TWI727490B - 晶圓製造方法以及晶圓 - Google Patents

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Abstract

提供可以提高槽口近旁的平坦性而不伴隨槽口形狀改變的晶圓製造方法。 具有槽口部的晶圓製造方法，包括兩面研磨步驟，研磨晶圓的兩主面；槽口鏡面研磨步驟，鏡面研磨槽口部的槽口去角部；外周鏡面研磨步驟，鏡面研磨晶圓中外周部的外周去角部；以及最後加工研磨步驟，最後加工研磨晶圓的一主面；以上述順序實行槽口鏡面研磨步驟、兩面研磨步驟以及外周鏡面研磨步驟後，實行最後加工研磨步驟。

Description

晶圓製造方法以及晶圓
本發明係有關於晶圓製造方法以及晶圓。
直到現在，進行用以提高晶圓的槽口部近旁平坦性的研討(例如，參照專利文獻1)。 專利文獻1中揭示，調整最後的研磨處理後槽口部的深度和槽口部中去角部在徑方向的寬度之和至900μm(微米)以下。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開2017-157796號公報
但是，如專利文獻1的構成中，為了提高槽口部近旁的平坦性，需要調整槽口部的深度，依狀況，在後步驟恐怕變成不能利用槽口部的深度。
本發明的目的在於提供可以提高槽口部近旁的平坦性而不伴隨槽口部形狀改變的晶圓製造方法以及晶圓。
本發明的晶圓製造方法，係具有槽口部的晶圓製造方法，其特徵在於包括槽口鏡面研磨步驟，鏡面研磨上述槽口部的槽口去角部；兩面研磨步驟，研磨上述晶圓的兩主面；外周鏡面研磨步驟，鏡面研磨上述晶圓中外周部的外周去角部；以及最後加工研磨步驟，最後加工研磨上述晶圓的一主面；以上述順序實行上述槽口鏡面研磨步驟、上述兩面研磨步驟以及上述外周鏡面研磨步驟後，實行上述最後加工研磨步驟。
根據本發明，可以提高槽口部近旁的平坦性而不伴隨槽口部形狀的改變。
本發明的晶圓製造方法中，上述晶圓較佳是矽晶圓。
本發明的晶圓，係具有槽口部的晶圓，其特徵在於上述槽口部的槽口去角部的邊緣轉降(edge roll-off)量比上述晶圓中外周部的外周去角部的邊緣轉降(edge roll-off)量小。
[關聯技術] 首先，作為本發明的關聯技術，說明上述專利文獻1中記載的晶圓製造方法。 關聯技術的晶圓製造方法，如第1圖所示，包括兩面研磨步驟S11，粗研磨晶圓的兩主面；槽口鏡面研磨步驟S12，鏡面研磨被施行兩面研磨步驟S11的晶圓中槽口部的去角部；外周鏡面研磨步驟S13，鏡面研磨被施行槽口鏡面研磨步驟S12的晶圓中槽口部以外的外周部的去角部；以及最後加工研磨步驟S14，最後加工研磨被施行外周鏡面研磨步驟S13的晶圓的一主面。 以下，說明關於各步驟的細節。
[兩面研磨步驟] 首先，準備具有如第2圖所示的槽口部N的晶圓W。此晶圓W的外周部及槽口部N中，以一次去角步驟分別形成外周去角部WC 以及槽口去角部NC (參照第4(A)圖)。 利用兩面研磨裝置1，粗研磨晶圓W的第1、第2主面W1、W2，提高晶圓W的平坦性。 首先，下平台10上安裝托架11，孔111內收納晶圓W後，以升降機構12降下上平台13，往下方向以既定壓力加壓上平台13。於是，從上平台13中形成的未圖示的孔供給研磨液的同時，藉由以分別的中心為中心獨立旋轉下平台10、上平台13、內齒輪14、外齒輪15，以上平台13中未圖示的研磨墊及下平台10的研磨墊101，粗研磨第1、第2主面W1、W2。兩面研磨中每一單面的加工留量，較佳是3μm以上13μm以下。
此兩面研磨之際，各平台10、13的研磨墊是硬度高的構件，例如因為以發泡聚氨酯構成，進行研磨以削薄各主面W1、W2。結果，兩面研磨後的槽口部N形狀，從第3(A)圖的左側圖中二點虛線所示的兩面研磨前的狀態，變成實線所示的狀態。此時，雖然研磨墊是硬質，因為少許凹陷還進行研磨，各主面W1、W2與外周去角部WC的邊界部分以及各主面W1、W2與槽口去角部NC的邊界部分，分別產生微小的下垂(邊緣轉降(edge roll-off))。
[槽口鏡面研磨步驟]
其次，利用如第4(A)、(B)圖所示的槽口研磨裝置2，鏡面研磨晶圓W的槽口去角部NC。
首先，以未圖示晶圓W的吸附保持部保持。其次，如第4(A)圖所示，面方向與晶圓W的面方向直交的圓板狀槽口研磨輪20以旋轉軸201為中心旋轉的同時，使槽口研磨輪20與晶圓W相對移動，如第4(B)圖中二點虛線所示，由於使遍及槽口研磨輪20的外周緣全體設置的研磨墊21與晶圓W的槽口部N接觸，鏡面研磨槽口部N。又，如第4(A)圖中二點虛線所示，晶圓W以其端部WE近旁為中心分別往上方向及下方向只傾斜角度α的同時，在調整槽口研磨輪20的旋轉方向的狀態下，使研磨墊21與槽口部N每既定時間接觸，進行鏡面研磨。槽口鏡面研磨步驟中的加工留量，較佳是2μm以上8μm以下。
此槽口鏡面研磨之際，研磨墊21以軟質的不織布構成之外，因為還傾斜晶圓W進行鏡面研磨，在研磨墊21不只繞行槽口部N的前端部N1及槽口去角部NC，還繞行晶圓W的第1主面W1及第2主面W2的狀態下，進行研磨(以下，有時稱作「overpolish(過度研磨)」)。發生這樣的overpolish(過度研磨)時，槽口部N的前端部N1及槽口去角部NC，如第3(A)圖中央的圖所示進行鏡面研磨，與第1主面W1及第2主面W2中的槽口去角部NC的邊界部分，形成下垂面r1，產生大的下垂R1。此下垂R1，比起上述兩面研磨時或之後進行的外周鏡面研磨或最後加工研磨時發生的下垂，大得相差懸殊。
[外周鏡面研磨步驟] 其次，利用如第5(A)、(B)圖所示的外周研磨裝置3，鏡面研磨晶圓W的外周去角部WC 。 首先，以吸附保持部30保持晶圓W。其次，以既定的壓力分別按壓上方傾斜面研磨部31、垂直面研磨部32以及下方傾斜面研磨部33的研磨墊311、321、331至晶圓W的外周部。又，研磨墊311、321、331，在第5(A)圖中，為了容易理解相對於晶圓W的外周部的位置關係，排列在晶圓W的右側顯示，實際上，如第5(B)圖所示，研磨墊311、321、331，分別形成相同長度的圓弧狀，配置在晶圓W的周圍。 於是，一邊從配管34供給研磨液至研磨墊311、321、331，一邊旋轉吸附保持部30使晶圓W旋轉的同時，透過旋轉各研磨部31、32、33，外周去角部WC 的上方以研磨墊311，中央部以研磨墊321 ，下方以研磨墊331分別鏡面研磨。外周鏡面研磨中的加工留量，較佳在2μm以上8μm以下。
此外周鏡面研磨之際，因為研磨墊311、321、331以軟質的不織布構成，研磨墊311、321、331的凹陷量變大，各主面W1、W2與外周去角部WC 的邊界部分，附加小下垂，此下垂，比兩面研磨時產生的下垂大。 另一方面，因為研磨墊311、321、331不接觸槽口部N的內部，不研磨槽口部N。結果，外周鏡面研磨後槽口部N的形狀，維持第3(A)圖中央的圖中實線所示的槽口鏡面研磨後的狀態。
[最後加工研磨步驟] 其次，利用第6圖所示的最後加工研磨裝置4，最後加工研磨晶圓W的第1主面W1，除去因粗研磨產生的加工損傷，或改善第1主面W1的表面粗糙度。 首先，以研磨頭40的未圖示晶圓卡盤保持晶圓W。其次，旋轉平台41的同時，供給研磨液至上述平台41上的研磨墊411。於是，一邊旋轉一邊下降研磨頭40，透過使晶圓W接觸研磨墊411，最後加工研磨第1主面W1。最後加工研磨中的加工留量，較佳在0.4μm以上1.2μm以下。 實行最後加工研磨時，只削薄第1主面W1與下垂面r1相同的加工留量，下垂面r1的下垂R1，幾乎不改變。此最後加工研磨之際，因為研磨墊411以軟質的聚氨酯樹脂構成，還有因為下垂面r1與槽口去角部NC 的邊界部分產生下垂面r2，從第3(A)圖的右側圖中二點虛線所示的最後加工研磨之前的狀態，變成實線所示的狀態。結果，最後加工研磨後的下垂R2，變得比外周鏡面研磨後的下垂R1更大。
第1主面W1與外周去角部WC 的境界部分，也附加小下垂。此下垂，和上述下垂面r1與槽口去角部NC 的邊界部分產生的下垂面r2的下垂相同程度的大小。結果，最後加工研磨後的第1主面W1與外周去角部WC 的境界部分的下垂，比最後加工研磨前稍微變大。
[實施形態] 其次，說明關於本發明的一實施形態的晶圓製造方法。 晶圓製造方法，如第7圖所示，包括槽口鏡面研磨步驟S1，鏡面研磨槽口去角部NC ；兩面研磨步驟S2，粗研磨被施行槽口鏡面研磨步驟S1的晶圓W的兩主面；外周鏡面研磨步驟S3，鏡面研磨被施行兩面研磨步驟S2的晶圓W的外周去角部WC ；以及最後加工研磨步驟S4，最後加工研磨被施行外周鏡面研磨步驟S3的晶圓W的第1主面W1。即，本實施形態的晶圓製造方法，在最初實行槽口鏡面研磨步驟方面，與上述關聯技術不同。 又，作為晶圓，可以應用矽、鍺、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦等材料構成的晶圓。
[槽口鏡面研磨步驟] 首先，利用與上述關聯技術的槽口鏡面研磨步驟S12相同裝置及相同條件，鏡面研磨晶圓W的槽口部N。 此鏡面研磨之際，研磨墊21以軟質的不織布構成之外，因為還傾斜晶圓W進行鏡面研磨，各主面W1、W2與槽口去角部NC 的邊界部分，如第3(B)圖的左側圖所示，產生大的下垂R1。
又，作為構成研磨墊21的構件，也可以應用發泡聚氨酯、聚酯不織布。 作為研磨墊21的硬度，較佳是70以上80以下。，因為，硬度超過80時，有不能充分研磨槽口去角部NC 的不良，不滿70時，有過度研磨過多引起的槽口部N的周邊形狀惡化的不良。
[兩面研磨步驟] 其次，利用與上述關聯技術的兩面研磨步驟S11相同的裝置及相同的條件，粗研磨晶圓W的各主面W1、W2。 此兩面研磨的加工留量，比最後加工研磨大。因此，兩面研磨後的槽口部N形狀，從第3(B)圖中央的圖中二點虛線所示的兩面研磨步驟前的狀態，變成實線所示的狀態，各主面W1、W2與槽口去角部NC 的邊界部分的下垂R1消失。 但是，如上述，因為兩面研磨時研磨墊稍微凹陷，各主面W1、W2與外周去角部WC 的邊界部分以及各主面W1、W2與槽口去角部NC 的邊界部分，最後產生微小的下垂。
[外周鏡面研磨步驟] 其次，利用與上述關聯技術的外周鏡面研磨步驟S13相同的裝置及相同的條件，鏡面研磨晶圓W的外周去角部WC 。 此外周鏡面研磨之際，如上述，各主面W1、W2與外周去角部WC 的邊界部分附加小的下垂的同時，上述小下垂不附加至各主面W1、W2與槽口去角部NC 的邊界部分。結果，槽口部N的形狀，與第3(B)圖中央的圖中實線所示的外周鏡面研磨前的狀態幾乎相同。
[最後加工研磨步驟] 其次，利用與上述關聯技術的最後加工研磨步驟S14相同的裝置及相同的條件，最後加工研磨晶圓W的第1主面W1。 實行最後加工研磨時，外周去角部WC 與槽口去角部NC 僅削薄相同的加工留量，最後加工研磨後的槽口部N形狀，從第3(B)圖的右側圖中二點虛線所示的最後加工研磨前的狀態，變成附加實線所示的下垂面r2的狀態。 此最後加工研磨之際，如上述，第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分以及第1主面W1與外周去角部WC 的邊界部分，分別附加小的下垂面r2。最後加工研磨前，第1主面W1與外周去角部WC 的邊界部分，以外周鏡面研磨附加小的下垂。因此，最後加工研磨後第1主面W1與外周去角部WC 的邊界部分的下垂大小(厚度方向的長度)，變得比最後加工研磨前大。
另一方面，最後加工研磨前，第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分，不附加外周鏡面研磨的下垂，比起最後加工研磨時附加的下垂，小得相差懸殊的微小下垂，利用兩面研磨附加。因此，最後加工研磨後第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分的下垂形狀，與利用最後加工研磨附加的下垂形狀(下垂面r2)大致相同。即，第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分的下垂大小(厚度方向的長度)，變得比第1主面W1與外周去角部WC 的邊界部分的下垂小。 又，利用最後加工研磨附加的下垂，比起利用槽口鏡面研磨附加的下垂，小得相差懸殊。因此，最後加工研磨後的第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分形狀，如第3(B)圖的右側實線所示，成為與附加最後加工研磨製作的下垂面r2的形狀大致相同形狀。
根據以上的步驟，得到抑制第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分下垂的晶圓W。 又，得到第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分下垂量(邊緣轉降(edge roll-off)量)比第1主面W1與外周去角部WC 的邊界部分的下垂量小的晶圓W。
[實施形態的作用效果] 根據上述實施形態，如關聯技術中例示，利用兩面研磨步驟前只實施以往實行的晶圓W的製造方法中的槽口鏡面研磨步驟的簡單方法，就可以抑制第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分中的下垂R2發生。因此，如上述專利文獻1的發明，可以提高槽口部N近旁的平坦性而不伴隨槽口部N的形狀改變。 [實施例]
其次，根據實施例更詳細說明本發明，但本發明不受這些例限定。
[樣品的製成] 首先，準備12枚晶圓W。準備12枚如第5(B)圖所示的槽口部N的寬度NW 3.3mm(毫米)、深度ND 1.13mm的晶圓W。 於是，對6枚晶圓W，實施第1圖所示的上述關聯技術的晶圓製造方法，得到比較例1的樣品。 又，對剩下的6枚晶圓W，實施第7圖所示的上述實施形態的晶圓製造方法，得到實施例1的樣品。 比較例1與實施例1，只是實施各步驟的順序不同，研磨裝置及研磨條件相同。表1中顯示各步驟的條件。
[表1]
槽口鏡面研磨 傾斜角度α 50∘
傾斜研磨時間 20秒
研磨負重 6N
加工留量 4μm
兩面研磨 加工留量 15μm
最後加工研磨 加工留量 1.0μm
[評價] 使用平坦度測量器Wafersight2(KLA-Tencor公司製)，測量各晶圓W外周部的ESFQR(Edge flatness metric, Sector based, Front surface referenced, least sQuares fit reference plane, Range of the data within sector(邊緣平坦性度量、以扇區為基礎、前表面參照、最小平方擬合參考平面、扇區內資料的範圍))。 ESFQR的測量，係以從晶圓W的最外周往晶圓中心方向進入2mm的位置與進入32mm的位置之間的圓環狀區域(除了邊緣最外周2mm之外的寬度30mm的圓環狀區域)往圓周方向的72等分作為1個位點，對各位點進行。
於是，以各晶圓W中包含槽口部N的位點的ESFQR(以下，稱作「槽口ESFQR」)為V1，以此外位點的ESFQR最大值(以下，稱作「外周最大ESFQR」) 為V2，求出以下的式(1)所示的槽口平坦度指標V。顯示比較例1及實施例1的評估結果於第8圖。 V=V1–V2 … (1)
如第8圖所示，實施例1的槽口平坦度指標V，變得比比較例1小。又，實施例1的槽口平坦度指標V平均值是2.91nm(毫微米) ，比較例1的槽口平坦度指標V平均值是-4.53nm(毫微米)
在此，比較關聯技術及實施形態的晶圓製造方法時，如上述，第1主面W1與外周去角部WC 的邊界部分的下垂發生狀況相同，但第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分的下垂發生狀況不同。所謂槽口平坦度指標V變小，係指關於外周最大ESFQR(V2)，實施例1與比較例1大致相同，但關於槽口ESFQR(V1)，實施例1變得比比較例1小。 根據上述，透過實施本發明的晶圓製造方法，提高晶圓的槽口近旁的平坦性，晶圓外周部全體也可以確認提高平坦性。
又，所謂實施例1的槽口平坦度指標V成為負值，係指ESFQR(V1)變得比外周最大ESFQR(V2)小。 根據上述，透過本發明的晶圓製造方法，可以確認得到第1主面W1與槽口去角部NC 的邊界部分的邊緣轉降(edge roll-off)量比第1主面W1與外周去角部WC 的邊界部分的邊緣轉降(edge roll-off)量小的晶圓W。
1:兩面研磨裝置 2:槽口研磨裝置 3:外周研磨裝置 4:最後加工研磨裝置 10:下平台 101:研磨墊 11:托架 111:孔 12:升降機構 13:上平台 14:內齒輪 15:外齒輪 20:槽口研磨輪 201:旋轉軸 21:研磨墊 30:吸附保持部 31:上方傾斜面研磨部 32:垂直面研磨部 33:下方傾斜面研磨部 311,321,331:研磨墊 34:配管 41:平台 411:研磨墊 N:槽口部 N1:前端部 NC:槽口去角部 r1,r2:下垂面 R1,R2:下垂 V:槽口平坦度指標 W:晶圓 W1:第1主面 W2:第2主面 WC:外周去角部
[第1圖]係本發明的關聯技術的晶圓製造方法流程圖；[第2圖]係上述關聯技術及本發明的一實施形態的晶圓製造方法中使用的兩面研磨裝置的模式圖；[第3圖]係顯示槽口部的研磨進行狀況的模式圖，(A)顯示上述關聯技術中的研磨進行狀況，(B)顯示上述一實施形態中的研磨進行狀況；[第4圖](A)係上述關聯技術及上述一實施形態的晶圓製造方法中使用的槽口研磨裝置的側面圖，(B)係以平面視的部分放大圖；[第5圖](A)係上述關聯技術及上述一實施形態的晶圓製造方法中使用的外周研磨裝置的側面圖，(B)係平面圖；[第6圖]係上述關聯技術及上述一實施形態的晶圓製造方法中使用的最後加工研磨裝置的模式圖； [第7圖]係上述一實施形態的晶圓製造方法流程圖； [第8圖]係顯示本發明實施例的結果圖表。

Claims (3)

  1. 一種晶圓製造方法，係具有槽口部的晶圓製造方法，其特徵在於：包括：槽口鏡面研磨步驟，鏡面研磨上述槽口部的槽口去角部，其中還在繞行至上述晶圓的正面及背面的狀態下進行研磨；兩面研磨步驟，研磨上述晶圓的兩主面；外周鏡面研磨步驟，鏡面研磨上述晶圓中外周部的外周去角部；以及最後加工研磨步驟，最後加工研磨上述晶圓的一主面；其中，以上述順序實行上述槽口鏡面研磨步驟、上述兩面研磨步驟以及上述外周鏡面研磨步驟後，實行上述最後加工研磨步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的晶圓製造方法，其特徵在於：上述晶圓係矽晶圓。
  3. 一種晶圓，具有槽口部，其特徵在於：上述槽口部的槽口去角部的邊緣轉降(edge roll-off)量，比上述晶圓中外周部的外周去角部的邊緣轉降(edge roll-off)量小。
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