TW575929B - Semiconductor wafer with improved local flatness, and process for its production - Google Patents
Semiconductor wafer with improved local flatness, and process for its production Download PDFInfo
- Publication number
- TW575929B TW575929B TW91119729A TW91119729A TW575929B TW 575929 B TW575929 B TW 575929B TW 91119729 A TW91119729 A TW 91119729A TW 91119729 A TW91119729 A TW 91119729A TW 575929 B TW575929 B TW 575929B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- grinding
- wafer
- polishing
- cutting
- semiconductor wafer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 89
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 88
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 23
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 191
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 132
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 98
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 88
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 44
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 claims description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 32
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 17
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 13
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 11
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- FSCNUJMKSQHQSY-UHFFFAOYSA-N Gein Chemical compound COC1=CC(CC=C)=CC=C1OC1C(O)C(O)C(O)C(COC2C(C(O)C(O)CO2)O)O1 FSCNUJMKSQHQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 description 2
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009827 Prunus armeniaca Nutrition 0.000 description 1
- 244000018633 Prunus armeniaca Species 0.000 description 1
- 241000271570 Rhea americana Species 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007518 final polishing process Methods 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (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)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
575929 五、發明說明（1) 2發明之内容係一種具有改良局部平整度（毫 之+導體晶圓及一種用以製造該類半導體晶圓之方相） 電子、微電子及微電機等工業係非常堅 A。. 3矽材料及若干其他半導體材料，如：鍺或砷化鎵：：矜 =化學成形、切削及結構至益加精細、複雜及可複二 j2其…子學乃該技術背後之驅動力，由於組件j =度更為#高’戶斤以石夕微電子學開始要求若干結構在化 子面及結構方面必須以原子規模加以妥善地界定。 :要之組件’例如：微處理器’ m常包括多層結構之电： 二，該等層係由導線彼此相連並藉絕緣夾層加以隔開。 則，製造此類多層組件之最重要步驟實質上是獨特之 -機械拋光法（CMP)，該步驟係用以使該等夹層變得 ; 夹層之高度平整乃下-组件層最具光刻性結：： :件。由於所需側面結構解析度(分辨率）目前為〇. :0.13微米及曝光波長低於2〇〇毫微米，微影術之 未 :深度極低’戶斤以僅在極平整曝光表面上發揮功能'。為 2化學機械拋光加工不致穿透絕緣層而損及其下方之組 二所產生之薄結構’所以其尺寸大小變得不平冑，即 口表面（亦即矽晶圓之表面）必須儘可能平整完美。 直至數年前，晶圓所需之平整度值僅係為整個晶圓或 各個組件所佔表面面積而總體性界定或規範者。舉例言之 ，特性變數TTV(總厚度變化）係指晶圓整個面積上晶圓°厚 度之差異。另一方面，特性變數SFQR(局部聚焦平面最小 二乘方差異範圍（峰頂至谷底）與各個組件組合體之廣度（
第4頁 575929 五、發明說明（2) 部位；曝光點；如：面積為2 5公厘X 2 5公厘之微處理器） 有關。除該等長-距特性變數之外，亦曾有及仍有對各個 組件長度量度上短距（原子級）粗度之規定，蓋因該起始表 面之殘留粗度直接影響建構在該起始表面上及由其所形成 各個組件之運作功能。由於用以大規模實施多層組件内纽 件夾層平整化之化學—機械拋光法之出現，除該等傳統者 外，尤其短-距及長-距規定區域，在公厘範圍内及略高之 最大殘留不平度現在亦加以規範。屬於此範圍内之諸結構 係稱作毫微位相。 經由S Ε Μ I (國際半導體裝置及材料），”毫微位相”或，，毫 ，構形”一詞係界定為：在三維波長約〇. 2至2〇公厘厂侧= =關長度）區及在"品質帶”（FQA，"固定品質區,，；產品 $中所要求之晶圓性能必須滿足之表面區）内整個晶、 面平整度之差異。 所以，尤其將列為屬於毫微位相之晶圓特徵，萨复 側面廣度（相關長度或位置頻率）， ^ 變化而言，與其他特徵有所不同。舉：：比車父置級之高度 20亳微米高度(峰頂至谷底)之毫微位相；：：使具有僅 加於半導體晶圓上薄膜結構之厚度改變:斟訪=可導致施 不良影響而在製作過程中顯現出薄九、等組件造成 。 ^ &色不均勻（變色） 舉例言之，對整平此型薄層所用 拖光法而言，優良之毫微位相特別重要、力之化學''機械 間所用拋光布之剛性以及化學機械抆力。化學機械拋光期
第5頁 光之其他加工參數可 575929 五、發明說明（3) _ 精確地達成毫微位相範圍内之適人 導體晶圓上組件結構之薄度不二^ 〇 *可造成半 加工之毫微位相較差有關。因：句二與化學機械拋光 ，若夾層（介電物質卜^^此，該組件之特性受到傷害 毫微位相係藉掃描ΐ;ί圓：，！生短路。 大小不同，全部地或夾有重聶表面而，貝“于’隨量測範圍 内未發現任何-個表面高度二 晶圓所需之最大值。量測範圍 視° = 1超過整個 。就該等量測範圍而言厘例:5公,?及10公“ 10公厘 為0. 13微米之案例中，容 f、、且件最小側面特徵尺寸 ，（<30毫微米）及<50毫微;^。南度差異為<2〇毫微米 亦正是對極大規模積體微電子組；微位相= 幾乎全係唯獨利用化學機牛（遠專積體微電子組件 :參考及微觀殘留不平度值：Π體、部 情況下可達成。 在產董太低不合經濟效益之 所以需要提供一種半導曰 位相極佳，俾可滿足：=:;复該半導體晶圓之毫微 在多層技術且具有—化；二件’尤其 側面組件特徵尺寸及" 衣. 1 3微米 上晶圓，對所提起始平直麵公… 依照既有技術’半導體晶圓(尤其妙晶圓)之製造係藉 五、發明說明（4) 包括許多加工組之切削程序由一低缺點 a) 將單晶體分離（”鋸割”）成若干晶圓， b) 機械切削， c) 化學切削， d )化學—機械切削。 此外’可實施各種其他步驟，例如 測及包裝等，但該等步驟對晶圓表面平 以於下文内不作更詳細之考量。 依照既有技術，分離步驟a)杏 鑛(ID)、-鋼絲錯(多鋼絲鑛二 研磨（研磨—切片’ 鋸(多重切割）。 肖助於-帶鋸。 機械切削b)包括：藉助於機 =施晶圓邊緣之磨圓及晶圓表 ，緣/凹槽磨圓，則之實施 之千查 具精助於研磨或拋光作 用0二 採用整批式(亦即同時許多晶圓口)表：：智 合顆粒精研，或採用單一晶圓方 係研磨，半導體之一 藉直而 ！ ^ 面則係由-覆以研磨粒：：磨； 面之切削係依序實施。通常，所用者^ 整批雙面研磨法…經黏合之研磨= 上之研磨劑（該處研磨劑業經，，巢（脊） 片式單晶體開始 :清潔、分類、量 备度並無影響，所 通常係藉助於一 、藉分離/平整化 L 一切割）或一網 、材料移除等步 化作用。圓邊（ '條狀或類似工 化作用之實施係 精研漿液以未黏 合顆粒研磨。若 在卡盤上，另一 。半導體晶圓兩 用精研運動學之 '塗在覆蓋物（布） 在準固定狀態） 575929 五、發明說明（5) 係位於兩個甚大、相對之工作碟上，半導體晶圓係在半自 由狀態下於其間實施研磨，所以該等工作碟可依照精研過 程中之门樣方式在導槽内之兩個面上移動。另有一種所謂 π平整磨石磨”之方法，其中工作碟配有覆以堅硬材料之小 球0 化學切削c )包括：一個或更多個清理及蝕刻步驟。在 钱刻過程中（整批或每個單一晶圓）將材料自兩面移除，為 作’’、深度清理”，將晶性受損之表面帶移除並於機械切削之 後減低機械表面應力。許多業經公開之線性程序消除了蝕 "^ ^ ’蓋因由蝕刻移除材料之量表示材料之額外消耗而 夂增加右M ^ , ’關半導體晶圓製造總切削工作之支出，進而涉 寸精成切削期間先前達成之晶圓幾何形狀（平整度，尺 4度）之毁壞。 ，讀等學〜機械切削d )包括許多拋光步驟。依照既有技術 歩领精Γ驟包含（也許）一種多步驟預拋光加工及一通常多 拋先細拖光加工。在此情況下，預拋光（粗拋光，一次 X件及精細拋光（清晰拋光，二次拋光）之實施可採許多 <形式在不同機器上並穿插清理、分類、量測及其他步驟 移至· 或在積體機械工具内（其中半導體晶圓係直接輕 同拋杏 犯總疋對預抛光及精細拋光加以最適化、具有 九布之拋光盤。 中膠ιί，f步驟通常係一化學—機械拋光步驟，在該步驟 要地葬々散、化學修飾矽石溶膠（漿液）藉機械研磨作# 轉化學姓刻作用將部分材料移除，結果造成Γ導 體晶 第 575929 五、發明說明（6) 圓與拋光布間之相對運動，此項材料移除工作完成了晶圓 之平整化作用，所以無任何結晶缺陷（幾何形狀）而且使表 面達到微觀或平滑（粗度）。
單面拋光加工係用於預拋光及精細拋光，雙面拋光加 工亦係用於預拋光。在單面拋光之案例中，該等半導體晶 圓係將其背面黏合在一支撐盤上（黏固粉拋光）、藉真空作 用固定或藉摩擦作用附著在所謂後支撐墊上（主要在精細 拋光之案例中）。單面拋光採用個別晶圓拋光及整批拋光 兩種加工方式。精細拋光僅係用於隨後實施之半導體晶圓 正面。視隨後晶圓背面之預期亮光程度而定，在預拋光之 過程中，僅正面予以加工，隨後背面保持先前加工所預定 之粗度，或採取另一種方式，兩個面係實施循序單面拋光 或同時雙面拋光。雙面拋光僅用於預拋光加工。既有技術 亦包含一種整批式加工，其中半導體晶圓係適當地插入薄 導槽内，俾其可半自由地移動並利用精研運動學原理於附 有拋光布之兩個盤之間同時實施兩面拋光。
再者，晶圓之邊緣通常係在預拋光之前實施最終切削 (拋光）。但，其他加工程序亦經公開，其中包含若干程序 可於單一步驟内提供積體預磨圓（去角取面）及精細磨圓（ 光邊）。 業經公開的是，在實施機械切削b )之過程中利用同時 雙面研磨法（雙碟研磨，DDG )可達成切削晶圓之特佳幾何 形狀。但，迄今業經揭示且包含一同時雙面研磨步驟之全 部切削程序所具有之共同特徵是：該等程序均包括許多機
第9頁 575929 五、發明說明（7) 械（材料-移除）切削步驟。 迄今，原則上，僅具有雙碟研磨步驟之切削程序（其 中雙碟研磨係僅用作粗略預先研磨步驟或於一兩段加工中 用作預先研磨及最終研磨步驟）曾經考慮過可能及可行。 歐洲專利EP 1 0 4 9 1 4 5 A 1曾揭示一種切削程序，該程序 包括一雙碟研磨預先研磨步驟（粗磨），繼之以一個或更多 個（序列型）單面最終-研磨步驟（最終加工）。相反地，美 國專利US 6, 066, 565中曾述及於一具有雙面預先研磨及雙 面最終-研磨之兩段式加工中使用雙碟研磨法。此種情形 需要兩部機器而且需要工件經過夾持許多次。 上述依照既有技術之切削步驟，其特徵事實是：雙碟 研磨切削之一般優點係以用雙碟研磨時經常考量為必需之 許多步驟内機械切削之缺點作為代價而得來者。既有技術 之若干多段式部分機械切削程序，包括一個或更多個雙碟 研磨步驟，以雙碟研磨為基礎之所有切削程序具有下列重 大缺點： 材料之消耗量隨切削步驟之數目而增加。以雙段式或 多段式切削為例，因磨入及磨出加工以及直至達到熱平衡 時之”預熱研磨”會發生許多次，所以自工件上移除材料之 總量較單一步驟切削者多。再者，新加之材料移除工作（ 該等材料移除工作容許：每個步驟必須可靠地達成品質目 標所需之最低材料移除量）必須適用於材料之許多次利用 〇 除材料移除量之外，報廢率亦隨切削步驟之數目而增
575929 五、發明說明（8) 加，蓋因每個步驟之產率均低於1 0 0 %。 再者，具有許多切削步驟之長加工程序之特點是：彈 性低，整個切削程序可用率差及出產所需時間久。通常， 個別步驟增加，切削程序之總可用率降低。所以，為避免 製造上之浪費，需要設置庫存量及備份機器。 / 所以，總體言之，半導體晶圓之製造成本隨切削步驟 之數目增加。此種情形甚至亦適用於既有技術之多段式切 削程序（該等程序包含另外有利之雙碟研磨步驟）。 所以本發明所基於之目的係提供一種製造半導體晶圓 -之方法，該方法可滿足隨後組件製作（尤其有關毫微位相）0 曰益提高之品質要求，同時儘量低廉、節省材料、迅速及 具有彈性。 一種用以製造半導體晶圓之方法可達成此目的，該方 法包含：於單一步驟内，將半導體晶圓之兩個面同時研磨 (1 S-DDG )，其中該研磨作用係用以切削半導體晶圓表面之 唯一材料移除機械切削步驟。 在本發明用以製造半導體晶圓之方法中，半導體晶圓 表面之成形機械切削係藉助於一"單一步驟同時雙面研磨’’ [π單一步驟同時雙碟研磨"（1 S-DDG )。在所述同時研磨法 之說明中"雙碟研磨”與π雙面研磨”具有同樣之意義。 籲 此應了解的是，其意謂一種於一同時雙面研磨機上實施之 方法]，其特徵為：該方法僅包括一僅具有一個工件夾之 _ 單一切削操作。此乃意謂：預先切削及精細切削（π粗磨π 及”最終研磨"）通常需要在單一、積體切削步驟内進行。 _
第11頁 575929 五、發明說明（9)
不過，對可接受（合格）之起始表面而言並無限制。可 能切削之表面，其所有實際粗度及結構係先前加工步驟所 形成者，尤其由多重鋼絲鋸（MWS)(單向及雙向）、内徑鋸 、研磨切片或鋼鋸所形成者。對業經研磨甚至業經拋光之 表面實施加工亦屬可能。尤其，單一步驟雙碟研磨可消除 表面之粗化作用（該表面粗化作用係既有技術在粗磨步驟 内之加工中經常考慮為必需者），為了隨後最後加工步驟 ，特別在由先前成功的分離加工中（精密分離）所形成之光 滑表面上製造一個M嚙合粗度π，亦即製造一種精密研磨步 驟之細研磨粒可嚙合之粗度。 就粗度、厚度或幾何形狀而言，無需要求移除更多之 材料，該單一步驟雙碟研磨加工對起始晶圓品質起伏變化 之容忍度極高。通常，第一步驟雙碟研磨步驟可免除既有 技術多步驟機械切削加工之上述缺點，所以在操作中大量 材料可節省下來。 同時，在雙面研磨加工内兩個主軸之共線配置，可能 使經雙面拋光之半導體晶圓達到極高之最終厚度尺寸精度 〇
依照本發明，不再有預先切削或藉精研之再切削，單 面研磨（SSG)、晶圓兩面之循序單面研磨（2 X SSG)或既有 技術所要求、藉機械、晶片移除之材料移除所實施之任何 其他切削步驟。但並不排除研磨步驟前、後所實施之圓邊 或光邊，蓋因該等加工並不切削半導體晶圓之表面，僅涉 及其邊緣。
第12頁 575929 五、發明說明（ίο) 依照本具有創意性之方法，利用極少數個別切削步驟 即可製造半導體晶圓。由於個別切削步驟少，所以具有許 多優點：生產彈性（迅速反應顧客規範之寬廣範圍）、製造 支援（線上原料存量低，可更迅速處理）等。再者，半導體 晶圓之生產特別節省原料。單晶半導體錠之製造佔半導體 晶圓總生產成本之比例極高。在半導體晶圓製成成品之前 ，在單晶體錠隨後切削之許多步驟中，減少材料損失可大 幅節省成本。
依照既有技術，僅將雙面研磨（雙碟研磨，DDG)之步 驟納入考量用於切削程序，該等切削程序必須更包含：藉 精研、單面研磨或循序單面研磨所實施之機械預切削或再 切削。迄今，尚未曾嘗試利用雙碟研磨作為重要之機械平 整化步驟。但驚奇的是，經發現：該等特性可用單一步驟 同時兩面研磨（1S-DDG)達成。所以本發明方法可在產率高 及品質無損之情況下製造半導體晶圓。再者，本發明方法 之優點，由於需要結合許多步驟，乃既有技術加工程序所 不具備或喪失者。
本發明方法之一項特殊優點是：半導體晶圓係在單一 步驟同時兩面研磨加工中藉交叉-研磨而加以切削者。此 乃意謂：在研磨過程中，彼此相交之個別研磨體可形成研 磨標記（條紋），與執道研磨不同，例如：在SSG加工方法 中，僅形成平行之研磨標記。交叉研磨及其特性可決定待 隨後實施藉蝕刻之化學切削或化學-機械拋光之半導體晶 圓之起始形態。交叉研磨產生許多被肯定之特性：
第13頁 575929 五、發明說明（11) 利用交叉研磨運動學原理之材料移除較執道研磨（例 如：在依照既有技術之切削案例中，藉助於SSG、2 X SSG 或結合DDG及SSG或2 X SSG)更為迅速，所以較為低廉。 交叉研磨較執道研磨更具晶體等向性。由於單晶體具 有方向性（晶體非等向性），有若干特定方向，該等特定方 向中，有較容易切削者及較困難切削者。若係交叉研磨， 沿容易切削晶體等向性方向之材料移除量並不較沿更困難 切削晶體等向性方向者多，蓋因在經切削之晶圓表面之任 何一點上，不同方向之研磨標記經常相互交叉，所以所有 個別切割速率（該切割速率視晶體定向而定）終於得以平均 若係 半導體晶 量不同。 晶圓之變 一甚長距 係矽表面 ，形成一 之切削步 移除大量 字M [該 鏡量測法 射三角定 依照 執道研磨，其路徑彼此不交叉，晶體切削角度視 圓上之位置而定。所以，自不同位置移除材料之 此種情形僅受研磨碟剛性之限制，以防止半導體 薄作用過度不均勻。若係執道研磨，所形成者係 圖案，其所選擇之方向可反映出晶體對稱性。若 (該表面平行於晶面< 1 0 0 > ( S i < 1 0 0 > )，舉例言之 十字，若係S i < 1 1 1 >，則形成一六角星。在隨後 驟中，此類長波幾何形狀破壞無法移除，或僅在 材料之情況下方可移除。一個不合意之”研磨十 "研磨十字"無論在定性方面（尤其利用所謂之魔 )，或在定量方面（例如：藉助於干涉量度法或雷 位法），仍留在最後切削之半導體晶圓上。 既有技術’在結合D D G及S S G或2 X S S G之切削加
第14頁 575929 五、發明說明（12) 工中，決定晶圓表面形態者係第二個SSG步驟。所以，在 既有技術切削程序中，選擇性實施之化學或化學-機械後 續切削加工不再能獲致DDG所造成之有利交叉研磨。藉選 擇性侵害業經機械切削削弱之晶體格子區，該等後續切削 加工實際上形成該研磨十字。 就本發明之觀點而論，最好利用一同時雙面研磨加工 法（該加工法採用一種工件架，實質上無需強迫性導向， 該工件架即可支撐及移動該半導體晶圓（自由浮動法， FFP)。舉例言之，FFP切削之一般性優點（該等優點係由不 完全摻合或完全摻合，其本身通常容易發生失誤之工具架 所導致限制性強迫性條件之消除而形成者）業由（雙面）精 研及雙面拋光（DSP)予以公開且經海斯瑪等人（應用光學， 33 ( 34 )( 1 9 9 4 ) 7 9 4 5 )就DSP特有之性能，以典型之應用場合 為範例加以敘述。 再者，就本發明之觀點而論，適合使用黏附堅硬陶瓷 粒之研磨輪。由於其剛性，該等研磨輪可使半導體晶圓之 最終厚度尺寸精度達到特別高。再者，在1S-DDG中之黏附 陶瓷研磨碟可防止磨除塑膠材料之表面污染及金屬之表面 及體内污染。舉例言之，當使用黏附樹脂研磨碟時，若無 磨除塑膠存在，即可能省去藉材料移除蝕刻所實施之後續 ”深度清除步驟π。 省去蝕刻步驟之先決條件是：研磨後具有足夠之平滑 處理，蓋因蝕刻亦可減低由機械切削導致晶體損壞所造成 之表面應力。若晶體應力及瑕疵密度太高，拋光過程中之
第15頁 575929 五、發明說明（13) 機械負荷（尤其在半導體可自由移動之"自由浮動n DSP中） 可導致甚至最終產品内該等瑕疵之擴大及留存。 所以，對本發明之方法而言，最好使用特別微細之研 磨粒以確保1S-DDG加工之後晶圓表面之粗度甚低。但，藉 助於1S-DDG，半導體晶圓起始表面（亦即藉助於MWS鋸割單 晶體錠之後）直接切削必須仍屬可能（所用研磨粒愈粗愈容 易）之事實，對研磨粒之細度設下限度。藉特別黏附陶瓷 研磨碟可滿足該等矛盾要求，所以，就本發明方法之觀點 而言，最好使用該等研磨碟。尤以所用研磨碟黏附研磨粒 粒徑對應於美國網目或曰本工業標準網目# 2 0 0 0 (且對應於 FEPA標準；平均粒徑約為4至6微米）或更細者為最佳。另 外亦特別適合的是：黏合硬度及多孔性、研磨粒密度及分 佈曲線，以及1S-DDG中所用之若干其他材料參數及加工參 數，例如：主軸前進及策略以及配合削除材料之移除速率 〇 實施1 S-DDG切削次步驟之後，依照本發明製造之半導 體晶圓，其表面粗度低而且存留結晶格子瑕疵（損壞）之密 度及深度均低。舉例言之，在一本發明方法適合具體實施 例中，用# 2 0 0 0研磨粒篩（4至6微米粒徑）之黏附陶瓷研磨 輪可達成之粗度約為4 0 0埃均方根值及用1. 5微米粒徑者可 達成之粗度約為1 0 0埃均方根值。再者，依照本發明，於 單一 1S-DDG切削操作中，利用一研磨輪原型曾達成之粗度 約為5 0埃均方根值。此種情形可與一項事實加以比較：即 使採用一黏附樹脂研磨輪（該研磨輪可提供經濟上仍屬可
Hi· 1 11 liiggll IRlliii III Η 第16頁 575929 五、發明說明（14)
行、最佳之可能材料移除速率而且亦可依照既有技術自行 變尖（不致受到阻礙），單面研磨（執道研磨）亦不能達成遠 低於5 0 0埃均方根值之粗度。（量測之值係取自附有1微米 鑽石針頭以< 8 0微米為上限之斷面量度計。）尤其粗度如此 低，俾即使節省材料之後續拋光移除亦可提供預期之最終 加工。再者，不會因拋光過程中機械負荷而造成瑕疵擴大 ，所以留存之晶體瑕疵不致一路下來持續至最終產品。原 則上，本發明之1 S-DDG法容許接近網狀精密切削。無卡盤 之事實乃意謂無需保持接觸所導致之研磨晶圓損壞，所以 亦無刮傷等等，該等損壞及刮傷必須以材料密集方式予以 移除或加以修理。 於1S-DDG次步驟之後，該等半導體晶圓環繞加工目標 值之厚度分散程度極低。所以本發明之另一内容係一半導 體晶圓，在一個步驟内半導體晶圓經過同時實施雙面研磨 直後，該半導體晶圓與預期平均目標厚度（厚度，<THK>) 之差異為△ THK $ 0. 75微米（△ THK =在該測試組内平均晶圓 厚度<THK>之標準差異）且總厚度變化（TTV)為TTV $ 1微米 〇
再者，於1S-DDG切削次步驟之後，該等半導體晶圓呈 特別地轉動性對稱，亦即該厚度分佈（該厚度分佈形成半 導體晶圓内之其餘TTV值）幾乎全部取決於徑向對稱（一個 參數）橫斷面圖像。所以，本發明之另一内容係一種半導 體晶圓，在一個步驟内半導體晶圓經過同時實施雙面研磨 直後，該半導體晶圓之轉動性不對稱△ ROT $ 0. 5微米。
第17頁 575929 五、發明說明（15) 就定義而言，轉動性不對稱AROT(該△ ROT係由厚度 分佈之殘留角度相關性所產生）必須總是低於或等於總厚 度變化TTV。在最接近既有技術之研磨加工中，對總厚度 變 匕 TT V = max ^ r { THK ( φλ,γλ) - ΤΗΚ( φ2, φ2)) 之重大影響實際上係肇因於轉動性不對稱△ R〇T，例如·· 半導體晶圓之楔形，例如：在單面研磨案例中，由於I滾 拋棄（垂直運動）。 ~ 以類似於TTV之方式，△ ROT可定義為 AR0T = maxr [max^ {THKr( φι ) - ΤΗΚΓ(φ2)}] 其中maXpr代表當角度$及半徑r變化時所得之最大高度差 異THK( h，Γι ) - THK( p2, r2)，max φ 代表當 $ 變化及r 固 定時所得之最大值，maXr代表當r變化及φ固定時 最大值，及ΤΗΚ( φ )代表r固定隨φ變化之局部厚度。 由於其優良目標厚度尺寸精確度，本發明之半導體曰 中，預拋光其他加工°在絕A多數之案例 中^ 先夕日日圓加工，其中許多晶圓係同時加以切削 而且在一次切削捱从士 τ / 』呵加以切削 削細作中平行於拋光盤。進入此型客S圓铷 光加工程序中之丰道辦 i夕日日圓拋 方可保證以能；；圓，其起始厚度必須非常均句， 何形狀及毫微位有ί圓之材料移除均句及幾 。惟有在拋光操優良而著稱之拋光加卫獲得成功 況下才能滿足該停株 ,_ ^ ^ <勒均相同之情 鬆鬆地置於速道！ t:尤其在雙面拋光之案例 575929 五、發明說明（16) . 始厚度之分散可導致個別晶圓上負荷分佈不均勻。如此造 成破裂之風險提高，蓋因拋光加工初期該等最厚之晶圓將 絕大部分來自拋光盤之負荷吸收。再者，若起始厚度分散 . 太廣，則會導致晶圓與晶圓間之運動不同，亦即對個別運 動而言之厚晶圓轉動迅速，薄晶圓轉動緩慢。對個別晶圓 / 而言，於實施雙面拋先之後，更會導致幾何形狀不同。再 者，起始厚度之起伏變化可增加：為達成幾何形狀及其他 ; 性能合格及起始厚度實質上均勻之目標，於實施多晶圓拋 光期間所需之最低材料移除量。 ^ 藉拋光以移除材料乃非常成本密集者。所以，拋光加 籲 工時間以儘可能短暫為佳。因此，要求起始厚度必須非常 均勻，例如：1S-DDG加工所提供者。舉例言之，在包括 DDG粗磨及SSG或2 X SSG精磨之組合加工中，DDG法之固有 優點（主要可提供一致之晶圓起始厚度）將由SSG或2 X SSG 之再切削所抵銷，蓋因SSG本來僅能提供最終厚度穩定性 ，但相對而言，該穩定性並不甚佳。此乃由於將DDG案例 中研磨主軸諸軸之共線性與SSG案例中卡盤及研磨主軸間 諸軸之偏位加以比對所致。DDG案例中之共線性使該方法 得以免除研磨輪瞬時切割速率之起伏變化，而且原本極精 密並可抗拒扭力。若研磨輪之切割速率自然變化，諸軸間 H 之偏位可導致諸軸間彼此傾斜並與機器内之彈性扭力傾斜 ，以補償由研磨主軸進給所建壓力之反壓力。 · 再者，在加工過程中瞬間工件厚度之精確量測（加工 内量具）僅D D G加工可能，蓋因在此情況下，在切削過程中
第19頁 575929 五、發明說明（17) , 晶圓之兩面均可自由地接近。在SSG案例中，晶圓之一面 係置於一卡盤上，該卡盤阻礙瞬時厚度之精確量測，蓋因 卡盤上通常起伏不平之半導體晶圓不夠平整所形成、留在 . 卡盤上面與工件下面之間若干部位之空間不詳，更多剩餘 垂直運動及卡盤本身之不平會使厚度量測失真。在2 X / SSG加工中，通常輪流使用一軟卡盤及一硬卡盤，在軟卡 盤上厚度量測通常不可能精度太高，所以目前晶圓厚度之 / 量測工作益加困難。 於1S-DDG切削次步驟之後，半導體晶圓之目標尺寸精 ’ 度甚高。此乃意謂1S-DDG加工之後，半導體晶圓之實際形 · 狀與操作後續拋光或（也許）蝕刻切削步驟起始形狀之預期 形狀僅有些微之差異。再者，1S-DDG之後可能留存下來之 殘留形狀差異總是對後續加工不特別重要。 舉例言之，雙面拋光（DSP)對晶圓厚度THK之殘留轉動 性不對稱△ ROT之反應較對其總厚度變化TTV(得自隨機分 佈之局部厚度THK = THK( p，r)總是△ ROT及TTV之可比較值） 更為重要，蓋因DSP本身製造轉動性對稱晶圓幾何形狀及 類似之轉動性不對稱（例如：楔形）僅可藉有關更多材料移 除之另外拋光作用予以移除。通常，即使利於後續切削之 最佳起始形狀與理想平整晶圓之形狀經常有所差異，尤其 馨 若該等後續加工之特定性能可預先由形狀之目標差異加以 補償時更是如此。可一提之實例再一次是DSP，在某些情 、 況下且與預期（及可達成）之平面平行表面理想有所差異時 ，該DSP將形成若干呈轉動性對稱卻中凸彎曲之表面（π雙 ^
第20頁 575929 五、發明說明（18) 中凸透鏡π，所以在IS-DDG之後，從一故意中凹彎曲而且 同樣必需呈轉動性對稱之表面獲益（"雙中凹透鏡π )。 因利用1 S-DDG而造成總加工程序之縮短意謂經研磨之 晶圓更接近完全切削晶圓之最終加工，即使實施機械成形 切削之後，優良幾何形狀問題仍極重要。因本發明加工程 序内之後續加工不再導致晶圓幾何形狀之任何重大變化， 尤其在拋光過程中材料移除量大幅減低之短加工程序案例 内，在機械切削步驟之後，一特別平整之晶圓（如1S-DDG 加工所提供者）通常均屬有利。 一種用以製造半導體晶圓之本發明適合加工程序包括 下列次步驟： a) 將一半導體錠分成許多個半導體晶圓， b) 將半導體晶圓之邊緣磨圓， c) 將半導體晶圓之兩面同時加以研磨，1S-DDG， d) 將該等半導體晶圓加以拋光， 其中步驟c)係用以切削半導體晶圓表面之唯一材料移除機 械切削步驟。 步驟a)係一分離步驟，其中係將一晶圓狀之單元從一 尺寸精確、抽拉而成之單晶體分離出來。該分離步驟係依 照既有技術實施，且可能係一循序式分離法（依序每次一 個晶圓）或一同時分離法（同批所有晶圓一次切割完成）。 舉例言之，循序分離法係利用内徑鋸（I D)或條帶鋸實施。 晶圓鋸割及錠終端表面（亦即所形成半導體晶圓之表面）研 磨之同時實施（研磨切片GS)亦屬可能。但，就本發明加工
第頁 575929 五、發明說明（19) 程序而論，一種藉助於鋼絲鋸之同時分離法（多重鋼絲切 片，MWS)，也許利用一切割懸浮液（漿液切割-精研，S-MWS)或一黏有研磨粒鋼絲（例如：鑽石鋼絲切割-精研，D-MWS)甚為適合。MWS加工之優點是：成本低、產量及可用 性高，即使晶體錠之直徑相當大亦如此。M W S之典型缺點 ，舉例言之，鋸割之起伏不平表面係藉後續雙面研磨步驟 在本發明之加工中特別有利地加以消除。
在步驟b)中，將晶圓邊緣加以修飾（邊緣/凹槽磨圓， 去角取面）。此步驟可依照預期自既有技術加工方法中選 擇。亦可能考慮利用皺面研磨體實施研磨，利用半導體晶 圓外形在一研磨體或輥筒上之移動實施研磨，條帶或布料 研磨。尤其，亦可能利用邊緣精密磨圓或有關邊緣去角取 面及邊緣拋光之整體加工。在傳統粗磨圓之案例中，實施 進一步切削程序期間之某適當位置可能必須包含一邊緣/ 凹槽抛光步驟。
另一種變通方法，圓邊工作亦可能在1S-DDG之後實 施。由於晶圓直徑尚未達到尺寸精確及晶圓邊緣尚尖銳， 於後續圓邊過程中晶圓必須再度加以夾持，會危及半導體 晶圓上由1S-DDG所達成之表面精密加工，所以該變通方法 之缺點是：在實施1S-DDG之過程中，工件之處理益加困難 。另一方面，其優點是：在圓邊過程中，可能利用整體之 去角取面及精密磨圓加工（研磨及拋光），例如：日本專利 JP 08090401 A中所述。 步驟c)係1S-DDG加工，該加工業經廣泛述及如上。
第22頁 575929 五、發明說明（20) 步驟d )係一種既有技術之拋光加工。通常該加工包括 ••預拋光及最終拋光，所以將加以分開討論如下。預拋光 可能係一多晶圓或單晶圓拋光加工及可能係一單面或雙面 拋光加工。雙面拋光加工可能係一循序單面拋光加工（首 先背面，隨後正面）或一同時雙面抛光加工（DSP)。單晶圓 及多晶圓、單面及雙面拋光加工之所有組合亦屬可能。迄 今，有關DSP，僅部分既有技術係採用多晶圓DSP。最終拋 光之實施通常係採用單面拋光。
利用步驟d)内不同拋光加工之下列本發明切削程序甚 為適合：拋光可能包括一雙面預拋光-晶圓正面單面最終 拋光之程序。此外，亦可能利用若干切削加工，其中半導 體晶圓之兩面實施循序單面拋光，隨後半導體正面實施最 終拋光。單面預拋光及單面最終拋光可能彼此分開實施或 加以偶聯。舉例言之，亦可能於一部機器上或一次加工中 實施背面及正面之預拋光。另一變通方法是，亦可能利用 於一部機器上或一次加工中實施正面預拋光及正面最終拋 光之組合方式。一種程序，其中僅半導體晶圓正面先施以 預拋光，隨後再施以最終拋光亦屬可能。單面預拋光及單 面最終拋光之再度實施可採隔離方式（例如：於分離之機 器上）或採整體方式（例如：於一部附有不同拋光盤之機器 上，半導體晶圓係經直接轉移於該等拋光盤之間，無需中 斷加工或任何裝載及卸除操作，也許其間另外實施一個清 除步驟）。 於雙面研磨c )及拋光d )之間，亦許添加一蝕刻或（深
第23頁 575929 五、發明說明（21) 度）清除步驟，其中藉化學方法將材料自晶圓表面移除， 同時雙面或循序單面或僅一個面（例如：利用一旋轉-#刻 加工）。如此，必要時，晶體格子損壞及表面應力得以減 低及污染得以移除。但，以不含蝕刻步驟之切削程序為佳 。如此可節省材料、時間及成本並簡化加工程序。再者， 機械切削過程中所達成，由蝕刻經常引起之晶圓形狀毀壞 得以免除。
此外，亦可實施許多其他步驟，例如··清除、分類、 量測及包裝等，但該等步驟不影響晶圓表面之平整性。再 者，經最終拋光之後，晶圓表面可能加以塗覆，例如：藉 外延作用。 經依照本發明實施精密切削之半導體晶圓，例如：精 密拋光之後，其局部平整度（毫微位相）極佳。所以，本發 明之另一内容係一半導體晶圓，其尺寸為2公厘 X 2公厘 之任何預期量測範圍内之晶圓正面最大不均度低於2 0毫微 米及尺寸為1 0公厘 X 1 0公厘之任何預期量測範圍内者低 於5 0毫微米。
因此，該晶圓特別適於實施後續進一步加工，以高產 率製作利用CMP加工曾製造之品質特別高之組件。該CMP加 工對上述短距内殘留不均度之反應特別重要。 尤其利用一鋼絲鋸切割半導體錠（多重鋼絲切片，M W S) 期間，在步驟a)内，若鋼絲撕斷必須換以新鋼絲，本發明 之加工方法亦可導致極佳之毫微位相。切割之後，如此可 導致晶圓厚度圖像之一個重要步驟。依照既有技術，此類
第24頁 575929 五、發明說明（22) ”鋼絲撕斷’’之晶圓不能用於高級應用場合而且通常予以報 廢，對應地造成整體製造成本提高之嚴重後果，蓋因撕斷 之鋼絲經常影響該鋸割批内之所有晶圓，亦即同時約2 0 0 至3 0 0個晶圓。本發明方法甚至可將該等晶圓加工成高品 質之最終產品。
經由本發明方法所製半導體晶圓之另一特別有利性能 係其一直到達最外邊緣之平整度均高。尤其，甚至評價晶 圓表面時以往曾遭排除之邊緣區（邊緣排除，EE)該等晶圓 仍具有甚佳之幾何形狀特性。目前邊緣排除通常為3公厘 。在本發明製造之半導體晶圓中，當特定表面面積增加， 例如：至邊緣排除為2公厘（預期標準）、1公厘（未來）及 0. 5公厘，品質僅略微受損。
尤其，本發明製造之晶圓無任何"邊緣低落”，亦即朝 向晶圓邊緣無任何厚度中凸或變窄。在SSG或2 X SSG之案 例中，該等加工所需之大研磨碟直徑導致發生此類邊緣低 落。SSG内所用研磨碟直徑通常大於待切削半導體晶圓之 直徑。為接近切割路徑儘可能沿晶圓直徑上直線走向之理 想必須如此。此乃對抗：由於卡盤軸與研磨主軸軸之偏位 引起研磨期間力量引進之不均勻所導致之不穩定性。所以 ，SSG所需之大研磨碟幾乎沿垂直方向磨入晶圓邊緣上之 晶圓表面。晶圓表面之垂直、迅速研磨嚙合導致結構較弱 邊緣之微觀邊緣剝落。再者，由於習知之所謂執道研磨之 研磨運動（不相互交叉平行研磨標記），SSG導致晶圓邊緣 之晶體格子變弱，於後續切削（例如：化學蝕刻或化學機
第25頁 575929 五、發明說明（23) 械拋光）過程中，此種變弱現象會導致晶圓邊緣材料移除 量之增加。 在SSG之案例中，通常係藉工件之中凹式夾持將非交 叉，徑向執道研磨強制性地加在略微中凸盤上以致卡盤或 主軸軸彼此間略微傾斜。，原則上，SSG亦可實施交叉研磨 。但，如此並非有利，蓋因卡盤/主軸之軸偏位及所造成 之不穩定傾向及意謂即使較不均勻之嚙合，連帶振動、膠 著-及-滑動等等，將比以蓄意預加之諸軸定向操作時更易 發生。 但，在DDG之案例中，使用較小之研磨碟，其直徑約 為切削中半導體晶圓直徑之一半者，亦屬有利地可能。此 種情形可能由於兩個研磨輪主軸之軸係精確地彼此排成一 條直線（共線性），而且與SSG不同，在DDG案例中所有之力 均加以精確地彌補。如此可導致研磨體幾乎沿平行於晶圓 邊緣之方向，所以非常π平緩地”以小研磨角磨入晶圓表 面。如此可減低邊緣處產生微剝落片之可能。再者，DDG 之交叉研磨意謂邊緣區内後續步驟過程中無材料移除不均 之結晶學上選擇性之晶體格子損壞。 茲參考諸附圖及實驗例將本發明方法之優點作更詳細 之說明如下。 第一 Α及Β圖所示係一本發明所製、且經施以雙面研磨 之矽晶圓之晶圓表面顯微影像（第一 A圖）及一依照既有技 術製造之矽晶圓（第一 B圖），總是在完成機械切削之後。 第二A及B圖所示係一本發明所製、且經施以雙面研磨
第26頁 575929 五、發明說明（24) 之矽晶圓邊緣區内表面圖像（第二A圖）及一依照既有技術 製造之矽晶圓（第二B圖），總是在完成機械切削之後。 第三A及B圖所示係一本發明所製、經完成拋光後之矽 晶圓毫微位相（第三A圖）與一依照既有技術製造之同樣完 成拋光後之矽晶圓（第三B圖）。 第四A及B圖所示係如第三A及B圖之比較，但所不同的 是，該等矽晶圓係源自錠之一片，其中在藉鋼絲鋸切割 (MWS)之過程中鋸鋼絲曾經撕斷。 實驗例1 :
依照本發明，藉助於：（1 )鋼絲鋸將一尺寸業已精確 、公稱直徑3 0 0公厘之單晶體加以切割，（2 )圓邊，（3 )利 用黏有#2 0 0 0 (約4至6微米）研磨粒之研磨輪實施1S-DDG， (4)利用一蝕刻裝置内之氫氟酸與硝酸之適當混合物以層 流方式流經晶圓表面上，施以蝕刻，（5 )依照本發明施以 雙面預拋光及單面最終拋光，而製得一矽晶圓。
第一 A圖所示係經施以1 S-DDG切削次步驟之後矽晶圓 表面之放大圖（在顯微鏡下）。由1S-DDG切削所產生之研磨 標記2 (彼此交叉）可清晰地看到。表面上無磨耗之材料或 污染，而且粗度及損壞深度均低，所以無需後續蝕刻或後 續深度清除。該表面非常清潔及均勻。 第二A圖所示係經施以1S-DDG切削次步驟之後，晶圓 邊緣之定性表現（利用掃瞄探針錄製之斷面描繪圖）。一直 到達晶圓邊緣之優良平整度1 0 a可清晰地辨認出來，晶圓 表面4a與晶圓邊緣5a(業經蓄意地加以磨圓）間有驟然轉變
第27頁 575929 五、發明說明（26) 情形對粗度具有不良影響而且需要將相當更大量之材料移 除。
第二B圖所示係實施機械切削之後晶圓表面邊緣區之斷 面描繪圖1 Ob。所用研磨加工意謂：晶圓表面4b朝向邊緣 區5b (先前業經蓄意加以磨圓）有一過早低落7。對3公厘之 邊緣排除（目前常見之情形，本圖所示約位於x = 7 0 0 0毫微 米處）而言，討厭之邊緣低落7 (差異約為3仟埃=0 · 3微米） 尚不能對矽晶圓總平整度作出決定性差異。將來，2公厘 (在此情況下約位於X = 8 0 0 0微米，該處之差異△ y約為4仟 埃二0 · 4微米）、1公厘（X〜9 0 0 0微米；△ y〜6仟埃=0 · 6微米） 、或0 . 5公厘（X〜9 5 0 0微米；△ y〜8仟埃二0 · 8微米）之縮小邊 緣排除帶，以及對晶圓整個表面平整度之其他更高要求， 由品質及產率之降低可明顯地察覺到此邊緣低落7之存在 。圖中所示係未經濾光之斷面描繪圖1 0 b及一高通濾光粗 度曲線1 1。
第三B圖所示係經完全切削矽晶圓之毫微位相。-1 5 5 毫微米至+ 9 5毫微米之灰刻度表現亦係源自干涉量度計檢 查法。顯著短距局部高度差異（8b)可清楚地看出，且在所 選2公厘 X 2公厘或1 0公厘 X 1 0公厘之量測範圍内，其尺 寸常分別大於2 0毫微米或5 0毫微米。由本發明製造之此類 半導體晶圓太需要進一步加工而且不適用於非常大型積體 微電子多層組件及尤其用以製造該等組件之化學機械拋光 (CMP)加工。 實驗例2 :
第29頁 575929 五、發明說明（27) 以實驗例1所述之類似方式，依照本發明製得一矽晶 圓。與實驗例1之唯一差別是：藉M WS切割矽單晶體之過程 中，鋸鋼絲經撕斷，而且新鋼絲裝上後切割操作仍繼續進 行。熱流失及許多其他理由足以說明加工中斷常導致如此 所切晶圓之厚度描繪工作内一個顯著步驟。但，如第四A 圖中所繪干涉描繪圖所示，進一步加工將此步驟幾乎完全 消除。終端產品之表面9 a幾乎呈完美平整。 比較例2 : 由實驗例2鋸割批（其中曾發生鋼絲撕斷狀況）所製造 之矽晶圓，係以比較例1所述之類似方式，依照既有技術 施以進一步加工。第四B圖所示係經完全切削矽晶圓之干 涉描繪圖。即使利用遠較第四A圖更大之高度尺度（-1 6 5毫 微米至+ 1 4 5毫微米，而第四A圖者為-1 0 0毫微米至+ 3 5毫微 米），表面9 b内之步驟（當鋼絲撕斷時所形成者），在完全 切削（亦即拋光之後）之晶圓上仍可清楚地看出一嚴重的高 度局部差異。依照既有技術製造之此類晶圓，所以以及曾 發生鋼絲撕斷狀況之整個鋸切批太需要進一步加工而且不 適用於非常大型積體微電子多層組件，尤其利用化學機械 平整化（CMP )加工製造該等組件之情況下。 元件編號說明： 1 研磨標記 2 研磨標記 3 磨損
575929 五、發明說明（28) 4 & 晶0表面 4 b 晶圓表面 5a 晶圓邊緣 5 b 晶圓邊緣 7 邊緣低落（過早低落） 8a 完全平整表面 8b 短距高度局部差異 9a 最終產品表面 9b 完全切削（拋光後）晶圓表面 1 0 a直到晶圓邊緣之優良平整度 I 0 b晶圓邊緣區未濾光斷面描繪圖 II 高通濾光粗度曲線
第31頁
Claims (1)
- 57曰1ίϊJ_ &'申請專利範圍 ^ 一種用以製造半導體晶圓之方法’該方法包含：於。。 一步驟内實施半導體晶圓之雙面同時研磨（1S_DDG)，复= ^為該研磨加工係用以切削半導體晶圓之唯一材料3 械切削步驟。 ’于、機 如申請專利範圍第1項之方法，該方法包含下列諸次 步驟·· 4冲-人a) 將一半導體錠分成許多個半導體晶圓 b) 將半導體晶圓之邊緣磨圓， C將半導體晶圓之兩面同時加以研磨（is-DDD， d)將該等半導體晶圓加以拋光。 如申請專利範圍第2項之方法，其 方也拋光之前，用一餘刻介質將晶圓之· 中於半導體晶圓實 面或兩面加以處理4. 磨 5. 中 6· 係 7· 兩 異 性8. 如申請專利範圍第1、2或3項之方法，其中在實施研 過程中係用黏有陶瓷之研磨輪。 ，如申請專利範圍第1項之方法，其中在實施研磨過程 ，所用研磨輪之研磨粒粒徑可提供半精密（最終）加工。 如申請專利範圍第5項之方法，其中所用研磨粒粒徑 曰本工業標準/美國標準#2〇〇〇網目或更細者。 種半導體晶圓’於一個步驟内同時實施半導體晶圓 面研磨（1S-DDG)直後，該晶圓與預期目標厚度THK之差 △THK為$0·75微米，其幾何形狀值TTVgl微米及轉動 對稱Z\R〇T為$〇· 5微米。 一種半導體晶圓，於任何2公厘χ 2公厘大小之預期第32頁 5 : ▼諝專利·:::」 量測範圍内，其晶圓正面上之最大不均度為低於2 0毫微米 ，於任何1 0公厘X 1 0公厘大小之預期量測範圍内，其晶 圓正面上之最大不均度為低於50毫微米。 9. 如申請專利範圍第8項之半導體晶圓，其中除邊緣排 除為0.5公厘之外，該半導體晶圓可符合最大不均度標準第33頁
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10142400A DE10142400B4 (de) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | Halbleiterscheibe mit verbesserter lokaler Ebenheit und Verfahren zu deren Herstellung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW575929B true TW575929B (en) | 2004-02-11 |
Family
ID=7697042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW91119729A TW575929B (en) | 2001-08-30 | 2002-08-29 | Semiconductor wafer with improved local flatness, and process for its production |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7077726B2 (zh) |
| JP (2) | JP2007053119A (zh) |
| KR (1) | KR100511381B1 (zh) |
| CN (1) | CN1265439C (zh) |
| DE (1) | DE10142400B4 (zh) |
| TW (1) | TW575929B (zh) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4093793B2 (ja) * | 2002-04-30 | 2008-06-04 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハの製造方法及びウエーハ |
| JP4092993B2 (ja) * | 2002-09-13 | 2008-05-28 | 信越半導体株式会社 | 単結晶育成方法 |
| US7597815B2 (en) * | 2003-05-29 | 2009-10-06 | Dressel Pte. Ltd. | Process for producing a porous track membrane |
| DE10344602A1 (de) * | 2003-09-25 | 2005-05-19 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben |
| DE102004005702A1 (de) * | 2004-02-05 | 2005-09-01 | Siltronic Ag | Halbleiterscheibe, Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung der Halbleiterscheibe |
| DE102004031966A1 (de) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe |
| DE102005046726B4 (de) * | 2005-09-29 | 2012-02-02 | Siltronic Ag | Nichtpolierte monokristalline Siliziumscheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US7601049B2 (en) * | 2006-01-30 | 2009-10-13 | Memc Electronic Materials, Inc. | Double side wafer grinder and methods for assessing workpiece nanotopology |
| US7930058B2 (en) * | 2006-01-30 | 2011-04-19 | Memc Electronic Materials, Inc. | Nanotopography control and optimization using feedback from warp data |
| US7662023B2 (en) * | 2006-01-30 | 2010-02-16 | Memc Electronic Materials, Inc. | Double side wafer grinder and methods for assessing workpiece nanotopology |
| MY149762A (en) * | 2006-01-30 | 2013-10-14 | Memc Electronic Materials | Double side wafer grinder and methods for assessing workpiece nanotopology |
| DE102006062871B4 (de) * | 2006-07-13 | 2012-06-21 | Peter Wolters Gmbh | Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben |
| DE102006062872B4 (de) * | 2006-07-13 | 2012-06-14 | Peter Wolters Gmbh | Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben |
| DE102007030958B4 (de) | 2007-07-04 | 2014-09-11 | Siltronic Ag | Verfahren zum Schleifen von Halbleiterscheiben |
| CH701168B1 (de) * | 2007-08-17 | 2010-12-15 | Kellenberger & Co Ag L | Verfahren und Bearbeitungsmaschine zur Behandlung von Werkstücken. |
| JP5600867B2 (ja) * | 2008-06-16 | 2014-10-08 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 半導体ウェーハの製造方法 |
| JP2010073137A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Nec Electronics Corp | 半導体集積回路設計方法及び設計プログラム |
| DE102008053610B4 (de) * | 2008-10-29 | 2011-03-31 | Siltronic Ag | Verfahren zum beidseitigen Polieren einer Halbleiterscheibe |
| DE102009025243B4 (de) | 2009-06-17 | 2011-11-17 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung und Verfahren zur Bearbeitung einer Halbleiterscheibe aus Silicium |
| DE102009051008B4 (de) * | 2009-10-28 | 2013-05-23 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe |
| DE102010005904B4 (de) * | 2010-01-27 | 2012-11-22 | Siltronic Ag | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe |
| DE102011083041B4 (de) * | 2010-10-20 | 2018-06-07 | Siltronic Ag | Stützring zum Abstützen einer Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium während einer Wärmebehandlung und Verfahren zur Wärmebehandlung einer solchen Halbleiterscheibe unter Verwendung eines solchen Stützrings |
| JP6045542B2 (ja) * | 2014-09-11 | 2016-12-14 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウェーハの加工方法、貼り合わせウェーハの製造方法、及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| CN106482692A (zh) * | 2016-09-29 | 2017-03-08 | 广州兴森快捷电路科技有限公司 | 3d打印阻焊厚度均匀性的测试方法及测试装置 |
| EP3364247A1 (en) | 2017-02-17 | 2018-08-22 | ASML Netherlands B.V. | Methods & apparatus for monitoring a lithographic manufacturing process |
| CN112454014B (zh) * | 2020-10-29 | 2022-10-11 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种红外透明陶瓷晶粒尺寸的测量方法 |
| CN112621557B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-08-09 | 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 | Yag晶片的抛光方法 |
| EP4047635A1 (de) | 2021-02-18 | 2022-08-24 | Siltronic AG | Verfahren zur herstellung von scheiben aus einem zylindrischen stab aus halbleitermaterial |
| CN113611593B (zh) * | 2021-08-02 | 2024-06-14 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种超薄锗片翘曲形貌的控制方法 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0226608Y2 (zh) * | 1985-10-23 | 1990-07-19 | ||
| JPS63127872A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-31 | Kobe Steel Ltd | 薄板円板の鏡面加工方法 |
| JPH02106259A (ja) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Daisho Seiki Kk | 両頭平面研削装置 |
| JP2839801B2 (ja) * | 1992-09-18 | 1998-12-16 | 三菱マテリアル株式会社 | ウェーハの製造方法 |
| JP3923107B2 (ja) * | 1995-07-03 | 2007-05-30 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコンウェーハの製造方法およびその装置 |
| KR100227924B1 (ko) * | 1995-07-28 | 1999-11-01 | 가이데 히사오 | 반도체 웨이퍼 제조방법, 그 방법에 사용되는 연삭방법 및 이에 사용되는 장치 |
| JPH0976147A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-25 | Kao Corp | 表面加工基板及びその製造方法 |
| 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 |
| JPH09270396A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 半導体ウェハの製法 |
| JP3339545B2 (ja) * | 1996-05-22 | 2002-10-28 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハの製造方法 |
| DE19704546A1 (de) * | 1997-02-06 | 1998-08-13 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur Herstellung einer einseitig beschichteten und mit einem Finish versehenen Halbleiterscheibe |
| JPH10256203A (ja) * | 1997-03-11 | 1998-09-25 | Super Silicon Kenkyusho:Kk | 鏡面仕上げされた薄板状ウェーハの製造方法 |
| US6296553B1 (en) | 1997-04-02 | 2001-10-02 | Nippei Toyama Corporation | Grinding method, surface grinder, workpiece support, mechanism and work rest |
| JPH11154655A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-06-08 | Komatsu Electron Metals Co Ltd | 半導体ウェハの製造方法 |
| DE19823904A1 (de) * | 1998-05-28 | 1999-12-02 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Hochebene Halbleiterscheibe aus Silicium und Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben |
| JP3328193B2 (ja) | 1998-07-08 | 2002-09-24 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハの製造方法 |
| DE19833257C1 (de) * | 1998-07-23 | 1999-09-30 | Wacker Siltronic Halbleitermat | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe |
| JP3664593B2 (ja) * | 1998-11-06 | 2005-06-29 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハおよびその製造方法 |
| JP4493062B2 (ja) * | 1999-06-30 | 2010-06-30 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 両面研磨ウェーハの製造方法 |
| JP3794538B2 (ja) * | 1999-09-02 | 2006-07-05 | 信越半導体株式会社 | 両面同時研削装置および両面同時研削方法 |
| KR100706626B1 (ko) * | 1999-09-24 | 2007-04-13 | 신에츠 한도타이 가부시키가이샤 | 박판 원판형 워크의 양면 연삭 방법 및 장치 |
-
2001
- 2001-08-30 DE DE10142400A patent/DE10142400B4/de not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-07-31 US US10/209,121 patent/US7077726B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-27 KR KR10-2002-0050844A patent/KR100511381B1/ko active IP Right Grant
- 2002-08-27 JP JP2002247560A patent/JP2007053119A/ja active Pending
- 2002-08-29 TW TW91119729A patent/TW575929B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-08-30 CN CNB02141985XA patent/CN1265439C/zh not_active Expired - Lifetime
-
2010
- 2010-07-30 JP JP2010171493A patent/JP5358531B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5358531B2 (ja) | 2013-12-04 |
| CN1265439C (zh) | 2006-07-19 |
| US7077726B2 (en) | 2006-07-18 |
| JP2007053119A (ja) | 2007-03-01 |
| US20030060050A1 (en) | 2003-03-27 |
| JP2010283371A (ja) | 2010-12-16 |
| DE10142400A1 (de) | 2003-03-27 |
| DE10142400B4 (de) | 2009-09-03 |
| KR20030019144A (ko) | 2003-03-06 |
| CN1434489A (zh) | 2003-08-06 |
| KR100511381B1 (ko) | 2005-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW575929B (en) | Semiconductor wafer with improved local flatness, and process for its production | |
| JP4369378B2 (ja) | 半導体ウェーハ、該半導体ウェーハを製造するための装置および方法 | |
| TWI494981B (zh) | 改進的微研磨方法 | |
| JP5538253B2 (ja) | 半導体ウェハの製造方法 | |
| TWI548485B (zh) | 具有平坦化尖端之化學機械研磨墊修整器及其相關方法 | |
| CN111630213B (zh) | 单晶4H-SiC生长用籽晶及其加工方法 | |
| TWI464796B (zh) | 雙面拋光半導體晶圓的方法 | |
| US7416962B2 (en) | Method for processing a semiconductor wafer including back side grinding | |
| KR102444720B1 (ko) | 웨이퍼의 경면 모따기 방법, 웨이퍼의 제조 방법 및, 웨이퍼 | |
| KR20010092732A (ko) | 배면 손상을 형성하는 반도체 웨이퍼 처리방법 | |
| JP2007306000A (ja) | 異形成形されたエッジを備えた半導体ウェーハを製作するための方法 | |
| JP6079554B2 (ja) | 半導体ウェーハの製造方法 | |
| US6599760B2 (en) | Epitaxial semiconductor wafer manufacturing method | |
| JP2010021394A (ja) | 半導体ウェーハの製造方法 | |
| TWI537097B (zh) | 組合式修整器及其製法與化學機械平坦化應用 | |
| TWI427690B (zh) | 雙面化學研磨半導體晶圓的方法 | |
| JP4103808B2 (ja) | ウエーハの研削方法及びウエーハ | |
| JP5623249B2 (ja) | ウェーハの面取り方法 | |
| TW426584B (en) | Method of polishing semiconductor wafers | |
| JP4154683B2 (ja) | 高平坦度裏面梨地ウェーハの製造方法および該製造方法に用いられる表面研削裏面ラップ装置 | |
| JP2010153844A (ja) | 活性層用ウェーハの製造方法 | |
| JP4601317B2 (ja) | 研磨具およびその製造方法 | |
| JP4582671B2 (ja) | 研削ホイール及び該研削ホイールを搭載した研削装置 | |
| Chung et al. | Comparison of free abrasive machining processes in wafer manufacturing | |
| TW202245944A (zh) | 自半導體材料的圓柱形錠生產晶圓的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Expiration of patent term of an invention patent |