TWI719024B

TWI719024B - 基板之製造方法

Info

Publication number: TWI719024B
Application number: TW105114739A
Authority: TW
Inventors: 松井晴信; 原田大実; 竹內正樹
Original assignee: 日商信越化學工業股份有限公司
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2021-02-21
Also published as: TW201706075A; JP2016209987A; JP6376046B2

Abstract

一種在基板尤其是合成石英玻璃基板之加工中，可抑制可能成為致命缺陷之基板表面缺陷，且不使用昂貴裝置或高精度壓盤，使用既有設備即可減低加工中之不良率，且可提高良率之基板之製造方法。

一種基板之製造方法，其包含如下步驟：將基板保持於設於下壓盤上之載具上形成之工件孔中，以對該基板表面塗佈衝擊吸收液之狀態邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓於上述基板表面，其次邊於上述基板表面添加研磨漿料邊使上下壓盤旋轉而研磨加工上述基板。

Description

基板之製造方法

本發明係有關基板，尤其是光罩、光學感測器、定序儀晶片用等之最尖端技術中所用之合成石英玻璃基板之製造方法。

製造半導體積體電路等之導入精密機器之裝置時，其製造步驟中採用光微影術或奈米壓印等之方法。使用此等方法時，重視基板表面之缺陷數之減少。例如作為光微影術之曝光用原版使用之光罩用基板上有缺陷時，該缺陷會被直接轉印而有引起圖型缺陷之不良之顧慮。

另一方面，於CMOS感測器或光波導感測器、定序儀晶片等之用途中，經常採用板厚0.1~1.0mm左右之薄基板。例如DNA定序儀晶片中使用之玻璃迄今係於較厚基板上預先形成圖型，並藉由將與圖型相反側進行背面研磨而使基板變薄後使用。然而，隨著世代進展圖型亦複雜化，於圖型形成後進行背面研磨之方法，有使基板破裂之缺點，故確立了從最初即於薄基板上描繪圖型之方法。

光罩或光學感測器等中使用之基板為了追求高平坦度、低缺陷性，而於其表面調整中經過拋光步驟、精研磨步驟等之數階段步驟製造製品。

例如，拋光合成石英玻璃等之使用研磨布之加工時，由於研磨布比合成石英玻璃基板柔軟，故盤壓時之衝擊比較小，但大多使用鐵鑄等之壓盤進行加工之拋光步驟中，由於與比合成石英玻璃基板硬之壓盤盤壓時直接接觸，故傳遞至合成石英玻璃基板之衝擊大小比精研磨時格外大。

為了抑制因該衝擊而產生之基板表面之缺陷，已提案數種於拋光步驟中對基板盤壓之方法。

例如日本特開2012-192486號公報(專利文獻1)中，提案藉由將施加於壓盤之壓力自通常之空壓式成為水壓式，而防止氣流特有之不規則壓力變動，於盤壓及加工時不會對基板發生偏壓力之方法。揭示藉由使用該方法，即使對於厚度較薄之加工物亦可不受損地加工。

又，日本特開平9-109021號公報(專利文獻2)中提案藉由吸附盤矯正基板研磨面之翹曲部分，並使用變形少的剛性高的壓盤，抑制研磨面壓之面內不均一性之方法。藉由使用該方法，可避免盤壓時及加工時之基板上之偏壓。

[先前技術文獻]

[專利文獻1]日本特開2012-192486號公報

[專利文獻2]日本特開平9-109021號公報

然而，專利文獻1中由於使用水流之具有流動性者進行壓力控制，故難以說是能完全防止盤壓、加工時之不規則壓力變動之方法。

又，專利文獻2中，由於係藉由吸附矯正基板形狀，故尤其對於厚度較薄之基板等認為矯正時引起破裂。進而，即使使用變形少的壓盤，研磨面壓之面內不均一性成為零不具實際，而有對於基板表面賦予致命缺陷之可能性。且，為了準備此種高精度之壓盤，有耗費太多時間與成本之顧慮。

本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的在於提供在基板尤其是合成石英玻璃基板之加工中，可抑制可能成為致命缺陷之基板表面缺陷，且不使用昂貴裝置或高精度壓盤，使用既有設備即可減低加工中之不良率，且可提高良率之基板之製造方法。

本發明人等為了解決上述課題，著眼於加工基板時之壓盤盤壓步驟積極檢討。其結果，發現尤其於上壓盤盤壓於基板表面時，邊使保持塗佈有衝擊吸收液之基板之下壓盤旋轉邊盤壓為有用。藉由使用該方法，對於所有基板尺寸尤其是基板厚度較薄者，於盤壓時可不對基板表面產生缺陷。

亦即，本發明提供以下之基板之製造方法。

[1]

一種基板之製造方法，其特徵為包含如下步驟：將基板保持於設於下壓盤上之載具上形成之工件孔中，以對該基板表面塗佈衝擊吸收液之狀態邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓於上述基板表面，其次邊於上述基板表面添加研磨漿料邊使上下壓盤旋轉而研磨加工上述基板。

[2]

如[1]之基板之製造方法，其中將上壓盤盤壓於基板表面時之下壓盤旋轉數為1~4rpm。

[3]

如[1]或[2]之基板之製造方法，其中前述衝擊吸收液係自二醇類、聚丙烯酸及其衍生物、聚(甲基)丙烯酸及其衍生物、二乙醇胺以及三乙醇胺中選出之至少一種水溶液。

[4]

如[1]~[3]中任一項之基板之製造方法，其中前述衝擊吸收液之20℃下之黏度為10~100mPa．s。

[5]

如[1]~[4]中任一項之基板之製造方法，其中前述上壓盤盤壓於基板表面時之下降速度為5~20mm/秒之範圍。

[6]

如[1]~[5]中任一項之基板之製造方法，其中前述研磨漿料係含有自氧化鋁系研磨粒、碳化矽系研磨粒及氧化鋯系研磨粒中選出之至少一種研磨粒之水分散液。

[7]

如[1]~[6]中任一項之基板之製造方法，其中加工前之基板厚度為0.1~7mm。

[8]

如[1]~[7]中任一項之基板之製造方法，其中前述基板為合成石英玻璃基板。

[9]

如[1]~[8]中任一項之基板之製造方法，其中前述加工步驟為拋光步驟。

依據本發明，與以往之加工方法比較，可減低於上壓盤盤壓於基板表面時之於基板表面之如龜裂之傷痕。且，於本方法以外並無特別施以對於盤壓時之基板破裂等之對策之必要，不僅因良率提高而提高生產性，亦不需太大投資而可有效利用既有設備。

1‧‧‧研磨裝置

2‧‧‧上壓盤

3‧‧‧下壓盤

4‧‧‧下壓盤之旋轉軸

5‧‧‧載具

6‧‧‧基板

7‧‧‧工件孔

8‧‧‧上壓盤之旋轉軸

圖1係顯示本發明實施所用之兩面研磨裝置之一例之概略圖。

以下，針對本發明邊參考圖式邊詳細說明。

本發明之基板之製造方法係將基板保持於設於下壓盤上之載具上形成之工件孔中，藉由對工件孔內之基板表面塗佈衝擊吸收液之狀態邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓，而減低盤壓時施加於基板之力，藉此賦予柔軟之盤壓條件者。

本發明之基板之製造方法中，可使用例如圖1所示之兩面研磨裝置。該研磨裝置1具備可垂直升降之上壓盤2、與其對抗配設之下壓盤3、及繞著下壓盤之旋轉軸4相互等間隔設置之複數個載具5。各載具上形成有用以保持基板(工件)6之工件孔7，於各工件孔中逐片保持基板。載具厚度形成為較基板厚度薄，藉由上壓盤2下降將基板6夾持於上壓盤2與下壓盤3之狀態，於上下壓盤與基板之間邊供給研磨漿料(未圖示)邊使上壓盤2藉由上壓盤之旋轉軸8以特定旋轉速度於箭頭a方向旋轉，使下壓盤3藉由下壓盤之旋轉軸4於箭頭b方向旋轉，並且使載具5分別於箭頭c或d方向旋轉而研磨基板6者。

此處，使上壓盤對於靜止狀態之下壓盤於垂直方向下降，將上壓盤盤壓於裝入下壓盤上所設之載具中所形成工件孔之基板上時，對基板施加僅由垂直方向之1成分所成之力。該垂直方向之力過大時，盤壓時成為對基板表面造成較大傷痕之主要原因。

然而，盤壓時使下壓盤旋轉時，裝入下壓盤上所設之工件孔之基板被施加因上壓盤下降所致之垂直方向之力與因下壓盤之旋轉所致之水平方向之力的2成分合力。亦即，盤壓時施加於基板之力的合成力矩成為對於基板自垂直方向朝水平方向傾斜，可減輕認為係對於基板造成較大損傷之主要原因的垂直方向之力。

進而，藉由預先於基板表面塗佈衝擊吸收液，可抑制因盤壓時之衝擊對於基板垂直方向之力。衝擊吸收液雖可藉由將基板浸漬於裝入衝擊吸收液之槽等而使液附著於基板表面，但將基板裝入工件載具後以噴霧等塗佈於基板表面之方法更佳。

藉由衝擊吸收液減低盤壓時施加於工件之力，有可減低在基板表面產生日本工業規格JIS H 0614中定義之龜裂(Crow track)、巨大刮痕為代表之各種缺陷之可能。

雖然衝擊吸收液係塗佈於基板表面上之狀態放置時，雖表面張力所致之液膜均一性崩解，但藉由使下壓盤旋轉而對於基板上之液膜賦予水平方向之力可使液膜均一，估計亦有盤壓時不會對於基板施加來自上壓盤之偏壓之效果。

作為衝擊吸收液，較好使用自乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等之二醇類、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉等之聚丙烯酸及其衍生物、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基) 丙烯酸鈉等之聚(甲基)丙烯酸及其衍生物、二乙醇胺、三乙醇胺中選出之至少一種水溶液。

衝擊吸收液之黏度若考慮易於獲得自基板表面流出衝擊吸收液或使衝擊吸收液於基板表面均一擴展而不易受到來自上壓盤之力所致之偏壓之效果，則20℃下之黏度較好為10~100mPa．s，更好為10~70mPa．s，又更好為20~50mPa．s。又，本發明中衝擊吸收液之黏度可藉由例如東機產業(股)製TVC-7型黏度計測定。

此處，盤壓上壓盤時之下壓盤之旋轉速度，基於造成基板損傷難易度之觀點，較好為1~4rpm，更好為2~4rpm。並未特別限制旋轉方向，若考慮增大基板與上壓盤之水平方向的相對速度，可使與自上壓盤施加之垂直方向之力之合成力矩更朝向水平方向，則較好為與研磨時之上壓盤旋轉方向相反之方向。

上壓盤之下降速度若考慮衝擊吸收液之蒸發等與基板之損傷，則較好為5~20mm/秒，更好為5~15mm/秒，又更好為5~10mm/秒。

上壓盤盤壓後，研磨時之上壓盤或下壓盤之旋轉速度、研磨壓等之其他研磨條件可採用通常條件。

於基板表面加工時添加之研磨漿料之研磨粒較好為自氧化鋁系研磨粒、碳化矽系研磨粒及氧化鋯系研磨粒為主成分者中選出。該等研磨粒之一次粒徑，若考慮加工速率及源自加工對基板表面造成損傷之難易度，則較好為0.5~50μm，更好為0.5~30μm，又更好為0.5~10 μm。又，本發明中，研磨粒之粒徑可藉由例如大塚電子(股)製ζ電位．粒徑測定系統ELSZ-1000ZS測定。

作為研磨粒可使用市售品亦可使用將固體研磨粒分散於純水者，若為氧化鋁系研磨粒，則可使用例如FUJIMI CORPORATION(股)製FO系列等。若為碳化矽研磨粒，則可使用例如信濃電氣製鍊(股)製GP系列、FUJIMI CORPORATION(股)製GC系列等。若為氧化鋯系研磨粒，則可使用例如第一稀元素化學(股)製MZ系列、DK-3CH系列、FSD系列等。

本發明中應用之基板較好為合成石英玻璃基板。此可藉由使例如合成石英玻璃錠塊經過成形、退火、切片加工、倒角、拋光、用以鏡面加工基板表面之研磨步驟而獲得。可應用於本發明之基板舉例為可藉其他相同方法獲得之鈉鈣玻璃基板、矽晶圓基板、藍寶石基板、氮化鎵基板、鎢酸鋰基板等。

本發明並未規定基板大小或厚度，但對於基板厚度較薄者，對於具有較好0.1~7mm，更好0.1~1mm厚之基板獲得較大效果。基板厚度較薄者，於加工之全步驟中有比較容易造成基板表面損傷之傾向，尤其對基板之衝擊較強之上壓盤盤壓時經常見到良率降低，故若使用本發明可急遽減少盤壓時之不良率。

作為加工對象之基板舉例為例如四角形狀之基板時為6吋見方6.35mmt(6025基板)、2.3mmt(6009基板)、0.35mmt、400mm見方1.0mmt基板、圓形狀之基板時為6吋

、8吋

、12吋

晶圓等之大小且0.1~0.5mmt者。使用此等基板，本發明之製造方法較好應用於拋光步驟中。

又，作為本發明有關之基板之製造方法，一般係批式之兩面加工，亦可於具有使單面加工、單片式加工等壓盤與基板之盤壓步驟之加工法中實施。

[實施例]

以下顯示實施例及比較例，具體說明本發明之效果，但本發明不限定於下述實施例。

[實施例1~6]

將合成石英玻璃基板(8吋

且厚度為0.3mmt)保持於圖1之工件孔中，邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓於基板。此時之條件示於下述表1。塗佈於基板表面之衝擊吸收液使用在20℃之黏度為18mPa．s之乙二醇水溶液。盤壓後，進行拋光加工。此時之研磨漿料係使用將碳化矽系研磨粒(信濃電氣製鍊(股)製，商品名：SHINANO RUNDUM GP#4000)分散於純水者。各實施例均實施100片基板加工。不良率係將JIS H 0614內所示之缺陷(龜裂，巨大刮痕)於基板表面上具有1個以上者作為不良進行計算。

又，拋光加工機係使用兩片加工方式之16B機(濱井產業股份有限公司製：16BF)。

[比較例1~3]

以表2所示之條件，除了使下壓盤靜止以外，與實施例1~6同樣盤壓，進行加工並評價。

[比較例4~5]

以表3所示之條件，不進行於基板表面塗佈衝擊吸收液以外，與實施例1~6同樣進行盤壓、加工並評價。結果示於表3。

[實施例7~9]

將合成石英玻璃基板(6吋見方且厚度為6.35mmt)保持於圖1之工件孔中，邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓於基板。此時之條件示於下述表4。塗佈於基板表面之衝擊吸收液使用將丙二醇與二乙醇胺以10：1(質量比)之比例混合調製為最終在20℃之黏度為40mPa．s之水溶液。盤壓後，進行拋光加工。此時之研磨漿料係使用將氧化鋁系研磨粒(FUJIMI CORPORATION(股)製，商品名：FO#2000)分散於純水者，與實施例1~6同樣進行加工並評價。結果示於表4。

[實施例10~11]

將鈉鈣玻璃基板(7吋見方且厚度為3.0mmt)保持於圖 1之工件孔中，邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓於基板。此時之條件示於下述表5。塗佈於基板表面之衝擊吸收液使用將乙二醇與三乙醇胺以20：1(質量比)之比例混合調製為最終在20℃之黏度為37mPa．s之水溶液。盤壓後，進行拋光加工。此時之研磨漿料係使用將氧化鋯系研磨粒(第一稀元素工業(股)製，商品名：MZ-1000B)分散於純水者，與實施例1~6同樣進行加工並評價。結果示於表5。

Claims

一種基板之製造方法，其特徵為包含如下步驟：將基板保持於設於下壓盤上之載具上形成之工件孔中，以對該基板表面塗佈衝擊吸收液之狀態邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓於上述基板表面，其次邊於上述基板表面添加研磨漿料邊使上下壓盤旋轉而研磨加工上述基板；前述衝擊吸收液係自乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酸及其衍生物、聚(甲基)丙烯酸及其衍生物、二乙醇胺以及三乙醇胺中選出之至少一種水溶液。
如請求項1之基板之製造方法，其中預先以塗佈衝擊吸收液之狀態使下壓盤旋轉，藉此於基板表面均一地形成該衝擊吸收液的液膜，進而，邊旋轉下壓盤邊將上壓盤盤壓於上述基板表面。
如請求項1或2之基板之製造方法，其中將上壓盤盤壓於基板表面時之下壓盤旋轉數為1~4rpm。
如請求項1之基板之製造方法，其中前述衝擊吸收液之20℃下之黏度為10~100mPa．s。
如請求項1之基板之製造方法，其中前述上壓盤盤壓於基板表面時之下降速度為5~20mm/秒之範圍。
如請求項1之基板之製造方法，其中前述研磨漿料係含有自氧化鋁系研磨粒、碳化矽系研磨粒及氧化鋯系研磨粒中選出之至少一種研磨粒之水分散液。
如請求項1之基板之製造方法，其中加工前之基板厚度為0.1~7mm。
如請求項1之基板之製造方法，其中前述基板為合成石英玻璃基板。
如請求項1之基板之製造方法，其中前述加工步驟為拋光步驟。