具体实施方式

（工件双面抛光装置）

以下，关于本发明的工件双面抛光装置的一实施方式，参考附图详细例示说明。图1是本发明的一实施方式所涉及的工件双面抛光装置的俯视图，图2是图1中的A-A剖视图。如图1、图2所示，该双面抛光装置1具备：旋转平台4，具有上平台2及与其对置的下平台3；太阳齿轮5，设置在旋转平台4的旋转中心部；以及内齿轮6，以圆环状设置在旋转平台4的外周部。如图2所示，在上下的旋转平台4的对置面，即，上平台2的抛光面的下表面侧及下平台3的抛光面的上表面侧，分别粘贴有抛光垫7。

并且，如图1、图2所示，该装置1具备：多个载板9，设置在上平台2与下平台3之间，具有保持工件的1个以上（图示例中为1个）的晶片保持孔8。另外，图1中，只显示多个载板9中的1个。并且，晶片保持孔8的数量只要为1个以上即可，例如也能够设为3个。图示例中，由晶片保持孔8保持工件（本实施方式中为晶片）W。

在此，该装置1是行星齿轮方式的双面抛光装置，通过旋转太阳齿轮5与内齿轮6，能够使载板9进行公转运动及自转运动的行星运动。即，一边供给抛光浆料，一边使载板9进行行星运动，同时使上平台2及下平台3相对于载板9进行相对旋转。由此，能够使粘贴于上下旋转平台4的抛光垫7与保持于载板9的晶片保持孔8的晶片W的双面进行滑动，从而同时抛光晶片W的双面。

并且，如图1、图2所示，本实施方式的装置1中，上平台2设置有1个以上的从该上平台2的上表面贯穿到抛光面的下表面的监视孔10。图示例中，在通过晶片W的中心附近的位置配置有1个监视孔10。另外，该例中，监视孔10设置在上平台2上，但也可以设置在下平台3上，在上平台2及下平台3中的任一个上设置1个以上的监视孔10即可。并且，图1、图2所示的例中，设置有1个监视孔10，但也可以在上平台2的圆周上（图1中的点划线上）配置多个。在此，如图2所示，监视孔10贯穿到粘贴在上平台2的抛光垫7，从上平台2的上表面贯穿到抛光垫7的下表面。

并且，如图2所示，该装置1在图示例中上平台2的上方具备：1个以上的（图示例中为1个）工件厚度测量器11，在晶片W的双面抛光中，能够从1个以上的（图示例中为1个）监视孔10实时测量晶片W的厚度。该例中，工件厚度测量器11是波长可变型的红外线激光装置。例如，该工件厚度测量器11，能够具备：对晶片W照射激光的光学单元；检测从晶片W反射的激光的检测单元；以及根据检测出的激光计算晶片W的厚度的运算单元。通过这种工件厚度测量器11，能够根据入射于晶片W的激光的由晶片W的正面的表面反射的反射光与由晶片W的背面反射的反射光的光路长之差，计算晶片W的厚度。另外，工件厚度测量器11，只要能够实时测量工件的厚度即可，不特别限定于如上述那样的红外线激光。

并且，如图2所示，本实施方式的双面抛光装置1具备控制部12。如图2所示，该例中，控制部12与上平台2、下平台3、太阳齿轮5、内齿轮6及工件厚度测量器11连接。

而且，本实施方式的双面抛光装置1具备运算部13，在工件双面抛光中，决定结束工件双面抛光的时机，并与控制部12连接。该运算部13，获得由工件厚度测量器11测量的工件厚度数据，决定结束工件双面抛光的时机。以下，关于运算部13的处理，举例说明由红外线激光构成的工件厚度测量器11为1台，设置于上平台2的监视孔10的数量在上平台2的圆周方向上等间隔的设置5个，载板9的数量为5片，在各载板9保持有1片作为工件的晶片W的情况。

关于利用工件厚度测量器11进行的晶片W的厚度测量，在从工件厚度测量器11照射的激光通过上平台2的监视孔10而照射到晶片W的表面的情况下，可准确地进行测量。

相对于此，激光不通过监视孔10而照射到上平台2的上表面的情况或虽然激光通过监视孔10，但照射到载板9的表面而不是晶片W的表面的情况下，无法获得晶片W的厚度。以下，将通过工件厚度测量器11测量晶片W的厚度的时间上连续的区间称作“可测量区间”，将未能准确测量晶片W的厚度的区间称作“不可测量区间”。

即使是在上述可测量区间中所测量的数据，也存在所测量的数据偏差较大，而无法准确评价晶片W的形状的情况。这种情况下，通过按每一个监视孔10平均化可测量区间中测量的数据，能够评价晶片W的形状。

具体而言，如上所述，上平台2具有5个厚度测量用的监视孔10，因此，上平台2例如以20rmp（3秒周期）旋转时，以0.6秒周期，来自工件厚度测量器11的激光通过监视孔10。并且，通过监视孔10的直径（例如，15mm）所需要的时间为0.01秒的情况下，某一监视孔10的可测量区间与下一可测量区间之间的时间间隔，即不可测量的区间为0.01秒以上且0.59秒以下。因此，不可测量区间为0.01秒以上且0.59秒以下的情况下，将在这之前测量的连续数据看作以监视孔10中的1个连续测量的数据，而进行平均化处理，判断为向相邻的监视孔10移动。并且，即使监视孔10通过晶片厚度测量器11正下方，由于不存在晶片W，因此有可能成为不可测量区间。因此，从当前测量的监视孔10向2个相邻的监视孔10移动的情况下，可测量区间与下一可测量区间之间的时间间隔，即不可测量区间为0.59秒以上且1.19秒以下。

并且，即使在如上所述被平均化的数据中，例如，在测量晶片最外周部的厚度的情况等中也有包含异常值的情况，在包含这种异常值的情况下，有时无法准确评价晶片W的形状。于是，首先，优选从所测量的厚度数据中去除异常值。

关于上述异常值的去除，能够根据载板9的初始厚度、晶片W的初始厚度等进行。并且，在获得某一程度的晶片厚度的测量值的阶段，例如也能够将统计上标准偏差超过规定值（例如，0.2μm）的数据作为异常值去除。以下，将去除异常值的值称作“正常值”。图3表示去除异常值的晶片W的厚度数据的一例。

以通常的抛光条件进行晶片W的双面抛光时，如同在晶片W的厚度的可测量区间出现后，不可测量区间出现，可测量区间再次出现，交替重复可测量区间的出现与不可测量区间的出现。在此，不可测量区间的出现表示照射激光的晶片W被替换。因此，将这种不可测量区间的出现作为指标，能够按每一个晶片对在可测量区间测量的厚度数据进行分类。

并且，本发明人等的研究结果判断出，测量在可测量区间由某一载板9保持的晶片W的厚度，之后不可测量区间出现，在下一个出现的可测量区间中测量厚度的晶片W不限于由邻接的载板9保持，有时由2个以上分离的载板9保持。

具体而言，考虑带有标记A、B、C、D、E的载板9依次排列成环状，以A、B、C、D、E、A、B…的顺序朝向工件厚度测量器11进行公转的情况。而且，测量由标记A的载板9保持的晶片W的厚度时，出现不可测量区间，之后出现的可测量区间中测量的晶片W有时是由2个分离的标记C的载板9保持的晶片W。在该情况下，与测量邻接的载板9的晶片W的情况相比，不可测量区间的时间较长。

因此，不可测量区间的时间，换言之，根据可测量区间与可测量区间之间的时间间隔，能够判定例如在标记A的载板9的晶片W之后，测量到了标记B的载板9的晶片W的厚度，还是测量到了标记C或D的载板9的晶片W。这样能够按每一个晶片W对晶片W的厚度数据进行准确地分类。

图4表示从图3所示的厚度数据分离的1片晶片W的厚度数据。图中虽然未表示，关于其他4个晶片W，也可获得表示与图4所示的相同倾向的晶片W的厚度数据。

接着，对于按每一个晶片W分类的晶片W的厚度数据，进行以下的工序。首先，从晶片W的厚度数据提取晶片W的形状成分（第2工序）。在第1工序中分类的每一个晶片W的厚度数据，随着抛光时间变小。即，由于晶片W的平均厚度随着抛光时间变小，因此在第1工序中获得的厚度数据中，不只包含晶片W表面的形状成分的时间变动，也包含晶片W的平均厚度的时间变动。于是，通过从晶片W的厚度数据中去除晶片W的平均厚度的时间变动，提取晶片W表面的形状成分的时间变动。

上述晶片W的平均厚度的时间变动，能够以2次函数近似。图5表示以2次函数近似图4所示的晶片W的厚度数据而获得的晶片W的平均厚度的时间变动。如该图所示，晶片W的厚度数据，能够以2次函数良好地拟合。由此，能够获得晶片W的平均厚度的时间变动。接着，从晶片W的厚度数据中减去如上述获得的晶片W的平均厚度的时间变动。由此，能够提取晶片W表面的形状成分的时间变动。将所获得的形状成分的时间变动示于图6。

接着，关于如上述提取的晶片W的各形状成分，确定测量出的晶片W上的晶片径向的位置，即离晶片中心的距离（第3工序）。图7表示在测量晶片W的厚度的某一时刻的载板9及晶片W的位置关系的一例。该图中，可知厚度测量位置（即，工件厚度测量器11的位置，或监视孔10的中心位置）位于基准线上，从太阳齿轮5的中心到厚度测量位置的距离（即，从太阳齿轮5的中心到监视孔10的中心的距离）是设计值。同样地，可知关于旋转平台4或太阳齿轮5、载板9的半径、从载板9的中心到晶片W的中心的距离也是设计值。

并且，α是载板9的公转角度，是基准位置（基准线）与连结太阳齿轮5的中心和载板9的中心的线之间的角度。并且，β是载板9的自转角度，表示连结太阳齿轮5的中心和载板9的中心的线与连结载板9的中心和晶片W的中心的线之间的角度。

不限于本发明的双面抛光装置1，在双面抛光装置中，为了确认旋转平台4或载板9等在设定的条件下旋转，使用称作“编码器”的装置来监视距离基准位置（基准线）的角度（或是移动量），并进行控制。因此，能够确定在测量晶片W的厚度的时刻的公转角度α及自转角度β。于是，能够分别根据所确定的公转角度α求出载板9的中心位置，根据自转角度β求出晶片W的中心位置。如上所述，由于知道从太阳齿轮5的中心到厚度测量位置（即，监视孔10的中心）的距离，因此能够求出晶片W的中心到厚度的测量位置的距离，即晶片W的形状成分的各自的晶片径向位置。

由此，能够根据设计值的旋转平台4或太阳齿轮5、载板9的半径、从载板9的中心到晶片W的中心的距离、工件厚度测量器11的位置（即，从太阳齿轮5的中心到监视孔10的中心的距离），还有测量晶片W的厚度时的（1）载板9的公转角度α、（2）载板9的自转角度β，求出晶片W的形状成分的各自的晶片径向位置。

如上所述，（1）载板的公转角度α及（2）载板9的自转角度β，能够通过实测来求出。但是，这些实测要求高精度。因此，优选通过模拟从抛光开始至一定时间内（例如，200秒）的可测量区间的图案确定（1）及（2），求出晶片W的形状成分的各自的晶片径向位置。

具体而言，赋予作为抛光条件的上平台2的转速（rpm）、载板9的公转数（rpm）及载板9的自转数（rpm），并赋予晶片W的初始位置（距离图7中的基准位置（基准线）的晶片W的公转角度α及自转角度β）作为参数。由此能够通过模拟求出测量晶片W厚度的时间图案（即，可测量区间的图案）与测量出与其相关联的厚度的位置（即，晶片W的形状成分的晶片径向位置）。

然后，求出通过模拟获得的可测量区间的图案与基于实测的可测量区间的图案最一致的上平台2的转速（rpm）、载板9的公转数（rpm）及载板9的自转数（rpm），确定测量厚度的位置。由此，能够通过模拟求出晶片W的形状成分的各自的晶片径向的位置。

接着，根据所确定的晶片W上的晶片径向位置及晶片W的形状成分，计算晶片W的形状分布（第4工序）。这能够通过使用相对于不同测量位置的形状成分来计算。在本发明中，使用根据从抛光时间t-△t到抛光时间t测量的厚度数据而获得的形状成分，而求出某一抛光时间t中的晶片W的形状分布。

图8（a）表示图6所示的形状分布的时间变动从抛光时间500秒到1000秒的放大图。例如，使用在图示例中680秒到880秒的形状成分，来求出抛光时间880秒中的晶片W的形状分布。图8（b）表示所获得的形状分布。另外，从上述说明可知，所获得的晶片W的形状分布，表示抛光时间t-△t到t之间的晶片W的平均形状分布，而不是在抛光时间t中的形状分布。

用于求出上述形状分布而使用的形状成分的时间范围，依赖于每单位时间的可测量数据数量，由于依赖于抛光条件，因此无法一概决定。时间范围越长，越能够提高形状分布的精度，另一方面形状分布的计算变得需要时间，在高速性方面差。相对于此，时间范围越短，形状分布的计算所需的时间越短，因此在高速性方面优异，另一方面，形状分布的精度差。本发明人等发现，例如通过使用75秒以上的时间范围的形状成分求出晶片W的形状分布，能够不损害高速性并以高精度求出形状分布。更优选利用200秒以上且300秒以下的时间范围的形状分布求出晶片W的形状分布。

接着，根据如上述计算的晶片W的形状分布，求出晶片W的形状指标（第5工序）。表示晶片W的平坦度的指标之一可举出GBIR（Global Backside Ideal Range：总体背面理想范围）。GBIR是表示晶片整体的总体平坦度的代表性指标，评价晶片整个面厚度的不均。GBIR能够作为晶片W中的形状分布的最大值与最小值之差而求出。

本发明中，利用GBIR作为晶片W的形状指标。但是，关于获得的GBIR，是形状分布的计算中使用的形状成分在t-△t到t的时间范围内的平均GBIR，不是严格意义上的GBIR。因此，在本发明中，形状分布的最大值与最小值之差，标记为“晶片W的形状指标”。

并且，如图8（b）所示的例，在形状分布的数量不充分的情况下，能够以偶函数近似形状分布，根据以所获得的偶函数表示的晶片W的形状分布求出最大值及最小值，根据所求出的最大值与最小值之差计算晶片W的形状指标。

获得晶片W的中心附近的形状成分的情况下，能够良好地再现晶片W的形状分布，因此优选使用4次函数作为上述偶函数。另一方面，没获得晶片W的中心附近的形状分布的情况下，能够良好地再现晶片W的形状分布，因此优选使用2次函数。

以上，按每一个晶片W求出晶片W的形状指标之后，将所求出的每一个晶片W的形状指标成为根据前一批次中的工件形状指标的目标值与实绩值之差决定的工件形状指标的设定值的时机，决定为结束晶片W的双面抛光的时机（第6工序）。具体而言，求出每一个晶片所获得的形状指标的平均值，根据该平均值决定结束晶片W的双面抛光时机。

图9表示晶片W的形状指标的平均值与抛光时间的关系。实际上，在晶片W的形状指标成为规定值，例如成为零的时机结束双面抛光。

通常，供双面抛光的晶片W的表面在抛光前较平坦，开始双面抛光时，晶片的表面形状改变，平坦度暂且恶化，GBIR增加。但是，继续双面抛光时，平坦度提高，GBIR开始减少。若继续进行双面抛光，则GBIR表示相对于抛光时间直线减少的倾向。关于本发明中的晶片W的形状指标，值开始减少之后直线减少，表示与GBIR相同的倾向。因此，如图10所示，在晶片W的形状指标的值开始减少之后，以直线近似形状指标，由此能够预测晶片W的形状指标成为规定值（例如，零）的时机。根据本发明人等的研究，通过根据双面抛光中的晶片W的形状指标决定结束双面抛光的时机，能够在晶片W的形状成为目标形状的时机结束双面抛光。

但是，本发明人等进一步进行研究的结果，在重复进行晶片W的双面抛光的批次处理时，当批次数量少的情况下，若在上述晶片W的形状指标成为规定值的时机结束双面抛光，则能够在晶片W的形状成为目标形状的时机结束双面抛光。但是，判断出随着批次数量增加，晶片W的形状逐渐背离目标形状。

具体而言，如图11所示，例如晶片W的目标形状是GBIR=100nm的情况下，将结束双面抛光的晶片W的形状指标的设定值设为目标值的100nm而进行双面抛光时，在批次数量少的情况下，双面抛光后的晶片W的GBIR成为与目标值相同的100nm。但是，随着批次数量增加而GBIR的实绩值逐渐增加，晶片W的形状逐渐背离目标形状。

为了抑制这种背离，得到设为目标的GBIR=100nm的晶片W，而降低形状指标的设定值时（图11的例中为70nm），双面抛光后的晶片W的GBIR值暂且变得小于目标值，随着批次数量增加，而成为目标值。但是，若批次数量进一步增加，则双面抛光后的晶片W的形状会再次背离目标形状。

作为这种形状的背离原因，考虑到抛光垫7或载板9、浆料等辅助材料寿命变动，但从成本方面考虑，针对不发生上述那样的形状的背离的每一批次更换上述辅助材料是困难的。因此，需要以能够应对批次数量的增加引起的辅助材料的寿命变动的方法，来抑制上述形状的背离。

本发明人等，对于解决上述形状的方法进入了深入研究。如图11清楚可知，晶片W的形状相对于上述辅助材料寿命变动，从目标形状线性背离。本发明人等发现，通过在决定结束晶片W的双面抛光的时机时，根据前一批次中双面抛光的晶片W的形状指标的实绩值与目标值之差，校正与这次批次中的结束双面抛光的时机对应的晶片W的形状指标的设定值，能够抑制上述形状的背离。

而且，本发明人等针对多片双面抛光后的晶片W，详细调查关于结束双面抛光时的形状指标的设定值与实绩值的关系的结果，判断出通过将这次的批次中的结束双面抛光时的晶片W的形状指标的设定值，设为由下述式（1）表示的Y，能够良好地抑制上述形状的背离，其中，以目标值为A、前一批次中的实绩值为B、常数为D、前一批次中的晶片W的形状指标的设定值为C、调整灵敏度常数为a（0＜a≤1）。

Y=C+（（A-B）/D）×a　　　　　（3）。

通过对实绩的双面抛光后的多片晶片W的目标值A及实绩值B进行统计分析，能够计算出上述式（3）中的常数D。例如，在后述的实施例中，计算出D值为0.665693。并且，调整灵敏度常数a是决定这次批次中的晶片W的形状指标的设定值时的用于调整前一批次中的形状指标的实绩值的影响的常数，通过将a设为超过0且小于1的值，能够降低测量前一批次中的晶片的形状指标时伴随抛光垫7或载板9、浆料等的辅助材料的寿命变动的干扰所引起的实绩值的测量误差的影响。上述a的值，例如能够设为0.2。

图12，表示利用上述式（3）决定结束双面抛光的时机时的批次数量与GBIR的关系。另外，在图12中，GBIR表示相对于设定值的实绩值（%）。根据该图可知，与利用上述式（3）结束双面抛光的时机对应的晶片W的形状指标设定值，随着批次数量逐渐减少。但是，可知双面抛光后的晶片W的GBIR的实测值，即使批次数量增加也维持目标值。

如此，按每一个晶片W求出晶片W的形状指标之后，将所求出的每一个晶片W的形状指标成为根据前一批次中的工件形状指标的目标值与实绩值之差决定的工件形状指标的设定值的时机，决定为结束晶片W的双面抛光的时机，通过在所决定的时机结束双面抛光，即使重复进行双面抛光的情况下，也能够以目标形状结束双面抛光。

（工件双面抛光方法）

接着，说明关于本发明的一实施方式所涉及的工件双面抛光方法。本实施方式的方法中，例如，可以使用图1、图2所示的装置进行晶片W的双面抛光。由于已经说明关于图1、图2所示的装置结构，因此省略再次的说明。

图13表示基于本发明的工件双面抛光方法的流程图。关于本发明的方法，由于与上述基于本发明的工件双面抛光装置中的运算部13决定结束双面抛光的时机的方法相同，因此简单说明，并省略详细的说明。

首先，在预先决定时机之前，从通过工件厚度测量器11测量的工件厚度数据中去除异常值，获得只有正常值构成的工件厚度数据。步骤S1中，按每一个工件对以该方式去除异常值的工件厚度数据进行分离（第1工序）。这个能够根据例如连续测量工件厚度数据的时间间隔进行。

接着，在步骤S2中，按每一个工件，从工件厚度数据中提取工件的形状成分（第2工序）。这能够通过例如以2次函数近似工件厚度数据，从工件的形状成分的时间变动中减去以2次函数近似获得的工件平均厚度的时间变动来进行。

接着，在步骤S3中，关于提取出的各工件的形状成分，确定所测量的工件上的工件径向位置（第3工序）。如上述，能够实测太阳齿轮5的中心与监视孔10的中心之间的距离、载板9的自转角度β及载板9的公转角度α，确定测量各形状成分的工件上的工件径向的位置，或者对于上平台2的转速、载板9的公转数及载板9的自转数的各种条件通过模拟计算出能够测量工件的厚度的区间，确定计算出的可测量区间与实际能够测量的区间最一致的上平台2的转速、载板9的公转数及载板9的自转数，确定测量了各形状成分的晶片上的晶片径向位置。

接着，在步骤S4中，根据所确定的工件上的工件径向位置及工件的形状成分，计算工件的形状分布（第4工序）。求出形状分布时，形状成分的数量少的情况下，通过以偶函数近似，能够获得形状分布。

接着，在步骤S5中，根据计算出的工件的形状分布，求出工件形状指标（第5工序）。本发明中，使用工件的形状分布的最大值与最小值之差作为工件形状指标。

接着，步骤S6中，将每一个所求出的工件形状指标成为根据前一批次中的工件形状指标的目标值与实绩值之差决定的工件形状指标的设定值的时机，决定为结束上述工件双面抛光的时机（第6工序）。该步骤中，以直线近似工件形状指标与抛光时间的关系，根据近似的直线能够将工件形状指标成为规定值（例如，零）的抛光时间设为结束工件双面抛光的时机。

而且，通过将与结束上述双面抛光的时机对应的晶片W的形状指标的设定值，设为由下述式（4）表示的Y，能够良好地抑制上述形状的背离，其中，以目标值为A、实绩值为B、前一批次中的晶片W的形状指标的设定值为C、常数为D、调整灵敏度常数为a（0＜a≤1）。通过对实绩的双面抛光后的多片晶片W的目标值A及实绩值B进行统计分析能够计算式（4）中的常数D。

Y=C+（（A-B）/D）×a　　　　　（4）。

最后，在步骤S7中，在所决定的结束工件双面抛光的时机结束双面抛光。以该方式，能够在工件形状成为目标形状的时机结束双面抛光。

实施例

（发明例）

准备100片直径300mm的硅晶片，对于这些硅晶片，根据图13所示的流程图施行双面抛光。另外，在步骤S6中，与结束双面抛光的时机对应的硅晶片的形状指标的设定值，利用式（3）决定。在图14表示GBIR的目标值及双面抛光后的硅晶片的GBIR。

（比较例）

以与发明例同样的方式，对100片硅晶片施行了双面抛光。但是，在步骤S6中，与结束双面抛光的时机对应的硅晶片的形状指标的设定值，在全部批次中，设为与发明例相同的GBIR的目标值。其它条件与发明例完全相同。在图14表示双面抛光后的硅晶片的GBIR。

（已知例）

以与发明例同样的方式，对100片硅晶片施行了双面抛光。此时，不进行图13的步骤S1～S6，根据双面抛光后的晶片形状指标的实际值，决定结束双面抛光的时机（抛光时间），并在所决定的时机结束了双面抛光。在图14表示双面抛光后的硅晶片的GBIR。

根据图14清楚可知，关于已知例，双面抛光后的硅晶片的GBIR变得大于目标值，并且GBIR的偏差也变大。相对于此，关于比较例，可知通过根据图14的步骤S1～S5求出的硅晶片的形状指标决定双面抛光的时机，双面抛光后的晶片的GBIR平均值与目标值之差变小，偏差也变小。而且，关于发明例，可知与比较例相比，双面抛光后的晶片的GBIR平均值与目标值之差变更小，偏差也变更小。

产业上的可利用性

根据本发明，根据工件形状指标决定结束双面抛光的时机，在双面抛光中，由于能够在工件形状成为目标形状的时机结束双面抛光，因此在半导体晶片制造业中很有用。

附图标记说明

1-双面抛光装置，2-上平台，3-下平台，4-旋转平台，5-太阳齿轮，6-内齿轮，7-抛光垫，8-晶片保持孔，9-载板，10-监视孔，11-工件厚度测量器，12-控制部，13-运算部，W-晶片。