JP2021182586A - 両面研磨装置用キャリアの製造方法及びウェーハの両面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
Description
その段差量の測定結果が中段のグラフであり、横軸にキャリアの半径方向の距離を、縦軸に段差量を示している。横軸の0mmはキャリア母材(マイナス)と樹脂インサート(プラス)の境目に該当する。段差量は、キャリア母材の部分ではほぼ0μmである。樹脂インサートの部分ではキャリア母材の表面又は裏面からの段差が示されており、プラスであればキャリア母材から突出しており、マイナスであればキャリア母材から凹んでいることを示す。
下段のグラフは、樹脂インサート上を90°ずつ移動した計4箇所について、表面と裏面の段差量と表裏差をそれぞれ測定した結果を示している。いずれの箇所においても、段差量の表裏差が大きくなっていることがわかる。
なお、従来技術ではキャリアの樹脂インサート部分は、樹脂製の液剤による接着や金属基板へのアンカー導入など、脱落防止のため強固に固定されていた(例えば特許文献2参照)。
また、立上研磨の際の荷重を2段以上の多段とすることで、1段目の研磨で樹脂インサートとキャリア母材の段差量を低減しつつ、樹脂インサートを最適な位置に調整した上で、2段目以降の研磨で樹脂インサートとキャリア母材との段差量をさらに低減し、該段差量の表裏差を容易に低減することができる。さらにはこのようにして作られたキャリアを用いてウェーハを両面研磨することで、エッジのZDDの表裏差の小さい研磨ウェーハを得られる。なお、「立上研磨の際の荷重を2段以上の多段とする」とは、同じ荷重を掛けて複数回、立上研磨を行う場合も含む。
1段目の荷重が150gf/cm2(14.7kPa)以上であれば、樹脂インサートの位置を調整するのに十分な荷重となる。また、250gf/cm2(24.5kPa)以下であれば、非接着である樹脂インサートが研磨布との摩擦力によりキャリア母材から剥離するのをより効果的に抑制することができる。
立上研磨の1段目の荷重が2段目の荷重より大きければ、1段目の研磨で調整した樹脂インサートの位置が、2段目の研磨で位置ズレしてしまうことをより効果的に抑制することができる。
このようなウェーハの両面研磨方法であれば、両面研磨後のウェーハのエッジにおけるZDDの表裏差が従来に比べて低減されたものとなる。
両面研磨を2段以上の多段研磨とすることで、1段目の研磨でキャリアの樹脂インサートの位置を安定させた上で、2段目以降の研磨でウェーハの研磨を行うことができ、より効果的にZDDの改善を図ることができる。
このような荷重であれば、樹脂インサートの位置を安定させるのに十分な荷重であり、かつ、樹脂インサートがキャリア母材から剥離するのをより効果的に抑制することができる。
このような荷重であれば、1段目の研磨で安定させた樹脂インサートの位置が、2段目の研磨を行った際に位置ズレしてしまうことをより効果的に抑制することができる。
キャリア1はウェーハを保持する保持孔2が形成されたキャリア母材3と、保持孔2の内周部に非接着で形成された樹脂インサート4を有している。なお、ここでは保持孔2が1つのキャリア母材3を示すが、本発明はこれに限定されることはなく、複数の保持孔2を有するものでもよい。また、キャリア母材3の材質についても特に限定されず、例えば、金属基板とすることができる。樹脂インサート4の例としては、例えば図3に示すようにリング状部4aとリング状部4aから外方向に突き出た楔4bからなっているものとすることができる。楔4bの数やリング状部4aの外径は特に限定されない。ただし、後述する剥離強度が10N以上50N以下となるよう調整されて形成されている。さらに、段差の表裏差が小さいもの(例えば、段差量が11.034μm程度で、表裏差が11.77μm程度)となっている。
そして、サンギア14及びインターナルギア15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11及び下定盤12が不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、キャリア1は自転しつつサンギア14の周りを公転する。このとき、キャリア1の保持孔2で保持されたウェーハWの両面は、上下の研磨布13により同時に研磨される。ウェーハWの研磨時には、スラリー供給装置16からスラリー17がウェーハWの研磨面に供給される。
まず、図1の工程1のように、キャリア母材3と、それよりも厚い樹脂インサート4を準備する。なお、ここでは保持孔2が1つのキャリア母材3を用いるが、本発明はこれに限定されることはなく、複数の保持孔2を有するものとしてもよい。
キャリア母材3及び樹脂インサート4の材質については特に限定されず、キャリア母材3は、例えば、ステンレスやチタンなどの金属製であるか、これに表面硬化処理を施したものとすることができる。また、樹脂インサート4は、例えば、硬質樹脂製のものとすることができる。
ここで、樹脂インサート4とキャリア母材3との接着は行わず、図3に示すような嵌合の楔4bの個数及び形状や、樹脂インサート4の外径などを調整することで、剥離強度が10N以上50N以下となるようにする。
ここでいう剥離強度とは、例えば図3に示したような測定点5をフォースゲージで上面から押し、樹脂インサート4がキャリア母材3から剥離する最大荷重を言う。
なお、例えば、楔4bとして個数は100個以下、高さは5mm以下のものを用いることにより、より確実に50N以下の剥離強度を達成することができる。
また、1段目の荷重を2段目の荷重より大きくすることができる。例えば、上記の150gf/cm2以上250gf/cm2以下の1段目の荷重に対し、2段目の荷重は200gf/cm2(19.6kPa)以下で1段目の荷重より小さい値にすることができる。このようにすれば、1段目の研磨で調整した樹脂インサート4の位置が、2段目の研磨を行った際に移動して、位置がズレてしまうことをより効果的に抑制することができる。なお、荷重は各段で同じ値とすることもできるし、上記と逆に1段目の荷重を2段目の荷重より小さくすることもできるが、1段目の荷重を2段目の荷重より大きくすることで、効率良く段差量の表裏差を小さくできる。
また、1段目の荷重を150gf/cm2以上250gf/cm2以下とすることができる。このようにすれば、樹脂インサート4の位置を安定させるのに十分な荷重であり、かつ、樹脂インサートがキャリア母材から剥離するのをより効果的に抑制することができる。
また、1段目の荷重を2段目の荷重より大きくすることができる。このようにすれば、1段目の研磨で安定させた樹脂インサート4の位置が、2段目の研磨を行った際に移動して、位置がズレてしまうことをより効果的に抑制することができる。
図1のフローに従って、本発明の両面研磨装置用キャリアの製造及び直径300mmのウェーハの両面研磨を行った。図2及び3に示すように、キャリア母材3(材質:チタン)の保持孔2の内周部に樹脂インサート4(材質:FRP)を非接着で形成した。その際、楔4bの数を80個にすることで、樹脂インサート4の剥離強度を40Nのものを製造した。
また、キャリアの立上研磨とウェーハの両面研磨の両方において、1段目で150gf/cm2の荷重を掛けることでインサートの位置を安定させ、2段目で100gf/cm2(9.8kPa)の荷重を掛けて研磨を行う2段荷重とした。
立上研磨と両面研磨の両方において、100gf/cm2の荷重を掛けて研磨を一度だけ行う1段荷重としたこと以外は、実施例1と同様にしてキャリアの製造及びウェーハの両面研磨を行った。
キャリアの樹脂インサートの楔の数を130個にすることで、剥離強度を60Nに設定したこと以外は、実施例1と同様にしてキャリアの製造及びウェーハの両面研磨を行った。
立上研磨と両面研磨の両方において、100gf/cm2の荷重を掛けて研磨を一度だけ行う1段荷重としたこと以外は、比較例2と同様にしてキャリアの製造及びウェーハの両面研磨を行った。
キャリアとして、樹脂インサート(形状:リング状で、楔なし)をキャリア母材に接着させて固定する接着キャリアを採用し、その剥離強度は200Nとした。それ以外は実施例1と同様にしてキャリアの製造及びウェーハの両面研磨を行った。
立上研磨と両面研磨の両方において、100gf/cm2の荷重を掛けて研磨を一度だけ行う1段荷重としたこと以外は、比較例4と同様にしてキャリアの製造及びウェーハの両面研磨を行った。
キャリアの樹脂インサートの楔の数を100個にすることで、剥離強度を50Nに設定したこと以外は、実施例1と同様にしてキャリアの製造及びウェーハの両面研磨を行った。
キャリアの樹脂インサートの楔の数を20個にすることで、剥離強度を10Nに設定したこと以外は、実施例1と同様にしてキャリアの製造及びウェーハの両面研磨を行った。
キャリアの樹脂インサートの楔の数を10個にすることで、剥離強度を5Nに設定したこと以外は、実施例1と同様にしてキャリアの製造を行ったところ、立上研磨中に樹脂インサートが外れてしまったため、製造を中止した。
4…樹脂インサート、 4a…リング状部、 4b…楔、 5…測定点、
10…両面研磨装置、 11…上定盤、 12…下定盤、 13…研磨布、
14…サンギア、 15…インターナルギア、 16…スラリー供給装置、
17…スラリー、 W…ウェーハ。
Claims (7)
- 研磨布が貼付された上定盤及び下定盤を有する両面研磨装置で用いられ、ウェーハを保持するための保持孔が形成されたキャリア母材と、前記保持孔の内周面に沿って配置され前記ウェーハの外周部と接する内周部が形成された樹脂インサートとを有する両面研磨装置用キャリアの製造方法であって、
前記キャリア母材と、該キャリア母材よりも厚い前記樹脂インサートを準備する準備工程と、
前記樹脂インサートを、前記保持孔の内周面に非接着かつ剥離強度が10N以上50N以下となるように形成する形成工程と、
前記キャリア母材及び前記樹脂インサートからなるキャリアを、前記両面研磨装置を用いて、荷重が2段以上の多段である立上研磨を行う立上研磨工程とを有することを特徴とする両面研磨装置用キャリアの製造方法。 - 前記立上研磨工程において、前記2段以上の多段の1段目の荷重を150gf/cm2以上250gf/cm2以下とすることを特徴とする請求項1に記載の両面研磨装置用キャリアの製造方法。
- 前記立上研磨工程において、前記2段以上の多段の1段目の荷重を、2段目の荷重より大きくすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の両面研磨装置用キャリアの製造方法。
- ウェーハの両面研磨方法であって、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の両面研磨装置用キャリアの製造方法により製造した両面研磨装置用キャリアの前記保持孔に前記ウェーハを保持し、前記両面研磨装置の前記上下定盤の間に挟み込んで前記上下定盤を回転させることにより、前記ウェーハの両面研磨を行い、該両面研磨後の前記ウェーハのエッジにおけるZDDの表裏差を5nm以下とすることを特徴とするウェーハの両面研磨方法。 - 前記両面研磨において、荷重が2段以上の多段である両面研磨を行うことを特徴とする請求項4に記載のウェーハの両面研磨方法。
- 前記両面研磨において、前記2段以上の多段の1段目の荷重を150gf/cm2以上250gf/cm2以下とすることを特徴とする請求項5に記載のウェーハの両面研磨方法。
- 前記両面研磨において、前記2段以上の多段の1段目の荷重を、2段目の荷重より大きくすることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のウェーハの両面研磨方法。
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