CN116900924A - 双面研磨装置及双面研磨方法 - Google Patents

双面研磨装置及双面研磨方法 Download PDF

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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

提供一种双面研磨装置，其能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。本发明的晶圆的双面研磨装置还配置有厚度测量装置，其在保持于载具的晶圆在研磨中通过的位置测量晶圆的厚度，双面研磨装置还具有评价处理部，该评价处理部构成为：通过所述厚度测量装置测量晶圆的厚度，确定测量出厚度的晶圆，获得在该确定出的晶圆上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹，以使通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动，之后，获得从晶圆模板中心起的通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状。

Description

双面研磨装置及双面研磨方法
技术领域
本发明涉及晶圆的加工，特别涉及双面研磨，涉及能够在研磨中准确地测量晶圆的形状及厚度的晶圆的双面研磨装置及双面研磨方法。
背景技术
公开一种技术，在行星齿轮式的双面研磨装置中，通过调整相对于载具的厚度的晶圆的完工厚度，以调整平坦度。例如，根据专利文献1可知，在行星齿轮式的双面研磨装置中，研磨后的晶圆的平坦度根据研磨结束时的晶圆的厚度即晶圆的完工厚度与载具的厚度的关系而变化，针对加工结束时所期望的晶圆形状、厚度加以控制是重要的。
关于该厚度测量，例如，在双面研磨方法中，根据使用样本晶圆测量的研磨率算出使晶圆成为规定厚度的研磨时间，仅以所算出的研磨时间进行研磨并结束研磨。但是，伴随着研磨布的表面状态等的条件变化，研磨率变化，因此每批次中的晶圆的厚度产生变化。在每批次中使用样本晶圆算出研磨率，则研磨所需的时间变长，效率较低。
因此，为了解决该问题，提出一种即使在研磨中也能够测量晶圆的厚度的方法。
在专利文献2中，公开一种双面研磨装置及双面研磨方法，能够一边实施研磨一边准确地把握工件的厚度，以在适当的时机结束研磨。另外，在专利文献2中，公开了：在研磨工序中测量在工件的规定位置的厚度的工序；以及基于该测量的结果判定研磨结束时期的工序。
在专利文献3中，公开一种能够测量工件的剖面形状的剖面形状测量方法。在该方法中，分别获得厚度测量部所测量的多个厚度和由位置运算部求出的多个面内位置，将各面内位置的厚度转换处理为与从晶圆的中心到各面内位置的径向距离对应的晶圆的规定的径向的各位置的厚度，而求出规定的径向的晶圆的截面形状，该位置运算部求出测量出厚度的晶圆的面内位置。
在专利文献4中，公开一种测量工件的剖面形状的剖面形状测量方法。在该方法中，至少获得一个数据列，该数据列是由测量孔的通过上平台和下平台的旋转而在晶圆的面上的通过期间中连续得到，且由在通过轨迹上的晶圆W的各面内位置的厚度的数据构成，提取所获得的数据列的中的数据数量较多的数据列，通过剖面形状运算装置，基于用于表示该所提取的提取数据列的数据的顺序的行号码、这些行号码的数据、及晶圆W的直径，求得从晶圆W的一端沿着径向到另一端的各面内位置的厚度，以求得晶圆的径向的剖面形状。
在专利文献5中，公开一种研磨装置，基于在研磨中的工件的形状变化的演变，在已成为希望的工件形状的时机或成为希望的工件形状的时机停止工件的研磨加工。该研磨装置具备：研磨机，其通过旋转的平台研磨工件；形状测量器，其测量工件的形状；存储器，其存储通过形状测量器所测得的工件的形状信息；显示器，其显示通过形状测量器所测得的工件的形状信息；以及控制部，其控制显示器的显示内容，控制部产生第一绘画并将第一绘画显示于显示器，该第一绘画是以时间序列排列的由形状测量器所测得的当前研磨中的工件即研磨中工件的形状绘画。
在专利文献6中，公开一种可靠且极精密地决定由双面处理机处理的工件的厚度的方法。该方法在工件的处理中包含以下工序：通过配置于上部加工盘和/或下部加工盘的至少一个光学厚度测量装置对工件的厚度进行光学测量；将至少一个厚度测量装置的测量结果供给至双面处理机的控制装置；以及如果达到工件的预先指定的目标厚度，则控制装置停止工件的处理的作业。
在专利文献7中，公开一种研磨方法，其获得在基板的研磨中已形成在基板上的膜的准确的厚度，并基于得到的膜的厚度准确地决定基板的研磨终点。该方法在基板的研磨中对基板照射光，并接收从基板反射的光，按照波长测量所反射的光的强度，将所测量的光的强度除以规定的基准强度算出相对反射率，生成用于表示相对反射率与光的波长的关系的分光波形，对分光波形进行傅立叶变换处理，以决定膜的厚度及对应的频率成分的强度，当所决定的频率成分的强度比规定的阀值更高时，将所决定的膜的厚度认定为可靠性高的测量值，当所决定的频率成分的强度在规定的阀值以下时，将所决定的膜的厚度认定为可靠性低的测量值，基于在可靠性高的测量值达到规定的目标值的时点决定基板的研磨终点，算出不良数据率，并基于不良数据率改变规定的阀值，该不良数据率用于表示相对于过去所获得的可靠性高的测量值的数值和可靠性低的测量值的数量的合计的可靠性低的测量值的数量的比例。
在专利文献8中，公开一种晶圆的双面研磨装置，能够进行晶圆的中心部的厚度的测量，并能够进行可靠性高的厚度测量。在该方法中，通过厚度测量装置，对在研磨中的晶圆照射激光，接收晶圆的表面和背面的各反射光，根据该反射光的峰值运算晶圆的厚度。
在专利文献9中，公开一种抛光装置，能够在包含基板的中心部及周缘部的整个面获得精度高的膜厚数据。在该装置中，使光学头的前端伴随着研磨台的旋转而沿着基板的周缘部移动，从而增加在周缘部的测量点的数量，由此获得精度高的膜厚。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-177539号公报
专利文献2：日本特开2015-047656号公报
专利文献3：日本特开2017-204609号公报
专利文献4：日本特开2017-207455号公报
专利文献5：日本特开2019-181657号公报
专利文献6：日本特开2018-034298号公报
专利文献7：日本特开2014-216457号公报
专利文献8：日本特开2008-227393号公报
专利文献9：日本特开2012-138442号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
然而，上述专利文献1～9的现有技术中，分别具有下述问题。
作为决定研磨后的晶圆形状的外周部的翘曲形状、塌边形状的主要原因，举出完工厚度与载具厚度之差(差距)。特别是完工厚度在外周部容易受到研磨布的沉入所造成的影响，知晓在研磨中的晶圆外周部的厚度是重要的。
由设置于上平台的晶圆厚度测量器测量晶圆的厚度，能够根据其厚度测量信息与同时刻的上平台、太阳齿轮及内齿轮的旋转角度进行晶圆的确定。
但是，实际上受到在载具内的晶圆的偏离、及载具和机械内部所包含的齿轮的背隙等的影响，而不易进行准确的位置信息的决定。也就是说，虽然能够进行测量出厚度的晶圆的确定，但是不能准确地对该晶圆的哪个面内的位置的信息(哪个半径位置的信息)进行测量。因此，不能准确地把握在研磨中的确定的半径位置的晶圆厚度。特别是关于外周形状的误差变大，对完工厚度与载具厚度之差(差距)的控制造成影响。存在不能准确地评价晶圆外周部的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种双面研磨装置及双面研磨方法，能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。
(二)技术方案
为了解决上述问题，在本发明中提供一种晶圆的双面研磨装置，具备：
下平台，其将上表面作为研磨面；
上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将下表面作为研磨面；
载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；
平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；
载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及
浆料供给源，
所述双面研磨装置一边将浆料从所述浆料供给源供给至所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，
其特征在于，
还配置有厚度测量装置，所述厚度测量装置在保持于所述载具的晶圆在研磨中通过的位置测量所述晶圆的厚度，
所述双面研磨装置还具有评价处理部，
所述评价处理部构成为：
通过所述厚度测量装置测量晶圆的厚度，
根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆，
获得在该确定出的晶圆上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹，
以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径，
之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状。
根据这样的本发明的双面研磨装置，能够使厚度测量位置的通过轨迹收敛于晶圆模板，在此基础上获得从晶圆模板的中心起的通过轨迹的半径位置，因此能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。
另外，根据本发明的双面研磨装置，能够准确地把握在研磨中的各晶圆半径位置的与载具的厚度之差，而能够在加工(研磨)结束时将晶圆的形状和厚度控制在所期望的值或范围内。
特别地，可以在加工经过时间内监视关于外周部(例如，从外周位置起的35mm以内)的准确的外周剖面形状的大量数据。
另外，根据本发明的双面研磨装置，能够基于准确的外周剖面形状准确地决定研磨结束时点。特别地，以外周形状没有产生拐点的最小的PV(Peak to Valley，峰-谷)值、Range值(测量值的最大值与最小值之差)及σ值(标准偏差)结束加工，由此能够获得容易在后续工序中进行修正的晶圆。
例如，所述厚度测量装置是通过激光干涉测量在研磨中的晶圆的厚度的定尺寸装置。
作为厚度测量装置，例如使用通过激光干涉测量在研磨中的晶圆的厚度的定尺寸装置，由此也能够缩短取样时间，且进行精度良好的厚度测量。
所述厚度测量装置优选以能够将所述轴线作为中心在所述上平台上公转的方式配置在所述上平台上。
厚度测量装置配置在上平台上且在加工中进行公转，由此能够进一步获得更多的厚度数据。
另外，本发明中，提供一种双面研磨方法，其使用双面研磨装置，该双面研磨装置具备：下平台，其将上表面作为研磨面；上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将下表面作为研磨面；载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及浆料供给源，所述双面研磨方法一边将浆料从所述浆料供给源供给至所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，
其特征在于，具有以下工序：
通过厚度测量装置测量在研磨中的晶圆的厚度；
根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆；
获得在该确定出的晶圆上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹；
以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于所述晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径；
之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状；以及
基于已评价的晶圆的形状判定研磨结束时期。
根据这样的本发明的双面研磨方法，能够使厚度测量位置的通过轨迹收敛于晶圆模板，在此基础上获得从晶圆模板的中心起的所述通过轨迹的半径位置，由此能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，而能够进行可靠的厚度测量。
另外，如果是本发明的双面研磨方法，则能够准确地把握在研磨中的各晶圆半径位置的与载具的厚度之差，并能够在加工(研磨)结束时将晶圆的形状和厚度控制在所期望的值或范围内。
此时，优选同时研磨多片的晶圆。
通过获得大量的晶圆的晶圆形状，由此能够进一步准确地进行研磨结束的判断。
在测量所述厚度的工序中，优选以0.1毫秒以下的间隔获得厚度的测量结果。
通过这样设置，能够进一步获得更多的厚度数据，其结果为，能够进一步准确地进行研磨结束的判断。
优选对在研磨中的一个晶圆获得多个所述通过轨迹。
在获得厚度测量位置的通过轨迹的工序中，通过对在研磨中的一个晶圆获得多个通过轨迹，能够作成高精度的半径位置的厚度轮廓。利用这样的轮廓，能够进一步精度良好地求得晶圆外周形状。
(三)有益效果
如上所述，如果是本发明的双面研磨装置，则能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。
另外，根据本发明的双面研磨方法，能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。
附图说明
图1是表示本发明的双面研磨装置的一例的示意剖面图。
图2是本发明的双面研磨装置能够具备的载具的一例的示意俯视图。
图3是本发明的双面研磨装置能够具备的载具的另一例的示意俯视图。
图4是表示在本发明的双面研磨装置的一例中的上平台、下平台及厚度测量装置的配置的示意图。
图5是表示在本发明的双面研磨装置的另一例中的上平台、下平台及厚度测量装置的配置的示意图。
图6是表示通过轨迹与晶圆模板的位置关系的一例的图。
图7是表示使通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动的一例的示意图。
图8是表示获得从晶圆模板的中心起的通过轨迹的半径位置的一例的示意图。
图9是表示获得从晶圆模板的中心起的通过轨迹的半径位置的另一例的示意图。
图10是由本发明的双面研磨装置得到的半径位置的厚度轮廓的一例。
图11是实施例1中的在研磨中的晶圆的厚度的测量结果。
图12是比较例1中的在研磨中的晶圆的厚度的测量结果。
图13是在实施例2和比较例2中评价的晶圆的形状参数的直方图。
附图标记说明
1…下平台、1a及2a…研磨垫、1b…下平台驱动装置、2…上平台、2b…上平台驱动装置、2c…窗部、2d…窗材、3…支撑框架、4…气缸装置、5…轴线、6…载具、6a…透孔、7…太阳齿轮、8…内齿轮、9…浆料供给源、10…双面研磨装置、11…厚度测量装置、12…评价处理部、13…通过轨迹、14及14’…晶圆模板、14a…中心。
具体实施方式
如上所述，寻求开发一种双面研磨装置及双面研磨方法，其能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。
本案发明人针对上述课题反复精心研究，结果发现，使厚度测量位置的通过轨迹收敛于晶圆模板，在此基础上获得从晶圆模板的中心起的通过轨迹的半径位置，由此能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量，从而完成本发明。
即，本发明中的晶圆的双面研磨装置，具备：
下平台，其将上表面作为研磨面；
上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将下表面作为研磨面；
载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；
平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；
载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及
浆料供给源，
所述双面研磨装置一边将浆料从所述浆料供给源供给至所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，
其特征在于，
还配置有厚度测量装置，所述厚度测量装置在保持于所述载具的晶圆在研磨中通过的位置测量所述晶圆的厚度，
所述双面研磨装置还具有评价处理部，
所述评价处理部构成为：
通过所述厚度测量装置测量晶圆的厚度，
根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆，
获得在该确定出的晶圆上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹，
以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径，
之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状。
另外，本发明的双面研磨方法，使用双面研磨装置，该双面研磨装置具备：下平台，其将上表面作为研磨面；上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将下表面作为研磨面；载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及浆料供给源，所述双面研磨方法一边将浆料从所述浆料供给源供给至所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，
其特征在于，具有以下工序：
通过厚度测量装置测量在研磨中的晶圆的厚度；
根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆；
获得在该确定出的晶圆上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹；
以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于所述晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径；
之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状；以及
基于已评价的晶圆的形状判定研磨结束时期。
以下，一边参照附图一边详细说明本发明，但是本发明不限于这些附图和说明。
另外，在本发明的双面研磨装置及双面研磨方中的研磨对象即晶圆典型地为硅晶圆。但是，研磨对象不限于硅晶圆，本发明也能够适用于其他的晶圆的双面研磨。
[双面研磨装置]
首先，一边参照图1，一边说明本发明的双面研磨装置的例子。
图1所示的双面研磨装置10具备下平台1和上平台2。
下平台1在上表面安装有研磨垫1a。由此将下平台1的上表面作为研磨面。
上平台2在下平台1的上方上下移动自如地支撑于支撑框架3。上平台2通过作为上下移动机构的例如气缸装置4而能够上下移动。另外，在上平台2形成有窗部2c。窗部2c是通过将窗材2d嵌入设置于上平台2的透孔而形成。关于窗部2c，在后面进行说明。
上平台2在下表面安装有研磨垫2a。由此，将上平台2的下表面设为研磨面。
在下平台1的下表面配置有下平台驱动装置1b。另外，在支撑框架3的上表面配置有上平台驱动装置2b。下平台驱动装置1b和上平台驱动装置2b构成平台驱动装置，该平台驱动装置以通过下平台1的中心和上平台2的中心的轴线5为中心旋转驱动上平台2和下平台1。下平台驱动装置1b和上平台驱动装置2b例如能够包含马达。另外，下平台1的下表面也可以由环状的支撑轴承(未图示)支撑。
例如图1所示，上平台2和下平台1构成为彼此向相反方向自转。
双面研磨装置10还具备配置在下平台1与上平台2之间且具有保持晶圆W的透孔的载具6。
图2是表示本发明的双面研磨装置能够具备的载具的例子的示意俯视图。
如图1和图2所示，载具6位于太阳齿轮7与内齿轮8之间，该太阳齿轮(内侧销齿轮，sun gear)7配置于下平台1的中心，该内齿轮(外侧销齿轮)8位于外侧。在图2中，仅以圆形表示载具6、太阳齿轮7及内齿轮8，但是实际上是齿轮，载具6与太阳齿轮7彼此啮合，且载具6与内齿轮8彼此啮合。
载具6通过太阳齿轮7和内齿轮8的旋转而被旋转驱动，以进行自转和公转。由此，太阳齿轮7和内齿轮8构成为旋转驱动载具6的载具驱动装置。太阳齿轮7和内齿轮8能够通过已知的机构进行旋转。
各载具6包含保持晶圆W的透孔6a。各载具6可以如图2所示那样具有一个透孔6a，也可以如图3所示那样具有多个透孔6a。但是，载具6的方式不限于图示出的例子。
双面研磨装置10还具备浆料供给源9。在图1中示意性地图示出浆料供给源9，但是可以使用在双面研磨装置中通常使用的任何浆料供给源作为浆料供给源9。
本发明的双面研磨装置10中还配置有厚度测量装置11，该厚度测量装置11在被保持于载具6的晶圆W在研磨中通过的位置测量晶圆W的厚度。
图4是本发明的设置有厚度测量装置的双面研磨装置的一例的示意图，该厚度测量装置具体地是通过激光干涉测量晶圆的厚度的光学式的厚度测量装置。另外，一边参照图1一边详细说明双面研磨装置的本身，而在图4中仅图示上平台2、下平台1、厚度测量装置11及晶圆W的位置关系，并省略其他部件的图示。
在上平台2形成供来自厚度测量装置11的激光透过的窗部2c。形成窗部2c的位置与保持于载具(未图示于图4)的晶圆W通过的位置对应。如图1所示，通过在设置于上平台2的透孔中嵌入玻璃制的窗材2d而形成窗部2c。另外，通过橡胶制的密封材料将透孔与窗材2d之间密封。窗部2c的直径优选设为10～15mm左右。窗部2c能够配设在上平台2上的一个位置、或配设在上平台2的同一个圆周上的多个位置。
在图1所示的例子中，光学式的厚度测量装置11以位于窗部2c通过上平台2的旋转而移动的轨迹(例如图4的虚线)的一部分的上方的方式，配置于支撑框架3。
光学式的厚度测量装置11本身能够使用已知的装置。例如，厚度测量装置11具备：发光部(未图标)，其朝向窗部发出激光；物镜(未图示)，其以将从该发光部发出的激光的焦点对准位于窗部2c的下方的晶圆W的表面和背面的方式，通过驱动装置移动；受光部(未图示)，其接收被晶圆W的表面和背面反射的反射光；以及运算部(未图示)，其输入来自该受光部的受光信号，并根据晶圆W的表面和背面的各反射光的峰值运算晶圆的厚度。
特别地，厚度的获得频度越频繁越好，优选以0.1毫秒以下的间隔合计厚度的数据。间隔的下限没有特别限定，例如更优选以0.01毫秒以上且0.1毫秒以下的间隔来合计厚度的数据。
或者，例如图5所示，厚度测量装置11也可以配置成以轴线5为中心而在上平台2上进行公转。
如果这样设定，则能够获得更多的厚度信息。另外，在这样的方式中，虽然得到的厚度数据较多，但是从另一方面来说，也较多地受到位置偏离的影响。但是，在本发明的双面研磨装置中，如以下详细地说明的那样，能够抑制位置偏离的影响，因此反而在该方式中实施本发明的效果明显。
双面研磨装置10还具有评价处理部12。在图1所示的例子中，评价处理部12电性连接于厚度测量装置11、载具驱动装置(太阳齿轮7和内齿轮8)及平台驱动装置(下平台驱动装置1b和上平台驱动装置2b)。连接可以是无线连接，只要不阻碍上平台2、下平台1及载具6的旋转，则也可以是有线连接。
在图1所示的双面研磨装置10中，一边将浆料从浆料供给源9供给至下平台1上，一边使上平台2和下平台1旋转且使载具6旋转，由此能够对夹持在上平台2与下平台1之间的晶圆W的双面进行研磨。另外，双面研磨装置10可以是研削(日语：ラッピング)装置，也可以是抛光装置。
另外，图1所示的双面研磨装置10通过厚度测量装置11和评价处理部12测量在研磨中的晶圆W的厚度，评价晶圆W的形状。以下，详细说明这样的测量和评价。
首先，评价处理部12构成为通过厚度测量装置11测量在研磨中的晶圆W的厚度。厚度测量例如以下述的方式进行。
从厚度测量装置11的发光部发出具有的光谱在波长1μm～2μm之间的红外线频域的激光，此激光入射至窗部2c。上述波长频域的红外线激光透过窗材2d和晶圆W，其一部分的成分被各界面反射。即，在窗材2d的表面、窗材2d的背面、晶圆W的表面及晶圆W的背面强烈地反射。
根据被该晶圆W的表面和背面反射的反射光的峰位置与物镜的移动距离的关系，能够利用运算部算出晶圆W的厚度。
另外，从厚度测量装置11的发光部始终照射出激光，但是因为上平台2旋转，因此在图1和图4所示的例子中，会有激光没有照射到窗部2c的时候。此时，在受光部接收的反射光不是很强，因此数据作为计测错误而不会加以绘制。另外，晶圆W通过载具6的旋转而得以移动，因此会有并非晶圆W而是载具6的一部分位于窗部2c的正下方的情况。在这种情况下，来自载具6的反射光也较弱，因此数据作为计测错误而不会加以绘制。
通过这样设置，能够获得确定的晶圆W的厚度数据。
为了能够进行以上那样的测量而在上平台2侧设置窗部2c在空间上并不那么困难。上平台2的设置窗部2c的位置优选也能够测量在研磨中通过载具6而移动的晶圆W的中心部的厚度的位置。例如，将窗部2c设置在载具6的透孔6a的中心可通过的位置上，从而不仅能够测量晶圆W的周边部的厚度，还能够测量中心附近的厚度。
另外，评价处理部12构成为能够根据厚度的测量信息、同时刻的平台驱动装置(下平台驱动装置1b和上平台驱动装置2b)及载具驱动装置(太阳齿轮7和内齿轮8)的位置信息确定测量出厚度的晶圆。
因此，由厚度测量装置11测量晶圆W的厚度，获得该测量信息、同时刻的上平台2及下平台1的位置的测量信息。另外，获得同时刻的太阳齿轮7及内齿轮8的旋转角度顺序信息。
如果是本发明的双面研磨装置10的机构，则能够根据厚度的测量信息、同时刻的平台驱动装置及载具驱动装置的位置信息(顺序信息)确定晶圆。更具体而言，能够根据厚度测量位置、同时刻的下平台驱动装置1b及上平台驱动装置2b的位置信息、以及太阳齿轮7及内齿轮8的旋转角度，而能够在多片已处理的晶圆W之中确定测量出的厚度的数据是哪个晶圆的厚度信息。
进一步，评价处理部12构成为如以上那样获得在确定出的晶圆W上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹。
该获得在确定出的晶圆W上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹，是指获得在晶圆W上连续得到的点的集合作为确定出的晶圆W的一片厚度的通过轨迹。虽然连续地进行实际的厚度测量，但并不是仅测量确定出的晶圆W，而是在加工中一边反复通过多个晶圆W上一边进行实际的厚度测量。也就是说，在晶圆W之间，不能获得厚度数据而成为不连续的厚度数据。因此，获得在晶圆W上连续得到的点的集合作为确定出的晶圆W的一片厚度的通过轨迹。
另外，评价处理部12构成为以使在确定出的晶圆W上的通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动，该晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径，之后，获得从晶圆模板的中心起的通过轨迹的半径位置，从而评价确定出的晶圆的形状。以下详细说明该平行移动和晶片的形状的评价。
在本发明中，针对如之前说明所得到的厚度测量位置的通过轨迹，获得从晶圆模板的中心起的半径位置。这是预先设定晶圆模板，获得从其中心起的通过轨迹的半径位置并设为晶圆形状。
晶圆W的一片厚度的通过轨迹主要为圆弧状，其长度根据研磨条件(载具驱动装置的条件、上平台2的旋转速度、及厚度测量装置11的设置位置)而不同。因此，即使是确定出的一个晶圆W，也可得到多个通过轨迹。在本发明中，利用这样得到的多个或任一个通过轨迹作成厚度轮廓。
晶圆模板是具有与研磨的晶圆W的平均直径对应的直径的假想的模板。例如，在晶圆模板能够设为具有与研磨的晶圆W的平均直径(在研磨一片晶圆的情况是其直径)相同的直径的圆形状的模板、或在因为倒角部分的位置、及测量装置的能力的关系而导致不能测量晶圆的平均直径的情况下，能够设为以通过厚度测量装置11的测量精度等设定的测量区域作为直径的圆形状的模板。
在这样的处理之中得到的厚度数据有从晶圆模板偏离的情况。这是因为装置间的差异，例如在载具内的晶圆的晃动和偏离、及载具和机械内部所包含的齿轮的背隙，或者，由于太阳齿轮、内齿轮、载具等的磨耗等造成影响，而不能得到准确的位置信息的情况。该现象在300mm的晶圆中例如有偏离数毫米、严重时是偏离近乎10mm的情况。在这样的状态下，当获得从晶圆模板的中心起的半径位置时，在测量位置产生误差。
如果存在这样的偏离，则针对根据上下平台的驱动装置及载具驱动装置的位置信息确定的晶圆W，有时会出现从设定的理论上的晶片模板位置偏离的数据。或者，会有不能评价径向的准确的厚度(从中心起的位置偏离)的情况。
原本也有不能处理晶圆模板以外的数据，而造成测量数据数量变少等的问题，而不可获得准确的形状数据。如果数据少则有误差增加的风险。
因此，在本发明中，针对厚度数据的处理进行深入的研究，以使在晶圆上的厚度测量位置的通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动，且以不从晶圆模板偏离的方式设定测量数据。当使通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动时，使通过轨迹或晶圆模板中的任意一方、或这两方进行平行移动，以定义新的通过轨迹的坐标和/或晶圆模板的坐标。
例如，如图6所示，在由厚度测量装置11产生的厚度测量位置的通过轨迹13的一部分位于晶圆模板14’的外侧的情况下，使通过轨迹13相对于晶圆模板14’相对地进行平行移动，使得例如图7所示那样通过轨迹13收敛于新的晶圆模板14。
也就是说，在本发明中，例如以圆弧状的测量位置的通过轨迹13进入晶圆模板14的方式进行修正。进一步，进行使晶圆模板14的坐标进行平行移动的修正，使得由任意的晶圆W得到的厚度的原始数据的开始点和终点的位置位于晶圆模板14的外周。
具体而言，当进行该修正时，例如进行以下的计算。规定未知的第一移动向量，其使晶圆模板14’在平面内进行平行移动。另外，求得未知的第二移动向量，其使通过轨迹13的两端的坐标来到平行移动后的晶圆模板14的圆方程式上。在得到的2个移动向量中，采用向量的尺寸较小的一方。此处的晶圆模板14的圆方程式的半径对应于厚度测量装置11可检测的研磨的晶圆的半径。
针对这样修正而得到的厚度测量位置的通过轨迹13，获得从晶圆模板14的中心起的半径位置。
在本发明中，通过轨迹13的从晶圆模板14的中心起的半径位置，是指通过轨迹13中所包含的各个测量位置距晶圆模板14的中心的距离。
作为厚度数据的处理，测量点通常描绘圆弧状的轨迹。在本发明中，将该测量点转换成半径位置的厚度轮廓。即，如之前所说明的，准备晶圆模板，其具有对应于进行加工的晶圆W的平均直径的直径，算出从该晶圆模板的中心起到测量点的距离，以作成轮廓。
图8和图9分别示意性地表示获得从晶圆模板14的中心14a起的通过轨迹13的半径位置的例子。
如图8和图9所示，在本发明的双面研磨装置中，能够通过图1所示的评价处理部12测量从晶圆模板14的中心14a起到通过轨迹13中所包含的各个厚度测量位置的距离。
图10表示得到的厚度轮廓的例子。就厚度轮廓而言，是针对如以上那样得到的从晶圆模板14的中心14a起到通过轨迹13中所包含的各个厚度测量位置的距离，将在各测量位置得到的厚度测量值绘制而成的。
根据图10可明确得知，通过本发明的双面研磨装置来获得通过轨迹的半径位置，由此能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。另外，也可以实施将这样得到的数据进一步设为多个数据的平均值、或者在半径方向上取移动平均等处理。
另外，如果是本发明的双面研磨装置，则能够准确地把握在研磨中的在各晶圆半径位置的与载具的厚度之差，并能够在加工(研磨)结束时将晶圆的形状和厚度控制在所期望的值或范围内。
特别地，可以在加工经过时间内监视关于外周部(例如，从外周位置起的35mm以内)的准确的外周剖面形状的大量数据。
另外，如果是本发明的双面研磨装置，则能够基于准确的外周剖面形状准确地决定研磨结束时点。特别地，以外周形状没有产生拐点的最小的PV(Peak to Valley，峰-谷)值、Range值(测量值的最大值与最小值之差)及σ值(标准偏差)结束加工，由此能够获得容易在后续工序中进行修正的晶圆。
[双面研磨方法]
接着，一边再次参照图1、图7及图8，一边说明本发明的双面研磨方法的例子。
本发明的双面研磨方法是例如使用参照图1说明过的本发明的双面研磨装置10，一边将浆料从浆料供给源9供给至下平台1上，一边使上平台2和下平台1旋转且使载具6旋转，由此对夹持在上平台2与下平台1之间的晶圆W的双面进行研磨的双面研磨方法。
本发明的双面研磨方法具有以下工序：通过厚度测量装置11测量在研磨中的晶圆W的厚度；根据厚度的测量信息、同时刻的平台驱动装置(下平台驱动装置1b和上平台驱动装置2b)及载具驱动装置(太阳齿轮7和内齿轮8)的位置信息确定测量出厚度的晶圆W；获得在该确定出的晶圆W上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹13的工序；以使在确定出的晶圆W上的通过轨迹13收敛于晶圆模板14的方式，使通过轨迹13相对于晶圆模板14相对地进行平行移动(例如图7)，该晶圆模板具有与研磨的晶圆W的平均直径对应的直径；以及之后，获得从晶圆模板14的中心14a起的通过轨迹13的半径位置(例如图8)，从而评价确定出的晶圆W的形状的工序。关于这些工序，可参照之前的说明。
通过这样获得晶圆W的厚度测量点的通过轨迹13的半径位置，从而如之前说明过的那样，能够准确地评价在研磨中的晶圆外周部的厚度(形状)，并能够进行可靠的厚度测量。
特别地，可以与晶圆加工同时地，监视关于外周部(例如，从外周位置起的35mm以内)的准确的外周剖面形状的大量数据。
进一步，在获得厚度测量位置的通过轨迹13的工序中，对同一个晶圆W的信息进行多次合计(将多个通过轨迹13加以合计)，由此能够作成高精度的半径位置的厚度轮廓。关于如图9所示的在圆弧上的数据较短的通过轨迹13，也含有晶圆外周部的厚度信息，因此能够通过有效利用这些数据而进一步精度良好地求得晶圆外周形状。
本发明的双面研磨方法还具有基于已评价的晶圆的形状判定研磨结束时期的工序。
如果是包含该工序的本发明的双面研磨方法，则能够基于准确的外周剖面形状的信息准确地决定研磨结束时点。因此，能够以外周形状没有产生拐点的最小的PV值、Range值及σ值结束加工，由此能够获得容易在后续工序中进行修正的晶圆W。
另外，如果是这样的本发明的双面研磨方法，也能够准确地把握在研磨中的各晶圆半径位置的与载具的厚度之差，并能够在加工(研磨)结束时将晶圆的形状和厚度控制在所期望的值或范围内。
在本发明的双面研磨方法中，优选同时研磨多片的晶圆。
通过对相同批次的多个晶圆分别取得准确的厚度(形状)数据，能够更准确地进行研磨结束的判断。
另外，在测量厚度的工序中，优选以0.1毫秒以下的间隔获得厚度的测量结果。
通过这样设置，能够获得更多的厚度数据，其结果为，能够更准确地进行研磨结束的判断。间隔的下限没有特别限定，例如更优选以0.01毫秒以上0.1毫秒以下的间隔合计厚度的数据。
【实施例】
以下，使用实施例和比较例具体地说明本发明，但是本发明不限于这些实施例
(实验例)
如图5所示，在上平台2上配置作为厚度测量装置11的定尺寸探针，使用除了该定尺寸探针11自身也作为公转的机构这一点以外具有与图1所示的结构相同的结构的双面研磨装置10，使用如之前说明那样构成的评价处理部12，通过本发明的研磨装置及研磨方法研磨多个直径300mm的硅晶圆。使用的研磨剂是在平均粒径为35～70nm的胶态二氧化硅中添加苛性钾(氢氧化钾)，且以纯水稀释成pH为10.5。使用的研磨布是市售的无纺布类型。
另外，厚度测量装置11的激光是红外线波长可变激光，将波长设为1300nm，输出设为10mW以上。
以这种条件进行了研磨工序。以上述的方法，基于使通过轨迹13相对于晶圆模板14相对地进行平行移动而获得的通过轨迹13的半径位置，来求得在与载具的厚度差充分的状态下的任意的半径位置的厚度轮廓。将该实验例设为实施例1。图11表示由实施例1得到的轮廓的一部分。在与载具的厚度差充分的状态下发生研磨布向晶圆的沉入，因此外周部容易变薄。从图11可明确得知，在实施例1中求得的晶圆形状也是外周部的厚度较薄而成为所谓的塌边形状，认为已准确地进行形状的评价，特别是晶圆的外周形状的评价。
接着，不使通过轨迹13相对于晶圆模板14相对地进行平行移动，而求得在同一个晶圆的半径位置的厚度轮廓。将该实验例设为比较例1。将比较例1中得到的轮廓的一部分示于图12。从图12可明确得知，不能准确地求得通过轨迹13的半径位置，因此不能充分地表现外周部的塌边形状。
即，可知如果不加入通过轨迹13的平行移动的修正，则所评价的形状与实际的形状之间产生差异。
在比较例1的合计中，判断为外周厚度较厚的倾向较多，由于形状的误判定，研磨后的形状产生了偏差。
另一方面，在实施例1中，能够判断准确的晶圆形状，能够使研磨后的形状与目标一致。
接着，作为实施例2，以与上述实验例的实施例1相同的工序评价晶圆的形状，规定外周的目标形状，并基于所评价的形状结束研磨。另外，作为比较例2，以与上述实验例的比较例1相同的工序评价晶圆的形状，规定外周的目标形状，并基于所评价的形状结束研磨。在实施例2和比较例2的研磨后，评价晶圆的形状参数(外周部的翘曲和塌边的位准)。形状参数是指以正数侧为外周翘曲形状，以负数侧为外周塌边形状，目标设为平坦即0。图13是表示由实施例2和比较例2获得的形状参数的直方图。从图13可明确得知，与比较例2相比，实施例2的形状参数在0附近，成为能够加工成精度更良好的目标形状的结果。
在本说明书，包含以下方式。
[1]一种晶圆的双面研磨装置，具备：下平台，其将顶面作为研磨面；上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将底面作为研磨面；载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及浆液供给源，所述双面研磨装置一边将浆液从所述浆液供给源供给到所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，其特征在于，还配置有厚度测量装置，所述厚度测量装置在保持于所述载具的晶圆在研磨中通过的位置测量所述晶圆的厚度，所述双面研磨装置还具有评价处理部，所述评价处理部构成为：通过所述厚度测量装置测量晶圆的厚度，根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆，获得在该确定出的晶圆上连续地获得的厚度测量位置的通过轨迹，以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径，之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状。
[2]在[1]所述的双面研磨装置中，其特征在于，所述厚度测量装置是通过激光干涉测量在研磨中的晶圆的厚度的定尺寸装置。
[3]在[1]或[2]所述的双面研磨装置中，其特征在于，所述厚度测量装置以能够将所述轴线作为中心在所述上平台上公转的方式配置在所述上平台上。
[4]一种双面研磨方法，其使用双面研磨装置，该双面研磨装置具备：下平台，其将顶面作为研磨面；上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将底面作为研磨面；载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及浆液供给源，所述双面研磨方法一边将浆液从所述浆液供给源供给到所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，其特征在于，具有以下工序：通过厚度测量装置测量在研磨中的晶圆的厚度；根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆；获得在该确定出的晶圆上连续地获得的厚度测量位置的通过轨迹；以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于所述晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径；之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状；以及基于已评价的晶圆的形状判定研磨结束时期。
[5]在[4]所述的双面研磨方法中，其特征在于，同时研磨多片的晶圆。
[6]在[4]或[5]所述的双面研磨方法中，其特征在于，在测量所述厚度的工序中，以0.1毫秒以下的间隔获得厚度的测量结果。
[7]在[4]至[6]中任一项所述的双面研磨方法中，其特征在于，对在研磨中的一个晶圆获得多个所述通过轨迹。
此外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式仅是例示，具有与记载于本发明的权利要求书的技术思想实质上相同的结构并实现同样的作用效果的技术方案，均包含于本发明的技术范围内。

Claims (8)

1.一种晶圆的双面研磨装置，具备：
下平台，其将上表面作为研磨面；
上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将下表面作为研磨面；
载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；
平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；
载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及
浆料供给源，
所述双面研磨装置一边将浆料从所述浆料供给源供给至所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，
其特征在于，
还配置有厚度测量装置，所述厚度测量装置在保持于所述载具的晶圆在研磨中通过的位置测量所述晶圆的厚度，
所述双面研磨装置还具有评价处理部，
所述评价处理部构成为：
通过所述厚度测量装置测量晶圆的厚度，
根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆，
获得在该确定出的晶圆上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹，
以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于所述晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径，
之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状。
2.根据权利要求1所述的双面研磨装置，其特征在于，
所述厚度测量装置是通过激光干涉测量在研磨中的晶圆的厚度的定尺寸装置。
3.根据权利要求1或2所述的双面研磨装置，其特征在于，
所述厚度测量装置以能够将所述轴线作为中心在所述上平台上公转的方式配置在所述上平台上。
4.一种双面研磨方法，其使用双面研磨装置，该双面研磨装置具备：下平台，其将上表面作为研磨面；上平台，其在该下平台的上方上下移动自如地支撑于支撑框架，将下表面作为研磨面；载具，其配置在所述下平台与所述上平台之间，并具有保持晶圆的透孔；平台驱动装置，其以轴线为中心旋转驱动所述上平台和所述下平台；载具驱动装置，其旋转驱动所述载具；以及浆料供给源，所述双面研磨方法一边将浆料从所述浆料供给源供给至所述下平台上，一边使所述上平台和所述下平台旋转且使所述载具旋转，由此对夹持在所述上平台与所述下平台之间的晶圆的双面进行研磨，
其特征在于，具有以下工序：
通过厚度测量装置测量在研磨中的晶圆的厚度；
根据厚度的测量信息、同时刻的所述平台驱动装置及所述载具驱动装置的位置信息确定测量出厚度的晶圆；
获得在该确定出的晶圆上连续得到的厚度测量位置的通过轨迹；
以使在所述确定出的晶圆上的所述通过轨迹收敛于晶圆模板的方式，使所述通过轨迹相对于所述晶圆模板相对地进行平行移动，所述晶圆模板具有与研磨的晶圆的平均直径对应的直径；
之后，获得从所述晶圆模板中心起的所述通过轨迹的半径位置，从而评价所述确定出的晶圆的形状；以及
基于已评价的晶圆的形状判定研磨结束时期。
5.根据权利要求4所述的双面研磨方法，其特征在于，
同时研磨多片的晶圆。
6.根据权利要求4所述的双面研磨方法，其特征在于，
在测量所述厚度的工序中，以0.1毫秒以下的间隔获得厚度的测量结果。
7.根据权利要求5所述的双面研磨方法，其特征在于，
在测量所述厚度的工序中，以0.1毫秒以下的间隔获得厚度的测量结果。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的双面研磨方法，其特征在于，
对在研磨中的一个晶圆获得多个所述通过轨迹。
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