DE112019001200T5

DE112019001200T5 - Polierkopf und Wafer-Polierverfahren

Info

Publication number: DE112019001200T5
Application number: DE112019001200.2T
Authority: DE
Inventors: Junichi Ueno; Kaoru Ishii
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-12-03
Also published as: JP2019181594A; KR102639141B1; US20210023673A1; JP6891847B2; TW201943494A; CN111971146A; KR20200133752A; WO2019193877A1

Abstract

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Polierkopf, mindestens umfassend: einen ringförmigen Keramikring; eine Schablone, die an dem Keramikring angebracht ist und einen Stützteller aufweist, der in einen Führungsring integriert ist; und eine Rückplatte, die mit dem Keramikring verbunden ist, um zusammen mit dem Stützteller und dem Keramikring einen Raum zu bilden. Der Polierkopf hält eine hintere Oberfläche eines Wafers auf einem unteren Oberflächenabschnitt des Stütztellers und bringt eine vordere Oberfläche des Wafers in Gleitkontakt mit einem Polierkissen, das auf einem Drehteller zum Polieren des Wafers angebracht ist. Eine inkompressible Flüssigkeit ist im Raum eingeschlossen und weist eine Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger auf. Dies sieht einen Polierkopf und einen Polierverfahren vor, die in der Lage sind, die Verformung des Stütztellers an einem kleinen Spalt zwischen der Schablone und dem Wafer zu verringern und die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs am äußersten peripheren Abschnitt des Wafers zu verbessern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Polierkopf und ein Wafer-Polierverfahren.
STAND DER TECHNIK
Als Verfahren zum Polieren eines Halbleiter-Wafers wird ein Polierkissen auf einem Drehteller eines Poliergeräts angebracht, wobei ein Poliermittel auf das Polierkissen zugeführt wird, und ein Polierkopf, der einen Wafer hält, auf das Polierkissen geschoben wird, um den Wafer zu polieren.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine konventionelle Polierkopfstruktur zeigt. In einem dem Polierkopf 1' ist eine Schablone 5 mit einem Stützteller 3, der mit einem Führungsring 4 aus einem Harz wie einem Glasepoxidmaterial integriert ist, an einem ringförmigen Keramikring 2 angebracht. Zwischen einer Rückplatte 6 und dem Keramikring 2, an dem die Schablone 5 angebracht ist, ist ein Raum 7 ausgebildet. Wasser 8' als eine inkompressible Flüssigkeit ist im Raum 7 eingeschlossen (siehe Patentdokumente 1, 2, 3).
Im Polierkopf 1' drückt der von der Rückplatte über die im Raum 7 eingeschlossene inkompressible Flüssigkeit ausgeübte Druck auf den Stützteller 3 der Schablone 5, wobei die Last übertragen wird, um einen mit Wasser auf die Schablone geklebten Wafer W zu polieren.
Durch Befüllen des Raumes 7 im Polierkopf 1' mit dem Wasser 8' wird die Verformung des Stütztellers 3 an einem kleinen Spalt, der zwischen der Schablone 5 und dem Wafer W gebildet wird, verringert. Dennoch ist die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs um den äußersten peripheren Abschnitt des Wafers W nicht ausreichend.
Im konventionellen Polierkopf ist Wasser als eine der inkompressiblen Flüssigkeiten im Raum eingeschlossen (flüssigkeitsumschließender Abschnitt). Da die Viskosität von Wasser 0,890 mPa-s (25 °C) beträgt, bewirkt die Verformung des Stütztellers 3 an dem kleinen Spalt, der zwischen der Schablone 5 und dem Wafer W gebildet wird, dass der Wafer W stark gegen ein Polierkissen 22 auf einem Drehteller 23 gedrückt wird, wodurch der Poliervorgang begünstigt wird.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines beispielhaften Bereichs, der von der gestrichelten Linie in der in 3 gezeigten Struktur des konventionellen Polierkopfes umgeben ist und eine Bewegung des Stütztellers veranschaulicht. Im konventionellen Polierkopf 1' ist das Wasser 8' als inkompressible Flüssigkeit eingeschlossen, um die Last gleichmäßig auf den Wafer aufzubringen, wodurch die Verformung des Stütztellers an dem kleinen Spalt, der zwischen der Schablone 5 und dem Wafer W gebildet wird, verringert wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass, wie in 4 gezeigt, der Stützteller 3 am äußersten peripheren Abschnitt des Wafers W lokal verformt ist, und diese Verformung die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs am äußersten peripheren Abschnitt des Wafers W verringert.
Insbesondere wird beim Polieren mit dem konventionellen Polierkopf die Abtragsschwankung am äußersten peripheren Abschnitt des Wafers erhöht, wie in 6 gezeigt (Waferposition von 149 mm auf 147 mm). Daher war ein gleichmäßiges Polieren der Wafer nicht möglich.
LISTE DER QUELLENANGABEN
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: WO 2010/023829
Patentdokument 2: JP 2012-35393A
Patentdokument 3: WO 2013/001719

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Wie oben beschrieben, wird ein Wafer, der mit Wasser auf die Schablone des Polierkopfes geklebt wird, poliert, während der von der Rückplatte über die im Raum eingeschlossene Flüssigkeit ausgeübte Druck auf den Stützteller der Schablone drückt, um die Last zu übertragen.
Im konventionellen Polierkopf für Wafer wird Wasser als inkompressible Flüssigkeit im Raum eingeschlossen, um die Last gleichmäßig auf den Wafer aufzubringen, wodurch die Verformung des Stütztellers an dem kleinen Spalt, der zwischen der Schablone und dem Wafer gebildet wird, verringert wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass Wasser mit einer Flüssigkeitsviskosität von 0,890 mPa-s (25 °C) nicht ausreicht, um die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs um den äußersten peripheren Abschnitt eines Wafers zu verbessern. Es ist notwendig, die Verformung des Stütztellers am Spalt weiter zu verringern.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Polierkopf und ein Polierverfahren vorzusehen, die in der Lage sind, die Verformung eines Stütztellers an einem kleinen Spalt zwischen einer Schablone und einem Wafer im Vergleich zu einem konventionellen Polierkopf zu verringern und die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs am äußersten peripheren Abschnitt des Wafers zu verbessern.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Um die Aufgabe zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen Polierkopf vor, mindestens umfassend:

einen ringförmigen Keramikring;
eine Schablone, die an dem Keramikring angebracht ist und einen Stützteller und einen damit integrierten Führungsring aufweist; und
eine Rückplatte, die mit dem Keramikring verbunden ist und zusammen mit dem Stützteller und dem Keramikring einen Raum bildet,
wobei der Polierkopf so konfiguriert ist, dass er eine hintere Oberfläche eines Wafers auf einem unteren Oberflächenabschnitt des Stütztellers hält und eine vordere Oberfläche des Wafers in Gleitkontakt mit einem Polierkissen bringt, das auf einem Drehteller zum Polieren des Wafers angebracht ist, wobei
eine inkompressible Flüssigkeit in dem Raum eingeschlossen ist, und
die inkompressible Flüssigkeit eine Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger aufweist.

Bei einem solchen Polierkopf wird der Raum zwischen der Rückplatte und dem Keramikring mit der daran angebrachten Schablone gebildet, wobei die in dem Raum eingeschlossene inkompressible Flüssigkeit eine Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger aufweist. Dadurch ist es möglich, die Verformung des Stütztellers in einem kleinen Spalt zwischen Schablone und Wafer zu verringern, während die flüssigkeitsbedingte lokale Verformung des Stütztellers verringert wird. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Gleichmäßigkeitspräzision bei dem Abtrag des äußeren peripheren Abschnitts des Wafers.
In diesem Fall ist die inkompressible Flüssigkeit vorzugsweise ein wasserlösliches, in Wasser gelöstes Polymer.
Ein solcher Polierkopf kann die Viskosität der inkompressiblen Flüssigkeit durch die Konzentrationen von Wasser und dem wasserlöslichen Polymer wie PVA (Polyvinylalkohol) verändern. Daher ermöglicht eine geeignete Einstellung der Viskosität eine zuverlässigere Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs beim Abtrag des äußeren peripheren Abschnitts des Wafers. In diesem Fall ist die einzuschließende Flüssigkeit nicht besonders begrenzt, solange ihre Viskosität 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger beträgt.
Darüber hinaus sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Polieren von Wafern mit Hilfe des Polierkopfes vor, wobei das Verfahren umfasst:

Zuführen eines Poliermittels auf das auf dem Drehteller angebrachte Polierkissen; und
Bringen der Vorderfläche des vom Polierkopf gehaltenen Wafers in Gleitkontakt mit dem Polierkissen, um den wafer zu polieren.

Ein solches Wafer-Polierverfahren ermöglicht es, die Verformung des Stütztellers in einem kleinen Spalt zwischen Schablone und Wafer zu verringern und gleichzeitig die lokale Verformung des Stütztellers zu verringern. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Gleichmäßigkeitspräzision bei dem Abtrag des äußeren peripheren Abschnitts des Wafers.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß dem erfindungsgemäßen Polierkopf und Wafer-Polierverfahren wird eine inkompressible Flüssigkeit mit einer Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger in den Raum eingeschlossen, der zwischen der Rückplatte und dem Keramikring, an dem die Schablone angebracht ist, gebildet wird. Auf diese Weise kann die lokale Verformung des Stütztellers in einem kleinen Spalt, der zwischen der Schablone und einem Wafer gebildet wird, verringert und ein gleichmäßiger Abtrag beim Polieren des Wafers ermöglicht werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Polierkopfstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines beispielhaften Bereichs, der von der gestrichelten Linie in der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Polierkopfstruktur umgeben ist.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine konventionelle Polierkopfstruktur zeigt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines beispielhaften Bereichs, der von der gestrichelten Linie in der in 3 gezeigten Struktur des konventionellen Polierkopfes umgeben ist und eine Bewegung eines Stütztellers veranschaulicht.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des beispielhaften Bereichs, der von der gestrichelten Linie in der in 1 gezeigten Struktur des erfindungsgemäßen Polierkopfes umgeben ist und eine Bewegung eines Stütztellers veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das ein Waferformprofil zeigt, wenn der Wafer mit dem herkömmlichen Polierkopf poliert wird.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Konzentration und der Viskosität eines wasserlöslichen Polymers zeigt.
8 ist ein Diagramm, das die Waferformprofile in den Beispielen 1 bis 3 sowie in Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
9 ist ein Diagramm, das die Dickenschwankungen an den äußeren peripheren Abschnitten des Wafers (innerhalb des Waferradius: 149 mm bis 147 mm) in den Beispielen 1 bis 3 und im Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
10 ist ein Diagramm, das ΔSFQR(max) in Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ΔESFQR(max) in Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
12 zeigt erläuternde Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Einschließen einer inkompressiblen Flüssigkeit: (A) zeigt einen Fall, bei dem die Dicke des Führungsrings kleiner als die Dicke des Wafers ist; und (B) zeigt einen Fall, bei dem die Dicke des Führungsrings größer als die Dicke des Wafers ist.
13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Poliergeräts zeigt, das in dem erfindungsgemäßen Polierverfahren verwendet werden kann.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie oben beschrieben, ist im konventionellen Wafer-Polierkopf Wasser als inkompressible Flüssigkeit im Raum eingeschlossen, um die Last gleichmäßig auf einen Wafer aufzubringen und dadurch die Verformung des Stütztellers an einem kleinen Spalt, der zwischen der Schablone und dem Wafer gebildet wird, zu verringern. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass Wasser, das eine Flüssigkeitsviskosität von 0,890 mPa-s (25°C) aufweist, nicht ausreicht, um die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs am äußersten peripheren Abschnitt des Wafers zu verbessern. Es ist daher notwendig, die Verformung des Stütztellers am Spalt weiter zu verringern.
Dementsprechend haben sich die gegenwärtigen Erfinder eingehend mit der Lösung der oben beschriebenen Probleme befasst und dabei festgestellt, dass, wenn eine inkompressible Flüssigkeit mit einer Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger in den Raum eingeschlossen wird, die Verformung des Stütztellers am Spalt verringert werden kann und ein gleichmäßiger Abtrag um den äußeren peripheren Abschnitt des Wafers herum erreicht wird. Somit sind die Erfinder zu der vorliegenden Erfindung gelangt. Zu beachten ist, dass die inkompressible Flüssigkeit mit einer Viskosität von mehr als 1200 mPa-s nicht eingeschlossen werden kann.
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Polierkopfstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt. Darüber hinaus zeigt 2 eine vergrößerte Ansicht eines beispielhaften Bereichs, der von der gestrichelten Linie in der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Polierkopfstruktur umgeben ist. In einem Polierkopf 1 wird eine Schablone 5 an einem ringförmigen Keramikring 2 angebracht. Die Schablone 5 weist einen Stützteller 3 und einen Führungsring 4 auf, der aus einem Harz wie einem Glas-Epoxid-Material besteht und in den Stützteller 3 integriert ist. Zwischen einer Rückplatte 6 und dem Keramikring 2, an dem die Schablone 5 angebracht ist, ist ein Raum 7 ausgebildet. Eine inkompressible Flüssigkeit 8 ist in dem Raum 7 eingeschlossen.
Die Viskosität der inkompressiblen Flüssigkeit 8 wird durch Auflösen eines wasserlöslichen Polymers wie PVA (Polyvinylalkohol) in Wasser eingestellt. Es ist denkbar, dass die bevorzugte Konzentration des wasserlöslichen Polymers 12 w% beträgt (Viskosität: 90 mPa-s). Dennoch ist die im Polierkopf 1 eingeschlossene inkompressible Flüssigkeit 8 nicht auf eine wässrige Lösung des wasserlöslichen Polymers PVA beschränkt. Auch hinsichtlich der Konzentration ist die Viskosität nicht auf 90 mPa-s beschränkt, und jede Konzentration reicht aus, solange die resultierende Viskosität 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger beträgt.
Nachdem die inkompressible Flüssigkeit 8 eingeschlossen wurde, wird ein oberer Abschnitt des Polierkopfes mit einem Andrückmechanismus, wie einem Wafer-Andrücker 9, auf einer oberen Oberfläche der Rückplatte 6 montiert.
Im Polierkopf 1 wird ein Wafer W mit Wasser auf die Schablone 5 geklebt, wobei der von der Rückplatte 6 über die im Raum 7 eingeschlossene inkompressible Flüssigkeit 8 ausgeübte Druck auf den Stützteller 3 der Schablone 5 drückt und die Last zum Polieren des Wafers W übertragen wird.
In diesem Fall hält der Polierkopf 1 eine Rückseite des Wafers auf einem unteren Oberflächenabschnitt des Stütztellers 3 und bringt eine Vorderseite des Wafers in Gleitkontakt mit einem Polierkissen 22, das auf einem Drehteller 23 angebracht ist, um die Vorderseite des Wafers zu polieren.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des beispielhaften Bereichs, der von der gestrichelten Linie in der Struktur des erfindungsgemäßen Polierkopfes umgeben ist und eine Bewegung des Stütztellers 3 veranschaulicht. Beim erfindungsgemäßen Polierkissen 1 ist die lokale Veränderung des Stütztellers 3 innerhalb eines kleinen Spalts, der zwischen der Schablone 5 und dem Wafer W gebildet wird, mäßig, sodass die Druckkraft auf den äußeren peripheren Abschnitt des Wafers verringert wird.
Wie oben beschrieben, verringert das Einschließen der inkompressiblen Flüssigkeit 8 mit einer Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger im Raum 7 des Polierkopfes 1 die Verformung des Stütztellers 3 in dem kleinen Spalt, der zwischen der Schablone 5 und dem Wafer W gebildet wird, wodurch die Gleichmäßigkeit des Poliervorgangs am äußersten peripheren Abschnitt des Wafers verbessert werden kann.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Einschließen der inkompressiblen Flüssigkeit in den Raum 7 beschrieben. Die inkompressible Flüssigkeit wird mit einem Flüssigkeitseinschlussgerät eingeschlossen, wie in 12(A) und (B) dargestellt.
12(A) ist eine Ansicht, die ein beispielhaftes Flüssigkeitseinschlussverfahren in einem Fall zeigt, in dem der Führungsring mit einer geringeren Dicke als der Wafer verwendet wird. Wie in 12(A) dargestellt, sind im Polierkopf auf der oberen Oberfläche der Rückplatte 6 zwei Durchgangsbohrungen 18a, 18b vorgesehen, durch die die inkompressible Flüssigkeit 8 in den Raum 7 eingeleitet und aus diesem abgeleitet wird. Die Koppler 10a, 10b werden jeweils in den Durchgangsbohrungen 18a, 18b montiert, um die inkompressible Flüssigkeit 8 in dem Raum 7 einzuschließen, während der Druck der inkompressiblen Flüssigkeit 8 (nachstehend abkürzbar als Einschlussdruck) aufrechterhalten wird. Wenn die inkompressible Flüssigkeit 8 in den Raum 7 eingeschlossen wird, bevor der Wafer W poliert wird, wird beispielsweise zunächst ein Flüssigkeitseinschlussgerät 19 wie folgt an den Polierkopf angeschlossen.
Wie in 12(A) gezeigt, weist das Flüssigkeitseinschlussgerät 19 einen Kanal zum Einleiten der inkompressiblen Flüssigkeit 8 auf, wobei der Kanal mit einem Manometer 15 und einem Ventil 16a verbunden ist. Ein Ende des Kanals ist mit einem Nippel 11a verbunden. Der Nippel 11a ist mit dem in der Rückplatte 6 vorgesehenen Koppler 10a verbunden. Darüber hinaus weist das Flüssigkeitseinschlussgerät 19 einen Kanal zum Ableiten der inkompressiblen Flüssigkeit 8 auf. Dieser Kanal ist an einem Ende mit einem Abfluss und in der Mitte mit einem Ventil 16b verbunden. Das andere Ende des Kanals ist mit einem Nippel 11b verbunden. Der Nippel 11b ist mit dem in der Rückplatte 6 vorgesehenen Koppler 10b verbunden.
Als nächstes wird der Wafer W oder eine Einstellplatte 17 mit der gleichen Dicke wie der Wafer W auf eine flache Unterlage 13 gelegt. Ein Einstell-Distanzstück 12 wird auf einer unteren Oberfläche des Führungsrings 4 platziert und weist eine Dicke auf, die einer Dickendifferenz zwischen dem Wafer W und dem Führungsring 4 entspricht. Außerdem werden die Polierkopfteile einschließlich des Stütztellers 3, des Führungsrings 4, des Keramikrings 2 und der Rückplatte 6 auf die Unterlage 13 gelegt, sodass der Wafer W oder das Einstell-Distanzstück 12 in einer Bohrung des Führungsrings 4 untergebracht ist. Darüber hinaus sind die Unterlage 13 und die Rückplatte 6 mit einer Spannvorrichtung 14 befestigt, damit sich die Höhe der Rückplatte 6 nicht verändert, wenn die inkompressible Flüssigkeit 8 eingeschlossen ist.
Als nächstes werden die Ventile 16a und 16b geöffnet, um die inkompressible Flüssigkeit 8 in den Raum 7 einzuleiten, und der Raum 7 wird entleert. Die Entleerung kann beispielsweise durch ein Schließen des Ventils 16a, ein Öffnen des Ventils 16b und ein Verbinden eines Druckminderungskanals an die Abflussseite erfolgen.
Als nächstes werden die Ventile 16a und 16b geschlossen, und der Druck wird mit einem nicht abgebildeten Druckeinstellmechanismus für die inkompressible Flüssigkeit 8 eingestellt, sodass das Manometer 15 einen vorgegebenen Druck anzeigt. Dann wird das Ventil 16a geöffnet, um die inkompressible Flüssigkeit 8 in den Raum 7 einzuleiten. Nachdem bestätigt wurde, dass das Manometer 15 einen vorgegebenen Druck anzeigt, wird das Ventil 16a geschlossen, sodass die inkompressible Flüssigkeit 8 in den Raum 7 eingeschlossen wird. Nach dem Einschluss werden die Nippel 11a und 11b von den Kopplern 10a und 10b abgenommen, die am oberen Abschnitt der Rückplatte 6 angebracht sind.
12(B) ist eine Ansicht, die ein beispielhaftes Verfahren zum Einschließen der inkompressiblen Flüssigkeit in einem Fall zeigt, in dem der Führungsring mit einer größeren Dicke als der Wafer verwendet wird. In diesem Fall wird, wie in 12(B) gezeigt, das Einstell-Distanzstück 12 unter die untere Oberfläche des Wafers W eingesetzt. Die inkompressible Flüssigkeit 8 kann auf die gleiche Weise wie oben beschrieben eingeschlossen werden.
Alternativ kann in einem Fall, in dem die Dicke des Wafers W gleich der Dicke des Führungsrings 4 ist, die inkompressible Flüssigkeit 8 ohne Verwendung des Einstell-Distanzstücks eingeschlossen werden.
Als nächstes folgt die Beschreibung des erfindungsgemäßen Polierverfahrens. 13 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Poliergeräts zeigt, das in dem erfindungsgemäßen Polierverfahren verwendet werden kann. Wie in 13 gezeigt, weist ein Poliergerät 24 ein auf einem Drehteller 23 befestigtes Polierkissen 22, einen Poliermittelzuführmechanismus 20 zum Zuführen eines Poliermittels 21 auf das Polierkissen 22, und den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Polierkopf 1 als Polierkopf zum Halten eines Wafers W auf. Der Polierkopf 1 weist eine Struktur auf, die es einem Andrückmechanismus wie einem Wafer-Andrücker 9 ermöglicht, den Wafer W gegen das am Drehteller 23 angebrachte Polierkissen 22 zu drücken.
Während der Poliermittelzuführmechanismus 20 das Poliermittel 21 auf das Polierkissen 22 zuführt, wird eine vordere Oberfläche des Wafers W durch die Drehbewegung des mit einer Drehwelle verbundenen Polierkopfes 1 und die Drehbewegung des Drehtellers 23 zum Polieren des Wafers W in Gleitkontakt damit gebracht.
Gemäß einem solchen Polierverfahren wird die inkompressible Flüssigkeit 8, die eine Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger aufweist, in den Raum 7 eingeschlossen. Dadurch ist es möglich, die Last gleichmäßig auf den Wafer aufzubringen, was eine gleichmäßige Abtragung des äußeren peripheren Abschnitts des Wafers ermöglicht.
BEISPIEL
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung speziell anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Zunächst wurde PVA (Polyvinylalkohol) in Wasser gelöst, das zu den inkompressiblen Flüssigkeiten gehört, und die Viskosität der resultierenden Flüssigkeit wurde in einer 25 °C-Umgebung mit einem Brookfield-Viskosimeter gemessen. 7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Konzentration und der Viskosität des wasserlöslichen Polymers zeigt. Änderungen der Viskosität im Verhältnis zur PVA-Konzentration (w%) wurden durch Änderung des Anteils des zu lösenden PVA überprüft. Somit wurde die Konzentration der Flüssigkeit, die dem Kopf zugeführt werden soll, bestimmt.
(Beispiele 1 bis 3)
Die Änderungen der Viskosität in Bezug auf die PVA-Konzentration wurden überprüft, und die PVA-Konzentration in der Flüssigkeit, die in den Polierkopf eingeschlossen werden soll, wurde auf drei Stufen eingestellt: 6 w% (10 mPa-s) (Beispiel 1), 12 w% (90 mPa-s) (Beispiel 2) und 20 w% (1200 mPa-s) (Beispiel 3).
Danach wurde jede der inkompressiblen Flüssigkeiten auf den drei Stufen mit dem gleichen Druck (ca. 15 kPa) in den Polierkopf eingeschlossen, und es folgte das Polieren der Wafer. Die Unterschiede in den Abtragsprofilen vor und nach dem Vorgang wurden verglichen.
Wie oben beschrieben, wurde jede inkompressible Flüssigkeit mit dem in 12(A), (B) gezeigten Flüssigkeitseinschlussgerät eingeschlossen. In diesem Fall wurde bei einer Schablonendicke von 700 µm (bei Verwendung des Führungsrings mit einer geringeren Dicke als der Wafer) das Einstell-Distanzstück 12 von 75 µm unter die untere Oberfläche der Schablone 5 eingesetzt. Bei einer Schablonendicke von 780 µm (bei Verwendung des Führungsrings mit der gleichen Dicke wie die Waferdicke), wurde das Einstell-Distanzstück nicht verwendet. Bei einer Schablonendicke von 800 µm (bei Verwendung des Führungsrings mit einer größeren Dicke als der Wafer) wurde ein Einstell-Distanzstück von 25 µm unter die untere Oberfläche des Wafers eingesetzt. Auf diese Weise wurde jede Flüssigkeit eingeschlossen.
Die Polierbedingungen waren wie folgt.
[Polierbedingungen]

Gerät: eine Einseiten-Poliermaschine, hergestellt von Fujikoshi Machinery Corp.
Verarbeitete Wafer: <100> Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm, bewertet als P-Produkt
Polierkissen: Sekundäres Poliertuch aus Vliesstoff
Poliermittel: sekundärer Polierschlamm, der kolloidales Siliziumdioxid auf KOH-Basis enthält

Zudem wurde der Abtrag nach dem Polieren mit einem Planheitsmesssystem WaferSight 2 der Firma KLA-Tencor gemessen.
(Vergleichsbeispiel 1)
Das Polieren der Wafer erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 3, mit Ausnahme der Verwendung eines konventionellen Polierkopfes, wie in 3 gezeigt, bei dem das Wasser 8' im Raum 7 eingeschlossen war.
8 zeigt die Waferformprofile in den Beispielen 1 bis 3 sowie in Vergleichsbeispiel 1. Wie in 8 gezeigt, wurde, wenn die im Raum eingeschlossene inkompressible Flüssigkeit eine Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger aufwies, ein gleichmäßigerer Abtrag am äußeren peripheren Abschnitt des Wafers erreicht. Mit anderen Worten, die Abtragsschwankung am äußeren peripheren Abschnitt des Wafers fiel in den Beispielen 1 bis 3 geringer aus als im Vergleichsbeispiel 1.
Als nächstes wurden die Dickenänderungen an den Positionen 149 mm bis 147 mm im Waferradius unter den Flüssigkeitsviskositäten verglichen. 9 ist ein Diagramm, das die Dickenschwankungen an den äußeren peripheren Abschnitten des Wafers (Waferradius: 149 mm bis 147 mm) in den Beispielen 1 bis 3 und im Vergleichsbeispiel 1 zeigt. Wenn Flüssigkeiten mit einer höheren Viskosität (10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger) als konventionell eingesetztes Wasser (0,890 mPa-s) verwendet wurden, wurden die Dickenschwankungen an den äußeren peripheren Abschnitten des Wafers verringert und die Gleichmäßigkeit des Abtrags verbessert. Beispiel 2 (Viskosität: 90 mPa-s) ergab die geringste Schwankung. Im Bereich von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger wurden signifikante Verbesserungen in der Gleichmäßigkeit der Abtragsleistung beobachtet.
(Beispiel 4, Vergleichsbeispiel 2)
Zum Polieren von zehn Wafern pro Polierkopf-Typ wurden ein erfindungsgemäßer Polierkopf, der eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von 90 mPa-s einschließt (Beispiel 4), und ein konventioneller Polierkopf, der Wasser mit einer Viskosität von 0,890 mPa-s einschließt (Vergleichsbeispiel 2), verwendet. Dabei wurden die ΔESFQR(max) und ΔSFQR(max) vor und nach den Poliervorgängen verglichen.
Die inkompressiblen Flüssigkeiten wurden eingeschlossen, und die Poliervorgänge wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 3 durchgeführt.
Außerdem wurden nach diesem Polieren die Qualitätsbewertungen (ΔSFQR(max) und ΔESFQR(max) der Silizium-Wafer) mit einem Planheitsmesssystem WaferSight 2 der Firma KLA-Tencor durchgeführt.
10 und 11 zeigen die Vergleichsergebnisse von ΔSFQR(max) und ΔESFQR(max) als die Veränderungen vor und nach den Wafer-Poliervorgängen in Vergleichsbeispiel 2 und Beispiel 4, in denen die Poliervorgänge mit den konventionellen Polierköpfen bzw. den erfindungsgemäßen Polierköpfen durchgeführt wurden.
Die Ergebnisse haben gezeigt, dass der erfindungsgemäße Polierkopf, der die Flüssigkeit mit einer Viskosität von 90 mPa-s einschließt (Beispiel 4), geringere Planheitsschwankungen als der konventionelle Polierkopf (Vergleichsbeispiel 2) aufwies, da ΔESFQR(max) und ΔSFQR(max) deutlich kleiner waren.
Wie oben beschrieben wurde, ist es möglich, die Gleichmäßigkeit des Abtrags zu verbessern, wenn eine inkompressible Flüssigkeit, die in dem Polierkopf eingeschlossen ist, eine Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Ausführungsformen sind nur Beispiele, und alle Beispiele, die im Wesentlichen das gleiche Merkmal aufweisen und die gleichen Funktionen und Wirkungen zeigen wie diejenigen in dem technischen Konzept, das in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung offenbart ist, sind im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/023829 [0008]
JP 2012035393 A [0008]
WO 2013/001719 [0008]

Claims

Polierkopf, mindestens umfassend: einen ringförmigen Keramikring; eine Schablone, die an dem Keramikring angebracht ist und einen Stützteller und einen damit integrierten Führungsring aufweist; und eine Rückplatte, die mit dem Keramikring verbunden ist und zusammen mit dem Stützteller und dem Keramikring einen Raum bildet, wobei der Polierkopf so konfiguriert ist, dass er eine hintere Oberfläche eines Wafers auf einem unteren Oberflächenabschnitt des Stütztellers hält und eine vordere Oberfläche des Wafers in Gleitkontakt mit einem Polierkissen bringt, das auf einem Drehteller zum Polieren des Wafers angebracht ist, wobei eine inkompressible Flüssigkeit in dem Raum eingeschlossen ist, und die inkompressible Flüssigkeit eine Viskosität von 10 mPa-s oder mehr und 1200 mPa-s oder weniger aufweist.
Polierkopf nach Anspruch 1, wobei die inkompressible Flüssigkeit ein wasserlösliches, in Wasser gelöstes Polymer ist.
Wafer-Polierverfahren unter Verwendung des Polierkopfes nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren umfasst: Zuführen eines Poliermittels auf das auf dem Drehteller angebrachte Polierkissen; und Bringen der vorderen Oberfläche des vom Polierkopf gehaltenen Wafers in Gleitkontakt mit dem Polierkissen, um den Wafer zu polieren.