TW202217943A - 載具測定裝置、載具測定方法及載具管理方法 - Google Patents

載具測定裝置、載具測定方法及載具管理方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202217943A
TW202217943A TW110133000A TW110133000A TW202217943A TW 202217943 A TW202217943 A TW 202217943A TW 110133000 A TW110133000 A TW 110133000A TW 110133000 A TW110133000 A TW 110133000A TW 202217943 A TW202217943 A TW 202217943A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
carrier
hole
thickness
sensor
thickness sensor
Prior art date
Application number
TW110133000A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI789895B (zh
Inventor
髙井宏
黒岩武司
木戸亮介
Original Assignee
日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
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 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司 filed Critical 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
Publication of TW202217943A publication Critical patent/TW202217943A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI789895B publication Critical patent/TWI789895B/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/02—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B5/06—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • 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
    • B24B49/12—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 involving optical means
    • 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
    • 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
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/28—Work carriers for double side lapping of plane surfaces
    • 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
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • 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 potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67288—Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

準確測量半導體晶圓用載具(特別是孔洞周緣部)的厚度、形狀。 載具測定裝置1，包括旋轉台23、桌台驅動馬達24、上部厚度感應器41及下部厚度感應器42、滑動部13。旋轉台23，具有載具收納部23A，用以水平收納保持半導體晶圓的孔洞21A偏心形成的載具21。桌台驅動馬達24，使旋轉台23以其中心軸為旋轉軸旋轉。上部厚度感應器41及下部厚度感應器42，配置在載具21的上方及下方，以非接觸測量載具21的厚度。滑動部13，往水平方向滑動旋轉台23。載具收納部23A，形成可收納載具21，使孔洞21A的中心與旋轉台23的中心一致。

Description

載具測定裝置、載具測定方法及載具管理方法
本發明係關於測量以孔洞保持圓盤狀半導體晶圓的載具厚度、形狀之載具測定裝置、載具測定方法以及根據測量載具厚度、形狀的測量結果管理上述載具的載具管理方法。
半導體元件的基板中使用的半導體晶圓的製造步驟，為了實現半導體晶圓的高平坦度、表面粗糙度，進行同時研磨半導體晶圓兩面的兩面研磨。圓盤狀的載具中形成的圓形孔洞保持半導體晶圓，安裝此載具至複數兩面研磨裝置，夾在黏貼研磨墊的一對平台中的同時，同時研磨各半導體晶圓的兩面。
近年來，半導體元件形成區域從半導體晶圓的中心部往外周部年年擴大，不只是半導體晶圓的中心部，外周部也要求高平坦度。為了以高平坦度研磨半導體晶圓的外周部(以下簡稱為「晶圓外周部」)，保持半導體晶圓的載具中形成的孔洞周緣部(以下簡稱為「孔洞周緣部」)的平坦度很重要。
原因是，由於載具的孔洞周緣部連接至晶圓外周部，孔洞周緣部的平坦度不佳，孔洞周緣部的一部分有厚度薄的部位(也稱作「下垂」)時，兩面研磨之際，研磨墊進入薄的部位，研磨半導體晶圓的晶圓外周部更多的結果，晶圓外周部的厚度變薄(此現象也稱作「下垂」)。
保持半導體晶圓的載具，因為安裝複數至兩面研磨裝置研磨，不只是每個載具的平坦度，1批次的兩面研磨中一起安裝至兩面研磨裝置的複數載具間也要求沒有厚度、形狀的偏差。
如果1批次使用的載具間有厚度、形狀的偏差，研磨墊將被集中推到產生孔洞周緣部下垂的載具，批次內的半導體晶圓形狀中產生偏差，批次內研磨的半導體晶圓產生晶圓的品質偏差。
根據上述，兩面研磨半導體晶圓之際，準確測量各載具(特別是孔洞周緣部)的厚度、形狀，而且關於1批次使用的複數載具，選擇厚度、形狀偏差少的載具很重要。
一直以來，測量載具厚度的測定裝置中，例如如同專利文獻1中記載，包括裝載載具的桌台、基準棒、接觸感應器、控制部。
控制部，在桌台上未裝載載具的狀態下，使基準棒及接觸感應器接觸桌台，以接觸感應器與桌台的接觸位置為基準值。其次，控制部，在桌台上裝載載具的狀態下，使基準棒接觸載具上面的同時，也使接觸感應器接觸桌台，以接觸感應器與桌台的接觸位置為測量值，根據基準值與測定值的差異，求出載具的厚度。
又，一直以來，載具的厚度測定裝置中，例如如同專利文獻2中記載，包含第1及第2桌台、上部及下部感應器以及感應器驅動手段。
第1桌台，構成圓盤狀，設置為可旋轉，支撐載具的中心部。第2桌台，構成環板狀，位於第1桌台外側，設置為可旋轉，支撐載具的外周部。
上部及下部感應器，分別安裝至構成ㄈ字狀支撐部的上部腕部及下部腕部的前端，算出載具的厚度。感應器驅動手段，透過轉動支撐構件往載具的上側及下側移動上部及下部感應器。
載具的外周部由第2桌台支撐的狀態下，旋轉第2桌台，上部及下部感應器測量載具的內周部厚度。又，載具的內周部由第1桌台支撐的狀態下，旋轉第1桌台，上部及下部感應器測量載具的外周部厚度。
又，專利文獻3中記載，使用雷射位移計測量載具中形成的孔洞周緣部的平面度分佈。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5732858號公報(請求項1) [專利文獻2]日本專利第6578442號公報(段落0033～段落0039、段落0045～段落0049、段落0063～段落0072、第7圖、第8圖、第9a～9i圖) [專利文獻3]日本專利第6056793號公報(段落0052)
[發明所欲解決的問題]
專利文獻1記載的習知技術中，因為每1處選擇測量處求出載具厚度，為了測量載具的孔洞周緣部全體的厚度，需要很多工夫，具有不能簡便且快速檢出產生孔洞周緣部下垂的載具之問題。
載具中，為了對載具偏心保持晶圓，有時形成孔洞中心從載具中心偏離。但是，專利文獻2中記載的習知技術中，對其中心軸周圍旋轉載具的同時，也利用感應器驅動手段轉動上部及下部感應器，往載具的上側及下側移動上部及下部感應器。因此，專利文獻2記載的習知技術中，因為不能測量偏心的孔洞周緣部全體的厚度，具有不能檢出產生孔洞周緣部下垂的載具之問題。
這點，專利文獻3的段落0052中有記載使用雷射位移計測量載具中形成的孔洞周緣部的平面度分佈，但專利文獻3中未記載關於測定裝置的具體構成。
根據此，準確測量各載具(特別是偏心的孔洞周緣部)的厚度、形狀，關於1批次中使用的複數載具，希望可以選擇厚度、形狀偏差少的複數載具之構成。
本發明的目的在於提供載具測定裝置、載具測定方法及載具管理方法，準確測量各載具(特別是偏心的孔洞周緣部)的厚度、形狀，關於1批次中使用的複數載具，可以選擇厚度、形狀偏差少的複數載具。 [用以解決問題的手段]
本發明係關於測量保持圓盤狀半導體晶圓的孔洞偏心形成的載具厚度之載具測定裝置，包括：旋轉台，具有水平收納上述載具的載具收納部；桌台驅動馬達，使上述旋轉台以其中心軸為旋轉軸旋轉；上部厚度感應器及下部厚度感應器，配置在上述載具的上方及下方，以非接觸測量上述載具的厚度；以及滑動部，往水平方向滑動上述旋轉台或上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器中任一方或兩方；上述載具收納部，形成可收納上述載具，使上述載具的上述孔洞中心與上述旋轉台的中心一致。
根據本發明的載具測定裝置中，更包括感應器框架，構成為安裝上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器，在上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器之間上述旋轉台可往水平方向通過。
根據本發明的載具測定裝置中，上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器，安裝至上述感應器框架，位於通過上述旋轉台中心與上述載具收納部中心的直線上方及下方，上述滑動部，往平行上述直線的水平方向滑動上述旋轉台或上述感應器框架中任一方或兩方。
本發明係關於載具測定方法，保持圓盤狀半導體晶圓的孔洞偏心形成的圓盤狀載具，使用上述載具測定裝置測量上述載具厚度，具有：第1測量步驟，往水平方向滑動收納上述載具的上述旋轉台或上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器中任一方或兩方的同時，也測量上述載具在既定點的厚度；以及第2測量步驟，旋轉收納上述載具的上述旋轉台的同時，測量上述載具中上述孔洞的孔洞周緣部厚度。
本發明係關於載具管理方法，使用上述載具測定裝置測量保持圓盤狀半導體晶圓的孔洞偏心形成的圓盤狀載具，根據測量結果管理上述載具，具有：第1測量步驟，往水平方向滑動收納上述載具的上述旋轉台或上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器中任一方或兩方的同時，也測量複數上述載具在既定點的厚度；分等步驟，根據上述第1測量步驟的測量結果，關於上述複數上述載具實行把既定上述厚度範圍內的厚度分作同一等別的分等；組裝構成步驟，從屬於上述同一等別的上述複數上述載具中，選擇既定數的上述載具，構成以同一批次兩面研磨複數上述半導體晶圓之際使用的載具組；第2測量步驟，旋轉收納構成上述載具組的上述各載具之上述旋轉台的同時，也測量上述載具中上述孔洞的孔洞周緣部厚度；以及分級步驟，根據上述第1及第2測量步驟的測量結果，分級上述載具組至對應上述半導體晶圓要求的規格之級別。
上述載具管理方法中，上述分級步驟中，根據上述第2測量步驟的測量結果算出上述各載具中上述孔洞周緣部的下垂量，並根據上述第1測量步驟的上述測量結果及上述孔洞周緣部的上述下垂量，分級上述載具組。 [發明功效]
根據本發明，準確測量各載具(特別是偏心的孔洞周緣部)的厚度、形狀，關於1批次中使用的複數載具，可以選擇厚度、形狀偏差少的複數載具。
以下，參照圖面，說明關於本發明的實施形態。 [載具測定裝置的構成] 第1圖及第2圖為顯示根據本發明一實施形態的載具測定裝置1在一概略構成例的上面圖及右側面圖。又，第3圖為顯示載具測定裝置1中的控制系統在一概略構成例的方塊圖。
載具測定裝置1，包括以全體呈現矩形的框構造構成的框架11，此框架11上固定長方形板狀基底31。
基底31的上面，其縱向兩側，分別固定導軌32，此導軌32上方自由滑動裝載方形板狀台架12。
基底31的寬度方向(圖1所示的X軸方向)的中央，配置滾珠螺桿33。
如圖2所示，滾珠螺桿33的一端，在Y軸方向後端安裝Y軸馬達34。另一方面，滾珠螺桿33的另一端側，在Y軸方向前端側中途，安裝台架12的下方部12A。
藉此，構成為旋轉驅動Y軸馬達34時，經由滾珠螺桿33台架12在導軌32上往Y軸前後(＋、－)方向滑動。在此，以基底31、一對導軌32、滾珠螺桿33、Y軸馬達34，構成滑動部13。
以下，基底31的縱向，以朝向載具測定裝置1的正面側的方向為Y軸＋方向，基底31的縱向，以朝向載具測定裝置1的背面側的方向為Y軸－方向。
台架12的上面，形成桌台收納部22A。 桌台收納部22A內，自由旋轉收納圓盤狀旋轉台23。
旋轉台23的上面，形成以圓形凹部構成且比後述的載具21稍微大徑的載具收納部23A。載具收納部23A內，水平收納圓盤狀載具21。
載具21，在外周部以既定間距形成外周齒21B。載具21，具有以不銹鋼、鈦等的金屬材料形成的本體以及沿著保持半導體晶圓的孔洞21A的內壁配置之環狀樹脂插入器構成之物、全體以樹脂構成之物。載具21是樹脂製時，理想是使用環氧樹脂複合玻璃纖維之物。
旋轉台23，構成為以桌台驅動馬達24旋轉驅動。
框架11的上面中央部，框架11的寬度方向全體，固定扁平O字狀(正面視口字狀)的感應器框架14，此感應器框架14的開口部14A中，台架12可往Y軸方向通過。
感應器框架14的縱向中央，在正面側往上下方向隔開既定距離安裝上部厚度感應器41及下部厚度感應器42。上部厚度感應器41及下部厚度感應器42，例如是光譜干擾雷射位移計。上部厚度感應器41及下部厚度感應器42，關於載具21中形成的孔洞21A的孔洞周緣部21C全周，對於測量者指定的孔洞21A的任意中心角可每次1點測量厚度。又，從孔洞周緣部21C的可測量範圍最內側的點開始向外，可以慢慢放大放射狀向外的測量圓。
測量孔洞周緣部21C的厚度時，桌台驅動馬達24，以鉛直方向通過旋轉台23的中心C1之中心軸作為旋轉軸，根據測量者指定的中心角往水平方向旋轉旋轉台23。根據此旋轉台23的旋轉，上部厚度感應器41及下部厚度感應器42，關於載具21中形成的孔洞21A的孔洞周緣部21C全周，測量者指定的孔洞21A的每任意中心角一點測量其厚度。上部厚度感應器41及下部厚度感應器42，例如，孔洞21A的每中心角1度可以測量1點合計360點的厚度。
框架11中，裝載控制裝置各部的電腦43。電腦43，包括由CPU(中央處理單元)等構成的控制部51以及由記憶體或硬碟等的記錄電路構成的記憶部52(參照圖3)。
控制部51，讀入實行記憶部52內記憶的載具測定程式、載具管理程式等各種程式。記憶部52，記憶上述載具測定程式、上述載具管理程式等各種程式的同時，也記憶實行上述各種程式之際使用的各種資料。
如圖1所示，載具收納部23A的中心C2，對旋轉台23的中心C1，往載具測定裝置1的背面側(Y－方向)偏心。本實施形態中，把載具收納部23A的中心C2到旋轉台23的C1的徑方向距離稱作載具收納部23A對旋轉台23的偏心量。
又，本實施形態，如第1圖所示，通過載具收納部23A的中心C2與旋轉台23的中心C1之直線L與Y方向平行的狀態下，載具收納部23A的中心C2與旋轉台23的中心C1之關係中顯示位於旋轉台23外周哪側的方向稱作收納部23A的偏心方向。第1圖的例中，因為載具收納部23A的中心C2比旋轉台23的中心C1位於更往載具測定裝置1的背面側，載具收納部23A的偏心方向是Y－方向。
第1圖所示的例中，載具收納部23A內，在載具21中形成的孔洞21A的中心C4對載具21的中心C3往載具測定裝置1的正面側(Y＋方向)偏心的狀態下收納。即，孔洞21A的偏心方向是Y＋方向。又，載具21的中心C3與載具收納部23A的中心C2一致。
如第1圖所示，形成載具收納部23A，以第1圖所示的方向收納載具21在載具收納部23A內，因為以下所示的理由。 一直以來，作為同時研磨複數半導體晶圓兩面的裝置，使用行星齒輪機構的兩面研磨裝置是眾所周知的。此兩面研磨裝置，包括具有上平台與下平台的旋轉平台、設置在此旋轉平台中心的中心齒輪、設置在上述旋轉平台外周部的內齒輪以及設置在上述上平台與下平台之間且外周以既定間距形成外周齒的複數齒輪。
此兩面研磨裝置中，透過各齒輪的外周齒與中心齒輪和內齒輪咬合在上平台與下平台之間旋轉，進行各齒輪一邊自轉一邊公轉的行星運動。此行星運動之際，齒輪中心與齒輪中形成的孔洞中心一致時，孔洞內收納的半導體晶圓兩面經常在研磨墊的相同部分研磨，不只是研磨效率低，也不能得到所希望的平坦度。 於是，為了提高半導體晶圓的研磨效率及研磨均勻性，使齒輪中心與孔洞中心不同，即，使孔洞對齒輪偏心。
根據這樣的理由形成偏心的孔洞21A之載具21，收納在與旋轉台23的中心C1中心一致的載具收納部23A內，只讓旋轉台23旋轉，不能全周測量偏心的孔洞21A的孔洞周緣部21C的厚度。
於是，本實施形態中，如第1圖所示，使孔洞21A對載具21的偏心量與載具收納部23A對旋轉台23的偏心量相同，使孔洞21A的偏心方向(Y＋方向)與載具收納部23A的偏心方向(Y－方向)為180度反方向。藉此，旋轉台23的載具收納部23A中收納載具21的狀態下，孔洞21A對載具21的偏心，由載具收納部23A對旋轉台23的偏心抵銷。因此，因為孔洞21A的中心C4與旋轉台23的中心C1一致，維持固定上述上部厚度感應器41以及下部厚度感應器42(參照第1及2圖)至一處，只要使旋轉台23以其中心軸為旋轉軸旋轉，就可以全周測量載具21中孔洞21A的孔洞周緣部21C的厚度。
[齒輪測定方法] 其次，說明關於使用具有上述構成的載具測定裝置1之載具測定方法的一例。本實施形態中，上部厚度感應器41以及下部厚度感應器42，維持固定在感應器框架14的縱向中央。 (1)   載具21的Y方向測量 如第1圖所示，通過載具收納部23A的中心C2與旋轉台23中心C1之直線L與Y方向在平行的狀態下，設置載具21的台架12往Y＋方向滑動的同時，以上部厚度感應器41及下部厚度感應器42測量載具21的厚度。
可以任意設定此時的測量間距，例如0.2mm，即，在1mm區間測量5點。具體的測量位置，在通過第1圖所示的載具收納部23A的中心C2與旋轉台23的中心C1的直線L上，從孔洞21A的邊緣(孔洞邊緣)21D的點P 1往Y－方向，例如，從隔開5～7mm左右的位置形成50mm的範圍。
(2)孔洞周緣部21C的測量 如上部厚度感應器41以及下部厚度感應器42之間在載具21中形成的孔洞21A的孔洞周緣部21C所在位置，往Y－方向滑動台架12後，停止台架12的狀態中，使旋轉台23旋轉的同時，以上部厚度感應器41以及下部厚度感應器42測量孔洞周緣部21C的厚度。在此可以任意設定旋轉方向的測量間距，例如，關於孔洞周緣部21C全周，孔洞21A的中心角每1度1點共計測量360點。
下垂量，成為從應作為測量下垂量的基準的基準面中的載具21厚度平均值減去從孔洞21A的孔洞邊緣21D向孔洞21A的外周例如2mm為止的區域中的載具21厚度最小值之值。在此，所謂基準面，係從孔洞邊緣21D向孔洞21A的外周以既定距離隔開的載具21上面，難以受孔洞周緣部21C的厚度變化影響之區域。
第4(A)圖係載具21的上面圖，第4(B)圖係孔洞周緣部21C的一部分21E的擴大圖以及離孔洞邊緣21D在1線上的距離與載具21厚度的一關係例圖表。
根據第4(B)圖所示的圖表理解，從孔洞邊緣21D向載具21外周到超過2mm為止的區域中，雖然有孔洞周緣部21C的厚度變化影響，但從孔洞邊緣21D向載具21外周超過2mm的區域以後不受孔洞周緣部21C的厚度變化影響。於是，從孔洞邊緣21D向載具21外周以3mm到5mm左右隔開的區域可以作為上述基準面。第4(A)圖中，2條虛線圍繞的圓環狀區域。從孔洞邊緣21D向載具21外周的孔洞周緣部21C的厚度測量間距可以任意設定，例如0.2mm，即在1mm區間將測量5點。
另一方面，從孔洞邊緣21D向載具21外周到2mm為止的區域，因為是孔洞周緣部21C厚度減少很大的區域，定義此區域中的載具21厚度最小值離上述基準面中的載具21厚度平均值的差異為1線上的上述下垂量。
[載具管理方法] 其次，說明關於利用上述載具測定裝置1以及上述載具測定方法的載具管理方法的一例。
(A)標準品半導體晶圓用的載具管理方法 首先，說明關於兩面研磨要求標準規格(例如，平坦度、表面粗糙度等)的標準品半導體晶圓之際使用的載具21的管理方法。此載具管理方法中，關於新品載具21只利用上述載具測定方法(1)。
第5圖係顯示電腦43的控制部51實行的標準品半導體晶圓用的一載具管理方法例流程圖。 首先，上述載具測定裝置1的初期狀態下，台架12位於框架11的背面側端部。此初期狀態下，作業者或未圖示的運送機構，設置載具21在台架12上。設置載具21在台架12上的方向，如第1圖所示，係載具21中形成的孔洞21A的中心C4與旋轉台23的中心C1一致的方向。
電腦43的控制部51，判斷是否設置載具21在既定位置(步驟S1)。此處理，例如，判斷是否正確輸入來自檢出台架12位置的感應器的檢出信號、檢出台架12中形成的載具收納部23A中的載具21收納狀態的感應器的檢出信號等再進行。
步驟S1的判斷結果是「NO」時，控制部51重複相同的判斷。於是，正確輸入上述各檢出信號時，步驟S1的判斷結果成為「YES」時，控制部51前進至步驟S2。
步驟S2中，控制部51實行上述載具測定方法(1)中說明的載具21在Y方向的測定處理後，前進至步驟S3。
此步驟S2中，控制部51控制Y軸馬達34，往Y＋方向滑動台架12，從第1圖所示的孔洞21A的點P 1往Y－方向，例如離隔開5～7mm左右的位置50mm的範圍中，控制上部厚度感應器41及下部厚度感應器42，測量載具21的厚度，取得其檢出信號。
於是，控制部51，記憶記憶部52的既定記憶區域中提供給上述載具21的識別號碼，也記憶上述載具21的上述點P 1近旁的上述測量結果。
步驟S3中，控制部51判定關於全部載具21是否測量Y方向的厚度。步驟S3的判斷結果是「NO」時，控制部51回到步驟S1，重複上述步驟S1及S2的處理。
另一方面，步驟S3的判斷結果是「YES」時，即關於全部載具21測量Y方向的厚度時，控制部51前進至步驟S4。
步驟S4中，控制部51算出記憶部52內記憶的各載具21的測量結果平均值，根據其測量結果平均值，實行把既定厚度範圍內(例如，每0.3μm(微米)的寬度)的厚度分作同一等別的分等。具體地，載具21的厚度平均值例如分等為778.6mm以下的等別、778.7μm～778.9μm的等別、…、783.5μm～783.7μm的等別等。
其次，控制部51，從屬於同一等別的複數載具21中，分別選擇既定數(例如，5枚)的載具21，構成同一批次兩面研磨複數半導體晶圓之際一起使用的組裝(載具組)，在記憶部52的既定記憶區域內記憶提供給上述載具組的識別號碼。之後，控制部51，結束一連串的處理。
(B)高精度品半導體晶圓用的載具管理方法 其次，兩面研磨要求高精度規格(例如，平坦度、表面粗糙等)的高精度品半導體晶圓之際使用的載具21的管理方法。此載具管理方法中，利用上述載具測定方法(1)及(2)兩方。
首先，根據其厚度平均值分等複數載具21後，關於構成載具組的處理，因為與段落0060～段落0070中說明的上述載具管理方法(A)(參照第5圖)相同，以下概要說明。
台架12上在既定位置以既定方向設置載具21時，控制部51控制Y軸馬達34、上部厚度感應器41以及下部厚度感應器42，測量載具21的孔洞21A在點P 1近旁的厚度後，在記憶部52的既定記憶區域內記憶上述載具21的識別號碼的同時也記憶各個測量結果。
控制部51，關於全部載具21實行以上說明的處理後，根據記憶部52內記憶的測量結果分等各載具21，屬於同一等別的複數載具21中構成載具組，在記憶部52的既定記憶區域內記憶提供給上述載具組的識別號碼。
第6圖，係顯示電腦43的控制部51實行的高精度品半導體晶圓用的一載具管理方法例流程圖。步驟S11及S12的處理，因為與段落0060～段落0066中說明的第5圖所示的步驟S1及S2的處理大致相同，以下概要說明。
台架12上在既定位置以既定方向設置載具21時(步驟S11)，控制部51，控制Y軸馬達34、上部厚度感應器41以及下部厚度感應器42，測量載具21的孔洞21A在點P 1近旁的厚度後，在記憶部52的既定記憶區域內記憶上述載具21的識別號碼以及上述載具21所屬的載具組識別號的同時也記憶各個測量結果(步驟S12)。
步驟S13中，控制部51，實行上述載具測定方法(2)中說明的孔洞周緣部21C的測量處理後，前進至步驟S14。
此步驟S13中，控制部51，控制Y軸馬達34，往Y－方向滑動台架12，使孔洞周緣部21C位於上部厚度感應器41與下部厚度感應器42之間。其次，控制部51，在停止台架12的狀態下，控制桌台驅動馬達24，旋轉孔旋轉台23的同時，控制上部厚度感應器41與下部厚度感應器42，測量孔洞周緣部21C的下垂量(單位：μm)，取得其檢出信號。在此情況下，控制部51，控制Y軸馬達34、上部厚度感應器41與下部厚度感應器42，例如，關於孔洞周緣部21C全周，測量孔洞21A的中心角每1度1線共計360線中的孔洞周緣部21C的下垂量(單位：μm)，取得其檢出信號。
於是，控制部51，在記憶部52的既定記憶區域內記憶上述載具21的識別號碼以及上述載具21所屬的載具組識別號的同時，也記憶上述載具21中孔洞周緣部21C全周的下垂量測量結果。
步驟S14中，控制部51，關於屬於上述載具組的全部載具21判斷是否已測量Y方向的厚度及孔洞周緣部21C的下垂量。步驟S14的判斷結果是「NO」時，控制部51回到步驟S11，重複上述步驟S11～S13的處理。
另一方面，步驟S14的判斷結果是「YES」時，即，關於屬於上述載具組的全部載具21已測量Y方向的厚度及孔洞周緣部21C的下垂量時，控制部51前進至步驟S15。
步驟S15中，控制部51，分類上述載具組後，結束一連串的處理。
其次，說明關於複數載具21構成的載具組的分級。表1，係用以分級載具組的一級別表例。
[表1]
孔洞下垂量最大值 小 中 大
載具組級別 A B C
表1的項目欄中，「孔洞下垂量最大值」，表示上述載具測定方法(2)測量的載具組內各載具21的孔洞21A在360點線的下垂量中的最大值。
使用此「孔洞下垂量最大值」實行載具組的分級。分級只要根據「孔洞下垂量最大值」任意設定即可。例如，如表1所示，分類「孔洞下垂量最大值」為「小」、「中」、「大」3種，根據此分類，分級載具組為「A」、「B」、「C」。隨著載具組的級別為A到B、C，半導體晶圓要求的規格(主要平坦度)變低。
其次，說明關於使用以上述載具管理方法管理的載具組兩面研磨半導體晶圓時的孔洞下垂量最大值與晶圓外周部的下垂量的關係。條件如下。
(i)安裝分別可保持1枚半導體晶圓的5枚載具21構成的載具組至兩面研磨裝置中，兩面研磨5枚半導體晶圓。 (ii)兩面研磨裝置具有一般的行星齒輪機構。 (iii)使用不同的載具組實行共計50批次的兩面研磨處理。 (iv)測量晶圓外周部下垂量等的測定裝置，使用KLA－Tencor公司製、WaferSight2。
第7圖，顯示根據上述條件兩面研磨半導體晶圓之際使用的載具組的載具21中孔洞周緣部21C的下垂量最大值與各個兩面研磨處理批次的處理結果得到的批次內半導體晶圓的晶圓外周部下垂量最大值的一關係例。根據橫軸的孔洞下垂量最大值的分級方法，與提及表1之際說明的方法相同。縱軸的晶圓外周部下垂量，係半導體晶圓的晶圓外周部平坦度指標之1的ESFQD(邊緣處平坦度前線基準最小平方偏差)。
所謂ESFQD，係在半導體晶圓的晶圓外周部作成扇形的扇區，以最小平方法算出上述扇區內的高度資料的位置內平面作為基準面，意味不包含來自此平面的符號之最大位移量，ESFQD在各位置具有1個值。
根據第7圖理解，載具21的孔洞下垂量最大值越大，晶圓外周部的下垂量越大。第7圖所示的A、B及C，對應表1所示的載具組級別A、B及C。
如以上說明，本實施形態中，因為使用上述載具測定方法(2)可以在孔洞周緣部21C全周測量各載具21的孔洞周緣部21C厚度，可以檢出以往不能檢出的孔洞周緣部21C的局部下垂。
又，本實施形態中，上部厚度感應器41及下部厚度感應器42，因為維持固定在感應器框架14的縱方向中央，可以高精度測量載具21的厚度、形狀的同時，相較於轉動厚度感應器的習知技術，變得不需要上部厚度感應器41及下部厚度感應器42的位置決定控制。
又，本實施形態中，關於構成載具組的複數載具21的厚度、形狀，使用上述載具測定方法(1)及(2)測量，根據其測量結果，依照表1所示的圖表預先分級各載具組。於是，使用對應半導體晶圓要求的規格之級別的載具組，兩面研磨半導體晶圓。藉此，可以得到符合上述規格的半導體晶圓。
以上，關於本發明的實施形態，參照圖面詳述過來，具體構成不限於上述實施形態，即使有不脫離本發明要旨的範圍的設計變更等，也包含在本發明內。
例如，上述實施形態中，孔洞周緣部21C的下垂量，係從基準面中載具21的厚度平均值，減去從孔洞21A的孔洞邊緣21D向載具21的外周到2mm為止的區域中的載具21的厚度最小值之值，但不限定於此。例如，關於高精度品用的載具21，從基準面中載具21的厚度平均值，減去從孔洞21A的孔洞邊緣21D向載具21的外周到1mm為止的區域中的載具21的厚度最小值之值，作為孔洞周緣部21C的下垂量也可以。
上述實施形態中，顯示以導軌32、滾珠螺桿33、Y軸馬達34等構成往Y方向滑動台架12的滑動部13之例，但不限定於此，滑動部13以線性馬達等構成也可以。
上述實施形態中，顯示上部厚度感應器41及下部厚度感應器42為雷射位移計的例，但不限定於此，也可以是電容感應器等其他非接觸感應器。
上述實施形態中，顯示固定上部厚度感應器41及下部厚度感應器42至感應器框架14，台架12利用滑動部13往Y方向滑動的例，但不限定於此，構成為固定台架12，往Y方向滑動固定上部厚度感應器41及下部厚度感應器42的感應器框架14也可以。滑動感應器框架14的滑動部與上述滑動部13同樣的構成也可以。還有，構成為往Y方向滑動台架12及感應器框架14兩方也可以。
1:載具測定裝置 11:框架 12:台架 12A:下方部 13:滑動部 14:感應器框架 14A:開口部 21:載具 21A:孔洞 21B:外周齒 21C:孔洞周緣部 21D:孔洞邊緣 21E:一部分 22A:桌台收納部 23:旋轉台 23A:載具收納部 24:桌台驅動馬達 31:基底 32:導軌 33:滾珠螺桿 34:Y軸馬達 41:上部厚度感應器 42:下部厚度感應器 43:電腦 51:控制部 52:記憶部 C1,C2,C3,C:中心 L:直線 P 1:點
第1圖為顯示根據本發明一實施形態的載具測定裝置在一概略構成例的上面圖； 第2圖為第1圖所示的載具測定裝置的右側面圖； 第3圖為顯示第1圖所示的載具測定裝置中的控制系統在一概略構成例的方塊圖； 第4圖為載具的一外觀構成例的上面圖、載具的一部分孔洞周緣部放大圖以及顯示離孔洞邊緣的距離與載具厚度的一關係例圖表； 第5圖係顯示根據本發明一實施形態的標準品半導體晶圓用的一載具管理方法例流程圖； 第6圖係顯示根據本發明一實施形態的高精度品半導體晶圓用的一載具管理方法例流程圖；以及 第7圖係顯示載具中形成的孔洞周緣部下垂量最大值與晶圓外周部下垂量的一關係例圖。
1:載具測定裝置
11:框架
12:台架
13:滑動部
14:感應器框架
14A:開口部
21:載具
21A:孔洞
21B:外周齒
21C:孔洞周緣部
21D:孔洞邊緣
22A:桌台收納部
23:旋轉台
23A:載具收納部
24:桌台驅動馬達
31:基底
32:導軌
33:滾珠螺桿
34:Y軸馬達
41:上部厚度感應器
C1,C2,C3,C4:中心
L:直線
P1:點

Claims (6)

  1. 一種載具測定裝置，測量保持圓盤狀半導體晶圓的孔洞偏心形成的載具厚度，包括： 旋轉台，具有水平收納上述載具的載具收納部； 桌台驅動馬達，使上述旋轉台以其中心軸為旋轉軸旋轉； 上部厚度感應器及下部厚度感應器，配置在上述載具的上方及下方，以非接觸測量上述載具的厚度；以及 滑動部，往水平方向滑動上述旋轉台或上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器中任一方或兩方； 其中，上述載具收納部，形成可收納上述載具，使上述載具的上述孔洞中心與上述旋轉台的中心一致。
  2. 如請求項1所述之載具測定裝置，更包括： 感應器框架，構成為安裝上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器，在上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器之間上述旋轉台可往水平方向通過。
  3. 如請求項2所述之載具測定裝置，其中， 上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器，安裝至上述感應器框架，位於通過上述旋轉台中心與上述載具收納部中心的直線上方及下方； 上述滑動部，往平行上述直線的水平方向滑動上述旋轉台或上述感應器中任一方或兩方。
  4. 一種載具測定方法，保持圓盤狀半導體晶圓的孔洞偏心形成的圓盤狀載具，使用請求項1～3中任一項所述之載具測定裝置測量上述載具厚度，包括： 第1測量步驟，往水平方向滑動收納上述載具的上述旋轉台或上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器中任一方或兩方的同時，也測量上述載具在既定點的厚度；以及 第2測量步驟，旋轉收納上述載具的上述旋轉台的同時，測量上述載具中上述孔洞的孔洞周緣部厚度。
  5. 一種載具管理方法，使用請求項1～3中任一項所述之載具測定裝置測量保持圓盤狀半導體晶圓的孔洞偏心形成的圓盤狀載具，根據測量結果管理上述載具，包括： 第1測量步驟，往水平方向滑動收納上述載具的上述旋轉台或上述上部厚度感應器及上述下部厚度感應器中任一方或兩方的同時，也測量複數上述載具在既定點的厚度； 分等步驟，根據上述第1測量步驟的測量結果，關於上述複數上述載具實行把既定上述厚度範圍內的厚度分作同一等別的分等； 組裝構成步驟，從屬於上述同一等別的上述複數上述載具中，選擇既定數的上述載具，構成以同一批次兩面研磨複數上述半導體晶圓之際使用的載具組； 第2測量步驟，旋轉收納構成上述載具組的上述各載具之上述旋轉台的同時，也測量上述載具中上述孔洞的孔洞周緣部厚度；以及 分級步驟，根據上述第1及第2測量步驟的測量結果，分級上述載具組至對應上述半導體晶圓要求的規格之級別。
  6. 如請求項5所述之載具管理方法，其中， 上述分級步驟中，根據上述第2測量步驟的測量結果算出上述各載具中上述孔洞周緣部的下垂量，並根據上述第1測量步驟的上述測量結果及上述孔洞周緣部的上述下垂量，分級上述載具組。
TW110133000A 2020-10-12 2021-09-06 載具測定裝置、載具測定方法及載具管理方法 TWI789895B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-171944 2020-10-12
JP2020171944A JP7425411B2 (ja) 2020-10-12 2020-10-12 キャリア測定装置、キャリア測定方法、及びキャリア管理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202217943A true TW202217943A (zh) 2022-05-01
TWI789895B TWI789895B (zh) 2023-01-11

Family

ID=81208014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110133000A TWI789895B (zh) 2020-10-12 2021-09-06 載具測定裝置、載具測定方法及載具管理方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230384077A1 (zh)
JP (1) JP7425411B2 (zh)
KR (1) KR20230065329A (zh)
CN (1) CN116367961A (zh)
DE (1) DE112021005388T8 (zh)
TW (1) TWI789895B (zh)
WO (1) WO2022080159A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11921175B2 (en) 2021-04-28 2024-03-05 Canon Medical Systems Corporation Arrayed structure and magnetic resonance imaging apparatus
CN115638757B (zh) * 2022-11-11 2023-11-28 法博思(宁波)半导体设备有限公司 一种硅片量测范围无限制的装置及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52125725A (en) 1976-04-15 1977-10-21 Toshiba Ray O Vac Alkaline battery
JPS6056793B2 (ja) 1978-12-27 1985-12-11 株式会社日立製作所 プラズマ表面処理装置
JPS5732858U (zh) 1980-08-01 1982-02-20
JPS6056793U (ja) 1983-09-22 1985-04-20 三菱重工業株式会社 ジェット着地位置、角度表示装置
US6544103B1 (en) 2000-11-28 2003-04-08 Speedfam-Ipec Corporation Method to determine optimum geometry of a multizone carrier
JP5732858B2 (ja) 2011-01-12 2015-06-10 株式会社Sumco 基板厚み測定装置及び基板厚み測定方法
JP6056793B2 (ja) * 2014-03-14 2017-01-11 信越半導体株式会社 両面研磨装置用キャリアの製造方法及び両面研磨方法
JP6622117B2 (ja) * 2016-03-08 2019-12-18 スピードファム株式会社 平面研磨装置及びキャリア
KR101856875B1 (ko) * 2016-12-06 2018-05-10 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼 캐리어 두께 측정장치
JP7070010B2 (ja) * 2018-04-16 2022-05-18 株式会社Sumco キャリアの製造方法および半導体ウェーハの研磨方法
JP7110877B2 (ja) * 2018-09-27 2022-08-02 株式会社Sumco ワークの両面研磨装置および両面研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022063602A (ja) 2022-04-22
DE112021005388T8 (de) 2023-09-28
DE112021005388T5 (de) 2023-07-27
KR20230065329A (ko) 2023-05-11
JP7425411B2 (ja) 2024-01-31
WO2022080159A1 (ja) 2022-04-21
TWI789895B (zh) 2023-01-11
US20230384077A1 (en) 2023-11-30
CN116367961A (zh) 2023-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202217943A (zh) 載具測定裝置、載具測定方法及載具管理方法
TWI546155B (zh) Workpiece on both sides of the grinding device and two sides grinding method
CN108700405B (zh) 晶圆载体厚度测量装置
CN102554701B (zh) 机床分度误差补偿方法及装置
JP5337955B2 (ja) 形状測定装置、形状測定方法、及びプログラム
US6367159B1 (en) Method and apparatus for measuring surface shape of thin element
CN104885209B (zh) 特别地用在掩膜对准器中的卡盘
CN105890550A (zh) 一种薄片砂轮平面度检测装置及方法
JP6602477B2 (ja) ウェーハの表面性状を非接触検査するための方法及び装置
CN107560585B (zh) 环抛中大尺寸修正盘表面形状误差的检测方法
JP2003057020A (ja) 形状測定装置
CN110530302A (zh) 非接触式配流盘平面度检测装置及方法
TWI722164B (zh) 模板組件的選別方法以及工件的研磨方法及模板組件
KR102487813B1 (ko) 워크의 양면 연마 장치 및 양면 연마 방법
TWI740068B (zh) 工件的雙面研磨裝置及雙面研磨方法
CN102714133B (zh) 判断特别是模塑成型晶圆的碟形工件的变形量的方法与装置
JPH07332962A (ja) 平面度測定装置
CN105764651A (zh) 用于校准盘抛光机的测力传感器的系统和方法
CN115900631A (zh) 一种双面抛光机的上下抛光盘测量装置及方法
CN101769706B (zh) 平面精度测量仪
CN108828267A (zh) 晶圆翘曲程度测量方法及装置
CN110634789B (zh) 一种玻璃承载装置的调节方法
JP2014052257A (ja) 円盤状基板の形状測定装置及びその方法
CN220136192U (zh) 一种测量治具
JP2019136783A (ja) 両面研削装置