CN105448762A - 一种衬底翘曲度的调整方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种衬底翘曲度的调整方法。该方法包括：获得衬底的翘曲度，其中，所述衬底的第一表面上形成有第一薄膜；判断所述衬底的翘曲度的绝对值是否大于或等于翘曲度阈值；若是，则在所述衬底的第二表面上形成调整薄膜，使所述衬底的翘曲度小于所述翘曲度阈值，其中，所述调整薄膜的膨胀系数与所述第一薄膜的膨胀系数均小于所述衬底的膨胀系数，或者，所述调整薄膜的膨胀系数与所述第一薄膜的膨胀系数均大于所述衬底的膨胀系数；所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向相反。该方法能够在不影响原有衬底加工工艺的情况下，高效的对衬底的翘曲度进行可控调整，保证了产品的性能，并能够使得薄膜沉积之后的光刻工艺等顺利进行。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造工艺技术领域，尤其涉及一种衬底翘曲度的调整方法。
背景技术
随着半导体产业的飞速发展，所加工衬底的尺寸也不断增加，以加工硅片为例，目前12寸的硅片已经成为主流，在未来的数年内，甚至会出现15寸的硅片。然而，硅片尺寸越大，硅片的翘曲性也越容易凸显出来，例如表面沉积有薄膜的覆膜硅片。通常采用弯曲度(Bowvalue)来衡量硅片的翘曲程度，硅片的翘曲度有正负之分，硅片朝向薄膜弯曲时，翘曲度为正，而硅片背向薄膜弯曲时，其翘曲度就为负。
在对硅片的若干项加工工艺中，需要使用高精度的机械手臂对其进行装载等一系列的动作，而如果硅片翘曲度过大，机械手臂就有可能吸不住硅片而导致不能对其进行作业。
当发生该情况时，通常采用的方法就是调整前面的硅片加工工艺，如对沉积薄膜的厚度或者种类进行调整、或者对工艺顺序进行调整等，并需要进行多次实验，直至机械手臂顺利作业。然而这种方法效率较低，而且改变工艺后可能会对最终产品产生未知的影响，例如，降低产品性能等。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种衬底翘曲度的调整方法，能够在不影响原有衬底加工工艺的情况下，高效的对衬底的翘曲度进行可控调整。技术方案如下：
一种衬底翘曲度的调整方法，包括：
获得衬底的翘曲度，其中，所述衬底的第一表面上形成有第一薄膜；
判断所述衬底的翘曲度的绝对值是否大于或等于翘曲度阈值；
若是，则在所述衬底的第二表面上形成调整薄膜，使所述衬底的翘曲度小于所述翘曲度阈值，其中，所述调整薄膜的膨胀系数与所述第一薄膜的膨胀系数均小于所述衬底的膨胀系数，或者，所述调整薄膜的膨胀系数与所述第一薄膜的膨胀系数均大于所述衬底的膨胀系数；所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向相反。
进一步，所述翘曲度阈值为200微米。
进一步，所述衬底为硅片。
进一步，所述调整薄膜为高拉应力薄膜或高压应力薄膜。
进一步，所述调整薄膜为氮化硅薄膜或氮化钛薄膜或钨金属薄膜。
本发明实施例至少具有以下有益效果：
本实施例通过在衬底上形成调整薄膜来修正或调整衬底的翘曲程度，从而减小了衬底的翘曲度，使得机械手臂可以吸住衬底并对其进行装载等一系列的作业。该方法能够在不影响原有衬底加工工艺的情况下，高效的对衬底的翘曲度进行可控调整，保证了产品的性能，并能够使得薄膜沉积之后的光刻工艺等顺利进行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本申请的主旨。
图1为本发明实施例一种衬底翘曲度的调整方法流程图；
图2a为在衬底上形成第一薄膜的结构示意图；
图2b为图2a所示的衬底在形成第一薄膜后收缩至翘曲度为正的结构示意图；
图2c为图2a所示的衬底在形成第一薄膜后收缩至翘曲度为负的结构示意图；
图3a为在如图2b所示的衬底上形成调整薄膜的结构示意图；
图3b为在如图2c所示的衬底上形成调整薄膜的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
现有技术中，衬底产生翘曲的原因之一是：当薄膜在高温的情况下沉积在衬底上后，在降温至室温的过程中，薄膜和衬底均会发生一定程度的收缩，若薄膜收缩程度更大，衬底会朝向薄膜翘曲，其翘曲度为正；若薄膜收缩程度更小，衬底会背向薄膜翘曲，其翘曲度为负。也即衬底产生翘曲是薄膜与衬底的膨胀系数不一致导致的。基于此，本申请通过在衬底的背面再形成一层薄膜来修正或调整衬底的翘曲程度，从而减小衬底的翘曲度，使得机械手臂可以吸住衬底并对其进行装载等一系列的作业。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。
参见图1，为本发明实施例一种衬底翘曲度的调整方法流程图。
本实施例中，如图2a所示，衬底21的第一表面上形成有第一薄膜22，该第一薄膜22可以是通过沉积，溅射或外延生长等方式形成。当环境温度由薄膜生长温度降温至室温时，由于衬底21与第一薄膜22的膨胀系数不一致，衬底21产生翘曲，假设第一薄膜22收缩程度大于衬底21的收缩程度，就会形成图2b所示的翘曲，假设第一薄膜22的收缩程度小于衬底21的收缩程度，就会形成如图2c所示的翘曲。该衬底翘曲度的调整方法可以包括：
步骤101，获得衬底的翘曲度，衬底的第一表面上形成有第一薄膜。
该翘曲度的计算可以采用现有技术中的衡量方法，例如采用弯曲度(Bowvalue)来衡量，具体可以是计算弯曲后衬底边缘最高点与最低点的高度差。
步骤102，判断衬底的翘曲度的绝对值是否大于或等于翘曲度阈值。
该翘曲度阈值可以根据吸附该衬底的机械手臂的吸附能力及衬底自身参数等相关量来确定，例如，假设衬底翘曲度大于或等于200um时，光刻机的机械手臂就不能顺利作业，则可以确定翘曲度阈值为200um。
在本步骤中判断衬底的翘曲度是否大于或等于翘曲度阈值，若是，则转入步骤103，若否，则不再对衬底的翘曲度进行调整。
步骤103，在衬底的第二表面上形成调整薄膜；第一表面的法线方向与第二表面的法线方向相反。
如图3a～3b所示，在衬底21的第二表面形成调整薄膜23，其中，第一表面的法线方向与第二表面的法线方向相反，也即调整薄膜23与第一薄膜22分别位于衬底21的两侧，例如，第一薄膜22位于衬底21的正面，调整薄膜23位于衬底21的背面，该调整薄膜23的应力方向与第一薄膜22的应力方向一致。
该调整薄膜23可以通过化学沉积、溅射、蒸镀、外延生长等方式形成，该调整薄膜23的膨胀系数与第一薄膜22的膨胀系数均小于衬底21的膨胀系数，或者，该调整薄膜23的膨胀系数与第一薄膜22的膨胀系数均大于衬底21的膨胀系数。
当调整薄膜23形成后环境温度降至室温的过程中，调整薄膜23和衬底21均会发生一定程度的收缩，由于上述膨胀系数关系，如果第一薄膜22的收缩程度大于衬底21的收缩程度，形成如图2b所示的衬底翘曲程度，则由于调整薄膜23的收缩程度也同样大于衬底21的收缩程度，此时，如图3a所示，调整薄膜23的收缩会使得衬底21开始朝向调整薄膜23弯曲，最终衬底21的翘曲程度由调整薄膜23的收缩程度来确定；如果第一薄膜22的收缩程度小于衬底21的收缩程度，形成如图2c所示的衬底翘曲程度，则由于该调整薄膜23的收缩程度也同样小于衬底21的收缩程度，此时，如图3b所示，调整薄膜23的收缩会使得衬底21开始朝向第一薄膜22的方向弯曲，最终衬底21的翘曲程度由调整薄膜23的收缩程度来确定，从而可以对具有第一薄膜22的衬底21的翘曲度起到调整或修正作用。
在形成调整薄膜23时具体可以根据衬底21的翘曲度设置调整薄膜23的厚度和层数，例如翘曲度的绝对值越大形成的调整薄膜23的厚度越厚，或者选择调整薄膜23的膨胀系数与衬底的膨胀系数相差更大的材质来形成调整薄膜23等，还可以形成多层调整薄膜23，多层调整薄膜23可以是相同材质也可以是不同材质，只要使得形成调整薄膜23后衬底21的翘曲度得到调整或修正，使得衬底21的翘曲度小于翘曲度阈值即可，例如小于200um。调整薄膜23的厚度和材质可以根据实验获得。例如，可设置调整薄膜23的厚度与第一薄膜22的厚度相同。
该调整薄膜23可以是高拉应力或高压应力薄膜，例如氮化硅薄膜、TiN、W等薄膜。本发明实施例中的衬底可以是硅片或其他基底。
本实施例通过在衬底上形成调整薄膜来修正或调整衬底的翘曲程度，从而减小了衬底的翘曲度，使得机械手臂可以吸住衬底并对其进行装载等一系列的作业。该方法够在不影响原有衬底加工工艺的情况下，高效的对衬底的翘曲度进行可控调整，保证了产品的性能，并能够使得薄膜沉积之后的光刻工艺顺利进行。
以上实施例中，各部件的形状和结构仅为示例，并非限定。并且，以上各部件还可以用其它具有相同功能的元件来分别替换，以组合形成更多的技术方案，且这些替换后形成的技术方案均应在本发明技术方案保护的范围之内。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种衬底翘曲度的调整方法，其特征在于，包括：
获得衬底的翘曲度，其中，所述衬底的第一表面上形成有第一薄膜；
判断所述衬底的翘曲度的绝对值是否大于或等于翘曲度阈值；
若是，则在所述衬底的第二表面上形成调整薄膜，使所述衬底的翘曲度小于所述翘曲度阈值，其中，所述调整薄膜的膨胀系数与所述第一薄膜的膨胀系数均小于所述衬底的膨胀系数，或者，所述调整薄膜的膨胀系数与所述第一薄膜的膨胀系数均大于所述衬底的膨胀系数；所述第一表面的法线方向与所述第二表面的法线方向相反。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述翘曲度阈值为200微米。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底为硅片。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述调整薄膜为高拉应力薄膜或高压应力薄膜。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整薄膜为氮化硅薄膜或氮化钛薄膜或钨金属薄膜。
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