(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下定盤；
前記下定盤上に配置され、回転する上定盤；
ウエハーを収容し、前記下定盤上に配置されるキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）；
前記キャリアに収容されたウエハーに光を照射し、前記ウエハーによって反射された光を検出し、検出された結果による検出データを出力するセンサー部；及び
研磨されたウエハーの厚さを算出する制御部を含み、
前記センサー部は、前記上定盤と一緒に回転し、
前記制御部は、
既設定の区間において、半径方向における前記研磨されたウエハーの厚さプロファイルに関する形状情報を取得し、
前記制御部は、
取得された前記半径方向における前記研磨されたウエハーの厚さプロファイルに関する形状情報を用いて、前記研磨されるウエハーのＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｄｉｃａｔｅ  Ｒｅａｄｉｎｇ）を算出し、
前記制御部は、
第１の区間における前記研磨されたウエハーの第１のＧＢＩＲと第２の区間における前記研磨されたウエハーの第２のＧＢＩＲとの比較の結果に基づいて、前記研磨されたウエハーに対する両面研磨工程を停止するかを決定し、
前記第１の区間及び前記第２の区間は、前記研磨されたウェハーの厚さが基準厚さに到達した時点以後の区間であり、前記第１の区間は、前記第２の区間に続く既設定の区間である
ウエハー研磨装置。
【請求項２】
前記上定盤は、前記センサー部から照射される光が通過する一つの貫通孔を備える、請求項１に記載のウエハー研磨装置。
【請求項３】
前記センサー部は、
前記上定盤と一緒に回転し、前記検出データを出力する厚さ測定センサー；
前記検出データを前記制御部に伝送するケーブル（ｃａｂｌｅ）；及び
前記ケーブルと連結されるロータリーコネクタ（ｒｏｔａｒｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を含む、請求項２に記載のウエハー研磨装置。
【請求項４】
前記センサー部は前記上定盤の上面に固定される、請求項２に記載のウエハー研磨装置。
【請求項５】
前記センサー部が固定される前記上定盤の上面の一領域の反対側領域に固定される第１荷重補正部をさらに含み、前記第１荷重補正部の重さは前記センサー部の重さと同一である、請求項４に記載のウエハー研磨装置。
【請求項６】
前記上定盤上に配置され、前記上定盤にスラリーを供給し、前記上定盤と一緒に回転するスラリー供給部をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウエハー研磨装置。
【請求項７】
前記センサー部は前記スラリー供給部に固定される、請求項６に記載のウエハー研磨装置。
【請求項８】
前記センサー部が固定される前記スラリー供給部の一領域の反対側領域に固定される第２荷重補正部をさらに含み、前記第２荷重補正部の重さは前記センサー部の重さと同一である、請求項６に記載のウエハー研磨装置。
【請求項９】
前記上定盤の上面には前記センサー部の一端が挿設される凹部が設けられ、前記貫通孔は前記凹部の底部を通じて前記上定盤を貫通する、請求項４に記載のウエハー研磨装置。
【請求項１０】
前記貫通孔の内壁上に配置され、前記貫通孔の下端を覆って塞ぐ光透過膜をさらに含む、請求項２に記載のウエハー研磨装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記第１の区間のＧＢＩＲが前記第２の区間のＧＢＩＲと等しいか、それを超えた時に、前記研磨されたウエハーに対する研磨工程を中止する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のウエハー研磨装置。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記キャリアの中心移動軌跡の座標、前記キャリアに収容されたウエハーの中心移動軌跡の座標、及び前記ウエハーの中心から前記センサー部によるウエハーの厚さ測定位置までの距離に基づき、前記研磨されたウエハーの形状情報を取得する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のウエハー研磨装置。
【請求項１３】
前記厚さ測定センサーは、
光を照射する光学ユニット、及び前記ウエハーから反射された光を検出する光検出器を含み、
前記光学ユニットから照射される光は前記貫通孔の中央に整列されるように照準される、請求項３に記載のウエハー研磨装置。
【請求項１４】
下定盤、上定盤、及び前記上定盤と一緒に回転するセンサー部を含むウエハー研磨装置を用い、前記下定盤上に配置される少なくとも一つのキャリアにロードされたウエハーに対する両面研磨工程を開始するとともに前記センサー部を用い、研磨されるウエハーの厚さを測定する段階；
前記研磨されるウエハーの厚さが既設定の基準厚さに到逹したかを判断する段階；
前記研磨されるウエハーの厚さが前記基準厚さに到逹した場合、既設定の区間の間に、半径方向における前記研磨されるウエハーの厚さプロファイルに関する形状情報を取得する段階；
取得された前記半径方向における前記研磨されるウエハーの厚さプロファイルに関する形状情報を用いてウエハーのＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｄｉｃａｔｅ  Ｒｅａｄｉｎｇ）を算出する段階；
第１の区間における前記ウエハーの第１のＧＢＩＲと第２の区間における前記ウエハーの第２のＧＢＩＲとの比較の結果に基づき、ウエハーに対する両面研磨工程を中断するかを決定する段階を含み、
前記第１の区間及び前記第２の区間は、前記研磨されるウェハーの厚さが前記基準厚さに到達した時点以後の区間であり、前記第１の区間は、前記第２の区間に続く既設定の区間である
ウエハー研磨方法。
【請求項１５】
前記半径方向における前記研磨されるウエハーの厚さプロファイルに関する形状情報を取得する段階は、
前記既設定の区間の間にランダムな複数の厚さ測定位置で前記研磨されるウエハーの厚さを測定する段階；及び
前記研磨されるウエハーの測定された厚さに基づき、前記半径方向におけるウエハーの前記厚さプロファイルを取得する段階を含む、請求項１４に記載のウエハー研磨方法。
【請求項１６】
前記ウエハーに対する両面研磨工程を中断するかを決定する段階は、
前記第１のＧＢＩＲが前記第２のＧＢＩＲと等しいか、それを超えた時に、前記ウエハーに対する前記両面研磨工程を中断する、
請求項１４または１５に記載のウエハー研磨方法。
【請求項１７】
前記第１のＧＢＩＲが前記第２のＧＢＩＲを超えていない時に、次の既設定の区間の間に、前記半径方向における前記研磨されるウエハーの厚さプロファイルに関する形状情報を取得し、取得された前記次の既設定の区間における前記形状情報を用いて、前記研磨されるウエハーのＧＢＩＲを算出し、算出されたＧＢＩＲに基づいてウエハーに対する前記両面研磨工程を中断するかを決定する、請求項１６に記載のウエハー研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例はウエハー研磨装置及びこれを用いたウエハー研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、チョクラルスキー法（ＣＺ法）でシリコン単結晶インゴットを成長させ、得られたシリコンインゴットをワイヤソーでスライスしてスライスされたウエハーを製作した後、スライスされたウエハーに対してラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、エッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）、洗浄、及び研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を行うことでシリコンウエハーを得ることができる。
【０００３】
研磨工程では、両面研磨装置を用いて、スライスされたウエハーの両面を研磨することにより、平坦化したシリコンウエハーを得ることができる。
【０００４】
ウエハーの研磨速度は、研磨布、キャリアなどの加工治具、材料の劣化によって研磨工程を行う度に変わることができる。したがって、研磨時間を固定して研磨を行う場合、上述した原因で研磨速度が変わることによって研磨後のウエハーの厚さが変わることができる。研磨中のウエハーの厚さを測定しながら研磨の速度などを調節する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施例は研磨されるウエハーの厚さを正確に測定することができ、ウエハーの研磨品質を向上させることができるウエハー研磨装置、及びウエハー研磨方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施例によるウエハー研磨装置は、下定盤；前記下定盤上に配置され、回転する上定盤；ウエハーを収容し、前記下定盤上に配置されるキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）；及び前記キャリアに収容されたウエハーに光を照射し、前記ウエハーによって反射された光を検出し、検出された結果による検出データを出力するセンサー部を含み、前記センサー部は前記上定盤と一緒に回転する。
【０００７】
前記上定盤は、前記センサー部から照射される光が通過する一つの貫通孔を備える。
【０００８】
前記ウエハー研磨装置は、前記検出データに基づき、研磨されたウエハーの厚さを算出する制御部をさらに含むことができる。
【０００９】
前記センサー部は、前記上定盤と一緒に回転し、前記検出データを出力する厚さ測定センサー；前記検出データを前記制御部に伝送するケーブル（ｃａｂｌｅ）；及び前記ケーブルと連結されるロータリーコネクタ（ｒｏｔａｒｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）を含むことができる。
【００１０】
前記センサー部は前記上定盤の上面に固定されることができる。
【００１１】
前記ウエハー研磨装置は、前記センサー部が固定される前記上定盤の上面の一領域の反対側領域に固定される第１荷重補正部をさらに含むことができ、前記第１荷重補正部の重さは前記センサー部の重さと同一であってもよい。
【００１２】
前記ウエハー研磨装置は、前記上定盤上に配置され、前記上定盤にスラリーを供給し、前記上定盤と一緒に回転するスラリー供給部をさらに含むことができる。前記センサー部は前記スラリー供給部に固定されることができる。
【００１３】
前記ウエハー研磨装置は、前記センサー部が固定される前記スラリー供給部の一領域の反対側領域に固定される第２荷重補正部をさらに含むことができ、前記第２荷重補正部の重さは前記センサー部の重さと同一であってもよい。
【００１４】
前記上定盤の上面には前記センサー部の一端が挿設される凹部が設けられ、前記貫通孔は前記凹部の底部を通じて前記上定盤を貫通することができる。
【００１５】
前記ウエハー研磨装置は、前記貫通孔の内壁上に配置され、前記貫通孔の下端を覆って塞ぐ光透過膜をさらに含むことができる。
【００１６】
前記制御部は、既設定の区間ごとに前記研磨されたウエハーの形状情報及びＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｄｉｃａｔｅ  Ｒｅａｄｉｎｇ）を取得し、取得されたＧＢＩＲに基づいて前記研磨されたウエハーに対する研磨工程の実行可否を決定し、前記ＧＢＩＲは前記既設定の区間の間に取得されたウエハーの厚さのうち最大値と最小値の差であってもよい。
【００１７】
前記制御部は、現区間のＧＢＩＲが以前区間のＧＢＩＲより大きい場合、前記研磨されたウエハーに対する研磨を中止することができる。
【００１８】
前記制御部は、前記キャリアの中心移動軌跡の座標、前記キャリアに収容されたウエハーの中心移動軌跡の座標、及び前記ウエハーの中心から前記センサー部によるウエハーの厚さ測定位置までの距離に基づき、前記研磨されたウエハーの形状情報を取得することができる。
【００１９】
実施例によるウエハーの研磨方法は、下定盤、上定盤、及び前記上定盤と一緒に回転するセンサー部を含むウエハー研磨装置を用い、前記下定盤上に配置される少なくとも一つのキャリアにロードされたウエハーに対する両面研磨を開始するとともに前記センサー部を用い、研磨されるウエハーの厚さを測定する段階；前記研磨されるウエハーの厚さが既設定の基準厚さに到逹したかを判断する段階；前記研磨されるウエハーの厚さが前記基準厚さに到逹した場合、既設定の区間の間にウエハーの形状情報を取得する段階；前記取得されたウエハーの形状情報を用いてウエハーのＧＢＩＲを算出する段階；及び算出されたＧＢＩＲに基づき、ウエハーに対する両面研磨を中断するかを決定する段階を含む。
【００２０】
前記ウエハーの形状情報を取得する段階は、前記既設定の区間の間にランダムな複数の厚さ測定位置で前記研磨されるウエハーの厚さを測定する段階；及び前記研磨されるウエハーの測定された厚さに基づき、ウエハーの半径方向へのウエハーの厚さプロファイルを取得する段階を含むことができる。
【００２１】
前記ウエハーに対する両面研磨を中断するかを決定する段階は、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより大きければ、前記ウエハーに対する両面研磨工程を中断し、前記第１区間及び前記第２区間は前記研磨されるウエハーの厚さが前記基準厚さに到逹した時点以後の区間であり、前記第１区間は前記第２区間に続く既設定の区間であってもよい。
【００２２】
前記第１区間のウエハーのＧＢＩＲが前記第２区間のＧＢＩＲより大きくなければ、次の既設定の区間の間にウエハーの形状情報を取得し、取得されたウエハーの形状情報を用いてウエハーのＧＢＩＲを算出し、算出されたＧＢＩＲに基づいてウエハーに対する両面研磨を中断するかを決定することができる。
【００２３】
前記ウエハーに対する両面研磨を中断するかを決定する段階は、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより大きいか同一であれば、前記ウエハーに対する両面研磨工程を中断し、前記第１区間及び前記第２区間は前記研磨されるウエハーの厚さが前記基準厚さに到逹した時点以後の区間であり、前記第１区間は前記第２区間に続く既設定の区間であってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
実施例は研磨されるウエハーの厚さを正確に測定することができ、ウエハーの研磨品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例による両面研磨装置の断面図を示す。
【００２６】
【図２】他の実施例による両面研磨装置の断面図を示す。
【００２７】
【図３】他の実施例による両面研磨装置の断面図を示す。
【００２８】
【図４】固定型厚さ測定センサー及び回転型厚さ測定センサーによって取得されるデータの量を示す。
【００２９】
【図５】実施例による光透過膜の拡大図を示す。
【００３０】
【図６】図３に示した凹部の拡大図を示す。
【００３１】
【図７】実施例による両面研磨方法を示すフローチャートである。
【００３２】
【図８】研磨されるウエハーの厚さ変化によるＧＢＩＲの変化を示す。
【００３３】
【図９ａ】両面研磨中のキャリアの中心の移動軌跡を示す。
【００３４】
【図９ｂ】図９ａに示したキャリアに装着されたウエハーの中心の移動軌跡を示す。
【００３５】
【図１０】実施例の厚さ測定センサーによって測定されるウエハーの厚さ測定位置を示す。
【００３６】
【図１１】ウエハーの半径方向への厚さプロファイル及びＧＢＩＲを示す。
【００３７】
【図１２】キャリアとウエハーの間の厚さ差によるギャップ、及びギャップによるウエハー形状の差を示す。
【００３８】
【図１３】研磨されたウエハーの平均厚さとＧＢＩＲの間の相関性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、実施例は添付の図面及び実施例についての説明によって明らかになるであろう。実施例の説明において、それぞれの層（膜）、領域、パターン又は構造物が基板、各層（膜）、領域、パッド又はパターンの“上（ｏｎ）”に又は “下（ｕｎｄｅｒ）”に形成されるものとして記載される場合、“上（ｏｎ）”と“下（ｕｎｄｅｒ）”は“直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）”又は “他の層を介して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）”形成されるものを全て含む。また、各層の上又は下に対する基準は図面に基づいて説明する。
【００４０】
図面において、大きさは説明の便宜及び明確性のために誇張されるか省略されるかあるいは概略的に示された。また、各構成要素の大きさは実際の大きさをそのまま反映するものではない。また、同じ参照番号は図面の説明で同じ要素を示す。
【００４１】
図１は実施例による両面研磨装置１００の断面図を示す。
【００４２】
図１を参照すると、両面研磨装置１００は、下定盤１１０、第１研磨パッド１１２、下定盤回転部１１５、上定盤１２０、第２研磨パッド１２２、サンギア（ｓｕｎ  ｇｅａｒ）１３２、インターナルギア（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｇｅａｒ）１３４、少なくとも一つのキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）１４０、スラリー供給部１５０、上定盤回転部１６０、センサー部１７０、及び制御部１８０を含むことができる。
【００４３】
下定盤１１０は少なくとも一つのキャリア１４０にロード（ｌｏａｄｉｎｇ）又は収容されたウエハーＷを支持し、中空を有する環形の円板状であってもよい。下定盤１１０の上面にはウエハーを研磨するための第１研磨パッド１１２が装着又は付着されることができる。
【００４４】
下定盤回転部１１５は下定盤１１０の下側に配置され、下定盤１１０を回転させる。
【００４５】
下定盤回転部１１５は下定盤１１０を回転させる第１回転軸を備えることができ、第１回転軸は下定盤１１０を時計方向又は反時計方向に回転させることができる。
【００４６】
例えば、駆動モーター（図示せず）の回転によって第１回転軸が回転することができ、第１回転軸と一緒に下定盤１１０が反時計方向又は時計方向に回転することができる。
【００４７】
上定盤１２０は下面が下定盤１１０の上面と対向するように下定盤１１０上に配置されることができ、中空を有する環形の円板状であってもよい。上定盤１２０の下面にはウエハーを研磨するための第２研磨パッド１２２が装着又は付着されることができる。
【００４８】
上定盤１２０は後述するセンサー部１７０から照射される光が通過する単一貫通孔１２５を有することができる。例えば、貫通孔１２５は上定盤１２０及び第２研磨パッド１２２を貫通することができる。
【００４９】
上定盤１２０の貫通孔１２５内には光を透過させる光透過膜３１０が配置されることができる。
【００５０】
図５は実施例による光透過膜３１０の拡大図を示す。
【００５１】
図５を参照すると、光透過膜３１０は貫通孔１２５の内壁上に配置されることができ、貫通孔１２５の下端を覆って塞ぐことができる。
【００５２】
例えば、光透過膜３１０の一端は締結具３１２、３１４によって貫通孔１２５に隣接した上定盤１２０の上面に固定されることができる。例えば、締結具３１２、３１４はネジであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００５３】
光透過膜３１０は両面テープ又は接着剤などによって貫通孔１２５の内壁上に付着されることができ、光透過膜３１０の他端は貫通孔１２５の下端を塞ぐことができる。光透過膜３１０は透光性プラスチック、例えば透明ＰＶＣであってもよいが、これに限定されるものではない。
【００５４】
スラリー供給部１５０は上定盤１２０上に配置され、上定盤１２０にスラリーを供給する。スラリー供給部１５０は上定盤１２０の上面に連結されることができ、上定盤１２０と一緒に回転することができる。上定盤１２０はスラリー供給部１５０から提供されるスラリーが流れるスラリー供給管（図示せず）を内部に備えることができ、スラリーはスラリー供給管を通して、少なくとも一つのキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）１４０にロードされるウエハーに供給されることができる。
【００５５】
上定盤回転部１６０は上定盤１２０を回転させとともに上定盤１２０を上下動させることができる。
【００５６】
上定盤回転部１６０はスラリー供給部１５０に連結されることができ、上定盤１２０を回転させる第２回転軸を備えることができる。
【００５７】
例えば、第２回転軸はスラリー供給部１５０の上面に連結されることができ、スラリー供給部１５０及び上定盤１２０を一緒に時計方向又は反時計方向に回転させることができる。例えば、第２回転軸は駆動モーター（図示せず）に連結されることができ、駆動モーターの回転によって第２回転軸が回転することができ、第２回転軸と一緒に上定盤１２０が時計方向又は反時計方向に回転することができる。
【００５８】
上定盤回転部１６０は上定盤１２０を上下動させることにより、少なくとも一つのキャリア１４０にロードされたウエハーＷに加わる上定盤１１０の荷重を調節することができる。
【００５９】
例えば、第２回転軸は空圧又は油圧シリンダー（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）（図示せず）に連結されることができ、空圧又は油圧シリンダーによって、少なくとも一つのキャリア１４０にロードされたウエハーＷに加わる上定盤１２０の荷重を調節することができる。
【００６０】
サンギア１３２は下定盤１１０の中空内に配置されることができ、多数の第１ピンを備えるピンギア（ｐｉｎ  ｇｅａｒ）形状であってもよい。
【００６１】
インターナルギア１３４は下定盤１１０の縁部に位置することができる。例えば、インターナルギア１３４は内周面が下定盤１１０の縁部を取り囲む環形の円板状であってもよい。インターナルギア１３４は多数の第２ピンを含むピンギア状であってもよい。
【００６２】
少なくとも一つのキャリア１４０は下定盤１１０の上面上に配置され、研磨すべきウエハーＷを収容又はロード（ｌｏａｄｉｎｇ）することができる。例えば、少なくとも一つのキャリア１４０は下定盤１１０上の第１研磨パッド１１２と上定盤１２０上の第２研磨パッド１２２の間に配置されることができる。
【００６３】
少なくとも一つのキャリア１４０は、ウエハーＷを収容するウエハー装着ホール（図示せず）、ウエハー装着ホールから離隔し、スラリーが通過する少なくとも一つのスラリーホールが設けられたキャリア本体、及びキャリア本体の外周面に設けられるギアを含むことができる。少なくとも一つのキャリア１４０はエポキシガラス（ｅｐｏｘｙ  ｇｌａｓｓ）、ＳＵＳ、ウレタン、セラミック、又はポリマー材であってもよい。
【００６４】
キャリア本体は円盤状であってもよいが、これに限定されるものではない。キャリア１４０の縁部の外周面に形成されるギアはサンギア１３２の第１ピン及びインターナルギア１３４の第２ピンと噛み合うことができる。少なくとも一つのキャリア１４０はサンギア１３２及びインターナルギア１３４と噛み合い、研磨工程時に回転運動することができる。
【００６５】
センサー部１７０はスラリー供給部１５０に固定され、スラリー供給部１５０及び上定盤１２０と一緒に回転し、上定盤１２０の貫通孔１２５を通して、少なくとも一つのキャリア１４０に収容されたウエハーＷに光を照射し、ウエハーＷによって反射された光を検出し、検出された結果による検出データＷＤを出力する。
【００６６】
例えば、センサー部１７０から照射される光はレーザー（ｌａｓｅｒ）であってもよいが、これに限定されるものではない。
【００６７】
センサー部１７０は、厚さ測定センサー１７２、ケーブル１７４、及びロータリーコネクタ（ｒｏｔａｒｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）１７６を含む。
【００６８】
厚さ測定センサー１７２は貫通孔１２５に整列されるようにスラリー供給部１５０に固定され、スラリー供給部１５０及び上定盤１２０と一緒に回転し、貫通孔１２５を通してウエハーＷに光を照射し、ウエハーＷによって反射された光を検出することができ、検出された結果による検出データＤＷを出力することができる。
【００６９】
例えば、厚さ測定センサー１７２は光（例えば、レーザー）を照射する光学ユニット、及びウエハーＷから反射されたレーザーを検出する光検出器（ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含むことができる。
【００７０】
厚さ測定センサー１７２の中央は貫通孔１２５の中央に整列されることができる。例えば、正確な厚さ測定のために光学ユニットから照射される光（例えば、レーザー）は貫通孔１２５の中央に整列されるように照準されることができる。
【００７１】
厚さ測定センサー１７２はウエハーＷの表面で反射される光とウエハーＷを透過して反射される光を検出することができ、検出された結果によるウエハーの厚さに関する検出データＷＤを出力することができる。
【００７２】
ケーブル１７４はロータリーコネクタ１７６を介して厚さ測定センサー１７２と制御部１８０を連結し、厚さ測定センサー１７２の光検出器によって検出されたウエハーの厚さに関する検出データＷＤはケーブル１７４を介して制御部１８０に伝送される。
【００７３】
ロータリーコネクタ１７６はケーブル１７４と連結され、厚さ測定センサー１７２が回転するとき、ケーブル１７４がねじれないようにする役目をすることができる。ロータリーコネクタ１７６はベアリング構造によって具現されることができ、ケーブル１７４が上定盤１２０と一緒に回転するようにすることにより、ケーブル１７４と厚さ測定センサー１７２の間に干渉が発生しないようにする役目をすることができる。
【００７４】
図４は固定型厚さ測定センサー及び回転型厚さ測定センサーによって取得されるデータの量を示す。
【００７５】
固定型厚さ測定センサーは上定盤の回転と関係なく固定配置され、上定盤には複数の貫通ホールが形成される。研磨中に上定盤が回転するとき、固定型厚さセンサーは回転する上定盤に形成される複数の貫通ホールを通してレーザーの照射光及び反射光を検出することができる。
【００７６】
図４を参照すると、固定型厚さ測定センサーの場合、検出データを取得することができる位置Ｐ１〜Ｐ５は上定盤から離隔して形成される貫通ホールに対応することができる。
【００７７】
一方、実施例のように、上定盤１２０と一緒に回転する回転型厚さ測定センサー１７２は一つの貫通ホール１２５を通してほぼ連続的な検出データの取得４１０が可能である。
【００７８】
制御部１８０はケーブル１７４を介して伝送されるウエハーの厚さに関する検出データＷＤに基づいてウエハーの厚さを算出する。
【００７９】
例えば、制御部１８０は、ウエハーＷの表面で反射される光とウエハーＷを透過して反射される光の位相差を用いてウエハーＷの厚さを測定することができる。
【００８０】
厚さ測定センサー１７２は上定盤１２０と同時に回転するから、一つの貫通孔１２５を通してウエハーの厚さに関する連続的な検出データを得ることができ、よって実施例は正確なウエハーの厚さ測定が可能である。
【００８１】
図２は他の実施例による両面研磨装置２００の断面図を示す。図１と同一の図面符号は同一の構成を示し、同じ構成については説明を簡略にするか省略する。
【００８２】
図２を参照すると、両面研磨装置２００は、図１の両面研磨装置１００に荷重補正部２１０をさらに含むことができる。
【００８３】
荷重補正部２１０は厚さ測定センサー１７２が固定されるスラリー供給部１５０の一領域の反対側領域に固定されることができる。荷重補正部２１０の重さは厚さ測定センサー１７２の重さと同一であっても良い。
【００８４】
荷重補正部２１０は、厚さ測定センサー１７２によって、上定盤１２０の荷重がいずれか一側に偏ることを防止することができる。
【００８５】
図３は他の実施例による両面研磨装置３００の断面図を示す。
【００８６】
図１と同一の図面符号は同一の構成を示し、同じ構成については説明を簡略にするか省略する。
【００８７】
図３を参照すると、両面研磨装置３００は、下定盤１１０、第１研磨パッド１１２、下定盤回転部１１５、上定盤１２０-1、第２研磨パッド１２２、サンギア（ｓｕｎ  ｇｅａｒ）１３２、インターナルギア（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｇｅａｒ）１３４、少なくとも一つのキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）１４０、スラリー供給部１５０、上定盤回転部１６０、センサー部１７０−１、制御部１８０、及び荷重補正部２１０−１を含むことができる。
【００８８】
図１に示した実施例１００の厚さ測定センサー１７２はスラリー供給部１５０に固定されるが、図３の実施例のセンサー部１７０−１の厚さ測定センサー１７２−１はスラリー供給部１５０から離隔し、上定盤１２０-1の上面に配置されて固定されることができる。
【００８９】
厚さ測定センサー１７２−１は上定盤１２０-1の上面に固定され、上定盤１２０-1と一緒に回転し、貫通孔１２５を通してウエハーＷに光を照射し、ウエハーＷのよって反射された光を検出することができ、検出された結果による検出データＤＷを出力することができる。
【００９０】
また、図２の実施例２００の荷重補正部２１０はスラリー供給部１５０に固定されるが、図３の実施例３００の荷重補正部２１０−１は上定盤１２０-1の上面に固定されることができる。
【００９１】
例えば、荷重補正部２１０−１は厚さ測定センサー１７２−１が固定される上定盤１２０の上面の一領域の反対側領域に固定されることができる。
【００９２】
上定盤１２０−１の上面には、厚さ測定センサー１７２−１の一端が挿設されることができる凹部５１０が設けられることができる。
【００９３】
図６は図３に示した凹部５１０の拡大図を示す。
【００９４】
図６を参照すると、上定盤１２０−１の上面の縁部に隣接した領域に凹部５１０が設けられることができる。貫通孔１２５は凹部５１０の底部を通じて上定盤１２０を貫通することができ、凹部５１０の中央は貫通孔１２５の中央に位置することができるが、これに限定されるものではない。
【００９５】
図６で説明したように、光透過膜３１０−１は凹部５１０の底部、及び貫通孔１２５の内壁上に配置されることができ、貫通孔１２５の下端を覆うか塞ぐことができる。
【００９６】
厚さ測定センサー１７２−１の下端の一部は凹部５１０内に挿入されることができ、凹部５１０の底部によって支持されることができる。厚さ測定センサー１７２−１の下端の一部と凹部５１０の間には接着部材（図示せず）が配置されることができる。
【００９７】
上定盤１２０−１が回転するとき、上定盤１２０−１の凹部５１０は厚さ測定センサー１７２−１を支持又は固定させる役目をすることができる。
【００９８】
上定盤１２０−１の上面に固定される厚さ測定センサー１７２−１によって、上定盤１２０−１の荷重がいずれか一側に偏ることを防止するため、荷重補正部２１０−１は厚さ測定センサー１７２−１が位置する上定盤１２０−１の上面の反対側に固定されることができる。荷重補正部２１０−１の重さは厚さ測定センサー１７２−１と同一であってもよい。
【００９９】
実施例による両面研磨装置１００、２００又は３００は上定盤１２０と一緒に回転する回転型厚さ測定センサー１７２を備え、回転型厚さ測定センサー１７２によって単一貫通ホール１２５を通して連続的な検出データの取得４１０が可能であるから、研磨過程中に研磨されるウエハーの厚さを正確に測定することができる。
【０１００】
制御部１８０は実施例による両面研磨装置１００、２００又は３００のセンサー部１７０から提供されるウエハーの厚さに関する検出データを用いて両面研磨過程中に正確な厚さ測定が可能であり、よって研磨過程の多様なＧＢＩＲ散布要因の影響を余り受けないようにウエハーを研磨することができる。
【０１０１】
まず、研磨過程でウエハーの形状に影響を与える要因について説明する。
【０１０２】
両面研磨過程で研磨されるウエハーの形状はキャリア及びウエハーの間の厚さ差によるギャップ（ｇａｐ）によって影響を受けることができる。
【０１０３】
図１２はキャリアとウエハーの間の厚さ差によるギャップ（Ｇａｐ）、及びギャップ（Ｇａｐ）によるウエハー形状の差を示す。
【０１０４】
図１２を参照すると、キャリア及びウエハーの間の厚さ差によるギャップ（Ｇａｐ）が大きいほどウエハーの形状は膨らむ形状になる。一方、キャリア及びウエハーの間の厚さ差によるギャップ（Ｇａｐ）が小さいほどウエハーの形状は凹む形状に変化することができる。
【０１０５】
例えば、ギャップ（Ｇａｐ）が６ｍｍ以上の場合には、研磨されたウエハーの形状は膨らんでいる形状であってもよく、ギャップ（Ｇａｐ）が６ｍｍ未満の場合には、研磨されたウエハーの形状は少なくとも一部が凹んでいる形状を有することができる。
【０１０６】
また、研磨の進行によるキャリアの摩耗、研磨パッド表面の変化、スラリー物性変化などの色々の要因も研磨されるウエハーの形状に影響を与えることができる。上述した要因によってＧＢＩＲの散布は大きく現れることができる。
【０１０７】
上述した要因によって研磨されるウエハーの形状が影響を受けても、研磨されるウエハーの厚さによるＧＢＩＲを測定し、測定される結果に基づいて最適のＧＢＩＲを有する研磨されたウエハーの厚さを得ることができる。
【０１０８】
図１３は研磨されたウエハーの平均厚さとＧＢＩＲの間の相関性を示すグラフである。
【０１０９】
図１３を参照すると、研磨されたウエハーの平均厚さが７７４μｍ〜７７４．５μｍであるとき、ＧＢＩＲ値が小さいことが分かる。また、小さなＧＢＩＲ値を示す研磨されたウエハーの平均厚さは７７４μｍ〜７７４．５μｍの範囲内に主に分布することが分かる。
【０１１０】
研磨の進行中に研磨されるウエハーの形状に影響を与える要因によるＧＢＩＲの散布を減らすためには、ウエハーの最適研磨厚さを状況に応じて変えなければならない。
【０１１１】
実施例による両面研磨方法は、精密な研磨厚さ調節が可能な図１に示した両面研磨装置１００を用い、研磨過程でのウエハーの形状変化をモニターし、工程管理範囲内で最低ＧＢＩＲ品質を有する研磨されたウエハーの厚さで両面研磨を終了する。
【０１１２】
制御部１８０は、既設定の区間ごとに研磨されたウエハーの形状情報、及びＧＢＩＲを取得し、取得されたＧＢＩＲに基づき、研磨されたウエハーに対する研磨工程の続行可否を決定することができる。
【０１１３】
図７は実施例による両面研磨方法を示すフローチャート、図８は研磨されるウエハーの厚さ変化によるＧＢＩＲの変化を示す。
【０１１４】
図７及び図８を参照すると、両面研磨装置１００、２００又は３００の厚さ測定センサー１７０によって提供される検出データに基づき、制御部１８０は下定盤１１０上に配置される少なくとも一つのキャリア１４０にロードされたウエハーＷに対する両面研磨を始めるとともに研磨されるウエハーの厚さを測定する（Ｓ１１０）。例えば、Ｓ１１０段階で測定されるウエハーの厚さはウエハーの平均厚さであってもよい。
【０１１５】
図８によると、研磨前のウエハーの最初厚さ（Ｔ３）でＧＢＩＲは最大値を有することが分かる。
【０１１６】
ついで、制御部１８０は研磨されたウエハーの厚さが既設定の基準厚さ（Ｔ２）に到逹したかを判断する（Ｓ１２０）。ここで、基準厚さ（Ｔ２）は工程管理基準に従う最大厚さであってもよい。
【０１１７】
研磨されたウエハーの厚さが既設定の基準厚さ（Ｔ２）に到逹しない場合にはウエハーに対する両面研磨及び厚さ測定を続けて行う。
【０１１８】
制御部１８０は、研磨されたウエハーの厚さが基準厚さ（Ｔ２）に到逹した場合には既設定の区間の間にウエハーの形状情報を取得する（Ｓ１３０）。
【０１１９】
例えば、研磨されたウエハーの厚さが基準厚さ（Ｔ２）に到逹した時点から既設定の区間ごとに実施例による両面研磨装置１００、２００又は３００の厚さ測定センサー１７２を用いて取得したウエハーの厚さに基づき、ウエハーの形状情報を取得することができる。ここで、既設定の区間は研磨されるウエハーの平均厚さが０．２μｍ〜０．３μｍとなるのにかかる時間、例えば３０秒〜１分であってもよいが、これに限定されるものではない。例えば、Ｓ１３０段階で測定されるウエハーの厚さはウエハーの測定位置のそれぞれでのウエハーの厚さであってもよい。
【０１２０】
実施例による両面研磨装置１００、２００又は３００の厚さ測定センサー１７２によって、既設定の区間の間にウエハーの厚さを測定し、測定した結果によって半径方向へのウエハーの厚さプロファイルを取得することができる。
【０１２１】
例えば、制御部１８０は、キャリア１４０の中心移動軌跡の座標、キャリア１４０に収容されたウエハーＷの中心移動軌跡の座標、及びウエハーＷの中心から厚さ測定センサー１７２によるウエハーの厚さ測定位置までの距離（例えば、Ｒ１、Ｒ２）に基づき、研磨されたウエハーの形状情報を取得することができる。
【０１２２】
サンギア１３２及びインターナルギア１３４によってキャリア１４０の中心移動軌跡を制御することができ、キャリア１４０の中心移動軌跡を制御することによって、研磨されるウエハーの中心の移動軌跡を制御することができ、研磨されるウエハーの中心の移動軌跡を推定又は算出することができる。
【０１２３】
サンギア１３２及びインターナルギア１３４によるキャリア１４０の中心移動軌跡の制御によって、キャリア１４０に装着されたウエハーＷの中心の移動軌跡を推定することができる。
【０１２４】
図９ａは両面研磨中のキャリアの中心９０２の移動軌跡を示す。
【０１２５】
キャリア及びウエハーの移動軌跡の座標はＸＹ座標系であってもよく、キャリア及びウエハーの移動軌跡のＸＹ座標系原点９０１はキャリアドライブの中央、例えばサンギア１３２に対応する座標（Ｘ０、Ｙ０）であってもよい。
【０１２６】
図９ａを参照すると、キャリアの中心９０２の移動軌跡（Ｘｃ、Ｙｃ）は下記式１〜３によって算出されることができる。
【０１２７】
【数１】
0006490818.tif 000002
【０１２８】
【数２】
0006490818.tif 000003
【０１２９】
【数３】
0006490818.tif 000004
【０１３０】
Ｖｃはキャリアの回転速度（例えば、ＲＰＭ）であってもよく、ｔは時間（例えば、秒）であってもよく、Ｒｃは原点９０１からキャリアの中心９０２までの距離であってもよい。
【０１３１】
図９ｂは図９ａに示したキャリアに装着されたウエハーの中心９０３の移動軌跡を示す。
【０１３２】
図９ｂを参照すると、ウエハーの中心９０３の移動軌跡（Ｘｗ、Ｙｗ）は式４〜６によって算出可能である。
【０１３３】
【数４】
0006490818.tif 000005
【０１３４】
【数５】
0006490818.tif 000006
【０１３５】
【数６】
0006490818.tif 000007
【０１３６】
Ｒｗはキャリアの中心９０２からウエハーの中心９０３までの距離であってもよい。Ｖｃ及びｔは図９ａで説明したものと同一であってもよい。
【０１３７】
図１０は実施例の厚さ測定センサー１７２によって測定されるウエハーの厚さ測定位置９０４−１、９０４−２を示す。図１０では二つの厚さ測定位置９０４−１、９０４−２のみ示したが、実質的に厚さ測定センサー１７２は既設定の区間の間にランダムな複数の厚さ測定位置でウエハーの厚さを測定することができる。
【０１３８】
ここで、厚さ測定位置は貫通孔１２５を通して厚さが測定されるウエハーの一領域の位置であってもよい。
【０１３９】
図１０を参照すると、キャリアの中心移動軌跡の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）、及びウエハーの中心９０３の移動軌跡の座標（Ｘｗ、Ｙｗ）を用いて、ウエハーの中心９０３からウエハーの厚さ測定位置９０４−１、９０４−２までの距離（Ｒ１、Ｒ２）を算出することができる。
【０１４０】
例えば、キャリアの中心移動軌跡の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）を用いてウエハーの中心移動軌跡の座標（Ｘｗ、Ｙｗ）を求めることができ、ウエハーの中心移動軌跡の座標（Ｘｗ、Ｙｗ）及び厚さ測定位置９０４−１、９０４−２の座標（（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２））を用いてウエハーの中心９０３から厚さ測定位置９０４−１、９０４−２までの距離（Ｒ１、Ｒ２）を算出することができる。
【０１４１】
厚さ測定センサー１７２によってランダム（ｒａｎｄｏｍ）にウエハーの厚さが測定されるが、ウエハーの中心９０３からウエハーの厚さ測定位置９０４−１、９０４−２までの距離（例えば、Ｒ１、Ｒ２）を算出することができるから、ウエハーの半径方向へのウエハーの厚さプロファイルを得ることができ、よってウエハーの形状情報を取得することができる。例えば、ウエハーの半径方向はウエハーの中心からウエハーのエッジに向かう方向であってもよい。
【０１４２】
図１１はウエハーの半径方向への厚さプロファイル及びＧＢＩＲを示す。
【０１４３】
図１１を参照すると、実施例の厚さ測定センサー１７２を用いて既設定の区間の間にランダムな厚さ測定位置で測定したウエハーの厚さをウエハーの中心からの離隔距離（例えば、Ｒ１、Ｒ２）によって配列することによってウエハーの形状情報（ウエハーの厚さプロファイル）を取得することができる。例えば、既設定の区間は研磨されるウエハーの平均厚さが０．２μｍ〜０．３μｍとなるのにかかる時間であってもよく、３０秒〜１分であってもよいが、これに限定されるものではない。
【０１４４】
ついで、取得されたウエハーの形状情報を用いてウエハーのＧＢＩＲを算出する（Ｓ１４０）。
【０１４５】
ＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｄｉｃａｔｅ  Ｒｅａｄｉｎｇ）はウエハーの全体的な平坦度を示すもので、ウエハーの総厚さ偏差を意味する値であり、ウエハーの最大厚さから最小厚さを差し引いた値で求めることができる。
【０１４６】
図７を参照すると、既設定の区間のウエハーのＧＢＩＲは既設定の区間の間に測定された研磨されたウエハーの厚さのうち最大値（Ｔｍａｘ［μｍ］）と最小値（Ｔｍｉｎ［μｍ］）の差であってもよい。
【０１４７】
ついで、算出されたウエハーのＧＢＩＲに基づき、ウエハーに対する両面研磨を中断するかを決定する。
【０１４８】
第１区間（現在区間）のウエハーのＧＢＩＲと第２区間（以前区間）のウエハーのＧＢＩＲを比較する（Ｓ１５０）。Ｓ１２０段階及びＳ１３０によれば、研磨されたウエハーの厚さが基準厚さに到逹した時点から既設定の毎区間の間にウエハーの形状情報を取得することができ、ＧＢＩＲを算出することができる。第１区間及び第２区間は研磨されるウエハーの厚さが基準厚さに到逹した時点以後の既設定の区間であってもよく、第１区間は第２区間に続く既設定の区間であってもよい。
【０１４９】
例えば、第２区間のウエハーのＧＢＩＲは研磨されたウエハーの厚さが基準厚さに到逹した時点から一番目の既設定の区間の間に取得されたＧＢＩＲであってもよく、第１区間のウエハーのＧＢＩＲは第２区間に続く既設定の区間の間に取得されたＧＢＩＲであってもよい。
【０１５０】
制御部１８０は、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより大きければ、ウエハーに対する両面研磨工程を中断する（Ｓ１６０）。
【０１５１】
図８を参照すると、研磨されたウエハーの厚さがＴ２となった後に既設定の区間ごとに研磨されたウエハーのＧＢＩＲを算出すれば、算出されたＧＢＩＲは研磨されたウエハーの厚さがＴ３であるまでは減少するが、研磨されたウエハーの厚さがＴ３未満であるときには増加することが分かる。
【０１５２】
したがって、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより大きくなる時点直前にＧＢＩＲが最小であることが分かる。そして、最小ＧＢＩＲを得るための研磨されるウエハーの最適厚さはＴ３であることが分かり、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより大きくなる時点で研磨工程を中断することができる。
【０１５３】
一方、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより大きくなく、次の既設定の区間の間にウエハーの形状情報を取得し、取得されたウエハーの形状情報に基づいてウエハーのＧＢＩＲを算出する（Ｓ１５０、Ｓ１３０、Ｓ１４０）。
【０１５４】
他の実施例では、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより大きいか同一であれば、ウエハーに対する両面研磨工程を中断することもできる。一方、第１区間のウエハーのＧＢＩＲが第２区間のウエハーのＧＢＩＲより小さければ、次の既設定の区間の間にウエハーの形状情報を取得し、取得されたウエハーの形状情報に基づいてウエハーのＧＢＩＲを算出する（Ｓ１５０、Ｓ１３０、Ｓ１４０）。
【０１５５】
実施例による両面研磨方法は、精密な厚さ測定が可能な厚さ測定センサー１７２を用いて、既設定の区間ごとにウエハーの形状情報を取得し、取得された形状情報に基づいて既設定の毎区間に対応するＧＢＩＲを算出することができる。また、実施例による両面研磨方法は、現区間のＧＢＩＲと以前区間のＧＢＩＲを比較することで、最低ＧＢＩＲを有するウエハーの研磨厚さを取得することができ、よってウエハーの研磨品質を向上させることができる。
【０１５６】
以上で実施例に説明して特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一実施例に含まれ、必ずしも一実施例にだけ限定されるものではない。また、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対して組合せ又は変形実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならないであろう。
【０１５７】
［産業上の利用可能性］
実施例はウエハー製造工程のウエハー研磨工程に使われることができる。
【図１】
0006490818.tif 000008
【図２】
0006490818.tif 000009
【図３】
0006490818.tif 000010
【図４】
0006490818.tif 000011
【図５】
0006490818.tif 000012
【図６】
0006490818.tif 000013
【図７】
0006490818.tif 000014
【図８】
0006490818.tif 000015
【図９ａ】
0006490818.tif 000016
【図９ｂ】
0006490818.tif 000017
【図１０】
0006490818.tif 000018
【図１１】
0006490818.tif 000019
【図１２】
0006490818.tif 000020
【図１３】
0006490818.tif 000021