DE112016005417B4 - Waferpolierverfahren - Google Patents

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Abstract

Waferpolierverfahren zum Anwenden von Hochglanzpolieren auf eine Oberfläche eines Wafers (W) unter Verwendung einer Waferpoliereinrichtung (1), die mit einem Mehrfachzonendruckbeaufschlagungspolierkopf (10) versehen ist, der eine Waferdruckbeaufschlagungsoberfläche aufweist, die in mehrere Druckzonen (Z1-Z7) unterteilt ist, und dazu in der Lage ist, eine Druckbeaufschlagungssteuerung unabhängig für jede Druckzone (Z1-Z7) durchzuführen, das Folgendes umfasst:einen Messschritt des Messens einer Nanotopographiekarte auf der Waferoberfläche; undeinen Polierschritt des Durchführens des Polierens durch Einstellen des Polierdrucks des Polierkopfs (10) gegen den Wafer (W) für jede Druckzone (Z1-Z7) basierend auf einem Ergebnis der Messung der Nanotopographiekarte, wobei der Polierdruck derart gesteuert wird, dass ein niedrigerer Polierdruck auf eine Stelle mit einem größeren Nanotopographiewert angewandt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferpolierverfahren und insbesondere ein Waferpolierverfahren für einen Wafer mit einer Oberfläche, auf der eine Nanotopographie gebildet ist.
  • Hintergrund
  • Siliziumwafer werden verbreitet als ein Substratmaterial für Halbleitervorrichtungen verwendet. Siliziumwafer werden hergestellt, indem sequenziell Prozesse, wie etwa Außenperipherieschleifen, Schneiden, Läppen, Ätzen, doppelseitiges Polieren, einseitiges Polieren, Reinigen usw., auf einen Siliziumeinkristall-Ingot angewendet werden. Unter den obigen Prozessen ist der einseitige Polierprozess ein Prozess, der benötigt wird, um eine Unebenheit oder Welligkeit der Waferoberfläche zu entfernen und somit die Ebenheit zu verbessern, und bei der Hochglanzpolieren durch ein CMP(chemisch-mechanisches Polieren)-Verfahren durchgeführt wird.
  • Typischerweise wird beim einseitigen Polierprozess für einen Siliziumwafer eine einzige Waferpoliereinrichtung (CMP-Einrichtung) verwendet. Die Waferpoliereinrichtung beinhaltet eine rotierende Auflageplatte, an der ein Polierpad angebracht ist, und einen Polierkopf, der einen Wafer an das Polierpad hält, während er den Wafer herunterdrückt. Die Vorrichtung poliert eine Oberfläche des Wafers durch Rotieren der rotierenden Auflageplatte und des Polierkopfes, während eine Aufschlämmung (Slurry) zugeführt wird.
  • Es ist eine Waferpoliereinrichtung bekannt, die zur Verbesserung der Waferebenheit entwickelt wurde. Zu diesem Zweck ist die Einrichtung mit einem Mehrfachzonendruckbeaufschlagungspolierkopf versehen, der eine Waferdruckbeaufschlagungsoberfläche aufweist, die in mehrere Druckzonen unterteilt ist, und dazu in der Lage ist, eine Druckbeaufschlagungssteuerung unabhängig für jede Druckzone durchzuführen. Zum Beispiel beschreibt die JP 2010 - 120 160 A eine Waferpoliereinrichtung mit einer ersten bis dritten Druckzone (Druckkammern), die konzentrisch abgeteilt sind.
  • In den letzten Jahren weisen Siliziumwafer ein Problem einer Oberflächenwelligkeitskomponente auf, die „Nanotopographie“ genannt wird. Die Nanotopographie verweist auf eine Welligkeitskomponente mit einer Wellenlänge von λ = 0,2 - 20 mm, kürzer als „Krümmung“ oder „Wölbung“ und länger als „Oberflächenrauheit“, und mit einem PV-Wert (PV: „Peak to Valley“), der bis zu 0,2 µm klein oder kleiner ist. Wenn der Nanotopographiewert einen angemessenen Wert überschreitet, soll die STI-Ausbeute (STI: Shallow Trench Isolation) in einem Bauelementprozess erheblich beeinflusst werden.
  • Ferner beschreibt die JP 2007 - 95 987 A zum Beispiel ein Waferschleifverfahren, das zum Verbessern der Wafernanotopographie entwickelt wurde. Das Verfahren beinhaltet im Voraus Berechnen eines Beziehungsausdrucks zwischen dem Unebenheitsausmaß der Durchschnittswertkomponente der Nanotopographie und dem Neigungsanpassungsausmaß und dem Verschiebungsanpassungsausmaß eines Schleifsteins zum Abflachen der Unebenheit und Durchführen der Neigungsanpassung und der Verschiebungsanpassung des Schleifsteins basierend auf dem Beziehungsausdruck in dem anschließenden Schleifprozess.
  • Die US 2010 / 0 330 890 A1 beschreibt ein Waferpolierverfahren mit einem Mehrfachzonendruckbeaufschlagungspolierkopf, der eine Waferdruckbeaufschlagungsoberfläche aufweist, die in mehrere Druckzonen unterteilt ist. Dabei folgt ein Polierdruck einer Topographie des zu polierenden Substrats.
    Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der US 2007 / 0 167 110 A1 bekannt.
    Weitere Polierverfahren sind aus der US 2004 / 0 214 509 A1 und der US 2014 / 0 273 749 A1 bekannt.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • [Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
  • Herkömmliche Waferpoliereinrichtungen, die das Mehrfachzonendruckbeaufschlagungssystem annehmen, stellen einen Polierdruck ein, indem die Oberfläche eines Wafers, die einem Polierpad zugewandt ist, als Referenz genommen wird und ein Polierdruck in jeder Druckzone gemäß der Dicke des Wafers angepasst wird, so dass der Polierdruck bei einem Teil des Wafers mit großer Dicke erhöht wird, wodurch es ermöglicht wird, eine Unebenheit oder Welligkeit der Waferoberfläche zu entfernen, um dadurch eine Ebenheit zu verbessern.
  • Jedoch wird bei den herkömmlichen Waferpoliereinrichtungen, selbst wenn ein gleichförmiger Polierdruck für jede Druckzone eingestellt wird, ein Polierdruck, der von dem eingestellten Wert verschieden ist, auf ein Gebiet ausgeübt, in dem die Nanotopographie existiert, wodurch dementsprechend die Gleichmäßigkeit der Waferdicke verschlechtert wird. Wie in 6A veranschaulicht, wird bei einem Wafer ohne Nanotopographie ein gleichmäßiger Druck, der den gleichen Wert wie der eingestellte Wert hat, auf die gesamte Waferoberfläche ausgeübt, so dass die Gleichmäßigkeit der Waferdicke vor der maschinellen Bearbeitung selbst nach der maschinellen Bearbeitung beibehalten werden kann. Jedoch wird, wie in 6B veranschaulicht, wenn die Nanotopographie auf der Waferoberfläche existiert, ein Polierdruck, der von dem eingestellten Wert verschieden ist, auf die Rückseitenoberfläche des Wafers ausgeübt, selbst wenn die Gleichmäßigkeit der Waferdicke die gleiche wie jene des Wafers aus 6A ist. Wenn der Wafer in diesem Zustand poliert wird, wird der Druck auf den konvexen Teil der Waferoberfläche konzentriert. Daraus folgt, dass die Polierrate bei einem Teil, der mit einem hohen Polierdruck beaufschlagt wird, erhöht wird. Infolgedessen wird die Waferdicke nach der maschinellen Bearbeitung ungleichmäßig, wobei die Waferebenheit verschlechtert wird.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Waferpolierverfahren bereitzustellen, das dazu in der Lage ist, einen adäquaten Polierdruck für jede Druckzone auszuüben, indem der Einfluss der Nanotopographie unterdrückt wird, und dadurch die Waferebenheit zu verbessern.
  • [Mittel zur Lösung des Problems]
  • Um das obige Problem zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Waferpolierverfahren zum Anwenden von Hochglanzpolieren auf eine Oberfläche eines Wafers unter Verwendung einer Waferpoliereinrichtung bereitgestellt, die mit einem Mehrfachzonendruckbeaufschlagungspolierkopf versehen ist, der eine Waferdruckbeaufschlagungsoberfläche aufweist, die in mehrere Druckzonen unterteilt ist, und dazu in der Lage ist, eine Druckbeaufschlagungssteuerung unabhängig für jede Druckzone durchzuführen, das einen Messschritt des Messens einer Nanotopographiekarte auf der Waferoberfläche und einen Polierschritt des Durchführens des Polierens durch Einstellen des Polierdrucks des Polierkopfs gegen den Wafer für jede Druckzone basierend auf einem Ergebnis der Messung der Nanotopographiekarte beinhaltet.
  • Wenn das Hochglanzpolieren auf den Wafer angewandt wird, indem der Mehrfachzonendruckbeaufschlagungskopf verwendet wird, wird der Polierdruck gemäß der Dicke des Wafers mit der Waferoberfläche als eine Referenz eingestellt gesteuert, so dass der Wafer an einer Stelle mit einem großen Nanotopographiewert übermäßig poliert werden kann und dementsprechend die Gleichmäßigkeit der Waferdicke verschlechtert werden kann, was wiederum eine Verschlechterung der Waferebenheit bewirken kann. Jedoch kann eine Zunahme des Polierdrucks an einer Stelle mit einem großen Nanotopographiewert gemäß der vorliegenden Erfindung unterdrückt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Waferdickengleichmäßigkeit, die durch eine Zunahme einer Abtragmenge verursacht wird, zu verhindern, wodurch eine Waferebenheit verbessert wird.
  • Das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung steuert den Polierdruck derart, dass ein niedrigerer Polierdruck auf eine Stelle mit einem größeren Nanotopographiewert angewandt wird. Indem der Polierdruck damit umgekehrt proportional zu der Größe der Nanotopographie gemacht wird, das heißt, durch Anwenden eines niedrigeren Polierdrucks auf eine Stelle mit einer größeren Höhendifferenz zwischen der Oberseite und der Unterseite des konvexen Teils der Nanotopographie, kann eine Zunahme des Polierdrucks an einer Stelle mit einem großen Nanotopographiewert unterdrückt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Waferdickengleichmäßigkeit, die durch eine Zunahme einer Abtragmenge verursacht wird, zu verhindern, wodurch eine Waferebenheit verbessert wird.
  • Das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erstellt bevorzugt eine Konvertierungsformel, die die Beziehung zwischen der Nanotopographiegröße und einem adäquaten Polierdruck gegen einen Wafer mit der Nanotopographie definiert, und berechnet den Polierdruck in jeder Druckzone aus dem Messergebnis der Nanotopographiekarte und der Konvertierungsformel. Durch Verwenden der Konvertierungsformel, die einen adäquaten Polierdruck entsprechend der Nanotopographiegröße definiert, ist es möglich, einen adäquaten Polierdruck in jeder Druckzone anhand des Messergebnisses der Nanotopographiekarten mit geringerer Rechenkomplexität ganz leicht zu berechnen.
  • Das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung berechnet bevorzugt den Polierdruck in einer Druckzone aus dem Durchschnittswert mehrerer Stellennanotopographien (Site nanotopography), die zu einer Druckzone gehören. In diesem Fall kann der Polierdruck, der aus dem Durchschnittswert der mehreren Stellennanotopographien in der einen Druckzone berechnet wird, als der Polierdruck für eine Druckzone eingestellt werden. Alternativ dazu kann der Durchschnittswert mehrerer Polierdrücke, der aus den jeweiligen Stellennanotopographien in einer Druckzone berechnet wird, als der Polierdruck für die eine Druckzone eingestellt werden. In beiden Fällen kann ein adäquater Polierdruck in jeder Druckzone eingestellt werden, so dass es möglich ist, eine Verschlechterung der Waferdickengleichmäßigkeit zu verhindern, die durch eine Zunahme einer Abtragmenge verursacht wird, wodurch die Waferebenheit verbessert wird.
  • Bei der vorliegenden Erfindung werden die mehreren Druckzonen bevorzugt konzentrisch abgeteilt. Viele der Nanotopographien, die in einem Läppprozess gebildet werden, weisen ein ringförmiges Muster auf. Durch konzentrisches Anordnen der Druckzonen des Polierkopfes ist es möglich, einen adäquaten Polierdruck entsprechend dem ringförmigen Nanotopographiemuster einzustellen.
  • [Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
  • Dementsprechend ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Waferpolierverfahren bereitzustellen, das dazu in der Lage ist, einen adäquaten Polierdruck für jede Druckzone auszuüben, indem der Einfluss der Nanotopographie unterdrückt wird, und dadurch eine Waferebenheit zu verbessern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1A und 1B sind Ansichten, die die Konfiguration einer Waferpoliereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch veranschaulichen, und speziell ist 1A eine Querschnittsansicht und ist 1B eine Ansicht einer Membran von unten, die die einen Wafer drückende Oberfläche darstellt;
    • 2 ist ein Flussdiagramm zum Erklären eines Waferpolierverfahrens unter Verwendung der Waferpoliereinrichtung, die in 1A und 1B veranschaulicht ist;
    • 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Nanotopographiekarte veranschaulicht;
    • 4 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Konvertierungsformel veranschaulicht, die die Beziehung zwischen der Nanotopographie und dem Polierdruck repräsentiert;
    • 5A und 5B sind jeweils Graphen, die die Beziehung zwischen der Nanotopographie in einer Waferebene und einer Poliermenge (Abtragmenge) veranschaulichen, und speziell veranschaulicht 5A einen Fall, bei dem ein Wafer durch das herkömmliche Druckbeaufschlagungssystem poliert wird, und veranschaulicht 5B einen Fall, bei dem ein Wafer durch das Druckbeaufschlagungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung poliert wird; und
    • 6 ist ein schematisches Diagramm zum Erklären des Problems des herkömmlichen Waferpolierverfahrens.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Folgenden ausführlich beschrieben.
  • 1A und 1B sind Ansichten, die die Konfiguration einer Waferpoliereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 1A ist eine Querschnittsansicht und 1B ist eine Ansicht einer Membran, die die einen Wafer drückende Oberfläche darstellt, von unten.
  • Wie in 1A und 1B veranschaulicht, weist eine Waferpoliereinrichtung 1 eine rotierende Auflageplatte 21, an der ein Polierpad 22 angebracht ist, und einen Mehrfachzonendruckbeaufschlagungskopf 10, der einen Wafer W auf der rotierenden Auflageplatte 21 platziert hält, während er den Wafer W mit Druck beaufschlagt, auf. Die Hauptoberfläche der rotierenden Auflageplatte 21, an der der Polierkopf 22 angebracht ist, ist der pressenden Oberfläche des Polierkopfs 10 zugewandt und weist eine ebenflächige Größe auf, die ausreichend größer als die pressende Oberfläche ist. Durch das Rotieren der rotierenden Auflageplatte 21 und des Polierkopfes 10 kann, während eine Aufschlämmung (Slurry) auf das Polierpad 22 zugeführt wird, eine Oberfläche des Wafers W, die das Polierpad 22 kontaktiert, poliert werden.
  • Der Polierkopf 10 weist eine Rotationswelle 11, einen Druckbeaufschlagungsflansch 12, der an einem unteren Ende der Rotationswelle 11 bereitgestellt ist, einen Haltering 14 mit einem unabhängigen Druckbeaufschlagungssystem, das an der unteren Oberfläche des Druckbeaufschlagungsflansches 12 bereitgestellt ist, und eine Membran 16, die an dem Druckbeaufschlagungsflansch 12 angebracht ist, auf. Der Polierkopf 10 stellt einen Waferdruckbeaufschlagungsmechanismus dar, der den Wafer W durch die Membran 16 mittels Luft mit Druck beaufschlagt.
  • Der Haltering 14 ist ein Führungselement, das an dem äußeren Peripherieteil der unteren Oberfläche des Druckbeaufschlagungsflansches 12 befestigt ist. Wie das Element 16, ist der Halterring 14 so konfiguriert, dass er dazu der Lage ist, die obere Oberfläche des Polierpads 22 mit Druck zu beaufschlagen, und die untere Oberfläche des Halterings 14 wird in Kontakt mit dem Polierpad 22 gebracht (an diesem festgesetzt). Die untere Oberfläche des Halterings 14 wird in Druckkontakt mit dem Polierpad 22 gebracht, sodass eine horizontale Bewegung des Wafers W zuverlässig eingeschränkt werden kann, wodurch es möglich ist, zu verhindern, dass der Wafer aus dem Polierkopf 10 herausrutscht. Der Polierkopf 10, der mit einem solchen unabhängigen Druckbeaufschlagungshaltering 14 versehen ist, drückt den Wafer herab, während die Form des Wafers beibehalten wird, sodass der Polierdruck hinsichtlich einer Nanotopographie auf der Waferoberfläche empfindlich ist.
  • Die untere Oberfläche der Membran 16 kontaktiert die gesamte Rückseitenoberfläche (obere Oberfläche) des Wafers. Die Membran 16 ist mit einer Membrandruckbeaufschlagungsleitung 18 verbunden, wodurch Luft innerhalb der Membran 16 zugeführt wird. Die Luft wird von der Membrandruckbeaufschlagungsleitung 18 innerhalb der Membran 16 zugeführt, um die Membran 16 zu expandieren, wodurch der Wafer W abwärts gedrückt wird. Der interne Raum der Membran 16 ist in mehrere Druckzonen unterteilt und ein Druck in jeder Druckzone wird durch die Luft, die von der Membrandruckbeaufschlagungsleitung 18 zu der Membran 16 zugeführt wird, individuell gesteuert. Ohne eine spezielle Beschränkung sind bei der vorliegenden Ausführungsform eine konzentrisch abgeteilte erste bis siebte Druckzone Z1 bis Z7 bereitgestellt, wie in 1B veranschaulicht ist. Durch individuelles Einstellen des Drucks der Luft, die jeder der Druckzonen Z1 bis Z7 zugeführt wird, wird eine adäquate pressende Kraft entsprechend der unebenen Oberflächenform des Wafers W auf den Wafer W, der die Membran 16 kontaktiert, angewandt.
  • 2 ist ein Flussdiagramm zum Erklären eines Waferpolierverfahrens unter Verwendung der Waferpoliereinrichtung 1, die in 1A und 1B veranschaulicht ist.
  • Wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet ein Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform vor einem Prozess des Anwendens von Hochglanzpolieren auf den Wafer, während der Wafer mit dem Mehrfachzonendruckbeaufschlagungskopf 10 mit Druck beaufschlagt wird, Messen einer Nanotopographiekarte auf der Waferoberfläche, Berechnen eines adäquaten Waferpolierdrucks für jede Druckzone aus einem Ergebnis der Messung und Durchführen des Polierprozesses, während der Waferpolierdruck unter Verwendung eines Ergebnisses der Berechnung gesteuert wird. Zu diesem Zweck wird zuerst die Nanotopographiekarte auf der Oberfläche des Wafers, der maschinell zu bearbeiten ist, gemessen (Schritt S1).
  • Der Wafer W, der maschinell zu bearbeiten ist, ist ein Wafer, der durch eine Drahtsäge aus einem Siliziumeinkristalle-Ingot, der durch das CZ-Verfahren gewachsen wurde, herausgeschnitten wurde und dann einem Läppvorgang (doppelseitiges Schleifen) unterzogen wurde. Die Nanotopographie wird während des maschinellen Bearbeitungsprozesses des Wafers (in Scheiben Schneiden bis Polieren) gebildet. Wenn der Wafer mit einer Nanotopographie einem einseitigen Polieren durch Verwenden des Mehrfachzonendruckbeaufschlagungskopfs unterzogen wird, kann die Gleichmäßigkeit der Waferdicke verschlechtert werden.
  • Die Nanotopographiekarte kann durch Ebenheit/Nanotopographie-Messvorrichtungen des optischen Interferenztyps gemessen werden. Diese Vorrichtungen sind von einem optischen Typ und dazu konfiguriert, die Nanotopographie durch Nutzung einer Oberflächenreflexion des Wafers zu messen. Ebeneninterne Daten des Siliziumwafers, die durch ein Michelson-Interferometer erfasst werden, werden einer Rauschentfernung unterzogen. Dann wird eine Fenstergröße, die durch Einstellungen bestimmt wird, in der Waferebene bewegt und der PV-Wert in dem Fenster wird mit dem Zentrumswert des Fensters ersetzt, wodurch Daten der Nanotopographie erhalten werden.
  • 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Nanotopographiekarte veranschaulicht.
  • Wie in 3 veranschaulicht, repräsentiert die Nanotopographiekarte eine Intensitätsverteilung der Nanotopographie in einer Waferebene und zeigt speziell die Größe (den Betrag) der Nanotopographie (Stellennanotopographie) an jeder der Stellen (Sites), die in Gitterzellen unterteilt sind. In 3 ist die Größe der Stellennanotopographie durch eine Farbklassifizierung angezeigt, wobei eine Stelle mit der hellsten Farbe eine kleine Abweichung (0 nm bis 8 nm) von einer Referenzebene angibt, eine Stelle mit der zweithellsten Farbe eine größere Abweichung (8 nm bis 12 nm) von der Referenzebene angibt und eine Stelle mit der dunkelsten Farbe eine noch größere Abweichung (12 nm bis 15 nm) von der Referenzebene angibt. Die Nanotopographiekarte aus 3 repräsentiert einen Wafer mit einer großen Abweichung in seinem äußeren peripheren Teil. Das heißt, ein ringförmiges Nanotopographiemuster ist in dem Wafer gebildet, der durch die Nanotopographiekarte aus 3 repräsentiert wird. Es ist bekannt, dass in den meisten Fällen ein solches ringförmiges Nanotopographiemuster in dem Waferläppprozess gebildet wird.
  • Dann wird der Polierdruck in der Waferebene für jede Druckzone basierend auf dem Messergebnis der Nanotopographiekarte berechnet (Schritt S2 aus 2). Ein adäquater Polierdruck in jeder Druckzone kann unter Verwendung einer Konvertierungsformel berechnet werden, bei der die Größe der Stellennanotopographie und ein adäquater Polierdruck, der dieser entspricht, in eine Eins-zu-eins-Korrespondenz gesetzt werden. Speziell wird ein Durchschnittswert einer großen Anzahl an Stellentopographien in einer einzigen Druckzone berechnet und wird dann ein Polierdruck, der basierend auf dem Durchschnittswert berechnet wird, als der adäquate Polierdruck in dieser Druckzone verwendet. Alternativ dazu wird ein adäquater Polierdruck an einer individuellen Stelle basierend auf dem Wert der Stellennanotopographie einer individuellen Stelle berechnet und kann dann ein Polierdruck, der aus dem Durchschnittswert einer großen Anzahl an Polierdrücken in einer einzigen Druckzone konvertiert wurde, als der adäquate Polierdruck in dieser Druckzone verwendet werden. Eine zuvor erschaffene Konvertierungsformel kann zur Berechnung eines adäquaten Polierdrucks gemäß der Größe der Stellennanotopographie verwendet werden.
  • 4 ist ein Graph, der ein Beispiel für die Konvertierungsformel veranschaulicht, die die Beziehung zwischen der Nanotopographie und dem Polierdruck repräsentiert. Die horizontale Achse gibt einen Stellennanotopographiewert an und die vertikale Achse gibt ein Polierdruckverhältnis an. Das „Polierdruckverhältnis“ repräsentiert ein Verhältnis eines adäquaten Polierdrucks, der umgekehrt proportional zu der Größe der Nanotopographie auf der Waferoberfläche ist, zu einem Polierdruck, der in einem Fall benötigt wird, in dem ein Wafer ohne Nanotopographie poliert wird.
  • Um einen Einfluss der Nanotopographie zu unterdrücken, um dadurch eine Waferebenheit zu verbessern, ist es, wie in 4 veranschaulicht, notwendig, den Waferpolierdruck zu steuern, sodass der Polierdruck umso niedriger wird, je größer die Nanotopographie ist. Das heißt, das Polierdruckverhältnis muss ein Wert sein, der umgekehrt proportional zu der Nanotopographie ist. Zum Beispiel ist, wie veranschaulicht, eine Konvertierungsformel zum Berechnen eines adäquaten Polierdruckverhältnisses y zu einem Nanotopographiewert x gleich y = -0,0167x + 1,1.
  • Durch das Berechnen des Polierdruckverhältnisses zu der Stellennanotopographie unter Verwendung einer solchen Konvertierungsformel ist es möglich, eine Zunahme des Polierdrucks an einer Stelle mit einem großen Nanotopographiewert zu unterdrücken, wodurch es ermöglicht wird, eine Verschlechterung der Waferebenheit aufgrund einer Zunahme einer Abtragmenge zu verhindern.
  • Anschließend wird der Polierdruck, der für jede Druckzone berechnet wird, für jede Druckzone des Membranpolierkopfes eingestellt und wird dann ein Waferpolierprozess unter Verwendung der Waferpoliereinrichtung 1 durchgeführt (Schritt S3 aus 2). Die Waferpoliereinrichtung 1 weist den Mehrfachzonendruckbeaufschlagungspolierkopf 10 auf, führt die Polierdrucksteuerung für jede Druckzone durch, wenn sie das Polieren durchführt, während der Wafer mit Druck beaufschlagt wird, und reduziert zuvor den Polierdruck an einer Position, bei der erwartet wird, dass der Polierdruck aufgrund des Einflusses der Nanotopographie zunimmt. Dementsprechend ist es möglich, den Einfluss der Nanotopographie zu vermeiden, wodurch nicht erlaubt wird, dass der Wafer übermäßig poliert wird. Dies stellt die Gleichmäßigkeit der Waferdicke sicher.
  • Wie oben beschrieben, stellt das Waferpolierverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Polierdruck gegen den Wafer für jede Druckzone des Polierkopfes basierend auf dem Messergebnis der Nanotopographiekarte auf der Waferoberfläche ein, sodass es möglich ist, eine Zunahme des Polierdrucks an einer Stelle mit einem großen Nanotopographiewert zu unterdrücken. Dies ermöglicht es, eine Verschlechterung der Waferdickengleichmäßigkeit, die durch eine Zunahme einer Abtragmenge verursacht wird, zu verhindern, um dadurch eine Waferebenheit zu verbessern. Ferner wird der Polierdruck in jeder Druckzone durch Verwenden einer Konvertierungsformel berechnet, die die Beziehung zwischen der Größe der Nanotopographie und einem adäquaten Polierdruck gegen einen Wafer definiert, auf dem die Nanotopographie gebildet ist, sodass es möglich ist, einen adäquaten Polierdruck in jeder Druckzone mit geringerer Rechenkomplexität zu berechnen.
  • Wenngleich die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne von der Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind alle derartigen Modifikationen in der vorliegenden Erfindung enthalten.
  • Obwohl mehrere Druckzonen bei der obigen Ausführungsform konzentrisch abgeteilt sind, müssen zum Beispiel Druckzonen nicht notwendigerweise konzentrisch abgeteilt sein und können in einer beliebigen Form abgeteilt sein. Ferner ist ein zu polierender Wafer nicht auf einen Siliziumwafer beschränkt, sondern können Wafer verschiedener Materialien als der zu polierende Wafer verwendet werden.
  • [Beispiel]
  • Es wurde beurteilt, welchen Einfluss das Druckbeaufschlagungssteuersystem des Polierkopfes auf eine Waferebenheit bei Anwendung von Spiegelpolieren auf einen Wafer mit der Nanotopographie hatte. Bei diesem Beurteilungstest wurden zwei Proben eines Einkristallsiliziumwafers (doppelseitig polierten Wafers) mit einem Durchmesser von 300 mm, der einem doppelseitigen Schleifen unterzogen wurde, vorbereitet und wurden die Nanotopographiekarten der zwei Proben gemessen. Bei der Messung der Nanotopographiekarte wurde eine Ebenheit/Nanotopographie-Messvorrichtung des optischen Interferenztyps (KLA-Tencor Cooperation: „WaferSight3“) verwendet. Die Stellengröße der Waferebene wurde auf 26 mm × 8 mm eingestellt und die Größe der Nanotopographie an jeder Stelle wurde berechnet und kartiert.
  • Dann wurden zwei Waferproben Spiegelpolieren unter Verwendung der Druckbeaufschlagungssteuersysteme basierend auf einer herkömmlichen Technik bzw. der vorliegenden Erfindung unterzogen, um eine polierte Waferprobe und ihre Vergleichsprobe zu erhalten. Das heißt, bei dem herkömmlichen Druckbeaufschlagungssteuersystem wurde der Wafer unabhängig von der Nanotopographie poliert, indem der Polierdruck unter Verwendung der Waferoberfläche als eine Referenz eingestellt wurde, um einen polierten Wafer zu erhalten. Andererseits wurde, wie oben beschrieben, bei dem Druckbeaufschlagungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung der Waferpolierdruck für jede Druckzone des Polierkopfes basierend auf dem Messergebnis der Nanotopographiekarte berechnet und wurde der berechnete Polierdruck für jede Druckzone eingestellt, gefolgt von dem Polieren des Wafers, um einen polierten Wafer zu erhalten. Als eine Waferpoliereinrichtung wurde eine Waferpoliereinrichtung, die mit einem Mehrfachzonendruckbeaufschlagungspolierkopf versehen ist, wobei die erste bis siebte Druckzone in 1A und 1 B veranschaulicht sind, verwendet.
  • Danach wurde die Ebenheit/Nanotopographie-Messvorrichtung des optischen Interferenztyps (KLA-Tencor Cooperation: „WaferSight3“) verwendet, um eine ebeneninterne Verteilung der Poliermenge (Abtragmenge) des polierten Wafers zu messen.
  • 5A und 5B sind jeweils ein Graph, der die Beziehung zwischen der Nanotopographie in einer Waferebene und einer Poliermenge (Abtragmenge) veranschaulicht 5A veranschaulicht einen Fall, bei dem ein Wafer durch das herkömmliche Druckbeaufschlagungssteuersystem poliert ist, und 5B veranschaulicht einen Fall, bei dem ein Wafer durch das Druckbeaufschlagungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung poliert ist. In den beiden Graphen aus 5A und 5B gibt die horizontale Achse einen Abstand (mm) in der radialen Richtung von dem Waferzentrum an, gibt die linke vertikale Achse eine Abtragmenge (nm) an und gibt die rechte vertikale Achse eine Nanotopographie (nm) an.
  • Wie in 5A veranschaulicht, wurde die Nanotopographie bei dem Waferpolierverfahren basierend auf dem herkömmlichen Druckbeaufschlagungssteuersystem bis zu etwa 10 nm groß zu der positiven Seite (konvexen Seite) bei Betrachtung von der Referenzebene bei dem äußeren peripheren Waferteil, der von dem Waferzentrum um ±125 mm oder mehr separiert ist, und die Abtragmenge nahm mit der Zunahme der Nanotopographie signifikant zu. In einem Bereich innerhalb von ±100 mm von den Waferzentrum betrug die Abtragmenge etwa 480 nm, während die Abtragmenge in einem Bereich bei einem Abstand von ±125 mm oder mehr von dem Waferzentrum maximal etwa 500 nm betrug.
  • Andererseits wurde, wie in 5B veranschaulicht, die Nanotopographie bei dem Waferpolierverfahren gemäß dem Druckbeaufschlagungssteuersystem der vorliegenden Erfindung bis zu etwa 7 nm groß zu der positiven Seite (konvexen Seite) bei Betrachtung von der Referenzebene bei dem äußeren peripheren Waferteil, der von dem Waferzentrum um ±125 mm oder mehr separiert ist; jedoch wurden als Ergebnis des Druckbeaufschlagungssteuersystems, das den Polierdruck in der Druckzone Z2, die in 1 veranschaulicht ist, um etwa 10 % gegenüber dem Polierdruck in dem herkömmlichen Waferpolierverfahren reduzierte, Variationen der Abtragmenge unabhängig von der Zunahme der Nanotopographie reduziert. Das heißt, in einem Bereich innerhalb von ±50 mm von dem Waferzentrum betrug die Abtragmenge etwa 500 nm, während die Abtragmenge in einem Bereich bei einem Abstand von ±125 mm oder mehr von dem Waferzentrum maximal etwa 495 nm betrug. Dies zeigt auf, dass das Polierverfahren der vorliegenden Erfindung das Problem des herkömmlichen Polierverfahrens lösen kann. Nämlich ist es möglich, eine Verschlechterung der Waferebenheit zu verhindern, die durch eine Zunahme der Abtragmenge an einer Stelle mit einem großen Nanotopographiewert verursacht wird. Die vorliegende Erfindung kann keine verbesserte Nanotopographiequalität gegenüber den herkömmlichen bereitstellen, ist aber sehr vorteilhaft hinsichtlich der Waferebenheit, obwohl eine Verbesserung der Nanotopographiequalität in einem geringen Ausmaß geopfert wird.
  • [Bezugszeichenliste]
    • 1
    Waferpoliereinrichtung
    10
    Polierkopf
    11
    Rotationswelle
    12
    Druckbeaufschlagungsflansch
    14
    Haltering
    15
    Stützplatte
    16
    Membran
    18
    Membrandruckbeaufschlagungsleitung
    21
    rotierende Auflageplatte
    22
    Polierpad
    W
    Wafer
    Z1-Z7
    Druckzonen

Claims (4)

  1. Waferpolierverfahren zum Anwenden von Hochglanzpolieren auf eine Oberfläche eines Wafers (W) unter Verwendung einer Waferpoliereinrichtung (1), die mit einem Mehrfachzonendruckbeaufschlagungspolierkopf (10) versehen ist, der eine Waferdruckbeaufschlagungsoberfläche aufweist, die in mehrere Druckzonen (Z1-Z7) unterteilt ist, und dazu in der Lage ist, eine Druckbeaufschlagungssteuerung unabhängig für jede Druckzone (Z1-Z7) durchzuführen, das Folgendes umfasst: einen Messschritt des Messens einer Nanotopographiekarte auf der Waferoberfläche; und einen Polierschritt des Durchführens des Polierens durch Einstellen des Polierdrucks des Polierkopfs (10) gegen den Wafer (W) für jede Druckzone (Z1-Z7) basierend auf einem Ergebnis der Messung der Nanotopographiekarte, wobei der Polierdruck derart gesteuert wird, dass ein niedrigerer Polierdruck auf eine Stelle mit einem größeren Nanotopographiewert angewandt wird.
  2. Waferpolierverfahren nach Anspruch 1, das eine Konvertierungsformel erstellt, die die Beziehung zwischen der Nanotopographiegröße und einem adäquaten Polierdruck gegen einen Wafer (W) mit der Nanotopographie definiert, und das den Polierdruck in jeder Druckzone (Z1-Z7) anhand des Messergebnisses der Nanotopographiekarte und der Konvertierungsformel berechnet.
  3. Waferpolierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, das den Polierdruck in einer Druckzone (Z1-Z7) anhand des Durchschnittswerts mehrerer Stellenanotopographien, die zu einer Druckzone (Z1-Z7) gehören, berechnet.
  4. Waferpolierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehreren Druckzonen (Z1-Z7) konzentrisch abgeteilt sind.
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