JP2021106226A - 半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法及びそれを用いた半導体ウェーハの研磨方法、並びに半導体ウェーハ研磨システム - Google Patents
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Abstract
Description
第1の半導体ウェーハ用研磨布を用いて少なくとも1枚以上の半導体ウェーハの表面を順次研磨し、各回研磨での前記定盤の定盤負荷電流値の時間波形データを波形解析した結果と、各回研磨後の前記半導体ウェーハの研磨結果指標との対応関係に基づく判定条件を求める予備工程と、
第2の半導体ウェーハ用研磨布を前記定盤に設置する第1工程と、
前記予備工程と同種の研磨条件を用いて、少なくとも1枚以上の半導体ウェーハを順次研磨して、各回研磨での前記時間波形データを取得して波形解析する第2工程と、
前記第2工程において波形解析した結果が、前記判定条件を満足するか否かを判定する第3工程と、
を含むことを特徴とする半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法。
半導体ウェーハ研磨システムは、制御部、並びに、前記制御部を介して制御される波形解析部、記憶部、判定部、ウェーハ交換部をさらに備え、
前記記憶部には、前記研磨布と同種の研磨布を用いて少なくとも1枚以上の半導体ウェーハの表面を順次研磨したときに、各回研磨での前記定盤の定盤負荷電流値の時間波形データを波形解析した結果と、各回研磨後の前記半導体ウェーハの研磨結果指標との対応関係に基づく判定条件が記憶され、
前記制御部は、
(i)前記保持部にダミーウェーハを保持させ、
(ii)前記波形解析部を用いて、前記記憶部に記憶された研磨条件と同種の研磨条件を用いて、少なくとも1枚以上の前記ダミーウェーハを順次研磨して、各回研磨での前記時間波形データを取得して波形解析し、
(iii)前記判定部を用いて、前記ダミーウェーハを用いて波形解析した結果が、前記記憶部に記憶された判定条件を満足するか否かを判定し、
(iv)前記判定条件を満足した後、前記ウェーハ交換部を用いて前記保持部に前記半導体ウェーハを保持させる
ことを特徴とする半導体ウェーハ研磨システム。
直径300mm、総厚み775μmであるシリコンウェーハを34枚用意した。また、枚葉式の片面研磨装置の定盤に、未使用状態のスウェード素材の研磨布を設置した。この枚葉式片面研磨装置を用いて、コロイダルシリカ砥粒含有アルカリ研磨液を研磨スラリーとして研磨布表面に供給しながら、1枚のシリコンウェーハの表面を化学機械研磨して、研磨を終える度にシリコンウェーハを交換して、これら34枚のシリコンウェーハの片面研磨を同様の研磨条件で順次行った。ただし、1回目の研磨と2回目の研磨では、研磨布の不純物を除去するために、研磨時間を3回目以降の研磨時間よりも十分長くした。また、研磨中には定盤負荷電流値を測定した。定盤負荷電流値の測定結果を図2に示す。
図5のフローチャートを参照する。本発明の一実施形態による半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法は、予備工程S10と、第1工程S21、第2工程S22及び第3工程S23とを少なくとも含む。この予備工程S10では、第1の半導体ウェーハ用研磨布を用いて少なくとも1枚以上の半導体ウェーハの表面を順次研磨し、各回研磨での定盤の定盤負荷電流値の時間波形データを波形解析した結果と、各回研磨後の半導体ウェーハの研磨結果指標との対応関係に基づく判定条件を求める。この予備工程とは別に、第1工程S21では第2の半導体ウェーハ用研磨布を定盤に設置する。次いで、第2工程S22では、予備工程S10と同種の研磨条件を用いて、少なくとも1枚以上の半導体ウェーハを順次研磨して、各回研磨での時間波形データを取得して波形解析する。そして、第3工程S23では、第2工程S22において波形解析した結果が、判定条件を満足するか否かを判定する。以下、各工程の詳細を順次説明する。また、以下では、第1の半導体ウェーハ用研磨布を「プレ研磨布」と称し、第2の半導体ウェーハ用研磨布を「判定対象研磨布」と称する。
予備工程S10は、第1工程〜第3工程による本研磨布の使用開始時期の判定に先立って行う工程であり、判定対象研磨布と同種のプレ研磨布を用いて少なくとも1枚以上の半導体ウェーハの表面を順次研磨する。なお、ここでいう「同種」とは、同一素材の研磨布であり、かつ、製品としては同一の研磨布であるが、製造時期等の異なる研磨布を指す。また、枚葉式片面研磨、バッチ式片面研磨などの研磨方式、加圧力、定盤回転数、使用スラリー種などの研磨条件は、多数枚の半導体ウェーハを順次研磨するときに不可避的に変化する条件を除き、プレ研磨布を用いて研磨するときの研磨条件と、判定対象研磨布を用いて研磨するときの研磨条件とを同一にする。また、半導体ウェーハの研磨枚数は特に制限されないが、例示すると概ね5〜20枚程度であり、判定条件を求めるために必要な枚数の研磨を行えばよい。
予備工程S10を行った後、第1工程S21では判定対象研磨布(第2の半導体ウェーハ用研磨布)を定盤に設置する。この段階では、判定対象研磨布はダミーウェーハの研磨を含めて、一度も研磨が行われていない未使用の状態である。
第1工程S21に次いで、第2工程S22では、予備工程S10と同種の研磨条件を用いて、少なくとも1枚以上の半導体ウェーハを順次研磨する。研磨中には、各回研磨での時間波形データを取得し、予備工程S10と同じ手法を用いて時間波形データを波形解析する。
そして、第3工程S23では、第2工程S22において波形解析した結果が、予備工程S10において求めた判定条件を満足するか否かを判定する。判定対象研磨布を用いて研磨したときの波形解析した結果が判定条件を満足していれば、この後に判定対象研磨布の使用を開始すれば、次回以降の研磨でも、半導体ウェーハの研磨結果指標が製品用ウェーハとして良好な結果になると判定することができる。逆に、判定対象研磨布を用いて研磨したときの波形解析した結果が判定条件を満足していないのであれば、次回の半導体ウェーハの研磨結果指標が必ずしも製品用ウェーハとして十分なものになるとは限らない。したがって、後者の場合、判定対象研磨布を本研磨に適用するためには、本研磨に先立って、さらなるダミー研磨処理を行う必要があると判断できる。
本発明の一実施形態による半導体ウェーハの研磨方法は、上述した半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法に従い、判定対象研磨布(第2の半導体ウェーハ用研磨布)を使用開始可能と判定される回まではダミーウェーハ(非製品用の半導体ウェーハ)を用いて研磨を行う(S21〜S23)。判定が完了するまではいわゆるダミー研磨を行うことに相当する。
図6を参照し、本発明の一実施形態に従う半導体ウェーハ研磨システムを説明する。半導体ウェーハ研磨システム100は、半導体ウェーハ190を保持する保持部120と、表面に研磨布112が設置された定盤110とを有し、この研磨布112に半導体ウェーハ190を接触させて、定盤110及び半導体ウェーハ190を回転させることで、半導体ウェーハ190の表面を研磨する研磨処理を、同一の研磨布112により複数回行う。そして、この半導体ウェーハ研磨システム100は、制御部130、並びに、制御部130を介して制御される波形解析部140、記憶部150、判定部160、ウェーハ交換部170をさらに備える。ウェーハ交換部170はダミーウェーハ保管部171及び製品用ウェーハ保管部172を有することができ、ダミーウェーハ保管部171にはダミー研磨用のダミーウェーハが格納され、製品用ウェーハ保管部172には本研磨用の半導体ウェーハ190が保管される。
・判定条件1:離散パラメータ群にレベルEが10個以上出現すれば、本研磨を開始可能と判定する。
研磨バッチ8回目のLPD個数がそれより前のLPD個数から急速に低減し、当該研磨バッチでレベルEが初めて10個以上出現したためである。
・判定条件2:離散パラメータ群にレベルEが10個以上出現する研磨バッチが2回連続したら本研磨を開始可能と判定する。
研磨バッチ9回目では8回目に引き続きレベルEが10個以上出現したためである。
・判定条件3:離散パラメータ群にレベルFが出現すれば、本研磨を開始可能と判定する。
研磨バッチ12回目で初めてレベルFが出現したためである。
・判定条件1:離散パラメータ群にレベルJが出現すれば、本研磨を開始可能と判定する。
研磨バッチ10回目のLPD個数がそれより前のLPD個数から急速に低減し、当該研磨バッチでレベルJが初めて出現したためである。
・判定条件2:離散パラメータ群にレベルJが出現する研磨バッチが2回連続したら本研磨を開始可能と判定する。
研磨バッチ13回目では12回目に引き続きレベルJが出現したためである。
112 半導体ウェーハ用研磨布
120 保持部
130 制御部
140 波形解析部
150 記憶部
160 判定部
170 ウェーハ交換部
171 ダミーウェーハ保管部
172 製品用ウェーハ保管部
190 半導体ウェーハ
Claims (6)
- 半導体ウェーハの研磨装置の定盤に設置された半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法であって、
第1の半導体ウェーハ用研磨布を用いて少なくとも1枚以上の半導体ウェーハの表面を順次研磨し、各回研磨での前記定盤の定盤負荷電流値の時間波形データを波形解析した結果と、各回研磨後の前記半導体ウェーハの研磨結果指標との対応関係に基づく判定条件を求める予備工程と、
第2の半導体ウェーハ用研磨布を前記定盤に設置する第1工程と、
前記予備工程と同種の研磨条件を用いて、少なくとも1枚以上の半導体ウェーハを順次研磨して、各回研磨での前記時間波形データを取得して波形解析する第2工程と、
前記第2工程において波形解析した結果が、前記判定条件を満足するか否かを判定する第3工程と、
を含むことを特徴とする半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法。 - 前記研磨結果指標は研磨後の半導体ウェーハの被研磨面において観察されるLPD個数である、請求項1に記載の半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法。
- SAX法を用いて前記時間波形データにおける前記定盤負荷電流値を3段階以上に分割して符号化し、かつ、時系列に対応させた離散パラメータ群を求めることにより前記波形解析を行う、請求項1又は2に記載の半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法。
- 前記研磨装置は半導体ウェーハの片面研磨装置である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ用研磨布の使用開始時期の判定方法に従い、前記第2の半導体ウェーハ用研磨布を使用開始可能と判定される回までは非製品用の半導体ウェーハを用いて前記研磨を行い、前記使用開始可能と判定された回の後に製品用の半導体ウェーハを用いて前記研磨を行うことを特徴とする半導体ウェーハの研磨方法。
- 半導体ウェーハを保持する保持部と、表面に研磨布が設置された定盤とを有し、前記研磨布に前記半導体ウェーハを接触させて、前記定盤及び前記半導体ウェーハを回転させることで、前記半導体ウェーハの表面を研磨する研磨処理を、同一の研磨布により複数回行う半導体ウェーハ研磨システムであって、
半導体ウェーハ研磨システムは、制御部、並びに、前記制御部を介して制御される波形解析部、記憶部、判定部、ウェーハ交換部をさらに備え、
前記記憶部には、前記研磨布と同種の研磨布を用いて少なくとも1枚以上の半導体ウェーハの表面を順次研磨したときに、各回研磨での前記定盤の定盤負荷電流値の時間波形データを波形解析した結果と、各回研磨後の前記半導体ウェーハの研磨結果指標との対応関係に基づく判定条件が記憶され、
前記制御部は、
(i)前記保持部にダミーウェーハを保持させ、
(ii)前記波形解析部を用いて、前記記憶部に記憶された研磨条件と同種の研磨条件を用いて、少なくとも1枚以上の前記ダミーウェーハを順次研磨して、各回研磨での前記時間波形データを取得して波形解析し、
(iii)前記判定部を用いて、前記ダミーウェーハを用いて波形解析した結果が、前記記憶部に記憶された判定条件を満足するか否かを判定し、
(iv)前記判定条件を満足した後、前記ウェーハ交換部を用いて前記保持部に前記半導体ウェーハを保持させる
ことを特徴とする半導体ウェーハ研磨システム。
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