JP3379097B2 - 両面研磨装置及び方法 - Google Patents

両面研磨装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハ（以
下単にウェーハということがある）の表裏両面を同時に
研磨しかつ半導体ウェーハのエッジ部も研磨できるよう
にした両面研磨装置及び該両面研磨装置を用いた研磨方
法並びに全面を鏡面とした半導体ウェーハに関する。
【０００２】
【関連技術】従来、図４〜図７に示すごとき、両面研磨
装置２２は、半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨す
る装置として知られている。
【０００３】図４において、両面研磨装置２２は上下方
向に相対向して設けられた下定盤２４及び上定盤２６を
有している。該下定盤２４の上面には下研磨布２４ａが
布設され、また上定盤２６の下面には上研磨布２６ａが
それぞれ布設されている。該下定盤２４及び上定盤２６
は不図示の駆動手段によって互いに逆方向に回転せしめ
られる。
【０００４】該下定盤２４はその中心部上面に中心ギア
２８を有し、その周縁部には環状のインターナルギア３
０が隣接して設けられている。
【０００５】３２は円板状のキャリアで、該下定盤２４
の下研磨布２４ａの上面と該上定盤２６の上研磨布２６
ａの下面との間に挟持され、該中心ギア２８及びインタ
ーナルギア３０の作用により、自転及び公転しつつ該下
研磨布２４ａと該上研磨布２６ａとの間を摺動する。
【０００６】該キャリア３２には複数個のキャリアホー
ル３４が穿設されている。研磨すべきウェーハＷは該キ
ャリアホール３４内に配置される。該ウェーハＷを研磨
する場合には、研磨剤はノズル３６から上定盤２６に設
けられた貫通孔３８を介してウェーハＷと研磨布２４ａ
及び２６ａの間に供給され、該キャリア３２の自転及び
公転とともに該ウェーハＷは自転及び公転して該下研磨
布２４ａと該上研磨布２６ａとの間を摺動し、ウェーハ
Ｗの両面が研磨される。
【０００７】上記両面研磨装置２２においては、キャリ
アホール３４の内周面にウェーハエッジ部のワレやカケ
を防止する目的で、プラスチック材料等をインジェクシ
ョンする方法などにより、例えば環状のウェーハエッジ
保持用リングＡ等が設けられている。該保持用リングＡ
は、プラスチック材料の他にガラスエポキシ材料等で形
成してもよい。このような構成又は類似の構成は、例え
ば、実開昭５７−１７７６４１号公報、実開昭５８−４
３４９号公報、実開昭５８−５９５５９号公報、特開平
６−２２６６１８号公報などに開示されている。
【０００８】上記した従来の両面研磨装置２２を用い
て、ウェーハの両面研磨を行うと、ウェーハの自転によ
る相対速度でプラスチック材料等が研磨用バフの役割を
果たし、ウェーハエッジ部の端縁部が鏡面化されるが、
ウェーハエッジ部の上半分及び下半分は研磨されないま
まに残されていた。従って、ウェーハエッジ部からの発
塵を防止することはできなかった。そこで、ウェーハエ
ッジ部の全部を鏡面化することが望まれていた。しかし
ながら、ウェーハエッジ部の研磨加工は難しく、コスト
がかかりまた、ウェーハエッジ部の鏡面加工の際ウェー
ハの表面が汚れる等の問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、ウェーハの両面研磨加工中に同時に
ウェーハエッジ部の鏡面加工を可能とし、コスト削減を
達成し、かつウェーハ表面を汚染することのないように
した両面研磨用キャリアを具備した両面研磨装置及び該
両面研磨装置を用いた研磨方法並びに全面を鏡面とした
半導体ウェーハを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の両面研磨装置は、対向面に研磨布を設けて
なる上下定盤間に配設されるキャリア及び該キャリアに
穿設したキャリアホールに半導体ウェーハをセットし、
前記上下定盤の回転により前記半導体ウェーハの両面を
研磨する両面研磨装置であって、該キャリアホールの内
周部の下部側のみをウェーハエッジ部の形状にならった
形状とするとともに該キャリアホールの内周部の下部側
のみを内方に向って徐々に肉薄となるテーパー状の延出
部を有する形状とし、ウェーハエッジ部の下半分のみが
該研磨用バフ内面の下部側と接触し研磨されるようにし
たことを特徴とする。
【００１１】また、該キャリアホールの内周部の下部側
のみに、該ウェーハエッジ部の形状にならった形状の内
面形状を有するとともに下部側のみを内方に向って徐々
に肉薄とするように延出させ、ウェーハエッジ部の下半
分のみが該キャリアホールの内周部の下部側と接触し研
磨されるようにした研磨用バフを設けることもできる。
【００１２】本発明装置は、両面研磨用キャリアのキャ
リアホールの内周面の下部側のみを、ウェーハエッジ部
の形状にならった形状とするとともに下部側のみを内方
に向って徐々に肉薄となるテーパー状の延出部を有する
形状とし、又は該キャリアホールの内周部に、該ウェー
ハエッジ部の形状にならった形状の内面形状の下部側の
みを有するとともに下部側のみを内方に向って徐々に肉
薄となるテーパー状の延出部を有する形状としたウレタ
ン等の研磨用バフを設けることにより、ウェーハエッジ
部の下半分のみの研磨を行い、次いでウェーハの上下を
反転させてさらにウェーハエッジ部の下半分（もとの上
半分）のみの研磨を行い、最終的に全部を鏡面研磨でき
るようにしたものである。このような形状のキャリアホ
ールの内周面又は研磨用バフにより、ウェーハの研磨が
行われる場合、キャリアは重力で常に下面側にある為ウ
ェーハエッジ部の下半分とキャリアホールの内周面又は
ウレタン等の研磨用バフが接触し、ウェーハの自転によ
る相対速度でウェーハエッジ部の下半分が研磨されるこ
とになる。更に、ウェーハエッジ部の下半分が鏡面化さ
れたのち、ウェーハの上下の面を逆に入れかえてもう一
度研磨するとウェーハエッジ部の残りの部分（上半分）
も鏡面化される。
【００１３】本発明の半導体ウェーハの研磨方法は、上
記した両面研磨装置を用いて半導体ウェーハを研磨する
ことを特徴とする。この研磨方法において、研磨の途中
で半導体ウェーハの上面及び下面を反転して研磨するの
が好ましい。
【００１４】本発明方法により研磨された半導体ウェー
ハはウェーハの上下両面及びウェーハエッジ部の全部を
鏡面とし、即ちウェーハの全ての面を鏡面としたもので
ある。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面中、図１〜図３に基づいて説明する。図１〜図３
において、図４〜図７と同一又は類似部材は同一符号で
示す。
【００１６】本発明の両面研磨装置の基本的構造は、図
４及び図５に示した従来の両面研磨装置２２と同様であ
るので、再度の図示は省略し、図６及び図７に示した従
来装置２２の要部の図面と同様の図面に基づいて説明す
る。また、ウェーハ上下面の研磨作用も前述した従来の
装置と同様であるので再度の説明は省略する。
【００１７】図１及び図２において、４０は該キャリア
ホール３４の内周面に設けられた環状のウェーハエッジ
研磨用バフである。該ウェーハエッジ研磨用バフ４０は
ウェーハエッジ部４２の形状に合わせて下部側が内方に
向って徐々に肉薄となるテーパー状の延出部４０ａを有
している。該ウェーハエッジ研磨用バフ４０としては、
発泡ウレタン材料、不織布材料、テフロン発泡材料等の
通常の研磨布に用いられる材料を用いればよい。ウェー
ハエッジ部４２は、上下の面取り部４２ａ，４２ｂ及び
端縁部４２ｃを有している。
【００１８】上記の構成により、その作用を説明する。
キャリア３２及びウェーハＷは重力により常に下向きの
力を受けるためウェーハエッジ部４２の下半分、即ち下
面取り部４２ｂ及び端縁部４２ｃがウェーハエッジ研磨
用バフ４０と接触し、ウェーハＷの自転による相対速度
で研磨されることになる。
【００１９】ウェーハエッジ部４２の下半分が鏡面研磨
された後、該ウェーハＷの上下面を逆にしてもう一度研
磨するとウェーハエッジ部４２の残り部分、換言すれば
上半分、即ち上面面取り部４２ａ及び端縁部４２ｃがウ
ェーハエッジ研磨用バフと接触し、同様に研磨される。
【００２０】上記したように研磨することにより、ウェ
ーハＷの全ての面、即ち上下両面及びウェーハエッジ部
が鏡面とされたウェーハを得ることができる。
【００２１】上記した実施形態では、キャリアホール３
４の内周面にウェーハエッジ研磨用バフ４０を設けた場
合を例示したが、図３に示したごとく、上記ウェーハエ
ッジ研磨用バフ４０を設けるかわりに該キャリアホール
３４の内周部をウェーハエッジ部４２の形状に合わせた
形状とし、その下部側が内方に向かって徐々に肉薄とな
るテーパー状の延出部３２ａを有する形状とすることも
できる。この場合、上記研磨用バフ４０を設けた場合に
比較するとウェーハエッジ部の鏡面は表面粗さがやや悪
化するが、面取り部として充分な鏡面を有するウェーハ
を得ることができる。なお、図３において図１と同一又
は類似部材は同一の符号を用いて示した。
【００２２】〔実施例〕以下に、本発明方法の実施例を
あげて説明する。 （実施例１〜２） 試料ウェーハ：ＣＺ、ｐ型、結晶方位〈１００〉、１５
０ｍｍφ、スライスシリコンウェーハ 研磨パッド：ウレタン発泡体、硬度６０又は８０（アス
カーＣ硬度） 研磨剤：コロイダルシリカ研磨剤 研磨荷重：１００ｇ／ｃｍ2
【００２３】上記研磨条件において図１及び図３に示し
た両面研磨装置を用いて試料ウェーハ（面取りまで実施
したスライスウェーハ）を両面研磨した。その結果いず
れの装置においてもウェーハのすべての面、即ち上下両
面及びウェーハエッジ部が鏡面とされたウェーハを得る
ことができた。ただし、図３の装置の場合には図１の装
置による研磨に比較してウェーハエッジ部の鏡面は表面
粗さがやや悪化するが、面取り部としては充分な鏡面を
得ることができた。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ウェー
ハの両面研磨加工中に同時にウェーハエッジ部の鏡面加
工が可能になりコスト削減ができ、また研磨加工中にウ
ェーハエッジ部の鏡面加工も同時に行うことができる
為、ウェーハ表面を汚染することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両面研磨装置の一例を示す要部拡大断
面図である。
【図２】図１に示した本発明装置のキャリアの摘示拡大
図である。
【図３】本発明の両面研磨装置の他の例を示す要部拡大
断面図である。
【図４】両面研磨装置の断面的説明図である。
【図５】両面研磨装置の上定盤を取り外した状態を示す
上面説明図である。
【図６】両面研磨装置の要部拡大断面図である。
【図７】両面研磨装置のキャリアの摘示拡大図である。
【符号の説明】
２２ 両面研磨装置 ２４ 下定盤 ２４ａ 下研磨布 ２６ 上定盤 ２６ａ 上研磨布 ２８ 中心ギア ３０ インターナルギア ３２ キャリア ３２ａ テーパー状延出部 ３４ キャリアホール ４０ 研磨用バフ ４０ａ テーパー状延出部 ４２ ウェーハエッジ部 ４２ａ，４２ｂ 上下の面取り部 ４２ｃ 端縁部 Ａ ウェーハエッジ保持用リング Ｗ ウェーハ
フロントページの続き (72)発明者 工藤 秀雄 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150番地 信越半導体株式会社 半導体 白河研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−58827（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−47754（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−86504（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24B 37/04 B24B 37/00 H01L 21/304 B24B 9/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対向面に研磨布を設けてなる上下定盤間
    に配設されるキャリア及び該キャリアに穿設したキャリ
    アホールに半導体ウェーハをセットし、前記上下定盤の
    回転により前記半導体ウェーハの両面を研磨する両面研
    磨装置であって、該キャリアホールの内周部の下部側の
    みをウェーハエッジ部の形状にならった形状とするとと
    もに該キャリアホールの内周部の下部側のみを内方に向
    って徐々に肉薄となるテーパー状の延出部を有する形状
    とし、ウェーハエッジ部の下半分のみが該キャリアホー
    ルの内周部の下部側と接触し研磨されるようにしたこと
    を特徴とする両面研磨装置。
  2. 【請求項２】 対向面に研磨布を設けてなる上下定盤間
    に配設されるキャリア及び該キャリアに穿設したキャリ
    アホールに半導体ウェーハをセットし、前記上下定盤の
    回転により前記半導体ウェーハの両面を研磨する両面研
    磨装置であって、該キャリアホールの内周部に研磨用バ
    フを設け、該研磨用バフの内面形状の下部側のみをウェ
    ーハエッジ部の形状にならった形状とするとともに該研
    磨用バフの下部側のみを内方に向って徐々に肉薄となる
    テーパー状の延出部を有する形状とし、ウェーハエッジ
    部の下半分のみが該研磨用バフ内面の下部側と接触し研
    磨されるようにしたことを特徴とする両面研磨装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の両面研磨装置を
    用いて半導体ウェーハを研磨することを特徴とする半導
    体ウェーハの研磨方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の半導体ウェーハの研磨
    方法において、研磨途中に該半導体ウェーハの上下を反
    転させることを特徴とする半導体ウェーハの研磨方法。
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