DE112017005478T5

DE112017005478T5 - Waferherstellungsverfahren und wafer

Info

Publication number: DE112017005478T5
Application number: DE112017005478.8T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Tanaka; Satoshi Matagawa
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2019-08-08
Also published as: JP2018074019A; CN109844909A; KR20190058667A; WO2018079222A1; TW201829117A; US20190252180A1

Abstract

Ein Waferherstellungsverfahren beinhaltet: einen Abfasungsschritt des Abfasens eines Wafers, der von einem monokristallinen Rohling geschnitten und optional geläppt ist; einen Harzschicht-Ausbildungsschritt des Beschichtens einer Oberfläche des abgefasten Wafers mit einem härtbaren Harz, um eine Harzschicht auszubilden; einen ersten Oberflächenschleifschritt des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der anderen Oberfläche des abgefasten Wafers, während die eine Oberfläche durch die Harzschicht gehalten wird; einen Harzschicht-Beseitigungsschritt des Beseitigens der Harzschicht; und einen zweiten Oberflächenschleifschritt des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der einen Oberfläche, während die andere Oberfläche gehalten wird. Vorausgesetzt, dass eine berechnete mittlere Rauigkeit eines abgefasten Abschnitts des abgefasten Wafers durch Ra (nm) dargestellt wird und eine Viskosität des aufzutragenden härtbaren Harzes durch V (mPa·s) dargestellt wird, wird das härtbare Harz auf eine Weise aufgetragen, die eine Formel (1) unten in dem Harzschicht-Ausbildungsschritt erfüllt.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferherstellungsverfahren und einen Wafer.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei einem Halbleiterbauelement-Herstellungsprozess werden viele Schichten aus metallischen und isolierenden Filmen auf einem Wafer ausgebildet. Da die Gleichförmigkeit einer Filmdicke von jeder der auf dem Wafer ausgebildeten Schichten die Leistung des Bauelements beeinflusst, wird jede der Schichten unmittelbar nach dem Ausbilden durch CMP (chemisch-mechanisches Polieren) planarisiert. Falls jedoch der Wafer eine Welligkeit besitzt, würde eine Genauigkeit des CMP abnehmen, um eine Schicht mit einer ungleichförmigen Filmdicke auszubilden. Die folgende Planarisierungstechnik des Wafers mit Welligkeit ist typischerweise bekannt.
Zuerst wird eine Oberfläche des Wafers mit einem härtbaren Harz beschichtet. Das härtbare Harz wird planarisiert und gehärtet, um eine Harzschicht auszubilden. Danach wird, während die planarisierte Oberfläche der Harzschicht gehalten wird, die andere Oberfläche des Wafers geschliffen, um planarisiert zu werden. Nach dem Entfernen der Harzschicht oder ohne das Entfernen der Harzschicht wird die eine Oberfläche des Wafers geschliffen, um planarisiert zu werden, während die andere planarisierte Oberfläche gehalten wird. Es sei angemerkt, dass die obige Technik im Folgenden manchmal als „Harzauftragsschleifen“ bezeichnet wird.
Eine Verbesserung bei der Anwendung des obigen Harzauftragsschleifens ist für eine weitere Planarisierung untersucht worden (siehe beispielsweise Patentliteratur 1 bis 4).
Patentliteratur 1 offenbart, dass ein härtbares Harz mit einer Dicke im Bereich von 40 µm bis unter 300 µm aufgetragen wird.
Patentliteratur 2 offenbart, dass ein härtbares Harz mit spezifischen Eigenschaften mit einer Dicke von 10 µm bis 200 µm aufgetragen wird. Patentliteratur 2 offenbart auch, dass das härtbare Harz in einem ungehärteten Zustand eine Viskosität im Bereich von 1000 mPa.s bis 50.000 mPa·s unter einem Gesichtspunkt einer Arbeitsleistung des härtbaren Harzes, wenn das härtbare Harz aufgetragen wird, besitzt.
Patentliteratur 3 offenbart, dass, während eine Oberfläche des Wafers durch Unterdruck gehalten wird, um die Welligkeit des Wafers zu korrigieren, und die andere Oberfläche des Wafers geschliffen wird und danach die eine Oberfläche geschliffen wird, während die andere Oberfläche durch Unterdruck gehalten wird, was eine Ausbildung von ähnlicher Schleifverformung auf beiden Oberflächen bewirkt, und danach einem Harzauftragsschleifen unterzogen werden.
Patentliteratur 4 offenbart, dass ein Harzauftragsschleifen wiederholt durchgeführt wird.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP 2006-269761 A
Patentliteratur 2: JP 2009-272557 A
Patentliteratur 3: JP 2011-249652 A
Patentliteratur 4: JP 2015-8247 A

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM/ZU LÖSENDE PROBLEME
Bei dem obigen Harzauftragsschleifen kann, da das härtbare Harz, wenn es aufgetragen wird, eine Fließfähigkeit besitzt, ein Teil des härtbaren Harzes zum Unterstützen eines peripheren Abschnitts des Wafers über den Wafer hinaus ausfließen.
Da das Ausfließen des härtbaren Harzes bei dem peripheren Abschnitt des Wafers bei den Verfahren der Patentliteratur 1 bis 4 nicht berücksichtigt wird, aufgrund eines Einflusses durch dieses Ausfließen des härtbaren Harzes, kann ein Abschnitt auf einer planarisierten Oberfläche einer Harzschicht, der dem peripheren Abschnitt des Wafers entspricht, keine Flachheit beibehalten. Selbst wenn beide Oberflächen des Wafers geschliffen werden, wird die Welligkeit des Wafers möglicherweise entsprechend nicht ausreichend verringert. Falls die Welligkeit des Wafers durch das Harzauftragsschleifen nicht ausreichend verringert werden kann, kann der Wafer nicht ausreichend planarisiert werden, sogar nachdem beide Oberflächen des Wafers spiegelpoliert werden, oder eine Schwankung bei der Flachheit unter mehreren Wafern kann zunehmen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Waferherstellungsverfahrens, dass zu Folgendem in der Lage ist: Bereitstellen eines Wafers, der nach dem Spiegelpolieren ausreichend planarisiert ist; und Verringern einer Schwankung bei der Flachheit unter mehreren Wafern sowie des Wafers.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS/DER PROBLEME
Die Erfinder haben die folgenden Erkenntnisse als Ergebnis dessen gewonnen, dass sie sich einer Untersuchung gewidmet haben.
Wenn eine Viskosität eines härtbaren Harzes, wenn das härtbare Harz aufgetragen wird, groß ist, sinkt die Fließfähigkeit des härtbaren Harzes. Dementsprechend wird erwartet, dass es unwahrscheinlich ist, dass das härtbare Harz an einem peripheren Abschnitt eines Wafers ausfließt. Wenn ein abgefaster Abschnitt des Wafers grob ist, wird erwartet, dass die Haftung des härtbaren Harzes an dem abgefasten Abschnitt verbessert wird.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass das Ausfließen des härtbaren Harzes über den Wafer hinaus verhindert werden kann und die Flachheit der ganzen planarisierten Oberfläche der Harzschicht durch Optimieren einer Beziehung zwischen einer Viskosität des härtbaren Harzes und einer Rauigkeit des abgefasten Abschnitts beibehalten werden kann. Die Erfinder haben auch herausgefunden, dass das Schleifen von beiden Oberflächen des Wafers die Welligkeit am peripheren Abschnitt des Wafers ausreichend reduzieren kann und das Spiegelpolieren von beiden Oberflächen des Wafers, nachdem die Welligkeit ausreichend verringert worden ist, einen ausreichend planarisierten Wafer bereitstellen kann, wodurch eine Schwankung bei der Flachheit unter mehreren Wafern herabgesetzt wird.
Die Erfindung ist auf Basis der oben beschriebenen Erkenntnisse erzielt worden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Waferherstellungsverfahren: einen Abfasungsschritt des Abfasens eines Wafers, der von einem monokristallinen Rohling geschnitten und optional geläppt ist; einen Harzschicht-Ausbildungsschritt des Beschichtens einer Oberfläche des abgefasten Wafers mit einem härtbaren Harz, um eine Harzschicht auszubilden; einen ersten Oberflächenschleifschritt des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der anderen Oberfläche des abgefasten Wafers, während die eine Oberfläche über die Harzschicht gehalten wird; einen Harzschicht-Beseitigungsschritt des Beseitigens der Harzschicht; und einen zweiten Oberflächenschleifschritt des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der einen Oberfläche, während die andere Oberfläche gehalten wird. Vorausgesetzt, dass eine berechnete mittlere Rauigkeit eines abgefasten Abschnitts des abgefasten Wafers durch Ra (nm) dargestellt wird und eine Viskosität des härtbaren Harzes, wenn das härtbare Harz aufgetragen wird, durch V (mPa·s) dargestellt wird, wird das härtbare Harz auf eine Weise aufgetragen, die eine Formel (1) unten in dem Harzschicht-Ausbildungsschritt erfüllt. $Ra \times V \geq 2 \times 10^{3}$
In dem obigen Aspekt der Erfindung, da die Viskosität V des härtbaren Harzes, wenn das härtbare Harz aufgetragen wird (im Folgenden einfach als eine „Beschichtungsviskosität V“ bezeichnet), und eine berechnete mittlere Rauheit Ra des abgefasten Abschnitts (im Folgenden einfach als eine „Abfasungsrauheit Ra“ bezeichnet) so eingestellt werden, dass die Formel (1) erfüllt ist, kann das Ausfließen des härtbaren Harzes über den Wafer hinaus verhindert und die Flachheit der ganzen planarisierten Oberfläche der Harzschicht beibehalten werden. Dementsprechend kann die Welligkeit an dem peripheren Abschnitt des Wafers ausreichend verringert werden, indem der Wafer dem ersten Oberflächenschleifschritt, dem Harzschicht-Beseitigungsschritt und dem zweiten Oberflächenschleifschritt unterzogen wird.
Zudem wird der Wafer durch das Spiegelpolieren von beiden Oberflächen des Wafers ausreichend planarisiert, und eine Schwankung bei der Flachheit unter mehreren Wafern ist verringert.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung besitzt ein Wafer 0,90 nm/mm² oder weniger eines Höchstwerts von Formkrümmungen in mehreren Stellen, wobei die mehreren Stellen durch gleichmäßiges Unterteilen eines ringförmigen Gebiets eines peripheren Abschnitts des Wafers in einer peripheren Richtung erhalten werden, wobei die Formkrümmungen durch Messen der mehreren Stellen unter Verwendung einer Flachheitsmesseinrichtung Wafersight 2 (hergestellt von der KLA-Tencor Corporation) im High-Order-Shape-Modus erhalten werden.
Bei dem obigen Aspekt der Erfindung kann, da der Höchstwert der Formkrümmungen (Formkrümmung-max), der eine Kurve (Welligkeit) des Wafers ausdrückt, 0,90 nm/mm² oder weniger beträgt, der Wafer mit einer ausreichend kleinen Welligkeit am peripheren Abschnitt erhalten werden. Es sei angemerkt, dass Formkrümmung die maximale Krümmung einer quadratischen Approximationskurve für eine Kurve an einer einzelnen Stelle bedeutet.
Zudem können durch Spiegelpolieren beider Oberflächen des Wafers der Höchstwert von ESFQR (ESFQR-max), der die Flachheit des peripheren Abschnitts des Wafers ausdrückt, 10 nm oder weniger betragen und eine Schwankung bei ESFQR-max unter mehreren Wafern kann reduziert werden.
Figurenliste

1 ist ein Flussdiagramm eines Waferherstellungsverfahrens in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2A ist eine Darstellung, die das Waferherstellungsverfahren erläutert.
2B ist eine weitere Darstellung, die das Waferherstellungsverfahren erläutert.
2C ist noch eine weitere Darstellung, die das Waferherstellungsverfahren erläutert.
3A ist eine weitere Darstellung, die das Waferherstellungsverfahren erläutert, wobei ein Zustand nach den in 2A, 2B und 2C gezeigten Zuständen gezeigt wird.
3B ist noch eine weitere Darstellung, die das Waferherstellungsverfahren erläutert, wobei ein Zustand nach den in 2A, 2B und 2C gezeigten Zuständen gezeigt wird.
3C ist noch eine weitere Darstellung, die das Waferherstellungsverfahren erläutert, wobei ein Zustand nach den in 2A, 2B und 2C gezeigten Zuständen gezeigt wird.
4 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse von Experiment 1 in Beispielen der Erfindung zeigt.
5 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse von Experiment 2 in den Beispielen zeigt, wobei eine Beziehung zwischen dem Waferherstellungsverfahren und dem Formkrümmungs-max gezeigt wird.
6 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse von Experiment 2 in den Beispielen zeigt, wobei eine Beziehung zwischen dem Waferherstellungsverfahren und dem ESFQR-max gezeigt wird.

BESCHREIBUNG VON EINER ODER MEHREREN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Waferherstellungsverfahren
Wie in 1 gezeigt, wird bei einem Waferherstellungsverfahren zuerst ein monokristalliner Rohling (im Weiteren einfach als ein „Rohling“ bezeichnet), der beispielsweise aus Silizium, SiC, GaAs oder Saphir ausgebildet ist, mit einer Drahtsäge geschnitten, um mehrere Wafer zu erhalten (Schritt S1: Trennschritt).
Als Nächstes werden beide Oberflächen des Wafers simultan planarisiert (Schritt S2: Läppschritt) und abgefast (Schritt S3: Abfasschritt). Eine Breite des abgefasten Abschnitts (d. h. eine Distanz von der äußersten Peripherie des Wafers W zu der äußersten Peripherie des nicht-abgefasten Abschnitts des Wafers W) liegt bevorzugt im Bereich von 300 µm bis 450 µm.
Da es schwierig ist, den Wafer nur bei dem Läppschritt ausreichend zu planarisieren, werden eine Welligkeit W11, W21 jeweils auf der einen Oberfläche W1 und der anderen Oberfläche W2 des erhaltenen Wafers W generiert, wie in 2A gezeigt.
Danach wird ein Harzauftrags-Schleifschritt durchgeführt, wie in 1 gezeigt. Der Harzauftrags-Schleifschritt beinhaltet: einen Harzschicht-Ausformungsschritt (Schritt S4) des Beschichtens der einen Oberfläche W1 des Wafers W mit einem härtbaren Harz, um eine Harzschicht R auszubilden (siehe 2B); einen ersten Oberflächenschleifschritt (S5) des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der anderen Oberfläche W2 des Wafers W, während die eine Oberfläche W1 durch die Harzschicht R gehalten wird; einen Harzschicht-Beseitigungsschritt (Schritt S6) des Beseitigens der Harzschicht R; und einen zweiten Oberflächenschleifschritt (Schritt S7) des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der einen Oberfläche W1, während die andere Oberfläche W2 gehalten wird.
Bei dem Harzschicht-Ausbildungsschritt wird eine Haltepresseinrichtung 10, wie in 2B gezeigt, zum Ausbilden der Harzschicht R verwendet.
Zuerst wird das härtbare Harz, das die Harzschicht R werden soll, fallengelassen, um auf einer hochplanarisierten Platte 11 aufgetragen zu werden.
Zu diesem Zeitpunkt erfüllen eine Abfasrauheit Ra (d. h. eine berechnete mittlere Rauheit Ra des abgefasten Abschnitts des Wafers W) und eine Beschichtungsviskositäts V (d. h. eine Viskosität V des härtbaren Harzes, wenn das härtbare Harz aufgetragen wird) eine Formel (1) unten. $Ra \times V \geq 2 \times 10^{3}$
Um die Formel (1) zu erfüllen, muss das härtbare Harz nach seinem Typ so gewählt werden, dass die Beschichtungsviskosität V einen vorbestimmten Wert auf Basis der Abfasrauheit Ra erreicht. Alternativ kann der Wafer so abgefast werden, dass die Abfasrauheit Ra einen vorbestimmten Wert auf Basis der nach dem Typ des verwendeten härtbaren Harzes bestimmten Beschichtungsviskosität V erreicht.
Da die Abfasungsrauheit Ra die Werkstoffabnahme für eine Beschädigungsentfernung in einem Back-End-Prozess beeinflusst, beträgt die Abfasungsrauheit Ra bevorzugt 100 nm (1000 Å) oder weniger bei Messung in einer Messdistanz von 200 µm und einer Grenzwellenlänge von 20 µm.
Die Beschichtungsviskosität V beträgt bevorzugt 2000 mPa·s oder weniger, um eine Flachheit der ganzen planarisierten Oberfläche R1 der Harzschicht R zu erhalten.
Wie in 2B durch eine durchgezogene Linie gezeigt, hält eine Halteoberfläche 121 einer Halterung 12 die andere Oberfläche W2 des Wafers W durch Unterdruck.
Als Nächstes wird die Halterung 12 abgesenkt, wodurch die eine Oberfläche W1 des Wafers W auf das härtbare Harz gedrückt wird, wie durch eine doppelt-gepunktete Linie in 2B gezeigt. Danach gibt die Halterung 12 den auf den Wafer W ausgeübten Druck frei, um zu verhindern, dass der Wafer W elastisch verformt wird. In einem solchen Zustand wird das härtbare Harz auf der einen Oberfläche W1 gehärtet. Gemäß den obigen Schritten wird das härtbare Harz die Harzschicht R, bei der eine Oberfläche des härtbaren Harzes gegenüber einer Oberfläche in Kontakt mit der einen Oberfläche W1 als eine planarisierte Oberfläche R1 definiert wird.
Zu Beispielen für ein Verfahren zum Beschichten des Wafers W mit dem härtbaren Harz zählen: Aufschleudern des Platzierens des Wafers W, wobei die eine Oberfläche W1 nach oben zeigt, Fallenlassen des härtbaren Harzes auf die eine Oberfläche W1 und Drehen des Wafers W, um das härtbare Harz über die ganze eine Oberfläche W1 zu verteilen; Siebdrucken des Platzierens einer Siebdruckmaske über der einen Oberfläche W1, Bringen des härtbaren Harzes auf die Siebdruckmaske und Beschichten der einen Oberfläche W1 mit dem härtbaren Harz unter Verwendung eines Rakels; und elektrische Sprayabscheidung des Sprühens des härtbaren Harzes über die ganze eine Oberfläche W1. Nachdem das härtbare Harz über der ganzen einen Oberfläche W1 aufgetragen ist, wird die hochplanarisierte Platte 11 auf das härtbare Harz gedrückt. Beispielsweise wird ein lichtempfindliches Harz als das härtbare Harz bevorzugt, da sich das lichtempfindliche Harz nach der Verarbeitung leicht ablösen lässt. Insbesondere ist das lichtempfindliche Harz geeignet, da es keine thermische Beanspruchung empfängt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein UV-härtbares Harz als das härtbare Harz verwendet. Ein weiteres spezifisches Beispiel für ein Material des härtbaren Harzes ist ein Kleber (z. B. Wachs).
In dem ersten Oberflächenschleifschritt wird die andere Oberfläche W2 unter Verwendung eines Oberflächenschleifers 20, wie in 2C gezeigt, geschliffen.
Zuerst wird der Wafer mit der nach unten weisenden planarisierten Oberfläche R1 auf einer Halteoberfläche 211, die stark planarisiert ist, eines Vakuumscheibenhaltertischs 21 platziert. Danach hält der Vakuumscheibenhaltertisch 21 den Wafer W durch Unterdruck.
Als Nächstes wird eine mit einem Schleifstein 22 auf einer unteren Oberfläche versehene Oberflächenplatte 23 über dem Wafer W bewegt, wie in 2C durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Danach wird, während die Oberflächenplatte 23 unter Drehung abgesenkt wird, der Vakuumscheibenhaltertisch 21 gedreht. Der Schleifstein 22 wird mit der anderen Oberfläche W2 in Kontakt gebracht, wie durch eine doppelt gestrichelte Linie in 2C gezeigt, wodurch ein Oberflächenschleifen auf der anderen Oberfläche W2 durchgeführt wird. Wenn eine Werkstoffabnahme größer oder gleich der kleinsten Werkstoffabnahme P ist, endet das Oberflächenschleifen. Gemäß den obigen Schritten wird die andere Oberfläche W2 eine planarisierte Oberfläche, bei der Welligkeit ausreichend beseitigt ist.
In dem Harzschicht-Beseitigungsschritt wird die auf der einen Oberfläche W1 des Wafers W ausgebildete Harzschicht R von dem Wafer W abgezogen, wie in 3A gezeigt. In diesem Schritt kann die Harzschicht R unter Verwendung eines Lösemittels chemisch beseitigt werden.
Bei dem zweiten Oberflächenschleifschritt wird die eine Oberfläche W1 unter Verwendung des gleichen Oberflächenschleifers 20 wie in dem ersten Oberflächenschleifschritt, wie in 3B gezeigt, geschliffen.
Zuerst wird der Wafer W mit der stark planarisierten Oberfläche W2 nach unten weisend auf der Halteoberfläche 211 platziert. Danach hält der Vakuumscheibenhaltertisch 21 den Wafer W durch Unterdruck. Während die Oberflächenplatte 23, die über den Wafer W bewegt worden ist, wie in 3B durch eine durchgezogene Linie gezeigt, unter Drehung abgesenkt wird, wird der Vakuumscheibenhaltertisch 21 gedreht, wodurch ein Oberflächenschleifen auf der einen Oberfläche W1 durchgeführt wird, wie durch eine doppelt gestrichelte Linie in 3B gezeigt. Wenn eine Werkstoffabnahme größer oder gleich der kleinsten Werkstoffabnahme P ist, endet das Oberflächenschleifen, so dass die eine Oberfläche W1 eine planarisierte Oberfläche wird, bei der die Welligkeit ausreichend entfernt ist.
Gemäß dem obigen Harzauftrags-Schleifschritt wird der Wafer W, bei dem die eine Oberfläche W1 und die andere Oberfläche W2 so stark planarisiert sind, wie in 3C gezeigt, wobei die Welligkeit W11, W21 ausreichend beseitigt ist, erhalten.
Ein ringförmiges Gebiet eines peripheren Abschnitts des erhaltenen Wafers W wird in einer peripheren Richtung gleichermaßen in mehrere Stellen unterteilt. Das Formkrümmungs-max an den mehreren Stellen wird unter Verwendung einer Flachheitmesseinrichtung Wafersight 2 (hergestellt von KLA-Tencor Corporation) im High-Order-Shape-Modus gemessen. Der erhaltene Wafer W ist dadurch gekennzeichnet, dass er ein Formkrümmungs-max von 0,90 nm/mm² oder weniger besitzt.
Als Nächstes wird, wie in 1 gezeigt, der Wafer W geätzt, um eine betroffene Schicht zu beseitigen, generierend an dem Wafer W bei dem Abfasen und dem Harzauftrags-Schleifschritt und verbleibend auf dem Wafer W danach (Schritt S8: Ätzschritt).
Danach wird der Wafer W einem Spiegelpolieren unterzogen, das Folgendes beinhaltet: einen Primärpolierschritt (Schritt S9), bei dem die beiden Oberflächen des Wafers W unter Verwendung eines doppelseitigen Polierers poliert werden; und einen finalen Polierschritt (S10), bei dem beide Oberflächen des Wafers W unter Verwendung eines einseitigen Polierers poliert werden. Das Waferherstellungsverfahren endet mit dem Spiegelpolieren.
Der nach dem Spiegelpolieren erhaltene Wafer W besitzt ein ESFQR-max von 10 nm oder weniger. Eine Schwankung bei ESFQR-max unter mehreren Wafern W wird reduziert.
Vorteil(e) von einem oder mehreren Ausführungsbeispielen
Da der Harzschicht-Ausformungsschritt unter den Bedingungen durchgeführt wird, die die Formel (1) erfüllen, wie oben beschrieben, wird verhindert, dass ein Abschnitt des härtbaren Harzes zum Stützen des peripheren Abschnitts des Wafers W über den Wafer W hinaus fließt, so dass die Flachheit der ganzen planarisierten Oberfläche R1 der Harzschicht R beibehalten wird. Indem der somit erhaltene Wafer W dem ersten Oberflächenschleifschritt, dem Harzschicht-Beseitigungsschritt und dem zweiten Oberflächenschleifschritt unterzogen wird, kann dementsprechend die Welligkeit W11, W21 an den jeweiligen peripheren Abschnitten der einen Oberfläche W1 und der anderen Oberfläche W2 ausreichend beseitigt werden. Zudem kann durch das Spiegelpolieren der Wafer W ausreichend planarisiert werden und kann weniger Schwankung bei der Flachheit gegenüber anderen Wafern W haben.
Modifikation(en)
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, doch eine beliebige Verbesserung und Designänderung sind möglich, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zudem kann es sich bei der spezifischen Prozedur und Konfiguration zum Implementieren der Erfindung um beliebige Prozeduren und Konfigurationen handeln, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Beispielsweise wird bei einigen Ausführungsformen der Läppschritt nicht durchgeführt und der Harzauftrags-Schleifschritt wird mindestens unter den Bedingungen durchgeführt, die die Formel (1) erfüllen. Sogar in diesem Fall kann der Wafer W mit den obigen Charakteristika erhalten werden.
Zudem wird bei einigen Ausführungsformen die Harzschicht R nicht dadurch beseitigt, dass sie abgezogen wird, sondern indem sie bei dem zweiten Oberflächenschleifschritt geschliffen wird, der auch als der Harzschicht-Beseitigungsschritt dient.
Beispiel(e)
Als Nächstes wird die Erfindung durch Beispiele ausführlicher beschrieben, ist jedoch überhaupt nicht auf die Beispiele beschränkt.
Beispiel 1: Untersuchung am zulässigen Bereich von Ra×V
Waferherstellungsverfahren
Zuerst wurden UV-härtbare Harze A bis C hergestellt. Die Harze A bis C wiesen jeweils bezüglich der Beschichtungsviskosität V, wie in Tabelle 1 gezeigt 150 mPa·s, 320 mPa·s und 700 mPa·s auf.
Der monokristalline Rohling wurde einem in 1 gezeigten Trennschritt unterzogen, um Wafer jeweils mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Dicke von etwa 900 µm herzustellen.
Als Nächstes wurden die Wafer dem Abfasungsschritt und dem Harzauftrags-Schleifschritt unterzogen.
In dem Abfasungsschritt wurden Abfasungsbedingungen so verstellt, dass die Wafer mit der Abfasungsrauheit Ra, in Tabelle 1 gezeigt, erhalten wurden. Die Breite des abgefasten Abschnitts jedes Wafers wurde bei 400 µm bestimmt.
Die Abfasungsrauheit Ra wurde durch Messen einer Rauheit an mehreren Abschnitten in einer peripheren Richtung in dem abgefasten Abschnitt unter Verwendung einer Oberflächenrauheitmesseinrichtung (hergestellt von Chapman Instruments) und Berechnen des Mittelwerts der Messergebnisse erhalten.

Tabelle 1

Beschichtungsviskosität V (mPa·s)	Abfasungsrauheit Ra (nm)	Ra×V	Ra×V ≧ 2×10³	Formkrümmung -max (nm/mm²)
150 (Harz A)	5,1	765	NG	1,40
	5,1	765	NG	1,32
	7,3	1095	NG	1,18
	7,3	1095	NG	1,21
	12,1	1815	NG	0,97
	12,1	1815	NG	1,05
	28,0	4200	OK	0,79
	28,0	4200	OK	0,86
	53,3	7995	OK	0,71
	53,3	7995	OK	0,73
320 (Harz B)	1,6	512	NG	1,51
	1,6	512	NG	1,44
	3,4	1088	NG	1,32
	3,4	1088	NG	1,22
	5,1	1632	NG	1,18
	5,1	1632	NG	1,23
	7,3	2336	OK	0,88
	7,3	2336	OK	0,83
	12,1	3872	OK	0,81
	12,1	3872	OK	0,79
700 (Harz C)	0,4	280	NG	1,98
	0,4	280	NG	2,11
	1,6	1120	NG	1,31
	1,6	1120	NG	1,25
	3,4	2380	OK	0,87
	3,4	2380	OK	0,81
	5,1	3570	OK	0,69
	5,1	3570	OK	0,77
	7,3	5110	OK	0,57
	7,3	5110	OK	0,65

Bei dem Harzschicht-Ausformungsschritt wurde der Wafer mit einer Abfasungsrauheit Ra von 5,1 nm mit dem Harz A beschichtet und durch UV-Strahlung gehärtet, um eine Harzschicht mit einer Harzdicke von 100 µm auszubilden. Das Produkt aus der Abfasungsrauheit Ra und der Beschichtungsviskosität V betrug 765, wie in Tabelle 1 gezeigt, was die Formel (1) nicht erfüllte (durch „NG“ in Tabelle 1 ausgedrückt).
Der Rest der Wafer wurde mit den Harzen A bis C in Kombinationen beschichtet, wie in Tabelle 1 gezeigt, um die Harzschichten auszubilden, die jeweils eine Harzdicke von 100 µm besaßen. „OK“ in Tabelle 1 bedeutet, dass das Produkt aus der Abfasungsrauheit Ra und der Beschichtungsviskosität V die Formel (1) erfüllt.
Als Nächstes wurden die mit den jeweiligen Harzschichten versehenen Wafer dem ersten Oberflächenschleifschritt, dem Harzschicht-Beseitigungsschritt und dem zweiten Oberflächenschleifschritt unterzogen. In dem ersten und zweiten Oberflächenschleifschritt wurden die Wafer mit einer Werkstoffabnahme von 20 µm unter Verwendung eines von DISCO-Corporation hergestellten Schleifers (DFG8000-Serie) geschliffen.
Danach wurden die Wafer einem Ätzschritt, einem Spiegelpolierschritt und einem Reinigungsschritt unterzogen. Bei dem Spiegelpolierschritt wurden beide Oberflächen jedes Wafers in einem Bereich von 5 µm bis 20 µm insgesamt unter Verwendung eines doppelseitigen Polierers bei dem Primärpolierschritt poliert; und nur eine der Oberflächen jedes Wafers wurde bei weniger als 1 µm bei dem finalen Polierschritt poliert.
Evaluierung
Eine Gestalt des peripheren Abschnitts jedes Wafers wurde unter Verwendung einer Flachheitsmesseinrichtung Wafersight 2 (hergestellt von KLA-Tencor Corporation) im High-Order-Shape-Modus gemessen. Der periphere Abschnitt jedes Wafers wurde bezüglich eines von Kreisen bei 2 mm und 32 mm weg von der äußersten Peripherie des Wafers in der Mittenrichtung des Wafers eingeschlossenen ringförmigen Gebiets gemessen (d. h. ein 30 mm breites Ringgebiet außer einem 2-mm-Rand der äußersten Peripherie des Wafers). Das ringförmige Gebiet wurde gleichwinklig in 72 Stellen unterteilt. Der Höchstwert in den 72 Stellen bezüglich Formkrümmung wurde als Formkrümmungs-max evaluiert. Die Evaluierungsergebnisse sind in Tabelle 1 und 4 gezeigt.
Es hat sich herausgestellt, dass das größere Produkt aus Ra und V zu kleinerem Formkrümmungs-max ungeachtet des Werts von V führt, wie in 4 gezeigt. Es hat sich auch herausgestellt, dass, wenn die Formel (1) erfüllt ist, der erhaltene Wafer ein Formkrümmungs-max von 0,90 nm/mm² oder weniger besitzt, was eine ausreichend kleine Welligkeit zeigt.
Experiment 2: Beziehung des Waferherstellungsverfahrens zu Formkrümmungs-max und ESFQR-max
Waferherstellungsverfahren
Beispiel 1
Zehn Wafer wurden durch die Schritte (d. h. den Trennschritt, Abfasungsschritt, Harzauftrags-Schleifschritt, Ätzschritt, Spiegelpolierschritt und Reinigungsschritt) erhalten, die unter den gleichen Bedingungen wie in Experiment 1 durchgeführt wurden, mit Ausnahme der Beschichtungsviskosität V des härtbaren Harzes und der Abfasungsrauheit Ra des abgefasten Abschnitts. Die Beschichtungsviskosität V und die Abfasungsrauheit Ra wurden so eingestellt, dass sie die Formel (1) erfüllten.
Vergleich 1
19 Wafer wurden durch die Schritte (d. h. den Trennschritt, Läppungsschritt, Abfasungsschritt, ersten Oberflächenschleifschritt, zweiten Ätzschritt, Spiegelpolierschritt und Reinigungsschritt) erhalten, die unter den gleichen Bedingungen wie in Experiment 1 durchgeführt wurden, außer dass der Läppschritt zwischen dem Trennschritt und dem Abfasungsschritt durchgeführt wurde und nur der erste und zweite Oberflächenschleifschritt zwischen dem Abfasungsschritt und dem Ätzschritt durchgeführt wurden.
Vergleich 2
Fünf Wafer wurden durch die Schritte (d. h. den Trennschritt, Abfasungsschritt, Harzaufttags-Schleifschritt, Ätzschritt, Spiegelpolierschritt und Reinigungsschritt) erhalten, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, außer dass die Beschichtungsviskosität V und die Abfasungsrauheit Ra so eingestellt wurden, dass sie die Formel (1) nicht erfüllten.
Vergleich 3
Fünf Wafer wurden durch die Schritte (d. h. den Trennschritt, den Abfasungsschritt, den Primärschleifschritt, den Harzauftrags-Schleifschritt, den Ätzschritt, den Spiegelpolierschritt und den Reinigungsschritt) erhalten, die unter den gleichen Bedingungen wie im Vergleich 2 durchgeführt wurden, außer dass der Primärschleifschritt zwischen der Abfasung und dem Harzauftrags-Schleifschritt durchgeführt wurde. Der Primärschleifschritt, der einem in JP 2011-249652 A offenbarten Primärschleifschritt entspricht, ist ein Schritt zum Beseitigen einer Verformung, die durch Verarbeitung auf beiden Oberflächen jedes Wafers verursacht wird.
Evaluierung: Formkrümmung-max
Die Wafer in Beispiel 1 und Vergleichen 1 bis 3 wurden bezüglich Formkrümmungs-max auf die gleiche Weise wie in Experiment 1 evaluiert. Die Evaluierungsergebnisse sind in 5 gezeigt.
Es hat sich herausgestellt, wie in 5 gezeigt, dass eine Schwankung beim Formkrümmungs-max größer war als im Vergleich 1, bei dem kein Harzauftrags-Schleifschritt durchgeführt wurde, als in Beispiel 1 und Vergleichen 2 und 3 mit dem Harzauftrags-Schleifschritt. Zudem hat sich herausgestellt, dass das Formkrümmungs-max 0,90 nm/mm² oder weniger in Beispiel 1 betrug, wo der Harzauftrags-Schleifschritt unter den Bedingungen durchgeführt wurde, die die Formel (1) erfüllten, während das Formkrümmungs-max 0,90 nm/mm² in den Vergleichen 1 bis 3 überstieg, wo die Formel (1) nicht erfüllt war.
ESFQR-max
In jedem der Wafer von Beispiel 1 und Vergleichen 1 bis 3 wurden 72 Stellen, die für eine Evaluierung von Formkrümmungs-max verwendet wurden, bezüglich SFQR gemessen. Der Höchstwert bei den Messergebnissen wurde als ESFQR-max erhalten. Die Evaluierungsergebnisse sind in 6 gezeigt. ESFQR-max wurde unter Verwendung einer Flachheitsmesseinrichtung Wafersight 2 (hergestellt von KLA-Tencor Corporation) gemessen.
Wie in 6 gezeigt, stellte sich heraus, dass ESFQR-max 10 nm oder weniger in Beispiel 1 betrug, wo der Harzauftrags-Schleifschritt unter den Bedingungen durchgeführt wurde, die die Formel (1) erfüllen, während ESFQR-max 10 nm in den Vergleichen 1 bis 3 überstieg, wo die Formel (1) nicht erfüllt war. Es stellte sich auch heraus, dass eine Schwankung bei ESFQR-max in Beispiel 1 kleiner war als in Vergleichen 1 bis 3.
Umriss
In den oben beschriebenen Experimenten 1 und 2 wurden die Wafer nach dem Spiegelpolierschritt evaluiert. Es kann jedoch geschätzt werden, dass Formkrümmungs-max nach dem Harzauftrags-Schleifschritt (nach dem zweiten Oberflächenschleifschritt in Vergleich 1) und vor dem Ätzschritt ebenfalls etwa gleich jenen in 4 und 5 ist. Dem ist so, weil die Werkstoffabnahme in dem Ätzschritt und dem Spiegelpolierschritt extrem kleiner ist als jene in dem Läppschritt und dem Harzauftrags-Schleifschritt, und entsprechend ist die Form jedes Wafers nach dem Spiegelpolierschritt im Wesentlichen die gleiche wie die unmittelbar nach dem Harzauftrags-Schleifschritt.
Aus diesem Grund kann geschätzt werden, dass, wenn der Harzauftrags-Schleifschritt unter den Bedingungen durchgeführt wird, die die Formel (1) erfüllen, das Formkrümmungs-max, unmittelbar nach dem Harzauftrags-Schleifschritt erhalten, 0,90 nm/mm² oder weniger beträgt. Es ist bestätigt worden, dass, wenn der Wafer mit den obigen Charakteristika spiegelpoliert wird, ESFQR-max 10 nm oder weniger beträgt und eine Schwankung von ESFQR-max verringert ist. Mit anderen Worten ist bestätigt worden, dass der ausreichend planarisierte Wafer nach dem Spiegelpolieren erhalten wird und eine Schwankung bei der Flachheit unter mehreren Wafern verringert ist.
ERLÄUTERUNG VON CODE(S)
R... Harzschicht, W... Wafer, W1... eine Oberfläche, W2... die andere Oberfläche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006269761 A [0008]
JP 2009272557 A [0008]
JP 2011249652 A [0008, 0066]
JP 2015008247 A [0008]

Claims

Waferherstellungsverfahren, umfassend: einen Abfasungsschritt des Abfasens eines Wafers, der von einem monokristallinen Rohling geschnitten und optional geläppt ist; einen Harzschicht-Ausbildungsschritt des Beschichtens einer Oberfläche des abgefasten Wafers mit einem härtbaren Harz, um eine Harzschicht auszubilden; einen ersten Oberflächenschleifschritt des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der anderen Oberfläche des abgefasten Wafers, während die eine Oberfläche über die Harzschicht gehalten wird; einen Harzschicht-Beseitigungsschritt des Beseitigens der Harzschicht; und einen zweiten Oberflächenschleifschritt des Durchführens eines Oberflächenschleifens auf der einen Oberfläche, während die andere Oberfläche gehalten wird, wobei vorausgesetzt, dass eine berechnete mittlere Rauigkeit eines abgefasten Abschnitts des abgefasten Wafers durch Ra (nm) dargestellt wird und eine Viskosität des härtbaren Harzes, wenn das härtbare Harz aufgetragen wird, durch V (mPa·s) dargestellt wird, das härtbare Harz auf eine Weise aufgetragen wird, die eine Formel (1) unten in dem Harzschicht-Ausbildungsschritt erfüllt. $Ra \times V \geq 2 \times 10^{3}$
Wafer umfassend 0,90 nm/mm² oder weniger eines Höchstwerts von Formkrümmungen an mehreren Stellen, wobei die mehreren Stellen durch gleichmäßiges Unterteilen eines ringförmigen Gebiets eines peripheren Abschnitts des Wafers in einer peripheren Richtung erhalten werden, wobei die Formkrümmungen durch Messen der mehreren Stellen unter Verwendung einer Flachheitsmesseinrichtung Wafersight 2 (hergestellt von der KLA-Tencor Corporation) im High-Order-Shape-Modus erhalten werden.