TWI740068B - 工件的雙面研磨裝置及雙面研磨方法 - Google Patents

工件的雙面研磨裝置及雙面研磨方法 Download PDF

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Abstract

提供雙面研磨裝置及雙面研磨方法。
雙面研磨裝置1中的演算部13，實行分類每一工件以工件厚度測量器11測量的工件厚度資料之第1步驟；每一工件從工件厚度資料抽出工件形狀成分之第2步驟；關於抽出的各工件形狀成分，特定測量的工件上的工件徑方向位置之第3步驟；根據特定的工件上的工件徑方向位置以及工件形狀成分，算出工件形狀分布之第4步驟；根據算出的工件形狀分布，求出工件的形狀指標之第5步驟；以及根據求出的每一工件的形狀指標，決定結束工件的雙面研磨的時機之第6步驟。

Description

工件的雙面研磨裝置及雙面研磨方法
本發明，係關於工件的雙面研磨裝置及雙面研磨方法。
供研磨的工件的典型例之矽晶圓等的半導體晶圓製造中，為了得到更高精度的晶圓的平坦度品質、表面粗糙度品質，一般採用同時研磨晶圓的表背面之雙面研磨步驟。
尤其近年來，由於半導體元件的細微化以及半導體晶圓的大口徑化，根據曝光時半導體晶圓的平坦度要求變得嚴格起來的背景，強烈期望以適當的時機結束研磨的手法。
一般的雙面研磨中，在研磨初期，晶圓的全面形狀，是往上凸的形狀，晶圓外周也看得見大的下垂形狀。此時，晶圓的厚度比起托運板的厚度夠厚。其次，進行研磨時，晶圓的全面形狀，雖然接近平坦，晶圓外周留下下垂形狀。此時，晶圓的厚度，係比起托運板的厚度厚一點的狀態。又，進行研磨時，晶圓的全面形狀成為大致平坦的形狀，晶圓外周的下垂量變小。此時，晶圓的厚度與托運板的厚度，大致相等。之後，進行研磨時，晶圓的形狀，漸漸成為中心部凹下的形狀，晶圓的外周成為升高形狀。那時，托運板的厚度，成為比晶圓厚度厚的狀態。
根據上述，為了得到全面以及外周的平坦度高的晶圓，一般直到晶圓厚度大致等於托運板的厚度為止，進行晶圓的研磨，操作者藉由調整研磨時間，將其控制。
可是，根據操作者的研磨時間調整，研磨副材料的交換時機、裝置停止時機的差距等，受到研磨環境的影響很大，不一定能正確控制研磨量，結果大大依賴操作者的經驗。
相對於此，例如，專利文獻1中，提議由上平台的上方(或下平台的下方)的監視穴即時測量研磨中的晶圓厚度，根據上述測量結果，可以判定研磨結束時機的晶圓的雙面研磨裝置。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第2010-030019號公開公報
[發明所欲解決的課題]
以專利文獻1為首的習知方法，因為根據晶圓厚度的測量結果實行結束雙面研磨的時機，在預先設定的厚度中可以結束研磨。但是，研磨後的晶圓的形狀，具有與目標形狀不一致的問題。
本發明，欲解決上述的問題，其目的在於提供雙面研磨裝置及雙面研磨方法，在雙面研磨中，可以在工件形狀成為目標形狀的時機結束雙面研磨。
[用以解決課題的手段]
解決上述課題的本發明，如下：(1)工件的雙面研磨裝置，包括具有上平台以及下平台的旋轉平台；設置在上述旋轉平台的中心部的太陽齒輪；設置在上述旋轉平台的外周部的內齒輪；以及設置在上述上平台與上述下平台之間，設置保持工件的1個以上的孔之托運板；其特徵在於：上述上平台或上述下平台，具有從上述上平台或下平台的上面貫通到下面的1個以上的穴；工件的雙面研磨裝置，具有1個以上的工件厚度測量器，在上述工件的雙面研磨中，可以由上述1個以上的穴即時測量上述工件的厚度，其中，在上述工件的雙面研磨中，決定結束上述工件的雙面研磨的時機的演算部，上述演算部實行以下步驟：分類每一工件以上述工件厚度測量器測量的工件厚度資料之第1步驟；對於每一工件從工件厚度資料抽出工件形狀成分之第2步驟；關於抽出的各工件形狀成分，特定測量的工件上的工件徑方向位置之第3步驟；根據特定的工件上的工件徑方向位置以及上述工件形狀成分，算出工件形狀分布之第4步驟；根據算出的工件形狀分布，求出工件的形狀指標之第5步驟；以及根據求出的每一工件的形狀指標，決定結束上述工件的雙面研磨的時機之第6步驟； 在決定的結束上述工件的雙面研磨的時機，結束雙面研磨。
(2)上述(1)中記載的工件的雙面研磨裝置，在上述第3步驟中，實測上述太陽齒輪的中心與上述穴的中心之間的距離、上述托運板的自轉角度以及托運板的公轉角度，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置，或是關於上述平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數的各種條件經由模擬算出可測量上述工件的厚度之區間，特定算出的可測量區間與實際可測量的區間最一致的上述上平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置。
(3)上述(1)或(2)中記載的工件的雙面研磨裝置的上述第6步驟，以直線近似上述工件的形狀指標與研磨時間的關係，根據近似的直線，以上述工件的形狀指標成為既定值的研磨時間作為結束上述工件的雙面研磨的時機。
(4)上述(1)～(3)中任一項中記載的工件的雙面研磨裝置，在上述第5步驟中，以偶函數近似上述工件的形狀成分與上述工件上的工件徑方向的位置之間的關係，根據近似的偶函數的最大值以及最大值決定上述工件的形狀指標。
(5)上述(1)～(4)中任一項記載的工件的雙面研磨裝置，在上述第1步驟中，根據連續測量上述工件的厚度資料的時間間隔，每一工件分類上述厚度資料。
(6)上述(1)～(5)中任一項記載的工件的雙面研磨裝置，在上述第2步驟中，以2次函數近似上述工件的厚度資料與研磨時間之間的關係，以上述工件的厚度資料與近似的2次函數之間的差作為上述工件的形狀成分。
(7)設置保持工件的1個以上的孔之托運板上保持工件，以上平台及下平台構成的旋轉平台夾入上述工件，根據設置在上述旋轉平台的中心部的太陽齒輪的旋轉以及設置在上述旋轉平台的外周部的內齒輪的旋轉，控制上述托運板的自轉以及公轉，藉此，相對旋轉上述旋轉平台與上述托運板，同時研磨上述工件的雙面之工件的雙面研磨方法中， 上述上平台或上述下平台，具有從上述上平台或上述下平台的上面貫通到下面的1個以上的穴； 上述工件的雙面研磨方法，在上述工件的雙面研磨中，包括： 分類每一工件以上述工件厚度測量器測量的工件厚度資料之第1步驟； 每一工件 從工件厚度資料抽出工件形狀成分之第2步驟； 關於各抽出的工件形狀成分，特定測量的工件上的工件徑方向位置之第3步驟； 根據特定的工件上的工件徑方向位置以及上述工件形狀成分，算出工件形狀分布之第4步驟； 根據算出的工件形狀分布，求出工件的形狀指標之第5步驟；以及 根據求出的每一工件的形狀指標，決定結束上述工件的雙面研磨的時機之第6步驟； 在決定的結束上述工件的雙面研磨的時機，結束雙面研磨。
(8)上述(7)中記載的工件的雙面研磨方法，在上述第3步驟中，實測上述太陽齒輪的中心與上述穴的中心之間的距離、上述托運板的自轉角度以及托運板的公轉角度，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置，或是關於上述上平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數的各種條件經由模擬算出可測量上述工件的厚度之區間，特定算出的可測量區間與實際可測量的區間最一致的上述上平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置。
(9)上述(7)或(8)中記載的工件的雙面研磨方法的上述第6步驟，以直線近似上述工件的形狀指標與研磨時間的關係，根據近似的直線，以上述工件的形狀指標成為既定值的研磨時間作為結束上述工件的雙面研磨的時機。
(10)上述(7)～(9)中任一項中記載的工件的雙面研磨方法，在上述第5步驟中，以偶函數近似上述工件的形狀成分與上述工件上的工件徑方向的位置之間的關係，根據近似的偶函數的最大值以及最大值決定上述工件的形狀指標。
(11)上述(7)～(10)中任一項記載的工件的雙面研磨方法，在上述第1步驟中，根據連續測量上述工件的厚度資料的時間間隔，每一工件分類上述厚度資料。
(12)上述(7)～(11)中任一項記載的工件的雙面研磨方法，在上述第2步驟中，以2次函數近似上述工件的厚度資料與研磨時間之間的關係，以上述工件的厚度資料與近似的2次函數之間的差作為上述工件的形狀成分。
[發明效果]
根據本發明，基於工件的形狀指標，為了決定結束雙面研磨的時機，雙面研磨中，可以在工件形狀成為目標形狀的時機結束雙面研磨。
(工件的雙面研磨裝置) 以下，關於本發明的工件的雙面研磨裝置的一實施形態，參照圖面詳細例示說明。第1圖，係根據本發明的一實施形態的工件的雙面研磨裝置的上面圖，第2圖，係第1圖中的A－A剖面圖。如第1、2圖所示，此雙面研磨裝置1包括旋轉平台4，具有上平台2以及對向此的下平台3；太陽齒輪5，設置在旋轉平台4的中心部；以及內齒輪6，圓環狀設置在旋轉平台4的外周部。如第2圖所示，上下的旋轉平台4的對向面，即，上平台2的研磨面的下面側以及下平台3的研磨面的上面側，分別貼付研磨墊7。
又，如第1、2圖所示，此裝置1，包括複數的托運板9，設置在上平台2與下平台3之間，具有保持工件的1個(圖示例中1個)以上的孔8。又，第1圖中，只顯示複數的托運板9中的1個。又，孔8的數量只要1個以上即可，例如也可以是3個。圖示例中，由孔8保持工件(本實施形態中晶圓)W。
在此，此裝置1係行星齒輪方式的雙面研磨裝置，藉由旋轉太陽齒輪5與內齒輪6，可以使托運板9進行公轉運動及自轉運動的行星運轉。即，邊供給研磨劑，邊行星運轉托運板9，藉由同時對托運板9相對旋轉上平台2以及下平台3，移動貼付至上下旋轉平台4的研磨墊7與托運板9的孔8保持的晶圓W的兩面，可以同時研磨晶圓W的兩面。
又，如第1、2圖所示，本實施形態的裝置1中，上平台2，設置從上述上平台2的上面貫通到下面的1個以上的穴10。圖示例中，在通過晶圓W的中心附近的位置配置1個穴10。又，此例中，穴10，設置在上平台2，但設置在下平台3也可以，上平台2以及下平台3其中任一設置1個以上的穴10即可。又，第1、2圖所示的例中，設置1個穴10，但複數配置在上平台2的周邊上(第1圖中的一點鎖線上)也可以。在此，如第2圖所示，穴也在貼付至上平台2的研磨墊7中貫通，係穴10從上平台2的上面貫通到研磨墊7的下面的狀態。
又，如第2圖所示，此裝置1，在圖示例中上平台2的上方包括1個以上的(圖示例中1個)工件厚度測量器11，在晶圓W的雙面研磨中，可從1個以 上的(圖示例中1個)穴10即時測量晶圓W的厚度。此例中，工件厚度測量器11，係波長可變型的紅外線雷射裝置。例如，此工件厚度測量器11，可以包括對晶圓W照射雷射光的光學單元、檢出從晶圓W反射的雷射光的檢出單元、以及根據檢出的雷射光計算晶圓W的厚度的演算單元。利用如此的工件厚度測量器11，根據入射晶圓W的雷射光之晶圓W的正面側表面反射的反射光與晶圓W的背面反射的反射光之間的光路長差，可以計算晶圓W的厚度。又，工件厚度測量器11，只要可以即時測量工件的厚度即可，不特別限定於如上述的紅外線雷射。
又，如第2圖所示，本實施形態的雙面研磨裝置1包括控制部12。如第2圖所示，此例中，控制部12，連接至上下平台2、3、太陽齒輪5、內齒輪6以及工件厚度測量器11。
於是，本實施形態的雙面研磨裝置1，包括演算部13，在工件的雙面研磨中，決定結束工件的雙面研磨的時機，並連接至控制部12。此演算部13，取得由工件厚度測量器11測量的工件厚度資料，決定結束工件的雙面研磨的時機。以下，關於演算部13的處理，例中說明工件厚度測量器11是紅外線雷射，上平台中設置的穴10的數量是5個，托運板9的數量是5片，各托運板9保持1片作為工件的晶圓W的情況。
根據工件厚度測量器11的晶圓W的厚度測量，係從工件厚度測量器11照射的雷射光通過上平台2的穴10照射晶圓W的表面時，正確測量。
相對於此，雷射光不通過穴10，照射上平台2的表面時，或是雖然雷射光通過穴10，不是照射晶圓W的表面而是托運板9的表面時，未取得晶圓W的厚度。以下，利用工件厚度測量器11，測量晶圓W厚度的時間性連續區間稱作「可測量區間」，沒正確測量晶圓W厚度的區間稱作「不可測量區間」。
即使上述可測量區間中測量的資料，1點1點的資料偏差很大，有時不能正確評估晶圓W的形狀。如此的情況下，藉由每個穴10平均化可測量區間中測量的資料，可以評估晶圓W的形狀。
具體而言，如上述，上平台2具有5個厚度測量用的穴10。因此，上平台2，例如以20rmp(3秒周期)旋轉時，以0.6秒周期且來自工件厚度測量器11的雷射光通過穴10。又，通過穴10的直徑(例如，15mm(毫米))需要的時間是0.01秒時，某穴10的可測量區間與下一可測量區間之間的時間間隔，即不可測量的區間為0.01秒以上0.59秒以下。因此，不可測量區間為0.01秒以上0.59秒以下時，這之前測量的連續資料看作以穴10其中之1個連續測量的資料，平均化處理，判斷往鄰近的穴10移動。又，即使穴10通過晶圓厚度測量器11正下方，因為晶圓W不存在，也有可能成為不可測量區間。因此，從現在測量的穴10往2個鄰近的穴10移動時，可測量區間與下一可測量區間之間的時間間隔，即不可測量區間為0.59秒以上1.19秒以下。
又，如上述平均化的資料中，例如，有時也包含測量晶圓最外周部的厚度的情況等的異常值的情況，包含如此的異常值的情況下，有時不能正確評估晶圓W的形狀。於是，首先，最好根據測量的厚度資料，除去異常值。
上述異常值的除去，可以根據托運板9的初期厚度、晶圓W的初期厚度等實行。又，在得到某程度的晶圓厚度的測量值的階段，統計上，例如也可以以標準偏差超過既定值(例如，0.2μm(微米))的資料作為異常值除去。以下，除去異常值的值稱作「正常值」。第3圖，顯示除去異常值的晶圓W的厚度資料的一例。
以通常的研磨條件進行晶圓W的雙面研磨時，如同晶圓W厚度的 可測量區間出現後，不可測量區間出現，可測量區間再次出現，重複可測量區間出現與不可測量區間出現。在此，不可測量區間出現，顯示照射雷射光的晶圓晶圓W替換。因此，以如此的不可測量區間出現作為指標，可以每一晶圓分類可測量區間測量的厚度資料。
又，本發明者們的研討結果弄清，測量可測量區間某托運板9保持的晶圓W的厚度，之後不可測量區間出現，其次在出現的可測量區間中測量厚度的晶圓W，不限於由鄰接的托運板9保持，有時由2個以上分離的托運板9保持。
具體而言，附上A、B、C、D、E的托運板9依序環狀排列，以A、B、C、D、E、A、B…的順序向工件厚度測量器11公轉時，首先，測量A的托運板9保持的晶圓W的厚度後，出現不可測量區間，之後出現的可測量區間中測量的有時是由2個分離的C的托運板9保持的晶圓W。在此情況下，比起測量鄰接的托運板9的晶圓W的情況，不可測量區間的時間較長。
因此，不可測量區間的時間，換言之，根據可測量區間與可測量區間之間的時間間隔，例如A的托運板9的晶圓W之後，可以判定是否測量B托運板9的晶圓W的厚度，或者是否測量C、D托運板9的晶圓W，可以每一晶圓W正確分類晶圓W的厚度資料。
第4圖，係顯示從第3圖所示的厚度資料分離的1片晶圓W的厚度資料。圖中未顯示，關於其他4個晶圓W，也得到顯示與第4圖所示相同傾向的晶圓W的厚度資料。
其次，對於每一晶圓分類的晶圓W的厚度資料，進行以下的步驟。首先，從晶圓W的厚度資料，抽出晶圓W的形狀成分(第2步驟)。第1步驟中 分類的每一晶圓W的厚度資料，隨著研磨時間變小。即，因為晶圓W的平均厚度隨著研磨時間變小，第1步驟得到的厚度資料中，不只晶圓W表面的形狀成分的時間變動，也包含晶圓W的平均厚度的時間變動。於是，從晶圓W的厚度資料，藉由除去晶圓W的平均厚度的時間變動，抽出晶圓W表面的形狀成分的時間變動。
上述晶圓W的平均厚度的時間變動，可以以2次函數近似。第5圖係顯示以2次函數近似第4圖所示的晶圓W的厚度資料得到的晶圓W的平均厚度的時間變動。如此圖所示，晶圓W的厚度資料，以2次函數近似可以良好適合。以此方式，可以得到晶圓W的平均厚度的時間變動。其次，從晶圓W的厚度資料，抽出如上述得到的晶圓W的平均厚度的時間變動。藉此，可以抽出晶圓W表面的形狀成分的時間變動。在第6圖顯示得到的形狀成分的時間變動。
接著，關於如上述抽出的晶圓W的各形狀成分，測量的晶圓W上的晶圓徑方向的位置，即特定離晶圓中心的距離(第3步驟)。第7圖，係顯示在測量晶圓W厚度的某時刻托運板9以及晶圓W的位置關係的一例。此圖中，明白厚度測量位置(即，工件厚度測量器11的位置，或穴10的中心位置)位於基準線上，太陽齒輪5的中心到厚度測量位置的距離(即，太陽齒輪5的中心到穴10的中心的距離)是設計值。同樣地，明白關於旋轉平台4或太陽齒輪5、托運板9的半徑、托運板9的中心到晶圓W的中心的距離也是設計值。
又，α是托運板9的公轉角度，係基準位置(基準線)與連結太陽齒輪5中心與托運板9中心的線之間的角度。又，β是托運板9的自轉角度，顯示連結太陽齒輪5中心與托運板9中心的線與連結托運板9中心與晶圓W中心的線之間的角度。
不限於本發明的雙面研磨裝置1，雙面研磨裝置中，為了確認是否以設定的條件旋轉旋轉平台4、托運板9等，監視使用稱離基準位置(基準線)的角度(或是移動量)作「編碼器」的裝置，並控制。因此，可以特定在測量晶圓W的厚度的時刻的公轉角度α以及自轉角度β。於是，可以分別根據特定的公轉角度α求出托運板9的中心位置，根據自轉角度β求出晶圓W的中心位置。如上述，因為知道從太陽齒輪5中心到厚度測量位置(即，穴10的中心)的距離，可以求出晶圓W的中心到厚度測量位置的距離，即晶圓W的形狀成分的各晶圓徑方向位置。
以此方式，根據設計值的旋轉平台4或太陽齒輪5、托運板9的半徑、托運板9的中心到晶圓W的中心之距離、工件厚度測量器11的位置(即，太陽齒輪5的中心到穴10的中心的距離)，還有晶圓W的厚度測量時的(1)托運板9的公轉角度α、(2)托運板9的自轉角度β，可以求出晶圓W的形狀成分的各晶圓徑方向位置。
如上述，(1)托運板的公轉角度α、(2)托運板9的自轉角度β，可以由實測求出。但是，這些實測要求高精度。因此，最好利用模擬，根據從研磨開始一定的時間內(例如200秒)的可測量區間的圖案，特定(1)及(2)，求出晶圓W的形狀成分的各晶圓徑方向位置。
具體而言，由於給予研磨條件的上平台2的旋轉數(rpm)、托運板9的公轉數(rpm)以及托運板9的自轉數(rpm)，給予晶圓W的初期位置(離第7圖中的基準位置(基準線)的晶圓W的公轉角度α以及自轉角度β)作為參數，根據模擬求出測量晶圓W厚度的時間圖案(即，可測量區間的圖案)與測量其連結的厚度的位置(即，晶圓W的形狀成分的晶圓徑方向位置)。
於是，求出根據模擬得到的可測量區間的圖案與根據實測的可測量區間的圖案最完全一致的上平台2的旋轉數(rpm)、托運板9的公轉數(rpm)以及托運板9的自轉數(rpm)，特定測量厚度的位置。以此方式，根據模擬可以求出晶圓W的形狀成分的各晶圓徑方向位置。
其次，根據特定的晶圓W上的晶圓徑方向位置以及晶圓W的形狀成分，算出晶圓W的形狀分布(第4步驟)。這可以利用對於不同測量位置的形狀成分算出。本發明中，在某研磨時間t的晶圓W的形狀分布，利用根據研磨時間t-△t到研磨時間t測量的厚度資料得到的形狀成分求出。
第8(a)圖，顯示第6圖所示的形狀分布的時間變動從研磨時間500秒到1000秒的放大圖。例如，圖示例中利用680秒到880秒的形狀成分求出在研磨時間800秒的晶圓W的形狀分布。第8(b)圖顯示得到的形狀分布。又，根據上述說明很清楚地，得到的晶圓W的形狀分布，顯示不是在研磨時間t的形狀分布，而是研磨時間t-△t到t之間的晶圓W的平均形狀分布。
用於求出上述形狀分布使用的形狀成分的時間範圍，依存於每位時間的可測量資料數，因為依存於研磨條件，一概不能決定。時間範圍越長，越可以提高形狀分布精度，但形狀分布的算出變得需要時間，高速性方面變差。相對於此，時間範圍越短，因為形狀分布算出需要的時間越短，高速性方面優異，但形狀分布的精度差。本發明者們發現，例如，利用75秒以上的時間範圍的形狀成分，求出晶圓W的形狀分布，可以不損壞高速性而高精度求出形狀分布。利用200秒以上300秒以下的時間範圍的形狀分布，求出晶圓W的形狀分布更理想。
其次，根據如上述算出的晶圓W的形狀分布，求出晶圓W的形狀指標(第5步驟)。表示晶圓W的平坦度的指標之1，舉出GBIR(全體背面理想範圍)。GBIR，係表示晶圓全體的全體平坦度的代表性指標，評估晶圓全面厚度的不均。GBIR，可以求出作為晶圓W中的形狀分布的最大值與最小值之間的差。
本發明中，利用GBIR作為晶圓W的形狀指標。但是，關於得到的GBIR，形狀分布的算出使用的形狀成分在t－△t到t的時間範圍的平均GBIR，也不是嚴格意義上的GBIR。於是，本發明中，形狀分布的最大值與最小值的差，標記為「晶圓W的形狀指標」。
又，如第8(b)圖所示的例，形狀分布的數量不充分時，以偶函數近似形狀分布，以得到的偶函數表示，根據晶圓W的形狀分布求出最大值以及最小值，根據求出的最大值與最小值的差，可以算出晶圓W的形狀指標。
得到晶圓W的中心近旁的形狀成分作為上述偶函數時，最好藉由使用4次函數，可以良好再現晶圓W的形狀分布。另一方面，沒得到晶圓W的中心近旁的形狀分布時，最好藉由使用2次函數，可以良好再現晶圓W的形狀分布。
以上，每一晶圓W求出晶圓W的形狀指標後，根據求出的每一晶圓W的形狀指標，決定結束晶圓W的雙面研磨時機(第6步驟)。具體而言，求出每一晶圓得到的形狀指標的平均值，根據此平均值決定結束晶圓W的雙面研磨時機。
第9圖係顯示晶圓W的形狀指標的平均值與研磨時間之間的關係。實際上，晶圓W的形狀指標成為既定值，例如零的時機結束雙面研磨。
一般，供雙面研磨的晶圓W的表面，研磨前較平坦，開始雙面研磨時，晶圓的表面形狀改變，平坦度一旦惡化，GBIR增加。但是，繼續雙面研磨時，平坦度提高，GBIR轉變為減少。GBIR，當繼續雙面研磨下去時，係指示對於雙面研磨直線減少的傾向。關於本發明中的晶圓W的形狀指標，值轉變為減少後直線減少，也指示與GBIR相同的傾向。因此，晶圓W的形狀指標的值轉變為減少後，如第10圖所示，藉由以直線近似形狀指標，可以預測晶圓W的形狀指標成為既定值(例如，零)的時機。根據本發明者們的研討，根據雙面研磨中的晶圓W的形狀指標，藉由決定結束雙面研磨的時機，可以在晶圓W的形狀成為目標形狀的時機結束雙面研磨。
(工件的雙面研磨方法) 其次，說明關於本發明的一實施形態的工件的雙面研磨方法。本實施形態的方法中，例如，利用第1、2圖所示的裝置，可以進行晶圓W的雙面研磨。因為已經說明關於第1、2圖所示的裝置構成，省略再次的說明。
第11圖係顯示本發明的工件的雙面研磨方法的流程圖。本發明的方法，因為與上述本發明的工件的雙面研磨裝置中的演算部13決定結束雙面研磨的時機之方法相同，簡單說明，省略詳細的說明。
首先，時機的決定前，從工件厚度測量器11測量的工件厚度資料除去異常值，得到只有正常值構成的工件厚度資料。步驟S1中，每一工件分離以此方式除去異常值的工件厚度資料(第1步驟)。這，可以根據例如連續測量工件厚度資料的時間間隔進行。
其次，步驟S2中，每一工件，從工件厚度資料抽出工件的形狀成分(第2步驟)。這，例如以2次函數近似工件厚度資料，從工件的形狀成分的時間變動，藉由抽出以2次函數近似得到的工件平均厚度的時間變動，可以實行。
接著，步驟S3中，關於抽出的工件的各形狀成分，特定測量的工件上的工件徑方向位置(第3步驟)。這，如上述，實測太陽齒輪5的中心與穴10的中心之間的距離、托運板9的自轉角度β以及托運板9的公轉角度α，特定測量各形狀成分的工件上的工件徑方向位置，或是關於上平台2的旋轉數、托運板9的公轉數以及托運板9的自轉數的各種條件，根據模擬算出可測量工件厚度的區間，特定算出的可測量區間與實際可測量的區間最一致的上平台2的旋轉數、托運板9的公轉數以及托運板9的自轉數，可以特定測量各形狀成分的晶圓上的晶圓徑方向位置。
其次，步驟S4中，根據特定的工件上的工件徑方向位置以及工件的形狀成分，算出工件的形狀分布(第4步驟)。求出形狀分布之際形狀成分的數量少時，以偶函數近似，藉此可以得到形狀分布。
接著，步驟S5中，根據算出的工件的形狀分布，求出工件的形狀指標(第5步驟)。本發明中，使用工件的形狀分布的最大值與最小值之差作為工件的形狀指標。
其次，步驟S6中，根據求出的每一工件的形狀指標，決定結束工件的雙面研磨的時機(第6步驟)。此步驟中，以直線近似工件的形狀指標與研磨時間的關係，根據近似的直線，可以將工件的形狀指標成為既定值(例如，零)的研磨時間作為結束工件的雙面研磨的時機。
最後，步驟S7中，在決定的結束工件的雙面研磨的時機，結束雙面研磨。以此方式，可以在工件形狀成為目標形狀之時機，結束雙面研磨。
[產業上的利用性]
根據本發明，以工件的形狀指標為基礎決定結束雙面研磨的時機，雙面研磨中，因為可以在工件形狀成為目標形狀之時機結束雙面研磨，在半導體晶圓製造業中很有用。
1:雙面研磨裝置
2:上平台
3:下平台
4:旋轉平台
5:太陽齒輪
6:內齒輪
7:研磨墊
8:孔
9:托運板
10:穴
11:工件厚度測量器
12:控制部
13:演算部
W:晶圓
[第1圖]係根據本發明的一實施形態的工件的雙面研磨裝置的上面圖； [第2圖]係第1圖中的A－A剖面圖； [第3圖]係除去異常值的晶圓的厚度資料的一例圖； [第4圖]係顯示從第3圖所示的厚度資料分離的1片晶圓W的厚度資料圖； [第5圖]係顯示以2次函數近似第4圖所示的晶圓厚度資料得到的晶圓平均厚度的時間變動圖； [第6圖]係顯示從第4圖所示的晶圓厚度資料抽出的晶圓表面形狀成分的時間變動圖； [第7圖]係顯示在測量晶圓厚度的某時刻托運板以及晶圓的位置關係的一例圖； [第8圖](a)係第6圖所示的形狀分布的時間變動從研磨時間500秒到1000秒的放大圖；(b)係根據(a)得到的晶圓形狀分布； [第9圖]係顯示晶圓的形狀指標的平均值與研磨時間之間的關係圖； [第10圖]係顯示以直線近似晶圓的形狀指標圖；以及 [第11圖]係本發明的工件的雙面研磨方法的流程圖。
1:雙面研磨裝置
2:上平台
3:下平台
4:旋轉平台
5:太陽齒輪
6:內齒輪
7:研磨墊
8:孔
9:托運板
10:穴
11:工件厚度測量器
12:控制部
13:演算部
W:晶圓

Claims (14)

  1. 一種工件的雙面研磨裝置，包括：旋轉平台，具有上平台以及下平台；太陽齒輪，設置在上述旋轉平台的中心部；內齒輪，設置在上述旋轉平台的外周部；以及托運板，設置在上述上平台與上述下平台之間，設置保持工件的1個以上的孔；其特徵在於：上述上平台或上述下平台，具有從上述上平台或下平台的上面貫通到下面的1個以上的穴；工件的雙面研磨裝置，具有1個以上的工件厚度測量器，上述1個以上的工件厚度測量器固定設置於上述上平台的上方，並且與上述上平台保持分離，在上述工件的雙面研磨中，當上述上平台的上述1個以上的穴以及上述工件同時通過上述1個以上的工件厚度測量器的正下方時，可以由上述1個以上的穴即時測量上述工件的厚度，其中，在上述工件的雙面研磨中，決定結束上述工件的雙面研磨的時機的演算部，上述演算部實行：分類每一工件以上述工件厚度測量器測量的工件厚度資料之第1步驟；對於每一工件從工件厚度資料抽出工件形狀成分之第2步驟；關於各抽出的工件形狀成分，特定測量的工件上的工件徑方向位置之第3步驟； 根據特定的工件上的工件徑方向位置以及上述工件形狀成分，算出工件形狀分布之第4步驟；根據算出的工件形狀分布，求出工件的形狀指標之第5步驟；以及根據求出的每一工件的形狀指標，決定結束上述工件的雙面研磨的時機之第6步驟；在決定的結束上述工件的雙面研磨的時機，結束雙面研磨。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的工件的雙面研磨裝置，其中，上述第3步驟中，實測上述太陽齒輪的中心與上述穴的中心之間的距離、上述托運板的自轉角度以及托運板的公轉角度，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置，或是關於上述上平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數的各種條件經由模擬算出可測量上述工件的厚度之區間，特定算出的可測量區間與實際可測量的區間最一致的上述上平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的工件的雙面研磨裝置，其中，上述第5步驟中，以偶函數近似上述工件的形狀成分與上述工件上的工件徑方向的位置之間的關係，根據近似的偶函數的最大值以及最小值決定上述工件的形狀指標。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的工件的雙面研磨裝置，其中，上述第5步驟中，以偶函數近似上述工件的形狀成分與上述工件上的工件徑方向的位置之間的關係，根據近似的偶函數的最大值以及最小值決定上述工件的形狀指標。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的工件的雙面研磨裝置，其中，上述第1步驟中，根據連續測量上述工件的厚度資料的時間間隔，每一工件分類上述厚度資料。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的工件的雙面研磨裝置，其中，上述第2步驟中，以2次函數近似上述工件的厚度資料與研磨時間之間的關係，以上述工件的厚度資料與近似的2次函數之間的差作為上述工件的形狀成分。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的工件的雙面研磨裝置，其中，上述第2步驟中，以2次函數近似上述工件的厚度資料與研磨時間之間的關係，以上述工件的厚度資料與近似的2次函數之間的差作為上述工件的形狀成分。
  8. 一種工件的雙面研磨方法，設置保持工件的1個以上的孔之托運板上保持工件，以上平台及下平台構成的旋轉平台夾入上述工件，根據設置在上述旋轉平台的中心部的太陽齒輪的旋轉以及設置在上述旋轉平台的外周部的內齒輪的旋轉，控制上述托運板的自轉以及公轉，藉此，相對旋轉上述旋轉平台與上述托運板，同時研磨上述工件的雙面，其特徵在於：上述上平台或上述下平台，具有從上述上平台或上述下平台的上面貫通到下面的1個以上的穴；將1個以上的工件厚度測量器固定設置於上述上平台的上方，並且與上述上平台保持分離，上述工件的雙面研磨中，當上述上平台的上述1個以上的穴以及上述工件同時通過上述1個以上的工件厚度測量器的正下方時，可以由上述1個以上的穴即時測量上述工件的厚度， 上述工件的雙面研磨方法，在上述工件的雙面研磨中，包括：分類每一工件以上述工件厚度測量器測量的工件厚度資料之第1步驟；對於每一工件從工件厚度資料抽出工件形狀成分之第2步驟；關於各抽出的工件形狀成分，特定測量的工件上的工件徑方向位置之第3步驟；根據特定的工件上的工件徑方向位置以及上述工件形狀成分，算出工件形狀分布之第4步驟；根據算出的工件形狀分布，求出工件的形狀指標之第5步驟；以及根據求出的每一工件的形狀指標，決定結束上述工件的雙面研磨的時機之第6步驟；在決定的結束上述工件的雙面研磨的時機，結束雙面研磨。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的工件的雙面研磨方法，其中，上述第3步驟中，實測上述太陽齒輪的中心與上述穴的中心之間的距離、上述托運板的自轉角度以及托運板的公轉角度，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置，或是關於上述上平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數的各種條件經由模擬算出可測量上述工件的厚度之區間，特定算出的可測量區間與實際可測量的區間最一致的上述上平台的旋轉數、上述托運板的公轉數以及上述托運板的自轉數，特定測量各上述形狀成分的工件上的工件徑方向的位置。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的工件的雙面研磨方法，其中，上述第5步驟中，以偶函數近似上述工件的形狀成分與上述工件上的工件徑方向的位 置之間的關係，根據近似的偶函數的最大值以及最小值決定上述工件的形狀指標。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的工件的雙面研磨方法，其中，上述第5步驟中，以偶函數近似上述工件的形狀成分與上述工件上的工件徑方向的位置之間的關係，根據近似的偶函數的最大值以及最小值決定上述工件的形狀指標。
  12. 如申請專利範圍第8至11項中任一項所述的工件的雙面研磨方法，其中，上述第1步驟中，根據連續測量上述工件的厚度資料的時間間隔，每一工件分類上述厚度資料。
  13. 如申請專利範圍第8至11項中任一項所述的工件的雙面研磨方法，其中，上述第2步驟中，以2次函數近似上述工件的厚度資料與研磨時間之間的關係，以上述工件的厚度資料與近似的2次函數之間的差作為上述工件的形狀成分。
  14. 如申請專利範圍第12項所述的工件的雙面研磨方法，其中，上述第2步驟中，以2次函數近似上述工件的厚度資料與研磨時間之間的關係，以上述工件的厚度資料與近似的2次函數之間的差作為上述工件的形狀成分。
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