(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】P2023107334
(43)【公開日】2023-08-03
(54)【発明の名称】両面研磨装置
(51)【国際特許分類】
B24B 37/013 20120101AFI20230727BHJP
B24B 37/08 20120101ALI20230727BHJP
B24B 37/12 20120101ALI20230727BHJP
B24B 37/26 20120101ALI20230727BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20230727BHJP
B24B 49/04 20060101ALI20230727BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20230727BHJP
【ＦＩ】
B24B37/013
B24B37/08
B24B37/12 D
B24B37/26
B24B37/12 A
B24B49/12
B24B49/04 Z
H01L21/304 621A
H01L21/304 622S
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022008483
(22)【出願日】2022-01-24
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-11-09
(71)【出願人】
【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
(74)【代理人】
【識別番号】100215142
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 徹
(72)【発明者】
【氏名】天海 史郎
(72)【発明者】
【氏名】橋本 浩昌
【テーマコード（参考）】
3C034
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C034AA19
3C034BB93
3C034CA02
3C034CA22
3C034CB03
3C034DD01
3C158AA07
3C158AC02
3C158AC04
3C158CB01
3C158DA17
3C158EA01
3C158EB01
3C158EB05
3C158EB14
3C158ED00
5F057AA20
5F057AA32
5F057BA12
5F057BB03
5F057CA19
5F057DA02
5F057EB11
5F057GB02
5F057GB13
(57)【要約】
【課題】優れた厚さ測定精度を示し、かつ金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消できる両面研磨装置を提供すること。
【解決手段】上定盤及び下定盤を有するウェーハの両面研磨装置であって、前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置。
【選択図】図１
【解決手段】上定盤及び下定盤を有するウェーハの両面研磨装置であって、前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上定盤及び下定盤を有するウェーハの両面研磨装置であって、
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置。
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置。
【請求項2】
前記ウェーハ厚さ測定機構は、前記ウェーハに対して光学的に透過する波長のレーザー光を出射することが可能な波長可変赤外レーザー装置を具備するものであることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨装置。
【請求項3】
前記窓材は、前記レーザー光を透過させるものであることを特徴とする請求項２に記載の両面研磨装置。
【請求項4】
前記中空プラグの前記プラグ貫通孔は、前記レーザー光の径よりも１．５ｍｍ以上大きい径を有するものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の両面研磨装置。
【請求項5】
前記中空プラグは、前記窓材が貼付けられるフランジ部を有し、前記フランジ部の外径は、前記上定盤の前記定盤貫通孔の径よりも大きい径のものであることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の両面研磨装置。
【請求項6】
前記中空プラグは、合成ゴム製のＯ－リングによって前記上定盤の前記定盤貫通孔に固定されたものであることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の両面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加工中のウェーハの厚さ測定機構を有する両面研磨装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ウェーハの両面研磨工程では、狙いのウェーハ厚さからの加工後厚さのズレ量を可能な限り小さくするために、リアルタイムでのウェーハ厚さの測定が求められている。
【0003】
【0004】
図８及び図９に示す両面研磨装置１０は、上定盤２、下定盤３、サンギア８及びインターナルギア９の各駆動部を有する、４ｗａｙ式両面研磨装置である。また、上定盤２の下定盤３に対向する研磨面２Ａには、研磨布４Ａが設けられている。下定盤３の上定盤２に対向する面には、研磨布４Ｂが設けられている。そして、両面研磨装置１０は、上定盤２の上部に、ウェーハ厚さ測定機構７を更に備えている。
【0005】
図８及び図９に示す両面研磨装置１０を用いる従来の一例の両面研磨工程では、図８及び図９に示すように、ウェーハ厚さ測定機構７から上定盤２の定盤貫通孔２１を通して赤外レーザーＬを研磨中のウェーハＷに照射し、光反射干渉法にて厚さをモニタリングしながら、ウェーハＷが任意の厚さになったところで研磨を終了している。
【0006】
図８及び図９に示す従来例の両面研磨装置１０では、定盤貫通孔２１について、スラリーと定盤金属部との接液防止や高圧洗浄時の水飛散防止のために、定盤貫通孔２１の下端（研磨面２Ａ側）に、接着層６１を介して、プラスチック製の窓材（フィルム）６を貼り付けている。
【0007】
その他、研磨中のウェーハＷの厚さをモニタリングする方法及び／又は装置については、様々な提案がなされている。
【0008】
例えば、特許文献１には、片面研磨装置の被研磨面の状態を光学的に測定する方法において、測定孔に測定光を透過させるほぼ透明材料から形成された、栓部材を通して被研磨物の表面状態を測定する光学測定方法が記載されている。
【0009】
特許文献２には、両面研磨装置において、研磨布側にプラスチック製の窓材が付けられた上定盤のスラリー供給孔から赤外レーザーを透過させ、研磨中のウェーハの厚さを測定する方法が記載されている。
【0010】
特許文献３には、両面研磨装置において、上定盤のスラリー供給孔のセンサーホルダーに石英材を使用することで、研磨時の上定盤の加熱による厚さの誤差を低減できる測定方法が記載されている。
【0011】
特許文献４には、両面研磨装置において、上定盤のスラリー供給孔からレーザーを照射させて、反射光を検出し、ウェーハの抵抗率と厚さの相関関係によってこれらのデータを補正することにより、研磨中のウェーハの厚さを高精度に測定する方法が記載されている。
【0012】
特許文献５には、両面研磨装置において、上定盤に形成された測定孔から形状測定器によりワークの形状を測定し、これらの形状をメモリに記憶し、研磨中のワークの形状を時系列で表示することを特徴とする研磨機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開２００２－１７０８００号公報
【特許文献2】特開２０１０－０３００１９号公報
【特許文献3】特開２０１１－１３４８２３号公報
【特許文献4】特開２０１７－０１１０９９号公報
【特許文献5】特開２０１９－１８１６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
図８及び図９に示す両面研磨装置１０では、上定盤２の研磨面２Ａ側に窓材６が存在するため、ワークであるウェーハＷと窓材６とが接触することで窓材６が破損し、キズ及び／又はパーティクルの発生要因となることがある。厚さ測定精度においても、窓材６にキズ及び／又は汚れが蓄積したり、窓材６が研磨スラリーに押されて変形したりといった影響を受けて、精度が不十分となってしまう。
【0015】
非研磨面である上面２Ｂ側のみに窓材６を貼り付けることで上述の問題は解消されるが、定盤貫通孔２１内において定盤金属部とスラリーとが接液するため、金属不純物が不安視される。また、定盤貫通孔２１内で固着したスラリーがキズ及び／又はパーティクル発生要因となるため定期的に洗浄が必要となるが、定盤貫通孔２１内の洗浄は手間かつ時間がかかるため、装置停止による生産性の悪化が生じる。
【0016】
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、優れた厚さ測定精度を示し、かつ金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消できる両面研磨装置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】
【0017】
上記課題を解決するために、本発明では、上定盤及び下定盤を有するウェーハの両面研磨装置であって、
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置を提供する。
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置を提供する。
【0018】
本発明の両面研磨装置では、樹脂製の中空プラグを定盤貫通孔に挿入することで、定盤材料が金属であっても、金属汚染の心配がないため、上定盤下端の研磨加工時にスラリーと接触する部分に窓材を貼る必要が無い。また、本発明の両面研磨装置では、中空プラグの上面、すなわち研磨面とは反対側の面に窓材が設けられているため、窓材破損のリスクを解消でき、且つ厚さ測定精度を改善することができる。
【0019】
また、中空プラグは容易に取り外し可能なため、洗浄時でも、予備プラグと交換することで、両面研磨装置は稼働を継続でき、生産性の低下を最低限に止めることができる。
【0020】
すなわち、本発明の両面研磨装置であれば、優れた厚さ測定精度を示し、かつ金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消することができる。
【0021】
例えば、前記ウェーハ厚さ測定機構は、前記ウェーハに対して光学的に透過する波長のレーザー光を出射することが可能な波長可変赤外レーザー装置を具備するものとすることができる。
【0022】
ウェーハ厚さ測定機構としては、例えば波長可変赤外レーザー装置を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【0023】
この場合、前記窓材は、前記レーザー光を透過させるものであることが好ましい。
【0024】
窓材が波長可変赤外レーザー装置からのレーザー光を透過させる素材のものであれば、窓材による厚さ測定への干渉を小さくすることができるため、ウェーハの厚さ測定の精度をより向上させることができる。
【0025】
また、この場合、前記中空プラグの前記プラグ貫通孔は、前記レーザー光の径よりも１．５ｍｍ以上大きい径を有するものであることが好ましい。
【0026】
中空プラグのプラグ貫通孔の径がウェーハ厚さ測定用のレーザー光の径よりも１．５ｍｍ以上大きければ、プラグ貫通孔内に付着するスラリーや水滴などの影響を抑えて、ウェーハ厚さ測定を高い精度で行うことができる。
【0027】
前記中空プラグは、前記窓材が貼付けられるフランジ部を有し、前記フランジ部の外径は、前記上定盤の前記定盤貫通孔の径よりも大きい径のものであることが好ましい。
【0028】
このようなフランジ部を有する中空プラグを有する両面研磨装置であれば、中空プラグが上定盤の定盤貫通孔に挿入された状態を安定に保持でき、中空プラグが研磨面に落下するリスクを解消できる。
【0029】
前記中空プラグは、合成ゴム製のＯ－リングによって前記上定盤の前記定盤貫通孔に固定されたものであることが好ましい。
【0030】
このように中空プラグがＯ－リングによって定盤貫通孔に固定されていることにより、中空プラグが上定盤の定盤貫通孔に挿入された状態を安定に保持できるだけでなく、上定盤とスラリーとの接液を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【0031】
以上のように、本発明の両面研磨装置であれば、優れた厚さ測定精度を示し、かつ金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の両面研磨装置の一例を示す概略側面図である。
【図4】実施例におけるウェーハ加工中のウェーハ厚さの推移を示すグラフである。
【図5】比較例におけるウェーハ加工中のウェーハ厚さの推移を示すグラフである。
【図6】実施例における１５０バッチ連続加工時の厚さの推移を示すグラフである。
【図7】比較例における１５０バッチ連続加工時の厚さの推移を示すグラフである。
【図8】従来の両面研磨装置の一例を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
上述のように、優れた厚さ測定精度を示し、かつ金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消できる両面研磨装置の開発が求められていた。
【0034】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、光学的なウェーハ厚さ測定機構を備えた両面研磨装置であって、上面に窓材貼り付け面を有し、且つ、プラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグを上定盤の定盤貫通孔の各々に挿入し、中空プラグの上面に窓材を設けた両面研磨装置であれば、優れた厚さ測定精度を示し、かつ、金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消できることを見出し、本発明を完成させた。
【0035】
即ち、本発明は、上定盤及び下定盤を有するウェーハの両面研磨装置であって、
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置である。
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられ且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置である。
【0036】
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。
【0037】
【0038】
【0039】
上定盤２には回転中心２２と周縁２３との間に複数の定盤貫通孔２１が設けられている。定盤貫通孔２１は、上定盤２を研磨面２Ａから上面２Ｂまで貫いている。図１では、２つの定盤貫通孔２１を代表として示しているが、定盤貫通孔２１の数は２つに限られるものではない。また、定盤貫通孔２１の位置は、図１に示す位置に限定されるものではない。
【0040】
上定盤２の下定盤３に対向する研磨面２Ａには、研磨布４Ａが設けられている。この研磨布４Ａには、上定盤の複数の定盤貫通孔２１に対応する位置に、定盤貫通孔２１の径以上の大きさの径を有する穴４１が設けられている。
【0041】
両面研磨装置１では、上定盤２の定盤貫通孔２１の各々に、樹脂製の中空プラグ５が挿入されている。中空プラグ５は、図２に示すように、上面５２に窓材６が設けられるものである。また、中空プラグ５は、プラグ貫通孔５１を有している。
【0042】
両面研磨装置１は、上定盤２の上部に、ウェーハ厚さ測定機構７を更に備えている。ウェーハ厚さ測定機構７は、プラグ貫通孔５１を通して、ウェーハＷの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なものである。
【0043】
このような両面研磨装置１では、樹脂製の中空プラグ５を定盤貫通孔２１に挿入することで、定盤材料が金属であっても、金属汚染の心配がないため、上定盤２の下端の研磨加工時にスラリーと接触する部分に窓材６を貼る必要が無い。また、両面研磨装置１では、中空プラグ５の上面５２、すなわち研磨面２Ａとは反対側の非研磨面に窓材６が設けられているため、窓材６の破損のリスクを解消でき、且つ厚さ測定精度を改善することができる。
【0044】
また、中空プラグ５は容易に取り外し可能なため、洗浄時でも、予備プラグと交換することで、両面研磨装置１は稼働を継続でき、生産性の低下を最低限に止めることができる。
【0045】
すなわち、本発明の両面研磨装置１であれば、優れた厚さ測定精度を示し、かつ金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消することができる。
【0046】
本発明の両面研磨装置１の研磨対象であるウェーハＷは、典型的には、シリコンウェーハ、特には半導体シリコンウェーハである。しかしながら、本発明の両面研磨装置１の研磨対象であるウェーハＷは、シリコンウェーハに限定されるものではない。
【0047】
【0048】
【0049】
下定盤３の上定盤２に対向する面には、研磨布４Ｂが設けられている。
【0050】
上定盤２及び下定盤３にそれぞれ設けられる研磨布（研磨パッド）４Ａ及び４Ｂとしては、例えば市販の発泡ポリウレタンパッドまたは硬質不織布パッドを用いることができるが、これに限定されない。
【0051】
中空プラグ５は、図２に示すように、フランジ部５３と、フランジ部５３から延びた軸部５４を含む。窓材６が設けられる中空プラグ５の上面５２は、フランジ部５３の上面である。軸部５４は、定盤貫通孔２１内に保持されている。
【0052】
フランジ部５３の外径は、図２に示すように、上定盤２の定盤貫通孔２１の径よりも大きい径のものであることが望ましい。これにより、中空プラグ５のフランジ部５３がストッパーとしての働きをするため、中空プラグ５が上定盤２の定盤貫通孔２１に挿入された状態を安定に保持でき、中空プラグ５が研磨面に落下するリスクを解消できる。
【0053】
図１及び図２に示す例では、中空プラグ５は、合成ゴム製のＯ－リング５５及び５６によって上定盤２の定盤貫通孔２１に固定されている。一方のＯ－リング５５は、中空プラグ５の軸部５４のうちフランジ部５３に近い部分につけられている。他方のＯ－リング５６は、中空プラグ５の軸部５４のうち先端部５４Ａに近い部分につけられている。
【0054】
このように中空プラグ５が合成ゴム製のＯ－リング５５及び５６によって定盤貫通孔２１に固定されていることにより、中空プラグ５が上定盤２の定盤貫通孔２１に挿入された状態を安定に保持できるだけでなく、上定盤２とスラリーとの接液を効果的に防止することができる。
【0055】
プラグ貫通孔５１は、図２に示すように、中空プラグ５を上面５２から軸部５４の先端５４Ａにかけて貫いている。
【0056】
ウェーハ厚さ測定機構７は、プラグ貫通孔５１を通して、ウェーハＷの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なように構成されている。図１の例では、ウェーハ厚さ測定機構７は、研磨中のウェーハＷにレーザー光Ｌを照射する光源と、ウェーハＷからの反射光を受光する受光部と、反射光からウェーハ厚さを算出する算出部とを具備している。
【0057】
光源としては、光学的にウェーハを透過する波長のレーザー光Ｌを出射することが可能な波長可変赤外レーザー装置を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【0058】
窓材６は、中空プラグ５の上面５２上に、接着層６１を介して貼り付けられる。
【0059】
窓材６は、波長可変赤外レーザー装置からのレーザー光Ｌを透過させるものであることが好ましい。
【0060】
窓材６が波長可変赤外レーザー装置からのレーザー光Ｌを透過させる素材のものであれば、窓材６による厚さ測定への干渉を小さくすることができるため、ウェーハＷの厚さ測定の精度をより向上させることができる。
【0061】
窓材６は、例えばレーザー光Ｌ透過性のフィルムであり得る。
【0062】
図１に示すように、ウェーハＷへの入射光及びウェーハＷからの反射光（合わせてレーザー光Ｌとして点線で示している）は、上定盤２に設けられた定盤貫通孔２１に挿入された中空プラグ５のプラグ貫通孔５１を通過する。
【0063】
図３は、この例の両面研磨装置１における中空プラグ５を上面５２から見た、プラグ貫通孔５１とレーザー光Ｌとの関係を示す概略平面図である。
【0064】
図３に示すように、中空プラグ５のプラグ貫通孔５１は、レーザー光Ｌの径よりも大きい径を有する。
【0065】
例えば、中空プラグ５のプラグ貫通孔５１の径がウェーハ厚さ測定用のレーザー光Ｌの径よりも１．５ｍｍ以上大きければ、プラグ貫通孔５１内に付着するスラリーや水滴などの影響を抑えて、ウェーハ厚さ測定を高い精度で行うことができる。
【実施例0066】
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。
【0067】
【0068】
【0069】
◇実施例及び比較例 共通点
・ウェーハＷとしては、直径３００ｍｍの通常抵抗１０ΩのＰ型シリコン単結晶ウェーハを用いた。
・両面研磨装置の上定盤２としては、回転中心２２を支点とする円周上に、直径１５ｍｍの定盤貫通孔２１を１０個有するものを用いた。
・上定盤２及び下定盤３にそれぞれ設ける研磨布４Ａ及び４Ｂとしては、ともにウレタン発泡体のものを用いた。研磨スラリーとしては、コロイダルシリカ砥粒を含み、ｐＨを１０．０～１１．０の範囲内で調整したものを用いた。
・厚さ測定機構７としては、レーザー径３ｍｍ、波長１３００ｎｍ、出力１０ｍＷ以上の波長可変型赤外レーザーを備えたものを用いた。
・窓材６としては、上定盤２の定盤貫通孔２１の径より１５ｍｍ大きい径となるように、東レ製ＰＥＴフィルム（厚さ２００μｍ）を直径３０ｍｍの円盤状に切り取ったものを用いた。接着層６１としての両面テープ（住友スリーエム４４２ＪＳ３、厚さ１１０μｍ）をＰＥＴフィルムの窓材６の外周に沿って貼り付けたものを、中空プラグ５の上面５２（図２；実施例）又は上定盤２の研磨面２Ａ（図９；比較例）に貼り付けた。
・ウェーハＷとしては、直径３００ｍｍの通常抵抗１０ΩのＰ型シリコン単結晶ウェーハを用いた。
・両面研磨装置の上定盤２としては、回転中心２２を支点とする円周上に、直径１５ｍｍの定盤貫通孔２１を１０個有するものを用いた。
・上定盤２及び下定盤３にそれぞれ設ける研磨布４Ａ及び４Ｂとしては、ともにウレタン発泡体のものを用いた。研磨スラリーとしては、コロイダルシリカ砥粒を含み、ｐＨを１０．０～１１．０の範囲内で調整したものを用いた。
・厚さ測定機構７としては、レーザー径３ｍｍ、波長１３００ｎｍ、出力１０ｍＷ以上の波長可変型赤外レーザーを備えたものを用いた。
・窓材６としては、上定盤２の定盤貫通孔２１の径より１５ｍｍ大きい径となるように、東レ製ＰＥＴフィルム（厚さ２００μｍ）を直径３０ｍｍの円盤状に切り取ったものを用いた。接着層６１としての両面テープ（住友スリーエム４４２ＪＳ３、厚さ１１０μｍ）をＰＥＴフィルムの窓材６の外周に沿って貼り付けたものを、中空プラグ５の上面５２（図２；実施例）又は上定盤２の研磨面２Ａ（図９；比較例）に貼り付けた。
【0070】
◇実施例
・ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂製の中空プラグ５（プラグ貫通孔５１の径５ｍｍ、窓材６の貼付面である上面５２の径３０ｍｍ、定盤挿入部である軸部５４の外径１４．８ｍｍ）を上定盤２の定盤貫通孔２１に挿入し、合成ゴム製のＯ－リング５５及び５６を用いて固定した。
・中空プラグ５の上面５２の貼り付け部の外周に沿って上記窓材６を貼り付けた。
・上定盤２に貼り付ける研磨布４Ａには上定盤２の定盤貫通孔２１と同じ位置に、同じ大きさの径１５ｍｍで穴４１を開けた。
・ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）樹脂製の中空プラグ５（プラグ貫通孔５１の径５ｍｍ、窓材６の貼付面である上面５２の径３０ｍｍ、定盤挿入部である軸部５４の外径１４．８ｍｍ）を上定盤２の定盤貫通孔２１に挿入し、合成ゴム製のＯ－リング５５及び５６を用いて固定した。
・中空プラグ５の上面５２の貼り付け部の外周に沿って上記窓材６を貼り付けた。
・上定盤２に貼り付ける研磨布４Ａには上定盤２の定盤貫通孔２１と同じ位置に、同じ大きさの径１５ｍｍで穴４１を開けた。
【0071】
◇比較例
・上定盤２に貼り付ける研磨布４Ａには、上定盤２の定盤貫通孔２１と同じ位置に、定盤貫通孔２１より１５ｍｍ大きい直径３０ｍｍの穴４１を開けた。
・図９に示すように、研磨布４Ａの上記穴４１の位置に、上記窓材６を貼り付けた。
・上定盤２に貼り付ける研磨布４Ａには、上定盤２の定盤貫通孔２１と同じ位置に、定盤貫通孔２１より１５ｍｍ大きい直径３０ｍｍの穴４１を開けた。
・図９に示すように、研磨布４Ａの上記穴４１の位置に、上記窓材６を貼り付けた。
【0072】
◇加工中ウェーハ厚さ測定結果
・１バッチ当たり５枚加工中のウェーハＷの研磨開始から終了までの厚さ測定推移を比較した。結果を図４及び図５にそれぞれ示す。
・モニタリングしているウェーハ厚さから研磨レートを算出し、指定した仕上がり厚さになったとしたところで研磨を終了した。この研磨レートはウェーハ厚さが測定される度に更新した。すなわち厚さ測定回数が多いほどより真に近い研磨レートとなるため、測定回数の多い方が加工後ウェーハ厚さの精度向上が見込まれる。
・図４及び図５に示すように、１バッチ中の厚さ測定数を比較すると、比較例では１６９点に対し、実施例では５３５点であった。これは、比較例では、上定盤２の研磨面２Ａ側の窓材６に、ワークであるウェーハＷとの接触による傷や破損変形やスラリー及び水滴の付着、汚れの堆積の影響があったのに対し、実施例では、上定盤２の研磨面２Ａ側の窓材６が無いため、ワークであるウェーハＷとの接触による傷や破損変形が無くなり、上定盤２の研磨面２Ａと反対側の窓材６にはスラリー及び水滴の付着、汚れの堆積の影響が無いからである。すなわち、実施例では、比較例に対して測定点数の向上が確認された。
・１バッチ当たり５枚加工中のウェーハＷの研磨開始から終了までの厚さ測定推移を比較した。結果を図４及び図５にそれぞれ示す。
・モニタリングしているウェーハ厚さから研磨レートを算出し、指定した仕上がり厚さになったとしたところで研磨を終了した。この研磨レートはウェーハ厚さが測定される度に更新した。すなわち厚さ測定回数が多いほどより真に近い研磨レートとなるため、測定回数の多い方が加工後ウェーハ厚さの精度向上が見込まれる。
・図４及び図５に示すように、１バッチ中の厚さ測定数を比較すると、比較例では１６９点に対し、実施例では５３５点であった。これは、比較例では、上定盤２の研磨面２Ａ側の窓材６に、ワークであるウェーハＷとの接触による傷や破損変形やスラリー及び水滴の付着、汚れの堆積の影響があったのに対し、実施例では、上定盤２の研磨面２Ａ側の窓材６が無いため、ワークであるウェーハＷとの接触による傷や破損変形が無くなり、上定盤２の研磨面２Ａと反対側の窓材６にはスラリー及び水滴の付着、汚れの堆積の影響が無いからである。すなわち、実施例では、比較例に対して測定点数の向上が確認された。
【0073】
◇加工後ウェーハ厚さ測定結果
・図４及び図５に示した結果は、１バッチ中のウェーハ厚さ推移であったが、別の評価として、連続加工１５０バッチでの加工後ウェーハ厚さ（１バッチ５枚平均値）、狙い厚さ、狙い厚さに対する加工後ウェーハ厚さの差分の推移を比較した。その結果を、図６及び図７に示す。
・加工後ウェーハ厚さ測定には、ＫＬＡ社製平坦度測定器ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２を用いた。
・狙い厚さに対する加工後ウェーハ厚さの差分が小さいほど、厚さ測定精度が良好と言える。目安として差分が０．２μｍ以下となったバッチ数の割合を比較すると、比較例では７６．０％に対し、実施例では９８．０％と改善が見られた。
・図４及び図５に示した結果は、１バッチ中のウェーハ厚さ推移であったが、別の評価として、連続加工１５０バッチでの加工後ウェーハ厚さ（１バッチ５枚平均値）、狙い厚さ、狙い厚さに対する加工後ウェーハ厚さの差分の推移を比較した。その結果を、図６及び図７に示す。
・加工後ウェーハ厚さ測定には、ＫＬＡ社製平坦度測定器ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２を用いた。
・狙い厚さに対する加工後ウェーハ厚さの差分が小さいほど、厚さ測定精度が良好と言える。目安として差分が０．２μｍ以下となったバッチ数の割合を比較すると、比較例では７６．０％に対し、実施例では９８．０％と改善が見られた。
【0074】
また、実施例の両面研磨装置１では、洗浄時及び交換時の中空プラグ５の取り外しが容易であったため、中空プラグ５の洗浄時及び交換時での稼働停止を最低限にすることができた。その結果、生産性を維持しながら、キズやパーティクルの発生源を取り除くことができた。
【0075】
そして、実施例では、連続加工１５０バッチでの加工後も、窓材６の破損は確認できなかった。
【0076】
これらの結果から、本発明の両面研磨装置であれば、優れた厚さ測定精度を示し、かつ、金属不純物、キズ及びパーティクルの不安を解消することができることが実証された。
【0077】
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】
【0078】
１及び１０…両面研磨装置、 ２…上定盤、 ２Ａ…研磨面、 ２Ｂ…上面、 ３…下定盤、 ４Ａ及び４Ｂ…研磨布、 ５…中空プラグ、 ６…窓材、 ７…ウェーハ厚さ測定機構、 ８…サンギア、 ９…インターナルギア、 ２１…定盤貫通孔、 ２２…回転中心、 ２３…周縁、 ４１…穴、 ５１…プラグ貫通孔、 ５２…上面、 ５３…フランジ部、 ５４…軸部、 ５４Ａ…先端、 ５５及び５６…Ｏ－リング、 ６１…接着層、 Ｗ…ウェーハ、 Ｌ…レーザー光。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2022-08-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上定盤及び下定盤を有するウェーハの両面研磨装置であって、
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられると共に前記研磨面側である下面には窓材がなく且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置。
前記上定盤には回転中心と周縁との間に複数の定盤貫通孔が設けられており、前記上定盤の前記下定盤に対向する研磨面には研磨布が設けられており、
前記研磨布には、前記複数の定盤貫通孔に対応する位置に、前記定盤貫通孔の径以上の大きさの径を有する穴が設けられており、
前記上定盤の前記定盤貫通孔の各々には、上面に窓材が設けられると共に前記研磨面側である下面には窓材がなく且つプラグ貫通孔を有する樹脂製の中空プラグが挿入されており、
前記プラグ貫通孔を通して、前記ウェーハの厚さを研磨中にリアルタイムで光学的に測定可能なウェーハ厚さ測定機構を、前記上定盤の上部に更に備えたものであることを特徴とする両面研磨装置。
【請求項2】
前記ウェーハ厚さ測定機構は、前記ウェーハに対して光学的に透過する波長のレーザー光を出射することが可能な波長可変赤外レーザー装置を具備するものであることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨装置。
【請求項3】
前記窓材は、前記レーザー光を透過させるものであることを特徴とする請求項２に記載の両面研磨装置。
【請求項4】
前記中空プラグの前記プラグ貫通孔は、前記レーザー光の径よりも１．５ｍｍ以上大きい径を有するものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の両面研磨装置。
【請求項5】
前記中空プラグは、前記窓材が貼付けられるフランジ部を有し、前記フランジ部の外径は、前記上定盤の前記定盤貫通孔の径よりも大きい径のものであることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の両面研磨装置。
【請求項6】
前記中空プラグは、合成ゴム製のＯ－リングによって前記上定盤の前記定盤貫通孔に固定されたものであることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の両面研磨装置。