CN115666851A - 工件的双面研磨方法、工件的制造方法、以及工件的双面研磨装置 - Google Patents

工件的双面研磨方法、工件的制造方法、以及工件的双面研磨装置 Download PDF

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Abstract

在本发明中，将太阳齿轮的转矩及内齿轮的转矩的转矩之和及转矩之比控制在预定的范围内。

Description

工件的双面研磨方法、工件的制造方法、以及工件的双面研磨 装置
技术领域
本发明涉及一种工件的双面研磨方法、工件的制造方法、以及工件的双面研磨装置。
背景技术
在半导体晶圆等工件的制造中，有时包括对于该工件的表面进行研磨的工艺。例如，用具有研磨垫的上下平台夹住晶圆，同时研磨两面。近年来，随着半导体的微型化，对于晶圆的研磨精度的要求逐渐提高。而且，为了提高大型集成电路的集成度，除了提高研磨精度外，还需要提高晶圆的平坦度。通常，晶圆的平坦度例如使用GBIR值（Global BacksideIndicated Reading，全局背面指示读数）及ESFQR值（Edge flatness metric，Sectorbased，Front surface referenced，Site Front least squares range，边缘部位正表面基准的最小平方/范围）表示。GBIR值主要用于表示晶圆的整体平坦度，ESFQR值主要用于表示晶圆的外周平坦度。
在研磨晶圆时，需要严格控制研磨条件，在规定的平台温度下使用规定的研磨液，使双面研磨装置中的载板内的晶圆的旋转保持在期望的旋转状态。因此，为了达到提高研磨精度及晶圆平坦度的目的，如何设定研磨装置的旋转条件为其重要的课题之一。
例如，在专利文献1中公开了一种研磨方法，在双面研磨时，研磨阻力测定单元计算晶圆的研磨阻力并将该研磨阻力传送到控制单元，控制单元控制载板的自转比率（即，载板公转一次期间的自转转速）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2011-056630号公报。
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在专利文献1中，虽然通过控制载板的自转比率而能够避免晶圆的研磨精度的下降，但是对于晶圆的研磨精度的提高存在局限。并且，这样的问题不仅出现在晶圆上，在用于双面研磨的工件上一般也可能出现。
本发明目的在于提供一种工件的双面研磨方法、工件的制造方法、以及工件的双面研磨装置，能够高精度地控制工件的双面研磨后的该工件的厚度，进而能够得到具有高平坦度的工件。
用于解决技术问题的方案
本发明的要点结构如下。
本发明提供一种工件的双面研磨方法，其是在通过太阳齿轮及内齿轮旋转的载板内研磨工件的方法，所述工件的双面研磨方法的特征在于，包括：
根据所述工件的目标加工形状，设定研磨条件的工序；
基于所述研磨条件，开始研磨的工序；
通过转矩检测器，在研磨时检测所述太阳齿轮的转矩（Ti）及所述内齿轮的转矩（To）的工序；
通过计算处理部，计算所检测出的所述太阳齿轮的转矩（Ti）及所述内齿轮的转矩（To）的转矩之和（Ti+To）的值及转矩之比（Ti/To）的值的工序；
通过条件设定部，设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的控制范围的工序；及
通过所述条件设定部，基于所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值是否在所述控制范围内，判定是否需要变更所述研磨条件的工序。
在一技术方案中，还包括：在双面研磨开始前，预先取得所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）相对于所述工件的所述目标加工形状的关系的工序，
设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围的所述工序，基于所取得的所述关系进行。
在一技术方案中，所述工件的所述目标加工形状由GBIR值和/或ESFQR值决定。另外，在本说明书中，“GBIR”、“ESFQR”以SEMI标准规定。
在一技术方案中，通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述GBIR值决定所述工件的所述目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为30至35，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.5至2.1，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
在一技术方案中，通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述ESFQR值决定所述工件的所述目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为25至30，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.4至1.9，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
在一技术方案中，所述载板配置在旋转平台的上平台和下平台之间，
所述研磨条件为所述下平台的转速或所述旋转平台施加于所述工件的加工载荷。
在一技术方案中，还包括：
通过测定部，在研磨开始前测定所述工件形状的工序；及
所述计算处理部基于所测定的所述工件形状，将所述工件的双面研磨工序分割成多个子工序的工序，
设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的控制范围的所述工序，在各所述子工序分别进行，
基于所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值是否在所述控制范围内，来判定是否需要变更所述研磨条件的所述工序，在各所述子工序中分别进行。
在一技术方案中，所述多个子工序包括：
降低所述工件在圆周方向上的偏差程度的子工序；及
降低所述工件在半径方向上的偏差程度的子工序。
本发明的工件的制造方法通过上述任意一种工件的双面研磨方法来制造工件。
本发明的工件的双面研磨装置具备：
旋转平台，其具备能够旋转的上平台和下平台；
太阳齿轮，其配置在所述旋转平台的中心部；
内齿轮，其配置在所述旋转平台的外周部；
载板，其构成为配置在所述下平台上，能够载置工件，且在所述上平台和所述下平台之间通过所述太阳齿轮及所述内齿轮进行旋转；
第1转矩检测器，其在双面研磨时检测所述太阳齿轮的转矩（Ti）；
第2转矩检测器，其在双面研磨时检测所述内齿轮的转矩（To）；
计算处理部，其接收所检测到的转矩信息，并基于所述转矩信息，计算所述太阳齿轮的转矩（Ti）及所述内齿轮的转矩（To）的转矩之和（Ti+To）的值及转矩之比（Ti/To）的值；及
条件设定部，其构成为设定所述工件的目标加工形状及研磨条件，且接收所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值，
所述工件的双面研磨装置的特征在于，
所述条件设定部基于所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值是否在控制范围内，来判定是否需要变更所述研磨条件。
在一技术方案中，所述双面研磨装置还具备存储部和/或所述条件设定部具备能够接收所述关系的通信部，所述存储部预先存储所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）相对于所述工件的目标加工形状的关系，
在双面研磨开始之前，所述条件设定部从所述存储部取得所述关系，或者通过所述接收部从外部接收并取得所述关系，基于所取得的所述关系，设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围。
在一技术方案中，所述条件设定部由GBIR值和/或ESFQR值决定所述工件的目标加工形状。
在一技术方案中，通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述GBIR值决定所述工件的目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为30至35，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.5至2.1，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
在一技术方案中，通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述ESFQR值决定所述工件的目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为25至30，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.4至1.9，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
在一技术方案中，所述条件设定部还具备：
机器学习装置，通过机器学习的方式，使所述条件设定部基于所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）而自动地设定研磨条件，以满足所希望的GBIR值和/或ESFQR值。
在一技术方案中，还具备：第1电动机，其与所述太阳齿轮连接；及第2电动机，其与所述内齿轮连接，
所述第1转矩检测器检测所述第1电动机的旋转所述太阳齿轮的转矩，以作为所述太阳齿轮的转矩（Ti），所述第2转矩检测器检测所述第2电动机的旋转所述内齿轮的转矩，以作为所述内齿轮的转矩（To）。
在一技术方案中，还具备：下平台电动机，其与所述下平台连接，
所述条件设定部构成为经由所述下平台电动机控制所述下平台的转速，
所述旋转平台沿上下方向对所述工件施加加工载荷，所述条件设定部构成为控制所述加工载荷，
所述条件设定部通过变更所述下平台的转速或所述加工载荷来变更所述研磨条件。
发明效果
根据本发明，能够提供一种工件的双面研磨方法、工件的制造方法、以及工件的双面研磨装置，能够高精度地控制工件的双面研磨后的该工件的厚度，进而能够得到具有高平坦度的工件。
附图说明
图1A是表示本发明的一实施方式所涉及的工件的双面研磨装置的立体图。
图1B是本发明的一实施方式所涉及的工件的双面研磨装置的局部剖视图。
图2是本发明的一实施方式所涉及的工件的双面研磨装置的框图。
图3是对晶圆在双面研磨装置内被研磨时受力的状态进行说明的图。
图4A是表示太阳齿轮及内齿轮的转矩之和（Ti+To）与GBIR的变化率的关系的图。
图4B是表示太阳齿轮及内齿轮的转矩之比（Ti+To）与GBIR的变化率的关系的图。
图4C是表示太阳齿轮及内齿轮的转矩之和（Ti+To）与ESFQR的变化率的关系的图。
图4D是表示太阳齿轮及内齿轮的转矩之比（Ti/To）与ESFQR的变化率的关系的图。
图5是本发明的一实施方式所涉及的工件的双面研磨方法的流程图。
图6是接续图5的流程图。
图7A是表示表1中实施例1的研磨后的晶圆的厚度的图。
图7B是表示表1中实施例2的研磨后的晶圆的厚度的图。
图7C是表示表1中实施例3的研磨后的晶圆的厚度的图。
图7D是表示表1中实施例4的研磨后的晶圆的厚度的图。
图8A是表示表2中实施例5的研磨后的晶圆的厚度的图。
图8B是表示表2中实施例6的研磨后的晶圆的厚度的图。
图8C是表示表2中实施例7的研磨后的晶圆的厚度的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。
如图1A及图1B所示，本发明的一实施方式所涉及的双面研磨装置1具备：旋转平台2、上平台电动机11、下平台电动机13、（在图示例中为5个的）载板14、上研磨垫15、下研磨垫16、太阳齿轮20及内齿轮30。旋转平台2具备可旋转的上平台10及下平台12。上平台电动机11使上平台10旋转，下平台电动机13使下平台12旋转。并且，用于研磨的上研磨垫15及下研磨垫16分别粘贴在上平台10的下表面及下平台12的上表面。太阳齿轮20设置在旋转平台2的中心部，内齿轮30设置在旋转平台2的外周部。在本实施方式中，载板14配置成围绕太阳齿轮20，并载置晶圆W。载板14在上平台10和下平台12之间通过太阳齿轮20及内齿轮30旋转。另外，载板14的个数没有限制，可以适当调整，例如也可以只设置一个载板14。
如图1A所示，在本实施方式中，在研磨晶圆W时，上平台10的旋转方向A1在图示例中为逆时针方向，下平台12的旋转方向A2在图示例中为顺时针方向，太阳齿轮20的旋转方向A3在图示例中为顺时针方向，内齿轮30的旋转方向A4在图示例中为顺时针方向。但是，并不限定于此，可以进行适当调整，例如也可以是旋转方向A1为顺时针方向，旋转方向A2为逆时针方向。
并且，如图1B所示，在研磨晶圆W时，向双面研磨装置1内供给研磨液17。载板14设置在下平台12的下研磨垫16和上平台10的上研磨垫15之间。载置于载板14的晶圆W，通过下平台12的下研磨垫16及上平台10的上研磨垫15、以及向晶圆W供给的研磨液17，其双面同时被化学机械研磨。
参考图2，双面研磨装置1还具备：太阳齿轮电动机（第1电动机）21、第1转矩检测器22、内齿轮电动机（第2电动机）31及第2转矩检测器32。太阳齿轮20由太阳齿轮电动机21驱动（旋转）。第1转矩检测器22与太阳齿轮20及太阳齿轮电动机21（在该例中为电）连接。在研磨时，第1转矩检测器22直接检测太阳齿轮20的转矩Ti，或是将太阳齿轮电动机21的旋转太阳齿轮20的转矩作为太阳齿轮20的转矩Ti。并且，内齿轮30由内齿轮电动机31驱动（旋转）。第2转矩检测器32与内齿轮30及内齿轮电动机31（在该例中为电）连接。在研磨时，第2转矩检测器32直接检测内齿轮30的转矩To，或是将内齿轮电动机31的旋转内齿轮30的转矩作为内齿轮30的转矩To。转矩检测器可以使用任何已知的转矩传感器等。
继续参考图2，双面研磨装置1还具备：计算处理部40、条件设定部50、存储部60及加压装置70。计算处理部40与第1转矩检测器22及第2转矩检测器32（在该例中为电）连接，接收转矩信息。基于转矩信息，计算处理部40计算太阳齿轮20的转矩Ti和内齿轮30的转矩To的转矩之和Ti+To的值及转矩之比Ti/To的值，并在处理后发送到条件设定部50。另外，还可以构成为计算处理部40具备通信部，通过该通信部（无线）接收转矩信息。计算处理部40可以使用任何已知的计算机等。
条件设定部50设定晶圆W的加工形状及研磨条件，并且与计算处理部40（在该例子中为电）连接，以接收太阳齿轮20和内齿轮30的转矩之和Ti+To的值及转矩之比Ti/To的值，由此判定如何控制上平台10及下平台12的转速和/或控制加压装置70。另外，还可以构成为条件设定部50具备通信部，通过该通信部（无线）接收转矩之和的值及转矩之比值。条件设定部50可以是任何已知的处理器。加压装置70能够使旋转平台2沿着上下方向对晶圆W施加加工载荷F。存储部60与条件设定部50（在该例中为电）连接，并预先存储转矩之和（Ti+To）及转矩之比（Ti/To）相对于晶圆W的加工形状的关系。存储单元60可以是任何已知的存储器。
接着，对条件设定部50控制平台的转速或加工载荷的理由进行说明。在双面研磨装置中，与晶圆受力相关的控制要素例如是上平台的转矩、下平台的转矩、内齿轮的转矩、太阳齿轮的转矩等。本发明人在分析双面研磨装置中的载板内的晶圆受力状况与晶圆形状的相关性时，发现太阳齿轮的转矩及内齿轮的转矩是影响晶圆的GBIR值及ESFQR值的主要因素。而且，本发明人发现，通过将太阳齿轮的转矩及内齿轮的转矩的转矩之和及转矩之比控制在规定的范围内，能够良好地控制晶圆的研磨精度。
同时参照图1A及图3，对研磨时晶圆W的受力状况进行说明。如上所述，下平台12的旋转方向A2为顺时针方向，太阳齿轮20的旋转方向A3为顺时针方向，内齿轮30的旋转方向A4为顺时针方向，并且，载板14的公转方向A5为顺时针方向，载板14的自转方向A6为逆时针方向。在这种情况下，研磨时的晶圆W总共受到4个力，分别是：太阳齿轮20的旋转对载板14施加的力Fi、内齿轮30的旋转对载板14施加的力Fo、下研磨垫16对载板14施加的力Fd（由下平台12的旋转产生）、以及载板14产生的摩擦力Fs（垂直阻力，即由加工载荷F产生的力）。本发明人设想了载板14能够顺时针公转及逆时针自转的情况，并分别利用转矩原理进行了力学分析。
首先，在载板14能够顺时针公转的情况下，能够得到下式（1）。式中，ri为太阳齿轮20的外径，ro为内齿轮30的内径，rc为载板14的半径。
Fo×ro+Fi×ri+Fd×（rc+ri）＞Fs×（rc+ri）……式（1）
整理式（1）能够得到下式（2）。式中，To为太阳齿轮20的转矩，Ti为内齿轮30的转矩，F为加工载荷，m为下平台12的质量，α为下平台12的角加速度。
To+Ti+m×（rc+ri）×α×（rc+ri）＞μ×F×（rc+ri）……式（2）
整理式（2）能够得到下式（3）。式中，X和Y为常数。
To+Ti＞F×X-α×Y……式（3）
接着，在载板14能够逆时针自转的情况下，能够得到下式（4）。
Fi×rc＞Fo×rc……式（4）
若在式（4）的两边同时乘以ro及ri，可以得到下式（5）。
Fi×rc×ro×ri＞Fo×rc×ro×ri……式（5）
整理式（5）能够得到下式（6）。式中，ri除以ro的数为常数。
Ti/To＞ri/ro……式（6）
并且，若将式（3）的两边除以To后进行整理，可以得到下式（7）。
Ti/To＞（F×X-α×Y）/To-1……式（7）
若将式（6）与式（7）合并整理，可以得到下式（8）。
Ti/To＞（F×X-α×Y）/To-1＞ri/ro……式（8）
最后，根据式（3）和式（8）可知，太阳齿轮20和内齿轮30的转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To与加工载荷F和下平台12的角加速度有关。
即，通过控制加工载荷F和下平台12的转速（即，控制下平台电动机13的输出），可以控制太阳齿轮20和内齿轮30的转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To。
并且，如上所述，本发明人发现，太阳齿轮20的转矩To和内齿轮30的转矩Ti的转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To，是影响晶圆的GBIR值及ESFQR值的主要因素。因此，基于上述力学分析的结果进行实验，得到了如图4A至图4D的GBIR、ESFQR变化率与转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的关系图。纵轴的GBIR变化率及ESFQR变化率为比值，横轴的Ti/To的单位为比值。另外，需要特别提及的是，图4A、图4C及本说明书中的转矩之和Ti+To的单位不是一般的转矩单位，而是将太阳齿轮20的转矩Ti和内齿轮30的转矩To的值分别变换为作为对应的电动机的太阳齿轮电动机21和内齿轮电动机31的动作输出相对于额定输出的比值之后，将两个电动机的动作输出的比值相加而得到的值。并且，各电动机的动作输出相对于各额定输出的比值能够通过如下式计算，
（正在动作的电动机的输出的值/电动机的额定输出的值）×100。
也就是说，在电动机的动作输出相对于额定输出的比值例如为15的情况下，表示正在动作的电动机的动作输出是其额定输出的15%。并且，在恒定电压的电流控制的电动机的情况下，可以将输出值替换为电流值。
参考图4A及图4B，在转矩之和Ti+To的控制范围在30至35之间的情况下、及在转矩之比Ti/To的控制范围在1.5至2.1之间的情况下，GBIR的变化率比较小，即晶圆W的整体平坦度比较高。因此，在本实施方式中，在以GBIR值决定晶圆W的加工形状的情况下，优选将转矩之和Ti+To的控制范围设定为30至35，且将转矩之比Ti/To的控制范围设定为1.5至2.1。另外，在图4A及图4B的GBIR变化率的关系图中，需要特别提及的是，随着横轴的值变大，晶圆W的整体形状从凹形状逐渐变成凸形状。并且，如上所述，GBIR变化率为比值，其定义为，各晶圆的GBIR值/最小的晶圆的GBIR值。也就是说，在图4A及图4B中，具有最良好（最小）的GBIR值的晶圆，其GBIR变化率为1。
接着，参考图4C及图4D，在转矩之和Ti+To控制范围为25至30、转矩之比Ti/To的控制范围为1.4至1.9的情况下，ESFQR的变化率比较小，也就是晶圆W的外周的平坦度比较高。因此，在本实施方式中，在以ESFQR值决定晶圆W的加工形状的情况下，优选将转矩之和Ti+To的控制范围设定为25至30，且将转矩之比Ti/To的控制范围设定为1.4至1.9。另外，在图4C及图4D的ESFQR变化率的关系图中，需要特别提及的是，随着横轴的值变大，晶圆W的外周形状逐渐从内低外高的倾斜形状变内高外低的倾斜形状。并且，如上所述，ESFQR的变化率为比值，其定义为，各晶圆的ESFQR值/最小的晶圆的ESFQR值。也就是说，在图4C及图4D中，具有最良好的（最小）ESFQR值的晶圆，其ESFQR的变化率为1。
关于上述晶圆W的形状起变化的原因，本发明人进行了如下说明。即，若转矩之和Ti+To过低，则载板14的公转作用被抑制，这是因为，在研磨时晶圆W的移动速度降低，研磨液17中的磨粒与晶圆W中心的接触率提高，晶圆W中心的研磨量比晶圆W外周多，因此晶圆W的形状容易成为凹形状。另一方面，若转矩之和Ti+To过大，则载板14的公转速度加快，这是因为，在研磨时晶圆W的移动速度加快，研磨液17中的磨粒与晶圆W外周的接触率提高，晶圆W外周的研磨量比晶圆W中心多，因此晶圆W的形状容易成为凸形状。
并且，若转矩之比Ti/To过小，研磨后的形状容易变得不稳定。因为载板14的自转变得不顺畅，对晶圆W的各外周的研磨量变得不均匀，所以晶圆W的外周形状容易变得不稳定。另一方面，若转矩之比Ti/To过大，则载板14的自转速度加快，对晶圆W的各外周的研磨量变多，因此晶圆W容易成为凸形状。
接着，请一并参考图5及图6。这些是对本发明一实施方式所涉及的工件的双面研磨方法进行说明的流程图。
在步骤S01中，条件设定部50在双面研磨开始前，从存储部60取得控制GBIR和ESFQR的转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To与晶圆W的形状的相关性。另外，也可以通过通信部从外部接收该相关性。
接着，在步骤S02中，通过测定部，测定晶圆W当前的（双面研磨开始前的）形状。测定部可以使用能够测定晶圆厚度的任意已知的传感器等测定仪器。
接着，在步骤S03中，开始利用双面研磨装置1进行研磨。
开始研磨后，在步骤S04中，首先进行用于控制GBIR的研磨（即，使晶圆整体平坦的研磨）。此时，条件设定部50基于与之前所取得的GBIR相关的转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To与晶圆W的形状的相关性，根据所希望的晶圆W的加工形状设定研磨条件。具体而言，条件设定部50设定下平台12的转速或加压装置所施加的加工载荷F。
然后，在步骤S05中，晶圆W在步骤S04中所设定的研磨条件下继续被研磨。
在继续研磨晶圆W的状态下，在步骤S06中，第1转矩检测器22检测太阳齿轮电动机21的转矩Ti，且第2转矩检测器32检测内齿轮电动机31的转矩To。
接着，在步骤S07中，计算处理部40从第1转矩检测器22及第2转矩检测器32取得转矩Ti及转矩To，并将转矩Ti的值及转矩To的值分别变换为对应的电动机的动作输出相对于额定输出的比值后，得到转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To。
接着，在步骤S08中，条件设定部50基于与之前所取得的GBIR相关的转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To与晶圆W的形状的相关性，根据所希望的晶圆W的形状设定转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的控制范围。
接着，在步骤S09中，条件设定部50从计算处理部40接收转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值，并判定转矩之和Ti+To的值及转矩之比Ti/To的值是否在控制范围内。在转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值中的任一个不在控制范围内的情况下，进入步骤S04，重新设定下平台12的转速或加压装置所施加的加工载荷F。若转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值都满足控制范围的情况下，进入步骤S10。
在步骤S10中，判断关于GBIR的研磨是否结束。在还没有结束的情况下，进入步骤S05，在已结束的情况下，进入步骤S11，进行ESFQR的研磨（即，使晶圆外周平坦的研磨）。
在步骤S11中，条件设定部50基于与之前所取得的ESFQR相关的转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To与晶圆W的形状的相关性，根据所希望的晶圆W的加工形状设定研磨条件。具体而言，条件设定部50设定下平台12的转速或加压装置所施加的加工载荷F。
接着，在步骤S12中，基于步骤S11中所设定的研磨条件持续进行研磨。
在持续研磨晶圆W的状态下，在步骤S13中，第1转矩检测器22检测太阳齿轮电动机21的转矩Ti，且第2转矩检测器32检测内齿轮电动机31的转矩To。
接着，在步骤S14中，计算处理部40从第1转矩检测器22及第2转矩检测器32取得转矩Ti及转矩To，并将转矩Ti及转矩To的值分别变换为对应的电动机的动作输出相对于额定输出的比值后，得到转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To。
接着，在步骤S15中，条件设定部50基于之前所取得的关于ESFQR的转矩之和Ti+To转矩之比Ti/To与晶圆W的形状的相关性，根据所希望的晶圆W的形状，设定转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的控制范围。
接着，在步骤S16中，条件设定部50从计算处理部40接收转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值，并判定转矩之和Ti+To的值及转矩之比Ti/To的值是否在控制范围内。在转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值中的任一个不在控制范围内的情况下，进入步骤S11，重新设定下平台12的转速或加压装置所施加的加工载荷F。在转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值都满足控制范围的情况下，进入步骤S17。
在步骤S17中，判定ESFQR的研磨是否结束。在还没有结束的情况下，进入步骤S12。在已结束的情况下，进入步骤S18，研磨结束。
接着，在步骤S19中，晶圆W被送到制造的下一个工序。具体而言，晶圆W离开双面研磨装置1而被送到下一个设备。
实施例
以下的表1、表2中说明了根据本发明的实验例的研磨结果。表1表示实验例各自的加工载荷的设定、所测定的转矩及研磨结果。在各实验例中，成为研磨对象的晶圆使用了没有形成器件的硅晶圆。
[表1]
加工载荷（daN） 太阳齿轮转矩（Ti） 内齿轮转矩（To） Ti+To Ti/To GBIR变化率 ESFQR变化率
实验例1 1000 23.4 14.98 38.38 1.56 2.19 1.04
实验例2 800 16.66 13.26 29.92 1.26 2.76 1.12
实验例3 1200 25.59 14 39.59 1.83 1 1
实验例4 1400 29.45 12.58 42.03 2.34 1.56 1.57
并且，表1各例的共同的研磨条件的设定如下：
研磨垫：为具有材料为发泡聚氨酯、厚度约1mm、硬度（Shore A）为80至88（度）、压缩率为1.4至3.4（%）等基本特性的研磨垫
研磨液：为具有磨粒的平均粒径为45至65（nm）、比重为1.15至1.16、PH值为10.8至11.8等基本特性的研磨液
载板类型：在不锈钢制基材上镀上DLC镀材
上平台转速：-9.4rpm（负号表示逆时针旋转）
下平台转速：25rpm
太阳齿轮转速：25rpm
内齿轮转速：4rpm
研磨后的晶圆形状可以使用现有的测定仪器来测定。对于GBIR的测定，测定范围为298mm，外周1mm除外。对于ESFQR的测定，测定范围为298mm，外周1mm除外（长度为35mm，弧度为5度）。
图7A至图7D依次表示实验例1至4的晶圆形状。实验例1使用1000daN的加工载荷，研磨后的晶圆形状为如图7A所示的凹形状。相对于此，实验例2由于降低了加工载荷，因此转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值变小，因此，研磨后的晶圆形状如图7B所示，容易成为更凹陷的凹形状。并且，实验例3、4由于增大了加工载荷，因此转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值变大，因此，研磨后的晶圆形状如图7C及图7D所示，容易成为平坦状或凸形状。
表2表示实验例各自的下平台转速的设定、所测定的转矩及研磨结果。
[表2]
下平台转速（rpm） 太阳齿轮转矩（Ti） 内齿轮转矩（To） Ti+To Ti/To GBIR变化率 ESFQR变化率
实验例5 25 12.98 12.39 25.37 1.05 1.72 1
实验例6 22 16.72 12.35 29.07 1.35 1.18 1.33
实验例7 19 19.81 11.57 31.38 1.71 1 1.24
并且，表2各例的共同的研磨条件的设定如下：
研磨垫：为具有材料为发泡聚氨酯、厚度约1mm、硬度（Shore A）为80至88（度）、压缩率为1.4至3.4（%）等基本特性的研磨垫
研磨液：为具有磨粒的平均粒径为45至65（nm）、比重为1.15至1.16、PH值为10.8至11.8等基本特性的研磨液
载板类型：在不锈钢制基材上镀上DLC镀材
加工载荷：1000daN
上平台转速：-18.4rpm（负号表示逆时针旋转）
太阳齿轮转速：25rpm
内齿轮转速：4rpm
研磨后的晶圆形状可以使用现有的测定仪器来测定。对于GBIR的测定，测定范围为298mm，外周1mm除外。对于ESFQR的测定，测定范围为298mm，外周1mm除外（长度为35mm，弧度为5度）。
图8A至图8C依次表示实验例5至7的晶圆形状。实验例5将下平台转速设定为25rpm，研磨后的晶圆形状为如图8A所示的凹形状。相对于此，实验例6、7由于降低了下平台转速，因此转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值变大，因此，研磨后的晶圆形状如图8B及图8C所示，容易成为平坦状或凸形状。
以上，例举实施方式具体地说明了本发明，但本发明不限于此，可以有各种变化。
例如，在一个变形例中，条件设定部50还可以具备机器学习装置。机器学习装置可以通过任意现有的运算法进行机器学习，例如，通过神经网络等运算法学习太阳齿轮20及内齿轮30的转矩之和（Ti+To）及转矩之比（Ti/To）与晶圆的形状的关系。由此，条件设定部50能够基于太阳齿轮20和内齿轮30的转矩之和（Ti+To）及转矩之比（Ti/To）自动地设定研磨条件，以满足所希望的GBIR值和/或ESFQR值。
并且，在本发明的研磨流程图中，依次进行了GBIR的研磨及ESFQR的研磨，但不限于此，也可以改变研磨的顺序，或者也可以只进行其中的一种研磨。
并且，条件设定部50也可以基于所测定的晶圆W的形状，将晶圆W的双面研磨工序分割成多个子工序。例如，子工序中可以包括：降低晶圆W在圆周方向上的偏差程度的子工序；及降低晶圆W在半径方向上的偏差程度的子工序。
进一步地，条件设定部50能够在多个子工序的每一个中，设定转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的控制范围，且判定转矩之和Ti+To及转矩之比Ti/To的值是否在控制范围内，从而判定是否需要变更研磨条件。
附图标记说明
1-双面研磨装置，2-旋转平台，11-上平台电动机，13-下平台电动机，14-载板，15-上研磨垫，16-下研磨垫，17-研磨液，20-太阳齿轮，30-内齿轮，21-太阳齿轮电动机（第1电动机），22-第1转矩检测器，31-内齿轮电动机（第2电动机），32-第2转矩检测器，40-计算处理部，50-条件设定部，60-存储部，70-加压装置，F-加工载荷，A1、A2、A3、A4-旋转方向，A5-公转方向，A6-自转方向，Fd、Fi、Fo、Fs-力，S01～S19-步骤，W-晶圆。

Claims (17)

1.一种工件的双面研磨方法，其是在通过太阳齿轮及内齿轮旋转的载板内研磨工件的方法，所述工件的双面研磨方法的特征在于，包括：
根据所述工件的目标加工形状，设定研磨条件的工序；
基于所述研磨条件，开始研磨的工序；
通过转矩检测器，在研磨时检测所述太阳齿轮的转矩（Ti）及所述内齿轮的转矩（To）的工序；
通过计算处理部，计算所检测出的所述太阳齿轮的转矩（Ti）及所述内齿轮的转矩（To）的转矩之和（Ti+To）的值及转矩之比（Ti/To）的值的工序；
通过条件设定部，设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的控制范围的工序；及
通过所述条件设定部，基于所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值是否在所述控制范围内，判定是否需要变更所述研磨条件的工序。
2.根据权利要求1所述的工件的双面研磨方法，还包括：
在双面研磨开始前，预先取得所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）相对于所述工件的所述目标加工形状的关系的工序，
设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围的所述工序，基于所取得的所述关系进行。
3.根据权利要求2所述的工件的双面研磨方法，其中，
所述工件的所述目标加工形状由GBIR值和/或ESFQR值决定。
4.根据权利要求3所述的工件的双面研磨方法，其中，
通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述GBIR值决定所述工件的所述目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为30至35，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.5至2.1，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
5.根据权利要求3所述的工件的双面研磨方法，其中，
通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述ESFQR值决定所述工件的所述目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为25至30，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.4至1.9，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的工件的双面研磨方法，其中，
所述载板配置在旋转平台的上平台和下平台之间，
所述研磨条件为所述下平台的转速、或所述旋转平台施加于所述工件的加工载荷。
7. 根据权利要求1至5中任一项所述的工件的双面研磨方法，还包括：
通过测定部，在研磨开始前测定所述工件形状的工序；及
所述计算处理部基于所测定的所述工件形状，将所述工件的双面研磨工序分割成多个子工序的工序，
设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的控制范围的所述工序，在各所述子工序分别进行，
基于所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值是否在所述控制范围内，来判定是否需要变更所述研磨条件的所述工序，在各所述子工序中分别进行。
8.根据权利要求7所述的工件的双面研磨方法，其中，
所述多个子工序包括：
降低所述工件在圆周方向上的偏差程度的子工序；及
降低所述工件在半径方向上的偏差程度的子工序。
9.一种工件的制造方法，其通过权利要求1至8中任一项所述的工件的双面研磨方法来制造工件。
10.一种工件的双面研磨装置，其具备：
旋转平台，其具备能够旋转的上平台和下平台；
太阳齿轮，其配置在所述旋转平台的中心部；
内齿轮，其配置在所述旋转平台的外周部；
载板，其构成为配置在所述下平台上，能够载置工件，且在所述上平台和所述下平台之间通过所述太阳齿轮及所述内齿轮进行旋转；
第1转矩检测器，其在双面研磨时检测所述太阳齿轮的转矩（Ti）；
第2转矩检测器，其在双面研磨时检测所述内齿轮的转矩（To）；
计算处理部，其接收所检测到的转矩信息，并基于所述转矩信息，计算所述太阳齿轮的转矩（Ti）及所述内齿轮的转矩（To）的转矩之和（Ti+To）的值及转矩之比（Ti/To）的值；及
条件设定部，其构成为设定所述工件的目标加工形状及研磨条件，且接收所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值，
所述工件的双面研磨装置的特征在于，
所述条件设定部基于所述转矩之和（Ti+To）的值及所述转矩之比（Ti/To）的值是否在控制范围内，来判定是否需要变更所述研磨条件。
11.根据权利要求10所述的工件的双面研磨装置，其中，
所述双面研磨装置还具备存储部和/或所述条件设定部具备能够接收所述关系的通信部，所述存储部预先存储所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）相对于所述工件的目标加工形状的关系，
在双面研磨开始之前，所述条件设定部从所述存储部取得所述关系，或者通过所述接收部从外部接收并取得所述关系，基于所取得的所述关系，设定所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围。
12.根据权利要求11所述的工件的双面研磨装置，其中，
所述条件设定部由GBIR值和/或ESFQR值决定所述工件的目标加工形状。
13.根据权利要求12所述的工件的双面研磨装置，其中，
通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述GBIR值决定所述工件的目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为30至35，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.5至2.1，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
14.根据权利要求12所述的工件的双面研磨装置，其中，
通过所述计算处理部，将所述太阳齿轮的转矩（Ti）的值及所述内齿轮的转矩（To）的值分别变换为驱动所述太阳齿轮的电动机的动作输出及驱动所述内齿轮的电动机的动作输出相对于各自的额定输出的比值，在根据所述ESFQR值决定所述工件的目标加工形状时，所述条件设定部将所述转矩之和（Ti+To）的所述控制范围设定为25至30，且将所述转矩之比（Ti/To）的所述控制范围设定为1.4至1.9，
所述电动机的动作输出相对于所述额定输出的比值可通过如下式计算，
（正在动作的所述电动机的输出的值/所述电动机的所述额定输出的值）×100。
15.根据权利要求12所述的工件的双面研磨装置，其中，
所述条件设定部还具备：机器学习装置，通过机器学习的方式，使所述条件设定部基于所述转矩之和（Ti+To）及所述转矩之比（Ti/To）而自动地设定研磨条件，以满足所希望的GBIR值和/或ESFQR值。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的工件的双面研磨装置，其还具备：第1电动机，其与所述太阳齿轮连接；及第2电动机，其与所述内齿轮连接，
所述第1转矩检测器检测所述第1电动机的旋转所述太阳齿轮的转矩，以作为所述太阳齿轮的转矩（Ti），所述第2转矩检测器检测所述第2电动机的旋转所述内齿轮的转矩，以作为所述内齿轮的转矩（To）。
17.根据权利要求10至15中任一项所述的工件的双面研磨装置，其还具备：下平台电动机，其与所述下平台连接，
所述条件设定部构成为经由所述下平台电动机控制所述下平台的转速，
所述旋转平台沿上下方向对所述工件施加加工载荷，所述条件设定部构成为控制所述加工载荷，
所述条件设定部通过变更所述下平台的转速或所述加工载荷来变更所述研磨条件。
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