JP5847789B2 - 両面研磨装置用キャリアの製造方法およびウエーハの両面研磨方法 - Google Patents
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Description
このように、キャリアの保持孔とウェーハとの間にインサート材を取り付けて研磨することでウェーハの周縁部が破損するのを防ぐことができる。
また、インサート材がキャリアの高さと同じになるように、インサート材を嵌合させた後に、研磨加工により厚みを揃えることが特許文献2には記載されている。
また、キャリア本体の保持孔の内周に設けた係止溝とインサート外周に設けた係止突条を勘合させる製造方法もあり(特許文献3)、これによりインサートの位置ズレや脱落等を生じにくくし、ワーク研磨加工時における摩耗を防止して、該インサートの摩耗に伴うワーク外周部の面ダレの防止を試みている。
しかしながら、このようにして同時に両面研磨された複数枚のウエーハにおいてフラットネスにバラツキが生じていることが分かった。
このようにすれば、インサート材の元から存在する面内厚みバラツキによって加工前から既に目標厚さよりも薄い部分が存在してしまうことを起因として、目標厚さに加工した後においてもその厚みバラツキが残存してしまうのを防止することができる。
このように100g/cm2以上とすることによって、押し込みが不十分で位置ズレが生じたまま接着されるのをより効果的に防止することができる。また、300g/cm2以下とすることによって、必要以上にインサート材を押し込んでしまい、それによって位置ズレが生じるのを一層防止することができる。
両面研磨において、同バッチ内での研磨ウエーハにフラットネスのバラツキが生じてしまうことに関し、本発明者らは鋭意研究を行った。
バッチ内での研磨ウエーハのフラットネスを均一に揃える為にはキャリアの均一性が重要となるが、キャリアごとの、インサート材の厚みバラツキや、インサート材とキャリア本体の位置ズレにより、バッチ内でのキャリアの幾何学形状が必ずしも均一ではないことに問題があることが分かった。
なお、少なくとも、インサート材にラップ加工および研磨加工を施す工程、また、これらの工程を施したインサート材をキャリア本体の保持孔に嵌合し、キャリア本体の主面に垂直な方向に沿ってインサート材に荷重をかけながら接着および乾燥を行う工程を含んでいれば良く、これらの工程の他にも、図1に示すように、適宜、種々の工程を追加することができる。
まず、例えばEGやAFRP等のエンジニアリングプラスチックからなるインサート材を用意し、ラップ加工および研磨加工するのに適切な形状に切り出す。例えば、板状のインサート材から、最終的にキャリア本体孔の保持孔に嵌合するときの形状(インサート形状)よりも大きいリング状に切り出すことができる。後工程の、ラップ加工や研磨加工等における取代を考慮して、上記のように少し大きめに切り出すことができる。当然リング状に限定されず、上記加工を適切に行えるよう切り出す形状を適宜決定することができる。
次に、切り出したリング状のインサート材に対してラップ加工を施す。ラップ加工の条件は特に限定されず、適宜決定することができる。
例えば、上記リング状のインサート材をラップ加工するのに適切なリング用キャリアを用意し、目切りのついた鋳鉄製の上下定盤に、リング状のインサート材およびリング用キャリアを挟み込み、GP2000スラリー等のラップ用スラリーを用いて行うことができる。
次に、ラップ加工後のリング状のインサート材に対して研磨加工を施す。研磨加工の条件は特に限定されず、適宜決定することができる。
例えば、硬質発泡ポリウレタンパッドを貼り付けた上下定盤に、リング状のインサート材およびリング用キャリアを挟み込み、酸化セリウムスラリー等の研磨用スラリーを用いて行うことができる。
そして、リング状のインサート材から、実際にキャリア本体の保持孔に嵌合し、両面研磨時に保持するウエーハの周縁部と接するような形状(インサート形状)に切り出す。
前述したように、キャリアごとのインサート材の厚みバラツキは、バッチ内での研磨ウエーハのフラットネスがばらつく原因の一つであるが、本発明の製造方法におけるインサート材は、予め上記工程2、3を行っているので、インサート材の面内厚みバラツキを例えば2μm以下にまで改善することができ、キャリアごとに均一なものとすることができる。
このような従来法とは異なり、本発明のようにラップ加工等を施すことによって、キャリアごとのインサート材の厚みバラツキを大きく改善することができる。
キャリア本体の保持孔の内周部や、インサート材(インサート形状)の外周等の嵌合部分に接着剤を塗布する。接着剤の種類は特に限定されず、エポキシ系のものなど適切なものを用いることができる。
なお、キャリア本体としては、例えば、チタンやステンレスなどの金属性、またはガラスエポキシ製のものとすることができる。
インサート材(インサート形状)をキャリア本体の保持孔へ嵌合する。嵌合方法は特に限定されず、適切に嵌合することができれば良い。
次に、嵌合部分の接着および乾燥を行う。図2に、この接着および乾燥の方法の一例を示す。図2に示すように、インサート材を保持孔に嵌合したキャリア本体を水平台の上に寝かせ、キャリア本体の主面に垂直な方向に沿って、保持孔内のインサート材上に、薄板を介して重りを載置して荷重をかける。このとき、キャリア本体の上にも別個に重りを載せても良い。そして、このようにして荷重をかけながらインサート材をキャリア本体に接着させ、さらには接着剤の乾燥を行い固化させる(荷重接着方式)。
例えば、インサート材のキャリア本体に対する平均角度を絶対値で0.06°以下とすることができ、キャリア本体に対するインサート材の平行度を改善することができ、それによりキャリアごとの上記平均角度の均一性を高めることができる。
ただし、当然これらの荷重に限定されず、その都度決定することが可能である。
このように平面度を3μm以内とすることによって、インサート材への押し込み量がインサート材の周方向で不均一になってしまうのをより効果的に防止することができ、インサート材の位置ズレを防ぐことができるし、またワーク研磨加工時においてインサート材の偏摩耗が生じるのをより一層防ぐことができる。
なお、平面度は3μm以内に限定されるものではなく、求める精度に応じて決めることができる。
なお、当然この平面度の測定方法に限定されず、その都度決定することが可能である。
このような従来法とは異なり、前述したように本発明のようにして接着および乾燥を行うことで、キャリア本体に対するインサート材の平行度を改善することができる。
上記のようにして荷重をかけながら接着および乾燥を行った後は、仕上げ研磨加工を施して狙った仕上げ厚みにする。例えば、従来と同様の仕上げ研磨加工を行うことができる。
このような両面研磨方法であれば、均一性の高いキャリアを用いているので、同バッチ内での研磨ウエーハのフラットネスのバラツキを抑制することができる。不均一なキャリアを用いる従来の両面研磨方法よりも、格段に、研磨ウエーハの品質を揃えることができる。
(実施例)
図1に示すような本発明の両面研磨装置用キャリアの製造方法によってキャリアを製造し、該キャリアを用いてウエーハの両面研磨を行った。
狙い仕上がり厚み(図1の工程8)を765μmに設定した。インサート材としてはEGのものを用いた。1000μmの厚みを有する板状のインサート材をリング状に切り出した後、下記条件でラップ加工および研磨加工を施した。その後、インサート形状に切り出した。
表1にラップ加工条件および研磨加工条件を示す。
そして仕上げ研磨を施し、両面研磨装置用キャリアを製造した。
図13に示すような従来の両面研磨装置用キャリアの製造方法によってキャリアを製造し、該キャリアを用いてウエーハの両面研磨を行った。
実施例と同様の板状のインサート材を用意し、実施例とは異なってラップ加工および研磨加工は施さずに、直接インサート形状に切り出した。
そして仕上げ研磨を施し、両面研磨装置用キャリアを製造した。
まず、インサート材の厚みデータについて説明する。
実施例でのラップ加工および研磨加工後のリング状のインサート材の厚みデータを表2に示す。厚み測定はMitutoyo社製のマイクロメータを用いて行った。4点(90°ごと)について測定した。
表2に示すように、ラップ加工および研磨加工を行うことによって、いずれも、インサート材の1枚あたりの面内厚みバラツキを1〜2μmにまで改善することができた。そしてインサート材ごとの品質(厚みバラツキ)を均一にすることができる。
なお、実際にキャリアの製造に用いたインサート材は765μm程度の厚みを有するものであるが、表3には1000μmの厚みのものについて示した。この表3の数値は、実施例でのラップ加工、研磨加工前の数値でもある。また、比較例に用いた765μm程度の厚みを有するものも表3とほぼ同様の面内厚みバラツキであった。
比較例においては、表3に示すように、インサート材によっては面内厚みバラツキが最大で42μmもあった。また最小で2μmのバラツキが生じていることが分かる。このようにインサート材の品質が揃っていないことが確認できた。
平行度の測定については、接触式プロファイラ(TaylorHobson社製のFormTarysurfIntra)を用いた。
実施例の測定結果の例として、キャリア1ロット5枚について各1点ずつ測定した結果を図3(A)〜(E)に示す。
なお、FormTarysurfIntraによる測定結果の見方について図4に示す。
測定にはKEYENCE社製のLJ−V7060Kを用いた。キャリア1枚につき測定点は4点とし、その4点からキャリアの平均値を求めた。さらに1ロット5枚について測定した平均値を求めた。実施例および比較例の場合の結果を表4に示す。
なお、図5にLJ−V7060Kによる測定角度の符号の意味する内容を示す。
図6に示すように、実施例では、いずれもインサート材の厚みバラツキが抑制されており、全体的に品質が揃っている。
一方、比較例では、図11に示すように、各々のインサート材の厚みバラツキは比較的大きく、また、その大きさもキャリアごとに大きく異なり、バラツキがある。
実施例および比較例の研磨ウエーハ全体のESFQRmaxの測定結果を図7に示す。
また、実施例および比較例の、キャリアごとに分けた研磨ウエーハのESFQRmaxの測定結果を図8((A)実施例、(B)比較例)に示す。
また、バッチ内における研磨ウエーハごとの外周クロスセクション(4箇所)の測定結果を図9(実施例)、図12(比較例)に示す。
一方、比較例では、図7に示すように、ESFQRmaxのバラツキσは11.06nmという大きな値であった。
一方、比較例では、図12に示すように、外周部の形状がハネているもの、ダレているものが混在しており、バッチ内で不均一になってしまった。
Claims (5)
- 両面研磨装置の研磨布が貼付された上下定盤の間に配設されるキャリア本体に形成され、研磨の際にウエーハを保持するための保持孔に、前記保持するウェーハの周縁部と接するインサート材を嵌合し接着して製造する両面研磨装置用キャリアの製造方法であって、
前記インサート材にラップ加工および研磨加工を施し、その後、
該ラップ加工および研磨加工を施したインサート材を前記キャリア本体の保持孔に嵌合し、
前記キャリア本体の主面に垂直な方向に沿って、前記嵌合したインサート材に荷重をかけながら接着および乾燥を行うことにより両面研磨装置用キャリアを製造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。 - 前記ラップ加工および研磨加工するインサート材として、ラップ加工および研磨加工後の目標厚さよりも20μm以上厚いものを用意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。
- 前記インサート材にかける荷重を、100〜300g/cm2と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。
- 前記嵌合したインサート材に荷重をかけながら接着および乾燥を行うとき、
前記インサート材を嵌合したキャリア本体を水平台に載置し、前記インサート材上に重りを載置して行い、かつ、前記水平台および前記重りとして、その荷重面における平面度が3μm以内のものを用いることを特徴とする請求項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。 - 請求項1から請求項4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を複数用意し、各々、前記保持孔にウエーハを保持して前記両面研磨装置の上下定盤の間に配設し、複数のウエーハを同時に両面研磨することを特徴とするウエーハの両面研磨方法。
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