DE112012004211T5 - Doppelseitiges Polierverfahren - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein doppelseitiges Polierverfahren umfassend das Zwischenlegen eines Wafers, der von einem Träger gehalten wird, zwischen den oberen und unteren Drehtisch, an denen jeweilige Polierkissen angebracht sind, und Drehen und Umlaufenlassen des Trägers, während ein Poliermittel zugeführt wird, um beide Oberflächen des Wafers gleichzeitig zu polieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: erstes Polieren mit einer hohen Poliergeschwindigkeit; zweites Polieren mit einer niedrigen Poliergeschwindigkeit; Messen der Ebenheit des polierten Wafers; und Bestimmen der Polierbedingungen des zweiten Polierens in einer nächsten Poliercharge auf der Grundlage der gemessenen Ebenheit. Das Verfahren kann stabil die Ebenheit eines Wafers verbessern, ohne im Laufe der Zeit durch Änderungen der Trägerdicke beeinflusst zu werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein doppelseitiges Polierverfahren zum gleichzeitigen Polieren beider Oberflächen eines Wafers unter Zuführung eines Poliermittels.
  • STAND DER TECHNIK
  • Da die Linienbreite von Halbleiterschaltungen schrumpft, werden strengere Anforderungen im Hinblick auf die Ebenheit von Halbleiterwafern gestellt, die als Substrate für Schaltungen verwendet werden. In solchen Situationen werden Wafer mit großem Durchmesser mittels eines doppelseitigen Polierverfahrens poliert, das eine höhere Poliergenauigkeit als ein herkömmliches einseitiges Polierverfahren sicherstellt.
  • Beispiele für eine doppelseitige Poliervorrichtung umfassen eine doppelseitige Poliervorrichtung vom Planetenradtyp, wie in 6 gezeigt ist, und eine doppelseitige Poliervorrichtung vom Schwingtyp, wie in 7 gezeigt ist. Die doppelseitige Poliervorrichtung vom Planetenradtyp weist einen unteren Drehtisch und einen oberen Drehtisch auf, die nach oben und unten bewegt werden können, und ist in der Lage, den oberen Drehtisch gegen den unteren Drehtisch zu drücken, um Wafer, die sich zwischen dem oberen und unteren Drehtisch befinden, mit einer Last zu beaufschlagen. Wie in 6 gezeigt ist, besitzt die doppelseitige Poliervorrichtung 101 ein Sonnenrad 107, das in dem unteren Drehtisch vorgesehen ist, und ein Innenrad 108, das außerhalb des unteren Drehtischs vorgesehen ist.
  • Weiterhin sind zwischen dem oberen und unteren Drehtisch Träger 105 zum Halten von Wafern vorgesehen, und jeder der Träger 105 greift an seinem Umfang am Sonnenrad und Innenrad an und kann sich dadurch drehen. Der Träger dreht sich um seine eigene Achse und läuft in Bezug auf die Achse zwischen dem oberen und unteren Drehtisch in Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit des Sonnenrads und des Innenrads um. Zu polierende Wafer werden in die jeweiligen, im Träger vorgesehenen Halteöffnungen 106 eingelegt und darin gehalten und werden poliert, ohne aus der doppelseitigen Poliervorrichtung herauszufliegen.
  • Demgegenüber hat, wie in 7 gezeigt ist, die doppelseitige Poliervorrichtung 111 vom Schwingtyp einen Träger 105 zum Halten von Wafern, der zwischen sich drehenden oberen und unteren Drehtischen vorgesehen ist, und versetzt den Träger 105 in eine kreisförmige Bewegung, ohne den Träger zu drehen, um die Wafer zu polieren.
  • Die doppelseitige Poliervorrichtung vom Planetenradtyp kann den Träger bei einer höheren Drehgeschwindigkeit und bei einer höheren Umlaufgeschwindigkeit als die doppelseitige Poliervorrichtung vom Schwingtyp drehen und umlaufen lassen sowie die Drehbewegung der Wafer während des Polierens fördern, wodurch es möglich wird, dass die Wafer mit einer Ebenheit poliert werden, die höher als bei der doppelseitigen Poliervorrichtung vom Schwingtyp ist. Der Planetenradtyp etabliert sich demgemäß in jüngerer Zeit als die doppelseitige Poliervorrichtung.
  • Es ist hier bekannt, dass für die doppelseitige Poliervorrichtung vom Planetenradtyp die Ebenheit des polierten Wafers je nach dem Verhältnis zwischen der Dicke eines Trägers und der Dicke des Wafers am Ende des Polierens, das heißt die Enddicke des Wafers, variiert (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Um eine Enddicke zu erhalten, die beispielsweise über der Dicke des Trägers liegt, sinkt aufgrund einer Polierlast ein Wafer in ein Polierkissen ein, so dass der Druck auf den Außenumfangsabschnitt des Wafers höher als auf den mittleren Abschnitt des Wafers wird. Im Ergebnis fördert der höhere Druck das Polieren des Außenumfangsabschnitts, wodurch ein Außenumfangsabschnitt erzeugt wird, der dünner als der mittlere Abschnitt ist, d. h. ein so genannter äußerer Umfangsdurchhang, so dass die gesamte Form des Wafers tendenziell konvex wird.
  • Umgekehrt wird bei einer Enddicke, die dünner als die Dicke des Trägers ist, das Einsinken eines Wafers in ein Polierkissen abgemildert (d. h. ein Halteeffekt), so dass der Druck auf den äußeren Umfangsabschnitt niedriger als auf den mittleren Abschnitt wird. Im Ergebnis wird der äußere Umfangsabschnitt dicker als der mittlere Abschnitt, d. h. ein so genannter äußerer Umfangsanstieg wird erzeugt, wodurch die gesamte Form des Wafers tendenziell konkav wird.
  • Demgemäß wird die Ebenheit in herkömmlicher Weise eingestellt, indem die Enddicke eines Wafers in Bezug auf die Dicke eines Trägers eingestellt wird. Im Allgemeinen umfasst ein Polierverfahren ein erstes Polieren, bei dem ein grobes Polieren mit einer hohen Poliergeschwindigkeit durchgeführt wird, und ein zweites Polieren, bei dem ein Feinpolieren mit einer niedrigen Poliergeschwindigkeit durchgeführt wird, und die Enddicke wird durch Ändern der Polierzeit beim ersten Polieren eingestellt. Das Polieren eines Wafers zu einem sehr ebenen Wafer erfordert eine optimale Enddicke im Hinblick auf die Dicke eines Trägers.
  • Die Enddicke und die Ebenheit eines polierten Wafers werden mit einer Ebenheitsmesseinrichtung gemessen, die separat von einer doppelseitigen Poliervorrichtung vorgesehen ist, nachdem der polierte Wafer von einer Bedienperson aus der Vorrichtung genommen wurde. Nach der Messung wird der Wafer zurück in die doppelseitige Poliervorrichtung gelegt. Die Enddicke wird in einer nächsten Poliercharge so festgelegt, dass die Polierzeit auf der Grundlage des Messergebnisses der Ebenheit eingestellt wird. Da eine solche Messung, zu der das Herausnehmen eines Wafers nach jeder Poliercharge gehört, zu einer Verringerung der Produktivität der Vorrichtung und der Produktivität der Bedienperson führt, wird die Messung über mehrere Polierchargen einmal durchgeführt.
  • ENTGEGENHALTUNGSLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H05-177539
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Unglücklicherweise entspricht eine Enddicke, durch es die möglich wird, dass die Ebenheit, wie beispielsweise ein Globalrückseitenidealbereich (GBIR, global backside ideal range), eines Wafers insgesamt hoch ist, nicht notwendigerweise der Enddicke, durch die es möglich wird, dass die Umfangsebenheit, ein Bereich der Vorderseite der kleinsten Quadrate (SFQR, site front least squares range) und ein Rand-SFQR (ESFQR, edge SFQR), des Wafers hoch ist. Selbst wenn ein Wafer mit einer Enddicke endbearbeitet wird, die einen guten GBIR ermöglicht, kann ein Ansteigen des Außenumfangs oder ein Durchhängen des Außenumfangs auftreten, was zu einer schlechteren Umfangsebenheit führt (einem schlechteren SFQR oder ESFQR). Die Einstellung der Enddicke auf die obige Weise ist unzureichend, um die Waferebenheit zu verbessern. Darüber hinaus kann das obige Verfahren mittels der Dicke eines Trägers als Referenz nicht Variationen der Trägerdicke aufgrund von Verschleiß im Laufe der Zeit berücksichtigen.
  • In den letzten Jahren werden mit zunehmend strengeren Anforderungen an die Umfangsebenheit von Wafern zur Reduzierung der Kosten von Halbleiterbauteilen ein Anstieg und Durchhang des Außenumfangs als wichtige Punkte selbst in einem Bereich angesehen, der bisher nicht hinterfragt wurde. Es ist schwer, polierte Wafer mit guter Gesamtebenheit und guter Umfangsebenheit zum Beispiel mittels eines herkömmlichen Verfahrens zu erhalten, wie zuvor beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Probleme, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein doppelseitiges Polierverfahren vorzusehen, mit dem die Waferebenheit stabil verbessert werden kann, ohne im Laufe der Zeit durch Änderungen der Trägerdicke beeinflusst zu werden.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Um die zuvor beschriebene Aufgabe zu erzielen, sieht die vorliegende Erfindung ein doppelseitiges Polierverfahren vor, umfassend das Dazwischenlegen eines Wafers, der von einem Träger gehalten wird, zwischen dem oberen und unteren Drehtisch, an dem jeweilige Polierkissen angebracht sind, und das Drehen und Umlaufen des Trägers unter Zuführung eines Poliermittels, um beide Oberflächen des Wafers gleichzeitig zu polieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: erstens ein Polieren mit hoher Poliergeschwindigkeit; zweitens ein Polieren mit niedriger Poliergeschwindigkeit; Messen der Ebenheit des polierten Wafers; und Bestimmen der Polierbedingungen des zweiten Polierens in einer nächsten Poliercharge auf der Grundlage der gemessenen Ebenheit.
  • Ein solches doppelseitiges Polierverfahren kann wirksam die Ebenheit auf der Grundlage der gemessenen Ebenheit in der gegenwärtigen Poliercharge verbessern, ohne im Laufe der Zeit von Änderungen der Trägerdicke beeinflusst zu werden, weil die Trägerdicke nicht als Referenz verwendet wird. Darüber hinaus wird es durch die Verwendung einer In-Line-Messung der Ebenheit möglich, eine Verringerung der Produktivität zu vermeiden.
  • Dabei umfasst die gemessene Ebenheit vorzugsweise die Gesamtebenheit, die durch eine Querschnittsform repräsentiert wird, welche durch die Mitte des Wafers geht, sowie die Umfangsebenheit, die durch eine Durchhangform oder eine ansteigende Form eines Außenumfangsabschnitts des Wafers repräsentiert ist.
  • Ein solches Verfahren kann die Polierbedingungen des zweiten Polierens ausführlicher jeweils auf der Grundlage der gemessenen Gesamtebenheit und Umfangsebenheit bestimmen, wodurch die Ebenheit wirksamer verbessert wird.
  • Insbesondere kann mit dem Schritt des Bestimmens der Polierbedingungen des zweiten Polierens mindestens eines der folgenden bestimmt werden: die Polierlast, die Drehgeschwindigkeit des Trägers, die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers, die Drehgeschwindigkeit des oberen Drehtischs, die Drehgeschwindigkeit des unteren Drehtischs und die Polierdauer.
  • Die Polierbedingungen des zweiten Polierens können speziell auf eine solche Weise bestimmt werden, und insbesondere in dem Fall, in dem die Gesamtebenheit und die Umfangsebenheit gemessen werden, können beide Ebenheiten wirksam verbessert werden.
  • Außerdem können mit dem Schritt des Bestimmens der Polierbedingungen des zweiten Polierens die Polierbedingungen derart bestimmt werden, dass, wenn die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, die Polierlast verringert ist und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und Umlaufgeschwindigkeit des Trägers im Vergleich zu einer gegenwärtigen Poliercharge erhöht sind, und wenn die gemessene Umfangsebenheit die Durchhangform ist, sind die Polierlast dann erhöht und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und Umlaufgeschwindigkeit des Trägers im Vergleich zur gegenwärtigen Poliercharge verringert.
  • Solche Polierbedingungen beeinflussen den polierten Wafer derart, dass, wenn die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, der Wafer dann dazu neigt, konkav zu sein, und wenn die gemessene Umfangsebenheit die Durchhangform ist, dann neigt der Wafer dazu, konvex zu sein. Das erfinderische Verfahren kann eine solche Bestimmung der Polierbedingungen und die Einstellung der Gesamtebenheit kombinieren, indem die Enddicke verwendet wird, um sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit zu verbessern.
  • Wenn insbesondere die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, dann kann die Polierzeit des ersten Polierens derart bestimmt werden, dass eine Enddicke dicker als bei der gegenwärtigen Poliercharge wird, und wenn die Umfangsebenheit die Durchhangform ist, dann kann die Polierzeit des ersten Polierens derart festgelegt werden, dass die Enddicke dünner als bei der gegenwärtigen Poliercharge wird.
  • Eine solche Anpassung der Polierzeit beeinflusst den polierten Wafer wie folgt: Wenn die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, dann neigt der Wafer dazu, konvex zu sein, und demgemäß können sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit aufgrund einer Kombination mit dem obigen Effekt eines Wafers dahingehend, dass die Neigung besteht, wegen geänderter Polierbedingungen beim zweiten Polieren konkav zu werden, verbessert werden; und wenn die gemessene Umfangsebenheit die Durchhangform ist, dann neigt der Wafer dazu, konkav zu sein, und demgemäß können sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit aufgrund der Kombination mit der obigen Wirkung eines Wafers dahingehend, dass die Neigung besteht, wegen der geänderten Polierbedingungen beim zweiten Polieren konvex zu werden, verbessert werden.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Das erfinderische doppelseitige Polierverfahren eines Wafers beinhaltet das Messen der Ebenheit des polierten Wafers und das Bestimmen der Polierbedingungen beim zweiten Polieren in einer nächsten Poliercharge auf der Grundlage des gemessenen Ebenheit, wodurch es möglich wird, dass die Waferebenheit stabil verbessert wird, ohne durch Änderungen der Trägerdicke im Laufe der Zeit beeinflusst zu werden. Darüber hinaus können die Gesamtebenheit und die Umfangsebenheit stabil verbessert werden, indem die Gesamtebenheit und die Umfangsebenheit gemessen werden, um die Polierbedingungen beim zweiten Polieren auf der Grundlage dieser Messergebnisse zu bestimmen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein doppelseitiges Polierverfahren der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine doppelseitige Poliervorrichtung, die in dem doppelseitigen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar ist;
  • 3A ist eine schematische Aufsicht auf ein Beispiel für eine doppelseitige Poliervorrichtung, die in dem erfinderischen doppelseitigen Polierverfahren verwendbar ist, das mit einem Roboter zum automatischen Transport eines Wafers ausgestattet ist;
  • 3B ist eine Seitenansicht, die den Roboter in 3A vergrößert.
  • 4 ist eine erläuternde Darstellung des ersten Polierens und des zweiten Polierens im doppelseitigen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt die Ergebnisse eines Beispiels und eines Vergleichsbeispiels;
  • 6 ist eine schematische Darstellung einer üblichen doppelseitigen Poliervorrichtung vom Planetenradtyp; und
  • 7 ist eine schematische Darstellung einer üblichen doppelseitigen Poliervorrichtung vom Schwingtyp.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
  • Wie zuvor beschrieben, kann mit einem herkömmlichen doppelseitigen Polierverfahren, das das Einstellen einer Enddicke gemäß der Trägerdicke zum Verbessern der Ebenheit beinhaltet, die Ebenheit nicht ausreichend verbessert werden, und es besteht dabei das Problem einer weiteren Verbesserung der Ebenheit, insbesondere am Außenumfangsabschnitt eines Wafers. Darüber hinaus kann das herkömmliche Verfahren nicht die im Laufe der Zeit erfolgenden Änderungen der Trägerdicke aufgrund von Verschleiß in Betracht ziehen.
  • Die vorliegenden Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um diese Probleme zu lösen, und folgendes festgestellt. Die Ebenheit eines Wafers wird nach jeder Poliercharge gemessen, und das Messergebnis spiegelt sich in den Polierbedingungen, wie beispielsweise der Polierlast und der Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs, des zweiten Polierens in einer nächsten Poliercharge wider. Ein solches Verfahren macht es möglich, dass ein Wafer stabil zu einem Wafer mit hoher Ebenheit poliert wird, ohne durch Änderungen der Trägerdicke im Laufe der Zeit beeinflusst zu werden. Die Erfinder haben auch festgestellt, dass sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit durch Verwendung einer Enddicke, die sich in Bezug auf eine gegenwärtige Polierlast ändert, und anderer Polierbedingungen, wie beispielsweise der Polierlast, der Drehgeschwindigkeit eines oberen und unteren Drehtischs, der Drehgeschwindigkeit und der Umlaufgeschwindigkeit eines Trägers und der Polierzeit, des zweiten Polierens, die auf der Grundlage des Messergebnisses des Gesamtebenheit und der Umfangsebenheit bestimmt werden, verbessert werden können, wodurch die vorliegende Erfindung zum Abschluss gebracht wird.
  • Es wird nun eine doppelseitige Poliervorrichtung beschrieben, die in dem doppelseitigen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet eine doppelseitige Poliervorrichtung 1 einen zylindrischen oberen Drehtisch 2 und einen zylindrischen unteren Drehtisch 3, an denen jeweilige Polierkissen 4 derart angebracht sind, dass eine Polierfläche eines der Polierkissen einer Polierfläche des anderen Polierkissens zugewandt ist. Beispiele für das Polierkissen 4 umfassen ein Polierkissen, das durch Imprägnieren eines Faserstoffs mit Urethanharz erhalten wird, und ein Polierkissen, das aus Urethanschaum gebildet wird. Ein Sonnenrad 7 ist an der Innenseite des unteren Drehtischs 3 angebracht und ein Innenrad 8 ist an der Außenseite des unteren Drehtischs 3 angebracht. Der obere und untere Drehtisch 2 und 3, das Sonnenrad 7 und das Innenrad 8 haben dieselbe Mitteldrehachse und können unabhängig um die Mittelachse gedreht werden.
  • Wie in 3A gezeigt ist, sind eine Mehrzahl von Trägern 5, von denen alle mit Halteöffnungen 6 zum Halten der Wafer W ausgestattet sind, so aufgebaut, dass sie zwischen dem oberen und unteren Drehtisch 2 und 3 zwischengelegt sind. Jeder der Träger 5 ist daher mit einer Mehrzahl von Halteöffnungen 6 ausgestattet, um eine Mehrzahl von Wafern W jeder Poliercharge zu polieren. Die Träger 5 greifen in das Sonnenrad 7 und das Innenrad 8 und sind so aufgebaut, dass sie sich um ihre eigenen Achsen drehen und um die Mittelachse zwischen dem oberen und unteren Drehtisch in Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit des Sonnenrads 6 und des Innenrads 8 umlaufen. Die Wafer W werden eingelegt und in den jeweiligen Halteöffnungen 6 dieser Träger 5 gehalten, und der obere Drehtisch 2 senkt sich, um die Wafer W und die Träger 5 zwischenzulegen und legt eine Polierlast an die Wafer an. Die doppelseitige Poliervorrichtung ist so aufgebaut, dass der obere Drehtisch 2 in einer Drehrichtung und der untere Drehtisch 3 in der anderen Drehrichtung gedreht wird, während ein Poliermittel zugeführt wird, das von Düsen 10 über Durchgangsöffnungen 9 zwischen den oberen und unteren Drehtisch zugeführt wird, die im oberen Drehtisch 2 vorgesehen sind, wodurch die beiden Oberflächen der Wafer W gleichzeitig poliert werden.
  • Wie in 3A und 3B gezeigt ist, ist die doppelseitige Poliervorrichtung, die in dem erfinderischen doppelseitigen Polierverfahren verwendbar ist, mit einem Roboter 11 zum automatischen Transportieren eines Wafers (nachfolgend kurz als Roboter bezeichnet) und einem Dickenmessinstrument 12 zum Messen einer Enddicke der polierten Wafer vorgesehen. Das Dickenmessinstrument 12 hat zwei Wegsensoren 13, die voneinander beabstandet und einander zugewandt sind, und ist so konfiguriert, dass die Dicke eines Wafers W durch Verwenden der Differenzen hinsichtlich der Position bestimmt wird, die von jedem der Wegsensoren gemessen wird, wenn der Wafer W in den Raum zwischen den beiden Wegsensoren eingeführt wird. Beispiele für den hier verwendbaren Wegsensor 13 umfassen einen Kontakt-Wegsensor und einen Nichtkontakt-Wegsensor, wie beispielsweise einen kapazitiven Wegsensor, und einen Laser-Wegsensor. Der Wegsensor vom Nichtkontakt-Typ ist in Anbetracht des Einflusses von Waferkratzern bevorzugt. Die doppelseitige Poliervorrichtung ermöglicht daher die In-Line-Messung der Dicke eines Wafers.
  • Wie in 4 gezeigt ist, verwendet das doppelseitige Polierverfahren der vorliegenden Erfindung eine solche doppelseitige Poliervorrichtung, um einen Wafer mit zwei Polierverfahren zu polieren: einem ersten Polierverfahren mit einer hohen Poliergeschwindigkeit und einem zweiten Polieren mit einer niedrigen Poliergeschwindigkeit. Hier ist das erste Polieren ein Verfahren zum hauptsächlichen Entfernen einer mechanischen Verlagerung und Vertiefungen, die in einem vorherigen Verfahren auf den Waferoberflächen hervorgerufen wurden, das mit einer höheren Polierlast mit höherer Poliergeschwindigkeit durchgeführt wird, um die Produktivität zu verbessern. Beim zweiten Polieren handelt es sich um ein Verfahren, um hauptsächlich die Ebenheit einzustellen, das mit einer niedrigeren Poliergeschwindigkeit unter Polierbedingungen durchgeführt wird, die in geeigneter Weise auf der Grundlage der Ebenheit bestimmt werden, welche in einer vorherigen Poliercharge gemessen wurde. Es ist zu beachten, dass die zuvor beschriebene Konfiguration der doppelseitigen Poliervorrichtung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nur ein Beispiel ist, und die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist.
  • Das doppelseitige Polierverfahren der vorliegenden Erfindung wird spezieller nachfolgend mit Bezug auf 1 beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt ist, werden Wafer, die in einer vorherigen Poliercharge poliert wurden (1 bei S1), aus der doppelseitigen Poliervorrichtung durch den Roboter eingesammelt (1 bei S2) und in einen Behälter gegeben. Nachdem alle Wafer aus der doppelseitigen Poliervorrichtung genommen wurden, nimmt die Vorrichtung einen der zu messenden Wafer aus dem Behälter mittels des Roboters (1 bei S3), entfernt die Feuchtigkeit auf den Wafern mit einem Gebläse, falls notwendig (1 bei S4) und misst die Enddicke und die Ebenheit (1 bei S5).
  • Die Enddicke kann mittels des Dickenmessinstruments gemessen werden. Dabei kann die Zahl der Wafer, die für die Messung verwendet werden, sich auf eine oder mehrere der Wafer beziehen, die in einer einzelnen Charge poliert werden, und ein Durchschnittswert wird für die Messung auf zwei oder mehr Wafern verwendet. Die Enddicke kann ein Durchschnittswert für die Dicken in Positionen auf einer Laterallinie sein, die durch die Mitte eines Wafers hindurchgeht.
  • Die gemessene Ebenheit kann eine Gesamtebenheit, die durch eine Querschnittsform repräsentiert ist, welche durch die Mitte des Wafers geht, und eine Umfangsebenheit umfassen, die durch eine Durchhangform oder eine ansteigende Form eines Außenumfangsabschnitts des Wafers repräsentiert ist.
  • Die Ebenheit kann durch ein Ebenheitsmessinstrument gemessen werden. Wie nachfolgend beschrieben, kann die Ebenheit auch durch einen numerischen Wert ausgedrückt werden, der aus den gemessenen Dicken wie folgt berechnet wird: Die Dicken werden durch das Dickenmessinstrument gemessen; und die Ebenheit wird dann aus den berechneten Dicken gemessen. Zum Beispiel kann die Gesamtebenheit ein Unterschied zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Dicken sein, die an mehreren Stellen gemessen werden, und die Umfangsebenheit kann einen Unterschied zwischen einer Dicke 3 mm vom Waferumfang und einer Dicke 1 mm entfernt vom Waferumfang sein. Es ist bevorzugt, aber nicht darauf beschränkt, die Ebenheit aus der Waferdicke zu berechnen, die durch die In-Line-Messung erhalten wird, um eine Verringerung der Produktivität zu vermeiden, anders als bei einem herkömmlichen Verfahren, das das Messen der Ebenheit durch ein Ebenheitsmessinstrument beinhaltet, das getrennt von der doppelseitigen Poliervorrichtung vorgesehen ist.
  • Als Nächstes werden die Polierbedingungen beim zweiten Polieren in einer nächsten Poliercharge auf der Grundlage der gemessenen Ebenheit beschrieben (1 bei S6 und S7). Wenn dabei die gemessene Ebenheit, insbesondere die Umfangsebenheit, gut ist, können die Polierbedingungen beim zweiten Polieren dieselben wie die in der gegenwärtigen Poliercharge sein. Die Enddicke in der nächsten Poliercharge wird dann auf der Grundlage der gemessenen Ebenheit bestimmt (1 bei S8).
  • Als Nächstes wird die benötigte Gesamtpoliermenge aus der Differenz zwischen einer Waferdicke vor dem Polieren und der bestimmten Enddicke (1 bei S9) berechnet, und die Polierzeit, die beim ersten Polieren benötigt wird, wird mit Bezug auf die Poliergeschwindigkeiten berechnet, die in der Vergangenheit aufgezeichnet und eingestellt werden.
  • Dann wird das Polieren der Wafer unter den Polierbedingungen begonnen, die auf eine solche Weise bestimmt werden.
  • Ein solches erfinderisches doppelseitiges Polierverfahren kann wirksam die Ebenheit auf der Grundlage der gemessenen Ebenheit in der gegenwärtigen Poliercharge verbessern, ohne durch Variationen in der Trägerdicke im Laufe der Zeit beeinflusst zu werden, weil die Trägerdicke nicht als Bezug verwendet wird.
  • Darüber hinaus wird es durch die Verwendung der In-Line-Messung der Ebenheit möglich, dass eine Verringerung der Produktivität vermieden wird.
  • Die Messung der Ebenheit, die die Gesamtebenheit und die Umfangsebenheit umfasst, ermöglicht die Bestimmung von spezifischeren Polierbedingungen des zweiten Polierens auf der Grundlage der gemessenen Gesamtebenheit und Umfangsebenheit, um die Ebenheit wirksamer zu verbessern.
  • Spezifische Polierbedingungen des zweiten Polierens, die im obigen Schritt bestimmt wurden, können mindestens eines der folgenden umfassen: eine Polierlast, eine Drehgeschwindigkeit des Trägers, eine Umlaufgeschwindigkeit des Trägers, eine Drehgeschwindigkeit des oberen Drehtischs, eine Drehgeschwindigkeit des unteren Drehtischs und eine Polierzeit.
  • Auf eine solche Weise, insbesondere in dem Fall, in dem die Gesamtebenheit und die Umfangsebenheit gemessen werden, können sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit wirksam verbessert werden.
  • Hier kann zum Beispiel die Polierlast 50 bis 300 g/cm2 betragen, der obere und untere Drehtisch können 1 bis 50 UpM sein und die Polierzeit kann im Bereich von 25 Minuten oder weniger liegen. Die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers können durch die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs, des Sonnenrads und des Innenrads eingestellt werden, und die Drehgeschwindigkeit des Sonnenrads und des Innenrads können gleich wie beim oberen und unteren Drehtisch sein.
  • Insbesondere werden die Polierbedingungen vorzugsweise wie folgt bestimmt:
    Wenn die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, wird die Polierlast gesenkt und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers werden im Vergleich zur gegenwärtigen Poliercharge erhöht. Unter der erniedrigten Polierlast, der erhöhten Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und daher der erhöhten Umlaufgeschwindigkeit des Trägers erreicht ein Poliermittel ohne Weiteres den mittleren Abschnitt des Wafers. Darüber hinaus wird der mittlere Abschnitt des Wafers auf eine Temperatur erwärmt, die aufgrund der durch das Polieren erzeugten Wärme und der geringeren Kühlwirkung des Poliermittels über der des Umfangsabschnitts liegt. Aus diesen beiden Gründen werden das mechanische Polieren und das chemische Polieren im mittleren Abschnitt des Wafers im Vergleich zum Umfangsabschnitt gefördert, und so ist die Poliergeschwindigkeit im mittleren Abschnitt höher als am Umfangsabschnitt, so dass der Wafer die Tendenz hat, in konkaver Form ausgebildet zu werden.
  • Wenn in der Zwischenzeit die gemessene Umfangsebenheit eine Durchhangform ist, wird die Polierlast erhöht und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers werden im Vergleich zur gegenwärtigen Poliercharge gesenkt. Unter diesen Bedingungen erreicht das Poliermittel im Gegensatz zu den obigen Bedingungen kaum den mittleren Abschnitt des Wafers, und daher ist die Poliergeschwindigkeit im mittleren Abschnitt geringer als am Umfangsabschnitt, so dass der Wafer die Tendenz hat, in einer konvexen Form ausgebildet zu werden.
  • Die Polierbedingungen werden daher so bestimmt, dass der Wafer die Tendenz hat, in einer konkaven oder konvexen Form ausgebildet zu werden, daneben wird die Gesamtebenheit eingestellt, indem eine geeignete abschließende Ebenheit bestimmt wird, so dass eine Kombination dieser Bestimmungen sowohl die Gesamtebenheit als auch die die zu verbessernde Umfangsebenheit ermöglicht.
  • In einem beispielhaften Fall, in dem die gemessene Gesamtebenheit die konvexe Form ist und die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, werden die Polierlast gesenkt und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers im Vergleich zur gegenwärtigen Poliercharge erhöht, so dass der Wafer die Tendenz hat, in einer konkaven Form ausgebildet zu werden, und die Enddicke wird erhöht, so dass der Wafer die Tendenz hat, in einer konvexen Form ausgebildet zu werden. Unter den festgelegten Bedingungen können sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit verbessert werden. Im Gegensatz dazu werden in einem beispielhaften Fall, in dem die gemessene Gesamtebenheit die konkave Form ist, und die gemessene Umfangseben die Durchhangform ist, die Polierlast erhöht und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers m Vergleich zur gegenwärtigen Poliercharge gesenkt, so dass der Wafer die Tendenz hat, in einer konvexen Form ausgebildet zu werden, und die Enddicke wird gesenkt, so dass der Wafer die Tendenz hat, in einer konkaven Form ausgebildet zu werden. Unter den bestimmten Bedingungen können gleichermaßen sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit verbessert werden.
  • Es ist zu beachten, dass herkömmliche Verfahren, wenn die Gesamtebenheit die konvexe Form ist und die Umfangsebenheit eine ansteigende Form ist, nur die Enddicke senken, um die konvexe Form der Gesamtebenheit zu verbessern. Die ansteigende Form des Umfangsabschnitts wird daher aufgrund der Haltewirkung eines Trägers entwickelt, welches das Einsinken eines Wafers in ein Polierkissen abschwächt.
  • Die vorliegende Erfindung bestimmt, wie zuvor beschrieben, die Polierbedingungen, um die Umfangsebenheit von der Anstiegs- und Durchhangform zur konkaven bzw. konvexen Form zu verlagern, sowie, gemäß dieser Bestimmung, die Enddicke zum Einebnen der Gesamtebenheit, wodurch sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit verbessert wird.
  • Wenn die Umfangsebenheit weder die ansteigende Form noch die Durchhangform ist, wie vorstehend, sondern eben ist, können die Polierbedingungen des zweiten Polierens dieselben wie bei der gegenwärtigen Poliercharge sein. In diesem Fall wird die Polierzeit des ersten Polierens geändert, um die Enddicke einzustellen, so dass die Gesamtebenheit verbessert wird. Insbesondere kann die Polierzeit des ersten Polierens derart bestimmt werden, dass, wenn die Gesamtebenheit die konkave Form ist, die Enddicke von der der gegenwärtigen Poliercharge erhöht wird, und wenn die Gesamtebenheit die konvexe Form ist, wird die Enddicke von der der gegenwärtigen Poliercharge gesenkt.
  • Die Polierzeit des zweiten Polierens wird vorzugsweise so festgelegt, dass sie eine Zeit ist, die zum Sichern eines Polierbetrags erforderlich ist, die für die obige Formeinstellung ausreicht, und kann eine Zeit sein, die zum Sichern der Poliermenge von 1,5 bis 5,0 μm erforderlich ist, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • BEISPIELE
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung ausführlicher mittels eines Beispiels und eines Vergleichsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • (Beispiel)
  • Wafer wurden mit einer doppelseitigen Poliervorrichtung poliert, die in der Lage war, eine In-Line-Messung der Ebenheit in Übereinstimmung mit dem doppelseitigen Polierverfahren der vorliegenden Erfindung zu messen, wie in 1 gezeigt ist, und die Ebenheit wurde bewertet. Die polierten Wafer waren Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm, die durch Aufschneiden eines Silizium-Einkristallsblocks hergestellt wurden, der mittels des Czochralski(CZ)-Verfahrens erzeugt wurden, wobei der Rand der Wafer angeschrägt wurde und die Wafer geläppt und poliert wurden. Die doppelseitige Poliervorrichtung hatte Urethanschaum-Polierkissen auf beiden Seiten des oberen und unteren Drehtischs. Es wurde das kolloidale Silikakörner enthaltende Poliermittel mit einem pH-Wert von 10,0 bis 11,0 verwendet.
  • Die Polierbedingungen in der ersten Charge wurden wie folgt bestimmt: Beim ersten Polieren betrug die Polierlast 250 g/cm2, und die Drehgeschwindigkeiten des oberen und unteren Drehtischs und des Sonnenrads und der Innenräder wurden so bestimmt, dass sowohl die Differenz zwischen der Umlaufgeschwindigkeit des Trägers und der Drehgeschwindigkeit des oberen Drehtischs als auch die Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit des unteren Drehtischs und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers 20 UpM wurden; die Drehgeschwindigkeit des Trägers betrug 1 UpM.
  • Beim zweiten Polieren betrug die Polierlast 180 g/cm2, und die Drehgeschwindigkeiten des oberen und unteren Drehtischs und des Sonnen- und Innenrads wurden auf dieselbe Weise wie beim ersten Polieren bestimmt; und die Polierzeit des zweiten Polierens betrug 3,5 Minuten, und die Polierzeit des ersten Polierens wurde derart bestimmt, dass die Enddicke 777 μm wurde.
  • Die Wafer wurden unter diesen Polierbedingungen poliert, und die Ebenheit aller polierten Wafer wurde gemessen. Im Ergebnis war die Gesamtebenheit die konvexe Form und die Umfangsebenheit war die ansteigende Form. Demgemäß wurden die Polierbedingungen des zweiten Polierverfahrens in der zweiten Charge wie folgt bestimmt:
    Die Polierlast wurde auf 130 g/cm2 gesenkt, und die Drehgeschwindigkeiten des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers wurden erhöht, so dass sowohl die Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit des Trägers und der Drehgeschwindigkeit des oberen Drehtischs al auch die Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit des unteren Drehtischs und der Drehgeschwindigkeit des Trägers 25 UpM wurden; die Drehgeschwindigkeit des Trägers wurde auf 4 UpM erhöht; die Enddicke wurde auf 780 μm erhöht; und die Polierzeit des zweiten Polierens betrug 6 Minuten.
  • Die Polierbedingungen des ersten Polierens wurden dahingehend bestimmt, dass sie dieselben wie die erste Charge waren, mit der Ausnahme, dass die Polierzeit geändert wurde, so dass die Enddicke 780 μm wurde. Die Wafer wurden unter solchen Polierbedingungen poliert, und die Ebenheit der polierten Wafer wurde gemessen.
  • Im Ergebnis wurden sowohl die Gesamtebenheit als auch die Umfangsebenheit in gute Werte verbessert. 5 zeigt das Ergebnis der Ebenheit, wobei die Ebenheit im nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 zu 1 umgewandelt ist. Wie in 5 gezeigt ist, war der GBIR, der die Gesamtebenheit repräsentiert, im Beispiel und Vergleichsbeispiel gut, aber der SFQR und der ESFQR, die die Umfangsebenheit repräsentieren, waren im Beispiel besser als im Vergleichsbeispiel.
  • Darüber hinaus ermöglicht die In-Line-Messung der Ebenheit, dass das Polieren ohne eine Verlängerung der Verarbeitungszeit und ohne eine Verringerung der Produktivität abgeschlossen wurde.
  • Es wurde daher bestätigt, dass das doppelseitige Polierverfahren der vorliegenden Erfindung stabil die Waferebenheit verbessern kann und auch verhindert, dass sie durch Änderungen der Trägerdicke im Laufe der Zeit beeinflusst wird, weil die Polierbedingungen bestimmt werden, ohne dass die Trägerdicke als Referenz verwendet wird.
  • (Vergleichsbeispiel)
  • Die Silizium-Einkristallwafer wurden unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Poliercharge im Beispiel poliert. Die Ebenheit des polierten Wafers wurde mit einem Ebenheitsmessinstrument (Nanometro 300TT, hergestellt von KURODA Precision Industries Ltd.) gemessen, das getrennt von der doppelseitigen Poliervorrichtung vorgesehen wird, und die Gesamtebenheit war die konvexe Form und die Umfangsebenheit war die ansteigende Form. Demgemäß wurde die Enddicke des Wafers in der zweiten Poliercharge dahingehend bestimmt, dass sie dünner als die Dicke des Trägers war, um die Gesamtebenheit zu verbessern.
  • Im Ergebnis wurde, obwohl die Gesamtebenheit verbessert wurde, die Umfangsebenheit eine steilere ansteigende Form. Wie in 5 gezeigt ist, wurde die Umfangsebenheit beträchtlich schlechter als beim Beispiel.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist nur eine Veranschaulichung, und alle Beispiele, die weitgehend dasselbe Merkmal aufweisen und dieselben Funktionen und Wirkungen zeigen wie die im technischen Konzept, die in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, sind vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.

Claims (4)

  1. Doppelseitiges Polierverfahren umfassend das Zwischenlegen eines Wafers, der von einem Träger gehalten wird, zwischen den oberen und unteren Drehtisch, an denen jeweilige Polierkissen angebracht sind, und Drehen und Umlaufenlassen des Trägers, während ein Poliermittel zugeführt wird, um beide Oberflächen des Wafers gleichzeitig zu polieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: erstes Polieren mit einer hohen Poliergeschwindigkeit; zweites Polieren mit einer niedrigen Poliergeschwindigkeit; Messen der Ebenheit des polierten Wafers; und Bestimmen der Polierbedingungen des zweiten Polierens in einer nächsten Poliercharge auf der Grundlage der gemessenen Ebenheit.
  2. Doppelseitiges Polierverfahren nach Anspruch 1, wobei die gemessene Ebenheit die Gesamtebenheit, die durch die Querschnittsform repräsentiert ist, die durch die Mitte des Wafers hindurchgeht, und die Umfangsebenheit umfasst, die durch die Durchhangform oder eine ansteigende Form eines Außenumfangsabschnitts des Wafers repräsentiert wird.
  3. Doppelseitiges Polierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Bestimmens der Polierbedingungen des zweiten Polierens mindestens eines der folgenden bestimmt: eine Polierlast, eine Drehgeschwindigkeit des Trägers, eine Umlaufgeschwindigkeit des Trägeres, eine Drehgeschwindigkeit des oberen Drehtischs, eine Drehgeschwindigkeit des unteren Drehtischs und eine Polierzeit. 4, Doppelseitiges Polierverfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schritt des Bestimmens der Polierbedingungen des zweiten Polierens die Polierbedingungen bestimmt, so dass, wenn die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, die Polierlast gesenkt wird und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und die Umlaufgeschwindigkeit des Trägers im Vergleich zu denen einer gegenwärtigen Poliercharge erhöht werden, und wenn die gemessene Umfangsebenheit die Durchhangform ist, dann wird die Polierlast erhöht und die Drehgeschwindigkeit des oberen und unteren Drehtischs und die Drehgeschwindigkeit und Umlaufgeschwindigkeit des Trägers werden im Vergleich zu denen der gegenwärtigen Poliercharge gesenkt.
  4. Doppelseitiges Polierverfahren nach Anspruch 4, wobei wenn die gemessene Umfangsebenheit die ansteigende Form ist, die Polierzeit des ersten Polierens derart bestimmt wird, dass die Enddicke dicker als die der gegenwärtigen Poliercharge wird, und wenn die Umfangsebenheit die Durchhangform ist, dann wird die Polierzeit des ersten Polierens derart bestimmt, dass die Enddicke dünner als die der gegenwärtigen Poliercharge wird.
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