TW201933463A - 載體的製造方法及晶圓的雙面研磨方法 - Google Patents

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Abstract

一種載體的製造方法，係用於製造載體，載體形成有支承孔，被配設於研磨晶圓的雙面的雙面研磨機中的貼附有研磨布的上定盤及下定盤之間，支承孔為用於在研磨時支承被包夾於上定盤及下定盤間的晶圓，其中載體的製造方法包含：準備作為用於製造載體的材料的原料板材的步驟；於原料板材形成支承孔的步驟；以及將形成有支承孔的原料板材，以250μm以上的研光量進行研光加工的步驟，該載體的製造方法能夠製造翹曲少的雙面研磨裝置用載體。

Description

載體的製造方法及晶圓的雙面研磨方法
本發明係一種關於同時研磨晶圓的雙面的雙面研磨裝置用的載體的製造方法，以及關於使用該載體研磨晶圓的雙面的研磨方法。
半導體晶圓等的晶圓研磨包含有雙面研磨及單面研磨的手法。其中，用以進行雙面研磨的裝置，具有於上定盤及下定盤貼附有研磨布(亦稱為研磨墊)，且於其間放入載體(亦稱為加工載體)的構造(例如專利文獻1、專利文獻2)。雙面研磨中，進一步為將晶圓準備於形成在載體的支承晶圓用的孔(孔洞)，自上定盤滴下研磨漿而進行研磨的構造。此處，使存在於研磨布間的載體旋轉而進行晶圓的雙面研磨。如此進行載體的旋轉的構造，通常為於上下定盤的內外周配置針柱，於該針柱間配置外周為齒輪形狀的載體而將載體旋轉。
圖11係說明以一般的雙面研磨裝置進行的晶圓的研磨的概略說明圖。如圖11所示，雙面研磨裝置用載體101，通常形成為較晶圓W薄的厚度，具備有用以將晶圓W支承於雙面研磨裝置120的上定盤108與下定盤109之間的指定位置的支承孔104。
晶圓W被插入於此支承孔104而被支承，晶圓W的上下表面以設置於上定盤108及下定盤109的相對向的面的研磨布110夾住。
此雙面研磨裝置用載體101，與太陽齒輪111及內齒輪112囓合，藉由太陽齒輪111的驅動旋轉而自轉且公轉。並且，藉由於研磨面供給研磨劑的同時使上定盤108及下定盤109互相為逆方向旋轉，而以貼附於上下定盤的研磨布110同時研磨晶圓W的雙面。
於如此的晶圓W的雙面研磨步驟中所使用的雙面研磨裝置用載體101以金屬製為主流。因此，為了保護晶圓W的周緣部不受金屬製的載體101所致的損傷，一般沿著形成於載體101的支承孔104的內周部安裝有樹脂製的插入件103。又載體101亦能夠形成有支承孔104以外的孔113。
一般而言，載體為將原料的板材雷射加工，進行在形成支承孔(晶圓準備孔)及捨棄孔的同時使外周為齒輪形狀的加工後，進行熱處理、研光及拋光加工，除去雷射加工時的殘留扭曲而製造。
但是，使用習知的雙面研磨裝置用載體的雙面研磨，具有晶圓的研磨量的差異為大，而有平坦度品質低落的狀況的問題。
〔先前技術文獻〕
［專利文獻］
［專利文獻1］日本特開2013-235898號公報
［專利文獻2］日本特開2011-025322號公報
〔發明欲解決的問題〕
如同上述，於雙面研磨裝置中，載體於上下的研磨布間旋轉。因此，與研磨對象的晶圓一起被研磨。此時，若是載體的翹曲大則與研磨布的接觸壓力將產生差異，同時加工中的晶圓的平坦度會惡化。這是由於晶圓的平坦度形狀控制手段的晶圓與載體厚度間的差距的控制產生錯亂。
鑒於上述問題點，本發明的目的在於提供能夠製造翹曲少的雙面研磨裝置用載體的載體的製造方法。
〔解決問題的技術手段〕
為了達成上述目的，本發明提供一種載體的製造方法，係用於製造一載體，該載體形成有一支承孔，被配設於研磨一晶圓的雙面的雙面研磨機中的貼附有研磨布的一上定盤及一下定盤之間，該支承孔為用於在研磨時支承被包夾於該上定盤及該下定盤間的該晶圓，其中該載體的製造方法包含：準備作為用於製造該載體的材料的一原料板材的步驟；於該原料板材形成該支承孔的步驟；以及將形成有該支承孔的該原料板材，以250μm以上的研光量進行研光加工的步驟。
本發明的載體的製造方法，由於在原料板材的研光加工中確保250μm以上的研光量，與習知之製造方法相比能夠將載體的殘留扭曲縮小。因此，藉由本發明，能夠製造翹曲少的雙面研磨裝置用載體。
此時，作為該原料板材，以使用金屬製的板材為佳。
藉由使用如此的金屬製的原料板材，能夠製造金屬製的載體。如此的載體能夠適合作為雙面研磨裝置用載體使用。
又該支承孔的形成以藉由雷射加工進行為佳。
如此，藉由雷射加工形成支承孔，藉此能夠簡單且精密地形成支承孔。又在藉由雷射加工形成支承孔的載體的製造方法中，能夠特別適合採用本發明。
又以進一步於至少該支承孔形成後，具有將該原料板材熱處理的步驟，以及於研光加工後，具有將該原料板材拋光的步驟為佳。
如此，藉由於載體的製造時除了研光以外更具有熱處理步驟及拋光步驟，能夠更加有效地進行載體的殘留扭曲除去。
又以進一步於至少形成該支承孔後，具有沿著形成於該原料板材的該支承孔的內周，將具有與被支承的該晶圓的周緣部接觸的內周面的環狀的插入件予以配置的步驟為佳。
如此，本發明中，能夠具有於支承孔配置插入件的步驟。又藉由於支承孔配置插入件，在晶圓的雙面研磨時，能夠更適當地進行藉由支承孔的晶圓的支承。
又以於至少該研光加工前，對該原料板材，在形成該支承孔以外的孔的同時將該原料板材的外周加工為齒輪狀為佳。
藉由如此加工原料板材，能夠對載體形成支承孔以外的孔，又能夠將載體外周加工為齒輪狀。具有如此形狀的載體，能夠適合使用於載體的雙面研磨。
又本發明提供一種晶圓的雙面研磨方法，係將藉由上述任一種的載體的製造方法所製造的載體配設於貼附有研磨布的上下定盤之間，將晶圓支承於形成於該載體的支承孔並且包夾於該上定盤及該下定盤之間而進行雙面研磨。
本發明中，如同上述，能夠製造翹曲少的雙面研磨裝置用載體。藉由使用如此翹曲少的載體將晶圓雙面研磨，能夠抑制晶圓研磨中的晶圓的研磨量的差異。
〔對照先前技術之功效〕
依據本發明的載體的製造方法，與習知之製造方法相比能夠將載體的殘留扭曲縮小。因此，藉由本發明，能夠製造翹曲少的雙面研磨裝置用載體。又藉由使用如此的翹曲少的載體將晶圓雙面研磨，能夠抑制晶圓研磨中晶圓的研磨量的差異。結果能夠使晶圓的平坦度品質提升。
如同前述，為了改善晶圓的平坦度，也期望載體的翹曲小。載體的翹曲，由於自載體原料的板材藉由雷射加工至載體形狀的切斷所產生的翹曲為大，過往於加工後，以藉由熱處理及研光除去加工殘留扭曲的步驟使其改善。但是，根據本案發明人等的研討，得知了習知的研光量(例如80μm)，並非能夠除去充分的加工殘留扭曲的研光量。能夠藉由將殘留加工扭曲盡可能除去以縮小載體的翹曲，又為了使殘留加工扭曲縮小，能夠以增加研光的加工量而除去殘留扭曲來應對。
為了解決如同上述的習知的問題，本案發明人等反覆精心研討，而完成了如下述的本發明。本發明為一種載體的製造方法，該載體係配置於研磨晶圓的雙面的雙面研磨裝置中，貼附有研磨布的上下定盤之間，該載體形成有用以將研磨時被包夾於上下定盤間的晶圓予以支承的支承孔。本發明中，至少具有以下的步驟。首先，準備用以製造載體的材料的原料板材(步驟a)。接著，於上述原料板材形成支承孔(步驟b)。接著將形成有支承孔的原料板材，以250μm以上的研光量進行研光加工(步驟c)。即本發明係為了製造載體翹曲少的載體而規定幾乎沒有加工殘留扭曲的研光量。
以下，關於本發明，雖作為實施形態之一例參照圖而詳細說明，但本發明並非限定於此。圖1係用以概略說明本發明的載體的製造流程及載體中的殘留損傷的變化的模式圖。
〔步驟a：原料板材〕
如同上述，於步驟a中，首先準備作為用以製造載體的材料的原料板材。如此的原料板材，以為金屬製的板材為佳。作為金屬亦能夠使用合金。具體而言，能夠使用鈦製或不鏽鋼(SUS)製的板材。原料板材通常藉由軋製等加工為板狀。此時，如圖1的(a)所示，加工扭曲殘留於原料板材11。圖中，將加工扭曲藉由直線顯示其模式。
〔步驟b：支承孔的形成〕
如同上述，於步驟b中，於原料板材形成支承孔(亦稱為晶圓準備孔)。此時，支承孔的形成以藉由雷射加工進行為佳。這是由於能夠簡單且精度良好地形成支承孔。但是，亦能夠應需求將雷射加工以外的方法取代雷射加工，或是加入於雷射加工而採用。
此時，以將原料板材幾乎加工為載體的形狀為佳。具體而言，例如能夠對於原料板材，形成支承孔以外的孔。所謂「支承孔以外的孔」，係指支承晶圓的孔以外的孔。能夠使此孔發揮作為於雙面研磨裝置中使研磨漿通過而供給的孔的功能。又藉由具有支承孔以外的孔能夠減少載體的加工扭曲的影響。藉此，能夠更有效地抑制載體的的翹曲。亦能夠如此於板材形成所謂「捨棄孔」。又能夠在形成支承孔的同時將原料板材的外周加工為齒輪形狀。如此的支承孔以外的孔的形成及板材外周的形狀加工，以與支承孔的形成同樣藉由雷射加工而進行為佳。
這些對原料板材的支承孔的形成、支承孔以外的孔的形成及外周的形狀加工，必須至少在研光加工前進行。
於步驟b中，如圖1的(b)所示，藉由支承孔等的形成，加工為載體形狀後的板材12的加工扭曲變大，且產生板材的翹曲。
〔步驟c：研光加工〕
如同上述，於步驟c中，將形成有支承孔及應需求所形成的支承孔以外的孔及外周的齒輪形狀的原料板材，以250μm以上的研光量進行研光加工。經過研光加工能夠得到圖1的(c)所示的載體13。本發明中，以此研光加工中以250μm以上的研光量加工為特徵。本發明中，由於將研光量確保為250μm以上的較習知大的量，因此如圖1的(c)所示，載體13中加工扭曲的殘留量減少。
〔其他步驟〕
本發明的載體的製造方法中，亦能夠包含熱處理，對支承孔的插入件的插入及拋光等其他步驟。包含有其他步驟的本發明的載體的製造方法的流程顯示於圖2。
如圖2的步驟S21、S22所示，準備原料板材，形成支承孔。這些的步驟S21、S22，分別與上述的步驟a、步驟b相同。本發明的載體的製造方法中，如圖2的步驟S23所示，能夠於至少形成支承孔(步驟S22、步驟b)後，具有將原料板材進行熱處理的步驟(S23)。藉由此熱處理步驟，能夠更加有效地進行載體的殘留扭曲的除去。
又能夠於至少形成支承孔(步驟S22、步驟b)後，具有沿著形成於該原料板材的該支承孔的內周將具有與被支承的晶圓的周緣部接觸的內周面的環狀的插入件予以配置的步驟(步驟S24)。另外，插入件能夠適當使用芳族聚醯胺樹脂等樹脂製之物。又作為插入件，能夠將預先形成為環狀之物沿支承孔的內周予以配置，亦能夠如專利文獻2所記載，將母材裝著於支承孔後，進行形成與所支承的晶圓的周緣部接觸的環狀的內周面的加工。插入件的配置(插入)步驟(步驟S24)，由於插入件通常為樹脂製，因此以於熱處理步驟(步驟S23)更為之後進行為佳。
進一步，亦能夠於研光加工(步驟S25、步驟c)後，進一步具有將原料板材拋光的步驟。藉由如此的拋光步驟(步驟S26)，能夠更加有效地進行載體的殘留扭曲的除去。
又本發明中研光加工的研光量以250μm以上即可，能夠追加上述步驟以外的必要的步驟。
如同上述，本發明中，在將原料板材進行研光加工時，以250μm以上的研光量來加工為特徵。相對於此，習知進行的載體的製造，例如將厚度850μm的原料板材雷射加工後進行熱處理，作為研光量以80μm為目標值進行研光加工。習知載體的翹曲的規格為150μm以下(若載體的翹曲為150μm以下則視為規格內而合格)。另外，載體的翹曲測定為將載體放置於基準石盤，藉由厚度儀測定位移。
如同上述由於本發明中需要250μm以上的研光量，原料板材必須要有適當的厚度。載體的厚度及原料板材的厚度，能夠應晶圓雙面研磨裝置中研磨的晶圓的厚度的規格等，分別適當設定。例如，能將原料板材的厚度設定為1100μm，將研光量設定為250μm。其他亦能夠應晶圓的厚度將原料板材的厚度設定為800μm以上且1400μm以下的範圍，使研光量的範圍為250μm以上。雖然使研光量為250μm以上便為足夠，但亦能夠為300μm以上，亦可為350μm以上。另一方面，研光量的範圍的上限雖無特別限定，但由於會造成材料浪費，能夠為例如500μm。
自節省載體材料的角度來看，以研光量少為佳，因此習知的研光量雖然為80μm等較小的值，但本發明的載體的製造方法中，由於上述的理由而使原料板材的研光量為250μm。
藉由本案發明人等的研討，得知依照以載體的厚度調整所進行的研光的加工量(研光量)的差異，加工載體的翹曲由於加工殘留扭曲有差異，該載體的翹曲影響晶圓研磨中的晶圓加工量(研磨量)的差異，而使平坦度品質降低。
雙面研磨所得的晶圓的平坦度品質，為藉由載體厚度與晶圓厚度的差距所控制。將此差距(載體厚度與晶圓厚度的差)與晶圓的平坦度的關係顯示於圖5。晶圓的平坦度以SFQR顯示。
SFQR為表面基準的區域平坦度指標，依各區域分別評估。SFQR為於半導體晶圓表面上決定任意尺寸(例如26mm×8mm)的方格，定義為以對此方格表面藉由最小平方法所求取的面作為基準面時，自此基準面的正及負的誤差範圍。又SFQRmax的值表示給予的晶圓上的各區域中SFQR的最大值。
如同上述，雙面研磨所得的晶圓的平坦度品質，為藉由載體厚度與晶圓厚度的差距所控制。但是，由於載體的翹曲，作為基準的載體厚度不均而自最佳的差距偏誤而晶圓外周部的平坦度則會惡化。如自圖5所知，若是偏離適當差距則晶圓的平坦度惡化。
近來一般所使用的載體，為例如研光量的目標值為80μm的產品，翹曲量為約85μm。這是由於雖然作為載體材料的原料板材的殘留加工扭曲中參差為大，並非為穩定的載體翹曲量，但由於出貨檢查將翹曲量為150μm以下之物接受為合格，因此翹曲量不會超過150μm。但是，即使是翹曲量85μm的載體，亦因近年來平坦度規格變嚴格，而必須要減少載體的翹曲量所致的平坦度惡化。
於圖9顯示用以簡略說明習知的載體的製造流程及載體中的殘留損傷的變化的模式圖。圖9的(a)、(b)所示的步驟中，與圖1的(a)、(b)所示的相同，準備原料板材51，進行形成支承孔等而加工為載體形狀後的板材52。由於習知的研光量為如80μm的少，如圖9的(c)所示加工扭曲亦殘留於載體53中。
〔晶圓的雙面研磨方法〕
能夠使用如同上述的本發明的製造方法所製造的載體將晶圓雙面研磨。具體而言，於貼附有研磨布的上下定盤間配設藉由本發明的載體的製造方法所製造的載體。接著，將晶圓支承於形成於該載體的支承孔，包夾於上下定盤之間而進行雙面研磨。
〔實施例〕
以下雖顯示本發明的實施例及比較例以更加具體說明本發明，但本發明並非限定於這些。
〔實施例、比較例〕
使用同一批次的原料板材改變研光量而調查載體的翹曲。結果如以下所示，確認到以250μm以上的研光量進行研光加工，藉此載體的翹曲量成為飽和狀態。如此，得知能夠藉由使載體為研光量為250μm以上以解決問題。
實施例及比較例的載體的製造，為與圖2相同的流程。準備原料板材(鈦製)(步驟S21)後，藉由雷射加工形成支承孔及支承孔以外的孔，並對外周進行齒輪形狀的加工(步驟S22)。之後，進行熱處理(步驟S23)、插入件插入(步驟S24)、研光加工(步驟S25)及拋光加工(步驟S26)，除去雷射加工時的殘留扭曲。使研光加工中的研光量為42.5μm(比較例1)、80μm(比較例2)、170μm(比較例3)、250μm(實施例1)、340μm(實施例2)、425μm(實施例3)、510μm(實施例4)。又調整原料板材的厚度以使製造的載體的厚度固定為775μm。
圖3顯示實施例1(研光量250μm)的載體的翹曲分布。翹曲量為38μm。圖10顯示比較例2(研光量80μm)的載體的翹曲分布。翹曲量為85μm。
使用各實施例及比較例所製造的載體進行半導體晶圓的雙面研磨。晶圓的雙面研磨加工條件及品質評價條件如以下所示。
研磨加工條件
裝置　　　　　：　不二越機械製雙面研磨機　　DSP-C70
加工晶圓　　　：　直徑300mm　P-品＜110＞
加工元件　　　：　研磨布　硬質發泡聚胺酯墊
研磨漿　NaOH基底膠體二氧化矽
加工負重　150g/cm2
加工旋轉　上定盤　-13.4rpm　　下定盤　35rpm
內齒輪旋轉　7rpm　　　太陽齒輪旋轉　25rpm
品質評價條件
裝置：　WaferSight2　KLA製平坦度測試儀
圖4係比較各實施例及比較例的載體的載體翹曲量的量表圖。可得知只要研光量在250μm以上則載體的翹曲的改善皆幾乎為飽和狀態。
為了比較實施例1與比較例2，於圖6顯示載體本身的翹曲量與研光量的差異的量表圖，而於圖7顯示載體間的翹曲量與研光量的差異的量表圖。由於改變載體研光量而減少載體的翹曲量變得可能，雙面研磨加工時準備的例如5片的載體間的差異變小。進一步載體本身的翹曲量變小，決定雙面研磨中晶圓的平坦度品質，載體厚度與晶圓厚度的差距控制的精度提升，晶圓外周部的平坦度變好。
於圖8顯示比較以實施例1及比較例2的載體進行晶圓加工時的晶圓的平坦度(SFQR(max)、區域26×8mm、最外周除外區域2mm)的量表圖。此為使用上述品質評價裝置而測定的結果。又將結果顯示於表1。
【表1】
藉由如同實施例1使研光量為250μm，相較於研光量為80μm的比較例2，更能夠改善晶圓的平坦度。
另外，本發明並不為前述實施例所限制。前述實施例為例示，具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想為實質相同的構成，且達成同樣作用效果者，皆包含於本發明的技術範圍。
11、51‧‧‧原料板材
12、52‧‧‧加工為載體形狀的板材
13、53‧‧‧載體
101‧‧‧載體
103‧‧‧插入件
104‧‧‧支承孔
108‧‧‧上定盤
109‧‧‧下定盤
110‧‧‧研磨布
111‧‧‧太陽齒輪
112‧‧‧內齒輪
113‧‧‧支承孔以外的孔
120‧‧‧雙面研磨裝置
W‧‧‧晶圓
圖1係用以概略說明本發明的載體的製造流程及載體中的殘留損傷的變化的模式圖。
圖2係顯示本發明的載體的製造方法的流程的流程圖。
圖3係顯示測定本發明的載體的翹曲的結果圖(實施例1)。
圖4係顯示實施例及比較例中所得的載體的研光量與翹曲量的關係的量表圖。
圖5係顯示差距(載體厚度與晶圓厚度的差)與晶圓平坦度的關係的量表圖。
圖6係顯示載體本身的翹曲量與研光量的差異的量表圖。
圖7係顯示載體間的翹曲量與研光量的差異的量表圖。
圖8係比較以實施例1及比較例2的載體進行晶圓加工時的晶圓的平坦度的量表圖。
圖9係用以簡略說明習知的載體的製造流程及載體中的殘留損傷的變化的模式圖。
圖10係顯示習知的載體的翹曲的測定結果的影像(比較例2)。
圖11係說明使用一般所用的雙面研磨裝置的晶圓的研磨的概略說明圖。

Claims (15)

  1. 一種載體的製造方法，係用於製造一載體，該載體形成有一支承孔，被配設於研磨一晶圓的雙面的雙面研磨機中的貼附有研磨布的一上定盤及一下定盤之間，該支承孔為用於在研磨時支承被包夾於該上定盤及該下定盤間的該晶圓，其中該載體的製造方法包含： 準備作為用於製造該載體的材料的一原料板材的步驟； 於該原料板材形成該支承孔的步驟；以及 將形成有該支承孔的該原料板材，以250μm以上的研光量進行研光加工的步驟。
  2. 如請求項1所述的載體的製造方法，其中作為該原料板材，使用金屬製的板材。
  3. 如請求項1所述的載體的製造方法，其中該支承孔的形成為藉由雷射加工以進行。
  4. 如請求項2所述的載體的製造方法，其中該支承孔的形成為藉由雷射加工以進行。
  5. 如請求項1所述的載體的製造方法，其中進一步於至少該支承孔形成後，具有將該原料板材熱處理的步驟，以及於研光加工後，具有將該原料板材拋光的步驟。
  6. 如請求項2所述的載體的製造方法，其中進一步於至少該支承孔形成後，具有將該原料板材熱處理的步驟，以及於研光加工後，具有將該原料板材拋光的步驟。
  7. 如請求項3所述的載體的製造方法，其中進一步於至少該支承孔形成後，具有將該原料板材熱處理的步驟，以及於研光加工後，具有將該原料板材拋光的步驟。
  8. 如請求項4所述的載體的製造方法，其中進一步於至少該支承孔形成後，具有將該原料板材熱處理的步驟，以及於研光加工後，具有將該原料板材拋光的步驟。
  9. 如請求項1至8中任一項所述的載體的製造方法，其中進一步於至少形成該支承孔後，具有沿著形成於該原料板材的該支承孔的內周，將具有與被支承的該晶圓的周緣部接觸的內周面的環狀的插入件予以配置的步驟。
  10. 如請求項1至8中任一項所述的載體的製造方法，其中於至少該研光加工前，對該原料板材，在形成該支承孔以外的孔的同時將該原料板材的外周加工為齒輪狀。
  11. 如請求項9所述的載體的製造方法，其中於至少該研光加工前，對該原料板材，在形成該支承孔以外的孔的同時將該原料板材的外周加工為齒輪狀。
  12. 一種晶圓的雙面研磨方法，係將藉由請求項1至8中任一項所述的載體的製造方法所製造的一載體配設於貼附有研磨布的一上定盤及一下定盤之間，將一晶圓支承於形成於該載體的支承孔並且包夾於該上定盤及該下定盤之間而進行雙面研磨。
  13. 一種晶圓的雙面研磨方法，係將藉由請求項9所述的載體的製造方法所製造的一載體配設於貼附有研磨布的一上定盤及一下定盤之間，將一晶圓支承於形成於該載體的支承孔並且包夾於該上定盤及該下定盤之間而進行雙面研磨。
  14. 一種晶圓的雙面研磨方法，係將藉由請求項10所述的載體的製造方法所製造的一載體配設於貼附有研磨布的一上定盤及一下定盤之間，將一晶圓支承於形成於該載體的支承孔並且包夾於該上定盤及該下定盤之間而進行雙面研磨。
  15. 一種晶圓的雙面研磨方法，係將藉由請求項11所述的載體的製造方法所製造的一載體配設於貼附有研磨布的一上定盤及一下定盤之間，將一晶圓支承於形成於該載體的支承孔並且包夾於該上定盤及該下定盤之間而進行雙面研磨。
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