TWI498958B - 工件的研磨方法以及研磨裝置 - Google Patents

工件的研磨方法以及研磨裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI498958B
TWI498958B TW100140404A TW100140404A TWI498958B TW I498958 B TWI498958 B TW I498958B TW 100140404 A TW100140404 A TW 100140404A TW 100140404 A TW100140404 A TW 100140404A TW I498958 B TWI498958 B TW I498958B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
carrier
temperature
workpiece
wafer
Prior art date
Application number
TW100140404A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201230184A (en
Inventor
Shinichi Ogata
Ryuichi Tanimoto
Keiichi Takanashi
Original Assignee
Sumco Corp
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 Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Publication of TW201230184A publication Critical patent/TW201230184A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI498958B publication Critical patent/TWI498958B/zh

Links

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
    • H01L21/02—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
    • 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
    • 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
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working 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
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
    • 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

Landscapes

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

Description

工件的研磨方法以及研磨裝置
本發明是有關於一種工件的研磨方法及研磨裝置，特別是有關於一種可對被要求高平坦度的半導體晶圓(wafer)等的圓形狀工件(workpiece)的研磨量進行正確控制的工件的研磨方法及研磨裝置。
在作為供研磨的工件的典型例的矽晶圓等的半導體晶圓的製造中，為了獲得更高精度的晶圓的平坦度品質或表面粗糙度品質，一般而言採用同時對表背面進行研磨的兩面研磨步驟。半導體晶圓所要求的形狀(主要是整個面及外周的平坦程度)根據其用途等而有多種，根據各自的要求來決定晶圓的研磨量的目標，且必需正確地控制其研磨量。
特別是近年來，由於半導體元件的微細化與半導體晶圓的大口徑化，而從曝光時的半導體晶圓的平坦度要求變得嚴格的背景考慮，強烈期望提供一種對晶圓的研磨量進行適當控制的方法。
對此，例如專利文獻1中記載了一種根據研磨中的兩面研磨裝置的定盤驅動轉矩(driving torque)的降低量來控制晶圓的研磨量的方法。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2002-254299號公報
然而，專利文獻1所記載的方法中，針對定盤轉矩的變化的應答性差，從而難以獲取轉矩的變化量與晶圓的研磨量的相互關係。而且，在保持晶圓的構件(載板(carrier plate))與定盤發生接觸的情況下，判斷研磨結束時間點為大的轉矩變動，因而存在無法對載板與定盤不發生接觸的狀態下的研磨量進行檢測的問題。
本發明旨在解決上述問題，其目的在於提供一種每當對晶圓進行兩面研磨時能夠正確地控制研磨量的晶圓的研磨方法及研磨裝置。
發明者等人為了解決上述課題而反覆進行了積極研究。
結果新發現：兩面研磨裝置中保持晶圓的載板的溫度成為晶圓的研磨量的正確的指標，從而獲得了如下的新見解：藉由對載板的溫度進行計測，而能夠正確地進行用於達成目標研磨量的研磨量的控制。
本發明立足於上述見解，其要旨構成如以下所示。
(1)一種工件的研磨方法，將工件保持於載板上，該載板具有一個以上的保持工件的保持孔且該保持孔的至少一個偏心而配置，一邊供給研磨漿料，一邊於貼附了研磨墊的上定盤與下定盤之間至少使上述載板旋轉，藉此同時對上述工件的表背面進行研磨，該工件的研磨方法的特徵在於：對上述載板的溫度進行測定，並根據測定出的載板的 溫度的變化來對上述工件的研磨量進行控制。
(2)如上述(1)所述之工件的研磨方法，其中基於根據上述載板的溫度變化而計算的相位的變化來對上述工件的研磨量進行控制。
此處，「根據載板的溫度變化而計算的相位」是指，與工件的兩面研磨時的載板的旋轉同步的載板的溫度的振動成分的相位。作為載板的溫度的振動成分及該振動成分的相位的計算方法，有後述的高速傅里葉轉換(fast Fourier transform，FFT)或模型化的最小平方法(least square method)的計算方法等，但並不特別限定於此。
(3)如上述(1)所述之工件的研磨方法，其中基於根據上述載板的溫度變化而計算的振幅的變化來對上述工件的研磨量進行控制。
此處，「根據載板的溫度變化而計算的振幅」是指，與工件的兩面研磨時的載板的旋轉同步的載板的溫度的振動成分的振幅。作為載板的溫度的振動成分及該振動成分的振幅的計算方法，有後述的FFT(高速傅里葉轉換)或模型化的最小平方法的計算方法等，但並不特別限定於此。
(4)如上述(1)所述之工件的研磨方法，其中基於根據上述載板的溫度變化而計算的相位的變化與振幅的變化的雙方，來對上述工件的研磨量進行控制。
(5)如上述(1)至(4)中任一項所述之工件的研磨方法，其中使上述載板的外緣部向比上述上下定盤的外緣更靠徑方向外側突出而進行研磨，藉由光學溫度計測單元 來對上述突出的載板的外緣部的溫度進行測定。
(6)一種工件的研磨裝置，對工件的兩面進行研磨，且包括：可旋轉的載板，形成著保持供研磨的工件的一個以上的保持孔，且該保持孔的至少一個偏心而配置；下定盤，載置上述載板；及上定盤，與該下定盤成對；該工件的研磨裝置的特徵在於更包括：對上述載板的溫度進行測定的單元；以及控制單元，根據測定出的溫度來對晶圓的研磨量進行控制。
(7)如上述(6)所述之工件的研磨裝置，其中上述溫度計測單元為光學計測單元。
根據本發明，可製造出在晶圓的兩面研磨中對研磨量正確地進行控制，且具有與要求相應的形狀的高平坦度的半導體晶圓。
而且，藉由研磨量的正確控制，不再有因研磨不足而進行再研磨(regrinding)的必要，從而晶圓製造步驟的生產性提高。
進而，亦不會超過所期望的磨耗量，因而亦可防止晶圓不良的發生或載板的磨耗。
以下，對完成本發明的經過進行說明。
發明者等人因基於上述先前的轉矩變化的晶圓的研磨量的控制不充分，故對代替其的方法進行了積極探索。結 果，因研磨末期的狀態變化於漿料溫度方面顯著，故著眼於研磨裝置的各部及供給材料(漿料)等的研磨中的某些溫度變化適合作為晶圓的研磨量的指標的可能性。
對此，首先，發明者等人為了對研磨裝置的各部及供給材料的溫度進行測定，而試作出圖1所示的研磨裝置。
如圖1所示，該兩面研磨裝置包括：1片或多片(圖示例中為5片)載板3，具有保持晶圓1(工件)的保持孔2；載置該些載板3的下定盤4；及與下定盤4成對的上定盤5。
在上定盤4、下定盤5的對向面分別貼附著研磨墊6。
而且，載板3可進行旋轉。圖示例中，可通過中心齒輪(sun gear)7與內齒輪(internal gear)8來使各載板3旋轉。
載板3具有一個以上的保持孔2，圖示例中具有一個保持孔2，該保持孔2相對於載板3的中心而偏心。
進而，該研磨裝置包括對載板3的溫度進行測定的溫度計測單元9。
首先，發明者等人利用圖1所示的裝置來進行晶圓的兩面研磨，並對研磨中的研磨漿料的溫度進行測定，在調查了與研磨量的相互關係後，並未達到所期望的程度的相互關係。亦即，可知研磨漿料的溫度因排出的路徑而受到影響，從而可靠性或再現性欠佳。
然後，發明者等人著眼於研磨漿料的溫度變化本來是由研磨裝置的構成構件的溫度變化所引起。因此，對作為 研磨裝置的構成構件的載板3、上定盤5、及配設在上下定盤的周圍的排水槽的溫度進行測定，並對該溫度與研磨時間的關係進行了評估。另外，作為溫度計測單元9，使用NEC三榮公司製造的紅外熱像儀(Thermo Tracer)，將波長設為8μm~14μm、取樣週期設為10s，從一個方向來對各構成構件進行計測。
各構成構件的研磨時間所引起的溫度變化示於圖2中。
如圖2所示，載板與排水槽或上定盤進行比較，而判明研磨中的溫度變得更高。亦獲得了如下的見解：載板的溫度尤其在研磨初期，特徵在於具有與載板的旋轉同步的顯著的週期性，且隨著研磨時間的經過而溫度變高，且與研磨漿料不同，溫度不易受到外因的影響。
發明者等人對關於上述的載板的溫度變化的原因進行了探究，結果獲得以下的見解，且參照圖3(a)~圖3(c)、圖4(a)~圖4(c)來進行說明。
圖3(a)是表示研磨初期的載板3的外緣部3a的溫度分布的情況，圖3(b)是表示研磨初期的晶圓1及載板3與研磨墊6的接觸狀態，圖3(c)是表示研磨初期的施加至載板的部位的壓力與距晶圓的距離的關係的圖。
此處，外緣部3a是指從載板的外緣端部算起向徑方向內側30mm為止的區域。
如圖3(a)所示，晶圓1保持在載板3的保持孔2，晶圓1的中心相對於載板3的中心而偏心。
此處，如圖3(b)所示，在研磨初期，晶圓1的厚度比載板3的厚度厚，因而藉由研磨墊6的彈性，研磨墊6與載板3的一部分的外緣部3a牢固地接觸。尤其如圖3(c)所示，載板3自研磨墊6所受到的壓力隨著遠離晶圓1的距離而變大。因此，藉由該接觸部分附近的部位與研磨墊6的滑動而引起的摩擦熱，如圖3(a)所示，該接觸部位的溫度比其他部分的溫度高。
另一方面，如圖4(b)所示，當隨著研磨的進行，晶圓1的厚度與載板3的厚度變得相等時，研磨墊6與載板3均一地接觸，因而如圖4(a)、圖4(c)所示，載板3的外緣部3a在周方向(circumferential direction)上自研磨墊6受到的壓力差消失，從而不會因該壓力差而產生周方向的溫度差。
然而，在圖3(b)所示的狀態下，因晶圓1比載板3厚，故會產生間隙G，而與此相對，隨著研磨的進行，若成為圖4(b)所示的狀態，則晶圓1與載板3的厚度變得相等，因而該間隙消失。
因此，晶圓1所具有的熱容易向載板3傳導，從而該熱所引起的載板3的升溫無法忽視。
而且，載板3的部分中的距晶圓1的距離越近的部分，溫度越高。
亦即，在圖4(b)所示的狀態以後的研磨階段，載板3與研磨墊6的接觸狀態變得均一，另一方面，無法忽視自晶圓1進行的熱傳導，因而載板的周方向的溫度差會自 圖3(b)所示的狀態反轉。亦即，載板3的部分中的在研磨初期相對於其他部分為相對高溫的部分3a，在圖4(b)所示的狀態以後，與其他部分相比溫度相對低，另一方面，在研磨初期，相對於其他部分為相對低溫的部分在圖4(b)所示的狀態以後，與其他部分相比溫度相對高。
根據以上的見解，對上述的週期性進行考察。
若例如自一方向藉由光學單元來對載板的溫度進行測定，則在載板3的旋轉的同時，在圓周方向上對載板3的溫度進行測定。
因此，在研磨初期，表現出與載板3的旋轉的週期同步的載板3的週期性溫度變化。該週期性如圖2所示，隨著研磨的進行而變小，且隨著晶圓1的厚度接近載板3的厚度，而溫度變化的週期性消失。
之後，隨著研磨的進行，如上述般，無法忽視熱自晶圓1向載板3傳遞，因而載板3的部分中的距晶圓的距離近的部分與研磨初期相反，溫度變得更高，並再次開始表現出載板的溫度變化的週期性。
這樣的載板的高溫部位的反轉是指，當將圓周方向上測定出的載板的溫度分解為直流成分與振動成分時，該振動成分的相位反轉。
因此，發明者等人獲得了如下見解：載板的溫度，尤其圓周方向上測定出的載板的溫度的振動成分的相位成為表示晶圓的研磨狀態的較佳的指標。
發明者等人自另一觀點對上述週期性進行了進一步的 研究。
圖5(a)是如下的圖：為了明確關於圖2所示的載板的溫度變化的週期的特性，而將研磨時間(10min(分鐘)~45min)等分為8個時間區域(A~H)，並在各時間區域A~時間區域H中藉由傅里葉轉換而求出載板的溫度的振動成分的振幅，將以週期性區域顯示振幅的曲線針對上述每個時間區域來表示。
如圖5(a)所示，在各時間區域中，在載板的旋轉的週期的值T0的附近具有振幅的峰值。
圖5(b)是將各時間區域的振幅的峰值繪圖而成的圖。如圖5(b)所示可知，振幅的峰值隨著研磨時間的增大而大致呈線性衰減。
另外，在圖5(a)、圖5(b)中，縱軸的振幅是由將時間區域A(8min~10min)的振幅的峰值設為100(%)時的相對值來表示。
因此，發明者等人獲得了如下見解：圓周方向上測定出的載板的溫度的振幅亦成為表示晶圓的研磨狀態的較佳的指標。
根據以上，發明者等人獲得了如下見解：研磨中的載板的溫度比其他構成構件高，載板的溫度成為表示載板與研磨墊的接觸狀態的較佳的指標，換言之成為表示晶圓的厚度的較佳的指標。
因此，發明者等人發現：藉由對載板的溫度進行測定，而將測定出的載板的溫度與研磨量建立對應關係，可正確 地控制研磨量，從而可達成目標晶圓的厚度。
如以上說明般，尤其有效的是藉由掌握載板的溫度的相位或振幅而對研磨量進行控制。
圖6(a)是表示本發明的一實施形態的晶圓的兩面研磨裝置的示意立體圖。
如圖6(a)所示，本發明的兩面研磨裝置除上述圖1所示的包括對載板3的溫度進行測定的溫度計測單元9的兩面研磨裝置的構成之外，亦包括根據測定的溫度來對晶圓的研磨量進行控制的控制單元10。
而且，本發明的兩面研磨裝置包括具有一個以上的保持孔的載板3，圖示例中為具有一個保持孔的載板3。設置於載板的保持孔2相對於載板3的中心而偏心。
另外，此處所謂的偏心是指保持孔的至少一個的中心相對於載板的中心而偏離。具體而言，在載板具有兩個以上的保持孔的情況下，該些保持孔的配置無論如何必需偏心來配置，而在僅具有一個保持孔的情況下，未將保持孔配置成與載板為同心圓狀亦可。
本發明的兩面研磨方法中，將晶圓1保持於保持孔2，一面供給研磨漿料，一面使載板在上定盤5與下定盤4之間旋轉，藉此使晶圓1與上定盤4、下定盤5相對滑動，從而對晶圓1的表背面同時進行研磨。
另外，如圖1所示，亦可使上定盤4、下定盤5旋轉，此時，上定盤4、下定盤5彼此向相反方向旋轉。
此處，本發明的兩面研磨方法中，在晶圓1的研磨中， 重要的是藉由溫度計測單元9對載板3的溫度進行測定，根據測定出的載板3的溫度，並藉由控制單元10來對晶圓1的研磨量進行控制。
藉此，藉由溫度計測單元9對載板3的溫度進行測定，使測定出的載板3的溫度與研磨量相對應，從而可藉由控制單元10將晶圓1的研磨量控制為任意的目標研磨量。
具體而言，如上述般，求出載板的溫度的相位，例如使相位的變化與晶圓的研磨量相對應，判斷研磨結束時間點，從而可進行研磨量的控制。
圖7是表示利用圖1所示的裝置進行晶圓的兩面研磨，並測定出研磨中的載板的溫度的結果的圖。圖8的實線的曲線是將圖7的研磨時間500(s)~600(s)的區間放大而表示的圖。另外，圖7、圖8所示的溫度測定結果是使用KEYENCE公司製造的FT-H30的溫度感測器來作為溫度計測單元9，將波長設為8μm~14μm、取樣週期設為500ms時而獲得。
如圖7、圖8所示，載板的溫度具有與載板的旋轉同步的振動成分。
因此，藉由求出上述振動成分的相位而可檢測研磨狀態。
上述振動成分的相位未作特別限定，例如可藉由將載板的溫度(圖8的實線的曲線)如以下式所示模型化(近似於圖8的虛線的曲線)，並藉由最小平方法而計算參數A、參數B、參數C、參數D而求出。另外，下述式1中， 右邊的第1項及第2項為振動成分，第3項及第4項為直流成分。
(式1)T=Asin(αt)+Bcos(αt)+Ct+D
(式2)α=(2π/60)×r
其中，r為載板的旋轉速度，以振幅為(A2 +B2 )1/2 ，相位θ為sin-1 θ=B/(A2 +B2 )1/2 或cos-1 θ=A/(A2 +B2 )1/2 而計算。
而且，亦可例如藉由FFT(高速傅里葉轉換)等的方法來計算振幅及相位。
如上述般，藉由求出載板的振動成分的相位，而可檢測出晶圓的厚度相對於載板的厚度。例如，在晶圓的厚度與載板的厚度相等的時間點的相位為自研磨開始時的相位變了90度(π/2)的時間點的情況下，在將晶圓的厚度比載板的厚度厚的時間點作為研磨結束時的研磨量的目標的情況下，於上述相位變化達到90度(π/2)前結束研磨。另一方面，在進行研磨直至晶圓的厚度變得比載板的厚度薄為止的情況下，於上述相位變化達到90度(π/2)的時間點之後，進而設定相當於目標研磨量的研磨時間，且僅以設定的研磨時間來繼續進行研磨亦可。
其次，對藉由計算載板的溫度的振幅來控制晶圓的研磨量的方法進行說明。
具體而言，如上述般，求出載板的溫度的振幅，例如 使該振幅的變化與研磨量相對應，而判斷研磨結束時間點，從而可進行研磨量的控制。
載板的溫度的振幅亦可如上述般，例如，藉由將模型化的式子的參數利用最小平方法計算而求出，或者亦可例如藉由FFT(高速傅里葉轉換)而求出，但並不限於該些方法。
此時，例如，藉由將載板3的溫度的振幅達到極小值的時間點定義為晶圓的厚度與載板的厚度變得相等的時間點，可利用上述振幅的線性的減衰關係而正確地控制研磨量。
亦即，在將晶圓的厚度比載板的厚度厚的時間點設為研磨結束時的研磨量的目標的情況下，上述振幅達到極小值前可結束研磨。另一方面，在進行研磨直至晶圓的厚度變得比載板的厚度薄為止的情況下，振幅達到極小值後，進而設定與目標的研磨量相當的研磨時間，從而能夠僅以設定的研磨時間來繼續進行研磨。
此處，在使用載板的溫度的相位或振幅來作為晶圓的研磨量的指標的情況下，可僅使用相位，亦可僅使用振幅，或者可使用相位與振幅的雙方。
圖9是藉由最小平方法求出圖7所示的載板的溫度的振動成分的振幅及相位，而表示了其與研磨時間的關係的圖。
另外，振幅以研磨開始時的將振幅設為1時的相對值來表示。
如圖9所示，相位(虛線)在晶圓的厚度與載板的厚度變得大致相等的時間點，發生相位的反轉，因此該附近處的變化大。另一方面，振幅(實線)隨著晶圓的厚度接近載板的厚度而逐漸減小。
因此，在晶圓的厚度與載板的厚度變得相等的時間點設定研磨結束時間點的目標研磨量的情況下，較佳為使用振幅作為指標。
此外，在晶圓的厚度變得比載板的厚度薄的時間點設定研磨結束時間點的目標研磨量的情況下，較佳為使用相位作為指標。
進而，使用相位與振幅的雙方作為指標，例如，可設定與目標研磨量相對應的相位的變化的基準與振幅的變化的基準，在滿足雙方的基準的時間點結束研磨。藉此，可避免研磨不足且可削減重新研磨所耗費的成本或時間。或者，使用相位與振幅的雙方來作為指標，例如，在設定與目標研磨量相對應的相位的變化的基準與振幅的變化的基準時，藉由在滿足一方的基準的時間點結束研磨，從而可進一步防止過度研磨。
此處，例如可使用紅外線感測器等的光學單元來作為溫度計測單元9。
載板3的溫度的測定除例如在圖1所示的情況下，將溫度計測單元9設置為與載板3相同程度的高度來對載板3的側面部進行計測之外，亦可如圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)所示，將溫度計測單元9配置於上定盤的上方，使 載板3的外緣部3a向比上下定盤的外緣更靠徑方向外側突出來進行研磨，並藉由溫度計測單元9來對突出的載板的外緣部3a的溫度進行測定。藉此，不會受到來自上下定盤的輻射熱的干擾，而可正確地測定出載板的溫度。
而且，振幅及其峰值的計算可根據由溫度計測單元9計測出的溫度並藉由控制單元10進行處理來進行，亦可藉由將計算單元設置於溫度計測單元9內來進行。進而，亦可將其他計算單元插入至溫度計測單元9與控制單元10之間來進行。
另一方面，作為溫度的測定對象的載板，例如可使用不鏽鋼(SUS，stainless steel)、或者在環氧(epoxy)樹脂、酚醛(phenol)樹脂、聚醯亞胺(polyimide)樹脂等的樹脂中複合了玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚醯胺纖維等的強化纖維而成的纖維強化塑膠等任意的材質，為了提高耐摩耗性，亦可使用在該些材質的表面塗佈了類鑽碳(diamond like carbon)而成的材質。
此處，作為使測定出的載板3的溫度與研磨量建立對應關係的其他方法，亦可在載板3的每一自轉週期取載板3的溫度的平均值。
亦即，若取載板3的每一自轉週期的溫度的平均值，載板3的溫度單調地增加，因此藉由事先使載板3的溫度的增加與研磨量的增加建立對應關係，而可正確地檢測研磨結束時間點，從而可正確地控制晶圓的研磨量。
此時，例如將晶圓的厚度與載板的厚度變得相等的時 間點定義為載板的溫度的每單位時間的增加率變為定值以下的時間點，而可使載板的溫度與研磨量建立對應關係。
該情況下，亦可對載板的溫度進行測定，將測定出的溫度作為指標，從而可達成所期望的研磨量。
另外，亦可代替載板的每一自轉週期的載板的溫度的平均值，而例如取載板的每一自轉週期的載板的溫度的最大值，將該最大值作為研磨量的指標。
實例
《實例1》
為了明確本發明的效果，改變研磨時間，進行評估載板的溫度的相位與晶圓的厚度及形狀的關係的試驗。
研磨時間設為在29分鐘~32分鐘間變更研磨時間的5個級別。
試驗中，使用直徑300mm、結晶方位(100)且為p型的矽晶圓來作為供研磨的晶圓。
載板使用的是在初期的厚度為745μm的環氧樹脂中複合了玻璃纖維而成的玻璃纖維強化塑膠(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)的板。
此處，晶圓的中心與載板的中心偏心30mm。
使用圖6(a)所示的構成的裝置，研磨墊使用的是NITTA HAAS公司製造的發泡胺基甲酸酯研磨布MHN15，研磨漿料使用的是NITTA HAAS公司製造的Nalco2350。使上下定盤彼此向反方向旋轉，使載板向與上定盤相同的方向旋轉，並對裝填在載板內的晶圓表面進行 研磨。
作為溫度感測器，使用KEYENCE公司製造的FT-H30，且設為波長8μm~14μm，取樣週期500ms。
圖10表示變更研磨時間的每一級別的研磨結束時的載板的相位的結果。另外，圖10中，縱軸的研磨結束時的相位由將研磨時間為100秒的相位設為0時的相對值來表示。
而且，圖11表示研磨結束時的相位變化與晶圓的厚度的關係，及相位與晶圓外周部附近的SFQR(Site Front least sQuares Range，前端最小平方範圍)的關係。
此處，SFQR為SEMI規格中的表示晶圓的外周部的平坦度的指標。該SFQR具體而言可藉由如下而求出：自晶圓取得多個規定尺寸的矩形狀的樣本，計算對所取得的各樣本根據最小平方法所求出的基準面的最大移位量的絕對值的和。
另外，圖11中，縱軸的SFQR及橫軸的研磨結束時的相位由將研磨時間為30.5分鐘的情況下的研磨結束時的SFQR設為100，研磨開始時100秒後的相位設為0時的相對值來表示。SFQR值小者表示平坦度良好。
如圖10所示，伴隨研磨時間的增加，研磨結束時的相位降低，自研磨開始時算起的相位變化量為π/2以上。這是指隨著晶圓的厚度接近載板的厚度，溫度變化的週期性消失，之後藉由上述高溫部分的反轉而相位反轉。
進而，如圖11所示，隨著研磨結束時的相位發生變 化，SFQR減少，晶圓外緣部的平坦性得以改善。
因此，對載板的溫度進行測定，可使載板的溫度的相位與研磨量建立對應關係，使用該對應關係來判定研磨結束時，藉此可正確地控制用以將晶圓設為所期望的平坦度的研磨量。
《實例2》
除將研磨時間變更為「30(min)、35(min)、40(min)、45(min)、50(min)」的5個級別以外，進行與實例1相同的試驗。
圖12表示變更研磨時間的每個級別的研磨結束時的載板的振幅的結果。另外，圖12中，縱軸的研磨結束時的振幅由將研磨時間為30min情況下的研磨結束時的振幅設為100時的相對值來表示。
而且，圖13表示研磨結束時的振幅與晶圓的厚度的關係，及振幅與晶圓外周部附近的上述SFQR的關係。
另外，圖13中，縱軸的SFQR及橫軸的研磨結束時的振幅由將研磨時間為30min的情況下的研磨結束時的SFQR及研磨結束時的振幅分別設為100時的相對值來表示。因此，SFQR值小者表示平坦度高。
如圖12所示，伴隨研磨時間的增加，研磨結束時的振幅降低。該情況是指隨著晶圓的厚度接近載板的厚度，溫度變化的週期性消失。
進而，如圖13所示可知，若研磨結束時的振幅減小，則SFQR減少，晶圓外緣部的平坦性得以改善。
因此，可對載板的溫度進行測定，使載板的溫度的振幅與研磨量建立對應關係，使用該對應關係判定研磨結束時，藉此可正確地控制用以將晶圓設為所期望的平坦度的研磨量。
《實例3》
為了確定無論載板的材質如何本發明的效果均有效，使用材質不同的3種載板，來進行評估研磨時間與載板的溫度的振幅的關係的試驗。
3種材質為如下：將載板設為玻璃纖維增強聚合物(Glass Fiber Reinforced Polymer，GFRP)製的材質，設為在GFRP製的載板上塗佈類鑽碳而成的材質，設為在SUS製的載板上塗佈類鑽碳而成的材質。
試驗設為如下來進行：(1)GFRP製的載板的初期的厚度為745μm，研磨時間為30分鐘，(2)在GFRP製的載板上塗佈類鑽碳而成的載板的初期的厚度為746μm，研磨時間為32分鐘，(3)在SUS製的載板上塗佈類鑽碳而成的載板的初期的厚度為754μm，研磨時間為34分鐘。
其他條件與實例2相同。
圖14表示評估結果。
如圖14所示可知，無論載板的材質如何，隨研磨的進行而振幅會減少，且存在大致線性相關關係。
因此可知，相對於任意的材質的載板，對載板的溫度進行測定，並可根據測定出的溫度而對晶圓的研磨量正確地進行控制。
《實例4》
作為比較例，進行如下測試：使用圖15所示的將保持孔2設置成與載板3為同心圓狀的載板3，對研磨中的載板3的溫度進行測定，並對載板3的溫度的振幅的週期性及研磨時間的推移進行評估。
載板使用的是GFRP製且初期厚度為745μm的載板，研磨時間設為30(min)。其他條件與實例2相同。
圖16是表示研磨時間與載板的溫度的振幅的峰值的關係的圖。
此外，圖17是表示載板的溫度的週期性的圖。
如圖16、圖17所示可知，在保持孔相對於載板的中心未發生偏心的情況下，振幅的峰值隨研磨時間的經過而不發生變化，從而溫度未表現出週期性，而與此相對，在保持孔相對於載板的中心而偏心的情況下，溫度存在週期性，振幅隨研磨時間而大致線性地減少。
1‧‧‧晶圓
2‧‧‧保持孔
3‧‧‧載板
3a‧‧‧外緣部
4‧‧‧下定盤
5‧‧‧上定盤
6‧‧‧研磨墊
7‧‧‧中心齒輪
8‧‧‧內齒輪
9‧‧‧溫度測定單元
10‧‧‧研磨量控制單元
G‧‧‧間隙
圖1是試作的兩面研磨裝置的示意立體圖。
圖2是表示研磨時間與兩面研磨裝置的構成構件等的溫度的關係的圖。
圖3(a)是示意性地表示載板的外緣部的溫度狀態的圖。圖3(b)是示意性地表示載板與上下定盤的接觸狀態的圖。圖3(c)是表示載板的部位距晶圓的距離與施加至載板的壓力的關係的圖。
圖4(a)是示意性地表示載板的外緣部的溫度狀態的 圖。圖4(b)是示意性地表示載板與上下定盤的接觸狀態的圖。圖4(c)是表示載板的部位距晶圓的距離與施加至載板的壓力的關係的圖。
圖5(a)是表示載板的溫度的振幅的週期性的圖。圖5(b)是表示研磨時間與載板的溫度的振幅的峰值的關係的圖。
圖6(a)是本發明的一實施形態的晶圓的兩面研磨裝置的示意立體圖。圖6(b)、圖6(c)是表示使用圖6(a)的兩面研磨裝置對載板的外緣部的溫度進行測定的情況的圖。
圖7是表示研磨時間與載板的溫度的關係的圖。
圖8是將圖7的一部分放大而表示的圖。
圖9是表示研磨時間與載板的溫度的相位及振幅的關係的圖。
圖10是表示研磨時間與載板的溫度的相位的關係的圖。
圖11是表示研磨結束時的載板的溫度的相位與晶圓的厚度及SFQR的關係的圖。
圖12是表示研磨時間與載板的溫度的振幅的關係的圖。
圖13是表示研磨結束時的載板的溫度的振幅與晶圓的厚度及SFQR的關係的圖。
圖14是表示研磨時間與研磨結束時的載板的溫度的振幅的關係的圖。
圖15是表示載板的保持孔設為與載板為同心圓狀的情況的俯視圖。
圖16是表示研磨時間與載板的溫度的振幅的關係的圖。
圖17是表示載板的溫度的週期性的圖。

Claims (7)

  1. 一種工件的研磨方法，將工件保持於載板上，上述載板具有保持工件的一個以上的保持孔且上述保持孔的至少一個偏心而配置，一邊供給研磨漿料，一邊於貼附了研磨墊的上定盤與下定盤之間至少使上述載板旋轉，藉此同時對上述工件的表背面進行研磨，其特徵在於：對上述載板的溫度進行測定，並根據測定出的載板的溫度的變化來對上述工件的研磨量進行控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工件的研磨方法，其中基於根據上述載板的溫度變化而計算的相位的變化來對上述工件的研磨量進行控制。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之工件的研磨方法，其中基於根據上述載板的溫度變化而計算的振幅的變化來對上述工件的研磨量進行控制。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之工件的研磨方法，其中基於根據上述載板的溫度變化而計算的相位的變化與振幅的變化的雙方，來對上述工件的研磨量進行控制。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之工件的研磨方法，其中使上述載板的外緣部向比上述上定盤與上述下定盤的外緣更靠徑方向外側突出而進行研磨，藉由光學溫度計測 單元來對突出的上述載板的外緣部的溫度進行測定。
  6. 一種工件的研磨裝置，其對工件的兩面進行研磨，且上述工件的研磨裝置包括：可旋轉的載板，上述載板形成著保持供研磨的工件的一個以上的保持孔，且上述保持孔的至少一個偏心而配置；下定盤，載置上述載板；及上定盤，與上述下定盤成對；上述工件的研磨裝置特徵在於，更包括：對上述載板的溫度進行測定的溫度計測單元；以及控制單元，根據測定出的溫度來對工件的研磨量進行控制。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之工件的研磨裝置，其中上述溫度計測單元為光學計測單元。
TW100140404A 2010-12-27 2011-11-04 工件的研磨方法以及研磨裝置 TWI498958B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010290353 2010-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201230184A TW201230184A (en) 2012-07-16
TWI498958B true TWI498958B (zh) 2015-09-01

Family

ID=46382512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100140404A TWI498958B (zh) 2010-12-27 2011-11-04 工件的研磨方法以及研磨裝置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9707659B2 (zh)
JP (2) JP5527430B2 (zh)
KR (1) KR101436485B1 (zh)
DE (1) DE112011104610B4 (zh)
SG (1) SG191150A1 (zh)
TW (1) TWI498958B (zh)
WO (1) WO2012090366A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201465B4 (de) * 2012-02-01 2018-01-18 Wafios Ag Verfahren zum Schleifen von Federenden und Federendenschleifmaschine
JP6707831B2 (ja) * 2015-10-09 2020-06-10 株式会社Sumco 研削装置および研削方法
JP6406238B2 (ja) * 2015-12-18 2018-10-17 株式会社Sumco ウェーハ研磨方法および研磨装置
KR102389491B1 (ko) * 2016-12-09 2022-04-22 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 양면연마장치용 캐리어 및 양면연마장치 그리고 양면연마방법
CN110303423B (zh) * 2018-03-20 2021-10-26 胜高股份有限公司 工件的研磨方法及研磨装置
JP7031491B2 (ja) * 2018-05-22 2022-03-08 株式会社Sumco ワークの両面研磨装置および両面研磨方法
CN113560122A (zh) * 2021-07-06 2021-10-29 北京理工大学 一种面向tsv的可偏心式旋涂一体化装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000271857A (ja) * 1999-03-25 2000-10-03 Super Silicon Kenkyusho:Kk 大口径ウェーハの両面加工方法及び装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1034529A (ja) 1996-07-18 1998-02-10 Speedfam Co Ltd 自動定寸装置
US6352466B1 (en) * 1998-08-31 2002-03-05 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for wireless transfer of chemical-mechanical planarization measurements
JP4278836B2 (ja) * 2000-06-09 2009-06-17 株式会社荏原製作所 ウェーハ研磨装置
US6375540B1 (en) * 2000-06-30 2002-04-23 Lam Research Corporation End-point detection system for chemical mechanical posing applications
JP2002231672A (ja) 2001-01-31 2002-08-16 Mitsubishi Materials Silicon Corp ウェーハ研磨方法およびその装置
JP3991598B2 (ja) * 2001-02-26 2007-10-17 株式会社Ｓｕｍｃｏ ウエーハ研磨方法
JP3627182B2 (ja) * 2001-12-28 2005-03-09 株式会社半導体先端テクノロジーズ Ｃｍｐ装置、研磨パッド及び研磨方法
JP2005005317A (ja) * 2003-06-09 2005-01-06 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 半導体ウェーハの研磨方法およびその研磨装置
KR100506942B1 (ko) * 2003-09-03 2005-08-05 삼성전자주식회사 화학적 기계적 연마장치
DE102007056627B4 (de) * 2007-03-19 2023-12-21 Lapmaster Wolters Gmbh Verfahren zum gleichzeitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben
DE102007013058B4 (de) * 2007-03-19 2024-01-11 Lapmaster Wolters Gmbh Verfahren zum gleichzeitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben
JP5076723B2 (ja) * 2007-08-09 2012-11-21 富士通株式会社 研磨装置、基板及び電子機器の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000271857A (ja) * 1999-03-25 2000-10-03 Super Silicon Kenkyusho:Kk 大口径ウェーハの両面加工方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012090366A1 (ja) 2012-07-05
DE112011104610B4 (de) 2020-03-26
SG191150A1 (en) 2013-07-31
JP5527430B2 (ja) 2014-06-18
TW201230184A (en) 2012-07-16
DE112011104610T5 (de) 2013-10-02
JPWO2012090366A1 (ja) 2014-06-05
US9707659B2 (en) 2017-07-18
US20130337723A1 (en) 2013-12-19
JP2014166677A (ja) 2014-09-11
KR20130088867A (ko) 2013-08-08
KR101436485B1 (ko) 2014-09-01
JP5708864B2 (ja) 2015-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI498958B (zh) 工件的研磨方法以及研磨裝置
JP5924409B2 (ja) ワークの研磨方法およびワークの研磨装置
JP6146213B2 (ja) ワークの両面研磨装置及び両面研磨方法
CN110235225B (zh) 半导体晶片的双面抛光方法
JP6490818B2 (ja) ウエハー研磨装置及びこれを用いたウエハー研磨方法
JP2015526303A (ja) 保持リングの厚さをモニタすること及び圧力制御
JP5983422B2 (ja) ガラス基板の研磨方法及び製造方法
CN110303423B (zh) 工件的研磨方法及研磨装置
JP6844530B2 (ja) ワークの両面研磨装置および両面研磨方法
KR20210013205A (ko) 워크의 양면 연마 장치 및 양면 연마 방법
TWI611867B (zh) 半導體晶圓之兩面研磨方法及其兩面研磨裝置
US20150364389A1 (en) Polish apparatus, polish method, and method of manufacturing semiconductor device
JP2020049612A (ja) ワークの両面研磨装置および両面研磨方法
JP5699783B2 (ja) ワークの研磨方法及び研磨装置
KR102457698B1 (ko) 웨이퍼 연마 장치와 방법
TW202335791A (zh) 用於偵測拋光中振動的渦電流監測
JPH1148135A (ja) 研磨装置および研磨方法