TW459297B - Method of processing semiconductor wafers to build in back surface damage - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 d5929 ^ at _ __ B7 五、發明說明（1 ) 發明背景^ 本f明大致上係關於一種加工半導體晶圓之方法，較特 別的疋指加工半導體晶圓I万法，以產生具有背面缺陷供 做外郅吸雜之較平坦晶圓。 半導體晶圓通常係由單-晶錠製備，例如一核，其係 修整及研磨以具有—或多個平坦面，以利ϋ後續製程中有 正確之晶圓方向。晶鍵隨後切細成多數個各別之晶圓，各 進行多數之加工操作以減小晶圓厚度、去除由切細操作所 致之缺陷、及產生_高反射性表面，各晶圓之周緣磨圓以 於進一步加工期間減少晶圓受損之虞。—研磨操作（一研磨 f液製程）隨後進行於晶圓之前與後表面上，以減小晶圓之 厚度及去除由切細操作所致之缺陷。一化學蝕刻操作或一 粗磨操作亦可執行，以利減小厚度及去除缺陷。 研磨操作完成時’各晶圓之—或二表面通常利用一抛光 墊片、一膠質矽土漿液（抛光漿液）、及一化學蝕刻劑，以 去除由先前操作所致之表面上缺陷及確使晶圓呈平面狀D 此後’其通常需要在各晶圓之背面上產生缺陷以做爲外部 吸雜位置，以往各晶圓之背面係進行一研磨製程，例如加 愿喷流或一多元矽積置製程，以在背面上產生缺陷以做爲 外邵吸雜位置。雖然缺陷生成於背面上，但是晶圓之前表 面仍需予以保護。晶圓隨後清潔且前表面可做精磨，最後 ’晶圓在送至客户前先切成半導體晶片。 完成之晶圓需符合特定之表面平坦度规定，此晶圓需特 別磨平’以利例如藉由一電子束石版印刷或光學石版印刷 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼） I *1 n I ΐ I 1 I I I ϋ ^Λ} · I I I I n J -I 一n I n I ( J I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 459297 A7 ------ B7 五、發明說明（2 ) 製程而將電路印刷於其上（或於其上積置多層），電子束描 緣器或光學印職之焦財之㈣平坦度對於電子束石版 印刷或it學石版印刷製程中之均勾成像極爲重要，晶圓表 面之平坦度直接衝擊到裝置線寬度能力、製程範園、生產 量及產能。裝置幾何形狀中之持續減小及提高嚴格性之裝 置裝構規格追使半導體晶圓之製造商需製備較平坦之晶圓 ’爲了取得較平坦之晶圓則雙表面式抛光已成爲選擇。 f隹平土—度會由習知方法產生背侧缺陷以增進吸雜而有 負：衝擊’加工—半導體晶圓之習知方法係在雙表面抛光 後需要-製程’以產生缺陷而在晶圓之背面上提供吸雜位 置，此吸雜製程後，需在晶圓之前表面上有另一拋光製程 ，以去除加工之缺陷。此額外之製程嚴重損害到晶圓之平 一度額外之步驟在加工上極爲昂貴且需增加處理，其亦 需特別謹愼使前表面免於受損。 發明概述 本發明 < 多項目的中應注意的是提供—方法以加工一自 單晶錠切下之半導體晶圓，其減少成型各晶圓所需之加工 、提供一製程以產生一較平坦之晶圓·、提供此製程以產生 —具有吸雜位置之晶圓、及提供此製程以經濟地處理晶圓。 大體上，本發明之方法用於加工一半導體晶圓，半導體 係自一單晶錠切下且具有前與後表面及一周緣，該方法包 含研磨晶圓之前與後表面，以減少晶圓之厚度及增進晶圓 之一度研磨步驟可在前與後表面上產生缺陷。該方法 進一步包含細研晶圓之前表面，以減少研磨所致前表面上 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） -I Ί I I 1 ϊ I I I I i Jl. -It—] — — I » I I [ I VI../ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί - 45929 1 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（3 ) 之缺陷，及進一步減小晶圓之厚度，細研步驟期間背面上 之缺陷則仍不變。晶圓之前與後表面係利用一拋光衆液同 時拋光，以增進晶圓之平坦度及減少前與背表面上之晶圓 缺陷，抛光後仍留在背面上之晶圓缺陷係多於前表面上之 晶圓缺陷，而仍留在背面上之晶圓缺陷有助於吸雜。 在本發明之另一項内容中，—種加工一半導體晶圓之方 法包含研磨晶圓之前與後表面，以減少晶圓之厚度及増進 晶圓足平坦度，研磨步驟可在前與後表面上產生缺陷。該 方法進一步包含同時抛光晶圓之前與後表面，使得自背面 去除之晶圓材料少於前表面者，仍留在背面上之晶圓缺陷 係多於前表面上之晶圓缺陷，而仍留在背面上之晶圓缺陷 有助於吸雜。 本發明之其他目的與優點可由以下詳細説明得知。 邏式簡單説明 圖1係本發明用於加工一半導體晶圓之第—實例方法流程 圖；及 圖2係一第二實例方法流程圖。 丝i圭實例詳細説明 圖^說明加工-半導體晶圓之較佳方法，其中一細 係在一雙表面抛光操作前執行於前表 e m ^ 叫工，此万法產生— 曰口回，其具有背面缺陷以用於吸雜位置，但是其不♦ =面加工步驟產生背面缺陷以提供吸雜位置言二要— 可表面上執行之步驟並未在背面上執行。 。’在 丰導體晶關自-單晶錠切下，例如__般内 (請先閱讀背面之項再填寫本頁) 裝·-------訂---------線\ 本紙張足度翻㈣H家鮮（CNS)A4規格（210 κ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 459297 Α7 Β7 五、發明說明（4 ) 線鑛’以具有一預定之初期厚度。切下之晶圓概呈碟片狀 及凸出狀，且其具有一周緣及相對立之前、後表面。爲了 説明方便，前表面係供裝置印刷於上之表面。各晶圓之初 期厚度大致係大於所要求之最終厚度，以容許後續之加工 操作’減小晶圓之厚度而無缺陷或碎裂晶圓之虞。例如， 初期厚度可在800-950微米之間，而最終厚度大約700—750微 米之間。 切細後，晶圓即進行超音波清潔，以利去除因切細操作 而積置於晶圓上之研磨顆粒與碎屑。晶圓之周緣利用一般 邊緣研磨器（圖中未示）構形（例如磨圓），以減低進—步加 工期間晶圓邊緣缺損或碎裂之危險β 晶圓隨後置入一般之研磨裝置（圖中未示）中，用於研磨 前與後表面，以利減小晶圓厚度及改善晶圓之平坦度。經 由研磨操作之厚度減小亦可去除由晶圓切細操作所致之缺 陷。惟，研磨步驟會在前與後表面上產生缺陷（折疊缺陷） ，其特徵不同於由晶圓切細操作所致之缺陷。適合之研磨 裝置包括Peter Wolters品牌AC1400及AC2〇〇〇，其係由麻州 普倫威爾市之Peter Wolters公司製造。研磨裝置較佳爲採 用一漿液，内含一研磨劑例如矽土或、碳化矽，且粒度在5 與30微米’較佳爲大約! 5微米。研磨操作可去除預定：晶 圓材料厚度，例如大約40至120微米，且較佳爲利用研磨操 作去除大約75-85微米，研磨裝置較佳係以每分鐘3與2〇微 米之間速率自晶圓去除材料。習知研磨裝置之操作 於此技者熟知，故不予以贅述。 ’ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規ίΐΓ^7297公努 if--i I I I------------訂--------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 459297 at ---—____B7___ 五、發明說明（5 ) —旦研磨操作完成時，晶圓即清潔及置入—細研裝置（圖 中未不）中，晶圓之前表面即於其中進行一細研操作，以減 少則表面上由研磨步驟所致之缺陷，並且進—步減小％圓 之厚度，細研操作期間背面上之缺陷仍不變。細研裝=較 佳爲一般垂直心軸式環側研磨裝置，適合之細研裝置2加 州聖塔克拉拉市Disco公司製造之DFG 840型，此裝置包括 —對研磨輪以接附於各別之馬達傳動式心軸，心軸轉=研 磨輪且可在一垂直軸線上呈上下移動。晶圓由眞空抽向於 —支承台之夹頭，且晶圓之一表面貼靠於夾頭而相對之表 面則以相對立關係面向其中一研磨輪^ 當研磨輪由馬達傳動式心軸轉動時，心軸即沿著其垂直 軸線下降而接觸到晶圓，以利研磨晶圓之表面a心軸之垂 直軸線係分歧於晶圓之中心，使得僅有研磨輪之一環侧部 分接觸到晶圓，當研磨輪接觸及晶圓時，晶圓即依其中心 旋轉以確定晶圓前表面之均勻研磨。用於研磨裝置中之研 磨輪較佳爲一呈杯狀、樹脂結合式之研磨輪，就習於此技 者所知其包含一樹脂基質，係浸以適當粒度之顆粒及用於 研磨矽之材料。浸入研磨輪樹脂基質之顆粒平均粒度較佳 爲‘5至7微米，且最佳爲3至5微米。 研磨輪進給向晶圓以磨減晶圓厚度之速率（亦視之爲研磨 速度）大約爲每分鐘1至35微米，且較佳爲每分鐘大約15微 米。細研操作去除少許之晶圓厚度，較佳爲5 _2〇微米，最 佳爲大約1 0微米。可以瞭解的是，僅具有單一心軸之—研 磨裝置及研磨輪可用於細研操作，此並未悖離本發明之範 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝—-------訂---------. 經-部智慧財產局員工消費合作社印製 45929 7 A7 ---------B7___ 五、發明說明（6 ) 園。 句在背面上之缺陷最好不要在研磨步驟與抛光步驟之間 顯著減少’細研操作後，顆粒即自晶圓之前表面去除，較 佳爲利用習於此技者熟知之—般化學蝕刻操作，此操作並 未栺向去除背面之缺陷。使用一稀釋之蝕刻溶液，可使清 潔步躁去除少許量以下之晶圓材料，通常蝕刻操作可去除 大约1至2微米之晶圓材料。 晶圓隨後進行一般之雙表面抛光操作（一般稱之爲雙側拋 光或DSP)，其中雙表面同時拋光，以利改善晶圓之平坦度 及減少前與後表面上之缺陷’晶圓之缺陷因此在前與後表 面上減少，但是留在背面上之晶圓缺陷係多於背面上之晶 圓缺陷，留在背面上之晶圓缺陷有助於在背面上吸雜。同 樣之裝置可用於研磨及DSP步驟，例如上述之AC1400及 AC2000型機器，DSP裝置包括安裝於旋轉板上之拋光墊片 及一供給至墊片-晶圓介面之鹼性膠質狀矽土漿液（即拋光 漿液），適合之拋光墊片包含狄拉瓦州尼瓦克市之R〇del公 司所製之H-2及Suba 600型產品’適合之漿液係由E〗du

Pont de Nemours公司製造之SYTON產品。DSP步骤較佳爲 去除大約1 0 - 3 0微米之晶圓厚度，厚度最好以每分鐘大約 .5至3·5微米之速率去除’且較佳爲每分鐘大約·5至2微米 ’DSP步驟較佳爲幾乎去除前表面之所有缺陷，而留下些 許背面缺陷量以用於吸雜位置。習於此技者可知在DSP步 驟中需去除之厚度通常會改變其與研磨步驟中所致缺陷量 之關係。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A1規格（210 x 297公.¾ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -----訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A59297 五、發明說明（7 ) 、背面缺陷量之一測量方式係，，氧化誘發堆疊瑕疵，，（0ISF) 之冲數，其指7F出晶圓表面上之缺陷位置密度，大體而言 ，背面上最好有一較高0ISF計數以利促進吸雜。本發明中 ，背面疋OISF計數係藉由—較大顆粒之研磨研磨劑而增加 ，例如大約1 5微米之礬土顆粒，以及藉由在DSp步驟中去 除較少量之晶圓厚度，例如6微米，此關係將顯示於以下之 範例討論中。對於一般應用而言，一背面上令人滿意之 OISFe*!·數係每平方厘米大約1〇,〇〇〇與個之間，但是所 需之量將依據用途及客户要求而做大幅改變。 DSP步驟將'晶圓磨平至一平坦度，此爲單—表面抛光製程 中所未能取得者。晶圓可藉由一球形平坦度變數（例如總厚 度變化（TTV))、或藉由一當處平坦度變數（例如當處總指示 讀數（STIR))而取得平坦度特徵，τΤν通常用於測量球形平 坦度變化’其係晶圓最大與最小厚度間之差異，而灯设通 常用於測量當處平坦度變化，其係晶圓一小面積中之表面 至一參考平面之最大正與負偏差値總和，該參考平面係平 行於晶圓之背面且在當處中央相交於前表面。晶圓平坦度 特徵之詳細説明可發現於F · Shimura所著之「半導體碎晶技 術」一書（1989年大學刊物）第19卜195頁，例如一般拋光之 半導體晶圓任意25毫米X 20毫米位置皆具有超過大約丨.〇微 米之TT V及超過大約0.25微米之.STIR(背面參考中心焦點）。 本發明DSP步驟後之晶圓TTV與STIR平均値係顯著地降低。 DSP步撒後，前表面利用一般之拋光裝置以精磨拋光，精 磨抛光步驟大致上可消除前表面中之缺陷，並因而減少來 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A.l規络（21〇χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 459297 五、發明說明（8 ) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁} 自前表面之非鏡子式反射光。通常大約.丨至3微米之晶圓 厚度在前表面抛光步驟中去除，其係取決於DSP步驟後留 下之刮痕深度而定，惟，經發現在精磨拋光步驟中去除過 多材料會惡化晶圓之平坦度，在本發明中即取消前表面之 精磨拋光步驟。 範例 1 5枚半導體矽晶圓’各具有2〇〇毫米之直徑，其係依據圖 1及第一實例所示之方法予以加工，研磨操作利用i 5微米 粒度之研磨漿液以自各晶圓去除大約8〇微米材料（前與後表 面上各4 0微米），各晶圓之前表面隨後進行細研操作，以利 再自晶圓去除1 5 - 1 7微米厚度。各晶圓隨後進行DSp操作， 其t大約5 - 6微米自晶圓去除’即大致相等量自前與後表面 去除，一晶圓後表面之OISF計數係在DSp操作後以每平方 厘米20,000個測量之。 I二實例 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 圖2所示之本發明第二實例中，細研步驟係刪除，在此第 —只例中，切細、超音波清潔、邊緣構形及研磨係依第一 實例所述者執行，不同的是研磨裝置中所用之研磨劑最好 在大約5-10微米之間.，以較小之顆粒較佳，因爲其在表面 上產生較少缺陷，因此可減少在DSp步驟中需去除之晶圓 材料量。晶圓隨後以相似於第一實例中之步驟進行一 Dsp 步驟，不同的是前表面去除之材料多於背面者。 第二實例之DSP步驟最好自前表面去除幾乎所有缺陷，而 在背面上留下-些缺陷量，背面上之缺陷位置有助於在背 -11 - 297公釐） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSLV1規格（210 A7 459297 ____B7 五、發明說明（9 ) 面上吸雜。DSP裝置可設定以自前表面去除明顯不同於背 面者之材料量，此"差異性去除"例如可藉由相對於下抛光 墊片溫度以増加上抛光墊片溫度而達成，上抛光墊片係接 觸於前表面而下抛光塾片接觸於背面，各抛光墊片之溫度 係由循環水控制，而水則以熱性聯通於與墊片接觸之各別 板片。AC1400及AC2000型抛光機包括一控制系統，用於控 制與上板片聯通之循環水溫度，及一分離式控制系統，用 於與下板片聯通之循環水，分離系統供使用者可相關於下 抛光塾片而增高上抛光墊片之溫度，藉此自前表面去除較 多於背面者之材料。另者，差異性去除可藉由控制拋光整 片之轉速而達成，對於各抛光整片之晶圓有效速度可改變 ，使得例如下拋光螯片在相同方向移動且以近乎晶圓者之 速度，而上拋光塾片在晶圓之相反方向移動，此將造成自 前表面去除之材料多於背面者。 DSP步驟之後續步驟係以相同於第一實例之方式執行，背 表面上之缺陷最好無一在研磨與DSP步驟之間去除，背面 上最好在研磨與DSP步驟之間不執行加工，而非清潔背面 時。 如文内所述，本發明之方法係加工晶圓及包括晶圓清潔 之精磨抛光操作，直到包裝及運送至客户處。 由上以觀，本發明之多項目的可達成且其他有利之結果 亦可取得，本發明顯然較有效於羞生一較平坦之晶圓，且 其具有背面缺陷以做爲吸雜位置。本發明不需要利用習知 加工步驟產生缺陷於背面上，且通常在研磨期間產生於二 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規烙（210 x 297公釐） ,-_J*J [- ---------7^·裝·-------訂-------- 1 ^)wl (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 45929 7 五、發明說明（1〇 ) 表面上之缺陷可保留於加工期間。本發明可減少加工時严 ，因爲其在加工背面時不需防護前表面。再者， β ^ 尽發明可 產生一較平坦之晶圓，在雙侧拋光後並不執行背侧缺陷步 驟（此將減損平坦度），背侧建立於晶圓背面内係因爲在 步驟之前，前表面有較多於背面者之缺陷去除，因此習知 加工步驟可省略且晶圓得以較爲平坦。 説明本發明之元件時’"一"、"其"、及”該„皆係指—或 多個元件，而"包含"、"包括"、及"具有"涵意相同且皆指 其可能有上列元件以外之元件。 本發明雖有不同之修改與變換型式，但是其特定實例已 利用範例詳述於文内，應知的是不應侷限本發明於此特定 型式中，反之，本發明應涵蓋諸項修改、等效技術及變換 型式於申請專利範園定義之精神範疇内。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-裝--------訂------I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*1^ -13· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公發

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45929*7 六、申請專利範圍 1. 一種加工一半導體晶圓之方法，半導體晶圓係自一單晶 錠切下且具有前與後表面及一周緣，其包含以下步驟： (a) 研磨晶圓之前與後表面，以減少晶圓之厚度及增進 晶圓之平坦度，研磨步驟可在前與後表面上產生缺陷； (b) 細研晶圓之前表面，以減少研磨步驟後留置於前表 面上之缺陷，背面上之缺陷則仍不變；及 (c) 利用一拋光漿液以同時抛光晶圓之前與後表面，以 利增進晶圓之平坦度及減少前與後表面上之晶圓缺陷， 仍W在R面上之晶圓缺陷係多於前表面上之晶圓缺陷， 而仍留在背面上之晶圓缺陷有助於吸雜。 2 .如申請專利範園第1項之方法，其中晶圓自研磨至包括 拋光之加工係無任意步驟執行於背面上，亦不執行於前 表面上。 3 .如申請專利範園第2項之方法，其中晶圓背面上之缺陷 大致上並不在該研磨與該抛光步驟之間減少。 4.如申請專利範圍第2項之方法，-進一步包含精磨晶圓前 表面以減少非鏡子式反射光之步驟。 5 .如申請專利範圍第2項之方法，其中研磨步驟係以每分 鐘3 - 2 0微米範圍之材料去除率進行。 6 .如申請專利範園第5項之方法，其中使用於研磨步骤中 之研磨漿液包括具有5-30微米粒度之礬土研磨材料。 7.如申請專利範園第6項之方法，其中研磨步驟減少大約 4 0 - 120微米之晶圓厚度，研磨步驟進一步減少大约5 _ 20微米之晶圓厚度及同時抛光步驟進一步減少大約ι〇_ -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（Cis：S)A4規格（210 X 297公釐) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁)

   45929 ^六、申請專利範圍 A8B8C8D8 微米之晶圓厚度。 8 ·、種加工—半導體晶圓之方法，半導體晶圓係'自一單晶 錠切下直具有前與後表面及一周緣，其包含以下步騍： 〇)研磨晶圓之前與後表面，以減少晶圓之厚度及增進 晶圓之平坦度，研磨步驟可在前與後表面上產生缺陷；及 (b)利用一拋光漿液以同時拋光晶圓之前與後表面，使 知自背面去除之晶圓材料少於前表面者，仍留在背面上 &晶圓缺陷係多於前表面上之晶圓缺陷，而仍留在背面 上之晶圓缺陷有助於吸雜。 9 如申請專利範園第8項之方法，其中晶圓背面上之缺陷 並不在該研磨與該抛光步驟之間減少。 1 0.如申請專利範園第9項之方法，其中藉由一對前表面比 對背面爲高之溫度進行抛光，使得自背面去除之晶圓材 料少於前表面者。 C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 ----訂---------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- ^紙張尺度適用中國國家標準（ί^Α4規格（210 χ 29/公釐）