DE112014003930T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterwafern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterwafern Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren umfasst: Polieren eines Halbleiterwafers (W) mittels einer Poliervorrichtung (1); Messen einer Form des Halbleiterwafers (W) durch eine Messvorrichtung (3) bevor eine polierte Oberfläche des Halbleiterwafer (W) hydrophil wird; und Einstellen von Polierbedingungen für das Polieren basierend auf einem Messergebnis der Form des Halbleiterwafers (W) durch eine Polierbedingungs-Einstelleinheit (51).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterwafer-Polierverfahren und eine Halbleiterwafer-Poliereinrichtung.
  • HINTERGRUND DER TECHNIK
  • Halbleiterwafer werden gewöhnlicher Weise mittels einer Mehrzahl von Verarbeitungsschritten poliert. Genauer gesagt umfassen die Verarbeitungsschritte hauptsächlich ein Grobpolieren, um Halbleiterwafer mit einer hohen Planheit bereitzustellen, und ein Feinpolieren zum Verringern von Oberflächenrauheit. Techniken wurden vorgeschlagen, um Halbleiterwafer mit einer hohen Genauigkeit zu polieren (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
  • Eine Doppelseiten-Poliereinrichtung, die für ein Verfahren gemäß Patentliteratur 1 verwendet wird, umfasst einen Lichtemitter, der einen parallelen Strahl emittiert, und einen Lichtempfänger, der den parallelen Strahl empfängt, wobei der Lichtemitter und der Lichtempfänger auf einem Innengetriebe in einer einander gegenüberliegenden Art und Weise bereitgestellt werden.
  • In einer derartigen Doppelseiten-Poliereinrichtung werden, wenn ein Träger und ein in einem Trägerloch des Trägers gehaltener Halbleiterwafer in einen strahlübertragbaren Bereich zwischen dem Lichtemitter und dem Lichtempfänger eintreten, der Träger und der Halbleiterwafer, die auf den oberen und unteren Platten freigelegt sind, mit dem parallelen Strahl bestrahlt. Der Schatten des mit dem parallelen Strahl bestrahlten Halbleiterwafers wird mittels des Strahlenempfängers erfasst, und eine Dicke des Schattens wird direkt als eine Dicke des Halbleiterwafers gemessen. Wenn der Strahlenempfänger erfasst, dass die Dicke des Schattens einen Zielwert erreicht, wird die Drehung jeweils der oberen und unteren Platten angehalten.
  • ENTGEGENHALTUNGSLISTE
  • PATENTLITERATUR(EN)
    • Patentliteratur 1: JP-A-11-285969
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Die Technik gemäß der Patentliteratur 1 erfordert eine Messung während des Polierens, so dass die Messgenauigkeit durch eine Störung, beispielsweise aufgrund der Schwingung einer Poliereinrichtung, der Ausdehnung eines festen Abschnitts des Strahlemitters und/oder des Strahlempfängers infolge einer Änderung in der Umgebungstemperatur, und/oder eines auf dem Halbleiterwafer verbleibenden Tropfens einer Suspension, herabgesetzt wird.
  • Um ein derartiges Problem zu lösen, kann der aus der Poliereinrichtung genommene polierte Halbleiterwafer mittels einer Formmessvorrichtung gemessen werden, so dass das Messergebnis zu den nächsten und zukünftigen Polierschritten zurückgeführt wird.
  • Eine derartige Technik unter Verwendung der Formmessvorrichtung erfordert jedoch, dass eine Messoberfläche des Halbleiterwafers durch Waschen und Trocknen gereinigt wird. Die gereinigte und getrocknete Oberfläche wird mittels der Formmessvorrichtung gemessen.
  • Irgendein auf dem Halbleiterwafer verbleibender Wassertropfen verursacht jedoch beispielsweise eine Störung der Messung und setzt somit die Messgenauigkeit herab. Demgemäß ist ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt notwendig, um zu prüfen, ob irgendeinen Wassertropfen verbleibt oder nicht. Ferner muss(müssen) der(die) verbleibende(n) Wassertropfen durch einen weiteren zusätzlichen Verarbeitungsschritt entfernt werden. Derartige Verarbeitungsschritte verzögern die Rückkopplung nach Beendigung des Polierens.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Halbleiterwafer-Polierverfahren und eine Halbleiterwafer-Poliereinrichtung bereitzustellen, die imstande sind, einen Halbleiterwafer mit einer hohen Genauigkeit zu polieren.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS (DER PROBLEME)
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Halbleiterwafer-Polierverfahren: Polieren eines Halbleiterwafers; Messen einer Form des Halbleiterwafers, bevor eine polierte Oberfläche des Halbleiterwafers hydrophil wird; und Einstellen von Polierbedingungen (Poliergegebenheiten) für das Polieren basierend auf einem Messergebnis der Form des Halbleiterwafers.
  • Wenn er poliert ist, weist der Halbleiterwafer eine hydrophobe polierte Oberfläche auf, die hydrophil wird, nachdem er in Luft oder Wasser für eine vorbestimmte Zeit gehalten wurde.
  • Die Form des polierten Halbleiterwafers kann bei dem Messschritt aufgrund des auf der hydrophilen polierten Oberfläche des Halbleiterwafers verbleibenden Wassertropfens nicht gemessen werden.
  • Demgemäß wird die Form des Halbleiterwafers gemessen, bevor die polierte Oberfläche des Halbleiterwafers hydrophil wird, d.h., wenn die polierte Oberfläche bei dem obigen Aspekt hydrophob ist. Die Form des polierten Halbleiterwafers kann somit hochgenau ohne irgendeinen Messfehler gemessen werden. Ferner werden basierend auf dem Messergebnis Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt eingestellt. Das Messergebnis des polierten Halbleiterwafers kann somit schnell zu den Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt zurückgeführt werden, wodurch hochgenaue und flache Halbleiterwafer hergestellt werden.
  • Bei dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass das Halbleiterwafer-Polierverfahren ferner umfasst: Eintauchen des Halbleiterwafers in eine Lösung einer organischen Säure, nachdem der Halbleiterwafer poliert ist, jedoch bevor der Halbleiterwafer gemessen wird; und Hochziehen des Halbleiterwafers aus der Lösung einer organischen Säure, bevor eine Eintauchzeit des Eintauchens 60 Minuten überschreitet.
  • Bei dem obigen Aspekt wird vor dem Messschritt der polierte Halbleiterwafer in die Lösung einer organischen Säure eingetaucht. Die Oberfläche des polierten Halbleiterwafers kann durch Eintauchen des Halbleiterwafers in die Lösung einer organischen Säure hydrophob gehalten werden. Ferner kann beispielsweise eine Poliersuspension neutralisiert werden, die auf der Oberfläche des polierten Halbleiterwafers verbleibt, der mit reinem Wasser gespült wurde.
  • Die Konzentration der Lösung einer für die Eintauchung verwendeten organischen Säure liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,001 Massen-% bis 10 Massen-%, bevorzugter in einem Bereich von 0,01 Massen-% bis 1,0 Massen-% und besonders bevorzugt bei 0,1 Massen-%. Wenn die Konzentration der Lösung einer organischen Säure geringer als 0,001 Massen-% ist, kann der Halbleiterwafer keine saubere hydrophobe Oberfläche aufweisen, auf der Wassertropfen verbleiben können. Im Gegensatz dazu, wenn die Konzentration der Lösung einer organischen Säure mehr als 10 Massen-% beträgt, kann eine in der Lösung enthaltende partikelförmige fremde Substanz an der Oberfläche des Halbleiterwafers haften bleiben.
  • Der Halbleiterwafer wird aus der Lösung einer organischen Säure hochgezogen, bevor die Eintauchzeit bei dem Eintauchschritt 60 Minuten überschreitet. Wenn die Eintauchzeit 60 Minuten überschreitet, wird die polierte Oberfläche hydrophil. In diesem Fall wird der Halbleiterwafer aus der Lösung einer organischen Säure hochgezogen, wobei Wassertropfen auf der polierten Oberfläche desselben verbleiben. Da der Halbleiterwafer aufgrund der verbleibenden Wassertropfen nicht gemessen werden kann, ist ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt zum Entfernen des Wassertropfens erforderlich.
  • Im Gegensatz dazu ist, wenn der Halbleiterwafer aus der Lösung einer organischen Säure hochgezogen wird, bevor die Eintauchzeit 60 Minuten überschreitet, die polierte Oberfläche noch hydrophob, und somit bleibt kein Wassertropfen auf der polierten Oberfläche.
  • Bei dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass der Halbleiterwafer mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s oder weniger hochgezogen wird.
  • Bei dem obigen Aspekt kann der Halbleiterwafer mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s oder weniger ohne irgendein Ansteigen der Lösung von dem Niveau der Lösung hochgezogen werden. Somit bleibt kein Wassertropfen auf der polierten Oberfläche des aus der Lösung einer organischen Säure hochgezogenen Halbleiterwafers. Wenn die Geschwindigkeit 100 mm/s überschreitet, kann der Halbleiterwafer aus der Lösung einer organischen Säure mit einem Ansteigen der Lösung (d.h., Wassertropfen) von dem Niveau der Lösung hochgezogen werden. Genauer gesagt wird der Halbleiterwafer bevorzugt mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich von 10 mm/s bis 100 mm/s und besonders bevorzugt in einem Bereich von 30 mm/s bis 60 mm/s hochgezogen.
  • Bei dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass der Halbleiterwafer hochgezogen wird, während er in einer Haltung gehalten wird, bei der die polierte Oberfläche des Halbleiterwafer im Wesentlichen orthogonal zu einer horizontalen Oberfläche ist.
  • Bei dem obigen Aspekt werden, wenn der Halbleiterwafer in einer Haltung hochgezogen wird, bei der die polierten Oberflächen desselben im Wesentlichen orthogonal zu der horizontalen Oberfläche sind, Wassertropfen wahrscheinlich schwerkraftmäßig abfallen. Die Wassertropfen können somit schnell von der polierten Oberfläche entfernt werden. Folglich rückt der Prozess schnell zu dem Messschritt vor.
  • Hier umfasst “eine Haltung, bei der die polierten Oberflächen desselben im Wesentlichen orthogonal zu der horizontal Oberfläche sind” nicht nur eine Haltung, bei der die polierte Oberfläche genau orthogonal zu der horizontalen Oberfläche sind, sondern ebenfalls eine Haltung, bei der die polierte Oberfläche im Wesentlichen orthogonal zu der horizontalen Oberfläche mit einer geringfügigen Neigung ist, so lange wie kein Wassertropfen auf der Oberfläche des aus der Lösung gezogenen Halbleiterwafers verbleibt. Beispielsweise kann der Halbleiterwafer in einer Haltung hochgezogen werden, bei der die polierte Oberfläche desselben im Wesentlichen orthogonal zu der horizontalen Oberfläche mit einer Neigung von näherungsweise fünf Grad ist.
  • Bei dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass die Form des Halbleiterwafers durch einen optischen Sensor oder einen elektro-kapazitiven Sensor gemessen wird.
  • Bei dem obigen Aspekt führt die Verwendung des optischen Sensors oder des elektro-kapazitiven Sensors für die Messung zu einer Verringerung der Messzeit und einer Verkleinerung der Messvorrichtung. Ferner kann somit schnell eine Rückkopplung den Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt bereitgestellt werden.
  • Bei dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass eine organische Säure in der Lösung einer organischen Säure wenigstens eine aus einer Zitronensäure, einer Ameisensäure, einer Essigsäure, eine Buttersäure, einer Oxalsäure, einer Malonsäure und einer Bernsteinsäure ist.
  • Bei dem obigen Aspekt kann die Oberfläche des polierten Halbleiterwafers durch Eintauchen des Halbleiterwafers in die Lösung hydrophob gehalten werden, die wenigstens eine dieser verschiedenen organischen Säuren enthält.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Halbleiterwafer-Poliereinrichtung: eine Poliervorrichtung, die ausgelegt ist, um einen Halbleiterwafer zu polieren; ein Lagerbad, das ausgelegt ist, um den Halbleiterwafer zu lagern und eine Lösung einer organischen Säure zu enthalten; eine Messvorrichtung, die ausgelegt ist, um eine Form des Halbleiterwafers zu messen; eine Transportvorrichtung, die ausgelegt ist, um den Halbleiterwafer zwischen der Poliervorrichtung, dem Lagerbad und der Messvorrichtung zu transportieren; und eine Polierbedingungs-Einstelleinheit, die ausgelegt ist, um Polierbedingungen, die von der Poliervorrichtung verwendet werden, basierend auf einem Messergebnis der Messvorrichtung einzustellen.
  • Die Einrichtung des obigen Aspekts ermöglicht, dass die polierten Halbleiterwafer zwischen der Poliervorrichtung, dem Lagerbad und der Messvorrichtung mittels der Transportvorrichtung transportiert werden, wobei eine Transportzeit des Halbleiterwafers zwischen diesen Vorrichtungen im Vergleich mit einer typischen Einrichtung erheblich verringert wird.
  • Ferner wird das mittels der Messvorrichtung erhaltene Messergebnis, d.h. das Messergebnis der Form des polierten Halbleiterwafers, an die Polierbedingungs-Einstelleinheit gesendet. Basierend auf dem Messergebnis analysiert die Polierbedingungs-Einstelleinheit die Polierbedingungen, um den Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt eine Rückkopplung zu geben. Das Messergebnis des polierten Halbleiterwafers kann somit schnell zu den Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt zurückgeführt werden, um dadurch hochgenaue und flache Halbleiterwafer herzustellen.
  • Bei dem obigen Aspekt ist es bevorzugt, dass eine organischen Säure in der Lösung einer organischen Säure wenigstens eine von einer Zitronensäure, einer Ameisensäure, einer Essigsäure, einer Buttersäure, einer Oxalsäure, einer Malonsäure und einer Bernsteinsäure ist.
  • Bei dem obigen Aspekt kann die Oberfläche des polierten Halbleiterwafers durch Eintauchen des Halbleiterwafers in die Lösung hydrophob gehalten werden, die wenigstens eine dieser verschiedenen organischen Säuren enthält.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Poliereinrichtung.
  • 2 zeigt schematisch eine Anordnung einer Doppelseiten-Poliereinrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
  • Erste Beispielhafte Ausführungsform
  • Eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird zuerst mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch eine Anordnung einer erfindungsgemäßen Halbleiterwafer-Poliereinrichtung.
  • Wie in 1 gezeigt, umfasst die erfindungsgemäße Halbleiterwafer-Poliereinrichtung eine Poliervorrichtung 1, ein Lagerbad 2, eine Messvorrichtung 3, eine Transportvorrichtung 4 und eine Polierbedingungs-Einstelleinheit 51. Die erfindungsgemäße Halbleiterwafer-Poliereinrichtung umfasst ebenfalls eine Lagereinheit 6 zum Lagern einer Mehrzahl von unpolierten Halbleiterwafern W und Trägern 15. Es sei bemerkt, dass 1 zeigt, dass ein einzelner Halbleiterwafer W in jedem der Träger 15 zur Vereinfachung der Veranschaulichung gehalten wird, wobei jedoch eine Mehrzahl von Halbleiterwafern natürlich in jedem der Träger 15 gehalten werden kann.
  • Die Poliervorrichtung 1 wird durch eine in 2 gezeigte Doppelseiten-Poliermaschine 10 in der ersten beispielhaften Ausführungsform beispielhaft erläutert.
  • Anordnung der Doppelseiten-Poliereinrichtung
  • Eine Beschreibung wird für die Doppelseiten-Poliermaschine 10 gegeben, die in einem Polierschritt gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird.
  • 2 zeigt schematisch eine Anordnung der Doppelseiten-Poliereinrichtung gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
  • Wie in 2 gezeigt, umfasst die Doppelseiten-Poliermaschine 10 eine obere Platte 11, eine untere Platte 12, ein Innengetriebe 13, ein Außengetriebe 14 und die Mehrzahl von Trägern 15. Eine Mehrzahl von Halbleiterwafern W wird in jedem der Träger 15 gehalten. Es sei bemerkt, dass 2 zeigt, dass drei der Halbleiterwafer W in jedem der Träger 15 gehalten wird.
  • Die obere Platte 11 umfasst einen Plattenkörper 111 und einen Hebemechanismus 112 zum Bewegen des Plattenkörpers 111 in Richtung zu oder weg von der unteren Platte 12.
  • Der Plattenkörper 111 ist im Wesentlichen in der Form einer Platte und umfasst ein Polierkissen 113 (in 2 nicht gezeigt). Das Polierkissen 113 wird einer unteren Oberfläche des Plattenkörpers 111 bereitgestellt und wird in Kontakt mit den Halbleiterwafern W gebracht, um die Halbleiterwafer W zu polieren. Eine Mehrzahl von Zuführlöchern ist durch eine obere Oberfläche des Plattenkörpers 111 ausgebildet, um eine Poliersuspension und reines Wasser zum Spülen zwischen der oberen Platte 11 und der unteren Platte 12 während des Polierens zuzuführen.
  • Der Hebemechanismus 112, der eine im Wesentlichen in der Mitte des Plattenkörpers 111 bereitgestellte Welle umfasst, wird von einem Motor angetrieben, der auf einem Portalrahmen (nicht gezeigt) bereitgestellt wird, der oben angeordnet ist, um den Plattenkörper 111 vertikal zu bewegen.
  • Die untere Platte 12, die ein plattenförmiger Körper ist, der drehbar auf einer Anbringung der Doppelseiten-Poliermaschine 10 bereitgestellt wird, weist eine Oberfläche auf, die der oberen Platte 11 gegenüberliegt und mit einem Polierkissen 121 versehen ist. Beim Polieren wird das untere Polierkissen 121 mit den Oberflächen des Halbleiterwafers W in Kontakt gebracht.
  • Das Innengetriebe 13 wird im Wesentlichen in der Mitte der plattenförmigen unteren Platte 12 bereitgestellt und ist unabhängig von der unteren Platte 12 drehbar. Eine Außenumfangsoberfläche des Innengetriebes 13 wird mit einer Getriebeverzahnung 131 bereitgestellt, die mit den Trägern 15 ineinandergreift.
  • Das Außengetriebe 14 ist ein die untere Platte 12 umgebender Ringkörper, wobei eine Innenumfangsoberfläche desselben mit einer Getriebeverzahnung 141 versehen ist, die mit den Trägern 15 ineinandergreift.
  • Die obere Platte 11, die untere Platte 12, das Innengetriebe 13 und das Außengetriebe 14 sind mit Drehwellen von getrennten Antriebsmotoren an ihren Drehzentren verbunden, um unabhängig voneinander durch die Antriebsmotoren drehbar zu sein.
  • Jeder der Träger 15, der in der Form eines Plattenkörpers ist, weist einen mit einer Getriebeverzahnung 151 versehene Außenumfangsoberfläche auf, die mit dem Innengetriebe 13 und dem Außengetriebe 14 ineinandergreift. Ein Bereich in der Ebene des Plattenkörpers ist mit einer Mehrzahl von Waferhaltelöchern 152 versehen, in denen die Halbleiterwafer W gespeichert werden.
  • Anordnung des Lagerbades
  • Mit Rückbezug auf 1 kann das Lagerbad 2, das ein Wasserbad ist, das ausgelegt ist, um eine Mehrzahl von Halbleiterwafern W zu lagern und eine Lösung einer organischen Säure zu enthalten, ein typischer Feuchtkasten sein. Wenn sie in dem Lagerbad 2 gespeichert sind, sind die Halbleiterwafer W bevorzugt in vorbestimmten Intervallen angeordnet, um miteinander nicht in Kontakt zu kommen, während sie in einer Haltung gehalten werden, bei der die polierten Oberflächen desselben im Wesentlichen orthogonal zu einer horizontalen Oberfläche oder eines Niveaus der Lösung einer organischen Säure sind. Das Lagerbad 2 kann die Lösung einer organischen Säure in einer Menge enthalten, die für die in dem Lagerbad 2 gelagerten Halbleiterwafer W ausreichend ist, um in die Lösung einer organischen Säure vollständig eingetaucht zu werden. Die Temperatur der Lösung einer organischen Säure kann innerhalb eines Bereiches von 0 Grad bis 60 Grad, bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 10 Grad bis 40 Grad und besonders bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 20 Grad bis 30 Grad fallen.
  • Anordnung der Messvorrichtung
  • Die Messvorrichtung 3 wird bereitgestellt, um Formen der Halbleiterwafer W zu messen. Genauer gesagt ist die Messvorrichtung 3 dazu bestimmt, um Formen von wenigstens einem der Halbleiterwafer W vor und nach dem Polieren oder Polierzugabeformen von wenigstens einem der Halbleiterwafer W vor und nach dem Polieren zu messen. In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird die Messung der Form des Halbleiterwafers W nach dem Polieren beschrieben.
  • Die Messvorrichtung 3 wird beispielhaft durch eine Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung (spectral interference displacement device) 30 in der ersten beispielhaften Ausführungsform erläutert. Die Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 umfasst Sensoren 31, die jeweils die Form der Halbleiterwafer W messen, und eine Steuereinheit 32. Die Sensoren 31 sind jeweils mit der Steuereinheit 32 optisch verbunden.
  • Die Sensoren 31, die an Positionen angeordnet sind, wo sie Vorder- und Rückoberflächen des Halbleiterwafers W (ein zu messendes Objekt) messen können, umfassen gegenüberliegende vorderseitige und rückseitige Sensoren zum Messen der Vorder- bzw. Rückoberflächen des Halbleiterwafers W. Die Sensoren 31 sind jeweils orthogonal zu der polierten Oberfläche (der Vorder- oder Rückoberfläche) des Halbleiterwafers W in einem Abstand von der polierten Oberfläche angeordnet.
  • Die Sensoren 31 emittieren jeweils Licht mit einem weiten Wellenlängenbereich zu einem Messpunkt, der in der polierten Oberfläche der Halbleiterwafer W definiert ist, und empfangen Reflexionslicht von dem Messpunkt. Die Steuereinheit 32 analysiert das von jedem der Sensoren 31 empfangene Reflexionslicht und berechnet einen Abstand zwischen jedem der Sensoren 31 und dem Messpunkt.
  • Anordnung der Transportvorrichtung
  • Die Transportvorrichtung 4 wird bereitgestellt, um die Halbleiterwafer W zwischen der Poliervorrichtung 1, dem Lagerbad 2 und der Messvorrichtung 3 zu transportieren. Die Transportvorrichtung 4 wird beispielhaft durch eine Transporteinheit 40 in der ersten beispielhaften Ausführungsform erläutert.
  • Die Transporteinheit 40, die ein gelenkiger Sechs-Achsen-Roboter ist, weist ein Ende auf, das mit einem Waferhalter 41 zum Halten jedes der Halbleiterwafer W versehen ist.
  • In der ersten beispielhaften Ausführungsform sind die Doppelseiten-Poliermaschine 10, das Lagerbad 2 und die Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 in der Nähe der Transporteinheit 40 angeordnet, wie in 1 gezeigt, so dass der von dem Waferhalter 41 gehaltene Halbleiterwafer W zu der Doppelseiten-Poliermaschine 10, dem Lagerbad 2 oder der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 durch eine horizontale Drehung des Waferhalters 41 transportiert werden kann.
  • Anordnung der Polierbedingungs-Einstelleinheit
  • Eine Steuerung 5 umfasst beispielsweise eine Kombination aus einer CPU und einem Speicher. Die Steuerung 5 umfasst ebenfalls die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 und eine Poliersteuereinheit 52.
  • Die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 stellt Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt ein. Die Poliersteuereinheit 52 steuert einen Vorgang der Doppelseiten-Poliermaschine 10 gemäß vorbestimmter Polierbedingungen. Die Steuerung 5 ist mit der Doppelseiten-Poliermaschine 10 und der Steuereinheit 32 der Messvorrichtung 3 elektrisch verbunden. Die Steuerung 5 erfasst beispielsweise von der Doppelseiten-Poliermaschine 10 ausgegebene Polierbedingungen und gibt die von der Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 eingestellten Polierbedingungen aus. Die Steuerung 5 erfasst ebenfalls ein von der Steuereinheit 32 ausgegebenes Messergebnis des Halbleiterwafers W. Basierend auf dem erfassten Messergebnis des Halbleiterwafers W analysiert die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 die Polierbedingungen für den Polierschritt.
  • Als Nächstes wird ein erfindungsgemäßes Halbleiterwafer-Polierverfahren beschrieben.
  • Polierschritt
  • Zuerst werden die in der Lagereinheit 6 gelagerten unpolierten Halbleiterwafer W zu der Doppelseiten-Poliermaschine 10 mittels der Transportvorrichtung 4 transportiert. In 1 werden die unpolierten Halbleiterwafer W in der Lagereinheit 6 auf die untere Platte 12 der Doppelseiten-Poliermaschine 10 (die Poliervorrichtung 1) zusammen mit den Trägern 15 transportiert. Als Antwort auf einen Operationsbefehl von der Poliersteuereinheit 52 wird eine Poliersuspension zwischen den oberen und unteren Platten 11, 12 zugeführt und die transportierten Halbleiterwafer W werden unter den vorbestimmten Polierbedingungen poliert. Nach dem Polieren wird reines Wasser zwischen den oberen und unteren Plattes 11, 12 zugeführt, um die polierten Halbleiterwafer W zu spülen.
  • Eintauchschritt
  • Nachdem sie gemäß den vorbestimmten Polierbedingungen poliert wurden, werden die Halbleiterwafer W aus der Doppelseiten-Poliermaschine 10 genommen und zu dem Lagerbad 2 mittels der Transportvorrichtung 4 transportiert. Die transportierten Halbleiterwafern W werden in den vorbestimmten Intervallen angeordnet, um miteinander nicht in Kontakt zu kommen, während sie in der Haltung im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau der Lösung einer organischen Säure gehalten und vollständig in die Lösung einer organischen Säure eingetaucht werden.
  • Hochziehschritt
  • Bevor eine Eintauchzeit bei dem Eintauchschritt 60 Minuten überschreitet, wird wenigstens einer der Halbleiterwafer W aus der Lösung einer organischen Säure durch die Transportvorrichtung 4 hochgezogen. Der Halbleiterwafer W wird mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s oder weniger von der Transportvorrichtung 4 hochgezogen, während er in der Haltung gehalten wird, bei der die polierten Oberflächen desselben im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau der Lösung einer organischen Säure sind.
  • Messschritt
  • In dem Messschritt wird wenigstens einer der polierten Halbleiterwafer W gemessen, bevor die polierten Oberflächen desselben hydrophil werden, d.h., wenn die polierten Oberflächen hydrophob sind.
  • Der Halbleiterwafer W, der aus der Lösung einer organischen Säure in dem Lagerbad 2 bei dem Hochziehschritt hochgezogen wird, bevor die Eintauchzeit bei dem Eintauchschritt 60 Minuten überschreitet, wird zu der Messvorrichtung 3 mittels der Transportvorrichtung 4 transportiert. Die Erfindung erfordert, dass die Sensoren 31 nicht die gesamte Oberfläche des Halbleiterwafers W sondern lediglich gewünschte Punkte auf dem Halbleiterwafer W messen. Beispielsweise wird der Halbleiterwafer W von der Mitte in Richtung eines äußeren Umfangs desselben mit einer Beabstandung von 10 μm radial gemessen. Es sei bemerkt, dass der Halbleiterwafer W zwischen den Sensoren 31, 31 durch die Transportvorrichtung 4 bewegt wird, um eine derartige Mehrzahl von Punkten mittels der Sensoren 31 zu messen.
  • Die von den Sensoren 31 erfassten Messdaten werden von der Steuereinheit 32 verarbeitet, um eine Differenz zwischen einer Dicke an einer Mitte des Wafers und einer Dicke an einem Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb eines Außenumfangsrandes des Wafers zu berechnen. Eine Form der gesamten Oberfläche des Wafers wird basierend auf diesem Berechnungsergebnis bestimmt.
  • Die von den Sensoren 31 erfassten Messdaten werden ebenfalls von der Steuereinheit 32 verarbeitet, um eine Abweichung der Dicke am Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb von dem Außenumfangsrand des Wafers von einer Näherungslinie aller der Dicken zu berechnen, die innerhalb eines Bereichs bis zu einem Punkt 30-mm innerhalb gemessen wurden. Eine Form des Außenumfangs des Wafers wird basierend auf diesem Berechnungsergebnis bestimmt.
  • Die Berechnungsergebnisse der Steuereinheit 32 werden an die Steuerung 5 ausgegeben.
  • Nachdem er der mittels der Messvorrichtung 3 durchgeführten Formmessung unterzogen wurde, wird der Halbleiterwafer mittels der Transportvorrichtung 4 zu dem Lagerbad 2 zurückgeführt.
  • Polierbedingungs-Einstellschritt
  • Die Steuerung 5 erfasst die von der Doppelseiten-Poliermaschine 10 ausgegebenen Polierbedingungen und die von der Steuereinheit 32 ausgegebene resultierende Form des polierten Halbleiterwafers W.
  • Hinsichtlich der Form der gesamten Oberfläche des Wafers analysiert die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 die Polierbedingungen gemäß den folgenden Kriterien, um die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt einzustellen.
  • Basierend auf der erfassten resultierenden Form des polierten Halbleiterwafers W wird ein Indexwert durch Subtrahieren der Dicke am Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb des Außenumfangsrandes des Wafers von der Dicke an der Mitte des Wafers erhalten. Basierend auf dem erhaltenen Indexwert werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt gemäß den folgenden Kriterien (A1) bis (A3) automatisch eingestellt. Es sei bemerkt, dass der folgende Einstellparameter n1, der von einer Poliergeschwindigkeit erhalten wird, verwendet wird, um eine Polierzeit in den Polierbedingungen einzustellen.
    • (A1): Wenn der Indexwert innerhalb einen Bereiches von –100 nm bis +100 nm fällt, werden die Polierbedingungen für den letzten Polierschritt beibehalten.
    • (A2): Wenn der Indexwert 100 nm überschreitet, wird der Einstellparameter n1 zu den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt hinzugefügt.
    • (A3): Wenn der Indexwert unter –100 nm fällt, wird der Einstellparameter n1 von den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt abgezogen.
  • Was die Form des Außenumfangs des Wafers betrifft, werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt basierend auf dem Folgenden eingestellt.
  • Basierend auf einer Differenz (t1 – t2) zwischen einer Dicke t1 am Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb von dem Außenumfangrand des Wafers und einer Dicke t2 an einer t1 entsprechenden Position gemäß der Näherungslinie aller der Dicken, die in dem Bereich bis zu dem Punkt 30-mm innerhalb (hier nachstehend als “eine Abweichung von der Näherungslinie” bezeichnet), werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt gemäß den folgenden Kriterien (B1) bis (B3) automatisch eingestellt. Es sei bemerkt, dass der folgende Einstellparameter m1, der von der Poliergeschwindigkeit erhalten wird, verwendet wird, um die Polierzeit in den Polierbedingungen einzustellen.
    • (B1): Wenn die Abweichung von der Näherungslinie in einen Bereiches von –5 nm bis +5 nm fällt, werden die Polierbedingungen für den letzten Polierschritt beibehalten.
    • (B2): Wenn die Abweichung von der Näherungslinie 5 nm überschreitet, wird der Einstellparameter m1 zu den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt hinzugefügt.
    • (B3): Wenn die Abweichung von der Näherungslinie unter –5 nm fällt, wird der Einstellparameter m1 von den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt abgezogen.
  • Alternativ können die Polierbedingungen wie folgt automatisch gesteuert werden.
  • Wenigstens einer der unpolierten Halbleiterwafer W wird zu der Messvorrichtung 3 mittels der Transportvorrichtung 4 transportiert, um die Dicke desselben vorläufig zu messen. In einer derartigen vorläufigen Messung ist es nicht notwendig, die gesamte Oberfläche des Halbleiterwafers W zu messen, sondern lediglich gewünschte Punkte auf dem Halbleiterwafer W mittels der Sensoren 31 auf die gleiche Art und Weise wie in dem Messschritt im Anschluss an den Polierschritt zu messen.
  • Nach der vorläufigen Messung werden die unpolierten Halbleiterwafer W zu der Doppelseiten-Poliermaschine 10 transportiert, um sequentiell dem Polierschritt, dem Eintauchschritt, dem Hochziehschritt und dem Messschritt unterzogen zu werden.
  • Eine geschätzte Poliergeschwindigkeit in dem Polierschritt wird dann mittels der folgenden Gleichung (1) berechnet. Gleichung 1
    Figure DE112014003930T5_0002
  • Anschließend wird vor dem nächsten Polierschritt wenigstens einer der unpolierten Halbleiterwafer W zu der Messvorrichtung 3 transportiert, um die Dicke desselben vorläufig zu messen. Eine Polierzeit (Endpunkt) für den nächsten Polierschritt wird dann mittels der folgenden Gleichung (2) berechnet. Es sei bemerkt, dass “Geschätzte Poliergeschwindigkeit” in der Gleichung (2) die geschätzte Poliergeschwindigkeit bedeutet, die in dem letzten Polierschritt mittels der Gleichung (1) berechnet wurde. Gleichung 2
    Figure DE112014003930T5_0003
  • Basierend auf der mittels der Gleichung (2) berechneten Polierzeit werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt eingestellt. Die eingestellten Polierbedingungen werden von der Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 zu der Poliersteuereinheit 52 gesendet.
  • Das Messergebnis der Form des polierten Halbleiterwafers W wird somit zu den Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt rückgekoppelt.
  • Vorteil(e) der Ersten Beispielhaften Ausführungsform
  • Wie oben beschrieben, kann die erste beispielhafte Ausführungsform die folgenden Vorteile (1) bis (7) bereitstellen.
    • (1) Die Form des polierten Halbleiterwafers W wird gemessen, bevor die polierten Oberflächen desselben hydrophil werden, d.h., wenn die polierten Oberflächen hydrophob sind.
  • Die Form des polierten Halbleiterwafers W kann somit hochgenau ohne irgendeinen durch Wassertropfen verursachten Messfehler gemessen werden.
    • (2) Vor dem Messschritt werden die polierten Halbleiterwafer W in die Lösung einer organischen Säure eingetaucht.
  • Die Eintauchung der Halbleiterwafer W in die Lösung einer organischen Säure ermöglicht, dass die Oberflächen der polierten Halbleiterwafer W hydrophob gehalten werden, und verringert somit eine Trocknungszeit, die für die Oberflächen der Halbleiterwafer W notwendig ist, um getrocknet zu werden, nachdem sie in die Lösung einer organischen Säure eingetaucht waren. Ferner kann beispielsweise die Poliersuspension neutralisiert werden, die auf den Oberflächen der Halbleiterwafer W verbleibt, die mit reinem Wasser nach dem Polierschritt gespült wurden.
    • (3) Bei dem Hochziehschritt wird der Halbleiterwafer W aus der Lösung einer organischen Säure gezogen, bevor die Eintauchzeit bei dem Eintauchschritt 60 Minuten überschreitet.
  • Die polierten Oberflächen des Halbleiterwafers W, der aus der der Lösung einer organischen Säure hochgezogen wurde, bevor die Eintauchzeit 60 Minuten überschreitet, werden hydrophob gehalten. Somit bleibt kein Wassertropfen auf den polierten Oberflächen, wenn der Halbleiterwafer W aus der Lösung der organischen Säure hochgezogen wird.
    • (4) Bei dem Hochziehschritt wird der Halbleiterwafer W mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s oder weniger hochgezogen.
  • Der Halbleiterwafer W kann mit der obigen Geschwindigkeit ohne irgendeinen Ansteigen der Lösung von dem Niveau der Lösung hochgezogen werden. Kein Wassertropfen bleibt somit auf den polierten Oberflächen des Halbleiterwafers W, der hochgezogen wurde. Die erste beispielhafte Ausführungsform kann somit die Notwendigkeit des Hinzufügens eines Trocknungsschrittes nach dem Hochziehschritt beseitigen, wobei die Anzahl von Verarbeitungsschritten verringert und die Zeit verkürzt wird, die vor dem Start der Messung erforderlich ist.
    • (5) Bei dem Hochziehschritt wird der Halbleiterwafer W hochgezogen, während er in der Haltung gehalten wird, bei der die polierten Oberflächen desselben im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau der Lösung sind.
  • Während der Halbleiterwafer W hochgezogen wird, während er in der Haltung gehalten wird, bei der die polierten Oberflächen desselben im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau der Lösung sind, ist es wahrscheinlich, dass Wassertropfen schwerkraftmäßig abfallen. Die Wassertropfen können somit schnell von den polierten Oberflächen entfernt werden. Folglich rückt der Prozess schnell zu dem Messschritt vor.
    • (6) In dem Messschritt wird die Form des Halbleiterwafer unter Verwendung des optischen Sensors gemessen.
  • Die Verwendung des optischen Sensors führt zu einer Verringerung der Messzeit und einer Verkleinerung der Messvorrichtung. Somit kann den Polierbedingungen schnell eine Rückkopplung für den nächsten Polierschritt bereitgestellt werden.
    • (7) In dem Polierbedingungs-Einstellschritt werden Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt basierend auf dem Messergebnis in dem Messschritt eingestellt.
  • Das Messergebnis der polierten Halbleiterwafer W kann somit schnell zu den Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt zurückgeführt werden, wodurch hochgenaue und flache Halbleiterwafer W hergestellt werden.
  • Zweite Beispielhafte Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine zweite beispielhafte Ausführungsform beschrieben. Es sei bemerkt, dass eine Halbleiterwafer-Poliereinrichtung der zweiten beispielhaften Ausführungsform, die strukturell die gleiche wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, hier nicht beschrieben wird. Ein Halbleiterwafer-Polierverfahren der zweiten beispielhaften Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
  • Vorab-Messschritt
  • Wenigstens einer der in der Lagereinheit 6 gelagerten unpolierten Halbleiterwafer W wird zu der Messvorrichtung 3 mittels der Transportvorrichtung 4 transportiert, um die Dicke desselben vorläufig zu messen. In einer derartigen vorläufigen Messung ist es nicht notwendig, die gesamte Oberfläche des Halbleiterwafers W zu messen, sondern lediglich gewünschte Punkte auf dem Halbleiterwafer W mittels der Sensoren 31 auf die gleiche Art und Weise wie in dem Messschritt im Anschluss an den Polierschritt zu messen.
  • Nach der vorläufigen Messung werden die unpolierten Halbleiterwafer W zu der Doppelseiten-Poliermaschine 10 transportiert, um sequentiell dem Polierschritt, dem Eintauchschritt und dem Hochziehschritt auf die gleiche Art und Weise wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform unterzogen zu werden.
  • Messschritt
  • In dem Messschritt wird die Form von wenigstens einem der polierten Halbleiterwafer W gemessen, bevor die polierten Oberflächen des Halbleiterwafers W hydrophil werden, d.h., wenn die polierten Oberflächen hydrophob sind.
  • Der Halbleiterwafer W, der aus der Lösung einer organischen Säure in dem Lagerbad 2 bei dem Hochziehschritt hochgezogen wird, bevor die Eintauchzeit bei dem Eintauchschritt 60 Minuten überschreitet, wird zu der Messvorrichtung 3 durch die Transportvorrichtung 4 transportiert. Auf ähnliche Weise zu der ersten beispielhaften Ausführungsform verlangt die zweite beispielhafte Ausführungsform von den Sensoren 31, nicht die gesamte Oberfläche der Halbleiterwafer W, sondern lediglich gewünschte Punkte auf dem Halbleiterwafer W zu messen.
  • Die von den Sensoren 31 erfassten Messdaten werden von der Steuereinheit 32 verarbeitet, um eine Differenz (einen numerischen Wert) zwischen: einer Differenz in der Dicke in der Mitte des Wafers zwischen vor und nach dem Polieren; und einer Differenz in der Dicke an einem Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb eines Außenumfangsrandes des Wafers zwischen vor und nach Polieren zu berechnen. Eine Polierzugabeform der gesamten Oberfläche des Wafers wird basierend auf diesem Berechnungsergebnis bestimmt.
  • Die von den Sensoren 31 erfassten Messdaten werden ebenfalls von der Steuereinheit 32 verarbeitet, um eine Abweichung einer Differenz in der Dicke am Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb des Außenumfangsrandes des Wafers zwischen vor und nach dem Polieren von einer Näherungslinie von Differenzen in der Dicke an Punkten innerhalb eines Bereichs bis zu dem Punkt 30-mm innerhalb zwischen vor und nach Polieren zu berechnen. Eine Polierzugabeform des Außenumfangs des Wafers wird basierend auf diesem Berechnungsergebnis bestimmt.
  • Die Berechnungsergebnisse von der Steuereinheit 32 werden an die Steuerung 5 ausgegeben.
  • Nachdem er der mittels der Messvorrichtung 3 durchgeführten Formmessung unterzogen wurde, wird der Halbleiterwafer W zu dem Lagerbad 2 mittels der Transportvorrichtung 4 zurückgeführt.
  • Polierbedingungs-Einstellschritt
  • Die Steuerung 5 erfasst die von der Doppelseiten-Poliermaschine 10 ausgegebenen Polierbedingungen und die von der Steuereinheit 32 ausgegebene resultierende Form des polierten Halbleiterwafers W.
  • Hinsichtlich der Polierzugabeform der gesamten Oberfläche des Wafers analysiert die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 die Polierbedingungen gemäß den folgenden Kriterien, um die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt einzustellen.
  • Basierend auf der erfassten resultierenden Form des polierten Halbleiterwafers W wird ein Indexwert durch Subtrahieren der Differenz in der Dicke am Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb des Außenumfangsrandes des Wafers zwischen vor und nach dem Polieren aus der Differenz in der Dicke an der Mitte des Wafers zwischen vor und nach dem Polieren erhalten. Basierend auf dem erhaltenen Indexwert werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt gemäß den folgenden Kriterien (C1) bis (C3) automatisch eingestellt. Es sei bemerkt, dass der folgenden Einstellparameter n2, der von einer Poliergeschwindigkeit erhalten wird, verwendet wird, um eine Polierzeit in den Polierbedingungen einzustellen.
    • (C1): Wenn der Indexwert innerhalb eines Bereichs von –50 nm bis +50 nm fällt, werden die Polierbedingungen für den letzten Polierschritt beibehalten.
    • (C2): Wenn der Indexwert +50 nm überschreitet, wird der Einstellparameter n2 zu den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt hinzugefügt.
    • (C3): Wenn der Indexwert unter –50 nm fällt, wird der Einstellparameter n2 von den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt abgezogen.
  • Hinsichtlich der Polierzugabeform des Außenumfangs des Wafers werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt basierend auf den folgenden Kriterien eingestellt.
  • Basierend auf der Abweichung der Differenz in der Dicke am Punkt 1-mm oder 2-mm innerhalb des Außenumfangsrandes des Wafers zwischen vor und nach dem Polieren von der Näherungslinie von Differenzen in der Dicke an allen den Punkten innerhalb des Bereichs bis zu dem Punkt 30-mm innerhalb zwischen vor und nach dem Polieren, werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierzyklus gemäß den folgenden Kriterien (D1) bis (D3) automatisch eingestellt. Es sei bemerkt, dass der folgende Einstellparameter m2, der von einer Poliergeschwindigkeit erhalten wird, verwendet wird, um eine Polierzeit in den Polierbedingungen einzustellen.
    • (D1): Wenn die Abweichung von der Näherungslinie innerhalb eines Bereichs von –5 nm bis +5nm fällt, werden die Polierbedingungen für den letzten Polierschritt beibehalten.
    • (D2): Wenn die Abweichung von der Näherungslinie 5 nm überschreitet, wird der Einstellparameter m2 zu den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt hinzugefügt.
    • (D3): Wenn die Abweichung von der Näherungslinie unter –5 nm fällt, wird der Einstellparameter m2 von den Polierbedingungen für den letzten Polierschritt abgezogen.
  • Alternativ können die Polierbedingungen wie folgt automatisch gesteuert werden.
  • Wenigstens einer der unpolierten Halbleiterwafer W wird zu der Messvorrichtung 3 mittels der Transportvorrichtung transportiert 4, um die Dicke desselben vorläufig zu messen. Bei einer derartigen vorläufigen Messung ist es nicht notwendig, die gesamte Oberfläche des Halbleiterwafers W zu messen, sondern lediglich gewünschte Punkte auf dem Halbleiterwafer W mittels der Sensoren 31 auf die gleiche Art und Weise wie in dem Messschritt im Anschluss an den Polierschritt zu messen.
  • Nach der vorläufigen Messung werden die unpolierten Halbleiterwafer W zu der Doppelseiten-Poliermaschine 10 transportiert, um sequentiell dem Polierschritt, dem Eintauchschritt, dem Hochziehschritt und dem Messschritt unterzogen zu werden.
  • Anschließend wird eine geschätzte Poliergeschwindigkeit in dem Polierschritt mittels der folgenden Gleichung (3) berechnet. Gleichung 3
    Figure DE112014003930T5_0004
  • Anschließend wird vor dem nächsten Polierschritt wenigstens einer der unpolierten Halbleiterwafer W zu der Messvorrichtung 3 transportiert, um die Dicke desselben vorläufig zu messen. Eine Polierzeit (Endpunkt) für den nächsten Polierschritt wird dann mittels der folgenden Gleichung (4) berechnet. Es sei bemerkt, dass “Geschätzte Poliergeschwindigkeit” in der Gleichung (4) die geschätzte Poliergeschwindigkeit in dem mittels der Gleichung (3) berechneten Polierschritt bedeutet.
  • Gleichung 4
    • Polierzeit = Zielpolierzuschlag von in nächsten Polierschritt polierten Halbleiterwafer zu nehmen / Geschätzte Poliergeschwindigkeit (4)
  • Basierend auf der mittels der Gleichung (4) berechneten Polierzeit werden die Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt eingestellt. Die eingestellten Polierbedingungen werden von der Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 zu der Poliersteuereinheit 52 gesendet.
  • Das Messergebnis der Form des polierten Halbleiterwafers W wird somit zu den Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt zurückgeführt.
  • Modifikation(en)
  • In den ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsformen wird die einzelne Messvorrichtung 3 für die einzelne Doppelseiten-Poliermaschine 10 verwendet. Alternativ kann die einzelne Messvorrichtung 3 zwischen zwei Doppelseiten-Poliermaschinen 10 angeordnet sein. Die einzelne Messvorrichtung 3 kann somit die Formen der Halbleiterwafer W messen, die mittels der beiden Doppelseiten-Poliermaschinen 10 unabhängig poliert wurden. Folglich kann eine Gruppe von Halbleiterwafer-Poliereinrichtungen mit halbierten Installationskosten für die Messvorrichtung 3 installiert werden.
  • In der zweiten beispielhaften Ausführungsform wird die Poliervorrichtung 1 mittels der Doppelseiten-Poliermaschine 10 beispielhaft erläutert, wobei sie jedoch eine Einseiten-Poliermaschine sein kann, die zum Zwischen-Feinpolieren nutzbar ist. Die Doppelseiten-Poliermaschine 10 ist imstande, ein großes Ausmaß einer Zugabe in einem Bereich von 5 μm bis 30 μm zu entfernen, und ist somit für grobes Polieren geeignet. Im Gegensatz dazu ist die Einseiten-Poliermaschine imstande, ein geringes Ausmaß einer Zugabe in einem Bereich von 0,2 μm bis 1,0 μm zu entfernen, und ist somit günstiger Weise zum Fertigstellen von Oberflächen von Halbleiterwafern geeignet. Die Doppelseiten-Poliermaschine ist für die erste beispielhafte Ausführungsform geeignet. Die Einseiten-Poliermaschine ist für die zweite beispielhafte Ausführungsform geeignet, wobei der Halbleiterwafer vor und nach dem Polieren profiliert wird, um eine Rückkopplung bereitzustellen.
  • In den ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsformen werden die beiden Sensoren 31 verwendet, um die Vorder- und Rückoberflächen des Halbleiterwafers W zu messen. Alternativ kann ein einzelner Sensor 31 verwendet werden, um nur eine Oberfläche des Halbleiterwafers W zu messen. Eine derartige Anordnung, wobei der einzelne Sensor 31 bereitgestellt wird, ist geeignet, wenn der zu messende Halbleiterwafer W eine geringe Dicke wie beispielsweise 310 μm oder weniger aufweist.
  • In den ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsformen enthält das Lagerbad 2 die Lösung einer organischen Säure, wobei sie jedoch eine Flusssäurelösung anstelle der Lösung einer organischen Säure enthalten kann. Die Flusssäurelösung macht die polierten Oberflächen der Halbleiterwafer W hydrophil.
  • Beispiel(e)
  • Beispiel 1
  • Der Halbleiterwafer W mit einem Durchmesser von 300 mm wurde mittels der in 1 gezeigten Halbleiterwafer-Poliereinrichtung doppelseitig poliert. Es sei bemerkt, dass die in dem Lagerbad 2 enthaltene Lösung eine bei 25 Grad C gehaltene Zitronensäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Massen-% war.
  • Zuerst wurde der unpolierte Halbleiterwafer W von der Lagereinheit 6 zu der Doppelseiten-Poliermaschine 10 mittels der Transporteinheit 40 zusammen mit dem Träger 15 transportiert. Der Halbleiterwafer W wurde dann unter vorbestimmten Bedingungen doppelseitig poliert, während er mit einer Poliersuspension versorgt wurde. Der doppelseitig polierte Halbleiterwafer W wurde dann mit zugeführtem reinem Wasser gespült.
  • Nachdem er gespült wurde, wurde der polierte Halbleiterwafer W von der Doppelseiten-Poliermaschine 10 zu dem Lagerbad 2 mittels der Transporteinheit 40 transportiert. Der transportierte Halbleiterwafer W wurde eingetaucht und in der Zitronensäurelösung in dem Lagerbad 2 für eine Minute gehalten.
  • Nachdem er in der Zitronensäurelösung für die vorbestimmte Zeit gehalten wurde, wurde der Halbleiterwafer W mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s mittels der Transporteinheit 40 hochgezogen, während er in der Haltung gehalten wurde, bei der die polierten Oberflächen des Halbleiterwafers W im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau der Lösung sind.
  • Die Oberflächen (die polierten Oberflächen) des aus der Lösung hochgezogenen Halbleiterwafers W waren hydrophob, und somit wurden keine verbleibenden Wassertropfen auf den Oberflächen gesehen.
  • Anschließend wurde der Halbleiterwafer W zu der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 mittels der Transporteinheit 40 transportiert. In der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 wurde der Halbleiterwafer W mit einer Geschwindigkeit von 3 mm/s mittels der Transporteinheit 40 bewegt, so dass der Halbleiterwafer W von der Mitte in Richtung des Außenumfangs des Halbleiterwafers W mit einer Beabstandung von 10 μm bis zu einem Punkt 2-mm innerhalb des Außenumfangsrandes des Halbleiterwafers W von den Sensoren 31 radial gemessen wurde. Die Messdaten wurden dann mittels der Steuereinheit 32 verarbeitet, um die Form der gesamten Oberfläche des Wafers zu berechnen.
  • Das Berechnungsergebnis wurde an die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 ausgegeben. Basierend auf der erfassten resultierenden Form des polierten Halbleiterwafers W erhielt die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 einen Indexwert durch Subtrahieren der Dicke am Punkt 2-mm innerhalb des Außenumfangsrandes des Wafers von der Dicke im Zentrum des Wafers. Basierend auf dem Indexwert wurden Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt gemäß den Kriterien (A1), (A2) und (A3) eingestellt. Messergebnisse der Form des unter den eingestellten Polierbedingungen polierten Halbleiterwafers W belegten eine Verbesserung in einer Prozessfähigkeit hinsichtlich der GBIR-Qualität.
  • Es sei bemerkt, dass GBIR, das eine Abkürzung von “Global flatness Back reference Ideal Range” ist, ein Standardparameter für Planheit ist.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Der Halbleiterwafer W mit einem Durchmesser von 300 mm wurde mittels der in 1 gezeigten Halbleiterwafer-Poliereinrichtung auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 doppelseitig poliert. Es sei bemerkt, dass das Lagerbad 2 bei 25 Grad gehaltenes reines Wasser enthielt.
  • Der doppelseitig polierte Halbleiterwafer W wurde von der Doppelseiten-Poliermaschine 10 zu dem Lagerbad 2 mittels der Transporteinheit 40 transportiert. Der transportierte Halbleiterwafer W wurde eingetaucht und in dem reinen Wasser in dem Lagerbad 2 für 60 Minuten gehalten.
  • Nachdem er in dem reinen Wasser für die vorbestimmte Zeit gehalten wurde, wurde der Halbleiterwafer W mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s mittels der Transporteinheit 40 hochgezogen, während er in der Haltung gehalten wurde, bei der die polierten Oberflächen des Halbleiterwafers W im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau des reinen Wassers waren.
  • Die Oberflächen (die polierten Oberflächen) des aus dem reinen Wasser hochgezogenen Halbleiterwafers W waren hydrophil, und somit wurden verbleibende Wassertropfen auf den Oberflächen gesehen. Daher scheiterte die Messung der Form der gesamten Oberfläche des Wafers mittels der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30.
  • Beispiel 2
  • Die Messdaten, die durch Messung unter Verwendung der Sensoren 31 im Beispiel 1 erhaltenen wurden, wurden von der Steuereinheit 32 verarbeitet, um die Form des Außenumfangs des Wafers zu berechnen.
  • Das Berechnungsergebnis wurde an die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 ausgegeben. Basierend auf der erfassten resultierenden Form des polierten Halbleiterwafers W berechnete die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 eine Abweichung von einer Näherungslinie. Basierend auf der Abweichung von der Näherungslinie wurden Polierbedingungen für die nächsten und zukünftigen Polierschritte gemäß den Kriterien (B1), (B2) und (B3) eingestellt. Messergebnisse der Form der unter den eingestellten Polierbedingungen polierten Halbleiterwafer W belegten eine Verbesserung in einer Prozessfähigkeit hinsichtlich der ESFQR-Qualität.
  • Nebenbei bemerkt ist ESFQR, was eine Abkürzung von “Edge flatness metric, Sector based, Front surface referenced, least sQuares fit reference plane, Range of the data within sector” ist, ein Messwert von SFQR in jedem sektoriellen Bereich (Sektor), der in dem Außenumfang entlang des gesamten Umfangs des Wafers definiert ist. SFQR wird erhaltenen durch Aufteilen des Halbleiterwafers W in eine Anzahl von Teilen (Stellen), Messen einer positivseitigen maximalen Variation und einer negativseitigen maximalen Variation relativ zu einer in jeder Stelle definierten Bezugsebene, und Aufsummieren eines absoluten Werts der positivseitigen maximalen Variation und eines absoluten Werts der negativseitigen maximalen Variation.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Im Vergleichsbeispiel 1, bei dem die Messung der Form der gesamten Oberfläche des Wafers scheiterte, scheiterte die Berechnung des Außenumfangs des Wafers ebenfalls.
  • Beispiel 3
  • Der Halbleiterwafer W mit einem Durchmesser von 300 mm wurde mittels einer Halbleiterwafer-Poliereinrichtung feinpoliert, die eine Einseiten-Poliermaschine (eine Feinpoliermaschine) anstelle der in 1 gezeigten Doppelseiten-Poliermaschine 10 umfasst. Es sei bemerkt, dass die in dem Lagerbad 2 enthaltene Lösung eine bei 25 Grad C gehaltene Zitronensäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Massen-% war.
  • Anschließend wurde der Halbleiterwafer W zuerst zu der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 mittels der Transporteinheit 40 transportiert. In der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 wurde der Halbleiterwafer W mit einer Geschwindigkeit von 3 mm/s von der Transporteinheit 40 bewegt, so dass der Halbleiterwafer W von der Mitte in Richtung des Außenumfangs des Halbleiterwafers W mit einer Beabstandung von 10 μm radial von den Sensoren 31 gemessen wurden. Die Messdaten wurden dann von der Steuereinheit 32 verarbeitet, um die Polierzugabeform der gesamten Oberfläche des Wafers zu berechnen.
  • Als Nächstes wurde der unpolierte Halbleiterwafer W von der Lagereinheit 6 zu der Feinpolierpoliermaschine 10 mittels der Transporteinheit 40 zusammen mit dem Träger 15 transportiert. Der Halbleiterwafer W wurde dann unter vorbestimmten Bedingungen feinpoliert, während er mit einer Poliersuspension versorgt wurde. Der feinpolierte Halbleiterwafer W wurde dann mit zugeführtem reinem Wasser gespült.
  • Der feinpolierte Halbleiterwafer W wurde von der Feinpolierpoliermaschine zu dem Lagerbad 2 mittels der Transporteinheit 40 transportiert. Der transportierte Halbleiterwafer W wurde eingetaucht und in der Zitronensäurelösung in dem Lagerbad 2 für eine Minute gehalten.
  • Nachdem er in der Zitronensäurelösung für die vorbestimmten Zeit gehalten wurde, wurde der Halbleiterwafer W mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s mittels der Transporteinheit 40 hochgezogen, während er in der Haltung gehalten wurde, bei der die polierten Oberflächen des Halbleiterwafers W im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau der Lösung sind.
  • Die Oberflächen (die polierten Oberflächen) des aus der Lösung gezogenen Halbleiterwafers W waren hydrophob, und somit wurden keine verbleibenden Wassertropfen auf den Oberflächen gesehen.
  • Anschließend wurde der Halbleiterwafer W zu der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 mittels der Transporteinheit 40 transportiert. In der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30 wurde der Halbleiterwafer W mit einer Geschwindigkeit von 3 mm/s mittels der Transporteinheit 40 bewegt, so dass der Halbleiterwafer W von der Mitte in Richtung des Außenumfangs des Halbleiterwafers W mit einer Beabstandung von 10 μm radial von den Sensoren 31 gemessen wurde. Die Messdaten wurden dann von der Steuereinheit 32 verarbeitet, um die Polierzugabeform der gesamten Oberfläche des Wafers zu berechnen.
  • Das Berechnungsergebnis wurde an die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 ausgegeben. Basierend auf der erfassten resultierenden Form des polierten Halbleiterwafers W erhielt die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 einen Indexwert durch Subtrahieren einer Differenz in der Dicke am Punkt 2-mm innerhalb von dem Außenumfangsrand des Wafers zwischen vor und nach dem Polieren von einer Differenz in der Dicke an der Mitte des Wafers zwischen vor und nach dem Polieren. Basierend auf dem Indexwert wurden Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt gemäß den Kriterien (C1), (C2) und (C3) eingestellt. Messergebnisse der Polierzugabeform des unter den eingestellten Polierbedingungen polierten Halbleiterwafers W belegten eine Verbesserung in einer Prozessfähigkeit hinsichtlich der GBIR-Qualität.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Der Halbleiterwafer W mit einem Durchmesser von 300 mm wurde mittels einer Halbleiterwafer-Poliereinrichtung, die eine Einseiten-Poliermaschine (eine Feinpolierpoliermaschine) an Stelle der in 1 gezeigten Doppelseiten-Poliermaschine 10 umfasste, auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 3 feinpoliert. Es sei bemerkt, dass das Lagerbad 2 bei 25 Grad gehaltenes reines Wasser enthielt.
  • Der feinpolierte Halbleiterwafer W wurde von der Feinpolierpoliermaschine zu dem Lagerbad 2 mittels der Transporteinheit 40 transportiert. Der transportierte Halbleiterwafer W wurde eingetaucht und in dem reinen Wasser in dem Lagerbad 2 für 60 Minuten gehalten.
  • Nachdem der Halbleiterwafer W in dem reinen Wasser für die vorbestimmte Zeit gehalten wurde, wurde er mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s mittels der Transporteinheit 40 hochgezogen, während er in der Haltung gehalten wurde, bei der die polierten Oberflächen des Halbleiterwafers W im Wesentlichen orthogonal zu dem Niveau des reinen Wassers sind.
  • Die Oberflächen (die polierten Oberflächen) des aus dem reinen Wasser gezogenen Halbleiterwafers W waren hydrophil, und somit wurden verbleibende Wassertropfen auf den Oberflächen gesehen. Daher scheiterte die Messung der Polierzugabeform des Wafers mittels der Spektralstörungs-Verschiebungsvorrichtung 30.
  • Beispiel 4
  • Die Messdaten, die durch eine Messung unter Verwendung der Sensoren 31 im Beispiel 3 erhalten wurden, wurden mittels der Steuereinheit 32 verarbeitet, um die Polierzugabeform des Außenumfangs des Wafers zu berechnen.
  • Das Berechnungsergebnis wurde an die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 ausgegeben. Basierend auf den erfassten Formen des Halbleiterwafers W vor und nach dem Polieren berechnete die Polierbedingungs-Einstelleinheit 51 eine Abweichung einer Differenz in der Dicke zwischen vor und nach dem Polieren von einer Näherungslinie. Basierend auf der Abweichung von der Näherungslinie wurden Polierbedingungen für den nächsten Polierschritt gemäß den Kriterien (D1), (D2) und (D3) eingestellt. Messergebnisse der Polierzugabeform des unter den eingestellten Polierbedingungen polierten Halbleiterwafers W belegten eine Verbesserung in einer Prozessfähigkeit hinsichtlich der ESFQR-Qualität.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Im Vergleichsbeispiel 3, bei dem die Messung der Polierzugabeform des Wafers scheiterte, scheiterte die Messung der Polierzugabeform des Außenumfangs des Wafers ebenfalls.
  • ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN
    • 1 ... Poliervorrichtung, 2 ... Lagerbad, 3 ... Messvorrichtung, 4 ... Transportvorrichtung, 51 ... Polierbedingungs-Einstelleinheit

Claims (8)

  1. Halbleiterwafer-Polierverfahren, umfassend: Polieren eines Halbleiterwafers; Messen einer Form des Halbleiterwafers, bevor eine polierte Oberfläche des Halbleiterwafers hydrophil wird; und Einstellen von Polierbedingungen für das Polieren basierend auf einem Messergebnis der Form des Halbleiterwafers.
  2. Halbleiterwafer-Polierverfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: Eintauchen des Halbleiterwafers in eine Lösung einer organischen Säure, nachdem der Halbleiterwafer poliert ist, jedoch bevor der Halbleiterwafer gemessen wird; und Hochziehen des Halbleiterwafers aus der Lösung einer organischen Säure, bevor eine Eintauchzeit des Eintauchens 60 Minuten überschreitet.
  3. Halbleiterwafer-Polierverfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der Halbleiterwafer mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/s oder weniger hochgezogen wird.
  4. Halbleiterwafer-Polierverfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem der Halbleiterwafer hochgezogen wird, während er in einer Haltung gehalten wird, bei der die polierte Oberfläche des Halbleiterwafers im Wesentlichen orthogonal zu einer horizontalen Oberfläche ist.
  5. Halbleiterwafer-Polierverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Form des Halbleiterwafers von einem optischen Sensor oder einem elektro-kapazitiven Sensor gemessen wird.
  6. Halbleiterwafer-Polierverfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem eine organischen Säure in der Lösung einer organischen Säure wenigstens eine von einer Zitronensäure, einer Ameisensäure, einer Essigsäure, einer Buttersäure, einer Oxalsäure, einer Malonsäure und einer Bernsteinsäure umfasst.
  7. Halbleiterwafer-Poliereinrichtung, umfassend: eine Poliervorrichtung, die ausgelegt ist, um einen Halbleiterwafer zu polieren; ein Lagerbad, das ausgelegt ist, um den Halbleiterwafer zu lagern und eine Lösung einer organischen Säure zu enthalten; eine Messvorrichtung, die ausgelegt ist, um eine Form des Halbleiterwafers zu messen; eine Transportvorrichtung, die ausgelegt ist, um den Halbleiterwafer zwischen der Poliervorrichtung, dem Lagerbad und der Messvorrichtung zu transportieren; und eine Polierbedingungs-Einstelleinheit, die ausgelegt ist, um von der Poliervorrichtung verwendete Polierbedingungen basierend auf einem Messergebnis von der Messvorrichtung einzustellen.
  8. Halbleiterwafer-Poliereinrichtung gemäß Anspruch 7, bei der eine organischen Säure in der Lösung einer organischen Säure wenigstens eine von einer Zitronensäure, einer Ameisensäure, einer Essigsäure, einer Buttersäure, einer Oxalsäure, einer Malonsäure und einer Bernsteinsäure umfasst.
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