(57)【要約】      （修正有）【課題】例えば半導体ウェーハのポリッシング等に使用される両面研磨装置に関し、特に研磨終了後、ワーク及びキャリアを定盤の外へ搬出する際に確実に搬出されたかどうかを検出するための方法を提供する。【解決手段】研磨パット３を貼り付けた上下一対の回転定盤１，２間に、キャリアに挿入保持されたワークを介在させ、スラリーを前記パット３上に供給しながらワークの表裏面を同時に研磨する研磨装置において、研磨終了後にワーク及びキャリアを定盤上から搬出した後、上下回転定盤１，２を密着させる両面研磨装置の異物検出方法である。【選択図】図１
2005288648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パットを貼り付けた上下一対の回転定盤間に、キャリアに挿入保持されたワークを介在させ、スラリーを前記パット上に供給しながらワークの表裏面を同時に研磨する研磨装置において、研磨終了後にワーク及びキャリアを定盤上から搬出した後、上下定盤を密着させることを特徴とする両面研磨装置の異物検出方法。
【請求項２】
上下定盤を密着させた際、同時に上定盤位置の原点出しを行うことを特徴とする請求項１記載の両面研磨装置の異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェーハのポリッシング等に使用される両面研磨装置に関し、特に研磨終了後、ワーク及びキャリアを定盤の外へ搬出する際に確実に搬出されたかどうかを検出するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの素材であるシリコンウェーハは、シリコン単結晶から切り出された後にラッピングまたは／及び研削を受け、更にポリッシングと呼ばれる研磨処理を受ける。この研磨処理を行う研磨装置としては遊星歯車形式の両面研磨装置が多用されている。この形式の両面研磨装置の概略構造を図２（ａ）及び図２（ｂ）により説明する。尚、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線矢示図である。
【０００３】
遊星歯車形式の両面研磨装置は、研磨盤としてポリウレタン系、硬質ゴム系等の研磨パット３を貼り付けた上下一対の回転定盤１、２と、回転定盤１、２間の回転中心部周囲に遊星歯車として配置された複数のキャリア４、４・・と、回転定盤１、２間回転中心部に配置された太陽ギヤ５と、回転定盤１、２間の外周部配置されたインターナルギヤ６とを備えている。
【０００４】
上側の回転定盤１は昇降可能であり、複数のキャリア４、４・・を挟んで下側の回転定盤２上に所定の加重で載置される。各キャリア４は、ワークであるシリコン等のウェーハ７を偏心して保持する。太陽ギヤ５及びインターナルギア６は複数のキャリア４、４・・に内側及び外側から噛み合い、通常は下側の回転定盤２と同方向に回転駆動される。なお、上側の回転定盤１の回転方向は、下側の回転定盤２の回転方向と反対である。
【０００５】
上側の回転定盤１を上昇させた状態で、下側の回転定盤２上に複数のキャリア４、４・・を載せ、各キャリア４のキャリアホール８にウェーハ７をセットした後、回転定盤１を下降させる。この状態で回転定盤１、２、太陽ギヤ５及びインターナルギヤ６を回転駆動することにより、複数のキャリア４、４・・は、逆方向に回転する回転定盤１、２間で自転しつつ太陽ギヤ５の回りを公転する。これにより、複数枚のウェーハ７、７・・の両面が同時に均一研磨される。
【０００６】
また、特許文献１においては、シリコンウェーハの大口径化に伴い上記のような遊星歯車形式の両面研磨装置ではキャリアが大きくなり、装置規模が増大（特にインターナルギヤが大型化）することによる製作コストの高騰及び研磨精度の低下、又は大型のインターナルギヤが金属でしか形成されないため、キャリアとの噛み合いによる金属粉発生に伴うウェーハへの汚染などを抑えるために、インターナルギヤを排除し、各キャリアを定位置で小型の歯車により自転させる方式の両面研磨装置が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２３７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した両面研磨装置において、研磨終了後ウェーハ及びキャリアを定盤外へ搬出する際に、確実に行われずにウェーハやキャリア及びこれらの破損片が定盤上に残留してしまい、次バッチの研磨が正常に行われないことがある。この原因は、定盤上への搬入出用のハンドラーがウェーハ全体を吸着するものではなく、例えばウェーハが半分に割れた場合はそのまま続行されることになる。また、ハンドラーの取り損ね検出は、あくまでも吸盤の真空到達度で判断されるため、水がたくさんのっているウェーハ吸着の真空度のバラツキは大きく信頼性が低いからである。従って、定盤上にそのような異物が残留した状態で次バッチの加工が行われれば、加工中にウェーハがキャリアより離脱して全てのウェーハ、キャリアが破損してしまい生産に致命的な被害を及ぼしたり、そこまで行かずとも、微少な破片によるウェーハへのギス導入等の問題が発生してしまう。特に自動搬送にて無人操業を行う装置については、オペレーターによる確認ができないため事態は深刻である。
【０００９】
これらを改善するために、両面研磨装置には次バッチの加工前にウェーハ及びキャリアを載せた状態で一度上下回転定盤を密着させて、定盤原点（上下定盤密着状態）からの変位量を上定盤に装備しているリニアゲージにて計測する方法が行われており、その際の変位量は、基本的にウェーハが一番厚いためウェーハの厚みとなるが、意図的に加工前のウェーハよりも厚いキャリアを使う場合もあるため、その際はキャリアの厚みとなり、その変位量が所定の範囲に入っていないと加工を自動スタートしないインターロックを装備している。
【００１０】
しかし、この変位量は研磨パット等の資材消耗量及びウェーハの加工前厚み又は回転定盤の熱膨張によるたわみ等で容易に変化してしまうために、安定して装置を稼働させるためにはどうしてもインターロックの範囲を広くする必要があった。また、回転定盤上の異物の上に次バッチのウェーハもしくはキャリアがセットされなければ、この方法では異物が検出されないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような上記問題点に鑑みてなされたものであって、研磨終了後にウェーハやキャリア及びそれらの破片等の異物の有無を感度良く検出することにより、次バッチ以降の装置の安定稼働及びキズの発生を低減させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、研磨パットを貼り付けた上下一対の回転定盤間に、キャリアに挿入保持されたワークを介在させ、スラリーを前記パット上に供給しながらワークの表裏面を同時に研磨する研磨装置において、研磨終了後にワーク及びキャリアを定盤上から搬出した後、上下回転定盤を密着させることを特徴とする両面研磨装置の異物検出方法である。
【００１３】
このように、研磨終了後にワーク及びキャリアを回転定盤上から排出した段階、言い換えれば回転定盤（研磨パット）上に基本的に何も存在しない状態で上下回転定盤を密着させ、定盤位置検出手段として例えばリニアゲージによる変位量を測定することにより、原点からのズレ量が許容範囲内にあるかどうかの判断を自動的に行うようにしたことにより、定盤上の異物が確実に且つセンサー等の高コスト検出器を用いることなく検出できるようになった。
【００１４】
また、上下回転定盤を密着させた際、同時に上定盤位置の原点出しを行うことを特徴とする両面研磨装置の異物検出方法であるが、具体的には自動判定に用いる定盤変位量（原点位置）は、主に研磨パット消耗量や定盤の熱膨張によるたわみ等の影響により経時的にこの値は変化してしまう。これに対応するために異物が検出されなかった場合にその時点の密着状態を原点としてリセットするものである。
【００１５】
研磨パットとしては、ポリウレタン系、硬質ゴム系等があり、スラリーとしては、コロイダルシリカ含有アルカリ溶液等を用いれば良い。
また、上下回転定盤を密着することによりウェーハやキャリア又はそれらの破片等の異物を検出するものであり、その際の上定盤位置を検出するものとしては、従来技術同様リニアゲージ等を用いて行うものであるが、定盤の位置が検出されればこれに限定されるものではない。
【００１６】
これらの方法は、できれば研磨終了後のワークを回収する毎に毎回行うことが望まれるが、生産性等を考慮すれば数バッチに１回の実施でも良く適宜設定すれば良い。また、これら一連の動作は異常が検出されるまで完全自動稼働とし、異常発生時にはオペレーターコールを行いここで初めてオペレーターが介入するシステムとした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、研磨終了後にウェーハやキャリア及びそれらの破片等の異物の有無を感度良く検出することができ、加工中にウェーハがキャリアより離脱して全てのウェーハ、キャリアが破損してしまい生産に致命的な被害を及ぼしたり、微少な破片によるウェーハへのギス導入等の問題を発生させることが無くなり、特に自動搬送にて無人操業を行うための安定稼働させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係わる両面研磨装置の実施の形態を図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて説明する。尚、図１に関してはワークとしてのウェーハやそれを保持するためのキャリアは加工された後、定盤上から排出されている状態を示しているもので、上下回転定盤の位置関係及び上定盤位置計測手段として用いたリニアゲージ９が最低限分かればよく簡略されたものとなっており、その他の回転機構等については基本的に図２及び特許文献１と同じものである。尚、上回転定盤位置を検出するためのリニアゲージ９は、図示されていない装置本体のフレームに固定され、上回転定盤に設けられている接点１０に当接するように設置されており、上回転定盤の上下の動きに対し原点（上下回転定盤密着時）からの距離を細かく計測できるようになっている。尚、リニアゲージは別途図示されていない制御系へ接続されている。
【００１９】
図１（ａ）は本発明における研磨パット３を貼り付けた上下一対の回転定盤１、２において、上回転定盤１が上限位置まで上昇している状態を示しているもので、図１（ｂ）は上回転定盤１及び下回転定盤２の間の異物を検出するために上下回転定盤１、２を密着させた状態を示している。この時のリニアゲージ９の値は、上下回転定盤間にウェーハのかけ割れ等の異物が存在していなければ、前回のバッチ処理時に原点出しを行っているために０±１０μｍを示している。
【００２０】
本発明と従来技術とを用いて、それぞれ直径２００ｍｍのラッピング、エッチング等の両面研磨に投入されるための必要な加工が施されたウェーハを、それぞれ約１８００バッチ加工してみた。その結果をオペレーターの介入率及びキズ発生率で表したものを以下に示す。尚、この時のインターロックの範囲を誤動作防止の理由から、若干安全を見てリニアゲージ８の測定結果から得られる変位量の３０μｍ以上の範囲に設定した。
【００２１】
その結果、従来技術による方法では、オペレーター介入率０．８％、キズ発生率４．０％だったのに対し、本発明によるものは、オペレーター介入率０．５％、キズ発生率２．０％となった。また、更に上下回転定盤１、２を密着させた際に、同時に上定盤位置の原点出し（ゼロリセット）を行ったところ、オペレーター介入率０．０８％、キズ発生率０．５％となり、非常に良好な結果となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）本発明の両面研磨装置の上回転定盤が上昇した際の概略構成図、（ｂ）本発明の両面研磨装置の上下回転定盤を密着した際の概略構成図である。
【図２】（ａ）従来の両面研磨装置の概略構成図、（ｂ）図２（ａ）のＢ−Ｂ線矢示図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  上回転定盤
２  下回転定盤
３  研磨パット
４  キャリア
５  太陽ギヤ
６  インターナルギヤ
７  ワーク
８  キャリアホール
９  リニアゲージ
１０接点
【図１】
2005288648.tif 000003
【図２】
2005288648.tif 000004