CN108290268A - 晶圆的双面研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆的双面研磨方法，于双面研磨机中，在贴附有研磨布的上下定盘间配设载体，形成于载体的支承孔支承晶圆，并将晶圆夹在上下定盘间而进行双面研磨，其中载体再被配设于双面研磨机之前，预先使用与用于双面研磨晶圆的双面研磨机相异的双面研磨机而予以进行以一次研磨及二次研磨所构成的两阶段双面研磨，一次研磨使用含有磨粒的泥浆，二次研磨使用不含磨粒的无机碱溶液，并将进行两阶段双面研磨的载体配设于用于双面研磨晶圆的双面研磨机而进行晶圆的双面研磨。因此能够抑制载体配设于上下定盘间后研磨晶圆的伤痕的产生。

Description

晶圆的双面研磨方法
技术领域
本发明涉及一种晶圆的双面研磨方法，于一双面研磨机中，在贴附有研磨布的上下定盘之间配设一载体，将一晶圆支承于形成在该载体的支承孔，并夹在该上下定盘之间而进行双面研磨。
背景技术
同时研磨晶圆的双面时，通过双面研磨机用的载体支承晶圆。此载体形成为厚度较晶圆薄，具有用以将晶圆支承于双面研磨机的上定盘与下定盘之间的指定位置的一支承孔。晶圆被插入而受支承于此支承孔，以设置于上定盘及下定盘的对向面的研磨布等的研磨具夹住晶圆的上下表面，一边供给研磨剂于研磨面而一边进行研磨(专利文献1)。
〔现有技术文献〕
〔专利文献〕
专利文献1：日本特开2007-21680号公报
发明内容
申请人发现，进行如此的双面研磨方法时，有于被双面研磨的晶圆产生伤痕的状况。于此，对于此伤痕进行精心调查时，发现特别容易发生于将载体配置于上下定盘间紧接之后的数批中的研磨晶圆。
本发明鉴于前述问题，目的在于提供一种晶圆的双面研磨方法，能够抑制于上下定盘间配置载体紧接之后的研磨晶圆伤痕的产生。
为了达成前述目的，本发明提供一种晶圆的双面研磨方法，于一双面研磨机中，在贴附有研磨布的上下定盘之间配设一载体，形成于该载体的支承孔支承一晶圆，并将该晶圆夹在该上下定盘之间而进行双面研磨，其中该载体在被配设于该双面研磨机以前，预先使用与用于双面研磨该晶圆的该双面研磨机相异的双面研磨机而予以，进行以一次研磨及二次研磨所构成的两阶段双面研磨，该一次研磨使用含有磨粒的泥浆，该二次研磨使用不含磨粒的无机碱溶液，并将进行了该两阶段双面研磨的载体配设于用于双面研磨该晶圆的该双面研磨机而进行晶圆的双面研磨。
依照如此的双面研磨方法，即使配设于双面研磨机以前的载体表面形成有自然氧化膜、或是附着有泥浆残渣、研磨残渣等，亦能够通过上述的两阶段双面研磨将其在配设以前除去。因此，通过使用进行了此种两阶段双面研磨的载体以进行晶圆的双面研磨，能够防止由于此些发尘物(颗粒)而于双面研磨中的晶圆产生伤痕。特别是对防止载体配设紧接之后的研磨晶圆的伤痕的产生有效果。又，由于载体的两阶段双面研磨与晶圆的双面研磨于不同的双面研磨机分别进行，因此载体于两阶段研磨所产生的微粒残留于双面研磨机内，亦不会在研磨晶圆时伤害晶圆。
此时，可于为了双面研磨该晶圆而初次配设该载体以前，进行对配设于该双面研磨机以前的该载体所进行的两阶段双面研磨。
依此，即使于制造商出货的新品载体表面已经形成有自然氧化膜等，亦能够抑制起因于此的研磨晶圆的伤痕的产生。
又，可将经使用于该晶圆的双面研磨后的载体自该双面研磨机取出而暂时保管，在为了双面研磨下一个晶圆而再度配设以前，进行对配设于该双面研磨机以前的该载体所进行的两阶段双面研磨。
虽然为了双面研磨机的保养等会将载体暂时取出而保管，但此用于双面研磨的载体的表面特别具有活性，容易于保管时形成自然氧化膜。又有可能吸附有泥浆残渣、研磨残渣等，经污染的状况。但是，依照如上方法，能够抑制起因于此些的研磨晶圆的伤痕的产生。
又，该载体可为金属制。
金属制的载体的表面特别具有活性而不安定，容易形成自然氧化膜等。因此，能够于双面研磨以前预先除去此些的本发明特别有效。
又，于该载体的一次研磨中所使用的泥浆中的磨粒可为直径70nm以上之物。
使用如此的磨粒，则能够有效率地，且更加确实地除去于载体表面所形成的自然氧化膜等。
又，其中于该载体的两阶段双面研磨中所使用的研磨布可为邵氏A硬度80以上的聚氨酯发泡垫。
使用如此之物作为研磨布，则能够有效率地，且更加确实地除去于载体表面所形成的自然氧化膜等。
又，该载体的一次研磨的研磨量为单面30nm以上。
如此设定一次研磨中的研磨量，则能够为足以除去形成于载体表面的自然氧化膜等的研磨量，而能够更加确实地将其除去。
又，该载体的二次研磨中所使用的无机碱溶液的温度可为30℃以上。
若是如此，则于二次研磨中，能够有效率地除去一次研磨所产生的残渣，而能够更确实地使其不残留于载体表面。
如上所述，依据本发明，能够将形成于载体表面的自然氧化膜等于配设以前预先除去，而能够使用该载体进行晶圆的双面研磨，因此能够抑制起因于此些自然氧化膜等，于载体配设紧接之后的研磨晶圆的伤痕的产生。
附图说明
图1是显示本发明的晶圆的双面研磨方法之一例的流程图。
图2是显示本发明的晶圆的双面研磨方法之另一例的流程图。
图3是显示双面研磨机之一例的纵剖面图。
图4是显示双面研磨机之一例的平面图。
图5是显示已知的晶圆的双面研磨方法之一例的流程图。
图6是显示比较例中刮痕之一例的观察图。
图7是显示实施例及比较例中，各批的刮痕数的变化的量表图。
具体实施方式
以下虽参照图式以说明本发明的实施例，但本发明并不限定于此。
首先，图3是显示能够使用于本发明的双面研磨方法的双面研磨机的剖面图之一例。又图4是显示双面研磨机之一例的平面图。此处虽以行星式之物说明，但本发明并未限定于此，亦可使用摆动式之物。
另外，本发明中虽然于晶圆研磨用及载体研磨用需要不同的双面研磨机，但其基本构造可为相同，亦可为不同构造。只要为能够适当将晶圆及载体双面研磨之物即可。此处说明使用基本构造相同之物的状况。
但是，载体本身为共通。即经载体研磨用的双面研磨机双面研磨的载体，将会使用于以晶圆研磨用的双面研磨机将晶圆双面研磨时。
双面研磨机1(使之为晶圆研磨用的双面研磨机A，及载体研磨用的双面研磨机B)，具有上下相对向设置的下定盘2及上定盘3，各定盘2、3的对向面侧，分别贴附有研磨布4。又上定盘3的上部设置有用以供给泥浆等的喷嘴5、于上定盘设置有贯通孔6。并且上定盘3及下定盘2之间的中心部设置有太阳齿轮7，于周缘部设置有内齿轮8。支承于形成于载体9的支承孔10的晶圆W(晶圆W通过图中未显示的插入构件支承于支承孔10)，被夹入于上定盘3与下定盘2之间。
另外，图3、4的研磨对象为晶圆W。研磨对象为载体9时，将成为自图3、4除去晶圆W的状态。
太阳齿轮7及内齿轮8的各齿部啮合于载体9的外周齿，随着上定盘3及下定盘2通过图中未显示的驱动源而被旋转，载体9将一面进行自转一面围绕太阳齿轮7公转。
此时载体9通过上下的研磨布4而双面同时被研磨。
又，晶圆W为研磨对象时，晶圆W被支承于载体9的支承孔10，通过上下的研磨布4而双面同时被研磨。
另外，各自于研磨时，载体研磨用的泥浆或晶圆研磨用的泥浆自喷嘴5经过贯通孔6而被供给。亦备有温度调节器，而能够将各泥浆以期望的温度供给。
另外，载体9的材质虽没有特别限定，但为金属制时本发明特别有效。金属制的载体的表面具活性而不安定，容易形成成为研磨晶圆的伤痕的起因的自然氧化膜。本发明能够在为了研磨晶圆而将载体配设于上下定盘间之前，将容易形成于其表面的自然氧化膜等预先除去。
又，研磨布A虽无特别限定，但于载体研磨用的双面研磨机B中，能够使用例如邵氏A硬度在80以上的聚氨酯发泡垫。因为若使用如此硬度之物，于本发明的双面研磨方法中，能够有效率，且更确实地将形成于载体9的表面的自然氧化膜等除去。
接着，说明使用如图3、4的双面研磨机的本发明的晶圆的双面研磨方法。
本发明的晶圆的双面研磨方法，能够应用于例如为了将晶圆双面研磨而初次配设于双面研磨机的状况。可以设想为因载体交换，而使用制造商所出货的新品载体的状况(实施例1)。
又，能够应用于将已使用于晶圆的双面研磨的载体自双面研磨机取出而暂时保管，并为了双面研磨下一个晶圆而再度配设于该双面研磨机的状况。可以设想为使用为了研磨布等载体以外的组件的交换、维护等，而暂时自双面研磨机取出的载体的状况(实施例2)。
另外，本发明并不限定于此，只要是于双面研磨机配设载体而双面研磨晶圆的状况皆可应用本发明。
(实施例1：为了双面研磨晶圆而首次配设于双面研磨机的状况)
首先，参照图1说明实施例1的状况。
首先，为了交换载体而准备新品载体(步骤B1)。另外，如同前述，本发明虽对金属制之物特别有效，但除此之外亦能为树脂等其他材料之物。于自制造商出货的新品载体通常形成有自然氧化膜。又，亦能设想附着有其他杂质的状况。若是以此状况而原封不动地使用于晶圆的双面研磨，这些会于晶圆的双面研磨中剥落，成为研磨晶圆表面的伤痕的原因。
在此，预先除去载体表面的自然氧化膜等。具体而言，将新品载体配设于双面研磨机B(步骤B2)，一边自喷嘴供给泥浆等，一边驱动上下定盘及各齿轮，以研磨布将载体双面研磨以除去自然氧化膜(步骤B3)。
此处，此步骤B3，以两阶段进行双面研磨(一次研磨及二次研磨)。另外，关于此处所使用的双面研磨机B的研磨布如同前述，能够为例如邵氏A硬度80以上之物，因此，能够有效率地，且更确实地除去自然氧化膜。作为硬度的上限，只要有例如邵氏A硬度95即足够。
一次研磨中使用含有磨粒的泥浆。因此能够剥离载体表面的自然氧化膜、或是多余的杂质。使用的磨粒虽无特别限定，但为了有效率地除去自然氧化膜等，能够使用例如直径70nm以上之物。进一步以使用100nm以上之物为佳，作为上限，只要有200nm左右即足够。能够因应其时的晶圆的材质使用如二氧化硅等适当的材质之物。
又，关于此泥浆，能够为例如磨粒浓度10wt％以上20％wt以下，且为pH10至pH11的无机碱性溶液。
而作为研磨量，能够为单面例如30nm以上。若是依此程度的研磨，能够更确实地除去自然氧化膜等。作为上限，能够为例如100nm。若是依此范围的研磨量，则作为用以除去自然氧化膜等的研磨量即为充足。但是此研磨量当然并非限定之物，能够依载体的自然氧化膜等的形成状态而适当决定。
又，加工负重在一次研磨中能够设定为例如100至200gf/cm2。
接着，使用不含有磨粒的无机碱性溶液进行二次研磨。作为无机碱性溶液，能够使用例如以pH10至pH11的KOH为基质之物。因此，能够除去于一次研磨附着于载体表面的残渣及磨粒、研磨碎屑等。残渣虽然一干燥、凝固就会变得难以溶解而难以洗净，但通过如同前述于双面研磨机B内于一次研磨后进行二次研磨并进行无机碱洗净，能够有效率地除去此些杂质。
又，无机碱性溶液虽然无特别限定，但能够为例如30℃以上。作为上限，能够为例如40℃。依照如此的温度范围，则能够更加有效率地除去起因于一次研磨的残渣等，能够抑制在使用于之后的晶圆的双面研磨时，就这样附着于载体的残渣成为原因而于晶圆上产生伤痕的状况。又，加工负重于二次研磨中能够设定为例如50至100gf/cm2。将进行了如同前述的双面研磨的载体自双面研磨机B中取出(步骤B4)。
接着，于不同于双面研磨机B，且使用于将晶圆双面研磨的双面研磨机A中，配设经进行上述的两阶段双面研磨的载体(步骤A1)。以与双面研磨机B不同的双面研磨A进行晶圆的双面研磨。若是晶圆研磨用与载体研磨用使用相同的双面研磨机，则载体的两阶段研磨所产生的研磨屑等将残留于双面研磨机内而伤到晶圆。但是本发明由于使用不同的双面研磨机因此能够防止如此问题产生。
接着，将晶圆投入，即，将晶圆支承于载体的支承孔而夹于上下定盘间(步骤A2)，进行双面研磨(步骤A3)。此双面研磨的流程本身能够与已知的流程相同。即，为了研磨晶圆，一边自喷嘴供给适当的泥浆，一边驱动上下定盘及各齿轮，以研磨布进行指定的研磨量的双面研磨。
并且，回收研磨后的晶圆(步骤A4)。因应需求连续反复(N次)进行步骤A2至步骤A4，进行晶圆的研磨、回收。
若是依照本发明的晶圆的双面研磨方法，能够在实际将载体配设于双面研磨机A之前，通过两阶段研磨将载体表面的自然氧化膜等除去。因此，能够防止已知的原封不动地使用具有自然氧化膜等的状态的新品载体时所产生的，起因于自然氧化膜等的微粒的产生。因此能够防止研磨晶圆的表面产生刮痕等伤痕。虽然此伤痕在配设载体紧接之后的数批中产生次数特别多，但通过防止其产生，能够在配设紧接之后便可提供高质量的研磨晶圆。
(实施例2：将已使用于晶圆的双面研磨的载体自双面研磨机取下而暂时保管，并为了双面研磨下一个晶圆而再度配设于该双面研磨机的状况)
接着，参照图2说明实施例2。
由于研磨布的寿命、或其他各种维护，而将经使用于晶圆的双面研磨的载体自双面研磨机A中取出(步骤A5)、将双面研磨机A完全停止(步骤A6)、进行双面研磨机A的维护(步骤A7)
另一方面，关于自双面研磨机A取出的载体，由于之后会再度使用，在因应需要进行洗净等后，暂时保管(步骤B5)。保管方法并无特别限定。能够于容器内自然干燥保管，亦能够保管于以指定溶液所填满的水槽内。能够以得以防止自然氧化膜的形成及其他杂质附着的方法适当保管。
而配合双面研磨机A的维修结束的时机，使用双面研磨机B对保管的载体进行两阶段双面研磨(步骤B2至步骤B4)。关于步骤B2至步骤B4，能够以与实施例1相同的流程进行。
将进行了两阶段双面研磨的载体再度配设于维护结束后的双面研磨机A(例如在自两阶段双面研磨后一小时内配设)(步骤A1)，接着重复进行研磨的晶圆的投入、研磨、回收(步骤A2至步骤A4)。关于步骤A2至步骤A4，能够以与实施例1相同的流程进行。
一经使用于研磨处理的载体的表面则特别具有活性，容易于保管时形成自然氧化膜。又可能吸附晶圆研磨时的泥浆残渣、研磨残渣而被污染。本发明中，能够于再度配设于双面研磨机A以前，通过于双面研磨机B进行的两阶段双面研磨将此些附着物除去。因此，在研磨晶圆时，能够防止缘于此些的微粒的产生，进一步防止晶圆的伤痕的产生。特别是于载体再度配置紧邻之后的数批中十分具有效果。
另外，实施例1、2中，虽然分别说明新品载体的状况及使用过的载体的状况，但当然亦能组合运用。即，能够例如如实施例1所述，首先于新品的载体进行两阶段双面研磨而配设于双面研磨机A，进行晶圆的双面研磨。之后，接着如实施例2所述，为了维护双面研磨机A，将该使用过的载体进行两阶段双面研磨而再度配设于双面研磨机A，进行晶圆的双面研磨。
〔实施例〕
以下虽显示实施例及比较例以具体说明本发明，但本发明并不限定于此。
〔实施例〕
依照图2所示的本发明的晶圆的双面研磨方法，使用图3、4所示的双面研磨机1(双面研磨机A、双面研磨机B)进行载体及晶圆的研磨。
为了研磨布的交换，将使用于晶圆的双面研磨的载体取出，完全停止双面研磨机A，交换研磨布。另一方面，取出的载体暂时保管，之后使用双面研磨机B进行两阶段双面研磨。之后，再度配设于双面研磨机A，投入晶圆进行双面研磨，并回收。另外，载体于再度配设后，进行10批晶圆的双面研磨。一批为五片。
另外，载体于双面研磨机B、晶圆于双面研磨机A的研磨的各条件如以下所述。
〔关于载体的研磨〕
载体的研磨，在实施晶圆研磨前的一小时内进行。
双面研磨机B使用不二越机械工业股份有限公司制的DSP-20B。
研磨布使用邵氏A硬度86的聚氨酯发泡垫。
载体的基板为钛金属。插入构件使用玻璃纤维含浸环氧树脂的FRP。
泥浆于一次研磨使用含有二氧化硅磨粒、平均粒径89nm、磨粒浓度13wt％、以pH10.5的KOH为基质之物，于二次研磨使用不含二氧化硅磨粒、以pH11.0KOH为基质、35℃之物。
加工负重于一次研磨设定为180gf/cm2，于二次研磨设定为70gf/cm2。
加工时间于一次研磨设定为使研磨量为30nm以上(具体而言为50nm)。于二次研磨定为5min。
各驱动部的旋转速度，上定盘为-13.4rpn、下定盘为35rpm、太阳齿轮为25rpm、内齿轮为7rpm。
研磨布的修整，通过电沉积有钻石磨粒的修整板一边以指定压力流过纯水一边滑接上下的研磨布以进行。
[关于晶圆研磨、洗净]
晶圆使用直径300mm的P型单晶硅晶圆。
双面研磨机A，使用不二越机械工业股份有限公司制的DSP-20B。此为与前述进行载体研磨的双面研磨机B不同的另一台双面研磨机。
研磨布使用邵氏A硬度在86的聚氨酯发泡垫。
载体使用经过上述的载体研磨的钛金属载体。
泥浆为含有二氧化硅磨粒、平均粒径35nm、磨粒浓度1.0wt％、以pH10.5的KOH为基质之物。
加工负重设定为150gf/cm2。
加工时间设定为使晶圆的厚度会变得与载体相同。
各驱动部的旋转速度，上定盘为-13.4rpn、下定盘为35rpm、太阳齿轮为25rpm、内齿轮为7rpm。
研磨布的修整，通过电沉积有钻石磨粒的修整板一边以指定压力流过纯水一边滑接上下的研磨布以进行。
作为晶圆的洗净，以NH4OH：H2O2：H2O＝1：1：15的比例进行SC-1洗净。
[比较例]
依照如图5所示的已知的晶圆的研磨方法，以与如图3、4所示的双面研磨机相同的双面研磨机进行晶圆的双面研磨。如图5所示，已知方法中，没有进行如本发明的，于载体保管后的以双面研磨机B的两阶段双面研磨。即，将载体保管后，不进行两阶段双面研磨，而原封不动地将钛金属载体再次配设于双面研磨机，进行晶圆的双面研磨，除此之外的条件与实施例相同。
关于如此而得的实施例及比较例的研磨晶圆(于载体的再度配设后被双面研磨之物)，于上述洗净后，检查其表面。具体而言，以检查装置SP1(KLA-Tencor公司制)的200nmup测定，计测晶圆表面的刮痕。
该刮痕的一例(比较例)显示于图6。以虚线圈起的即是刮痕之一例。
又，监测各批的刮痕数的变化。各批的刮痕数的变迁显示于图7。另外，各批皆为五片的平均值。
如图7所示，于没有进行载体的研磨的已知方法的比较例中，载体的再度配设紧接之后的数批(1至3批)中，刮痕数多(11至3个)。这可以设想是由于一经使用而取出、保管的载体表面所形成的自然氧化膜及泥浆残渣等，于晶圆双面研磨时自载体剥离，于晶圆表面留下刮痕。
另一方面，得知实施本发明的实施例中，载体的再度配设紧接之后的数批(1至3批)中，与比较例相比刮痕数被大幅抑制(1至0个)。这可以设想是通过本发明，将上述载体表面所形成的自然氧化膜及泥浆残渣等，于再度配设于双面研磨机A以前适当去除。
又，上述实施例虽然是关于经使用的载体再度使用的状况，另外准备新品的载体，基于图1所示的本发明的其他实施例1实施晶圆的双面研磨方法，并亦于该研磨晶圆检查刮痕数时，与上述实施例相同，能够抑制在载体配设紧接之后的数批中的刮痕数。
另外，本发明并不为前述实施例所限制。前述实施例为例示，具有与本发明的申请专利范围所记载的技术思想为实质相同的构成，且达成同样作用效果者，皆包含于本发明的技术范围。

Claims (8)

1.一种晶圆的双面研磨方法，于双面研磨机中，在贴附有研磨布的上下定盘之间配设载体，形成于该载体的支承孔支承晶圆，并将该晶圆夹在该上下定盘之间而进行双面研磨，其中
该载体在被配设于该双面研磨机之前，预先使用与用于双面研磨该晶圆的该双面研磨机相异的双面研磨机而予以进行以一次研磨及二次研磨所构成的两阶段双面研磨，该一次研磨使用含有磨粒的泥浆，该二次研磨使用不含磨粒的无机碱溶液，并将进行了该两阶段双面研磨的载体配设于用于双面研磨该晶圆的该双面研磨机而进行晶圆的双面研磨。
2.如权利要求1所述的晶圆的双面研磨方法，其中于为了双面研磨该晶圆而初次配设该载体之前，进行对配设于该双面研磨机之前的该载体所进行的两阶段双面研磨。
3.如权利要求1或2所述的晶圆的双面研磨方法，其中将经使用于该晶圆的双面研磨后的载体自该双面研磨机取出而暂时保管，在为了双面研磨下一个晶圆而再度配设前，进行对配设于该双面研磨机之前的该载体所进行的两阶段双面研磨。
4.如权利要求1至3中任一项所述的晶圆的双面研磨方法，其中该载体为金属制。
5.如权利要求1至4中任一项所述的晶圆的双面研磨方法，其中于该载体的一次研磨中所使用的泥浆中的磨粒为直径70nm以上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的晶圆的双面研磨方法，其中于该载体的两阶段双面研磨中所使用的研磨布为邵氏A硬度80以上的聚氨酯发泡垫。
7.如权利要求1至6中任一项所述的晶圆的双面研磨方法，其中该载体的一次研磨的研磨量为单面30nm以上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的晶圆的双面研磨方法，其中该载体的二次研磨中所使用的无机碱溶液的温度为30℃以上。
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