CN108885981B - 晶圆的制造方法及晶圆 - Google Patents

Abstract

包括：树脂层形成工序，在晶圆(W)的一个面(W1)上形成树脂层(R)；第1平面磨削工序，经由树脂层(R)保持一个面(W1)，平面磨削另一个面(W2)；树脂层去除工序，去除树脂层(R)；以及第2平面磨削工序，保持另一个面(W2)，平面磨削一个面(W1)，树脂层形成工序以满足以下式(1)的方式形成树脂层(R)。T/X＞30……(1)，X：晶圆上的波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅，T：树脂层的最厚部分的厚度。

Description

晶圆的制造方法及晶圆

技术领域

本发明涉及一种晶圆的制造方法及晶圆。

背景技术

近年来，作为将有起伏的晶圆平坦化的技术，已知有以下的方法。

首先，在晶圆的一个面涂布固性树脂，将固性树脂加工成平坦并进行固化。然后，保持着固性树脂的平坦面来磨削晶圆的另一个面，在去除固性树脂之后或者不去除固性树脂的状态下，保持着平坦化后的另一个面来磨削晶圆的一个面。另外，在以下有时将上述技术称为“树脂粘贴磨削”。

并且，正在进行应用了这种树脂粘贴磨削的进一步平坦化的研究(例如参考专利文献1～4)。

专利文献1中揭示了涂布厚度为40μm以上且小于300μm的固性树脂的内容。

专利文献2中揭示了以10μm～200μm的厚度涂布具有特定的特性的固性树脂的内容。

专利文献3中揭示了以下内容：在吸引并保持晶圆的一个面来矫正晶圆的起伏而磨削另一个面之后，吸引并保持另一个面而磨削一个面，由此在双面形成同等的磨削变形，然后进行树脂粘贴磨削。

专利文献4中揭示了反覆进行树脂粘贴磨削的内容。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-269761号公报

专利文献2：日本特开2009-272557号公报

专利文献3：日本特开2011-249652号公报

专利文献4：日本特开2015-8247号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，半导体器件的制造工艺中，晶圆上形成好多层的金属或绝缘膜层。形成于该晶圆上的各层的膜厚均匀性影响器件的性能，因此在各层的形成之后马上通过CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)来进行平坦化。然而，若晶圆上有起伏，则CMP的精度下降，从而导致形成膜厚不均匀的层。尤其，波长为10mm以上且100mm以下的起伏对CMP精度带来较大的影响。

然而，在专利文献1～3的方法中，没有考虑晶圆的起伏的大小而进行磨削，因此起伏大的情况下，可能无法充分地平坦化。因此有可能无法充分减小起伏而不能适当地制造半导体器件。

并且，在专利文献4的方法中，进行多次树脂粘贴磨削，因此可能导致制造效率降低。

本发明的目的在于提供一种即使在晶圆的起伏大的情况下也能够以不会降低制造效率并且不会对半导体器件的制造造成影响的方式进行平坦化的晶圆的制造方法及晶圆。

用于解决技术问题的方案

本发明的晶圆的制造方法的特征在于，包括：树脂层形成工序，将固性树脂涂布在从单晶锭切出来的晶圆或经抛光的晶圆的一个面来形成树脂层；第1平面磨削工序，经由所述树脂层保持所述一个面，平面磨削所述晶圆的另一个面；树脂层去除工序，去除所述树脂层；以及第2平面磨削工序，保持所述另一个面，平面磨削所述一个面，所述树脂层形成工序以满足以下式(1)的方式形成所述树脂层。

T/X＞30……(1)

X：所述晶圆上的波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅

T：所述树脂层的最厚部分的厚度

根据本发明，即使是对半导体器件制造有影响的波长(10mm以上且100mm以下)的起伏大的晶圆，也能够通过基于上述式(1)的厚度的树脂层而充分地吸收一个面的起伏。因此，经由充分吸收了该起伏的树脂层来保持一个面，由此能够在第1平面磨削工序中，将另一个面制成充分去除了起伏的平坦面。并且，保持充分地去除了起伏的另一个面，而平面磨削一个面，由此能够将这一个面也制成充分去除了起伏的平坦面。并且，只进行1次树脂粘贴磨削即可，因此制造效率不会下降。

因此，能够提供一种即使在晶圆的起伏大的情况下也能够以不降低制造效率并且不会对半导体器件的制造造成影响的方式进行平坦化的晶圆的制造方法。

在本发明的晶圆的制造方法中，在所述树脂层形成工序中，优选以满足以下式(2)的方式形成所述树脂层。

T/X＜230……(2)

在此，在树脂层厚度过厚而不满足上述式(2)的情况下，有可能第1平面磨削工序中树脂层会弹性变形，而无法充分去除另一个面的起伏。并且，在保持没有充分去除起伏的另一个面而进行的第2平面磨削工序中，也有可能无法充分去除一个面的起伏。

根据本发明，以满足上述式(2)的方式形成适当厚度的树脂层，因此能够抑制在第1平面磨削工序中树脂层弹性变形，并且能够将另一个面制成充分去除了起伏的平坦面。并且，在其后的第2平面磨削工序中，也能够将一个面制成充分去除了起伏的平坦面。因此，能够可靠地获得平坦度高的晶圆。

本发明的晶圆的特征在于，波长为10mm以上且100mm以下的起伏的振幅小于0.5μm。

根据本发明，对半导体器件的制造有影响的波长的起伏的振幅小于0.5μm，因此能够提供对半导体器件的制造不造成影响的晶圆。

本发明的晶圆的特征在于，以平坦度测量器Wafersight2(KLA-Tencor公司制)的高阶形状模式来测量面形状时，10mm×10mm位置处的形状曲率的最大值为1.2nm/mm²以下。

在此，“Shape Curvature(形状曲率)”是表示晶圆的弯曲的指标，表示二次近似的近似面相对于划分成指定的位置尺寸(在本发明中是10mm×10mm)的面的曲率。因此，形状曲率越大，晶圆则具有越大的起伏。

根据本发明，10mm×10mm位置处的形状曲率的最大值为1.2nm/mm²以下，因此能够提供能适当地制造出半导体器件的晶圆。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所涉及的晶圆的制造方法的流程图。

图2A是所述晶圆的制造方法的说明图。

图2B是所述晶圆的制造方法的说明图。

图2C是所述晶圆的制造方法的说明图。

图3A是所述晶圆的制造方法的说明图。

图3B是所述晶圆的制造方法的说明图。

图3C是所述晶圆的制造方法的说明图。

图4是表示本发明的实施例的晶圆的制造方法与形状曲率的关系的图表。

图5是表示所述实施例的晶圆的制造方法与波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅的关系的图表。

图6是表示所述实施例的T/X与形状曲率的关系的图表。

具体实施方式

参考附图对本发明的一实施方式进行说明。

[晶圆的制造方法]

如图1所示，在晶圆的制造方法中，首先以线锯切断硅、碳化硅、砷化镓、蓝宝石等的单晶锭(以下简称为“锭”)，获得多个晶圆(步骤S1：切片工序)。

接着，以抛光(lapping)装置同时对晶圆的双面进行平坦化加工(步骤S2：抛光工序)，并进行倒角(步骤S3：倒角工序)。

此时，难以仅通过抛光工序来将晶圆充分地平坦化，因此如图2A所示，会得到在一个面W1及另一个面W2上产生起伏W11、W21的晶圆W。

然后，如图1所示，进行树脂粘贴磨削工序，所述树脂粘贴磨削工序包括：树脂层形成工序(步骤S4)，在晶圆W的一个面W1涂布固性树脂来形成树脂层R(参考图2B)；第1平面磨削工序(步骤S5)，经由树脂层R保持一个面W1，平面磨削晶圆W的另一个面W2；树脂层去除工序(步骤S6)，去除树脂层R；以及第2平面磨削工序(步骤S7)，保持另一个面W2，平面磨削一个面W1。

在树脂层形成工序中，首先测量一个面W1及另一个面W2的表面形状，并求出波长为10mm以上且100mm以下的起伏W11的最大振幅X及晶圆W的面内厚度的不均(TTV：TotalThickness Variation，总厚度变动)V。另外，起伏W11及起伏W21是几乎对称的形状，因此它们的最大振幅也几乎相同。

接着，求出满足以下式(1)的树脂层R的厚度。

T/X＞30……(1)

T：树脂层R的最厚的部分的厚度

此时，树脂层R的厚度优选满足以下式(2)。

T/X＜230……(2)

并且，根据以下的式(3)，求出第1、第2平面磨削工序中的另一个面W2、一个面W1的加工余量最小值P。

P＝X+V……(3)

其中，关于最大振幅X、面内厚度不均V，若能够从锭的切片条件或相同的批次的晶圆W的测量结果推测，则也可以使用其推测值。

接着，使用如图2B所示的保持按压装置10，形成树脂层R。

首先，在高平坦化的平板11上滴下作为树脂层R的固性树脂。另一方面，如图2B的实线所示，保持机构12用保持面121吸引并保持晶圆W的另一个面W2。

接着，使保持机构12下降，如图2B的双点划线所示，将晶圆W的一个面W1按压到固性树脂。然后，解除保持机构12对晶圆W的压力，在不使晶圆W弹性变形的状态下，将固性树脂固化在一个面W1上。通过以上的工序，与和一个面W1接触的面相反的一侧的面成为平坦面R1，并且形成最厚的部分的厚度满足上述式(1)、(2)的树脂层R。

另外，作为将固性树脂涂布到晶圆W的方法，能够采用：将晶圆W的一个面W1朝上，在一个面W1上滴下固性树脂，旋转晶圆W，由此使固性树脂扩展到一个面W1整个面的旋转涂布法；在一个面W1上配置丝网板(screen plate)，将固性树脂载置于丝网板上，再以刮刀涂布的丝网印刷法；通过利用电喷涂沉积法喷涂到一个面W1整个面的方法等来涂布固性树脂后，将高平坦化的平板11按压到固性树脂的方法。从加工后容易剥离这点考虑，固性树脂优选热固性树脂，热可逆性树脂，感光性树脂等固性树脂。尤其，从不施加热应力这点考虑，优选感光性树脂。本实施方式中，作为固性树脂使用了UV固化树脂。并且，作为其他的具体的固性树脂的材质，能够举出合成橡胶或粘结剂(例如蜡等)等。

在第1平面磨削工序中，使用图2C所示的平面磨削装置20，平面磨削另一个面W2。

首先，若在真空卡盘工作台(vacuum chuck table)21的高平坦化的保持面211上，以平坦面R1朝下的状态下载置晶圆W，则真空卡盘工作台21吸引并保持晶圆W。

接着，如图2C的实线所示，将在下表面设置有磨具22的平板23朝晶圆W的上方移动。然后，一边旋转平板23一边使其下降，并且旋转真空卡盘工作台21，如图2C的双点划线所示，通过使磨具22与另一个面W2接触，从而平面磨削另一个面W2。然后，当加工余量达到加工余量最小值P以上时，结束平面磨削。通过以上的工序，另一个面W2成为充分去除了起伏的平坦面。

在树脂层去除工序中，如图3A所示，将形成于晶圆W的一个面W1的树脂层R从晶圆W剥下来。此时，可以使用溶剂化学地去除树脂层R。

在第2平面磨削工序中，如图3B所示，使用与第1平面磨削工序相同的平面磨削装置20，平面磨削一个面W1。

首先，若在高平坦化的另一个面W2朝下的状态下将晶圆W载置于保持面211，则真空卡盘工作台21吸引并保持晶圆W，如图3B中实线所示，一边旋转朝向晶圆W的上方移动的平板23一边使其下降，并且旋转真空卡盘工作台21，如图3B中双点划线所示，平面磨削一个面W1。然后，当加工余量达到加工余量最小值P以上时，结束平面磨削，由此一个面W1成为充分去除了起伏的平坦面。

通过以上的树脂粘贴磨削工序，充分地去除起伏W11、W21，如图3C所示，获得了一个面W1及另一个面W2均高平坦化的晶圆W。

该所获得的晶圆W具有以下特性：波长为10mm以上且100mm以下的起伏的振幅小于0.5μm,并且当以平坦度测量器Wafersight2的高阶形状(High Order Shape)模式测量时，10mm×10mm位置(site)处的形状曲率(以下，简称为“形状曲率”)的最大值为1.2nm/mm²以下。

接着，如图1所示，为了去除在倒角时或树脂粘贴磨削时产生且残留在晶圆W上的加工变质层等，进行蚀刻(步骤S8：蚀刻工序)。

然后，进行镜面研磨工序，结束晶圆的制造方法，所述镜面研磨工序包括：使用双面研磨装置研磨晶圆W的双面的一次研磨工序(步骤S9)及使用单面研磨装置研磨晶圆W的双面的最终研磨工序(步骤S10)。

[实施方式的作用效果]

如上述，根据上述式(1)使用将晶圆W的起伏W11的振幅考虑在内的厚度的树脂层R，进行树脂粘贴磨削工序，因此能够充分地去除一个面W1及另一个面W2上的起伏W11、W21。而且，因为仅进行1次树脂粘贴磨削工序即可，因此制造效率不下降。因此，能够提供一种即使在晶圆W的起伏大的情况下，也能够以不降低制造效率并且不对半导体器件的制造造成影响的方式进行平坦化的晶圆W的制造方法。

尤其，因为以满足上述式(2)的方式设定了树脂层R的厚度，因而能够可靠地获得平坦度高的晶圆W。

[变形例]

另外，本发明并不只限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够做各种改良及设计的变更等，此外，本发明实施时的具体的顺序及构造等，在能够达成本发明的目的的范围内也可以设成其他的构造等。

例如，也可以不进行抛光工序，而在至少满足上述式(1)的条件下进行树脂粘贴磨削工序。即使在这种情况下，也能够获得具有上述特性的晶圆W。

并且，树脂层R的去除，可以不用剥离，而是通过作为树脂层去除工序的第2平面磨削工序中的磨削来去除。

实施例

接着，通过实施例更详细地对本发明进行说明，但本发明并不受这些例子的任何限定。

[晶圆的制造方法与形状曲率及波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅的关系]

〔晶圆的制造方法〕

{实施例1}

首先，进行图1所示的切片工序，准备了直径300mm且厚度约900μm的晶圆。接着，对这些晶圆进行了抛光工序和倒角工序。在抛光工序中，使用浜井产业股份有限公司制的抛光装置(HAMAI32BN)，不使用研磨布，以含有氧化铝磨粒的浆(slurry)进行了抛光。

然后，使用股份有限公司kobelco科研公司制的晶圆平坦度·形状测量器(SBW)，测量晶圆的一个面的形状，进行频率分析，由此求出了抛光工序后的波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅X。如表1所示，最大振幅X是0.9μm。

[表1]

然后，进行了树脂粘贴磨削工序。在树脂层形成工序中，涂布UV固化树脂，以UV照射来使其固化，由此形成了树脂层。如表1所示，树脂层的最厚部分的厚度T是80μm，T/X是满足上述式(1)的88.9。另外，使用股份有限公司mitutoyo公司制的线性测量计(LGF)，测量树脂粘贴前的晶圆的厚度和树脂粘贴后的晶圆及树脂的合计厚度，从它们的差分求出了厚度T。

然后，进行了第1平面磨削工序，树脂层去除工序，第2平面磨削工序。在第1、第2平面磨削工序中，使用股份有限公司Disco制的磨削装置(DFG8360)，分别以加工余量20μm来进行了平面磨削。

然后，从蚀刻工序进行到镜面研磨工序。

{实施例2}

首先，进行了切片工序，准备了直径300mm且厚度约900μm的晶圆。如表1所示，切片工序后的波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅X是1.5μm。

然后，不进行抛光工序，如表1所示，除了形成了T/X为满足上述式(1)的53.3的树脂层以外，在与实施例1相同的条件下，从树脂粘贴磨削工序进行到镜面研磨工序。

{比较例1}

如表1所示，除了形成了T/X为不满足上述式(1)的27.8的树脂层以外，在与实施例1相同的条件下，从切片工序进行到镜面研磨工序。

{比较例2}

如表1所示，代替树脂粘贴磨削工序而进行了不会形成树脂的磨削，即只执行树脂粘贴磨削工序中的第1、第2平面磨削工序，除了这点以外，在与实施例1相同的条件下，从切片工序进行到镜面研磨工序。另外，第1、第2平面磨削工序中的加工余量是20μm。

〔评价〕

在实施例1、2、比较例1、2的条件下，分别处理各4片的晶圆，然后进行了评价。

{形状曲率}

在平坦度测量器Wafersight2(KLA-Tencor公司制)的高阶形状模式下测量各晶圆的面形状，评价了形状曲率的最大值。将其评价结果示于图4。

如图4所示，在T/X满足上述式(1)的实施例1、2中，均为1.2nm/mm²以下，T/X越大而值就越小。另一方面，在T/X不满足上述式(1)的比较例1及不进行树脂粘贴磨削工序的比较例2中，均超过1.2nm/mm²。

{波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅}

以与求出实施例1的抛光工序后的起伏的最大振幅X时相同的方法，求出波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅并进行了评价。将其评价结果示于图5。

如图5所示，在T/X满足上述式(1)的实施例1、2中，均小于0.5μm，T/X越大而值就越小。另一方面，在T/X不满足上述式(1)的比较例1及不进行树脂粘贴磨削工序的比较例2中，均超过0.5μm。

{总结}

从以上内容能够确认到以下内容：不管是从切片工序进行到抛光工序为止的晶圆还是不进行抛光工序的晶圆，均通过在T/X满足上述式(1)的条件下进行树脂粘贴磨削工序，能够提供制造效率及平坦度高且能适当地制造出半导体器件的晶圆。

另外，在本实施例中，虽然对镜面研磨工序后的晶圆进行评价，但也能够推测出刚进行树脂粘贴磨削工序(比较例2中是第1、第2平面磨削工序)后的形状也变得与图4及图5所示的形状几乎相同。其理由是因为相较于抛光工序或树脂粘贴磨削工序，蚀刻工序及镜面研磨工序中的加工余量非常小，因此镜面研磨工序后的平坦度变得与刚进行树脂粘贴磨削工序后的平坦度几乎相同。

[T/X的容许范围的研究]

除了以多个等级更改树脂层的厚度以外，以各个等级对各2片的晶圆进行与上述实施例1相同的处理，并评价了形状曲率的最大值。将其评价结果示于图6。

如图6所示，能够确认到若T/X超过30且小于230，则形状曲率的值成为1.2nm/mm²以下。

附图标记说明

R-树脂层，W-晶圆，W1-一个面，W2-另一个面。

Claims (2)

1.一种晶圆的制造方法，其特征在于，包括：

树脂层形成工序，将固性树脂涂布在从单晶锭切出来的晶圆或经抛光的晶圆的一个面来形成树脂层；

第1平面磨削工序，经由所述树脂层保持所述一个面，平面磨削所述晶圆的另一个面；

树脂层去除工序，去除所述树脂层；以及

第2平面磨削工序，保持所述另一个面，平面磨削所述一个面，

所述树脂层形成工序以满足以下式(1)的方式形成所述树脂层，

T/X＞30……(1)，

X：所述晶圆上的波长为10mm以上且100mm以下的起伏的最大振幅，

T：所述树脂层的最厚部分的厚度。

2.根据权利要求1所述的晶圆的制造方法，其特征在于，

在所述树脂层形成工序中，以满足以下式(2)的方式形成所述树脂层，T/X＜230……(2)。

Images