双面研磨方法

摘要

本发明是一种双面研磨方法，其在载体上保持晶圆，且利用粘贴有研磨布的上平板和下平板来夹持所述载体，并同时研磨所述晶圆的双面，其中，所述载体具有：保持孔，其用于保持所述晶圆；环状的树脂插入物，其沿着所述保持孔的内周而配置，且具有接触所述所保持的晶圆的周缘部的内周面；该双面研磨方法的特征在于，在将所述树脂插入物的内周面上的凹凸的最大高低差定义为所述内周面的平面度，并将连结所述内周面的上端部与下端部的直线与垂直于载体主面的直线所夹的角度定义为所述内周面的垂直度时，一边将所述平面度维持在100μm以下，并将所述垂直度维持在5°以下，一边研磨所述晶圆的双面。由此，提供一种双面研磨方法，该双面研磨方法尤其能够抑制如外周塌边这样的研磨后的晶圆的平坦度的恶化，该平坦度的恶化由于载体的树脂插入物的内周面的形状变化所导致。

权利要求

1.一种双面研磨方法，其在载体上保持晶圆，且利用粘贴有研磨布的上平板和下平板来夹持所述载体，并同时研磨所述晶圆的双面，其中，所述载体具有：保持孔，其用于保持所述晶圆；环状的树脂插入物，其沿着所述保持孔的内周而配置，且具有接触所述所保持的晶圆的周缘部的内周面；其特征在于，在将所述树脂插入物的内周面上的凹凸的最大高低差定义为所述内周面的平面度，并将连结所述内周面的上端部与下端部的直线与垂直于载体主面的直线所夹的角度定义为所述内周面的垂直度时，一边将所述平面度维持在100μm以下，并将所述垂直度维持在5°以下，一边研磨所述晶圆的双面。

2.根据权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，研磨所述晶圆的双面之后，通过对所述树脂插入物的内周面进行磨削加工或切削加工，来维持所述平面度和所述垂直度。

3.根据权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，一边将所述平面度维持在25μm以下，并将所述垂直度维持在2°以下，一边研磨所述晶圆的双面。

4.根据权利要求2所述的双面研磨方法，其特征在于，一边将所述平面度维持在25μm以下，并将所述垂直度维持在2°以下，一边研磨所述晶圆的双面。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的双面研磨方法，其特征在于，利用所述上平板和下平板来夹持多个所述载体，一次研磨多个晶圆的双面。

6.根据权利要求5所述的双面研磨方法，其特征在于，一边将所述多个载体各自的所述树脂插入物间的内径的差维持在0.5mm以内，一边研磨所述晶圆的双面。

说明书

双面研磨方法

技术领域

[0001] 本发明属于半导体材料制造领域，具体涉及一种使用双面研磨用的载体同时研磨晶圆双面的双面研磨方法。

背景技术

[0002] 在利用抛光等同时研磨晶圆的双面时，通过双面研磨装置用的载体来保持晶圆。

[0003] 图8是说明利用一直以来所使用的普通的双面研磨装置而实施的晶圆的双面研磨的示意图。如图8所示，双面研磨装置101的载体102具备用于保持晶圆W的保持孔104。载体102形成为薄于晶圆W的厚度。

[0004] 该保持孔104中插入并保持有晶圆W，并利用上平板105与下平板106的相对面上所设置的研磨布107来夹持晶圆W的上下面。

[0005] 载体102与太阳齿轮(sun gear)108和内齿轮(internal gear)109啮合，并通过太阳齿轮108的驱动旋转而自转公转。并且，通过一边向研磨面供给研磨剂一边使上平板105与下平板106相互逆向旋转，利用上平板105、下平板106上所粘贴的研磨布107同时研磨晶圆W的双面。

[0006] 这种晶圆W的双面研磨工序中所使用的载体102中，金属制的载体为主流。因此，为保护晶圆W的周缘部免受由金属制的载体102所导致的损坏，而沿着载体102的保持孔104的内周部安装有树脂插入物103(参照例如专利文献1)。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本专利公开2011-25322号公报

发明内容

[0010] (一)要解决的技术问题

[0011] 若使用如上所述具有树脂插入物的载体来反复进行双面研磨，则会有在晶圆的外周产生塌边等平坦度变得容易恶化的问题。

[0012] 因此，本发明人等调查其原因后，得知伴随载体的使用时间的经过，树脂插入物的内周面上所形成的轻微的凹凸会由于磨耗而逐渐变大，其为使平坦度恶化的原因。

[0013] 本发明鉴于如上述的问题而完成，其目的在于提供一种双面研磨方法，该双面研磨方法能够抑制如外周塌边这样的晶圆的平坦度的恶化，该平坦度的恶化由于载体的树脂插入物的内周面的形状变化所导致。

[0014] (二)技术方案

[0015] 为达成上述目的，根据本发明，提供一种双面研磨方法，其在载体上保持晶圆，且利用粘贴有研磨布的上平板和下平板来夹持所述载体，并同时研磨所述晶圆的双面，其中，所述载体具有：保持孔，其用于保持所述晶圆；环状的树脂插入物，其沿着所述保持孔的内周而配置，且具有接触所述所保持的晶圆的周缘部的内周面；该双面研磨方法的特征在于，在将所述树脂插入物的内周面上的凹凸的最大高低差定义为所述内周面的平面度，并将连结所述内周面的上端部与下端部的直线与垂直于载体主面的直线所夹的角度定义为所述内周面的垂直度时，一边将所述平面度维持在100μm以下，并将所述垂直度维持在5°以下，一边研磨所述晶圆的双面。

[0016] 若为这种双面研磨方法，则能够抑制由于载体的树脂插入物的内周面的形状变化所导致的晶圆的平坦度的恶化。

[0017] 此时，研磨所述晶圆的双面后，可通过对所述树脂插入物的内周面进行磨削加工或切削加工，来维持所述平面度和所述垂直度。

[0018] 如此一来，能够容易地将平面度和垂直度维持在上述范围内。

[0019] 此外，此时，优选地，一边将所述平面度维持在25μm以下，并将所述垂直度维持在2°以下，一边研磨所述晶圆的双面。

[0020] 如此一来，能够可靠抑制由于载体的树脂插入物的内周面的形状变化所导致的晶圆的平坦度的恶化。

[0021] 此外，此时，可利用所述上平板和下平板来夹持多个所述载体，一次研磨多个晶圆的双面。

[0022] 如此一来，可以在一批次内同时研磨多个晶圆，从而能够缩短工序时间。

[0023] 此外，此时，优选地，一边将所述多个载体各自的所述树脂插入物间的内径的差维持在0.5mm以内，一边研磨所述晶圆的双面。

[0024] 如此一来，在一批次内同时研磨多个晶圆时，能够抑制由于树脂插入物间的内径的差变大而引起的各晶圆的研磨速度产生差异，并能够由此抑制晶圆的加工厚度的偏差，进一步抑制平坦度的恶化。

[0025] (三)有益效果

[0026] 在本发明中，在晶圆的双面研磨中，由于一边将载体的树脂插入物的内周面的平面度维持在100μm以下，并将垂直度维持在5°以下，一边研磨晶圆的双面，因此，能够抑制由于载体的树脂插入物的内周面的形状变化所导致的晶圆的平坦度的恶化。

附图说明

[0027] 图1是说明利用本发明的双面研磨方法而实施的晶圆的研磨的示意图。

[0028] 图2是说明本发明的双面研磨方法中的树脂插入物的内周面的平面度和垂直度的说明图。

[0029] 图3是表示实施例1、比较例中的载体使用时间与平面度的关系的图。

[0030] 图4是表示实施例1、比较例中的载体使用时间与垂直度的关系的图。

[0031] 图5是表示实施例1、比较例中的ESFQRmax与平面度的关系的图。

[0032] 图6是表示实施例1、比较例中的ESFQRmax与垂直度的关系的图。

[0033] 图7是表示实施例2中的树脂插入物间的内径的差与加工厚度的关系的图。

[0034] 图8是说明利用现有的双面研磨装置所实施的晶圆的双面研磨的示意图。

具体实施方式

[0035] 以下，说明本发明的实施方式，但本发明并不限定于此。

[0036] 如上所述，在使用具有树脂插入物的载体的晶圆的双面研磨中，存在以下问题，伴随载体的使用时间的经过，树脂插入物的内周面因与晶圆的周缘部接触而磨耗，且树脂插入物的内周面上所形成的凹凸逐渐变大，晶圆的外周产生塌边等经研磨的晶圆的平坦度变得容易恶化。

[0037] 因此，本发明人等为了解决此问题而反复努力研究。其结果为，发明人等想到以下内容，从而完成本发明。

[0038] 首先，为了评价树脂插入物的内周面的凹凸的状态，将内周面上的凹凸的最大高低差定义为内周面的平面度，并将连结内周面的上端部与下端部的直线与垂直于载体主面的直线所夹的角度定义为内周面的垂直度。通过在将此平面度维持在100μm以下，并将垂直度维持在5°以下的状态下进行双面研磨，能够抑制经研磨的晶圆的平坦度的恶化。为了维持树脂插入物的内周面的平面度和垂直度，以使内周面平坦的方式加工即可。

[0039] 进一步，发明人等了解到当使用多个载体(多个树脂插入物)，在一批次内同时研磨多个晶圆的双面时，会产生如下所述的问题。若反复进行上述的内周面的加工，则存在各个树脂插入物间的内径的差变大的倾向。因此，每一载体的研磨速度变化，且同一批次内经研磨的晶圆间的加工厚度的偏差增加。在双面研磨中，由于晶圆的平坦度被晶圆的加工厚度与载体的厚度的差即间隙所影响，因此，由于加工厚度的偏差增加，平坦度恶化。

[0040] 通过将上述内径的差维持在规定的范围内，能够抑制加工厚度的偏差，进而能够进一步抑制平坦度的恶化。

[0041] 以下，参照图1详细地说明本发明的双面研磨方法。

[0042] 如图1所示，双面研磨装置1的载体2具备用于保持晶圆W的保持孔4。载体2形成为薄于晶圆W的厚度。

[0043] 在载体2上，沿着保持孔4的内周配置有环状的树脂插入物3。树脂插入物3的内周面接触晶圆的周缘部，保护晶圆免受由于载体2所导致的损坏。

[0044] 该保持孔4中插入并保持有晶圆W，并利用上平板5与下平板6的相对面上所设置的研磨布7来夹持晶圆W的上下面。

[0045] 载体2与太阳齿轮8和内齿轮9啮合，并通过太阳齿轮8的驱动旋转而自转公转。

[0046] 本发明的双面研磨方法是使用这样的双面研磨装置来同时研磨晶圆的双面的方法。

[0047] 首先，测定树脂插入物3的内周面的平面度和垂直度。可使用例如二维位移计来进行此测定。而且，检查平面度是否为100μm以下，垂直度是否为5°以下。

[0048] 这里，参照图2中的(A)及图2中的(B)说明平面度和垂直度。

[0049] 如图2中的(A)所示，树脂插入物3的内周面10上存在轻微的凹凸。本发明中的“内周面的平面度”是指内周面10的最为凹陷的部分a与最为突出的部分b的高低差，也就是凹凸的最大高低差(t)。

[0050] 此外，如图2中的(B)所示，本发明中的“内周面的垂直度”是指连结内周面10的上端部与下端部的直线c与垂直于载体主面的直线d所夹的角度(θ)。

[0051] 当上述检查的结果为平面度超过100μm、或垂直度超过5°时，加工树脂插入物3的内周面，以使平面度为100μm以下、垂直度为5°以下。该加工可通过使用例如数控铣床等加工装置的磨削加工或切削加工来进行。

[0052] 接着，在具有将内周面10的平面度维持在100μm以下，并将垂直度维持在5°以下的树脂插入物3的载体2的保持孔4中保持晶圆W。将保持有该晶圆W的载体2配置于上平板5与下平板6之间。

[0053] 之后，通过利用上平板5和下平板6上分别粘贴的研磨布7来夹持晶圆W的上下研磨面，并一边向研磨面供给研磨剂一边使上平板5与下平板6相互逆向旋转，来利用研磨布7同时研磨晶圆W的双面。

[0054] 此时，其他研磨条件可与现有的双面研磨方法相同。

[0055] 在晶圆W的研磨后、下一次晶圆W的研磨前，测定、检查内周面的平面度和垂直度，始终一边将平面度维持在100μm以下、将垂直度维持在5°以下，一边进行研磨。

[0056] 如果是这样的本发明的双面研磨方法，能够抑制晶圆的外周塌边等平坦度的恶化，该平坦度的恶化是因为现有因树脂插入物3的内周面10的磨耗所导致的形状变化而产生的。即，能够获得一种ESFQRmax的恶化得以抑制的晶圆。

[0057] 在上述中，记载了晶圆W的研磨前、或晶圆W的研磨后，每次实施平面度和垂直度的测定与内周面的加工的方式，但本发明并不限定于此。

[0058] 也可以将实施此平面度和垂直度的测定与内周面的加工的时机设为定期进行。例如，可通过预先调查载体(树脂插入物)的使用时间与内周面的平面度和垂直度的经时变化的关系，来计算需要内周面的加工的载体的使用时间，并将此载体的使用时间作为上述时机。

[0059] 维持的平面度和垂直度如上所述，分别为100μm以下和5°以下即可，尤其优选为将平面度维持在25μm以下，并将垂直度维持在2°以下。如此一来，能够可靠抑制经研磨的晶圆的平坦度的恶化。

[0060] 此外，也可在双面研磨的一批次中，利用上平板5、下平板6来夹持分别保持有晶圆W的多个载体2，一次研磨多个晶圆的双面。

[0061] 如此一来，可缩短研磨工序时间，从而可提高生产率。

[0062] 此时，优选地，一边将多个载体各自的树脂插入物3间的内径的差维持在0.5mm以内，一边研磨晶圆W的双面。

[0063] 这里，“内径”是指，将通过使用位移计沿着树脂插入物的内周面圆周状地测定位移而获得的圆形，利用最小二乘中心法拟合后所得的近似圆的直径。

[0064] “内径的差”是指，在双面研磨的一批次中被同时使用的多个载体的树脂插入物的最大上述内径与最小上述内径的差。

[0065] 通过这样管理树脂插入物间的内径的差，可使同一批次内经研磨的晶圆的加工厚度均等化，从而可减少晶圆的平坦度的偏差。

[0066] 另外，在本发明的双面研磨方法中，也可使用一个载体上具有多个保持孔和树脂插入物的类型的双面研磨装置。此时，优选地，与上述同样地一边将配置于各保持孔的树脂插入物间的内径的差维持在0.5mm以内一边研磨。

[0067] 实施例

[0068] 以下，示出本发明的实施例和比较例，来更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。

[0069] (实施例1、比较例)

[0070] 双面研磨直径300mm的硅晶圆。此时，使用具有各自保持一个晶圆的五个载体的双面研磨装置(DSP-20B，不二越机械工业公司制造)，一批次同时研磨五个晶圆。研磨布使用聚氨酯泡沫制成的研磨布，使用含有胶质氧化硅的碱性溶液的研磨剂作为研磨剂。

[0071] 首先，以使所有载体的树脂插入物内周面的平面度为25μm以下、及使垂直度为2°以下的方式进行切削加工。加工后，通过使用基恩士公司(キーエンス社)制造的二维位移计进行形状测定，来检查所有载体的树脂插入物的内周面的平面度、垂直度及内径。其结果为，所有树脂插入物的内周面的平面度在12.91μm到22.73μm的范围内，垂直度在0.86°到1.9°的范围内。此外，树脂插入物的内径的最小值为301.069mm，最大值为301.510mm，内径的差为0.441mm。

[0072] 使用这些载体，连续地将双面研磨重复31,000分钟，测定内周面的平面度、垂直度及经研磨的晶圆的ESFQRmax。在ESFQRmax的测定中使用Wafer Sight(KLA-Tencor公司制造)。

[0073] 平面度的测定结果示于图3，垂直度的测定结果示于图4。

[0074] 如图3、图4所示可知，伴随载体的使用时间的经过，平面度和垂直度一起恶化。此外，载体的使用时间在10,000分钟以内时，平面度和垂直度分别被维持在100μm以下、5°以下(实施例1)，载体的使用时间即将经过10,000分钟前的树脂插入物的内周面的平面度和垂直度的测定结果为，五个载体的平均平面度在83.74μm到93.27μm的范围内，平均垂直度在4.6°到4.9°的范围内。

[0075] 此外，若载体的使用时间超过10,000分钟，则内周面的平面度超过100μm，且垂直度超过5°(比较例)。

[0076] 根据以上得知，在上述的研磨条件下，为将树脂插入物内周面的平面度维持在100μm以下，并将垂直度维持在5°以下，只要将载体的使用时间10,000分钟作为上限，定期地对树脂插入物的内周面进行加工即可。

[0077] ESFQRmax的结果示于图5、图6。如图5、图6所示得知，在将平面度维持在100μm以下，并将垂直度维持在5°以下的状态下，可获得良好的ESFQRmax的结果。测定自研磨开始直到11批次为止的双面研磨后的所有晶圆的平坦度后，ESFQRmax的平均值为0.050μm(N＝55)，为良好的值。此外，载体的使用时间达到10,000分钟期间的ESFQRmax的平均值为0.048μm(N＝2,000)，获得与使用刚刚加工过树脂插入物后的载体来实施11批次的双面研磨时的晶圆的平坦度大致相同且良好的值。

[0078] 另一方面，载体的使用时间超过10,000分钟之后的ESFQRmax的平均值为0.090μm(N＝20)，相较于实施例1的结果0.048μm，大幅恶化。

[0079] 根据以上情况可确认，在本发明的双面研磨方法中，由于一边将树脂插入物的内周面的平面度维持在100μm以下，并将垂直度维持在5°以下，一边研磨晶圆的双面，因此，能够抑制由于载体的树脂插入物的内周面的形状变化所导致的晶圆的平坦度的恶化。

[0080] (实施例2)

[0081] 使用与实施例1相同的条件进行硅晶圆的双面研磨，测定同一批次内的树脂插入物间的内径的差与晶圆的加工厚度的偏差。使用厚度在791.2μm到791.3μm的范围内的晶圆进行双面研磨。在晶圆的厚度测定中使用Wafer Sight(KLA-Tencor公司制造)。

[0082] 结果示于图7。如图7所示，当内径差为0.5mm以下时，晶圆的加工厚度的偏差的平均值为良好，为0.107μm。此外，在内径差为0.5mm以下的四点的结果中，在任一情况下，晶圆的加工厚度的偏差中均未发现较大差异，即不存在由内径差的差异所导致的加工厚度的偏差的恶化。

[0083] 另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示，具有与本发明的权利要求书所述的技术思想实质上相同的结构，并发挥同样作用效果的所有实施方式，均包含在本发明的技术范围内。