TWI685030B - 半導體晶圓的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種半導體晶圓的製造方法，包含：自晶棒切割出複數個晶圓的切割步驟、將經切割出的複數個晶圓之外周部予以倒角的倒角步驟以及將以載體支承外周部的晶圓之雙面予以研磨的雙面研磨步驟，其中在切割步驟後，於倒角步驟前包含將複數個晶圓的翹曲方向排列到一個方向上的翹曲方向調整步驟；在翹曲方向調整步驟之後，在複數個晶圓的翹曲方向經排列到一個方向上的狀態下，實施倒角步驟以及雙面研磨步驟。藉此，即使在雙面研磨步驟之前實施將晶圓的翹曲方向排列到一個方向上的步驟的情況下，也能抑制雙面研磨後的晶圓的平坦度的惡化。

Description

半導體晶圓的製造方法

本發明係關於半導體晶圓的製造方法。

以往，矽晶圓等的半導體晶圓的製造是自切割矽晶棒製作晶圓開始，實施晶圓的倒角、拋光、蝕刻、研磨以及洗淨等的各個步驟而進行。更進一步，為了嘗試使形成裝置的晶圓表面無缺陷化，利用藉由例如氣相磊晶法而於晶圓表面使磊晶層成長的技術（參考專利文獻1）。

然而，於矽晶圓上使磊晶層成長的情況下，矽晶圓與磊晶層之間的關係，在互相的參雜濃度為相異的情況下，各自所構成的原子的晶格數則不相同。因此，在表面施有磊晶成長的矽晶圓則容易發生翹曲之事為人所知。

作為其對策，利用在磨削步驟及研磨步驟中之至少一個，加工而使矽晶圓的中央部形成碗狀的凹陷，使晶圓發生翹曲的方法（參考專利文獻2）。如此一來，由於藉由在磨削步驟等中所發生的翹曲能抵消矽晶圓與磊晶層的參雜濃度的差異所產生的應力的緣故，能抑制磊晶晶圓的大翹曲的發生。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］

［專利文獻1］日本特開平6-112120號公報 ［專利文獻2］日本特開2008-140856號公報

［發明所欲解決之問題］ 然而，專利文獻2所揭露的方法，若不是利用單面吸附機構支承晶圓的單面的磨削或是研磨步驟則無法對應。因此，有必要有一種技術，即使是在未具有單面吸附機構且具有研磨晶圓的雙面的雙面研磨等步驟的半導體晶圓的製造方法中，仍能抑制磊晶成長後的大翹曲的發生。

於此，在測定晶圓的翹曲的方向，照射決定正反的雷射標記之前或雙面研磨之前，若有必要，則翻轉晶圓而使翹曲的方向排列到一個方向上之後才使磊晶層成長的方法係被想到。在磊晶成長用晶圓的情況下，能使晶圓的翹曲的方向成為向下側凸的方向。但是，對於為了排列翹曲的方向而經翻轉的晶圓，實施利用載體的雙面研磨，則有平坦度會惡化的問題。再者，為了阻止如此在雙面研磨時的平坦度的惡化，雖然於雙面研磨後排列晶圓的翹曲的方向，之後照射雷射標記的方法亦被考慮，但是在此情況下，由於雷射標記的碎片，會發生晶圓的平坦度的惡化。

鑒於如前述的問題，本發明的目的係提供一種半導體晶圓的製造方法，即使在雙面研磨步驟之前實施將晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上的步驟的情況下，也能抑制雙面研磨後的晶圓的平坦度的惡化。 ［解決問題之技術手段］

為了達成上述目的，本發明提供一種半導體晶圓的製造方法，包含：一切割步驟，自晶棒切割出複數個晶圓；一倒角步驟，將經切割出的該複數個晶圓之外周部予以倒角；以及一雙面研磨步驟，對經倒角後的該複數個晶圓，使用一用於支承該晶圓之外周部的載體而予以支承，對經以該載體而支承外周部的該晶圓之雙面予以研磨，其中在該切割步驟之後，於該倒角步驟之前包含一翹曲方向調整步驟，將該複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上；在該翹曲方向調整步驟之後，在該複數個晶圓的翹曲的方向經排列到一個方向上的狀態下，實施該倒角步驟以及該雙面研磨步驟。

如此一來，在該切割步驟之後，於該倒角步驟之前，藉由將複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上，而能抑制在雙面研磨步驟中的雙面研磨後的晶圓的平坦度的惡化。

此時，在該翹曲方向調整步驟中，能藉由判別該複數個晶圓的翹曲的方向，基於該判別結果，將該複數個晶圓中一部分的晶圓予以翻轉，而使該複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上。

更具體而言，在翹曲方向調整步驟之中，如此一來能將複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上。 〔對照先前技術之功效〕

本發明的半導體晶圓的製造方法，即使在雙面研磨步驟之前實施將晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上的步驟的情況下，也能抑制雙面研磨後的晶圓的平坦度的惡化。

以下，雖然對本發明的實施方式進行說明，但本發明並非限定於此。

如同上述，關於為了將晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上而在雷射標記前經進行翻轉的晶圓，在實施使用載體的雙面研磨的情況下，觀察到有平坦度的大幅度的惡化。於是，本發明發明人們著眼於晶圓的端面形狀而進行各種實驗。

其結果，徹查出：晶圓端部的上部及下部的加工量差異的關係為上下非對象的倒角形狀與載體的接觸晶圓的端面的形狀之間的嚙合，會由於在雙面研磨之前翻轉晶圓而發生變化。然後徹查出：此嚙合的變化會與在雙面研磨中的晶圓的平坦度的惡化有所關連。於是，本發明發明人等找出：藉由於倒角加工前將該晶圓的方向排列到一個方向上，能抑制使用載體的雙面研磨後的平坦度的惡化，而完成了本發明。

以下參考第1圖與第2圖而說明本發明的半導體晶圓的製造方法。如第1圖所示，本發明的半導體晶圓的製造方法至少包含：自晶棒切割出複數個晶圓的切割步驟（第1圖的S101）、將複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上的翹曲方向調整步驟（第1圖的S102）、將經切割出的複數個晶圓之外周部予以倒角的倒角步驟（第1圖的S103）以及將晶圓雙面予以研磨的雙面研磨步驟（第1圖的S104）。

首先，進行切割步驟（第1圖的S101）。在此步驟中，將矽晶棒等的晶棒切割成複數片的晶圓。切割能使用線鋸而進行。藉由線鋸而切割晶棒的情況下，形成線列的具有溝槽的滾筒或晶棒本體，由於其他各部位的熱膨脹的影響，在晶棒的兩端會做成具有相反方向的翹曲的晶圓。另外，在本發明中得以使用的切割裝置並非限定於線鋸。線鋸以外，亦可使用具備內周刃或帶鋸的切割裝置。

接著，在切割步驟（第1圖的S101）之後、倒角步驟（第1圖的S103）之前，進行翹曲方向調整步驟（第1圖的S102）。在翹曲方向調整步驟中，能藉由例如以下的方法而將複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上。

首先，判別複數個晶圓的翹曲的方向。各個晶圓的翹曲的方向，能將Bow作為指標來評價。Bow係自晶圓中心的基準面至晶圓中點的中心面的位移量的數值。若Bow的值為負值，則能判斷晶圓的翹曲是向下側凸，相反地，Bow的值為正值，則能判斷晶圓的翹曲為向上側凸。Bow的測定能使用SBW-330（Kobelco Research Institute製）等的測定裝置。

接下來，基於複數個晶圓的翹曲的方向的判別結果，藉由將複數個晶圓之中的一部分的晶圓予以翻轉，而將複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上。此時，複數個晶圓的翹曲的方向排列為向下側凸或向上側凸中任一種方向皆可。晶圓的翻轉作業能使用附加於SBW-330等的測定裝置的翻轉機構而進行。

實施翹曲方向調整步驟之後，實施倒角步驟（第1圖的S103）。在本發明的半導體晶圓的製造方法之中，在此倒角步驟中，在複數個晶圓的翹曲的方向已排列到一個方向上的狀態下，將晶圓的外周部予以倒角。

在倒角步驟的實施後，實施雙面研磨步驟（第1圖的S104）。在本發明的半導體晶圓的製造方法之中，雙面研磨步驟亦是在複數個晶圓的翹曲的方向已排列到一個方向上的狀態下，將晶圓的雙面予以研磨。於雙面研磨中，例如，可使用如第2圖的雙面研磨裝置。

如第2圖所示，雙面研磨裝置10具有上下相對而設置的上定盤11及下定盤12，於各定盤11、12分別貼附有研磨布13。於上定盤11與下定盤12之間的中心部設置有太陽齒輪14，於周緣部設置有環狀的內齒輪15。晶圓W係藉由被插入於載體16的支承孔而使外周部受支承，而夾於上定盤11與下定盤12之間。

再者，太陽齒輪14以及內齒輪15的各齒部係與載體16的外周齒嚙合，伴隨著上定盤11以及下定盤12藉由驅動源而旋轉，載體16在自轉的同時繞著太陽齒輪14公轉。此時，以載體16的支承孔而支承外周部的晶圓W，藉由滑接於上下的研磨布13而使兩個表面同時受研磨。另外，於晶圓W的研磨時，自未圖示的噴嘴供給研磨漿至晶圓W。

在本發明中，在倒角步驟的實施之前，將複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上。因此，在以載體16支承晶圓W的外周部的同時所進行的雙面研磨中，晶圓的倒角形狀與載體的接觸於晶圓的端面的形狀（第2圖的研磨裝置10之中載體16的支承孔的內周面的形狀）的嚙合，對於各晶圓皆為相同。因此，即使在實施將晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上的步驟的情況下，也能抑制由於雙面研磨而發生的晶圓的平坦度的惡化。

另外，本發明的半導體晶圓的製造方法，除了切割步驟、翹曲方向調整步驟、倒角步驟以及雙面研磨步驟之外，亦可包含在半導體晶圓的製造之中一般被使用的其他的步驟。例如，亦可包含：倒角步驟後的為了將晶圓平坦化的拋光步驟、去除由於拋光所造成的損傷的蝕刻步驟、或是於雙面研磨步驟的晶圓的表面照射雷射而標記的雷射標記步驟等。 ［實施例］

以下表示本發明的實施例以及比較例而更具體地說明本發明，但是本發明並非限定於此實施例。

［實施例］ 依照本發明的半導體晶圓的製造方法而製造半導體晶圓。 實施例係以切割步驟、翹曲方向調整步驟、倒角步驟、拋光步驟、雷射標記步驟以及雙面研磨步驟的順序而實施。

在切割步驟之中，實施例以及後述的比較例皆將以CZ法（柴氏提拉法）所製造的直徑300mm的矽晶棒藉由線鋸切割而製作晶圓。

在翹曲方向調整步驟之中，將翹曲的方向排列成在全部的晶圓成為向下側凸的方向。此時，以SBW-300測定各個晶圓的Bow值，判別翹曲的方向。然後，使用附加在SBW-330的翻轉機構將翹曲的方向為向上側凸的晶圓予以翻轉，而使晶圓的翹曲的方向排列到向下側凸的方向。

在實施例之中，在複數個晶圓的翹曲的方向經排列到一個方向上的狀態下，實施倒角步驟以及雙面研磨步驟。

雙面研磨步驟的結束後，為了對在翹曲方向調整步驟中所翻轉的晶圓的雙面研磨後的平坦度予以評價，測定SFQR（Site front surface referenced least squares range）。SFQR係為在表面上決定任意大小的小區塊，於此小區塊以最小平方法所求得的面作為基準面時，相對於此基準面的正以及負的偏差的範圍。再者，SFQR的測定係使用Wafer Sight（KLA-TENCO公司製）。

於第3圖表示實施例的SFQR的測定結果。如第3圖所示，SFQR=21~24nm的晶圓的比率為最多，其比率超過30%。再者，SFQR=36nm之前的累積頻率則達到100%。自此結果可得知，在倒角步驟之前，若以將晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上的本發明的半導體晶圓的製造方法，可抑制雙面研磨所致的平坦度的惡化，而能高比率地得到平坦性良好的半導體晶圓。

［比較例］ 在半導體晶圓的製造之中的各個製造步驟的順序為：切割步驟、倒角步驟、翹曲方向調整步驟、拋光步驟、雷射標記步驟以及雙面研磨步驟的順序，亦即，除了於倒角加工後實施翹曲方向調整步驟以外，以與實施例相同的條件製造半導體晶圓。更進一步，以與實施例相同的方法，對在翹曲方向調整步驟中所翻轉的晶圓的雙面研磨後的SFQR予以測定。

於第4圖表示比較例的SFQR的測定結果。SFQR=33~36nm的晶圓的比率為最多，其比率為20%。然後，累積頻率在SFQR=60nm終於達到100%。由此可見，在比較例之中，與實施例相比，平坦性更為惡化的半導體晶圓的比率變高。

此外，本發明並不限定於上述的實施例。上述實施例為舉例說明，凡具有與本發明的申請專利範圍所記載之技術思想實質上同樣之構成，產生相同的功效者，不論為何物皆包含在本發明的技術範圍內。

10．．．雙面研磨裝置11．．．上定盤12．．．下定盤13．．．研磨布14．．．太陽齒輪15．．．內齒輪16．．．載體W．．．晶圓

第1圖係顯示本發明的半導體晶圓的製造方法的一範例的流程圖。 第2圖係顯示得以在本發明的半導體晶圓的製造方法的雙面研磨步驟中使用的雙面研磨裝置的一範例的示意圖。 第3圖係顯示在實施例中的雙面研磨後的晶圓的SFQR的測定結果的圖。 第4圖係顯示在比較例中的雙面研磨後的晶圓的SFQR的測定結果的圖。

Claims (2)

1. 一種半導體晶圓的製造方法，包含：一切割步驟，自晶棒切割出複數個晶圓；一倒角步驟，將經切割出的該複數個晶圓之外周部予以倒角；以及一雙面研磨步驟，對經倒角後的該複數個晶圓，使用一用於支承該晶圓之外周部的載體而予以支承，對經藉由被插入於該載體的一支承孔而使外周部受支承的該晶圓之雙面予以研磨，其中在該切割步驟之後，於該倒角步驟之前包含一翹曲方向調整步驟，將該複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上；在該翹曲方向調整步驟之後，在該複數個晶圓的翹曲的方向經排列到一個方向上的狀態下，實施該倒角步驟以及該雙面研磨步驟。
2. 如請求項1所述的半導體晶圓的製造方法，其中在該翹曲方向調整步驟中，藉由判別該複數個晶圓的翹曲的方向，基於該判別結果，將該複數個晶圓中一部分的晶圓予以翻轉，而使該複數個晶圓的翹曲的方向排列到一個方向上。

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