DE112022003089T5

DE112022003089T5 - Polierkopf, Poliervorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers

Info

Publication number: DE112022003089T5
Application number: DE112022003089.5T
Authority: DE
Inventors: Ryoya Terakawa; Hiroki Ota
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2024-04-04
Also published as: CN117413351A; JP2022191609A; TWI807794B; WO2022264687A1; TW202300283A; KR20240004928A

Abstract

Bereitstellung eines Polierkopfes mit einem ersten ringförmigen Element, einem Verschlusselement, das die obere oberflächenseitige Öffnung der Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt, einer Membran, die die untere oberflächenseitige Öffnung der Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt, und einem zweiten ringförmigen Element, das sich unter der Membran befindet und eine Öffnung aufweist, die ein zu polierendes Werkstück hält. Wenn die Richtung zur Mitte der Öffnung des ersten ringförmigen Elements als die Innenseite angenommen wird und die andere Richtung als die Außenseite angenommen wird, wird der Raum, der durch Verschließen der Öffnung des ersten ringförmigen Elements mit dem Verschlusselement und der Membran gebildet wird, in einen Innenraum und einen Außenraum mit einer ringförmigen Trennwand unterteilt, die einen oberen ringförmigen Verbindungsteil, der mit dem Verschlusselement verbunden ist, und einen unteren ringförmigen Verbindungsteil, der mit der Membran verbunden ist, aufweist, der Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand größer ist als der Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements, und der äußere Umfangsbereich der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand liegt.

Description

[QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN]
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-099930 , die am 16. Juni 2021 eingereicht wurde und die hier ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
[Technischer Bereich]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Polierkopf, eine Poliervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers.
[Stand der Technik]
Die Vorrichtungen zum Polieren der Oberfläche eines Werkstücks, wie z. B. eines Halbleiterwafers, umfassen eine einseitige Poliervorrichtung zum Polieren einer Seite eines Werkstücks und eine beidseitige Poliervorrichtung zum Polieren beider Seiten eines Werkstücks. Bei der einseitigen Poliervorrichtung werden normalerweise, während die zu polierende Oberfläche eines von einem Polierkopf gehaltenen Werkstücks gegen ein mit einer Oberflächenplatte verbundenes Polierkissen gedrückt wird, der Polierkopf bzw. die Oberflächenplatte gedreht, wodurch die zu polierende Oberfläche des Werkstücks und das Polierkissen in Gleitkontakt miteinander gebracht werden. Durch die Zuführung eines Schleifmittels zwischen die zu polierende Oberfläche und das Polierkissen, die auf diese Weise in Gleitkontakt miteinander kommen, ist es möglich, die zu polierende Oberfläche des Werkstücks zu polieren.
Als Verfahren zum Anpressen des vom Polierkopf gehaltenen Werkstücks an das Polierkissen in der oben beschriebenen einseitigen Poliervorrichtung ist ein Gummispannsystem bekannt (siehe WO 2020/202682 und das japanische Patent Nr. 4833355 , die hier ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden).
[Zusammenfassung der Erfindung]
Mit dem Polierkopf des Gummispannsystems ist es möglich, das Werkstück zu pressen, indem ein Gas wie Luft in den Raum an der Rückseite einer Membran (die im japanischen Patent Nr. 4833355 als Gummifilm bezeichnet wird) eingeleitet wird und die Membran dadurch aufquillt.
Bei dem in WO 2020/202682 beschriebenen Polierkopf ist der Raum in zwei Räume unterteilt, und die in die jeweiligen Räume einzuleitenden Gasmengen werden jeweils eingestellt, wodurch eine unabhängige Steuerung des auf den äußeren Umfangsbereich der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks anzuwendenden Drucks der polierten Oberfläche und des auf den zentralen Teil anzuwendenden Drucks der polierten Oberfläche ermöglicht wird (siehe Absatz 0009 von WO 2020/202682 und dergleichen). Das japanische Patent Nr. 4833355 offenbart ebenfalls einen Polierkopf, bei dem der Raum in zwei Räume unterteilt ist (siehe 1 des japanischen Patents Nr. 4833355 und dergleichen). Im Folgenden wird der Polierkopf, bei dem der Raum auf der Rückseite der Membran in zwei Räume unterteilt ist, als Zwei-Zonen-Membrankopf bezeichnet. Die vorliegenden Erfinder untersuchten den in WO 2020/202682 beschriebenen Zwei-Zonen-Membrankopf und den in dem japanischen Patent Nr. 4833355 beschriebenen Zwei-Zonen-Membrankopf und stellten fest, dass es schwierig ist, die Steuerung der Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks und die Unterdrückung lokaler Schwankungen der Poliermenge an der zu polierenden Oberfläche zu kombinieren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Zwei-Zonen-Membrankopf bereit, der in der Lage ist, die Steuerung der Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks und die Unterdrückung lokaler Schwankungen der Poliermenge auf der zu polierenden Oberfläche zu kombinieren.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf:

einen Polierkopf, der Folgendes aufweist:
- ein erstes ringförmiges Element,
- ein Verschlusselement, das die obere oberflächenseitige Öffnung der Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt,
- eine Membran, die die untere oberflächenseitige Öffnung der Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt, und
- ein zweites ringförmiges Element, das sich unter der Membran befindet und eine Öffnung aufweist, die ein zu polierendes Werkstück aufnimmt,
- wobei die Richtung zur Mitte der Öffnung des ersten ringförmigen Elements als die Innenseite und die andere Richtung als die Außenseite angenommen wird,
- der Raum, der durch Verschließen der Öffnung des ersten ringförmigen Elements mit dem Verschlusselement und der Membran gebildet wird, in einen Innenraum und einen Außenraum mit einer ringförmigen Trennwand unterteilt ist, die einen oberen ringförmigen Verbindungsteil, der mit dem Verschlusselement verbunden ist, und einen unteren ringförmigen Verbindungsteil, der mit der Membran verbunden ist, aufweist,
- wobei der Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand größer ist als der Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements, und sich
- der äußere Umfangsbereich der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand befindet.

Mit dem Polierkopf (Zwei-Zonen-Membrankopf) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Steuerung der Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks und die Unterdrückung lokaler Schwankungen der Poliermenge an der zu polierenden Oberfläche zu kombinieren. Die Vermutung der vorliegenden Erfinder zu diesem Punkt ist wie folgt.
Wenn ein Werkstück mit dem in WO 2020/202682 gezeigten Polierkopf poliert wird, befindet sich der äußere Umfangsbereich der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks vertikal unter dem Verbindungsteil zwischen der Trennwand zur Unterteilung des Raums an der Rückseite der Membran und der Membran (siehe z.B. 1 von WO 2020/202682 ). Der Druck, der von den beiden durch die Trennwand geteilten Räumen vertikal nach unten ausgeübt wird, kann durch die Menge eines Gases gesteuert werden, das in jeden Bereich eingeführt wird. Es ist jedoch nicht einfach, den vertikal nach unten wirkenden Druck der Trennwand zu steuern, der normalerweise kleiner ist als der vertikal nach unten wirkende Druck der beiden Räume. Dies kann als der Grund angesehen werden, warum die lokalen Schwankungen der Poliermenge (insbesondere die lokale Verringerung der Poliermenge vertikal unter dem Verbindungsteil) bei dem mit dem in WO 2020/202682 gezeigten Polierkopf polierten Werkstück tendenziell verursacht werden.
Im Gegensatz dazu ist bei dem Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung der Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils, der der Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand zum Trennen der beiden Räume mit der Membran ist, größer als der Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements. Daher befindet sich beim Polieren mit dem Polierkopf das zweite ringförmige Element vertikal unter dem unteren ringförmigen Verbindungsteil, und der äußere Umfangsbereich der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks befindet sich nicht dort. Die gegenwärtigen Erfinder betrachten diesen Punkt als den Grund, warum die zu polierende Oberfläche des Werkstücks poliert werden kann, während die lokale Verringerung der Poliermenge vertikal unter dem Verbindungsteil durch Verwendung des Polierkopfes unterdrückt wird.
Ferner ist bei dem Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung für den Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand der äußere Umfangsbereich der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil angeordnet, und der Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils ist größer als der Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements. Aus diesen Gründen befindet sich das zweite ringförmige Element vertikal unter dem unteren ringförmigen Verbindungsteil. Im Gegensatz dazu ist bei dem in 1 des japanischen Patents Nr. 4833355 dargestellten Polierkopf der Innendurchmesser des Verbindungsteils der Trennwand mit der Membran kleiner als der Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements. Verglichen mit dem Polierkopf mit einer solchen Konfiguration ist es mit dem Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, den vom Außenraum nach unten anzuwendenden Druck effektiver zu steuern, indem die Menge des in den durch die ringförmige Trennwand geteilten Außenraum einzuleitenden Gases eingestellt wird. Infolgedessen wird es möglich, die Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks durch Einstellen der in den Außenraum einzuleitenden Gasmenge leicht zu steuern. Dies wird von den Erfindern vermutet. Obwohl die Vermutung der vorliegenden Erfinder in der vorliegenden Beschreibung beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Vermutung beschränkt.
In einer Ausführungsform kann die ringförmige Trennwand eine Seitenflächenform aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer geneigten Form und einer horizontalen Form der Querschnittsform besteht. Vertikal unter mindestens einem Teil der Seitenflächenform können sich das innere Umfangsende des zweiten ringförmigen Elements und das äußere Umfangsende der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks befinden.
In einer Ausführungsform kann das Verschlusselement ein oberes scheibenförmiges Element und ein unteres scheibenförmiges Element mit einem kleineren Außendurchmesser als dem des oberen scheibenförmigen Elements umfassen. Die ringförmige Trennwand kann so gestaltet sein, dass das obere ringförmige Verbindungsteil mit der Seitenfläche des unteren scheibenförmigen Elements verbunden ist.
In einer Ausführungsform kann der Polierkopf außerdem einen Stützteller zwischen der Membran und dem zweiten ringförmigen Element aufweisen.
In einer Ausführungsform kann der Polierkopf einen Einleitungspfad haben, der ein Gas in den Innenraum einleitet, und einen Einleitungspfad, der ein Gas in den Außenraum einleitet.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf:

eine Poliervorrichtung, die Folgendes aufweist:
- den oben genannten Polierkopf,
- ein Polierkissen und
- eine Oberflächenplatte, die das Polierkissen trägt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers, umfassend: Polieren der Oberfläche eines zu polierenden Halbleiterwafers mit der oben genannten Poliervorrichtung, um eine polierte Oberfläche zu bilden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Zwei-Zonen-Membrankopf bereitzustellen, der in der Lage ist, die Steuerung der Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks und die Unterdrückung lokaler Schwankungen der Poliermenge an der zu polierenden Oberfläche zu kombinieren.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

[1] 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
[2] 2 ist eine erklärende Ansicht eines Verbindungsteils einer ringförmigen Trennwand 15A in einem in 1 dargestellten Polierkopf 1A.
[3] 3 ist eine erklärende Ansicht eines Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand 15A in dem in 1 dargestellten Polierkopf 1A.
[4] 4 ist eine erläuternde Ansicht der Innenwandfläche der ringförmigen Trennwand und der oberen Fläche einer Membran.
[5] 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
[6] 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
[7] 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
[8] 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Poliervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
[9] 9 ist ein Diagramm, das den Unterschied in der Poliermenge relativ zum Polierdruck Pe für Beispiel 1, Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 darstellt.
[10] 10 zeigt ein Diagramm, in dem der ESFQR relativ zum Polierdruck Pe für Beispiel 1, Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 aufgetragen ist.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
[Polierkopf]
Ein Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein erstes ringförmiges Element, ein Verschlusselement, das die obere oberflächenseitige Öffnung der Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt, eine Membran, die die untere oberflächenseitige Öffnung der Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt, und ein zweites ringförmiges Element, das sich unter der Membran befindet und eine Öffnung aufweist, die ein zu polierendes Werkstück aufnimmt. In dem Polierkopf ist der Raum, der durch das Verschließen der Öffnung des ersten ringförmigen Elements mit dem Verschlusselement und der Membran gebildet wird, in einen Innenraum und einen Außenraum mit einer ringförmigen Trennwand unterteilt, die einen oberen ringförmigen Verbindungsteil, der mit dem Verschlusselement verbunden ist, und einen unteren ringförmigen Verbindungsteil, der mit der Membran verbunden ist, aufweist, wobei die Richtung zur Mitte der Öffnung des ersten ringförmigen Elements als die Innenseite und die andere Richtung als die Außenseite angenommen wird, wobei der Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand größer ist als der Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements, und sich ein äußerer Umfangsbereich der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand befindet.
Nachfolgend wird der Polierkopf im Detail beschrieben. In der vorliegenden Erfindung und in der vorliegenden Beschreibung bedeuten die Ausdrücke „untere Fläche“, „unter“, „obere Fläche“, „oben“, „unten“ und dergleichen „untere Fläche“, „unter“, „obere Fläche“, „oben“, „unten“ und dergleichen, wenn der Polierkopf in einen Zustand gebracht wird, in dem ein Poliervorgang durchgeführt wird. In der vorliegenden Erfindung und in der vorliegenden Beschreibung wird für die Ausdrücke „geneigt“ und „horizontal“ der Fall, in dem der Polierkopf in Bezug auf die horizontale Richtung geneigt ist, wenn der Polierkopf in einem Zustand angeordnet ist, in dem ein Poliervorgang durchgeführt wird, als „geneigt“ bezeichnet, und der Fall, in dem der Polierkopf parallel zu einer solchen horizontalen Richtung ist, wird als „horizontal“ bezeichnet. Ferner wird die Richtung zur Mitte der Öffnung des ersten ringförmigen Elements als „innen“ und die andere Richtung als „außen“ bezeichnet. Der Begriff „ringförmig“ bedeutet die Form mit einer Öffnung, und die Form der Öffnung in einer Draufsicht kann eine kreisförmige Form sein. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen sind jedoch illustrativ, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Ferner sind dieselben Teile in den Zeichnungen mit denselben Bezugsziffern und Zeichen versehen.
1 und 5 bis 7 sind jeweils eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Polierkopf 1A in 1, ein Polierkopf 1B in 5, ein Polierkopf 1C in 6 und ein Polierkopf 1D in 7 können gemeinsam als ein Polierkopf 1 bezeichnet werden. Ferner können eine ringförmige Trennwand 15A in 1, eine ringförmige Trennwand 15B in 5, eine ringförmige Trennwand 15C in 6 und eine ringförmige Trennwand 15D in 7 zusammenfassend als ringförmige Trennwand 15 bezeichnet werden. In jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 ist der Kopfhauptkörper nicht dargestellt. Oberhalb des in jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 gezeigten Abschnitts befindet sich ein Kopfhauptkörper, und der in jeder Zeichnung gezeigte Abschnitt ist durch ein bekanntes Verfahren, wie z. B. die Befestigung durch eine Schraube, an dem Kopfhauptkörper angebracht.
In jeder Zeichnung der 1 und der 5 bis 7 weist der Polierkopf 1 ein erstes ringförmiges Element 11 auf. Das erste ringförmige Element 11 hat eine ringförmige obere Fläche und eine ringförmige untere Fläche. Der Innendurchmesser der oberen Fläche ist der gleiche Wert wie der Außendurchmesser der unteren Fläche, und der Außendurchmesser der oberen Fläche ist der gleiche Wert wie der Außendurchmesser der unteren Fläche. Das heißt, das erste ringförmige Element 11 hat eine zylindrische Außenform, und die Form der Öffnung ist ebenfalls zylindrisch. Dies gilt auch für ein zweites ringförmiges Element 12, das später beschrieben wird. In der vorliegenden Erfindung und in der vorliegenden Beschreibung wird der Begriff „derselbe Wert“ in dem Sinne verwendet, dass er sowohl den Fall einer perfekten Übereinstimmung als auch den Fall eines Fehlers einschließt, der bei der Herstellung unvermeidlich verursacht werden kann. Dies gilt auch für den Begriff bezüglich der Form, wie z.B. eine zylindrische Form. Als erstes ringförmiges Element 11 kann ein ringförmiger Ring aus einem starren Material wie Edelstahl (stainless steel material SUS) verwendet werden, der normalerweise für den Polierkopf einer einseitigen Poliervorrichtung verwendet wird.
Die untere Oberfläche des ersten ringförmigen Elements 11 ist mit einer Membran 13 bedeckt. Die Membran 13 kann zumindest die seitliche Öffnung der unteren Oberfläche des ersten ringförmigen Elements 11 verschließen. Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung des Auftretens von Ausrichtungsfehlern, wenn die Membran 13 gequollen ist, und unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung des Einmischens eines Schleifmittels in die Öffnung des ersten ringförmigen Elements 11 ist vorzugsweise auch die gesamte ringförmige untere Oberfläche des ersten ringförmigen Elements 11 mit der Membran 13 bedeckt. Die Membran 13 kann mit der ringförmigen unteren Oberfläche des ersten ringförmigen Elements 11 durch ein bekanntes Verfahren, wie z.B. die Verwendung eines Klebstoffs, verbunden werden. Wie in jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 gezeigt, wird die Membran 13 vorzugsweise auch so geklebt, dass sie sich über einen Teil oder die gesamte Seitenfläche des ersten ringförmigen Elements 11 erstreckt. Als Membran 13 kann eine Folie aus einem elastischen Material wie Kautschuk verwendet werden. Beispiele für Kautschuk können Fluorkautschuk sein. Die Dicke der Membran 13 unterliegt keiner besonderen Beschränkung und kann zum Beispiel zwischen 0,5 und 2 mm betragen.
In jeder Zeichnung der 1 und der 5 bis 7 ist die untere Oberfläche der Membran 13 mit einem Stützteller 14 verbunden. Der Stützteller 14 kann mit der unteren Oberfläche der Membran 13 durch ein bekanntes Verfahren, z. B. die Verwendung eines Klebstoffs, verbunden werden. Der äußere Umfangsbereich der unteren Oberfläche der Membran 13 und die ringförmige obere Oberfläche des zweiten ringförmigen Elements 12 können in direkten Kontakt miteinander kommen. Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung des Ablösens der Membran 13 und des Auftretens von Wellen wird jedoch vorzugsweise der Stützteller 14 zwischen dem äußeren Umfangsbereich der unteren Oberfläche der Membran 13 und der ringförmigen oberen Oberfläche des zweiten ringförmigen Elements 12 angeordnet. Als Stützteller 14 kann z.B. eine scheibenförmige Folie aus einem Material verwendet werden, das aufgrund der Oberflächenspannung von Wasser bei der Aufnahme von Wasser eine adsorptive Eigenschaft aufweist (z.B. geschäumtes Polyurethan). Infolgedessen kann der Stützteller 14, der beim Polieren Wasser enthält, ein Werkstück halten.
In jeder der 1 und 5 bis 7 verschließt die Membran 13 die untere oberflächenseitige Öffnung des ersten ringförmigen Elements 11. Die obere oberflächenseitige Öffnung des ersten ringförmigen Elements 11 wird mit einem Verschlusselement verschlossen, das aus einem oberen scheibenförmigen Element 10a und einem unteren scheibenförmigen Element 10b besteht. Das untere scheibenförmige Element 10b ist ein scheibenförmiges Element mit einem kleineren Außendurchmesser als der des oberen scheibenförmigen Elements 10a. Das obere scheibenförmige Element 10a und das untere scheibenförmige Element 10b können jeweils ein scheibenförmiges flaches Blech sein, bei dem der Außendurchmesser der oberen Oberfläche und der Außendurchmesser der unteren Oberfläche denselben Wert haben, und können beispielsweise koaxial angeordnet sein. In jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 sind das obere scheibenförmige Element 10a und das untere scheibenförmige Element 10b unterschiedliche Elemente und werden jeweils durch ein beliebiges Mittel befestigt (z. B. ein Verfahren, bei dem ein konkaver Teil in einem Element vorgesehen ist und ein konvexer Teil in dem anderen Element vorgesehen ist, so dass der konvexe Teil in den konkaven Teil eingepasst wird, Befestigung mit einer Schraube oder Verklebung mit einem Klebstoff). Der Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt. Das Verschlusselement kann ein Element sein, das ein oberes scheibenförmiges Element und ein unteres scheibenförmiges Element mit einem kleineren Außendurchmesser als dem des oberen scheibenförmigen Elements umfasst, die darin einstückig miteinander ausgebildet sind. Das Material, aus dem das Verschlusselement besteht, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. In jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 zeigt W die Einstellposition eines Werkstücks. Wenn zum Zeitpunkt des Polierens eines Werkstücks ein Gas in den von dem ersten ringförmigen Element 11, der Membran 13 und dem Verschlusselement umgebenen Raum eingeleitet wird, wird die Membran 14 aufgequollen. Infolgedessen wird das in der Werkstückeinstellposition W eingestellte Werkstück über den Stützteller 14 gedrückt, so dass ein Poliervorgang durchgeführt wird.
In jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 ist der von dem ersten ringförmigen Element 11, der Membran 13 und dem Verschlusselement umgebene Raum durch die ringförmige Trennwand 15 in einen Innenraum 16a und einen Außenraum 16b unterteilt. Die ringförmige Trennwand 15 kann z. B. durch Formen eines elastischen Materials wie Kautschuk in eine gewünschte Form hergestellt werden. Beispiele für Kautschuk können Fluorkautschuk sein. Die Dicke der ringförmigen Trennwand 15 kann z. B. auf etwa 0,5 bis 1,5 mm festgelegt werden. Ein Gas kann in den Innenraum 16a durch einen Gaseinleitungspfad17a, der durch das obere scheibenförmige Element 10a und das untere scheibenförmige Element 10b im mittleren Teil des Verschlusselements hindurchgeht, und in den Außenraum 16b durch einen Gaseinleitungspfad17b, der durch das obere scheibenförmige Element 10a im äußeren Umfangsbereich des Verschlusselements hindurchgeht, eingeleitet werden, indem die Gaseinleitungsmengen jeweils unabhängig gesteuert werden. Zum Zeitpunkt des Polierens eines Werkstücks ist es beispielsweise möglich, durch Variieren der Menge des in den Innenraum 16a durch den Gaseinleitungspfad 17a einzuleitenden Gases und der Menge des in den Außenraum 16b durch den Gaseinleitungspfad 17b einzuleitenden Gases den Druck der polierten Oberfläche, der auf den äußeren Umfangsbereich der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks unter dem Außenraum 16b auszuüben ist, unabhängig von dem Druck der polierten Oberfläche zu steuern, der auf den zentralen Teil der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks unter dem Innenraum 16a auszuüben ist. In jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 gibt es einen Gaseinleitungspfad 17a und einen Gaseinleitungspfad 17b. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt, und es können zwei oder mehr Gaseinleitungspfade17a und zwei oder mehr Gaseinleitungspfade 17b vorgesehen werden.
In jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 ist ein zweites ringförmiges Element 12 unter der Membran 13 über den Stützteller 14 angeordnet. Das zweite ringförmige Element 12 ist ein ringförmiges Element mit einer Öffnung, die ein zu polierendes Werkstück aufnimmt. Ein solches ringförmiges Element wird im Allgemeinen auch als Halter, Haltering, Schablone oder dergleichen bezeichnet. Das zweite ringförmige Element 12 kann ein ringförmiges Element sein, das aus einem Material besteht, das üblicherweise für ein ringförmiges Element verwendet wird, das als Halterung für einen Polierkopf oder ähnliches bezeichnet wird (z. B. aus Glas-Epoxid).
2 ist eine erklärende Ansicht des Verbindungsteils (insbesondere des unteren ringförmigen Verbindungsteils) der ringförmigen Trennwand 15A in dem in 1 gezeigten Polierkopf 1A. Die ringförmige Trennwand 15A ist so ausgebildet, dass der obere ringförmige Verbindungsteil C_upper mit dem Verschlusselement und der untere ringförmige Verbindungsteil C_lower mit der Membran 13 verbunden ist. Insbesondere ist der obere ringförmige Verbindungsteil C_upper mit der Seitenfläche des unteren scheibenförmigen Elements 10b des Verschlusselements verbunden, und der untere ringförmige Verbindungsteil C_lower ist mit der oberen Fläche der Membran 13 verbunden. Als Verbindungsmittel für die jeweiligen Verbindungen können die Verwendung eines Klebstoffs, eine integrale Formung, das Einpassen des konvexen Teils in den konkaven Teil oder ähnliches erwähnt werden. Bei dem Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Innendurchmesser d1 des unteren ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand größer als der Innendurchmesser d2 des zweiten ringförmigen Elements, wobei d1 den Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand darstellt und d2 den Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements darstellt. Das heißt, die Beziehung „d1 > d2“ ist erfüllt. Daher befindet sich zum Zeitpunkt des Polierens eines Werkstücks das zweite ringförmige Element vertikal unter dem unteren ringförmigen Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand, und der äußere Umfangsbereich der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks befindet sich nicht dort. Im Gegensatz dazu befindet sich bei dem in der WO 2020/202682 dargestellten und zuvor beschriebenen Polierkopf der äußere Umfangsbereich der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks vertikal unter dem Verbindungsteil der Trennwand (siehe z.B. 1 der WO 2020/202682 ). Wie bereits beschrieben, kann dies als Grund dafür angesehen werden, dass bei dem mit dem in WO 2020/202682 gezeigten Polierkopf polierten Werkstück lokale Schwankungen in der Poliermenge (insbesondere die lokale Verringerung der Poliermenge vertikal unter dem Verbindungsteil) tendenziell verursacht werden. Im Gegensatz dazu ist es mit dem Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung möglich, durch Erfüllung der Beziehung „d1 > d2“ die lokale Verringerung der Poliermenge vertikal unter dem Verbindungsteil zu unterdrücken und die zu polierende Oberfläche des Werkstücks zu polieren. Dies wird von den vorliegenden Erfindern berücksichtigt. Wenn d2 als 100% angenommen wird, beträgt d1 mehr als 100%, vorzugsweise mehr als 102% und besonders bevorzugt 103 % oder mehr. d1 kann 120% oder weniger oder 110% oder weniger betragen, wenn d2 als 100% angenommen wird, oder kann z. B. die hier angegebenen Werte überschreiten.
3 ist eine erklärende Ansicht des Verbindungsteils (insbesondere des oberen ringförmigen Verbindungsteils) der ringförmigen Trennwand 15A in dem in 1 gezeigten Polierkopf 1A. Die ringförmige Trennwand 15A ist so konfiguriert, dass der obere ringförmige Verbindungsteil C_upper mit der Seitenfläche des unteren scheibenförmigen Elements 10b des Verschlusselements verbunden ist. In 3 sind zwei gestrichelte Linien jeweils eine gerade Linie, die vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil C_upper verläuft. Wie mit den beiden gestrichelten Linien angedeutet, befindet sich vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil C_upper der äußere Umfangsbereich der Einstellposition W des zu polierenden Werkstücks. Der Begriff „äußerer Umfangsbereich“ bezeichnet hier einen Teilbereich vom äußeren Umfangsende zur radialen Innenseite hin. In jeder Zeichnung der 1 und 5 bis 7 ist der obere ringförmige Verbindungsteil C_upper der ringförmigen Trennwand 15 in jedem Fall mit der Seitenfläche des unteren scheibenförmigen Elements 10b des Verschlusselements verbunden. Aus diesem Grund ist der Teil vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil C_upper auch der Teil vertikal unter der Seitenfläche des unteren scheibenförmigen Elements 10b. In einer anderen Ausführungsform kann der obere ringförmige Verbindungsteil C_upper der ringförmigen Trennwand 15 mit der unteren Fläche des unteren scheibenförmigen Elements 10b oder der unteren Fläche des oberen scheibenförmigen Elements 10a verbunden werden. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Ausdruck „vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil C_upper“ „vertikal unter dem inneren Umfangsende des oberen ringförmigen Verbindungsteils C_upper“ bedeutet. d3 ist kleiner als d4, wobei d3 den Öffnungsinnendurchmesser des oberen ringförmigen Verbindungsteils C_upper und d4 den Außendurchmesser der Einstellposition W des zu polierenden Werkstücks darstellt. Das heißt, die Beziehung „d3 < d4“ ist erfüllt. Wie zuvor beschrieben, ist bei dem Polierkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bei dem Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand der äußere Umfangsbereich der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil angeordnet, und der Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils ist größer als der Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements. Dies ermöglicht Folgendes: Im Vergleich zu dem in 1 des japanischen Patents Nr. 4833355 gezeigten Polierkopf kann der vom Außenraum nach unten auszuübende Druck effektiver gesteuert werden, indem die Menge des in den durch die ringförmige Trennwand geteilten Außenraum einzuleitenden Gases eingestellt wird. Dies wird von den vorliegenden Erfindern berücksichtigt. Die Erfinder gehen davon aus, dass es infolgedessen möglich ist, die Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks durch Einstellen der in den Außenraum eingeleiteten Gasmenge leicht zu steuern. Wenn d4 als 100% angenommen wird, ist d3 kleiner als 100%, vorzugsweise 95% oder weniger, und noch bevorzugter 90% oder weniger. Ferner ist d3 unter dem Gesichtspunkt, dass die Änderung der Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks im Verhältnis zur Änderung der Menge des in den Außenraum einzuleitenden Gases stärker zunimmt, bei einem angenommenen d4 von 100% vorzugsweise 40% oder mehr, weiter vorzugsweise 50% oder mehr, weiter vorzugsweise 60% oder mehr, noch weiter vorzugsweise 70% oder mehr und noch weiter vorzugsweise 80% oder mehr.
Was die ringförmige Trennwand betrifft, so umfasst die Querschnittsform der ringförmigen Trennwand vorzugsweise zumindest teilweise die Seitenflächenform, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einer geneigten Form und einer horizontalen Form besteht, und vertikal unter zumindest einem Teil einer solchen Seitenflächenform befindet sich vorzugsweise ein Bereich, der das innere Umfangsende des zweiten ringförmigen Elements und das äußere Umfangsende der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks einschließt. Eine solche Ausgestaltung kann dazu führen, dass beim Einleiten eines Gases in den Außenraum zum Zeitpunkt des Polierens zumindest ein Teil der Innenwandfläche der ringförmigen Trennwand mit der oberen Oberfläche der Membran in Kontakt kommt. Dies kann dazu beitragen, Folgendes zu erleichtern: Durch Änderung der Menge des in den Außenraum einzuleitenden Gases wird die Poliermenge in der Ebene (insbesondere im äußeren Umfangsbereich) des zu polierenden Werkstücks gesteuert. Zum Zeitpunkt des Polierens wird normalerweise sowohl in den Außenraum als auch in den Innenraum Gas eingeleitet. Ein Polierkopf kann so konfiguriert sein, dass, wenn zum Zeitpunkt des Polierens ein Gas in den Außenraum eingeleitet wird, zumindest ein Teil der Innenwandfläche der ringförmigen Trennwand mit der oberen Oberfläche der Membran in Kontakt kommt. Dies kann beispielsweise durch Folgendes bestätigt werden: Wenn ein Gas nur in den Außenraum eingeleitet wird, ohne dass ein Gas in den Innenraum eingeleitet wird, kommen die obere Fläche der Membran und zumindest ein Teil der Innenwandfläche der Trennwand miteinander in Kontakt. 4 ist eine erklärende Ansicht der Innenwandfläche der ringförmigen Trennwand und der oberen Fläche der Membran. In 4 steht das Bezugszeichen 15A_inner für die Innenwandfläche der ringförmigen Trennwand 15A und das Bezugszeichen 13_upper für die obere Oberfläche der Membran 13.
Als spezifische Beispiele für die Querschnittsform ist in dem in 1 gezeigten Beispiel die Querschnittsform der ringförmigen Trennwand 15A so konfiguriert, dass horizontale Formen an der Oberseite und der Unterseite davon enthalten sind, und so, dass eine geneigte Form in einer unteren horizontalen Form fortgesetzt wird. In dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Querschnittsform der ringförmigen Trennwand 15B eine geneigte Form. In dem in 6 gezeigten Beispiel ist die Querschnittsform der ringförmigen Trennwand 15C eine horizontale Form. In dem in 7 dargestellten Beispiel ist die Querschnittsform der ringförmigen Trennwand 15D so gestaltet, dass sich eine geneigte Form in eine horizontale Form fortsetzt. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist es beispielsweise möglich, durch Einleiten eines Gases in den Außenraum 16b zum Zeitpunkt des Polierens einen Teil oder die gesamte Innenwandfläche des Abschnitts in einer unteren horizontalen Form in einer Querschnittsform in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Membran 13 zu bringen. In dem in 5 gezeigten Beispiel ist es durch Einleiten eines Gases in den Außenraum 16b zum Zeitpunkt des Polierens möglich, einen Teil oder die gesamte Innenwandfläche der ringförmigen Trennwand 15B in einer geneigten Form in einer Querschnittsform in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Membran 13 zu bringen. In dem in 6 gezeigten Beispiel ist es durch Einleiten eines Gases in den Außenraum 16b zum Zeitpunkt des Polierens möglich, einen Teil oder die gesamte Innenwandfläche des Abschnitts mit horizontaler Form in einer Querschnittsform in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Membran 13 zu bringen. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist es durch Einleiten eines Gases in den Außenraum 16b zum Zeitpunkt des Polierens möglich, einen Teil oder die gesamte Innenwandfläche des Abschnitts mit horizontaler Form in einer Querschnittsform in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Membran 13 zu bringen.
[Poliervorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiterwafer]
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Poliervorrichtung mit dem oben genannten Polierkopf, einem Polierkissen und einer Oberflächenplatte, die das Polierkissen trägt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers, einschließlich des Polierens der Oberfläche eines zu polierenden Halbleiterwafers durch die obige Poliervorrichtung zur Bildung einer polierten Oberfläche.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Poliervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine in 8 dargestellte Poliervorrichtung 50 umfasst den in 1 dargestellten Polierkopf 1A. Wie in 1 oder dergleichen ist der Kopfhauptkörper des Polierkopfs nicht dargestellt. Die Poliervorrichtung 50 ist eine einseitige Poliervorrichtung eines Gummispannsystems, wobei die zu polierende Oberfläche eines zu polierenden Werkstücks Wa, das in der Einstellposition W des Polierkopfs 1A eingestellt ist, in Gleitkontakt mit einem Polierkissen 41 gebracht wird, das auf die Oberflächenplatte 42 geklebt ist, während der Polierkopf 1A und die Oberflächenplatte 42 jeweils durch einen Drehmechanismus (nicht gezeigt) gedreht werden. Ein Schleifmittel 61, das von einem Schleifmittelzufuhrmechanismus 60 abgegeben wird, wird zwischen die untere Oberfläche des Werkstücks Wa, die die zu polierende Oberfläche des Werkstücks Wa ist, und das Polierkissen 41 zugeführt. So wird die zu polierende Oberfläche des Werkstücks Wa poliert. Als Schleifmittel kann ein Polierschlamm verwendet werden, der üblicherweise für CMP (Chemical Mechanical Polishing) eingesetzt wird. Die obige Poliervorrichtung kann die gleiche Konfiguration wie die einer normalen einseitigen Poliervorrichtung haben, mit Ausnahme des Polierkopfes gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung. Ferner ist auf das obige Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers eine bekannte Technologie bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterwafers mit einer polierten Oberfläche anwendbar, mit Ausnahme des Polierens der Oberfläche eines zu polierenden Halbleiterwafers unter Verwendung der Poliervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, um eine polierte Oberfläche zu bilden. Der zu polierende Wafer kann beispielsweise ein Siliciumwafer (vorzugsweise ein Einkristall-Siliciumwafer) sein. Ein Siliciumwafer kann zum Beispiel auf folgende Weise hergestellt werden. Ein einkristalliner Silicium-Block wird geschnitten, so dass ein Block entsteht. Der einkristalline Silicium-Block kann nach einem bekannten Verfahren wie dem CZ-Verfahren (Czochralski-Verfahren) oder dem FZ-Verfahren (Floating-Zone-Verfahren) gezüchtet werden. Der resultierende Block wird in Scheiben geschnitten, wodurch ein Wafer entsteht. Der Wafer wird verschiedenen Verarbeitungen unterzogen. Auf diese Weise kann ein Siliciumwafer hergestellt werden. Als Bearbeitungen können das Anfasen, das Abflachen (Läppen, Schleifen oder Polieren) und Ähnliches genannt werden. Die obige Poliervorrichtung kann vorzugsweise z. B. für den Endpolierschritt des letzten Schrittes der Waferbearbeitung verwendet werden.
[Beispiele]
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Beispielen gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Der im Folgenden beschriebene Polierdruck Pe ist der Druck, der vom äußeren Umfangsbereich der Membran 13 nach unten aufgrund der Schwellung des äußeren Umfangsbereichs der Membran 13, die durch das Einleiten eines Gases in den Außenraum 16b über den Gaseinleitungspfad17b verursacht wird, ausgeübt wird. Der Polierdruck Pc ist der Druck, der vom zentralen Teil der Membran 13 nach unten aufgrund der Schwellung des zentralen Teils der Membran 13, die durch das Einleiten eines Gases in den Innenraum 16a durch den Gaseinleitungspfad17a verursacht wird, ausgeübt wird. Die Polierdrücke Pe und Pc sind experimentelle Werte.
[Polierkopf]
Der Polierkopf (der Zwei-Zonen-Membrankopf des Gummispannsystems) von Beispiel 1 ist der Polierkopf mit der in 1 dargestellten Konfiguration. Der Innendurchmesser d1 des unteren ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand, der Innendurchmesser d2 des zweiten ringförmigen Elements, der Öffnungsinnendurchmesser d3 des oberen ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand und der Außendurchmesser d4 der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks sind jeweils die in Tabelle 1 angegebenen Werte.
Der Polierkopf von Beispiel 2 ist der Polierkopf mit der gleichen Konfiguration wie der Polierkopf von Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass d3 auf den in Tabelle 1 angegebenen Wert eingestellt ist.
Bei jedem Polierkopf von Beispiel 1 und Beispiel 2 ist der Innendurchmesser d1 des unteren ringförmigen Verbindungsteils C_lower der ringförmigen Trennwand 15A größer als der Innendurchmesser d2 des zweiten ringförmigen Elements, und der äußere Umfangsbereich der Einstellposition W des zu polierenden Werkstücks befindet sich vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil C_upper der ringförmigen Trennwand 15A. Für die Polierköpfe des Beispiels 1 und des Beispiels 2 hat sich Folgendes bestätigt: Wenn ein Gas nur in den Außenraum eingeleitet wird, ohne dass ein Gas in den Innenraum eingeleitet wird, kommt zumindest ein Teil der Innenwandfläche der Trennwand (insbesondere ein Teil oder die gesamte Innenwandfläche des Abschnitts in einer unteren horizontalen Form in einer Querschnittsform) in Kontakt mit der oberen Fläche der Membran.
Jeder Polierkopf des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 2 ist ein Polierkopf mit der gleichen Konfiguration wie der Polierkopf des Beispiels 1, mit der Ausnahme, dass d1 und d3 auf die in Tabelle 1 angegebenen Werte eingestellt sind.
Bei dem Polierkopf des Vergleichsbeispiels 1 ist der Innendurchmesser d1 des unteren ringförmigen Verbindungsteils C_lower der ringförmigen Trennwand 15A kleiner als der Innendurchmesser d2 des zweiten ringförmigen Elements (d1 < d2). Daher befindet sich das zweite ringförmige Element 12 zum Zeitpunkt des Polierens vertikal unter dem unteren ringförmigen Verbindungsteil C_lower der ringförmigen Trennwand 15A.
Bei dem Polierkopf des Vergleichsbeispiels 2 ist der Innendurchmesser d1 des unteren ringförmigen Verbindungsteils C_lower der ringförmigen Trennwand 15A zwar ungefähr gleich dem Innendurchmesser d2 des zweiten ringförmigen Elements, aber die Beziehung „d1 < d2“ ist erfüllt. Daher befindet sich das zweite ringförmige Element 12 zum Zeitpunkt des Polierens vertikal unter dem unteren ringförmigen Verbindungsteil C_lower der ringförmigen Trennwand 15A.

[Tabelle 1]

	Ringförmige Trennwand Innendurchmesser d1 des unteren ringförmigen Verbindungsteils	Zweites ringförmiges Element Innendurchmesser d2	Ringförmige Trennwand Öffnungsinnendurchmesser d3 des oberen ringförmigen Verbindungsteils	Eingestellte Position des Werkstücks Außendurchmesser d4
Beispiel 1	320mm (106% mit d2 als 100% angenommen)	301mm	200mm (67% mit d4 als 100% angenommen)	300m m
Beispiel 2	320mm (106% mit d2 als 100% angenommen)	301mm	260mm (87% mit d4 als 100% angenommen)	300m m
VergleichsBeispiel 1	270mm (d1 <d2)	301mm	260m m (87% mit d4 als 100% angenommen)	300m m
VergleichsBeispiel 2	300mm (d1 <d2)	301mm	290mm (97% mit d4 als 100% angenommen)	300m m

[Polierverfahren für Siliciumwafer]
Im anschließenden Polierprozess wurden mehrere Siliciumwafer, die unter denselben Schnittbedingungen aus demselben einkristallinen Siliciumblock herausgeschnitten und unter denselben Bedingungen verschiedenen Bearbeitungen unterzogen wurden, einem einseitigen Polierprozess als Endpolierschritt der letzten Stufe unterzogen.
Als die Poliervorrichtung von Beispiel 1 wurde eine Poliervorrichtung mit der in 8 gezeigten Konfiguration einschließlich des Polierkopfes von Beispiel 1 hergestellt. Mit der Poliervorrichtung wurde der einseitige Polierprozess des Siliciumwafers durchgeführt. Die drei Siliciumwafer wurden jeweils einem einseitigen Polierprozess unter den folgenden Polierbedingungen unterzogen. $Pc = 10 kPa$
$Pe = 8 kPa,10 kPa, oder 12 kPa$
Eine Poliervorrichtung des Beispiels 2 war die gleiche wie die Poliervorrichtung des Beispiels 1, mit der Ausnahme, dass der Polierkopf wie der Polierkopf des Beispiels eingestellt war. Mit der Poliervorrichtung wurden drei Siliciumwafer jeweils einem einseitigen Polierprozess nach dem für Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unterzogen.
Auch für Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 wurden jeweils drei Siliciumwafer unter Verwendung des Polierkopfes des jeweiligen Vergleichsbeispiels einem einseitigen Polierprozess nach dem für Beispiel 1 beschriebenen Verfahren unterzogen.
[Bewertung der Änderung der Poliermenge aufgrund einer Änderung des Polierdrucks Pe]
Für jeden Siliciumwafer, der in Beispiel 1, Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 einem Polierprozess unterzogen wurde, wurden unter Verwendung eines geometrischen Messsystems WaferSight der Firma KLA-Tencor Co. als Messgerät,

(i) die Dicke des Wafers in der Mitte des Wafers (beschrieben als „Dicke in der Mitte des Wafers“); und
(ii) das arithmetische Mittel der Waferdicken an 72 gleichmäßig verteilten Stellen um den gesamten Umfang an Positionen von 10 mm radial einwärts vom äußeren Umfangsende des Wafers (bezeichnet als „Wafer-Außenumfangsdicke“)

Für jeden Siliciumwafer, der einem Polierprozess unterzogen wurde, wurde die Differenz der Poliermenge als „Differenz der Poliermenge = Dicke in der Mitte des Wafers - Wafer-Außenumfangsdicke“ berechnet. 9 zeigt ein Diagramm, in dem die Differenz der Poliermenge relativ zum Polierdruck Pe für Beispiel 1, Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 aufgetragen ist. Wie aus dem Diagramm in 9 hervorgeht, war bei Vergleichsbeispiel 2 der Grad der Änderung des Wertes der Differenz des Polierbetrags im Verhältnis zur Änderung des Wertes des Polierdrucks Pe geringer als bei Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1.
[Bewertung von Schwankungen der Poliermenge]
Für jeden Siliciumwafer, der in Beispiel 1, Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 einem Polierprozess unterzogen wurde, wurde unter Verwendung eines von KLA-Tencor Co. hergestellten geometrischen Messsystems WaferSight als Messgerät der ESFQR-Index für die Ebenheit des äußeren Umfangsbereichs des Wafers bestimmt. ESFQR ist die Abkürzung für Edge site flatness front reference least square range (Abkürzung, die sich aus der Verbindung der unterstrichenen Buchstaben ergibt). Der ESFQR wird als der Wert bestimmt, der auf folgende Weise erhalten wird: Mit dem Messgerät wird eine Stelle im äußeren Umfangsbereich der einem Polierprozess unterzogenen Waferoberfläche festgelegt; die Stelle wird radial in mehrere Sektoren unterteilt; und die minimale Verschiebung wird zur maximalen Verschiebung von der bestpassenden Oberfläche an der Stelle addiert. Die Teilungsbedingungen für den Sektor wurden auf 72 Sektoren, eine Länge von 15 mm und eine Breite von 5° festgelegt. 10 zeigt ein Diagramm, in dem der ESFQR relativ zum Polierdruck Pe für Beispiel 1, Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 aufgetragen ist. Wie aus dem Diagramm in 10 hervorgeht, war der Wert von ESFQR in Vergleichsbeispiel 1 für jeden Pe größer als der von Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 (d.h. die Ebenheit des äußeren Umfangsbereichs des Wafers, der einem Polierprozess unterzogen wurde, war geringer). Der Grund, warum die Ebenheit des äußeren Umfangsbereichs für den Wafer, der einem Polierprozess durch die Poliervorrichtung des Vergleichsbeispiels 1 unterzogen wurde, geringer war, kann wie folgt betrachtet werden: Bei der Poliervorrichtung des Vergleichsbeispiels 1 befindet sich der äußere Umfangsbereich der zu polierenden Waferoberfläche unter dem unteren ringförmigen Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand; und daher war es nicht einfach, den Polierdruck zu steuern, der unter dem unteren ringförmigen Verbindungsteil angewendet wird.
Aus den oben beschriebenen Ergebnissen lässt sich folgendes bestätigen. Beim Polierprozess mit den Poliervorrichtungen von Beispiel 1 und Beispiel 2 ist es möglich, die Poliermenge des äußeren Umfangsbereichs der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks durch Änderung des Polierdrucks Pe zu steuern, und es ist auch möglich, Schwankungen der lokalen Poliermenge an der zu polierenden Oberfläche zu unterdrücken.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf dem technischen Gebiet eines Halbleiterwafers, wie z.B. eines Siliciumwafers, nützlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021099930 [0001]
WO 2020202682 [0004, 0006, 0010, 0029]
JP 4833355 [0004, 0005, 0006, 0012, 0030]

Claims

Polierkopf, der Folgendes umfasst: ein erstes ringförmiges Element, ein Verschlusselement, das eine obere oberflächenseitige Öffnung einer Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt, eine Membran, die eine untere oberflächenseitige Öffnung der Öffnung des ersten ringförmigen Elements verschließt, und ein zweites ringförmiges Element, das sich unter der Membran befindet und eine Öffnung aufweist, die ein zu polierendes Werkstück aufnimmt, wobei eine Richtung zur Mitte der Öffnung des ersten ringförmigen Elements als Innenseite und die andere Richtung als Außenseite angenommen wird, der Raum, der durch Verschließen der Öffnung des ersten ringförmigen Elements mit dem Verschlusselement und der Membran gebildet wird, in einen Innenraum und einen Außenraum mit einer ringförmigen Trennwand unterteilt ist, die einen oberen ringförmigen Verbindungsteil, der mit dem Verschlusselement verbunden ist, und einen unteren ringförmigen Verbindungsteil, der mit der Membran verbunden ist, aufweist, wobei ein Innendurchmesser des unteren ringförmigen Verbindungsteils der ringförmigen Trennwand größer ist als ein Innendurchmesser des zweiten ringförmigen Elements, und sich ein äußerer Umfangsbereich einer Einstellposition des zu polierenden Werkstücks vertikal unter dem oberen ringförmigen Verbindungsteil der ringförmigen Trennwand befindet.
Polierkopf nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Trennwand eine Seitenflächenform umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer geneigten Form und einer horizontalen Form in einer Querschnittsform, und vertikal unter mindestens einem Teil der Seitenflächenform ein inneres Umfangsende des zweiten ringförmigen Elements und ein äußeres Umfangsende der Einstellposition des zu polierenden Werkstücks liegen/angeordnet sind.
Polierkopf nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verschlusselement ein oberes scheibenförmiges Element und ein unteres scheibenförmiges Element mit einem kleineren Außendurchmesser als dem des oberen scheibenförmigen Elements umfasst, und in der ringförmigen Trennwand das obere ringförmige Verbindungsteil mit einer Seitenfläche des unteren scheibenförmigen Elements verbunden ist.
Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der außerdem einen Stützteller zwischen der Membran und dem zweiten ringförmigen Element umfasst.
Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der Folgendes umfasst: einen Einleitungspfad, über den ein Gas in den Innenraum eingeleitet wird, und einen Einleitungspfad, über den ein Gas in den Außenraum eingeleitet wird.
Poliervorrichtung, die Folgendes umfasst: den Polierkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ein Polierkissen und eine Oberflächenplatte, die das Polierkissen trägt.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers, das das Polieren einer Oberfläche eines zu polierenden Halbleiterwafers mit der Poliervorrichtung nach Anspruch 6 umfasst, um eine polierte Oberfläche zu bilden.