TW201740449A - 晶圓之製造方法及晶圓 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種的晶圓的製造方法，即使在晶圓的起伏大的情況下，也能夠平坦化成不需要降低製造效率，也不會對半導體裝置的製造產生影響的程度。晶圓的製造方法，包括：樹脂層形成步驟，將晶圓W的一側的面W1形成樹脂層R；第1平面研削步驟，透過樹脂層R保持一側的面W1，平面研削另一側的面W2；樹脂層除去步驟，除去該樹脂層R；以及第2平面研削步驟，保持另一側的面W2，平面研削一側的面W1，其中該樹脂層形成步驟中滿足以下式(1)來形成該樹脂層。T/X>30...(1)X：晶圓上的波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅T：樹脂層的最厚部分的厚度

Description

晶圓之製造方法及晶圓
本發明係有關於晶圓的製造方法及晶圓。
過去，做為將有起伏的晶圓平坦化的技術，有如以下所述的方法為人所知。首先，在晶圓的一側的面塗布硬化性樹脂，將這個硬化性樹脂加工至平坦並硬化。之後，保持著硬化性樹脂的平坦面並研削晶圓的另一側的面，除去硬化性樹脂後或者是不除去，保持平坦化後的另一側的面並研削晶圓的一側的面。在以下記載中，上述技術有時會稱為「貼樹脂研削」。
然後，檢討應用這種貼樹脂研削的更進一步的平坦化(例如參照專利文獻1~4)。專利文獻1揭露了塗布厚度40μm以上但不滿300μm的硬化性樹脂。專利文獻2揭露了以10μm~200μm的厚度塗布具有特定的特性的硬化性樹脂。專利文獻3揭露吸引保持晶圓的一側的面，矯正晶圓的起伏，研削另外一側的面後，再吸引保持另外一側的面並研削一側的面，藉此兩面形成同等的研削歪斜，之後進行貼樹脂研削。專利文獻4揭露反覆進行貼樹脂研削。
先行技術文獻
專利文獻1：日本特開2006-269761號公報
專利文獻2：日本特開2009-272557號公報
專利文獻3：日本特開2011-249652號公報
專利文獻4：日本特開2015-8247號公報
然而，半導體裝的製程中，晶圓上形成多層的金屬或絕緣膜層。形成於這個晶圓上的各層的膜厚均一性會對裝置的性能有所影響，因此在各層的形成後會以CMP(Chemical Mechanical Polishing)來進行平坦化。然而，晶圓上有起伏的話，CMP的精度下降，膜厚會形成不均一的層。特別是波常在10mm以上100mm以下的起伏會對CMP精度有很大的影響。
然而，專利文獻1~3的方法中，沒有考慮晶圓的起伏的大小而進行研削，當起伏大的情況下，可能無法充分地平坦化。因此可能會有無法充分減小起伏，不能適當地製造半導體裝置的問題。又，專利文獻4的方法中，進行複數次的貼樹脂研削，因此可能導致製造效率降低。
本發明的目的是提供一種的晶圓的製造方法及晶圓，即使在晶圓的起伏大的情況下，也能夠平坦化成不需要降低製造效率，也不會對半導體裝置的製造產生影響的程度。
本發明的晶圓的製造方法，包括：樹脂層形成步驟，將硬化性樹脂塗布在從單晶棒切出來的晶圓或研磨過的晶圓的一側的面，形成樹脂層；第1平面研削步驟，透過該樹脂層保持該一側的面，平面研削該晶圓的另一側的面；樹脂層除 去步驟，除去該樹脂層；以及第2平面研削步驟，保持該另一側的面，平面研削該一側的面，其中該樹脂層形成步驟中滿足以下式(1)來形成該樹脂層。
T/X>30...(1)
X：該晶圓上的波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅
T：該樹脂層的最厚部分的厚度
根據本發明，即使是會對半導體裝置製造有所影響的波長(10mm以上100mm以下)的起伏大的晶圓，也能夠藉由根據上述式(1)的厚度的樹脂層而充分地吸收一側的面的起伏。因此，藉由透過充分吸收這個起伏的樹脂層來保持一側的面，能夠在第1平面研削步驟中，將另一側的面做成充分除去起伏的平坦面。又，藉由保持起伏被充分除去的另一側的面，平面研削一側的面，能夠將這一側的面也做成充分除去起伏的平坦面。又，貼樹脂研削只要進行1次即可，所以製造效率不會下降。因此，能夠提供一種的晶圓的製造方法，即使在晶圓的起伏大的情況下，也能夠平坦化成不需要降低製造效率，也不會對半導體裝置的製造產生影響的程度。
本發明的晶圓的製造方法中，該樹脂層形成步驟中滿足以下式(2)來形成該樹脂層為佳。
T/X<230...(2)
在此，樹脂層厚度太厚無法滿足上述式(2)的情況下，第1平面研削步驟中樹脂層可能會彈性變形，而無法充分除去另一側的面的起伏。又，在保持著沒有充分去除起伏的 另一側的面而進行的第2平面研削步驟下，也有可能無法充分去除一側的面的起伏。根據本發明，滿足上述式(2)來形成適當厚度的樹脂層，因此能夠抑制在第1平面研削步驟中樹脂層彈性變形，能夠將另一側的面做成充分除去起伏的平坦面。又，即使是之後的第2平面研削步驟，也能夠將一側的面形成充分除去起伏的平坦面。因此，能夠確實獲得平坦度高的晶圓。
本發明的晶圓，其波長10mm以上100mm以下的起伏的振幅不滿0.5μm。
根據本發明，因為對半導體裝置的製造有影響的波長的起伏的振幅不滿0.5μm，所以能夠提供不影響半導體裝置的製造的晶圓。
本發明的晶圓，以平坦度測量器Wafersught2(KLA-Tencor社製)的High Order Shape模式測量面形狀時，10mm×10mm面積範圍內的Shape Curvature的最大值在1.2nm/mm2以下。
在此，「Shape Curvature」是表示晶圓的彎曲的指標，對於切出來的指定的面積範圍(本發明中是10mm×10mm)的面，表示二次近似的近似面的曲率。因此，Shape Curvature越大，晶圓就具有越大的起伏。根據本發明，因為10mm×10mm面積範圍內的Shape Curvature的最大值在1.2nm/mm2以下，所以能夠提供可適當地製造出半導體裝置的晶圓。
10‧‧‧保持推壓裝置
11‧‧‧平板
12‧‧‧保持構件
121‧‧‧保持面
20‧‧‧平面研削裝置
21‧‧‧真空夾頭平台
22‧‧‧砥石
23‧‧‧定盤
211‧‧‧保持面
R‧‧‧樹脂層
R1‧‧‧平坦面
W‧‧‧晶圓
W1‧‧‧一側的面
W2‧‧‧另一側的面
W11、W21‧‧‧起伏
第1圖係根據本發明一實施型態的晶圓的製造方法的流程 圖。
第2(A)~2(C)圖係前述晶圓的製造方法的說明圖。
第3(A)~3(C)圖係前述晶圓的製造方法的說明圖，顯示接續第2圖的狀態。
第4圖係顯示本發明的實施例的晶圓的製造方法與Shape Curvature關係。
第5圖係顯示前述實施例的晶圓的製造方法與波長為10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅的關係。
第6圖係顯示前述實施例的T/X與Shape Curvature的關係。
參照圖式說明本發明的一實施型態。
[晶圓的製造方法]
如第1圖所示，晶圓的製造方法，首先以線鋸切斷矽、SiC、GaAs、藍寶石等的單晶棒(以下單純稱為「晶棒」)，獲得複數的晶圓(步驟1：切片步驟)。接著，以研磨裝置同時對晶圓的兩面進行平坦化加工(步驟S2：研磨步驟)，進行倒角(步驟S3：倒角步驟)。此時，只有研磨步驟要將晶圓充分平坦化是非常困難的，如第2(A)圖所示，會得到一側的面W1及另一側的面W2產生起伏W11、W21的晶圓W。之後，如第1圖所示，進行貼樹脂研削步驟，包括：樹脂形成步驟(步驟S4)，在晶圓W的一側的面W1塗布硬化性樹脂來形成樹脂層R(參照第2(B)圖)；第1平面研削步驟(步驟S5)，透過樹脂層R保持一側的面W1，平面研削晶圓W的另一側的面W2；樹脂層除去步驟(步驟S6)，除去樹脂層R；以及第2平面研削步驟 (步驟S7)，保持另一側的面W2，平面研削一側的面W1。
樹脂形成步驟中，首先測量一側的面W1及另一側的面W2的表面形狀，求出波長10mm以上且100mm以下的起伏W11的最大振幅X、晶圓W的表面厚度的不均(TTV；Total Thickness Variation)V。起伏W11及起伏W12是幾乎對稱的形狀，因此它們的最大振幅幾乎相同。接著，求出滿足以下式(1)的樹脂層R。
T/X>30...(1)
T：樹脂層R的最厚的部分的厚度
此時，樹脂層R的厚度滿足以下式(2)為佳。
T/X<230...(2)
又，根據以下的式(3)，來求出第1、第2平面研削步驟的另一側的面W2、一側的面W1的加工餘量最小值P。
P=X+V...(3)
其中，最大振幅X、表面厚度不均V如果能夠從晶棒的切片條件或相同的批次的晶圓W的測量結果來推測的話，也可以該推測值。
接著，使用如第2(B)圖所示的保持推壓裝置10，形成樹脂層R。首先，在高平坦化的平板11上滴下要形成樹脂層R的硬化性樹脂。另一方面，如第2(B)圖的實線所示，保持構件12以保持面121吸引保持晶圓W的另一側的面W2。接著，使保持構件12下降，如第2(B)圖的二點鏈線所示，將晶圓W的一側的面W1推壓到硬化性樹脂。之後，解除保持手段12對晶圓W的壓力，在不讓晶圓W彈性變形的狀態下，使一側的 面W1上的硬化性樹脂硬化。藉由以上的步驟，接觸一側的面W1的面的相反側的面形成平坦面R1，且形成最厚的部分的厚度滿足上述式(1)、(2)的樹脂層R。
做為將硬化性樹脂塗布到晶圓W的方法，能夠採用：將晶圓W的一側的面W1朝上，滴下硬化性樹脂到一側的面W1上，旋轉晶圓W，藉此使硬化性樹脂擴展到一側的面W1全面的旋轉鍍法；在一側的面W1上配置網版，將硬化性樹脂載置於網版上，再以刮刀塗布的網版印刷法；利用靜電噴塗沈積法噴灑到一側的面W1全面的方式等來塗布硬化性樹脂後，推壓硬化性樹脂到高平坦化的平板的方法。硬化性樹脂因為熱硬化性樹脂、熱可逆性樹脂、感光性樹脂等的硬化性樹脂在加工後容易剝離這點而較佳。特別是，感光性樹脂不施加熱應力這點更佳。本實施型態中，做為硬化性樹脂會使用UV硬化性樹脂。又，做為其他的具體的硬化性樹脂的材質，能夠舉出合成橡膠或接著劑(例如臘等)等。
第1平面研削步驟是使用第2(C)圖所是的平面研削裝置20，平面研削另一側的面W2。首先，在真空夾頭平台21的高平坦化的保持面211上，以平坦面R1朝下的狀態載置晶圓W，真空夾頭平台21會吸引保持晶圓W。接著，如第2(C)圖的實線所示，將下面設置有砥石22的定盤23朝晶圓W的上方移動。之後，一邊旋轉定盤23一邊下降，且同時旋轉真空夾頭平台21。如第2(C)圖的二點鏈線所示，藉由砥石22與另一側的面W2接觸，平面研削另一側的面W2。然後，當加工餘量到加工餘量最小值P以上時，結束平面研削。藉由以上的步驟， 另一側的面W2會形成充分除去起伏的平坦面。
樹脂除去步驟如第3(A)圖所示，將形成於晶圓W的一側的面W1的樹脂層R從晶圓W剝下來。此時，可以使用溶劑化學地除去樹脂層R。
第2平面研削步驟如第3(B)圖所示，使用與第1平面研削步驟相同的平面研削裝置20，平面研削一側的面W1。首先，在高平坦化的另一側的面W2朝下的狀態將晶圓W載置於保持面211，真空夾頭平台21會吸引保持晶圓W，如第3(B)圖的實線所示，一邊旋轉朝向晶圓W的上方移動的定盤23一邊下降，且同時旋轉真空夾頭平台21，如第3(B)圖的二點鏈線所示，平面研削一側的面W1。然後，當加工餘量到加工餘量最小值P以上時，結束平面研削。藉此，一側的面W1會形成充分除去起伏的平坦面
藉由以上的貼樹脂研削步驟，充分地除去了起伏W11、W21，如第3(C)圖所示，獲得了一側的面W1及另一側的面W2皆高平坦化的晶圓W。這個獲得的晶圓W上波長10mm以上100mm以下的起伏的振幅不滿0.5μm，且具有當以平坦度測量器Wafersight2的High Order Shape模式測量時，10mm×10mm面積範圍內的Shape Curvature(以下，單純稱為「Shape Curvature」)的最大值在1.2nm/mm2以下的特性。
接著，如第1圖所示，為了將倒角時或貼樹脂研削時產生的殘留在晶圓W上的加工變質層等除去，進行蝕刻(步驟S8：蝕刻步驟)。之後，進行鏡面研磨步驟，鏡面研磨步驟包括：使用兩面研磨裝置研磨晶圓W的兩面的一次研磨步驟 (步驟S9)；以及使用單面研磨裝置研磨晶圓W的兩面的最終研磨步驟(步驟S10)。接著，晶圓的製造方法結束。
[實施型態的作用效果]
如上述，根據上述式(1)使用考量了晶圓W的起伏W11的振幅在內的厚度的樹脂層R，進行貼樹脂研削步驟，因此能夠充分地除去一側的面W1及另一側的面W2上的起伏W11、W21。又，因為只進行1次貼樹脂研削步驟即可，所以製造效率不會下降。因此，能夠提供一種的晶圓W的製造方法，即使在晶圓W的起伏大的情況下，也能夠平坦化成不需要降低製造效率，也不會對半導體裝置的製造產生影響的程度。特別是為了滿足上述式(2)，設定了樹脂層R的厚度，因而能夠確實地獲得平坦度高的晶圓W。
[變形例]
本發明並不只限定於上述實施型態，在不脫離本發明的要旨的範圍內能夠做各種改良及設計的變更，此外，本發明實施時的具體的步驟及構造等，在能夠達成本發明的目的的範圍內也可以是其他的構造等。
例如，也可以不進行研磨步驟，而以至少滿足上述式(1)的條件來進行貼樹脂研削步驟。即使在這個情況下，也能夠獲得具有上述特性的晶圓W。又，樹脂層R的除去，可以不用剝離，而利用做為樹脂層除去步驟的第2平面研削步驟中的研削來除去。
[實施例]
接著，透過實施例更詳細地說明本發明，但本發 明並不受到這些例子的任何限制。
[晶圓的製造方法、Shape Curvature及波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅的關係]
[晶圓的製造方法]
[實施例1]
首先，進行第1圖所示的切片步驟，準備直徑300mm且厚度約900μm的晶圓。接著，對這些晶圓進行研磨步驟、倒角步驟。研磨步驟中，使用濱松產業株式會社製的研磨裝置(HAMAI32BN)，不使用研磨布，以含有氧化鋁砥粒的研磨劑來進行研磨。然後，使用株式會社Kobelco科研社製作的晶圓平坦度.形狀測量器(SBW)，測量晶圓的一側的面的形狀，進行頻率分析，藉此求出研磨步驟後的波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅X。如表1所示，最大振幅X是0.9μm。
之後，進行貼樹脂研削步驟。在樹脂層形成步驟中，塗布UV硬化樹脂，以UV照射來硬化，藉此形成樹脂層。如表1所示，樹脂層的最厚部分的厚度T是80μm，T/X是滿足上述式(1)的88.9。另外，厚度T是使用三豐株式會社製的線性測量計(LGF)，測量貼樹脂前的晶圓的厚度及貼樹脂後的的晶圓及樹脂的合計厚度，從它們的差求出。然後，進行第1 平面研削步驟、樹脂層除去步驟、第2硼面研削步驟。第1、第2平面研削步驟中，使用株式會社Disco製的研削裝置(DFG8360)，分別以加工餘量20μm來進行平面研削。之後，從蝕刻步驟進行到鏡面研磨步驟。
[實施例2]
首先，切片步驟，準備直徑300mm且厚度約900μm的晶圓。如表1所示，切片步驟後的波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅X是1.5μm。然後，不進行研磨步驟，如表1所示，除了形成T/X為滿足上述式(1)的53.3的樹脂層以外，與實施例1相同的條件下，從貼樹脂研削步驟進行到鏡面研磨步驟。
[比較例1]
如表1所示，除了形成T/X為滿足上述式(1)的27.8的樹脂層以外，與實施例1相同的條件下，從切片步驟進行到鏡面研磨步驟。
[比較例2]
如表1所示，進行不形成樹脂的研削來取代貼樹脂研削步驟，也就是說只會執行貼樹脂研削步驟中的第1、第2平面研削步驟，除了這點之外，與實施例1相同的條件下，從切片步驟進行到鏡面研磨步驟。另外，第1、第2平面研削步驟中的加工餘量是20μm。
[評價]
以實施例1、2、比較1、2的條件分別處理各4片的晶圓，然後進行評價。
[Shape Curvature]
在平坦度測量器Wafersight2(KLA-Tencor社製)的High Order Shape模式下測量各晶圓的面形狀，評價Shape Curvature的最大值。評價結果顯示於第4圖。如第4圖所示，T/X滿足上述式(1)的實施例1、2中，任一者都在1.2nm/mm2以下，T/X越大值就越小。另一方面，T/X不滿足上述式(1)的比較例1及部進行貼樹脂研削步驟的比較例2中，任一者都超過1.2nm/mm2。
[波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅]
與求出實施例1的研磨步驟後的起伏的最大值X時相同的方法，求出波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅並評價。評價結果顯示於第5圖。如第5圖所示，T/X滿足上述式(1)的實施例1、2中，任一者都不滿0.5μm，T/X越大值就越小。另一方面，T/X不滿足上述式(1)的比較例1及部進行貼樹脂研削步驟的比較例2中，任一者都超過0.5μm。
[總結]
從以上內容能夠確認，從切片步驟進行到研磨步驟為止的晶圓、不進行研磨步驟的晶圓中的任一者，以T/X滿足上述式(1)的條件進行貼樹脂研削步驟，能夠提供製造效率及平坦度高，且可適當地製作出半導體裝置的晶圓。另外，本實施例中，雖然只評價了鏡面研磨步驟後的晶圓，但也能夠推測出貼樹脂研磨步驟(比較例2中是第1、第2平面研削步驟)一結束後的形狀與第4圖及第5圖所顯示的幾乎相同。這個理由是因為蝕刻步驟及鏡面研磨步驟中的加工餘量相比於研磨步 驟或貼樹脂研削步驟來說非常地小，所以鏡面研磨步驟後的平坦度幾乎等於貼樹脂研削步驟一結束後的平坦度。
[T/X的容許範圍的檢討]
除了以複數的等級變動樹脂層的厚度外，對各個等級各2片的晶圓進行與上述實施例1相同的處理，評價Shape Curvature的最大值。結果顯示於第6圖。如第6圖所示，確認到當T/X超過30且不滿230的話，值就會在1.2nm/mm2以下。
10‧‧‧保持推壓裝置
11‧‧‧平板
12‧‧‧保持構件
121‧‧‧保持面
20‧‧‧平面研削裝置
21‧‧‧真空夾頭平台
22‧‧‧砥石
23‧‧‧定盤
211‧‧‧保持面
R‧‧‧樹脂層
R1‧‧‧平坦面
W‧‧‧晶圓
W1‧‧‧一側的面
W2‧‧‧另一側的面
W11、W21‧‧‧起伏

Claims (4)

  1. 一種晶圓的製造方法，包括：樹脂層形成步驟，將硬化性樹脂塗布在從單晶棒切出來的晶圓或研磨過的晶圓的一側的面，形成樹脂層；第1平面研削步驟，透過該樹脂層保持該一側的面，平面研削該晶圓的另一側的面；樹脂層除去步驟，除去該樹脂層；以及第2平面研削步驟，保持該另一側的面，平面研削該一側的面，其中該樹脂層形成步驟中滿足以下式(1)來形成該樹脂層。T/X>30...(1)X：該晶圓上的波長10mm以上100mm以下的起伏的最大振幅T：該樹脂層的最厚部分的厚度
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓的製造方法，其中該樹脂層形成步驟中滿足以下式(2)來形成該樹脂層。T/X<230...(2)
  3. 一種晶圓，其中波長10mm以上100mm以下的起伏的振幅不滿0.5μm。
  4. 一種晶圓，其中以平坦度測量器Wafersught2(KLA-Tencor社製)的High Order Shape模式測量面形狀時，10mm×10mm面積範圍內的Shape Curvature的最大值在1.2nm/mm2以下。
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