CN111405963B - 双面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种双面研磨方法，是晶圆的双面研磨方法，其在双面研磨装置中，将晶圆保持于形成在载体上的工件保持孔并利用分别贴附有研磨垫的上平台及下平台夹持该晶圆，并一边将浆料从该上平台所具有的供给孔以压送方式供给至研磨面一边进行双面研磨，其中，以从所述上平台的任意直线的一侧的半径上的供给孔供给的浆料的流量的平均值与从所述任意直线的另一侧的半径上的供给孔供给的浆料的流量的平均值之差的绝对值的、相对于从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave的比率为25％以内的方式，一边进行控制一边研磨。由此，提供一种晶圆的双面研磨方法，其在浆料供给为压送方式的双面研磨装置中抑制晶圆的全局形状(GBIR)的偏差，并且能够减小压送方式下的GBIR的偏差。
Description
技术领域
本发明涉及一种双面研磨方法，该双面研磨方法通过使用浆料供给为压送方式的双面研磨装置，以对供给孔的浆料供给量分布符合一定的法则的方式进行双面研磨加工，从而抑制晶圆平坦度的偏差。
背景技术
双面研磨之中，浆料的代表性供给方法有以平台上的浆料环暂时接受浆料并随着重力流向研磨面的自然落下方式、以及经由旋转接头施予压力的同时送至研磨面的压送方式。压送方式具有通过控制送液的泵的压力而能够将任意的浆料量供给至研磨面的优点。但是，往往会发现在压送方式之中晶圆平坦度的偏差，特别是全局形状的偏差大的情况(专利文献1、专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-042912号公报
专利文献2：日本特开2007-021680号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于提供一种晶圆的双面研磨方法，其在浆料供给为压送方式的双面研磨装置中抑制晶圆的全局形状(GBIR)的偏差，并且能够减小压送方式下的GBIR的偏差。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种双面研磨方法，是晶圆的双面研磨方法，其使用双面研磨装置，将晶圆保持于形成在载体上的工件保持孔并利用分别贴附有研磨垫的上平台及下平台夹持该晶圆，并一边将浆料从该上平台所具有的N个供给孔经由旋转接头以压送方式供给至研磨面一边进行双面研磨，其特征在于，从所述上平台的任意的半径旋转了旋转角度α后的半径上具有M1个所述供给孔，在将比所述旋转角度α大180度的旋转角度设定为β时，从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径上具有M2个所述供给孔，对于从所述任意的半径旋转了旋转角度α后的半径与从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径所形成的直径上的供给孔，从所述直径的一端起标注从1至M1+M2为止的编号，在所述直径上的供给孔之中，将第i个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为ri，将从所述任意的半径旋转了旋转角度α后的半径上的所述第i个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(ri，α)，在所述直径上的供给孔之中，将第j个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为rj，将从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径上的所述第j个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(rj，β)，在将从所述上平台所具有的全部N个供给孔供给的浆料的流量的平均值设定为xave时，以从所述任意半径旋转了旋转角度α后的半径上的供给孔所供给的浆料的流量的平均值与从所述任意半径旋转了旋转角度β后的半径上的供给孔所供给的浆料的流量的平均值之差的绝对值的、相对于从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave的比率Diff满足下列式(1)的关系的方式，一边进行控制一边研磨。
【数学式1】
如果是这样的双面研磨方法，通过以上平台的任意直径的一侧的半径上的供给孔群的平均流量与另一侧的半径上的供给孔群的平均流量之差为理想平均流量(总流量/供给孔总数)的25％以下的方式进行双面研磨加工，从而能够减小批次内的全部晶圆的GBIR偏差。
此时，作为所述上平台，优选使用排列于所述上平台的浆料的供给孔相对于平台的中心以点对称排列之物。
如果是使用了上述上平台的双面研磨方法，则能够减少晶圆的GBIR的偏差。
另外，此时，优选以经由所述旋转接头而向所述研磨面压送的浆料的整体流量为4L/min以上的方式一边供给一边进行双面研磨。
如果是这样的双面研磨方法，则能够维持浆料所发挥的润滑作用，并且防止引起研磨面的异常发热。
附图说明
图1是表示能够在本发明的晶圆的双面研磨方法中使用的双面研磨装置的一例的截面图的图。
图2是同一直径上的供给孔群中产生流量差的情况的双面研磨装置的截面说明图。
图3是表示配设于能够在本发明的晶圆的双面研磨方法中使用的上平台的供给孔的一例的俯视图(情况1)。
图4是表示配设于能够在本发明的晶圆的双面研磨方法中使用的上平台的供给孔的另一例的俯视图(情况2)。
图5表示情况1的实施例及比较例中的GBIR Range与Diff的关系的曲线图。
图6表示情况2的实施例及比较例中的GBIR Range与Diff的关系的曲线图。
具体实施方式
为了解决上述课题，本发明人等进行了积极的研究，结果明确了从供给孔供给的浆料的流量平衡一旦被破坏，则全局形状(GBIR)的偏差会增大。
因此，在本发明中，以在上平台的任意的直径之中的一侧的半径上的供给孔群的平均流量与另一侧的半径上的供给孔群的平均流量之差为理想平均流量(总流量/供给孔总数)的25％以下的方式进行双面研磨加工，从而使得批次内全部晶圆的GBIR的偏差落在产品规格内。
即，本发明的双面研磨方法为晶圆的双面研磨方法，其使用双面研磨装置，将晶圆保持于形成在载体上的工件保持孔并利用分别贴附有研磨垫的上平台及下平台夹持该晶圆，并一边将浆料从该上平台所具有的N个供给孔经由旋转接头以压送方式供给至研磨面一边进行双面研磨，其特征在于，从所述上平台的任意的半径旋转了旋转角度α后的半径上具有M1个所述供给孔，在将比所述旋转角度α大180度的旋转角度设定为β时，从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径上具有M2个所述供给孔，对于从所述任意的半径旋转了旋转角度α后的半径与从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径所形成的直径上的供给孔，从所述直径的一端起标注从1至M1+M2为止的编号，在所述直径上的供给孔之中，将第i个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为ri，将从所述任意的半径旋转了旋转角度α后的半径上的所述第i个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(ri，α)，在所述直径上的供给孔之中，将第j个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为rj，将从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径上的所述第j个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(rj，β)，在将从所述上平台所具有的全部N个供给孔供给的浆料的流量的平均值设定为xave时，以从所述任意半径旋转了旋转角度α后的半径上的供给孔所供给的浆料的流量的平均值与从所述任意半径旋转了旋转角度β后的半径上的供给孔所供给的浆料的流量的平均值之差的绝对值的、相对于从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave的比率Diff满足下列式(1)的关系的方式，一边进行控制一边研磨。
【数学式2】
以下对本发明进行具体的说明，但是本发明并不限定于此。
对本发明的双面研磨方法进行说明。图1是表示能够在本发明的晶圆的双面研磨方法中使用的双面研磨装置的一例的截面图的图。
如图1所示，能够在本发明中使用的双面研磨装置10为具有上平台12、下平台13、上平台12与下平台13之间的中心部的太阳齿轮14及周缘部的内齿轮15即各驱动部的四路式双面研磨装置。
在具有载体11的双面研磨装置10中，在上平台12及下平台13的相对侧分别贴附有研磨布(垫)，该载体11具有用于保持晶圆W的工件保持孔。能够使用例如发泡聚氨酯垫作为研磨布。
在上平台12设置有用于将浆料供给至上平台12与下平台13之间的供给孔16。另外，浆料从供给孔16经由旋转接头以压送方式供给至研磨面。
能够使用含有胶体二氧化硅的无机碱性水溶液作为浆料。
载体11能够使用金属物。在载体11形成有用于保持半导体硅晶圆等晶圆W的工件保持孔。为了保护晶圆W的周缘部不受到金属制的载体11所导致的损伤，例如，沿载体11的工件保持孔的内周部安装树脂制的插入件。
使用这样的双面研磨装置进行晶圆的双面研磨加工。加工时间以使晶圆的中心厚度的批次平均值为目标厚度的方式根据研磨率算出。
根据本发明人等的研究，明确了从供给孔16供给的浆料的流量平衡一旦被破坏，则GBIR的偏差会增大。具体而言，如图2所示，当配设在同一直径上的相对于上平台12的中心相对的供给孔群中流量产生差异时，以上平台12的中心为起点，上平台12的流量大的一侧端上浮，上平台12的流量小的一侧下沉，据此明确了由于产生相对于各晶圆的压力差，因此GBIR的偏差增大。
在本发明的双面研磨方法中，以上平台12的任意直径的一侧的半径上的供给孔群的平均流量与另一侧的半径上的供给孔群的平均流量之差为理想平均流量(＝总流量/供给孔总数)的25％以下(0％以上)的方式进行双面研磨加工，从而使得批次内全部晶圆的GBIR的偏差落在产品规格内。
即，对从图3所示的上平台的任意的半径R旋转了旋转角度α后的半径上配设的M1个供给孔、以及旋转了比旋转角度α大180度的旋转角度β后的半径上配设的M2个供给孔，从半径R旋转了旋转角度α后的半径与从半径R旋转了旋转角度β后的半径所形成的直径L的一端起标注从1至M1+M2为止的编号，将第i个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为ri，将第j个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为rj，将从所述任意的半径旋转了旋转角度α后的半径上的所述第i个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(ri，α)，将从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径上的所述第j个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(rj，β)时，通过使得从直径L的一侧的半径上的供给孔供给的浆料的流量的平均值与从直径L的另一侧的半径上的供给孔供给的浆料的流量的平均值之差的绝对值的、相对于从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave(理想平均流量)的比率Diff满足下列式(1)的关系，从而能够维持从供给孔供给的泥浆的流量的平衡，并减小GBIR的偏差。
【数学式3】
作为上平台12，能够使用排列于上平台12的浆料的供给孔16相对于平台的中心以点对称排列之物。若为这样的上平台12，则通过将上平台的任意直径中的、一侧的半径上的供给孔群的平均流量与另一侧的半径上的供给孔群的平均流量之差控制为理想平均流量的25％以下，从而能够更容易地减小批次内的全部晶圆的GBIR的偏差。
经由旋转接头而压送至研磨面的浆料的总流量能够设为4L/min以上(优选为12L/min以下)。如此一来，能够维持浆料产生的润滑作用，从而防止引起研磨面的异常发热。
【实施例】
以下，示出实施例及比较例而具体说明本发明，但是本发明并不限定于这些。
(实施例1)
着眼于图3所示的旋转角度α为83°且旋转角度β为263°的情况。着眼于半径R旋转了旋转角度α后的半径上及旋转了旋转角度β后的半径上的、配设在距平台中心500mm处的相对的供给孔17及供给孔18的两个供给孔，通过球阀使从这些供给孔供给的浆料的流量变化。关于其它角度的供给孔的浆料的流量，在满足上述算式1的状态下实施。
浆料以压送方式向上平台的三十六个供给孔供给。将手动的球阀安装于连接在供给孔的塑料管，并以开闭的程度来调整各供给孔的流量。对于各供给孔的流量测量，在使上平台上升的状态下与研磨时相同地供给浆料一分钟，并以设置在孔的正下方的烧瓶所采取的浆料的量进行定义。例如，一分钟得到200mL的情况为200mL/min。
以从供给孔17供给的浆料的流量与从供给孔18供给的浆料的流量之差的绝对值的、相对于从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave的比率Diff为9％的方式，控制从供给孔供给的浆料的流量进行实施。另外，此时从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave为155ml/min。
晶圆使用直径300mm的P型单晶硅晶圆。
晶圆使用Lapmaster Wolters的AC2000进行加工。
研磨垫使用邵式A硬度80的发泡聚氨酯垫。
载体使用如下之物，其以在SUS基板上进行了DLC涂覆之物作为基材，且以氟树脂即PVDF作为插入件。
浆料使用含有硅磨粒、平均粒径35nm、磨粒浓度1.0wt％、pH10.5且基于KOH之物。
加工负重设定为150gf/cm2。
加工时间以晶圆的中心厚度的批次平均值落在775±0.3μm的方式根据研磨率反算而设定。
各驱动部的转速设定为，上平台为23.0rpm、下平台为-20.0rpm、太阳齿轮为-23.9rpm、内齿轮为7.7rpm。
对于测量前的晶圆处理，以条件NH4OH:H2O2:H2O＝1:1:15进行SC-1洗净。
晶圆以一批次十五片进行加工，在洗净后以Wafer Sight(KLA Tencore公司制)测量全部数量。根据测量的数据群计算出全局形状(GBIR)，并将这些之中最大值与最小值的差设定为GBIR Range，作为偏差的指标。设定为M49mode的2mm E.E.而进行GBIR的计算。另外，对于GBIR Range，使同一装置在相同构件且相同条件下为重力下落方式的情况的值定义为1。也就是说，如果为1以下，则与重力下落方式相比更为改善。
(实施例2)
除了Diff为18％以外，其他全部以与实施例1相同的条件实施。
(实施例3)
除了Diff为23％以外，其他全部以与实施例1相同的条件实施。
(比较例1)
除了Diff为27％以外，其他全部以与实施例1相同的条件实施。
(比较例2)
除了Diff为37％以外，其他全部以与实施例1相同的条件实施。
将着眼于供给孔17及供给孔18的两个供给孔的例子作为情况1，
实施例1-3、比较例1、2中的从各个供给孔供给的浆料的供给量、Diff、GBIR Range示于表1。
【表1】
另外，图5示出实施例1-3及比较例1、2中的Diff与GBIR Range的关系。
(实施例4)
着眼于图4所示的旋转角度α为45°、旋转角度β为225°的情况。着眼于半径R旋转了旋转角度α后的半径上的、配设于距平台中心550/450/342mm处的供给孔19至21、及旋转了旋转角度β后的半径上的、配设于距平台中心400/500mm处的供给孔22、23的相对的五个供给孔，通过球阀使从这些供给孔供给的浆料变化。关于其它角度的供给孔的浆料的流量，在满足上述算式1的状态下实施。
以从供给孔19至21供给的浆料的流量的平均值与从供给孔22、23供给的浆料的流量的平均值之差的绝对值的、相对于从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave的比率Diff为13％的方式，控制从供给孔供给的浆料的流量进行实施。另外，此时从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave为211ml/min。
除了着眼的供给孔群、Diff、xave以外，其他全部以与实施例1相同的条件实施。
(实施例5)
除了Diff为18％以外，其他全部以与实施例4相同的条件实施。
(实施例6)
除了Diff为22％以外，其他全部以与实施例4相同的条件实施。
(比较例3)
除了Diff为27％以外，其他全部以与实施例4相同的条件实施。
(比较例4)
除了Diff为34％以外，其他全部以与实施例4相同的条件实施。
将着眼于供给孔19至23的五个供给孔的例子作为情况2，实施例4-6、比较例3、4中的从各个供给孔供给的浆料的供给量、Diff、GBIR Range示于表2。
【表2】
另外，图6示出实施例4-6及比较例3、4中的Diff与GBIR Range的关系。
根据表1、表2及图5、图6所示，可知：通过使从任意直径的一侧的半径上的供给孔供给的浆料的流量平均值与从另一侧的半径上的供给孔供给的浆料的流量平均值之差落在25％以内，从而GBIR Range减少，且能够减小压送方式下的GBIR的偏差。
另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为示例说明，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上同样的构成并产生相同作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。
Claims (2)
1.一种双面研磨方法，是晶圆的双面研磨方法，其使用双面研磨装置，将晶圆保持于形成在载体上的工件保持孔并利用分别贴附有研磨垫的上平台及下平台夹持该晶圆，并一边将浆料从该上平台所具有的N个供给孔经由旋转接头以压送方式供给至研磨面一边进行双面研磨，其特征在于，
从所述上平台的任意的半径旋转了旋转角度α后的半径上具有M1个所述供给孔，
在将比所述旋转角度α大180度的旋转角度设定为β时，
从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径上具有M2个所述供给孔，
对于从所述任意的半径旋转了旋转角度α后的半径与从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径所形成的直径上的供给孔，从所述直径的一端起标注从1至M1+M2为止的编号，
在所述直径上的供给孔之中，将第i个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为ri，
将从所述任意的半径旋转了旋转角度α后的半径上的所述第i个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(ri，α)，
在所述直径上的供给孔之中，将第j个供给孔距所述上平台的中心的距离设定为rj，
将从所述任意的半径旋转了旋转角度β后的半径上的所述第j个供给孔所供给的浆料的流量设定为x(rj，β)，
在将从所述上平台所具有的全部N个供给孔供给的浆料的流量的平均值设定为xave时，
以从所述任意半径旋转了旋转角度α后的半径上的供给孔所供给的浆料的流量的平均值与从所述任意半径旋转了旋转角度β后的半径上的供给孔所供给的浆料的流量的平均值之差的绝对值的、相对于从全部供给孔供给的浆料的流量的平均值xave的比率Diff满足下列式(1)的关系的方式，一边进行控制一边研磨，
以经由所述旋转接头而向所述研磨面压送的浆料的整体流量为4L/min以上的方式一边供给一边进行双面研磨，
【数学式1】
2.根据权利要求1所述的双面研磨方法，其特征在于，
作为所述上平台，使用排列于所述上平台的浆料的供给孔相对于平台的中心以点对称排列之物。
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