TW387110B - Wafer holding jig - Google Patents

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A7 __B7 五、發明説明1() 發明背景 發明範菌 ' 本發明與一種改良的晶圓支持架有關，當晶圓被硏磨 或拋光時，該支持架真空支持半導體晶圓。 相關技術說明一 習用上1當晶圓’如砂晶圓或碑化嫁晶圓，被硏磨或 拋光時’ _由微粒燒·結體所形成之晶圓支持架因具有高_強度 且不因機械加工的壓力而變形，被使用於晶圓表面精確的 機械加工，使晶圓表面成爲高度平坦的表面。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 而且，有一種習知的支持架，該種支持架有數個不同 特性的區域。如圖5所示，該支持架5 1中，用來支持晶 圓W的晶圓支持表面由多孔性微粒燒結體5 2所形成，且 非多孔性微粒燒結體5 3圍繞多孔性微粒燒結體5 2。多 孔性微粒燒結體5 2以某種製程所製，其中，燒結微粒， 使得結果的燒成體成爲多孔性。非多孔性微粒燒結體5 3 以某種製程所製，其中，燒結微粒，使得結果的燒成體成 爲緻密或非多孔性。排氣道5 4與多孔性微粒燒結體5 2 相連接。利用排氣方式經由排氣道5 4，晶圓W被以真空 方式支持。於此支持架中，爲了界定真空區域，多孔性微 粒燒結體5 2的外直徑通常較晶圓W的直徑爲小，所以真 空區域由外部的非多孔性微粒燒結體5 3及晶圓W所組成 〇 通常，即使當支持架的支持表面是平坦的，若晶圓及 -4- (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（.CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明2() 支持架的支持表面間有如灰塵之外來物質時，以支持架支 持的晶圓會形變。這成爲機械加工精確度劣化的原因。 於上述真空式晶圓支持架的情形下，沒有問題發生， 因爲多孔性微粒燒結體5 2及晶圓W間的灰塵，經由多孔 性微粒燒結體5 2表面的孔隙吸入。然而，因爲非多孔性 微粒燒結體5 3支持晶圓之外圍部分，非多孔性微粒燒結 體5 3及晶圓W之間的灰塵未被吸入，晶圓w可能以形變 的狀態被支持。 當形變狀態的晶圓被機械加工時，晶圓表面的平坦度 會劣化。 再者，多孔性微粒燒結體5 2支持的晶圓部分與非多 孔性微粒燒結體5 3支持的晶圓部分，因爲機械加工壓力 造成的晶圓W形變的數量不同。因爲多孔性微粒燒結體 5 2支持的晶圓部分之由負載引起的形變量大於非多孔性 微粒燒結體5 3支持的晶圓部分之形變量，中央部分機械 加工之原料移除（由機械加工移除的材料量）變得較小。 因此，機械加工過的晶圓有不夠平坦的問題，其中，晶圓 中央部分的厚度厚於晶圓的其餘部分。 因此’對於避免機械加工精確性劣化的技術有強烈的 需要’該種機械加工精確性的劣化有可能另外由灰塵的沾 染或類似物引起的晶圓形變造成，或由進行機械加工時產 生形變的不平坦所造成。 發明槪要 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - ----Λ-----裝------訂------"線 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明3() 由於上述的缺點構思本發明。本發明的一個目的在提 出一種晶圓支持架，該支持架可避免機械加工精確性的劣 化，該種機械加工精確性的劣化有可能另由灰_或_似 物的沾染引起的晶圓形變所造成，或進行機械扭Li.i寺產生 形屢典不爷坦-所造成。 爲了達到上述目的，本發明提出一種晶画支持架，該 晶圓支持架具有多孔性支持表面，當晶圓被硏磨或拋光時 ，該支持架用來真空支持半導體晶圓。支持表面中央區域 的孔隙度較外部區域爲大，支持表面的外部區域圍繞.中央 區域，且中央區域的外直徑較晶圓的直徑爲小，而外部區 域的外直徑較晶圓的直徑爲大。 因爲爲了以多孔性表面支持整個晶圓，外部區域的外 直徑大於晶圓的直徑，可抑屬施加壓力時晶圓形變量的不 一致。另外，因爲如灰塵之外來物質容易於多孔性表面經 由孔隙被吸入，晶圓變得不容易形變。 而且，因爲中央區域的外直徑小於晶圓的直徑，中央 區域可被用來當成真空區域。 較佳的是，排氣道與中央區域連接，不與外部區域連 接。 因爲排氣道只與中央區域連接，中央區域有大的孔隙 度，且排氣利用排氣道進行，真空區域的、真空度可被增—如 以改進支持的性能。 較佳的是，中央區域孔隙的平均直徑爲6 〇 - 3 0 0 微米’且外部區域孔隙的平均直徑爲2 - 5 0微米。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐] -6 - - ---Π------裝------訂-------線 - (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明4() 中央區域孔隙的平均直徑設於6 0 — 3 0 0微米的範 圍的原因是，若中央區域孔隙的平均直徑落在6 0 -3 0 0微米的範圍內，中央區域的孔隙可提供吸入灰塵或 類似物的高效能及可靠的排氣性。外部區域孔隙的平均直 徑設於2 - 5 0微米的範圍的原因是，若外部區域孔隙的 平均直徑落在2 - 5 0微米的範圍內，外部區域可以可靠 的界定出真空區域，以及可以避免機械加工中造成平坦度 的缺點。即，若外部區域孔隙的平均直徑設於5 0微米或 更大，無法可靠的界定出真空區域，導致支持力的降低： 且若外部區域孔隙的平均直徑設於2微米或更小，增加平 坦度的失敗。 較佳的是，中央區域的外直徑爲晶圓直徑的5 0 -9 9 %，且外部區域的外直徑爲晶圓直徑的1 0 0 — 2 0 0 %。 當中央區域的外直徑設於上述範圍內時，可得到滿意 的真空支持性能。當中央區域的外直徑設於上述範圍內時 ，可避免不合理的增加支持架的尺寸。 本發明中，晶圓支持架的支持表面分爲中央區域及外 部區域；中央區域的孔隙度較外部區域的孔隙度爲大；且 中央區域的外直徑較被支持的晶圓的直徑爲小，而外部區 域的外直徑較晶圓的直徑爲大。因此，整個晶圓哥裤多孔 性表面支持，及可JL制進j?機轉加工晶圓形變量的 不一致。.另外. . .，可I黑.多4L性.裘通由孔隙吸入如灰塵之 外來^物·要。因爲不_ 一致的形變及沾染生速物質造成的不利 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^7~~ ”------@-批衣------1T-----!)/0 一 (諳先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明5() 影響可被減少，晶圓變得不容易形變.，導致機械加工精確 性的增加。 . 再者，避免外來物質附著的氣式淨化設備及淸潔支持 架的系統因爲變得沒有必要使用，可以簡化整個設備。 圖式簡要說明 圖1爲依照本發明之晶圓支持孥之直立截面圖； 圖2爲說明圖式，顯示依照本發明之晶圓支持架使用 於拋光過程中的情形； 圖3爲說明圖式，顯示依照本發明之晶圓支持架使用 於硏磨過程中的情形； 圖4之圖式顯示硏磨測試的結果，其中，使甩本發明 之晶圓支持架之以硏磨過程硏磨之晶圓形狀與使用習用晶 圓支持架之以硏磨過程硏磨的晶圓相比較；以及 圖5爲習用晶圓支持架之直立截面圖。 主要元件對照表 ' 5 1 支持架· 52 多孔性微粒燒結體 53 非多孔性微粒燒結體 5 4 排氣道 1 晶圓支持架 2 第一多孔性微粒燒結體 3 第二多孔性微粒燒結體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---裝------訂--- f A7 ________B7 五、發明説明6() 4 非多孔性燒結體 5 排氣道 6 拋光頭 8 拋光墊 7 抛光台 10 硏磨頭 11 硏磨石 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 較佳實施例說明 將參考圖示詳細說明本發明之較佳實施例。 依照本發明之晶圓支持架用來支持如矽晶圓或·砷化鎵 晶圓之易脆晶圓，而晶圓的表面被硏磨或拋光。設計晶圓 支持架，經由精確的支持晶圓，改進晶圓的平坦度。 即，如圖1所示，依照本發明之晶圓支持架1的支持 表面分爲依次從支持表面的中央至外部之同心圓環狀區域 A，B，C。區域A，B及C分別由第一多孔微粒燒結體 2，第二多孔微粒燒結體3，及非多孔性燒結體4所形成 。形成中央區域A的第一多孔微粒燒結體2的孔隙度與形 成外部區域B的第二多孔微粒燒結體3的孔隙度不同，外 部區域B緊臨中央區域A的外部。形成最外部區域C的非 多孔性燒結體4爲緻密或非多孔性。 中央區域A的孔隙的平均直徑爲6 0 — 3 0 0微米以 提供相對較大的孔隙度’且外部區域b的孔隙的平均直徑 爲2 - 5 0微米以提供小於中央區域A之孔隙度。中央區 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---r-l„__— ---訂--- /線--Λ--ΙΊ{— 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明7() 域A的外直徑小於晶圓之直徑（5 0 — 9 9 % )，而外部 區域B的外直徑大於晶圓的直徑（100-200 %)。 排氣道5作爲真空管用，形成於非多孔性燒結體4之 底部，所以排氣道5的內部端點通達第一多孔微粒燒結體 2的底部，第一多孔微粒燒結體2形成中央區域A。晶圓 W置於支持架1後，中央區域A的氣體經由排氣道5排出 ，以便真空支持晶圓。 因爲排氣道5不通達外部區域B，中央區域A的真空 度可以被增加。 此種真空式支持架的優點爲，即使當晶圓W及支持架 支持表面之間的空間進入灰塵或類似物時，灰塵或類似物 於多孔性表面經由孔隙以排氣方式被吸入，以避免晶圓因 爲灰塵或類似物而形變。 由於前述之說明，本發明之支持架1的設計使得整個 晶圓由多孔性表面支持，以便，完全利用真空式支持架的優 點。 再者，因爲中央區域A的孔隙度大於中央區域外之外 部區域B的孔隙度，中央區域A中可以有效的產生真空區 〇 相反的，當中央區域A與外部區域B有相同的孔隙度 ，產生一個問題，即，若孔隙的平均直徑增加，真空區不 會被形成，導致支持力的減少，而且若孔隙的平均直徑減 少，吸入灰塵或類似物的性能劣化1則會產生因灰塵或類 似物造成的晶圓劣化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐、 "1〇 _ —-Jf.--^----裝-- - (請先聞讀背面之注意事項.再填寫本頁) 訂 2. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製· A7 B7 五、發明説明8() 依照本發明之晶圓支持架由以下的方法製造。商業上 可得之由氧化鋁陶瓷形成的緻密性微粒燒結體有非常低的 孔隙度，該緻密性微粒燒結體被壓成顆粒，而後將顆粒分 爲一組由大顆粒組成及一組由小顆粒組成。大顆粒組的顆 粒被用來當成第一多孔性微粒燒結體的材料，而小顆粒組 的顆粒被用來當成第二多孔性微粒燒結體的材料。各組顆 粒混合黏結劑及玻璃，黏結劑及玻璃作爲黏著劑用，且燒 結混合物得到燒結體。燒結期間，黏結劑及玻璃部分蒸發 形成孔隙。因此，因爲顆粒大小及燒結條件的不同，第一 及第二多孔性微粒燒結體有不同的孔隙度。緻密（非多孔 性）的微粒燒結體以習知的方式製造。之後，第一多孔性 微粒燒結體，第二多孔性微粒燒結體，及緻密性或非多孔 性微粒燒結體利用融熔玻璃使之結合在一起。最後，支持 表面以機械方式加工成平坦表面.，因此完成晶圓支持架。 圖2顯示一例，其中依照本發明之支持架1被施予拋 .光過程。 即，以支持架1真空支持之晶圓W附著於拋光頭6， 且晶圓W被附著於拋光台7之拋光墊8拋光。拋光過程中 ，即使當灰塵或類似物進入支持架1之支持表面與晶圓W 間之空間時，灰塵或類似物會被吸入，因此不‘會引起如晶 圓形變之不利影響。再者，即使當機械加工的壓力作用於 晶圓W時，中央區域A及外部區域B之間不會產生形變量 的不同，因此晶圓W的平坦度不會劣化。 圖3顯示一例，其中，依照本發明之支持架1被施予 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - ' ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --裝— -訂 —---I.--/ 線--,--J----- 經濟部中央標準局*；工消費合作社印製 A7 B7 __ 五、發明説明9() 硏磨過程。 即，於此情形，晶圓W被支持架1真空支持，'該支持 架1附著於硏磨頭1 0，且晶圓W被硏磨石1 1硏磨。同 樣於此情形下，晶圓W可被機械加工爲具有高度平表面。 兩例中，優點爲無須使用如爲避免外來物質沾染之氣 式淨化設備或淸潔支持架系統的輔助設備。 實例 製造一種支持架，使中央區域A的外直徑爲1 3 0 mm以及孔隙的平均直徑爲1 〇 〇微米，而外部區域B的 外直徑爲1 6 0 m m以及孔隙的平均直徑爲1 0微米。晶 圓W的直徑爲1 5 Omm且利用支持架（實例）硏磨。而 且，製造習知之支持架，使中央多孔性的微粒燒結體5 2 之外直徑爲1 4 0mm以及孔隙的平均直徑爲1 0 0微米 ，而外部緻密（非多孔性）的微粒燒結體5 3之外直徑爲 1 6 0 m m。相同的晶圓W利用支持架硏磨（比較例）。 實例使用本發明之支持架與比較例中使用習知的支持 架，以機械加工的精確度做比較。圖4明顯的顯示出硏磨 晶圓中厚度的分布，當使用本發明之支持架時，將各晶圓 機械加工爲高度平坦的表面，不會引起平坦度的失敗。而 ，實例中的1 0 0個晶圓，無一有平坦度的失敗，比較例 中1 0 0個晶圓中有1 5個平坦度的失敗。 以上說明之實施例中，中央區域A及外部區域B分別 有一致的孔隙度。然而，各區域A及B可被區分爲次區域 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐) -12- (請先閲讀背面之注意事項异填寫本頁) 訂 S87110 at B7 五、發明説明) ’以便逐漸的改變孔隙度。以上說明的實施例只是一個例 子’以及那些具有與增錄之專利申請範圍中說明的'結構相 同者及提出相同作用及效果者，皆包含於本發明之範疇內 I. -,lif---„--^--^裝一i I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 一尺 I張 紙 準 標 家 國 國 中 5 |適 " |釐 公 -13-

Claims (1)

1. 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 387110 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種晶圓支持架，該晶圓支持架有多孔性支持表 面，以在當晶圓被硏磨或拋光時，做爲真空支持半導體晶 圓，其中，支持表面中央區域之孔隙度大於外部區域的孔 隙度，該外部區域圍繞中央區域，以荩中央區域的外直徑 小於晶圓的直徑，而外部區域的外直徑大於晶圓的直徑。 2 .如專利申請範圍第1項之晶圓支持架，其中，排 氣道與中央區域連接，而不與外部區域連接。 3 .如專利申請範圍第1項之晶圓支持架，其中，中 央區域孔隙的平均直徑爲6 0 - 3 0 0微米，以及外部區 域孔隙'的平均直徑爲2 - 5 0微米。 4 .如專利申請範圍第2項之晶圓支持架，其中’中 央區域孔隙的平均直徑爲6 0-3 0 0微米，以及.外部區 域孔隙的平均直徑爲2- 50微米。 5 .如專利申請範圍第1項之晶圓支持架，其中，中 央區域的外直徑爲晶圓外直徑的5 0 — 9 9 %，以及外部 區域的外直徑爲晶圓外直徑的1 0 0 _ 2 0 0 %。 6 .如專利申請範圍第2項之晶圓支持架，其中’中 央區域的外直徑爲晶圓外直徑的5 0 — 9 9%，以及外部 區域的外直徑爲晶圓外直徑的1 0 〇 — 2 0 0 %。 7 ..如專利申請範圍第3項之晶圓支持架，其中’中 央區域的外直徑爲晶圓外_徑的5 0 — 9 9 % ’以及外部 區域的外直徑爲晶圓外直徑的1 〇 〇 — 2 0 0 %。 8 .如專利申請範圍第4項之晶圓支持架，其中’中 央區域的外直徑爲晶圓外直徑的5 0 — 9 9 % ’以及外部 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I--©裝. 訂- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） -14- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 as7iio § 々、申請專利範圍 區域的外直徑爲晶圓外直徑的1 Ο 0 — 2 0 0%。 9 · 一種晶圓支持架，該晶圓支持架有多孔性支持表 面，以在當晶圓被硏磨或拋光時，做爲真空孔隙度支持半 導體晶圓，其中，支持表面具有成形在支持表面之多孔性 的中央區域、，經形成以環繞中央區域並且有較中央區域之 孔隙度爲小之多孔性外部區域，以及經形成以環繞外部區 域之實質非多孔性最外部區域；且中央區域的外直徑較晶 圓的外直徑爲小，而外部區域的外直徑較晶麵的外直徑爲 大。 -ίΓΙΓ--1,—---裝·----^---訂--------^----- J;々 r - (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -15 -