TW202407790A - 晶圓的單面拋光方法、晶圓的製造方法、及晶圓的單面拋光裝置 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供能夠獲得所需的形狀的晶圓之晶圓的單面拋光方法。
[解決手段]一種晶圓的單面拋光方法，係將被保持在拋光頭的晶圓按壓到比該晶圓更大的麂皮型的拋光墊，且藉由使前述拋光頭及前述拋光墊旋轉以拋光前述晶圓之晶圓的單面拋光方法，具備：擺動條件演算步驟，基於在使前述拋光頭擺動的同時使用在徑向具有壓縮率分布的前述拋光墊所進行的拋光的加工裕度，求出前述拋光頭的擺動條件；和拋光步驟，在基於前述擺動條件使前述拋光頭擺動的同時，使用前述拋光墊拋光前述晶圓。
Description
本發明是關於晶圓的單面拋光方法、晶圓的製造方法、及晶圓的單面拋光裝置。
已知拋光墊的表面的物理性質會在使用拋光墊拋光晶圓的單面時影響加工裕度。作為用於對應這樣的影響的技術，已知使用在圓周方向具有不同的氣孔率的墊以提升拋光性能的技術（例如，參照專利文獻1）。作為其他的技術，已知如下：對應拋光布的表面的位置以改變表面形狀的修正量，藉此修正拋光布的表面形狀以校正作用於晶圓的壓力的偏差（例如，參照專利文獻2）。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2017－35773號公報
[專利文獻2]日本專利特開2002－187059號公報
[發明所欲解決的問題]
然而，隨著對晶圓的形狀的精度的要求提高，特別是晶圓周邊部的ESFQR（Edge Site flatness Front reference sQuare Deviation），如專利文獻1~2記載的技術那樣，僅藉由調整拋光墊的氣孔率、或使整體的表面形狀均勻以獲得所需的形狀的晶圓會變得困難。
本發明的目的是提供：能夠獲得所需的形狀的晶圓之晶圓的單面拋光方法、晶圓的製造方法、及晶圓的單面拋光裝置。
[用以解決問題的手段]
本發明的晶圓的單面拋光方法，係將被保持在拋光頭的晶圓按壓到比該晶圓更大的麂皮型的拋光墊，且藉由使前述拋光頭及前述拋光墊旋轉以拋光前述晶圓之晶圓的單面拋光方法，具備：擺動條件演算步驟，基於在使前述拋光頭擺動的同時使用在徑向具有壓縮率分布的前述拋光墊所進行的拋光的加工裕度，求出前述拋光頭的擺動條件；和拋光步驟，在基於前述擺動條件使前述拋光頭擺動的同時，使用前述拋光墊拋光前述晶圓。
在本發明的晶圓的單面拋光方法中，較佳為具備：拋光墊調整步驟，在使前述拋光墊旋轉的同時將刷子按壓到前述拋光墊，藉此將壓縮率與其他的區域不同之圓環狀的區域形成於前述拋光墊。
在本發明的晶圓的單面拋光方法中，較佳為前述拋光墊調整步驟形成前述圓環狀的區域，使得具有前述壓縮率分布的區域的厚度實質上相等。
在本發明的晶圓的單面拋光方法中，前述拋光步驟是在前述晶圓位於比前述拋光墊的旋轉中心更外側的位置的狀態拋光前述晶圓，前述拋光墊調整步驟使用前述刷子形成1個圓環狀的區域，前述圓環狀的區域，在將前述拋光墊的前述旋轉中心設為0%的位置、將前述拋光墊並未擺動時的前述晶圓之距離前述旋轉中心最遠之外緣上的位置設為100%的位置的情況，係將比99%的位置更外側且比100%的位置更內側的位置設為內緣的區域，且係壓縮率比內側的區域更大的區域。
本發明的晶圓的製造方法具備精加工前述晶圓的精加工步驟，在前述精加工步驟中，透過上述的晶圓的單面拋光方法，拋光前述晶圓。
本發明的晶圓的單面拋光裝置，係將被保持在拋光頭的晶圓按壓到比該晶圓更大的麂皮型的拋光墊，且藉由使前述拋光頭及前述拋光墊旋轉以拋光前述晶圓之單面拋光裝置，具備：旋轉驅動部，使前述拋光頭及前述拋光墊旋轉；擺動驅動部，使前述拋光頭在相對前述拋光墊的拋光面平行的方向擺動；和控制裝置，前述控制裝置具備：擺動條件演算部，基於在使前述拋光頭擺動的同時使用在徑向具有壓縮率分布的前述拋光墊所進行的拋光的加工裕度，求出前述拋光頭的擺動條件；和拋光控制部，控制前述旋轉驅動部及前述擺動驅動部，在基於前述擺動條件使前述拋光頭擺動的同時，使用前述拋光墊拋光前述晶圓。
[實施形態]
以下，說明本發明的實施形態。
＜單面拋光裝置的構成＞
首先，參照附圖以說明關於本發明的實施形態的單面拋光裝置1。
第1圖所示的單面拋光裝置1拋光晶圓W的單面（被拋光面W1）（以下，有時將單面拋光裝置1的拋光稱為「單面拋光」）。單面拋光裝置1具備拋光部2、拋光墊調整部4、和控制裝置5。
拋光部2具備：拋光頭21、頭保持部22、頭升降部23、作為旋轉驅動部的頭驅動部24、定盤25、拋光墊26、作為旋轉驅動部的定盤驅動部27、晶圓加壓力調整部28、拋光液供給部29、和擺動驅動部30。
另外，雖然拋光部2所具備的拋光頭21也可以是1個，但在本實施形態中是例示拋光部2具備複數個拋光頭21的構成。
各個拋光頭21被形成為圓板狀。各個拋光頭21透過水的表面張力等保持晶圓W的與被拋光面W1（表面）為相反側的面（背面）。
在拋光頭21的下表面，配置有背墊（back pad）211以覆蓋該下表面整體。背墊211是由例如多孔質樹脂材料所構成，且能夠包含水等的液體。
在背墊211的下表面的外周部，配置有脊（ridge）狀的保持環（retainer ring）212。保持環212接觸位於該保持環212的內部的晶圓W的外周端部，且保持晶圓W以使其不會從背墊211與拋光墊26的間隙脫落。
在各個拋光頭21的上表面中央，配置有圓柱狀的頭旋轉軸部件213。
頭保持部22保持各個拋光頭21的頭旋轉軸部件213的上端側的部位以使該頭旋轉軸部件213能夠繞其軸旋轉。頭保持部22保持頭旋轉軸部件213以使複數個拋光頭21在預定的圓的圓周上以等間隔排列。
頭升降部23使頭保持部22升降。
頭驅動部24被配置於頭保持部22的內部。頭驅動部24是由例如馬達所構成，且使連接到該馬達的旋轉軸的頭旋轉軸部件213旋轉。
定盤25被形成為圓板狀，且被配置於複數個拋光頭21的下方。在定盤25的下表面中央，配置有圓柱狀的定盤旋轉軸部件251。
拋光墊26被貼附在定盤25的上表面。拋光墊26被形成為比晶圓W更大的圓形，且被構成為能夠同時拋光被保持在複數個拋光頭21的晶圓W。拋光墊26是麂皮型的軟質的拋光墊。拋光墊26的壓縮率是例如23%以上36%以下。拋光墊26具備Nap層。藉由以預定的力將晶圓W的被拋光面W1按壓到拋光墊26的Nap層，進行晶圓W的拋光。
在此，Nap層是指透過發泡所形成的具有大量的孔的層。
定盤驅動部27是由例如馬達所構成，且使連接到該馬達的旋轉軸的定盤旋轉軸部件251在與拋光頭21的旋轉方向相同的方向或相反的方向旋轉。
晶圓加壓力調整部28是固定加壓方式的裝置，調整將晶圓W按壓到拋光墊26的壓力。在固定加壓方式中，拋光頭21透過氣缸（cylinder）加壓而被向下推，且拋光頭21隔著背墊211而被按壓到晶圓W的上表面，藉此將晶圓W的被拋光面W1按壓到拋光墊26。
拋光液供給部29是透過噴嘴291將漿料（slurry）狀的拋光液供給到拋光墊26。使用此拋光液，拋光晶圓W的被拋光面W1。
擺動驅動部30使各個拋光頭21在相對拋光墊26的拋光面平行的方向擺動。舉例而言，擺動驅動部30藉由保持頭升降部30並使該頭升降部23在晶圓W的拋光中沿一方向往復（例如，在第1圖中的左右方向往復），使各個拋光頭21以該拋光頭21的旋轉軸D為中心擺動。
拋光墊調整部4調整拋光墊26以使拋光墊26具有徑向的壓縮率分布。拋光墊26之經調整的區域壓縮率變大且變軟。
拋光墊調整部具備刷子保持部41、刷子42、位置調整部42、和上述定盤及定盤驅動部27。
刷子保持部41具備上下延伸的棒狀的刷子轉動軸部件411。在刷子轉動軸部件411的上端，配置有延伸於水平方向的保持臂412。
刷子42被配置於保持臂412的前端側的部位。刷子42是由被集束成圓形的複數個尼龍製的毛所構成，且在平面圖中被形成為比拋光墊26的表面更小的形狀。
雖然細節如後述，但藉由使按壓著刷子42的拋光墊旋轉，拋光墊26之與刷子42的接觸區域的壓縮率變高，且在拋光墊26形成有壓縮率分布。
作為刷子42，從提升壓縮率分布的解析能力來看，由被集束的毛所構成的圓柱狀的直徑較佳為5mm以下。此外，刷子42的毛的長度，從抑制當刷子42被按壓到拋光墊26時的由於毛的變形導致的壓縮率的變化的觀點來看，較佳為0.5mm以上15mm以下。
位置調整部43調整刷子42的位置。位置調整部43使刷子轉動軸部件411升降以藉此調整刷子42的高度位置。位置調整部43使刷子轉動軸部件411繞其軸旋轉以藉此調整拋光墊26上之刷子42的水平方向的位置。
在此，使用拋光頭調整部4，說明調整拋光墊26以具有壓縮率分布的方法。
位置調整部43，基於控制裝置5的控制，如第2圖所示，在使保持臂412位於以實線表示的位置的狀態，將刷子42按壓到拋光墊26。接著，定盤驅動部27，基於控制裝置5的控制，使定盤25旋轉。隨著此定盤25的旋轉，拋光墊26之以二點虛線所示的圓環狀的第1調整區域261被調整。
此外，在使保持臂412位於以二點虛線表示的位置的狀態將刷子42按壓到拋光墊26，當使定盤25旋轉時，拋光墊26之以二點虛線所示的圓環狀的第5調整區域265被調整。
再者，藉由將拋光墊26之按壓著刷子42的位置設定於預定的位置，分別以二點虛線表示的第2調整區域262、第3調整區域263及第4調整區域264被調整。
經調整的區域（調整區域）的壓縮率變得大於並未調整的區域（未調整區域）的壓縮率，例如位於第1調整區域261的內側的未調整區域260的壓縮率。
此外，調整區域的壓縮率隨著刷子42的相對於拋光墊26的按壓量越大（刷子42的高度位置越低）而變大。
此外，調整區域的壓縮率，在刷子42的相對於拋光墊26的按壓量相同的情況，隨著調整時間越長而變大。
此外，未調整區域及各調整區域的厚度，與刷子42的相對於拋光墊26的按壓量無關而實質上相等。
因此，拋光墊調整部4能夠將圓環狀的調整區域形成於拋光墊26，使得彼此壓縮率不同的區域排列於拋光墊26的徑向，且具有壓縮率分布的區域的厚度實質上相等。也就是，所謂的壓縮率分布，是指由壓縮率不同的圓環狀的調整區域所形成的分布。
此外，拋光墊26之壓縮率越高的區域，拋光時的加工裕度會變得越小。
因此，舉例而言，為了使外側的區域的壓縮率比內側的區域的壓縮率更高，藉由將壓縮率分布形成於拋光墊26，能夠使晶圓W之外側的區域的加工裕度比內側的區域的加工裕度更小。
另外，在第2圖，儘管例示壓縮率彼此不同之圓環狀的調整區域為5個的情況，但也可以是1個以上4個以下，也可以是6個以上。
此外，複數個調整區域的寬度可以相同也可以不同。
此外，壓縮率分布可以被形成為外側的區域的壓縮率比內側的區域的壓縮率更大，也可以被形成為外側的區域的壓縮率比內側的區域的壓縮率更小。
此外，在使刷子42在水平方向移動的同時，也可以調整拋光墊26整體。在調整拋光墊26整體的情況，也可以使用在平面圖中與拋光墊26相同大小或比拋光墊26更大的刷子。此外，可以將在平面圖中大小不同的複數個刷子42附接到保持臂412並且根據拋光墊26的調整區域的大小選擇刷子42。
控制裝置5控制拋光部2及拋光墊調整部4。如第3圖所示，控制裝置5具備輸入部51、記憶部52、控制部53。
輸入部51是由例如觸控面板或物理按鈕所構成。輸入部51被用於例如透過作業者之關於晶圓W的拋光的各種設定的輸入操作，且將對應輸入操作的訊號輸出到控制部53。
作為被輸入的設定，能夠例示晶圓W之被拋光面W1的目標形狀（以下，有時被稱為「晶圓W的目標形狀」）以及拋光墊26的調整條件。
另外，輸入部51也可以由連接到控制裝置5的外部網路取得關於晶圓W的拋光的各種設定資訊。
在此，作為表示晶圓W的目標形狀的指標，能夠例示ESFQR、ZDD（Z-height Double Differentiation）及GBIR（Global flatness Back reference Ideal Range）。
ESFQR是表示在晶圓W的外周部（邊緣）的部位平坦度（site flatness）的指標。GBIR是表示晶圓W的總體平坦度（global flatness）的指標。ESFQR及GBIR是透過平坦度測量裝置（例如，KLA-Tencor公司製：Wafer sight 2）來測量。
ESFQR是將晶圓W的外周部分割為大量（例如72個）的扇形的區域（部位），且以藉由最小平方法計算部位內的數據之部位內平面作為基準之距離此部位內平面的位移量，各個部位有1個數據。
ZDD是表示晶圓W的外周部附近的斜率的變化（曲率）的指標。ZDD是藉由二次微分從晶圓W的中心到最外周的晶圓W的位移輪廓來獲得。
ZDD為正的值的情況是表示表面在回彈方向發生位移，相反地負的值的情況是表示表面在下垂方向發生位移。ZDD的值越接近0，表示晶圓W的外周部附近沒有傾斜（平坦的）。
記憶部52能夠記憶例如關於晶圓W的拋光的各種資訊以藉由控制部53讀取。作為關於晶圓W的拋光的資訊，能夠例示：用於拋光墊26的調整條件的演算的第1相關資訊、和用於拋光頭21的擺動條件的第2相關資訊。
另外，也可以將第1相關資訊及第2相關資訊儲存在例如被設置於遠離單面拋光裝置1的場所的伺服器裝置。在此情況，也可以使被儲存在伺服器裝置的資訊能夠藉由複數個單面拋光裝置利用。
第1相關資訊表示拋光墊26的徑向的壓縮率分布、與拋光墊26的調整條件的相關性。作為第1相關資訊所包含的調整條件，能夠例示刷子42的相對於的拋光墊26的按壓位置、按壓量及調整時間。
另外，調整條件也可以更包含刷子42的大小或毛的硬度。
第2相關資訊表示預先設定之拋光條件（例如將晶圓W按壓到拋光墊26的壓力或拋光時間）中的：拋光墊26的徑向的壓縮率分布、晶圓W的目標加工裕度（徑向的目標加工裕度分布）、和拋光頭21的擺動條件的相關性。作為拋光頭21的擺動條件，能夠例示第1圖所示的擺動幅度（往復的移動幅度）L及擺動速度。
在此，如果拋光條件總是相同，第2相關資訊為上述的構成即可。但是，在拋光條件可能不同的情況，作為第2相關資訊，也可以應用表示拋光條件、拋光墊26的壓縮率分布、晶圓W的目標加工裕度、和拋光頭21的擺動條件的相關關係的資訊。
另外，上述的第1相關資訊及第2相關資訊可以是具有表格結構的資訊，也可以是以函數表示的資訊。
控制部53具備CPU，CPU執行儲存於記憶部52的程式以藉此實現各種功能。控制部53具備資訊取得部531、拋光墊調整條件演算部532、拋光墊調整控制部533、目標加工裕度演算部534、擺動條件演算部535、和拋光控制部536。
資訊取得部531從記憶部52取得第1相關資訊及第2相關資訊。
資訊取得部531，舉例而言，取得使用輸入部51所設定之表示拋光墊26的壓縮率分布的壓縮率分布資訊。作為壓縮率分布資訊所表示的內容，能夠例示對應晶圓W的目標形狀的指標的種類（ESFQR、ZDD或GBIR）之調整區域的位置、寬度、壓縮率、或個數。另外，舉例而言，在作業者使用輸入部51以設定晶圓W的目標形狀的指標的種類的情況，資訊取得部531也可以取得對應該指標的種類的內容的壓縮率分布資訊。在此情況，較佳為在記憶部52記憶：表示目標形狀的指標的種類、和拋光墊26的壓縮率分布的關係的資訊。
資訊取得部531取得表示單面拋光前的晶圓W的形狀（以下，有時被稱為「晶圓W的拋光前形狀」）的拋光前形狀資訊。資訊取得部531可以從輸入部51取得拋光前形狀資訊，也可以從形狀的測量裝置取得拋光前形狀資訊。
資訊取得部531，舉例而言，取得表示使用輸入部51所設定的晶圓W的目標形狀的目標形狀資訊。
拋光墊調整條件演算部532係基於由資訊取得部531取得的第1相關資訊，求出用於使拋光墊26的壓縮率分布成為由資訊取得部531取得的壓縮率分布資訊所表示的壓縮率分布之調整條件。
拋光墊調整控制部533控制拋光墊調整部4以基於由拋光墊調整條件演算部532求出的調整條件調整拋光墊26。
目標加工裕度演算部534係基於由資訊取得部531取得的拋光前形狀資訊及目標形狀資訊，求出用於使晶圓W成為目標形狀的目標加工裕度。
擺動條件演算部535係基於由資訊取得部531取得的壓縮率分布資訊及第2相關資訊，在擺動拋光頭21的同時，求出能夠使使用在徑向具有壓縮率分布的拋光墊26所進行的拋光中的加工裕度成為目標加工裕度之拋光頭21的擺動條件。
拋光控制部536控制拋光部2，在使拋光頭21及拋光墊26旋轉的同時，透過由擺動條件演算部535求出的擺動條件使拋光頭21擺動，藉此拋光晶圓W的被拋光面W1。
＜晶圓的製造方法＞
接著，說明包含使用單面拋光裝置1之晶圓W的單面拋光方法之晶圓W的製造方法。
如第4圖所示，晶圓W的製造方法具備：提拉步驟（步驟S1）、塊加工步驟（步驟S2）、切片步驟（步驟S3）、前處理步驟（步驟S4）、兩面同時拋光步驟（步驟S5）、作為精加工步驟的單面精加工步驟（步驟S6）、洗淨步驟（步驟S7）、和晶圓最終檢查步驟（步驟S8）。
在步驟S1的提拉步驟中，使用柴可拉斯基（Czochralski）法，從矽熔液提拉圓柱狀的矽單晶。
在步驟S2的塊加工步驟中，進行單晶錠的外周研磨，且根據結晶方位進行開槽（notch）加工。接著，透過例如帶鋸（band saw），將單晶錠切斷為複數個塊。
在步驟S3的切片步驟中，透過內周刃切斷機、線鋸（wire saw）等，塊被切片為例如厚度1mm左右的複數個晶圓W。
在步驟S4的前處理步驟中，在進行倒角加工的同時，以例如氧化鋁（alumina）拋光材等進行粗拋光（lapping），使得晶圓W兩面成為平行。接著，根據必要以施加蝕刻等後，進行使晶圓W表面的凹凸消失的平坦化加工。
在步驟S5的兩面同時拋光步驟中，對進行了前處理的晶圓W進行提高平坦度的鏡面精加工。使用例如膠體二氧化矽（colloidal silica）液等進行兩面拋光（polishing），進一步提高平坦度以獲得預定平坦度的晶圓W。
步驟S6的單面精加工步驟包含本發明的晶圓W的單面拋光方法。在單面精加工步驟中，使用單面拋光裝置1，拋光以兩面同時拋光步驟所得到的晶圓W的被拋光面W1。
藉由透過單面精加工步驟施加拋光加工，在除去晶圓W的被拋光面W1的劃痕及損傷（damage）的同時，能夠調整被拋光面W1的表面粗糙度。
有關單面精加工的細節如後述。
在步驟S7的洗淨步驟中，透過例如鹼性溶液等，洗淨以單面精加工步驟取得的晶圓W。
在步驟S8的晶圓最終檢查步驟中，使用晶圓表面檢查裝置等，檢查存在於晶圓W上的表面顆粒或劃痕等。在進行品質上必要的檢查後，將合格品包裝、出貨。
接著，說明步驟S6的單面精加工步驟的細節。
如第5圖所示，單面精加工步驟具備：相關資訊取得步驟（步驟S61）、壓縮率分布資訊取得步驟（步驟S62）、拋光墊調整條件演算步驟（步驟S63）、拋光墊調整步驟（步驟S64）、拋光前形狀資訊取得步驟（步驟S65）、目標形狀資訊取得步驟（步驟S66）、目標加工裕度演算步驟（步驟S67）、擺動條件演算步驟（步驟S68）、晶圓設置步驟（步驟S69）、拋光步驟（步驟S70）、和晶圓取出步驟（步驟S71）。
在步驟S61的相關資訊取得步驟中，控制部53的資訊取得部531從記憶部52取得第1相關資訊及第2相關資訊。
在步驟S62的壓縮率分布資訊取得步驟中，資訊取得部531取得基於作業者對輸入部51的輸入操作之壓縮率分布資訊。另外，資訊取得部531也可以經由輸入部51從外部網路取得壓縮率分布資訊。
在此，在對應壓縮率分布資訊的內容之表示目標形狀的指標為ESFQR或ZDD的情況，具有透過壓縮率分布資訊來表示之彼此不同的壓縮率的複數個區域較佳為：由2個區域所構成，且如第6圖所示，包含：並未調整的圓形的1個未調整區域26A、和包圍未調整區域26A之經調整為圓環狀的1個調整區域26B。
另一方面，在對應壓縮率分布資訊的內容的指標為ESFQR的情況，調整區域26B在將拋光墊26的旋轉中心C設為0%的位置且將拋光頭21並未擺動時的晶圓W之距離拋光墊26的旋轉中心C最遠之外緣上的位置設為100%的位置的情況，較佳為：將比99%的位置更外側且比100%的位置更內側的位置設為內緣之圓環狀的區域，且壓縮率比內側的未調整區域26A更大的區域。
另外，在對應壓縮率分布資訊的內容的指標為ZDD的情況，調整區域26B可以被形成於與ESFQR的情況相同的位置，也可以被形成於比ESFQR的情況更內側或外側。
在此，若要具體說明上述100%的位置，在拋光部2具備1個拋光頭21的情況，拋光頭21被配置於擺動幅度L的中心的情況的晶圓W之距離拋光墊26的旋轉中心C最遠之外緣上的位置為100%的位置。
此外，在拋光部2具備複數個拋光頭21的情況，各個拋光頭21被配置於擺動幅度L的中心的情況的晶圓W之距離拋光墊26的旋轉中心最遠之外緣上的位置為100%的位置。如果用另一種表達方式，複數個拋光頭21的中心距離拋光墊26的中心等距離的情況的晶圓W之距離拋光墊26的旋轉中心C最遠之外緣上的位置為100%的位置。
透過使用這樣的壓縮率分布的拋光墊26的拋光，能夠使以未調整區域26A拋光之晶圓W外周部以外的區域的加工裕度大致相同，另一方面，能夠使以調整區域26B拋光之晶圓W外周部的加工裕度比其內側的區域更小。特別是，將調整區域26B設為內緣比99%的位置更外側且比100%的位置更內側的位置之圓環狀的區域，藉由僅調整拋光墊26之接觸晶圓W外周部的區域，能夠不影響晶圓W整體的形狀並控制ESFQR或ZDD等的外周部形狀。
另外，調整區域26B的外緣的位置並未特別限定，但在第6圖中，顯示120%的位置。
此外，在對應壓縮率分布資訊的內容的指標為GBIR的情況，具有透過壓縮率分布資訊表示之彼此不同的壓縮率的複數個區域包含3個以上的區域，且從內側起第3個區域較佳為：在將拋光墊26的旋轉中心C設為0%的位置，且將拋光頭21並未擺動時的晶圓W的距離拋光墊26的旋轉中心最遠之外緣上的位置設為100%的位置的情況，以比100%的位置更內側的位置為內緣之圓環狀的區域。舉例而言，中心為0%的位置且外緣為25%的位置的圓形的未調整區域、內緣為25%的位置且外緣為55%的位置的圓環狀的第1調整區域、以及內緣為55%的位置且外緣為120%的位置的圓環狀的第2調整區域的壓縮率較佳為彼此不同。
透過使用這樣的壓縮率分布的拋光墊26的拋光，能夠使以徑向的各個區域拋光的晶圓W的加工裕度向外側的區域階段性變小，且能夠精細地控制晶圓W的形狀。
另外，也可以將中心為0%的位置且外緣為25%的位置的圓形的區域設為調整區域。
此外，也可以將內緣為25%的位置且外緣為55%的位置的圓環狀的區域設為未調整區域。在此情況，也能夠使晶圓W的中心部的加工裕度較小。
藉由如上所述地變更拋光墊26的壓縮率分布，能夠使晶圓W的加工裕度的分布在晶圓W面內變化。此外，藉由配合晶圓W的拋光前形狀選擇壓縮率分布，能夠製造更平坦的晶圓W。
在步驟S63的拋光墊調整條件演算步驟中，拋光墊調整條件演算部532係基於以相關資訊取得步驟取得的第1相關資訊，求出用於使拋光墊26的壓縮率分布成為基於壓縮率分布資訊取得步驟中取得的壓縮率分布資訊的壓縮率分布之調整條件。
在步驟S64的拋光墊調整步驟中，拋光墊調整控制部533係基於以拋光墊調整條件演算步驟求出的調整條件，控制拋光墊調整部4的位置調整部43及定盤驅動部27，且調整拋光墊26。
透過此拋光墊調整步驟，可以獲得能夠使晶圓W的形狀成為目標形狀的拋光墊26。
在步驟S65的拋光前形狀資訊取得步驟中，資訊取得部531取得來自輸入部51或測量裝置的拋光前形狀資訊。
在步驟S66的目標形狀資訊取得步驟中，資訊取得部531取得基於作業者對輸入部51的輸入操作的目標形狀資訊。舉例而言，資訊取得部531取得表示ESFQR、ZDD或GBIR的資訊以作為目標形狀資訊。
在步驟S67的目標加工裕度演算步驟中，目標加工裕度演算部534係基於在拋光前形狀資訊取得步驟中取得的拋光前形狀資訊以及在目標形狀取得步驟中取得的目標形狀資訊，求出用於使晶圓W成為目標形狀的目標加工裕度。
在步驟S68的擺動條件演算步驟中，擺動條件演算部535係基於在相關資訊取得步驟中取得的第2相關資訊以及在壓縮率分布資訊取得步驟中取得的壓縮率分布資訊，求出拋光頭21的擺動條件。
在步驟S69的晶圓設置步驟中，將在兩面同時拋光步驟中得到的晶圓W設置於單面拋光裝置1。
在步驟S70的拋光步驟中，拋光控制部536係基於預先設定的拋光條件、和在擺動條件演算步驟中求出的擺動條件，控制拋光部2的頭升降部23、頭驅動部24、定盤驅動部27、晶圓加壓力調整部28、拋光液供給部29、及擺動驅動部30，在使拋光頭21擺動的同時，使用在拋光墊調整部中所調整的拋光墊26，拋光晶圓W。
透過此拋光步驟，可以獲得目標形狀的晶圓W。
在步驟S71的晶圓取出步驟中，從單面拋光裝置1取出晶圓W。經取出的晶圓W在步驟S7的洗淨步驟中被洗淨。
＜實施形態的效果＞
根據上述實施形態，單面拋光裝置1具備以下步驟：擺動條件演算步驟，求出能夠在使拋光頭21擺動的同時使使用在徑向具有壓縮率分布的拋光墊26來進行的拋光中的加工裕度成為目標加工裕度之拋光頭21的擺動條件；和拋光步驟，在基於擺動條件以在相對拋光墊26的拋光面平行的方向使拋光頭21擺動的同時，使用拋光墊26拋光晶圓W。
如此一來，藉由使用在徑向具有壓縮率分布的拋光墊26，即加工裕度在徑向不同的拋光墊來進行拋光，能夠控制晶圓W的加工裕度形狀。再者，藉由在拋光時使拋光頭21擺動，能夠透過預定的調整區域調整所拋光的晶圓W外周部的寬度，且能夠獲得所需的形狀的晶圓W。
作為拋光墊26，使用麂皮型的拋光墊。
因此，能夠容易地在拋光墊26形成壓縮率分布。
作為在拋光墊26形成壓縮率分布的方法，在使麂皮型的拋光墊26旋轉的同時，藉由將刷子按壓到拋光墊26，使用形成與其他的區域具有不同的壓縮率的圓環狀的區域的方法。
因此，透過僅僅使用刷子42且使拋光墊26旋轉的簡單的方法，能夠在拋光墊26形成壓縮率分布。
特別是，藉由使用毛變形的刷子42調整拋光墊26而不是像磨石那樣的切削拋光墊26的構成，能夠效率良好地微調整壓縮率而不使拋光墊26的厚度實質上變化。此外，在使用磨石調整拋光墊26的情況，儘管可能會發生磨石成分附著在拋光墊26所造成的LPD（Light Point Defect）的惡化，但藉由使用刷子42，能夠抑制LPD的惡化。
在設定ESFQR以作為表示晶圓W的目標形狀的指標的情況，拋光墊調整部4基於拋光墊調整控制部533的控制，較佳為將圓環狀的區域形成於拋光墊26以包含壓縮率彼此不同之圓形的未調整區域26A和圓環狀的調整區域26B。在此情況，調整區域26B被形成為以比99%的位置更外側且比100%的位置更內側的位置為內緣的圓環狀，且具有比未調整區域26A更大的壓縮率。
藉由這樣的構成，能夠高精度地控制晶圓W外周部的形狀。
在設定GBIR以作為表示晶圓W的目標形狀的指標的情況，拋光墊調整部4基於拋光墊調整控制部533的控制，較佳為將圓環狀的區域形成於拋光墊26以使壓縮率彼此不同之3個以上的區域排列於徑向。
藉由這樣的構成，能夠高精度地控制晶圓W整體的形狀。
[變形例]
以上，儘管已參照圖式以詳述本發明的實施形態，但具體的構成並不限於此實施形態，不脫離本發明的要旨的各種改良及設計的變更等也被包含在本發明中。
舉例而言，儘管例示了基於拋光前形狀資訊和目標形狀資訊以求出加工裕度的構成，但在以拋光前形狀相同之複數個晶圓W為拋光對象且上述複數個目標形狀相同的情況，將目標加工裕度設為固定值，也可以不進行拋光前形狀取得步驟、目標形狀取得步驟及目標加工裕度演算步驟。
作為將與其他的區域具有不同的壓縮率的圓環狀的區域形成於拋光墊26的方法，儘管例示了固定刷子42以使拋光墊26旋轉的方法，但也可以在不使拋光墊26旋轉、或使拋光墊26旋轉的同時使刷子42移動來畫圓。
作為調整刷子42相對於拋光墊26的按壓量的方法，儘管例示了固定拋光墊26的高度位置以調整刷子42的高度位置的方法，但也可以在固定刷子42的高度位置、或變更高度位置的同時使拋光墊26的高度位置變更。
[實施例]
接著，說明本發明的實施例。另外，本發明並非限定於實施例。
[實施例1：刷子的相對於拋光墊的按壓量（拋光墊的壓縮率分布）和拋光頭的擺動幅度與拋光後的晶圓的形狀的關係]
首先，準備上述實施形態的單面拋光裝置1。此外，準備麂皮型的複數個拋光墊26。此外，準備具有相同的拋光前形狀之直徑為300mm的複數個晶圓W。
調整刷子42的水平方向的位置以調整第6圖所示的調整區域26B。此時的調整區域26B的內緣的位置係拋光頭21並未擺動時之99.7%的位置，且外緣的位置是120%的位置。
此外，調整刷子42的高度位置以使刷子42相對於拋光墊26的按壓量成為0.5mm。刷子42的按壓量在毛不彎曲的狀態下在毛的前端接觸拋光墊26的狀態下為0mm。
接著，使定盤25旋轉以進行30秒的調整。其結果為，獲得壓縮率分布在未調整區域26A和調整區域26B不同之具有壓縮率分布的實施例1-1的拋光墊26。
此外，除了將刷子42的按壓量設為0.8mm以外，在與實施例1-1的拋光墊26相同的條件下調整另一拋光墊26，獲得具有壓縮率分布的實施例1-2的拋光墊26。
此外，除了將刷子42的按壓量設為1.1mm以外，在與實施例1-1的拋光墊26相同的條件下調整另一拋光墊26，獲得具有壓縮率分布的實施例1-3的拋光墊26。
此外，準備並未透過刷子42進行調整的另一拋光墊26以作為不具有壓縮率分布的比較例1的拋光墊26。
在此，如上所述，刷子42的相對於拋光墊26的按壓量越大，拋光墊26的壓縮率就越大。因此，實施例1-1～1-3的拋光墊26之調整區域26B的壓縮率係實施例1-3的拋光墊26的最大，實施例1-1的拋光墊26的最小。
此外，實施例1-1～1-3的拋光墊26之未調整區域26A的壓縮率與比較例1的拋光墊26整體的壓縮率相同。
此外，實施例1-1～1-3及比較例1的各別的拋光墊26整體的厚度幾乎相同。
接著，將拋光頭21的擺動幅度L分別設定為0mm、20mm、40mm或60mm，且使用實施例1-1的拋光墊26拋光彼此不同的晶圓W，獲得以彼此不同的擺動幅度L拋光的複數個實施例1-1的晶圓W。
此外，除了使用實施例1-2的拋光墊26以外係以與實施例1-1的晶圓W相同的條件拋光另外的晶圓W，獲得以彼此不同的擺動幅度L拋光的實施例1-2的晶圓W。
此外，除了使用實施例1-3的拋光墊26以外係以與實施例1-1的晶圓W相同的條件拋光另外的晶圓W，獲得以彼此不同的擺動幅度L拋光的實施例1-3的晶圓W。
此外，除了使用比較例1的拋光墊26以外係以與實施例1-1的晶圓W相同的條件拋光另外的晶圓W，獲得以彼此不同的擺動幅度L拋光的比較例1的晶圓W。
測量實施例1-1～1-3及比較例1的晶圓W的ESFQR。其測量結果顯示於第7圖。
由比較例1的晶圓W之測量結果，能夠確認到：在使用不具有壓縮率分布的拋光墊26拋光晶圓W的情況，與拋光頭21的擺動幅度L無關，ESFQR的值幾乎相同，也就是晶圓W外周部的平坦度幾乎不變。
另一方面，由實施例1-1～1-3的晶圓W之測量結果，能夠確認到：在使用具有壓縮率分布的拋光墊26拋光晶圓W的情況，拋光頭21的擺動幅度L越大，ESFQR的值就越小，也就是晶圓W外周部的平坦度就越高。
此外，由實施例1-1～1-3的晶圓W之測量結果，能夠確認到：在使用具有壓縮率分布的拋光墊26拋光晶圓W的情況，如果拋光頭21的擺動幅度L相同，調整區域26B的壓縮率越高，ESFQR的值就越小，也就是晶圓W外周部的平坦度就越高。
由以上所述，能夠確認到：在晶圓W的拋光時，不單純只是使用具有壓縮率分布的拋光墊26，藉由進一步使拋光頭21擺動，晶圓W外周部的平坦度會提高。
此外，能夠確認到：藉由控制拋光墊26的壓縮率分布、和拋光頭21的擺動幅度L，可以獲得所需的形狀的晶圓W。
[實施例2：使用具有壓縮率分布的拋光墊的拋光之拋光頭的擺動幅度與拋光後的晶圓的形狀的關係]
首先，準備上述實施形態的單面拋光裝置1。此外，準備具有以下的特性之麂皮型的2個拋光墊26。
拋光墊26的壓縮率：26.6%
將上述拋光墊26、和尼龍製的毛的長度為5mm的刷子42安裝到單面拋光裝置1。
調整刷子42的水平方向的位置以調整如第6圖所示的調整區域26B。此時的調整區域26B的內緣的位置係拋光頭21並未擺動時之99.7%的位置，外緣的位置是120%的位置。
此外，調整刷子42的高度位置，使得刷子42相對於拋光墊26的按壓量為0.5mm。
接著，使定盤25旋轉以進行30秒的調整。其結果為，獲得實施例2的拋光墊26，其具有：從中心到99%的位置的區域的壓縮率為26.6%，從99%的位置到120%的位置的區域的壓縮率為27.8%的壓縮率分布。
此外，準備具有第8圖所示的拋光前形狀之直徑為300mm的複數個晶圓W。第8圖所示的圖表之橫軸表示距離晶圓W中心的距離，縱軸表示距離由部位內的厚度分布透過最小平方法求出的基準面（在第8圖中以「第1基準面」表示）的位移量。
接著，不使拋光頭21擺動，使用實施例2的拋光墊26拋光晶圓W，獲得比較例2的晶圓W。
此外，除了將拋光頭21的擺動幅度L設為20mm以外，以與比較例2的晶圓W相同的條件拋光另外的晶圓W，獲得實施例2-1的晶圓。
此外，除了將拋光頭21的擺動幅度L設為40mm以外，以與比較例2的晶圓W相同的條件拋光另外的晶圓W，獲得實施例2-2的晶圓。
此外，除了將拋光頭21的擺動幅度L設為60mm以外，以與比較例2的晶圓W相同的條件拋光另外的晶圓W，獲得實施例2-3的晶圓。
接著，測量比較例2及實施例2-1～2-3的晶圓W的拋光加工裕度形狀。將其測量結果表示於第9圖。第9圖所示的圖表的橫軸表示與晶圓W中心的距離，縱軸係計算拋光前後的晶圓W厚度的差分輪廓，且在差分輪廓中表示距離在部位內透過最小平方法求出的基準面（在第9圖中以「第2基準面」表示）的位移量。
此外，測量比較例2及實施例2-1～2-3的晶圓W的ESFQR_max_1mm及GBIR。將其測量結果表示於表1。
另外，ESFQR_max_1mm是表示以各個部位的距離外緣1mm的範圍以外的區域作為測量對象的情況之各個部位的位移量當中的最大的位移量。
[表1]
| 晶圓 | 比較例2 | 實施例2-1 | 實施例2-2 | 實施例2-3 |
| 拋光墊的壓縮率分布 | 有 | 有 | 有 | 有 |
| 擺動幅度 | 0mm | 20mm | 40mm | 60mm |
| ESFQR_max_1mm | 30.2nm | 24.9nm | 21.1nm | 19.7nm |
| GBIR | 74.6nm | 76.1nm | 59.3nm | 58.0nm |
有關使用具有壓縮率分布的拋光墊26來拋光之比較例2及實施例2-1～2-3的晶圓W，若比較第9圖所示的晶圓W的形狀以及ESFQR_max_1mm的測量結果，與比較例2的晶圓W外周部相比，能夠確認到實施例2-1～2-3的晶圓W外周部的平坦度較高。
此外，有關實施例2-1～2-3的晶圓W，若比較ESFQR_max_1mm，能夠確認到：實施例2-3的晶圓W的值最小，且實施例2-1的晶圓W的值最大。也就是，能夠確認到：實施例2-3的晶圓W外周部的平坦度最高，且實施例2-1的晶圓W外周部的平坦度最低。
由以上所述，能夠確認到：在使用具有壓縮率分布的拋光墊26拋光晶圓W的情況，拋光頭21的擺動幅度L越大，晶圓W外周部的平坦度就越高。特別是，能夠確認到：對於具有如第8圖所示的拋光前形狀的晶圓W，藉由選擇如第9圖的實施例2-3所示的壓縮率分布和擺動幅度，可以獲得外周部的平坦度較高的晶圓W。
此外，有關實施例2-1～2-3的晶圓W，能夠確認到：若比較GBIR的測量結果，實施例2-3的晶圓W的值最小，且實施例2-1的晶圓W的值最大。特別是，能夠確認到：實施例2-2、2-3的晶圓W的GBIR的值小於比較例2的晶圓W的GBIR的值。
由以上所述，能夠確認到：在使用具有壓縮率分布的拋光墊26拋光晶圓W的情況，藉由選擇可以獲得配合晶圓W的拋光前形狀的加工裕度之壓縮率分布和擺動幅度，可以獲得平坦度較高的晶圓W。
[實施例3：使拋光頭擺動的拋光之拋光墊的壓縮率分布的有無與拋光後的晶圓的形狀的關係]
準備在實施例2中所準備的拋光墊26當中的並未透過刷子42進行調整的拋光墊26以作為不具有壓縮率分布之比較例3的拋光墊26。
接著，除了使用比較例3的拋光墊26以外，以與實施例2-3的晶圓W相同的條件拋光晶圓W以獲得比較例3的晶圓W。
接著，測量比較例3及實施例2-3的晶圓W的ESFQR_max_1mm及GBIR。將其測量結果表示於表2。
[表2]
| 晶圓 | 比較例3 | 實施例2-3 |
| 拋光墊的壓縮率分布 | 無 | 有 |
| 擺動幅度 | 60mm | 60mm |
| ESFQR_max_1mm | 26.4nm | 19.7nm |
| GBIR | 81.1nm | 58.0nm |
有關比較例3及實施例2-3的晶圓W，若比較ESFQR_max_1mm及GBIR，能夠確認到：與比較例3的晶圓W的各個值相比，實施例2-3的晶圓W的各個值較小。
由以上所述，對於如第8圖所示的拋光前形狀的晶圓W，能夠確認到：藉由將壓縮率分布設於拋光墊26並使拋光頭21擺動，晶圓W外周部及整體的平坦度會提高。
1:單面拋光裝置
2:拋光部
4:拋光墊調整部
5:控制裝置
21:拋光頭
22:頭保持部
23:頭升降部
24:頭驅動部（旋轉驅動部）
25:定盤
26:拋光墊
26A:未調整區域
26B:調整區域
27:定盤驅動部（旋轉驅動部）
28:晶圓加壓力調整部
29:拋光液供給部
30:擺動驅動部
41:刷子保持部
42:刷子
43:位置調整部
51:輸入部
52:記憶部
53:控制部
211:背墊
212:保持環
213:頭旋轉部件
251:定盤旋轉軸部件
260:未調整區域
261:第1調整區域
262:第2調整區域
263:第3調整區域
264:第4調整區域
265:第5調整區域
291:噴嘴
411:轉動軸部件
412:保持臂
531:資訊取得部
532:拋光墊調整條件演算部
533:拋光墊調整控制部
534:目標加工裕度演算部
535:擺動條件演算部
536:拋光控制部
C:旋轉中心
D:旋轉軸
L:擺動幅度
S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S61,S62,S63,S64,S65,S66,S67,S68,S69,S70,S71:步驟
W:晶圓
W1:被拋光面
第1圖係顯示關於實施形態的單面拋光裝置的概略構成的模式圖。
第2圖係顯示關於實施形態的拋光墊的調整方法的平面圖。
第3圖係顯示關於實施形態的控制裝置的概略構成的方塊圖。
第4圖係顯示關於實施形態的晶圓的製造方法的流程圖。
第5圖係顯示關於實施形態的單面精加工步驟的流程圖。
第6圖係顯示關於實施形態的拋光墊的壓縮率分布的一例的模式圖。
第7圖係顯示刷子相對於關於實施例1的拋光墊的按壓量與拋光頭的擺動幅度與拋光後的晶圓的ESFQR的關係的圖表。
第8圖係顯示關於實施例2的晶圓的拋光前形狀的圖表。
第9圖係顯示使用關於實施例2的具有壓縮率分布的拋光墊的拋光中的拋光頭的擺動幅度與拋光後的晶圓的形狀的關係的圖表。
S6,S61,S62,S63,S64,S65,S66,S67,S68,S69,S70,S71:步驟
Claims (6)
- 一種晶圓的單面拋光方法，係將被保持在拋光頭的晶圓按壓到比該晶圓更大的麂皮型的拋光墊，且藉由使前述拋光頭及前述拋光墊旋轉以拋光前述晶圓之晶圓的單面拋光方法，具備： 擺動條件演算步驟，基於在使前述拋光頭擺動的同時使用在徑向具有壓縮率分布的前述拋光墊所進行的拋光的加工裕度，求出前述拋光頭的擺動條件；和 拋光步驟，在基於前述擺動條件擺動前述拋光頭的同時，使用前述拋光墊拋光前述晶圓。
- 如請求項1記載之晶圓的單面拋光方法，具備： 拋光墊調整步驟，在使前述拋光墊旋轉的同時將刷子按壓到前述拋光墊，藉此將壓縮率與其他的區域不同之圓環狀的區域形成於前述拋光墊。
- 如請求項2記載之晶圓的單面拋光方法，其中 前述拋光墊調整步驟形成前述圓環狀的區域，使得具有前述壓縮率分布的區域的厚度實質上相等。
- 如請求項2或3記載之晶圓的單面拋光方法，其中 前述拋光步驟是在前述晶圓位於比前述拋光墊的旋轉中心更外側的位置的狀態拋光前述晶圓， 前述拋光墊調整步驟使用前述刷子形成1個圓環狀的區域， 前述圓環狀的區域，在將前述拋光墊的前述旋轉中心設為0%的位置、將前述拋光墊並未擺動時的前述晶圓之距離前述旋轉中心最遠之外緣上的位置設為100%的位置的情況，係將比99%的位置更外側且比100%的位置更內側的位置設為內緣的區域，且係壓縮率比內側的區域更大的區域。
- 一種晶圓的製造方法，係晶圓的製造方法，具備： 精加工步驟，精加工前述晶圓， 在前述精加工步驟中，透過請求項1記載之晶圓的單面拋光方法，拋光前述晶圓。
- 一種晶圓的單面拋光裝置，係將被保持在拋光頭的晶圓按壓到比該晶圓更大的麂皮型的拋光墊，且藉由使前述拋光頭及前述拋光墊旋轉以拋光前述晶圓之單面拋光裝置，具備： 旋轉驅動部，使前述拋光頭及前述拋光墊旋轉； 擺動驅動部，使前述拋光頭在相對前述拋光墊的拋光面平行的方向擺動；和 控制裝置， 前述控制裝置具備： 擺動條件演算部，基於在使前述拋光頭擺動的同時使用在徑向具有壓縮率分布的前述拋光墊所進行的拋光的加工裕度，求出前述拋光頭的擺動條件；和 拋光控制部，控制前述旋轉驅動部及前述擺動驅動部，在基於前述擺動條件使前述拋光頭擺動的同時，使用前述拋光墊拋光前述晶圓。
Applications Claiming Priority (2)
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