TWI733943B - 雙面研磨裝置用之載體、雙面研磨裝置及雙面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種雙面研磨裝置用之載體,係在將半導體矽晶圓雙面研磨的雙面研磨裝置中將該雙面研磨裝置用之載體設置於各別貼附有研磨布的上下定盤之間,且該雙面研磨裝置用之載體形成有用於在研磨之際將被夾在該上下定盤之間的該半導體矽晶圓予以支承的支承孔,其中該雙面研磨裝置用之載體為樹脂製,與該研磨布接觸的表背面的相對於純水的接觸角度的平均值為45°以上60°以下,且表面與背面的接觸角度的平均值的差為5°以內。藉此提供使用樹脂製載體的能提升半導體矽晶圓的研磨率的雙面研磨裝置用之載體,以及使用此物的雙面研磨裝置及雙面研磨方法。
Description
本發明係關於在雙面研磨半導體矽晶圓之際,將半導體矽晶圓予以支承的雙面研磨裝置用之載體、使用此載體的雙面研磨裝置及雙面研磨方法。
在將半導體矽晶圓(以下,亦僅稱為矽晶圓或晶圓)的雙面以拋光等予以同時地研磨之際,藉由雙面研磨裝置用之載體而將晶圓予以支承。雙面研磨裝置用之載體係形成為比晶圓薄的厚度,具有用於支承晶圓的支承孔。晶圓係被插入此支承孔而被支承,此載體係設置於雙面研磨裝置的上定盤及下定盤之間的規定位置。將研磨布貼附於此上定盤及下定盤而將晶圓的上下表面夾住,將研磨劑(研磨漿)供給至上下定盤間的同時進行雙面研磨(專利文獻1)。
如同上述的雙面研磨裝置用之載體,根據其基板材質、設計、表面狀態(包覆或粗糙度等)而存在有各式各樣者。
其中,樹脂基板者(樹脂製載體)為輕量且低價,且不須如金屬基板者(金屬製載體)般於支承孔必須具有用於保護晶圓周緣部的嵌件,而擁有簡單的構造的長處。
〔專利文獻1〕日本特開2015-123553號公報
但是,另一方面,相比於金屬製載體,樹脂製載體的晶圓的研磨率低約四成左右,對雙面研磨晶圓的生產性有所問題。
鑑於上述問題,本發明的目的在於提供一種使用了樹脂製載體的能提升半導體矽晶圓的研磨率的雙面研磨裝置用之載體,以及提供使用了此物的雙面研磨裝置及雙面研磨方法。
為了達成上述目的,本發明提供一種雙面研磨裝置用之載體,係在將半導體矽晶圓予以雙面研磨的雙面研磨裝置之中將該雙面研磨裝置用之載體設置於各別貼附有研磨布的上定盤及下定盤之間,且該雙面研磨裝置用之載體形成有支承孔,該支承孔係用於在研磨之際將被夾在該上定盤及該下定盤之間的該半導體矽晶圓予以支承,其中該雙面研磨裝置用之載體係為樹脂製,與該研磨布接觸的表面及背面的相對於純水的接觸角度的平均值為45°以上60°以下,且該表面與該背面的接觸角度的平均值的差為5°以內。
如此的雙面研磨裝置用之載體,使藉由該載體所支承的半導體矽晶圓雙面研磨之際的研磨率,相比於使用習知的樹脂製的雙面研磨裝置用之載體的情況,能顯著地提升,能提高雙面研磨晶圓的生產性。
再者,樹脂製的該雙面研磨裝置用之載體能由樹脂積層板所構成,該樹脂積層板能由將親水性的纖維基材予以浸漬樹脂而成。
作為樹脂製的雙面研磨裝置用之載體,常使用將纖維基材浸漬樹脂的樹脂基層板。因此,本發明是為使用以往使用的材料而能製造,能簡便地準備。再者,藉由使用如此的親水性的纖維基材,易於形成如同上述的對純水有接觸角度的有親水性的表面。
再者,該樹脂基層板,該親水性的纖維基材的表面露出率能為50%以上。
如此的話,雙面研磨裝置用之載體的表背面,能更確實地滿足如同上述的對於純水的接觸角度的條件。
再者,本發明提供一種雙面研磨裝置,係包含:一上定盤及一下定盤,係各別貼附有研磨布;一研磨漿供給機構,係將研磨漿供給至該上定盤及該下定盤之間;以及一雙面研磨裝置用之載體,係設置於該上定盤及該下定盤之間,且形成有用於在研磨之際將被夾在該上定盤及該下定盤之間的半導體矽晶圓予以支承的支承孔,其中,作為該雙面研磨裝置用之載體,係包含上述本發明之雙面研磨裝置用之載體。
如此的雙面研磨裝置,能使雙面研磨半導體矽晶圓之際的研磨率,相比於使用設置有習知的樹脂製的雙面研磨裝置用之載體的雙面研磨裝置的情況,顯著地提升。藉此能提升雙面研磨晶圓的生產性。
再者,本發明提供一種雙面研磨方法,係將半導體矽晶圓予以雙面研磨,其中將上述本發明之雙面研磨裝置用之載體予以設置於各別貼附有研磨布的上定盤及下定盤之間,將該半導體矽晶圓予以支承於形成在該雙面研磨裝置用之載體的支承孔,將研磨漿供給至該上定盤及該下定盤之間的同時進行雙面研磨。
如此的雙面研磨方法,相比於習知者,能使研磨率顯著地提升,能提升生產性。
如同以上,根據本發明的雙面研磨裝置用之載體及具有此物的雙面研磨裝置及雙面研磨方法,相比於使用習知的樹脂製的雙面研磨裝置用之載體的情況,能顯著地提升研磨率的緣故,而能提高生產性。
1:雙面研磨裝置用之載體
2:雙面研磨裝置
3:下定盤
4:上定盤
5:研磨布
6:研磨漿供給機構
7:噴嘴
8:貫穿孔
9:太陽齒輪
10:內齒輪
11:支承孔
W:半導體矽晶圓
第1圖係顯示本發明的雙面研磨裝置用之載體及雙面研磨裝置的一範例的縱向剖面圖。
第2圖係顯示以平面觀看的雙面研磨裝置的一範例的內部構造圖。
第3圖係顯示樹脂製的載體(本發明品)的表面的一範例的攝影畫面。
第4圖係顯示樹脂製的載體(習知品)的表面的另一範例的攝影畫面。
第5圖係比較實施例及比較例的研磨率的圖。
為了解決前述的課題,本發明人們進行了銳意研究的結果,得知了樹脂製載體表面的親水性對半導體矽晶圓的研磨率給予貢獻。
本發明人們藉由相對於純水的接觸角度的測定而將親水性定量化,找出了當表背面的接觸角度平均值為45°以上60°以下,且表面與背面的接觸角度的平均值的差為5°以內,能使晶圓的研磨率提升許多,而完成了本發明。
以下,雖然參考圖式而說明關於本發明的實施例,但是本發明並非限定於此。
第1圖係具有本發明的雙面研磨裝置用之載體的本發明的雙面研磨裝置的一範例的縱向剖面圖,第2圖係以平面觀看的雙面研磨裝置的內部構造圖。
如第1圖、第2圖所示,具有本發明的雙面研磨裝置用之載體1(以下,亦僅稱為載體)的本發明的雙面研磨裝置2具有朝上下相對向設置的下定盤3及上定盤4,於各個定盤3、4的對向面側各別貼附有研磨布5。作為研磨布5,能使用例如發泡聚氨酯墊。
再者,於上定盤4的上部,設置有將研磨漿供給至上定盤4及下定盤3之間的研磨漿供給機構6(噴嘴7,以及上定盤4的貫穿孔8)。作為研磨漿,能使用含有膠質氧化矽的無機鹼水溶液。
然後,在第1圖、第2圖所示的範例中,於上定盤4及下定盤3之間的中心部設置有太陽齒輪9,周緣部設置有內齒輪10,為4way式的雙面研磨裝置。
另外,本發明的雙面研磨裝置,並未限定於如此的行星齒輪方式者,亦能為擺動方式者。
半導體矽晶圓W係支承於載體1的支承孔11,夾住在上定盤4及下定盤3之間。
此載體1為樹脂製,與研磨布5接觸的表背面的相對於純水的接觸角度的平均值為45°以上60°以下,且表面與背面的接觸角度的平均值的差為5°以內。此本發明的載體1滿足了如同上述的接觸角度的條件,藉此能使晶圓W的研磨率相比於使用習知的樹脂製載體的情況提升許多。例如能使研磨率提升10%以上,進一步25%以上,或是更進一步。根據比較的習知品,根據本發明亦能使研磨率為倍數以上。其結果,能使雙面研磨晶圓的生產性提高許多。
另外,載體的接觸角度測定,能使用例如協和界面科學股份公司的PCA-11。測定係例如逐單面將純水2.0μL的液滴滴下至五個地方,由影像解析求得接觸角度,該些的平均值能作為單面的平均值。然後考慮表背的情況,能以表面的平均值及背面的平均值算出平均值及差。但是,接觸角度測定方法並非限定於此,能屆時而決定。因應必要,也能並非五個地方,而以其以上(或是其以下)而進行測定而得到平均值。
再者載體1為滿足上述規定的接觸角度條件的樹脂製者即可,形成材料並未特別限定。
較佳而言,載體1由樹脂基層板所構成,作為其形成材料的一範例,能使用將親水性的纖維基材浸漬樹脂的複合材料(FRP)。作為纖維基材,能例舉玻璃、液晶聚合物、纖維素等。作為樹脂,能例舉環氧、芳綸、苯酚等。這些材料本身自以往就常被使用,能簡便地準備而製造載體1。但是,本發明中表背面的親水性有調整。若為這些材料,易於載體形成適當的親水性的表面,對於滿足上述接觸角度條件一事為有效。
另外,上述樹脂基層板,若親水性的纖維基材的表面露出率為50%以上,能更確實地滿足上述的接觸角度條件。特別是載體1的表面及背面的雙面一同,其纖維基材的表面露出率為50%以上為佳。然而,當然本發明並非限定於此,根據使用的纖維基材、樹脂等,能自由地調整纖維基材的表面露出率,最終滿足上述的接觸角度條件即可。
將如此的親水性的纖維基材的表面露出率調整至適當的範圍的對應,能藉由以比實際研磨晶圓更機械的條件研磨載體而調整。例如,能藉由研磨墊使用發泡聚氨脂墊且供給含有矽磨粒的研磨漿而研磨而使纖維基材露出。
於此,將使用玻璃纖維作為親水性的纖維基材的情況的,相對於純水的接觸角度為50.7°時的表面的一範例示於第3圖(本發明品)。為以暗場顯微鏡拍攝該載體1的表面的影像。黑色為玻璃纖維。玻璃纖維的表面露出率為67%。
另一方面,將接觸角度為66.8°時的一範例示於第4圖(習知品)。此時的玻璃纖維的表面露出率為36%。
玻璃纖維的露出率高的一方,接觸角度降低。
如此,根據親水性的纖維基材的表面露出率而接觸角度易於不同的緣故,能屆時而適當地調整表面露出率,而得到滿足上述接觸條件的載體1。
然後,如第1圖、第2圖所示,於太陽齒輪9及內齒輪10的各齒部嚙合有載體1的外周齒,伴隨上定盤4及下定盤3藉由未圖式的驅動源而旋轉,載體1自轉的同時繞著太陽齒輪9公轉。此時,晶圓W藉由載體1的支承孔11而被支承,藉由上下的研磨布5同時地研磨雙面。另外,於研磨時,自噴嘴7通過貫穿孔8而供給研磨漿。
如此的雙面研磨裝置,具有本發明的載體1,能使晶圓W的研磨率大大地提升,並且連貫到雙面研磨晶圓的生產性的提升。
再者,本發明的雙面研磨方法中,於各別貼附有研磨布的上下定盤之間,設置上述本發明的雙面研磨裝置用之載體,將該半導體晶圓支承於形成於該雙面研磨裝置用之載體的支承孔,將研磨漿供給至該上下定盤間而雙面研磨。如此一來,相比於使用習知的雙面研磨裝置用之載體進行雙面研磨的情況,能使研磨率顯著地提升,而使生產性提升。
具體而言,例如,如第1圖、第2圖所示,將晶圓W支承於載體1的支承孔11內。將支承有晶圓W的載體1插入雙面研磨裝置2的上定盤3及下定盤4之間。然後,以研磨漿供給裝置6將研磨漿供給至研磨面的同時,使上定盤3及下定盤4旋轉並使載體1自轉及公轉。如此一來,藉由將晶圓W的雙面滑接於研磨布5而能進行晶圓W的雙面研磨。
以下表示實施例及比較例而具體地說明本發明,但是本發明並非限定於此。
準備了接觸角度條件不同的本發明的雙面研磨裝置用之載體。然後,準備第1圖所示的雙面研磨裝置,於上下定盤之間,將支承於雙面研磨裝置用之載體的支承孔的半導體矽晶圓夾住,供給研磨漿的同時雙面研磨。
然後,雙面研磨後,洗淨晶圓,由研磨前後的厚度的差計算出研磨率。
研磨加工及測定條件如同下列。
‧晶圓使用直徑300mm的P型單晶矽晶圓。
‧研磨裝置使用不二越機械工業股份公司的DSP-20B。
‧研磨墊使用邵氏A硬度90的發泡聚氨脂墊。
‧載體使用將玻璃纖維浸漬環氧樹脂的FRP。
‧研磨漿使用含有矽磨粒,平均粒徑35nm,磨粒濃度1.0wt%,pH 10.5的KOH基底之物。
‧加工荷重設定為100gf/cm2。
‧加工時間設定為使晶圓厚度與載體相同。
‧各驅動部的旋轉速度設定為,上定盤:-13.4rpm,下定盤:35rpm,太陽齒輪:25rpm,內齒輪:7rpm。
‧研磨墊的修整係藉由將電沉積有鑽石磨粒的整修板以規定壓力將純水流過的同時滑接於上下研磨墊而進行。
‧SC-1洗淨以條件為NH4OH:H2O2:H2O=1:1:15而進行。
‧一批次五片的各晶圓的前後厚度差以Nanometro(黑田精工股份公司製)測定,將該五片份的厚度差的平均值除以研磨時間而求得了研磨率。
‧載體的接觸角度測定,使用協和界面科學股份公司的PCA-11。測定係逐單面將純水2.0μL的液滴滴下至五個地方,由影像解析求得接觸角度,將該些的平均值作為單面的平均值。然後考慮表背的情況,以表面的平均值及背面的平均值計算出平均值(Ave)及差(Dif)。
準備了接觸角度為本發明的範圍外的習知的雙面研磨裝置用之載體。
準備了除了雙面研磨裝置用之載體以外則與實施例同樣的雙面研磨裝置,與實施例同樣地進行半導體矽晶圓的雙面研磨、洗淨、計算出研磨率。
將實施例1-3、比較例1-4的載體的接觸角度條件及研磨率彙整者示於表1。再者,將關於研磨率的圖表化者示於第5圖。另外,表1、第5圖的研磨率,兩者皆係以比較例2的研磨率而歸一化者。
另外,實施例1-3滿足了相對於純水的接觸角度的條件A:45°≦Ave≦60°,條件B:Dif≦5°,比較例1-4同時未滿足條件A、B,或僅滿足其中任一者。
如表1及第5圖所示,相比於使用最多僅滿足本發明中的接觸角度條件A、B的其中一者的雙面研磨裝置用之載體的比較例1-4,使用滿足本發明中的接觸角度條件A、B兩者的雙面研磨裝置用之載體及雙面研磨裝置的實施例1-3,任一者皆能提升研磨率。
例如,相對於基準的比較例2(研磨率:1.00),實施例1為1.13,提升了10%以上。再者,實施例3為1.25,也提升了25%。然而,如同將比較例4(0.50)與實施例3(1.25)相比所得知,得到了兩倍以上的研磨率。
由實施例與比較例的比較,得知本發明中的接觸角度條件的上限下限的數值有臨界性。例如,比較例4(研磨率:0.50)中Ave、Dif的組合為〔
42°、2°〕,實施例3(1.25)為〔45°、2°〕。如此,藉由Ave是否為45°以上,能使研磨率飛躍地提升。
另外,比較例4中,觀察到使用後的雙面裝置用載體有損耗。
再者,如同由比較例2(研磨率:1.00)〔64°、3°〕與實施例1(1.13)〔60°、3°〕的比較所得知,藉由Ave為60°以下能使研磨率提升至1.13倍以上。
再者,如同由比較例3(研磨率:0.67)〔55°、7°〕與實施例2(1.17)〔53°、5°〕的比較所得知,藉由Dif為5°以內能使研磨率提升至1.7倍以上。
此外,本發明並不限定於上述的實施例。上述實施例為舉例說明,凡具有與本發明的申請專利範圍所記載之技術思想實質上同樣之構成,產生相同的功效者,不論為何物皆包含在本發明的技術範圍內。
Claims (5)
- 一種雙面研磨裝置用之載體,係在將半導體矽晶圓予以雙面研磨的雙面研磨裝置之中將該雙面研磨裝置用之載體設置於各別貼附有研磨布的上定盤及下定盤之間,且該雙面研磨裝置用之載體形成有支承孔,該支承孔係用於在研磨之際將被夾在該上定盤及該下定盤之間的該半導體矽晶圓予以支承,其中 該雙面研磨裝置用之載體係為樹脂製, 與該研磨布接觸的表面及背面的相對於純水的接觸角度的平均值為45°以上60°以下,且該表面與該背面的接觸角度的平均值的差為5°以內。
- 如請求項1所述之雙面研磨裝置用之載體,其中樹脂製的該雙面研磨裝置用之載體係由樹脂積層板所構成,該樹脂積層板係由將親水性的纖維基材予以浸漬樹脂而成。
- 如請求項2所述之雙面研磨裝置用之載體,其中該親水性的纖維基材的表面露出率為50%以上。
- 一種雙面研磨裝置,係包含: 一上定盤及一下定盤,係各別貼附有研磨布; 一研磨漿供給機構,係將研磨漿供給至該上定盤及該下定盤之間;以及 一雙面研磨裝置用之載體,係設置於該上定盤及該下定盤之間,且形成有用於在研磨之際將被夾在該上定盤及該下定盤之間的半導體矽晶圓予以支承的支承孔, 其中,作為該雙面研磨裝置用之載體,係包含如請求項1至3中任一項所述之雙面研磨裝置用之載體。
- 一種雙面研磨方法,係將半導體矽晶圓予以雙面研磨,其中 將如請求項1至3中任一項所述之雙面研磨裝置用之載體予以設置於各別貼附有研磨布的上定盤及下定盤之間,將該半導體矽晶圓予以支承於形成在該雙面研磨裝置用之載體的支承孔,將研磨漿供給至該上定盤及該下定盤之間的同時進行雙面研磨。
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