KR102299152B1 - 연마방법 - Google Patents

연마방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102299152B1
KR102299152B1 KR1020187015957A KR20187015957A KR102299152B1 KR 102299152 B1 KR102299152 B1 KR 102299152B1 KR 1020187015957 A KR1020187015957 A KR 1020187015957A KR 20187015957 A KR20187015957 A KR 20187015957A KR 102299152 B1 KR102299152 B1 KR 102299152B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polishing
cloth
polishing cloth
surface temperature
wafer
Prior art date
Application number
KR1020187015957A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180092966A (ko
Inventor
마사아키 오세키
미치토 사토
카오루 이시이
Original Assignee
신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 filed Critical 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Publication of KR20180092966A publication Critical patent/KR20180092966A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102299152B1 publication Critical patent/KR102299152B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/015—Temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/14—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the temperature during grinding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

본 발명은, 정반에 첩부된 연마포에 연마슬러리를 공급하면서, 연마헤드로 유지한 웨이퍼를 연마포의 표면에 슬라이딩접촉시킴으로써, 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마공정을 갖는 연마방법으로서, 연마공정을 행하기 전에, 미리, 연마포의 표면온도와 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구해두는 상관관계 도출공정을 갖고, 연마공정에 있어서, 연마포의 표면온도와 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초하여 연마포의 표면온도를 제어하면서, 웨이퍼를 연마하는 것을 특징으로 하는 연마방법이다. 이로 인해, 웨이퍼의 연마에 있어서 헤이즈를 제어할 수 있고, 또한, 이에 따라 연마포의 수명을 연장하는 것이 가능한 연마방법이 제공된다.

Description

연마방법
본 발명은, 연마방법에 관한 것이다.
최근, 실리콘웨이퍼 등을 이용한 반도체 디바이스의 미세화가 진행됨에 따라, 이전에는 문제가 되지 않았던 10~20nm 정도의 매우 미소한 파티클이 디바이스성능에 영향을 줄 가능성이 지적되게 되었다.
웨이퍼 표면의 파티클 검출에는, 일반적으로, 산란광을 이용한 검사수법이 이용되고 있다. 산란광을 이용한 측정기에 의한 파티클의 검출감도는, 결함신호와 그 백그라운드 노이즈의 비율에 따라 결정되므로, 헤이즈(Haze)라고 불리는 백그라운드 노이즈가 높으면, S/N비가 저하되어 정확한 측정을 할 수 없게 된다. 헤이즈는 웨이퍼의 표면거칠기에 의한 산란광을 검출하기 때문에, 헤이즈와 표면거칠기에는 밀접한 관계가 있으며, 표면거칠기를 저감함으로써 헤이즈도 저감되는 것을 알고 있다.
헤이즈를 억제하는 수법으로서 대표적인 것에, 웨이퍼의 마무리연마후에 행해지는 세정조건의 제어가 있다. 예를 들어, NH3과 H2O2의 혼합용액인 SC1의 세정온도를 낮춤으로써, 웨이퍼표면에 대한 알칼리에칭작용이 억제되고, 표면거칠기가 저감되어, 결과적으로 헤이즈가 저감된다.
일본특허공개 H9-38849호 공보
그러나, 상기의 SC1의 온도를 낮추는 방법으로는, 세정력도 저하되므로, 웨이퍼 표면의 파티클을 충분히 제거할 수 없게 된다. 이에 따라, SC1의 온도 조정 이외의 방법으로, 헤이즈를 저감하는 것이 요구되고 있다.
헤이즈는, 세정조건 이외에서는, 마무리 연마 등의 연마조건의 영향을 받는 것을 알고 있다. 이에, 종래에는, 예를 들어, 특허문헌 1과 같이 마무리 연마의 최종단에 있어서, 연마포와 웨이퍼의 상대속도를 줄이는 등 헤이즈 발생의 방지를 시도하고 있다. 그러나, 이 방법으로는, 상기의 세정조건의 제어에 의한 헤이즈의 저감방법에 비하면, 헤이즈를 충분히 제어하지 못한다는 문제가 있다.
또한, 헤이즈는 연마포의 사용시간에도 영향을 받는 것을 알고 있다. 연마포의 사용시간이 증가함에 따라 헤이즈가 악화되기 때문에, 연마후의 웨이퍼의 헤이즈가 소정의 관리값을 초과한 시점에서 정기적인 연마포의 교환이 필요해진다. 헤이즈 레벨을 충분히 제어하지 못한 경우, 빈번히 연마포의 교환이 필요해지고, 웨이퍼의 제조에 있어서의 생산성의 악화 및 비용의 증가가 일어난다는 문제도 있다.
본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 웨이퍼의 연마에 있어서 헤이즈를 제어할 수 있고, 또한, 이에 따라 연마포의 수명을 연장하는 것이 가능한 연마방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 특히, 헤이즈를 억제하도록 제어하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 정반에 첩부된 연마포에 연마슬러리를 공급하면서, 연마헤드로 유지한 웨이퍼를 상기 연마포의 표면에 슬라이딩접촉시킴으로써, 이 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마공정을 갖는 연마방법으로서, 상기 연마공정을 행하기 전에, 미리, 상기 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구해두는 상관관계 도출공정을 갖고, 상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초하여 상기 연마포의 표면온도를 제어하면서, 상기 웨이퍼를 연마하는 것을 특징으로 하는 연마방법을 제공한다.
이와 같이, 미리 구한 연마포의 표면온도와 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초하여, 연마중인 연마포의 표면온도를 제어함으로써, 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 제어할 수 있다. 특히, 연마중에, 상기 상관관계에 기초하여 적절히 연마포의 표면온도를 제어함으로써, 헤이즈 레벨을 작게 제어할 수 있다. 또한 이와 같이, 연마후의 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 작게 제어할 수 있으면, 연마포도 길게 사용할 수 있으므로, 연마포의 수명을 연장할 수 있다.
이때, 상기 상관관계 도출공정은, 복수의 시험용 웨이퍼를, 서로 상이한 표면온도를 갖는 연마포를 이용하여 각각 시험연마하고, 이 시험연마 후의 각각의 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 측정함으로써, 상기 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구함으로써 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여, 미리, 연마포의 표면온도와 헤이즈 레벨의 상관관계를 도출할 수 있다.
또한, 상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 상기 연마포에 공급하는 상기 연마슬러리의 온도, 상기 연마헤드의 회전수, 및 상기 정반의 회전수 중 어느 1개 이상을 조정함으로써 제어할 수 있다.
이와 같이 하여 연마조건을 변경함으로써 연마포의 표면온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 히터에 의한 상기 연마포의 표면의 가열 및/또는 냉기의 분사에 의한 상기 연마포의 표면의 냉각에 의해 제어할 수 있다.
이와 같이 하여 연마포의 표면온도를 제어할 수도 있다.
이때, 추가로, 상기 상관관계 도출공정을 정기적으로 행함으로써 상기 상관관계를 구하고, 이 정기적으로 구한 상기 상관관계에 기초하여 상기 연마포의 표면온도를 제어하는 것이 바람직하다.
연마포의 사용시간에 따라, 연마포의 표면온도와 헤이즈 레벨의 상관관계가 변화하는 경우가 있으므로, 이와 같이 연마포의 사용시간에 따른 상관관계를 정기적으로 구하고, 이에 기초하여 연마포의 표면온도를 제어하면, 원하는 헤이즈 레벨의 웨이퍼가 장기에 걸쳐 보다 확실히 얻어진다. 특히, 이와 같이 연마포의 표면온도를 제어하면, 헤이즈 레벨을 보다 작게 억제할 수도 있다.
또한 이때, 상기 연마공정은, 조연마공정후의 마무리연마공정인 것이 바람직하다.
헤이즈는 특히 마무리연마공정의 영향을 받기 쉬우므로, 본 발명의 연마방법을 마무리연마공정에 적응함으로써, 원하는 헤이즈 레벨의 웨이퍼가 보다 확실히 얻어진다.
본 발명의 연마방법이면, 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 원하는 값으로 제어할 수 있다. 특히, 연마중에, 상기 상관관계에 기초하여 적절히 연마포의 표면온도를 제어함으로써, 헤이즈 레벨을 작게 제어할 수 있다. 또한 이와 같이, 연마후의 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 작게 제어할 수 있으면, 연마포도 길게 사용할 수 있으므로, 연마포의 수명을 연장할 수도 있다.
도 1은 연마포의 표면온도와 헤이즈의 상관관계의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 원자간력 현미경에 의한 연마후의 웨이퍼의 표면관찰결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 원자간력 현미경 이미지로부터 산출한 산술평균거칠기(Sa)와 2승평균제곱근거칠기(Sq)를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 연마방법의 일례를 나타낸 플로우도이다.
도 5는 본 발명의 연마방법에 있어서 사용할 수 있는 연마장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 6은 실시예 2 및 비교예 2의 각각의 헤이즈 레벨과 연마포의 사용시간의 관계를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다.
상기와 같이, 종래기술에서는, 연마에 의해 헤이즈 레벨을 충분히 제어할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 소정의 관리값을 상회한 시점에서 연마포를 교환할 필요가 있으므로, 헤이즈 레벨을 충분히 제어할 수 없는 경우, 빈번히 연마포를 교환할 필요가 있어, 웨이퍼의 제조에 있어서의 생산성의 저하 및 비용의 증가가 일어난다는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자 등은 이러한 문제를 해결하기 위해, 이하와 같이 검토를 거듭하였다. 우선, 본 발명자 등은, 세정에 있어서 약액온도가 헤이즈에 대하여 큰 영향을 갖는 것을 감안하여, 연마에 있어서도 웨이퍼의 연마면에 있어서의 온도가 헤이즈에 대하여 중요한 팩터가 될 수 있다고 생각하였다. 그러나, 연마면의 온도를 직접 측정하는 것은 곤란하므로, 연마면의 온도와 가장 가까운 값을 나타낸다고 생각되는 연마포의 표면온도에 주목하여, 연마포의 표면온도를 제어함으로써 헤이즈 레벨을 제어할 수 없는지 시도하였다.
다양한 연마포의 표면온도에 있어서 연마를 행한 결과, 도 1과 같이 표면온도가 저온이 됨에 따라서 헤이즈 레벨이 작아지는데, 표면온도가 어느 온도보다 낮아지면 급격히 헤이즈가 악화되는 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터, 최소의 헤이즈를 부여하는 연마포의 표면온도가 존재하는 것을 알 수 있었다.
이에, 각 표면온도에서 연마한 웨이퍼의 표면구조를 원자간력 현미경(AFM: Atomic Force Microscope)에 의해 관찰하였다. AFM은, 웨이퍼의 중심과 외주의 중간의 위치를 관찰하고, 그 관찰범위는 1×1μm2로 하였다. 그 결과, 도 2와 같이, 헤이즈 레벨의 극소값을 부여하는 표면온도 이상에서는, 웨이퍼에 눈에 띄는 표면구조는 관찰되지 않았다. 이에 반해, 헤이즈 레벨의 극소값을 부여하는 표면온도 미만의 표면온도에서는, 웨이퍼의 표면에 미소한 스크래치패턴(이하, 나노스크래치라고 호칭)이 확인되었다.
도 3에 AFM이미지로부터 산출한 산술평균거칠기(Sa)와 2승평균제곱근거칠기(Sq)를 나타낸다. 도 3 중의 Center는 웨이퍼의 중심, R/2은 중심과 외주의 중간의 위치, Edge는 외주로부터 10mm 중심으로 들어간 위치에서 관찰한 데이터인 것을 의미하고 있다. 헤이즈의 경향과 마찬가지로, 거칠기에 관해서도 극소값을 부여하는 연마포의 표면온도가 존재하고, 그 표면온도는 헤이즈의 극소값을 부여하는 표면온도와 동일한 것을 알 수 있었다.
이와 같이 극소값이 나타난 원인에 대하여 이하와 같이 고려된다. 연마온도가 낮아지면 알칼리에 의한 실리콘에의 에칭레이트가 억제되므로, 과잉의 면거침이 억제된다. 그러나, 과잉으로 에칭레이트가 억제되면 알칼리에 의한 실리콘표면의 연화작용까지 잃게 되고, 기계연마와 같이 지립에 의한 데미지가, 나노스크래치로서 표면에 나타나는 연마모드로 바뀌었다고 생각된다.
이상의 점에서, 헤이즈의 제어수법으로서, 예를 들어, 도 1과 같은 연마포의 표면온도와 헤이즈 레벨의 상호관계에 기초하여, 연마포의 표면온도를 제어하면, 연마에 의해 헤이즈 레벨을 제어할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
이하, 본 발명의 연마방법에 대하여 상세히 서술한다. 본 발명의 연마방법은, 도 4의 플로우도에 나타낸 바와 같이, 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구해두는 상관관계 도출공정과, 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마공정을 갖고 있다.
우선, 본 발명의 연마방법에서는, 상기와 같이, 연마공정을 행하기 전에, 상관관계 도출공정을 실시한다. 상관관계 도출공정에서는, 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같은, 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구한다.
본 발명에 있어서, 이 상관관계는, 복수의 시험용 웨이퍼를, 서로 상이한 표면온도를 갖는 연마포를 이용하여 각각 시험연마하고, 이 시험연마 후의 각각의 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 측정함으로써 구할 수 있다. 시험연마에서는, 예를 들어, 연마조건을 조정함으로써, 동일한 연마포에 있어서 표면온도를 바꾸면서, 각 시험용 웨이퍼를 연마할 수도 있다.
이와 같이 하여 상관관계를 구한 후에, 연마공정(본 연마)을 실시한다. 여기서, 연마공정(본 연마) 및 상기 서술한 시험연마에 있어서 사용가능한 연마장치에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 연마장치(1)는, 주로, 웨이퍼(W)를 유지하는 연마헤드(2)와, 연마포(4)가 첩부된 정반(3)과, 연마슬러리공급기구(5) 등으로 구성된 것으로 할 수 있다. 또한, 연마헤드(2) 및 정반(3)은 각각 자전할 수 있다. 또한, 연마를 실시하고 있는 동안은, 항상 연마포(4)의 표면이 연마슬러리로 덮여 있는 것이 바람직하므로, 연마슬러리공급기구(5)에 펌프 등을 배설함으로써 연속적으로 연마슬러리를 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 연마슬러리공급기구(5)로서, 연마포(4)에 공급하는 연마슬러리의 온도를 조정하는 기능을 갖고 있는 것을 이용할 수도 있다.
이러한 연마장치(1)에서는, 정반(3)에 첩부된 연마포(4)에 연마슬러리를 공급하면서, 연마헤드(2)로 유지한 웨이퍼(W)를 연마포(4)의 표면에 슬라이딩접촉시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면을 연마한다.
이상과 같은, 연마장치를 이용하여, 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초하여 연마포의 표면온도를 제어하면서, 웨이퍼를 연마한다.
이러한 본 발명의 연마방법이면, 미리 구해둔 상기 상관관계에 기초하여 연마포의 표면온도를 제어함으로써, 연마후의 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 원하는 값으로 제어할 수 있다. 특히, 헤이즈 레벨을 작게 억제하고자 하는 경우에는, 나노스크래치가 발생하지 않을 정도로 낮은 표면온도가 되도록 제어하면서 연마를 실시하면 된다. 예를 들어, 도 1과 같은 상관관계가 구해진 경우에, 헤이즈 레벨을 가능한 한 작게 제어하려면, 연마포의 표면온도를, 25℃ 부근의 저온, 또한, 연마후의 웨이퍼에 나노스크래치가 발생하고, 헤이즈 레벨이 악화되기 시작한 22.7℃를 하회하지 않도록 제어하면 된다.
또한, 헤이즈 레벨이 작아지도록 연마포의 표면온도를 제어하면서 연마를 행한 경우에는, 헤이즈 레벨이 관리값을 상회할 때까지의 시간을, 종래에 비해 길게 할 수 있으므로, 연마포의 수명을 연장할 수 있다. 이로 인해, 웨이퍼의 제조에 있어서의 생산성의 악화 및 비용의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 연마포의 표면온도를, 연마포에 공급하는 연마슬러리의 온도, 연마헤드의 회전수, 및 정반의 회전수 중 어느 1개 이상을 조정함으로써 제어할 수 있다.
또한, 연마포의 표면온도를, 히터에 의한 연마포의 표면의 가열, 냉기의 분사에 의한 연마포의 표면의 냉각, 또는, 이들 가열 및 냉각의 양방을 행함으로써 제어할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 상기의 도 5의 연마장치(1)로서, 히터나 냉각수단 등의 표면온도제어기구(6)를 갖는 것을 이용하면 된다.
또한, 본 발명에 있어서, 연마공정 전에 행하는 상관관계 도출공정을 정기적으로 행함으로써, 표면온도와 헤이즈 레벨의 상관관계를 구하고, 이 정기적으로 구한 상관관계에 기초하여 연마포의 표면온도를 제어하는 것이 바람직하다. 연마포의 사용시간에 따라 연마포의 표면상태는 변화될 수 있으므로, 상기 상호관계도 연마포의 사용시간에 따라 변화하는 경우가 있다. 따라서, 정기적으로 상호관계를 구하는 것이 바람직하다. 나아가, 연마포의 사용시간도 고려한 표면온도와 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초하여, 연마조건을 정기적으로 재조정하여, 그 시점에서의 최적의 표면온도가 되도록 제어하면, 보다 확실히 원하는 헤이즈 레벨이 얻어지는 표면온도로 제어할 수 있다. 이로 인해, 보다 장기간, 양호한 헤이즈 레벨을 유지할 수 있고, 연마포의 수명도 장기간화할 수 있다. 연마조건의 재조정의 빈도는, 특별히 한정되지 않으나, 1000 연마배치마다 정도로 할 수 있다.
특히, 연마포의 사용시간에 따른, 표면온도와 헤이즈 레벨의 상관관계를 구해둠으로써, 연마포의 임의의 사용시간에 있어서의 나노스크래치가 발생하는 표면온도도 구할 수 있다. 따라서, 헤이즈 레벨을 가능한 한 작게 억제하고자 한 경우, 연마포의 임의의 사용시간에 있어서의 나노스크래치가 발생하지 않을 정도의 낮은 온도로 표면온도를 제어하면 된다.
또한, 이상과 같은 본 발명의 연마방법은, 마무리 연마에 적용하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 있어서의 연마공정은, 조연마공정후의 마무리연마공정인 것이 바람직하다. 헤이즈는 특히 마무리연마공정의 영향을 받기 쉬우므로, 본 발명의 연마방법을 마무리연마공정에 적응함으로써, 원하는 헤이즈 레벨의 웨이퍼가 보다 확실히 얻어진다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 실시예로 한정되는 것이 아니다.
(실시예 1)
도 4에 나타낸 바와 같은 본 발명의 연마방법에 따라서, 마무리연마공정을 실시하였다. 연마대상의 웨이퍼는, 조연마공정까지 실시된 직경 300mm의 실리콘웨이퍼로 하였다.
또한, 연마조건은 이하와 같다. 우선, 연마장치는 도 5에 나타낸 바와 같은 연마장치를 이용하였다. 연마포에는 스웨이드패드를 이용하고, 연마슬러리에는 콜로이달실리카에 암모니아와 수용성 고분자폴리머가 첨가된 것을 이용하였다. 1배치에서의 웨이퍼의 연마매수는 2매로 하고, 정반 및 연마헤드의 회전수는 30rpm으로 하였다.
또한, 실시예에서는, 본 연마(연마공정)전에, 상관관계 도출공정을 이하와 같이 행하였다. 우선, 본 연마에서 연마하는 실리콘웨이퍼와 동일한 복수의 시험용 웨이퍼 및 본 연마와 동일한 연마포를 이용하고, 연마포의 표면온도가 2℃ 간격이 되도록 연마슬러리의 공급온도를 제어하고, 각 표면온도에 있어서 시험용 웨이퍼의 연마를 행하였다(시험연마). 그리고, 이 시험연마의 결과로부터, 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 실리콘웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구하였다. 연마포표면온도의 측정에는 비접촉식 온도센서를 이용하였다. 또한, 헤이즈 레벨은, KLA텐코사제의 Surfscan SP3을 이용하고, DWO모드로 측정하였다. 이리 하여 도 1의 상관관계가 구해졌다.
계속해서, 상기의 상관관계에 기초하여, 연마슬러리의 온도를 조정함으로써, 헤이즈 레벨이 가장 작아지도록 연마포의 표면온도를 24.7℃로 제어하면서, 본 연마를 행하였다.
(비교예 1)
연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 실리콘웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초한 연마포의 표면온도의 제어를 행하지 않은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 연마를 행하였다.
실시예 1, 비교예 1에 있어서 연마한 실리콘웨이퍼의 헤이즈 레벨 및 결함수(SOD: Sum Of Defects)를 KLA텐코사제의 Surfscan SP3을 이용하여 측정하고, 이들 평균값을 구하였다.
표 1에, 실시예 1, 비교예 1에 있어서의 실시결과를 정리한 것을 나타낸다.
실시예 1 비교예 1
결함수 (개) 85 87
DWO-HAZE (ppm) 0.0491 0.0545
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1에 비해, 실시예 1의 헤이즈 레벨이 양호한 것을 알 수 있었다. 또한, 이 때의 연마후의 실리콘웨이퍼의 결함수에 관해서는 실시예 1과 비교예 1에서는 동등하였다. 이 결과로부터, 실시예 1에서는 결함수는 악화시키지 않고, 헤이즈 레벨이 개선되도록 제어가능한 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일하게 본 발명의 연마방법을 이용하여, 실리콘웨이퍼의 연마를 실시하였다. 또한, 실시예 2에서는, 연마포의 사용시간이, 후술하는 비교예 2에 있어서의 연마포의 수명에 대한 상대값(한편, 비교예 2에 있어서의 수명을 100으로 함)으로, 9, 25, 100, 200의 각 시점에서, 상관관계를 구하여, 연마제의 슬러리온도를, 헤이즈가 최소값이 되는 표면온도가 되도록 재조정하였다. 조정조건은, 연마포의 표면온도가, 최초는 24.7℃, 상대값 9 이후에 23.3℃, 25 이후에 22.1℃, 100 이후에 21.1℃, 200 이후에 20.5℃가 되도록 하였다.
또한, 연마제의 슬러리온도를 재조정한 각 시점에서의 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 각각 측정하였다. 또한, 실시예 2 및 후술하는 비교예 2에서는 헤이즈 레벨의 관리값 상한을 0.0653(ppm)으로 하고, 측정된 헤이즈 레벨이 이 값과 거의 동일해진 시점에서 연마를 종료하고, 연마포를 교환하였다.
(비교예 2)
연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초한 표면온도의 제어를 행하지 않은 것 이외는, 실시예 2와 동일한 조건으로 연마를 행하였다. 한편, 연마개시시점에서의 연마조건은 실시예 2와 동일한 것으로 하였다.
그리고, 실시예 2와 동일한 방법으로, 비교예 2에 있어서의 연마포의 수명에 대한 상대값으로, 9, 25, 100(수명)의 각 시점에서, 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 각각 측정하였다.
실시예 2 및 비교예 2의 각각의 헤이즈 레벨과 연마포의 사용시간의 관계를 도 6에 나타낸다. 한편, 도 6은 실시예 2에 대해서는, 연마시간이 상기 상대값으로 200에 도달할 때까지의 헤이즈 레벨을 나타내고 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 연마슬러리의 온도를, 연마포의 사용시간도 고려한 표면온도와 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초하여 재조정한 실시예 2에서는, 비교예 2에 비해 헤이즈의 악화가 완만하며, 비교예 2의 연마포의 수명의 2배 시간을 사용해도, 헤이즈 레벨은 관리값 상한에 도달하지 않았다.
한편, 비교예 2에서는 연마포의 연마 초기에 비해, 말기에 가까워짐에 따라 헤이즈가 현저히 악화되고, 실시예 2에 비해 현저히 짧은 시간으로 관리값 상한가까이에 도달하였다. 이와 같이, 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초한 표면온도의 제어를 행하지 않은 경우, 헤이즈의 악화 및 연마포의 수명의 저하가 확인되었다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. 정반에 첩부된 연마포에 연마슬러리를 공급하면서, 연마헤드로 유지한 웨이퍼를 상기 연마포의 표면에 슬라이딩접촉시킴으로써, 이 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마공정을 갖는 연마방법으로서,
    상기 연마공정을 행하기 전에, 미리, 상기 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구해두는 상관관계 도출공정을 갖고,
    상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계에 기초하여 상기 연마포의 표면온도를 제어하면서, 상기 웨이퍼를 연마하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상관관계 도출공정은, 복수의 시험용 웨이퍼를, 서로 상이한 표면온도를 갖는 연마포를 이용하여 각각 시험연마하고, 이 시험연마 후의 각각의 웨이퍼의 헤이즈 레벨을 측정함으로써, 상기 연마포의 표면온도와 이 연마포를 이용하여 연마된 웨이퍼의 헤이즈 레벨의 상관관계를 구함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 상기 연마포에 공급하는 상기 연마슬러리의 온도, 상기 연마헤드의 회전수, 및 상기 정반의 회전수 중 어느 1개 이상을 조정함으로써 제어하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 상기 연마포에 공급하는 상기 연마슬러리의 온도, 상기 연마헤드의 회전수, 및 상기 정반의 회전수 중 어느 1개 이상을 조정함으로써 제어하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 히터에 의한 상기 연마포의 표면을 가열하거나, 냉기의 분사에 의한 상기 연마포의 표면을 냉각하거나, 또는, 이들 가열 및 냉각의 양방을 행하는 것에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 히터에 의한 상기 연마포의 표면을 가열하거나, 냉기의 분사에 의한 상기 연마포의 표면을 냉각하거나, 또는, 이들 가열 및 냉각의 양방을 행하는 것에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 히터에 의한 상기 연마포의 표면을 가열하거나, 냉기의 분사에 의한 상기 연마포의 표면을 냉각하거나, 또는, 이들 가열 및 냉각의 양방을 행하는 것에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 연마공정에 있어서, 상기 연마포의 표면온도를, 히터에 의한 상기 연마포의 표면을 가열하거나, 냉기의 분사에 의한 상기 연마포의 표면을 냉각하거나, 또는, 이들 가열 및 냉각의 양방을 행하는 것에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로, 상기 상관관계 도출공정을 정기적으로 행함으로써 상기 상관관계를 구하고, 이 정기적으로 구한 상기 상관관계에 기초하여 상기 연마포의 표면온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마공정은, 조연마공정후의 마무리연마공정인 것을 특징으로 하는 연마방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 연마공정은, 조연마공정후의 마무리연마공정인 것을 특징으로 하는 연마방법.
KR1020187015957A 2015-12-10 2016-11-29 연마방법 KR102299152B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-241203 2015-12-10
JP2015241203A JP6432497B2 (ja) 2015-12-10 2015-12-10 研磨方法
PCT/JP2016/004996 WO2017098696A1 (ja) 2015-12-10 2016-11-29 研磨方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180092966A KR20180092966A (ko) 2018-08-20
KR102299152B1 true KR102299152B1 (ko) 2021-09-07

Family

ID=59012907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187015957A KR102299152B1 (ko) 2015-12-10 2016-11-29 연마방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10300576B2 (ko)
JP (1) JP6432497B2 (ko)
KR (1) KR102299152B1 (ko)
CN (1) CN108290266B (ko)
DE (1) DE112016005236T5 (ko)
SG (1) SG11201804407UA (ko)
TW (1) TWI700146B (ko)
WO (1) WO2017098696A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7020507B2 (ja) 2020-04-28 2022-02-16 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの洗浄方法
CN112378546B (zh) * 2020-10-09 2023-03-24 上海新昇半导体科技有限公司 一种检测高温腔体温度的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000210860A (ja) 1999-01-19 2000-08-02 Tosoh Corp シリコンウエハの研磨方法
JP2003086553A (ja) 2001-09-13 2003-03-20 Hitachi Cable Ltd 半導体結晶ウェハ
JP2003159645A (ja) 2001-11-22 2003-06-03 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 研磨装置
US20130072091A1 (en) 2011-09-15 2013-03-21 Siltronic Ag Method for the double-side polishing of a semiconductor wafer

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2850803B2 (ja) * 1995-08-01 1999-01-27 信越半導体株式会社 ウエーハ研磨方法
JP3449509B2 (ja) * 1995-08-25 2003-09-22 三菱住友シリコン株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法
JP3536618B2 (ja) * 1997-09-30 2004-06-14 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの表面粗さを改善する方法および表面粗さを改善したシリコンウエーハ
US20020072296A1 (en) * 2000-11-29 2002-06-13 Muilenburg Michael J. Abrasive article having a window system for polishing wafers, and methods
WO2006035865A1 (ja) * 2004-09-30 2006-04-06 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. 半導体ウェーハの製造方法及び半導体ウェーハ
TWI498954B (zh) * 2009-08-21 2015-09-01 Sumco Corp 磊晶矽晶圓的製造方法
DE102010063179B4 (de) * 2010-12-15 2012-10-04 Siltronic Ag Verfahren zur gleichzeitigen Material abtragenden Bearbeitung beider Seiten mindestens dreier Halbleiterscheiben
JP6311446B2 (ja) * 2014-05-19 2018-04-18 株式会社Sumco シリコンウェーハの製造方法
TWM489383U (en) * 2014-06-26 2014-11-01 Wha Yu Industrial Co Ltd High gain dipole circuit board antenna

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000210860A (ja) 1999-01-19 2000-08-02 Tosoh Corp シリコンウエハの研磨方法
JP2003086553A (ja) 2001-09-13 2003-03-20 Hitachi Cable Ltd 半導体結晶ウェハ
JP2003159645A (ja) 2001-11-22 2003-06-03 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 研磨装置
US20130072091A1 (en) 2011-09-15 2013-03-21 Siltronic Ag Method for the double-side polishing of a semiconductor wafer

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180092966A (ko) 2018-08-20
TWI700146B (zh) 2020-08-01
US10300576B2 (en) 2019-05-28
TW201720578A (zh) 2017-06-16
DE112016005236T5 (de) 2018-07-26
WO2017098696A1 (ja) 2017-06-15
CN108290266B (zh) 2020-06-05
SG11201804407UA (en) 2018-06-28
US20180369984A1 (en) 2018-12-27
JP2017104946A (ja) 2017-06-15
CN108290266A (zh) 2018-07-17
JP6432497B2 (ja) 2018-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI471911B (zh) 製造磊晶晶圓的方法以及磊晶晶圓
CN110546740B (zh) 硅晶圆的研磨方法
JP6447472B2 (ja) ウェーハ研磨方法
KR102159232B1 (ko) 실리콘 웨이퍼의 마무리 연마방법
CN108369895B (zh) 单晶半导体晶片和用于生产半导体晶片的方法
JP2013258213A (ja) 半導体装置の製造方法
KR102299152B1 (ko) 연마방법
KR20120059563A (ko) 에피택셜 실리콘 웨이퍼의 제조방법
JP6091773B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2010034479A (ja) ウェーハの研磨方法
US20180226258A1 (en) Method for manufacturing semiconductor wafer
JP2012129416A (ja) 半導体ウェーハ及びその製造方法
CN110140195B (zh) 硅晶圆的研磨方法、硅晶圆的制造方法和硅晶圆
JP6879272B2 (ja) シリコンウェーハの製造方法
US20170178890A1 (en) Semiconductor substrate polishing methods with dynamic control
JP6088919B2 (ja) 半導体装置の製造方法
CN113165137A (zh) 依据垫对垫变化量进行调整的半导体衬底抛光方法
WO2021100393A1 (ja) ウェーハの研磨方法及びシリコンウェーハ
JP6248857B2 (ja) 研磨布の評価方法
JP2007149923A (ja) 半導体ウェーハの平坦化加工方法
KR101581469B1 (ko) 웨이퍼 연마방법
CN117359494A (zh) 抛光垫清洗方法及设备
KR20220006047A (ko) 편면연마방법
JP2020150109A (ja) 半導体ウェーハの厚み測定方法及び半導体ウェーハの両面研磨装置
Dang et al. On the Optimization of Prime Silicon Wafer Geometry in Final Chemical Mechanical Polishing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant