WO2018193758A1 - ウェーハの両面研磨方法および両面研磨装置 - Google Patents

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佑宜 田中
大地 北爪
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    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for double-side polishing a wafer using a plurality of double-side polishing carriers and a double-side polishing apparatus.
  • a disc-shaped double-side polishing carrier provided with a work hole for holding the wafer is generally used.
  • the double-side polishing apparatus usually has an upper surface plate and a lower surface plate to which a polishing cloth (polishing pad) made of non-woven fabric or the like is attached, and a sun gear is disposed at the center and an internal gear is disposed at the outer periphery.
  • a so-called 4-way system having a planetary gear structure is used.
  • a wafer is inserted into and held in a work hole formed in one or more on a double-side polishing carrier (hereinafter also simply referred to as a carrier).
  • the slurry is supplied to the wafer from the upper surface plate side, and while rotating the upper and lower surface plates, the polishing cloth is pressed on both the front and back surfaces of the wafer, and the carrier is rotated and revolved between the sun gear and the internal gear so that each wafer is rotated. Both sides are polished simultaneously.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a wafer double-side polishing method capable of suppressing a difference (variation) in flatness between wafers obtained by double-side polishing using a plurality of double-side polishing carriers. And it aims at providing a double-side polish apparatus.
  • a plurality of double-side polishing carriers are disposed between upper and lower surface plates to which a polishing cloth is attached, and each of the plurality of double-side polishing carriers is provided.
  • a wafer double-side polishing method for holding a wafer in a formed work hole and sandwiching the wafer between the upper and lower surface plates to perform double-side polishing comprising a plurality of double-side polishing carriers disposed between the upper and lower surface plates
  • a carrier set is prepared, a waviness amount calculated from data obtained by measuring the shape of the double-sided polishing carrier using a shape measuring machine is obtained in all of the plurality of double-sided polishing carriers of the carrier set, and the carrier set is obtained.
  • a carrier set in which the difference between the maximum value and the minimum value of the waviness between the plurality of double-side polishing carriers is a predetermined value or less is selected and prepared.
  • the present inventors have found through research that the waviness (warpage) of the double-sided polishing carrier affects the flatness of the double-sided polished wafer. If the double-side polishing method is as described above, a carrier set in which the difference between the maximum value and the minimum value of the waviness between a plurality of double-side polishing carriers in the carrier set is equal to or less than a predetermined value is used. The difference in flatness between the double-side polished wafers obtained by the double-side polishing can be suppressed.
  • a waviness amount can be calculated from point cloud data obtained by measuring the entire double-side polishing carrier using a three-dimensional coordinate measuring machine having a laser sensor as the shape measuring machine. .
  • the shape of the carrier for double-side polishing can be measured with higher accuracy, and a more accurate amount of waviness can be calculated.
  • a carrier set can be selected more appropriately, and a flatness difference can be prevented from occurring between the obtained double-side polished wafers.
  • the waviness amount of the double-side polishing carrier is calculated from the conversion point cloud data obtained by leveling all the measured point cloud data and removing noise components having a wavelength of 20 mm or less. be able to.
  • the amount of undulation of the carrier for double-side polishing can be calculated more appropriately.
  • the wafer to be double-side polished has a diameter of 300 mm, and in the calculation of the waviness, data within 175 mm from the center of the work hole is extracted from the conversion point group data, and the arithmetic average calculated from the extracted data With the roughness Sk as the amount of waviness, in selecting the carrier set, a carrier set in which the difference between the maximum value and the minimum value of Sk among the plurality of double-side polishing carriers is 10 ⁇ m or less can be selected.
  • the amount of waviness can be calculated using the data around the work hole that tends to affect the flatness of the double-sided polished wafer, and a double-sided polished wafer having a diameter of 300 mm is often used. It can be obtained in a state in which the difference in flatness is suppressed.
  • the present invention also includes an upper and lower surface plate to which a polishing cloth is attached, a slurry supply mechanism that supplies slurry between the upper and lower surface plates, and the upper and lower surface plates, and the upper and lower surface plates are disposed during polishing.
  • a double-side polishing apparatus comprising a carrier set composed of a plurality of double-side polishing carriers each formed with a work hole for holding a wafer sandwiched between boards, wherein the plurality of double-side polishing in the carrier set
  • the double-side polishing apparatus is characterized in that the difference between the maximum value and the minimum value of the arithmetic average roughness Sk that is the amount of undulation between the carriers for use is 10 ⁇ m or less.
  • the double-side polishing method and double-side polishing apparatus of the present invention As described above, with the double-side polishing method and double-side polishing apparatus of the present invention, the difference in flatness between wafers obtained by double-side polishing using a plurality of double-side polishing carriers can be suppressed. Thereby, the yield based on flatness can be improved.
  • the present inventors conducted extensive research and found that a large difference in the amount of waviness in the carrier set for double-side polishing affects the flatness.
  • the present inventors then measured the carrier with a shape measuring machine such as a laser-type three-dimensional coordinate measuring machine in a carrier set composed of a plurality of double-side polishing carriers, and calculated the amount of carrier undulation from the measured data.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of a double-side polishing apparatus of the present invention that can be used in the double-side polishing method of a wafer of the present invention
  • FIG. 2 is an internal structure diagram of the double-side polishing apparatus of the present invention in plan view. .
  • a double-side polishing apparatus 2 having a plurality of double-side polishing carriers 1 includes a lower surface plate 3 and an upper surface plate 4 provided opposite to each other in the vertical direction.
  • a polishing cloth 5 is affixed to each of the facing surfaces 3 and 4.
  • a foamed polyurethane pad can be used.
  • a slurry supply mechanism 6 (nozzle 7 and through hole 8 of the upper surface plate 4) that supplies slurry between the upper surface plate 4 and the lower surface plate 3 is provided on the upper surface plate 4.
  • an inorganic alkaline aqueous solution containing colloidal silica can be used.
  • a sun gear 9 is provided at the center between the upper surface plate 4 and the lower surface plate 3, and an internal gear 10 is provided at the peripheral portion. is there.
  • Each carrier 1 can be made of metal.
  • the carrier 1 is provided with a work hole 11 for holding a wafer W such as a semiconductor silicon wafer, in addition to the polishing liquid hole 12 through which the slurry passes.
  • a resin insert is attached along the inner peripheral portion of the work hole 11 of the carrier 1.
  • the number of work holes 11 in each carrier 1 is not particularly limited, and can be appropriately determined depending on the size of the work hole 11 itself (the size of the wafer W to be held) or the like.
  • a case where one work hole is formed for each carrier is taken as an example.
  • the number of carriers 1 arranged between the upper and lower surface plates is not particularly limited as long as it is plural.
  • FIG. 2 shows five examples. A combination of the plurality of carriers 1 is used as one carrier set.
  • the plurality of carriers 1 actually disposed between the upper and lower surface plates are each subjected to shape measurement in advance, and the swell amount is calculated from the measurement data.
  • the difference (Range) between the maximum value and the minimum value of the swell amount between the carriers 1 is equal to or less than a certain value (hereinafter also referred to as a management value).
  • a management value By providing such a management value and managing the amount of undulation between the carriers 1 in the carrier set, a difference in flatness between the obtained double-side polished wafers can be suppressed.
  • the specific value of the control value is not particularly limited, and can be determined as appropriate according to the required standard value of flatness of the double-side polished wafer.
  • the management value of the arithmetic average roughness Sk can be 10 ⁇ m. That is, the range is 10 ⁇ m or less (0 ⁇ m or more).
  • the teeth of the sun gear 9 and the internal gear 10 are engaged with the outer peripheral teeth of the carrier 1, and the upper surface plate 4 and the lower surface plate 3 are rotated by a drive source (not shown). Accordingly, the plurality of carriers 1 revolve around the sun gear 9 while rotating. At this time, the wafer W is held in the work hole 11 of the carrier 1, and both surfaces are simultaneously polished by the upper and lower polishing cloths 5. At the time of polishing, slurry is supplied from the nozzle 7 through the through hole 8.
  • FIG. 3 is a process diagram showing an example of the process of this double-side polishing method.
  • a carrier set consisting of steps 1 and 2 is prepared, and in step 3, a wafer is double-side polished using a plurality of carriers of the prepared carrier set.
  • each process is explained in full detail.
  • Step 1 Measurement of shape of double-sided polishing carrier and calculation of waviness
  • the shape of all of the plurality of carriers constituting the carrier set is measured.
  • the amount of waviness in each carrier is calculated from the measurement data.
  • the number of carrier sets for calculating the amount of swell is not particularly limited. It is possible to calculate in advance for a plurality of carrier sets often used in the manufacture of double-side polished wafers.
  • the shape measuring machine used for shape measurement is not particularly limited as long as it can obtain measurement data capable of appropriately calculating the amount of carrier undulation.
  • a three-dimensional coordinate measuring machine XYZAX-SVA equipped with a line laser sensor manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. can be used.
  • the measurement can be performed by scanning the sensor so that the point cloud data regarding the entire carrier becomes 2 million points or more.
  • the number of data point groups is not limited to this, and can be determined as appropriate depending on the required shape accuracy.
  • the carrier shape can be measured with higher accuracy, a more accurate undulation amount can be calculated, and further, an appropriate amount can be obtained from the range based on the accurate undulation amount. It is possible to perform double-sided polishing by selecting a carriage. Therefore, it is possible to obtain a plurality of double-side polished wafers in which the difference in flatness is suppressed more reliably.
  • a measuring machine that the sensor scans with the workpiece (carrier) stopped is used, but other examples include Nano Metro FR manufactured by Kuroda Seiko Co., Ltd.
  • the carrier swell is obtained from the converted point cloud data obtained by removing noise components of 20 mm or less (0 mm or more) in wavelength. Ask. By performing such leveling and removal of noise components, the amount of carrier undulation can be calculated more appropriately.
  • the waviness amount for example, when the diameter of the wafer to be polished on both sides is 300 mm, the arithmetic average roughness Sk obtained from the data within 175 mm from the work hole center of the above conversion point group data is the carrier waviness. It can be an amount. The amount of waviness can be calculated using data around the work hole that easily affects the flatness of the double-side polished wafer.
  • a data extraction range can be set as appropriate depending on the wafer size.
  • the specific waviness amount is not limited to the arithmetic average roughness Sk.
  • other parameters that provide a good correlation with the flatness of the obtained double-side polished wafer are used. Is also possible.
  • a carrier set that is actually used for double-side polishing is selected from a plurality of carrier sets whose undulation amounts are calculated. More specifically, a carrier having a difference (Range) between the maximum value and the minimum value of the undulation amounts of a plurality of carriers in the carrier set is selected to be a certain value (management value) or less.
  • the specific value of the management value is not particularly limited. For example, the correlation between the control value and the difference in flatness between wafers that are actually polished on both sides, or the ratio of double-sided polished wafers that satisfy the standard value for flatness, etc. are determined in advance and determined from the results. Can do.
  • the management value can be set to 10 ⁇ m. That is, a carrier set in which the difference between the maximum value and the minimum value of Sk between carriers in the carrier set is 10 ⁇ m or less (0 ⁇ m or more) can be selected. In this way, the difference in flatness between the obtained double-side polished wafers is small, flatness variation is suppressed, and a desired double-side polished wafer can be obtained with high yield.
  • Example 1 A plurality of carrier sets including five double-side polishing carriers manufactured so as to have a uniform thickness as in the past were prepared. It is a carrier for polishing both sides of a wafer having a diameter of 300 mm.
  • the shape measurement and the calculation of the amount of waviness were performed about the carrier in each carrier set. Measurement and calculation conditions are as follows.
  • a three-dimensional coordinate measuring machine XYZAX-SVA equipped with a line laser sensor manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. was used.
  • the laser width of the line laser was 24 mm (Fh mode), and the entire area of a 540 mm square area including the carrier was measured at a scanning speed of 20 mm / sec. From the above measurement data, 33.1 million data related to carriers were extracted.
  • the maximum swell amount of the five carriers in each carrier set as in step 2 of FIG. The difference (Range) between the value and the minimum value was calculated, compared with a preset management value (10 ⁇ m), and a carrier set equal to or lower than the management value was selected. Specifically, a carrier set (Set C) with a Range of 8.5 ⁇ m was selected.
  • the five carriers of this selected carrier set were arranged in a double-side polishing apparatus to perform double-side polishing of the wafer.
  • Various conditions for double-side polishing are as follows.
  • As the wafer a P-type silicon single crystal wafer having a diameter of 300 mm was used.
  • As a polishing apparatus DSP-20B manufactured by Fujikoshi Machine Industry was used.
  • As the polishing pad a foamed polyurethane pad having a Shore A hardness of 90 was used.
  • the carrier was a titanium substrate, and FRP in which glass fiber was impregnated with epoxy resin was used as an insert.
  • a slurry containing silica abrasive grains, an average particle diameter of 35 nm, an abrasive grain concentration of 1.0 wt%, a pH of 10.5, and a KOH base was used.
  • the processing load was set to 150 gf / cm 2 .
  • the processing time was set so as to have an optimum gap for each carrier set.
  • the edge shape of a double-sided polished wafer is determined by a value (gap) obtained by subtracting the carrier thickness from the finished thickness of the wafer. According to the present invention, it has been found that a carrier with a large undulation exhibits better edge flatness with a larger gap. Therefore, the processing time in Example 1, Example 2 described later, and Comparative Examples 1 and 2 was set to be an optimum gap for each carrier set.
  • the rotational speed of each drive unit was set to -13.4 rpm for the upper platen, 35 rpm for the lower platen, 25 rpm for the sun gear, and 7 rpm for the internal gear.
  • the double-sided polished wafer thus obtained was measured with WaferSight (manufactured by KLA Tencor). ESFQRmax was calculated from the measured data, and the yield relative to the specified value was determined.
  • the zone (also called “Polar Sites”) of M49 mode was set to 30 mm length (2 mm EE) of 72 Sector.
  • Example 2 When selecting from a plurality of carrier sets initially prepared in Example 1, a carrier set (Set D) with a Range of 3.0 ⁇ m was selected, and the examples other than the processing time in the double-side polishing described above were used in Examples. The wafer was polished on both sides in the same manner as in No. 1, and then ESFQRmax was calculated to obtain the yield relative to the specified value.
  • each carrier set is randomly selected (that is, unlike the first and second embodiments, without considering the relationship between the range and the management value (10 ⁇ m)).
  • (Set A) and carrier set (Set B) were selected, and double-side polishing of the wafer was performed.
  • the processing time for double-side polishing was set so as to obtain an optimum gap.
  • the other conditions for double-side polishing are the same as in Example 1.
  • ESFQRmax was calculated, and the yield relative to the specified value was determined.
  • the ranges of the carrier set (Set A) and the carrier set (Set B) were calculated to be 19.1 ⁇ m and 12.3 ⁇ m, respectively, from the control values (10 ⁇ m) in Examples 1 and 2 Was also big.
  • Table 1 shows a summary of the swell amount, range, average gap, yield, and the like in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

Abstract

本発明は、両面研磨装置において、複数の両面研磨用キャリアを配設し、ウェーハを両面研磨する方法であって、上下定盤の間に配設する複数の両面研磨用キャリアからなるキャリアセットを用意するとき、形状測定機を用いて両面研磨用キャリアの形状を測定したデータから算出したうねり量を、キャリアセットの複数の両面研磨用キャリアの全てにおいて取得し、キャリアセット内における複数の両面研磨用キャリア同士のうねり量の最大値と最小値との差が一定値以下であるキャリアセットを選定して用意し、両面研磨装置に配設してウェーハを両面研磨するウェーハの両面研磨方法を提供する。これにより、複数の両面研磨用キャリアを用いて両面研磨して得られるウェーハ同士のフラットネスの差(ばらつき)を抑制することができるウェーハの両面研磨方法及び両面研磨装置が提供される。

Description

ウェーハの両面研磨方法および両面研磨装置
 本発明は、複数の両面研磨用キャリアを用いてウェーハを両面研磨する方法及び両面研磨装置に関する。
 シリコンウェーハ等のウェーハを平坦化するための両面研磨装置において、ウェーハを保持するためのワークホールが設けられた円盤状の両面研磨用キャリアが一般的に用いられている。
 両面研磨装置としては、通常、不織布などからなる研磨布(研磨パッド)が貼付された上定盤と下定盤を具備し、中心部にはサンギアが、外周部にはインターナルギアがそれぞれ配置された遊星歯車構造を有するいわゆる4way方式のものが用いられている。このような両面研磨装置において、両面研磨用キャリア(以下、単にキャリアとも言う)に単数又は複数形成されたワークホールの内部にウェーハを挿入し、保持する。
 そして、上定盤側からスラリーをウェーハに供給し、上下定盤を回転させながら研磨布をウェーハの表裏両面に押し付けるとともに、キャリアをサンギアとインターナルギアとの間で自転公転させることで各ウェーハの両面が同時に研磨される。
 ところで、両面研磨されたウェーハのフラットネスには、それを保持するキャリアの厚みが重要であることが知られていた。このことから、キャリアの厚みバラツキを低減させることで、両面研磨されたウェーハのフラットネスバラツキを低減させる試みがなされてきた(特許文献1参照)。
特開2015-174168号公報
 しかし、キャリアの厚みが均一であっても、キャリア間で、各々が両面研磨時に保持して得られた両面研磨ウェーハ同士のエッジフラットネスに差が生じることがあった。
 本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の両面研磨用キャリアを用いて両面研磨して得られるウェーハ同士のフラットネスの差(ばらつき)を抑制することができるウェーハの両面研磨方法及び両面研磨装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明は、両面研磨装置において、研磨布が貼付された上下定盤の間に複数の両面研磨用キャリアを配設し、該複数の両面研磨用キャリアの各々に形成されたワークホールにウェーハを保持して、前記上下定盤の間に挟み込んで両面研磨するウェーハの両面研磨方法であって、前記上下定盤の間に配設する複数の両面研磨用キャリアからなるキャリアセットを用意するとき、形状測定機を用いて前記両面研磨用キャリアの形状を測定したデータから算出したうねり量を、キャリアセットの前記複数の両面研磨用キャリアの全てにおいて取得し、キャリアセット内における前記複数の両面研磨用キャリア同士のうねり量の最大値と最小値との差が一定値以下であるキャリアセットを選定して用意し、該用意したキャリアセットの前記複数の両面研磨用キャリアを前記両面研磨装置に配設して前記ウェーハを両面研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法を提供する。
 本発明者らは、研究により両面研磨用キャリアのうねり(反り)が両面研磨ウェーハのフラットネスに影響を与えることを見出した。そして、上記のような両面研磨方法であれば、キャリアセット内における複数の両面研磨用キャリア同士のうねり量の最大値と最小値との差が一定値以下であるキャリアセットを選定して用いるので、その両面研磨で得られる両面研磨ウェーハ同士の間でのフラットネスの差を抑制することができる。このため、従来のように両面研磨ウェーハ同士でフラットネスに差が生じてしまい、そのためにフラットネスが規定値から外れる両面研磨ウェーハの割合が増えてしまうのを防ぐことができ、収率を改善することができる。
 このとき、前記うねり量の算出において、前記形状測定機として、レーザーセンサを持つ三次元座標測定機を用い、前記両面研磨用キャリアの全体を測定した点群データからうねり量を算出することができる。
 このようにすれば、両面研磨用キャリアの形状をより高精度に測定することができ、より正確なうねり量を算出することが可能である。その結果、より適切にキャリアセットを選定することができ、得られる両面研磨ウェーハ同士において、フラットネスの差が生じるのを防ぐことができる。
 また、前記うねり量の算出において、前記測定した点群データ全てで水平化を行い、波長20mm以下のノイズ成分を除去して得られる変換点群データから前記両面研磨用キャリアのうねり量を算出することができる。
 このようにすることで、より適切に、両面研磨用キャリアのうねり量を算出することができる。
 また、前記両面研磨するウェーハを直径300mmのものとし、前記うねり量の算出において、前記変換点群データから、前記ワークホールの中心から175mm以内のデータを抽出し、該抽出データから算出した算術平均粗さSkを前記うねり量とし、前記キャリアセットの選定において、前記複数の両面研磨用キャリア同士のSkの最大値と最小値との差が10μm以下であるキャリアセットを選定することができる。
 このようにすれば、両面研磨ウェーハのフラットネスに影響を与えやすいワークホール周辺のデータを利用してうねり量を算出することができるし、直径300mmというよく使用されているサイズの両面研磨ウェーハを、互いにフラットネスの差が抑制された状態で得ることができるので好適である。
 また、本発明は、研磨布が貼付された上下定盤と、該上下定盤間にスラリーを供給するスラリー供給機構と、前記上下定盤の間に配設され、研磨の際に前記上下定盤の間に挟まれたウェーハを保持するためのワークホールが各々形成された複数の両面研磨用キャリアからなるキャリアセットを備えた両面研磨装置であって、前記キャリアセット内における前記複数の両面研磨用キャリア同士の、うねり量である算術平均粗さSkの最大値と最小値との差が10μm以下であることを特徴とする両面研磨装置を提供する。
 このような両面研磨装置であれば、該装置を用いた両面研磨で得られる両面研磨ウェーハ同士の間でのフラットネスの差を抑制することができ、フラットネスばらつきを抑えて、収率を改善することができる。
 以上のように、本発明のウェーハの両面研磨方法及び両面研磨装置であれば、複数の両面研磨用キャリアを用いて両面研磨して得られるウェーハ同士のフラットネスの差を抑制することができる。これにより、フラットネスに基づく収率を改善することができる。
本発明のウェーハの両面研磨方法に使用することができる本発明の両面研磨装置の一例を示す縦断面図である。 平面視による本発明の両面研磨装置の一例を示す内部構造図である。 本発明のウェーハの両面研磨方法の工程の一例を示す工程図である。 キャリアの形状測定における測定データの一例を示す測定図である。
 前述した課題を解決するため、本発明者らが鋭意研究を行ったところ、両面研磨用キャリアセット内のうねり量の差が大きいとフラットネスに影響することが分かった。
 そして本発明者らは、複数の両面研磨用キャリアからなるキャリアセットにおいて、該キャリアを例えばレーザー式の三次元座標測定機などの形状測定機で測定し、その測定データからキャリアのうねり量を算出し、キャリアセット内におけるキャリア同士のうねり量の最大値と最小値との差が一定値以下のキャリアセットを選定してウェーハの両面研磨に用いることで、得られる複数の両面研磨ウェーハ同士の間でのフラットネスの差を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
 以下、図面を参照して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。
 図1は本発明のウェーハの両面研磨方法に使用することができる本発明の両面研磨装置の一例の縦断面図であり、図2は平面視による本発明の両面研磨装置の内部構造図である。
 図1、2に示すように、複数の両面研磨用キャリア1を具備した両面研磨装置2は、上下に相対向して設けられた下定盤3と上定盤4を備えており、各定盤3、4の対向面側には、それぞれ研磨布5が貼付されている。研磨布5としては、例えば、発砲ポリウレタンパッドを用いることができる。
 また、上定盤4の上部には、上定盤4と下定盤3の間にスラリーを供給するスラリー供給機構6(ノズル7、および上定盤4の貫通孔8)が設けられている。スラリーとしては、コロイダルシリカを含有した無機アルカリ水溶液を用いることができる。
 なお、図1、2に示すように、上定盤4と下定盤3の間の中心部にはサンギア9が、周縁部にはインターナルギア10が設けられており、4way式の両面研磨装置である。
 各々のキャリア1は金属製のものとすることができる。キャリア1には、スラリーを通す研磨液孔12の他、半導体シリコンウェーハなどのウェーハWを保持するためのワークホール11が形成されている。ウェーハWの周縁部を金属製のキャリア1によるダメージから保護するために、例えば、樹脂製のインサート材がキャリア1のワークホール11の内周部に沿って取り付けられている。
 各キャリア1におけるワークホール11の数は特に限定されず、ワークホール11自体のサイズ(保持するウェーハWのサイズ)等により適宜決定することができる。ここではキャリア1つにつき1つのワークホールが形成されている場合を例に挙げている。
 また、上下定盤の間に配設するキャリア1の数は複数であればよく特に限定されない。図2では5枚の例を示している。この複数のキャリア1の組合わせを1つのキャリアセットとしている。
 また、後述するように、実際に上下定盤の間に配設する複数のキャリア1は、各々、予め形状測定され、その測定データからうねり量が算出されている。そして、キャリア1同士のそのうねり量の最大値と最小値の差(Range)が一定値(以下、管理値とも言う)以下となっている。
 このような管理値を設けて、キャリアセット内におけるキャリア1同士のうねり量を管理することで、得られる複数の両面研磨ウェーハ同士のフラットネスの差を抑制することができる。この管理値の具体値は特に限定されず、要求される両面研磨ウェーハのフラットネスの規格値等に応じて適宜決定することができるが、本発明の両面研磨装置では、このうねり量(後述する算術平均粗さSk)の管理値を10μmとすることができる。すなわち、Rangeが10μm以下(0μm以上)のものである。
 そして、図1、2に示すように、サンギア9及びインターナルギア10の各歯部にはキャリア1の外周歯が噛合しており、上定盤4及び下定盤3が不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、複数のキャリア1は自転しつつサンギア9の周りを公転する。このときウェーハWはキャリア1のワークホール11で保持されており、上下の研磨布5により両面を同時に研磨される。なお、研磨時には、ノズル7から貫通孔8を通してスラリーが供給される。
 次に、上記のような両面研磨装置1を用いた本発明のウェーハの両面研磨方法について説明する。図3は、この両面研磨方法の工程の一例を示す工程図である。
 図3に示すように、工程1、工程2からなるキャリアセットの用意を行い、工程3において、用意したキャリアセットの複数のキャリアを用いてウェーハの両面研磨を行う。以下、各工程について詳述する。
(工程1:両面研磨用キャリアの形状測定およびうねり量の算出)
 両面研磨に用いるキャリアセットを用意するにあたって、まず、キャリアセットを構成する複数のキャリアの全てについて形状を測定する。そして、該測定データから、各々のキャリアにおけるうねり量を算出する。
 なお、うねり量を算出するキャリアセットの数は特に限定されない。両面研磨ウェーハの製造においてよく使用する複数のキャリアセットに対して、予め、算出しておくことが可能である。
 ここで、形状測定に用いる形状測定機は特に限定されず、適切にキャリアのうねり量を算出可能な測定データを得ることができるものであれば良い。
 例えば、株式会社東京精密製の、ラインレーザーセンサが搭載された三次元座標測定機XYZAX-SVAを用いることができる。このような測定機を用いる場合、測定は、キャリア全体に関する点群データが200万点以上になるようにセンサを走査させることができる。ただし、データ点群数はこれに限定されず、求める形状精度等によって適宜決定できる。
 このような測定機を用いて測定すれば、キャリア形状をより高精度に測定することができ、より正確なうねり量を算出することができ、さらには該正確なうねり量に基づくRangeから、適切にキャリセットを選択して両面研磨を行うことができる。したがって、より確実に、フラットネスの差が抑制された複数の両面研磨ウェーハを得ることが可能である。
 なお、上記例では、ワーク(キャリア)は停止した状態でセンサが走査する測定機を用いたが、他には、例えば黒田精工株式会社製のナノメトロFRなどが挙げられる。
 次に、上記で得られたキャリアに関する点群データ全体で水平化を行った上で、波長にして20mm以下(0mm以上)のノイズ成分を除去して得られる変換点群データからキャリアのうねりを求める。
 このような水平化、ノイズ成分の除去をすることで、より適切にキャリアのうねり量を算出することができる。
また、うねり量に関して、例えば、両面研磨するウェーハの直径が300mmの場合であれば、上記の変換点群データの、ワークホール中心から175mm以内のデータから求めた算術平均粗さSkをキャリアのうねり量とすることができる。
 両面研磨ウェーハのフラットネスに影響を与えやすいワークホール周辺のデータを利用して、うねり量を算出することができる。
 また、ここでは300mmという、よく使用されているサイズのウェーハを両面研磨する場合の例について説明したが、ウェーハサイズによって、適宜、データの抽出範囲を設定することができる。
 さらには、具体的なうねり量として算術平均粗さSkに限定されるものでもなく、例えば、得られる両面研磨ウェーハのフラットネスとの間で良い相関関係が得られるような他のパラメータとすることも可能である。
(工程2:キャリアセットの選定)
 次に、うねり量を算出した複数のキャリアセットの中から実際に両面研磨に用いるキャリアセットを選定する。
 より具体的には、キャリアセット内における複数のキャリア同士のうねり量の最大値と最小値との差(Range)が一定値(管理値)以下であるものを選定する。この管理値の具体値は特に限定されるものではない。例えば、管理値と実際に両面研磨されたウェーハ同士におけるフラットネスの差との相関関係、あるいは、フラットネスに関する規格値を満たす両面研磨ウェーハの割合などを予め調べておき、その結果から決定することができる。
 一例としては、直径300mmのウェーハで、前述したような測定データの抽出方法、算出方法でうねり量(Sk)を求める場合、管理値を10μmとすることができる。すなわち、キャリアセット内のキャリア同士のSkの最大値と最小値との差が10μm以下(0μm以上)であるキャリアセットを選定することができる。このようにすれば、得られる複数の両面研磨ウェーハ同士のフラットネスの差が小さく、フラットネスばらつきが抑えられ、高収率で所望の両面研磨ウェーハを得ることが可能である。
(工程3:両面研磨用キャリアの配設およびウェーハの両面研磨)
 次に、選定したキャリアセットの複数のキャリアを両面研磨装置に配設し、各キャリアのワークホールに保持されたウェーハを両面研磨する。
 ノズルからスラリーを供給しつつ、上下定盤を回転させるに伴い、複数のキャリアを自転および公転させ、上下の研磨布で複数のウェーハの両面を同時に研磨する。
 以上のような本発明のウェーハの両面研磨方法であれば、両面研磨ウェーハ同士の間でのフラットネスの差を抑制することができる。このため、フラットネスが規定値から外れる両面研磨ウェーハの割合が増えてしまうのを防ぐことができ、収率を改善することができる。このように、従来のようなキャリアの厚みの管理を行う方法だけでは解決できなかった問題を解決することが可能である。
 以下、実施例及び比較例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
 従来のように厚みが均一になるようにして製造した5枚の両面研磨用キャリアからなるキャリアセットを複数用意した。なお、直径300mmのウェーハを両面研磨するためのキャリアである。
 そして、図3の工程1のように、各キャリアセット内のキャリアについて、形状測定およびうねり量の算出を行った。測定・算出条件は以下の通りである。
 形状測定には、株式会社東京精密製の、ラインレーザーセンサが搭載された三次元座標測定機XYZAX-SVAを用いた。
 ラインレーザーのレーザー幅を24mm(Fhモード)とし、キャリアを含む540mm四角の領域を走査速度20mm/secで全面測定した。
 上記の測定データからキャリアに関するデータを331万点抽出した。
 上記の点群全体で水平化を行った上で波長にして20mm以下のノイズ成分を除去し、更にワークホール中心から175mm以内のデータを抽出したものから算術平均粗さSkを求めた。
 なお、これら一連の手順によるデータの一例を図4に示す。
 上記のようにして各キャリアセット内における5枚のキャリアのうねり量(Sk)を求めた後、図3の工程2のように、各キャリアセット内での5枚のキャリア同士のうねり量の最大値と最小値との差(Range)を算出し、予め設定していた管理値(10μm)と比較し、該管理値以下のキャリアセットを選定した。
 具体的には、Rangeが8.5μmのキャリアセット(Set C)を選定した。
 そして、図3の工程3のように、選定したこのキャリアセットの5枚のキャリアを両面研磨装置に配設してウェーハの両面研磨を行った。両面研磨の各種条件は以下の通りである。
 ウェーハは直径300mmのP型シリコン単結晶ウェーハを用いた。
 研磨装置は、不二越機械工業製のDSP-20Bを用いた。
 研磨パッドは、ショアA硬度90の発泡ポリウレタンパッドを用いた。
 キャリアはチタン基板で、インサートとしてガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸したFRPを用いた。
 スラリーはシリカ砥粒含有、平均粒径35nm、砥粒濃度1.0wt%、pH10.5、KOHベースのものを用いた。
 加工荷重は150gf/cmに設定した。
 加工時間はキャリアセット毎に最適ギャップとなるように設定した。
 なお、両面研磨ウェーハのエッジ形状は、ウェーハの仕上がり厚みからキャリア厚みを引いた値(ギャップ)で決まる。本発明により、うねりが大きいキャリアは、ギャップが大きい方が良好なエッジフラットネスを示すことが分かっていた。よって、実施例1および後述する実施例2や比較例1、2での加工時間は、キャリアセット毎の最適ギャップになるように設定した。
各駆動部の回転速度は、上定盤は-13.4rpm、下定盤は35rpm、サンギアは25rpm、インターナルギアは7rpmに設定した。
 研磨パッドのドレッシングは、ダイヤ砥粒が電着されたドレスプレートを所定圧で純水を流しながら上下研磨パッドに摺接させることで行った。
 SC-1洗浄を条件NHOH:H:HO=1:1:15で行った。
 1バッチ5枚で5バッチ、すなわち合計25枚のウェーハを両面研磨加工し、洗浄を行った。
 このようにして得られた両面研磨ウェーハをWaferSight(KLA Tencor社製)で測定した。測定したデータからESFQRmaxを算出し、規定値に対する収率を求めた。なお、ESFQRmax算出の際には、M49 modeにゾーン(別称:Polar Sites)を72Sectorの30mm Length(2mm E.E.)に設定した。
(実施例2)
 実施例1で最初に用意した複数のキャリアセットから選定をする際に、Rangeが3.0μmのキャリアセット(Set D)を選定したことや、前述した両面研磨での加工時間以外は、実施例1と同様にしてウェーハの両面研磨を行い、その後、ESFQRmaxを算出し、規定値に対する収率を求めた。
(比較例1、2)
 実施例1で最初に用意した複数のキャリアセットから、無作為に(すなわち、実施例1、2とは異なり、Rangeと管理値(10μm)との関係は考慮せずに)、それぞれ、キャリアセット(Set A)とキャリアセット(Set B)を選定し、ウェーハの両面研磨を行った。両面研磨での加工時間は、各々、最適ギャップとなるように設定した。それ以外の両面研磨の条件は実施例1と同様である。
 その後、ESFQRmaxを算出し、規定値に対する収率を求めた。
 なお、比較のためにキャリアセット(Set A)とキャリアセット(Set B)のRangeを算出したところ、それぞれ、19.1μm、12.3μmであり、実施例1、2における管理値(10μm)よりも大きかった。
 実施例1、2、比較例1、2におけるうねり量、Range、平均ギャップ、収率等をまとめたものを表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、本発明を実施した実施例1、2では、収率がそれぞれ92%、96%であり、比較例1、2の72%、84%を大きく上回っていた。このように、うねりも管理を行ったキャリアセット(実施例1、2)と、従来の厚みのみの管理を行ったキャリアセット(比較例1、2)でウェーハを加工したところ、ESFQRmaxの収率が改善した。
 実施例1、2では、キャリアセット内の複数のキャリア同士のうねり量のRangeを管理してその値を抑えることで、得られる複数の両面研磨ウェーハ同士のフラットネスのばらつきを抑えることができた。その結果、フラットネスが規定値から外れてしまう割合を低減して、収率を向上させることができた。
 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 (5)

  1.  両面研磨装置において、研磨布が貼付された上下定盤の間に複数の両面研磨用キャリアを配設し、該複数の両面研磨用キャリアの各々に形成されたワークホールにウェーハを保持して、前記上下定盤の間に挟み込んで両面研磨するウェーハの両面研磨方法であって、
     前記上下定盤の間に配設する複数の両面研磨用キャリアからなるキャリアセットを用意するとき、
     形状測定機を用いて前記両面研磨用キャリアの形状を測定したデータから算出したうねり量を、キャリアセットの前記複数の両面研磨用キャリアの全てにおいて取得し、キャリアセット内における前記複数の両面研磨用キャリア同士のうねり量の最大値と最小値との差が一定値以下であるキャリアセットを選定して用意し、
     該用意したキャリアセットの前記複数の両面研磨用キャリアを前記両面研磨装置に配設して前記ウェーハを両面研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
  2.  前記うねり量の算出において、
     前記形状測定機として、レーザーセンサを持つ三次元座標測定機を用い、前記両面研磨用キャリアの全体を測定した点群データからうねり量を算出することを特徴とする請求項1に記載のウェーハの両面研磨方法。
  3.  前記うねり量の算出において、
     前記測定した点群データ全てで水平化を行い、波長20mm以下のノイズ成分を除去して得られる変換点群データから前記両面研磨用キャリアのうねり量を算出することを特徴とする請求項2に記載のウェーハの両面研磨方法。
  4.  前記両面研磨するウェーハを直径300mmのものとし、
     前記うねり量の算出において、
     前記変換点群データから、前記ワークホールの中心から175mm以内のデータを抽出し、該抽出データから算出した算術平均粗さSkを前記うねり量とし、
     前記キャリアセットの選定において、
     前記複数の両面研磨用キャリア同士のSkの最大値と最小値との差が10μm以下であるキャリアセットを選定することを特徴とする請求項3に記載のウェーハの両面研磨方法。
  5.  研磨布が貼付された上下定盤と、該上下定盤間にスラリーを供給するスラリー供給機構と、前記上下定盤の間に配設され、研磨の際に前記上下定盤の間に挟まれたウェーハを保持するためのワークホールが各々形成された複数の両面研磨用キャリアからなるキャリアセットを備えた両面研磨装置であって、
     前記キャリアセット内における前記複数の両面研磨用キャリア同士の、うねり量である算術平均粗さSkの最大値と最小値との差が10μm以下であることを特徴とする両面研磨装置。
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