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JP2012064835A - Polishing method of semiconductor wafer, and semiconductor wafer polishing device - Google Patents

Polishing method of semiconductor wafer, and semiconductor wafer polishing device Download PDF

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JP2012064835A JP2010208924A JP2010208924A JP2012064835A JP 2012064835 A JP2012064835 A JP 2012064835A JP 2010208924 A JP2010208924 A JP 2010208924A JP 2010208924 A JP2010208924 A JP 2010208924A JP 2012064835 A JP2012064835 A JP 2012064835A
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慎一 植田
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安代 柴垣
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Abstract

【課題】作業負担を増加させることなく、上下の回転定盤によりキャリアに保持された半導体ウエハの両面を研磨する際の、研磨の進行状況を正確に推定できる半導体ウエハの研磨方法及び半導体ウエハ研磨装置を提供する。
【解決手段】上下の回転定盤2、3によりキャリア6aに保持されたウエハWを挟持し、該上下の回転定盤2、3を回転動作させることにより、ウエハWの両面を同時研磨する研磨装置1を用いたウエハ研磨方法であって、ウエハWの両面を同時研磨している際の、研磨装置1の定盤負荷電流値をモニタし、前記モニタした定盤負荷電流値を用いて一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に算出し、前記標準偏差の時間当たりの変化パターンが所定関係を満足したときに、研磨の終了時点であると推定する。
【選択図】図1
Semiconductor wafer polishing method and semiconductor wafer polishing capable of accurately estimating the progress of polishing when polishing both surfaces of a semiconductor wafer held on a carrier by upper and lower rotating surface plates without increasing the work load Providing the device.
Polishing for simultaneously polishing both surfaces of a wafer W by sandwiching a wafer W held on a carrier 6a by upper and lower rotating surface plates 2, 3 and rotating the upper and lower rotating surface plates 2, 3. A wafer polishing method using the apparatus 1, wherein the surface plate load current value of the polishing apparatus 1 when both surfaces of the wafer W are simultaneously polished is monitored, and is constant using the monitored surface plate load current value. The standard deviation of the platen load current value within the time is calculated for each reference time, and when the change pattern of the standard deviation per time satisfies a predetermined relationship, it is estimated that the polishing is finished.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体ウエハの研磨方法及び半導体ウエハ研磨装置に関し、例えば、上下の定盤間でキャリアを用いて半導体ウエハの両面を同時研磨する半導体ウエハの研磨方法及び半導体ウエハ研磨装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer polishing method and a semiconductor wafer polishing apparatus, for example, a semiconductor wafer polishing method and a semiconductor wafer polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of a semiconductor wafer using a carrier between upper and lower surface plates.

近年、半導体デバイスの高集積化が進み、その素材である半導体ウエハ(以下、「ウエハ」ともいう)に要求される平坦度が厳しくなってきている。また、製造コスト低減の観点から、ウエハの大口径化が進められ、その平坦度の向上が一層困難なものになっている。
また、ウエハの加工プロセスにおいては、エッチング後に研削工程を導入したプロセスの提案がなされ、研削に続く鏡面研磨工程においては、従来の片面研磨より優れた加工精度を有する両面研磨方式が注目されている。
In recent years, as semiconductor devices have been highly integrated, the flatness required for the semiconductor wafer (hereinafter also referred to as “wafer”), which is the material, has become stricter. Further, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost, the wafer diameter has been increased, and it has become more difficult to improve the flatness.
In the wafer processing process, a process is proposed in which a grinding process is introduced after etching. In the mirror polishing process following the grinding, a double-side polishing method having processing accuracy superior to that of the conventional single-side polishing has been attracting attention. .

そして、特許文献1には、ウエハの両面研磨を行う遊星歯車方式の研磨装置が開示されている。ここで、図9を参照しながら、特許文献1に記載された従来技術の遊星歯車方式の研磨装置の構成を説明する。   Patent Document 1 discloses a planetary gear type polishing apparatus that performs double-side polishing of a wafer. Here, the configuration of the conventional planetary gear type polishing apparatus described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.

図9に示すように、研磨装置100は、水平に支持された円板状の下定盤101と、下定盤101に相対向する円板状の上定盤102と、円板状の下定盤101の内側に配置された太陽歯車103とを備えている。
また、下定盤101は、モータにより回転駆動されるようになっている。また、上定盤102は、シリンダにジョイントを介して吊り下げられ、下定盤101を駆動するモータと別のモータにより逆方向に回転駆動されるようになっている。
As shown in FIG. 9, the polishing apparatus 100 includes a horizontally supported disk-shaped lower surface plate 101, a disk-shaped upper surface plate 102 facing the lower surface plate 101, and a disk-shaped lower surface plate 101. And a sun gear 103 disposed on the inside of the.
The lower surface plate 101 is driven to rotate by a motor. The upper surface plate 102 is suspended from a cylinder through a joint, and is rotated in the reverse direction by a motor different from the motor that drives the lower surface plate 101.

また、上定盤102は、下定盤101との間に研磨液を供給するためのタンクを含む研磨液供給系統が装備されている。
また、下定盤101及び上定盤102の対向面には、不織布にウレタン樹脂を含浸させた研磨布、或いは発泡ウレタン等からなる研磨布が貼付されている。
また、下定盤101上には、太陽歯車103を取り囲むようにキャリア104がセットされ、当該セットされたキャリア104の外側にリング状の内歯歯車(図示せず)が配置されている。この内歯歯車は、定盤(下定盤101、上定盤102)を駆動するモータとは別のモータにより独立に回転駆動されるようになっている。
In addition, the upper surface plate 102 is equipped with a polishing liquid supply system including a tank for supplying the polishing liquid to the lower surface plate 101.
A polishing cloth made of a nonwoven fabric impregnated with urethane resin or a foamed urethane or the like is affixed to the opposing surfaces of the lower surface plate 101 and the upper surface plate 102.
A carrier 104 is set on the lower surface plate 101 so as to surround the sun gear 103, and a ring-shaped internal gear (not shown) is arranged outside the set carrier 104. The internal gear is driven to rotate independently by a motor different from the motor that drives the surface plates (the lower surface plate 101 and the upper surface plate 102).

そして、ウエハの研磨作業は以下の手順で行われる。
先ず、上定盤102を上昇させて下定盤101から離し、この状態で、下定盤101上に複数のキャリア104を太陽歯車103を取り囲むようにセットする。
尚、セットされた各キャリア104は、内側の太陽歯車103及び図示されない内歯歯車にそれぞれ噛み合うようになっている。
The wafer polishing operation is performed according to the following procedure.
First, the upper surface plate 102 is raised and separated from the lower surface plate 101, and in this state, a plurality of carriers 104 are set on the lower surface plate 101 so as to surround the sun gear 103.
Each set carrier 104 meshes with the inner sun gear 103 and an internal gear (not shown).

次に、下定盤101上に所定数のキャリア104をセットし、各キャリア104内にウエハ105をセットし終わると、上定盤102を下降させ、各ウエハ105に所定の加圧力を付加する。
次に、上記加圧力を付加した状態で、下定盤101と上定盤102の間に研磨液を供給しながら、下定盤101、上定盤102、内歯歯車(図示せず)を所定の方向に所定の速度で回転させる。
上記の回転動作により、下定盤101と上定盤102の間で複数のキャリア104が自転しながら太陽歯車103の周囲を公転するいわゆる遊星運動を行う。各キャリア104に保持されたウエハ105は、研磨液中で上下の研磨布と摺接し、上下両面が同時に研磨されるようになっている。
Next, a predetermined number of carriers 104 are set on the lower surface plate 101, and when the wafer 105 is set in each carrier 104, the upper surface plate 102 is lowered and a predetermined pressure is applied to each wafer 105.
Next, while the polishing liquid is supplied between the lower surface plate 101 and the upper surface plate 102 with the above-mentioned applied pressure applied, the lower surface plate 101, the upper surface plate 102, and the internal gear (not shown) are moved to a predetermined level. Rotate in a direction at a predetermined speed.
By the above rotating operation, a so-called planetary motion is performed in which a plurality of carriers 104 revolve around the sun gear 103 while rotating between the lower surface plate 101 and the upper surface plate 102. The wafer 105 held by each carrier 104 is in sliding contact with the upper and lower polishing cloths in the polishing liquid, and both upper and lower surfaces are polished simultaneously.

ところで、上述したウエハの両面研磨工程では、ウエハの平坦度の改善だけでなく、両面研磨工程の前工程までに生じた加工歪みの除去及び表面粗さの矯正が行われており、研磨量の管理が重要管理項目になっている。
そして、ウエハの両面研磨工程における研磨量の管理は、一般的には、経験に基づく研磨時間の管理により行われていた。
By the way, in the wafer double-side polishing process described above, not only the flatness of the wafer is improved, but also processing distortion generated up to the previous process of the double-side polishing process and correction of the surface roughness are performed. Management is an important management item.
The amount of polishing in the wafer double-side polishing step is generally managed by managing the polishing time based on experience.

具体的には、上記経験に基づく研磨時間の管理では、経験則により所定時間研磨し、その後、ウエハの仕上がり厚さを測定し、その測定結果により、研磨時間を調整していた(必要であれば、さらに研磨が行われていた)。
また、上記の経験に基づく研磨時間の管理では、固定の研磨時間を定めておき、その定めた研磨時間だけ研磨する方式(研磨時間固定方式)も多く採用されている。
尚、特許文献1には、上記のような経験に基づく研磨時間の管理によらず、ウエハの両面研磨工程における定盤振動周波数の変化から研磨終了時点を推定することも提案されている。
Specifically, in the management of the polishing time based on the above experience, polishing was performed for a predetermined time based on an empirical rule, and then the finished thickness of the wafer was measured, and the polishing time was adjusted based on the measurement result (if necessary) In this case, further polishing was performed).
Moreover, in the management of the polishing time based on the above experience, a method (fixed polishing time method) in which a fixed polishing time is set and polishing is performed for the determined polishing time is often employed.
Patent Document 1 also proposes estimating the polishing end point from the change in the surface plate vibration frequency in the double-side polishing process of the wafer, without managing the polishing time based on the above experience.

特開2005−252000号公報JP 2005-252000 A

しかしながら、上述した経験に基づく研磨時間の管理は、測定結果により研磨時間を調整しているため(必要であれば、さらに研磨を行う必要があるため)、その手間が面倒であると共に、加工終了から測定結果判定がなされるまでの間でウエハの加工ができないという技術的課題を有している。
また、上記の研磨時間固定方式では、研磨布の目立て(ドレス)や目詰まり解消のためのウォータジェットなどの作業をした後で、当該作業後の研磨レートが低下する現象が生じるため、所望の厚さ寸法に仕上げられないことがあるという技術的課題を有している。
具体的には、加工の間にダイヤモンドドレッサによる研磨布の目立て(ドレス)や、目詰まり解消のためのウォータジェットなどの作業をすると、研磨布の表面温度が低下し、研磨レートが低下する。その結果、ウエハの仕上がり厚さが目標値より厚くなっていた。
尚、特許文献1の定盤振動周波数の変化から研磨終了時点を推定する方式は、最適となる定盤振動周波数の選定が困難であり装置の初期設定作業が面倒であった。また、加工条件を変更する場合、定盤振動周波数が変化してしまい、変更の度に設定を変更する必要があった。
However, the management of the polishing time based on the above-described experience adjusts the polishing time based on the measurement result (because it is necessary to perform further polishing if necessary). The wafer has a technical problem that the wafer cannot be processed until the measurement result is determined.
Further, in the above-described fixed polishing time method, after a work such as dressing of the polishing cloth or a water jet for clogging is eliminated, a phenomenon occurs in which the polishing rate after the work is lowered. There is a technical problem that the thickness may not be finished.
Specifically, if the work such as dressing (dressing) of the polishing cloth with a diamond dresser or a water jet for eliminating clogging is performed during the processing, the surface temperature of the polishing cloth is lowered and the polishing rate is lowered. As a result, the finished thickness of the wafer was thicker than the target value.
In the method of estimating the polishing end point from the change in the surface plate vibration frequency of Patent Document 1, it is difficult to select the optimum surface plate vibration frequency, and the initial setting operation of the apparatus is troublesome. Further, when changing the machining conditions, the surface plate vibration frequency changes, and it is necessary to change the setting each time the change is made.

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、作業負担を増加させることなく、上下の回転定盤により半導体ウエハの両面を研磨する際の、研磨の進行状況を正確に推定できる半導体ウエハの研磨方法及び半導体ウエハ研磨装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above technical problem, and an object of the present invention is to polish when polishing both surfaces of a semiconductor wafer with upper and lower rotating surface plates without increasing the work load. It is an object of the present invention to provide a semiconductor wafer polishing method and a semiconductor wafer polishing apparatus capable of accurately estimating the progress of the process.

上記課題を解決するためになされた本発明にかかる半導体ウエハの研磨方法は、上下の回転定盤によりキャリアに保持された半導体ウエハを挟持し、該上下の回転定盤を回転動作させることにより、該半導体ウエハの両面を同時研磨する研磨装置を用いた半導体ウエハの研磨方法であって、前記半導体ウエハの両面を同時研磨している際の前記研磨装置の定盤負荷電流値をモニタするステップと、前記モニタした定盤負荷電流値を用いて、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に所定期間算出し、前記標準偏差の時間当たりの変化パターンが所定関係を満足したときに、研磨の終了時点であると推定するステップと、を有することを特徴としている。   The method for polishing a semiconductor wafer according to the present invention, which has been made to solve the above problems, sandwiches a semiconductor wafer held by a carrier with an upper and lower rotary platen, and rotates the upper and lower rotary platen, A method of polishing a semiconductor wafer using a polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer, the step of monitoring a platen load current value of the polishing apparatus when simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer; Using the monitored surface plate load current value, the standard deviation of the surface plate load current value within a predetermined time is calculated for a predetermined period for each reference time, and the change pattern of the standard deviation per time satisfies a predetermined relationship. And a step of estimating that it is the end point of polishing.

上記の構成を採用したのは、本願発明者が、半導体ウエハの両面研磨の進行に伴う研磨装置の経時的変化を詳細に調査した結果、ウエハやキャリアの研磨に伴う摩擦抵抗に起因して変化する装置検出値である定盤負荷電流値が、研磨の進行度を反映して変化する(バラツキが小さくなる)ことを見出したためである。すなわち、上記定盤負荷電流値の標準偏差を調べることにより、半導体ウエハの研磨の進行度を正確に推定できることを見出したためである。
したがって、本発明によれば、従来技術の「経験に基づく研磨時間の管理」による方法に比べ、作業負担をかけることなく(測定結果による研磨時間の調整作業が必要ないため)、半導体ウエハの仕上がり厚さを「目標厚」に近づけることができるようになる。
The above configuration was adopted because the inventor of the present application investigated the change over time of the polishing apparatus with the progress of double-side polishing of the semiconductor wafer, and as a result, changed due to the frictional resistance accompanying the polishing of the wafer and carrier. This is because the platen load current value, which is the device detection value, changes to reflect the degree of progress of polishing (the variation becomes smaller). That is, it was found that the progress of polishing of the semiconductor wafer can be accurately estimated by examining the standard deviation of the platen load current value.
Therefore, according to the present invention, the finish of the semiconductor wafer can be achieved without burdening the work (because there is no need to adjust the polishing time based on the measurement results) as compared with the conventional method based on “management of polishing time based on experience”. The thickness can be brought close to the “target thickness”.

特に、本願発明は、前記標準偏差の時間当たりの変化パターンが所定関係を満足したときに、研磨の終了時点であると推定することに特徴がある。
上述したように、定盤負荷電流値が研磨の進行度を反映し変化する(バラツキが小さくなる)ため、定盤負荷電流値の標準偏差の値や変化パターンにより、研磨の終了時点を正確に推定することができる。
In particular, the present invention is characterized in that when the change pattern of the standard deviation per time satisfies a predetermined relationship, it is estimated that the polishing is finished.
As described above, the platen load current value changes to reflect the progress of polishing (the variation becomes small), so the polishing end point can be accurately determined by the standard deviation value and change pattern of the platen load current value. Can be estimated.

ここで、研磨の終了時点であると推定するステップは、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に所定期間算出し、前記所定期間に算出された前記標準偏差に対して、Y=mX+bの式(但し、X:経過時間、Y:標準偏差σ、m:傾き、b:切片)で表される線形近似から、前記傾きmを算出し、前記傾きmの変化パターンを求め、前記傾きmが「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することが望ましい。   Here, the step of estimating the end point of polishing calculates a standard deviation of the platen load current value within a predetermined time for a predetermined period for each reference time, and with respect to the standard deviation calculated in the predetermined period , Y = mX + b (where X: elapsed time, Y: standard deviation σ, m: slope, b: intercept), the slope m is calculated, and a change pattern of the slope m is obtained. It is desirable to estimate that it is the end point of polishing when the inclination m satisfies the condition of “a predetermined threshold or more”.

また、研磨の終了時点であると推定するステップは、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に算出し、前記算出された直近の標準偏差と、所定時間前に算出された標準偏差との差を算出し、その差分の変化パターンを求め、前記差分が「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することが望ましい。   Further, in the step of estimating that the polishing is finished, the standard deviation of the platen load current value within a predetermined time is calculated every reference time, and the calculated nearest standard deviation and the predetermined time before are calculated. It is desirable to calculate a difference from the standard deviation, obtain a change pattern of the difference, and estimate that the polishing is finished when the difference satisfies a condition that “a predetermined threshold or more”.

また、上記課題を解決するためになされた本発明にかかる半導体ウエハ研磨装置は、上下の回転定盤によりキャリアに保持された半導体ウエハを挟持し、該上下の回転定盤を回転動作させることにより、該半導体ウエハの両面を同時研磨する半導体ウエハ研磨装置であって、前記上下の回転定盤の回転動作を制御する駆動制御部と、前記半導体ウエハの両面を同時研磨している際の定盤負荷電流値をモニタする検知部と、前記モニタした定盤負荷電流値を用いて一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に算出し、該算出した標準偏差の変化から前記研磨の進行度を推定する研磨進行状況推定部と、を有し、前記研磨進行状況推定部は、前記基準時間毎に算出した前記標準偏差の時間当たりの変化パターンが所定関係を満足した際、前記駆動制御部に対し、研磨の終了の信号送信し、前記回転定盤の回転動作を停止させ、研磨を終了させることを特徴としている。
このような本発明の半導体ウエハ研磨装置によれば、研磨の進行度を反映し変化する(バラツキが小さくなる)定盤負荷電流値をモニタし、そのモニタした定盤負荷電流値の標準偏差により研磨の進行度を推定するため、半導体ウエハの研磨の進行度を正確に推定でき、作業負担をかけることなく(測定結果による研磨時間の調整作業が必要ないため)、半導体ウエハの仕上がり厚さを「目標厚」に近づけることができる。
In addition, a semiconductor wafer polishing apparatus according to the present invention, which has been made to solve the above-described problems, sandwiches a semiconductor wafer held by a carrier with upper and lower rotating surface plates and rotates the upper and lower rotating surface plates. A semiconductor wafer polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer, a drive control unit for controlling the rotation operation of the upper and lower rotating surface plates, and a surface plate for simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer A standard deviation of a platen load current value within a fixed time using a detection unit that monitors the load current value and the monitored platen load current value is calculated for each reference time, and the change in the calculated standard deviation A polishing progress status estimation unit that estimates the degree of progress of polishing, and the polishing progress status estimation unit satisfies a predetermined relationship with a change pattern per hour of the standard deviation calculated for each reference time And when, to the drive controller, and the signal transmission end of the polishing, a rotational movement of the rotary plate is stopped, it is characterized in that to terminate the polishing.
According to such a semiconductor wafer polishing apparatus of the present invention, the platen load current value that changes (the variation becomes small) reflecting the progress of the polishing is monitored, and the standard deviation of the monitored platen load current value is monitored. Since the progress of polishing can be estimated, the progress of polishing of the semiconductor wafer can be accurately estimated, and the finished thickness of the semiconductor wafer can be determined without burdening the work (no need to adjust the polishing time based on the measurement results). It can be close to the “target thickness”.

ここで、前記研磨進行状況推定部は、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に所定期間算出し、前記所定期間に算出された前記標準偏差に対して、Y=mX+bの式(但し、X:経過時間、Y:標準偏差σ、m:傾き、b:切片)で表される線形近似から、前記傾きmを算出し、前記傾きmの変化パターンを求め、前記傾きmが「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することが望ましい。   Here, the polishing progress state estimating unit calculates a standard deviation of the platen load current value within a predetermined time for a predetermined period for each reference time, and Y = mX + b with respect to the standard deviation calculated for the predetermined period. The slope m is calculated from a linear approximation represented by the following formula (where X: elapsed time, Y: standard deviation σ, m: slope, b: intercept), the change pattern of the slope m is obtained, and the slope It is desirable to estimate that the polishing end point is reached when m satisfies the condition of “a predetermined threshold or more”.

また、前記研磨進行状況推定部は、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に算出し、算出された直近の標準偏差と、所定時間前に算出された標準偏差との差を算出し、その差分の変化パターンを求め、前記差分が「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することが望ましい。   In addition, the polishing progress estimation unit calculates a standard deviation of the platen load current value within a predetermined time for each reference time, and calculates the nearest standard deviation calculated and a standard deviation calculated before a predetermined time. It is desirable to calculate a difference, obtain a change pattern of the difference, and estimate that the polishing is finished when the difference satisfies a condition of “a predetermined threshold or more”.

本発明によれば、作業負担を増加させることなく、上下の回転定盤により半導体ウエハの両面を研磨する際の、研磨の進行状況を正確に推定できる半導体ウエハ研磨方法及び半導体ウエハ研磨装置を提供することができる。   According to the present invention, there are provided a semiconductor wafer polishing method and a semiconductor wafer polishing apparatus capable of accurately estimating the progress of polishing when both surfaces of a semiconductor wafer are polished by upper and lower rotating surface plates without increasing the work load. can do.

本発明の実施形態の研磨装置の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram showing typically the composition of the polish device of the embodiment of the present invention. 半導体ウエハの両面を同時研磨する研磨装置がウエハを研磨している際の上定盤負荷電流値を研磨時間に対応付けて示したグラフである。It is the graph which matched the upper surface plate load current value at the time of the grinding | polishing apparatus which grind | polishes both surfaces of a semiconductor wafer simultaneously grinding | polishing a wafer in correlation with grinding | polishing time. ウエハの両面を同時研磨する研磨装置がウエハを研磨している際の上定盤負荷電流値の一定時間内における標準偏差を基準時間毎に算出した値をウエハの研磨時間に対応付けて示したグラフである。The standard deviation of the upper platen load current value during the fixed time when the polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of the wafer is polishing the wafer is shown in correspondence with the polishing time of the wafer. It is a graph. ウエハの両面を同時研磨する研磨装置がウエハを研磨している際の上定盤負荷電流値の一定時間内における標準偏差を基準時間毎に所定期間算出し、前記所定期間内に算出された標準偏差に対して、Y=mX+bの式(但し、X:経過時間、Y:標準偏差σ、m:傾き、b:切片)で表される線形近似から基準時間毎に前記傾きmを算出して、前記傾きmの変化パターンをウエハの研磨時間に対応付けて示したグラフである。The standard deviation of the upper platen load current value within a predetermined time when the polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of the wafer is polishing the wafer is calculated for a predetermined period for each reference time, and the standard calculated within the predetermined period is calculated. For the deviation, the slope m is calculated for each reference time from a linear approximation expressed by the equation Y = mX + b (where X: elapsed time, Y: standard deviation σ, m: slope, b: intercept). 5 is a graph showing a change pattern of the inclination m in association with a polishing time of a wafer. ウエハの両面を同時研磨する研磨装置がウエハを研磨している際の上定盤負荷電流値の一定時間内における標準偏差を基準時間毎に算出し、算出された直近標準偏差と、所定時間前に算出された標準偏差との差を算出して、前記差分の変化パターンをウエハの研磨時間に対応付けて示したグラフである。The standard deviation of the upper platen load current value during the fixed time when the polishing apparatus that polishes both sides of the wafer is polishing the wafer is calculated for each reference time. 7 is a graph showing a difference between the calculated standard deviation and the change pattern of the difference in association with the polishing time of the wafer. ウエハの仕上がり厚さと、その仕上がり厚さを特定する研磨終了直前の上定盤負荷電流値の標準偏差との相関関係を示した模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a correlation between a finished thickness of a wafer and a standard deviation of an upper surface plate load current value immediately before completion of polishing for specifying the finished thickness. 本実施形態の研磨装置が行うウエハ研磨工程の進行状況を上定盤負荷電流値の標準偏差の傾きから推定する処理の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of the process which estimates the progress state of the wafer grinding | polishing process which the grinding | polishing apparatus of this embodiment performs from the inclination of the standard deviation of an upper surface plate load current value. 本実施形態の研磨装置が行うウエハ研磨工程の進行状況を上定盤負荷電流値の標準偏差の差分から推定する処理の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of the process which estimates the progress condition of the wafer grinding | polishing process which the grinding | polishing apparatus of this embodiment performs from the difference of the standard deviation of an upper surface plate load current value. 従来技術の遊星歯車方式の研磨装置の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the grinding | polishing apparatus of the planetary gear system of a prior art.

以下、本発明の実施形態の半導体ウエハの研磨方法及び半導体ウエハ研磨装置(以下、「研磨装置」という)について、図面に基づいて説明する。
先ず、本実施形態の研磨装置の構成を図1に基づいて説明する。
尚、図1は、本発明の実施形態の研磨装置の構成を模式的に示すブロック図である。
Hereinafter, a semiconductor wafer polishing method and a semiconductor wafer polishing apparatus (hereinafter referred to as “polishing apparatus”) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the structure of the polishing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the polishing apparatus according to the embodiment of the present invention.

図示するように、研磨装置1は、被処理基板である半導体ウエハW(以下、「ウエハW」という)の両面を同時に鏡面研磨する装置であり、複数の半導体ウエハWを同時に処理(バッチ処理)する装置構成となされている。
また、研磨装置1は、定盤負荷電流検知部12及び制御部20を備え、当該定盤負荷電流検知部12及び制御部20により、ウエハWの研磨時における装置検出値(研磨装置1の状態を示す値)をモニタし、そのモニタした装置検出値から一定時間内(例えば60秒間)にモニタされた装置検出値の標準偏差σを基準時間毎(例えば1秒毎)に算出し、その算出した標準偏差σの推移からウエハWの研磨工程の進行状況を推定するようになされている。
尚、本実施形態の研磨装置1の構成のうち、ウエハWの研磨工程の進行状況を推定する構成(定盤負荷電流検知部12、制御部20)以外は周知技術と同じである。
そのため、以下では、研磨装置1の構成のうち「定盤負荷電流検知部12及び制御部20」以外の構成を簡略化して説明する。
As shown in the figure, the polishing apparatus 1 is an apparatus for simultaneously mirror-polishing both surfaces of a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as “wafer W”) that is a substrate to be processed, and simultaneously processes a plurality of semiconductor wafers W (batch processing). It is set as the apparatus structure to do.
Further, the polishing apparatus 1 includes a surface plate load current detection unit 12 and a control unit 20, and an apparatus detection value (a state of the polishing apparatus 1) at the time of polishing the wafer W by the surface plate load current detection unit 12 and the control unit 20. The standard deviation σ of the device detection value monitored within a certain time (for example, 60 seconds) is calculated from the monitored device detection value for each reference time (for example, every second), and the calculation is performed. The progress of the polishing process of the wafer W is estimated from the transition of the standard deviation σ.
Note that the configuration of the polishing apparatus 1 of the present embodiment is the same as the known technology except for the configuration (the platen load current detection unit 12 and the control unit 20) that estimates the progress of the polishing process of the wafer W.
Therefore, hereinafter, the configuration of the polishing apparatus 1 other than “the platen load current detection unit 12 and the control unit 20” will be described in a simplified manner.

具体的には、研磨装置1は、上定盤(上回転定盤)2と下定盤(下回転定盤)3とを備え、それらの対向面には、ウエハWの両面を研磨するための研磨布4、5がそれぞれ貼付されている。
また、前記上定盤2と下定盤3との間には、それぞれ複数のウエハWを保持する複数のキャリア6aが配置される。また、各キャリア6aが保持するウエハWの上下面は、前記研磨布4、5に臨む状態になされている。
Specifically, the polishing apparatus 1 includes an upper surface plate (upper rotation surface plate) 2 and a lower surface plate (lower rotation surface plate) 3, and the opposite surfaces thereof are for polishing both surfaces of the wafer W. Abrasive cloths 4 and 5 are respectively attached.
A plurality of carriers 6 a for holding a plurality of wafers W are arranged between the upper surface plate 2 and the lower surface plate 3. Further, the upper and lower surfaces of the wafer W held by each carrier 6 a are in a state of facing the polishing cloths 4 and 5.

また、上定盤2は、昇降駆動部7により昇降移動可能に設けられ、研磨加工の際には、前記昇降駆動部7が上定盤2を下降移動させ、各キャリア6aは、上下の定盤に挟まれて所定の圧力で押圧されるようになされている。一方、ウエハWの搬入出時、メンテナンスの際等には、上定盤2は昇降駆動部7により下定盤3に対して上昇移動される。
尚、この昇降駆動部7の駆動は、制御部20からの命令信号に基づき制御される。
Further, the upper surface plate 2 is provided so as to be movable up and down by the elevating drive unit 7, and during the polishing process, the elevating drive unit 7 moves the upper surface plate 2 downward, and each carrier 6a is moved up and down. It is sandwiched between boards and pressed with a predetermined pressure. On the other hand, the upper surface plate 2 is moved up and down with respect to the lower surface plate 3 by the elevating drive unit 7 during loading / unloading of the wafer W, maintenance, and the like.
Note that the drive of the lift drive unit 7 is controlled based on a command signal from the control unit 20.

また、上定盤2には、上部回転駆動部8aにより軸回りに回転する回転軸2aが設けられている。そして、上定盤2は、上部回転駆動部8aにより駆動(回転)する回転軸2aと共に回転するようになっている。
また、下定盤3には、下部回転駆動部8bにより軸回りに回転する回転軸3aが設けられている。そして、下定盤3は、下部回転駆動部8bにより駆動(回転)する回転軸3aと共に回転(上定盤2と逆方向に回転)するようになっている。
尚、上部回転駆動部8a及び下部回転駆動部8bの動作は、制御部20からの命令信号に基づき制御される。
Further, the upper surface plate 2 is provided with a rotating shaft 2a that is rotated around an axis by the upper rotation driving unit 8a. And the upper surface plate 2 rotates with the rotating shaft 2a driven (rotated) by the upper rotation drive part 8a.
Further, the lower surface plate 3 is provided with a rotating shaft 3a that rotates about the axis by the lower rotation driving unit 8b. The lower surface plate 3 rotates (rotates in the direction opposite to the upper surface plate 2) together with the rotation shaft 3a driven (rotated) by the lower rotation driving unit 8b.
The operations of the upper rotation drive unit 8a and the lower rotation drive unit 8b are controlled based on a command signal from the control unit 20.

また、複数のキャリア6aは、上記した回転軸2a及び回転軸3aと同軸に配置された回転軸(図示せず)を中心とする一円周上に配置され、それぞれの側部が、前記回転軸(図示せず)の周囲に設けられたサンギア(図示せず)に噛合するようになされている。
また、前記回転軸(図示せず)を中心として、前記複数のキャリア6aの外側には、それら全体を取り囲むように環状のインターナルギア6cが設けられ、各キャリア6aの側部に噛合するようになされている。このインターナルギア6cは、定盤(上定盤2、下定盤3)を駆動する機構(上部回転駆動部8a、下部回転駆動部8b)と別のモータにより独立に回転駆動されるようになっている。
Further, the plurality of carriers 6a are arranged on a circumference around a rotation shaft (not shown) arranged coaxially with the rotation shaft 2a and the rotation shaft 3a described above, and each side portion is rotated in the rotation direction. It meshes with a sun gear (not shown) provided around a shaft (not shown).
Further, an annular internal gear 6c is provided on the outer side of the plurality of carriers 6a around the rotating shaft (not shown) so as to surround the entire carrier 6a, and meshes with the side portion of each carrier 6a. Has been made. The internal gear 6c is driven to rotate independently from a mechanism (upper rotational drive unit 8a, lower rotational drive unit 8b) that drives the surface plates (upper surface plate 2, lower surface plate 3) and a separate motor. Yes.

また、上定盤2には、キャリア6aの研磨面に研磨液を供給する研磨液供給管10が設けられ、この研磨液供給管10には、研磨液貯留タンクやポンプ等からなる研磨液供給部11により研磨液が供給されるようになされている。
尚、研磨液供給部11の動作は、制御部20からの命令信号に基づき制御される。
Further, the upper surface plate 2 is provided with a polishing liquid supply pipe 10 for supplying a polishing liquid to the polishing surface of the carrier 6a, and this polishing liquid supply pipe 10 is supplied with a polishing liquid consisting of a polishing liquid storage tank, a pump and the like. The polishing liquid is supplied by the part 11.
The operation of the polishing liquid supply unit 11 is controlled based on a command signal from the control unit 20.

また、本実施形態の研磨装置1は、上定盤2を回転駆動させる上部回転駆動部8aに接続された(電気的に接続された)定盤負荷電流検知部12が設けられている。
この定盤負荷電流検知部12は、上部回転駆動部8aが上定盤2を回転させている最中の「上定盤負荷電流値」をモニタ(検出)し、制御部20の定盤負荷電流取得部22に、そのモニタした「上定盤負荷電流値」を送信するように構成されている。
In addition, the polishing apparatus 1 of the present embodiment is provided with a surface plate load current detection unit 12 connected (electrically connected) to an upper rotation driving unit 8a that rotates the upper surface plate 2.
The surface plate load current detection unit 12 monitors (detects) the “upper surface plate load current value” while the upper rotation driving unit 8 a rotates the upper surface plate 2, and the surface plate load of the control unit 20. The current acquisition unit 22 is configured to transmit the monitored “upper surface plate load current value”.

また、本実施形態の研磨装置1は、装置全体の動作を制御すると共に、ウエハWの研磨工程の進行状況を推定する制御部20を備えている。
この制御部20は、装置全体の動作を制御する駆動制御部21と、定盤負荷電流検知部12が送信する「上定盤負荷電流値」を受信する定盤負荷電流取得部22と、定盤負荷電流取得部22が受信した「上定盤負荷電流値」を用いてウエハWの研磨の進行状況(進行度)を推定する研磨進行状況推定部23とを有している。
Further, the polishing apparatus 1 of the present embodiment includes a control unit 20 that controls the operation of the entire apparatus and estimates the progress of the polishing process of the wafer W.
The control unit 20 includes a drive control unit 21 that controls the operation of the entire apparatus, a platen load current acquisition unit 22 that receives an “upper platen load current value” transmitted by the platen load current detection unit 12, A polishing progress estimation unit 23 that estimates the progress (degree of progress) of polishing of the wafer W using the “upper surface plate load current value” received by the panel load current acquisition unit 22.

また、制御部20のハードウエア構成は特に限定されるものではないが、例えば、制御部20は、CPU及びメモリを有するコンピュータにより構成することができる。この場合、前記メモリには、「駆動制御部21、定盤負荷電流取得部22及び研磨進行状況推定部23」の機能を実現するためのプログラムが格納されている。
そして、「駆動制御部21、定盤負荷電流取得部22及び研磨進行状況推定部23」の機能は、前記CPUが前記メモリに格納された前記プログラムを実行することにより実現される。
Moreover, the hardware configuration of the control unit 20 is not particularly limited. For example, the control unit 20 can be configured by a computer having a CPU and a memory. In this case, the memory stores a program for realizing the functions of the “drive control unit 21, the surface plate load current acquisition unit 22, and the polishing progress estimation unit 23”.
The functions of “the drive control unit 21, the surface plate load current acquisition unit 22, and the polishing progress estimation unit 23” are realized by the CPU executing the program stored in the memory.

以下、制御部20の各部の機能を詳細に説明する。
前記駆動制御部21は、研磨装置1の各部(昇降駆動部7、上部回転駆動部8a、下部回転駆動部8b、研磨液供給部11等)に各種命令信号(制御信号)を送信し、前記各部の動作を制御する。
また、定盤負荷電流取得部22は、定盤負荷電流検知部12から送信される「上定盤負荷電流値」受信し、制御部20の前記メモリの所定領域に格納する。
Hereinafter, functions of each unit of the control unit 20 will be described in detail.
The drive control unit 21 transmits various command signals (control signals) to each part of the polishing apparatus 1 (elevation drive unit 7, upper rotation drive unit 8a, lower rotation drive unit 8b, polishing liquid supply unit 11, etc.), Control the operation of each part.
Further, the surface plate load current acquisition unit 22 receives the “upper surface plate load current value” transmitted from the surface plate load current detection unit 12 and stores it in a predetermined area of the memory of the control unit 20.

また、研磨進行状況推定部23は、前記メモリに格納された上定盤負荷電流値を用いて、所定時間内(例えば60秒間)にモニタされた上定盤負荷電流値の標準偏差σを基準時間毎(例えば1秒毎)に算出し、その算出した標準偏差σの推移からウエハWの研磨工程の進行状況を推定する。そして、研磨されている半導体ウエハの厚さが「目標厚」と推定された場合には、前記駆動制御部21に対して研磨終了信号を送信し、前記回転定盤の回転動作を停止させ、研磨を終了させるように構成されている。
尚、ウエハWの研磨工程の進行状況を高精度に推定できるようにするため、本実施形態では、研磨装置1のキャリア6aの厚み(厚さ寸法)が、ウエハWの仕上がり目標厚(ウエハWの仕上がり厚さ寸法)と同一寸法、若しくは微少差の範囲の厚さ寸法(好ましくは、ウエハWの仕上がり厚さ寸法の中心値から±6μmの範囲内の厚さ寸法)になされている。
Further, the polishing progress state estimation unit 23 uses the upper platen load current value stored in the memory as a reference for the standard deviation σ of the upper platen load current value monitored within a predetermined time (for example, 60 seconds). It is calculated every time (for example, every 1 second), and the progress of the polishing process of the wafer W is estimated from the transition of the calculated standard deviation σ. When the thickness of the semiconductor wafer being polished is estimated to be the “target thickness”, a polishing end signal is transmitted to the drive control unit 21 to stop the rotation operation of the rotating platen, It is comprised so that grinding | polishing may be complete | finished.
In the present embodiment, the thickness (thickness dimension) of the carrier 6a of the polishing apparatus 1 is set so that the final thickness of the wafer W (wafer W) can be estimated so that the progress of the polishing process of the wafer W can be estimated with high accuracy. The thickness of the wafer W is preferably the same as or a thickness within the range of a slight difference (preferably a thickness within the range of ± 6 μm from the center value of the finished thickness of the wafer W).

また、ウエハWの研磨工程の進行状況を高精度に推定できるようにするため、キャリア6aは、その表面の摩擦係数がウエハWの表面の摩擦係数よりも小さい材質により形成されていることが望ましい。例えば、キャリア6aは、ステンレス鋼、チタン、樹脂等を基材として、当該基材表面に摩擦係数の低いDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜を被覆して形成されたものであっても良い。   Further, in order to be able to estimate the progress of the polishing process of the wafer W with high accuracy, it is desirable that the carrier 6 a be formed of a material whose surface friction coefficient is smaller than that of the wafer W surface. . For example, the carrier 6a may be formed by coating a DLC (diamond-like carbon) film having a low friction coefficient on the surface of the base material made of stainless steel, titanium, resin, or the like.

このように、モニタした上定盤負荷電流値を用いて、ウエハWの研磨工程の進行状況を推定する構成を採用したのは以下の理由による。
本願発明者が、ウエハWの研磨の進行に伴う研磨装置1の経時的変化を詳細に調査した結果、ウエハWやキャリア6aの研磨に伴う摩擦抵抗に起因して変化する装置検出値(例えば、上定盤負荷電流値)が、研磨の進行度に反映して変化することを見出したことによる。
また、本願発明者が、研磨装置1のキャリア6aの厚みをウエハWの仕上がり目標厚と同一かこれより僅かに薄く(若しくは僅かに厚く)してウエハWの研磨を行うと、研磨の進行に伴うウエハWの厚さ寸法の減少により、研磨装置1の装置検出値(上定盤負荷電流値等)のバラツキが小さくなることを見出したことによる。
The reason for adopting the configuration in which the progress of the polishing process of the wafer W is estimated using the monitored upper surface plate load current value is as follows.
The inventor of the present application has investigated in detail the change over time of the polishing apparatus 1 as the wafer W is being polished, and as a result, apparatus detection values that change due to the frictional resistance accompanying the polishing of the wafer W and the carrier 6a (for example, This is because the upper platen load current value) is reflected in the progress of polishing.
In addition, when the inventor performs polishing of the wafer W by making the thickness of the carrier 6a of the polishing apparatus 1 equal to or slightly thinner (or slightly thicker) than the target finish thickness of the wafer W, the polishing progresses. This is because the variation in the detected value (such as the upper platen load current value) of the polishing apparatus 1 is reduced by the reduction in the thickness dimension of the wafer W.

具体的には、本願発明者は、一般的な両面研磨装置において、両面研磨加工を1回(1バッチ)行いウエハWの研磨時の上定盤負荷電流値を1秒毎にモニタした。そして、X軸に「研磨の経過時間」をとり、Y軸に「上定盤負荷電流値」をとった2次元座標を作成し、その2次元座標上に前記モニタした値をプロットしてみると、図2に示す結果が得られた。図2を参照すると、上定盤負荷電流のバラツキが研磨時間の経過と共に小さくなっていることが判る。   Specifically, the inventor of the present application monitored the upper platen load current value at the time of polishing the wafer W every second by performing double-side polishing processing once (1 batch) in a general double-side polishing apparatus. Then, create a two-dimensional coordinate with the “elapsed polishing time” on the X-axis and the “upper surface plate load current value” on the Y-axis, and plot the monitored value on the two-dimensional coordinate. The result shown in FIG. 2 was obtained. Referring to FIG. 2, it can be seen that the variation in the upper platen load current decreases with the lapse of the polishing time.

また、上記のモニタした上定盤負荷電流値を用いて、60秒間の上定盤負荷電流値の標準偏差σを1秒毎に算出し、X軸に「研磨の経過時間」をとり、Y軸に「60秒間の上定盤負荷電流値の標準偏差σ」をとった2次元座標を作成し、その2次元座標上に前記算出した値をプロットすると、図3に示す結果が得られた。
図3を参照すると、上定盤負荷電流値の標準偏差σが研磨時間の経過と共に小さくなっていき最小値(図中のX軸が1330秒の時点)となった後、上昇に転じていることが判る。
Further, using the monitored upper surface plate load current value, the standard deviation σ of the upper surface plate load current value for 60 seconds is calculated every second, and the “elapsed polishing time” is taken on the X axis. When a two-dimensional coordinate taking the “standard deviation σ of the upper platen load current value for 60 seconds” on the axis is created and the calculated value is plotted on the two-dimensional coordinate, the result shown in FIG. 3 is obtained. .
Referring to FIG. 3, the standard deviation σ of the upper platen load current value becomes smaller as the polishing time elapses and becomes the minimum value (when the X axis in the figure is 1330 seconds), and then starts to rise. I understand that.

これは、研磨対象となる主体が研磨進行と共に変化する(研磨対象が「ウエハW」→「ウエハW及びキャリア6a」→「キャリア6a」と移行する)ことにより生じる現象と考えられる。
即ち、上記のようになるのは、ウエハWの厚さが、キャリア6aより厚いときには、研磨布4、5による研磨の付加がウエハWに掛かり、その後、ウエハWの厚さと、キャリア6aの厚さとが同じになると、前記付加がウエハW及びキャリア6aの両方に分散され、更にその後、ウエハWの厚さがキャリア6aの厚さより薄くなったとき、前記付加がキャリア6aへ移行することにより生じるものと考えられる。
したがって、図3に示す標準偏差σの最小値が、ウエハWの厚さ寸法とキャリア6aの厚さ寸法とが同一になった時点と考えられる。
This is considered to be a phenomenon that occurs when the main subject to be polished changes as the polishing progresses (the polishing target shifts from “wafer W” → “wafer W and carrier 6a” → “carrier 6a”).
That is, as described above, when the thickness of the wafer W is thicker than that of the carrier 6a, the wafer W is subjected to polishing by the polishing cloths 4 and 5, and then the thickness of the wafer W and the thickness of the carrier 6a. Are added to both the wafer W and the carrier 6a, and when the thickness of the wafer W becomes thinner than the thickness of the carrier 6a, the addition is transferred to the carrier 6a. It is considered a thing.
Therefore, the minimum value of the standard deviation σ shown in FIG. 3 is considered to be a point in time when the thickness dimension of the wafer W and the thickness dimension of the carrier 6a become the same.

そのため、本実施形態では、図3に示す現象を利用し、所定経過時間内でモニタした上定盤負荷電流値の標準偏差σ(一定時間内の定盤負荷電流値の標準偏差σ)を基準時間毎(a秒毎)に所定期間算出し、その標準偏差σの時間当たりの変化パターンが所定関係を満足したときを研磨終了時と推定するようにした。
この変化パターンとは、所定時間内の標準偏差の傾き、あるいは算出された直近の標準偏差と所定時間前に算出された標準偏差との差の変化の指標のことをいう。
Therefore, in the present embodiment, the phenomenon shown in FIG. 3 is used, and the standard deviation σ of the upper platen load current value monitored within a predetermined elapsed time (standard deviation σ of the platen load current value within a fixed time) is used as a reference. A predetermined period is calculated every time (every second), and when the change pattern of the standard deviation σ per time satisfies a predetermined relationship, it is estimated that the polishing is finished.
This change pattern refers to an indicator of a change in standard deviation within a predetermined time or a difference between a calculated standard deviation and a standard deviation calculated before a predetermined time.

例えば、図3に示す1秒毎に算出した60秒間の上定盤負荷電流値の標準偏差の結果に対して、150秒間の標準偏差の傾きを1秒毎に算出し、X軸に「研磨の経過時間」をとり、Y軸に「60秒間の上定盤負荷電流値の標準偏差の150秒間の傾き」をとった2次元座標を作成し、その2次元座標上に前記算出した値をプロットすると、図4に示す結果が得られる。
また、図3に示す1秒毎に算出した60秒間の上定盤負荷電流値の標準偏差の結果に対して、150秒前の標準偏差との差分を1秒毎に算出し、X軸に「研磨の経過時間」をとり、Y軸に「60秒間の上定盤負荷電流標準偏差の150秒前との差」をとった2次元座標を作成し、その2次元座標上に前記算出した値をプロットすると、図5に示す結果が得られる。
For example, with respect to the result of the standard deviation of the upper platen load current value for 60 seconds calculated every second shown in FIG. 3, the slope of the standard deviation for 150 seconds is calculated every second, and “polishing” is applied to the X axis. Is taken, and the Y-axis is taken to create a two-dimensional coordinate taking the “slope of the standard deviation of the upper platen load current value for 60 seconds for 150 seconds”, and the calculated value is represented on the two-dimensional coordinate. When plotted, the results shown in FIG. 4 are obtained.
Also, with respect to the result of the standard deviation of the upper platen load current value for 60 seconds calculated every second shown in FIG. 3, the difference from the standard deviation of 150 seconds before is calculated every second, A two-dimensional coordinate was created by taking the “elapsed polishing time” and taking the “difference from the standard deviation of the upper platen load current of 60 seconds for 150 seconds” on the Y axis, and the above calculation was made on the two-dimensional coordinate. When the values are plotted, the results shown in FIG. 5 are obtained.

図4、及び図5を参照すると、いずれも傾き、もしくは差分が1400秒前後で急激に変化していることが判る。すなわち、この標準偏差の変化を表す値に対して、閾値を設けることで研磨終了時を推定することができる。   Referring to FIGS. 4 and 5, it can be seen that both the slope or the difference changes rapidly around 1400 seconds. That is, the polishing end time can be estimated by providing a threshold value for the value representing the change in the standard deviation.

さらに、本願発明者は、加工終了直前の標準偏差σの値と、仕上がりウエハWの厚さとの関係を検証した。
具体的には、ウエハWの研磨時の60秒間の上定盤負荷電流値の標準偏差σを1秒毎に算出し、加工時間を11条件に振って、研磨前のウエハ厚さが略同等のウエハWを研磨して、「仕上がりウエハWの厚さ」と、「ウエハWの研磨終了直前の60秒間の上定盤負荷電流値の標準偏差σ」との関係を検証した。標準偏差σと仕上がりウエハ厚さの相関を図6に示す。
Further, the inventor of the present application verified the relationship between the value of the standard deviation σ immediately before the end of processing and the thickness of the finished wafer W.
Specifically, the standard deviation σ of the upper platen load current value for 60 seconds during polishing of the wafer W is calculated every second, the processing time is changed to 11 conditions, and the wafer thickness before polishing is substantially equal. The wafer W was polished, and the relationship between the “thickness of the finished wafer W” and the “standard deviation σ of the upper platen load current value for 60 seconds immediately before the completion of polishing of the wafer W” was verified. FIG. 6 shows the correlation between the standard deviation σ and the finished wafer thickness.

図6に示す結果より、標準偏差σの推移は仕上がりウエハWの厚さを反映したものであることが判り、上記の推移を変化パターンの指標として処理し、所定の関係を満足したときを研磨終了時と推定することにより、仕上がりウエハWの厚さ所望の目標値に近づけることができることを見出した。
また、キャリア6aの厚さ寸法よりもウエハWの仕上がり目標厚を薄くしたい場合には、上記の変化パターンの指標が所定の関係を満足した時点から所定時間研磨した時点を研磨終了時点とすることもできる。
From the results shown in FIG. 6, it can be seen that the transition of the standard deviation σ reflects the thickness of the finished wafer W. The above transition is processed as an index of the change pattern, and polishing is performed when a predetermined relationship is satisfied. It has been found that the thickness of the finished wafer W can be brought close to a desired target value by estimating the end time.
Further, when it is desired to make the finished target thickness of the wafer W smaller than the thickness dimension of the carrier 6a, the polishing end time is defined as the time when the index of the change pattern satisfies the predetermined relationship for the predetermined time. You can also.

次に、研磨装置1の動作を説明する。
上記のように構成された研磨装置1においては、各キャリア6aに研磨前のウエハWが設置されると、制御部20の制御により、上定盤2が下降移動される。そして、キャリア6aに保持されたウエハWが上定盤2及び下定盤3により挟まれ、所定の荷重で押圧された状態となされる。
次いで、回転軸2a、3aが回転駆動され、研磨液供給管10から研磨液が供給されつつ各キャリア6aが自転しながら回転軸(図示せず)の周りを回転する。これにより、ウエハWの両面が研磨布4、5によって同時に研磨される。
Next, the operation of the polishing apparatus 1 will be described.
In the polishing apparatus 1 configured as described above, when the unpolished wafer W is placed on each carrier 6a, the upper surface plate 2 is moved downward under the control of the control unit 20. Then, the wafer W held by the carrier 6a is sandwiched between the upper surface plate 2 and the lower surface plate 3, and is pressed with a predetermined load.
Next, the rotary shafts 2a and 3a are rotationally driven, and each carrier 6a rotates around a rotary shaft (not shown) while rotating while the polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply pipe 10. Thereby, both surfaces of the wafer W are simultaneously polished by the polishing cloths 4 and 5.

また、制御部20は、ウエハWの研磨工程が開始されると、定盤付加電流検知部12を介して上定盤付加電流値をモニタすると共に、図7の処理ステップを実行し、ウエハWの研磨終了時点を推定し、研磨装置1によるウエハWの研磨工程を終了させる。   When the polishing process of the wafer W is started, the control unit 20 monitors the upper platen additional current value via the platen additional current detection unit 12 and executes the processing steps of FIG. The polishing end time is estimated, and the polishing process of the wafer W by the polishing apparatus 1 is ended.

次に、本実施形態の研磨装置1により行われるウエハWの研磨工程の進行状況を推定する処理を図7に基づいて説明する。
ここで、図7は、本実施形態の研磨装置が行うウエハ研磨工程の進行状況を推定する処理の手順を示したフローチャートであり、制御部20を構成する研磨進行状況推定部23により行われる処理を示したものである。
尚、図7の処理ステップに並行し、定盤負荷電流検知部12及び定盤負荷電流取得部22が「上定盤負荷電流値」をモニタし、制御部20のメモリの所定領域に格納する処理を行っている。
Next, processing for estimating the progress of the polishing process of the wafer W performed by the polishing apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
Here, FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the process for estimating the progress of the wafer polishing process performed by the polishing apparatus of the present embodiment, and the process performed by the polishing progress estimating unit 23 constituting the control unit 20. Is shown.
In parallel with the processing steps of FIG. 7, the platen load current detection unit 12 and the platen load current acquisition unit 22 monitor the “upper platen load current value” and store it in a predetermined area of the memory of the control unit 20. Processing is in progress.

具体的には、研磨進行状況推定部23は、ウエハWの研磨工程が開始されると、研磨開始からの経過時間Tが「A秒(例えば、60秒)」になるまで待機し、経過時間Tが「A秒」になると、S2の処理に移行する(S1)。   Specifically, when the polishing process of the wafer W is started, the polishing progress estimation unit 23 waits until the elapsed time T from the start of polishing becomes “A seconds (for example, 60 seconds)”. When T becomes “A second”, the process proceeds to S2 (S1).

次に、研磨進行状況推定部23は、前記メモリに格納された「上定盤負荷電流値」を用いて、「研磨開始からの経過時間T」を基準にして「A秒前」までの間(一定時間)にモニタした「上定盤負荷電流値」の標準偏差σを算出する(S2)。
尚、図7の処理ステップに並行し、S2で算出した標準偏差σを制御部20のメモリの所定領域に格納する処理を行っている。
Next, the polishing progress status estimation unit 23 uses the “upper platen load current value” stored in the memory to “A seconds before” based on the “elapsed time T from the start of polishing”. The standard deviation σ of the “upper surface plate load current value” monitored at (a fixed time) is calculated (S2).
In parallel with the processing steps of FIG. 7, the standard deviation σ calculated in S <b> 2 is stored in a predetermined area of the memory of the control unit 20.

次に、研磨進行状況推定部23は、研磨開始からの経過時間Tが「B(例えば、150秒)秒以上」であれば、S5の処理に進み、経過時間Tが「B秒未満」であれば、S4の処理に進む(S3)。
次に、研磨進行状況推定部23は、研磨開始からの経過時間Tが「C(例えば、900秒)秒以上」であれば、S6の処理に進み、経過時間Tが「C秒未満」であれば、S4の処理に進む(S5)。S5においては、研磨時間の最低時間を確保すると共に、研磨の前半での標準偏差のバラツキに起因した傾きの変動による研磨終了の誤検知を抑制することができる(図4における900秒までの傾きのバラツキを検出しないため)。
S6において、研磨進行状況推定部23は、「研磨開始からの経過時間T」を基準にして「B秒前」までの間(所定期間)に算出された標準偏差σに対して、Y=mX+bの式(但し、X:経過時間、Y:標準偏差σ、m:傾き、b:切片)で表される線形近似から、傾きmを算出する。
次に、研磨進行状況推定部23は、傾きmが「閾値(例えば、0)以上」であれば、S8に進み、傾きmが「閾値未満」であれば、S4の処理に進む(S7)。
Next, if the elapsed time T from the start of polishing is “B (for example, 150 seconds) seconds or longer”, the polishing progress status estimating unit 23 proceeds to the process of S5, and the elapsed time T is “less than B seconds”. If there is, the process proceeds to S4 (S3).
Next, if the elapsed time T from the start of polishing is “C (for example, 900 seconds) seconds or longer”, the polishing progress estimation unit 23 proceeds to the process of S6, and the elapsed time T is “less than C seconds”. If there is, the process proceeds to S4 (S5). In S5, while ensuring the minimum polishing time, it is possible to suppress the erroneous detection of the end of polishing due to the fluctuation of the inclination due to the variation of the standard deviation in the first half of the polishing (the inclination up to 900 seconds in FIG. 4). Because it does not detect any variation.)
In S6, the polishing progress estimation unit 23 calculates Y = mX + b with respect to the standard deviation σ calculated until “B seconds ago” (predetermined period) with reference to “elapsed time T from the start of polishing”. The slope m is calculated from a linear approximation represented by the following formula (where X: elapsed time, Y: standard deviation σ, m: slope, b: intercept).
Next, if the slope m is “threshold (for example, 0) or more”, the polishing progress state estimation unit 23 proceeds to S8, and if the slope m is “less than the threshold”, proceeds to the process of S4 (S7). .

具体的には、研磨進行状況推定部23は、本ステップ(S7)において、傾きmが閾値以上(すなわち、「上定盤負荷電流値」のバラツキの変化が所定レベル以上)になると、ウエハWが仕上がり目標厚まで研磨されたと推定し、S8に進む。
即ち、前記傾きmは、例えば図4に示すように負の傾きから正の傾きに変化する。したがって、傾きmを「閾値(例えば、0)以上」とすることにより、研磨されているウエハWの厚さ寸法が、研磨装置1のキャリア6aの厚み(厚さ寸法)と略同一になったことを推定でき、ウエハWの仕上がり目標厚まで研磨されたと推定できる。
一方、研磨進行状況推定部23は、本ステップ(S7)において、傾きmが閾値以下であれば(すなわち、「上定盤負荷電流値」のバラツキの変化が所定レベル以下)、ウエハWが仕上がり目標厚まで研磨されていないと推定し、S4に進む。
Specifically, in this step (S7), when the inclination m is equal to or greater than a threshold value (that is, the variation of the “upper surface plate load current value” is equal to or greater than a predetermined level), the polishing progress state estimating unit 23 determines that the wafer W Is estimated to have been polished to the finished target thickness, and the process proceeds to S8.
That is, the inclination m changes from a negative inclination to a positive inclination as shown in FIG. 4, for example. Therefore, by setting the slope m to “threshold (for example, 0) or more”, the thickness dimension of the wafer W being polished becomes substantially the same as the thickness (thickness dimension) of the carrier 6a of the polishing apparatus 1. This can be estimated, and it can be estimated that the wafer W has been polished to the finished target thickness.
On the other hand, in this step (S7), if the inclination m is equal to or smaller than the threshold value (that is, the variation in the variation of the “upper surface plate load current value” is equal to or smaller than a predetermined level), the polishing progress state estimating unit 23 finishes the wafer W. It is estimated that the target thickness has not been polished, and the process proceeds to S4.

そして、S8では、研磨進行状況推定部23は、研磨終了時点であると推定し、駆動制御部21を介して、ウエハWの研磨工程を終了させる。
具体的には、研磨進行状況推定部23は、傾きmが閾値以上すなわち、「上定盤負荷電流値」のバラツキの変化が所定レベルより大きくなると)、駆動制御部21に、研磨終了時点である旨を示す信号を送信する。
また、駆動制御部21は、研磨終了時点である旨を示す信号を受信すると、研磨装置1の各部(昇降駆動部7、上部回転駆動部8a、下部回転駆動部8b、研磨液供給部11等)に各種命令信号(制御信号)を送信し、研磨工程を終了させる。
In S <b> 8, the polishing progress state estimation unit 23 estimates that the polishing is finished, and ends the polishing process of the wafer W via the drive control unit 21.
Specifically, the polishing progress state estimation unit 23 notifies the drive control unit 21 at the end of polishing when the slope m is equal to or greater than a threshold value, that is, when the variation in the variation of the “upper surface plate load current value” exceeds a predetermined level. Send a signal indicating that there is.
Further, when the drive control unit 21 receives a signal indicating that the polishing is finished, each unit of the polishing apparatus 1 (elevating drive unit 7, upper rotary drive unit 8a, lower rotary drive unit 8b, polishing liquid supply unit 11, etc.). ), Various command signals (control signals) are transmitted to finish the polishing process.

一方、S3では、研磨進行状況推定部23は、S3で「T≧B」になるまで、「T」に「a」をインクリメントしてから(T←T+a)、上述したS2に進み、S2、S3、S4の処理を繰り返す。
また一方、S5では、研磨進行状況推定部23は、S5で「T≧C」になるまで、「T」に「a」をインクリメントしてから(T←T+a)、上述したS2に進み、S2、S3、S4、S5の処理を繰り返す。
また一方、S5からS6へ進行した場合、研磨進行状況23は、S7で「傾きm≧閾値」になるまで、「T」に「a」をインクリメントしてから(T←T+a)、上述したS2に進み、S7で「傾きm≧閾値」になるまで、S2、S3、S4、S5、S6、S7の処理を繰り返す。
On the other hand, in S3, the polishing progress situation estimation unit 23 increments “a” to “T” until “T ≧ B” in S3 (T ← T + a), and then proceeds to S2 described above. The processes of S3 and S4 are repeated.
On the other hand, in S5, the polishing progress situation estimation unit 23 increments “a” to “T” until “T ≧ C” in S5 (T ← T + a), and then proceeds to S2 described above, and S2 , S3, S4, and S5 are repeated.
On the other hand, when progressing from S5 to S6, the polishing progress status 23 increments “a” to “T” until “inclination m ≧ threshold” in S7 (T ← T + a), and then S2 described above. The process of S2, S3, S4, S5, S6, and S7 is repeated until “slope m ≧ threshold” is satisfied in S7.

このように、「S2、S3、S4、S5、S6、S7」の処理を繰り返すことにより、直近のA秒間(一定時間A)でモニタした「上定盤負荷電流値」の標準偏差のB秒間(所定期間B)における傾きを基準時間(a秒)毎に算出することができる。   In this way, by repeating the processing of “S2, S3, S4, S5, S6, S7”, B seconds of the standard deviation of the “upper platen load current value” monitored in the latest A seconds (fixed time A) The inclination in (predetermined period B) can be calculated for each reference time (a second).

このように、本実施形態では、直近の所定経過時間内(一定時間A秒)でモニタした「上定盤負荷電流値」の標準偏差σを基準時間毎(a秒毎)に算出し、所定経過時間内(所定期間B秒)の標準偏差σの線形近似の傾きにより、ウエハWの研磨の進行を判断するため、キャリア厚さ付近の研磨の進行をリアルタイムに推定することができる。   As described above, in this embodiment, the standard deviation σ of the “upper platen load current value” monitored within the latest predetermined elapsed time (a fixed time A second) is calculated every reference time (every second), Since the progress of polishing of the wafer W is determined based on the slope of the linear approximation of the standard deviation σ within the elapsed time (predetermined period B seconds), the progress of polishing near the carrier thickness can be estimated in real time.

以上、説明したように、本実施形態のウエハ研磨方法(図7、及び8参照)及び研磨装置1によれば、従来技術の「経験に基づく研磨時間の管理」による方法と比べ、作業者の手間を増加させることなく、ウエハWの仕上がり厚さを「目標厚」に近づけることができ、研磨の過不足によるウエハWの平坦度悪化を抑制することができる。
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。
As described above, according to the wafer polishing method (see FIGS. 7 and 8) and the polishing apparatus 1 of the present embodiment, compared with the conventional method based on “management of polishing time based on experience”, Without increasing labor, the finished thickness of the wafer W can be brought close to the “target thickness”, and deterioration of the flatness of the wafer W due to excessive or insufficient polishing can be suppressed.
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible within the range of the summary.

例えば、上述した実施形態では、ウエハWの研磨工程の進行状況を推定するために「上定盤負荷電流値」をモニタしているが特にこれに限定されるものではない。
「上定盤負荷電流値」は、ウエハWやキャリア6aの研磨に伴う摩擦抵抗に起因して変化する信号の一例に過ぎない。前記摩擦抵抗に起因して変化する装置検出値であれば、ウエハWの研磨工程の進行状況を推定に利用することができる。
具体的には、「上定盤負荷電流値」ではなく、「下定盤負荷電流値」をモニタし、そのモニタされた「下定盤負荷電流値」の標準偏差σを基準時間毎に算出し、その算出した標準偏差σの推移の変化パターンからウエハWの研磨工程の進行状況を推定するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the “upper platen load current value” is monitored in order to estimate the progress of the polishing process of the wafer W, but the present invention is not limited to this.
The “upper surface plate load current value” is merely an example of a signal that changes due to frictional resistance accompanying polishing of the wafer W or the carrier 6a. If the detected value of the apparatus changes due to the frictional resistance, the progress of the polishing process of the wafer W can be used for estimation.
Specifically, not the “upper surface plate load current value” but the “lower surface plate load current value” is monitored, and the standard deviation σ of the monitored “lower surface plate load current value” is calculated for each reference time, The progress of the polishing process of the wafer W may be estimated from the change pattern of the calculated standard deviation σ.

また、上述した実施形態では、所定経過時間内(一定時間A秒)でモニタした「上定盤負荷電流値」の標準偏差を基準時間(a秒)毎に算出して、所定経過時間内(所定期間B秒)の線形近似による傾きを算出しているが、この所定経過時間内(一定時間A秒、所定期間B秒)や基準時間(a秒)は、対象となるウエハWの大きさ等に応じて適宜設定されるものとする。
例えば、所定経過時間内(一定時間A秒)が「10〜300秒」になされ、基準時間(a秒)が「0.1秒〜10秒」になされ、所定経過時間内(所定期間B秒)が「10〜300秒」になされていることが望ましい。
In the above-described embodiment, the standard deviation of the “upper surface plate load current value” monitored within a predetermined elapsed time (a fixed time A second) is calculated for each reference time (a second), and within the predetermined elapsed time ( The inclination by linear approximation of the predetermined period B seconds is calculated, and the size of the target wafer W is within the predetermined elapsed time (a fixed time A second, the predetermined period B seconds) and the reference time (a second). It shall be appropriately set according to the above.
For example, the predetermined elapsed time (fixed time A second) is set to “10 to 300 seconds”, the reference time (a second) is set to “0.1 seconds to 10 seconds”, and the predetermined elapsed time (predetermined period B seconds) is set. ) Is preferably "10 to 300 seconds".

また、上述した実施形態では、モニタした装置検出値(上定盤負荷電流値等)の標準偏差の線形近似による傾きにより研磨工程の進行状況を推定していたが、特にこれに限定されるものではない。線形近似による傾き以外であっても、標準偏差の変化パターン表す指標(例えば、リアルタイムに算出される標準偏差と所定時間前の標準偏差との差)であれば、本発明に適用することができる。
具体的には図8に示すとおり、図7におけるS6の「Tを基準にB秒前までの間のσの線形近似により傾きmを算出」を「Tの際のσとTを基準にB秒前のσとの差分dを算出」に、S7の「m(傾き)≧閾値?」を「d(差分)≧閾値?」に置き換えることで、標準偏差の変化パターンを差分で表して研磨の進行状況を推定する処理の手順を示すフローチャートとすることができる。フローチャートの流れは前記標準偏差の変化パターンを傾きで表した場合のフローチャート(図7)と同様である。
Further, in the above-described embodiment, the progress of the polishing process is estimated by the linear approximation of the standard deviation of the monitored device detection value (upper surface plate load current value, etc.), but this is particularly limited to this. is not. Even if it is other than the slope by linear approximation, any index that represents the change pattern of the standard deviation (for example, the difference between the standard deviation calculated in real time and the standard deviation before a predetermined time) can be applied to the present invention. .
Specifically, as shown in FIG. 8, “calculate the slope m by linear approximation of σ up to B seconds before T based on T” in S 6 in FIG. By substituting “d (difference) ≧ threshold?” In “S (7) for“ difference d from σ before second ”” and “d (difference) ≧ threshold?” In S7, the change pattern of the standard deviation is represented by the difference and polished. It is possible to make a flowchart showing the procedure of the process of estimating the progress status of. The flow of the flowchart is the same as the flowchart (FIG. 7) when the change pattern of the standard deviation is represented by an inclination.

次に、本発明に係る研磨方法(及び研磨装置)について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施形態に従いウエハWの両面研磨加工を行い、本発明の効果を検証した。   Next, the polishing method (and the polishing apparatus) according to the present invention will be further described based on examples. In this example, the double-side polishing process of the wafer W was performed according to the above embodiment, and the effect of the present invention was verified.

〔実施例1〕
本実施例1では、上述した研磨装置1(図7のフローチャート)を用いて、φ300mmのシリコンウエハWの両面研磨を以下の条件により20サイクル行った。
また、本実施例1では、仕上がりウエハW厚さ目標値を「775μm」とした。また、キャリア6aは、ステンレス鋼を基材として、基材表面にDLC膜を被覆したもので、厚さが「775μm」のものを用いた。
[Example 1]
In Example 1, double-side polishing of a φ300 mm silicon wafer W was performed for 20 cycles under the following conditions using the above-described polishing apparatus 1 (flowchart in FIG. 7).
In Example 1, the target value of the finished wafer W thickness was set to “775 μm”. The carrier 6a is made of stainless steel as a base material and the base material surface is coated with a DLC film and has a thickness of “775 μm”.

また、研磨終了時点を推定するための装置検出値には、上述した実施形態(図7のフローチャート)と同様、「上定盤負荷電流値」を用いて、1秒毎に60秒間の標準偏差を算出し、150秒前までの標準偏差から線形近似による傾きを算出し、研磨時間900秒以上で算出した傾きが「0(閾値)」以上となった時点を研磨終了時点と推定した。
また、研磨装置1は、上定盤2と下定盤3との間で5枚のウエハW(キャリア6aが1枚に対して1枚のウエハW)を同時研磨するタイプのものを用いた。また、研磨布4、5は、硬質ポリウレタン製のものを用いた。また、研磨剤は、コロイダルシリカ水溶液を使用し、供給量管理、供給温度管理、pH管理を行った。また、加工圧は、「150g/cm2」とした。
Further, as the apparatus detection value for estimating the polishing end point, the “top platen load current value” is used as in the above-described embodiment (the flowchart of FIG. 7), and the standard deviation of 60 seconds every second is used. The slope by linear approximation was calculated from the standard deviation up to 150 seconds before, and the time when the slope calculated in the polishing time of 900 seconds or more became “0 (threshold)” or more was estimated as the polishing end time.
The polishing apparatus 1 is of a type that simultaneously polishes five wafers W (one wafer W for one carrier 6a) between the upper surface plate 2 and the lower surface plate 3. The polishing cloths 4 and 5 were made of hard polyurethane. Moreover, the abrasive | polishing agent used colloidal silica aqueous solution, and performed supply amount management, supply temperature management, and pH management. The processing pressure was “150 g / cm 2 ”.

そして、上述した条件により研磨された100枚のウエハWの「中心厚さ」、「GBIR」、及び「SFQR最大値」のそれぞれについて、「平均値」、「標準偏差」、「最大値」、「最小値」を計測すると、表1に示す結果が得られた。   For each of the “center thickness”, “GBIR”, and “SFQR maximum value” of 100 wafers W polished according to the above-described conditions, “average value”, “standard deviation”, “maximum value”, When the “minimum value” was measured, the results shown in Table 1 were obtained.

〔実施例2〕
本実施例2では、上述した研磨装置1(図8のフローチャート)を用いて、φ300mmのシリコンウエハWの両面研磨を以下の条件により20サイクル行った。
具体的には、上述した実施例1と同様、仕上がりウエハW厚さ目標値を「775μm」とした。また、キャリア6aは、ステンレス鋼を基材として、基材表面にDLC膜を被覆したもので、厚さが「775μm」のものを用いた。
また、研磨終了時点を推定するための装置検出値には、上述した実施形態(図8のフローチャート)と同様、「上定盤負荷電流値」を用いて、1秒毎に60秒間の標準偏差を算出し、150秒前の標準偏差との差分を算出し、研磨時間900秒以上で算出した差分が「0(閾値)」以上となった時点を研磨終了時点と推定した。
また、研磨装置1は、上記実施例1と同様、上定盤2と下定盤3との間で5枚のウエハW(キャリア6aが1枚に対して1枚のウエハW)を同時研磨するタイプのものを用いた。また、研磨布4、5は、硬質ポリウレタン製のものを用いた。また、研磨剤は、コロイダルシリカ水溶液を使用し、供給量管理、供給温度管理、pH管理を行った。また、加工圧は、「150g/cm2」とした。
そして、上述した条件により研磨された100枚のウエハWの「中心厚さ」、「GBIR」、及び「SFQR最大値」のそれぞれについて、「平均値」、「標準偏差」、「最大値」、「最小値」を計測すると、表1に示す結果が得られた。
[Example 2]
In Example 2, the polishing apparatus 1 described above (the flowchart in FIG. 8) was used to perform double-side polishing of a φ300 mm silicon wafer W under the following conditions for 20 cycles.
Specifically, similarly to Example 1 described above, the finished wafer W thickness target value was set to “775 μm”. The carrier 6a is made of stainless steel as a base material and the base material surface is coated with a DLC film and has a thickness of “775 μm”.
Further, as the apparatus detection value for estimating the polishing end point, the “top platen load current value” is used as in the above-described embodiment (the flowchart in FIG. 8), and the standard deviation of 60 seconds every second is used. And the difference from the standard deviation before 150 seconds was calculated, and the point in time when the difference calculated after the polishing time of 900 seconds or more became “0 (threshold)” or more was estimated as the polishing end point.
The polishing apparatus 1 simultaneously polishes five wafers W (one wafer W for one carrier 6a) between the upper surface plate 2 and the lower surface plate 3 as in the first embodiment. The type was used. The polishing cloths 4 and 5 were made of hard polyurethane. Moreover, the abrasive | polishing agent used colloidal silica aqueous solution, and performed supply amount management, supply temperature management, and pH management. The processing pressure was “150 g / cm 2 ”.
For each of the “center thickness”, “GBIR”, and “SFQR maximum value” of 100 wafers W polished according to the above-described conditions, “average value”, “standard deviation”, “maximum value”, When the “minimum value” was measured, the results shown in Table 1 were obtained.

〔比較例〕
本比較例では、研磨時間を一定とした両面研磨により、上述した実施例と同様、φ300mmのシリコンウエハWの両面研磨を以下の条件により20サイクル行った。
具体的には、上述した実施例と同様、仕上がりウエハW厚さ目標値を「775μm」とした。また、キャリア6aは、ステンレス鋼を基材として、基材表面にDLC膜を被覆したもので、厚さが「775μm」のものを用いた。
[Comparative Example]
In this comparative example, double-side polishing of a silicon wafer W having a diameter of 300 mm was performed 20 cycles under the following conditions by double-side polishing with a constant polishing time as in the above-described example.
Specifically, the finished wafer W thickness target value was set to “775 μm” as in the above-described example. The carrier 6a is made of stainless steel as a base material and the base material surface is coated with a DLC film and has a thickness of “775 μm”.

また、研磨装置は、上記実施例と同様、上定盤2と下定盤3との間で5枚のウエハW(キャリア6aが1枚に対して1枚のウエハW)を同時研磨するタイプのものを用いた。
また、研磨布4、5は、上記実施例と同様、硬質ポリウレタン製のものを用いた。また、研磨剤は、上記実施例と同様、コロイダルシリカ水溶液を使用し、供給量管理、供給温度管理、pH管理を行った。また、加工圧は、「150g/cm」とした。
また、研磨時間は、「1500秒間」とした。
The polishing apparatus is of the type that simultaneously polishes five wafers W (one wafer W for one carrier 6a) between the upper surface plate 2 and the lower surface plate 3 as in the above embodiment. Things were used.
The polishing cloths 4 and 5 were made of hard polyurethane as in the above example. Moreover, the abrasive | polishing agent used colloidal silica aqueous solution similarly to the said Example, and performed supply amount management, supply temperature management, and pH management. The processing pressure was “150 g / cm 2 ”.
The polishing time was “1500 seconds”.

そして、上述した条件により研磨された100枚のウエハWの「中心厚さ」、「GBIR」、及び「SFQR最大値」のそれぞれについて、「平均値」、「標準偏差」、「最大値」、「最小値」を計測し、表1の結果が得られた。   For each of the “center thickness”, “GBIR”, and “SFQR maximum value” of 100 wafers W polished according to the above-described conditions, “average value”, “standard deviation”, “maximum value”, The “minimum value” was measured and the results shown in Table 1 were obtained.

上記の実施例及び比較例により、本発明に係る研磨方法によれば、研磨時間を一定にして両面研磨する方法に比べて、仕上がりウエハ厚及び平坦度のバラツキが低減できることが確認された。   From the above examples and comparative examples, it was confirmed that the variation in the finished wafer thickness and flatness can be reduced according to the polishing method according to the present invention, compared to the method of double-side polishing with a constant polishing time.

Figure 2012064835
Figure 2012064835

W 半導体ウエハ(ウエハ)
1 研磨装置
2 上定盤
2a 回転軸
3 下定盤
3a 回転軸
4 研磨布
5 研磨布
6a キャリアプレート(キャリア)
6c インターナルギア
7 昇降駆動部
8a 上部回転駆動部
8b 下部回転駆動部
10 研磨液供給管
11 研磨液供給部
12 定盤負荷電流検知部
20 制御部
21 駆動制御部
22 定盤負荷電流取得部
23 研磨進行状況推定部
W Semiconductor wafer (wafer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing apparatus 2 Upper surface plate 2a Rotating shaft 3 Lower surface plate 3a Rotating shaft 4 Polishing cloth 5 Polishing cloth 6a Carrier plate (carrier)
6c Internal gear 7 Lifting drive unit 8a Upper rotation drive unit 8b Lower rotation drive unit 10 Polishing liquid supply pipe 11 Polishing liquid supply unit 12 Surface plate load current detection unit 20 Control unit 21 Drive control unit 22 Surface plate load current acquisition unit 23 Polishing Progress estimation section

Claims (6)

上下の回転定盤によりキャリアに保持された半導体ウエハを挟持し、該上下の回転定盤を回転動作させることにより、該半導体ウエハの両面を同時研磨する研磨装置を用いた半導体ウエハの研磨方法であって、
前記半導体ウエハの両面を同時研磨している際の前記研磨装置の定盤負荷電流値をモニタするステップと、
前記モニタした定盤負荷電流値を用いて、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に所定期間算出し、前記標準偏差の時間当たりの変化パターンが所定関係を満足したときに、研磨の終了時点であると推定するステップと、
を有することを特徴とする半導体ウエハの研磨方法。
A semiconductor wafer polishing method using a polishing apparatus that simultaneously polishes both surfaces of a semiconductor wafer by sandwiching a semiconductor wafer held by a carrier with upper and lower rotary surface plates and rotating the upper and lower rotational surface plates. There,
Monitoring the platen load current value of the polishing apparatus when simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer;
When using the monitored surface plate load current value, a standard deviation of the surface plate load current value within a predetermined time is calculated for a predetermined period for each reference time, and a change pattern per time of the standard deviation satisfies a predetermined relationship And estimating the end of polishing;
A method for polishing a semiconductor wafer, comprising:
研磨の終了時点であると推定するステップは、
一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に所定期間算出し、
前記所定期間に算出された前記標準偏差に対して、Y=mX+bの式(但し、X:経過時間、Y:標準偏差σ、m:傾き、b:切片)で表される線形近似から、前記傾きmを算出し、前記傾きmの変化パターンを求め、
前記傾きmが「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することを特徴とする請求項1記載の半導体ウエハの研磨方法。
The step of estimating the end of polishing is as follows:
Calculate the standard deviation of the platen load current value within a certain period of time for each reference time,
From the linear approximation represented by the equation of Y = mX + b (where X: elapsed time, Y: standard deviation σ, m: slope, b: intercept) with respect to the standard deviation calculated in the predetermined period, The inclination m is calculated, the change pattern of the inclination m is obtained,
2. The method for polishing a semiconductor wafer according to claim 1, wherein when the inclination m satisfies a condition of "greater than or equal to a predetermined threshold value", it is estimated that the polishing end point is reached.
研磨の終了時点であると推定するステップは、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に算出し、
前記算出された直近の標準偏差と、所定時間前に算出された標準偏差との差を算出し、その差分の変化パターンを求め、
前記差分が「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することを特徴とする請求項1記載の半導体ウエハの研磨方法。
The step of estimating that it is the end point of polishing calculates the standard deviation of the platen load current value within a certain time every reference time,
Calculate the difference between the calculated most recent standard deviation and the standard deviation calculated a predetermined time ago, and obtain a change pattern of the difference,
2. The method for polishing a semiconductor wafer according to claim 1, wherein when the difference satisfies a condition of "a predetermined threshold value or more", it is estimated that the polishing end point is reached.
上下の回転定盤によりキャリアに保持された半導体ウエハを挟持し、該上下の回転定盤を回転動作させることにより、該半導体ウエハの両面を同時研磨する半導体ウエハ研磨装置であって、
前記上下の回転定盤の回転動作を制御する駆動制御部と、
前記半導体ウエハの両面を同時研磨している際の定盤負荷電流値をモニタする検知部と、
前記モニタした定盤負荷電流値を用いて一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に算出し、該算出した標準偏差の変化から前記研磨の進行度を推定する研磨進行状況推定部と、を有し、
前記研磨進行状況推定部は、前記基準時間毎に算出した前記標準偏差の時間当たりの変化パターンが所定関係を満足した際、前記駆動制御部に対し、研磨の終了の信号送信し、前記回転定盤の回転動作を停止させ、研磨を終了させることを特徴とする半導体ウエハ研磨装置。
A semiconductor wafer polishing apparatus for simultaneously polishing both surfaces of a semiconductor wafer by sandwiching a semiconductor wafer held by a carrier with upper and lower rotating surface plates and rotating the upper and lower rotating surface plates,
A drive control unit for controlling the rotation operation of the upper and lower rotating surface plates;
A detector for monitoring a platen load current value when simultaneously polishing both surfaces of the semiconductor wafer;
Using the monitored surface plate load current value, the standard deviation of the surface plate load current value within a predetermined time is calculated for each reference time, and the polishing progress status is estimated from the change of the calculated standard deviation An estimation unit,
When the change pattern of the standard deviation per time calculated for each reference time satisfies a predetermined relationship, the polishing progress state estimation unit transmits a polishing end signal to the drive control unit, and the rotation constant A semiconductor wafer polishing apparatus, wherein the rotation operation of the board is stopped and polishing is terminated.
前記研磨進行状況推定部は、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に所定期間算出し、
前記所定期間に算出された前記標準偏差に対して、
Y=mX+bの式(但し、X:経過時間、Y:標準偏差σ、m:傾き、b:切片)で表される線形近似から、前記傾きmを算出し、前記傾きmの変化パターンを求め、
前記傾きmが「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することを特徴とする請求項4記載の半導体ウエハ研磨装置。
The polishing progress estimation unit calculates a standard deviation of a surface plate load current value within a predetermined time for a predetermined period for each reference time,
For the standard deviation calculated in the predetermined period,
The slope m is calculated from a linear approximation represented by the equation Y = mX + b (where X: elapsed time, Y: standard deviation σ, m: slope, b: intercept), and a change pattern of the slope m is obtained. ,
5. The semiconductor wafer polishing apparatus according to claim 4, wherein when the inclination m satisfies a condition of “predetermined threshold value or more”, it is estimated that the polishing end point is reached.
前記研磨進行状況推定部は、一定時間内における定盤負荷電流値の標準偏差を基準時間毎に算出し、
算出された直近の標準偏差と、所定時間前に算出された標準偏差との差を算出し、その差分の変化パターンを求め、
前記差分が「所定の閾値以上」の条件を満足した場合に、研磨の終了時点であると推定することを特徴とする請求項4記載の半導体ウエハ研磨装置。
The polishing progress estimation unit calculates the standard deviation of the platen load current value within a fixed time for each reference time,
Calculate the difference between the calculated standard deviation and the standard deviation calculated a predetermined time ago, and find the change pattern of the difference.
5. The semiconductor wafer polishing apparatus according to claim 4, wherein when the difference satisfies a condition that “a predetermined threshold value or more” is satisfied, it is estimated that the polishing end point is reached.
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