TW202108975A - 被覆物之厚度測定方法及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在提供一種可穩定地測定被覆物之厚度的被覆物之厚度測定方法、及可提高研磨後之晶圓的厚度精度的研磨方法。 本發明之被覆物之厚度測定方法，係藉由將長條薄膜、樹脂及晶圓依此順序疊層，並以使該薄膜與具有平坦面之平台接觸的方式按壓該等長條薄膜、樹脂及晶圓以使該樹脂硬化，而形成將「包含該薄膜及該樹脂且表面平坦的被覆物」與「該晶圓」加以疊層後的疊層體，並在該晶圓上的至少一個直徑方向中，藉由光學感測器於複數個測定位置測定該被覆物之厚度的被覆物之厚度測定方法。該被覆物之厚度測定方法係使該晶圓中之測定該被覆物之厚度的該至少一個直徑方向，成為與該長條薄膜之MD方向及TD方向不同的方向，而測定該被覆物的厚度。

Description

被覆物之厚度測定方法及研磨方法
本發明係關於一種形成於晶圓上之被覆物的厚度測定方法、及使用該厚度測定方法的研磨方法。
吾人知悉一種平面研磨方法，係在晶圓之一面塗佈樹脂或蠟等，並於載置有長條薄膜之平坦的平台上，按壓此樹脂等使其硬化，而在晶圓上形成表面平坦之被覆物，並將此被覆物之平坦的表面作為基準面而研磨晶圓，藉此去除晶圓的起伏或翹曲(專利文獻1)。在此研磨方法中，為了使研磨後之晶圓成為均一的厚度，必須測定被覆物的厚度，為此一般使用具有透光性的薄膜。又，以往，為了使長條薄膜的縱向(長邊方向，MD：Machine Direction)，和連結形成於晶圓之切口與晶圓之中心的直線形成90°的角度，係將晶圓設於長條薄膜上而形成被覆物。又，被覆物的厚度測定為了不對晶圓及被覆物造成傷害，係使用干涉式的光學感測器，例如，沿著連結晶圓中心與切口之直線，或與此直線垂直之直線，而在直徑方向上進行非接觸測定。 [習知技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2009-148866號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，本案發明人發現，若沿著長條薄膜之特定方向而進行被覆物之厚度的測定，則有測定值會變動或不穩定這樣的問題點。特別是，發現在沿著長條薄膜的MD方向或TD(Transeverse Direction：橫向)方向的方向上，難以穩定且高精度地測定被覆物厚度。在圖7中，係顯示以往進行被覆物之厚度測定的例子。圖7的上圖，係顯示從晶圓側觀察在長條薄膜載置有晶圓之狀態的圖式，圖7的下圖，係顯示從薄膜側觀察的圖式。圖7的下圖所示之晶圓面內的箭頭，係表示被覆物的厚度測定方向，並意指被覆物的厚度測定精度係依「〇」、「△」、「×」的順序惡化。如前述，以往存在有被覆物之測定的精度較低這樣的問題。又，使用包含了包括被覆物之晶圓的厚度變動之狀況的資料，並在厚度不明確之狀態進行研磨，會有「研磨後去除了被覆物之晶圓的厚度精度惡化」這樣的問題。
本發明係為了解決上述問題而完成者，其目的在於提供可變動較小地穩定測定被覆物之厚度的被覆物之厚度測定方法、及可提高研磨後之晶圓的厚度精度的研磨方法。 [解決問題之技術手段]
本發明係為了達成上述目的而完成者，其提供一種被覆物之厚度測定方法，係藉由將長條薄膜、樹脂與晶圓依此順序加以疊層，並以使該薄膜與具有平坦面之平台接觸的方式按壓該等長條薄膜、樹脂及晶圓以使該樹脂硬化，而形成將「包含該薄膜與該樹脂且表面平坦之被覆物」與「該晶圓」疊層後的疊層體，並在該晶圓上之至少一個直徑方向中，藉由光學感測器於複數個測定位置測定該被覆物之厚度的被覆物之厚度測定方法。該被覆物之厚度測定方法係使該晶圓中之測定該被覆物之厚度的該至少一個直徑方向，成為與該長條薄膜的MD方向及TD方向不同的方向，而測定該被覆物的厚度。
根據如此之被覆物之厚度測定方法，可排除因長條薄膜之折射率的影響而造成的被覆物之厚度測定值的變動，故可進行高精度的厚度測定。
此時，可採用以下之被覆物的厚度測定方法：使用具有切口或是定向平面的晶圓作為該晶圓，並在將該晶圓面內所包含之區域均等地分割之N個(其中，N為1以上的整數)直徑方向上，進行該被覆物之厚度的測定，在該N個直徑方向中，係將通過該晶圓之中心與該切口或是該定向平面之中央部的直徑方向設為第一直徑方向，當將該第一直徑方向與該長條薄膜之TD方向的夾角之最小值設為θ(°)時，以該N為奇數時θ=45/N(°)，該N為偶數時θ=90/N(°)的方式，設定該長條薄膜與該晶圓之位置關係，以形成該疊層體。
藉此，可更高精度地測定被覆物的厚度。
此時，可採用以下之研磨方法：該研磨方法係將該被覆物之表面的平坦面作為基準面而研磨該晶圓的方法，藉由上述被覆物之厚度測定方法而測定該被覆物的厚度，並將該測得之被覆物的厚度與該晶圓之完工厚度的總和，作為研磨的終點值而進行研磨。
藉此，可減少與研磨後之晶圓厚度的目標值的誤差，而可高精度地進行研磨加工。 [發明效果]
如上所述，根據本發明之被覆物之厚度測定方法，可排除因長條薄膜之折射率的影響而造成之被覆物之厚度測定值的變動，故可進行高精度的厚度測定。又，藉由使用本發明之被覆物之厚度測定方法的晶圓之研磨方法，可減少研磨後之晶圓的厚度與目標值的差。
以下，雖詳細地說明本發明，但本發明並不限定於此。
如上所述，需要一種可變動較小地穩定測定被覆物之厚度的被覆物之厚度測定方法。
本案發明人針對上述課題努力進行調查的結果發現，由於在長條薄膜的MD方向及TD方向上，薄膜的折射率不穩定，因此在厚度測定結果不穩定的情況下，厚度測定的精度亦會下降，因而完成本發明。亦即，本案發明人係發現以下事實而完成本發明：藉由將長條薄膜、樹脂及晶圓依此順序加以疊層，並以使該薄膜與具有平坦面的平台接觸的方式按壓該等長條薄膜、樹脂及晶圓以使該樹脂硬化，而形成將「包含該薄膜與該樹脂且表面平坦之被覆物」與「該晶圓」加以疊層後的疊層體，並在該晶圓上的至少一個直徑方向上，於複數個測定位置測定該被覆物之厚度的方法；藉由使該晶圓中之測定該被覆物之厚度的該至少一個直徑方向，成為與該長條薄膜之MD方向及TD方向不同的方向，而測定該被覆物之厚度的被覆物之厚度測定方法，可高精度地進行被覆物之厚度的測定；藉由採用此厚度測定方法，可在進行晶圓之研磨時，減少與目標值的誤差。
以下，參照圖面加以說明。
首先，說明依本發明的被覆物之厚度測定方法。此厚度測定係在晶圓的研磨加工前進行的測定。首先，如圖1的S01所示，藉由將長條薄膜、樹脂及晶圓依此順序加以疊層，並以使薄膜與具有平坦面之平台接觸的方式，按壓該等長條薄膜、樹脂及晶圓以使樹脂硬化，而形成將「包含薄膜與該樹脂且表面平坦的被覆物」、與「晶圓」加以疊層後的疊層體。
茲列舉將「包含薄膜與樹脂且表面平坦之被覆物」與「晶圓」加以疊層後的疊層體之製程之一例，如圖2所示，首先，在具有平坦面之平台(下平台)1上鋪設具透光性的長條薄膜2，並在其上供給塗佈呈可塑狀態例如液狀的樹脂3。再者，於樹脂上載置晶圓4，並使用平台(上平台)5按壓，而使薄膜2的面成為平坦。其後，進行根據使用之樹脂3之種類而執行的硬化處理。在圖式所示的例子中，係使用UV硬化樹脂作為樹脂3，並藉由從薄膜2側照射UV光6而使樹脂3進行硬化。以此方式，可獲得疊層體10。
關於長條狀薄膜的種類，如後所述，為了以光學的方式進行包含薄膜與硬化後之樹脂的被覆物的厚度測定，只要係厚度測定之光可透射過的材料即可，並無特別限定。例如，可適當地使用PET薄膜等。
關於樹脂，只要在硬化後，可與薄膜、晶圓成為一體而形成疊層體者即可，並無特別限定。例如，可使用熱硬化樹脂、光硬化樹脂、在常溫即為固體的熱可塑性樹脂等。又，此處所謂的樹脂亦包含蠟。其中，較佳係使用UV硬化樹脂等光硬化樹脂。原因在於較容易進行硬化處理。
關於晶圓，例如可使用由矽等單晶材料所構成的半導體晶圓。特別是，若是形成有切口或定向平面的晶圓，則較容易進行在薄膜上之晶圓的設置位置之調整、及膜厚之測定位置的設定等。
接著，如圖1的S02所示，進行上述疊層體10中之包含薄膜及樹脂的被覆物之厚度的測定。被覆物之厚度測定係以光學的方法。如圖3所示，例如使用干涉式的光學感測器7，從薄膜2側照射光而加以測定。薄膜2的材質或樹脂的種類等、根據被覆物而選擇之適當波長的光等，只要設定適當條件即可。藉由使晶圓4與光學感測器7中的至少一者直線地移動，可取得面內之厚度的譜線輪廓。
膜厚的測定較佳係在疊層體面內盡可能測定更多位置，在本發明中，係於至少一個直徑方向上，進行複數位置的測定。原因在於，可簡便地測定疊層體面內之分布。
此時，本發明係在「使進行測定之直徑方向，成為與長條薄膜之MD方向及TD方向不同的方向」此點，具有特徵。如上所述，本發明者發現，若在沿著長條薄膜之MD方向或TD方向的方向上，進行被覆物之測定，則會因為薄膜之折射率的影響，導致測定精度下降，而使獲得之測定結果的變動變得較大。特別是在沿著MD方向的方向上，厚度之測定精度的下降非常顯著。因此，藉由使進行測定之直徑方向，成為與長條薄膜之MD方向及TD方向不同的方向，可提高被覆物之厚度的測定精度。
進行被覆物之厚度測定時的測定方向之設定，例如就「使用形成有切口或是定向平面的晶圓，並測定通過切口或是定向平面之中央部與晶圓之中心的直徑方向」而言，可列舉以下方法：調節將晶圓載置於薄膜與樹脂上時的晶圓之位置(旋轉方向)，而調整晶圓之測定位置(直徑方向)與長條薄膜之MD方向或TD方向之相對位置關係的方法，或是不改變將晶圓載置於薄膜與樹脂上時的位置關係(旋轉方向)，而係改變測定時的測定位置(直徑方向)的方法等。
在採用前者，亦即調節將晶圓載置於薄膜與樹脂上時的晶圓之位置(旋轉方向)，而調整晶圓之測定位置(直徑方向)與長條薄膜之MD方向或TD方向的相對位置關係之方法的情況下，如圖4所示，相對於以往的晶圓位置(圖4的(A))，藉由使晶圓以晶圓之中心為基準旋轉既定角度，再載置於薄膜(圖4的(B))，可進行被覆物之厚度測定的直徑方向之設定。此情況下，若在形成疊層體之裝置中，設置偵測晶圓之切口或是定向平面的偵測機構，及針對切口或是定向平面的旋轉角度調整機構，而進行晶圓之旋轉角度的調節，則可高精度地進行位置調整。
測定精度可藉由使測定之直徑方向的數量增加，而更加提高。特別是，藉由針對「將晶圓面內所包含之區域均等地分割這樣的複數直徑方向」進行測定，可更加提高測定精度。所謂「將晶圓面內所包含之區域均等地分割這樣的複數直徑方向」，換言之係指彼此相鄰之複數直徑方向的交叉角度全部相等。
又，在將通過「晶圓之中心」與「切口或是定向平面之中央部」的直徑方向設為第一直徑方向，並將該第一直徑方向與長條薄膜之TD方向的夾角之最小值設為θ(°)時，若以N為奇數時θ=45/N(°)，N為偶數時θ=90/N(°)的方式，設定長條薄膜與晶圓之位置關係，而形成疊層體，則藉由厚度測定所獲得之測定結果的變動會變得非常小，可進行更高精度的測定。
例如，圖4所示之例子係N=2的情況。在將晶圓載置於薄膜上時，使晶圓繞著中心旋轉θ=90/2=45°而設置，藉此，當在第一直徑方向與和第一直徑方向垂直之第二直徑方向上，測定被覆物之厚度時，測定的精度會變高。又，與圖7之說明相同，在圖4及以下敘述之圖5中，「〇」所示之測定方向係測定值之精度較高的方向，並依「△」、「×」的順序，表示測定值之精度變低的方向。
在圖5中係顯示N=4時的例子。由於以往係如圖5(A)所示，以使第一直徑方向與長條薄膜的TD方向一致的方式，設定晶圓與薄膜的位置關係，因此，進行厚度測定的四個直徑方向中的兩個，會與TD方向及MD方向一致。
另一方面，如圖5(B)所示，若將第一直徑方向與長條薄膜之TD方向所形成的角度θ設定成θ=90/4=22.5°(在圖5的例子中，係往順時針轉22.5°)而形成疊層體，並進行被覆物之厚度的測定，則四個直徑方向全部均成為與TD方向及MD方向不同的方向。
然而，如圖5(C)所示，若將第一直徑方向與長條薄膜之TD方向所形成的角度θ設定成θ=45°(在圖5的例子中，係往順時針轉45°)而形成疊層體，並進行被覆物之厚度的測定，則由於四個直徑方向中的兩個會與TD方向及MD方向一致，故與圖5(A)之情況相同，被覆物的測定精度會下降。
又，如上所述，將通過晶圓之中心與切口或是定向平面之中央部的直徑方向，設為第一直徑方向，並將該第一直徑方向與長條薄膜之TD方向的夾角之最小值設為θ(°)時，若以N為奇數時θ=45/N(°)，N為偶數時θ=90/N(°)的方式，設定長條薄膜與晶圓之位置關係而形成疊層體，則藉由厚度測定所獲得之測定結果的變動會變得非常小，而可進行更高精度的測定。
又，雖然進行測定的直徑方向之數量亦即N越多，測定精度會越高，但測定所需要的時間會變長，故N設在10以下較佳。若將N設在6以下，則可同時實現「縮短測定所花費之時間」及「提高厚度測定精度」兩者，因此較為適合。
以上述方式測定被覆物之厚度後，係如圖1的S03所示，使用測定結果而進行晶圓之研磨加工中的終點值之設定。具體而言，「研磨的終點值=測得之被覆物的厚度+晶圓的完工厚度(目標值)」。藉由如此之方式，可減少研磨後之晶圓厚度與目標值的偏離(誤差)。
此後，如圖1的S04所示，進行晶圓的研磨。研磨加工例如可採用如專利文獻1所記載之習知的研磨方法。 [實施例]
以下，列舉實施例而詳細說明本發明，但此實施例並非為限定本發明者。
首先，說明為了在晶圓上形成包含樹脂與薄膜之被覆物並獲得疊層體的條件。又，以下說明之比較例與實施例1、2，係採用以下方法：將包含被覆物與晶圓之疊層體中的測定位置固定於預先設定好之N=4的測定位置(直徑方向)，並調節將晶圓載置於薄膜與樹脂上時的晶圓之位置(旋轉方向)，而調整晶圓之測定位置(直徑方向)與長條薄膜之MD方向或是TD方向的相對位置關係。
關於晶圓，係使用於外周部具有切口之直徑300mm的P型單晶矽晶圓。被覆物中係使用UV硬化性樹脂作為樹脂，並使用PET薄膜作為長條薄膜。
首先，在平坦的石平台(下平台)上鋪設PET薄膜，並在該PET薄膜上滴入10ml的UV硬化性樹脂。其後，在將晶圓與長條薄膜進行一體化時，係將「使通過晶圓之中心與切口的直徑方向(第一直徑方向)成為與長條薄膜之MD方向垂直的方向(與TD方向平行的方向)的情況」作為基準(0°)，並以成為下記所示之旋轉角度的方式，使晶圓繞著中心旋轉而吸附固持於陶瓷平台(上平台)。
(比較例) 以「使晶圓的第一直徑方向成為與長條薄膜之MD方向垂直的方向(與TD方向平行的方向)，亦即使晶圓之第一直徑方向與TD方向的夾角成為0°」的方式，將晶圓吸附固持於陶瓷平台(上平台)，而形成疊層體。
(實施例1) 使晶圓旋轉而使得「晶圓之第一直徑方向與長條薄膜之TD方向的夾角之最小值成為10.0°」，再吸附固持於陶瓷平台(上平台)，並形成疊層體。
(實施例2) 使晶圓旋轉而使得「晶圓之第一直徑方向與長條薄膜之TD方向的夾角之最小值成為22.5°」，再吸附固持於陶瓷平台(上平台)，並形成疊層體。
接著，以使上述樹脂之滴入點與晶圓的中心一致的方式，按壓並黏接「吸附固持於陶瓷平台(上平台)的晶圓」。按壓的控制係使固持陶瓷平台的伺服馬達驅動而進行，並將壓力加壓至2000N為止。其後，使用波長365nm的UV-LED從薄膜側照射紫外線而使樹脂硬化，以獲得疊層體。
在使樹脂硬化後，固持疊層體的晶圓部，並搬運至測定被覆物之厚度的測定機。被覆物的厚度測定用光學感測器，係使用基恩斯(Keyence)公司製的SI-T80。藉由固定感測器，並直線地掃描被覆物與晶圓的疊層體，而測定厚度輪廓(profile)。
又，比較例、實施例1、2的測定係在晶圓面內之直徑方向上，以四條測定線並且於每一條測定線以間距0.25mm的方式，進行1160點的測定。四條測定線係設定成將晶圓面內分割成均等的區域。亦即，將「通過中心與切口的直徑方向(第一直徑方向)」、及「以晶圓中心為基準從該第一直徑方向每旋轉45°後的直徑方向(第二～四直徑方向)」作為測定線。又，將以如此之方式測定而獲得的被覆物厚度輪廓之平均值作為被覆物厚度。
測定被覆物之厚度後的疊層體，係搬運至研磨加工裝置並進行研磨加工。研磨加工裝置係使用迪思科(DISCO)公司製的DFG8360。研磨輪係使用結合了鑽石磨粒者。接著，將被覆物側加以真空吸附，並將「測定到之被覆物的厚度+目標完工厚度」作為研磨的終點值，而進行研磨加工。此處的目標完工厚度為820μm。
進行研磨加工後，測定晶圓的厚度。在測定中，係使用KOBELCO RESEARCH INSTITUTE公司製的SBW-330。晶圓之厚度的測定位置，係在晶圓面內之直徑方向上，以四條測定線並且於每一條測定線以間距1mm的方式，進行290點的測定。四條測定線係與被覆物厚度之測定位置相同的線。又，將獲得之測定值的平均值作為研磨後的晶圓厚度。
接著，將針對研磨後之晶圓進行評估後的結果之比較顯示於圖6。圖6的縱軸係表示研磨後之晶圓的目標厚度與實際研磨後之晶圓的厚度的差。如圖6所示，由於在比較例中，係如同以往般，以使晶圓的第一直徑方向成為與薄膜之MD方向垂直的關係的方式將晶圓吸附於上平台，而形成疊層體，故測定被覆物之厚度的四個直徑方向中的兩個，會成為與長條薄膜之TD方向及MD方向一致的方向。因此，被覆物之厚度測定的精度較低且變動較大，在使用此測定結果而設定研磨加工終點的情況下，與作為目標之目標厚度的誤差會增加。
另一方面，由於在實施例1、2中，測定被覆物之厚度的四個直徑方向全部均未與長條薄膜之TD方向及MD方向一致，因此和比較例相比，可獲得接近目標厚度者。特別是，在實施例2中，係將通過晶圓之中心與切口的直徑方向，亦即第一直徑方向與長條薄膜之TD方向的夾角之最小值θ(°)設為θ=90/4=22.5(°)，可獲得更接近目標值的晶圓。
又，本發明並非限定於上述實施態樣者。上述實施態樣僅為例示，只要具有與本發明之專利申請範圍所記載之技術思想實質相同的構成，並發揮相同之作用效果者，任何態樣均包含於本發明之技術範圍。
1:平台(下平台) 2:薄膜 3:樹脂 4:晶圓 5:平台(上平台) 6:UV光 7:光學感測器 10:疊層體 S01~S04:步驟
圖1係顯示依本發明之厚度測定及研磨方法的步驟流程。 圖2係顯示疊層體之製程之一例。 圖3係顯示被覆物之厚度測定的概念圖。 圖4(A)、(B)係顯示被覆物之厚度測定方向的設定例。 圖5(A)～(C)係顯示被覆物之厚度測定方向的另一設定例。 圖6係顯示實施例1、2及比較例之研磨後的晶圓厚度(與目標值的差)。 圖7係顯示以往之被覆物之厚度測定的例子。

Claims (3)

  1. 一種被覆物之厚度測定方法， 係藉由將長條薄膜、樹脂及晶圓依此順序疊層，並以使該薄膜與具有平坦面之平台接觸的方式，按壓該等長條薄膜、樹脂及晶圓以使該樹脂硬化，而形成將包含該薄膜及該樹脂且表面平坦的被覆物與該晶圓加以疊層後的疊層體，並在該晶圓上的至少一個直徑方向中，藉由光學感測器於複數個測定位置測定該被覆物的厚度之方法； 於該被覆物之厚度測定方法中，係使該晶圓中之測定該被覆物之厚度的該至少一個直徑方向，成為與該長條薄膜之MD方向及TD方向不同之方向，而測定該被覆物的厚度。
  2. 如請求項1所述之被覆物之厚度測定方法，其中， 該晶圓係使用具有切口或是定向平面的晶圓； 針對將該晶圓面內所包含之區域均等地分割之N個(其中，N為1以上之整數)直徑方向，進行該被覆物之厚度的測定； 將該N個直徑方向中，通過該晶圓之中心與該切口或是該定向平面之中央部的直徑方向設為第一直徑方向，並在將該第一直徑方向與該長條薄膜之TD方向的夾角之最小值設為θ(°)時， 以該N為奇數時θ=45/N(°)，該N為偶數時θ=90/N(°)的方式，設定該長條薄膜與該晶圓的位置關係而形成該疊層體。
  3. 一種研磨方法， 係以該被覆物之表面的平坦面作為基準面，而研磨該晶圓的方法； 該研磨方法係藉由如請求項1或2所述之被覆物之厚度測定方法，測定該被覆物的厚度，並將該測得之被覆物的厚度與該晶圓之完工厚度的總和作為研磨的終點值，而進行研磨。
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