TWI610358B - 鏡面硏磨晶圓的製造方法 - Google Patents

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Description

鏡面研磨晶圓的製造方法
本發明關於一種鏡面研磨晶圓的製造方法，其製造複數片鏡面研磨晶圓。
以往，矽晶圓的製造方法，一般是由以下步驟所構成。首先，實行切片步驟，其將藉由單晶矽提拉裝置所提拉而得到的矽晶棒，使用SiC製的微粉末，利用線鋸切片來得到薄板圓盤狀的矽晶圓。然後，實行倒角步驟(去角取面步驟)，其為了防止切片後的矽晶圓發生缺口或裂紋等，而在矽晶圓的外周邊緣部進行倒角。
接著，實行行星運動方式的研光(lapping)步驟，其為了除去在切片步驟中所產生的矽晶圓的表面的歪斜，並且將矽晶圓整平而使厚度一致，而將複數片矽晶圓夾在鑄鐵製的上下平台之間來進行加工。此時，一邊供給氧化鋁等游離磨粒一邊研光矽晶圓。
然後，進行濕式蝕刻步驟，其除去在倒角步驟和研光步驟中所產生的加工變質層。之後，進行雙面研磨步驟，其利用行星運動方式並使用游離磨粒來鏡面研磨已蝕刻的矽晶圓的雙面；邊緣研磨步驟，其將邊緣部鏡面化；及，單面 鏡面研磨步驟，其將晶圓的單面進行鏡面研磨。最後，進行清洗步驟，其除去在研磨後的晶圓上殘留的研磨劑和異物等以提升清淨度，而完成矽晶圓的製造(參照專利文獻1)。
伴隨電子裝置的高度積體化，矽晶圓的平坦度規格的嚴格化也進展中。在半導體晶圓的製造流程中，最能夠對於平坦度帶來影響的步驟，是將矽晶圓的雙面進行鏡面研磨之雙面研磨步驟。
此雙面研磨裝置，具有上平台和下平台、設置在下平台的頂面的中心部之太陽齒輪、鄰接下平台的周緣部而設置之內齒輪、及複數個載具。載具以能夠旋轉的方式被夾在上平台和下平台之間，在載具上設置一個以上的載具孔。利用此載具孔來保持矽晶圓，且一邊使矽晶圓與載具一起相對於已貼附在上平台和下平台上的研磨布進行相對運動，一邊藉由被安裝在上平台側的按壓機構來將負載施加至下方，且以批次方式來同時雙面研磨複數片矽晶圓。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2012-186338號公報
像這樣，在將複數片晶圓夾在上平台和下平台之間來進行研磨的場合，在同一批次內要進行研磨的矽晶圓的晶圓之間的厚度偏差，對於雙面研磨加工後的矽晶圓的平坦度帶來 較大的影響。在第10圖中，表示在以往的雙面研磨步驟中，於同一批次內要進行研磨的矽晶圓的晶圓之間的厚度偏差與雙面研磨步驟結束後的晶圓的表面的SFQRmax(最大局部平整度，Site Front least Squares Range max)是22nm以下的鏡面研磨晶圓的取得率的關係。如第10圖所示，如果在雙面研磨步驟的1個批次內要進行雙面研磨的矽晶圓之間的厚度偏差比1.25μm更大，則雙面研磨步驟結束後的矽晶圓表面的平坦度會顯著惡化。
決定要被雙面研磨的晶圓之間的厚度偏差的步驟，主要是切片歪斜除去步驟。
在切片歪斜除去步驟中，將複數片晶圓以批次方式進行研光，雖然能夠將同一批次內已進行加工的晶圓之間的厚度偏差抑制成比較小，但是批次之間的厚度偏差會變大。
又，在濕式蝕刻中，雖然複數片晶圓在一個蝕刻槽內利用批次方式進行蝕刻，能夠將蝕刻裕度(etching margin)的偏差抑制成較小，但是由於蝕刻液的經時變化(隨著時間經過而改變)的影響，會產生批次之間的蝕刻裕度的偏差，而使在切片歪斜除去步驟後的晶圓厚度偏差惡化。另外，在濕式蝕刻中，雖然也有將複數片矽晶圓不使用批次方式進行蝕刻處理，而將蝕刻液噴射至矽晶圓的表面和背面上以逐片蝕刻矽晶圓的單片式的方法，但是卻會造成生產性不良且成本變高。
本發明是鑒於前述問題而完成，目的在於提供一種鏡面研磨晶圓的製造方法，其能夠製造平坦度良好的鏡面研 磨晶圓。
為了達成上述目的，在本發明中，提供一種鏡面研磨晶圓的製造方法，其對於從矽晶棒切片而成的複數片矽晶圓，以批次方式分別實施下述各步驟來製造複數片鏡面研磨晶圓，這些步驟包含：切片歪斜除去步驟，其除去因為前述切片所產生的表面的歪斜；蝕刻步驟，其除去在前述切片歪斜除去步驟中所產生的歪斜；及，雙面研磨步驟，其將前述蝕刻後的矽晶圓的雙面進行鏡面研磨；其中，該鏡面研磨晶圓的製造方法的特徵在於：從在前述切片歪斜除去步驟中的同一批次內已處理的前述矽晶圓當中，選擇要在前述雙面研磨步驟中以批次方式處理的前述矽晶圓，且將該選擇的矽晶圓的數量設定為在前述切片歪斜除去步驟中已處理的前述矽晶圓的數量的相同數量或其因數。
在切片歪斜除去步驟中的同一批次內已處理的複數片矽晶圓之間的厚度偏差小，所以直接將這些矽晶圓在後續步驟的雙面研磨步驟中的同一批次內處理，便能夠製造平坦度良好的鏡面研磨晶圓。
此時，較佳是選擇在前述切片歪斜除去步驟中的1個批次或複數個批次內已處理的全部的前述矽晶圓，來作為在前述蝕刻步驟中以批次方式處理的前述矽晶圓，藉此將該選擇的矽晶圓的數量設定為在前述切片歪斜除去步驟中已處理的前述矽晶圓的數量的相同數量或其倍數。
若這樣做，在蝕刻步驟中蝕刻處理後的矽晶圓之間 的厚度偏差變得更小，厚度偏差更小的矽晶圓是在後續步驟中的雙面研磨步驟中的同一批次內進行處理，藉此能夠確實地製造平坦度更良好的鏡面研磨晶圓。
此時，在前述切片歪斜除去步驟中，一邊供給已混有游離磨粒之加工液，一邊藉由水晶定尺寸方式的定尺寸裝置(sizing device)來測定前述矽晶圓的厚度，以研光前述矽晶圓，藉此能夠除去前述矽晶圓的表面的歪斜。
藉由水晶定尺寸方式的定尺寸裝置來測定前述矽晶圓的厚度，且對應於該測定的厚度來控制研光的結束條件，藉此能夠減少對於目標厚度之偏差。其結果，能夠將研光後的批次之間的矽晶圓的厚度偏差也抑制成較小。像這樣，如果將切片歪斜除去步驟中已研光的矽晶圓之間的厚度偏差變小，則能夠確實地製造平坦度良好的鏡面研磨晶片，並且將晶圓之間的厚度偏差抑制成較小。
又，較佳是在前述切片歪斜除去步驟中，一邊供給水，一邊藉由光反射干涉方式的定尺寸裝置來測定前述矽晶圓的厚度，且使前述矽晶圓的雙面與磨削片滑動接觸以進行磨削，藉此除去前述矽晶圓的表面的歪斜，其中，在該磨削片上黏固有磨粒，該磨粒所具有的粒徑可將前述矽晶圓的表面粗糙度Ra磨削至0.3μm以下。
如果利用上述磨削片來將矽晶圓的表面粗糙度Ra磨削至0.3μm以下，則即使利用光反射干涉方式的定尺寸裝置13來將雷射光照射至矽晶圓的加工面，也不容易引起亂反射，而能夠充分檢出干涉光。因此，能夠一邊以非常高的精 度來測定矽晶圓的厚度，一邊磨削矽晶圓的雙面。其結果，能夠將磨削後的批次之間的矽晶圓的厚度偏差更有效地抑制成較小。像這樣，如果將切片歪斜除去步驟中已磨削的矽晶圓之間的厚度偏差縮小，則能夠確實地製造平坦度更良好的鏡面研磨晶片，並且將晶圓之間的厚度偏差抑制成較小。
依照本發明的鏡面研磨晶圓的製造方法，能夠製造平坦度良好的鏡面研磨晶圓。
1‧‧‧研光裝置
9‧‧‧加工液用貫通孔
2‧‧‧上平台
2’‧‧‧上平台
2”‧‧‧上平台
3‧‧‧下平台
3’‧‧‧下平台
3”‧‧‧下平台
4‧‧‧載具
4’‧‧‧載具
4”‧‧‧載具
5‧‧‧太陽齒輪
5’‧‧‧太陽齒輪
5”‧‧‧太陽齒輪
6‧‧‧內齒輪
6’‧‧‧內齒輪
6”‧‧‧內齒輪
7‧‧‧水晶方式的定尺寸裝置
8‧‧‧水晶片
10‧‧‧載具孔
10’‧‧‧載具孔
10”‧‧‧載具孔
11‧‧‧加工液
12‧‧‧磨削裝置
13‧‧‧光反射干涉方式的定尺寸裝置
14‧‧‧磨削片
15‧‧‧供水用貫通孔
16‧‧‧水
17‧‧‧雷射光用貫通孔
18‧‧‧蝕刻裝置
19‧‧‧雙面研磨裝置
20‧‧‧研磨劑用供給貫通孔
21‧‧‧研磨劑
22‧‧‧研磨布
W‧‧‧矽晶圓
第1圖是本發明的鏡面研磨晶圓的製造方法的流程圖。
第2圖是表示在本發明的切片歪斜除去步驟中所使用的研光裝置的一例的概略圖。
第3圖是表示在本發明的切片歪斜除去步驟中所使用的研光裝置的下平台的一例的俯視圖。
第4圖是表示在本發明的切片歪斜除去步驟中所使用的磨削裝置的一例的概略圖。
第5圖是表示在本發明的切片歪斜除去步驟中所使用的磨削裝置的下平台的一例的俯視圖。
第6圖是表示根據不同的表面粗糙度Ra所導致的干涉光的強度與晶圓厚度的關係的圖。
第7圖是表示在本發明的蝕刻步驟中所使用的蝕刻裝置的一例的俯視圖。
第8圖是表示在本發明的雙面研磨步驟中所使用的雙面 研磨裝置的一例的概略圖。
第9圖是表示在本發明的雙面研磨步驟中所使用的雙面研磨裝置的下平台的一例的俯視圖。
第10圖是表示在以往的雙面鏡面研磨步驟中，晶圓之間的厚度偏差與SFQRmax是22nm以下的鏡面研磨晶圓的取得率的關係。
以下，針對本發明來說明實施方式，但是本發明不受限於此實施方式。
在製造鏡面研磨晶圓時，在雙面研磨步驟中，若同一批次內要進行鏡面研磨的矽晶圓的厚度偏差大，則會有將雙面進行鏡面研磨後的鏡面研磨晶圓的平坦度惡化這樣的問題。
因此，本發明人想到如果將在切片歪斜除去步驟中的同一批次內已處理的矽晶圓，在雙面研磨步驟中的同一批次內進行處理，則能夠使雙面進行鏡面研磨後的鏡面研磨晶圓的平坦度良好，而完成本發明。
以下，參照圖式來說明本發明的鏡面研磨晶圓的製造方法。
首先，準備將矽晶棒切片而切出複數片矽晶圓(第1圖的A)。在此步驟中，使用例如線鋸等的切斷裝置來將矽晶棒切成晶圓狀。接著，將這些矽晶圓進行倒角加工(第1圖的B)。在此步驟中，為了防止切片後的矽晶圓發生缺口或裂開等，而在矽晶圓的外周邊緣部進行倒角(去角取面)。
接著，實行切片歪斜除去步驟(第1圖的C)。在此切 片歪斜除去步驟中，除去因為切片而在矽晶圓的表面所產生的歪斜，使表面平坦化，將矽晶圓整平而使厚度一致。此時，使用如第2圖、第3圖所示的行星運動方式的研光裝置1，而能夠將矽晶圓利用批次方式進行研光以除去切片歪斜。
如第2圖、第3圖所示，研光裝置1具備上平台2、下平台3、載具4、太陽齒輪5、內齒輪6、及水晶方式的定尺寸裝置(sizing device)7。上平台2、下平台3例如能夠設為鋼鐵製。在上平台2上設置有加工液用貫通孔9，通過此加工液用貫通孔9，供給已混有游離磨粒之加工液11。又，作為加工液11，例如能夠使用將氧化鋁等的游離磨粒懸浮在水中而成的加工液。在下平台3上設置載具4，該載具4設置有用以保持矽晶圓W之複數個載具孔10。進一步，在下平台3上的中心部分設置太陽齒輪5，並以鄰接下平台3的周緣部的方式來設置內齒輪6，利用使這些齒輪分別自轉，而使載具4以太陽齒輪5為中心進行行星運動。
又，在上平台2上設置水晶方式的定尺寸裝置7。此水晶方式的定尺寸裝置7，是利用被載置在載具4上的水晶片8，與矽晶圓W一起被磨削時的壓電效果，利用水晶片變得越薄振動頻率就變得越高，藉由測定水晶片的厚度來測定矽晶圓的厚度。進一步，水晶方式的定尺寸裝置7，能夠基於測定值來控制研光的結束。
一邊藉由此水晶方式的定尺寸裝置7來測定矽晶圓W的厚度，一邊利用往相對方向進行旋轉的上平台2和下平台3來夾住複數片矽晶圓W，持續供給加工液11，並使載具 4進行行星運動，藉此來將矽晶圓W以批次方式進行研光。藉由此研光裝置，如果一邊以在各個批次中變成相同的目標厚度的方式進行控制一邊進行研光，則不僅在批次內且在批次之間的矽晶圓W的厚度偏差也能夠抑制成較小。
進一步，較佳是為了改善批次之間的矽晶圓W的厚度偏差，使用如第4圖、第5圖所示的磨削裝置12，以批次方式磨削矽晶圓W來除去切片歪斜。
如第4圖、第5圖所示，磨削裝置12具備上平台2’、下平台3’、載具4’、太陽齒輪5’、內齒輪6’、及光反射干涉方式的定尺寸裝置13。
在上平台2’設置有供水用貫通孔15，水16通過此供水用貫通孔15而被供給至下平台3’上。在下平台3’上設置載具4’，該載具4’設置有用以保持矽晶圓W之複數個載具孔10’。進一步，在下平台3’上的中心部分設置太陽齒輪5’，並以鄰接下平台3’的周緣部的方式來設置內齒輪6’，利用使這些齒輪分別自轉，而使載具4’以太陽齒輪5’為中心進行行星運動。
又，在上平台2’的上方設置光反射干涉方式的定尺寸裝置13。藉由此光反射干涉方式的定尺寸裝置13所實施的晶圓的厚度的測定方法，首先從光反射干涉方式的定尺寸裝置13將雷射光射出至下方。所射出的雷射光，通過上平台2’所設置的雷射光用貫通孔17，而照射至磨削加工中的矽晶圓的表面。並且，光反射干涉方式的定尺寸裝置13檢測出干涉光，並根據所檢測的干涉光來量測矽晶圓的厚度。能夠基於 此測定值來控制磨削的結束。
在上平台2’的底面及下平台3’的頂面，貼附有用以磨削矽晶圓W之磨削片14，該磨削片14黏固有磨粒。磨粒，是所具有的粒徑能夠將矽晶圓W的表面粗糙度Ra磨削至0.3μm以下之磨粒。較佳是希望使用最硬且不易磨耗的鑽石製的磨粒。磨削中的矽晶圓W的表面粗糙度Ra如果是0.3μm以下，則即使利用光反射干涉方式的定尺寸裝置13來將雷射光照射至磨削面上，也不會引起亂反射，而能夠檢出干涉光，且能夠精度良好地測定厚度。本發明人，在第6圖中表示矽晶圓的表面粗糙度Ra與干涉光的強度的關係的調查結果。使用光反射干涉方式的定尺寸裝置，在使矽晶圓的表面粗糙度R變化來測定矽晶圓的厚度時，可得知Ra在0.03μm、0.2μm時的干涉光的強度變強，相較於Ra在0.44μm時，能夠以更高的精度進行測定。另外，將從光反射干涉方式的定尺寸裝置射出的雷射光的波長設定為1300nm。在表面粗糙度的測定中，使用基恩士(keyence)公司製造的雷射顯微鏡VK-X100系列，且將測定長度設定為4mm。
使用以上的磨削裝置12，一邊藉由光反射干涉方式的定尺寸裝置13來測定矽晶圓W的厚度，一邊利用往相對方向旋轉的上平台2’和下平台3’來夾住複數片矽晶圓W，並持續供給水16，使載具4’進行行星運動以使矽晶圓W的雙面與磨削片14滑動接觸，而將矽晶圓W以批次方式進行磨削。藉由此磨削裝置12，如果以控制在各個批次中變成相同的目標厚度的方式進行磨削，則不僅在批次內且在批次之間的矽晶 圓W的厚度偏差也能夠抑制成較小。
在切片歪斜除去步驟結束後，進行蝕刻步驟，以除去在切片歪斜除去步驟所產生的歪斜(第1圖的D)。在蝕刻步驟中，將複數片晶圓以批次方式進行濕式蝕刻。例如，如第7圖所示，在裝滿氫氧化鈉等所組成的蝕刻液之蝕刻裝置18中，放入複數片矽晶圓W，同時進行蝕刻處理。
較佳是在此蝕刻處理中，選擇在切片歪斜除去步驟中的1個批次或複數個批次內已處理的全部矽晶圓，來作為以批次方式蝕刻的矽晶圓，以將該選擇的矽晶圓的數量設定為在切片歪斜除去步驟中已處理的矽晶圓的數量的相同數量或其倍數。例如，在切片歪斜除去步驟中，將100片的矽晶圓，以1個批次的處理數量設定為20片而進行5批次的處理的情況，能夠在此5批次內，從任意的1個批次內已處理的晶圓當中，選擇20片，且將該選擇的複數片矽晶圓以批次方式進行蝕刻處理。又，能夠在上述例子中的切片歪斜除去步驟的5個批次內，選擇任意的複數個批次(在此場合是第1批次~第5批次當中的複數個批次)內處理的全部的矽晶圓(在此場合是40片~100片)，且將該選擇的複數片矽晶圓以批次方式進行蝕刻處理。
若這樣做，能夠使在蝕刻步驟中的1個批次內已處理的晶圓之間的厚度偏差變小。
在蝕刻步驟結束後，進行雙面研磨步驟，以將複數片矽晶圓的雙面以批次方式進行鏡面研磨(第1圖的E)。在本發明的鏡面研磨晶圓的製造方法中，在此雙面研磨步驟中， 是從在切片歪斜除去步驟中的同一批次內已處理的矽晶圓當中，選擇要以批次方式鏡面研磨雙面之矽晶圓。這些晶圓，晶圓之間的厚度偏差非常小。因此，能夠使在雙面研磨步驟中要研磨的複數片晶圓之間的厚度偏差變小。此時，也能夠將選擇的矽晶圓的數量設定為在切片歪斜除去步驟中已處理的矽晶圓的數量的相同數量，也能夠設定為其因數而將批次數量分成複數次進行處理。
如上述般地已選擇的複數片矽晶圓的雙面，在以批次方式進行鏡面研磨時，能夠使用如第8圖、第9圖所示的行星運動方式的雙面研磨裝置19。
首先，使載具4”與行星運動方式的雙面研磨裝置19的太陽齒輪5”和內齒輪6”囓合，且將矽晶圓W設置在載具4”的載具孔10”。之後，利用上平台2”和下平台3”來夾入且保持此矽晶圓W的雙面，隨著從研磨劑用供給貫通孔20供給研磨劑21，藉由太陽齒輪5”和內齒輪6”來使載具4”進行行星運動，同時藉由使上平台2”和下平台3”往相對方向進行旋轉，以使矽晶圓W的雙面與研磨布22滑動接觸。以此方式來製造鏡面研磨晶圓。
若以上述方式來製造鏡面研磨晶圓，因為能夠將在切片歪斜除去步驟中的同一批次內已處理的矽晶圓之間的厚度偏差小的矽晶圓，在雙面研磨步驟中的同一批次內進行加工，所以能夠使雙面研磨加工後的鏡面研磨晶圓的平坦度良好。
以下，表示本發明的實施例及比較例，以更具體地 說明本發明，但是本發明不受限於這些例子。
(實施例1)
將直徑300mm的單晶矽晶棒切片以進行切斷。將切出的100片的矽晶圓進行倒角加工。之後，依照第1圖所示的本發明的鏡面研磨晶圓的製造方法的流程圖來製造鏡面研磨晶圓。首先，在切片歪斜除去步驟中，使用行星運動方式的4方向研光機(4 way lapping machine)，在該4方向研光機上安裝有1個批次能夠加工20片之鑄鐵製的上平台和下平台，以在1個批次中研光20片的矽晶圓，且連續進行5個批次以研光100片的矽晶圓。使用將平均粒徑6μm的氧化鋁磨粒懸浮在水中而成的加工液，使用水晶方式的定尺寸裝置，且設定完工目標厚度。在研光結束後，使用靜電容量式的感測器來測定矽晶圓的厚度。如第1表所示，研光結束時的矽晶圓的厚度，相對於目標值，在第一批次中的平均是-0.7μm，在第二批次中的平均是+1.1μm，在第三批次中的平均是+0.5μm，在第四批次中的平均是+1.6μm，在第五批次中的平均是-3.0μm。批次內的厚度偏差(批次內的矽晶圓的厚度的最大值與批次內的矽晶圓的厚度的最小值之差)，在第一批次和第二批次中是0.1μm，在其他三個批次中是0.2μm。
接著，進行蝕刻步驟。依照本發明的製造方法，將在切片歪斜除去步驟中已研光的100片的晶圓，以在相同研光批次中已研光的矽晶圓是在相同的蝕刻批次中進行蝕刻處理且1個批次20片的方式，連續進行5個批次的蝕刻。使用的蝕刻液，是將濃度50%的氫氧化鈉加熱至80℃而成。其結 果，如第1表所示，蝕刻後的厚度偏差，在第一批次中是0.1μm，而在第二批次至第五批次中是0.2μm。
接著，進行雙面研磨步驟。使用1個批次能夠研磨20片之行星運動方式的4方向研光機，以相同研光批次(亦即，相同蝕刻批次)的晶圓是在相同的雙面研磨批次中的方式連續進行5個批次的研磨，以鏡面研磨100片的矽晶圓的雙面。研磨劑，是在平均粒徑35nm~70nm的膠態氧化矽中添加氫氧化鉀，且利用純水來將pH值稀釋至10.5而成。研磨布，是使用市售的不織布類型。在雙面研磨步驟結束後，清洗鏡面研磨晶圓。之後，使用KLA-Tencor公司製造的WaferSight(商品名)來進行晶圓的平坦度測定，以評價SFQRmax。其結果，如第1表所示，SFQRmax在22nm以下的取得率是52%。
在實施例1中，與後述的比較例相比，能夠確認平坦度良好的鏡面研磨晶圓的取得率高，而能夠更確實地製造平坦度良好的鏡面研磨晶圓。
(實施例2)
將直徑300mm的單晶矽晶棒切片以進行切斷。將切出的100片的矽晶圓進行倒角加工。之後，依照第1圖所示的鏡面研磨晶圓的製造方法的流程圖來製造鏡面研磨晶圓。首先，在切片歪斜除去步驟中，使用與實施例1同樣的條件，在1個批次中研光20片的矽晶圓。在研光結束後，使用靜電容量式的感測器來測定矽晶圓的厚度。如第1表所示，研光結束時的矽晶圓的厚度，相對於目標值之平均是+1.4μm。批次內 的厚度偏差是0.2μm。
接著，進行蝕刻步驟。使用與實施例1同樣的條件，在1個批次中蝕刻20片的矽晶圓。在蝕刻結束後，使用靜電容量式的感測器來測定矽晶圓的厚度。其結果，晶圓之間的厚度偏差是0.2μm。
接著，進行雙面研磨步驟。除了使用4方向雙面研磨機，其能夠在1個批次中研磨5片，且連續進行4個批次以鏡面研磨20片的矽晶圓的雙面以外，除此以外使用與實施例1同樣的條件來進行雙面研磨。其結果，如第1表所示，SFQRmax在22nm以下的取得率是50%。
在實施例2中，也能夠確認平坦度比後述比較例更良好的鏡面研磨晶圓的取得率高，而能夠更確實地製造平坦度良好的鏡面研磨晶圓。
(實施例3)
將直徑300mm的單晶矽晶棒切片以進行切斷，以準備100片矽晶圓。進行倒角加工後，準備如第4圖所示的磨削裝置，其利用雙面膠帶來將含有平均粒徑4μm的鑽石磨粒之磨削片，貼附在行星運動方式的4方向研光機的上平台和下平台上，在該4方向研光機上安裝有1個批次能夠加工20片之鑄鐵製的上平台和下平台。接著，一邊將水供給至磨削片上，一邊利用波長可變類型的光反射干涉式的定尺寸裝置來設定完工目標厚度，且以1個批次20片的方式連續進行5個批次的磨削。此時，將從光反射干涉式的定尺寸裝置射出的雷射光的波長設定為1300nm。使用keyence公司製造的雷射顯微 鏡VK-X100系列，以測定長度是4mm來測定磨削後的矽晶圓的表面粗糙度，則Ra是0.2μm。使用靜電容量式的感測器來測定磨削的矽晶圓的厚度。磨削結束時的厚度，相對於目標值，在第一批次中的平均是0μm，在第二批次中的平均是+0.1μm，在第三批次中的平均是+0.4μm，在第四批次中的平均是-0.4μm，在第五批次中的平均是-0.1μm。如第1表所示，批次內晶圓之間的厚度偏差，在第二批次、第四批次、第五批次中是0.2μm；在第一批次、第三批次中是0.1μm。
接著，進行蝕刻步驟。使用與實施例1同樣的條件，使用在1個批次中處理20片的蝕刻裝置，以在相同批次中已磨削的矽晶圓是在相同的蝕刻批次中進行蝕刻處理且1個批次處理20片的方式，連續進行5個批次的蝕刻。其結果，厚度偏差全部都是0.2μm。
接著，進行雙面研磨步驟。使用與實施例1同樣的條件，使用行星運動方式的4方向雙面研磨機，其能夠在1個批次中研磨20片，以相同的磨削批次變成相同的雙面研磨批次的方式來連續進行5個批次的研磨，以鏡面研磨100片矽晶圓的雙面。將製造的鏡面研磨晶圓清洗後，使用KLA-Tencor公司製造的WaferSight來進行晶圓的平坦度測定，以評價SFQRmax。其結果，SFQRmax在22nm以下的鏡面研磨晶圓的取得率是53%。
在實施例3中，能夠確認平坦度比後述比較例1、2更良好的鏡面研磨晶圓能夠製造更多。
(比較例)
將直徑300mm的單晶矽晶棒切片以進行切斷。進行倒角加工後，以與實施例1同樣的條件，以一個批次20片，五個批次100片的方式進行研光，且在研光結束後，使用靜電容量式的感測器來測定矽晶圓的厚度。厚度，相對於目標值，在第一批次中的平均是+2.1μm，在第二批次中的平均是-1.0μm，在第三批次中的平均是0μm，在第四批次中的平均是+1.2μm，在第五批次中的平均是-0.8μm。批次內厚度偏差，在第一批次、第五批次中是0.2μm；在三個批次中是0.1μm。
接著，將研光後的100片矽晶圓，依照與研光的順序相同順序來使用一個批次處理25片的蝕刻裝置，以連續進行四個批次的蝕刻。亦即，在不同的研光批次中已研光的矽晶圓所混在一起的晶圓群，在同一個蝕刻批次內被處理。使用的蝕刻液，是將濃度50%的氫氧化鈉加熱至80℃而成。蝕刻結束後，使用靜電容量式的感測器來測定矽晶圓的厚度。其結果，如第1表所示，批次內的晶圓之間的厚度偏差，相對於目標值，第一批次是3.3μm，第二批次是1.0μm，第三批次是1.5μm，第四批次是2.2μm。
接著，將上述蝕刻後的100片的矽晶圓，使用行星運動方式的4方向雙面研磨機，其能夠在1個批次中加工5片，以研光的順序來進行連續20批次的鏡面研磨。其他條件設定成與實施例1相同的條件。雙面研磨在全部的批次結束後，清洗鏡面研磨晶圓。清洗後，使用KLA-Tencor公司製造的WaferSight來進行晶圓的平坦度測定，以評價SFQRmax。其結果，SFQRmax在22nm以下的鏡面研磨晶圓的取得率是 24%。相較於前述實施例1~3，製造的鏡面研磨晶圓當中，平坦度良好的鏡面研磨晶圓的比率變成一半以下。
在第1表中，表示在實施例、比較例中的實施結果的統整。
Figure TWI610358BD00001
另外，本發明不受限於上述實施型態。上述實施型態是例子，而只要與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想具有實質上相同的構成且發揮同樣作用效果，不論何者都包含在本發明的技術範圍中。

Claims (3)

  1. 一種鏡面研磨晶圓的製造方法，其對於從矽晶棒切片而成的複數片矽晶圓，以批次方式分別實施下述各步驟來製造複數片鏡面研磨晶圓，這些步驟包含：切片歪斜除去步驟，其除去因為前述切片所產生的表面的歪斜；蝕刻步驟，其除去在前述切片歪斜除去步驟中所產生的歪斜；及，雙面研磨步驟，其將前述蝕刻後的矽晶圓的雙面進行鏡面研磨；其中，該鏡面研磨晶圓的製造方法的特徵在於：從在前述切片歪斜除去步驟中的同一批次內已處理的前述矽晶圓當中，選擇要在前述雙面研磨步驟中以批次方式處理的前述矽晶圓，且將該選擇的矽晶圓的數量設定為在前述切片歪斜除去步驟中已處理的前述矽晶圓的數量的相同數目或其因數，選擇在前述切片歪斜除去步驟中的1個批次或複數個批次內已處理的全部的前述矽晶圓，來作為在前述蝕刻步驟中以批次方式處理的前述矽晶圓，藉此將該選擇的矽晶圓的數量設定為在前述切片歪斜除去步驟中已處理的前述矽晶圓的數量的相同數量或其倍數。
  2. 如請求項1所述的鏡面研磨晶圓的製造方法，其中，在前述切片歪斜除去步驟中，一邊供給已混有游離磨粒之加工液，一邊藉由水晶定尺寸方式的定尺寸裝置來測定前述矽晶圓的厚度，以研光前述矽晶圓，藉此來除去前述矽晶圓的表面的歪斜。
  3. 如請求項1所述的鏡面研磨晶圓的製造方法，其中，在前述切片歪斜除去步驟中，一邊供給水，一邊藉由光反射干涉方式的定尺寸裝置來測定前述矽晶圓的厚度，且使前述矽晶圓的雙面與磨削片滑動接觸以進行磨削，藉此來除去前述矽晶圓的表面的歪斜，其中，在該磨削片上黏固有磨粒，該磨粒所具有的粒徑可將前述矽晶圓的表面粗糙度Ra磨削至0.3μm以下。
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