KR101259315B1 - Method for polishing semiconductor wafer, and device for polishing semiconductor wafer - Google Patents
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Abstract
<과제>
작업 부담을 증가시키지 않고, 상하의 회전 정반에 의해 캐리어에 유지된 반도체 웨이퍼의 양면을 연마할 때의, 연마 진행상황을 정확하게 추정할 수 있는 반도체 웨이퍼의 연마 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 장치를 제공한다.
<해결 수단>
상하의 회전 정반(2, 3)에 의해 캐리어(6a)에 유지된 웨이퍼(W)를 협지하여, 당해 상하의 회전 정반(2, 3)을 회전 동작시키는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 양면을 동시 연마하는 연마 장치(1)를 이용한 웨이퍼의 연마 방법이고, 웨이퍼(W)의 양면을 동시 연마하고 있을 때의, 연마 장치(1)의 정반 부하 전류값을 모니터하고, 그 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하여, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 웨이퍼(W)의 연마의 진행도를 추정한다.<Task>
Provided are a method of polishing a semiconductor wafer and a polishing apparatus for a semiconductor wafer, which can accurately estimate the polishing progress when polishing both surfaces of a semiconductor wafer held in a carrier by an up and down rotating surface plate without increasing the work load.
[Solution]
Both surfaces of the wafer W are simultaneously polished by sandwiching the wafer W held by the carrier 6a by the upper and lower rotary plates 2 and 3 and rotating the upper and lower rotary plates 2 and 3. A wafer polishing method using the polishing apparatus 1, which monitors the surface load current value of the polishing apparatus 1 when simultaneously polishing both surfaces of the wafer W, and monitors the monitored surface load current value. Using this, the standard deviation of the surface load current value within a certain time is calculated for each reference time, and the progress of polishing of the wafer W is estimated from the calculated change of the standard deviation.
Description
본 발명은, 반도체 웨이퍼의 연마 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 상하의 정반(定盤) 사이에서 캐리어를 사용하여 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 반도체 웨이퍼의 연마 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of polishing a semiconductor wafer and a polishing apparatus of a semiconductor wafer. For example, a method of polishing a semiconductor wafer and a semiconductor that simultaneously polish both surfaces of a semiconductor wafer by using a carrier between upper and lower plates. An apparatus for polishing a wafer.
근래, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행됨에 따라, 그 소재인 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라고도 함)에 요구되는 평탄도가 엄격해지고 있다. 또한, 제조 비용 경감의 관점에서, 웨이퍼의 대구경화가 진행됨에 따라, 그 평탄도의 향상이 더욱 곤란해지고 있다. 또한, 웨이퍼의 가공 프로세스에 있어서는, 에칭 후에 연삭 공정을 도입한 프로세스가 제안되고, 연삭 다음의 경면 연마 공정에 있어서는, 종래의 한쪽면 연마보다 우수한 가공 정밀도를 갖는 양면 연마 방식이 주목받고 있다.In recent years, as the integration of semiconductor devices has progressed, the flatness required for semiconductor wafers (hereinafter, also referred to as "wafers") as their raw materials has become strict. In addition, from the viewpoint of manufacturing cost reduction, as the diameter of the wafer is increased, the flatness is more difficult to improve. Moreover, in the process of processing a wafer, the process which introduce | transduced the grinding process after etching is proposed, and the double-side polishing method which has the processing precision superior to the conventional one-side polishing in the mirror surface polishing process after grinding is attracting attention.
그리고, 특허문헌 1에는, 웨이퍼의 양면 연마를 하는 유성 기어 방식의 연마 장치가 개시되어 있다. 여기서, 도 11을 참조하면서, 특허문헌 1에 기재된 종래 기술의 유성 기어 방식 연마 장치의 구성을 설명한다.And patent document 1 discloses the polishing apparatus of the planetary gear system which performs both-side polishing of a wafer. Here, the structure of the planetary gear type polishing apparatus of the prior art described in patent document 1 is demonstrated, referring FIG.
도 11에 나타내는 바와 같이, 연마 장치(100)는, 수평으로 지지된 원판 모양의 하부 정반(101)과, 하부 정반(101)에 서로 대항하는 원판 모양의 상부 정반(102)과, 원판 모양의 하부 정반(101)의 내측에 배치된 태양 기어(103)를 구비하고 있다. 또한, 하부 정반(101)은, 모터에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 또한, 상부 정반(102)은, 실린더에 조인트를 개재해서 매달리고, 하부 정반(101)을 구동하는 모터와는 다른 모터에 의해 역방향으로 회전 구동되도록 되어 있다.As shown in FIG. 11, the grinding |
또한, 상부 정반(102)은, 하부 정반(101)과의 사이에 연마액을 공급하기 위한 탱크를 포함하는 연마액 공급 시스템이 마련되어 있다. 또한, 하부 정반(101) 및 상부 정반(102)의 대향면에는, 부직포에 우레탄수지를 함침한 연마포, 또는 발포우레탄 등으로 구성되는 연마포가 첨부되어 있다. 또한, 하부 정반(101) 상에는, 태양 기어(103)를 둘러싸도록 캐리어(104)가 세팅되고, 당해 세팅된 캐리어(104)의 외측에 링 모양의 내접 기어(미도시)가 배치되어 있다. 이 내접 기어는, 정반(하부 정반(101), 상부 정반(102))을 구동하는 모터와는 다른 모터에 의해 독립으로 회전 구동되도록 되어 있다.In addition, the
그리고, 웨이퍼의 연마 작업은 하기의 절차로 진행된다. 우선, 상부 정반(102)을 상승시켜 하부 정반(101)으로부터 이격시키고, 이 상태에서, 하부 정반(101) 상에 복수의 캐리어(104)를 태양 기어(103)를 둘러싸도록 세팅한다. 또, 세팅된 각 캐리어(104)는, 내측의 태양 기어(103) 및 도시되지 않는 내접 기어에 각각 맞물리도록 되어 있다.Then, the polishing operation of the wafer proceeds with the following procedure. First, the
다음으로, 하부 정반(101) 상에 소정 개수의 캐리어(104)를 세팅하고, 각 캐리어(104) 내에 웨이퍼(105)를 다 세팅하면, 상부 정반(102)을 하강시켜 각 웨이퍼(105)에 소정의 가압력을 부가한다. 다음으로, 상기 가압력을 부가한 상태에서, 하부 정반(101)과 상부 정반(102) 사이에 연마액을 공급하면서, 하부 정반(101), 상부 정반(102), 내접 기어(미도시)를 소정의 방향 및 소정의 속도로 회전시킨다. 상기의 회전 동작에 의해, 하부 정반(101)과 상부 정반(102) 사이에 복수의 캐리어(104)가 자전하면서 태양 기어(103)의 주위를 공전하는, 이른바 유성운동을 한다. 각 캐리어(104)에 유지된 웨이퍼(105)는, 연마액 속에서 상하의 연마포와 슬라이딩 접촉하여, 상하 양면이 동시에 연마되도록 되어 있다.Next, when a predetermined number of
하지만, 상술한 웨이퍼의 양면 연마 공정에서는, 웨이퍼의 평탄도의 개선뿐만 아니라, 양면 연마 공정의 전(前)공정까지 발생한 가공 변형의 제거 및 표면 거칠의 교정을 하고 있어, 연마량의 관리가 중요 관리 항목으로 되어 있다. 그리고, 웨이퍼의 양면 연마 공정에 있어서의 연마량 관리는, 일반적으로는 경험에 근거한 연마 시간의 관리에 의해 이루어지고 있었다.However, in the above-mentioned double-side polishing process of the wafer, not only the improvement of the flatness of the wafer but also the removal of the processing deformation and the correction of the surface roughness occurring up to the previous process of the double-side polishing process are important. It is a management item. In addition, the polishing amount management in the double-side polishing process of a wafer was generally performed by management of the polishing time based on experience.
구체적으로는, 상기 경험에 근거한 연마 시간의 관리에서는, 경험측에 의해 소정 시간 연마하고, 그 후, 웨이퍼의 완성 두께를 측정하여, 그 측정 결과에 의해 연마 시간을 조정하고 있었다(필요하면, 더욱 연마를 하였다). 또한, 상기의 경험에 근거한 연마 시간의 관리에서는, 고정된 연마 시간을 정해 두고, 그 정해진 연마 시간만큼만 연마하는 방식(연마 시간 고정 방식)도 많이 채용되고 있다. 또, 특허문헌 1에는, 상기한 바와 같은 경험에 근거한 연마 시간의 관리에 의하지 않고, 웨이퍼의 양면 연마 공정에 있어서의 정반 진동 주파수의 변화로부터 연마 종료 시점을 추정하는 것도 제안되어 있다.Specifically, in the management of the polishing time based on the above-described experience, the experienced side was polished for a predetermined time, after which the finished thickness of the wafer was measured, and the polishing time was adjusted according to the measurement result (if necessary. Polishing). Moreover, in the management of grinding | polishing time based on said experience, the fixed grinding | polishing time is prescribed | regulated, and the method of grind | polishing only for the predetermined | prescribed grinding | polishing time only (polishing time fixing system) is also employ | adopted a lot. Moreover, it is also proposed by patent document 1 to estimate a grinding | polishing end time from the change of the surface vibration frequency in the wafer double-side polishing process, regardless of management of the grinding | polishing time based on the experience as mentioned above.
하지만, 상술한 경험에 근거한 연마 시간의 관리는, 측정 결과에 의해 연마 시간을 조정하고 있기 때문에(필요하면, 더욱 연마를 할 필요가 있기 때문에), 그 절차가 번거로울 뿐만 아니라, 가공 종료에서 측정 결과 판정이 이루어질 동안 웨이퍼의 가공을 할 수 없는 기술적 과제를 안고 있다. 또한, 상기한 연마 시간 고정 방식에서는, 연마포의 날세우기(dressing)나 날사이의 이물 제거를 위한 워터제트(Water Jet) 등의 작업을 한 후에, 당해 작업 후의 연마 레이트가 저하하는 현상이 발생하기 때문에, 목적으로 하는 두께 치수로 제작하지 못하는 기술적 과제를 안고 있다. 구체적으로는, 가공하는 동안 다이아몬드 드레서에 의한 연마포의 날세우기(dressing)나, 날사이의 이물 제거를 위한 워터제트 등의 작업을 하면, 연마포의 표면 온도가 저하하여, 연마 레이트가 저하한다. 그 결과, 웨이퍼의 완성 두께가 목표값보다 두꺼워졌었다. 또, 특허문헌 1의 정반 진동 주파수의 변화로부터 연마 종료 시점을 추정하는 방식은, 최적의 정반 진동 주파수의 선정이 곤란하고 장치의 초기 설정 작업이 번거로웠다. 또한, 가공 조건을 변경할 경우, 정반 진동 주파수가 변화해버려, 변경할 때마다 설정을 변경할 필요가 있었다.However, the management of the polishing time based on the above-described experience is not only cumbersome but also cumbersome because the polishing time is adjusted by the measurement result (need to be further polished if necessary). There is a technical problem in that it is impossible to process the wafer while the determination is made. In addition, in the above-described polishing time fixing method, a phenomenon in which the polishing rate after the work is lowered after a work such as a water jet for dressing the polishing cloth or removing foreign matter between the blades occurs. Therefore, there is a technical problem that cannot be produced in the target thickness dimension. Specifically, during processing, such as dressing of the polishing cloth with a diamond dresser, water jet for removing foreign matter between the blades, and the like, the surface temperature of the polishing cloth is lowered and the polishing rate is lowered. . As a result, the finished thickness of the wafer was thicker than the target value. In addition, in the method of estimating the polishing end point from the change of the surface vibration frequency of Patent Document 1, it is difficult to select the optimal surface vibration frequency and the initial setting work of the apparatus is cumbersome. In addition, when the machining conditions were changed, the surface vibration frequency changed, and it was necessary to change the setting every time.
본 발명은, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서, 작업 부담을 증가시키지 않고, 상하의 회전 정반에 의해 반도체 웨이퍼의 양면을 연마할 때의, 연마 진행상황을 정확하게 추정할 수 있는 반도체 웨이퍼의 연마 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above technical problem, and a polishing method of a semiconductor wafer capable of accurately estimating the progress of polishing when polishing both surfaces of a semiconductor wafer by an up and down rotating surface plate without increasing the work load, and It is an object to provide a polishing apparatus for a semiconductor wafer.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상하의 회전 정반에 의해 캐리어에 유지된 반도체 웨이퍼를 협지하여, 당해 상하의 회전 정반을 회전 동작시키는 것에 의해, 당해 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 연마 장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마 방법이고, 상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의, 상기 연마 장치의 정반 부하 전류값을 모니터하는 스텝과; 상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 상기 연마의 진행도를 추정하는 스텝; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for solving the above problems is a semiconductor using a polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer by sandwiching the semiconductor wafer held in the carrier by the upper and lower rotating platen and rotating the upper and lower rotating platen. A method of polishing a wafer, the method comprising: monitoring a surface load current value of the polishing apparatus when simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer; Calculating the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time for each reference time using the monitored surface load current value, and estimating the progress of polishing from the calculated change in the standard deviation; And a control unit.
상기의 구성을 채용한 것은, 본원의 발명자가, 반도체 웨이퍼의 양면 연마의 진행에 따란 연마 장치의 경시적 변화를 상세하게 조사한 결과, 웨이퍼나 캐리어의 연마에 따른 마찰 저항에 기인하여 변화하는 장치검출값인 정반 부하 전류값이, 연마의 진행도를 반영하여 변화하는(편차가 작아짐) 것을 알아냈기 때문이다. 즉, 상기 정반 부하 전류값의 표준편차를 조사하는 것에 의해, 반도체 웨이퍼의 연마의 진행도를 정확하게 추정할 수 있는 것을 알아냈기 때문이다. 따라서, 본 발명에 의하면, 종래 기술의 "경험에 근거한 연마 시간의 관리"에 의한 방법에 비해, 작업 부담을 주지않고(측정 결과에 의한 연마 시간의 조정 작업이 필요 없기 때문), 반도체 웨이퍼의 완성 두께를 "목표 두께"에 근접시킬 수 있게 된다.Adopting the above-described configuration, the inventors of the present application, as a result of examining in detail the changes over time of the polishing apparatus with the progress of the double-side polishing of the semiconductor wafer in detail, the device changes due to the frictional resistance due to the polishing of the wafer or carrier This is because it was found that the surface load current value, which is a value, changes (deviation becomes small) reflecting the progress of polishing. In other words, it was found that the progress of polishing of the semiconductor wafer can be accurately estimated by examining the standard deviation of the plate load current values. Therefore, according to the present invention, the semiconductor wafer is completed without any work burden (because no adjustment work for polishing time based on the measurement result is required) compared to the method according to the conventional "management of polishing time based on experience". The thickness can be approximated to the "target thickness".
또한, 상기 표준편차가 소정의 값에 도달하면, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 표준편차의 시간당 변화 패턴이 소정관계를 만족하였을 때에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하는 것은, 상술한 바와 같이, 정반 부하 전류값이 연마의 진행도를 반영하여 변화하기(편차가 작아짐) 때문이다. 즉, 정반 부하 전류값의 표준편차의 값이나 변화 패턴에 의해, 연마의 종료 시점을 정확하게 추정할 수 있다.Further, when the standard deviation reaches a predetermined value, it is preferable to estimate the end point of polishing. In addition, when the time-varying pattern of the standard deviation satisfies a predetermined relationship, it is preferable to estimate the end point of polishing. This is because, as described above, the surface load current value changes to reflect the progress of polishing (the deviation is small). That is, the end point of grinding | polishing can be estimated correctly by the value of the standard deviation of a plate load current value, or a change pattern.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상하의 회전 정반에 의해 캐리어에 유지된 반도체 웨이퍼를 협지하여, 당해 상하의 회전 정반을 회전 동작시키는 것에 의해, 당해 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 반도체 웨이퍼의 연마 장치이고, 상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 정반 부하 전류값을 모니터하는 검지부와; 상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 상기 연마의 진행도를 추정하는 연마 진행상황 추정부와; 를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마 장치에 의하면, 연마의 진행도를 반영하여 변화하는(편차가 작아짐) 정반 부하 전류값을 모니터하고, 그 모니터한 정반 부하 전류값의 표준편차에 의해 연마의 진행도를 추정하기 때문에, 반도체 웨이퍼의 연마의 진행도를 정확하게 추정할 수 있다.Moreover, this invention for solving the said subject is a semiconductor wafer which grind | polishes both surfaces of the said semiconductor wafer simultaneously by clamping the semiconductor wafer hold | maintained by the carrier by the up-and-down rotation plate, and rotating the said up-and-down rotation plate. A polishing unit comprising: a detecting unit for monitoring a plate load current value when simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer; Polishing progress estimating section which calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time for each reference time using the monitored plate load current value, and estimates the progress of polishing from the change of the calculated standard deviation. Wow; Characterized in having a. As described above, according to the polishing apparatus of the semiconductor wafer of the present invention, the surface load current value that changes (deviation becomes small) reflecting the progress of polishing is monitored, and the polishing surface is changed by the standard deviation of the monitored surface load current value. Since the progress is estimated, the progress of polishing of the semiconductor wafer can be estimated accurately.
또한, 상기 캐리어는, 상기 반도체 웨이퍼보다 마찰 계수가 작은 재질로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 캐리어는, 기재의 표면에 상기 반도체 웨이퍼보다 마찰 계수가 작은 재료로 피복하여 형성된 것이 바람직하다. 또한, 상기 캐리어는, 그 두께 치수가 상기 반도체 웨이퍼의 완성 목표 두께와 동일 치수, 또는 당해 목표 두께의 중심값에서 ±6㎛ 범위 내의 두께 치수로 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의해, 반도체 웨이퍼의 연마 공정의 진행상황을 고정밀도로 추정할 수 있다.In addition, the carrier is preferably formed of a material having a smaller coefficient of friction than the semiconductor wafer. The carrier is preferably formed by coating the surface of the substrate with a material having a smaller coefficient of friction than the semiconductor wafer. The carrier preferably has a thickness dimension equal to the completion target thickness of the semiconductor wafer or a thickness dimension within a range of ± 6 μm from the center value of the target thickness. By the above configuration, the progress of the polishing process of the semiconductor wafer can be estimated with high accuracy.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 연마 방법은, 상하의 회전 정반에 의해 캐리어에 유지된 반도체 웨이퍼를 협지하여, 당해 상하의 회전 정반을 회전 동작시키는 것에 의해, 당해 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 연마 장치를 사용한 반도체 웨이퍼의 연마 방법이고, 상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 상기 연마 장치의 정반 부하 전류값을 모니터하는 스텝과; 상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 소정 기간 산출하고, 상기 표준편차의 시간당 변화 패턴이 소정관계를 만족하였을 때에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 스텝과; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the polishing method of the semiconductor wafer which concerns on the said subject, the semiconductor wafer hold | maintained in the carrier by the up-and-down rotational platen is clamped, and the said upper and lower rotational platen is rotated simultaneously, and both surfaces of the said semiconductor wafer are simultaneously operated. A method of polishing a semiconductor wafer using a polishing apparatus for polishing, comprising the steps of: monitoring a surface load current value of the polishing apparatus when both surfaces of the semiconductor wafer are simultaneously polished; Using the monitored platen load current value, the standard deviation of the platen load current value within a predetermined time is calculated for each reference time period, and the polishing is terminated when the hourly variation pattern of the standard deviation satisfies a predetermined relationship. Estimating with a viewpoint; Characterized in that it comprises a.
상기의 구성을 채용한 것은, 본원의 발명자가, 반도체 웨이퍼의 양면 연마의 진행에 따른 연마 장치의 경시적 변화를 상세하게 조사한 결과, 웨이퍼나 캐리어의 연마에 따른 마찰 저항에 기인하여 변화하는 장치검출값인 정반 부하 전류값이, 연마의 진행도를 반영하여 변화하는(편차가 작아짐) 것을 알아냈기 때문이다. 즉, 상기 정반 부하 전류값의 표준편차를 조사하는 것에 의해, 반도체 웨이퍼의 연마의 진행도를 정확하게 추정할 수 있는 것을 알아냈기 때문이다. 따라서, 본 발명에 의하면, 종래 기술의 "경험에 근거한 연마 시간의 관리"에 의한 방법에 비해, 작업 주지않고(측정 결과에 의한 연마 시간의 조정 작업이 필요 없기 때문), 반도체 웨이퍼의 완성 두께를 "목표 두께"에 근접시킬 수 있게 된다.Adopting the above-described configuration, the inventors of the present application in detail investigated the change over time of the polishing apparatus according to the progress of the double-side polishing of the semiconductor wafer in detail, the device detection changes due to the frictional resistance caused by the polishing of the wafer or carrier This is because it was found that the surface load current value, which is a value, changes (deviation becomes small) reflecting the progress of polishing. In other words, it was found that the progress of polishing of the semiconductor wafer can be accurately estimated by examining the standard deviation of the plate load current values. Therefore, according to the present invention, compared to the method according to the "management of polishing time based on the experience" of the prior art, the completion thickness of the semiconductor wafer can be reduced without any work (because the adjustment work of polishing time based on the measurement result is not necessary). It is possible to approach the "target thickness".
특히, 본원발명은, 상기 표준편차의 시간당 변화 패턴이 소정관계를 만족하였을 때에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것에 특징이 있다. 상술한 바와 같이, 정반 부하 전류값이 연마의 진행도를 반영하여 변화하기(편차가 작아짐) 때문에, 정반 부하 전류값의 표준편차의 값이나 변화 패턴에 의해, 연마의 종료 시점을 정확하게 추정할 수 있다.In particular, the present invention is characterized by estimating the end point of polishing when the hourly variation pattern of the standard deviation satisfies a predetermined relationship. As described above, since the surface load current value changes to reflect the progress of polishing (the deviation becomes smaller), the end point of polishing can be accurately estimated by the standard deviation value or the change pattern of the surface load current value. have.
여기서, 연마의 종료 시점으로 추정하는 스텝은, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 소정 기간 산출하고, 상기 소정 기간에 산출된 상기 표준편차에 대하여, Y=mX+b의 식(단, X: 경과 시간, Y: 표준편차(σ), m: 기울기, b: 절편)으로 표시되는 선형 근사로부터, 상기 기울기(m)를 산출하여, 상기 기울기(m)의 변화 패턴을 구하고, 상기 기울기(m)가 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것이 바람직하다.Here, the step of estimating the end point of polishing calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time period for each reference time, and Y = mX + b with respect to the standard deviation calculated in the predetermined time period. From the linear approximation represented by the formula (where X: elapsed time, Y: standard deviation (σ), m: slope, b: intercept), the slope (m) is calculated and the change pattern of the slope (m) It is preferable to estimate the end point of the polishing when the inclination m satisfies the condition of " above a predetermined threshold value ".
또한, 연마의 종료 시점으로 추정하는 스텝은, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 상기 산출된 최근의 표준편차와, 소정 시간 전에 산출된 표준편차의 차이를 산출하여, 그 차분의 변화 패턴을 구하고, 상기 차분이 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것이 바람직하다.In addition, the step of estimating the end point of polishing calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time for each reference time, and calculates the difference between the recent standard deviation calculated and the standard deviation calculated before the predetermined time. It is preferable to calculate and calculate the change pattern of the difference, and to estimate it as the end point of polishing when the difference satisfies the condition of "above a predetermined threshold value".
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 연마 장치는, 상하의 회전 정반에 의해 캐리어에 유지된 반도체 웨이퍼를 협지하여, 당해 상하의 회전 정반을 회전 동작시키는 것에 의해, 당해 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 반도체 웨이퍼의 연마 장치이고, 상기 상하의 회전 정반의 회전 동작을 제어하는 구동 제어부와; 상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 정반 부하 전류값을 모니터하는 검지부와; 상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 상기 연마의 진행도를 추정하는 연마 진행상황 추정부와; 를 구비하고, 상기 연마 진행상황 추정부는, 상기 기준시간마다 산출한 상기 표준편차의 시간당 변화 패턴이 소정관계를 만족하였을 때, 상기 구동 제어부에 대하여, 연마 종료 신호 송신하여, 상기 회전 정반의 회전 동작을 정지시키고, 연마를 종료시키는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명의 반도체 웨이퍼의 연마 장치에 의하면, 연마의 진행도를 반영하여 변화하는(편차가 작아짐) 정반 부하 전류값을 모니터하고, 그 모니터한 정반 부하 전류값의 표준편차에 의해 연마의 진행도를 추정하기 때문에, 반도체 웨이퍼의 연마의 진행도를 정확하게 추정할 수 있어, 작업 부담을 주지않고(측정 결과에 의한 연마 시간의 조정 작업이 필요 없기 때문), 반도체 웨이퍼의 완성 두께를 "목표 두께"에 근접시킬 수 있다.In addition, in the semiconductor wafer polishing apparatus according to the present invention for solving the above problems, the semiconductor wafer held by the carrier is held by an upper and lower rotating platen to rotate the upper and lower rotating platen to rotate both surfaces of the semiconductor wafer. A polishing apparatus for a semiconductor wafer for simultaneously polishing the polishing apparatus, the apparatus comprising: a driving control section for controlling a rotation operation of the upper and lower rotary tables; A detection unit for monitoring a surface load current value when both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously; Polishing progress estimating section which calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time for each reference time using the monitored plate load current value, and estimates the progress of polishing from the change of the calculated standard deviation. Wow; And the polishing progress estimating unit transmits a polishing end signal to the drive control unit when the hourly change pattern of the standard deviation calculated for each reference time satisfies a predetermined relationship, thereby rotating the rotating platen. It stops and stops grinding, It is characterized by the above-mentioned. According to such a polishing apparatus for a semiconductor wafer of the present invention, the surface load current value that changes (deviation becomes small) reflecting the progress of polishing is monitored, and the polishing progresses based on the standard deviation of the monitored surface load current value. Since the degree can be estimated, the progress of polishing of the semiconductor wafer can be accurately estimated, and the completed thickness of the semiconductor wafer is referred to as the target thickness without incurring a work burden (no need to adjust the polishing time based on the measurement result). "To close.
여기서, 상기 연마 진행상황 추정부는, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 소정 기간 산출하고, 상기 소정 기간에 산출된 상기 표준편차에 대하여, Y=mX+b의 식(단, X: 경과 시간, Y: 표준편차(σ), m: 기울기, b: 절편)으로 표시되는 선형 근사로부터, 상기 기울기(m)를 산출하여, 상기 기울기(m)의 변화 패턴을 구하고, 상기 기울기(m)가 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것이 바람직하다.Here, the polishing progress estimating unit calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time period for each reference time period, and, with respect to the standard deviation calculated in the predetermined period, a formula of Y = mX + b ( However, from the linear approximation represented by X: elapsed time, Y: standard deviation (σ), m: slope, and b: intercept, the slope m is calculated to obtain a change pattern of the slope m, When the inclination m satisfies the condition of "more than a predetermined threshold", it is preferable to estimate it as the end time of grinding | polishing.
또한, 상기 연마 진행상황 추정부는, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 산출된 최근의 표준편차와, 소정 시간 전에 산출된 표준편차의 차이를 산출하여, 그 차분의 변화 패턴을 구하고, 상기 차분이 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것이 바람직하다.The polishing progress estimating unit calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time for each reference time, and calculates the difference between the latest standard deviation calculated and the standard deviation calculated before the predetermined time. It is preferable to obtain a pattern of change of the difference and to estimate the end point of polishing when the difference satisfies the condition of "at least a predetermined threshold value".
본 발명에 의하면, 작업 부담을 증가시키지 않고, 상하의 회전 정반에 의해 반도체 웨이퍼의 양면을 연마할 때의, 연마 진행상황을 정확하게 추정할 수 있는 반도체 웨이퍼의 연마 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor wafer polishing method and a semiconductor wafer polishing apparatus capable of accurately estimating the polishing progress situation when polishing both surfaces of a semiconductor wafer by the up and down rotating surface plate without increasing the work load. Can be.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 연마 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도.
도 2는 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 연마 장치가 웨이퍼를 연마하고 있을 때의 상부 정반 부하 전류값을 연마 시간에 대응지어서 나타낸 그래프.
도 3은 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 연마 장치가 웨이퍼를 연마하고 있을 때의 상부 정반 부하 전류값의 일정시간 내에 있어서의 표준편차를 기준시간마다 산출한 값을 웨이퍼의 연마 시간에 대응지어서 나타낸 그래프.
도 4는 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 연마 장치가 웨이퍼를 연마하고 있을 때의 상부 정반 부하 전류값의 일정시간 내에 있어서의 표준편차를 기준시간마다 소정 기간 산출하고, 상기 소정 기간 내에 산출된 표준편차에 대하여, Y=mX+b의 식(단, X: 경과 시간, Y: 표준편차(σ), m: 기울기, b: 절편)으로 표시되는 선형 근사로부터 기준시간마다 상기 기울기(m)를 산출하여, 상기 기울기(m)의 변화 패턴을 웨이퍼의 연마 시간에 대응지어서 나타낸 그래프.
도 5는 웨이퍼의 양면을 동시 연마하는 연마 장치가 웨이퍼를 연마하고 있을 때의 상부 정반 부하 전류값의 일정시간 내에 있어서의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 산출된 최근 표준편차와, 소정 시간 전에 산출된 표준편차의 차이를 산출하여, 상기 차분의 변화 패턴을 웨이퍼의 연마 시간에 대응지어서 나타낸 그래프.
도 6은 웨이퍼의 완성 두께와, 그 완성 두께를 특정하는 임계값인 상부 정반 부하 전류값의 표준편차의 상관관계를 나타낸 모식도.
도 7은 웨이퍼의 완성 두께와, 그 완성 두께를 특정하는 연마 종료 직전의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차의 상관관계를 나타낸 모식도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 연마 장치가 진행하는 웨이퍼 연마 공정의 진행상황을 추정하는 처리 절차를 나타낸 플로우 차트.
도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 연마 장치가 진행하는 웨이퍼 연마 공정의 진행상황을 상부 정반 부하 전류값의 표준편차의 기울기로부터 추정하는 처리 절차를 나타낸 플로우 차트.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 연마 장치가 진행하는 웨이퍼 연마 공정의 진행상황을 상부 정반 부하 전류값의 표준편차의 차분으로부터 추정하는 처리 절차를 나타낸 플로우 차트.
도 11은 종래 기술의 유성 기어 방식 연마 장치의 구성을 나타낸 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows typically the structure of the grinding | polishing apparatus which concerns on embodiment of this invention.
Fig. 2 is a graph showing an upper plate load current value corresponding to polishing time when a polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of a semiconductor wafer is polishing a wafer;
Fig. 3 is a graph showing a value calculated for each reference time of the standard deviation within a predetermined time of the upper surface load current value when the polishing apparatus for simultaneously polishing both sides of the wafer is polishing the wafer, corresponding to the polishing time of the wafer. .
4 shows a standard deviation within a predetermined time period for a predetermined period of time for a predetermined time period of the upper surface load current value when the polishing apparatus for simultaneously polishing both sides of the wafer is polishing the wafer, and the standard deviation calculated within the predetermined period. For the reference time, the slope m is calculated for each reference time from a linear approximation expressed by the formula Y = mX + b (where X: elapsed time, Y: standard deviation (σ), m: slope, and b: intercept). And a graph showing the change pattern of the slope m in correspondence with the polishing time of the wafer.
Fig. 5 shows the standard deviation within a predetermined time of the upper surface load current value when the polishing apparatus for simultaneously polishing both sides of the wafer is polishing the wafer for each reference time, and the latest standard deviation calculated and before the predetermined time. A graph showing a difference pattern calculated by calculating the difference between the calculated standard deviations, and corresponding the polishing time of the wafer.
Fig. 6 is a schematic diagram showing the correlation between the completed thickness of the wafer and the standard deviation of the upper surface load current value, which is a threshold value for specifying the completed thickness.
Fig. 7 is a schematic diagram showing the correlation between the finished thickness of the wafer and the standard deviation of the upper surface load current value immediately before the end of polishing specifying the finished thickness.
8 is a flowchart illustrating a processing procedure for estimating the progress of a wafer polishing process performed by the polishing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
Fig. 9 is a flowchart showing a processing procedure for estimating the progress of the wafer polishing process performed by the polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention from the inclination of the standard deviation of the upper surface load current value.
10 is a flowchart showing a processing procedure for estimating the progress of the wafer polishing process performed by the polishing apparatus according to the second embodiment of the present invention from the difference of the standard deviation of the upper surface load current value.
It is a schematic diagram which shows the structure of the planetary gear type polishing apparatus of a prior art.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 반도체 웨이퍼의 연마 방법 및 반도체 웨이퍼의 연마 장치(이하, "연마 장치"로 칭함)에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 우선, 본 발명의 실시형태에 따른 연마 장치의 구성을 도 1에 참조하여 설명한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 연마 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the grinding | polishing method of the semiconductor wafer which concerns on embodiment of this invention, and the grinding | polishing apparatus (henceforth a "polishing apparatus") of a semiconductor wafer are demonstrated with reference to drawings. First, the structure of the grinding | polishing apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a block diagram which shows typically the structure of the grinding | polishing apparatus which concerns on embodiment of this invention.
도시하는 바와 같이, 연마 장치(1)는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)(이하, "웨이퍼(W)"라고 칭함)의 양면을 동시에 경면연마하는 장치이고, 복수의 반도체 웨이퍼(W)를 동시에 처리(batch processing)하는 장치 구성으로 되어 있다. 또한, 연마 장치(1)는, 정반 부하 전류 검지부(12) 및 제어부(20)를 구비하고, 당해 정반 부하 전류 검지부(12) 및 제어부(20)에 의해, 웨이퍼(W)의 연마시의 장치검출값(연마 장치(1)의 상태를 나타내는 값)을 모니터하고, 그 모니터한 장치검출값으로부터 일정시간 내(예를 들면 60초간)에 모니터된 장치검출값의 표준편차(σ)를 기준시간마다(예를 들면 1초마다) 산출하고, 그 산출한 표준편차(σ)의 추이로부터 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하도록 되어 있다. 또, 본 발명의 실시형태에 따른 연마 장치(1)의 구성 중, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하는 구성(정반 부하 전류 검지부(12), 제어부(20)) 이외에는 주지 기술과 동일하다. 그 때문에, 이하에서는, 연마 장치(1)의 구성 중 "정반 부하 전류 검지부(12) 및 제어부(20)" 이외의 구성을 간략화하여 설명한다.As shown in the drawing, the polishing apparatus 1 is an apparatus for simultaneously mirror-polishing both surfaces of a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as "wafer W") which is a substrate to be processed, and a plurality of semiconductor wafers W It is a device structure for batch processing. Moreover, the grinding | polishing apparatus 1 is equipped with the surface load
구체적으로는, 연마 장치(1)는, 상부 정반(상부 회전 정반)(2)과 하부 정반(하부 회전 정반)(3)을 구비하고, 그들의 대향면에는, 웨이퍼(W)의 양면을 연마하기 위한 연마포(4, 5)가 각각 첨부되어 있다. 또한, 상기 상부 정반(2)과 하부 정반(3)의 사이에는, 각각 복수의 웨이퍼(W)를 유지하는 복수의 캐리어(6a)가 배치된다. 또한, 각 캐리어(6a)가 유지하는 웨이퍼(W)의 상하면은, 상기 연마포(4, 5)에 면하는 상태로 되어 있다.Specifically, the polishing apparatus 1 includes an upper surface plate (upper rotation plate) 2 and a lower surface plate (lower rotation plate) 3, and on both surfaces thereof, to polish both surfaces of the wafer
또한, 상부 정반(2)은, 승강 구동부(7)에 의해 승강 이동 가능하게 마련되고, 연마 가공시에는, 상기 승강 구동부(7)가 상부 정반(2)을 하강 이동시키고, 각 캐리어(6a)는, 상하의 정반에 끼워져 소정의 압력으로 가압되도록 되어 있다. 한편, 웨이퍼(W)의 반입/반출, 메인터넌스 등의 때에는, 상부 정반(2)은 승강 구동부(7)에 의해 하부 정반(3)에 대해 상승 이동된다. 또, 이 승강 구동부(7)의 구동은, 제어부(20)로부터의 명령 신호에 근거하여 제어된다.In addition, the
또한, 상부 정반(2)에는, 상부 회전 구동부(8a)에 의해 축을 중심으로 회전하는 회전축(2a)이 마련되어 있다. 그리고, 상부 정반(2)은, 상부 회전 구동부(8a)에 의해 구동(회전)되는 회전축(2a)과 함께 회전하도록 되어 있다. 또한, 하부 정반(3)에는, 하부 회전 구동부(8b)에 의해 축을 중심으로 회전하는 회전축(3a)이 마련되어 있다. 그리고, 하부 정반(3)은, 하부 회전 구동부(8b)에 의해 구동(회전)되는 회전축(3a)과 함께 회전(상부 정반(2)과 역방향으로 회전)하도록 되어 있다. 또, 상부 회전 구동부(8a) 및 하부 회전 구동부(8b)의 동작은, 제어부(20)로부터의 명령 신호에 근거하여 제어된다.Moreover, the
또한, 복수의 캐리어(6a)는, 상기한 회전축(2a) 및 회전축(3a)과 동축으로 배치된 회전축(미도시)을 중심으로 하는 동일 원주 상에 배치되고, 각각의 측부가, 상기 회전축(미도시)의 주위에 마련된 태양 기어(미도시)에 치합(齒合)되도록 되어 있다. 또한, 상기 회전축(미도시)을 중심으로 하여, 상기 복수의 캐리어(6a)의 외측에는, 그들 전체를 둘러싸도록 고리 모양의 인터널 기어(6c)가 마련되고, 각 캐리어(6a)의 측부에 치합되도록 되어 있다. 이 인터널 기어(6c)는 정반(상부 정반(2), 하부 정반(3))을 구동하는 기구(상부 회전 구동부(8a), 하부 회전 구동부(8b))와 다른 모터에 의해 독립으로 회전 구동되도록 되어 있다.Moreover, the some
또한, 상부 정반(2)에는, 캐리어(6a)의 연마면에 연마액을 공급하는 연마액 공급관(10)이 마련되고, 이 연마액 공급관(10)에는, 연마액 저류탱크나 펌프 등으로 이루어지는 연마액 공급부(11)에 의해 연마액이 공급되도록 되어 있다. 또, 연마액 공급부(11)의 동작은, 제어부(20)로부터의 명령 신호에 근거하여 제어된다.In addition, the
또한, 연마 장치(1)는, 상부 정반(2)을 회전 구동시키는 상부 회전 구동부(8a)에 접속된(전기적으로 접속된) 정반 부하 전류 검지부(12)가 마련되어 있다. 이 정반 부하 전류 검지부(12)는, 상부 회전 구동부(8a)가 상부 정반(2)을 회전시키고 있는 중의 "상부 정반 부하 전류값"을 모니터(검출)하고, 제어부(20)의 정반 부하 전류 취득부(22)에, 그 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"을 송신하도록 구성되어 있다.Moreover, the polishing apparatus 1 is provided with the surface load
또한, 연마 장치(1)는, 장치 전체의 동작을 제어함과 함께, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하는 제어부(20)를 구비하고 있다. 이 제어부(20)는, 장치 전체의 동작을 제어하는 구동 제어부(21)와, 정반 부하 전류 검지부(12)가 송신하는 "상부 정반 부하 전류값"을 수신하는 정반 부하 전류 취득부(22)와, 정반 부하 전류 취득부(22)가 수신한 "상부 정반 부하 전류값"을 사용하여 웨이퍼(W)의 연마 진행상황(진행도)을 추정하는 연마 진행상황 추정부(23)를 구비하고 있다.In addition, the polishing apparatus 1 includes a
또한, 제어부(20)의 하드웨어 구성은 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 제어부(20)는, CPU 및 메모리를 구비하는 컴퓨터에 의해 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 메모리에는, "구동 제어부(21), 정반 부하 전류 취득부(22) 및 연마 진행상황 추정부(23)"의 기능을 실현하기 위한 프로그램이 격납되어 있다. 그리고, "구동 제어부(21), 정반 부하 전류 취득부(22) 및 연마 진행상황 추정부(23)"의 기능은, 상기 CPU가 상기 메모리에 격납된 상기 프로그램을 실행하는 것에 의해 실현된다. 이하, 제어부(20)의 각 부(各部)의 기능을 상세하게 설명한다.In addition, although the hardware structure of the
구체적으로는, 구동 제어부(21)는, 연마 장치(1)의 각 부(승강 구동부(7), 상부 회전 구동부(8a), 하부 회전 구동부(8b), 연마액 공급부(11) 등)에 각종 명령 신호(제어 신호)를 송신하여, 상기 각 부의 동작을 제어한다. 또한, 정반 부하 전류 취득부(22)는, 정반 부하 전류 검지부(12)로부터 송신되는 "상부 정반 부하 전류값"을 수신하여, 제어부(20)의 상기 메모리의 소정 영역에 격납한다.Specifically, the
또한, 연마 진행상황 추정부(23)는, 상기 메모리에 격납된 상부 정반 부하 전류값을 채용하여, 소정 시간 내(예를 들면 60초간)에 모니터된 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)를 기준시간마다(예를 들면 1초마다) 산출하고, 그 산출한 표준편차(σ)의 추이로부터 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정한다. 그리고, 연마되고 있는 반도체 웨이퍼의 두께가 "목표 두께"로 추정된 경우에는, 상기 구동 제어부(21)에 대해 연마 종료 신호를 송신하여, 상기 회전 정반의 회전 동작을 정지시키고, 연마를 종료시키도록 구성되어 있다. 또, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 고정밀도로 추정할 수 있도록 하기 위하여, 연마 장치(1)의 캐리어(6a)의 두께(두께 치수)가, 웨이퍼(W)의 완성 목표 두께(웨이퍼(W)의 완성 두께 치수)와 동일 치수, 또는 미소 차이 범위의 두께 치수(바람직하게는, 웨이퍼(W)의 완성 두께 치수의 중심값에서 ±6㎛ 범위 내의 두께 치수)로 되어 있다.The polishing
또한, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 고정밀도로 추정할 수 있도록 하기 위하여, 캐리어(6a)는, 그 표면의 마찰 계수가 웨이퍼(W)의 표면의 마찰 계수보다 작은 재질로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 캐리어(6a)는, 스테인리스강, 티탄, 수지 등을 기재로하여, 당해 기재 표면에 마찰 계수가 낮은 DLC(Diamond Like Carbon)막을 피복하여 형성된 것이어도 좋다. 이와 같이, 모니터한 상부 정반 부하 전류값을 사용하여, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하는 구성을 채용한 것은 하기의 이유에 근거한다.In addition, in order to be able to estimate the progress of the wafer W polishing process with high precision, the
구체적으로는, 본원의 발명자가, 웨이퍼(W) 연마의 진행에 따른 연마 장치(1)의 경시적 변화를 상세하게 조사한 결과, 웨이퍼(W)나 캐리어(6a)의 연마에 따른 마찰 저항에 기인하여 변화하는 장치검출값(예를 들면, 상부 정반 부하 전류값)이, 연마의 진행도에 반영하여 변화하는 것을 알아낸 것에 근거한다. 또한, 본원의 발명자는, 연마 장치(1)의 캐리어(6a)의 두께를 웨이퍼(W)의 완성 목표 두께와 동일 또는 이보다 약간 얇게(혹은 약간 두껍게) 하여 웨이퍼(W)를 연마하면, 연마의 진행에 따른 웨이퍼(W)의 두께 치수의 감소에 의해, 연마 장치(1)의 장치검출값(상부 정반 부하 전류값 등)의 편차가 작아지는 것을 알아낸 것에 근거한다.Specifically, the inventors of the present application have investigated in detail the changes over time of the polishing apparatus 1 according to the progress of polishing of the wafer W, which is attributable to the frictional resistance caused by the polishing of the wafer W and the
구체적으로는, 본원의 발명자는, 일반적인 양면 연마 장치에 있어서, 양면 연마 가공을 1회(1batch) 행하여 웨이퍼(W) 연마시의 상부 정반 부하 전류값을 1초마다 모니터하였다. 그리고, X축에 "연마 경과 시간"을 취하고, Y축에 "상부 정반 부하 전류값"을 취한 2차원 좌표를 작성하고, 그 2차원 좌표 상에 상기 모니터한 값을 플로팅(plotting)한 결과, 도 2에 나타내는 결과가 얻어졌다. 도 2를 참조하면, 상부 정반 부하 전류의 편차가 연마 시간의 경과와 함께 작아진 것을 알 수 있다.Specifically, the inventor of the present application performed a single-sided polishing process once in a general double-side polishing apparatus to monitor the upper surface load current value at the time of polishing the wafer W every second. As a result of creating two-dimensional coordinates in which "polishing elapsed time" is taken on the X-axis, and "upper plate load current value" is taken on the Y-axis, and plotting the monitored value on the two-dimensional coordinates, The result shown in FIG. 2 was obtained. Referring to FIG. 2, it can be seen that the deviation of the upper platen load current decreases with passage of the polishing time.
또한, 상기 모니터한 상부 정반 부하 전류값을 사용하여, 60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)를 1초마다 산출하여, X축에 "연마의 경과 시간"을 취하고, Y축에 "60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)"를 취한 2차원 좌표를 작성하고, 그 2차원 좌표 상에 상기 산출한 값을 플로팅한 결과, 도 3에 나타내는 결과가 얻어졌다. 도 3을 참조하면, 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)가 연마 시간의 경과와 함께 작아져서 최소값(도면 중의 X축이 1330초인 시점)으로 된 후, 상승으로 돌아선 것을 알 수 있다.Using the monitored upper surface load current value, the standard deviation (σ) of the upper surface load current value for 60 seconds is calculated every second, and the "elapsed time of polishing" is taken on the X axis, and the Y axis is applied to the Y axis. The two-dimensional coordinate which took "standard deviation (sigma) of the upper platen load current value for 60 second" was created, and the calculated value was plotted on the two-dimensional coordinate, and the result shown in FIG. 3 was obtained. Referring to FIG. 3, it can be seen that the standard deviation σ of the upper surface load current value decreases with the progress of the polishing time to become the minimum value (the point at which the X-axis in the drawing is 1330 seconds) and then returns to the rise.
이는, 연마 대상이 되는 주체가 연마 진행과 함께 변화하는(연마 대상이 "웨이퍼(W)"→"웨이퍼(W) 및 캐리어(6a)"→"캐리어(6a)"로 이행) 것에 의해 생기는 현상으로 생각된다. 즉, 상기와 같이 되는 것은, 웨이퍼(W)의 두께가, 캐리어(6a)보다 두꺼울 때에는, 연마포(4, 5)에 의한 연마의 부가가 웨이퍼(W)에 가해지고, 그 후, 웨이퍼(W)의 두께와, 캐리어(6a)의 두께가 동일해지면, 상기 부가가 웨이퍼(W) 및 캐리어(6a) 모두에 분산되고, 나아가 그 후, 웨이퍼(W)의 두께가 캐리어(6a)의 두께보다 얇아졌을 때, 상기 부가가 캐리어(6a)에 이행하는 것에 의해 생기는 것으로 생각된다. 따라서, 도 3에 나타내는 표준편차(σ)의 최소값이, 웨이퍼(W)의 두께 치수와 캐리어(6a)의 두께 치수가 동일해진 시점으로 생각된다.This is caused by the fact that the subject to be polished changes with the progress of polishing (the polishing object shifts from "wafer W" to "wafer W and
그 때문에, 도 3에 나타내는 현상을 이용하여, 소정의 경과 시간 내에서 모니터한 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)(일정시간 내의 정반 부하 전류값의 표준편차(σ))를 기준시간마다(a초마다) 산출하고, 그 표준편차(σ)가 소정의 임계값(최소값)에 도달한 시점을 연마 종료 시점으로 추정하도록 하였다. 이 변화 패턴이란, 소정 시간 내의 표준편차의 기울기, 또는 산출된 최근의 표준편차와 소정 시간 전에 산출된 표준편차의 차이의 변화의 지표를 가리킨다.Therefore, using the phenomenon shown in FIG. 3, the standard deviation (σ) (the standard deviation (σ) of the plate load current value within a predetermined time period) of the upper plate load current value monitored within the predetermined elapsed time for each reference time. The calculation was made (every a second), and the time point at which the standard deviation σ reached a predetermined threshold value (minimum value) was estimated as the end point of polishing. The change pattern refers to an index of change of the slope of the standard deviation within a predetermined time or the difference between the latest standard deviation calculated and the standard deviation calculated before the predetermined time.
예를 들면, 도 3에 나타내는 1초마다 산출한 60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차의 결과에 대하여, 150초간의 표준편차의 기울기를 1초마다 산출하여, X축에 "연마의 경과 시간"을 취하고, Y축에 "60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차의 150초간의 기울기"를 취한 2차원 좌표를 작성하고, 그 2차원 좌표 상에 상기 산출한 값을 플로팅한 결과, 도 4에 나타내는 결과가 얻어졌다. 또한, 도 3에 나타내는 1초마다 산출한 60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차의 결과에 대하여, 150초 전의 표준편차와의 차분을 1초마다 산출하여, X축에 "연마의 경과 시간"을 취하고, Y축에 "60초간의 상부 정반 부하 전류표준편차의 150초 전과의 차이"를 취한 2차원 좌표를 작성하고, 그 2차원 좌표 상에 상기 산출한 값을 플로팅한 결과, 도 5에 나타내는 결과가 얻어졌다.For example, with respect to the result of the standard deviation of the upper surface load current value for 60 seconds calculated every second shown in FIG. 3, the slope of the standard deviation for 150 seconds is calculated every second, and the "axis of polishing" is plotted on the X axis. Time ", a two-dimensional coordinate having" 150 degrees of inclination of the standard deviation of the upper surface load current value for 60 seconds "on the Y-axis was created, and the calculated value was plotted on the two-dimensional coordinates. The result shown in FIG. 4 was obtained. Further, with respect to the result of the standard deviation of the upper plate load current value for 60 seconds calculated for each second shown in FIG. 3, the difference from the standard deviation of 150 seconds before is calculated every second, and the "Elapsed time of polishing" is plotted on the X axis. ", And the two-dimensional coordinates which took" the difference from 150 second of the upper surface load current standard deviation for 60 second "on the Y-axis were created, and the said calculated value was plotted on the two-dimensional coordinates, FIG. The result shown to was obtained.
도 4, 및 도 5를 참조하면, 두 도면 모두 기울기 또는 차분이 1400초 전후에서 급격히 변화하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 이 표준편차의 변화를 나타내는 값에 대하여, 임계값을 설정하는 것에 의해 연마 종료 시점을 추정할 수 있다.4 and 5, it can be seen that the slope or the difference in both figures is rapidly changing around 1400 seconds. That is, the polishing end point can be estimated by setting the threshold value for the value indicating the change in the standard deviation.
또한, 본원의 발명자는, 임계값이 되는 표준편차(σ)의 값과, 완성 웨이퍼(W) 두께의 관계를 검증하였다. 구체적으로는, 웨이퍼(W) 연마시의 60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)를 1초마다 산출하고, 표준편차(σ)가 설정된 임계값으로 된 시점을 연마 종료로 하고, "완성 웨이퍼(W)의 두께"와, "임계값(웨이퍼(W) 연마시의 60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)"의 상관관계를 최소제곱법에 의해 검증하였다. 더욱 구체적으로는, 상기 표준편차와 그때에 가공된 웨이퍼(1배치(batch)당 1장)의 중심두께의 상관을 20배치(batch)분 조사하고, 근사식은, 플로팅한 결과에 대하여, 최소제곱법에 의해 산출하였다. 상기 검증에 의하면, 도 6에 나타내는 결과(근사식(y=0.1393x-107.67), 결정 계수(R2=0.9336))가 얻어졌다.Moreover, the inventor of this application verified the relationship between the value of the standard deviation ((sigma)) used as a threshold, and the thickness of the completed wafer (W). Specifically, the standard deviation σ of the upper surface load current value for 60 seconds at the time of polishing the wafer W is calculated every second, and the polishing point is the end of polishing at which the standard deviation σ becomes the threshold value set. The correlation between " thickness of the finished wafer W " and " threshold value (standard deviation? Of upper plate load current value for 60 seconds at the time of wafer W polishing) was verified by the least square method. Specifically, the correlation between the standard deviation and the center thickness of the wafer (1 sheet per batch) processed at that time is irradiated for 20 batches, and the approximate equation is the least square method for the plotted result. According to the above verification, the result shown in Fig. 6 (approximate expression (y = 0.1393x-107.67), crystal coefficient (R2 = 0.9336)) was obtained.
그리고, 도 6에 나타내는 결과로부터, 완성 웨이퍼(W)의 두께와 임계값은 큰 상관이 있음을 알고, 상기 임계값을 조정하는 것에 의해, 완성 웨이퍼(W)의 두께를 목적으로 하는 목표값에 근접시킬 수 있음을 알아냈다. 또, 본 발명의 실시형태에서는, 상기 표준편차(σ)가 소정의 값(임계값)에 도달한 시점을 연마 종료 시점으로 추정하고 있지만, 특히 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상술한 표준편차(σ)의 시간당 변화 패턴이 소정의 관계를 만족한 경우(예를 들면, 상부 정반 부하 전류표준편차의 일정 구간의 기울기가 0이 되는 바와 같을 경우 등)에, 연마 종료로 추정해도 좋다. 또한, 캐리어(6a)의 두께 치수보다 웨이퍼(W)의 완성 목표 두께를 얇게 하고자 하는 경우에는, 상기 표준편차(σ)가 소정의 값(최소값)에 도달한 시점에서 소정 시간 연마한 시점을 연마 종료 시점으로 할 수도 있다. 또한, 본원의 발명자는, 가공 종료 직전의 표준편차(σ)의 값과, 완성 웨이퍼(W) 두께의 관계를 검증하였다. 구체적으로는, 웨이퍼(W) 연마시의 60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)를 1초마다 산출하고, 가공 시간을 11개의 조건으로 나누어서, 연마전의 웨이퍼 두께가 거의 동등한 웨이퍼(W)를 연마하여, "완성 웨이퍼(W)의 두께"와, "웨이퍼(W)의 연마 종료 직전의 60초간의 상부 정반 부하 전류값의 표준편차(σ)"의 관계를 검증하였다. 표준편차(σ)와 완성 웨이퍼 두께의 상관을 도 7에 나타낸다.And from the result shown in FIG. 6, it turns out that the thickness of a completed wafer W and a threshold value have a big correlation, and adjusts the said threshold value to the target value aimed at the thickness of the completed wafer W. We found out that we could get close. Moreover, in embodiment of this invention, although the time point which the said standard deviation (sigma) reached predetermined value (threshold value) is estimated as grinding | polishing end time, it is not specifically limited to this. For example, when the above-described change pattern of time of the standard deviation σ satisfies a predetermined relationship (for example, when the slope of a certain section of the upper surface load current standard deviation becomes zero, etc.), You may presume polishing completion. In addition, when it is desired to make the target thickness of the wafer W thinner than the thickness of the
도 7에 나타내는 결과로부터, 표준편차(σ)의 추이는 완성 웨이퍼(W)의 두께를 반영한 것임을 알고, 상기 추이를 변화 패턴의 지표로서 처리하고, 소정의 관계를 만족하였을 때를 연마 종료 시점으로 추정하는 것에 의해, 완성 웨이퍼(W)의 두께를 목적으로 하는 목표값에 근접시킬 수 있음을 알아냈다. 또한, 캐리어(6a)의 두께 치수보다 웨이퍼(W)의 완성 목표 두께를 얇게 하고자 하는 경우에는, 상기 변화 패턴의 지표가 소정의 관계를 만족한 시점에서 소정 시간 연마한 시점을 연마 종료 시점으로 할 수도 있다.From the results shown in FIG. 7, it is known that the change in the standard deviation σ reflects the thickness of the finished wafer W, the process is treated as an index of the change pattern, and the time when the predetermined relationship is satisfied is the polishing end point. By estimating, it turned out that the thickness of the completed wafer W can be approached to the target value made into the objective. In addition, when the completion target thickness of the wafer W is to be made thinner than the thickness of the
다음으로, 연마 장치(1)의 동작을 설명한다. 상기한 바와 같이 구성된 연마 장치(1)에 있어서는, 각 캐리어(6a)에 연마전의 웨이퍼(W)가 설치되면, 제어부(20)의 제어에 의해, 상부 정반(2)이 하강 이동된다. 그리고, 캐리어(6a)에 유지된 웨이퍼(W)가 상부 정반(2) 및 하부 정반(3)에 의해 끼워지고, 소정의 하중으로 가압된 상태로 된다. 이어서, 회전축(2a, 3a)이 회전 구동되고, 연마액 공급관(10)으로부터 연마액이 공급됨과 함께 각 캐리어(6a)가 자전하면서 회전축(미도시)의 둘레를 회전한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 양면이 연마포(4, 5)에 의해 동시에 연마된다.Next, the operation of the polishing apparatus 1 will be described. In the polishing apparatus 1 comprised as mentioned above, when the wafer W before grinding | polishing is provided in each
또한, 제어부(20)는, 웨이퍼(W)의 연마 공정이 개시되면, 정반 부하 전류 검지부(12)를 통해 상부 정반 부하 전류값을 모니터하면서, 도 8, 도 9 또는 도 10의 처리 스텝을 실행하고, 웨이퍼(W)의 연마 종료 시점을 추정하여, 연마 장치(1)에 의한 웨이퍼(W)의 연마 공정을 종료시킨다. Moreover, when the grinding | polishing process of the wafer W is started, the
[제 1 실시형태][First Embodiment]
다음으로, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 연마 장치(1)에 의해 진행되는 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하는 처리를 도 8을 참조하면서 설명한다. 여기서, 도 8은 본 실시형태에 따른 연마 장치가 진행하는 웨이퍼 연마 공정의 진행상황을 추정하는 처리 절차를 나타낸 플로우 차트로서, 제어부(20)를 구성하는 연마 진행상황 추정부(23)에 의해 진행되는 처리를 나타낸 것이다. 또, 도 8의 처리 스텝에 병행하여, 정반 부하 전류 검지부(12) 및 정반 부하 전류 취득부(22)가 "상부 정반 부하 전류값"을 모니터하고, 제어부(20)의 메모리의 소정 영역에 격납하는 처리를 행하고 있다.Next, the process of estimating the progress of the wafer W polishing process performed by the polishing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. 8 is a flowchart showing a processing procedure for estimating the progress of the wafer polishing process performed by the polishing apparatus according to the present embodiment, and is performed by the polishing progress
구체적으로는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 웨이퍼(W)의 연마 공정이 개시되면, 연마 개시로부터의 경과 시간(T)이 "A(예를 들면, 60초)"가 될 때까지 대기하고, 경과 시간(T)이 "A초"가 되면, S2의 처리로 이행한다(S1).Specifically, the polishing
다음으로, 연마 진행상황 추정부(23)는, 상기 메모리에 격납된 "상부 정반 부하 전류값"을 사용하여, "연마 개시로부터의 경과 시간(T)"을 기준으로 하여 "A초 전"까지의 사이(일정시간)에 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)를 산출한다(S2).Next, the polishing progress
다음으로, 연마 진행상황 추정부(23)는, S2에서 산출한 표준편차(σ)와, 소정의 임계값을 비교하여, "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)가 임계값 이하(표준편차(σ)≤임계값)이면 S5의 처리로 나아가고, 표준편차(σ)가 임계값보다 크면(표준편차(σ)>임계값) S4의 처리로 이행한다(S3).Next, the polishing progress
구체적으로는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 본 스텝(S3)에 있어서, 표준편차(σ)가 임계값 이하(즉, "상부 정반 부하 전류값"의 편차가 소정 레벨 이하)로 되면, 웨이퍼(W)가 완성 목표 두께까지 연마된 것으로 추정하고, S5로 넘어간다. 한편, 연마 진행상황 추정부(23)는, 본 스텝(S3)에 있어서, 표준편차(σ)가 임계값보다 크면(즉, "상부 정반 부하 전류값"의 편차가 소정 레벨보다 크면), 웨이퍼(W)가 완성 목표 두께까지 연마되지 않은 것으로 추정하고, S4로 넘어간다. 그리고, S5에서는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 연마 종료 시점으로 추정하고, 구동 제어부(21)를 통해 웨이퍼(W)의 연마 공정을 종료시킨다. 구체적으로는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 표준편차(σ)가 임계값 이하이면(즉, "상부 정반 부하 전류값"의 편차가 소정 레벨까지 작아지면), 구동 제어부(21)에 연마 종료 시점인 것을 나타내는 신호를 송신한다. 또한, 구동 제어부(21)는, 연마 종료 시점인 것을 나타내는 신호를 수신하면, 연마 장치(1)의 각 부(승강 구동부(7), 상부 회전 구동부(8a), 하부 회전 구동부(8b), 연마액 공급부(11) 등)에 각종 명령 신호(제어 신호)를 송신하여, 연마 공정을 종료시킨다.Specifically, in the step S3, the polishing
한편, S4에서는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 경과 시간이 "T(초)"에서 "a(예를 들면, 1초)초" 경과할 때까지 대기하고, 그 후, "T"에 "a"를 인크리먼트(increment) 하고나서(T←T+a), 상술한 S2로 이행하여, S3에서 "표준편차(σ)≤임계값"으로 될 때까지, S2, S3, S4의 처리를 반복한다.On the other hand, in S4, the polishing progress
이와 같이, "S2, S3, S4"의 처리를 반복하는 것에 의해, 최근의 A초 동안(일정시간(A))에 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차를 기준시간(a초)마다 산출할 수 있다. 예를 들면, 상기 A를 "60초"로 하고, 상기 a를 "1초"로 하면, 연마 진행상황 추정부(23)는, S1의 처리 직후에 진행되는 1회째의 S2의 처리에서는, 웨이퍼(W)의 연마 개시로부터 60초 동안에 모니터된 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)를 산출한다. 또한, 연마 진행상황 추정부(23)는, 1회째의 S4의 처리 직후에 진행되는 2회째의 S2의 처리에서는, 웨이퍼(W)의 연마 개시에서 1초 경과한 후로부터 61초 경과할 때까지의 60초 동안에 모니터된 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)를 산출한다. 또한, 연마 진행상황 추정부(23)는, 2회째의 S4의 처리 직후에 진행되는 3회째의 S2의 처리에서는, 웨이퍼(W)의 연마 개시에서 2초 경과한 후로부터 62초 경과할 때까지의 60초 동안에 모니터된 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)를 산출한다.In this way, by repeating the processing of "S2, S3, S4", the standard deviation of the "upper plate load current value" monitored in the last A second (constant time A) is referred to as the reference time (a second). It can calculate every time. For example, when A is "60 seconds" and a is "1 second", the polishing
이와 같이, 본 실시형태에서는, 최근의 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초))에서 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차를 기준시간마다(a초마다) 산출하고, 최근의 표준편차에 의해, 웨이퍼(W) 연마의 진행을 판단하기 때문에, 실시간으로 연마의 진행을 추정할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the standard deviation of the "upper plate load current value" monitored within the latest predetermined elapsed time (constant time (A second)) is calculated for each reference time (every a second), and Since the progress of polishing of the wafer W is determined based on the standard deviation, the progress of polishing can be estimated in real time.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 웨이퍼의 연마 방법(도 8 참조) 및 연마 장치(1)에 의하면, 종래 기술의 "경험에 근거한 연마 시간의 관리"에 의한 방법에 비해, 작업자의 수고를 증가시키지 않고, 웨이퍼(W)의 완성 두께를 "목표 두께"에 근접시킬 수 있고, 연마의 과부족에 의한 웨이퍼(W)의 평탄도 악화를 억제할 수 있다. 또, 본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.As described above, according to the polishing method of the wafer (see FIG. 8) and the polishing apparatus 1 of the present embodiment, the labor of the operator is compared with the method by the "management of polishing time based on the experience" of the prior art. Without increasing, the completed thickness of the wafer W can be brought close to the "target thickness", and deterioration in flatness of the wafer W due to lack of polishing can be suppressed. In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible within the range of the summary.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하기 위하여 "상부 정반 부하 전류값"을 모니터하였지만, 특히 이에 한정되지 않는다. "상부 정반 부하 전류값"은, 웨이퍼(W)나 캐리어(6a)의 연마에 따른 마찰 저항에 기인하여 변화하는 신호의 일례에 지나지 않는다. 상기 마찰 저항에 기인하여 변화하는 장치검출값이면, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하는데 이용할 수 있다. 구체적으로는, "상부 정반 부하 전류값"이 아닌, "하부 정반 부하 전류값"을 모니터하여, 그 모니터된 "하부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)를 기준시간마다 산출하고, 그 산출한 표준편차(σ)로부터 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하도록 해도 좋다.For example, in the above-described embodiment, the "upper plate load current value" is monitored in order to estimate the progress of the wafer W polishing process, but is not particularly limited thereto. The "upper plate load current value" is only one example of a signal that changes due to the frictional resistance caused by the polishing of the wafer W and the
또한, 상술한 실시형태에서는, 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초))에서 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차를 기준시간(a초)마다 산출하고 있지만, 이 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초))나 기준시간(a초)은, 대상이 되는 웨이퍼(W)의 크기 등에 따라서 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초))가 "10∼300초"로 되고, 기준시간(a초)이 "0.1초∼10초"로 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 소정의 경과 시간(A)이 10초 이하이면 표준편차의 편차가 크고, 종점을 오검출해버리는 등 정밀도가 저하되는 우려가 있다. 한편 상기 소정의 경과 시간(A)이 300초 이상이면 종점 검지에 지연이 발생할 우려가 있다. 또한, 상기 기준시간(a)은 실시간으로 종점을 검지하기 때문에, 더 작은 것이 바람직하지만, 기준시간(A)이 0.1초 이하이면 제어부의 높은 처리 능력이 요구되고, 상기 기준시간(A)이 10초 이상이면 종점 검지에 지연이 발생할 우려가 있다.In the above-described embodiment, the standard deviation of the "upper plate load current value" monitored within the predetermined elapsed time (constant time (A second)) is calculated for each reference time (a second). The time (constant time (A second)) and the reference time (a second) can be appropriately set according to the size of the wafer W as a target. For example, it is preferable that the predetermined elapsed time (constant time (A second)) is "10 to 300 seconds" and the reference time (a second) is "0.1 second to 10 seconds". If the predetermined elapsed time A is 10 seconds or less, the deviation of the standard deviation is large, and there is a fear that the accuracy is lowered, such as incorrectly detecting the end point. On the other hand, when the predetermined elapsed time A is 300 seconds or more, there is a fear that a delay occurs in end point detection. In addition, since the reference time (a) detects the end point in real time, the smaller one is preferable. However, if the reference time (A) is 0.1 seconds or less, high processing capacity of the controller is required, and the reference time (A) is 10. If it is more than a second, there exists a possibility that delay may arise in endpoint detection.
또한, 상술한 실시형태에서는, 모니터한 장치검출값(상부 정반 부하 전류값 등)의 표준편차에 의해 연마 공정의 진행상황을 추정하였지만, 특히 이에 한정되지 않는다. 표준편차 이외의 것도, 모니터한 장치검출값의 편차를 나타내는 지표(예를 들면, "최대값-최소값")이면, 본 발명에 적용할 수 있다.In addition, although the progress of the grinding | polishing process was estimated by the standard deviation of the monitored apparatus detection value (upper surface load current value etc.) in the above-mentioned embodiment, it is not limited to this in particular. If it is an index (for example, "maximum value-minimum value") which shows the deviation of the monitored apparatus detection value other than standard deviation, it can apply to this invention.
다음으로, 본 실시형태에 따른 연마 방법(및 연마 장치)에 대해, 실시예 1을 바탕으로 하여 더 설명한다. 본 실시예 1에서는, 상기 제 1 실시형태에 따라 웨이퍼(W)의 양면 연마 가공을 진행하여, 본 발명의 효과를 검증하였다.Next, the polishing method (and polishing apparatus) which concerns on this embodiment is further demonstrated based on Example 1. FIG. In the present Example 1, the double-side polishing process of the wafer W was processed according to the said 1st Embodiment, and the effect of this invention was verified.
[실시예 1] 본 실시예 1에서는, 상술한 연마 장치(1)를 사용하여, φ300㎜의 실리콘 웨이퍼(W)의 양면 연마를 하기의 조건에 의해 20사이클 진행하였다. 또한, 본 실시예 1에서는, 완성 웨이퍼(W)의 두께 목표값을 "776㎛"로 하였다. 또한, 캐리어(6a)는, 스테인리스강을 기재로 하여, 기재 표면에 DLC막을 피복한 것으로서, 두께가 "775㎛"인 것을 사용하였다.Example 1 In Example 1, using the polishing apparatus 1 described above, double-side polishing of a silicon wafer W having a diameter of 300 mm was carried out for 20 cycles under the following conditions. In addition, in Example 1, the thickness target value of the completed wafer W was made "776 micrometers." In addition, the
또한, 연마 종료 시점을 추정하기 위한 장치검출값에는, 상술한 제 1 실시형태와 동일하게, "상부 정반 부하 전류값"을 사용하여, 1초마다 60초간의 표준편차를 산출하고, 산출한 표준편차가 "0.3(임계값)" 이하가 된 시점을 연마 종료 시점으로 추정하였다. 또한, 연마 장치(1)는, 상부 정반(2)과 하부 정반(3) 사이에서 5장의 웨이퍼(W)(캐리어(6a) 하나에 대해 1장의 웨이퍼(W))를 동시 연마하는 타입을 사용하였다. 또한, 연마포(4, 5)는, 경질 폴리우레탄으로 제조된 것을 사용하였다. 또한, 연마제는, 콜로이달 실리카 수용액을 사용하고, 공급량 관리, 공급온도 관리, pH 관리를 하였다. 또한, 가공압은, "150g/㎠"로 하였다. 또, 연마 시간은, 20사이클의 결과에서 평균값: 24.9분, 최대값: 25.8분, 최소값: 24.0분, 표준편차: 0.42분이었다.In addition, as the apparatus detection value for estimating the polishing completion point, the standard deviation is calculated for 60 seconds every 1 second using the "upper plate load current value" as in the first embodiment described above. The time point when the deviation became "0.3 (threshold)" or less was estimated as the end time of polishing. In addition, the grinding | polishing apparatus 1 uses the type which simultaneously polishes five wafers W (one wafer W per
그리고, 상술한 조건에 의해 연마된 100장의 웨이퍼(W)의 "중심두께"와, "GBIR(Global Backside Ideal-reference-plane Range)" 각각에 대하여, "평균값", "표준편차", "최대값", "최소값"을 계측한 결과, 하기의 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.Then, for each of the "center thickness" and "GBIR (Global Backside Ideal-reference-plane Range") of the 100 wafers W polished by the conditions mentioned above, "average value", "standard deviation", "maximum Value "and" minimum value "were measured, and the result shown in following Table 1 was obtained.
중심두께(㎛)
Center thickness (㎛)
GBIR(㎚)
GBIR (nm)
평균값
medium
776.0
776.0
186
186
표준편차
Standard Deviation
0.21
0.21
22
22
최대값
Value
776.4
776.4
231
231
최소값
Minimum value
775.7
775.7
136
136
[비교예 1] 본 비교예 1에서는, 연마 시간을 일정하게 한 양면 연마에 의해, 상술한 실시예 1과 동일하게, φ300㎜의 실리콘 웨이퍼(W)의 양면 연마를, 하기의 조건에 의해 20사이클 진행하였다. 구체적으로는, 상술한 실시예 1과 동일하게, 완성 웨이퍼(W)의 두께 목표값을 "776㎛"로 하였다. 또한, 캐리어(6a)는, 스테인리스강을 기재로 하여, 기재 표면에 DLC막을 피복한 것으로서, 두께가 "775㎛"인 것을 사용하였다.COMPARATIVE EXAMPLE 1 In this comparative example 1, by double-sided polishing which made polishing time constant, double-sided polishing of the silicon wafer W of (phi) 300mm is carried out similarly to Example 1, under the following conditions. Cycle proceeded. Specifically, the thickness target value of the finished wafer W was set to "776 micrometers" similarly to Example 1 mentioned above. In addition, the
또한, 연마 장치는, 상기 실시예 1과 동일하게, 상부 정반(2)과 하부 정반(3) 사이에서 5장의 웨이퍼(W)(캐리어(6a) 하나에 대해 1장의 웨이퍼(W))를 동시 연마하는 타입을 사용하였다. 또한, 연마포(4, 5)는, 상기 실시예 1과 동일하게, 경질 폴리우레탄으로 제조된 것을 사용하였다. 또한, 연마제는, 상기 실시예 1과 동일하게, 콜로이달 실리카 수용액을 사용하고, 공급량 관리, 공급온도 관리, pH 관리를 하였다. 또한, 가공압은 "150g/㎠"로 하였다. 또한, 연마 시간은 "25분간"으로 하였다.In the same manner as in the first embodiment, the polishing apparatus simultaneously drives five wafers W (one wafer W for one
그리고, 상술한 조건에 의해 연마된 100장의 웨이퍼(W)의 "중심두께"와, "GBIR(Global Backside Ideal-reference-plane Range)" 각각에 대해, "평균값", "표준편차", "최대값", "최소값"을 계측하여, 하기에 나타내는 표 2의 결과가 얻어졌다.Then, for each of the "center thickness" and "GBIR (Global Backside Ideal-reference-plane Range") of 100 wafers W polished by the conditions mentioned above, "average value", "standard deviation", "maximum Value "and" minimum value "were measured, and the result of Table 2 shown below was obtained.
중심두께(㎛)
Center thickness (㎛)
GBIR(㎚)
GBIR (nm)
평균값
medium
776.1
776.1
208
208
표준편차
Standard Deviation
0.27
0.27
44
44
최대값
Value
776.8
776.8
341
341
최소값
Minimum value
775.7
775.7
138
138
상기 실시예 1 및 비교예 1로부터, 본 발명에 따른 연마 방법에 의하면, 연마 시간을 일정하게 하여 양면 연마하는 방법에 비해, 완성 웨이퍼의 두께 및 평탄도의 편차를 줄일 수 있는 것이 확인되었다.From the said Example 1 and the comparative example 1, it was confirmed that according to the grinding | polishing method which concerns on this invention, the dispersion | variation in the thickness and flatness of a finished wafer can be reduced compared with the method of making double-side grinding | polishing by making polishing time constant.
[제 2 실시형태][Second Embodiment]
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 연마 장치(1)에 의해 진행되는 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하는 처리를, 도 9를 참조하면서 설명한다. 여기서, 도 9는 본 실시형태에 따른 연마 장치가 진행하는 웨이퍼 연마 공정의 진행상황을 추정하는 처리 절차를 나타낸 플로우 차트로서, 제어부(20)를 구성하는 연마 진행상황 추정부(23)에 의해 진행되는 처리를 나타낸 것이다. 또, 제 1 실시형태와 동일하게, 도 9의 처리 스텝에 병행하여, 정반 부하 전류 검지부(12) 및 정반 부하 전류 취득부(22)가 "상부 정반 부하 전류값"을 모니터하여, 제어부(20)의 메모리의 소정 영역에 격납하는 처리를 하고 있다.Next, the process of estimating the progress of the wafer W polishing process performed by the polishing apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9. 9 is a flowchart showing a processing procedure for estimating the progress of the wafer polishing process performed by the polishing apparatus according to the present embodiment, and is performed by the polishing progress
구체적으로는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 웨이퍼(W)의 연마 공정이 개시되면, 연마 개시로부터의 경과 시간(T)이 "A초(예를 들면, 60초)"가 될 때까지 대기하고, 경과 시간(T)이 "A초"가 되면, S12의 처리로 이행한다(S11).Specifically, when the polishing
다음으로, 연마 진행상황 추정부(23)는, 상기 메모리에 격납된 "상부 정반 부하 전류값"을 사용하여, "연마 개시로부터의 경과 시간(T)"을 기준으로 하여 "A초 전"까지의 사이(일정시간)에 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차 표준편차(σ)를 산출한다(S12). 또, 도 9의 처리 스텝에 병행하여, S12에서 산출한 표준편차(σ)를 제어부(20)의 메모리의 소정 영역에 격납하는 처리를 하고 있다.Next, the polishing progress
다음으로, 연마 진행상황 추정부(23)는, 연마 개시로부터의 경과 시간(T)이 "B(예를 들면, 150초)초 이상"이면, S15의 처리로 나아가고, 경과 시간(T)이 "B초 미만"이면, S14의 처리로 이행한다(S13). 다음으로, 연마 진행상황 추정부(23)는, 연마 개시로부터의 경과 시간(T)이 "C(예를 들면, 900초)초 이상"이면, S16의 처리로 나아가고, 경과 시간(T)이 "C초 미만"이면, S14의 처리로 이행한다(S15). S15에 있어서는, 연마 시간의 최저시간을 확보함과 함께, 연마의 전반(前半)에서의 표준편차의 편차에 기인한 기울기의 변동에 의한 연마 종료의 오검지를 억제할 수 있다(도 4에 있어서의 900초까지의 기울기의 편차를 검출하지 않기 때문에). S16에 있어서, 연마 진행상황 추정부(23)는, "연마 개시로부터의 경과 시간(T)"을 기준으로 하여 "B초 전"까지의 사이(소정 기간)에 산출된 표준편차(σ)에 대해, Y=mX+b의 식(단, X: 경과 시간, Y: 표준편차(σ), m: 기울기, b절편)으로 표시되는 선형 근사로부터, 기울기(m)를 산출한다. 다음으로, 연마 진행상황 추정부(23)는, 기울기(m)가 "임계값(예를 들면, 0) 이상"이면 S18로 나아가고, 기울기(m)가 "임계값 미만"이면 S14의 처리로 이행한다(S17).Next, the polishing
구체적으로는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 본 스텝(S17)에 있어서, 기울기(m)가 임계값 이상(즉, "상부 정반 부하 전류값"의 편차의 변화가 소정 레벨 이상)으로 되면, 웨이퍼(W)가 완성 목표 두께까지 연마된 것으로 추정하고, S18로 넘어간다. 즉, 상기 기울기(m)는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 음의 기울기에서 양의 기울기로 변화한다. 따라서, 기울기(m)를 "임계값(예를 들면, 0) 이상"으로 하는 것에 의해, 연마되고 있는 웨이퍼(W)의 두께 치수가, 연마 장치(1)의 캐리어(6a)의 두께(두께 치수)와 거의 동일하게 된 것을 추정할 수 있고, 웨이퍼(W)의 완성 목표 두께까지 연마된 것으로 추정할 수 있다. 한편, 연마 진행상황 추정부(23)는, 본 스텝(S17)에 있어서, 기울기(m)가 임계값 이하이면(즉, "상부 정반 부하 전류값"의 편차의 변화가 소정 레벨 이하), 웨이퍼(W)가 완성 목표 두께까지 연마되지 않은 것으로 추정하고, S14로 넘어간다.Specifically, in the polishing progress
그리고, S18에서는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 연마 종료 시점으로 추정하고, 구동 제어부(21)를 통해 웨이퍼(W)의 연마 공정을 종료시킨다. 구체적으로는, 연마 진행상황 추정부(23)는, 기울기(m)가 임계값 이상이면(즉, "상부 정반 부하 전류값"의 편차의 변화가 소정 레벨보다 커지면), 구동 제어부(21)에 연마 종료 시점인 것을 나타내는 신호를 송신한다. 또한, 구동 제어부(21)는, 연마 종료 시점인 것을 나타내는 신호를 수신하면, 연마 장치(1)의 각 부(승강 구동부(7), 상부 회전 구동부(8a), 하부 회전 구동부(8b), 연마액 공급부(11) 등)에 각종 명령 신호(제어 신호)를 송신하여, 연마 공정을 종료시킨다.In S18, the polishing
한편, S13에서는, 연마 진행상황 추정부(23)는, S13에서 "T≥B"가 될 때까지 "T"에 "a"를 인크리먼트 하고나서(T←T+a), 상술한 S12로 이행하여, S12, S13, S14의 처리를 반복한다. 또 한편, S15에서는, 연마 진행상황 추정부(23)는, S15에서 "T≥C"가 될 때까지, "T"에 "a"를 인크리먼트 하고나서(T←T+a), 상술한 S12로 이행하여, S12, S13, S14, S15의 처리를 반복한다. 또 한편, S15에서 S16으로 진행한 경우, 연마 진행상황 추정부(23)는, S17에서 "기울기(m)≥임계값"이 될 때까지, "T"에 "a"를 인크리먼트 하고나서(T←T+a), 상술한 S12로 이행하여, S17에서 "기울기(m)≥임계값"이 될 때까지, S12, S13, S14, S15, S16, S17의 처리를 반복한다.On the other hand, in S13, the grinding | polishing
이와 같이, "S12, S13, S14, S15, S16, S17"의 처리를 반복하는 것에 의해, 최근의 A초 동안(일정시간(A))에 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차의 B초 동안(소정 기간(B))에 있어서의 기울기를 기준시간(a초)마다 산출할 수 있다.Thus, by repeating the processing of "S12, S13, S14, S15, S16, S17", the standard deviation of the "upper plate load current value" monitored in the last A second (constant time A) is measured. The inclination in B second (predetermined period B) can be calculated for every reference time (a second).
이와 같이, 본 실시형태에서는, 최근의 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초))에서 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)를 기준시간마다(a초마다) 산출하고, 소정의 경과 시간 내(소정 기간(B초))의 표준편차(σ)의 선형 근사의 기울기에 의해, 웨이퍼(W)의 연마의 진행을 판단하기 때문에, 캐리어 두께 부근의 연마의 진행을 실시간으로 추정할 수 있다.Thus, in this embodiment, the standard deviation (sigma) of the "upper plate load current value" monitored in the recent predetermined elapsed time (constant time (A second)) is calculated for each reference time (every a second). Since the progress of polishing of the wafer W is determined by the slope of the linear approximation of the standard deviation σ within the predetermined elapsed time (predetermined period (B seconds)), the progress of polishing near the carrier thickness is performed in real time. It can be estimated as
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 웨이퍼의 연마 방법(도 9, 및 10 참조) 및 연마 장치(1)에 의하면, 종래 기술의 "경험에 근거한 연마 시간의 관리"에 의한 방법에 비해, 작업자의 수고를 증가시키지 않고, 웨이퍼(W)의 완성 두께를 "목표 두께"에 근접시킬 수 있고, 연마의 과부족에 의한 웨이퍼(W)의 평탄도 악화를 억제할 수 있다. 또, 본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.As described above, according to the polishing method of the wafer (see FIGS. 9 and 10) and the polishing apparatus 1 according to the present embodiment, as compared with the method by the "management of polishing time based on experience" of the prior art, The completed thickness of the wafer W can be brought close to the "target thickness" without increasing the labor of the operator, and the deterioration of the flatness of the wafer W due to the lack of polishing can be suppressed. In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible within the range of the summary.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하기 위하여 "상부 정반 부하 전류값"을 모니터하였지만, 특히 이에 한정되지 않는다. "상부 정반 부하 전류값"은, 웨이퍼(W)나 캐리어(6a)의 연마에 따른 마찰 저항에 기인하여 변화하는 신호의 일례에 지나지 않는다. 상기 마찰 저항에 기인하여 변화하는 장치검출값이면, 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하는데 이용할 수 있다. 구체적으로는, "상부 정반 부하 전류값"이 아닌, "하부 정반 부하 전류값"을 모니터하여, 그 모니터된 "하부 정반 부하 전류값"의 표준편차(σ)를 기준시간마다 산출하고, 그 산출한 표준편차(σ)의 추이의 변화 패턴으로부터 웨이퍼(W) 연마 공정의 진행상황을 추정하도록 해도 좋다.For example, in the above-described embodiment, the "upper plate load current value" is monitored in order to estimate the progress of the wafer W polishing process, but is not particularly limited thereto. The "upper plate load current value" is only one example of a signal that changes due to the frictional resistance caused by the polishing of the wafer W and the
또한, 상술한 실시형태에서는, 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초))에서 모니터한 "상부 정반 부하 전류값"의 표준편차를 기준시간(a초)마다 산출하고, 소정의 경과 시간 내(소정 기간(B초))의 선형 근사에 의한 기울기를 산출하였지만, 이 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초), 소정 기간(B초))나 기준시간(a초)은, 대상이 되는 웨이퍼(W)의 크기 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 소정의 경과 시간 내(일정시간(A초))가 "10∼300초"로 되고, 기준시간(a초)이 "0.1초∼10초"로 되고, 소정의 경과 시간 내(소정 기간(B초))가 "10∼300초"로 되어 있는 것이 바람직하다.In the above-described embodiment, the standard deviation of the "upper plate load current value" monitored within the predetermined elapsed time (constant time (A second)) is calculated for each reference time (a second), and within the predetermined elapsed time. The slope by linear approximation of (predetermined period (B seconds)) was calculated, but the target within this predetermined elapsed time (constant time (A seconds), predetermined period (B seconds)) or reference time (a seconds) It can set suitably according to the magnitude | size of the wafer W etc. which are used. For example, within a predetermined elapsed time (constant time (A second)) becomes "10 to 300 seconds", and the reference time (a second) becomes "0.1 second to 10 seconds", and within a predetermined elapsed time ( It is preferable that the predetermined period (B seconds) is set to "10 to 300 seconds".
또한, 상술한 실시형태에서는, 모니터한 장치검출값(상부 정반 부하 전류값 등)의 표준편차의 선형 근사에 의한 기울기에 의해 연마 공정의 진행상황을 추정하고 있었지만, 특히 이에 한정되지 않는다. 선형 근사에 의한 기울기 이외의 것이어도, 표준편차의 변화 패턴을 나타내는 지표(예를 들면, 실시간으로 산출되는 표준편차와 소정 시간 전의 표준편차의 차이)이면, 본 발명에 적용할 수 있다. 구체적으로는 도 10에 나타내는 바와 같이, 도 9에 있어서의 S16의 "T를 기준으로 B초 전까지의 동안의 σ의 선형 근사에 의해 기울기(m)를 산출"을 "T의 때의 σ와 T를 기준으로 B초 전의 σ의 차분(d)을 산출"에, S17의 "m(기울기)≥임계값?"을 "d(차분)≥임계값?"으로 치환하는 것에 의해, 표준편차의 변화 패턴을 차분으로 표시하여 연마 진행상황을 추정하는 처리 절차를 나타내는 플로우 차트로 할 수 있다. 플로우 차트의 흐름은 상기 표준편차의 변화 패턴을 기울기로 나타낸 경우의 플로우 차트(도 9)와 동일하다.In addition, in the above-mentioned embodiment, although the progress of the grinding | polishing process was estimated by the slope by the linear approximation of the standard deviation of the monitored apparatus detection value (upper surface load current value etc.), it is not limited to this in particular. Even if it is other than the slope by linear approximation, if it is an index (for example, the difference between the standard deviation calculated in real time and the standard deviation before a predetermined time), it is applicable to this invention. Specifically, as shown in Fig. 10, S16 in Fig. 9 is " calculated inclination m by linear approximation of? Before B seconds based on T " The difference in the standard deviation is calculated by substituting "d (difference) ≥ threshold value?" Of S17 with "d (difference) ≥ threshold value" in S17 "to calculate the difference d of? It can be set as the flowchart which shows the processing procedure of estimating polishing progress by displaying a pattern by difference. The flow of the flowchart is the same as that of the flowchart (Fig. 9) in the case where the change pattern of the standard deviation is indicated by the slope.
다음으로, 본 실시형태에 따른 연마 방법(및 연마 장치)에 대해, 실시예를 바탕으로 하여 더 설명한다. 본 실시예에서는, 상기 제 2 실시형태에 따라 웨이퍼(W)의 양면 연마 가공을 진행하여, 본 발명의 효과를 검증하였다.Next, the grinding | polishing method (and grinding | polishing apparatus) which concerns on this embodiment is further demonstrated based on an Example. In the present Example, the double-side polishing process of the wafer W was progressed according to the said 2nd Embodiment, and the effect of this invention was verified.
[실시예 2] 본 실시예 2에서는, 상술한 연마 장치(1)(도 9의 플로우 차트)를 사용하여, φ300㎜의 실리콘 웨이퍼(W)의 양면 연마를, 하기의 조건에 의해 20사이클 진행하였다. 또한, 본 실시예 2에서는, 완성 웨이퍼(W)의 두께 목표값을 "775㎛"로 하였다. 또한, 캐리어(6a)는, 스테인리스강을 기재로 하여, 기재 표면에 DLC막을 피복한 것으로서, 두께가 "775㎛"인 것을 사용하였다.EXAMPLE 2 In Example 2, 20 cycles of double-side polishing of the φ300 mm silicon wafer W were carried out using the polishing apparatus 1 (flow chart of FIG. 9) described above under the following conditions. It was. In addition, in the present Example 2, the thickness target value of the completed wafer W was made "775 micrometers." In addition, the
또한, 연마 종료 시점을 추정하기 위한 장치검출값에는, 상술한 제 2 실시형태(도 9의 플로우 차트)와 동일하게, "상부 정반 부하 전류값"을 사용하여, 1초마다 60초간의 표준편차를 산출하고, 150초 전까지의 표준편차로부터 선형 근사에 의한 기울기를 산출하여, 연마 시간 900초 이상에서 산출한 기울기가 "0(임계값)" 이상으로 된 시점을 연마 종료 시점으로 추정하였다. 또한, 연마 장치(1)는, 상부 정반(2)과 하부 정반(3) 사이에서 5장의 웨이퍼(W)(캐리어(6a) 하나에 대해 1장의 웨이퍼(W))를 동시 연마하는 타입을 사용하였다. 또한, 연마포(4, 5)는, 경질 폴리우레탄으로 제조된 것을 사용하였다. 또한, 연마제는, 콜로이달 실리카 수용액을 사용하고, 공급량 관리, 공급온도 관리, pH 관리를 하였다. 또한, 가공압은 "150g/㎠"로 하였다.In addition, in the apparatus detection value for estimating the polishing completion point, the standard deviation of 60 seconds per second is used in the same manner as in the above-described second embodiment (flow chart of FIG. 9) using the "upper plate load current value". Was calculated, and the slope by linear approximation was calculated from the standard deviation before 150 seconds, and the time point at which the slope calculated at the polishing time of 900 seconds or more became "0 (threshold)" or more was estimated as the end time of polishing. In addition, the grinding | polishing apparatus 1 uses the type which simultaneously polishes five wafers W (one wafer W per
그리고, 상술한 조건에 의해 연마된 100장의 웨이퍼(W)의 "중심두께", "GBIR" 및 "SFQR 최대값" 각각에 대해, "평균값", "표준편차", "최대값", "최소값"을 계측한 결과, 표 1에 나타내는 결과가 얻어졌다.Then, "average value", "standard deviation", "maximum value" and "minimum value" for the "center thickness", "GBIR" and "SFQR maximum value" of each of the 100 wafers W polished by the above-described conditions. ", The result shown in Table 1 was obtained.
[실시예 3] 본 실시예 3에서는, 상술한 연마 장치(1)(도 10의 플로우 차트)를 사용하여, φ300㎜의 실리콘 웨이퍼(W)의 양면 연마를, 하기의 조건에 의해 20사이클 진행하였다. 구체적으로는, 상술한 실시예 2와 동일하게, 완성 웨이퍼(W)의 두께 목표값을 "775㎛"로 하였다. 또한, 캐리어(6a)는, 스테인리스강을 기재로 하여, 기재 표면에 DLC막을 피복한 것으로서, 두께가 "775㎛"인 것을 사용하였다. 또한, 연마 종료 시점을 추정하기 위한 장치검출값에는, 상술한 제 2 실시형태(도 8, 10의 플로우 차트)와 동일하게, "상부 정반 부하 전류값"을 사용하여, 1초마다 60초간의 표준편차를 산출하고, 150초 전의 표준편차와의 차분을 산출하여, 연마 시간 900초 이상에서 산출한 차분이 "0(임계값)" 이상으로 된 시점을 연마 종료 시점으로 추정하였다. 또한, 연마 장치(1)는, 상기 실시예 2와 동일하게, 상부 정반(2)과 하부 정반(3) 사이에서 5장의 웨이퍼(W)(캐리어(6a) 하나에 대해 1장의 웨이퍼(W))를 동시 연마하는 타입을 사용하였다. 또한, 연마포(4, 5)는, 경질 폴리우레탄으로 제조된 것을 사용하였다. 또한, 연마제는, 콜로이달 실리카 수용액을 사용하고, 공급량 관리, 공급온도 관리, pH 관리를 하였다. 또한, 가공압은 "150g/㎠"로 하였다. 그리고, 상술한 조건에 의해 연마된 100장의 웨이퍼(W)의 "중심두께", "GBIR" 및 "SFQR 최대값" 각각에 대해, "평균값", "표준편차", "최대값", "최소값"을 계측한 결과, 표 3에 나타내는 결과가 얻어졌다.Example 3 In Example 3, using the polishing apparatus 1 (flow chart of FIG. 10) described above, 20 cycles of double-side polishing of a φ300 mm silicon wafer W were performed under the following conditions. It was. Specifically, the thickness target value of the finished wafer W was set to "775 micrometers" similarly to Example 2 mentioned above. In addition, the
[비교예 2] 본 비교예 2에서는, 연마 시간을 일정하게 한 양면 연마에 의해, 상술한 실시예와 동일하게, φ300㎜의 실리콘 웨이퍼(W)의 양면 연마를, 하기의 조건에 의해 20사이클 진행하였다.COMPARATIVE EXAMPLE 2 In this comparative example 2, by double-sided polishing which made polishing time constant, double-sided polishing of the silicon wafer W of (phi) 300mm is carried out 20 cycles under the following conditions similarly to the Example mentioned above. Proceeded.
구체적으로는, 상술한 실시예와 동일하게, 완성 웨이퍼(W)의 두께 목표값을 "775㎛"로 하였다. 또한, 캐리어(6a)는, 스테인리스강을 기재로 하여, 기재 표면에 DLC막을 피복한 것으로서, 두께가 "775㎛"인 것을 사용하였다.Specifically, the thickness target value of the finished wafer W was set to "775 micrometers" similarly to the above-mentioned embodiment. In addition, the
또한, 연마 장치는, 상기 실시예와 동일하게, 상부 정반(2)과 하부 정반(3) 사이에서 5장의 웨이퍼(W)(캐리어(6a) 하나에 대해 1장의 웨이퍼(W))를 동시 연마하는 타입을 사용하였다. 또한, 연마포(4, 5)는, 상기 실시예와 동일하게, 경질 폴리우레탄으로 제조된 것을 사용하였다. 또한, 연마제는, 상기 실시예와 동일하게, 콜로이달 실리카 수용액을 사용하고, 공급량 관리, 공급온도 관리, pH 관리를 하였다. 또한, 가공압은 "150g/㎠"로 하였다. 또한, 연마 시간은 "1500초간"으로 하였다.In the same manner as in the above embodiment, the polishing apparatus simultaneously polishes five wafers W (one wafer W for one
그리고, 상술한 조건에 의해 연마된 100장의 웨이퍼(W)의 "중심두께", "GBIR" 및 "SFQR 최대값" 각각에 대해, "평균값", "표준편차", "최대값", "최소값"을 계측하고, 표 3의 결과가 얻어졌다.Then, "average value", "standard deviation", "maximum value" and "minimum value" for the "center thickness", "GBIR" and "SFQR maximum value" of each of the 100 wafers W polished by the above-described conditions. ", And the result of Table 3 was obtained.
실시예 1
Example 1
실시예 2
Example 2
비교예
Comparative Example
중심두께
(㎛)
Center thickness
(Μm)
평균값
medium
774.9
774.9
774.9
774.9
775.4
775.4
표준편차
Standard Deviation
0.19
0.19
0.17
0.17
0.27
0.27
최대값
Value
775.4
775.4
775.3
775.3
775.8
775.8
최소값
Minimum value
774.7
774.7
774.8
774.8
774.7
774.7
GBIR
(㎚)
GBIR
(Nm)
평균값
medium
144
144
140
140
171
171
표준편차
Standard Deviation
20
20
18
18
47
47
최대값
Value
187
187
195
195
301
301
최소값
Minimum value
96
96
94
94
98
98
SFQR
(㎚)
SFQR
(Nm)
평균값
medium
22
22
21
21
24
24
표준편차
Standard Deviation
2
2
2
2
4
4
최대값
Value
27
27
25
25
36
36
최소값
Minimum value
19
19
19
19
18
18
상기한 실시예 2, 3 및 비교예 2로부터, 본 발명에 따른 연마 방법에 의하면, 연마 시간을 일정하게 하여 양면 연마하는 방법에 비해, 완성 웨이퍼 두께 및 평탄도의 편차를 줄일 수 있는 것이 확인되었다.From Examples 2, 3 and Comparative Example 2 described above, according to the polishing method according to the present invention, it was confirmed that the variation of the finished wafer thickness and flatness can be reduced as compared to the method of polishing both sides with a constant polishing time. .
Claims (13)
상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 상기 연마 장치의 정반 부하 전류값을 모니터하는 스텝과,
상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 상기 연마의 진행도를 추정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 방법.It is a grinding | polishing method of the semiconductor wafer using the grinding | polishing apparatus which grind | polishes both surfaces of the said semiconductor wafer simultaneously by clamping the semiconductor wafer hold | maintained by the carrier by the up-down rotation plate, and rotating the said up-down rotation plate,
Monitoring the surface load current value of the polishing apparatus when both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously;
Calculating the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time for each reference time using the monitored surface load current value, and estimating the progress of the polishing from the change of the calculated standard deviation. A polishing method of a semiconductor wafer.
상기 표준편차가 소정의 값에 도달하면, 연마의 종료 시점으로 추정하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 방법.The method of claim 1,
And when the standard deviation reaches a predetermined value, estimating the end point of polishing.
상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 정반 부하 전류값을 모니터하는 검지부와,
상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 상기 연마의 진행도를 추정하는 연마 진행상황 추정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 장치.It is a polishing device of a semiconductor wafer which simultaneously polishes both surfaces of the said semiconductor wafer by pinching the semiconductor wafer hold | maintained by the carrier by the up-and-down rotation plate, and rotating the said up-and-down rotation plate,
A detection unit for monitoring a plate load current value when both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously;
A polishing progress estimating unit which calculates the standard deviation of the plate load current value within a predetermined time for each reference time using the monitored plate load current value, and estimates the progress of polishing from the change of the calculated standard deviation. A polishing apparatus for a semiconductor wafer, comprising:
상기 캐리어는, 상기 반도체 웨이퍼보다 마찰 계수가 작은 재질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 장치.5. The method of claim 4,
The carrier is formed of a material having a friction coefficient smaller than that of the semiconductor wafer.
상기 캐리어는, 기재의 표면에 상기 반도체 웨이퍼보다 마찰 계수가 작은 재료로 피복하여 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 장치.5. The method of claim 4,
The carrier is formed by coating a surface of a substrate with a material having a smaller coefficient of friction than the semiconductor wafer.
상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 상기 연마 장치의 정반 부하 전류값을 모니터하는 스텝과,
상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 소정 기간 산출하고,
상기 소정 기간에 산출된 상기 표준편차에 대하여, Y=mX+b의 식(단, X: 경과 시간, Y: 표준편차(σ), m: 기울기, b: 절편)으로 표시되는 선형 근사로부터, 상기 기울기(m)를 산출하여, 상기 기울기(m)의 변화 패턴을 구하고,
상기 기울기(m)가 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 방법.It is a grinding | polishing method of the semiconductor wafer using the grinding | polishing apparatus which grind | polishes both surfaces of the said semiconductor wafer simultaneously by clamping the semiconductor wafer hold | maintained by the carrier by the up-and-down rotation plate, and rotating the said up-and-down rotation plate,
Monitoring the surface load current value of the polishing apparatus when both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously;
Using the monitored platen load current value, the standard deviation of the platen load current value within a predetermined time is calculated for each reference time period,
From the linear approximation represented by the formula of Y = mX + b (where X: elapsed time, Y: standard deviation (σ), m: slope, b: intercept) with respect to the standard deviation calculated in the predetermined period, The slope m is calculated to obtain a change pattern of the slope m,
And a step of estimating the end point of polishing when the inclination m satisfies the condition of " above a predetermined threshold value ".
상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 상기 연마 장치의 정반 부하 전류값을 모니터하는 스텝과,
상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고,
상기 산출된 최근의 표준편차와, 소정 시간 전에 산출된 표준편차의 차이를 산출하여, 그 차분의 변화 패턴을 구하고,
상기 차분이 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 연마의 종료 시점으로 추정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 방법.It is a grinding | polishing method of the semiconductor wafer using the grinding | polishing apparatus which grind | polishes both surfaces of the said semiconductor wafer simultaneously by clamping the semiconductor wafer hold | maintained by the carrier by the up-and-down rotation plate, and rotating the said up-and-down rotation plate,
Monitoring the surface load current value of the polishing apparatus when both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously;
Using the monitored platen load current value, the standard deviation of the platen load current value within a predetermined time is calculated for each reference time,
The difference between the latest standard deviation calculated and the standard deviation calculated a predetermined time is calculated, and the change pattern of the difference is obtained.
And a step of estimating the end point of polishing when the difference satisfies the condition of "at least a predetermined threshold value".
상기 상하의 회전 정반의 회전 동작을 제어하는 구동 제어부와,
상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 정반 부하 전류값을 모니터하는 검지부와,
상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 상기 연마의 진행도를 추정하는 연마 진행상황 추정부를 구비하고,
상기 연마 진행상황 추정부는, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 소정 기간 산출하고,
상기 소정 기간에 산출된 상기 표준편차에 대하여, Y=mX+b의 식(단, X: 경과 시간, Y: 표준편차(σ), m: 기울기, b: 절편)으로 표시되는 선형 근사로부터, 상기 기울기(m)를 산출하여, 상기 기울기(m)의 변화 패턴을 구하고,
상기 기울기(m)가 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 상기 구동 제어부에 대하여, 연마 종료 신호를 송신하여, 상기 회전 정반의 회전 동작을 정지시키고, 연마를 종료시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 장치.It is a polishing device of a semiconductor wafer which simultaneously polishes both surfaces of the said semiconductor wafer by pinching the semiconductor wafer hold | maintained by the carrier by the up-and-down rotation plate, and rotating the said up-and-down rotation plate,
A drive control unit for controlling a rotation operation of the upper and lower rotating platens;
A detection unit for monitoring a plate load current value when both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously;
A polishing progress estimating unit which calculates the standard deviation of the plate load current value within a predetermined time for each reference time using the monitored plate load current value, and estimates the progress of polishing from the change of the calculated standard deviation. Equipped,
The polishing progress state estimating unit calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time period for each reference time period,
From the linear approximation represented by the formula of Y = mX + b (where X: elapsed time, Y: standard deviation (σ), m: slope, b: intercept) with respect to the standard deviation calculated in the predetermined period, The slope m is calculated to obtain a change pattern of the slope m,
When the inclination m satisfies the condition of " above a predetermined threshold value, " a polishing end signal is transmitted to the drive control section to stop the rotation operation of the rotating surface plate and finish polishing. A polishing apparatus for a semiconductor wafer.
상기 상하의 회전 정반의 회전 동작을 제어하는 구동 제어부와,
상기 반도체 웨이퍼의 양면을 동시 연마하고 있을 때의 정반 부하 전류값을 모니터하는 검지부와,
상기 모니터한 정반 부하 전류값을 사용하여 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고, 당해 산출한 표준편차의 변화로부터 상기 연마의 진행도를 추정하는 연마 진행상황 추정부를 구비하고,
상기 연마 진행상황 추정부는, 일정시간 내에 있어서의 정반 부하 전류값의 표준편차를 기준시간마다 산출하고,
산출된 최근의 표준편차와, 소정 시간 전에 산출된 표준편차의 차이를 산출하여, 그 차분의 변화 패턴을 구하고,
상기 차분이 "소정의 임계값 이상"의 조건을 만족한 경우에, 상기 구동 제어부에 대하여, 연마 종료 신호를 송신하여, 상기 회전 정반의 회전 동작을 정지시키고, 연마를 종료시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 연마 장치.It is a polishing device of a semiconductor wafer which simultaneously polishes both surfaces of the said semiconductor wafer by pinching the semiconductor wafer hold | maintained by the carrier by the up-and-down rotation plate, and rotating the said up-and-down rotation plate,
A drive control unit for controlling a rotation operation of the upper and lower rotating platens;
A detection unit for monitoring a plate load current value when both surfaces of the semiconductor wafer are polished simultaneously;
A polishing progress estimating unit which calculates the standard deviation of the plate load current value within a predetermined time for each reference time using the monitored plate load current value, and estimates the progress of polishing from the change of the calculated standard deviation. Equipped,
The polishing progress state estimating unit calculates the standard deviation of the surface load current value within a predetermined time for each reference time,
Calculate the difference between the latest standard deviation calculated and the standard deviation calculated a predetermined time, and obtain the change pattern of the difference;
When the difference satisfies the condition of " more than a predetermined threshold value, " a semiconductor end signal is transmitted to the drive control section to stop the rotation operation of the rotating surface plate and terminate the polishing. Wafer Polishing Device.
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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