TWI682078B - 半導體晶圓 - Google Patents

半導體晶圓 Download PDF

Info

Publication number
TWI682078B
TWI682078B TW108122312A TW108122312A TWI682078B TW I682078 B TWI682078 B TW I682078B TW 108122312 A TW108122312 A TW 108122312A TW 108122312 A TW108122312 A TW 108122312A TW I682078 B TWI682078 B TW I682078B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
semiconductor wafer
processing
wafer
semiconductor
Prior art date
Application number
TW108122312A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201937017A (zh
Inventor
史丹芬 威爾斯雀
克利斯多福 偉伯
雅克瑟 貝爾
Original Assignee
德商世創電子材料公司
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 德商世創電子材料公司 filed Critical 德商世創電子材料公司
Publication of TW201937017A publication Critical patent/TW201937017A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI682078B publication Critical patent/TWI682078B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • 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
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/0023—Other grinding machines or devices grinding machines with a plurality of working posts
    • 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
    • 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
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • 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
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
    • 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
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • B24B37/105—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement
    • 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
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • 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
    • B24B51/00—Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/20—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate the substrate being of the same materials as the epitaxial layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02658—Pretreatments
    • H01L21/02661—In-situ cleaning
    • 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本發明係關於一種加工半導體晶圓（600）的方法，該方法包括三個加工操作，即：第一拋光操作，其中對半導體晶圓（600）進行雙面拋光；隨後是第二拋光操作，其中對該半導體晶圓（600）進行化學機械拋光；隨後是塗布操作，其中對半導體晶圓（600）進行磊晶沉積一層。本發明還關於一種用於執行該方法的控制系統、一種包括該控制系統之用於加工半導體晶圓的工廠、以及一種半導體晶圓。該方法的特徵在於：用於該三個加工操作中的每個操作的至少一個操作參數係在相應的加工操作中被定義，具體地， 基於在待加工的半導體晶圓上確定的至少一個晶圓參數； 基於用於執行相應加工操作的加工裝置的實際狀態；以及 基於在經歷該三個加工操作之後對用於表徵平坦度的晶圓參數的條件優化，而不是基於在該三個加工操作的每個加工步驟之後對該等晶圓參數的條件優化。

Description

半導體晶圓
本發明係關於一種加工半導體晶圓的方法、一種用於控制加工半導體晶圓之加工裝置的控制系統、一種具有該加工裝置與該控制系統之用於加工半導體晶圓的工廠（plant）、以及一種半導體晶圓。
半導體晶圓，特別是矽晶圓，係適用於例如半導體工業，特別適用於製造高度整合之電子元件（highly integrated electronic components），例如微處理器或記憶體晶片。對於現代微電子學而言，係需求在以下方面具有高要求的稱為基材之原始材料：整體及局部平坦度、邊緣幾何、厚度分佈、基於單側面之局部平坦度（single side-based local flatness）（稱為奈米拓撲（nanotopology））、以及不含缺陷。
為了獲得具有如此性能的半導體晶圓，可對該等半導體晶圓進行各種加工操作。該等加工操作特別包括雙面拋光（double-sided polishing）（稱為DSP），其中藉由二個工作表面在一個加工步驟中同時加工半導體晶圓的雙面並除去材料，較佳使得在除去材料期間作用於半導體晶圓正面及背面上的加工力係實質上平衡，且無導引裝置（guide apparatus）施加在半導體晶圓上的約束力，亦即，半導體晶圓係以「 自由浮動（free-floating）」的方式被加工。在這種情況下，尤其可將多個半導體晶圓插入到一或多個具有用於半導體晶圓的凹槽（recess）的「載板（carrier plate）」中，然後藉由作用於半導體晶圓雙面上的力進行拋光。例如在US 2003/045650 A1中描述矽晶圓的DSP加工，以及在DE 100 07 390 A1中描述適用於該加工的裝置。
一種有用的進一步加工操作為化學機械拋光（chemical-mechanical polishing，「CMP」），例如由DE 10 2008 045 534 B4中已知。在這種情況下，透過載具（carrier）將半導體晶圓按壓到拋光墊（也可為拋光板）上，然後在加壓下移動，通常伴隨旋轉。然後藉由使用合適的拋光介質或拋光介質懸浮液，來拋光半導體晶圓的一面。
一種有用的進一步加工操作為塗布操作，例如由DE 10 2005 045 339 A1中已知。在半導體晶圓的磊晶塗布中，例如在磊晶反應器中，沉積氣體係通過磊晶反應器，由此可在半導體晶圓的表面上磊晶沉積材料。然而，除了在半導體晶圓上，材料亦沉積在磊晶反應器內。因此通常必須間或除去在沉積期間以不可控的方式沉積在磊晶反應器中的表面上的此等殘渣。
為了獲得盡可能最好的半導體晶圓，即實質上非常符合上述要求的該等晶圓，通常使該等加工操作中的每個操作的操作參數優化，以便在該等加工操作中的每個操作中獲得盡可能最好的結果。
在這個背景下，要解決的問題是提出一種獲得更好的半導體晶圓的方式，特別是對於其表面的平坦度。
根據本發明提出的是一種具有以下特徵的方法、控制系統與工廠、以及半導體晶圓。
一種加工半導體晶圓的方法，該方法包括三個加工操作，即：第一拋光操作，其中對半導體晶圓進行雙面拋光；隨後是第二拋光操作，其中對該半導體晶圓進行化學機械拋光；隨後是塗布操作，其中對半導體晶圓進行磊晶沉積一層，其中用於該三個加工操作中的每個操作的至少一個操作參數係在相應的加工操作中被定義，具體地，基於在待加工的半導體晶圓上確定的至少一個晶圓參數；基於用於執行相應加工操作的加工裝置的實際狀態；以及基於在經歷該三個加工操作之後對用於表徵平坦度的晶圓參數的條件優化，而不是基於在該三個加工操作的每個加工步驟之後對該等晶圓參數的條件優化。
一種用於控制加工半導體晶圓用之加工裝置的控制系統，該等加工裝置包括：第一拋光裝置，其中可對該半導體晶圓在第一拋光操作中進行雙面拋光；第二拋光裝置，其中可對該半導體晶圓在第二拋光操作中進行化學機械拋光；以及塗布裝置，其中可在塗布操作中在該半導體晶圓上磊晶沉積一層，其中該控制系統係經設置以執行本發明之方法。
一種用於加工半導體晶圓的工廠，該工廠具有用於加工操作的三個加工裝置以及具有如以上所述的控制系統，該等加工裝置包括第一拋光裝置，其中可對該半導體晶圓在第一拋光操作中進行雙面拋光；第二拋光裝置，其中可對該半導體晶圓在第二拋光操作中進行化學機械拋光；以及塗布裝置，其中可在塗布操作中在該半導體晶圓上磊晶沉積一層。
一種半導體晶圓，特別是矽晶圓，其在邊緣排除（edge exclusion）為2毫米、邊緣劃分成72個分區（sector）且分區長度為30毫米的情況下，具有不大於10奈米的ESFQR max值；在邊緣排除為2毫米及部位面積（site area）為26毫米 × 8毫米的情況下，具有不大於10奈米的SFQR max值；在148毫米的半徑位置處，具有不大於10奈米／平方毫米（nm/mm 2）量值的ZDD av值；以及在邊緣排除為2毫米的情況下，具有不大於0.10微米的GBIR值。
有利實施態樣為以下描述的主題。
本發明從一種加工半導體晶圓的方法開始，該方法具有三個加工操作，包括第一拋光操作，其中對半導體晶圓進行雙面拋光（即所謂的DSP）；然後是第二拋光操作，其中對半導體晶圓進行化學機械拋光（即所謂的CMP）；然後是塗布操作，其中對半導體晶圓進行磊晶沉積一層。
對於該等單獨的加工操作，可使用合適的加工裝置。用於第一拋光操作之有用的第一拋光裝置係例如具有上拋光板與下拋光板的裝置，每個拋光板都可圍著共同的旋轉軸旋轉，以及在上拋光板與下拋光板之間設置有轉子盤（rotor disk）以容納半導體晶圓。上拋光板及下拋光板面向半導體晶圓的面均可平面排列且彼此平行。拋光墊可施加於上拋光板及下拋光板面向半導體晶圓的每個面上。一般而言，這裡通常在此拋光操作的一次運行中加工或拋光多個半導體晶圓。
對於第二拋光操作，有用的第二拋光裝置之實例為具有拋光板的裝置，在拋光板上設置有拋光墊。另外，可提供載具，可利用載具對位於拋光墊上的半導體晶圓施加力。這裡，半導體晶圓可藉由載具而沿著拋光墊移動，載具特別可圍繞自身的中心軸旋轉。這裡可添加合適的拋光介質或拋光介質懸浮液。在此拋光操作中，通常一次運行中僅加工或拋光一個半導體晶圓。
對於塗布操作，有用的塗布裝置（特別是磊晶反應器）的實例為其中半導體晶圓可施加到基座（susceptor）上的裝置。然後沉積氣體可通過用於塗布半導體晶圓的塗布裝置。另外，在使沉積氣體通過之前，可使蝕刻氣體通過塗布裝置，以除去塗布裝置中的任何沉積物。在此布操作中，通常均為在一次運行中僅塗布一個半導體晶圓。
在該三個加工操作之間、之前或之後，還可進行其它的加工操作，但其它的加工操作如果產生任何影響，則必須對半導體晶片的平坦度至少沒有顯著影響。
根據本發明現在設想的是，在經歷全部三個加工操作之後，為了使至少一個晶圓參數值在理想的範圍內，屬於不同加工操作的至少二個操作參數係彼此相依地來定義。
更特別是，這也可如下間接實現：在至少一個加工操作中，至少一個相應的操作參數係基於在經歷至少一個其它加工操作之後的至少一個晶圓參數之值而定義，其中該晶圓參數又取決於該其它加工操作的至少一個操作參數。以這種方式，加工參數彼此的精確相關性可透過例如測量晶圓參數來獲得。
這裡待考慮的操作參數特別是在相應的加工操作中可建立的各種量。該等可例如為在拋光操作中的壓力或壓力分佈，或者為在塗布操作中沉積氣體或蝕刻氣體的體積流速或質量流速。特別是在第二拋光操作中，壓力分佈可包含對於半導體晶圓各種半徑的不同的壓力，這在下面將詳細闡述。另外，在該二個拋光操作中，都還可建立旋轉速度及／或拋光時間。
晶圓參數應理解為意指可用於評定半導體晶圓的參數或數量，特別是對於其品質。對於這種晶圓參數的實例，參照下面的闡述。
這裡認識到的是，藉由考慮各種加工操作之間的相互作用，比起優化每個單獨的加工操作本身，可實現顯著更好的結果，特別是在半導體晶圓的平坦度上。這特別歸因於如下事實：考慮各種加工操作之間的相互作用，特別還包括各個加工操作中操作參數的範圍，這在各個單獨的加工操作本身中，由於與製程最優條件的嚴重偏差而不被考慮。例如，在第二拋光操作的情況中，如果在之後的塗布操作中，施加較多的材料至半導體晶圓的外邊緣係在任何情況下可被預期或可被有意建立，則在半導體晶圓外邊緣去除較多的材料係可被接受或者可被有意建立。也可根據在後續的加工操作之後的至少一個晶圓參數的理想值來定義操作參數，這在之後進行闡述。在這種情況下，例如拋光操作的結果將不再是半導體晶圓具有最大的平坦度，而是其構成對後續加工操作而言良好的起始材料，但須適當地具有理想的輪廓（profile）。
同樣可考慮在塗布操作中出現的情況，即，材料係根據極角（polar angle）而以不同的速度沉積在邊緣區域。例如，在{100}取向的單晶矽晶圓上，在0 o、90 o、180 o與270 o的極角位置處的單晶矽磊晶層係比在相對該等位置偏移45 o的極角位置處的單晶矽磊晶層生長得更快，其中{100}取向的單晶矽晶圓具有指示＜110＞方向的定向切口（orientation notch）。0 o位置係指示該切口方向。因此經塗布的半導體晶圓之厚度在彼此等距的四個圓周區域中，比在該等位置之間的區域中更大（稱為四重對稱（fourfold symmetry））。
用於該三個加工操作中的每個操作的至少一個操作參數係在相應的加工操作中被定義，具體地，基於在待加工的半導體晶圓上確定的至少一個晶圓參數；基於用於執行相應加工操作的加工裝置的實際狀態；以及較佳地基於經歷該三個加工操作之後對晶圓參數ESFQR max、SFQR max、ZDD av與GBIR的條件優化，而不是基於在該三個加工操作的每個單獨加工步驟之後對該等晶圓參數的條件優化。
發明人因此提出定義用於加工操作的操作參數，使得表徵平坦度的晶圓參數ESFQR max、SFQR max、ZDD av與GBIR在該三個加工操作之後已經被優化，即在目標值的範圍內。
在待加工的半導體晶圓上確定的至少一個晶圓參數係較佳由平坦度測量的原始資料獲得。因此，原則上，例如ESFQR max與SFQR max等係適合作為待確定的晶圓參數。較佳地，待確定的晶圓參數具有如下性質：可由其取得與參考對象（例如參考平面或參考線）之偏差的幅度（magnitude）及正負號（sign）。由於此原因，較佳選擇ESFQD av作為待確定的晶圓參數。縮寫詞ESFQD表示「邊緣部位正表面基準的最小平方／偏差（Edge Site Frontsurface-referenced least sQuares/Deviation）」，且指數av表示半導體晶圓之圓周區域中邊緣部位的ESFQD值之平均值。典型地，圓周區域包含72個此類型的部位（分區）。
以所提出的方式，可獲得在開頭所述的要求上具有更好之值的半導體晶圓。更具體地，可用的半導體晶圓具有以下性質：在邊緣排除為2毫米、邊緣劃分為72個分區且分區長度為30毫米的情況下，具有不大於10奈米的ESFQR max值；在邊緣排除為2毫米及部位面積為26毫米×8毫米的情況下，具有不大於10奈米的SFQR max值；在148毫米的半徑位置處，具有不大於10奈米／平方毫米量值的ZDD av值；以及在邊緣排除為2毫米的情況下，具有不大於0.10微米的GBIR值。本發明亦提供此種半導體晶圓，特別是以具有單晶矽磊晶層之單晶矽晶圓的形式提供。半導體晶圓較佳具有{100}取向或{110}取向，且較佳具有不小於300毫米的直徑。
ZDD av（「Z高度雙重微分（Z-Height Double Differentiation）」）描述半導體晶圓正面的邊緣區域之曲率的平均值。正面是塗布有磊晶層的那面。SFQR代表「部位正表面基準的最小平方／範圍（Site Frontsurface-referenced least sQuares/Range）」，其值係表示半導體晶圓的平坦度。SFQR max係表示部位的最大SFQR值，該等部位並非邊緣部位。更具體地，這使表面與平坦參考表面的正偏差及負偏差相關聯。通常，該等偏差分別用於計算半導體晶圓表面上具有特定尺寸的區域。ESFQR代表「邊緣部位正表面基準最小平方／範圍」，且其值係如同定義SFQR值般而定義，但僅用於半導體晶圓的邊緣部位。ESFQR max表示邊緣部位的最大ESFQR值。GBIR代表「整體背面指示讀數（Global Backside Indicated Reading）」。該等值全部皆對徑向及極角相依的不均勻性特別敏感。
所提及之晶圓參數的定義及測試方法係出現於標準SEMI M67（ESFQR與ESFQD）、SEMI M1、SEMI MF1530與SEMI M49（SFQR與GBIR）以及SEMI M68（ZDD）中。
對於每個加工操作，至少一個對應的操作參數係基於在經歷至少一個先前加工操作之後的至少一個晶圓參數之確定值而定義。以這種方式，更具體地，可透過後續的加工操作來補償任何不利的值，從而獲得對晶圓參數而言特別好的值。
屬於第一拋光操作而建立的至少一個操作參數係較佳選自以下群組：拋光壓力、拋光時間、上拋光板的旋轉速度、下拋光板的旋轉速度、內驅動環的旋轉速度、外驅動環的旋轉速度、上拋光板的溫度、下拋光板的溫度、拋光介質的組成、拋光介質的體積流速、拋光介質的溫度、拋光介質的pH、以及經拋光的半導體晶圓之中心厚度與用於拋光的轉子盤之平均厚度的目標差異（負目標差異=不足（負向突出（negative jut-out）），正目標差異=過量（正向突出））。
特別有利的是，對於第二拋光操作而言，至少一個對應的操作參數係基於在經歷第一拋光操作之後的至少一個晶圓參數的值而定義。同樣有利的是，對於塗布操作，至少一個對應的操作參數係基於在經歷第二拋光操作之後的至少一個晶圓參數的值而定義。通常，以這種方式可實現特別平坦或均勻的半導體晶圓，這特別是在不考慮橫跨不同加工操作的結果的情況下不可能實現的。
對於每個加工操作，至少一個對應的操作參數係基於在經歷三個加工操作之後的晶圓參數ESFQR max、SFQR max、ZDD av與GBIR之目標值而定義。因此，不僅可用後續的加工操作來補償任何不利的值，且亦可有意地定義偏差，該偏差能夠利用例如下游加工操作中的一者而再得到特別好的補償。
有利的是，對於三個加工操作的每一者，至少一個對應的操作參數係針對單個半導體晶圓而單獨定義，尤其是基於在經歷至少一個其它的加工操作之後相應的半導體晶圓之至少一個晶圓參數的值。藉由操作參數的此種單獨設定或定義，尤其是基於在待加工之半導體晶圓上於相應加工操作之前所確定的晶圓參數，或者基於在經歷三個加工操作之後的晶圓參數ESFQR max、SFQR max、ZDD av與GBIR之目標值，相較於透過至今的慣例定義（即，對大量半導體晶圓在相應加工步驟中的固定加工方式），可獲得明顯更均勻或更平坦的半導體晶圓。對此的另一個原因為，舉例言之，例如由於拋光墊上的磨損或塗層材料的沉積，加工裝置也可隨著半導體晶圓的加工而改變，此可透過本發明中的單獨定義而被特別好地考慮到。
適當的是，使用基於大量半導體晶圓的評估（例如，平均、內插（interpolation）及／或外插（extrapolation））來測量及／或確定在相應半導體晶圓中待確定的至少一個晶圓參數的值。特別是對於每次運行僅加工一個半導體晶圓之該等加工操作的情況下，透過例如電容掃描（capacitative scanning）或干涉掃描（interferometric scanning）等合適的測量設備來測量是有用的。相反地，在同時加工多個晶圓的情況下，基於大量半導體晶圓的評估（根據情況）（例如平均、內插及／或外插）尤其亦是一種選項。這在DSP加工（即第一拋光操作）的情況下是特別合適的，因為以此方式可明顯降低測量複雜度，然而仍可透過內插或外插而獲得足夠精確的值。
亦考慮的是執行相應加工操作的加工裝置的實際狀態。較佳地，為此目的，在待加工的半導體晶圓上確定的至少一個晶圓參數係在經過相應的加工操作之後再次確定。然後，當目前任務是在相應的加工操作中定義用於加工後續的半導體晶圓的至少一個對應的操作參數時，已經再次確定的晶圓參數也將納入考量。至少一個操作參數的定義基礎亦可為使用多個先前經加工的半導體晶圓而已確定的晶圓參數。例如，因此可特別考慮在加工裝置中影響半導體晶圓之加工的任何磨損現象或其它變化，特別是可測量的變化，以便由此改善整體可實現的半導體晶圓之平坦度。
有利地，對於第二拋光操作（即，對於CMP），以如下方式定義至少一個操作參數：半導體晶圓於徑向方向上的區域在加工中係受到不同程度的影響；更具體而言，徑向更向外（further radially outward）的半導體晶圓區域係比徑向更向內（further radially inward）的區域受到更強烈的影響。此在每種情況下尤其可藉由在半導體晶圓的區域上定義不同的壓力來實現。例如，可透過相應加工裝置中經適當設計的載具（或拋光壓頭（polishing ram））而產生此種不同的壓力，透過載具（或拋光壓頭）將壓力施加在半導體晶圓上。因此可專門對半導體晶圓的各別區域定義壓力。這裡可對每個半導體晶圓各別地定義方式（對於操作參數），該方式另外也是材料特定的（例如用於半導體晶圓的材料）且是對相應的加工裝置（例如拋光墊的條件）而為特定的。
屬於第二拋光操作且建立的至少一個操作參數係較佳選自以下群組：拋光壓力的徑向分佈、拋光時間、拋光板的旋轉速度、載具的旋轉速度、拋光介質的組成、拋光介質的體積流速、拋光介質的pH、拋光板的溫度、拋光介質的溫度、以及拋光墊的敷料（dressing）。
有利的是，塗布操作包含：在使沉積氣體通過其中設置有半導體晶圓的塗布裝置之前使蝕刻氣體通過該塗布裝置，且其中至少一個操作參數係定義沉積氣體及／或蝕刻氣體的流量（例如，體積流速、質量流速、蝕刻或沉積時間等）。因此可非常準確地影響塗層，藉由先通過蝕刻氣體，可至少部分地去除任何沉積物，該等沉積物影響例如半導體晶圓上的氣體流動及溫度分佈並因此影響半導體晶圓的塗層。在此亦特別可設想，選擇蝕刻氣體及／或沉積氣體通過的持續時間作為操作參數。蝕刻氣體較佳由氯化氫與氫的混合物組成，但蝕刻氣體也可僅由氯化氫組成或僅由氫組成。
屬於塗布操作且建立的至少一個操作參數係較佳選自以下群組：沉積氣體的體積流速、沉積氣體的溫度、沉積氣體的組成、沉積磊晶層的持續時間、基座的旋轉速度、以及用於加熱半導體晶圓的加熱輸出之分佈；以及另外地，如果塗布操作在沉積磊晶層之前包含蝕刻操作，則有蝕刻氣體的體積流速、蝕刻氣體的溫度、蝕刻氣體的組成、以及蝕刻操作的持續時間。
本發明亦提供一種控制系統，其用於控制加工半導體晶圓之加工裝置，該等加工裝置包括：第一拋光裝置，其中可對半導體晶圓在第一拋光操作中進行雙面拋光；第二拋光裝置，其中可對半導體晶圓在第二拋光操作中進行化學機械拋光；以及塗布裝置，其中可在塗布操作中在半導體晶圓上磊晶沉積一層。該控制系統係經設置以執行本發明的方法。
本發明亦提供一種用於加工半導體晶圓的工廠，包含所述的三個加工裝置以及本發明的控制系統。
關於控制系統及工廠的進一步構造及優點，為了避免重複，係參考所提出之方法的論述，該等論述在此相應地適用。
從說明書及圖式中，本發明的其他優點與實施態樣將變得顯而易見。
應理解，在不脫離本發明範圍的情況下，如上所述的特徵以及下文中將要闡明的特徵不僅可以所指出的特定組合來使用，而且更可以其他組合或單獨使用。
本發明在圖式中藉由示例性實施態樣而示意性地示出，並且在下文參照圖式進行描述。
第1圖示出在較佳實施態樣中本發明之工廠500的示意圖，藉由其可執行本發明的方法。工廠500用於加工半導體晶圓600，且包含第一拋光裝置100、第二拋光裝置200、以及塗布裝置300。該三個加工裝置用於加工半導體晶圓600，半導體晶圓600可依次通過各個加工裝置。為了完整起見，此處應該再次提及的是，在所示出之本發明的相關加工裝置之前、之間及／或之後還可提供另外的加工裝置，但是，若有另外的加工裝置，則對於本發明來說，另外的加工裝置係至少幾乎沒有任何相關性。為了更詳細地描述各個加工裝置，此處參考第2圖至第4圖。
另外，工廠500包含控制系統400，其可與所示的三個加工裝置一起使用，以便驅動或操作三個加工裝置。在所示的實施例中，控制系統400包含三個單獨的控制單元410、420及430，其中的每一者被用於驅動或用於操作三個加工裝置中的一者。借助相應的控制單元，特別可對相應的加工裝置分別定義或設置至少一個操作參數。
對於控制單元410、420及430中的每一者，另外提供相應的測量裝置411、421及431。借助該等測量裝置，可在半導體晶圓已於相應的加工裝置中經加工之後對其至少一個晶圓參數進行測量。對於第一拋光裝置100，意圖是一起拋光多個半導體晶圓。顯而易見的是，根據應用，此種測量裝置亦可被整合至相應的控制單元中。
另外，此處示出中央控制單元440，其係連接至控制單元410、420及430的每一者以及測量裝置411、421及431的每一者。此種連接包含用於資料傳輸的至少一個連接，例如以有線或無線形式。由各個測量裝置411、421及431所確定的值可以此方式傳送至中央控制單元440，從而借助於中央控制單元440，然後可確定用於相應的加工裝置之合適的操作參數，然後可將操作參數傳送至相應的控制單元410、420及430。顯而易見的是，相應操作參數的確定亦可以其他方式進行，例如直接在單獨的控制單元中的一者中確定。
第2圖以示意形式且比第1圖更詳細地示出在較佳實施態樣中可用於本發明方法的第一拋光裝置100（用於DSP）的橫截面。在這種情況下，四個半導體晶圓600（其中僅左半部分的二個給出參考元件符號）被插入至在上拋光板110與下拋光板111之間的載板130的對應凹槽中，載板130係藉由內部環形齒輪（inner ring gear）131與外部環形齒輪132（稱為滾動裝置）而移動。
在下拋光板111上有拋光墊121。在上拋光板110上有拋光墊120。上拋光板110與拋光墊120係一起沿拋光或接觸壓力p1的方向而被壓向載板130、半導體晶圓600、以及具有拋光墊121的下拋光板111。該拋光或接觸壓力p1（包括隨時間變化的p1(t)）是例如用於第一拋光裝置之可能的拋光參數。為了完整起見，在此應亦注意，拋光板110與111面向半導體晶圓600的表面是環形的。
有用的其它操作參數包括旋轉速度ω1及ω2，上拋光板110與下拋光板111在旋轉速度ω1及ω2下可轉動或旋轉。二個旋轉速度在此以相反的方向示出，但該等旋轉速度亦可例如並根據應用而具有相同的旋轉方向但具有不同的大小。同樣可想到，在操作期間改變旋轉速度（即，隨時間變化的ω1（t）及ω2（t））（且同樣的改變接觸或拋光壓力）、及／或拋光介質的組成、及／或拋光時間。
第3圖以示意形式且比第1圖更詳細地示出在較佳實施態樣中可用於本發明方法的第二拋光裝置200（用於CMP）的橫截面。此處半導體晶圓600已被施加於拋光墊220，拋光墊220又被設置在拋光板210上。借助於載具230，半導體晶圓600被壓至拋光墊220上。在拋光期間，載具230可例如既圍繞第一軸以旋轉速度ω3旋轉，又圍繞第二軸以旋轉速度ω4旋轉。另外，載具可以徑向速度v1（向內或向外）移動。為了拋光，這裡可將合適的拋光介質施加到拋光墊上。
更特別地，另外的情況是借助於載具230，可對不同區域設定不同的可施加在半導體晶圓600上的壓力。在所示的簡化實施例中，可在徑向外部區域（radially outer region）231中施加壓力p2，且可在徑向內部區域232中施加壓力p3。該等壓力p2與p3特別是可用於第二拋光裝置的有用的操作參數。同樣可想到，使用旋轉速度ω3及ω4二者、以及額外或替代的徑向速度v1作為操作參數。如果需要，替代地或額外地，可定義經改變的拋光介質之組成及／或經改變的拋光時間。如果需要，該等參數全部皆可亦定義為隨時間變化。
可選擇壓力使得例如壓力p2大於壓力p3。更特別地，或者可對該等壓力的大小具體設定。顯而易見的是，可在徑向方向上設置更多不同的區域，其中壓力可單獨調節。
第4圖以示意形式且比第1圖更詳細地示出在較佳實施態樣中可用於本發明方法且在此為氣相磊晶反應器形式的塗布裝置300的橫截面。在塗布裝置300的中間有基座310，其上可設置（即，放置）有待塗布的半導體晶圓600。基座310在中部具有凹陷，使得半導體晶圓600例如僅用其邊緣幾毫米的區域而位於基座310上。
氣體可通過磊晶反應器300，在本實施例中從磊晶反應器300左側的開口直至右側的開口，如二個箭頭所示。借助於熱產生器，例如在磊晶反應器300的上側與下側處的加熱燈330，舉例言之其中一者已經提供參考元件符號，氣體通過磊晶反應器300且半導體晶圓可根據需要達到所需的溫度。
為了塗布半導體晶圓600，沉積氣體例如三氯矽烷可視需要與氫氣混合，然後通過磊晶反應器300。體積流速f1、及／或通過的持續時間、及／或溫度可作為操作參數而在此進行調整，例如根據在半導體晶圓600上待磊晶沉積之層的期望厚度。此外，其上設置有半導體晶圓600的基座310可以可定義之旋轉速度ω5圍繞軸旋轉，旋轉速度ω5同樣是額外或替代的操作參數，如圖中所示。以這種方式，可實現磊晶層的均勻沉積。如有必要，替代地或額外地，可定義經改變的徑向溫度分佈。如果需要，該等參數全部皆可亦定義為隨時間變化。
在塗布操作的情況下，在沉積氣體通過之前，用於從半導體晶圓去除材料的蝕刻氣體可在蝕刻操作中通過磊晶反應器300，使得半導體晶圓在實際塗布操作之前以可控的方式被預處理。
較佳地，這裡可將第一蝕刻氣體的體積流速設定為4 slm，以及將載氣的氣體流量設定為50 slm（slm代表標準公升／分鐘（standard liters per minute））。
第5圖示出在較佳實施態樣中本發明方法的過程的示意圖。首先，對於第一拋光裝置100中的多個半導體晶圓，舉例言之，針對旋轉速度來定義操作參數ω1與ω2。在經歷第一拋光操作之後，ESFQD av值在此被確定為每個半導體晶圓的晶圓參數。如已經提到的，這可在第一拋光裝置中藉由基於來自多個半導體晶圓的值的內插或外插來實現。
基於此處確定的ESFQD av值，舉例言之，然後定義在第二拋光裝置200中的操作參數p2與p3，即借助載具在各個區域中將半導體晶圓壓向拋光墊的壓力。另外，在經歷三個加工操作之後，確定經加工之半導體晶圓的ESFQR max、SFQR max、ZDD av與GBIR，並且檢查晶圓參數SP中的每一者是否在相應的期望目標值範圍內或對應於期望的目標值。更具體地，有關符合目標值之範圍的失敗係被認為是導致改變用於後續的半導體晶圓之三個加工操作中的至少一個加工操作的至少一個操作參數的原因。例如，這效果可能是改變操作參數p2與p3的定義。以這種方式，可特別好地考慮到第二拋光操作及塗布操作之間的任何相互作用，並且因此可明顯改善半導體晶圓的平坦度。
基於確定的ESFQD av值，在塗布裝置300中，舉例言之，可針對蝕刻氣體的體積流速及相應的持續時間來定義操作參數f1與Δt。亦可想到沉積氣體的體積流速及／或相應持續時間之定義。總體而言，各個加工操作或加工裝置的操作參數係因此彼此相依地來定義。
為了完整起見，在這一點上還應當注意，所示出及描述的過程僅僅是示例性的，其它操作參數以及可能還有的其它晶圓參數（在各情況下此處提到的操作參數以及其它可能的操作參數二者）都可被設置或納入考量。
第6圖以簡化形式示出在執行第一拋光操作與第二拋光操作之後半導體晶圓的測量結果。為此目的，以累積百分比的方式使經加工之半導體晶圓的數量n相對於ESFQD av值繪圖，一次在通過第一拋光裝置之後且在通過第二拋光裝置之前（以空心菱形（open diamonds）表示），一次在通過第二拋光裝置之後且在通過塗布裝置之前（以實心菱形（closed diamonds）表示）。
此外亦包括ESFQD av值從-12到0奈米的區域，因為本發明方法的性能係導致發現目標應當略小於該區域的中間，以便在經歷三個加工操作之後在每種情況下獲得在期望目標值範圍內的ESFQR max、SFQR max、ZDD av與GBIR。受限於優化單獨加工操作的策略將定義操作參數，目的是在第一與第二拋光操作之後實現半導體晶圓盡可能接近0奈米的ESFQD av值。
藉由根據本發明定義第二拋光操作的至少一個操作參數，可將ESFQD av值主要保持在目標範圍內。雖然在第一拋光操作之後只有約25%的半導體晶圓在目標範圍內，但在經歷第二拋光操作之後，約80%的半導體晶圓在該期望範圍內。這表示，在第一拋光操作之後考慮至少一個確定的晶圓參數並將其作為定義第二拋光操作的至少一個操作參數之基礎，可很好地補償任何偏差。更具體地，已經發現，甚至可實現高達約90%或更多的半導體晶圓在期望的範圍內。
第7圖及第8圖分別以簡化形式示出在執行塗布操作（epi out）之後以及第二拋光操作（CMP in）之後半導體晶圓的測量結果。此處目的限於檢查根據本發明之塗布操作的控制效果，並與不這樣控制相比較。如果省去根據本發明之塗布操作的控制，更具體地，不考慮由於四重對稱造成的塗層差異，則僅有相對較小比例的半導體晶圓（即僅ESFQD av為約-1奈米至約-6奈米的半導體晶圓）在經歷三個加工操作之後（第7圖）可實現以奈米計的有關ESFQR max值的最佳結果。相較之下，可預期具有約-12奈米至約+3奈米的ESFQD av的所有半導體晶圓均將實現有關ESFQR max值的相當的結果（第8圖）。
第9圖總體上顯示本發明方法的原理。
對於三個加工操作中的每一者，提供資訊以便能夠定義特定於每個加工裝置的至少一個操作參數： 在待加工的半導體晶圓上確定至少一個晶圓參數，以便對後續的加工操作定義至少一個操作參數（跨加工前饋（cross-process feedforward），ff）。
評估相應加工裝置的實際狀態，並在此基礎上定義被評估的加工裝置的至少一個操作參數而用於用該加工裝置加工後續的半導體晶圓（加工內回饋（within-process feedback），wp）。
在經歷三個加工操作之後，考慮經加工的半導體晶圓的ESFQR max、SFQR max、ZDD av及GBIR並與相應的目標值進行比較，以便對用於加工後續的半導體晶圓的三個加工操作中的一或多者定義至少一個操作參數（跨加工回饋，fb）。
實際上也測試本發明的效果。藉由本發明之方法由具有單晶矽磊晶層的單晶矽製造半導體晶圓。該半導體晶圓具有{100}取向及300毫米的直徑，且磊晶層具有2.75微米的厚度。下表列出所生產的半導體晶圓的二個代表特性。DT/DL表示半導體晶圓（SW）及磊晶層（EL）的摻雜劑類型與摻雜劑程度。 表
DT/DL SW DT/DL EL ESFQR max 1) SFQR max 2) ZDD av 3) GBIR 4)
p - p 10 奈米 9 奈米 -6奈米/平方毫米 74奈米
p + p 10 奈米 8 奈米 -1奈米/平方毫米 41 奈米
1)ESFQR max，在邊緣排除為2毫米、邊緣劃分為72個分區、分區長度為30毫米的情況下根據SEMI M67測定； 2)SFQR max，在邊緣排除為2毫米及部位面積為26毫米×8毫米的情況下根據SEMI M1、SEMI MF 1530及SEMI M49測定； 3)ZDD av，在148毫米的半徑位置處根據SEMI M68測定； 4)GBIR，在邊緣排除為2毫米的情況下根據SEMI M1、SEMI MF 1530及SEMI 49測定。
100：第一拋光裝置 110、111、210：拋光板 120、121、220：拋光墊 130：載板 131：內部環形齒輪 132：外部環形齒輪 200：第二拋光裝置 230：載具 231：徑向外部區域 232：徑向內部區域 300：塗布裝置／磊晶反應器 310：基座 330：加熱燈 400：控制系統 410、420、430：控制單元 411、421、431：測量裝置 440：中央控制單元 500：工廠 600：半導體晶圓 CMP：化學機械拋光 DSP：雙面拋光 EPI：塗布操作 ESFQD：邊緣部位正表面基準的最小平方／偏差 fb：跨加工回饋 ff：跨加工前饋 f1：體積流速 p1、p2、p3：壓力 SP：晶圓參數 v1：徑向速度 wp：加工內回饋 ω1、ω2、ω3、ω4、ω5：旋轉速度 Δt：持續時間
第1圖示出在較佳實施態樣中本發明工廠的示意圖，藉由該工廠可執行本發明的方法。 第2圖示出可用於本發明方法的第一拋光裝置的示意圖。 第3圖示出可用於本發明方法的第二拋光裝置的示意圖。 第4圖示出可用於本發明方法的塗布裝置的示意圖。 第5圖示出在較佳實施態樣中本發明方法的過程的示意圖。 第6圖以簡化的形式示出依本發明概念實施第一拋光操作及第二拋光操作之後的半導體晶圓的測量結果。 第7圖以簡化的形式示出在塗布操作（epi out）之後及第二拋光操作（CMP in）之後的半導體晶圓的測量結果，省去對依本發明概念的塗布操作的主動控制。 第8圖以簡化的形式示出在塗布操作（epi out）之後及第二拋光操作（CMP in）之後的半導體晶圓的測量結果，其中對依本發明概念的塗布操作實施主動控制。 第9圖示出本發明方法的流程圖。
CMP：化學機械拋光 DSP：雙面拋光 EPI：塗布操作 fb：跨加工回饋 ff：跨加工前饋 wp：加工內回饋

Claims (1)

  1. 一種半導體晶圓（600），其在邊緣排除（edge exclusion）為2毫米、邊緣劃分成72個分區（sector）且分區長度為30毫米的情況下，具有不大於10奈米的ESFQR max值；在邊緣排除為2毫米及部位面積（site area）為26毫米 × 8毫米的情況下，具有不大於10奈米的SFQR max值；在148毫米的半徑位置處，具有不大於10奈米／平方毫米（nm/mm 2）量值的ZDD av值；以及在邊緣排除為2毫米的情況下，具有不大於0.10微米的GBIR值。
TW108122312A 2017-06-21 2018-06-19 半導體晶圓 TWI682078B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017210423.6A DE102017210423A1 (de) 2017-06-21 2017-06-21 Verfahren, Steuerungssystem und Anlage zum Bearbeiten einer Halbleiterscheibe sowie Halbleiterscheibe
DE102017210423.6 2017-06-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201937017A TW201937017A (zh) 2019-09-16
TWI682078B true TWI682078B (zh) 2020-01-11

Family

ID=62597467

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107120899A TWI695094B (zh) 2017-06-21 2018-06-19 用於加工半導體晶圓的方法、控制系統與工廠
TW108122312A TWI682078B (zh) 2017-06-21 2018-06-19 半導體晶圓

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107120899A TWI695094B (zh) 2017-06-21 2018-06-19 用於加工半導體晶圓的方法、控制系統與工廠

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11158549B2 (zh)
EP (1) EP3642866B1 (zh)
JP (1) JP7038146B2 (zh)
KR (2) KR102355684B1 (zh)
CN (1) CN110770878B (zh)
DE (1) DE102017210423A1 (zh)
SG (1) SG11201912834VA (zh)
TW (2) TWI695094B (zh)
WO (1) WO2018234030A2 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7342815B2 (ja) 2020-07-30 2023-09-12 株式会社Sumco エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法
EP3996130B1 (de) * 2020-11-09 2023-03-08 Siltronic AG Verfahren zum abscheiden einer epitaktischen schicht auf einer substratscheibe
JP7235071B2 (ja) * 2021-06-11 2023-03-08 株式会社Sumco ワークの両面研磨方法及びワークの両面研磨装置
CN113838746B (zh) * 2021-11-29 2022-03-11 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种改善外延晶圆平坦度的方法以及外延晶圆
CN115635380B (zh) * 2022-12-26 2023-03-17 华芯半导体研究院(北京)有限公司 一种气相外延生长辅助装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101670546A (zh) * 2008-09-03 2010-03-17 硅电子股份公司 抛光半导体晶圆的方法
US20110039411A1 (en) * 2009-08-12 2011-02-17 Siltronic Ag Method For Producing A Polished Semiconductor Wafer
TW201306109A (zh) * 2011-04-26 2013-02-01 Shinetsu Handotai Kk 半導體晶圓及其製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3040264B2 (ja) 1992-10-19 2000-05-15 株式会社トクヤマ カーボネート化合物の製造方法
US6299514B1 (en) 1999-03-13 2001-10-09 Peter Wolters Werkzeugmachinen Gmbh Double-disk polishing machine, particularly for tooling semiconductor wafers
DE10007390B4 (de) 1999-03-13 2008-11-13 Peter Wolters Gmbh Zweischeiben-Poliermaschine, insbesondere zur Bearbeitung von Halbleiterwafern
DE10132504C1 (de) 2001-07-05 2002-10-10 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren zur beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben und seine Verwendung
DE102005045339B4 (de) 2005-09-22 2009-04-02 Siltronic Ag Epitaxierte Siliciumscheibe und Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben
DE102005045337B4 (de) 2005-09-22 2008-08-21 Siltronic Ag Epitaxierte Siliciumscheibe und Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben
DE102006037267B4 (de) * 2006-08-09 2010-12-09 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben mit hochpräzisem Kantenprofil
DE102006055038B4 (de) * 2006-11-22 2012-12-27 Siltronic Ag Epitaxierte Halbleiterscheibe sowie Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer epitaxierten Halbleiterscheibe
DE102007021729B3 (de) 2007-05-09 2008-10-09 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit verbesserter Kantengeometrie
JP2009267159A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 半導体ウェーハの製造装置及び方法
US9018639B2 (en) 2012-10-26 2015-04-28 Dow Corning Corporation Flat SiC semiconductor substrate
JP6045542B2 (ja) * 2014-09-11 2016-12-14 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの加工方法、貼り合わせウェーハの製造方法、及びエピタキシャルウェーハの製造方法
JP6421640B2 (ja) * 2015-02-25 2018-11-14 株式会社Sumco 半導体ウェーハの枚葉式片面研磨方法および半導体ウェーハの枚葉式片面研磨装置
JP6234957B2 (ja) 2015-04-20 2017-11-22 信越半導体株式会社 エピタキシャルウェーハの製造方法
DE102015224933A1 (de) 2015-12-11 2017-06-14 Siltronic Ag Monokristalline Halbleiterscheibe und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe
JP6128198B1 (ja) * 2015-12-22 2017-05-17 株式会社Sumco ウェーハの両面研磨方法及びこれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法
JP6635003B2 (ja) * 2016-11-02 2020-01-22 株式会社Sumco 半導体ウェーハの両面研磨方法
JP6327329B1 (ja) * 2016-12-20 2018-05-23 株式会社Sumco シリコンウェーハの研磨方法およびシリコンウェーハの製造方法
TWI680168B (zh) * 2017-10-18 2019-12-21 環球晶圓股份有限公司 碳化矽晶片

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101670546A (zh) * 2008-09-03 2010-03-17 硅电子股份公司 抛光半导体晶圆的方法
US20110039411A1 (en) * 2009-08-12 2011-02-17 Siltronic Ag Method For Producing A Polished Semiconductor Wafer
TW201306109A (zh) * 2011-04-26 2013-02-01 Shinetsu Handotai Kk 半導體晶圓及其製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020524908A (ja) 2020-08-20
WO2018234030A2 (de) 2018-12-27
TW201910572A (zh) 2019-03-16
US20200126876A1 (en) 2020-04-23
EP3642866B1 (de) 2023-10-18
TW201937017A (zh) 2019-09-16
KR102355684B1 (ko) 2022-02-08
CN110770878A (zh) 2020-02-07
US11158549B2 (en) 2021-10-26
EP3642866A2 (de) 2020-04-29
KR102402291B1 (ko) 2022-05-27
CN110770878B (zh) 2023-10-31
KR20200018818A (ko) 2020-02-20
WO2018234030A3 (de) 2019-04-04
TWI695094B (zh) 2020-06-01
DE102017210423A1 (de) 2018-12-27
SG11201912834VA (en) 2020-01-30
JP7038146B2 (ja) 2022-03-17
KR20210124505A (ko) 2021-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI682078B (zh) 半導體晶圓
KR101669491B1 (ko) 워크의 양면 연마 장치 및 방법
JP6128198B1 (ja) ウェーハの両面研磨方法及びこれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法
TWI680507B (zh) 晶圓研磨方法
US10525566B2 (en) Preparing conditioning disk for chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing method including the same
JP6406238B2 (ja) ウェーハ研磨方法および研磨装置
TWI625781B (zh) 磊晶塗佈半導體晶圓的方法和半導體晶圓
JP2018074086A (ja) 半導体ウェーハの両面研磨方法
JP2014138973A (ja) ガラス基板の研磨方法及び製造方法、並びに研磨装置
US6546306B1 (en) Method for adjusting incoming film thickness uniformity such that variations across the film after polishing minimized
US20230170206A1 (en) Method, control system, and system for machining a semiconductor wafer, and semiconductor wafer
JP2011023422A (ja) エピタキシャルウェーハの製造方法
JP6451825B1 (ja) ウェーハの両面研磨方法
TWI740606B (zh) 工件的兩面研磨方法
WO2019142700A1 (ja) 貼り合わせウェーハの製造方法、貼り合わせウェーハ
TWI806485B (zh) 用於決定研磨條件的相關關係式的建立方法、研磨條件的決定方法以及半導體晶圓的製造方法
JP5867359B2 (ja) ウェーハの評価方法及びウェーハの研磨方法
JP2018008342A (ja) 両面研磨装置