TWI802747B - 依據墊對墊變異量為調整之拋光半導體基板之方法 - Google Patents

依據墊對墊變異量為調整之拋光半導體基板之方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭示拋光半導體基板之方法，該等方法涉及基於拋光墊之墊對墊變異量來調整精拋光序列。

Description

依據墊對墊變異量為調整之拋光半導體基板之方法
本發明之領域係關於拋光半導體基板之方法，且特定而言，涉及基於拋光墊之墊對墊變異量來調整精拋光序列之方法。
半導體晶圓通常用於生產積體電路(IC)晶片(電路印刷於其上)。首先，電路以經小型化形式印刷於晶圓之表面上。然後將晶圓分解為電路晶片。此經小型化電路需要每一晶圓之前表面及後表面極其平坦且平行，以確保電路可適當地印刷在晶圓之整個表面上。為了達成此，在自一晶錠切割晶圓之後，通常使用研磨及拋光程序來改良晶圓之前表面及後表面之平坦性及平行性。當拋光晶圓以準備藉由一電子束微影或光微影程序在晶圓上印刷經小型化電路時，需要一尤為優良的光潔度。其上將印刷經小型化電路之晶圓表面應係平坦的。
歸因於靠近邊緣之機械及/或化學力之一不均勻分佈，拋光程序可導致半導體晶圓之輪廓在靠近結構之邊緣改變。舉例而言，可減少結構之周邊邊緣處之厚度輪廓，亦即，可觀察到「邊緣滾降」。邊緣滾降減少可用於裝置製作之晶圓之部分。雖然可透過動態控制方法(如在美國專利公開案第2017/0178890號中所揭示)控制邊緣滾降，但拋光墊之間之變化性可導致經拋光基板之邊緣滾降之差異。此變化性可由製造程序內之允許公差造成，且可由墊壓縮性及/或厚度之變化造成。
需要拋光半導體基板之方法以在補償可歸因於墊對墊變化性之邊緣滾降之改變的同時最小化邊緣滾降時，改良基板平坦性及/或表面粗糙度。
本章節意欲向讀者介紹在下文闡述及/或主張之可與本發明之各項態樣相關之技術之各項態樣。相信此論述有助於為讀者提供背景資訊以促進對本發明之各項態樣之一更好理解。因此，應理解，應以此視角來閱讀此等陳述，而非作為對先前技術之認可。
本發明之一項態樣係關於一種用於拋光半導體基板之方法。每一基板具有一前表面及大體上平行於該前表面之一後表面。使一第一半導體基板之該前表面與一拋光墊接觸。將一拋光漿料供應至該拋光墊以拋光該第一半導體基板之該前表面且產生一經拋光第一半導體基板。量測該第一半導體基板之邊緣滾降。使一第二半導體基板之該前表面與該拋光墊接觸。將一拋光漿料供應至該拋光墊以拋光該第二半導體基板之該前表面。至少部分地基於該第一半導體基板之該經量測邊緣滾降來控制當使該第二半導體基板與該拋光墊接觸時供應至該拋光墊之該拋光漿料之一量。
本發明之另一態樣係關於一種用於精拋光半導體基板之方法。每一基板具有一前表面及大體上平行於該前表面之一後表面。判定一拋光墊之壽命。僅使一半導體基板之該前表面與該拋光墊接觸。將一拋光漿料供應至該拋光墊以拋光該半導體基板之該前表面且產生一經拋光半導體基板。至少部分地基於該拋光墊之該壽命來控制當使該半導體基板與該拋光墊接觸時供應至該拋光墊之該拋光漿料之一量。
存在與本發明之上文所提及態樣相關之所提出特徵之各種改進形式。其他特徵亦可併入本發明之上文所提及態樣中。此等改進形式及額外特徵可個別地或以任一組合形式存在。舉例而言，下文關於本發明之所圖解說明實施例中之任一者所論述之各種特徵可單獨地或以任一組合形式併入至本發明之上文所闡述態樣中之任一者中。
本申請案主張於2018年9月10日提出申請之美國臨時專利申請案第62/729,134號之權益，該申請案出於所有相關及一致性目的以引用方式併入本文中。
本發明之規定係關於拋光半導體基板之方法。合適基板(其在本文中亦可稱為半導體「晶圓」或「結構」)包含單晶矽基板，單晶矽基板包含藉由自晶錠(藉由Czochralski程序形成)切割晶圓而獲得之基板。每一基板包含一中心軸、一前表面及平行於前表面之一後表面。前表面及後表面大體上垂直於中心軸。一圓周邊緣結合前表面及後表面，且一半逕自中心軸延伸至圓周邊緣。根據本發明之方法拋光之結構可係適合於由熟習此項技術者使用之任何直徑，舉例而言，包含200 mm、300 mm、大於300 mm或甚至450 mm直徑之晶圓。
在本發明之一或多項實施例中，拋光(例如，精拋光)一半導體基板且分析經拋光半導體基板以判定邊緣滾降。使用邊緣滾降來判定墊之墊對墊變異量(亦即，與相同類型之墊之一平均滾降之偏差)。可至少部分地基於經量測邊緣滾降調整拋光程序。在某些實施例中，拋光一批量之半導體結構且使用該批量之晶圓之經量測邊緣滾降來調整拋光序列。
在本發明之一或多項實施例中，可在判定在拋光序列中使用之墊中之一者之墊對墊變異量之前，在一或多個步驟中拋光半導體基板。舉例而言，在某些實施例中，執行一第一拋光步驟，其中拋光結構之前表面及視情況後表面(亦即，執行一雙面拋光)。一般而言，該拋光係一「粗」拋光，其使晶圓之表面粗糙度減少至小於約3.5 Å或甚至低至約2.5 Å或甚至約2 Å，如藉助一原子力顯微鏡(AFM)以約1 μm× 約1 μm至約100 μm× 約100 μm之掃描大小所量測。出於本說明書之目的，將表面粗糙度表達為均方根(RMS)，除非另有指示。粗拋光通常導致自晶圓之表面約1 µm至約20 µm，且更典型地，自約5 µm至約15 µm之材料之移除。
粗拋光(及下文所闡述之精拋光)可藉由(舉例而言)化學機械平坦化(CMP)來達成。CMP通常涉及將晶圓浸入一研磨漿料中且藉由一聚合物墊拋光晶圓。透過化學與機械作用之一組合使晶圓之表面平滑化。通常，執行拋光直至達成一化學及熱穩定狀態，且直至晶圓已達成其等目標形狀及平坦性。可在一雙面拋光機上執行粗拋光，該雙面拋光機可自Peter Wolters (例如，德國倫茨堡之AC2000拋光機)或Fujikoshi (日本東京)、Speedfam (日本神奈川)商購。用於矽拋光之原料移除墊可自Psiloquest (佛羅裡達州奧蘭多)及Dow Chemical Company (密歇根州米德蘭)購得，且基於二氧化矽之漿料可自Dow Chemical Company、Cabot (馬薩諸塞州波士頓)、Nalco (伊利諾斯州內伯威爾)、BayerMaterialScience (德國勒沃庫森)、DA NanoMaterials (亞利桑那州坦佩)及Fujimi (日本Kiyoso)購買。
粗拋光步驟可以約50 ml/min至約300 ml/min (或自約75 ml/min至約125 ml/min)之一漿料流動速率在約300秒至約60分鐘內且在自約150 g/cm2 至約700 g/cm2 之一墊壓力下發生。然而，應理解，在不違背本發明之範疇之情形下，可使用其他拋光時間、墊壓力及漿料流動速率。
在完成粗拋光之後，可沖洗或乾燥晶圓。此外，晶圓可經受一濕法槽式或旋轉清洗。濕法槽式清洗可包含(視情況)在經升高溫度下(例如，約50°C至約80°C)使晶圓與SC-1清洗溶液(亦即，氫氧化銨及過氧化氫)接觸。旋轉清洗包含與一HF溶液及臭氧水接觸且可在室溫下執行。
在清洗之後，可執行一第二拋光步驟。第二拋光步驟通常係一「精」或「鏡面」拋光，其中基板之前表面與附接至一旋轉台或壓板之一拋光墊接觸。精拋光使晶圓之表面粗糙度減少至小於約2.0 Å，如由一AFM以約10 µm× 約10 µm至約100 µm× 約100 µm之掃描大小所量測。精拋光可以約10 µm× 約10 µm至約100 µm× 約100 µm之掃描大小使表面粗糙度甚至減少至小於約1.5Å或小於約1.2Å。精拋光通常自表面移除僅約0.5 µm或更少之材料。
參考圖1，合適精拋光設備可包含一拋光墊1，其安裝至一拋光台7。拋光頭31藉由使用保持器25固持基板20，使得基板20之前表面接觸拋光墊1。將漿料38供應至拋光墊1。拋光頭31以高速度振盪，以相對於拋光墊1移動基板20從而拋光基板之前表面。
用於精拋光之合適拋光機可自Lapmaster SFT獲得(例如，日本千代田區(Chiyoda-Ku)之LGP-708)。合適墊包含經聚氨酯浸漬之聚乙烯墊，諸如可自Dow Chemical Company購得之SUBA墊、麂皮型墊(亦稱為一聚氨酯發泡體墊)，諸如來自Fujimi之一SURFIN墊、來自Chiyoda KK (日本大阪)之一CIEGAL墊及來自Dow Chemical Company之一SPM墊。
精拋光(亦即，精拋光之第一台)可發生至少約60秒或甚至約90秒、120秒或180秒。總漿料流動速率之範圍可係自約500 ml/min至約1000 ml/min (混合後之總流動速率)且墊壓力之範圍可係自約60 g/cm2 至約200 g/cm2 ；然而，應理解，在不違背本發明之範疇之情形下，可使用其他拋光時間、墊壓力及漿料流動速率。
精拋光可涉及數個拋光步驟。舉例而言，結構可在一精拋光機之兩個或更多個台處(亦即，使用一不同拋光墊之不同工作站)曝露於數個單獨拋光序列。在一拋光序列期間亦可變化供應至一台處之拋光墊之拋光漿料。
可在拋光設備之第一台處以各種序列將一或多種拋光漿料供應至之拋光墊(亦即，第一拋光墊)。根據本發明之實施例，可在拋光序列中單獨或以組合方式使用之合適漿料包含：一第一拋光漿料，其包括一量之二氧化矽顆粒；一第二拋光漿料，其亦包括一量之二氧化矽顆粒但以小於第一漿料之一濃度；一第三拋光漿料，其係鹼性的(亦即，腐蝕性)且通常不含有二氧化矽顆粒，及一第四拋光漿料，其係去離子水。就此而言，應注意，如在本文中所提及，術語「漿料」表示各種懸浮液及溶液(包含其中沒有顆粒之溶液，諸如腐蝕性溶液及去離子水)且不意欲暗指液體中存在顆粒。
第一及第二漿料之二氧化矽顆粒可係膠質二氧化矽，且該等顆粒可囊封於一聚合物中。合適第一含有二氧化矽之拋光漿料包含Syton-HT50 (亞利桑那州坦佩之Du Pont Air Products NanoMaterials)及DVSTS029 (明尼蘇達州聖保羅之Nalco Water)。合適第二含有二氧化矽之拋光漿料包含Glanzox-3018 (來自日本東京之Fujimi)及NP8020 (日本大阪之Nitta Haas)。
可藉由在第二漿料中使用較少之二氧化矽顆粒來變化第一及第二拋光漿料中之二氧化矽之濃度。更典型地，藉由使用顆粒本身中包含較少二氧化矽(亦即，較多聚合物囊封及較少二氧化矽)之二氧化矽顆粒來變化濃度。
在某些實施例中，第一拋光漿料含有一第一組二氧化矽顆粒且第二漿料含有一第二組二氧化矽顆粒。第一組二氧化矽顆粒具有一X1 二氧化矽含量且第二組具有一X2 二氧化矽含量，其中X1 大於X2 。可藉由使用一聚合物個別地囊封至少一組顆粒來變化顆粒之二氧化矽含量，其中兩組之間之囊封度(亦即，聚合物之厚度)係不同的。聚合物減少該組顆粒內之二氧化矽含量。在某些實施例中，X1 與約X2 之比率係至少約2:1或甚至至少約3:1，至少約5:1，至少約10:1或甚至至少約15:1。X1 與約X2 之差(亦即，X1 減去X2 )可係約5 wt%，至少約10 wt%，至少約25 wt%或至少約50 wt%。
在某些實施例中，將第一拋光漿料之第一組二氧化矽顆粒個別地囊封於一聚合物中，且第一組包含至少約50 wt%之二氧化矽，或至少約60 wt%，至少約70 wt%，自約50 wt%至約95 wt%，自約60 wt%至約95 wt%或自約70 wt%至約90 wt%之二氧化矽。
第二拋光漿料之第二組二氧化矽顆粒亦可個別地經聚合物囊封。第二組經聚合物囊封之二氧化矽顆粒可包括小於約25 wt%之二氧化矽，或如在其他實施例中，小於約15 wt%，小於約10 wt%，自約1 wt%至約25 wt%，自約1 wt%至約15 wt%或自約1 wt%至約10 wt%之二氧化矽。
第三拋光漿料係鹼性的(例如，包括KOH、NaOH或一NH4 鹽)，且通常不含有二氧化矽顆粒。漿料可具有大於12之一pH (例如，自約13至約14之一pH)。
在各種拋光序列中，可單獨或以各種組合方式施加第一、第二、第三及第四拋光漿料。在一例示性序列中且根據本發明之某些實施例，精拋光機之第一台處之精拋光開始於一第一精拋光步驟，其中使拋光墊同時接觸包括二氧化矽之第一拋光漿料及鹼性第三拋光漿料。兩種漿料可在拋光機處組合(亦即，在墊處單獨地供應)，或可在供應至墊之前混合。
在第一台之一第二精拋光步驟中，將第二含有二氧化矽之拋光漿料及第三鹼性拋光漿料同時供應至拋光墊。在第二步驟中，除了鹼性第三漿料之外或作為其之一替代物，還可使用包括去離子水之第四漿料。一般而言，僅在於第一步驟中已完全供應第一拋光漿料之後，才將第二拋光漿料供應至墊。
在第一台之一第三精拋光步驟中，將包括二氧化矽顆粒之第二拋光漿料及/或包括去離子水之第四拋光漿料供應至拋光墊。一般而言，第三漿料不包含鹼以防止蝕孔之形成。
在完成第一台之拋光序列之後，可將半導體基板轉移至一第二或甚至一第三台。第二及第三台可包含與第一台之拋光墊相同或不同的拋光墊。可在第二及第三台處使用第二拋光漿料(其具有較第一漿料低之一濃度之二氧化矽)及/或包括去離子水之第四漿料。
根據本發明之實施例，藉由量測結構之邊緣滾降來分析已經拋光(例如，精拋光)之一基板或一批量之基板以提供回饋，從而調整精拋光機之拋光序列(例如，第一台之序列)。分析經拋光基板以判定邊緣滾降(亦稱為「滾降量」或僅「ROA」)。
可使用高度資料量變曲線來量測邊緣滾降，如由M. Kimura等人之「精確量測矽拋光晶圓之晶圓滾降之新方法(A New Method for the Precise Measurement of Wafer Roll off of Silicon Polished Wafer)」(日本應用物理雜誌， vol. 38, pp. 38-39 (1999))所揭示，該論文出於所有相關及一致性目的以引用方式併入本文中。一般而言，業界藉由(舉例而言)「SEMI M69：使用滾降量ROA判定晶圓近邊緣幾何結構之實踐(初步)(2007)(SEMI M69: Practice for Determining Wafer Near-Edge Geometry using Roll-off Amount, ROA (Preliminary) (2007))」已將Kimura之方法標準化，該標準亦出於所有相關及一致性目的以引用方式併入本文中。大多數可商購晶圓檢驗儀器經預程式化以計算ROA。舉例而言，可使用一KLA-Tencor晶圓檢驗系統(其使用WaferSight分析硬體)(加利福尼亞苗必達)判定ROA。
參考圖2，一晶圓20之ROA通常藉由參考沿著一晶圓半徑之三個點(P1 、P2 及P3 )來判定。在兩個點(P1 、P2 )之間擬合一參考線R。第三點(P3 )靠近通常觀察到滾降之晶圓之圓周邊緣。ROA係參考線R與第三點P3 之間的距離。可將參考線R擬合為一個一階線性線或一個三階多項式。出於本發明之目的，將參考線擬合為一個一階線性線，除非另有不同陳述。
就此而言，可依據前表面ROA、後表面ROA或厚度ROA (亦即，使用一平均厚度量變曲線)來表達ROA。前表面ROA及後表面ROA量測涉及沿著各別前表面或後表面在P1 與P2 之間擬合一最佳擬合參考線R，且厚度ROA涉及在P1 與P2 之間擬合針對各種晶圓20厚度之一最佳擬合線(亦即，厚度ROA慮及前表面及後表面兩者)。
雖然可選擇三個點中之任一者來判定ROA，但在此項技術中使用的一種常用方法(特定而言針對300 mm基板)包含使用距晶圓之中心軸約為晶圓之半徑之80%之一第一點及距晶圓之中心軸約為半徑之93.3%之一第二點來形成參考線R。在一300 mm直徑晶圓中，此等點距晶圓之中心軸約為120 mm 及140 mm。可使用距中心軸約晶圓之半徑之98.7%(亦即，對於一300 mm直徑晶圓而言，在距中心軸約148 mm處)之一第三點，其中參考線與第三點之間之距離為ROA。亦可使用距中心軸約為晶圓之半徑之98.0%或距中心軸約為晶圓之半徑之99.3%之一第三點來判定ROA (對於300 mm直徑晶圓而言，分別為約147 mm及約149 mm)。
可跨越晶圓之數個半徑量測且平均化ROA。舉例而言，可量測且平均化跨越晶圓有角度地間隔之2個、4個或8個半徑之ROA。舉例而言，可藉由平均化八個半徑之ROA量測ROA (例如，在R-θ座標系中之0°、45°、90°、135°、180°、225°、275°及315°處之八個半徑，如在SEMI M69中所闡述)。
如上文闡述，ROA量測可涉及前表面量變曲線、後表面量變曲線或厚度量變曲線。就此而言，如本文中所使用，「ROA」係指使用晶圓之最佳擬合厚度量變曲線(亦即，厚度ROA而非一前表面ROA)量測之ROA，其中一線性一階線建立於晶圓之半徑之80%與93.3%之間，且其中晶圓之環形邊緣部分之參考點係在半徑之98.7%處，除非另有陳述。
應理解，關於厚度量變曲線之ROA可係一正數，其中晶圓在其周邊邊緣部分中變得較厚，或可係一負數，其中晶圓在其周邊邊緣部分中變得較不厚。就此而言，本文中使用關於一ROA量(負或正)之片語「小於」指示ROA係在自所陳述之量至約0之一範圍中(例如，「小於約-700 nm」之一ROA係指約-700 nm至約0之一ROA範圍，且「小於約700 nm」之一ROA係指約700 nm至約0之範圍中之一ROA)。此外，使用關於一ROA量(負或正)之片語「大於」包含其中晶圓之邊緣部分較之所陳述之量進一步遠離晶圓之軸向中心之滾降量。
亦應注意，對一「差量ROA/ERO」(見圖4及圖6)之提及參考自一先前程序條件之ROA之改變。對於其中在邊緣處觀察到下降之負ROA (例如，-700 nm)，一正差量ROA/ERO指示在經改變條件下之邊緣滾降之一改良(亦即，邊緣不下降太多)，而一負差量ROA/ERO指示在邊緣處之額外下降。對於其中在邊緣處觀察到一上升之正ROA (例如，700 nm)，一正差量ROA/ERO指示在經改變條件下邊緣處之一進一步上升，而一負差量ROA指示在經改變條件下在邊緣處之較少之一上升。
在某些實施例中，在安裝一新拋光墊之後，分析一或多個(例如，一批量)半導體基板。使用經拋光半導體基板之邊緣滾降來判定墊之墊對墊變異量(例如，自一「平均」邊緣滾降之變化)。使用經拋光半導體基板(其在本文中可稱為「第一」半導體基板)或批量之基板之經量測邊緣滾降來調整精拋光機之第一台之拋光序列以用於隨後經拋光基板(其在本文中可稱為一「第二」半導體基板)。舉例而言，可控制供應至拋光墊之第一拋光漿料之量。在某些實施例中，基於經分析基板之經量測邊緣滾降來控制在第一台處供應之第一拋光漿料之體積及/或第二拋光漿料之體積。可根據美國專利公開案第2017/0178890中揭示之方法中之一或多者控制拋光程序以調整邊緣滾降，該公開案出於所有相關及一致性目的以引用方式併入本文中。
根據本發明之某些實施例，為了判定拋光墊之一墊對墊變異量，將第一半導體基板或批量之基板之邊緣滾降與與用於拋光第一半導體基板相同之類型之拋光墊之一平均邊緣滾降相比較。當使第二半導體基板與拋光墊接觸時供應至拋光墊之拋光漿料之量(例如，第一含有二氧化矽之漿料)可至少部分地基於第一半導體基板之經量測邊緣滾降與相同類型之拋光墊之平均邊緣滾降之間之差異。可自使用相同類型之墊之先前拋光運行判定特定類型之拋光墊之平均邊緣滾降。
在其中藉由量測邊緣滾降分析第一經拋光半導體基板以判定拋光墊之墊對墊變異量之實施例中，墊可係安裝在拋光台上之一新墊。半導體結構可係(理想地)由新墊拋光之第一半導體結構或可係由新拋光墊拋光之前五個、前十個或前二十個基板中之一者。在其中使用一新拋光設備及/或墊配置之實施例中，可最初拋光若干個晶圓(例如，前50個、前100個或前200個晶圓)直至達成穩定移除，此後可藉由量測邊緣滾降分析以上提及之第一經拋光半導體基板以判定拋光墊之墊對墊變異量。
在某些實施例中，藉由量測一批量之基板中之每一者之邊緣滾降分析該等基板以判定拋光墊(例如，新墊)之墊對墊變異量且調整拋光程序。批量可包含至少2個半導體基板，或如在其他實施例中，至少5個、至少10個、至少15個或至少20個半導體基板。可平均化經拋光半導體基板中之每一者之經量測邊緣滾降，其中當使第二半導體基板與拋光墊接觸時供應至拋光墊之拋光漿料之量至少部分地基於該批量之經平均化滾降量。
在某些實施例中，調整在第一台處供應之第一拋光漿料之體積與在第一台處供應之第二拋光漿料之體積之一比率。如下文在實例2及實例4中所展示，藉由減少所供應之第一含有二氧化矽之拋光漿料之量(相對於第二含有二氧化矽之漿料)，減少在精拋光期間發生之邊緣滾降(亦即，使得將指示在邊緣處存在滾降之一負ROA較不負)。在其中預期邊緣滾降較大之例項中(亦即，歸因於墊之製造期間之變化而較大)，如自經分析結構之經量測滾降所預測，可減小所供應之第一含有二氧化矽之拋光漿料之量(相對於第二含有二氧化矽之漿料)，以補償歸因於墊對墊變化性之邊緣滾降之增加。在其中預期邊緣滾降較小之例項中(亦即，歸因於墊之製造期間之變化而較小)，如自經分析結構之經量測滾降所預測，可增加所供應之第一含有二氧化矽之拋光漿料之量(相對於第二含有二氧化矽之漿料)，以補償歸因於墊對墊變化性之增加。
在某些實施例中，藉由改變將第一含有二氧化矽之漿料供應至拋光墊之時間長度及/或改變將第二含有二氧化矽之漿料供應至拋光墊之時間量來調整第一漿料與第二漿料之比率。舉例而言，施加第一及第二漿料之總時間可隨著將第一及第二漿料供應至墊之時間變化而保持恆定。
另一選擇係，或除了調整第一與第二含有二氧化矽之拋光漿料之比率之外，基於經分析基板之經量測邊緣滾降調整在第一台處添加之第三鹼性拋光漿料之量(亦即，在每一拋光步驟期間在第一台處添加之鹼之總和)。在某些實施例中，控制與第二含有二氧化矽之拋光漿料同時添加之第三鹼性拋光漿料之量來調整邊緣滾降。如下文在實例3中所展示，藉由增加在精拋光機之第一台期間添加之鹼的量，減少在精拋光期間發生的邊緣滾降(亦即，使得將指示在邊緣處存在滾降之一負ROA較不負)。可基於歸因於墊對墊變異量之滾降之一經量測增加來增加或基於歸因於墊對墊變異量之滾降之一經量測減小來減小在精拋光機之第一台處供應之鹼性拋光漿料之量。
在某些實施例中，判定一目標邊緣滾降，且基於自經分析結構之邊緣滾降判定之墊對墊變異量來調整程序條件(例如，含有二氧化矽之第一拋光漿料之量及/或鹼性第三拋光漿料之量)。除了邊緣滾降量測之外，回饋控制方法亦可涉及對其他參數(諸如晶圓平坦性)之評估，且控制拋光參數使得可在不具有晶圓平坦性之不可接受降級之情形下達成經改良邊緣滾降。其他參數可經監視以確保品質處理(例如，蝕孔之存在)。
另一選擇係，或除了基於第一半導體基板之邊緣滾降來控制供應至拋光之拋光漿料之量之外，隨後使用之拋光漿料之量可至少部分地基於與拋光程序相關之一或多個其他參數。舉例而言，當使第二半導體基板與拋光墊接觸時供應至拋光墊之拋光漿料之量可至少部分地基於拋光墊之壽命。
可基於由墊拋光之基板之數目，或已使用墊拋光基板之小時，或藉由任何其他合適方法(例如，累積時間乘以拋光壓力)來判定墊之壽命。壽命可正規化為墊通常被使用之一平均壽命，或此後替換墊之一預定壽命。如圖8中所展示，隨著墊之壽命增加，邊緣滾降通常增加。藉由減少所供應之第一含有二氧化矽之拋光漿料之量，可減少在精拋光期間發生之邊緣滾降(亦即，使得將指示在邊緣處存在滾降之一負ROA較不負)，以補償歸因於墊之經增加壽命之經增加邊緣滾降。另一選擇係，可調整第三漿料(亦即，鹼性漿料)之量。
在某些實施例中，至少部分地基於第二半導體晶圓之經量測平坦性調整拋光程序。如在圖9中所展示，拱凸(亦即，晶圓中心與邊緣區域之間之厚度差異)之一增加導致邊緣滾降之一增加。可藉由減少供應至墊之第一含有二氧化矽之拋光漿料之量(例如，相對於第二含有二氧化矽之漿料)來補償此增加，使得可減少在精拋光期間發生之邊緣滾降。另一選擇係，可調整鹼性漿料之量。
與用於拋光基板之習用方法相比，本發明之方法具有數個優點。藉由在已在拋光台上安裝一新拋光墊之後量測一第一半導體基板或批量之基板之邊緣滾降，可判定墊之墊對墊變化，此允許調整拋光程序以用於隨後經拋光基板。可藉由減少或增加含有二氧化矽之拋光漿料或一鹼性拋光漿料之量，在精拋光序列內動態地補償與拋光墊之平均預期滾降之偏差。調整拋光程序以慮及對有助於拋光墊之壽命及/或待拋光半導體之平坦性之邊緣滾降之影響允許進一步調諧拋光程序以達成一更一致性滾降。該等方法可尤其用於減少單面拋光程序中之邊緣滾降，在單面拋光程序中，自結構之表面移除不超過約0.5 μm或更少之材料(此係拋光300 mm直徑晶圓之特點)。實例
藉由以下實例進一步圖解說明本發明之程序。此等實例不應被視為一限制性意義。 實例1：精拋光中第一及第二二氧化矽漿料之變化量對移除量變曲線之影響
經粗雙面拋光之晶圓係在一單面拋光機中精拋光。在最終拋光設備之第一台之一第一拋光步驟中，將包括二氧化矽顆粒之一第一拋光漿料(Syton-HT50)及一量之鹼性拋光漿料(KOH)供應至拋光墊。在一第二步驟中，將包括二氧化矽顆粒之一第二拋光漿料(Glanzox-3018與NP 8020之混合)及鹼供應至台。第二含有二氧化矽之漿料含有較第一含有二氧化矽之漿料少之二氧化矽。在一第三步驟中，將第二含有二氧化矽之漿料及去離子水供應至墊。
將晶圓轉移至一第二台且隨後轉移至一第三台。在第二及第三台兩者中，將第二含有二氧化矽之拋光漿料及去離子水供應至墊。
第一及第二含有二氧化矽之漿料之量與用於晶圓之數個運行之習用拋光方法不同。在第一、第二及第三台處之處理之後，量測用於各種運行之經正規化移除。如在圖3中所展示，使用額外第一漿料導致在邊緣處之移除之一增加(邊緣滾降之一增加)。使用較少之第一漿料亦導致在晶圓之邊緣處之移除之一增加。然而，當使用額外第一漿料時，移除之改變(亦即，與展示朝向邊緣之移除之改變之一擬合線相比靠近148 mm之移除程度)係較大的，此指示在增加第一漿料之情形下之一較高邊緣滾降。使用額外第二漿料導致朝向晶圓之邊緣之較少移除及經減少滾降。 實例2：精拋光中變化之第一含有二氧化矽之漿料之影響
執行實例1之拋光程序，同時調整在精拋光機之第一台處之第一含有二氧化矽之拋光之總流量。圖4展示在精拋光之前及之後(精ROA減去粗ROA)之邊緣滾降之改變(在148 mm處量測)。如在圖4中所展示，使用小體積之第一含有二氧化矽之拋光使邊緣滾降變少(亦即，負ROA變得較不負)。在額外體積之第一含有二氧化矽之拋光漿料之情形下，此改良變少。與X軸相交之右側體積指示使用額外第一漿料導致之邊緣滾降之一增加。
圖5展示晶圓之近邊緣平坦性(ESFQR)之改變。如在圖5中所展示，在精拋光機之第一台處使用額外體積之第一含有二氧化矽之拋光漿料之情形下，近邊緣平坦性降級。 實例3：精拋光中變化之鹼之量之影響
變化在實例1中所闡述之精拋光程序之第一台之第二拋光步驟中之鹼之量與第二含有二氧化矽之漿料之量之比率。在精拋光之後，量測晶圓之邊緣滾降(在148 mm處量測)。
圖6中展示結果之一盒形圖。如在圖6中所展示，在20 ml之一第二含有二氧化矽之漿料量處(前5個資料點)，邊緣滾降隨著增加之鹼之量而改良。此亦可見於25 ml之第二含有二氧化矽之漿料資料點中。 實例4：精拋光中第一及第二二氧化矽漿料之變化時間對移除量變曲線之影響
經粗雙面拋光之晶圓係在一單面拋光機中精拋光。在最終拋光設備之第一台之一第一拋光步驟中，將包括二氧化矽顆粒之一第一拋光漿料(來自Nalco之DVSTS029)及一量之鹼性拋光漿料(KOH)供應至拋光墊。在一第二步驟中，將包括二氧化矽顆粒之一第二拋光漿料(來自Nitta Haas之NP 8020H)及鹼供應至台。第二含有二氧化矽之漿料含有較第一含有二氧化矽之漿料少之二氧化矽。以下在表1中展示第一及第二步驟中之相對進給速率。
   步驟1 步驟2
持續時間 X Y
Nalco 20 cc/min -
KOH 600 cc/min 600 cc/min
NP8020H - 35 cc/min
表 1 ：在第一台之第一及第二步驟期間第一及第二二氧化矽漿料以及鹼之速率(X+Y=35秒) 在一第三步驟中，將第二含有二氧化矽之漿料及去離子水供應至墊。
步驟1及步驟2之總拋光時間恆定保持在35秒。步驟1 (「X」)及步驟2 (「Y」)之時間量隨著邊緣滾降之改變而變化係展示於圖7中。如在圖7中所展示，增加第一拋光步驟之時間導致滾降增加(亦即，負ROA變得更負)。 實例5：墊壽命對邊緣滾降之影響
圖8展示在精拋光之前及之後之邊緣滾降之改變，如將展示墊壽命隨著經正規化壽命而增加。如自圖8可見，邊緣滾降隨著墊壽命增加而增加(亦即，變得更負)。 實例6：晶圓平坦性對邊緣滾降之影響
在精拋光之前及之後量測一晶圓之拱凸(亦即，中心與邊緣之間之厚度改變，其中定位參數導致一拱形晶圓且負數導致一蝶形晶圓) (「差量拱凸」)，且在精拋光之前及之後量測晶圓之邊緣滾降(「差量滾降」)。圖9展示隨差量拱凸之改變而變的滾降之改變。如在圖9中所展示，差量拱凸之一增加導致經減少邊緣滾降(亦即，一負邊緣滾降變得較不負)。
如本文中所使用，當與尺寸、濃度、溫度或其他物理或化學性質或特性之範圍一起使用時，術語「約(about)」、「大致上(substantially)」、「基本上(essentially)」及「大約(approximately)」意指涵蓋可存在於性質或特性之範圍之上限及/或下限中之變化，包含(舉例而言)由捨入、量測方法或其他統計變化導致之變化。
當介紹本發明或其實施例之要素時，冠詞「一(a、an)」、「該(the)」及「該(said)」意欲意指存在該等要素中之一或多者。術語「包括(comprising)」、「包含(including)」「含有(containing)」及「具有(having」」意欲包含且意指除了所列舉要素外可能還存在額外要素。指示一特定定向(例如，「頂部」、「底部」、「側」等)之術語之使用係為方便說明且並不需要所闡述物項之任何特定定向。
由於在不違背本發明之範疇之情形下可對上述構造及方法作出各種改變，因此意欲應將上文闡述中所含有及附圖中所展示之所有事物解釋為說明性的且不具有一限制意義。
1:拋光墊 7:拋光台 20:基板/晶圓 25:保持器 31:拋光頭 38:漿料 P1:點 P2:點 P3:點 R:參考線
圖1係一精拋光設備之一示意圖；
圖2係示意性地展示滾降量之量測之一晶圓之一剖視圖；
圖3係針對不同精拋光條件之跨越晶圓半徑移除之材料之量之改變之一圖表；
圖4係當變化第一含有二氧化矽之拋光漿料之量時經精拋光晶圓之邊緣滾降之改變之一圖表；
圖5係當變化第一含有二氧化矽之拋光漿料之量時經精拋光晶圓之近邊緣平坦性之改變之一圖表；
圖6係當變化鹼性拋光漿料之量時經精拋光晶圓之邊緣滾降之改變之一盒形圖；
圖7係當變化供應一第一含有二氧化矽之拋光漿料及一第二含有二氧化矽之拋光漿料之時間時經精拋光晶圓之邊緣滾降之改變之一圖表；
圖8係當墊壽命變化時經精拋光晶圓之邊緣滾降之改變之一圖表；及
圖9係當晶圓之全域平坦性變化時經精拋光晶圓之邊緣滾降之改變之一圖表。
貫穿該等圖式，對應參考字符指示對應部件。
1:拋光墊
7:拋光台
20:基板/晶圓
25:保持器
31:拋光頭
38:漿料

Claims (17)

  1. 一種用於拋光半導體基板之方法，每一基板具有一前表面及大體上平行於該前表面之一後表面，該方法包括：使一第一半導體基板之該前表面與一拋光墊接觸；將一第一半導體基板拋光漿料供應至該拋光墊以精拋光該第一半導體基板之該前表面且產生一經拋光第一半導體基板；量測該第一半導體基板之邊緣滾降；使一第二半導體基板之該前表面與該拋光墊接觸；將一第二半導體基板拋光漿料供應至該拋光墊以精拋光該第二半導體基板之該前表面；及至少部分地基於該第一半導體基板之該經量測邊緣滾降，來控制當使該第二半導體基板與該拋光墊接觸時供應至該拋光墊之該第二半導體基板拋光漿料之一量。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一半導體基板係一批量之半導體基板中之一者，該方法包括：使該批量之半導體基板中之每一半導體基板之該前表面與該拋光墊接觸；將該第一半導體基板拋光漿料供應至用以拋光該批量之該等半導體基板中之每一者之該拋光墊，以精拋光該批量之該等半導體基板中之每一者之該前表面，以產生一批量之經拋光半導體基板；量測該批量之該等經拋光半導體基板中之每一者之該邊緣滾降；及 至少部分地基於該批量之經拋光半導體基板之該經量測邊緣滾降，來控制當使該第二半導體基板與該拋光墊接觸時供應至該拋光墊之該第二半導體基板拋光漿料之該量。
  3. 如請求項2之方法，其中平均化該批量之該等經拋光半導體基板中之每一者之該經量測邊緣滾降，當使該第二半導體基板與該拋光墊觸接時，供應至該拋光墊之該第二半導體基板拋光漿料之該量係至少部分地基於該批量之該經平均化滾降量。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包括：比較該批量之半導體基板之該平均邊緣滾降與用於拋光該第一半導體基板之該拋光墊相同之拋光墊之一平均邊緣滾降，以判定該拋光墊之一墊對墊變異量。
  5. 如請求項2之方法，其中該批量包括至少5個半導體基板。
  6. 如請求項1之方法，其中至少部分地基於該拋光墊之壽命來控制當使該第二半導體基板與該拋光墊接觸時供應至該拋光墊之該第二半導體基板拋光漿料之該量。
  7. 如請求項1之方法，其中至少部分地基於該第二半導體基板之平坦性來控制當使該第二半導體基板與該拋光墊接觸時供應至該拋光墊之該第二半導體基板拋光漿料之該量。
  8. 如請求項1之方法，其中該第二半導體基板拋光漿料係以至少兩步驟為供應，作為一第一步驟拋光漿料的該第二半導體基板拋光漿料包括二氧化矽，以一第一步驟拋光漿料體積將該第一步驟拋光漿料供應至該拋光墊，該方法進一步包括：以一第二步驟拋光漿料體積將一第二步驟拋光漿料供應至該拋光墊，該第一步驟拋光漿料包括相對於該第二步驟拋光漿料之一較高濃度之二氧化矽，其中藉由控制該第一步驟拋光漿料體積與該第二步驟拋光漿料體積之一比率來控制供應至該拋光墊之該第一步驟拋光漿料之該量。
  9. 如請求項8之方法，其中該第二步驟拋光漿料包括二氧化矽。
  10. 如請求項8之方法，其中藉由控制將該第一步驟拋光漿料及第二步驟拋光漿料施加至該拋光墊之時間來控制該第一步驟拋光漿料體積與該第二步驟拋光漿料體積之該比率。
  11. 如請求項8之方法，其中將該第一步驟拋光漿料及該第二步驟拋光漿料單獨地供應至該拋光墊。
  12. 如請求項1之方法，其中供應至該拋光墊之第二半導體拋光漿料之該量係當在一拋光設備之一第一台處拋光時所供應之第二半導體拋光漿料之總量，該方法包括將該基板轉移至該拋光設備之一第二台。
  13. 如請求項1之方法，其中當拋光該基板之該前表面時，該等第一及第 二半導體基板之該等後表面不與一拋光墊接觸。
  14. 如請求項1之方法，其中對該第一半導體基板的精拋光係自該第一半導體基板之該前表面移除約0.5μm或更少之材料；及對該第二半導體基板的精拋光係自該第二半導體基板之該前表面移除約0.5μm或更少之材料。
  15. 如請求項1之方法，其中該第一半導體基板係由該拋光墊拋光之前五個、前十個或前二十個基板中之一者。
  16. 如請求項1之方法，其中該第一半導體基板係由該拋光墊拋光之第一基板。
  17. 如請求項1之方法，其中當使該第二半導體基板與該拋光墊接觸時，供應至該拋光墊之該第二半導體基板拋光漿料之該量，係至少部分地基於該第一半導體基板之該經量測邊緣滾降與相同之拋光墊之該平均邊緣滾降之間之差異。
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