TWI786672B - 晶圓的研磨方法 - Google Patents
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Abstract
一種晶圓的研磨方法,所述方法包括以下的步驟。提供碳化矽晶圓,所述碳化矽晶圓具有第一表面以及相對的第二表面。對所述碳化矽晶圓進行研磨製程以從第一表面以及第二表面研磨移除預定量X。所述研磨製程包括進行N次的翻面研磨以移除所述預定量X,其中N為大於2且小於5的整數,且每一次所述翻面研磨包括對所述碳化矽晶圓的所述第一表面進行研磨,接著將所述碳化矽晶圓翻面並對所述第二表面進行研磨。
Description
本發明是有關於一種研磨方法,且特別是有關於一種碳化矽晶圓的研磨方法。
碳化矽晶體的生長方法不論是以物理氣相傳輸法(physical vapor transport;PVT)、高溫化學氣相沉積法(high temperature chemical vapor deposition;HT-CVD)、或是液相磊晶法(liquid phase epitaxy;LPE),若是其熱場設計、生長時的溫度控制、各種的氣流量及搭配、以及腔體內壓力沒有控制好的話,容易造成生長時的不穩定,皆有可能出現大量缺陷,長出應力分配不均的晶體。
傳統上,在品質良好的晶體/晶圓上進行研磨加工時,可以任意設定晶圓的移除量使其減薄到指定的厚度,並且可以優化晶圓幾何。然而,若是遇到品質較差的晶體時,由於晶體有內應力的殘留,因此,對晶體/晶圓直接進行正反兩面的研磨加工時,不但不會優化晶圓幾何,還容易使幾何劣化,造成晶圓的大幅度彎曲。
據此,如何在對晶體/晶圓進行研磨加工時減少幾何劣化、晶圓彎曲為目前亟欲解決的問題。
本發明提供一種晶圓的研磨方法,能減少晶圓在研磨加工時的幾何劣化或晶圓彎曲等問題。
本發明的一些實施例提供一種晶圓的研磨方法,包括以下步驟。提供碳化矽晶圓,所述碳化矽晶圓具有第一表面以及與第一表面相對的第二表面。對碳化矽晶圓進行研磨製程以從第一表面以及第二表面研磨移除預定量X。所述研磨製程包括:進行N次的翻面研磨以移除預定量X,其中N為大於2且小於5的整數。每一次翻面研磨包括對碳化矽晶圓的第一表面進行研磨,接著將所述碳化矽晶圓翻面並對所述第二表面進行研磨。
在一些實施例中,第一表面為矽面,且第二表面為碳面,且於預定量X中,矽面的總移除量不同於碳面的總移除量。
在一些實施例中,矽面的總移除量高於碳面的總移除量。
在一些實施例中,進行所述N次的翻面研磨中最後一次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後小於X/N。
在一些實施例中,進行所述N次的翻面研磨中第一次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後大於X/N。
在一些實施例中,進行所述N次的翻面研磨中第一次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後小於40%X。
在一些實施例中,進行所述N次的翻面研磨中第N-1次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後小於40%X。
在一些實施例中,進行所述N次的翻面研磨至少包括:進行第一次的翻面研磨,以從第一表面研磨移除特定量A
1以及從第二表面研磨移除特定量B
1;進行第N-1次的翻面研磨,以從第一表面研磨移除特定量A
(N-1)以及從所述第二表面研磨移除特定量B
(N-1);以及進行第N次的最後一次的翻面研磨,以從第一表面研磨移除特定量A
N以及從第二表面研磨移除特定量B
N,其中,特定量A
N大於特定量A
(N-1)以及特定量A
1,且特定量B
N小於特定量B
(N-1)以及特定量B
1。
在一些實施例中,所述特定量A
N與所述特定量B
N的總合小於所述特定量A
1與所述特定量B
1的總合,且小於所述特定量A
(N-1)與所述特定量B
(N-1)的總合。
在一些實施例中,所述特定量A
1等於所述特定量A
(N-1),且所述特定量B
1等於特定量B
(N-1)。
在一些實施例中,所述N次的翻面研磨為3次的翻面研磨。
在一些實施例中,所述N次的翻面研磨為4次的翻面研磨。
基於上述,透過本發明實施例的晶圓的研磨方法,即使遇到有內應力殘留的晶體,也可以優化晶圓的幾何,並且維持晶圓的平整。
圖1是依照本發明實施例的一種晶圓研磨方法的流程圖。圖2A至圖2D是依照本發明實施例的一種晶圓研磨方法的各個階段的立體示意圖。以下,將參考圖1的流程圖配合圖2A至圖2D的立體示意圖對本發明一些實施例的晶圓研磨方法進行說明。
參考圖1的步驟S10以及圖2A,提供了碳化矽晶圓WF。所述碳化矽晶圓WF包括第一表面102A以及與第一表面102A相對的第二表面102B。舉例來說,第一表面102A為碳面,且第二表面102B為矽面。在一些實施例中,碳化矽晶圓WF可以為由物理氣相傳輸法、高溫化學氣相沉積法、液相磊晶法,等類似方法而形成的碳化矽晶碇,並對碳化矽晶碇進行切割而形成。舉例來說,碳化矽的晶碇包括3C-碳化矽、4H-碳化矽、6H-碳化矽等。3C-碳化矽屬於立方晶系,而4H-碳化矽以及6H-碳化矽屬於六方晶系。在一些實例中,碳化矽晶圓WF可以為具有內應力殘留的晶體或是無內應力殘留的晶體,本發明不限於此。亦即,具有內應力殘留或是有少量至無內應力殘留的晶體皆可適用於本發明的晶圓研磨方法。
接著,參考圖1的步驟S20以及圖2B與圖2C,是對碳化矽晶圓WF進行研磨製程以從碳化矽晶圓WF的第一表面102A以及第二表面102B研磨移除預定量X。所述預定量X為經研磨製程後,從第一表面102A與第二表面102B所預期移除的總量。舉例來說,當預定量X為20μm時,則預期從碳化矽晶圓WF的第一表面102A以及第二表面102B研磨移除20μm的總量。雖然此處是以20μm來做為預定量X,但應理解預定量X可依據製程需求而進行調整。針對不同方法製備而成的碳化矽晶圓WF也可能有不同或相同的預定量X做為研磨移除的總量。
參考圖1的步驟S202,在一些實施例中,研磨製程(即步驟S20)實際上是包括進行N次的翻面研磨以移除所述預定量X,其中N為大於2且小於5的整數。在一些實施例中, N次的翻面研磨為3次的翻面研磨,又或是4次的翻面研磨。每一次的翻面研磨包括對所述碳化矽晶圓WF的第一表面102A進行研磨,接著將所述碳化矽晶圓WF翻面並對所述第二表面102B進行研磨。
更具體地,如圖1步驟S202A以及圖2B所示的,是對碳化矽晶圓WF的第一表面102A(碳面)進行研磨,以從第一表面102A移除特定量A
1。接者,如圖1步驟S202B以及圖2C所示的,是將碳化矽晶圓WF翻面並對第二表面102B(矽面)進行研磨,以從第二表面102B移除特定量B
1。於圖2B以及圖2C中,是使用研磨輪104對碳化矽晶圓WF的第一表面102A以及第二表面102B進行研磨。
在一些實施例中,進行N次的翻面研磨包括重複執行圖1的步驟S202A以及步驟S202B。亦即,如圖2D所示的,再次對碳化矽晶圓WF的第一表面102A(碳面)進行研磨,接著,將碳化矽晶圓WF翻面並對第二表面102B(矽面)進行研磨,並且重複地進行上述研磨步驟以達到移除所述預定量X。
在所繪示的實施例中,雖然每一次的翻面研磨是先對第一表面102A(碳面)進行研磨後,再對第二表面102B(矽面)進行研磨,但本發明不限於此。在其它的實施例中,每一次的翻面研磨也可以先對第二表面102B(矽面)進行研磨後,再對第一表面102A(碳面)進行研磨。
於本發明的實施例中,在進行第一次的翻面研磨以從第一表面102A研磨移除特定量A
1,並且從第二表面102B研磨移除特定量B
1後,至少還包括進行第N-1次(即倒數第二次)的翻面研磨以及進行第N次的最後一次的翻面研磨。舉例來說,進行第N-1次的翻面研磨時,是從第一表面102A研磨移除特定量A
(N-1)以及從第二表面102B研磨移除一特定量B
(N-1)。接著,於進行第N次的最後一次的所述翻面研磨時,是從第一表面102A研磨移除特定量A
N以及從第二表面102B研磨移除特定量B
N。
於上述的實施例中,所述特定量A
N小於所述特定量A
(N-1)以及所述特定量A
1,且所述特定量B
N大於所述特定量B
(N-1)以及所述特定量B
1。換言之,最後一次的碳面(第一表面102A)研磨所移除的特定量A
N是比第一次或是倒數第二次的碳面研磨所移除的特定量A
1與特定量A
(N-1)還要來得少。此外,最後一次的矽面(第二表面102B)研磨所移除的特定量B
N是比第一次或是倒數第二次的矽面研磨所移除的特定量B
1與特定量B
(N-1)還要來得多。
在一些實施例中,特定量A
N與特定量B
N的總合小於特定量A
1與所述特定量B
1的總合,且小於特定量A
(N-1)與特定量B
(N-1)的總合。也就是說,最後一次的翻面研磨以從碳面與矽面移除的總量(即A
N+B
N)會少於第一次的翻面研磨及倒數第二次的翻面研磨時從碳面與矽面移除的總量。此外,在一些實施例中,特定量A
1是等於特定量A
(N-1),且特定量B
1是等於特定量B
(N-1)。
在一些實施例,於所述預定量X中,第二表面102B(矽面)的總移除量是不同於第一表面102A(碳面)的總移除量。舉例來說,第二表面102B(矽面)的總移除量是高於第一表面102A(碳面)的總移除量。更具體地,由於長晶時碳面相對於矽面的應力分佈更不均勻,且碳面的硬度較高,因此,對於碳面進行表面機械加工時將無法均勻將其移除。據此,透過降低碳面的總移除量能夠減少由碳面所帶來的應力不均的問題。換言之,在碳化矽晶圓WF的研磨製程中,當矽面與碳面的移除量是符合上述條件時,則可以進一步優化晶圓的幾何(如厚度變異(TTV);局部厚度變異(LTV);弓度(bow);彎曲度(warp);部位正面基準最小平方/範圍(SFQR)、等),並且維持晶圓的平整。
在一些實施例中,在進行所述N次的翻面研磨中最後一次的翻面研磨時,第一表面102A與第二表面102B的移除量相加(特定量A
N+特定量B
N)後會小於X/N。例如,若是設定預定量X為100%時,且N為3次的翻面研磨的話,則最後一次的翻面研磨時兩面的移除量相加後會小於33.33% (即100%/3次)。此外,在一些實施例中,在進行所述N次的翻面研磨中第一次的翻面研磨時,第一表面102A與第二表面102B的移除量相加後會大於X/N。例如,若是設定預定量X為100%時,且N為3次的翻面研磨的話,則第一次的翻面研磨時兩面的移除量相加後會大於33.33% (即100%/3次)。
在一些實施例中,在進行N次的翻面研磨中第一次的翻面研磨時,第一表面102A與第二表面102B的移除量相加後(即A
1+B
1)會小於40%X。此外,在進行N次的翻面研磨中第N-1次的翻面研磨時,第一表面102A與第二表面102B的移除量相加後(即A
(N-1)+B
(N-1)) 會小於40%X。
在一些其它實施例中,除了進行N次的翻面研磨外,還可以包括對第二表面102B(矽面)進行額外的一次研磨來達到所述預定量X。舉例來說,當N為3時,是會先完成3次的翻面研磨(即碳/矽面的研磨)後,再對矽面進行最後一次研磨來達到所述預定量X。
基於上述條件,透過控制並降低每一次翻面研磨中的移除量,並提高研磨次數時,可以減少晶圓加工時所受到的變型,並使碳化矽晶圓WF的表面受力更為均勻。
為了證明本發明晶圓研磨方法能夠優化晶圓的幾何,並且維持晶圓的平整,將以下列的實驗例進行說明:
實驗例
在下述的實驗例中,將對有內應力殘留的晶圓進行研磨加工,其中,每一次的研磨包括上述圖2D所示的對碳化矽晶圓的兩面進行研磨。實驗例中,各製程的研磨成效是透過光學儀器來量測經研磨後的晶圓的表面的坑洞(pits),以及其幾何形貌(如厚度變異(TTV);局部厚度變異(LTV);弓度(bow);彎曲度(warp);部位正面基準最小平方/範圍(SFQR)、等)來進行判斷的。當晶圓的表面的坑洞與幾何形貌的數值在理想範圍時,例如弓度(bow)小於300μm或彎曲度(warp)小於500μm,其研磨的成效會判斷為「佳」。若是晶圓的表面的坑洞與幾何形貌的數值過高時,其研磨的成效會判斷為「不佳」。各實驗例與比較例的製程及研磨成效的結果是呈現於下述表1至表8中。
表1:實驗例A
A製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | 第三次研磨 | |||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 17% | 17% | 17% | 17% | 20% | 12% |
成效 | 佳 |
表2:實驗例B
B製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | 第三次研磨 | 第四次研磨 | ||||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 12% | 12% | 12% | 12% | 12% | 12% | 18% | 10% |
成效 | 佳 |
表3:實驗例C
C製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | 第三次研磨 | |||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 20% | 20% | 15% | 15% | 22% | 8% |
成效 | 佳 |
表4:實驗例D
D製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | 第三次研磨 | |||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 15% | 15% | 20% | 20% | 22% | 8% |
成效 | 佳 |
表5:實驗例E
E製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | 第三次研磨 | 第四次研磨 | ||||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 15% | 15% | 15% | 15% | 18% | 12% | 10% | 0% |
成效 | 佳 |
表6:比較例F
F製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | 第三次研磨 | |||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 17% | 17% | 17% | 17% | 12% | 20% |
成效 | 不佳 |
表7:比較例G
G製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | 第三次研磨 | 第四次研磨 | 第五次研磨 | |||||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 10% | 10% | 10% | 10% | 10% | 10% | 10% | 10% | 10% | 10% |
成效 | 不佳 |
表8:比較例H
H製程 | 第一次研磨 | 第二次研磨 | ||
碳/矽面 | 矽面 | 碳面 | 矽面 | 碳面 |
移除量(%) | 34% | 34% | 16% | 16% |
成效 | 不佳 |
由上述的實驗例A至實驗例E來看,當控制翻面研磨的次數為3次或是4次時,且控制矽面的移除總量高於碳面的移除總量時,則可以優化晶圓的幾何,並且維持晶圓的平整。此外,如實驗例A至實驗例E所示,於最後一次翻面研磨時,矽面的移除量需高於碳面的移除量才能達到優化晶圓幾何的效果。
相較之下,參考比較例F,雖是進行了三次的翻面研磨,但由於矽面的移除總量低於碳面的移除總量,且最後一次翻面研磨時碳面的移除量較高,因此,比較例F的研磨製程的成效不佳。參考比較例G,若是翻面研磨的次數為5次,且每一次翻面研磨僅是均勻的從碳面與矽面移除相同的特定量的話,其研磨製程的成效同樣不佳。另外,參考比較例H,若是翻面研磨的次數為2次,由於沒有適當增加研磨加工次數來減少晶圓加工時所受到的變型,因此,比較例H的研磨製程的成效同樣不佳。
此外,由上述實驗結果來看,最後一次翻面研磨時,矽面的移除量需控制在10%~25%的範圍,碳面的移除量需控制在0%~15%的範圍,且符合矽面的移除量高於碳面的移除量時,才能夠達到進一步優化晶圓幾何,並維持晶圓的平整的技術效果。
綜上所述,透過本發明實施例的晶圓的研磨方法,即使遇到有內應力殘留的晶體,也可以優化晶圓的幾何,並且維持晶圓的平整。據此,以往經檢驗後判定有內應力的晶體可以不用被扣留或丟棄,而透過本發明實施例的晶圓的研磨方法能夠救回部分有內應力殘留的晶圓,避免造成晶體物料的浪費。
102A:第一表面
102B:第二表面
104:研磨輪
S10、S20、S202、S202A、S202B:步驟
WF:碳化矽晶圓
圖1是依照本發明實施例的一種晶圓研磨方法的流程圖。
圖2A至圖2D是依照本發明實施例的一種晶圓研磨方法的各個階段的立體示意圖。
102A:第一表面
102B:第二表面
104:研磨輪
WF:碳化矽晶圓
Claims (14)
- 一種晶圓的研磨方法,包括:提供一碳化矽晶圓,所述碳化矽晶圓具有一第一表面以及與所述第一表面相對的一第二表面;以及對所述碳化矽晶圓進行研磨製程以從所述第一表面以及所述第二表面研磨移除一預定量X,其中所述研磨製程包括:進行N次的翻面研磨以移除所述預定量X,其中N為大於2且小於5的整數,且每一次所述翻面研磨包括對所述碳化矽晶圓的所述第一表面進行研磨,接著將所述碳化矽晶圓翻面並對所述第二表面進行研磨。
- 如請求項1所述的方法,其中所述第一表面為碳面,且所述第二表面為矽面,且於所述預定量X中,所述矽面的總移除量不同於所述碳面的總移除量。
- 如請求項2所述的方法,其中所述矽面的總移除量高於所述碳面的總移除量。
- 如請求項1所述的方法,其中進行所述N次的翻面研磨中最後一次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後小於X/N。
- 如請求項1所述的方法,其中進行所述N次的翻面研磨中第一次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後大於X/N。
- 如請求項1所述的方法,其中進行所述N次的翻面研磨中第一次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後小於40%X。
- 如請求項1所述的方法,其中進行所述N次的翻面研磨中第N-1次的所述翻面研磨時,所述第一表面與所述第二表面的移除量相加後小於40%X。
- 如請求項1所述的方法,其中,進行所述N次的翻面研磨至少包括:進行第一次的所述翻面研磨,以從所述第一表面研磨移除一特定量A1以及從所述第二表面研磨移除一特定量B1;進行第N-1次的所述翻面研磨,以從所述第一表面研磨移除一特定量A(N-1)以及從所述第二表面研磨移除一特定量B(N-1);以及進行第N次的最後一次的所述翻面研磨,以從所述第一表面研磨移除一特定量AN以及從所述第二表面研磨移除一特定量BN,其中,所述特定量AN小於所述特定量A(N-1)以及所述特定量A1,且所述特定量BN大於所述特定量B(N-1)以及所述特定量B1。
- 如請求項8所述的方法,其中所述特定量AN與所述特定量BN的總合小於所述特定量A1與所述特定量B1的總合,且小於所述特定量A(N-1)與所述特定量B(N-1)的總合。
- 如請求項8所述的方法,其中所述特定量A1等於所述特定量A(N-1),且所述特定量B1等於所述特定量B(N-1)。
- 如請求項1所述的方法,其中所述N次的翻面研磨為3次的翻面研磨。
- 如請求項1所述的方法,其中所述N次的翻面研磨為4次的翻面研磨。
- 一種晶圓的研磨方法,包括:提供一碳化矽晶圓,所述碳化矽晶圓具有一第一表面以及與所述第一表面相對的一第二表面;以及對所述碳化矽晶圓進行研磨製程以從所述第一表面以及所述第二表面研磨移除一預定量X,其中所述研磨製程包括:進行N次的翻面研磨以移除所述預定量X,其中N為大於2且小於5的整數,且每一次所述翻面研磨包括對所述碳化矽晶圓的所述第一表面進行研磨,接著將所述碳化矽晶圓翻面並對所述第二表面進行研磨;以及其中所述第一表面為碳面,且所述第二表面為矽面,且於所述預定量X中,所述矽面的總移除量不同於所述碳面的總移除量。
- 一種晶圓的研磨方法,包括:提供一碳化矽晶圓,所述碳化矽晶圓具有一第一表面以及與所述第一表面相對的一第二表面;以及對所述碳化矽晶圓進行研磨製程以從所述第一表面以及所述第二表面研磨移除一預定量X,其中所述研磨製程包括: 進行N次的翻面研磨以移除所述預定量X,其中N為大於2且小於5的整數,且每一次所述翻面研磨包括對所述碳化矽晶圓的所述第一表面進行研磨,接著將所述碳化矽晶圓翻面並對所述第二表面進行研磨;其中,進行所述N次的翻面研磨至少包括:進行第一次的所述翻面研磨,以從所述第一表面研磨移除一特定量A1以及從所述第二表面研磨移除一特定量B1;進行第N-1次的所述翻面研磨,以從所述第一表面研磨移除一特定量A(N-1)以及從所述第二表面研磨移除一特定量B(N-1);以及進行第N次的最後一次的所述翻面研磨,以從所述第一表面研磨移除一特定量AN以及從所述第二表面研磨移除一特定量BN,其中,所述特定量AN小於所述特定量A(N-1)以及所述特定量A1,且所述特定量BN大於所述特定量B(N-1)以及所述特定量B1。
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