DE112011104610B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Polieren eines Werkstücks - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Polieren eines Werkstücks (1), bei welchem eine Vorderseite und eine Rückseite des Werkstücks (1) simultan poliert werden, indem das Werkstück (1) in einer Trägerplatte (3) gehalten wird, welche eine oder mehrere Halteöffnungen (2), jeweils zum Halten eines Werkstücks (1), aufweist, wobei mindestens eine der Halteöffnungen (2) exzentrisch angeordnet ist, und durch Rotieren zumindest der Trägerplatte (3) zwischen einer oberen Polierplatte (4) und einer unteren Polierplatte (5), auf jede von welchen ein Polierpad (6) geklebt ist, wobei Poliersuspension zugeführt wird, wobei eine Temperatur der Trägerplatte (3) gemessen wird, und eine Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung der gemessenen Temperatur der Trägerplatte (3) gesteuert wird, wobei die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung der Phase, welche aus der Änderung der Temperatur der Trägerplatte (3) berechnet wird, gesteuert wird.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Polieren eines Werkstücks. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Verfahren und Vorrichtungen zum Polieren eines Werkstücks, um die Menge des Materialabtrags beim Polieren auf einem kreisförmigen Werkstück wie einem Halbleiterwafer, bei welchem gefordert wird, dass er sehr plan ist, zu steuern.
• TECHNISCHER HINTERGRUND
• Bei der Herstellung von Halbleiterwafern wie einem Siliziumwafer, welcher ein typisches Beispiel für ein zu polierendes Werkstück ist, wird allgemein ein doppelseitiges Polieren zum gleichzeitigen Polieren der Vorderseite und Rückseite des Wafers verwendet, um eine genauer gesteuerte Qualität der Planheit und Qualität der Oberflächenrauhigkeit der Wafer zu erhalten. Die für einen Halbleiterwafer geforderte Form (primär der Grad der Planheit, welcher für die gesamte Oberfläche und den Rand des Wafers gefordert ist) variiert abhängig von der Verwendung. Es ist erforderlich, in Abhängigkeit von den Erfordernissen die Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren von Wafern zu bestimmen und die Menge des Materialabtrags beim Polieren genau zu steuern.
• Insbesondere wurde in den letzten Jahren aufgrund der Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen und dem Ansteigen des Durchmessers von Halbleiterwafern für Halbleiterwafer, welche einer Beleuchtung ausgesetzt sind, eine höhere Planheit stark gefordert. Vor diesem Hintergrund sind Techniken zum genauen Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren auf Wafern stark erwünscht.
• Diesbezüglich offenbart beispielsweise die JP 2002-254299A ein Verfahren zum Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren auf einem Wafer gemäß dem Abfall des Antriebsdrehmoments von Polierplatten einer doppelseitigen Poliervorrichtung während des Polierens.
• Die DE 10 2007 013 058 A1 offenbart, eine Form eines Arbeitsspalts basierend auf einer Temperatur einer Trägerplatte zu regeln.
• Die JP 2001-353658 A offenbart es, eine Temperaturverteilung in einem Träger basierend auf Informationen über eine Polierleitung zu bestimmen.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• (Technisches Problem)
• Das durch PTL 1 offenbarte Verfahren kann jedoch der Veränderung des Drehmoments der Polierplatte nicht ausreichend folgen, und es ist schwierig, den Zusammenhang zwischen der Größe der Veränderung des Drehmoments und der Menge des Materialabtrags beim Polieren eines Wafers zu bestimmen. Zudem detektiert das Verfahren eine große Änderung des Drehmoments, welche auftritt, wenn ein Element zum Halten eines Wafers (Trägerplatte) und eine Polierplatte in Kontakt gebracht werden und bestimmt den Punkt als Polierendpunkt. Daher kann die Menge des Materialabtrags beim Polieren nicht in einem Zustand detektiert werden, in welchem die Trägerplatte und die Polierplatte nicht in Kontakt miteinander sind. Dies war ein Problem.
• Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die vorstehenden Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Polieren von Wafern bereitzustellen, welche es ermöglicht, die Menge des Materialabtrags beim Polieren von Wafern beim doppelseitigen Polieren von Wafern genau zu steuern.
• (Lösung des Problems)
• Die Erfinder haben verschiedene Studien zum Lösen der vorstehenden Probleme durchgeführt. Als Ergebnis fanden sie neu heraus, dass die Temperatur einer Trägerplatte zum Halten eines Wafers als eine genaue Anzeige der Menge des Materialabtrags beim Polieren auf dem Wafer bei einer doppelseitigen Poliervorrichtung dient, und sie haben neu herausgefunden, dass die Menge des Materialabtrags beim Polieren durch Messung der Temperatur der Trägerplatte genau gesteuert werden kann, wodurch die Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren erreicht wird.
• Die Probleme werden gelöst durch Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 3 sowie Vorrichtungen nach den Ansprüchen 5, 6 und 7.
• Die vorliegende Erfindung beruht auf den obigen Erkenntnissen und umfasst primär die folgenden Komponenten.
• Es wird ein Verfahren zum Polieren eines Werkstücks bereitgestellt, bei welchem eine Vorderseite und eine Rückseite des Werkstücks simultan poliert werden, indem das Werkstück in einer Trägerplatte mit einer oder mehreren Halteöffnungen, jede zum Halten eines Werkstücks, gehalten wird, wobei mindestens eine der Halteöffnungen exzentrisch angeordnet ist, und durch Rotieren zumindest der Trägerplatte zwischen einer oberen Polierplatte und einer unteren Polierplatte, auf jede von welchen ein Polierpad geklebt ist, wobei Poliersuspension zugeführt wird, wobei eine Temperatur der Trägerplatte gemessen wird und eine Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks basierend auf einer Änderung der gemessenen Temperatur der Trägerplatte genau gesteuert wird.
• Gemäß einem ersten Erfindungsaspekt wird die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks basierend auf einer Phasenänderung, welche aus der Temperaturänderung der Trägerplatte berechnet wird, gesteuert.
• Hier bedeutet die „aus der Temperaturänderung der Trägerplatte berechnete Phase“ die Phase der oszillierenden Komponente in der Temperaturänderung der Trägerplatte; die Periode der oszillierenden Komponente ist mit der Periode der Rotation der Trägerplatte während dem doppelseitigen Polieren eines Werkstücks synchronisiert. Die Berechnungsverfahren der oszillierenden Komponente der Temperaturänderung der Trägerplatte und der Phase der oszillierenden Komponente umfassen, aber sind nicht beschränkt auf ein Berechnungsverfahren wie die FFT (schnelle Fourier-Transformation), welche später beschrieben wird, oder das Verfahren der kleinsten Quadrate unter Benutzung eines Modells.
• Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks basierend auf einer Amplitudenänderung gesteuert wird, welche aus der Temperaturänderung der Trägerplatte berechnet.
• Hier bedeutet die „aus der Temperaturänderung der Trägerplatte berechnete Amplitude“ die Amplitude der oszillierenden Komponente der Temperaturänderung der Trägerplatte; die Periode der oszillierenden Komponente ist mit der Periode der Rotation der Trägerplatte während des doppelseitigen Polierens eines Werkstücks synchronisiert. Die Berechnungsverfahren der oszillierenden Komponente der Temperaturänderung der Trägerplatte und der Amplitude der oszillierenden Komponente umfassen, sind aber nicht beschränkt auf ein Berechnungsverfahren wie die FFT (schnelle Fourier-Transformation), welche später beschrieben wird, oder das Verfahren der kleinsten Quadrate unter Benutzung eines Modells.
• Gemäß einem dritten Aspekt wird die Menge des Materialabtrags des Werkstücks basierend sowohl auf der Phasenänderung als auch auf der Amplitudenänderung, welche aus der Temperaturänderung der Trägerplatte berechnet sind, gesteuert.
• Bei dem Verfahren zum Polieren eines Werkstücks gemäß irgendeinem der obigen Aspekte kann bei dem Durchführen des Polierens eine äußere Kante der Trägerplatte in einer radialen Richtung von den Kanten der oberen und unteren Polierplatten nach außen ragen, und eine Temperatur der herausragenden äußeren Kante der Trägerplatte mit einem optischen Temperaturmessmittel gemessen werden.
• Zudem wird eine Vorrichtung zum Polieren beider Oberflächen eines Werkstücks bereitgestellt, umfassend: eine rotierbare Trägerplatte, in welcher eine oder mehrere Halteöffnungen, jeweils zum Halten eines zu polierenden Werkstücks, ausgebildet sind, wobei mindestens eine der Halteöffnungen exzentrisch angeordnet ist; und eine untere Polierplatte und eine obere Polierplatte, welche mit der unteren Polierplatte gepaart ist, zum Tragen der Trägerplatte, umfassend: ein Mittel zum Messen einer Temperatur der Trägerplatte, und ein Steuermittel zum Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren des Wafers gemäß der gemessenen Temperatur, wobei das Steuern gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Aspekt erfolgt.
• Das Temperaturmessmittel kann ein optisches Messmittel sein.
• (Vorteilhafter Effekt der Erfindung)
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Menge des Materialabtrags beim Polieren auf Wafern bei doppelseitigem Polieren der Wafer genau gesteuert, was es ermöglicht, sehr plane Halbleiterwafer mit gewünschten Formen herzustellen.
• Weiter macht die genaue Steuerung der Menge des Materialabtrags beim Polieren ein erneutes Polieren zum Ausgleichen des Mangels an Polieren unnötig, was es ermöglicht, die Produktivität des Waferherstellungsprozesses zu verbessern.
• Zudem würde die Menge des Materialabtrags beim Polieren die beabsichtigte Menge nicht überschreiten, was Waferdefekte und Abnutzung einer Trägerplatte verhindern kann.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische Perspektivansicht, welche einen Prototyp einer doppelseitigen Poliervorrichtung zeigt.
• 2 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und den Temperaturen von Komponenten einer doppelseitigen Poliervorrichtung zeigt.
• 3(a) ist ein Diagramm, welches schematisch den Temperaturzustand des äußeren Randes einer Trägerplatte zeigt. 3(b) ist ein Diagramm, welches schematisch den Kontakt zwischen der Trägerplatte und oberer und unterer Polierplatte zeigt. 3(c) ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Abstand eines Teils einer Trägerplatte von einem Wafer und dem auf die Trägerplatte wirkenden Druck zeigt.
• 4(a) ist ein Diagramm, welches schematisch den Temperaturzustand des äußeren Randes einer Trägerplatte zeigt. 4(b) ist ein Diagramm, welches schematisch den Kontakt zwischen der Trägerplatte und oberer und unterer Polierplatte zeigt. 4(c) ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Abstand eines Teils einer Trägerplatte von einem Wafer und dem auf die Trägerplatte wirkenden Druck zeigt.
• 5(a) ist ein Graph, welcher die Periodizität der Amplitude der Temperaturänderung einer Trägerplatte zeigt. 5(b) ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und dem Spitzenwert der Amplitude der Temperaturänderung der Trägerplatte zeigt.
• 6(a) ist eine schematische Perspektivansicht einer doppelseitigen Poliervorrichtung für einen Wafer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 6(b) und 6(c) sind Diagramme, welche den Zustand des Messens der Temperatur des äußeren Randes einer Trägerplatte unter Benutzung der doppelseitigen Poliervorrichtung aus 6(a) zeigt.
• 7 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Temperatur einer Trägerplatte zeigt.
• 8 ist eine vergrößerte Teilansicht der 7.
• 9 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Phase und Amplitude der Temperaturänderung der Trägerplatte zeigt.
• 10 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Phase der Temperaturänderung der Trägerplatte zeigt.
• 11 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Phase der Temperaturänderung einer Trägerplatte und der Dicke und SFQR eines Wafers zum Punkt des Beendens des Polierens zeigt.
• 12 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Amplitude der Temperaturänderung einer Trägerplatte zeigt.
• 13 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Amplitude der Temperaturänderung der Trägerplatte und der Dicke und SFQR eines Wafers zum Punkt des Beendens des Polierens zeigt.
• 14 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Amplitude der Temperaturänderung einer Trägerplatte zum Punkt des Beendens des Polierens zeigt.
• 15 ist eine Draufsicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem eine Halteöffnung einer Trägerplatte konzentrisch zu der Trägerplatte bereitgestellt ist.
• 16 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Amplitude der Temperaturänderung einer Trägerplatte zeigt.
• 17 ist ein Graph, welcher die Periodizität der Temperatur der Trägerplatte zeigt.
• BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
• Im Folgenden wird der Hintergrund dessen, wie die vorliegende Erfindung erreicht wurde, beschrieben.
• Die Menge des Materialabtrags beim Polieren eines Wafers kann durch die oben beschriebene Steuerung basierend auf der Änderung des Drehmoments nicht ausreichend gesteuert werden, daher suchten die Erfinder eifrig eine alternative Maßnahme. Da sich die Temperatur der Suspension in einer späten Stufe des Polierens signifikant ändert, fokussierten sie sich auf die Tatsache, dass eine gewisse Temperaturänderung von Teilen in einer Poliervorrichtung und einem Zufuhrmaterial (Suspension) und dergleichen während des Polierens als Anzeige der Menge des Materialabtrags beim Polieren eines Wafers geeignet sein kann.
• Dementsprechend fertigten die Erfinder zuerst einen Prototyp einer Poliervorrichtung, welche in 1 gezeigt ist, um die Temperatur von Teilen der Poliervorrichtung und von einem zugeführten Material zu messen.
• Wie in 1 dargestellt, beinhaltet diese doppelseitige Poliervorrichtung eine oder mehrere Trägerplatten 3 (fünf Trägerplatten in der Darstellung), wobei jede eine Halteöffnung 2 zum Halten eines Wafers 1 aufweist, eine untere Polierplatte 4 zum Tragen dieser Trägerplatten 3 und eine mit der unteren Polierplatte 4 gepaarte obere Polierplatte 5.
• Polierpads 6 sind auf die Oberflächen der oberen und unteren Polierplatte 4 und 5 geklebt, welche einander zugewandt sind.
• Die Trägerplatten 3 sind rotierbar. In der Darstellung kann jede Trägerplatte 3 durch ein Sonnenzahnrad 7 und innere Zahnräder 8 rotiert werden.
• Die Trägerplatten 3 weisen jeweils eine oder mehrere Halteöffnungen 2 auf (eine Halteöffnung in der Darstellung), und die Halteöffnungen 2 sind exzentrisch zu dem Mittelpunkt jeder Trägerplatte 3.
• Weiterhin umfasst diese Poliervorrichtung ein Temperaturmessmittel 9 zum Messen der Temperatur der Trägerplatten 3.
• Als erstes führten die Erfinder ein doppelseitiges Polieren eines Wafers unter Benutzung der in 1 gezeigten Vorrichtung aus und maßen die Temperatur der Poliersuspension während des Polierens, um die Beziehung zwischen der Temperatur und der Menge des Materialabtrags beim Polieren zu untersuchen. Sie konnten jedoch nicht den erwarteten Grad der Korrelation finden. In anderen Worten wurde herausgefunden, dass die Temperatur der Poliersuspension durch den Ablasspfad beeinflusst wird, was zu einer schlechten Verlässlichkeit und Wiederholbarkeit führt.
• Als nächstes fokussierten sich die Erfinder auf die Tatsache, dass die Änderung der Temperatur der Poliersuspension ursprünglich aufgrund der Änderung der Temperatur von Komponenten der Poliervorrichtung vorlag. Da dies der Fall ist, wurden die Temperaturen der Trägerplatten 3, der oberen Polierplatte 5 und eines um die obere und untere Polierplatten angeordneten Ablasstank als die Komponenten der Poliervorrichtung gemessen, und die Beziehung zwischen der Temperatur und der Polierzeit wurde ausgewertet. Es ist zu bemerken, dass ein von NEC San-ei Instruments, Ltd. hergestellter Thermo Tracer als Temperaturmessmittel 9 bei einer Wellenlänge von 8 µm bis 14 µm für eine Abtastdauer von 10 s benutzt wurde, um die Temperaturen der Komponenten aus einer Richtung zu messen.
• Die Temperaturänderung jeder Komponente über der Polierzeit in 2 gezeigt.
• Wie in 2 dargestellt, wurde herausgefunden, dass die Trägerplatte während des Polierens eine höhere Temperatur aufwies verglichen mit dem Entladungstank und der oberen Polierplatte. Insbesondere fanden sie auch heraus, dass die Temperatur der Trägerplatte charakteristischerweise eine signifikante Periodizität aufweist, welche in einem frühen Stadium des Polierens mit der Rotation der Trägerplatte synchronisiert ist, dass die Temperatur mit der Polierzeit ansteigt und die Trägerplatte durch äußere Ursachen hinsichtlich der Temperatur anders als die Poliersuspension weniger beeinflusst ist.
• Die Erfinder suchten nach der Ursache der obigen Temperaturänderung der Trägerplatte, um das Folgende herauszufinden. Die Befunde werden unter Bezugnahme auf die 3(a) bis 3(c) und 4(a) bis 4(c) beschrieben.
• Die 3(a) bis 3(c) zeigen (a): die Temperaturverteilung eines äußeren Randes 3a einer Trägerplatte 3, (b): den Kontakt eines Wafers 1 und einer Trägerplatte 3 mit Polierpads 6, und (c): die Beziehung zwischen des auf einen Teil der Trägerplatte wirkenden Drucks und dem Abstand des Teils von dem Wafer in einem frühen Stadium des Polierens.
• Der äußere Rand 3a bezieht sich hier auf ein Gebiet in einem Bereich innerhalb 30 mm in radialer Richtung nach innen von dem Ende des Randes der Trägerplatte.
• Wie in 3(a) gezeigt, ist der Wafer 1 in einer Halteöffnung 2 der Trägerplatte 3 gehalten, und der Mittelpunkt des Wafers 1 ist exzentrisch zu dem Mittelpunkt der Trägerplatte 3.
• Hier ist in einem frühen Stadium des Polierens wie in 3(b) gezeigt die Dicke des Wafers 1 größer als die Dicke der Trägerplatte 3. Daher werden aufgrund der Elastizität der Polierpads 3 die Polierpads 6 gegen den äußeren Rand 3a eines Teils der Trägerplatte 3 gedrückt. Insbesondere erhöht sich, wie in 3(c) gezeigt, die von den Polierpads 6 auf die Trägerplatte 3 angewandte Kraft, wenn der Abstand zu dem Wafer 1 größer wird. Gebiete in der Nähe der Kontaktabschnitte werden gleitend auf den Polierpads 6 bewegt, um Reibungswärme zu erzeugen, und somit wird die Temperatur der Kontaktabschnitte verglichen mit anderen Abschnitten wie in 3(a) gezeigt höher.
• Auf der anderen Seite werden, wie in 4(b) gezeigt, wenn das Polieren fortschreitet und die Dicken des Wafers 1 und der Trägerplatte 3 zueinander gleich werden, die Polierpads 6 in gleichförmigen Kontakt mit der Trägerplatte 3 gebracht. Dementsprechend variiert der auf den äußeren Rand 3a der Trägerplatte 3 durch die Polierpads 6 in Umfangsrichtung angewendete Druck nicht. In Abhängigkeit von der Druckvariation wird keine Temperaturvariation in der Umfangsrichtung verursacht.
• In dem in 3(b) dargestellten Zustand wird jedoch, da der Wafer 1 dicker ist als die Trägerplatte 3, ein Zwischenraum G ausgebildet. Auf der anderen Seite ist, wenn das Polieren zu dem in 4(b) gezeigten Zustand fortschreitet, die Dicke des Wafers 1 gleich derjenigen der Trägerplatte 3. Daher wird der Zwischenraum nicht ausgebildet.
• Dementsprechend wird die Wärme des Wafers 1 leicht zu der Trägerplatte 3 geleitet, und der Anstieg der Temperatur der Trägerplatte 3 aufgrund der Wärme wird merklich.
• Ein Teil der Trägerplatte 3, welcher einen geringeren Abstand von dem Wafer 1 aufweist, bekommt eine höhere Temperatur.
• Insbesondere sind in Polierstufen von dem in 4(b) gezeigten Zustand die Trägerplatte 3 und die Polierpads 6 in gleichförmigem Kontakt miteinander, während die Wärmeleitung von dem Wafer 1 merklich wird. Daher wird die Temperaturvariation in Umfangsrichtung der Trägerplatte gegenüber dem in 3(b) gezeigten Zustand umgekehrt. In anderen Worten wird der Abschnitt 3a, welcher hinsichtlich der Temperatur in einem frühen Stadium des Polierens relativ höher war als die anderen Teile der Trägerplatte 3, in dem in 4(b) gezeigten Zustand oder danach relativ hinsichtlich der Temperatur niedriger als die anderen Teile. Währenddessen wird in dem in 4(b) gezeigten Zustand und danach der Teil, welcher hinsichtlich der Temperatur in einem frühen Stadium des Polierens relativ niedriger war, relativ höher hinsichtlich der Temperatur als die anderen Teile.
• Basierend auf den vorstehend erwähnten Kenntnissen wird die vorstehende Periodizität diskutiert.
• Wenn die Temperatur der Trägerplatte beispielsweise durch ein optisches Mittel aus einer Richtung gemessen wird, wird die Temperatur der Trägerplatte 3 in Umfangsrichtung gemessen, während die Trägerplatte 3 rotiert wird.
• Dementsprechend wird in einem frühen Stadium des Polierens eine periodische Änderung der Temperatur der Trägerplatte 3, synchron mit der Rotationsperiode der Trägerplatte 3, beobachtet. Die Periodizität verringert sich, wenn das Polieren wie in 2 dargestellt fortschreitet, und die Periodizität der Temperaturänderung verliert sich, wenn sich die Dicke des Wafers 1 der Dicke der Trägerplatte 3 annähert.
• Danach wird, wenn das Polieren fortschreitet, wie oben beschrieben eine Wärmeleitung von dem Wafer 1 zu der Trägerplatte 3 merklich. Dementsprechend wird im Gegensatz zu dem frühen Stadium des Polierens ein Teil der Trägerplatte 3, welche von dem Wafer weniger beabstandet ist, hinsichtlich der Temperatur höher. Somit tritt eine neue Periodizität in der Temperaturänderung der Trägerplatte auf.
• Eine derartige Umkehr des Hochtemperaturpunkts der Trägerplatte zeigt an, dass, wenn die in der Umfangsrichtung gemessene Temperatur der Trägerplatte in eine lineare Komponente und eine oszillierende Komponente aufgelöst wird, die Phase der oszillierenden Komponente invertiert wird.
• Somit fanden die Erfinder heraus, dass die Phase der oszillierenden Komponente der Temperaturänderung der Trägerplatte, insbesondere der in Umfangsrichtung gemessenen Trägerplattentemperatur, als günstige Anzeige des Polierzustands des Wafers dient.
• Die Erfinder führten weitere Diskussionen der oben erwähnten Periodizität aus einem anderen Blickwinkel durch.
• Um die Eigenschaften der periodischen Änderungen der Temperaturänderung der Trägerplatte, gezeigt in 2, zu enthüllen, wird die Polierzeit (10 Min bis 45 Min) in acht gleiche Zeitsegmente (A bis H) unterteilt, und die Amplitude der oszillierenden Komponente der Temperaturänderung der Trägerplatte wird bezüglich der Zeitsegmente A bis H durch eine Fourier-Transformation berechnet. 5(a) ist ein Graph, welcher die Amplitude auf der Periodenachse bezüglich der oben erwähnten Zeitsegmente zeigt.
• Wie in 5(a) gezeigt, weist jedes Zeitsegment die Spitzenamplitude in der Nähe von T0 in der Rotationsperiode der Trägerplatte auf.
• 5(b) ist ein Graph von Spitzenwerten der Amplituden der Zeitsegmente. Wie in 5(b) gezeigt, wird der Spitzenwert der Amplitude fast linear gedämpft, während die Polierzeit erhöht wird.
• In 5(a) und 5(b) sind die Amplituden auf der vertikalen Achse als Relativwerte dargestellt, wobei der Spitzenwert der Amplitude in dem Zeitsegment A (8 Min bis 10 Min) 100(%) ist.
• Somit fanden die Erfinder heraus, dass die Amplitude der Trägerplattentemperatur, gemessen in der Umfangsrichtung, gleichfalls als günstige Anzeige des Polierzustands des Wafers dient.
• Im Hinblick auf das Obige fanden die Erfinder heraus, dass während des Polierens die Trägerplatte hinsichtlich der Temperatur höher ist als andere Komponenten, und dass die Trägerplattentemperatur gleichfalls als eine günstige Anzeige des Zustandes des Kontaktes zwischen der Trägerplatte und den Polierpads, d.h. der Waferdicke, dient.
• Dementsprechend fanden sie heraus, dass die Zieldicke eines Wafers erreicht werden kann, indem die Menge des Materialabtrags beim Polieren genau gesteuert wird, indem die durch Messen der Temperatur der Trägerplatte gemessene Trägerplattentemperatur mit dem Polieren verknüpft wird.
• Wie oben beschrieben, ist es effektiv, die Menge des Materialabtrags beim Polieren zu steuern, indem insbesondere die Phase und die Amplitude der Trägerplattentemperatur erfasst wird.
• 6(a) ist eine schematische Perspektivansicht, welche eine doppelseitige Poliervorrichtung für einen Wafer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Wie in 6(a) gezeigt, weist die doppelseitige Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu der oben erwähnten Struktur der doppelseitigen Poliervorrichtung einschließlich des Temperaturmessmittels 9 zum Messen der Temperatur der Trägerplatte 3 wie in 1 gezeigt ein Steuermittel 10 zum Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren eines Wafers gemäß der gemessenen Temperatur auf.
• Weiterhin umfasst die doppelseitige Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung Trägerplatten 3, welche jeweils eine oder mehrere Halteöffnungen (eine in der Darstellung) aufweisen. Die Halteöffnung 2, welche in einer Trägerplatte bereitgestellt ist, ist exzentrisch zum Mittelpunkt der Trägerplatte 3.
• Es ist zu bemerken, dass der Begriff „exzentrisch“ hier angibt, dass der Mittelpunkt der mindestens einen Halteöffnung zu dem Mittelpunkt der Trägerplatte versetzt ist. Insbesondere sind, wenn eine Trägerplatte zwei oder mehr Halteöffnungen aufweist, die Halteöffnungen notwendigerweise exzentrisch unabhängig von ihrer Anordnung, während, wenn die Trägerplatte nur eine Halteöffnung hat, die Halteöffnung beliebig angeordnet sein kann, solange sie nicht konzentrisch mit der Trägerplatte ist.
• Bei dem doppelseitigen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung wird der Wafer 1 in der Halteöffnung 2 gehalten, und die Trägerplatte wird zwischen einer oberen Polierplatte 5 und einer unteren Polierplatte 4 rotiert, wobei Poliersuspension zugeführt wird, was eine relativ gleitende Bewegung des Wafers 1 auf der oberen und der unteren Polierplatte 4 und 5 bewirkt. Somit kann die Vorderseite und die Rückseite des Wafers 1 simultan poliert werden.
• Wie in 1 gezeigt, können die obere und untere Polierplatte 4 und 5 ebenso rotiert werden und in diesem Fall werden die obere und die untere Polierplatte 4 und 5 in entgegengesetzten Richtungen rotiert.
• Bei dieser Gelegenheit ist es bei dem doppelseitigen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung beim Polieren des Wafers 1 wichtig, dass die Temperatur der Trägerplatte 3 mit dem Temperaturmessmittel 9 gemessen wird, und die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Wafers 1 wird durch das Steuermittel 10 basierend auf der gemessenen Temperatur der Trägerplatte 3 gesteuert.
• Somit wird die Temperatur der Trägerplatte 3 mit dem Temperaturmessmittel 9 gemessen, und die gemessene Temperatur der Trägerpatte 3 wird mit der Menge des Materialabtrags beim Polieren verknüpft, was es ermöglicht, die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Wafers 1 mittels des Steuermittels 10 auf die Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren zu steuern.
• Insbesondere wird wie oben beschrieben die Phase der Temperaturänderung der Trägerplatte bestimmt, und der Polierendpunkt wird beispielsweise durch Verknüpfen der Phasenänderung mit der Menge des Materialabtrags beim Polieren des Wafers sichergestellt, wodurch die Menge des Materialabtrags beim Polieren gesteuert wird.
• 7 ist ein Graph, welcher die Ergebnisse des Messens der Temperatur einer Trägerplatte während dem Polieren, welches mit einem Wafer durch doppelseitiges Polieren unter Benutzung der in 1 gezeigten Vorrichtung durchgeführt wird, zeigt. Der Graph mit durchgezogener Linie in 8 ist eine Vergrößerung eines Abschnitts entsprechend dem Polierzeitsegment von 500 (s) bis 600 (s) in 7. Es ist zu bemerken, dass die Ergebnisse der in 7 und 8 gezeigten Temperaturmessung unter Benutzung des Temperatursensors FR-H30, gefertigt von KEYENCE CORPORATION, als Temperaturmessmittel 9 bei einer Wellenlänge von 8 µm bis 14 µm für eine Abtastdauer von 500 ms erhalten wurden.
• Wie in 7 und 8 gezeigt, enthält die Temperaturänderung der Trägerplatte eine oszillierende Komponente, welche mit der Rotation der Trägerplatte synchronisiert ist.
• Da dies der Fall ist, kann der Polierzustand durch Bestimmen der Phase der vorstehenden oszillierenden Komponente analysiert werden.
• Die Phase der vorstehenden oszillierenden Komponente ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise kann die Phase der oszillierenden Komponente durch Modellieren der Temperatur der Trägerplatte (der Graph mit durchgezogener Linie in 8) wie in den unten stehenden Formeln gezeigt (welche den in gestrichelten Linien in 8 dargestellten Graphen annähern) und Berechnen der Parameter A, B, C und D durch das Verfahren der kleinsten Quadrate bestimmt werden. In der unten stehenden Formel 1 entsprechen der erste Term und der zweite Term auf der rechten Seite oszillierenden Komponenten, während der dritte Term und der vierte Term linearen Komponenten entsprechen. $$\text{T}=\text{Asin}\left(\mathrm{\alpha }\text{t}\right)+\text{Bcos}\left(\mathrm{\alpha }\text{t}\right)+\text{Ct}+\text{D}$$

  

  $$\mathrm{\alpha }=\left(2\mathrm{\pi }/60\right)\times \text{r}$$

  
• In der Formel 2 entspricht r der Rotationsgeschwindigkeit der Trägerplatte, während die Amplitude aus (A²+B²)^1/2 und die Phase θ aus sin^-1θ=B/(A²+B²)^1/2 oder cos^-1θ=A/(A²+B²)^1/2 berechnet wird.
• Zudem können die Amplituden und die Phase auch durch Verfahren wie beispielsweise FFT (schnelle Fourier-Transformation) berechnet werden.
• Die Phase der oszillierenden Komponente der Temperaturänderung der Trägerplatte wird wie oben beschrieben herausgefunden, so dass die Dicke des Wafers bezüglich der Dicke der Trägerplatte bestimmt werden kann. Beispielsweise wird, wenn der Zeitpunkt der Phase, bei welcher die Dicke des Wafers gleich der Dicke der Trägerplatte ist, der Zeitpunkt ist, zu dem die Phase von dem Anfangspunkt des Polierens um 90° (n/2) abweicht (geändert wird), falls auf eine Menge des an dem Polierendpunkt erreichten Materialabtrags beim Polieren, bei welchem die Dicke des Wafers größer ist als die Dicke der Trägerplatte, gezielt wird, das Polieren beendet, bevor die Phasenänderung 90° (n/2) erreicht. Alternativ kann, wenn das Polieren durchgeführt wird, bis die Dicke des Wafers kleiner wird als die Dicke der Trägerplatte, nach dem Zeitpunkt, zu dem die Phasenänderung 90° (π/2) erreicht, zusätzlich eine Polierzeit, welche die Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren trifft, zusätzlich festgelegt werden, um das Polieren für die festgesetzte Polierzeit fortzusetzen.
• Als nächstes wird ein Verfahren zum Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren eines Wafers durch Berechnen der Amplitude der Trägerplattentemperatur beschrieben.
• Insbesondere wird wie oben beschrieben die Amplitude der Trägerplattentemperatur berechnet, und die Änderung der Amplitude wird beispielsweise mit der Menge des Materialabtrags beim Polieren verknüpft, wodurch der Polierendpunkt bestimmt wird. Somit kann die Menge des Materialabtrags beim Polieren gesteuert werden.
• Die Amplitude der Trägerplattentemperatur kann beispielsweise durch Berechnen der Parameter einer Modellformel durch das Verfahren der kleinsten Quadrate wie oben beschrieben bestimmt werden. Alternativ kann die Amplitude beispielsweise durch FFT (schnelle Fourier-Transformation) bestimmt werden. Das Verfahren zum Bestimmen der Amplitude ist jedoch nicht auf diese Verfahren beschränkt.
• Bei dieser Gelegenheit wird beispielsweise der Zeitpunkt, an dem die Amplitude der Temperatur der Trägerplatte 3 minimiert wird, als ein Zeitpunkt bestimmt, zu dem die Dicke eines Wafers gleich der Dicke einer Trägerplatte ist. Somit kann die Menge des Materialabtrags beim Polieren unter Benutzung der linearen Dämpfungsbeziehung der vorstehend erwähnten Amplitude genau gesteuert werden.
• Dementsprechend kann, wenn eine Menge des Materialabtrags beim Polieren zu einem Zeitpunkt, zu dem die Dicke des Wafers größer ist als die Dicke der Trägerpatte, als die Menge des Materialabtrags beim Polieren zum Polierendpunkt als Ziel gesetzt wird, das Polieren beendet werden, bevor die Amplitude minimiert wird. Auf der anderen Seite kann, wenn das Polieren durchgeführt wird, bis die Dicke des Wafers kleiner ist als die Dicke der Trägerplatte, eine Polierzeit, welche die Zielmenge des Materialabtrags erfüllt, zusätzlich festgelegt werden, nachdem die Amplitude minimiert wurde, wodurch das Polieren für die festgesetzte Polierzeit fortgesetzt wird. Hier kann, wenn die Phase und/oder die Amplitude der Temperatur der Trägerplatte als Anzeigen der Menge des Materialabtrags beim Polieren des Wafers benutzt werden, nur die Phase benutzt werden oder nur die Amplitude benutzt werden. Alternativ können sowohl die Phase als auch die Amplitude benutzt werden.
• 9 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Amplitude und der Phase der oszillierenden Komponente der Temperaturänderung der Trägerplatte wie in 7 gezeigt zeigt, welche durch das Verfahren der kleinsten Quadrate gefunden werden.
• Es ist zu bemerken, dass die Amplitude als Relativwert gezeigt ist, wobei die Amplitude an dem Polieranfangspunkt 1 ist.
• Wir in 9 gezeigt, wird die Phase (gestrichelte Linien) zu dem Zeitpunkt umgekehrt, zu dem die Dicke des Wafers fast gleich der Dicke der Trägerplatte ist, daher ändert sich die Phase um diesen Punkt herum stark. Auf der anderen Seite nimmt die Amplitude (durchgezogene Linie) allmählich ab, während sich die Dicke des Wafers der Dicke der Trägerplatte nähert.
• Daher wird, wenn die Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren an dem Polierendpunkt auf die Menge des Materialabtrags beim Polieren zu einem Zeitpunkt festgesetzt wird, zu dem die Dicke des Wafers gleich der Dicke der Trägerplatte ist, die Amplitude bevorzugt als Anzeige benutzt.
• Wenn der Polierendpunkt bei der Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren auf die Menge des Materialabtrags beim Polieren zu einem Zeitpunkt festgelegt wird, zu dem die Dicke des Wafers kleiner wird als die Dicke der Trägerplatte, wird die Phase bevorzugt als die Anzeige benutzt.
• Weiter kann, bei Benutzung der Phase und der Amplitude als die Anzeigen, beispielsweise ein Kriterium der Änderung der Phase und ein Kriterium der Änderung der Amplitude, welche der Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren entsprechen, derart festgesetzt werden, dass das Polieren zu dem Zeitpunkt beendet werden kann, zu dem beide Kriterien erfüllt sind. Dies verhindert den Mangel beim Polieren, was es ermöglicht, Kosten und Zeit für erneutes Polieren zu verringern. Alternativ kann selbst bei Benutzung sowohl der Phase als auch der Amplitude als die Anzeigen beispielsweise ein Kriterium der Änderung der Phase und ein Kriterium der Änderung der Amplitude festgesetzt werden, welche der Zielmenge des Materialabtrags beim Polieren entsprechen, und das Polieren kann zu dem Zeitpunkt beendet werden, zu dem beide Kriterien erfüllt sind, was ein Überpolieren weiter verhindert.
• Bei dieser Gelegenheit kann ein optisches Mittel wie beispielsweise ein Infrarotsensor als das Temperaturmessmittel 9 benutzt werden.
• Die Temperatur der Trägerplatte 3 kann beispielsweise gemessen werden, indem ein Temperaturmessmittel 9 auf im Wesentlichen der gleichen Höhe wie die Trägerplatte 3 angeordnet wird, um die Seitenoberfläche der Trägerplatte 3 wie in dem in 1 gezeigten Fall zu messen. Alternativ kann wie in den 6(a), 6(b) und 6(c) gezeigt, ein Temperaturmessmittel 9 oberhalb der oberen Polierplatte angeordnet sein, und ein Polieren kann durchgeführt werden, bei dem der äußere Rand 3a der Trägerplatte 3 in einer radialen Richtung von den Rändern der oberen und unteren Polierplatten nach außen ragt. Die Temperatur des herausragenden äußeren Randes 3a der Trägerplatte kann mit dem Temperaturmessmittel 9 gemessen werden. Somit kann die Temperatur der Trägerplatte genau gemessen werden, ohne dass sie durch Strahlungswärme von der oberen und unteren Polierplatte gestört wird.
• Weiterhin kann die Amplitude und ihr Spitzenwert durch Verarbeiten der mit dem Temperaturmessmittel 9 gemessenen Temperaturen mittels des Steuermittels 10 berechnet werden. Alternativ können die Amplitude und der Spitzenwert unter Benutzung eines Berechnungsmittels berechnet werden, welches in dem Temperaturmessmittel 9 bereitgestellt ist. Zudem kann die Berechnung unter Benutzung eines anderen Berechnungsmittels durchgeführt werden, welches bereitgestellt ist, um zwischen dem Temperaturmessmittel 9 und dem Steuermittel 10 zu liegen.
• Auf der anderen Seite kann die Trägerplatte, deren Temperatur zu messen ist, aus irgendeinem gegebenen Material gefertigt sein, beispielsweise rostfreiem Stahl (SUS) oder faserverstärktem Kunststoff, das heißt aus einer Kombination eines Harzes wie Epoxid, Phenol oder Polyimid und verstärkender Faser wie Glasfaser, Karbonfaser oder Aramidfaser. Um den Widerstand gegen Abnutzung und Abrieb zu verbessern kann auf die Oberfläche des vorstehenden Materials diamantähnlicher Kohlenstoff aufgebracht werden.
• Hier kann bei einem anderen Verfahren des Verknüpfens der gemessenen Temperatur der Trägerplatte 3 mit der Menge des Materialabtrags beim Polieren der Durchschnitt der Temperatur der Trägerplatte in jedem Rotationszyklus der Trägerplatte 3 berechnet werden.
• Bezüglich dem Durchschnitt der Temperatur in jedem Rotationszyklus der Trägerplatte 3 nimmt die Temperatur der Trägerplatte 3 monoton zu. Dementsprechend kann, wenn das Ansteigen der Temperatur der Trägerplatte 3 mit dem Ansteigen der Menge des Materialabtrags beim Polieren verknüpft wird, der Polierendpunkt akkurat bestimmt werden, und die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Wafers kann akkurat gesteuert werden.
• Bei dieser Gelegenheit kann beispielsweise der Zeitpunkt, an dem die Dicke des Wafers gleich der Trägerplatte ist, als ein Zeitpunkt bestimmt werden, zu dem die Rate der Zunahme der Trägerplattentemperatur pro Zeiteinheit unter eine bestimmte Rate fällt, was die Temperatur der Trägerplatte mit der Menge des Materialabtrags beim Polieren verknüpft.
• Auch in diesem Fall wird die Temperatur der Trägerplatte gemessen und die gemessene Temperatur als eine Anzeige benutzt. Somit kann die gewünschte Menge des Materialabtrags beim Polieren erreicht werden.
• Es ist zu bemerken, dass statt des Mittelwertes der Trägerplattentemperatur jedes Rotationszyklus der Trägerplatte beispielsweise der Maximalwert der Temperatur der Trägerplatte in jedem Rotationszyklus der Trägerplatte bestimmt werden kann, so dass die Maximalwerte als eine Anzeige der Menge des Materialabtrags beim Polieren benutzt werden können.
• BEISPIELE
• <Beispiel 1>
• Um die Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurden Bewertungstests bezüglich der Beziehung zwischen der Phase der Temperaturänderung von Trägerplatten und der Dicke und Form von Wafern für verschiedene Polierzeiten durchgeführt.
• Fünf Stufen von Polierzeiten wurden festgelegt, in dem Bereich zwischen 29 Min und 32 Min zu variieren.
• In dem Test wurden Siliziumwafer vom p-Typ mit einem Durchmesser von 300 mm und einer (100) Kristallorientierung als zu polierende Wafer benutzt.
• Als Trägerplatte wurde eine mit Glasfaser verstärkte Kunststoff (GFVK)platte, bei der ein Epoxidharz mit einer anfänglichen Dicke von 745 µm mit Glasfaser kombiniert wurde, benutzt.
• Hier wurde bewirkt, dass der Mittelpunkt jedes Wafers zu dem Mittelpunkt der Trägerplatte um 30 mm exzentrisch war.
• Eine Vorrichtung mit der in 6(a) gezeigten Struktur wurde benutzt; ein Urethanschaumpolierstoff MH N15, gefertigt von Nitta Haas Inc., wurde als Polierpads benutzt, und Nalco 2350, hergestellt von Nitta Haas Inco., wurde als Poliersuspension benutzt. Die obere und untere Polierplatten wurden in entgegengesetzte Richtungen rotiert, und die Trägerplatte wurde in die gleiche Richtung wie die obere Polierplatte rotiert, wodurch die Oberflächen der Wafer poliert wurden.
• Ein Temperatursensor FT-H30 gefertigt von KEYENCE CORPORATION, wurde als ein Temperatursensor bei einer Wellenlänge von 8 µm bis 14 µm mit einer Abtastdauer von 500 ms benutzt.
• 10 zeigt Ergebnisse der Temperaturphasen der Trägerplatten am Ende des Polierens für verschiedene Stufen von Polierzeiten. Es ist zu bemerken, dass in 10 jede Phase zum Polierendpunkt auf der vertikalen Achse mit einem Relativwert zu der Phase in dem Fall, in dem eine Polierzeit von 100s 0 ist, gezeigt ist.
• Weiterhin zeigt 11 die Beziehung zwischen der Phase und der Dicke eines Wafers an dem Polierendpunkt und die Beziehung zwischen der Phase und dem SFQR-Bereich (Site Front Least Square Range) der Umgebung des Randabschnitts des Wafers.
• Dieses SFQR ist ein Indikator, welcher die Planheit des Randabschnitts des Wafers gemäß dem SEMI-Standard zeigt. Dieses SFQR wird insbesondere durch Erhalten einer Vielzahl von rechteckigen Proben mit einer vorgegebenen Größe aus dem Wafer und Berechnen der Summe der Absolutwerte der Maximalbeträge der Abweichung von den Referenzebenen der erhaltenen Proben, erhalten durch das Verfahren der kleinsten Quadrate, erhalten.
• Es ist zu bemerken, dass in 11 das SFQR auf der vertikalen Achse und die Phase an dem Polierendpunkt auf der horizontalen Achse als Relativwerte angegeben sind, wobei der SFQR an dem Polierendpunkt nach einer Polierzeit von 30,5 Min 100 ist und die Phase nach 100 s von dem Polieranfangspunkt 0 ist. Ein niedrigerer SFQR-Wert zeigt eine günstigere Planheit an.
• Wie in 10 gezeigt, ist ein Ansteigen der Polierzeit begleitet von dem Absinken der Phase an dem Polierendpunkt, so dass die Phasenänderung von dem Polieranfangspunkt π/2 oder mehr ist. Dies bedeutet, dass, wenn die Dicke des Wafers sich der Dicke der Trägerplatte nähert, die Periodizität der Temperaturänderung verloren geht, und die Phase dann aufgrund der Umkehr des oben erwähnten Hochtemperaturabschnitts invertiert wird.
• Weiterhin zeigt die 11, dass, wenn die Phase an dem Polierendpunkt sich ändert, das SFQR verkleinert wird, so dass die Planheit an dem äußeren Rand des Wafers verbessert wird.
• Dies zeigt, dass die Phase der Temperaturänderung der Trägerplatte, welche gemessen wurde, mit der Menge des Materialabtrags beim Polieren verknüpft werden kann, und der Polierendpunkt unter Benutzung der Verknüpfung bestimmt werden kann, was es ermöglicht, dass die Menge des Materialabtrags beim Polieren zum Herstellen der Wafer mit der gewünschten Planheit akkurat gesteuert werden kann.
• <Beispiel 2>
• Tests wurden in einer ähnlichen Weise wie Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, dass die Polierzeiten auf fünf Stufen von „30, 35, 40, 45 und 50 (Min)“ geändert wurden.
• 12 zeigt Ergebnisse der Temperaturamplitude der Trägerplatten nach dem Polieren für verschiedene Stufen von Polierzeiten. Es ist zu bemerken, dass in 12 die Amplituden an dem Polierendpunkt auf der vertikalen Achse als relative Werte ausgedrückt sind, wobei die Amplitude an dem Polierendpunkt nach einer Polierzeit von 30 Min 100 ist.
• Weiterhin zeigt 13 die Beziehung zwischen der Amplitude und der Dicke eines Wafers und die Beziehung zwischen der Amplitude und dem oben erwähnten SFQR der Umgebung des Randabschnitts des Wafers an dem Polierendpunkt.
• Es ist zu bemerken, dass in 13 der SFQR auf der vertikalen Achse und die Amplitude an dem Polierendpunkt auf der horizontalen Achse als relative Werte ausgedrückt sind, wobei der SFQR an dem Polierendpunkt nach einer Polierzeit von 30 Min 100 ist und wobei die Amplitude an dem Polierendpunkt 100 ist. Daher gibt ein niedriger SFQR eine hohe Planheit an.
• Wie in 12 gezeigt, ist ein Ansteigen der Polierzeit durch die Verringerung der Amplitude an dem Polierendpunkt begleitet. Dies bedeutet, dass wenn die Dicke von Wafern sich der Dicke der Trägerplatte nähert, die Periodizität der Temperaturänderung verloren wird.
• Weiterhin zeigt 13, dass, wenn sich die Amplitude an dem Polierendpunkt verringert, der SFQR verkleinert wird, so dass die Planheit an dem äußeren Rand der Wafer verbessert wird.
• Dies zeigt, dass die Amplitude der Temperatur der Trägerplatte, welche gemessen wurde, mit der Menge des Materialabtrags beim Polieren verknüpft werden kann und der Polierendpunkt unter Benutzung der Verknüpfung bestimmt werden kann, was es ermöglicht, die Menge des Materialabtrags zum Fertigen der Wafer, dass sie eine gewünschte Planheit haben, akkurat zu steuern.
• <Beispiel 3>
• Um zu bestätigen, dass der Effekt der vorliegenden Erfindung unabhängig von dem Material einer Trägerplatte positiv ist, wurden Tests unter Benutzung von drei Arten von Trägerplatten, welche aus verschiedenen Materialien gefertigt waren, durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Polierzeit und der Amplitude der Trägerplattentemperatur auszuwerten.
• Die aus den drei Arten von Materialien gefertigten Trägerplatten waren eine GFVK-Trägerplatte, eine GFVK-Trägerplatte beschichtet mit diamantähnlichem Kohlenstoff und eine SUS-Trägerplatte beschichtet mit diamantähnlichem Kohlenstoff. Die Tests wurden unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: (1) die anfängliche Dicke der GFVK-Trägerplatte: 745 µm und die Polierzeit: 30 Min; (2) die anfängliche Dicke der mit diamantähnlichem Kohlenstoff beschichteten GFVK-Trägerplatte: 746 µm und die Polierzeit: 32 Min, und (3) die anfängliche Dicke der mit diamantähnlichem Kohlenstoff beschichtetem SUS-Trägerplatte: 754 µm und die Polierzeit: 34 Min.
• Die anderen Bedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 2.
• 14 zeigt Auswertungsergebnisse.
• 14 zeigt, dass sich die Amplitude unabhängig von dem Material der Trägerplatten verringert, wenn das Polieren fortschreitet, und das es eine näherungsweise lineare Beziehung zwischen ihnen gibt.
• Dementsprechend wurde herausgefunden, dass, wenn die Temperatur einer aus irgendeinem gegebenen Material gefertigten Trägerplatte gemessen wird, die Menge des Materialabtrags beim Polieren eines Wafers basierend auf der gemessenen Temperatur akkurat gesteuert werden kann.
• <Beispiel 4>
• Als Vergleichsbeispiel wurde eine Trägerplatte 3, in welcher eine Halteöffnung 2 konzentrisch mit der Trägerplatte 3, wie in 15 gezeigt, bereitgestellt ist, benutzt, und die Temperatur der Trägerplatte 3 während dem Polieren wurde gemessen. Ein Test wurde durchgeführt, um die Periodizität der Temperaturamplitude der Trägerplatte 3 und ihre Änderung über der Polierzeit auszuwerten.
• Die benutzte Trägerplatte war eine aus GFVK gefertigte Trägerplatte mit einer anfänglichen Dicke von 745 µm, und die Polierzeit wurde auf 30 (Min) gesetzt. Die anderen Bedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 2.
• 16 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Polierzeit und dem Spitzenwert der Amplitude der Temperaturänderung der Trägerplatte zeigt.
• 17 ist ein Graph, welcher die Periodizität der Temperatur der Trägerplatte zeigt.
• Wie in 16 und 17 gezeigt, verändert sich der Spitzenwert der Temperaturamplitude nicht über die Polierzeit, wenn die Halteöffnung nicht exzentrisch zu dem Mittelpunkt der Trägerplatte ist, was zu keiner Periodizität der Temperatur führt. Währenddessen wird, wenn die Halteöffnung exzentrisch zu dem Mittelpunkt der Trägerplatte ist, eine Periodizität in der Temperaturänderung gefunden, und die Amplitude nimmt fast linear mit der Polierzeit ab.
• Bezugszeichenliste

1:

Werkstück (Wafer)

2:

Halteöffnung

3:

Trägerplatte

4:

Untere Polierplatte

5:

Obere Polierplatte

6:

Polierpads

7:

Sonnenrad

8:

Innenzahnrad

9:

Temperaturmessmittel

10:

Steuermittel für die Menge des Materialabtrags beim Polieren

G:

Zwischenraum

Claims (9)

1. Verfahren zum Polieren eines Werkstücks (1), bei welchem eine Vorderseite und eine Rückseite des Werkstücks (1) simultan poliert werden, indem das Werkstück (1) in einer Trägerplatte (3) gehalten wird, welche eine oder mehrere Halteöffnungen (2), jeweils zum Halten eines Werkstücks (1), aufweist, wobei mindestens eine der Halteöffnungen (2) exzentrisch angeordnet ist, und durch Rotieren zumindest der Trägerplatte (3) zwischen einer oberen Polierplatte (4) und einer unteren Polierplatte (5), auf jede von welchen ein Polierpad (6) geklebt ist, wobei Poliersuspension zugeführt wird, wobei eine Temperatur der Trägerplatte (3) gemessen wird, und eine Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung der gemessenen Temperatur der Trägerplatte (3) gesteuert wird, wobei die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung der Phase, welche aus der Änderung der Temperatur der Trägerplatte (3) berechnet wird, gesteuert wird.
2. Verfahren zum Polieren eines Werkstücks (1), bei welchem eine Vorderseite und eine Rückseite des Werkstücks (1) simultan poliert werden, indem das Werkstück (1) in einer Trägerplatte (3) gehalten wird, welche eine oder mehrere Halteöffnungen (2), jeweils zum Halten eines Werkstücks (1), aufweist, wobei mindestens eine der Halteöffnungen (2) exzentrisch angeordnet ist, und durch Rotieren zumindest der Trägerplatte (3) zwischen einer oberen Polierplatte (4) und einer unteren Polierplatte (5), auf jede von welchen ein Polierpad (6) geklebt ist, wobei Poliersuspension zugeführt wird, wobei eine Temperatur der Trägerplatte (3) gemessen wird, und eine Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung der gemessenen Temperatur der Trägerplatte (3) gesteuert wird, wobei die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung einer Amplitude, welche aus der Änderung der Temperatur der Trägerplatte (3) berechnet wird, gesteuert wird.
3. Verfahren zum Polieren eines Werkstücks (1), bei welchem eine Vorderseite und eine Rückseite des Werkstücks (1) simultan poliert werden, indem das Werkstück (1) in einer Trägerplatte (3) gehalten wird, welche eine oder mehrere Halteöffnungen (2), jeweils zum Halten eines Werkstücks (1), aufweist, wobei mindestens eine der Halteöffnungen (2) exzentrisch angeordnet ist, und durch Rotieren zumindest der Trägerplatte (3) zwischen einer oberen Polierplatte (4) und einer unteren Polierplatte (5), auf jede von welchen ein Polierpad (6) geklebt ist, wobei Poliersuspension zugeführt wird, wobei eine Temperatur der Trägerplatte (3) gemessen wird, und eine Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung der gemessenen Temperatur der Trägerplatte (3) gesteuert wird, wobei die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) sowohl basierend auf einer Änderung einer Phase als auch basierend auf einer Änderung einer Amplitude, welche aus der Änderung der Temperatur der Trägerplatte (3) berechnet werden, gesteuert werden.
4. Verfahren zum Polieren eines Werkstücks (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Polieren durchgeführt wird, während ein äußerer Rand der Trägerplatte (3) in einer radialen Richtung von den Rändern der oberen und unteren Polierplatte (5) nach außen ragt, und eine Temperatur des herausragenden äußeren Randes der Trägerplatte (3) mit einem optischen Temperaturmessmittel gemessen wird.
5. Vorrichtung zum Polieren beider Oberflächen eines Werkstücks (1), umfassend: eine rotierbare Trägerplatte (3), in welcher eine oder mehrere Halteöffnungen (2), jeweils zum Halten eines zu polierenden Werkstücks (1), ausgebildet sind, wobei mindestens eine der Halteöffnungen (2) exzentrisch angeordnet ist, und eine untere Polierplatte und eine mit der unteren Polierplatte (5) gepaarte obere Polierplatte, zum Tragen der Trägerplatte (3), umfassend: ein Mittel (9) zum Messen einer Temperatur der Trägerplatte (3), und ein Steuermittel (10) zum Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) gemäß der gemessenen Temperatur, wobei die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung der Phase, welche aus der Änderung der Temperatur der Trägerplatte (3) berechnet wird, gesteuert wird.
6. Vorrichtung zum Polieren beider Oberflächen eines Werkstücks (1), umfassend: eine rotierbare Trägerplatte (3), in welcher eine oder mehrere Halteöffnungen (2), jeweils zum Halten eines zu polierenden Werkstücks (1), ausgebildet sind, wobei mindestens eine der Halteöffnungen (2) exzentrisch angeordnet ist, und eine untere Polierplatte und eine mit der unteren Polierplatte (5) gepaarte obere Polierplatte, zum Tragen der Trägerplatte (3), umfassend: ein Mittel (9) zum Messen einer Temperatur der Trägerplatte (3), und ein Steuermittel (10) zum Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) gemäß der gemessenen Temperatur, wobei die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) basierend auf einer Änderung einer Amplitude, welche aus der Änderung der Temperatur der Trägerplatte (3) berechnet wird, gesteuert wird.
7. Vorrichtung zum Polieren beider Oberflächen eines Werkstücks (1), umfassend: eine rotierbare Trägerplatte (3), in welcher eine oder mehrere Halteöffnungen (2), jeweils zum Halten eines zu polierenden Werkstücks (1), ausgebildet sind, wobei mindestens eine der Halteöffnungen (2) exzentrisch angeordnet ist, und eine untere Polierplatte und eine mit der unteren Polierplatte (5) gepaarte obere Polierplatte, zum Tragen der Trägerplatte (3), umfassend: ein Mittel (9) zum Messen einer Temperatur der Trägerplatte (3), und ein Steuermittel (10) zum Steuern der Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) gemäß der gemessenen Temperatur, wobei die Menge des Materialabtrags beim Polieren des Werkstücks (1) sowohl basierend auf einer Änderung einer Phase als auch basierend auf einer Änderung einer Amplitude, welche aus der Änderung der Temperatur der Trägerplatte (3) berechnet werden, gesteuert werden.
8. Vorrichtung zum Polieren eines Werkstücks (1) gemäß einem der Ansprüche 5-7, wobei das Temperaturmessmittel ein optisches Messmittel ist.
9. Vorrichtung zum Polieren eines Werkstücks (1) nach einem der Ansprüche 5-8, wobei ein äußerer Rand der Trägerplatte (3) in einer radialen Richtung von den Rändern der oberen und unteren Polierplatte (5) nach außen ragt.

Images