CN108735590A - 晶圆表面平坦化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶圆表面平坦化方法，包括以下步骤：1）提供一晶圆，所述晶圆包括相对的第一表面及第二表面；2）在所述晶圆的第一表面形成第一固化平坦层；3）对所述晶圆的第二表面进行研磨处理；4）去除所述第一固化平坦层；5）在所述晶圆研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层；6）对所述晶圆的第一表面进行研磨处理；7）去除所述第二固化平坦层。本发明的晶圆平坦化方法可以彻底消除晶圆表面的表面纳米形貌，具有工艺步骤简单、易于操作、效率较高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺技术领域，特别是涉及一种晶圆表面平坦化方法。
背景技术
随着半导体工艺技术的发展，当达到0.25μm技术节点之后，表面纳米形貌(nanotopography)已成为一个重要的关注点；表面纳米形貌是指在晶圆表面形成的0.2mm～20mm的偏差，具体为线切割过程中在形成的晶圆表面形成的波纹状结构。表面纳米形貌对于浅沟槽隔离结构的CMP工艺具有显著的影响。
近年来，已经提出了一些在晶圆抛光之前对切片形成的晶圆进行处理以消除表面纳米形貌的方法，具体如下：
1.双面研磨(Double Side Lapping)
双面研磨的具体方法为：将晶圆水平放置，同时使用Al2O3和压板同时覆盖晶圆的两侧对晶圆进行研磨，该研磨方法可以有效地消除晶圆表面呈波纹状的表面纳米形貌。但是，该方法效率较低，耗时较长；此外，由于该方法要使用研磨浆料，容易对环境造成危害。
2.双盘磨削(Doupble Disk Grinding，DDSG)
双盘磨削的具体方法为：晶圆垂直放置于一载体上，通过流体静压力平衡并与载体一起以低速旋转，同时，砂轮高速旋转以对晶圆的两表面同时进行研磨。然而，DDSG消除晶圆表面呈波纹状的表面纳米形貌的能力不稳定，且会产生如环形图案的表面纳米形貌。通常，尤其是对于对表面纳米形貌有严格要求的先进工艺节点，在DDGS之后一般还需要使用表面磨削或精细研磨以进一步消除呈波纹状的表面纳米形貌及环形的表面纳米形貌。
3.表面磨削(Surface Grinding)
表面磨削的具体方法为：晶圆具有相对的第一表面及第二表面，首先，夹持晶圆的第一表面并对晶圆的第二表面进行研磨，然后通过夹持晶圆的第二表面并对晶圆的第一表面进行研磨。然而，表面磨削并不能彻底消除呈波纹状的表面纳米形貌，在表面磨削的过程中，晶圆被夹持固定时晶圆表面的呈波纹状的表面纳米形貌暂时被去除，但当磨削结束晶圆被释放后，晶圆表面呈波纹状的表面纳米形貌会再次出现。
发明内容
鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种晶圆表面平坦化方法，用于解决现有技术中的晶圆平坦化方法存在的效果不佳及不能彻底消除晶圆的表面纳米形貌的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种上述晶圆表面平坦化方法，所述晶圆表面平坦化方法包括以下步骤：
1)提供一晶圆，所述晶圆包括相对的第一表面及第二表面；
2)在所述晶圆的第一表面形成第一固化平坦层；
3)对所述晶圆的第二表面进行研磨处理；
4)去除所述第一固化平坦层；
5)在所述晶圆研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层；
6)对所述晶圆的第一表面进行研磨处理；
7)去除所述第二固化平坦层。
可选地，步骤2)中，在所述晶圆的第一表面形成第一固化平坦层包括如下步骤：
2-1)将所述晶圆置于真空吸盘表面，所述晶圆的第二表面与所述真空吸盘的表面相接触；
2-2)将液态可固化树脂滴覆于所述晶圆的第一表面，且使所述真空吸盘带动所述晶圆旋转，以在所述晶圆的第一表面形成第一树脂层；
2-3)将所述第一树脂层进行平坦化处理；
2-4)将所述第一树脂层固化以得到所述第一固化平坦层。
可选地，步骤3)中，使用砂轮对所述晶圆的第二表面进行研磨处理。
可选地，步骤3)中，使用2000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第二表面进行研磨处理。
可选地，步骤3)包括如下步骤：
3-1)使用2000目～10000目的砂轮对所述晶圆的第二表面进行粗研磨；
3-2)使用3000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第二表面进行细研磨。
可选地，步骤5)中，在所述晶圆研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层包括如下步骤：
5-1)将步骤4)得到的所述晶圆置于真空吸盘表面，所述晶圆的第一表面与所述真空吸盘的表面相接触；
5-2)将液态可固化树脂滴覆于所述晶圆的第二表面，且使所述真空吸盘带动所述晶圆旋转，以在所述晶圆的第二表面形成第二树脂层；
5-3)将所述第二树脂层进行平坦化处理；
5-4)将所述第二树脂层固化以得到所述第二固化平坦层。
可选地，步骤6)中，使用砂轮对所述晶圆的第一表面进行研磨处理。
可选地，步骤6)中，使用2000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第一表面进行研磨处理。
可选地，步骤6)包括如下步骤：
6-1)使用2000目～10000目的砂轮对所述晶圆的第一表面进行粗研磨；
6-2)使用3000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第一表面进行细研磨。
可选地，步骤1)与步骤2)之间还包括将所述晶圆置于双端面磨床进行预处理的步骤。
可选地，步骤7)之后，还包括对步骤7)得到的晶圆表面依次进行刻蚀及抛光的步骤。
如上所述，本发明的晶圆表面平坦化方法，具有以下有益效果：本发明的晶圆平坦化方法可以彻底消除晶圆表面的表面纳米形貌，具有工艺步骤简单、易于操作、效率较高等优点。
附图说明
图1显示为本发明的晶圆表面平坦化方法的流程示意图。
图2～图14显示为本发明的晶圆表面平坦化方法中各步骤的示意图。
元件标号说明
11 树脂分配器
121 第一树脂层
122 第二树脂层
13 晶圆
14 真空吸盘
15 旋转马达
16 超平面结构
17 旋转轴
18 轮架
19 砂轮
20 UV室
21 第一固化平坦层
22 第二固化平坦层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本发明提供一种晶圆表面平坦化方法，所述晶圆表面平坦化方法包括以下步骤：
1)提供一晶圆，所述晶圆包括相对的第一表面及第二表面；
2)在所述晶圆的第一表面形成第一固化平坦层；
3)对所述晶圆的第二表面进行研磨处理；
4)去除所述第一固化平坦层；
5)在所述晶圆研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层；
6)对所述晶圆的第一表面进行研磨处理；
7)去除所述第二固化平坦层。
在步骤1)中，请参阅图1中的S1步骤，提供一晶圆13，所述晶圆13包括相对的第一表面及第二表面。
作为示例，所述晶圆13为线切割得到的晶圆13，所述晶圆13的第一表面及第二表面形成有波浪状的表面纳米形貌。
作为示例，步骤1)与步骤2)之间还包括将所述晶圆13置于双端面磨床进行预处理的步骤；使用双端面磨床对所述晶圆13进行预处理为本领域人员所熟知，此处不再累述。
在步骤2)中，请参阅图1中的S2步骤及图2至图5，在所述晶圆13的第一表面形成第一固化平坦层21。
作为示例，在所述晶圆13的第一表面形成第一固化平坦层21包括如下步骤：
2-1)将所述晶圆13置于真空吸盘14表面，所述晶圆13的第二表面与所述真空吸盘14的表面相接触；所述真空吸盘14将所述晶圆13吸附；
2-2)将液态可固化树脂滴覆于所述晶圆13的第一表面，如图2所示，且使所述真空吸盘14在驱动马达15的驱动下带动所述晶圆13旋转，以在所述晶圆13的第一表面形成第一树脂层121，如图3所示；
2-3)将所述第一树脂层121进行平坦化处理；如图4所示，先将表面形成有所述第一树脂层121的所述晶圆13从所述真空吸盘14上释放，然后使用超平面结构16置于所述第一树脂层121上表面，并用力压紧所述第一树脂层121，以使得所述第一树脂层121的表面尽量平滑；当然，在其他示例中，还可以先将表面形成有所述第一树脂层121的所述晶圆13从所述真空吸盘14上释放，然后，将释放后的所述晶圆13转移到支撑基座上，再使用超平面结构16置于所述第一树脂层121上表面，并用力压紧所述第一树脂层121，以使得所述第一树脂层121的表面尽量平滑；
2-4)将所述第一树脂层121固化以得到所述第一固化平坦层21；具体的，如图5所示，将步骤2-2)得到的结构置于UV室20内，使用UV(紫外光)照射以将所述第一树脂层121固化得到所述第一固化平坦层21。
作为示例，步骤2-2)中，所述真空吸盘14带动所述晶圆13转动的转速为500rpm(转/分钟)～10000rpm；优选地，本实施例中，所述真空吸盘14带动所述晶圆13转动的转速为5000rpm。
若当所述晶圆13的第一表面未设置所述第一固化平坦层21而在后续直接对所述晶圆13的第二表面进行研磨，在研磨的过程中只能暂时去除所述晶圆13第二表面的纳米纳米形貌，而当研磨结束释放所述晶圆13后，所述晶圆13第二表面的纳米纳米形貌又会出现。本发明中，在所述晶圆13的第一表面形成所述第一固化平坦层21，所述第一固化平坦层21具有较为平整的表面，在后续的步骤3)中对所述晶圆13的第二表面进行研磨处理时，较为平整的所述第一固化平坦层21既可以作为参考平面，在对所述晶圆13的第二表面进行研磨处理时可以得到较为平整的表面，又可以确保所述晶圆13第二表面的纳米纳米形貌的彻底去除。
在步骤3)中，请参阅图1中的S3步骤及图6及图7，对所述晶圆13的第二表面进行研磨处理。
作为示例，首先，将步骤2)得到的结构置于如图6中所示的真空吸盘14上(当然，在其他示例中，步骤2)得到的结构可以置于任意一种支撑盘上，譬如，研磨盘等等)，所述第一固化平坦层21与所述真空吸盘14相接触；此时，所述晶圆13的第二表面朝上置于所述真空吸盘14上；然后，使用砂轮19对所述晶圆13的第二表面进行研磨处理，具体的，所述砂轮19经由轮架18固定于旋转轴17上，所述砂轮19在所述旋转轴17的带动下快速旋转，并对所述晶圆13的第二表面进行研磨处理，以将所述晶圆13的第二表面平坦化，从而去除所述晶圆13表面的表面纳米形貌，如图7所示。
在一示例中，可以使用2000目～50000目的砂轮19对所述晶圆13的第二表面进行研磨处理。在该示例中，所述砂轮19的转速可以为50rpm～300rpm，研磨时间可以根据实际需要进行设定，此处不做限定。
在另一示例中，步骤3)可以包括如下步骤：
3-1)使用2000目～10000目的砂轮19对所述晶圆13的第二表面进行粗研磨；此时，所述砂轮19的转速可以为50rpm～300rpm，研磨时间可以根据实际需要进行设定，此处不做限定；
3-2)使用3000目～50000目的砂轮19对所述晶圆13的第二表面进行细研磨；此时，所述砂轮19的转速可以为500rpm～10000rpm，研磨时间可以为1分钟～10分钟。
在步骤4)中，请参阅图1中的S4步骤及图8，去除所述第一固化平坦层21。
作为示例，可以使用有机溶剂溶解去除所述第一固化平坦层21，也可以通过研磨等工艺去除所述第一固化平坦层21；优选地，本实施例中，使用有机溶剂溶解去除所述第一固化平坦层21。在本示例中，可以去除树脂的有机溶剂均可以用来去除所述第一固化平坦层21。去除所述第一固化平坦层21之后的所述晶圆13的结构如图8所示，此时，所述晶圆13第二表面的表面纳米形貌已完全去除，所述晶圆13的第二表面已为平面状。
在步骤5)中，请参阅图1中的S5步骤及图9至图12，在所述晶圆13研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层22。
作为示例，在所述晶圆13研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层22包括如下步骤：
5-1)将步骤4)得到的所述晶圆13置于真空吸盘14表面，所述晶圆13的第一表面与所述真空吸盘14的表面相接触；所述真空吸盘14将所述晶圆13吸附；
5-2)将液态可固化树脂滴覆于所述晶圆13的第二表面，如图9所示，且使所述真空吸盘14在驱动马达15的驱动下带动所述晶圆13旋转，以在所述晶圆13的第二表面形成第二树脂层122，如图10所示；
5-3)将所述第二树脂层122进行平坦化处理；如图11所示，先将表面形成有所述第二树脂层122的所述晶圆13从所述真空吸盘14上释放，然后使用超平面结构16置于所述第二树脂层122上表面，并用力压紧所述第二树脂层122，以使得所述第二树脂层122的表面尽量平滑；当然，在其他示例中，还可以先将表面形成有所述第二树脂层122的所述晶圆13从所述真空吸盘14上释放，然后，将释放后的所述晶圆13转移到支撑基座上，再使用超平面结构16置于所述第二树脂层122上表面，并用力压紧所述第二树脂层122，以使得所述第二树脂层122的表面尽量平滑；
5-4)将所述第二树脂层122固化以得到所述第二固化平坦层22；具体的，如图12所示，将步骤5-2)得到的结构置于UV室20内，使用UV(紫外光)照射以将所述第二树脂层122固化得到所述第二固化平坦层22。
作为示例，步骤5-2)中，所述真空吸盘14带动所述晶圆13转动的转速为500rpm(转/分钟)～10000rpm；优选地，本实施例中，所述真空吸盘14带动所述晶圆13转动的转速为5000rpm。
若当所述晶圆13的第二表面未设置所述第二固化平坦层22而在后续直接对所述晶圆13的第一表面进行研磨，在研磨的过程中只能暂时去除所述晶圆13第一表面的纳米纳米形貌，而当研磨结束释放所述晶圆13后，所述晶圆13第一表面的纳米纳米形貌又会出现。本发明中，在所述晶圆13的第二表面形成所述第二固化平坦层22，所述第二固化平坦层22具有较为平整的表面，在后续的步骤6)中对所述晶圆13的第一表面进行研磨处理时，较为平整的所述第二固化平坦层22既可以作为参考平面，在对所述晶圆13的第一表面进行研磨处理时可以得到较为平整的表面，又可以确保所述晶圆13第一表面的纳米纳米形貌的彻底去除。
在步骤6)中，请参阅图1中的S6步骤及图13及图14，对所述晶圆13的第一表面进行研磨处理。
作为示例，首先，将步骤5)得到的结构置于如图13中所示的真空吸盘14上(当然，在其他示例中，步骤5)得到的结构可以置于任意一种支撑盘上，譬如，研磨盘等等)，所述第二固化平坦层22与所述真空吸盘14相接触；此时，所述晶圆13的第一表面朝上置于所述真空吸盘14上；然后，使用砂轮19对所述晶圆13的第一表面进行研磨处理，具体的，所述砂轮19经由轮架18固定于旋转轴17上，所述砂轮19在所述旋转轴17的带动下快速旋转，并对所述晶圆13的第一表面进行研磨处理，以将所述晶圆13的第一表面平坦化，从而去除所述晶圆13第一表面的表面纳米形貌，如图14所示。
在一示例中，可以使用2000目～50000目的砂轮19对所述晶圆13的第一表面进行研磨处理。在该示例中，所述砂轮19的转速可以为50rpm～300rpm，研磨时间可以根据实际需要进行设定，此处不做限定。
在另一示例中，步骤3)可以包括如下步骤：
3-1)使用2000目～10000目的砂轮19对所述晶圆13的第一表面进行粗研磨；此时，所述砂轮19的转速可以为50rpm～300rpm，研磨时间可以根据实际需要进行设定，此处不做限定；
3-2)使用3000目～50000目的砂轮19对所述晶圆13的第一表面进行细研磨；此时，所述砂轮19的转速可以为50rpm～300rpm，研磨时间可以根据实际需要进行设定，此处不做限定。
在步骤7)中，请参阅图1中的S7步骤，去除所述第二固化平坦层22。
作为示例，可以使用有机溶剂溶解去除所述第二固化平坦层22，也可以通过研磨等工艺去除所述第二固化平坦层22；优选地，本实施例中，使用有机溶剂溶解去除所述第二固化平坦层22。在本示例中，可以去除树脂的有机溶剂均可以用来去除所述第二固化平坦层22。
需要说明的是，步骤7)之后，还包括对步骤7)得到的所述晶圆13表面依次进行刻蚀及抛光的步骤，以进一步平坦化所述晶圆13，从而得到表面更为平整的所述晶圆13。此处，首先，可以使用干法刻蚀或湿法刻蚀中的任一种对步骤7)得到的所述晶圆13进行刻蚀以将去除所述晶圆13上的应力；而后，可以采用但不仅限于化学机械抛光工艺对刻蚀后的所述晶圆13进行双面抛光及正面抛光。刻蚀及抛光工艺均为本领域人员所熟知，此处不再累述。
综上所述，本发明提供一种晶圆表面平坦化方法，所述晶圆表面平坦化方法包括以下步骤：1)提供一晶圆，所述晶圆包括相对的第一表面及第二表面；2)在所述晶圆的第一表面形成第一固化平坦层；3)对所述晶圆的第二表面进行研磨处理；4)去除所述第一固化平坦层；5)在所述晶圆研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层；6)对所述晶圆的第一表面进行研磨处理；7)去除所述第二固化平坦层。本发明的晶圆平坦化方法可以彻底消除晶圆表面的表面纳米形貌，具有工艺步骤简单、易于操作、效率较高等优点。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (11)
1.一种晶圆表面平坦化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)提供一晶圆，所述晶圆包括相对的第一表面及第二表面；
2)在所述晶圆的第一表面形成第一固化平坦层；
3)对所述晶圆的第二表面进行研磨处理；
4)去除所述第一固化平坦层；
5)在所述晶圆研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层；
6)对所述晶圆的第一表面进行研磨处理；
7)去除所述第二固化平坦层。
2.根据权利要求1所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤2)中，在所述晶圆的第一表面形成第一固化平坦层包括如下步骤：
2-1)将所述晶圆置于真空吸盘表面，所述晶圆的第二表面与所述真空吸盘的表面相接触；
2-2)将液态可固化树脂滴覆于所述晶圆的第一表面，且使所述真空吸盘带动所述晶圆旋转，以在所述晶圆的第一表面形成第一树脂层；
2-3)将所述第一树脂层进行平坦化处理；
2-4)将所述第一树脂层固化以得到所述第一固化平坦层。
3.根据权利要求1所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤3)中，使用砂轮对所述晶圆的第二表面进行研磨处理。
4.根据权利要求3所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤3)中，使用2000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第二表面进行研磨处理。
5.根据权利要求3所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤3)包括如下步骤：
3-1)使用2000目～10000目的砂轮对所述晶圆的第二表面进行粗研磨；
3-2)使用3000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第二表面进行细研磨。
6.根据权利要求1所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤5)中，在所述晶圆研磨处理后的第二表面形成第二固化平坦层包括如下步骤：
5-1)将步骤4)得到的所述晶圆置于真空吸盘表面，所述晶圆的第一表面与所述真空吸盘的表面相接触；
5-2)将液态可固化树脂滴覆于所述晶圆的第二表面，且使所述真空吸盘带动所述晶圆旋转，以在所述晶圆的第二表面形成第二树脂层；
5-3)将所述第二树脂层进行平坦化处理；
5-4)将所述第二树脂层固化以得到所述第二固化平坦层。
7.根据权利要求1所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤6)中，使用砂轮对所述晶圆的第一表面进行研磨处理。
8.根据权利要求7所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤6)中，使用2000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第一表面进行研磨处理。
9.根据权利要求7所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤6)包括如下步骤：
6-1)使用2000目～10000目的砂轮对所述晶圆的第一表面进行粗研磨；
6-2)使用3000目～50000目的砂轮对所述晶圆的第一表面进行细研磨。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤1)与步骤2)之间还包括将所述晶圆置于双端面磨床进行预处理的步骤。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的晶圆表面平坦化方法，其特征在于：步骤7)之后，还包括对步骤7)得到的晶圆表面依次进行刻蚀及抛光的步骤。
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|---|---|---|---|---|
| CN111482849A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-08-04 | 东莞新科技术研究开发有限公司 | 一种减少晶圆厚度的方法 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2011103379A (ja) * | 2009-11-11 | 2011-05-26 | Sumco Corp | ウェーハの平坦化加工方法 |
| CN104769704A (zh) * | 2013-02-19 | 2015-07-08 | 胜高股份有限公司 | 半导体晶片的加工方法 |
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