TW202045303A - 雙面研磨裝置用載具及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係提供一種雙面研磨裝置用載具及其製造方法，其嵌入構件在上下方向上的結合強度高，可以防止位移或脫落，並在形成嵌入構件時抑制嵌入構件相對於載具主體之位移。本發明提供一種雙面研磨裝置用載具，係在對半導體晶圓進行雙面研磨之雙面研磨裝置，配設於分別貼附有研磨布的上下磨盤之間，而於研磨之際，將被夾在該上下磨盤之間的該半導體晶圓固持住；該雙面研磨裝置用載具，具有：載具主體，係金屬製，有形成用以固持該半導體晶圓的固持孔；以及嵌入構件，係樹脂製，配置成與該固持孔的內周面相接；與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Ra，係1.0μm以上。

Description

雙面研磨裝置用載具及其製造方法
本發明係有關於半導體晶圓(於下文中，亦會簡稱為「晶圓」)之雙面研磨裝置用載具及其製造方法。
雙面研磨裝置，通常使用所謂四向式，其具備貼附有不織布或氨基甲酸酯發泡體等所構成之研磨布的上磨盤及下磨盤，且具有分別於中心部配置太陽齒輪、於外周部配置內齒輪的行星齒輪構造。在要研磨晶圓時，會將晶圓插入形成於載具的晶圓固持孔(於下文中，亦會簡稱為「固持孔」)之內部而加以固持。從上磨盤側對晶圓供給研磨漿料，再使上下磨盤旋轉，並一邊以上磨盤與下磨盤之相向的研磨布推壓著晶圓的正反兩面，一邊藉由使載具在太陽齒輪與內齒輪之間進行自轉公轉運動，而可以同時研磨各晶圓的兩面。
具有用以固持晶圓之固持孔的雙面研磨裝置用載具主體，係以SK鋼或不鏽鋼、鈦等等的金屬製載具為主流。若使晶圓的外周部與金屬製的載具直接接觸，則有在晶圓產生破裂及損傷之虞。有鑑於此，為了保護晶圓外周部，在載具之晶圓固持孔的內周部，具有被稱為嵌入構件的樹脂製環狀物。此嵌入構件之樹脂，係以套合進行的黏接加工、或射出成型而形成。由於嵌入構件係與晶圓的外周部相接，所以在晶圓之邊緣形狀的塑造上，就顯得很重要。
關於此嵌入構件，在形成嵌入構件時或晶圓加工時、以及於載具搬運時，為了防止嵌入構件位移或脫落，有的會使嵌入構件的外周部與載具之固持孔的內周部，以楔形來嵌合。於先行技術中，已有文獻揭露藉由在載具端面(固持孔的內周面)施作凹槽加工或突出加工、傾斜加工，以防止上下方向之位移或脫落(參照專利文獻1-5)。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-18708號公報 [專利文獻2]日本特開2009-012086號公報 [專利文獻3]日本特開2003-109925號公報 [專利文獻4]日本專利第4605564號 [專利文獻5]日本特開2010-179375號公報
[發明所欲解決的問題]
為防止嵌入件之位移或脫落而使嵌入構件與載具主體的接合部以楔形來嵌合，對於嵌入構件在上下之位移或脫落，效果較少，而有提升上下方向之黏接強度的需求。再者，在使載具主體之固持孔的內周面之角度相對於載具主體的主面呈傾斜的錐形的情況下，在使用當中，嵌入構件會沿著錐形位移；或是於形成嵌入構件時，有時也會有嵌入構件相對於載具主體而以上下位移之狀態而形成的情形。
在此，針對習知之雙面研磨裝置用載具的問題點，參照圖4的剖面圖，進行說明。於此例，習知的載具101，相對於載具主體102的主面106，固持孔103的內周面104之角度，稍微傾斜而呈錐形。於習知技術品中，如圖4般，於形成嵌入構件105時，會有嵌入構件105上下位移而形成、或是在使用時以上下位移了的狀態進行研磨的情形。
本發明係有鑑於前述之問題而研發，其目的在於提供一種雙面研磨裝置用載具及其製造方法，其嵌入構件在上下方向上的結合強度高，可以防止位移或脫落，並在形成嵌入構件時抑制嵌入構件相對於載具主體之位移。 [解決問題之技術手段]
為了達成上述目的，本發明提供一種雙面研磨裝置用載具，係在對半導體晶圓進行雙面研磨之雙面研磨裝置，配設於分別貼附有研磨布的上下磨盤之間，而於研磨之際，將被夾在該上下磨盤之間的該半導體晶圓固持住；該雙面研磨裝置用載具，具有： 載具主體，係金屬製，有形成用以固持該半導體晶圓的固持孔；以及嵌入構件，係樹脂製，配置成與該固持孔的內周面相接； 與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Ra，係1.0μm以上。
如此這般，藉由使得載具主體之固持孔的內周面之表面粗度較粗，使表面粗度Ra(JIS規格的算術平均粗度)達1.0μm以上，而可以提升載具主體與嵌入構件之結合強度，於形成嵌入構件時或晶圓研磨時等，可以抑制嵌入構件在上下方向之位移。
再者，亦可使與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Rz，係5.0μm以上。
如此這般，若更進一步地使表面粗度Rz(JIS規格的最大高度粗度)達5.0μm以上，則可更加抑制嵌入構件在上下方向之位移。
再者，亦可使與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面，係垂直於該載具主體的主面。
如此這般，若固持孔的內周面之角度相對於載具主體的主面呈垂直，則相較於錐形的情形，可以更加防止嵌入構件的位置偏向、或位移至載具主體之上下中的任一方。
再者，前述嵌入構件， 可以係由經過射出成型之嵌入件材料所構成； 或者，係由嵌入件材料、以及在該嵌入件材料和該固持孔的內周面之間的黏接層所構成。
如此這般，本發明的雙面研磨裝置，不論嵌入構件是經過嵌入件材料之射出成型而成、或是由嵌入件材料與黏接層所構成，皆能適用，可以抑制嵌入構件之位移。
再者本發明提供一種雙面研磨裝置用載具之製造方法，該雙面研磨裝置用載具，係在對半導體晶圓進行雙面研磨之雙面研磨裝置，配設於分別貼附有研磨布的上下磨盤之間，而於研磨之際，將被夾在該上下磨盤之間的該半導體晶圓固持住；該雙面研磨裝置用載具之製造方法，具有以下步驟： 在金屬製之載具主體形成用以固持該半導體晶圓的固持孔的步驟；以及形成與該固持孔的內周面相接的嵌入構件的步驟； 使得將會與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Ra，係1.0μm以上，再形成該嵌入構件。
這樣一來，可以得到一種雙面研磨裝置用載具，其載具主體與嵌入構件的結合強度會提升，而於形成嵌入構件時或晶圓研磨時等，可以抑制嵌入構件在上下方向之位移。
此時，亦可使得將會與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Rz，係5.0μm以上，再形成該嵌入構件。
這樣一來，可以更加抑制嵌入構件在上下方向之位移。
再者，亦可使得將會與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面，垂直於該載具主體的主面，再形成該嵌入構件。
這樣一來，相較於錐形的情形，可以更加防止嵌入構件偏向載具主體之上下中的任一方位移。
再者，亦可使得該嵌入構件，藉由嵌入件材料之射出成型而形成；或者，藉由使用了黏接劑之嵌入件材料的黏接加工而形成。
如此這般，本發明的雙面研磨裝置用載具之製造方法，關於嵌入構件之形成，不論是藉由嵌入件材料之射出成型、或是黏接加工，皆能適用，可以抑制嵌入構件之位移。 [發明之效果]
若藉由本發明的雙面研磨裝置用載具及其製造方法，可以謀求載具主體與嵌入構件的結合強度之提升，而於形成嵌入構件時或晶圓研磨時等，可以抑制嵌入構件在上下方向產生位移的情形。
以下，針對本發明，參照圖式以說明實施形態，但本發明並不限定於此。 圖1係本發明的雙面研磨裝置用載具(於下文中，亦會簡稱為「載具」)的俯視圖。再者，於圖2繪示該載具的剖面圖。 本發明的載具1，如圖1所示，具有：載具主體2，係金屬製，有形成固持晶圓的固持孔3；以及嵌入構件5，係樹脂製，與此固持孔3的內周面4相接而配置。
在此，就載具主體2的材質而言，可舉例如SK鋼或不鏽鋼、鈦等等。 再者，嵌入構件5的樹脂(嵌入件材料7)，則可使用環氧或乙烯、聚苯乙烯、丙烯醯基、聚醯胺(尼龍)、聚醯亞胺、聚縮醛、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、環烯烴、氟(鐵弗龍(註冊商標))等等所構成之樹脂。
然後，於本發明的載具1，固持孔3的內周面4之表面粗度Ra為1.0μm以上。若為此種內周面4，載具主體2與嵌入構件5的結合強度會比習知技術品更高。由於該等之結合強度高，所以不只是在形成嵌入構件時，還有在研磨晶圓時、載具搬運時等等各種情況下，都可以抑制嵌入構件5相對於固持孔3的內周面4在上下方向(垂直於載具主體2的主面6的方向)之位移。由於嵌入構件5在晶圓研磨時係與晶圓相接，所以在晶圓之邊緣形狀的形成上，抑制上述位移乃一項要事。故而，可有效抑制此位移之本發明的載具1，極有意義。 又，內周面4之Ra的上限值，並無特別限定。雖然越粗則與嵌入構件5間的結合強度會越高，但只要有5μm就夠了。
再者，除了Ra要滿足上述條件以外，內周面4的表面粗度Rz達到5.0μm以上較佳。若為此種物品，則更加可以抑制嵌入構件5在上下方向的位移。 又，內周面4之Rz的上限值，並無特別限定。雖然越粗則與嵌入構件5間的結合強度會越高，但只要有20μm就夠了。
再者，內周面4相對於載具主體2的主面6的角度，較佳係垂直。如上所述，只要至少內周面4的表面粗度Ra在1.0μm以上，則即使內周面4係錐形，仍可較習知技術更為充分地抑制嵌入構件5的位移。不過，若係垂直於載具主體2的主面6，則可以比起錐形的情況更為有效地抑制位移。
又，嵌入構件5，例如可以係由經過射出成型的嵌入件材料7所構成。能以前述種類的樹脂，直接對載具主體2之固持孔3的內周面4射出以成型而得。又，於圖1，係繪示此經過射出成型的例子。
再者，關於嵌入構件5之另一例，繪示於圖3。圖3係本發明的雙面研磨裝置用載具之另一例的俯視圖。如本例的載具1A所示，嵌入構件5，係由嵌入件材料7及黏接層8所構成。黏接層8，係位於內周面4與嵌入件材料7之間，而將這兩者加以結合。黏接劑的種類並無特別限定，例如可舉出環氧黏接劑等等。 不論是固持孔3的內周面4與嵌入件材料7係經過射出成型而結合者，或是透過黏接層8而結合者，本發明皆可適用，而可以抑制嵌入構件5(嵌入件材料7)在上下方向之位移。
接著，針對具備上述本發明之雙面研磨裝置用載具1的雙面研磨裝置，進行說明。 圖5係具備本發明之雙面研磨裝置用載具的雙面研磨裝置之一例的縱剖面圖，圖6係俯視觀察下的雙面研磨裝置的內部構造圖。 如圖5、6所示，具備1個以上之載具1(在此係3個)的雙面研磨裝置11，具備上下相向設置之下磨盤12與上磨盤13；在各磨盤12、13的相向面側，分別貼附有研磨布14。 再者，於上磨盤13的上部，設有漿料孔15，對上磨盤13與下磨盤12之間供給漿料。 又，如圖5、6所示，在上磨盤13與下磨盤12之間的中心部設有太陽齒輪16，在周緣部設有內齒輪17，而為四向式的雙面研磨裝置。
然後，太陽齒輪16及內齒輪17的各輪齒(未圖示)，嚙合著載具1的外周齒(未圖示)；而隨著上磨盤13及下磨盤12被未圖示之驅動源旋轉，載具1一方面會自轉，一方面會繞著太陽齒輪16公轉。 又，在對半導體晶圓W進行雙面研磨之際，晶圓W係以載具1的固持孔3所固持；藉由上下磨盤12、13之旋轉，固持著晶圓W的載具1會自轉公轉，而藉由上下旳研磨布14，使得晶圓W的雙面同時受到研磨。又，於研磨時，會由漿料孔15供給漿料。
接著，針對本發明的雙面研磨裝置用載具1之製造方法，進行說明。 首先，在用作載具主體2而準備之金屬板加工，而形成固持孔3。加工方法並無特別限定，例如能以雷射加工、切削加工、起槽加工、銑床加工、線切割放電加工法等等來加工。 此時，要加工以使得固持孔3的內周面4之表面粗度Ra達到1.0μm以上。關於使得內周面4的表面粗度變粗的方法，亦無限定，但除了藉由上述加工條件來調整以外，亦可藉由額外加工而使其更粗糙。例如，亦可係以線切割放電加工法先行形成固持孔3後，再實施起槽加工以作為額外加工，來對固持孔3的內周面4之表面粗度進行調整。更佳係加工到使得內周面4的表面粗度Rz達到5.0μm以上。 再者，於固持孔3的加工之際，雖可加工成使其內周面4相對於載具主體2的主面6呈斜向傾斜(錐形)，但加工成垂直更佳。
如此這般，至少將固持孔3的內周面4之表面粗度Ra加工成上述數值範圍，再形成與此粗糙之內周面4相接的嵌入構件5。於本發明的製造方法，由於會在形成得很粗糙之內周面4，形成嵌入構件5，所以可以使得內周面4與嵌入構件5間的結合強度提高。其結果，可以抑制嵌入構件5在上下方向之位移。再者，除了調整Ra以外，藉由如上所述地進行Rz之調整、相對於載具主體2的主面6的形成角度之調整，就可以更加有效地抑制上述位移。
嵌入構件5的形成方法本身並無特別限定，例如能直接對粗糙之內周面4進行嵌入件材料7的射出成型。或者，亦可使用黏接劑，而藉由黏接加工，以使得要嵌合於固持孔3之嵌入件材料7，形成於內周面4。 不論是以何種方法形成，皆可抑制上述位移。 [實施例]
以下，揭示本發明之實施例及比較例，更具體地說明本發明，但本發明並不限定於此。 (實施例1-8，比較例1-2) 作為比較例1、2，係準備了固持孔的內周面藉由雷射加工而為錐形、表面粗度為較低水準(Ra皆不及1.0μm)的載具主體。 於實施例1-6、8，則分別準備了固持孔的內周面藉由線切割放電加工法而加工成垂直、且藉由起槽加工所進行之額外加工而使得表面粗度達到較高水準(Ra皆達到1.0μm以上)的載具主體。再者，於實施例7，則準備了除了固持孔的內周面為錐形以外皆相同於實施例1的載具主體。 這些載具主體的材質皆為鈦。
以射出成型或黏接加工而對這些載具主體形成嵌入構件。於射出成型，係使用環烯烴共聚物以作為嵌入件材料。再者，於黏接加工，係以環氧黏接劑來黏接玻璃環氧樹脂製嵌入件材料。
固持孔的內周面之表面粗度測定及嵌入構件的位移之確認，係以三豐儀器股份有限公司製的表面粗度測定機SURFTEST來實施。 再者，關於形成嵌入構件後的嵌入件材料之黏接強度，係以怡馬達股份有限公司製的測力計，測定剝離強度。 於表1(射出成型之情況)、表2(黏接加工之情況)列示：各水準之表面粗度Ra、Rz，及垂直、錐形的分類，剝離強度，嵌入件材料的位移量。又，於射出成型係以比較例1的數值、於黏接加工係以比較例2的數值而將剝離強度及嵌入件材料的位移量予以標準化，亦一併予以列示。 又，於圖7、8，繪示射出成型之情況下的剝離強度、嵌入件材料的位移量之圖表。再者，於圖9、10，繪示黏接加工之情況下的剝離強度、嵌入件材料的位移量之圖表。
[表1]
  實施例1 實施例2 實施例3 實施例7 比較例1
垂直/錐形 垂直 錐形
Ra(μm) 3.3 2 1.1 1.2 0.4
Rz(μm) 15.7 10.3 6.6 5.5 2.7
剝離強度(N) 35.1 29.5 26.8 22.2 15.0
嵌入件材料的位移量(μm) 0.9 1.8 2.2 2.9 5.3
規格化後的剝離強度 2.3 2.0 1.8 1.5 1.0
規格化後的嵌入件材料的位移量 0.2 0.3 0.4 0.5 1.0
[表2]
  實施例4 實施例5 實施例6 實施例8 比較例2
垂直/錐形 垂直 錐形
Ra(μm) 3.9 2.3 1.0 1.3 0.4
Rz(μm) 17.8 11.3 8.5 5.0 3.4
剝離強度(N) 48.1 42.2 38.3 39.1 21.6
嵌入件材料的位移量(μm) 0.9 1.2 1.3 1.5 2.7
規格化後的剝離強度 2.2 2.0 1.8 1.8 1.0
規格化後的嵌入件材料的位移量 0.3 0.4 0.5 0.5 1.0
於經過射出成型之嵌入構件形成的情形，如表1、圖7、8所示，相較於代表習知技術品的比較例，其嵌入件材料的剝離強度提升了約1.5～2.3倍，嵌入件材料的位移量也能抑制約50～80%。 於經過黏接加工之嵌入構件形成亦同，如表2、圖9、10所示，剝離強度提升了約1.8～2.2倍，嵌入件材料的位移量也能抑制約50～70%。 再者，比較各實施例可得知，基本上表面粗度越大，剝離強度就越大，位移量就越小。更進一步地，比較表面粗度大致為同等程度的實施例3、7可得知，比起固持孔的內周面為錐形者，垂直者更不易位移。 從以上證得，藉由本發明，可以防止嵌入件材料從載具主體脫落、以及抑制位移。
又，本發明並不限定於上述實施形態。上述實施形態係例示，只要具有實質上與記載於本發明之專利申請範圍的技術思想相同之構成、可發揮相同作用效果者，不論係何種物品，皆包含在本發明的技術範圍內。
1:本發明的雙面研磨裝置用載具 1A:本發明的雙面研磨裝置用載具 2:載具主體 3:固持孔 4:固持孔的內周面 5:嵌入構件 6:載具主體的主面 7:嵌入件材料 8:黏接層 11:雙面研磨裝置 12:下磨盤 13:上磨盤 14:研磨布 15:漿料孔 16:太陽齒輪 17:內齒輪 101:習知的載具 102:載具主體 103:固持孔 104:固持孔的內周面 105:嵌入構件 106:載具主體的主面 W:半導體晶圓
[圖1]繪示本發明的雙面研磨裝置用載具之一例的俯視圖。 [圖2]繪示本發明的雙面研磨裝置用載具之一例的剖面圖。 [圖3]繪示本發明的雙面研磨裝置用載具之另一例的俯視圖。 [圖4]繪示習知之雙面研磨裝置用載具之一例的剖面圖。 [圖5]繪示雙面研磨裝置之一例的縱剖面圖。 [圖6]俯視觀察下之雙面研磨裝置的內部構造圖。 [圖7]繪示實施例1-3、7、比較例1之射出成型的情況下的剝離強度之測定結果。 [圖8]繪示實施例1-3、7、比較例1之射出成型的情況下的嵌入件材料之位移量的測定結果。 [圖9]繪示實施例4-6、8、比較例2之黏接加工的情況下的剝離強度之測定結果。 [圖10]繪示實施例4-6、8、比較例2之黏接加工的情況下的嵌入件材料之位移量的測定結果。
2:載具主體
3:固持孔
4:固持孔的內周面
5:嵌入構件
6:載具主體的主面
7:嵌入件材料

Claims (10)

  1. 一種雙面研磨裝置用載具，係在對半導體晶圓進行雙面研磨之雙面研磨裝置中，配設於分別貼附有研磨布的上下磨盤之間，而於研磨之際，將被夾在該上下磨盤之間的該半導體晶圓固持住；該雙面研磨裝置用載具，包括： 載具主體，係金屬製，形成有用以固持該半導體晶圓的固持孔；及 嵌入構件，係樹脂製，與該固持孔的內周面相接而配置； 與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Ra，係1.0μm以上。
  2. 如請求項1之雙面研磨裝置用載具，其中， 與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Rz，係5.0μm以上。
  3. 如請求項1之雙面研磨裝置用載具，其中， 與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面，係垂直於該載具主體的主面。
  4. 如請求項2之雙面研磨裝置用載具，其中， 與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面，係垂直於該載具主體的主面。
  5. 如請求項1至4項中任一項之雙面研磨裝置用載具，其中， 該嵌入構件， 係由經過射出成型之嵌入件材料所構成； 或者，係由嵌入件材料、以及在該嵌入件材料和該固持孔的內周面之間的黏接層所構成。
  6. 一種雙面研磨裝置用載具之製造方法，該雙面研磨裝置用載具，係在對半導體晶圓進行雙面研磨之雙面研磨裝置中，配設於分別貼附有研磨布的上下磨盤之間，而於研磨之際，將被夾在該上下磨盤之間的該半導體晶圓固持住； 該雙面研磨裝置用載具之製造方法係： 在金屬製之載具主體形成用以固持該半導體晶圓的固持孔；且 在與該固持孔的內周面相接而形成嵌入構件時，使得將會與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Ra為1.0μm以上，再形成該嵌入構件。
  7. 如請求項6之雙面研磨裝置用載具之製造方法，其中， 使得將會與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面之表面粗度Rz為5.0μm以上，再形成該嵌入構件。
  8. 如請求項6之雙面研磨裝置用載具之製造方法，其中， 使得將會與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面，垂直於該載具主體的主面，再形成該嵌入構件。
  9. 如請求項7之雙面研磨裝置用載具之製造方法，其中， 使得將會與該嵌入構件相接之該固持孔的內周面，垂直於該載具主體的主面，再形成該嵌入構件。
  10. 如請求項6至9項中任一項之雙面研磨裝置用載具之製造方法，其中， 使得該嵌入構件，藉由嵌入件材料之射出成型而形成；或藉由使用了黏接劑之嵌入件材料的黏接加工而形成。
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