TWI614801B - 晶圓的雙面拋光方法 - Google Patents

晶圓的雙面拋光方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI614801B
TWI614801B TW105133111A TW105133111A TWI614801B TW I614801 B TWI614801 B TW I614801B TW 105133111 A TW105133111 A TW 105133111A TW 105133111 A TW105133111 A TW 105133111A TW I614801 B TWI614801 B TW I614801B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
wafer
rough
double
liquid
Prior art date
Application number
TW105133111A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201742135A (zh
Inventor
崔世勳
李章熙
Original Assignee
上海新昇半導體科技有限公司
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 上海新昇半導體科技有限公司 filed Critical 上海新昇半導體科技有限公司
Publication of TW201742135A publication Critical patent/TW201742135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI614801B publication Critical patent/TWI614801B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • 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
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/06—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working plane surfaces
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (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)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本發明提供一種晶圓的雙面拋光方法，包括如下步驟：S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間；S2：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應拋光液，對所述晶圓正面及背面進行拋光，並在所述晶圓背面形成一聚合物薄膜；S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上的拋光液。本發明的雙面拋光過程中可以在晶圓背面形成聚合物薄膜，有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制了晶圓背面的蝕刻，改善了晶圓背面的局部光散射體品質及粗糙度品質。

Description

晶圓的雙面拋光方法
本發明屬於半導體製造領域，涉及一種晶圓的雙面拋光方法。
半導體晶圓通常由單晶錠而來，在對從單晶錠切割的半導體晶片實施研磨、清潔和蝕刻步驟之後，通過拋光對半導體晶片的表面實施磨光。
通常，為了實現矽晶片的拋光加工精度，達到積體電路矽晶片要求的技術指標，需進行二步拋光：粗拋光和精拋光。粗拋光過程通常包括晶圓正面及背面的拋光，精拋光過程通常僅針對晶圓正面。在對矽晶片表面進行分步化學機械拋光時，每步拋光所使用的拋光液及相應的拋光技術條件均有所不同，所對應的矽晶片各步所要達到的加工精度也不同。在粗拋光步驟中，除去矽晶片切割和成形殘留下的表面損傷層，加工成鏡面，最後通過對矽晶片進行“去霧”精拋光，從而最大程度上降低表面粗糙及其他微小缺陷。
在單面拋光(Single Side Polishing，SSP)的情況下，在加工過程中將半導體晶片通過膠結、真空或通過粘合將其背面保持在支撐板上，並在另一面上進行拋光。在雙面拋光(Double Side Polishing，DSP)的情況 下，將半導體晶片鬆散地插入薄的載板(carrier plate)中，並在各自由拋光墊(pad)覆蓋的上拋光盤和下拋光盤之間以“自由漂浮”方式在正面和背面上同時進行拋光。通過提供通常基於二氧化矽溶膠的拋光劑漿液來實施該拋光方法。現有技術同樣公開了使用固定粘結的研磨劑(“固定研磨劑拋光”，FAP)，其中半導體晶片在拋光墊上拋光，所述拋光墊與其它拋光墊不同之處在於其含有粘結在拋光墊中的研磨材料(“固定研磨劑”或EA墊)。德國專利申請DE102007035266A1描述了使用FA墊、用於拋光矽材料組成的基底的方法。
與單面拋光(SSP)相比，半導體晶片的同步雙面拋光(DSP)不但更經濟，而且還可得到就半導體晶片表面而言更高的平整度。
拋光液(Slurry)是拋光技術中的關鍵要素之一，其性能直接影響拋光後晶圓表面的品質。拋光液一般由超細固體粒子研磨劑(如奈米級SiO2、Al2O3粒子等)、表面活性劑、穩定劑、氧化劑等組成。固體粒子提供研磨作用，化學氧化劑提供腐蝕溶解作用。
現有的雙面拋光技術包括如下流程：(1)上定盤下降接觸於下定盤後加壓及定盤旋轉；(2)初步去除：採用迴圈粗拋光液去除自然氧化層；(3)主體去除：採用迴圈粗拋光液去除預設拋光量；(4)去離子水沖洗：控制之前步驟粗拋光液接觸；(5)表面活性劑處理：使晶圓表面親水化，控制粗糙度和奈米品質；(6)去除拋光墊上的表面活性劑及抑制拋光墊圖案形成。
在現有的雙面拋光技術中，由於粗拋光液(stock slurry)較高的PH值影響，加工後殘留在定盤拋光墊上的高鹼性粗拋光液會引起晶圓 表面腐蝕的現象，惡化晶圓粗糙度及LLS(local light scattering，局部光散射體)品質。特別是，與下定盤拋光墊接觸的晶圓背面的LLS和粗糙度品質，有劣勢於晶圓正面的傾向。
因此，如何提供一種晶圓的雙面拋光方法，以減少拋光後晶圓背面的腐蝕，改善LLS和晶圓粗糙度，成為本領域技術人員急待解決的一個重要技術問題。
鑒於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種晶圓的雙面拋光方法，用於解決現有技術中晶圓雙面拋光技術中，由於高鹼性粗拋光液殘留導致晶圓背面腐蝕，使得晶圓粗糙度品質及LLS品質降低的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種晶圓的雙面拋光方法，包括如下步驟：S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間；S2：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應拋光液，對所述晶圓正面及背面進行拋光，並在所述晶圓背面形成一聚合物薄膜；S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上的拋光液。
可選地，所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋光，去除晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋光，去除預設量晶圓材料；S2-3：在拋光第三階段停止供應粗拋光液，並供應精拋光液 對所述晶圓進行精拋光；其中，所述精拋光液中包含聚合物，在精拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
可選地，所述粗拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種；所述精拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種，或者所述精拋光液為不包含磨料的拋光劑溶液。
可選地，於所述步驟S2-1及步驟S2-2中，所述粗拋光液均為迴圈粗拋光液；於所述步驟S2-3中，所述精拋光液不進入迴圈。
可選地，通過添加KOH使得迴圈粗拋光液的PH值維持在10.5~11範圍內。
可選地，於所述步驟S2-1中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.20daN/cm2，拋光時長為1~5min；於所述步驟S2-2中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.20daN/cm2，拋光時長為20~40min；於所述步驟S2-3中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.05daN/cm2，拋光時長為1~5min。
可選地，於所述步驟S2-1、S2-2或S2-3中，所述上拋光盤的旋轉速度為20~40rpm，所述下拋光盤的旋轉速度為-10~-40rpm。
可選地，所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行拋光，去除晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段供應粗拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；S2-3：在拋光第三階段供應添加有水溶性聚合物的粗拋光液對所述晶圓進行拋光，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
可選地，於所述步驟S2-3中，所述水溶性聚合物的添加量小 於1wt%，添加所述水溶性聚合物後，所述粗拋光液的黏度為5-15cps。
可選地，所述粗拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
可選地，於所述步驟S2-1及步驟S2-2中，所述粗拋光液均為迴圈粗拋光液；於所述步驟S2-3中，所述添加有水溶性聚合物的粗拋光液不進入迴圈。
可選地，所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行拋光，去除晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；所述精拋光液中包含聚合物，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
可選地，所述粗拋光液或精拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
可選地，所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；所述精拋光液中包含聚合物，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
可選地，所述粗拋光液或精拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
可選地，還包括步驟S4：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應表面活性劑溶液，使所述晶圓表面親水化。
可選地，還包括步驟S5：升起所述上拋光盤，將所述晶圓從所述上拋光盤與所述下拋光盤之間卸載出，並採用高壓等離子水噴射法清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑。
可選地，所述聚合物包括瓜爾膠、黃原膠、醋酸纖維素、磺酸乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丁基甲基纖維素、羥乙基纖維素中的一種或多種。
如上所述，本發明的晶圓的雙面拋光方法，具有以下有益效果：本發明的晶圓的雙面拋光方法在常規粗拋光技術與去離子水清洗技術之間增加了一步精拋光步驟，該精拋光步驟使用精拋光液，拋光壓力是先前粗拋光步驟拋光壓力的10~50%，在5分鐘以內清除晶圓背面的局部光散射體顆粒。特別的，在該精拋光步驟中，精拋光液中的聚合物可以在晶圓背面形成聚合物薄膜，該聚合物薄膜可以有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制了晶圓背面的蝕刻，改善了晶圓背面的局部光散射體品質及粗糙度品質。本發明還可以在該精拋光步驟中採用添加了水溶性聚合物的粗拋光液代替所述精拋光液，有利於降低成本。此外，本發明也可不增加所述精拋光步驟，而是在常規粗拋光技術供應粗拋光液的同時供應包含聚合物的精拋光液，可達到相近的技術效果。
流程圖無符號說明
圖1-圖2顯示為本發明的晶圓的雙面拋光方法的技術流程圖。
圖3顯示為本發明的晶圓的雙面拋光方法在實施例一中的技 術流程圖。
圖4顯示為本發明的晶圓的雙面拋光方法在實施例三中的技術流程圖。
圖5顯示為本發明的晶圓的雙面拋光方法在實施例四中的技術流程圖。
圖6顯示為本發明的晶圓的雙面拋光方法在實施例五中的技術流程圖。
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
請參閱圖1至圖6。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的元件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各元件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其元件佈局型態也可能更為複雜。
本發明提供一種晶圓的雙面拋光方法，請參閱圖1，顯示為該方法的技術流程圖，包括如下步驟：
步驟S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間。
作為示例，所述上拋光墊與下拋光墊採用相同材質，晶圓正面與上拋光墊接觸，晶圓背面與下拋光墊接觸。
步驟s2：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應拋光液，對所述晶圓正面及背面進行拋光，並在所述晶圓背面形成一聚合物薄膜。
具體的，本步驟的作用一方面是完成晶圓正面及背面的拋光，另一方面是在拋光過程中在晶圓背面形成一聚合物薄膜。
具體的，本步驟的拋光可分為多個階段，每階段拋光所使用的拋光液及相應的拋光技術條件可有所不同，以達到所需的拋光精度。而本步驟中形成所述聚合物薄膜的聚合物材料可來自任意拋光階段所使用的拋光液。
作為示例，所述聚合物包括但不限於瓜爾膠、黃原膠、醋酸纖維素、磺酸乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丁基甲基纖維素、羥乙基纖維素中的一種或多種。
本發明中，所述聚合物薄膜可以有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制晶圓背面在拋光後繼續被殘留的高鹼性拋光液或化學試劑蝕刻，有助於改善晶圓背面的局部光散射體品質及粗糙度品質。
需要指出的是，聚合物薄膜可同時形成於晶圓背面及晶圓正面，但是通常情況下，晶圓背面在雙面拋光技術之後不再進行拋光，而晶圓正面還會經歷後續的精拋光階段，因此，晶圓正面形成的聚合物薄膜對 最終晶圓正面的品質改善意義不大，而晶圓背面形成的聚合物薄膜對晶圓背面的粗糙度品質、局部光散射體顆粒數量參數至關重要。
步驟S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上的拋光液。
具體的，本步驟的去離子水清洗可以去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上殘留的大部分拋光液，為後續步驟提供一個相對潔淨的處理環境。而由於所述聚合物薄膜的存在，即使所述上拋光墊及下拋光墊中仍殘留有未去除拋光液，拋光液中的堿也難以與晶圓背面的矽發生反應，從而降低了晶圓背面的再腐蝕。
作為示例，本步驟的去離子水清洗過程中，加工承重在0.01~0.05daN/cm2，加工時長為1~5min。
進一步的，請參閱圖2，本發明的晶圓的雙面拋光方法還包括步驟S4：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應表面活性劑溶液，使所述晶圓表面親水化。
具體的，本步驟使晶圓表面親水化可以改善晶圓表面的粗糙度品質和奈米(Nano)品質。表面活性劑具有吸附、潤濕、滲透、分散、增溶等特性，其降低液體表面張力的根本原因是通過吸附作用使水表面形成定向吸附層，以分子間吸引力較弱的疏水基代替分子間作用力較強的水分子，使空氣和水的接觸面積減少，從而使水的表面張力急劇下降。為了避免離子污染，本步驟中採用非離子表面活性劑種類，從親水基上看，分為多元醇型和聚醚醇型，多元胺醇型表面活性劑具有優良的乳化、增溶、潤濕、擴散、滲透和抗靜電能力。
進一步的，本發明的晶圓的雙面拋光方法還包括步驟S5：升起所述上拋光盤，將所述晶圓從所述上拋光盤與所述下拋光盤之間卸載出，並採用高壓等離子水噴射法清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑。
具體的，除了清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑之外，高壓等離子水噴射還可以進一步清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑。拋光墊在拋光一段時間後，就有一些拋光顆粒、拋光液結晶以及拋光墊殘留物嵌留在拋光墊溝槽內，這些都會影響拋光液在拋光墊的分佈以及造成拋光完成的晶圓矽片表面產生刮傷，影響最終成品的良率甚至導致成品報廢。所以，需要對拋光墊進行高壓去離子水清洗，以便沖洗掉殘留在拋光墊溝槽內的殘留物使得拋光墊得到功能恢復。
至此，通過本發明的方法完成了晶圓的雙面拋光，後續可進一步進行晶圓的正面精拋光技術。
下面為本發明的晶圓的雙面拋光方法的幾個應用示例。
實施例一：
本發明提供一種晶圓的雙面拋光方法，請參閱圖3，顯示為該方法的技術流程圖，包括如下步驟：
S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間；
S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋光，去除晶圓表面的氧化層；
S2-2：在拋光第二階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋 光，去除預設量晶圓材料；
S2-3：在拋光第三階段停止供應粗拋光液，並供應精拋光液對所述晶圓進行精拋光；其中，所述精拋光液中包含聚合物，在精拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上的拋光液。
S4：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應表面活性劑溶液，使所述晶圓表面親水化；
S5：升起所述上拋光盤，將所述晶圓從所述上拋光盤與所述下拋光盤之間卸載出，並採用高壓等離子水噴射法清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑。
本實施例中，所述步驟S2分為三個拋光階段，其中，前兩個階段與常規晶圓雙面粗拋光技術相同，均採用粗拋光液，作用分別是去除晶圓表面的氧化層及去除預設量晶圓材料，作為示例，所述預設量為大於10μm厚。而第三個階段是本發明額外增加的步驟，相當於在常規粗拋光技術與去離子水清洗技術之間增加了一步精拋光步驟，該精拋光步驟使用精拋光液。在該精拋光步驟中，精拋光液中的聚合物可以在晶圓背面形成聚合物薄膜，該聚合物薄膜可以有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制了晶圓背面的蝕刻，改善了晶圓背面的局部光散射體品質及粗糙度品質。
具體的，所述精拋光液與所述粗拋光液的不同之處在於，所 述精拋光液中包含聚合物。作為示例，所述粗拋光液中的磨料包括但不限於氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種，磨料平均粒徑範圍是10-100nm；所述精拋光液中的磨料包括但不限於氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種，磨料平均粒徑範圍是30-60nm。所述精拋光液中的聚合物包括但不限於瓜爾膠、黃原膠、醋酸纖維素、磺酸乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丁基甲基纖維素、羥乙基纖維素中的一種或多種。
當然，所述粗拋光液及精拋光液中還包括水、表面活性劑、鹼性化合物等，此為本領域技術人員所熟知，此處不應過分限制本發明的保護範圍。
作為示例，於所述步驟S2-1及步驟S2-2中，所述粗拋光液均為迴圈粗拋光液；可通過添加KOH使得迴圈粗拋光液的PH值維持在10.5~11範圍內。於所述步驟S2-3中，所述精拋光液不進入迴圈，即不斷供應新的精拋光液，廢棄的精拋光液不再在本步驟中重新利用。
作為示例，於所述步驟S2-1中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.20daN/cm2，拋光時長為1~5min；於所述步驟S2-2中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.20daN/cm2，拋光時長為20~40min；於所述步驟S2-3中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.05daN/cm2，優選為先前粗拋光步驟拋光壓力的10~50%，拋光時長為1~5min。
作為示例，於所述步驟S2-1、S2-2或S2-3中，所述上拋光盤的旋轉速度為20~40rpm，所述下拋光盤的旋轉速度為-10~-40rpm。
本實施例的晶圓的雙面拋光方法在常規粗拋光技術與去離 子水清洗技術之間增加了一步精拋光步驟，該精拋光步驟使用精拋光液，拋光壓力是先前粗拋光步驟拋光壓力的10~50%，在5分鐘以內清除晶圓背面的局部光散射體顆粒。特別的，在該精拋光步驟中，精拋光液中的聚合物可以在晶圓背面形成聚合物薄膜，該聚合物薄膜可以有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制了晶圓背面的蝕刻，改善了晶圓背面的局部光散射體(LLS)品質及粗糙度品質。
實施例二：
本實施例與實施例一採用基本相同的技術方案，不同之處在於，實施例一中，步驟S2-3所採用的精拋光液中包含磨料，而本實施例中，步驟S2-3所採用的精拋光液為不包含磨料的拋光劑溶液。
由於步驟S2-3的主要作用是在晶圓背面形成聚合物薄膜，因此即使所述精拋光液中不包含磨料，也可達到該目的。此外，步驟S2-1及步驟S2-2也會在拋光墊及晶圓表面殘留不少磨料顆粒，所述拋光劑溶液與這些磨料顆粒結合，同樣可以起到實施例一中步驟S2-3去除局部光散射體顆粒的目的。
實施例三：
本發明提供一種晶圓的雙面拋光方法，請參閱圖4，顯示為該方法的技術流程圖，包括如下步驟：
S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間；
S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋 光，去除晶圓表面的氧化層；
S2-2：在拋光第二階段供應粗拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；
S2-3：在拋光第三階段供應添加有水溶性聚合物的粗拋光液對所述晶圓進行拋光，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上的拋光液。
S4：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應表面活性劑溶液，使所述晶圓表面親水化；
S5：升起所述上拋光盤，將所述晶圓從所述上拋光盤與所述下拋光盤之間卸載出，並採用高壓等離子水噴射法清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑。
本實施例與實施例一及實施例二的不同之處在於，本實施例在步驟S2-3的精拋光步驟中採用添加了水溶性聚合物的粗拋光液代替所述精拋光液，有利於降低成本。
作為示例，於所述步驟S2-3中，所述水溶性聚合物的添加量小於1wt%，添加所述水溶性聚合物後，所述粗拋光液的黏度為5-15cps。所述粗拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
作為示例，於所述步驟S2-1及步驟S2-2中，所述粗拋光液均為迴圈粗拋光液；於所述步驟S2-3中，所述添加了水溶性聚合物的粗拋光液的粗拋光液原材料可採用新的粗拋光液，也可以採用之前迴圈過的粗拋光 液，但是拋光過後，所述添加有水溶性聚合物的粗拋光液不再進入迴圈，以免對其它晶圓拋光過程中的步驟S2-1、及S2-2產生干擾。
本實施例的晶圓的雙面拋光方法可達到與實施例一及實施例二基本相同的技術效果，在晶圓背面形成聚合物薄膜，該聚合物薄膜可以有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制了晶圓背面的蝕刻，改善了晶圓背面的局部光散射體品質及粗糙度品質。
實施例四：
本發明提供一種晶圓的雙面拋光方法，請參閱圖5，顯示為該方法的技術流程圖，包括如下步驟：
S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間；
S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋光，去除晶圓表面的氧化層；
S2-2：在拋光第二階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；所述精拋光液中包含聚合物，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上的拋光液。
S4：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應表面活性劑溶液，使所述晶圓表面親水化；
S5：升起所述上拋光盤，將所述晶圓從所述上拋光盤與所 述下拋光盤之間卸載出，並採用高壓等離子水噴射法清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑。
本實施例與實施例一、實施例二及實施例三的不同之處在於，本實施例可不增加所述精拋光步驟，而是在拋光第二階段同時供應粗拋光液和包含聚合物的精拋光液。
作為示例，所述粗拋光液或精拋光液中的磨料包括但不限於氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
所述步驟S2-2為晶圓雙面拋光的主技術流程，作用是去除預設量的晶圓材料。由於在步驟S2-2中同時供應粗拋光液和精拋光液，拋光液中聚合物的存在降低了拋光液中的堿及磨料與晶圓之間的化學作用及機械作用，因此相對於實施例一、實施例二及實施例三，本實施例的拋光速度有所降低，但是拋光品質有所提高，並且同樣可在晶圓背面形成聚合物層，有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制了晶圓背面的蝕刻，改善了晶圓背面的局部光散射體品質及粗糙度品質。
實施例五：
本發明提供一種晶圓的雙面拋光方法，請參閱圖6，顯示為該方法的技術流程圖，包括如下步驟：
S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間；
S2-1：在拋光第一階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除晶圓表面的氧化層；
S2-2：在拋光第二階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；所述精拋光液中包含聚合物，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、上拋光墊及下拋光墊上的拋光液。
S4：在所述晶圓與所述上拋光墊、下拋光墊之間供應表面活性劑溶液，使所述晶圓表面親水化；
S5：升起所述上拋光盤，將所述晶圓從所述上拋光盤與所述下拋光盤之間卸載出，並採用高壓等離子水噴射法清除所述上拋光墊及下拋光墊上殘留的表面活性劑。
本實施例與實施例四採用基本相同的技術方案，不同之處在於，本實施例中，步驟S2-1與步驟S2-2均同時供應粗拋光液和精拋光液，可達到與實施例四相近的技術效果。
綜上所述，本發明的晶圓的雙面拋光方法在常規粗拋光技術與去離子水清洗技術之間增加了一步精拋光步驟，該精拋光步驟使用精拋光液，拋光壓力是先前粗拋光步驟拋光壓力的10~50%，在5分鐘以內清除晶圓背面的局部光散射體顆粒。特別的，在該精拋光步驟中，精拋光液中的聚合物可以在晶圓背面形成聚合物薄膜，該聚合物薄膜可以有效將晶圓背面與粗拋光步驟殘留的高鹼性粗拋光液隔離，並將晶圓背面與後續親水化處理採用的化學試劑隔離，從而抑制了晶圓背面的蝕刻，改善了晶圓背面的局部光散射體品質及粗糙度品質。本發明還可以在該精拋光步驟中採用添加了水溶性聚合物的粗拋光液代替所述精拋光液，有利於降低成本。此 外，本發明也可不增加所述精拋光步驟，而是在常規粗拋光技術供應粗拋光液的同時供應包含聚合物的精拋光液，可達到相近的技術效果。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的申請專利範圍所涵蓋。
流程圖無符號說明

Claims (18)

  1. 一種晶圓的雙面拋光方法，包括如下步驟：S1：將晶圓裝載於載體盤的切口中，並置於覆蓋有上拋光墊的上拋光盤與覆蓋有下拋光墊的下拋光盤之間；S2：在所述晶圓與所述上拋光墊、所述下拋光墊之間供應拋光液，對所述晶圓正面及背面進行拋光，並在所述晶圓背面形成一聚合物薄膜；S3：在所述晶圓與所述上拋光墊、所述下拋光墊之間供應去離子水，去除所述晶圓、所述上拋光墊及所述下拋光墊上的拋光液。
  2. 如請求項1所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋光，去除所述晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段供應粗拋光液對所述晶圓進行粗拋光，去除預設量晶圓材料；S2-3：在拋光第三階段停止供應粗拋光液，並供應精拋光液對所述晶圓進行精拋光；其中，所述精拋光液中包含聚合物，在精拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
  3. 如請求項2所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述粗拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種；所述精拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種，或者所述精拋光液為不包含磨料的拋光劑溶液。
  4. 如請求項2所述的晶圓的雙面拋光方法，其中於所述步驟S2-1及步驟S2-2 中，所述粗拋光液均為迴圈粗拋光液；於所述步驟S2-3中，所述精拋光液不進入迴圈。
  5. 如請求項4所述的晶圓的雙面拋光方法，其中通過添加氫氧化鉀(KOH)使得所述迴圈粗拋光液的PH值維持在10.5~11範圍內。
  6. 如請求項2所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述步驟S2-1中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.20daN/cm2，拋光時間為1~5min；於所述步驟S2-2中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.20daN/cm2，拋光時間為20~40min；於所述步驟S2-3中，載入到所述晶圓上的拋光壓力範圍是0.01~0.05daN/cm2，拋光時間為1~5min。
  7. 如請求項2所述的晶圓的雙面拋光方法，其中於所述步驟S2-1、S2-2或S2-3中，所述上拋光盤的旋轉速度為20~40rpm，所述下拋光盤的旋轉速度為-10~-40rpm。
  8. 如請求項1所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行拋光，去除晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段供應粗拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；S2-3：在拋光第三階段供應添加有水溶性聚合物的粗拋光液對所述晶圓進行拋光，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面構成所述聚合物薄膜。
  9. 如請求項8所述的晶圓的雙面拋光方法，其中於所述步驟S2-3中，所述水溶性聚合物的添加量小於1wt%，添加所述水溶性聚合物後，所述粗 拋光液的黏度為5-15cps。
  10. 如請求項8所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述粗拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
  11. 如請求項8所述的晶圓的雙面拋光方法，其中於所述步驟S2-1及步驟S2-2中，所述粗拋光液均為迴圈粗拋光液；於所述步驟S2-3中，所述添加有水溶性聚合物的粗拋光液不進入迴圈。
  12. 如請求項1所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段供應粗拋光液對所述晶圓進行拋光，去除晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；所述精拋光液中包含聚合物，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
  13. 如請求項12所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述粗拋光液或精拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
  14. 如請求項1所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述步驟S2包括：S2-1：在拋光第一階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除所述晶圓表面的氧化層；S2-2：在拋光第二階段同時供應粗拋光液和精拋光液對所述晶圓進行拋光，去除預設量晶圓材料；所述精拋光液中包含聚合物，在拋光過程中，所述聚合物結合於所述晶圓背面，構成所述聚合物薄膜。
  15. 如請求項14所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述粗拋光液或精拋光液中的磨料包括氧化矽、氧化鋁和氧化鈰中的一種或多種。
  16. 如請求項1~15任意一項所述的晶圓的雙面拋光方法，其中還包括步驟S4：在所述晶圓與所述上拋光墊、所述第二拋光墊之間供應表面活性劑溶液，使所述晶圓表面親水化。
  17. 如請求項16所述的晶圓的雙面拋光方法，其中還包括步驟S5：升起所述上拋光盤，將所述晶圓從所述上拋光盤與所述下拋光盤之間卸載出，並採用高壓等離子水噴射法清除所述上拋光墊及所述下拋光墊上殘留的表面活性劑。
  18. 如請求項1~15任意一項所述的晶圓的雙面拋光方法，其中所述聚合物包括瓜爾膠、黃原膠、醋酸纖維素、磺酸乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥丁基甲基纖維素、羥乙基纖維素中的一種或多種。
TW105133111A 2016-05-18 2016-10-13 晶圓的雙面拋光方法 TWI614801B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??201610332985.7 2016-05-18
CN201610332985.7A CN107398780B (zh) 2016-05-18 2016-05-18 一种晶圆的双面抛光方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201742135A TW201742135A (zh) 2017-12-01
TWI614801B true TWI614801B (zh) 2018-02-11

Family

ID=60394553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105133111A TWI614801B (zh) 2016-05-18 2016-10-13 晶圓的雙面拋光方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN107398780B (zh)
TW (1) TWI614801B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI732244B (zh) * 2019-07-11 2021-07-01 昇陽國際半導體股份有限公司 晶圓拋光方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107932296B (zh) * 2017-12-04 2019-07-30 中电科技集团重庆声光电有限公司 半导体晶圆背面抛光装置
CN112454017A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 西安奕斯伟硅片技术有限公司 硅片抛光方法和硅片抛光设备
CN112652526A (zh) * 2020-12-14 2021-04-13 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种硅片抛光方法和硅片
CN112658975A (zh) * 2020-12-17 2021-04-16 江苏集萃精凯高端装备技术有限公司 片状氧化镥激光晶体研磨方法
CN113001379A (zh) * 2021-03-17 2021-06-22 天津中环领先材料技术有限公司 一种大尺寸硅片双面抛光方法
CN113941952B (zh) * 2021-11-01 2022-12-23 徐州领测半导体科技有限公司 一种半导体晶圆的双面抛光工艺
CN117245542B (zh) * 2023-11-17 2024-01-23 苏州博宏源机械制造有限公司 晶圆双面抛光设备及工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050054203A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-10 Shuhei Yamada Polishing composition
US20060156635A1 (en) * 2004-12-16 2006-07-20 K.C. Tech Co., Ltd. Abrasive particles, polishing slurry, and producing method thereof
US20090267197A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Hun Kim Semiconductor device for preventing the leaning of storage nodes and method for manufacturing the same
US20140256227A1 (en) * 2011-11-07 2014-09-11 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Double-side polishing method
US20150124264A1 (en) * 2012-05-09 2015-05-07 Koninklijke Philips N.V. System and method for stabilizing optical shape sensing

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100516886B1 (ko) * 2002-12-09 2005-09-23 제일모직주식회사 실리콘 웨이퍼의 최종 연마용 슬러리 조성물
CN101310926A (zh) * 2007-05-22 2008-11-26 天津晶岭电子材料科技有限公司 硅片研磨表面粗糙度控制方法
CN103128649B (zh) * 2011-11-28 2016-08-03 无锡华润上华科技有限公司 能减少残余浆料的化学机械抛光方法
CN103100965B (zh) * 2013-02-05 2015-07-01 中国电子科技集团公司第四十六研究所 InP单晶片双面抛光方法及装置
CN104015123A (zh) * 2014-06-18 2014-09-03 蓝思科技股份有限公司 一种蓝宝石面板的双面抛光工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050054203A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-10 Shuhei Yamada Polishing composition
US20060156635A1 (en) * 2004-12-16 2006-07-20 K.C. Tech Co., Ltd. Abrasive particles, polishing slurry, and producing method thereof
US20090267197A1 (en) * 2008-04-29 2009-10-29 Hun Kim Semiconductor device for preventing the leaning of storage nodes and method for manufacturing the same
US20140256227A1 (en) * 2011-11-07 2014-09-11 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Double-side polishing method
US20150124264A1 (en) * 2012-05-09 2015-05-07 Koninklijke Philips N.V. System and method for stabilizing optical shape sensing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI732244B (zh) * 2019-07-11 2021-07-01 昇陽國際半導體股份有限公司 晶圓拋光方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201742135A (zh) 2017-12-01
CN107398780B (zh) 2020-03-31
CN107398780A (zh) 2017-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI614801B (zh) 晶圓的雙面拋光方法
TWI470684B (zh) 拋光由半導體材料所構成之基材的方法
TWI616940B (zh) 晶圓的拋光方法
KR101862139B1 (ko) 반도체 웨이퍼의 제조 방법
TWI567811B (zh) 拋光半導體晶圓兩面的方法
CN107155368B (zh) 硅晶圆的研磨方法
KR20000017512A (ko) 웨이퍼 기판 재생방법 및 웨이퍼 기판 재생을 위한 연마액 조성물
JP2011103460A (ja) 半導体ウェハの研磨方法
CN111251163B (zh) 一种获得亲水性表面的抛光硅片加工方法
KR20090050939A (ko) 폴리싱된 에지를 구비한 반도체 웨이퍼의 제조 방법
WO2002011185A2 (en) Method of polishing a semiconductor wafer
JP5331777B2 (ja) 半導体ウェハの研磨方法
JP4085356B2 (ja) 半導体ウェーハの洗浄乾燥方法
CN112975578B (zh) 一种改善硅抛光片表面粗糙度的抛光方法
CN111095491A (zh) 硅晶片的双面抛光方法
CN110517951B (zh) 一种改善sti研磨前晶圆微刮伤的清洗方法
JP2007027488A (ja) 半導体ウェーハの研磨方法
KR100728887B1 (ko) 실리콘 웨이퍼 양면 연마방법
JP3551229B2 (ja) 半導体基板の研磨終了時の研磨反応停止液及びこれを用いた研磨停止方法
KR102172311B1 (ko) 반도체 기판의 보호막 형성 방법
TW202141566A (zh) 半導體晶圓之物理乾式表面處理方法及其表面處理用組成物
KR100883511B1 (ko) 반도체 웨이퍼 연마 방법 및 장치
KR20130143307A (ko) 마스크 블랭크용 기판 연마 장치 및 이를 이용한 마스크 블랭크용 기판 연마방법
WO2001096065A1 (fr) Procede de polissage de pieces
JP6858763B2 (ja) 多結晶仕上げを有する半導体ウエハを処理する方法