CN116615305A - 晶圆的研磨方法及晶圆的制造方法 - Google Patents

晶圆的研磨方法及晶圆的制造方法 Download PDF

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CN116615305A CN202180085408.1A CN202180085408A CN116615305A CN 116615305 A CN116615305 A CN 116615305A CN 202180085408 A CN202180085408 A CN 202180085408A CN 116615305 A CN116615305 A CN 116615305A
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Abstract

本发明的晶圆的研磨方法包括：使用碱浓度不同的多种研磨液，求出碱浓度与化学研磨率的相关性即第1相关性，且使用磨粒浓度不同的多种研磨液，求出磨粒浓度与机械研磨率的相关性即第2相关性的工序；根据所述第1相关性及所述第2相关性，计算所述多种研磨液的机械研磨率相对于化学研磨率的比率即机械研磨率/化学研磨率的工序；得到所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率与晶圆的平坦度指标的关系，并且确定所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率的特定范围的工序；根据所述第1相关性及所述第2相关性，选择满足所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率的特定范围的第1目标研磨液的工序；以及使用所述第1目标研磨液对晶圆进行研磨的工序。本发明的晶圆的制造方法包括通过上述晶圆的研磨方法实施研磨处理的工序。

Description

晶圆的研磨方法及晶圆的制造方法
技术领域
本公开涉及一种晶圆的研磨方法，详言而言，涉及一种根据机械研磨率相对于化学研磨率的大小控制晶圆平坦度的晶圆的研磨方法及晶圆的制造方法。
背景技术
近年来，随着半导体器件迅速高度集成化，作为其材料的硅晶圆所需的平坦度变得更加严格。并且，为了进一步降低半导体器件的制造成本，向硅晶圆的大口径化发展，与此同时研磨成具有所要求的平坦度的晶圆的难度也提高。
相比之下，在专利文献1中公开了一种双面研磨的方法，其将硅晶圆保持在载板内，将晶圆夹于贴附有研磨布的上下平板之间，接着，将研磨液倒入研磨布与硅晶圆表面之间，利用太阳齿轮与内齿轮使载板公转及自转，上述的研磨液中所包含的磨粒(例如二氧化硅，SiO2)残留于研磨布表面，由此对硅晶圆的两面实施研磨。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-285262号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在此，在双面研磨中，将进行至研磨后的硅晶圆的厚度成为载板的厚度以下的状态的研磨称为“定尺寸研磨”。另一方面，将研磨后的晶圆的厚度成为比载板的厚度厚的状态的研磨称为“非定尺寸研磨”。双面研磨后的晶圆的形状，在非定尺寸研磨状态下，其整体厚度分布(G BIR)呈中心部厚度薄，且外周部厚度厚的“凹形状”。在定尺寸研磨状态下，“凹形状”的凹状有过度凹陷的倾向之外，也产生导致载板磨损变大并研磨时间变长的问题。
在此情况下，为了提高晶圆的平坦度、同时抑制载板磨损，缩短研磨时间，需要进行多次试验来掌握最优选研磨条件，尤其在研磨环境等大幅度改变(例如更换设备)的情况下，需要多次反复研磨多批晶圆进行试验，若不投入大量成本及时间则无法得到最优选研磨条件。因此，要求一种能够有效缩短试验时间，同时能得到晶圆的良好平坦度的研磨条件。
本发明有鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种有效缩短试验时间，同时能够高精度控制晶圆的形状的晶圆的研磨方法及晶圆的制造方法。
用于解决技术问题的方案
本发明的主旨方案如以下所述。
在一技术方案中，晶圆的研磨方法包括：
使用碱浓度不同的多种研磨液，求出碱浓度与化学研磨率的相关性即第1相关性，且使用磨粒浓度不同的多种研磨液，求出磨粒浓度与机械研磨率的相关性即第2相关性的工序；
根据所述第1相关性及所述第2相关性，计算所述多种研磨液的机械研磨率相对于化学研磨率的比率即机械研磨率/化学研磨率的工序；
得到所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率与晶圆的平坦度指标的关系，并且确定所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率的特定范围的工序；
根据所述第1相关性及所述第2相关性，选择满足所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率的特定范围的第1目标研磨液的工序；以及
使用所述第1目标研磨液对晶圆进行研磨的工序，
在一技术方案中，晶圆的制造方法为将利用切克劳斯基法培育的单晶锭切片而得到研磨前晶圆后，通过上述的晶圆的研磨方法对所得到的研磨前晶圆实施研磨处理。
发明效果
根据本发明，能够提供一种有效缩短试验时间，同时能够高精度控制晶圆的形状的晶圆的研磨方法及晶圆的制造方法。
附图说明
图1A是根据本公开的第1至第4实施方式的用于晶圆研磨的双面研磨装置的概略立体图。
图1B是根据本公开的第1至第4实施方式的用于晶圆研磨的双面研磨装置的主要部分的剖视图。
图2是根据本公开的第1实施方式的晶圆的研磨方法的流程图。
图3是根据本公开的第2实施方式的晶圆的研磨方法的流程图。
图4是根据本公开的第3实施方式的晶圆的研磨方法的流程图。
图5是根据本公开的第4实施方式的晶圆的研磨方法的流程图。
图6是根据本公开的实施例的研磨率和各研磨液的碱浓度及磨粒浓度的相关性的图表。
图7是表示根据本公开的实施例的机械研磨率/化学研磨率的比率(M/C比率)的变化和晶圆的厚度分布(G BIR)的相关性的图表。
图8是表示根据本公开的实施例的机械研磨率/化学研磨率的比率(M/C比率)的变化和外周平坦度(ESFQR)的相关性的图表。
图9是表示根据本公开的实施例的不同研磨装置的机械研磨率/化学研磨率的比率(M/C比率)的变化和晶圆的厚度分布(G BIR)的相关性的图表。
图10是表示根据本公开的实施例的不同研磨装置的机械研磨率/化学研磨率的比率(M/C比率)的变化和外周平坦度(ESFQR)的相关性的图表。
具体实施方式
为了使本发明的特征及优点更加明确，以下提出一些实施方式，并结合附图，进行详细说明。
为了使本发明的各个观点更加明确易懂，以下结合附图进行详细说明。另外，根据工业中的惯例，各个装置及设备不一定按比例绘制。实际上，为了明确说明，各种装置和设备的尺寸能够任意扩大或缩小。
以下，对本发明的晶圆的研磨方法的一些实施方式进行说明。然而，容易理解的是，由于本发明的实施方式提供较多的合适的创作概念，能够广泛实施于各种特定的场景。所公开的特定实施方式只不过是以特定方法说明使用本发明的实施方式，而不是限定本发明的范围。
除非另外定义，在此使用的所有用语(包括技术用语及科学用语)具有与本发明所属的技术领域中具有通常知识的人员通常理解的含义相同的含义。这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，除非在此特别定义，应被解释成与相关技术及本发明的背景或前后文脉一致的含义，而不应以过度严格的方式解释。
在本说明书中所使用的“约”、“大约”的用语通常表示在规定值或范围的+/-20％以内，优选为+/-10％以内，更优选为+/-5％以内，或+/-3％以内，或+/-2％以内，或+/-1％以内，或+/-0.5％以内。在此所示的规定的数量为大约的数量，即即使没有特别记载“约”、“大约”，也可包含“约”、“大约”的含义。
在本说明书中所使用的“基本上”、“实质上”等的用语通常表示在规定值或范围的90％以内，例如是95％以内，或98％以内，或99％以内。
图1A、图1B是用于晶圆的研磨的双面研磨装置100的概略立体图及主要部分的剖视图。在本公开的第1至第4实施方式中，例如能够使用如图1A、图1B所示的双面研磨装置100，但本发明并不限定于此，在其他实施方式中，也能够使用单面研磨装置进行研磨。
图1A是本实施方式中的双面研磨装置的结构的概略立体图，图1B是图1A中的主要部分的剖视图。如图1A所示，双面研磨装置100构成为具备上平板10、下平板20、太阳齿轮40、内齿轮50以及多个载板30。在载板30内容纳单个或多个硅晶圆WF。一般而言，双面研磨装置的大小以载板30的直径来表示，当载板直径为约28寸(inch)时称为Type 28B，而当载板直径为约20寸时称为Type 20B。在图1A中，构成为在1张载板30内容纳有3张晶圆(例如硅晶圆)WF。在Type 28B的双面研磨装置100中，在硅晶圆WF的直径为300mm的情况下，1张载板30内通常容纳3张硅晶圆WF。
并且，上平板10构成为具备使上平板10与下平板20接近或离开的升降机构110。上平板10与下平板20形成为大致圆板状，如图1B所示，在上平板10的下面设置有在研磨硅晶圆WF时与硅晶圆WF的上面抵接的上研磨垫11。并且，在上平板10上设有研磨时用于供给研磨液60或以纯水淋洗的多个供给孔(未图示)，以能够将研磨液60或纯水供给至上平板10与下平板20之间。
下平板20为旋转自如地设置于双面研磨装置100的底座上的圆板状体，在该下平板20的与上平板10相向的面设置有下研磨垫21。并且，在进行研磨时，下研磨垫21与硅晶圆WF的下面抵接。太阳齿轮40在下平板20的圆板的大致中心处设置成与下平板20独立地旋转，在其外周侧面形成有与载板30啮合的齿部。内齿轮50由包围下平板20的环状体构成，环的内侧面形成有与载板30啮合的齿部。
在上平板10、下平板20、太阳齿轮40以及内齿轮50的旋转中心分别连结驱动马达的旋转轴，并通过各驱动马达分别独立地旋转。载板30由圆板状体构成，在其外周侧面形成有与上述太阳齿轮40及内齿轮50啮合的齿部。并且，在圆板状体内部形成有单个或多个晶圆保持孔31，在该晶圆保持孔31内部能容纳有硅晶圆WF。
双面研磨装置100为行星齿轮方式的双面研磨装置，通过使太阳齿轮40及内齿轮50旋转，能够使载板30进行公转运动及自转运动的行星运动。在通过这种双面研磨装置100对硅晶圆WF进行研磨时，首先将载板30安装在下平板20上，并在晶圆保持孔31内容纳硅晶圆WF后，通过升降机构110使上平板10下降，并在以规定压力向下方对上平板10进行加压的状态下，一边由形成在上平板10的供给孔供给研磨液60，一边通过各自的驱动马达进行驱动，由此进行对硅晶圆WF的双面研磨。
在上述研磨步骤中所使用的研磨液60中，通常包有含碱性化学品及磨粒，通过由碱性化学品所致的化学研磨作用(碱蚀刻作用)和磨粒的机械研磨作用的复合作用，进行研磨工艺。由于碱性化学品中的氢氧化物离子(0H)在硅晶圆表面产生化学作用生成反应层，因此通过化学蚀刻作用从化学反应层去除硅原子。由此，在研磨液的化学研磨作用对硅晶圆表面引起的影响取决于氢氧化物离子浓度及研磨中的热分布。
并且，机械研磨作用是磨粒与硅晶圆表面的化学反应层接触后，部份硅原子凝集于二氧化硅表面而被去除的机制。通常，硅晶圆内周部与外周部的取代量不同，通常而言外周部的取代量较多。
根据本公开的一些实施方式，作为碱性化学品的具体例，能够举出，无机碱性化合物，例如氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸钠等；铵；铵盐类，例如氢氧化四甲基铵、碳酸氢铵、碳酸铵等；胺类，例如甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、N-(β-氨基乙基)乙醇胺(N-(β-aminoethyl)ethanolamine，AEEA)、六亚甲基二胺(hexamethylenediamine，HMDA)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine，DETA)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine，TETA)、无水哌嗪(piperazine anhydrous，PIZ)、哌嗪六水合物、1-(2-氨基乙基)哌嗪(1-(2-aminoethyl)piperazine，AEPIZ)、N-甲基哌嗪(N-methylpiperazine，MPIZ)等。
根据本公开的一些实施方式，磨粒的材质或性质并无特别限制，根据使用目的或使用的状态等适当选择即可。作为磨粒，可举出无机粒子、有机粒子及有机无机复合粒子等。作为无机粒子的具体例，可举出氧化物粒子，例如二氧化硅粒子、氧化铝粒子、氧化铈粒子、氧化铬粒子、二氧化钛粒子、氧化锆粒子、氧化镁粒子、二氧化锰粒子、氧化锌粒子、红色氧化铁粒子等；氮化物粒子，例如氮化硅粒子、氮化硼粒子等；碳化物粒子，例如碳化硅粒子、碳化硼粒子等；金刚石粒子；碳酸盐，例如碳酸钙或碳酸钡等。作为有机粒子的具体例，例如可举出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子或聚(甲基)丙烯酸、聚丙烯腈等。这些磨粒可单独使用，或也可以组合两种以上使用。其中作为二氧化硅粒子的具体例，可举出胶态二氧化硅、气相二氧化硅(fumed silica)、沉降式二氧化硅等。二氧化硅粒子可以单独使用，并且也可以组合两种以上使用。
并且，磨粒的比表面积(BET)直径(以下简称为“BET直径”)并未特别限定，从研磨效率的观点出发，优选为5nm以上，更优选为10nm以上。从为了得到更良好的研磨效果的观点出发，例如从更加发挥降低雾度或去除缺陷等效果的观点出发，上述BET直径，例如优选为15nm以上，更优选为20nm以上，最优选为超过20nm。并且，磨粒的形状(外形)可为球形，也可以为非球形。作为非球形粒子的具体例，可举出花生形、茧形、金平糖形、橄榄球形等。例如，优选使用多数粒子为花生形的磨粒。
以下，参照图1及2，对通过双面研磨装置100执行的晶圆的双面研磨方法的一例进行说明。本公开的第1实施方式所涉及的晶圆的研磨方法包含下述步骤S110～S140。
在步骤S110中，使用碱浓度不同的多种研磨液，求出碱浓度与化学研磨率的相关性即第1相关性，且使用磨粒浓度不同的多种研磨液，求出磨粒浓度与机械研磨率的相关性即第2相关性。具体而言，在本例中，使用碱浓度不同的多种研磨液，求出表示碱浓度与化学研磨率的关系的研磨率标准曲线，且使用磨粒浓度不同的多种研磨液，求出表示磨粒浓度与机械研磨率的关系的研磨率标准曲线。具体而言，如上文所述，由于研磨液由化学研磨作用及机械研磨作用者两个的复合作用实现化学机械研磨，为了求出化学研磨作用及机械研磨作用各自单独的作用力，首先，使用仅包含碱性化学品而不包含磨粒的研磨液在不同碱浓度下进行研磨，以求出在不同碱浓度下各自的研磨率。接着，(另外，求出顺序可以颠倒)，使用含有固定浓度的碱性化学品且含有磨粒的研磨液在不同磨粒浓度下进行研磨，以求出在不同磨粒浓度下的各自的研磨率。
即，化学机械研磨的基本规则是基于普雷斯顿CMP公式(Preston’s CMP Rate)＝k(研磨系数)×p(压力)×V(相对速度)，P(压力)以及V(相对速度)受研磨装置的影响。因此，当P(压力)以及V(相对速度)在恒定条件下，研磨液的研磨率计算式如下述式(1)所示。
(式1)
f([磨粒]，[OH-])≈f([磨粒]，0)+f(0，[OH-])
式中，f([磨粒]，[OH-])表示研磨率，f([磨粒]，0)表示机械研磨率，f(0，[OH-])表示化学研磨率。在本公开的一些实施方式中，虽然例示了能够将磨粒作为二氧化硅，但应理解的是，本发明并不限定于此。
在以不同的碱浓度使用仅包含碱性化学品而不包含磨粒的研磨液进行研磨而求出了各研磨率之后，能够通过二次线性回归求出下述的(式2)。
(式2)
f(0，[OH-])＝a1*X2+b1*X+C1
式中，X表示[OH-]浓度，a1、b1及C1表示回归系数。
并且，通过上述(式2)，能够求出表示化学研磨率的标准曲线。
通过相似的方式，在使用含有固定浓度的碱性化学品且含有磨粒的研磨液在不同磨粒浓度下进行研磨而求出各自研磨率后，能够通过二次线性回归求出下述(式3)。
(式3)
f([磨粒]，0)＝a2*Y2+b2*Y+C2
式中，Y表示磨粒浓度，a2、b2及C2表示回归系数。当[OH-]浓度为恒定时，C2表示f(0，[OH-])。
即，由(式3)能够导出f([磨粒]，0)＝a2*Y2+b2*Y+f(0，[OH-])
并且，通过上述(式3)，能够求出表示机械研磨率的标准曲线。
上述研磨率标准曲线通过二次线性回归进行运算，但本发明并不限定于此，即，只要为在该领域中具有通常知识的人员，则应理解的是，能够根据该领域的通常知识选择优选的运算方式进行曲线拟合，以求出较理想的研磨率标准曲线。例如能够举出三次线性回归等的多项式回归、S函数、三角函数等。
接着，在步骤S120中，根据上述第1相关性及第2相关性(本例中各研磨率标准曲线)，计算各研磨液的机械研磨率相对于化学研磨率的比率即机械研磨率/化学研磨率的比率(以下，可简称为M/C比率)。具体而言，当研磨液的M/C比率进行定量化计算时，其公式如下述(式4)所示。
(式4)
另外，机械研磨率相对于化学研磨率的大小的指标并不限于上述M/C比率，能够设为M/(C+c)(c为常数)、M2/C等可以求出与后述的平坦度的指标的关系的各种指标。
然而，在进行机械研磨时，若没有恒定的[OH-]浓度，则无法进行研磨步骤。因此实际的机械研磨率是由研磨率减去该恒定的[OH-]浓度下的化学研磨率而求出，即，机械研磨率＝研磨率-化学研磨率(f([磨粒]，0)＝f([磨粒]，[OH-])-f(0，[OH-]))，因此将其带入(式4)中，能够导出(式5)。
(式5)
因此，将(式2)、(式3)带入至(式5)中，可求出各研磨液的M/C比率。
在步骤S130中，根据利用各研磨液进行研磨后所得到的晶圆平坦度的指标(例如，厚度分布(Globa]Backsurface-referenced Ideal plane/Range，总体的背面基准的理想平面/范围，G BIR)(以下可简称为“G BIR”)或外周平坦度(Edge Site Front leastsquares Range，边缘部位正面基准最小二乘/范围，ESFQR)(以下可简称为“ESFQR”)与M/C比率，能够得到M/C比率与G BIR或ESFQR的关系性(关系图)。根据该关系图，能够得知在特定范围的M/C比率下，能够得到所期望的晶圆形状。即，为了得到目标的晶圆形状，根据该关系图规定M/C比率的特定范围即可。
从根据本公开的一些实施方式，当晶圆平坦度的指标为G BIR时，从使晶圆的整体形状接近理想形状的观点出发，M/C比率的下限值，优选为0.70以上，更优选为0.80以上，进一步优选为0.85以上，更进一步优选为0.90以上，再更进一步优选为0.95以上，最优选为1.15以上，进一步最优选为1.20以上。从避免晶圆的整体形状过度呈凸状的观点出发，M/C比率的上限值，优选为1.60以下，更优选为1.55以下，进一步优选为1.50以下，更进一步优选为1.45以下，又更进一步优选为1.40以下。
根据本公开的一些实施方式，当晶圆平坦度的指标为ESFQR时，从使晶圆的外周平坦度接近微塌边的观点出发，M/C比率的下限值，优选为1.00以上，更优选为1.05以上，进一步优选为1.10以上，更进一步优选为1.15以上，再更进一步优选为1.20以上，最优选为1.25以上，进一步最优选为1.30以上。在考虑ESFQR的情况下，M/C比率的上限值并未特别限制，但优选为1.70以下，更优选为1.65以下，进一步优选为1.60以下，更进一步优选为1.55以下，再更进一步优选为1.50以下。
根据本公开的一些实施方式，G BIR是能够使用晶圆平坦度测量器进行测量的以背面基准的总体平面度(Globa]Flatness)指标，定义为将晶圆的背面作为基准面时的晶圆表面相对于该基准面的最大厚度与最小厚度的偏差。
并且，ESFQR为能够使用晶圆平坦度测量器测量的平坦度指标，对经双面研磨的硅晶圆评价边缘部的ESFQR。ESFQR是平坦度容易变差的边缘的平坦度的评价指标(部位平整度(site flatness))，表示塌边(edge roll off)量的大小。ESFQR被定义为与基准面(部位最优选匹配面(Site Best Fit Surface))的偏差的最大值与最小值之差，该基准面是以对沿晶圆的边缘的环状的区域在周方向上进一步均等地分割而得到的单位区域(地点)为对象，根据地点内的厚度分布利用最小二乘法而求出。
上述的晶圆平坦度的指标并不限定于GBIR与ESFQR，例如也可以为其他评价半导体的平坦度评价指标，例如可举出SFQR(Site Frontsurface referenced least squares/Range，部位正面基准最小二乘/范围)、SBIR(Site Backsurface-referenced Idealplane/Range，部位背面基准理想平面/范围)等。
接着，在步骤S140中，选择满足M/C比率的特定范围的第1目标研磨液。具体而言，从上述的M/C比率与GBIR或者ESFQR的关系图可知，可得到特定的M/C比率的范围中理想的晶圆形状，根据第1相关性及第2相关性(本例中各研磨率标准曲线)，确定相对于该特定M/C比率的磨粒浓度及[OH-]浓度。例如通过调整第1目标研磨液中的磨粒浓度及[OH-]浓度，使第1目标研磨液的M/C比率进入上述特定范围内。
在步骤S150中，使用第1目标研磨液对晶圆进行研磨。根据本公开的一些实施方式，晶圆研磨能够根据需要进行定尺寸研磨或非定尺寸研磨。并且，第1目标研磨液的M/C比率处于特定范围内，因此容易使研磨出的晶圆的G BIR及ESFQR保持在理想值内，从而能够使晶圆成为目标形状。通常而言，晶圆的理想形状为整体形状呈微凹状，且外周形状呈微塌边的形状，但本发明并不限定于此，即能够根据所期望的晶圆形状设定所需M/C比率的特定范围。
图3表示根据本公开的第2实施方式的晶圆的研磨方法的流程图，在与图2中的步骤相同的步骤中使用相同的附图标记，并省略其说明。请参考图3。与图2不同之处为，分两个阶段使用第1目标研磨液研磨晶圆。
在本公开的第2实施方式中，在步骤S151中，在第1阶段使用第1目标研磨液控制晶圆的G BIR，且在第2阶段使用第1目标研磨液控制晶圆的ESFQR。具体而言，根据M/C比率与GBIR或ESFQR的关系图，以M/C比率进入满足G BIR及ESFQR两者的理想的特定范围内的方式进行选择，并使用第1目标研磨液在第1阶段控制晶圆的G BIR，使用第1目标研磨液在第2阶段控制晶圆的ESFQR，以更高精度地控制晶圆形状。并且，应理解的是，在第1阶段及第2阶段中使用的研磨机可以为相同或者不同。并且，第1阶段及第2阶段的步骤顺序仅为示例，本发明并不限定于此，即，也可以首先进行控制ESFQR的步骤后，进行控制G BIR的步骤。
图4表示根据本公开的第3实施方式的晶圆的研磨方法的流程图，在与图2中的步骤相同的步骤中使用相同的附图标记，并省略其说明。请参考图4。与图2不同在于，根据M/C比率与晶圆平坦度指标的关系图，分别选择第1目标研磨液及第2目标研磨液，并在第1阶段使用第1目标研磨液对G BIR进行控制，在第2阶段使用第2目标研磨液对ESFQR进行控制。
在本公开的第3实施方式中，在步骤S141中，选择满足M/C比率的特定范围的第1目标研磨液及满足M/C比率的特定范围的第2目标研磨液。具体而言，根据M/C比率与G BIR或ESFQR的关系图，能够确定相对于G BIR的特定范围的M/C比率，并且确定相对于ESFQR的特定范围的M/C比率。即，G BIR及ESFQR的M/C比率的特定范围可以不相同，并根据上述确定的M/C比率，将第1目标研磨液调整成满足相对于G BIR的M/C比率，同时将第2目标研磨液调整成满足相对于ESFQR的M/C比率。
接着，在步骤S152中，在第1阶段使用第1目标研磨液控制晶圆的G BIR，且在第2阶段使用第2目标研磨液控制晶圆的ESFQR。具体而言，在第1阶段，使用第1目标研磨液研磨出的晶圆可具有满足理想的G BIR的晶圆形状，接着在第2阶段，使用第2目标研磨液研磨出的晶圆可具有满足理想的ESFQR的晶圆外周形状。
并且，应理解的是，与第2实施方式相同地，在第1阶段及第2阶段中使用的研磨机可以为相同或者不同。并且，第1阶段及第2阶段的步骤顺序仅为示例，本发明并不限定于此，即，也可以首先进行使用第2目标研磨液控制ESFQR的步骤后，进行使用第1目标研磨液控制G BIR的步骤。
图5表示根据本公开的第4实施方式的晶圆的研磨方法的流程图，在与图2中的步骤相同的步骤中使用相同的附图标记，并省略其说明。请参考图5。与图2不同在于，根据M/C比率与晶圆平坦度指标的关系图，分别选择第1目标研磨液及第2目标研磨液，并在第1阶段使用第1目标研磨液对G BIR及ESFQR进行控制，在第2阶段使用第2目标研磨液对G BIR及ESFQR进行控制。
根据本公开的第4实施方式，在步骤S141中，选择满足M/C比率的特定范围的第1目标研磨液及满足M/C比率的特定范围的第2目标研磨液。具体而言，根据M/C比率与G BIR或ESFQR的关系图，确定相对于G BIR或ESFQR的特定范围的M/C比率，并且根据上述确定的上述M/C比率，将第1目标研磨液调整成满足相对于G BIR及ESFQR的M/C比率，同时将第2目标研磨液调整成满足相对于G BIR及ESFQR的M/C比率。但是，第1目标研磨液及第2目标研磨液这两者的M/C比率均满足上述M/C比率的特定范围，但其M/C比率可彼此不同。
接着，在步骤S153中，在第1阶段使用第1目标研磨液控制晶圆的GBIR及ESFQR，且在第2阶段使用第2目标研磨液控制晶圆的G BIR及ESFQR。具体而言，在第1阶段，使用第1目标研磨液研磨出的晶圆可以具有接近理想的G BIR及ESFQR的晶圆形状，接着在第2阶段，使用第2目标研磨液研磨出的晶圆可以具有更加理想的G BIR及ESFQR的晶圆外周形状。并且，在第4实施方式中，优选在第1阶段及第2阶段中分别使用不同的研磨机，但本发明并不限定于此，也可以使用相同的研磨机。但是，此时进行两个阶段的研磨。
实施例
以下，将通过实施例等更具体地说明本发明，但本发明的范围并不限定于这些实施例等。
使用如图1所示的Type1_28B双面研磨机对按照既定方法制造而得的硅晶圆进行了硅晶圆的研磨。以下，加工的研磨试验在非定尺寸条件下进行。作为实施例1，供给不包含磨粒而包含碱性化学品([OH-]浓度为0.00026mol/L)的研磨液进行研磨，研磨时间设定为60分钟。根据经研磨后的硅晶圆得到了其研磨率。
在下述实施例中，除了碱性化学品浓度与磨粒浓度的条件以外，以与实施例1相似的方式，在表1所示的各研磨液条件在对硅晶圆进行研磨。具体而言，在实施例2及比较例1中，分别通过不包含磨粒而包含碱性化学品([OH-]浓度分别为0.00118及0.00186mol/L)的研磨液进行研磨，以求出各研磨液的研磨率，进一步以比较例1的研磨率为基准，求出了各实施例的研磨率的变化率。
并且，在实施例3～5中，通过包含固定浓度的碱性化学品(0.00186mol/L)且包含各自不同浓度的磨粒的研磨液进行研磨，得到了各研磨液的研磨率。在这些本实施例中，关于磨粒，使用了平均粒径(BET)20～30nm的二氧化硅(SiO2)粒子作为例子。
[表1]
根据实施例1～2及比较例1的各浓度及研磨率的结果，通过二次线性回归求出了上述(式2)。其为表示化学研磨率的标准曲线。同样地，根据实施例3～5及比较例1的各浓度及研磨率的结果，通过二次线性回归求出了上述(式3)。其为表示机械研磨率的标准曲线。上述结果如图6所示。
接着，将(式2)及(式3)代入上述(式5)，如下所述求出了各研磨液的M/C比率。
在实施例6～8中，在表2所示的各研磨液条件下进行研磨，以得到各研磨液的研磨率，并将各实施例3～8及比较例1的研磨率、碱性化学品浓度、二氧化硅浓度代入上式，求出了各实施例的M/C比率。
<GBIR的测量>
使用晶圆平坦度测量器(KLA Tencor Corporation制，Wafersigh)测量实施例3～8及比较例1的各晶圆的表面(测量范围298mm，外周1mm除外)，求出各晶圆的厚度及G BIR，并以比较例1的G BIR为基准，求出各实施例3～8的G BIR变化率，且制作了G BIR变化率与M/C比率的关系图。其结果如图7所示。
<ESFQR的测量>
使用晶圆平坦度测量器(KLA Tencor Corporation制，Wafersigh)测量实施例3～8及比较例1的各晶圆，在测量范围为298mm(外周1mm除外)下测量ESFQR(角度5度×长度35mm)，并以比较例1的ESFQR为基准，求出各实施例3～8的ESFQR变化率，且制作了ESFQR变化率与M/C比率的关系图。其结果如图8所示。
[表2]
如图7所示，在进行双面研磨抛光时，为了使晶圆表面的GBIR最优化，M/C比率优选在0.7以上且1.4以下的范围。当欲将研磨后形状设为微凸状时，将M/C比率优选设在1.0以上且1.4以下的范围。并且，如图8所示，为了使ESFQR的最优化，使研磨后的晶圆从微塌边变为平坦的状态，将M/C比率优选设在1.2以上且1.7以下的范围。由此，在同时考虑GBIR及ESFQR的情况下，M/C比率优选在1.2以上且1.4以下的范围。因此，通过上述M/C比率的特定范围，能够容易调整规定研磨液中的条件，以使后续的晶圆具有期望的晶圆形状。
为了考虑利用不同研磨机进行研磨时的M/C比率与GBIR及ESFQR的相关性，使用与实施例4、7相同的研磨液分别作为实施例9、10，并使用除了将承载盘直径设为约20寸以外，其结构与动作与图1的双面研磨机相同的Type_20B双面研磨机进行硅晶圆的研磨。研磨时间设定为60分钟。根据经研磨后的硅晶圆得到了其研磨率。接着，以与上述相同的方式求出了其G BIR及ESFQR变化率。其结果示于表3中。
关于实施例9、10的M/C比率，若在相同浓度下使用相同研磨液，
中表示的化学研磨率的C为恒定。由此，认为Type_28B与Type_20B双面研磨机的差异仅在于机械研磨率的M的数值变化。因此，从该结果，能够由下述(式6)推定实施例9、10的M/C比率。
(式6)
根据表3所示的M/C比率、GBIR及ESFQR，制作了M/C比率与GBIR及ESFQR的关系图。其结果示于图9及图10中。从图9及图10的关系图可知，其M/C比率仍与GBIR及ESFQR呈.现与上述实施例一致的相关性。即，即使改变研磨机，也仍能够推测其M/C比率，并能够进一步根据所欲使用的不同研磨机，另外确定适当的M/C比率的特定范围，因此当使用不同研磨机通过另外确定的新的研磨液进行研磨时，仍能够得到理想的晶圆形状。
[表3]
以上，对本发明以些实施方式的特征进行概略说明，使该技术领域中具有通常知识的人员对于本公开的方式能够更容易理解。该技术领域中只要是具有通常知识的人员，则应理解容易利用本公开作为其他制造工艺或设计的基础，以实现与本说明书中所记载的实施方式相同的目的和/或得到相同的优点。并且，该技术领域中只要是具有通常知识的人员，则应理解与上述同等的结构不脱离本公开的精神而在保护范围内，能够在不脱离本公开的精神和范围内，对其进行改变、置换及修饰。
附图标记说明
100-双面研磨装置，10-上平板，11-上研磨垫，20-下平板，21-下研磨垫，30-载板，31-晶圆保持孔，40-太阳齿轮，50-内齿轮，60-研磨液，110-升降机构，S110、S120、S130、S140、S141、S142、S150、S151、S152、S153-步骤，WF-硅晶圆。

Claims (13)

1.一种晶圆的研磨方法，其特征在于，包括：
使用碱浓度不同的多种研磨液，求出碱浓度与化学研磨率的相关性即第1相关性，且使用磨粒浓度不同的多种研磨液，求出磨粒浓度与机械研磨率的相关性即第2相关性的工序；
根据所述第1相关性及所述第2相关性，计算所述多种研磨液的机械研磨率相对于化学研磨率的比率即机械研磨率/化学研磨率的工序；
得到所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率与晶圆的平坦度指标的关系，并且确定所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率的特定范围的工序；
根据所述第1相关性及所述第2相关性，选择满足所述机械研磨率相对于化学研磨率的比率的特定范围的第1目标研磨液的工序；以及
使用所述第1目标研磨液对晶圆进行研磨的工序。
2.根据权利要求1所述的晶圆的研磨方法，其中，
所述晶圆平坦度指标包括GBIR。
3.根据权利要求1或2所述的晶圆的研磨方法，其中，
所述机械研磨率/化学研磨率的比率的特定范围为0.70以上且1.60以下的范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的晶圆的研磨方法，其中，
所述晶圆平坦度指标包括ESFQR。
5.根据权利要求4所述的晶圆的研磨方法，其中，
所述机械研磨率/化学研磨率的比率的特定范围为1.20以上且1.70以下的范围。
6.根据权利要求4所述的晶圆的研磨方法，其中，
所述晶圆平坦度指标进一步包括GBIR，且所述机械研磨率/化学研磨率的比率的特定范围为1.20以上且1.40以下的范围。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的晶圆的研磨方法，其中，
进行所述研磨的工序还包括在第1阶段控制晶圆的GBIR的工序、以及在第2阶段控制晶圆的ESFQR的工序。
8.根据权利要求7所述的晶圆的研磨方法，其中，
进行所述研磨的工序还包括如下工序：使用所述第1目标研磨液利用第1研磨机执行所述第1阶段，且使用所述第1目标研磨液利用第2研磨机执行所述第2阶段。
9.根据权利要求7所述的晶圆的研磨方法，其中，
进行所述研磨的工序还包括如下工序：使用所述第1目标研磨液利用第1研磨机执行所述第1阶段及所述第2阶段，且使用所述第1目标研磨液利用第2研磨机执行所述第1阶段及所述第2阶段。
10.根据权利要求7所述的晶圆的研磨方法，其还包括如下工序：选择满足所述机械研磨率/化学研磨率的比率的特定范围的第2目标研磨液。
11.根据权利要求10所述的晶圆的研磨方法，其中，
进行所述研磨的工序还包括如下工序：使用所述第1目标研磨液利用第1研磨机执行所述第1阶段，且使用所述第2目标研磨液利用第2研磨机执行所述第2阶段。
12.根据权利要求10所述的晶圆的研磨方法，其中，
进行所述研磨的工序还包括如下工序：使用所述第1目标研磨液利用第1研磨机执行所述第1阶段及所述第2阶段，且使用所述第2目标研磨液利用第2研磨机执行所述第1阶段及所述第2阶段。
13.一种晶圆的制造方法，其特征在于，
将利用切克劳斯基法培育的单晶锭切片而得到研磨前晶圆后，通过权利要求1至12中任一项所述的晶圆的研磨方法对所得到的研磨前晶圆实施研磨处理。
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