CN101371340B - 晶片的表面平滑方法和其装置 - Google Patents

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Abstract

将晶片的至少一侧表面进行平滑化的方法，所述晶片是将半导体晶锭进行切割而得到的晶片，该方法通过根据上述晶片表面的凸部而应用流体来减少凸部。或者通过在晶片表面上应用流体而将晶片表面整体进行平滑化，同时减少晶片表面的凸部。

Description

晶片的表面平滑方法和其装置
技术领域
本发明涉及晶片的表面平滑方法和其装置。
本申请主张基于2006年1月20日在日本申请的特愿2006-012188号和2007年1月10日在日本申请的特愿2007-002661号的优先权，这里引用其内容。
背景技术
现有的半导体晶片的制造方法具有以下的工序：将半导体晶锭切割而得到晶片的切割工序；在切割的晶片表面进行研磨来除去由切割产生的表面伤痕或凸凹等的研磨工序，或者为了提高平坦度而进行两面磨削或者单面磨削的磨削工序；为了除去在这种工序中平坦化的晶片表面的加工应变层(加工破坏层)，而将晶片浸渍在酸或者碱中进行蚀刻的蚀刻工序；将蚀刻过的晶片进行抛光的镜面抛光工序。
但是，上述的现有制造方法的各工序有以下的问题。
在磨削工序或者研磨工序中使用的平面磨削虽然对于平坦度提高有益，但能够引起加工应变层的增大，因此需要在接下来的工序中消除该加工应变，为此需要增加蚀刻处理量，从而花费处理时间，生产率差。
并且，作为与此近似的技术，有特开平11-135464号公报(专利文献1)。
发明内容
但是，在不使用晶片的研磨、两面磨削、单面磨削的情况下来控制晶片的表面形状是不容易的。另外，即使使用上述旋转蚀刻，也难以控制晶片的表面形状。
即，对于刚切割后的晶片，为了在作为后工序的设备工序中使其平面度·平坦度·厚度均匀性·表面状态达到没有故障的水平，需要能够控制在晶片面内的厚度分布·凹凸分布·加工应变层分布的加工方法，但目前没有这样的加工方法。
作为一个例子，在研磨·磨削中由于机械加工而产生加工应变层，在不产生这种加工应变层的情况下不能处理晶片表面。
在研磨·磨削中不能仅对例如部分的凸状部分进行加工，不仅效率差，而且有在晶片整个面上产生加工应变层的可能性。
对于浸渍式的蚀刻，在晶片面内，不能以仅处理凸部这样在面内进行加工余量的控制，不能进行形状控制，即使平坦度等的表面状态与前面工序的研磨·磨削相比变差，使其提高也是极其困难的。
进而，对于上述旋转蚀刻，如上述专利文献1公报的说明书0009段所述的那样，记述为“使喷射喷嘴在晶片的直径整体的范围进行水平移动，当一次对晶片的单面整体进行蚀刻时，难以通过调节蚀刻液的供给量和喷射喷嘴的移动速度来在该整个面上均匀地进行蚀刻”，仅实质上由如0010段记述的“外周部分31”  “中心部分32”供给蚀刻液，而将晶片的整个面均匀地进行蚀刻，控制在晶片面内的加工余量分布的构思即没有记述，也没有启示。另外，如在0015段中“与浸渍式酸蚀刻相比，加工应变的层的除去不破坏平坦性，且能够非常高精度地进行”所述的那样，没有利用该旋转蚀刻来积极地提高平面度·平坦度·厚度均匀性·表面状态的记述。
本发明是鉴于上述事实而作出的，其欲实现以下的目的。
1.减少加工应变层的产生，或者在不产生加工应变层的情况下处理晶片并减少加工余量，增大从半导体晶锭上切割的晶片的数目，谋求晶片制造成本的消减。
2.可通过对应于晶片面内的凸的表面状态而应用流体，能在晶片面内控制加工余量，谋求晶片的平面度·平坦度·厚度均匀性·表面状态的提高。
本发明的第一方案的晶片的表面平滑方法是将晶片的至少一侧表面进行平滑化的方法，所述晶片是将半导体晶锭进行切割而得到的晶片，
该方法的特征在于，通过根据上述晶片表面的凸部而应用流体，来减少该凸部。
本发明的第二方案的晶片的表面平滑方法是将晶片的至少一侧表面进行平滑化的方法，所述晶片是将半导体晶锭进行切割而得到的晶片，
该方法的特征在于，通过在上述晶片表面应用流体，而将该晶片表面的整体进行平滑化，同时减少该晶片表面的凸部。
本发明的第三方案的晶片的表面平滑方法是将晶片的至少一侧表面进行平滑化的方法，所述晶片是将半导体晶锭进行切割而得到的晶片，
该方法的特征在于，通过根据上述晶片表面的凹凸而应用流体，来将该晶片表面进行平滑化。
本发明的第四方案的晶片的表面平滑装置是将晶片的至少一侧表面进行平滑化的装置，所述晶片是将半导体晶锭进行切割而得到的晶片，
该装置的特征在于，具有检测上述晶片表面的凸部的检测手段，和根据该检测而向晶片表面供给流体，由此减少该凸部的供给手段。
根据本发明，通过根据上述表面的凸部而控制在上述晶片表面上的流体的应用，能够达到可将晶片表面平滑化的效果。
附图说明
[图1]表示本发明涉及的单片蚀刻装置的一实施方式的模式正面图。
[图2]是表示晶片转速为600rpm时，变化了喷嘴位置的加工余量结果的图表。
[图3]是表示晶片转速为100rpm时，变化了喷嘴位置的加工余量结果的图表。
[图4]是表示晶片转速为1500rpm时，变化了喷嘴位置的加工余量结果的图表。
[图5A]是表示喷嘴的移动轨迹的平面图，表示从离中心135mm的位置至30mm的位置的轨迹。
[图5B]是表示喷嘴的移动轨迹的平面图，表示从离中心30mm的位置至0mm(中心)的轨迹。
[图6A]是表示图5A的喷嘴移动时的晶片蚀刻加工余量的分布的图表。
[图6B]是表示图5B的喷嘴移动时的晶片蚀刻加工余量的分布的图表。
符号说明
1  单片蚀刻装置
2  晶片旋转手段
20 蚀刻液供给手段
30 喷射控制手段
W  晶片
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明涉及的平滑化方法和其装置的第1实施方式。
图1是表示在本实施方式中平滑化装置的模式正面图，在图中，符号1是构成平滑化装置的单片蚀刻装置。
本实施方式的单片蚀刻装置1具有支撑晶片W的平台11，和利用旋转轴12连接在该平台11上、并通过旋转轴12对平台11进行旋转驱动的马达等的旋转驱动源13，这些构成了晶片旋转手段。
另外，单片蚀刻装置1具有：供给蚀刻液的蚀刻液供给手段20；由该蚀刻液供给手段20供给蚀刻液、并向晶片W喷射蚀刻液的喷嘴31；用于以可移动的方式支撑该喷嘴31的喷嘴基部32和用于限制喷嘴基部32的位置·移动的导杆部33，这些构成了喷嘴位置控制手段30。在喷嘴基部32上设置了相对于喷嘴基部32来调节喷嘴31的角度的机构、调节喷嘴31前端部离晶片W的高度位置的机构、和来自喷嘴31的蚀刻液的喷射·非喷射切换机构，这些构成了喷射状态控制手段40。
进而，单片蚀刻装置1具有控制部50，其控制旋转驱动源13的旋转数来设定晶片旋转数，同时控制蚀刻液供给手段20来规定蚀刻液的供给状态，同时控制喷嘴位置控制手段30、喷射状态控制手段40来设定喷嘴31的状态·位置。该控制部50具有CPU等的运算部51和多个存储器52，53...。符号70是晶片表面的检测手段，其使用激光反射方式并利用晶片表面的激光反射来测定晶片表面的凹凸。检测手段70也可以不设置在单片蚀刻装置1内，而作为独立装置来测定晶片表面的凹凸。
蚀刻液供给手段20将酸蚀刻液供给喷嘴31，具体来说，对于处理硅晶片W的情况，优选供给HF、HNO3、H3PO4等。这里，HF、HNO3通过硅表面氧化和氧化硅的溶解来蚀刻表面，H3PO4主要用于控制蚀刻液的粘度。蚀刻液供给手段20可以将这些酸以预先规定的混合比混合来供给喷嘴31，也可以将这些酸分别供给喷嘴31，在喷嘴31附近分别混合。
在喷嘴位置控制手段30中，限制喷嘴基部32移动的导杆部33以可使喷嘴31通过晶片W的旋转中心而在晶片W半径方向移动这样来支撑喷嘴基部32。导杆部33也可制成可使喷嘴基部32沿其长度方向移动的构成，喷嘴31相对于晶片W旋转中心的位置可以通过喷嘴基部32在导杆部33的长度方向的移动位置来设定。喷嘴基部32具有对于导杆部33、可在其长度方向上移动的机构。
导杆部33也可以制成下述的构成，即，以通过晶片W旋转中心这样设置其一端，另一端以可沿水平方向旋转这样来支撑，通过将导杆部件33在水平方向回转，移动的喷嘴31可沿晶片W面内方向移动。
喷射状态控制手段40具有设置在喷嘴基部32上来调节喷嘴31相对于喷嘴基部32的角度的角度调节手段、调节喷嘴31前端部离晶片W的高度位置的高度调节手段，和对于来自喷嘴31的蚀刻液的喷射·非喷射进行切换的阀芯。另外，也可以在不设置阀芯的状态下对来自蚀刻液供给手段20的供给进行切换。
控制手段50作为存储器52，53...至少具有储存处理前的晶片W的表面凹凸形状的存储器、储存喷嘴31位置和蚀刻状态的存储器、储存蚀刻液的喷射量和蚀刻状态的存储器、储存处理后成为标准的晶片W的形状的存储器，同时具有将它们进行运算来运算喷嘴31的移动和蚀刻液的喷射状态的运算部51。并且，存储器52使用检测手段70来检测处理前的晶片W的表面状况，并保存其数据。并且，该存储数据可以是对于处理的各晶片、通过检测手段检测其表面状况并保存数据，另外也可以是以一定数目的各晶片为代表、通过检测手段检测并保存，进而可以检测作为各晶锭的晶片的凸部，进而也可以使用由晶片的各品种所决定的数据。
对于在本实施方式的单片蚀刻装置1中进行晶片的平滑化处理的情况，首先，对于晶片W，使用检测手段70对该晶片W的表面分成多个区域进行表面上凹凸的测定，将该检测数据输入晶片W形状的控制手段50，在存储器52中存储该检测数据。
接着，利用平台11支撑晶片W，在通过控制手段50进行控制的状态下利用旋转驱动源13对该平台11进行旋转驱动。
通过控制手段50，由蚀刻液供给手段20向喷嘴31供给具有规定组成的蚀刻液，同时控制喷嘴位置控制手段30、喷射状态控制手段40来控制喷嘴31的状态·位置·喷射时间的状态下，在晶片W上喷射蚀刻液。
以规定的状态进行蚀刻后，停止来自蚀刻液供给手段20的蚀刻液供给，同时供给纯水等的淋洗液，来洗涤晶片W表面的蚀刻液，之后，根据需要，将晶片W翻转，对背面进行同样的蚀刻。
这里，在本实施方式中，对于进行晶片W的加工余量控制的方法进行详细地说明。
预先，测定从喷嘴31流出一定流量的蚀刻液时的每单位时间的蚀刻量，还预先测定由晶片W温度或者上述蚀刻液温度、上述蚀刻液组成的变化而得到的蚀刻量的数据，控制手段50对其进行保存。接着，由存储器51的数据和预先测定的晶片的蚀刻量来设定在晶片W各区域的蚀刻液的流速·流量。据此，控制手段50基于在晶片W面内的加工余量的设定值，来控制喷嘴31移动等的喷射状态、上述蚀刻液粘度和蚀刻反应条件。
根据本实施方式中的单片蚀刻，使切割半导体晶锭而得到的晶片W旋转，在对该旋转状态的晶片W表面上的蚀刻液温度·粘度·组成等的基本条件进行控制的状态下从喷嘴31喷射蚀刻液，同时通过控制喷嘴31位置和以晶片旋转数为代表的处理参数，可控制在晶片W表面的面内的蚀刻液的流速·流量。这样通过对于在晶片W表面的凸部正确地控制加工余量，可以得到上述晶片W表面的平滑化。
另外，不进行研磨·磨削(单面或者两面)等的机械磨削，而可以将晶片表面平滑化，因此可以防止由这些研磨·磨削工序产生的不佳，具体来说，可以防止加工应变层或在与此相伴的晶片处理中的加工余量增大。
并且，本实施例是在液体中进行蚀刻，但在气体中也可以进行。另外，对于各晶片测定晶片的表面形状来决定蚀刻量，如果是各相同的晶锭、各相同的切割工序，进而可由切割机、晶锭的特征决定表面形状的特征，则也可以将事先决定的蚀刻量数据化，并将其用于各晶片。另外，连同各种条件制成数据，可以适当地将其直接使用，或者也可以参考上述晶片的特征并对其进行修正后使用。
以下，说明对于实际晶片的蚀刻状态。
图2表示对于300mm的硅晶片，在晶片旋转数为600rpm，使喷嘴位置离晶片中心分别为0mm、15mm、30mm、60mm、90mm、120mm、135mm、150mm这样进行变化，且对于以上各点，喷射仅1秒钟的蚀刻液时的、晶片整体的加工余量。
此时，蚀刻液使用HF:HNO3:H3PO4的混合液。
图3与图2同样使喷嘴位置进行变化，但晶片旋转数设定为100rpm。
图4与图2同样使喷嘴位置进行变化，但晶片旋转数设定为1500rpm。
由这些结果可知，当喷嘴31在晶片W的中心位置时，在中心处的加工余量变大，在其以外的地方加工余量不太大。随着喷嘴移向晶片外侧，在蚀刻液的喷射位置的加工余量有变大的倾向。
可知在晶片旋转数的变动中，当增大旋转数时，加工余量的偏差稍微有增大的倾向。
由这些结果可知，当喷嘴31在晶片W的中心位置附近时，该区域的加工余量与其他区域相比变大。随着喷嘴移向晶片外侧，与蚀刻液的喷射位置相比，内侧的加工余量相对变小，晶片旋转数越大，该倾向变得越显著。认为这与旋转数变大时，使蚀刻液流向外侧的离心力增大，相反蚀刻液不能充分地流入晶片内侧有关。
这样，通过在晶片径向使喷嘴位置发生变化，可以在晶片的径向上分割成的圆环状(圆圈状)的区域设定加工余量。
进而，在图5A、图5B、图6A、图6B中，表示相对于图2中的喷嘴位置在各点的情况，使喷嘴移动时的晶片整个面上的蚀刻加工余量。这里，图6A所示的加工余量状态如图5A所示的那样，表示使喷嘴从离晶片中心135mm的位置移动至离中心30mm的位置的状态，图6B所示的加工余量状态如图5B所示的那样，表示使喷嘴从离晶片中心30mm的位置移动至离中心0mm(中心)的位置的状态。此时，喷嘴相对于晶片中心的移动速度为1mm/sec。
这样，由图2所示的各喷嘴位置的数据，可以设定晶片整体的加工余量的状态。
产业实用性
根据本发明，通过根据上述表面的凸部而控制在上述晶片表面上的流体的应用，能够达到可将晶片表面平滑化的效果。

Claims (9)

1.晶片的表面平滑方法，其是将晶片的至少一侧表面进行平滑化的方法，所述晶片是将半导体晶锭进行切割而得到的晶片，该方法中，
使在晶片的径向上分割的圆环状的各区域中的喷嘴位置和各区域中的蚀刻状态以及处理后成为标准的晶片形状存储在晶片形状控制手段中，
使检测上述晶片表面的凸部而得到的检测数据存储在上述晶片形状控制手段中，
利用存储在上述晶片形状控制手段中的数据来设定平滑化处理的参数，
一边使喷嘴在晶片的径向上移动，一边根据上述晶片表面的圆环状的各区域的凸部对旋转状态的晶片应用流体，由此减少该凸部。
2.如权利要求1所述的晶片的表面平滑方法，对于各晶片进行上述凸部的检测。
3.如权利要求1所述的晶片的表面平滑方法，对于规定数量的各晶片进行上述凸部的检测。
4.如权利要求1所述的晶片的表面平滑方法，上述凸部的检测使用预先设定的凸部数据。
5.如权利要求1所述的晶片的表面平滑方法，其中，对于上述晶片的每一片进行平滑处理。
6.如权利要求1所述的晶片的表面平滑方法，通过控制上述晶片的旋转状态、上述流体组成、上述流体粘度、上述流体的喷射位置和喷射位置的移动状态、上述流体的喷射时间的任意的1个以上，来控制在上述晶片表面上的流体的应用。
7.如权利要求6所述的晶片的表面平滑方法，其中，上述流体为酸性。
8.权利要求1所述的晶片的表面平滑方法，其中
使检测上述晶片表面的凹凸而得到的检测数据存储在上述晶片形状控制手段中，
根据上述晶片表面的圆环状的各区域的凹凸对旋转状态的晶片应用流体，由此将该晶片表面进行平滑化。
9.晶片的表面平滑装置，其是将晶片的至少一侧表面进行平滑化的装置，所述晶片是将半导体晶锭进行切割而得到的晶片，
该装置具有：
支撑晶片的平台、
使平台旋转驱动的旋转驱动源、
供给流体的喷嘴、
由用于以可移动的方式支撑上述喷嘴的喷嘴基部和用于限制该喷嘴基部的位置、移动的导杆部构成的喷嘴位置控制手段、
控制流体的喷射状态的喷射状态控制手段、
检测上述晶片表面的凸部的检测手段、和
晶片形状控制手段，该晶片形状控制手段具有存储在晶片的径向上分割的圆环状的各区域中的喷嘴位置和蚀刻状态的存储器、存储处理后成为标准的晶片的形状的存储器和存储通过上述检测手段得到的晶片的表面形状的存储器；
根据各存储器数据设定平滑化处理的参数，向晶片表面供给流体，从而减少上述凸部。
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