CN105531799A - 研磨垫的评价方法及晶圆的研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种研磨垫的评价方法，其评价用于研磨晶圆的研磨垫的使用期限，其特征在于，测定堆积在所述研磨垫上的研磨残渣的量，并基于该测定到的测定值来评价所述研磨垫的使用期限。由此，提供一种研磨垫的评价方法及晶圆的研磨方法，其能够实时地评价研磨垫的使用期限，且能够抑制研磨晶圆时的生产率及成品率的降低。

Description

研磨垫的评价方法及晶圆的研磨方法

技术领域

本发明涉及一种研磨垫的使用期限的评价方法、及利用该评价方法来进行的晶圆的研磨方法。

背景技术

以往，使用于晶圆研磨中的研磨垫的寿命(使用期限)，要在清洗实际使用该研磨垫研磨后的晶圆之后，利用检查装置来监控晶圆的多个质量项目，并且在有检测到任何一个质量项目产生异常时，才能判断出来。

作为其中一个质量项目，举例来说，可使用表示晶圆表面的洁净度的LPD(LightPointDefects，光点缺陷)。该LPD是使激光照射晶圆的表面，并通过将该反射光加以聚光来进行测定。当晶圆的表面上存在有微粒或晶体原生COP(CrystalOriginalPit，凹点)的情况下，反射光会进行乱反射，因此通过光接受器来聚光这些漫射光便可检测出微粒和COP的存在。这时候，预先设定好作为测定对象的微粒和COP的直径，并测定所设定的直径以上的微粒和COP的总数。当该LPD的测定值超过成为异常与否判定的基准的基准值时，便判断研磨垫已达到使用期限(参照专利文献1)。

图8示出双面研磨后的晶圆的LPD与研磨垫使用时间的关系的一例。图表的纵轴表示LPD的测定值与基准值的比值(LPD/基准值)，横轴表示研磨垫的使用时间(min)，其中，基准值成为异常与否判定的基准。此外，LPD的测定实施3次，3次都是以四通道式的双面研磨装置来研磨直径300mm的多片硅晶圆，清洗研磨后的硅晶圆，并进行干燥处理后，利用KLA-Tencor公司制造的SurfscanSP1进行LPD的测定。此时，统计直径为0.2μm以上的LPD的个数。研磨垫使用发泡聚氨酯垫(JHRHODES公司制造的LP-57)，研磨浆使用氢氧化钾(KOH)碱性基底的胶体二氧化硅(FUJIM公司制造的GLANZOX2100)。

(LPD/基准值)的值超过1时，晶圆判定为不合格，从而判断研磨垫已达到使用期限。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开平成11-260769号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

图8的图表示出上述测试了3次的结果(图8中的Sample(样本)1～3)。这3次的双面研磨，即便使用同种的双面研磨装置、部件，但是各研磨垫却仍显示出不同的使用期限。这样，由于每个研磨垫的使用期限都不同，因此存在难以预先决定研磨垫的使用期限的问题。而且，研磨后的晶圆直到LPD超过基准值为止，都无法知道研磨垫的使用期限。因此，直到质量项目的检查结果反馈(feedback)为止，已经达到使用期限的研磨垫还是继续地被用于研磨，这段期间会产生被浪费消耗掉的时间和晶圆(在图8中以虚线圈起的部分)，也会产生生产率及成品率降低的问题。

本发明是鉴于所述上述这样的问题而完成，其目地在于提供一种研磨垫的评价方法及晶圆的研磨方法，其能够实时评价研磨垫的使用期限，从而能够抑制晶圆研磨时的生产率及成品率的降低。

(二)技术方案

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种研磨垫的评价方法，其评价用于研磨晶圆的研磨垫的使用期限，其特征在于，测定堆积在所述研磨垫上的研磨残渣的量，并基于该测定得到的测定值来评价所述研磨垫的使用期限。

这么做的话，能够根据研磨垫来直接评价使用期限，且能够在测定后立即个别地判断研磨垫是否已达到使用期限。其结果，能够减少因使用已达到使用期限的研磨垫来研磨所导致的时间和晶圆等的浪费，从而能够抑制生产率及成品率的降低。

此时，所述研磨残渣的量，能够根据通过X射线荧光分析法所得到的X射线荧光光谱，检测含有Si-Kα射线的信号来进行测定。

这么做的话，在研磨硅晶圆的情况下，能够通过X射线荧光分析法来调查研磨垫上的Si(硅)元素的量，由此能够更简单地测定研磨残渣的量。

此外，此时优选根据相对于所述研磨垫的使用时间的所述研磨残渣量的测定值来求得一次近似式，并将该一次近似式的值到达预先设定的阈值的所述使用时间，设为所述研磨垫的使用期限。

这样，利用预先决定作为研磨垫的使用期限的使用时间，能够在研磨垫的使用时间到达预测值的时刻，暂时中断研磨，从而能够更切实地减少因利用已达到使用期限的研磨垫来研磨所导致的时间和晶圆等的浪费。其结果是，能够更切实地抑制生产率及成品率的降低。

此外，根据本发明，提供一种晶圆的研磨方法，其利用使多片晶圆与研磨垫滑动接触来研磨所述晶圆，其特征在于，在研磨前测定堆积在所述研磨垫上的研磨残渣的量，并基于该测定得到的测定值来预测所述研磨垫的使用期限，且在所述研磨垫的使用时间到达所预测的使用期限的时刻，替换所述研磨垫。

这么做的话，能够容易地预测研磨垫的使用期限。而且，通过在研磨垫的使用时间到达所预测的使用期限的时刻替换研磨垫，能够减少因使用已达到使用期限的研磨垫来研磨所导致的时间和晶圆等的浪费。其结果是，能够抑制生产率及成品率的降低。

此时，所述研磨残渣的量，能够根据通过X射线荧光分析法所得到的X射线荧光光谱，检测含有Si-Kα射线的信号来进行测定。

这么做的话，在研磨硅晶圆的情况下，能够通过X射线荧光分析法来调查研磨垫上的Si元素的量，由此能够简单地测定研磨残渣的量。

此外，此时优选根据相对于所述研磨垫的使用时间的所述研磨残渣量的测定值来求得一次近似式，并将该一次近似式的值到达预先设定的阈值的所述使用时间，预测为所述研磨垫的使用期限。

像这样地预测研磨垫的使用期限的话，能够更切实地减少所浪费的时间和不良品的晶圆等，从而能够更切实地抑制生产率及成品率的降低。

(三)有益效果

若是本发明的研磨垫的评价方法及晶圆的研磨方法，能够个别地实时评价个体差异大的研磨垫的使用期限，从而能够抑制研磨晶圆时的生产率及成品率的降低。

附图说明

图1表示本发明的研磨垫的评价方法的一例的流程图。

图2表示使用于硅晶圆的双面研磨中的双面研磨装置的一例的示意剖面图。

图3是使用于硅晶圆的双面研磨中的双面研磨装置的内部结构图。

图4是表示Si信号量与LPD的关联性的图。

图5是表示在研磨垫上测定Si信号量的位置的一例的图。

图6是表示在本发明的研磨垫的评价方法中，一次近似式的一例的图。

图7是表示在实施例1中，根据Si信号量而求得的一次近似式的图。

图8是表示研磨垫的使用时间与LPD的关系的图。

具体实施方式

下面，针对本发明来说明实施方式，但本发明并不限定于该实施方式。

如上所述，研磨垫的使用期限的差异很大而且难以预测，并且根据研磨后晶圆的质量项目来间接地调查研磨垫的使用期限，因此存在下述问题：只能在研磨垫已达到使用期限后，才可得知研磨垫的使用期限。

因此，本发明人等考虑不使用调查研磨后的晶圆，而是通过调查研磨垫本身，来直接地判断研磨垫的使用期限。其结果为，本发明人等着眼于堆积在研磨垫上的研磨残渣的量，其被认为是产生LPD的原因。并且，想到根据该研磨残渣的量来个别地评价研磨垫的使用期限，从而完成本发明。

下面，参照图1～6，说明本发明的研磨垫的评价方法及晶圆研磨方法的一例。

首先，针对本发明的研磨垫的评价方法进行说明。此处是将本发明的研磨垫的评价方法应用于硅晶圆的双面研磨中的情况作为例子来进行说明。

首先，准备研磨对象的多片硅晶圆(图1的A)。接下来，预备对硅晶圆进行双面研磨的双面研磨装置。针对此时使用的双面研磨装置，参照图2、3进行如下说明。

如图2、3所示，双面研磨装置1具备上下彼此相对设置的上平台2与下平台3；在上平台2与下平台3上，分别粘贴有研磨垫4。在上平台2与下平台3之间的中心部设置有太阳齿轮5，在边缘部设置有内齿轮6。硅晶圆W被保持在载具7的保持孔8，且被夹在上平台2与下平台3之间。

此外，载具7的外周齿啮合于太阳齿轮5与内齿轮6的各齿部，随着上平台2和下平台3通过未图示的驱动源来旋转，载具7一边自转一边绕着太阳齿轮5公转。此时，被载具7的保持孔8所保持的硅晶圆W，通过上下的研磨垫4，对其双面同时进行研磨。研磨硅晶圆W时，从未图示的喷嘴供给研磨液。重复地进行如上所述的双面研磨，以批次式来双面研磨多片硅晶圆W(图1的B)。

使用该研磨装置1，在实施硅晶圆的双面研磨的批次之间且在下一次的研磨开始之前，测定在本发明中堆积在研磨垫4上的研磨残渣的量(图1的C)。如上所述，已知研磨残渣的量与LPD具有关联性。此处，在本发明中，根据研磨残渣的量的测定值来评价研磨垫的使用期限(图1的D)。

这样，通过根据研磨垫直接地评价使用期限，能够在测定研磨残渣的量后，立即判断研磨垫是否已达到使用期限。

举例来说，在该双面研磨装置1的研磨垫4的情况下，能够在双面研磨的批次之间等时候，测定研磨残渣的量。作为测定方法，可使用X射线荧光分析法。若是X射线荧光分析法，由于能够使用便于搬运的手提型的X射线荧光分析装置，因此能够在研磨垫粘贴在平台上的状态下简便且短时间地进行测定。

为了通过X射线荧光分析法来测定研磨残渣的量，具体可采用以下的方法。

在双面研磨后的硅晶圆W的情况下，由于堆积于研磨垫4上的研磨残渣中含有Si元素，因此若是检测出含有X射线荧光光谱的Si-Kα射线的信号，就能够测定研磨残渣的量。更具体地说，能够根据检测到的X射线荧光光谱，将含有Si-Kα射线且在1.6～1.9eV范围内的信号量积分得到的数值，作为研磨残渣的量的预测值来使用(下面，将该研磨残渣的量的预测值称为Si信号量)。优选在测定前先以干布等擦去研磨垫表面的水分。

此处，针对上述Si信号量与LPD的关联性，本发明人等将调查后的结果表示于下。

图4是表示与图8所示的LPD测定一起测定Si信号量，并且配合SI信号量的测定结果的图表。对于Si信号量的测定，使用了堀场制作所制造的MESA-630。测定方式是AlloyLEFP，X射线照射时间设为60秒。测定粘贴在双面研磨装置的下平台上的研磨垫的Si信号量，将与研磨垫内圆周及外圆周均等距的圆上的3个点(图5中以箭头表示的位置)设为测定位置，并将3个点的Si信号量的测定值的平均值，描绘于图4。

如图4所示，与LPD相同地，Si信号量随着研磨垫使用时间的增加而增加，由此可知Si信号量与LPD具有关联性。因此，根据Si信号量来测定研磨残渣的量，从而能够评价研磨垫的使用期限。

在根据Si信号量来评价研磨垫的使用期限的情况，可以预先设定Si信号量的阈值，并在Si信号量变为该阈值以上时判断为研磨垫已达到使用期限。举例来说，在图4中(LPD/基准值)的值变成0.5时，无论是在哪一个样本中，Si信号量的值都表示为约3500(图4中的×符号)。此处，若将Si信号量的阈值预先设定为3500，并将Si信号量达到3500的时刻判断为研磨垫的使用期限的话，便能够减少时间和晶圆等的浪费，从而能够抑制生产率及成品率的降低。

而且，优选基于研磨残渣的量的测定值，预先将研磨垫的规定使用时间设为使用期限。此处，以利用测定Si信号量来测定研磨残渣的量的情况为例，具体地说明决定使用时间的顺序，该使用时间作为研磨垫的使用期限。

首先，利用X射线荧光分析法，多次基于研磨垫测定Si信号量。然后，根据多个Si信号量的测定值，求得对于研磨垫的使用时间的一次近似式。优选在研磨垫的使用时间是5000分钟以下时，实施多次测定。进一步，考虑到根据一次近似式所产生的预测的精准度，优选进行5次以上的测定。然后，将所求得的一次近似式的值到达阈值的研磨垫的使用时间，设为研磨垫的使用期限。

图6的图表示出了表示一次近似式的直线，其中，该一次近似式是根据相对于研磨垫的使用时间的Si信号量的测定值所求得的。图表的纵轴代表Si信号量，横轴代表研磨垫的使用时间(min，分钟)。此处，将Si信号量的阈值设为3500，并在研磨垫的使用时间在5000min以下的期间内，测定5次Si信号量。然后，根据这些测定值来求得一次近似式。如图6所示，将一次近似式的值达到阈值也就是3500时的20000min附近，设为研磨垫的使用期限(在图6中以a表示的点)。此外，若如上述这样将Si信号量的阈值设为3500附近的话，则能够抑制因误差而导致研磨垫的使用时间超过使用期限，而产出不合格品的硅晶圆的情况。

如上所述，若基于研磨残渣的量的测定值来预先决定作为研磨垫使用期限的使用时间的话，则在研磨垫快要到达使用期限时，可暂时中断研磨，从而能够减少因为使用已达到使用期限的研磨垫进行研磨所导致的时间和晶圆等的浪费。其结果是，能够切实地抑制生产率及成品率的降低。

接下来，针对本发明的晶圆的研磨方法进行说明。此处是将本发明的晶圆研磨方法应用于硅晶圆的双面研磨中的情况作为例子来进行说明。

首先，准备要双面研磨的多片硅晶圆。接下来，使用双面研磨装置1以批次式进行多片硅晶圆的双面研磨。此时，在硅晶圆的研磨的批次之间，即，在前一个批次的研磨结束后并在下一个批次的研磨前等，测定堆积于研磨垫上的研磨残渣的量。

作为测定研磨残渣的量的方法，可以使用以下方法：根据通过上述X射线荧光分析法所得到的X射线荧光光谱，检测含有Si-Kα射线的信号。若是X射线荧光分析法，由于能够使用便于搬运的手提型的X射线荧光分析装置，因此能够在研磨垫粘贴在平台的状态下简便且短时间地进行测定。

测定研磨残渣的量之后，基于该测定值来预测研磨垫的使用期限。此处，以利用测定Si信号量来测定研磨残渣的量的情况为例，具体地说明预测研磨垫的使用期限的顺序。

首先，利用X射线荧光分析法，多次从研磨垫测定Si信号量。然后，根据多个Si信号量的测定值，求得对于研磨垫的使用时间的一次近似式。优选在研磨垫的使用时间为5000min以下时，实施多次测定。而且，考虑到根据一次近似式而产生的预测的精准度，优选进行5次以上的测定。然后，将所求得的一次近似式的值到达阈值的研磨垫的使用时间，预测为研磨垫的使用期限。这样，若使用一次近似式来预测研磨垫的使用期限的话，能够高精准度地进行预测，从而能够更切实地抑制生产率及成品率的降低。

之后，在研磨垫的使用时间到达所预测的使用期限的时刻，替换研磨垫。

若是如上述这样的晶圆的研磨方法，能够容易地预测研磨垫的使用期限。而且，通过在研磨垫的使用时间到达所预测的使用期限的时刻替换研磨垫，能够减少因使用已达到使用期限的研磨垫来研磨所导致的时间和晶圆等的浪费。其结果是，能够抑制生产率及成品率的降低。

如上所述，在研磨垫的评价方法及晶圆的研磨方法的一例中，叙述了双面研磨硅晶圆的情况，但是当然并非限定于该情况。除了硅晶圆以外，研磨的晶圆也可以是SiC(碳化硅)晶圆或化合物半导体晶圆等晶圆。研磨方法不限定于双面研磨，在单面研磨的情况下也能够应用本发明。

实施例

下面，示出本发明的实施例及比较例并更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些例子。

(实施例1)

根据本发明的研磨垫的评价方法来评价研磨垫的使用期限。

在实施例1中，将以下情况下的研磨垫作为评价对象：使用如图2、图3这样的四通道式的双面研磨装置，以批次式双面研磨直径300mm的多片硅晶圆。研磨垫使用发泡聚氨酯垫(JHRHODES公司制造的LP-57)，研磨浆使用氢氧化钾碱性基底的胶体二氧化硅(FUJIM公司制造的GLANZOX2100)，保持硅晶圆的载体的母材为钛，嵌入材料使用芳纶树脂制品。

而且，通过在研磨垫的使用时间在5000min以下时测定5次Si信号量，来测定研磨残渣的量。之后，根据这些测定值来求得一次近似式，并将一次近似式的值变成3500时的研磨垫的使用时间，设为使用期限的预测值。图7示出表示本实施例1中所求得的一次近似式的直线。

此外，将双面研磨后的硅晶圆清洗、干燥处理之后，以KLA-Tencor公司制造的SurfscanSP1测定该硅晶圆表面的LPD。此时，设定粒径是0.2μm以上，而边缘除外区域是3mm。将像这样测定得到的LPD超过晶圆异常与否的基准值时的研磨垫的使用时间(先前值)与使用期限的预测值加以比较，并调查使用期限的预测值的精准度。

在实施例1中，实施5次(表1中的测定1～5)上述工序。将其结果示于表1。

如表1所示，若将使用期限的预测值与先前值比较，可知能够将使用期限预测在标准误差7％以内。

因此，能够确认到若是本发明的研磨垫的评价方法，能够高精准度地预测研磨垫的使用期限，从而能够抑制生产率及成品率的降低。同样地，可知若是根据本发明的晶圆的研磨方法，即使进行晶圆的研磨也能抑制生产率及成品率的降低。

(实施例2)

以与实施例1相同的条件来研磨晶圆。并以与实施例1相同的条件来评价研磨垫的使用期限。但是，在实施例2中，不测定研磨后晶圆表面的LPD，而只定期地测定研磨垫的Si信号量。并且，在Si信号量的测定值超过3500时中断研磨。

其结果为，能够抑制使用已经到达使用期限的研磨垫来进行硅晶圆的双面研磨而导致的不合格品的晶圆的产生。因此，相较于后述的比较例，能够抑制生产率及成品率的降低。

(比较例)

除了没有测定研磨残渣以外，以与实施例1相同的条件来评价研磨垫的使用期限。另外，以与实施例1相同的方法来测定研磨后硅晶圆表面的LPD。

其结果为，在得知LPD的测定值已超过基准值时，已使用已经达到使用期限的研磨垫进行了好几个批次的硅晶圆的双面研磨，从而产生了不合格品的晶圆。因此，相较于实施例1、2，生产率及成品率大幅地降低。

将实施例、比较例的实施结果总结示于表1。

(表1)

垫	先前值	预测值	误差[％]
				测定1	20570	18650.82	-9.33
测定2	17890	16480.27	-7.88
				测定3	22320	22965.05	2.89
测定4	19840	18508.74	-6.71
				测定5	18760	17763.84	-5.31
		标准误差	6.69

此外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为例示，只要具有与本发明的权利要求书所述的技术思想实质上具有相同结构，并能起到同样作用功效的任何方式均包含在本发明的技术范围内。

Claims (6)

1.一种研磨垫的评价方法，其评价用于研磨晶圆的研磨垫的使用期限，其特征在于，

测定堆积在所述研磨垫上的研磨残渣的量，并基于该测定得到的测定值来评价所述研磨垫的使用期限。

2.根据权利要求1所述的研磨垫的评价方法，其特征在于，所述研磨残渣的量，是根据通过X射线荧光分析法得到的X射线荧光光谱，检测含有Si-Kα射线的信号来进行测定。

3.根据权利要求1或2所述的研磨垫的评价方法，其特征在于，根据相对于所述研磨垫的使用时间的所述研磨残渣的量的测定值来求得一次近似式，并将该一次近似式的值到达预先设定的阈值的所述使用时间，设为所述研磨垫的使用期限。

4.一种晶圆的研磨方法，其利用使晶圆与研磨垫滑动接触来研磨多片所述晶圆，其特征在于，

在研磨前，测定堆积在所述研磨垫上的研磨残渣的量，并基于该测定得到的测定值来预测所述研磨垫的使用期限，且在所述研磨垫的使用时间到达所预测的使用期限的时刻，替换所述研磨垫。

5.根据权利要求4所述的晶圆的研磨方法，其特征在于，所述研磨残渣的量，是根据通过X射线荧光分析法得到的X射线荧光光谱，检测含有Si-Kα射线的信号来进行测定。

6.根据权利要求4或5所述的晶圆的研磨方法，其特征在于，根据相对于所述研磨垫的使用时间的所述研磨残渣的量的测定值来求得一次近似式，并将该一次近似式的值到达预先设定的阈值的所述使用时间，预测为所述研磨垫的使用期限。