TWI464796B

TWI464796B - 雙面拋光半導體晶圓的方法

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Publication number: TWI464796B
Application number: TW100109097A
Authority: TW
Inventors: 尤爾根史卻汪德納; 湯瑪士巴士察哈德; 羅蘭寇伯特
Original assignee: 世創電子材料公司
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2014-12-11
Also published as: DE102010013520B4; JP5331844B2; CN102205520A; US20110244762A1; CN102205520B; KR101229707B1; JP2011216887A; DE102010013520A1; US8721390B2; SG174718A1; KR20110110019A; TW201140678A

Description

雙面拋光半導體晶圓的方法

本發明係關於一種雙面拋光半導體晶圓的方法。

根據習知技術，在對自單晶切割的半導體晶圓實施研磨、清潔及蝕刻步驟後，通過拋光對半導體晶圓的表面實施磨光。

在單面拋光(簡寫為SSP)的情況下，在加工期間半導體晶圓背面係利用黏合劑、通過真空或利用黏結而固定在載盤上，並在另一面上進行拋光。

在雙面拋光(DSP)的情況下，半導體晶圓鬆散地插入薄的載體盤(carrier)內，並在均覆蓋有一拋光墊的上下拋光盤之間以「自由浮動」的方式同步地拋光正面及背面。該拋光法是在送入拋光劑懸浮液(漿料)的情況下進行的，其通常是以矽溶膠為基礎。在DSP的情況下，同時同步地拋光半導體晶圓的正面和背面。

DE 100 07 390 A1公開了一種適合的雙面拋光機。

在習知技術中同樣已知所謂的利用牢固黏結的磨料進行的拋光(固定磨料拋光「Fixed Abrasive Polishing，FAP」)，其中半導體晶圓在拋光墊上進行拋光，與DSP拋光墊或CMP拋光墊不同在於該拋光墊包含黏結在該拋光墊中的研磨劑(「固定磨料」或FA墊)。在FAP的情況下原則上可以省略如在DSP的情況下添加的拋光劑懸浮液。

例如德國專利申請DE 10 2007 035 266 A1描述了一種用於拋光由矽材料組成的基底的方法，其包括兩個利用FA墊的拋光步驟，其區別在於，在一個拋光步驟中將包含固體形式之未黏結之研磨劑的拋光劑懸浮液引入基材與拋光墊之間，而在第二拋光步驟中以不含固體材料的拋光劑溶液代替該拋光劑懸浮液。

在DSP或FAP之後，半導體晶圓的正面通常以無光霧的方式進行拋光。這是利用更柔軟的拋光墊藉助一鹼性拋光溶膠進行的。在文獻中通常將該步驟稱作CMP拋光。例如US 2002/0077039及US 2008/0305722公開了CMP法。

在DSP的情況下，半導體晶圓係位於通常比該半導體晶圓更薄的載體盤中。DE 199 05 737 A1請求保護一種雙面拋光法，其中該半導體晶圓的初始厚度比載體盤厚度大20至200微米。這涉及以「凸起(overhang)」的方式拋光該半導體晶圓。載體盤在雙面拋光的情況下的厚度通常為400至1200微米。

位於下拋光盤上的拋光墊通常與待拋光的半導體晶圓正面接觸，而半導體晶圓的背面則與位於該上拋光盤上的拋光墊接觸。

DE 100 04 578 C1建議針對上拋光盤及下拋光盤使用不同的拋光墊。黏結在上拋光盤上的拋光墊遍佈溝槽網路，而黏結在下拋光盤上的拋光墊則不具有此類紋理而是具有光滑表面。

通過上拋光墊的紋理實現所用拋光劑分佈的改善。該拋光劑通常由上往下送入。因此，該拋光劑流經上拋光墊的溝槽，然後從該上拋光墊通過載體盤中的切口或開口，流向下拋光墊或半導體晶圓的正面。

此外，上拋光墊的溝槽可避免半導體晶圓的背面黏結在上拋光墊上。根據DE 100 04 578 C1，上拋光墊包括區塊尺寸為5毫米×5毫米至50毫米×50毫米且溝槽寬度與深度為0.5至2毫米的溝槽的棋盤狀均勻排列。通過該排列方式在較佳為0.1至0.3巴的拋光壓力下進行拋光。

然而，根據DE 100 04 578 C1的規定導致半導體晶圓在相對的面(背面與正面)的外部邊緣處不對稱拋光去除材料的情況。

已發現發生所謂的塌邊現象(Edge Roll-Off，邊緣厚度減小)，該現象在半導體晶圓的正面較在背面更加明顯。

本發明的目的是避免在DSP的情況下半導體晶圓的邊緣區域內不對稱的拋光去除材料的情況。

本發明的目的是通過雙面拋光半導體晶圓的方法而實現的，其包括在覆蓋有一第一拋光墊的上拋光盤與一覆蓋有一第二拋光墊的下拋光盤之間對一位於一載體盤之切口中的半導體晶圓進行同步雙面拋光，其中在拋光期間該位於載體盤中的半導體晶圓的一部分面積係暫時地突出於由該上拋光盤與該下拋光盤形成的加工間隙，其中這兩個拋光墊具有均勻分佈之寬度與深度為0.5至2毫米的溝槽，從而在該等拋光墊上形成正方形區塊的棋盤狀分佈，其中該位於該上拋光盤上的第一拋光墊具有大於20毫米×20毫米的區塊，而該位於該下拋光盤上的第二拋光墊具有小於或等於20毫米×20毫米的區塊，其中這兩個拋光墊在區塊上含有選自矽、鋁和鈰的元素的氧化物的平均尺寸為0.1至1.0微米的磨料，且其中在拋光期間係送入一不含固體且pH值能夠通過相應地添加一鹼性組分而在11至13.5的範圍內變化的拋光劑溶液，其中在第一步驟中送入一pH為11至12.5的拋光劑溶液，而在第二步驟中送入一pH為大於或等於13的拋光劑溶液。該方法的較佳實施方案在申請專利範圍的附屬項中請求保護。

本發明提供利用特殊製備的拋光墊進行雙面拋光，該拋光墊包含選自矽、鋁和鈰的元素的氧化物的牢固黏結的磨料。

拋光墊係經切割為可在頂部及底部實現晶圓偏移的大小。晶圓偏移是指在拋光期間晶圓的一部分面積係暫時地突出於由該上拋光盤與該下拋光盤形成的加工間隙。

上拋光墊與下拋光墊具有不同的紋理。位於上拋光盤上的墊具有大於20毫米×20毫米的區塊，而位於下拋光盤上的墊具有小於或等於20毫米×20毫米的區塊。下拋光墊具有較小的凹槽間距。兩個溝槽或凹槽之間的距離是通過正方形區塊的邊長而給定的。

凹槽邊緣較佳係朝向該墊的頂面倒圓，即具有特定的倒圓半徑，以避免界定凹槽的「硬邊緣」投射在半導體晶圓之待拋光的面，且主要是在該晶圓的正面上。這類在該半導體表面上的凹槽邊緣的刻痕會對奈米形貌有關鍵性的影響。

區塊是通過在該拋光墊表面上的均勻分佈的溝槽或凹槽而給定的。溝槽是利用適當的機械或化學方法例如銑削(milling)或蝕刻而產生的。

通過相應地控制鹼性組分的添加，可改變該在拋光過程的第一階段中送入的不含固體的拋光劑溶液的pH值。

通過可變化的pH值控制材料去除速率。

目的是獲得不具有楔形偏差的盡可能平坦的、不具有邊緣區域不平坦度(塌邊現象)的半導體晶圓。

對於本發明重要的是，通過提高鹼性拋光劑溶液的pH值至13或更高而停止該拋光過程。

在該停止步驟中降低了半導體晶圓的表面粗糙度。這尤其是涉及長波表面粗糙度。

除了結構的差異，兩個拋光墊具有相同的材料特性。

拋光墊較佳係包含熱塑性或熱固性聚合物。

可以考慮以多種物質作為該材料，如聚氨酯、聚碳酸酯、聚醯胺、聚丙烯酸酯、聚酯等。

拋光墊較佳係包含固體微孔聚氨酯。

使用由發泡盤或經聚合物浸漬的氈基材或纖維基材組成的拋光墊亦為較佳。

在兩個拋光墊中所含的磨料係位於區塊上，即凹槽或溝槽之間的凸起上。

磨料較佳為矽的氧化物，尤其是SiO₂ 。

雙面拋光是利用行星運動學(planetary kinematics)進行的。這意味著，半導體晶圓以自由移動的方式位於利用滾動裝置進行旋轉的一載體盤之切口中，從而以擺線軌跡(cycloidal trajectory)移動，同時該半導體晶圓係在上下拋光盤之間進行拋光。

本發明能夠實現獲得一在半導體晶圓的正面及背面上最佳的邊緣幾何形狀(塌邊現象)。已發現通過本發明方法可完全避免在習知技術中所觀察到的在半導體晶圓之邊緣區域內之不均勻的拋光去除材料的現象。

通過本發明方法能夠省略在DSP的習知技術中所使用的矽溶膠。

半導體晶圓的正面及背面係同時同步地被拋光。

傳統的DSP拋光機適合於本發明，其中所用的拋光墊係包含磨料，而上拋光墊及下拋光墊係差異性地結構。

在拋光步驟中，係將一不含固體的拋光劑溶液引入該半導體晶圓之待拋光的面與兩個拋光墊之間。

該拋光劑溶液包含水，但較佳係包含具有通常用於半導體工業中的純度的去離子水(DIW)。此外，該拋光劑溶液較佳係包含化合物，如碳酸鈉(Na₂ CO₃ )、碳酸鉀(K₂ CO₃ )、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH₄ OH)、氫氧化四甲基銨(TMAH)或前述之任意混合物。

特別較佳係使用碳酸鉀。

該拋光劑溶液的pH值在11至約13.5的範圍內，並通過相應地添加該化合物而在該pH值範圍內變化。

該化合物如碳酸鉀在拋光劑溶液中的比例較佳為0.01至10重量%。

在第一步驟中，係送入一pH為11至12.5的拋光劑溶液。

在該步驟中，係對半導體晶圓的兩個面去除材料。

在第二步驟中，係送入一pH值大於或等於13的拋光劑溶液。由此停止去除材料。

較佳係在第三步驟中送入pH值小於或等於11.5的拋光劑溶液。該步驟係為了在送入拋光劑懸浮液(漿料)之情況下進行之較佳的後續拋光而準備。

具體而言，該方法較佳更包括在相同的拋光墊上對該半導體晶圓進行同步雙面拋光，其中係送入拋光劑懸浮液以代替拋光劑溶液，該拋光劑懸浮液包含選自矽、鋁和鈰的元素的氧化物的磨料，其中在第一步驟中使用磨料的平均尺寸為15至30奈米的拋光劑懸浮液，而在第二步驟中使用磨料的平均尺寸大於在第一步驟中所用拋光劑懸浮液的平均磨料尺寸、較佳為35至70奈米的拋光劑懸浮液。

該額外的拋光一方面係用於減少由FAP拋光所誘發的微損傷，另一方面係用於最小化缺陷及刮痕以及降低短波表面粗糙度。

在該額外的同步雙面拋光中，係送入一包含磨料的拋光劑懸浮液。

該研磨劑顆粒的尺寸分佈較佳係本質上為單峰。

該研磨劑包含機械去除基底材料的材料，較佳為一或多種元素鋁、鈰或矽的氧化物。

該研磨劑在該拋光劑懸浮液中的比例較佳為0.25至20重量%，更佳為0.25至1重量%。

特別較佳係使用膠體狀分散的二氧化矽作為拋光劑懸浮液。

例如可使用購自H.C. Starck公司的Levasil以及購自Fujimi公司的Glanzox 3900含水拋光劑。Levasil是Leverkusen的Bayer股份公司的註冊商標，由H.C. Starck有限公司持有許可。

依類型而定，Levasil的平均粒徑為5至75奈米。因此，Levasil係適用於兩個拋光步驟，其中在第一步驟中係使用粒徑為15至30奈米的Levasil，而在第二步驟中係使用粒徑為35至70奈米的Levasil。

Glanzox 3900是由日本Fujimi公司之一作為濃縮物而提供的拋光劑懸浮液的產品名。該濃縮物之底液的pH值為10.5且包含約9重量%的膠體狀SiO₂ 。

該拋光劑較佳係包含添加劑，如碳酸鈉(Na₂ CO₃ )、碳酸鉀(K₂ CO₃ )、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化銨(NH₄ OH)、氫氧化四甲基銨(TMAH)。

但該拋光劑懸浮液可以包含一或多種其他的添加劑，例如表面活性添加劑如潤濕劑及表面活性劑、發揮保護膠體作用的穩定劑、防腐劑、抗微生物劑、醇及絡合劑。

在本發明方法中較佳(但非必須)採用其他方式送入或供應該拋光劑。新鮮的拋光劑係與該上拋光盤無關地送入該下拋光盤。為此，該下拋光盤同樣提供拋光劑之引導通過及一分離的拋光劑輸送系統。

購自德國Rendsburg的Peter Wolters公司的AC2000型拋光機特別適合於實施本發明方法。

該拋光機配備有外輪圈及內輪圈的銷釘嚙合(pin interlocking)，用於驅動載體盤。該設備可經設計以用於一或多個載體盤。由於通過量更大，較佳為用於多個載體盤的設備，例如在DE 100 07 390 A1中所述，其中載體盤係在行星式路徑上圍繞設備中心運動。該設備包括下拋光盤及上拋光盤，它們可以水平地自由轉動並覆蓋有一拋光墊。在拋光期間該半導體晶圓係位於一載體盤之切口中及在兩個轉動且對其施有一特定拋光壓力的拋光盤之間，同時連續地送入拋光劑(懸浮液或溶液)。在此，通過轉動的銷釘輪圈使載體盤移動亦為較佳，該銷釘輪圈係嚙合在該載體盤圓周上的齒中。

一種典型的載體盤包括用於接收3個半導體晶圓的切口。該切口圓周上具有嵌入物或所謂的載體盤型模(carrier moldings)，其係用於保護該半導體晶圓的斷裂敏感性邊緣，尤其是亦可防止金屬自載體盤體釋放。

該載體盤體可例如包含金屬、陶瓷、塑膠、纖維增強的塑膠或者塗覆有塑膠或類金剛石碳層(DLC層)的金屬。但是較佳為鋼材，特別較佳為不鏽鉻鋼。

切口較佳係經設計為用於接收直徑至少為200毫米、較佳為300毫米、更佳為450毫米且厚度為500至1000微米的奇數個半導體晶圓。

以下依照附圖闡述本發明。

第1圖示意性地顯示了在利用內齒輪圈31及外齒輪圈32移動的載體盤61及62的切口中的半導體晶圓4。拋光墊11位於下拋光盤21上，拋光墊12位於上拋光盤22上。拋光盤22係經由拋光墊12以拋光/壓緊壓力7的方向，壓在載體盤61及62、半導體晶圓4及具有拋光墊11的下拋光盤21上。半導體晶圓41係突出於拋光墊11及12的邊界(偏移5)。

第2圖所示為偏移的實施方案。

2A所示為在載體盤63中的半導體晶圓42，連同在內齒輪圈31與外齒輪圈32之間的下拋光墊11及上拋光墊12。半導體晶圓42係突出於上拋光墊12(偏移51)。

2B所示為在載體盤63中的半導體晶圓42，連同在內齒輪圈31與外齒輪圈32之間的下拋光墊11及上拋光墊12。半導體晶圓42係突出於下拋光墊11(偏移52)。

2C所示為在載體盤63中的半導體晶圓42，連同在內齒輪圈31與外齒輪圈32之間的下拋光墊11及上拋光墊12。半導體晶圓42係突出於上拋光墊12且突出於下拋光墊11(偏移53)。

2D所示為在載體盤63中的半導體晶圓42，連同在內齒輪圈31與外齒輪圈32之間的下拋光墊11及上拋光墊12。半導體晶圓42突出於上拋光墊12且突出於下拋光墊11。偏移54相對於上拋光墊12更加明顯。

2E所示為在載體盤63中的半導體晶圓42，連同在內齒輪圈31與外齒輪圈32之間的下拋光墊11及上拋光墊12。半導體晶圓42係突出於上拋光墊12且突出於下拋光墊11。偏移55相對於下拋光墊11更加明顯。

以下解釋如何較佳地將本發明的雙面拋光併入用於製備半導體晶圓的製造序列中。

首先將利用CZ或FZ生長的由半導體材料組成的單晶切割成半導體晶圓。較佳係利用鋼絲鋸切割該半導體晶圓。例如US 4,655,191、EP 522 542 A1、DE 39 42 671 A1或EP 433 956 A1公開了利用鋼絲鋸切割半導體晶圓。

由半導體材料組成的生長單晶較佳為由矽組成的單晶。半導體晶圓較佳為單晶矽晶圓。

在應用根據本發明的拋光之前，較佳係實施如下程序：首先將利用CZ或FZ生長的由半導體材料組成的單晶切割成半導體晶圓。較佳係利用鋼絲鋸切割半導體晶圓。例如US 4,655,191、EP 522 542 A1、DE 39 42 671 A1或EP 433 956 A1公開了利用鋼絲鋸切割半導體晶圓。

隨後加工該半導體晶圓的邊緣及兩個表面。

較佳係利用粗的磨削劑對半導體晶圓的邊緣進行倒圓。

為此，將該半導體晶圓固定在旋轉的桌上，並以其邊緣與同樣旋轉的加工工具的工作面相對地進給(delivered)。在此使用的加工工具可以圓盤的形式構成，其係固定在轉軸上並具有作為供加工半導體晶圓邊緣的工作面的圓周面。

例如DE 195 35 616 A1公開了適合於此的裝置。

該半導體晶圓較佳係具有相對於晶圓中心面對稱的輪廓，其在晶圓正面及晶圓背面上具有相同類型的小平面(facets)，或者具有不對稱的邊緣輪廓，在其正面及背面上具有不同的小平面寬度。在此情況下，該半導體晶圓的邊緣獲得幾何形狀與目標輪廓相似的輪廓。

所使用的磨削圓盤較佳係具有凹槽分佈。DE 10 2006 048 218 A1公開了一種較佳的磨削圓盤。

工作面亦可以磨削墊或磨削帶的形式構成。

去除材料的顆粒，較佳係金剛石，可以牢固地錨定在加工工具的工作面內。

所使用的顆粒較佳係具有粗的粒度。根據JIS R 6001:1998，粒度(以篩目計)為#240至#800。平均粒徑為20至60微米，較佳為25至40微米，更佳為25至30微米或30至40微米。

在邊緣倒圓之後，較佳係利用粗的磨削劑對該自單晶切割的半導體晶圓實施雙面去除材料式加工。

例如PPG(行星墊磨削)係適合於此。

PPG是一種用於同時雙面磨削多個半導體晶圓的方法，其中每個半導體晶圓係以自由移動的方式位於多個利用滾動裝置進行旋轉的載體盤之一的切口中，從而以擺線軌跡移動，其中該半導體晶圓在兩個旋轉的加工圓盤之間實施去除材料式加工，其中各個加工圓盤係具有含有黏結的磨削劑的加工層。涉及利用行星運動學的方法，如DSP。

該黏結在該加工層中的磨削劑較佳為莫氏硬度6的硬質材料。合適的磨削材料較佳為金剛石、碳化矽(SiC)、二氧化鈰(CeO₂ )、剛玉(氧化鋁，Al₂ O₃ )、二氧化鋯(ZrO₂ )、氮化硼(BN；立方氮化硼，CBN)，以及二氧化矽(SiO₂ )、碳化硼(B₄ C)直至明顯更軟的材料，如碳酸鋇(BaCO₃ )、碳酸鈣(CaCO₃ )或碳酸鎂(MgCO₃ )。但是特別較佳為金剛石、碳化矽(SiC)及氧化鋁(Al₂ O₃ ；剛玉)。

該磨削劑的平均粒徑為5至20微米，較佳為5至15微米，更佳為5至10微米。

該磨削顆粒較佳係單獨地或者呈聚集體(「團簇」)地黏結在加工層的黏結基體中。在以聚集體黏結的情況下，被認為是較佳的粒徑係涉及團簇成分的主要(primary)粒徑。

隨後較佳係對半導體晶圓實施第二PPG磨削，其中係使用具有比前述更細的粒度的磨削墊。

在此情況下，該磨削劑的平均粒徑為0.5至10微米，較佳為0.5至7微米，更佳為0.5至4微米，特別較佳為0.5至2微米。

接著可以利用更細的磨削劑實施第二邊緣倒圓。

因此，在該第二邊緣倒圓中使用具有更細的粒度的磨削工具。

為此，再將該半導體晶圓固定在旋轉的桌上，並將其邊緣與同樣旋轉的加工工具的工作面相對地進給。在此使用的加工工具可以圓盤的形式構成，其係固定在轉軸上並具有作為供加工該半導體晶圓邊緣的工作面的圓周面。

工作面亦可以磨削墊或磨削帶的形式構成。

該去除材料的顆粒，較佳為金剛石，可以牢固地錨定在該加工工具的工作面內。

所用的顆粒具有細的粒度。根據JIS R 6001:1998，粒度應當細於#800，較佳為#800至#8000。平均粒徑為0.5至20微米，較佳為0.5至15微米，更佳為0.5至10微米，特別較佳為0.5至5微米。

在另一個步驟中，可以在該半導體晶圓每個面的材料去除量不超過1微米的情況下，利用蝕刻介質處理該半導體晶圓的兩個面。

該半導體晶圓的每個面的最小材料去除量較佳為1個單層，即約0.1奈米。

較佳係利用酸性介質對該半導體晶圓實施濕化學處理。

合適的酸性介質包含氫氟酸、硝酸或乙酸的水溶液。

該清潔及蝕刻方法較佳係以單晶圓處理的方式實施。

因此，雙面拋光係根據本發明方法而實施。

該半導體晶圓的正面及背面係同時同步地被拋光。

傳統的DSP拋光機適合於此，其中所用的拋光墊係根據本發明而設置。在根據本發明實施雙面拋光之後，較佳係對半導體晶圓的邊緣進行拋光。

商業上可購得的自動邊緣拋光機係適合於此。

US 5,989,105公開了此類用於邊緣拋光的裝置，其中該拋光滾筒係由鋁合金組成，並具有施加在其上的拋光墊。

半導體晶圓通常係固定在平坦的晶圓保持器，即所謂的夾盤(chuck)上。半導體晶圓的邊緣係突出於夾盤，從而使其可自由地到達該拋光滾筒。相對於夾盤傾斜特定角度之繞中心旋轉且施加有拋光墊的拋光滾筒及帶有半導體晶圓的夾盤係相互進給，並在連續送入拋光劑的情況下以特定的壓緊壓力相互擠壓。

在邊緣拋光時，帶有保持在其上的半導體晶圓的夾盤係繞中心旋轉。

該夾盤旋轉一圈較佳係持續20至300秒，更佳係50至150秒(回轉週期)。

較佳係以每分鐘300至1500、更佳每分鐘500至1000的轉速繞中心旋轉之覆蓋有一拋光墊的拋光滾筒及夾盤係相互進給，其中該拋光滾筒係以一相對於該半導體晶圓的裝置角度而傾斜地設置，而該半導體晶圓係固定在夾盤上，從而使該半導體晶圓輕微地突出於該夾盤並因此可以到達該拋光滾筒。

該裝置角度較佳為30至50°。

在較佳係以0.1至1升/分鐘，更佳係0.15至0.40升/分鐘的拋光劑流量連續送入拋光劑的情況下，該半導體晶圓及拋光滾筒係以特定的壓緊壓力相互擠壓，其中該壓緊壓力可以通過固定在輥(rolls)上的重量而加以調節，較佳為1至5公斤，更佳為2至4公斤。

較佳係在使該半導體晶圓或保持該半導體晶圓的夾盤旋轉2至20周、更佳2至8周之後，使該拋光滾筒與該半導體晶圓彼此分離。

在邊緣拋光時使用的拋光墊可以具有施加在其上的牢固黏結的磨料(FAP拋光墊)。在此情況下，係在連續送入不含固體的拋光劑溶液的情況下進行拋光。

該研磨劑係由機械去除基底材料的材料所組成，較佳係由一或多種元素鋁、鈰或矽的氧化物組成。

接著可以額外地在相同的FAP拋光墊上利用輕柔地去除材料的矽溶膠(例如Glanzox)實施短的拋光步驟，以降低邊緣粗糙度及邊緣缺陷率。

最後，較佳係至少對該半導體晶圓的正面實施化學機械拋光(CMP)。

較佳係在該步驟中利用CMP對該半導體晶圓的兩個面進行拋光。傳統的DSP拋光機係適合於此，然而在該拋光機中係使用更軟的CMP拋光墊代替傳統的DSP去除材料式拋光墊。

11．．．下拋光盤上的拋光墊

12．．．上拋光盤上的拋光墊

21．．．下拋光盤

22．．．上拋光盤

31．．．內齒輪圈

32．．．外齒輪圈

4,41,42．．．半導體晶圓

5,51,52,53,54,55．．．偏移

61,62,63．．．載體盤

7．．．拋光/壓緊壓力

第1圖示意性地顯示用於實施本發明方法的構造：以及

第2圖所示為晶圓偏移的實施態樣。

11．．．下拋光盤上的拋光墊

12．．．上拋光盤上的拋光墊

21．．．下拋光盤

22．．．上拋光盤

31．．．內齒輪圈

32．．．外齒輪圈

4,41．．．半導體晶圓

5．．．偏移

61,62．．．載體盤

7．．．拋光/壓緊壓力

Claims

一種雙面拋光半導體晶圓的方法，其包括在一覆蓋有一第一拋光墊的上拋光盤與一覆蓋有一第二拋光墊的下拋光盤之間，對位於一載體盤之切口中的半導體晶圓進行同步雙面拋光，其中在拋光期間該位於載體盤中的半導體晶圓的一部分面積係暫時地突出於由該上拋光盤與該下拋光盤形成的加工間隙，其中這二個拋光墊具有均勻分佈之寬度與深度為0.5至2毫米的溝槽，從而在該等拋光墊上形成正方形區塊的棋盤狀分佈，其中該位於該上拋光盤上的第一拋光墊具有大於20毫米×20毫米的區塊，而該位於該下拋光盤上的第二拋光墊具有小於或等於20毫米×20毫米的區塊，其中這兩個拋光墊在區塊上含有選自矽、鋁和鈰的元素的氧化物的平均尺寸為0.1至1.0微米的磨料，且其中在拋光期間係送入一pH值能夠通過相應地添加一鹼性組分而在11至13.5的範圍內變化的拋光劑溶液，其中在第一步驟中送入一pH為11至12.5的拋光劑溶液，而在第二步驟中送入一pH為大於或等於13的拋光劑溶液。
如請求項1的方法，其中在第三步驟中送入一pH為小於或等於11.5的拋光劑溶液。
如請求項1或2的方法，更包括在相同的拋光墊上對該半導體晶圓進行同步雙面拋光，其中係送入一拋光劑懸浮液代替該拋光劑溶液，該拋光劑懸浮液包含選自矽、鋁和鈰的元素的氧化物的磨料，其中在第一步驟中使用一平均粒徑為15至 30奈米的拋光劑懸浮液，而在第二步驟中使用一平均粒徑為35至70奈米的拋光劑懸浮液。
如請求項1或2的方法，其中將該拋光劑溶液相互獨立地送入至該下拋光盤上方及該上拋光盤上方。
如請求項3的方法，其中將該拋光劑懸浮液相互獨立地送入至該下拋光盤上方及該上拋光盤上方。
如請求項1或2的方法，其中該半導體晶圓的初始厚度係大於該載體盤的厚度。
如請求項1或2的方法，其中在該兩個拋光墊中，該等溝槽在向墊之頂面的過渡處具有經圓滑的邊緣。