両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法
【課題】上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度を高めて、両面研磨後のウェーハの高平坦度化が可能な両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を提供する。
【解決手段】ドレッシング時、例えば第１のドレスプレートのリング形状の第１のドレス工具により、上研磨布の研磨作用面のうち、その中央部より隆起した外周部を主にドレッシングする。これと同時に、例えば、第２のドレスプレートの矩形状の第２のドレス工具によって、下研磨布の研磨作用面のうち、その外周部より隆起した中央部を主にドレッシングする。これにより、従来法の等量ドレッシングを施した場合に比べて、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度が高まり、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる。
【解決手段】ドレッシング時、例えば第１のドレスプレートのリング形状の第１のドレス工具により、上研磨布の研磨作用面のうち、その中央部より隆起した外周部を主にドレッシングする。これと同時に、例えば、第２のドレスプレートの矩形状の第２のドレス工具によって、下研磨布の研磨作用面のうち、その外周部より隆起した中央部を主にドレッシングする。これにより、従来法の等量ドレッシングを施した場合に比べて、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度が高まり、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法、詳しくは両面研磨装置の研磨性能が低下した研磨布の表面をドレッシング（目立て）し、そのウェーハ研磨性能を高める両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エッチング後のシリコンウェーハは、平坦化するために両面研磨装置による両面研磨が行われている。一般的な両面研磨装置としては、ウェーハ保持孔にシリコンウェーハが保持された複数のキャリアプレートを、対向面に上下一対の研磨布が貼着された上定盤と下定盤との間に挟み込み、この状態で遊離砥粒を含む研磨液を各シリコンウェーハに供給しながら、サンギヤとインターナルギヤとの間でキャリアプレートを自転公転させ、かつ上定盤および下定盤を回転させることにより、各シリコンウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ方式のものが知られている。
【０００３】
ところで、シリコンウェーハの両面研磨を長時間行っていると、上定盤に貼着された上研磨布（上側の研磨布）の研磨作用面と、下定盤に貼着された下研磨布（下側の研磨布）の研磨作用面とがそれぞれ偏摩耗する。これは、ウェーハ両面研磨時に上下定盤から上下の研磨布に作用する研磨圧力が均等であっても、上下定盤面に対するシリコンウェーハの相対的な回転軌道（軌跡）が研磨条件によって異なり、上下の研磨布の（厚み）形状の変化が一般的に一様とならないためである。その結果、使用回数を重ねた上下の研磨布によって両面研磨されたシリコンウェーハは変形し易かった。
そこで、これを解消するため、上研磨布および下研磨布は、上下定盤に貼着された状態で定期的に研磨作用面の形状（表面形状）を補修するドレッシングが行われている。
両面研磨装置の研磨布をドレッシングする従来技術として、例えば、特許文献１などが知られている。特許文献１は、表裏面が同一形状のドレッシング部材をキャリアプレートのウェーハ保持孔に収納し、その後、ウェーハの両面研磨時に発生する上下定盤の変形を反映させたドレッシングとなるように、両面研磨時の上下定盤に作用する熱負荷や応力負荷とほぼ等しい熱負荷または応力負荷を作用させて、上下の研磨布をドレッシングする方法である。これにより、ドレッシング時の上下定盤の温度分布を両面研磨時の温度分布に近づけることができ、その結果、平坦度の高いウェーハの両面研磨を行うために適した状態に、上下の研磨布を同時にドレッシングできるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでのドレッシング方法では、特許文献１のように、上下定盤に貼付した上下一対の研磨布間に、上述した表裏面が同一形状のドレッシング部材を挟み込んで上下の研磨布を同時にドレッシングしていた。そのため、上下の研磨布の研磨作用面に対するドレッシング量（取り代分布）は略同等となり、このような等量ドレッシングを研磨作用面が大きく偏摩耗した上研磨布および下研磨布に施しても、ウェーハの平坦度（グローバル形状）はさほど改善されないことが、本発明者らの実験によって明らかとなった。
すなわち、両面研磨は、ウェーハ表面の微小な表面粗さなどを調整する仕上げ研磨（片面鏡面研磨）とは異なり、ウェーハ全体の平坦度を高めるために必要な研磨量が多く、仕上げ研磨時に比べてウェーハへの研磨圧力および研磨量は大きい。そして、通常、両面研磨において上下定盤は互いに反対方向に回転させるため、上下研磨布にはキャリアプレートの回転方向（ウェーハの回転方向）と同じ方向に回転する力と、これとは異なる方向へ回転する力とが作用している。そのため、両面研磨の回数が増大するほど、上下研磨布の研磨作用面における摩耗量分布は異なる傾向がある。具体的には、上研磨布の研磨作用面の外周部における摩耗量は少なく、かつ上研磨布の研磨作用面の中央部の摩耗量は多くなる凹形傾向があり、下研磨布の研磨作用面の中央部の摩耗量が、上研磨布の研磨作用面の中央部の研磨量に比べて少なくなる凸形傾向となる。したがって、このような上下の研磨布の研磨作用面に一般的な等量ドレッシングを施したとしても、その後の両研磨作用面はそれほど平坦度が高まらない。
【０００６】
そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、上研磨布用のドレッシング部材および下研磨布用のドレッシング部材の各ドレッシング作用面に固定したドレス工具の形状に着目した。すなわち、上下定盤に貼り付けた上下の研磨布の研磨作用面は、必ずしもそれぞれを平坦化する必要はなく、両研磨作用面に平行性（マッチング性）があれば、両面研磨後のウェーハの平坦度は高まることを発見した。すなわち、仮に上研磨布の研磨作用面が中央部が凹んだ湾曲形状のものでも、下研磨布の研磨作用面の形状が、上研磨布の研磨作用面の形状に合わせて中央部が凸となった湾曲形状であれば、両面研磨後のウェーハのグローバルな平坦度は高まることを知見し、この発明を完成させた。
【０００７】
この発明は、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度を高めて、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、上定盤に固定した上研磨布と下定盤に固定した下研磨布との間に、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方をドレッシングする円板形状の第１のドレスプレートと、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方をドレッシングする円板形状の第２のドレスプレートとを挟み込み、この状態で前記上定盤および前記下定盤をそれぞれ所定方向へ回転させることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面とを同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法であって、前記研磨布の中央部のドレッシング量に比べて外周部のドレッシング量が大きくなるように、前記第１のドレスプレートのドレッシング作用面側にはリング形状の第１のドレス工具が設けられ、前記研磨布の外周部のドレッシング量に比べて中央部のドレッシング量が大きくなるように、前記第２のドレスプレートのドレッシング作用面側にはドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる矩形状の第２のドレス工具が設けられ、前記第１ドレス工具および前記第２ドレス工具により前記上下研磨布を同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、前記外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、前記第１のドレスプレートの第１のドレス工具によってドレッシングし、かつ前記外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、前記第２のドレスプレートの第２のドレス工具によってドレッシングすることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する請求項１に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、偏摩耗前記両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ式のもので、前記第１のドレスプレートおよび前記第２のドレスプレートは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつ前記サンギヤおよび前記インターナルギヤとに噛合する外歯が周設されたものである請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記上研磨布および前記下研磨布のドレッシングは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に前記半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、その外周部に周設された外歯を前記サンギヤと前記インターナルギヤとに噛合させた状態で行う請求項３に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記第１のドレスプレートの中央部には、該第１のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第１の開口部が形成され、前記第２のドレスプレートの中央部のうち、前記第２のドレス工具の形成部分を除く部分には、前記第２のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第２の開口部が形成された請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１３】
両面研磨装置は、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する装置で、サンギヤ（遊星歯車）方式のもの、または、キャリアプレートに自転をともなわない円運動をさせて半導体ウェーハの表裏両面を同時に研削する無サンギヤ方式のものを採用することができる。特に、サンギヤ方式の両面研磨装置の方が、上下研磨布の偏摩耗を生じやすいため、本発明によるドレッシング方法を適用することが有効となる。
サンギヤ方式の両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する。サンギヤ方式の両面研磨装置のキャリアプレートに形成されるウェーハ保持孔の形成数は任意である。例えば、１つ、２つ〜５つでもそれ以上でもよい。このことは、無サンギヤ方式の両面研磨装置のキャリアプレートについても同様である。
【００１４】
無サンギヤ方式の両面研磨装置としては、例えば、上面（定盤面）に半導体ウェーハの一方の面を研磨する下研磨布が貼着された下定盤と、下定盤の直上に配置され、下面（定盤面）に半導体ウェーハの他方の面を研磨する上研磨布が貼着された上定盤と、下定盤と上定盤との間に設置され、半導体ウェーハのウェーハ保持孔が複数形成されたキャリアプレートと、下定盤と上定盤との間で、キャリアプレートに自転を伴わない円運動をさせることで、ウェーハ保持孔に保持された複数枚の半導体ウェーハの表裏面を、上研磨布および下研磨布により同時に研磨するキャリア円運動機構とを備えたものなどを採用することができる。
ここでいう自転を伴わない円運動とは、キャリアプレートが上定盤および下定盤の軸線から所定距離だけ偏心させた状態を常に保持して旋回（揺動回転）するような円運動をいう。この自転を伴わない円運動によって、キャリアプレート上の全ての点は、同じ大きさ（半径ｒ）の小円の軌跡を描くことになる。無サンギヤ方式の両面研磨装置は、遊星歯車方式のもののようにサンギヤが存在しないので、例えば直径が３００ｍｍ以上の大口径ウェーハ用として適している。
【００１５】
第１のドレスプレートおよび第２のドレスプレートは、ステンレスなどの金属またはポリ塩化ビニルなどの合成樹脂からなる円形状の基板のドレッシング作用面に、ペレット、植毛またはスクレーパなどからなるドレス工具（第１のドレス工具または第２のドレス工具）が固定されたものである。第１のドレス工具と第２のドレス工具とは、同一素材からなるものでも、異なる素材からなるものでもよい。
ドレッシング時の上定盤および下定盤の回転方向は限定されない。また、ドレッシング中、第１のドレスプレートと第２のドレスプレートは回転しても、回転しなくてもよい。
ドレッシング液としては、例えば純水などを採用することができる。
【００１６】
ここでいう「リング形状」とは、研磨作用面の外周部の全周にわたる円環形状である。
リング形状の第１のドレス工具を使用し、研磨布の研磨作用面（外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を含む）をドレッシングすると、研磨作用面の中央部の研削も行われるものの、外周部の方が中央部より積極的に研削される。
ここでいう「ドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる」とは、円形のドレッシング作用面を、このドレッシング作用面の中心点を通る１本または２本以上の仮想直線に沿って、第２のドレス工具が延びている状態をいう。仮想直線が１本の場合には、円形のドレッシング作用面は半分割（２分割）される。また、仮想直線が２本以上の場合の第２のドレス工具の形状としては、ドレッシング作用面の中心点を中心とした放射形状（例えば十字形状）が挙げられる。
ここでいう「矩形状」とは、全長にわたって幅が均一となる短冊形状または帯形状をいう。
矩形状の第２のドレス工具を使用し、研磨布の研磨作用面（外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を含む）をドレッシングすると、研磨作用面の外周部の研削も行われるものの、中央部の方が外周部より積極的に研削される。
【００１７】
特に、この発明は、上研磨布および下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、上研磨布および下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、第１のドレスプレートの第１のドレス工具によってドレッシングし、かつ外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、第２のドレスプレートの第２のドレス工具によってドレッシングすることで、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整した方が望ましい。
【００１８】
「これらの研磨作用面の形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する」とは、従来のように上研磨布の研磨作用面および下研磨布の研磨作用面に対して等量ドレッシングを施すことではなく、上研磨布の研磨作用面および下研磨布の研磨作用面に対する部分（サイトのグローバル形状）的なドレッシング量（取り代分布）を変更することで、両研磨作用面が平行となるように両研磨作用面の形状を調整することをいう。具体的には、上研磨布の研磨作用面が、中央部が凹んだ（外周部が凸となった）湾曲形状のもので、下研磨布の研磨作用面が、中央部が凸となった（外周部が凹んだ）湾曲形状のものである場合、最終的に下研磨布の研磨作用面の形状が上研磨布の研磨作用面の形状に合致するように、上研磨布の研磨作用面の外周部がその中央部に比べてドレッシング量が大きくなるように積極的にドレッシングしながら、下研磨布の中央部がその外周部に比べてドレッシング量が大きくなるように積極的にドレッシングすることをいう。
【００１９】
この発明は、上研磨布および下研磨布の各研磨作用面をドレッシングする際、キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとに噛合して行うことが望ましい。このように、上定盤と下定盤との間に、第１のドレスプレートおよび第２のドレスプレートだけでなく、ドレス補助用キャリアプレートも挟み込むことで、ドレッシング時、第１および第２のドレスプレートのみでドレッシングを行った場合に比べて、回転軸を介して上定盤に作用するドレッシング圧力の受圧面積が拡大する。これにより、その受圧面積が小さいことを原因としたドレッシング時の上定盤の傾きを防止することができる。
【００２０】
ダミーウェーハは、両面研磨される半導体ウェーハと同一素材のものでも、異なる素材のものでもよい。ダミーウェーハの厚さは、両面研磨される半導体ウェーハの厚さと同程度のものの方が、前述したドレッシング時の上定盤の傾きを、より良好に防止することができる。
ドレス補助用キャリアプレートは、研磨時のキャリアプレートと同一素材のものでも、異なる素材のものでもよい。
【００２１】
この発明は、第１のドレスプレートの中央部に、第１のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第１の開口部を形成し、また第２のドレスプレートの中央部のうち、第２のドレス工具の形成部分を除く部分に、第２のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第２の開口部を形成するようにした方が望ましい。この構成とすれば、ドレッシング中に発生したドレス屑は、第１の開口部を通して第１のドレスプレートの外へ排出されるか、第２の開口部を通して第２のドレスプレートの外へ排出される。これにより、上下の研磨布のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができるとともに、第１および第２のドレスプレートへのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。
【００２２】
上研磨布および下研磨布のドレス屑としては、上下の研磨布を、対応するドレス工具によってドレッシングした際に発生する研削屑の他、ドレス工具より脱落したドレス材などが挙げられる。
第１の開口部および第２の開口部の形状は限定されない。例えば、半円形状、円形状、楕円形状の他、三角形または四角形以上の多角形状などを採用することができる。また、第１の開口部および第２の開口部の大きさおよび形成数は限定されない。
ドレッシング液としては、例えば純水などを採用することができる。
ドレッシング時の上研磨布および下研磨布の両研磨作用面のドレッシング量は、片面で５〜５０μｍ（両面で１０〜１００μｍ）である。特に好ましいドレッシング量は、片面で１０〜３０μｍ（両面で２０〜６０μｍ）である。
ドレッシング時の第１のドレスプレートと第２のドレスプレートに対する面圧は、例えば１０〜１５０ｇ／ｃｍ２である。１０ｇ／ｃｍ２未満では、面圧が低すぎて研磨布そのものをドレッシングできない恐れがあり、逆に面圧が高すぎる（１５０ｇ／ｃｍ２を超える）とドレス屑などを起因とした引っ掻き傷などの発生を生じる恐れがある。特に好ましい面圧は２０〜１００ｇ／ｃｍ２である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、両面研磨装置を利用し、上下の研磨布を同時ドレッシングする際において、上研磨布および下研磨布のうち、何れかが有している外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を、例えば、第１のドレス工具がドレッシング作用面に形成された第１のドレスプレートによってドレッシングする。その際、第１のドレス工具がリング形状のものであるため、その研磨作用面の外周部が積極的に研削されて、この外周部のドレッシング量が中央部のドレッシング量に比べて大きくなる。
また、上研磨布および下研磨布のうち、何れかが有している外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を、例えば、第２のドレス工具がドレッシング作用面に形成された第２のドレスプレートによってドレッシングする。このとき、第２のドレス工具が、ドレッシング作用面の直径方向へ延びた矩形状のものであるため、その研磨作用面の中央部が積極的に研削されて、この中央部のドレッシング量が外周部のドレッシング量に比べて大きくなる。
【００２４】
上下の研磨布の両研磨作用面は、それぞれ平坦化しなくても、両研磨作用面に平行性（マッチング性）があれば両面研磨後のウェーハの平坦度は高まる。そのため、上述したようにリング形状の第１のドレス工具および矩形状の第２のドレス工具を用いて、それぞれ対応する形状の研磨作用面にドレッシングを施すことで、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度が高まり、その結果、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明によれば、両面研磨装置としてサンギヤ式のものを採用したので、上下研磨布の偏摩耗が生じやすく、本発明によるドレッシング方法の適用が有効となる。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、ドレッシングに際して、上定盤と下定盤との間に、第１のドレスプレートおよび第２のドレスプレートだけでなく、ダミーウェーハを保持したドレス補助用キャリアプレートも挟み込む。これにより、第１および第２のドレスプレートのみでドレッシングした場合に比べて、回転軸を介して上定盤に作用するドレッシング圧力の受圧面積が増大する。その結果、その受圧面積が小さいことを原因として発生するドレッシング時の上定盤の傾きを防止することができる。
【００２７】
さらにまた、請求項５に記載の発明によれば、第１のドレスプレートの中央部に第１の開口部を形成し、また第２のドレスプレートの中央部のうち、第２のドレス工具の形成部分を除く部分に第２の開口部を形成したので、ドレッシング中に発生したドレス屑は、第１の開口部を通して第１のドレスプレートの外へ排出されるとともに、第２の開口部を通して第２のドレスプレートの外へ排出される。これにより、上下の研磨布のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができるとともに、第１および第２のドレスプレートの各ドレッシング作用面へのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。
特に、１本の第２のドレス工具の両側に一対の第２の開口部を形成した場合には、第２のドレス工具を複数形成した場合に比べて、第２のドレスプレートに対して開口面積の大きな第２の開口部の確保が可能となり、第２のドレスプレートへのドレッシング液の進入性が高まるとともに、ドレス屑による第２のドレスプレートのキズの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法で使用される両面研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を示す縦断面図である。
【図３】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法で使用される第１のドレスプレートの平面図である。
【図４】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法で使用される第２のドレスプレートの底面図である。
【図５】実施例１におけるドレッシング前の上研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図６】実施例１におけるドレッシング後の上研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図７】実施例１におけるドレッシング前の下研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図８】実施例１におけるドレッシング後の下研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図９】従来法で使用される両面研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図１０】従来法におけるドレッシング前の上下の研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図１１】従来法におけるドレッシング後の上下の研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図１２】実施例１におけるドレッシング前の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【図１３】実施例１におけるドレッシング後の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【図１４】従来法におけるドレッシング前の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【図１５】従来法におけるドレッシング後の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００３０】
図１および図２において、１０は実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法が適用された両面研磨装置（以下、両面研磨装置）である。まず、両面研磨装置を詳細に説明する。
両面研磨装置１０は、５枚のシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）Ｗの表裏面を同時に研磨可能なサンギヤ（遊星歯車）方式のものである。具体的には、両面研磨装置１０は、平行に設けられた上定盤１１および下定盤１２と、上定盤１１の下面に貼着された上研磨布１３と、下定盤１２の上面に貼着された下研磨布１４と、下定盤１２の中央部に設けられた小径なサンギヤ１５と、サンギヤ１５を中心にして回転自在に設けられた大径なインターナルギヤ１６と、５枚の円板形状のキャリアプレート１７とを備えている。
【００３１】
各キャリアプレート１７は、直径が５１０ｍｍ、厚さが０．７５μｍで、エポキシガラス製のものである。各キャリアプレート１７には、直径３００ｍｍ、厚さ０．８μｍのシリコンウェーハＷを保持するウェーハ保持孔１７ａが中央部に１つ形成され、キャリアプレート１７の外周部には、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６とに噛合する外歯１７ｂが形成されている。また、上研磨布１３および下研磨布１４としては、ニッタ・ハース社製のＭＨＳ１５Ａ（Ａｓｋｅｒ硬度８５゜、密度０．５３ｇ／ｃｍ３、圧縮率３．０％、直径１３４０ｍｍ、厚さ１０００μｍの硬質発泡ウレタンフォーム）が採用されている。
【００３２】
両面研磨装置１０によるウェーハ両面研磨は、ウェーハ保持孔１７ａにシリコンウェーハＷを保持した５枚のキャリアプレート１７を上定盤１１と下定盤１２とによって挟み込み、遊離砥粒を含む研磨液を供給しながら、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６との間でこれらのキャリアプレート１７を自転公転させ、各シリコンウェーハＷの表裏面を同時に研磨する。このとき、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６とは、互いに反対向きに回転している。
長時間にわたって両面研磨することで、上研磨布１３および下研磨布１４の各研磨作用面に偏摩耗が発生し、両面研磨後のシリコンウェーハＷは変形する。ここでは、一般的な両面研磨時に発生する編摩耗と同様に、上研磨布１３の研磨作用面が外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状となり、下研磨布１４の研磨作用面が外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状となっている。なお、下研磨布１４の研磨作用面の曲率は、上研磨布１３の研磨作用面の曲率より大きい。
そこで、偏摩耗によるウェーハ変形を低減する目的で、両面研磨装置１０を利用し、定期的に上研磨布１３の研磨作用面をドレッシングする第１のドレスプレート１８と、下研磨布１４の研磨作用面をドレッシングする第２のドレスプレート１９による上下の研磨布１３，１４の各研磨作用面の形状（表面形状）を補修するドレッシングを行う。
【００３３】
ここで使用される第１のドレスプレート１８は、外周部のドレッシング作用面（上面）に、リング形状の第１のドレス工具２０がプレート外周部の全周にわたって固定され、かつプレート中央部に、その上面と下面とを貫通する円形状の第１の開口部２１が形成されたものである（図３）。
また、第２のドレスプレート１９は、ドレッシング作用面（下面）に、第２のドレスプレート１９の直径方向へ延びる矩形状（短冊形状）の第２のドレス工具２３が１本固定されたものである（図４）。第２のドレスプレート１９の中央部のうち、第２のドレス工具２３の形成部分を除く部分には、第２のドレスプレート１９の上面と下面とを貫通する略半円形状の第２の開口部２４が一対形成されている。
【００３４】
第１のドレスプレート１８および第２のドレスプレート１９は、ステンレス（ＳＵＳ）からなる円形状の基板２５を本体としている。これにより、両ドレスプレート１８，１９の剛性確保が図られるとともに、第１のドレス工具２０および第２のドレス工具２３に用いられるアルミナ、ダイヤモンドなどからなるドレス材の基板２５への電着が可能となる。基板２５の外径はキャリアプレート１７と同一で、基板２５の外周部にはサンギヤ１５とインターナルギヤ１６とに噛合する外歯２５ａが形成されている。
特に、第２のドレスプレート１９は、天気記号の晴れ形状（丸に一つ引きの家紋形状）となるように、円環部分と矩形部分とが一体化した基板２５の矩形領域の下面（ドレッシング作用面）に、平均粒径が２０〜８０μｍのダイヤモンドを電着したものである。第１のドレスプレート１８の場合も、基板２５の外周部の上面（ドレッシング作用面）に電着されるダイヤモンドの平均粒径は２０〜８０μｍである。
【００３５】
また、ドレッシング時には、両面研磨装置１０の２枚のキャリアプレート１７を、第１のドレスプレート１８および第２のドレスプレート１９に代えるだけでなく、残り３枚のキャリアプレート１７を、ドレス補助用キャリアプレート２６に代えている。ドレス補助用キャリアプレート２６は、キャリアプレート１７と同一サイズ、同一形状の円環形状のエポキシガラスからなる薄板で、中央部に形成された１つのウェーハ保持孔２６ａにダミーウェーハＷ１が保持され、外周部に外歯２６ｂが形成されている。ダミーウェーハＷ１は、シリコンウェーハＷと同一直径、同一厚さの疑似ウェーハである。
【００３６】
次に、図１〜図８を参照して、この両面研磨装置１０を利用した発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を説明する。
図１および図２に示すように、上研磨布１３および下研磨布１４の同時ドレッシング時には、まず、両面研磨装置１０に配置された５枚のキャリアプレート１７のうち、図１上の上側に配置されたキャリアプレート１７を、図３に示すドレッシング作用面が上向きの第１のドレスプレート１８と差し替え、図１上の左下側に配置されたキャリアプレート１７を、図４に示すドレッシング作用面が下向きの第２のドレスプレート１９と差し替え、残り３枚のキャリアプレート１７を、図１に示すダミーウェーハＷ１がウェーハ保持孔２６ａに保持されたドレス補助用キャリアプレート２６と差し替える。
【００３７】
その後、この状態のまま上定盤１１を徐々に下降し、上定盤１１に固定した上研磨布１３と下定盤１２に固定した下研磨布１４との間で、第１および第２のドレスプレート１８，１９と３枚のドレス補助用キャリアプレート２６とを挟み込む（図１および図２）。次に、純水からなるドレッシング液を５〜１０リットル／分で供給しながら、上定盤１１と下定盤１２とを互いに反対方向へ回転させるとともに、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６との間で、第１および第２のドレスプレート１８，１９と各ドレス補助用キャリアプレート２６とをそれぞれ所定速度で自転公転させ、上研磨布１３と下研磨布１４との両研磨作用面を、第１および第２のドレスプレート１８，１９によって同時にドレッシングする（図１および図２）。
【００３８】
このとき、第１のドレスプレート１８の外周部のドレッシング作用面に形成されたリング形状の第１のドレス工具２０によって、上研磨布１３の研磨作用面、特に研磨作用面の中央部に比べて隆起した外周部が積極的に研削（ドレッシング）される（図６の領域Ａ）。一方、第２のドレスプレート１９のドレッシング作用面に形成した矩形状の第２のドレス工具２３によって、下研磨布１４の研磨作用面、特に研磨作用面の外周部に比べて隆起した中央部が積極的に研削される（図８の領域Ｂ）。これにより、上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度が、図５のグラフおよび図７のグラフの対比によって推測される状態から、図６のグラフと図８のグラフとの対比によって推測される状態まで高められる。なお、図５〜図８のグラフの縦軸は研磨布の厚さであり、グラフの横軸は研磨布の直径方向の位置であって、右方向へ向かうほど研磨布の外周縁に近い位置を示す。
【００３９】
ところで、上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面とは、それぞれ平坦化しなくても両研磨作用面に平行性（マッチング性）があれば両面研磨後のウェーハの平坦度は高まる。そのため、上述したようにリング形状の第１のドレス工具２０と矩形状の第２のドレス工具２３とを使用し、上下の研磨布１３，１４の両研磨作用面にドレッシングを施して上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度を高めることにより、両面研磨後のシリコンウェーハＷの平坦度を高めることができる。
【００４０】
また、ドレッシング時には、上述したように上定盤１１と下定盤１２との間に、第１および第２のドレスプレート１８，１９だけでなく、ダミーウェーハＷ１を保持したドレス補助用キャリアプレート２６も挟み込んでいる。そのため、第１および第２のドレスプレート１８，１９のみによりドレッシングを行った場合に比べて、回転軸から上定盤１１に作用するドレッシング圧力の受圧面積が増大する。これにより、その受圧面積が小さいことを原因として発生するドレッシング時の上定盤１１の傾きを防止することができる。
さらに、ドレッシング中に発生した上研磨布１３のドレス屑は、第１のドレスプレート１８の中央部に形成された第１の開口部２１を通して、第１のドレスプレート１８の外へ排出することができる。また、ドレッシング中に発生した下研磨布１４のドレス屑は、第２のドレスプレート１９の中央部の両側部分に形成された一対の第２の開口部２４を通して、第２のドレスプレート１９の外へ排出することができる。これにより、研磨時にドレス屑によってシリコンウェーハＷを傷づけることなく、上下の研磨布１３，１４のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができる。しかも、第１および第２のドレスプレート１８，１９へのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。特に、矩形状を有した第２のドレス工具２３の両側に略半月形状の大きな第２の開口部２４を形成したので、よりドレッシング液のドレッシング作用面への進入性およびドレス屑の排出効果が高まる。
【００４１】
ここで、図９〜図１５を参照して、本発明法および従来法に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法によりドレッシングした後の上下の研磨布を使用し、表裏面が同時研磨されたシリコンウェーハについて、平坦度を比較した結果を報告する。
本発明法では実施例１の両面研磨装置１０を使用し、実施例１と同一の条件で上下の研磨布を同時にドレッシングした。また、従来法では、図９に示すように実施例１と同様に両面研磨装置１０を使用し、ドレッシング条件も実施例１に準じて上下の研磨布を同時にドレッシングした。ただし、第２のドレスプレート１９に代えて別の第２のドレスプレート１９Ａを採用した。別の第２のドレスプレート１９Ａとは、リング形状の第１のドレス工具２０がドレッシング作用面（下面）に形成され、かつ円形状の第１の開口部２１がプレート中央部に形成されたものであって、上下面を反転した第１のドレスプレート１８と同じものである。
【００４２】
従来法に則り、上下の研磨布１３，１４をドレッシングした結果を図１０および図１１に示す。なお、下研磨布１４の厚さ分布は下研磨布１４の外周部の厚さを０としたときの直径方向の分布であり、上研磨布１３の厚さ分布は上研磨布１３の外周部の厚さを２０μｍとしたときの直径方向の分布を示すものである。図１０のグラフと図１１のグラフとの対比から明らかなように、ドレッシングの前後において、上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度はそれほど改善しなかった。これは、第１および第２のドレスプレート１８，１９として、ドレッシング作用面にリング形状の第１のドレス工具２０が形成されたものを採用したためと考えられる。すなわち、同一形状のドレス工具を用いたドレッシングでは、上下の研磨布１３，１４の研磨作用面に対するドレッシング量（取り代分布）は略等量となる。このような等量ドレッシングを、長時間の研磨で偏摩耗が増大した上下の研磨布１３，１４の各研磨作用面に施しても、ドレッシング後の上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度は、顕著に改善されることはない。
【００４３】
次に、本発明法に則ってドレッシングされた上下の研磨布１３，１４を使用し、シリコンウェーハＷを両面研磨した場合と、従来法に則ってドレッシングされた上下の研磨布１３，１４を使用し、シリコンウェーハＷを両面研磨した場合（図１４のグラフおよび図１５のグラフ）とのウェーハ平坦度を対比した。
本発明法において、ドレッシング前の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．３６μｍ（凹形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−３７ｎｍであった（図１２のグラフ）。また、ドレッシング後の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．２０μｍ（凸形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−２５ｎｍであり（図１３のグラフ）、ウェーハ平坦度は明らかに改善された。
【００４４】
一方、従来法において、ドレッシング前の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．５６μｍ（凹形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−４５ｎｍであった（図１４のグラフ）。また、ドレッシング後の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．５３μｍ（凹形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−５３ｎｍであり（図１５のグラフ）、ウェーハ平坦度はさほど改善されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、両面研磨装置の研磨性能が低下した研磨布の表面をドレッシングし、そのウェーハ研磨性能を高める技術として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 両面研磨装置、
１１ 上定盤、
１２ 下定盤、
１３ 上研磨布、
１４ 下研磨布、
１５ サンギヤ、
１６ インターナルギヤ、
１７ キャリアプレート、
１８ 第１のドレスプレート、
１９ 第２のドレスプレート、
２０ 第１のドレス工具、
２１ 第１の開口部、
２３ 第２のドレス工具、
２４ 第２の開口部、
２６ ドレス補助用キャリアプレート、
２６ａ ウェーハ保持孔、
Ｗ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
Ｗ１ ダミーウェーハ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法、詳しくは両面研磨装置の研磨性能が低下した研磨布の表面をドレッシング（目立て）し、そのウェーハ研磨性能を高める両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エッチング後のシリコンウェーハは、平坦化するために両面研磨装置による両面研磨が行われている。一般的な両面研磨装置としては、ウェーハ保持孔にシリコンウェーハが保持された複数のキャリアプレートを、対向面に上下一対の研磨布が貼着された上定盤と下定盤との間に挟み込み、この状態で遊離砥粒を含む研磨液を各シリコンウェーハに供給しながら、サンギヤとインターナルギヤとの間でキャリアプレートを自転公転させ、かつ上定盤および下定盤を回転させることにより、各シリコンウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ方式のものが知られている。
【０００３】
ところで、シリコンウェーハの両面研磨を長時間行っていると、上定盤に貼着された上研磨布（上側の研磨布）の研磨作用面と、下定盤に貼着された下研磨布（下側の研磨布）の研磨作用面とがそれぞれ偏摩耗する。これは、ウェーハ両面研磨時に上下定盤から上下の研磨布に作用する研磨圧力が均等であっても、上下定盤面に対するシリコンウェーハの相対的な回転軌道（軌跡）が研磨条件によって異なり、上下の研磨布の（厚み）形状の変化が一般的に一様とならないためである。その結果、使用回数を重ねた上下の研磨布によって両面研磨されたシリコンウェーハは変形し易かった。
そこで、これを解消するため、上研磨布および下研磨布は、上下定盤に貼着された状態で定期的に研磨作用面の形状（表面形状）を補修するドレッシングが行われている。
両面研磨装置の研磨布をドレッシングする従来技術として、例えば、特許文献１などが知られている。特許文献１は、表裏面が同一形状のドレッシング部材をキャリアプレートのウェーハ保持孔に収納し、その後、ウェーハの両面研磨時に発生する上下定盤の変形を反映させたドレッシングとなるように、両面研磨時の上下定盤に作用する熱負荷や応力負荷とほぼ等しい熱負荷または応力負荷を作用させて、上下の研磨布をドレッシングする方法である。これにより、ドレッシング時の上下定盤の温度分布を両面研磨時の温度分布に近づけることができ、その結果、平坦度の高いウェーハの両面研磨を行うために適した状態に、上下の研磨布を同時にドレッシングできるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでのドレッシング方法では、特許文献１のように、上下定盤に貼付した上下一対の研磨布間に、上述した表裏面が同一形状のドレッシング部材を挟み込んで上下の研磨布を同時にドレッシングしていた。そのため、上下の研磨布の研磨作用面に対するドレッシング量（取り代分布）は略同等となり、このような等量ドレッシングを研磨作用面が大きく偏摩耗した上研磨布および下研磨布に施しても、ウェーハの平坦度（グローバル形状）はさほど改善されないことが、本発明者らの実験によって明らかとなった。
すなわち、両面研磨は、ウェーハ表面の微小な表面粗さなどを調整する仕上げ研磨（片面鏡面研磨）とは異なり、ウェーハ全体の平坦度を高めるために必要な研磨量が多く、仕上げ研磨時に比べてウェーハへの研磨圧力および研磨量は大きい。そして、通常、両面研磨において上下定盤は互いに反対方向に回転させるため、上下研磨布にはキャリアプレートの回転方向（ウェーハの回転方向）と同じ方向に回転する力と、これとは異なる方向へ回転する力とが作用している。そのため、両面研磨の回数が増大するほど、上下研磨布の研磨作用面における摩耗量分布は異なる傾向がある。具体的には、上研磨布の研磨作用面の外周部における摩耗量は少なく、かつ上研磨布の研磨作用面の中央部の摩耗量は多くなる凹形傾向があり、下研磨布の研磨作用面の中央部の摩耗量が、上研磨布の研磨作用面の中央部の研磨量に比べて少なくなる凸形傾向となる。したがって、このような上下の研磨布の研磨作用面に一般的な等量ドレッシングを施したとしても、その後の両研磨作用面はそれほど平坦度が高まらない。
【０００６】
そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、上研磨布用のドレッシング部材および下研磨布用のドレッシング部材の各ドレッシング作用面に固定したドレス工具の形状に着目した。すなわち、上下定盤に貼り付けた上下の研磨布の研磨作用面は、必ずしもそれぞれを平坦化する必要はなく、両研磨作用面に平行性（マッチング性）があれば、両面研磨後のウェーハの平坦度は高まることを発見した。すなわち、仮に上研磨布の研磨作用面が中央部が凹んだ湾曲形状のものでも、下研磨布の研磨作用面の形状が、上研磨布の研磨作用面の形状に合わせて中央部が凸となった湾曲形状であれば、両面研磨後のウェーハのグローバルな平坦度は高まることを知見し、この発明を完成させた。
【０００７】
この発明は、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度を高めて、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、上定盤に固定した上研磨布と下定盤に固定した下研磨布との間に、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方をドレッシングする円板形状の第１のドレスプレートと、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方をドレッシングする円板形状の第２のドレスプレートとを挟み込み、この状態で前記上定盤および前記下定盤をそれぞれ所定方向へ回転させることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面とを同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法であって、前記研磨布の中央部のドレッシング量に比べて外周部のドレッシング量が大きくなるように、前記第１のドレスプレートのドレッシング作用面側にはリング形状の第１のドレス工具が設けられ、前記研磨布の外周部のドレッシング量に比べて中央部のドレッシング量が大きくなるように、前記第２のドレスプレートのドレッシング作用面側にはドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる矩形状の第２のドレス工具が設けられ、前記第１ドレス工具および前記第２ドレス工具により前記上下研磨布を同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、前記外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、前記第１のドレスプレートの第１のドレス工具によってドレッシングし、かつ前記外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、前記第２のドレスプレートの第２のドレス工具によってドレッシングすることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する請求項１に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、偏摩耗前記両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ式のもので、前記第１のドレスプレートおよび前記第２のドレスプレートは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつ前記サンギヤおよび前記インターナルギヤとに噛合する外歯が周設されたものである請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記上研磨布および前記下研磨布のドレッシングは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に前記半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、その外周部に周設された外歯を前記サンギヤと前記インターナルギヤとに噛合させた状態で行う請求項３に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記第１のドレスプレートの中央部には、該第１のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第１の開口部が形成され、前記第２のドレスプレートの中央部のうち、前記第２のドレス工具の形成部分を除く部分には、前記第２のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第２の開口部が形成された請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法である。
【００１３】
両面研磨装置は、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する装置で、サンギヤ（遊星歯車）方式のもの、または、キャリアプレートに自転をともなわない円運動をさせて半導体ウェーハの表裏両面を同時に研削する無サンギヤ方式のものを採用することができる。特に、サンギヤ方式の両面研磨装置の方が、上下研磨布の偏摩耗を生じやすいため、本発明によるドレッシング方法を適用することが有効となる。
サンギヤ方式の両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨する。サンギヤ方式の両面研磨装置のキャリアプレートに形成されるウェーハ保持孔の形成数は任意である。例えば、１つ、２つ〜５つでもそれ以上でもよい。このことは、無サンギヤ方式の両面研磨装置のキャリアプレートについても同様である。
【００１４】
無サンギヤ方式の両面研磨装置としては、例えば、上面（定盤面）に半導体ウェーハの一方の面を研磨する下研磨布が貼着された下定盤と、下定盤の直上に配置され、下面（定盤面）に半導体ウェーハの他方の面を研磨する上研磨布が貼着された上定盤と、下定盤と上定盤との間に設置され、半導体ウェーハのウェーハ保持孔が複数形成されたキャリアプレートと、下定盤と上定盤との間で、キャリアプレートに自転を伴わない円運動をさせることで、ウェーハ保持孔に保持された複数枚の半導体ウェーハの表裏面を、上研磨布および下研磨布により同時に研磨するキャリア円運動機構とを備えたものなどを採用することができる。
ここでいう自転を伴わない円運動とは、キャリアプレートが上定盤および下定盤の軸線から所定距離だけ偏心させた状態を常に保持して旋回（揺動回転）するような円運動をいう。この自転を伴わない円運動によって、キャリアプレート上の全ての点は、同じ大きさ（半径ｒ）の小円の軌跡を描くことになる。無サンギヤ方式の両面研磨装置は、遊星歯車方式のもののようにサンギヤが存在しないので、例えば直径が３００ｍｍ以上の大口径ウェーハ用として適している。
【００１５】
第１のドレスプレートおよび第２のドレスプレートは、ステンレスなどの金属またはポリ塩化ビニルなどの合成樹脂からなる円形状の基板のドレッシング作用面に、ペレット、植毛またはスクレーパなどからなるドレス工具（第１のドレス工具または第２のドレス工具）が固定されたものである。第１のドレス工具と第２のドレス工具とは、同一素材からなるものでも、異なる素材からなるものでもよい。
ドレッシング時の上定盤および下定盤の回転方向は限定されない。また、ドレッシング中、第１のドレスプレートと第２のドレスプレートは回転しても、回転しなくてもよい。
ドレッシング液としては、例えば純水などを採用することができる。
【００１６】
ここでいう「リング形状」とは、研磨作用面の外周部の全周にわたる円環形状である。
リング形状の第１のドレス工具を使用し、研磨布の研磨作用面（外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を含む）をドレッシングすると、研磨作用面の中央部の研削も行われるものの、外周部の方が中央部より積極的に研削される。
ここでいう「ドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる」とは、円形のドレッシング作用面を、このドレッシング作用面の中心点を通る１本または２本以上の仮想直線に沿って、第２のドレス工具が延びている状態をいう。仮想直線が１本の場合には、円形のドレッシング作用面は半分割（２分割）される。また、仮想直線が２本以上の場合の第２のドレス工具の形状としては、ドレッシング作用面の中心点を中心とした放射形状（例えば十字形状）が挙げられる。
ここでいう「矩形状」とは、全長にわたって幅が均一となる短冊形状または帯形状をいう。
矩形状の第２のドレス工具を使用し、研磨布の研磨作用面（外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を含む）をドレッシングすると、研磨作用面の外周部の研削も行われるものの、中央部の方が外周部より積極的に研削される。
【００１７】
特に、この発明は、上研磨布および下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、上研磨布および下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、第１のドレスプレートの第１のドレス工具によってドレッシングし、かつ外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、第２のドレスプレートの第２のドレス工具によってドレッシングすることで、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整した方が望ましい。
【００１８】
「これらの研磨作用面の形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する」とは、従来のように上研磨布の研磨作用面および下研磨布の研磨作用面に対して等量ドレッシングを施すことではなく、上研磨布の研磨作用面および下研磨布の研磨作用面に対する部分（サイトのグローバル形状）的なドレッシング量（取り代分布）を変更することで、両研磨作用面が平行となるように両研磨作用面の形状を調整することをいう。具体的には、上研磨布の研磨作用面が、中央部が凹んだ（外周部が凸となった）湾曲形状のもので、下研磨布の研磨作用面が、中央部が凸となった（外周部が凹んだ）湾曲形状のものである場合、最終的に下研磨布の研磨作用面の形状が上研磨布の研磨作用面の形状に合致するように、上研磨布の研磨作用面の外周部がその中央部に比べてドレッシング量が大きくなるように積極的にドレッシングしながら、下研磨布の中央部がその外周部に比べてドレッシング量が大きくなるように積極的にドレッシングすることをいう。
【００１９】
この発明は、上研磨布および下研磨布の各研磨作用面をドレッシングする際、キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとに噛合して行うことが望ましい。このように、上定盤と下定盤との間に、第１のドレスプレートおよび第２のドレスプレートだけでなく、ドレス補助用キャリアプレートも挟み込むことで、ドレッシング時、第１および第２のドレスプレートのみでドレッシングを行った場合に比べて、回転軸を介して上定盤に作用するドレッシング圧力の受圧面積が拡大する。これにより、その受圧面積が小さいことを原因としたドレッシング時の上定盤の傾きを防止することができる。
【００２０】
ダミーウェーハは、両面研磨される半導体ウェーハと同一素材のものでも、異なる素材のものでもよい。ダミーウェーハの厚さは、両面研磨される半導体ウェーハの厚さと同程度のものの方が、前述したドレッシング時の上定盤の傾きを、より良好に防止することができる。
ドレス補助用キャリアプレートは、研磨時のキャリアプレートと同一素材のものでも、異なる素材のものでもよい。
【００２１】
この発明は、第１のドレスプレートの中央部に、第１のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第１の開口部を形成し、また第２のドレスプレートの中央部のうち、第２のドレス工具の形成部分を除く部分に、第２のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第２の開口部を形成するようにした方が望ましい。この構成とすれば、ドレッシング中に発生したドレス屑は、第１の開口部を通して第１のドレスプレートの外へ排出されるか、第２の開口部を通して第２のドレスプレートの外へ排出される。これにより、上下の研磨布のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができるとともに、第１および第２のドレスプレートへのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。
【００２２】
上研磨布および下研磨布のドレス屑としては、上下の研磨布を、対応するドレス工具によってドレッシングした際に発生する研削屑の他、ドレス工具より脱落したドレス材などが挙げられる。
第１の開口部および第２の開口部の形状は限定されない。例えば、半円形状、円形状、楕円形状の他、三角形または四角形以上の多角形状などを採用することができる。また、第１の開口部および第２の開口部の大きさおよび形成数は限定されない。
ドレッシング液としては、例えば純水などを採用することができる。
ドレッシング時の上研磨布および下研磨布の両研磨作用面のドレッシング量は、片面で５〜５０μｍ（両面で１０〜１００μｍ）である。特に好ましいドレッシング量は、片面で１０〜３０μｍ（両面で２０〜６０μｍ）である。
ドレッシング時の第１のドレスプレートと第２のドレスプレートに対する面圧は、例えば１０〜１５０ｇ／ｃｍ２である。１０ｇ／ｃｍ２未満では、面圧が低すぎて研磨布そのものをドレッシングできない恐れがあり、逆に面圧が高すぎる（１５０ｇ／ｃｍ２を超える）とドレス屑などを起因とした引っ掻き傷などの発生を生じる恐れがある。特に好ましい面圧は２０〜１００ｇ／ｃｍ２である。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、両面研磨装置を利用し、上下の研磨布を同時ドレッシングする際において、上研磨布および下研磨布のうち、何れかが有している外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を、例えば、第１のドレス工具がドレッシング作用面に形成された第１のドレスプレートによってドレッシングする。その際、第１のドレス工具がリング形状のものであるため、その研磨作用面の外周部が積極的に研削されて、この外周部のドレッシング量が中央部のドレッシング量に比べて大きくなる。
また、上研磨布および下研磨布のうち、何れかが有している外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を、例えば、第２のドレス工具がドレッシング作用面に形成された第２のドレスプレートによってドレッシングする。このとき、第２のドレス工具が、ドレッシング作用面の直径方向へ延びた矩形状のものであるため、その研磨作用面の中央部が積極的に研削されて、この中央部のドレッシング量が外周部のドレッシング量に比べて大きくなる。
【００２４】
上下の研磨布の両研磨作用面は、それぞれ平坦化しなくても、両研磨作用面に平行性（マッチング性）があれば両面研磨後のウェーハの平坦度は高まる。そのため、上述したようにリング形状の第１のドレス工具および矩形状の第２のドレス工具を用いて、それぞれ対応する形状の研磨作用面にドレッシングを施すことで、上研磨布の研磨作用面と下研磨布の研磨作用面との平行度が高まり、その結果、両面研磨後のウェーハの平坦度を高めることができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明によれば、両面研磨装置としてサンギヤ式のものを採用したので、上下研磨布の偏摩耗が生じやすく、本発明によるドレッシング方法の適用が有効となる。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、ドレッシングに際して、上定盤と下定盤との間に、第１のドレスプレートおよび第２のドレスプレートだけでなく、ダミーウェーハを保持したドレス補助用キャリアプレートも挟み込む。これにより、第１および第２のドレスプレートのみでドレッシングした場合に比べて、回転軸を介して上定盤に作用するドレッシング圧力の受圧面積が増大する。その結果、その受圧面積が小さいことを原因として発生するドレッシング時の上定盤の傾きを防止することができる。
【００２７】
さらにまた、請求項５に記載の発明によれば、第１のドレスプレートの中央部に第１の開口部を形成し、また第２のドレスプレートの中央部のうち、第２のドレス工具の形成部分を除く部分に第２の開口部を形成したので、ドレッシング中に発生したドレス屑は、第１の開口部を通して第１のドレスプレートの外へ排出されるとともに、第２の開口部を通して第２のドレスプレートの外へ排出される。これにより、上下の研磨布のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができるとともに、第１および第２のドレスプレートの各ドレッシング作用面へのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。
特に、１本の第２のドレス工具の両側に一対の第２の開口部を形成した場合には、第２のドレス工具を複数形成した場合に比べて、第２のドレスプレートに対して開口面積の大きな第２の開口部の確保が可能となり、第２のドレスプレートへのドレッシング液の進入性が高まるとともに、ドレス屑による第２のドレスプレートのキズの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法で使用される両面研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を示す縦断面図である。
【図３】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法で使用される第１のドレスプレートの平面図である。
【図４】この発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法で使用される第２のドレスプレートの底面図である。
【図５】実施例１におけるドレッシング前の上研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図６】実施例１におけるドレッシング後の上研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図７】実施例１におけるドレッシング前の下研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図８】実施例１におけるドレッシング後の下研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図９】従来法で使用される両面研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図１０】従来法におけるドレッシング前の上下の研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図１１】従来法におけるドレッシング後の上下の研磨布の厚さ分布を示すグラフである。
【図１２】実施例１におけるドレッシング前の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【図１３】実施例１におけるドレッシング後の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【図１４】従来法におけるドレッシング前の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【図１５】従来法におけるドレッシング後の上下の研磨布を使用して両面研磨したシリコンウェーハの平坦度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００３０】
図１および図２において、１０は実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法が適用された両面研磨装置（以下、両面研磨装置）である。まず、両面研磨装置を詳細に説明する。
両面研磨装置１０は、５枚のシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）Ｗの表裏面を同時に研磨可能なサンギヤ（遊星歯車）方式のものである。具体的には、両面研磨装置１０は、平行に設けられた上定盤１１および下定盤１２と、上定盤１１の下面に貼着された上研磨布１３と、下定盤１２の上面に貼着された下研磨布１４と、下定盤１２の中央部に設けられた小径なサンギヤ１５と、サンギヤ１５を中心にして回転自在に設けられた大径なインターナルギヤ１６と、５枚の円板形状のキャリアプレート１７とを備えている。
【００３１】
各キャリアプレート１７は、直径が５１０ｍｍ、厚さが０．７５μｍで、エポキシガラス製のものである。各キャリアプレート１７には、直径３００ｍｍ、厚さ０．８μｍのシリコンウェーハＷを保持するウェーハ保持孔１７ａが中央部に１つ形成され、キャリアプレート１７の外周部には、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６とに噛合する外歯１７ｂが形成されている。また、上研磨布１３および下研磨布１４としては、ニッタ・ハース社製のＭＨＳ１５Ａ（Ａｓｋｅｒ硬度８５゜、密度０．５３ｇ／ｃｍ３、圧縮率３．０％、直径１３４０ｍｍ、厚さ１０００μｍの硬質発泡ウレタンフォーム）が採用されている。
【００３２】
両面研磨装置１０によるウェーハ両面研磨は、ウェーハ保持孔１７ａにシリコンウェーハＷを保持した５枚のキャリアプレート１７を上定盤１１と下定盤１２とによって挟み込み、遊離砥粒を含む研磨液を供給しながら、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６との間でこれらのキャリアプレート１７を自転公転させ、各シリコンウェーハＷの表裏面を同時に研磨する。このとき、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６とは、互いに反対向きに回転している。
長時間にわたって両面研磨することで、上研磨布１３および下研磨布１４の各研磨作用面に偏摩耗が発生し、両面研磨後のシリコンウェーハＷは変形する。ここでは、一般的な両面研磨時に発生する編摩耗と同様に、上研磨布１３の研磨作用面が外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状となり、下研磨布１４の研磨作用面が外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状となっている。なお、下研磨布１４の研磨作用面の曲率は、上研磨布１３の研磨作用面の曲率より大きい。
そこで、偏摩耗によるウェーハ変形を低減する目的で、両面研磨装置１０を利用し、定期的に上研磨布１３の研磨作用面をドレッシングする第１のドレスプレート１８と、下研磨布１４の研磨作用面をドレッシングする第２のドレスプレート１９による上下の研磨布１３，１４の各研磨作用面の形状（表面形状）を補修するドレッシングを行う。
【００３３】
ここで使用される第１のドレスプレート１８は、外周部のドレッシング作用面（上面）に、リング形状の第１のドレス工具２０がプレート外周部の全周にわたって固定され、かつプレート中央部に、その上面と下面とを貫通する円形状の第１の開口部２１が形成されたものである（図３）。
また、第２のドレスプレート１９は、ドレッシング作用面（下面）に、第２のドレスプレート１９の直径方向へ延びる矩形状（短冊形状）の第２のドレス工具２３が１本固定されたものである（図４）。第２のドレスプレート１９の中央部のうち、第２のドレス工具２３の形成部分を除く部分には、第２のドレスプレート１９の上面と下面とを貫通する略半円形状の第２の開口部２４が一対形成されている。
【００３４】
第１のドレスプレート１８および第２のドレスプレート１９は、ステンレス（ＳＵＳ）からなる円形状の基板２５を本体としている。これにより、両ドレスプレート１８，１９の剛性確保が図られるとともに、第１のドレス工具２０および第２のドレス工具２３に用いられるアルミナ、ダイヤモンドなどからなるドレス材の基板２５への電着が可能となる。基板２５の外径はキャリアプレート１７と同一で、基板２５の外周部にはサンギヤ１５とインターナルギヤ１６とに噛合する外歯２５ａが形成されている。
特に、第２のドレスプレート１９は、天気記号の晴れ形状（丸に一つ引きの家紋形状）となるように、円環部分と矩形部分とが一体化した基板２５の矩形領域の下面（ドレッシング作用面）に、平均粒径が２０〜８０μｍのダイヤモンドを電着したものである。第１のドレスプレート１８の場合も、基板２５の外周部の上面（ドレッシング作用面）に電着されるダイヤモンドの平均粒径は２０〜８０μｍである。
【００３５】
また、ドレッシング時には、両面研磨装置１０の２枚のキャリアプレート１７を、第１のドレスプレート１８および第２のドレスプレート１９に代えるだけでなく、残り３枚のキャリアプレート１７を、ドレス補助用キャリアプレート２６に代えている。ドレス補助用キャリアプレート２６は、キャリアプレート１７と同一サイズ、同一形状の円環形状のエポキシガラスからなる薄板で、中央部に形成された１つのウェーハ保持孔２６ａにダミーウェーハＷ１が保持され、外周部に外歯２６ｂが形成されている。ダミーウェーハＷ１は、シリコンウェーハＷと同一直径、同一厚さの疑似ウェーハである。
【００３６】
次に、図１〜図８を参照して、この両面研磨装置１０を利用した発明の実施例１に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法を説明する。
図１および図２に示すように、上研磨布１３および下研磨布１４の同時ドレッシング時には、まず、両面研磨装置１０に配置された５枚のキャリアプレート１７のうち、図１上の上側に配置されたキャリアプレート１７を、図３に示すドレッシング作用面が上向きの第１のドレスプレート１８と差し替え、図１上の左下側に配置されたキャリアプレート１７を、図４に示すドレッシング作用面が下向きの第２のドレスプレート１９と差し替え、残り３枚のキャリアプレート１７を、図１に示すダミーウェーハＷ１がウェーハ保持孔２６ａに保持されたドレス補助用キャリアプレート２６と差し替える。
【００３７】
その後、この状態のまま上定盤１１を徐々に下降し、上定盤１１に固定した上研磨布１３と下定盤１２に固定した下研磨布１４との間で、第１および第２のドレスプレート１８，１９と３枚のドレス補助用キャリアプレート２６とを挟み込む（図１および図２）。次に、純水からなるドレッシング液を５〜１０リットル／分で供給しながら、上定盤１１と下定盤１２とを互いに反対方向へ回転させるとともに、サンギヤ１５とインターナルギヤ１６との間で、第１および第２のドレスプレート１８，１９と各ドレス補助用キャリアプレート２６とをそれぞれ所定速度で自転公転させ、上研磨布１３と下研磨布１４との両研磨作用面を、第１および第２のドレスプレート１８，１９によって同時にドレッシングする（図１および図２）。
【００３８】
このとき、第１のドレスプレート１８の外周部のドレッシング作用面に形成されたリング形状の第１のドレス工具２０によって、上研磨布１３の研磨作用面、特に研磨作用面の中央部に比べて隆起した外周部が積極的に研削（ドレッシング）される（図６の領域Ａ）。一方、第２のドレスプレート１９のドレッシング作用面に形成した矩形状の第２のドレス工具２３によって、下研磨布１４の研磨作用面、特に研磨作用面の外周部に比べて隆起した中央部が積極的に研削される（図８の領域Ｂ）。これにより、上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度が、図５のグラフおよび図７のグラフの対比によって推測される状態から、図６のグラフと図８のグラフとの対比によって推測される状態まで高められる。なお、図５〜図８のグラフの縦軸は研磨布の厚さであり、グラフの横軸は研磨布の直径方向の位置であって、右方向へ向かうほど研磨布の外周縁に近い位置を示す。
【００３９】
ところで、上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面とは、それぞれ平坦化しなくても両研磨作用面に平行性（マッチング性）があれば両面研磨後のウェーハの平坦度は高まる。そのため、上述したようにリング形状の第１のドレス工具２０と矩形状の第２のドレス工具２３とを使用し、上下の研磨布１３，１４の両研磨作用面にドレッシングを施して上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度を高めることにより、両面研磨後のシリコンウェーハＷの平坦度を高めることができる。
【００４０】
また、ドレッシング時には、上述したように上定盤１１と下定盤１２との間に、第１および第２のドレスプレート１８，１９だけでなく、ダミーウェーハＷ１を保持したドレス補助用キャリアプレート２６も挟み込んでいる。そのため、第１および第２のドレスプレート１８，１９のみによりドレッシングを行った場合に比べて、回転軸から上定盤１１に作用するドレッシング圧力の受圧面積が増大する。これにより、その受圧面積が小さいことを原因として発生するドレッシング時の上定盤１１の傾きを防止することができる。
さらに、ドレッシング中に発生した上研磨布１３のドレス屑は、第１のドレスプレート１８の中央部に形成された第１の開口部２１を通して、第１のドレスプレート１８の外へ排出することができる。また、ドレッシング中に発生した下研磨布１４のドレス屑は、第２のドレスプレート１９の中央部の両側部分に形成された一対の第２の開口部２４を通して、第２のドレスプレート１９の外へ排出することができる。これにより、研磨時にドレス屑によってシリコンウェーハＷを傷づけることなく、上下の研磨布１３，１４のドレス屑を両面研磨装置の外へ円滑に排出することができる。しかも、第１および第２のドレスプレート１８，１９へのドレッシング液への供給も支障なく行うことができる。特に、矩形状を有した第２のドレス工具２３の両側に略半月形状の大きな第２の開口部２４を形成したので、よりドレッシング液のドレッシング作用面への進入性およびドレス屑の排出効果が高まる。
【００４１】
ここで、図９〜図１５を参照して、本発明法および従来法に係る両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法によりドレッシングした後の上下の研磨布を使用し、表裏面が同時研磨されたシリコンウェーハについて、平坦度を比較した結果を報告する。
本発明法では実施例１の両面研磨装置１０を使用し、実施例１と同一の条件で上下の研磨布を同時にドレッシングした。また、従来法では、図９に示すように実施例１と同様に両面研磨装置１０を使用し、ドレッシング条件も実施例１に準じて上下の研磨布を同時にドレッシングした。ただし、第２のドレスプレート１９に代えて別の第２のドレスプレート１９Ａを採用した。別の第２のドレスプレート１９Ａとは、リング形状の第１のドレス工具２０がドレッシング作用面（下面）に形成され、かつ円形状の第１の開口部２１がプレート中央部に形成されたものであって、上下面を反転した第１のドレスプレート１８と同じものである。
【００４２】
従来法に則り、上下の研磨布１３，１４をドレッシングした結果を図１０および図１１に示す。なお、下研磨布１４の厚さ分布は下研磨布１４の外周部の厚さを０としたときの直径方向の分布であり、上研磨布１３の厚さ分布は上研磨布１３の外周部の厚さを２０μｍとしたときの直径方向の分布を示すものである。図１０のグラフと図１１のグラフとの対比から明らかなように、ドレッシングの前後において、上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度はそれほど改善しなかった。これは、第１および第２のドレスプレート１８，１９として、ドレッシング作用面にリング形状の第１のドレス工具２０が形成されたものを採用したためと考えられる。すなわち、同一形状のドレス工具を用いたドレッシングでは、上下の研磨布１３，１４の研磨作用面に対するドレッシング量（取り代分布）は略等量となる。このような等量ドレッシングを、長時間の研磨で偏摩耗が増大した上下の研磨布１３，１４の各研磨作用面に施しても、ドレッシング後の上研磨布１３の研磨作用面と下研磨布１４の研磨作用面との平行度は、顕著に改善されることはない。
【００４３】
次に、本発明法に則ってドレッシングされた上下の研磨布１３，１４を使用し、シリコンウェーハＷを両面研磨した場合と、従来法に則ってドレッシングされた上下の研磨布１３，１４を使用し、シリコンウェーハＷを両面研磨した場合（図１４のグラフおよび図１５のグラフ）とのウェーハ平坦度を対比した。
本発明法において、ドレッシング前の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．３６μｍ（凹形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−３７ｎｍであった（図１２のグラフ）。また、ドレッシング後の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．２０μｍ（凸形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−２５ｎｍであり（図１３のグラフ）、ウェーハ平坦度は明らかに改善された。
【００４４】
一方、従来法において、ドレッシング前の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．５６μｍ（凹形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−４５ｎｍであった（図１４のグラフ）。また、ドレッシング後の研磨布１３，１４により実施例１の条件で両面研磨を行ったときのシリコンウェーハＷの平坦度は、ＧＢＩＲ；０．５３μｍ（凹形）、ＳＦＱＤ Ｐ Ａｖｅ；−５３ｎｍであり（図１５のグラフ）、ウェーハ平坦度はさほど改善されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、両面研磨装置の研磨性能が低下した研磨布の表面をドレッシングし、そのウェーハ研磨性能を高める技術として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 両面研磨装置、
１１ 上定盤、
１２ 下定盤、
１３ 上研磨布、
１４ 下研磨布、
１５ サンギヤ、
１６ インターナルギヤ、
１７ キャリアプレート、
１８ 第１のドレスプレート、
１９ 第２のドレスプレート、
２０ 第１のドレス工具、
２１ 第１の開口部、
２３ 第２のドレス工具、
２４ 第２の開口部、
２６ ドレス補助用キャリアプレート、
２６ａ ウェーハ保持孔、
Ｗ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
Ｗ１ ダミーウェーハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上定盤に固定した上研磨布と下定盤に固定した下研磨布との間に、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方をドレッシングする円板形状の第１のドレスプレートと、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方をドレッシングする円板形状の第２のドレスプレートとを挟み込み、この状態で前記上定盤および前記下定盤をそれぞれ所定方向へ回転させることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面とを同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法であって、
前記研磨布の中央部のドレッシング量に比べて外周部のドレッシング量が大きくなるように、前記第１のドレスプレートのドレッシング作用面側にはリング形状の第１のドレス工具が設けられ、
前記研磨布の外周部のドレッシング量に比べて中央部のドレッシング量が大きくなるように、前記第２のドレスプレートのドレッシング作用面側にはドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる矩形状の第２のドレス工具が設けられ、
前記第１ドレス工具および前記第２ドレス工具により前記上下研磨布を同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項２】
前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、
前記外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、前記第１のドレスプレートの第１のドレス工具によってドレッシングし、かつ前記外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、前記第２のドレスプレートの第２のドレス工具によってドレッシングすることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する請求項１に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項３】
前記両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ式のもので、
前記第１のドレスプレートおよび前記第２のドレスプレートは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつ前記サンギヤおよび前記インターナルギヤとに噛合する外歯が周設されたものである請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項４】
前記上研磨布および前記下研磨布のドレッシングは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に前記半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、その外周部に周設された外歯を前記サンギヤと前記インターナルギヤとに噛合させた状態で行う請求項３に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項５】
前記第１のドレスプレートの中央部には、該第１のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第１の開口部が形成され、
前記第２のドレスプレートの中央部のうち、前記第２のドレス工具の形成部分を除く部分には、前記第２のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第２の開口部が形成された請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項１】
上定盤に固定した上研磨布と下定盤に固定した下研磨布との間に、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方をドレッシングする円板形状の第１のドレスプレートと、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方をドレッシングする円板形状の第２のドレスプレートとを挟み込み、この状態で前記上定盤および前記下定盤をそれぞれ所定方向へ回転させることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面とを同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法であって、
前記研磨布の中央部のドレッシング量に比べて外周部のドレッシング量が大きくなるように、前記第１のドレスプレートのドレッシング作用面側にはリング形状の第１のドレス工具が設けられ、
前記研磨布の外周部のドレッシング量に比べて中央部のドレッシング量が大きくなるように、前記第２のドレスプレートのドレッシング作用面側にはドレッシング作用面の中心点を通り直径方向に延びる矩形状の第２のドレス工具が設けられ、
前記第１ドレス工具および前記第２ドレス工具により前記上下研磨布を同時にドレッシングする両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項２】
前記上研磨布および前記下研磨布のうちの何れか一方は、外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面を有し、前記上研磨布および前記下研磨布のうちの残った他方は、外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面を有し、
前記外周部に比べて中央部が凹んだ湾曲形状の研磨作用面は、その外周部のドレッシング量がその中央部に比べて大きくなるように、前記第１のドレスプレートの第１のドレス工具によってドレッシングし、かつ前記外周部に比べて中央部が凸となった湾曲形状の研磨作用面は、その中央部のドレッシング量がその外周部に比べて大きくなるように、前記第２のドレスプレートの第２のドレス工具によってドレッシングすることで、前記上研磨布の研磨作用面と前記下研磨布の研磨作用面との形状を、これらの研磨作用面が平行となるように調整する請求項１に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項３】
前記両面研磨装置は、ウェーハ保持孔に半導体ウェーハを保持したキャリアプレートを、サンギヤとインターナルギヤとの間で自転公転させることで、前記半導体ウェーハの表裏両面を同時に研磨するサンギヤ式のもので、
前記第１のドレスプレートおよび前記第２のドレスプレートは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつ前記サンギヤおよび前記インターナルギヤとに噛合する外歯が周設されたものである請求項１または請求項２に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項４】
前記上研磨布および前記下研磨布のドレッシングは、前記キャリアプレートと同一直径で、かつウェーハ保持孔に前記半導体ウェーハと同一サイズのダミーウェーハが保持されたドレス補助用キャリアプレートを、その外周部に周設された外歯を前記サンギヤと前記インターナルギヤとに噛合させた状態で行う請求項３に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【請求項５】
前記第１のドレスプレートの中央部には、該第１のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第１の開口部が形成され、
前記第２のドレスプレートの中央部のうち、前記第２のドレス工具の形成部分を除く部分には、前記第２のドレスプレートの上面と下面とを貫通する第２の開口部が形成された請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の両面研磨装置の研磨布ドレッシング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９４８７３（Ｐ２０１３−９４８７３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８７２２（Ｐ２０１１−２３８７２２）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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