TW201312646A - 半導體晶圓之雙面拋光方法 - Google Patents

半導體晶圓之雙面拋光方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201312646A
TW201312646A TW101133260A TW101133260A TW201312646A TW 201312646 A TW201312646 A TW 201312646A TW 101133260 A TW101133260 A TW 101133260A TW 101133260 A TW101133260 A TW 101133260A TW 201312646 A TW201312646 A TW 201312646A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
polishing pad
groove
pad
agent
Prior art date
Application number
TW101133260A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI489539B (zh
Inventor
Juergen Schwandner
Original Assignee
Siltronic Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic Ag filed Critical Siltronic Ag
Publication of TW201312646A publication Critical patent/TW201312646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI489539B publication Critical patent/TWI489539B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/12—Lapping plates for working plane surfaces
    • B24B37/16—Lapping plates for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping plate surface, e.g. grooved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本發明係關於一種半導體晶圓雙面拋光的方法，其中在各種情況下拋光墊表面均被從中心向邊緣螺旋伸展的至少一個溝槽形狀的凹陷所中斷。透過在兩個面上提供拋光劑、局部單獨可調節的拋光劑的量及改進的載板，可以實現優化的拋光劑分佈，特別是在半導體晶圓直徑為450毫米的情況下。

Description

半導體晶圓之雙面拋光方法
本發明係關於一種半導體晶圓雙面拋光的方法。
尤其是，本發明係關於針對下一代技術的半導體晶圓的雙面拋光，該晶圓主要是直徑為450毫米的晶圓。
目前，直徑為300毫米、主要為拋光或磊晶生長塗布的矽晶圓被用於電子工業中較為苛刻的應用中。基材直徑為450毫米的矽晶圓尚在開發中。
然而，基材直徑的擴大伴隨有重大的、在某些情況下也是全新、迄今不為人知的技術問題。
許多處理步驟需要徹底修改，無論是純機械的(切割、打磨、機械拋光)、化學(蝕刻、清潔)或化學機械性質的(拋光)、或是熱處理(磊晶塗佈、退火)性質的，並且還部分牽涉到為此所用的機器和工作材料。
半導體晶圓從半導體材料所構成的單晶(晶錠)切片之後，在多個處理步驟中進行進一步加工。根據現有技術，在研磨、清潔和蝕刻步驟後，半導體晶圓的表面要經過一個或多個拋光步驟進行平滑處理。
在半導體晶圓製造中，得到邊緣足夠好的幾何結構和表面平整度(奈米形貌)特別關鍵。
奈米形貌通常表示為相對於面積為2毫米×2毫米的正方形測量窗口的高度波動PV(峰谷)。
半導體晶圓的最終奈米形貌通常透過拋光處理產生。
在單面拋光(single-side polishing，SSP)的情況下，在加工過程中將半導體晶圓透過膠結、真空或透過黏合將其背面保持在支撐板上，並在另一面上進行拋光。
在雙面拋光(double-side polishing，DSP)的情況下，將半導體晶圓鬆散地插入薄的載板(carrier plate)中，並在各自由拋光墊(pad)覆蓋的上拋光盤和下拋光盤之間以「自由漂浮」方式在正面和背面上同時進行拋光。透過提供通常基於二氧化矽溶膠的拋光劑漿料來實施該拋光方法。
現有技術同樣揭露了使用固定黏結的研磨劑(「固定研磨劑拋光」，fixed abrasive polishing，FAP)，其中半導體晶圓在拋光墊上拋光，該拋光墊與其他拋光墊不同之處在於其含有黏結在拋光墊中的研磨材料(「固定研磨劑」，或FA墊)。德國專利申請案DE 10 2007 035 266 A1描述了使用FA墊、用於拋光矽材料組成的基質的方法。
在DSP或FAP之後，半導體晶圓的正面通常以無霧(haze-free)的方式進行拋光。通常使用軟拋光墊，藉助鹼性拋光溶膠進行。在文獻中，該步驟經常稱為化學機械拋光(CMP)。例如，US 2002-0077039和US 2008-0305722中揭露了該CMP方法。
與單面拋光(SSP)相比，半導體晶圓的同步雙面拋光(DSP)不但更經濟，而且還可得到就半導體晶圓表面而言更高的平整度。
雙面拋光例如在US 3,691,694中說明。DE 100 07 390 A1揭露了合適的雙面拋光機。根據EP 0 208 315 B1所描述的一個雙面拋光的實施態樣，由金屬或塑膠構成的載板中的半導體晶圓以機器和方法參數預先決定的路徑、在拋光劑(拋光溶膠)存在下在拋 光墊覆蓋的兩個旋轉拋光盤之間移動，以進行拋光(在文獻中，該載板被稱為「模板」)，其中該載板具有尺寸合適的切口(cutout)。
通常使用硬度為60至90(蕭氏A)的均勻多孔聚合物泡沫所形成的拋光墊進行雙面拋光步驟，例如，如DE 100 04 578 C1中所述，其還揭露了黏附至上拋光盤的拋光墊佈滿了溝槽(channel)網路，而黏合至下拋光盤的拋光墊具有無此類紋理的光滑表面。該措施首先可用來保證拋光過程中使用的拋光劑的均勻分佈，其次可防止拋光完成後上拋光盤升起時半導體晶圓黏附在上拋光墊上。
上拋光墊包括規整的網紋安置的溝槽，其段尺寸為5毫米×5毫米至50毫米×50毫米，溝槽寬度和深度為0.5至2毫米。該安置用於在拋光壓力較佳0.1至0.3巴(bar)下進行拋光。矽的清除速度較佳0.1至1.5微米/分鐘，特別較佳0.4至0.9微米/分鐘。
然而，根據DE 100 04 578 C1的方法會在相對兩面(背面和正面)在半導體晶圓的外緣產生不對稱的拋光去除。
在根據現有技術的雙面拋光的情況下有局部拋光去除差異的進一步的原因是，拋光過程中從半導體晶圓表面除去的材料(半導體材料，例如矽或二氧化矽)部分不同程度地覆蓋(沉積)在拋光墊表面上。尤其是在拋光過程中，規定的時間內在統計上最經常與半導體晶圓表面接觸的拋光墊表面區域覆蓋有研磨掉的材料。研磨掉的材料經常會在拋光墊表面上形成環形區域。
由於拋光劑在拋光墊和載板之間的工作間隙中分佈不均勻，會進一步助長在拋光墊表面上形成研磨掉的材料所覆蓋的區域。
就其紋理並就表面附近的組成而言，研磨掉的材料所覆蓋的拋 光墊區域構成了墊發生改變的區域。因此與受研磨掉的材料覆蓋影響程度較少或完全沒有受影響的區域比較，就拋光結果而言，這些區域有不同的特性。
隨著拋光墊覆蓋增加，變得越來越難以控制拋光機，使其能生產具有良好幾何結構值(GBIR、晶圓形狀、邊緣下降(roll-off))的平坦晶圓。進而，有必要計算該晶圓微粗糙度(霧度值)的增加。類似地，拋光晶圓表面上的拋光擦痕風險以及增加的LLS值也會以類似的方式增加。
變得有必要定期調整拋光墊，如此會降低拋光墊的使用壽命(磨損)，且由於對拋光墊的機械作用及拋光墊中的相關變化(厚度、墊結構等等)，還會不利地損害晶圓的幾何結構和形狀。
尤其，不均勻拋光去除的進一步原因是拋光墊上實現的不均勻拋光劑分佈，其結果是，待拋光的表面被拋光劑不均勻潤濕，或者拋光劑不均勻塗布到該表面。
根據現有技術，拋光劑的分佈受重力和離心力的影響。拋光劑從上方進入到拋光墊和載板之間的工作間隙中，並且還因為重力和其他原因透過載板中半導體晶圓的切口流至下拋光墊。在此情況下，載板和拋光墊覆蓋的拋光盤的旋轉運動促成了拋光劑的分佈。
載板妨礙拋光劑的均勻分佈，特別是對位於載板下面的拋光墊區域。為了改善拋光劑的分佈，US 2006-178089 A揭露了具有多個圓形開口的載板，拋光劑通過該開口到達下拋光墊。
EP 1 676 672 A1的教示內容包括改善向下拋光盤提供拋光劑，使至少15%的載板區域被為拋光劑提供到下拋光盤的通道的孔所 佔據。
然而，圓形載板中的這些額外的「拋光劑切口」減少了其慣性面積矩，其結果是，也減少了抗扭轉(torsion)性。這是不利的，因為由此增加了載板翹曲的危險。載板翹曲會導致墊損壞、墊使用壽命下降、產生顆粒、拋光擦痕、甚至晶圓破裂、損壞設備。
考慮到進一步增加的未來一代半導體晶圓的表面積，例如直徑為450毫米的晶圓，在根據現有技術的拋光過程中只能有限程度地實現均勻的拋光劑分佈(拋光劑塗布)。
本發明的目的源自該問題領域。本發明的目的是保證在半導體晶圓的同步雙面拋光過程中，將拋光劑均勻塗佈到拋光墊表面，而不損害載板的穩定性。透過對由半導體材料構成的至少一個晶圓的同步雙面拋光方法可以實現本發明的目的，該晶圓位於載板中尺寸合適的切口中，並且具有正面和背面，該雙面拋光在提供拋光劑下在第一拋光墊覆蓋的上拋光盤和第二拋光墊覆蓋的下拋光盤之間進行，其中第一(上)拋光墊表面和第二(下)拋光墊表面在各自情形下都被至少一個從中心到邊緣螺旋伸展的溝槽形狀的凹陷所中斷。
-透過第1及2圖，對本發明的方法和較佳實施態樣進行詳細的描述和說明。
第1圖所示為本發明方法中使用的螺旋線形狀：(a)對數螺線(logarithmic spiral)、(b)阿基米德螺線(Archimedes’ spiral)、(c)費馬螺線(Fermat’s spiral)、(d)三螺線(triple spiral)。
第2圖所示為根據本發明修改的載板(1)的較佳實施態樣，其中具有被三個網(web)(4)中斷的分段(segmented)的拋光劑通道(2)，和由半導體材料構成的晶圓(5)的適當尺寸的切口(3)，其中半導體材料構成的晶圓(5)的切口(3)被分段的拋光劑通道(2)以距離A包圍。在該較佳實施態樣中，網(4)安置成使三個網(4)彼此之間成120°的角度。
本發明方法不僅包括侷限於特定技術部件的局部特徵(aspect)或單獨的方法-技術特徵(例如，單獨的方法參數)，還包括了相關的方法特徵。這些方法特徵分為：1)具有特定表面結構的拋光墊，2)容納晶圓用載板的重組態，以及3)在兩面上供應拋光劑。
在用於同步雙面拋光(DSP)由半導體材料構成的晶圓的本發明方法中，使用根據現有技術的二氧化矽溶膠作為拋光劑，該二氧化矽溶膠為包括大小為20至50奈米的膠態分佈顆粒的漿料。
DSP過程中的拋光劑分佈受拋光墊表面(工作面)特性和其他因素的影響，拋光墊表面在拋光過程中與半導體晶圓的正面和/或背面以材料去除的方式接觸。DSP過程中對拋光劑的吸收及其結構(溝槽、凹陷、凹槽)都會影響拋光劑的分佈，例如，如DE 100 04 578 C1中所述。
根據現有技術，硬度(蕭氏硬度A)為60至90的均勻多孔聚合物泡沫所形成的圓形拋光墊可用於根據本發明的方法中。
在用於同步雙面拋光由半導體材料構成的晶圓的本發明方法的第一實施態樣中，上拋光盤和下拋光盤被圓形拋光墊覆蓋，其中 工作面提供至少一個螺旋伸展的溝槽(凹陷、凹槽)。
螺線溝槽是圍繞一個起點而圓形伸展的凹陷，取決於伸展(方向)，其離開該點或者接近該點。兩個螺線溝槽之間的距離(圈之間的距離W)可以是恆定的(阿基米德螺線(第1b圖))，或者從起點來觀察可以是連續變大(對數螺線(第1a圖))。
一種特殊形式的螺線是三螺線，該螺線由圍繞中點圓形安置的三個阿基米德螺線構成，在有限的圈數後，該螺線的線形成封閉三個螺線的圓形(第1d圖)。
在用於同步雙面拋光由半導體材料構成的晶圓的本發明方法中，較佳使用在工作面上具有至少一個從內部(拋光墊的中央或中心)朝向外部(拋光墊的邊緣)螺旋伸展的溝槽的拋光墊，其中至少一個螺線溝槽的圈之間的距離W是從內部朝向外部連續變大(對數螺線，第1a圖)。
在用於同步雙面拋光由半導體材料構成的晶圓的同步雙面拋光的本發明方法中，同樣較佳使用在工作面上具有從內部朝向外部螺旋伸展的溝槽的拋光墊，其特徵在於溝槽的圈之間的距離W是從內部朝向外部連續變小(費馬螺線，第1c圖)。
特別較佳地是，在用於同步雙面拋光由半導體材料構成的晶圓的本發明方法中，使用在工作面上具有從內部朝向外部螺旋伸展的溝槽的拋光墊，其中溝槽的圈之間的距離W是恆定的(阿基米德螺線，第1b圖)。
應選擇拋光墊表面上兩個螺線溝槽之間的圈之間的距離W，使螺線至少有3圈，不論圓形拋光墊的直徑。
較佳地，從拋光墊中心(起點)向拋光墊邊緣區域螺旋伸展的 螺旋安置的溝槽係位於拋光墊的表面中。在此情況下，該螺線凹陷的終點可以一直到達拋光墊的邊緣。
在同樣較佳的根據本發明方法的實施態樣中，從拋光墊中心(起點)向其邊緣伸展的兩個或多個螺旋安置的溝槽位於拋光墊表面中。
在本實施態樣中，特別較佳選擇在圍繞半徑為R的圓形拋光墊的中點周圍的內部圓形區域中，其工作面具有三個從拋光墊中心朝向邊緣螺旋伸展的溝槽的拋光墊，其中，在拋光墊表面的環狀外區(邊緣區域)中，其厚度為D，三個螺線溝槽合併成一個圓形軌跡(course)(三螺線，第1d圖)。
拋光墊表面的內部圓形區域的半徑R較佳大於或等於圓形拋光墊半徑的三分之二。在此情況下，外環形區域的厚度D較佳小於或等於圓形拋光墊半徑的三分之一，來自於環形邊緣區域的外半徑減去環形邊緣區域的內半徑之差。
螺線溝槽的較佳深度為0.5至1.5毫米，較佳寬度為1至5毫米。特別較佳地，該螺線溝槽的深度為0.7至1.0毫米，寬度為1.5至3毫米。
同樣較佳選擇螺線溝槽的寬度從內部朝向外部擴大，該擴大沿溝槽長度從起點均勻地(uniformly)延續到終點，其中螺線溝槽開始時的寬度較佳為2毫米(在圓形拋光墊的中心)，較佳螺線溝槽結束時該寬度為4毫米(在圓形拋光墊的邊緣區域或邊緣)。
由於與拋光墊中心的螺線溝槽寬度相比，拋光墊工作面上的螺線溝槽的寬度更大，拋光劑的分佈可進一步優化。
根據本發明，工作間隙中的拋光劑分佈還受深度從內部朝向外 部擴大的影響，該擴大延整個螺線溝槽長度方向從其起點到其終點均勻延伸，其中較佳螺線溝槽開始時(在圓形拋光墊的中心)的深度為0.5毫米，較佳螺線溝槽結束時(在圓形拋光墊的邊緣區域或邊緣)的深度為1毫米。
螺線溝槽的內部形狀較佳具有半圓形狀(U-剖面特徵)。類似地較佳長方形內部形狀的螺線溝槽。
由螺線溝槽形成的拋光墊表面和凹陷之間所出現的邊緣較佳是圓整(rounded)的。
較佳地，螺旋安置在拋光墊表面中的溝槽以同樣方式取向。在拋光墊表面中使用同樣方式取向的螺線溝槽是可能的(因此使用基本相同的拋光墊也是可能的)，因為拋光盤以其端側面(end side)相互面對(因此同樣也是主動的(active)拋光墊表面)，而上拋光盤和下拋光盤則反向旋轉(直徑方向相反)。
由於分別由根據本發明的拋光墊覆蓋的工作盤旋轉時所產生的離心力，拋光劑在螺線溝槽中從內部朝向外部輸送，並且均勻分佈在兩個拋光墊表面之間的距離所形成的工作間隙中。
為了在DSP過程中進一步優化拋光劑分佈，根據本發明方法，除了使用安置有根據本發明的螺線溝槽的拋光墊工作面，對用於容納並引導半導體晶圓的載板也可以進行組態。
DSP過程中使用的載板，根據現有技術，包括具有一個或多個適當尺寸的切口(3)的圓盤，每個切口可插入由半導體材料構成的晶圓(5)。此外，載板可以有「拋光劑切口」，將引入到工作間隙中的拋光劑通過該切口從上方通往下拋光盤。
與本發明方法的各自實施態樣無關，在根據本發明的方法中， 由半導體材料構成的每個晶圓較佳放置在載板中適當尺寸的圓形切口中，如此使半導體材料構成的晶圓的正面在上拋光墊拋光。
在用於同時雙面拋光由半導體材料構成的晶圓的根據本發明方法第二實施態樣中，使用改進的載板代替根據現有技術的載板。
根據本發明的改進的載板(1)具有至少一個用於容納由半導體材料構成的晶圓(5)的適當尺寸的切口(3)，其中至少一個適當尺寸的切口(3)以距離A被至少一個其他的切口(2)所圍繞，該切口(2)起拋光劑通道的作用。
較佳地，根據本發明的改進的載板(1)具有至少一個用於容納由半導體材料構成的晶圓(5)的適當尺寸的圓形切口(3)，其中至少一個適當尺寸的圓形切口(3)被三個分段的切口(2)以環狀方式離圓形切口(3)距離A所包圍，該切口(2)相對於該區域有相同的大小並且被網(4)隔開，且在各種情況下相互之間的距離最多110°(第2圖)。
分段切口(2)的較佳厚度為1至10毫米，該厚度為外邊緣減去內邊緣之差的結果。特別較佳地，分段切口(2)的厚度為3至7毫米。圓形切口(3)的外邊緣和分段切口(2)的內邊緣之間的較佳的距離A是恆定的，並且為5至10毫米。
根據本發明的改進的載板(1)中的分段「拋光劑切口」(2)不影響載板的穩定性。
在根據本發明的改進的載板(1)中，各自的半導體晶圓(5)可以插入到載板(1)中適當尺寸的切口(3)中，並且其定位使半導體晶圓(5)在拋光過程中在載板(1)中的切口(3)內可能會發生固有旋轉(inherent rotation)。
在根據本發明改進的載板(1)的進一步較佳的實施態樣中，可在拋光過程中固定半導體晶圓(5)，防止載板(1)中適當尺寸切口(3)中的至少一個半導體晶圓(5)的固有旋轉。
例如，透過一個或多個所謂的「缺口突起(notch finger)」，可以實現載板(1)中適當尺寸切口(3)中的半導體晶圓(5)的固定。
「缺口突起」是例如載板中適當尺寸切口(3)中的突出物，該突出物凸出到半導體晶圓(5)邊緣的缺口中，從而在載板(1)的切口(3)中固定半導體晶圓(5)。
在用於同步雙面拋光由半導體材料構成的晶圓的本發明方法的第三實施態樣中，同時在半導體晶圓的正面和背面上供應拋光劑，兩者都透過上拋光盤和下拋光盤進行。
為達此目的，拋光劑的供應較佳透過集成在兩個拋光盤的拋光劑出口中的開口以加壓方式實現，以使出口以拋光盤終止溢流(flush)。
特別較佳地，拋光劑的供應較佳透過集成在兩個拋光盤的拋光劑出口中的噴嘴以加壓方式進行，以使噴嘴出口以拋光盤終止溢流，或者結束在拋光盤中的開口內。
拋光處理之前作用於上和下拋光盤的兩個圓形拋光墊類似地除螺線凹陷外也有開口，其中拋光盤上的開口的數量和分佈對應於拋光墊中的開口的數量和分佈，並且該拋光墊作用於拋光盤的方式能使拋光劑可以從上方和從下方流過開口並進入工作間隙中。
較佳地，用於施用拋光劑的拋光劑出口在拋光盤和拋光墊中圓形安置。特別較佳地，拋光劑出口安置在內部圓形區域和外部環 形區域中，其中拋光盤或拋光墊的內部圓形區域的半徑R較佳大於或等於圓形拋光盤或拋光墊半徑的三分之二。
為了進一步優化拋光劑的分佈，在拋光墊的內部圓形區域中，單位時間內從噴嘴湧出進入工作間隙的拋光劑的量，可較佳高於在同一時間內從位於外部環形區域中的噴嘴湧出的拋光劑的量。其導致工作間隙中因過高的拋光劑量而產生的「水飄(aquaplaning)」效應會按目標方式抵銷。
單位時間內拋光劑的不同量，例如，可透過不同的噴嘴截面、噴嘴種類或者透過由泵單獨驅動的噴嘴來設定。
用於拋光劑供應的噴嘴或者拋光盤或拋光墊中的開口較佳垂直於拋光盤或拋光墊的表面。特別較佳地，用於供應拋光劑的噴嘴或者拋光盤或拋光墊中的開口相對於拋光墊表面其角度為45°至小於或等於90°，其中開口存在於上拋光盤和下拋光盤中，也存在於上拋光墊和下拋光墊中。
為了防止二氧化矽溶膠顆粒在噴嘴中或拋光劑供應管線中結晶析出(膠凝化)，拋光過程結束之後用水淋洗噴嘴。
也為了針對均勻化拋光去除而進一步優化拋光結果(然而，在此的前提是晶圓的初始幾何結構是平面平行的)所提供拋光劑的溫度理想地對應於拋光墊的表面溫度。可根據現有技術，透過對拋光盤和拋光劑的相應溫度進行調節來實現此目的。較佳地，拋光劑和拋光盤的溫度處於20℃至30℃，尤其較佳為23℃至27℃。
用於同步雙面拋光由半導體材料構成的晶圓的本發明方法還可以與拋光劑回收裝置相組合。為達此目的，通過側向出口而從工作間隙湧出的所用的拋光劑經過預過濾並且收集在容器中，並可 以控制方式補充水、新鮮拋光劑和KOH，並透過篩檢程式泵送回拋光劑的供應容器中。在此情況下，溫度調節可確保維持拋光劑的較佳溫度。
本發明方法的單獨方面相互作用，最終可使拋光劑直接在拋光墊上的部位上能夠更均勻分佈，其結果是，使DSP過程中每個半導體晶圓上的材料去除變得更均勻。
1‧‧‧載板
2、3‧‧‧切口
4‧‧‧網
5‧‧‧晶圓
A、W‧‧‧距離
第1a圖為用於本發明之方法之對數螺線形狀。
第1b圖為用於本發明之方法之阿基米德螺線形狀。
第1c圖為用於本發明之方法之費馬螺線形狀。
第1d圖為用於本發明之方法之三螺線形狀。
第2圖為根據本發明修改的載板的較佳實施態樣。
W‧‧‧距離

Claims (15)

  1. 一種至少一個由半導體材料構成之晶圓(5)的同步雙面拋光方法，該晶圓位於一載板(1)中尺寸合適的切口(3)中並且有正面和背面；該雙面拋光在提供拋光劑下，在覆蓋有第一拋光墊的上拋光盤和覆蓋有第二拋光墊的下拋光盤之間進行，其中第一(上)拋光墊表面和第二(下)拋光墊表面各自被至少一個從中心到邊緣螺旋伸展的溝槽形狀的凹陷所中斷。
  2. 如請求項1之方法，其中在拋光墊表面中螺旋伸展的至少一個溝槽形狀的凹陷有至少三圈。
  3. 如請求項1或2之方法，其中拋光墊表面中螺旋伸展的至少一個溝槽形狀凹陷的圈之間的距離W是從內部朝向外部是恆定的。
  4. 如請求項1或2之方法，其中拋光墊表面中螺旋伸展的至少一個溝槽形狀凹陷的圈之間的距離W是從內部朝向外部連續變大。
  5. 如請求項1或2之方法，其中拋光墊表面中螺旋伸展的至少一個溝槽形狀凹陷的圈之間的距離W是從內部朝向外部連續變小。
  6. 如請求項1或2之方法，其中拋光墊表面具有三個圍繞拋光墊表面中的拋光墊中點圓形安置的螺線溝槽形狀的凹陷，其各圈之間的距離W是從內部朝向外部連續變大，並且三個螺線溝槽形狀凹陷的每一個都在拋光墊邊緣區域中合併成封閉該三個螺旋的圓形，而三個圓形溝槽之間沒有連接，並且， 在拋光墊表面的外三分之一的外邊緣區域是由環形區域形成。
  7. 如請求項1或2之方法，其中拋光墊表面中螺旋伸展的至少一個溝槽形狀凹陷的寬度是從內部朝向外部連續變大。
  8. 如請求項1或2之方法，其中拋光墊表面中螺旋伸展的至少一個溝槽形狀凹陷的深度是從內部朝向外部連續變大。
  9. 如請求項1或2之方法，其中載板(1)中至少一個適當尺寸的圓形切口(3)被三個分段切口(2)以環形狀的方式離圓形切口(3)距離A所包圍，該分段切口(2)相對於該區域具有相同的大小，並且彼此被網(4)隔開，且在各種情況下相互之間的距離最多110°。
  10. 如請求項1或2之方法，其中載板(1)中適當尺寸的切口(3)內的半導體晶圓(5)的固有旋轉是可能的。
  11. 如請求項1或2之方法，其中透過將半導體晶圓固定在切口(3)中，以防止載板(1)中適當尺寸的切口(3)內半導體晶圓(5)的固有旋轉。
  12. 如請求項1或2之方法，其中透過存在於上拋光盤和下拋光盤兩者中的開口、以及上拋光墊和下拋光墊兩者中的開口以加壓方式在半導體晶圓(5)的正面和背面上供應拋光劑，其中用於供應拋光劑的噴嘴可以集成在拋光盤中的開口中。
  13. 如請求項12之方法，其中集成在拋光盤中用於供應拋光劑的噴嘴開口、或者集成在拋光盤和/或拋光墊中的開口的取向相對於拋光墊表面的角度為45°至小於或等於90°。
  14. 如請求項13之方法，其中在拋光墊的內部圓形區域中，單位 時間內從開口湧出進入工作間隙的拋光劑的量，高於在同一時間內從位於外部環形區域中的開口湧出的量。
  15. 如請求項1或2之方法，其中由半導體材料構成的至少一個晶圓(5)的正面由上拋光墊拋光。
TW101133260A 2011-09-15 2012-09-12 半導體晶圓之雙面拋光方法 TWI489539B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011082777A DE102011082777A1 (de) 2011-09-15 2011-09-15 Verfahren zum beidseitigen Polieren einer Halbleiterscheibe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201312646A true TW201312646A (zh) 2013-03-16
TWI489539B TWI489539B (zh) 2015-06-21

Family

ID=45495163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101133260A TWI489539B (zh) 2011-09-15 2012-09-12 半導體晶圓之雙面拋光方法

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20130072091A1 (zh)
JP (2) JP2013065852A (zh)
KR (1) KR101404934B1 (zh)
CN (2) CN102990505A (zh)
DE (1) DE102011082777A1 (zh)
MY (1) MY163691A (zh)
SG (1) SG188731A1 (zh)
TW (1) TWI489539B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI702115B (zh) * 2018-12-27 2020-08-21 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司 兩頭研磨方法
TWI740606B (zh) * 2019-09-27 2021-09-21 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司 工件的兩面研磨方法
TWI829909B (zh) * 2019-04-03 2024-01-21 日商可樂麗股份有限公司 研磨墊

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6432497B2 (ja) * 2015-12-10 2018-12-05 信越半導体株式会社 研磨方法
US10987191B2 (en) 2017-02-10 2021-04-27 Michael Rose Template device for marking a surgical site before breast surgery and surgical procedure guided by the marking
CN106914816A (zh) * 2017-03-21 2017-07-04 江苏吉星新材料有限公司 一种蓝宝石晶片抛光用快拆式树脂铜盘
DE102018202059A1 (de) * 2018-02-09 2019-08-14 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe
CN109397070A (zh) * 2018-10-24 2019-03-01 中国科学院上海技术物理研究所 一种磷化铟晶圆片及其外延晶圆片的衬底抛光模具
CN115106931A (zh) * 2022-06-23 2022-09-27 万华化学集团电子材料有限公司 具有迷宫形凹槽的化学机械抛光垫及其应用
CN115070606B (zh) * 2022-06-30 2023-11-14 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 一种用于对硅片进行抛光的抛光垫和抛光设备
CN117245542B (zh) * 2023-11-17 2024-01-23 苏州博宏源机械制造有限公司 晶圆双面抛光设备及工艺

Family Cites Families (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2577937A (en) * 1949-08-26 1951-12-11 Pilkington Brothers Ltd Method of and apparatus for grinding flat glass on both faces simultaneously
US3691694A (en) 1970-11-02 1972-09-19 Ibm Wafer polishing machine
JPS58171255A (ja) * 1982-03-29 1983-10-07 Toshiba Corp 両面鏡面研摩装置
DE3524978A1 (de) 1985-07-12 1987-01-22 Wacker Chemitronic Verfahren zum beidseitigen abtragenden bearbeiten von scheibenfoermigen werkstuecken, insbesondere halbleiterscheiben
JPH01153273A (ja) * 1987-12-10 1989-06-15 Hitachi Cable Ltd 半導体ウエハの研磨方法
JPH03266430A (ja) * 1990-03-16 1991-11-27 Fujitsu Ltd キャリア
US5193316A (en) * 1991-10-29 1993-03-16 Texas Instruments Incorporated Semiconductor wafer polishing using a hydrostatic medium
JP3266340B2 (ja) 1992-11-12 2002-03-18 三菱電線工業株式会社 自己支持型ケーブル製造装置
US5582534A (en) 1993-12-27 1996-12-10 Applied Materials, Inc. Orbital chemical mechanical polishing apparatus and method
JP3595011B2 (ja) * 1994-03-02 2004-12-02 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 研磨制御を改善した化学的機械的研磨装置
US5422316A (en) * 1994-03-18 1995-06-06 Memc Electronic Materials, Inc. Semiconductor wafer polisher and method
JPH09155726A (ja) * 1995-12-04 1997-06-17 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 研磨装置
US6135856A (en) * 1996-01-19 2000-10-24 Micron Technology, Inc. Apparatus and method for semiconductor planarization
US5690540A (en) * 1996-02-23 1997-11-25 Micron Technology, Inc. Spiral grooved polishing pad for chemical-mechanical planarization of semiconductor wafers
JP3620554B2 (ja) * 1996-03-25 2005-02-16 信越半導体株式会社 半導体ウェーハ製造方法
US5921855A (en) * 1997-05-15 1999-07-13 Applied Materials, Inc. Polishing pad having a grooved pattern for use in a chemical mechanical polishing system
US6692338B1 (en) * 1997-07-23 2004-02-17 Lsi Logic Corporation Through-pad drainage of slurry during chemical mechanical polishing
US5888121A (en) * 1997-09-23 1999-03-30 Lsi Logic Corporation Controlling groove dimensions for enhanced slurry flow
US6093651A (en) * 1997-12-23 2000-07-25 Intel Corporation Polish pad with non-uniform groove depth to improve wafer polish rate uniformity
US6168506B1 (en) * 1998-01-21 2001-01-02 Speedfam-Ipec Corporation Apparatus for polishing using improved plate supports
JPH11207610A (ja) * 1998-01-26 1999-08-03 Speedfam Co Ltd 研磨量制御システム及びその方法
JPH11233462A (ja) * 1998-02-09 1999-08-27 Naoetsu Electronics Co Ltd 半導体ウエハの両面研磨方法
US6135865A (en) * 1998-08-31 2000-10-24 International Business Machines Corporation CMP apparatus with built-in slurry distribution and removal
US6142859A (en) * 1998-10-21 2000-11-07 Always Sunshine Limited Polishing apparatus
JP2984263B1 (ja) * 1998-10-23 1999-11-29 システム精工株式会社 研磨方法および研磨装置
DE10007390B4 (de) 1999-03-13 2008-11-13 Peter Wolters Gmbh Zweischeiben-Poliermaschine, insbesondere zur Bearbeitung von Halbleiterwafern
US6299514B1 (en) 1999-03-13 2001-10-09 Peter Wolters Werkzeugmachinen Gmbh Double-disk polishing machine, particularly for tooling semiconductor wafers
KR20010002467A (ko) * 1999-06-15 2001-01-15 고석태 화학적 기계적 폴리싱 장치용 폴리싱 패드의 그루브 패턴
US6206765B1 (en) * 1999-08-16 2001-03-27 Komag, Incorporated Non-rotational dresser for grinding stones
US6196907B1 (en) * 1999-10-01 2001-03-06 U.S. Dynamics Corporation Slurry delivery system for a metal polisher
US6210259B1 (en) * 1999-11-08 2001-04-03 Vibro Finish Tech Inc. Method and apparatus for lapping of workpieces
DE10004578C1 (de) 2000-02-03 2001-07-26 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit polierter Kante
WO2001070457A1 (en) * 2000-03-17 2001-09-27 Wafer Solutions, Inc Grind polish cluster and double side polishing of substrates
JP3791302B2 (ja) * 2000-05-31 2006-06-28 株式会社Ｓｕｍｃｏ 両面研磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方法
US6656019B1 (en) * 2000-06-29 2003-12-02 International Business Machines Corporation Grooved polishing pads and methods of use
EP1177859B1 (en) * 2000-07-31 2009-04-15 Ebara Corporation Substrate holding apparatus and substrate polishing apparatus
US6709981B2 (en) * 2000-08-16 2004-03-23 Memc Electronic Materials, Inc. Method and apparatus for processing a semiconductor wafer using novel final polishing method
US6540590B1 (en) * 2000-08-31 2003-04-01 Multi-Planar Technologies, Inc. Chemical mechanical polishing apparatus and method having a rotating retaining ring
DE10058305A1 (de) 2000-11-24 2002-06-06 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur Oberflächenpolitur von Siliciumscheiben
JP2002239895A (ja) * 2001-01-31 2002-08-28 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 研磨用保持部材、研磨方法および研磨装置
US6645049B2 (en) * 2001-04-23 2003-11-11 Phuong Van Nguyen Polishing holder for silicon wafers and method of use thereof
JP2003117805A (ja) * 2001-10-16 2003-04-23 Sony Corp 研磨装置およびこれを用いた研磨方法
US6582279B1 (en) * 2002-03-07 2003-06-24 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Apparatus and method for reclaiming a disk substrate for use in a data storage device
TWI250572B (en) * 2002-06-03 2006-03-01 Jsr Corp Polishing pad and multi-layer polishing pad
JP3849594B2 (ja) * 2002-06-28 2006-11-22 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド
TWI228768B (en) 2002-08-08 2005-03-01 Jsr Corp Processing method of polishing pad for semiconductor wafer and polishing pad for semiconductor wafer
JP2004071985A (ja) * 2002-08-08 2004-03-04 Jsr Corp 半導体ウェハ用研磨パッドの加工方法及び半導体ウェハ用研磨パッド
JP4163485B2 (ja) * 2002-10-25 2008-10-08 不二越機械工業株式会社 両面研磨装置およびこれを用いた研磨加工方法
US6733368B1 (en) * 2003-02-10 2004-05-11 Seh America, Inc. Method for lapping a wafer
JP2004283929A (ja) 2003-03-20 2004-10-14 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウエーハ保持用キャリア並びにそれを用いた両面研磨装置及びウエーハの両面研磨方法
US7377840B2 (en) * 2004-07-21 2008-05-27 Neopad Technologies Corporation Methods for producing in-situ grooves in chemical mechanical planarization (CMP) pads, and novel CMP pad designs
JP4149295B2 (ja) * 2003-03-26 2008-09-10 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 ラップ盤
JP4219718B2 (ja) * 2003-03-28 2009-02-04 Ｈｏｙａ株式会社 Ｅｕｖマスクブランクス用ガラス基板の製造方法及びｅｕｖマスクブランクスの製造方法
US7008308B2 (en) * 2003-05-20 2006-03-07 Memc Electronic Materials, Inc. Wafer carrier
JP4352229B2 (ja) * 2003-11-20 2009-10-28 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの両面研磨方法
JP2005177897A (ja) 2003-12-17 2005-07-07 Nec Electronics Corp 研磨方法および研磨装置と半導体装置製造方法
JP2006186088A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Ebara Corp 研磨装置および研磨方法
US20070205112A1 (en) 2004-08-27 2007-09-06 Masako Kodera Polishing apparatus and polishing method
JP4727218B2 (ja) 2004-12-10 2011-07-20 株式会社住友金属ファインテック 両面研磨用キャリア
US7131895B2 (en) * 2005-01-13 2006-11-07 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. CMP pad having a radially alternating groove segment configuration
KR100721196B1 (ko) * 2005-05-24 2007-05-23 주식회사 하이닉스반도체 연마패드 및 이를 이용한 화학적기계적연마장치
JP2007021680A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウエーハの両面研磨方法
US20070197132A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-23 Applied Materials, Inc. Dechuck using subpad with recess
US7503833B2 (en) * 2006-02-16 2009-03-17 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Three-dimensional network for chemical mechanical polishing
US7267610B1 (en) * 2006-08-30 2007-09-11 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. CMP pad having unevenly spaced grooves
JP2008062367A (ja) * 2006-09-11 2008-03-21 Nec Electronics Corp 研磨装置、研磨パッド、研磨方法
US7520798B2 (en) 2007-01-31 2009-04-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Polishing pad with grooves to reduce slurry consumption
DE102007026292A1 (de) 2007-06-06 2008-12-11 Siltronic Ag Verfahren zur einseitigen Politur nicht strukturierter Halbleiterscheiben
US8348720B1 (en) * 2007-06-19 2013-01-08 Rubicon Technology, Inc. Ultra-flat, high throughput wafer lapping process
DE102007035266B4 (de) 2007-07-27 2010-03-25 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren eines Substrates aus Silicium oder einer Legierung aus Silicium und Germanium
JP5245319B2 (ja) * 2007-08-09 2013-07-24 富士通株式会社 研磨装置及び研磨方法、基板及び電子機器の製造方法
JP5218886B2 (ja) * 2007-11-26 2013-06-26 株式会社ニコン 両面研磨装置
JP2009302409A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Sumco Corp 半導体ウェーハの製造方法
DE102009009497A1 (de) * 2009-02-18 2010-07-08 Siltronic Ag Läuferscheibe zum Halten von Halbleiterscheiben während einer beidseitigen Politur der Halbleiterscheiben
JP2010264537A (ja) * 2009-05-14 2010-11-25 Disco Abrasive Syst Ltd キャリアプレート
JP5184448B2 (ja) * 2009-06-23 2013-04-17 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド、その製造方法および研磨加工方法
WO2011008918A2 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 Cabot Microelectronics Corporation Grooved cmp polishing pad
TWI535527B (zh) * 2009-07-20 2016-06-01 智勝科技股份有限公司 研磨方法、研磨墊與研磨系統
DE102009047802B4 (de) * 2009-09-30 2012-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Filtern eines oder mehrerer nachzuweisender Partikel aus einem Fluid
KR20110099432A (ko) * 2010-03-02 2011-09-08 주식회사 엘지실트론 양면 연마 장치
JP2012205258A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Seiko Instruments Inc 研磨方法、圧電振動片の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI702115B (zh) * 2018-12-27 2020-08-21 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司 兩頭研磨方法
TWI829909B (zh) * 2019-04-03 2024-01-21 日商可樂麗股份有限公司 研磨墊
TWI740606B (zh) * 2019-09-27 2021-09-21 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司 工件的兩面研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011082777A1 (de) 2012-02-09
JP5968365B2 (ja) 2016-08-10
CN104476384B (zh) 2018-01-26
JP2013065852A (ja) 2013-04-11
JP2014195119A (ja) 2014-10-09
CN102990505A (zh) 2013-03-27
SG188731A1 (en) 2013-04-30
KR20130029743A (ko) 2013-03-25
US9308619B2 (en) 2016-04-12
CN104476384A (zh) 2015-04-01
US20130072091A1 (en) 2013-03-21
TWI489539B (zh) 2015-06-21
US20140370786A1 (en) 2014-12-18
KR101404934B1 (ko) 2014-06-09
MY163691A (en) 2017-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI489539B (zh) 半導體晶圓之雙面拋光方法
KR101002250B1 (ko) 에피택셜 웨이퍼 제조 방법
JP4730844B2 (ja) 複数の半導体ウェハを同時に両面研磨する方法および半導体ウェハ
JP6993090B2 (ja) Ｃｍｐ研磨パッドのための研磨くず除去溝
KR101601281B1 (ko) 고속 연마 방법
JP5331844B2 (ja) 半導体ウェハの両面研磨のための方法
WO2013187441A1 (ja) 半導体ウェーハの製造方法
TWI610358B (zh) 鏡面硏磨晶圓的製造方法
JPWO2002005337A1 (ja) 鏡面面取りウェーハ、鏡面面取り用研磨クロス、及び鏡面面取り研磨装置及び方法
KR101144981B1 (ko) Ｃｍｐ 패드 컨디셔너 및 상기 ｃｍｐ 패드 컨디셔너 제조방법
US9502230B2 (en) Method for producing SiC substrate
WO2021100393A1 (ja) ウェーハの研磨方法及びシリコンウェーハ
JP6283940B2 (ja) 研磨パッド
JP6406048B2 (ja) ウェハの加工方法
JP4449905B2 (ja) 研磨布及び研磨布の加工方法並びにそれを用いた基板の製造方法
KR101292228B1 (ko) 웨이퍼 연마 방법
KR20210023134A (ko) 웨이퍼 연마 패드 제조장치 및 그를 이용한 웨이퍼 연마 패드의 제조방법
JP2009233770A (ja) 研磨パッド調節器および研磨パッド調節方法
KR101581469B1 (ko) 웨이퍼 연마방법
KR101455919B1 (ko) 웨이퍼 양면 연마 장치의 정반 구조
JP2008244337A (ja) Ｃｍｐ方法
JP2009094096A (ja) 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法
JP2000024922A (ja) ホイールドレッサ