DE112017003816T5

DE112017003816T5 - Doppelseitiges Waferpolierverfahren

Info

Publication number: DE112017003816T5
Application number: DE112017003816.2T
Authority: DE
Inventors: Shunsuke Mikuriya; Tomonori Miura
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2019-04-11
Also published as: CN109475996B; WO2018020798A1; US11772231B2; US20190160627A1; KR20190002701A; KR102122841B1; CN109475996A; TW201815519A; JP2018015877A; TWI697383B; JP6579056B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung unterdrückt ein Abfallen des Außenperipherieteils von Wafern beim doppelseitigen Polieren und reduziert Variationen der Ebenheit. Es ist ein doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers bereitgestellt, in dem der Wafer, der in ein Waferbeladungsloch des Trägers gesetzt wurde, zusammen mit dem Träger zusammengedrückt und mit einer oberen Auflageplatte und einer unteren Auflageplatte gehalten wird und die obere Auflageplatte und die untere Auflageplatte gedreht werden, während eine Slurry zu dem Wafer geliefert wird. Das Verfahren ist mit Folgendem bereitgestellt: einem Schritt (S1) des vorhergehenden Messens eines Neigungswerts einer Hauptoberfläche von jedem mehrerer Träger in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs; Schritte (S2Y, S3) des Auswählens jener aus den mehreren Trägern, für die der Neigungswert gleich einer oder kleiner als eine Schwelle ist, basierend auf den Messergebnissen des Neigungswertes; und einen Schritt (S4) des Anwendens des doppelseitigen Polierens auf einen Wafer unter Verwendung des ausgewählten Trägers.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein doppelseitiges Waferpolierverfahren und insbesondere ein doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers unter Verwendung eines doppelseitigen Polierträgers mit einer speziellen Form.
Technischer Hintergrund
Ein Siliziumwafer, der als ein Substratmaterial für Halbleitervorrichtungen verwendet wird, wird hergestellt, indem sequenziell Prozesse, wie etwa Außenumfangsschleifen, Schneiden, Läppen, Ätzen, doppelseitiges Polieren, einseitiges Polieren, Reinigen usw., auf einen Siliziumeinkristall-Ingot angewendet werden, der durch das Czochralski-Verfahren gewachsen ist. Unter den obigen Prozessen ist das doppelseitige Polieren ein Prozess, der notwendig ist, um einen Wafer mit einer vorbestimmten Dicke zu erhalten und um die Ebenheit des Wafers zu verbessern, und in welchem eine doppelseitige Poliereinrichtung zum Polieren beider Seiten des Wafers zur gleichen Zeit verwendet wird.
Als eine Technik in Bezug auf den doppelseitigen Polierprozess beschreibt zum Beispiel Patentdokument 1, dass beide Seiten des Wafers poliert werden, während die Ebenheit einer Innenrandoberfläche eines Harzeinsatzes eines Trägers, der den Wafer hält, bei 100 µm oder weniger und die Vertikalität der Innenrandoberfläche davon bei 5° oder weniger beibehalten wird, um eine Verschlechterung der Ebenheit des Wafers nach dem Polieren, wie etwa Absinken der äußeren Peripherie (Randabfall), zu unterdrücken. Ferner beschreibt Patentdokument 2, dass ein Träger, der aus Titan gefertigt ist, für eine doppelseitige Poliereinrichtung verwendet wird und seine Oberflächenrauigkeit Ra auf 0,14 µm oder mehr festgelegt wird, um ein Absinken der äußeren Peripherie des Wafers nach dem doppelseitigen Polieren zu vermeiden, um die Ebenheit zu verbessern.
Ferner beschreibt Patentdokument 3 ein doppelseitiges Polierverfahren, welches ein Aufnehmen eines Rahmenkörpers mit einer Dicke größer als jene eines Wafers (zu verarbeitendes Objekt) in der Öffnung einer Trägerplatte einer doppelseitigen Poliereinrichtung und Polieren des in dem Rahmenkörper aufgenommenen Wafers beinhaltet. Das heißt, wenn das doppelseitige Polieren des Wafers durchgeführt wird, der in der Öffnung der Trägerplatte aufgenommenen ist, die zwischen einer oberen und unteren Auflageplatte gehalten wird, die integral durch ein Poliertuch in eine Rotation getrieben werden, wird der Wafer in dem Rahmenkörper mit einer Dicke größer als jene von diesem aufgenommen und zusammen mit dem Rahmenkörper in der Öffnung der Trägerplatte montiert.
[Zitierliste]
[Patentdokumente]

[Patentdokument 1] Offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2014-50913
[Patentdokument 2] Offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2008-23617
[Patentdokument 3] Offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2003-19660

Kurzdarstellung der Erfindung
[Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
Bei einer doppelseitigen Poliereinrichtung sind ein oder mehrere Wafer in jedem von mehreren Trägern für das doppelseitige Polieren montiert; jedoch wird die äußere Peripherie des Wafers unter dem Einfluss eines Dickenprofils des Trägers erheblich verformt. Dementsprechend wird herkömmlicherweise zum Unterdrücken einer Variation in der Außenperipherieform zwischen den Wafern die Dicke von jedem der Träger gemessen, gefolgt von Sortieren der Träger nach der Dicke, um eine Variation der Dicke zwischen einer Gruppe der Träger, die in der doppelseitigen Poliereinrichtung auf einmal montiert werden, zu minimieren, und in diesem Zustand wird das doppelseitige Polieren durchgeführt.
Jedoch variiert, selbst wenn das doppelseitige Polieren unter Verwendung der einen Gruppe von Trägern, zwischen denen die Dickenvariation durch das Sortieren der Träger nach der Dicke unterdrückt wird, die Außenperipherieform von einem Wafer zu einem anderen und es werden ein oder einige Wafer mit schlechterer Ebenheit unvermeidbar existieren. Dementsprechend sind Verbesserungen in Bezug darauf gewünscht.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers bereitzustellen, das dazu in der Lage ist, eine Variation der Ebenheit zu reduzieren, indem der Randabfall des Wafers unterdrückt wird.
[Mittel zum Lösen des Problems]
Um das obige Problem zu lösen, wird ein doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, in dem der Wafer, der in ein Waferbeladungsloch eines Trägers gesetzt wurde, zusammen mit dem Träger zusammengedrückt und mit einer oberen Auflageplatte und einer unteren Auflageplatte gehalten wird und die obere Auflageplatte und die untere Auflageplatte gedreht werden, während eine Slurry zu dem Wafer geliefert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: zuvor Messen eines Neigungswerts einer Hauptoberfläche von jedem mehrerer Träger in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs; Auswählen jener aus den mehreren Trägern, für die der Neigungswert gleich einer oder kleiner als eine Schwelle ist, basierend auf den Messergebnissen des Neigungswertes; und Anwenden des doppelseitigen Polierens auf den Wafer unter Verwendung des ausgewählten Trägers.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Neigungswert innerhalb eines gewissen Bereichs, der sich von dem Innenperipherierand des Waferbeladungslochs nach außen erstreckt, berechnet und wird der Neigungswert eines Trägers, der tatsächlich in dem doppelseitigen Polierprozess zu verwenden ist, auf einen Bereich gleich der oder kleiner als die Schwelle beschränkt, wodurch ein Randabfall des Wafers nach dem Polieren unterdrückt werden kann, so dass der Wafer hinsichtlich einer Außenperipherieformverteilung verbessert werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Schwelle bevorzugt auf 0,25 × 10^-3 und bevorzugter auf 0,2 × 10^-3 festgelegt. Wenn der Neigungswert innerhalb des gewissen Bereichs von dem Innenperipherierand des Waferbeladungslochs gleich oder kleiner als 0,25 × 10^-3 ist, kann der Randabfall des Wafers zuverlässig unterdrückt werden. Ferner ist es durch Verwenden eines Trägers, dessen Neigungswert gleich oder kleiner als 0,2 × 10^-3 ist, möglich, einen Wafer herzustellen, der hinsichtlich einer Außenperipherieebenheit exzellenter ist, wobei ESFQRmax davon gleich oder kleiner als 25 nm ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Messbereich des Neigungswertes bevorzugt in einem Bereich zwischen dem Innenperipherierand des Trägers und einer Position 2 mm von dort nach innen festgelegt. Die geneigte Form der Hauptoberfläche in dem Bereich zwischen dem Innenperipherierand des Trägers und einer Position von dort 2 mm nach innen weist einen signifikanten Einfluss auf die Waferaußenperipherieform auf, so dass durch Bewerkstelligen der geneigten Form des Trägers in diesem Bereich die Ebenheit des Waferaußenperipherieteils erheblich verbessert werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Neigungswert der Hauptoberfläche des Trägers in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs bevorzugt der Neigungswert bei einer Position des Innenperipherierandes des Waferbeladungslochs oder ein Mittelwert der Neigungswerte bei mehreren Positionen des Innenperipherierandes des Waferbeladungslochs und bevorzugter der Mittelwert der Neigungswerte bei mehreren Positionen, die in gleichen Intervallen entlang des Innenperipherierandes des Waferbeladungslochs festgelegt sind. Durch dementsprechendes Messen des Neigungswertes bei mehreren Positionen kann die Zuverlässigkeit des Neigungswertes verbessert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Neigungswert der Hauptoberfläche des Trägers in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs bevorzugt eine Neigung einer Regressionsgeraden, die aus der Dickenverteilung des Trägers innerhalb eines gewissen Bereichs von dem Innenperipherierand abgeleitet wird. Der Randabfall des Waferbeladungslochs des Trägers wird an sowohl der oberen als auch unteren Hauptoberfläche des Trägers gebildet, so dass durch Berechnen des Trägerneigungswertes als eine Änderungsrate der Dicke in der Nähe des Randes des Trägers der Neigungswert von sowohl der vorderen als auch hinteren Oberfläche des Trägers berücksichtigt werden kann und der Trägerneigungswert einfach berechnet werden kann. Ferner kann durch Beschränken des Neigungswertes des Trägers auf einen Bereich gleich einer oder kleiner als eine Schwelle der Randabfall des Wafers nach dem Polieren unterdrückt werden, so dass der Wafer hinsichtlich einer Außenperipherieformverteilung verbessert werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Träger bevorzugt hauptsächlich aus einem Metall, wie etwa rostfreiem Stahl, oder einem Harz, wie etwa Glasepoxidharz, gefertigt. Ferner besteht der Träger bevorzugt aus einer Kombination eines Metallträgers mit einer kreisförmigen Öffnung und einem ringförmigen Harzeinsatz, der entlang der Innenperipherie der Öffnung des Trägerkörpers bereitgestellt ist, und die Breite des Harzeinsatzes ist gleich oder größer als 2 mm.
Ein doppelseitiges Polierverfahren des Wafers gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das mehrere Träger verwendet, um ein doppelseitiges Polieren auf mehrere Wafer auf einmal anzuwenden, wobei die jeweiligen Neigungswerte der Hauptoberflächen der mehreren jeweiliger Träger in der Nähe des Randes eines Waferbeladungslochs alle bevorzugt gleich oder kleiner als eine Schwelle sind, und eine Variation der Dicke zwischen Trägern fällt bevorzugt innerhalb von ±4 µm. Wenn sämtliche mehrere Träger, die in einem Chargenprozess verwendet werden, die obigen Bedingungen erfüllen, kann die Ebenheit der Außenperipherieteile der einzelnen Wafer ausreichend verbessert werden.
Ferner ist ein doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, das einen Wafer, der in ein Waferbeladungsloch des Trägers zwischen einer oberen und unteren Auflageplatte gesetzt ist, zusammen mit einem Träger festklemmt und ein doppelseitiges Polieren auf den Wafer durch Drehen der oberen und unteren Auflageplatte, während eine Slurry an den Wafer geliefert wird, anwendet, wobei nur ein Träger, dessen Neigungswert innerhalb eines gewissen Bereichs von dem Innenperipherierand des Waferbeladungslochs gleich oder kleiner ist als 0,25 × 10^-3, als der Träger verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Neigungswert innerhalb eines gewissen Bereichs, der sich von dem Innenperipherierand des Waferbeladungslochs nach außen erstreckt, berechnet und wird der Neigungswert eines Trägers, der tatsächlich in dem doppelseitigen Polierprozess zu verwenden ist, auf einen Bereich gleich der oder kleiner als 0,25 × 10^-3 beschränkt, wodurch ein Randabfall des Wafers nach dem Polieren unterdrückt werden kann, so dass der Wafer hinsichtlich einer Außenperipherieformverteilung verbessert werden kann.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers bereitgestellt werden, das dazu in der Lage ist, eine Variation der Ebenheit zu reduzieren, indem der Randabfall des Wafers unterdrückt wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht, die die Konfiguration einer doppelseitigen Poliereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Draufsicht der in 1 veranschaulichten doppelseitigen Poliereinrichtung.
3A bis 3C sind Ansichten, die die Konfiguration des Trägers veranschaulichen, wobei 3A eine Draufsicht ist, 3B eine Querschnittsseitenansicht ist und 3C eine teilweise vergrößerte Ansicht ist, die die Nähe des Innenperipherierandes (Harzeinsatz) des Waferbeladungslochs des Trägers zeigt.
4 ist ein Flussdiagram zum Erklären des doppelseitigen Polierverfahrens des Wafers einschließlich eines Trägerauswahlprozesses.
5A und 5B sind schematische Diagramme zum Erklären der Beziehung zwischen der geneigten Form der Hauptoberfläche des Trägers 10 in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs 10a und der Randform des Wafers nach dem Polieren, wobei 5A die geneigte Oberfläche gemäß einer herkömmlichen Technik veranschaulicht und 5B die geneigte Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6A und 6B sind Ansichten zum Erklären eines Verfahrens zum Messen des Trägerneigungswertes, wobei 6A eine Draufsicht zum Erklären von Linienscanmesspositionen des Trägers ist und 6B eine Querschnittsseitenansicht zum Erklären des Bilds eines zu messenden Trägers und einer Neigungsberechnungsposition des Trägers ist.
7 ist ein Streudiagramm, das die Beziehung zwischen dem Trägerneigungswert und ESFQDmean veranschaulicht.
8 ist ein Streudiagramm, das die Beziehung zwischen dem Trägerneigungswert und ESFQRmax veranschaulicht.
9 ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Lücke und ESFQDmean und ESFQRmax des Wafers nach dem Polieren für jeden Neigungswert des Trägers in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs (Trägerloch) zeigt.
10 ist ein Streudiagramm, das die Beziehung zwischen dem Neigungswert eines Trägers mit einer Trägerlebensdauer von 0 min (vor der Verwendung) und dem Neigungswert eines Trägers mit einer Trägerlebensdauer von 40000 min (nach der Verwendung) veranschaulicht.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Folgenden ausführlich beschrieben.
1 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht, die eine Konfiguration einer doppelseitigen Poliereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine Draufsicht der in 1 veranschaulichten doppelseitigen Poliereinrichtung, wobei 1 eine Querschnittsansicht entlang Linie R-R' aus 2 ist.
Wie in 1 und 2 veranschaulicht, beinhaltet eine doppelseitige Poliereinrichtung 1 eine obere Auflageplatte 2 und eine untere Auflageplatte 3, die so bereitgestellt sind, dass sie einander in der vertikalen Richtung gegenüberliegen, und Poliertücher 4 und 5 sind an der unteren Oberfläche der oberen Auflageplatte 2 bzw. der oberen Oberfläche der unteren Auflageplatte 3 befestigt. Ein Sonnenrad 6 ist bei dem zentralen Teil davon zwischen der oberen Auflageplatte 2 und der unteren Auflageplatte 3 bereitgestellt und ein Innenzahnrad 7 ist an dem Peripherieteil davon bereitgestellt. Jeder Wafer W ist z. B. ein Siliziumwafer und liegt zwischen der oberen Auflageplatte 2 und der unteren Auflageplatte 3 in einem Zustand dazwischen, in dem er in ein Waferbeladungsloch 10a eines Trägers 10 gesetzt ist.
Wie in 2 veranschaulicht, sind fünf Träger 10 um das Sonnenrad 6 herum bereitgestellt, und die Außenperipheriezähne 10b jedes Trägers 10 befinden sich in Eingriff mit jeweiligen Zähnen des Sonnenrades 6 und des Innenzahnrades 7. Die obere Auflageplatte 2 und die untere Auflageplatte 3 werden durch eine nicht gezeigte Antriebsquelle drehend angetrieben, und wodurch jeder Träger 10 um das Sonnenrad 6 umläuft, während er sich dreht. Zu dieser Zeit werden die Wafer W, die in die Waferbeladungslöcher 10a der Träger 10 gesetzt sind, durch die Träger 10 gehalten und es werden beide Oberflächen des Wafers gleichzeitig durch einen Kontakt mit dem oberen und unteren Poliertuch 4 und 5 poliert. Während des Polierens wird eine Polierflüssigkeit von einer nicht gezeigten Düse geliefert. Zum Beispiel kann eine alkalische Lösung, in der kolloidales Siliziumdioxid dispergiert ist, als die Polierflüssigkeit verwendet werden.
3A bis 3C sind Ansichten, die die Konfiguration des Trägers 10 veranschaulichen, wobei 3A eine Draufsicht ist, 3B eine Querschnittsseitenansicht ist und 3C eine teilweise vergrößerte Ansicht ist, die die Nähe des Innenperipherierandes (Harzeinsatzes 12) des Waferbeladungslochs 10a des Trägers 10 zeigt.
Wie in 3A und 3B veranschaulicht, beinhaltet der Träger 10 einen Metallträgerkörper 11, der aus einem Metall gefertigt ist und eine kreisförmige Öffnung 11a aufweist, die größer als der Wafer W ist, und einen Harzeinsatz 12, der eine ringförmige Form aufweist und entlang des Innenperipherierandes der Öffnung 11a des Trägerkörpers 11 angeordnet ist.
Der Trägerkörper 11 ist ein scheibenartiges Element und die Außenperipheriezähne 11b sind bei dem Außenperipherieteil von diesem bereitgestellt. Obwohl ein typisches Material des Trägerkörpers 11 SUS ist, kann Titan oder ein anderes Metallmaterial verwendet werden. Eine Dicke D des Trägerkörpers 10 wird basierend auf einer Zieldicke des Wafers W nach dem doppelseitigen Polieren festgelegt. Zum Beispiel wird die Dicke des Trägers 10, der für einen Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet wird, auf etwa 0,8 mm festgelegt, und das Dimensionieren/Polieren wird durchgeführt, um die Dicke des Wafers W mit einer Dicke von etwa 1 mm vor dem Verarbeiten auf eine Dicke äquivalent zu jener des Trägers 10 zu reduzieren. Da die Mittelposition der Öffnung 11a von der Mittelposition des Trägerkörpers 11 versetzt ist, wird der Wafer W, der in die Öffnung 11a gesetzt ist, exzentrisch mit dem Zentrum des Trägerkörpers 11 als die Rotationsachse bewegt, wodurch eine Poliereffizienz und Poliergleichmäßigkeit verbessert werden.
Der Harzeinsatz 12 liegt zwischen der Außenperipherieoberfläche des Wafers W und der Innenrandoberfläche der Öffnung 11a des Trägerkörpers 11 dazwischen und dient dazu, einen Kontakt zwischen ihnen zu verhindern. Eine innere Öffnung 12a des Harzeinsatzes 12 stellt das Waferbeladungsloch 10a (siehe 2) des Trägers 10 dar, und die Außenperipherieoberfläche des Wafers W befindet sich in Kontakt mit der Innenrandoberfläche des Harzeinsatzes 12. Die laterale Breite (Ringbreite) des Harzeinsatzes 12 beträgt zum Beispiel 2 mm oder mehr und wird unter Berücksichtigung der Größe der Öffnung 11a des Trägerkörpers 11 und der Größe des Wafers W bestimmt. Die Dicke des Harzeinsatzes 12 ist bevorzugt gleich der Dicke D des Trägerkörpers 11.
Wie in 3C veranschaulicht, sind sowohl die obere als auch untere Ecke des Innenperipherieteils der inneren Öffnung 12a des Harzeinsatzes 12 nicht rechtwinklig und weisen eine abfallende Form auf. Wenn der Wafer W mit einer Dicke von etwa 1 mm vor dem Verarbeiten zu einer Dicke äquivalent zu jener des Trägers 10, wie oben beschrieben, poliert wird, wird der Träger 10 ebenfalls zusammen mit den Wafer W poliert, sodass ein Abfall unvermeidlich in dem Innenperipherierand des Harzeinsatzes 12, der aus einem weichen Material gefertigt ist, auftritt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform verweist ein Neigungswinkel der Hauptoberfläche des Trägers 10 in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs 10a (nachfolgend lediglich als „Trägerneigungswert“ bezeichnet) auf den Neigungswert einer Aufwärtssteigung, die sich von dem Innenperipherierand des Harzeinsatzes 12 zu dem Außenperipherierand von diesem erstreckt. Der Randabfall wird in der oberen und unteren Hauptoberfläche des Harzeinsatzes 12 gebildet, sodass der Trägerneigungswert zuerst durch Berechnen einer Dickenverteilung des Harzeinsatzes 12 von dem Innenperipherierand zu der Außenperipherie hin und dann durch Berechnen der Neigung einer Regressionsgeraden, die aus der Dickenverteilung innerhalb eines gewissen Bereichs von dem Innenperipherierand abgeleitet wird, berechnet wird. Das heißt, der Trägerneigungswert kann als eine Änderungsrate der Dicke in der Nähe des Randes des Trägers berechnet werden.
Unter der Annahme, dass die Dicke des Innenperipherierandes des Harzeinsatzes 12, die aus der Regressionsgeraden berechnet wird, die aus der Dickenverteilung des Harzeinsatzes 12 abgeleitet wird, y₁ beträgt und dass die Dicke der Außenperipherieseite des Harzeinsatzes 12 bei einer Position von dem Innenperipherierand um einen Abstand x separiert y₂ beträgt, beträgt ein Neigungswert tanθ des Trägers (y₂ - y₁ )/x. Das heißt, der Neigungswert tanθ des Trägers wird als eine Summe eines Vorderseitenneigungswertes tanθ₁ = h₁/L und eines Rückseitenneigungswertes tanθ₂ = h₂/x berechnet. Der Winkel θ ist eine Summe aus θ₁ und θ₂ und normalerweise ist θ₁ näherungsweise gleich θ₂ .
Um die Außenperipherieform des Wafers W nach dem doppelseitigen Polieren zu verbessern, muss der Neigungswert tanθ des Trägers 10 gleich oder kleiner als 0,25 × 10^-3 sein. Das heißt, bei dem doppelseitigen Waferpolierprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Träger, dessen Neigungswert 0,25 × 10^-3 überschreitet, nicht verwendet. Um die Zuverlässigkeit des Neigungswertes des Trägers 10 zu verbessern, ist es zu bevorzugen, einen Durchschnittswert von Neigungswerten zu verwenden, die bei mehreren Positionen um das Waferbeladungsloch herum gemessen werden.
4 ist ein Flussdiagram zum Erklären des doppelseitigen Polierverfahrens des Wafers einschließlich eines Trägerauswahlprozesses.
Wie in 4 veranschaulicht, beinhaltet das doppelseitige Polierverfahren des Wafers gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt (S1) des vorausgehenden Messens des Neigungswertes des Trägers 10, der in der doppelseitigen Poliereinrichtung zu verwenden ist, einen Schritt (Ja in S2, S3) des Auswählens eines Trägers, dessen Neigungswert gleich einer oder kleiner als eine Schwelle (0.25 × 10^-3) ist, als ein Träger, der in dem doppelseitigen Polierprozess verwendbar ist, und einen Schritt (S4) des Anwendens des doppelseitigen Polierens auf den Wafer unter Verwendung des ausgewählten Trägers. Ein Träger, dessen Neigungswert die Schwelle überschreitet, wird aus den zu verwendenden Trägern ausgeschlossen (Nein in S2, S5).
Wie oben beschrieben, kann der Wafer durch Beschränken des Neigungswertes des Trägers 10, der bei dem doppelseitigen Polieren des Wafers zu verwenden ist, auf 0.25 × 10^-3 oder weniger hinsichtlich einer Außenperipherieformverteilung nach dem Polieren verbessert werden.
5A und 5B sind schematische Diagramme zum Erklären der Beziehung zwischen der geneigten Form der Hauptoberfläche des Trägers 10 in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs 10a und der Randform des Wafers nach dem Polieren. 5A veranschaulicht die geneigte Oberfläche gemäß einer herkömmlichen Technik und 5B veranschaulicht die geneigte Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei dem doppelseitigen Polieren liegt der Wafer W zwischen der oberen und der unteren Auflageplatte 2 und 3 und wird poliert, während er mit den Poliertüchern 4 und 5 mit Druck beaufschlagt wird, die jeweils eine Dicke von etwa 1 mm aufweisen und zwischen der oberen Auflageplatte 2 und dem Wafer W bzw. zwischen der unteren Auflageplatte 3 und dem Wafer W dazwischenliegen, sodass, wenn der Neigungswert des Trägers 10 groß ist, wie in 5A veranschaulicht, eine große Vertiefung zwischen dem Träger 10 in dem Wafer W gebildet wird und die Poliertücher 4 und 5 in die Vertiefung einsinken, mit dem Ergebnis, dass das Polierausmaß des Randes des Wafers W erhöht wird. Das heißt, eine Belastung (Polierdruck), die auf den Rand des Wafers W ausgeübt wird, wird erhöht, sodass der Randabfall des Wafers W nach dem Polieren groß wird.
Jedoch wird, wie in 5B veranschaulicht, wenn der Neigungswert des Trägers 10 klein ist, die Vertiefung, die zwischen dem Träger 10 und dem Wafer W gebildet ist, klein, mit dem Ergebnis, dass das Polierausmaß des Randes des Wafers W reduziert wird. Das heißt, eine Belastung (Polierdruck), die auf den Rand des Wafers W ausgeübt wird, wird reduziert, sodass der Randabfall des Wafers W nach dem Polieren klein wird.
Wenn der Polierprozess fortschreitet, die Dicke des Wafers W zu reduzieren, wird eine Differenz (Lücke) der Dicke zwischen den Wafer W an den Träger 10 klein; jedoch wird, wenn die Dicke um das Waferbeladungsloch klein ist, die Außenperipherieform des Wafers W dem Randabfall ausgesetzt, selbst wenn das Polieren fortschreitet. Jedoch kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Außenperipherieform des Wafers W nach dem Polieren auf die folgende Art verbessert werden: Messen der Dicke des Trägers 10 um das Waferbeladungsloch herum; Berechnen des Neigungswertes des Trägers 10 um das Waferbeladungsloch herum basierend auf einem Ergebnis der Messung; und Bewerkstelligen des Neigungswertes des zu verwenden Wafers 10 auf einen Wert gleich einer oder kleiner als eine Schwelle.
Der dominante Faktor des Randabfalls des Wafers W ist ein Dickenprofil um das Waferbeladungsloch herum und, selbst wenn die Dicke des Trägerwafers variiert, wird ein gutes Ergebnis erhalten, wenn der Neigungswert um das Waferbeladungsloch herum klein ist. Jedoch ist der Einfluss des Neigungswertes um das Waferbeladungsloch herum groß, sodass, falls der Wafer zu einer Dicke äquivalent zu der Dicke des Trägers poliert wird, um zu bewirken, dass die Dicke des Wafers nach dem Polieren relativ zu der Dicke des Trägers variiert, der Randabfall des Wafers nicht verhindert werden kann.
Wie oben beschrieben, wird bei dem doppelseitigen Polierverfahren eines Wafers gemäß der vorliegenden Ausführungsform, welches den Wafer W, der in das Waferbeladungsloch 10a des Trägers 10 gesetzt ist, zusammen mit dem Träger 10 zwischen der oberen und unteren Auflageplatte 2 und 3 zusammengedrückt und hält und das doppelseitige Polieren auf den Wafer W durch Drehen der oberen und unteren Auflageplatte 2 und 3 anwendet, während eine Slurry an den Wafer W geliefert wird, nur ein Träger verwendet, dessen Neigungswert innerhalb eines gewissen Bereichs von dem Innenperipherierand des Waferbeladungslochs 10a des Trägers 10 gleich oder kleiner als 0,25 × 10^-3 ist, sodass die abfallende Form des Waferaußenperipherieteils unterdrückt werden kann, wodurch ermöglicht wird, dass eine Variation der Ebenheit des Waferaußenperipherieteils reduziert wird.
Während die vorliegende Erfindung basierend auf der bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und können verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Dementsprechend sind alle derartigen Modifikationen in der vorliegenden Erfindung enthalten.
Während zum Beispiel der Träger 10 bei der obigen Ausführungsform aus dem Metallträgerkörper 11 und dem Harzeinsatz 12 besteht, kann der gesamte Träger aus einem Harz gefertigt sein, das heißt, der Trägerkörper 11 und der Harzeinsatz 12 können miteinander integriert sein. Alternativ dazu kann der gesamte Träger 10 aus einem Metall gefertigt sein.
Ferner kann, während ein Träger 10 ein Waferbeladungsloch 10a aufweist und den Wafer W in der obigen Ausführungsform hält, ein Träger 10 mehrere Waferbeladungslöcher 10a aufweisen. In diesem Fall muss der Neigungswert der Hauptoberfläche in der Nähe des Randes von jedem der mehreren Waferbeladungslöcher 10a gleich oder kleiner als 0,25 × 10^-3 sein und beträgt eine Variation der Dicke zwischen den mehreren Trägern bevorzugt ±4 µm oder weniger.
Ferner ist die Konfiguration der doppelseitigen Poliereinrichtung 1 bei der vorliegenden Ausführungsform lediglich veranschaulichend und es kann eine beliebige von verschiedenen Typen eingesetzt werden. Ferner ist der zu polierende Wafer nicht auf einen Siliziumwafer beschränkt und können Wafer verschiedener Typen als der zu polierende Wafer verwendet werden.
[Beispiele]
Eine große Anzahl an Trägerproben mit variierenden Trägerneigungswerten wurde verwendet, um die Ebenheit des Randes eines Siliziumwafers mit einem Durchmesser von 300 nm nach dem doppelseitigen Polieren auszuwerten. Bei diesem Auswertungstest wurden 150 Träger vorbereitet und wurde dann eine Linienscanmessung für die vorbereiteten 150 Träger unter Verwendung eines Laserversatzmessgeräts durchgeführt und wurde der Neigungswert der Hauptoberfläche von jedem Träger in der Nähe des Waferbeladungslochs berechnet.
6A und 6B sind Ansichten zum Erklären eines Verfahrens zum Messen des Trägerneigungswertes. Die 6A ist eine Draufsicht zum Erklären von Linienscanmesspositionen des Trägers und die 6B ist eine Querschnittsseitenansicht zum Erklären des Bilds eines zu messenden Trägers und einer Neigungsberechnungsposition des Trägers.
Wie in 6A und 6B veranschaulicht, wurden acht Linienscanmesspositionen um das Waferbeladungsloch herum festgelegt. Dann wurden die Neigungswerte bei jeweiligen Messpositionen berechnet, und der Durchschnittswert von diesen wurde als der Trägerneigungswert verwendet. Eine Messlänge x, die bei der Berechnung des Neigungswertes bei jeder Messposition des Trägers verwendet wurde, wurde auf 2 mm festgelegt, was die Breite eines Bereichs ist, in dem der Harzeinsatz existiert.
Die Linienscanmessung wurde wie veranschaulicht von dem Inneren des Waferbeladungslochs nach außerhalb des Trägers durchgeführt und die Neigung der Regressionsgeraden (Regressionskoeffizienten) wurde berechnet, wenn die Messlänge und Trägerdicke auf x bzw. y festgelegt wurden.
Eine Neigung a der Regressionsgerade wird durch einen Korrelationskoeffizienten · (Standardabweichung von y/Standardabweichung von x) erhalten und unter der Annahme, dass die Durchschnittswerte von x und y m_x bzw. m_y sind, wird der folgende Ausdruck erhalten. $α = \frac{\sum (x - m_{x}) (y - m_{y})}{\sum {(x - m_{x})}^{2}}$
Die Träger, deren Neigungswerte gemessen wurden, wurden verwendet, um das doppelseitige Polieren auf den Siliziumwafer anzuwenden. Die doppelseitige Poliereinrichtung, die in dem Auswertungstest verwendet wird, ist die Einrichtung aus 2, in die fünf Träger auf einmal gesetzt werden können, sodass der Polierprozess mit fünf Trägern als eine Gruppe durchgeführt wurde. Polierbedingungen beinhalteten: Verwenden eines Urethanschaumpads mit einer Dicke von 1,0 mm; Verwenden einer alkalischen Slurry, die kolloidales Siliziumdioxid als Schleifkorn enthält; Festlegen einer Auflageplattendrehgeschwindigkeit auf 20 U/min bis 30 U/min; und Festlegen eines Verarbeitungsoberflächendrucks auf 300g/cm². Die Dicke des Siliziumwafers vor dem Polieren wurde auf 790 µm festgelegt, die Dicke des Trägers wurde auf 778 µm festgelegt und die Zieldicke des Siliziumwafers nach dem Polieren wurde auf 778 µm bis 782 µm festgelegt. Ein Laserversatzmessgerät wurde zur Messung der Dicke des Siliziumwafers verwendet.
Dann wurden ESFQD und ESFQR des Wafers nach dem doppelseitigen Polieren gemessen, und ein Einfluss wurde bestätigt, den der Trägerneigungswert auf die Außenperipherieform des Wafers hat. ESFQD (Edge Site flatness Front reference least sQuare Deviation) und ESFQR (Edge Site flatness Front reference least sQuare Range) sind jeweils ein Auswertungsindex für die Ebenheit (Stellensiteebenheit), die sich auf den Rand des Wafers konzentrieren, wo die Ebenheit leicht verschlechtert wird, und geben jeweils den Betrag des Randabfalls an. Die Ebenheit des Randes des Wafers wird für jede Einheitsfläche (Stelle) berechnet, die durch gleichmäßiges Aufteilen der ringförmigen Außenperipheriefläche, die in einem Bereich (Sektorlänge: 30 mm) von z. B. 2 mm bis 32 mm von der äußersten Peripherie des Wafers festgelegt ist, in der Peripherierichtung erhalten wird. Ein Ebenheitmessinstrument (WaferSight2, hergestellt von KLA-Tencor Corporation) wurde für die Waferebenheitsmessung verwendet. Bei der Messung wurde der Messbereich auf 296 mm festgelegt (ausschließlich eines 2-mm-Abschnitts von der Außenperipherie). Ferner wurde für die Randstellenmessung die Anzahl an Sektoren (Anzahl an Stellensites) auf 72 festgelegt und wurde die Sektorlänge auf 30 mm festgelegt.
7 ist ein Streudiagramm, das die Beziehung zwischen dem Trägerneigungswert und ESFQDmean veranschaulicht und 8 ist ein Streudiagramm, das die Beziehung zwischen dem Trägerneigungswert und ESFQRmax veranschaulicht.
ESFQDmean ist der Mittelwert von ESFQDs über alle Stellen und ESFQD verweist auf eine Abweichung mit einem größeren Absolutwert zwischen einer maximalen Abweichung (α) und einer minimalen Abweichung (-β) von einer Referenzoberfläche (beste Oberflächenapproximation der Stelle), die durch eine Methode der kleinsten Quadrate aus einer Dickenverteilung bei der Stelle erhalten wird. Wenn zum Beispiel α größer als β ist, dann ist ESFQD α, wohingegen, wenn α kleiner als β ist, ESFQD dann -β ist. ESFQD ist ein Index, der positive und negative Werte aufweisen kann und je größer ESFQD auf der negativen Seite ist, desto größer wird der Randabfall des Wafers.
ESFQRmax ist der maximale Wert unter den ESFQRs über alle Stellen und ESFQR verweist auf eine Differenz (α - (-β)) zwischen der maximalen Abweichung (α) und der minimalen Abweichung (β) von der besten Oberflächenapproximation der Stelle. Je größer ESFQR ist, desto größer wird der Randabfall des Wafers, während die Außenperipherieebenheit verbessert wird, wenn ESFQD sich 0 annähert.
Wie in 7 und 8 veranschaulicht, wird ESFQDmean auf der negativen Seite umso größer, je größer der Trägerneigungswert wird. Insbesondere wird, wenn der Trägerneigungswert gleich oder größer als 0,25 × 10^-3 wird, eine Variation der Verteilung von ESFQDmean größer und wird eine Variation der Verteilung von ESFQRmax größer. Umgekehrt bewegen sich, wenn der Trägerneigungswert klein wird, die ESFQDmean-Werte tendenziell von der negativen Seite zu der positiven Seite, mit dem Ergebnis, dass der Randabfall des Wafers klein wird, und ESFQRmax verbessert wird. Aus dem Obigen kann gesehen werden, dass zum Verbessern von ESFQR und Sicherstellen einer stabilisierten Produktion der Neigungswert wünschenswerterweise gleich oder kleiner als 0,25 × 10^-3 ist. Ferner verrät der Graph aus 8, dass, wenn der Zielwert von ESFQRmax gleich oder kleiner als 25 nm festgelegt wird, eine verbesserte Außenperipherieebenheit beibehalten werden kann, indem ein Träger mit einem Neigungswert gleich oder kleiner als 0,2 × 10^-3 verwendet wird.
Dann wurde der Einfluss, den die „Lücke“ und der Trägerneigungswert auf die Waferebenheit hatten, ausgewertet, wobei die „Lücke“ eine Differenz (Waferdicke nach dem Polieren - Waferdicke) zwischen dem Mittelwert (mittlere Dicke) bei Berechnungspositionen für die Dicke des Trägers in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs (um das Trägerloch herum) und der Waferdicke nach dem Polieren ist.
9 ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Lücke und ESFQDmean und ESFQRmax des Wafers nach dem Polieren für jeden Neigungswert des Trägers in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs (Trägerloch) zeigt.
Wie in 9 gezeigt, wurde dieser Auswertungstest in dem Spaltbereich von 0 µm bis +4 µm durchgeführt und in diesem Bereich war es möglich, ESFQRmax von einem beliebigen Wafer gleich oder kleiner als 25 µm zu machen, indem der Trägerneigungswert gleich oder kleiner als 0,25 × 10^-3 eingestellt wurde. Umgekehrt war es möglich, wenn der Neigungswert gleich oder größer als 0,3 × 10^-3 war, ESFQRmax gleich oder kleiner als 25 µm zu machen. Zu dieser Zeit wurde, wenn die Dicke eines Bereichs (ein großer Teil des Trägers), wo allgemein kein Harzeinsatz existiert, in einem Bereich von ±4 mm der Dicke der Neigungswertberechnungsposition (in der Nähe des Randes) bewerkstelligt/verwendet wurde, ein Einfluss der Ebenheit nicht bestätigt. Dies verrät, dass das Dickenprofil in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs, das die Neigungswertberechnungsposition ist, dieses Mal die Form des Waferrandabfalls bestimmt und dass dementsprechend eine Bewerkstelligung der Form in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs wichtig ist.
10 ist ein Streudiagramm, das die Beziehung zwischen dem Neigungswert eines Trägers mit einer Trägerlebensdauer von 0 min (vor der Verwendung) und dem Neigungswert eines Trägers mit einer Trägerlebensdauer von 40000 min (nach der Verwendung) veranschaulicht.
Wie in 10 veranschaulicht, wurde es bestätigt, dass der Neigungswert des Trägers nach der Verwendung um 0 % bis etwa 30 % relativ zu dem Träger vor der Verwendung reduziert wurde. Dies liegt darin begründet, dass der Neigungswert aufgrund einer Reduzierung der Dicke des gesamten Trägers mit dem Fortschreiten der Trägerlebensdauer reduziert wird. Dies verrät, dass es durch Beschränken des Neigungswertes bei einer anfänglichen Beladung möglich ist, das Verarbeiten von Wafern mit einem hohen Ebenheitsgrad fortzusetzen.
Bezugszeichenliste

1: doppelseitige Poliereinrichtung
2: obere Auflageplatte
3: untere Auflageplatte
4, 5: Poliertücher
6: Sonnenrad
7: Innenzahnrad
10: Träger
10a: Waferbeladungsloch
10b: Außenperipheriezähne
11: Trägerkörper
11a: Öffnung des Trägerkörpers
11b: Außenperipheriezähne des Trägerkörpers
12: Harzeinsatz
12a: innere Öffnung des Harzeinsatzes
W: Wafer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201450913 [0004]
JP 200823617 [0004]
JP 200319660 [0004]

Claims

Doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers, in dem der Wafer, der in ein Waferbeladungsloch eines Trägers gesetzt wurde, zusammen mit dem Träger mit einer oberen Auflageplatte und einer unteren Auflageplatte zusammengedrückt und gehalten wird und die obere Auflageplatte und die untere Auflageplatte gedreht werden, während eine Slurry zu dem Wafer geliefert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: zuvor Messen eines Neigungswerts einer Hauptoberfläche von jedem mehrerer Träger in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs; Auswählen jener aus den mehreren Trägern, für die der Neigungswert gleich einer oder kleiner als eine Schwelle ist, basierend auf den Messergebnissen des Neigungswertes; und Anwenden des doppelseitigen Polierens auf den Wafer unter Verwendung des ausgewählten Trägers.
Doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers nach Anspruch 1, wobei die Schwelle auf 0,25 × 10^-3 festgelegt ist.
Doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Messbereich des Neigungswertes in einem Bereich zwischen dem Innenperipherierand des Trägers und einer Position 2 mm von dort nach innen festgelegt wird.
Doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Neigungswert der Hauptoberfläche des Trägers in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs der Neigungswert bei einer Position des Innenperipherierandes des Waferbeladungslochs oder ein Mittelwert der Neigungswerte bei mehreren Positionen des Innenperipherierandes des Waferbeladungslochs ist.
Doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Neigungswert der Hauptoberfläche des Trägers in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs eine Neigung einer Regressionsgeraden ist, die aus der Dickenverteilung des Trägers innerhalb eines gewissen Bereichs von dem Innenperipherierand abgeleitet wird.
Doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Träger aus einer Kombination eines Metallträgers mit einer kreisförmigen Öffnung und einem ringförmigen Harzeinsatz besteht, der entlang der Innenperipherie der Öffnung des Trägerkörpers bereitgestellt ist, und die Breite des Harzeinsatzes gleich oder größer als 2 mm ist.
Doppelseitiges Polierverfahren eines Wafers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei einem Verfahren des Verwendens mehrere Träger zum Anwenden von doppelseitigem Polieren auf mehrere Wafer auf einmal die jeweiligen Neigungswerte der Hauptoberflächen der mehreren Träger in der Nähe des Randes des Waferbeladungslochs gleich einer oder kleiner als eine Schwelle sind und eine Variation der Dicke zwischen den mehreren Trägern innerhalb von ±4 µm fällt.