TW201838771A - 雙面研磨裝置用載體及使用此載體的雙面研磨裝置以及雙面研磨方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種雙面研磨裝置用載體及使用該載體的雙面研磨裝置以及雙面研磨方法，該雙面研磨裝置用載體，係於雙面研磨裝置中，被配設於經貼附研磨布的上定盤與下定盤之間，且形成有一個以上的支承孔，用以支承於研磨時被夾於該上定盤與下定盤之間的半導體晶圓，其中該載體的表面具有披覆有DLC膜的區域、及未披覆有該DLC膜的區域，在該載體的上表面及下表面中，自該載體的外周的齒輪的齒底向內側，該載體的其中一面的面積的30%以下的區域披覆有該DLC膜。藉此，能夠於半導體晶圓的雙面研磨時，在改善晶圓表面不良的同時，防止晶圓形狀的惡化。

Description

雙面研磨裝置用載體及使用此載體的雙面研磨裝置以及雙面研磨方法

本發明係關於一種於雙面研磨裝置中，於研磨半導體晶圓時用以支承半導體晶圓的雙面研磨裝置用載體。

於以雙面研磨裝置同時研磨半導體晶圓的兩面時，係藉由雙面研磨裝置用載體支承半導體晶圓。此載體形成為厚度較半導體晶圓薄，具有用以支承半導體晶圓的支承孔。半導體晶圓被支承於此支承孔內，藉由於上下定盤所貼附的研磨布而半導體晶圓自兩面被夾入，在於研磨面供給研磨劑的同時進行半導體晶圓的雙面研磨。

雙面研磨裝置用載體，若持續使用則載體的外周部將磨損而產生厚度差異。如此，若載體的厚度差異變大，則會產生雙面研磨後的半導體晶圓的形狀不穩定的問題。在此，為了使載體的磨損減少而使半導體晶圓的形狀穩定，而延長載體的壽命的目的，使用有於載體表面形成有DLC膜(diamond-like carbon film)的載體(例如專利文獻1)。

藉由以如此附有DLC膜的載體將半導體晶圓加工(雙面研磨)，被期待能夠使載體的硬度提升而載體的厚度、扭曲的變化變小而使晶圓形狀穩定，並延長載體壽命。 〔先前技術文獻〕

專利文獻1：日本特開2011-143477號公報

但是，若是使用載體全表面實施有DLC覆膜的載體將半導體晶圓雙面研磨，則雖然晶圓的表面不良(傷痕、微粒)被改善，但有雙面研磨中對半導體晶圓的研磨劑的介入量大幅變化而晶圓形狀惡化的問題。

本發明鑑於上述問題，提供一種雙面研磨裝置用載體，能夠於半導體晶圓的雙面研磨時，在改善晶圓表面不良的同時，防止晶圓形狀的惡化，以及使用此載體的雙面研磨裝置及雙面研磨方法。

為了解決上述問題，本發明提供一種種雙面研磨裝置用載體，係於雙面研磨裝置中，被配設於經貼附研磨布的上定盤與下定盤之間，且形成有一個以上的支承孔，用以支承於研磨時被夾於該上定盤與下定盤之間的半導體晶圓，其中該載體的表面具有披覆有DLC膜的區域、及未披覆有該DLC膜的區域，在該載體的上表面及下表面中，自該載體的外周的齒輪的齒底向內側，該載體的其中一面的面積的30%以下的區域披覆有該DLC膜。

若為如此的雙面研磨裝置用載體，則僅於厚度變化大的載體的外周部以DLC膜部分披覆，而能夠得到平坦而表面狀態良好的半導體晶圓。進一步，由於能夠縮小載體的厚度變動，而能夠使載體壽命提升。

此時，以該載體的上表面及下表面中的至少一面中，自該載體的外周的齒輪的齒底向內側，該載體的其中一面的面積的5%以上的區域披覆有該DLC膜為佳。

若為如此，則能夠更加確實地一邊維持晶圓表面不良的改善，一邊防止晶圓形狀的惡化。

又於此時，以自該載體的外周的該齒輪的齒底，至該支承孔的該載體的外周側為止的區域披覆有該DLC膜為佳。

本發明能夠於如此的區域形成DLC膜，能夠在維持晶圓表面不良的改善的同時，防止晶圓形狀的惡化。

又於此時，以該DLC膜的厚度為0.1μm至5μm，於該載體的上表面與下表面中對應的區域披覆有該DLC膜為佳。

若為如此之物，則能夠有作為載體表面的保護的充分的厚度。

又依據本發明，提供具備有前述的本發明的雙面研磨裝置用載體的雙面研磨裝置。

若為如此之物，則由於為具備上述本發明的雙面研磨裝置用載體之物，因此能夠得到平坦且表面狀態良好的半導體晶圓。進一步，由於能夠使載體壽命提升，而能夠降低載體的交換頻率，而能夠降低成本，效率良好地將半導體晶圓雙面研磨。

又依據本發明，提供一種半導體晶圓的雙面研磨方法，係於經貼附研磨布的上定盤與下定盤之間配設如上述的雙面研磨裝置用載體，於形成於該載體的該支承孔支承該半導體晶圓，夾入該上定盤與下定盤之間而進行雙面研磨。

如此一來，由於使用上述本發明的雙面研磨裝置用載體，因此能夠得到平坦且表面狀態良好的半導體晶圓。進一步，由於能夠使載體壽命提升，而能夠降低載體的交換頻率，而能夠降低成本，效率良好地將半導體晶圓雙面研磨。

依據本發明，藉由僅於厚度變化大的載體外周部以DLC膜部分披覆，能夠得到平坦且表面狀態良好的半導體晶圓，進一步，由於能夠縮小載體的厚度變動，因此能夠提供能夠使載體壽命提升的雙面研磨裝置用載體，以及使用該載體的雙面研磨裝置及雙面研磨方法。

以下雖詳細說明本發明的實施型態，但本發明並非限定於此。

如同前述，若是使用載體的全表面實施有DLC覆膜的載體將半導體晶圓雙面研磨，則會有對半導體晶圓的研磨劑的介入量大幅變化而晶圓形狀惡化的問題。

在此，本案發明人為了解決如此問題而反覆精心研討。結果，設想出若是載體的表面具有披覆有DLC膜的區域、及未披覆有該DLC膜的區域，在該載體的上表面及下表面中，自該載體的外周的齒輪的齒底向內側，該載體的其中一面的面積的30%以下的區域披覆有該DLC膜，則能夠得到平坦且表面狀態良好的半導體晶圓，進一步，能夠使載體壽命提升。並且審視用以實施此些的最佳型態，而使本發明完成。

本發明係關於將半導體晶圓的雙面同時研磨的雙面研磨機中，支承半導體晶圓的載體的改良，首先使用圖2說明關於雙面研磨裝置的概要。

具備有本發明的雙面研磨裝置用載體1的雙面研磨裝置10，具有設置為上下相對的下定盤11及上定盤12，各定盤11、12的相對面側，分別貼附有研磨布11a、12a。又上定盤12的上部設置有供給研磨漿的噴嘴15，上定盤12設置有貫通孔16。並且於上定盤12與下定盤11之間的中心部設置有太陽齒輪13，於周緣部設置有內齒輪14。半導體晶圓W被支承於載體1的支承孔2，被夾入於上定盤12與下定盤11之間。

雙面研磨裝置中，藉由於太陽齒輪13及內齒輪14的各齒部使載體1的外周部的齒嚙合，以進行載體1的支承及載體1的自轉及公轉。此時半導體晶圓W為被載體1的支承孔所支承，以上研磨布11a及下研磨布12a將雙面同時研磨。另外，於研磨時，研磨漿自噴嘴15通過貫通孔16被供給。

在此使用圖1於以下說明關於上述雙面研磨裝置10所具備的本發明的雙面研磨裝置用載體1。

雙面研磨裝置用載體1的表面，具有披覆有DLC膜3的區域4a，及未披覆有DLC膜3的區域4b。並且，載體1的上表面及下表面的各自的面中，自該載體1的外周的齒輪的齒底5向內側，載體1的其中一面的面積的30%以下的外周區域披覆有DLC膜3。

若為如此之物，則藉由僅於厚度變化大的載體1的外周部以DLC膜部分披覆，而由於對半導體晶圓W的研磨劑的流入量、載體1與研磨布的接觸的變化成為與未披覆載體相同，而能夠得到平坦而表面狀態良好的半導體晶圓W。進一步，由於能夠縮小載體1的厚度變動，而能夠使載體壽命提升。

習知的雙面研磨裝置用載體中，由於於全表面進行DLC覆膜，雙面研磨中對半導體晶圓的研磨劑的介入量大幅變化，難以將半導體晶圓處理為與無覆膜時相同的晶圓形狀。在此，本發明僅於載體的厚度變化大(容易磨損)的位置的外周部實施DLC覆膜。在此，所謂載體的外周部，能夠為例如自此齒輪的齒底部至準備孔(支承孔)直徑的外周側1/4為止的位置。

此時，於載體1的上表面及下表面的任一面中，自載體1的外周的齒輪的齒底5向內側，載體1的其中一面的面積的5%以上的區域披覆有DLC膜3為佳。若為如此之物，則能夠在維持晶圓表面不良的改善的同時，更加確實地防止晶圓形狀的惡化。

又於此時，以於自該載體1的外周的的齒輪的齒底5，至支承孔的載體1的外周側為止的區域披覆有DLC膜3為佳。若為如此之物，則能夠在維持晶圓表面不良的改善的同時，更加確實地防止晶圓形狀的惡化。

又於此時，以DLC膜3的厚度為0.1μm至5μm，於載體1的上表面與下表面中對應的區域披覆有DLC膜3為佳。若為如此之物，則能夠有作為載體1表面的保護的充分的厚度，又能夠為抑制形成DLC膜3時的成本。

如此的本發明的載體1，能夠藉由例如自Ti板切下，進行研光、拋光後，進行如圖3所示的(1)遮罩加工步驟、(2)DLC覆膜步驟及(3)遮罩剝除步驟，之後，藉由嵌件接著以製作。

此時以(1)遮罩加工步驟具有(1-1)鹼液洗淨步驟、(1-2)層壓(抗蝕膜)步驟、(1-3)曝光、顯影步驟、(1-4)烘烤步驟，(3)遮罩剝除步驟具有(3-1)藉由鹼液浸漬所進行的抗蝕膜剝離步驟、(3-2)潤洗步驟為佳。

又若為具備有如同前述的本發明的雙面研磨裝置用載體1的，如圖2所示的本發明的雙面研磨裝置10，則能夠得到平坦且表面狀態良好的半導體晶圓W。進一步，由於能夠使載體壽命提升，而能夠降低載體的交換頻率，而能夠降低成本，效率良好地將半導體晶圓W雙面研磨。

並且，能夠將上述本發明的雙面研磨裝置用載體1配設於雙面研磨裝置10的貼附有研磨布11a、12a的上定盤12與下定盤11之間，以支承孔2將半導體晶圓W支承而夾入上定盤12與下定盤11之間，在供給研磨漿的同時將半導體晶圓W雙面研磨。

若為如此，則由於使用上述本發明的雙面研磨裝置用載體，能夠得到平坦且表面狀態良好的半導體晶圓。進一步，由於能夠使載體壽命提升，而能夠降低載體的交換頻率，而能夠降低成本，效率良好地將半導體晶圓W雙面研磨。

以下雖顯示本發明的實施例及比較例以更加具體說明本發明，但本發明並不限定於此。

(實施例1) 使用具備本發明的雙面研磨裝置用載體的雙面研磨裝置，進行了半導體晶圓的雙面研磨。

首先，準備如圖1所示，於載體1的上表面及下表面中，自載體1的外周的齒輪的齒底5向內側，載體1的其中一面的面積的5%的區域披覆有DLC膜3的載體1。在此，載體1為於上表面及下表面的對應的區域披覆有DLC膜3之物。

使用具備如此的本發明的雙面研磨裝置用載體1的如圖2所示的雙面研磨裝置10，依照本發明的雙面研磨方法進行半導體晶圓W(矽晶圓)的雙面研磨，評估雙面研磨後的半導體晶圓W的晶圓形狀及晶圓表面缺陷發生率。

並且，將雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀及晶圓表面缺陷發生率(以比較例2為1時)的結果，與後述的實施例2至3及比較例1至4一同顯示於表1及圖4至7。此時，作為晶圓形狀，分別測定Roll off值(以比較例2為0時)、GBIR(以比較例2為100時)、ESFQRmax(以比較例2為100時)。

又測定了載體使用前的厚度及使用10000min後的厚度的變化。測定位置為於各支承孔周圍各6點，一片載體18點，合計測定5片載體，合計測定90點。

(實施例2) 除了作為雙面研磨裝置用載體，使用於如圖9所示的載體1a的上表面及下表面中，自該載體1a的外周的齒輪的齒底5向內側，載體1a的其中一面的面積的15%的區域披覆有DLC膜3的載體1a以外，以與實施例1相同的方法進行半導體晶圓的雙面研磨。在此，載體1a為於上表面及下表面的對應的區域披覆有DLC膜3之物。

並且，與實施例1同樣測定雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀、晶圓表面不良、及載體的厚度變化分散，將其結果顯示於表1及圖4至8。

(實施例3) 除了作為雙面研磨裝置用載體，使用於如圖10所示的載體1b的上表面及下表面中，自載體1b的外周的齒輪的齒底5向內側，載體1b的其中一面的面積的30%的區域披覆有DLC膜3的載體1b以外，以與實施例1相同的方法進行半導體晶圓的雙面研磨。在此，載體1b為於上表面及下表面的對應的區域披覆有DLC膜3之物。

並且，與實施例1同樣測定雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀、晶圓表面不良、及載體的厚度變化分散，將其結果顯示於表1及圖4至8。

(比較例1) 除了作為雙面研磨裝置用載體，使用於如圖11所示的載體100a的上表面及下表面的整體表面披覆有DLC膜103的載體100a以外，以與實施例1相同的方法進行半導體晶圓的雙面研磨。

並且，與實施例1同樣測定雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀、晶圓表面不良、及載體的厚度變化分散，將其結果顯示於表1及圖4至8。

(比較例2) 除了作為雙面研磨裝置用載體，使用於如圖12所示的載體100b的上表面及下表面皆未披覆有DLC膜的載體100b以外，以與實施例1相同的方法進行半導體晶圓的雙面研磨。

並且，與實施例1同樣測定雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀、晶圓表面不良、及載體的厚度變化分散，將其結果顯示於表1及圖4至8。

此時，將比較例2的載體100b的使用前的厚度及使用10000min後的厚度的變化的測定結果顯示於圖13。如圖13所示，可得知載體100b的外周部的測定點1的位置變化最大。

又將比較例2的載體100b的載體使用時間與平坦度及載體厚度分散的關係顯示於圖14。如圖14所示，比較例2中隨著載體的使用時間推進，載體的厚度分散變大，晶圓不再維持於目的形狀。

(比較例3) 除了作為雙面研磨裝置用載體，使用於如圖15所示的載體100c的上表面及下表面中，自載體100c的外周的齒輪的齒底105向內側，載體100c的其中一面的面積的40%的區域披覆有DLC膜103的載體100c以外，以與實施例1相同的方法進行半導體晶圓的雙面研磨。

並且，與實施例1同樣測定雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀、晶圓表面不良、及載體的厚度變化分散，將其結果顯示於表1及圖4至8。

(比較例4) 除了作為雙面研磨裝置用載體，使用於如圖16所示的載體100d的上表面及下表面中，自載體100d的外周的齒輪的齒底105向內側，載體100d的其中一面的面積的55%的區域披覆有DLC膜103的載體100d以外，以與實施例1相同的方法進行半導體晶圓的雙面研磨。

並且，與實施例1同樣測定雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀、晶圓表面不良、及載體的厚度變化分散，將其結果顯示於表1及圖4至8。

【表1】

結果如表1及圖4至6所示，於比較例1、3、4中雙面研磨後的半導體晶圓的外周下垂，又GBIR及ESFQRmax亦高，無法得到平坦的半導體晶圓。另一方面，實施例1至3中，能夠使Roll Off、GBIR及ESFQRmax為與沒有DLC膜比較例2相同程度，能夠得到平坦的半導體晶圓。

又於圖17，顯示實施例1、比較例1、2中雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀。如圖17所示，可得知於僅於載體的外周部以DLC膜部分披覆的實施例1中，與全表面以DLC膜披覆的比較例1相比，雙面研磨後的半導體晶圓的形狀變化較少。

進一步，於實施例1至3中，如表1及圖7所示，能夠使傷痕及微粒等的晶圓表面缺陷的發生率與比較例1、3、4為相同程度，能夠得到表面狀態良好的半導體晶圓。另一方面，於比較例2中，由於完全沒有進行DLC膜的覆膜，因此與實施例1至3相比，晶圓表面缺陷發生率較高。

又實施例1至3中，如圖8所示，能夠使載體的厚度變化分散與比較例1、3、4為相同程度，能夠得到表面狀態良好的半導體晶圓。另一方面於比較例2中，由於完全沒有進行DLC膜的覆膜，因此與實施例1至3相比厚度變化分散較大。如此，由於實施例1至3中，能夠縮小載體的厚度變動，因此能夠使載體壽命提升。

另外，本發明並不為前述實施例所限制。前述實施例為例示，具有與本發明的申請專利範圍所記載的技術思想實質相同的構成，且達成同樣作用效果者，皆包含於本發明的技術範圍。

10‧‧‧雙面研磨裝置

1‧‧‧載體

1a‧‧‧載體

1b‧‧‧載體

100a‧‧‧載體

100b‧‧‧載體

100c‧‧‧載體

100d‧‧‧載體

103‧‧‧DLC膜

105‧‧‧齒底

11‧‧‧下定盤

11a‧‧‧研磨布

12‧‧‧上定盤

12a‧‧‧研磨布

13‧‧‧太陽齒輪

14‧‧‧內齒輪

15‧‧‧噴嘴

16‧‧‧貫通孔

2‧‧‧支承孔

3‧‧‧DLC膜

4a‧‧‧區域

4b‧‧‧區域

5‧‧‧齒底

W‧‧‧半導體晶圓

圖1係顯示本發明的雙面研磨裝置用載體之一例的概略圖。 圖2係顯示具備有本發明的雙面研磨裝置用載體的雙面研磨裝置之一例的概略圖。 圖3係顯示製作本發明的雙面研磨裝置用載體之一例的步驟圖。 圖4係顯示實施例及比較例中雙面研磨後的半導體晶圓的Roll off值的量表圖。 圖5係顯示實施例及比較例中雙面研磨後的半導體晶圓的GRIB值的量表圖。 圖6係顯示實施例及比較例中雙面研磨後的半導體晶圓的ESFQRmax值的量表圖。 圖7係顯示實施例及比較例中雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓表面缺陷發生率的量表圖。 圖8係顯示實施例及比較例中雙面研磨後的半導體晶圓的厚度變化分散的量表圖。 圖9係顯示實施例2中所使用的雙面研磨裝置用載體的概略圖。 圖10係顯示實施例3中所使用的雙面研磨裝置用載體的概略圖。 圖11係顯示比較例1中所使用的雙面研磨裝置用載體的概略圖。 圖12係顯示比較例2中所使用的雙面研磨裝置用載體的概略圖。 圖13係顯示比較例2中所使用的雙面研磨裝置用載體的使用前厚度與使用10000min後的厚度變化測定結果的量表圖。 圖14係顯示比較例2中的載體使用時間與平坦度及載體厚度分散的關係的量表圖。 圖15係顯示比較例3中所使用的雙面研磨裝置用載體的概略圖。 圖16係顯示比較例4中所使用的雙面研磨裝置用載體的概略圖。 圖17係顯示實施例1、比較例1、2中雙面研磨後的半導體晶圓的晶圓形狀的量表圖。

Claims (9)

1. 一種雙面研磨裝置用載體，係於雙面研磨裝置中，被配設於經貼附研磨布的上定盤與下定盤之間，且形成有一個以上的支承孔，用以支承於研磨時被夾於該上定盤與下定盤之間的半導體晶圓，其中 該載體的表面具有披覆有DLC膜的區域、及未披覆有該DLC膜的區域， 在該載體的上表面及下表面中，自該載體的外周的齒輪的齒底向內側，該載體的其中一面的面積的30%以下的區域披覆有該DLC膜。
2. 如請求項1所述的雙面研磨裝置用載體，其中在該載體的上表面及下表面中的至少一面中，自該載體的外周的齒輪的齒底向內側，該載體的其中一面的面積的5%以上的區域披覆有該DLC膜。
3. 如請求項1所述的雙面研磨裝置用載體，其中自該載體的外周的該齒輪的齒底，至該支承孔的該載體的外周側為止的區域披覆有該DLC膜。
4. 如請求項2所述的雙面研磨裝置用載體，其中自該載體的外周的該齒輪的齒底，至該支承孔的該載體的外周側為止的區域披覆有該DLC膜。
5. 如請求項1至4中任一項所述的雙面研磨裝置用載體，其中該DLC膜的厚度為0.1μm至5μm，於該載體的上表面與下表面中對應的區域披覆有該DLC膜。
6. 一種雙面研磨裝置，具備有如請求項1至4中任一項所述的雙面研磨裝置用載體。
7. 一種雙面研磨裝置，具備有如請求項5所述的雙面研磨裝置用載體。
8. 一種半導體晶圓的雙面研磨方法，係於經貼附研磨布的上定盤與下定盤之間配設如請求項1至4中任一項所述的雙面研磨裝置用載體，於形成於該載體的該支承孔支承該半導體晶圓，夾入該上定盤與下定盤之間而進行雙面研磨。
9. 一種半導體晶圓的雙面研磨方法，係於經貼附研磨布的上定盤與下定盤之間配設如請求項5所述的雙面研磨裝置用載體，於形成於該載體的該支承孔支承該半導體晶圓，夾入該上定盤與下定盤之間而進行雙面研磨。