TWI623033B - 研磨裝置 - Google Patents

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TWI623033B TW106128761A TW106128761A TWI623033B TW I623033 B TWI623033 B TW I623033B TW 106128761 A TW106128761 A TW 106128761A TW 106128761 A TW106128761 A TW 106128761A TW I623033 B TWI623033 B TW I623033B
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Abstract

本發明提供一種可提高研磨率，且可在基板之邊緣部形成平滑垂直面的研磨方法。
本研磨方法係使基板W旋轉，將第一研磨具3A抵住於基板W之邊緣部，來研磨該邊緣部，並將比第一研磨具3A，在基板W之半徑方向配置於內側的第二研磨具3B抵住於邊緣部，來研磨該邊緣部。第一研磨具3A具有比第二研磨具3B粗之研磨面。

Description

研磨裝置
本發明係關於一種研磨晶圓等之基板的研磨方法，特別是關於將研磨具按壓於基板之邊緣部，來研磨該邊緣部之研磨方法。
為了研磨晶圓之周緣部，係使用具備研磨帶或固定研磨粒等之研磨具的研磨裝置。此種研磨裝置係使晶圓旋轉，並藉由使研磨具接觸於晶圓周緣部來研磨晶圓之周緣部。本說明書係將晶圓之周緣部定義為包含位於晶圓最外周之斜角(Bevel)部、位於該斜角部之半徑方向內側的頂邊緣部及底邊緣部之區域。
第八(a)圖及第八(b)圖係顯示晶圓之周緣部的放大剖面圖。更詳細而言，第八(a)圖係所謂直邊型之晶圓剖面圖，第八(b)圖係所謂圓邊型之晶圓剖面圖。第八(a)圖之晶圓W中，斜角部係由上側傾斜部(上側斜角部)P、下側傾斜部(下側斜角部)Q、及側部(頂點(Apex))R構成之晶圓W的最外周面(以符號B表示)。第八(b)圖之晶圓W中，斜角部係構成晶圓W之最外周面的具有彎曲剖面之部分(以符號B表示)。頂邊緣部係比斜角部B更位於半徑方向內側的平坦部E1。底邊緣部係位於與頂邊緣部相反側，比斜角部B更位於半徑方向內側之平坦部E2。以下，將此等頂邊緣部E1及底邊緣部E2統稱為邊緣部。邊緣部亦有包含形成有元件之區域。
SOI(矽絕緣體(Silicon on Insulator))基板等之製造工序， 如第九圖所示，係要求在晶圓W之邊緣部形成垂直面及水平面。SOI基板係以貼合元件基板與矽基板來製造。更具體而言，如第十(a)圖及第十(b)圖所示，藉由貼合元件基板W1與矽基板W2，並如第十(c)圖所示，以研磨機從其背面研削元件基板W1，而獲得第十(d)圖所示之SOI基板。
第九圖所示之邊緣部的剖面形狀可藉由第十一圖所示之研磨裝置而形成。亦即，藉由使晶圓W旋轉，並以擠壓部件100將研磨帶101之緣部從上按壓於邊緣部，來研磨晶圓W之邊緣部。研磨帶101之下面構成保持研磨粒之研磨面，該研磨面與晶圓W平行配置。而後，在使研磨帶101之緣部位於晶圓W的邊緣部之狀態下，藉由以擠壓部件100將研磨帶101之研磨面對晶圓W的邊緣部按壓，可形成如第九圖所示之直角的剖面形狀，亦即可將垂直面及水平面形成於晶圓W之邊緣部。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開2011-171647號公報
[專利文獻2]日本特開2012-213849號公報
為了提高第十一圖所示之研磨裝置的生產量，宜使用具有粗研磨面之研磨帶。此因，晶圓W之研磨率(亦稱為除去率)提高。但是，將具有粗研磨面之研磨帶抵住於晶圓W之邊緣部時，邊緣部之垂直面變粗，有時邊緣部有缺口。使用具有細研磨面之研磨帶時，可在邊緣部形成平滑之垂直面。但是，使用具有細研磨面之研磨帶時，晶圓W之研磨率會 降低。
本發明係鑑於上述之過去問題而創者，其目的為提供一種可提高研磨率，且可在基板之邊緣部形成平滑垂直面的研磨方法。
為了達成上述目的，本發明一種樣態之研磨方法的特徵為包含以下工序：使基板旋轉；將第一研磨具抵住於前述基板之邊緣部，來研磨該邊緣部；及將比前述第一研磨具更配置在前述基板之半徑方向內側的第二研磨具抵住於前述邊緣部，來研磨該邊緣部，而前述第一研磨具具有比前述第二研磨具粗之研磨面。
本發明適合之樣態的特徵為：從使前述第一研磨具接觸於前述基板之邊緣部的時刻起經過指定時間後，使前述第二研磨具接觸於前述基板之邊緣部。
本發明適合之樣態的特徵為：接觸於前述邊緣部時之前述第一研磨具的接觸寬，係接觸於前述邊緣部時之前述第二研磨具的接觸寬以上。
本發明適合之樣態的特徵為：藉由前述第一研磨具而研磨之前述邊緣部的除去率，比藉由前述第二研磨具而研磨之前述邊緣部的除去率高。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第一研磨具係粗研磨用之研磨具，且前述第二研磨具係加工研磨用之研磨具。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第一研磨具係第一研磨帶，且前述第二研磨具係第二研磨帶。
本發明適合之樣態的特徵為：前述第一研磨具係第一磨石，且前述第二研磨具係第二磨石。
根據本發明，係先藉由第一研磨具研磨基板之邊緣部。因此，第二研磨具與邊緣部之接觸面積變小，結果第二研磨具對邊緣部之壓力提高。因而，具有比第一研磨具細之研磨面的第二研磨具可以高研磨率(除去率)研磨基板之邊緣部。再者，可藉由具有細研磨面之第二研磨具在邊緣部形成平滑垂直面。
1‧‧‧基板保持部
2A,2B‧‧‧第一、第二研磨單元
3A,3B‧‧‧第一、第二研磨帶
4‧‧‧研磨液供給機構
5‧‧‧研磨帶支撐機構
7‧‧‧擠壓墊
9‧‧‧垂直移動機構
10‧‧‧擠壓墊移動機構
11‧‧‧帶移動機構
12‧‧‧供帶盤
14‧‧‧捲繞盤
17‧‧‧帶止動器
20‧‧‧研磨帶
100‧‧‧擠壓部件
101‧‧‧研磨帶
B‧‧‧晶圓最外周面
E1‧‧‧頂邊緣部
E2‧‧‧底邊緣部
L1,L2‧‧‧距離
P‧‧‧上側傾斜部
P1,P2‧‧‧接觸寬
Q‧‧‧下側傾斜部
R‧‧‧側部
W‧‧‧晶圓
第一圖係用於實施本發明之研磨方法的一種實施形態之研磨裝置的模式圖。
第二圖係第一圖所示之研磨裝置的平面圖。
第三圖係顯示藉由擠壓墊將第一研磨帶擠壓於晶圓的邊緣部，來研磨晶圓之邊緣部的狀態側視圖。
第四圖係第一研磨帶與第二研磨帶之配置的說明圖。
第五(a)圖至第五(c)圖係顯示本發明之研磨方法的一種實施形態圖。
第六圖係顯示以1個研磨帶研磨晶圓之邊緣部的情形圖。
第七(a)圖至第七(c)圖係使用藉由本實施形態之研磨裝置所研磨的基板來製造SOI基板之工序說明圖。
第八(a)圖及第八(b)圖係顯示晶圓之周緣部的放大剖面圖。
第九圖係顯示形成於晶圓之邊緣部的垂直面及水平面之圖。
第十(a)圖至第十(d)圖係SOI(矽絕緣體)基板之製造工序的說明圖。
第十一圖係顯示可形成第九圖所示之邊緣部的剖面形狀之研磨裝置的一例圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。
第一圖係用於實施本發明之研磨方法的一種實施形態之研磨裝置的模式圖，第二圖係第一圖所示之研磨裝置的平面圖。研磨裝置具備保持基板之一例的晶圓W而使其旋轉之基板保持部1、研磨基板保持部1上保持之晶圓W的邊緣部之第一研磨單元2A及第二研磨單元2B、與在晶圓W之中心部供給研磨液(例如純水)之研磨液供給機構4。
2個研磨單元2A,2B之配置，對保持於晶圓保持部1之晶圓W保持對稱。第一研磨單元2A藉由使作為第一研磨具之第一研磨帶3A滑動接觸於晶圓W的邊緣部來研磨該邊緣部，第二研磨單元2B藉由使作為第二研磨具之第二研磨帶3B滑動接觸於晶圓W的邊緣部來研磨該邊緣部。第一研磨帶3A具有比第二研磨帶3B粗之研磨面。晶圓W研磨中，從研磨液供給機構4供給研磨液至晶圓W之中心部。使用之研磨液的例子，如為純水。第一研磨具及/或第二研磨具亦可使用磨石來取代研磨帶。
由於第一研磨單元2A與第二研磨單元2B具有同一構成，因此以下針對第一研磨單元2A作說明。第一研磨單元2A具備支撐第一研磨帶3A之研磨帶支撐機構(研磨具支撐機構)5、將第一研磨帶3A從上按壓於晶圓W之邊緣部的擠壓墊7、使擠壓墊7在對晶圓表面垂直之方向移動的垂直移動機構9、使擠壓墊7及垂直移動機構9在晶圓W之半徑方向移動的擠壓墊移動機構(擠壓部件移動機構)10、及使第一研磨帶3A及研磨帶支撐機 構5在晶圓W之半徑方向移動的帶移動機構(研磨具移動機構)11。
擠壓墊移動機構10及帶移動機構11可彼此獨立動作。因此，擠壓墊7與第一研磨帶3A在晶圓W之半徑方向的相對位置，可藉由擠壓墊移動機構10及帶移動機構11來調整。垂直移動機構9、擠壓墊移動機構10及帶移動機構11可使用汽缸之組合，或是伺服馬達與滾珠螺桿之組合等。
研磨帶支撐機構5具備將第一研磨帶3A供應至擠壓墊7之供帶盤12、及捲繞第一研磨帶3A之捲繞盤14。第一研磨帶3A從供帶盤12經由擠壓墊7而延伸至捲繞盤14。第一研磨帶3A係以其研磨面與晶圓W之表面平行，且研磨面與晶圓W之邊緣部相對的方式，藉由研磨帶支撐機構5支撐。
第一研磨帶3A之一面(下面)構成固定有研磨粒之研磨面。第一研磨帶3A係長條之研磨具，且沿著晶圓W之切線方向配置。擠壓墊7係用於將第一研磨帶3A按壓於晶圓W之邊緣部的擠壓部件，且配置於晶圓W邊緣部之上方。第一研磨帶3A配置於擠壓墊7與晶圓W的邊緣部之間。在擠壓墊7之底面固定有限制第一研磨帶3A向外側移動的帶止動器17。亦可省略該帶止動器17。
第三圖係顯示藉由擠壓墊7將第一研磨帶3A擠壓於晶圓W之邊緣部，來研磨晶圓W之邊緣部的狀態圖。第一研磨單元2A使用第一研磨帶3A研磨晶圓W之邊緣部。同樣地，第二研磨單元2B使用與第一研磨帶3A不同之第二研磨帶3B來研磨晶圓W的邊緣部。第一研磨帶3A具有比第二研磨帶3B粗之研磨面。例如，第一研磨帶3A係具有粗研磨用之粗研磨面的研磨帶，而第二研磨帶3B係具有加工研磨用之細研磨面的研磨帶。
如第四圖所示，第二研磨帶3B及第二研磨單元2B之擠壓墊7 在晶圓W之半徑方向，配置於比第一研磨帶3A及第一研磨單元2A之擠壓墊7更內側。亦即如第四圖所示，第一研磨帶3A之內側緣部與晶圓W之最外周端的距離L1，比第二研磨帶3B之內側緣部與晶圓W之最外周端的距離L2短。因此，第二研磨帶3B係研磨在第一研磨帶3A之半徑方向內側的邊緣部之部位。
第五(a)圖至第五(c)圖係顯示本發明之研磨方法的一種實施形態圖。晶圓W藉由基板保持部1(參照第一圖及第二圖)而在其軸心周圍旋轉。該狀態下，如第五(a)圖所示，第一研磨帶3A首先接觸於晶圓W之邊緣部，而開始邊緣部之研磨。此時，第二研磨帶3B從晶圓W離開。從第一研磨帶3A接觸於晶圓W之邊緣部的時刻(亦即，第一研磨帶3A開始研磨邊緣部之時刻)起經過指定時間後，如第五(b)圖所示，第二研磨帶3B接觸於晶圓W之邊緣部，開始邊緣部之研磨。再者，如第五(c)圖所示，藉由按下研磨單元2A,2B之擠壓墊7,7，而藉由第一研磨帶3A及第二研磨帶3B在晶圓W之邊緣部形成垂直面及水平面。晶圓W之邊緣部的研磨中，從研磨液供給機構4供給研磨液至晶圓W上面，不過第五(a)圖至第五(c)中無圖示。
擠壓墊7之晶圓擠壓面(基板擠壓面)係與晶圓表面平行之水平面。研磨單元2A,2B藉由以該水平之擠壓面將研磨帶3A,3B按壓於晶圓W的邊緣部，分別個別地在晶圓W之邊緣部形成垂直面及水平面。接觸於晶圓W之研磨帶3A,3B的研磨面係與晶圓W之表面平行。
從第五(c)圖瞭解，第一研磨帶3A首先研磨邊緣部之外側區域，繼續由第二研磨帶3B研磨邊緣部之內側區域。接觸於邊緣部時之第一研磨帶3A的接觸寬P1，宜為接觸於邊緣部時之第二研磨帶3B的接觸寬P2以 上。此因，縮小第二研磨帶3B與邊緣部之接觸面積，以提高第二研磨帶3B對邊緣部之研磨壓力。此處，上述接觸寬係研磨帶3A,3B在晶圓W之半徑方向的接觸寬。
研磨中，宜以始終是第一研磨帶3A比第二研磨帶3B先研磨邊緣部之方式，使藉由第一研磨帶3A研磨之邊緣部的除去率，比藉由第二研磨帶3B研磨之邊緣部的除去率高。
第六圖係顯示使用1個研磨帶20研磨晶圓W之邊緣部的情形圖。從第六圖與第五(c)圖之對比瞭解，第一研磨帶3A與晶圓W之接觸面積、及第二研磨帶3B與晶圓W之接觸面積，比第六圖之研磨帶20與晶圓W的接觸面積小。這表示第一研磨帶3A及第二研磨帶3B對晶圓W之壓力，比第六圖所示之研磨帶20對晶圓W的壓力高。因此，第一研磨帶3A及第二研磨帶3B皆可以高研磨率研磨晶圓W之邊緣部。
SOI(矽絕緣體)基板之製造工序，係藉由研磨機除去藉由第一研磨帶3A所形成之水平面及垂直面。亦即，如第七(a)圖及第七(b)圖所示，係藉由將藉由本實施形態之研磨裝置所研磨的元件基板W1貼合於矽基板W2，從其背面以研磨機研削元件基板W1，而獲得第七(c)圖所示之SOI基板。元件基板W1上僅保留藉由具有細研磨面之第二研磨帶3B所形成的平滑垂直面。
上述實施形態係以具有本發明所屬之技術領域的一般知識者可實施本發明為目的而記載者。熟悉本技術之業者當然可形成上述實施形態的各種變形例，本發明之技術構想亦可適用於其他實施形態。因此，本發明不限定於記載之實施形態，而應解釋成按照藉由申請專利範圍所定 義之技術構想的最廣範圍。

Claims (10)

  1. 一種研磨裝置，其特徵為，具備：基板保持部，保持基板且使該基板旋轉，前述基板具有斜角部及邊緣部，前述斜角部係最外周部，前述邊緣部係平坦部，該平坦部位於前述斜角部在半徑方向的內側；第一研磨具，抵住前述基板之邊緣部，且研磨該邊緣部；及第二研磨具，配置在前述基板之半徑方向上且比前述第一研磨具更內側，抵住前述邊緣部，且研磨該邊緣部；前述第一研磨具具有比前述第二研磨具粗之研磨面；前述第一研磨具與前述第二研磨具之配置係對前述基板成對稱。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中，接觸於前述邊緣部時在前述基板之半徑方向上之前述第一研磨具的接觸寬，係接觸於前述邊緣部時在前述基板之半徑方向上之前述第二研磨具的接觸寬以上。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中，前述第一研磨具具有前述邊緣部的除去率，該邊緣部的除去率比藉由前述第二研磨具而研磨之前述邊緣部的除去率高。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中，前述第一研磨具係粗研磨用之研磨具；前述第二研磨具係加工研磨用之研磨具。
  5. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述第一研磨具及前述第二研磨具至少其中之一係研磨帶。
  6. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中前述第一研磨具及前述第二研磨具至少其中之一係磨石。
  7. 一種研磨裝置，其特徵為，具備：基板保持部，保持基板且使該基板旋轉；第一研磨具，抵住前述基板之邊緣部，且研磨該邊緣部；及第二研磨具，配置在前述基板之半徑方向上且比前述第一研磨具更內側，抵住前述邊緣部，且研磨該邊緣部；前述第一研磨具具有比前述第二研磨具粗之研磨面；前述第一研磨具與前述第二研磨具之配置係對前述基板成對稱；其中前述第一研磨具有與前述基板之表面平行的第一研磨面；前述第二研磨具有與前述基板之表面平行的第二研磨面。
  8. 如申請專利範圍第7項之研磨裝置，其中更具備：第一垂直移動機構，與前述第一研磨具連結，使該第一研磨具在垂直的方向移動；及第二垂直移動機構，與前述第二研磨具連結，使該第二研磨具在垂直的方向移動；前述第一研磨具、前述第一垂直移動機構、前述第二研磨具及第二垂直移動機構配置於比前述基板之表面更高的位置。
  9. 如申請專利範圍第8項之研磨裝置，其中，前述第一垂直移動機構配置於前述第一研磨具之上方；前述第二垂直移動機構配置於前述第二研磨具之上方。
  10. 如申請專利範圍第1項之研磨裝置，其中，前述第二研磨具係在前述第一研磨具抵住前述邊緣部且研磨該邊緣部之途中，抵住前述邊緣部。
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