KR20240001252A

KR20240001252A - 워크의 양면 연마 장치 및 양면 연마 방법

Info

Publication number: KR20240001252A
Application number: KR1020237041346A
Authority: KR
Inventors: 유지 미야자키; 케이이치 다카나시; 싱고 아즈마
Original assignee: 가부시키가이샤 사무코
Priority date: 2021-06-04
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2024-01-03
Also published as: JPWO2022254856A1; TW202300282A; CN117769477A; DE112022002923T5; TWI813268B; WO2022254856A1

Abstract

양면 연마 중에, 워크 전체 및 워크 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 워크의 양면 연마 장치를 제공한다. 연산부(13)는, 워크 두께 계측기에 의해 계측된 워크의 두께 데이터로부터 워크의 형상 성분, 워크의 형상 성분의 워크 상의 워크 지름 방향의 위치, 워크의 형상 분포 및, 워크 전체의 형상 지표를 구하고, 구한 워크마다의 워크 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 워크 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을 양면 연마를 종료하는 타이밍으로 하여, 그 타이밍에 양면 연마를 종료시킨다.

Description

워크의 양면 연마 장치 및 양면 연마 방법

본 발명은, 워크(workpiece)의 양면 연마 장치 및 양면 연마 방법에 관한 것이다.

연마에 제공하는 워크의 전형예인 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼의 제조에 있어서, 보다 고정밀도인 웨이퍼의 평탄도 품질이나 표면 거칠기 품질을 얻기 위해, 웨이퍼의 표리면을 동시에 연마하는 양면 연마 공정이 일반적으로 채용되고 있다.

특히 최근, 반도체 소자의 미세화와, 반도체 웨이퍼의 대구경화에 의해, 노광 시에 있어서의 반도체 웨이퍼의 평탄도에 대한 요구가 엄격하게 되고 있다는 배경으로부터, 적절한 타이밍에 연마를 종료시키는 수법이 강하게 희구되고 있다.

일반적인 양면 연마에 있어서는, 연마 초기에는, 웨이퍼의 전면(全面) 형상은, 위로 볼록한 형상이고, 웨이퍼 외주에서도 큰 처짐 형상이 보여진다. 이 때, 웨이퍼의 두께는 캐리어 플레이트의 두께보다 충분히 두껍다. 다음으로, 연마가 진행되면, 웨이퍼의 전면 형상은, 평탄에 가까워지기는 하지만, 웨이퍼 외주에서는 처짐 형상이 남아 있다. 이 때, 웨이퍼의 두께는, 캐리어 플레이트의 두께보다 조금 두꺼운 상태이다. 추가로 연마가 진행되면, 웨이퍼의 전면 형상은, 거의 평탄한 형상이 되어, 웨이퍼 외주의 처짐량이 작아진다. 이 때, 웨이퍼의 두께와 캐리어 플레이트의 두께는, 대체로 같다. 그 후, 연마를 진행시키면, 웨이퍼의 형상이 점점 중심부가 오목한 형상이 되고, 웨이퍼의 외주가 절상(切上) 형상(즉, 웨이퍼 지름 방향 외측을 향하여 두께가 증가하는 형상)이 된다. 그 때, 웨이퍼의 두께는, 캐리어 플레이트의 두께보다 얇은 상태가 된다.

이상의 점에서, 전면 및 외주의 평탄도가 높은 웨이퍼를 얻기 위해, 웨이퍼의 두께가 캐리어 플레이트의 두께에 대체로 동일해질 때까지 웨이퍼의 연마를 행하는 것이 일반적이고, 작업자가 연마 시간을 조정함으로써, 연마량을 제어하고 있었다.

그런데, 작업자에 의한 연마 시간의 조정에서는, 연마 부자재를 교환하는 타이밍이나, 장치를 정지하는 타이밍의 어긋남 등, 연마 환경에 의한 영향을 크게 받아 버려, 연마량을 반드시 정확하게는 제어할 수 없어, 결국 작업자의 경험에 의지하는 바가 컸다.

이에 대하여, 예를 들면, 특허문헌 1에서는, 상정반의 상방(또는 하정반의 하방)의 감시 구멍(관통 구멍)으로부터 연마 중의 웨이퍼의 두께를 실시간으로 계측하고, 당해 계측 결과에 기초하여 연마의 종료 타이밍을 판정할 수 있는 웨이퍼의 양면 연마 장치가 제안되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 양면 연마 장치에서는, 양면 연마를 종료하는 타이밍을 계측한 웨이퍼의 두께에 기초하여 행하고 있기 때문에, 미리 설정된 두께에 있어서 연마를 종료할 수 있다. 그러나, 연마 후의 웨이퍼의 형상이, 목표로 하고 있는 형상과 일치하지 않는 문제가 있었다.

그래서, 본 출원인은, 특허문헌 2에 있어서, 양면 연마 중의 웨이퍼의 두께를 실시간으로 계측하고, 계측한 웨이퍼의 두께로부터 웨이퍼 전체의 형상 지표를 구하고, 양면 연마 중에, 웨이퍼 전체의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 양면 연마 장치를 제안했다.

또한, 본 출원인은, 특허문헌 3에 있어서, 특허문헌 2에 기재된 발명을 추가로 개량하여, 워크의 양면 연마 장치에 있어서의 연마 패드, 캐리어 플레이트, 슬러리 등의 부자재의 라이프 변동을 고려하여, 웨이퍼의 양면 연마의 배치(batch) 처리를 반복 행한 경우에도, 웨이퍼 전체의 형상이 목표로 하는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 양면 연마 장치 및 양면 연마 방법을 제안했다.

일본공개특허공보 2010-030019호 일본공개특허공보 2019-118975호 일본공개특허공보 2020-15122호

최근, 반도체 디바이스의 미세화·고집적화가 점점 진행하여, 디바이스 형성 영역은 웨이퍼 지름 방향 외측으로 해마다 확대하고 있다. 그 때문에, 웨이퍼 외주부에 대해서도 높은 평탄성이 요구되도록 되어 있고, 웨이퍼 전체의 형상뿐만 아니라, 웨이퍼 외주부의 형상에 대해서도 목표로 하는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 양면 연마 장치로의 니즈(needs)가 높아지고 있다. 이 점, 특허문헌 3에 기재된 양면 연마 장치에 있어서는, 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정할 때에, 웨이퍼 외주부의 형상에 대해서는 고려시키지 않아, 이 점에 있어서 개량의 여지가 남아 있었다.

본 발명은, 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 양면 연마 중에, 워크 전체 및 워크 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 워크의 양면 연마 장치 및 양면 연마 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하는 본 발명은, 이하와 같다.

[1] 상정반 및 하정반을 갖는 회전 정반과, 당해 회전 정반의 중심부에 형성된 선 기어와, 상기 회전 정반의 외주부에 형성된 인터널 기어와, 상기 상정반과 상기 하정반과의 사이에 형성되고, 워크를 보유 지지(保持)하는 1개 이상의 웨이퍼 보유 지지 구멍이 형성된 캐리어 플레이트를 구비하는 워크의 양면 연마 장치로서,

상기 상정반 또는 상기 하정반은, 당해 상정반 또는 하정반의 상면에서 하면까지 관통한 1개 이상의 감시 구멍을 갖고,

상기 워크의 양면 연마 중에, 상기 워크의 두께를 상기 1개 이상의 감시 구멍으로부터 실시간으로 계측 가능한, 1개 이상의 워크 두께 계측기를 구비하는 워크의 양면 연마 장치에 있어서,

상기 워크의 양면 연마 중에, 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정하는 연산부로서, 당해 연산부는,

상기 워크 두께 계측기에 의해 계측된 워크의 두께 데이터를 워크마다 분류하는 제1 공정과,

워크마다,

워크의 두께 데이터로부터 워크의 형상 성분을 추출하는 제2 공정과,

추출한 워크의 형상 성분의 각각에 대해서, 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하는 제3 공정과,

특정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치 및 상기 워크의 형상 성분으로부터, 워크의 형상 분포를 산출하는 제4 공정과,

산출한 워크의 형상 분포로부터 워크 전체의 형상 지표를 구하는 제5 공정과,

구한 워크마다의 워크 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 워크 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을, 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로서 결정하는 제6 공정

을 행하고, 결정된 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍에 양면 연마를 종료시키는, 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 워크의 양면 연마 장치.

[2] 상기 워크 전체의 형상 지표의 설정값 Y는, 금회의 배치에 있어서의 목표값을 A, 전회의 배치에 있어서의 실적값을 B, 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 설정값을 C, 정수를 D, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하는 상기 목표값 A로의 보정량을 E, 조정 감도 정수를 a(0＜a≤1)로 하여, 하기의 식 (1)로 나타나는, 상기 [1]에 기재된 워크의 양면 연마 장치. 단, 식 (1)에 있어서의 보정량 E는, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값을 F, 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위의 하한값을 G, 상한값을 H, 정수를 I, 조정 감도 정수를 b(0＜b≤1)로 하여, 하기의 식 (2)로 나타난다.

[3] 상기 제3 공정에 있어서, 상기 선 기어의 중심과 상기 감시 구멍의 중심과의 사이의 거리, 상기 캐리어 플레이트의 자전 각도 및 상기 캐리어 플레이트의 공전 각도를 실측하여 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하거나, 혹은 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수의 여러 가지 조건에 대해서 상기 워크의 두께를 계측하는 것이 가능한 구간을 시뮬레이션에 의해 산출하고, 산출한 계측 가능 구간과, 실제로 계측이 가능했던 구간이 가장 일치하는 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수를 특정하여, 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 워크의 양면 연마 장치.

[4] 상기 제6 공정은, 상기 워크 전체의 형상 지표와 연마 시간과의 관계를 직선으로 근사하고, 근사한 직선으로부터 상기 워크 전체의 형상 지표가 상기 설정값이 되는 연마 시간을 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로 하는, 상기 [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 장치.

[5] 상기 제5 공정에 있어서, 상기 워크의 형상 성분과 상기 워크상의 워크 지름 방향의 위치와의 관계를 우함수로 근사하고, 상기 워크 전체의 형상 지표는, 근사한 우함수의 최대값 및 최소값에 기초하여 결정되는, 상기 [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 장치.

[6] 상기 제1 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터가 연속하여 측정된 시간 간격에 기초하여, 상기 두께 데이터를 워크마다 분류하는, 상기 [1]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 장치.

[7] 상기 제2 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터와 연마 시간과의 관계를 2차 함수로 근사하고, 상기 워크의 두께 데이터와 근사한 2차 함수와의 차이를 상기 워크의 형상 성분으로 하는, 상기 [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 장치.

[8] 워크를 보유 지지하는 1개 이상의 웨이퍼 보유 지지 구멍이 형성된 캐리어 플레이트에 워크를 보유 지지하고, 당해 워크를 상정반 및 하정반으로 이루어지는 회전 정반으로 사이에 끼워넣고, 상기 회전 정반의 중심부에 형성된 선 기어의 회전과, 상기 회전 정반의 외주부에 형성된 인터널 기어의 회전에 의해, 상기 캐리어 플레이트의 자전 및 공전을 제어하고, 이에 따라, 상기 회전 정반과 상기 캐리어 플레이트를 상대 회전시켜 상기 워크의 양면을 동시에 연마하는 워크의 양면 연마 방법에 있어서,

상기 상정반 또는 상기 하정반은, 당해 상정반 또는 당해 하정반의 상면에서 하면까지 관통한 1개 이상의 감시 구멍을 갖고,

상기 워크의 양면 연마 방법은, 상기 워크의 양면 연마 중에,

워크마다,

을 구비하고, 결정된 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍에 양면 연마를 종료하는 것을 특징으로 하는 워크의 양면 연마 방법.

[9] 상기 워크 전체의 형상 지표의 설정값 Y는, 금회의 배치에 있어서의 목표값을 A, 전회의 배치에 있어서의 실적값을 B, 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 설정값을 C, 정수를 D, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하는 상기 목표값 A로의 보정량을 E, 조정 감도 정수를 a(0＜a≤1)로 하여, 하기의 식 (3)으로 나타나는, 상기 [8]에 기재된 워크의 양면 연마 방법. 단, 식 (3)에 있어서의 보정량 E는, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값을 F, 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위의 하한값을 G, 상한값을 H, 정수를 I, 조정 감도 정수를 b(0＜b≤1)로 하여, 하기의 식 (4)로 나타난다.

[10] 상기 제3 공정에 있어서, 상기 선 기어의 중심과 상기 감시 구멍의 중심과의 사이의 거리, 상기 캐리어 플레이트의 자전 각도 및 상기 캐리어 플레이트의 공전 각도를 실측하여 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하거나, 혹은 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수의 여러 가지 조건에 대해서 상기 워크의 두께를 계측하는 것이 가능한 구간을 시뮬레이션에 의해 산출하고, 산출한 계측 가능 구간과, 실제로 계측이 가능했던 구간이 가장 일치하는 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수를 특정하여, 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하는, 상기 [8] 또는 [9]에 기재된 워크의 양면 연마 방법.

[11] 상기 제6 공정은, 상기 워크 전체의 형상 지표와 연마 시간과의 관계를 직선으로 근사하고, 근사한 직선으로부터 상기 워크 전체의 형상 지표가 상기 설정값이 되는 연마 시간을 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로 하는, 상기 [8]∼[10] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 방법.

[12] 상기 제5 공정에 있어서, 상기 워크의 형상 성분과 상기 워크상의 워크 지름 방향의 위치와의 관계를 우함수로 근사하고, 상기 워크 전체의 형상 지표는, 근사한 우함수의 최대값 및 최소값에 기초하여 결정되는, 상기 [8]∼[11] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 방법.

[13] 상기 제1 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터가 연속하여 측정된 시간 간격에 기초하여, 상기 두께 데이터를 워크마다 분류하는, 상기 [8]∼[12] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 방법.

[14] 상기 제2 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터와 연마 시간과의 관계를 2차 함수로 근사하고, 상기 워크의 두께 데이터와 근사한 2차 함수와의 차이를 상기 워크의 형상 성분으로 하는, 상기 [8]∼[13] 중 어느 한 항에 기재된 워크의 양면 연마 방법.

본 발명에 의하면, 양면 연마 중에, 워크 전체 및 워크 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 워크의 양면 연마 장치의 상면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의, A-A 단면도이다.
도 3은 이상값이 제거된 웨이퍼의 두께 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 두께 데이터로부터 분리된 1매의 웨이퍼(W)의 두께 데이터를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 웨이퍼의 두께 데이터를 2차 함수로 근사하여 얻어진 웨이퍼의 평균 두께의 시간 변동을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4에 나타낸 웨이퍼의 두께 데이터로부터 추출된 웨이퍼 표면의 형상 성분의 시간 변동을 나타내는 도면이다.
도 7은 웨이퍼의 두께가 계측된 어느 시점에서의 캐리어 플레이트 및 웨이퍼의 위치 관계의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8(a)는 도 6에 나타낸 형상 분포의 시간 변동의, 연마 시간 500초에서 1000초까지의 확대도이고, (b)는 (a)로부터 얻어진 웨이퍼의 형상 분포이다.
도 9는 GBIR과 ESFQD와의 상관을 나타내는 개략도이다.
도 10은 웨이퍼 전체의 형상 지표의 평균값과 연마 시간과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 직선으로 근사한 웨이퍼 전체의 형상 지표를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 워크의 양면 연마 방법의 플로우 차트이다.
도 13은 양면 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 GBIR 및 ESFQD를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

(워크의 양면 연마 장치)

이하, 본 발명의 워크의 양면 연마 장치의 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 예시 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 워크의 양면 연마 장치의 상면도이고, 도 2는, 도 1에 있어서의 A-A 단면도이다. 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 양면 연마 장치(1)는, 상정반(2) 및 그에 대향하는 하정반(3)을 갖는 회전 정반(4)과, 회전 정반(4)의 회전 중심부에 형성된 선 기어(5)와, 회전 정반(4)의 외주부에 원환 형상으로 형성된 인터널 기어(6)를 구비하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 상하의 회전 정반(4)의 대향면, 즉, 상정반(2)의 연마면인 하면측 및 하정반(3)의 연마면인 상면측에는, 각각 연마 패드(7)가 접착되어 있다.

또한, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 장치(1)는, 상정반(2)과 하정반(3)과의 사이에 형성되고, 워크를 보유 지지하는 1개 이상(도시예에서는 1개의)의 워크 보유 지지 구멍(8)을 갖는 복수의 캐리어 플레이트(9)를 구비하고 있다. 또한, 도 1에서는, 복수의 캐리어 플레이트(9) 중의 1개만이 나타나 있다. 또한, 워크 보유 지지 구멍(8)의 수는 1개 이상이면 좋고, 예를 들면 3개로 할 수도 있다. 도시예에서는, 워크 보유 지지 구멍(8)에 워크(본 실시 형태에서는 웨이퍼(W))가 보유 지지되어 있다.

여기에서, 이 장치(1)는, 선 기어(5)와 인터널 기어(6)를 회전시킴으로써, 캐리어 플레이트(9)에, 공전 운동 및 자전 운동의 유성 운동을 시킬 수 있는, 유성 톱니바퀴 방식의 양면 연마 장치이다. 즉, 연마 슬러리를 공급하면서, 캐리어 플레이트(9)를 유성 운동시키고, 동시에 상정반(2) 및 하정반(3)을 캐리어 플레이트(9)에 대하여 상대적으로 회전시킨다. 이에 따라, 상하의 회전 정반(4)에 접착된 연마 패드(7)와 캐리어 플레이트(9)의 워크 보유 지지 구멍(8)에 보유 지지한 웨이퍼(W)의 양면을 슬라이딩시켜 웨이퍼(W)의 양면을 동시에 연마할 수 있다.

또한, 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 장치(1)에서는, 상 정반(2)은, 당해 상정반(2)의 상면에서 연마면인 하면까지 관통한 1개 이상의 감시 구멍(10)이 형성되어 있다. 도시예에서는, 감시 구멍(10)은, 웨이퍼(W)의 중심 부근을 통과하는 위치에 1개 배치되어 있다. 또한, 이 예에서는, 감시 구멍(10)은, 상정반(2)에 형성되어 있지만, 하정반(3)에 형성해도 좋고, 상정반(2) 및 하정반(3)의 어느 하나에 감시 구멍(10)을 1개 이상 형성하면 좋다. 또한, 도 1, 도 2에 나타내는 예에서는, 감시 구멍(10)을 1개 형성하고 있지만, 상정반(2)의 둘레상(도 1에 있어서의 2점 쇄선상)에 복수 배치해도 좋다. 여기에서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 감시 구멍(10)은 상정반(2)의 상면에서 연마 패드(7)의 하면까지 관통하고 있다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 장치(1)는, 웨이퍼(W)의 양면 연마 중에, 웨이퍼(W)의 두께를 1개 이상의(도시예에서는 1개의) 감시 구멍(10)으로부터 실시간으로 계측 가능한, 1개 이상의(도시예에서 1개의) 워크 두께 계측기(11)를, 도시예에서 상정반(2)의 상방에 구비하고 있다. 이 예에서는, 워크 두께 계측기(11)는, 파장 가변형의 적외선 레이저 장치이다. 예를 들면, 이 워크 두께 계측기(11)는, 웨이퍼(W)에 레이저광을 조사하는 광학 유닛과, 웨이퍼(W)로부터 반사된 레이저광을 검출하는 검출 유닛과, 검출한 레이저광으로부터 웨이퍼(W)의 두께를 계산하는 연산 유닛을 구비할 수 있다. 이러한 워크 두께 계측기(11)에 의하면, 웨이퍼(W)에 입사시킨 레이저광의, 웨이퍼(W)의 표측의 표면에서 반사한 반사광과, 웨이퍼(W)의 이면에서 반사한 반사광과의 광로 길이의 차이로부터 웨이퍼(W)의 두께를 계산할 수 있다. 또한, 워크 두께 계측기(11)는, 웨이퍼(W)의 두께를 실시간으로 계측할 수 있는 것이면 좋고, 상기와 같은 적외선 레이저를 이용한 것에는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 워크 두께 계측기(11)는, 감시 구멍(10)을 갖는 상정반(2)(감시 구멍(10)이 하정반(3)에 형성되어 있는 경우에는, 하정반(3))에는 고정되지 않고, 상정반(2)(감시 구멍(10)이 하정반(3)에 형성되어 있는 경우에는, 하정반(3))과 일체로 되어 회전하지 않는다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 양면 연마 장치(1)는 제어부(12)를 구비하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 예에서는, 제어부(12)는, 상하 정반(2, 3), 선 기어(5), 인터널 기어(6) 및 워크 두께 계측기(11)에 접속되어 있다.

그리고, 본 실시 형태의 양면 연마 장치(1)는, 웨이퍼(W)의 양면 연마 중에, 웨이퍼(W)의 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정하는 연산부(13)를 구비하고 있다. 연산부(13)는, 제어부(12)에 접속되어 있다. 이 연산부(13)는, 워크 두께 계측기(11)에 의해 측정된 워크 두께 데이터를 취득하고, 웨이퍼(W)의 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정한다. 이하, 적외선 레이저로 구성된 워크 두께 계측기(11)가 1대, 상정반(2)에 형성된 감시 구멍(10)의 수가 상정반(2)의 둘레 방향으로 등간격으로 5개 형성되어 있고, 캐리어 플레이트(9)의 수가 5매, 각 캐리어 플레이트(9)에 워크로서의 웨이퍼(W)가 1매 보유 지지되어 있는 경우를 예로, 연산부(13)의 처리에 대해서 설명한다.

우선, 연산부(13)는, 워크 두께 계측기(11)에 의해 계측된 웨이퍼(W)의 두께 데이터를, 웨이퍼(W)마다 분류한다(제1 공정). 워크 두께 계측기(11)에 의한 웨이퍼(W)의 두께 계측은, 워크 두께 계측기(11)로부터 조사된 레이저광이 상정반(2)의 감시 구멍(10)을 통과하여 웨이퍼(W)의 표면에 조사되는 경우에, 바르게 계측된다.

이에 대하여, 레이저광이 감시 구멍(10)을 통과하지 않고, 상정반(2)의 상면에 조사된 경우나, 레이저광이 감시 구멍(10)을 통과하기는 하지만, 웨이퍼(W)의 표면이 아니고, 캐리어 플레이트(9)의 표면에 조사되는 경우에는, 웨이퍼(W)의 두께는 취득되지 않는다. 이하, 워크 두께 계측기(11)에 의해, 웨이퍼(W)의 두께가 계측되는 시간적으로 연속인 구간을 「계측 가능 구간」, 웨이퍼(W)의 두께가 바르게 계측되지 않은 구간을 「계측 불가능 구간」이라고 부른다.

상기 계측 가능 구간에 있어서 계측된 데이터라도, 계측된 데이터의 편차가 크고, 웨이퍼(W)의 형상을 바르게 평가할 수 없는 경우가 있다. 그러한 경우에는, 계측 가능 구간에 있어서 계측된 데이터를 감시 구멍(10)마다 평균화함으로써, 웨이퍼(W)의 형상을 평가할 수 있다.

구체적으로는, 전술과 같이, 상정반(2)은 두께 계측용의 감시 구멍(10)을 5개 갖고 있기 때문에, 상정반(2)을, 예를 들면 20rpm(3초 주기)으로 회전시키면, 0.6초 주기로, 워크 두께 계측기(11)로부터의 레이저광이 감시 구멍(10)을 통과한다. 또한, 감시 구멍(10)의 직경(예를 들면, 15㎜)을 통과하는데에 필요로 하는 시간이 0.01초인 경우에는, 어느 감시 구멍(10)의 계측 가능 구간과 다음의 계측 가능 구간과의 사이의 시간 간격, 즉 계측 불가능 구간이 0.01초 이상 0.59초 이하가 된다. 그 때문에, 계측 불가능 구간이 상기 0.01초 이상 0.59초 이하가 된 경우에는, 그때까지 측정된 연속 데이터를 감시 구멍(10) 중의 1개에서 연속 계측된 데이터로 간주하여 평균화 처리하고, 이웃의 감시 구멍(10)으로 이동했다고 판단한다. 또한, 워크 두께 계측기(11) 바로 아래에 감시 구멍(10)이 통과했다고 해도, 웨이퍼(W)가 존재하고 있지 않기 때문에, 계측 불가능 구간이 되는 경우가 있다. 그 때문에, 현재 계측된 감시 구멍(10)으로부터 2개 이웃의 감시 구멍(10)으로 이동하는 경우에는, 계측 가능 구간과 다음의 계측 가능 구간과의 사이의 시간 간격, 즉 계측 불가능 구간은 0.59초 이상 1.19초 이하가 된다.

또한, 전술과 같이 평균화된 데이터에 있어서도, 예를 들면, 웨이퍼 최외주부의 두께가 측정된 경우 등에 이상값을 포함하는 경우가 있고, 이러한 이상값을 포함하는 경우에는, 웨이퍼(W)의 형상을 바르게 평가할 수는 없는 경우가 있다. 그래서 우선, 계측된 두께 데이터로부터, 이상값을 제거하는 것이 바람직하다.

상기 이상값의 제거는, 캐리어 플레이트(9)의 초기 두께나, 웨이퍼(W)의 초기 두께, 등에 기초하여 행할 수 있다. 또한, 어느 정도의 웨이퍼 두께의 계측값이 얻어진 단계에서, 통계적으로, 예를 들면 표준 편차가 소정의 값(예를 들면, 0.2㎛)을 초과하는 데이터를 이상값으로서 제거할 수도 있다. 이하, 이상값이 제거된 값을 「정상값」이라고 부른다. 도 3은, 이상값이 제거된 웨이퍼(W)의 두께 데이터의 일 예를 나타내고 있다.

통상의 연마 조건으로 웨이퍼(W)의 양면 연마를 행하면, 웨이퍼(W)의 두께의 계측 가능 구간이 나타난 후에, 계측 불가능 구간이 나타나고, 재차 계측 가능 구간이 나타난다고 하는 것처럼, 계측 가능 구간의 출현과 계측 불가능 구간의 출현이 교대로 반복된다. 여기서, 계측 불가능 구간의 출현은, 레이저광이 조사되는 웨이퍼(W)가 교체되는 것을 나타내고 있다. 따라서, 이러한 계측 불가능 구간의 출현을 지표로서, 계측 가능 구간에서 계측된 두께 데이터를 웨이퍼(W)마다 분류할 수 있다.

또한, 본 발명자들의 검토의 결과, 계측 가능 구간에 있어서 어느 캐리어 플레이트(9)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 두께를 계측하고, 그 후 계측 불가능 구간이 출현하고, 다음으로 출현한 계측 가능 구간에 있어서 두께가 계측되는 웨이퍼(W)는, 인접하는 캐리어 플레이트(9)에 보유 지지된 것으로는 한정되지 않고, 2개 이상 떨어진 캐리어 플레이트(9)에 보유 지지된 것인 경우가 있는 것이 판명되었다.

구체적으로는, 라벨 A, B, C, D, E가 붙여진 캐리어 플레이트(9)가 환 형상으로 순서대로 나열되어 있고, A, B, C, D, E, A, B…의 순서로 워크 두께 계측기(11)를 향하여 공전하는 경우를 생각한다. 그리고, 라벨 A의 캐리어 플레이트(9)에 보유 지지된 웨이퍼(W)의 두께를 계측하고 있던 결과, 계측 불가능 구간이 출현하고, 그 후에 출현한 계측 가능 구간에 있어서 계측되는 웨이퍼(W)가, 2개 떨어진 라벨 C의 캐리어 플레이트(9)에 보유 지지된 웨이퍼(W)인 경우가 있는 것이다. 이 경우에는, 인접하는 캐리어 플레이트(9)의 웨이퍼(W)가 계측되는 경우보다도, 계측 불가능 구간의 시간이 길다.

그 때문에, 계측 불가능 구간의 시간, 환언하면, 계측 가능 구간과 계측 가능 구간과의 사이의 시간 간격에 기초하여, 예를 들면 라벨 A의 캐리어 플레이트(9)의 웨이퍼(W)의 후에, 라벨 B의 캐리어 플레이트(9)의 웨이퍼(W)의 두께가 계측되었는지, 혹은 라벨 C나 D의 캐리어 플레이트(9)의 웨이퍼(W)가 계측되었는지를 판정할 수 있다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 두께 데이터를 웨이퍼(W)마다 바르게 분류할 수 있다.

도 4는, 도 3에 나타낸 두께 데이터로부터 분리된 1개의 웨이퍼(W)의 두께 데이터를 나타내고 있다. 도면에는 나타나지 않지만, 그 외 4개의 웨이퍼(W)에 대해서도, 도 4에 나타낸 것과 마찬가지의 경향을 나타내는 웨이퍼(W)의 두께 데이터가 얻어지고 있다.

다음으로, 연산부(13)는, 웨이퍼(W)마다 분류된 웨이퍼(W)의 두께 데이터에 대하여, 이하의 공정을 행한다. 우선, 연산부(13)는, 웨이퍼(W)의 두께 데이터로부터 웨이퍼(W)의 형상 성분을 추출한다(제2 공정). 제1 공정에 있어서 분류된 웨이퍼(W)마다의 두께 데이터는, 연마 시간과 함께 작아진다. 즉, 웨이퍼(W)의 평균 두께는, 연마 시간과 함께 작아지기 때문에, 제1 공정에서 얻어진 두께 데이터에는, 웨이퍼(W) 표면의 형상 성분의 시간 변동뿐만 아니라, 웨이퍼(W)의 평균 두께의 시간 변동도 포함되어 있다. 그래서, 웨이퍼(W)의 두께 데이터로부터 웨이퍼(W)의 평균 두께의 시간 변동을 제거함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 형상 성분의 시간 변동을 추출한다.

상기 웨이퍼(W)의 평균 두께의 시간 변동은, 2차 함수로 근사할 수 있다. 도 5는, 도 4에 나타낸 웨이퍼(W)의 두께 데이터를 2차 함수로 근사하여 얻어진 웨이퍼(W)의 평균 두께의 시간 변동을 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 두께 데이터는, 2차 함수로 양호하게 피팅할 수 있다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 평균 두께의 시간 변동을 얻을 수 있다. 다음으로, 웨이퍼(W)의 두께 데이터로부터, 전술과 같이 얻어진 웨이퍼(W)의 평균 두께의 시간 변동을 뺀다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 표면의 형상 성분의 시간 변동을 추출할 수 있다. 얻어진 형상 성분의 시간 변동을 도 6에 나타낸다.

이어서, 연산부(13)는, 전술과 같이 추출한 웨이퍼(W)의 형상 성분의 각각에 대해서, 측정된 웨이퍼(W) 상의 웨이퍼 지름 방향의 위치, 즉 웨이퍼 중심으로부터의 거리를 특정한다(제3 공정). 도 7은, 웨이퍼(W)의 두께가 계측된 어떤 시점에서의 캐리어 플레이트(9) 및 웨이퍼(W)의 위치 관계의 일 예를 나타내고 있다. 이 도면에 있어서, 두께 계측 위치(즉, 웨이퍼 두께 계측기(11)의 위치, 또는 감시 구멍(10)의 중심의 위치)는 기준선 상에 위치하고 있고, 또한, 선 기어(5)의 중심에서 두께 계측 위치까지의 거리(즉, 선 기어(5)의 중심에서 감시 구멍(10)의 중심까지의 거리)는 설계값이기 때문에, 이미 알고 있는 정수이다. 마찬가지로, 회전 정반(4)이나 선 기어(5), 캐리어 플레이트(9)의 반경, 캐리어 플레이트(9)의 중심에서 웨이퍼(W)의 중심까지의 거리도 설계값이기 때문에, 이미 알고 있는 정수이다.

또한, α는 캐리어 플레이트(9)의 공전 각도이고, 기준 위치(기준선)와, 선 기어(5)의 중심과 캐리어 플레이트(9)의 중심을 연결하는 선과의 사이의 각도이다. 또한, β는 캐리어 플레이트(9)의 자전 각도이고, 선 기어(5)의 중심과 캐리어 플레이트(9)의 중심을 연결하는 선과, 캐리어 플레이트(9)의 중심과 웨이퍼(W)의 중심을 연결하는 선과의 사이의 각도를 나타내고 있다.

본 발명에 의한 양면 연마 장치(1)에 한정되지 않고, 양면 연마 장치에 있어서는, 설정한 조건으로 회전 정반(4)이나 캐리어 플레이트(9) 등이 회전하고 있는지를 확인하기 위해, 기준 위치(기준선)로부터의 각도(혹은 이동량)를 「인코더」라고 불리는 장치를 사용하여 감시하고, 제어하고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 두께가 계측된 시점에서의 공전 각도 α 및 자전 각도 β는 특정할 수 있다. 그리고, 특정한 공전 각도 α로부터 캐리어 플레이트(9)의 중심 위치를, 자전 각도 β로부터 웨이퍼(W)의 중심 위치를, 각각 구할 수 있다. 전술과 같이, 선 기어(5)의 중심에서 두께 계측 위치(즉, 감시 구멍(10)의 중심)까지의 거리는 알고 있기 때문에, 연산부(13)는, 웨이퍼(W)의 중심에서 두께의 계측 위치까지의 거리, 즉 웨이퍼(W)의 형상 성분의 각각의 웨이퍼 지름 방향의 위치를 구할 수 있다.

이와 같이, 설계값인 회전 정반(4)이나 선 기어(5), 캐리어 플레이트(9)의 반경, 캐리어 플레이트(9)의 중심에서 웨이퍼(W)의 중심까지의 거리, 워크 두께 계측기(11)의 위치(즉, 선 기어(5)의 중심에서 감시 구멍(10)의 중심까지의 거리), 추가로 웨이퍼(W)의 두께 계측 시의 (1) 캐리어 플레이트(9)의 공전 각도 α, (2) 캐리어 플레이트(9)의 자전 각도 β에 의해, 웨이퍼(W)의 형상 성분의 각각의 웨이퍼 지름 방향의 위치를 구할 수 있다.

전술과 같이, (1) 캐리어 플레이트의 공전 각도 α 및 (2) 캐리어 플레이트(9)의 자전 각도 β는, 실측에 의해 구할 수 있다. 그러나, 이들 실측에는 높은 정밀도가 요구된다. 그 때문에, 시뮬레이션에 의해, 연마 개시부터 일정 시간에 있어서의(예를 들면, 200초) 계측 가능 구간의 패턴으로부터 (1) 및 (2)를 특정하고, 웨이퍼(W)의 형상 성분의 각각의 웨이퍼 지름 방향의 위치를 구하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 연마 조건인 상정반(2)의 회전수(rpm), 캐리어 플레이트(9)의 공전수(rpm) 및 캐리어 플레이트(9)의 자전수(rpm)와, 초기 파라미터인 웨이퍼(W)의 초기 위치(도 7에 있어서의 기준 위치(기준선)로부터의 웨이퍼(W)의 공전 각도 α 및 자전 각도 β)를 이용하여, 연산부(13)는, 웨이퍼(W)의 두께가 계측된 시간 패턴(즉, 계측 가능 구간의 패턴)과, 그에 관련된 두께가 계측된 위치(즉, 웨이퍼(W)의 형상 성분의 웨이퍼 지름 방향의 위치)를 시뮬레이션에 의해 구할 수 있다.

그리고, 연산부(13)는, 시뮬레이션에 의해 얻어진 계측 가능 구간의 패턴과, 실측에 의한 계측 가능 구간의 패턴이 가장 잘 일치하는 상정반(2)의 회전수(rpm), 캐리어 플레이트(9)의 공전수(rpm) 및 캐리어 플레이트(9)의 자전수(rpm)를 구하고, 두께가 계측된 위치를 특정한다. 이와 같이 하여 연산부(13)는, 시뮬레이션에 의해 웨이퍼(W)의 형상 성분의 각각의 웨이퍼 지름 방향의 위치를 구할 수 있다.

이어서, 연산부(13)는, 특정된 웨이퍼(W) 상의 웨이퍼 지름 방향의 위치 및 웨이퍼(W)의 형상 성분으로부터, 웨이퍼(W)의 형상 분포를 산출한다(제4 공정). 이는, 상이한 계측 위치에 대한 형상 성분을 이용함으로써 산출할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 어느 연마 시간(t)에서의 웨이퍼(W)의 형상 분포는, 연마 시간 t－Δt에서 연마 시간 t까지 측정된 두께 데이터로부터 얻어진 형상 성분을 이용하여 구해진다.

도 8(a)는, 도 6에 나타낸 형상 분포의 시간 변동의, 연마 시간 500초에서 1000초까지의 확대도를 나타내고 있다. 예를 들면, 연마 시간 880초에서의 웨이퍼(W)의 형상 분포를, 도시예에서는 680초에서 880초까지의 형상 성분을 이용하여 구한다. 얻어진 형상 분포를 도 8(b)에 나타낸다. 또한, 상기 설명으로부터 분명한 바와 같이, 얻어진 웨이퍼(W)의 형상 분포는, 연마 시간 t에 있어서의 형상 분포가 아니라, 연마 시간 t－Δt에서 t까지의 사이의 웨이퍼(W)의 평균적인 형상 분포를 나타내고 있다.

상기 형상 분포를 구하기 위해 사용하는 형상 성분의 시간 범위는, 단위 시간당의 측정 가능 데이터수에 의존하고, 연마 조건에 의존한다. 시간 범위가 길수록, 형상 분포의 정밀도를 높일 수 있는 한편, 형상 분포의 산출에 필요로 하는 시간이 길어진다. 이에 대하여, 시간 범위가 짧을수록, 형상 분포의 산출에 필요로 하는 시간이 짧은 한편, 형상 분포의 정밀도가 뒤떨어진다. 본 발명자들은, 예를 들면 75초 이상의 시간 범위의 형상 성분을 이용하여 웨이퍼(W)의 형상 분포를 구함으로써, 형상 분포의 산출에 필요로 하는 시간의 길이를 억제하면서, 형상 분포를 고정밀도로 구할 수 있는 것을 발견했다. 200초 이상 300초 이하의 시간 범위의 형상 성분을 이용하여 웨이퍼(W)의 형상 분포를 구하는 것이 보다 바람직하다.

다음으로, 전술과 같이 산출한 웨이퍼(W)의 형상 분포로부터, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표를 구한다(제5 공정). 웨이퍼(W)의 평탄도를 나타내는 지표의 하나에, GBIR(Global Backside Ideal Range)을 들 수 있다. GBIR은, 웨이퍼 전체의 글로벌한 평탄도를 나타내는 지표이다. GBIR은, 웨이퍼(W)의 이면을 기준면으로 한 웨이퍼(W)의 두께의 최대값과 최소값과의 차이로서 구할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표로서 GBIR을 이용한다. 단, 얻어진 GBIR에 대해서도, 형상 분포의 산출에 이용한 형상 성분의 t－Δt에서 t까지의 시간 범위에서의 평균적인 GBIR이고, 엄밀한 의미에서의 GBIR은 아니다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 형상 분포의 최대값과 최소값과의 차이를 「웨이퍼(W) 전체의 형상 지표」로서 표기한다.

또한, 도 8(b)에 나타낸 예와 같이, 형상 성분의 수가 불충분한 경우에는, 형상 분포를 우함수로 근사하고, 얻어진 우함수로 나타나는 웨이퍼(W)의 형상 분포로부터 최대값 및 최소값을 구하고, 구한 최대값과 최소값과의 차이로부터 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표를 산출할 수 있다.

상기 우함수로서는, 웨이퍼(W)의 중심 근방에서의 형상 성분이 얻어지고 있는 경우에는, 웨이퍼(W)의 형상 분포를 양호하게 재현할 수 있는 점에서, 4차 함수를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 웨이퍼(W)의 중심 근방에서의 형상 분포가 얻어져 있지 않은 경우에는, 웨이퍼(W)의 형상 분포를 양호하게 재현할 수 있는 점에서, 2차 함수를 이용하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 웨이퍼(W)마다 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표가 구해진 후, 연산부(13)는, 구한 웨이퍼(W)마다의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W)전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을, 웨이퍼(W)의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로서 결정한다(제6 공정).

전술과 같이, 본 출원인은, 특허문헌 3에 있어서, 양면 연마 장치에 있어서의 연마 패드, 캐리어 플레이트, 슬러리 등의 부자재의 라이프 변동을 고려하여, 웨이퍼(W)의 양면 연마의 배치 처리를 반복하여 행한 경우에도, 웨이퍼(W) 전체의 형상이 목표로 하는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 양면 연마 장치를 제안했다.

특허문헌 3에 제안한 양면 연마 장치에 있어서는, 웨이퍼(W)의 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정할 때에, 전회의 배치에 있어서 양면 연마된 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 실적값과 목표값과의 차이에 기초하여, 금회의 배치에 있어서의 양면 연마를 종료하는 타이밍에 대응하는 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값을 보정한다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서의 목표값은, 금회의 배치에 있어서의 목표값이지만, 전회의 배치에 있어서의 목표값과 상이해도 좋다. 또한, 금회의 배치에 있어서의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 목표값이 동일한 경우에는, 전회의 배치에 있어서 양면 연마된 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 실적값과 전회의 배치에 있어서의 목표값과의 차이에 기초하여, 금회의 배치에 있어서의 양면 연마를 종료하는 타이밍에 대응하는 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값을 보정해도 좋다.

구체적으로는, 양면 연마의 배치 처리에 있어서, 금회의 배치에 있어서의 양면 연마를 종료할 때의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값을, 목표값을 A, 전회의 배치에 있어서의 실적값을 B, 정수를 D, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값을 C, 조정 감도 정수를 a(0＜a≤1)로 하여, 하기의 식 (5)로 나타나는 Y로 한다. 이에 따라, 양면 연마의 배치 처리를 반복하여 행한 경우에도, 웨이퍼(W) 전체의 형상이 목표로 하는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있다.

그러나, 특허문헌 3에 제안한 양면 연마 장치에 있어서는, 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정하는데에 있어서, 웨이퍼(W) 외주부의 형상을 고려하고 있지 않다. 그 때문에, 웨이퍼(W) 전체의 형상이 목표의 형상이 된 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있기는 하지만, 양면 연마 후의 웨이퍼(W) 외주부의 형상이 목표의 형상은 되지 않는 경우가 있었다.

도 9는, 웨이퍼(W)의 GBIR과 ESFQD와의 관계를 나타내는 개략도이다. ESFQD(Edge Site flatness Front reference least sQuare Deviation)는, 웨이퍼(W) 외주부의 평탄도를 나타내는 지표이고, 그 절대값의 최대값이 작을수록 웨이퍼(W) 외주부의 평탄도가 높은 것을 나타낸다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표인 GBIR과, 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표인 ESFQD는, 어느 정도 상관되어 있다. 즉, 웨이퍼(W)가 볼록 형상이면, 웨이퍼(W)의 ESFQD는 －의 값이 되어, 롤 오프하는 경향이 있다. 한편, 웨이퍼(W)가 오목 형상인 경우에는, 웨이퍼(W)의 ESFQD는 ＋의 값이 되어, 롤 업하는 경향이 있다.

본 발명자들은, 양면 연마 중에, 웨이퍼(W) 전체의 형상뿐만 아니라, 웨이퍼(W) 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 웨이퍼(W)의 양면 연마 장치에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, 제5 공정에 있어서 구한 웨이퍼(W)마다의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W)외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을, 웨이퍼(W)의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로서 결정하는 것이 유효한 것을 발견하여, 본 발명을 완성시킨 것이다.

그리고, 본 발명자들은, 다수매의 양면 연마 후의 웨이퍼(W)에 대해서, 양면 연마를 종료시킬 때의 웨이퍼(W) 전체 및 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 설정값과 실적값과의 관계에 대해서 상세하게 조사했다. 그 결과, 금회의 배치에 있어서의 양면 연마를 종료할 때의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값을, 금회의 배치에 있어서의 목표값을 A, 전회의 배치에 있어서의 실적값을 B, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값을 C, 정수를 D, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하는 상기 목표값 A로의 보정량을 E, 조정 감도 정수를 a(0＜a≤1)로 하여, 하기의 식 (6)으로 나타나는 Y로 함으로써, 웨이퍼(W) 전체의 형상뿐만 아니라, 웨이퍼(W) 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있는 것을 발견했다. 단, 식 (6)에 있어서의 보정량 E는, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 실적값을 F, 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 목표 범위의 하한값을 G, 상한값을 H, 정수를 I, 조정 감도 정수를 b(0＜b≤1)로 하여, 하기의 식 (7)로 나타난다.

상기식 (6)에 있어서의 정수 D는, 실제의 양면 연마 후의 다수매의 웨이퍼(W)에 대해서, 목표값 A 및 실적값 B에 대하여 통계 해석을 행함으로써 산출할 수 있다. 예를 들면, 후술하는 실시예에 있어서는, 정수 D의 값은 0.665693으로 산출되었다. 또한, 조정 감도 정수 a는, 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값을 결정할 때의 전회의 배치에 있어서의 형상 지표의 실적값의 영향을 조정하기 위한 정수이다. a를 0 초과 1 이하의 값으로 함으로써, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표를 측정할 때의 연마 패드(7)나 캐리어 플레이트(9), 슬러리 등의 부자재 라이프의 변동에 수반하는 외란에 의한 실적값의 측정 오차의 영향을 저감할 수 있다. 상기 a의 값은, 예를 들면 0.2로 할 수 있다.

마찬가지로, 식 (7)에 있어서의 정수 I는, 실제의 양면 연마 후의 다수매의 웨이퍼(W)에 대해서, 목표 범위(G 이상 H 이하) 및 실적값 F에 대하여 통계 해석을 행함으로써 산출할 수 있다. 예를 들면, 후술하는 실시예에 있어서는, 정수 I의 값은 －88.77로 산출되었다. 또한, 조정 감도 정수 b는, 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 설정값을 결정할 때의 전회의 배치에 있어서의 형상 지표의 실적값의 영향을 조정하기 위한 정수이다. b를 0보다 크고 1 이하의 값으로 함으로써, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표를 측정할 때의 연마 패드(7)나 캐리어 플레이트(9), 슬러리 등의 부자재 라이프의 변동에 수반하는 외란에 의한 실적값의 측정 오차의 영향을 저감할 수 있다. 상기 b의 값은, 예를 들면 0.7로 할 수 있다.

또한, 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 목표 범위(G 이상 H 이하)는, 일률적으로 설정되는 것이 아니고, 사양에 기초하여 적절한 범위로 설정된다. 본 발명에 있어서는, 식 (7)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 실적값 F가 목표 범위에 들어가 있는 경우에는, 보정값 E는 0으로 하고, 보정하지 않는다. 한편, 목표 범위의 하한값 G를 하회한 경우에는, 실적값 F와 하한값 G와의 차이에 따른 값을 보정값 E로 설정하고, 목표 범위의 상한값 H를 상회한 경우에는, 실적값 F와 상한값 H와의 차이에 따른 값을 보정값 E로 설정한다. 또한, 식 (7)에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 목표 범위에 대해서, 상한값 H와 하한값 G를 동일한 값으로 하는, 즉, 목표값과 실적값 F와의 차이에 기초하여, 보정값 E를 결정해도 좋다.

또한, 금회의 배치에 있어서의 목표값 A, 형상 지표의 목표 범위가 전회의 배치의 값, 범위와는 상이한 경우, 양자의 차이가 작은 경우에는, 상기식 (6) 및 (7)을 문제 없이 이용할 수 있다. 한편, 양자의 차이가 큰 경우에는, 조정 감도 정수 a 및 b의 값을 적절히 조정하거나, 목표 범위의 상한값 H 및 하한값 G를 조정하거나 할 수 있다.

이와 같이, 연산부(13)는, 웨이퍼(W)마다 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표를 구한 후, 구한 웨이퍼(W)마다의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 웨이퍼(W) 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을, 웨이퍼(W)의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로서 결정하고, 결정된 타이밍에 양면 연마를 종료시킴으로써, 양면 연마 중에, 웨이퍼(W) 전체 및 웨이퍼(W) 외주부의 형상을 목표로 하고 있는 형상으로 양면 연마를 종료시킬 수 있다.

또한, 본 제6 공정에서는, 연산부(13)는, 제5 공정에 있어서 웨이퍼마다 구한 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 평균값을 구하고, 이 평균값에 기초하여 웨이퍼(W)의 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정한다. 도 10은, 웨이퍼(W)의 형상 지표의 평균값과 연마 시간과의 관계를 나타내고 있다. 실제로는, 연산부(13)는, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표가 상기식 (6)으로부터 구해지는 설정값 Y가 된 타이밍에서 양면 연마를 종료한다.

일반적으로, 양면 연마에 제공하는 웨이퍼(W)의 표면은, 연마 전은 비교적 평탄하고, 양면 연마를 개시하면, 웨이퍼의 표면 형상이 변화하여 평탄도는 일단 악화되어 GBIR은 증가한다. 그러나, 양면 연마를 계속하면 평탄도가 향상하고, GBIR은 감소로 전환된다. GBIR은, 양면 연마를 계속해 가면, 연마 시간에 대하여 직선적으로 감소하는 경향을 나타낸다. 도 10에 나타낸 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표에 대해서도, 값이 감소로 전환한 후에는 직선적으로 감소하고 있고, GBIR과 마찬가지의 경향이 나타나고 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표의 값이 감소로 전환된 후에, 도 11에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표를 직선으로 근사함으로써, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표가 상기 설정값이 되는 타이밍을 예측할 수 있다. 양면 연마를 종료하는 타이밍을, 웨이퍼(W) 전체의 형상 지표가 상기 설정값 Y가 되는 타이밍으로 함으로써, 웨이퍼(W) 전체의 형상 및 웨이퍼(W) 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료할 수 있다.

(워크의 양면 연마 방법)

다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 워크의 양면 연마 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 방법에서는, 예를 들면, 도 1, 도 2에 나타낸 장치를 이용하여 웨이퍼(W) 등의 워크의 양면 연마를 행할 수 있다. 도 1, 도 2에 나타내는 장치 구성에 대해서는 이미 설명하고 있기 때문에, 재차의 설명을 생략한다.

도 12는, 본 발명에 의한 워크의 양면 연마 방법의 플로우 차트를 나타내고 있다. 본 발명의 방법은, 상기한 본 발명에 의한 워크의 양면 연마 장치에 있어서의 연산부(13)가, 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정하는 방법과 동일하기 때문에, 간단하게 설명하고, 상세한 설명은 생략한다.

우선, 타이밍의 결정에 앞서, 워크 두께 계측기(11)에 의해 측정된 웨이퍼(W) 등의 워크의 두께 데이터로부터 이상값을 제거하고, 정상값만으로 이루어지는 워크의 두께 데이터를 얻는다. 스텝 S1에 있어서, 이와 같이 하여 이상값이 제거된 워크의 두께 데이터를, 워크마다 분리한다(제1 공정). 이는, 예를 들면 워크의 두께 데이터가 연속하여 측정된 시간 간격에 기초하여 행할 수 있다.

다음으로, 스텝 S2에 있어서, 워크마다, 워크의 두께 데이터로부터 워크의 형상 성분을 추출한다(제2 공정). 이는, 예를 들면 워크의 두께 데이터를 2차 함수로 근사하고, 워크의 형상 성분의 시간 변동으로부터, 2차 함수로 근사하여 얻어진 워크의 평균 두께의 시간 변동을 뺌으로써 행할 수 있다.

이어서, 스텝 S3에 있어서, 추출한 워크의 형상 성분의 각각에 대해서, 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정한다(제3 공정). 이는, 전술과 같이, 선 기어(5)의 중심과 감시 구멍(10)의 중심과의 사이의 거리, 캐리어 플레이트(9)의 자전 각도 β 및 캐리어 플레이트(9)의 공전 각도 α를 실측하여 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하거나, 혹은 상정반(2)의 회전수, 캐리어 플레이트(9)의 공전수 및 캐리어 플레이트(9)의 자전수의 여러 가지 조건에 대해서 워크의 두께를 계측하는 것이 가능한 구간을 시뮬레이션에 의해 산출하고, 산출한 계측 가능 구간과, 실제로 계측이 가능했던 구간이 가장 일치하는 상정반(2)의 회전수, 캐리어 플레이트(9)의 공전수 및 캐리어 플레이트(9)의 자전수를 특정하고, 형상 성분의 각각이 측정된 웨이퍼상의 웨이퍼 지름 방향의 위치를 특정할 수 있다.

다음으로, 스텝 S4에 있어서, 특정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치 및 워크의 형상 성분으로부터, 워크의 형상 분포를 산출한다(제4 공정). 형상 분포를 구할 때에 형상 성분의 수가 적은 경우에는, 우함수로 근사함으로써 형상 분포를 얻을 수 있다.

계속하여, 스텝 S5에 있어서, 산출한 워크의 형상 분포로부터 워크 전체의 형상 지표를 구한다(제5 공정). 본 발명에 있어서는, 워크의 형상 분포의 최대값과 최소값과의 차이를 워크 전체의 형상 지표로서 이용한다.

이어서, 스텝 S6에 있어서, 구한 워크마다의 워크 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 워크 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을, 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로서 결정한다(제6 공정). 이 스텝에서는, 워크의 형상 지표와 연마 시간과의 관계를 직선으로 근사하고, 근사한 직선으로부터 워크의 형상 지표가 소정값(예를 들면, 제로)이 되는 연마 시간을 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로 할 수 있다.

그리고, 상기 양면 연마를 종료하는 타이밍에 대응하는 워크 전체의 형상 지표의 설정값을, 금회의 배치에 있어서의 목표값을 A, 전회의 배치에 있어서의 실적값을 B, 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 설정값을 C, 정수를 D, 전회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하는 목표값 A로의 보정량을 E, 조정 감도 정수를 a(0＜a≤1)로 하여, 하기의 식 (8)로 나타나는 Y로 함으로써, 워크 전체의 형상뿐만 아니라, 워크 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있다. 또한, 식 (8)에 있어서의 E는, 식 (9)와 같이 나타낼 수 있다. 식 (9)에 있어서, I는 정수, F는 전회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 실적값, G는 금회의 배치에 있어서의 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위의 하한값, H는 목표 범위의 상한값, b는 조정 감도 정수(0＜b≤1)이다.

마지막으로, 스텝 S7에 있어서, 결정된 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍에 양면 연마를 종료한다. 이와 같이 하여, 워크 전체의 형상 및 워크 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료할 수 있다.

이상의 스텝 S1∼S7의 처리는, 예를 들면 전술한 본 발명에 의한 양면 연마 장치(1)에 형성된 연산부(13)에 의해 행할 수 있다. 또한, 상기 처리의 적어도 일부를, 양면 연마 장치에 접속된 다른 컴퓨터에서 행하거나, 클라우드 네트워크상에서 처리하거나 할 수도 있다.

(실시예)

(발명예)

직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼를 5매 준비하고, 이들 실리콘 웨이퍼에 대하여, 도 12에 나타낸 플로우 차트에 따라서 양면 연마를 실시했다. 또한, 스텝 S6에 있어서, 양면 연마를 종료하는 타이밍에 대응하는 실리콘 웨이퍼 전체의 형상 지표의 설정값은, 식 (6) 및 (7)을 이용하여 결정했다. 양면 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 GBIR을 도 13(b), ESFQD를 도 13(d)에 나타낸다.

(종래예)

발명예와 마찬가지로, 직경 300㎜의 실리콘 웨이퍼 5매에 대하여 양면 연마를 실시했다. 단, 스텝 S6에 있어서, 실리콘 웨이퍼 외주부의 형상 지표의 실적값의 목표 범위로부터의 어긋남을 고려하지 않고, 보정량 E의 값을 0으로 했다. 그 외의 조건은 발명예와 모두 동일하다. 양면 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 GBIR을 도 13(a), ESFQD를 도 13(c)에 나타낸다.

도 13(a)와 도 13(b)와의 비교로부터, 발명예의 GBIR의 편차는, 종래예와 동 정도인 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 도 13(c)와 도 13(d)를 비교하면, 발명예의 ESFQD의 편차는, 종래예에 비하여 크게 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의해, 웨이퍼 전체의 형상 지표의 편차를 종래예와 동 정도로 유지하면서, 웨이퍼 외주부의 형상 지표의 편차를 크게 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 양면 연마 중에, 워크 전체 및 워크 외주부의 형상이 목표로 하고 있는 형상이 되는 타이밍에서 양면 연마를 종료시킬 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼 제조업에 있어서 유용하다.

1 : 양면 연마 장치
2 : 상정반
3 : 하정반
4 : 회전 정반
5 : 선 기어
6 : 인터널 기어
7 : 연마 패드
8 : 워크 보유 지지 구멍
9 : 캐리어 플레이트
10 : 감시 구멍
11 : 워크 두께 계측기
12 : 제어부
13 : 연산부
W : 웨이퍼

Claims

상정반 및 하정반을 갖는 회전 정반과, 당해 회전 정반의 중심부에 형성된 선 기어와, 상기 회전 정반의 외주부에 형성된 인터널 기어와, 상기 상정반과 상기 하정반과의 사이에 형성되고, 워크를 보유 지지하는 1개 이상의 웨이퍼 보유 지지 구멍이 형성된 캐리어 플레이트를 구비하는 워크의 양면 연마 장치로서,
상기 상정반 또는 상기 하정반은, 당해 상정반 또는 하정반의 상면에서 하면까지 관통한 1개 이상의 감시 구멍을 갖고,
상기 워크의 양면 연마 중에, 상기 워크의 두께를 상기 1개 이상의 감시 구멍으로부터 실시간으로 계측 가능한, 1개 이상의 워크 두께 계측기를 구비하는 워크의 양면 연마 장치에 있어서,
상기 워크의 양면 연마 중에, 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍을 결정하는 연산부로서, 당해 연산부는,
상기 워크 두께 계측기에 의해 계측된 워크의 두께 데이터를 워크마다 분류하는 제1 공정과,
워크마다,
워크의 두께 데이터로부터 워크의 형상 성분을 추출하는 제2 공정과,
추출한 워크의 형상 성분의 각각에 대해서, 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하는 제3 공정과,
특정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치 및 상기 워크의 형상 성분으로부터, 워크의 형상 분포를 산출하는 제4 공정과,
산출한 워크의 형상 분포로부터 워크 전체의 형상 지표를 구하는 제5 공정과,
구한 워크마다의 워크 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 워크 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을, 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로서 결정하는 제6 공정
을 행하고, 결정된 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍에 양면 연마를 종료시키는, 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 워크의 양면 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 워크 전체의 형상 지표의 설정값 Y는, 금회의 배치에 있어서의 목표값을 A, 전회의 배치에 있어서의 실적값을 B, 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 설정값을 C, 정수를 D, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하는 상기 목표값 A로의 보정량을 E, 조정 감도 정수를 a(0＜a≤1)로 하여, 하기의 식 (1)로 나타나는, 워크의 양면 연마 장치.
단, 식 (1)에 있어서의 보정량 E는, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값을 F, 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위의 하한값을 G, 상한값을 H, 정수를 I, 조정 감도 정수를 b(0＜b≤1)로 하여, 하기의 식 (2)로 나타난다.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3 공정에 있어서, 상기 선 기어의 중심과 상기 감시 구멍의 중심과의 사이의 거리, 상기 캐리어 플레이트의 자전 각도 및 상기 캐리어 플레이트의 공전 각도를 실측하여 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하거나, 혹은 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수의 여러 가지 조건에 대해서 상기 워크의 두께를 계측하는 것이 가능한 구간을 시뮬레이션에 의해 산출하고, 산출한 계측 가능 구간과, 실제로 계측이 가능했던 구간이 가장 일치하는 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수를 특정하여, 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하는, 워크의 양면 연마 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제6 공정은, 상기 워크 전체의 형상 지표와 연마 시간과의 관계를 직선으로 근사하고, 근사한 직선으로부터 상기 워크 전체의 형상 지표가 상기 설정값이 되는 연마 시간을 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로 하는, 워크의 양면 연마 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제5 공정에 있어서, 상기 워크의 형상 성분과 상기 워크상의 워크 지름 방향의 위치와의 관계를 우함수로 근사하고, 상기 워크 전체의 형상 지표는, 근사한 우함수의 최대값 및 최소값에 기초하여 결정되는, 워크의 양면 연마 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터가 연속하여 측정된 시간 간격에 기초하여, 상기 두께 데이터를 워크마다 분류하는, 워크의 양면 연마 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터와 연마 시간과의 관계를 2차 함수로 근사하고, 상기 워크의 두께 데이터와 근사한 2차 함수와의 차이를 상기 워크의 형상 성분으로 하는, 워크의 양면 연마 장치.
워크를 보유 지지하는 1개 이상의 웨이퍼 보유 지지 구멍이 형성된 캐리어 플레이트에 워크를 보유 지지하고, 당해 워크를 상정반 및 하정반으로 이루어지는 회전 정반으로 사이에 끼워넣고, 상기 회전 정반의 중심부에 형성된 선 기어의 회전과, 상기 회전 정반의 외주부에 형성된 인터널 기어의 회전에 의해, 상기 캐리어 플레이트의 자전 및 공전을 제어하고, 이에 따라, 상기 회전 정반과 상기 캐리어 플레이트를 상대 회전시켜 상기 워크의 양면을 동시에 연마하는 워크의 양면 연마 방법에 있어서,
상기 상정반 또는 상기 하정반은, 당해 상정반 또는 당해 하정반의 상면에서 하면까지 관통한 1개 이상의 감시 구멍을 갖고,
상기 워크의 양면 연마 방법은, 상기 워크의 양면 연마 중에,
상기 워크 두께 계측기에 의해 계측된 워크의 두께 데이터를 워크마다 분류하는 제1 공정과,
워크마다,
워크의 두께 데이터로부터 워크의 형상 성분을 추출하는 제2 공정과,
추출한 워크의 형상 성분의 각각에 대해서, 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하는 제3 공정과,
특정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치 및 상기 워크의 형상 성분으로부터, 워크 전체의 형상 분포를 산출하는 제4 공정과,
산출한 워크의 형상 분포로부터 워크의 형상 지표를 구하는 제5 공정과,
구한 워크마다의 워크 전체의 형상 지표가, 금회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 목표값과 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 실적값과의 차이 및, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하여 결정된 워크 전체의 형상 지표의 설정값이 되는 타이밍을, 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로서 결정하는 제6 공정
을 구비하고, 결정된 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍에 양면 연마를 종료하는 것을 특징으로 하는 워크의 양면 연마 방법.
제8항에 있어서,
상기 워크 전체의 형상 지표의 설정값 Y는, 금회의 배치에 있어서의 목표값을 A, 전회의 배치에 있어서의 실적값을 B, 전회의 배치에 있어서의 워크 전체의 형상 지표의 설정값을 C, 정수를 D, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값의 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위로부터의 어긋남에 기초하는 상기 목표값 A로의 보정량을 E, 조정 감도 정수를 a(0＜a≤1)로 하여, 하기의 식 (1)로 나타나는, 워크의 양면 연마 방법.
단, 식 (1)에 있어서의 보정량 E는, 전회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 실적값을 F, 금회의 배치에 있어서의 상기 워크 외주부의 형상 지표의 목표 범위의 하한값을 G, 상한값을 H, 정수를 I, 조정 감도 정수를 b(0＜b≤1)로 하여, 하기의 식 (2)로 나타난다.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제3 공정에 있어서, 상기 선 기어의 중심과 상기 감시 구멍의 중심과의 사이의 거리, 상기 캐리어 플레이트의 자전 각도 및 상기 캐리어 플레이트의 공전 각도를 실측하여 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하거나, 혹은 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수의 여러 가지 조건에 대해서 상기 워크의 두께를 계측하는 것이 가능한 구간을 시뮬레이션에 의해 산출하고, 산출한 계측 가능 구간과, 실제로 계측이 가능했던 구간이 가장 일치하는 상기 상정반의 회전수, 상기 캐리어 플레이트의 공전수 및 상기 캐리어 플레이트의 자전수를 특정하여, 상기 형상 성분의 각각이 측정된 워크상의 워크 지름 방향의 위치를 특정하는, 워크의 양면 연마 방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제6 공정은, 상기 워크 전체의 형상 지표와 연마 시간과의 관계를 직선으로 근사하고, 근사한 직선으로부터 상기 워크 전체의 형상 지표가 상기 설정값이 되는 연마 시간을 상기 워크의 양면 연마를 종료하는 타이밍으로 하는, 워크의 양면 연마 방법.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제5 공정에 있어서, 상기 워크의 형상 성분과 상기 워크상의 워크 지름 방향의 위치와의 관계를 우함수로 근사하고, 상기 워크 전체의 형상 지표는, 근사한 우함수의 최대값 및 최소값에 기초하여 결정되는, 워크의 양면 연마 방법.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터가 연속하여 측정된 시간 간격에 기초하여, 상기 두께 데이터를 워크마다 분류하는, 워크의 양면 연마 방법.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공정에 있어서, 상기 워크의 두께 데이터와 연마 시간과의 관계를 2차 함수로 근사하고, 상기 워크의 두께 데이터와 근사한 2차 함수와의 차이를 상기 워크의 형상 성분으로 하는, 워크의 양면 연마 방법.