(57)【要約】【課題】スラリー供給が圧送形式である両面研磨装置において、ウェーハのグローバル形状（ＧＢＩＲ）のばらつきを抑制しようとするものであり、圧送形式下でＧＢＩＲのばらつきを小さくすることができるウェーハの両面研磨方法を提供する。【解決手段】両面研磨装置において、キャリアに形成されたワーク保持孔にウェーハを保持して、研磨パッドがそれぞれ貼付された上定盤と下定盤とで挟み込み、スラリーを上定盤に備えられた供給孔から圧送形式により研磨面に供給しながら両面研磨するウェーハの両面研磨方法であって、前記上定盤の任意の直線の一方の半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値と前記任意の直線のもう一方の半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値との差の絶対値の全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅに対する割合が２５％以内であるように制御しながら研磨する両面研磨方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面研磨装置を用い、キャリアに形成されたワーク保持孔にウェーハを保持して、研磨パッドがそれぞれ貼付された上定盤と下定盤とで挟み込み、スラリーを上定盤に備えられたＮ個の供給孔からロータリージョイントを介して圧送形式により研磨面に供給しながら両面研磨するウェーハの両面研磨方法であって、
前記供給孔が、前記上定盤の任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上にＭ１個備えられ、
前記回転角度αよりも１８０度大きい回転角度をβとしたとき、
前記供給孔が、前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上にＭ２個備えられ、
前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径と前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径とがなす直径上の供給孔に、前記直径の一端より１からＭ１＋Ｍ２までの番号を付し、
前記直径上の供給孔のうち、ｉ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｉとし、
前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上の前記ｉ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｉ，α）とし、
前記直径上の供給孔のうち、ｊ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｊとし、
前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上の前記ｊ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｊ，β）とし、
前記上定盤に備えられたＮ個全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値をｘａｖｅとしたとき、
前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値と前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値との差の絶対値の全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅに対する割合Ｄｉｆｆが下記式（１）の関係を満たすように制御しながら研磨することを特徴とする両面研磨方法。
【数１】
2019136837.tif 000008
【請求項２】
前記上定盤が、前記上定盤に配列されたスラリーの供給孔が定盤の中心に対して点対称に配列されたものを用いることを特徴とする請求項１に記載の両面研磨方法。
【請求項３】
前記ロータリージョイントを介して前記研磨面に圧送するスラリーの全流量が４Ｌ／ｍｉｎ以上となるように供給しながら両面研磨することを特徴とする請求項２に記載の両面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー供給が圧送形式である両面研磨装置を用い、供給孔へのスラリー供給量分布が一定の法則下になるように両面研磨加工することでウェーハのフラットネスのばらつきを抑制する両面研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
両面研磨におけるスラリーの代表的な供給方法に、定盤上のスラリーリングで一度スラリーを受け、重力に従って研磨面へと流す自然落下形式と、ロータリージョイントを介して圧力をかけながら研磨面に送る圧送形式がある。圧送形式は送液するポンプの圧力を制御することで、任意のスラリー量を研磨面に供給することができることを長所としてもつ。しかし、しばしば、圧送形式においてはウェーハの平坦度のばらつき、特にグローバル形状のばらつきが大きいケースが見受けられた（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０４２９１２号公報
【特許文献２】特開２００７−０２１６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、スラリー供給が圧送形式である両面研磨装置において、ウェーハのグローバル形状（ＧＢＩＲ）のばらつきを抑制しようとするものであり、圧送形式下でＧＢＩＲのばらつきを小さくすることができるウェーハの両面研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、両面研磨装置を用い、キャリアに形成されたワーク保持孔にウェーハを保持して、研磨パッドがそれぞれ貼付された上定盤と下定盤とで挟み込み、スラリーを上定盤に備えられたＮ個の供給孔からロータリージョイントを介して圧送形式により研磨面に供給しながら両面研磨するウェーハの両面研磨方法であって、前記供給孔が、前記上定盤の任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上にＭ１個備えられ、前記回転角度αよりも１８０度大きい回転角度をβとしたとき、前記供給孔が、前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上にＭ２個備えられ、前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径と前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径とがなす直径上の供給孔に、前記直径の一端より１からＭ１＋Ｍ２までの番号を付し、前記直径上の供給孔のうち、ｉ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｉとし、前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上の前記ｉ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｉ，α）とし、前記直径上の供給孔のうち、ｊ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｊとし、前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上の前記ｊ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｊ，β）とし、前記上定盤に備えられたＮ個全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値をｘａｖｅとしたとき、前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値と前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値との差の絶対値の全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅに対する割合Ｄｉｆｆが下記式（１）の関係を満たすように制御しながら研磨することを特徴とする両面研磨方法を提供する。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
このような両面研磨方法であれば、上定盤の任意の直径の一方の半径上の供給孔群の平均流量ともう一方の半径上の供給孔群の平均流量との差が、理想平均流量（全流量／全供給孔数）の２５％以下であるように両面研磨加工することで、バッチ内のウェーハすべてのＧＢＩＲばらつきを小さくすることが可能となる。
【０００８】
このとき、前記上定盤が、前記上定盤に配列されたスラリーの供給孔が定盤の中心に対して点対称に配列されたものを用いることが好ましい。
【０００９】
このような上定盤を用いた両面研磨方法であれば、ウェーハのＧＢＩＲのばらつきを小さくすることが可能となる。
【００１０】
また、このとき、前記ロータリージョイントを介して前記研磨面に圧送するスラリーの全流量が４Ｌ／ｍｉｎ以上となるように供給しながら両面研磨することが好ましい。
【００１１】
このような両面研磨方法であれば、スラリーによる潤滑作用を保ち、研磨面が異常な発熱を引き起こしてしまうことを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のウェーハの両面研磨方法に使用することができる両面研磨装置の一例の断面図を示した図である。
【図２】同一直径上の供給孔群において流量差が生じた場合の両面研磨装置の断面説明図である。
【図３】本発明のウェーハの両面研磨方法で用いることができる上定盤に配設された供給孔の一例を示す上面図である（ケース１）。
【図４】本発明のウェーハの両面研磨方法で用いることができる上定盤に配設された供給孔の別の例を示す上面図である（ケース２）。
【図５】ケース１の実施例及び比較例におけるＧＢＩＲ  ＲａｎｇｅとＤｉｆｆとの関係を示したグラフである。
【図６】ケース２の実施例及び比較例におけるＧＢＩＲ  ＲａｎｇｅとＤｉｆｆとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前述した課題を解決するため、本発明者らが鋭意研究を行ったところ、供給孔から供給されるスラリーの流量のバランスが崩れると、グローバル形状（ＧＢＩＲ）のばらつきが大きくなることが判明した。
【００１４】
そこで本発明では、上定盤の任意の直径のうち、一方の半径上の供給孔群の平均流量ともう一方の半径上の供給孔群の平均流量の差が理想平均流量（全流量／全供給孔数）の２５％以下であるように両面研磨加工することで、バッチ内ウェーハすべてのＧＢＩＲのばらつきが製品規格内に収まるようにした。
【００１５】
すなわち、本発明の両面研磨方法は、両面研磨装置を用い、キャリアに形成されたワーク保持孔にウェーハを保持して、研磨パッドがそれぞれ貼付された上定盤と下定盤とで挟み込み、スラリーを上定盤に備えられたＮ個の供給孔からロータリージョイントを介して圧送形式により研磨面に供給しながら両面研磨するウェーハの両面研磨方法であって、前記供給孔が、前記上定盤の任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上にＭ１個備えられ、前記回転角度αよりも１８０度大きい回転角度をβとしたとき、前記供給孔が、前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上にＭ２個備えられ、前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径と前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径とがなす直径上の供給孔に、前記直径の一端より１からＭ１＋Ｍ２までの番号を付し、前記直径上の供給孔のうち、ｉ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｉとし、前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上の前記ｉ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｉ，α）とし、前記直径上の供給孔のうち、ｊ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｊとし、前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上の前記ｊ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｊ，β）とし、前記上定盤に備えられたＮ個全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値をｘａｖｅとしたとき、前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値と前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値との差の絶対値の全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅに対する割合Ｄｉｆｆが下記式（１）の関係を満たすように制御しながら研磨することを特徴とする両面研磨方法である。
【００１６】
【数２】
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【００１７】
以下、本発明について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】
本発明の両面研磨方法について説明する。図１は、本発明のウェーハの両面研磨方法に使用することができる両面研磨装置の一例の断面図を示した図である。
【００１９】
本発明で使用することができる両面研磨装置１０は、図１に示すように、上定盤１２、下定盤１３、上定盤１２と下定盤１３の間の中心部のサンギア１４、周縁部のインターナルギア１５の各駆動部を有する４ｗａｙ式両面研磨装置である。
【００２０】
ウェーハＷを保持するワーク保持孔を有するキャリア１１を具備した両面研磨装置１０は、上定盤１２と下定盤１３の対向面側に、それぞれ研磨布（パッド）が貼付されている。研磨布としては、例えば、発砲ポリウレタンパッドを用いることができる。
【００２１】
上定盤１２には、上定盤１２と下定盤１３の間にスラリーを供給するための供給孔１６が設けられている。また、スラリーは、供給孔１６からロータリージョイントを介して圧送形式により研磨面に供給される。
【００２２】
スラリーとしては、コロイダルシリカを含有した無機アルカリ水溶液を用いることができる。
【００２３】
キャリア１１は金属のものを用いることができる。キャリア１１には、半導体シリコンウェーハなどのウェーハＷを保持するためのワーク保持孔が形成されている。ウェーハＷの周縁部を金属製のキャリア１１によるダメージから保護するために、例えば、樹脂製のインサート材がキャリア１１のワーク保持孔の内周部に沿って取り付けられている。
【００２４】
このような両面研磨装置を用いてウェーハの両面研磨加工を行った。加工時間はウェーハの中心厚みのバッチ平均値が狙いの厚みとなるように、研磨レートから算出した。
【００２５】
発明者らの研究により、供給孔１６から供給されるスラリーの流量のバランスが崩れると、ＧＢＩＲのばらつきが大きくなることが判明した。具体的には、図２に示すように、同一直径上に配設された上定盤１２の中心に対して向かい合う供給孔群において流量に差が生じた場合、上定盤１２の中心を起点として上定盤１２の流量が大きい側端が浮き上がり、上定盤１２の流量の小さい側端が沈み込むことによって、各ウェーハに対する圧力差が生じるためにＧＢＩＲのばらつきが大きくなることが明らかとなった。
【００２６】
本発明の両面研磨方法では、上定盤１２の任意の直径の片側の半径上の供給孔群の平均流量ともう片側の半径上の供給孔群の平均流量の差が理想平均流量（＝全流量／全供給孔数）の２５％以下であるように両面研磨加工することで、バッチ内ウェーハすべてのＧＢＩＲが製品規格内に収まるようにした。
【００２７】
すなわち、図３に示す上定盤の任意の半径Ｒから回転角度αだけ回転した半径上に配設されたＭ１個の供給孔と回転角度αよりも１８０度大きい回転角度βだけ回転した半径上に配設されたＭ２個の供給孔に、半径Ｒから回転角度αだけ回転した半径と半径Ｒから回転角度βだけ回転した半径とがなす直径Ｌの一端より１からＭ１＋Ｍ２までの番号を付し、ｉ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｉ、ｊ番目の供給孔の前記上定盤の中心からの距離をｒｊとし、前記任意の半径から回転角度αだけ回転した半径上の前記ｉ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｉ，α）とし、前記任意の半径から回転角度βだけ回転した半径上の前記ｊ番目の供給孔から供給されるスラリーの流量をｘ（ｒｊ，β）としたとき、直径Ｌの一方の半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値と、直径Ｌのもう一方の半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値との差の絶対値の全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅ（理想平均流量）に対する割合Ｄｉｆｆが下記式（１）の関係を満たすようにすることで、供給孔から供給されるスラリーの流量のバランスを保ち、ＧＢＩＲのばらつきを小さくすることが可能となる。
【００２８】
【数３】
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【００２９】
上定盤１２は、上定盤１２に配列されたスラリーの供給孔１６が定盤の中心に対して点対称に配列されたものを用いることができる。このような上定盤１２であれば、上定盤の任意の直径のうち、一方の半径上の供給孔群の平均流量ともう一方の半径上の供給孔群の平均流量との差を理想平均流量の２５％以下に制御することで、より容易にバッチ内ウェーハすべてのＧＢＩＲのばらつきを小さくすることが可能となる
【００３０】
ロータリージョイントを介して研磨面に圧送するスラリーの全流量は４Ｌ／ｍｉｎ以上とすることができる。このようにすれば、スラリーによる潤滑作用を保ち、研磨面が異常な発熱を引き起こしてしまうことを防止することが可能となる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例を示して、本発明を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。
【００３２】
（実施例１）
図３に示される回転角度αが８３°、回転角度βが２６３°の場合に着目した。半径Ｒを回転角度αだけ回転した半径上及び回転角度βだけ回転した半径上の、定盤中心から距離５００ｍｍに配設された向かい合う供給孔１７及び供給孔１８の２個の供給孔に着目し、それらの供給孔から供給されるスラリーの流量をボールバルブで変化させた。他の角度の供給孔のスラリーの流量に関しては、上記式１を満たした状態で実施した。
【００３３】
スラリーは、上定盤の３６個の供給孔に対して圧送形式により供給した。各供給孔の流量は、供給孔に繋がっているプラスチックチューブに手動のボールバルブを取り付け、開閉の度合で調整を行った。各供給孔の流量測定は、上定盤を上昇させた状態で研磨時と同じようにスラリーを１分間供給し、孔の直下に設置したビーカーで採取されたスラリーの量で定義した。例えば、１分間で２００ｍＬ得られた場合は、２００ｍＬ／ｍｉｎ。
【００３４】
供給孔１７から供給されるスラリーの流量と供給孔１８から供給されるスラリーの流量の差の絶対値の全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅに対する割合Ｄｉｆｆが９％となるように、供給孔から供給されるスラリーの流量を制御して実施した。また、このときの全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅは１５５ｍｌ／ｍｉｎであった。
【００３５】
ウェーハは直径３００ｍｍのＰ型シリコン単結晶ウェーハを用いた。
【００３６】
ウェーハは、Ｌａｐｍａｓｔｅｒ  ＷｏｌｔｅｒｓのＡＣ２０００を用いて加工した。
研磨パッドは、ショアＡ硬度８０の発泡ポリウレタンパッドを用いた。
キャリアは、ＳＵＳ基板にＤＬＣコーティングを行ったものを母材として、フッ素樹脂であるＰＶＤＦをインサートとしたものを用いた。
スラリーはシリカ砥粒含有、平均粒径３５ｎｍ、砥粒濃度１．０ｗｔ％、ｐＨ１０．５、ＫＯＨベースのものを用いた。
【００３７】
加工荷重は１５０ｇｆ／ｃｍ２に設定した。
加工時間はウェーハの中心厚みのバッチ平均値が７７５±０．３μｍに収まるように、研磨レートから逆算して設定した。
【００３８】
各駆動部の回転速度は、上定盤を２３．０ｒｐｍ、下定盤を−２０．０ｒｐｍ、サンギアを−２３．９ｒｐｍ、インターナルギアを７．７ｒｐｍに設定した。
【００３９】
測定前のウェーハ処理は、ＳＣ−１洗浄を条件ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ  ＝  １：１：１５で行った。
【００４０】
ウェーハは１バッチ１５枚で加工し、洗浄後にＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ（ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ社製）で全数測定した。測定したデータ群からグローバル形状（ＧＢＩＲ）を算出し、それらの中から最大値と最小値の差をＧＢＩＲ  Ｒａｎｇｅとし、ばらつきの指標とした。ＧＢＩＲの算出は、Ｍ４９  ｍｏｄｅの２ｍｍ  Ｅ．Ｅ．に設定して行った。また、ＧＢＩＲ  Ｒａｎｇｅは同一装置を同部材・条件で重力落下形式にした場合の値を１と定義した。つまり、１以下となれば、重力落下形式よりも改善したことになる。
【００４１】
（実施例２）
Ｄｉｆｆが１８％となるようにした以外は、全て実施例１と同じ条件で実施した。
【００４２】
（実施例３）
Ｄｉｆｆが２３％となるようにした以外は、全て実施例１と同じ条件で実施した。
【００４３】
（比較例１）
Ｄｉｆｆが２７％となるようにした以外は、全て実施例１と同じ条件で実施した。
【００４４】
（比較例２）
Ｄｉｆｆが３７％となるようにした以外は、全て実施例１と同じ条件で実施した。
【００４５】
供給孔１７及び供給孔１８の２個の供給孔に着目した例をケース１として、実施例１−３、比較例１、２におけるそれぞれの供給孔から供給されるスラリーの供給量、Ｄｉｆｆ、ＧＢＩＲ  Ｒａｎｇｅを表１に示す。
【００４６】
【表１】
2019136837.tif 000006
【００４７】
また、図５に実施例１−３及び比較例１、２におけるＤｉｆｆとＧＢＩＲ  Ｒａｎｇｅとの関係を示す。
【００４８】
（実施例４）
図４に示される回転角度αが４５°、回転角度βが２２５°の場合に着目した。半径Ｒを回転角度αだけ回転した半径上の定盤中心から５５０／４５０／３４２ｍｍに配設された供給孔１９−２１及び回転角度βだけ回転した半径上の定盤中心から４００／５００ｍｍに配設された供給孔２２、２３の向かい合う５個の供給孔に着目し、それらの供給孔から供給されるスラリーの流量をボールバルブで変化させた。他の角度の供給孔のスラリーの流量に関しては、上記式１を満たした状態で実施した。
【００４９】
供給孔１９−２１から供給されるスラリーの流量の平均値と供給孔２２、２３から供給されるスラリーの流量の平均値の差の絶対値の全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅに対する割合Ｄｉｆｆが１３％となるように、供給孔から供給されるスラリーの流量を制御して実施した。また、このときの全ての供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値ｘａｖｅは２１１ｍｌ／ｍｉｎであった。
【００５０】
着目する供給孔群、Ｄｉｆｆ、ｘａｖｅ以外は、全て実施例１と同じ条件で実施した。
【００５１】
（実施例５）
Ｄｉｆｆが１８％となるようにした以外は、全て実施例４と同じ条件で実施した。
【００５２】
（実施例６）
Ｄｉｆｆが２２％となるようにした以外は、全て実施例４と同じ条件で実施した。
【００５３】
（比較例３）
Ｄｉｆｆが２７％となるようにした以外は、全て実施例４と同じ条件で実施した。
【００５４】
（比較例４）
Ｄｉｆｆが３４％となるようにした以外は、全て実施例４と同じ条件で実施した。
【００５５】
供給孔１９−２３の５個の供給孔に着目した例をケース２として、実施例４−６、比較例３、４におけるそれぞれの供給孔から供給されるスラリーの供給量、Ｄｉｆｆ、ＧＢＩＲ  Ｒａｎｇｅを表２に示す。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
また、図６に実施例４−６及び比較例３、４におけるＤｉｆｆとＧＢＩＲ  Ｒａｎｇｅとの関係を示す。
【００５８】
表１、２及び図５、６に示すように、任意の直径の一方の半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量平均値ともう一方の半径上の供給孔から供給されるスラリーの流量の平均値との差を、２５％以内におさめることで、ＧＢＩＲ  Ｒａｎｇｅが小さくなり、圧送形式下でＧＢＩＲのばらつきを小さくすることができることが分かる。
【００５９】
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、同様な効果を奏する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。
【符号の説明】
【００６０】
１０…両面研磨装置、  １１…キャリア、  １２…上定盤、
１３…下定盤、  １４…サンギア、  １５…インターナルギア、
１６−２３…供給孔、
Ｗ…ウェーハ、  Ｌ…直径、  Ｒ…半径、  α、β…回転角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019136837.tif 000012
【図５】
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【図６】
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