JP6743785B2 - キャリアの製造方法およびウェーハの研磨方法 - Google Patents

キャリアの製造方法およびウェーハの研磨方法 Download PDF

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Description

本発明は、キャリアの製造方法およびウェーハの研磨方法に関する。
半導体デバイスの基板に用いられる半導体ウェーハの製造において、より高い平坦度や表面粗さを実現するために、研磨パッドが貼り付けられた一対の定盤で半導体ウェーハを挟みつつ研磨スラリーを供給して、その両面を同時に研磨する両面研磨工程が行われている。その際、半導体ウェーハは、キャリアによって保持されている。
上記キャリアとしては、ステンレスやチタンなどの金属製のものが主流である。図1は、一般的なキャリアの構成の一例を示している(例えば、特許文献1参照)。この図に示したキャリア1は、キャリア本体としての金属部11を備え、この金属部11に設けられた保持孔12に半導体ウェーハが保持されるように構成されている。
上記金属部11の保持孔12に半導体ウェーハを保持して両面研磨処理を行う際、半導体ウェーハの外周部が保持孔12を区画する内壁12aに接触すると、半導体ウェーハが破損する虞がある。そこで、金属よりも柔らかい樹脂で構成された環状の樹脂部13が、金属部11の保持孔12の内壁12aに沿って配置され、半導体ウェーハの外周部を保護するように構成されている。
上記キャリア1は、例えば以下のように製造される。まず、ステンレスなどの適切な金属の板材をキャリアの形状に加工し、ウェーハ保持孔を設けて金属部11を形成する。また、ポリ塩化ビニル(PVC)などの樹脂からなる樹脂材を環状に切り出し、ラッピング処理や研磨処理を施して、環状の樹脂部13を形成する。
次に、上述のように準備した樹脂部13を金属部11の保持孔12内に嵌め込み、保持孔12の内壁12aに沿って配置する。研磨された半導体ウェーハの高い平坦度を実現するためには、金属部11の厚みと樹脂部13の厚みとが同一であることが好ましい。そこで、金属部11の厚みと樹脂部13の厚みとが略同一となるよう、樹脂部13の両面を研磨して、金属部11の表面からはみ出した部分を研磨して除去する。こうしてキャリア1が得られる。
特許第5648623号明細書
上述のように製造されたキャリア1の保持孔12に研磨対象の半導体ウェーハを保持し、キャリア1を両面研磨装置(図示せず)の上定盤と下定盤とで挟み込んだ後、スラリーを供給しながら上定盤および下定盤を回転させることにより、半導体ウェーハの両面を研磨することができる。しかしながら、半導体ウェーハの両面研磨工程を繰り返し行ったところ、研磨された半導体ウェーハの表面の平坦度が徐々に悪化することが判明した。
本発明は上記問題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、半導体ウェーハの両面研磨工程を繰り返し行った場合にも、研磨された半導体ウェーハ表面の平坦度の悪化を抑制することができるキャリアの製造方法およびウェーハの研磨方法を提案することにある。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)半導体ウェーハを保持する保持孔を有する金属部と、該金属部の前記保持孔を画定する内壁に沿って配置され、前記半導体ウェーハの外周部を保護する環状の樹脂部とを備えるキャリアを製造する方法であって、前記金属部および前記樹脂部を準備する準備工程と、前記金属部の保持孔内に前記樹脂部を配置する配置工程と、前記樹脂部の両面を研磨する樹脂部研磨工程とを備える、キャリアの製造方法において、
前記樹脂部研磨工程に先立って、前記金属部の保持孔内に配置された前記樹脂部に第1の液体を含ませて膨潤させる製造時膨潤工程を備えることを特徴とするキャリアの製造方法。
(2)前記製造時膨潤工程は、少なくとも前記樹脂部を前記第1の液体に浸漬することにより行う、前記(1)に記載のキャリアの製造方法。
(3)前記製造時膨潤工程は24時間以上行う、前記(1)または(2)に記載のキャリアの製造方法。
(4)前記製造時膨潤工程は、24時間当たりの前記樹脂部の厚みの変化率が0.2%以下になるまで行う、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のキャリアの製造方法。
(5)前記第1の液体は水、スラリー、または界面活性剤入り水溶液である、前記(1)〜(4)のいずれか一項に記載のキャリアの製造方法。
(6)前記樹脂部は、アラミド、ポリアミド、ポリアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンおよびフッ素系樹脂のいずれかからなる、前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載のキャリアの製造方法。
(7)前記樹脂部がガラス繊維を含む、前記(6)に記載のキャリアの製造方法。
(8)前記(1)〜(7)のいずれかのキャリアの製造方法で製造したキャリアの前記保持孔内に研磨対象の半導体ウェーハを保持し、前記キャリアを両面研磨装置の上定盤と下定盤とで挟み込んで前記上定盤および前記下定盤を回転させ、前記半導体ウェーハの両面を研磨するウェーハ研磨工程を備えるウェーハの製造方法において、
前記ウェーハ研磨工程に先立って、前記キャリアの前記樹脂部に第2の液体を含ませて膨潤させる研磨時膨潤工程を備えることを特徴とするウェーハの研磨方法。
(9)前記研磨時膨潤工程は、少なくとも前記樹脂部を前記第2の液体に浸漬することにより行う、前記(8)に記載のウェーハの研磨方法。
(10)前記製造時膨潤工程において前記樹脂部に前記第1の液体を含ませる時間と、前記研磨時膨潤工程において前記樹脂部に前記第2の液体を含ませる時間とが同じである、前記(8)または(9)に記載のウェーハの研磨方法。
(11)前記第2の液体は前記第1の液体と同じである、前記(8)〜(10)のいずれか一項に記載のウェーハの研磨方法。
(12)前記第2の液体は水、スラリー、または界面活性剤入り水溶液である、前記(11)に記載のウェーハの研磨方法。
(13)前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、(8)〜(12)のいずれか一項に記載のウェーハの研磨方法。
本発明によれば、半導体ウェーハの両面研磨処理を繰り返し行った場合にも、研磨された半導体ウェーハ表面の平坦度の悪化を抑制することができる。
一般的なキャリアの構成の一例を示す図である。 本発明によるキャリアの製造方法のフローチャートである。 両面研磨工程の繰り返しにより、樹脂部が膨潤する様子を示す図であり、(a)は従来法、(b)は本発明の方法に関するものである。 樹脂部の膨潤前後のキャリアの厚みプロファイルを示す図であり、(a)は従来例、(b)は発明例1に関するものである。 発明例1〜3について、水への浸漬時間と樹脂部の厚みとの関係を示す図である。 発明例1〜3について、水への浸漬時間と樹脂部の厚みの変化率との関係を示す図である。 両面研磨工程の前にキャリアを水に浸漬しなかった場合について、研磨のバッチ数と研磨後の半導体ウェーハの平坦度の関係を示す図であり、(a)はGBIR、(b)はESFQRmaxである。 両面研磨工程の前にキャリアを水に浸漬した場合について、研磨のバッチ数と研磨後の半導体ウェーハの平坦度の関係を示す図であり、(a)はGBIR、(b)はESFQRmaxである。
(キャリアの製造方法)
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明によるキャリアの製造方法は、図1に示した一般的な構成のキャリア1であって、半導体ウェーハを保持する保持孔12を有する金属部11と、該金属部11の保持孔12を画定する内壁12aに沿って配置され、半導体ウェーハの外周部を保護する環状の樹脂部13とを備えるキャリア1を製造する方法である。
図2は、本発明によるキャリアの製造方法のフローチャートを示している。この図に示すように、本発明によるキャリアの製造方法は、金属部11および樹脂部13を準備する準備工程(ステップS1)と、金属部11の保持孔12内に樹脂部13を配置する配置工程(ステップS2)と、樹脂部13の両面を研磨する樹脂部研磨工程(ステップS4)とを備える。ここで、上記樹脂部研磨工程(ステップS4)に先立って、金属部11の保持孔12内に配置された樹脂部13に第1の液体を含ませて膨潤させる製造時膨潤工程(ステップS3)を備えることを特徴とする。
上述のように、従来法によって製造されたキャリアを用いて、半導体ウェーハの両面研磨工程を繰り返すと、研磨された半導体ウェーハの表面の平坦度が徐々に悪化することが判明した。本発明者らはまず、上記両面研磨工程の繰り返しによって、ウェーハ表面の平坦度が悪化した理由について詳細に調査した。その結果、上記平坦度の悪化は、両面研磨工程を繰り返すうちに、キャリア1の樹脂部13が、研磨の際に供給されるスラリーや純水などの水分を吸収して膨潤し、その厚みが増加したためであることが判明した。
上述のように、従来法によりキャリア1を製造する際には、金属部11の保持孔12に樹脂部13を嵌め込んだ後、金属部11の厚みと樹脂部13の厚みとが略同一となるように樹脂部13の両面を研磨する。しかし、図3(a)に示すように、両面研磨工程を繰り返すうちに、樹脂部13がスラリーや純水などの水分を吸収して徐々に膨潤し、樹脂部13の厚みが金属部11の厚みよりも大きくなってしまうのである。樹脂部13の厚みが金属部11の厚みよりも大きくなると、両面研磨装置の定盤に貼りつけられた研磨パッドが半導体ウェーハの表面に接触しづらくなり、ウェーハ表面の平坦度が悪化してしまう。
上記樹脂部13の膨潤は、従来のキャリアにおいても発生していたと考えられる。しかし近年、半導体ウェーハの表面の平坦度に対する要求が厳しさを増しており、従来であれば無視することができた上記樹脂部13の膨潤の影響が、要求されるウェーハ表面の平坦度に影響を与えるようになったものと考えられる。
本発明者らは、両面研磨工程を繰り返し行った場合にも、樹脂部13の膨潤によるウェーハ平坦度の悪化を抑制することができる方途について鋭意検討した。その結果、キャリアを製造する際に、金属部11の保持孔12内に配置された樹脂部13の両面を研磨する工程(樹脂部研磨工程)に先立って、樹脂部13に液体を含ませて膨潤させ、その後に樹脂部13の研磨工程(製造時膨潤工程)を行うことに想到し、本発明を完成させたのである。
図3(b)に示すように、本発明により製造されたキャリアにおいては、保管時などの乾燥した状態では、樹脂部13の厚みは金属部11の厚みよりも小さい。そのため、その状態のキャリアを用いて両面研磨工程を行うと、研磨後の半導体ウェーハの平坦度は低くなる。しかし、両面研磨工程を繰り返し行うにつれて、樹脂部13がスラリーや純水などの水分を吸収して膨潤し、その厚みが徐々に増加する。そして、樹脂部13の厚みの増加とともに、研磨される半導体ウェーハの平坦度も向上する。こうしたことから、本発明により製造されたキャリア1を用いて両面研磨工程を行う場合には、樹脂部13が膨潤した状態で行うことが好ましい。
このように、本発明は、樹脂部13の両面を研磨する研磨工程(製造時研磨工程)に先立って、樹脂部に液体を含ませて膨潤させる膨潤工程(製造時膨潤工程)を行うことを特徴とするものである。よって、その他の工程については、従来公知の方法と同様に行うことができ、限定されない。以下、各工程について説明する。
まず、ステップS1において、キャリア1を構成する金属部11および樹脂部13を準備する(準備工程)。金属部11は、キャリア1の本体(母体)となる部材であり、研磨対象の半導体ウェーハを保持する保持孔12を有する。金属部11の材料としては、両面研磨工程に対して十分な剛性を有する金属で構成することができる。こうした金属としては、例えばステンレスやチタンなどを用いることができる。
金属部11は、上記金属の板材をキャリアの形状に加工し、ウェーハ保持孔を設けて形成する。具体的には、金属部11は、金属の板材をレーザー加工やミーリング加工した後、熱処理により歪みを除去する工程を行って形成する。
また、樹脂部13は、金属部11の保持孔12を区画する内壁12と、半導体ウェーハの外周部との間に配置され、半導体ウェーハの外周部を保護する部材である。樹脂部13は、一般的な樹脂で構成することができ、アラミド、ナイロン系のポリアミド(PA)、ポリアセタール(POM)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリプロピレン(PP)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)およびフッ素系樹脂(PFA/ETFE)などを用いることができる。
また、樹脂部13がガラス繊維を含むことが好ましい。これにより、樹脂部の耐久性を高めることができる。このガラス繊維は、体積比で10〜60%の含有率であることが好ましい。
樹脂部13の形成方法は、金属部11とは別体で形成する方法と、金属部11の保持孔12内に射出成型する方法の2つに分けることができる。金属部11と別体で形成する場合、例えばポリアミド(PA)からなる樹脂材を用意し、ラッピング処理や研磨処理により所望の厚みへ整えた後、適切な大きさおよび太さを有する環状の部材に切り出す。
その後、上記環状の部材に対してミーリング処理を施してバリ取りを行う。こうして、樹脂部13を形成することができる。なお、樹脂部13を射出成型により形成する方法については、ステップS2の配置工程において説明する。
次に、ステップS2において、金属部11の保持孔12内に樹脂部13を配置する(配置工程)。樹脂部13を上述のように金属部11と別体で用意した場合には、上記金属部11の保持孔12に樹脂部13を嵌め込む。一方、樹脂部13を射出成型により形成する場合には、具体的には以下のように行う。まず、金型へ金属部11をセットし金型で挟み込み、保持孔12の中心から放射状に樹脂を流し込み、冷却することにより成型する。その後、余分な樹脂を除去し、面取りを行う。こうして、射出成型により保持孔12内に樹脂部13を形成することができる。
上記した樹脂部13の2通りの形成方法のうち、樹脂部13の厚みを高精度に制御できることから、射出成型により樹脂部13を形成することが好ましい。
続いて、ステップS3において、金属部11の保持孔12内に配置された樹脂部13に第1の液体を含ませて膨潤させる(製造時膨潤工程)。上述のように、半導体ウェーハに対して両面研磨処理を繰り返し行うと、樹脂部13がスラリーや純水などの水分を吸収して膨潤する。その結果、樹脂部13の厚みが金属部11の厚みよりも大きくなり、研磨された半導体ウェーハの平坦度が悪化する。
そこで、本発明においては、樹脂部13に液体(第1の液体)を含ませて膨潤させる。これにより、樹脂部13はスラリーや純水などの水分を吸収して、両面研磨工程と同様に膨潤した状態となる。その結果、ステップS4においては、膨潤した状態の樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとが略同一となるように研磨される。これにより、両面研磨工程を繰り返した場合であっても、半導体ウェーハの表面の平坦度の悪化を抑制することができるのである。
本製造時膨潤工程は、樹脂部13に液体(第1の液体)を掛け続けることにより行うことができる。また、少なくとも樹脂部13を液体(第1の液体)に浸漬することにより行うこともできる。中でも、樹脂部13に容易に液体(第1の液体)を含ませることができることから、本製造時膨潤工程は、樹脂部13を液体(第1の液体)に浸漬することにより行うことが好ましい。
また、本製造時膨潤工程は24時間以上行うことが好ましい。これにより、樹脂部13に液体(第1の液体)を十分に含ませて膨潤させることができる。本工程は、48時間以上行うことが好ましく、60時間以上行うことがさらに好ましい。
本工程は、24時間当たりの樹脂部13の厚みの変化率が0.2%以下になるまで行うことが好ましい。これにより、樹脂部13に液体(第1の液体)を十分に含ませて膨潤させることができる。
上記液体(第1の液体)としては、スラリーや水、界面活性剤入りの水溶液などを用いることができる。中でも、入手の容易さや取り扱いの容易さの点で、水を用いることが好ましい。
次に、ステップS4において、ステップS3において膨潤した樹脂部13の両面を研磨して、膨潤した樹脂部13の厚みを金属部11の厚みと略同一にする(樹脂部研磨工程)。これは、具体的には、ラッピング処理や研磨処理により両面研磨を行うことにより、厚みを同一にする。樹脂の方が金属より磨耗性が高く、且つ樹脂部13の方が厚みが大きい為に、研磨処理を施すと厚みの差が小さくなっていくためである。保持孔12には金属部11より同等以下のワークを装填し研磨する方が望ましい。なお、ワークの材料は樹脂若しくは金属部11と同材料であることが好ましい。
こうしてキャリア1を製造することができる。得られたキャリア1は、樹脂部13が水分を吸収して膨潤している状態では、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みと略同一である。そのため、両面研磨工程を繰り返し行った場合に、研磨された半導体ウェーハ表面の平坦度の悪化を抑制することができる。
(ウェーハの研磨方法)
次に、本発明によるウェーハの研磨方法について説明する。本発明によるウェーハの研磨方法は、上記した本発明によるキャリアの製造方法で製造したキャリア1の保持孔12内に、研磨対象の半導体ウェーハを保持し、キャリア1を両面研磨装置の上定盤と下定盤とで挟み込んで上定盤および下定盤を回転させ、半導体ウェーハの両面を研磨する(ウェーハ研磨工程)。ここで、上記ウェーハ研磨工程に先立って、キャリア1の樹脂部13に液体(第2の液体)を含ませて膨潤させることを特徴とする(研磨時膨潤工程)。
上述のように、本発明によるキャリアの製造方法においては、キャリア1の樹脂部13に液体を含ませて膨潤させ、膨潤した膨潤部13の両面を研磨して、膨潤した状態の樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとが略同一となるようにしている。しかし、製造したキャリア1を一定期間保管すると、樹脂部13に含まれる液体(第1の液体)が蒸発して収縮し、樹脂部13の厚みは金属部11の厚みよりも小さくなる。
上記保管していたキャリア1における樹脂部13は乾燥しており、その厚みは金属部11の厚みよりも小さい。そのため、保管後のキャリア1の保持孔12に半導体ウェーハを保持し、そのままの状態で両面研磨工程を開始すると、高い平坦度を有する半導体ウェーハを得ることができない。
そこで、本発明においては、両面研磨工程に先立って、本発明のキャリアの製造方法によって得られたキャリアに液体(第2の液体)を含ませて膨潤させる。これにより、両面研磨工程の開始時に、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとが略同一となり、両面研磨工程の開始時から高い平坦度を以て半導体ウェーハの両面を研磨できるようになる。そして、両面研磨工程を繰り返し行った場合にも、研磨された半導体ウェーハ表面の平坦度は悪化しない。
本研磨時膨潤工程は、製造時膨潤工程と同様に、樹脂部13に第2の液体を掛け続けたり、少なくとも樹脂部13を液体(第2の液体)に浸漬したりすることにより行うことができる。中でも、簡便に行うことができることから、本研磨時膨潤工程は、少なくとも樹脂部13を液体(第2の液体)に浸漬することにより行うことが好ましい。
上記製造時膨潤工程において樹脂部13に液体(第1の液体)を含ませる時間と、研磨時膨潤工程において樹脂部13に液体(第2の液体)を含ませる時間とが同じであることが好ましい。これにより、半導体ウェーハの両面研磨工程においても、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとを略同一にして、研磨された半導体ウェーハの平坦度をより高めることができる。
上記液体(第2の液体)としては、製造時膨潤工程における第1の液体と同様、スラリーや水、界面活性剤入りの水溶液などを用いることができる。第2の液体は、第1の液体と同じ液体とすることが好ましく、入手や取り扱いが容易な水を用いることがより好ましい。
本発明による研磨の対象となる半導体ウェーハは、特に限定されないが、中でもシリコンウェーハを良好に研磨することができる。
以下、本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されない。
<樹脂の吸水率の評価>
本発明によるキャリアの製造方法において、キャリア1の樹脂部13の材料として使用可能な7種類の樹脂について、その吸水率を評価した。具体的には、各樹脂について、20mm×20mm×3.5mmの試験片を用意し、その重量Wbを測定した。次に、室温25℃の下、各試験片を水温25℃の水中に25時間浸漬した。続いて、試験片を水中から取り出して表面に付着した水分を拭き取った後、試験片の重量Waを測定した。
各樹脂の吸水率Raは、以下の式(1)から求めた。得られた結果を表1に示す。
a=(Wa−Wb)/Wb (1)
Figure 0006743785
表1から、吸収率は樹脂の材料によって大きく異なり、ナイロン系のポリアミド(PA)は吸水率が1.6%と高いのに対して、ポリプロピレン(PP)の吸水率は0.01%と極めて低いことが分かる。
(発明例1)
図2に示したフローチャートに従って、キャリア1を製造した。具体的には、キャリア母体としての金属部11の材料としてはSUS316を用い、レーザー加工でキャリア形状を作り、ミーリングおよび熱処理を行なった後、ラッピング処理と研磨処理を施して金属部11を用意した。次に、金属部11の保持孔12内に、樹脂部13の材料としてポリアミドを用い、射出成型により保持孔12内にポリアミドを充填した。続いて、保持孔12に充填したポリアミド樹脂に、ウェーハを保持する孔を形成して樹脂部12を形成して、キャリア1を得た。
(発明例2)
発明例1と同様に、本発明によるキャリアの製造方法に従ってキャリアを製造した。その際、樹脂部13の材料としてアラミドを用いた。その他の構成は発明例1と全て同じである。
(発明例3)
発明例1と同様に、本発明によるキャリアの製造方法に従ってキャリアを製造した。その際、樹脂部13の材料としてポリプロピレンを用いた。その他の構成は発明例1と全て同じである。
(従来例)
発明例1と同様に、キャリアを製造した。その際、図2に示したフローチャートにおいて、ステップS3の製造時膨潤工程を行わなかった。その他の構成は発明例1と全て同じである。
<キャリアの厚みプロファイル>
図4は、水への浸漬前後のキャリアの厚みプロファイルを示す図であり、(a)は従来例、(b)は発明例1に関するものである。なお、膨潤後の厚みプロファイルは、キャリアを25℃の室温の下で、水温25℃の水に25時間浸漬した後のキャリアについて評価したものである。
図4(a)に示すように、従来例においては、キャリア1を水に浸漬して膨潤させる前においては、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとがほぼ同一になっているのに対して、キャリア1を水に浸漬して膨潤させた後においては、樹脂部13の厚みが大きく増加していることが分かる。
これに対して、図4(b)に示すように、発明例1においては、キャリア1を水に浸漬して膨潤させる前においては、樹脂部13の厚みは金属部11の厚みよりも小さいものの、キャリア1を水に浸漬して膨潤させた後においては、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとがほぼ同一であることが分かる。
<樹脂部の厚みの時間変化>
発明例1〜3により得られたキャリア1のそれぞれについて、樹脂部13の厚みの時間変化を評価した。具体的には、各キャリア1を室温25℃の環境の下で、水温25℃の水に浸漬し、12時間毎にキャリアを取り出して樹脂部13の厚みを測定した。得られた結果を図5に示す。また、図6に、樹脂部の厚みの変化率を示す。
図5および6に示すように、樹脂部の厚みの時間変化は、表1に示した吸水率を反映した結果となっている。すなわち、吸水率の高いポリアミドを樹脂部13の材料として使用した発明例1については、樹脂部13の厚みの時間変化が大きく、浸漬後96時間での樹脂部13の厚みは、浸漬前に比べて3.6%程度増加した。これに対して、樹脂部13の構成材料がアラミドである発明例2、およびポリプロピレンである発明例3は、浸漬後96時間での樹脂部13の厚みの増加率は、それぞれ1.1%、0.4%程度と小さかった。
また、発明例1〜3のいずれの場合にも、浸漬後24時間の時点で、樹脂部13の厚みの変動率が2.0%以下となり、浸漬後60時間を過ぎると、樹脂部13の厚みはほぼ変化しなくなることが分かる。
<両面研磨工程後のウェーハ平坦度の評価>
発明例1および従来例により製造されたキャリア1を用いて、シリコンウェーハの両面研磨工程を100回繰り返し行った。具体的な研磨条件は以下の通りである。
(研磨条件)
研磨布:SUBA800(ニッタ・ハース社製)
スラリー:nalco2350(ニッタ・ハース社製)
定盤回転数:20−30rpm
加工面圧:300g/cm2
ウェーハ直径:300mm
ウェーハ厚み:790μm
キャリア厚み:778μm
ウェーハの狙い厚み:780μm
上記両面研磨が施されたシリコンウェーハについて、その表面の平坦度をバッチ毎に測定した。測定条件は以下の通りである。
(測定器)
測定装置:KLA Tencor社製 WaferSight2
測定項目:GBIR、ESFQRmax
測定条件:測定範囲、ウェーハ径方向の外周2mmを除外した296mmの範囲
Esite測定、72セクター、セクター長30mm
図7は、両面研磨工程の前にキャリア1を水に浸漬しなかった場合について、研磨のバッチ数と研磨後の半導体ウェーハの平坦度の関係を示しており、(a)はGBIR、(b)はESFQRmaxをそれぞれ示している。図7(a)から、従来例のキャリア1については、バッチ数が小さい段階では、GBIRの値は、発明例1よりも小さい。しかし、バッチ数の増加とともにGBIRの値が増加した。これは、研磨されたシリコンウェーハ全体の平坦度が悪化していることを示している。
これに対して、発明例1のキャリア1については、バッチ数が小さい段階では、GBIRの値は、従来例よりも大きかった。これは、樹脂部13が乾燥しており、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとの差が大きかったためと考えられる。しかし、バッチ数の増加とともにGBIRの値は減少し、30バッチを過ぎると、GBIRの値は、発明例1と従来例とで逆転し、従来例よりも小さくなった。これは、発明例1のキャリア1については、バッチ数の増加とともに、樹脂部13がスラリーおよび純水の水分を吸収し、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとがほぼ一致するようになったのに対して、従来例については、樹脂部13がスラリーおよび水を吸収して、樹脂部13の厚みと金属部11の厚みとの差が大きくなったためと考えられる。
上記GBIRに見られた傾向は、ESFQRmaxについても同様に見られた。すなわち、図7(b)に示すように、従来例については、ESFQRmaxの値は、バッチ数の増加とともに増加した。これに対して、発明例1により製造されたキャリア1については、バッチ数の増加とともにESFQRmaxの値は減少した。そして、GBIRの値は、20バッチを過ぎると、発明例1と従来例とで逆転し、最終的には発明例1の方が従来例よりも小さくなった。
このように、発明例1により製造されたキャリア1を用いて、シリコンウェーハに対して両面研磨工程を行うと、ウェーハ全体およびウェーハ外周部のいずれについても、バッチ数の増加とともに平坦度が向上し、最終的には従来例により製造されたキャリア1を用いた場合に比べて、研磨されたシリコンウェーハの表面の平坦度が向上することが分かる。
図8は、シリコンウェーハの両面研磨工程に先立ち、発明例1および従来例により製造されたキャリアを、水温25℃の水に24時間浸漬した後に、両面研磨のバッチ処理を行った場合のGBIRおよびESFQRmaxを示している。図8から明らかなように、キャリアを水に浸漬せずに行った場合に比べて、GBIRおよびESFQRmaxはバッチ数が増加してもほぼ変化せずに一定であることが分かる。このように、両面研磨工程に先立って、キャリアを水に浸漬することにより、最初のバッチから高い平坦性を以て両面研磨工程を行うことができることが分かる。
本発明によれば、半導体ウェーハの両面研磨処理を繰り返し行った場合にも、研磨された半導体ウェーハ表面の平坦度の悪化を抑制することができるため、半導体ウェーハ製造業において有用である。
1 キャリア
11 金属部
12 保持孔
12a 内壁
13 樹脂部

Claims (13)

  1. 半導体ウェーハを保持する保持孔を有する金属部と、該金属部の前記保持孔を画定する内壁に沿って配置され、前記半導体ウェーハの外周部を保護する環状の樹脂部とを備えるキャリアを製造する方法であって、前記金属部および前記樹脂部を準備する準備工程と、前記金属部の保持孔内に前記樹脂部を配置する配置工程と、前記樹脂部の両面を研磨する樹脂部研磨工程とを備える、キャリアの製造方法において、
    前記樹脂部研磨工程に先立って、前記金属部の保持孔内に配置された前記樹脂部に第1の液体を含ませて膨潤させる製造時膨潤工程を備えることを特徴とするキャリアの製造方法。
  2. 前記製造時膨潤工程は、少なくとも前記樹脂部を前記第1の液体に浸漬することにより行う、請求項1に記載のキャリアの製造方法。
  3. 前記製造時膨潤工程は24時間以上行う、請求項1または2に記載のキャリアの製造方法。
  4. 前記製造時膨潤工程は、24時間当たりの前記樹脂部の厚みの変化率が0.2%以下になるまで行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載のキャリアの製造方法。
  5. 前記第1の液体は水、スラリー、または界面活性剤入り水溶液である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のキャリアの製造方法。
  6. 前記樹脂部は、アラミド、ポリアミド、ポリアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンおよびフッ素系樹脂のいずれかからなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のキャリアの製造方法。
  7. 前記樹脂部がガラス繊維を含む、請求項6に記載のキャリアの製造方法。
  8. 請求項1〜7のいずれかのキャリアの製造方法で製造したキャリアの前記保持孔内に研磨対象の半導体ウェーハを保持し、前記キャリアを両面研磨装置の上定盤と下定盤とで挟み込んで前記上定盤および前記下定盤を回転させ、前記半導体ウェーハの両面を研磨するウェーハ研磨工程を備えるウェーハの製造方法において、
    前記ウェーハ研磨工程に先立って、前記キャリアの前記樹脂部に第2の液体を含ませて膨潤させる研磨時膨潤工程を備えることを特徴とするウェーハの研磨方法。
  9. 前記研磨時膨潤工程は、少なくとも前記樹脂部を前記第2の液体に浸漬することにより行う、請求項8に記載のウェーハの研磨方法。
  10. 前記製造時膨潤工程において前記樹脂部に前記第1の液体を含ませる時間と、前記研磨時膨潤工程において前記樹脂部に前記第2の液体を含ませる時間とが同じである、請求項8または9に記載のウェーハの研磨方法。
  11. 前記第2の液体は前記第1の液体と同じである、請求項8〜10のいずれか一項に記載のウェーハの研磨方法。
  12. 前記第2の液体は水、スラリー、または界面活性剤入り水溶液である、請求項11に記載のウェーハの研磨方法。
  13. 前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、請求項8〜12のいずれか一項に記載のウェーハの研磨方法。
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