TWI541884B - Double-sided grinding method - Google Patents

Double-sided grinding method Download PDF

Info

Publication number
TWI541884B
TWI541884B TW102139361A TW102139361A TWI541884B TW I541884 B TWI541884 B TW I541884B TW 102139361 A TW102139361 A TW 102139361A TW 102139361 A TW102139361 A TW 102139361A TW I541884 B TWI541884 B TW I541884B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
wafer
flatness
double
section
Prior art date
Application number
TW102139361A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201436012A (zh
Inventor
Kazumasa Asai
Original Assignee
Shinetsu Handotai Kk
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 Shinetsu Handotai Kk filed Critical Shinetsu Handotai Kk
Publication of TW201436012A publication Critical patent/TW201436012A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI541884B publication Critical patent/TWI541884B/zh

Links

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
    • 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
    • B24B37/04—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
    • B24B49/02—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 according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/03—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 according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent according to the final size of the previously ground workpiece
    • 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
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror 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
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • 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

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)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

雙面研磨方法
本發明關於一種一邊供給研磨劑一邊同時研磨晶圓的雙面之雙面研磨方法。
隨著半導體元件的微小化，半導體元件的基板也就是半導體晶圓被要求的平坦度越來越嚴格，並且生產性的提升也被嚴格地要求。在這種趨勢中，針對晶圓的研磨，採用加工精度優良的雙面研磨方式來取代以往的單面研磨。
此處，第8圖表示一般使用的行星齒輪式的雙面研磨裝置的概略。雙面研磨裝置101，具有上磨盤和下磨盤，上磨盤能夠上下移動，而能夠以上磨盤按壓至下磨盤的方式，對於被夾在上磨盤和下磨盤間的晶圓施加負載。如第8圖所示，雙面研磨裝置101，具有被設置在下磨盤內側之太陽齒輪107、及被設置在下磨盤外側之內齒輪108。
又，在上磨盤和下磨盤間有用以保持晶圓之載具105，載具105的外周部，能夠嚙合於太陽齒輪107與內齒輪108而作旋轉。此載具105，對應於太陽齒輪107與內齒輪108的旋轉數而在上磨盤和下磨盤間進行自轉及公轉。被研磨物也就是晶圓，被插入且保持在此載具105所設置的保持孔106 中，藉此以在研磨中不會從雙面研磨裝置飛出的方式進行研磨。
在行星齒輪式的雙面研磨裝置中，研磨後的晶圓的平坦度，會依照研磨結束時的晶圓的厚度，亦即晶圓的精加工厚度(完工厚度)與載具的厚度之關係而變化，所以已知一種藉由調整晶圓的精加工厚度相對於載具的厚度，以調整平坦度的方法(例如，參照專利文獻1)。
一般來說，為了提升平坦度的精度就必須降低研磨速度，但是為了提升生產性就必須提升研磨速度。此處，研磨步驟，被分為以高研磨速率進行粗研磨之第一研磨步驟、及接著以低研磨速率進行精研磨之第二研磨步驟而進行，在第一研磨步驟中效率良好地進行研磨，在第二研磨步驟中做出精度良好的平坦度，藉此能夠不損害生產性而提升平坦度。
上述晶圓的精加工厚度的調整，是藉由使第一研磨步驟的研磨時間變化的方式進行。在上述方法中，為了研磨出平坦度高的晶圓，相對於載具的厚度，必須以最適合的厚度來對晶圓作精加工。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開平5-177539號公報
專利文獻2：日本特開2002-100594號公報
然而，例如GBIR(Global Backside Ideal Range，整體背面基準理想範圍)這種晶圓整體的平坦度、及例如SFQR(Site Front Least Squares Range，部位正面基準最小平方範圍)或ESFQR(Edge SFQR，邊緣部位正面基準最小平方範圍)這種外周部的平坦度，兩者成為高平坦化的厚度不一定相等。例如，即使以GBIR會變成良好的厚度進行精加工後，外周部的平坦度也可能發生外周翹起或外周塌邊，而造成SFQR和ESFQR的惡化。
近年來，特別是在外周部發生的翹起或塌邊會對最先端元件的良率造成巨大影響，所以演變成外周部的平坦度具有整體的平坦度以上的重要性。但是，僅利用控制整體的平坦度，難以改善外周部的平坦度。又，如上述的採用以載具的厚度作為基準之方法，難以對應因為磨損等所造成的載具的厚度的經常變化。
對此，例如在專利文獻2中，為了提升晶圓外周部的平坦度，揭露一種方法，在該方法中，將載具的載具齒輪部的厚度，構成比載具晶圓保持部的厚度更薄。但是此方法除了會使載具構造受限以外，對於外周部的改善效果也不充分。
本發明是鑒於前述問題而完成，目的在於提供一種雙面研磨方法，能夠不減低生產性且以良好的精度來測定研磨後的晶圓的直到最外周部的形狀，以提升包含晶圓的最外周部之晶圓整體的平坦度。
為了達成上述目的，依照本發明，提供一種雙面研磨方法，是針對利用已貼附研磨布之上磨盤和下磨盤，夾住載具所保持的晶圓，使前述載具自轉及公轉，並供給研磨劑，且一邊測定前述晶圓的厚度一邊同時研磨前述晶圓的雙面之形態的晶圓的雙面研磨，具有以高研磨速率進行研磨之第一研磨步驟、及接著以低研磨速率進行研磨之第二研磨步驟之雙面研磨方法，其特徵在於包含：測定步驟，其在研磨後，將從前述晶圓的最外周部通過中心之直線分割成預定的區間，且光學地測定該已分割的區間的剖面形狀；數值化步驟，其將每個前述已分割的區間的已預先設定的權重，附加至前述已測定的剖面形狀，將每個前述區間的平坦度加以數值化；及，設定步驟，其基於前述已數值化的平坦度，來設定下次研磨時的前述第一研磨步驟的研磨條件和前述第二研磨步驟的研磨條件；其中，在前述測定剖面形狀的步驟中，最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑，比前述最外周區間以外的區間的測定所使用的光束直徑更小。
依照這種雙面研磨方法，能夠不減低生產性且以良好的精度來測定研磨後的晶圓的直到最外周部的形狀，將該測定結果正確地反應至下次的研磨，以提升包含最外周部之晶圓整體的平坦度。
此時，在前述第一和第二研磨步驟的研磨條件的設定步驟中，能夠以前述第一和第二研磨步驟後的前述晶圓的厚度會變成預定的目標值之方式，來設定研磨負載、前述載具的自轉數和公轉數、及前述上磨盤和下磨盤的旋轉數之至 少一種。
這樣藉由具體地設定第一和第二研磨步驟的研磨條件，能夠提升下次的研磨中的包含最外周部之晶圓整體的平坦度。
又，此時，較佳是將前述最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑設為1mm以下。
依照這樣，能夠更確實地以良好的精度來測定最外周區間的形狀。
又，此時，前述剖面形狀的測定方法，較佳是藉由紅外線雷射所實施的光反射干涉法。
依照這樣，能夠以更良好的精度來測定剖面形狀。
又，此時，較佳是在前述測定剖面形狀的步驟中，將從前述晶圓的最外周部通過中心之直線，以相關於前述晶圓中心是對稱的方式分割前述預定的區間，並求得該已分割的各個區間的兩端上的前述晶圓的厚度的差△A，將相關於前述晶圓中心是對稱的兩個區間各自的△A進行比較且將絕對值較大的一方規定為這些區間的△A；在前述將平坦度數值化的步驟中，藉由前述最外周區間的△A來將前述晶圓外周部的平坦度β加以數值化，並藉由將越靠近前述晶圓中心的區間就設定越大的權重的方式所設定的前述權重，附加至前述最外周區間以外的各自的區間中的△A之後，以加算的方式來將前述晶圓外周部以外的平坦度α加以數值化。
依照這樣，能夠藉由已測定的剖面形狀來將平坦度具體地數值化，而能夠基於此數值來容易地設定第一和第二 研磨步驟的研磨條件。
又，此時，較佳是，前述整體的平坦度α的數值化，是藉由將最靠近前述晶圓中心的區間的平坦度，如果△A為0則設為0，如果△A為正則設為1或2，如果△A為負則設為-1或-2，將除此以外的區間的平坦度，如果△A為0則設為0，如果△A為正則設為0.5，如果△A為負則設為-0.5，且以加算的方式進行；前述晶圓外周部的平坦度β的數值化，是藉由如果△A為正則β設為1，如果△A為負則β設為-1，如果△A為0則β設為0的方式進行；在前述設定第一和第二研磨步驟的研磨條件的步驟中，當晶圓的最大厚度與最小厚度的差設為T時，前述下次研磨時的第一研磨步驟後的前述晶圓的目標厚度，是對這次研磨時的目標厚度加算β×T來決定，前述下次研磨時的第二研磨步驟後的前述晶圓的目標厚度，是對這次的目標厚度減去α×T來決定。
這樣做，能夠以更加精度良好的方式來進行平坦度的數值化，而能夠更加提升包含最外周部之晶圓整體的平坦度。
又，此時，較佳是在前述測定剖面形狀的步驟前，進而具有將空氣噴吹至從前述載具取下的前述晶圓的表面之步驟。
這樣做，能夠以更加良好的精度來測定剖面形狀。
本發明的雙面研磨方法，在測定研磨後的晶圓的剖面形狀的步驟中，是以將從晶圓的最外周部通過中心之直線分割 成預定的區間的方式來測定剖面形狀；進而，最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑，比最外周以外的區間的測定所使用的光束直徑更小，所以能夠不減低生產性且以良好的精度來測定晶圓的直到最外周部的形狀。又，包含基於這種以良好的精度來測定的形狀所數值化的平坦度，來進行下次研磨時的第一研磨步驟的研磨條件和第二研磨步驟的研磨條件之設定步驟，所以能夠提升包含最外周部之晶圓整體的平坦度。
1‧‧‧雙面研磨裝置
2‧‧‧上磨盤
3‧‧‧下磨盤
4‧‧‧研磨布
5‧‧‧載具
6‧‧‧保持孔
10‧‧‧噴嘴
11‧‧‧雷射光
12‧‧‧集光透鏡
101‧‧‧雙面研磨裝置
105‧‧‧載具
106‧‧‧保持孔
7‧‧‧太陽齒輪
8‧‧‧內齒輪
9‧‧‧貫通孔
107‧‧‧太陽齒輪
108‧‧‧內齒輪
W‧‧‧晶圓
第1圖是說明本發明的雙面研磨方法的一例之流程圖。
第2圖是表示能夠在本發明的雙面研磨方法中使用的雙面研磨裝置的一例之概略圖。
第3圖是說明區間的分割及平坦度的數值化的一例之說明圖。
第4圖是說明測定裝置的光束直徑的切換方法的一例之概略圖。
第5圖是表示研磨負載與晶圓外周形狀的關係之圖。
第6圖是表示實施例的第一次及第二次的研磨中的平坦度α、β的評價結果之圖。
第7圖是表示實施例及比較例的研磨後的晶圓的外周部的平坦度的評價結果之圖。
第8圖是表示一般的行星齒輪式的雙面研磨裝置之概略圖。
以下，針對本發明來說明實施形態，但是本發明不受限於此。
如上述，對於近年來被視為特別重要的提升外周部的平坦度之問題，本發明人持續進行深入的檢討後，發現以下事項。
首先，關於研磨後的晶圓外周部的平坦度的評價，著眼點在於：以往，在測定外周部的光學形狀時，為了避免從外周部特別是從倒角部來的測定用雷射光的反射的影響，而將從外周往內算起2mm左右的領域，從測定領域去除。再者，發現此事項就是平坦度的測定精度降低的原因。
因此，本發明人為了解決此問題，想到下述事項：如果將測定裝置的光束直徑依照晶圓的剖面形狀的測定位置來進行變化，亦即，在測定晶圓的最外周部時，以光束直徑變成更小的方式進行切換，則能夠一邊防止測定時間的大幅增加，一邊將測定領域擴展至以往被當作去除領域的最外周部來提升測定精度，進而能夠以良好的精度來測定擴展至最外周部的形狀。
進而，本發明人，想到以下事項而完成本發明，亦即：在測定形狀時，如果將從晶圓的最外周部通過中心的直線分割成預定的區間，且附加此每個區間預先設定的權重，特別是以越靠近晶圓中心的區間權重就越大的方式來設定權重，以進行每個區間的平坦度的評價，則能夠以更高的精度來進行平坦度的評價；以及，如果基於此評價結果來設定下 次研磨時的研磨條件，則能夠更加提升包含晶圓的最外周部之晶圓整體的平坦度。
此處，針對能夠在本發明的雙面研磨方法中使用的雙面研磨裝置進行說明。如第2圖所示，雙面研磨裝置1，具有圓筒形的上磨盤2及下磨盤3，於此上磨盤2和下磨盤3，以兩者的研磨面對向的方式，於研磨面各自貼附有研磨布4。此處，研磨布4是含浸有胺酯(urethane，胺甲酸乙酯)樹脂之不織布、或是胺酯發泡體等。下磨盤3，在內側安裝有太陽齒輪7，在外側安裝有內齒輪8。上磨盤2、下磨盤3與太陽齒輪7、內齒輪8，具有相同的旋轉中心軸，而能夠在繞著該軸彼此獨立地進行旋轉運動。
在載具5上，設置有用以保持晶圓W之保持孔6，複數個載具5，被夾在上磨盤和下磨盤3間。在一個載具5上，設置有複數個保持孔6，而在每個批次能夠研磨複數個晶圓W。又，載具5，與太陽齒輪7及內齒輪8分別嚙合，對應於太陽齒輪7及內齒輪8的旋轉數而在上磨盤和下磨盤間進行自轉及公轉。將晶圓W插入並保持在這種載具5的保持孔6中，利用上磨盤2的降下，夾住晶圓W及載具5且施加研磨負載。再者，經由在上磨盤2所設置的貫通孔9，一邊將從噴嘴10所供給的研磨劑流入上磨盤和下磨盤間，一邊使上磨盤2和下磨盤3以彼此相反的方向進行旋轉，同時研磨晶圓W的雙面。
又，雙面研磨裝置，具有：測定裝置，其在研磨後測定從載具取下的晶圓的形狀；及，搬送機器人(robot)，其 將晶圓搬送至此測定裝置。
測定裝置，例如是具備波長可變紅外線雷射裝置之晶圓厚度測定裝置，該波長可變紅外線雷射的波長，是光學地透過晶圓之波長。又，測定裝置能夠調整照射至晶圓上的雷射光的光束直徑。
在本發明的雙面研磨方法中，使用這種雙面研磨裝置，以高研磨速率進行研磨之第一研磨步驟、及接著以低研磨速率進行研磨之第二研磨步驟來研磨晶圓。此處，第一研磨步驟，主要是用以去除前面步驟中殘存的晶圓表面的加工變形或凹坑之步驟，為了提升生產性而提高研磨負載，是以高研磨速率進行研磨。第二研磨步驟，主要是用以調整平坦度之步驟，是以低研磨速率進行研磨。這些研磨步驟的研磨條件，是基於前次的平坦度的評價結果來適當地設定。另外，本發明所使用的上述雙面研磨裝置的構成是例示，並不受限於此例子。
以下，使用第1圖來具體說明本發明的雙面研磨方法。
如第1圖所示，首先，一邊測定研磨對象的晶圓的厚度，一邊開始研磨(第1圖的步驟S1)。在此晶圓的厚度的測定中，較佳是使用藉由紅外線雷射所實施的光反射干涉法，而能夠提升測定精度。作為研磨步驟，如上述，首先進行第一研磨步驟(第1圖的步驟S2)。在此第一研磨步驟中的研磨條件，如後述，是使用前次進行研磨時所設定的條件。
接著，進行第二研磨步驟(第1圖的步驟S3)。在此 第二研磨步驟中的研磨條件，如後述，是使用前次進行研磨時所設定的條件。然後，當到達目標的最終精加工厚度(完工厚度)時結束研磨(第1圖的步驟S4)。
以後，將研磨後的晶圓從載具取出(第1圖的步驟S5)，移送至晶圓的剖面形狀的測定裝置(第1圖的步驟S6)。在測定晶圓的剖面形狀前，較佳是將空氣噴吹至晶圓的表面以去除附著在晶圓上的研磨劑、水分(第1圖的步驟S7)。這樣做能夠提升測定精度。
接著，測定研磨後的晶圓的剖面形狀。在此測定步驟中，將從晶圓的最外周部通過中心之直線分割成預定的區間，且光學地測定該已分割的區間的剖面形狀。測定，是以最外周區間、及最外周區間以外的區間的方式，被分為兩階段來進行。首先，進行最外周區間以外的整體的剖面形狀的測定(第1圖的步驟S8)。此時，在測定中使用的測定裝置的光束直徑，與以往相同能夠設為3mm左右，但是不受限於此。此測定結束後，為了接著測定最外周區間的剖面形狀，要將光束直徑切換成更小(第1圖的步驟S9)。在切換光束直徑後，進行最外周區間的剖面形狀的測定(第1圖的步驟S10)。
此最外周區間，是從部分被包含在晶圓的倒角部(在晶圓的兩主面中的倒角寬度X1及X2的部分)的位置開始之包含「外周除外領域2mm」(指從外周往內算起2mm的區域)之區間。此時，在使用光反射干涉法之場合，較佳是如果設為直徑1mm以下的光束直徑，則在從距外周2mm處更往外側方向而直到倒角部為止的形狀測定中，來自倒角部的(X1，X2) 的散亂光量會在入射光量的一半以下，因而能夠將來自距外周1mm以下的部分的反射光量確實地受光而能夠安定地測定外周形狀。較佳是特別設為直徑0.06mm的光束直徑，則焦點深度也有1.1mm左右，能夠不受晶圓的厚度不均勻等影響，使測定用光學計的焦點容易對準，以容易地測定外周的平坦度。
另外，一旦光束直徑在0.04mm以下，則焦點難以對準而不實際。
這樣，以最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑，會比最外周以外的區間的測定所使用的光束直徑更小的方式進行使用，藉此能夠短時間地測定直到晶圓的最外周部的形狀，而能夠抑制生產性的減低。又，能夠抑制在測定時來自倒角部的雷射光的反射的影響，而能夠提升形狀測定的精度。
此處，在將從晶圓的最外周部通過中心之直線分割成預定的區間時，例如，如第3圖所示，能夠以相關於前述晶圓中心是對稱的方式將直線分割成區間。在第3圖中，將晶圓中心的位置設為C，將晶圓的外周部的位置設為n(及n’)。此處，n是2以上的整數。An表示在n的位置中的晶圓厚度。此場合，從n至n-1(及從n’至n-1’)的區間是最外周區間，從n-1至n-1’的區間是最外周區間以外的整體的區間。
此處，如果使用紅外線雷射所進行的光反射干涉法來進行剖面形狀的測定，能夠提升測定精度所以較佳。又，剖面形狀的測定，能夠以測定晶圓厚度的方式進行。
上述光束直徑的切換，例如第4圖所示，能夠使用集光透鏡(聚光透鏡)12來使雷射光11集光，以使光束直徑從t1縮小至t2。另外，在光束直徑是0.06mm時的焦點距離d是100mm左右。若這樣做，能夠使測定裝置小型化，且能夠削減成本。
接著，將已測定的剖面形狀(參照第3圖來加以說明，就是從An至An’間)的最大厚度(Tmax)與最小厚度(Tmin)的差(Tmax-Tmin)設為T。又，將每個已分割的區間的已預先設定的權重，附加至已測定的剖面形狀，將每個區間的平坦度加以數值化(第1圖的步驟S11)。例如，求得已分割的各個區間的兩端上的晶圓厚度的差△A，藉由此差△A而能夠將平坦度數值化。參照第3圖進行說明，則求得最外周區間的兩端n-1與n中的晶圓厚度的差(△An-1=An-1-An)、及與此區間相關於晶圓中心是對稱的最外周區間的兩端n-1’與n’中的晶圓厚度的差(△An-1’=An-1’-An’)，藉由△An-1及△An-1’的絕對值的較大的一個的值，來將晶圓的外周部的平坦度β加以數值化。此處，差△A，如果外周部是翹起形狀則是負的數值，如果外周部是塌邊形狀則是正的數值。
同樣，在將晶圓的外周部以外的整體的平坦度α加以數值化時，求得最外周區間以外的各個區間的兩端上的晶圓厚度的差△An-2~△A0(及△An-2’~△A0’)、及將相關於晶圓中心是對稱的區間的各自的差△A進行比較，而將絕對值的較大的一個的值規定為這些區間的△A。然後，以將每個區間的已預先設定的權重附加至此△A，且加算各個區間份量。將此已加算的值作為整體的平坦度α。此處，差△A，如果整體 是凹形狀則是負的數值，如果整體是凸形狀則是正的數值。
作為此時的權重，例如，能夠以越靠近晶圓中心的區間附加越大的權重的方式來設定。此處，第3圖所示的例子，在n是3之場合，亦即，相關於晶圓中心，將對稱的區間分割成3個之場合的權重附加後的平坦度，在表1、表2中具體地表示。表1是表示在最外周區間中被數值化的平坦度的例子。如表1所示，在形狀是平坦之場合權重是0，平坦度也是0。在翹起、塌邊形狀之場合權重是1，在形狀是翹起之場合的平坦度是-1，在形狀是塌邊之場合的平坦度是1。此值能夠作為晶圓外周部的平坦度β。
表2是表示在1-2區間(外側)及C-1區間(內側)中被數值化的平坦度的例子。此處，在表2中的凹凸形狀的+的數量是表示形狀的程度，數量越多是表示程度越大。在形狀是平坦之場合權重是0，平坦度也是0。在凹凸形狀之場合，在1-2區間的權重是0.5，在凸形狀之場合的平坦度是0.5，在凹形狀之場合的平坦度是-0.5；在C-1區間的權重是1或2，在凸形狀之場合的平坦度是1或2，在凹形狀之場合的平坦度是-1或-2。能夠藉由這些各個區間的平坦度，來進行上述對稱區間的比較及加算，以求得整體的平坦度α。
接著，基於如上述已數值化的平坦度來設定下次研磨時的第一研磨步驟及第二研磨步驟的研磨條件(第1圖的步驟S12)。此時，能夠以第一和第二研磨步驟後的晶圓厚度會變成預定的目標值的方式，來設定研磨負載、載具的自轉數和公轉數、上轉盤和下轉盤的旋轉數的至少一種。例如能夠使用以下述方式來決定此研磨步驟後的晶圓厚度的預定的目標值。
下次研磨時的第一研磨步驟後的晶圓的目標厚度，是將上述求得的晶圓外周部的平坦度β乘以晶圓的最大厚度與最小厚度的差T之值，並加算至此次研磨時的目標厚度而求得。例如，在外周部是翹起形狀之場合，β會變成負，所以將β×T加算至此次研磨時的目標厚度，亦即會造成目標厚度的減少。減少目標厚度，只要以增加研磨負載、轉盤的旋轉數、及載具的自轉數和公轉數的方式來增加研磨速度即可。又，在外周部是塌邊形狀之場合，β會變成正，所以將β×T加算至此次研磨時的目標厚度，亦即會造成目標厚度的增加。目標厚度的增加，只要以減少研磨負載、轉盤的旋轉 數、及載具的自轉數和公轉數的方式來減少研磨速度即可。
在第5圖中，表示例如在改變研磨負載時的晶圓外周部的形狀變化的評價結果。如第5圖所示，伴隨研磨負載的增加，外周形狀會變成塌邊形狀；伴隨研磨負載的減少，外周形狀會變成翹起形狀。因此，利用此關係來使研磨負載變化，而能夠調整晶圓外周部的形狀。
又，下次研磨時的第二研磨步驟後的晶圓的目標厚度，是從此次研磨時的目標厚度減去整體的平坦度α而求得。例如，在整體的平坦度是凹之場合，α會變成負，所以對此次研磨時的目標厚度減去整體的平坦度α×T，亦即會造成目標厚度的增加。在整體的平坦度是凸之場合，α會變成正，所以對此次研磨時的目標厚度減去整體的平坦度α×T，亦即會造成目標厚度的減少。此場合，如上述也只要以調整研磨負載、轉盤的旋轉數、及載具的自轉數和公轉數的方式來調整研磨速度即可。
最後，以如上述設定的研磨條件來進行下次的研磨(第1圖的步驟S13)。使用控制裝置，以自動進行先藉由已測定的剖面形狀來將平坦度加以數值化，並基於該已數值化的平坦度來設定研磨條件的步驟，藉此提升生產性。
[實施例]
以下，藉由本發明的實施例及比較例來更具體說明本發明，但是本發明不受限於此。
(實施例)
依照如第1圖所示的本發明的雙面研磨方法，進行直徑 300mm的單晶矽晶圓的雙面研磨。首先將以CZ法(柴氏法)製造的單晶矽晶棒，進行切片、倒角、磨光、蝕刻處理，以準備晶圓。使用如第2圖所示的雙面研磨裝置來進行研磨。在上磨盤和下磨盤側，一同使用胺酯發泡體以作為雙面研磨裝置的研磨布，研磨劑包含膠體二氧化矽磨粒，且將pH值調整在10.0~11.0的範圍內來使用。
作為第一次研磨的研磨條件，第一研磨步驟的研磨條件如下。研磨負載是150g/cm2，分別設定上磨盤和下磨盤、太陽齒輪、內齒輪的旋轉數，使得載具公轉數與上磨盤旋轉數的差、及下磨盤旋轉數與載具公轉數的差都是10rpm，並使得載具的自轉數是2.5rpm。將第一研磨步驟後的目標厚度設為785μm，將第二研磨步驟後的目標厚度亦即最終的精加工厚度設為780μm。
第一次研磨的結束後，進行平坦度評價的結果，外周部是翹起形狀，且整體的形狀是凹形狀。此處，如第6(A)圖所示，採用已判定的數值來作為第二次研磨的研磨條件，在第一研磨步驟中，藉由增加研磨負載增加，以使目標厚度變成784.909μm(785μm+β×T，β=-1，T=0.091)；在第二研磨步驟中，藉由減少研磨負載，以使目標厚度變成780.136μm(780μm-α×T，α=-1.5，T=0.091)。
評價第二次研磨的結束後的晶圓平坦度的結果，如第6(B)圖所示，能夠提升包含最外周部之晶圓整體的平坦度。
另外，最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑是0.06mm。
反覆進行這樣的研磨，在第7圖表示研磨後的晶圓的外周部的平坦度的評價結果。圖中的外周平坦性評價相對值，以規格值是0~100的方式算出，越靠近0表示越平坦。如第7圖所示，相較於後述比較例，可知在實施例中的平坦度能夠提升。
(比較例)
除了在研磨後沒有進行研磨條件的設定，而以相同的研磨條件重複進行研磨以外，以與實施例相同的條件進行雙面研磨，且與實施例進行相同的評價。
第7圖表示研磨後的晶圓的外周部的平坦度的評價結果。如第7圖所示，相較於實施例的結果，平坦度已惡化。
另外，本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態為例示，具有與本發明的申請專利範圍中所述的技術思想實質相同的結構，並發揮相同作用效果的技術方案，均包含在本發明的技術範圍內。

Claims (15)

  1. 一種雙面研磨方法，是針對利用已貼附研磨布之上磨盤和下磨盤，夾住載具所保持的晶圓，使前述載具自轉及公轉，並供給研磨劑，且一邊測定前述晶圓的厚度一邊同時研磨前述晶圓的雙面之形態的晶圓的雙面研磨，具有以高研磨速率進行研磨之第一研磨步驟、及接著以低研磨速率進行研磨之第二研磨步驟之雙面研磨方法，其特徵在於包含：測定步驟，其在研磨後，將從前述晶圓的最外周部通過中心之直線分割成預定的區間，且光學地測定該已分割的區間的剖面形狀；數值化步驟，其將每個前述已分割的區間的已預先設定的權重，附加至前述已測定的剖面形狀，將每個前述區間的平坦度加以數值化；及，設定步驟，其基於前述已數值化的平坦度，來設定下次研磨時的前述第一研磨步驟的研磨條件和前述第二研磨步驟的研磨條件；其中，在前述測定剖面形狀的步驟中，最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑，比前述最外周區間以外的區間的測定所使用的光束直徑更小。
  2. 如請求項1所述之雙面研磨方法，其中，在前述第一和第二研磨步驟的研磨條件的設定步驟中，以前述第一和第二研磨步驟後的前述晶圓的厚度會變成預定的目標值之方式，來設定研磨負載、前述載具的自轉數和公轉數、及前述上磨盤 和下磨盤的旋轉數之至少一種。
  3. 如請求項1所述之雙面研磨方法，其中，將前述最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑設為1mm以下。
  4. 如請求項2所述之雙面研磨方法，其中，將前述最外周區間的測定所使用的測定裝置的光束直徑設為1mm以下。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述之雙面研磨方法，其中，前述剖面形狀的測定方法，是藉由紅外線雷射所實施的光反射干涉法。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟中，將從前述晶圓的最外周部通過中心之直線，以相關於前述晶圓中心是對稱的方式分割前述預定的區間，並求得該已分割的各個區間的兩端上的前述晶圓的厚度的差△A，將相關於前述晶圓中心是對稱的兩個區間各自的△A進行比較且將絕對值較大的一方規定為這些區間的△A；在前述將平坦度數值化的步驟中，藉由前述最外周區間的△A來將前述晶圓外周部的平坦度β加以數值化，並藉由將越靠近前述晶圓中心的區間就設定越大的權重的方式所設定的前述權重，附加至前述最外周區間以外的各自的區間中的△A之後，以加算的方式來將前述晶圓外周部以外的平坦 度α加以數值化。
  7. 如請求項5所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟中，將從前述晶圓的最外周部通過中心之直線，以相關於前述晶圓中心是對稱的方式分割前述預定的區間，並求得該已分割的各個區間的兩端上的前述晶圓的厚度的差△A，將相關於前述晶圓中心是對稱的兩個區間各自的△A進行比較且將絕對值較大的一方規定為這些區間的△A；在前述將平坦度數值化的步驟中，藉由前述最外周區間的△A來將前述晶圓外周部的平坦度β加以數值化，並藉由將越靠近前述晶圓中心的區間就設定越大的權重的方式所設定的前述權重，附加至前述最外周區間以外的各自的區間中的△A之後，以加算的方式將前述晶圓外周部以外的平坦度α加以數值化。
  8. 如請求項6所述之雙面研磨方法，其中，前述整體的平坦度α的數值化，是藉由將最靠近前述晶圓中心的區間的平坦度，如果△A為0則設為0，如果△A為正則設為1或2，如果△A為負則設為-1或-2，將除此以外的區間的平坦度，如果△A為0則設為0，如果△A為正則設為0.5，如果△A為負則設為-0.5，且以加算的方式進行；前述晶圓外周部的平坦度β的數值化，是藉由如果△A為正則β設為1，如果△A為負則β設為-1，如果△A為0則β設為0的方式進行；在前述設定第一和第二研磨步驟的研磨條件的步驟中， 當晶圓的最大厚度與最小厚度的差設為T時，前述下次研磨時的第一研磨步驟後的前述晶圓的目標厚度，是對這次研磨時的目標厚度加算β×T來決定，前述下次研磨時的第二研磨步驟後的前述晶圓的目標厚度，是對這次研磨時的目標厚度減去α×T來決定。
  9. 如請求項7所述之雙面研磨方法，其中，前述整體的平坦度α的數值化，是藉由將最靠近前述晶圓中心的區間的平坦度，如果△A為0則設為0，如果△A為正則設為1或2，如果△A為負則設為-1或-2，將除此以外的區間的平坦度，如果△A為0則設為0，如果△A為正則設為0.5，如果△A為負則設為-0.5，且以加算的方式進行；前述晶圓外周部的平坦度β的數值化，是藉由如果△A為正則β設為1，如果△A為負則β設為-1，如果△A為0則β設為0的方式進行；在前述設定第一和第二研磨步驟的研磨條件的步驟中，當晶圓的最大厚度與最小厚度的差設為T時，前述下次研磨時的第一研磨步驟後的前述晶圓的目標厚度，是對這次研磨時的目標厚度加算β×T來決定，前述下次研磨時的第二研磨步驟後的前述晶圓的目標厚度，是對這次研磨時的目標厚度減去α×T來決定。
  10. 如請求項1至請求項4中任一項所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟前，進而具有將空氣噴吹至從前述載具取下的前述晶圓的表面之步驟。
  11. 如請求項5所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟前，進而具有將空氣噴吹至從前述載具取下的前述晶圓的表面之步驟。
  12. 如請求項6所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟前，進而具有將空氣噴吹至從前述載具取下的前述晶圓的表面之步驟。
  13. 如請求項7所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟前，進而具有將空氣噴吹至從前述載具取下的前述晶圓的表面之步驟。
  14. 如請求項8所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟前，進而具有將空氣噴吹至從前述載具取下的前述晶圓的表面之步驟。
  15. 如請求項9所述之雙面研磨方法，其中，在前述測定剖面形狀的步驟前，進而具有將空氣噴吹至從前述載具取下的前述晶圓的表面之步驟。
TW102139361A 2012-11-13 2013-10-30 Double-sided grinding method TWI541884B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012249572A JP5896884B2 (ja) 2012-11-13 2012-11-13 両面研磨方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201436012A TW201436012A (zh) 2014-09-16
TWI541884B true TWI541884B (zh) 2016-07-11

Family

ID=50730818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102139361A TWI541884B (zh) 2012-11-13 2013-10-30 Double-sided grinding method

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9862072B2 (zh)
JP (1) JP5896884B2 (zh)
KR (1) KR102004701B1 (zh)
CN (1) CN104620362B (zh)
DE (1) DE112013004148T5 (zh)
SG (1) SG11201501825WA (zh)
TW (1) TWI541884B (zh)
WO (1) WO2014076880A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101660900B1 (ko) * 2015-01-16 2016-10-10 주식회사 엘지실트론 웨이퍼 연마 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 연마 방법
CN105345605A (zh) * 2015-09-25 2016-02-24 广东先导半导体材料有限公司 一种晶片磨边方法和磨边机吸盘
SG11201806747QA (en) * 2016-02-16 2018-09-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd Double-side polishing method and double-side polishing apparatus
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
JP6765887B2 (ja) * 2016-07-21 2020-10-07 スピードファム株式会社 研磨装置
KR101933008B1 (ko) * 2016-08-08 2018-12-27 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼 평탄도 측정 시스템 및 이를 이용한 웨이퍼 평탄도 측정 방법
JP6575463B2 (ja) * 2016-08-24 2019-09-18 信越半導体株式会社 ウェーハの研磨方法
DE102016116012A1 (de) * 2016-08-29 2018-03-01 Lapmaster Wolters Gmbh Verfahren zum Messen der Dicke von flachen Werkstücken
JP2018074019A (ja) * 2016-10-31 2018-05-10 株式会社Sumco ウェーハの製造方法およびウェーハ
JP6635003B2 (ja) 2016-11-02 2020-01-22 株式会社Sumco 半導体ウェーハの両面研磨方法
CN107042425B (zh) * 2017-05-11 2019-06-11 济源石晶光电频率技术有限公司 石英晶片研磨工艺
JP6451825B1 (ja) * 2017-12-25 2019-01-16 株式会社Sumco ウェーハの両面研磨方法
JP6844530B2 (ja) * 2017-12-28 2021-03-17 株式会社Sumco ワークの両面研磨装置および両面研磨方法
CN110640621B (zh) * 2019-07-31 2021-03-19 华灿光电（浙江）有限公司 双面研磨机及双面研磨方法
JP7143831B2 (ja) * 2019-10-11 2022-09-29 信越半導体株式会社 ウェーハ形状の測定方法
CN112652526A (zh) * 2020-12-14 2021-04-13 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种硅片抛光方法和硅片
KR102628016B1 (ko) * 2022-09-05 2024-01-23 김재중 각각 회전하는 메인 트레이 및 보조 트레이를 포함하는 연마 장치를 운용 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05177539A (ja) 1991-12-24 1993-07-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 両面ポリッシュ装置によるウェハ研磨方法
JPH05309559A (ja) * 1992-05-12 1993-11-22 Speedfam Co Ltd 平面研磨方法及び装置
JP3313505B2 (ja) 1994-04-14 2002-08-12 株式会社日立製作所 研磨加工法
US5964643A (en) * 1995-03-28 1999-10-12 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for in-situ monitoring of chemical mechanical polishing operations
US5708506A (en) 1995-07-03 1998-01-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for detecting surface roughness in a chemical polishing pad conditioning process
JP2002100594A (ja) 2000-09-22 2002-04-05 Komatsu Electronic Metals Co Ltd 平面研磨方法および装置
JP2002184733A (ja) 2000-12-18 2002-06-28 Hitachi Ltd 処理方法、測定方法及び半導体装置の製造方法
JP2006049740A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Komatsu Electronic Metals Co Ltd 半導体ウェーハの製造方法
JP2006095677A (ja) 2004-08-30 2006-04-13 Showa Denko Kk 研磨方法
US7930058B2 (en) 2006-01-30 2011-04-19 Memc Electronic Materials, Inc. Nanotopography control and optimization using feedback from warp data
US7960188B2 (en) * 2008-05-15 2011-06-14 Ebara Corporation Polishing method
KR101587226B1 (ko) * 2008-07-31 2016-01-20 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 웨이퍼의 연마 방법 및 양면 연마 장치
WO2010087337A1 (ja) * 2009-02-02 2010-08-05 株式会社神戸製鋼所 形状測定装置
WO2012090364A1 (ja) * 2010-12-28 2012-07-05 コニカミノルタオプト株式会社 磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法
JP5614397B2 (ja) * 2011-11-07 2014-10-29 信越半導体株式会社 両面研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104620362A (zh) 2015-05-13
TW201436012A (zh) 2014-09-16
KR102004701B1 (ko) 2019-07-29
KR20150084764A (ko) 2015-07-22
DE112013004148T5 (de) 2015-05-28
JP5896884B2 (ja) 2016-03-30
JP2014099471A (ja) 2014-05-29
US9862072B2 (en) 2018-01-09
SG11201501825WA (en) 2015-05-28
WO2014076880A1 (ja) 2014-05-22
CN104620362B (zh) 2017-06-27
US20150209931A1 (en) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI541884B (zh) Double-sided grinding method
TWI523094B (zh) Double-sided grinding method
JP6146213B2 (ja) ワークの両面研磨装置及び両面研磨方法
US9108289B2 (en) Double-side polishing apparatus
US9033764B2 (en) Method of polishing object to be polished
TWI511840B (zh) 修整用於半導體晶圓之同時雙面拋光之拋光墊的方法
TWI501304B (zh) Semiconductor wafers and methods for manufacturing the same
TWI727490B (zh) 晶圓製造方法以及晶圓
JP6252098B2 (ja) 角形金型用基板
TW201730949A (zh) 晶圓研磨方法
JP2010034479A (ja) ウェーハの研磨方法
WO2013031090A1 (ja) シリコンウェーハの研磨方法及び研磨装置
JP2011161611A (ja) キャリア取り付け方法
TW201321133A (zh) 加工裕度的評價方法及晶圓的製造方法
JP6418174B2 (ja) シリコンウェーハの片面研磨方法
CN109414799A (zh) 双面研磨装置
JP7070010B2 (ja) キャリアの製造方法および半導体ウェーハの研磨方法
JP5688820B2 (ja) 研磨装置
JP6895847B2 (ja) 磁気ディスク用基板およびその製造方法
TWI851227B (zh) 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
TW202407790A (zh) 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
TW202406674A (zh) 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