TW201513190A - 半導體裝置的製造方法及製造裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明的實施形態是在於提供一種生產性高的半導體裝置的製造方法及製造裝置。
實施形態的半導體裝置的製造裝置是針對邊部比除了前述邊部以外的薄板部更厚的晶圓，處理前述薄板部的第1面的裝置。前述製造裝置是具備：保持前述邊部的夾頭，及對前述第1面吐出第1流體的噴嘴，及形成有對前述薄板部的第2面吐出第2流體的吐出口的板。
Description
本發明的實施形態是有關半導體裝置的製造方法及製造裝置。
一般，離散半導體(discrete semiconductor)是在晶圓的厚度方向形成有裝置構造。因此，在製造離散半導體時，必須以能夠適合於目標的耐壓之方式，研磨晶圓的背面來使晶圓變薄。然而，一旦晶圓變薄，則剛性會降低，因自重而彎曲，操縱困難。於是，提案晶圓的邊(rim)部不研磨，保持原來的厚度不變，確保晶圓全體的剛性之技術。
實施形態的目的是在於提供一種生產性高的半導體裝置的製造方法及製造裝置。
實施形態的半導體裝置的製造裝置是針對邊部比除了前述邊部以外的薄板部更厚的晶圓，處理前述薄板部的第1面的裝置。前述製造裝置是具備：保持前述邊部的夾
頭，及對前述第1面吐出第1流體的噴嘴，及形成有對前述薄板部的第2面吐出第2流體的吐出口的板。
實施形態的半導體裝置的製造方法是針對邊部比除了前述邊部以外的薄板部更厚的晶圓，處理前述薄板部的第1面的方法。前述製造方法是具備：保持前述邊部，一邊對前述第1面吐出第1流體，一邊對前述薄板部的第2面吐出第2流體之工程。
1、2、4、5、9‧‧‧製造裝置
11‧‧‧夾頭
12‧‧‧噴嘴
13‧‧‧板
13a‧‧‧吐出口
14‧‧‧液體供給手段
24‧‧‧氣體供給手段
33‧‧‧板
33a~33d‧‧‧吐出口
34a‧‧‧中心
34b~34d‧‧‧同心圓
41‧‧‧雷射感測器
51‧‧‧水壓控制手段
52‧‧‧控制部
100‧‧‧晶圓
101‧‧‧薄板部
101a‧‧‧上面
101b‧‧‧下面
101n‧‧‧法線
102‧‧‧邊部
103‧‧‧BSG膠帶
105‧‧‧液體
106‧‧‧液體
107‧‧‧氣體
109‧‧‧雷射光
圖1是表示第1實施形態的半導體裝置的製造裝置的圖。
圖2(a)是表示比較例的半導體裝置的製造裝置的圖，(b)是表示晶圓的薄板部的變形狀態的一部分擴大圖。
圖3是表示第2實施形態的半導體裝置的製造裝置的圖。
圖4是表示第3實施形態的半導體裝置的製造裝置的板的平面圖。
圖5(a)及(b)是表示第4實施形態的半導體裝置的製造裝置的動作的圖。
圖6(a)是表示第5實施形態的半導體裝置的製造裝置的圖，(b)是在橫軸取晶圓面內的位置，在縱軸取液體106的水壓，顯示水壓的面內分布的圖表。
以下，一面參照圖面，一面說明有關本發明的實施形態。
首先，說明有關第1實施形態。
圖1是表示本實施形態的半導體裝置的製造裝置的圖。
如圖1所示般，本實施形態的半導體裝置的製造裝置1是為了製造例如IGBT(insulated gate bipolar transistor：絕緣閘雙極電晶體)及縱型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金屬氧化物半導體場效電晶體)等的離散半導體，而對晶圓100進行溼式處理的裝置。製造裝置1是單片式的處理裝置，例如溼式蝕刻裝置，洗淨裝置，或塗佈裝置。
首先，說明有關製造裝置1的處理對象的晶圓100。
晶圓100例如為矽晶圓。晶圓100是製造半導體裝置的薄板部101會藉由研磨來簿化，晶圓100的周緣部的邊部102不會被研磨，保持原來的厚度不變的晶圓。薄板部101是晶圓100之中去掉邊部102的部分，其厚度是例如100~250μm。邊部102的形狀是圓環狀，比薄板部101更厚。在晶圓100中，邊部102會成為補強部分，因為某程度實現全體的剛性，所以可抑制自重所產生的彎曲。在晶圓100中，例如薄板部101的上面101a會被研磨，下面101b是不被研磨。並且，在晶圓100的下面的全面貼附有BSG(Back Side Grinding：背面研磨)膠帶103。
其次，說明有關製造裝置1。
在製造裝置1中是設有複數的夾頭11。夾頭11是藉由在上下方向夾入晶圓100的邊部102來保持晶圓100，使晶圓100自轉。夾頭11是只接觸於邊部102，在薄板部101的上面101a及下面101b是不接觸。因此，薄板部101的上面101a及下面101b是可以非接觸受理溼式處理。
並且，在製造裝置1設有對薄板部101的上面101a吐出液體105的噴嘴12。液體105是用以對薄板部101的上面101a進行溼式處理的處理用的液體，例如用以洗淨薄板部100的上面101a的藥液，例如可為dHF，NC-2，SC-1，SC-2，硫酸及過氧化氫水(H2O2)的混合液(SPM)等，用以蝕刻上面101a的藥液，例如可為硝酸(HNO3)及氟酸(HF)的混合液，FEP等，用以洗滌上面101a的藥液，例如可為DIW(Deionized Water：脫離子水)等，亦可為用以對上面101a形成抗蝕膜(resist film)的抗蝕材料。
而且，在製造裝置1設有板13。板13是在晶圓100的下方，配置於與薄板部101的下面101b對向的位置。在板13中形成有朝薄板部101的下面101b吐出液體106的吐出口13a。如上述般，在晶圓100的下面貼附有BSG膠帶103，因此液體106是接觸於BSG膠帶103，經由BSG膠帶103來對薄板部101施加向上的力。在本實施形態中，吐出口13a是在朝晶圓100的中心垂直地吐出液體
106的位置只形成1處。並且，在製造裝置1中設有對吐出口13a供給液體106的液體供給手段14。液體106是以晶圓100不會彎曲的方式支撐的支撐用的流體，例如DIW。另外，對於薄板部101，因為被要求非接觸的處理，所以無法設置抵接於下面101b之類的支撐構件，在薄板部101的下方存在間隙。
其次，說明有關本實施形態的半導體裝置的製造裝置1的動作，亦即本實施形態的半導體裝置的製造方法。
如圖1所示般，首先，夾頭11會保持晶圓100的邊部102，使晶圓100自轉。維持此狀態，從噴嘴12來對晶圓100的薄板部101的上面101a的中央部吐出液體105。同時，液體供給手段14會經由板13的吐出口13a來對薄板部101的下面101b的中央部吐出液體106。例如，液體106的流量或壓力是比液體105的流量或壓力更高。
液體105是接觸於上面101a的中央部，藉由隨晶圓100的自轉而產生的離心力來朝邊部102擴散。藉此，上面101a會藉由液體105來溼式處理。例如，上面101a會藉由液體105來實施洗淨、蝕刻、洗滌等的處理。然而，此時，藉由液體105的水壓及滯留於薄板部101上的液體105的重量，在薄板部101是被施加朝下方的力。另一方面，從吐出口13a吐出的液體106是接觸於薄板部101的下面101b的中央部，經由BSG膠帶103來對下面101b施加水壓。藉此，對於薄板部101施加朝上方的力。
其次，說明有關本實施形態的效果。
若根據本實施形態，則藉由液體106的水壓來施加於薄板部101的向上的力會與藉由液體105的水壓及重量來施加於薄板部101的向下的力對抗，藉此可不使固體的構件接觸於薄板部101來支撐薄板部101。藉此，可抑制薄板部101的彎曲，平坦地保持薄板部101。此結果，利用藉由液體105來施加的力，可防止薄板部101大彎曲，在薄板部101發生龜裂或破裂。並且，可抑制因為薄板部101彎曲而薄板部101上的液體105的分布形成不均一，液體105的處理形成不均一。此結果，液體105的溼式處理的良品率會提升，半導體裝置的生產性會提升。
另外，液體105的種類及液體106的種類的組合為任意。例如，液體105為使用洗淨用的藥液時，藉由液體106也使用洗淨用的藥液，與薄板部101的上面101a同時，下面101b也可洗淨。又，由於可使液體105及106的黏度及比重等的物性一致，因此壓力的控制容易。而且，液體105為使用洗淨用的藥液時，若液體106為使用純水，則可洗滌貼附有BSG膠帶103的下面101b的同時，可抑制液體105的藥液繞到下面101b。
其次，說明有關比較例。
圖2(a)是表示本比較例的半導體裝置的製造裝置的圖，(b)是表示晶圓的薄板部的變形狀態的一部分擴大圖。
如圖2(a)所示般，在本比較例的製造裝置9中是
未設有板13及液體供給手段14(參照圖1)，對薄板部101的下面101b未吐出支撐用的液體106(參照圖1)。
因此，晶圓100的薄板部101會藉由液體105的水壓及重量而在下面彎曲成凸狀。由於在晶圓100設有厚的邊部102，因此可實現某程度的剛性，不會有因為晶圓100的自重而大彎曲的情形。然而，薄板部101比邊部102薄，因此一旦藉由液體105來對薄板部101的中央部施加向下的力，則會有大彎曲的情況。藉此，會有在薄板部101產生龜裂，在薄板部101發生破裂的情況。並且，如圖2(b)所示般，藉由薄板部101在下面彎曲成凸狀，在薄板部101的中央部上滯留的液體105的量會形成比在薄板部101的周邊部上滯留的液體105的量更多，處理的面內均一性會降低。例如，當液體105為蝕刻液時，在薄板部101的中央部相對地蝕刻會進展，在周邊部相對地蝕刻會遲緩。此結果，半導體裝置的良品率會降低。
對於此，若根據前述的第1實施形態，則藉由夾著薄板部101來從液體105的相反側吐出液體106，可利用液體106來支撐薄板部101而抑制彎曲。
其次，說明有關第2實施形態。
圖3是表示本實施形態的半導體裝置的製造裝置的圖。
如圖3所示般，在本實施形態的製造裝置2中是取代液體供給手段14(參照圖1)，而設有氣體供給手段24。藉此，對於晶圓100的薄板部101的下面101b噴射
氣體107。氣體107是例如氮氣(N2)。氣體107為了避開氣體107的流動所產生的吸引效應，而以伯努利的法則不會成立之類的條件來噴射。
在本實施形態中是與前述的第1實施形態同樣，藉由氣體107的壓力來支撐薄板部101，可抑制薄板部101的彎曲。並且，藉由氣體107可抑制液體105繞到下面101b側。藉此，例如，液體105為使用抗蝕材料，BSG膠帶103為使用對於有機溶劑無耐性的膠帶時，可防止抗蝕材料接觸於BSG膠帶103。並且，在本實施形態中，亦可取代液體105，而使氣體從噴嘴12噴射。藉此，例如可使溼式處理後的晶圓100乾燥。此情況，作為用以支撐薄板部的流體，不是液體105，而是使用氣體107之下，可使晶圓100的兩面同時乾燥。本實施形態之上述以外的構成，動作及效果是與前述的第1實施形態同樣。
其次，說明有關第3實施形態。
圖4是表示本實施形態的半導體裝置的製造裝置的板的平面圖。
如圖4所示般，在本實施形態的製造裝置中是取代板13(參照圖1)而設有板33。在板33中是形成有複數的吐出口33a~33d。吐出口33a是配置於板33的中心34a。並且，吐出口33b~33d是沿著以中心34a為中心之假想的同心圓34b~34d來配置成同心圓狀。
若根據本實施形態，則藉由從複數的吐出口33a~33d吐出液體106，不僅薄板部101的下面101b的中心
部，還可使液體106朝下面101b的複數的領域吐出。而且，例如，藉由使吐出口33a~33d的直徑互相不同，可使從各吐出口33a~33d吐出的液體106的流量彼此相異。或，藉由在板33的下面側設置適當的調整手段，可使從各吐出口33a~33d吐出的液體106的壓力彼此相異。如此一來，藉由控制液體106的流量或壓力，可使液體106施加於薄板部101的力的面內分布最適化，可使薄板部101的形狀更精度佳地平坦化。本實施形態之上述以外的構成，動作及效果是與前述的第1實施形態同樣。
其次，說明有關第4實施形態。
圖5(a)及(b)是表示本實施形態的半導體裝置的製造裝置的動作的圖。
如圖5(a)及(b)所示般，在本實施形態的半導體裝置的製造裝置4中，除了前述的第1實施形態的製造裝置1(參照圖1)的構成以外，還設有雷射感測器41。雷射感測器41是在晶圓100的上方，使雷射光109朝薄板部101的中心以外的部分，由垂直的方向來對上面101a射入那樣的位置配置。另外，在圖5(a)及(b)中，噴嘴12，液體105，晶圓的薄板部101，及雷射感測器41以外的構成要素是省略圖示。
在本實施形態的製造裝置4中，雷射感測器41會對於薄板部101射出雷射光109，測定藉由薄板部101而被反射的雷射光109的強度。藉此，雷射感測器41算出雷射光109的反射率R。反射率R是在將從雷射感測器41
射出的雷射光109的光量設為Ii，將射入至雷射感測器41的雷射光109的光量設為Ir時，依據R=Ir/Ii來定義。
如圖5(a)所示般，當晶圓的薄板部101未彎曲時，從雷射感測器41射出的雷射光109對於薄板部101的上面101a是由上面101a的法線方向來射入，藉由上面101a而被垂直反射，其大部分會射入至雷射感測器41。因此，上述的反射率R是相對地高。
另一方面，如圖5(b)所示般，當薄板部101彎曲時，從雷射感測器41射出的雷射光109是在上面101a從對於上面101a的法線101n傾斜的方向射入。而且，雷射光109關於法線101n是在傾斜於入射方向的相反側的方向反射，藉由液體105的水面而折射，因此朝向偏離朝向雷射感測器41的方向之方向。所以，雷射光109之中，射入雷射感測器41的光量少，上述的反射率R是相對地低。
因此，藉由算出反射率R，可評價薄板部101的彎曲量。而且，藉由將此評價結果反餽給液體供給手段14，可將晶圓的薄板部101維持於平坦。藉此，即使每批薄板部101的厚度不同，或液體105的種類及吐出條件不同，薄板部101的彎曲量不同，還是可藉由當場測定(in-situ監控)彎曲量來反餽而使薄板部101以高的精度形成平坦。本實施形態之上述以外的構成，動作及效果是與前述的第1實施形態同樣。
其次，說明有關第5實施形態。
圖6(a)是表示本實施形態的半導體裝置的製造裝置的圖，(b)是在橫軸取晶圓面內的位置，在縱軸取液體106的水壓，顯示水壓的面內分布的圖表。
如圖6(a)所示般，在本實施形態的半導體裝置的製造裝置5中設有在前述的第3實施形態中說明的板33。在板33中，複數的吐出口33a~33d會形成同心圓狀。並且，在製造裝置5中設有複數個在前述的第4實施形態中說明的雷射感測器41。而且，在製造裝置5中，在液體供給手段14與板33之間，設有彼此獨立控制供給至吐出口33a~33d的液體106的壓力之水壓控制手段51。另外，水壓控制手段51亦可不是控制液體106的壓力，而是流量。並且，設有連接至所有的雷射感測器41及水壓控制手段51的控制部52。而且，在製造裝置5中，噴嘴12的位置可移動於晶圓100的半徑方向。
在本實施形態的製造裝置5中，藉由噴嘴12移動於晶圓100的半徑方向，液體105對於晶圓100施加的力的分布會變化，薄板部101的彎曲狀態會變化。另一方面，在製造裝置5中，複數的雷射感測器41會針對薄板部101的各部分求取反射率R，予以對控制部52輸出。藉此，控制部52評價薄板部101的彎曲的狀態，根據此來決定液體106的壓力分布，對於水壓控制手段51輸出控制訊號。水壓控制手段51是根據自控制部52傳達的控制訊號來分別控制對於板33的各吐出口33a~33d供給的液體106的水壓。如此一來，可即時地控制液體106的壓力
分布。例如圖6(b)所示般，可配合噴嘴12的移動來使液體106的水壓分布的峰值移動。
藉由如此動態地控制液體106的壓力分布，可使液體106施加於薄板部101的向上的力與液體105施加於薄板部101的向下的力經常在全領域均衡，使薄板部101以高精度保持於平坦。本實施形態之上述以外的構成，動作及效果是與前述的第1實施形態同樣。
另外，在前述的各實施形態中，液體105亦可置換成氣體，亦可將液體106置換成氣體。亦即，對於薄板部101的上面101a吐出的流體及對於下面101b吐出的流體的組合為任意。另外，「流體」是包含液體及氣體。並且，在前述的各實施形態中是顯示對於薄板部101的上面101a吐出處理用的液體105，對於薄板部101的下面101b吐出支撐用的液體106的例子，但並非限於此，例如上下的關係亦可為相反。而且，前述的各實施形態是亦可互相組合實施。
若根據以上說明的實施形態，則可實現生產性高的半導體裝置的製造方法及製造裝置。
以上，說明本發明的幾個實施形態，但該等的實施形態是舉例提示者，非意圖限定發明的範圍。該等新穎的實施形態是可在其他各種的形態下被實施，可在不脫離發明的要旨的範圍內進行各種的省略、置換、變更。該等實施形態或其變形是為發明的範圍或要旨所包含，且為申請專利範圍記載的發明及其等效的範圍所包含。
1‧‧‧製造裝置
11‧‧‧夾頭
12‧‧‧噴嘴
13‧‧‧板
13a‧‧‧吐出口
14‧‧‧液體供給手段
100‧‧‧晶圓
101‧‧‧薄板部
101a‧‧‧上面
101b‧‧‧下面
102‧‧‧邊部
103‧‧‧BSG膠帶
105‧‧‧液體
106‧‧‧液體
Claims (14)
- 一種半導體裝置的製造裝置，係針對邊部比除了前述邊部以外的薄板部更厚的晶圓來處理前述薄板部的第1面之半導體裝置的製造裝置，其特徵為具備：夾頭，其係保持前述邊部；噴嘴，其係對於前述第1面吐出第1流體；及板，其係形成有對於前述薄板部的第2面吐出第2流體的吐出口。
- 如申請專利範圍第1項之半導體裝置的製造裝置，其中，在前述板形成有複數個前述吐出口。
- 如申請專利範圍第2項之半導體裝置的製造裝置，其中，按每個前述吐出口控制前述第2流體的流量或壓力。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之半導體裝置的製造裝置，其中，更具備雷射感測器，其係對於前述薄板部射出雷射光，測定藉由前述薄板部所被反射的前述雷射光的強度，藉此評價前述晶圓的彎曲。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之半導體裝置的製造裝置，其中，前述夾頭係使前述晶圓自轉。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之半導體裝置的製造裝置，其中，前述第2流體為液體。
- 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之半導體裝置的製造裝置，其中，前述第2流體為氣體。
- 一種半導體裝置的製造方法，係針對邊部比除了 前述邊部以外的薄板部更厚的晶圓，處理前述薄板部的第1面之半導體裝置的製造方法，其特徵係具備：保持前述邊部，一邊對前述第1面吐出第1流體，一邊對前述薄板部的第2面吐出第2流體之工程。
- 如申請專利範圍第8項之半導體裝置的製造方法，其中，在前述工程中，對於前述第2面的複數的領域吐出前述第2流體。
- 如申請專利範圍第9項之半導體裝置的製造方法，其中，針對前述複數的領域分別控制前述第2流體的流量或壓力。
- 如申請專利範圍第8~10項中任一項所記載之半導體裝置的製造方法，其中，對於前述薄板部射出雷射光，測定藉由前述薄板部所被反射的前述雷射光的強度，藉此評價前述晶圓的彎曲。
- 如申請專利範圍第8~10項中任一項所記載之半導體裝置的製造方法，其中，在前述工程中，使前述晶圓自轉。
- 如申請專利範圍第8~10項中任一項所記載之半導體裝置的製造方法，其中，將前述第2流體設為液體。
- 如申請專利範圍第8~10項中任一項所記載之半導體裝置的製造方法，其中，將前述第2流體設為氣體。
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