JP2021186951A - Polishing pad and polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェーハを研磨する研磨パッド及び研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing pad and a polishing apparatus for polishing a wafer.
半導体デバイスチップを形成するシリコン等のウェーハは、電子部品の軽薄短小化に伴い、デバイスが形成された面の反対側の面が研削砥石で削られた後、研磨(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)されて研削痕が除去され、薄く抗折強度の高いチップに加工されるのが一般的である。
Wafers such as silicon that form semiconductor device chips are polished (for example,
研磨では、研磨パッドとスラリー溶液を用いるCMP(Chemical Mechanical Polishing)加工や、砥粒を含む研磨パッドとアルカリ性や酸性の溶液を用いる研磨など各種の加工方法が用いられる。これらの研磨では、ウェーハの研磨パッドと接触する加工点には、ある程度の加工熱が発生する事が共通する。 In polishing, various processing methods such as CMP (Chemical Mechanical Polishing) processing using a polishing pad and a slurry solution and polishing using a polishing pad containing abrasive grains and an alkaline or acidic solution are used. In these polishings, it is common that a certain amount of processing heat is generated at the processing point in contact with the polishing pad of the wafer.
そこで、研磨中の研磨パッドの温度を測定しつつ、加工の状況を監視する方法が各種考案されており、例えば、研磨パッドの一部に穴を開け、そこに温度センサを配置して研磨中の熱を測る場合がある。しかし、温度センサの部分では加工が行われず、加工の不安定を引き起こす恐れがある。また、センサのある部分しか温度は測定出来ないため、研磨パッドとウェーハが接触している領域全面を検査する事が出来ないという課題が有る。 Therefore, various methods have been devised to monitor the processing status while measuring the temperature of the polishing pad during polishing. For example, a hole is made in a part of the polishing pad and a temperature sensor is placed there to perform polishing. May measure the heat of. However, processing is not performed on the temperature sensor part, which may cause processing instability. Further, since the temperature can be measured only in a certain part of the sensor, there is a problem that the entire area where the polishing pad and the wafer are in contact cannot be inspected.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、研磨の不安定を引き起こすことなく、研磨中の温度を検出することを可能とする研磨パッド及び研磨装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a polishing pad and a polishing apparatus capable of detecting a temperature during polishing without causing instability of polishing. Is.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の研磨パッドは、ウェーハの被研磨面に押圧されてウェーハを研磨する研磨パッドであって、温度に応じて色が可逆的に変化する塗料を含み、該塗料の色によって研磨中の温度が視認できることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the polishing pad of the present invention is a polishing pad that is pressed against the surface to be polished of the wafer to polish the wafer, and its color changes reversibly according to the temperature. It is characterized in that the temperature during polishing can be visually recognized by the color of the paint.
本発明の研磨装置は、前記研磨パッドを用いてウェーハを研磨する研磨装置であって、ウェーハを保持する保持面を有し、該保持面と直交する回転軸で回転するチャックテーブルと、該保持面と平行な装着面に該チャックテーブルよりも大きい直径の研磨パッドが装着され、該装着面と直交する回転軸で回転する研磨ユニットと、ウェーハを研磨中の該研磨パッドの色を検出し、該研磨の状態を判定する判定ユニットと、を備え、該判定ユニットは、ウェーハを研磨中に検出された該研磨パッドの色と、予め登録された正常又は異常な研磨時の該研磨パッドの色とを比較して、研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知することを特徴とする。 The polishing apparatus of the present invention is a polishing apparatus that polishes a wafer using the polishing pad, and has a holding surface for holding the wafer, and a chuck table that rotates on a rotation axis orthogonal to the holding surface, and the holding. A polishing pad having a diameter larger than that of the chuck table is mounted on a mounting surface parallel to the surface, and a polishing unit that rotates on a rotation axis orthogonal to the mounting surface and the color of the polishing pad that is polishing the wafer are detected. A determination unit for determining the polishing state is provided, and the determination unit includes a color of the polishing pad detected during polishing of the wafer and a color of the polishing pad at the time of normal or abnormal polishing registered in advance. It is characterized in that it is determined whether or not the polishing is normal by comparing with and, and the determination result is notified.
前記研磨装置において、該判定ユニットは、該研磨パッドの色が変化した領域が、予め設定した領域より小さいか否かを判定し、判定結果を報知しても良い。 In the polishing apparatus, the determination unit may determine whether or not the region where the color of the polishing pad has changed is smaller than the preset region, and may notify the determination result.
本発明は、研磨の不安定を引き起こすことなく、研磨中の温度を検出することを可能とするという効果を奏する。 The present invention has the effect of making it possible to detect the temperature during polishing without causing instability in polishing.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 An embodiment (embodiment) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments. In addition, the components described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the configurations described below can be combined as appropriate. In addition, various omissions, substitutions or changes of the configuration can be made without departing from the gist of the present invention.
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1に係る研磨パッド及び研磨装置を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係る研磨装置の研磨対象のウェーハの一例を示す斜視図である。図2は、実施形態1に係る研磨装置の概略の構成を示す側面図である。図3は、図2に示された研磨装置の平面図である。図4は、図3に示された研磨装置の研磨開始直後の研磨パッドなどを示す平面図である。図5は、図3に示された研磨装置の研磨中の研磨パッドなどの一例を示す平面図である。図6は、図3に示された研磨装置の研磨中の研磨パッドなどの他の例を示す平面図である。
[Embodiment 1]
The polishing pad and the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a wafer to be polished by the polishing apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of the polishing apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a plan view of the polishing apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a plan view showing a polishing pad and the like immediately after the start of polishing of the polishing apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a plan view showing an example of a polishing pad and the like during polishing of the polishing apparatus shown in FIG. FIG. 6 is a plan view showing another example such as a polishing pad during polishing of the polishing apparatus shown in FIG.
実施形態1に係る図2に示す研磨装置10は、図1に示すウェーハ1を研磨する加工装置である。研磨装置10の研磨対象のウェーハ1は、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基板2とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハである。なお、実施形態1では、ウェーハ1の基板2は、単結晶のシリコンにより構成されて、ウェーハ1は、単結晶シリコンウェーハである。
The polishing
ウェーハ1は、図1に示すように、基板2の表面3に格子状の分割予定ライン4と、分割予定ライン4に区画された各領域にデバイス5が形成されている。デバイス5は、例えば、IC(Integrated Circuit)、又はLSI(Large Scale Integration)等の集積回路、CCD(Charge Coupled Device)、又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のイメージセンサである。
As shown in FIG. 1, in the
図2に示された研磨装置10は、ウェーハ1の被研磨面である裏面6(表面3の裏側の面)を研磨する加工装置である。図2に示された研磨装置10は、ウェーハ1の裏面6に研磨液11を供給しながら、研磨パッド12をウェーハ1の裏面6に接触させて、裏面6を研磨する加工装置、即ち、研磨パッド12を用いてウェーハ1を研磨する研磨装置である。
The polishing
研磨装置10は、図2に示すように、研磨ユニット20と、チャックテーブル30と、研磨液供給ノズル40と、撮像ユニット50と、判定ユニットである制御ユニット100とを備える。
As shown in FIG. 2, the polishing
研磨ユニット20は、ウェーハ1の直径よりも直径が大きい円盤形状の研磨ホイール21と、研磨ホイール21を上端に取り付けたスピンドル22とを備える。研磨ホイール21は、ステンレス鋼などの金属で構成されたホイール基台23と、研磨パッド12とを備える。
The polishing
ホイール基台23は、直径が、ウェーハ1の直径よりも大きい円盤形状に形成され、装着面である上面24が水平方向に沿って平坦である。研磨パッド12は、ウェーハ1の裏面6に押圧されて、ウェーハ1を研磨するものである。研磨パッド12は、直径が、ウェーハ1の直径よりも大きくかつホイール基台23の直径よりも小さい円盤形状に形成され、ホイール基台23の上面24に装着されている。研磨パッド12は、厚みが一定の円板状に形成され、ホイール基台23と同軸となる位置に配置されている。
The
研磨ホイール21は、ホイール基台23がスピンドル22の上端に取り付けられて、スピンドル22により上面24と直交する鉛直方向と平行な回転軸25回りに回転自在に設けられている。このように、研磨ユニット20は、ホイール基台23の上面24に研磨パッド12が装着され、スピンドル27により回転軸25で回転する。
The
実施形態1において、研磨パッド12は、例えば、WO2003/101668号公報に示された固定砥粒研磨パッドであり、例えば、発砲ウレタンなどの樹脂材料中に砥粒が分散されて固定されたものである。実施形態1において、研磨パッド12の砥粒は、例えば粒径が0.2μm以上でかつ1.5μm以下のGC(Green Carbide)により構成される。また、研磨パッド12は、発泡ウレタンに替えて不織布中にGC砥粒を含有させてもよい。
In the first embodiment, the
砥粒は、ウェーハ1より硬度が高くウェーハ1に傷をつけることが可能なものであればよく、実施形態1では、ウェーハ1が単結晶シリコンウェーハであるので、モース硬度5以上の物質を主材料にした砥材が好ましく、例えば、GC砥粒に替えてダイヤモンドやアルミナ、セリア、CBN等の砥粒でも良い。研磨ユニット20は、研磨パッド12上にウェーハ1の裏面6が載置される。
The abrasive grains may be any as long as they have a hardness higher than that of the
また、研磨パッド12は、前述した樹脂材料中に温度に応じて色が可逆的に変化する塗料を含んでいる。塗料は、常温では所定の色124を発し、温度が上がると所定の温度で消色し、所定の温度よりも温度が下がると所定の色124を発色する可逆性のものである。研磨パッド12は、前述した塗料を含んでいるために、常温では全体が所定の色124を発し、温度が上がると所定の温度で全体が消色し、所定の温度よりも温度が下がると全体が所定の色124を発色することとなる。このために、研磨パッド12は、研磨開始から正常にウェーハ1を研磨すると、色が変化することとなる。
Further, the
塗料としては、パイロットインキ株式会社製メタモカラー(登録商標)や、株式会社記録素材総合研究所製のサーマルカラー(登録商標)OR、又は、サーマルカラー(登録商標)ERを用いることができる。実施形態1では、研磨パッド12は、例えば、所定の温度が60℃の塗料を含み、常温では所定の色124を発し、温度が上がると60℃で消色し、60℃よりも温度が下がると所定の色124を発色することとなる。研磨パッド12は、砥粒と、塗料を含むカプセルスラリー(カプセル内に塗料を含んだスラリーを収容したもの)、粉末、又はペレットが混入されて、所定の形状に成型されて得られる。実施形態1に係る研磨パッド12は、研磨中の樹脂材料に含まれた塗料の色が変化することによって、研磨中の温度を視認することができる。
As the paint, Metamocolor (registered trademark) manufactured by Pilot Ink Co., Ltd., Thermal Color (registered trademark) OR manufactured by Recording Material Research Institute Co., Ltd., or Thermal Color (registered trademark) ER can be used. In the first embodiment, the
チャックテーブル30は、円盤形状であり、図2に示すように、スピンドル31の下端に装着されて、下面32が研磨パッド12に対向している。チャックテーブル30は、直径が、ウェーハ1の直径よりも大きく、かつ研磨ホイール21のホイール基台23及び研磨パッド12の直径よりも小さい。チャックテーブル30は、下面32が水平方向に沿って平坦であるとともにポーラスセラミック等から形成された保持面であり、下面32にウェーハ1を保持する。即ち、チャックテーブル30は、装着面である上面24と平行な保持面を備える。チャックテーブル30は、図示しない真空吸引源と接続され、真空吸引源により吸引されることで、下面32にウェーハ1を吸引、保持する。実施形態1では、チャックテーブル30は、ウェーハ1の表面3側を吸引、保持する。
The chuck table 30 has a disk shape, and as shown in FIG. 2, it is mounted on the lower end of the
チャックテーブル30は、スピンドル31により鉛直方向に平行でかつ保持面である下面32と直交する回転軸33回りに回転する。チャックテーブル30は、スピンドル31により回転軸33回りに回転しながら、下面32に吸引保持したウェーハ1を研磨パッド12に鉛直方向に沿って押圧する。チャックテーブル30は、下面32に吸引保持したウェーハ1を鉛直方向に沿って押圧することによって、研磨パッド12にウェーハ1の裏面7を研磨させる。
The chuck table 30 is rotated by the
また、実施形態1では、チャックテーブル30の保持面である下面32は、研磨パッド12の中央と図2中に左側に示す水平方向の一端部とに亘って研磨パッド12に対向する。また、チャックテーブル30の直径が、研磨ホイール21のホイール基台23及び研磨パッド12の直径よりも小さいので、研磨中において、研磨パッド12の上面121のうち水平方向の他端部が露出することとなる。こうして、実施形態1に係る研磨装置10は、ウェーハ1を吸引保持するチャックテーブル30を、ウェーハ1の裏面6を研磨する研磨ユニット20の研磨パッド12に対向させて研磨ユニット20の上方に配置している。
Further, in the first embodiment, the
研磨液供給ノズル40は、研磨ユニット20の研磨パッド12上に図示しない研磨液供給源から供給される研磨液11を供給するものである。実施形態1では、研磨液供給ノズル40は、研磨ユニット20の研磨パッド12の上面121と鉛直方向に対向して、研磨パッド12の上面121に研磨液11を供給する。
The polishing
実施形態1において、研磨液11は、アルカリ性の研磨液(薬液ともいう)のみで構成されて、即ち、砥粒を含んでいない。研磨液11は、pH(potential of Hydrogen)が、9以上でかつ13以下のアルカリ性の水溶液であり、実施形態1では、10.0以上でかつ11.4以下のアルカリ性の水溶液である。
In the first embodiment, the polishing
撮像ユニット50は、研磨ユニット20の研磨パッド12の図2及び図3中に右側に示す水平方向の他端部と鉛直方向に対向している。撮像ユニット50は、研磨パッド12のウェーハ1の裏面6を研磨している箇所を除いて、研磨パッド12の上面121を撮像する撮像素子を備えている。撮像素子は、例えば、CCD(Charge-Coupled Device)撮像素子又はCMOS(Complementary MOS)撮像素子である。撮像ユニット50は、研磨中にウェーハ1の裏面6と接していない研磨パッド12の上面を撮像し、撮像して得た画像を制御ユニット100に出力する。なお、撮像ユニット50が取得する画像は、R(赤色)の光の強度と、G(緑色)の光の強度と、及びB(青色)の光の強度を含む所謂カラー画像である。
The
制御ユニット100は、研磨装置10を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。即ち、制御ユニット100は、ウェーハ1に対する研磨動作を研磨装置10に実行させるものである。制御ユニット100は、コンピュータプログラムを実行可能なコンピュータである。制御ユニット100は、CPU(central processing unit)のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ROM(read only memory)又はRAM(random access memory)のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インタフェース装置とを有する。制御ユニット100の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行して、研磨装置10を制御するための制御信号を生成する。制御ユニットの演算処理装置は、生成した制御信号を入出力インタフェース装置を介して研磨装置10の各構成要素に出力する。
The
また、制御ユニット100は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される表示ユニット110と、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力ユニット120と、報知ユニット130とに接続されている。入力ユニット120は、表示ユニット110に設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。報知ユニット130は、音と光のうち少なくとも一方を発してオペレータに報知する。
Further, the
また、制御ユニット100は、正常データ記憶部101と、判定部102とを備える。正常データ記憶部101は、ウェーハ1を研磨開始から所定時間経過し正常に研磨中に維持される研磨パッド12の上面121の色を示す正常色データ103を記憶している。正常色データ103は、ウェーハ1を正常に研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像のR(赤色)の光の強度である正常時強度と、G(緑色)の光の強度である正常時強度と、及びB(青色)の光の強度である正常時強度を含む。
Further, the
判定部102は、ウェーハ1を研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像から、研磨パッド12の色の情報であるR(赤色)の光の強度と、G(緑色)の光の強度と、及びB(青色)の光の強度を検出する。判定部102は、ウェーハ1を研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出した研磨パッド12の色の情報であるR(赤色)の光の強度、G(緑色)の光の強度、及びB(青色)の光の強度と、正常データ記憶部101に記憶された正常色データ103とを対比して、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨の状態を判定する。こうして、判定部102即ち制御ユニット100は、ウェーハ1を研磨中の研磨パッド12の色を検出し、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨の状態を判定する。
The
判定時には、判定部102は、ウェーハ1を研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したR(赤色)の光の強度、G(緑色)の光の強度、及びB(青色)の光の強度と、正常データ記憶部101に記憶された正常色データ103のR(赤色)の光の正常時強度、G(緑色)の光の正常時強度、及びB(青色)の光の正常時強度とを比較する。具体的には、判定部102は、撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したR(赤色)の光の強度と正常色データ103のR(赤色)の光の正常時強度との差が予め記憶された所定値よりも低く、撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したG(緑色)の光の強度と正常色データ103のG(緑色)の光の正常時強度との差が予め記憶された所定値よりも低く、撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したB(青色)の光の強度と正常色データ103のB(青色)の光の正常時強度との差が予め記憶された所定値よりも低い部分123(図5及び図6中に研磨パッド12の上面121の後述する研磨領域122内の白地で示す部分)の面積を算出する。なお、実施形態1では、部分123は、研磨開始から所定時間経過に、研磨パッド12の消色した部分でもあるとともに、研磨開始から研磨パッド12の色が変化した領域でもある。
At the time of determination, the
判定部102は、算出した部分123の面積が予め記憶装置に記憶(設定)された領域(面積)よりも小さいか否かを判定する。判定部102は、算出した部分123の面積が予め記憶装置に記憶(設定)された領域(面積)よりも小さくない(即ち、領域(面積)以上である)と判定すると、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨が正常であると判定し、判定結果を表示ユニット110に表示して、オペレータに判定結果を報知する。また、判定部102は、算出した部分123の面積が予め記憶装置に記憶(設定)された領域(面積)よりも小さいと判定すると、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨が異常であると判定して、判定結果を表示ユニット110に表示するとともに、報知ユニット130から音と光の一方を発して、オペレータに判定結果を報知する。
The
こうして、実施形態1では、判定部102即ち制御ユニット100は、ウェーハ1を研磨中に検出された研磨パッド12の色と、予め登録された研磨開始から所定時間経過し正常な研磨時に維持される研磨パッド12の色とを比較して、研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知する。また、こうして、実施形態1では、研磨パッド12が、研磨開始時の常温では所定の色124を発色し、正常にウェーハ1を研磨する状態で研磨開始から所定時間経過すると全体が消色した状態を維持する塗料を含んでいるので、判定部102即ち制御ユニット100は、研磨パッド12の色が変化した領域である研磨開始から所定時間経過後に消色した部分123が、予め設定した領域より小さいか否かを判定して、研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知する。
Thus, in the first embodiment, the
なお、正常データ記憶部101の機能は、前述した記憶装置により実現される。判定部102の機能は、前述した演算処理装置が記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
The function of the normal
実施形態1に係る研磨装置10は、研磨パッド12上にウェーハ1が載置され、研磨パッド12上のウェーハ1の表面3側にチャックテーブル30の下面32を接触させ、オペレータが加工内容情報を制御ユニット100に登録し、オペレータから加工動作の開始指示を制御ユニット100が受け付けると、研磨動作を開始する。研磨動作では、研磨装置10は、制御ユニット100が真空吸引源を制御して、チャックテーブル30の下面32にウェーハ1の表面3側を吸引保持する。
In the polishing
研磨動作では、研磨装置10は、制御ユニット100が研磨液供給ノズル40から研磨液11を研磨パッド12の上面121に供給しながら研磨ユニット20の研磨ホイール21を回転軸25回りに回転するとともにチャックテーブル30を回転軸33回りに回転する。このために、研磨動作では、研磨装置10は、研磨パッド12の外縁よりも外周側の図3に示す破線の内側にウェーハ1の裏面6が接触して研磨する。なお、研磨パッド12の図3に示す破線の内側の領域を、以下、研磨パッド12の研磨領域122と記す。
In the polishing operation, in the polishing
研磨動作では、研磨装置10は、研磨ホイール21及びチャックテーブル30を回転軸25,33回りに回転させながら、チャックテーブル30でウェーハ1を研磨ユニット20に所定の送り速度で近づけることによって、研磨パッド12でウェーハ1の裏面7を研磨する。研磨パッド12上に供給された研磨液11は、研磨ユニット20の軸心回りの回転に伴う遠心力により研磨パッド12上を研磨ユニット20の外周方向に移動しながらウェーハ1の裏面6と研磨パッド12との間に浸入する。
In the polishing operation, the polishing
また、研磨装置10は、研磨開始時には研磨パッド12が常温であるので、研磨領域122を含む全体が図4に網掛けで示す所定の色124を発している。研磨装置10は、ウェーハ1を研磨すると、研磨パッド12の温度が上がり所定の温度に近づいて所定の温度よりも一定温度低い温度に到達すると研磨パッド12の消色が開始し、研磨パッド12の温度が所定の温度になると、研磨パッド12が所定の色124が消えて消色する。なお、実施形態1では、一定温度は、所定の温度よりも低い5℃であるが、本発明では、5℃に限定されない。
Further, since the
なお、実施形態1では、研磨装置10は、研磨パッド12が正常にウェーハ1を研磨した場合、ウェーハ1の研磨開始から所定時間経過すると、研磨パッド12全体が所定の温度になって、図5に示すように、研磨パッド12の研磨領域122内の全体が所定の色124が消えて消色する。また、実施形態1では、研磨装置10は、ウェーハ1の研磨開始から所定時間経過してから以降では、研磨パッド12全体が所定の温度に維持されて、研磨パッド12の研磨領域122内の全体が消色した状態を維持する。
In the first embodiment, in the polishing
また、研磨中、研磨装置10は、ウェーハ1の研磨開始から所定時間経過すると、制御ユニット100が撮像ユニット50を制御して、撮像ユニット50に研磨パッド12を撮像させる。研磨装置10は、制御ユニット100の判定部102が、撮像ユニット50が撮像して得た画像から研磨パッド12の色の情報であるR(赤色)の光の強度と、G(緑色)の光の強度と、及びB(青色)の光の強度とを検出する。研磨装置10は、制御ユニット100の判定部102が、撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出した研磨パッド12の色の情報であるR(赤色)の光の強度と、G(緑色)の光の強度と、及びB(青色)の光の強度と、正常データ記憶部101に記憶された正常色データ103のR(赤色)の光の正常時強度と、G(緑色)の光の正常時強度と、及びB(青色)の光の正常時強度とを比較し、前述した強度の差が予め記憶された所定値よりも低い部分123の面積を算出する。
Further, during polishing, when a predetermined time elapses from the start of polishing of the
研磨装置10は、制御ユニット100の判定部102が、算出した部分123の面積が予め記憶装置に記憶(設定)された所定の領域(面積)よりも小さいか否かを判定し、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨が正常であるか否かを判定する。例えば、研磨装置10は、撮像ユニット50が撮像して得た画像が図5にように研磨パッド12の研磨領域122内の全体が消色していると、算出した部分123の面積が所定の領域(面積)以上であると判定して、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨が正常であると判定し、判定結果を表示ユニット110に表示して、オペレータに判定結果を報知する。
The polishing
また、研磨装置10は、撮像ユニット50が撮像して得た画像が図6にように研磨パッド12の所定の色124を発している部分が存在すると、算出した部分123の面積が所定の領域(面積)よりも小さいと判定して、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨が異常であると判定し、判定結果を表示ユニット110に表示するとともに、報知ユニット130から音と光の一方を発して、オペレータに判定結果を報知する。研磨装置10は、ウェーハ1の裏面6の所定の研磨を終了すると、研磨動作を終了する。
Further, in the polishing
以上説明した実施形態1に係る研磨パッド12は、樹脂材料に温度に応じて色が可逆的に変化する塗料を含むことで、研磨中の温度に応じて色が変化する。このために、研磨パッド12は、研磨中の研磨パッド12の色を視認することで、研磨パッド12の温度を認識することができる。その結果、研磨パッド12は、一部に穴を開け、そこに温度センサを配置することなく温度を検出することができ、研磨の不安定を引き起こすことなく、研磨中の温度を検出することを可能とすることができる。
The
また、研磨装置10は、前述した研磨パッド12を備えているので、研磨の不安定を引き起こすことなく、研磨中の温度を検出することを可能とすることができる。また、研磨パッド12及び研磨装置10は、研磨中の温度に応じて色が変化するために、研磨において適切な種類の研磨液11が用いられているか否か、即ち、研磨の加工条件が適切であるか否かなどの研磨液11の適切なものへ変更されているか否かや、適切な加工条件へ変更されているか否かを確認することができる。
Further, since the polishing
例えば、研磨パッド12及び研磨装置10は、特許文献2に示すように、研磨液が研磨中にアルカリ性の水溶液から純水に変更されても、発生する加工熱が異なるため研磨パッド12の色の変化によって、研磨液11が適切に変更されたか否かを確認することができる。
For example, as shown in
また、研磨装置10は、ウェーハ1を研磨中に検出された研磨パッド12の色と、予め登録された正常な研磨時の研磨パッド12の色とを比較して、研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知する判定部102即ち制御ユニット100を備えている。その結果、研磨装置10は、ウェーハ1の研磨中に研磨が正常か否かを認識することができる。
Further, the polishing
また、研磨装置10は、判定部102即ち制御ユニット100が、研磨パッド12の色が変化した領域である研磨開始から所定時間経過に消色した部分123が予め設定した領域より小さいか否かを判定して研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知するので、研磨パッド12の色を認識することで、ウェーハ1の裏面6全体に研磨パッド12が適切に当接しているか、研磨パッド12が均一の圧力で当接しているか、等も認識することができる。
Further, the polishing
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2に係る研磨装置を図面に基づいて説明する。図7は、実施形態2に係る研磨装置の概略の構成を示す側面図である。なお、図7は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
The polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a side view showing a schematic configuration of the polishing apparatus according to the second embodiment. In FIG. 7, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
実施形態2に係る研磨装置10は、図7に示すように、制御ユニット100が正常データ記憶部101の代わりに異常データ記憶部104を備え、判定部102の判定内容が異なること以外、実施形態1と同じである。異常データ記憶部104は、ウェーハ1を異常な状態で研磨中の研磨パッド12の上面121の色を示す異常色データ105を記憶している。異常色データ105は、ウェーハ1を異常な状態で研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像のR(赤色)の光の強度である異常時強度と、G(緑色)の光の強度である異常時強度と、及びB(青色)の光の強度である異常時強度を含む。
In the polishing
判定部102は、ウェーハ1を研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像から、実施形態1と同様に、R(赤色)の光の強度と、G(緑色)の光の強度と、及びB(青色)の光の強度を検出する。判定部102は、ウェーハ1を研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出した研磨パッド12の色の情報であるR(赤色)の光の強度と、G(緑色)の光の強度と、及びB(青色)の光の強度と、異常データ記憶部104に記憶された異常色データ105とを対比して、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨の状態を判定する。
Similar to the first embodiment, the
判定時には、判定部102は、ウェーハ1を研磨中の研磨パッド12の上面121を撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したR(赤色)の光の強度、G(緑色)の光の強度、及びB(青色)の光の強度と、異常データ記憶部104に記憶された異常色データ105のR(赤色)の光の異常時強度、G(緑色)の光の異常時強度、及びB(青色)の光の異常時強度とを比較する。具体的には、判定部102は、撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したR(赤色)の光の強度と異常色データ105のR(赤色)の光の異常強度との差が予め記憶された所定値以上で、撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したG(緑色)の光の強度と異常色データ105のG(緑色)の光の異常時強度との差が予め記憶された所定値以上で、撮像ユニット50が撮像して得た画像から検出したB(青色)の光の強度と異常色データ105のB(青色)の光の異常時強度との差が予め記憶された所定値以上である部分123(図5及び図6中に研磨パッド12の上面121の研磨領域122内の白地で示す部分)の面積を算出する。なお、実施形態1では、部分123は、研磨開始から所定時間経過に、研磨パッド12の消色した部分でもある。
At the time of determination, the
判定部102は、算出した部分123の面積が予め記憶装置に記憶(設定)された領域(面積)よりも小さいか否かを判定する。判定部102は、算出した部分123の面積が予め記憶装置に記憶(設定)された領域(面積)よりも小さくない(即ち、領域(面積)以上である)と判定すると、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨が正常であると判定し、判定結果を表示ユニット110に表示して、オペレータに判定結果を報知する。また、判定部102は、算出した部分123の面積が予め記憶装置に記憶(設定)された領域(面積)よりも小さいと判定すると、研磨パッド12によるウェーハ1の研磨が異常であると判定して、判定結果を表示ユニット110に表示するとともに、報知ユニット130から音と光の一方を発して、オペレータに判定結果を報知する。
The
こうして、実施形態1では、判定部102即ち制御ユニット100は、ウェーハ1を研磨中に検出された研磨パッド12の色と、予め登録された異常な研磨時の研磨パッド12の色とを比較して、研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知する。また、こうして、実施形態1では、研磨パッド12が、研磨開始時の常温では所定の色124を発色し、正常にウェーハ1を研磨する状態で研磨開始から所定時間経過すると全体が消色する塗料を含んでいるので、判定部102即ち制御ユニット100は、研磨パッド12の色が変化した領域である研磨開始から所定時間経過に消色した部分123が、予め設定した領域より小さいか否かを判定して、研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知する。
Thus, in the first embodiment, the
実施形態2に係る研磨パッド12は、実施形態1と同様に、樹脂材料に温度に応じて色が可逆的に変化する塗料を含んでいるので、研磨中の温度に応じて色が変化するために、一部に穴を開け、そこに温度センサを配置することなく温度を検出することができ、研磨の不安定を引き起こすことなく、研磨中の温度を検出することを可能とすることができる。
As in the first embodiment, the
また、研磨装置10は、前述した研磨パッド12を備えているので、実施形態1と同様に、研磨の不安定を引き起こすことなく、研磨中の温度を検出することを可能とすることができる。
Further, since the polishing
〔変形例〕
本発明の実施形態1及び実施形態2の変形例に係る研磨装置を図面に基づいて説明する。図8は、実施形態1及び実施形態2の変形例に係る研磨装置の概略の構成を示す側面図である。なお、図8は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
[Modification example]
The polishing apparatus according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a side view showing a schematic configuration of a polishing apparatus according to a modification of the first embodiment and the second embodiment. In FIG. 8, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
変形例に係る研磨装置10−1は、図8に示すように、ウェーハ1を吸引保持するチャックテーブル30を、ウェーハ1の裏面6を研磨する研磨ユニット20の研磨パッド12に対向させて研磨ユニット20の下方に配置している。
In the polishing apparatus 10-1 according to the modified example, as shown in FIG. 8, the chuck table 30 that sucks and holds the
変形例に係る研磨装置10−1の研磨ユニット20は、研磨ホイール21をスピンドル27の下端に取り付け、研磨パッド12をホイール基台23の装着面である下面26に装着し、研磨パッド12をチャックテーブル30に吸引保持されたウェーハ1に向かって鉛直方向に沿って押圧する。
In the polishing
変形例に係る研磨装置10−1のチャックテーブル30は、上面34が研磨パッド12に対向して、ウェーハ1の表面3を吸引保持する保持面である。変形例に係る研磨装置10−1のチャックテーブル30は、スピンドル31の上端に取り付けられている。
The chuck table 30 of the polishing apparatus 10-1 according to the modified example is a holding surface in which the
また、変形例に係る研磨装置10−1は、スピンドル27及び研磨ホイール21の中心に設けられ、研磨パッド12の下面125に開口した研磨液供給通路41を通して研磨液11を供給する、また、変形例に係る研磨装置10−1の撮像ユニット50は、研磨パッド12の下面125の下方に配置されて、研磨パッド12の下面125を撮像する。
Further, the polishing apparatus 10-1 according to the modified example is provided at the center of the
変形例に係る研磨パッド12及び研磨装置10は、実施形態1及び実施形態2と同様に、樹脂材料に温度に応じて色が可逆的に変化する塗料を含んでいるので、研磨中の温度に応じて色が変化するために、一部に穴を開け、そこに温度センサを配置することなく温度を検出することができ、研磨の不安定を引き起こすことなく、研磨中の温度を検出することを可能とすることができる。
Similar to the first and second embodiments, the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本発明では、研磨パッド12が、樹脂材料に互いに色を消色する温度が異なる塗料を複数含んでも良い。この場合、研磨パッド12が、研磨開始時の常温では所定の色124を発色し正常にウェーハ1を研磨する状態で研磨開始から所定時間経過すると全体が消色する塗料に加え、常温では所定の色124と異なる第2の所定の色を発色しかつ所定の温度よりも高温の第2の所定の温度で消色する第2の塗料を含んでも良い。この場合、研磨パッド12は、所定の温度を維持すると塗料が消色して、第2の塗料の第2の所定の色を発色するので、研磨パッド12の色を検出することで研磨が正常か否かを判定できるとともに、所定の温度よりも高温の第2の所定の温度になると第2の塗料も消色するので、研磨パッド12の色を検出することで、研磨中の研磨パッド12が所定の温度よりも高温になる研磨の異常も検出することができる。また、本発明では、研磨パッド12が、樹脂材料に常温(研磨開始前)では発色していなく所定の温度になると所定の色を発色する塗料を含んでいいても良い。即ち、本発明では、研磨パッド12が、常温(研磨開始前)では発色しない場合でも良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. That is, it can be variously modified and carried out within a range that does not deviate from the gist of the present invention. For example, in the present invention, the
なお、研磨中の研磨パッド12が所定の温度よりも高温になる研磨の異常は、研磨液11の不足、研磨液11の温度が高すぎること、又は研磨パッド12のウェーハ1の押圧力が高過ぎることが原因で発生すると考えられる。また、研磨中の研磨パッド12が所定の温度よりも低温になるのは、研磨液11の過多、研磨液11の温度が低くすぎること、又は研磨パッド12のウェーハ1の押圧力が低く過ぎることが原因で発生すると考えられる。
In addition, the abnormality of polishing that the
1 ウェーハ
6 裏面(被研磨面)
10 研磨装置
11 研磨液
12 研磨パッド
20 研磨ユニット
24 上面(装着面)
25 回転軸
26 下面(装着面)
30 チャックテーブル
32 下面(保持面)
33 回転軸
34 上面(保持面)
100 制御ユニット(判定ユニット)
123 部分(研磨パッドの色が変化した領域)
1
10
25 Rotating
30 Chuck table 32 Bottom surface (holding surface)
33 Rotating
100 Control unit (judgment unit)
123 parts (area where the color of the polishing pad changed)
Claims (3)
温度に応じて色が可逆的に変化する塗料を含み、該塗料の色によって研磨中の温度が視認できる研磨パッド。 A polishing pad that is pressed against the surface to be polished of the wafer to polish the wafer.
A polishing pad that contains a paint whose color changes reversibly according to the temperature, and the temperature during polishing can be visually recognized by the color of the paint.
ウェーハを保持する保持面を有し、該保持面と直交する回転軸で回転するチャックテーブルと、
該保持面と平行な装着面に該チャックテーブルよりも大きい直径の研磨パッドが装着され、該装着面と直交する回転軸で回転する研磨ユニットと、
ウェーハを研磨中の該研磨パッドの色を検出し、該研磨の状態を判定する判定ユニットと、を備え、
該判定ユニットは、ウェーハを研磨中に検出された該研磨パッドの色と、予め登録された正常又は異常な研磨時の該研磨パッドの色とを比較して、研磨が正常か否かを判定し、判定結果を報知する研磨装置。 A polishing apparatus for polishing a wafer using the polishing pad according to claim 1.
A chuck table having a holding surface for holding a wafer and rotating on a rotation axis orthogonal to the holding surface,
A polishing unit having a diameter larger than that of the chuck table mounted on a mounting surface parallel to the holding surface and rotating on a rotation axis orthogonal to the mounting surface, and a polishing unit.
A determination unit that detects the color of the polishing pad during polishing of the wafer and determines the polishing state is provided.
The determination unit compares the color of the polishing pad detected while polishing the wafer with the color of the polishing pad at the time of normal or abnormal polishing registered in advance, and determines whether or not the polishing is normal. A polishing device that notifies the judgment result.
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