TW201519305A - 托盤及工件之雙面硏磨裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的，係提供一種托盤及具備該托盤之雙面研磨裝置，該托盤係使用在工件的雙面研磨裝置，用以保持工件且能夠對工件的上面充分地供給研磨漿料。 本發明之解決手段，係提供一種具有1個保持工件之保持孔之雙面研磨裝置用托盤，其特徵在於：在前述托盤的至少上面，設置有複數條主溝，該等主溝係在被前述保持孔區隔之前述托盤的緣部間延伸。又，本發明之工件的雙面研磨裝置，其特徵在於具備：旋轉轉盤，其具有上轉盤及下轉盤；太陽齒輪(sun gear)，其設置在前述旋轉轉盤的中心部；內齒輪(internal gear)，其設置在前述旋轉轉盤的外周部；及上述托盤，其設置在前述上轉盤與前述下轉盤之間。

Description

托盤及工件之雙面研磨裝置
本發明係有關於一種托盤及具備該托盤之工件的雙面研磨裝置，該托盤係使用在工件的雙面研磨裝置，用以保持工件。
在提供研磨之工件的典型例亦即矽晶圓等半導體晶圓的製造，為了得到更高精確度之晶圓的平坦度品質和表面粗糙度品質，係採用同時研磨晶圓的表背面之雙面研磨步驟。
該雙面研磨，係通常使用在上下轉盤之間具有托盤之雙面研磨裝置，其中該托盤係設置有保持工件的孔洞且在該托盤的保持孔保持工件，藉由邊供給研磨漿料邊使上下轉盤旋轉，來使在上下轉盤貼附的研磨墊及工件的表背面滑動而同時研磨工件的雙面。
作為此種雙面研磨裝置，係如第5圖、第6圖所顯示，使用設置從上面貫穿至下面為止的穿孔18之托盤者；如在專利文獻1、2所記載，提案揭示在托盤的表面設置從保持孔延伸至托盤的外周為止之溝者。如此，藉由設置穿孔18和從保持孔延伸至托盤的外周為止之主溝，能夠控制對工件之研磨漿料的供給量。
先前技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本特開2008-023617號公報
[專利文獻2]日本特開平05-004165號公報
但是，如上述的技術，在托盤設置穿孔18時，研磨漿料通過該穿孔18而容易從下轉盤側被排出掉。又，如專利文獻1、2所記載，設置從保持孔延伸至托盤的外周為止之溝時，所供給的研磨漿料經由溝而容易往托盤外被排出掉。因而該等的技術，係在托盤的上面之研磨漿料的供給量有變為不充分之情形。
在托盤上面的研磨漿料之供給量不充分時，在上轉盤所貼附的研磨墊與接觸該研磨墊之工件上面之間的摩擦増大，摩擦熱引起原來的機械化學作用之平衡產生崩潰且研磨漿料高溫化，而有成為化學作用佔優勢的加工之情形。而且，在此種情況下，工件外周有產生下垂之可能性，特別是研磨漿料對工件中心的供給量不足時，研磨後的工件係變成山形，而有無法得到所需要工件的形狀之問題。
而且，研磨漿料的供給量不充分時，研磨生成物無法排出且該研磨生成物堆積研磨墊上，研磨墊表面附近的孔洞(pore)(用以保持研磨漿料之微小空孔)產生孔眼堵塞，亦有工件全面的研磨速度低落的情況之問題。
如此，研磨漿料對上轉盤的供給量不充分時，在工件的上 下面之研磨量、表面粗糙度等的品質有產生差異之可能性。
本發明係鑒於如此問題點而進行，其目的係提供一種托盤及具備該托盤之雙面研磨裝置，該托盤係使用在工件的雙面研磨裝置，用以保持工件且能夠對工件的上面充分地供給研磨漿料。
為了解決前述課題，本發明者專心研討的結果。其結果，本發明者新發現以下的情形：為了對工件的上面充分地供給研磨漿料，相較於藉由設置從保持孔延伸至托盤的外周為止之溝而將托盤周圍的研磨漿料導入保持孔，使在托盤上面的研磨漿料之滯留時間增長係更有效。
而且，本發明者得到藉由在托盤上面，設置有在被前述保持孔區隔之托盤的緣部間延伸之溝，能夠有利地達成預期的目的之新知識，而完成了本發明。
本發明係基於上述的知識而進行，其要旨構成如以下。
本發明的工件的雙面研磨裝置用托盤，係具有1個保持工件之保持孔，其特徵在於：在前述托盤的至少上面設置有複數條主溝，該等主溝係在被前述保持孔區隔之前述托盤的緣部間延伸。
依照該構成，係使研磨漿料在托盤上面的滯留時間增長，而能夠使在雙面研磨之工件的上面的研磨量成為充分者。
又，在本說明書，所謂「工件的上面」，係指在雙面研磨，與在工件的雙面研磨裝置的上轉盤側所貼附的研磨墊產生滑 動側之面，且將另一方的面稱為工件的下面。
又，在本發明的工件的雙面研磨裝置用托盤，係以將前述複數條主溝設置為同心圓狀而成為佳。
依照該構成，能夠在托盤上面全面範圍配置主溝，又，因為能夠使1條主溝的延伸長度增長，所以能夠使研磨漿料在托盤上面滯留較長時間。
在此，本發明的工件的雙面研磨裝置用托盤，係設置有副溝，其係將前述主溝間、前述主溝與前述托盤的外周之間、及前述主溝與前述緣部之間之中至少1處連接， 前述副溝，係以在前述托盤的徑向，從前述緣部至前述托盤的外周為止之間具有中斷的部分之方式設置而成為佳。
依照該構成，藉由副溝能夠調整研磨漿料在托盤上面的滯留時間。
在此，本發明的工件的雙面研磨裝置，其特徵在於具備：旋轉轉盤，其具有上轉盤及下轉盤；太陽齒輪，其設置在前述旋轉轉盤的中心部；內齒輪，其設置在前述旋轉轉盤的外周部；及上述托盤，其設置在前述上轉盤與前述下轉盤之間。
依照該構成，能夠使研磨漿料在托盤上面的滯留時間增長，使得在雙面研磨之工件的上面的研磨量成為充分者。
依照本發明，能夠提供一種托盤及具備該托盤之工件的雙面研磨裝置，該該托盤係使用在工件的雙面研磨裝置，用以保持工件且能夠對工件的上面充分地供給研磨漿料。
1‧‧‧雙面研磨裝置
2‧‧‧上轉盤
3‧‧‧下轉盤
4‧‧‧旋轉轉盤
5‧‧‧太陽齒輪
6‧‧‧內齒輪
7‧‧‧研磨墊
8‧‧‧保持孔
9‧‧‧托盤
10‧‧‧主溝
11‧‧‧陸部
12‧‧‧緣部
13‧‧‧外周
14‧‧‧副溝
15‧‧‧間斷副溝群
16‧‧‧研磨漿料
17‧‧‧漿料噴嘴
18‧‧‧穿孔
W‧‧‧工件(晶圓)
第1圖(a)係顯示在本發明的一實施形態的工件的雙面研磨裝置之垂直方向剖面圖。(b)係在將上轉盤拆下後的狀態下，從正上方觀看在(a)所顯示之工件的雙面研磨裝置之平面圖。
第2圖係在將上轉盤拆下後的狀態下，從正上方觀看在第1圖(a)、(b)所顯示的托盤之一個之平面圖。
第3圖係在其他的實施形態之托盤的平面圖。
第4圖係在本發明的一實施形態的雙面研磨裝置的垂直方向之概略部分剖面圖。
第5圖係在比較例之托盤之平面圖。
第6圖係在比較例的雙面研磨裝置的垂直方向之概略部分剖面圖。
第7圖(a)係顯示在比較例之研磨後的晶圓形狀之剖面圖。(b)係顯示在發明例之研磨後的晶圓形狀之剖面圖。
用以實施發明之形態
以下，係參照圖式而詳細地例示說明本發明的實施形態。
第1圖(a)係顯示在本發明的一實施形態的工件的雙面研磨裝置之垂直方向剖面圖。第1圖(b)係在將上轉盤拆下後的狀態下，從正上方觀看該雙面研磨裝置之平面圖。
如在第1圖(a)、(b)所顯示，係該雙面研磨裝置1係具備：旋轉轉盤4，其具有上轉盤2及與其相向之下轉盤3；太陽齒 輪5，其設置在旋轉轉盤4的中心部；及內齒輪6，其係圓環狀地設置在旋轉轉盤4外周部。如在第1圖(a)所顯示，在上下的旋轉轉盤4之相向面、亦即上轉盤2的研磨面之下面側及下轉盤3的研磨面之上面側，係各自貼附有研磨墊7。
又，如第1圖(a)、(b)所所顯示，該裝置1係在圖示例具備5個托盤9，該等托盤9係設置在上轉盤2與下轉盤3之間且各具有1個保持工件之保持孔8。又，在圖示例，雖然該裝置1係具有5個托盤9，但是托盤9係1個以上即可，托盤9的個數係沒有特別限定。又，在圖示例，工件(在本實施形態係晶圓)W係被孔洞8保持。
在此，托盤9的材質係例如能夠設為不鏽鋼、其他的金屬、玻璃環氧樹脂等的樹脂複合材、或塗覆該等而成者。
第2圖係在將上轉盤拆下後的狀態下，從正上方觀看在第1圖(a)、(b)所顯示的托盤之一個之平面圖。
如在第2圖所顯示，在本實施形態，在圖示例設置有10條主溝10，該等主溝10係同心圓狀地配置在托盤9的至少上面。藉由該等主溝10及保持孔8，托盤9係在圖示例被區隔成為11個陸部11。
如在第2圖所顯示，主溝10係在被保持孔8區隔之托盤9的緣部12間延伸。亦即，各主溝10的開始端及終端，各自係連接至托盤9的緣部12。換言之，各主溝10係未延伸至托盤9的外周13為止，而是在托盤9內終止。
又，在圖示例，雖然各主溝10的開始端及終端係連接至托盤9的緣部12之不同位置，但是亦能夠以各主溝10的開始 端及終端係連接至托盤9的緣部12的相同位置之方式構成。
又，在本發明，為了保護避免因晶圓W的周緣部與托盤接觸引起損傷，亦可沿著緣部12安裝由樹脂等所構成之插件。此時，主溝10係可設為在托盤9的緣部12間延伸且不使主溝10形成在插件的上面。
第3圖係在其他的實施形態之托盤9的平面圖。在第3圖所顯示的托盤9，針對主溝10的配置，雖然係與第2圖所顯示的托盤9同樣，但是如以下說明，就形成有副溝14而言，係與第2圖所顯示的托盤9不同。
亦即，如在第3圖所顯示，在該實施形態的托盤9之上面，係設置有將主溝10之間、主溝10與托盤9的外周13之間、及主溝10與緣部12之間連接之複數條副溝14。
該等副溝14，係能夠以在托盤9的徑向，在從緣部12至托盤9的外周13為止之間具有中斷的部分之方式設置。亦即，副溝14係在托盤9的徑向，從緣部12至托盤9的外周13為止不是連續直線狀地配置，在該例子，設置在托盤9的徑向隣接的陸部11之間之副溝14，係以在托盤9的圓周方向互相補償(offset)的方式設置。在圖示例係以形成5個間斷副溝群15之方式，設置有複數個副溝14，該間斷副溝群15係間斷地延伸在每隔1個隣接陸部11之間。
以下，說明本發明的作用效果。
第4圖係在本發明的一實施形態的雙面研磨裝置1的垂直方向之概略部分剖面圖。
如第4圖所顯示，自然滴下的研磨漿料16係經由設置在 上轉盤2之漿料噴嘴17而被供給至晶圓W及托盤9的上面。被供給至托盤9的上面之研磨漿料16，係一部分在設置在托盤9的上面和設置在上面之主溝10內流動，剩餘的部分係藉由重力而從托盤9之間等被供給至托盤9的下面側。
依照本發明，因為其構成係設置在托盤9的上面之主溝10不延伸至托盤的外周13，所以在托盤9的上面所設置的主溝10流動之研磨漿料17，係不容易被排出至托盤9之外，因而，能夠長時間滯留在該主溝10內且主溝10係具有作為研磨漿料17的貯留溝之功能。
而且，因為主溝10之開始端及終端的雙方係連接至托盤9的緣部12，所以能夠對晶圓W的上面充分地供給研磨漿料16，其中該晶圓W係被將該緣部12區隔之保持孔8所保持。
因而，依照本發明，因為能夠使在研磨漿料16的托盤9上面之滯留時間增長而充分地對晶圓W上面供給研磨漿料16，所以在雙面研磨能夠使晶圓W上面的研磨量成為充分者。因而，依照本發明，能夠使雙面研磨後的晶圓W之上下面的研磨量和表面粗糙度之差異減低而成為同等的品質。又，藉由研磨漿料16在晶圓W上面長時間滯留，而容易將研磨生成物排出。
在此，在本發明係如在第2圖、第3圖所顯示，以在托盤9的至少上面設置複數條主溝10為佳。
因為能夠確保能夠使在托盤9上面之滯留時間增長之研磨漿料16的量之緣故。又，因為能夠改良研磨漿料16對研磨墊7全體的分散性之緣故。
又，在本發明，係如第2圖、第3圖所顯示，以在托盤9的至少上面，同心圓狀地設置複數條主溝10為佳。
能夠在托盤9的上面全面範圍配置主溝10，又，因為能夠確保從1個主溝10的開始端至終端為止的距離(延伸長度)，所以適合使研磨漿料16在托盤9的上面滯留較長時間之緣故。
又，在第2圖、第3圖所顯示的例子，各主溝10係圓形(的一部分)，各主溝10的中心亦一致，但是對在緣部12間延伸之1個主溝10，在托盤9的外周側配置在緣部12間延伸之另外的主溝10，且按照主溝10的條數而使其重複之配置，因為亦能夠得到與上述大致同樣的效果，所以了主溝10係未必有必要成為圓形，又，亦可以是中心不一致。
而且，在第2圖、第3圖所顯示的例子，主溝10係被配置成為同心圓狀且彎曲而延伸之形狀，但是主溝10亦可以是全體或一部分為直線狀，亦可以互相交叉的方式配置。
又，在本發明，主溝10的配置、條數、溝寬、溝深度等係沒有特別限定、按照所需要的研磨漿料16的滯留時間而決定即可。
而且，在本發明，主溝10的溝寬太狹窄時，滯留的研磨漿料16之量低落，主溝10的溝寬太寬闊時，因為研磨墊7沈入引起研磨墊7與主溝10底部接觸，有使在構內滯留的堆積漿料等往托盤9上面上方飛散掉之可能性，所以主溝10的溝寬係以在0.5~10mm的範圍配置為佳。又，主溝10的溝深度太深，托盤9本身的剛性有無法保持之可能性，另一方面，主溝10的溝深度太淺時，由於托盤9表面的磨耗，溝有消失掉之可 能性，所以主溝10的溝深度係以設為托盤9的厚度的10~50%為佳。
而且，在本發明，係設置將主溝10之間、主溝10與托盤9的外周13之間、及主溝10與緣部12之間之中至少1處連接之副溝14，副溝14係以在托盤的徑向9具有在從緣部12至托盤9的外周13為止之間中斷的部分之方式設置為佳。
藉由設置如上述的副溝14，副溝14係具有作為研磨漿料16的排出用溝之作用，且形成從主溝10的開始端至終端為止的迂迴路線而能夠調整研磨漿料16在托盤9的上面之滯留時間。又，因為副溝14係在托盤的徑向不具有從托盤9的緣部12至外周13為止的中斷部分而連續地延伸時，研磨漿料16係經由副溝14而容易被排出至托盤9的外部之緣故。
又，雖然在第3圖所顯示的例子，副溝14係在托盤9的徑向延伸，但是本發明係不被被此種情形限定，副溝14亦可在任一方向延伸。又，副溝14亦能夠設為彎曲形狀。
又，在本發明，副溝14的配置、條數、溝寬、溝深度等係沒有特別限定，按照研磨漿料16所需要的滯留時間而決定即可，副溝14的溝寬及溝深度係與主溝10同樣地，以溝寬係設為0.5~10mm的範圍且溝深度係設為托盤9的厚度之10~50%為佳。
以上，說明了本發明的實施形態，但是本發明係不被上述的實施形態任何限定。例如，雖然在上述的實施形態，係在托盤9的上面只有設置主溝10和副溝14，但是在托盤9的下面9亦可設置主溝10和副溝14。而且，在本發明， 係除了主溝10和副溝14以外，亦可併設將從托盤9的上面至下面為止貫穿之穿孔18，用以調整滯留時間。
以下，說明本發明的實施例，但是本發明係不被該實施例任何限定。
[實施例]
<實施例>
使用在以下的發明例及比較例之托盤而進行晶圓的雙面研磨，計量雙面研磨後的晶圓形狀、厚度及表背面的粗糙度且進行比較試驗。
首先，就發明例而言，係使用具有在第3圖所顯示的托盤且托盤以外係具有與第1圖同樣的構成之雙面研磨裝置。又，針對在托盤上面所設置的主溝及副溝，主溝及副溝的溝寬係設為2mm，溝深度係設為200μm且主溝之間的間距間隔係設為10mm。
又，就比較例而言，係使用具有在如第5圖、第6圖所顯示之設置有6個將從上面至下面為止貫穿的穿孔18之托盤且除此之外托盤具有係與在第1圖所顯示者同樣的構成之雙面研磨裝置。
在此，作為提供研磨之晶圓，係使用直徑300mm的矽晶圓。又，托盤係使用不鏽鋼製者，研磨墊係使用胺甲酸酯墊，作為研磨漿料，係使用在鹼基質溶液添加膠體二氧化矽而成者。
研磨係進行至雙面的合計研磨量為20μm為止。
針對研磨後的矽晶圓，形狀及厚度係使用黑田精工公司製 NANOMETRO而計量，針對表面粗糙度(Rms)，使用Raytex公司製Chapman而計量。
以下，說明評價結果。
<晶圓形狀>
第7圖(a)係顯示在比較例之研磨後的晶圓形狀之剖面圖，第7圖(b)係顯示在發明例之研磨後的晶圓形狀之剖面圖。在第7圖(a)、(b)，縱軸係表示晶圓的厚度方向。又，在第7圖(a)、(b)，橫軸係表示將晶圓中心設為0時之從晶圓中心起算的距離且將晶圓的半徑設為R。
如在第7圖(a)、(b)所顯示，得知在比較例之研磨後的晶圓，中央部的研磨量不足且整体性地能夠觀察到厚度不均勻，但是在發明例之研磨後的晶圓係平坦度較高。
<研磨量差>
將研磨量差，定義為從晶圓下面研磨量減去晶圓上面的研磨量而進行評價。
如以下的表1所顯示，得知相對於在比較例之研磨後的晶圓，晶圓上下面的研磨量之差異較大，在發明例之研磨後的晶圓係晶圓上下面的研磨量之差異較小。
<上下表面粗糙度(Rms)>
將研磨後的晶圓上面、下面各自的表面粗糙度(Rms)之計量結果顯示在以下的表2。如在表2所顯示，得知在發明例之 研磨晶圓係上面的表面粗糙度係較小。又，得知在下面亦成為與比較例同等的表面粗糙度。
從以上情形，得知使用在發明例之托盤之情況，在雙面研磨能夠將研磨漿料充分地供給至晶圓的上面而能夠使晶圓上面的研磨量成為充分者，其結果能夠改善晶圓形狀、上下面的研磨量之差異、以及上面的表面粗糙度。
8‧‧‧保持孔
9‧‧‧托盤
10‧‧‧主溝
11‧‧‧陸部
12‧‧‧緣部
13‧‧‧外周
14‧‧‧副溝
15‧‧‧間斷副溝群

Claims (5)

  1. 一種工件的雙面研磨裝置用托盤，係具有1個保持工件之保持孔之工件的雙面研磨裝置用托盤，其特徵在於：在前述托盤的至少上面設置有複數條主溝，該等主溝係在被前述保持孔區隔之前述托盤的緣部間延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工件的雙面研磨裝置用托盤，其中將前述複數條主溝設置成為同心圓狀而成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之工件的雙面研磨裝置用托盤，其中前述托盤設置有副溝，其係將前述主溝間、前述主溝與前述托盤的外周之間、及前述主溝與前述緣部之間之中至少1處連接，前述副溝，係以在前述托盤的徑向，從前述緣部至前述托盤的外周為止之間具有中斷的部分之方式設置而成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之工件的雙面研磨裝置用托盤，其中前述托盤設置有副溝，其係將前述主溝間、前述主溝與前述托盤的外周之間、及前述主溝與前述緣部之間之中至少1處連接，前述副溝，係以在前述托盤的徑向，從前述緣部至前述托盤的外周為止之間具有中斷的部分之方式設置而成。
  5. 一種工件的雙面研磨裝置，其特徵在於具備：旋轉轉盤，其具有上轉盤及下轉盤；太陽齒輪，其設置在前述旋轉轉盤的中心部；內齒輪，其設置在前述旋轉轉盤的外周部；及如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之托盤，其設置在前述上轉盤與前述下轉盤之間。
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