200807538 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於對半導體晶圓等之晶圓進行硏磨而加以 薄化的硏磨裝置,尤其是有關於對裝置形成面之表面貼附 有保護帶等之保護構件的晶圚進行硏磨時,可正確獲得僅 爲晶圓之厚度的技術。 【先前技術】 表面形成有IC、LSI等之電子電路的半導體晶片,在 各種電氣·電子設備的小型化上,現今已成爲必需之構件。 半導體晶片係以在圓盤狀之半導體晶圓(以下稱爲晶圓)的 表面,以稱爲界道之切斷線區劃成格子狀的矩形區域,並 在該等矩形區域形成電子電路後,沿界道分割晶圓之步驟 所製造。 在此種製造步驟中,晶圓係在分割成半導體晶片之 前,藉由硏磨裝置來硏磨與形成有電子電路之裝置面相反 側的背面。背面之硏磨係在電子設備之更進一步的小型化 及輕量化之外,更以提高散熱性並維持性能等爲目的,例 如,進行從當初厚度之600 /z m減薄至200〜100 # m或50 /z m以下的厚度的處理。 一般而言,晶圓硏磨裝置係使晶圓背面側露出而將晶 圓吸附、保持於真空式之吸盤上,一邊使與吸盤對向配置 之磨石高速旋轉一邊觸壓於背面進行硏磨的構成。在對此 種硏磨裝置提供晶圓時,藉由在表面貼附保護帶,以防止 表面直接接觸於吸盤而造成電子電路的損傷或遭受硏磨廢 液的污染。保護帶係例如在厚度100〜200 # m之聚乙烯或 200807538 聚烯烴薄片的單面塗佈1 〇 # πι的黏著劑之構成,但在此種 保護帶中,尤其是因黏著劑之厚度的變動,在厚度上會有土 5%程度的偏差。 在硏磨晶圓之過程’通常係以含保護帶之總厚(晶圓之 厚度+保護帶之厚度)來控制厚度,所以保護帶之厚度偏 差,將直接影響到晶圓厚度之偏差。在此,雖在欲硏磨之 晶圓的厚度較厚之情況時,保護帶之厚度偏差的影響較 小,但其越薄則對晶圓厚度之影響越爲顯著,依情況不同 φ 而有僅晶圓本身之厚度超過允許値而變得太厚或相反而爲 過薄的情況。在此,提出以利用雷射光反射之非接觸式厚 度測定器來測定硏磨加工前之晶圓本身的厚度,並從該厚 度及硏磨後之目的厚度計算目標硏磨量,在實際之硏磨時 一邊以接觸式厚度測定器來測定晶圓的厚度(含保護帶之 厚度),一邊硏磨相當於目標硏磨量之硏磨量的技術(參照 归本特開2006-21264號公報)。 但在利用雷射光反射之非接觸式厚度測定器中,難以 φ 正確地測定例如700 /z m以上之某程度之厚度以上的晶圓 的厚度,故而並不實用。另外,例如,即使爲可測定之厚 度,受到形成於晶圓背面之氧化膜或氮化膜的影響,仍在 很多情況下無法正確測定晶圓之厚度。 【發明內容】 因此,本發明之目的在於提供一種晶圓硏磨裝置,其 在對表面被覆有保護帶等之保護構件的晶圓背面進行硏磨 而加以薄化之過程,不受晶圓之厚度、晶圓背面之氧化膜 或氮化膜的有無的影響,可正確地測定保護構件除外之僅 200807538 晶圓本身的厚度,藉此,可確實獲得目的厚度之晶圓。 本發明之晶圓硏磨裝置,其具備:可旋轉之晶圓保持 機構,係至少具備粗硏磨部及精硏磨部,該等硏磨部均具 有保持面,用以對在形成有裝置之表面被覆著保護構件之 晶圓的保護構件側進行保持;硏磨機構,係與保持機構之 該保持面對向配置,並具有與保持機構之旋轉軸平行的旋 轉軸;及進給機構,係使保持機構及硏磨機構沿該等機構 之旋轉軸延長的方向相對移動而相互接近或分開,同時在 Φ 接近時利用硏磨機構硏磨晶圓之背面以減薄該晶圓的厚 度,其特徵爲:在粗硏磨部設置接觸式厚度測定器,其與 保持於晶圓保持機構之晶圓露出的該背面接觸,以測定包 含保護構件之該晶圓的厚度;在精硏磨部設置與接觸式厚 度測定器相同的接觸式厚度測定器,並設置非接觸式厚度 測定器,其與保持於晶圓保持機構之晶圓露出的背面接 近,且種測定晶圓之厚度。 本發明之接觸式厚度測定器,可使用一般習知的測高 Φ 計等,其係使搖動自如之測量頭接觸於晶圓背面而將搖動 之位移換算爲測定厚度。另外,本發明之非接觸式厚度測 定器,係利用雷射反射光者,其係從背面將雷射光線照射 於晶圓上,並從接受由背面及表面(與保護構件之界面)所 反射的反射光時的時間差來換算成厚度。 根據本發明之晶圓硏磨裝置,其係採用以粗硏磨部對 例如、厚度爲700 /z m之晶圓進行達厚度1〇〇 μ m的粗硏磨, 接著將晶圓移至精硏磨部而進行達厚度50 /z m的精硏磨之 方法。雖在粗硏磨部中,藉由接觸式厚度測定器,一邊測 200807538 定包含保護構件之晶圓的厚度一邊進行達厚度100# m的 硏磨,但是,在保護構件之厚度上有誤差時,雖其測定値 包含此誤差,但此誤差並不是在精硏磨中,故而可被允許。 其次,在對已移至精硏磨部之晶圓進行精硏磨之過 程,以先藉由接觸式厚度測定器重新確認晶圓之厚度爲較 佳。這是因爲在粗硏磨後之晶圓的厚度比目的厚度更厚之 情況,考慮到設定之目的厚度,在以較高速使精硏磨部之 硏磨機構接近於晶圓時,恐有發生衝突之虞,爲了避免此 Φ 情況的發生,可重新測定晶圓之厚度,並根據此厚度來控 制硏磨機構。在精硏磨部進行之事前的晶圓厚度測定,因 粗硏磨後之硏磨面係粗糙面,所以在非接觸式中測定困 難,因此,先藉由接觸式厚度測定器來測定晶圓之厚度。 又,對於精硏磨之初期(例如,在接觸於硏磨面之後硏磨數 :// m的厚度),要求一邊藉由接觸式厚度測定器來測定晶圓 之厚度.而一邊來控制硏磨。此後,藉精硏磨部之硏磨機構 所硏磨而成的硏磨面,係成爲在非接觸式厚度測定器中亦 φ 可測定的鏡面,所以,切換成非接觸式厚度測定器而一邊 測定晶圓厚度一邊進行硏磨。在非接觸式厚度測定器中, 測定保護構件除外之僅晶圓本身的厚度,所以,可正確地 測定晶圓單體之厚度,在成爲目的厚度、即不含誤差之厚 度爲50/xm的時點,結束硏磨。 根據本發明,藉由在精硏磨部上配置接觸式厚度測定 器及非接觸式厚度測定器,如上述,藉由接觸式厚度測定 器可進行精硏磨前之晶圓厚度的再確認,並可進行初期之 精硏磨,而且藉由非接觸式厚度測定器進行精硏磨,可將 200807538 晶圓之精加工厚度正確地硏磨至目的厚度。 在本發明中,如上述,爲了控制該裝置,其具有控制 機構,係被輸入各接觸式厚度測定器及非接觸式厚度測定 器的測定訊號,同時根據該等測定訊號來控制基於進給機 構之硏磨機構的進給量,而在粗硏磨部及精硏磨部將該晶 圓硏磨成指定之厚度;該控制機構係在粗硏磨部,根據接 觸式厚度測定器的測定訊號來控制該進給機構,迄至包含 該保護構件之晶圓的厚度成爲指定的粗硏磨厚度;接著, φ 在精硏磨部,首先根據接觸式厚度測定器的測定訊號,確 認包含保護構件之晶圓的厚度是否成爲指定粗硏磨後的厚 度之後,開始由硏磨機構進行精硏磨,並在精硏磨時,根 據非接觸式厚度測定器的測定訊號來控制進給機構,迄至 未包含保護構件之該晶圓本身的厚度成爲指定的精硏磨厚 度爲止。 又,作爲將此構成進一步加以具體化之構成,可列舉 以下之形態,亦即,控制部具有記憶部,係用以儲存包含 Φ 晶圓之保護構件的粗硏磨前的厚度、該晶圓之粗硏磨後之 包含保護構件之目的厚度、及該晶圓精硏磨後的目的厚 度;在粗硏磨部之硏磨時,控制該進給機構以硏磨從包含 晶圓之保護構件的粗硏磨前之厚度迄至該晶圓之粗硏磨後 之包含保護構件之目.的厚度爲止之厚度區域;接著,在精 硏磨部的硏磨時,藉由非接觸式厚度測定器一邊僅測定晶 圓之厚度一邊控制進給機構,在僅有晶圓之厚度達到被預 先儲存的精硏磨後之目的厚度之後,進行停止進給機構之 動作的控制。 -10 - •200807538 根據本發明,在精硏磨部中,藉由依晶圓之厚度來切 換接觸式與非接觸式之厚度測定器,不會受到晶圓之厚 度、晶圓背面之氧化膜或氮化膜的有無、面粗細度等之面 狀態的影響,而可正確測定保護構件除外之僅爲晶圓的厚 度,藉此,可取得能確實獲得目的厚度之晶圓的效果。 【實施方式】 以下,參照圖面說明本發明之一實施形態。 [1 ]半導體晶圓 Φ 第1A、1B圖之元件符號1係顯示要藉背面硏磨方式施 以薄化加工之圓盤狀的半導體晶圓(以下簡稱爲晶圓)。此 晶圓1是矽晶圓等,且加工前之厚度係例如600〜7 00 // m 左右。在晶圓1之表面,藉由格子狀之分割預定線2而區 劃有複數個矩形狀的半導體晶片(裝置)3,在該等半導體晶 片3之表面形成有1C、LSI等之未圖示的電子電路。 晶欄1係在被進行背面硏磨而薄化加工成目的厚度(例 如,5 0〜1 00 // m)後,會沿著分割預定線2被切斷及分割, φ 而作成多個單片化之半導體晶片3。在背面硏磨時,如第 1 B圖所示,基於保護電子電路等之目的,係在形成有此電 子電路那側的表面上黏貼有保護帶(保護構件)。保護帶4 係使用例如在厚度1 00〜200 /z m之聚乙烯或聚烯烴薄片的 單面上塗佈有l〇//m左右的黏著劑之構成者。 [2]晶圓硏磨裝置 第2圖顯示一實施形態之晶圓硏磨裝置1 〇。同圖之元 件符號1 1係搭載有各種機構之基台’此基台1 1係以具備 水平之上表面的長方體狀的部分作爲主體’在長度方向之 -11- 200807538 一端部(第2圖之縱深側的端部)具有垂直站立之壁部12。 在第2圖中,分別以Y方向、X方向及Z方向來表示基台 11之長度方向、寬度方向及垂直方向。從基台11之長度方 向的大致中間部分到壁部1 2側係作爲硏磨區域1 ο A,而其 相反側係作爲供給、回收區域1 0B,用以將硏磨前之晶圓1 供給到硏磨區域1 0 A且回收硏磨後之晶圓1。 在基台11之上表面中的硏磨區域10A形成有淺矩形狀 的凹槽1 1 a,在此凹槽1 1 a內設有可自由旋轉之圓盤狀轉台 φ 1 3,其旋轉軸與Z方向平行且上表面呈水平。此轉台1 3係 藉由未圖示之旋轉驅動機構而朝箭頭R方向旋轉。此外, 在轉台1 3上之外周部,於其圓周方向等間隔地設置有複數 個(此情況爲 3個)可自由旋轉之圓盤狀吸盤(chuck taMe)14,其旋轉軸係朝與轉台13之轉軸相同之Z方向延 長、且上表面(保持面)1 4a呈水平狀。 吸盤1 4係一般習知之真空吸附式,晶圓1係載置於上 表面14a上而被吸附、保持。各吸盤14分別藉由設於轉台 φ 13內之未圖示的旋轉驅動機構而獨自地朝一個方向或兩個 方向旋轉。 如第2圖所示,在2個吸盤14於壁部12側並排在X 方向的狀態,在該等吸盤14的正上方,從轉台1 3之旋轉 方向上游側起依序分別配置有粗硏磨單元(硏磨機構)20A 及精硏磨單元(硏磨機構)20B。各吸盤14係藉由轉台13之 間歇性旋轉,分別到達粗硏磨單元20A下方之粗硏磨位 置、精硏磨單元20B下方之精硏磨位置、及最接近於供給、 回收區域10B之裝卸位置的3個位置。另外,位於粗硏磨 -12 - 200807538 位置之吸盤1 4及粗硏磨單元20A係構成粗硏磨部,而位於 精硏磨位置之吸盤14及精硏磨單元20B係構成精硏磨部。 因爲粗硏磨單元20A及精硏磨單元20B係相同構成’ 所以賦予相同之元件符號進行說明。 該等硏磨單元20 A、20B係透過滑塊31及導軌32而可 於Z方向自由昇降地安裝於基台11之壁部12上,並利用 藉馬達34而驅動之進給機構(進給手段)33進行昇降。如第 3及第4圖所示,硏磨單元20 A、20B係建構成,當藉由馬 φ 達23旋轉驅動被組入圓筒狀殼體21內的心軸22時,隔著 凸緣24而固定於心軸22前端之杯形硏磨輪25係進行旋 轉,而由環狀地排列固定於杯形硏磨輪25下表面之外周部 全周的多數個磨石2 6來硏磨工件的構成者。磨石26之圓 形硏磨軌跡的外徑係與晶圓1之直徑大致相等。 各研磨單元20A、2QB係相對於吸盤14未同軸配置而 有偏番..λ。詳細如第4圖所示,係以環狀排列之多數個磨石 26中之位於吸盤14最內側的刃尖的刃厚(徑向長度)之大致 φ 中央部分會位於通過吸盤1 4之中心的垂直線上的方式來 設定相對位置。根據此位置關係,當一邊使吸盤1 4連同晶 圓1 一起旋轉一邊以杯形硏磨輪25之磨石26按壓晶圓1 之背面時,其背面全面係被硏磨。粗硏磨單元20A之磨石 26,係使用例如含#280〜#600之金剛石磨粒者,而精硏磨 單元20B之磨石26,係使用例如含#2000〜#8000之金剛石 磨粒者。 此外,在杯形硏磨輪2 5設置有未圖示之硏磨水供給 口,係對下方的工件供給用以冷卻、潤滑或硏磨屑之排出 -13- 200807538 用的硏磨水,而在硏磨單元20A、20B備有對其硏磨水供給 口供給硏磨水的供水管線(圖示省略)。 上述構成之粗硏磨單元20A及精硏磨單元20B皆爲使 其殼體2 1透過塊/體27而固定於滑塊3 1上。 如第2圖所示,在基台11上之凹槽11a內之轉台13 的周圍且最接近於供給、回收區域10B之位置上配設有吸 盤洗淨噴嘴1 5,用以將洗淨水吐向位於裝卸位置之吸盤1 4 以洗淨吸盤1 4。另外,在凹槽1 1 a之壁部1 2側的一角處設 • 有用以將凹槽1 1 a內的水排出到外部的排水孔1 6。 晶圓1係在粗硏磨位置上,藉由粗硏磨單元20A粗硏 磨至例如比精硏磨厚度還厚30/zm左右,接著在精硏磨位 置上,藉由精硏磨單元20B精硏磨至目的之精硏磨厚度。 如第2圖所示,在凹槽11a內之轉台13的周圍且在各硏磨 位置附近,分別設置有測定晶圓1之厚度用的粗硏磨側厚 度測定單元40及精硏磨側厚度測定單元50。晶圓1係在各 硏磨位置上,一邊藉由該等厚度測定單元4 0、5 0逐一測定 φ 厚度,一邊硏磨至目的厚度。 首先,說明精硏磨側厚度測定單元50,如第3圖所示, 該單元50係將由一對測高計51、52所構成之接觸式厚度 測定器53及非接觸式厚度測定器54固定於由基台1 1所支 撐之支架59上的構成。 接觸式厚度測定器5 3之各測高計5 1、5 2係一般習知 者且爲具有從固定於支架59上之測定本體部51a、52a在 吸盤14上水平地延伸且會搖動之探針51b、52b之等同構 成,但被分爲基準側測高計5 1及變動側測高計52,其中前 -14 - 200807538 者之探針51b之前端始終與吸盤14之上表面14a接觸以測 定其上表面1 4a之高度位置,而後者之探針5 2b之前端始 終與吸盤1 4上所保持之晶圓1的背面(硏磨面)接觸以測 定晶圓1背面之高度位置。各測高計51、52係以內建於測 定本體部5 1 a、52a之利用電磁感應的線圏式感測器將探針 5 1 b、52b之搖動轉換爲電氣訊號而作爲高度位置的測定値 加以輸出的構成。根據由該等測高計5 1、52所構成之接觸 r 式厚度測定器53,係從變動側測高計52之測定値與基準側 φ 測高計5 1之測定値的差,換算晶圓1之總厚(包含保護帶 4” 非接觸式厚度測定器54具有雷射頭56,其係在固定於 支架59上且於吸盤14上水平延伸之手臂55的前端,將可 視光半導體雷射光線垂直地照射於吸盤1 4上所保持的晶 圓1,並接受來自晶圓1之反射光。雷射頭56分別接受會 在吸盤1 4上所保持之晶圓1的上側之背面及下側之表面 (與保護構件之界面)反射的雷射光線之反射光。非接觸式 φ 厚度測定器54係從雷射頭56接受該等反射光時之時間差 來換算晶圓1的厚度。此種利用雷射光反射之非接觸式的 厚度測定器54,例如,可使用日本專利公開2001 -203249 號公報所記載之構成者。 在支架59上透過噴嘴支架57安裝有氣體噴嘴58,其 係將空氣對要從雷射頭56照射於晶圓1上之雷射光線的照 射面上噴吹,以除去硏磨水等之水份,以防止因雷射光線 穿透水份而導致測定精度降低之情況。在氣體噴嘴5 8上連 接著未圖示之空氣壓送管線。 -15- 200807538 另一方面,粗硏磨側厚度測定單元40係由與上述精硏 磨側厚度測定單元50之接觸式厚度測定器53完全相同構 成之接觸式厚度測定器43所構成,亦即,由測定吸盤14 上表面之高度位置的基準測高計4 1及始終與晶圓1背面接 觸以測定晶圓1背面之高度位置的變動側測高計42所構 成。各測高計4 1、42皆爲安裝有會進行搖動之探針4 1 b、 4 2b的構成(參照第5A、5C圖)。 以上,係基台1 1上之硏磨區1 0 A之相關構成,其次參 φ 照第2圖來說明供給、回收區域10B。 在供給、回收區域10B的中央設置有會上下移動之2 節連#式的移送機械臂60。此外、在此移送機械臂60之周 圍,在從上面往下看之狀態下,依逆時針方向分別配置供 給匣6 1、位置對準台62、旋臂式之供給臂63、與供給臂 63相同構造之回收臂64、自旋式(spinner)之洗淨裝置65 及回收厘6 6。 供給匣61、位置對準台62及供給臂63係將晶圓1供 φ 給至吸盤14的手段,回收臂64、自旋式之洗淨裝置65及 回收匣66係從吸盤14上回收已完成背面硏磨之晶圓1的 手段。匣6 1、66係將複數片晶圓1以水平之姿勢且在上下 方向取一定間隔以疊層狀態加以收容者,且設定於基台1 1 之指定位置上。 當藉由移送機械臂60從供給匣6 1內取出一片晶圓1 時,此晶圓1係以未黏貼保護帶4之背面側朝 上的狀態被載置於位置對準台62上,在此處被決於一 定位置。接著,晶圓1係藉由供給臂63而從位置對準台62 -16- 200807538 上被吸附並取起,然後載置於正在裝卸位置待機的吸盤14 上。 另一方面,由各硏磨單元20 A、20B進行背面硏磨且被 定位於裝卸位置上之吸盤1 4上的晶圓1,由回收臂64所吸 附並被取起,然後移至洗淨裝置65進行水洗及乾燥。然 後,在洗淨裝置65完成洗淨處理後之晶圓1,由移送機械 臂60移送至回收匣66內並被收容。 以上,係晶圓硏磨裝置10之機械構成,但如第2圖所 φ 示,此晶圓硏磨裝置1 0具有控制機構70,其係被輸入粗硏 磨側厚度測定單元4〇之接觸式厚度測定器43的測定値、 及精硏磨側厚度測定單元50之接觸式厚度測定器53的測 定値與非接觸式厚度測定器54的測定値。此控制機構70 係根據該等厚度測定値,來控制使粗硏磨單元20A及精硏 磨單元20B之杯形硏磨輪旋轉的馬達23或使該.等硏磨單元 20A、2ΌΒ昇降之進給機構33的各馬達34之動作。另外, 在此控制機構70上具有記憶部7 1,係從適宜之輸入機構輸 φ 入「硏磨前之含保護帶4的晶圓1之厚度(總厚)」、作爲 目的之「粗硏磨後之含保護帶4的晶圓1之厚度(總厚)」、 作爲目的之「僅晶圓1的精加工厚度」,並記憶該等資料。 其次,說明含有控制機構70的控制在內之藉由上述晶 圓硏磨裝置10硏磨晶圓1之背面的動作。 首先,藉由移送機械臂60,將收容於供給匣61內之一 片晶圓1移至位置對準台62進行位置對準,接著,藉由供 給臂63將背面側朝上之晶圓1載置於在裝卸位置待機且真 空運轉中之吸盤14上。藉此,晶圓1係在將表面側之保護 -17- 200807538 帶4密接於吸盤14之上表面14a並使背面露出的狀態下被 吸附並保持於其上表面14a上。此外,此時,粗硏磨側之 接觸式厚度測定器43之各測高計4卜42的探針41b、42b, 係適度地朝上,以避開吸盤14之上表面14a。 然後,轉台13朝第2圖所示之箭頭R方向旋轉,並使 保持著晶圓1之吸盤14停止在粗硏磨位置。此時,下一個 吸盤1 4定位於裝卸位置,並在此吸盤1 4上如上述般地設 定下一個要硏磨之晶圓1。 φ 在粗硏磨位置上,藉由旋轉吸盤14而使晶圓1朝一個 方向旋轉,與此同時地使粗硏磨側之接觸式厚度測定器43 之基準測高計4 1及變動側測高計42的各探針41 b、42b下 降而分別與吸盤14之上表面14a及屬晶圓1之露出面的背 面接觸,以保持測定含保護帶4在內之晶圓1的厚度之狀 態。接著,藉由進給機構使粗硏磨單元20A下降,一邊供 給硏磨冰一邊使高速旋轉之杯形硏磨輪25的磨石26按壓 晶圓1之背面而進行硏磨。又,在使粗硏磨單元20 A下降 φ 時,當杯形硏磨輪25的磨石26根據接觸式厚度測定器43 之測定値,在接近晶圓1之前是以較高速下降時,可縮短 時間,故較理想。 第5 A、5 C圖顯示硏磨前之吸盤14上的晶圓1,第5八 圖顯示保護帶4較厚,而第5 C圖顯示保護帶4較薄之情 況。接觸式厚度測定器43係測定晶圓1與保護帶4之總厚 t(tl+t4)。在此,控制機構70係將基於接觸式厚度測定器 43的總厚t與預先輸入之含保護帶4的晶圓1之總厚作比 較,在測定値之總厚t大幅增厚而超過允許値之情況(例 -18 - 200807538 如,具有磨石26與晶圓1衝撞之虞等),則採進行警報處 理而暫時中止運轉等之處置。又,在第5A、5C圖中係顯示 在保護帶4之厚度t4上具有誤差,而在晶圚1之厚度tl 上亦具有誤差之情況,因此必須把握總厚t。 又,在進行粗硏磨之期間,將依接觸式厚度測定器43 測定之晶圓1的厚度(總厚t)逐一輸入控制機構70,控制機 構70係根p此測定値來控制粗硏磨單元20A之馬達34, 以控制杯形硏磨輪25之進給量也就是硏磨量。接著,控制 φ 機構70係在判斷觸式厚度測定器43之測定値既達到記憶 部71所記憶之粗硏磨厚度(粗硏磨後之含保護帶4在內的 晶圓1之厚度)後,停止依進給機構33之杯形硏磨輪25的 下降,並在一定時間維持其原狀態而使杯形硏磨輪25旋轉 後,使粗硏磨單元20A上昇而結束粗硏磨。粗硏磨之厚度, 如上述,例如,係設爲比精硏磨厚度厚30 // m左右。 接著,既結束粗硏磨之晶圓1係藉由使轉台1 3朝R方 向旋轉而被移送至精硏磨位置。另外,預先設定於裝卸位 φ 置上之晶圓1係被移送至粗硏磨位置上,此晶圓1係與前 面進行之精硏磨同時一邊進行與上述相同之厚度測定一邊 進行粗硏磨。再者,於被移動至裝卸位置上的吸盤14上, 設定下一個應處理之晶圓1。 在精‘硏磨位置上,首先,使吸盤14連同晶圓1 一起旋 轉,並藉由精硏磨側厚度測定單元5 0之接觸式厚度測定器 53,與上述相同地測定晶圓1的厚度(總厚t)。依接觸式厚 度測定器5 3之厚度測定値係與粗硏磨厚度相同,假若依粗 硏磨側之接觸式厚度測定器4 3的測定値與實際厚度相異 -19- 200807538 時,在使精硏磨單元20B之磨石26接近晶圓1之前是以較 高速下降時,恐有不能適宜地動作,例如像上述那樣造成 磨石26與晶圓1衝撞之虞。而要在事前避免此類缺失上, 有必要藉由接觸式厚度測定器53來重新測定並確定包含 保護帶4在內之晶圓1的厚度。 接著,使精硏磨單元20B根據接觸式厚度測定器53之 測定値,在杯形硏磨輪25之磨石26接近晶圓1之前以較 高速下降之後,接著,一邊藉由接觸式厚度測定器5 3測定 φ 晶圓1之厚度,一邊與粗硏磨相同地,使用精硏磨單元20B 對晶圓1之背面進行數//m左右之硏磨。藉此,晶圓1之 背面因爲成爲能以非接觸式厚度測定器54測定之鏡面,所 以,將晶圓1之厚度測定切換爲非接觸式厚度測定器54以 進行晶圓1之硏磨。此精硏磨係藉由非接觸式厚度測定器 54 —邊僅測定晶圓1之厚度一邊進行測定。又,從以非接 觸式厚渡測定器54來正確地測定僅晶圓1本身之厚度的觀 點,被移至精硏磨之晶圓1的厚度(粗硏磨厚度)宜爲200 μ φ m左右以下。 在進行精硏磨之期間,將依非接觸式厚度測定器54測 定之晶圓1的厚度逐一輸入控制機構70,控制機構70係根 據此測定値來控制精硏磨單元20B之馬達34,以控制杯形 硏磨輪25之進給量亦即硏磨量。然後,繼續進行精硏磨, 在控制機構70判斷非觸式厚度測定器54之測定値既達到 記憶部7 1所記憶之精硏磨厚度後,停止依進給機構33之 杯形硏磨輪25的下降,並在一定時間維持其原狀態而使杯 形硏磨輪25旋轉後,使精硏磨單元20B上昇而結束精硏磨。 -20- 200807538 在此,例舉粗硏磨及精硏磨之較佳運轉條件。粗硏磨 及精硏磨之硏磨單元20 A、20B,其杯形硏磨輪25之旋轉 速度均爲3000〜5 000RPM,吸盤14之旋轉速度均爲100〜 3 00RPM。另外,屬粗硏磨單元20 A之進給速度的下降速度 係3〜5 // m/秒,屬精硏磨單元20B之下降速度係0.3〜1 // m /秒。 在同時進行之精硏磨及粗硏磨均結束之後,使轉台13 旋轉而將完成精硏磨後之晶圓1移送至裝卸位置。藉此, φ 後續之晶圓1分別被移送至粗硏磨位置及精硏磨位置。被 定位於裝卸位置之吸盤14上之晶圓1,係藉由回收臂64 而移至洗淨裝置65進行水洗及乾燥。然後,在洗淨裝置65 完成洗淨處理後之晶圓1,由移送機械臂60移送至回收匣 6 6內並被收容。 以上,係將一片之晶圓1薄化至目的的精硏磨厚度並 進行洗淨及回收的一個循環。根據本實施形態之晶圓硏磨 裝置1 0,係如上述一邊使轉台1 3間歇性旋轉,一邊並行地 φ 在粗硏磨位置對晶圓1進行粗硏磨,且在精硏磨位置進行 精硏磨,藉此可有效率地進行複數片晶圓1的硏磨處理。 在本實施形態之晶圓硏磨裝置10中,首先,一邊藉由 粗硏磨側厚度單元40之接觸式厚度測定器43測定含有保 護帶4之晶圓1的總厚(t),——邊以粗硏磨單元20A對晶圓 1進行粗硏磨,將晶圓1加以薄化而迄至例如尙差精加工 厚度30/zm爲止。接著,在精硏磨中,採藉由接觸式厚度 測定器5 3重新測定晶圓1之厚度以確認爲安全之後,一邊 藉由非接觸式厚度測定器54僅測定晶圓1之厚度一邊進行 -21- 200807538 硏磨,而在晶圓1減薄至精加工厚度後就結束硏磨的步 驟。在粗硏磨時,雖測定包含保護帶4之晶圓1的厚度, 但此測定値不是精硏磨,所以,即使例如保護帶4之厚度 具有誤差,仍被允許。然後,在移行至精硏磨之後,由非 接觸式厚度測定器54僅測定晶圓1之(厚度,所以,可正確 地測定晶圓1之厚度,而可與保護帶4及晶圓1之厚度誤 差無關地將晶圓1確實地加工成目的厚度。 第5B、5D圖分別顯示將第5A、5C圖所示之晶圓1, φ 由接觸式厚度測定器53及非接觸式厚度測定器54 —邊測 定之厚度,一邊硏磨晶圓1的狀態。若僅以接觸式厚度測 定器53來測定晶圓1之厚度的情況,僅總厚t係可被控制, 當保護帶4之厚度t4,如圖所示互爲相異時,則硏磨之晶 圓1之厚度tl亦相異。但是,藉由非接觸式厚度測定器54 測定僅晶圓1之厚度,並根據此測定値控制硏磨進給量’ 即使保護帶4之厚度不同,仍可將晶圓1之精加工厚度始 終作成一定。 φ 此外,在精硏磨側,藉由接觸式厚度測定器53重新測 定硏磨前之晶圓1的厚度後,繼續進行測定而迄至精硏磨 結束爲止,具有可取得瞭解杯形硏磨輪25之磨石26的磨 耗量的資料的意味。 •【圖式簡單說明】 第ΙΑ、1B圖顯示藉由本發明之一實施形態硏磨背面之 半導體晶圓,第1 A圖爲立體圖,第1 B圖爲側視圖。 第2圖爲一實施形態之晶圓硏磨裝置的整體立體圖。 第3圖爲第1圖所示之晶圓硏磨裝置所具備之硏磨單 -22- 200807538 元的立體圖。 第4圖爲第1圖所示之晶圓硏磨裝置所具備之硏磨單 元的側視圖。 第5 A、5C圖爲顯示藉由接觸式厚度測定器對保護帶之 厚度不同的晶圓進行厚度測定之狀態的剖視圖,第5B、5D 圖爲顯示分別藉由接觸式厚度測定器及非接觸式厚度測定 器,一邊對第5A、5C圖所示晶圓進行厚度測定一邊進行硏 磨之狀態的側視圖。 _ 【主要元件符號說明】 1 半導體晶圓 2 分割預定線 3 半導體晶片 4 保護帶 10 晶圓硏磨裝置 1ΌΑ 硏磨區域 10B 供給及回收區域 11 基台 11a 凹槽 12 壁部 13 轉台 14 吸盤 14a 上表面(保持面) 15 吸盤洗淨噴嘴 16 排水孔 20A 粗硏磨單元 -23- 200807538 20B 精硏磨單元 21 殼體 22 心軸 23 馬達 24 凸緣 25 杯形硏磨輪 26 磨石 27 塊體 3 1 滑塊 32 導軌 33 進給機構 34 馬達 40 粗硏磨側厚度測定單元 41 基準測高計 4 lib > 42b 探針 42 變動側測高計 43 接觸式厚度測定器 50 精硏磨側厚度測定單元 51、5 2 測局計 51a、 52a 測定本體部 51b 、 52b 探針 53 接觸式厚度測定器 54 非接觸式厚度測定器 55 手臂 56 雷射頭 -24- 200807538 5 7 噴嘴支架 5 8 氣體噴嘴 5 9 支架 60 移送機械臂 61 供給匣 62 位置對準台 63 供給臂 64 回收臂 • 65 洗淨裝置 66 回收匣 70 控制機構 71 記憶部 t 含保護帶在內的晶圓厚度 tl 僅晶圓本身之厚度 t4 保護帶之厚度
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