CN107921606A - 研磨方法以及研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研磨方法以及一种研磨装置，在通过对设置于以马达所旋转驱动的定盘的冷媒流路供给冷媒而冷却该定盘的同时，通过使以支承机构所支承的晶圆滑接于研磨布而进行研磨加工，其中在该晶圆的研磨加工结束后，在为实施下一个晶圆的研磨加工之前的待机时，将该冷媒的流量予以控制成未满正在实施该晶圆的磨研加工的研磨时的该冷媒的流量，并且以该马达使该定盘旋转，并且将已调整温度至室温以上的保水液供给至该研磨布。由此抑制待机时的定盘的温度的低下，不需再度开始研磨加工前的测试研磨。

Description

研磨方法以及研磨装置
技术领域
本发明涉及晶圆的研磨方法以及研磨装置。
背景技术
关于硅晶圆等的晶圆的研磨装置，一般而言，会在尚未实施晶圆的研磨加工的待机状态下，使旋转系的定盘或加工头停止。再者，定盘冷却机能在待机状态下也维持与研磨加工时为相同的状态，更进一步，为了防止贴附于定盘上的研磨布的干燥，一般而言，会间歇地供给保水液于研磨布。
半导体晶圆的研磨装置主要由：具有进行研磨加工的定盘的研磨平台，以及搬送晶圆的搬送平台所构成。在晶圆搬送平台进行自盒匣将晶圆取出、至盒匣将晶圆收纳以及至研磨头等的支承机构将晶圆取放。另外，此一连串的动作被设定为皆在研磨加工时间内完成。
研磨平台在供给研磨剂于贴附于定盘的研磨布上的同时，使通过研磨头支承的晶圆接触于研磨布，使研磨头与定盘旋转而进行研磨加工。在研磨加工时，会发生由于研磨布、研磨剂以及晶圆的磨擦的发热，或是由于定盘旋转的来自马达的发热。
对于由于上述研磨加工时的磨擦的发热，在将定盘的温度维持为一定的目的下，将低温的冷却水等的冷媒流通于定盘组件而进行除热(参考专利文献1)。再者，对于来自马达的发热，通过低温的冷却水冷却马达周边部，或是将马达设置地点予以强制排气，而使定盘温度不升到必要之上。
这些对于发热的除热操作，调整冷却水等的水温、水量以及排气量，而使即使在研磨加工时的大量发热的状态也有除热的效果。再者，除热操作无关乎于为加工状态或待机状态，经常对定盘组件供给冷却水，对马达组件也同样地经常进行冷却水的供给或强制排气。
因此，未进行研磨加工的待机状态的定盘，相对于研磨加工时，其定盘温度下降2.17％的程度。若在定盘温度为已下降的状态进行下一次的晶圆的研磨加工，特别在再度开始加工时的初期，会与前一个研磨在加工量或晶圆形状发生差异。再者，在定盘温度为已下降的状态，研磨加工量会减少，或是平坦度的变异会变大。因此，在待机状态而定盘温度降低时，在进行下一个晶圆的研磨加工之前通过测试晶圆(dummy wafer)的研磨加工而进行暖机运转，之后进行下一个晶圆的研磨加工。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开平6-99350号公报
发明内容
[发明所欲解决的问题]
如同前述，以往，由于在待机时研磨平台的定盘的温度会由于冷却水而过度下降的缘故，于研磨加工再度开始时的初期，研磨加工低下或平坦度的变异会变大。于此，在自待机状态至研磨加工再度开始之前，虽然通过测试研磨而进行定盘的暖机，但是会由于此测试研磨步骤而导致生产性低下。
有鉴于如同前述的问题，本发明的目的在于提供一种研磨方法以及研磨装置，能抑制待机时的定盘的温度的低下，不需要通过研磨加工的再度开始前的测试研磨的暖机。
[解决问题的技术手段]
为了达成上述的目的，本发明提供一种研磨方法，在通过对设置于以马达所旋转驱动的一定盘的冷媒流路供给冷媒而冷却该定盘的同时，通过使以支承机构所支承的一晶圆滑接于一研磨布而进行研磨加工，其中在该晶圆的研磨加工结束后，在为实施下一个晶圆的研磨加工之前的待机时，将该冷媒的流量予以控制成未满正在实施该晶圆的磨研加工的研磨时的该冷媒的流量，并且以该马达使该定盘旋转，并且将已调整温度至室温以上的保水液供给至该研磨布。
如此一来，在待机时减少冷媒的流量，并且通过让定盘旋转驱动而让马达发热，更进一步通过使供给至研磨布的保水液为室温以上的温度，而不使定盘过度地冷却，故能防止定盘的温度的极端地降低。
此时该待机时的该冷媒的流量为该研磨时的该冷媒的流量的1/4以下为佳。
如此使待机时的冷媒的流量为研磨时的冷媒的流量的1/4以下，能更确实地防止定盘的过度的冷却。
再者此时，该研磨加工使用具有多个定盘并且以各定盘进行研磨加工的研磨装置而进行为佳。
具有多个定盘的研磨装置，一定数量的定盘为待机状态经常发生。因此，在具有多个定盘的研磨装置之中使用本发明的研磨方法为合适。
再者，为了达成上述的目的，本发明提供一种研磨装置，具有以马达所旋转驱动且设置有冷媒流路的一定盘、贴附于该定盘的一研磨布以及支承晶圆的一支承机构，在对该冷媒流路供给冷媒而冷却该定盘的同时，通过使以该支承机构所支承的该晶圆滑接于贴附在该定盘的该研磨布而实施研磨加工，其中该研磨装置包含：一流量调整阀，控制供给至该定盘的该冷媒流路的冷媒的流量；一定盘控制部，控制该定盘的旋转；以及一保水液供给机构，在该晶圆的研磨加工结束后，在为实施下一个晶圆的研磨加工之前的待机时，将该研磨布保水用的保水液供给至该研磨布，其中该流量调整阀为将该待机时的该冷媒的流量控制成未满正在实施该晶圆的研磨加工的研磨时的该冷媒的流量，该定盘控制部为在该待机时也以马达使该定盘旋转，该保水液供给机构为在该待机时将已调整温度至室温以上的保水液供给至该研磨布。
如此的研磨装置，在待机时减少冷媒的流量，并且通过让定盘旋转驱动而使马达发热，更进一步将供给至研磨布的保水液为室温以上的温度而不过度冷却定盘，故能防止定盘的温度的极端的低下。
此时，该流量调整阀为将该待机时的该冷媒的流量控制成该研磨时的该冷媒的流量的1/4以下为佳。
如此一来，具有使待机时的冷媒的流量为研磨时的1/4以下的流量调整阀的研磨装置，能更确时地防止定盘的过度的冷却。
再者此时，该研磨加工使用具有多个定盘并且以各定盘进行研磨加工的研磨装置而进行为佳。
具有多个定盘的研磨装置，一定数量的定盘为待机状态经常发生。因此，能抑制待机状态的定盘的温度低下的本发明的研磨装置特别合适地被应用。
〔对照现有技术的功效〕
本发明的研磨装置以及研磨方法，能防止待机时的定盘的过度的冷却，而能抑制待机时的定盘的温度的低下。其结果，能省略加工研磨的再度开始前的通过测试研磨等的暖机作业，并且抑制生产性的低下。
附图说明
图1是显示本发明的研磨装置的一范例的示意图。
图2是显示实施例1、比较例1的晶圆的加工量的变异的图。
图3是显示实施例1、比较例1的晶圆的GBIR的变异的图。
图4是显示实施例2与比较例2的定盘的温度变化率的图。
图5是显示实施例3与比较例3的定盘的温度变化率的图。
图6是显示实施例4与比较例4的定盘的温度变化率的图。
图7是显示实施例5的定盘的温度变化率的图。
图8是显示比较例5的定盘的温度变化率的图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施例，但本发明并非限定于此。
如同上述，于未研磨加工的待机时，研磨平台的定盘的温度由于冷却水等而过度低下，而于研磨加工再度开始的初期，研磨加工量减少，或平坦度的变异变大。于此，虽然自待机状态将研磨加工予以开始之前进行通过测试研磨的定盘的暖机，但是有由于此测试研磨步骤而生产性低下的问题。
于此，本发明人们为了解决如此的问题而持续地努力研究。结果想到：于待机时减少冷媒的流量，利用通过定盘的旋转的马达的发热，并且通过使研磨布的保水液为室温以上，而能抑制待机时的定盘的温度的极端的低下，进而完成了本发明。
首先说明本发明的研磨装置的一范例。如图1所示，本发明的研磨装置1主要具备有旋转驱动可能的定盘2、贴附于定盘2的研磨布3以及支承晶圆W用的支承机构4。
再者，于定盘2设置有冷媒流路5，通过于此冷媒流路5供给冷媒而能冷却定盘2。
此研磨装置1，于冷媒流路5供给冷媒而冷却定盘2的同时，通过将以支承机构4所支承的晶圆W予以滑接于贴附于定盘2的研磨布3而实施研磨加工。本发明的研磨装置1具备有于此研磨加工时供给研磨剂至研磨布3的研磨剂供给机构10亦可。
再者，定盘2可通过马达6而旋转驱动，再者，定盘2的旋转通过定盘控制部7而控制。定盘控制部7，例如可通过控制马达6的输出而控制定盘2的旋转。
在本发明的研磨装置1之中，定盘控制部7不仅在晶圆W的研磨加工中，也在晶圆W的研磨加工结束后，实施下一次晶圆W的研磨加工之前的待机时，通过马达6而使定盘2旋转。
再者，供给至冷媒流路7的冷媒的流量通过流量调整阀8而控制。在本发明的研磨装置1之中，流量调整阀8将待机时的冷媒的流量予以控制成未满正在实施晶圆W的研磨加工的研磨时的冷媒的流量。
更具体为，流量调整阀8将待机时的冷媒的流量调整为该研磨时的冷媒的流量的1/4以下为佳。如此一来，流量调整阀8将待机时的冷媒的流量调整为该研磨时的冷媒的流量的1/4以下，能更确实第防止定盘2的过度的冷却。
再者，本发明的研磨装置1具有于待机时将为了将研磨布3保水的保水液予以供给至研磨布3的保水液供给机构9。在本发明的研磨装置1之中，保水液供给机构9于待机时将调温至室温以上的保水液予以供给至研磨布3。
如此的本发明的研磨装置1，通过将于待机时使定盘2旋转而自马达6的发热予以利用于定盘2的温度的维持的同时，使保水液为室温以上，并且减少冷媒的流量，而能防止定盘2的过度的冷却。因此，由于待机状态的定盘2成为经加工量或晶圆形状不发生大的差异的程度的暖机的状态，故无须进行成为生产性的恶化的要因的测试研磨，便能在下一次研磨加工之中抑制晶圆的平坦度等的质量的恶化。
接下来，说明使用如同上述的本发明的研磨装置1的情况的本发明的研磨方法的一范例。
本发明的研磨方法，在该晶圆W的研磨加工结束后，在为实施下一个晶圆W的研磨加工之前的待机时，将冷却定盘2的冷媒的流量予以控制成未满正在实施该晶圆W的磨研加工的研磨时的该冷媒的流量，并且以马达6使定盘2旋转，并且将已调整温度至室温以上的保水液供给至研磨布3。
待机时的冷媒的流量为研磨时的该冷媒的流量的1/4以下为佳。一般而言，冷却定盘2的冷媒的流量于研磨加工时为4.5L/min程度的缘故，待机时能通过流量调整阀8而切换至1.0L/mim以下的流量。待机时的冷媒的流量，特别是0.2L/min以上且1.0L/min以下为佳。若为此范围，能更确实地防止过度地冷却定盘2。
再者，在本发明之中，待机时的定盘2的转速为3rpm以上且5rpm以下为佳。定盘2的转速为3rpm能充分地得到马达的发热，定盘2的转速为5rpm以下则能充分地维持研磨布上的保水液。
再者，在本发明之中，于待机时将供给至研磨布3的保水液的温度调整为室温以上，更具体而言，保水液的温度为23℃以上且30℃以下为佳。若将保水液调整成此温度范围且供给至研磨布3，能防止定盘的极端的温度低下。
再者，本发明特别适用于使用具有多个定盘并且以各定盘进行研磨加工的研磨装置。此因在具有多个定盘的研磨装置，一定数量的定盘为待机状态常会发生的缘故。
[实施例]
以下，虽然表示本发明的实施例以及比较例而更具体地说明本发明，但是本发明未限定于这些实施例。
[实施例1]
使用本发明的研磨装置，依照本发明的研磨方法而进行直径450mm的硅晶圆的研磨。亦即，于之前的研磨结束后至下一次开始研磨的待机时，将冷媒的流量予以控制成未满研磨时的冷媒的流量，并且通过马达而旋转定盘，并且将已调整为室温以上的保水液予以供给至研磨布。再者，于下一次开始研磨之前，未进行测试研磨。
作为研磨装置，使用具有两个定盘的单面研磨机(不二越机械社制SRED研磨机)。再者，各研磨加工平台的研磨条件(定盘转速、研磨头(支承机构)转速、负重、研磨时间、研磨布种类、研磨剂种类)如同下述的表1。再者，于研磨时供给至定盘的冷媒流路的冷媒的流量为4.5L/min。
【表1】
再者，在各定盘之中，待机时的冷媒的流量为1.0L/min，定盘的转速为5rpm，保水液的温度为25℃。另外，由于此时的室温为23℃的缘故，保水液的温度调整为室温以上。另外，保水液间歇地供给。再者，各定盘的研磨结束后至下一次的开始研磨的待机时间为4小时。
接下来，以KLA社制WaferSight测定在待机后的研磨加工中研磨的25片晶圆的加工量以及平坦度，评价各晶圆间的加工量以及平坦度的变异。其结果表示于表2、图2以及图3。
【表2】
如同自表2及图2所得知，实施例1与后述的比较例1相比，加工量的最大值及最小值的差变小。再者，加工量的最大值及最小值的差，相对于比较例1的170nm，实施例1为62nm，抑制至约1/3。
再者，如同自表2及图3所得知，实施例1与后述的比较例1相比，为晶圆的平坦度的指标的GBIR(Global Backsurface-referenced Ideal plane/Range)的最大值与最小值的差变小。再者，GBIR的最大值与最小值的差，相对于比较例的176nm，实施例1为43nm，抑制至约1/4。
如同以上，本发明能抑制待机时的定盘温度的低下，其结果得知，即使省略测试研磨，也可抑制晶圆质量的变异。
[比较例1]
于待机时，使冷媒的流量为与研磨时的冷媒的流量相同，未使定盘旋转，并且将调温至未达室温的保水液供给至研磨布以外，以与实施例1相同的条件实施硅晶圆的研磨。
之后，以与实施例1相同的方法，测定在待机后的研磨加工之中研磨的晶圆的加工量以及平坦度，评价各晶圆间的加工量以及平坦度的变异。
在待机时的各定盘之中，冷媒的流量与研磨时相同为4.5L/min，定盘转速为0rpm(停止状态)，保水液的温度为20℃(亦即，比室温23℃更低温)。
其结果，如同自表2、图2以及图3所得知，相比于实施例1，晶圆间的加工量以及平坦度的变异变大。因此，在比较例1的研磨方法的情况下，将定盘予以暖机的测试研磨为必须，相比于实施例1，能确认生产性性低下。
[实施例2]
在实施例1之外，以与实施例1相同的条件进行硅晶圆的研磨。此时，测定待机时的定盘的温度变化，与后述的比较例2的待机时的定盘的温度变化比较。
[比较例2]
除了于待机时未进行定盘旋转以外，以与实施例2相同的条件进行硅晶圆的研磨。此时，测定待机时的定盘的温度变化，与实施例2的待机时的定盘的温度变化比较。
其结果示于图4。图4显示待机时的定盘温度的变化率。另外，于图4所表示的“温度变化率”是对于研磨之后的待机时间为0分钟的定盘温度，各待机时间的定盘温度的相对值，以(温度变化率)＝(各待机时间的定盘温度(℃))/(研磨之后的待机时间为0分钟的定盘温度(℃))表示。“温度变化率”的定义，在后述的图5以及图6之中也与此相同。如同图4所示，得知在未有待机时的定盘旋转的比较例2之中，定盘的温度容易低下。
[实施例3]
在实施例1以及实施例2之外，另外以与实施例1相同的条件进行硅晶圆的研磨。此时，测定待机时的定盘的温度变化，与后述的比较例3的待机时的定盘的温度变化比较。
[比较例3]
将待机时的冷媒的流量为与研磨时相同的4.5L/min以外，以与实施例3相同的条件进行硅晶圆的研磨。此时，测定待机时的定盘的温度变化，与实施例3的待机时的定盘的温度变化比较。
其结果示于图5。图5显示待机时的定盘温度的变化率。自图5得知，在待机时的冷媒的流量为与研磨时相同的比较例3中，相比于实施例3，温度低下大。
[实施例4]
在实施例1至3之外，另外以与实施例1相同的条件进行硅晶圆的研磨。此时，测定待机时的定盘的温度变化，与实施例4的待机时的定盘的温度变化比较。
[比较例4]
除了使待机时的保水液的温度为未达室温的20℃以外，以与实施例4相同的条件进行硅晶圆的研磨。此时，测定待机时的定盘的温度变化，与实施例4的待机时的定盘的温度变化比较。
其结果示于图6。图6显示待机时的定盘温度的变化率。自图6得知，在使待机时的保水液的温度为未达室温的20℃的比较例4中，相比于实施例4，温度低下大。
[实施例5]
本发明的研磨装置，硅晶圆的研磨结束后，使定盘待机，测定待机时的定盘的温度变化。使待机时的冷媒的流量为1.0L/min，定盘的转速为5rpm，保水液的温度为25℃。另外，研磨时的冷媒的流量为4.5L/min，室温为23℃。
[比较例5]
在待机时的各定盘之中，除了使冷媒的流量与研磨时相同为4.5L/min，定盘转速为0rpm(停止状态)，保水液的温度为20℃(亦即，比室温23℃更低)以外，与实施例2相同，硅晶圆的研磨结束后，使定盘待机，测定待机时的定盘的温度变化。
实施例5以及比较例5的定盘的温度变化分别示于图7以及图8。另外，图7以及图8之中的“温度上升比率”以对于未研磨也未待机的装置停止时的定盘设定温度，定盘温度的上升比率所定义，以(温度上升比率)＝[(测定时定盘温度(℃))/(定盘设定温度(℃))]×100表示。未研磨也未待机的装置停止时，也供给定盘冷却水并且控制至设定温度。如图7所示，在实施例5中，待机时的定盘的温度变化抑制至约0.73％。另一方面，在比较例5中，待机时的定盘的温度变化为约2.17％，为实施例5的约三倍。
此外，本发明并不限定于上述的实施例。上述实施例为举例说明，凡具有与本发明的申请专利范围所记载的技术思想实质上同样的构成，产生相同的功效者，不论为何物皆包含在本发明的技术范围内。

Claims (6)

1.一种研磨方法，在通过对设置于以马达所旋转驱动的定盘的冷媒流路供给冷媒而冷却该定盘的同时，通过使以支承机构所支承的晶圆滑接于贴附在该定盘的该研磨布而进行研磨加工，其中
在该晶圆的研磨加工结束后，在为实施下一个晶圆的研磨加工之前的待机时，将该冷媒的流量予以控制成未满正在实施该晶圆的磨研加工的研磨时的该冷媒的流量，并且以该马达使该定盘旋转，并且将已调整温度至室温以上的保水液供给至该研磨布。
2.如权利要求1所述的研磨方法，其中该待机时的该冷媒的流量为该研磨时的该冷媒的流量的1/4以下。
3.如权利要求1或2所述的研磨方法，其中该研磨加工使用具有多个定盘，并且以各定盘进行研磨加工的研磨装置而进行。
4.一种研磨装置，具有以马达所旋转驱动且设置有冷媒流路的定盘、贴附于该定盘的研磨布以及支承晶圆的支承机构，在对该冷媒流路供给冷媒而冷却该定盘的同时，通过使以该支承机构所支承的该晶圆滑接于贴附在该定盘的该研磨布而实施研磨加工，其中该研磨装置包含：
流量调整阀，控制供给至该定盘的该冷媒流路的冷媒的流量；
定盘控制部，控制该定盘的旋转；以及
保水液供给机构，在该晶圆的研磨加工结束后，在为实施下一个晶圆的研磨加工之前的待机时，将该研磨布保水用的保水液供给至该研磨布，
其中该流量调整阀为将该待机时的该冷媒的流量控制成未满正在实施该晶圆的研磨加工的研磨时的该冷媒的流量，
该定盘控制部为在该待机时也以马达使该定盘旋转，
该保水液供给机构为在该待机时将已调整温度至室温以上的保水液供给至该研磨布。
5.如权利要求4所述的研磨装置，其中该流量调整阀为将该待机时的该冷媒的流量控制成该研磨时的该冷媒的流量的1/4以下。
6.如权利要求4或5所述的研磨装置，其中该研磨装置具有多个定盘，并且以各定盘进行研磨加工。
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