TWI540625B - Wafer processing method - Google Patents

Description

晶圓的加工方法

本發明關於一種在載具(carrier)的保持孔中保持晶圓，同時加工該晶圓的雙面之晶圓的加工方法中，檢測晶圓在加工前是被正確地收納在載具的保持孔中，以防止晶圓的破裂之方法。

以往，一般的矽鏡面晶圓等之半導體晶圓的製造方法，是由下述步驟所構成：切片步驟，其將藉由單晶製造裝置所製造的單晶棒切片以得到薄圓板狀的晶圓；倒角步驟，其為了防止利用該切片步驟所得到的晶圓發生破裂、缺口而在其外周的邊緣部進行倒角；蝕刻步驟，其將倒角後的晶圓研光以進行平坦化；蝕刻步驟，其在倒角和研光後的晶圓表面上除去殘留的加工應變；拋光步驟，其將蝕刻後的晶圓的表面精加工成鏡面狀；及洗淨步驟，其將拋光後的晶圓洗淨。

又，在平坦化的步驟中，除了研光(lapping)以外，也能夠使用一種被稱為雙面磨削的技術，該雙面磨削的技術，是利用磨石同時研磨雙面。進而，在拋光(polishing)步驟中也有同時研磨雙面的雙面研磨、和研磨單面的單面 研磨。

然而，研光的目的，例如使切片後的晶圓一致作成預定的厚度，且同時得到平坦度、平行度等必要的形狀精度。一般來說，已知此研光加工後的晶圓具有最佳的形狀精度，也被稱為這決定了晶圓的最終形狀，而在研光步驟中的形狀精度極為重要。

又，作為以往的研光技術，已知一種研光裝置(例如，參照專利文獻1)，是藉由同心圓形狀的磨盤(平台，surface table)的自轉運動、相對於圓形的晶圓保持用載具的裝置本體之公轉運動、及圓形的晶圓保持用載具的自轉運動這三種運動的組合，使磨盤與晶圓作相對運動來進行研光。此研光裝置，例如，以第5(A)圖、第5(B)圖所示的方式構成。

如第5(A)、5(B)圖所示，研光裝置101，具有在上、下方向對向設置的上方磨盤103及下方磨盤104。這些上方磨盤103、下方磨盤104，利用未圖示的驅動手段而彼此往反方向旋轉。下方磨盤104，在其中心部上面具有太陽齒輪110，在其周邊部設置有環狀的內齒輪109。

又，在晶圓保持用載具102的外周面，形成有與太陽齒輪110和內齒輪109嚙合之齒部111，而將整體作成齒輪構造。在此晶圓保持用載具102，設置複數個保持孔107。要被研光的晶圓W，被插入且保持在此保持孔107內。

將晶圓保持用載具102夾入至上方磨盤103、下方磨盤104之間，以在一邊對向一邊作旋轉的上方磨盤103、 下方磨盤104之間進行遊星齒輪運動，亦即進行自轉和公轉。在進行研光中，從噴嘴將被稱為漿液，也就是含有氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)等研磨用磨粒與界面活性劑之水等液體的渾濁液，經過設置在上方磨盤103上的貫通孔112而流到上方磨盤103、下方磨盤104的間隙中，以將磨粒送至晶圓W與上方磨盤103、下方磨盤104之間，且將上方磨盤103、下方磨盤104的形狀轉印至晶圓W。因為上、下方磨盤及載具會隨著使用而磨耗，在使用一定期間之後就必須交換。

又，為了使晶圓在變成目標的厚度時便停止加工，一邊測定晶圓的厚度一邊進行加工。作為此一邊測定晶圓的厚度一邊進行加工的方法，例如已知有水晶尺度矯正(sizing)方式(參照專利文獻2)。

此水晶尺度矯正方式，是利用在載具的保持孔中所保持的水晶與晶圓一起加工時的壓電效果的方式，且屬於一種測定方法，該方法利用水晶若變薄則振動數會變高的特性來測定水晶的厚度，藉此來間接地測定晶圓的厚度。

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平10-180624號公報

專利文獻2：日本特開平11-285969號公報

將晶圓W、及上述水晶插入載具的保持孔時，是 藉由作業者的手來進行，或者是使用機器人手臂來進行。此時，有晶圓沒有妥善地受納在載具的保持孔且因為磨盤的旋轉而從保持孔飛出而發生錯位(位置偏移)的情況(以後，稱為裝料錯位)。因此，在晶圓W及水晶插入載具的保持孔後，作業者要親手碰觸來進行確認。作業者的這種親手碰觸來進行的確認，既花時間又沒有效率。又，也可能沒有發現裝料錯位就開始加工，而造成晶圓及水晶破裂。這種問題不只發生在上述研光時，在同時研磨晶圓的雙面之雙面研磨中也同樣有可能發生。

本發明是鑒於前述問題而作成，目的在於提供一種晶圓的加工方法，在將晶圓插入且保持在載具的保持孔，並以上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有該晶圓之載具，然後同時加工晶圓的雙面時，為了防止晶圓發生破裂而以自動且高精度方是來進行保持發生異常的檢測，該保持發生異常(亦即保持異常)是加工前的晶圓裝料錯位所造成，而能夠以不須作業者親手觸碰確認的方式來謀求效率化。

為了達成上述目的，依照本發明，提供一種晶圓的加工方法，將晶圓插入且保持在載具的保持孔，並以上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有該晶圓之前述載具，然後同時加工前述晶圓的雙面，並且，該晶圓的加工方法的特徵在於：在前述晶圓的加工前，在以前述上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有前述晶圓之前述載具的狀態下，利 用雷射位移計來檢測前述上方磨盤的高度位置，而在該檢測出來的高度位置與基準位置的差值超過臨界值時，判定前述晶圓的保持發生異常而重新進行前述晶圓的保持。

若是這種方法，不須作業者親手觸碰確認，就能自動且高精度地檢測裝料錯位，而能夠一邊有效率地防止晶圓的破裂一邊進行晶圓的加工。

此時，較佳是將前述基準位置，設為：在檢測前述上方磨盤的高度位置前，在以前述上方磨盤和下方磨盤來夾住沒有保持前述晶圓之前述載具的狀態下，利用前述雷射位移計所檢測出來的前述上方磨盤的高度位置。

若這樣做，即使是繼續進行晶圓的加工而使得磨盤及載具的厚度隨時間變化(經時變化)，也能夠排除其影響而精度良好地檢測裝料錯位。

又，此時，在與保持前述晶圓之前述載具的保持孔不同的保持孔中，保持前述晶圓的厚度測定用的水晶，而能夠在前述晶圓的保持發生異常的同時，也判定前述水晶的保持發生異常。

若這樣做，在使用水晶來測定所加工的晶圓的厚度時，也能夠自動檢測水晶的裝料錯位。

又，此時，作為前述雷射位移計，較佳是使用CCD(電荷耦合元件)透過型數位雷射感測器。

若這樣做，能夠更精度良好地檢測上方磨盤的高度位置，而能夠更精度良好地檢測裝料錯位。

在本發明中，在以上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有晶圓之載具，同時加工晶圓的雙面前，在以上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有晶圓之載具的狀態下，利用雷射位移計來檢測上方磨盤的高度位置，而在該檢測出來的高度位置與基準位置的差值超過臨界值時，判定晶圓的保持發生異常而重新進行前述晶圓的保持，所以不須作業者親手觸碰確認，就能自動且高精度地檢測裝料錯位，而能夠一邊有效率地防止晶圓的破裂一邊進行晶圓的加工。

1‧‧‧研光裝置

2‧‧‧載具

3‧‧‧上方磨盤

4‧‧‧下方磨盤

5‧‧‧雷射變位計

6‧‧‧驅動手段

7‧‧‧保持孔

8‧‧‧水晶

9‧‧‧內齒輪

10‧‧‧太陽齒輪

11‧‧‧齒部

12‧‧‧軸

13‧‧‧感測器軋頭

101‧‧‧研光裝置

102‧‧‧晶圓保持用載具

103‧‧‧上方磨盤

104‧‧‧下方磨盤

107‧‧‧保持孔

109‧‧‧內齒輪

110‧‧‧太陽齒輪

111‧‧‧齒部

112‧‧‧貫通孔

W‧‧‧晶圓

第1圖是表示能夠使用本發明的工件的加工方法之研光裝置的一例之概略圖，(A)是裝置的概略圖、(B)是裝置的俯視概略圖。

第2圖是在本發明的工件的加工方法中，說明檢測裝料錯位的模樣之概略圖。

第3圖是表示本發明的工件的加工方法所使用的雷射位移計的一例之概略圖，(A)是表示雷射位移計的安裝方法的一例之圖、(B)是雷射位移計附近之放大圖。

第4圖是表示實施例的結果之圖。

第5圖是一般使用的研光裝置的概略圖，(A)是裝置的概略圖、(B)是裝置的俯視概略圖。

以下，說明本發明的實施形態，但是本發明不受限於此實施形態。

以往，例如研光或雙面研磨，這種在以上方磨盤和下方 磨盤來夾住已保持有晶圓之載具，同時加工晶圓的雙面的製程中，有可能產生晶圓沒有妥善地受納在載具的保持孔的狀態，亦即裝料錯位所造成的保持異常(保持發生異常)，所以在將晶圓W，必要時再加上水晶，插入載具的保持孔後，作業者要親手碰觸來進行確認。

本發明人為了達成不須作業者親手觸碰確認便能以自動的方式來進行的裝料錯位的檢測，進行深入檢討。其結果，想到在發生裝料錯位時，在以上方磨盤和下方磨盤來夾住載具的狀態下，上方磨盤的高度位置會從正常位置變化(亦即從正常位置偏移)，利用雷射位移計來檢測此上方磨盤的高度位置的變化，藉此便能夠高精度地檢測裝料錯位所造成的保持異常，而完成本發明。

本發明，適用於將晶圓插入且保持在載具的保持孔，並以上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有晶圓之載具，同時加工晶圓的雙面之晶圓的加工方法，例如雙面研光加工或雙面研磨等。

以下，以進行雙面研光時為例來進行說明。

第1(A)圖、第1(B)圖，是表示能夠使用本發明的工件的加工方法之研光裝置的一例之概略圖。如第1(A)圖所示，研光裝置1，具有以上、下方向對向的方式設置的上方磨盤3和下方磨盤4。在維持此上方磨盤3的停止狀態下，藉由驅動手段6來使下方磨盤4旋轉。

又，如第1(B)圖所示，下方磨盤4，在其中心部上面具有太陽齒輪10，在其周邊部設置有環狀的內齒輪9。又，保 持晶圓W之載具2的外周面，形成有與上述太陽齒輪10及內齒輪9嚙合之齒部11，而將整體作成齒輪構造。

在此載具2上，設置複數個保持孔7。要被研光的晶圓W被配置且保持在此保持孔7內。

將保持晶圓W之載具2夾入至上、下方磨盤3、4之間，並在要作旋轉的下方磨盤4與維持停止狀態的上方磨盤3之間進行遊星齒輪運動，亦即進行自轉及公轉。這樣，第1(A)圖是下方磨盤4、太陽齒輪10、內齒輪9分別旋轉之三向式(3 way type)的研光裝置，但是也能夠使用上方磨盤3、下方磨盤4、太陽齒輪10、內齒輪9分別旋轉之四向式(4 way type)的研光裝置

當使用這種研光裝置來進行研光時，首先，將要進行加工的晶圓W插入且保持在載具2的保持孔7。此時，能夠在與晶圓保持用的保持孔7不同的保持孔中，插入且保持用以測定晶圓W的厚度之水晶。例如，第1(B)圖所示，在載具的中央的保持孔中保持水晶8，而在其周圍的保持孔7中保持晶圓W。將此晶圓和水晶朝向保持孔之插入，是藉由作業者的手來進行，或者是使用機器人手臂來進行。

以這樣的方式來將保持有晶圓之載具，如第1(A)圖所示，以上方磨盤3和下方磨盤4來夾住。在此狀態下，利用雷射變位計5來檢測上方磨盤3的高度位置。然後，求得此檢測出來的高度位置與基準位置(正常位置)的差值。此處，所使用的雷射變位計的數量並沒有特別限定，但是較佳是在複數個測定點使用複數個雷射變位計來檢測高度位置。例 如，第1(A)圖所示，能夠在與上方磨盤的上、下移動一起移動的複數個軸上分別設置雷射變位計。或者，使用與載具的數量相同數量的雷射變位計，來檢測各個載具的上方部分的上方磨盤的高度位置，藉此能夠更確實地檢測裝料錯位。

這樣使用複數個雷射變位計在複數個測定點檢測高度位置，求得各個高度位置與預先設定的基準位置的差值。作為預先設定的基準位置，理想是設定成在沒有發生裝料錯位的正常狀態下的上方磨盤的高度位置。若這樣做，不論裝料錯位發生的場所為何，又，即使是在裝料錯位發生在複數個地方的情況下，也能夠更確實地檢測裝料錯位。

或者，也能將檢測出來的複數個高度位置當中的任意一點的高度位置，設定作為基準位置，且求得差值。當然，也可以僅在一點的測定點測定上方磨盤的高度位置與基準位置的差值。

又，使用雷射變位計，藉此能夠高精度地檢測上方磨盤的高度位置。

如第2圖所示，在將晶圓或水晶朝向保持孔插入而有裝料錯位的情況下，其裝料錯位的地方的上方磨盤的高度位置是從正常位置也就是基準位置算起的錯位亦即偏移(第2圖的A)，所以能夠藉由評價這些的差值來檢測裝料錯位。具體來說，對於所檢測出來的高度位置與基準位置的差值，設定臨界值，在差值超過此臨界值時，判定晶圓的保持發生異常而重新進行晶圓的保持。此差值在全部的測定點中都沒有超過臨界值時，判斷晶圓的保持正常。

以這樣的方式來排除晶圓的保持異常且開始晶圓的研光。具體來說，將被稱為漿液也就是含有氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)等研磨顆粒和界面活性劑之水等液體的渾濁液，從噴嘴經過上方磨盤3上所設置的貫通孔，流到上方磨盤3和下方磨盤4的間隙中，以將磨粒送入晶圓W與上、下方磨盤3、4之間，來研光晶圓W的雙面。

若是這種方法，不須作業者親手觸碰確認，就能自動且高精度地檢測晶圓及水晶的裝料錯位，例如，使用一種控制裝置，該控制裝置評價檢測出來的高度位置與基準位置的差值，且以在檢測到保持發生異常時停止加工的方式來進行控制，便能夠容易地自動化。藉此，能夠一邊防止晶圓的破裂，又在使用水晶時也能一邊防止水晶的破裂，並一邊進行晶圓的加工。

此時，基準位置，較佳是設為：在上方磨盤的高度位置的檢測前，在以上方磨盤和下方磨盤來夾住沒有保持前述晶圓之載具的狀態下，使用前述雷射位移計所檢測出來的上方磨盤的高度位置。

繼續進行晶圓的加工，磨盤、載具、研磨裝置的研磨布等的厚度，會因為研磨而隨時變化。又，在進行裝置的清掃或維修後，磨盤的位置也可能有少許的改變。亦即，應已設定作為正常位置之基準位置，可能從正常位置錯位(發生偏移)。但是，以這樣的方式，在晶圓的加工前每次進行重設，以將基準位置重新設定在正常位置，藉此，能夠確實且精度良好地檢測裝料錯位。

又，這樣，不是在上方磨盤的高度位置的檢測前每次檢測上方磨盤的位置且進行基準位置的重設，而也能夠在上次的晶圓的加工中已判斷為正常的狀態下將上方磨盤的高度位置，設定作為下次的加工中的基準位置，而能夠縮短基準位置的設定的時間。

又，此時，如第3(A)圖、第3(B)圖所示，作為雷射位移計5，較佳是使用CCD透過型數位雷射感測器。再者，在與上方磨盤3的上下移動一起連動之作上下移動的軸12上，設置感測器軋頭(sensor dog)13，且在以上方磨盤和下方磨盤來夾住保持有晶圓之載具的狀態下，如第3(B)圖所示，預先以會遮住雷射光的方式來將此感測器軋頭13進行定位。

若這樣做，能夠以更好的精度來檢測上方磨盤的高度位置，而能夠以更好的精度來檢測裝料錯位。又，不論研光裝置，雙面研磨裝置等裝置的不同、或構造的不同，都能夠容易地應用本發明的晶圓加工方法。

又，不是僅在晶圓的加工前，在晶圓的加工中也能夠如上述地評價上方磨盤的高度位置與基準位置的差值，且能夠檢測晶圓，必要再加上水晶，從保持孔飛出等的異常。

[實施例]

以下，藉由本發明的實施例及比較例所示而更具體說明本發明，但本發明不受限於此。

(實施例)

使用如第1(A)圖、第1(B)圖所示的研光裝置，依照本發明的晶圓的加工方法，研光直徑300mm的矽晶圓且評價裝料 錯位的檢測精度。此時，使用CCD透過型數位雷射感測器(KEYENCE公司製的IG028)作為雷射變位計，如第3圖所示，將兩個感測器分別設置在對向的軸上。使用此感測器重複進行精度確認，而有平均0.01μm，最大與最小的差值是0.06μm的精度。

首先，在以上方磨盤和下方磨盤來夾住沒有保持晶圓之載具的狀態下，使用雷射位移計來檢測的前述上方磨盤的高度位置，設定為基準位置。然後，將晶圓的厚度測定用的水晶，插入如第1(B)圖所示的載具的中央的保持孔中，且將四片矽晶圓，分別插入其周圍的保持孔中。

之後，在以上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有晶圓之載具的狀態下，利用雷射位移計來檢測上方磨盤的高度位置，求得此檢測的高度位置與基準位置的差值。又，將臨界值設定為0.15mm，在差值超過此臨界值時，將該檢測視為保持異常(保持發生異常)。再者，排除保持異常後才會進行晶圓的研光。

第4圖表示重覆地進行上述後的結果。如第4圖所示，檢測到兩次的晶圓的保持發生異常，兩次都是實際發生裝料錯位。此外全部判定為正常，實際上在晶圓的研光中沒有發生破裂。亦即，裝料錯位的檢測率是100%。

這樣的本發明的晶圓的加工方法，能夠確定是為了防止晶圓的破裂而自動且高精度地進行保持異常的檢測，該保持異常是加工前的晶圓的裝料錯位所造成，而能夠以不須作業者親手觸碰確認的方式來謀求效率化。

(比較例)除了是由作業者親手進行裝料錯位的檢測之外，與實施例以同樣的條件來進行矽晶圓的研光。其結果，因為沒發現裝料錯位而發生了一件的晶圓的破裂。

另外，本發明並沒有受到上述實施形態的限制，上述實施形態是例子，只要是與本發明的申請專利範圍記載的技術特徵具有實質上相同的構成，且發揮同樣的作用功效，不管是什麼都包含在本發明的技術範圍中。

1‧‧‧研光裝置

2‧‧‧載具

3‧‧‧上方磨盤

4‧‧‧下方磨盤

5‧‧‧雷射變位計

6‧‧‧驅動手段

7‧‧‧保持孔

W‧‧‧晶圓

Claims (4)

1. 一種晶圓的加工方法，將晶圓插入且保持在載具的保持孔，並以上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有該晶圓之前述載具，然後同時加工前述晶圓的雙面，並且，該晶圓的加工方法的特徵在於：在前述晶圓的加工前，在以前述上方磨盤和下方磨盤來夾住已保持有前述晶圓之前述載具的狀態下，利用雷射位移計來檢測前述上方磨盤的高度位置，而在該檢測出來的高度位置與基準位置的差值超過臨界值時，判定前述晶圓的保持發生異常而重新進行前述晶圓的保持，其中，作為前述雷射位移計，是使用CCD透過型數位雷射感測器，在與前述上方磨盤的上下移動一起連動之作上下移動的軸上，設置感測器軋頭，且在以前述上方磨盤和前述下方磨盤來夾住已保持有前述晶圓之前述載具的狀態下，預先以會遮住前述CCD透過型數位雷射感測器的雷射光的方式來將前述感測器軋頭進行定位。
2. 如請求項1所述之晶圓的加工方法，其中，將前述基準位置，設為：在檢測前述上方磨盤的高度位置前，在以前述上方磨盤和下方磨盤來夾住沒有保持前述晶圓之前述載具的狀態下，利用前述雷射位移計所檢測出來的前述上方磨盤的高度位置。
3. 如請求項1所述之晶圓的加工方法，其中，在與保持前 述晶圓之前述載具的保持孔不同的保持孔中，保持前述晶圓的厚度測定用的水晶，而在前述晶圓的保持發生異常的同時，也判定前述水晶的保持發生異常。
4. 如請求項2所述之晶圓的加工方法，其中，在與保持前述晶圓之前述載具的保持孔不同的保持孔中，保持前述晶圓的厚度測定用的水晶，而在前述晶圓的保持發生異常的同時，也判定前述水晶的保持發生異常。