特開 2022-100742 両面研磨用キャリア及びウェーハの研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022100742

(43)【公開日】2022-07-06

(54)【発明の名称】両面研磨用キャリア及びウェーハの研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/28 20120101AFI20220629BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20220629BHJP

【ＦＩ】

B24B37/28

H01L21/304 621A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020214917

(22)【出願日】2020-12-24

(71)【出願人】

【識別番号】302006854

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＭＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 優

【テーマコード（参考）】

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C158AA07

3C158AB04

3C158AB08

3C158CB01

3C158CB10

3C158DA06

3C158DA18

3C158EA07

3C158EB01

5F057AA05

5F057CA19

5F057DA02

5F057EC10

5F057FA17

(57)【要約】

【課題】ウェーハがホール内で円滑に自転でき、荷重による研磨パッドの局所的変形を低減できるようにする。
【解決手段】両面研磨用キャリア１１はホール１３の内周面に、ホール中心Ｃ２に向かって突出した凸曲面１３Ａとホール中心Ｃ２から離れるように凹んだ凹曲面１３Ｂとが交互に複数個形成されている。各凸曲面１３Ａの全て及び各凹曲面１３Ｂの全ては同じ大きさ、同じピッチで形成され、各凸曲面１３Ａは円弧状又は２次曲線形状に形成され、各凸曲面１３Ａの頂点を円形状に結んだ仮想線は、ウェーハ１２が滞在可能な大きさの円形状となるように構成されている。隣接する２個の凸曲面１３Ａは、ウェーハ１２と点接触するように形成されている。各凹曲面１３Ｂは、隣接する２個の凸曲面１３Ａがウェーハ１２と点接触する際にウェーハ１２と接触しない程度の隙間を持って配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円盤状のウェーハを収容するホールを有する円盤状の両面研磨用キャリアであって、
前記ホールの内周面に、前記ホールの中心に向かって突出した凸曲面と、前記ホールの前記中心から離れるように凹んだ凹曲面とが交互に複数個形成され、
前記各凸曲面の全ては、同じ大きさ、同じピッチで形成され、
前記各凹曲面の全ては、同じ大きさ、同じピッチで形成され、
前記各凸曲面は、円弧状又は２次曲線形状に形成され、
前記各凸曲面の頂点を円形状に結んだ仮想線は、前記ウェーハが滞在可能な大きさの円形状となるように構成され、
隣接する２個の前記凸曲面は、前記ウェーハと点接触するように形成され、
前記各凹曲面は、前記隣接する２個の前記凸曲面が前記ウェーハと点接触する際に前記ウェーハと接触しない程度の隙間を持って配置されている
両面研磨用キャリア。

【請求項2】

請求項１に記載の両面研磨用キャリアにおいて、
前記凸曲面の隣接する２個の各頂点と、前記ホールの前記中心とをそれぞれ結ぶ２本の線がなす角度が１０°以上７２°以下となるように形成されている
両面研磨用キャリア。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の両面研磨用キャリアにおいて、
前記隙間が、前記ウェーハの直径の０．１％以上０．６％以下である
両面研磨用キャリア。

【請求項4】

円盤状のウェーハを収容するホールを有する円盤状の両面研磨用キャリアであって、
前記ホールの内周面が、正多角形各辺の中間点を通り且つ前記正多角形の内接円に等しいか大きい曲面で構成され、
前記ホールは、前記正多角形各辺の隣接する２辺の前記中間点と前記ウェーハが点接触するように形成され、
前記曲面は、前記正多角形各辺の隣接する２辺の前記中間点と前記ウェーハが点接触する際に前記ウェーハと接触しない程度の隙間を持って形成されている両面研磨用キャリア。

【請求項5】

請求項４に記載の両面研磨用キャリアにおいて、
前記正多角形は、正五角形以上正三十六角形以下である
両面研磨用キャリア。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載の両面研磨用キャリアにおいて、
前記隙間が、前記ウェーハの直径の０．１％以上０．６％以下である
両面研磨用キャリア。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の両面研磨用キャリアを用いてウェーハの両面を研磨するウェーハの研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円盤状のウェーハを両面研磨するときに用いられる円盤状の両面研磨用キャリア及びこの両面研磨用キャリアを用いてウェーハの両面を研磨するウェーハの研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、半導体ウェーハなどの円盤状のウェーハは、研磨パッドが貼り付けられた上定盤と下定盤でウェーハを挟みつつ研磨液（スラリー）を供給して、その両面を同時に研磨する両面研磨が行われている。その際、ウェーハは、両面研磨用キャリアに形成された円形状のホール（保持孔）によって保持されている。このような一般的な両面研磨においては、ウェーハとホールとの接点は絶えず１点になるため、キャリアからウェーハを自転させる作用が伝わりにくいという問題点がある。

【0003】

特許文献１には、図６に示す両面研磨用キャリア１が記載されている。両面研磨用キャリア１は、円盤状であって、内部にウェーハ２を保持する複数個（図６では４個）のホール３が形成され、外周部に所定ピッチで外周歯４が形成されている。

【0004】

ホール３の大きさは、ウェーハ２を回転可能に保持する大きさである。ホール３の内周面は、複数個の凸面３Ａをほぼ同じピッチで接続して形成されている。凸面３Ａは、ほぼ同じ大きさの円弧状をしている。ウェーハ２を両面研磨するとき、複数個の凸面３Ａの頂部がウェーハ２の外周面に点接触する。このため、ウェーハ２は、両面研磨用キャリア１の移動に伴ってホール３内で自転できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－１３８２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された両面研磨用キャリア１では、ホール３の内周面をウェーハ２と点接触する円弧状の凸面３Ａを接続して形成している。図６の一部Ｐ１の拡大図である図７に示すように、ウェーハ２の外周面が各凸面３Ａと接触した場合、各凸面３Ａの接続部分である凹部３Ｂ周辺と、ウェーハ２の外周部（以下「ウェーハ外周部」と略す。）２Ａとの間には、比較的大きな空間５が形成される。

【0007】

前記両面研磨用キャリア１を用いてウェーハ２を両面研磨すると、図７のＡ－Ａ'断面拡大図である図８に示すように、研磨パッド６は研磨荷重により空間５に入り込んで局所的に変形した状態となる。このため、ウェーハ外周部２Ａのエッジ上部、すなわち、研磨パッド６に接する角部がＲ形状に削られてしまう。この結果、ウェーハ外周部２Ａの強度が低下し、欠けなどを生じやすくなる。

【0008】

本発明は、ウェーハがホール内で円滑に自転できるとともに、荷重による研磨パッドの局所的変形を低減できる両面研磨用キャリア及びウェーハの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】

【0009】

本発明は、円盤状のウェーハを収容するホールを有する円盤状の両面研磨用キャリアに係り、前記ホールの内周面に、前記ホールの中心に向かって突出した凸曲面と、前記ホールの前記中心から離れるように凹んだ凹曲面とが交互に複数個形成され、前記各凸曲面の全ては、同じ大きさ、同じピッチで形成され、前記各凹曲面の全ては、同じ大きさ、同じピッチで形成され、前記各凸曲面は、円弧状又は２次曲線形状に形成され、前記各凸曲面の頂点を円形状に結んだ仮想線は、前記ウェーハが滞在可能な大きさの円形状となるように構成され、隣接する２個の前記凸曲面は、前記ウェーハと点接触するように形成され、前記各凹曲面は、前記隣接する２個の前記凸曲面が前記ウェーハと点接触する際に前記ウェーハと接触しない程度の隙間を持って配置されている。

【0010】

本発明に係る両面研磨用キャリアにおいて、前記凸曲面の隣接する２個の各頂点と、前記ホールの前記中心とをそれぞれ結ぶ２本の線がなす角度が１０°以上７２°以下となるように形成されている。

【0011】

本発明に係る両面研磨用キャリアにおいて、前記隙間が、前記ウェーハの直径の０．１％以上０．６％以下である。

【0012】

本発明は、円盤状のウェーハを収容するホールを有する円盤状の両面研磨用キャリアに係り、前記ホールの内周面が、正多角形各辺の中間点を通り且つ前記正多角形の内接円に等しいか大きい曲面で構成され、前記ホールは、前記正多角形各辺の隣接する２辺の前記中間点と前記ウェーハが点接触するように形成され、前記曲面は、前記正多角形各辺の隣接する２辺の前記中間点と前記ウェーハが点接触する際に前記ウェーハと接触しない程度の隙間を持って形成されている。

【0013】

本発明に係る両面研磨用キャリアにおいて、前記正多角形は、正五角形以上正三十六角形以下である。

【0014】

本発明に係る前記段落００１２又は段落００１３に記載した両面研磨用キャリアにおいて、前記隙間が、前記ウェーハの直径の０．１％以上０．６％以下である。

【0015】

本発明に係るウェーハの研磨方法は、前記両面研磨用キャリアを用いてウェーハの両面を研磨する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ウェーハがホール内で円滑に自転できるとともに、荷重による研磨パッドの局所的変形を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態に係る両面研磨用キャリアの構成の一例を示す平面図である。

【図2】図１の一部Ｐ２の拡大図である。

【図3】図２のＢ－Ｂ’部分の断面拡大図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る両面研磨用キャリアの構成の一例を示す平面図である。

【図5】図４のＣ－Ｃ’部分の断面拡大図である。

【図6】従来の両面研磨用キャリアの構成の一例を示す平面図である。

【図7】図６の一部Ｐ１の拡大図である。

【図8】図７のＡ－Ａ’部分の断面拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
（両面研磨用キャリア１１の構成）
図１は本発明の第１実施形態に係る両面研磨用キャリア１１の構成の一例を示す平面図、図２は図１の一部Ｐ２の拡大図である。

【0019】

両面研磨用キャリア１１は、円盤状であって、内部に円盤状のウェーハ１２を保持可能な１個以上のホール１３、本実施形態では、１個のホール１３が形成され、外周部に所定ピッチで外周歯１４が形成されている。両面研磨用キャリア１１は、ウェーハ１２よりも薄く形成されている。

【0020】

ホール１３は略円形状に形成され、ホール１３の中心（ホール中心）Ｃ２が両面研磨用キャリア１１の中心（キャリア中心）Ｃ１に対して偏心して形成されている。

【0021】

ホール１３の内周面には、ホール中心Ｃ２に向かって突出した複数個の凸曲面１３Ａ、本実施形態では、１２個の凸曲面１３Ａが同じ大きさ、同じピッチで形成されている。各凸曲面１３Ａの間には、ホール中心Ｃ２から離れるように凹んだ複数個の凹曲面１３Ｂ、本実施形態では、１２個の凹曲面１３Ｂが同じ大きさ、同じピッチで形成されている。すなわち、ホール１３の内周面は、１２個の凸曲面１３Ａと、１２個の凹曲面１３Ｂが同じ大きさ、同じピッチで交互に接続されて構成されている。

【0022】

各凸曲面１３Ａの形状は、例えば、円弧状又は２次曲線状（楕円弧状、放物線状、双曲線状）のいずれでもよい。図１及び図２は、各凸曲面１３Ａの形状の延長線を２点鎖線で示すことにより、各凸曲面１３Ａの形状が円弧状であることを示している。図１及び図２において、凸曲面１３Ａ上に記載された黒丸は、この点（頂点）でウェーハ１２と当該凸曲面１３Ａが点接触することを表している。図１は、２個の前記黒丸でウェーハ１２が当該凸曲面１３Ａに点接触することにより、ウェーハ１２の中心（ウェーハ中心）ＣＷがホール１３のホール中心Ｃ２に対して僅かに偏心していることを示している。ウェーハ１２と凸曲面１３Ａが２点で点接触することにより、摩擦抵抗が増加し、ウェーハ１２の自転運動が促進される。

【0023】

ここにおいて、本実施形態では、各凸曲面１３Ａの頂点を円形状に結んだ仮想線ＶＬで形成される仮想円の直径ＨＬ１は、ウェーハ１２が滞在可能な大きさの円形状となるように、形成されている。

【0024】

各凸曲面１３Ａは、ホール中心Ｃ２に対して回転対称となる位置に形成されている。各凸曲面１３Ａが円弧状である場合、当該円弧の中心はホール中心Ｃ２と当該凸曲面１３Ａの頂点を通る線分の延長線上に位置する。各凸曲面１３Ａが２次曲線状である場合、当該２次曲線の軸は、ホール中心Ｃ２と当該凸曲面１３Ａの頂点を通る直線と一致する。

【0025】

各凹曲面１３Ｂは、ホール中心Ｃ２に対して回転対称となる位置に形成されている。
各凹曲面１３Ｂは、隣接する２個の凸曲面１３Ａがウェーハ１２と点接触する際にウェーハ１２と接触しない程度の隙間を持った空間１５が形成されるように配置されている。図２のＢ－Ｂ’断面拡大図である図３に示すように、空間１５が狭いため、研磨パッド１６は、図８に示す従来の研磨パッド６と比較して変形が少ない。よって、ウェーハ外周部２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることがなく、且つウェーハ１２がホール１３内で円滑に自転できる。なお、図１及び図２では、本発明の理解を助けるために、ホール１３とウェーハ１２との隙間である空間１５を誇張して記載している。

【0026】

隣接する２個の凸曲面１３Ａは、一方の凸曲面１３Ａの頂点とホール中心Ｃ２とを通る直線と、他方の凸曲面１３Ａの頂点とホール中心Ｃ２とを通る直線とがなす角度θ１（図１参照）が１０°以上７２°以下となるような位置に形成することが好ましい。さらに好ましくは、角度θ１は、２０°以上６０°以下である。

【0027】

角度θ１が１０°未満である場合、ウェーハ１２と二箇所の接触点が近接しているため、１点接触と殆ど変わらず、両面研磨用キャリア１１の回転駆動力をウェーハ１２に伝達する回転駆動伝達能力の増加は見込めない。

【0028】

一方、角度θ１が７２°より大きい場合、同一接触点でのウェーハ１２の保持時間が長くなるため、ウェーハ１２に局所的なダメージが生じる虞れがある。

【0029】

これに対し、角度θ１が１０°以上７２°以下である場合、２点接触による回転駆動伝達能力を向上しつつ、接触点が連続的に移り変わることでウェーハ１２に局所的なダメージが生じる虞れがない。

【0030】

前記空間１５の幅（隙間）は、ウェーハ１２の直径ＷＤの０．１％以上０．６％以下であることが好ましい。
例えば、直径ＷＤが３００ｍｍのウェーハ１２を研磨するための両面研磨用キャリア１１では、空間１５の幅（隙間）は、０．３～１．８ｍｍになる。

【0031】

前記空間１５の幅（隙間）が０．１％未満である場合、ウェーハ１２又はホール１３の成形精度によっては、ウェーハ１２がホール１３に固定され、円滑に自転できない。

【0032】

一方、前記空間１５の幅（隙間）が０．６％より大きい場合、研磨パッドが荷重でつぶれ、ウェーハ外周部１２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られてしまう。

【0033】

これに対し、前記空間１５の幅（隙間）が０．１％以上０．６％以下である場合、研磨パッドが荷重でつぶれることがないので、ウェーハ外周部１２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制されつつ、ウェーハ１２が円滑に自転できる。

【0034】

両面研磨用キャリア１１は、ステンレスやチタン等の金属材料からなる本体と、ホール１３の内壁に沿って配置された環状の樹脂インサータとを備えていてもよい。樹脂インサータは、一般的な樹脂により構成できる。樹脂としては、例えば、アラミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂及びフッ素系樹脂などを用いることができる。
前記樹脂インサータは、ガラス繊維を含むことが好ましい。これにより、樹脂インサータの耐久性を高めることができる。このガラス繊維は、体積比で１０～６０％の含有率であることが好ましい。

【0035】

両面研磨用キャリア１１は、全体を、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂などにガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などを複合して構成してもよい。特に、汚染やコスト上のメリットを考慮して、エポキシ樹脂にガラス繊維を複合したものを用いることが好ましい。ガラス繊維は、体積比で１０～６０％の含有率であることが好ましい。また、両面研磨用キャリア１１全体をＤＬＣ（Diamond-like Carbon）でコーティングしてもよい。

【0036】

（ウェーハ１２の研磨方法）
次に、前記構成を有する両面研磨用キャリア１１を用いたウェーハの研磨方法について説明する。
本実施形態では、遊星歯車機構を備えた両面研磨装置を用いる。この両面研磨装置は、上定盤及び下定盤を有する回転定盤と、この回転定盤の中心に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアとを備えている。

【0037】

複数個の両面研磨用キャリア１１を両面研磨装置の下定盤の上面にセットし、外周歯１４を両面研磨装置のインターナルギア及びサンギアに噛み合わせ、各ホール１３内にそれぞれウェーハ１２を挿入する。
上定盤を下定盤の真上に位置決めした後に下降して押しつけ、研磨パッドがそれぞれ貼り付けられた上定盤と下定盤とで複数の両面研磨用キャリア１１の両面を挟圧する。

【0038】

次に、上定盤と下定盤との間に研磨液を供給しながらインターナルギア及びサンギアの両方、もしくはどちらか一方を回転させると、各両面研磨用キャリア１１がサンギアの周囲を公転するとともに、自転する遊星運動を行う。
各両面研磨用キャリア１１のホール１３に回転可能に挿入されているウェーハ１２は、両面研磨用キャリア１１の移動や上下定盤の回転周速差により２個の凸曲面１３Ａの頂点に２点で点接触する。

【0039】

ウェーハ１２の外周面が隣接する２個の凸曲面１３Ａと２点で点接触したとき、ウェーハ１２は、２個の凸曲面１３Ａの各頂点とウェーハ１２の外周面との接点で発生する摩擦抵抗に基づいて、両面研磨用キャリア１１の回転駆動力を受けて自転する。ウェーハ１２は、さらに次に接触する２個の凸曲面１３Ａからも同様の回転駆動力を受ける。前記摩擦抵抗は、１点で点接触する場合と比較して大きい。その結果、ウェーハ１２は両面研磨用キャリア１１からほぼ回転駆動力を持続して受けることになり、回転の急激な変動や衝撃を生じることなく円滑に自転する。

【0040】

各凸曲面１３Ａは、円弧状又は２次曲線状をしている。このため、ウェーハ１２がある隣接する２個の凸曲面１３Ａとの２点で点接触した状態から次に隣接する２個の凸曲面１３Ａとの２点で点接触した状態に移るとき、ウェーハ１２の外周面は、各凸曲面１３Ａの曲面に沿って滑らかに移動する。

【0041】

したがって、ウェーハ１２に局所的なダメージが生じる虞れはなく、ウェーハ１２が円滑な回転を持続するので、ウェーハ１２の両面全体の平坦度が向上する。

【0042】

本実施形態では、各凹曲面１３Ｂは、ウェーハ１２の両面研磨中に、隣接する２個の凸曲面１３Ａがウェーハ１２と点接触する際にウェーハ１２と接触しない程度の隙間を持った空間１５（図１及び図２参照）が形成されるように配置されている。前記隙間は、ウェーハ１２の直径ＷＤの０．１％以上０．６％以下に設定されているため、前記空間１５は、図７に示す従来の両面研磨用キャリア１の空間５よりも狭い。よって、研磨パッドが自重で押しつぶされることないため、ウェーハ外周部２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制される。

【0043】

（第１実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態では、両面研磨用キャリア１１はウェーハ１２を収容するホール１３を有している。ホール１３の内周面に、ホール中心Ｃ２に向かって突出した凸曲面１３Ａとホール中心Ｃ２から離れるように凹んだ凹曲面１３Ｂとが交互に複数個形成されている。各凸曲面１３Ａの全ては、同じ大きさ、同じピッチで形成され、各凹曲面１３Ｂの全ては、同じ大きさ、同じピッチで形成されている。各凸曲面１３Ａは、円弧状又は２次曲線形状に形成され、各凸曲面１３Ａの頂点を円形状に結んだ仮想線ＶＬは、ウェーハ１２が滞在可能な大きさの円形状となるように構成されている。隣接する２個の凸曲面１３Ａは、ウェーハ１２と点接触するように形成されている。各凹曲面１３Ｂは、隣接する２個の凸曲面１３Ａがウェーハ１２と点接触する際にウェーハ１２と接触しない程度の隙間を持って配置されている。

【0044】

この構成により、ウェーハ１２とホール１３の内周面との摩擦抵抗を増加させ、ウェーハ１２の自転運動を促進させることができる。

【0045】

また、図３に示すように、凸曲面１３Ａの両側に位置する凹曲面１３Ｂとウェーハ１２の外周面とにより形成される空間１５には研磨パッド１６がほとんど入り込まない。このため、ウェーハ外周部１２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制される。
したがって、ウェーハ１２がホール１３内で円滑に自転できるとともに、ウェーハ１２の両面全体が高い平坦度で研磨される。

【0046】

また、本実施形態では、凸曲面１３Ａの隣接する２個の各頂点と、ホール中心Ｃ２とをそれぞれ結ぶ２本の線がなす角度が１０°以上７２°以下となるように形成されている。

【0047】

この構成により、２点接触による回転駆動伝達能力を向上しつつ、隣接する２個の凸曲面１３Ａの頂点との接触点が連続的に移り変わることでウェーハ１２に局所的なダメージが生じる虞れがない。

【0048】

また、本実施形態では、凸曲面１３Ａの両側に位置する凹曲面１３Ｂとウェーハ１２の外周面とにより形成される空間１５の隙間が、ウェーハ１２の直径ＷＤの０．１％以上０．６％以下である。

【0049】

この構成により、図３に示すように、空間１５には研磨パッド１６がほとんど入り込まない。このため、研磨荷重による研磨パッドの局所的変形を防止でき、ウェーハ外周部１２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制されつつ、ウェーハ１２が円滑に自転することができる。

【0050】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
（両面研磨用キャリア２１の構成）
図４は、本発明の第２実施形態に係る両面研磨用キャリア２１の構成の一例を示す平面図である。

【0051】

両面研磨用キャリア２１は、第１実施形態と同様に、円盤状であって、内部に円盤状のウェーハ２２を保持可能な１個以上のホール２３、本実施形態では、１個のホール２３が形成され、外周部に所定ピッチで外周歯２４が形成されている。両面研磨用キャリア２１は、ウェーハ２２よりも薄く形成されている。

【0052】

ホール２３は、略円形状に形成され、ホール２３の中心（ホール中心）Ｃ４が両面研磨用キャリア２１の中心（キャリア中心）Ｃ３に対して偏心して形成されている。

【0053】

ホール２３の内周面は、ホール中心Ｃ４を中心とした正多角形各辺の中間点を通り且つ前記正多角形の内接円ＩＣに等しいか大きい曲面で構成されている。図４では、前記多角形が正六角形の例を示している。

【0054】

ウェーハ２２がホール２３内に滞在可能な程度において、内接円ＩＣの直径はウェーハ２２の直径よりも大きく構成されている。よって、ウェーハ中心ＣＷがホール２３のホール中心Ｃ４（内接円ＩＣの中心でもある）に対して僅かに偏心することになる。

【0055】

ホール２３の内周面は、前記正多角形の各辺の一部である直面２３Ａと、隣接する各直面２３Ａの端部間をそれぞれつなぐ凹曲面２３Ｂとから構成されている。また、隣接する２個の直面２３Ａの中間点とウェーハ２２が点接触するように構成されている。図４において、直面２３Ａ上に記載された２つの黒丸は、この点でウェーハ２２と直面２３Ａが点接触することを表している。隣接する２個の直面２３Ａの中間点とウェーハ２２が点接触することにより摩擦抵抗を増加させ、ウェーハ２２の自転運動が促進される。

【0056】

前記凹曲面２３Ｂは、ホール中心Ｃ４から離れるように凹んだ曲面とされ、直面２３Ａと凹曲面２３Ｂはそれぞれ同じ長さ又は同じ大きさ、同一ピッチで交互に接続されて構成されている。また、各凹曲面２３Ｂは、隣接する２個の直面２３Ａの中間点とウェーハ２２が点接触する際にウェーハ２２と接触しない程度の隙間を持った空間２５が形成されるように配置されている。この隙間によってウェーハ２２がホール２３内で円滑に自転できるとともに、ウェーハ２２の両面全体が高い平坦度で研磨される。なお、図４では、本発明の理解を助けるために、ホール２３とウェーハ２２との隙間を誇張して記載している。

【0057】

前記正多角形は、正五角形以上正三十六角形以下であることが好ましい。前記正多角形は、六角形以上十八角形以下であることがなお好ましい。
例えば、前記正多角形が正五角形である場合、隣接する２個の直面２３Ａにおいて、ホール中心Ｃ４から一方の直面２３Ａへの垂線と、ホール中心Ｃ４から他方の直面２３Ａへの垂線とがなす角度θ２（図４参照）は、７２°（＝３６０°／５）である。前記正多角形が正三十六角形である場合、前記角度θ２は、１０°（＝３６０°／３６）となる。

【0058】

前記正多角形が正三十六角形より角数が多い場合、ウェーハ２２と二箇所の接触点が近接しているため、１点接触と殆ど変わらず、両面研磨用キャリア２１の回転駆動力をウェーハ２２に伝達する回転駆動伝達能力の増加は見込めない。

【0059】

一方、前記正多角形が正五角形より角数が少ない場合、同一接触点でのウェーハ２２の保持時間が長くなるため、局所的なダメージが生じる虞れがある。

【0060】

これに対し、前記正多角形が正五角形以上正三十六角形以下である場合、２点接触による回転駆動伝達能力を向上しつつ、接触点が連続的に移り変わることでウェーハ２２に局所的なダメージが生じる虞れがない。前記正多角形は、正六角形以上正十八角形以下であることが好ましい。

【0061】

前記空間２５の幅（隙間）は、前記第１実施形態と同様、ウェーハ２２の直径ＷＤの０．１％以上０．６％以下であることが好ましい。
例えば、直径ＷＤが３００ｍｍのウェーハ２２を研磨するための両面研磨用キャリア２１では、空間２５の幅（隙間）は、０．３～１．８ｍｍになる。

【0062】

前記空間２５の幅（隙間）が０．１％未満である場合、ウェーハ２２又はホール２３の成形精度によっては、ウェーハ２２がホール２３に固定され、円滑に自転できない。

【0063】

一方、前記空間２５の幅（隙間）が０．６％より大きい場合、研磨パッドが荷重でつぶれ、ウェーハ外周部２２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られてしまう。

【0064】

これに対し、前記空間２５の幅（隙間）が０．１％以上０．６％以下である場合、研磨パッドが荷重でつぶれることがないので、ウェーハ外周部２２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制されつつ、ウェーハ２２が円滑に自転することができる。

【0065】

両面研磨用キャリア２１は、両面研磨用キャリア１１と同様、金属材料からなる本体と樹脂インサータとを備えた構成でも、全体が合成樹脂と繊維との複合体からなる構成でもよい。また、両面研磨用キャリア２１全体をＤＬＣでコーティングしてもよい。

【0066】

（ウェーハ２２の研磨方法）
次に、前記構成を有する両面研磨用キャリア２１を用いたウェーハの研磨方法について説明する。
本実施形態では、両面研磨用キャリア２１に定位置での自転のみを行わせる一般的な両面研磨装置、例えば特開２０１２－１４３８３９号公報に記載された装置などを用いる。この両面研磨装置は、中心部にセンターギアが設けられ、周方向に外周歯２４に噛合している複数個の自転機構が配設されている。複数個の両面研磨用キャリア２１の各外周歯２４をセンターギアと、各自転機構に設けられたアウターギアとに噛み合わせる。これにより、各自転機構は、対応する両面研磨用キャリア２１をセンターギアと共同して定位置で回転駆動する。

【0067】

前記両面研磨装置の使用法に基づき、ウェーハ２２がセットされた両面研磨用キャリア２１を上下の研磨パッドで挟み、両面研磨用キャリア２１を定位置で自転させつつ、ウェーハ２２の上下面を同時に研磨する。

【0068】

両面研磨用キャリア２１のホール２３に回転可能に挿入されているウェーハ２２は、両面研磨用キャリア２１の回転に伴って２個の直面２３Ａの中間点に２点で点接触する。
ウェーハ２２の外周面が隣接する２個の直面２３Ａの中間点と２点で点接触したとき、ウェーハ２２は、２個の直面２３Ａとウェーハ２２の外周面との接点で発生する摩擦抵抗に基づいて、両面研磨用キャリア２１の回転駆動力を受けて自転する。ウェーハ２２は、さらに次に接触する２個の直面２３Ａからも同様の回転駆動力を受ける。前記摩擦抵抗は、１点で点接触する場合と比較して大きい。その結果、ウェーハ２２は両面研磨用キャリア２１からほぼ回転駆動力を持続して受けることになり、回転の急激な変動や衝撃を生じることなく円滑に自転する。

【0069】

したがって、ウェーハ２２に局所的なダメージが生じる虞れはなく、ウェーハ２２が円滑な回転を持続するので、ウェーハ２２の両面全体の平坦度が向上する。

【0070】

本実施形態では、各凹曲面２３Ｂは、ウェーハ２２の両面研磨中に、隣接する２個の直面２３Ａの中間点とウェーハ２２が点接触する際にウェーハ２２と接触しない程度の隙間を持った空間２５（図４参照）が形成されるように配置されている。前記隙間は、ウェーハ２２の直径ＷＤの０．１％以上０．６％以下である。このため、前記空間２５は、図７に示す従来の両面研磨用キャリア１の空間５よりも狭い。そのため、図４のＣ－Ｃ’断面拡大図である図５に示すように、空間２５が狭いため、研磨パッド２６は、図８に示す従来の研磨パッド６と比較して変形が少なく、空間２５にほとんど入り込まない。したがって、ウェーハ外周部２２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制され、ウェーハ２２は高い平坦度で研磨される。

【0071】

（第２実施形態の効果）
以上説明したように、本実施形態では、両面研磨用キャリア２１はウェーハ２２を収容するホール２３を有している。ホール２３の内周面が、ホール中心Ｃ４を中心とした正多角形各辺の中間点を通り且つ前記正多角形の内接円ＩＣに等しいか大きい曲面で構成されている。ホール２３は、前記正多角形各辺の隣接する２辺の中間点とウェーハ２２が点接触するように形成されている。各凹曲面２３Ｂは、前記正多角形各辺の隣接する２辺の前記中間点とウェーハ２２が点接触する際にウェーハ２２と接触しない程度の隙間を持って形成されている。

【0072】

この構成により、ウェーハ２２とホール２３の内周面との摩擦抵抗を増加させ、ウェーハ２２の自転運動を促進させることができる。

【0073】

また、直面２３Ａの両側に位置する凹曲面２３Ｂとウェーハ２２の外周面とにより形成される空間２５には研磨パッド２６がほとんど入り込まない。このため、ウェーハ外周部２２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制される。
したがって、ウェーハ２２がホール２３内で円滑に自転できるとともに、ウェーハ２２の両面全体が高い平坦度で研磨される。

【0074】

また、本実施形態では、正多角形は、正五角形以上正三十六角形以下である。すなわち、隣接する２個の直面２３Ａは、ホール中心Ｃ４から一方の直面２３Ａへの垂線と、ホール中心Ｃ４から他方の直面２３Ａへの垂線とがなす角度が１０°以上７２°以下となる位置に形成されている。

【0075】

この構成により、２点接触による回転駆動伝達能力を向上しつつ、隣接する２個の直面２３Ａの中間点との接触点が連続的に移り変わることでウェーハ２２に局所的なダメージが生じる虞れがない。

【0076】

また、本実施形態では、直面２３Ａの両側に位置する凹曲面２３Ｂとウェーハ２２の外周面とにより形成される空間２５の隙間が、ウェーハ２２の直径ＷＤの０．１％以上０．６％以下である。

【0077】

この構成により、図５に示すように、空間２５には研磨パッド２６がほとんど入り込まない。このため、ウェーハ外周部２２Ａのエッジ上部がＲ形状に削られることが抑制されつつ、ウェーハ２２が円滑に自転することができる。

【0078】

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【0079】

例えば、前記各実施形態では、両面研磨用キャリア１１及び２１は、内部にウェーハ１２及び２２を保持する１個のホール１３及び２３が形成されている例を示したが、これに限定されない。両面研磨用キャリア１１及び２１は、内部にウェーハ１２及び２２を保持する２個以上のホール１３及び２３が形成されていてもよい。

【0080】

前記第１実施形態では、前記遊星歯車機構を備えた両面研磨装置を用い、前記第２実施形態では、前記回転機構を備えた両面研磨装置を用いる例を示したが、これに限定されない。前記第１実施形態において前記回転機構を備えた両面研磨装置を用い、前記第２実施形態において前記遊星歯車機構を備えた両面研磨装置を用いてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１，１１，２１…両面研磨用キャリア、２，１２，２２…ウェーハ、２Ａ，１２Ａ，２２Ａ…ウェーハ外周部、３，１３，２３…ホール、３Ａ…凸面、３Ｂ…凹部、４，１４，２４…外周歯、５，１５，２５…空間、６，１６，２６…研磨パッド、１３Ａ…凸曲面、１３Ｂ，２３Ｂ…凹曲面、２３Ａ…直面、Ｃ１，Ｃ３…キャリア中心、Ｃ２，Ｃ４…ホール中心、ＣＷ…ウェーハ中心、ＨＬ１…仮想線で形成される仮想円の直径、ＨＬ２…内接円ＩＣの直径、ＩＣ…内接円、ＶＬ…仮想線、ＷＤ…ウェーハの直径、θ１，θ２…角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】