JP6451825B1 - ウェーハの両面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のウェーハの両面研磨方法は、現バッチにおいて、研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程(S100)と、目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程(S110)と、下記(1)式に基づいて、現バッチの研磨時間を算出する工程(S120)と、当該算出した研磨時間で、ウェーハの両面を研磨する工程(S130)と、を有することを特徴とする。
記
現バッチの研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(1)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。
【選択図】図2
Description
現バッチの研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(1)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。
[1]上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する1つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
現バッチでは、
研磨前の前記ウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(1)式に基づいて、前記現バッチの研磨時間を算出する工程と、
前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、算出した前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨する工程と、
を有することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
現バッチの研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(1)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。
下記(2)式により算出される目標ESFQD値が所定の範囲内に存在するように、前記目標GBIR値を所定の範囲から設定する、上記[1]に記載のウェーハの両面研磨方法。
記
目標ESFQD値=B1×目標GBIR値+B2×前バッチの研磨後のESFQD値+B3・・・(2)
但し、B1、B2、及びB3は、所定の係数である。
下記(3)式により算出される目標ESFQR値が所定の範囲内に存在するように、前記目標GBIR値を所定の範囲から設定する、上記[1]に記載のウェーハの両面研磨方法。
記
目標ESFQR値=C1×目標GBIR値+C2×前バッチの研磨後のESFQR値+C3・・・(3)
但し、C1、C2、及びC3は、所定の係数である。
当該両面研磨方法において使用する第1〜第Mの資材(但し、Mは交換する資材の全数を表わす2以上の自然数である)を交換した場合であって、現バッチが、第mの資材(但し、mは交換する資材を特定するインデックスであり、1≦m≦Mを満たす全ての自然数をとる)の交換後nmバッチ目(但し、前記mのそれぞれに対して、nmは自然数である)であるとして、
(I)n1〜nMのいずれかが1である場合は、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
下記(4)式に基づいて、第1の研磨時間を算出して、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(II)n1〜nMのいずれもが2以上である場合であって、
(i)n1〜nMのいずれもがnm≧km(但し、前記mのそれぞれに対して、kmは交換する第mの資材に応じて定まる2以上の自然数である)を満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(5)式に基づいて、第2の研磨時間を算出して、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(ii)n1〜nMのいずれかがnm≧kmを満たさない場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みと目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(4)式に基づいて、第1の研磨時間を算出した後に、下記(6)式に基づいて、第1の判定量を算出する工程と、
下記(5)式に基づいて、第2の研磨時間を算出した後に、下記(7)式に基づいて、第2の判定量を算出する工程と、
前記第2の判定量≧0の場合は、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
前記第2の判定量<0の場合において、前記第1の判定量≧0の場合は、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第1の判定量<0の場合は、1バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
第1の研磨時間=(現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み)/所定の研磨レート・・・(4)
第2の研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(5)
第1の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第1の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(6)
第2の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第2の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(7)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。
研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、前記第1〜第Mのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値の平均値を基準研磨レートとし、
前記mのそれぞれに対して、nm≧kmの場合は、第mの研磨レート加算量を0とし、nm<kmの場合は、研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、第mの資材の交換後nmバッチ目であって、かつ当該第mの資材以外の資材の交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値から、前記第1〜第Mのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値を減じた値の平均値を第mの研磨レート加算量として、
前記基準研磨レートに、前記第1〜第Mの研磨レート加算量を全て加えることによって算出される合計研磨レートである、上記[4]に記載のウェーハの両面研磨方法。
当該両面研磨方法において使用する資材を1つ交換した場合であって、現バッチが、当該資材の交換後nバッチ目(但し、nは自然数である)であるとして、
(I)n=1を満たす場合は、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
下記(8)式に基づいて、第1の研磨時間を算出して、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(II)n≧2を満たす場合であって、
(i)n≧k(但し、kは交換する資材に応じて定まる2以上の自然数である)を満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(9)式に基づいて、第2の研磨時間を算出して、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(ii)n<kを満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みと目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(8)式に基づいて、第1の研磨時間を算出した後に、下記(10)式に基づいて、第1の判定量を算出する工程と、
下記(9)式に基づいて、第2の研磨時間を算出した後に、下記(11)式に基づいて、第2の判定量を算出する工程と、
前記第2の判定量≧0の場合は、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
前記第2の判定量<0の場合において、前記第1の判定量≧0の場合は、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第1の判定量<0の場合は、1バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
第1の研磨時間=(現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み)/所定の研磨レート・・・(8)
第2の研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(9)
第1の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第1の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(10)
第2の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第2の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(11)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。
以下、図1,2を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。
第2の実施形態では、第1の実施形態における上記(1)式に基づく研磨時間の算出にあたり、ESFQD値も考慮する。以下では、第1の実施形態と異なる点を説明し、それ以外の点については第1の実施形態の説明を援用する。
第3の実施形態では、第1の実施形態における上記(1)式に基づく研磨時間の算出にあたり、ESFQR値も考慮する。なお、ESFQDがESFQRに変更される以外は、第2の実施形態と同様である。
キャリアプレート、研磨パッド、研磨スラリーなど両面研磨装置において用いられる資材は、バッチ処理の回数が増すにつれて劣化するので、定期的に交換される。本発明者らは、これらの資材を交換した直後のバッチ、あるいは交換した後の数バッチにおいては、上記(1)式によって算出した研磨時間を用いるよりも、以下の方法により資材交換の影響を考慮した研磨時間を用いるほうがGBIR値のバッチ間のばらつきをさらに抑制することができることを知見した。以下では、図1、及び図3〜6を適宜参照して、第4の実施形態におけるウェーハの両面研磨方法の一例を説明する。なお、第4の実施形態における両面研磨装置は、第1の実施形態における両面研磨装置100を用いることができ、詳細な説明を省略する。
第2の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第2の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(7)
第4の実施形態では、交換する資材をキャリアプレート、研磨パッド、及び研磨スラリーとしたが、第5の実施形態では、これらのうちいずれか一つの資材交換のみを考慮する。第5の実施形態では、図3中のステップS200及びステップS220、並びに図4中のステップS213〜S217が以下の変更を受けること以外は、第4の実施形態と同様に考えることができるので、以下では第4の実施形態と異なる点を説明する。
図3を参照して、ステップS200では、n=1であるか否かを判定し、ステップS220では、n≧k(kは交換する資材に応じて定まる2以上の自然数である)であるか否かを判定する。ここで、kは交換する資材に応じて定まる2以上の自然数であり、例えば2≦k≦5の範囲から適宜選択することができる。また、図4を参照して、第4の実施形態におけるステップS213〜S217は、以下の処理に置き換わる。
但し、D1〜D4は、第1の実施形態と同様に実績値を重回帰分析することで算出される係数である。
但し、E1〜E5は、第1の実施形態と同様に実績値を重回帰分析することで算出される係数である。
本発明の効果を確かめるため、発明例として、図1に示す両面研磨装置および図2に示す両面研磨方法を用いて、バッチ処理によるウェーハの両面研磨を行い、研磨後のウェーハのGBIR値およびESFQD値を評価した。
比較例として、発明例のような機能を有する制御部、測定部、及び記憶部を備えていない従来の両面研磨装置を用いて、同様の評価を行った。すなわち、比較例では、研磨時間に対して発明例のようなフィードバック制御を行わず、研磨速度:0.5μm/minとし、時間を実測厚さに合わせて設定し、両面研磨を行った。
発明例および比較例において、各バッチでの研磨後のウェーハのGBIR値とESFQD値を平坦度測定装置(Wafer Sight)により測定した。測定結果を図7(A),(B)に示す。なお、図7(A)に示す「GBIR値のばらつきの相対値」とは、発明例については、「発明例の各処理単位におけるGBIR値のばらつき」を「比較例のGBIR値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものであり、比較例については、「比較例の各処理単位におけるGBIR値のばらつき」を「比較例のGBIR値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものである。また、図7(B)に示す「ESFQD値のばらつきの相対値」とは、発明例については、「発明例の各処理単位におけるESFQD値のばらつき」を「比較例のESFQD値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものであり、比較例については、「比較例の各処理単位におけるESFQD値のばらつき」を「比較例のESFQD値のばらつきの全処理単位にわたる平均値」で除したものである。なお、各処理単位は10バッチ分のバッチ処理を意味する。
2 上定盤
4 下定盤
6 回転定盤
8 サンギア
10 インターナルギア
12 キャリアプレート
14 スラリー供給機構
16 制御部
18 測定部
20 記憶部
Claims (9)
- 上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する1つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
現バッチでは、
研磨前の前記ウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(1)式に基づいて、前記現バッチの研磨時間を算出する工程と、
前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、算出した前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨する工程と、
を有することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
現バッチの研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(1)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。 - 前記現バッチでは、
下記(2)式により算出される目標ESFQD値が所定の範囲内に存在するように、前記目標GBIR値を所定の範囲から設定する、請求項1に記載のウェーハの両面研磨方法。
記
目標ESFQD値=B1×目標GBIR値+B2×前バッチの研磨後のESFQD値+B3・・・(2)
但し、B1、B2、及びB3は、所定の係数である。 - 前記現バッチでは、
下記(3)式により算出される目標ESFQR値が所定の範囲内に存在するように、前記目標GBIR値を所定の範囲から設定する、請求項1に記載のウェーハの両面研磨方法。
記
目標ESFQR値=C1×目標GBIR値+C2×前バッチの研磨後のESFQR値+C3・・・(3)
但し、C1、C2、及びC3は、所定の係数である。 - 上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する1つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
当該両面研磨方法において使用する第1〜第Mの資材(但し、Mは交換する資材の全数を表わす2以上の自然数である)を交換した場合であって、現バッチが、第mの資材(但し、mは交換する資材を特定するインデックスであり、1≦m≦Mを満たす全ての自然数をとる)の交換後nmバッチ目(但し、前記mのそれぞれに対して、nmは自然数である)であるとして、
(I)n1〜nMのいずれかが1である場合は、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
下記(4)式に基づいて、第1の研磨時間を算出して、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(II)n1〜nMのいずれもが2以上である場合であって、
(i)n1〜nMのいずれもがnm≧km(但し、前記mのそれぞれに対して、kmは交換する第mの資材に応じて定まる2以上の自然数である)を満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(5)式に基づいて、第2の研磨時間を算出して、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(ii)n1〜nMのいずれかがnm≧kmを満たさない場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みと目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(4)式に基づいて、第1の研磨時間を算出した後に、下記(6)式に基づいて、第1の判定量を算出する工程と、
下記(5)式に基づいて、第2の研磨時間を算出した後に、下記(7)式に基づいて、第2の判定量を算出する工程と、
前記第2の判定量≧0の場合は、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
前記第2の判定量<0の場合において、前記第1の判定量≧0の場合は、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第1の判定量<0の場合は、1バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
第1の研磨時間=(現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み)/所定の研磨レート・・・(4)
第2の研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(5)
第1の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第1の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(6)
第2の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第2の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(7)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。 - 前記(4)式における所定の研磨レートは、
研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、前記第1〜第Mのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値の平均値を基準研磨レートとし、
前記mのそれぞれに対して、nm≧kmの場合は、第mの研磨レート加算量を0とし、nm<kmの場合は、研磨前の中心厚み及び目標中心厚みが前記ウェーハと同じウェーハに対する研磨レートの実績値のうち、第mの資材の交換後nmバッチ目であって、かつ当該第mの資材以外の資材の交換の影響を受けないバッチにおける研磨レートの実績値から、前記第1〜第Mのいずれの資材の交換の影響も受けないバッチにおける研磨レートの実績値を減じた値の平均値を第mの研磨レート加算量として、
前記基準研磨レートに、前記第1〜第Mの研磨レート加算量を全て加えることによって算出される合計研磨レートである、請求項4に記載のウェーハの両面研磨方法。 - 前記資材は、前記キャリアプレート、前記研磨パッド、及び前記研磨スラリーのうちから選ばれる2つ以上の資材である、請求項4または5に記載のウェーハの両面研磨方法。
- 上定盤および下定盤を有する回転定盤と、前記回転定盤の中心部に設けられたサンギアと、前記回転定盤の外周部に設けられたインターナルギアと、前記上定盤と前記下定盤との間に設けられ、ウェーハを保持する1つ以上の保持孔を有するキャリアプレートと、を備え、前記上定盤の下面および前記下定盤の上面に研磨パッドがそれぞれ貼布された、バッチ処理方式のウェーハの両面研磨装置を用いたウェーハの両面研磨方法であって、
当該両面研磨方法において使用する資材を1つ交換した場合であって、現バッチが、当該資材の交換後nバッチ目(但し、nは自然数である)であるとして、
(I)n=1を満たす場合は、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みを所定の範囲から設定する工程と、
下記(8)式に基づいて、第1の研磨時間を算出して、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(II)n≧2を満たす場合であって、
(i)n≧k(但し、kは交換する資材に応じて定まる2以上の自然数である)を満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(9)式に基づいて、第2の研磨時間を算出して、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
(ii)n<kを満たす場合には、
研磨前のウェーハの中心厚みを測定する工程と、
ウェーハの目標中心厚みと目標GBIR値を所定の範囲から設定する工程と、
下記(8)式に基づいて、第1の研磨時間を算出した後に、下記(10)式に基づいて、第1の判定量を算出する工程と、
下記(9)式に基づいて、第2の研磨時間を算出した後に、下記(11)式に基づいて、第2の判定量を算出する工程と、
前記第2の判定量≧0の場合は、当該第2の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、
前記第2の判定量<0の場合において、前記第1の判定量≧0の場合は、当該第1の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とし、前記第1の判定量<0の場合は、1バッチ前の研磨時間を前記現バッチの研磨時間とする工程と、
を有し、
その後、前記研磨パッド上に研磨スラリーを供給しながら、前記回転定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させて、前記現バッチの研磨時間で前記ウェーハの両面を研磨することを特徴とするウェーハの両面研磨方法。
記
第1の研磨時間=(現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−ウェーハの目標中心厚み)/所定の研磨レート・・・(8)
第2の研磨時間=前バッチの研磨時間+A1×(前バッチの研磨前のウェーハの中心厚み−現バッチの研磨前のウェーハの中心厚み)+A2×(前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値−目標GBIR値)+A3・・・(9)
第1の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第1の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(10)
第2の判定量=(目標GBIR値−前バッチの研磨後のウェーハのGBIR値)×(第2の研磨時間−前バッチの研磨時間)・・・(11)
但し、A1、A2、及びA3は、所定の係数である。 - 前記(8)式における所定の研磨レートは、前記資材の交換後nバッチ目のバッチにおける研磨レートの実績値の平均値である、請求項7に記載のウェーハの両面研磨方法。
- 前記資材は、前記キャリアプレート、前記研磨パッド、及び前記研磨スラリーのうちから選ばれる1つの資材である、請求項7または8に記載のウェーハの両面研磨方法。
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