DE112009001875T5 - Waferpolierverfahren und Doppelseitenpoliervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Waferpolierverfahren, umfassend das gleichzeitige Polieren beider Oberflächen eines Wafers durch Pressen und Reiben des Wafers, während der Wafer gehalten wird mit: einem unteren Drehteller mit einer flachen Polieroberseite, der drehend angetrieben wird; einem oberen Drehteller mit einer flachen Polierunterseite, der drehend angetrieben wird, wobei der obere Drehteller so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller zugewandt ist; und einem Träger mit einer Waferaufnahmeöffnung zum Halten des Wafers, wobei das Polieren ausgeführt wird, während eine Dicke des Wafers durch mehrere Öffnungen hindurch gemessen wird, die zwischen einer Drehmitte und einem Rand des oberen Drehtellers oder des unteren Drehtellers vorgesehen sind, und während des Polierens des Wafers von einer Polieraufschlämmung zu einer Polieraufschlämmung mit einer anderen Polierrate übergegangen wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferpolierverfahren und eine Doppelseitenpoliervorrichtung, und insbesondere ein Waferpolierverfahren und eine Doppelseitenpoliervorrichtung, mit denen ein Wafer für einen Halbleiter mit einem hohen Grad an Ebenheit wirtschaftlich hergestellt werden kann.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein herkömmliches Waferherstellungsverfahren wird anhand eines Beispiels eines Herstellungsverfahrens für einen Siliziumwafer erläutert. Zuerst wird ein Silizium-Einkristallblock gezüchtet, zum Beispiel mittels des Czochralski-Verfahrens (des CZ-Verfahrens). Der erhaltene Silizium-Einkristallblock wird aufgeschnitten, um Siliziumwafer zu erzeugen, und danach werden die Siliziumwafer einer nach dem anderen jeweils den Schritten des Abfasens, Lappens und Ätzens unterzogen. Anschließend wird mindestens ein Poliervorgang ausgeführt, um eine Hauptfläche jedes Wafers zu einer Spiegelfläche werden zu lassen.
  • Bei diesem Poliervorgang des Wafers kann zum Beispiel eine Doppelseitenpoliervorrichtung verwendet werden, um beide Oberflächen des Siliziumwafers zu polieren.
  • Als Doppelseitenpoliervorrichtung wird normalerweise eine so genannte Vierwege-Doppelseitenpoliervorrichtung verwendet, die eine Planetengetriebekonstruktion aufweist, bei der ein Träger zum Halten von Wafern zwischen einem an einem Mittenabschnitt vorgesehenen Sonnenrad und einem an einem Außenumfangabschnitt vorgesehenen Innenzahnrad angeordnet ist.
  • Die Vierwege-Doppelseitenpoliervorrichtung kann gleichzeitig beide Oberflächen des Siliziumwafers polieren, indem die Siliziumwafer in mehrere Träger eingesetzt werden, in denen Waferaufnahmeöffnungen ausgebildet sind, um die Wafer zu halten, indem ein oberer Drehteller und ein unterer Drehteller, an denen ein Polierkissen an jeder der den Wafern zugewandten Oberflächen angebracht ist, in einer Richtung relativ zueinander in Drehung versetzt werden, wobei der obere Drehteller und der untere Drehteller gegen die Vorder- und Rückseite jedes der Wafer gepresst wird, während den gehaltenen Siliziumwafern von oben her eine Polieraufschlämmung zugeführt wird, und indem der Träger mittels des Sonnenrads und des Innenzahnrads gleichzeitig gedreht wird und eine Umlaufbewegung erhält.
  • Wenn jedoch die vorstehend beschriebene Doppelseitenpoliervorrichtung zum Polieren verwendet wird, gibt es Probleme dahingehend, dass die Produktivität niedrig ist, selbst wenn flache Wafer erhalten werden können, oder andererseits Wafer mit schlechter Ebenheit erhalten werden, obwohl die Produktivität hoch ist.
  • Dies liegt darin begründet, dass eine Kompromissbeziehung zwischen der Polierrate des Wafers und der Ebenheit besteht. Um mit diesen Problemen fertig zu werden, ist in einem Endbearbeitungsstadium eine quasistatische Bearbeitung erforderlich, bei der die Polierrate möglichst niedrig gehalten wird.
  • Im Hinblick darauf wird ein Polierverfahren verwendet, mit dem ein flaches und glattes Polierergebnis erhalten wird, indem auf demselben Drehteller von einem Poliermittel zu einem Poliermittel mit einem anderen Korndurchmesser oder einem anderen pH-Wert übergegangen wird (siehe zum Beispiel die Patentschrift 1) oder indem der Poliervorgang erfolgt, während die Drehzahl verringert oder die Andrucklast reduziert wird, wenn die Fertigstellung unmittelbar bevorsteht (siehe zum Beispiel die Patentschrift 2).
  • Wenn darüber hinaus die vorstehend beschriebene Doppelseitenpoliervorrichtung zum Polieren verwendet wird, verändert sich die Polierrate des Wafers bei jedem Poliervorgang, was auf einen Verschleiß des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und des Trägers zurückzuführen ist. Wenn das Polieren für eine vorbestimmte Polierdauer ausgeführt wird, taucht das Problem auf, dass Dicken der polierten Wafer wegen einer unterschiedlichen Polierrate jeweils unterschiedlich sind.
  • Im Hinblick darauf wird eine Doppelseitenpoliervorrichtung offenbart, mit der ein Poliervorgang durchgeführt wird, während die Dicke des Wafers beim Polieren gemessen wird.
  • Zum Beispiel kann mit der Poliervorrichtung, mit der der Poliervorgang ausgeführt wird, während dabei die Dicke eines Halbleiterwafers beim Polieren mittels optischer Reflexionsinterferometrie gemessen wird (wie bei den in der Patentschrift 3 und der Patentschrift 4 beschriebenen Erfindungen), die Ebenheit der Polieroberfläche sehr gut werden.
  • Des Weiteren kann zum Beispiel gemäß der Erfindung der Patentschrift 3 mittels Licht mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge die Dicke gemessen werden, indem unter Bildung eines Fokus ein Messlichtfluss in Dickenrichtung von einer Vorderseite des Halbleiterwafers zu dessen Rückseite bewegt wird.
  • Bei diesem in der Patentschrift 3 beschriebenen Stand der Technik wird sich jedoch, da der Fokus entlang der Dicke gebildet wird, wahrscheinlich ein Einfluss durch Vibrationen des Wafers während des Polierens ergeben, und von daher wird der Unterschied zwischen einem gemessenen Wert und der tatsächlichen Dicke des Wafers groß sein. Auch ein Einfluss durch Lichtabschwächung je nach der Entfernung zu dem zu vermessenden Gegenstand wird wahrscheinlich, und ein Abstand zwischen einem Punkt, an dem der Fokus gebildet wird, und einem Punkt, an dem das Licht ein- und austritt, muss angenähert werden. Es besteht in diesem Fall daher ein Problem einer Verunreinigung und Beschädigung aufgrund eines Beschlags durch die Polieraufschlämmung und dergleichen im Lichtdurchgang.
  • Zusätzlich muss die Häufigkeit der Aufnahme des Messlichts von einem Zielbereich auf einer Polieroberfläche im Messlicht während des Polierens erhöht werden, um die Genauigkeit der Messung zu verbessern. Ein Konfokalverfahren wie das in der Patentschrift 3 beschriebene ist jedoch schlechter in Bezug auf die Ansprechempfindlichkeit und ihre Schwachstelle besteht darin, dass die Häufigkeit der Messaufnahme gering ist.
  • LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
    • Patentschrift 1: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2006-324417
    • Patentschrift 2: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H9-38849
    • Patentschrift 3: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2002-59364
    • Patentschrift 4: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H7-4921
    • Patentschrift 5: japanisches Patent Nr. 3327817
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Bei dem in der oben angegebenen Patentschrift 1 und Patentschrift 2 beschriebenen Verfahren werden Polierbedingungen (die Art eines Poliermittels, eine Polierandrucklast, und eine Drehzahl gegenüber der Polieroberfläche jedes Drehtellers, an dem das Polierkissen angebracht ist) verändert, und zwar während eines Polierzyklus (ein Wafer bei einer Einzelwaferbearbeitung und mehrere Wafer bei einer chargenweisen Bearbeitung).
  • Bei diesem Verfahren werden die Polierbedingungen jedoch nicht unter Berücksichtigung des Verschleißes des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und des Trägers verändert. Dadurch tritt ein Fehler in der Waferform auf, wie zum Beispiel eine Außenumfangsabsenkung. Dies liegt daran, weil sich die Verschlechterung des vorstehend genannten Materials durch das Polieren ergibt und dadurch die Polierbedingungen (zum Beispiel die Poliergeschwindigkeit) selbst dann variieren, wenn mit derselben Vorrichtung unter denselben Bedingungen poliert wird.
  • Da des Weiteren die zeitliche Festlegung der Veränderung der Polierbedingungen ungeachtet des Verschleißes des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und Trägers konstant ist, ergeben sich Probleme dahingehend, dass die Produktivität schlechter wird, weil mit dem Verschleiß des Polierkissens die Polierdauer länger wird, und dass ein übermäßig starker oder aber unzureichender Poliermaterialabtrag auftritt.
  • Das Problem des übermäßig starken oder unzureichenden Poliermaterialabtrags kann leicht behoben werden, indem man die Dicke misst und während des Polierens oder nach und vor dem Polieren mittels Abziehens einstellt. Da jedoch das Polieren auf halbem Wege unterbrochen werden muss und dadurch die Produktivität deutlich schlechter wird, ist dies kein realistisches Verfahren.
  • Wenn der Wafer poliert wird, ändert sich ferner die Polierrate aufgrund des Verschleißes des Polierkissens und dergleichen. Wie in 5 gezeigt ist, verändert sich die für das Polieren bis auf eine Zieldicke α erforderliche Polierdauer entsprechend stark zwischen dem Fall mit einer hoher Polierrate und dem mit einer geringen Polierrate. Es tritt somit das Problem auf, dass die für den Poliervorgang erforderliche Zeit zum Erhalt einer konstanten Zieldicke in der Endphase des Polierens nicht gleichbleibend ist. Wenn die Polierdauer konstant gehalten wird, findet bei einer hohen Polierrate eine Überpolierung statt, wodurch viele Fehlerstellen wie zum Beispiel Kratzer erzeugt werden und die Ausbeute nimmt stark ab. Andererseits tritt im Fall einer niedrigen Polierrate ein unzureichendes Polieren auf, wodurch die Ebenheit des Wafers sich verschlechtert und die Ausbeute auch schlechter wird.
  • 6 zeigt den Fall, bei dem die Dicke des Wafers im Endstadium des Polierens als konstante Zieldicke α angesetzt werden kann, indem die Dicke des Wafers während des Polierens gemessen wird.
  • Durch Messung der Dicke des Wafers kann auf diese Weise die Dicke in der Endbearbeitung als Zieldicke angesetzt werden, wobei sich aber die Polierzeit zwischen dem Fall mit einer hohen Polierrate und dem mit einer geringen Polierrate stark unterscheidet. Die zur Polierbearbeitung erforderliche Zeit ist daher nicht gleichbleibend, auch die Qualität des Wafers ist nicht gleichbleibend, und diese Faktoren werden zu einem beschränkenden Faktor.
  • Bei einer Doppelseitenpoliervorrichtung, bei der der Poliervorgang ausführt wird, während die Dicke des Wafers beim Polieren in Echtzeit mittels optischer Reflexionsinterferometrie gemessen wird, wie in der Patentschrift 3 und 4 beschrieben ist, wird ein Loch für den Durchgang von Licht in einem Polierdrehteller vorgesehen, und ein Material, das lichtdurchlässig ist, keine Beschädigung wie etwa einen Kratzer an einem zu polierenden Gegenstand verursacht und gegenüber einer Aufschlämmung wie etwa einem Poliermittel beständig ist, ist als Fensterelement an einem Polierkissen angebracht, das ein Loch an der Stelle hat, die dem des Lochs für den Durchgang des Lichts entspricht. Das Fensterelement wird als Polierkissen verwendet, indem das Fensterelement mit dem Polierkissen vereint wird und diese an dem Polierdrehteller angebracht werden.
  • Mit der vorstehend beschriebenen Poliervorrichtung wird die Dicke des Wafers somit durch das Fensterelement mittels optischer Reflexionsinterferometrie während des Polierens gemessen, und das Polieren wird automatisch angehalten, wenn die Zieldicke erreicht ist.
  • Zum Beispiel ist bei der in der Patentschrift 4 beschriebenen Erfindung das Fenster beispielsweise an der Seite des Wafers vorgesehen, an der nicht poliert wird, und wird Licht mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge als Messlicht verwendet. Bei der in der Patentschrift 5 beschriebenen Erfindung wird ein Fenster zum Messen der Dicke des Wafers verwendet, wobei zusammen mit dem Fenster ein Fensterelement oder Stopfen in Verbindung mit einem Polierkissen an einer Oberseite eines unteren Drehtellers verwendet wird, das mit der Polieroberflächenseite des Wafers in Kontakt gelangt, der eine Beschichtung aufweist.
  • Bei den vorstehend in den Patentschriften 3 bis 5 beschriebenen Erfindungen wird jedoch das Fensterelement mit dem Polierkissen vereint, und deshalb muss das Polierkissen ausgetauscht werden, selbst wenn nur das Fensterelement beschädigt ist. Außerdem verbraucht sich das Fensterelement viel schneller als das Polierkissen, und deshalb endet die Lebensdauer des Fensterelements vor dem Ende der Lebensdauer des Polierkissens. Folglich werden beide Teile weggeworfen, was zu einer großen Verschwendung führt.
  • Wie weiterhin anhand der Erfindung, die in der Patentschrift 5 beschrieben ist, zu sehen ist, befindet sich das Fenster an einer Polieroberflächenseite eines zu polierenden Gegenstands, d. h. an einer Oberseite des Drehtellers, und ein Lichtdurchgangssystem befindet sich genau darunter. Dadurch ist die Verwendung eines festen Dichtmaterialstopfens nötig, um die Luftdichtheit des Fensterelements zu erhöhen. Deshalb ist es schwierig auszuwechseln, wird Zeit für die Wartung benötigt und sinkt die Wirtschaftlichkeit.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Probleme erzielt, und ihre Aufgabe besteht darin, ein Waferpolierverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Wafer hergestellt werden kann, der einen hohen Grad an Ebenheit und Glattheit bei hoher Produktivität und hoher Ausbeute aufweist.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Doppelseitenpoliervorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der der Wafer poliert werden kann, während die Dicke des Wafers mit hoher Präzision gemessen wird, ohne durch einen Messfehler beeinflusst zu werden, wie er sich durch Vibrationen des Wafers während des Polierens darstellt, und zwar bei der Doppelseitenpoliervorrichtung, mit der poliert werden kann, während die Dicke des Wafers gemessen wird.
  • Um diese Aufgabe zu erzielen, stellt die vorliegende Erfindung ein Waferpolierverfahren bereit, umfassend das gleichzeitige Polieren beider Oberflächen eines Wafers durch Pressen und Reiben des Wafers, während der Wafer gehalten wird mit: einem unteren Drehteller mit einer flachen Polieroberseite, der drehend angetrieben wird; einem oberen Drehteller mit einer flachen Polierunterseite, der drehend angetrieben wird, wobei der obere Drehteller so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller zugewandt ist; und einem Träger mit einer Waferaufnahmeöffnung zum Halten des Wafers, wobei das Polieren ausgeführt wird, während die Dicke des Wafers durch mehrere Öffnungen hindurch gemessen wird, die zwischen der Drehmitte und dem Rand des oberen Drehtellers oder des unteren Drehtellers vorgesehen sind, und während des Polierens des Wafers von einer Polieraufschlämmung zu einer Polieraufschlämmung mit einer anderen Polierrate übergegangen wird.
  • Wenn der Poliervorgang ausgeführt wird, während die Dicke des Wafers beim gleichzeitigen Polieren beider Oberflächen gemessen wird, kann auf diese Weise die Dicke des Wafers in Echtzeit ermittelt werden. Die zeitliche Festlegung des Übergangs zur Aufschlämmung mit einer anderen Polierrate und das Ende eines Polierzustands können von daher erfasst werden, ohne den Poliervorgang zu unterbrechen, und die für die Polierbearbeitung erforderliche Zeit kann verkürzt werden.
  • Außerdem wird der Wafer beispielsweise zuerst mit einer Polieraufschlämmung mit einer hohen Polierrate poliert, und dann geht man zwischendrin von dieser Polieraufschlämmung zu einer Polieraufschlämmung mit einer geringen Polierrate über. Dadurch wird das Polieren in einem Zustand einer hohen Rate und groben Bearbeitung durchgeführt, und anschließend wird ein hochgenauer Poliervorgang mit einer geringen Rate ausgeführt. Die zum Polieren des Wafers erforderliche Zeit kann dadurch verkürzt werden und die Produktivität kann erhöht werden, ohne die Ebenheit und Glattheit des Wafers zu verschlechtern.
  • Infolgedessen kann der Wafer mit hoher Produktivität und hoher Ausbeute poliert werden, und der Wafer kann mit einem hohen Grad an Ebenheit und Glattheit hergestellt werden.
  • Des Weiteren sind die mehreren Öffnungen vorzugsweise am oberen Drehteller vorgesehen.
  • Wenn die Dicke des Wafers während des Polierens durch die mehreren, am oberen Drehteller vorgesehenen Öffnungen hindurch gemessen wird, tritt ein Durchsickern der Polieraufschlämmung durch die Öffnungen nicht auf und gelangt die Polieraufschlämmung nicht in die Öffnungen hinein. Eine Maßnahme gegen das Durchsickern ist daher nicht notwendig. Demzufolge wird die Wartung der Drehteller einfach, und es kann das Risiko eines Messproblems, das beim Messen der Waferdicke auftritt, vermieden werden.
  • Darüber hinaus werden die Wafer vorzugsweise chargenweise poliert.
  • Daher ist es durch das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist, dass der Wafer mit einem hohen Grad an Ebenheit auch mit hoher Produktivität erhalten wird, wobei die Produktivität noch weiter verbessert werden kann, indem chargenweise poliert wird. Da bei der vorliegenden Erfindung der Poliervorgang durchgeführt wird, während die Dicke des Wafers durch die mehreren Öffnungen hindurch gemessen wird, können selbst beim chargenweisen gleichzeitigen Polieren von mehreren Wafern die Dicken aller Wafer genau gemessen werden.
  • Darüber hinaus handelt es sich bei einem Verfahren zum Messen der Dicke des Wafers vorzugsweise um optische Reflexionsinterferometrie mittels eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge.
  • Auf diese Weise kann, wenn ein Reflexionsspektrum an der Oberfläche des Wafers (eine Situation der Interferenz von Licht, das von der Vorderseite und der Rückseite des Wafers reflektiert wird) durch den Infrarotlaser variabler Wellenlänge ermittelt wird, die Dicke des Wafers mit hoher Genauigkeit während des Polierens gemessen werden.
  • Darüber hinaus wird die zeitliche Festlegung des Wechsels der Polieraufschlämmung vorzugsweise auf der Grundlage von mindestens einem der folgenden Parameter bestimmt: der ab Beginn des Polierens verstrichene Zeit, der Polierrate, dem Poliermaterialabtrag und der Lebensdauer eines Polierkissens.
  • Wenn daher der Wechsel der Polieraufschlämmung auf Grundlage der ab Beginn des Polierens verstrichenen Zeit, der Polierrate, des Poliermaterialabtrags und der Lebensdauer eines Polierkissens bestimmt wird, kann den Umständen entsprechend eine angemessene Reaktion in Bezug auf den Polierzustand des Wafers erfolgen, die abhängig vom Verschleiß des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und des Trägers variiert. Dadurch können die Zielform des Wafers, insbesondere eine Verbesserung der Außenumfangsabsenkung, eine Stabilisierung der Ebenheit und die Zielmenge des Poliermaterialabtrags, ohne Weiteres erreicht werden.
  • Darüber hinaus wird während des Polierens des Wafers auf der Grundlage von Messdaten in Bezug auf die Waferdicke mindestens einer der folgenden Parameter geändert: die Polierandrucklast, die Drehzahl des oberen Drehtellers und die Drehzahl des unteren Drehtellers.
  • Wenn daher zusätzlich dazu, dass beim Polieren des Wafers zu einer Aufschlämmung mit einer anderen Polierrate übergegangen wird, mindestens einer der folgenden Parameter geändert wird: die Polierandrucklast, die Drehzahl des oberen Drehtellers und die Drehzahl des unteren Drehtellers, kann während des Polierens des Wafers eine genau entsprechende und angemessene Reaktion auf Veränderungen der Polierbedingungen erfolgen, die auf den Verschleiß einer zum Polieren verwendeten Vorrichtung zurückzuführen sind. Daher kann ein Wafer mit einem sehr hohen Grad an Ebenheit der polierten Oberfläche gleichbleibend erhalten werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt darüber hinaus eine Doppelseitenpoliervorrichtung zur Verfügung, die mindestens umfasst: einen unteren Drehteller mit einer flachen Polieroberseite, der drehend angetrieben ist; einen oberen Drehteller mit einer flachen Polierunterseite, der drehend angetrieben ist, wobei der obere Drehteller so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller zugewandt ist; und einen Träger mit einer Waferaufnahmeöffnung zum Halten eines Wafers, wobei die Vorrichtung mehrere Öffnungen, die zwischen der Drehmitte und dem Rand des oberen Drehtellers oder des unteren Drehtellers vorgesehen sind, und eine Waferdicken-Messvorrichtung zum Messen der Dicke des Wafers durch die mehreren Öffnungen hindurch während des Polierens in Echtzeit umfasst, wobei bei der Vorrichtung die Waferdicken-Messvorrichtung an einem feststehenden Ende und nicht am oberen Drehteller und am unteren Drehteller der Doppelseitenpoliervorrichtung befestigt ist.
  • Wenn daher die mehreren Öffnungen zum Messen der Dicke des Wafers am oberen Drehteller oder am unteren Drehteller der Doppelseitenpoliervorrichtung, die gleichzeitig beide Oberflächen des Wafers polieren kann, vorgesehen sind, kann die Häufigkeit der Messung der Dicke gesteigert werden und die Genauigkeit der Messung kann dadurch verbessert werden. Insbesondere bei einer chargenweise arbeitenden Poliervorrichtung, mit der gleichzeitig mehrere Wafer poliert werden, kann die Dicke der Wafer durch die mehreren Öffnungen hindurch gleichzeitig gemessen werden, und sie kann zur Verbesserung der Genauigkeit der Messung einen wesentlichen Beitrag leisten.
  • Wenn darüber hinaus die Waferdicken-Messvorrichtung an einem Abschnitt befestigt ist, bei dem es sich nicht um den oberen Drehteller und auch nicht um den unteren Drehteller handelt, die beim Polieren leicht durch Vibrationen beeinflusst werden, kann die Dicke des Wafers gemessen werden, ohne dass ein Einfluss durch Vibrationen und dergleichen besteht, und die Genauigkeit der Messung der Dicke kann verbessert werden.
  • Aufgrund des vorstehend beschriebenen Effekts kann die Dicke des Wafers während des Polierens in Echtzeit genau erfasst werden und deshalb kann mit der Doppelseitenpoliervorrichtung die Dicke des polierten Wafers ohne Weiteres auf eine Zieldicke gebracht werden.
  • Darüber hinaus können ein Polierkissen und Fensterelemente an einer Polieroberfläche des unteren Drehtellers und oberen Drehtellers vorgesehen sein, wobei das Polierkissen an Stellen, die den mehreren Öffnungen entsprechen, mit Löchern versehen ist, die einen größeren Durchmesser als die Öffnungen haben, wobei die Fensterelemente einen größeren Durchmesser als die Öffnungen und einen kleineren Durchmesser als die Löcher des Polierkissens, und eine geringere Dicke als das Polierkissen aufweisen; und die Fensterelemente können vom Polierkissen getrennt werden und sind am oberen Drehteller oder am unteren Drehteller durch eine Klebeschicht befestigt.
  • Das Polierkissen und die Fensterelemente werden auf diese Weise über eine Haftverbindung an der Polieroberfläche des oberen Drehtellers oder unteren Drehtellers befestigt, in denen sich die Öffnungen zum Messen der Dicke des Wafers befinden, wobei das Polierkissen an Stellen, die den mehreren Öffnungen entsprechen, mit Löchern versehen ist, die einen größeren Durchmesser als die Öffnungen haben, wobei die Fensterelemente einen größeren Durchmesser als die Öffnungen und einen kleineren Durchmesser als die Löcher des Polierkissens, und eine geringere Dicke als das Polierkissen haben.
  • Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Fensterelemente und das Polierkissen voneinander getrennt werden können, und sie können separat angeklebt werden. Wenn eines der Fensterelemente beschädigt ist, wird nur dieses eine Fensterelement abgenommen und ausgetauscht, so dass es nicht nötig ist, ein Polierkissen mit einer noch nicht abgelaufenen Lebensdauer auszusondern. Da nur das Fensterelement ausgetauscht wird, das stark abgenutzt ist, können die Kosten für die Entsorgung der Abfallprodukte verringert und die laufenden Kosten reduziert werden.
  • Durch die Trennung von Fensterelement und Polierkissen wird die Wartung einfach. Da das Fensterelement alleine ausgewechselt werden kann, wenn die Lebensdauer des Fensterelements beginnt, die Messung der Dicke des Wafers während des Polierens zu unterbrechen, ist es möglich, nur das Fensterelement auszuwechseln, wobei das Polierkissen verbleibt. Die Doppelseitenpoliervorrichtung kann daher den Wafer polieren, während die Dicke mit hoher Präzision gemessen wird und die Abfälle verringert werden. Bei der vorliegenden Erfindung sind, da mehrere Öffnungen vorgesehen sind, dementsprechend mehrere Fensterelemente nötig, und dadurch geht die Messung der Dicke präzise vonstatten. Wie vorstehend beschrieben, ist es wegen der Trennung der Fensterelemente und des Polierkissens nötig, jeweils die Lebensdauer festzulegen.
  • Außerdem umfasst die Waferdicken-Messvorrichtung vorzugsweise eine Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge.
  • Wenn daher die Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge als Waferdicken-Messvorrichtung verwendet wird, das Reflexionsspektrum an der Oberfläche des Wafers (eine Situation der Interferenz von Licht, das von einer Vorderseite und einer Rückseite des Wafers reflektiert wird) ermittelt werden, und die Dicke des Wafers kann dadurch mit hoher Genauigkeit während des Polierens gemessen werden.
  • Die Wellenlänge des Lasers beträgt darüber hinaus vorzugsweise 1575 bis 1775 nm.
  • Wenn daher der Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 1575 bis 1775 nm und einer hohen Geschwindigkeit zum Beispiel zur Kommunikationsanwendung als Laser für die Messung verwendet wird, kann die zeitliche Auflösung erhöht und die Dicke des Wafers mit höherer Genauigkeit während des Polierens ermittelt werden.
  • Ferner können die Fensterelemente vorzugsweise vom Laserstrahl durchdrungen werden, der von der Vorrichtung des Infrarotlasers variabler Wellenlänge abgestrahlt wird.
  • Wenn daher die Fensterelemente vom Laserstrahl durchdrungen werden können, können die Absorption und Reflexion des Laserstrahls an den Fensterelementen unterdrückt werden, und eine Abnahme der Stärke des Messlaserstrahls kann dadurch verhindert werden. Demzufolge kann die Präzision der Messung des Wafers erhöht werden.
  • Außerdem misst die Waferdicken-Messvorrichtung vorzugsweise eine Chargendicke des Wafers.
  • Wenn daher die Chargendicke des Wafers gemessen wird, kann die tatsächliche Dicke des Wafers während des Polierens bewertet werden, und die Dicke des polierten Wafers kann dadurch der Zieldicke angenähert werden.
  • Außerdem sind die mehreren Öffnungen vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandet an einem Außenrand des oberen Drehtellers vorgesehen.
  • Wenn daher die mehreren Öffnungen gleichmäßig voneinander beabstandet vorgesehen sind, kann die Dicke des Wafers ohne Weiteres gemessen werden, und das Polieren kann dadurch mit hoher Präzision durchgeführt werden. Wenn sie am Außenrand vorgesehen sind, können darüber hinaus die Dicken aller gehalterten Wafer während des Polierens zum Beispiel mit der Vierwege-Doppelseitenpoliervorrichtung gemessen werden, ohne dass ein negativer Einfluss auf den Poliervorgang ausgeübt wird. Wenn sie am oberen Drehteller vorgesehen sind, kann das Durchsickern der Polieraufschlämmung durch die Öffnungen unterbunden werden, und dadurch wird die Wartung der Drehteller einfach. Zusätzlich kann die Gefahr eines Messproblems im Hinblick auf die Dicke des Wafers vermieden werden.
  • Des Weiteren handelt es sich bei dem feststehenden Ende, an dem die Waferdicken-Messvorrichtung vorzugsweise befestigt ist, um ein Gehäuse der Doppelseitenpoliervorrichtung.
  • Wenn daher die Waferdicken-Messvorrichtung am Gehäuse der Doppelseitenpolier-vorrichtung befestigt ist, kann die Waferdicken-Messvorrichtung gegenüber Vibrationen und Verschmutzung geschützt werden, und auch die Dicke des Wafers kann mit hoher Genauigkeit durch die mehreren Öffnungen hindurch gemessen werden. Dadurch verringert sich der Einfluss eines Signalrauschens, und die Dicke des Wafers kann beim Polieren mit höherer Präzision gemessen werden.
  • Ferner bestehen die Fensterelemente vorzugsweise aus Kunststoff.
  • Wenn daher für die Fensterelemente ein Kunststoff verwendet wird, der kostengünstig ist und eine hervorragende Beständigkeit hat, kann die Häufigkeit des Auswechselns des Fensterelements verringert werden, und die für das Auswechseln erforderliche Arbeit sowie die Kosten können reduziert werden.
  • Ferner sind vorzugsweise die Beziehung t1 × ζ1 × P/100 > tw + t2 und die Beziehung twnw > tsns oder twnw < tsns erfüllt, wenn die Dicke jedes der Fensterelemente tw [μm] ist, der Brechungsindex von jedem der Fensterelemente nw ist, die Dicke der Klebeschicht t2 [μm] ist, die Dicke des Wafers ts [μm] ist, der Brechungsindex des Wafers ns ist, die Dicke des Polierkissens t1 [μm] ist, die Kompressibilität des Polierkissens ζ1 [%/g/cm2] ist und die maximale Polierandrucklast P [g/cm2] beträgt.
  • Wenn daher die Beziehung t1 × ζ1 × P/100 > tw + t2 erfüllt ist, kann somit verhindert werden, dass beim Polieren die Fensterelemente über das Polierkissen vorstehen, und eine Verschlechterung der Ebenheit des Wafers im Bereich der Fensterelemente kann ausgeschaltet werden.
  • Wenn die Beziehung twnw > tsns oder twnw < tsns erfüllt ist, kann außerdem verhindert werden, dass die Messung durch eine Überlappung von Peaks des Reflexionslichts an den Fensterelementen und des Reflexionslichts am Wafer erschwert wird, zum Beispiel in dem Fall, dass ein Laser für die Messung der Dicke des Wafers verwendet wird, und eine Abnahme der Genauigkeit der Messung kann verhindert werden.
  • Demzufolge kann ohne Weiteres ein Wafer mit einem hohen Grad an Ebenheit erhalten werden, während die Dicke des Wafers mit hoher Präzision gemessen wird.
  • Wie vorstehend erläutert ist, ermöglicht das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine Reduzierung der Verschlechterung der Form des Wafers, wie etwa der Außenumfangsabsenkung, aufgrund von kleinen Änderungen der Polierbedingungen während des Polierens, wobei diese Veränderungen vom Verschleiß des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und des Trägers begleitet sind, und es kann eine Stabilisierung der Ebenheit jedes Wafers erhalten werden.
  • Zusätzlich zu diesen Faktoren kann, da das Polieren durchgeführt wird, während die Dicke des Wafers gemessen wird, die zeitliche Festlegung des Wechsels des Poliermittels auf der Grundlage des Verschleißes des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und Trägers abgeändert werden, und die Zielmenge des Poliermaterialabtrags kann in relativ kurzer Zeit erhalten werden. Dadurch können die Produktivität verbessert, die Schwankung der Dicke sehr klein gehalten und die Ausbeute stark erhöht werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt außerdem die Doppelseitenpoliervorrichtung bereit, die poliert, während die Dicke des Wafers gemessen wird, wobei die Vorrichtung den Poliervorgang ausführen kann, während die Dicke des Wafers mit hoher Präzision gemessen wird, ohne durch einen Messfehler beeinflusst zu sein, wie er sich zum Beispiel durch die Vibrationen des Wafers während des Polierens darstellt, sie erzeugt kein besonders hohes Abfallaufkommen, hat niedrige Betriebskosten, erlaubt eine leichte Ausführung der Wartung, und sie kann den Poliervorgang ausführen, während die Dicke des Wafers mit hoher Präzision gemessen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer verstrichenen Zeit ab Beginn des Polierens des Wafers und der Dicke des Wafers für den Fall eines Wechsels auf der Grundlage einer Zieldicke bei dem Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Beziehung zwischen einer verstrichenen Zeit ab Beginn des Polierens des Wafers und der Dicke des Wafers bei dem Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Ansicht, in der die Ebenheit der Wafer verglichen wird, die mittels des Waferpolierverfahrens gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung und des Vergleichsbeispiels 2 poliert wurden;
  • 4 ist eine Ansicht, die eine Konturlinie einer Oberflächenform des Wafers nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung und dem Vergleichsbeispiel 2 zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer verstrichenen Zeit ab Beginn des Polierens des Wafers und der Dicke des Wafers bei einem herkömmlichen Waferpolierverfahren zeigt;
  • 6 ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel einer Beziehung zwischen einer verstrichenen Zeit ab Beginn des Polierens des Wafers und der Dicke des Wafers bei einem herkömmlichen Waferpolierverfahren zeigt;
  • 7 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ist ein Diagramm, das die relative Häufigkeit und eine kumulierte relative Häufigkeit der Dicken nach dem Polieren von 300 Wafern zeigt, die mit der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 3 poliert wurden;
  • 9 ist ein Diagramm, das die Schwankung der Dicken nach dem Polieren von Wafern zeigt, die mit der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 3 poliert wurden;
  • 10 ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 11 sind Ansichten, die einen Umriss des Fensterelements der vorliegenden Erfindung zeigt (a), und einen Zustand, in welchem das Fensterelement an den oberen Drehteller angeklebt ist (b); und
  • 12 ist eine Ansicht des oberen Drehtellers und des Trägers in einem weiteren Beispiel der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und zwar von der Seite der Polieroberfläche aus gesehen.
  • BESTE METHODE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. 7 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, umfasst die Doppelseitenpoliervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung den unteren Drehteller 12 mit der flachen Polieroberseite 12a, der drehend angetrieben ist; den oberen Drehteller 11 mit der flachen Polierunterseite 11a, der drehend angetrieben ist, wobei der obere Drehteller so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller 12 zugewandt ist; und den Träger 13 mit der Waferaufnahmeöffnung zum Halten des Wafers W, um den Wafer W zu halten, und sie umfasst auch die Waferdicken-Messvorrichtung 16 zum Messen der Dicke des Wafers W während des Polierens.
  • Die mehreren Öffnungen 14 zum Messen der Waferdicke während des Polierens und eine Polieraufschlämmungs-Zuführvorrichtung 15 sind an einer Seite des oberen Drehtellers 11 vorgesehen.
  • Die Waferdicken-Messvorrichtung 16 kann beispielsweise über mindestens eine optische Einheit 16a verfügen, um einen Laserstrahl auf den Wafer W abzustrahlen, einen Fotodetektor 16b, um den vom Wafer W reflektierten Laserstrahl zu erfassen, eine Laserstrahlquelleneinheit 16c und eine Berechnungs-/Steuereinheit 16d zur Berechnung der Dicke des Wafers aus dem erfassten Laserstrahl.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die Waferdicken-Messvorrichtung an einem Abschnitt (einem feststehenden Ende) und nicht am oberen oder unteren Drehteller befestigt ist, die leicht durch Erschütterungen während des Polierens beeinflusst werden, kann verhindert werden, dass unnötige Daten wie zum Beispiel ein Signalrauschen in die gemessenen Rohdaten einfließen. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung kann die Präzision der Messdaten dadurch deutlich verbessert werden, und die Dicke des Wafers kann somit genau gemessen werden.
  • Außerdem kann, wenn die mehreren Öffnungen zum Messen der Dicke des Wafers am oberen Drehteller oder am unteren Drehteller vorgesehen sind, die Häufigkeit der Messung der Dicke gesteigert werden. Dies ist insbesondere für den Fall vorzuziehen, bei dem gleichzeitig mehrere Wafer chargenweise poliert werden, und die Präzision der Messung kann dadurch verbessert werden.
  • Durch diese Effekte kann im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung die Dicke des Wafers während des Polierens genau erfasst werden, und die Doppelseitenpoliervorrichtung kann dadurch die Dicke des polierten Wafers nahe an eine Zieldicke heranbringen.
  • Hier kann es sich bei dem feststehenden Ende, an dem die Waferdicken-Messvorrichtung 16 befestigt ist, um das Gehäuse 18 der Doppelseitenpoliervorrichtung handeln.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die Waferdicken-Messvorrichtung am Gehäuse der Doppelseitenpoliervorrichtung befestigt ist, kann die Waferdicken-Messvorrichtung vor Vibrationen und Verschmutzung geschützt werden. Dies ermöglicht die Unterdrückung einer Datenverschlechterung und des Eintrags von Signalrauschen in die bezüglich der Dicke gemessenen Daten während des Polierens. Die Dicke des Wafers kann dadurch mit höherer Präzision während des Polierens gemessen werden. Sie kann natürlich auch am feststehenden Ende von beispielsweise der Decke eines Gebäudes befestigt werden, wobei dies aber nachteilig in Bezug auf die Wartung, Vibrationen der Vorrichtung und dergleichen ist.
  • Des Weiteren kann die Waferdicken-Messvorrichtung 16 eine Chargendicke der Wafer messen.
  • Wenn die Dicke der mit der Waferdicken-Messvorrichtung gemessenen Wafer die Chargendicke ist, wird die tatsächliche Dicke des Wafers während des Polierens gemessen, und die Dicke des polierten Wafers kann dadurch näher an eine Zieldicke herangebracht werden. Es kann sich natürlich auch um die Dicke einer SOI-Schicht eines SOI-Wafers handeln.
  • Darüber hinaus kann die Waferdicken-Messvorrichtung 16 die Vorrichtung des Infrarotlasers variabler Wellenlänge mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge umfassen.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge als Waferdicken-Messvorrichtung verwendet wird, kann eine Situation analysiert werden, bei der ein Vorderseiten-Reflexionslicht, das von der Vorderseite des Wafers reflektiert wird, und ein Rückseiten-Reflexionslicht, das von der Rückseite des Wafers reflektiert wird, und die vom Eingangslaser zum Wafer gelangt sind, in Interferenz treten. Dadurch kann die Dicke des Wafers während des Polierens mit einer Genauigkeit in einer Größenordnung von ein paar Nanometer bis hin zu einigen Dutzend Mikrometer ermittelt werden.
  • Wenn die Vorrichtung des Infrarotlasers variabler Wellenlänge verwendet wird, kann man darüber hinaus mit einem starken Unterschied in der Dicke des zu polierenden Wafers fertig werden, indem die Wellenlänge des einzustrahlenden Laserstrahls verändert wird, wobei die Lichtquelle selbst nicht verändert zu werden braucht. Somit lassen sich die Kosten reduzieren.
  • Die Wellenlänge des Lasers kann 1575 bis 1775 nm betragen.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1575 bis 1775 nm verwendet wird, kann eine Abnahme der Stärke des reflektierten Laserstrahls, die durch die Absorption eines Teils des Messlaserstrahls im Wafer und der Polieraufschlämmung verursacht ist, verhindert werden, und die Dicke des Wafers kann mit hoher Präzision gemessen werden.
  • Die mehreren Öffnungen 14 können gleichmäßig voneinander beabstandet am Außenrand des oberen Drehtellers 11 vorgesehen sein.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die mehreren Öffnungen gleichmäßig voneinander beabstandet am oberen Drehteller vorgesehen sind, kann das Durchsickern der Polieraufschlämmung durch jede der mehreren Öffnungen bei der Messung verhindert werden, wodurch die Wartung der Drehteller leicht auszuführen ist. Außerdem kann die Gefahr eines Messproblems bezüglich der Dicke des Wafers ausgeschaltet werden. So ist es zum Beispiel bei der Vierwege-Doppelseitenpoliervorrichtung von Vorteil, die Dicken aller Wafer zu messen.
  • Wenn mindestens einer der folgenden Parameter geändert wird: die Polierandrucklast, die Drehzahl des oberen Drehtellers 11, die Drehzahl des unteren Drehtellers 12 während des Polierens, können der obere Drehteller 11 und der untere Drehteller 12 gesteuert werden, indem, wie veranschaulicht ist, eine Poliersteuereinheit 17 in der Doppelseitenpoliervorrichtung 10 eingebaut wird. Dadurch kann mindestens einer der folgenden Parameter: die Polierandrucklast, die Drehzahl des oberen Drehtellers 11, die Drehzahl des unteren Drehtellers 12, verändert werden.
  • Dementsprechend kann eine entsprechende Reaktion auf die Veränderungen der Polierbedingungen erfolgen, die auf den Verschleiß des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und des Trägers zurückzuführen sind, wobei man die Veränderungen aus der gemessenen Dicke des Wafers beim Polieren des Wafers nachweisen kann. Dadurch kann in gleichbleibender Art und Weise ein Wafer erhalten werden, der nach dem Polieren einen sehr hohen Grad von Ebenheit an der Oberfläche hat.
  • Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Einzelnen mit Bezug auf 10, 11 und 12 erläutert. 10 ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 11 sind Ansichten, die einen Umriss des Fensterelements der vorliegenden Erfindung sowie einen Zustand zeigen, in dem das Fensterelement am oberen Drehteller angeklebt ist.
  • Die Doppelseitenpoliervorrichtung 10' umfasst zumindest: den unteren Drehteller 12 mit der flachen Polieroberseite 12a, der drehend angetrieben ist; den oberen Drehteller 11 mit der flachen Polierunterseite 11a, der drehend angetrieben ist, wobei der obere Drehteller 11 so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller 12 zugewandt ist; den Träger 13 mit der Waferaufnahmeöffnung zum Halten des Wafers W; die mehreren Öffnungen 14, die am oberen Drehteller 11 vorgesehen sind; die Waferdicken-Messvorrichtung 16, um die Dicke des Wafers W durch die mehreren Öffnungen 14 hindurch während des Polierens in Echtzeit zu messen; und die Polieraufschlämmungs-Zuführvorrichtung 15 zum Zuführen der Polieraufschlämmung.
  • Das Polierkissen 11b ist an der Polieroberfläche des oberen Drehtellers 11 angebracht, wobei das Polierkissen an Stellen, die den mehreren Öffnungen 14 entsprechen, mit den Löchern versehen ist, die einen größeren Durchmesser als die Öffnungen 14 haben. Das Polierkissen 12b ist an der Polieroberfläche des unteren Drehtellers 12 angebracht. Die Fensterelemente 19 haben einen größeren Durchmesser als die mehreren Öffnungen 14 und einen kleineren Durchmesser als die Löcher des Polierkissens 11b und sind dünner als das Polierkissen 11b; außerdem sind sie an der Polierseite der mehreren Öffnungen 14 durch die Klebeschicht 20 angebracht. Die Fensterelemente 19 sind vom Polierkissen 11b getrennt und am oberen Drehteller 11 durch die Klebeschicht 20 befestigt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, kann die Waferdicken-Messvorrichtung 16 zum Beispiel zumindest die optische Einheit 16a zum Abstrahlen eines Laserstrahls auf den Wafer W, den Fotodetektor 16b zum Erfassen des vom Wafer W reflektierten Laserstrahls, die Laserstrahlquelleneinheit 16c und die Berechnungs-/Steuereinheit 16d zum Berechnen der Dicke des Wafers aus dem erfassten Laserstrahl umfassen.
  • Da die vorstehend beschriebene Doppelseitenpoliervorrichtung einen Aufbau hat, bei welchem die Fensterelemente und das Polierkissen voneinander getrennt sind, ist es nicht notwendig, das Polierkissen mit einer noch nicht abgelaufenen Lebensdauer zu verwerfen, indem einfach nur das beschädigte Fensterelement ausgewechselt wird, so dass die Häufigkeit des Auswechselns des Polierkissens stark verringert werden kann. Dadurch lässt sich der Verbrauch in Bezug auf das Polierkissen stark reduzieren. Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung eine genaue Messung ausgeführt, indem die mehreren Öffnungen zum Messen der Dicke des Wafers und die mehreren Fensterelemente vorgesehen werden, und dies wird von daher ausdrücklich gefordert.
  • Die Doppelseitenpoliervorrichtung hat auch einen Aufbau, bei dem die Fensterelemente einzeln an den Drehtellern angebracht werden können. Dadurch sind sowohl der Vorgang des Auswechselns als auch die Wartung einfach.
  • Außerdem kann durch das Messen der Dicke des Wafers beim Polieren mit der Waferdicken-Messvorrichtung das Polieren angehalten werden, wenn die Dicke des Wafers während des Polierens die Zieldicke erreicht, das Auftreten einer Oberflächenrauigkeit des Wafers aufgrund eines zu starken oder auch unzureichenden Poliervorgangs kann verhindert werden, und es kann ein ebener Wafer erhalten werden.
  • Als Klebeschicht 20 wird hier vorzugsweise ein doppelseitiges Klebeband verwendet.
  • Das Fensterelement lässt sich mit dem doppelseitigen Klebeband leicht anbringen und ist preisgünstig. Da das doppelseitige Klebeband dünn und auch seine Unebenheit gering ist, ist darüber hinaus die Schwankung eines Anbringungswinkels so klein, dass sie vernachlässigt werden kann. Aus diesen Gründen ist, wenn ein optisches System als Waferdicken-Messvorrichtung verwendet wird, eine Anpassung der Anbringung in Bezug auf eine Lichtachse nicht notwendig, und der Wechsel wird einfacher.
  • Wie in 12 gezeigt ist, in der der obere Drehteller 11 und der Träger 13 von einer Seite der Polieroberfläche aus betrachtet gezeigt sind, können die mehreren Öffnungen 14 gleichmäßig voneinander beabstandet am Außenrand des oberen Drehtellers vorgesehen sein.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die mehreren Öffnungen am oberen Drehteller vorgesehen sind, d. h. die Fensterelemente auch am oberen Drehteller befestigt sind, ist eine Maßnahme gegen ein Durchsickern der Aufschlämmung und dergleichen nicht notwendig, eine verspritzte Polieraufschlämmung kann leicht mit Wasser abgespült werden, wenn das Fensterelement gewechselt wird, und die Wartung wird einfach.
  • Die Waferdicken-Messvorrichtung 16 ist wünschenswerter Weise am feststehenden Ende – und nicht an einem Korpus der Doppelseitenvorrichtung 10' – in einer Vertikalrichtung von oberhalb des oberen Drehtellers 11 oder von unterhalb des unteren Drehtellers 12 der Doppelseitenpoliervorrichtung 10' befestigt, wobei ein Abstand eingehalten wird, um einem Arbeiter eine sichere Bedienung zu ermöglichen. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich die Waferdicken-Messvorrichtung zusammen mit dem oberen Drehteller oder unteren Drehteller dreht, und die Waferdicken-Messvorrichtung ist daher kaum durch die Vibrationen des oberen und unteren Drehtellers zu beeinflussen. Die Dicke des Wafers kann dadurch mit hoher Präzision gemessen werden. Darüber hinaus kann eine Verunreinigung durch die Polieraufschlämmung reduziert werden, indem gewisse Abstände eingehalten werden.
  • Hier kann die Waferdicken-Messvorrichtung, wie in 7 gezeigt ist, die Chargendicke des Wafers messen.
  • Wenn die Dicke des Wafers, die mit der Waferdicken-Messvorrichtung gemessen wird, die Chargendicke ist, wird die tatsächliche Dicke des Wafers während des Polierens gemessen, und die Dicke des polierten Wafers kann dadurch der Zieldicke angenähert werden.
  • Wie in 7 gezeigt ist, kann die Waferdicken-Messvorrichtung die Vorrichtung des Infrarotlasers variabler Wellenlänge mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge umfassen.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge als Waferdicken-Messvorrichtung verwendet wird, kann eine Situation analysiert werden, bei der ein Vorderseiten-Reflexionslicht, das von der Vorderseite des Wafers reflektiert wird, und ein Rückseiten-Reflexionslicht, das von der Rückseite des Wafers reflektiert wird, und die vom Eingangslaser zum Wafer gelangt sind, in Interferenz treten. Dadurch kann die Dicke des Wafers während des Polierens mit einer Genauigkeit in einer Größenordnung von ein paar Nanometer bis hin zu einigen Dutzend Mikrometer ermittelt werden.
  • Wenn die Vorrichtung des Infrarotlasers variabler Wellenlänge verwendet wird, kann man darüber hinaus mit einem starken Unterschied in der Dicke des zu polierenden Wafers fertig werden, indem die Wellenlänge des einzustrahlenden Laserstrahls verändert wird, wobei die Lichtquelle selbst nicht verändert zu werden braucht. Somit lassen sich die Kosten reduzieren.
  • Außerdem können die Fensterelemente für den Laserstrahl lichtdurchlässig sein, der von der Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge abgestrahlt wird.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die Fensterelemente vom Laserlicht durchdrungen werden können, kann eine Abnahme der Stärke des Messlasers aufgrund der Absorption und Reflexion des Laserstrahls an den Fensterelementen verringert werden. Die Dicke des Wafers kann dadurch mit höherer Präzision gemessen werden.
  • Die Fensterelemente können aus Kunststoff hergestellt sein. Hier umfassen diese aus Kunststoff bestehenden Fensterelemente eine dünne Kunststoffschicht.
  • Diese aus Kunststoff hergestellten Fensterelemente haben eine hervorragende Beständigkeit, und die Häufigkeit des Auswechselns des Fensterelements kann dadurch verringert werden. Da dies preiswert ist, können auch die für das Auswechseln erforderlichen Kosten reduziert werden.
  • Hier können die Beziehung t1 × ζ1 × P/100 > tw + t2 und die Beziehung twnw > tsns oder twnw < tsns erfüllt werden, wenn die Dicke jedes der Fensterelemente tw [μm] ist, der Brechungsindex von jedem der Fensterelemente nw ist, die Dicke der Klebeschicht t2 [μm] ist, die Dicke des Wafers ts [μm] ist, der Brechungsindex des Wafers ns ist, die Dicke des Polierkissens t1 [μm] ist, die Kompressibilität des Polierkissens ζ1 [%/g/cm2] ist und die maximale Polierandrucklast P [g/cm2] beträgt.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben die Beziehung t1 × ζ1 × P/100 > tw + t2 erfüllt ist, kann verhindert werden, dass die Fensterelemente beim Polieren in Dickenrichtung über das Polierkissen vorstehen, und eine Verschlechterung der Ebenheit des Wafers an den Fensterelementen kann verhindert werden. Dadurch lässt sich ein Wafer mit hervorragender Ebenheit erzielen.
  • Wenn auch noch die Beziehung twnw > tsns oder twnw < tsns erfüllt ist, kann verhindert werden, dass durch die Überlappung von Peaks des Reflexionslichts an den Fensterelementen und des Reflexionslichts am Wafer die erfasste Stärke abnimmt, zum Beispiel in dem Fall, in dem ein Laser für die Messung der Dicke des Wafers verwendet wird. Die Dicke des Wafers kann dadurch mit höherer Präzision gemessen werden.
  • Nachstehend wird das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Doppelseitenpoliervorrichtung im Einzelnen erklärt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
  • Zuerst wird der zu polierende Wafer in den Träger eingesetzt.
  • Der Wafer ist von der Polierunterseite des oberen Drehtellers, der Polieroberseite des unteren Drehtellers und dem Träger gehalten, und das Polieren beginnt, während die Polieraufschlämmung zugeführt wird und der obere Drehteller und untere Drehteller in einer horizontalen Ebene in Drehung versetzt werden.
  • Dabei wird das Polieren durchgeführt, während die Dicke des Wafers durch die mehreren Öffnungen hindurch gemessen wird, die am oberen Drehteller oder unteren Drehteller vorgesehen sind.
  • Die Dicke des Wafers kann dadurch während des Polierens erfasst werden, ohne dass der Poliervorgang angehalten wird, wobei die Dicke des Wafers während des Polierens insbesondere zu jeder Zeit erfasst werden kann. Ob die Dicke die Zieldicke des Wafers erreicht, kann damit beurteilt werden, während das Polieren ausgeführt wird. Das heißt, ob die Dicke die Zieldicke des Wafers erreicht, kann beurteilt werden, ohne dass der Poliervorgang unterbrochen wird, und infolgedessen kann die für das Polieren erforderliche Zeit verkürzt werden.
  • Zusätzlich zu diesen Faktoren tritt, da der Wafer auf eine Zieldicke poliert werden kann, ohne die Polierdauer vorzubestimmen, kein übermäßig starkes und auch kein unzureichendes Polieren auf, und die Verschlechterung der Ebenheit kann verhindert werden. Das heißt, dass man auch mit dem Verschleiß des Polierkissens und dergleichen fertig wird.
  • Bei dem Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit einer bestimmten zeitlichen Festlegung von der Polieraufschlämmung zu einer Polieraufschlämmung mit einer anderen Polierrate übergegangen.
  • So wird beispielsweise der Wafer mit einer hohen Rate mit der Polieraufschlämmung mit einer hohen Polierrate zu Beginn des Poliervorgangs grob poliert (ein Zustand einer hohen Polierrate). Danach wird zum Beispiel gewechselt, wenn die Dicke des Wafers zu einer Zieldicke γ wird. Bei diesem Wechsel wird während des Polierens von der Polieraufschlämmung zu einer Polieraufschlämmung mit einer geringen Polierrate übergegangen, um den Wafer mit einer geringen Rate präzise zu polieren (ein Zustand mit einer geringen Polierrate).
  • Das vorstehend beschriebene Polierverfahren ermöglicht es, dass die zum Polieren des Wafers erforderliche Gesamtzeit verkürzt wird. Das Polieren in einem Endbearbeitungsstadium wird ausgeführt, nachdem zur Polieraufschlämmung mit einer hohen Polierpräzision übergegangen wurde, wobei die Ebenheit des polierten Wafers dadurch nicht geopfert wird. Deshalb kann der Wafer mit einem hohen Grad an Ebenheit und Glattheit bei hoher Produktivität erhalten werden.
  • In Fall der vorliegenden Erfindung wird die Dicke des Wafers durch die mehreren Öffnungen hindurch gemessen. Dadurch können, selbst wenn mehrere Wafer gleichzeitig chargenweise poliert werden, die Dicken aller Wafer gemessen werden, die Dicken können mit hoher Präzision gemessen werden, und das Polieren kann dadurch mit hoher Präzision ausgeführt werden.
  • Hier kann die Dicke des Wafers durch die mehreren Öffnungen hindurch gemessen werden, die am oberen Drehteller vorgesehen sind.
  • Wenn die Dicke des Wafers durch die mehreren, am oberen Drehteller vorgesehenen Öffnungen gemessen wird, können die Öffnungen oberhalb des Wafers angeordnet sein und dadurch kann das Einsickern der Polieraufschlämmung verhindert werden. Eine Maßnahme gegen das Einsickern ist deshalb nicht notwendig und die Wartung der Drehteller wird infolgedessen einfach. Die Dicke des Wafers kann natürlich auch durch die mehreren Öffnungen hindurch gemessen werden, die am unteren Drehteller vorgesehen sind.
  • Bei dem Verfahren zum Messen der Dicke des Wafers kann es sich um optische Reflexionsinterferometrie mittels eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge handeln.
  • Die Dicke des Wafers kann mit hoher Präzision durch die vorstehend beschriebene optische Reflexionsinterferometrie gemessen werden, bei der sich die Wellenlängenverteilung der Reflexion (ein Reflexionsspektrum: eine Situation der Interferenz von Licht, das von einer Vorderseite und einer Rückseite des Wafers reflektiert wird) aus der Reflexionsstärke eines hochgradig in der Wellenlänge abstimmbaren „Infrarotlasers variabler Wellenlänge” an der Oberfläche des Wafers ergibt, und eine Frequenzanalyse ausgeführt wird.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann die zeitliche Festlegung des Wechsels der Polieraufschlämmung auf der Grundlage von mindestens einem der folgenden Parameter bestimmt werden: der verstrichenen Zeit ab Beginn des Polierens, der Polierrate, dem Poliermaterialabtrag und der Lebensdauer eines Polierkissens.
  • Die Polierbedingungen wie zum Beispiel die Polierrate des Wafers schwanken aufgrund des Verschleißes des Poliergerätmaterials wie etwa des Polierkissens und Trägers.
  • Bei der vorliegenden Erfindung geht das Polieren jedoch vonstatten, während die Dicke des Wafers durch die mehreren Öffnungen hindurch nacheinander genau gemessen wird. Dadurch kann den Umständen entsprechend eine angemessene Reaktion auf kleine Veränderungen der Polierbedingungen des Wafers erfolgen, indem die Lebensdauer des Polierkissens, die verstrichene Zeit ab Beginn des Polierens, die Polierrate, der Poliermaterialabtrag zum Bestimmen des Zeitpunkts des Wechsels der Polieraufschlämmung verwendet werden. Die Form des polierten Wafers kann dadurch auf gleichbleibende Art mit hoher Präzision eben hergestellt werden, und insbesondere die Außenumfangsabsenkung lässt sich verbessern. Darüber hinaus lässt sich die Dicke des Wafers einfach auf eine Zieldicke bringen.
  • Des Weiteren kann mindestens einer der folgenden Parameter: die Polierandrucklast, die Drehzahl des oberen Drehtellers und die Drehzahl des unteren Drehtellers während des Polierens des Wafers auf der Grundlage der Messdaten bezüglich der Dicke des Wafers verändert werden.
  • Wenn wie vorstehend beschrieben mindestens einer der folgenden Parameter: die Polierandrucklast, die Drehzahl des oberen Drehtellers und die Drehzahl des unteren Drehtellers während des Polierens verändert wird, können zusätzlich zum Übergang zur Aufschlämmung mit einer anderen Polierrate während des Polierens die Polierrate und dergleichen in kleinen Schritten und frei während des Polierens verändert werden. In Bezug auf die Veränderungen der Polierbedingungen beim Polieren des Wafers kann dadurch eine entsprechende Gegenmaßnahme ergriffen werden. Infolgedessen lässt sich ein Wafer erhalten, der nach dem Polieren einen sehr hohen Grad an Ebenheit auf der Oberfläche aufweist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann der Wafer chargenweise poliert werden.
  • Das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass ein ebener Wafer mit hoher Produktivität hergestellt werden kann. Die Produktivität kann durch chargenweises Polieren noch weiter verbessert werden.
  • Nun wird der Fall einer Veränderung der zeitlichen Festlegung des Übergangs der Polieraufschlämmung beruhend auf der Lebensdauer des Polierkissens im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, wobei die vorliegende Erfindung natürlich nicht hierauf beschränkt ist.
  • Wie vorstehend erwähnt ist, kann die zeitliche Festlegung des Wechsels auch auf der Grundlage der verstrichenen Zeit ab Beginn des Polierens, der Polierrate und des Poliermaterialabtrags, und natürlich auch unter Kombination dieser Faktoren geändert werden.
  • Zuerst wird 1 erläutert. 1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Beziehung zwischen der verstrichenen Zeit ab Beginn des Polierens des Wafers und der Dicke des Wafers im Rahmen des Waferpolierverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung für den Fall zeigt, dass die zeitliche Festlegung des Wechsels auf der Grundlage einer Zieldicke bestimmt wird.
  • Da wie vorstehend beschrieben das Polieren ausgeführt wird, während stets die Dicke gemessen wird, kann die Aufschlämmung sicher bei einer vorbestimmten Zieldicke gewechselt werden, und schließlich kann ein Wafer mit einer Dicke erhalten werden, die keinen Schwankungen unterliegt.
  • Wenn dabei in einem ersten Stadium eine Grobpolierung mit hoher Rate durchgeführt wird, wird ein vorbestimmter Poliermaterialabtrag (eine Zieldicke γ) in kurzer Zeit erreicht; da aber das Polieren mit einer hohen Rate erfolgt, ist die Form des Wafers eher schlechter. Von daher muss die Form grundsätzlich so eingestellt werden, dass in einer zweiten Stufe für lange Zeit eine Feinpolierung ausgeführt wird. Wenn dagegen die Polierrate der Grobpolierung in einem ersten Stadium aufgrund des Verschleißes des Polierkissens reduziert ist, braucht es viel Zeit, bis eine vorbestimmte Dicke erreicht ist, wobei aber die Waferform grundsätzlich gut wird. Die Waferform kann innerhalb kurzer Zeit in einem zweiten Stadium durch die Feinpolierung fertiggestellt werden. In dem vorstehend beschriebenen Fall, bei dem der Wechsel der Aufschlämmung nur auf der Grundlage der Zieldicke oder des Poliermaterialabtrags bestimmt wird, kann die von dem ersten Stadium herrührende verschlechterte Form in einigen Fällen im Verlauf des zweiten Stadiums nicht mehr vollständig repariert werden, kann der erste und zweite Poliervorgang eventuell zu lange ausgeführt werden und ist somit eine weitere Verbesserung erforderlich.
  • Angesichts dessen kann, zum Beispiel wie in 2 gezeigt ist, das Verhältnis der Zieldicke α für die Endbearbeitung auf die Zieldicke γ für eine erste Polieraufschlämmung automatisch entsprechend dem Verschleiß des Polierkissens geändert werden. Es ist zu beachten, dass die Zieldicke α dieselbe wie in 1 ist.
  • Dieser Verschleiß des Polierkissens wird durch die Polierrate bestimmt, die aus den Daten bezüglich der Dicke berechnet wird, welche durch die Messung der Dicke während des Polierens erhalten werden. Darüber hinaus wird die Beziehung zwischen der Polierrate und einer Gesamtpolierdauer unter Verwendung derselben Art von Polierkissen vorab akkumuliert, und im Voraus lässt sich eine Korrespondenztabelle in Bezug auf eine mittlere Polierrate und die Gesamtpolierdauer sowie die Bedingungen des Übergangs von der Polieraufschlämmung mit einer hohen Rate zur Polieraufschlämmung mit einer geringen Rate erstellen.
  • Dabei wird zuerst der Poliervorgang des Wafers in Gang gesetzt, und die Polierrate und die Gesamtpolierdauer werden zu jeder Zeit kontrolliert, indem die Dicke des Wafers beim Polieren gemessen wird. Dann kann die Zieldicke γ mit Bezug auf die bekannte Korrespondenz- und Bedingungstabelle automatisch entsprechend geändert werden.
  • Um ein Beispiel zu geben: Da die Polierrate in einem frühen Stadium der Lebensdauer hoch ist, wenn das Polierkissen erstmals verwendet wird, wird mit einer höheren Rate poliert, indem die Polieraufschlämmung mit einer hohen Polierrate verwendet wird. Die Zieldicke γ wird dementsprechend möglichst dünn angesetzt und zum Beispiel auf γ1 eingestellt. Wenn sie sich nach Ablauf einer gewissen Zeit stabilisiert hat, wird der Poliermaterialabtrag mittels der Polieraufschlämmung mit einer hohen Polierrate gesteigert und zum Beispiel auf γ2 eingestellt. Wenn die Lebensdauer aufgrund des Prozesses des Verschleißes des Polierkissens an ihr Ende gelangt und die Polierrate abzunehmen beginnt, wird die Zieldicke für die Polieraufschlämmung mit einer hohen Polierrate zum Beispiel auf γ3 eingestellt, um so den Poliermaterialabtrag für die Polieraufschlämmung mit hoher Polierrate zu erhöhen.
  • Das vorstehend beschriebene Waferpolierverfahren ermöglicht es, dass man mit den Änderungen der Polierbedingungen an einer Polierfläche mit derselben Polieraufschlämmung in flexibler Art und Weise fertig wird, wobei die Veränderungen durch den Verschleiß des Polierkissens verursacht sind. Daher kann eine Veränderung der Bearbeitungszeit des Wafers unterdrückt und der Durchsatz dementsprechend verbessert werden. Im frühen Stadium der Lebensdauer des Polierkissens wird der Poliermaterialabtrag unter einer Bedingung einer hohen Polierrate möglichst klein angesetzt, wodurch sich eine Verschlechterung der Ebenheit durch den Grobpoliervorgang verhindern lässt. In einem Endstadium der Lebensdauer des Polierkissens kann der Poliermaterialabtrag bei einer Bedingung der Abnahme der Polierrate – im Vergleich zum frühen Stadium der Lebensdauer des Polierkissens – durch eine Kompromissbeziehung gesteigert werden. Die Polierdauer unter einer Bedingung einer niedrigen Polierrate kann verkürzt werden, und dementsprechend kann verhindert werden, dass die Gesamtpolierdauer lang wird. Des Weiteren können die Ebenheit und Glattheit des Wafers gute Werte annehmen, und ein derartiger Wafer kann konstant erhalten werden.
  • BEISPIEL
  • Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen auf der Grundlage von Beispielen und Vergleichsbeispielen erklärt, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht hierauf beschränkt ist.
  • (Beispiel 1)
  • Ein Wafer wurde gemäß dem Waferpolierverfahren poliert, wie in 1 gezeigt ist.
  • Als zu polierende Wafer wurden 720 Siliziumeinzelwafer mit einem Durchmesser von 300 mm als p–-Typ vorbereitet, die man erhalten hatte, indem mittels einer Drahtsäge ein durch das CZ-Verfahren gezüchteter Block aufgeschnitten wurde. Unter diesem p–-Typ-Wafer versteht man einen p-Typ-Wafer mit hohem spezifischem Widerstand. Die Wafern wurden abgefast, sie wurden geläppt und unter Normalbedingungen geätzt.
  • Mit der in 7 gezeigten Doppelseitenpoliervorrichtung wurden 240 Wafer der vorbereiteten Siliziumeinzelwafer chargenweise auf beiden Seiten poliert (15 Wafer pro Charge). Als Polierkissen kam MH-S15A von Nitta Haas zum Einsatz. Als Polieraufschlämmung vor dem Wechsel wurde Fujimi FGL11022 (für das Grobpolieren) verwendet, und als Polieraufschlämmung nach dem Wechsel wurde Fujimi FGL2100 (für das Feinpolieren) verwendet. Es ist zu beachten, dass man bestrebt war, die Dicken aller polierten Wafer konstant zu halten.
  • Dabei wurden die Dicken der Wafer durch die mehreren Öffnungen hindurch während des Polierens gemessen, um die jeweils bestehende Polierrate des Wafers zu berechnen, und die Beziehung zwischen einer mittleren Rate und der Gesamtpolierdauer wurde für jeden einzelnen Poliervorgang gespeichert, wobei man auf vorherige Werte zurückgriff und verglich, um die Polieraufschlämmung zu wechseln, wenn die Dicke des Wafers zu einer vorbestimmten Dicke wurde.
  • Wenn die Lebensdauer des Polierkissens T betrug, wurde die zeitliche Festlegung des Wechsels des Poliermittels für das frühe Stadium des Polierkissens mit T/5, das mittlere Stadium mit 2T/5 bis 4T/5 und das Endstadium mit 4T/5 bis 5T/5 angesetzt.
  • Das Polieren wurde ausgeführt, während ein Verhältnis des Poliermaterialabtrags für die Polieraufschlämmung vor dem Übergang und die Polieraufschlämmung nach dem Übergang entsprechend der Einstufung der Lebensdauer des Polierkissens so geändert wurde, dass es 2,75:1, 6,5:1 und 14:1 betrug.
  • Gemäß diesem Verfahren wurden 240 Wafer mit derselben Vorrichtung poliert, und die Ebenheit jeder einzelnen polierten Oberfläche wurde durch AFS bestimmt (eine auf Kapazitanz beruhende Ebenheitsmessvorrichtung, hergestellt von ADE Co.).
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • In 5 wurden 240 Wafer der 720 vorbereiteten Wafer unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 poliert, außer dass die Polierdauer konstant gehalten wurde und ohne während des Polierens die Polieraufschlämmung zu wechseln, wobei man einem unzureichenden Poliervorgang oder einem Überpolieren nicht aus dem Wege ging, und es wurde dieselbe Auswertung ausgeführt.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Wie in 6 gezeigt ist, wurden die anderen 240 Wafer unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 poliert, außer dass das Polieren ausgeführt wurde, während die Dicke des Wafers gemessen wurde, um eine konstante Zieldicke α für den Wafer nach dem Polieren zu erzielen, und dass die Polieraufschlämmung während des Polierens nicht gewechselt wurde, und dieselbe Bewertung ausgeführt wurde.
  • Im Ergebnis stellte sich heraus, dass, wie in 3(a) gezeigt ist, die Schwankung von jedem der Wafer klein war und das Polieren bei dem Waferpolierverfahren von Beispiel 1 mit hoher Präzision erfolgte. Dagegen bestand, wie in 3(b) gezeigt ist, bei dem Waferpolierverfahren des Vergleichsbeispiels 2 an jedem der polierten Wafer eine Schwankung der Ebenheit aufgrund der Lebensdauer des Polierkissens, wodurch der Poliervorgang nicht gleichbleibend ablief. Die Schwankung im Waferpolierverfahren des Vergleichsbeispiels 1 war, obwohl dies nicht gezeigt ist, größer als beim Vergleichsbeispiel 2.
  • Wie in 4(a) gezeigt ist, lag eine Oberflächenform des Wafers, der mit dem Waferpolierverfahren von Beispiel 1 poliert wurde, gleichmäßig in einer Ebene, und die Außenumfangsabsenkung war eliminiert.
  • Wie in 4(b) gezeigt ist, stellte sich dagegen heraus, dass eine Oberflächenform des Wafers, der mit dem Waferpolierverfahren von Vergleichsbeispiel 2 poliert wurde, uneben war und nicht gleichförmig poliert wurde.
  • In Tabelle 1 ist ein Verhältnis der Herstellkapazität zur Lebensdauer des Polierkissens für Beispiel 1 und die Vergleichsbeispiele gezeigt, wenn die Lebensdauer des Polierkissens bei dem Waferpolierverfahren von Vergleichsbeispiel 2 mit 100 angesetzt wird. (Tabelle 1)
    Herstellkapazität (%) Lebensdauer des Polierkissens
    Anfangsstadium Mittleres Stadium Endstadium
    Vergleichsbeispiel 1 93 97 89
    Vergleichsbeispiel 2 95 100 84
    Beispiel 1 103 101 100
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, hat das Waferpolierverfahren von Beispiel 1 eine höhere Herstellungskapazität, und zwar ungeachtet der Lebensdauer des Polierkissens, im Vergleich zu dem Fall des mittleren Stadiums der Lebensdauer des Polierkissens von Vergleichsbeispiel 2, und die Produktivität erhöht sich um 10% im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 2.
  • Andererseits wird gezeigt, dass sowohl die Herstellungskapazität von Vergleichsbeispiel 1 als auch Vergleichsbeispiel 2 durch die Lebensdauer des Polierkissens beeinflusst wird und nicht gleichbleibend ist.
  • (Beispiel 2)
  • Die in 7 gezeigte Doppelseitenpoliervorrichtung wurde dazu verwendet, die Wafer chargenweise zu polieren (15 Wafer in einer Charge). Dabei lag die Zieldicke jedes der polierten Wafer bei 777 μm.
  • Als zu polierende Wafer wurden 600 Siliziumeinzelwafer mit einem Durchmesser von 300 mm als p–-Typ vorbereitet, die erhalten wurden, indem man mit einer Drahtsäge einen durch das CZ-Verfahren gezüchteten Block aufschnitt. Die Wafer wurden einem Prozess des Abfasens, Lappens und Ätzens unterzogen. Unter diesem p–-Typ-Wafer ist ein p-Typ-Wafer mit einem hohen spezifischen Widerstand zu verstehen.
  • Es wurde die Waferdicken-Messvorrichtung vorbereitet, die mit der optischen Einheit versehen war, die die Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge verwendete, wobei bei der Vorrichtung die Wellenlänge des Lasers auf 1575 bis 1775 nm abgestimmt werden konnte. Mit dieser Waferdicken-Messvorrichtung wurden 300 Wafer der 600 Wafer poliert, während die Dicke der Wafer gemessen wurde, und die Dicke jedes der polierten Wafer wurde durch AFS ermittelt (eine mit Kapazitanz arbeitende Ebenheitsmessvorrichtung, hergestellt von ADE Co.).
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Dieselbe Doppelseitenpoliervorrichtung wie aus Beispiel 2 wurde dazu verwendet, die anderen 300 Wafer zu polieren. Im Vergleichsbeispiel 3 jedoch wurde das Polieren ohne den Einsatz der Waferdicken-Messvorrichtung ausgeführt. Die Polierdauer wurde vorab festgesetzt.
  • 8 zeigt eine relative Häufigkeit und eine kumulierte relative Häufigkeit der Dicken nach dem Polieren von 300 Wafern, die mit der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 3 poliert wurden.
  • Es zeigte sich, dass bei jedem der Wafer, die mit der Doppelseitenpoliervorrichtung gemäß Beispiel 2 poliert wurden, die Schwankung einer mittleren Endbearbeitungsdicke nach dem Polieren im Vergleich mit jedem der Wafer von Vergleichsbeispiel 3 klein war und um ca. 50% zurückging.
  • Es stellte sich auch heraus, dass die Genauigkeit der Standardabweichung von 0,1 μm oder darunter mit der Doppelseitenpoliervorrichtung von Beispiel 2 erzielt werden konnte.
  • Wie in 9 gezeigt ist, war bei jedem der mit der Doppelseitenpoliervorrichtung von Beispiel 2 polierten Wafer die Dicke jedes polierten Wafers gleichbleibend. Dagegen zeigte sich bei jedem der Wafer von Vergleichsbeispiel 3 eine große Schwankung und Ungleichheit.
  • (Beispiel 3)
  • Die wie in 10 gezeigte Doppelseitenpoliervorrichtung wurde vorbereitet.
  • Zuerst wurden als die mehreren Öffnungen 15 Öffnungen mit einem Durchmesser von 20 mm am Umfang eines Kreises vorbereitet, von dem die Mitte des oberen Drehtellers ein Drehpunkt ist. Es wurde ein Polierkissen (Polierkissen MH, hergestellt von Nitta Haas Co., mit einer Dicke von 1500 μm) vorbereitet, das Löcher aufwies, deren Durchmesser um 20 mm größer war als der Außenumfangsabschnitt jeder Öffnung (Durchmesser von 40 mm). Es wurden auch genauso viele Fensterelemente wie Öffnungen vorbereitet, wobei an jedem Fensterelement PTS-Schichten, hergestellt von Toray Co. (Durchmesser 30 mm, Dicke 150 μm), mit einem um 10 mm größeren Durchmesser als bei jeder am Drehteller vorgesehenen Öffnung, in die Form von kreisförmigen Scheiben geschnitten wurden, und doppelseitige Klebebänder (Sumitomo 3M 442JS3, Dicke 110 μm) wurden entlang des Außenumfangs der PTS-Schichten aufgeklebt. Die Fensterelemente wurden mittels der doppelseitigen Klebebänder an Abschnitte der Öffnungen des oberen Drehtellers angeklebt.
  • Als zu polierende Wafer wurden 1000 Siliziumeinzelwafer mit einem Durchmesser von 300 mm als p–-Typ vorbereitet, die hergestellt wurden, indem mit einer Drahtsäge ein durch das CZ-Verfahren gezüchteter Block aufgeschnitten wurde. Die Wafer wurden einem Abfasen, Läppen und Ätzen unterzogen. Unter diesem p–-Typ-Wafer ist ein p-Typ-Wafer mit einem hohen spezifischen Widerstand zu verstehen.
  • Es wurde die Waferdicken-Messvorrichtung mit der optischen Einheit vorbereitet, die die Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge verwendete, wobei die Vorrichtung die Wellenlänge des Lasers von 1575 auf 1775 nm abstimmen konnte. Mit dieser Waferdicken-Messvorrichtung wurden 1000 Wafer chargenweise poliert (15 Wafer pro Charge), während die Dicke des Wafers gemessen wurde.
  • Die Oberflächenform jedes der polierten Wafer, die mit der vorstehend beschriebenen Doppelseitenpoliervorrichtung poliert wurden, wurde mittels AFS (ein auf Kapazitanz beruhendes Ebenheitsmessgerät, hergestellt von ADE Co.) ermittelt. Im Ergebnis war die Schwankung zum Beispiel im Vergleich zu einer herkömmlichen Poliervorrichtung klein, bei der das Polierkissen und die Fensterelemente miteinander vereint sind, und es konnten flache Wafer erhalten werden.
  • Der Verschleiß von jedem der Fensterelemente unterschied sich nicht so sehr von einem herkömmlichen Fall, und auch die Häufigkeit des Auswechselns der Fensterelemente war dieselbe. Die Häufigkeit des Auswechselns des Polierkissens betrug aber ungefähr 50% des herkömmlichen Falls. Wie vorstehend erwähnt ist, lässt sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Verfahren und einer herkömmlichen Vorrichtung eine Verschwendung vermeiden, und die Kosten für die Polierkissen konnten reduziert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorgenannte Ausführungsform beschränkt ist. Bei der Ausführungsform handelt es sich nur um eine beispielhafte Darstellung, und alle Beispiele, die im Wesentlichen dieselben Merkmale haben und dieselben Funktionen und Wirkungen wie die in dem in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen technischen Konzept zeigen, sind vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferpolierverfahren, umfassend das gleichzeitige Polieren beider Oberflächen eines Wafers durch Pressen und Reiben des Wafers, während der Wafer gehalten wird mit: einem unteren Drehteller mit einer flachen Polieroberseite, der drehend angetrieben wird; einem oberen Drehteller mit einer flachen Polierunterseite, der drehend angetrieben wird, wobei der obere Drehteller so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller zugewandt ist; und einem Träger mit einer Waferaufnahmeöffnung zum Halten des Wafers, wobei das Polieren ausgeführt wird, während die Dicke des Wafers durch mehrere Öffnungen hindurch gemessen wird, die zwischen einer Drehmitte und einem Rand des oberen Drehtellers oder unteren Drehtellers vorgesehen sind, und während des Polierens des Wafers von einer Polieraufschlämmung zu einer Polieraufschlämmung mit einer anderen Polierrate übergegangen wird. Im Ergebnis wird ein Waferpolierverfahren bereitgestellt, mit dem man einen Wafer mit einem hohen Grad an Ebenheit und Glattheit bei hoher Produktivität und hohem Ausstoß herstellen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2006-324417 [0015]
    • JP 9-38849 [0015]
    • JP 2002-59364 [0015]
    • JP 7-4921 [0015]
    • JP 3327817 [0015]

Claims (16)

  1. Waferpolierverfahren, umfassend das gleichzeitige Polieren beider Oberflächen eines Wafers durch Pressen und Reiben des Wafers, während der Wafer gehalten wird mit: einem unteren Drehteller mit einer flachen Polieroberseite, der drehend angetrieben wird; einem oberen Drehteller mit einer flachen Polierunterseite, der drehend angetrieben wird, wobei der obere Drehteller so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller zugewandt ist; und einem Träger mit einer Waferaufnahmeöffnung zum Halten des Wafers, wobei das Polieren ausgeführt wird, während eine Dicke des Wafers durch mehrere Öffnungen hindurch gemessen wird, die zwischen einer Drehmitte und einem Rand des oberen Drehtellers oder des unteren Drehtellers vorgesehen sind, und während des Polierens des Wafers von einer Polieraufschlämmung zu einer Polieraufschlämmung mit einer anderen Polierrate übergegangen wird.
  2. Waferpolierverfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Öffnungen am oberen Drehteller vorgesehen sind.
  3. Waferpolierverfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Wafer chargenweise poliert werden.
  4. Waferpolierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem Verfahren zum Messen der Dicke des Wafers um optische Reflexionsinterferometrie mittels eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge handelt.
  5. Waferpolierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zeitliche Festlegung des Wechsels der Polieraufschlämmung auf der Grundlage von mindestens einem der folgenden Parameter bestimmt wird: die ab Beginn des Polierens verstrichene Zeit, die Polierrate, der Poliermaterialabtrag und die Lebensdauer eines Polierkissens.
  6. Waferpolierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei während des Polierens des Wafers auf der Grundlage von Messdaten der Dicke des Wafers mindestens einer der folgenden Parameter geändert wird: die Polierandrucklast, die Drehzahl des oberen Drehtellers und die Drehzahl des unteren Drehtellers.
  7. Doppelseitenpoliervorrichtung, mindestens umfassend: einen unteren Drehteller mit einer flachen Polieroberseite, der drehend angetrieben ist; einen oberen Drehteller mit einer flachen Polierunterseite, der drehend angetrieben ist, wobei der obere Drehteller so angeordnet ist, dass er dem unteren Drehteller zugewandt ist; und einen Träger mit einer Waferaufnahmeöffnung zum Halten eines Wafers, wobei die Vorrichtung aufweist: mehrere Öffnungen, die zwischen einer Drehmitte und einem Rand des oberen Drehtellers oder unteren Drehtellers vorgesehen sind, und eine Waferdicken-Messvorrichtung, um eine Dicke des Wafers durch die mehreren Öffnungen hindurch während des Polierens in Echtzeit zu messen, wobei bei der Vorrichtung die Waferdicken-Messvorrichtung an einem feststehenden Ende und nicht am oberen Drehteller oder unteren Drehteller der Doppelseitenpoliervorrichtung befestigt ist.
  8. Doppelseitenpoliervorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Polierkissen und Fensterelemente an einer Polieroberfläche des unteren Drehtellers und des oberen Drehtellers vorgesehen sind, wobei das Polierkissen an Stellen, die den mehreren Öffnungen entsprechen, mit Löchern versehen ist, die einen größeren Durchmesser als die Öffnungen haben, wobei die Fensterelemente einen größeren Durchmesser als die Öffnungen und einen kleineren Durchmesser als die Löcher des Polierkissens, und eine geringere Dicke als das Polierkissen haben; und wobei die Fensterelemente vom Polierkissen getrennt und am oberen Drehteller oder unteren Drehteller durch eine Klebeschicht befestigt sind.
  9. Doppelseitenpoliervorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Waferdicken-Messvorrichtung eine Vorrichtung eines Infrarotlasers variabler Wellenlänge mit einer den Wafer durchdringenden Lichtwellenlänge aufweist.
  10. Doppelseitenpoliervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Wellenlänge des Lasers 1575 bis 1775 nm beträgt.
  11. Doppelseitenpoliervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Fensterelemente vom Laserstrahl durchdrungen werden können, der von der Vorrichtung des Infrarotlasers variabler Wellenlänge abgestrahlt wird.
  12. Doppelseitenpoliervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Waferdicken-Messvorrichtung die Chargendicke der Wafer misst.
  13. Doppelseitenpoliervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die mehreren Öffnungen gleichmäßig voneinander beabstandet an einem Außenrand des oberen Drehtellers vorgesehen sind.
  14. Doppelseitenpoliervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei es sich bei dem feststehenden Ende, an dem die Waferdicken-Messvorrichtung befestigt ist, um ein Gehäuse der Doppelseitenpoliervorrichtung handelt.
  15. Doppelseitenpoliervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die Fensterelemente aus Kunststoff bestehen.
  16. Doppelseitenpoliervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Beziehung t1 × ζ1 × P/100 > tw + t2 und die Beziehung twnw > tsns oder twnw < tsns erfüllt sind, wenn die Dicke jedes der Fensterelemente tw [μm] ist, der Brechungsindex von jedem der Fensterelemente nw ist, die Dicke der Klebeschicht t2 [μm] ist, eine Dicke des Wafers ts [μm] ist, der Brechungsindex des Wafers ns is, eine Dicke des Polierkissens t1 [μm] ist, die Kompressibilität des Polierkissens ζ1 [%/g/cm2] ist, eine maximale Polierandrucklast P [g/cm2] beträgt.
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