TWI299689B - Semiconductor wafer, apparatus and process for producing the semiconductor wafer - Google Patents

Description

1299689 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 電子技術、微電子技術及（微）機電技術需要起始原料（基 材），該起始原料對整體平坦度及局部平坦度、厚度分布、單面之 局部平坦度（奈表面結構）、粗糖度及清潔度有極端高的要求。視 預期用途而定，所使用之基材係金屬、絕緣體或半導體材料製造 之晶圓，特別是化合物半導體，例如：砷化鎵、矽及有時為鍺。 再者，半導體晶圓一詞，亦如眾所週知者，為具有人造層結構之 基材，諸如：二氧化矽（SOI，矽絕緣體），最好磊晶膜產生之矽_ 鍺固體溶液（應變之發）及二氧化矽上之發-鍺固體溶液（SS0I，應 變之SOI)。特別在微電子技術使用之半導體晶圓應具備特別恆定 之厚度、整體及局部平坦度，且必需平滑及清潔。 前表面（成分表面）指半導體晶圓在量測窗内之平坦度，位於 平面上’例如· 2毫米χ2毫米或10毫米χι〇毫米，依照SEMI (國 際半導體設備及材料）規範為"奈表面結構·，。每個新生產的部件 (权冲規則）係以最小的特徵尺寸為準，在界定之條件下，依複製 之方式生產的物品，在奈表面結構方面之需求日增，即使在當前， 對奈米、9〇奈米及65奈米成形仍有待滿足。 【先前技術】 依據既有技術，矽半導體晶圓係以連續生產的步驟大量生 產’該步驟通常可分為下述者： a)生產單晶圓矽錠（晶圓生長）， 1299689 b) 將鍵分成個_ (切割晶圓、_晶圓）， c) 機械加工， d) 化學機械加工， e) 化學-機械加工， f) 必要時，塗層。 再者’有大量辅助步驟，例如：清潔、分類量測、包， 然而對晶®平坦度（_是對奈表面結構）从有直接影響所以 不再進一步說明。 單晶體魏，通常藉拉晶（左科拉斯基法）。而且，直徑在 幻〇〇毫米的錠也是用浮區拉晶法(錠從聚結晶梦再結晶）。 最好，分離法包括鋼絲鋸（多鋼絲切片，廳3)、自由顆粒（研 磨劑MWS)或用連結顆粒（鑽石鋼絲丽3)。 機械加工係用於移除鋸割不均勻度，移除下述之表面層：結 晶性、相關之粗鑛割加工或被鑛鋼絲污染，特別是半導艘晶圓整 體之校平。依上下文，相繼單面研磨（SSG)及同時雙面研磨（雙研 磨輪，DDG)法使用於研磨及平坦-塘磨。 在單面研磨的情形，半導艎晶圓背面支撐在夾頭上。前面用 錐體或外研輪（具有夾頭）及研磨輪旋轉並緩慢徑向彼此向對方磨 進。 同時雙面研磨之情形，如歐洲專利EP_868 974 A2所述， 該半導體晶圓同時雙面機械加工、自由浮動，且在二面研磨輪中 1299689 間自由浮動。研磨輪裝在相對共線主轴之間，轴向導向，實質上 並不施加任何力，在水墊之間（靜水定律）或氣墊（氣靜力定律）作 用在前面及後面；藉一個環繞的導環或個別徑向輻條，鬆懈地防 止徑向浮出。半導體晶圓在研磨期間環繞對稱軸轉動。次轉動係 被磨擦輪驅動，該研磨輪有一凹口指針在前面及後面運作，該凹 口指針位於半導體晶圓定位凹口，或研磨帶包覆之半導體晶圓周 長部分。精確的主轴定位彼此間的定位（共線）、研磨輪與半導體 ^ 晶圓平面之間（共平面度）中心平面的定位，對於DD(3定律有關達 成半導體晶圓極佳的幾何形狀及奈表面結構的成功，特別重要。 再者，空氣或水墊（流體墊）該種安排、壓力、厚度、通流率及空 氣或水墊（流體墊）之均一成型特別重要。生產該等空氣或水墊之 裝置，可為固定設備，如此半導體晶圓厚度減少，導致在研磨期 間空氣或水墊厚度增加或在研磨期間調整。最好加以控制，以便 I 在移除材料期間達成空氣或水塾恆定的厚度。為了確保精確的定 位，要使用一系列不同的量測裝置，監控半導體晶圓之位置及可 能由於主軸轴向位移引起的抗衡不對稱。再者，為了絕對量測半 導體晶圓位置，通常晶圓之厚度亦現場決定，利用同步掃描前表 面和後表面，此項量測用於控制研磨加工（主轴位移），特別用於 到達所需厚度時準時終止加工程序。 半導體晶圓的邊緣通常亦需要機械加工（倒圓）。為此目的， 傳統研磨法係利用成形研磨輪、持續或定期進刀之帶式研磨法或 1299689 積成倒圓法（倒圓及拋光一步完成）。 化學-機械加工步称包括清潔及姓刻，特別為了移除污染 物，例如：移除損壞之表面層及減低表面粗糙度。在蝕刻期間， 蝕刻步驟係用驗性介質，特別是以氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化 四甲基銨（TMAH)為基礎者，及用酸性介質，特別是以hjjojhf 混合物或該蝕刻步驟之化合物為基礎者。有時亦可用其他蝕刻 法，如電漿蝕刻法。 .化學-機械加工包括拋光，特別是用化學反應及部分利用機 械移除材料（研磨）使表面光滑。在單面拋光（ssp)的情況下，在 機械加工期間，半導體晶圓的背面用水泥、真空或黏著劑固定在 支撐板上。在雙面拋光（DSP)的情況下，半導體晶圓係鬆置於薄 齒研輪且在上下拋光板之間（包覆拋光布）處於，，浮動位置〃同時 拋光半導體晶圓前表面及後表面。拋光通常包括一個或多個預形 > (材料-移除拋光）及去雲霧（精拋光）拋光步驟，如果必要，加一 個中間步驟（拋光研磨）。粗拋光可以單晶圓SSP或多晶圓DSp 之方式進行。因為高摩擦力（柔軟拋光布）之故，去雲霧拋光僅利 用單晶圓方式抛光或多晶圓拋光。 除上述方法之外，有特別需要用途時，可以要求半導體晶圓 再機械加工，所以任何形狀偏差可以審慎地作局部性再機械加 工。次開口加工法之實例（如習知者），包括··電漿辅助化學蝕刻 (PACE)及有關電漿蝕刻法，例如··喷射蝕刻。一種相對新的次開 8 1299689 口加工法具有相當大的潛力，係磁流變研磨加工（MRF)，詳載於 例如美國專利US2〇〇3/〇6〇〇2〇 A1，可以單晶圓或多晶圓機械 加工法同時進行。該MRF法利用次流變液體（鐵流體），為了局部 移除材料，該鐵流艎之黏度在磁場中增加若干倍磁場強度函數。 此容許局部生產堅固（磁加厚）’’研磨刀具’’用於研磨半導體晶圓 表面。平坦度可以用MRF法完成，該法即使需要更多的加工支出 (循環時間）仍優於其他拋光法一倍。 為了多階段機械材料移除步驟，最好使用生產特別平坦、具 有良好奈表面結構之半導體晶圓。舉例言之，美國專利us 5 · 942，445公開一種方法，該方法包括一系列由第一粗研磨床之 第一粗研磨，最好用DDG，以後再使用後續SSG，在第二研磨床 雙面使用精研磨輪。然而，此多階段法順序複雜，相對的缺乏彈 性且總體言之需要大量材料移除且重複研磨。特別是SSG再度大 幅破壞DDG之優點。 美國專利US 6,〇66,565公開一種方法順序涉及一個二階 段機械平面化步驟，其中半導體晶圓倒圓係在第一機械平面化步 驟與第二機械平面化步驟間完成，而且其中第二平面化步驟由建 議的各種機械加工法中任選一種，各法互不關連、彼此獨立。該 組包括DDG、SSG、精研及電漿蝕刻。此種方法之順序亦同樣複 雜’需要大量材料、易有缺陷且成本高昂。 【發明内容】 !299689 本發明之内容··生產半導體晶圓（特別是平坦半導體晶圓）之 方法’其中該晶圓於機械加工後即為具有良好之奈表面結構及低_ 損傷之成品；此類型之半導體晶圓及雙面研磨平坦工件（工作物件) . 之裝置。 、 本發明的宗旨，特別是經濟生產特別平坦之半導體晶圓，在 機械加工後，該晶圓具有良好奈表面結構及低損害成品。該機械 ^ 加工減少以後各方法步驟需要之材料。 本發明之内容係生產半導體晶圓之方法，包括半導艘晶圓雙 面研磨，其中該半導體晶圓同時研磨。首先粗研磨，然後再精研 磨此研磨刀具雙面研磨，其中該半導體晶圓在粗研磨與精研磨

之間，始終被夾在研磨床上，在粗研磨過渡至精研磨期間，研磨 刀具持續加以設計怪定的負載Q 再者’本發明之内容為一種雙面研磨平面工件之裝置，包括 _ —根雙主軸，每根主轴有一内次主轴及一外次主軸，一種裝載及 卸載工件的裝置及工件托架，該托架置於雙主轴之間，在研磨期 間工件係置於自由浮動位置，該次主轴與主轴同軸，且轴承該研 磨輪，研磨工件之另一面，且於每一種情形，至少每套次主轴可 獨立地沿侧位移，與雙峰中之另_次主轴不相干。 、 該裝置與既有技術不同，詳於美國專利US 3,885,925及 世界專利WO "/39873 A1，特別在於設有兩套雙主轴，因此乃 實際容許實施本發日3方法之唯一措施。 【實施方式】 10 1299689 依照本發明方法之第-具體實麵，同時雙面研磨，包括半 導邀晶圓之喊械加工及精機械加工 ，該加工係在一不間斷的工 作步驟於加工機上完成’該半導艎晶圓在_對共線雙主轴間研 磨’半導體晶®之巾心板及研磨制之巾心平面為共平面。 依據本發明方法之第二具體實關，同時雙面研磨，包括半 導體aa圓之粗機械加卫及精機械加工，該加工係在一間斷的工作 步驟在加卫機上完成，該半導㈣圓在_雙主侧研磨，半導體 曰曰圓之中❹板及研磨輪間之中心平面為共平面。與第—具體貪施 例不同，該雙主轴在粗研磨期_共線設置之外面傾斜，而於精 研磨期間，再度定位共線。 本發明方法特別不同處在於：在自粗研磨轉變至精研磨期 間’半導體晶®同時雙面機械加卫，所以在—個不騎的工作步 驟，負載並無實質改變。在粗研磨變為精研磨期間，該雙主軸之 一個精研磨輪結合前面及後面，使半導體晶圓在改變嚙合期間， 並不離開無力中心位置，該位置位於支撐墊之間，提供轴向導向， 因為變形的作用（該作用任何時間實際上並不存在），所以施加不 受歡迎的力量。為此，研磨輪前邊緣之實際位置，係受研磨覆蓋 率磨損而變化，在各種情形，有位置監控決定與調整，半導體晶 圓之厚度隨時都可以最低的，在研磨開始運作之前最好是可泠略 的安全邊際效甩（air cut)實施。 實質上沒有負載變化’依第一具體實施例，刻意地設定半導 11 1299689 體晶圓非平砸，粗研树__整，及以精研磨在 精研磨_ ’因為粗研磨半導邀晶圓之形狀，不雜完全周圍與 半導體日日ϋ結合’反而緩慢地持續移動最終不間斷變力量， 該半_圓經粗研磨，抑面形狀，所⑽在精研_，最終 理想半導體晶圓平面平行。 多階段不間斷機械加工，依據本發明，實際上並無任何負載

改變’利用雙主軸在各種情雖研磨婦研磨（雙主軸雙研輪研 磨’DDDG)用無力卫件導向及前面與後面同時機械加工，避免前 述多階段機械加J1之缺點，不_床與不同刀具結果特別具有下 述優點： ^ 在雙面研磨期間，快速機械加工得以確保，因一完整裝載及 卸載循環基本上需要一個極長時間，可使用因需要的準確性而改 變的機床。任何所期望的粗/精研磨輪之結合，特別包括粗研磨輪 產生如此粗糙表面致使半導體晶圓不能承受下述加工：在處理裝 載及卸載或運輸方面，粗研磨及精研磨利用一種機台隨著分裂的 高敏感性而變化。精研磨輪特別用於低損傷及平滑平面，而被視 為不願實質縮減典型的起始研磨粗糖性’亦即，例如：粗預研磨 表面能對半導艘晶圓起作用。建議的方法使表面整理成為可能， 但整理在經濟上，利用一種機床改變使用相當多重步驟研磨法， 並不可能。此因為發現事後研磨利用具有特別精細與研磨範圍之 精研磨輪’用於粗預研磨表面，亦需要極端緩慢磨進至精研磨輪。 12 1299689 假如精研磨輪磨進較快，則上述精研磨輪不願意縮減部分造成負 載峰出現，可導致凹槽或凹槽指狀物超載，並造成半導體晶圓破 裂。實際些微空氣切削在研磨輪開始切削之前，此項緩慢磨進僅 於經濟循環時間。在相應機床改變之方法，熱偏斜導致起伏變化 代表短循環時間之障礙。依照本發明在單機床雙主轴雙面同時研 磨（DDG)，因粗研磨步驟及精研磨步驟係直接順序，經濟可能性 得以確保，因在二個次步驟之間無熱偏斜，且粗研磨之最終厚度 (係同時為精研磨之起始厚度）利用相同量測工具，可更精確地現 場監控及控制。 茲參照下述圖式更詳細說明如下·· 第一圖示量測奈表面結構之結果及粗研磨及拋光半導艎晶 圓之光散射表面瑕疵，其中用於粗研磨時，研磨輪具有不同切削 能力。 第二圖示依據本發明單機械加工雙主轴雙面同時研磨 ⑴DDG)裝置之基本原則。 第二圖示裝置與半導體晶圓在加工期間中不同時間，每種情 形個別對加工之第-具體實施例（第三圖a) _d))及第二具體實 施例（第三圖e) -g)):第三圖a)示研磨裝置之裝載；第三圖⑴ 示該半導體細之粗研磨；第三圖e)雜半導體晶圓之精研磨及 第二圖d)示研磨裝置之卸載：第三圖e)示依第二具體實施例之 加工及該半賴晶圓非平面+_式，粗研磨過渡至精研磨無任 13 1299689 何負載的變化；第三圖f)示精研磨輪放到該半導趙晶圓上及第三 囷sr)示在製造最終平坦形狀之半導體晶圓期間精研磨該半導體 晶圓；第四圖a)指出涉及一般加工之主要步驟，將本發明併入生 產特別平坦及平面平行半導體晶圓；第四圖b)表示一般加工（包 、 括進一步加工步驟）之特別好的具體實施例。 首先，詳細說明第一圖··本圖示奈表面結構（頂）之統計分布 I (平均值、四等分值、2_西格瑪值、外露層、箱_及_纖維狀單晶 體繪圖）及光散射表面缺陷（底）拋光半導體晶圓組，利用不同粗化 晶粒水平之DDG研磨輪同時雙面研磨，所以不同切削能力。可看 到更積極（較粗糙、較佳切削性能）研磨輪，奈表面結構的較佳量 測’然而該半導艎晶圓表面在蝕刻及拋光之後較高剩餘損傷。顯 然良好奈表面結構及低損傷表面無法得到同時使用一個研磨輪。 相反的，依據本發明，需要涉及粗研磨及精研磨之雙機械加工步 驟，此種加工係用DDDG裝置實施。 第二圖示係依據本發明單機械加工雙主轴雙面同時研磨 (DDDG)裝置之概要圖，用雙主轴1A (左手邊雙主轴）及1B (右手 邊雙主轴）定位之面對彼此及定位共線。該雙主軸（ΙΑ、1B)包括 一内粗研磨（2A、2B)及外精研磨主轴（3A、3B)裝置共轴，個別 轴承粗研磨輪（6A、6B)及精研磨輪（4A、4B)。研磨輪有一研磨 塗層塗有粗磨料（7A、7B)及精磨料（5A、5B)。變通的方式可以 為粗研磨輪及精研磨輪反向裝置，亦即粗研磨輪相對於精研磨輪 14 1299689 係在外面。半導艘晶圓8藉一工作托架在正面與背面鬆散導引轴 向方向，該工件托架包括水墊或空氣墊（11a、iib)，又稱為水緩 衝或氣緩衝。該半導體晶圓被環U圍繞一周長避免徑向浮出；該 環係連續地或包括類輪輻.。該環12比半導體晶圓8最終厚度 薄並夾在穩固之支承環9上。 如第二圖a)所示，依據本發明之加工開始，研磨室由邊牆 丨（10A、10B)界定，係開放式及承載一半導艘晶圓g。該研磨主轴 (ΙΑ、1B)轴承粗-及精_研磨輪（eA、6b)及（4及、4b)在内次主 轴（2A、2B)及外次主轴（3A、3B)係收縮。該半導體晶圓8進入 研磨至，例如：機器人臂作為裝載裝置（未示出）。當裝載裝置收 縮時，確保半導體晶圓仍然在研磨室内，例如：利用研磨室右手 邊部分之真空I3。然後，該研磨室藉移回牆移關閉。在第三圖b) 中瞬間顯現，雙主軸（1A、1B)之内次主轴（2A、2B)能執行固定 的轴向升降運動，與軸向有關的外次主轴（3A、3B)係在前進位 置所以菖雙主軸（ΙΑ、1B)磨進半導體晶圓8時，僅有粗研磨輪 (6A、6B)作用在半導體晶圓8上。該半導體晶圓8浮動在水墊及 氣墊間，不承受任何力，且其中間板在研磨輪間位於與中央平面 之共平面上。該粗研磨輪（6A、6B)研磨半導體晶圓8，係經由旋 轉主轴（ΙΑ、1B)緩慢磨進至旋轉之半導體晶圓8，降至粗研磨目 標厚度14。一種量測工具（2〇A、2〇B)，現場操作，同時掃描該 半導髏晶圓前表面及後表面，因此持續測定半導體晶圓在研磨加 15 1299689 工的瞬間厚度，偵測粗研磨目標厚度14已達到。比較主軸（1A、 1B)之實際位置’在達到目標厚度之瞬間，係在粗研磨步驟之末端 及精研磨步驟允許互相獨立地量測粗研磨輪（6A、6B)及精研磨輪 (4A、4B)之研磨塗層（7A、7b)及（SA、SB)實際瞬間高度，係用 作各自主轴組所需軸位置校正。該量測工具（2〇A、2〇B)或其他鄰 近感測器亦得到該半導體晶圓8之中間平面係怪定在研磨輪間之 中心平面上。再者，當達到目標厚度時，研磨塗層（7A、7B)之前 緣實際位置校正雙主轴的位置，所以研磨層之前緣在研磨期間亦 對稱磨進至中央平面。此確保該半導體晶圓8不離開不承受任何 力之位置且特別是沒有或幾乎沒有任何力作用在上面，尤其是在 研磨開始及結束（插入及收縮）時之臨界時刻。 當粗研磨目標厚度14達到時，内次主轴（2A、2B)收縮量係 由轴向升降機量測，所以該粗研磨輪（gA、6B)與該半導體晶圓8 响合且精研磨輪（4A、4B)移向順向位置。同時或至少稍後，該雙 主轴（ΙΑ、1B)有二個次主轴（2A、2B)與（3A、3B)藉由内次主轴 (2A、2B)轴向升降機磨進量（19A、19B)，及將粗研磨及精研磨 塗層（7Α、·7Β)及（5A、SB)之差異程度納入考量。 在第三圖C)快速顯示，精研磨輪（4a、4B)已在前進位置且 該研磨塗層（SA、5B)(經由雙主轴（ία、1B)進一步磨進）開始研 磨為半導體晶圓8直到量測裝置（2〇a、20B)偵測到預定精研磨 目標厚度15。 16 1299689 在第二圓C)快速顯示，雙主轴（1A、1B)完全縮回，半導禮 晶圓8之旋轉停止且關掉供應水（空氣）墊（11A、11B)的水（空 氣）。半導體晶圓係固定在研磨室不移動之邊壁10B上，例如： 可用研磨至右手邊之真空22,且該研磨室係藉縮回邊壁而開 ♦啟。_ ’半導體晶圓藉由卸載裝置移除(例如：研磨室之機器人 臂）結束研磨循環。 # 第三圖e)示一種過渡，沒有負載變化，由粗研磨至精研磨， 係依本發明之第二具體實施例，及半導艘晶圓非平面中間形狀。 該實施例係特別溫和，但有效持續對半導體晶圓機械加工不間 斷且不施加任何力。在粗研磨之前，雙主轴（1A、1B)係傾 最好經由對稱角（21A、21B) ’所以該研磨輪在粗研磨期間提供半 導體晶圓8非平面中間形狀。 第三圖f)所示，半導鱧晶圓之非平面中間形狀18在粗研磨 φ後’容許經研磨輪(4A、4B)特別緩慢朝半導體晶圓8磨進，有低 水平力及無任何突然負載變化^ #朝該半導體關S磨進時，精 研磨輪(4A、4B)係僅在接觸點17與半導體晶圓8接觸所以初 始機械加X力非常低。半導想晶圓在精研磨前，減低固化角 (21A、21B)，朗雙主軸再次定位共線且半導鱧晶圓巾間板與中 央板介於研磨輪職共平φ。該平好行目標自形W示於第三圖 g)及經精研磨產生之半導艘晶圓祕厚度。依據第三圓⑴所示， 於是完成研磨循環。 17 1299689 、，第圖a)列出涉及一般加工法之主要步驟係生產特別平且 平面平行半導如圓，具有至少-麵光面，其中依據本發明之 單機床雙主軸、雙_時研磨(DDDG)係-般加卫法之一主要步 驟依序包括（1)將缚錠與半導艘晶圓分開，特別是與單晶體分開， •⑵加的及⑶抛光研磨半導體晶圓之至少一面。 第四圖b)列出制是—般加卫法之較佳具體實細，包括其 _他加工步驟。連線箭頭代表必要加工步驟，及虛線箭頭代表額外、 任選的加工步驟；任選的步驟僅包括實例且不徹底。該具體實施 例分成二個不同心型順序，即為 (1) 包含分離步驟—倒圓—DDDG4精拋光及 (2) 包含分離步驟—DDDG_—倒圓—精拋光 在二個心型順序，為了半導體晶圓單面或雙面移除材料，蝕 刻步驟可任選在機械加工後。再者，在起始拋光之前可任選精拋 • 光’可同時、雙面拋光（DSP)步驟或一順序單面拋光（SSP)步驟。 再者’該SSP可為只拋光半導體晶圓背面的一個步驟（背面接觸 抛光’ BSTP)。另外，成型產物再加工利用一次孔徑加工，最好 為磁流變精加工（MRF)，可在起始拋光及精拋光間進行。 實施例 下述公開之加工參數係依據本發明之DDDG加工法較佳實施 例： 在粗研磨的情況下，諸參數係一研磨輪被内次主轴或外次主 18 1299689 軸夾住，研磨尺寸為4-S0微米，含鑽石係作為研磨劑，陶瓷或 金屬黏結，在主轴旋轉速度為1000-12000 rpm時且主軸磨進 速率為15-300微米/分鐘（以二個主轴為準）及半導艘晶圓旋轉 速率為5-100 rpm且冷卻潤滑使用〇·1_5公升/分鐘時，研磨 移除2X2〇微米-2x60微米。結果為半導體晶圓具有粗研磨面， 其粗糙度為250-300A RMS (1-80微米）且整體厚度變化TTV為 0·7-3微米（在粗研磨期間係與雙主轴同轴）。 在精研情況下，該參數係一研磨輪被内次主轴或外次主軸失 住，研磨尺寸為〇.1-5微米，含鑽石、〇0〇2、及12〇3、3:1〇!、：83(：〇3(以 鑽石為佳）係作為研磨劑，陶瓷黏合劑或使用合成樹脂，假若需要 陶瓷及使用合成樹脂，以晶團黏結為佳，在主轴旋轉速率為 1000_l2000rpm時且主軸磨進速率為5_60微米/分鐘（以二個 主轴為準）及半導體晶圓旋轉速率為5-100 rpm且冷卻潤滑使用 0.1-5公升/分鐘時，研磨移除2χ2·5_2χ2〇微米。結果為半導 體晶圓具有精研磨面，其粗較度為5_20〇A RMS(測定係用具有 1-S0微米濾波器之表面測定器）且整體厚度變化^^^為^微米。 DDDG裝置之轴向位移有可轴向位移内主轴，以5_25厘来 為佳，尤以12厘米更佳。量測工具之準確性，現場記錄半導體晶 圓之厚度以最好比±0·7微米為佳（2 5值），量測最好以有電容或 感應量測記錄之機械掃描完成。 依據該心型順序（1)或（2)之加工結果為：半導體晶圓有一 19 I2"689 局部平坦度，在2毫米x2毫米區域之量測窗至少w奈米或u 毫米χ10毫米區域之量測窗至少、40奈米之前表面。本發明之内容 為此_之半導體晶Β齡形。最好有表面粗触衫2G〇Arms • 且最好直接包括矽、化合物半導體晶圓、應變之梦基材、SOI基 材或SS0I基材。 20 1299689 【圖式簡單說明】 第一圖不量測奈表面結構之結果及粗研磨及抛光半導體晶 圓之光散射表面瑕疵。 第二圖示依據本發明單機械加工雙主轴雙面同時研磨 (DDDG)裝置之基本原則。 第三圖示裝置與半導體晶圓在加工期間中不同時間，每種情 形個別對加工之第一具體實施例（第三圖)及第二具體實 # 施例（第三圖e) -g)): 第二圖a)示研磨裝置之裝載；第三圖b)示該半導體晶圓之 粗研磨，第二圖c)示該半導體晶圓之精研磨及第三圖d)示研磨 裝置之卸載；第三圖e)示依第二具體實施例之加工及該半導體晶 圓非平面中間形式，粗研磨過渡至精研磨無任何負載的變化；第 三圖f)示精研磨輪放到該半導鱧晶圓上及第三圖g)示在製造最 終平坦形狀之半導體晶圓期間精研磨該半導體晶圓； 第四圖a)指出涉及一般加工之主要步驟，將本發明併入生產 特辦坦及平面平行半導體純；第四圖b)表示—般加工（包括 進一步加工步驟）之特別好的具體實施例。 21 1299689 主要元件編號 ΙΑ、2A 主轴 2A、2B 内粗研磨主轴 3A、3B外經研磨主轴 4A、4B精研磨輪 5A、5B精磨料 6A、6B粗研磨輪 7A、7B粗磨料 8 半導體晶圓 9 支承環 10A、10B 邊牆 11A、11B 墊 12 環 20A、20B量測工具

Claims (1)

1. 號專利申請案 lJ範圍替換本（96年11月） β (ί >ζ 十、申請專利範圍： 1. 一種生產半導體晶圓之方法，包括雙面研磨該半導體晶圓，同 時研磨該半導體晶圓，首卷粗研磨，然後精研磨，用一研磨工 f 具研磨雙面，其中，該半導體晶圓，在粗研磨與精研磨之間， 始終被夾在該研磨機上，而該研磨工具，在自粗研磨過渡到精 研磨期間，持續施用實質上恆定之負載。 2. 如請求項1之方法，其中該半導體晶圓係在配有研磨輪之二個 雙主軸間加以研磨。 3. 如請求項1或2之方法，其中在雙面研磨之前先將半導體晶圓 與半導體晶體分開，於雙面研磨之後拋光。 4. 如請求項1或2之方法，其中該半導體晶圓之邊緣，在雙面研 磨之前或後，倒圓成形。 5-如請求項1或2之方法，莫中該半導體晶圓，於雙面研磨後， 用蝕刻媒質處理，以移除半導體晶圓單面或雙面之材料。 6. 如請求項1或2之方法，其中該半導體晶圓藉粗研磨取得非平 坦之中間形狀，以精研磨取得平坦之最終形狀。 7. 如請求項1或2之方法，其中該半導體晶圓，於雙面研磨後， 接受材料切削次開口加工。 8. 如請求項1或2之方法，其中該半導體晶圓，於雙面研磨後， 接受材料切削抛光及精抛光。 9. 如請求項8之方法，其中讀材料切削拋光，係以雙面拋光或單 面拋光之方式實施。 10.如請求項8之方法，其中該材料切削拋光係以僅拋光半導體晶 1299689

   圓背面之方式實施。仁1^曰_正替換頁 U·如請求項10之方法，宜士4 面，係以短拋光之方式料切難光半㈣晶圓之背 12.如請求項8之方法，其中切削低於5微米材料。 料切削次開口加工。導體晶圓於精抛光之前，接受材 I3·如請求項7之方法，其中 削時使用磁流變介質:導體曰曰圓在次開口加工期間’切 12之方法，Μ該半導_在次開口 切削時使用磁流變介質。 15·Γ種雙面研磨平坦Μ之裝置，包括兩套主軸，每套雙主轴有 4内人主軸’-外次主軸，—裝卸卫件之裝置及—工件夹具， j夾具位於雙主軸之_，在研磨過程中，夾具使工件處於自由 子動位置’：欠主軸與研磨輪共軸並姉研磨王件對面之研磨 輪，在每種情況，每套雙主軸至少一根次主軸各自軸向位移不 叉雙主軸其他次主軸之限制。 々明求項15之U ’其中該雙主軸可從共線安置的位置傾斜 成角。 / . 17·如明求項15或16之裝置，其中該雙主軸之次主軸軸承-供粗 研磨之粗研磨輪及一供精研磨之精研磨輪（每一雙主軸工件）。 18·^種利用如請求項〗至M中任一項之方法所製得之半導體晶 圓’具有前表面局部平坦度在量測窗2厘米χ2厘米區域小於 16奈米’及在量測窗10厘米x〗0厘米區域小於40奈米。 19·如請求項18之半導體晶圓，其表面粗糙度至多200ARMS。 9 9 6 S 9 ;?Bt*；w|~T!；q〇a|a*；ww*c*3cai*ta*~ai|>*t*‘*.**",i*u，**t*w*f^&t^*tj|t，<；A*，，7rify*^..、 丨齡"另乂崎必正替換頁i ^ * 20.如請求項18或19之半導體晶圓，實質上包括矽、化合物半導 體晶圓、應變之矽基材、SOI基材或sSOI基材。