CN108290269A - 晶圆的研磨方法及研磨装置 - Google Patents

晶圆的研磨方法及研磨装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108290269A
CN108290269A CN201680064805.XA CN201680064805A CN108290269A CN 108290269 A CN108290269 A CN 108290269A CN 201680064805 A CN201680064805 A CN 201680064805A CN 108290269 A CN108290269 A CN 108290269A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grinding
wafer
depth
model
recess portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680064805.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108290269B (zh
Inventor
佐藤弥
佐藤一弥
桥本浩昌
上滨直纪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical Shin Etsu Handotai Co Ltd
Publication of CN108290269A publication Critical patent/CN108290269A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108290269B publication Critical patent/CN108290269B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/013—Devices or means for detecting lapping completion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

本发明为一种晶圆的研磨方法，其特征在于，在卸载工序之后且在保持下一个进行研磨的晶圆的装载工序之前，具有：对取出了结束研磨的晶圆后的样板的凹部的深度PDt进行测定的测定工序；计算所测定的凹部的深度PDt与用于研磨前的样板的凹部的深度PD0的差ΔPD的计算工序；以及，根据算出的差ΔPD对下一个进行研磨的晶圆的研磨条件进行调整的调整工序。由此，提供一种晶圆的研磨方法及研磨装置，其能够调整因样板的凹槽深度的数值变动而引起的晶圆的平整度的变动。

Description

晶圆的研磨方法及研磨装置
技术领域
本发明涉及晶圆的研磨方法及研磨装置。
背景技术
晶圆的研磨加工，多是利用无蜡安装式的研磨装置来进行，该研磨装置在由环氧玻璃等制成的环状部件的内侧收纳晶圆，并以位于晶圆与研磨头之间的垫板来保持晶圆的背面。通常，在该研磨装置中使用样板(日语：テンプレート)，该样板是使环状部件粘合于垫板而成的。通常，样板贴附于研磨头的环状的底座环使用，该底座环由PVC(聚氯乙烯)或钛等制成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2004-23038号公报
专利文献2：日本专利第4013187号
发明内容
(一)要解决的技术问题
在上述的无蜡安装式的研磨中，存在研磨后的晶圆的形状因样板的使用时间而变动的现象，技术课题在于实现晶圆的平整度的稳定化。
以往，针对这种晶圆的形状变化，对研磨后的晶圆的平整度进行测定，并在所测定的平整度不合格的情况下，更换为新的样板或更换为其它设备中使用过的旧的样板等，从而逐次进行处理，以使得研磨后的晶圆的平整度合格。然而，在根据晶圆的平整度的测定结果进行处理的情况下，通过更换样板来调整平整度，会产生时间滞后，并产生平整度不合格的晶圆。此外，若平整度合格则不会特别地进行调整，因此结果是：样板的从寿命期初期至末期的晶圆的平整度的偏差变大。
本申请的发明人通过研究查明：利用环状部件的内周面及垫板的与环状部件贴合侧的面收纳并保持晶圆的凹部的深度即凹槽深度(以下也称为PD)的经时变化，与随着样板的使用时间而产生的平整度变动有关。而且发现：PD经时变化的主要原因为环状部件的磨损及垫板的变形。然而在现有技术中并没有考虑PD的经时变化，仅有提出在研磨头的安装前后测定PD。
例如在专利文献1中公开了：在样板的固定环(环状部件)表面设置突起，在研磨中对研磨垫进行原位修整，由此使晶圆的平整度稳定化。然而，其中没有考虑因环状部件的磨损及垫板的变形导致的平整度变动。此外，虽然环状部件的材质也可以使用具有耐磨损性的陶瓷，但是也因使用陶瓷而存在在内周端的工件边缘部产生裂纹等问题。
此外，在专利文献2中公开了：根据作为目标的晶圆厚度，在研磨头的主体与样板之间插拔厚度为10μm左右的隔板来进行调整。但是，没有提及可否进行能够实现平整度控制级别的更精细的调整。此外，即使能够进行，操作也会繁杂，而且没有提及对隔板插拔后的级差量的确认手段，没有考虑PD经时变化导致的平整度变动。
本发明是针对上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种晶圆的研磨方法及研磨装置，其能够调整因样板的凹槽深度的数值变动而引起的晶圆的平整度的变动。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种晶圆的研磨方法，其使用具有样板并可旋转的研磨头，反复进行装载工序、研磨工序以及卸载工序，对多个晶圆进行研磨，所述样板贴合有环状部件及垫板，并形成有凹部，该凹部利用所述环状部件的内周面及所述垫板的与所述环状部件贴合侧的面来收纳并保持晶圆，所述装载工序将晶圆收纳并保持于所述凹部，所述研磨工序一边使可旋转的定盘及所述研磨头旋转一边将保持于所述研磨头的所述晶圆向贴附于所述定盘上的砂布推压来进行研磨，所述卸载工序将结束了所述研磨的晶圆从所述样板的凹部取出，所述晶圆的研磨方法的特征在于，在所述卸载工序之后且在保持下一个进行研磨的晶圆的装载工序之前，具有：对取出了结束所述研磨的晶圆后的所述凹部的深度PDt进行测定的测定工序；计算所述测定的凹部的深度PDt与用于研磨前的所述样板的凹部的深度PD0的差ΔPD的计算工序；以及根据所述算出的差ΔPD对下一个进行研磨的晶圆的研磨条件进行调整的调整工序。
如此，能够测定样板的凹槽深度的数值变动，并根据其数值适当调整为这样的研磨条件，即其调整(尤其是抑制)晶圆的平整度的变动。其结果是，能够减小随着样板的使用时间而产生的晶圆的平整度的偏差。
此时，在所述调整工序中，能够对所述定盘的转速与所述研磨头的转速的相对速度、及研磨压力的任意一方或双方进行调整，从而调整研磨时的所述环状部件的磨损量，使得所述差ΔPD变小。
这样，通过调整研磨条件使得PDt与PD0的差ΔPD变小，即：使得样板的凹部的深度保持初始状态不变，由此能够减小随着样板的使用时间而产生的晶圆的平整度的偏差。
另外，此时在所述调整工序中，能够通过将所述垫板变更为由于研磨压力而进行塑性变形的量不同的其他垫板，来调整所述垫板的塑性变形量，使得所述差ΔPD变小。
采用这种方式，能够通过调整研磨条件，使得样板的凹部的深度保持初始状态不变，从而减小随着样板的使用时间而产生的晶圆的平整度的偏差。
此外，能够在所述深度PDt与深度PD0的差ΔPD大于规定的值的情况下实施所述调整工序。
若在判断为深度的差ΔPD大于规定的值、且下一个进行研磨的晶圆的平整度可能大于预先设定的阈值的情况下进行调整，则能够在抑制生产率降低的前提下对研磨条件进行调整，减小平整度的偏差。
此外，为了实现上述目的，本发明提供一种研磨装置，其具备：可旋转的研磨头、以及贴附于可旋转的定盘上的砂布，所述研磨头具有样板，所述样板贴合有环状部件及垫板，并形成有凹部，该凹部利用所述环状部件的内周面及所述垫板的与所述环状部件贴合侧的面来收纳并保持晶圆，所述研磨装置一边使所述定盘及所述研磨头旋转一边将保持于所述研磨头的所述晶圆相对于所述砂布推压进行研磨，所述研磨装置的特征在于，具备：测定单元，其能够对取出了结束所述研磨的晶圆后的所述样板的凹部的深度PDt进行测定；计算单元，其计算所述测定的凹部的深度PDt与用于研磨前的所述样板的凹部的深度PD0的差ΔPD；以及调整单元，其根据所述算出的差ΔPD对下一个进行研磨的晶圆的研磨条件进行调整。
若为这样的研磨装置，则能够测定样板的凹槽深度的数值变动，并根据其数值适当地将研磨条件调整为这样的研磨条件，即，其尤其抑制晶圆的平整度的变动。其结果是，获得一种研磨装置，其能够减小随着样板的使用时间而产生的晶圆的平整度的偏差。
此时优选地，所述调整单元通过对所述定盘的转速与所述研磨头的转速的相对速度、及研磨压力的任意一方或双方进行调整，来调整研磨时的所述环状部件的磨损量，使得所述差ΔPD变小。
若为这样的研磨装置，能够通过调整研磨条件，使得样板的凹部的深度保持初始状态不变，从而减小随着样板的使用时间而产生的晶圆的平整度的偏差。
另外，此时优选地，所述调整单元在所述深度PDt与深度PD0的差ΔPD大于规定的值的情况下对所述研磨条件进行调整。
若在判断为深度的差ΔPD大于规定的值、且下一个进行研磨的晶圆的平整度可能大于预先设定的阈值的情况下进行调整，则获得一种研磨装置，其能够一边抑制生产率降低一边对研磨条件进行调整，减小平整度的偏差。
此外，优选地，所述测定单元具有：传感器部，其对取出了结束所述研磨的晶圆的所述样板的凹部的深度PDt进行测定；以及，移动部，其使该传感器部以在对所述凹部的深度PDt进行测定时位于所述样板的下方的方式进行移动。
本发明的研磨装置能够利用这样的测定单元测定凹部的深度PDt。
(三)有益效果
若是本发明的晶圆的研磨方法及研磨装置，则能够通过对样板的凹部的深度的数值变动进行监控，并根据其数值对研磨条件进行调整，由此抑制晶圆的平整度的变动。
附图说明
图1为示出了本发明的研磨装置的一例的示意图。
图2为示出了本发明的研磨装置的测定单元测定凹部的深度PDt时的形态的一例的示意图。
图3为对伴随在研磨中使用而发生的样板凹部的深度的变化进行说明的图。
图4为表示本发明的晶圆的研磨方法的一例的流程图。
图5为表示直列式激光位移计的摄像结果的例子的图。
图6为表示直列式激光位移计的测定结果的例子的图表。
图7为实施例1中的PDt的测定结果。
图8为表示实施例1中的研磨头的转速的推移的图表。
图9为实施例1中的ESFQDmax的测定结果。
图10为比较例中的PDt的测定结果。
图11为比较例中的ESFQDmax的测定结果。
图12为实施例2中的PDt的测定结果。
图13为实施例2中的ESFQDmax的测定结果。
图14为实施例3中的PDt的测定结果。
图15为实施例3中的ESFQDmax的测定结果。
具体实施方式
以下，关于本发明对实施方式进行说明，但本发明并不限定于此。
如上所述，存在晶圆的平整度随着样板的使用时间而发生变动、并导致晶圆的平整度的偏差增大的问题。
因此，为了解决这样的技术问题，本申请的发明人反复进行了深入研究。结果发现：平整度的变动主要是由样板的凹部深度(PD)的变动引起的。并且，想到了通过一边监控PD的值一边调整研磨条件，从而能够对平整度的偏差进行调整抑制等，并完成了本发明。
首先，以下参照图1～3对本发明的研磨装置详细地进行说明，但是本发明并不限定于此。如图1所示，本发明的研磨装置1具备：用于保持晶圆W的可旋转的研磨头2、可旋转的定盘3、以及贴附于定盘3上的砂布4。此外，也可以具备在研磨晶圆W时向砂布4供给研磨剂的研磨剂供给机构5。
研磨头2具有将环状部件6及垫板7贴合而成的样板8。如图1所示，在样板8形成有凹部9，该凹部9以环状部件6的内周面和垫板7的与环状部件6贴合侧的面来收纳并保持晶圆W。
在该研磨装置1中，利用垫板7保持晶圆W的背面，并利用环状部件6保持晶圆W的边缘部，将研磨剂从研磨剂供给机构5供给至砂布4上，并且一边使定盘3与研磨头2各自旋转一边将晶圆W向砂布4推压，由此能够使晶圆W与砂布4滑动接触来进行研磨。
此外，本发明的研磨装置1具备测定单元10，其能够对取出了结束研磨的晶圆W后的样板8的凹部9的深度PDt进行测定。该测定单元10例如可以具有：传感器部11、以及移动部12，该移动部12使传感器部11以在对凹部深度PDt进行测定时位于样板8的下方的方式移动。
如图2所示，传感器部11能够对取出了结束研磨的晶圆W的样板8的凹部9的深度PDt进行测定，移动部12能够使传感器部11以在对凹部深度PDt进行测定时位于样板8的下方的方式移动。
作为传感器部11，能够使用直列(in-line)式的激光位移计。作为这样的位移计，例如，能够使用LJ-V7020(KEYENCE公司制造)等。基于该方式对PDt进行测定，能够对环状部件6与垫板7的级差部分进行线扫描，将来自环状部件6的表面的反射光像与来自垫板7的表面的反射光像的级差作为PDt进行测量。此外，为了防止研磨剂的飞沫沾到传感器部11上，也可以在传感器部11上设置盖体。
此外，移动部12能够使用可进行X轴方向(水平方向)上的移送的X轴方向滑块。在晶圆W的研磨中，传感器部11的待机位置是不会妨碍研磨加工的位置，在卸载晶圆W之后对凹部深度PDt进行测定时，使传感器部11移动到样板8的下方。所谓的样板8的下方，例如是环状部件6与垫板7的级差部分处在传感器部11的测定范围内的位置。
例如，测定单元10只要是如下所述即可，即，在X轴方向滑块的前端安装有激光位移计，并设置为可实现激光位移计向样板8下方进入、以及激光位移计从样板8下方退避。
此外，本发明的研磨装置1具备计算单元13，其计算由测定单元10测定的凹部9的深度PDt、与用于研磨前的样板8的凹部9的深度PD0的差ΔPD。作为计算单元13，能够使用个人计算机(PC)等。本发明的研磨装置1还具备调整单元14，其根据由计算单元13算出的差ΔPD，对下一个进行研磨的晶圆W的研磨条件进行调整。
若为这样的本发明的研磨装置1，则能够测定样板8的凹部9的深度PDt，并根据PDt与PD0的差ΔPD适当地调整为尤其可抑制晶圆W的平整度的变动的研磨条件。此外，由于可在研磨后的平整度测定结果得出之前基于PDt的值进行调整，因此能够以更少的时间滞后进行平整度推移的轨道修正，结果是能够将样板的从寿命期初期至末期的晶圆的平整度的偏差抑制为较小。
此外，为了减小晶圆W的平整度的偏差，更具体而言，优选地，调整单元14对定盘3的转速与研磨头2的转速的相对速度、及研磨压力的任意一方或双方进行调整，从而调整研磨时的环状部件6的磨损量，使得差ΔPD变小。通过使凹部9的深度PDt的相对于初期的凹部深度PD0的变化量更小，能够减小晶圆W的平整度的偏差。对于其理由进行以下说明。
如图3所示，在将样板8用于研磨前、即样板8在研磨中的使用时间t＝0时的凹部9的深度PD0与初期的环状部件6的厚度相等。然而，如图3所示，在t＞0时的凹部9的深度PDt中加入了环状部件6的磨损量A及垫板7的塑性变形量P这两个要素。即，t＞0时的凹部9的深度PDt用PDt＝PD0-A+P表示。
根据该式可知，若A＞P，则PDt比PD0浅，若A＜P，则PDt比PD0深，若A＝P，则PDt与PD0为相同深度。因此，若A＞P，则意味着晶圆的塌陷化(日语：ダレ化)会进一步推进，若A＜P，则意味着翘起化(ダレ化)会进一步推进，若A＝P，则意味着几乎没有随着样板8的使用时间而产生的晶圆的平整度的变动。
这样，由上述式子可见：若-A+P→0，则PDt→PD0，在样板8的寿命到期后，也能够将PDt维持于接近PD0的值。即，通过控制A与P的大小关系，使PDt与PD0的差ΔPD更小，能够减小晶圆的平整度的偏差。
此处，A为环状部件6的磨损量(或磨损率)，因此可通过研磨头2与定盘3的转速的相对速度、研磨压力来进行调整。另一方面，P为垫板7的塑性变形量，因此可通过研磨压力、垫板7的压缩率等来进行调整。如果能够通过这些调整实现控制-A+P→0、即：将PDt控制为尽可能接近PD0的值，则能够减小由样板的使用时间t所引起的晶圆的平整度的变动。此外，若改变研磨方式，则能够变更定盘3与研磨头2的旋转速度、研磨压力，因此若对旋转速度、研磨压力进行调整，则不必进行更换样板8的作业即可进行调整，因此能够抑制生产率的降低。
此外，本发明的研磨装置1中，能够使调整单元14在深度PDt与深度PD0的差ΔPD大于规定的值的情况下调整研磨条件。若为这样的方式，则能够防止生产率的降低，并能够减小晶圆的平整度的变动。
接着，以使用上述说明的本发明的研磨装置1的情况为例对本发明的晶圆的研磨方法进行说明。
图4中示出了本发明的晶圆的研磨方法的一例的流程图。首先，进行将样板8安装于研磨头2的工序。接着，执行对用于研磨前的样板8的凹部9的深度PD0进行测定的工序。接下来执行：将晶圆W收纳并保持于凹部9的装载工序；一边使定盘3及研磨头2旋转一边将保持于研磨头2的晶圆W向贴附于可旋转的定盘3上的砂布4推压来对晶圆W进行研磨的研磨工序；将结束研磨的晶圆W从样板8的凹部9取出的卸载工序。
接下来，使用测定单元10执行对凹部9的深度PDt进行测定的测定工序。此时优选，测定在研磨结束并从研磨头2卸载了晶圆W之后且在研磨头2处于上升位置的时机进行。此外，在测定中能够使用直列式的激光位移计对凹部9的深度PDt进行测定。图5中示出了一列(日语：1ライン)的摄像结果的例子。这样，能够根据来自环状部件6及垫板7的表面的反射光像的级差来测定凹部9的深度PDt。
此外，在使传感器部11进入到可测定PDt的位置之后，利用使研磨头2旋转驱动的伺服电机和外部同步信号，能够使传感器与研磨头的旋转联动，从而取得对应于每个角度的线轮廓，并使样板下表面的面内PDt分布数值化。测定数据例如被输出至PC的显示器等。此处，将测定数据的一例示出于图6。图6的图表的纵轴的“自基准面的位移”表示自特定的基准面起的各测定点的位移(mm)，“角度”表示自环状部件及垫板的基准位置起的圆周方向的角度(°)。也可以由这样进行了数值化的PDt分布，算出并使用凹部的面内的PDt的平均值。
接下来，利用计算单元13进行计算所测定的凹部9的深度PDt、与用于研磨前的样板8的凹部9的深度PD0的差ΔPD的计算工序。这样，可在每次测定时对PDt的测定值与PD0进行比较。
接下来，根据算出的差ΔPD，使用调整单元14等，执行对下一个进行研磨的晶圆的研磨条件进行调整的调整工序。在本发明的晶圆的研磨方法中，在调整工序中，对定盘3的转速与研磨头2的转速的相对速度、及研磨压力的任意一方或双方进行调整，从而能够调整研磨时的环状部件6的磨损量，使得差ΔPD变小。此外，在调整工序中，通过将垫板7变更为由于研磨压力而进行塑性变形的量不同的其他垫板，从而也能够调整垫板的塑性变形量，使得差ΔPD变小。
此外，在本发明中，能够在深度PDt与深度PD0的差ΔPD大于规定的值的情况下实施调整工序。更具体而言，例如，作为差ΔPD的大小变化的指标，能够对深度PDt相对于PD0的变化率设置规定从而决定有无调整。另外，变化率例如能够定义为，(变化率)＝[(PDt-PD0)/PD0]×100。此外，能够使变化率与平整度规格对应起来，并根据平整度规格来规定上下限值。即，能够设定变化率的上下限值，以得到所期望的范围内的平整度。
此处，作为例子，是以将±3％设为变化率的上下限值且作为研磨条件对相对速度或研磨压力进行调整的情况为例进行说明。在该情况下，若(变化率)＞+3％，则可判断为晶圆的外周部的翘起化进一步推进，可以预测晶圆的平整度不合格。因此，下一个晶圆的研磨条件调整为：为了使环状环的磨损量A增加而使研磨头与定盘的相对速度增加、或者使研磨压力增加。为了使相对速度增加，例如在定盘的转速小于研磨头的转速的情况下，只要使研磨头的转速增加、或者使定盘的转速减小即可。
另一方面，若(变化率)＜-3％，则可判断为晶圆的外周部的塌陷化推进，可以预测晶圆的平整度为不合格。因此，下一个晶圆的研磨条件调整为：为了使环状环的磨损量A减少而使研磨头与定盘的相对速度减小、或者使研磨压力减小。为了使相对速度减小，例如在定盘的转速小于研磨头的转速的情况下，只要使研磨头的转速减小、或者使定盘的转速增加即可。在变化率处在上下限值的范围内的情况下，以当前的研磨条件下继续操作即可。在这样调整研磨条件之后，装载下一个晶圆并进行研磨。
此外，测定工序和计算工序可以在多次反复进行从装载工序到卸载工序的过程中，每次在卸载工序后进行，例如，也可以按照一定的周期进行。测定工序和计算工序的频度可以考虑所求的平整度的精度、生产率等来适当地决定。
如上所述，若为本发明的晶圆的研磨方法，则能够根据深度PDt与PD0的差ΔPD，适当地调整研磨条件，由此来调整、特别是抑制晶圆的平整度的变动。
实施例
以下，示出本发明的实施例及比较例对本发明更具体地进行说明，但是本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
将PD0□700μm的样板安装于图1所示那样的本发明的研磨装置的研磨头，并根据图4所示的流程进行硅晶圆的连续研磨。
此外，样板的寿命设为450小时，每50小时对晶圆的平整度及PDt进行测定。PDt利用LJ-V7020(KEYENCE公司制造)进行测定。此外，在实施例1中，将PDt相对于PD0的变化率±3％设为上下限值，在变化率在该范围之外时对研磨条件进行调整。
具体而言，在变化率在上述范围之外的情况下，在实施例1中通过使头转速增减，来调整定盘与研磨头的相对速度，对环状部件的磨损量A进行控制。初期的研磨头的转速为20rpm。定盘的转速固定为比研磨头的转速小的值。
如图7所示，PDt在样板的使用时间达到200小时之前单调增加。此外，在样板的使用时间达到200小时时，变化率超过了上限值的+3％。因此，如图8所示，将研磨头的转速从20rpm变更为40rpm，并增大了环状部件的磨损量A。由此，如图7所示，在200小时之后，PDt转为减少，差ΔPD变小。
研磨后的晶圆的平整度利用KLA-Tencor公司制造的Wafersight进行测定，并以ESFQD(Edge Site Front least sQuares＜site＞Deviation)的最大值ESFQDmax进行了确认。另外，ESFQDmax是表示﹢侧为外周翘起、-侧为外周塌陷形状的指标。
将每50小时的晶圆的ESFQDmax的测定结果示出于图9。与PDt同样地，ESFQDmax在样板的使用时间达到200小时之前单调增加，但是通过根据差PD来调整研磨条件，此后则转为减少。
(比较例)
基本上与实施例1同样地进行了研磨，但是在比较例中，仅是在将研磨头安装于样板之前、以及将样板取出后对凹部的深度进行了测定。即，与以往同样地没有根据凹部深度的经时性变化调整研磨条件，研磨头的转速始终为20rpm。定盘的转速也与实施例同样地保持固定。
其结果是，如图10所示，研磨结束后(450小时后)的凹部的深度PDt上升至740μm。此外，如图11所示，ESFQDmax持续单调增加，与实施例1相比，翘起形状大幅提高。
(实施例2)
在实施例1结束之后，基于在实施例1中得到的ΔPD的数据，继续通过调整工序来调整研磨条件，以使得在之后的硅晶圆的研磨中ΔPD进一步降低，并进一步改善研磨后的硅晶圆的平整度。具体而言，将样板更换为垫板的塑性变形量更小的样板，并设研磨头的转速为20rpm，其他则为与实施例1相同的条件，来进行晶圆的研磨。通过变更垫板的材质，使压缩率减小50％，由此来调整垫板的塑性变形量。此外，在实施例2中，将PDt相对于PD0的变化率±1％变更为上下限值。
其结果是，如图12所示，PDt的变化率始终收敛在±1％以内，PDt的变动为比较例的一半以下。此外，如图13所示，ESFQDmax的增加量也为比较例的一半以下。进而，能够使PDt及ΔPD的变动的平均值小于实施例1，并使ESFQDmax的平均值也小于实施例1。根据该结果能够确认：利用本发明的研磨方法，反复进行研磨，并按照ΔPD的数据来调整垫板的塑性变形量，也能够进一步抑制平整度的偏差。
(实施例3)
在实施例2结束之后，基于在实施例1、2中得到的ΔPD的数据，继续再次通过调整工序来调整研磨条件，以使得在之后的硅晶圆的研磨中ΔPD进一步降低，并进一步改善平整度。具体而言，使用与实施例2相同的垫板，并且使研磨头的转速优化，将研磨头的初期的转速调整为25rpm。其他则为与实施例2相同的条件，来进行晶圆的研磨。
其结果是，如图14所示，PDt的变化率始终收敛在±1％以内，几乎与PD0无差别。此外，如图15所示，ESFQDmax的变化量在实施例中也最小。根据该结果能够确认：利用本发明的研磨方法，反复进行研磨，并按照ΔPD的数据来调整定盘与研磨头的转速的相对速度、以及垫板的塑性变形量这两者，从而能够进一步抑制平整度的偏差。
将实施例1～3、比较例中的条件及实施结果一并示出于表1。另外，PDt及ESFQDmax的平均值与标准偏差为样板的从寿命期初期至末期的汇总数据的平均值和标准偏差。
[表1]
由表1可知，实施例1～3能够使A与P的差减小，并且将PDt相对于PD0的差ΔPD控制为较小，因此与比较例相比，ESFQDmax的平均值、标准偏差也能够抑制为较小。即，根据ΔPD对研磨条件进行调整，由此能够在实施例1～3中抑制晶圆的平整度的变动。
另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示，具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质相同的结构，发挥相同的作用效果的发明均包含在本发明的技术范围内。

Claims (8)

1.一种晶圆的研磨方法，其使用具有样板并可旋转的研磨头，反复进行装载工序、研磨工序以及卸载工序，对多个晶圆进行研磨，所述样板贴合有环状部件及垫板，并形成有凹部，该凹部利用所述环状部件的内周面及所述垫板的与所述环状部件贴合侧的面来收纳并保持晶圆，所述装载工序将晶圆收纳并保持于所述凹部，所述研磨工序一边使可旋转的定盘及所述研磨头旋转一边将保持于所述研磨头的所述晶圆向贴附于所述定盘上的砂布推压来进行研磨，所述卸载工序将结束所述研磨的晶圆从所述样板的凹部取出，所述晶圆的研磨方法的特征在于，
在所述卸载工序之后且在保持下一个进行研磨的晶圆的装载工序之前，具有：
对取出了结束所述研磨的晶圆后的所述凹部的深度PDt进行测定的测定工序；
计算所述测定的凹部的深度PDt与用于研磨前的所述样板的凹部的深度PD0的差ΔPD的计算工序；以及
根据所述算出的差ΔPD对下一个进行研磨的晶圆的研磨条件进行调整的调整工序。
2.根据权利要求1所述的晶圆的研磨方法，其特征在于，在所述调整工序中，通过对所述定盘的转速与所述研磨头的转速的相对速度、及研磨压力的任意一方或双方进行调整，来调整研磨时的所述环状部件的磨损量，使得所述差ΔPD变小。
3.根据权利要求1或2所述的晶圆的研磨方法，其特征在于，在所述调整工序中，通过将所述垫板变更为由于研磨压力而进行塑性变形的量不同的其他垫板，来调整所述垫板的塑性变形量，使得所述差ΔPD变小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的晶圆的研磨方法，其特征在于，在所述深度PDt与深度PD0的差ΔPD大于规定的值的情况下实施所述调整工序。
5.一种研磨装置，其具备：可旋转的研磨头、以及贴附于可旋转的定盘上的砂布，所述研磨头具有样板，所述样板贴合有环状部件及垫板，并形成有凹部，该凹部利用所述环状部件的内周面及所述垫板的与所述环状部件贴合侧的面来收纳并保持晶圆，所述研磨装置一边使所述定盘及所述研磨头旋转一边将保持于所述研磨头的所述晶圆相对于所述砂布推压进行研磨，所述研磨装置的特征在于，具备：
测定单元，其能够对取出了结束所述研磨的晶圆后的所述样板的凹部的深度PDt进行测定；
计算单元，其计算所述测定的凹部的深度PDt与用于研磨前的所述样板的凹部的深度PD0的差ΔPD；以及
调整单元，其根据所述算出的差ΔPD对下一个进行研磨的晶圆的研磨条件进行调整。
6.根据权利要求5所述的研磨装置，其特征在于，所述调整单元通过对所述定盘的转速与所述研磨头的转速的相对速度、及研磨压力的任意一方或双方进行调整，来调整研磨时的所述环状部件的磨损量，使得所述差ΔPD变小。
7.根据权利要求5或6所述的研磨装置，其特征在于，所述调整单元在所述深度PDt与深度PD0的差ΔPD大于规定的值的情况下对所述研磨条件进行调整。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的研磨装置，其特征在于，所述测定单元具有：传感器部，其对取出了结束所述研磨的晶圆的所述样板的凹部的深度PDt进行测定；以及，移动部，其使该传感器部以在对所述凹部的深度PDt进行测定时位于所述样板的下方的方式进行移动。
CN201680064805.XA 2015-11-06 2016-10-17 晶圆的研磨方法及研磨装置 Active CN108290269B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-218440 2015-11-06
JP2015218440A JP6394569B2 (ja) 2015-11-06 2015-11-06 ウェーハの研磨方法及び研磨装置
PCT/JP2016/004596 WO2017077691A1 (ja) 2015-11-06 2016-10-17 ウェーハの研磨方法及び研磨装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108290269A true CN108290269A (zh) 2018-07-17
CN108290269B CN108290269B (zh) 2020-04-24

Family

ID=58662499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680064805.XA Active CN108290269B (zh) 2015-11-06 2016-10-17 晶圆的研磨方法及研磨装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10744615B2 (zh)
JP (1) JP6394569B2 (zh)
KR (1) KR102484088B1 (zh)
CN (1) CN108290269B (zh)
WO (1) WO2017077691A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114286736A (zh) * 2019-08-27 2022-04-05 应用材料公司 化学机械抛光校正工具

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6508123B2 (ja) * 2016-05-13 2019-05-08 信越半導体株式会社 テンプレートアセンブリの選別方法及びワークの研磨方法並びにテンプレートアセンブリ
JP6822432B2 (ja) * 2018-02-23 2021-01-27 株式会社Sumco ウェーハの片面研磨方法
CN113192829B (zh) * 2021-05-13 2023-04-18 上海芯物科技有限公司 动态调整晶片抛光时间的方法、装置、设备和存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1138745A (zh) * 1995-04-10 1996-12-25 松下电器产业株式会社 被研磨基板的保持装置基板的研磨装置及基板的研磨方法
CN1373025A (zh) * 2001-02-26 2002-10-09 新神户电机株式会社 被研磨物保持部件及其制造方法
JP2004239718A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Shin Etsu Handotai Co Ltd バッキングパッドの形状測定方法及び被加工物の研磨方法、並びにバッキングパッドの形状測定装置
JP2012076157A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Ebara Corp 研磨装置および方法
JP2014004675A (ja) * 2012-05-31 2014-01-16 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法
CN103534064A (zh) * 2011-05-27 2014-01-22 信越半导体株式会社 研磨头的高度方向位置的调节方法及工件的研磨方法
CN103702798A (zh) * 2011-06-21 2014-04-02 信越半导体株式会社 研磨头、研磨装置及工件的研磨方法
JP2014184511A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Shin Etsu Handotai Co Ltd テンプレートアセンブリ及びテンプレートアセンブリの製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56145271A (en) 1980-04-11 1981-11-11 Dai Ichi Seiyaku Co Ltd 2-azetidinone derivative
JP4013187B2 (ja) 2001-12-20 2007-11-28 株式会社Ｓｕｍｃｏ ワックスレスマウント式研磨装置
JP2004023038A (ja) 2002-06-20 2004-01-22 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 半導体ウェーハの研磨装置
JP2008093811A (ja) * 2006-10-16 2008-04-24 Shin Etsu Handotai Co Ltd 研磨ヘッド及び研磨装置
JP5303491B2 (ja) * 2010-02-19 2013-10-02 信越半導体株式会社 研磨ヘッド及び研磨装置
KR101679131B1 (ko) * 2014-12-29 2016-11-23 주식회사 엘지실트론 웨이퍼 연마장치 및 그 연마방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1138745A (zh) * 1995-04-10 1996-12-25 松下电器产业株式会社 被研磨基板的保持装置基板的研磨装置及基板的研磨方法
CN1373025A (zh) * 2001-02-26 2002-10-09 新神户电机株式会社 被研磨物保持部件及其制造方法
JP2004239718A (ja) * 2003-02-05 2004-08-26 Shin Etsu Handotai Co Ltd バッキングパッドの形状測定方法及び被加工物の研磨方法、並びにバッキングパッドの形状測定装置
JP2012076157A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Ebara Corp 研磨装置および方法
CN103534064A (zh) * 2011-05-27 2014-01-22 信越半导体株式会社 研磨头的高度方向位置的调节方法及工件的研磨方法
CN103702798A (zh) * 2011-06-21 2014-04-02 信越半导体株式会社 研磨头、研磨装置及工件的研磨方法
JP2014004675A (ja) * 2012-05-31 2014-01-16 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法
JP2014184511A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Shin Etsu Handotai Co Ltd テンプレートアセンブリ及びテンプレートアセンブリの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114286736A (zh) * 2019-08-27 2022-04-05 应用材料公司 化学机械抛光校正工具

Also Published As

Publication number Publication date
JP6394569B2 (ja) 2018-09-26
KR20180075540A (ko) 2018-07-04
KR102484088B1 (ko) 2023-01-03
WO2017077691A1 (ja) 2017-05-11
US10744615B2 (en) 2020-08-18
US20180290261A1 (en) 2018-10-11
CN108290269B (zh) 2020-04-24
JP2017087328A (ja) 2017-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7147541B2 (en) Thickness control method and double side polisher
CN108290269A (zh) 晶圆的研磨方法及研磨装置
US7220163B2 (en) Method and apparatus for measuring abrasion amount and pad friction force of polishing pad using thickness change of slurry film
CN109454547A (zh) 一种用于cmp抛光垫寿命在线检测的系统和方法
CN102554788B (zh) 一种抛光垫修整方法
CN103934747A (zh) 玻璃基板的研磨方法及制造方法、以及研磨装置
TWI704979B (zh) 研磨裝置及其控制方法、以及修整條件輸出方法
CN104471685A (zh) 监控扣环厚度及压力控制
CN102858495A (zh) 用于经改良的研磨垫外形的闭回路控制
CN107107309A (zh) 抛光研磨处理中研磨量的模拟方法及抛光研磨装置
KR102371938B1 (ko) 기판 연마 장치 및 방법
CN108723976A (zh) 泄漏检测方法、以及记录有用于执行该泄漏检测方法的程序的计算机可读取记录介质
CN102844151A (zh) 同时双面晶片研磨机中的流体静力垫压力调控
TW201730951A (zh) 晶圓研磨方法及研磨裝置
CN103817589A (zh) 基板保持装置以及研磨装置
CN102652049A (zh) 圆柱状部件的研磨装置、圆柱状部件以及圆柱状部件的研磨方法
US7137867B2 (en) Thickness control method and double side polisher
CN111993266B (zh) 一种化学机械研磨方法及装置
CN106891241A (zh) 研磨装置、该研磨装置的控制方法以及控制程序
CN102962760A (zh) 一种保持研磨率稳定的装置及其方法
TW202116475A (zh) 雙面研磨裝置之控制系統、控制裝置及基板之製造方法
CN104508802B (zh) 化学机械抛光设备
US9511474B2 (en) CMP head structure with retaining ring
KR100789842B1 (ko) 연마 패드의 형상을 측정하는 장치와, 이를 이용한 연마패드 형상 보정 방법 및 이를 이용한 화학적 기계적 연마장치
JP5699783B2 (ja) ワークの研磨方法及び研磨装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant