JP6465015B2 - 半導体ウェーハの厚み分布測定システムおよび半導体ウェーハ研磨システム、半導体ウェーハの厚み分布測定方法および半導体ウェーハの厚み取り代分布測定方法、ならびに半導体ウェーハの研磨方法 - Google Patents
半導体ウェーハの厚み分布測定システムおよび半導体ウェーハ研磨システム、半導体ウェーハの厚み分布測定方法および半導体ウェーハの厚み取り代分布測定方法、ならびに半導体ウェーハの研磨方法 Download PDFInfo
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Description
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
前記搬送部は、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路内で動作可能なロボットアームと、該ロボットアームの先端部に設けられた台座と、該台座を介して設置された、前記半導体ウェーハを把持するロボットハンドと、前記ロボットハンドによる前記半導体ウェーハの把持および前記ロボットアームの動作を制御する搬送制御部と、を有し、
前記測定部は、前記半導体ウェーハの所定領域の厚さを単位時間ごとに測定する測定センサと、進退するロッドの移動距離を測定するリニアスケールと、前記ロッドの移動単位ごとに前記測定センサによる前記半導体ウェーハの厚みの測定値を同期させる測定制御部と、を有することを特徴とする。
前記搬送部は、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路内で動作可能なロボットアームと、該ロボットアームの先端部に設けられた台座と、該台座を介して設置された、前記半導体ウェーハを把持するロボットハンドと、前記ロボットハンドによる前記半導体ウェーハの把持および前記ロボットアームの動作を制御する搬送制御部と、を有し、
前記測定部は、前記半導体ウェーハの所定領域の厚さを単位時間ごとに測定する測定センサと、進退するロッドの移動距離を測定するリニアスケールと、前記ロッドの移動単位ごとに前記測定センサによる前記半導体ウェーハの厚みの測定値を同期させる測定制御部と、を有することを特徴とする。
前記第1搬送経路において、前記半導体ウェーハを把持した状態のまま、該半導体ウェーハを前記測定部に搬送し、前記台座を前記ロッドに当接させたまま、前記把持した状態の前記ロボットアームおよび前記ロッドを前記ロッドの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、前記半導体ウェーハの径方向の第1の厚み分布を測定し、
前記第2搬送経路において、前記半導体ウェーハを把持した状態のまま、該半導体ウェーハを前記測定部に搬送し、前記台座を前記ロッドに当接させたまま、前記把持した状態の前記ロボットアームおよび前記ロッドを前記ロッドの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、前記半導体ウェーハの径方向の第2の厚み分布を測定し、
前記第1および前記第2の厚み分布に基づき前記研磨部による厚み取り代分布を測定することを特徴とする。
図1,図3〜5を用いて、本発明の一実施形態に従う半導体ウェーハの厚み分布測定システム100を説明する。半導体ウェーハ研磨システム200は、半導体ウェーハWが搬入される搬入部10と、半導体ウェーハWを保管する保管部30と、半導体ウェーハWの厚み分布を測定する測定部50と、搬入部10および測定部50の間の第1搬送経路R11、ならびに、保管部30および測定部50の間の第2搬送経路R12のそれぞれで半導体ウェーハWを搬送する搬送部70と、を備える。ここで、搬送部70は、第1搬送経路R11および第2搬送経路R12内で動作可能なロボットアーム72と、該ロボットアーム72の先端部72aに設けられた台座74と、該台座74を介して設置された、半導体ウェーハWを把持するロボットハンド76と、ロボットハンド76による半導体ウェーハWの把持およびロボットアーム72の動作を制御する搬送制御部78と、を有する。また、測定部50は、半導体ウェーハWの所定領域の厚さを測定する測定センサ52と、進退するロッド54Rの移動距離を測定するリニアスケール54と、ロッド54Rの移動単位ごとに測定センサ52による半導体ウェーハWの厚みの測定を同期させる測定制御部56と、を有する。
図2〜5を用いて、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200を説明する。半導体ウェーハ研磨システム200は、半導体ウェーハWが搬入される搬入部10と、半導体ウェーハWを研磨する研磨部20と、半導体ウェーハWを保管する保管部30と、半導体ウェーハWの厚み分布を測定する測定部50と、測定部50を経由する搬入部10および研磨部20の間の第1搬送経路R21、ならびに、研磨部20および測定部50の間の第2搬送経路R22のそれぞれで半導体ウェーハWを搬送する搬送部70と、を備える。ここで、搬送部70は、第1搬送経路R21および第2搬送経路R22内で動作可能なロボットアーム72と、該ロボットアーム72の先端部72aに設けられた台座74と、該台座74を介して設置された、半導体ウェーハWを把持するロボットハンド76と、ロボットハンド76による半導体ウェーハWの把持およびロボットアーム72の動作を制御する搬送制御部78と、を有する。また、測定部50は、半導体ウェーハWの所定領域の厚さを測定する測定センサ52と、進退するロッド54Rの移動距離を測定するリニアスケール54と、ロッド54Rの移動単位ごとに測定センサ52による半導体ウェーハWの厚みの測定を同期させる測定制御部56と、を有する。そして、搬送制御部78および測定制御部56は、第1搬送経路R21および第2搬送経路R22の少なくとも一方の経路内で、半導体ウェーハWを把持した状態のロボットアーム72を測定部50に搬送し、台座74をロッド54Rに当接させたまま、半導体ウェーハWを把持した状態のロボットアーム72およびロッド54Rをロッド54Rの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させる過程において、測定部50により半導体ウェーハWの径方向の厚み分布を測定する制御機能を有することが好ましい。また、図2に示すように、第2搬送経路R22が保管部50を経由してもよい。すなわち、第1搬送経路R21は、半導体ウェーハWを研磨部20に搬送する前の経路に相当し、第2搬送経路R22は、半導体ウェーハWを研磨部20に搬送した後の経路に相当する。なお、半導体ウェーハの厚み分布測定システム100と重複する構成には、厚み分布測定システム100と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、上記半導体ウェーハ研磨システム200を用いた半導体ウェーハの厚み分布測定方法の一実施形態を説明する。この厚み分布測定方法では、第1搬送経路R21または第2搬送経路R22において、半導体ウェーハWを把持した状態のまま、半導体ウェーハWを測定部50に搬送し、台座74をロッド54Rに当接させたまま、前記把持した状態のロボットアーム72およびロッド54Rをロッド54Rの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、半導体ウェーハWの径方向の厚み分布を測定する。研磨は回転対称で施されるため、半径分の厚み分布を測定すれば、この厚み分布を半導体ウェーハの中心として対称化することにより、一方向の直径分の厚み分布を推定することができる。
また、上記半導体ウェーハ研磨システム200を用いた半導体ウェーハの厚み分布測定方法は、第1搬送経路R21において、半導体ウェーハWを把持した状態のまま、半導体ウェーハWを測定部50に搬送し、台座74をロッド54Rに当接させたまま、前記把持した状態のロボットアーム72およびロッド54Rをロッド54Rの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、半導体ウェーハWの径方向の第1の厚み分布を測定する。次いで、研磨部20により半導体ウェーハWの研磨を終えた後、第2搬送経路R22において、半導体ウェーハWを把持した状態のまま、半導体ウェーハWを測定部50に移動し、台座74をロッド54Rに当接させたまま、前記把持した状態のロボットアーム72およびロッド54Rをロッド54Rの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、半導体ウェーハWの径方向の第2の厚み分布を測定する。そして、これら第1および第2の厚み分布に基づき、研磨部20による厚み取り代分布を測定する。第1の厚み分布および第2の厚み分布が、半径分の厚み分布である場合、これらの厚み分布を半導体ウェーハの中心として対称化すれば、一方向の直径分の厚み取り代分布を推定することができる。
また、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、上記半導体ウェーハの厚み分布測定方法を用いて測定された半導体ウェーハの厚み分布に基づいて、研磨条件を設定する。前述のとおり、上記半導体ウェーハの厚み分布測定方法により、研磨条件へのデータフィードバックをより正確に行うことができる。したがって、本研磨方法による研磨精度を向上することができる。
20 研磨部
30 保管部
50 測定部
52a,b 測定センサ
54 リニアスケール
54R ロッド
56 測定制御部
70 搬送部
72 ロボットアーム
74 台座
76 ロボットハンド
78 搬送制御部
100 半導体ウェーハの厚み分布測定システム
200 半導体ウェーハ研磨システム
R 測定領域
R11,R21 第1搬送経路
R12,R22 第2搬送経路
W 半導体ウェーハ
Claims (21)
- 半導体ウェーハが搬入される搬入部と、
前記半導体ウェーハを保管する保管部と、
前記半導体ウェーハの厚み分布を測定する測定部と、
前記搬入部および前記測定部の間の第1搬送経路、ならびに、前記保管部および前記測定部の間の第2搬送経路のそれぞれで前記半導体ウェーハを搬送する搬送部と、を備える半導体ウェーハの厚み分布測定システムであって、
前記搬送部は、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路内で動作可能なロボットアームと、該ロボットアームの先端部に設けられた台座と、該台座を介して設置された、前記半導体ウェーハを把持するロボットハンドと、前記ロボットハンドによる前記半導体ウェーハの把持および前記ロボットアームの動作を制御する搬送制御部と、を有し、
前記測定部は、
前記半導体ウェーハの所定領域の厚さを単位時間ごとに測定する測定センサと、
前記ロボットアームの前記台座に当接移動して進退するロッドを備え、前記ロッドの移動距離を測定するリニアスケールと、
前記ロッドの移動単位ごとに前記測定センサによる前記半導体ウェーハの厚みの測定値を同期させる測定制御部と、
を有することを特徴とする半導体ウェーハの厚み分布測定システム。 - 前記搬送制御部および前記測定制御部は、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路の少なくとも一方の経路内で、前記半導体ウェーハを把持した状態の前記ロボットアームを前記測定部に搬送し、前記台座を前記ロッドに当接させたまま、前記把持した状態の前記ロボットアームおよび前記ロッドを前記ロッドの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させる過程において、前記測定部により前記半導体ウェーハの径方向の厚み分布を測定する制御機能を有する、請求項1に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定システム。
- 前記測定部は、対向する一対の側部を備えるチャネル状の支持体を有し、
前記測定部の前記測定センサは、分光干渉レーザ変位計の一対のヘッド部からなり、
前記一対のヘッド部が前記一対の側部に対応配置され、
前記側部の長さは前記半導体ウェーハの半径よりも大きい、請求項1または2に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定システム。 - 前記一対のヘッド部が水平に設置される、請求項3に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定システム。
- 前記ロッドは空気加圧式であり、
前記リニアスケールに、前記ロッドが前記台座に当接移動するための推力を制御する精密レギュレータが設けられ、
前記ロッドによる前記台座への推力が0.03MPa以下に制御される、請求項2〜4のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定システム。 - 前記ロッドと前記台座とが樹脂プレートを介して当接する、請求項2〜5のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定システム。
- 前記ロボットハンドに前記半導体ウェーハと厚みが略等しい校正用基準片が貼付されている、請求項1〜6に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定システム。
- 前記搬送制御部および前記測定制御部は、所望により前記校正用基準片を用いて前記測定値の校正を行う制御機能をさらに有する、請求項7に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定システム。
- 半導体ウェーハが搬入される搬入部と、
前記半導体ウェーハを研磨する研磨部と、
前記半導体ウェーハを保管する保管部と、
前記半導体ウェーハの厚み分布を測定する測定部と、
前記測定部を経由する前記搬入部および前記研磨部の間の第1搬送経路、ならびに、前記研磨部および前記測定部の間の第2搬送経路のそれぞれで前記半導体ウェーハを搬送する搬送部と、を備える半導体ウェーハ研磨システムであって、
前記搬送部は、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路内で動作可能なロボットアームと、該ロボットアームの先端部に設けられた台座と、該台座を介して設置された、前記半導体ウェーハを把持するロボットハンドと、前記ロボットハンドによる前記半導体ウェーハの把持および前記ロボットアームの動作を制御する搬送制御部と、を有し、
前記測定部は、
前記半導体ウェーハの所定領域の厚さを単位時間ごとに測定する測定センサと、
前記ロボットアームの前記台座に当接移動して進退するロッドを備え、前記ロッドの移動距離を測定するリニアスケールと、
前記ロッドの移動単位ごとに前記測定センサによる前記半導体ウェーハの厚みの測定値を同期させる測定制御部と、
を有することを特徴とする半導体ウェーハ研磨システム。 - 前記第2搬送経路は前記保管部を経由する、請求項9に記載の半導体ウェーハ研磨システム。
- 前記搬送制御部および前記測定制御部は、前記第1搬送経路および前記第2搬送経路の少なくとも一方の経路内で、前記半導体ウェーハを把持した状態の前記ロボットアームを前記測定部に搬送し、前記台座を前記ロッドに当接させたまま、前記把持した状態の前記ロボットアームおよび前記ロッドを前記ロッドの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させる過程において、前記測定部により前記半導体ウェーハの径方向の厚み分布を測定する制御機能を有する、請求項9または10に記載の半導体ウェーハ研磨システム。
- 前記測定部は、対向する一対の側部を備えるチャネル状の支持体を有し、
前記測定部の前記測定センサは、分光干渉レーザ変位計の一対のヘッド部からなり、
前記一対のヘッド部が前記一対の側部に対応配置され、
前記側部の長さは前記半導体ウェーハの半径よりも大きい、請求項9〜11に記載の半導体ウェーハ研磨システム。 - 前記一対のヘッド部が水平に設置される、請求項12に記載の半導体ウェーハ研磨システム。
- 前記ロッドは空気加圧式であり、
前記リニアスケールに、前記ロッドが前記台座に当接移動するための推力を制御する精密レギュレータが設けられ、
前記ロッドによる前記台座への推力が0.03MPa以下に制御される、請求項9〜13のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ研磨システム。 - 前記ロッドと前記台座とが樹脂プレートを介して当接する、請求項9〜14のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ研磨システム。
- 前記ロボットハンドに前記半導体ウェーハと厚みが略等しい校正用基準片が貼付されている、請求項9〜15に記載の半導体ウェーハ研磨システム。
- 前記搬送制御部および前記測定制御部は、所望により前記校正用基準片を用いて前記測定値の校正を行う制御機能をさらに有する、請求項16に記載の半導体ウェーハ研磨システム。
- 請求項9〜17のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ研磨システムを用いて、
前記第1搬送経路または前記第2搬送経路において、前記半導体ウェーハを把持した状態のまま、該半導体ウェーハを前記測定部に搬送し、前記台座を前記ロッドに当接させたまま、前記把持した状態の前記ロボットアームおよび前記ロッドを前記ロッドの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、前記半導体ウェーハの径方向の厚み分布を測定することを特徴とする、半導体ウェーハの厚み分布測定方法。 - 請求項9〜17のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ研磨システムを用いて、
前記第1搬送経路において、前記半導体ウェーハを把持した状態のまま、該半導体ウェーハを前記測定部に搬送し、前記台座を前記ロッドに当接させたまま、前記把持した状態の前記ロボットアームおよび前記ロッドを前記ロッドの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、前記半導体ウェーハの径方向の第1の厚み分布を測定し、
前記第2搬送経路において、前記半導体ウェーハを把持した状態のまま、該半導体ウェーハを前記測定部に搬送し、前記台座を前記ロッドに当接させたまま、前記把持した状態の前記ロボットアームおよび前記ロッドを前記ロッドの進退方向のいずれかの方向に同時に移動させながら、前記半導体ウェーハの径方向の第2の厚み分布を測定し、
前記第1および前記第2の厚み分布に基づき前記研磨部による厚み取り代分布を測定することを特徴とする、半導体ウェーハの厚み取り代分布測定方法。 - 請求項18に記載の半導体ウェーハの厚み分布測定方法を用いて測定された半導体ウェーハの厚み分布に基づいて、研磨条件を設定することを特徴とする半導体ウェーハの研磨方法。
- 請求項19に記載の半導体ウェーハの厚み取り代分布測定方法を用いて測定された半導体ウェーハの厚み取り代分布に基づいて、研磨条件を設定することを特徴とする半導体ウェーハの研磨方法。
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