TW201341115A - 雙面研磨裝置用載具、使用此載具之雙面研磨裝置及雙面研磨方法 - Google Patents

Abstract

本發明是一種雙面研磨裝置用載具，其特徵在於，具備：載具母體，其被配置於黏貼有研磨布之上平板與下平板之間，且形成有保持孔，該保持孔是於研磨之際保持上平板與下平板之間所夾持的晶圓；及，環狀樹脂環，其沿著該載具母體的保持孔的內周配置，且該環狀樹脂環的內周面形成為錐狀，該內周面與被保持的晶圓的倒角部接觸並保護該倒角部；並且，樹脂環的錐狀內周面與上下主面所夾的角度θ(°)滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°，且樹脂環的厚度大於載具母體的厚度，藉此使樹脂環與載具母體之間具有段差。藉此，於周邊具有倒角部之晶圓的雙面研磨中，可充分抑制平坦度的惡化，並且抑制晶圓的周邊部的變形。

Description

雙面研磨裝置用載具、使用此載具之雙面研磨裝置及雙面研磨方法

本發明關於一種雙面研磨裝置用載具、使用此載具之雙面研磨裝置及雙面研磨方法，該雙面研磨裝置用載具是於雙面研磨晶圓之際保持晶圓。

於利用拋光等來同時研磨晶圓的雙面時，藉由雙面研磨裝置用載具來保持晶圓。雙面研磨裝置用載具是形成為厚度小於晶圓，且具備用以保持晶圓之保持孔。晶圓被插入至此保持孔中而得以被保持，該載具被配置於雙面研磨裝置的上平板與下平板之間的特定位置處。於該上平板與下平板上黏貼研磨布，以夾持晶圓的上表面和下表面，並一邊向研磨面供應研磨劑一邊進行雙面研磨。

晶圓的雙面研磨中所使用之雙面研磨裝置用載具的本體，主要是由金屬製成。因此，沿著保持孔的內周部，安裝有樹脂環，以保護晶圓的周邊部，免受因金屬製雙面研磨裝置用載具所造成的損傷。

如此一來，利用在載具的保持孔與晶圓之間安裝樹脂環來進行研磨，可防止晶圓的周邊部發生破損。

一般來說，對晶圓的周邊實施倒角加工。已知利用在雙面研磨之前進行鏡面倒角加工，可抑制晶圓最外周部的平坦度的惡化。但是，當如上所述地對周邊具有倒角部之晶圓進行雙面研磨時，存在以下問題：因晶圓的周邊部與樹脂環的接觸，而導致晶圓的周邊部磨損，倒角形狀惡化。尤其當晶圓的周邊部變形為凹形狀時，將導致晶圓產生裂紋。

針對該等問題，揭示出一種雙面研磨用載具(請參閱專利文獻1)，其以抑制晶圓的倒角形狀的惡化來作為目的，將環氧樹脂製載具的保持孔的與晶圓接觸之內端面的形狀，形成為與晶圓的倒角部相同的凹形狀。

[先行技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平8-197416號公報

專利文獻2：日本特開2011-25322號公報

但是，即便使用此種先前的載具來對具有倒角部之晶圓進行雙面研磨，雖然可在某種程度上抑制周邊部的磨損，但無法充分抑制，而使晶圓的周邊部產生變形。尤其於進行鏡面倒角加工後的晶圓的情況下，將產生以下問題：由於其鏡面倒角形狀的曲率變化，因此需要在雙面研磨後再次進行鏡面倒角加工，生產率惡化。

本發明人為了解決此問題，而檢討使樹脂環的內周 面相對於主面形成為錐狀(taper)，但如專利文獻2的記載，若樹脂環的內周面相對於主面形成為錐狀，則載具將產生向上側或向下側按壓晶圓的分力，結果出現產生外周塌邊等平坦度惡化之問題。

本發明是有鑒於前述問題而完成，其目的在於提供一種雙面研磨裝置用載具、雙面研磨裝置及雙面研磨方法，該雙面研磨裝置用載具是於周邊具有倒角部之晶圓的雙面研磨中，可充分抑制平坦度的惡化，並能抑制晶圓的周邊部的變形。

為了達成上述目的，根據本發明，提供一種雙面研磨裝置用載具，是用以保持雙面研磨裝置中的前述晶圓，該雙面研磨裝置前述晶圓的雙面，該晶圓的周邊具有倒角部，其中，該雙面研磨裝置用載具的特徵在於，具備：載具母體，其被配置於黏貼有研磨布之上平板與下平板之間，且形成有保持孔，該保持孔是於研磨之際保持前述上平板與下平板之間所夾持的前述晶圓；及，環狀樹脂環，其沿著該載具母體的保持孔的內周配置，且該環狀樹脂環的內周面形成為錐狀，該內周面與前述被保持的晶圓的倒角部接觸並保護該倒角部；並且，前述樹脂環的錐狀內周面與上下主面所夾的角度θ(°)滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°，且前述樹脂環的厚度大於前述載具母體的厚度，藉此使前述樹脂環與前述載具母體之間具有段差。

若為此種載具，藉由使樹脂環的內周面在上述角度 的範圍內成為錐形，可抑制晶圓的周邊部的變形；並且藉由使樹脂環與載具母體之間具有段差，可充分抑制晶圓的平坦度的惡化。

此時，使前述樹脂環與前述載具母體之間的段差的上下面的總計量為A，使任意常數為k，此時較佳為滿足A=-90.6×sin(θ)+k。

如此一來，可確實地充分抑制晶圓的平坦度的惡化。

又，根據本發明，提供一種雙面研磨裝置，其特徵在於：包含本發明的雙面研磨裝置用載具。

若為此種雙面研磨裝置，可抑制晶圓的周邊部的變形，並且充分抑制平坦度的惡化。

又，根據本發明，提供一種晶圓的雙面研磨方法，是雙面研磨晶圓的方法，其於本發明的雙面研磨裝置用載具的保持孔中保持前述晶圓，且將該被保持的晶圓夾持於黏貼有研磨布之上平板與下平板之間，而同時研磨前述晶圓的雙面。

若為此種雙面研磨方法，則可研磨出一晶圓，該晶圓的周邊部的變形得以被抑制，且平坦度的惡化得以被充分抑制。

本發明的雙面研磨裝置用載具，由於樹脂環的錐狀內周面與上下主面所夾的角度θ(°)滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°，且樹脂環的厚度大於載具母體的厚度，藉此使樹脂環與載具母體之間具有段差，因此，藉由使用此雙面研磨裝置用載具來雙面研磨晶圓，可抑制晶圓的周邊部的變形，尤 其抑制鏡面倒角形狀的曲率改變，並且充分抑制平坦度的惡化。

1‧‧‧雙面研磨裝置用載具

2‧‧‧樹脂環

3‧‧‧載具母體

4‧‧‧保持孔

5‧‧‧研磨布

6‧‧‧上平板

7‧‧‧下平板

8‧‧‧段差

9‧‧‧太陽齒輪

10‧‧‧內齒輪

11‧‧‧內周面

12a‧‧‧上主面

12b‧‧‧下主面

20‧‧‧雙面研磨裝置

A‧‧‧段差量

θ‧‧‧角度

W‧‧‧晶圓

第1圖是表示本發明的雙面研磨裝置的一例的概略剖面圖。

第2圖是由俯視來觀察本發明的雙面研磨裝置的內部結構圖。

第3圖是表示本發明的雙面研磨裝置用載具的一例的俯視圖。

第4(A)圖是當段差位於上主面側時，以第3圖的虛線所表示的部分的剖面的放大圖。

第4(B)圖是當段差位於下主面側時，以第3圖的虛線所表示的部分的剖面的放大圖。

第5圖是表示段差量A與角度θ的相關圖之圖。

以下，說明本發明的實施形態，但本發明並不限定於此實施形態。

先前，於具有倒角部之晶圓的雙面研磨中，是使用沿著保持孔的內周部安裝有樹脂環之雙面研磨裝置用載具，以保護晶圓的周邊部。已知有一種雙面研磨用載具，其是將載具的保持孔的與晶圓接觸之內端面的形狀，形成為與晶圓的倒角部相同的形狀、或於內端面形成曲面凹部，以抑制由於此樹脂環與晶圓的接觸所造成的晶圓的周邊部發生磨損、及倒 角形狀惡化。

但是，即便使用此種先前的載具來對具有倒角部之晶圓進行雙面研磨，仍存在以下問題：雖然可在某種程度上抑制周邊部的磨損，但無法充分抑制，而會使晶圓的鏡面倒角形狀的曲率改變。

因此，本發明人為了解決此種問題而反復努力檢討，結果認識到以下事項。

樹脂環構成為自剖面方向觀察，其內周面形成為錐狀，且樹脂環的錐狀內周面與上下主面所夾的角度θ滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°。藉此，可抑制晶圓的周邊部的變形，甚至抑制鏡面倒角形狀的曲率變化。

但是，藉由使樹脂環的內周面形成為錐狀，將導致雙面研磨的晶圓的平坦度惡化。此平坦度的惡化，可藉由以下方法來抑制：使樹脂環的厚度大於載具母體的厚度，且於兩者的邊界處設置段差。

進而，本發明人針對此段差的具體量而作檢討，從而完成本發明。

此處，於第1圖中，示出本發明的雙面研磨裝置的一例的概略剖面圖。於第2圖中，示出由俯視來觀察本發明的雙面研磨裝置的內部結構圖。於第3圖中，示出本發明的雙面研磨裝置用載具的一例的俯視圖。

如第1圖、第2圖所示，雙面研磨裝置20，具備本發明的雙面研磨裝置用載具1，且具備上下相對向設置之上平板6與下平板7，於上平板6、下平板7上，分別黏貼有研磨布5。 於上平板6與下平板7之間的中心部，設置有太陽齒輪9，於周邊部上設有內齒輪10。晶圓W是被保持於雙面研磨裝置用載具1的保持孔4中，且被夾持於上平板6與下平板7之間。

又，雙面研磨裝置用載具1的外周齒，嚙合於太陽齒輪9及內齒輪10的各齒部，隨著上平板6及下平板7藉由未圖示的驅動源而旋轉，雙面研磨裝置用載具1自轉並且圍繞太陽齒輪9的周圍公轉。此時，由雙面研磨裝置用載具1的保持孔4所保持之晶圓W，是藉由上下兩方的研磨布5同時地被研磨雙面。於研磨晶圓時，由未圖示的噴嘴供應研磨液。

如第3圖所示，本發明的雙面研磨裝置用載具1具有：載具母體3，其形成用以保持晶圓W之保持孔4；及，環狀樹脂環2，其沿著該載具母體3的保持孔4的內周而配置。樹脂環2是用以保護晶圓W倒角部。

此處，載具母體3的材質可為普通的金屬，例如可為Ti。樹脂環2的材質可為普通的樹脂材料，例如可為纖維強化塑膠。但是，本發明並非特別限定於該等材質。

對要進行研磨的晶圓W的周邊部實施倒角加工，而具有倒角部。使此晶圓W的周邊部與樹脂環2的內周面接觸，以保持晶圓W。藉由此樹脂環2，使晶圓W於研磨中與金屬性載具母體3接觸，藉此，可防止晶圓W的周邊部產生裂紋等損傷。

又，於第2圖、第3圖中，各雙面研磨裝置用載具1是分別保持1片晶圓W，但雙面研磨裝置用載具亦可具有複數 個保持孔4，亦可於各雙面研磨裝置用載具內保持複數片晶圓W。

第4(A)圖、第4(B)圖是將以第3圖的虛線所表示的部分的剖面加以放大後的圖。如第4(A)圖、第4(B)圖所示，樹脂環2的內周面11是形成為錐狀，且樹脂環2的錐狀內周面11與上主面12a、下主面12b所夾的角度θ(°)滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°。藉由使樹脂環2的錐形的角度θ在此範圍內，可確實地抑制雙面研磨時的晶圓W的周邊部的變形。另一方面，當此角度θ為90°時，由於將產生以下問題，因此於本發明中排除90°的角度θ：樹脂環2與晶圓W的周邊部之間的摩擦力變大，周邊部變形，尤其當進行鏡面倒角加工時，其曲率發生變化。

如第4(A)圖、第4(B)圖所示，樹脂環2的厚度大於載具母體3的厚度，藉此，於樹脂環2與載具母體3之間，設置有樹脂環2的厚度方向的段差8。此段差8可位於樹脂環2的上主面12a、下主面12b側中的至少任一側，亦可位於上下兩側。當將段差8設置於上主面12a、下主面12b側中的任一側時，如第4(B)圖所示，若設置於樹脂環2的內徑較大的一側，由於可抑制在研磨中晶圓向其內徑較大的一側移動而引起平坦度惡化的情況，因此較佳。

如此一來，藉由在樹脂環2與載具母體3之間設置段差8，可抑制因使樹脂環2的內周面11為錐狀而產生之晶圓平坦度的惡化。

此處，使樹脂環2與載具母體3之間的段差8的上 下面的總計量為A，使任意常數為k，此時較佳為滿足A=-90.6×sin(θ)+k。k為考慮到偏差的常數，且較佳為滿足91.6≦k≦92.2之值。例如，可使用如第5圖所示之實際進行研磨而求出之A與θ的相關圖，來求出k值的範圍。具體而言，求出於相關圖中繪製的所有點，於使用k的最大值及最小值時的兩條直線之間的範圍內的k值的範圍即可。

藉由如此地設定段差量A的值，可確實地充分抑制平坦度的惡化。

如此一來，本發明的雙面研磨裝置用載具及具備此雙面研磨裝置用載具之本發明的雙面研磨裝置，可抑制晶圓的周邊部的變形，並且充分抑制平坦度的惡化。因此，可抑制鏡面倒角形狀的曲率變化，並可防止生產率降低。

繼而，以下說明本發明的晶圓的雙面研磨方法。

本發明的晶圓的雙面研磨方法，是使用本發明的雙面研磨裝置用載具1、及具備該雙面研磨裝置用載具1之如第1圖所示之雙面研磨裝置20，該雙面研磨裝置用載具1是如第3圖、第4圖所示，樹脂環2的上述角度θ(°)滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°，且樹脂環2的厚度大於載具母體3的厚度，藉此使樹脂環2與載具母體3之間具有段差。

首先，於雙面研磨裝置20的黏貼有研磨布5之上平板6與下平板7之間，配置雙面研磨裝置用載具1。

繼而，將周邊具有倒角部之晶圓W，插入至雙面研磨裝置用載具1的保持孔4中，並使配置於雙面研磨裝置用載具1的保持孔4的內周之樹脂環2與晶圓W的周邊部接觸 來保持。

繼而，利用黏貼於上平板6與下平板7上之研磨布5來夾持晶圓W的上表面與下表面，並一邊向其研磨面上供應研磨劑一邊進行晶圓的雙面研磨。

若如此地進行雙面研磨，則可研磨出一種晶圓，該晶圓的周邊部的變形得以被抑制，且平坦度的惡化得以被充分抑制。

[實施例]

以下，示出本發明的實施例及比較例，來更具體地說明本發明，但本發明並不限定於這些實施例及比較例。

(實施例1至實施例10)

使用如第1圖所示之本發明的雙面研磨裝置，該雙面研磨裝置具備第3圖、第4圖中所示的本發明的雙面研磨裝置用載具，並根據本發明的晶圓的雙面研磨方法，雙面研磨直徑300 mm的單晶矽晶圓。作為雙面研磨裝置，使用不二越機械工業公司(FUJIKOSHI MACHINERY CORP)製造之DSP-20B。作為研磨劑，使膠體二氧化矽懸濁於鹼性溶液中而成的研磨劑。對研磨之晶圓，事先進行鏡面倒角加工。

作為雙面研磨裝置用載具，使用以下構成的載具。

使載具母體的材質為DLC塗層後之Ti，使樹脂環的材質為芳綸纖維(aramid fiber)及環氧樹脂的纖維強化塑膠(Fiber Reinforced Polymer，FRP)。使內周面為錐狀之樹脂環較小的內徑為300.5 mm。又，樹脂環的角度θ、及樹脂環與載具母 體之間的段差的總計量A的條件示於表1。

使用如表1所示之角度θ與段差總計量A不同之各自的載具，來雙面研磨單晶矽晶圓，並評價研磨後的晶圓的平坦度及周邊部的形狀。

作為晶圓的平坦度，使用黑田精機公司(Kuroda Seiki Co.,Ltd.)製造之nanometro來測定ROA(Roll-Off Amount)。ROA是以距晶圓外周端3~6 mm的平坦區域為基準，且為距外周端部0.5~1 mm處之從該基準算起的變位差。又，晶圓的周邊部的形狀的評價，是根據研磨前的晶圓的最外周邊(晶圓的厚度方向的中央)的位置、與研磨後因磨損而變形的部分的位置的差來進行，其位置是使用Taylor Hobson公司的LSM-3000來測定。

將平坦度的結果示於表1。如表1所示，於實施例1至實施例10的全部條件中，ROA為良好。又，於此全部條件中，晶圓的周邊部大體上無變形。另一方面，於後述比較例1中，ROA雖為良好，但由於角度θ為90°，因此晶圓的周邊部變形，鏡面倒角形狀的曲率變化。

又，將比較例1的ROA的結果、與實施例1至實施例10中的ROA的結果比較，如表1所示，於全部條件中，ROA為同等或其以下。可知尤其如實施例2至實施例8、10所述，若滿足A=-90.6×sin(θ)+k(91.6≦k≦92.2)，則ROA是與比較例1同等以下。

如此一來，可確認以下事項：具備本發明的雙面研磨裝置用載具之雙面研磨裝置及使用此雙面研磨裝置之雙面 研磨方法，可充分抑制平坦度的惡化，並且抑制晶圓的周邊部的變形。

(比較例1至比較例9)

使用一種具備先前的雙面研磨裝置用載具之雙面研磨裝置，該先前的雙面研磨裝置用載具，其樹脂環的角度θ在本發明中所規定的範圍外、或於樹脂環與載具母體之間不具有段差，除此以外，以與實施例同樣的條件，雙面研磨直徑300 mm的單晶矽晶圓，與實施例同樣地評價。

其結果為，於使角度θ為90°之比較例1中，如表1所示，ROA雖為良好，但晶圓的周邊部變形，鏡面倒角形狀的曲率變化。又，於未設置段差之比較例2、比較例4至比較例8、及比較例3、比較例9(該比較例3、比較例9，雖設置有段差，但角度θ不滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°)中，晶圓的周邊部的變形雖得以被抑制，但相較於實施例，ROA惡化。

由此可確認以下事項：樹脂環的角度θ需滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°，且於樹脂環與載具母體之間具有段差，以充分抑制晶圓的周邊部的變形及平坦度的惡化這兩種情況。

再者，本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態為例示，凡是具有與本發明的申請專利範圍所述的技術思想實質相同的結構並發揮相同作用效果的實施形態，均包含在本發明的技術範圍內。

1‧‧‧雙面研磨裝置用載具

5‧‧‧研磨布

6‧‧‧上平板

7‧‧‧下平板

20‧‧‧雙面研磨裝置

W‧‧‧晶圓

Claims (4)

1. 一種雙面研磨裝置用載具，是用以保持雙面研磨裝置中的晶圓，該雙面研磨裝置研磨前述晶圓的雙面，該晶圓的周邊具有倒角部，其中，該雙面研磨裝置用載具的特徵在於，具備：載具母體，其被配置於黏貼有研磨布之上平板與下平板之間，且形成有保持孔，該保持孔是於研磨之際保持前述上平板與下平板之間所夾持的前述晶圓；及，環狀樹脂環，其沿著該載具母體的保持孔的內周配置，且該環狀樹脂環的內周面形成為錐狀，該內周面與前述被保持的晶圓的倒角部接觸並保護該倒角部；並且，前述樹脂環的錐狀內周面與上下主面所夾的角度θ(°)滿足76°≦θ≦89°或91°≦θ≦104°，且前述樹脂環的厚度大於前述載具母體的厚度，藉此使前述樹脂環與前述載具母體之間具有段差。
2. 如請求項1所述之雙面研磨裝置用載具，其中，使前述樹脂環與前述載具母體之間的段差的上下面的總計量為A，使任意常數為k，此時滿足A=-90.6×sin(θ)+k。
3. 一種雙面研磨裝置，其特徵在於：包含如請求項1或請求項2所述之雙面研磨裝置用載具。
4. 一種晶圓的雙面研磨方法，是雙面研磨晶圓的方法，其於 如請求項1或請求項2所述之雙面研磨裝置用載具的保持孔中保持前述晶圓，且將該被保持的晶圓夾持於黏貼有研磨布之上平板與下平板之間，而同時研磨前述晶圓的雙面。