TW201829117A

TW201829117A - 晶圓之製造方法以及晶圓

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Publication number: TW201829117A
Application number: TW106130605A
Authority: TW
Inventors: 田中利幸; 又川敏
Original assignee: 日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2018-08-16
Also published as: DE112017005478T5; CN109844909A; KR20190058667A; US20190252180A1; JP2018074019A; WO2018079222A1

Abstract

本發明提供晶圓製造方法及晶圓，能夠獲得鏡面研磨後充分平坦化的晶圓，且複數的晶圓之間的平坦度的不均一縮小。本發明的晶圓的製造方法，包括：倒角步驟，對從單晶棒切出來的晶圓或研磨的晶圓進行倒角；樹脂層形成步驟，塗布硬化性樹脂到倒角後的晶圓的一面，形成樹脂層；第1平面研削步驟，透過樹脂層保持一面，平面研削晶圓的另一面；樹脂層除去步驟，除去樹脂層；以及第2平面研削步驟，保持另一面，平面研削一面。樹脂層形成步驟中，在晶圓的倒角部的算術平均粗度為Ra(nm)，硬化性樹脂的塗布時的黏度為V(mPa．s)的情況下，會塗布硬化性樹脂以滿足以下的式(1)。

Ra×V≧2×10³...(1)

Description

晶圓之製造方法以及晶圓

本發明係有關於晶圓的製造方法及晶圓。

半導體裝置製程中，晶圓上形成數層的金屬或絕緣膜。形成在這個晶圓上的各層的膜厚均一性會影響裝置的性能，因此各層形成後會透過CMP(Chemical Mechanical Polishing)處理來進行平坦化。然而，晶圓上如果有起伏的話，CMP精度會下降，並且形成膜厚不均一的層。習知技術中，做為平坦化具有起伏的晶圓的技術有如以下者。

首先，在晶圓的一面塗布硬化性樹脂，將這個硬化性樹脂加工至平坦後使其硬化，形成樹脂層。之後，保持著樹脂層的平坦面來研削晶圓的另一面使其平坦化，在除去樹脂層後或者是不除去，保持著被平坦化的另一面來研削晶圓的一面使其平坦化。以下，有時會將上述的技術稱為「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300μm不滿的硬化性樹脂。專利文獻2揭露了以10μm~200μm的厚度塗布具有特定特性的硬化性樹脂。又，揭露了這種硬化性樹脂從塗工時的作業性觀點來看，未硬化時的黏度在1000mPa．s~50000mPa．s。專利文獻3揭露了吸引保持晶圓的一面並矯正晶圓的起伏，研削另一面後，吸引保持另一面並研削一面，藉此形成兩面同等的研削歪斜，之後進行貼樹脂研磨。專利文獻4揭露了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，上述貼樹脂研削中，硬化性樹脂在塗布時具有流動性，因此必須要支持晶圓外周部的部分有可能會流出到比晶圓更外側。專利文獻1~4的方法中，並沒有將晶圓外周部的硬化性樹脂的流出納入考慮，因此有可能因為這個流出的影響，變得無法保持樹脂層的平坦面中對應到晶圓外周部的部分的平坦性，之後即使研削兩面也變得無法充分縮小起伏。又，如果貼樹脂研削無法充分縮小晶圓的起伏的話，即使鏡面研磨晶圓的兩面也無法充分地平坦化，或者是複數的晶圓之間的平坦度的不均一擴大。

本發明的目的是提供一種晶圓的製造方法及晶圓，能夠在鏡面研磨後獲得充分平坦化的晶圓，並且減小複數晶圓之間的平坦度的不均一。

本發明努力研究的結果，獲得以下了解。當硬化性樹脂塗布時的黏度大，流動性會變低，因此在晶圓外周部硬化性樹脂會變得難以流出。又，如果晶圓的倒角部粗糙，對硬化性樹脂的倒角部的附著力會上升。本發明人了解到藉由最佳化硬化性樹脂的黏度與倒角部的粗糙度的關係，能夠抑制硬化性樹脂往晶圓外側流出，保持樹脂層的平坦面全體的平坦性。然後，當研磨這樣的晶圓的兩面，能夠充分縮小晶圓外周部的起伏。又，當鏡面研磨起伏十分小的晶圓兩面時，能夠獲得充分平坦化的晶圓，複數的晶圓間的平坦度不均一也會變小。

本發明根據上述的了解而完成。

也就是，本發明的晶圓的製造方法，包括：倒角步驟，對從單晶棒切出來的晶圓或研磨的晶圓進行倒角；樹脂層形成步驟，塗布硬化性樹脂到倒角後的晶圓的一面，形成樹脂層；第1平面研削步驟，透過該樹脂層保持該一面，平面研削該晶圓的另一面；樹脂層除去步驟，除去該樹脂層；以及第2平面研削步驟，保持該另一面，平面研削該一面，其中該樹脂層形成步驟中，在該晶圓的倒角部的算術平均粗度為Ra(nm)，該硬化性樹脂的塗布時的黏度為V(mPa．s)的情況下，會塗布該硬化性樹脂以滿足以下的式(1)。

Ra×V≧2×10³...(1)

根據本發明，將硬化性樹脂的塗布時的黏度V(以下單純稱為「塗布黏度V」)與倒角部的算術平均粗糙度Ra(以下單純稱為「倒角粗糙度Ra」)設定為滿足上式(1)，因此，能夠抑制硬化性樹脂往晶圓外側流出，保持樹脂層的平坦面全體的平坦性。然後，藉由對這樣的晶圓進行第1平面研削步驟、樹脂層除去步驟、第2平面研削步驟，能夠充分地縮小晶圓外周部的起伏。又，鏡面研磨本發明中獲得的晶圓的兩面的話，能夠獲得充分平坦化的晶圓，且複數的晶圓之間的平坦度的不均一減小。

本發明的晶圓的特徵在於，將外周部的圓環狀領域沿著外周方向等分成複數個區域，並以平坦部測量器Wafersight2(KLA-Tencro公司製)的High Order Shape模式測量時，該複數個領域的Shape Curvature的最大值在0.90nm/mm²以下。

根據本發明，藉由使表示晶圓的彎曲(起伏)的Shape Curvature的最大值(Shape Curvature-max)在0.90m/mm²以下，能夠獲得外周部的起伏相當小的晶圓。另外，Shape Curvature是1個區域內的彎曲形狀的二次近似曲面的最大曲率。

又，鏡面研磨本發明的晶圓的兩面的話，能夠使表示晶圓外周部的平坦度的ESFQR的最大值(ESFQR-max)在10nm以下，且能夠抑制複數的晶圓間的ESFQR-max的不均一。

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

R‧‧‧樹脂層

R1‧‧‧平坦面

W‧‧‧晶圓

W1‧‧‧一面

W2‧‧‧另一面

W11、W21‧‧‧起伏

第1圖係本發明一實施型態的晶圓的製造方法的流程圖。

第2A~2C圖係前述晶圓的製造方法的說明圖。

第3A~3C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實驗1的結果的圖表。

第5圖係顯示上述實施例的實驗2的結果，顯示晶圓的製造方法與Shape Curvature-max的關係的圖表。

第6圖係顯示上述實施例的實驗2的結果，顯示晶圓的製造方法與ESFQR-max的關係的圖表。

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(以下簡單稱為「晶棒」)，獲得複數的晶圓(步驟S1：切片步驟)。

接著，藉由研磨裝置對晶圓的兩面同時進行平坦化加工(步驟S2：研磨步驟)、倒角(步驟S3：倒角步驟)。倒角部的寬度(晶圓W的最外周到達沒有倒角的部分的最外周的距離)以300μm以上450μm以下為佳。

此時，只有研磨步驟的話，要讓晶圓充分的平坦化是很困難的，因此如第2A圖所示，會獲得一面W1及另一面W2上有起伏W11、W21的晶圓W。

之後，進行貼樹脂研削步驟。貼樹脂研削步驟包括：樹脂層形成步驟(步驟S4)，如第1圖所示，塗布硬化性樹脂到晶圓W的一面W1，形成樹脂層R(參照第2B圖)；第1平面研削步驟(步驟S5)，透過樹脂層R保持一面W1，平面研削晶圓W的另一面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)，保持另一面W2，平面研削一面W1。

樹脂層形成步驟中，使用如第2B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上滴下並塗布硬化性樹脂，形成樹脂層R。

此時，假設倒角粗糙度Ra(晶圓W的倒角部的算術平均粗糙度Ra)與塗布黏度V(硬化性樹脂的塗布時的黏度V)滿足以下的式(1)。

Ra×V≧2×10³...(1)

為了滿足式(1)，可根據倒角粗糙度Ra，選擇硬化性樹脂的種類，使塗布黏度V達到既定的值。或者是，根據使用的硬化性樹脂的種類所決定的塗布黏度V，來進行倒角，使倒角粗糙度Ra達到既定的值。

在此，因為會影響到之後步驟中的損傷除去(磨耗量)，所以在測量距離為200μm，截止波長為20μm的條件進行測量的情況下，倒角粗糙度Ra在100nm(1000Å)以下為佳。

又，為了確保樹脂層R的平坦面R1全體的平坦性，塗布黏度V在2000mPa．s以下為佳。

另一方面，如第2B圖的實線所示，保持構件12以保持面121吸引保持晶圓的另一面W2。

接著，使保持構件12下降，如第2B圖的兩點鏈線所示，將晶圓W的一面W1往硬化性樹脂推壓。之後，解除保持構件12對晶圓W的壓力，在不使晶圓W彈性變形的狀態下，使硬化性樹脂在一面W1硬化。藉由以上的步驟，會形成樹脂層R，使接觸一面W1的面的相反側的表面形成平坦面R1。

做為塗布硬化性樹脂至晶圓W的方法，能夠藉由旋轉鍍法(使晶圓W的一面W1朝向上，在一面W1上滴下硬化性樹脂，旋轉晶圓W使硬化性樹脂在一面W1上全面展開)、網版印刷法(配置網版於一面W1，將硬化性樹脂載於網版並以刮刀塗布)、以電噴霧沈積的方式將噴滿一面W1全面的方法等，塗布硬化性樹脂後，再將高平坦化的平板11往硬化性樹脂推壓。硬化性樹脂當中，感性化性樹脂等的硬化樹脂在加工後容易剝離這點較佳。特別是，感光性樹脂在不會施加熱產生的應力這點也相當合適。本實施型態中，做為硬化性樹脂，會使用UV硬化樹脂。又，做為其他具體的硬化性樹脂的材質，可以舉出接著劑(臘等)等。

第一平面研削步驟會使用第2C圖所示的平面研削裝置20，對另一面W2進行平面研削。

首先，在真空夾頭平台21的高平坦化的保持面211上，以硬化後平坦面R1朝下的狀態載置晶圓W，真空夾頭平台21 吸引保持晶圓W。

接著，如第2C圖的實線所示，將下面設置砥石22的定盤23移動到晶圓W的上方。之後，一邊旋轉定盤23一邊下降，且旋轉真空夾頭平台21，如第2C圖的兩點鏈線所示，藉由砥石22與另一面W2相接觸，平面研削另一面W2。然後，當磨耗量到達磨耗最小值P以上時，結束平面研削。藉由以上的步驟，另一面W2會形成充分去除起伏的平坦面。

樹脂層除去步驟如第3A圖所示，將形成於晶圓W的一面W1的樹脂層R從晶圓W剝下來。此時，也可以使用溶劑以化學的方式除去樹脂層R。

第2平面研削步驟如第3B圖所示，使用與第1平面研削步驟相同的平面研削裝置20，平面研削一面W1。

首先，在保持面211上，以高平坦化的另一面W2朝下的狀態載置晶圓W後，真空夾頭平台21吸引保持晶圓W，如第3B圖實線所示，一邊旋轉移動到晶圓W的上方的定盤23一邊下降，並且旋轉真空夾頭平台21，如第3B圖的兩點鏈線所示，平面研削一面W1。然後，當磨耗量到達磨耗最小值P以上時，結束平面研削。藉由以上的步驟，一面W1會形成充分去除起伏的平坦面。

藉由以上的貼樹脂研削步驟，起伏W11、W21被充分除去，如第3C圖所示，獲得一面W1及另一面W2被高平坦化的晶圓W。

在以平坦度測定器Wafersight2(KLA-Tencro公司製)的High Order Shape模式來測量外周部的圓環狀領域在外周方向等分而得的複數的區域的時候，這個獲得的晶圓W具有該複數的區域的Shape Curvature-max在0.90nm/mm²以下的特性。

接著，如第1圖所示，為了除去倒角時或貼樹脂研削時產生並殘留於晶圓W的加工變質層等，會進行蝕刻(步驟S8：蝕刻步驟)。

之後，進行鏡面研磨步驟，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)、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)。晶圓的製造方法結束。

這個鏡面研磨步驟後獲得的晶圓W會成為ESFQR-max在10nm以下，且複數的晶圓W之間的ESFQR-max的不一致受到抑制的晶圓。

[實施型態的作用效果]

如上述，因為滿足以上述式(1)的條件來進行樹脂層形成步驟，抑制了支持晶圓W的外周部的部分的硬化性樹脂流出到比晶圓W外側，保持樹脂層R的平坦面R1全體的平坦性。因此，對於這樣的晶圓W進行第1平面研削步驟、樹脂層除去步驟、第2平面研削步驟，藉此能夠充分地除去一面W1及另一面W2的外周部的起伏W11、W21。又，藉由進行鏡面研磨，能夠獲得充分地平坦化，且與其他的晶圓W之間的平坦度的不均一受到抑制的晶圓W。

[變形例]

另外，本發明並不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步驟及構造等也可以是能夠達成本發明的目的的範圍下的其他的構造等。

例如，也可以不進行研磨步驟，以至少滿足上述式(1)的條件來進行貼樹脂研削步驟。即使在這樣的情況下，也能夠獲得具有上述特性的晶圓W。

又，樹脂層R的除去也可以不透過剝離來進行，而以做為樹脂層除去步驟的第2平面研削步驟中的研削來進行。

[實施例]

接著，藉由實施例更詳細說明本發明，但本發明並不受到這些例子的任何限制。

[實驗1：Ra×V的容許範圍的檢討]

[晶圓的製造方法]

首先，準備UV硬化性的樹脂A~C。樹脂A~C的塗布黏度V如以下表1所示，是150mPa．s、320mPa．s、700mPa．s。

又，進行第1圖所示的切片步驟，準備直徑300mm厚度約900μm的晶圓。

接著，對於這些晶圓進行倒角步驟、貼樹脂研削步驟。

倒角步驟中，調整倒角條件來獲得如表1所示的倒角粗糙度Ra的晶圓。又，使倒角部的寬度為400μm。

倒角粗糙度Ra是以表面粗糙度計(Chapman公司製)測量倒角部中在外周方向的複數部分的粗糙度，然後從測量結果的算術平均獲得。

樹脂層形成步驟中，塗布樹脂A到倒角粗糙度Ra為5.1nm的晶圓，藉由UV照射使其硬化，形成樹脂厚度100μm的樹脂層。倒角粗糙度Ra與塗布黏度V的積如表1所示是765，並不滿足上述式(1)(表1中表示「NG」)。

又，對其他的晶圓也以表1所示的組合塗布樹脂A~C，形成樹脂厚度100μm的樹脂層。另外，表1中「OK」表示倒角粗糙度Ra與塗布黏度V的積滿足上述式(1)。

然後，對設置了樹脂層的各晶圓進行第1平面研削步驟、樹脂層除去步驟、第2平面研削步驟。第1、第2平面研削步驟中，使用Disco公司製的研削裝置(DFG8000系列)，分別以磨耗量20μm來進行平面研削。

之後，型蝕刻步驟、鏡面研磨步驟、洗淨步驟。在鏡面研磨步驟中，做為一次研磨步驟，使用兩面研磨裝置進行兩面合計5μm以上20μm以下的研磨；做為最終研磨步驟，則使用單面研磨機。進行僅單面不滿1μm的研磨。

[評價]

以平坦度測量器Wafersight2(KLA-Tencor公司製)的High Order Shape模式來測量各晶圓的外周部的面形狀。外周部的測量會將從晶圓的最外周往晶圓中心方向進入2mm的位置與進入32mm的位置之間的圓環領域(除去邊緣最外周2mm後，寬度共30mm的圓環領域)在圓周方向做72等分，每個等分為1個區域，將72個區域的Shape Curvature的最大值做為Shape Curvature-max來評價。評價結果顯示於表1及第4圖。

如第4圖所示，能夠確認到無論V的值如何，Ra×V的值越大Shape Curvature-max就越小。然後，滿足上述式(1)的情況下，能夠確認到Shape Curvature-max在0.9nm/mm²，這樣起伏非常小的晶圓。

[實驗2：晶圓的製造方法、Shape Curvature-max 及ESFQR-max的關係]

[晶圓的製造方法]

{實施例1}

硬化性樹脂的塗布黏度V及倒角部的倒角粗糙度Ra之外，會用與上述實驗1相同的條件來進行各步驟(切片步驟、倒角步驟、貼樹脂切削步驟、蝕刻步驟、鏡面研磨樹脂、洗淨步驟)，獲得10片晶圓。將塗布黏度V及倒角粗糙度Ra設定為滿足上述式(1)。

{比較例1}

除了在切片步驟與倒角步驟之間進行研磨步驟、以及在倒角步驟與蝕刻步驟之間僅進行第1、第2平面研削步驟以外，用與上述實驗1相同的條件進行各步驟(切片步驟、研磨步驟、倒角步驟、第1、第2平面研削步驟、蝕刻步驟、鏡面研磨樹脂、洗淨步驟)，獲得19片晶圓。

{比較例2}

除了設定塗布黏度V及倒角粗糙度Ra不滿足上述式(1)以外，用與上述實驗1相同的條件進行各步驟(切片步驟、倒角步驟、貼樹脂研削步驟、蝕刻步驟、鏡面研磨樹脂、洗淨步驟)，獲得5片晶圓。

{比較例3}

除了在倒角步驟與貼樹脂研削步驟之間進行一次研削步驟以外，用與上述比較例2相同的條件來進行各步驟(切片步驟、倒角步驟、一次研削步驟、貼樹脂研削步驟、蝕刻步驟、鏡面研磨樹脂、洗淨步驟)，獲得5片晶圓。一次研削步驟是指相當於日本特開2011-249652號公報所記載的發明的一次研削步驟，除去晶圓兩面的加工歪斜的步驟。

[評價]

{Shape Curvature-max}

關於實施例1、比較例1~3的晶圓，使用與上述實驗1相同的方法評價Shape Curvature-max。評價結果顯示於第5圖。

如第5圖所示，能夠確認到沒有進行貼樹脂研削步驟的比較例1，比起有進行貼樹脂研削步驟的實施例1、比較例2、3，Shape Curvature-max的不一致更大。又，能夠確認到滿足上述式(1)的條件下進行貼樹脂研削步驟的實施例1的Shape Curvature-max在0.90nm/mm²以下，而不滿足式(1)的比較例1~3都分別超過0.90nm/mm²。

{ESFQR-max}

關於實施例1、比較例1~3的晶圓，測量用於Shape Curvature-max的評價的72個區域的SFQR，將測量的結果的最大值做為ESFQR-max求出。評價結果顯示於第6圖。另外，ESFQR-max的測量中，會使用上述的平坦度測量器Wafersight2(KLA-Tencor公司製)。

如第6圖所示，能夠確認到以滿足式(1)的條件進行貼樹脂研削步驟的實驗1的ESFQR-max在10nm以下，而不滿足式(1)的比較例1~3都分別超過10nm。又，能夠確認到實施例1的ESFQR-max的不均一會比比較例1~3都小。

[總結]

以上的實驗1、2中，評價了鏡面研磨步驟後的晶圓，但能夠推定在貼樹脂研削步驟(比較例1中是第2平面研削步驟)後且在蝕刻步驟前的Shape Curvature-max也會與第4圖及第5圖所示的幾乎相等。理由是蝕刻步驟及鏡面研磨步驟中的磨耗量比起研磨步驟或貼樹脂研削步驟來說非常地小，因此鏡面研磨步驟後的形狀與貼樹脂研削步驟後的形狀變得幾乎相等。

因此，藉由滿足上述式(1)的條件下來進行貼樹脂研削步驟，能夠推定貼樹脂研削步驟後的Shape Curvature-max在0.90nm/mm²以下。然後，能夠確認到藉由鏡面研磨具有這種特性的晶圓，ESFQR-max會在10nm以下，且ESFQR-max的不均一減小。也就是說，能夠確認到獲得了鏡面研磨後充分平坦化的晶圓，複數的晶圓之間的平坦度不均一也會縮小。

Claims

一種晶圓的製造方法，包括：倒角步驟，對從單晶棒切出來的晶圓或研磨的晶圓進行倒角；樹脂層形成步驟，塗布硬化性樹脂到倒角後的晶圓的一面，形成樹脂層；第1平面研削步驟，透過該樹脂層保持該一面，平面研削該晶圓的另一面；樹脂層除去步驟，除去該樹脂層；以及第2平面研削步驟，保持該另一面，平面研削該一面，其中該樹脂層形成步驟中，在該晶圓的倒角部的算術平均粗度為Ra(nm)，該硬化性樹脂的塗布時的黏度為V(mPa．s)的情況下，會塗布該硬化性樹脂以滿足以下的式(1)。Ra×V≧2×10 ³...(1)
一種晶圓，其中將外周部的圓環狀領域沿著外周方向等分成複數個區域，並以平坦部測量器Wafersight2(KLA-Tencro公司製)的High Order Shape模式測量時，該複數個領域的Shape Curvature的最大值在0.90nm/mm ²以下。