TWI736746B - 晶圓的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種晶圓的製造方法，包含以下加工：晶圓周緣部之倒角、主要面之研光或雙面輪磨、蝕刻、主要面之鏡面拋光及倒角部之鏡面拋光，而製造製品晶圓，其中倒角部的截面形狀包括自第一主要面接續之第一傾斜部、自第一傾斜部接續的曲率半徑R1之第一圓弧部、自第二主要面接續之第二傾斜部、自第二傾斜部接續的曲率半徑R2之第二圓弧部及連接第一圓弧部與第二圓弧部之端部，倒角加工中使R1及R2小於製品晶圓中R1及R2的目標值範圍內般地進行加工，倒角部的鏡面拋光加工中以成為製品晶圓中R1及R2的目標值範圍內般地進行加工。
Description
本發明係關於一種晶圓的製造方法。
半導體晶圓的製造方法，一般係為依序進行：（a）自單晶錠切片出薄板晶圓的切片步驟；（b）為了防止晶圓外周部的缺角的倒角步驟；（c）為了消除晶圓厚度參差的研光步驟或雙面輪磨步驟；（d）為了除去因上述的倒角加工、研光或輪磨導致之加工歪曲或汙染物的蝕刻步驟；（e）使晶圓的主表面的單面或雙面成為鏡面的鏡面拋光步驟；以及（f）使導角部成為鏡面的鏡面拋光步驟。
上述的蝕刻步驟之中，係有使用例如由氟化氫、硝酸、醋酸等所構成之混合酸的酸蝕刻、以及使用氫氧化鈉或氫氧化鉀等之鹼的鹼蝕刻。
酸蝕刻具有容易控制蝕刻率或表面狀態的優點，但另一方面，因蝕刻率較大，有使經藉由研光及雙面輪磨而提升之晶圓平坦度惡化的缺點。
另一方面，鹼蝕刻之中，因蝕刻率較慢而能維持晶圓的平坦度，具有能於蝕刻後得到良好的平坦度之晶圓的優點。
近年來，為了達到嚴苛的平坦度要求，鹼蝕刻被廣泛地使用。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］
［專利文獻1］國際公開第WO2008/093488號手冊 ［專利文獻2］日本特開2015-153999號公報
［發明所欲解決之問題］ 然而，特別在鹼蝕刻中，由於隨著結晶方位而蝕刻速度有所不同，倒角部之最外周及曲線部的蝕刻量會隨著結晶方位角度而異，其後果造成倒角截面形狀隨著圓周方向的位置而變化。
此外，由於之後進行的倒角部鏡面拋光加工的磨除量在圓周方向為均一，使得以鹼蝕刻加工所生成之倒角截面形狀尺寸的圓周方向參差殘留，而有無法得到在圓周方向均一之倒角截面形狀的問題。
有鑑於上述問題點，本發明之目的係提供一種晶圓的製造方法，能抑制蝕刻中生成之倒角截面形狀的圓周方向參差。 ［解決問題之技術手段］
為解決上述問題，本發明提供一種晶圓的製造方法，該製造方法製造成為製品的晶圓，該製造方法包含下列步驟：將自單晶錠切片出之晶圓的周緣部予以輪磨而進行倒角加工；對經進行該倒角加工之晶圓的主要面進行研光或雙面輪磨加工；對經進行該研光或雙面輪磨加工之晶圓進行蝕刻加工；對經進行該蝕刻加工之晶圓的主要面進行單面或雙面的鏡面拋光加工；以及對經進行該鏡面拋光加工之晶圓的倒角部進行鏡面拋光加工，其中，進行該倒角加工的步驟之後的晶圓中的倒角部的截面形狀係為由以下所構成：一第一傾斜部，係自第一主要面接續的同時，自該第一主要面傾斜，該第一主要面係為該晶圓的一側的主要面；一第一圓弧部，係自該第一傾斜部接續之圓弧狀的部分，且具有曲率半徑R1；一第二傾斜部，係自第二主要面接續的同時，自該第二主要面傾斜，該第二主要面係為該晶圓的另一側的主要面；一第二圓弧部，係自該第二傾斜部接續之圓弧狀的部分，且具有曲率半徑R2；以及一端部，在連接該第一圓弧部及該第二圓弧部的同時，構成該晶圓的最外周端部，其中，在該倒角加工之中，係以該R1及該R2成為相較於成為該製品之晶圓中的該R1及該R2的目標值範圍內為小的方式進行倒角加工，在該倒角部的鏡面拋光加工之中，係以該R1及該R2成為該製品之晶圓中的該R1及該R2的目標值範圍內的方式進行該倒角部的鏡面拋光加工，而製造成為該製品之晶圓。
若為如此之晶圓的製造方法，可製造出在具有目標值的範圍內的R1及R2的同時，又較以往更具有在圓周方向均一之倒角截面形狀的晶圓作為製品晶圓。
再者，該倒角加工之中，係以該R1及R2成為50μm以上200μm以下的範圍內的方式進行加工為佳。
依此範圍進行倒角加工，可更有效地得到成為製品之晶圓的倒角截面形狀在圓周方向的均一性。
另外，在晶圓的製造方法之中，係可使用鹼性水溶液而進行該蝕刻加工。
依此使用鹼性水溶液之蝕刻加工，使晶圓之主要面的平坦度變得容易維持。再者，本發明之晶圓的製造方法尤其能合宜地用於進行使用容易讓倒角截面形狀在晶圓圓周方向之分布產生變化之鹼性水溶液的鹼蝕刻加工的場合。
再者，該單晶錠可為單晶矽錠。
本發明之晶圓的製造方法，尤其能適用於自單晶矽錠得到之單晶矽晶圓的製造方法。 ［對照先前技術之功效］
若依本發明之晶圓的製造方法，以製品晶圓而言，將能製造在具有目標值的範圍內的R1及R2的同時，又較以往更具有在圓周方向均一之倒角截面形狀的晶圓。特別是儘管使用容易讓倒角截面形狀隨著晶圓圓周方向的位置變化之鹼進行蝕刻的場合，也能製造具有在圓周方向均一之倒角截面形狀的晶圓。
以下針對本發明的實施例進行說明，然而本發明不限於此類。
如上所述，吾人不斷尋求一種能解決蝕刻，特別是鹼蝕刻中生成之倒角截面形狀在圓周方向之參差的問題的晶圓的製造方法。
為達到上述目的，本發明人進行積極研究。其結果找出：先在倒角加工階段，以R1及R2成為相較於最終成為製品之晶圓的倒角形狀之規格範圍內的圓弧部的曲率半徑R1及R2的值為小的方式進行加工，然後在倒角部鏡面拋光階段，藉由使其成為規格範圍內的R1及R2的方式進行鏡面拋光，便能解決上述問題，進而完成本發明之晶圓的製造方法。
針對以往因鹼蝕刻讓晶圓周緣部的倒角截面形狀變得不均一的問題點，曾經有過種種對策（例如專利文獻1、2）。但以往未有如本發明般地在倒角加工階段將R1及R2設定成相較於最終晶圓的規格為小。特別是以往為了使最終晶圓的圓弧部的R1及R2為規格範圍內，會以讓倒角加工後當下的圓弧部的R1及R2成為等同於最終晶圓的R1及R2的方式，進行在倒角部鏡面拋光步驟使R1及R2變化不大的加工。
以下參考圖式並對本發明加以詳細說明。圖1係表示本發明之晶圓的製造方法的一範例的流程圖。
首先，如圖1的（1）所示，將單晶錠切片而得到切片晶圓（步驟1）。此時的單晶錠可使用單晶矽錠。本發明之晶圓的製造方法，尤其能適用於半導體晶圓，特別是自單晶矽錠得到之單晶矽晶圓的製造方法。
其次，如圖1的（2）所示，將在上述步驟1中自單晶錠切片出之晶圓的周緣部予以輪磨而進行倒角加工（步驟2）。
此處就進行倒角加工的步驟之後的晶圓中的倒角部的截面形狀（倒角截面形狀），參考圖14而進行說明。圖14表示有晶圓的周緣部11。晶圓具有兩個主要面21、22。方便起見，一側的主要面為第一主要面21，另一側的主要面為第二主要面22。倒角截面形狀具有：一第一傾斜部31，其係自第一主要面21接續的同時，自該第一主要面21傾斜，該第一主要面21係為晶圓的一側的主要面；一第一圓弧部41，係為自該第一傾斜部31接續之圓弧狀的部分，且具有曲率半徑R1。另外，此倒角截面形狀具有：一第二傾斜部32，係自第二主要面22接續的同時，自該第二主要面22傾斜，該第二主要面22係為晶圓的另一側的主要面；一第二圓弧部42，係為自該第二傾斜部32接續之圓弧狀的部分，且具有曲率半徑R2。再加上，倒角截面形狀存在一端部51，係在連接第一圓弧部41及第二圓弧部42的同時，構成晶圓的最外周端部。端部51可幾乎為平面。
此處，圖14所表示之倒角截面形狀的尺寸當中，R1為如上所述之第一圓弧部41的曲率半徑，R2為如上所述之第二圓弧部42的曲率半徑。作為倒角截面形狀的尺寸，另可定義「BC值」。此BC值為自晶圓的最外周端部往晶圓的內側50μm的位置的晶圓厚度（參考圖14）。
本發明中，於該步驟2之倒角加工中，以成為相較於成為製品的晶圓之R1及R2的目標值（即製品晶圓的規格）範圍內為小的方式進行倒角加工。
例如，於最終製品晶圓的規格中，倒角截面形狀尺寸R1值及R2值制定為250μm以上300μm以下的場合，在倒角加工的階段以R1值及R2值成為未達250μm的方式進行倒角。本發明中，特別以R1值及R2值落在50μm以上200μm以下範圍內的方式，進行將上述切片晶圓之周緣部予以輪磨的倒角加工為佳。此時，使倒角截面形狀尺寸R1值及R2值為50μm以上150μm以下較佳。再者，使倒角截面形狀尺寸R1值及R2值為50μm以上100μm以下尤佳。
本發明中，使倒角截面形狀尺寸R1值及R2值越小而越能抑制因蝕刻（特別是鹼蝕刻）生成之倒角截面形狀之圓周方向參差的點為佳。另一方面，為了抑制倒角加工之後進行的加工步驟中，來自晶圓外周的缺角、碎片或破裂的發生或是因晶圓和處理治具的接觸所造成之來自外周的缺角、碎片或破裂的發生，如上述般地使倒角截面形狀尺寸R1值及R2值為50μm以上為佳。
如上述般地進行步驟2之倒角加工後，接著如圖1的（3）所示，對經進行倒角加工之晶圓的主要面進行研光或雙面輪磨加工（步驟3）。
接著如圖1的（4）所示，為了除去倒角或研光等加工中引入之加工歪曲，對經進行研光或雙面輪磨加工之晶圓進行蝕刻加工（步驟4）。此時，蝕刻加工使用鹼性水溶液而進行為佳。以鹼性水溶液而言，能合宜地使用氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液。若如此以氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液等鹼性水溶液進行蝕刻加工，能在較為抑制蝕刻加工所導致的晶圓主要面的形狀變化的情況下進行蝕刻而能得到平坦度高的晶圓。
另一方面，如前述般，雖然針對晶圓進行鹼蝕刻時，因蝕刻異方性而生成倒角截面形狀的圓周方向參差，但是如同本發明，讓倒角加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值越小則越能抑制因鹼蝕刻生成之倒角截面形狀的圓周方向參差。
接著，如圖1的（5）所示，對經進行蝕刻加工之晶圓的主要面進行單面或雙面的鏡面拋光加工（步驟5）。
接著，如圖1的（6）所示，對經進行主要面之鏡面拋光加工的晶圓的倒角部進行鏡面拋光加工（步驟6）。在此倒角部的鏡面拋光加工中，以使其進入成為製品晶圓的R1及R2目標值範圍內的方式進行加工。步驟2的倒角加工中做小的R1及R2，能藉由此步驟6的倒角部鏡面拋光加工予以做大。因此，即使是在步驟2中相較於最終製品晶圓的規格為小之R1及R2，也能在步驟6中使其進入規格的範圍內。
接著，如圖1的（7）所示，視必要能對晶圓的主要面進行最終拋光加工（步驟7）。
經如同以上的步驟，製造成為製品的晶圓。若依此晶圓的製造方法，能解決以往特別是鹼蝕刻中生成之倒角截面形狀的圓周方向參差的問題，而能製作出參差少且具精密倒角形狀的晶圓。
此外，本發明之中，如上所述，在倒角加工階段，先以小於最終製品晶圓目標值範圍內的方式進行R1及R2的加工，然後在倒角部鏡面拋光階段，以使其成為目標值範圍內的R1值及R2值的方式而進行鏡面拋光即可，亦可包含上述以外的各種步驟。例如，視必要於上述各步驟的前後依照通常方法進行洗淨步驟或熱處理步驟等亦可。 〔實施例〕
以下表示實施例及比較例而對本發明進行更具體說明，然而本發明並不限於此等實施例。另外，後敘圖2至圖13所示的測量值皆採用KOBELCO科研社製Edge Profiler LEP測定。
［實施例1］ 依照下列方式，將最終製品晶圓的R1、R2的目標值制定為220μm以上300μm以下，而進行了晶圓的製造。
首先，將單晶矽錠切片而得到切片晶圓（步驟1）。接著，藉由使用以讓倒角截面形狀尺寸R1值及R2值進入50μm以上100μm以下的範圍內的方式所設計之具有溝槽狀之研磨輪並使其高速旋轉，將承載於支承台的上述切片步驟後之矽晶圓的周緣部予以抵接於上述研磨輪的同時使晶圓旋轉，而進行了倒角加工（步驟2）。
於此刻（步驟2之倒角加工後當下）針對矽晶圓的圓周內九個點，具體而言，以凹口為基準，在包含9°及351°之45°間隔的九個位置，進行倒角截面形狀尺寸R1值、R2值的測定。其結果表示於圖2。如圖2所示，R1及R2在圓周方向的任一點皆為50μm以上100μm以下。R1最大值R1max與R1最小值R1min之差的R1max-R1min值為7.3μm，R2最大值R2max與R2最小值R2min之差的R2max-R2min值為6.0μm。
接著，對上述倒角步驟後之矽晶圓進行雙面輪磨加工（步驟3）。更具體而言，藉由將2個具有鑽石研磨粒之研磨輪分別推抵至上述矽晶圓雙面的同時於研磨輪供給研磨液並使晶圓旋轉遂進行雙面輪磨加工。
接著，將上述雙面輪磨步驟後之矽晶圓浸漬質量濃度約52%、液溫加熱至約75℃之氫氧化鈉水溶液10分鐘，進行了蝕刻量為約20μm的厚度之蝕刻加工（步驟4）。針對與上述同樣的位置，以與前述條件相同的條件，測量上述鹼蝕刻步驟後之矽晶圓的倒角截面形狀尺寸。其結果表示於圖3。如圖3所示，雖然鹼蝕刻步驟後當下的倒角截面形狀，與圖2相比，隨著測量點而發生差異（R1max-R1min值為21.6μm，R2max-R2min值為14.4μm），但若與後敘比較例之蝕刻加工後當下的倒角截面形狀（圖11）相比，在圓周方向之R1、R2的均一性有顯著地提升。
接著，對上述蝕刻步驟後之矽晶圓的雙面進行了鏡面拋光加工（步驟5）。更具體而言，藉由將上述矽晶圓支承於雙面拋光裝置用載體之支承孔，於雙面拋光裝置的上定盤及下定盤貼附拋光布後將晶圓夾入，一邊將拋光材供給於拋光面，一邊使定盤旋轉而進行鏡面拋光加工。
接著，使用Speed Fam社製IV型鏡面倒角機，以使R1、R2的目標值為250μm的方式，進行倒角部鏡面拋光加工（步驟6）。將上述倒角部鏡面拋光步驟後之矽晶圓的倒角截面形狀尺寸，針對與上述同樣的位置進行測定。此時測定結果之倒角截面形狀尺寸R1值、R2值示於圖4，BC值示於圖5。圖5表示BC值與目標值之間的差。如圖4所示，R1、R2在圓周方向的分布幅度皆小（R1max-R1min值為21.6μm，R2max-R2min值為14.4μm）。此項在與後敘的圖12比較時尤其清楚。再者，得知圖4中，晶圓之R1、R2皆為235μm至255μm左右，成功進入目標值範圍內。再者，如圖5所示，最終晶圓的BC值與自BC值目標值的偏移的差為小（自BC值目標值的偏移的最大值BCmax及最小值BCmin之差的BCmax-BCmin值為2.8μm），再者，其分布亦為均一。
［實施例2］ 藉由與實施例1同樣的方法得到切片晶圓後，藉由與實施例1同樣的方法，使用以讓倒角截面形狀尺寸R1值及R2值成為150μm至200μm的方式所設計之具有溝槽狀之研磨輪進行倒角加工。
接著藉由與實施例1同樣的方法，依序進行雙面輪磨加工、鹼蝕刻加工、雙面鏡面拋光加工以及倒角部鏡面拋光加工。
與實施例1同樣地，將上述倒角步驟後、上述鹼蝕刻後、上述倒角部鏡面拋光步驟後的倒角截面形狀尺寸，針對與實施例1同樣的位置，以與上述測量條件相同的條件進行測定。上述倒角步驟後的倒角截面形狀尺寸R1值、R2值示於圖6，鹼蝕刻步驟後的倒角截面形狀尺寸R1值、R2值示於圖7，倒角部鏡面倒角步驟後的倒角截面形狀尺寸R1、R2示於圖8，BC值示於圖9。
［比較例］ 以實施例1同樣的方法得到切片晶圓後，以與實施例1同樣的方法，使用以讓倒角截面形狀尺寸R1值及R2值成為250μm至300μm的方式所設計之具有溝槽狀之研磨輪進行倒角加工。換言之，自倒角加工的階段，即為最終製品晶圓之規格範圍內的R1值及R2值。
接著以與實施例1同樣的方法，依序進行雙面輪磨加工、鹼蝕刻加工、雙面鏡面拋光加工以及倒角部鏡面拋光加工。
與實施例1同樣地，將上述倒角步驟後、上述鹼蝕刻後、上述倒角部鏡面拋光步驟後的倒角截面形狀尺寸，針對與實施例1同樣的位置，以與上述測量條件相同的條件進行測定。上述倒角步驟後的倒角截面形狀尺寸R1值、R2值示於圖10，鹼蝕刻步驟後的倒角截面形狀尺寸R1值、R2值示於圖11，倒角部鏡面倒角步驟後的倒角截面形狀尺寸R1、R2示於圖12，BC值示於圖13。
將實施例1、2及比較例中最終得到之晶圓的R1max-R1min值、R2max-R2min值、BCmax-BCmin值彙整於表1。
【表1】 
如表1所示，相較於以使倒角截面形狀尺寸R1值及R2值成為250μm至300μm的方式進行倒角加工之比較例的晶圓，以使倒角截面形狀尺寸R1值及R2值成為50μm至100μm的方式進行倒角加工之實施例1的晶圓、以使倒角截面形狀尺寸R1值及R2值成為150μm至200μm的方式進行倒角加工之實施例2的晶圓更能製造出具有R1值、R2值及BC值在圓周方向均一之倒角截面形狀的晶圓。再者，比較實施例1及實施例2，得知在倒角加工階段中，將R1值及R2值做更小之實施例1，能製造出具有在圓周方向均一之倒角截面形狀的製品晶圓。
另外，本發明並不限於上述的實施型態。上述實施型態為舉例說明，凡具有與本發明的申請專利範圍所記載之技術思想及實質上同樣構成而產生相同的功效者，不論為何物皆包含在本發明的技術範圍內。
11‧‧‧周緣部21‧‧‧第一主要面22‧‧‧第二主要面31‧‧‧第一傾斜部32‧‧‧第二傾斜部41‧‧‧第一圓弧部42‧‧‧第二圓弧部51‧‧‧端部BC‧‧‧自晶圓的最外周端部往晶圓的內側50μm的位置的晶圓厚度R1‧‧‧曲率半徑R2‧‧‧曲率半徑
圖1係表示本發明之晶圓的製造方法的一範例的流程圖。 圖2係表示根據實施例1之倒角加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖3係表示根據實施例1之蝕刻加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖4係表示根據實施例1之倒角部鏡面拋光加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖5係表示根據實施例1之倒角部鏡面拋光加工後的倒角截面形狀尺寸BC值的圓周方向變化的圖。 圖6係表示根據實施例2之倒角加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖7係表示根據實施例2之蝕刻加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖8係表示根據實施例2之倒角部鏡面拋光加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖9係表示根據實施例2之倒角部鏡面拋光加工後的倒角截面形狀尺寸BC值的圓周方向變化的圖。 圖10係表示根據比較例之倒角加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖11係表示根據比較例之蝕刻加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖12係表示根據比較例之倒角部鏡面拋光加工後的倒角截面形狀尺寸R1值及R2值的圓周方向變化的圖。 圖13係表示根據比較例之倒角部鏡面拋光加工後的倒角截面形狀尺寸BC值的圓周方向變化的圖。 圖14係說明倒角截面形狀尺寸之R1、R2及BC值的示意截面圖。
Claims (5)
- 一種晶圓的製造方法，該製造方法製造成為製品的晶圓，該製造方法包含下列步驟： 將自單晶錠切片出之晶圓的周緣部予以輪磨而進行倒角加工； 對經進行該倒角加工之晶圓的主要面進行研光或雙面輪磨加工； 對經進行該研光或雙面輪磨加工之晶圓進行蝕刻加工； 對經進行該蝕刻加工之晶圓的主要面進行單面或雙面的鏡面拋光加工；以及 對經進行該鏡面拋光加工之晶圓的倒角部進行鏡面拋光加工， 其中，進行該倒角加工的步驟之後的晶圓中的倒角部的截面形狀係為由以下所構成： 一第一傾斜部，係自第一主要面接續的同時，自該第一主要面傾斜，該第一主要面係為該晶圓的一側的主要面； 一第一圓弧部，係自該第一傾斜部接續之圓弧狀的部分，且具有曲率半徑R1； 一第二傾斜部，係自第二主要面接續的同時，自該第二主要面傾斜，該第二主要面係為該晶圓的另一側的主要面； 一第二圓弧部，係自該第二傾斜部接續之圓弧狀的部分，且具有曲率半徑R2；以及 一端部，在連接該第一圓弧部及該第二圓弧部的同時，構成該晶圓的最外周端部， 其中，在該倒角加工之中，係將該R1及該R2作為相較於成為該製品之晶圓中的該R1及該R2的目標值範圍內為小的方式進行倒角加工， 在該倒角部的鏡面拋光加工之中，係將該R1及該R2作為成為該製品之晶圓中的該R1及該R2的目標值範圍內的方式進行該倒角部的鏡面拋光加工，而製造成為該製品之晶圓。
- 如請求項1所述之晶圓的製造方法，其中在該倒角加工之中，係以該R1及該R2成為50μm以上200μm以下的範圍內的方式進行加工。
- 如請求項1所述之晶圓的製造方法，其中該蝕刻加工係使用鹼性水溶液而進行。
- 如請求項2所述之晶圓的製造方法，其中該蝕刻加工係使用鹼性水溶液而進行。
- 如請求項1至4中任一項所述之晶圓的製造方法，其中該單晶錠為單晶矽錠。
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