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TW201826206A - 研磨粒與其評價方法以及晶圓之製造方法 - Google Patents

研磨粒與其評價方法以及晶圓之製造方法 Download PDF

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TW201826206A
TW201826206A TW106130604A TW106130604A TW201826206A TW 201826206 A TW201826206 A TW 201826206A TW 106130604 A TW106130604 A TW 106130604A TW 106130604 A TW106130604 A TW 106130604A TW 201826206 A TW201826206 A TW 201826206A
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舟山誠
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日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種研磨粒、其評價方法、以及使用含有這種研磨粒的研磨劑來切片加工晶圓之晶圓的製造方法，能夠使利用線鋸來切片加工的晶圓的品質的穩定化。準備既定量的研磨粒樣本；測量該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，且同時計數該研磨粒樣本全體的個數；將具有比研磨粒樣本的平均粒徑小的既定的基準粒徑以下的粒徑之研磨粒定義為小粒子，計數小粒子的個數；算出小粒子相對於該研磨粒樣本全體的個數比，也就是小粒子率；以及判斷小粒子率是否在既定的閾值以下。

Description

研磨粒與其評價方法以及晶圓之製造方法
本發明係有關於研磨粒及其評價方法，且特別有關於利用游離研磨粒線鋸的切片步驟中使用的研磨粒及其評價方法。又，本發明有關於使用具有包含該研磨粒的研磨劑來切片加工晶棒的步驟的晶圓的製造方法。
做為半導體裝置的基板材料之矽晶圓的製造步驟中有一切片步驟。切片步驟中會使用線鋸，藉由游離研磨粒線鋸來切片例如以CZ法育成的單晶矽棒，製作出多片具有一定厚度的矽晶圓。
關於使用游離研磨粒線鋸的切片加工，例如專利文獻1記載了使用平均圓形度0.900以上的研磨粒及冷卻劑混合的研磨劑。又，專利文獻2記載了一種再生研磨劑的方法，係從使用完畢的研磨劑中回收有效研磨粒來除去磨耗的研磨粒，同時添加相當於除去的研磨粒的量的新研磨粒，藉此再生研磨劑。這個方法中，新品研磨粒的平均圓形度設定在0.855~0.875的範圍，新品研磨粒的重量設定在約20%，包含於再生研磨劑中的研磨粒的平均圓形度設定在0.870~0.855的範圍。
又，專利文獻3揭露了準備追加研磨粒群，在使用於切斷處理的研磨粒群中加入既定量的追加研磨粒群加以 混合，對混合的研磨粒群做分級處理，分級出第1研磨粒徑以上且第2研磨粒徑以下。根據這個方法，能夠減低廢棄的研磨粒的量，且能夠實施與新品研磨粒群相同品質的研磨處理。又，專利文獻4記載了一種研磨劑槽，能夠不凝集研磨粒而均一地分散到冷卻劑。使用這種研磨劑槽的情況下，因為沒有研磨粒的凝集物的研磨劑被供給到線鋸，所以能夠使切片作業穩定化，獲得品質穩定性優秀的晶圓。
先行技術文獻
專利文獻1：日本特開2013-91141號公報
專利文獻2：日本特開2004-255534號公報
專利文獻3：日本特開2011-218516號公報
專利文獻4：日本特開2000-61843號公報
使用了線鋸的晶棒的切片加工中，為了加工品質的穩定化，會檢查研磨粒的粒度分布或圓形度等的既定的品質評價項目，進行只使用滿足品質基準的研磨粒的運用。
然而，使用符合品質基準的習知的研磨粒來進行切片加工的情況下，會有晶圓的平坦度良好的情況也會有不佳的情況，因此有晶圓的加工品質不穩定的問題。
因此，本發明的目的是提供一種研磨粒及其評價方法，能夠使利用游離研磨粒線鋸來切片加工的晶圓的平坦度提昇且加工品質的穩定化。又，本發明的目的是提供一種晶圓的製造方法，包括使用含有這種研磨粒的研磨劑來切片晶圓的步驟之晶圓的製造方法。
為了解決上述問題，本發明的研磨粒的評價方法，包括：準備既定量的研磨粒樣本；測量該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，且同時計數該研磨粒樣本全體的個數；將具有比該研磨粒樣本的平均粒徑小的既定的基準粒徑以下的粒徑之研磨粒定義為小粒子，計數該小粒子的個數；算出該小粒子相對於該研磨粒樣本全體的個數比，也就是小粒子率；以及判斷該小粒子率是否在既定的閾值以下。
根據本發明，藉由以個數比來評價包含於研磨粒全體的小粒子的量，能夠排除使晶圓的平坦度惡化的原因，藉此能夠提昇晶圓的切片加工的品質且使其穩定化。
本發明的研磨粒的評價方法，從該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，量測出該研磨粒樣本的體積計數下的粒度分布，從該粒度分布算出該研磨粒樣本的平均粒徑，將分布於比該平均粒徑小的基準粒徑以下的領域之研磨粒定義為該小粒子為佳。該基準粒徑是該平均粒徑的1/2為佳。藉此，能夠明確且容易地定義小粒子。
本發明中，該閾值是50%為佳。研磨粒的小粒子率在50%以下的話，能夠製造出平坦度良好的晶圓，且能夠使晶圓的加工品質穩定化。
本發明中，該小粒子率在該閾值以下的情況下，判斷該研磨粒樣本能夠使用於利用線鋸的晶棒切片加工中，該小粒子率比該閾值大的情況下，判斷該研磨粒樣本不能使用於該切片加工。藉由禁止使用小粒子率比閾值高的研磨粒，能夠提昇晶圓的平坦度及加工品質。
又，本發明的研磨粒，其中測量該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，且同時計數該研磨粒樣本全體的個數，將具有比該研磨粒樣本的平均粒徑小的既定的基準粒徑以下的粒徑之研磨粒定義為小粒子，計數該小粒子的個數時，該小粒子相對於該研磨粒樣本全體的個數比，也就是小粒子率在50%以下。根據本發明，能夠在使用線鋸的晶棒的切片加工中，製造出平坦度良好的晶圓，能夠使晶圓的加工品質穩定化。
又，本發明的晶圓的製造方法，包括：切片步驟，使用含有上述的特徵的本發明的研磨粒之研磨劑，以及游離研磨粒線鋸，對晶棒做切片加工。根據本發明，能夠製造出平坦度良好的晶圓，能夠使晶圓的加工品質穩定化。
又，本發明的晶圓的製造方法，包括：檢查步驟，檢查研磨粒的品質；切片步驟，使用含有通過該檢查的研磨粒之研磨劑，以及游離研磨粒線鋸，對晶棒做切片加工。該檢查步驟，包括：小粒子率檢查步驟，檢查該研磨粒的小粒子率。該小粒子率檢查步驟，包括：準備既定量的研磨粒樣本；測量該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，且同時計數該研磨粒樣本全體的個數；將具有比該研磨粒樣本的平均粒徑小的既定的基準粒徑以下的粒徑之研磨粒定義為小粒子，計數該小粒子的個數；算出該小粒子相對於該研磨粒樣本全體的個數比，也就是該小粒子率；以及判斷該小粒子率是否在既定的閾值以下。根據本發明，能夠製造出平坦度良好的晶圓，能夠使晶圓的加工品質穩定化。
根據本發明，能夠提供一種研磨粒及其評價方 法，能夠使利用游離研磨粒線鋸來切片加工的晶圓的平坦度提昇且加工品質的穩定化。又，根據本發明，能夠提供一種晶圓的製造方法，包括使用含有這種研磨粒的研磨劑來切片晶圓的步驟之晶圓的製造方法。
1‧‧‧游離研磨粒線鋸
2‧‧‧單晶矽棒
10A、10B、10C‧‧‧主滾輪
11‧‧‧線
11R‧‧‧線列
12A、12B‧‧‧捲筒
13‧‧‧導引滾輪
14A、14B‧‧‧張力調整機構
15‧‧‧跳動滾輪
16‧‧‧跳動臂
17‧‧‧制動器
18‧‧‧昇降裝置
20A、20B‧‧‧研磨劑噴嘴
D1‧‧‧研磨粒樣本的粒度分布(體積計數)
D2‧‧‧研磨粒樣本的粒度分布(個數計數)
R1‧‧‧粒度分布D1的平均粒徑
R2‧‧‧基準粒徑(R1/2)
S11‧‧‧外周研削
S12‧‧‧切片
S13‧‧‧研磨
S14‧‧‧蝕刻
S15‧‧‧兩面研磨
S16‧‧‧單面研磨
S17‧‧‧洗淨
第1圖係說明矽晶圓的製造方法的流程圖。
第2圖係概略顯示游離研磨粒線鋸的構造的立體圖。
第3圖係概略顯示研磨粒的檢查步驟的流程圖。
第4圖係用以說明小粒子率的算出方法。
第5圖係顯示研磨粒樣本A、B的體積計數中的粒度分布的圖表。
第6圖係顯示研磨粒樣本A、B的個數計數中的粒度分布的圖表。
第7圖係顯示使用研磨粒樣本C1~C5來進行切片加工的晶圓的平坦度的圖表(箱形圖)。
以下，參照圖式詳細地說明本發明較佳的實施型態。
第1圖係說明矽晶圓的製造方法的流程圖。
如第1圖所示，矽晶圓是對單晶矽棒依序進行外周研削S11、切片S12、研磨S13、蝕刻S14、兩面研磨(粗研磨)S15、單面研磨(鏡面研磨S16)、洗淨S17等步驟而製造。在這之中，切片步驟S12是使用游離研磨粒線鋸來切片單 晶矽晶棒的步驟，藉此製作出具有一定厚度的多片的矽晶圓。
第2圖係概略顯示游離研磨粒線鋸的構造的立體圖。
如第2圖所示，游離研磨粒線鋸1是所謂的多線鋸，包括彼此平行的3根主滾輪10A、10B、10C、藉由一條線11以螺旋狀捲掛於各主滾輪10A、10B、10C之間而在主滾輪10A、10B、10C間以一定間距形成的線列11R、供給研磨劑到線列11R的研磨劑噴嘴20A、20B、單晶矽棒2的昇降裝置18。主滾輪10A、10B、10C的外周面會以一定的間距形成多數的環狀溝，藉由將線11嵌合至溝內並且多重地捲掛，形成線列11R。藉由主滾輪10A、10B、10C的旋轉，線列11R會在主滾輪10A、10B間來回行走，藉由將晶棒2推壓到此線列11R上來將線鋸2切斷。
一捲筒12A是捲繞新線的線供給用捲筒，另一捲筒12B是捲回使用完的線的線回收用捲筒。線11從一捲筒12A送出後，經過複數的導引滾輪13依序重複捲繞到主滾輪10A、10B、10C上，再經由複數的導引滾輪13捲繞到另一滾筒12B。
一捲筒12A與主滾輪10A之間的線11的行走路徑上設置有張力調整機構14A，另一捲筒12B與主滾輪10C之間的線11的行走路徑上設置有張力調整機構14B。張力調整機構14A、14B是以捲線了線11的跳動滾輪15、以可自由旋轉的方式支持跳動滾輪15的跳動臂16、支持跳動臂16的制動器17所構成。利用制動器17的驅動力給予適當的張力至線11上。
線11來回地行走於從一捲筒12A往另一捲筒12B 的方向以及其反方向，但藉由使來自捲筒12A的線11的送出量比來自捲筒12B的線11的送出量多，能夠慢慢地持續供給芯線。捲筒12A、12B是被沒有圖示的轉矩馬達所驅動。
研磨劑會從研磨劑噴嘴20A、20B供給到切斷加工中的線列11R。研磨劑會從未圖示的研磨劑槽通過配管供給到研磨劑噴嘴20A、20B。研磨劑噴嘴20A、20B具有位於線列11R的各線11上方的多個噴嘴孔，從噴嘴孔吐出的研磨劑會以簾幕狀流落，澆落在行走狀態的線列11R的各線上。附著在線11上的研磨劑會與行走中的線11一起到達晶棒的加工點，藉此切削晶棒。
研磨劑是研磨粒分散到水溶性或油性冷卻劑之物，研磨粒的材料是SiC或Al2O3等為佳，冷卻劑使用乙二醇類為佳。切片步驟S12中為了確保晶圓的加工品質，研磨粒必須滿足一定的品質基準。因此在切片步驟S12實際使用研磨粒之間，會進行研磨粒的品質檢查。
第3圖係概略顯示研磨粒的檢查步驟的流程圖。
如第3圖所示，研磨粒的檢查步驟中，首先準備從一批研磨粒中抽出既定量的研磨粒樣本(步驟S21)，檢查研磨粒樣本的品質(步驟S22)。品質評價項目能夠舉出研磨粒的「粒度分布」、「圓形度」、「小粒子率」等。檢查研磨粒樣本的品質的結果，當全部分的品質評價項目滿足品質基準的情況下，判斷該研磨粒能夠在切片步驟中使用(步驟S23Y，S24)，當至少一個品質評價項目不滿足品質基準的情況下，判斷不可使用(步驟S23N，S25)。
品質評價項目的一者「小粒子率」是顯示小粒子(微細粒子)佔研磨粒樣本中的比例(個數比)的指標，是在本案之前並未做為定量指標被檢查的項目。小粒子不只不會對晶棒的切削有貢獻，還會成為主要對切削有貢獻的中徑的研磨粒的切削阻礙原因，因此當小粒子佔研磨粒全體的量多的情況下，會使切削加工後的晶圓的平坦度惡化的原因。然而，將小粒子率抑制到一定以下的情況下，能夠使切削加工後的晶圓的平坦度良好，使晶圓的加工品質穩定化。
本實施型態中，小粒子的粒徑在研磨粒樣本的體積計數中的粒度分布的平均粒徑的1/2以下為佳。藉由監視這個粒徑的範圍內的研磨粒，能夠使研磨粒的品質穩定，提高晶圓的加工品質。又，將判斷小粒子與否的基準粒徑設定在粒度分布的平均粒徑的1/2以下的情況下，小粒子的定義變明確，能夠根據粒度分布簡單地設定基準粒徑，能夠容易地特定出會對晶圓的加工品質造成影響的小粒子。
研磨粒的小粒子率在50%以下為佳。因為小粒子率在50%以下的話，切削加工後的晶圓的平坦度大致良好，能夠使晶圓的加工品質穩定化，但如果超過50%的話，晶圓的平坦度惡化，晶圓會變得無法滿足既定的品質基準。
第4圖係用以說明小粒子率的算出方法之研磨粒的粒度分布圖。
小粒子率的算出中，首先測量研磨粒樣本的各個研磨粒的粒徑，求出如第4(a)圖所示的研磨粒樣本全體的體積計數中的粒度分布D1。測量研磨粒樣本的各個粒徑的方法 並沒有特別限定，但例如能夠一邊使包含研磨粒的液體流進係玻璃胞之間的流路，一邊以相機一粒一粒地拍攝並進行影像處理，藉此測量各個的研磨粒的粒徑。
接著，求出研磨粒樣本的體積計數中的粒度分布D1的平均粒徑R1，且同時將平均的粒徑的1/2的粒徑(=0.5R1)設定為小粒子的基準粒徑R2。藉此，小粒子定義為基準粒徑R2=R1/2以下的粒徑的研磨粒。
接著，根據第4(b)圖所示的研磨粒樣本的個數計數中的粒度分布D2，計數具有平均粒徑R1的1/2以下的粒徑的小粒子的個數，算出小粒子相對於研磨粒樣本全體的個數比，也就是小粒子率。
然後，小粒子率在既定的閾值以下的情況下，判斷該研磨粒樣本可在切片步驟中使用。相反地，當小粒子率比閾值大的情況下，則判斷不能在切片步驟中使用。小粒子率的閾值為50%以下為佳。小粒子率超過50%的話，GBIR(Global Backside Ideal focal Plane Range)、Warp、奈米形貌等的矽晶圓的平坦度指標會惡化，變得不滿足既定的品質基準。
如以上所說明，本實施型態的研磨粒的評價方法會測量研磨粒樣本全體的體積基準中的粒度分布D1，計數分布在這個粒度分布D1的平均粒徑R1的1/2以下的領域下的小粒子的個數，判斷小粒子個數相對於研磨粒樣本全體的個數的比(也就是小粒子率)是否在50%以下，如果在50%以下就使用包含該研磨粒的研磨劑來做晶棒的切片加工，因此能夠提高被游離研磨粒線鋸所切斷的晶圓的平坦度，且同時使晶圓的加 工品質穩定化。
以上，雖然說明了本發明的較佳的實施型態，但本發明並不限定於上述的實施型態，在不脫離本發明的主旨的範圍內可做各種變更，這些變更當然也包含於本發明的範圍內。
例如，上述實施型態中，雖然將研磨粒樣本的體積計數中的粒度分布的平均粒徑的1/2值設定為基準粒徑，但不一定要限定在1/2，另外也能夠將研磨粒樣本的個數計數中的粒度分布的平均粒徑的1/2值設定為基準粒徑。
又，上述實施型態中舉出了切片加工單晶矽棒的情況為例，但本發明並不限定於此，也能夠以任意材料的晶棒為加工對象。
[實施例]
準備從彼此不同的批次分別抽出2種類的研磨粒樣本A、B，分別測量這些的研磨粒樣本的體積計數下的粒度分布及個數計數下的粒度分布。粒度分布的測量方法中，會利用Sysmex公司製的粒子徑、形狀分析裝置FPIA-3000於研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑的測量。
第5圖係顯示研磨粒樣本A、B的體積計數中的粒度分布的圖表，橫軸表示研磨粒尺寸(μm)，縱軸表示度數(體積比)。從第5圖可知在體積計數的情況下，研磨粒樣本A、B的粒度分布中幾乎看不出差異。
第6圖係顯示研磨粒樣本A、B的個數計數中的粒度分布的圖表，橫軸表示研磨粒尺寸(μm)，縱軸表示度數(個數 比)。從第6圖可知，比起研磨粒樣本A，研磨粒樣本B包括非常多的微細粒子。又，在體積計數下的粒度分布(第5圖)幾乎看不到的小粒子的存在，能夠容易地在個數計數下的粒度分布(第6圖)中確認。又，測量研磨粒樣本A、B的小粒子率時，研磨粒樣本A的小粒子率是10%，研磨粒樣本B的小粒子率是70%。
接著，準備小粒子率不同的5種類的研磨粒樣本C1~C5。研磨粒樣本C1~C5的小粒子率分別設定為10%、30%、50%、70%、90%。接著，使用這些研磨粒樣本C1~C5，以線鋸進行單晶矽棒的切片加工。之後，測量獲得的晶圓的平坦度指標GBIR。GBIR是背面基準的Global Flatness指標，定義為晶圓的背面做為基準面時的晶圓表面相對於該基準面的最大厚度與最小厚度的偏差。
第7圖係顯示使用研磨粒樣本C1~C5來進行切片加工的晶圓的GBIR的圖表(箱形圖)，橫軸表示小粒子率(%)，縱軸表示GBIR(規格值)。如同圖所示，小粒子率為10%的研磨粒樣本C1以及30%的研磨粒樣本C2的GBIR低，但小粒子率為50%的研磨粒樣本C3GBIR變高。小粒子率為70%的研磨粒樣本C4以及90%的研磨粒樣本C5的GBIR變得更高，並且確認到切削不良的症狀。從以上的結果可知，小粒子率在50%以下的研磨粒的話，能夠有良好的晶圓的平坦度。

Claims (8)

  1. 一種研磨粒的評價方法，包括：準備既定量的研磨粒樣本；測量該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，且同時計數該研磨粒樣本全體的個數；將具有比該研磨粒樣本的平均粒徑小的既定的基準粒徑以下的粒徑之研磨粒定義為小粒子，計數該小粒子的個數；算出該小粒子相對於該研磨粒樣本全體的個數比，也就是小粒子率；以及判斷該小粒子率是否在既定的閾值以下。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨粒的評價方法，其中從該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，量測出該研磨粒樣本的體積計數下的粒度分布，從該粒度分布算出該研磨粒樣本的平均粒徑，將分布於比該平均粒徑小的基準粒徑以下的領域之研磨粒定義為該小粒子。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之研磨粒的評價方法，其中該基準粒徑是該平均粒徑的1/2。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之研磨粒的評價方法，其中該閾值是50%。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之研磨粒的評價方法，其中該小粒子率在該閾值以下的情況下，判斷該研磨粒樣本能夠使用於利用線鋸的晶棒切片加工中，該小粒子率比該閾值大的情況下，判斷該研磨粒樣本不能使用於該切片加工。
  6. 一種研磨粒，其中測量該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，且同時計數該研磨粒樣本全體的個數，將具有比該研磨粒樣本的平均粒徑小的既定的基準粒徑以下的粒徑之研磨粒定義為小粒子，計數該小粒子的個數時，該小粒子相對於該研磨粒樣本全體的個數比，也就是小粒子率在50%以下。
  7. 一種晶圓的製造方法，包括：切片步驟，使用含有如申請專利範圍第6項所述的研磨粒之研磨劑，以及游離研磨粒線鋸，對晶棒做切片加工。
  8. 一種晶圓的製造方法，包括：檢查步驟，檢查研磨粒的品質；切片步驟，使用含有通過該檢查的研磨粒之研磨劑，以及游離研磨粒線鋸，對晶棒做切片加工，其中該檢查步驟，包括：小粒子率檢查步驟，檢查該研磨粒的小粒子率，其中該小粒子率檢查步驟，包括：準備既定量的研磨粒樣本；測量該研磨粒樣本中的各個研磨粒的粒徑，且同時計數該研磨粒樣本全體的個數；將具有比該研磨粒樣本的平均粒徑小的既定的基準粒徑以下的粒徑之研磨粒定義為該小粒子，計數該小粒子的個數；算出該小粒子相對於該研磨粒樣本全體的個數比，也就是該小粒子率；以及判斷該小粒子率是否在既定的閾值以下。
TW106130604A 2016-11-10 2017-09-07 研磨粒與其評價方法以及晶圓之製造方法 TWI646493B (zh)

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