專利名稱：：拋光半導(dǎo)體晶圓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)拋光半導(dǎo)體晶圓的方法。
背景技術(shù)：
：CMP是通常用來降低半導(dǎo)體晶圓的正面粗糙度的單面拋光。因此還將CMP稱為鏡面拋光。在CMP過程中，通過旋轉(zhuǎn)拋光頭，半導(dǎo)體晶圓待拋光的表面被壓在旋轉(zhuǎn)拋光布上，并在所提供的拋光劑的情況下進(jìn)行平滑。拋光過程中引起的材料去除及其他取決于將半導(dǎo)體晶圓壓在拋光布上的壓力。還有可能在不同區(qū)域選擇不同的拋光壓力，從而引起當(dāng)沿著半導(dǎo)體晶圓的直徑方向看材料去除時(shí)具有不均勻輪廓的材料去除。可以借助于例如壓力室或壓力環(huán)來建立壓力區(qū)域。在例如US5,916，016中描述了具有使壓力區(qū)域能夠細(xì)分的載體的拋光頭。因此CMP還可以用來有針對(duì)性地影響半導(dǎo)體晶圓的幾何形狀，即，表明局部和整體平整度的半導(dǎo)體晶圓的參數(shù)。除了CMP之外，DSP("雙面拋光")同樣在半導(dǎo)體晶圓的拋光中起著重要的作用。DSP—般包括同時(shí)被拋光的多個(gè)半導(dǎo)體晶圓。在DSP過程中，半導(dǎo)體晶圓位于載體切口中設(shè)置有拋光布的兩個(gè)拋光板之間，并且借助于所提供的拋光劑對(duì)兩面進(jìn)行拋光。DSP尤其具有消除在通過半導(dǎo)體晶圓的研磨和/或打磨的成形機(jī)械加工之后在表面區(qū)域中殘留的損壞的任務(wù)。在DSP的情況下，總?cè)コǔ?0至3(Hirn的材料去除明顯比CMP情況下的高。因此，DSP通常還被稱為一次拋光。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)適用于半導(dǎo)體晶圓幾何形狀的量化表征。這還應(yīng)用于半導(dǎo)體晶圓的正面的邊緣區(qū)域，正面通常是指作為集成電子元件的基礎(chǔ)的半導(dǎo)體晶圓的一面。電子元件的制造者還盡力地將邊緣區(qū)域盡可能地包括在可用區(qū)域FQA("質(zhì)量保證區(qū)域")中。因此，指定允許的邊緣排除EE不斷地變小。當(dāng)前，所要求的規(guī)格僅僅允許1mm的邊緣排除。不平整度可以由參數(shù)SFQR描述。SFQR表示在具有例如20mmx20mm面積的特定尺寸的測(cè)量區(qū)域中的局部平整度，其以測(cè)量區(qū)域中的半導(dǎo)體晶圓的正面相對(duì)于通過誤差平方最小化而獲得的相同尺寸的參考區(qū)域的最大高度偏差的形式來精確表示。局部位置是邊緣區(qū)域中的測(cè)量區(qū)域，邊緣區(qū)域不再是FQA的所有部分，但其中心仍位于FQA中。參數(shù)PSFQR表示局部位置的局部平整度，與參數(shù)ESFQR—樣。后者基于更廣泛的米制。除了局部平整度，還必須考慮半導(dǎo)體晶圓的正面的整體平整度。用于描述整體平整度的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)是GBIR和與該值關(guān)聯(lián)的SBIR。兩個(gè)參數(shù)都表示半導(dǎo)體晶圓的正面相對(duì)于背面的最大高度偏差，假設(shè)背面是理想地平整，兩個(gè)參數(shù)的不同之處在于在GBIR的情況下將FQA用于計(jì)算，而在SBIR的情況下將限于測(cè)量區(qū)域的區(qū)域用于計(jì)算。上述參數(shù)的定義和用于測(cè)量所述參數(shù)的方法的說明包括在相關(guān)的SEMI標(biāo)準(zhǔn)中，尤其是在M1、M67和M1530標(biāo)準(zhǔn)中。通過DSP拋光的半導(dǎo)體晶圓的厚度通常朝著邊緣顯著地減少。該邊緣塌邊(roll-off)可能削弱整體平整度和部分位置上的局部平整度。因此，應(yīng)將邊緣塌邊盡可能地限制到邊緣排除的區(qū)域。US2003/0022495Al提出為了減少邊緣塌邊，首先以改善參考平面的方法拋光半導(dǎo)體晶圓的背面。出于該目的，使正面吸附在硬質(zhì)載體上，并在背面上進(jìn)行優(yōu)選地總計(jì)為3至8拜的材料去除。然后，對(duì)半導(dǎo)體晶圓的正面進(jìn)行拋光。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種拋光半導(dǎo)體晶圓的方法，該方法導(dǎo)致整體平整度和局部平整度的顯著提高，尤其是在半導(dǎo)體晶圓的正面的邊緣區(qū)域。本發(fā)明涉及一種用于拋光具有正面和背面的半導(dǎo)體晶圓的方法，包括:通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的背面，所述拋光包括以沿著所述半導(dǎo)體晶圓的直徑的輪廓產(chǎn)生材料去除，根據(jù)所述輪廓所述背面的中心區(qū)域的材料去除高于所述背面的邊緣區(qū)域的材料去除；以及通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的正面，所述拋光包括以沿著所述半導(dǎo)體晶圓的直徑的輪廓產(chǎn)生材料去除，根據(jù)所述輪廓所述正面的中心區(qū)域的材料去除低于所述正面的邊緣5區(qū)域的材料去除。以中心區(qū)域比邊緣區(qū)域去除更多材料的方式執(zhí)行的背面的CMP將直接導(dǎo)致邊緣幾何形狀的改善，尤其是參數(shù)PSFQR和ESFQR的改善。然而，因?yàn)橛刹痪鶆虻牟牧先コ鸬陌雽?dǎo)體晶圓的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間的厚度差增加，所以將同樣導(dǎo)致整體幾何形狀惡化，尤其是參數(shù)GBIR和SBIR。隨后以中心區(qū)域比邊緣區(qū)域去除更少材料的方式執(zhí)行的正面的CMP主要具有在不損害邊緣幾何形狀的情況下使整體幾何形狀再次變好的效果。結(jié)果將導(dǎo)致所有參數(shù)改善，例如，GBIR、SBIR、ESFQR和PSFQR。即使在要求僅lmm的邊緣排除時(shí)，也能夠達(dá)到利用該方法實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體晶圓的幾何形狀改善的目的。中心區(qū)域包括半導(dǎo)體晶圓的中心和半徑為半導(dǎo)體晶圓的半徑的至少50%的圓形區(qū)域。邊緣區(qū)域從半導(dǎo)體晶圓的邊緣開始在半導(dǎo)體晶圓的中心方向上延伸，且寬度總計(jì)為半導(dǎo)體晶圓的半徑的至少5%。優(yōu)選地，在通過CMP拋光半導(dǎo)體晶圓的背面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓的軌跡相對(duì)于在用CMP拋光半導(dǎo)體晶圓的正面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓的軌跡鏡像反轉(zhuǎn)。為了達(dá)到該目的，在通過CMP拋光半導(dǎo)體晶圓的背面之后確定目標(biāo)輪廓是有利的，所述目標(biāo)輪廓描述了在通過CMP拋光正面時(shí)試圖獲得的材料去除。通過在背面的CMP之后沿著半導(dǎo)體晶圓的直徑測(cè)量背面與平面的高度偏差并使高度偏差的軌跡與目標(biāo)輪廓的軌跡一致。隨后在正面的CMP過程中通過對(duì)半導(dǎo)體晶圓壓力區(qū)域施加不同的壓力來實(shí)現(xiàn)正面的CMP過程中的目標(biāo)輪廓，通過這種方式，以便產(chǎn)生具有與目標(biāo)輪廓相對(duì)應(yīng)的輪廓的材料去除。CMP的材料去除總計(jì)(來自背面的去除和來自正面的去除)不超過1.5pm。因此，該方法還是特別經(jīng)濟(jì)的。在背面的CMP過程中，背面的中心區(qū)域的材料去除優(yōu)選為0.2至0.8pm。所述背面的邊緣區(qū)域的材料去除優(yōu)選地要低0.02至0.2pm。在正面的CMP過程中，正面的中心區(qū)域的材料去除優(yōu)選為0.2至0.8nm。所述正面的邊緣區(qū)域的材料去除優(yōu)選地要高0.02至0.2拜。在通過CMP拋光背面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓優(yōu)選地具有凸面軌跡，而在通過CMP拋光正面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓優(yōu)選地具有凹面軌6跡。材料去除的輪廓不必是嚴(yán)格的凸面或嚴(yán)格的凹面。因此，通過示例，在半導(dǎo)體晶圓的邊緣之前已經(jīng)獲得材料去除的最大化的軌跡，或僅在背面或正面距離半導(dǎo)體晶圓的中心的距離為半導(dǎo)體晶圓半徑的至少55%的區(qū)域中獲得材料去除顯著增加或顯著降低的軌跡同樣是可能的。圖1-4示出了在所有情況下去除輪廓的兩個(gè)示例，針對(duì)正面的CMP的具有趨于凹面(圖1和2)的軌跡的精確輪廓及針對(duì)背面的CMP的具有趨于凸面(圖3和4)的軌跡的輪廓；以及圖5示出了所測(cè)量的去除輪廓。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地利用之前已經(jīng)經(jīng)過DSP處理的半導(dǎo)體晶圓來執(zhí)行。此外，為了拋光背面和/或正面，還可以進(jìn)一步執(zhí)行CMP步驟。尤其優(yōu)選地至少進(jìn)一步對(duì)半導(dǎo)體晶圓的正面執(zhí)行CMP，其在正面的第一CMP之后執(zhí)行，目的在于降低正面的粗糙度。本發(fā)明的成功之處基于以下的示例和比較例來示出示例在DSP之后，對(duì)由直徑300mm的硅組成的半導(dǎo)體晶圓首先進(jìn)行背面的CMP，接著進(jìn)行正面的CMP?？赏ㄟ^美國(guó)應(yīng)用材料公司制造的ReflexionLKCMP型拋光機(jī)來執(zhí)行CMP。對(duì)于背面的CMP，選擇具有趨于凸面的輪廓的材料去除。中心的材料去除是0.65pm，而在距離邊緣2mm位置處的邊緣區(qū)域中的材料去除是0.55,。對(duì)于正面的CMP，選擇具有趨于凹面的輪廓的材料去除。中心的材料去除是0.25拜，而在距離邊緣2mm位置處的邊緣區(qū)域中的材料去除是0.35(jm。所測(cè)量的去除輪廓如圖5中所示。考慮lmm的邊緣排除，幾何形狀參數(shù)ESFQRavq、PSFQRmax、SBIR,、GBIR和SFQRn^編制在下表1中。具體值(△)表示在背面的CMP前后各個(gè)參數(shù)的變化以及在背面的CMP和正面的CMP前后各個(gè)參數(shù)的變化。'表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>背面的CMP導(dǎo)致平均ESFQR顯著增加44nm。參數(shù)PSFQR增加23nm。相反地，SBIR和GBIR降低，即分別減小了3nm和56nm。在背面和正面的CMP之后，所考慮的所有幾何形狀參數(shù)得到改善。比較例1:為了比較，首先進(jìn)一步對(duì)DSP-拋光半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行背面的CMP,接著進(jìn)行正面的CMP。對(duì)于背面的CMP，選擇具有趨于凸面的輪廓的材料去除。中心的材料去除是0.65拜，而在距離邊緣2mm位置處的邊緣區(qū)域中的材料去除是0.58Kim。對(duì)于正面的CMP，選擇具有同樣地趨于凸面的輪廓的材料去除，在背面的CMP過程中獲得相同的性能。幾何形狀測(cè)量的結(jié)果編制在下表2中表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)際上，利用所選擇的半導(dǎo)體晶圓的背面和正面的CMP的結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)幾何形狀參數(shù)的改善。當(dāng)在所有情況下將具有趨于凹面的輪廓的材料去除選擇用于背面和正面的CMP時(shí)，這對(duì)于實(shí)驗(yàn)的變型結(jié)構(gòu)同樣依然正確。比較例2:為了比較，首先進(jìn)一步對(duì)DSP-拋光半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行背面的CMP,接著進(jìn)行正面的CMP。對(duì)于背面的CMP，選擇0.4拜的區(qū)域均勻的材料去除，使得輪廓基本上是平坦的。對(duì)于正面的CMP，選擇輪廓趨于凸面的0.45pm的區(qū)域的材料去除。幾何形狀測(cè)量的結(jié)果編制在下表3中表3<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>具有0.4pm的材料去除和平坦輪廓的背面的CMP對(duì)于半導(dǎo)體晶圓的幾何形狀幾乎不具有任何影響。參數(shù)波動(dòng)小于10nm。權(quán)利要求1、一種用于拋光具有正面和背面的半導(dǎo)體晶圓的方法，包括通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的背面，所述拋光包括以沿著所述半導(dǎo)體晶圓的直徑的輪廓產(chǎn)生材料去除，根據(jù)所述輪廓所述背面的中心區(qū)域的材料去除高于所述背面的邊緣區(qū)域的材料去除；以及通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的正面，所述拋光包括以沿著所述半導(dǎo)體晶圓的直徑的輪廓產(chǎn)生材料去除，根據(jù)所述輪廓所述正面的中心區(qū)域的材料去除低于所述正面的邊緣區(qū)域的材料去除。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述背面的中心區(qū)域的材料去除是0.2至0.8pm，且所述背面的邊緣區(qū)域的材料去除要低0.02至0.2pm。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述正面的中心區(qū)域的材料去除是0.2至0.8拜，且所述正面的邊緣區(qū)域的材料去除要高0.02至0.2pm。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的背面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓的軌跡相對(duì)于在通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的正面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓的軌跡鏡像反轉(zhuǎn)。5、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的背面之后，通過沿著所述半導(dǎo)體晶圓的直徑測(cè)量所述背面與平面的高度偏差并使所述高度偏差的軌跡與目標(biāo)輪廓的軌跡一致，來確定用于通過CMP拋光所述正面的材料去除的所述目標(biāo)輪廓。6、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在通過CMP拋光所述背面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓具有凸面軌跡，而在通過CMP拋光所述正面時(shí)所產(chǎn)生的材料去除的輪廓具有凹面軌跡。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括對(duì)所述半導(dǎo)體晶圓的正面進(jìn)行至少一次進(jìn)一步的CMP，以此降低所述正面的粗糙度。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過DSP拋光所述半導(dǎo)體晶圓，其中，在所述半導(dǎo)體晶圓的背面的CMP之前執(zhí)行所述DSP。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于拋光具有正面和背面的半導(dǎo)體晶圓的方法。該方法包括通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的背面，所述拋光包括以沿著所述半導(dǎo)體晶圓的直徑的輪廓產(chǎn)生材料去除，根據(jù)所述輪廓所述背面的中心區(qū)域的材料去除高于所述背面的邊緣區(qū)域的材料去除；以及通過CMP拋光所述半導(dǎo)體晶圓的正面，所述拋光包括以沿著所述半導(dǎo)體晶圓的直徑的輪廓產(chǎn)生材料去除，根據(jù)所述輪廓所述正面的中心區(qū)域的材料去除低于所述正面的邊緣區(qū)域的材料去除。文檔編號(hào)H01L21/304GK101670546SQ200910164120公開日2010年3月17日申請(qǐng)日期2009年8月6日優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日發(fā)明者C·薩皮爾克,K·勒特格,T·耶施克,田畑誠(chéng)申請(qǐng)人:硅電子股份公司