TW202138126A - 晶圓的研磨方法及研磨裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種晶圓的研磨方法，其一面連續供應含有水之研磨用組成物，一面將晶圓壓抵在研磨布而進行修正研磨，以修正已進行過研磨之研磨晶圓的形狀，並包含測定進行該修正研磨前之該研磨晶圓的形狀之製程、按該測定之研磨晶圓的形狀，決定該研磨用組成物所含之界面活性劑的種類及濃度之製程、一面供應依據該決定之界面活性劑的種類及濃度而調整過之該研磨用組成物，一面進行該修正研磨之製程。藉此，可提供可以後段之研磨製程減低在前段之研磨製程產生的晶圓之形狀的偏差之晶圓的研磨方法及研磨裝置。

Description

晶圓的研磨方法及研磨裝置
本發明係有關於晶圓的研磨方法及研磨裝置。
近年，隨著使用矽晶圓之半導體元件的細微化發展，要求高平坦度。平坦度之指標以SFQR(Site Front least Squares Range：部位正面最小平方範圍)等為代表，定義為於半導體晶圓表面上決定任意尺寸(例如26mm×8mm)之單元，將對此單元表面以最小平方法求出之面作為基準面時，從此基準面算起之正向及負向的偏差之範圍。一旦SFQR惡化，製作半導體元件時，在曝光的時候焦點沒對準，引起圖形不良之可能性會增高。
又，從減低成本之觀點而言，至晶圓外周1mm左右為止係用於元件製作，隨此，不僅是中心部，亦要求邊緣部之平坦度。邊緣部之平坦度的指標以ESFQR(Edge Site Front least Squares Range：邊緣部位正面最小平方範圍)為代表。
一般矽晶圓之加工藉將從晶錠切成片之晶圓進行磨削、研磨而執行。
研磨一般係使用硬度不同之研磨布而多段進行(例如參照專利文獻1)，在粗磨進行磨削損傷之去除，在二次研磨進行在粗磨產生之損傷的去除，在精研磨進行粗糙度製造。 了解到上述SFQR及ESFQR一般係以研磨製程決定，而致力地進行了藉改變研磨條件等而使形狀良好之嘗試。
另一方面，矽晶圓之研磨製程從表面品質之觀點而言，如上述，一般係由至少二段以上之多段研磨製程進行。在前段為了去除切片或磨削損傷，而藉比較硬質之墊以高速率進行研磨，另一方面，在後段，為了不造成損傷，而藉比較軟質之墊以低速率進行研磨。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開公報2008-205147號
[發明欲解決之課題]
然而，從平整度之觀點，進行多段研磨並不太理想。因研磨製程各段具有對晶圓形狀之偏差，而越增加段數，偏差便越大之故。 是故，在後段之研磨製程，需進行諸如減低在前段之研磨製程產生的研磨晶圓之形狀的偏差之修正研磨。
是故，本發明係鑑於此種問題點而作成，本發明之目的在於提供可以後段之研磨製程減低在前段之研磨製程產生的研磨晶圓之形狀的偏差之晶圓的研磨方法及研磨裝置。 [解決課題之手段]
為達成上述課題，本發明提供一種晶圓的研磨方法，其一面連續供應含有水之研磨用組成物，一面將晶圓壓抵在研磨布而進行修正研磨，以修正已進行過研磨之研磨晶圓的形狀，並包含下列製程：測定進行該修正研磨前之該研磨晶圓的形狀；按該測定之研磨晶圓的形狀，決定該研磨用組成物所含之界面活性劑的種類及濃度；一面供應依據該決定之界面活性劑的種類及濃度而調整過之該研磨用組成物，一面進行該修正研磨。 若為此種晶圓的研磨方法，可以後段之研磨製程亦即上述修正研磨減低在前段之研磨製程產生的研磨晶圓之形狀的偏差。
又，決定該界面活性劑之種類及濃度時，預備試驗宜對已進行過研磨之預備研磨晶圓，供應改變了界面活性劑之種類及濃度的研磨用組成物而進行預備修正研磨，從該預備修正研磨前後之該預備研磨晶圓的形狀變化，求出形狀修正之程度，藉此，預先求出該界面活性劑之種類、濃度、形狀修正之程度三者的相關關係，按該測定之研磨晶圓的形狀，求出必要之形狀修正的程度，依據該相關關係，將該修正研磨之該界面活性劑的種類及濃度決定成達到該求出之形狀修正的程度。 如此，藉以預備試驗預先求出界面活性劑之種類、濃度、形狀修正之程度三者之相關關係，可簡便地決定修正研磨時之界面活性劑的種類及濃度，而可更確實地如所期般進行研磨晶圓之形狀修正。
又，可於供應該修正研磨時之該研磨用組成物時，使用貯存不含該界面活性劑之第1研磨用組成物的第1槽、貯存由該界面活性劑及水構成之界面活性劑溶液的第2槽、貯存將來自該第1槽之該第1研磨用組成物及來自該第2槽之該界面活性劑溶液混合而製作之第2研磨用組成物的第3槽，使用該第3槽之該第2研磨用組成物作為該修正研磨時之該研磨用組成物。 如此，藉將不含界面活性劑之研磨用組成物與界面活性劑溶液分開貯存，在第3槽混合，可簡便地調整修正研磨用之界面活性劑的濃度。
又，可使用容量與該修正研磨之一批量的該第2研磨用組成物之總供給量相等者作為該第3槽。 若使用此種容量之物，由於可一批量用完在修正研磨使用之第2研磨用組成物，故可減低研磨用組成物之損耗。
又，可使用含有研磨粒之物作為該修正研磨時之該研磨用組成物。 藉含有研磨粒，可使研磨速率更增大。
又，可使用含有水溶性聚合物之物作為該修正研磨時之該研磨用組成物。 藉含有水溶性聚合物，可更改善晶圓表面之粗糙度。
又，可使用對於藉由HF浸漬而剝離了表面自然氧化膜之裸矽的接觸角為50度以下之物作為該界面活性劑。 藉使用此種界面活性劑，可更簡便地使晶圓之最外周的加工餘裕減少，而可更改善最外周之厚度薄的研磨晶圓之平坦性。
又，可令該研磨晶圓為矽晶圓。 本發明之晶圓的研磨方法特別適合要求高平坦度之矽晶圓。
又，為達成上述課題，本發明提供一種晶圓的研磨裝置，其用以修正已進行過研磨之研磨晶圓的形狀，包含研磨布及供應含有水之研磨用組成物的供應機構，而一面從該供應機構連續供應該研磨用組成物，一面將晶圓壓抵在研磨布而進行修正研磨，該供應機構可供應含有界面活性劑且按該修正研磨前之該研磨晶圓的形狀之測定值，調整了該研磨用組成物之該界面活性劑的種類及濃度之物作為該研磨用組成物。 若為此種晶圓的研磨裝置，研磨裝置可以後段之研磨製程亦即上述修正研磨減低在前段之研磨製程產生的研磨晶圓之形狀的偏差。
又，該供應機構可具有貯存不含該界面活性劑之第1研磨用組成物的第1槽、貯存由該界面活性劑及水構成之界面活性劑溶液的第2槽、貯存將來自該第1槽之該第1研磨用組成物及來自該第2槽之該界面活性劑溶液混合而製作的第2研磨用組成物之第3槽，該第3槽之該第2研磨用組成物可供應作為該修正研磨時之該研磨用組成物。 如此，若為可將不含界面活性劑之研磨用組成物與界面活性劑溶液分開貯存，在第3槽混合之供應機構，可簡便地調整修正研磨用之界面活性劑的濃度。
又，該第3槽可為容量與該修正研磨之一批量的該第2研磨用組成物之總供應量相等者。 若為此種容量之物，由於可一批量用完在修正研磨使用之第2研磨用組成物，故可減低研磨用組成物之損耗。
又，該供應機構可具有可控制從該第2槽供應至該第3槽之該界面活性劑溶液的流量之控制器。 若為此種供應機構，由於可易調整混合於研磨用組成物之界面活性劑的量，故可易變更界面活性劑之濃度。
又，該修正研磨時之該研磨用組成物可為含有研磨粒之物。 藉含有研磨粒，可使研磨速率更增大。
又，該修正研磨時之該研磨用組成物可為含有水溶性聚合物之物。 藉含有水溶性聚合物，可更改善晶圓表面之粗糙度。
又，該界面活性劑可為對於藉由HF浸漬而剝離了表面自然氧化膜之裸矽的接觸角為50度以下之物。 藉使用此種界面活性劑，可更簡便地使晶圓之最外周的加工餘裕減少，而可更改善最外周之厚度薄的研磨晶圓之平坦性。
又，該研磨晶圓可為矽晶圓。 本發明之晶圓的研磨裝置特別適合要求高平坦度之矽晶圓的研磨。 [發明之效果]
如以上，若為本發明之晶圓的研磨方法及研磨裝置，藉進行與研磨晶圓之形狀一致的修正研磨，可減低在前段之研磨製程產生的晶圓之形狀的偏差。特別是可無偏差地獲得更高之平坦度的晶圓。
[用以實施發明之形態]
本案發明人們將界面活性劑添加於既有之研磨用組成物而研磨之後，得知比起不添加之情形，最外周之加工餘裕減少，而呈所謂之「翹起化」。 再者，亦發現「翹起化」按界面活性劑之種類及添加濃度，階段性地變化的見解。
從此等見解，發現藉每當研磨晶圓時，根據晶圓形狀，改變添加於研磨用組成物之界面活性劑的種類及濃度，可進行抑制在前段之研磨製程產生的晶圓形狀偏差之修正研磨，而完成本發明。
以下，關於本發明，實施態樣之一例係一面參照圖式，一面詳細地說明，但本發明並不限於此等。
圖2係可在上述修正研磨之製程使用的本發明之晶圓的研磨裝置之一例。在此，就單面研磨裝置之情形作說明，但本發明不限於此，雙面研磨裝置亦可適用。惟，從控制性之觀點而言，以單面研磨進行較佳。就構成零件及其構造、作用作說明。如圖2所示，單面研磨裝置1由貼有研磨布5之平台2、研磨頭3、及供應機構4構成。平台2可藉旋轉軸6之旋轉而旋轉，又，研磨頭3亦可旋轉。研磨布5未特別限制，可使用例如胺甲酸乙酯發泡墊、使胺甲酸乙酯浸滲不織布之墊、或胺甲酸乙酯之仿麂皮墊等。
又，一面從供應機構4供應研磨用組成物7，一面邊使保持於研磨頭3之研磨晶圓W(另一方面，指已研磨一次之晶圓，亦稱為研磨晶圓或僅稱為晶圓)滑接研磨布5，邊使平台2及研磨墊3旋轉，而將研磨晶圓W研磨。本發明對要求高平坦度之矽晶圓特別適合。惟，並不限矽晶圓。 在此，研磨用組成物7含有界面活性劑。又，供應機構4可供應按研磨晶圓W之形狀的測定值調整了研磨用組成物7所含之界面活性劑的種類及濃度之物。此外，關於上述研磨晶圓之形狀的測定值，在本發明之方法的說明敘述。
此種供應機構4宜為具有貯存不含界面活性劑之第1研磨用組成物的第1槽、貯存由界面活性劑及水構成之界面活性劑溶液的第2槽、貯存混合來自第1槽之第1研磨用組成物及來自第2槽之界面活性劑溶液而製作的第2研磨用組成物之第3槽，可將第3槽之第2研磨用組成物供應至研磨布5作為修正研磨時的研磨用組成物7之物。 如此，若為可將不含界面活性劑之研磨用組成物與界面活性劑溶液分開貯存，在第3槽混合之供應機構，可簡便地調整修正研磨用之界面活性劑的濃度。
又，第3槽宜為容量與修正研磨的一批量之第2研磨用組成物的總供給量相等者。此外，一批量係顯示在一塊研磨布上同時進行研磨之週期。 若為此種容量之物，由於可一批量用完含有界面活性劑之研磨用組成物7，故可減低研磨用組成物7之損耗。
又，該供應機構宜具有可控制從該第2槽供應至該第3槽之該界面活性劑溶液的流量之控制器8。 若為此種供應機構，由於可易調整混合於研磨用組成物之界面活性劑的量，故可易變更界面活性劑之濃度。
第1研磨用組成物從研磨速率增大之觀點而言，可含有研磨粒。研磨粒中以SiO2 為較佳。 又，宜含有鹼性化合物。鹼性化合物之中以氫氧化四甲銨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、氨為較佳。
從粗糙度改善之觀點而言，第1研磨用組成物可含有水溶性聚合物。水溶性聚合物之中以羥乙基纖維素、聚乙烯醇、或聚乙烯吡咯烷酮為較佳。
研磨用組成物7之界面活性劑濃度基本上由修正研磨前之形狀決定，從修正研磨後之親水性的觀點而言，以1000ppm以下為佳，以100ppm以下為較佳。
界面活性劑之種類未特別限定，非離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、陰離子性界面活性劑任一者皆可使用。從吸著性之觀點而言，以非離子性界面活性劑為佳。非離子性界面活性劑之中以例如聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、乙二醇之EO加成物、乙炔乙二醇之EO加成物等為佳。
又，界面活性劑以將使界面活性劑溶解於例如10質量%水之液體滴下至藉氟化氫(HF)而剝離了自然氧化膜之裸矽上，此時的接觸角為50度以下之物為佳。可舉例如環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共聚物、環氧乙烷-環氧丙烷隨機共聚物、聚氧化烯醚、加成EO之乙炔乙二醇、加成EO之乙二醇為例。 藉使用此種界面活性劑，可以更好之效率改變晶圓之最外周的加工餘裕形狀。特別是可使晶圓之最外周的加工餘裕減少，而可更簡便地改善最外周之厚度薄的研磨晶圓之平坦性。 此外，例如修正研磨前之晶圓的最外周之塌邊形狀大，欲以修正研磨解決此塌邊形狀(欲使其翹起而平坦化)時，由於上述接觸角越小，藉修正研磨，越可以更良好之效率減少晶圓之最外周的加工餘裕，故無法訂定接觸角之下限，而大於零。
此外，測定界面活性劑之接觸角時，從氧化膜之剝離速率的觀點而言，HF濃度以0.1質量%以上為佳，以0.3質量%以上為更佳。又，宜以將晶圓浸漬於HF之狀態剝離，從剝離量之觀點而言，以10sec以上為佳，以30sec以上為較佳，以60sec以上為更佳。為於浸漬至HF後，防止自然氧化膜之再形成，宜於一週以內測定接觸角。 又，從比較之容易性的觀點而言，測定接觸角之際的界面活性劑濃度以1質量%以上為佳，以3質量%以上為較佳，以10質量%以上為更佳。然而，因當黏度過高時，無法準確地測定接觸角，而以30質量%以下為佳，以10質量%以下為較佳。 又，接觸角宜以從裸矽之上面滴下液滴的狀態測定。為判定在晶圓之吸附狀態，以滴下後1sec以上後測定為佳，以30sec以上後為較佳，以10sec以上後為更佳。接觸角係藉將滴下之液滴從側面取得圖像，取得晶圓與液滴之接觸部的角度而測定。
以下，就使用圖2之單面研磨裝置1的本發明之晶圓的研磨方法作說明。圖1係顯示本發明之晶圓的研磨方法之概略的流程圖。 在圖1所示之例中，大致劃分，由預備試驗與主試驗構成。此外，預備試驗只要依需要進行即可，若了解後述三者之相關關係，亦可省略。 以下，分別詳述。 (預備試驗) 首先，準備已進行前段研磨之預備研磨晶圓。在此，準備與在主試驗進行修正研磨的研磨晶圓相同之物(例如矽晶圓等)。 測定該預備研磨晶圓之形狀。形狀之測定方法未特別限定，可使用例如KLA-Tencor公司製之平坦度測定器WaferSight1等。 接著，對此預備研磨晶圓供應改變了界面活性劑之種類及濃度的研磨用組成物而進行預備修正研磨。 之後，測定預備修正研磨後之晶圓的形狀。 接著，從預備修正研磨前後之形狀變化，求出形狀修正之程度。舉例而言，可求出外周塌邊之修正程度。 求出此形狀修正之程度、上述界面活性劑之種類、濃度三者的相關關係。 如此，藉以預備試驗預先求出上述相關關係，可簡便地決定後述主試驗之修正研磨的界面活性劑之種類及濃度。又，可更確實地將修正研磨進行成形成為所期之形狀。 此外，已了解上述相關關係時等，主試驗之修正研磨的界面活性劑之條件決定所需的資訊齊全時，可省略此預備試驗。
(主試驗) 首先，如圖1之製程1般，測定修正研磨之對象的晶圓、亦即進行前段研磨製程後之研磨晶圓的形狀。 此外，有複數之修正研磨的對象之晶圓時，為正確地決定修正研磨之界面活性劑濃度，宜於修正研磨前，預先測定所有研磨晶圓之形狀。
接著，如圖1之製程2般，按所測定之研磨晶圓的形狀，決定研磨用組成物7所含之界面活性劑的種類及濃度。舉例而言，外周塌邊存在時，為了修正該外周塌邊，使晶圓平坦化，而求出必要之形狀修正的程度。然後，依據在預備試驗求出之相關關係，決定可獲得該求出之形狀修正的程度之界面活性劑的種類及濃度。
接著，如圖1之製程3般，一面供應依據所決定之界面活性劑的種類及濃度而調整過之研磨用組成物7，一面進行修正研磨。 為進行此修正研磨，像是可依研磨之每一批量改變研磨用組成物7之界面活性劑濃度這樣的特殊之供應機構4合適。 首先，於第1槽準備第1研磨用組成物，並且於第2槽準備界面活性劑溶液，使用控制器8，控制從第2槽至第3槽之流量(及從第1槽至第3槽之流量)，於第3槽調整在製程2所決定之界面活性劑的種類及濃度之所期研磨用組成物7作為第2研磨用組成物。 接著，將研磨晶圓放置於研磨裝置1，一面供應研磨用組成物7，一面進行研磨晶圓之修正研磨。 對各研磨晶圓進行諸如主試驗之此等的一連串製程。此外，有複數之研磨晶圓時，亦可預先對所有研磨晶圓進行製程1、製程2後，前進至製程3，而可考慮效率性等，適宜決定。
此外，可依需要，確認於修正研磨之後，進行形狀測定後，是否獲得改善。
順便一提，第2研磨用組成物從表面品質之觀點而言，以流量0.1l/min以上供應為佳，以0.3l/min以上供應為較佳。另一方面，從成本之觀點而言，以流量5.0l/min以下供應為佳，以3.0l/min以下供應為較佳。
修正研磨以於雙面研磨製程後進行為理想，以最後精研磨前進行為更佳。 又，從減低晶圓之形狀偏差的觀點而言，以一批量之晶圓裝填片數在五片以下進行為佳，以三片以下進行為較佳。
從晶圓之形狀控制的觀點而言，修正研磨以進行3sec以上為佳，進行5sec以上為較佳。另一方面，從生產性之觀點而言，以300sec以內為佳，以180sec以內為較佳。 修正研磨亦可於其前後具有以相同之研磨布供應不同之研磨用組成物的其他研磨製程。
藉如以上的本發明之晶圓的研磨裝置及研磨方法，可減低在前段研磨製程產生之晶圓的形狀之偏差。 [實施例]
以下，顯示實施例及比較例，更具體地說明本發明，本發明不限實施例。
(實施例1～2) 令各種水溶性聚合物、界面活性劑為10質量%溶液後，將之滴下至在1質量%之HF浸漬1min的裸矽後，測定了接觸角。將其結果顯示於表1。確認了若是完全不放入添加物而僅有水之物、及添加了水溶性聚合物亦即羥乙基纖維素或聚乙烯醇之水準，就維持高接觸角，相對於此，若是界面活性劑亦即環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共聚物(EO-PO)或加成EO之乙炔乙二醇，接觸角則大幅減少。
[表1]
表1 水 羥乙基纖維素 (HEC) 聚乙烯醇 (PVA) 環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共聚物 (EO-PO) 乙炔乙二醇 (加成EO)
接觸角 70度 63度 65度 42度 38度
實施例1、2進行了以下之預備試驗及主試驗。首先，進行圖1所示之預備試驗，求出了如上述之接觸角為50度以下的界面活性劑之種類、濃度、形狀修正的程度三者之相關關係。 首先，準備與後述主試驗相同之預備研磨晶圓(在此為矽晶圓)，測定晶圓表面側之ZDD(radial double derivative of Z[height])之值。對此晶圓，使用使EO-PO及加成EO之乙炔乙二醇的濃度變化之研磨用組成物，以圖2所示之研磨裝置進行了預備修正研磨。之後，依各界面活性劑之每一濃度，再次測定晶圓表面側之ZDD的值，取得了種類、濃度、形狀修正之程度(即，修正研磨前後之ΔF-ZDD)的相關關係。將其結果顯示於圖3。
在此，ZDD係指表示藉將從晶圓中心至最外周之晶圓表面的位移輪廓二次微分而得的邊緣附近之傾斜的變化(曲率)之指標。當ZDD為正值時，顯示因修正研磨表面往翹起之方向位移，反之為負值時，顯示表面往塌邊方向位移。
接著，進行主試驗。將在前段製程(一次研磨製程)實際研磨而得之研磨晶圓進行修正研磨。具體如下。 準備複數片一次研磨後之晶圓，以KLA-Tencor公司製之平坦度測定器WaferSight1取得截面形狀。此次準備之研磨晶圓皆為最外周之厚度薄的所謂「塌邊」形狀。又，在研磨晶圓間有形狀偏差。
為了從測定之研磨晶圓的形狀，改善各自之塌邊形狀，而依據圖3所示之相關關係，決定研磨用組成物所含之界面活性劑的種類及濃度。在此，當中的二片之例係將環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共聚物(EO-PO)決定為10ppm(實施例1)、將加成EO之乙炔乙二醇決定為10ppm(實施例2)。為此實施例1、2之研磨晶圓的形狀時，藉使用了如上述之界面活性劑的種類及濃度之研磨用組成物的修正研磨，研磨晶圓往翹起方向位移解決塌邊形狀之量，而在修正研磨後可形成為平坦之晶圓。
接著，以如圖2所示之研磨裝置將測定了形狀之研磨晶圓進行了修正研磨。修正研磨以使胺甲酸乙酯樹脂浸滲不織布之研磨布進行。 研磨用組成物使用了使用氫氧化鉀作為鹼性化合物，且含有膠質氧化矽作為研磨粒之物。 修正研磨後，進行最後精研磨及清洗之後，再次以WaferSight1取得了截面形狀。
(比較例1～2) 又，除了實施例1、2之外，亦對不含水溶性聚合物及界面活性劑之物(比較例1)、含有水溶性聚合物亦即聚乙烯醇(PVA)10ppm之物(比較例2)進行了檢驗。此外，僅是使用了與以往相同之研磨用組成物，並未進行如實施例1、2之預備試驗或修正研磨前之晶圓形狀的考慮。
將實施例1～2、比較例1～2之修正研磨前後的各晶圓之形狀分別顯示於圖4～圖7。在各圖式，上側為修正研磨前之形狀，下側為修正研磨後之形狀。
如圖4所示，在添加了界面活性劑亦即EO-PO 10ppm而進行修正研磨之實施例1，結果為特別是邊緣附近之平坦性大幅改善。
又，如圖5所示，在添加了界面活性劑亦即加成EO之乙炔乙二醇10ppm而進行修正研磨之實施例2，亦是同樣地邊緣附近之平坦度大幅改善。 此等實施例1、2之結果是照著當初之目的(使其翹起而平坦化)。又，對其他研磨晶圓亦同樣地可修正塌邊，而且可減低晶圓間之形狀偏差。
另一方面，如圖6所示，可知在不添加水溶性聚合物或界面活性劑，而僅以氫氧化鉀及膠質氧化矽進行了修正研磨之比較例1，幾乎無法修正形狀。
又，如圖7所示，可知在添加PVA10ppm作為水溶性聚合物而進行了修正研磨之比較例2，亦與比較例1同樣地幾乎未進行修正。 在未實施本發明之此等比較例1、2，如上述，不僅無法進行塌邊之修正，也無法減低晶圓間之形狀偏差。
如以上，藉如本發明之實施例1～2般按研磨晶圓之形狀，對研磨用組成物決定界面活性劑之種類及濃度，可修正在前段研磨製程產生之研磨晶圓的形狀，結果，可改善晶圓間之形狀偏差。
此外，本發明並非限於上述實施形態。上述實施形態為例示，具有與記載於本發明之申請專利範圍的技術思想實質上相同之結構，且發揮同樣之作用效果者不論何者，皆包含在本發明之技術範圍。
1:單面研磨裝置 2:平台 3:研磨頭 4:供應機構 5:研磨布 6:旋轉軸 7:研磨用組成物 8:控制器 W:研磨晶圓
圖1係顯示本發明之晶圓的研磨方法之概略的流程圖。 圖2係顯示本發明之晶圓的研磨裝置之一例的概略圖。 圖3係顯示可在本發明之晶圓的研磨方法使用之界面活性劑的種類、濃度、修正之程度的相關關係之散布圖。 圖4係顯示實施例1之修正研磨前後的晶圓形狀之散布圖。 圖5係顯示實施例2之修正研磨前後的晶圓形狀之散布圖。 圖6係顯示比較例1之修正研磨前後的晶圓形狀之散布圖。 圖7係顯示比較例2之修正研磨前後的晶圓形狀之散布圖。

Claims (19)

  1. 一種晶圓的研磨方法，其一面連續供應含有水之研磨用組成物，一面將晶圓壓抵在研磨布而進行修正研磨，以修正已進行過研磨之研磨晶圓的形狀，並包含下列製程： 測定進行該修正研磨前之該研磨晶圓的形狀； 按該測定之研磨晶圓的形狀，決定該研磨用組成物所含之界面活性劑的種類及濃度； 一面供應依據該決定之界面活性劑的種類及濃度而調整過之該研磨用組成物，一面進行該修正研磨。
  2. 如請求項1之晶圓的研磨方法，其中， 在決定該界面活性劑之種類及濃度時， 預備試驗係對已進行過研磨之預備研磨晶圓，供應改變了界面活性劑之種類及濃度的研磨用組成物而進行預備修正研磨，從該預備修正研磨前後之該預備研磨晶圓的形狀變化，求出形狀修正之程度，藉此，預先求出該界面活性劑之種類、濃度、形狀修正之程度三者的相關關係， 按該測定之研磨晶圓的形狀，求出必要之形狀修正的程度， 依據該相關關係，將該修正研磨之該界面活性劑的種類及濃度決定成達到該求出之形狀修正的程度。
  3. 如請求項1之晶圓的研磨方法，其中， 在供應該修正研磨時之該研磨用組成物時， 使用貯存不含該界面活性劑之第1研磨用組成物的第1槽、及貯存由該界面活性劑及水構成之界面活性劑溶液的第2槽、以及貯存將來自該第1槽之該第1研磨用組成物與來自該第2槽之該界面活性劑溶液混合而製作之第2研磨用組成物的第3槽，並 使用該第3槽之該第2研磨用組成物作為該修正研磨時之該研磨用組成物。
  4. 如請求項2之晶圓的研磨方法，其中， 在供應該修正研磨時之該研磨用組成物時， 使用貯存不含該界面活性劑之第1研磨用組成物的第1槽、及貯存由該界面活性劑及水構成之界面活性劑溶液的第2槽、以及貯存將來自該第1槽之該第1研磨用組成物與來自該第2槽之該界面活性劑溶液混合而製作之第2研磨用組成物的第3槽，並 使用該第3槽之該第2研磨用組成物作為該修正研磨時之該研磨用組成物。
  5. 如請求項3之晶圓的研磨方法，其中， 使用容量與該修正研磨之一批量的該第2研磨用組成物之總供給量相等者作為該第3槽。
  6. 如請求項4之晶圓的研磨方法，其中， 使用容量與該修正研磨之一批量的該第2研磨用組成物之總供給量相等者作為該第3槽。
  7. 如請求項1之晶圓的研磨方法，其中， 使用含有研磨粒之物作為該修正研磨時之該研磨用組成物。
  8. 如請求項1之晶圓的研磨方法，其中， 使用含有水溶性聚合物之物作為該修正研磨時之該研磨用組成物。
  9. 如請求項1之晶圓的研磨方法，其中， 使用對於藉由HF浸漬而剝離了表面自然氧化膜之裸矽的接觸角為50度以下之物作為該界面活性劑。
  10. 如請求項1至請求項9中任一項之晶圓的研磨方法，其中， 令該研磨晶圓為矽晶圓。
  11. 一種晶圓的研磨裝置，其用以修正已進行過研磨之研磨晶圓的形狀，包含研磨布及供應含有水之研磨用組成物的供應機構，而一面從該供應機構連續供應該研磨用組成物，一面將晶圓壓抵在研磨布而進行修正研磨， 該供應機構可供應含有界面活性劑且按該修正研磨前之該研磨晶圓的形狀之測定值，調整了該研磨用組成物之該界面活性劑的種類及濃度之物作為該研磨用組成物。
  12. 如請求項11之晶圓的研磨裝置，其中， 該供應機構具有貯存不含該界面活性劑之第1研磨用組成物的第1槽、及貯存由該界面活性劑及水構成之界面活性劑溶液的第2槽、以及貯存將來自該第1槽之該第1研磨用組成物與來自該第2槽之該界面活性劑溶液混合而製作的第2研磨用組成物之第3槽， 該第3槽之該第2研磨用組成物可供應作為該修正研磨時之該研磨用組成物。
  13. 如請求項12之晶圓的研磨裝置，其中， 該第3槽係容量與該修正研磨之一批量的該第2研磨用組成物之總供應量相等。
  14. 如請求項12之晶圓的研磨裝置，其中， 該供應機構具有可控制從該第2槽供應至該第3槽之該界面活性劑溶液的流量之控制器。
  15. 如請求項13之晶圓的研磨裝置，其中， 該供應機構具有可控制從該第2槽供應至該第3槽之該界面活性劑溶液的流量之控制器。
  16. 如請求項11之晶圓的研磨裝置，其中， 該修正研磨時之該研磨用組成物係含有研磨粒之物。
  17. 如請求項11之晶圓的研磨裝置，其中， 該修正研磨時之該研磨用組成物係含有水溶性聚合物之物。
  18. 如請求項11之晶圓的研磨裝置，其中， 該界面活性劑係對於藉由HF浸漬而剝離了表面自然氧化膜之裸矽的接觸角為50度以下之物。
  19. 如請求項11至請求項18中任一項之晶圓的研磨裝置，其中， 該研磨晶圓係矽晶圓。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3725357B2 (ja) * 1999-02-24 2005-12-07 日立化成工業株式会社 素子分離形成方法
JP2003100668A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 半導体ウェーハの研磨方法
JP2004247605A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Toshiba Corp Ｃｍｐ用スラリーおよび半導体装置の製造方法
JP2005347453A (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Sony Corp 半導体製造装置および半導体製造方法
JP4696086B2 (ja) 2007-02-20 2011-06-08 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウエーハの仕上げ研磨方法及びシリコン単結晶ウエーハ
JP2009267159A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 半導体ウェーハの製造装置及び方法
JP5273524B2 (ja) * 2008-04-28 2013-08-28 株式会社ニコン 研磨装置および研磨方法
DE112011101518B4 (de) * 2010-04-30 2019-05-09 Sumco Corporation Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern
US8828874B2 (en) * 2011-03-28 2014-09-09 Sinmat, Inc. Chemical mechanical polishing of group III-nitride surfaces
KR20150083085A (ko) * 2012-11-02 2015-07-16 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마용 조성물
CN103231304B (zh) * 2013-04-26 2015-07-29 中国科学院微电子研究所 一种化学机械研磨工艺中晶圆表面清洗液配置的优化方法
JP6822432B2 (ja) * 2018-02-23 2021-01-27 株式会社Sumco ウェーハの片面研磨方法

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