TW201814782A - 一種半導體晶圓的拋光方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種半導體晶圓的拋光方法，依次包括如下步驟：S1同時對半導體晶圓的正反兩面進行初步拋光；S2對所述半導體晶圓進行第一濕法清洗，同時在所述半導體晶圓的正反兩面形成氧化層；S3對所述半導體晶圓的邊緣部分進行鏡面拋光；S4對所述半導體晶圓進行第二濕法清洗，同時去除覆蓋在所述半導體晶圓上的氧化層；S5對所述半導體晶圓的正面或正反兩面進行鏡面拋光。本發明可避免半導體晶圓表面靠近邊緣的區域在邊緣拋光步驟中的過度拋光，並且可提高最終鏡面拋光的效率和平整度，方法簡單、經濟實用。
Description
本發明係關於半導體製造技術領域，尤其係關於一種半導體晶圓的拋光方法。
半導體製造方法中，晶圓的拋光通常需要經過如下幾個步驟：
1、雙面拋光，即同時對晶圓的正反兩面進行拋光。
2、邊緣拋光，即對晶圓的邊緣部分進行局部的鏡面拋光。
3、最終拋光，即對晶圓的正面或正反兩面進行鏡面拋光，直徑在300mm以上的晶圓通常只對正面進行最終的鏡面拋光。
步驟2通常是在步驟1之後進行，用於去除步驟1可能造成的晶圓邊緣損傷。在步驟2中，拋光墊不僅與晶圓的邊緣接觸，常常還會與晶圓表面靠近邊緣的區域接觸，從而造成對晶圓表面靠近邊緣的部分“過度拋光”。這種過度拋光會影響在晶圓上進行IC製造的產品良率，在被過度拋光的晶圓邊緣附近會出現更多的失效裸芯。
專利文獻JP2006237055A提供了一種解決方法：在雙面拋光後，利用一種樹脂保護膜覆蓋晶圓正反兩面，從而可避免在邊緣拋光時對晶圓表面靠近邊緣的部分過度拋光。然而，這種方法成本較高，技術上的 實現也比較困難。
因此，實有必要提供一種經濟實用、易於實現的半導體晶圓拋光方法，以解決上述晶圓邊緣區域“過度拋光”的問題。
鑒於以上所述現有技術，本發明的目的在於提供一種半導體晶圓的拋光方法，用於解決現有技術中晶圓拋光時邊緣區域容易被過度拋光的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種半導體晶圓的拋光方法，依次包括如下步驟：S1同時對半導體晶圓的正反兩面進行初步拋光；S2對所述半導體晶圓進行第一濕法清洗，同時在所述半導體晶圓的正反兩面形成氧化層；S3對所述半導體晶圓的邊緣部分進行鏡面拋光；S4對所述半導體晶圓進行第二濕法清洗，同時去除覆蓋在所述半導體晶圓上的氧化層；S5對所述半導體晶圓的正面或正反兩面進行鏡面拋光。
較佳地，步驟S1採用化學機械反應的方法進行初步拋光。
較佳地，步驟S2中，所述第一濕法清洗採用氨水和雙氧水的混合液進行。
較佳地，步驟S2中，在所述第一濕法清洗之前和之後，採用去離子水對所述半導體晶圓進行清洗。
較佳地，步驟S2後，對所述半導體晶圓進行乾燥。
較佳地，步驟S2中，在所述第一濕法清洗之前，採用氫氟酸清洗所述半導體晶圓。
較佳地，步驟S2中，在所述第一濕法清洗之後，採用臭氧水清洗所述半導體晶圓。
較佳地，步驟S2中形成的氧化層的厚度為0.3~3奈米(nm)。
較佳地，步驟S3中，採用化學機械反應的方法進行鏡面拋光。
較佳地，步驟S4中，所述第二濕法清洗依次包括步驟：採用氨水和雙氧水的混合液進行清洗、採用鹽酸和雙氧水的混合液進行清洗、以及採用稀釋的氫氟酸進行清洗。
更佳地，步驟S4中，在所述第二濕法清洗的每個步驟之前和之後，採用去離子水對所述半導體晶圓進行清洗。
較佳地，步驟S4後，對所述半導體晶圓進行乾燥。
較佳地，步驟S5中，採用化學機械反應的方法分多步進行鏡面拋光。
如上所述，本發明的半導體晶圓的拋光方法，具有以下有益效果：本發明在半導體晶圓進行邊緣拋光之前進行清洗並形成氧化層，保護了晶圓表面靠近邊緣的部分，避免了該部分在晶圓邊緣拋光步驟中被過度拋光；在晶圓邊緣拋光之後、最終鏡面拋光之前對晶圓進行清洗並去除氧化層，由於邊緣拋光後留在晶圓表面的金屬雜質可以隨著氧化層一併被去除，因此可以實現晶圓表面更為有效的金屬清潔，清洗後晶圓 表面沒有額外的材料、雜質和缺陷，有利於提高後續鏡面拋光的效率和平整度。此外，本發明還具有方法簡單、經濟實用等優點。
S1-S5、S401-S403‧‧‧步驟
第1圖係表示本發明的半導體晶圓的拋光方法的流程示意圖。
第2圖係表示，依據本發明之一實施例，第二濕法清洗的流程示意圖。
以下結合圖式和具體實施例對本發明進一步詳細說明。根據本案說明書及申請專利範圍，本發明的優點及特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式，且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
實施例
請參閱第1圖，本發明提供一種半導體晶圓的拋光方法，依次包括如下步驟：S1同時對半導體晶圓的正反兩面進行初步拋光；S2對所述半導體晶圓進行第一濕法清洗，並在所述半導體晶圓的正反兩面形成氧化層；S3對所述半導體晶圓的邊緣部分進行鏡面拋光；S4對所述半導體晶圓進行第二濕法清洗，同時去除覆蓋在所述半導體晶圓上的氧化層；S5對所述半導體晶圓的正面或正反兩面進行鏡面拋光。
本發明在半導體晶圓進行邊緣拋光之前進行清洗並形成氧化層，可以保護晶圓表面靠近邊緣的區域，避免了該區域在晶圓邊緣拋光步驟中被過度拋光。其中，所述半導體晶圓可以是6英寸、8英寸、12英寸、18英寸或更大尺寸的晶圓。
具體地，步驟S1較佳係採用化學機械反應的方法同時對半導體晶圓的正反兩面進行初步拋光。採用化學機械反應的方法進行初步拋光，可以保證晶圓的平整度，改善晶圓背面的粗糙度，去除晶圓表面由於前序方法產生的缺陷。該步驟可以同時對多片晶圓進行，例如，可同時對2-50片晶圓進行初步拋光。
具體地，步驟S2用於去除前序初步拋光產生的殘留在晶圓上的研磨漿和缺陷，並在晶圓的整個表面，包括正面和反面，形成氧化層。其中，所述第一濕法清洗較佳係採用氨水和雙氧水的混合液進行，即第一步標準清洗(standard clean 1，SC1)。SC1清洗可清潔晶圓表面，並可在晶圓表面形成氧化層。
在本發明的一些實施例中，可以採用濕法檯在SC1清洗槽中進行所述第一濕法清洗。所述濕法檯可以包括一個或多個SC1清洗槽，例如，可採用具有兩個SC1清洗槽的濕法檯。
在所述第一濕法清洗之前和之後，較佳地，可以採用去離子水對所述半導體晶圓進行清洗。步驟S2之後，可以對清洗的所述半導體晶圓進行乾燥。在本發明的一些實施例中，採用濕法檯的去離子水(deionized water，DIW)清洗槽進行去離子水清洗，例如可以在濕法檯的SC1清洗槽 之前和之後都設置DIW清洗槽，在將半導體晶圓從濕法檯上卸載之前，可以採用旋轉乾燥法對清洗後的半導體晶圓進行乾燥。
作為本發明的較佳實施例，步驟S2中，可以在所述第一濕法清洗之前，採用氫氟酸清洗所述半導體晶圓。在氫氟酸清洗和SC1清洗之間採用去離子水清洗半導體晶圓。
作為本發明的較佳實施例，步驟S2中，在所述第一濕法清洗之後，可以採用臭氧水清洗所述半導體晶圓。臭氧水清洗用於在晶圓表面形成氧化層。SC1清洗和臭氧水清洗之間採用去離子水清洗半導體晶圓。
具體地，步驟S2中形成的氧化層的厚度較佳為0.3~3nm。氧化層厚度的設計既要保證在邊緣拋光中對晶圓表面的保護效果，也要便於其在後續步驟中能被去除。
具體地，步驟S3中，採用化學機械反應的方法進行邊緣拋光。該步驟用於改善邊緣粗糙度以及去除邊緣缺陷。邊緣鏡面拋光的方法在現有技術中較為成熟，故在此不作贅述。
具體地，步驟S4用於去除邊緣拋光殘留的氧化層、研磨漿和晶圓表面的缺陷。其中，所述第二濕法清洗，如第2圖所示，較佳地，依次包括步驟：S401採用氨水和雙氧水的混合液進行清洗、S402採用鹽酸和雙氧水的混合液進行清洗、以及S403採用稀釋的氫氟酸進行清洗。
在本發明的一些實施例中，可以採用濕法檯進行所述第二濕法清洗。所述濕法檯可以包括：SC1清洗槽、SC2清洗槽和稀釋氫氟酸DHF(Diluted HF)清洗槽。其中，SC1清洗槽用於通入氨水和雙氧水的混合液進行半導體晶圓的清洗，SC1清洗槽可以有一個或多個，較佳為兩個；SC2 清洗槽設置在SC1清洗槽之後，用於通入鹽酸和雙氧水的混合液進行半導體晶圓的清洗；DHF清洗槽用於通入稀釋的氫氟酸進行清洗；DHF清洗可以在SC2清洗之後用DHF清洗槽進行，也可以在SC2清洗槽中通入稀釋的氫氟酸進行。DHF清洗用於去除氧化層，從而確保從濕法檯卸載的半導體晶圓上沒有化學氧化層，同時也有利於金屬雜質的去除。
在所述第二濕法清洗的每個步驟之前和之後，較佳地，可以採用去離子水對所述半導體晶圓進行清洗。在步驟S4之後，可以對清洗的所述半導體晶圓進行乾燥。在本發明的一些實施例中，採用濕法檯的DIW清洗槽進行去離子水清洗，例如可以在濕法檯的SC1清洗槽之前、SC1清洗槽與SC2清洗槽之間、以及SC2清洗槽之後設置多個DIW清洗槽，在將半導體晶圓從濕法檯上卸載之前，可以採用旋轉乾燥法對清洗後的半導體晶圓進行乾燥。
具體地，步驟S5用於對半導體晶圓進行最終拋光，可採用化學機械反應的方法分多步進行鏡面拋光，以確保晶圓表面的平整度，改善表面粗糙度，以及去除表面缺陷。較佳地，可以分兩步進行鏡面拋光以達到方法標準。通常直徑在300mm以上的晶圓只對正面進行最終拋光。最終鏡面拋光的方法在現有技術中較為成熟，故在此不作贅述。
由於在進行最終鏡面拋光的半導體晶圓表面沒有額外的化學氧化層，半導體材料的研磨去除率較高，並且由於在第二濕法清洗的步驟中金屬雜質連同氧化層一起被去除，最終拋光得到的半導體晶圓在表面純淨度方面的品質更高。
綜上所述，本發明在半導體晶圓進行邊緣拋光之前進行清洗並形成氧化層，保護了晶圓表面靠近邊緣的部分，避免了該部分在晶圓邊緣拋光步驟中被過度拋光；在晶圓邊緣拋光之後、最終鏡面拋光之前對晶圓進行清洗並去除氧化層，由於邊緣拋光後留在晶圓表面的金屬雜質可以隨著氧化層一併被去除，因此可以實現晶圓表面更為有效的金屬清潔，清洗後晶圓表面沒有額外的材料、雜質和缺陷，有利於提高後續鏡面拋光的效率和平整度。此外，本發明還具有方法簡單、經濟實用等優點。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述特定實施例之內容係為了詳細說明本發明，然而，該等實施例係僅用於說明，並非意欲限制本發明。熟習本領域之技藝者可理解，在不悖離後附申請專利範圍所界定之範疇下針對本發明所進行之各種變化或修改係落入本發明之一部分。
Claims (13)
- 一種半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於，依次包括如下步驟：S1同時對半導體晶圓的正反兩面進行初步拋光；S2對所述半導體晶圓進行第一濕法清洗，並在所述半導體晶圓的正反兩面形成氧化層；S3對所述半導體晶圓的邊緣部分進行鏡面拋光；S4對所述半導體晶圓進行第二濕法清洗，同時去除覆蓋在所述半導體晶圓上的氧化層；S5對所述半導體晶圓的正面或正反兩面進行鏡面拋光。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S1採用化學機械反應的方法進行初步拋光。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S2中，所述第一濕法清洗採用氨水和雙氧水的混合液進行。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S2中，在所述第一濕法清洗之前和之後，採用去離子水對所述半導體晶圓進行清洗。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S2後，對所述半導體晶圓進行乾燥。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S2中，在所述第一濕法清洗之前，採用氫氟酸清洗所述半導體晶圓。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S2中，在所述第一濕法清洗之後，採用臭氧水清洗所述半導體晶圓。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S2中形成的氧化層的厚度為0.3~3奈米(nm)。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S3中，採用化學機械反應的方法進行鏡面拋光。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S4中，所述第二濕法清洗依次包括步驟：採用氨水和雙氧水的混合液進行清洗、採用鹽酸和雙氧水的混合液進行清洗、以及採用稀釋的氫氟酸進行清洗。
- 如申請專利範圍第10項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S4中，在所述第二濕法清洗的每個步驟之前和之後，採用去離子水對所述半導體晶圓進行清洗。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S4後，對所述半導體晶圓進行乾燥。
- 如申請專利範圍第1項的半導體晶圓的拋光方法，其特徵在於：步驟S5中，採用化學機械反應的方法分多步進行鏡面拋光。
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