WO2017104285A1 - ウェーハ研磨方法および研磨装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a wafer polishing method and a polishing apparatus, and more particularly to a method for controlling polishing conditions in a single wafer polishing step of a silicon wafer.
  • Silicon wafers are widely used as substrate materials for semiconductor devices.
  • a silicon wafer is manufactured by sequentially performing processes such as peripheral grinding, slicing, lapping, etching, double-side polishing, single-side polishing, and cleaning on a silicon single crystal ingot.
  • the single-side polishing step is a step necessary for removing the irregularities and undulations on the wafer surface to increase the flatness, and mirror processing is performed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • a single wafer polishing apparatus (CMP apparatus) is used in a single-side polishing process of a silicon wafer.
  • This wafer polishing apparatus includes a rotating surface plate to which a polishing cloth is attached, and a pressure head that holds the wafer on the rotating surface plate while pressing it. One side of the wafer is polished by rotating each head.
  • Patent Document 1 In order to improve the processing accuracy of the wafer, for example, in the prior art of Patent Document 1, the temperature during processing of the polishing cloth adhered to the upper surface of the polishing surface plate is measured with a radiation thermometer, and this temperature becomes constant. Thus, it is described that the temperature of the polishing platen is controlled to be constant by supplying or blocking the cooling water to or from the water cooling jacket. Further, Patent Document 2 describes a mirror polishing apparatus for a semiconductor wafer in which an eddy current displacement sensor measuring head for measuring a displacement of a surface plate in a non-contact manner is provided at an outer peripheral portion with respect to the radial direction center of the surface plate. .
  • the method using the eddy current displacement sensor measuring head is to measure the shape change of the surface plate from the temperature change obtained by measuring the temperature on the polishing pad with a radiation thermometer or measuring the recovered polishing liquid temperature. Compared to the prediction method, there is no delay in the measurement result, and it is possible to accurately measure the shape change of the surface plate.
  • Patent Document 3 in a polishing method for polishing a workpiece by rotating a table provided with a polishing cloth with a motor, the torque current value of the motor during polishing is acquired for each section according to the polishing process, It describes that the polishing time of a workpiece is determined based on a multiple regression equation with the torque current value in the section as an explanatory variable. Further, in Patent Document 4, in order to reliably and quickly detect the polishing end point of a workpiece such as a silicon substrate, the processing is performed based on an integral value of a drive current for rotationally driving a surface plate for polishing the workpiece. It is described that the end point is determined.
  • JP 07-171759 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-307317 JP 2004-106123 A JP 09-70753 A
  • polishing is performed at a constant polishing pressure and a constant rotation speed throughout the life of the polishing pad from the start of new use of the polishing pad until it is replaced due to wear.
  • the allowance shape of the outer periphery of the wafer differs between the initial stage at the beginning of use of the polishing pad and the final stage immediately before replacement even under the same processing conditions. There is a problem of becoming something.
  • edge exclusion area In order to manufacture more devices from a single wafer, the number of chips acquired near the edge region must be increased as much as possible. For this reason, it is required to narrow the area (edge exclusion area) provided in the vicinity of the edge of the wafer where no device is manufactured.
  • the outer periphery of the wafer is chamfered, it is desirable that only the chamfered area be an edge exclusion area.
  • the allowance for the outer periphery of the wafer is increased due to contact with the polishing pad, and unintentional thickness reduction near the edge of the wafer, that is, peripheral sagging (edge roll-off) occurs. It is extremely difficult to flatten the entire area inside the area with the required flatness. As described above, since the sagging amount (edge roll-off amount) differs between the early stage and the final stage of the polishing pad life, improvement is required.
  • an object of the present invention is to provide a wafer polishing method and a polishing apparatus capable of suppressing variations in the machining allowance shape on the outer periphery of the wafer regardless of the progress of the polishing pad life.
  • the wafer polishing method supplies the slurry onto a rotating surface plate on which a polishing pad is attached and rotates the wafer while pressing and holding the wafer on the polishing pad with a pressure head.
  • a wafer polishing method in which a surface plate and the pressure head are rotated to polish one surface of the wafer, wherein a load current value F of a motor that rotationally drives the rotary surface plate and a surface of the polishing pad during the wafer polishing
  • the temperature T is monitored to calculate an F / T value, and based on the F / T value, at least one of the rotational speed of the rotary platen relative to the wafer and the polishing pressure of the pressure head is controlled.
  • the load current value F indicates the strength of mechanical polishing
  • the surface temperature T indicates the strength of chemical polishing
  • the F / T value balances the mechanical removal action and the chemical removal action. It is an indicator to show.
  • the edge roll-off amount of the wafer by constantly monitoring the F / T value, a subtle change in the edge roll-off amount of the wafer with the progress of the polishing pad life can be grasped. Therefore, it is possible to control the edge roll-off amount of the wafer to be constant and suppress the variation in the machining allowance shape on the outer periphery.
  • the polishing pressure of the pressure head is adjusted in accordance with the increase in the F / T value. It is also preferable to make it smaller.
  • a wafer with a constant edge roll-off amount can be manufactured over the entire pad life. Can do.
  • the rotation speed of the rotary platen it is preferable to preferentially control the rotation speed of the rotary platen over the polishing pressure of the pressure head.
  • the control of increasing the polishing pressure of the pressure head will lead to faster consumption of the polishing pad, which may reduce productivity by reducing the number of wafer polishing processes that can be handled with one polishing pad. By increasing the amount as much as possible, such a problem can be solved.
  • the rotational speed of the rotating platen or the polishing pressure of the pressure head in the wafer processing step after the next batch is set based on the F / T value measured in the wafer processing step of the previous batch. It is preferable to do. According to this, it is possible to prevent an adverse effect on the quality of the wafer that may be caused by changing the conditions during the processing, and there is no problem of control delay.
  • the wafer polishing apparatus supplies the slurry onto the rotating platen to which the polishing pad is attached, and pressurizes and holds the wafer on the polishing pad with a pressure head.
  • a wafer polishing apparatus that rotates a pressure head to polish one side of the wafer, a current measuring circuit that measures a load current value F of a motor that rotationally drives the rotary platen, and a surface temperature T of the polishing pad.
  • a F / T value is calculated from a thermometer to be measured, the load current value F and the surface temperature T, and based on the F / T value, at least a rotational speed of the rotating platen and a polishing pressure of the pressure head And a control unit for controlling one of them.
  • control unit increases the rotational speed of the rotating surface plate in accordance with the increase in the F / T value, and the polishing pressure of the pressure head in accordance with the increase in the F / T value. It is also preferable to reduce the value.
  • the control unit increases the rotational speed of the rotating surface plate in accordance with the increase in the F / T value, and the polishing pressure of the pressure head in accordance with the increase in the F / T value. It is also preferable to reduce the value.
  • control unit preferentially controls the rotation speed of the rotating platen over the polishing pressure of the pressure head.
  • the control of increasing the polishing pressure of the pressure head will lead to faster consumption of the polishing pad, which may reduce productivity by reducing the number of wafer polishing processes that can be handled with one polishing pad. By increasing the amount as much as possible, such a problem can be solved.
  • control unit determines the rotational speed of the rotating surface plate or the polishing pressure of the pressure head in the wafer processing step after the next batch based on the F / T value measured in the wafer processing step of the previous batch. It is preferable to set. According to this, it is possible to prevent an adverse effect on the quality of the wafer that may be caused by changing the conditions during the processing, and there is no problem of control delay.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the rotating surface plate and the F / T value.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the polishing pressure of the pressure head and the F / T value.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the F / T value and the edge roll-off amount of the wafer.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in the ESFQR value and F / T value of the wafer as the polishing pad life progresses in the wafer polishing method according to the comparative example.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the rotating surface plate and the F / T value.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the polishing pressure of the pressure head
  • FIG. 6 is a graph showing changes in the ESFQR value and F / T value of the wafer as the polishing pad life progresses in the wafer polishing method according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing changes in the ESFQR value and F / T value of the wafer as the polishing pad life progresses in the wafer polishing method according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the wafer polishing apparatus 1 includes a rotating surface plate 10, a rotating mechanism 11 of the rotating surface plate 10, a suede type polishing pad 12 attached to the upper surface of the rotating surface plate 10, and a rotating surface plate.
  • a pressurizing head 13 disposed above the panel 10, a pressurizing / rotating mechanism 14 for the pressurizing head 13, and a slurry supply mechanism 15 for supplying slurry onto the rotating surface plate 10 are provided.
  • the wafer polishing apparatus 1 also includes a radiation thermometer 16 that measures the surface temperature T of the polishing pad 12 during wafer polishing in a non-contact manner, and a load current value F of a motor 11a in the rotating mechanism 11 that rotates the rotating platen 10.
  • slurry containing abrasive grains is supplied onto the rotating surface plate 10 to which the polishing pad 12 is attached, and the wafer on the rotating surface plate 10 is added by the pressure head 13. While maintaining the pressure, the rotary platen 10 is rotated to polish one side of the wafer in contact with the polishing pad 12. Since this single-side polishing is a finishing process for the double-side polishing in the previous stage, the polishing amount (removal allowance) of the wafer is several hundred nm to 1 ⁇ m, and the processing time is as short as several minutes. This is because if the polishing time is too long, the edge roll-off amount of the wafer increases, and the shape of the machining allowance on the outer periphery deteriorates.
  • Edge roll-off amount refers to the amount of sagging on the wafer surface at the boundary position between the edge exclusion region outside the flatness standard application range and the inner region. .
  • the flat area of the front surface of the wafer 3 to 6 mm from the outermost periphery is used as a reference plane, and, for example, 0. It is defined as the amount of shape displacement from the reference plane at a position of 5 mm.
  • control unit 17 takes in the surface temperature T of the polishing pad 12 measured by the radiation thermometer 16 and takes in the load current value F of the motor 11a that rotates the rotary platen 10 from the current measurement circuit 11b. These are constantly monitored to calculate the F / T value.
  • the load current value F of the motor 11a is defined as an index representing the magnitude of friction, that is, the strength of mechanical removal, and the F / T value increases as the load current value F increases.
  • An increase in the load current value F under the condition that the rotational speed of the rotating surface plate 10 is constant means an increase in frictional force on the rotating surface plate 10.
  • the surface temperature T of the polishing pad 12 is defined as an index indicating the strength of the chemical removal action, and the F / T value decreases as the surface temperature T increases. Increasing the surface temperature T means promoting the chemical reaction of the slurry. Although the amount of wafer edge roll-off increases due to an increase in the amount of chemical polishing by the slurry, the amount of polishing on the entire wafer surface tends to decrease.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the rotary surface plate 10 and the F / T value
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the polishing pressure of the pressure head 13 and the F / T value.
  • the F / T value tends to decrease as the rotational speed of the rotating platen 10 increases. Therefore, the F / T value can be decreased by increasing the rotation speed of the rotating surface plate 10, and the F / T value can be increased by decreasing the rotation speed.
  • the F / T value tends to increase as the polishing pressure of the pressure head 13 increases. Therefore, the F / T value can be reduced by reducing the polishing pressure of the pressure head 13, and the F / T value can be increased by increasing the polishing pressure.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the F / T value and the edge roll-off amount of the wafer.
  • the horizontal axis represents the F / T value, and the vertical axis represents the roll-off amount (relative value).
  • the wafer edge roll-off amount tends to decrease as the F / T value increases, and conversely increases as the F / T value decreases. Therefore, the edge roll-off amount of the wafer can be reduced by increasing the F / T value, and the edge roll-off amount of the wafer can be increased by decreasing the F / T value.
  • the edge roll-off amount of the wafer is controlled by such control. Can be small. Further, since the F / T value can be reduced by increasing the rotational speed or decreasing the polishing pressure, the edge roll-off amount of the wafer can be increased by such control.
  • the edge roll-off amount of the wafer is large at the beginning of the pad life of the polishing pad 12, and gradually decreases as the pad life progresses.
  • the F / T value gradually increases as the pad life progresses as the edge roll-off amount decreases.
  • the rotational speed of the rotating surface plate 10 is increased or the polishing pressure of the pressure head 13 is decreased.
  • the rotational speed is gradually decreased or the polishing pressure is gradually increased as the pad life progresses.
  • the wafer edge roll-off amount may be controlled by the rotation speed of the rotary platen 10 or by the polishing pressure of the pressure head 13. More preferably. In the case of controlling by the polishing pressure of the pressure head 13, the polishing pad 12 is consumed (replacement time) earlier by increasing the polishing pressure, and the number of wafers that can be polished by one polishing pad 12 is reduced. This is because productivity decreases.
  • polishing is performed so that an error from the target value is corrected. It is preferable to adjust the pressure. By doing so, it is possible to improve the accuracy of controlling the edge roll-off amount of the wafer while suppressing the consumption of the polishing pad 12.
  • Polishing may be performed by setting a rotation speed or a polishing pressure in the wafer polishing process after the batch. This is because changing the conditions during the process may adversely affect the quality of the wafer, and even if it is changed during the wafer polishing process of the next batch, there is almost no problem of control delay.
  • the wafer polishing apparatus 1 batch-processes, for example, a maximum number of wafers in a wafer case. For example, when 25 wafers can be accommodated in one wafer case, the wafer polishing apparatus 1 continuously processes 25 wafers under the same polishing conditions, and after the 25 wafers are polished, the next 25 wafers are processed. It is possible to perform a polishing process on one wafer and set new polishing conditions for the next 25 wafers at the start of the polishing process.
  • the number of wafers that are batch-processed under the same polishing conditions is preferably about 10 to 30, but may be one. That is, the polishing conditions may be reset every time the polishing process for one wafer is completed. In this way, by setting the polishing condition that follows the change in the F / T value in the shortest cycle that does not adversely affect the quality of the wafer, the edge roll-off amount of the wafer can be kept constant throughout the pad life.
  • the load current value F of the motor 11a that rotationally drives the rotary platen 10 is used as an index of the strength of mechanical polishing, and the polishing pad 12 by the radiation thermometer 16 is used. Since the surface temperature T is used as an indicator of the strength of chemical polishing and both are constantly monitored, the F / T value is fed back to the control of the rotational speed of the rotary platen 10 or the polishing pressure of the pressure head 13. Even when the physical property value of the polishing pad 12 changes with the progress of the pad life, it is possible to suppress the variation in the machining allowance shape on the outer periphery, and it is possible to manufacture a wafer having a constant edge roll-off amount.
  • a silicon single crystal ingot having a diameter of 300 mm grown by the Czochralski method was subjected to peripheral grinding, slicing, lapping, etching, and double-side polishing to obtain a silicon wafer sample having a thickness of 776 ⁇ m.
  • a single-side polishing process of a silicon wafer sample was performed using the wafer polishing apparatus shown in FIG.
  • the target machining allowance of the wafer was set to 1 ⁇ m.
  • the polishing pad 12 was a suede type, and the slurry was 0.3 wt% colloidal silica having a particle size of 35 nm.
  • ESFQR Error Site Front least sQuares Range
  • the ESFQR is a flatness evaluation index (site flatness) focused on an edge whose flatness is likely to deteriorate, and indicates the magnitude of the edge roll-off amount.
  • ESFQR is a unit area (site) obtained by dividing a ring-shaped area along the edge of a wafer more evenly in the circumferential direction, and a reference plane obtained by the least square method from the thickness distribution in the site. Defined as the difference between the maximum and minimum deviations from (Site Best Fit Surface).
  • ESFQR_mean of all the sites is obtained. It was.
  • the polishing pressure of the pressure head 13 was fixed to 150 g / cm 2 and the rotation speed of the rotating platen 10 was fixed to 30 rpm, respectively, and a number of wafers were polished, and the ESFQR_mean value of these wafers was obtained.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in the ESFQR value and F / T value of the wafer as the polishing pad life progresses.
  • the horizontal axis is the number of batch processes, the vertical axis is ESFQR_mean (nm), and the box plot is in the same batch.
  • the ESFQR_mean variations of the 25 wafers processed in the above are shown.
  • the F / T value was larger than the target range
  • the ESFQR_mean value was larger than the target value
  • the variation of the ESFQR_mean value was very large.
  • Example 1 the polishing pressure of the pressure head 13 fixed at 150 g / cm 2, and the scope of 20 ⁇ 60 rpm rotation speed of the rotating surface plate 10 so as F / T value is within the target range A large number of wafers were polished while being controlled in-house, and the ESFQR values of these wafers were determined. As a result, as shown in FIG. 6, the ESFQR_mean value could be kept within the target range over the entire pad life, and the F / T value was also stable.
  • the rotational speed of the rotary platen 10 is fixed at 30 rpm, and the polishing pressure of the pressure head 13 is in the range of 100 to 200 g / cm 2 so that the F / T value is within the target range.
  • a number of wafers were polished while being controlled in the interior, and the ESFQR_mean value of those wafers was determined.
  • the ESFQR_mean value could be kept within the target range over the entire pad life, and the F / T value was also stable.
  • the life of the polishing pad 12 was shortened, and the productivity deteriorated due to a decrease in the number of processed sheets.

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Abstract

【課題】研磨パッドライフの進行によらずウェーハ外周の取り代形状のばらつきを抑制する。 【解決手段】研磨パッド１２が貼り付けられた回転定盤１０上にスラリーを供給し且つ研磨パッド１２上のウェーハを加圧ヘッド１３で加圧保持しながら回転定盤１０および加圧ヘッド１３を回転させてウェーハの片面を研磨するウェーハ研磨方法であって、ウェーハ研磨中における研磨パッド１２の表面温度Ｔと回転定盤１０を回転駆動するモータ１１ａの負荷電流値ＦとをモニタリングしてＦ／Ｔ値を算出し、前記Ｆ／Ｔ値に基づいて回転定盤１０の回転速度および加圧ヘッド１３の研磨圧力の少なくとも一方を制御する。

Description

ウェーハ研磨方法および研磨装置
　本発明は、ウェーハ研磨方法および研磨装置に関し、特に、シリコンウェーハの枚葉研磨工程における研磨条件の制御方法に関するものである。
　半導体デバイスの基板材料としてシリコンウェーハが広く用いられている。シリコンウェーハは、シリコン単結晶インゴットに対して外周研削、スライス、ラッピング、エッチング、両面研磨、片面研磨、洗浄等の工程を順次行うことにより製造される。このうち、片面研磨工程は、ウェーハ表面の凹凸やうねりを除去して平坦度を高めるために必要な工程であり、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）法による鏡面加工が行われる。
　通常、シリコンウェーハの片面研磨工程では枚葉式のウェーハ研磨装置（ＣＭＰ装置）が用いられる。このウェーハ研磨装置は、研磨布が貼り付けられた回転定盤と、回転定盤上のウェーハを押圧しながら保持する加圧ヘッドとを備えており、スラリーを供給しながら回転定盤および加圧ヘッドをそれぞれ回転させることによりウェーハの片面を研磨する。
　ウェーハの加工精度を向上させるため、例えば特許文献１の従来技術には、ポリッシング定盤の上面に貼着された研磨布の加工中の温度を放射温度計で測定し、この温度が一定になるように冷却水を水冷ジャケットへ供給または遮断してポリッシング定盤の温度を一定にコントロールすることが記載されている。また特許文献２には、定盤の変位を非接触で測定する渦電流式変位センサ測定ヘッドが定盤の半径方向中心よりも外周部に設けられた半導体ウェーハの鏡面研磨装置が記載されている。渦電流式変位センサ測定ヘッドを用いる方法は、放射温度計により研磨パッド上の温度を測定したり回収された研磨液温度を測定したりするなどして求めた温度変化から定盤の形状変化を予測する方法に比べて、測定結果に遅れが生じることがなく、また定盤の形状変化を精度よく測定することが可能である。
　また特許文献３には、研磨クロスを備えるテーブルをモータで回転させて被加工物を研磨する研磨方法において、研磨中における前記モータのトルク電流値を研磨プロセスに応じて区分ごとに取得し、各区間におけるトルク電流値を説明変数とした重回帰式に基づいて被加工物の研磨時間を決定することが記載されている。また特許文献４には、シリコン基板等の被加工物の研磨加工終点検出を確実かつ迅速に行うため、被加工物を研磨する定盤を回転駆動するための駆動電流の積分値に基づいて加工終点を判定することが記載されている。
特開平０７－１７１７５９号公報 特開平０７－３０７３１７号公報 特開２００４－１０６１２３号公報 特開平０９－７０７５３号公報
　従来、枚葉研磨工程においては研磨パッドを新しく使い始めてから消耗により交換されるまでの研磨パッドライフを通して一定の研磨圧力および一定の回転速度で研磨加工を行っていた。しかし、パッドライフの進行とともに研磨パッドの物性が変化することにより、同一の加工条件であっても研磨パッドの使用開始時の序盤と交換直前の終盤とでウェーハの外周の取り代形状が異なったものとなるという問題がある。
　１枚のウェーハからより多くのデバイスを製造するためにはエッジ領域近傍のチップ取得数をできるだけ増やさなければならない。このため、ウェーハのエッジ近傍に設けられた、デバイスを製造しない領域（エッジ除外領域）の狭小化が要求されている。
　ウェーハの外周は面取りされるので、この面取りされた領域だけがエッジ除外領域となることが望ましい。しかし、片面研磨工程では研磨パッドとの接触によりウェーハ外周部の取り代が多くなり、ウェーハのエッジ近傍に意図しない厚さの減少、すなわち外周ダレ（エッジロールオフ）が発生するため、面取りされた領域よりも内側の全域を要求された平坦度で平坦化することは極めて困難である。そして上記のように、このダレ量（エッジロールオフ量）が研磨パッドライフの序盤と終盤とで異なったものとなるため、改善が求められている。
　したがって、本発明の目的は、研磨パッドライフの進行によらずウェーハ外周の取り代形状のばらつきを抑制することが可能なウェーハ研磨方法および研磨装置を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明によるウェーハ研磨方法は、研磨パッドが貼り付けられた回転定盤上にスラリーを供給し且つ前記研磨パッド上のウェーハを加圧ヘッドで加圧保持しながら前記回転定盤および前記加圧ヘッドを回転させて前記ウェーハの片面を研磨するウェーハ研磨方法であって、前記回転定盤を回転駆動するモータの負荷電流値Ｆと前記ウェーハ研磨中における前記研磨パッドの表面温度ＴとをモニタリングしてＦ／Ｔ値を算出し、前記Ｆ／Ｔ値に基づいて前記ウェーハに対する前記回転定盤の回転速度および前記加圧ヘッドの研磨圧力の少なくとも一方を制御することを特徴とする。
　本発明において、負荷電流値Ｆは機械的研磨の強さ、表面温度Ｔは化学的研磨の強さをそれぞれ示しており、Ｆ／Ｔ値は機械的除去作用と化学的除去作用とのバランスを示す指標である。本発明によるウェーハ研磨方法ではこのＦ／Ｔ値を常時モニタリングすることにより、研磨パッドライフの進行に伴うウェーハのエッジロールオフ量の微妙な変化を把握することができ、Ｆ／Ｔ値を研磨条件にフィードバックすることにより、ウェーハのエッジロールオフ量を一定に制御して外周の取り代形状のばらつきを抑えることができる。
　本発明によるウェーハ研磨方法は、前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記回転定盤の回転速度を大きくすることが好ましく、前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記加圧ヘッドの研磨圧力を小さくすることもまた好ましい。このように、Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて回転定盤の回転速度または加圧ヘッドの研磨圧力を制御することにより、パッドライフ全体に亘ってエッジロールオフ量が一定のウェーハを製造することができる。
　本発明によるウェーハ研磨方法は、前記加圧ヘッドの研磨圧力よりも前記回転定盤の回転速度を優先的に制御することが好ましい。加圧ヘッドの研磨圧力を大きくする制御により研磨パッドの消耗が早くなり、１つの研磨パッドで対応可能なウェーハ研磨加工の回数の減少により生産性が低下するおそれがあるが、回転定盤の制御量をできるだけ多くすることにより、そのような問題を解決することができる。
　本発明によるウェーハ研磨方法は、前バッチのウェーハ加工工程で測定した前記Ｆ／Ｔ値に基づいて次バッチ以降のウェーハ加工工程における前記回転定盤の回転速度または前記加圧ヘッドの研磨圧力を設定することが好ましい。これによれば、加工途中で条件を変更することによって生じるおそれがあるウェーハの品質への悪影響を防止することができ、また制御遅延の問題もない。
　また、本発明によるウェーハ研磨装置は、研磨パッドが貼り付けられた回転定盤上にスラリーを供給し且つ前記研磨パッド上のウェーハを加圧ヘッドで加圧保持しながら前記回転定盤および前記加圧ヘッドを回転させて前記ウェーハの片面を研磨するウェーハ研磨装置であって、前記回転定盤を回転駆動するモータの負荷電流値Ｆを測定する電流測定回路と、前記研磨パッドの表面温度Ｔを測定する温度計と、前記負荷電流値Ｆおよび前記表面温度ＴからＦ／Ｔ値を算出し、前記Ｆ／Ｔ値に基づいて前記回転定盤の回転速度および前記加圧ヘッドの研磨圧力の少なくとも一方を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、上記のように研磨パッドライフを通じて外周の取り代形状のばらつきを抑えることができ、エッジロールオフ量が一定のウェーハを製造することができる。
　本発明において、前記制御部は、前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記回転定盤の回転速度を大きくすることが好ましく、前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記加圧ヘッドの研磨圧力を小さくすることもまた好ましい。このように、Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて回転定盤の回転速度または加圧ヘッドの研磨圧力を制御することにより、パッドライフ全体に亘ってエッジロールオフ量が一定のウェーハを製造することができる。
　本発明において、前記制御部は、前記加圧ヘッドの研磨圧力よりも前記回転定盤の回転速度を優先的に制御することが好ましい。加圧ヘッドの研磨圧力を大きくする制御により研磨パッドの消耗が早くなり、１つの研磨パッドで対応可能なウェーハ研磨加工の回数の減少により生産性が低下するおそれがあるが、回転定盤の制御量をできるだけ多くすることにより、そのような問題を解決することができる。
　本発明において、前記制御部は、前バッチのウェーハ加工工程で測定した前記Ｆ／Ｔ値に基づいて次バッチ以降のウェーハ加工工程における前記回転定盤の回転速度または前記加圧ヘッドの研磨圧力を設定することが好ましい。これによれば、加工途中で条件を変更することによって生じるおそれがあるウェーハの品質への悪影響を防止することができ、また制御遅延の問題もない。
　本発明によれば、研磨パッドライフの進行によらずウェーハ外周の取り代形状のばらつきを抑制することが可能なウェーハ研磨方法および研磨装置を提供することにある。
図１は、本発明の実施の形態によるウェーハ研磨装置の構成を示す概略側面図である。 図２は、回転定盤の回転速度とＦ／Ｔ値との関係を示すグラフである。 図３は、加圧ヘッドの研磨圧力とＦ／Ｔ値との関係を示すグラフである。 図４は、Ｆ／Ｔ値とウェーハのエッジロールオフ量との関係を示すグラフである。 図５は、比較例によるウェーハ研磨方法における、研磨パッドライフの進行に伴うウェーハのＥＳＦＱＲ値およびＦ／Ｔ値の変化を示すグラフである。 図６は、実施例１によるウェーハ研磨方法における、研磨パッドライフの進行に伴うウェーハのＥＳＦＱＲ値およびＦ／Ｔ値の変化を示すグラフである。 図７は、実施例２によるウェーハ研磨方法における、研磨パッドライフの進行に伴うウェーハのＥＳＦＱＲ値およびＦ／Ｔ値の変化を示すグラフである。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施の形態によるウェーハ研磨装置の構成を示す概略側面図である。
　図１に示すように、ウェーハ研磨装置１は、回転定盤１０と、回転定盤１０の回転機構１１と、回転定盤１０の上面に貼り付けられたスウェードタイプの研磨パッド１２と、回転定盤１０の上方に配置された加圧ヘッド１３と、加圧ヘッド１３の加圧・回転機構１４と、回転定盤１０上にスラリーを供給するスラリー供給機構１５とを備えている。またウェーハ研磨装置１は、ウェーハ研磨中における研磨パッド１２の表面温度Ｔを非接触で測定する放射温度計１６と、回転定盤１０を回転駆動する回転機構１１内のモータ１１ａの負荷電流値Ｆを測定する電流測定回路１１ｂと、各部を制御する制御部１７を備えている。
　ウェーハ研磨装置１を用いたウェーハの研磨工程では、研磨パッド１２が貼り付けられた回転定盤１０上に砥粒を含むスラリーを供給し且つ回転定盤１０上のウェーハを加圧ヘッド１３で加圧保持しながら回転定盤１０を回転させて研磨パッド１２と接するウェーハの片面を研磨する。この片面研磨は前段の両面研磨に対する仕上げ工程であるため、ウェーハの研磨量（取り代）は数百ｎｍ～１μｍであり、加工時間も数分程度と非常に短い。研磨時間が長すぎるとウェーハのエッジロールオフ量が増加して外周の取り代形状が悪化するからである。
　エッジロールオフ量（edge Roll-Off Amount：ＲＯＡ）とは、平坦度規格の適用範囲外となるエッジ除外領域とそれよりも内側の領域との境界位置でのウェーハ表面のダレ量のことを言う。具体的には、ウェーハの裏面を平面に矯正した状態でウェーハの表面の傾きを補正した上で、最外周から３～６ｍｍのウェーハの表面の平坦領域を基準面とし、最外周から例えば０．５ｍｍの位置での、上記基準面からの形状変位量として定義される。
ウェーハ研磨中において、制御部１７は放射温度計１６が測定した研磨パッド１２の表面温度Ｔを取り込むと共に、回転定盤１０を回転駆動するモータ１１ａの負荷電流値Ｆを電流測定回路１１ｂから取り込み、これらを常時モニタリングしてＦ／Ｔ値を算出する。
　モータ１１ａの負荷電流値Ｆは、摩擦の大きさ、つまり機械的除去作用の強さを表す指標として定義され、負荷電流値Ｆが大きくなるほどＦ／Ｔ値も大きくなる。回転定盤１０の回転速度が一定の条件下において負荷電流値Ｆの増加は回転定盤１０に対する摩擦力の増加を意味する。砥粒による機械的な研磨量の増加によりウェーハのエッジロールオフ量は小さくなるが、ウェーハ全面の研磨量は大きくなる傾向がある。
　研磨パッド１２の表面温度Ｔは、化学的除去作用の強さを示す指標として定義され、表面温度Ｔが大きくなるほどＦ／Ｔ値は小さくなる。表面温度Ｔの増加はスラリーの化学反応を促進させることを意味する。スラリーによる化学的な研磨量の増加によりウェーハのエッジロールオフ量は大きくなるが、ウェーハ全面の研磨量は小さくなる傾向がある。
　図２は、回転定盤１０の回転速度とＦ／Ｔ値との関係を示すグラフ、図３は、加圧ヘッド１３の研磨圧力とＦ／Ｔ値との関係を示すグラフである。
　図２に示すように、Ｆ／Ｔ値は、回転定盤１０の回転速度が増加するほど低下する傾向がある。したがって、回転定盤１０の回転速度を大きくすることでＦ／Ｔ値を小さくすることができ、回転速度を小さくすることでＦ／Ｔ値を大きくすることができる。
　また図３に示すように、Ｆ／Ｔ値は、加圧ヘッド１３の研磨圧力が増加するほど増加する傾向がある。したがって、加圧ヘッド１３の研磨圧力を小さくすることでＦ／Ｔ値を小さくすることができ、研磨圧力を大きくすることでＦ／Ｔ値を大きくすることができる。
　図４は、Ｆ／Ｔ値とウェーハのエッジロールオフ量との関係を示すグラフであり、横軸はＦ／Ｔ値、縦軸はロールオフ量（相対値）をそれぞれ示している。
　図４に示すように、ウェーハのエッジロールオフ量は、Ｆ／Ｔ値が大きくなるほど小さくなり、逆にＦ／Ｔ値が小さくなるほど大きくなる傾向がある。したがって、Ｆ／Ｔ値を大きくすることでウェーハのエッジロールオフ量を小さくすることができ、Ｆ／Ｔ値を小さくすることでウェーハのエッジロールオフ量を大きくすることができる。
　そして図２および図３に示したように、回転速度を小さくするかまたは研磨圧力を大きくすることでＦ／Ｔ値を大きくすることができるので、このような制御によりウェーハのエッジロールオフ量を小さくすることができる。また回転速度を大きくするかまたは研磨圧力を小さくすることによりＦ／Ｔ値を小さくすることができるので、このような制御によりウェーハのエッジロールオフ量を大きくすることができる。
　ウェーハのエッジロールオフ量は、研磨パッド１２のパッドライフの最初において大きく、パッドライフの進行とともに徐々に低下し、またＦ／Ｔ値はエッジロールオフ量の低下に合わせてパッドライフの進行とともに徐々に増加する。パッドライフの序盤においてこのようなＦ／Ｔ値の増加を抑えるため、本実施形態では回転定盤１０の回転速度を大きくするかまたは加圧ヘッド１３の研磨圧力を小さくする。そして、パッドライフの進行に合わせて回転速度を徐々に小さくするか、あるいは研磨圧力を徐々に大きくする。このようにすることで、Ｆ／Ｔ値を一定に保つことができ、これによりウェーハのエッジロールオフ量の変動、つまり外周の取り代形状のばらつきを抑えることができる。
　上記のように、ウェーハのエッジロールオフ量の制御は、回転定盤１０の回転速度により行ってもよく、加圧ヘッド１３の研磨圧力により行ってもよいが、回転定盤１０の回転速度により行うことがより好ましい。加圧ヘッド１３の研磨圧力により制御する場合には、研磨圧力を大きくすることにより研磨パッド１２の消耗（交換時期）が早くなり、１枚の研磨パッド１２により研磨可能なウェーハ枚数が減少して生産性が低下するからである。回転定盤１０の回転速度を優先的に制御する場合、例えば目標のＦ／Ｔ値に最も近づく回転定盤１０の回転速度を選択した後、目標値との誤差分が補正されるように研磨圧力を調整することが好ましい。このようにすることで、研磨パッド１２の消耗を抑えながらウェーハのエッジロールオフ量の制御の精度を高めることができる。
　回転定盤１０の回転速度や加圧ヘッド１３の研磨圧力をウェーハの加工工程中にリアルタイムに変更する必要はなく、前バッチのウェーハ研磨工程で測定したＦ／Ｔ値に基づいて次バッチまたは次バッチ以降のウェーハ研磨工程における回転速度または研磨圧力を設定して研磨加工を実施してもよい。加工途中で条件を変更するとウェーハの品質に悪影響を与える場合があり、また次バッチのウェーハ研磨工程のときに変更しても制御遅延の問題はほとんどないからである。
　ウェーハ研磨装置１は例えばウェーハケースの最大収容枚数のウェーハをまとめてバッチ処理する。例えば１個のウェーハケースに２５枚のウェーハを収容できる場合、ウェーハ研磨装置１は２５枚のウェーハを同一研磨条件下で連続処理し、２５枚のウェーハの研磨処理が終了してから次の２５枚のウェーハの研磨処理を実施し、次の２５枚のウェーハの研磨処理の開始時にそれらに対する新たな研磨条件を設定することができる。なお同一研磨条件下でバッチ処理されるウェーハの枚数は１０～３０枚程度が好ましいが、１枚であっても構わない。すなわち、１枚のウェーハの研磨処理が終了する度に研磨条件を再設定してもよい。このように、ウェーハの品質に悪影響を与えない最短周期でＦ／Ｔ値の変化に追従した研磨条件を設定することにより、パッドライフを通じてウェーハのエッジロールオフ量を一定に維持することができる。
　以上説明したように、本実施形態によるウェーハ研磨方法は、回転定盤１０を回転駆動するモータ１１ａの負荷電流値Ｆを機械的研磨の強さの指標とし、放射温度計１６による研磨パッド１２の表面温度Ｔを化学的研磨の強さの指標とし、両者を常時モニタリングすることにより、Ｆ／Ｔ値を回転定盤１０の回転速度または加圧ヘッド１３の研磨圧力の制御にフィードバックするので、研磨パッドライフの進行とともに研磨パッド１２の物性値が変化した場合でも外周の取り代形状のばらつきを抑えることができ、エッジロールオフ量が一定のウェーハを製造することができる。また、パッドライフの進行に合わせて回転定盤１０の回転速度を一定の変化率で変化させるような受動的な制御と比べて、研磨パッド１２の物性値の個体差やライフによる変動をより正確に把握して調整できるという利点がある。
　以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
　チョクラルスキー法により育成された直径３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットに対して、外周研削、スライス、ラッピング、エッチング、および両面研磨を行い、厚さ７７６μｍのシリコンウェーハのサンプルを得た。次に、図１に示したウェーハ研磨装置を用いてシリコンウェーハのサンプルの片面研磨工程を実施した。片面研磨工程では、ウェーハの目標取り代を１μｍとした。また研磨パッド１２としてはスウェードタイプのものを用い、スラリーには粒径が３５ｎｍのコロイダルシリカを０．３ｗｔ％含むものを用いた。
　その後、研磨パッドライフ初期から終了（交換）までのパッドライフを通して研磨加工された多数枚のシリコンウェーハのＥＳＦＱＲ（Edge Site Front least sQuares Range）の変化を評価した。ＥＳＦＱＲは、平坦度の悪化しやすいエッジに注目した平坦度の評価指標（サイトフラットネス）であり、エッジロールオフ量の大きさを示すものである。ＥＳＦＱＲは、ウェーハのエッジに沿ったリング状の領域を周方向にさらに均等に分割して得られる単位領域（サイト）を対象とし、サイト内の厚さ分布から最小二乗法により求められた基準面（Site Best Fit Surface）からの偏差の最大値と最小値との差として定義される。ここでは、ウェーハ最外周から２～３２ｍｍの範囲（セクター長３０ｍｍ）に設定されたリング状の外周領域が周方向に７２分割されたサイトのＥＳＦＱＲを測定し、さらに全サイトの平均値ＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎを求めた。
　比較例においては、加圧ヘッド１３の研磨圧力を１５０ｇ／ｃｍ２、回転定盤１０の回転速度を３０ｒｐｍにそれぞれ固定して多数枚のウェーハを研磨し、それらのウェーハのＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎ値を求めた。
　図５は、研磨パッドライフの進行に伴うウェーハのＥＳＦＱＲ値およびＦ／Ｔ値の変化を示すグラフであり、横軸はバッチ処理回数、縦軸はＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎ（ｎｍ）、箱ひげ図は同一バッチ内で処理された２５枚のウェーハのＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎのばらつきをそれぞれ示している。図５に示すように、パッドライフの序盤においてＦ／Ｔ値は目標範囲よりも大きくなり、ＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎ値は目標値よりも大きな値となり、ＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎ値のばらつきも非常に大きかった。
　一方、実施例１においては、加圧ヘッド１３の研磨圧力を１５０ｇ／ｃｍ２に固定し、またＦ／Ｔ値が目標範囲内に収まるように回転定盤１０の回転速度を２０～６０ｒｐｍの範囲内で制御しながら多数枚のウェーハを研磨し、それらのウェーハのＥＳＦＱＲ値を求めた。その結果、図６に示すように、パッドライフ全体に亘ってＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎ値を目標範囲内に収めることができ、Ｆ／Ｔ値も安定していた。
　また、実施例２においては、回転定盤１０の回転速度を３０ｒｐｍに固定し、またＦ／Ｔ値が目標範囲内に収まるように加圧ヘッド１３の研磨圧力を１００～２００ｇ／ｃｍ２の範囲内で制御しながら多数のウェーハを研磨し、それらのウェーハのＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎ値を求めた。その結果、図７に示すように、パッドライフ全体に亘ってＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎ値を目標範囲内に収めることができ、Ｆ／Ｔ値も安定していた。しかし、研磨パッド１２の寿命が短くなり、処理枚数の減少により生産性が悪化した。
１　　ウェーハ研磨装置
１０　　回転定盤
１１　　回転定盤の回転機構
１１ａ　　モータ
１１ｂ　　電流測定回路
１２　　研磨パッド
１３　　加圧ヘッド
１４　　加圧ヘッドの加圧・回転機構
１５　　スラリー供給機構
１６　　放射温度計
１７　　制御部
Ｆ　　モータの負荷電流値
Ｔ　　研磨パッドの表面温度

Claims (10)

  1. 　研磨パッドが貼り付けられた回転定盤上にスラリーを供給し且つ前記研磨パッド上のウェーハを加圧ヘッドで加圧保持しながら前記回転定盤および前記加圧ヘッドを回転させて前記ウェーハの片面を研磨するウェーハ研磨方法であって、
    　前記回転定盤を回転駆動するモータの負荷電流値Ｆと前記ウェーハ研磨中における前記研磨パッドの表面温度ＴとをモニタリングしてＦ／Ｔ値を算出し、前記Ｆ／Ｔ値に基づいて前記回転定盤の回転速度および前記加圧ヘッドの研磨圧力の少なくとも一方を制御することを特徴とするウェーハ研磨方法。
  2. 　前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記回転定盤の回転速度を大きくする、請求項１に記載のウェーハ研磨方法。
  3. 　前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記加圧ヘッドの研磨圧力を小さくする、請求項１または２に記載のウェーハ研磨方法。
  4. 　前記加圧ヘッドの研磨圧力よりも前記回転定盤の回転速度を優先的に制御する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のウェーハ研磨方法。
  5. 　前バッチのウェーハ加工工程で測定した前記Ｆ／Ｔ値に基づいて次バッチ以降のウェーハ加工工程における前記回転定盤の回転速度または前記加圧ヘッドの研磨圧力を設定する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のウェーハ研磨方法。
  6. 　研磨パッドが貼り付けられた回転定盤上にスラリーを供給し且つ前記研磨パッド上のウェーハを加圧ヘッドで加圧保持しながら前記回転定盤および前記加圧ヘッドを回転させて前記ウェーハの片面を研磨するウェーハ研磨装置であって、
    　前記回転定盤を回転駆動するモータの負荷電流値Ｆを測定する電流測定回路と、
    　前記研磨パッドの表面温度Ｔを測定する温度計と、
    　前記負荷電流値Ｆおよび前記表面温度ＴからＦ／Ｔ値を算出し、前記Ｆ／Ｔ値に基づいて前記回転定盤の回転速度および前記加圧ヘッドの研磨圧力の少なくとも一方を制御する制御部とを備えることを特徴とするウェーハ研磨装置。
  7. 　前記制御部は、前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記回転定盤の回転速度を大きくする、請求項６に記載のウェーハ研磨装置。
  8. 　前記制御部は、前記Ｆ／Ｔ値の増加に合わせて前記加圧ヘッドの研磨圧力を小さくする、請求項６または７に記載のウェーハ研磨装置。
  9. 　前記制御部は、前記加圧ヘッドの研磨圧力よりも前記回転定盤の回転速度を優先的に制御する、請求項６ないし８のいずれか一項に記載のウェーハ研磨装置。
  10. 　前記制御部は、前バッチのウェーハ加工工程で測定した前記Ｆ／Ｔ値に基づいて次バッチ以降のウェーハ加工工程における前記回転定盤の回転速度または前記加圧ヘッドの研磨圧力を設定する、請求項６ないし９のいずれか一項に記載のウェーハ研磨装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021536140A (ja) * 2018-09-10 2021-12-23 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッドGlobalWafers Co., Ltd. パッド−パッド変動のために調整を行う半導体基板の研磨方法 （関連出願の相互参照） 本願は、２０１８年９月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／７２９，１３４号の優先権の利益を主張する。当該米国仮特許出願の開示内容は、全ての関連性および一貫性のため（ｆｏｒ ａｌｌ ｒｅｌｅｖａｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｐｕｒｐｏｓｅｓ）参照により本明細書中に組み込まれる。
TWI912711B (zh) * 2024-02-29 2026-01-21 東台精機股份有限公司 晶圓研磨套組、晶圓研磨裝置及晶圓研磨方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109904094B (zh) * 2019-01-17 2021-02-19 安徽华顺半导体发展有限公司 一种多晶硅铸锭硅片清洗设备
JP7081544B2 (ja) * 2019-03-22 2022-06-07 株式会社Sumco ワークの両面研磨方法及びワークの両面研磨装置
JP7306234B2 (ja) * 2019-11-19 2023-07-11 株式会社Sumco ウェーハの研磨方法及びシリコンウェーハ
JP7264039B2 (ja) * 2019-12-19 2023-04-25 株式会社Sumco 研磨ヘッド、化学的機械的研磨装置、および、化学的機械的研磨方法
CN111761419B (zh) * 2020-06-11 2021-10-15 上海中欣晶圆半导体科技有限公司 用于修复晶圆边缘损伤的胶带研磨工艺
CN115943016A (zh) * 2020-07-14 2023-04-07 应用材料公司 在化学机械抛光期间检测不合格衬底处理事件的方法
TWI774521B (zh) * 2021-08-19 2022-08-11 環球晶圓股份有限公司 晶圓拋光裝置及晶圓拋光方法
US20250041986A1 (en) 2021-09-30 2025-02-06 Sanoh Industrial Co., Ltd. Polishing device, polishing method, and computer-readable storage medium
CN114290156B (zh) * 2021-11-30 2023-05-09 浙江晶盛机电股份有限公司 硅片抛光过程中的测厚方法、系统及抛光装置
CN115579281A (zh) * 2022-10-17 2023-01-06 杭州中欣晶圆半导体股份有限公司 改善12寸晶圆光刻后聚焦异常的方法
CN115741453B (zh) * 2022-11-30 2024-02-27 大连理工大学 一种多传感器融合的智能双面研磨机
CN116593195B (zh) * 2023-05-09 2025-09-05 长鑫存储技术有限公司 晶圆台寿命确定方法、电子设备和存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004306173A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Sharp Corp 基板研磨装置
JP2005342841A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Renesas Technology Corp 研磨装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4450652A (en) * 1981-09-04 1984-05-29 Monsanto Company Temperature control for wafer polishing
JPH07171759A (ja) 1993-12-20 1995-07-11 Toshiba Mach Co Ltd ポリッシング定盤の温度制御方法
JPH07307317A (ja) 1994-05-16 1995-11-21 Nippon Steel Corp 半導体ウェーハ研磨装置
JPH0970753A (ja) 1995-06-28 1997-03-18 Toshiba Corp 研磨方法及び研磨装置
US6191037B1 (en) * 1998-09-03 2001-02-20 Micron Technology, Inc. Methods, apparatuses and substrate assembly structures for fabricating microelectronic components using mechanical and chemical-mechanical planarization processes
US6568989B1 (en) * 1999-04-01 2003-05-27 Beaver Creek Concepts Inc Semiconductor wafer finishing control
US6458013B1 (en) * 2000-07-31 2002-10-01 Asml Us, Inc. Method of chemical mechanical polishing
DE10314212B4 (de) 2002-03-29 2010-06-02 Hoya Corp. Verfahren zur Herstellung eines Maskenrohlings, Verfahren zur Herstellung einer Transfermaske
JP2004106123A (ja) 2002-09-19 2004-04-08 Toshiba Corp 研磨方法、ｃｍｐ装置及び膜厚測定装置
KR101047933B1 (ko) * 2002-11-27 2011-07-11 도요 고무 고교 가부시키가이샤 연마 패드 및 반도체 장치의 제조 방법
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
US20070205112A1 (en) * 2004-08-27 2007-09-06 Masako Kodera Polishing apparatus and polishing method
JP4597634B2 (ja) * 2004-11-01 2010-12-15 株式会社荏原製作所 トップリング、基板の研磨装置及び研磨方法
CN101934491B (zh) * 2004-11-01 2012-07-25 株式会社荏原制作所 抛光设备
US7371160B1 (en) * 2006-12-21 2008-05-13 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc. Elastomer-modified chemical mechanical polishing pad
JP5245319B2 (ja) * 2007-08-09 2013-07-24 富士通株式会社 研磨装置及び研磨方法、基板及び電子機器の製造方法
US20090287340A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Confluense Llc In-line effluent analysis method and apparatus for CMP process control
US20100279435A1 (en) 2009-04-30 2010-11-04 Applied Materials, Inc. Temperature control of chemical mechanical polishing
US8562849B2 (en) 2009-11-30 2013-10-22 Corning Incorporated Methods and apparatus for edge chamfering of semiconductor wafers using chemical mechanical polishing
SG191150A1 (en) * 2010-12-27 2013-07-31 Sumco Corp Method and apparatus for polishing workpiece
JP5621702B2 (ja) * 2011-04-26 2014-11-12 信越半導体株式会社 半導体ウェーハ及びその製造方法
JP5695963B2 (ja) * 2011-04-28 2015-04-08 株式会社荏原製作所 研磨方法
US10702972B2 (en) * 2012-05-31 2020-07-07 Ebara Corporation Polishing apparatus
CN102799793B (zh) * 2012-07-27 2016-04-27 中国科学院微电子研究所 化学机械研磨去除率计算的方法及设备
JP2014124730A (ja) 2012-12-27 2014-07-07 Ebara Corp 基板研磨装置、熱伝達部材、および、研磨パッドの表面温度制御方法
KR101699197B1 (ko) * 2013-03-15 2017-01-23 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 인-시튜 프로파일 제어(ｉｓｐｃ)를 이용한 동적 잔류물 클리어링 제어
CN104678897B (zh) * 2015-01-27 2017-10-27 合肥京东方光电科技有限公司 监控装置及方法、显示基板切割及磨边装置
CN104742002B (zh) * 2015-03-19 2017-03-08 华南理工大学 一种短脉冲电熔排屑冷却的智能磨削装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004306173A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Sharp Corp 基板研磨装置
JP2005342841A (ja) * 2004-06-03 2005-12-15 Renesas Technology Corp 研磨装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021536140A (ja) * 2018-09-10 2021-12-23 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッドGlobalWafers Co., Ltd. パッド−パッド変動のために調整を行う半導体基板の研磨方法 （関連出願の相互参照） 本願は、２０１８年９月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／７２９，１３４号の優先権の利益を主張する。当該米国仮特許出願の開示内容は、全ての関連性および一貫性のため（ｆｏｒ ａｌｌ ｒｅｌｅｖａｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｐｕｒｐｏｓｅｓ）参照により本明細書中に組み込まれる。
JP7341223B2 (ja) 2018-09-10 2023-09-08 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド パッド－パッド変動のために調整を行う半導体基板の研磨方法
TWI912711B (zh) * 2024-02-29 2026-01-21 東台精機股份有限公司 晶圓研磨套組、晶圓研磨裝置及晶圓研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180369985A1 (en) 2018-12-27
JP6406238B2 (ja) 2018-10-17
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