TWI416611B - 拋光墊及拋光半導體晶圓的方法 - Google Patents

拋光墊及拋光半導體晶圓的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI416611B
TWI416611B TW099113851A TW99113851A TWI416611B TW I416611 B TWI416611 B TW I416611B TW 099113851 A TW099113851 A TW 099113851A TW 99113851 A TW99113851 A TW 99113851A TW I416611 B TWI416611 B TW I416611B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
abrasive
polishing pad
semiconductor wafer
wafer
Prior art date
Application number
TW099113851A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201101386A (en
Inventor
Roland Koppert
Original Assignee
Siltronic Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic Ag filed Critical Siltronic Ag
Publication of TW201101386A publication Critical patent/TW201101386A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI416611B publication Critical patent/TWI416611B/zh

Links

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
    • H01L21/04—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/0056—Control means for lapping machines or devices taking regard of the pH-value of lapping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/14—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face
    • B24D13/147—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by the front face comprising assemblies of felted or spongy material; comprising pads surrounded by a flexible material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/04—Aqueous dispersions
    • 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
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

拋光墊及拋光半導體晶圓的方法
本發明係關於一種拋光墊以及一種拋光半導體晶圓的方法。
待拋光的半導體晶圓通常係一矽晶圓或一具有由矽所衍生之層狀結構的基材(例如矽-鍺)。該矽晶圓尤其用於生產半導體元件，如記憶體晶片(DRAM)、微處理器、感測器、發光二極體等。
矽晶圓的生產要求(尤其用於製造記憶體晶片和微處理器)係越來越嚴格。首要係針對矽晶圓本身的晶體性質(如關於缺陷密度、用於捕獲金屬雜質的內部去疵物(getters))，其次亦特別對晶圓的幾何結構(geometry)和平坦度。一具有二個完美平面平行面、絕佳之平坦度(特別在製造元件的矽晶圓面)以及低的表面粗糙度之矽晶圓乃為所欲的。此外，亦期望能夠利用元件面的全部區域，但是由於晶圓邊緣的厚度下降及邊緣區域的不良幾何結構，目前並無法實現。
已知傳統拋光半導體晶圓的方法乃為造成此種邊緣下降的原因。首先包含雙面拋光(double-side polishing，DSP)，其藉由在供有拋光漿料的拋光墊的情況下，同步拋光半導體晶圓之二面，即去除拋光；以及化學機械拋光(chemical mechanical polishing,CMP)，相較之下，其包括一使用一較軟拋光墊之僅正面(元件面)的最終拋光，即所謂的無霧拋光(修飾)。在此二種拋光方法中，均以拋光劑漿料的形式提供研磨物。
所謂的「固定研磨物拋光」(fixed-abrasive plishing，FAP)技術在半導體晶圓拋光中係相對新穎的，但在元件工業中係早已悉知並已徹底了解一段時間，其中，半導體晶圓係在一含有一黏合在拋光墊上之研磨材質的拋光墊(固定研磨物墊)上拋光。
在下文中，將一使用一固定研磨物拋光之拋光墊的拋光步驟簡稱為FAP步驟。
與DSP和CMP的關鍵差別在於，在DSP和CMP中拋光墊係不含研磨物。
德國專利申請案DE 102007035266A1描述了一種拋光由矽材料所構成之基材的方法，其包括二個FAP類型的拋光步驟，不同之處在於，在第一拋光步驟中，在基材和拋光墊之間導入一含有固體物質形態之非黏合研磨材料之拋光劑漿料，而在第二拋光步驟中，以一不含固體物質的拋光劑溶液替換該拋光劑漿料。
如前所述，根據先前技術所拋光的半導體晶圓會在其邊緣區域的厚度上呈示一非所欲的降低(邊緣下降)。
邊緣幾何結構通常係藉由描述一或多個邊緣下降參數而量化，該參數通常係涉及矽晶圓的總厚度或其正面和/或背面的邊緣幾何結構，且可用於辨識常見的矽晶圓邊緣區域之厚度降低或同樣在邊緣區域之矽晶圓正面和/或背面的平坦度降低。在Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 38(1999)，pp. 38-39中係描述一種測量矽晶圓邊緣下降的方法。
本發明之目的係藉由一種拋光半導體晶圓的方法所實現，其中，在一第一步驟中，藉由一包含粒徑為0.1微米至1.0微米之固定研磨物的拋光墊並在供應一不含固體物質之pH值至少為11.8的拋光劑的情況下，拋光半導體晶圓的背面，以及，在一第二步驟中，拋光半導體晶圓的正面，其中係提供一pH值小於11.8的拋光劑。
經本案發明人之體認，當使用一包含固定研磨物的拋光墊及一pH大於或等於11.8之不含研磨物的拋光劑，拋光半導體晶圓的背面時，不會發生在傳統拋光方法中所觀察到之半導體晶圓厚度的邊緣下降，相反地，以此種方式拋光的半導體晶圓甚至在其邊緣厚度上會有所增加。對此，業經發現拋光劑的pH值乃為關鍵要點。
藉由後續之拋光正面步驟，其中使用一pH值小於11.8的拋光劑，可以得到一優異的半導體晶圓邊緣幾何結構，無論拋光墊係含有固定研磨物或不含研磨物(如同傳統CMP拋光墊)。
此乃因使用pH小於11.8的拋光劑之FAP方法，以類似傳統CMP拋光法的方式(其多半與拋光劑的pH值無關)驅使產生一邊緣下降。
然而，由於先前在背面拋光期間在邊緣處產生了增厚，正面拋光對此二種效應產生補償作用。
無論如何，此產生一在其厚度上無邊緣下降之半導體晶圓。
長久以來之需求因而得以滿足。尤其是正因為晶圓的邊緣區域中的邊緣下降和不良幾何係導致不是全部晶圓區域，而僅僅是減去特定的邊緣排除(2毫米至3毫米)的晶圓區域能被用於元件生產的原因。本發明可以預期生產量的大量提高，因為，通過本發明，邊緣排除實際上被降至零，且首次獲得全部區域可以利用的半導體晶圓。
本發明並未由先前技術所教示。儘管從DE 102007035266A1中已知能在使用pH為10至12(鹼性範圍)之拋光劑的情況下進行FAP，然在該方法中必須在半導體晶圓的同一面提供二次FAP拋光加工(一次使用而另一次不使用含研磨物的拋光劑)。在半導體晶圓中一次背面FAP拋光加工與第二次正面FAP或CMP拋光加工的組合並未公開過。
此外，先前技術中亦無公開，在大於或等於11.8的pH下，藉由在半導體晶圓的邊緣區域去除較少之材料(相較於例如半導體晶圓中心)之情況下，產生一選擇性的材料去除。此亦無需進行調查，因為昔日在本領域中習知技藝者認為在FAP的情況下和CMP的情況下，pH值都不具有如此之選擇性效果，而僅是在FAP的情況下，化學性地輔助或增強該藉由黏合在該拋光墊中的研磨物之機械去除，以及在CMP的情況下，化學性地輔助或增強該藉由含在該拋光劑中的研磨材料之機械去除，此化學性輔助或增強係均勻地在整個晶圓區域上發生。
其在FAP情況下顯示如此不同之結果且拋光劑的pH值可產生如此之選擇性去除的事實是令人驚奇的。使FAP技術可用於完全消除在所有拋光法中總是發生的邊緣下降之實情，係絕對不可預見的。本領域習知技藝者昔日係認為在任何拋光法中都必須使材料去除盡可能小，並且藉由半導體晶圓的凸面或凹面拋光，試圖使邊緣下降盡可能地限制在最外側之邊緣區域。
因此，拋光晶圓中的邊緣下降係如此被接受。
在隨後的磊晶步驟中，先前技術中嘗試在預處理步驟中，於磊晶反應器中補償所述之邊緣下降。
其他藉由邊緣研磨去除邊緣區域的不良幾何結構的嘗試無法構成一適合的解決方案，尤其是由於在操作期間，在邊緣上所產生的損傷係被視為一幾乎很難處理的問題，即在任何情況下，在邊緣研磨之後都必須進行邊緣拋光加工。儘管此法適合在DSP後用於去除邊緣下降，但在隨後的CMP步驟後會再次產生邊緣下降，如此一來，難以證實是經濟性的。
因此，本發明的方法係唯一在正面拋光後沒有邊緣下降且無需任何額外措施的情況下，提供經精細拋光之晶圓(正面的CMP或FAP之後)的可行方法。
越來越重要的是，在生產具有傑出幾何結構和奈米拓撲特質的晶圓的過程中，尤其在22奈米設計規則要求(依據國際半導體技術路線圖(International Techology Roadmap for Semiconductors，ITRS))的情況下，以及在日漸趨增之晶圓直徑的情況下(由300奈米變為450奈米)，開發滿足此等要求的拋光方法是重要的。
以程序工程之觀點，尤其在獲得必備之幾何結構的情況下(在此主要為晶圓邊緣幾何結構和奈米拓撲)，去除材料性之傳統化學機械拋光(CMP)已不再能夠符合此等要求，特別在半導體晶圓之邊緣下降和相關之邊緣排除或可被利用的(就所需之幾何性質而言)半導體晶圓區域(在本領域中具有通常技藝者亦使用術語「固定品質區」)之方面，此早已是顯而易見。
根據本發明，使用一包含固定研磨物的拋光墊之方法係在所請求的pH值範圍下，對背面進行一單面拋光，或者，進行一同步之雙面拋光處理。
在該方法期間，根據待拋光之半導體晶圓的起始幾何結構，pH值可被改變或調配為一恆定值。
尤佳係藉由一包含固定研磨物的拋光墊，以背面及正面順序拋光之方式，實施二階段的FAP。
在此情況下，此二拋光過程(即背面拋光和正面拋光)可以彼此協調，以針對性地影響晶圓幾何結構和晶圓奈米拓撲，尤其在晶圓邊緣區域。
為此目的，根據本發明，該正面必須使用與該背面不同的pH值拋光。
因此，藉由疊合二個拋光輪廓(正面和背面)，可特別產生一非常特殊的邊緣輪廓，且邊緣下降可以理想地降至零。
因此，根據本發明，pH值的變化係用來改變外側晶圓邊緣之厚度輪廓。
相較之下，相異的化學機械拋光法，不論方法之進行方式(雙面拋光、單面拋光、去除或無霧拋光)，皆以固定的pH值進行，因此無法針對性地影響半導體晶圓之邊緣區域之幾何結構。
本發明的方法針對直徑為450毫米的新技術世代半導體晶圓的拋光係特別具有優勢，尤其因為在此種大直徑的情況下，使用傳統拋光方法所致的邊緣區域的幾何結構問題係更加突出的。如本發明所請求之方法般控制pH之拋光消除了此等問題。
本發明的方法對半導體晶圓之外側邊緣區域之幾何結構產生了一改良作用，特別對於半導體晶圓邊緣小於或等於10毫米，尤佳係小於或等於5毫米的距離內。
在半導體晶圓的背面拋光期間，拋光劑溶液較佳係包含以下之化合物：碳酸鈉(Na2 CO3 )、碳酸鉀(K2 CO3 )、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH4 OH)、氫氧化四甲銨(TMAH)或前述之任何所欲的混合物。
所述化合物在該拋光劑溶液中的比例較佳為0.01重量%至10重量%，尤佳係0.01重量%至0.2重量%。
尤佳係使用碳酸鉀。
該拋光劑溶液的pH值至少為11.8。
此外，該拋光劑溶液可更含有一或多種其他添加物，舉例言之，如潤濕劑和界面活性劑之界面活性添加物、作為保護性膠體的穩定劑、防腐劑、殺菌劑、醇和錯合劑。
根據本發明之方法中，在背面拋光期間係使用一包含在拋光墊上黏合有研磨材料之拋光墊(FAP或FA墊)。
適合的研磨材料包含如鈰、鋁、矽、鋯元素的氧化物的顆粒以及如碳化矽、氮化硼或金剛石的硬質物質的顆粒。
特別合適的拋光墊係具有一由重複微結構所構形之表面形貌。
該等微結構(柱)係具有如具圓柱形或多邊形橫截面之柱狀或者角錐狀或平截頭角錐狀。
此種拋光墊之詳細描述係載於例如WO 92/13680 A1和US 2005/227590 A1中。
尤佳係使用氧化鈰顆粒黏合在拋光墊中，同參照US 6602117 B1。
包含在FAP拋光墊中之研磨物的平均粒徑較佳係0.1微米至1.0微米，更佳係0.1微米至0.6微米，及尤佳係0.1微米至0.25微米。
具有多層結構的拋光墊係特別適合進行本方法。在此情況下，拋光墊之其中一層要為應力緩衝(compliant)的。可藉此調節和隨後連續轉變墊的高度。應力緩衝層較佳係一非織造層。尤佳係一由浸漬在聚氨酯中之聚酯纖維所構成的層(非織造)。
應力緩衝層較佳係對應於拋光墊的最底層。位於其上者較佳係如一由聚氨酯所構成的發泡體層，其藉由黏著層固定在應力緩衝層上。位於上述PU發泡體上者係一由更硬的硬質材料所構成的層，較佳係由硬塑膠所構成的層，如聚碳酸酯係適合的。位於該硬質層上者係具有微複結構(micro-replicated)的層，即真正的固定研磨物層。
然而，應力緩衝層也可位於發泡體層和硬質層之間，或直接位於固定研磨物層之下。
較佳係藉由壓感黏著(pressure-sensitive adhesive，PSA)層將各層彼此固定在一起。
本案發明人己意識到，一不含總是存在於FAP拋光墊中之先前技術中之PU發泡體層的拋光墊會導致良好的結果。
在這種情況下，拋光墊包含一具有微複結構(microreplicated structure)的層、一應力緩衝層和一由如聚碳酸酯之硬塑膠所構成的層，其中該應力緩衝層可為該拋光墊的中間層，或者為該拋光墊的最底層。
該等新穎的拋光墊係特別適用於一種多板拋光機(產自Applied Materials，Inc.的AMAT Reflection)。此拋光機包括一5區薄膜載具，其允許在5個區中設定不同的壓力分佈。與該應力緩衝拋光墊結合對經拋光之晶圓的幾何結構能得到的優異成果。
在半導體晶圓的正面拋光期間，較佳係使用一含有研磨物的拋光劑。
研磨材料在拋光劑漿料中的比例較佳係0.25重量%至20重量%，尤佳係0.25重量%至1重量%。
該研磨材料顆粒的粒徑分佈較佳係單峰分佈。
該平均粒徑係5奈米至300奈米，尤佳係5奈米至50奈米。
該研磨材料包括一以機械式去除基材材料之材料，較佳係一或多種鋁、鈰或矽元素的氧化物。
含有膠體分散二氧化矽的拋光劑漿料係尤佳的。
該拋光劑漿料較佳係含有添入於其中之添加物，如碳酸鈉(Na2 CO3 )、碳酸鉀(K2 CO3 )、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH4 OH)、氫氧化四甲基銨(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)。
然而，該拋光劑漿料可以含有一或多種其他添加物，舉例言之，如潤濕劑和表面活性劑之表面活性添加物、作為保護性膠體的穩定劑、防腐劑、殺菌劑、和配位劑。
在該正面的拋光期間之pH值必須小於11.8。
該pH值較佳為10至11.5。
在拋光加工期間較佳係使用一不包含固定研磨物的拋光墊。傳統的CMP拋光墊係適合於此目的。該所用的CMP拋光墊是具有一多孔性基質的拋光墊。
該拋光墊較佳係包含一熱塑性或熱固性(heat-curable)聚合物。如聚氨酯、聚碳酸酯、聚醯胺、聚丙烯酸酯、聚酯等多種材料皆為適用的材料。
該拋光墊較佳係包含固態之微孔性聚氨酯。
使用由浸漬有聚合物之經發泡的板材或氈或纖維基材所構成的拋光墊亦是較佳的。
也可使基材中與塗層具有不同的孔分布和孔徑之方式構成經塗覆/經浸漬的拋光墊。
該拋光墊可實質上為平面的，或是多孔的。
為了控制拋光墊之孔隙度，可以在拋光墊中導入填料。
市售之拋光墊有如Rodel Inc.之SPM 3100或Rohm & Hass之DCP系列的墊及有IC1000TM 、PolytexTM 或SUBATM 之商標的墊。
此外，除所述拋光墊外，較佳亦可使用如在背面拋光期間所使用的FAP墊。
原則上，係藉由拋光頭之輔助，將半導體晶圓要拋光的面壓向位於一拋光板上的拋光墊。
拋光頭還包含一扣環，其橫向環繞著該基材且防止其在拋光期間自拋光頭中滑出。
在現代拋光頭之情況下，將晶圓中遠離拋光墊之面置於一傳送施加拋光壓力的彈性膜上。該膜係一形成氣墊或液墊之可細分的腔室系統的一部分。
然而，拋光頭亦可在使用一彈性支撐體(背墊)代替膜之情況中使用。
該基材係在基材和拋光墊之間供應有一拋光劑，且在拋光頭和拋光板旋轉之情況下被拋光。
在此種情況下，拋光頭額外在該拋光墊上平行移動，藉此得到一更全面利用之拋光墊區域。
此外，本發明的方法同樣可實施在單板或多板拋光機上。
較佳係使用具有二個，尤佳係使用具有三個拋光板和拋光頭的多板拋光機。
實施例
在一第一步驟中，藉由一包含固定研磨物的拋光墊，在供應有一配製在特定pH值之拋光溶液的情況下，以在邊緣處產生一特定厚度輪廓之方式，拋光一直徑300毫米之矽晶圓的背面。
該拋光墊包含一截頭角錐狀之含有氧化鈰(CeO2 )顆粒之微複結構。
該粒徑為0.1微米至1.0微米。
該FAP拋光方法能專門在藉由提高鹼性溶液的pH值、不使用矽溶膠之情況下，將非所欲的邊緣下降轉變為一邊緣提高，即產生所需之反向彎曲。
就結果而言，藉由使用pH值至少為11.8的無研磨物拋光溶液拋光背面，會在晶圓邊緣區域產生一邊緣提高，且在以pH值為11.2所進行之後續的晶圓正面拋光過程中，會因此產生一反向作用(bias)以補償在此情況下所傾向形成之邊緣下降，並因此形成一平面之晶圓邊緣區域。
在這種情況下，可以傳統的CMP步驟之方式或以pH值小於11.8之固定研磨物拋光之方式實施正面拋光。此二種拋光方法皆會導致邊緣下降的形成。本發明的方法成功地實施此二種類型的正面拋光。
在實驗中發現，為了設定晶圓背面所欲之表面粗糙度，用適合的矽溶膠例如Glanzox 3900*實施一第二部分拋光步驟係有利的，這同樣在FAP拋光墊上發生。
*Glanzox 3900係一產自日本之Fujimi Incorporated，以濃縮液之形式提供之拋光劑漿料的商品名。該濃縮液pH為10.5，含有約9重量%的膠體SiO2 ，平均粒徑係30奈米至40奈米。
可以在任何時機下加入其他種典型之傳統CMP拋光步驟(軟質墊+鹼性矽溶膠)，當作具少量去除之無霧面拋光法，以進一步地降低表面粗糙度並降低缺陷密度(如局部光散射物(localized light scatterers，LLS))，但此並非本發明成功之關鍵。

Claims (18)

  1. 一種拋光半導體晶圓的方法，其中，在一第一步驟中，藉由一包含粒徑為0.1微米至1.0微米之固定研磨物的拋光墊並在供應一不含固體材料之pH值至少為11.8的拋光劑的情況下，拋光半導體晶圓的背面，以及，在一第二步驟中，拋光該半導體晶圓的正面，其中係供應一pH值小於11.8的拋光劑。
  2. 如請求項1所述的方法，其中在該第一步驟中的拋光劑是以下化合物的水溶液：碳酸鈉(Na2 CO3 )、碳酸鉀(K2 CO3 )、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH4 OH)、氫氧化四甲基銨(TMAH)或前述之任何所欲的混合物。
  3. 如請求項2所述的方法，其中該拋光劑溶液的pH值為11.8至12.5，且所述化合物在該拋光劑溶液中的比例為0.01重量%至10重量%。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中該第二步驟中之該拋光劑為一含有研磨材料的拋光劑漿料，且該研磨材料在該拋光劑漿料中的比例為0.25重量%至20重量%。
  5. 如請求項4所述的方法，其中該研磨材料在該拋光劑漿料中的比例為0.25重量%至1重量%。
  6. 如請求項5所述的方法，其中該研磨材料的平均粒徑為5奈米至300奈米。
  7. 如請求項6所述的方法，其中該研磨材料的平均粒徑為5奈米至50奈米。
  8. 如請求項4所述的方法，其中該在拋光劑漿料中的研磨材料包含一或多種鋁、鈰或矽元素的氧化物。
  9. 如請求項8所述的方法，其中該拋光劑漿料含有膠體分散二氧化矽。
  10. 如請求項4所述的方法，其中該拋光劑漿料的pH值為10至11.5。
  11. 如請求項10所述的方法，其中係藉由選自以下群組的添加物調配該拋光劑漿料的pH值：碳酸鈉(Na2 CO3 )、碳酸鉀(K2 CO3 )、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH4 OH)、氫氧化四甲基銨(TMAH)或前述之任何所欲的混合物。
  12. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中在該第一步驟中所使用之該拋光墊含有選自鈰、鋁、矽或鋯元素的氧化物的顆粒或硬質材料的顆粒的研磨物。
  13. 如請求項12所述的方法，其中該硬質材料係碳化矽、氮化硼或金剛石。
  14. 如請求項12所述的方法，其中該在固定研磨物拋光(FAP)之該拋光墊中所含的研磨物的平均粒徑為0.1微米至0.6微米。
  15. 如請求項14所述的方法，其中該在固定研磨物拋光(FAP)之該拋光墊中所含的研磨物的平均粒徑為0.1微米至0.25微米。
  16. 如請求項12所述的方法，其中在該第二步驟中也使用此一含 有研磨物的拋光墊。
  17. 如請求項12所述的方法，其中該含有研磨物的拋光墊係多層的，且在一具有由研磨顆粒所組成的微複結構(microreplicated structures)之層的一側，包含一應力緩衝(compliant)非織造層和一硬塑膠層。
  18. 如請求項1至3中任一項所述的方法，其中該半導體晶圓係直徑為300毫米或更大的矽晶圓。
TW099113851A 2009-06-24 2010-04-30 拋光墊及拋光半導體晶圓的方法 TWI416611B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030297A DE102009030297B3 (de) 2009-06-24 2009-06-24 Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201101386A TW201101386A (en) 2011-01-01
TWI416611B true TWI416611B (zh) 2013-11-21

Family

ID=43367023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099113851A TWI416611B (zh) 2009-06-24 2010-04-30 拋光墊及拋光半導體晶圓的方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8444455B2 (zh)
JP (1) JP5581117B2 (zh)
KR (2) KR101218905B1 (zh)
CN (1) CN101927455B (zh)
DE (1) DE102009030297B3 (zh)
SG (1) SG186658A1 (zh)
TW (1) TWI416611B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057593A1 (de) 2009-12-09 2011-06-16 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe
TWI510328B (zh) * 2010-05-03 2015-12-01 Iv Technologies Co Ltd 基底層、包括此基底層的研磨墊及研磨方法
KR101295921B1 (ko) * 2011-11-07 2013-08-13 주식회사 엘지실트론 연마패드의 표면처리방법 및 이를 이용한 웨이퍼의 연마방법
JP6016301B2 (ja) 2013-02-13 2016-10-26 昭和電工株式会社 単結晶ＳｉＣ基板の表面加工方法、その製造方法及び単結晶ＳｉＣ基板の表面加工用研削プレート
US10124463B2 (en) * 2015-02-03 2018-11-13 Johnny Blox, Llc Sanding pad
CN112846948B (zh) * 2019-11-28 2024-02-23 东莞新科技术研究开发有限公司 一种晶圆表面的加工方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200621426A (en) * 2004-10-27 2006-07-01 Ppg Ind Ohio Inc Polyurethane urea polishing pad
TW200819244A (en) * 2006-07-10 2008-05-01 Ppg Ind Ohio Inc Polishing pad with window for planarization

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5152917B1 (en) 1991-02-06 1998-01-13 Minnesota Mining & Mfg Structured abrasive article
US6069080A (en) * 1992-08-19 2000-05-30 Rodel Holdings, Inc. Fixed abrasive polishing system for the manufacture of semiconductor devices, memory disks and the like
JPH08174405A (ja) 1994-12-20 1996-07-09 Hitachi Kasei Polymer Co Ltd 研磨材の接着方法
GB2316414B (en) * 1996-07-31 2000-10-11 Tosoh Corp Abrasive shaped article, abrasive disc and polishing method
JP3843545B2 (ja) 1996-07-31 2006-11-08 東ソー株式会社 研磨用成形体、それを用いた研磨用定盤及び研磨方法
US5692950A (en) * 1996-08-08 1997-12-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive construction for semiconductor wafer modification
US5897426A (en) * 1998-04-24 1999-04-27 Applied Materials, Inc. Chemical mechanical polishing with multiple polishing pads
JP3329288B2 (ja) * 1998-11-26 2002-09-30 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
US6214704B1 (en) * 1998-12-16 2001-04-10 Memc Electronic Materials, Inc. Method of processing semiconductor wafers to build in back surface damage
US6227944B1 (en) * 1999-03-25 2001-05-08 Memc Electronics Materials, Inc. Method for processing a semiconductor wafer
US6569901B2 (en) * 2000-01-28 2003-05-27 Novo Nordisk A/S Alkynyl-substituted propionic acid derivatives, their preparation and use
JP3775176B2 (ja) 2000-06-29 2006-05-17 株式会社Ｓｕｍｃｏ 半導体ウェーハの製造方法及び製造装置
US6602117B1 (en) * 2000-08-30 2003-08-05 Micron Technology, Inc. Slurry for use with fixed-abrasive polishing pads in polishing semiconductor device conductive structures that include copper and tungsten and polishing methods
US6475072B1 (en) * 2000-09-29 2002-11-05 International Business Machines Corporation Method of wafer smoothing for bonding using chemo-mechanical polishing (CMP)
EP1261020A4 (en) 2000-10-26 2005-01-19 Shinetsu Handotai Kk PROCESS FOR PRODUCING PLATELETS, POLISHING APPARATUS AND PLATELET
US7192340B2 (en) * 2000-12-01 2007-03-20 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Polishing pad, method of producing the same, and cushion layer for polishing pad
US6632129B2 (en) * 2001-02-15 2003-10-14 3M Innovative Properties Company Fixed abrasive article for use in modifying a semiconductor wafer
JP4008219B2 (ja) 2001-09-27 2007-11-14 触媒化成工業株式会社 研磨材
KR100877386B1 (ko) * 2001-11-13 2009-01-07 도요 고무 고교 가부시키가이샤 연마 패드 및 그 제조 방법
JP2004071833A (ja) 2002-08-06 2004-03-04 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 半導体ウェーハの両面研磨方法
US7416962B2 (en) * 2002-08-30 2008-08-26 Siltronic Corporation Method for processing a semiconductor wafer including back side grinding
AU2003272674A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Polishing pad for planarization
US6908366B2 (en) * 2003-01-10 2005-06-21 3M Innovative Properties Company Method of using a soft subpad for chemical mechanical polishing
US6884156B2 (en) * 2003-06-17 2005-04-26 Cabot Microelectronics Corporation Multi-layer polishing pad material for CMP
US7160178B2 (en) 2003-08-07 2007-01-09 3M Innovative Properties Company In situ activation of a three-dimensional fixed abrasive article
EP1697084A1 (en) * 2003-11-26 2006-09-06 3M Innovative Properties Company Method of abrading a workpiece
JP2007521980A (ja) * 2004-02-17 2007-08-09 エスケーシー カンパニー リミテッド 研磨パッドのベースパッド及びそれを含む多層パッド
US20050227590A1 (en) * 2004-04-09 2005-10-13 Chien-Min Sung Fixed abrasive tools and associated methods
JP2006265410A (ja) 2005-03-24 2006-10-05 Sekisui Chem Co Ltd 複層研磨パッド用両面粘着テープ及び複層研磨パッドの製造方法
JP4820108B2 (ja) * 2005-04-25 2011-11-24 コマツＮｔｃ株式会社 半導体ウエーハの製造方法およびワークのスライス方法ならびにそれらに用いられるワイヤソー
US20070049164A1 (en) * 2005-08-26 2007-03-01 Thomson Clifford O Polishing pad and method for manufacturing polishing pads
JP4898172B2 (ja) * 2005-09-08 2012-03-14 日本ミクロコーティング株式会社 研磨パッド及びその製造方法並びに研磨方法
TW200720023A (en) * 2005-09-19 2007-06-01 Rohm & Haas Elect Mat A method of forming a stacked polishing pad using laser ablation
DE102007035266B4 (de) * 2007-07-27 2010-03-25 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren eines Substrates aus Silicium oder einer Legierung aus Silicium und Germanium

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200621426A (en) * 2004-10-27 2006-07-01 Ppg Ind Ohio Inc Polyurethane urea polishing pad
TW200819244A (en) * 2006-07-10 2008-05-01 Ppg Ind Ohio Inc Polishing pad with window for planarization

Also Published As

Publication number Publication date
CN101927455B (zh) 2013-06-19
TW201101386A (en) 2011-01-01
DE102009030297B3 (de) 2011-01-20
US20130157543A1 (en) 2013-06-20
CN101927455A (zh) 2010-12-29
JP2011009737A (ja) 2011-01-13
KR101218905B1 (ko) 2013-01-18
US8444455B2 (en) 2013-05-21
KR101340246B1 (ko) 2013-12-10
KR20110112246A (ko) 2011-10-12
SG186658A1 (en) 2013-01-30
US20100330882A1 (en) 2010-12-30
KR20100138738A (ko) 2010-12-31
JP5581117B2 (ja) 2014-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI421934B (zh) 拋光半導體晶圓的方法
TWI393183B (zh) 雙面拋光半導體晶圓的方法
CN101355032B (zh) 用于抛光由半导体材料构成的基材的方法
TWI566287B (zh) 半導體材料晶圓的拋光方法
TWI431678B (zh) 拋光半導體晶圓邊緣的方法
TWI420585B (zh) 用於生產半導體晶圓的方法
TWI416611B (zh) 拋光墊及拋光半導體晶圓的方法
TWI398336B (zh) 製造半導體晶圓的方法
JP2014110433A (ja) 少なくとも１つのウエハを研磨する方法
JP5343099B2 (ja) 半導体ウェハの研磨方法
KR101133355B1 (ko) 반도체 웨이퍼의 연마 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees