CN111941266A - 覆盖物的厚度测量方法及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种稳定地测量覆盖物的厚度的覆盖物的厚度测量方法、及能够提高研磨后的晶圆的厚度精度的研磨方法。本发明的覆盖物的厚度测量方法通过将长条膜、树脂及晶圆按照该顺序进行层叠，进行按压使得所述膜与具有平坦面的平台接触并使所述树脂固化，从而形成包含所述膜及所述树脂且表面平坦的覆盖物与所述晶圆层叠而成的层叠体，在所述晶圆上的至少一个直径方向上，通过光学传感器在多个测量位置测量所述覆盖物的厚度，其中，将所述晶圆上的、测量所述覆盖物的厚度的所述至少一个直径方向设定为与所述长条膜的MD方向及TD方向不同的方向，而测量所述覆盖物的厚度。

Description

覆盖物的厚度测量方法及研磨方法
技术领域
本发明涉及一种形成在晶圆上的覆盖物的厚度测量方法、及使用该厚度测量方法的研磨方法。
背景技术
已知一种平面研磨方法，该方法在晶圆的一面涂布树脂或蜡等，并在载置有长条膜的平坦平台上按压该树脂等并使其固化，而在晶圆上形成表面平坦的覆盖物，并通过将此覆盖物的平坦的表面作为基准面而研磨晶圆，从而去除晶圆的起伏或翘曲(专利文献1)。在该研磨方法中，为了使研磨后的晶圆成为均一的厚度，需要测量覆盖物的厚度，因此一般使用具有透光性的膜。另外，以往，以使长条膜的纵向(长边方向，MD：Machine Direction)和将形成于晶圆的切口与晶圆的中心相连结的直线形成90°的角度的方式，将晶圆设于长条膜上而形成覆盖物。另外，为了不对晶圆及覆盖物造成伤害，而使用干涉式的光学传感器进行覆盖物的厚度测量，例如，沿着连结晶圆中心与切口的直线，或与此直线垂直的直线，而在直径方向上进行非接触测量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-148866号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
然而，本案发明人发现，若沿着长条膜的特定方向而进行覆盖物的厚度的测量，则可能出现测量值偏差或不稳定的问题。特别地，发现在沿着长条膜的MD方向或TD(Transeverse Direction：横向)方向的方向上，难以稳定且高精度地测量覆盖物厚度。图7中表示以往进行的覆盖物的厚度测量的例子。图7的上图表示从晶圆侧观察在长条膜上载置有晶圆的状态的图，图7的下图表示从膜侧观察的图。图7的下图所示的晶圆面内的箭头表示覆盖物的厚度测量方向，覆盖物的厚度测量精度按照“〇”、“△”、“×”的顺序恶化。如前所述，以往存在以下的问题，覆盖物的测量的精度较低，另外，使用包含覆盖物在内的晶圆的厚度具有偏差的情况下的数据、并且在厚度不明确的状态下进行研磨，研磨后去除了覆盖物的晶圆的厚度精度恶化。
本发明为了解决上述问题而做出，其目的在于提供能够以较小的偏差稳定地测量覆盖物的厚度的覆盖物的厚度测量方法、及能够提高研磨后的晶圆的厚度精度的研磨方法。
(二)技术方案
本发明为了实现上述目的而做出，其提供一种覆盖物的厚度测量方法，该方法通过将长条膜、树脂及晶圆按照该顺序进行层叠，进行按压使得所述膜与具有平坦面的平台接触并使所述树脂固化，从而形成包含所述膜及所述树脂且表面平坦的覆盖物与所述晶圆层叠而成的层叠体，在所述晶圆上的至少一个直径方向上，通过光学传感器在多个测量位置测量所述覆盖物的厚度，其中，将所述晶圆上的、测量所述覆盖物的厚度的所述至少一个直径方向设定为与所述长条膜的MD方向及TD方向不同的方向，而测量所述覆盖物的厚度。
根据这样的覆盖物的厚度测量方法，能够排除因长条膜的折射率的影响而造成的覆盖物的厚度测量值的偏差，并能够进行高精度的厚度测量。
此时，可采用以下的覆盖物的厚度测量方法，该方法使用具有切口或定向平面的晶圆作为所述晶圆，针对将所述晶圆面内所包含的区域均匀分割的N个(其中，N为1以上的整数)直径方向进行所述覆盖物的厚度的测量，在将所述N个直径方向中的、通过所述晶圆的中心与所述切口的直径方向或通过所述晶圆的中心与所述定向平面的中央部的直径方向设为第一直径方向，并将所述第一直径方向与所述长条膜的TD方向所成角度的最小值设为θ(°)时，以所述N为奇数时θ＝45/N(°)，所述N为偶数时θ＝90/N(°)的方式设定所述长条膜与所述晶圆的位置关系而形成所述层叠体。
由此，可更高精度地测量覆盖物的厚度。
此时，可采用以下的研磨方法，该方法是以所述覆盖物的表面的平坦面作为基准面而研磨所述晶圆的方法，其中，通过上述覆盖物的厚度测量方法测量所述覆盖物的厚度，并将所述测量得到的覆盖物的厚度与所述晶圆的完工厚度的总和作为研磨的终点值而进行研磨。
由此，能够减少与研磨后的晶圆厚度的目标值的误差，从而能够高精度地进行研磨加工。
(三)有益效果
如上所述，根据本发明的覆盖物的厚度测量方法，能够排除因长条膜的折射率的影响而造成的覆盖物的厚度测量值的偏差，从而能够进行高精度的厚度测量。另外，根据使用本发明的覆盖物的厚度测量方法的晶圆的研磨方法，能够减少研磨后的晶圆的厚度与目标值的差。
附图说明
图1表示本发明的厚度测量及研磨方法的步骤流程。
图2表示层叠体的制造步骤的一例。
图3表示覆盖物的厚度测量的概念图。
图4表示覆盖物的厚度测量方向的设定例。
图5表示覆盖物的厚度测量方向的另一设定例。
图6表示实施例1、2及比较例的研磨后的晶圆厚度(与目标值的差)。
图7表示现有的覆盖物的厚度测量的例子。
附图标记说明
1-平台(下平台)；2-膜；3-树脂；4-晶圆；5-平台(上平台)；6-UV光；7-光学传感器；10-层叠体。
具体实施方式
以下，详细地说明本发明，但是本发明并不限定于此。
如上所述，需要一种能够以较小的偏差稳定地测量覆盖物的厚度的覆盖物的厚度测量方法。
本案发明人针对上述课题努力进行调查，结果发现，由于在长条膜的MD方向及TD方向上膜的折射率不稳定，因此厚度测量结果不稳定，厚度测量的精度下降，从而完成本发明。即，本案发明人发现如下情况从而完成本发明：使用以下的覆盖物的厚度测量方法，能够高精度地进行覆盖物的厚度的测量，该方法通过将长条膜、树脂及晶圆按照该顺序进行层叠，进行按压使得所述膜与具有平坦面的平台接触并使所述树脂固化，从而形成包含所述膜及所述树脂且表面平坦的覆盖物与所述晶圆层叠而成的层叠体，在所述晶圆上的至少一个直径方向上，在多个测量位置测量所述覆盖物的厚度，其中，将所述晶圆上的、测量所述覆盖物的厚度的所述至少一个直径方向设定为与所述长条膜的MD方向及TD方向不同的方向，而测量所述覆盖物的厚度；并且通过采用该厚度测量方法，能够在进行了晶圆的研磨时减少与目标值的误差。
以下，参照附图进行说明。
首先，说明本发明的覆盖物的厚度测量方法。该厚度测量是在晶圆的研磨加工前进行的测量。首先，如图1的S01所示，通过将长条膜、树脂及晶圆按照该顺序进行层叠，并进行按压使得膜与具有平坦面的平台接触，并使树脂固化，从而形成包含膜及所述树脂且表面平坦的覆盖物与晶圆层叠而成的层叠体。
举出包含膜及树脂且表面平坦的覆盖物与晶圆层叠而成的层叠体的制造步骤的一例，如图2所示，首先，在具有平坦面的平台(下平台)1上铺设透光性的长条膜2，并在其上供给并涂布呈可塑状态例如液状的树脂3。接着，在树脂上载置晶圆4，并使用平台(上平台)5按压，使得膜2的面平坦。其后，根据使用的树脂3的种类进行固化处理。在附图所示的例子中，使用UV固化树脂作为树脂3，并通过从膜2侧照射UV光6而进行固化。这样，能够获得层叠体10。
作为长条状膜的种类，如后所述，为了以光学的方式进行包含膜与固化后的树脂的覆盖物的厚度测量，只要是透射厚度测量的光的材料即可，并无特别限定。例如，能够适当地使用PET膜等。
作为树脂，只要能够在固化后与膜、晶圆成为一体而形成层叠体即可，并无特别限定。例如，能够使用热固化树脂、光固化树脂、在常温为固体的热可塑性树脂等。另外，在此所谓的树脂也包含蜡。其中，优选使用UV固化树脂等光固化树脂。这是由于易于进行固化处理。
关于晶圆，例如能够使用由硅等单晶材料构成的半导体晶圆。特别地，如果是形成有切口或定向平面的晶圆，则易于进行在膜上的晶圆的设置位置的调整、及膜厚的测量位置的设定等。
接着，如图1的S02所示，进行上述层叠体10中的包含膜及树脂的覆盖物的厚度的测量。覆盖物的厚度测量以光学的方法进行。如图3所示，例如使用干涉式的光学传感器7，从膜2侧照射光而进行测量。只要设定适当条件即可，例如膜2的材质或树脂的种类等、与覆盖物对应的适当波长的光等。通过使晶圆4与光学传感器7中的至少一者以直线状移动，从而能够取得面内的厚度的线轮廓。
对于膜厚的测量，优选对在层叠体面内尽可能多的位置进行测量，但是在本发明中，在至少一个直径方向上进行多个位置的测量。这是由于能够简便地测量层叠体面内的分布。
此时，本发明的特征在于，将进行测量的直径方向设定为与长条膜的MD方向及TD方向不同的方向这一点。如上所述，本发明者发现，如果在沿着长条膜的MD方向或TD方向的方向，进行覆盖物的测量，则会因为膜的折射率的影响导致测量精度下降，而使获得的测量结果的偏差变得较大。特别是在沿着MD方向的方向上，厚度的测量精度的下降显著。因此，通过将进行测量的直径方向设定为与长条膜的MD方向及TD方向不同的方向，从而能够提高覆盖物的厚度的测量精度。
对于进行覆盖物的厚度测量时的测量方向的设定，例如作为使用形成有切口或定向平面的晶圆来测量通过切口与晶圆的中心或定向平面的中央部与晶圆的中心的直径方向的方法，可以列举：调节将晶圆载置于膜与树脂上时的晶圆的位置(旋转方向)，从而调整晶圆的测量位置(直径方向)与长条膜的MD方向或TD方向的相对位置关系的方法，或不改变将晶圆载置于膜与树脂上时的位置关系(旋转方向)，而改变测量时的测量位置(直径方向)的方法等。
在采用前者，即调节将晶圆载置于膜与树脂上时的晶圆的位置(旋转方向)，从而调整晶圆的测量位置(直径方向)与长条膜的MD方向或TD方向的相对位置关系的方法的情况下，如图4所示，相对于以往的晶圆位置(图4的(A))，通过使晶圆以晶圆的中心为基准旋转预定的角度，再载置于膜(图4的(B))，从而能够进行覆盖物的厚度测量的直径方向的设定。在这种情况下，如果在形成层叠体的装置中设置检测晶圆的切口或定向平面的检测机构、以及相对于切口或定向平面的旋转角度调整机构，而进行晶圆的旋转角度的调节，则能够高精度地进行位置调整。
测量精度能够通过使测量的直径方向的数量增加而进一步提高。特别地，通过对将晶圆面内所包含的区域均等地分割的多个直径方向进行测量，从而能够进一步提高测量精度。所谓将晶圆面内所包含的区域均等地分割的多个直径方向，换言之是指彼此相邻的多个直径方向的交叉角度全部相等。
另外，在将通过晶圆的中心与切口的直径方向或通过晶圆的中心与定向平面的中央部的直径方向设为第一直径方向，并将该第一直径方向与长条膜的TD方向所成角度的最小值设为θ(°)时，如果以N为奇数时θ＝45/N(°)，N为偶数时θ＝90/N(°)的方式设定长条膜与晶圆的位置关系而形成层叠体，则通过厚度测量所获得的测量结果的偏差变得非常小，从而能够进行更高精度的测量。
例如，图4所示的例子是设定N＝2的情况。在将晶圆载置于膜上时，通过使晶圆绕着中心旋转θ＝90/2＝45°进行设置，从而当在第一直径方向与和第一直径方向垂直的第二直径方向上测量覆盖物的厚度时，测量的精度提高。另外，与图7的说明相同，在图4及以下叙述的图5中，“〇”所示的测量方向是测量值的精度较高的方向，并按照“△”、“×”的顺序，表示测量值的精度降低的方向。
在图5中表示N＝4时的例子。如图5的(A)所示，由于现有技术以使第一直径方向与长条膜的TD方向一致的方式设定晶圆与膜的位置关系，因此，进行厚度测量的四个直径方向中的两个与TD方向及MD方向一致。
另一方面，如图5的(B)所示，如果将第一直径方向与长条膜的TD方向所成角度θ设定为θ＝90/4＝22.5°(在图5的例子中，为顺时针旋转22.5°)而形成层叠体，并进行覆盖物的厚度的测量，则四个直径方向全部为与TD方向及MD方向不同的方向。
然而，如图5的(C)所示，若将第一直径方向与长条膜的TD方向所成角度θ设定为θ＝45°(在图5的例子中，为顺时针旋转45°)而形成层叠体，并进行覆盖物的厚度的测量，则由于四个直径方向中的两个与TD方向及MD方向一致，因此与图5的(A)的情况相同，覆盖物的测量精度下降。
因此，如上所述，将通过晶圆的中心与切口的直径方向或通过晶圆的中心与定向平面的中央部的直径方向设为第一直径方向，并将所述第一直径方向与长条膜的TD方向所成角度的最小值设为θ(°)时，如果以N为奇数时θ＝45/N(°)，N为偶数时θ＝90/N(°)的方式设定长条膜与晶圆的位置关系而形成层叠体，则通过厚度测量所获得的测量结果的偏差变得非常小，从而能够进行更高精度的测量。
另外，虽然进行测量的直径方向的数量N越多，测量精度越高，但是测量所需要的时间会变长，因此优选设定N在10以下。如果将N设定在6以下，则可同时实现缩短测量所花费的时间及提高厚度测量精度两者，因此是优选的。
以上述方式测量覆盖物的厚度后，如图1的S03所示，使用测量结果而进行晶圆的研磨加工中的终点值的设定。具体而言，设定“研磨的终点值＝测得的覆盖物的厚度+晶圆的完工厚度(目标值)”。通过这样设定，能够减少研磨后的晶圆厚度与目标值的偏离(误差)。
此后，如图1的S04所示，进行晶圆的研磨。研磨加工例如能够采用如专利文献1所记载的公知研磨方法。
(实施例1)
以下，列举实施例而详细说明本发明，但是该实施例并不限定本发明。
首先，对为了在晶圆上形成包含树脂与膜的覆盖物并获得层叠体的条件进行说明。另外，以下说明的比较例与实施例1、2采用以下方法：将包含覆盖物与晶圆的层叠体中的测量位置固定于预先设定好的N＝4的测量位置(直径方向)，并调节将晶圆载置于膜与树脂上时的晶圆的位置(旋转方向)，从而调整晶圆的测量位置(直径方向)与长条膜的MD方向或TD方向的相对位置关系。
作为晶圆，使用在外周部具有切口的直径300mm的P型单晶硅晶圆。在覆盖物中，使用UV固化性树脂作为树脂，并使用PET膜作为长条膜。
首先，在平坦的石平台(下平台)上铺设PET膜，并在该PET膜上滴下10ml的UV固化性树脂。之后，在将晶圆与长条膜进行一体化时，将通过晶圆的中心与切口的直径方向(第一直径方向)为与长条膜的MD方向正交的方向(与TD方向平行的方向)的情况作为基准(0°)，并以成为以下所示的旋转角度的方式使晶圆绕着中心旋转而吸附保持于陶瓷平台(上平台)。
(比较例)
以晶圆的第一直径方向为与长条膜的MD方向正交的方向(与TD方向平行的方向)，即晶圆的第一直径方向与TD方向所成角度为0°的方式，将晶圆吸附保持于陶瓷平台(上平台)，而形成层叠体。
(实施例1)
以晶圆的第一直径方向与长条膜的TD方向所成角度的最小值为10.0°的方式使晶圆旋转，再将晶圆吸附保持于陶瓷平台(上平台)，而形成层叠体。
(实施例2)
以晶圆的第一直径方向与长条膜的TD方向所成角度的最小值为22.5°的方式使晶圆旋转，再将晶圆吸附保持于陶瓷平台(上平台)，而形成层叠体。
以使上述树脂的滴下点与晶圆的中心一致的方式，按压并粘接吸附保持于陶瓷平台(上平台)的晶圆。使保持陶瓷平台的伺服马达驱动而进行按压的控制，并将压力加压至2000N。之后，使用波长365nm的UV-LED从膜侧照射紫外线而使树脂固化，从而获得层叠体。
在使树脂固化后，保持层叠体的晶圆部，并搬运至测量覆盖物的厚度的测量机。覆盖物的厚度测量用光学传感器使用基恩士(Keyence)公司制造的SI-T80。通过固定传感器，并呈直线状扫描覆盖物与晶圆的层叠体，从而测量厚度轮廓。
另外，比较例、实施例1、2的测量为，沿晶圆面内的直径方向在四条测量线上，对每一条测量线以0.25mm的间距进行1160个点的测量。四条测量线设定为将晶圆面内分割成均等的区域。即，将通过中心与切口的直径方向(第一直径方向)、及以晶圆中心为基准从该第一直径方向每旋转45°后的直径方向(第二～第四直径方向)作为测量线。将以这样的方式测量而获得的覆盖物厚度轮廓的平均值作为覆盖物厚度。
测量覆盖物的厚度后的层叠体搬运至研磨加工装置并进行了研磨加工。研磨加工装置使用迪思科(ディスコ)公司制造的DFG8360。研磨轮使用结合了金刚石磨粒的研磨轮。对覆盖物侧进行真空吸附，并将“测得的覆盖物的厚度+目标完工厚度”作为研磨的终点值而进行研磨加工。在此，目标完工厚度设定为820μm。
在进行研磨加工后，测量了晶圆的厚度。在测量中，使用KOBELCO RESEARCHINSTITUTE(コベルコ科研)公司制造的SBW-330。晶圆的厚度的测量位置为，沿晶圆面内的直径方向在四条测量线上，对每一条测量线以1mm的间距进行290个点的测量。四条测量线是与覆盖物厚度的测量位置相同的线。将获得的测量值的平均值作为研磨后的晶圆厚度。
接着，将对研磨后的晶圆进行评估后的结果的比较显示于图6。图6的纵轴表示研磨后的晶圆的目标厚度与实际研磨后的晶圆的厚度的差。如图6所示，由于在比较例中，如现有技术那样，以使第一直径方向与膜的MD方向为正交的关系的方式将晶圆吸附于上平台而形成层叠体，因此测量覆盖物的厚度的四个直径方向中的两个是与长条膜的TD方向及MD方向一致的方向。因此，覆盖物的厚度测量的精度较低且偏差较大，在使用该测量结果设定研磨加工终点的情况下，与作为目标的目标厚度的误差增大。
另一方面，由于在实施例1、2中，测量覆盖物的厚度的四个直径方向全部不与长条膜的TD方向及MD方向一致，因此和比较例相比，能够获得接近目标厚度的晶圆。特别地，在实施例2中，将通过晶圆的中心与切口的直径方向即第一直径方向与长条膜的TD方向所成角度的最小值θ(°)设为θ＝90/4＝22.5(°)，从而能够获得更接近目标值的晶圆。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式。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，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 (3)

1.一种覆盖物的厚度测量方法，所述方法通过将长条膜、树脂及晶圆按照该顺序进行层叠，进行按压使得所述膜与具有平坦面的平台接触并使所述树脂固化，从而形成包含所述膜及所述树脂且表面平坦的覆盖物与所述晶圆层叠而成的层叠体，在所述晶圆上的至少一个直径方向上，通过光学传感器在多个测量位置测量所述覆盖物的厚度，其特征在于，
将所述晶圆上的、测量所述覆盖物的厚度的所述至少一个直径方向设定为与所述长条膜的MD方向及TD方向不同的方向，而测量所述覆盖物的厚度。
2.根据权利要求1所述的覆盖物的厚度测量方法，其特征在于，
使用具有切口或定向平面的晶圆作为所述晶圆，
针对将所述晶圆面内所包含的区域均匀分割的N个直径方向进行所述覆盖物的厚度的测量，其中，N为1以上的整数，
在将所述N个直径方向中的、通过所述晶圆的中心与所述切口的直径方向或通过所述晶圆的中心与所述定向平面的中央部的直径方向设为第一直径方向，并将所述第一直径方向与所述长条膜的TD方向所成角度的最小值设为θ时，
以所述N为奇数时θ＝45/N，所述N为偶数时θ＝90/N的方式设定所述长条膜与所述晶圆的位置关系而形成所述层叠体，其中，θ的单位为°。
3.一种研磨方法，是以覆盖物的表面的平坦面作为基准面而研磨晶圆的方法，其特征在于，
通过权利要求1或2所述的覆盖物的厚度测量方法测量所述覆盖物的厚度，
将测量得到的覆盖物的厚度与所述晶圆的完工厚度的总和作为研磨的终点值而进行研磨。
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