TWI648778B - 半導體晶圓之雙面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
提供半導體晶圓之雙面研磨方法，其藉由因應研磨中的研磨環境變化，能夠抑制研磨品質的偏差。
本發明的半導體晶圓之雙面研磨方法包括：事先求出判定雙面研磨的研磨傾向的判定函數之程序；第1程序，依據初期研磨條件，開始該半導體晶圓的雙面研磨；第2程序，依據該初期研磨條件進行該半導體晶圓的雙面研磨，同時使用該第1程序的特定期間中的裝置記錄資料計算該判定函數的值，基於該判定函數的值，將已調整該初期研磨條件的調整研磨條件設定於該雙面研磨裝置；第3程序，依據該調整研磨條件進行該半導體晶圓的雙面研磨。
Description
本發明係關於同時研磨半導體晶圓的表裏兩面的半導體晶圓之雙面研磨方法。
已知有矽晶圓及GaAs等的化合物半導體晶圓作為半導體晶圓。一般而言，係依序經由下列程序而製得半導體晶圓：切片程序，用線鋸將單結晶鑄錠切片成為薄圓板狀的晶圓；研削程序，使已切片的晶圓之表背面平坦化，同時使其成為特定厚度；研磨程序，消除研削後的晶圓表面的凹凸，並施以平坦度高的鏡面加工。另外，因應用途，而使用MOCVD法等，在研磨後的半導體晶圓表面形成磊晶層。
在上述的半導體晶圓的研磨程序中，使用同時研磨半導體晶圓之兩面的雙面研磨法、及僅研磨單面的單面研磨法當中的一者或兩者，也進行在執行雙面研磨法後，再依序執行單面研磨法的多段研磨。
在此，使用圖1，說明依據習知技術的一般的雙面研磨裝置1。如圖1所示，雙面研磨裝置1包括：具有用以固持半導體晶圓20的固持孔40的載具板30；分別設置研磨墊60a,60b的上定盤50a及下定盤50b；分別使上定盤50a及下定 盤50b轉動的一對馬達90a及90b。
上定盤50a及下定盤50b構成為，能夠用所欲之荷重夾住被固持孔40固持的半導體晶圓20。馬達90a及90b，使上定盤50a及下定盤50b以反方向轉動。另外，在載具板30設有外周齒輪，藉由與下定盤50b中心部的中心齒輪70、和下定盤50b外周的內齒輪80咬合，載具板30進行自轉及公轉(稱之為「行星轉動」)。再者，中心齒輪70及內齒輪80，分別由相異於馬達90a及90b的馬達90c,90d所驅動。雙面研磨裝置1，一邊使得夾住的載具板30行星轉動，一邊藉由研磨墊60a及60b的加壓和滴下研磨漿(未圖示)，同時對半導體晶圓20的表背面進行化學機械研磨。
雙面研磨後的半導體晶圓應該要具有的形狀樣式係依據其後進行的各種程序而異，例如使晶圓中心為凸形狀、或者凹形狀等。因此，在雙面研磨法中，要控制研磨條件，以因應樣式獲得如同所欲形狀的半導體晶圓形狀。
不過，雖然定出研磨後的所欲形狀來進行半導體晶圓的雙面研磨，但仍是難以獲得如同所欲形狀的完全精密的形狀，而有誤差產生。另外，在雙面研磨法中，隨著研磨處理的進行，無法避免會有研磨墊磨耗、或研磨中的研磨漿溫度變化、以及局部的研磨漿供給量變化等的研磨環境變化，此種研磨環境變化會導致研磨品質的惡化。因此，已有研究出各種控制雙面研磨法中的研磨條件的方法。
例如，專利文獻1記載的技術中，在包含以高研磨率研磨的第1研磨程序、以及接著用低研磨率研磨的第2研 磨程序的半導體晶圓的雙面研磨方法中，在半導體晶圓研磨後，以光學測定半導體晶圓的剖面形狀，並基於該測定結果，設定下一次研磨時的第1及第2研磨程序的研磨條件。依據專利文獻1，藉由此雙面研磨方法，能夠提高包括半導體晶圓的最外周部在內的半導體晶圓全體的平坦度。
專利文獻1：日本特開2014-99471號公報
但是，專利文獻1的雙面研磨法為，對於研磨結束後的下一個批次之後的研磨反映出已修正的研磨條件的技術。因此，專利文獻1記載的技術中，能夠修正下一次研磨之後的研磨條件，但無法因應研磨中的研磨環境變化。在過去的雙面研磨方法中，相同於專利文獻1記載的技術，雖然可在複數階段中改變研磨條件，但在研磨開始前設定好各個階段中的特定的研磨條件，一旦研磨開始了就無法再進行研磨條件的調整。因此，依據習知技術的雙面研磨方法中，研磨中有產生研磨環境變化的批次之半導體晶圓成為不良品，所以，產品率改善有其限制，在使研磨後的半導體晶圓如同所欲形狀的所謂形狀控制性等的研磨品質上，產生了偏差。
因此，本發明之目的為提供半導體晶圓之雙面研磨方法，其藉由因應研磨中的研磨環境變化，能夠抑制研磨品質的偏差。
欲達成上述目的的本發明者再三研究。而後，本發明者想到，在研磨中，於原位(in-situ；在當場)調整研磨條件，以因應研磨中的研磨環境變化。藉由在原位調整研磨條件，能夠因應研磨中的研磨環境變化，其結果為，能夠改善研磨品質的偏差。
本發明者認真研究，以半導體晶圓的形狀指標為目的變數，將研磨中的裝置記錄資料作為說明變數，並進行複回歸分析，則確認兩者之間有強烈的複相關關係。而且還發現，將研磨中的裝置記錄資料代入藉由複回歸分析所得到的線形函數時，能夠基於該線形函數的值判定研磨中的半導體晶圓的形狀狀況。而且，本發明者發現，基於該判定結果，在研磨中調整研磨條件，藉此因應研磨中的環境變化而能夠抑制研磨品質的偏差，進而完成本發明。
基於上述發現而完成的本發明的要旨構成如下所述。
(1)一種半導體晶圓之雙面研磨方法，其為使用雙面研磨裝置進行半導體晶圓的雙面研磨的雙面研磨方法，其包括：基於使用該雙面研磨裝置結束雙面研磨後的複數半導體晶圓的形狀指標、及對應於該形狀指標的該雙面研磨裝置的研磨末期之裝置記錄資料，進行複回歸分析，事先求出判定該雙面研磨的研磨傾向的判定函數之程序；第1程序，依據初期研磨條件，開始該半導體晶圓的雙面研磨； 第2程序，接續該第1程序，依據該初期研磨條件進行該半導體晶圓的雙面研磨，同時使用該第1程序的研磨末期中的裝置記錄資料計算該判定函數的值，基於該判定函數的值，將已調整該初期研磨條件的調整研磨條件設定於該雙面研磨裝置；第3程序，接續該第2程序，依據該調整研磨條件進行該半導體晶圓的雙面研磨。
再者，本說明書中的「研磨條件」係指：定盤轉動數或荷重、研磨漿流量、研磨漿溫度等的對於化學機械研磨產生經時影響的參數，並與「研磨時間」有所區別。
(2)如該(1)記載的半導體晶圓之雙面研磨方法，該第3程序中的研磨時間係依據該判定函數的值。
(3)如該(1)或(2)記載的半導體晶圓之雙面研磨方法，該調整研磨條件包含該雙面研磨裝置的定盤轉動數及定盤荷重中的至少一者的調整。
(4)如該(1)~(3)中的任一者所記載的半導體晶圓之雙面研磨方法，於該半導體晶圓達到特定厚度時，開始該第2程序。
依據本發明的半導體晶圓之雙面研磨方法，能夠提供一種半導體晶圓之雙面研磨方法，其藉由因應研磨中的研磨環境變化，能夠抑制研磨品質的偏差。
1‧‧‧雙面研磨裝置
20‧‧‧半導體晶圓
30‧‧‧載具板
40‧‧‧固持孔
50a‧‧‧上定盤
50b‧‧‧下定盤
60a‧‧‧研磨墊
60b‧‧‧研磨墊
70‧‧‧中心齒輪
80‧‧‧內齒輪
90a‧‧‧馬達
90b‧‧‧馬達
90c‧‧‧馬達
90d‧‧‧馬達
110‧‧‧測定部
120‧‧‧控制部
【圖1】習知技術中的半導體晶圓的雙面研磨裝置的模式圖。
【圖2】說明依據本發明之一實施形態的半導體晶圓之雙面研磨方法的流程圖。
【圖3】表示實施例中求出判定函數時，與所欲形狀值之差分的實測值及預測值的圖形。
以下，參照圖式，說明依據本發明之一實施形態的半導體晶圓之雙面研磨方法。再者，圖中之各構成的縱橫比係為了方便說明而誇張圖示，與實際上有所不同。
依據本發明之一實施形態的半導體晶圓之雙面研磨方法，係由雙面研磨裝置進行半導體晶圓的雙面研磨，雙面研磨時，包含圖2的流程圖所示的各程序。本實施形態中，可以使用例如圖1所述的雙面研磨裝置1。
首先，再用上述圖1，說明本實施形態中可以使用的雙面研磨裝置1。雙面研磨裝置1包含：具有用以固持半導體晶圓20的固持孔40之載具板30；分別設置研磨墊60a,60b的上定盤50a及下定盤50b；分別使上定盤50a及下定盤50b轉動的一對馬達90a及90b。
上定盤50a及下定盤50b構成為，能夠用所欲之荷重夾住被固持孔40固持的半導體晶圓20。馬達90a及90b，使上定盤50a及下定盤50b以反方向轉動。另外，在載具板30設有外周齒輪，藉由與下定盤50b中心部的中心齒輪70、和下定盤50b外周的內齒輪80咬合，載具板30進行行星轉動。再 者，中心齒輪70及內齒輪80，分別由相異於馬達90a及90b的馬達90c,90d所驅動。雙面研磨裝置1，一邊使得夾住的載具板30進行行星轉動，一邊藉由研磨墊60a及60b的加壓和滴下研磨漿(未圖示)，同時對半導體晶圓20的表背面進行化學機械研磨。
因為簡化了雙面研磨裝置1的模式圖，所以在圖1中未圖示，但雙面研磨裝置亦包含雙面研磨裝置中所使用的一般公知構成，如用於研磨漿供給的研磨漿流入出口及用以將定盤溫度維持一定的定常恆溫水的流入出口及用於測定各定盤內的恆溫室、研磨中的半導體晶圓的厚度的波長可變型的紅外線雷射計測器等。另外，載具板30的外周齒輪與中心齒輪70及內齒輪80咬合，藉此使載具板30轉動，但因為雙面研磨裝置1的模式圖簡略化，故未在圖中顯示中心齒輪70、內齒輪80和載具之外周齒輪的咬合。另外，內齒輪80，可由在圓周方向配置多個轉動驅動樞軸或齒輪的各個樞軸或齒輪構成，各個樞軸或齒輪與載具板30的外周齒輪咬合，藉此能夠使載具板30轉動。但是，由於將雙面研磨裝置1的模式圖簡略化之故，未圖示各個樞軸。
另外，在雙面研磨裝置1設置測定部110，測定部110，能夠配合研磨的進行，即時取得雙面研磨中的雙面研磨裝置1之裝置記錄資料。裝置記錄資料中可以包含雙面研磨裝置1中可以測定的各種裝置資料種類，如：研磨中的半導體晶圓厚度、上下定盤的偏差、研磨漿流量、研磨漿的流入溫度、研磨漿的流出溫度、上定盤的轉動數、下定盤的轉動數、恆溫 水的流入溫度、恆溫水的流出溫度、上定盤的負荷率、下定盤的負荷率、中心齒輪負荷率、載具板轉動數等。雙面研磨裝置1的控制部120控制上述各構成，進行雙面研磨，同時藉由測定部110即時取得雙面研磨裝置1的裝置記錄資料。
在此，本實施形態的雙面研磨方法，其係為使用如上述的雙面研磨裝置，包含至少以下程序S0~S30，進行半導體晶圓的雙面研磨。亦即，首先執行程序S0，其基於使用雙面研磨裝置結束雙面研磨後的複數半導體晶圓的形狀指標及該形狀指標所對應的雙面研磨裝置的裝置記錄資料，進行複回歸分析，事先求出判定雙面研磨之研磨傾向的判定函數。然後，進行第1程序S10，依據初期研磨條件，開始半導體晶圓的雙面研磨。另外，接著第1程序S10，執行第2程序S20，依據初期研磨條件進行半導體晶圓的雙面研磨，同時使用第1程序S10的研磨末期的裝置記錄資料，計算判定函數的值，基於該判定函數的值，將已調整初期研磨條件的調整研磨條件設定在雙面研磨裝置。然後，接著第2程序S20，進行第3程序S30，依據調整研磨條件，進行半導體晶圓的雙面研磨。再者，本實施形態中，不停止研磨，而連續執行第1程序S10~第3程序S30。以下，依序說明各程序的細節。
<事先求出判定函數的程序>
具體說明本實施形態中，事先求出判定函數的程序S0。再者，本程序S0是在半導體晶圓的雙面研磨之前，事先執行。
本程序S0中求出的判定函數，係可以如下述般求出。首先，事先測定使用雙面研磨裝置結束雙面研磨後的複數 半導體晶圓的形狀指標、以及該形狀指標所對應的雙面研磨裝置的裝置記錄資料。再者，測定次數為統計學上有意義的次數。半導體晶圓的形狀指標為全域平坦度的代表的指標，可以利用評價半導體晶圓全面的厚度不均的GBIR(Global backside ideal range)。不過，GBIR因為是用絕對值定義的，所以是正值，無法表現出半導體晶圓的凹凸形狀。此係因為，半導體晶圓的中心位置的厚度大於半導體晶圓的平均厚度的情況下，半導體晶圓的形狀以目視評價為中心凸形狀，在相反的情況下，則目視評價為中心凹形狀，雖然測定出同等的GBIR值，但目視評價完全不同。因此，其利用的值為，半導體晶圓的中心位置的厚度大於半導體晶圓的平均厚度時，GBIR值以正值記載，半導體晶圓的中心位置的厚度小於半導體晶圓的平均厚度時，GBIR值以負值記載。以下，在本說明書中，將按照上記定義以正值負值記載的GBIR表示為「GBIR(正值負值記載)」。
可以使用GBIR(正值負值記載)本身作為形狀指標，也可以使用相對於所欲形狀的GBIR(正值負值記載)的相對值(例如，測定結果的GBIR(正值負值記載)、及與所欲形狀的GBIR(正值負值記載)的差分)。
再者，GBIR可以由下列方式求出：以假定將研磨後的半導體晶圓之背面完全吸住時的該晶圓之背面為基準，算出該晶圓全體的最大變位和最小變位之差，測定時可以用市販的雷射變位計。GBIR(正值負值記載)係依據上述的晶圓中心位置的厚度、及平均厚度的大小關係。另外，雖是使用GBIR(正值負值記載)作為半導體晶圓的形狀指標來進行說明，但並不 限定於與全域平坦度相關的指標，亦可置換為按照其他定義的指標(例如SFQR‧ESFQR等)，只要是與平坦度相關的指標即可。
在此，使用上述的形狀指標作為目的變數Y，使用取得該形狀指標時的雙面研磨裝置的研磨末期之裝置記錄資料當中的複數種類的裝置資料種類，作為說明變數X(X1,X2,…,XN；N為正整數)，進行複回歸分析。再者，以此為佳：包含使用雙面研磨的終點的研磨末期之特定期間的平均值，作為裝置記錄資料，例如使用雙面研磨的終點以前的30秒~120秒的平均值為佳。藉由複回歸分析，得到下記式(1)的判定函數。
Y=A0+A1X1+A2X2+…ANXN…(1)
在此，A0為常數，A1,A2,…,AN(N為正整數)為偏回歸係數。
另外，A0,A1,A2,…,AN可以用最小平方法等的一般的統計方法求出。
在後述實施例中也有記載，經由本發明者的研究，確認由上記式(1)得到形狀指標的預測值和形狀指標的實測值具有強度的複相關關係。因此，本發明者看出，將研磨中的裝置記錄資料代入上記式(1)時，就能夠精確評價研磨中的該時點的半導體晶圓的形狀指標，而能夠判定雙面研磨的研磨傾向(相較於所欲形狀，研磨以何種程度向中心凸形狀或凹形狀接近)。因此，在本實施形態中，一邊繼續進行半導體晶圓的研磨，一邊使用上記式(1)的判定函數評價半導體晶圓的形狀，基於該判定函數之值，調整研磨條件，並依據調整後的研磨條件 進行研磨。
<第1程序>
第1程序S10中，將任意的初期研磨條件設定於雙面研磨裝置，開始半導體晶圓的雙面研磨。在第1程序S10中進行的研磨時間可以依據需要設定研磨時間。亦即，經過該研磨時間後，可以從第1程序S10移行到後續的第2程序S20。另外，為了提高研磨量的精度，亦可當半導體晶圓達到特定厚度時，從第1程序S10移行到第2程序S20，換言之，當半導體晶圓到達特定厚度時，開始第2程序S20。
<第2程序>
第2程序S20中，接著第1程序S10，依據與第1程序S10相同的初期研磨條件進行半導體晶圓的雙面研磨。第2程序S20中，在進行此雙面研磨的同時，使用第1程序S10的研磨末期之裝置記錄資料，按照上記式(1)計算判定函數的值(步驟S21)。然後，基於此判定函數的值，將已調整上記初期研磨條件的調整研磨條件設定在雙面研磨裝置(步驟S22)。以下，依序說明步驟S21、S22的具體態樣。
在步驟S21中，讀取第1程序S10的研磨末期中的裝置記錄資料，使用該裝置記錄資料，將裝置記錄資料代入上記式(1)，計算判定函數的值。基於計算出的判定函數的值(更具體言之，基於較取得所欲形狀時判定函數的值大、小、以及產生何種程度的差)，能夠精確評價在第1程序的研磨末期時點時，半導體晶圓的形狀與所欲形狀的近似程度(亦即，包含是否依所欲形狀研磨的偏離程度在內之研磨傾向)。
因此，步驟S22中，基於判定函數的值，將已調整初期研磨條件的調整研磨條件設定在雙面研磨裝置。使用所欲形狀為中心凸形狀的情況(在此情況下，GBIR(正值負值記載)為正值記載)，更具體說明步驟S22中進行的研磨條件的調整。
步驟S21中所算出的判定函數的值為大於所欲形狀的GBIR(正值負值記載)之值的情況下，能夠評價為：第1程序S10的研磨末期的半導體晶圓的形狀為較所欲形狀更為中心凸形狀。在此情況下，進行調整，以修正為更集中研磨半導體晶圓的中心的研磨條件。亦即，第1程序S10的研磨末期中，若較所欲形狀更為中心凸形狀，則可以判定為，隨著研磨環境變化，已變成用初期研磨條件則會過度加強中心凸程度的研磨條件，所以要進行減弱中心凸程度的調整。
相反地，步驟S21中所算出的判定函數的值為小於所欲形狀的GBIR(正值負值記載)之值的情況下，能夠評價為：第1程序S10的研磨末期的半導體晶圓之形狀為較所欲形狀更為中心凹形狀。亦即，第1程序S10的研磨末期中，若為較所欲形狀更為中心凹形狀，則能夠判定為，隨著研磨環境變化，已變成用初期研磨條件則會減小中心凸程度產生的研磨條件。因此，在此情況下，可以進行調整，以修正為更集中研磨半導體晶圓的外周的研磨條件(亦即，中心凸程度的補強)。
再者，已經知道例如使定盤轉動數增大、或者、使定盤荷重增大時，即為更集中研磨半導體晶圓的外周部的研磨條件(接近中心凸形狀)。同樣地，已經知道例如使定盤轉動數減少、或者、使定盤荷重減少時，即為更集中研磨半導體晶 圓的中心部的研磨條件(接近中心凹形狀)。像這樣，變更研磨條件，就能夠選擇地集中研磨半導體晶圓的外周部或者中心部，依據調整後的研磨條件進行研磨，藉此，能夠使得第1程序S10的研磨末期中的半導體晶圓形狀接近所欲形狀。
雙面研磨裝置的研磨條件當中，藉由調整定盤轉動數及定盤荷重，特別容易控制晶圓中心部側或者晶圓外周部側等的在晶圓徑方向上的集中研磨的部分。因此，調整研磨條件包含雙面研磨裝置的定盤轉動數及定盤荷重當中的至少任一者的調整為佳，進行將雙面研磨裝置的定盤轉動數及定盤荷重兩方都增大或減少的調整尤佳。
再者，第2程序S20中的研磨時間，是計算前述判定函數之值的計算時間及、將已基於該值調整後的調整研磨條件設定在雙面研磨裝置的時間之總和，其依雙面研磨裝置的樣式而有不同，不過，就算長也頂多是數秒~數十秒程度。不過，本實施形態中，因為是在原位(in-situ)調整研磨條件，所以在第2程序S20的期間也繼續研磨。
<第3程序>
第3程序S30中，接著第2程序S20進行雙面研磨。第1程序S10及第2程序S20中，是依據初期研磨條件進行研磨，但是在本第3程序S30中，是依據第2程序S20所設定的調整研磨條件，進行半導體晶圓的雙面研磨。而且，本第3程序S30中，因為是依據上述的調整研磨條件進行雙面研磨，可以能夠使得第3研磨程序S30後的半導體晶圓的形狀較第1研磨程序末期的半導體晶圓的形狀更接近所欲形狀。
第3程序S30中的研磨時間為任意，亦可依據需要設定研磨時間。但是，第3程序S30中的研磨時間基於上述判定函數的值為佳，依據下記式(2)設定研磨時間尤佳。因為這樣能夠進行考慮了第1程序S10末期中與所欲形狀的差分的研磨。
[第3程序的研磨時間]=B×|Y1-Y0|+C…(2)
在此，B及C為依存於所欲形狀的常數，包含C為0的情況。另外，Y1為經由第2程序S20所求出的判定函數的值，Y0為所欲形狀的形狀指標的值，|Y1-Y0|表示Y1-Y0的絕對值。
以上，本實施形態中，事先求出上述的判定函數，再按照第1程序S10~第3程序S30，進行半導體晶圓的雙面研磨，因此能夠對應研磨中的研磨環境變化，能夠改善研磨品質。而且，將依據本實施形態的雙面研磨方法應用於量產時，能夠抑制所製造得到的半導體晶圓的研磨品質的偏差。另外，當然也可以理解，只要求出上述判定函數一次，在量產階段依據本實施形態實施研磨時，就無須再次求取該判定函數。
再者，為了更提高判定函數的值的信賴性，以此為佳：將本實施形態的第2程序S20中使用的裝置記錄資料與事先求出判定函數的程序S0中曾使用的裝置記錄資料整合。亦即，在事先求出判定函數的程序S0中，使用雙面研磨的終點以前的特定期間的平均值(如上述，例如30秒~120秒的平均值)作為裝置記錄資料的情況下，在第2程序S20中，也使用與第1程序S10的終點以前的上記特定期間相同的期間的平均值為佳。
再者，上記實施形態中，係以第3程序S30中執行研磨為前提進行說明，不過，如果在第2程序S20中計算得出的判定函數的值與所欲形狀的形狀指標的值一致的情況下，亦可不執行第3程序S30中的研磨。亦即，調整研磨條件中包含停止研磨的情況。在此情況下，與其意味著調整第3程序S30的研磨時間，不如說是意味著將研磨條件調整為停止定盤轉動或將使定盤荷重向無荷重調整。
另外，第1程序S10~第3程序S30中的總研磨時間，在雙面研磨中可以為一般的研磨時間，例如可以為20分~1小時左右。另外，使第1程序S10的研磨時間為總研磨時間的50%以上為佳，為80%以上尤佳。此係因為，第3程序S30中的研磨係以第1程序S10之研磨的修正為目的。
再者，本實施形態的雙面研磨方法至少包含上述程序S0~S30。在第3程序S30之後，也可以和本實施形態的第2程序S20及第3程序S30一樣，再計算判定函數的值，並基於此判定函數的值，將再調整第3程序的研磨條件之後的再調整研磨條件設定於雙面研磨裝置，以進行研磨。
另外，本實施形態的雙面研磨方法之後，也可以停止研磨，改變滴下研磨漿的種類，使用無研磨粒的研磨漿等，再進行加工研磨。
以下，針對可應用於本實施形態的具體的態樣進行說明，但本實施形態不受以下態樣任何限制。
載具板30可以使用任意材質，例如不鏽鋼(SUS：Steel special Use Stainless)、或者環氧樹脂、苯酚、聚醯亞胺 等的樹脂材料、更將玻璃纖維、碳纖維、芳香聚醯胺纖維等的強化纖維複合在樹脂材料中的纖維強化塑膠等。使用樹脂材料等的磨耗快的載具板的情況下，研磨環境變化劇烈，適於使用本實施形態的研磨方法。
另外，研磨墊60a及60b或研磨漿可以使用任意種類，例如可使用聚酯製的不織布做成的墊、聚氨酯製的墊等來做為研磨墊。可以使用含有遊離研磨粒的鹼性水溶液等作為滴下研磨漿。
作為本發明對象的半導體晶圓以矽晶圓為佳，本發明亦可用於進行雙面研磨的任意半導體晶圓的雙面研磨，例如、SiC晶圓、藍寶石晶圓、及化合物半導體晶圓等。
繼之，為了使本發明的效果更明確，舉出以下實施例，但本發明不受以下實施例任何限制。
<判定函數>
首先，按照圖2的流程圖中的程序S0，如下述般求出判定函數。使用與前述圖1所示構成相同的雙面研磨裝置。使用初期厚度790μm、直徑300mm、P++型的矽晶圓作為半導體晶圓。另外，本實施例中使用的載具板為SUS製，都是使用同一載具。再者，在該雙面研磨裝置中，1枚矽晶圓設置在1枚載具板，每1批次設置5枚載具板。然後，進行雙面研磨，直到矽晶圓的厚度為777μm為止。在雙面研磨期間，持續取得雙面研磨裝置的裝置記錄資料。藉由升降機在一定的定盤負荷(壓力)之下，將載具板夾持於上下定盤間，同時使上定盤及下定 盤以彼此相反的方向轉動。載具板，藉由內齒輪、中心齒輪及載具板的外周齒輪的咬合而順著與上定盤同方向轉動，研磨一枚一枚裝填於載具板的5枚矽晶圓的表背面。再者，上定盤、下定盤、內齒輪及中心齒輪分別藉由相異的馬達轉動。再者，裝置記錄資料包含下述裝置資料種類。
(x1)研磨漿流量[L/分]
(x2)研磨漿的流入溫度[℃]
(x3)恆溫水的流入溫度[℃]
(x4)上定盤的負荷率(負荷電流值)(%)
(x5)下定盤的負荷率(負荷電流值)(%)
(x6)中心齒輪負荷率(負荷電流值)(%)
再者，x4~x6的負荷電流值為，分別以%表示上定盤、下定盤及中心齒輪之實使用電流值[A]相對於馬達樣式最大容量[A]之比，其於實使用電流值等於馬達樣式最大容量時為100%。
以下，將研磨後的所欲形狀中的GBIR(正值負值記載)簡稱之為「所欲形狀值」。用平坦度測定裝置(KLA-Tencor公司製造：WaferSight)測定研磨後的矽晶圓各自的GBIR(正值負值記載)。從研磨後的GBIR(正值負值記載)的實測值減去研磨後的所欲形狀值所得到之與所欲形狀值的差分，係表示如圖3的圖形。不過，圖3的圖形中，係以相對值表示與所欲形狀值的差分。再者，本實施例中，以中心凸形狀為研磨後的所欲形狀，所以，若與所欲形狀值的差分為正值的值，則表示是較所欲形狀更為中心凸形狀，若與所欲形狀值的差分為負值的值，則表示是較所欲形狀更中心凹形狀。
繼之，以距離所欲形狀值的差分為目的變數Y，以說明變數為上記x1~x6，進行複回歸分析，則得到下記式(3)。再者，上記x1~x6中的各個，係為包含研磨結束時在內的研磨結束以前的60秒的平均值。
【數1】Y=-0.00363x1+0.003336x2-0.017465x3+0.000159x4+0.000323x5+0.000036x6+3.91257．．．式(3)
經藉由上記式(3)所得到的距離所欲形狀值的差分的預測值一併於圖3中表示。實測值和預測值的複相關係數為0.85，可說是具有非常強的複相關關係。
<雙面研磨>
使用上記式(3)，依據圖2的流程圖的程序S10~S30，進行矽晶圓的雙面研磨。矽晶圓及研磨的初期條件為，與求取判定函數時的條件相同。另外，第1程序的研磨時間為1500秒，於研磨開始起算已經過1500秒的時點，開始第2程序的計算，依據上記式(3)計算判定函數的值α。再者，第2程序中使用的裝置記錄資料係使用，第1程序的最後60秒間(亦即，1460~1500秒間)的平均值。
在第2程序S20中，當判定函數的值α為正值的情況下，將上定盤的轉動數從初期研磨條件增加1.35rpm，並且，使定盤荷重增加10%，藉此調整研磨條件。再者，判定函數的值α為負值的情況下，將上定盤的轉動數從初期研磨條件減少1.35rpm，並且，使定盤荷重減少10%，藉此調整研磨條件。再者，判定函數的值α為不為零。另外，第3程序S30中的研磨時間係如下記式(4)。
[第3程序的研磨時間]=12.57×α…(4)
對於23批次(合計115枚)的矽晶圓進行以上的雙面研磨，測定所有的晶圓的GBIR(正值負值記載)，為本發明例的測定結果。
研磨後之晶圓的GBIR(正值負值記載)為所欲形狀值的GBIR(正值負值記載)±10nm的範圍內者，則判定為良品，並判定良品率。
將求取判定函數時測定的晶圓的GBIR(正值負值記載)視為習知技術的結果，則依據習知技術的良品判定率為78.5%，相對於此，可確認得知本發明例的良品判定率改善為93.8%。
由以上結果可知，之所以能夠在良品判定率觀察到大幅改善，是因為依據本發明的雙面研磨方法中，能夠因應研磨中的研磨環境變化。另外，亦確認得知，因為能夠因應研磨中的研磨環境變化，所以抑制了研磨品質的偏差。
【產業上的利用可能性】
依據本發明的半導體晶圓之雙面研磨方法，能夠藉由因應研磨中的研磨環境變化，抑制研磨品質的偏差。
Claims (5)
- 一種半導體晶圓之雙面研磨方法，其為使用雙面研磨裝置進行半導體晶圓的雙面研磨的雙面研磨方法，其包括：基於使用該雙面研磨裝置結束雙面研磨後的複數半導體晶圓的形狀指標、及對應於該形狀指標的該雙面研磨裝置的研磨末期之裝置記錄資料，進行複回歸分析，事先求出判定該雙面研磨的研磨傾向的判定函數之程序；第1程序，依據初期研磨條件，開始該半導體晶圓的雙面研磨；第2程序，接續該第1程序，依據該初期研磨條件進行該半導體晶圓的雙面研磨，同時使用該第1程序的研磨末期中的裝置記錄資料計算該判定函數的值，基於該判定函數的值，將已調整該初期研磨條件的調整研磨條件設定於該雙面研磨裝置；第3程序，接續該第2程序，依據該調整研磨條件進行該半導體晶圓的雙面研磨。
- 如申請專利範圍第1項所記載的半導體晶圓之雙面研磨方法，該第3程序中的研磨時間係依據該判定函數的值。
- 如申請專利範圍第1項所記載的半導體晶圓之雙面研磨方法，該調整研磨條件包含該雙面研磨裝置的定盤轉動數及定盤荷重中的至少一者的調整。
- 如申請專利範圍第2項所記載的半導體晶圓之雙面研磨方法，該調整研磨條件包含該雙面研磨裝置的定盤轉動數及定盤荷重中的至少一者的調整。
- 如申請專利範圍第1到4項中任一項所記載的半導體晶圓之雙面研磨方法，於該半導體晶圓達到特定厚度時，開始該第2程序。
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