JP6513174B2 - Design method of wafer holding carrier - Google Patents
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Description
本発明は、ウェーハ保持用キャリア並びにそれを用いたウェーハの両面研磨方法、及び、ウェーハ保持用キャリアの評価方法並びに設計方法に関する。 The present invention relates to a wafer holding carrier, a method for double-side polishing of a wafer using the same, and a method for evaluating and designing a wafer holding carrier.
従来、ウェーハの両面を同時に研磨する際、ウェーハ保持用キャリアによってウェーハを保持している。
図1は、従来から用いられている一般的な両面研磨装置10によるウェーハWの両面研磨を説明する概略図である。図1に示すように、ウェーハWより薄い厚みに形成されている、ウェーハ保持用キャリア101によってウェーハWが保持されている。
Conventionally, when polishing both sides of a wafer simultaneously, the wafer is held by a wafer holding carrier.
FIG. 1 is a schematic view illustrating double-sided polishing of a wafer W by a general double-sided
ウェーハ保持用キャリア101は、サンギア4とインターナルギア6とに噛合され、サンギア4とインターナルギア6の回転によって自転公転させる。そして、研磨面に研磨剤供給装置12から、研磨剤11を供給しながら上定盤7と下定盤8とを互いに逆回転させることにより、上下定盤7、8に貼付された研磨布3でウェーハWの両面を同時に研磨する。
The wafer holding
両面研磨の際に、研磨布3とウェーハ保持用キャリア101とウェーハWの間に研磨剤11が十分に供給されないと、摩擦熱により研磨布3の目詰りが蓄積するなどしてウェーハWに外周ダレが生じる。特に下定盤8側は、上定盤7から研磨剤11が供給されるため、さらに供給量が少なくなる。
そこで、図2や、特許文献1に記載されているように、ウェーハ保持用キャリアにウェーハ保持孔5以外に、色々な研磨剤通過孔9を設けることで、研磨剤の供給量を増やし、両面研磨後のウェーハの平坦度が良くなるようにしていた。
When the
Therefore, as described in FIG. 2 and
しかしながら、ウェーハ保持孔と研磨剤通過孔の配置によってはキャリア面内強度にばらつきが生じ、その結果ウェーハ平坦度が悪化してしまうことがある。
これは、研磨剤通過孔の面積を最大限大きくすることで、研磨剤の供給が不足する点については改善されるが、一方でウェーハ保持用キャリアの強度が低下してしまうからである。
However, depending on the arrangement of the wafer holding hole and the abrasive passage hole, the in-plane strength of the carrier may vary, and as a result, the wafer flatness may be deteriorated.
This is because, by maximizing the area of the abrasive passage holes, the shortage of the supply of the abrasive is improved, but the strength of the wafer holding carrier is lowered.
ウェーハ保持用キャリアの強度が低下すると、ウェーハを両面研磨する際に、図3に示すように、ウェーハ保持用キャリア101に局所的な歪みが発生することがある。歪んだウェーハ保持用キャリアを使うと、ウェーハ保持用キャリア101と共にウェーハWの外周部が研磨布3と当たり、ウェーハWに外周ダレが発生する。このような場合、ウェーハ保持用キャリア101もインサート樹脂2とともに局所的に厚さが極端に薄くなり、ウェーハ保持孔5の周辺部分に厚さのバラツキが生じる。
When the strength of the wafer holding carrier is lowered, local distortion may occur in the
さらに、このように、ウェーハ保持孔の周辺部分に厚さのバラツキが生じたウェーハ保持用キャリアは、その後の両面研磨において、歪みが発生していなくても、図4に示すように、ウェーハの端部が研磨されやすくなって外周ダレが発生してしまう。 Furthermore, as described above, the wafer holding carrier in which the thickness variation occurs in the peripheral portion of the wafer holding hole can be obtained as shown in FIG. 4 even if no distortion occurs in the subsequent double-side polishing. The edge is easily polished and an outer peripheral sag occurs.
このように、ウェーハ保持用キャリアに局所的な歪みが生じた状態や、ウェーハ保持孔の周辺部分に厚さのバラツキが生じたウェーハ保持用キャリアを使用した場合には、平坦度が高いウェーハWを製造することが困難になるという問題があった。 As described above, when the wafer holding carrier is used in which the wafer holding carrier is locally distorted or when the thickness of the wafer holding hole is uneven, the wafer W having high flatness is obtained. There was a problem that it became difficult to manufacture.
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリア並びにそれを用いたウェーハの両面研磨方法及びウェーハ保持用キャリアの評価方法並びに設計方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and a wafer holding carrier capable of supplying a polishing agent sufficiently while suppressing the displacement amount of the wafer holding carrier at the time of double-side polishing, and using the same It is an object of the present invention to provide a method for double-side polishing of a wafer, an evaluation method for a wafer holding carrier, and a design method.
上記目的を達成するために、本発明によれば、両面研磨装置において、研磨布が貼付された上定盤と下定盤との間に配置され、ウェーハを収容して保持するためのウェーハ保持孔と、研磨剤を通過させるための複数の研磨剤通過孔とを有するウェーハ保持用キャリアであって、
前記研磨剤通過孔の直径が10〜20mmであり、
隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔が、前記研磨剤通過孔の直径の1〜2倍の範囲であることを特徴とするウェーハ保持用キャリアを提供する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a double-side polishing apparatus, a wafer holding hole is disposed between an upper platen and a lower platen to which a polishing pad is attached, for receiving and holding a wafer. What is claimed is: 1. A carrier for holding a wafer, comprising: and a plurality of abrasive passage holes for passing an abrasive.
The diameter of the abrasive passage hole is 10 to 20 mm,
According to another aspect of the present invention, there is provided a wafer holding carrier, wherein the distance between adjacent abrasive passage holes is in the range of 1 to 2 times the diameter of the abrasive passage holes.
このようなウェーハ保持用キャリアであれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリアとすることができる。 With such a wafer holding carrier, it is possible to provide a wafer holding carrier that can sufficiently supply the polishing agent while suppressing the displacement amount of the wafer holding carrier during double-side polishing.
このとき、前記研磨剤通過孔と隣合う前記ウェーハ保持孔との距離が、前記研磨剤通過孔の直径の1〜2倍の範囲であることが好ましい。
このようなものであれば、より確実に両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えることができるものとなる。
At this time, it is preferable that a distance between the abrasive passage hole and the wafer holding hole adjacent thereto is in a range of 1 to 2 times of a diameter of the abrasive passage hole.
With such a thing, the displacement amount of the wafer holding carrier at the time of double-sided polishing can be suppressed more reliably.
また本発明によれば、ウェーハを両面研磨する方法であって、
研磨布が貼付された上定盤と下定盤との間に、上記本発明のウェーハ保持用キャリアを配置し、該ウェーハ保持用キャリアに形成された前記ウェーハ保持孔に前記ウェーハを保持して両面研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a method of double-side polishing a wafer,
The carrier for holding a wafer according to the present invention is disposed between an upper surface plate and a lower surface, to which a polishing cloth is attached, and the wafer is held in the wafer holding hole formed in the wafer holding carrier. A method is provided for double sided polishing of a wafer comprising polishing.
このような両面研磨方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができる本発明のウェーハ保持用キャリアを用いるので、平坦度の高いウェーハを得ることができる。 With such a double-side polishing method, since the carrier for holding a wafer according to the present invention, which can sufficiently supply the polishing agent while suppressing the displacement amount of the carrier for wafer holding at the time of double-side polishing, is used, the flatness is high. Wafers can be obtained.
また、本発明によれば、両面研磨装置において、研磨布が貼付された上定盤と下定盤との間に配置され、ウェーハを収容して保持するためのウェーハ保持孔と、研磨剤を通過させるための複数の研磨剤通過孔とを有するウェーハ保持用キャリアの評価方法であって、
前記ウェーハ保持用キャリアの前記ウェーハ保持孔に、前記ウェーハ保持用キャリアの水平方向に力が掛かった際に、前記ウェーハ保持用キャリアが該ウェーハ保持用キャリアの垂直方向へ変位する量を、有限要素法を用いた応力解析により評価することを特徴とするウェーハ保持用キャリアの評価方法を提供する。
Further, according to the present invention, in the double-side polishing apparatus, a wafer holding hole which is disposed between an upper surface plate and a lower surface plate to which a polishing pad is attached and which receives and holds a wafer, passes an abrasive. And a method of evaluating a wafer holding carrier having a plurality of abrasive passage holes.
When a force is applied to the wafer holding hole of the wafer holding carrier in the horizontal direction of the wafer holding carrier, the amount of displacement of the wafer holding carrier in the vertical direction of the wafer holding carrier is a finite element. A method of evaluating a wafer holding carrier characterized by evaluation by stress analysis using a method is provided.
このようなウェーハ保持用キャリアの評価方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を評価することができ、ウェーハ保持用キャリアの適否を正確に評価することができる。 With such a method for evaluating a wafer holding carrier, the displacement amount of the wafer holding carrier at the time of double-sided polishing can be evaluated, and the suitability of the wafer holding carrier can be accurately evaluated.
また、本発明によれば、ウェーハ保持用キャリアの設計方法であって、上記記載の本発明の評価方法を用いて、
前記研磨剤通過孔の直径と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量の関係を求め、前記研磨剤通過孔の直径を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の長さに設計し、
該直径の範囲内において、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量との関係を求め、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の距離に設計することを特徴とするウェーハ保持キャリアの設計方法を提供する。
Further, according to the present invention, there is provided a method of designing a carrier for holding a wafer, wherein the evaluation method of the present invention described above is used.
The relationship between the diameter of the polishing agent passage hole and the displacement amount of the wafer holding carrier is determined, and the diameter of the polishing agent passage hole is designed to be within a range in which the displacement amount obtained has a minimum value. ,
Within the range of the diameter, the relationship between the distance between adjacent abrasive passage holes and the amount of displacement of the wafer holding carrier is determined, and the distance between adjacent abrasive passage holes determined as described above The present invention provides a method of designing a wafer holding carrier characterized by designing the distance to be in a range in which the amount of reduction takes a local minimum value.
このようなウェーハ保持用キャリアの設計方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリアを設計することができる。 With such a method for designing a wafer holding carrier, it is possible to design a wafer holding carrier that can sufficiently supply an abrasive while suppressing the displacement amount of the wafer holding carrier at the time of double-side polishing.
本発明のウェーハ保持用キャリアは、両面研磨時に局所的な歪みの発生が抑えられたものとするこができる。また、このような本発明のウェーハ保持用キャリアを用いることによって、ウェーハを高平坦度で両面研磨することができる。さらに本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法により、正確にウェーハ保持用キャリアの変位量を評価して、高平坦度なウェーハを両面研磨することができるウェーハ保持用キャリアを設計することができる。 The carrier for holding a wafer according to the present invention can suppress occurrence of local distortion during double-side polishing. In addition, by using such a wafer holding carrier of the present invention, it is possible to polish a wafer on both sides with high flatness. Furthermore, according to the method for evaluating a wafer holding carrier of the present invention, the displacement amount of the wafer holding carrier can be accurately evaluated, and a wafer holding carrier capable of double-sided polishing of a highly flat wafer can be designed.
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記したように、ウェーハ保持用キャリアを用いたウェーハの両面研磨において、ウェーハの外周にダレが発生するなど、研磨されたウェーハの平坦度が悪化するという問題があった。
そこで本発明者は、このような問題の発生する原因について調査するための実験を行い、検討を重ねた。その結果、両面研磨時に、ウェーハ保持用キャリアに局所的な変位が生じることで、ウェーハの外周ダレが生じるということを知見した。また、変位量が小さいウェーハ保持用キャリアを用いることで、平坦度の高い両面研磨ができることが明らかになった。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
As described above, in the double-side polishing of a wafer using the wafer holding carrier, there is a problem that the flatness of the polished wafer is deteriorated, for example, a sag occurs on the outer periphery of the wafer.
Therefore, the inventor conducted experiments to investigate the cause of the occurrence of such a problem and repeated studies. As a result, it has been found that a local displacement occurs in the wafer holding carrier at the time of double-side polishing, which causes peripheral sag of the wafer. In addition, it has become clear that double-sided polishing with high flatness can be performed by using a wafer holding carrier having a small displacement amount.
図5に示すように、本発明のウェーハ保持用キャリア1aには、ウェーハを保持するためのウェーハ保持孔5と、研磨面に研磨剤を供給するための研磨剤通過孔9が形成されている。
As shown in FIG. 5, the
そして、ウェーハ保持用キャリア1aは、図1に示すような、両面研磨装置10においてウェーハWを両面研磨する際に用いられる。両面研磨装置10は、上下に相対向して設けられた上定盤7と下定盤8を備えており、各定盤には、それぞれ研磨布3が貼付されている。上定盤7と下定盤8の間の中心部にはサンギア4が、周縁部にはインターナルギア6が設けられている。
The
そして、サンギア4及びインターナルギア6の各歯部にはウェーハ保持用キャリア1aの外周歯が噛合しており、上定盤7及び下定盤8が不図示の駆動源によって回転されるのに伴い、ウェーハ保持用キャリア1aは自転しつつサンギア4の周りを公転する。このとき、ウェーハ保持用キャリア1aのウェーハ保持孔5で保持されたウェーハWは、上下の研磨布3により両面を同時に研磨される。ウェーハWの研磨時には、研磨剤供給装置12から研磨剤11がウェーハWの研磨面に供給される。
The outer teeth of the
ここで、本発明のウェーハ保持用キャリア1aは、研磨剤通過孔9の直径が10〜20mmであり、隣合う研磨剤通過孔同士の間隔が、研磨剤通過孔9の直径の1〜2倍の範囲となるようにする。
これにより、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に通過させて、下定盤8上に供給することができる。
Here, in the
Thus, the polishing agent can be sufficiently passed through and supplied onto the
また、このとき、研磨剤通過孔9と隣合うウェーハ保持孔5との距離が、研磨剤通過孔9の直径の1〜2倍の範囲であることが好ましい。これにより、より確実にウェーハ保持用キャリアの変位を抑制することができる。
At this time, it is preferable that the distance between the
なお、ウェーハ保持用キャリア1aの素材は特に限定されないが、例えば、Ti(チタン)製または、ガラスエポキシ製とすることもできる。従来用いられているすべての材質を用いることができる。
The material of the
次に、本発明のウェーハの両面研磨方法について以下に説明する。
本発明のウェーハの両面研磨方法では、上述したような本発明のウェーハ保持用キャリア1aを、両面研磨装置10に配置する。
Next, the method for double-sided polishing of a wafer according to the present invention will be described below.
In the method for double-side polishing of a wafer according to the present invention, the
次に、ウェーハ保持用キャリア1aのウェーハ保持孔5にウェーハWを挿入し、保持する。
次に、研磨布3でウェーハWの上下表面を挟み込み、その研磨面に研磨剤11を供給しながら上下定盤を回転させて、ウェーハWの両面研磨を行う。
このようにしてウェーハWを両面研磨すれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリア1aの変位量を抑えつつ、研磨剤11を十分に供給することができる本発明のウェーハ保持用キャリア1aを用いるので、ウェーハ外周部にダレの発生を抑制して、平坦度の高いウェーハを得ることができる。
Next, the wafer W is inserted into the
Next, the upper and lower surfaces of the wafer W are sandwiched by the
In this way, if the wafer W is double-sided polished, the
次に、本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法について説明する。
本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法では、両面研磨装置10において、研磨布3が貼付された上定盤7と下定盤8との間に配置され、ウェーハWを収容して保持するためのウェーハ保持孔5と、研磨剤11を通過させるための複数の研磨剤通過孔9とを有するウェーハ保持用キャリアの評価を行う。
Next, the method for evaluating a wafer holding carrier according to the present invention will be described.
In the method for evaluating a wafer holding carrier according to the present invention, the double-
そして、ウェーハ保持用キャリアのウェーハ保持孔5に、ウェーハ保持用キャリアの水平方向に力が掛かった際に、前記ウェーハ保持用キャリアが該ウェーハ保持用キャリアの垂直方向へ変位する量を、有限要素法を用いた応力解析により評価する。
このとき、図6に示すような方向に、ウェーハ保持孔5のウェーハWと接する面に力Fが掛かるとすることができる。この際に、ウェーハ保持孔5にかかる力Fの大きさを例えば、それぞれ1000Nとすることができる。
Then, when a force is applied to the
At this time, force F can be applied to the surface of the
なお、有限要素法を用いた応力解析は、例えば、シミュレーション解析により行うことができる。
ここで、有限要素法とは、複雑な形状や性質を持つ物体を、単純な形状や性質の小部分(要素)に分割して、そのひとつひとつの要素の特性を数学的な方程式を用いて、近似的に表現した後、この単純な方程式を組み合わせ、すべての方程式が成立する解を求めることによって、全体の挙動を予想するものである。なお、物体全体の挙動とは、例えば、変形や応力分布のことを指す。
The stress analysis using the finite element method can be performed, for example, by simulation analysis.
Here, with the finite element method, an object having a complicated shape or property is divided into small parts (elements) of a simple shape or property, and the characteristics of each element are expressed using mathematical equations. After being approximately expressed, this simple equation is combined, and the whole behavior is predicted by finding a solution that satisfies all the equations. Note that the behavior of the entire object indicates, for example, deformation or stress distribution.
このようなウェーハ保持用キャリアの評価方法であれば、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの垂直方向の変位量を評価することができる。 With such a method for evaluating a wafer holding carrier, it is possible to evaluate the amount of displacement of the wafer holding carrier in the vertical direction during double-side polishing.
次に、本発明のウェーハ保持用キャリアの設計方法について説明する。
まず、上述した本発明のウェーハ保持用キャリアの評価方法によって、研磨剤通過孔の直径とウェーハ保持用キャリアが変位する量の関係を求める。
そして、研磨剤通過孔の直径を、求めたウェーハ保持用キャリアの変位する量が極小値をとる範囲の長さに設計する。
ここで、極小値をとる範囲の長さとは、極小値を含み、変位量が問題とならない値(ほぼ同等とみなすことができる値)となる範囲のことである。具体的には、例えば後述する実施例1で求めた図7の場合であれば、極小値をとる範囲の長さを、研磨剤通過孔の直径が10〜20mmの範囲とすることができる。
Next, the method for designing a wafer holding carrier according to the present invention will be described.
First, the relationship between the diameter of the polishing agent passage hole and the displacement amount of the wafer holding carrier is determined by the evaluation method of the wafer holding carrier of the present invention described above.
Then, the diameter of the abrasive passage hole is designed to a length in a range in which the obtained displacement amount of the wafer holding carrier takes a minimum value.
Here, the length of the range in which the local minimum value is taken is a range that includes the local minimum value and in which the displacement amount is a value that does not cause a problem (a value that can be regarded as almost equal). Specifically, for example, in the case of FIG. 7 obtained in Example 1 to be described later, the length of the range in which the minimum value is obtained can be set to the range of 10 to 20 mm in diameter of the abrasive passage hole.
そして次に、変位する量が極小値をとる範囲の長さの研磨剤通過孔の直径の範囲内において、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔と、ウェーハ保持用キャリアが変位する量との関係を求める。
そして、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の距離に設計する。
ここで、極小値をとる範囲の距離は、上記と同様の定義であり、具体的には、例えば後述する実施例1で求めた図9の場合であれば、研磨剤通過孔の直径の1〜2倍、ここでは研磨剤通過孔が15mmであるので、研磨剤通過孔同士の間隔が15〜30mmの範囲とすることができる。
Then, next, the distance between the adjacent abrasive passage holes and the distance between the wafer holding carrier and the distance between the adjacent abrasive passage holes are within the range of the diameter of the abrasive passage hole having a length where the displacement amount takes a minimum value. Seek a relationship.
Then, the distance between the adjacent abrasive passage holes is designed to be a distance in a range in which the determined displacement amount has a minimum value.
Here, the distance in the range where the local minimum value is taken is the same definition as above, and specifically, for example, in the case of FIG. 9 obtained in Example 1 described later, it is 1 of the diameter of the abrasive passage hole. Since the abrasive passage holes are 15 mm in this case, the distance between the abrasive passage holes can be in the range of 15 to 30 mm.
このようにして設計することで、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができる。従って、高平坦度の両面研磨をすることが可能なウェーハ保持用キャリアを設計することができる。 By designing in this manner, the polishing agent can be sufficiently supplied while suppressing the displacement amount of the wafer holding carrier at the time of double-side polishing. Therefore, it is possible to design a wafer holding carrier capable of double-sided polishing with high flatness.
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより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。 Hereinafter, the present invention will be more specifically described with reference to examples of the present invention and comparative examples, but the present invention is not limited to these.
(実施例1)
両面研磨装置を用いてウェーハの両面研磨を行った際に、ウェーハ保持用キャリアが変位する量を、有限要素法を用いたシミュレーションを行うことにより評価し、さらに、ウェーハ保持用キャリアの設計を行った。
Example 1
When double-sided polishing of a wafer is performed using a double-sided polishing apparatus, the amount of displacement of the wafer holding carrier is evaluated by performing simulation using the finite element method, and further, the wafer holding carrier is designed. The
なお、有限要素法を用いたシミュレーションには、ムラタソフトウェア株式会社製ソフトのFemtetを用いて算出した。 The simulation using the finite element method was calculated using Femtet software manufactured by Murata Software Co., Ltd.
まず、Femtetを立上げ、解析項目として応力解析を選択し、3Dキャドで作成したウェーハ保持用キャリアの図面をFemtetに入力した。
解析メッシュサイズの設定で5mmを選択し、材質の選択画面から適用材質としてTi(チタン)を選択した。すると、Femtetの既存情報からポアソン比0.32、ヤング率1.157E11等が抽出された。
First, Femtet was launched, stress analysis was selected as an analysis item, and a drawing of a wafer holding carrier created by 3D CAD was input to Femtet.
5 mm was selected in the analysis mesh size setting, and Ti (titanium) was selected as an applied material from the material selection screen. Then, Poisson's ratio 0.32, Young's modulus 1.157E11, etc. were extracted from the existing information of Femtet.
境界条件として、ウェーハ保持孔のウェーハと接する面に、図6に示すような方向で、大きさ1000Nの力Fを掛けた際のシミュレーションを行った。
その際に、図5に示すようなウェーハ保持用キャリア1aの研磨剤通過孔9の直径を、5mmから40mmまで変化させた。このときの研磨剤通過孔9同士の間隔、及び、研磨剤通過孔9と隣合うウェーハ保持孔5の距離は、研磨剤通過孔9の直径と同じ距離に設定した。
また、図2に示すような、直径が50mmと135mmの研磨剤通過孔9を有するウェーハ保持用キャリア101についても上記と同様にしてシミュレーションを行い、評価を行った。
これらのシミュレーションした結果を表1及び表2さらに、図7に示した。
As a boundary condition, a simulation was performed in which a force F of 1000 N in magnitude was applied to the surface of the wafer holding hole in contact with the wafer in the direction shown in FIG.
At that time, the diameter of the
Further, a simulation was performed on the
The results of these simulations are shown in Tables 1 and 2 and further in FIG.
なお、表1及び表2において、モデルにはシミュレーションを行った研磨剤通過孔を配置したウェーハ保持用キャリアを示した。また、最小変位量とは、キャリアの裏面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示し、最大変位量とは、キャリアの表面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示す。そして、変位量とは、最小変位量と最大変位量の絶対値の和を示すものとする。そして、各シミュレーションした各ウェーハ保持用キャリアの変位量を示す度合を示した。 In Tables 1 and 2, the model shows a carrier for holding a wafer in which the abrasive passage holes for which simulation was performed are disposed. Further, the minimum displacement amount indicates the displacement amount of the largest portion jumping out to the back surface side of the carrier, and the maximum displacement amount indicates the displacement amount of the largest portion jumping out to the surface side of the carrier. And a displacement amount shall show the sum of the absolute value of the minimum displacement amount and the maximum displacement amount. Then, the degree of indicating the amount of displacement of each simulated wafer holding carrier is shown.
表1、表2及び、図7に示したように、研磨剤通過孔の直径が10mmから20mmの間の範囲の長さで、ウェーハ保持用キャリアの変位量が極小値をとることが分かる。
そして、研磨剤通過孔の直径が15mmのときに、ウェーハ保持用キャリアの変位量が最も小さく、31.4μmであった。そこで、研磨剤通過孔の直径を15mmとして設計をする。
As shown in Table 1, Table 2 and FIG. 7, it can be seen that the displacement amount of the wafer holding carrier takes a minimum value when the diameter of the abrasive passage hole is in the range of 10 mm to 20 mm.
When the diameter of the abrasive passage hole was 15 mm, the displacement amount of the wafer holding carrier was the smallest, 31.4 μm. Therefore, the diameter of the abrasive passage hole is designed to be 15 mm.
次に、研磨剤通過孔の直径が15mmの場合に、研磨剤通過孔同士の間隔を10mmから40mmまでの間で変化させた際の、ウェーハ保持用キャリアの変位量を、上記と同様にしてシュミレーションを行って、ウェーハ保持用キャリアの評価を行った。このときのシュミレーションの結果を表3、表4及び、図8、図9に示した。
また、図8には、研磨剤通過孔の直径が30mmの際のウェーハ保持用キャリアの変位量の結果についても示した。
Next, when the diameter of the abrasive passage hole is 15 mm, the displacement amount of the wafer holding carrier when the distance between the abrasive passage holes is changed between 10 mm and 40 mm is the same as above. The simulation was performed to evaluate the wafer holding carrier. The simulation results at this time are shown in Tables 3 and 4 and FIGS. 8 and 9.
FIG. 8 also shows the results of the displacement of the wafer holding carrier when the diameter of the abrasive passage hole is 30 mm.
また、表3、表4において、モデルにはシミュレーションを行った研磨剤通過孔を配置したウェーハ保持用キャリアを示した。また、上記と同様、最小変位量とは、キャリアの裏面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示し、最大変位量とは、キャリアの表面側へ飛び出した最大部分の変位量のことを示す。そして、変位量とは、最小変位量と最大変位量の絶対値の和を示すものとする。そして、各シミュレーションした各ウェーハ保持用キャリアの変位量を示す度合を示した。 Further, in Tables 3 and 4, the model shows a carrier for holding a wafer in which the abrasive passage holes for which simulation was performed are disposed. In the same manner as described above, the minimum displacement amount indicates the displacement amount of the largest portion jumping out to the back side of the carrier, and the maximum displacement amount refers to the displacement amount of the largest portion jumping out to the surface side of the carrier Show. And a displacement amount shall show the sum of the absolute value of the minimum displacement amount and the maximum displacement amount. Then, the degree of indicating the amount of displacement of each simulated wafer holding carrier is shown.
表3、表4及び、図8に示したように、研磨剤通過孔同士の間隔が15mmから30mmの範囲の距離で、ウェーハ保持用キャリアの変位量が極小値をとることが分かった。
つまり、図9に示したように、研磨剤通過孔同士の距離が、研磨剤通過孔の直径の1〜2倍の範囲の距離で、ウェーハ保持用キャリアの変位量が極小値をとることが分かった。
そして、研磨剤通過孔同士の間隔が22mmのときに、ウェーハ保持用キャリアの変位量が最も小さく31.1μmであった。
As shown in Tables 3 and 4 and FIG. 8, it was found that the displacement amount of the wafer holding carrier takes a minimum value when the distance between the abrasive passage holes is in the range of 15 mm to 30 mm.
That is, as shown in FIG. 9, the displacement of the wafer holding carrier takes a minimum value when the distance between the abrasive passage holes is in the range of 1 to 2 times the diameter of the abrasive passage holes. I understood.
When the distance between the abrasive passage holes was 22 mm, the displacement amount of the wafer holding carrier was the smallest 31.1 μm.
また、図8に示したように、研磨剤通過孔の直径が30mmでは、研磨剤通過孔同士の距離が30mmで最も変位量が小さくなるが、研磨剤通過孔の直径が15mmのときに比べて変位量が大きいことが分かる。 Further, as shown in FIG. 8, when the diameter of the abrasive passage hole is 30 mm, the displacement amount is the smallest when the distance between the abrasive passage holes is 30 mm, but compared with the case where the diameter of the abrasive passage hole is 15 mm. Thus, it can be understood that the displacement amount is large.
上記の結果を踏まえて、図5に示すような、研磨剤通過孔9の直径が15mm、研磨剤通過孔9同士、及び、研磨剤通過孔9と隣合うウェーハ保持孔5の距離が15mmであるウェーハ保持用キャリア1aと、図10に示すような研磨剤通過孔9の直径が15mm、研磨剤通過孔9同士、及び、研磨剤通過孔9と隣合うウェーハ保持孔5の距離が22mmであるウェーハ保持用キャリア1bの設計を行った。
Based on the above results, as shown in FIG. 5, the diameter of the abrasive passage holes 9 is 15 mm, the distance between the abrasive passage holes 9 and the
このようにして、両面研磨時のウェーハ保持用キャリアの変位量を抑えつつ、研磨剤を十分に供給することができるウェーハ保持用キャリアを設計することができた。 In this way, it is possible to design a wafer holding carrier that can sufficiently supply the polishing agent while suppressing the displacement amount of the wafer holding carrier during double-side polishing.
(実施例2、比較例1)
実施例1で設計した、研磨剤通過孔9の直径が15mm、研磨剤通過孔9同士の間隔、及び、研磨剤通過孔9と隣合うウェーハ保持孔5の距離が15mmのウェーハ保持用キャリア1aと、研磨剤通過孔9の直径が15mm、研磨剤通過孔9同士の間隔、及び、研磨剤通過孔9と隣合うウェーハ保持孔5の距離が22mmのウェーハ保持用キャリア1bを用いて直径300mmのウェーハWを各45枚ずつ両面研磨を行った(実施例2)。
また、図2に示すようなウェーハ保持用キャリア101についても同様にウェーハWを各45枚両面研磨を行った(比較例1)。
(Example 2, Comparative Example 1)
The
Similarly, 45 wafers W were double-sided polished for the
ウェーハWの両面研磨には、スピードファム(株)製の両面研磨装置を使用し、研磨布には厚さt=1.3mmのウレタンパッドを用い、研磨液にはコロイダルシリカを用いた。
研磨する際の両面研磨装置の条件は、上定盤の回転数を−5〜−15rpmとし、下定盤の回転数を10〜25rpmとし、サンギアの回転数を10〜20rpmとし、インターナルギアの回転数を0〜10rpmとし、研磨圧を100〜150g/cm2として両面研磨を行った。
For double-side polishing of the wafer W, a double-side polishing apparatus manufactured by SpeedFam Co., Ltd. was used, a urethane pad having a thickness t = 1.3 mm was used for the polishing cloth, and colloidal silica was used for the polishing liquid.
As for the conditions of the double-side polishing apparatus at the time of polishing, the number of rotations of the upper surface plate is -5 to -15 rpm, the number of rotations of the lower surface plate is 10 to 25 rpm, the number of rotations of the sun gear is 10 to 20 rpm, and the rotation of the internal gear The double-side polishing was performed at a number of 0 to 10 rpm and a polishing pressure of 100 to 150 g / cm 2 .
上記のような条件で両面研磨されたウェーハWの表面の平坦度を平坦度測定器(WaferSight)にて、ウェーハ表面の平坦度としてSFQRmax(M49モード @26×8/0×0mm E・Ex=2mm)とESFQRmax(Length35mm Wedges72 E・Ex=1mm)を測定した。 The flatness of the surface of the wafer W polished on both sides under the conditions as described above is referred to as flatness of the wafer surface with a flatness measuring device (WaferSight) SFQR max (M49 mode @ 26 × 8/0 × 0 mm E · E x = 2mm) and ESFQR max (Length35mm Wedges72 E · E x = 1mm) were measured.
なお、SFQR(site front least squares range)やESFQR(edge site front least squares range)とは、ウェーハ裏面を平面に矯正した状態で、設定されたサイト内でデータを最小二乗法にて算出したサイト内平面を基準平面とし、各サイト毎のこの平面からの最大、最小の位置変位の差を示す。
また、SFQRmaxあるいはESFQRmaxとは、各サイト毎のその差のうち最大のものを示す。
In addition, SFQR (site front least squares range) and ESFQR (edge site front least squares range) are the inside of the site which calculated data by the least squares method in the set site in the state which corrected the wafer back to a plane. The plane is taken as a reference plane, and the difference in maximum and minimum positional displacement from this plane for each site is shown.
Also, SFQR max or ESFQR max indicates the largest one of the differences for each site.
上記のようにして行った、実施例2のウェーハ保持用キャリア1aのSFQRmaxと、ESFQRmaxの測定結果をそれぞれ図11、図12に示し、ウェーハ保持用キャリア1bの測定結果をそれぞれ図13、図14に示した。
同様に、比較例1のSFQRmaxと、ESFQRmaxの測定結果をそれぞれ図15、図16に示した。
また、表5、表6に、実施例2、比較例1のそれぞれのSFQRmax及びESFQRmaxの平均値、最大値、最小値をそれぞれ示した。
さらに、このときのSFQRmaxとESFQRmaxの平均値とキャリア変位量との関係を図17及び図18に示した。
The measurement results of SFQR max and ESFQR max of
Similarly, the measurement results of SFQR max and ESFQR max of Comparative Example 1 are shown in FIGS. 15 and 16, respectively.
In addition, in Table 5 and Table 6, the average value, the maximum value, and the minimum value of SFQR max and ESFQR max in Example 2 and Comparative Example 1 are shown, respectively.
Furthermore, a relationship between the average value and the carrier displacement amount of SFQR max and ESFQR max at this time is shown in FIG. 17 and FIG. 18.
なお、図表で示すSFQRmaxの値は、比較例1のSFQRmaxの平均値を1として規格化したものを用いた。
同様に、ESFQRmaxの値も、比較例1のESFQRmaxの平均値を1として規格化したものを用いた。
In addition, as the value of SFQR max shown in the chart, one normalized with the average value of SFQR max of Comparative Example 1 as 1 was used.
Similarly, the value of ESFQR max was also used as the normalized average value of ESFQR max of Comparative Example 1 as 1.
その結果、実施例2では、比較例1と比べて、SFQRmaxとESFQRmaxの両方の値が小さく、平坦度が良く両面研磨が行われたことが分かった。
また、図17及び図18の結果から、ウェーハ保持用キャリアの変位量が小さい方が、SFQRmax及びESFQRmaxが小さくなることが分かった。
As a result, in Example 2, compared to Comparative Example 1, it was found that the values of both SFQR max and ESFQR max were smaller, the flatness was good, and double-sided polishing was performed.
From the results of FIG. 17 and FIG. 18, it was found that SFQR max and ESFQR max become smaller as the displacement amount of the wafer holding carrier becomes smaller.
(比較例2)
ウェーハ保持孔の周辺の厚さのバラツキが異なるウェーハ保持用キャリアを用意して、それぞれのウェーハ保持用キャリアを用いて、ウェーハを両面研磨した後の、ウェーハの平坦度を測定した。
(Comparative example 2)
A wafer holding carrier having different thickness variations around the wafer holding holes was prepared, and the flatness of the wafer was measured after double-side polishing of the wafer using each wafer holding carrier.
ウェーハ保持用キャリアには、図2に示すような直径が50mm、135mmの研磨剤通過孔9を有する、チタン製のウェーハ保持用キャリア101を5枚用意した。
ウェーハ保持用キャリア101はそれぞれウェーハ保持孔5の周辺の厚さのバラツキが異なるものである。
As a wafer holding carrier, five titanium
The
ウェーハ保持孔5の周辺の厚さの測定は、ウェーハ保持用キャリア101を水平な測定台の上に置き、キーエンス製レーザ変位計LK−G15を用いて行った。
測定位置は、図19のようにウェーハ保持孔5から5〜7mmの位置である、ウェーハ保持孔5の周辺のa〜hの8ポイントとして、厚さの測定を行った。
そして、このときのウェーハ保持孔の周辺の厚さの測定結果の最大値と最小値の差分を厚さのバラツキとした。
The thickness of the periphery of the
The thickness was measured at eight measurement points a to h around the
The difference between the maximum value and the minimum value of the measurement results of the thickness around the wafer holding hole at this time was taken as the variation of the thickness.
そして、これらのウェーハ保持用キャリア101を用いて直径300mmのウェーハをそれぞれ15枚ずつ両面研磨を行った。
Then, 15 wafers each having a diameter of 300 mm were subjected to double-side polishing using these
ウェーハを両面研磨する際の条件は、実施例2と同様にして行い、両面研磨されたウェーハの表面の平坦度も実施例2と同様にして測定した。
測定結果から、ウェーハ保持孔周辺部の厚さのバラツキと、SFQRmaxの平均値との関係を図20に示した。同様に、ウェーハ保持孔周辺部の厚さのバラツキと、平坦度ESFQRmaxの平均値との関係を図21に示した。
The conditions for double-sided polishing of the wafer were the same as in Example 2, and the flatness of the surface of the double-sided polished wafer was also measured in the same manner as in Example 2.
From the measurement results, FIG. 20 shows the relationship between the variation in thickness of the wafer holding hole peripheral portion and the average value of SFQR max . Similarly, FIG. 21 shows the relationship between the variation in thickness of the wafer holding hole peripheral portion and the average value of the flatness ESFQR max .
図20、図21から、ウェーハ保持孔周辺部の厚さのバラツキが大きいウェーハ保持用キャリアを用いて両面研磨を行うと、SFQRmax、ESFQRmaxはともに大きく、バラツキが小さいウェーハ保持用キャリアを用いて研磨を行うとSFQRmax、ESFQRmaxはともに小さいということが分かった。 From FIG. 20 and FIG. 21, when double-side polishing is performed using a wafer holding carrier with large variations in thickness around the wafer holding hole, both SFQR max and ESFQR max are large, and a wafer holding carrier with small variation is used. It was found that SFQR max and ESFQR max were both small when polishing was performed.
(実施例3、比較例3)
図5に示すような、研磨剤通過孔9の直径が15mm、研磨剤通過孔9同士の間隔、及び、研磨剤通過孔9と隣合うウェーハ保持孔5の距離が15mmのチタン製のウェーハ保持用キャリア1aを用いて、両面研磨装置でウェーハを両面研磨した。そして両面研磨終了後に、ウェーハ保持用キャリア1aのウェーハ保持孔5の周辺の厚さの測定を行った(実施例3)。
また、同様に、図2に示すような50mmと135mmの研磨剤通過孔9を有する、チタン製のウェーハ保持用キャリア101を両面研磨加工で使用後に、ウェーハ保持孔5の周辺の厚さの測定を行った(比較例3)。
(Example 3, Comparative Example 3)
As shown in FIG. 5, a titanium wafer holding 15 mm in diameter of the
Similarly, after using a titanium
両面研磨加工は、実施例2と同様の条件で行い、ウェーハを両面研磨した。
また、厚さの測定は、比較例2と同様に行い、図19に示すようにウェーハ保持孔の周辺のa〜hの8ポイントについて測定を行った。
The double-side polishing was performed under the same conditions as in Example 2, and the wafer was double-sided polished.
The thickness was measured in the same manner as in Comparative Example 2, and as shown in FIG. 19, the measurement was performed on eight points a to h around the wafer holding hole.
測定は、それぞれのウェーハ保持用キャリアを70000分以上使用した後に行った。
70000分使用後の比較例3でのウェーハ保持孔周辺部の厚さは図22に示すようになった。
また、実施例3でのウェーハ保持孔の周辺の厚さは図23に示ようになった。
The measurement was performed after using each wafer holding carrier for 70000 minutes or more.
The thickness of the periphery of the wafer holding hole in Comparative Example 3 after 70000 minutes of use is as shown in FIG.
Also, the thickness around the wafer holding hole in Example 3 is as shown in FIG.
その結果、図22に示した比較例3では、測定位置b、fのようにウェーハ保持孔の周辺の厚さが局所的に薄くなっている部分が見られることが分かった。
一方で、図23に示した実施例3では、ウェーハ保持孔の周辺の厚さが全体的に均一であることが分かった。
As a result, it was found that in Comparative Example 3 shown in FIG. 22, there were observed portions where the thickness around the wafer holding hole was locally reduced like the measurement positions b and f.
On the other hand, in Example 3 shown in FIG. 23, it was found that the thickness around the wafer holding hole was uniform as a whole.
これは、前述の表1で示したように、ウェーハ保持用キャリア101の変位量が246.6μmであるのに対して、ウェーハ保持用キャリア1aの変位量は31.4μmと、両面研磨時の変位量が小さいためである。
This is because, as shown in Table 1 above, the displacement amount of the
このように、実施例3のウェーハ保持用キャリア1aは両面研磨時の変位量が小さいため、両面研磨加工で使用した後のウェーハ保持孔の周辺の厚さのバラツキが小さい。
そのため、比較例2での結果から分かるように、ウェーハ保持孔の周辺の厚さのバラツキが小さくなり、本発明のウェーハ保持用キャリアを用いて両面研磨を行えば、SFQRmax、ESFQRmaxがともに小さい、平坦度が高いウェーハを得られるということが分かった。
As described above, since the
Therefore, as can be seen from the results in Comparative Example 2, the variation in thickness around the wafer holding hole is small, and if double-side polishing is performed using the wafer holding carrier of the present invention, both SFQR max and ESFQR max are obtained. It has been found that a small, high flatness wafer can be obtained.
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。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has the substantially same constitution as the technical idea described in the claims of the present invention, and the same effects can be exhibited by any invention. It is included in the technical scope of
1a、1b、101…ウェーハ保持用キャリア、 2…インサート樹脂、3…研磨布、
4…サンギア、 5…ウェーハ保持孔、 6…インターナルギア、 7…上定盤、
8…下定盤、 9…研磨剤通過孔、 10…両面研磨装置、 11…研磨剤、
12…研磨剤供給装置、 F…力、 W…ウェーハ。
1a, 1b, 101: Carrier for holding a wafer, 2 ... Insert resin, 3 ... Abrasive cloth,
4
8: Lower surface plate, 9: Abrasive passage hole, 10: Double-side polishing device, 11: Abrasive,
12: Abrasive supply device, F: Force, W: Wafer.
Claims (2)
前記ウェーハ保持用キャリアの前記ウェーハ保持孔に、前記ウェーハ保持用キャリアの水平方向に力が掛かった際に、前記ウェーハ保持用キャリアが該ウェーハ保持用キャリアの垂直方向へ変位する量を、有限要素法を用いた応力解析により評価し、
前記研磨剤通過孔の直径と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量の関係を求め、前記研磨剤通過孔の直径を前記求めた変位する量が極小値をとる範囲の長さに設計し、
該直径の範囲内において、隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔と、前記ウェーハ保持用キャリアが前記変位する量との関係を求め、
隣合う前記研磨剤通過孔同士の間隔を前記研磨剤通過孔の直径の1〜2倍の範囲の距離に設計することを特徴とするウェーハ保持用キャリアの設計方法。 In a double-side polishing apparatus, a wafer holding hole for accommodating and holding a wafer, which is disposed between an upper platen and a lower platen to which an abrasive cloth is attached, and a plurality of abrasives pass through for passing abrasives. A method of designing a wafer holding carrier having a hole
When a force is applied to the wafer holding hole of the wafer holding carrier in the horizontal direction of the wafer holding carrier, the amount of displacement of the wafer holding carrier in the vertical direction of the wafer holding carrier is a finite element. Evaluated by stress analysis using
The relationship between the diameter of the polishing agent passage hole and the displacement amount of the wafer holding carrier is determined, and the diameter of the polishing agent passage hole is designed to be within a range in which the displacement amount obtained has a minimum value. ,
In the range of the diameter, the relationship between the distance between the adjacent abrasive passage holes and the displacement of the wafer holding carrier is determined.
A design method of a wafer holding carrier, wherein a distance between adjacent abrasive passage holes is designed to be a distance in a range of 1 to 2 times a diameter of the abrasive passage holes .
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