TWI390619B - 同時研磨複數個半導體晶圓之方法 - Google Patents

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Description

同時研磨複數個半導體晶圓之方法
本發明涉及一種同時雙側研磨複數個半導體晶圓的方法，其中各該半導體晶圓係以自由運動的方式位於透過一轉動設備帶動旋轉的複數個載盤之一的挖去部分中，並因此在擺線軌跡上運動，其中該等半導體晶圓係在兩個旋轉的環形工作盤之間以去除材料的方式加工，其中各該工作盤係包括一含有經黏合之磨料的工作層。
電子技術、微電子技術和微電子機械技術皆需要半導體晶圓作為初始材料(基材)，其在半導體晶圓之整體或局部平整度、單面參考局部平整度(奈米拓撲(nanotopology)、粗糙度、潔淨度且不含有雜原子(特別是不含金屬)等方面均極嚴格要求。半導體晶圓是由半導體材料製成的晶圓。半導體材料為化合物半導體(如砷化鎵)，或者元素半導體(例如主要為矽，有時是鎵)，或者前者之其他層結構。層結構例如是絕緣中間層上的承載元件之矽上層(絕緣體上的矽，SOI)，或者是在矽基材上之矽/鍺中間層上的晶格變形矽上層，其中鍺的比例係朝上層增加(變形矽，s－Si)，或者是二者的組合(絕緣體上的變形矽，sSOI)。
用於電子元件的半導體材料較佳是單晶形式的，而用於太陽能電池(光電池)的半導體材料則較佳是多晶形式的。
根據習知技術，為了生產半導體晶圓，要先生產半導體晶錠，首先，其通常係透過多線鋸(多線切片(multiwire slicing，MWS)) 被分成薄晶圓。接下來進行一個或多個加工步驟，這些步驟通常被分為以下群組：a)機械加工；b)化學加工；c)化學機械加工；d)適當時製備層結構。
上述群組中的各獨立步驟的組合以及順序係根據實際應用而改變。還進一步使用了多樣的次級步驟，例如邊緣加工、清洗、分類、測量、熱處理、包裝等等。
習知技術的機械加工步驟是：粗磨(成批同時雙側粗磨複數個半導體晶圓)、單側鉗制工件地單面研磨個別的半導體晶圓(通常係以逐次雙側研磨的方式實施；單側研磨，SSG；逐次SSG)，或者是個別的半導體晶圓在兩個研磨盤中間的同時雙側研磨(同時雙盤研磨，DDG)。
化學加工包括蝕刻步驟，例如在浴(bath)中進行的鹼性、酸性或結合的蝕刻，如果適當的話，在移動半導體晶圓和蝕刻浴(層流蝕刻(laminar－fow etch，LFE)時，透過將蝕刻劑引入晶圓中心並透過晶圓旋轉使之徑向旋出而進行的單側蝕刻(旋轉蝕刻)，或者在氣相中蝕刻。
化學機械加工包括拋光法，在該方法中，透過半導體晶圓和拋光布之間在力的作用以及拋光漿料(例如鹼性矽溶膠)的提供下的相對運動來達到去除材料的目的。習知技術中描述了成批雙側拋光(DSP)以及成批和個別晶圓的單側拋光(在拋光加工期間， 透過真空、黏接或黏合而將半導體晶圓固定在支撐體的一側)。
層結構可能的最終產品係透過磊晶沉積，通常是氣相、氧化、蒸汽沉積(例如金屬化)等等來獲得。
為了生產特別平的半導體晶圓，進行後述的加工步驟是特別重要的：半導體晶圓係以無力鎖合或完全鎖合夾緊之自由浮動方式的無力限制強迫方法進行加工(自由浮動加工，FFP)。在MWS中，經由例如熱漂移或交變負載(alternating load)所產生的波動可透過FFP而特別迅速地去除，並且幾乎沒有材料損耗。習知技術中已知的FFP包括粗磨、DDG和DSP。
特別有利的是，在連續加工開始時使用一種或多種FFP，即通常藉由機械的FFP，因為藉由機械加工，可特別迅速和經濟地實現完全去除波動所需的最少材料去除，並且可避免在材料的高去除情況下，化學加工或化學機械加工之優先蝕刻的缺點。
但是只有在FFP方法以同樣的節奏實施載荷至載荷的基本連續加工時，才能夠達到上述的優點。這是因為，調整(setting)、配準(truing)、修整(dressing)過程可能需要的或變換工具而頻繁需要的中斷會導致不可預知的「冷啟動(cold start)」影響，這種影響使該方法所欲特徵失效，並對經濟可行性方面產生不利的影響。
隨著鬆散提供之粗磨顆粒的滾動，易碎腐蝕材料被去除，因此粗磨會產生很大的損傷深度和表面粗糙度。這需要複雜的後續加工，以去除這些損傷的表面層，因此粗磨的優點再次失效。而且，在由半導體晶圓的邊緣向中心轉移期間，由於所提供顆粒的鋒利 度的損耗和損失，粗磨經常會產生具有不利的凸形厚度分佈曲線的半導體晶圓，這樣的半導體晶圓具有減少的邊緣厚度(晶圓厚度的「邊緣下降」)。
由於運動學的原因，原則上DDG會導致半導體晶圓中心處(研磨中心點)更高的材料去除，且特別是在研磨盤直徑較小的情況下，這是DDG方法中較佳的結構，DDG同樣會導致晶圓厚度的邊緣下降，以及非等向的(徑向對稱的)加工軌跡，這些軌跡使半導體晶圓變形(變形引起的翹曲)。
DE10344602A1公開了一種機械FFP方法，其中複數個半導體晶圓分別處於透過環狀的外部和內部驅動環進行旋轉的多個載盤之一的挖去部分中，並因此保持在一特殊幾何軌跡上，並且該等半導體晶圓在兩個塗覆有經黏合之磨料的旋轉工作盤之間以去除材料的方式加工。如在例如US6007407中描述的，經黏合之磨料係由黏合於所用設備之工作盤的薄膜或「布」構成。
但是已經發現，透過此方法加工的半導體晶圓具有一系列的缺點，故所得到的半導體晶圓並不適用於特別高要求的應用：已經證實，例如通常如此製得的半導體晶圓具有不利的凸形厚度分佈曲線，並具有顯著的邊緣下降。半導體晶圓在其厚度分佈曲線上通常還具有不規則的波動且帶有很大損傷深度的粗糙表面。由於破壞深度很大，迫使必須進行複雜的後續加工，從而使DE10344602A1中所述方法的優點都失效了。在光罩蝕刻設備的圖案化期間，殘留的凸形和殘留的邊緣下降會導致錯誤的曝光，並因此導致元件的故障。這種類型的半導體晶圓因此不適用於高要 求的應用。
已經進一步顯示，特別是當使用更佳的研磨金剛石時，習知技術已知的載盤材料要接受此種高磨損，所產生的磨損對工作層的切削能力(鋒利度)會產生不利的影響。這導致載盤的短使用壽命，不具經濟性，並迫使必須對工作層經常進行非生產性的再修整(redressing)。此外，已經證實由金屬合金(特別是不銹鋼)所構成的載盤，例如根據習知技術在粗磨中所用的載盤在前述情況中具有有利的低磨損，但其特別不適用於實施本發明的方法。舉例說明，在使用(不鏽)鋼載盤時，碳在鐵/鋼中的高可溶性會導致金剛石發生快速的脆化和鈍化，而金剛石是用於根據本發明方法中作為工作層的較佳磨料。此外，還可在半導體層上發現非所欲之碳化鐵和氧化鐵沉積物的形成。已顯示透過壓力誘導的強迫磨損來迫使鈍工作層自我修整的高研磨壓力是不適合的，因半導體晶圓會因此而變形，且使FFP的優點失效。此外，隨後重複發生的全部研磨顆粒的脫落會導致半導體晶圓非所欲之高粗糙度和破壞。載盤自身的重量會導致上部和下部工作層的鈍化程度不一，並因此而導致半導體晶圓正面和背面的粗糙度和破壞程度不一。已顯示半導體晶圓因此變為不對稱的波動，即其具有非所欲之高彎曲和翹曲值(變形引起的翹曲)。
因此，本發明的目的在於提供一種半導體晶圓，這種半導體晶圓由於其幾何特徵，亦適於生產具有很小線寬(設計規則)的電子元件。特別地，本發明的目的係設定為避免幾何缺點，例如， 與朝向晶圓邊緣厚度連續減小、邊緣下降有關之在半導體晶圓中心的厚度最大化、或者半導體晶圓中心之局部厚度最小化。
此外，本發明的目的係設定為避免半導體晶圓過度的表面粗糙和損傷。特別地，該目的係在於製造具有低彎曲和低翹曲的半導體晶圓。
最後，為了能夠進行經濟的操作，本發明的目的係設定為改善研磨方法，以避免磨損部分頻繁的更換或修復。
本發明的目係透過同時雙側研磨複數個半導體晶圓的第一方法來實現，其中各該半導體晶圓係以自由運動的方式位於透過一轉動設備帶動旋轉的複數個載盤之一的挖去部分中，並因此在擺線軌跡上運動，其中該等半導體晶圓係在兩個旋轉的環形工作盤之間以去除材料的方式加工，其中各該工作盤包括一含有經黏合之磨料的工作層，其中在研磨期間確定工作層之間所形成的工作間隙的形狀，並且根據測得的工作間隙的幾何特徵對至少一個工作盤的工作區域的形狀進行機械改變或熱改變，以使該工作間隙具有一預定的形狀。
本發明的目的同樣可以透過同時雙側研磨複數個半導體晶圓的第二方法來實現，其中各該半導體晶圓係以自由運動的方式位於透過一轉動設備帶動旋轉的複數個載盤之一的挖去部分中，並因此在擺線軌跡上運動，其中該等半導體晶圓係在兩個旋轉的環形工作盤之間以去除材料的方式加工，其中各該工作盤包括一含有經黏合之磨料的工作層，其中在加工期間，半導體晶圓以其面的一部分區域暫時離開由工作層界定的工作間隙，其中徑向超出量 的最大值為大於0%，且至多為半導體晶圓直徑的20%，其中該超出量定義為一在相對於工作盤的徑向所測得的長度，透過該長度，半導體晶圓在加工期間可在特定點及時地伸出到工作間隙的內邊緣或外邊緣之外。
本發明的目的進一步透過同時雙側研磨複數個半導體晶圓的第三方法來實現，其中各該半導體晶圓係以自由運動的方式位於透過一轉動設備帶動旋轉的複數個載盤之一的挖去部分中，並因此在擺線軌跡上運動，其中該等半導體晶圓係在兩個旋轉的環形工作盤之間以去除材料的方式加工，其中各該工作盤包括一含有經黏合之磨料的工作層，其中載盤係完全由第一材料所構成，或者載盤的第二材料係完全或部分被第一材料覆蓋，以使在研磨期間只有第一材料與工作層進行機械接觸，且第一材料與工作層之間不存在任何會降低磨料鋒利度的相互作用。
上述方法中的每一個獨立方法都適用於製造具有顯著經改善性質的半導體晶圓。
上述三種方法中的兩個或更佳所有三種方法的結合進一步適用於生產具有特別顯著經改善性能的半導體晶圓。
 對適於實施本發明方法的設備的說明
第1圖所示為適用於本發明方法之習知技術設備中的必要元件。該圖是用於生產盤形工件(如半導體晶圓)的雙盤設備的基本示意圖，例如DE 10007390A1中所揭露之設備，圖式分別為該設備之透視圖(第1圖)和下部工作盤的俯視圖(第2圖)。
這種類型的設備包括上部工作盤1和下部工作盤4，以及由內部齒環7和外部齒環9所形成的轉動設備，載盤13係嵌入至該轉動設備中。這種類型設備的工作盤是環形的。載盤具有挖去部分14，其係用於接收半導體晶圓15。挖去部分通常係經設置以使半導體晶圓中點16位於相對於載盤中心21的偏心率(eccentricity)為e的位置。
在加工期間，工作盤1和4以及齒環7和9以轉速no 、nu 、ni 和na 相對於整個設備的中點22同軸旋轉(四路驅動)。因此，載盤一方面沿中點22之節圓17環行，另一方面同時形成繞其各自中點21的自轉。對於半導體晶圓上任意的參考點18而言，可得到一相對於下部盤4或工作層12稱為擺線的特徵軌跡19(運動學)。擺線被理解為概括所有常規的、縮短的或伸長的圓外或圓內擺線。
上部工作盤1和下部工作盤4具有工作層11和12，該等工作層含有經黏合之磨料。舉例言之，合適的工作層在US6007407中有所描述。工作層較佳係以可迅速安裝和拆卸的方式設置。工作層11和12之間形成的空隙稱為工作間隙30，加工期間半導體晶圓在工作間隙30中移動。工作間隙的特徵在於其寬度，該寬度係垂直於工作層表面而測定且取決於位置(特別是在徑向位置)。
至少一個工作盤，例如上部工作盤1包含孔34，加工助劑如冷卻潤滑劑可以穿過孔34提供至工作間隙30。
為了實施本發明中的第一方法，較佳兩個工作盤中的至少一個，例如上部工作盤裝有至少兩個測量設備37和38，較佳其中之一(37)係盡可能地安裝在接近環形工作盤的內邊緣，而另一個 (38)係盡可能地安裝在接近工作盤的外邊緣，該等測量設備(37、38)係分別對工作盤的各局部距離進行非接觸的測量。這種類型的設備是習知技術已知的，且例如在DE102004040429A1中公開。
在本發明第一方法的一個更佳實施方式中，兩個工作盤中的至少一個，例如上部工作盤額外地裝有至少兩個測量設備35和36，較佳其中之一(35)係盡可能地安裝在接近環形工作盤的內邊緣，而另一個(36)係盡可能地安裝在接近工作盤的外邊緣，該等測量設備(35、36)在工作間隙內對各自的位置進行溫度測量。
根據習知技術，這種類型的設備的工作盤包含一個用於設定工作溫度的儀器。舉例言之，為工作盤提供一冷卻曲徑，該冷卻曲徑有冷卻劑(例如水)流動，該冷卻劑係透過恆溫器來進行溫度調節。舉例言之，合適的設備在DE19937784A1中公開。已知如果該工作盤的溫度改變，那麼該工作盤的形狀也要隨著改變。
習知技術進一步公開了可以用於改變一個或兩個工作盤形狀及因此而改變工作盤之間的工作間隙輪廓的設備，該改變係透過徑向力對稱地作用在工作盤遠離工作間隙的那一側且以針對性的方式進行。因此，DE19954355A1公開了一種方法，其中該力係透過執行元件的熱膨脹而產生，該執行元件可透過溫度調節裝置加熱或冷卻。另一種使一個或兩個工作盤針對性變形(targeted deformation)的可能性例如在於所需的徑向力F，該徑向力F係透過機械液壓調整裝置產生。藉由改變該液壓調整裝置中的壓力，就可以改變工作盤的形狀且因此而改變工作間隙的形狀。但是， 除了液壓調整裝置之外，還可以使用壓電的(piezoelectric)(壓電晶體)或磁力控制的(magnetostrictive)(通電線圈)或電動的(electrodynamic)執行元件(音圈執行器，voice coil actuator)。在此情況下，工作間隙的形狀係透過影響執行元件中的電壓或電流而改變。
第25a圖和第25b圖示意性地示出如何透過作用於上部工作盤1之上的調節設備23使上部工作盤1變形，從而改變工作間隙30的形狀。
這樣的設備可用於(特別是在針對性的方法(targeted manner)中)設定工作盤的凹形或凸形變形。這些特別適用於抵消加工期間內因改變的載荷所產生之工作間隙的非所欲變形。工作盤的這種凹形(左)和凸形(右)變形之基本示意圖如第3圖所示。30b表示接近環形工作盤內邊緣的工作間隙30的寬度，30a表示接近工作盤外邊緣的工作間隙寬度。
對本發明第一方法的說明
根據本發明的第一方法，在研磨期間確定於工作層之間所形成的工作間隙的形狀，並且根據測得的工作間隙的幾何特徵對至少一個工作盤的工作區域的形狀進行機械改變或熱改變，以使該工作間隙具有預定的形狀。
較佳地，對工作間隙形狀進行控制，以使工作間隙的最大寬度和最小寬度的差值與工作盤寬度的比值，至少在材料去除量的最後10%期間，為至多50ppm。「工作盤寬度」的含義應當理解為環在徑向上的寬度。如果工作盤並非全部區域都被塗覆工作層，那 麼「工作盤的寬度」的含義應理解為塗覆有工作層的工作盤區域的環寬度。「至少在材料去除量的最後10%期間」的意思是在材料去除量的後10－100%期間滿足「至多50ppm」的條件。根據本發明，這一條件因此還可在整個研磨方法進行期間得到滿足。「至多50ppm」的意思是0至50ppm範圍內的值。1ppm係等同於數值10－6 。
較佳地，在研磨期間利用至少一個工作盤中含有的至少兩個非接觸式距離測量感測器對工作間隙變化過程進行連續測量，並且兩個工作盤中的至少一個不斷地透過針對性變形的測量來進行再調整，以使得儘管在加工期間輸入已知會帶來非所欲工作盤變形的改變的熱載荷時，仍會得到所欲工作間隙的變化過程。
在本發明第一方法的一個較佳實施方式中，工作盤中的前述冷卻曲徑係用於控制工作盤形狀。這包括首先在所用研磨設備處於停止狀態時，在複數個工作盤溫度下確定工作間隙的徑向分佈曲線。為此，舉例言之，使在固定點上和在固定的施加載荷下具有三個相同端面量具(end measure)的上部工作盤，產生一相對於下部工作盤稱之為均等的距離，而工作盤之間所得到的工作間隙的徑向分佈曲線可透過例如千分探測針(micrometer probe)來確定。這是針對工作盤的冷卻回路的不同溫度而進行的，如此便產生工作盤和工作間隙的形狀隨溫度而改變的特徵。
在加工期間，藉由非接觸式測距感測器的連續測量來確定工作間隙徑向分佈曲線的可能改變，並根據已知溫度特性的操作盤溫度調節中的針對性改變(targeted change)來對工作間隙進行反向控制，以使工作間隙總是保持在所欲徑向分佈曲線。這可例如透 過在加工期間，針對性地改變工作盤冷卻曲徑的恆溫器中的流體溫度來進行。
本發明的第一方法是以後述發現作為基礎：工作間隙的非所欲改變都是在加工期間發生的，這種改變無法透過現有技術的方法，例如恆定的工作盤溫度調節來避免。舉例言之，這種非所欲間隙改變是在加工期間輸入了變化的熱載荷所引起的。其可以是在加工工件過程中的去除材料期間所進行的材料去除工作，該工作會根據加工過程中研磨工具鋒利程度的改變而出現變動。加工期間通常在所選擇的不同加工壓力(向上部工作盤施加的載荷)和不同加工速度(運動學上的)下，工作盤變化的不穩定運轉也會引起工作盤的機械變形。改變加工條件從而導致非所欲工作盤變形的另一實例是當向工作間隙添加特殊的加工助劑時的化學反應能量。最後，設備自身的功率損耗也會造成持續改變的加工條件。
在該第一方法的進一步的實施方式中，工作間隙的溫度調節係利用在加工期間向工作間隙提供的操作介質(冷卻潤滑劑，「研磨水」)來實施，透過改變該介質的溫度進展或體積流量以使工作間隙呈現所欲形狀。特別有利的是將兩種控制方法相結合，因工作盤的溫度調節所引起的形狀變化和提供研磨水的反應時間是不同的，從而可以控制工作間隙使其更好地滿足需要。在某些情況下，控制條件會有所改變，該等情況例如所欲材料去除發生改變、不同的研磨壓力、不同組成工作層的不同切削性能等等。
同樣較佳的是使用溫度感測器，其可在加工期間測定工作間隙 不同位置的溫度(溫度分佈曲線)。這是由於已發現在加工期間，工作間隙中的溫度改變通常會比加工期間非所欲工作間隙形狀的改變先發生。根據本發明，以該溫度的改變為基礎對工作間隙進行控制，就可以達到對工作間隙形狀的特別快速控制。
因此，對工作間隙形狀的控制可以透過例如利用前述液壓或熱力形狀改變的設備直接改變至少一個工作盤的形狀來實施，或可以透過改變提供至加工間隙的加工助劑溫度或數量(藉此改變工作間隙及因此而改變的工作盤的溫度，從而改變工作間隙的形狀)，從而間接改變工作間隙的形狀來實施。透過以下措施來控制工作間隙是特別有利的：檢測工作間隙的寬度或其中的溫度，將測量值回饋至設備控制單元並追蹤壓力或溫度(直接改變形狀)或閉合控制回路中的溫度和數量(間接改變形狀)。對於這兩種方法－直接或間接改變工作間隙的形狀－工作間隙的寬度或溫度可視情況地用於確定控制偏差。利用所測得的工作間隙寬度來確定控制偏差的優點在於間隙偏差(微米)的絕對補償(absolute consideration)，而其缺點在於時間延遲。利用測得的工作間隙中的溫度的優點在於具有更高的速度，這是因為控制偏差在工作盤變形之前就已經被考慮到了，而其缺點在於必須提供工作間隙形狀根據溫度而改變的精確的現有知識(參考的間隙曲線)。
一種特別有利的實施方式係包括該兩方法的結合。較佳地，借助於這種快速控制，在短的時間級別上以工作間隙內測得的溫度為基礎來對工作間隙的形狀進行控制。相反地，為了確定發生在較長時間級別上的工作間隙形狀的偏差，且在適當時反向控制該 偏差，可較佳地使用所測得之工作盤內邊緣和外邊緣處工作間隙的寬度。
這種有利的實施方式的一種結構係如第26圖中示意性的圖式說明所示。首先，緩慢控制回路，非接觸式距離感測器37和38透過微分元件92將測量信號90和91連續傳送到控制元件93。該控制元件將操縱變數94傳送到使晶圓變形的執行元件23中。工作間隙的幾何產生慢漂移因而可以得到校正。在第二快速控制回路中，溫度感測器35和36將測量信號95和96傳送到控制元件98中，其操縱變數99根據預定的所欲溫度分佈曲線而影響提供給工作間隙的冷卻潤滑劑的溫度和/或流動速度，從而可在工作間隙形狀因此而受影響之前對工作間隙中的溫度改變進行反向控制。
已經證實，如果在加工期間工作間隙的徑向寬度基本均一，那麼利用本發明的方法加工時就可以達到半導體晶圓的最大平整度，即工作盤彼此平行的運轉，或從內部到外部具有微小的隙差。因此在第一方法的進一步的實施方式中，從內部到外部的工作間隙恆定或輕微加寬是較佳的。在示例性的設備中，其工作盤的外徑為1470毫米且內徑為561毫米的情況下，工作盤寬度約為454.5毫米。考慮到工作盤有限的安裝尺寸，距離感測器不是被精確安裝在工作盤的內邊緣和外邊緣上，而是被安裝在直徑為1380毫米(外部感測器)和645毫米(內部感測器)的節圓上，因此感測器的距離為367.5毫米，即400毫米左右。已經證實，更佳為內部和外部感測器之間的工作間隙寬度的徑向分佈曲線為0微米(平行設置)至20微米(從內部向外部加寬)之間。在外邊緣和內邊緣的 工作間隙之寬度差與工作盤寬度之間的比率應在測量中納入考量，因此其更佳為0至20微米/400毫米＝50ppm之間。
用於實現本發明目的「提供特別平整的半導體晶圓」的第一方法的適用性係透過第5圖、第6圖、第8圖和第17圖來進行說明。
第5圖所示為根據本發明利用冷卻曲徑和工作間隙的寬度測量來控制工作間隙而加工的半導體晶圓的總厚度變化(total thickness variation，TTV)(39)之頻率分佈H(以百分比計)，與未利用本發明方法對工作間隙控制加工的半導體晶圓的TTV分佈(40)之頻率。本發明控制工作間隙的方法明顯會導致更好的TTV值。(TTV＝總厚度變化，其表示整個半導體晶圓上測得的最大和最小厚度之間的差。所示TTV值係由電容測量法確定)。
如果在利用本發明方法加工半導體晶圓時需要達到特別小的總材料去除，那麼加工持續時間通常少於本發明中控制工作間隙的方法的反應時間。已顯示在此情況下，至少在加工末期，即在材料去除量的最後10%期間，工作間隙滿足較佳的均勻寬度或從內部到外部輕微加寬。
第6圖所示為加工期間利用本發明方法所測得之工作盤接近內徑處的工作間隙寬度和接近外徑處的工作間隙寬度之間的差值41，總加工時間約為10分鐘。可得到半導體晶圓的總材料去除量為90微米。因此平均材料去除速率為9微米/分。除了在前100秒的壓力增大階段之外，工作間隙都是根據本發明所述為平行或輕微加寬的。根據本發明在加工末期，工作間隙從內部到外部的加寬約為15微米。
該圖同樣顯示出在加工期間於不同表面位置所測得的(限定工作間隙朝向一側)上部工作盤在接近環形工作盤內徑處的溫度(43)、中心處的溫度(44)和接近外徑處的溫度(42)，還顯示出工作盤整體的平均溫度57。工作盤的形狀和溫度係透過本發明所述方法進行控制，以使在整個加工時間內，工作間隙根據本發明係處於平行或輕微加寬狀態。(G＝間隙差，在內部和外部測得的間隙寬度差；ASV＝工作盤表面的整體溫度；ASOA＝工作盤表面外部的溫度；ASOI＝工作盤表面內部的溫度；ASOM＝在中心處「內部」和「外部」之間的表面溫度；T＝攝氏溫度，t＝時間)。
第16圖所示為使用本發明控制的工作間隙加工的半導體晶圓相關厚度分佈曲線。該圖示出了四個直徑的厚度分佈曲線，其分別是在相對於半導體晶圓缺口(notch)為0∘(50)、45∘(51)、90∘(65)和135∘(53)處進行的。52代表四個單獨的分佈曲線之平均直徑分佈曲線(D＝局部厚度，單位為微米；R＝半導體晶圓的徑向位置，單位為毫米)。測量值係透過電容厚度測量法而確定。在本發明控制工作間隙方法加工的半導體晶圓所示的實例中，TTV，即整個半導體晶圓上最大和最小厚度之間的差為0.55微米。
作為比較例，第7圖顯示出在未使用根據本發明方法的方法加工時，工作間隙差值的曲線41，以及內部溫度43、中心溫度44、外部溫度42和整體溫度57的曲線。由於在加工期間輸入上述變化的熱或機械載荷，工作間隙的溫度和形狀都發生改變。工作間隙未被重新校正，且在加工結束時，工作間隙從內部到外部具有不符 合本發明的約25微米的收縮。
第17圖顯示出比較例中未根據本發明的方法加工時，與半導體晶圓相關的厚度分佈曲線，其中在加工期間工作間隙並未根據本發明進行控制。所得半導體晶圓具有清晰可見的極大凸面，其具有明顯的最大厚度點66。由於所用設備的尺寸(工作盤環寬度為454.5毫米)和半導體晶圓的尺寸(300毫米)，每個載盤只能接收一個半導體晶圓。半導體晶圓的中點16係位於相對於載盤中點21的偏心率e為e＝75毫米處(第2圖)。最大厚度點66相應地係位於偏離半導體晶圓中心約75毫米處(第17圖)。特別地，所得半導體晶圓因此無法對稱地旋轉。在非本發明的比較例中，所示半導體晶圓的TTV為16.7微米。
對本發明第二方法的說明
以下將對本發明的第二方法進行更加詳細的說明：在該方法中，半導體晶圓以其面的特定部分區域在加工期間暫時離開工作間隙，並且加工的運動學較佳係經選擇以使在加工過程中，由於半導體晶圓的這種「超出量(overrun)」，工作層的整個表面(包含工作層的邊緣區域)被逐漸完全地且實質上均等頻繁地(completely and essentially equally often)掃過。「超出量」定義為相對於工作盤的徑向所測得的長度，透過該超出量，半導體晶圓在研磨期間在特定點及時地伸出到工作間隙的內邊緣或外邊緣之外。根據本發明，徑向超出量的最大值為大於0%，且至多為該半導體晶圓直徑的20%。在半導體晶圓直徑為300微米時，最大超出量相應為大於0毫米且至多為60毫米。
本發明的第二方法是以後述發現作為基礎：在研磨方法的比較例中，半導體晶圓總是完全處於工作間隙之中，因此在工作層磨損過程中會得到槽形的工作層厚度徑向分佈。這已經由第4圖顯示，其係藉由本發明方法對間隙輪廓所進行的測量。
朝向環形工作盤的內邊緣和外邊緣的工作層之較大厚度會導致該處的工作間隙減小，使得加工過程中掃過該區域的半導體晶圓在該些區域的材料去除較多。該半導體晶圓會得到非所欲凸形厚度分佈曲線，其厚度向邊緣遞減(邊緣下降)。
若在本發明的第二方法中按照後述方式選擇條件，使半導體晶圓以其面的一部分區域超出工作層的內邊緣和外邊緣之外，便可在工作層的整個環寬度內產生一徑向上大致均勻的磨損，不會形成工作層厚度的槽形徑向分佈曲線且根據本發明按照此方法所加工的半導體晶圓不會產生邊緣下降。
在該第二方法的一種實施方式中，以一定的量來選擇半導體晶圓在載盤中的偏心率e，以使在加工期間發生半導體晶圓的一部分區域之根據本發明之暫時超出量伸出到工作層邊緣之外。
在該第二方法的另一種實施方式中，工作層的內邊緣和外邊緣係經修剪為環形式樣，以使在加工期間發生半導體晶圓的一部分區域之根據本發明之暫時超出量伸出到工作層邊緣之外。
在該第二方法其他的實施方式中，選擇較小直徑的工作盤的設備，以使半導體晶圓的一部分區域可根據本發明暫時地伸出工作盤邊緣之外。
將前述所有三種實施方式進行適當的組合亦為更佳者。
根據本發明的第二方法，需要使半導體晶圓完全且實質上均等頻繁地逐漸掃過工作層的整個區域(包括其邊緣區域)，此係借助於以下描述而得以實現：適用於實施本發明第二方法的設備的主驅動器通常是交流電(AC)伺服電動機，原則上在這種電動機中，在所欲轉速和實際轉速之間存在一個可變延遲(後傾角(trailing angle))。即使選擇驅動器轉速得到所謂的週期性路徑(這種選擇對於實施本發明的方法是極為不利的)，但是實際上由於AC伺服控制的緣故因而總是會產生遍曆性(ergodic)(非週期)的路徑。上述的需要因此而總是能夠得到滿足。
第8圖所示為根據本發明第二方法所加工的直徑為300毫米之半導體晶圓的厚度分佈曲線45。超出量為25毫米。半導體晶圓只具有很小的隨機厚度波動，且特別的是沒有邊緣下降。TTV為0.61微米。
作為比較例，第9圖所示為非根據本發明進行加工的直徑為300毫米之半導體晶圓的厚度分佈曲線46，在其加工期間，半導體晶圓的整個面始終都保持在工作間隙中。如此會致使半導體晶圓邊緣部分厚度顯著減小47。TTV為大於4.3微米。
作為進一步的比較例，第10圖所示為非根據本發明進行加工的直徑為300毫米之半導體晶圓的厚度分佈曲線，在其加工期間，超出量很大(即75毫米)，此乃不符合本發明的方式。在半導體晶圓邊緣的一定距離處產生明顯的缺口56，其係對應於超出量(75毫米)的寬度。
特別已顯示，在因為工作間隙外的半導體晶圓缺乏引導而出現 過量超出量的情況下，由於半導體晶圓或載盤的彎曲，半導體晶圓會從導引它的載盤的挖取部分之軸向方向上部分地露出。當半導體晶圓的超出部分再次進入工作間隙時，半導體晶圓隨後係藉由該晶圓通常為圓形的邊緣之一部分而被支撐在載盤挖去部分的邊緣上。在超出量不是很大的情況下，當半導體晶圓再次進入工作間隙時，半導體晶圓會因摩擦而被迫回到挖去部分中；而在超出量過大的情況下，上述現象不會出現，且半導體晶圓會碎裂。這種「快速返回」載盤挖去部分中的現象導致工作層邊緣區域的材料去除過分增加，從而產生在第10圖比較例中出現的缺口56。比較例中半導體晶圓的TTV是2.3微米。缺口56是特別有害的，這是因為由於在該處的材料去除較大，粗糙度和損傷深度都增加，且在缺口56區域內的厚度分佈曲線的彎曲很大，這會對半導體晶圓的奈米拓撲產生特別不利的影響。
根據本發明，超出量係大於半導體晶圓直徑的0%且小於半導體晶圓直徑的20%，較佳係在半導體晶圓直徑的2%到15%之間。
對本發明的第三方法的說明
以下將對於本發明的第三方法進行更詳細的說明。該方法包括使用與工作層之間具有精確限定的相互作用的載盤。根據本發明，或者是載盤與工作層之間發生很小的相互作用，以使工作層的切削行為不會被削弱，或者是載盤與工作層發生很大的相互作用，這樣會針對性地使工作層變粗糙，從而使該工作層在加工期間被連續修整。該方法係透過選擇合適的載盤材料而實現。
本發明的第三方法係基於以下的發現：習知技術中已知的載盤 材料完全不適合實施本發明的研磨方法。例如在粗磨期間和雙側拋光期間所用的由金屬構成的載盤，其在本發明的研磨方法中要接受高強度的磨損，並且與工作層之間會發生非所欲的大的相互作用。工作層較佳係包含金剛石作為磨料。檢測到的高磨損是金剛石在堅硬材料上的已知高磨損效應所造成的；非所欲相互作用例如包括金剛石中的碳在高速時特別會熔合至鐵金屬(鋼、不銹鋼)中。金剛石變脆並迅速失去其切削作用，所以工作層變鈍且必須被重新修整。如此頻繁的修整導致工作層材料被不經濟地消耗、非所欲地頻繁打斷加工，還導致加工順序不穩定從而使如此加工的半導體晶圓的表面結構、形狀和厚度的一致性都變差。此外，帶有金屬化磨蝕材料的半導體晶圓污染亦非所欲。在以同樣方法檢測其他載盤材料，例如鋁、陽極化鋁(anodized aluminum)、金屬塗覆載盤(例如鍍硬鉻的保護層或由鎳－磷所構成的層)中同樣存在類似的不利性質。
由高硬度、低滑動摩擦係數、且根據比較表在摩擦下具有低磨損的材料所構成的載盤磨損保護塗層在習知技術中是廣為周知的。雖然在例如雙側拋光期間，此種材料顯示出很小的磨損，並且以此塗覆的載盤可以接受高達數千次的加工週期，但是已證實，如此的非金屬硬塗層在本發明的研磨方法期間會遭受極高的磨損，因此是不適合的。實例有陶瓷或玻璃的(琺瑯)塗層，以及由類似金剛石的碳(diamond－like carbon，DLC)所構成的塗層。
進一步的研究發現，在研磨方法進行期間，每一種被研究的載盤金屬都會受到較大或較小的磨損，從而使存在的磨損材料與工 作層發生相互作用。這通常會導致工作層鋒利度(切削能力)的快速降低或更大的磨損。二者皆非所欲者。
為了找到合適的且不具有上述缺陷的載盤材料，對多種多樣的載盤試樣進行研究。已經發現，如果只是承受工作層的單獨作用，那麼某些載盤材料或塗層實際上具有所欲性質。舉例說明，市售的「滑動塗層」或「磨損保護塗層」(例如係由聚四氟乙烯(PTFE)所構成者)被證實對工作層的單獨作用具有抵抗能力。但是，如果在實施本發明的方法時，使以此種方式塗覆的載盤受到工作層和研磨漿料的雙重作用，該研磨漿係經由加工而產生並且例如含有矽，那麼就會發現，該滑動或保護塗層也會極為迅速地磨損。
這是由於固定結合在工作層內的金剛石產生一種研磨作用，而在所製得的矽漿料中鬆散地包含有矽、氧化矽和其他顆粒，它們產生了粗磨作用。由研磨和粗磨效應組成的這種混合載荷形成一種與單獨研磨或粗磨作用完全不同的載荷。
為實現本發明的第三方法，製備各種由不同材料所構成的載盤，並且對其進行對比試驗，以確定材料磨損和與工作層的相互作用。對這種「加速磨損試驗」的說明如下：使用如第1圖和第2圖所示之適用於實施本發明方法的設備。在測試期間不使用上部工作盤，因此將其旋轉卸下。為了創造出相同的起始條件，在每一次對載盤材料進行一系列測試之前，都要對下部工作盤12進行重新修整，且修整方法保持不變。在複數個點對由進行磨損和相互作用測試的材料所構成的載盤13測量其平均厚度(微米)，並可選擇提供載盤和塗層經由稱重所測得的相對密度。將載盤插入 轉動設備7和9中，並以第一重量均勻載入。測量半導體晶圓15的平均厚度，或者較佳係透過稱重而確定。將半導體晶圓插入載盤中，並以第二重量均勻載入。具有下部工作層12的下部工作盤4及轉動設備7和9以固定的預定轉速持續運動一定的時間週期。在該時間過去後，停止運動並將載盤和半導體晶圓移出，並在清洗和乾燥後測定載盤和半導體晶圓的平均厚度。在工作盤和轉動設備相對於載入的載盤和半導體晶圓運行期間，發生載盤的材料去除(非所欲磨損)和半導體晶圓的材料去除(所欲研磨作用)。重複數次這種順序的稱重、磨損/去除行為和稱重。
第18圖所示為經確定的各種材料載盤的平均厚度損失(單位為微米/分)(磨損速率A)，該圖係以對數形式繪圖。與工作層接觸之載盤材料67和測試期間由半導體晶圓材料去除而得的研磨漿料以及試驗條件都列於表1中。表1還詳細指出與工作層接觸的載盤材料和研磨漿料是以塗層的形式(「層」，例如係透過噴塗、浸漬、鋪展而提供和若適當時，透過隨後的固化來提供)、以膜的形式或是以固體材料的形式存在。表1中所用的縮寫代表如下：GFP＝經玻璃纖維補強塑膠，PPFP＝經聚丙烯纖維補強塑膠。各種塑膠的縮寫皆為通用的：EP＝環氧化物；PVC＝聚氯乙烯；PET＝聚對苯二甲酸乙二酯(聚酯)；PTFE＝聚四氟乙烯；PA＝聚醯胺；PE＝聚乙烯；PU＝聚胺酯；以及PP＝聚丙烯。ZSV216是所測試的滑動塗層的產品名稱，而硬紙是經紙纖維補強的酚醛樹脂。 「陶瓷」表示埋入指定EP基質的微陶瓷顆粒。「冷」代表透過膜背面以自黏合的方式裝配，「熱」代表熱層壓(lamination)方法， 其中膜的背面被施以熱熔黏合劑，並透過加熱和壓制的方法連接至載盤芯上。「載盤載荷」欄規定磨損測試期間載盤的重量載荷。在所有情況下，半導體晶圓的重量載荷都是9公斤。
明顯可看出，處在工作層的研磨作用和由於半導體晶圓去除而得到的研磨漿料之粗磨作用的雙重載荷之下，各種載盤材料得到 極為不同的載盤磨損速率。材料i (經PP纖維補強的PP)的數值無法可靠地確定(第18圖中用虛線表示測量點和誤差棒)。在例如PVC(承受2公斤測試載荷的c和承受4公斤測試載荷的d )、PET(承受2公斤測試載荷的熱塑性自黏膜e 和以熱層壓方法施用的結晶PET膜f )、PP(h )和PE(很薄很柔軟的低密度PE膜m 和較厚較硬的具有不同分子量的低密度PE膜n )中出現了最低的磨損速率。彈性體PU(o )得到了特別低的磨損率。
第19圖所示為測試週期期間所得半導體晶圓的材料去除量和測得的載盤磨損量的比率。該圖直接體現工作層的切削能力(鋒利度)，工作層在每次測試開始前都被重新整修。一些載盤材料快速地使工作層鈍化，從而對半導體材料而言只得到了相對較低的材料去除速率，且對載盤磨損率和半導體晶圓材料的去除量的比率而言更為不利。有利之高的「G因數(材料去除比率)」是由PVC(c 和d )、PET(e 和f )及陶瓷顆粒填充的EP(p )所提供；然而，PU(o )所確定的該比率仍然比上述材料的比率高10倍以上。
第20圖所示為載盤材料的磨料與工作層之間的相互作用。該圖顯示，在同等測試條件下，分別經過10分鐘(70)、30分鐘(71)和60分鐘(72)的測試週期所得到之各材料的去除速率73，該去除速率73係相對於參考材料c (在2公斤測試載荷下的PVC膜)的平均去除速率。工作層的材料去除速率隨時間降低是非所欲者。此種載盤迅速地使工作層鈍化，並且會導致必須頻繁的進行重新修整及不穩定和不經濟的工作順序。對於一些載盤材料而言，工作層鋒利度降低如此迅速，以至於其在30分鐘或60分鐘時便已完全 鈍化，或者由此種材料所構成的載盤如此不穩定，以至於在數分鐘後就完全磨損或破裂(虛線74)，例如Pertinax(一種酚醛樹脂浸漬紙，通常被稱為「硬紙」)j 、PE膜m 、測試的EP底層的塗層q 或者是「磨損保護塗層」ZSV216r 。由材料PA(I )和PE(n )所構成的載盤被證實是有利的，其對工作層的鋒利度鈍化作用較低。然而，彈性體PU(o )是特別穩定的，並且顯示出對工作層的鋒利度具有低的鈍化作用。
此外，第20圖顯示，載盤材料中的經纖維補強層與工作層接觸時會導致工作層特別快速的鈍化：例如EP－GFP(a 和b )、EP－CFP(g )和PP－GFP(h )的工作層的研磨作用在10分鐘後就急劇降低，並且再過數分鐘後就幾乎完全停止。與經玻璃纖維補強的EP(a 和b )相比，由不含玻璃纖維的EP(p )所構成的塗層使工作層鈍化明顯較慢。因此，較佳第一種材料不含有玻璃纖維、碳纖維和陶瓷纖維。
對於本發明該第三方法的第一實施方式(載盤的相互作用較小)，所使用的載盤係完全由第一材料所構成，或者具有整個或部分由第一材料所構成的塗層，從而使得在加工期間只有該塗層與工作層接觸，該第一材料具有高的耐磨損性。
該第一材料較佳為聚胺甲酸酯(PU)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚矽氧、橡膠、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚醯胺(PA)、聚乙烯丁醛(PVB)、環氧樹脂和酚樹脂。此外，使用聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚甲醛/聚縮醛(PON)、聚碸(PSU)、聚 亞苯基碸(PPS)和聚乙烯基碸(polyethylene sulfone PES)也是有利的。
熱塑彈性體形式的聚胺甲酸酯(TPE－U)是更佳的。同樣更佳的還有矽氧烷，例如矽橡膠(聚矽氧彈性體)或矽樹脂，還有硫化橡膠形式的橡膠、丁二烯－苯乙烯橡膠(SBR)、丙烯腈橡膠(NBR)、乙烯－丙烯－二烯橡膠(EPDM)等等，以及氟橡膠。此外，更佳為部分結晶或非晶形聚合物的PET，尤其是(共)聚酯系熱塑性彈性體(TPE－E)；也可以是聚醯胺，特別是PA66和熱塑性聚醯胺彈性體(TPE－A)；還可以是聚烯烴，例如PE或PP，特別是熱塑性烯烴彈性體(TPE－O)。最後，PVC(特別是經塑化的(軟的)PVC，PVC－P)是更佳者。
對於塗層或固體材料而言，經纖維補強塑膠(FRP；摻混塑膠)同樣是較佳者，經纖維補強物不包括玻璃纖維、碳纖維和陶瓷纖維。天然纖維和合成纖維，例如棉花、纖維素等等和聚烯烴(PE、PP)、芳族聚醯胺等等作為補強纖維係較佳的。
本發明載盤的示例性實施方式請參考第21圖至第24圖的說明。第21圖所示為載盤15，其完全係由第一材料所構成(單層載盤)。舉例說明，第21(A)圖所示為具有一個開口14的載盤，該開口14係用於接收一個半導體晶圓，第21(B)圖所示為具有多個開口14的載盤，其係用於同時接收複數個半導體晶圓。沿著該接收開口14，該載盤都具有外齒部75，其係與由內部和外部針齒輪所形成之加工機械的轉動設備囓合，以及視情況一個或多個穿孔或開口76，其主要係用於更好地流通和交換冷卻潤滑劑，該冷卻潤滑劑 是提供至正面和背面(上部和下部工作層)之間的工作間隙。
第21(C)圖所示為在進一步的示例性實施方式中，根據本發明之由第一材料所形成的單層載盤，在該載盤中，用於接收半導體晶圓的開口14襯有第三材料77。如果載盤15的第一材料十分堅硬且直接與半導體晶圓接觸，會導致半導體晶圓邊緣區域被破壞的風險加大，因此額外的內襯77是較佳的。內襯77的第三材料因而應當選擇較為柔軟者以防止邊緣損害。該內襯係透過例如黏接或鎖合而與載盤15相連，若適當時，可以透過「楔形榫接(dovetail)」78擴大接觸面積，如第21(C)圖中示例性的實施方式所示。合適的第三材料77的實例在EP 0208315B1中公開。
同樣較佳的是載盤具有一芯，該芯是由具有比與工作層接觸的塗層更高剛性(彈性模數)的材料構成，且該芯不與工作層接觸。尤其是合金鋼的金屬，且特別是經保護不受腐蝕的(不銹鋼)和/或彈簧鋼以及經纖維補強塑膠用作載盤芯者係更佳的。在此情況下，塗層(即第一材料)較佳係由未經補強的塑膠所構成。塗層較佳係透過沉積、浸漬、噴塗、灌注、溫或熱黏接、化學黏接、燒結或鎖合方式施用到芯上。塗層還可以包括個別的點或條，該等點或條係透過連接或壓制、注塑或黏接方式插入至該芯的匹配孔中。
如第22圖所示，這樣的多層載盤的示例性實施方式包括由第二材料所構成的芯15，還包括由第一材料所構成的正面79a和背面79b。在這種情況下，第22(A)圖描述一種載盤，其中載盤正面和背面的整個芯15區域被塗覆，而第22(B)圖描述另一種載盤， 該載盤只被塗覆部分區域，其中在所示的示例性的實施方式中，用於接收半導體晶圓的開口和載盤外齒部的環形區域80並未被覆蓋。
根據第22(B)圖的實施例中，只有部分被覆蓋的載盤的優點包括：例如，可提供具有第三材料77所構成的內襯之用於接收半導體晶圓的開口邊緣，如第21(C)圖所示，該內襯只與芯15的較堅硬的第二材料連接，並且可視情況地在塗覆之前或之後施用；或例如外齒部區域保持不被低磨損的第一材料覆蓋，如此一來，在加工機械的轉動設備旋轉期間，不利的材料磨損就可得以避免。
較佳地，由剛性纖維例如玻璃或碳纖維(特別是超高模數的碳纖維)所構成的補強纖維係用於芯的塑膠中，該芯不與工作層接觸。
塗層更佳係以預製膜的形式並透過連續方法中的層壓(輥層壓，roll lamination)而提供。在此情況下，利用冷黏接黏合劑的方法，或者更佳為利用溫或熱熔黏合(熱層壓)的方法，將膜塗覆至載盤背面上，並包括基底聚合物TPE－U、PA、TPE－A、PE、TPE－E或乙烯－乙酸乙烯酯(EVAc)或類似物。
此外，載盤較佳包括剛性的芯和單獨的隔離物，該隔離物係由具有低滑動阻力的耐磨材料所構成，其係經設置以使該芯在加工期間不會與工作層接觸。
具有此種類型隔離物之載盤的示例性實施方式如第23圖所示。隔離物可以例如是在正面(81a)和背面(81b)上的「突起」或「點」81或伸長的「棒」82，且在各種情況下，隔離物可為任何 所欲形狀及任何所欲數量(第23(A)圖)。這些隔離物82a(載盤正面)和82b(背面)可以例如透過黏接方法而與載盤15連接在一起(第23(B)圖)，例如透過個別的覆蓋元件82(和81)的背面自黏塗層83，或者以鎖合的方式裝配進載盤上的孔中(84)，或者是透過填塞、鉚接、熔融等方法將元件85穿過載盤中的孔，並且在載盤的正面和背面變寬(壓制，等等)為例如蘑菇形。此外，根據第22圖中示例性實施方式之正面(79a)和背面(79b)的塗層也可透過多個接片彼此連接，該等接片分別可為第23(B)圖中之塗層元件84或85而延伸穿過載盤中的孔，且可由此提供一種額外的保護以防止所施用的塗層79鬆脫。
最後，由第二材料所構成的芯較佳還獨有地係由載盤的一薄外部環形架體所構成，該環包括一用於轉動設備所帶動之驅動的載盤齒部。由第一材料所構成的嵌體(inlay)包括一個或多個用於接收各自的半導體晶圓的挖去部分。較佳地，第一材料係透過鎖合、黏接方法或注塑而與環形架體相連接。此種架體較佳是實質上剛性的，並且實質上比嵌體的磨損要小。在加工期間，較佳只有嵌體與工作層接觸。由PU、PA、PET、PE、PU－UHWM、PBT、POM、PEEK或PPS所構成且帶有嵌體的鋼架體係更佳者。
如第24圖所示，帶有齒部的環形架體86比嵌體87更薄係較佳者，架體86連接在嵌體87上，並實質上係處於該嵌體厚度的中間，以使由第二材料所構成的架體不會與加工設備的工作層接觸。在嵌體87和架體86之間的連接部位較佳係以鈍化形式體現，如同在第23(B)圖中隔離物84以鎖合的方式壓制裝配所示，或者與第23 (B)圖中的隔離物85的實例一致，超出架體86邊緣的嵌體87被加寬。
如果上述隔離物由於與工作層接觸而被磨損，則更佳是這些隔離物可以透過接入芯的孔中或透過黏接方法連接在芯表面上，從而可以容易的進行更換。
同樣更佳的是，如果磨損的部分或整個區域的塗層可從該芯容易地剝離，那麼就可以透過塗覆新的塗層而加以更新。在使用合適材料的情況下，此種剝離可以十分簡單地透過合適的溶劑(例如用四氫呋喃(THF)來剝離PVC)、酸(例如透過甲酸來剝離PET或PA)、或者透過在富氧氛圍下的加熱(焚化)作用來進行。
在該芯係由貴重材料如不銹鋼所構成，或需透過複雜的材料去除(研磨、粗磨、拋光)至校準厚度且係經熱處理或以其他方式後處理或者經塗覆的金屬如鋼、鋁、鈦或者它們的合金所構成，或者由高性能塑膠等所構成(PEEK、PPS、POM、PSU、PES或類似物，若適當時還可以含有額外的纖維補強物)時，較佳在塗層過分磨損之後透過反復重新塗覆磨損的塗層來重新使用載盤。更佳的是，在此情況下，塗層係透過膜形式的層壓方法塗覆，且該膜已經透過衝壓、切割繪圖器或類似之精確適當的方法預先裁切為載盤的尺寸，如此便不需要再進行加工，例如修整塗層可能的突出部分、修邊、去毛邊等等。更佳的是，當芯係由高性能塑膠所構成時，已磨損的第一塗層殘留物也可以存在於此。
當芯係由便宜的材料(例如可為額外的經纖維補強塑膠，如EP、PU、PA、PET、PE、PBT、PVB等)所構成時，單塗層係較佳者。 在這種情況下，塗層更佳係已作用在芯的坯體(blank)(板坯，slab)上，並且載盤只從「夾層」的板坯分離，該夾層板坯係由背面塗層、芯和正面塗層所構成，該分離係透過碾磨、切削、水噴射切削、雷射切割或類似方法來進行。在此示例性實施方式中，在塗層大致已磨損到芯之後，便將載盤丟棄。
作為實施例而言，第11圖所示為由連續加工操作F 所得到的半導體晶圓的平均材料去除速率MAR，其中根據本發明的載盤並未影響所用工作層的鋒利度。在此所示的15個加工週期中，平均去除速率(48)係保持實質上不變。在加工週期中，半導體晶圓的材料去除量為90微米。載盤包括正面和背面具有100微米厚的PVC塗層的不銹鋼芯。由於磨損所導致的該塗層的厚度減少為每個加工週期3微米。
作為比較例而言，第12圖所示為由連續加工路徑F 所得到的半導體晶圓的平均材料去除速率MAR，其中係使用非本發明的載盤，該載盤對工作層有減少鋒利度的作用。從加工週期到加工週期，材料的去除速率持續地減少，在所示的14個加工週期中，材料去除速率從開始時的30微米/分減少至小於5微米/分。該載盤係由經玻璃纖維補強的環氧樹脂所構成。由於磨損所引起的該塗層厚度的減少為每加工週期平均3微米。
在根據本發明的第三方法的第二實施方式中(修整載盤)，所用的載盤係完全由第二種材料所構成，或者載盤與工作層接觸部分的塗層係由第二材料所構成，該第二材料含有修整工作層的物質。
較佳該第二材料含有硬物質，並且在其與工作層接觸時受到磨損，因此用於修整工作層的硬物質會因為磨損而被釋放。更佳在第二材料磨損過程中所釋放的硬物質比工作層中含有的磨料更軟。被釋放的材料較佳為金剛砂(Al2 O3)、碳化矽(SiC)、氧化鋯(ZrO2 )、二氧化矽(SiO2 )或氧化鈰(CeO2 )，且工作層中所含的磨料為金剛石。更佳地，從載盤的第一材料中所釋放的硬物質是相當軟(SiO2 、CeO2 )或該等硬物質的粒徑是相當小，以至於該等硬物質不會增大由工作層的磨料加工所形成的半導體晶圓表面的粗糙度和損傷深度。
通常，對於兩個工作層而言，載盤與工作層之間相互作用的程度是不同的。舉例言之，這是由於載盤的固有重量導致對下部工作層的相互作用加大，或者是由於加工助劑(冷卻潤滑)提供至工作間隙中時，在上側和下側上所產生不同的冷卻潤滑劑膜的分佈。特別是當使用非本發明的載盤時，載盤會減少工作層的鋒利度，從而在上部和下部工作層之間會得到非常不對稱的鈍化。此會使半導體晶圓正面和背面的材料去除不同，從而產生半導體晶圓非所欲之粗糙度誘導的變形。
作為實施例而言，第13圖所示為由本發明載盤加工的半導體晶圓(55)的翹曲W，該載盤係由PVC所構成，並且作為比較例，第13圖亦顯示由非本發明的載盤加工的半導體晶圓(54)的翹曲。實施例中所示之非本發明的載盤係由不銹鋼所構成。工作層的金剛石中之碳被釋放到不銹鋼中，金剛石會變脆且工作層會變鈍。由於載盤的重量，載盤與下部工作層的相互作用大於載盤與上部 工作層的相互作用，所以下部工作層鈍化得更快。這樣會導致半導體晶圓的下側和上側的材料去除非常不對稱，且半導體晶圓正面和背面的粗糙度也大為不同，因此形成翹曲(應變引起的翹曲)。將半導體晶圓徑向測量位置R上的翹曲描繪出來。翹曲W表示在沒有任何力的情況下，由於變形或應變在被支撐的半導體晶圓的整個直徑上所引起的最大彎曲。根據本發明加工的半導體晶圓的翹曲為7微米，而非本發明方法加工的半導體晶圓的翹曲為56微米。
作為實施例而言，第14圖所示為以本發明載盤(PVC膜，層壓至由不銹鋼所構成的芯上)加工的半導體晶圓(58)的下側(U)和上側(O)的損傷深度(亞表面損傷，SSD)，同時，作為比較例，第14圖還顯示以非本發明的載盤(經玻璃纖維補強的環氧樹脂)加工的半導體晶圓(59)的上、下側的損傷深度。對於根據本發明加工的半導體晶圓58而言，其兩側的SSD在測量誤差範圍內是相同的。而對於非本發明加工的半導體晶圓59而言，由上部工作層加工的O側的SSD明顯低於根據本發明加工的半導體晶圓的雙側SSD，而由下部工作層加工的U側的SSD明顯高於根據本發明加工的半導體晶圓的雙側SSD。SSD係透過雷射－聲學測量方法(雷射脈衝經激發後的聲頻散(sound dispersion)測量)而測定。
作為實施例而言，第15圖所示為利用本發明載盤(PVC於不銹鋼上)加工的半導體晶圓(58)的上側(O)和下側(U)的均方根(RMS)粗糙度RMS，同時，作為比較例，第15圖還顯示利用非本發明的載盤(經玻璃纖維補強的環氧樹脂)加工的半導體晶 圓(59)的上、下側的RMS。對於根據本發明加工的半導體晶圓58而言，其兩側的粗糙度在測量誤差範圍內是相同的。而對於非本發明加工的半導體晶圓59而言，由上部工作層加工的O側的粗糙度明顯低於根據本發明加工的半導體晶圓的雙側粗糙度，而由下部工作層加工的U面的粗糙度明顯高於根據本發明加工的半導體晶圓的雙側粗糙度。(RMS＝均方根，粗糙度波動幅度的RMS值。)粗糙度係利用觸針式表面光度儀而測定(80微米過濾長度)。
1‧‧‧上部工作盤
4‧‧‧下部工作盤
7‧‧‧內部驅動環
9‧‧‧外部驅動環
11‧‧‧上部工作層
12‧‧‧下部工作層
13‧‧‧載盤
14‧‧‧用於接收半導體晶圓的挖去部分
15‧‧‧半導體晶圓
16‧‧‧半導體晶圓的中點
17‧‧‧轉動設備中載盤中點的節圓
18‧‧‧半導體晶圓上的參考點
19‧‧‧半導體晶圓上參考點的軌跡
21‧‧‧載盤的中點
22‧‧‧轉動設備的中點
23‧‧‧使晶圓變形的執行元件
30‧‧‧工作間隙
30a‧‧‧工作間隙外部的寬度
30b‧‧‧工作間隙內部的寬度
34‧‧‧用於提供加工助劑的孔
35‧‧‧測量工作間隙溫度(內部)的設備
36‧‧‧測量工作間隙溫度(外部)的設備
37‧‧‧測量工作間隙寬度(內部)的設備
38‧‧‧測量工作間隙寬度(外部)的設備
39‧‧‧TTV分佈(加工時監控工作間隙)
40‧‧‧TTV分佈(未監控工作間隙)
41‧‧‧加工期間之工作間隙差
42‧‧‧工作間隙外部的溫度
43‧‧‧工作間隙內部的溫度
44‧‧‧工作間隙中心的溫度
45‧‧‧具有超出量之加工後的厚度分佈曲線
46‧‧‧未具有超出量之加工後的厚度分佈曲線
47‧‧‧未具有超出量之加工後的邊緣下降
48‧‧‧載盤鋒利度未減少時的材料去除速率
49‧‧‧載盤鋒利度減少時的材料去除速率
50‧‧‧缺口(notch)方向的厚度分佈曲線
51‧‧‧與缺口成45∘處的厚度分佈曲線
52‧‧‧平均厚度分佈曲線
53‧‧‧與缺口成135∘處的厚度分佈曲線
54‧‧‧不對稱材料去除之後的翹曲
55‧‧‧對稱材料去除之後的翹曲
56‧‧‧過量超出量情況下的缺口
57‧‧‧上部工作盤中的溫度(體積)
58‧‧‧對稱材料去除之後的粗糙度/損傷
59‧‧‧不對稱材料去除之後的粗糙度/損傷
65‧‧‧與缺口成90∘處的厚度分佈曲線
66‧‧‧工作間隙未被監控時的凸形
67‧‧‧載盤材料參考標記
68‧‧‧載盤的磨損速率
69‧‧‧半導體晶圓的材料去除量和載盤磨損量的比率
70‧‧‧10分鐘後工作層的切削能力
71‧‧‧30分鐘後工作層的切削能力
72‧‧‧60分鐘後工作層的切削能力
73‧‧‧10至60分鐘後工作層的切削能力
74‧‧‧工作層切削能力隨時間的變化(不完整的)
75‧‧‧載盤的外齒部
76‧‧‧載盤中的挖去部分
77‧‧‧接收半導體晶圓的開口的內襯
78‧‧‧用於鎖合連接內襯和載盤的齒部
79a‧‧‧載盤的正面塗層
79b‧‧‧載盤的背面塗層
80‧‧‧載盤的塗層中露出的邊緣
81‧‧‧形狀為圓形「突起」的載盤部分面積的塗層
82‧‧‧形狀為伸長「棒」的載盤部分面積的塗層
83‧‧‧部分面積塗層與載盤的黏接
84‧‧‧載盤的連續鎖合的部分面積塗層
85‧‧‧載盤的填塞式(鉚接的)連續的部分面積塗層
86‧‧‧載盤的帶齒外環部
87‧‧‧載盤的插入物
90‧‧‧內部間隙測量感測器的測量變數
91‧‧‧外部間隙測量感測器的測量變數
92‧‧‧距離信號的微分元件
93‧‧‧間隙調節的控制元件
94‧‧‧間隙調節的操縱變數
95‧‧‧內部溫度感測器的測量變數
96‧‧‧外部溫度感測器的測量變數
97‧‧‧溫度信號的微分元件
98‧‧‧間隙溫度調節的控制元件
99‧‧‧間隙溫度調節的操縱變數
A‧‧‧載盤的相對磨損速率
ASR‧‧‧工作盤半徑
D‧‧‧厚度
F‧‧‧力
G‧‧‧半導體晶圓的材料去除量和載盤磨損量的比率(G因數)
H‧‧‧(累積分佈的)頻率
MAR‧‧‧平均去除速率
R‧‧‧(半導體晶圓的)半徑
RG‧‧‧相對間隙寬度(相對間隙)
RMS‧‧‧均方根；粗糙度
S‧‧‧工作層的相對切削能力
SSD‧‧‧亞表面損傷
t‧‧‧時間
T‧‧‧溫度
TTV‧‧‧總厚度變化
W‧‧‧翹曲
na 、ni 、no 、nu ‧‧‧旋轉轉速
第1圖是適用於實施本發明方法設備的透視圖。
第2圖是適用於實施本發明方法設備的下部工作盤俯視圖。
第3圖所示為根據本發明改變的適用於實施本發明方法設備的工作盤之間的工作間隙的原理。
第4圖所示為不同溫度下的工作間隙的徑向分佈曲線，該工作間隙係藉由適於實施本發明方法設備的兩個工作盤所形成。
第5圖所示為透過根據本發明改變之工作間隙並以此加工的半導體晶圓之TTV的累積頻率分佈與未根據本發明改變之工作間隙並以此加工的半導體晶圓的幾何分佈的比較圖。(TTV＝總厚度變化；半導體晶圓的最大和最小厚度之間的差)。
第6圖所示為在加工期間所測量的工作間隙的隙差和工作間隙中不同位置所得的表面溫度，該工作間隙係根據本發明透過控制工作盤形狀且大致保持恆定(隙差＝接近工作盤內邊緣的工作間隙寬度與接近工作盤外邊緣的工作間隙寬度之間的差)。
第7圖所示為在加工期間所測量的工作間隙的隙差和工作間隙 不同位置的改變的溫度，該工作間隙未根據本發明在加工期間加以控制。
第8圖所示為半導體晶圓的厚度分佈曲線，該半導體晶圓係透過本發明的方法而加工，其中在加工期間半導體晶圓以其面積的一部分暫時離開工作間隙。
第9圖所示為半導體晶圓的厚度分佈曲線，該半導體晶圓係透過非本發明的方法而加工，其中在加工期間半導體晶圓保持其全部面積都處於工作間隙之內。
第10圖所示為半導體晶圓的厚度分佈曲線，該半導體晶圓係透過非本發明的方法而加工，其中在加工期間半導體晶圓以其面積的一部分暫時離開工作間隙，但是該面積是非常大的區域範圍。
第11圖所示為利用本發明的方法在連續加工操作期間半導體晶圓的材料去除的平均速率，其中係使用本發明的載盤。
第12圖所示為利用非本發明的方法在連續加工操作時的材料去除平均速率，其中係使用非本發明的載盤。
第13圖所示為兩種半導體晶圓之間的翹曲比較圖，該兩種半導體晶圓分別是利用本發明方法加工而成的和利用非本發明方法加工而成的。
第14圖所示為兩種半導體晶圓正面和背面的表面損傷深度(亞表面損傷，SSD)比較圖，該兩種半導體晶圓分別是利用本發明的方法加工的和利用非本發明方法加工的，前者被兩個工作層去除的材料相等，而後者去除的材料不等。
第15圖所示為兩種半導體晶圓正面和背面的表面粗糙度比較 圖，該兩種半導體晶圓分別是利用本發明的方法加工的和利用非本發明方法加工的，其中前者被兩個工作層去除的材料相等，而後者去除的材料不等。
第16圖所示為半導體晶圓的厚度分佈曲線之直徑部分，該半導體晶圓係透過本發明的方法加工，且工作間隙是受控制的。
第17圖所示為半導體晶圓的厚度分佈曲線之直徑部分，該半導體晶圓係透過非本發明方法加工，且工作間隙是不受控制的。
第18圖所示為針對不同測試材料的載盤在加速磨損試驗中的磨損速率。
第19圖所示為不同的載盤測試材料在加速磨損試驗中，半導體晶圓的材料去除量和載盤磨損量的比率。
第20圖所示為不同的載盤測試材料在加速磨損試驗中，工作層的切削能力隨加工持續時間的相對變化。
第21圖所示為根據本發明的單層載盤(固體材料)的示例性實施方式。
第22圖所示為根據本發明的多層載盤的示例性實施方式，其中該載盤具有全部或部分的塗層。
第23圖所示為根據本發明的載盤的示例性實施方式，其中塗層的部分表面形狀是一個或多個「突起」或伸長的「棒」。
第24圖所示為根據本發明的載盤的示例性實施方式，其包括齒部的外環和插入物。
第25圖所示為根據本發明透過對稱的徑向力作用來調節工作盤形狀的原理。
第26圖所示為根據本發明透過快速控制工作間隙的溫度和緩慢控制工作盤的形狀相結合來控制工作間隙的原理。
1‧‧‧上部工作盤
4‧‧‧下部工作盤
9‧‧‧外部驅動環
11‧‧‧上部工作層
12‧‧‧下部工作層
13‧‧‧載盤
15‧‧‧半導體晶圓
30‧‧‧工作間隙
34‧‧‧用於提供加工助劑的孔
37‧‧‧測量工作間隙寬度(內部)的設備
38‧‧‧測量工作間隙寬度(外部)的設備
na 、ni 、no 、nu ‧‧‧旋轉轉速

Claims (29)

  1. 一種同時雙側研磨複數個半導體晶圓之方法，其中各該半導體晶圓係以自由運動的方式位於透過一轉動設備帶動旋轉的複數個載盤之一的挖去部分中，並因此在擺線軌跡上運動，其中該等半導體晶圓係在兩個旋轉的環形工作盤之間以去除材料的方式加工，其中各該工作盤於其表面係包括一含有經黏合之磨料的工作層，該等工作層之表面間係定義一工作間隙，其中係在研磨期間確定所形成之工作間隙之取決於位置的寬度(location-dependent width)，並且根據測得之工作間隙之取決於位置的寬度，藉由改變一在研磨期間引入該工作間隙的冷卻潤滑劑的溫度及/或體積流量來熱改變至少一個工作盤的外形，以使該工作間隙的最大寬度與最小寬度的差值與該工作盤寬度的比值，至少在材料去除量的最後10%期間，至多為50ppm。
  2. 如請求項1所述之方法，其中在外邊緣和內邊緣的該工作間隙寬度的差值與該工作盤的寬度之間的比值，為0至+50ppm。
  3. 如請求項1或2所述之方法，其中該工作間隙之取決於位置的寬度係透過在至少一個該工作盤中的非接觸式測量距離感測器在研磨期間在至少兩點來確定，且至少一個該距離感測器在該工作盤的內邊緣附近且至少一個該距離感測器在該工作盤的外邊緣附近。
  4. 如請求項1或2所述之方法，其中在研磨期間至少在兩點測量該工作間隙內的溫度，並且透過將在該工作間隙內如此測得的溫度分佈曲線與研磨開始之前所測得的溫度分佈曲線以 及分別針對該等溫度分佈曲線所量測之工作間隙之取決於位置的寬度相比較，以在研磨期間確定該工作間隙之取決於位置的寬度。
  5. 如請求項3所述之方法，其中在研磨期間至少在兩點測量該工作間隙內的溫度，並且透過將在該工作間隙內如此測得的溫度分佈曲線與研磨開始之前所測得的溫度分佈曲線以及分別針對該等溫度分佈曲線所量測之工作間隙之取決於位置的寬度相比較，來對該工作間隙之取決於位置的寬度的改變作一預測，且該預測係用於迅速控制該工作間隙之取決於位置的寬度，並透過在至少兩點測定的該工作間隙寬度來監控該工作間隙的實際取決於位置的寬度以及補償該工作間隙之取決於位置的寬度可能出現的偏差，以供緩慢控制。
  6. 如請求項5所述之方法，其中該工作間隙之取決於位置的寬度係在一控制回路中控制，其中該工作盤內邊緣和外邊緣處的該工作間隙寬度的差值構成控制變數(controlled variable)，該工作盤的溫度構成操縱變數(manipulated variable)，而在該工作間隙內測得的溫度則構成擾動變數(disturbance variables)，其中並透過一在加工期間引入該工作間隙的冷卻潤滑劑的溫度或體積流量來影響該工作盤的溫度。
  7. 如請求項1所示之方法，其中在加工期間，該等半導體晶圓以其一部分區域暫時離開由該等工作層所界定的一工作間隙，其中一徑向超出量(overrun)的最大值為大於0%，且至 多為該半導體晶圓直徑的20%，其中該超出量定義為一在相對於該工作盤的徑向所測得的長度，透過該長度，該半導體晶圓在加工期間可在特定點及時地伸出到該工作間隙的內邊緣或外邊緣之外。
  8. 如請求項7所述之方法，其中當該等半導體晶圓以其面積的一部分暫時離開該工作間隙時，該等半導體晶圓逐漸完全地並且實質上均等頻繁地(completely and essentially equally often)掃過該等工作層的整個邊緣區域。
  9. 如請求項7或8所述之方法，其中該等半導體晶圓暫時地藉由經過該工作間隙的內邊緣和暫時地藉由經過該工作間隙的外邊緣離開該工作間隙。
  10. 如請求項1所示之方法，其中該載盤係完全由一第一材料所構成，或者該載盤的一第二材料係完全或部分被該第一材料所覆蓋，以使在研磨期間只有該第一材料與該工作層進行機械接觸，且該第一材料與該工作層之間不存在任何會降低磨料鋒利度的相互作用。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該第一材料具有高耐磨性。
  12. 如請求項10或11所述之方法，其中該第一材料中不含玻璃纖維、碳纖維和陶瓷纖維。
  13. 如請求項10或11所述之方法，其中該第一材料含有一種或多種以下物質：聚胺甲酸酯(polyurethane，PU)、聚乙烯對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚矽氧(silicone)、橡膠、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、 聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚醯胺(polyamide，PA)、聚乙烯丁醛(polyvinyl butyral，PVB)、環氧樹脂(epoxy resin)、酚樹脂(phenolic resin)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚醚醚酮(polyether ether ketone，PEK)、聚甲醛/聚縮醛(polyoxymethylene/polyacetal，PON)、聚碸(polysulfone，PSU)、聚亞苯基碸(polyphenylene sulfone，PPS)和聚乙烯基碸(polyethylene sulfone，PES)。
  14. 如請求項10或11所述之方法，其中該第一材料含有一種或多種以下物質：熱塑彈性體形式的聚胺甲酸酯(TPE-U)、矽橡膠、矽樹脂、硫化橡膠(vulcanized rubber)、丁二烯-苯乙烯橡膠(butadiene-styrene rubber，SBR)、丙烯腈橡膠(acrylonitrile rubber，NBR)、乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM)、氟橡膠、部分結晶或非晶形聚乙烯對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酯系或共聚酯系熱塑彈性體(TPE-E)、聚醯胺、聚烯烴和聚氯乙烯(PVC)。
  15. 如請求項10或11所述之方法，其中該等載盤具有一由該第一材料所構成的塗層和一由該第二材料所構成的芯，其中該第二材料的彈性模數係高於該第一材料的彈性模數。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該第二材料是金屬。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該第二材料是鋼。
  18. 如請求項15所述之方法，其中該第二材料是塑膠。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該塑膠是經纖維補強的。
  20. 如請求項15所述之方法，其中該第一材料是未經補強的塑膠。
  21. 如請求項15所述之方法，其中透過沉積、浸漬、噴塗、灌注、溫或熱黏接、化學黏接、燒結或鎖合(positive locking)的方式，將該塗層施用到該芯上。
  22. 如請求項15所述之方法，其中該塗層包括個別的點或條，其中該等點或條係透過連接或壓制、注塑(injection molding)或黏接方式插入至該芯的匹配孔(matching holes)中。
  23. 如請求項15所述之方法，其中該塗層係在磨損後從該芯剝離，且塗敷一由該第一材料所構成的新塗層，其中該芯係重複利用。
  24. 如請求項15所述之方法，其中由該第二材料所構成的芯係獨有地由該載盤的一薄外部環所構成，其中該環包括一用於該轉動設備所帶動之驅動的載盤齒部(toothing)，其中該第一材料係透過鎖合、黏接或注塑與該芯連接，且該第一材料具有一個或多個用於接收各自的半導體晶圓(a respective semiconductor wafer)的挖去部分。
  25. 如請求項10所述之方法，其中該第一材料會引起該工作層中磨料的修整(dressing)。
  26. 如請求項25所述之方法，其中該修整係透過該載盤的該第一材料中硬物質的釋放來進行。
  27. 如請求項26所述之方法，其中由該載盤的該第一材料所釋放的該等硬物質比該工作層的磨料更軟。
  28. 如請求項27所述之方法，其中經釋放的該等硬物質是金剛砂 (氧化鋁，Al2 O3 )、碳化矽(SiC)、氧化鈰(CeO2 )或氧化鋯(ZrO2 )，且該工作層的磨料係包含金剛石(鑽石)。
  29. 如請求項26所述之方法，其中由該載盤的該第一材料中所釋放的該等硬物質是相當軟或該等硬物質的顆粒尺寸是相當小，以至於該等硬物質不會增大由該工作層的磨料加工所形成的該半導體晶圓表面的粗糙度和損傷深度。
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