TW402546B - Polish device - Google Patents

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402546 A7 _ B7 五、發明說明（1 ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於硏磨晶圓等被硏磨材之表面的硏磨裝置 〇 【習知技術】 —般而言，矽晶圓經常被用做I C、LS I等的半導 體的基板材料，此砂晶圓的單面被進行鏡面硏磨加工。 以往，做爲此種矽晶圓的硏磨裝置，已知有第3圖所 不的硏磨裝置。 在第3圖中，圖號1爲按壓平台、圖號2爲固定板、 圖號3爲裝設於固定板2的上部之固定頭。 按壓平台1 (press platen)的頂面裝設有硏磨墊片， 從俯視來看，爲一圓形回轉板。 固定板2係由陶瓷或玻璃材料所做成的圓板，兩面均 被硏磨成平坦的面。如第4圖所示，1枚以上（在第4圖 中爲4枚）的矽晶圓4，從俯視來看，以距離相等的間隔 ，被固定於此固定板2之單面上。 做爲將此矽晶圓4固定於固定板2上的方法有： 藉著將蠟塗抹於矽晶圓4的單面上，將矽晶圓4黏貼 固定於固定板2之單面上的塗蠟法；以及藉由真空吸著、 水貼（利用水來貼合）等方法，來黏接固定的無蠟法。 藉由上述方法而其單面固定有矽晶圓4的固定板2， 當在使固有有矽晶圓4之固定面朝下的狀態下，載置於按 壓平台1的頂面上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項Μ填寫本頁) 裝！---訂illl·----線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 403546 五、發明說明（2 ) 每一個按壓平台1的頂面上，均配置有一個以上的固 定板2 (圖中僅顯示1個）。這些固定板2，從俯視來看 ，在圓周方向隔開等間隔地配置。此固定板2的上部，嵌 合於固定板3，且其頂面與固定板3的內平面密著。 加壓軸5連結在固定頭3之上部中央處，相對於此加 壓軸5，固定頭3可以搖頭自如且旋轉自由。 當使用上述構造之硏磨裝置來硏磨矽晶圓4時，首先 ，在按壓平台1的頂面上，散佈膠質矽（colloidal silica) 的鹼性懸浮液等的硏磨粒。 將固定有矽晶圓4之固定板2，使固定有矽晶圓4之 面朝下地載置於如此的按壓平台1的頂面上。然後，將被 配置在固定板2的上方之固定頭3 ，安裝在固定板2的上 部。 然後，使用空氣壓缸、油壓缸等（也有以自重（dead weight)方式），藉由將連結在固定頭3上部之加壓軸5, 往下方按壓，將矽晶圓4按壓在按壓平台1的頂面上。 在此狀態下，使按壓平台1旋轉。此情況，按壓平台 1和矽晶圓4之接觸面的相對速度，當矽晶圓4接觸在按 壓平台1的外側時，由於比較大，所以固定在同一固定板 2上之矽晶圓4之中，與按壓平台1之外側接觸之矽晶圓 4，藉由被拉曳於按壓平台1之旋轉中，固定板2與安裝 在其上部之固定頭3—同往按壓平台1之旋轉方向旋轉。 如此，矽晶圓4的底面，利用被分散在按壓平台1的 頂面上的硏磨粒而被硏磨。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項填寫本頁) 裝 訂--------線i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 402546 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項_填寫本頁) 但是’當以上述硏磨裝置來硏磨矽晶圓4時，矽晶圓 4之底面的硏磨阻力’當在按壓平台1之旋轉的進入側， 由於會變大，所以被固定在固定板2之底面上的矽晶圓4 之底面，會從固定板2之旋轉中心往外側傾斜。 此狀態的固定板2 ，以固定頭3和加壓軸5之連結部 做爲支點，每個固定頭3往按壓平台1之旋轉的進入側前 傾。若變成此種狀態，施加在矽晶圓4之底面上的壓力分 布，在按壓平台1之旋轉的進入側變成最大。若變成如此 ，矽晶圓4的底面更加傾斜，因此，對於以此狀態硏磨之 矽晶圓4，各部分的厚度沒有均一。 因此，有第5圖所示之硏磨裝置。 此硏磨裝置，使用以隔膜8來密封流體1 〇之中空體 1 1 ，構成將固定板2往下方按壓。亦即，對於此硏磨裝 置，在固定板2和固定頭3之間，安裝以隔膜8在其內部 密封流體10之圓板狀中空體11 ，上述固定頭3則被固 定在圓柱狀的加壓軸5上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述中空體1 1 ，藉由擋板（retainer ) 9而被固定在 固定頭3之凹部7內；此中空體1 1本身，係由彈性材形 成之隔膜8所構成。 當使用此種硏磨裝置來硏磨矽晶圓4時，首先，使加 壓軸5往下按壓。若如此做，固定頭3的內側平面，經由 隔膜8，按壓上述中空體之內部的流體1 〇。因此，流體 1 0被加壓，此流體1 0經由隔膜8，按壓固定板2的頂 面。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6- 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 402546 A7 ___B7____ 五、發明說明（4 ) 若根據此硏磨裝置，在固定頭3的下部’安裝在由隔 膜8所構成，而在其內部充塡有流體1 0之中空體1 1， 而利用環狀的擋板9將上述隔膜8之外周部固定在固定頭 3上，使上述隔膜8密著在固定板2的頂面上’雖然構成 利用流體1 〇的壓力來按壓固定板2的頂面，由於隔膜8 沒有均勻地按壓固定板2的頂面，所以當使用此硏磨裝置 來硏磨矽晶圓4時，會有無法對矽晶圓4進行均勻地硏磨 的問題點。 亦即，若空氣進入中空體1 1 (隔膜8的內部）’由 於隔膜8本身大約以一定的厚度構成’所以會如汽球般地 膨脹，因此沒有均勻地按壓在固定板2的頂面。 本發明的目的在於提供一種硏磨裝置，其內部封入空 氣的中空體，對固定板的整個表面作用大致固定的按壓力 ，而能夠以大致固定的力按壓矽晶圓的整個表面。 本發明的其他目的在於提供一種硏磨裝置，可以調整 作用在固定板上的按壓力，藉此能夠調整按壓在矽晶圓上 的力。 【解決課題所用的手段】 爲了達成上述目的，本發明之硏磨裝置，係針對將在 其底面固定有被硏磨材之固定板，藉由設置在此固定板上 方的固定頭，按壓在位於下方的按壓平台上的狀態下，來 硏磨上述被硏磨材的底面的硏磨裝置，其特徵爲： 在上述固定頭的內部，配置其內部密封有流體，且使 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） !!裝-！訂一 11!·線 J - (請先閱讀背面之注意事項$寫本頁) 408546 A7 B7 五、發明說明（5 ) 其剖面的下側厚度大的中空體；此中空體與上述固定板抵 接的部位，大致均勻地按壓。 (請先閱讀背面之注意事項¥填寫本頁) 又，採用一種硏磨裝置，其特徵爲： 在固定頭的內部，配置按壓中空體的按壓板、以及調 整構件；此調整構件，除了可以相對於上述按壓板位移以 外’利用調整構件進行調整，可以使與上述固定頭接觸之 中空體的整個表面，成爲大致相同的按壓狀態。 而且’上述調整構件，採用可以利用空氣壓力來調整 的手段。 進而’本發明的硏磨裝置，係針對將在其底面固定有 被硏磨材之固定板，藉由設置在此固定板上方的固定頭， 按壓在位於下方的按壓平台上的狀態下，來硏磨上述被硏 磨材的底面的硏磨裝置，其特徵爲： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述固定頭的內部，配置其內部密封有流體，且使 其剖面的下側厚度大的中空體；且在上述固定頭的內部， 配置與上述中空體抵接的按壓板、以及調整構件；以按壓 板按壓上述中空體，在規定的按壓狀態下，按壓上述固定 板’且調整上述調整構件，可以使上述中空體之與上述固 定板抵接的部位，大致均勻地按壓；進而，配置按壓上述 按壓板的彈簧構件，藉由此彈簧構件，使上述固定板在均 勻的按壓狀態下，變化按壓力。 而且’上述調整構件，採用可以利用空氣壓力來調整 的手段。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8- 402546 A7 B7 五、發明說明（6 ) 【作用】 (請先閲讀背面之注意事項^填寫本頁) 本發明藉由此用上述手段，由於按壓矽晶圓的固定板 ，係被中空體均勻地按壓，所以可以均勻地按壓矽晶圓。 又，由於做成可以利用調整構件來按壓中空體的一部份， 所以藉由此調整構件，中空體的各部位可以均勻地按壓在 固定板上，因而可以對矽晶圓的各部位施加大致均勻的按 壓力。進而，當經過長時間而中空體的內部壓力發生變化 時，利用以按壓板來按壓中空體的全體，對於矽晶圓，可 以在保持均勻的按壓力的狀態下，施加最適宜的按壓力。 【本發明之實施形態】 以下，說明圖面所示之本發明的實施形態。 第1圖係表示本發明之硏磨裝置的一實施形態：圖號 1 、2係表示習知的硏磨裝置中所使用的按壓平台以及固 定板。 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 上述固定板2 ，在其底面固定有矽晶圓4的狀態下， 載置於按壓平台1的頂面上。在此固定板2的上方，配置 中空狀的軸體2 0 ;在軸體2 0的下端，安裝其底面開口 的固定頭3。 由彈性體之隔膜8所形成，且在其內部密封有流體 1 0之中空體1 1 ，位於此固定頭3的內部，且在此中空 體1 1的頂面上，配置按壓板2 1 ;另一方面，在開口邊 緣，設置擋板9，且安裝上述固定板2。 又，中空狀的第2支持體2 2，以貫通固定頭3的上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- 402546 a? B7 五、發明說明（7 ) (請先閱讀背面之注意事項ίΓ填寫本頁) 部之狀態，被配置在上述按壓板2 1的頂面上；另一方面 ，在上述軸體2 0的內部，從上方延伸而來的第1支持體 2 3，藉由軸承2 4，與上述第2支持體2 2可旋轉地連 結。 在此情形下，上述第1支持體2 3，在其上端藉由彈 簧構件2 5而被彈性地往下方按壓的狀態下，以軸承2 4 與上述第2支持體2 2連結。 因此，第2支持體2 2和第1支持體2 3可以一起往 上下方向彈性地位移，且第2支持體2 2可以相對於第1 支持體2 3旋轉。 另一方面，內部密封有空氣的中空體1 1 ，其隔膜8 的厚度沒有固定，其下側比上側的厚度大；亦即，抵接在 上述固定板2上的一側的厚度大。 換言之，如輻射層輪胎（radial tire)般地接觸面平坦 ，而使隔膜8的厚度變化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第2圖中，表示出上述中空體1 1之槪要說明圖； 如第2圖所示，相對於上側、兩側的隔膜8，增大下側的 隔膜8的厚度，而且，使兩側和下側之交界處2 8、2 9 的厚度，變化成當與固定板2接觸時不會發生接觸變形的 厚度。 接著，使用上述構造的硏磨裝置來硏磨矽晶圓4，首 先，在按壓平台1的頂面上，散佈膠質矽（colloidal sillca )的鹼性懸浮液等的硏磨粒，散佈之後，將此硏磨裝置如 第1圖所示般地設置各構件。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -10- A7 B7 402546 五、發明說明（8 ) 接著，在固定上述軸體2 0的狀態下，藉由按壓抵接 在中空體1 1的頂面上的按壓板2 1 (此中空體1 1係配 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 置在被設置於軸體20下部之固定頭3上），經由固定板 2，以所希望的壓力將矽晶圓4按壓在按壓平台1之頂面 上。 在此情況下，如前所述，上述中空體1 1的隔膜8， 其下側的厚度構成比上側的厚度大，且由於兩側和下側之 交界處2 8、2 9部分的厚度，形成當與固定板2接觸時 不會發生接觸變形的厚度，所以中空體1 1如輻射層輪胎 般地變形，而能夠以大約均勻的按壓力接觸在固定板2上 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 進而，按壓板2 1的一部份被切開而形成缺口部2 6 ，在此缺口部2 6的內部，由於配置有抵接在中空體1 1 的頂面上的調整構件2 7，利用此調整構件2 7調整對中 空體1 1之按壓狀態，可以調整中空體1 1的膨脹狀態， 藉由此調整，上述中空體的下側與構成輻射層輪胎般地手 段相輔相成，可以使施加在固定板2上的按壓力，不論是 何部位，都大致均勻。 再者，調整構件可以利用空氣壓力來位移。 因此，內部封入流體1 0的中空體1 1 ，可以對固定 板2的整個表面作用大致均勻的按壓力，而能夠以大致均 勻的力按壓矽晶圓4的整個表面。 如此，中空體1 1按壓固定板2的頂面，藉由此手段 ，固定在固定板2的底面上的矽晶圓4，被按壓在按壓平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -403M1--sz-- 五、發明說明（9 ) 台1的頂面上。在此狀態下’若使上述按壓平台1旋轉， 與習知的硏磨裝置同樣地’固定板2往與按壓平台1之旋 轉方向相同的方向旋轉’來硏磨矽晶圓4的底面。 因此，若根據本發明之硏磨裝置，固定板2之與中空 體1 1接觸的部分，由於受到從中空體1 1來的均勻按壓 力，所以矽晶圓4的硏磨面不會發生變形。 亦即，矽晶圓4由於被大致均勻地按壓在按壓平台1 的頂面上，所以不會有硏磨不均的可能。 又，由於經過長時間後，中空體1 1內部的流體1 0 減少，經由固定板2而施加在矽晶圓4上的按壓力，會發 生不是最適宜狀況的情況。 在此情形下，若對彈簧構件2 5加壓而經由第1支持 體2 3來按壓第2支持體2 2，此按壓力使按壓板2 1下 降而以更大的力按壓中空體11。 藉由此手段，可以調整按壓力來確保最適宜的按壓力 〇 亦即，中空體1 1的各部位，藉由中空體1 1本身的 構造、以及調整構件2 7按壓中空體1 1的一部份，可以 對固定板2施加大致均勻的按壓力。因而可以對矽晶圓4 施加大致均勻的按壓力，來防止硏磨不均的情況發生。 又，在保持於大致均勻的按壓狀態下，由於也可以改 變按壓力，所以容易調整施加在矽晶圓上的按壓力。 【發明之效果】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝----- 訂 „!ΙΓί·線 -12- A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（10) 本發明，如上所述，藉由變化中空體之厚度的構造， 中空體可以對固定板的接觸部位，大致均勻地按壓；藉由 此手段，相對於按壓平台，固定板2可以對矽晶圓均勻地 按壓，矽晶圓的硏磨不會發生不均，而能夠均勻地硏磨。 在此情形下，將中空體中之沒有接觸上述固定板的部 位，藉由調整構件，構成可以按壓；特別是，中空體的底 面和此底面的兩側部位，做成可以調整成對固定板均勻地 按壓，可以得到最適宜的按壓狀態，確實地防止矽晶圓的 硏磨發生不均。 又，在對固定板2保持在均勻的按壓狀態下，由於藉 由按壓板可以按壓中空體，可以使按壓力變強或變弱，而 具有可以調整按壓力之效果。 【圖面之簡單說明】 第1圖係表示本發明之硏磨裝置的全體槪要剖面圖。 第2圖係表示被使用在第1圖所示之硏磨裝置中的中 空體之槪要剖面圖。 第3圖係表示習知的硏磨裝置的全體槪要剖面圖。 第4圖係表示第3圖所示之硏磨裝置的固定板和矽晶 圓之間的關係的槪要圖。 第5圖係表示其他習知的硏磨裝置的全體槪要剖面圖 圖號說明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） II ---1111-----— — — — — ^ Jlllf— — — ./1 (請先閲讀背面之注意事項存填寫本買〕 -13- 40S546 A7 五、發明說明（11 ) 1 :按壓平台 2 :固定板 3 :固定頭 4 :矽晶圓 5 :加壓軸 7 :凹部 8 :隔膜 9 :擋板 1 0 :流體 1 1 :中空體 2 0 :軸體 2 1 :按壓板 2 2 :第2支持體 2 3 :第1支持體 2 4 •‘軸承 2 5 :彈簧構件 2 6 :缺口部 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------ 訂 ----------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 7 :調整構件 2 8、2 9 :交界處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14-

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 40¾¾46 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 1，一種硏磨裝置’係針對將在其底面固定有被硏磨 材之固定板’藉由設置在此固定板上方的固定頭，按壓在 位於下方的按壓平台上的狀態下，來硏磨上述被硏磨材的 底面的硏磨裝置，其特徵爲： 在上述固定頭的內部，配置其內部密封有流體，且使 其剖面的下側厚度大的中空體；此中空體與上述固定板抵 接的部位，大致均勻地按壓。 2 .如申請專利範圍第1項所述之硏磨裝置，其中在固 定頭的內部，配置按壓中空體的按壓板、以及調整構件； 此調整構件’除了可以相對於上述按壓板位移以外，利用 調整構件進行調整，可以使與上述固定頭接觸之中空體的 整個表面，成爲大致相同的按壓狀態。 3 .如申請專利範圍第2項所述的硏磨裝置，其中上 述調整構件可以利用空氣壓力來調整。 經濟部中央揉準局員工消費合作社印装 4 . 一種硏磨裝置，係針對將在其底面固定有被硏磨 材之固定板，藉由設置在此固定板上方的固定頭，按壓在 位於下方的按壓平台上的狀態下，來硏磨上述被硏磨材的 底面的硏磨裝置，其特徵爲： 在上述固定頭的內部，配置其內部密封有流體，且使 其剖面的下側厚度大的中空體；且在上述固,定頭的內部， 配置與上述中空體抵接的按壓板、以及調整構件；以按壓 板按壓上述中空體，在規定的按壓狀態下，按壓上述固定 板，且調整上述調整構件，可以使上述中空體之與上述固 定板抵接的部位，大致均勻地按壓；進而，配置按壓上述 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- A8 402546_ 1 六、申請專利範圍 按壓板的彈簧構件，藉由此彈簧構件，使上述固定板在均 勻的按壓狀態下，變化按壓力。 5 ·如申請專利範圍第4項所述的硏磨裝置，其中上 述調整構件可以利用空氣壓力來調整。 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16-