特許 6885492 両面研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6885492

(24)【登録日】2021年5月17日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】両面研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/08 20120101AFI20210603BHJP

   B24B 37/28 20120101ALI20210603BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20210603BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20210603BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/08

   B24B37/28

   B24B37/00 K

   H01L21/304 621A

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-84316(P2020-84316)

(22)【出願日】2020年5月13日

【審査請求日】2020年8月5日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100194881

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 俊弘

(72)【発明者】

【氏名】田中 佑宜

【審査官】 山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０６９６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２１４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１９／１５９６０３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／００ − ３７／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

定盤中心を有する回転定盤の上定盤と下定盤との間に複数枚のキャリアを設置し、前記複数枚のキャリアの各々に一枚以上のウェーハを保持させ、圧送方式でスラリを供給しながら前記ウェーハの両面を研磨する方法において、
厚みが互いに異なる少なくとも一組のウェーハを含む複数のウェーハを準備し、
前記複数のウェーハを厚みの大きな順に並べて、番号を付け、
前記複数枚のキャリアに保持される前記ウェーハの配置を、
前記複数枚のキャリアから基準キャリアを選択し、
前記定盤中心を角度中心として該定盤中心及び前記基準キャリアとともになす角αが最大になる一枚又は二枚のキャリアを対称キャリアとし、
前記基準キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＡμｍと、前記対称キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＢμｍとの差が、１．０μｍ以下となるようにして、前記ウェーハの両面研磨を行い、
前記ウェーハの配置において、
前記複数のウェーハを、１番目のウェーハから順に、前記平均厚みＡμｍと前記平均厚みＢμｍとの差が１．０μｍ以下となるように前記複数枚のキャリアに配置し、ただし、配置することにより前記平均厚みＡμｍと前記平均厚みＢμｍとの差が１．０μｍを超えるウェーハは配置を見合わせることを特徴とする両面研磨方法。

【請求項2】

前記複数枚のキャリアを４枚以上とし、前記４枚以上のキャリアを、前記定盤中心を中心とした円に沿って等間隔に設置することを特徴とする請求項１に記載の両面研磨方法。

【請求項3】

前記スラリをロータリージョイントを介して圧送しながら、前記ウェーハの両面研磨を行い、
圧送する前記スラリの全流量を４ｌ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の両面研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、両面研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

両面研磨におけるスラリの代表的な供給方法の一つに、ロータリージョイントを介して圧力をかけながらスラリを研磨面に送る圧送方式がある。

【0003】

圧送方式の場合、例えば図６に示すように、回転定盤１０のスラリ供給孔６ａからのスラリ流量がスラリ供給孔６ｂからのスラリ流量よりも大きいと、上定盤１ａのスラリ供給孔６ａが設けられている側が浮き上がり、この部分でのウェーハ２０ａに対する研磨圧力が小さくなる。一方、上定盤１ａは、下定盤２に、定盤中心５を中心として回転可能に配置されるので、スラリ供給孔６ａが設けられている側が浮き上がると、全体が傾く。それにより、上定盤１ａのスラリ供給孔６ｂが設けられている側は下方に変位し、この部分でのウェーハ２０ｂに対する研磨圧力が大きくなる。これらの結果、ウェーハ２０ａとウェーハ２０ｂとの間で研磨強度の差が生じ、ウェーハ２０ａが凸化する一方、ウェーハ２０ｂが凹化し、それにより、両面研磨されたウェーハ群のフラットネスにばらつきが生じてしまう。

【0004】

このような問題に対し、例えば特許文献１では、圧送方式において、定盤が有する供給孔からのスラリ流量分布を均一に保つことが提案されている。

【0005】

また、特許文献２には、研磨後のウェーハの厚みばらつきを低減することが可能な非公転式の両面研磨方法が開示されている。

【0006】

そして、特許文献３には、加工物を両面において全面均一の等しい研磨能率で研磨するために、第１と第２の研磨定盤の回転軸心の位置を異ならすとともに、両者の間に挟持される平板状加工物の回転軸心の位置を同じ向きに回転させる機構を具えた両面同時研磨装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９−１３６８３７号公報

【特許文献2】特開２０１２−１４３８３９号公報

【特許文献3】特公平８−９１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来の方策のうち、特許文献１に開示されたような方法は、特に圧送方式において加工されたウェーハ群のフラットネスのばらつきを低減できる。しかしながら、本発明者は、鋭意研究していく中で、このような方法でも、両面研磨後のウェーハ群のフラットネスにばらつきが生じてしまうことがあることが分かった。

【0009】

例えば、スラリ供給孔からのスラリ流量分布を均一にした状態であっても、投入するウェーハの厚み分布に大きな偏りが存在すると、圧送による浮力に差が生じ、定盤の傾きが顕在化され、両面研磨後のフラットネスばらつきを増大してしまうことが分かった。具体例を図７を参照しながら説明する。図７は、特許文献１に開示された方法に従ってウェーハ２０ａ及び２０ｂを両面研磨するための一例の両面研磨装置１００の概略断面図である。図７に示した例では、スラリ供給孔６ａ側に配置したウェーハ２０ａの厚みが、スラリ供給孔６ｂ側に配置したウェーハ２０ｂの厚みよりもかなり大きい。このような場合、スラリ供給孔６ａ及び６ｂから同様の流量でスラリを圧送すると、スラリ供給孔６ａ側ではウェーハ２０ａの厚みのせいでスラリの流れが滞って詰まり、高圧となる。一方で、スラリ供給孔６ｂ側では、圧送されたスラリが流れやすく、低圧となる。その結果、上定盤１ａのうちスラリ供給孔６ａ側の部分が、スラリ供給孔６ｂ側の部分よりも大きな浮力を受け、浮き上がる。その結果、破線で示したように上定盤１ａ自体が傾く。この状態で研磨を続行すると、上定盤１ａからの研磨強度が、スラリ供給孔６ａ側とスラリ供給孔６ｂ側とで変わってしまう。これらの結果、両面研磨後のウェーハ群のフラットネスにばらつきが生じてしまう。

【0010】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、両面研磨後のフラットネスのばらつきが低減されたウェーハ群を提供することができるスラリ圧送方式の両面研磨方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明では、定盤中心を有する回転定盤の上定盤と下定盤との間に複数枚のキャリアを設置し、前記複数枚のキャリアの各々に一枚以上のウェーハを保持させ、圧送方式でスラリを供給しながら前記ウェーハの両面を研磨する方法において、
前記複数枚のキャリアに保持される前記ウェーハの配置を、
前記複数枚のキャリアから基準キャリアを選択し、
前記定盤中心を角度中心として該定盤中心及び前記基準キャリアとともになす角αが最大になる一枚又は二枚のキャリアを対称キャリアとし、
前記基準キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＡμｍと、前記対称キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＢμｍとの差が、１．０μｍ以下となるようにして、前記ウェーハの両面研磨を行うことを特徴とする両面研磨方法を提供する。

【0012】

このような本発明の両面研磨方法によると、スラリの圧送によって定盤が傾くのを防ぎながらウェーハの両面研磨をすることができ、その結果、両面研磨後のフラットネスのばらつきが低減されたウェーハ群を提供することができる。

【0013】

前記複数枚のキャリアを４枚以上とし、前記４枚以上のキャリアを、前記定盤中心を中心とした円に沿って等間隔に設置することが好ましい。

【0014】

このようにキャリアを設置することによって、スラリの圧送によって定盤が傾くことを更に効果的に防ぐことができる。

【0015】

前記スラリをロータリージョイントを介して圧送しながら、前記ウェーハの両面研磨を行い、圧送する前記スラリの全流量を４ｌ／ｍｉｎ以上とすることがより好ましい。

【0016】

このようにスラリを圧送することにより、スラリによる潤滑作用をより効果的に利用でき、研磨面が異常な発熱を引き起こすことを防ぐことができる。

【発明の効果】

【0017】

以上のように、本発明の両面研磨方法であれば、両面研磨後のフラットネスのばらつきが低減されたウェーハ群を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の両面研磨方法を実施することができる一例の両面研磨装置を示す概略断面図である。

【図2】本発明の両面研磨方法に従うウェーハの配置の一例を説明するための概略平面図である。

【図3】本発明の両面研磨方法に従うウェーハの配置の他の一例を説明するための概略平面図である。

【図4】本発明の両面研磨方法に従うウェーハの配置の更に他の一例を説明するための概略平面図である。

【図5】実施例及び比較例のそれぞれの両面研磨方法により得られたウェーハ群のフラットネス幅（ＧＢＩＲ Ｒａｎｇｅ）を示すグラフである。

【図6】従来の両面研磨方法の一例を説明するための両面研磨装置の概略断面図である。

【図7】従来の両面研磨方法の他の一例を説明するための両面研磨装置の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

上述のように、両面研磨後のフラットネスのばらつきが低減されたウェーハ群を提供することができる両面研磨方法の開発が求められていた。

【0020】

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、ウェーハを一定の法則に従ってキャリアに仕込むことで、定盤の傾きを抑えながら両面研磨ができることを見出し、本発明を完成させた。

【0021】

即ち、本発明は、定盤中心を有する回転定盤の上定盤と下定盤との間に複数枚のキャリアを設置し、前記複数枚のキャリアの各々に一枚以上のウェーハを保持させ、圧送方式でスラリを供給しながら前記ウェーハの両面を研磨する方法において、
前記複数枚のキャリアに保持される前記ウェーハの配置を、
前記複数枚のキャリアから基準キャリアを選択し、
前記定盤中心を角度中心として該定盤中心及び前記基準キャリアとともになす角αが最大になる一枚又は二枚のキャリアを対称キャリアとし、
前記基準キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＡμｍと、前記対称キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＢμｍとの差が、１．０μｍ以下となるようにして、前記ウェーハの両面研磨を行うことを特徴とする両面研磨方法である。

【0022】

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0023】

（両面研磨装置）
まず、本発明の両面研磨方法を実施することができる一例の両面研磨装置を、図１を参照しながら説明する。しかしながら、本発明の両面研磨方法は、図１に示す両面研磨装置以外の装置を用いて実施することもできる。
なお、図１では、図６及び図７の両面研磨装置１００の部材と同様の部材に対し同様の参照符号を付している。

【0024】

図１に示す両面研磨装置１００は、回転定盤１０を具備する。
回転定盤１０は、上定盤１及び上定盤１に対向した下定盤２を含む。上定盤１の下定盤２に対向した面には、研磨布（パッド）が貼り付けられている。同様に、下定盤２の上定盤１に対向した面には、研磨布が貼り付けられている。研磨布としては、例えば、発泡ポリウレタンパッドを用いることができるが、特に限定されない。

【0025】

回転定盤１０は、上定盤１の中心及び下定盤２の中心を通る、定盤中心５を有する。上定盤１及び下定盤２は、この定盤中心５を軸として、それぞれに接続された駆動部により自転することができる。

【0026】

上定盤１及び下定盤２は、これらの間に処理空間４を定義している。この処理空間４に、複数枚のキャリア３が設置されている。

【0027】

複数枚のキャリア３は、定盤中心５の周囲に、定盤中心５からの距離が同じになるように設置されることが好ましい。なお、本明細書において、定盤中心５からの距離は、定盤中心５から各キャリア３の中心までの距離を指す。

【0028】

キャリア３の枚数は、特に限定されない。キャリア３の枚数は、例えば、２枚〜７枚とすることができる。

【0029】

複数枚のキャリア３を４枚以上とし、これらの４枚以上のキャリア３を、定盤中心５を中心とした円に沿って等間隔に設置することが特に好ましい。このようにキャリア３を配置することにより、以下に詳細に説明する、スラリの圧送の際に定盤が傾くことを抑制する作用をより確実に発揮できる。

【0030】

複数枚のキャリア３としては、例えば金属製のものを用いることができるが、特に限定されない。

【0031】

複数枚のキャリア３の各々は、一枚以上のウェーハ２０を保持するように構成されている。例えば、キャリア３は、ウェーハ２０をはめ込んで保持できる保持孔（ワークホール）を備えていても良い。保持孔の内周部には、樹脂製のインサート材を設けることが好ましい。

【0032】

上定盤１には、複数のスラリ供給孔６が設けられている。スラリ供給孔６は、上定盤１ではなく下定盤２に設けられていても良いし、上定盤１及び下定盤２の両方に設けられていてもよい。

【0033】

スラリ供給孔６は、研磨用のスラリを処理空間４に供給するように構成されている。図１に示す両面研磨装置１００では、スラリを、例えばスラリ供給孔６及びロータリージョイントを介して、処理空間４に圧送しながら、ウェーハ２０の両面研磨を行うことができる。

【0034】

図１に示す両面研磨装置１００は、定盤中心５に沿って配置された軸７ａを備えたサンギア７と、下定盤２の周囲を囲むように位置する基部８ａを備えたインターナルギア８とを更に具備する。

【0035】

サンギア７及びインターナルギア８は、定盤中心５を軸として、それぞれに接続された駆動部によって自転することができる。

【0036】

サンギア７は、軸７ａから上方に突出した係合部７ｂを更に備える。また、インターナルギア８は、基部８ａから上方に突出した係合部８ｂを更に備える。サンギア７の係合部７ｂ及びインターナルギア８の係合部８ｂは、複数枚のキャリア３に係合している。これらの係合は、ギアの噛合によるものでも良いし、ギアを介さない係合でもよい。

【0037】

複数枚のキャリア３は、サンギア７及びインターナルギア８に係合しているので、サンギア７及びインターナルギア８の自転により、回転することができる。

【0038】

図１に示す両面研磨装置１００では、上定盤１、下定盤２、サンギア７及びインターナルギア８を駆動させながら、且つスラリを処理空間４に圧送して供給しながら、キャリア３に保持されたウェーハ２０の両面研磨を行うことができる。すなわち、図１に示す両面研磨装置１００は、上定盤１、下定盤２、サンギア７及びインターナルギア８の各駆動部を有する４ｗａｙ式両面研磨装置である。

【0039】

（ウェーハの配置）
次に、本発明の両面研磨方法におけるウェーハの配置について説明する。

【0040】

本発明の両面研磨方法は、
複数枚のキャリアに保持されるウェーハの配置を、
複数枚のキャリアから基準キャリアを選択し、
定盤中心を角度中心としてこの定盤中心及び基準キャリアとともになす角αが最大になる一枚又は二枚のキャリアを対称キャリアとし、
基準キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＡμｍと、対称キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＢμｍとの差が、１．０μｍ以下となるようにして、ウェーハの両面研磨を行うことを特徴とする。

【0041】

このような配置を、図２〜図４を参照しながら具体例を示して説明する。

【0042】

図２に示す例では、４枚のキャリア３ａ、３ｂ、３ｘ及び３ｙが、定盤中心５を中心とした円に沿って等間隔に設置されている。図２は、図１に示す回転定盤１０の上定盤１を取り外して上から観察した平面図として示している。そのため、図２は、４枚のキャリア３ａ、３ｂ、３ｘ及び３ｙが下定盤２上に設置された様子を示している。

【0043】

まず、基準キャリアを選択する。ここでは、４枚のキャリア３の中で、図２で一番上に示したキャリア３ａを基準キャリアとして選択する場合の例を説明する。

【0044】

次に、定盤中心５を角度中心としてこの定盤中心５と基準キャリア３ａとともになす角αが最大になる対称キャリアを、基準キャリア３ａを除く他のキャリア３ｂ、３ｘ及び３ｙから求める。ここで、角αをなす二直線は、定盤中心５と基準キャリア３ａの中心３ａｃとを通る直線、及び定盤中心５と対称キャリアの中心とを通る直線とする。

【0045】

図２に示す例では、定盤中心５を角度中心として、定盤中心５、基準キャリア３ａの中心３ａｃ、及び図２で一番下に示したキャリア３ｂの中心３ｂｃがなす角αが１８０℃で最大となる。よって、図２に示す例では、一番下に示したキャリア３ｂ、すなわち定盤中心５に対して基準キャリア３ａと点対称の位置に座するキャリア３ｂが対称キャリアに相当にする。

【0046】

このようにして選択した基準キャリア３ａと対称キャリア３ｂとに、基準キャリア３ａに配置されるウェーハの平均厚みＡμｍと、対称キャリア３ｂに配置されるウェーハの平均厚みＢμｍとの差が、１．０μｍ以下となるように、ウェーハを配置する。

【0047】

例えば、基準キャリア３ａに平均厚みがａμｍである一枚のウェーハを配置し、対称キャリア３ｂに平均厚みがａ’μｍである一枚のウェーハを配置する場合、ａμｍを平均厚みＡとし、ａ’μｍを平均厚みＢとする。或いは、基準キャリア３ａに平均厚みがそれぞれａμｍ、ｂμｍ及びｃμｍである３枚のウェーハを配置し、対称キャリア３ｂに平均厚みがそれぞれａ’μｍ、ｂ’μｍ及びｃ’μｍである３枚のウェーハを配置する場合、｛（ａ＋ｂ＋ｃ）／３｝μｍを平均厚みＡとし、｛（ａ’＋ｂ’＋ｃ’）／３｝μｍを平均厚みＢとする。

【0048】

図３に、キャリア３の設置の他の例を示す。図３では、６枚のキャリア３ａ、３ｂ、３ｘ、３ｙ、３ｚ及び３ｗが定盤中心５を中心とした円に沿って等間隔に設置されている。図３に示す例でも、対称キャリアは、図２の例と同様に、定盤中心５に対して基準キャリア３ａと点対称の位置に座する１つのキャリア３ｂである。

【0049】

このように、キャリア３が偶数枚であり且つ等間隔で設置されている場合、対称キャリアは、図２の例と同様に、定盤中心５に対して基準キャリア３ａと点対称の位置に座する１つのキャリア３ｂである。

【0050】

次に、キャリア３が奇数枚である具体例を説明する。
図４は、５枚のキャリア３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び３ｆが、定盤中心５を中心とした円に沿って等間隔に設置されている例を示している。以下では、キャリア３ａを基準キャリアとする場合を説明する。

【0051】

図４に示す例では、定盤中心５を角度中心として、定盤中心５、基準キャリア３ａの中心３ａｃ及び図４における左下に座したキャリア３ｃの中心３ｃｃがなす角αが、最大になる。また、定盤中心５を角度中心として、定盤中心５、基準キャリア３ａの中心３ａｃ及び図４における右下に座したキャリア３ｄの中心３ｄｃがなす角αが、同様に最大になる。よって、基準キャリア３ａに対する対称キャリアは、図４における左下及び右下にそれぞれ座したキャリア３ｃ及び３ｄである。

【0052】

このようにして選択した基準キャリア３ａと対称キャリア３ｃ及び３ｄとに、基準キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＡμｍと、対称キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＢμｍとの差が、１．０μｍ以下となるように、ウェーハを配置する。

【0053】

例えば、基準キャリア３ａに平均厚みがａμｍである一枚のウェーハを配置し、対称キャリア３ｃに平均厚みがａ’μｍである一枚のウェーハを配置し、対称キャリア３ｄに平均厚みｂ’μｍである一枚のウェーハを配置する場合、ａμｍを平均厚みＡとし、｛（ａ’＋ｂ’）／２｝μｍを平均厚みＢとする。或いは、基準キャリア３ａにそれぞれ平均厚みがａμｍ、ｂμｍ及びｃμｍである３枚のウェーハを配置し、対称キャリア３ｃに平均厚みがそれぞれａ’μｍ、ｂ’μｍ及びｃ’μｍである３枚のウェーハを配置し、対称キャリア３ｄに平均厚みがそれぞれｄ’μｍ、ｅ’μｍ及びｆ’μｍである３枚のウェーハを配置する場合、｛（ａ＋ｂ＋ｃ）／３｝μｍを平均厚みＡとし、｛（ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’＋ｅ’＋ｆ’）／６｝μｍを平均厚みＢとする。

【0054】

このように、キャリア３が奇数枚であり且つ等間隔で設置されている場合には、対称キャリアは、図４の例と同様に、２枚のキャリアとなる。

【0055】

以上のようにしてウェーハをキャリア（基準キャリア３ａ及び対称キャリア３ｂ、又は基準キャリア３ａ並びに対称キャリア３ｃ及び３ｄ）に配置して、ウェーハの両面研磨を行うことにより、キャリアに配置されたウェーハの厚み分布の偏りを小さくしながらウェーハの両面研磨を行うことができ、それにより、スラリの圧送によって回転定盤１０（例えば上定盤１）が傾くのを防ぎながら両面研磨を行うことができる。その結果、本発明の両面研磨方法によれば、複数のウェーハに対する研磨強度のばらつきを抑えることができ、それにより、両面研磨後のフラットネスのばらつきが低減されたウェーハ群を提供することができる。

【0056】

平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差が０．８μｍ以下になるようにキャリアにウェーハを配置して研磨を行うことが好ましく、上記差を０．５μｍ以下になるようにキャリアにウェーハを配置して研磨を行うことがより好ましい。上記差が小さいほど、両面研磨後のフラットネスのばらつきが更に低減されたウェーハ２０群を提供することができる。上記差は小さければ小さいほど好ましいが、下限値としては例えば０μｍとすることができる。

【0057】

両面研磨装置１００が具備する複数枚のキャリア３のいずれを基準キャリアとして選択しても、本発明の平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差が１．０μｍ以下となるようにウェーハを配置することが好ましい。このようにすることで、全てのキャリア３にわたって、ウェーハの厚み分布の偏りを小さく又はなくすことができ、それにより、スラリ圧送の際の定盤の傾きを更に抑制することができる。その結果、この好ましい態様によれば、両面研磨後のフラットネスのばらつきが更に低減されたウェーハ群を提供することができる。

【0058】

次に、ウェーハの配置の具体例を説明する。ここでは、１バッチに必要とするウェーハの枚数が１５枚であり、図４に示すような５つのキャリア３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び３ｆに、それぞれ３枚ずつウェーハを配置する例を説明する。

【0059】

この場合、まず、例えば研磨対象の１５枚と調整用の５枚との計２０枚のウェーハを準備する。これらのウェーハの厚みを測定する。ウェーハの厚みとしては、点又はラインで測定した厚みの平均値を用いることができる。調製用のウェーハは５枚でなくても良い。

【0060】

厚みを測定した２０枚のウェーハを厚みの大きなものから順に並べ、１、２、３…２０と番号を付ける。これらを、１番目のウェーハから順に、キャリア３ａ、キャリア３ｃ、キャリア３ｆ、キャリア３ｅ、キャリア３ｄ、キャリア３ａ…の順で５枚のキャリア３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び３ｆに配置するが、平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差が１．０μｍ以下になるように配置し、これを超える場合は配置を見合わせるウェーハを選択する。配置しなかったウェーハは別のバッチで研磨すればよい。なお、これはあくまで一例の並べ方である。

【0061】

なお、以上では、１枚のキャリアに３枚のウェーハを配置する例を示したが、１枚のキャリアに配置するウェーハの枚数は、特に限定されない。例えば、一枚のキャリアに、１枚〜４枚のウェーハを配置することができる。なお、基準キャリアに配置するウェーハの枚数と、対称キャリアに配置するウェーハの枚数とを同じにすることが好ましい。すべてのキャリアに対し、同じ枚数のウェーハを配置することが特に好ましい。

【0062】

次に、本発明の両面研磨方法で用いることができるスラリについて説明する。

【0063】

本発明の両面研磨方法で用いるスラリは、特に限定されないが、例えば、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。砥粒の粒子径及び濃度、水溶液のｐＨ、並びに用いるアルカリも、特には限定されない。

【0064】

スラリをロータリージョイントを介して圧送しながら、ウェーハの両面研磨を行い、圧送するスラリの全流量を４ｌ／ｍｉｎ以上とすることがより好ましい。

【0065】

このようにスラリを圧送することにより、スラリによる潤滑作用をより効果的に利用でき、研磨面が異常な発熱を引き起こすことを防ぐことができる。

【0066】

両面研磨装置１００に圧送して供給するスラリの全流量は、例えば１２ｌ／ｍｉｎ以下とすることができる。両面研磨装置１００に圧送して供給するスラリの全流量は、６ｌ／ｍｉｎ以上１０ｌ／ｍｉｎ以下とすることがより好ましい。

【0067】

この場合、複数のスラリ供給孔からのスラリ流量を均一にしながら両面研磨を行うことが好ましい。

【実施例】

【0068】

以下、実施例及び比較例を用い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。

【0069】

（実施例１）
実施例１では、図１に示した両面研磨装置１００と同様の構成を有するＬａｐｍａｓｔｅｒ ＷｏｌｔｅｒｓのＡＣ２０００を用いて、ウェーハ２０の両面研磨を行った。

【0070】

研磨パッドとしては、ショアＡ硬度８０の発泡ポリウレタンパッドを用いた。

【0071】

キャリア３は、ＳＵＳ基板にＤＬＣコーティングを行ったものを母材として、フッ素樹脂であるＰＶＤＦをワークホール用のインサート材として用いた。各キャリア３のワークホールは３つとし、投入キャリアは５枚とした。

【0072】

これら５枚のキャリア３を、図４に示したのと同様の配置で、下定盤２上に設置した。

【0073】

スラリは、砥粒として平均粒径３５ｎｍのコロイダルシリカを砥粒濃度１．０ｗｔ％で含む、ｐＨ１０．５のＫＯＨ水溶液を用いた。スラリ供給孔６にロータリージョイント及びスラリ圧送用のポンプを接続した。

【0074】

一方で、被研磨対象の２０枚のウェーハ２０を準備した。ウェーハ２０としては、直径３００ｍｍのＰ型シリコン単結晶ウェーハを用いた。

【0075】

各ウェーハ２０の厚みを、静電容量式の変位計で挟み込む形で測定した。データは１ｍｍ刻みで直径プロファイルを２本取得し、それらの全データの平均値を厚みとした。

【0076】

次に、厚みを測定した２０枚のウェーハ２０を厚みの大きなものから順に並べ、１、２、３…２０と番号を付けた。これらを、１番目のウェーハ２０から順に、図４に示すキャリア３ａ、キャリア３ｃ、キャリア３ｆ、キャリア３ｅ、キャリア３ｄ、キャリア３ａ…の順で５枚のキャリア３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び３ｆに配置した。実施例１では、キャリア３ａ、キャリア３ｃ及びキャリア３ｆをそれぞれ基準キャリアとし、先に説明した平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差の最大値が１．０μｍを超えないようにし、２０枚のウェーハ２０のうち配置を見合わせるウェーハを選択した。具体的には、実施例１では、５番目、７番目、１４番目、１５番目及び２０番目のウェーハ２０の配置を見合わせ、これら以外の１番目から１９番目までの計１５枚のウェーハ２０を、５枚のキャリア３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び３ｆの各々に３枚ずつ配置し、保持させた。このとき、平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差の最大値は０．２２μｍであった。

【0077】

このように配置したウェーハ２０に対し、以下の条件で両面研磨を行った。
・両面研磨装置１００に供給するスラリの全流量を８．０ｌ／ｍｉｎとした。
・加工荷重は１５０ｇｆ／ｃｍ^２に設定した。
・加工時間はウェーハ２０の中心厚みのバッチ平均値が７７５±０．３μｍに収まるように、研磨レートから逆算して設定した。
・各駆動部の回転速度は、上定盤：２３．０ｒｐｍ；下定盤：−２０．０ｒｐｍ；サンギア：−２３．９ｒｐｍ；インターナルギア：７．７ｒｐｍに設定した。

【0078】

（実施例２及び３）
実施例２及び３では、先に説明した平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差の最大値がそれぞれ０．７３μｍ及び０．９５μｍとなるように、キャリア３にウェーハ２０を配置して、ウェーハ２０の両面研磨を行ったこと以外は実施例１と同様の手順で、ウェーハ２０の両面研磨を行った。

【0079】

（比較例１及び２）
比較例１及び２では、先に説明した平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差の最大値がそれぞれ１．０８μｍ及び１．２４μｍとなるように、キャリア３にウェーハ２０を配置して、ウェーハ２０の両面研磨を行ったこと以外は実施例１と同様の手順で、ウェーハ２０の両面研磨を行った。

【0080】

（比較例３）
比較例３では、先に説明した平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差を考慮せず、１番目から１５番目までのウェーハ２０を先に示した順で５枚のキャリア３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び３ｆの各々に３枚ずつ配置して、ウェーハ２０の両面研磨を行ったこと以外は実施例１と同様の手順で、ウェーハ２０の両面研磨を行った。比較例３では、先に説明した平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差の最大値が１．８９μｍであった。

【0081】

［洗浄］
実施例１〜３、及び比較例１〜３で両面研磨後の全てのウェーハに対し、ＳＣ−１洗浄を条件ＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：Ｈ_２Ｏ＝１：１：１５で行った。

【0082】

［評価］
洗浄後の全てのウェーハ２０のフラットネスを、ＫＬＡ ＴｅｎｃｏｒのＷａｆｅｒ Ｓｉｇｈｔを用いて、ＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ ｂａｃｋｓｉｄｅ ｉｄｅａｌ ｒａｎｇｅ）値として測定した。ＧＢＩＲ値の算出は、Ｍ４９ ｍｏｄｅの２ｍｍ Ｅ．Ｅ．に設定して行った。更には、１５枚のウェーハ２０（すなわちバッチ内のウェーハ群）のＧＢＩＲ値の中から最大値と最小値とを採取して、その差をＧＢＩＲ Ｒａｎｇｅと称し、バラツキの指標とした。

【0083】

実施例及び比較例の各々に関し、平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差の最大値を横軸とした。また、横軸は、スラリ供給方式を圧送方式で加工した場合のＧＢＩＲ Ｒａｎｇｅを、同一号機のままに浮力が生じない重力落下形式に変更して加工した場合のＧＢＩＲ Ｒａｎｇｅで割った数値とした。上記の横軸と縦軸でプロットしたグラフが図５である。図５では、左側から右側にかけて、実施例１〜３、及び比較例１〜３の結果を順にプロットしている。

【0084】

図５に示した結果から明らかなように、本発明に従って、平均厚みＡμｍと平均厚みＢμｍとの差が１．０μｍ以下となるようにウェーハを配置して、これらのウェーハの両面研磨を行った実施例１〜３は、重力落下方式と同等以下の両面研磨後のフラットネスのばらつきを達成できた。これは、実施例１〜３では、上記厚みの差が１．０μｍ以下になるようにしてウェーハの配置を行って両面研磨したことにより、スラリ圧送による上定盤の傾きを抑えることができ、その結果、１５枚のウェーハに対する研磨強度のばらつきを抑えることができ、それにより、両面研磨後のフラットネスのばらつきを低減することができたと考えられる。

【0085】

一方、比較例１〜３では、上記厚みの差が１．０μｍ以下になるようにせずにウェーハの配置を行って両面研磨したことにより、スラリ圧送によって上定盤が傾き、その結果、１５枚のウェーハに対して研磨強度の偏在が起きたと考えられる。

【0086】

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。

【符号の説明】

【0087】

１及び１ａ…上定盤、 ２…下定盤、 ３、３ｅ、３ｆ、３ｘ、３ｙ、３ｚ及び３ｗ…キャリア、 ３ａ…基準キャリア、 ３ｂ、３ｃ及び３ｄ…対称キャリア、 ３ａｃ、３ｂｃ、３ｃｃ及び３ｄｃ…キャリアの中心、 ４…処理空間、 ５…定盤中心、 ６、６ａ及び６ｂ…スラリ供給孔、 ７…サンギア、 ７ａ…軸、７ｂ…係合部、 ８…インターナルギア、 ８ａ…基部、 ８ｂ…係合部、 １０…回転定盤、 ２０、２０ａ及び２０ｂ…ウェーハ、 １００…両面研磨装置。

【要約】

【課題】両面研磨後のフラットネスのばらつきが低減されたウェーハ群を提供することができるスラリ圧送方式の両面研磨方法を提供すること。
【解決手段】定盤中心を有する回転定盤の上定盤と下定盤との間に複数枚のキャリアを設置し、複数枚のキャリアの各々に一枚以上のウェーハを保持させ、圧送方式でスラリを供給しながらウェーハの両面を研磨する方法において、複数枚のキャリアに保持されるウェーハの配置を、複数枚のキャリアから基準キャリアを選択し、定盤中心を角度中心として定盤中心及び基準キャリアとともになす角αが最大になる一枚又は二枚のキャリアを対称キャリアとし、基準キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＡμｍと、対称キャリアに配置されるウェーハの平均厚みＢμｍとの差が、１．０μｍ以下となるようにして、ウェーハの両面研磨を行うことを特徴とする両面研磨方法。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】