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技術 研磨用ワーク保持盤の検査方法、研磨用ワーク保持盤の検査装置及びワークの研磨方法

出願人 信越半導体株式会社
発明者 土屋敏弘
出願日 2001年3月26日 (19年10ヶ月経過) 出願番号 2001-088190
公開日 2002年10月4日 (18年4ヶ月経過) 公開番号 2002-289563
状態 未査定
技術分野 洗浄、機械加工
主要キーワード 貫通孔付近 弾性体リング ワーク面内 検査板 検査用ウェーハ 方眼紙 ヘコミ パターン部材
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年10月4日)のものです。
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図面 (11)

課題

保持盤の保持面に異物又は形状不良があるかどうかを容易に評価する検査方法及び検査装置を提供し、さらにワークを高平坦度研磨する方法を提供することである。

解決手段

ワークを真空吸着保持するための複数の貫通孔を有する研磨用ワーク保持盤ワーク保持面検査板真空吸着させ、任意の光を検査板に照射する。そして、ワーク保持面にある異物又は形状不良に起因する検査板の変形により得られる情報に基づいて、保持盤の保持面にある異物又は形状不良を検査する。このように検査され、所定の大きさの異物が除去された研磨用ワーク保持盤に、ワークを真空吸着によって保持して研磨する。

概要

背景

ワークの研磨加工においては、多数の貫通孔を設けられた石英セラミックス等の研磨用ワーク保持盤(以下、単に保持盤という)に、ワークを真空吸着保持して研磨する方法が行われている。しかし、石英やセラミックス等の保持盤のワーク保持面(以下、単に保持面という)に直接ワークを保持すると、保持面に保持されたワーク裏面に傷や汚れが発生するため、これを防止しかつワークを高平坦度に研磨するために、保持盤の保持面を、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂被覆することがある。この場合、保持盤の保持面に例えばエポキシ樹脂を塗布し、熱硬化させ、樹脂層表面ラッピング後、研磨する加工を行うことによりこの樹脂層表面を保持面としている(特開2000−198069号公報)。

概要

保持盤の保持面に異物又は形状不良があるかどうかを容易に評価する検査方法及び検査装置を提供し、さらにワークを高平坦度に研磨する方法を提供することである。

ワークを真空吸着保持するための複数の貫通孔を有する研磨用ワーク保持盤のワーク保持面に検査板真空吸着させ、任意の光を検査板に照射する。そして、ワーク保持面にある異物又は形状不良に起因する検査板の変形により得られる情報に基づいて、保持盤の保持面にある異物又は形状不良を検査する。このように検査され、所定の大きさの異物が除去された研磨用ワーク保持盤に、ワークを真空吸着によって保持して研磨する。

目的

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、保持盤の保持面に異物又は形状不良があるかどうかを容易に評価する検査方法及び検査装置を提供することである。本発明の他の目的は、ワークを高平坦度に研磨する方法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

ワークを真空吸着保持するための複数の貫通孔を有する研磨用ワーク保持盤ワーク保持面検査板真空吸着させ、任意の光を前記検査板に照射し、前記ワーク保持面にある異物又は形状不良に起因する検査板の変形により得られる情報に基づいて、前記研磨用ワーク保持盤のワーク保持面にある異物又は形状不良を検査することを特徴とする研磨用ワーク保持盤の検査方法

請求項2

前記研磨用ワーク保持盤のワーク保持面は、樹脂であることを特徴とする請求項1記載の研磨用ワーク保持盤の検査方法。

請求項3

前記検査板に任意のパターン投影又は映し出し、前記検査板に現れるパターンの歪みを観察することによって前記検査を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の研磨用ワーク保持盤の検査方法。

請求項4

前記光は白色平行光であり、検査板による反射光明暗を観察することによって、前記検査を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の研磨用ワーク保持盤の検査方法。

請求項5

前記検査板に光を照射した時のワーク保持面からの反射光と、ワーク保持面側の検査板裏面からの反射光とにより得られる干渉縞を観察することによって、前記検査を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の研磨用ワーク保持盤の検査方法。

請求項6

研磨用ワーク保持盤を保持する保持盤保持手段と、前記研磨用ワーク保持盤のワーク保持面に真空吸着によって保持される検査板と、前記研磨用ワーク保持盤に設けられた貫通孔を介して、研磨用ワーク保持盤のワーク保持面に前記検査板を真空吸着によって保持するための真空発生手段と、前記検査板に光を照射し、前記ワーク保持面にある異物又は形状不良に起因する検査板の変形により得られる情報に基づいて、ワーク保持面を検査する検査手段と、を有することを特徴とする研磨用ワーク保持盤の検査装置

請求項7

前記検査手段は、前記検査板に光を照射する光照射手段と、任意のパターンを有するパターン提供手段と、前記検査板に前記任意のパターンが投影又は映し出されるように前記パターン提供手段を保持するパターン保持手段と、を有することを特徴とする請求項6記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項8

前記パターンは、複数の正方形又はひし形で形成された格子状であることを特徴とする請求項7記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項9

前記検査板は、不透明な材質であり、前記任意のパターンが投影又は映し出される面が鏡面化されていることを特徴とする請求項7又は8記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項10

前記検査手段は、前記検査板に白色平行光を照射する光照射手段と、前記検査板で反射された反射光を検出する検出手段と、を有することを特徴とする請求項6記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項11

前記光照射手段は、ハロゲンランプであることを特徴とする請求項10記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項12

前記検査板は、シリコンであることを特徴とする請求項6から11のいずれかに記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項13

前記検査手段は、前記検査板に光を照射する光照射手段と、この光照射手段により前記検査板に光を照射した時のワーク保持面からの反射光と、ワーク保持面側の検査板裏面からの反射光とにより得られる干渉縞を検出する検出手段と、を有することを特徴とする請求項6記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項14

前記光照射手段は、ナトリウムランプであることを特徴とする請求項13記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項15

前記検査板は、透明な材質であることを特徴とする請求項13又は14記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項16

前記検査板は、GBIRが1μm以下、SBIRmaxが0.2μm以下である平坦な表面を有することを特徴とする請求項6から15のいずれかに記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項17

前記ワークはシリコンウェーハであり、前記検査板はシリコンと同等の硬さ又はシリコンより硬質の材料であることを特徴とする請求項6から16のいずれかに記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項18

前記検査板の厚さは、ワークの厚さより薄いことを特徴とする請求項6から17のいずれかに記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置。

請求項19

請求項1から5のいずれかに記載の研磨用ワーク保持盤の検査方法によって検査され、所定の大きさの異物が除去された研磨用ワーク保持盤に、ワークを真空吸着によって保持して研磨することを特徴とするワークの研磨方法

請求項20

請求項6から18のいずれかに記載の研磨用ワーク保持盤の検査装置を用いて検査され、所定の大きさの異物が除去された研磨用ワーク保持盤に、ワークを真空吸着によって保持して研磨することを特徴とするワークの研磨方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体ウェーハ等のワークを研磨する時に用いられる研磨用ワーク保持盤検査方法及び検査装置、ならびにワークの研磨方法に関する。

背景技術

0002

ワークの研磨加工においては、多数の貫通孔を設けられた石英セラミックス等の研磨用ワーク保持盤(以下、単に保持盤という)に、ワークを真空吸着保持して研磨する方法が行われている。しかし、石英やセラミックス等の保持盤のワーク保持面(以下、単に保持面という)に直接ワークを保持すると、保持面に保持されたワーク裏面に傷や汚れが発生するため、これを防止しかつワークを高平坦度に研磨するために、保持盤の保持面を、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂被覆することがある。この場合、保持盤の保持面に例えばエポキシ樹脂を塗布し、熱硬化させ、樹脂層表面ラッピング後、研磨する加工を行うことによりこの樹脂層表面を保持面としている(特開2000−198069号公報)。

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、保持盤の保持面に異物が存在したり、貫通孔部分欠けが存在したりすると、研磨の際にその異物や欠けの部分がワークの被研磨面に転写してワークの研磨不良の原因となることがある。石英やセラミックス等の保持盤の場合は、表面が平滑なのでハロゲンランプ等の集光灯などにより微小な異物の観察も可能であるが、エポキシ樹脂などをコーティングした保持盤では、樹脂の表面が粗く光が乱反射するため、異物の存在が確認しづらい。樹脂表面の異物は、熱硬化前のエポキシ樹脂等の純度を高くすればある程度はなくすことができる。しかし、様々な要因により異物が混入することがあり、必ずしも防げるものではない。

0004

そこで、上記エポキシ樹脂等で被覆された保持盤を用いる場合、異物の存在を検査するために、樹脂層表面を研磨した後、例えばウェーハ(ワーク)を実際に研磨する。そして、研磨されたウェーハを洗浄した後、ウェーハの被研磨面を観察し、保持盤の保持面にある異物による形状不良等が存在しないかどうか確認する必要があった。

0005

しかしこの方法では、保持盤の保持面に異物があるのか、単に加工中に異物が外部から入ったのか区別することができなかった。また、ウェーハを実際に研磨してから確認するので、工程数が多く、時間がかかり好ましくない。加えて、保持面の検査のためにウェーハの研磨機を用いるため、その分ウェーハの研磨機を使用できないのでウェーハの生産性が低下するという問題もある。さらに、検査毎に検査用ウェーハなどが必要なためウェーハが無駄となり、その分コストがかかるという問題もある。

0006

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、保持盤の保持面に異物又は形状不良があるかどうかを容易に評価する検査方法及び検査装置を提供することである。本発明の他の目的は、ワークを高平坦度に研磨する方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するため、本発明の研磨用ワーク保持盤(保持盤)の検査方法は、ワークを真空吸着保持するための複数の貫通孔を有する保持盤のワーク保持面(保持面)に検査板真空吸着させ、任意の光を検査板に照射し、前記保持面にある異物又は形状不良に起因する検査板の変形により得られる情報に基づいて、保持盤の保持面にある異物又は形状不良を検査することを特徴としている。

0008

ここで、形状不良とは、貫通孔(吸着孔)部分または貫通孔付近の欠けや、樹脂をコートした場合は、樹脂内部の空洞などの不良のことを言う。また、情報とは、光を照射されることにより得られる検査板上に現れる画像や、検査板による反射光明暗等を意味する。

0009

本発明の検査方法は、保持盤の保持面に異物や形状不良等による凹凸が存在すると、検査板を真空吸着保持した際に、この凹凸に起因する変形が検査板表面に現れることを利用するもので、保持面を直接観察して検査するのではなく、任意の光を検査板に照射することにより上記変形に起因して得られる情報に基づいて間接的に保持面を検査する。

0010

この検査方法によれば、ワークの代わりに平滑な検査板を保持面に真空吸着保持させ、この平滑な検査板を利用して保持盤を検査できる。従って、保持面を直接観察すると面が粗く光が散乱して検査しにくい場合であっても、平滑な検査板を利用することで異物や形状不良等に対応する情報が得られやすい。また、実際の保持盤の使用状況使用環境)に近い状態で検査ができる。つまり、真空吸着保持される検査板は保持面にならって変形し、ワークを真空吸着保持した時に近い状態で検査できるため、保持面を直接観察するよりも、研磨後ワーク品質に影響するだけの不良かどうかが判別しやすくなり、保持盤の実用的な検査を容易に行うことができる。

0011

また、保持盤の保持面を研磨した後、保持盤の検査のためにこの保持盤を用いて、ワークを研磨、洗浄及び検査する必要はなく、短時間で保持盤を検査することができるため、保持盤の生産性を向上できる。さらに、保持盤の検査のためにワークの研磨装置を用いなくてもよいため、研磨装置の稼働率が向上し、ワーク研磨における生産性を向上できる。また、従来のように検査用ウェーハを用いる必要がなくなり、コストを低減することができる。

0012

前記保持盤の保持面は、樹脂であっても良い。例えばエポキシ樹脂等の樹脂の表面は粗く光が散乱して、樹脂に光を直接照射しても異物の検査を行い難い。つまり、樹脂の表面に光を当てても乱反射がきつく異物や形状不良を見つけにくい。一方、表面が平滑な検査板を使うとこの乱反射がなく余分なノイズがなくなり、異物や形状不良の情報が得られやすく、正確に保持盤の品質を評価できる。つまり本発明は、検査板を用いて検査するため、樹脂をコートした保持盤に特に好適である。

0013

前記保持盤の検査は、蛍光灯などの光の下で検査板に任意のパターン投影又は映し出し、検査板に現れるパターンの歪みを観察することによって行ってもよい。ここで、パターンとは、模様又は柄を意味し、正方形ひし形等一定の模様の繰返しからなる格子模様が好ましい。各正方形やひし形の大きさは特に限定されず、パターンの歪みを観察しやすいものであれば良い。

0014

本発明によれば、検査板表面に格子模様等の決まったパターンを投影又は映し出すと、保持面の異物や形状不良に起因する検査板表面の変形が存在する時は、検査板に投影又は映し出したパターンが歪み、このパターンの歪みに対応する所に異物や形状不良が存在していることがわかる。従って、パターンの歪みを観察することにより保持面の異物や形状不良を確認できるため、容易にワーク保持盤を検査することができる。

0015

また、保持盤の検査は、検査板に白色平行光を照射し、検査板による反射光の明暗を観察することによって行ってもよい。本発明によれば、検査板表面に白色平行光を照射すると、保持面の異物や形状不良に起因する検査板表面の変形により光が散乱されるため、反射光に明暗の違いが生じる。そしてこの明暗の違いが現れる所に異物や形状不良が存在していることがわかる。従って、明暗を観察することにより保持面の異物や形状不良を確認できるため、容易に保持盤を検査することができる。

0016

また、保持盤の検査は、前記検査板に光を照射した時の保持面からの反射光と、保持面側の検査板裏面からの反射光とにより得られる干渉縞を観察することによって行ってもよい。これは、保持盤の保持面の異物や形状不良に起因する検査板表面の変形のため、検査板に光を照射したときの保持面からの反射光と、検査板裏面からの反射光とが位相差のため干渉して、干渉縞が現れることを利用するものである。

0017

本発明によれば、干渉縞が現れる所に対応する保持面の部分に、異物や形状不良が存在していることがわかる。従って、干渉縞を観察することで容易に保持盤を検査することができる。

0018

本発明の保持盤の検査装置は、保持盤を保持する保持盤保持手段と、前記保持盤の保持面に真空吸着によって保持される検査板と、前記保持盤に設けられた貫通孔を介して、保持盤の保持面に検査板を真空吸着によって保持するための真空発生手段と、前記検査板に光を照射し、前記保持面にある異物又は形状不良に起因する検査板の変形により得られる情報に基づいて保持面を検査する検査手段とを有していることを特徴としている。

0019

この検査装置によれば、ワークの代わりに検査板を保持面に真空吸着保持し、この検査板を利用して保持盤を検査できる。保持面を直接観察すると面が粗く光が散乱して検査しにくい場合でも、平滑な検査板を利用することでこの散乱が少なく異物や形状不良等に対応する情報が得られやすい。また、検査板は保持面にならって変形し、ワークを真空吸着保持した時に近い状態、つまり実際の保持盤の使用状況(使用環境)に近い状態で検査ができるため、保持面を直接観察するよりも、研磨後のワーク品質に影響するだけの不良かどうかが判別しやすくなり、実用的な保持盤の検査を容易に行うことができる。

0020

前記検査手段は、前記検査板に光を照射する光照射手段と、任意のパターンを有するパターン提供手段と、前記検査板に前記任意のパターンが投影又は映し出されるように前記パターン提供手段を保持するパターン保持手段とを有していてもよい。この場合、検査板上に現れるパターンの歪みを観察することによって保持面の異物や形状不良を検査できるため、容易にワーク保持盤を検査することができる。

0021

パターンは、上述のものと同様であるため説明を省略する。検査板は、不透明な材質であり、任意のパターンが投影又は映し出される面が鏡面化されていることが好ましい。不透明かつ鏡面状態だとパターンを検査板に投影又は映し出しやすいからである。検査板の色は特に限定はされないがパターンが検査板に映りやすい黒色でもよい。また、パターン保持手段は、例えばスタンド型のものが挙げられるが特に限定されない。

0022

あるいは検査手段は、検査板に白色平行光を照射する光照射手段と、前記検査板で反射された反射光を検出する検出手段とを有していてもよい。この場合、検査板の変形に起因する反射光の明暗を観察することで保持面の異物や形状不良を検査できるため、容易に保持盤を検査することができる。光照射手段は、ハロゲンランプであることが好ましい。また検査板の材質は、シリコンが好ましい。これは、反射光の明暗の違いを観察しやすいからである。

0023

また、検査手段は、検査板に光を照射する光照射手段と、この光照射手段により前記検査板に光を照射した時の保持面からの反射光と、保持面側の検査板裏面からの反射光とにより得られる干渉縞を検出する検出手段とを有していてもよい。この場合、検査板裏面の変形に起因する、保持面及び検査板裏面からのそれぞれの反射光の位相差のために得られる干渉縞を観察することで保持面の異物や形状不良を検査できるため、容易に保持盤を検査することができる。

0024

この光照射手段としては、ナトリウムランプが好ましい。ナトリウムランプによる光は、他の光源よりも干渉性が高いためである。他にレーザー光などの干渉性の高い光を照射しても良い。この場合、検査板は、透明な材質であることが好ましく、これは保持面と検査板裏面とでの反射光の位相差による干渉縞を得やすいためである。透明な材質としては石英ガラスが好ましい。

0025

また、検査板は、GBIR(Global Back Ideal Range)が1μm以下、SBIR(Site Back Ideal Range)maxが0.2μm以下である平坦な板であることが好ましい。検査板の表面自体にヘコミや歪みがあると、前記パターンの歪み等が保持盤に起因するものか検査板に起因するものかの区別ができにくいからである。上記程度の平坦度を持ち、ヘコミ、歪みがない検査板を用いれば、ワークの研磨時に被研磨面に影響を及ぼす異物等を正確に検査できる。

0026

ここで、GBIRは、ワーク面内に1つの基準面を持ち、この基準面に対する最大、最小の位置変位の幅と定義されるのが普通で、従来からの慣例の評価基準であるTTV(全厚偏差)に相当する。またSBIRmaxは過去にかなり頻繁に使用されたLTVに相当する。ワーク裏面を基準面とし、基準面を一定領域(サイト)に区切り、各サイトにおいて、サイト中心点を含む平面を焦点平面とした時、サイト内の焦点平面から+(プラス)側、—(マイナス)側、各々最大変位量の絶対値の和(焦点平面から最高位最低位の距離の差)で各サイト毎に評価される。評価された各サイトの中で最大値をSBIRmaxという。

0027

ワークがシリコンウェーハの場合、検査板はシリコンと同等の硬度であることが好ましい。これは、検査板は研磨対象であるワークと同じ硬度や材質のものが好ましく、研磨時の変形と同じ状態になるようにして検査した方がよいためである。例えば、シリコンウェーハを研磨する保持盤の場合、シリコン基板を用いることが好ましい。又は、検査板はシリコンより硬質な材料でもよい。これは、軟質な材料では異物等の凹凸が吸収されやすく検査板表面に形状の変化が現れにくいため、検査できないからである。

0028

特に検査板の材質は、ヤング率モース硬度選定すれば良い。モース硬度が研磨対象であるワークとほぼ同じか、より大きく、ヤング率は研磨対象であるワークより小さい方が好ましい。例えば、シリコンのヤング率は1.3×105MPa、モース硬度は7であるので、同じ材質であるシリコン、又はヤング率が5×104〜9×104MPaであってモース硬度が7程度の石英ガラス等、別な材質のものを用いても良い。

0029

検査板の厚さは、ワークの厚さより薄いことが好ましい。検査板は、研磨時の変形と同じ状態になるようにして検査した方が良いため、ワークと同じ厚さでも良いが、通常の吸着圧では、異物や形状不良による歪み、反射光の明暗の違い、干渉縞は起こりにくいことがある。そこで、検査として厳しく判断するため(感度を良くするため)に検査板の厚さはワークより薄く設定し検査することが好ましい。検査板が薄い程、異物や形状不良による検査板の変形が大きくなり観察しやすくなり、容易に保持盤を検査することができる。

0030

本発明のワークの研磨方法は、上記記載の保持盤の検査方法によって検査され、所定の大きさの異物が除去された保持盤に、ワークを真空吸着によって保持して研磨することを特徴としている。

0031

また、本発明の他のワークの研磨方法は、上記記載の保持盤の検査装置を用いて検査され、所定の大きさの異物が除去された保持盤に、ワークを真空吸着によって保持して研磨することを特徴としている。

0032

これらのワークの研磨方法によれば、所定の大きさの異物が保持盤に存在する場合は上記検査方法又は装置による検査によりこの異物を容易に観察して除去でき、またワークの被研磨面に悪影響を及ぼす形状不良が存在する保持盤は、容易に上記検査方法又は装置による検査によって除外できる。そして、形状不良がなく、所定の大きさの異物が除去された保持盤に、ワークを真空吸着によって保持して研磨する。従って、ワークを高平坦度に研磨することができる。

発明を実施するための最良の形態

0033

以下、図を参照して、本発明に係る保持盤の検査方法及び検査装置、ならびにワークの研磨方法について説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限り、種々の変形が可能であることはいうまでもない。図1には本発明の第1の実施の形態が示されている。まず、この第1の実施の形態の保持盤の検査装置10により検査される保持盤1について説明する。保持盤1は、ワークとしてのシリコンウェーハ(以下、単にウェーハという)を真空吸着保持するための多数の貫通孔2を有するセラミック製の保持盤本体3と、そのウェーハ保持側の面に熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の樹脂層4とを備える。樹脂層4は、保持側の面にエポキシ樹脂を塗布し、その後硬化させ、その表面をラッピングした後、表面研磨を行ったものであり、この表面がウェーハの保持面5となる。

0034

第1の実施の形態の保持盤検査装置10は、保持盤保持手段としての保持盤保持部材11と、検査板12と、真空発生手段としての真空発生装置13とを備え、さらに検査手段(図1点線内)として、パターン提供手段としてのパターン部材14と、パターン保持手段としてのパターン保持部材15と、画像検出用のCCDカメラ16と、光照射手段としての蛍光灯17とを備える。保持盤保持部材11は上面に保持盤1を保持する。そして、保持盤1の貫通孔2から保持盤保持部材11のバキューム路11aを経て連結される真空発生装置13により真空を発生させて、検査板12を保持盤1の保持面5に真空吸着保持する。

0035

パターン部材14は、一辺が1mmの正方形の格子模様(パターン)(図2参照)を有する方眼紙である。パターン保持部材15は、図2に示すように、パターン部材14のパターンが検査板12の表面に映し出されるようパターン部材14の検査板12に対する角度を調整してパターン部材14を保持する。

0036

CCDカメラ16は、パターンが映し出された検査板12の表面の画像を撮像し、画像データを不図示のモニタに送る。そして、この画像データはモニタに表示されて画像が観察される。図3に示すように、保持面5に異物6や形状不良7が存在すると、異物6や形状不良7に起因して検査板12の表面が変形し、凹凸が生じる。この表面に蛍光灯17下でパターン部材14のパターンを写し出すと、例えば図4に模式的に示すように異物6や形状不良7に起因する凹凸に対応する個所にパターンの歪み19が観察される。

0037

なお、パターンが投影された検査板12の表面の画像は、CCDカメラ16の代わりに目視で観察することも可能である。

0038

検査板12は、不透明な材質であり、両面が鏡面化されているシリコン基板である。また、検査板12の厚さは、ウェーハの厚さより薄い。さらに、パターンの歪み19が保持盤1に起因するものか検査板12に起因するものかの区別を容易にするため、検査板12は、GBIRが1μm以下、SBIRmaxが0.2μm以下となるように高平坦度に両面が鏡面化され、表面自体にはヘコミや歪みがない。つまり、観察されるパターンの歪み19は、保持盤1の保持面5に存在する異物6や形状不良7に起因する検査板12表面の変形によるものと判断できるようになっている。

0039

なお、検査板として、シリコン基板の代わりに鏡のように透明なガラスに、金属が蒸着等によりコーティングしてあるものを用いることもできる。また、パターン部材としては、透明なガラスに金属を格子状に蒸着したものを用いてもよい。この場合、パターン部材を挟んで検査板12とは逆側から光を照射して、格子状のパターンを検査板12上に投影し、検査板12の上方からパターンの歪みを観察すればよい。

0040

以上のような保持盤検査装置10で保持盤1を検査する際は、まず、保持盤1が保持盤保持部材11上に載置され、保持盤1の保持面5に検査板12が載置される。そして、真空発生装置13により真空を発生させ、貫通孔2及びバキューム路11aを介して検査板12を保持盤1の保持面5に真空吸着保持させる。

0041

その後、蛍光灯17を検査板12に対して照射して、パターン部材14のパターンが検査板12の表面に映し出されるように、パターン保持部材15によってパターン部材14の検査板12に対する角度を調整することで検査板12の表面にパターンが映される。そして、検査板12の表面の画像はCCDカメラ16で撮像され、撮像した画像データは不図示のモニタへ送信されて表示される。表示された画像データを観察することで、パターンの歪み19の有無を確認でき、保持盤1の保持面5にある異物6や形状不良7を検査することができる。

0042

図5には、本発明に係る第2の実施の形態が示されている。この第2の実施の形態の保持盤検査装置20は、保持盤保持手段としての保持盤保持部材21と、検査板22と、真空発生手段としての真空発生装置23とを備え、さらに検査手段(図5の点線内)として、光照射手段としての白色平行光の光源24と、反射光の明暗を検出する検出手段としてのCCDカメラ25と、レンズ26と、コリメータレンズ27と、ミラー28と、ビームスプリッタ29と、レンズ30、31とを備えている。保持盤保持部材21及び真空発生装置23は、第1の実施の形態と同じ構成であるので説明を省略する。

0043

白色平行光の光源24は、ハロゲンランプであり、出力は12V、100Wである。光源24は、白色光をレンズ26に対して照射する。光はレンズ26を介して、コリメータレンズ27により白色平行光とされる。そして、白色平行光はミラー28により90°の角度で反射されビームスプリッタ29を通り、検査板22に照射される。検査板22によって反射された光は、ビームスプリッタ29により90°の角度で反射され、レンズ30、31を介してCCDカメラ25へ入射する。CCDカメラ25は入射光、つまり、検査板22による反射光のデータを不図示のモニタへ送信する。図3に示すような異物6や形状不良7が保持盤1の保持面5にある場合、異物6や形状不良7に起因する検査板22の表面の変形によって、検査板22に照射される白色平行光が散乱され、反射光の明暗の違い32が生じる。モニタには送信された反射光データ33が図6に示すように表示されるので、明暗の違い32が観察できる。

0044

検査板22は、第1の実施の形態と同じシリコン基板であるので詳細な説明は省略するが、シリコン基板は白色平行光を反射する材質であり、白色平行光の反射光の明暗の違い32を観察しやすいため、白色平行光を用いた検査においても検査板として好適である。なお、シリコン基板の代わりに、白色平行光を反射しやすい材質の検査板を用いることもできる。

0045

以上のような保持盤検査装置20で保持盤1を検査する際は、第1の実施の形態と同様に検査板22が保持盤1の保持面5に真空吸着保持される。その後、白色平行光の光源24によりレンズ26、コリメータレンズ27、ミラー28、ビームスプリッタ29を介して白色平行光が検査板22の表面に照射され、その反射光がビームスプリッタ29、レンズ30、31を介してCCDカメラ25により検出される。そして、検出された反射光のデータ33が不図示のモニタへ送信されて、反射光データ33が表示される。表示された反射光データ33を観察することで、反射光の明暗の違い32を確認でき、反射光の明暗の違い32に対応する、保持盤1の保持面にある異物6や形状不良7を検査することができる。

0046

図7には、本発明に係る第3の実施の形態が示されている。この第3の実施の形態の保持盤検査装置40は、保持盤保持手段としての保持盤保持部材41と、検査板42と、真空発生手段としての真空発生装置43とを備え、さらに検査手段(図7の点線内)として、光照射手段としてのナトリウムランプ44と、干渉縞を検出する検出手段としてのCCDカメラ45とを備える。保持盤保持部材41及び真空発生装置43は、第1の実施の形態と同じ構成であるので説明を省略する。

0047

ナトリウムランプ44は、光を検査板42の表面に照射する。図8に示すように、検査板42の変形がなく検査板裏面42aが保持面5と当接している部分では、保持面側の検査板裏面42aからの反射光と、保持面5からの反射光との間に位相差は生じない。一方、図3に示すような異物6や形状不良7が保持盤1の保持面5にある場合は、図8に示すように、例えば異物6に起因する検査板42の変形によって、保持面側の検査板裏面42aからの反射光Aと、保持面5からの反射光Bとの間に位相差が生じる。この位相差により、異物6に対応する部分に図9に示すような干渉縞48が現れる。

0048

CCDカメラ45は、検査板42表面の画像を撮像して、その画像データを不図示のモニタへ送信する。モニタには送信された画像データが図9に示すように表示され、検査板42表面に現れた干渉縞48を観察できる。なお、CCDカメラ45の代わりに目視によって干渉縞48を観察しても良い。

0049

検査板42としては、干渉縞48を得やすい透明な石英ガラスを使用している。検査板42の厚さ、表面の平坦度については、第1の実施の形態とほぼ同様であるので、説明を省略する。

0050

以上のような保持盤検査装置40で保持盤1を検査する際は、第1の実施の形態と同様に検査板42が保持盤1の保持面5に真空吸着保持される。その後、ナトリウムランプ44により光が検査板42に照射される。この時、保持盤1の保持面5に異物6等があると、検査板42の表面に図9に示すような干渉縞48が現れる。そして、この検査板42の画像はCCDカメラ45により撮像され、その画像データが不図示のモニタへ送信されて表示される。表示された画像データを観察することで、干渉縞48を確認でき、干渉縞48に対応し、保持盤1の保持面5にある異物6等を検査することができる。

0051

図10には、本発明の実施の形態に用いられる研磨装置の一例が示されている。図10に示す研磨装置50は、ウェーハ1枚を一つの保持盤51に保持して研磨する枚葉式の研磨装置である。枚葉式研磨装置50は、軸52を中心に回転する定盤53を備えている。定盤53には研磨布54が貼り付けられている。この研磨布54は特に限定はされないが不織布で形成されている。定盤53上には軸55を中心に回転する複数の研磨ヘッド56が設けられている。

0052

研磨ヘッド56は、上記第1〜第3の実施の形態いずれか記載の検査装置及び検査方法によって、エポキシ樹脂で形成された樹脂層63の表面である保持面が検査された保持盤51を、弾性体リング57を介して気密に保持している。ここで、ウェーハWの被研磨面に悪影響を及ぼすと思われる形状不良のある保持盤は検査により除外されている。また、ウェーハWの被研磨面に悪影響を及ぼすと思われる異物がある場合は保持盤51の保持面から取り除かれている。この保持盤51には保持盤51の貫通孔58が形成され、不図示の真空発生装置と連結されたバキューム路59が形成された保持盤裏板60が取り付けられている。

0053

定盤53の中央上部には研磨剤供給装置61が設置され、この研磨剤供給装置61から研磨布54上に研磨剤62が供給される。この場合、研磨剤62としては、特に限定はされないがコロイダルシリカを含有するアルカリ溶液が用いられる。

0054

ウェーハWを研磨する際は、バキューム路59とつながる不図示の真空発生装置によって真空を発生させ、ウェーハWを保持盤51の保持面に真空吸着させる。保持盤51が研磨ヘッド56により回転すると同時に、定盤53が回転し、研磨布54に対して所定の荷重でウェーハWが押し付けられる。研磨剤供給装置61から研磨剤62が研磨布54上に供給され、この研磨剤62がウェーハWと研磨布54との間に供給されることによりウェーハWが研磨される。

0055

(実施例1)研磨用ワーク保持盤として、ウェーハの研磨に用いられ、ワーク保持面がエポキシ樹脂により形成され、保持面内に200〜250個配置した直径0.5mmの貫通孔を有する図1に示した構造のものであって、エポキシ樹脂である保持面が、ラッピング及び研磨されたものを用いた。また、図1に示す保持盤検査装置を用い、検査板として、厚さ500μm、GBIR1μm、SBIRmax0.2μmのシリコン基板を用いた。パターン部材としては、一辺が1mmの正方形の格子模様(パターン)をもつ方眼紙を用いた。

0056

保持盤の検査は、シリコン基板を保持面に真空吸着(吸着圧80kPa)させ、蛍光灯下で、シリコン基板にパターンが映るようにし、このシリコン基板の画像をCCDカメラで撮像した。そして、CCDカメラで得られた画像データをモニタに表示させ、格子状のパターンの歪みを観察した。規則的に配置している線が、欠陥があると思われる部分で円弧状に歪んでおり、その部分を顕微鏡観察で詳しく評価すると、直径約0.1mmのステンレス片の存在を確認できた。

0057

この様な保持盤を用い、ワークとして直径200mm、厚さ725μmのウェーハを図10に示すような研磨装置を用いて研磨したところ、研磨された(製品)ウェーハに、上記異物が存在する位置に対応するところに凹みが観察された。この(製品)ウェーハのSBIRmaxは、12枚研磨した平均値で0.32μm(σn-1=0.105μm)であった。

0058

次に、上記保持盤の保持面を再度ラッピング及び研磨を行うことによって保持面を再加工して上記異物を取り除いて上記方法で再検査した。検査の結果、格子状の線に歪みは観察されなかった。この様な保持盤を用い、上記と同様のウェーハを研磨したところ、研磨された(製品)ウェーハに凹みなどは観察されず、12枚研磨した時のSBIRmaxの平均値も0.207μm(σn-1=0.034μm)とバラツキも少なく高平坦度なウェーハが製造できた。

0059

(実施例2)実施例1と同様の保持盤を用いた。また、図5に示す保持盤検査装置を用い、検査板は実施例1と同様のものを用いた。保持盤の検査は、シリコン基板を保持面に真空吸着(吸着圧80kPa)させ、この検査板の表面に白色平行光を照射した。CCDカメラにより得られた画像データを不図示のモニタに表示させ、反射光の明暗を観察した。欠陥があると思われる部分で反射光の明暗の違いが観察され、異物が存在することが確認できた。

0060

この様な保持盤を用い、ワークとして直径200mm、厚さ725μmのウェーハを研磨したところ、研磨された(製品)ウェーハに凹みが観察された。次に、上記保持盤の保持面(エポキシ樹脂)をラッピング及び研磨することによって保持面を再加工して上記方法で再検査した。検査の結果、反射光の明暗は観察されなかった。この様な保持盤を用い、上記と同様のウェーハを研磨したところ、研磨された(製品)ウェーハに凹みなどは観察されず、実施例1と同様に高平坦度なウェーハが製造できた。

0061

(実施例3)実施例1と同様の保持盤を用いた。また、図7に示す保持盤検査装置を用い、検査板として、厚さ700μm、GBIR1μm、SBIRmax0.2μmの石英ガラス板を用いた。保持盤の検査は、保持盤の保持面に石英ガラス板を真空吸着させ、この石英ガラス板にナトリウムランプによる光を照射した。CCDカメラにより得られた画像データを不図示のモニタに表示させ、干渉縞の有無を確認した。欠陥があると思われる部分にリング状の干渉縞が観察され異物が存在することが確認できた。

0062

この様な保持盤を用い、ワークとして直径200mm、厚さ725μmのウェーハを研磨したところ、研磨された(製品)ウェーハに凹みが観察された。次に、上記保持盤の保持面(エポキシ樹脂)をラッピング及び研磨することによって保持面を再加工して上記方法で再検査した。検査の結果、干渉縞は見られなかった。この様な保持盤を用い、上記と同じウェーハを研磨したところ、研磨された(製品)ウェーハに凹みなどは観察されず、実施例1と同様に高平坦度なウェーハが製造できた。

0063

(比較例)実施例1〜実施例3で検査された保持盤の保持面を、ラッピング及び研磨による再加工前に集光灯下で観察したところ、光が乱反射して、異物の存在が確認できなかった。

0064

なお、保持面の再加工方法は、ラッピング及び研磨により行った例を示したが、他に平面研削などにより加工してもよい。また、上記実施例では、本発明の検査方法により保持盤を評価した後、異物が存在する場合、初めに保持盤を加工した時と同様に樹脂層をラッピングした後、表面研磨を行って再加工している。しかし、異物は主にエポキシ樹脂中に存在した状態でコートされるために、ラッピング及び研磨を行っても、再度別な異物が保持盤のワーク保持面に現れてしまうこともある。そこで、保持面全面を再加工するのではなく異物が存在する部分のみ局所的に加工し、異物を除去してもよい。本発明では、異物等の位置も特定できるので、このような局所的な加工も実施できる。このような方法で保持盤を検査すれば、検査及び保持盤表面の再加工にかかる時間も短縮でき、検査後すぐにウェーハの研磨が実施でき好ましい。

発明の効果

0065

本発明によれば、検査板を保持面に真空吸着保持させ、任意の光を検査板に照射し、保持面にある異物又は形状不良に起因する検査板の変形により得られる情報に基づいて保持盤を検査するため、異物や形状不良等に対応する情報が得られやすく、保持盤の検査を容易に行うことができる。また、短時間で保持盤を検査することができるため、保持盤の生産性を向上できる。さらに、研磨装置の稼働率が向上し、ワーク研磨における生産性を向上できる。また、検査板は繰り返し使用できるので、検査用ウェーハが必要な場合に比べ、コストを低減することができる。

図面の簡単な説明

0066

図1本発明に係る第1の実施の形態の保持盤検査装置を説明する概略説明図である。
図2図1の検査装置において、パターンが映し出されている検査板をCCDカメラ側から見た斜視図である。
図3図1の検査板を真空吸着保持した保持盤の保持面に、異物及び形状不良が存在している様子を示す拡大部分断面図である。
図4検査板の表面の変形によって、検査板に映し出されたパターンの歪みが生じている様子を示す説明図である。
図5本発明に係る第2の実施の形態の保持盤検査装置を説明する概略説明図である。
図6検査板の表面の変形によって、反射光の明暗に違いが生じている様子を示す説明図である。
図7本発明に係る第3の実施の形態の保持盤検査装置を説明する概略説明図である。
図8検査板の表面の変形によって、保持面からの反射光と、検査板裏面からの反射光とで位相差が生じている様子を示す説明図である。
図9検査板に、図8に示した反射光の位相差による干渉縞が現れている様子を示す説明図である。
図10本発明の実施の形態に用いられる枚葉式研磨装置の一例を示す説明図である。

--

0067

1、51研磨用ワーク保持盤(保持盤)
2、58貫通孔
3 保持盤本体
4、63樹脂層
5ワーク保持面(保持面)
6異物
7形状不良
10、20、40 保持盤検査装置
11、21、41 保持盤保持部材(保持盤保持手段)
12、22、42検査板
13、23、43真空発生装置(真空発生手段)
14パターン部材(パターン提供手段)
15パターン保持部材(パターン保持手段)
16、25、45CCDカメラ(検出手段)
17蛍光灯(光照射手段)
19 パターンの歪み
24 白色平行光光源(光照射手段)
32反射光の明暗の違い
44ナトリウムランプ(光照射手段)
48干渉縞
50枚葉式研磨装置

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