TWI732244B

TWI732244B - 晶圓拋光方法

Info

Publication number: TWI732244B
Application number: TW108124413A
Authority: TW
Inventors: 王派湧; 林烜慶
Original assignee: 昇陽國際半導體股份有限公司
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2021-07-01
Also published as: TW202102336A

Abstract

一種晶圓拋光方法，其包含將晶圓設置於拋光機之拋光頭上，並與拋光機之滾筒的拋光表面接觸；透過拋光機執行粗拋程序對晶圓進行粗拋；執行精拋程序之第一階段，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行複數次精拋；執行精拋程序之第二階段，使用3108拋光液透過拋光機對晶圓進行一次精拋；以及執行精拋程序之第三階段，使用雙極性高分子醇類處理劑透過拋光機對晶圓進行複數次潤洗。

Description

晶圓拋光方法

本發明係有關於一種晶圓拋光方法，特別是一種利用雙極性高分子醇類處理劑的晶圓拋光方法。

在晶圓製造的過程中，拋光程序為一個重要的步驟。其中，拋光程序可大致分為粗拋及精拋兩個階段，使用者可透過拋光機並以循序漸進的方式對晶圓進行拋光以達所需規格，以符合實際應用的需求。一般而言，拋光程序中所使用的拋光液的化學性質為鹼性；因此，在拋光程序中，晶圓表面因拋光液而會產生微蝕刻現象，使晶圓表面受到損傷。除此之外，若微蝕刻現象相當嚴重時，會造成晶圓表面有顆粒的聚集，此這些顆粒無法在後續清洗製程被移除，也嚴重影響晶圓的表面潔淨度。

因此，如何改善現有的拋光方法，以避免嚴重的微蝕刻現象，並提升晶圓的表面潔淨度，已成為了刻不容緩的議題。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種晶圓拋光方法，以解決習知技藝之晶圓拋光方法的各種限制。

根據本發明之其中一目的，提出一種晶圓拋光方法，其包含將晶圓設置於拋光機之拋光頭上，並與拋光機之滾筒的拋光表面接觸；透過拋光機執行粗拋程序對晶圓進行粗拋；執行精拋程序之第一階段，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行複數次精拋；執行精拋程序之第二階段，使用3108拋光液透過拋光機對晶圓進行一次精拋；以及執行精拋程序之第三階段，使用雙極性高分子醇類處理劑透過拋光機對晶圓進行複數次潤洗。

在一較佳的實施例中，執行精拋程序之第一階段，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行精拋之步驟更包含下列步驟：執行精拋程序之第一階段之第一精拋步驟，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行第一次精拋；執行精拋程序之第一階段之第二精拋步驟，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行第二次精拋；以及執行精拋程序之第一階段之第三精拋步驟，使用3013拋光液透過拋光機對該晶圓進行第三次精拋。

在一較佳的實施例中，第二階段之處理時間大於第一階段之第一精拋步驟之處理時間。

在一較佳的實施例中，第一階段之第二精拋步驟之拋光頭下壓力、拋光頭之轉速、滾筒之轉速及處理時間大於第一階段之第一精拋步驟之拋光頭下壓力、拋光頭之轉速、滾筒之轉速及處理時間。

在一較佳的實施例中，第一階段之第三精拋步驟之拋光頭下壓力及處理時間大於第一階段之第二精拋步驟之拋光頭下壓力及處理時間。

在一較佳的實施例中，執行精拋程序之第三階段，使用雙極性高分子醇類處理劑透過拋光機對晶圓進行潤洗之步驟更包含下列步驟：執行精拋程序之第三階段之第一潤洗步驟，使用雙極性高分子醇類處理劑透過拋光機對晶圓進行第一次潤洗；以及執行精拋程序之第三階段之第二潤洗步驟，使用雙極性高分子醇類處理劑透過拋光機對晶圓進行第二次潤洗。

在一較佳的實施例中，第三階段之第二潤洗步驟之拋光頭下壓力小於第三階段之第一潤洗步驟之拋光頭下壓力。

在一較佳的實施例中，晶圓拋光方法更包含下列步驟：執行清洗程序對晶圓進行清洗。

在一較佳的實施例中，雙極性高分子醇類處理劑之分子結構包含親性鍵結及疏水鍵結。

在一較佳的實施例中，雙極性高分子醇類處理劑為Drynon-C處理劑。

承上所述，依本發明之晶圓拋光方法，其可具有一或多個下述優點：

(1)本發明之一實施例中，晶圓拋光方法採用多階段的精拋程序並在精拋程序的潤洗階段採用雙極性高分子醇類處理劑，其能防止晶圓在上述程序中產生微蝕刻現象，故能有效地保護晶圓表面。

(2)本發明之一實施例中，晶圓拋光方法採用多階段的精拋程序並在精拋程序的潤洗階段採用雙極性高分子醇類處理劑，其能在晶圓表面產生分隔膜並防止顆料回沾至晶圓表面，故在後續的清洗程序中能有效地將顆料由晶圓表面去除，故能提升晶圓的表面潔淨度。

(3)本發明之一實施例中，晶圓拋光方法的實驗結果顯示晶圓的良率能提升19.6%，而具有小於100顆粒數目的晶圓的比率能達到10.6%，故確實能夠達到極佳的效果。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之晶圓拋光方法之實施例，為了清楚與方便圖式說明之故，圖式中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖，其係為本發明之第一實施例之晶圓拋光方法之流程圖。如圖所示，首先，將晶圓設置於拋光機之拋光頭上，並與拋光機之滾筒的拋光表面接觸。接著，透過拋光機執行粗拋程序對晶圓進行粗拋。接下來則可執行多階段的精拋程序；首先執行精拋程序之第一階段，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行複數次精拋；然後執行精拋程序之第二階段，使用3108拋光液透過拋光機對晶圓進行一次精拋；接下來執行精拋程序之第三階段，使用雙極性高分子醇類處理劑透過拋光機對晶圓進行複數次潤洗。其中，前述之雙極性高分子醇類處理劑可為包含親性鍵結及疏水鍵結的處理劑，如Drynon-C處理劑(由NIKKA SEIKO CO., LTD製造)。最後則執行清洗程序對晶圓進行清洗。

由上述可知，本實施例之晶圓拋光方法採用特殊的多階段的精拋程序，並採用不同的拋光液；此外，晶圓拋光方法在精拋程序的潤洗階段採用特殊的雙極性高分子醇類處理劑；透過上述的方法能防止晶圓在上述程序中產生微蝕刻現象，故能有效地保護晶圓表面，且能防止顆料回沾至晶圓表面，故在後續的清洗程序中能有效地將顆料由晶圓表面去除，故能提升晶圓的表面潔淨度。

本實施例之晶圓拋光方法包含下列步驟：

步驟S11：將晶圓設置於拋光機之拋光頭上，並與拋光機之滾筒的拋光表面接觸。

步驟S12：透過拋光機執行粗拋程序對晶圓進行粗拋；執行精拋程序之第一階段，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行複數次精拋。

步驟S13：執行精拋程序之第二階段，使用3108拋光液透過拋光機對晶圓進行一次精拋。

步驟S14：執行精拋程序之第三階段，使用雙極性高分子醇類處理劑透過拋光機對晶圓進行複數次潤洗。

步驟S15：執行清洗程序對晶圓進行清洗。

請參閱第2圖，其係為本發明之第二實施例之晶圓拋光方法之示意圖。如圖所示，在本實施例中，透過單桌拋光機1執行晶圓拋光方法。單桌拋光機1包含滾筒11及拋光頭12。滾筒11包含拋光表面111。拋光頭12包含晶圓載具121，而晶圓C則設置在晶圓載具121上，並位於拋光表面111及晶圓載具121之間，且與拋光表面111接觸。

首先，透過拋光機1執行粗拋程序對晶圓C進行粗拋；而由於此粗拋程序應為本領域中具有通常知識者所熟知，故不在此多加贅述。

然後則開始進行精拋程序。首先，執行精拋程序之第一階段之第一精拋步驟；在此第一精拋步驟中，使用3013拋光液A1透過拋光機1對晶圓C進行第一次精拋。

接下來，執行精拋程序之第一階段之第二精拋步驟；在此第二精拋步驟中，使用3013拋光液A1透過拋光機1對晶圓C進行第二次精拋。其中，第二精拋步驟之拋光頭12下壓力、拋光頭12之轉速、滾筒11之轉速及處理時間大於第一階段之第一精拋步驟之拋光頭12下壓力、拋光頭12之轉速、滾筒11之轉速及處理時間。

接著，執行精拋程序之第一階段之第三精拋步驟；在此第三精拋步驟中，使用3013拋光液A1透過拋光機1對晶圓C進行第三次精拋。其中，第三精拋步驟之拋光頭12下壓力及處理時間大於第一階段之第二精拋步驟之拋光頭12下壓力及處理時間。

接下來，則進行精拋程序之第二階段；在此階段中，使用3108拋光液A2透過拋光機1對晶圓C進行一次精拋。

接著，則進行精拋程序之第三階段，即潤洗階段。首先，執行精拋程序之第三階段之第一潤洗步驟；在此第一潤洗步驟中，使用Drynon-C處理劑A3透過拋光機1對晶圓C進行第一次潤洗。

然後，執行精拋程序之第三階段之第二潤洗步驟；在此第二潤洗步驟中，使用Drynon-C處理劑A3透過拋光機1對晶圓C進行第二次潤洗。第三精拋步驟之拋光頭12下壓力及處理時間大於第一階段之第二精拋步驟之拋光頭下12壓力及處理時間。其中，在上述的各步驟中均通入冷卻水W進行冷卻。

本實施例之製程參數可由表1表示，如下：表1

精拋程序	拋光頭下壓力(kg)	拋光頭轉速(rpm)	滾筒轉速(rpm)	處理時間	拋光液/處理劑
分	秒
第一階段之第一精拋步驟	50	15.0	15.0	0	30	3103
第一階段之第二精拋步驟	65	20.0	20.0	1	0
第一階段之第三精拋步驟	73	20.0	20.0	2	0
第二階段	73	20.0	20.0	3	0	3108
第三階段之第一潤洗步驟	32	7.0	13.0	0	5	Drynon-C
第三階段之第二潤洗步驟	25	7.0	13.0	0	5

最後則執行清洗程序對晶圓C進行清洗；然後即可計算良率及顆粒數量量測。而實驗結果顯示透過上述的方法，晶圓C的良率能提升19.6%，而具有小於100顆粒數目的晶圓C的比率能達到10.6%，故本實施例之晶圓拋光方法確實能夠達到極佳的效果。

請參閱第3圖，其係為本發明之第二實施例之晶圓拋光方法之流程圖。如圖所示，本實施例之晶圓拋光方法包含下列步驟：

步驟S31：將晶圓設置於拋光機之拋光頭上，並與拋光機之滾筒的拋光表面接觸。

步驟S32：透過拋光機執行粗拋程序對晶圓進行粗拋。

步驟S33：執行精拋程序之第一階段之第一精拋步驟，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行第一次精拋。

步驟S34：執行精拋程序之第一階段之第二精拋步驟，使用3013拋光液透過拋光機對晶圓進行第二次精拋。

步驟S35：執行精拋程序之第一階段之第三精拋步驟，使用3013拋光液透過拋光機對該晶圓進行第三次精拋。

步驟S36：執行精拋程序之第二階段，使用3108拋光液透過拋光機對晶圓進行一次精拋。

步驟S37：執行精拋程序之第三階段之第一潤洗步驟，使用Drynon-C處理劑透過拋光機對晶圓進行第一次潤洗。

步驟S38：執行精拋程序之第三階段之第二潤洗步驟，使用Drynon-C處理劑透過拋光機對晶圓進行第二次潤洗。

步驟S39：執行清洗程序對晶圓進行清洗。

綜上所述，根據本發明之實施例，晶圓拋光方法採用多階段的精拋程序並在精拋程序的潤洗階段採用雙極性高分子醇類處理劑，其能防止晶圓在上述程序中產生微蝕刻現象，故能有效地保護晶圓表面。

另外，根據本發明之實施例，晶圓拋光方法採用多階段的精拋程序並在精拋程序的潤洗階段採用雙極性高分子醇類處理劑，其能在晶圓表面產生分隔膜並防止顆料回沾至晶圓表面，故在後續的清洗程序中能有效地將顆料由晶圓表面去除，故能提升晶圓的表面潔淨度。

再者，根據本發明之實施例，晶圓拋光方法的實驗結果顯示晶圓的良率能提升19.6%，而具有小於100顆粒數目的晶圓的比率能達到10.6%，故確實能夠達到極佳的效果。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

1:可編程伽瑪校正緩衝電路 1:拋光機 11:滾筒 111:拋光表面 12:拋光頭 121:晶圓載具 C:晶圓 A1:3013拋光液 A2:3108拋光液 A3:Drynon-C處理劑 W:冷卻水 S11~S15、S31~S39:步驟流程

第1圖係為本發明之第一實施例之晶圓拋光方法之流程圖。

第2圖係為本發明之第二實施例之晶圓拋光方法之示意圖。

第3圖係為本發明之第二實施例之晶圓拋光方法之流程圖。

S11~S15:步驟流程

Claims

一種晶圓拋光方法，係包含下列步驟：將一晶圓設置於一拋光機之一拋光頭上，並與該拋光機之一滾筒的一拋光表面接觸；透過該拋光機執行一粗拋程序對一晶圓進行粗拋；執行一精拋程序之一第一階段，使用一3013拋光液透過該拋光機對一晶圓進行複數次精拋；執行該精拋程序之一第二階段，使用一3108拋光液透過該拋光機對該晶圓進行一次精拋；以及執行該精拋程序之一第三階段，使用一雙極性高分子醇類處理劑透過該拋光機對該晶圓進行複數次潤洗。
如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光方法，其中執行該精拋程序之該第一階段，使用該3013拋光液透過該拋光機對該晶圓進行精拋之步驟更包含下列步驟：執行該精拋程序之該第一階段之一第一精拋步驟，使用該3013拋光液透過該拋光機對該晶圓進行第一次精拋；執行該精拋程序之該第一階段之一第二精拋步驟，使用該3013拋光液透過該拋光機對該晶圓進行第二次精拋；以及執行該精拋程序之該第一階段之一第三精拋步驟，使用該3013拋光液透過該拋光機對該晶圓進行第三次精拋。
如申請專利範圍第2項所述之晶圓拋光方法，其中該第二階段之處理時間大於該第一階段之該第一精拋步驟之處理時間。
如申請專利範圍第2項所述之晶圓拋光方法，其中該第一階段之該第二精拋步驟之該拋光頭下壓力、該拋光頭之轉速、該滾筒之轉速及處理時間大於該第一階段之該第一精拋步驟之該拋光頭下壓力、該拋光頭之轉速、該滾筒之轉速及處理時間。
如申請專利範圍第4項所述之晶圓拋光方法，其中該第一階段之該第三精拋步驟之該拋光頭下壓力及處理時間大於該第一階段之該第二精拋步驟之該拋光頭下壓力及處理時間。
如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光方法，其中執行該精拋程序之該第三階段，使用該雙極性高分子醇類處理劑透過該拋光機對該晶圓進行潤洗之步驟更包含下列步驟：執行該精拋程序之該第三階段之一第一潤洗步驟，使用該雙極性高分子醇類處理劑透過該拋光機對該晶圓進行第一次潤洗；以及執行該精拋程序之該第三階段之一第二潤洗步驟，使用該雙極性高分子醇類處理劑透過該拋光機對該晶圓進行第二次潤洗。
如申請專利範圍第6項所述之晶圓拋光方法，其中該第三階段之該第二潤洗步驟之該拋光頭下壓力小於該第三階段之該第一潤洗步驟之該拋光頭下壓力。
如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光方法，更包含下列步驟：執行一清洗程序對該晶圓進行清洗。
如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光方法，其中該雙極性高分子醇類處理劑之分子結構包含親性鍵結及疏水鍵結。
如申請專利範圍第1項所述之晶圓拋光方法，其中該雙極性高分子醇類處理劑為Drynon-C處理劑。