TWI618601B - 兩面研磨方法與使用該兩面研磨方法之磊晶晶圓之製造方法 - Google Patents

兩面研磨方法與使用該兩面研磨方法之磊晶晶圓之製造方法 Download PDF

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Abstract

提供能夠在晶圓的兩面研磨時刻意做出所欲的邊緣 滾降之兩面研磨用載具及使用該載具的晶圓研磨方法，以及製造出使用經過此種兩面研磨加工後的晶圓並提高其背面的平坦度之磊晶晶圓的磊晶晶圓的製造方法。
兩面研磨用載具10，其配置於分別貼附有研磨 布4、5的上定盤2和下定盤3之間，具有用以保持夾在上定盤2和下定盤3之間的晶圓W之保持孔10a，在保持孔10a的上側角部及下側角部當中的至少一者形成平邊部12c。然後使用由此兩面研磨用載具10製造的矽晶圓製造磊晶矽晶圓。

Description

兩面研磨方法與使用該兩面研磨方法之磊晶晶圓之製造方法
本發明係關於兩面研磨用載具及使用該載具之晶圓的兩面研磨方法與磊晶晶圓之製造方法。再者，本發明係關於採用經過此種兩面研磨方法研磨加工後的晶圓作為基板材料的磊晶晶圓之製造方法。
磊晶矽晶圓被廣泛使用作為半導體元件的基板材料。磊晶矽晶圓係為在基體(bulk)矽晶圓的表面形成磊晶矽膜，其結晶的完全性高，因此能夠製造高品質且可靠性高的半導體元件。
作為磊晶矽晶圓的基板材料之主體矽晶圓係由後述方式製造：對於由丘克拉斯基法(CZ法)育成的矽單結晶鑄錠(ingot)依序施以外圍研削、切片、粗磨(lapping)、蝕刻、兩面研磨、單面研磨、清洗等的程序。其中，兩面研磨程序係為將晶圓加工為特定厚度並提高晶圓的平坦度所必須的程序，其係使用同時研磨晶圓兩面的兩面研磨裝置來進行。
例如專利文獻1中記載了如下述之關於兩面研磨 加工的技術，為了抑制如外周疲塌的研磨後晶圓平坦度的惡化，使得保持晶圓之載具的樹脂隔片的內周面之平面度為100μm以下並將內周面的垂直度維持在5°以下，同時研磨晶圓的兩面。另外在專利文獻2中記載了，為了降低兩面研磨後的晶圓之外周疲塌並提高其平坦度，使用鈦製的兩面研磨裝置用載具，並使其表面粗度Ra為0.14μm以上。
在磊晶矽晶圓中，確保平坦度也是重要課題之一。例如在專利文獻3中記載了，為了提高磊晶矽晶圓的平坦度，測定磊晶膜形成前經過第1平坦化處理之矽晶圓的平坦度、磊晶膜形成後的磊晶晶圓之平坦度、及磊晶膜的膜厚分布，將這些測定值前饋並進行磊晶晶圓的第2平坦化處理。另外在專利文獻4中記載了，為了要抑制矽附著在晶圓背面的端部並提高晶圓的平坦度，設定反射構件的傾斜角度以將磊晶成長裝置內的加熱用燈群發出的電磁波導向晶圓的端部。
先行技術文獻 專利文獻：
專利文獻1：日本特開2014-50913號公報
專利文獻2：日本特開2008-23617號公報
專利文獻3：日本特開2011-23422號公報
專利文獻4：日本特開2011-146537號公報
如上述，在磊晶晶圓內也要求要有高平坦度。但 是，如第11圖所示，在磊晶成長爐內供給至矽晶圓W之表面的原料氣體通過矽晶圓W的背面側之邊緣和基座33之間的微小縫隙迴流到晶圓W的背面側，因此使得矽也堆積在矽晶圓W的背面之外周部。其結果為，如第12圖所示般，在矽晶圓W之背面SB的外周部形成背面矽膜Eb，使得磊晶矽晶圓EW的背面SB之外周部的平坦度惡化。
因此，本發明之目的為提供一種磊晶晶圓的製造方法，其能夠容易地製造出背面平坦度較高的磊晶晶圓。再者，本發明的另一目的為提供一種晶圓的兩面研磨方法及用於該方法之兩面研磨用載具，其能夠製造適合的矽晶圓以作為此種磊晶晶圓的基板材料。
本案發明人一再探討解決上述課題的方法，結果發現，估計堆積在晶圓背面之外周部的磊晶矽之堆積量並事先形成晶圓背面的邊緣滾降的方法是有效的，藉由邊緣滾降抵銷掉磊晶成長造成的晶圓外周部的厚度增加量，藉此能夠抑制磊晶晶圓外周部的平坦度之惡化。
調整邊緣滾降量的方法有例如調節研磨墊或改變研磨壓力的方法。但是，為了調整邊緣滾降量而進行研磨墊調節或研磨壓力改變時，必須要改變研磨程序設定，因此也伴隨著研磨率的改變，使得晶圓的全域形狀改變而難以確保所欲之品質，對於量產化有相當大的弊害。
本發明係基於上述技術見解而做出，依據本發明的兩面研磨用載具配置於分別貼附有研磨布的上定盤和下定 盤之間，具有用以保持夾在上述上定盤和上述下定盤之間的晶圓之保持孔，該兩面研磨用載具的特徵在於：在上述保持孔的上側角部及下側角部當中的至少一者形成平邊部。
依據本發明，在晶圓的兩面研磨程序中能夠刻意在晶圓的背面側做出所欲的邊緣滾降。因此，使用此晶圓作為磊晶矽晶圓的基板材料時，能夠提高磊晶膜成膜後的最終的磊晶晶圓製品之平坦度。
在本發明中以此為佳：上述平邊部的高度尺寸為該載具之厚度的一半以下。在此情況下，上述平邊部的寬度尺寸與上述平邊部的上述高度尺寸相等為佳，上述平邊部的上述高度尺寸及上述寬度尺寸均為0.2mm以上且0.4mm以下尤佳。藉此，在確保載具的晶圓保持機能的同時，能夠在晶圓形成所欲的邊緣滾降。
依據本發明的兩面研磨用載具包括：具有較上述晶圓的直徑大的圓形開口之金屬製的載具本體，以及沿著上述載具本體的上述開口之內周配置的環狀的樹脂隔片，上述保持孔由上述樹脂隔片的內側開口構成，於上述樹脂隔片形成上述平邊部為佳。如此一來，在具備樹脂隔片的兩面研磨用載具中，在確保載具的晶圓保持機能的同時，也能夠在晶圓形成所欲的邊緣滾降。
依據本發明的兩面研磨用載具，係由具有圓形開口的樹脂製之載具本體構成，上述載具本體的上述開口成為上述保持孔，於上述開口形成上述平邊部為佳。如此一來，在未使用獨立於載具本體的樹脂隔片之樹脂製的兩面研磨用載具 中，在確保載具的晶圓保持機能的同時，也能夠在晶圓形成所欲的邊緣滾降。
再者，依據本發明的晶圓之兩面研磨方法，其特徵在於：將晶圓安裝在具有上記特徴的兩面研磨用載具的上述保持孔內，在用上述上定盤和上述下定盤夾住上述晶圓及上述兩面研磨用載具的狀態下，使上述上下定盤旋轉，以同時研磨上述晶圓的兩面。
再者，依據本發明的晶圓之兩面研磨方法以此為佳：同時研磨上述晶圓的兩面，使得朝向上述兩面研磨用載具中形成了上述平邊部的晶圓背面側的邊緣滾降大於上述晶圓表面側的邊緣滾降。
再者，依據本發明的晶圓之兩面研磨方法以此為佳：在經過具有上記特徴的晶圓之兩面研磨方法研磨加工後的晶圓之上述表面的全面形成磊晶矽膜，並在上述晶圓的上述背面之外周部形成背面磊晶膜。
依據本發明，能夠提供兩面研磨用載具及使用該載具的晶圓研磨方法，其無須大幅度改變研磨條件就能夠刻意做出所欲的邊緣滾降，就能藉此提高磊晶膜成膜後的最終的晶圓製品之邊緣附近的平坦度。另外，依據本發明，能夠提供磊晶晶圓的製造方法，其使用藉由此種晶圓研磨方法研磨加工後的晶圓以提高背面的平坦度。
1‧‧‧兩面研磨裝置
2‧‧‧上定盤
3‧‧‧下定盤
4‧‧‧研磨布
5‧‧‧研磨布
6‧‧‧中心齒輪
7‧‧‧內齒輪
10‧‧‧兩面研磨用載具
10a‧‧‧保持孔(晶圓保持孔)
10b‧‧‧載具的外周齒
11‧‧‧載具本體
11a‧‧‧載具本體的開口
11b‧‧‧載具本體的外周齒(載具的外周齒)
12‧‧‧樹脂隔片
12a‧‧‧樹脂隔片的內側開口
12c‧‧‧平邊部
30‧‧‧磊晶成長裝置
31‧‧‧腔體
31a‧‧‧上部空間
32‧‧‧蓋構件
33‧‧‧基座
34‧‧‧預熱環
35‧‧‧支持軸
36‧‧‧氣體導入口
37‧‧‧導流板
38‧‧‧整流構件
39‧‧‧氣體排出口
40‧‧‧上部燈
41‧‧‧下部燈
CCB‧‧‧保持孔的下側角部
CCF‧‧‧保持孔的上側角部
CWB‧‧‧晶圓的上側角部
CWF‧‧‧晶圓的下側角部
Ea‧‧‧磊晶矽膜
Eb‧‧‧背面矽膜
EW‧‧‧磊晶矽晶圓(磊晶晶圓)
h1‧‧‧高度尺寸
h2‧‧‧寬度尺寸
L‧‧‧線段長
SB‧‧‧晶圓的背面
SF‧‧‧晶圓的表面
W‧‧‧矽晶圓(基板材料)
第1圖為表示依據本發明之實施形態的兩面研磨裝置之構成的略側面剖面圖。
第2圖為第1圖所示兩面研磨裝置的平面圖。
第3圖為表示載具之構成的圖，其中(a)為平面圖，(b)為側面剖面圖，(c)為保持孔之內周面附近的部分放大圖。
第4圖為用以說明將晶圓之保持孔磨平藉此以促進邊緣滾降之機制的模式圖。
第5圖為表示兩面研磨程序後的晶圓形狀之略剖面圖。
第6圖為表示磊晶矽晶圓之製造所使用之磊晶成長裝置的構成之一例的略剖面圖。
第7圖為依據本實施形態的磊晶矽晶圓之剖面圖。
第8圖為表示保持孔的磨平形狀和晶圓之平坦度的關係之圖表。
第9圖(a)及(b)為表示樣本晶圓的表面側之ZDD的測定結果的圖表。
第10圖(a)及(b)為表示磊晶晶圓EW的背面側之高度輪廓的圖表。
第11圖為用以說明在磊晶成長程序中，向晶圓的背面側堆積矽的堆積機制的模式圖。
第12圖為表示背面的外周部之平坦度已惡化的過去的磊晶矽晶圓的形狀之略剖面圖。
以下，參照附圖，詳細說明本發明的較佳實施形態。
第1圖為表示依據本發明之實施形態的兩面研磨裝置之構成的略側面剖面圖。再者，第2圖為第1圖所示兩面研磨裝置的平面圖，上述第1圖為沿著第2圖的R-R’線的剖面圖。
如第1圖及第2圖所示，兩面研磨裝置1具有設置為在上下方向相對的上定盤2和下定盤3，在上定盤2的下面及下定盤3的上面分別貼附了研磨布4、5。而且在上定盤2和下定盤3之間的中心部設置了中心齒輪6，在周緣部則設置了內齒輪7。晶圓W，在被安裝在兩面研磨用載具10的保持孔10a內的狀態下，被夾入上定盤2和下定盤3之間。
如第2圖所示，在中心齒輪6的周圍設置了5個載具10，各載具10的外周齒10b與中心齒輪6及內齒輪7的各齒部咬合，上定盤2及下定盤3藉由未圖示的驅動源而被旋轉驅動，藉此，各載具10一邊自轉一邊繞著中心齒輪6的周圍公轉。此時被安裝在載具10的保持孔10a內的矽晶圓W被保持在載具10上，藉由其與上下的研磨布4、5之接觸而使其兩面同時被研磨。在研磨時從未圖示的噴嘴供給研磨液。可以使用例如使膠體二氧化矽分散的鹼性溶液作為研磨液。
第3圖為表示載具10之構成的圖，其中(a)為平面圖，(b)為側面剖面圖，(c)為載具10之保持孔之內周面附近的部分放大圖。
如第3圖(a)及(b)所示，載具10具備：具有較矽晶圓W大的圓形開口11a之金屬製的載具本體11、以及沿著載具本體11的開口11a之內周配置的環狀之樹脂隔片12。
載具本體11為圓盤狀的構件，在其外周部設有外 周齒11b。載具本體11的代表性材料為SUS，但也可以採用鈦等的其他的金屬材料。載具本體11的厚度D係基於兩面研磨後的晶圓W之目標厚度而設定，例如直徑300mm晶圓用的載具10之厚度設定為0.8mm，進行定寸研磨以將加工前的厚度為1mm左右的晶圓W研磨到和載具10相同程度的厚度。開口11a的中心位置從載具本體11的中心位置偏移，因此，安裝在開口11a內的晶圓W以載具本體11的中心為旋轉軸進行偏心運動，藉此提高研磨效率及研磨的均一性。
樹脂隔片12係為介於晶圓W的外周面和載具本體11之開口11a的內周面之間以發揮阻止兩者接觸之效果的物件。樹脂隔片12的內側開口12a構成載具10的保持孔10a(參照第2圖)，晶圓W的外周面與樹脂隔片12的內周面接觸。樹脂隔片12的橫寬(環寬)為例如1.5mm，其係考慮載具本體11的開口11a之尺寸及晶圓W的尺寸而決定。樹脂隔片12的厚度與載具本體11的厚度D相同為佳。
如第3圖(c)所示，在樹脂隔片12的內側開口12a之內周部的下側角部CCB形成平邊部12c。在本實施形態中，只有樹脂隔片12之內側開口12a的內周面的下側角部CCB被磨平，不過也可以僅有上側角部CCF被磨平。亦即，在載具10的晶圓保持孔10a之內周部的上下的其中一方的角部形成平邊部12c即可。細節容後再述，不過，藉由在晶圓保持孔10a設置這樣的磨平，能夠刻意將晶圓W的單面側的邊緣滾降加大。
平邊部12c的高度尺寸h1及寬度尺寸h2均為0.1mm以上為佳。此係因為，高度尺寸h1及寬度尺寸h2未達0.1mm， 則無法達到設置平邊部12c的效果，而且就加工精度的觀點而言，磨平加工非常地困難。
另一方面，平邊部12c的高度尺寸h1為載具10之厚度D的一半以下(D≦h1/2)為佳，寬度尺寸h2為樹脂隔片12的橫寬以下為佳。因此，例如載具10的厚度為0.8mm時的平邊部12c之高度尺寸h1為0.4mm以下為佳，樹脂隔片12的橫寬為1.5mm時的平邊部12c的寬度尺寸h2為1.5mm以下為佳。此係因為，平邊部12c的高度尺寸h1大於載具10之厚度D的一半的情況下，邊緣滾降量變得太大而無法在磊晶膜成膜後確保所欲的平坦度，而且有可能妨礙保持晶圓W的功能。又因為，平邊部12c的寬度尺寸h2大於樹脂隔片12的橫寬的情況下，樹脂隔片12的厚度減少，晶圓W的邊緣滾降量會因此增加。
平邊部12c為C0.2~C0.4磨平尤佳。平邊部12c的高度尺寸h1及寬度尺寸h2一致，使得磨平角度為45度，藉此，能夠使磨平加工容易進行，並且提高加工精度。再者，將平邊部12c的高度尺寸h1及寬度尺寸h2都控制在0.2~0.4mm的範圍內，藉此能夠做出邊緣滾降，其具有可抵銷掉磊晶程序中堆積在晶圓背面之矽的堆積量的尺寸。
第4圖為用以說明將載具10之保持孔10a磨平藉此以促進邊緣滾降之機制的模式圖。
在保持孔10a的角部未磨平的晶圓W之表面SF側，和過去的載具一樣，藉由載具10的固定效果(對於研磨布的反作用力)改善晶圓W的邊緣滾降，提高晶圓W之外周部的平坦度。相對於此，在保持孔10a的角部被磨平的晶圓W的背面SB 側，因為平邊部12c的存在而使得固定效果減少，抑制了邊緣滾降的改善效果，使得晶圓W之外周部的平坦度降低。圖中所示之朝上的箭頭係表示，載具10對於研磨布4的反作用力大，朝下的箭頭則表示載具10對於研磨布5的反作用力小。
第5圖為表示兩面研磨後的晶圓W的形狀之略剖面圖。
如第5圖所示，兩面研磨後之矽晶圓W的外周部形狀為，表面SF側之角部CWF的邊緣滾降小，而背面SB側之角部CWB的滾降大。使用此種晶圓W作為磊晶矽晶圓的基板材料，能夠抵銷掉推積在晶圓W背面SB之外周部的矽所造成的厚度增加量，能夠提高磊晶矽晶圓背面之外周部的平坦度。
第6圖為表示磊晶矽晶圓之製造所使用之磊晶成長裝置的構成之一例的略剖面圖。
如第6圖所示，磊晶成長裝置30為逐片處理矽晶圓W的枚葉式的裝置，其具備：由石英玻璃構成的腔體31、以及覆蓋腔體31上方的蓋構件32。腔體31內設有晶圓支持用的基座33及預熱環34，基座33係由支持軸35所支持。腔體31之一方的側部設有氣體導入口36、導流板37及整流構件38，與此相對的另一方的端部則設有氣體排出口39。
在蓋構件32的上方，設置了用以加熱載置於基座33上的矽晶圓W之上部燈40。另外在基座33的下方，設置了從下側加熱矽晶圓W的下部燈41。
在採用具有如上述構成的磊晶成長裝置30的磊晶晶圓的製造中，將矽晶圓W載置在基座33上之後，將上部燈40 及下部燈41啟動以加熱晶圓W，並且從氣體排出口39進行排氣，同時將三氯矽烷(SiHCl3)或二氯矽烷(SiH2Cl2)等的原料氣體從氣體導入口36導入腔體31內。
原料氣體從氣體導入口36通過導流板37、整流構件38，流入腔體31的上部空間31a。藉由上部燈40及下部燈41將晶圓W、基座33及預熱環34加熱，原料氣體在層流狀態下沿著已被加熱的晶圓W之表面流過，藉此在晶圓W的表面發生磊晶成長，形成磊晶膜。
另外如第11圖所示，矽晶圓W的背面側的邊緣和基座33的表面線接觸，兩者之間有因為微小的凹凸而形成的非常小的縫隙，原料氣體從此縫隙迴流到晶圓W的背面側，使得矽堆積在晶圓W的背面之外周部。但是，晶圓W的外周部之矽堆積被晶圓背面的邊緣滾降抵銷，使得背面的外周部呈現平坦的形狀，因此，即使在晶圓W背面的外周部有矽堆積著的情況下，晶圓背面的平坦度也不會惡化。
第7圖為依據本實施形態的磊晶矽晶圓之剖面圖。
如第7圖所示，磊晶矽晶圓EW具備：背面SB側的邊緣滾降大於表面SF側的矽晶圓W(參照第5圖)、以及形成於矽晶圓W的表面SF全面的磊晶矽膜Ea。另外在矽晶圓W背面SB的外周部也有部分的背面矽膜Eb成膜。背面矽膜Eb形成為具有適當的膜厚分布以抵銷掉矽晶圓W之背面SB側的邊緣滾降，藉此提高磊晶矽晶圓EW之背面側的外周部的平坦度。
如以上說明，依據本實施形態的兩面研磨用載具10，在保持孔10a的角部設有平邊部12c，因此能夠在兩面研磨 後的晶圓W之外周部刻意做出特定量的邊緣滾降。使用像這樣調整了單側的邊緣滾降的晶圓W來製造磊晶晶圓EW的情況下，能夠抑制在其背面的外周部堆積了磊晶矽而使得外周部的厚度過度増加的現象，能夠提高磊晶矽晶圓EW之背面的外周部的平坦度。
以上已針對本發明的較佳實施形態說明，但本發明不限定於上記的實施形態，在不脫離本發明主旨的範圍內可以進行種種變更，其當然也包含在本發明的範圍內。
例如，在上記實施形態中，以載具10由金屬製的載具本體11和樹脂隔片12構成的情況為例，不過，也可以用樹脂製的載具本體11並省略樹脂隔片12。在此情況下，載具本體11的開口11a成為晶圓保持孔10a，載具本體11的開口11a的角部作為被磨平的構造。
另外在上記實施形態中，1個載具10有1個保持孔10a，並保持1枚晶圓W，不過，1個載具10也可以有複數個保持孔。在此情況下，對複數個保持孔中的每一者施以磨平加工。另外，依據本實施形態的兩面研磨裝置1的構成僅為一例，可以採用各種形式的裝置。
另外，在上記實施形態中，在矽晶圓W的表面SF側提高其外周部的平坦度，並在晶圓W的背面SB側考慮到磊晶程序中矽附著在背面側的外周部，而僅將保持孔10a的單側(晶圓W的背面側)的角部磨平，但也可以將保持孔10a的兩側的角部都磨平。在晶圓W的表面SF側的外周部也有厚層的矽堆積之傾向的情況下，此為一有效的對策。
另外在上記實施形態中，說明採用由本發明的兩面研磨用載具兩面研磨後的矽晶圓來製造磊晶矽晶圓的情況，但本發明並不限定於矽晶圓的兩面研磨加工，而可以適用於各種晶圓的兩面研磨加工。
【實施例】
評價載具10之保持孔10a的磨平形狀對於研磨加工後的矽晶圓W的平坦度的影響。評價試驗中，分別測定使用未對保持孔10a施以磨平加工的載具10將直徑300mm的矽晶圓進行兩面研磨所得到的比較例的晶圓樣本之GBIR(Global flatness Back reference Ideal Range)及ESFQD(Edge Site flatness Front reference least sQuare Deviation)。這些測定中使用了平坦度測定裝置(KLA-Tencor公司製：WaferSight2)。
再者，分別測定除了使用對保持孔10a分別施以C0.2磨平及C0.3磨平的載具10以外，其他條件都和比較例相同的條件進行兩面研磨所得到的實施例1及2的晶圓樣本之GBIR及ESFQD。
GBIR為表示晶圓的全域平坦度之指標，另外，ESFQD為表示在晶圓之外周部(邊緣)的站點平坦度之指標。ESFQD為，將晶圓的外周部分割為多個(例如72個)扇形的區域(站點)，將站點內的資料以最小平方法算出站點內平面作為基準，為距離此站點內平面的包含符號的最大變位量，各站點中有1筆資料。亦即，ESFQD為各站點的SFQD值(區域內的距離最小平方面的正或負的較大的偏差)。ESFQD的站點為如後述的區域，以最外周起算在直徑方向2mm的區域為除外區域，從 較其內側的外周基準端起算向徑方向中心側延伸的線段長30mm的2條直線、與相當於晶圓外周方向5°(±2.5°)的圓弧所圍成的略矩形的區域。
第8圖為表示保持孔的磨平形狀和晶圓之平坦度的關係之圖表，橫軸表示全域形狀(Global形狀)，縱軸表示ESFQD。另外圖中的四角表示符合全域形狀和ESFQD雙方的目標範圍的區域。另外所謂的全域形狀為考慮了凹凸的概念之GBIR的值。亦即，觀看測量了GBIR的結果之輪廓(全體形狀)，若是凸形狀(Convex)則為正側，凹形狀(Concave)則為負側，將GBIR的值描繪在橫軸的結果。
如第8圖所示，在使用保持孔10a未磨平的載具10進行兩面研磨的比較例之晶圓中，難以將全域形狀和ESFQD雙方都控制在目標範圍內。相對於此，使用保持孔經過C0.2及C0.3磨平的載具進行兩面研磨的實施例1及2的晶圓中，已確認能夠將全域形狀及ESFQD雙方都控制在目標範圍內。
繼之，測定兩面研磨後的晶圓樣本的表面側及背面側的ZDD(Z-height Double Differentiation)。ZDD為表示將從晶圓中心到最外周的晶圓表面之變位輪廓予以2次微分所得到的邊緣附近的傾斜度的變化(曲率)之指標。ZDD為正值的情況下，表示表面向彈起方向變位，相反地，其為負值的情況下，表示表面向疲塌方向變位。
第9圖(a)及(b)為表示樣本晶圓的表面側之ZDD的測定結果的圖表。
如第9圖(a)所示，晶圓之表面側的ZDD在比較例、 實施例1、實施例2中均為同程度，幾乎沒有改變。另一方面，如第9圖(b)所示，晶圓之背面側的ZDD，在比較例中是最小的，依實施例1、實施例2的順序變大。
繼之，依據比較例及實施例1在矽晶圓W的表面形成2.75μm的磊晶矽薄膜之後，測定這些磊晶矽晶圓的背面側的平坦度。
第10圖(a)及(b)為表示磊晶晶圓EW的背面側之高度輪廓的圖表，橫軸表示從晶圓中心起算的徑方向的距離(mm)，縱軸表示從基準面起算的高度(nm)。第10圖(a)表示比較例的晶圓之平坦度，第10圖(b)表示實施例1的晶圓的平坦度。圖10(a)及(b)中的線A表示磊晶成長前的晶圓EW之背面側的高度輪廓、線B表示磊晶成長後的晶圓EW之背面側的高度輪廓、線C表示磊晶成長後的晶圓EW之背面側的矽堆積量的輪廓。
如第10圖(a)及(b)所示，磊晶膜形成前的晶圓EW之背面側的高度輪廓A，在實施例1(第10圖(b))的滾降量大於比較例(第10圖(a))，但是磊晶膜形成後的晶圓EW之背面側的高度輪廓B，因為背面磊晶膜的堆積和邊緣滾降相抵銷，所以實施例1(第10圖(b))的平坦度高於比較例(第10圖(a))。由此結果可以確認，控制兩面研磨條件，使得磊晶膜形成前的矽晶圓的背面側之邊緣滾降和背面磊晶膜匹配，藉此能夠實現磊晶矽晶圓之背面的高平坦度化。
10‧‧‧兩面研磨用載具
10a‧‧‧保持孔(晶圓保持孔)
11‧‧‧載具本體
11a‧‧‧載具本體的開口
11b‧‧‧載具本體的外周齒(載具的外周齒)
12‧‧‧樹脂隔片
12a‧‧‧樹脂隔片的內側開口
12c‧‧‧平邊部
CCB‧‧‧保持孔的下側角部
CCF‧‧‧保持孔的上側角部

Claims (9)

  1. 一種晶圓的兩面研磨方法，其包括：將晶圓安裝在配置於分別貼附有研磨布的上定盤和下定盤之間的兩面研磨用載具的保持孔內，在用上述上定盤和上述下定盤夾住上述晶圓及上述兩面研磨用載具的狀態下，使上述上定盤和上述下定盤旋轉，以同時研磨上述晶圓的兩面；其中，在上述兩面研磨用載具的上述保持孔的上側角部及下側角部當中的至少一者形成平邊部；同時研磨上述晶圓的兩面，使得朝向上述兩面研磨用載具中形成了上述平邊部的晶圓背面側的邊緣滾降大於上述晶圓表面側的邊緣滾降。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的晶圓的兩面研磨方法，上述平邊部的高度尺寸為該載具之厚度的一半以下。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載的晶圓的兩面研磨方法，上述平邊部的寬度尺寸與上述平邊部的上述高度尺寸相等。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載的晶圓的兩面研磨方法，上述平邊部的上述高度尺寸及上述寬度尺寸均為0.2mm以上且0.4mm以下。
  5. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其中上述兩面研磨用載具，其包括：具有較上述晶圓的直徑大的圓形開口之金屬製的載具本體；及沿著上述載具本體的上述開口之內周配置的環狀的樹脂隔 片；上述保持孔由上述樹脂隔片的內側開口構成；於上述樹脂隔片形成上述平邊部。
  6. 如申請專利範圍第1到4項中任一項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其中上述兩面研磨用載具，其係由具有圓形開口的樹脂製之載具本體構成，上述載具本體的上述開口成為上述保持孔，於上述開口形成上述平邊部。
  7. 一種磊晶晶圓的製造方法，其特徵在於：在經過申請專利範圍第1到6項中任一項所記載的晶圓的兩面研磨方法研磨加工後的該晶圓之上述表面的全面形成第1磊晶膜，並在上述晶圓的上述背面之外周部的一部分形成第2磊晶膜。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載的磊晶晶圓的製造方法，該第2磊晶膜具有抵銷該晶圓的背面惻的邊緣滾降之膜厚分布。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所記載的磊晶晶圓的製造方法，該晶圓為矽晶圓；該第1磊晶膜及該第2磊晶膜為磊晶矽膜。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6579056B2 (ja) 2016-07-29 2019-09-25 株式会社Sumco ウェーハの両面研磨方法
DE102017210423A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Siltronic Ag Verfahren, Steuerungssystem und Anlage zum Bearbeiten einer Halbleiterscheibe sowie Halbleiterscheibe
DE102018202059A1 (de) * 2018-02-09 2019-08-14 Siltronic Ag Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe
TWI665718B (zh) * 2018-04-03 2019-07-11 環球晶圓股份有限公司 磊晶基板
CN109551311A (zh) * 2018-12-12 2019-04-02 大连理工大学 一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法
CN109514370B (zh) * 2018-12-20 2020-04-14 象山谢海家具有限公司 木床用板材表面打磨装置
CN110010458B (zh) * 2019-04-01 2021-08-27 徐州鑫晶半导体科技有限公司 控制半导体晶圆片表面形貌的方法和半导体晶片
CN113644017B (zh) * 2020-04-27 2024-07-09 上海新昇半导体科技有限公司 一种对晶圆进行定位的方法和半导体制造设备
CN111599673A (zh) * 2020-06-03 2020-08-28 福建阿石创新材料股份有限公司 一种钼晶圆片的磨抛方法
CN115847281A (zh) * 2022-12-07 2023-03-28 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种硅片的双面抛光用的载具以及装置
CN115990825A (zh) * 2022-12-27 2023-04-21 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 一种硅片双面抛光用的载具、双面抛光装置及硅片
CN115816267A (zh) * 2022-12-29 2023-03-21 西安奕斯伟材料科技有限公司 硅片双面抛光装置的承载件及硅片双面抛光装置
CN116551559B (zh) * 2023-02-28 2023-12-12 名正(浙江)电子装备有限公司 一种带压力传感系统的晶圆研磨抛光机

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201341115A (zh) * 2011-12-01 2013-10-16 Shinetsu Handotai Kk 雙面研磨裝置用載具、使用此載具之雙面研磨裝置及雙面研磨方法
JP2015104771A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 Hoya株式会社 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法及び研磨処理用キャリア

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07156062A (ja) * 1993-11-30 1995-06-20 Kyushu Komatsu Denshi Kk ラッピングキャリア
JP3791302B2 (ja) * 2000-05-31 2006-06-28 株式会社Ｓｕｍｃｏ 両面研磨装置を用いた半導体ウェーハの研磨方法
JPWO2006001340A1 (ja) * 2004-06-23 2008-04-17 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 両面研磨用キャリアおよびその製造方法
JP4904960B2 (ja) 2006-07-18 2012-03-28 信越半導体株式会社 両面研磨装置用キャリア及びこれを用いた両面研磨装置並びに両面研磨方法
JP5151800B2 (ja) * 2008-08-20 2013-02-27 信越半導体株式会社 両面研磨装置用キャリア及びこれを用いた両面研磨装置並びに両面研磨方法
JP5326888B2 (ja) 2009-07-13 2013-10-30 株式会社Ｓｕｍｃｏ エピタキシャルウェーハの製造方法
JP5402657B2 (ja) 2010-01-14 2014-01-29 株式会社Ｓｕｍｃｏ エピタキシャル成長装置
JP5644401B2 (ja) * 2010-11-15 2014-12-24 株式会社Sumco エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ
JP5748717B2 (ja) 2012-09-06 2015-07-15 信越半導体株式会社 両面研磨方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201341115A (zh) * 2011-12-01 2013-10-16 Shinetsu Handotai Kk 雙面研磨裝置用載具、使用此載具之雙面研磨裝置及雙面研磨方法
JP2015104771A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 Hoya株式会社 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法及び研磨処理用キャリア

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