2 and Y 2 are respectively ring-shaped along the inner peripheral portions or the outer peripheral portions of the upper surface plate 12 or the lower surface plate 13. Cut-off portions X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 are provided on the inner peripheral portions or the outer peripheral portions of the upper surface plate 12 and the lower surface plate 13.
  • the peripheral speed of the outer peripheral portion of the surface plate is larger than the wafer surface than the surface plate surface (that is, the traveling amount is large). For this reason, the roll-off amount at the outer peripheral portion of the wafer is increased due to the promotion of polishing of the outer peripheral portion of the wafer 16.
  • the upper surface plate 12 and the lower surface plate cut off unit X 1 on the inner periphery or the outer periphery each of 13, X 2, Y 1 , Y 2 are provided.
  • the polishing pressure in each inner peripheral portion or each outer peripheral portion of the upper surface plate 12 and lower surface plate 13 is lower than the polishing pressure in the surface plate surface, so that the polishing of the outer peripheral portion of the wafer 16 is slightly suppressed.
  • the roll-off amount at the outer peripheral portion of the wafer is reduced, and the flatness of the outer peripheral portion and the entire shape of the wafer 16 can be improved.
  • the length of the arrow line indicates the magnitude of the polishing pressure.
  • GBIR which will be described later
  • ESFQR which will be described later
  • a 1 and B 1 ( ⁇ m) is controlled so as to satisfy the range of 10 ⁇ m ⁇ A 1 + B 1 ⁇ 70 ⁇ m
  • the cut amounts in the vertical direction of the outer cut portions X 2 and Y 2 are respectively A 2 and B 2 ( ⁇ m).
  • a 2 and B 2 ( ⁇ m) are controlled so as to satisfy the range of 10 ⁇ m ⁇ A 2 + B 2 ⁇ 70 ⁇ m.
  • a 1 + B 1 or A 2 + B 2 is less than the lower limit of 10 ⁇ m, it is difficult to sufficiently obtain the effect of reducing the polishing pressure at the outer peripheral portion of the wafer 16.
  • the upper limit of 70 ⁇ m is exceeded, the portion where the polishing cloth and the wafer come into contact decreases, and the flatness cannot be sufficiently improved.
  • a 1 and B 1 ( ⁇ m) satisfy the range of 30 ⁇ m ⁇ A 1 + B 1 ⁇ 50 ⁇ m
  • a 2 and B 2 ( ⁇ m) satisfy the range of 30 ⁇ m ⁇ A 2 + B 2 ⁇ 50 ⁇ m. It is particularly preferable to control it.
  • a 1 + B 1 and A 2 + B 2 satisfy the above range.
  • a 1 and B 1 and A 2 and B 2 are particularly the same value. You don't have to.
  • the diameter of the wafer 16 is R (mm)
  • the horizontal widths of the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 are C 1 and D 1 (mm), respectively.
  • C 1 and D 1 (mm) are controlled to satisfy the range of 0.15 ⁇ R (mm) ⁇ (C 1 , D 1 ) ⁇ 0.25 ⁇ R (mm)
  • the outer peripheral side cut-off portion When the horizontal widths of X 2 and Y 2 are C 2 and D 2 (mm), respectively, C 2 and D 2 (mm) are 0.15 ⁇ R (mm) ⁇ (C 2 , D 2 ) ⁇ It is preferable to control so as to satisfy the range of 0.25 ⁇ R (mm).
  • C 1, D 1 (mm ) is to meet the range of 0.15 ⁇ R (mm) ⁇ ( C 1, D 1) ⁇ 0.20 ⁇ R (mm)
  • C 2, D 2 ( mm) is particularly preferably controlled so as to satisfy the range of 0.15 ⁇ R (mm) ⁇ (C 2 , D 2 ) ⁇ 0.20 ⁇ R (mm).
  • C 1 and D 1 have the same value or a closer value because the polishing pressure by the upper and lower surface plates can be evenly transmitted to the outer peripheral portion of the wafer 16. The same applies to C 2 and D 2 .
  • the vertical cut-off amount B 2 and the horizontal width D 1 are determined by polishing. It is measured starting from the outermost point or the innermost point of the polishing pad 11 where the wafer 16 reaches. Although not shown, it is the same in all cut-out portions.
  • the inclined surfaces of the inner peripheral cut-off portions X 1 and Y 1 and the outer peripheral cut-off portions X 2 and Y 2 are not only linear inclined surfaces as shown in FIG. ), Or an inclined surface including a curved surface, as shown in FIG. Among these, a linear inclined surface as shown in FIG. 5A is preferable because of the ease of processing into a surface plate.
  • the double-side polishing apparatus of the present invention when used, it is possible to reduce the roll-off amount at the outer peripheral portion of the wafer and improve the flatness at the outer peripheral portion and the entire shape of the wafer.
  • the specific procedure and other conditions when performing polishing other than the above-described configuration of the surface plate are not particularly limited and are well known. Can be performed under the following conditions.
  • Example 1 Using the double-side polishing apparatus 10 shown in FIG. 1, the vertical cut amounts A 1 and B 1 of the inner peripheral side cut portions X 1 and Y 1 and the vertical cut portions of the outer peripheral side cut portions X 2 and Y 2 are cut. Drop amounts A 2 and B 2 , horizontal widths of the inner peripheral cut portions X 1 and Y 1 are C 1 and D 1 , and outer peripheral cut portions X 2 and Y 2 are horizontal widths C 2 , respectively.
  • the width C 2, D 2 in the horizontal direction of the inner circumferential side switching off unit X 1, respectively C 1 and width in the horizontal direction of the Y 1, D 1, the outer peripheral side cut off portion X 2, Y 2 are all It was set to 51 mm.
  • the cut-off portion was formed by grinding each inner peripheral portion and each outer peripheral portion of the upper surface plate and the lower surface plate with a grinder. In Test Example 1, double-side polishing of the wafer was performed without forming a cut-off portion.
  • polishing liquid product name: nalco2350, manufactured by Nitta Haas
  • polishing cloth product name: suba800, manufactured by Nitta Haas
  • wafer wafer (diameter R: 300 mm, thickness: 790 mm), carrier (thickness) : 778 mm)
  • double-side polishing was performed under the conditions of a platen rotation speed: 20 to 30 rpm, a pressure-worked surface: 300 g / cm 2 , and a target thickness: 780 mm.
  • GBIR Global Backside Ideal focal plane Range
  • ESFQRmax The flatness of the outer peripheral portion of the wafer after double-side polishing was evaluated by measuring ESFQRmax using the above-described measuring apparatus (model name: Wafer Sight2 manufactured by KLA Tencor). ESFQRmax indicates the maximum value among ESFQRs of all sectors (a plurality of fan-shaped regions formed on the outer periphery of the wafer). ) Is a measure of SFQR within a sector. ESFQRmax was measured by dividing the region of the wafer outer peripheral portion 30 mm excluding the region of the outermost peripheral portion 2 mm into 72 sector sectors.
  • the amount of cut-off was 10 ⁇ m, and the effect of improving the flatness was obtained, and that the amount of cut-off increased to 50 ⁇ m, the flatness became better as the amount of cut-off increased.
  • the cut-off amount exceeded 50 ⁇ m, the flatness tended to deteriorate slightly. This is considered to be because when the cutting amount is increased, the contact between the polishing cloth attached to the upper surface plate and the lower surface plate and the wafer is weakened, and the flatness is deteriorated. Judging from the numerical results of Test Examples 2 to 8, up to 70 ⁇ m is considered to be a preferable range for obtaining the effect of improving the flatness.
  • Example 2 Using the double-side polishing apparatus 10 shown in FIG. 1, the width C 1 in the horizontal direction of the inner circumferential side switching off unit X 1, Y 1, D 1, the outer peripheral side cut off portion X 2, the width in the horizontal direction of the Y 2 C 2 the condition of D 2, was double-side polishing of the wafer with the following modifications in Table 2 for each test example.
  • a silicon wafer having a diameter of 300 mm was used.
  • the present invention can be used for double-side polishing of a wafer to obtain the flatness of the wafer in the manufacturing process of a semiconductor wafer represented by a silicon wafer, for example.

Landscapes

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Abstract

上定盤(12)と下定盤(13)の各内周部に、上定盤(12)の内周部に向かって上定盤(12)の研磨面が上方へ傾斜する内周側切落し部(X1)と下定盤の内周部に向かって下定盤の研磨面が下方へ傾斜する内周側切落し部(Y1)がそれぞれ形成されるか、上定盤(12)と下定盤(13)の各外周部に、上定盤(12)の外周部に向かって上定盤(12)の研磨面が上方へ傾斜する外周側切落し部(X2)と下定盤の外周部に向かって下定盤の研磨面が下方へ傾斜する外周側切落し部(Y2)がそれぞれ形成されるか、或いはこれらの全てが形成される。

Description

両面研磨装置
 本発明は、ウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨装置及びこの装置を用いた両面研磨方法に関する。更に詳しくは、ウェーハ外周部におけるロールオフ量を低減し、ウェーハの外周部及び全面形状における平坦度を向上させることができる両面研磨装置及びこの装置を用いた両面研磨方法に関するものである。なお、本国際出願は、2016年7月13日に出願した日本国特許出願第138464号(特願2016-138464)に基づく優先権を主張するものであり、特願2016-138464の全内容を本国際出願に援用する。
 例えばシリコン単結晶をスライスして得られたシリコンウェーハ等の半導体ウェーハの製造工程では、ウェーハの平坦度を改善する目的で、ウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨が一般的に採用されている。
 ウェーハの両面研磨には、一般に、研磨面に研磨布がそれぞれ貼付された上定盤及び下定盤を備え、ウェーハを保持するキャリアをこの上定盤と下定盤により挟持しながら回転させることにより、ウェーハ両面の研磨を同時に行う両面研磨装置が用いられている。図7は、一般的な両面研磨工程において、研磨時間が図7(a)~図7(e)の順に経過する際に、その経過に従ってウェーハの形状が変化していく様子を表した図である。なお、図7には、図7(a)~図7(e)の各時点におけるウェーハの厚さとキャリアプレートの厚さの大小関係も示している。図7(a)~図7(e)において、縦軸はウェーハの厚みを示しており、横軸はウェーハの半径をRとしたときのウェーハ中心からの位置を示している。即ち、これらの図は、それぞれウェーハの鉛直方向における断面形状の様子を、ウェーハ中心からの各位置における厚さによって表したものであり、右拡大図はそのウェーハ外周部(エッジ部)の一端を拡大したものである。
 図7に示すように、両面研磨では、上定盤及び下定盤に貼付された研磨布でウェーハの表裏面が同時に研磨され、研磨時間の経過とともに、図7(a)~図7(e)のように形状が変化していく。図7(a)に示す研磨工程の初期段階では、ウェーハ全面形状(グローバル形状)は、中心部付近の厚みが大きい凸形状となっており、ウェーハ外周部に大きなダレ(ロールオフ)がみられる。また、この初期段階では、ウェーハの厚みはキャリアプレートの厚みより十分に厚くなっている。続く図7(b)の段階では、ウェーハの全面形状は、上述の凸形状よりも若干平坦な形状に近づくものの、初期段階でみられたウェーハ外周部のロールオフは残っている。更に研磨が進行し、図7(c)の段階になると、ウェーハの厚みとキャリアプレートの厚みは、ほぼ等しくなり、ウェーハの全面形状は、ほぼ平坦な形状となる。また、研磨布は弾性体であり、一定の圧力を掛けて研磨することから、特に図7(a)、図7(b)の段階では、研磨中に研磨布が一定量沈み込むことで、ウェーハ外周部には中心部付近に比べて大きな応力が掛かっている。一方、ウェーハの厚みとキャリアプレートの厚みがほぼ等しくなると、ウェーハ外周部に掛かる研磨布からの応力がキャリアプレートに分散され、当該応力が低減される。このため、図7(c)の段階では、ウェーハ外周部にみられたロールオフ量が小さくなっている。
 その後、図7(d)の段階まで研磨が進行すると、ウェーハ中心部付近が凹んだ形状となり、ウェーハ外周部が切上がり形状となる。この段階から、更に研磨が進行して、図7(e)の段階になると、図7(d)の段階における形状から、ウェーハ中心部付近が更に凹んだ形状となり、ウェーハ外周部の切上がり量も更に大きくなる。また、ウェーハの厚みも、キャリアプレートの厚みに対して更に薄くなっている。
 以上のことから、平坦度が高く、ウェーハ外周部におけるロールオフが少ないウェーハを得るためには、ウェーハの厚みがキャリアプレートの厚みとほぼ同等になるように制御して研磨を行うのが一般的であり、この制御は、従来、研磨時間の調整等により行っていた。
 しかし、研磨時間の調整による制御では、装置を停止するタイミングのずれや研磨環境の影響等を受けることで、正確に制御することが困難であった。また、近年のマイクロエレクトロニクスデバイス構造の微細化や半導体ウェーハの大口径化等に伴い、製造されるウェーハ形状、特に平坦度やナノトポロジー等のより高度な制御が求められている。このため、ウェーハ外周部におけるロールオフがより少なく、また、良好な平坦度やナノトポロジーを有するウェーハを得るために、研磨工程の改良だけでなく、研磨装置においても様々な改良の試みが検討されている。
 研磨圧力を均一化するためには、研磨中に定盤の形状変形等が起こらないこと、即ち定盤の剛性が重要である。しかしながら、研磨時の熱変形によって、ウェーハ表面に掛かる研磨布からの圧力がウェーハ面内で不均一になってしまうという問題があった。この場合、研磨速度及び研磨量もウェーハ面内において不均一となり、ウェーハが平坦に研磨されなくなってしまう。このような問題を解消する両面研磨装置として、例えば、研磨時の上下定盤の変形を予め把握しておき、定盤作製過程で研磨時の変形を打ち消す形状に上下定盤を加工させた両面研磨装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この両面研磨装置では、上下定盤の形状を、研磨中の熱的環境に起因した定盤の熱変形を見込んだ形状に作製しておくことで、研磨中の定盤変形の影響が打ち消され、これによって研磨中のウェーハに加わる研磨圧力を均一化し、平坦度を向上させている。
特開2002-166357号公報(請求項1、段落[0023]、図3)
 しかしながら、研磨中においては、定盤外周部の方が定盤面内よりもウェーハに対して周速が大きいため、ウェーハ外周部の走行量が大きくなり、定盤面内で研磨圧力を一定に制御すると、ウェーハ外周部における研磨が促進されてしまうという課題が見出された。上記従来の特許文献1に示された両面研磨装置では、熱的環境等に起因する定盤の変形については考慮されているものの、定盤外周部の周速や走行量の違い等は考慮されていない。特許文献1に示された両面研磨装置では、単に研磨圧力が均一になるように制御されているので、ウェーハ外周部における研磨が早く進行してそのロールオフ量が多くなり、平坦度が悪化してしまう。このように、従来の方法では、特にウェーハ外周部におけるロールオフを十分に抑制できないことから、ウェーハ外周部における平坦度とウェーハの全面形状における平坦度を両立させて研磨を行うのが難しく、近年の要求に十分に対応することが困難であった。
 本発明の目的は、ウェーハ外周部におけるロールオフ量を低減し、ウェーハの外周部及び全面形状における平坦度を向上させることができる両面研磨装置を提供することにある。
 本発明の第1の観点は、中心部に中央孔をそれぞれ有するドーナツ形状の上定盤及び下定盤を備え、ウェーハを保持するキャリアを上定盤及び下定盤により挟持しながら、上定盤及び下定盤の各中央孔に設置されたサンギアと上定盤及び下定盤の各外周部に設置されたインターナルギアにて回転させることにより、ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨装置において、上定盤と下定盤の各内周部に、上定盤の内周部に向かって上定盤の研磨面が上方へ傾斜する内周側切落し部X1と下定盤の内周部に向かって下定盤の研磨面が下方へ傾斜する内周側切落し部Y1がそれぞれ形成されるか、上定盤と下定盤の各外周部に、上定盤の外周部に向かって上定盤の研磨面が上方へ傾斜する外周側切落し部X2と下定盤の外周部に向かって下定盤の研磨面が下方へ傾斜する外周側切落し部Y2がそれぞれ形成されるか、或いは上定盤と下定盤の各外周部と各内周部の双方に内周側切落し部X1、Y1と外周側切落し部X2、Y2がそれぞれ形成され、内周側切落し部X1、Y1と外周側切落し部X2、Y2は、上定盤又は下定盤の各内周部又は各外周部に沿ってそれぞれリング状に設けられることを特徴とする。
 本発明の第2の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更に上定盤と下定盤の各内周部と各外周部の双方に切落し部がそれぞれ設けられることを特徴とする。
 本発明の第3の観点は、第1又は第2の観点に基づく発明であって、内周側切落し部X1、Y1の鉛直方向における切落し量をそれぞれA1、B1(μm)とするとき、A1、B1(μm)が10μm≦A1+B1≦70μmの範囲を満たすように制御され、外周側切落し部X2、Y2の鉛直方向における切落し量をそれぞれA2、B2(μm)とするとき、A2、B2(μm)が10μm≦A2+B2≦70μmの範囲を満たすように制御されることを特徴とする。
 本発明の第4の観点は、第1ないし第3の観点に基づく発明であって、ウェーハの直径をR(mm)、内周側切落し部X1、Y1の水平方向における幅をそれぞれC1、D1(mm)とするとき、C1、D1(mm)が0.15×R(mm)≦(C1、D1)≦0.25×R(mm)の範囲を満たすように制御され、外周側切落し部X2、Y2の水平方向における幅をそれぞれC2、D2(mm)とするとき、C2、D2(mm)が0.15×R(mm)≦(C2、D2)≦0.25×R(mm)の範囲を満たすように制御されることを特徴とする。
 本発明の第5の観点は、第1ないし第4の観点に基づく発明であって、内周側切落し部X1、Y1及び外周側切落し部X2、Y2の各傾斜面が直線的な傾斜面であることを特徴とする。
 本発明の第6の観点は、第1ないし第5の観点の両面研磨装置を用いてウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨方法である。
 本発明の第1の観点の両面研磨装置は、中心部に中央孔をそれぞれ有するドーナツ形状の上定盤及び下定盤を備え、ウェーハを保持するキャリアを上定盤及び下定盤により挟持しながら、上定盤及び下定盤の各中央孔に設置されたサンギアと上定盤及び下定盤の各外周部に設置されたインターナルギアにて回転させることにより、ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨装置である。そして、上定盤と下定盤の各内周部に、上定盤の内周部に向かって上定盤の研磨面が上方へ傾斜する内周側切落し部X1と下定盤の内周部に向かって下定盤の研磨面が下方へ傾斜する内周側切落し部Y1がそれぞれ形成されるか、上定盤と下定盤の各外周部に、上定盤の外周部に向かって上定盤の研磨面が上方へ傾斜する外周側切落し部X2と下定盤の外周部に向かって下定盤の研磨面が下方へ傾斜する外周側切落し部Y2がそれぞれ形成されるか、或いは上定盤と下定盤の各外周部と各内周部の双方に内周側切落し部X1、Y1と外周側切落し部X2、Y2がそれぞれ形成され、内周側切落し部X1、Y1と外周側切落し部X2、Y2は、上定盤又は下定盤の各内周部又は各外周部に沿ってそれぞれリング状に設けられる。これにより、ウェーハ外周部の研磨圧力がウェーハ中心部付近の研磨圧力に比べて低減されるため、ウェーハ外周部におけるロールオフ量が低下し、ウェーハの外周部及び全面形状における平坦度を向上させることができる。
 本発明の第2の観点の両面研磨装置では、上定盤又は下定盤の各内周部又は各外周部に内周側切落し部X1、Y1及び外周側切落し部X2、Y2がそれぞれ設けられる。即ち、両定盤の内周部及び外周部の全てに切落し部が設けられるため、ウェーハ外周部におけるロールオフ量の低減効果がより一層高められる。
 本発明の第3の観点の両面研磨装置は、内周側切落し部X1、Y1の鉛直方向における切落し量をそれぞれA1、B1(μm)とするとき、A1、B1(μm)が10μm≦A1+B1≦70μmの範囲を満たすように制御され、外周側切落し部X2、Y2の鉛直方向における切落し量をそれぞれA2、B2(μm)とするとき、A2、B2(μm)が10μm≦A2+B2≦70μmの範囲を満たすように制御される。これにより、切落し部がより適正な範囲に制御されるため、ウェーハ外周部における研磨圧力もより適正な圧力に低減される。そのため、ウェーハ外周部におけるロールオフ量の低減効果がより一層高められる。なお、A1とB1は、特に、同じ値であっても、異なる値であってもよい。A2とB2についても同様である。
 本発明の第4の観点の方法では、ウェーハの直径をR(mm)、内周側切落し部X1、Y1の水平方向における幅をそれぞれC1、D1(mm)とするとき、C1、D1(mm)は0.15×R(mm)≦(C1、D1)≦0.25×R(mm)の範囲を満たすように制御され、外周側切落し部X2、Y2の水平方向における幅をそれぞれC2、D2(mm)とするとき、C2、D2(mm)は0.15×R(mm)≦(C2、D2)≦0.25×R(mm)の範囲を満たすように制御される。このように、切落し部の水平方向における幅を所定の範囲に制御することにより、ロールオフが起こりやすいウェーハ外周部の水平方向の幅をより適正な範囲に制御しながら、ウェーハ外周部における研磨圧力を低減させることができる。これにより、ウェーハ外周部におけるロールオフ量の低減効果がより一層高められる。なお、C1とD1は、同じ値であっても、異なる値であってもよいが、同じ値であるか、より近い値であることが好ましい。C2とD2についても同様である。
 本発明の第5の観点の方法では、上定盤に設けられた切落し部と下定盤に設けられた各切落し部の傾斜面が直線的な傾斜面であるため、定盤の加工が容易となる。
 本発明の第6の観点の方法では、上述の本発明の両面研磨装置を用いてウェーハの両面を同時に研磨するため、ウェーハの外周部及び全面形状における平坦度を向上させることができる。
本発明実施形態の方法で使用される研磨装置の一例を示した概略断面図である。 本発明実施形態の下定盤を上面から視た概略図である。 図2におけるA-A線断面図である。 研磨中にウェーハが研磨布の最内外周部まで到達しない場合の説明図である。 切落し部の傾斜面における断面形状の一例を示した模式図である。 外周部の周速の違いによる影響が従来法に比べて低減されることを示す説明図である。図6(a)は研磨圧力がウェーハ面内に一定の研磨圧力が掛かる従来例を示し、図6(b)は研磨圧力がウェーハ外周部で低下する本実施形態を示す。 一般的な両面研磨工程において研磨時間の経過に従ってウェーハ形状が変化していく様子を表した図である。
 次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
 本発明は、中心部に中央孔をそれぞれ有し、研磨面に研磨布がそれぞれ貼付されたドーナツ形状の上定盤及び下定盤を備え、ウェーハを保持するキャリアを上定盤及び下定盤により挟持しながら、上定盤及び下定盤の各中央孔に設置されたサンギアと上定盤及び下定盤の各外周部に設置されたインターナルギアにて回転させることにより、ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨装置の改良である。
 本発明の両面研磨装置は、後述する上下両定盤及びこれに貼付される研磨布の構成を除いて特に限定されず、一般的な両面研磨装置を用いることができる。例えば、図1に示す装置10は、本発明実施形態で用いられる両面研磨装置の一例を示した概略図であり、この装置10では、上定盤12、下定盤13の構成以外は、一般的な両面研磨装置と同様の構成である。なお、図1~図6において、同一符号は同一部品又は部材を示す。
 装置10は、図1に示すように、中心部に中央孔がそれぞれ設けられたドーナツ形状の上定盤12及び下定盤13からなる2つの定盤を備える。上定盤12及び下定盤13のそれぞれの全面には研磨布22及び23が貼付される。なお、上定盤12と下定盤13の間の各中央孔にはサンギア24が、各周縁部にはインターナルギア25が設けられている。このインターナルギア25の内径は、上定盤12及び下定盤13の各外径よりも大きい。研磨布23が貼付された下定盤13上には、上定盤12と下定盤13で挟まれるようにキャリアプレート14が設置され、キャリアプレート14の保持孔内には被研磨体としてのウェーハ16が配置される。
 一方、上定盤12には、スラリー(研磨液)17が供給されるスラリー供給孔18が設けられ、供給孔18の上方には供給管19が設けられており、供給管19から供給されたスラリー17は供給孔18を通じてウェーハ16へ供給される。上定盤12は、上定盤12に貼付された研磨布22がウェーハ16の表側表面に接するように下定盤13に相対向して設置され、上定盤12を加圧することにより、キャリアプレート14内のウェーハ16が上定盤12と下定盤13により挟持される。
 キャリアプレート14の外周部には、サンギア24及びインターナルギア25に噛合する外周歯が設けられる。また、上定盤12と下定盤13の各中央孔には軸20が設けられ、上定盤12と下定盤13が、図示しない動力源により回転駆動するに伴い、キャリアプレート14は自転しながらサンギア24を中心に公転する。このとき、ウェーハ16はキャリアプレート14の自転により、図1に示すように移動する。
 この実施の形態は、このような両面研磨装置の改良であり、その特徴ある構成は、図1及び図2に示すように、上定盤12と下定盤13の各外周部と各内周部の双方に内周側切落し部X1、Y1と外周側切落し部X2、Y2がそれぞれ形成され、内周側切落し部X1、Y1と外周側切落し部X2、Y2は、上定盤12又は下定盤13の各内周部又は各外周部に沿ってそれぞれリング状に設けられることにある。別の実施の形態として、上定盤12と下定盤13の各内周部に、上定盤12の内周部に向かって上定盤12の研磨面が上方へ傾斜する内周側切落し部X1と下定盤13の内周部に向かって下定盤13の研磨面が下方へ傾斜する内周側切落し部Y1がそれぞれ形成されるだけでもよい。更に別の実施の形態として、上定盤12と下定盤13の各外周部に、上定盤12の外周部に向かって上定盤12の研磨面が上方へ傾斜する外周側切落し部X2と下定盤の外周部に向かって下定盤の研磨面が下方へ傾斜する外周側切落し部Y2がそれぞれ形成されるだけでもよい。上記内周側切落し部X1、Y1と上記外周側切落し部X2、Y2は、上定盤12又は下定盤13の各内周部又は各外周部に沿ってそれぞれリング状に設けられ、上定盤12及び下定盤13の各内周部又は各外周部に切落し部X1、X2、Y1、Y2が設けられる。
 図6(a)に示すように、定盤面内で研磨圧力が一定の場合、定盤の外周部では定盤面内よりもウェーハに対して周速が大きい(即ち走行量が大きい)。そのため、ウェーハ16外周部の研磨が促進されること等に起因してウェーハ外周部におけるロールオフ量が大きくなる。一方、本発明の両面研磨装置10では、図6(b)に示すように、上定盤12及び下定盤13の各内周部又は各外周部に切落し部X1、X2、Y1、Y2が設けられる。これにより、上定盤12、下定盤13の各内周部又は各外周部における研磨圧力が定盤面内の研磨圧力に比べて低下するため、ウェーハ16外周部の研磨が若干抑制されて、図6(b)の一点鎖線で囲んだ部分では、ウェーハ外周部におけるロールオフ量が低下し、ウェーハ16の外周部及び全面形状における平坦度を向上させることができる。図6(a)及び(b)において、矢印の線の長さは研磨圧力の大きさを示している。この実施の形態のように、内周側切落し部X1、Y1及び外周側切落し部X2、Y2の全てを形成することが好ましい。一般に、ウェーハ16の全面形状における平坦度を表す指標としては、後述のGBIRが、またウェーハ16外周部における平坦度を表す指標としては後述のESFQRが用いられることが多い。即ち、本発明の両面研磨方法では、研磨後のウェーハ16において、これらのGBIRとESFQRとを両立させることができる。
 ここで、図3(a)に示すように、内周側切落し部X1、Y1の鉛直方向における切落し量をそれぞれA1、B1(μm)とするとき、A1、B1(μm)が10μm≦A1+B1≦70μmの範囲を満たすように制御され、外周側切落し部X2、Y2の鉛直方向における切落し量をそれぞれA2、B2(μm)とするとき、A2、B2(μm)が10μm≦A2+B2≦70μmの範囲を満たすように制御されることが好ましい。A1+B1又はA2+B2が下限値の10μm未満では、ウェーハ16外周部における研磨圧力の低減効果が十分に得られにくい。一方、上限値の70μmを超えると、研磨布とウェーハの接触する部分が少なくなり、平坦度を十分に向上することができない。このうち、A1、B1(μm)が30μm≦A1+B1≦50μmの範囲を満たすように、またA2、B2(μm)が30μm≦A2+B2≦50μmの範囲を満たすように制御することが特に好ましい。また、両面研磨機では上下定盤を挟持しながら加工するためA1+B1、及びA2+B2で上記範囲を満たせばよく、A1とB1、及びA2とB2は特に同じ値にしなくてもよい。
 また、図3(b)に示すように、ウェーハ16の直径をR(mm)、内周側切落し部X1、Y1の水平方向における幅をそれぞれC1、D1(mm)とするとき、C1、D1(mm)が0.15×R(mm)≦(C1、D1)≦0.25×R(mm)の範囲を満たすように制御され、外周側切落し部X2、Y2の水平方向における幅をそれぞれC2、D2(mm)とするとき、C2、D2(mm)が0.15×R(mm)≦(C2、D2)≦0.25×R(mm)の範囲を満たすように制御されることが好ましい。C1、D1、C2、D2が下限値未満では、上下定盤の平坦部分と切落し部との境界が不連続になることがあるためである。一方、上限値を超えると、研磨圧力の低下する領域がウェーハ16の外周部以外の部分にも及んでしまう。そのため、ウェーハ16の全面形状における平坦度が損なわれ、GBIRが悪化する場合がある。このうち、C1、D1(mm)が0.15×R(mm)≦(C1、D1)≦0.20×R(mm)の範囲を満たすように、C2、D2(mm)が0.15×R(mm)≦(C2、D2)≦0.20×R(mm)の範囲を満たすように制御されることが特に好ましい。なお、C1とD1は同じ値であるか、より近い値であれば、上下定盤による研磨圧力をウェーハ16外周部へ均等に伝達することができるのでより好ましい。C2とD2についても同様である。
 なお、図4に示すように、研磨中にウェーハ16が研磨布22、23の最内外周部まで走行しない場合には、鉛直方向の切落し量B2、水平方向の幅D1は、研磨中にウェーハ16が到達する研磨布11の最も外周側の地点又は最も内周側の地点をそれぞれ起点として測定される。図示しないが、全ての切落し部において同じである。
 また、内周側切落し部X1、Y1及び外周側切落し部X2、Y2の傾斜面は、図5(a)に示すような直線的な傾斜面のほか、図5(b)、図5(c)のように、曲面を含んだ傾斜面等で構成されていてもよい。このうち、定盤への加工の容易さから、図5(a)に示すような直線的な傾斜面であることが好ましい。
 上定盤12、下定盤13に、内周側切落し部X1、Y1、外周側切落し部X2、Y2を形成する方法としては、例えば一般的な研磨装置に設けられた上定盤12、下定盤13の各内周部又は各外周部を砥石等を用いて研削する方法が挙げられる。
 以上、本発明の両面研磨装置を使用すれば、ウェーハ外周部におけるロールオフ量を低減し、ウェーハの外周部及び全面形状における平坦度を向上させることができる。なお、上述の本発明の両面研磨装置を用いた両面研磨方法では、上述した定盤の構成以外の、研磨を実施するときの具体的な手順やその他の条件については、特に限定されず、周知の条件で行うことができる。
 次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
 <実施例1>
 図1に示す両面研磨装置10を用い、内周側切落し部X1、Y1の鉛直方向における切落し量A1、B1、外周側切落し部X2、Y2の鉛直方向における切落し量A2、B2、内周側切落し部X1、Y1の水平方向における幅をそれぞれC1、D1、外周側切落し部X2、Y2の水平方向における幅C2、D2の条件を、各試験例ごとに以下の表1のように変更してウェーハの両面研磨を行った。ここでウェーハは直径300mmのシリコンウェーハを用いた。各試験例において、A1=A2=B1=B2である。ここで、内周側切落し部X1、Y1の水平方向における幅をそれぞれC1、D1、外周側切落し部X2、Y2の水平方向における幅C2、D2は、全て51mmとした。また、切落し部は、上定盤及び下定盤の各内周部及び各外周部を研削機で研削することにより形成した。なお、試験例1では、切落し部を形成せずにウェーハの両面研磨を行った。
 具体的には、研磨液(ニッタ・ハース社製 商品名:nalco2350)、研磨布(ニッタ・ハース社製 商品名:suba800)、ウェーハ(直径R:300mm、厚さ:790mm)、キャリア(厚さ:778mm)を用いて、定盤回転数:20~30rpm、圧加工面:300g/cm2、狙い厚み:780mmの条件で両面研磨を行った。
 <評価>
 (i) GBIR:両面研磨後のウェーハ全面の平坦度について、測定装置(KLA Tencor社製 型名:Wafer Sight2)を用いてGBIRを測定することにより評価した。このときの測定条件は、測定範囲を、ウェーハの外周部2mmを除外した296mmとした。GBIR(Grobal Backside Ideal focalplane Range)とは、ウェーハの全面形状の平坦度を示す指標として用いられる値である。このGBIRは、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ウェーハの裏面を基準として、ウェーハ全体の最大厚みと最小厚みとの差を算出することにより求められる。
 (ii)ESFQRmax:両面研磨後のウェーハ外周部の平坦度について、上述の測定装置(KLA Tencor社製 型名:Wafer Sight2)を用いてESFQRmaxを測定することにより評価した。ESFQRmaxとは、全てのセクター(ウェーハ外周部に複数形成した扇形の領域)のESFQRの中の最大値を示すものであり、ESFQR(Edge flatness metric,Sector based,Front surface referenced,Site Front least sQuares Range)とは、セクター内のSFQRを測定したものである。ESFQRmaxの測定条件は、最外周部2mmの領域を除くウェーハ外周部30mmの領域を、72の扇形のセクターに分割して測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から明らかなように、切落し部を形成していない試験例1に比べ、これらを形成した試験例2~8では、GBIR、ESFQRmaxが低い値を示しており、ウェーハ外周部及び全面形状ともに優れた平坦度が得られたことがわかる。一方、切落し量が70μmを超えた試験例9では、GBIR、ESFQRmaxが、試験例1よりも悪化していることがわかる。
 また、切落し量は、10μmから平坦度の改善効果が得られ、50μmまでは、切落し量の増加に伴って平坦度が良好になることが確認された。一方、切落し量が50μmを超えると平坦度は若干悪化する傾向がみられた。これは、切落し量が大きくなると上定盤及び下定盤に貼付された研磨布とウェーハの接触が弱くなり、平坦度の悪化に繋がったと考えられる。試験例2~8の数値結果から判断すると、70μmまでが、平坦度の改善効果を得る上で好ましい範囲と考えられる。
 <実施例2>
 図1に示す両面研磨装置10を用い、内周側切落し部X1、Y1の水平方向における幅C1、D1、外周側切落し部X2、Y2の水平方向における幅C2、D2の条件を、各試験例ごとに以下の表2のように変更してウェーハの両面研磨を行った。ここで、ウェーハは直径300mmのシリコンウェーハを用いた。また表2に示す係数αとは、切落し部をそれぞれウェーハ直径Rに対する長さ、即ちC1、C2、D1、D2=α×Rで表したときの係数αである。また、今回の各試験例において、C1=C2=D1=D2である。また、内周側切落し部X1、Y1の鉛直方向における切落し量A1、B1と、外周側切落し部X2、Y2の鉛直方向における切落し量A2、B2は、全て実施例1にて最適値と判断された50μmに固定した。他の実施条件、及び評価条件は、実施例1と同様である。なお、表2に示す試験例10、試験例14は、それぞれ上述の表1に示す試験例1、試験例6と同じ試験例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2から明らかなように、切落し部を形成していない試験例10に比べ、試験例11~15では、GBIRに改善が見られていることがわかる。また試験例12~16で、ESFQRmaxが低い値を示している。この結果から、特に試験例12~15においてウェーハ外周部及び全面形状ともに優れた平坦度が得られたといえる。
 本発明は、例えばシリコンウェーハに代表される半導体ウェーハの製造工程において、ウェーハの平坦度を得るためのウェーハの両面研磨に利用できる。

Claims (6)

  1.  中心部に中央孔をそれぞれ有するドーナツ形状の上定盤及び下定盤を備え、ウェーハを保持するキャリアを前記上定盤及び下定盤により挟持しながら、前記上定盤及び下定盤のそれぞれの前記中央孔に設置されたサンギアと前記上定盤及び下定盤の各外周部に設置されたインターナルギアにて回転させることにより、前記ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨装置において、
     前記上定盤と前記下定盤の各内周部に、前記上定盤の内周部に向かって前記上定盤の研磨面が上方へ傾斜する内周側切落し部X1と前記下定盤の内周部に向かって前記下定盤の研磨面が下方へ傾斜する内周側切落し部Y1がそれぞれ形成されるか、前記上定盤と前記下定盤の各外周部に、前記上定盤の外周部に向かって前記上定盤の研磨面が上方へ傾斜する外周側切落し部X2と前記下定盤の外周部に向かって前記下定盤の研磨面が下方へ傾斜する外周側切落し部Y2がそれぞれ形成されるか、或いは前記上定盤と前記下定盤の各外周部と各内周部の双方に前記内周側切落し部X1、Y1と前記外周側切落し部X2、Y2がそれぞれ形成され、
      前記内周側切落し部X1、Y1と前記外周側切落し部X2、Y2は、前記上定盤又は下定盤の各内周部又は各外周部に沿ってそれぞれリング状に設けられることを特徴とする両面研磨装置。
  2.   前記上定盤と下定盤の各内周部と各外周部の双方に前記内周側切落し部X1、Y1と前記外周側切落し部X2、Y2がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項1記載の両面研磨装置。
  3.  前記内周側切落し部X1、Y1の鉛直方向における切落し量をそれぞれA1、B1(μm)とするとき、前記A1、B1(μm)が10μm≦A1+B1≦70μmの範囲を満たすように制御され、
     前記外周側切落し部X2、Y2の鉛直方向における切落し量をそれぞれA2、B2(μm)とするとき、前記A2、B2(μm)が10μm≦A2+B2≦70μmの範囲を満たすように制御されることを特徴とする請求項1又は2記載の両面研磨装置。
  4.  前記ウェーハの直径をR(mm)、前記内周側切落し部X1、Y1の水平方向における幅をそれぞれC1、D1(mm)とするとき、前記C1、D1(mm)が0.15×R≦(C1、D1)≦0.25×Rの範囲を満たすように制御され、
     前記外周側切落し部X2、Y2の水平方向における幅をそれぞれC2、D2(mm)とするとき、前記C2、D2(mm)が0.15×R(mm)≦(C2、D2)≦0.25×R(mm)の範囲を満たすように制御されることを特徴とする請求項1ないし3いずれか1項に記載の両面研磨装置。
  5.  前記内周側切落し部X1、Y1及び外周側切落し部X2、Y2の各傾斜面が直線的な傾斜面である請求項1ないし4いずれか1項に記載の両面研磨装置。
  6.  請求項1ないし5いずれか1項に記載の両面研磨装置を用いてウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨方法。
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