TW201707848A - 研磨輪及研磨裝置以及晶圓的研磨方法 - Google Patents

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Abstract

將由難磨材所形成之晶圓或含有金屬之晶圓予以平順地研磨。 將研磨輪(74)設計成，由令鑽石研磨粒(P1)與光觸媒粒亦即氧化鈦粒(P2)混雜並以樹脂黏結劑(B1)固定而成之研磨砥石(74a)、及將研磨砥石(74a)以環狀配設於自由端部之輪基台(74b)所構成。

Description

研磨輪及研磨裝置以及晶圓的研磨方法
本發明有關研磨晶圓之研磨輪及具備研磨輪之研磨裝置以及晶圓的研磨方法。
表面形成有藉由分割預定線(切割道(street))被區隔之IC、LSI、LED及SAW裝置等裝置之晶圓，是藉由以可旋轉的方式配備有研磨輪之研磨裝置使得晶圓背面被研磨而形成規定的厚度後，藉由切割裝置、雷射加工裝置等分割裝置分割成各個裝置，而利用於各種電子機器等。
此外，研磨裝置，大致由：夾盤平台，保持晶圓；及研磨手段，以可旋轉的方式裝配有配設成環狀而將保持於夾盤平台的晶圓予以研磨之研磨砥石；及研磨水供給手段，對研磨區域供給研磨水；及研磨饋送手段，令研磨手段接近及遠離夾盤平台；所構成，而能夠將晶圓高精度地研磨成期望的厚度(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-284303號公報
但，當晶圓是由氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)或鎵砷(GaAs)等難磨材所形成的情形下，研磨輪的研磨能力會降低，而有生產性降低這樣的問題。此外，當研磨由金屬所形成之晶圓或是有金屬電極部分地露出於晶圓背面之晶圓的情形下，會因金屬的延展性而有研磨變得困難這樣的問題。
故，本發明之目的在於提供一種能夠將由難磨材所形成之晶圓或含有金屬之晶圓予以平順地研磨之研磨輪、及使用了該研磨輪之晶圓的研磨方法。
依照本發明的第1面向，係提供一種研磨輪，具備：環狀的輪基台，具有下端部；及複數個研磨砥石，係令固著於該輪基台的該下端部的外周之研磨粒與光觸媒混雜並以黏結劑固定而成。
前述研磨粒為鑽石研磨粒，前述光觸媒粒為氧化鈦(TiO2)粒較佳。
依照本發明的第2面向，係提供一種晶圓的研磨方法，其特徵為，具備：晶圓保持工程，將晶圓以夾盤平台保持；及研磨工程，將令研磨粒與光觸媒混雜並以 黏結劑固定而成之複數個研磨砥石抵壓至被保持於該夾盤平台之晶圓，一面供給研磨水一面令該研磨砥石及該夾盤平台旋轉以研磨晶圓；及光照射工程，於晶圓研磨中，對該研磨砥石照射令光觸媒粒激發之光，以對所供給的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力。
依照本發明的第3面向，係提供一種研磨裝置，具備：夾盤平台，將晶圓吸引保持；研磨單元，包含：心軸；及輪座架，固定於該心軸的下端部；及研磨輪，具有環狀的基台及固著於該基台的下端部外周之複數個研磨砥石，而可裝卸地裝配於該輪座架；研磨水供給手段，對前述複數個研磨砥石供給研磨水；及光照射手段，對該研磨輪的該研磨砥石照射令光觸媒粒激發之光，以對所供給的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力。
本發明之研磨輪，由令研磨粒與光觸媒粒混雜並以黏結劑固定而成之複數個研磨砥石、及供研磨砥石以環狀固著於自由端部之環狀的輪基台所構成。因此，例如，以本發明之研磨輪，即使對由GaN、SiC或GaAs等難磨材所形成之晶圓進行研磨加工的情形下，藉由對研磨砥石照射紫外線等光令光觸媒粒激發，使供給至研磨砥石的研磨水與研磨砥石中的激發的光觸媒粒接觸，便會對供給至研磨砥石的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力，藉由其強氧化力能夠一面令晶圓的研磨面氧化而脆弱化一面 進行研磨，因此可達成晶圓的順暢的研磨。此外，以本發明之研磨輪，即使研磨由金屬所形成之晶圓或有金屬電極部分地露出於晶圓背面之晶圓的情形下，藉由羥自由基所造成之強氧化力能夠一面令金屬氧化而脆弱化一面進行研磨，因此可達成晶圓的順暢的研磨。
較佳是，藉由將研磨粒做成鑽石研磨粒、將光觸媒粒做成氧化鈦(TiO2)粒，對研磨砥石照射紫外線令氧化鈦粒激發，使供給至研磨砥石的研磨水與激發的氧化鈦粒接觸，藉此便能對供給至研磨砥石的研磨水賦予羥自由基所造成之更強的氧化力。
又，本發明之晶圓的加工方法，在使用前述研磨輪之晶圓的研磨工程中，對被定位於晶圓的應研磨區域之前述研磨砥石供給研磨水，並且對前述研磨砥石照射令光觸媒粒激發之光，藉此使供給至研磨砥石的研磨水與激發的光觸媒粒接觸，而對研磨水賦予羥自由基所造成之高氧化力。又，例如，即使被加工物為由GaN、或GaAs等難磨材所形成之晶圓，藉由羥自由基的強氧化力仍能一面令晶圓的研磨面氧化而脆弱化一面進行研磨，因此可將晶圓平順地研磨。此外，即使被加工物為由金屬所形成之晶圓或有金屬電極部分地露出於晶圓背面之晶圓，藉由羥自由基所造成之強氧化力仍能一面令金屬氧化而脆弱化一面進行研磨，因此可將晶圓平順地研磨。
此外，本發明之研磨裝置中，至少由：研磨手段，具備前述研磨輪；及研磨水供給手段，對被定位於 晶圓的應研磨區域之前述研磨輪的研磨砥石供給研磨水；及光照射手段，對前述研磨輪的研磨砥石照射令光觸媒粒激發的光以對所供給的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力；所構成，因此研磨時藉此對研磨砥石照射令光觸媒粒激發之光，使供給至研磨砥石的研磨水與激發的光觸媒粒接觸，便能對所供給的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力。又，藉由生成的羥自由基，即使被加工物為由GaN、或GaAs等難磨材所形成之晶圓，藉由羥自由基的強氧化力仍能一面令晶圓的研磨面氧化而脆弱化一面進行研磨，因此可將晶圓平順地研磨。此外，即使被加工物為由金屬所形成之晶圓或有金屬電極部分地露出於晶圓背面之晶圓，藉由羥自由基所造成之強氧化力仍能一面令金屬氧化而脆弱化一面進行研磨，因此可將晶圓平順地研磨。
1‧‧‧研磨裝置
10‧‧‧基座
11‧‧‧柱
30‧‧‧夾盤平台
300‧‧‧吸附部
300a‧‧‧保持面
301‧‧‧框體
31‧‧‧護罩
5‧‧‧研磨饋送手段
50‧‧‧滾珠螺桿
51‧‧‧導軌
52‧‧‧電動機
53‧‧‧昇降板
54‧‧‧承座
7‧‧‧研磨手段
70‧‧‧旋轉軸
70a‧‧‧通路
72‧‧‧電動機
73‧‧‧座架
73a‧‧‧螺絲
74‧‧‧研磨輪
74a‧‧‧研磨砥石
74b‧‧‧輪基台
74c‧‧‧螺絲孔
8‧‧‧研磨水供給手段
80‧‧‧研磨水供給源
81‧‧‧配管
82‧‧‧流量調整閥
9‧‧‧光照射手段
90‧‧‧光照射口
91‧‧‧電源
P1‧‧‧鑽石研磨粒
P2‧‧‧氧化鈦粒
B1‧‧‧樹脂黏結劑
W‧‧‧晶圓
Wa‧‧‧晶圓表面
Wb‧‧‧晶圓背面
T‧‧‧保護膠帶
S‧‧‧切割道
D‧‧‧裝置
A‧‧‧裝卸區域
B‧‧‧研磨區域
[圖1]研磨輪的立體圖。
[圖2]具備研磨輪之研磨砥石的部分放大正面圖。
[圖3]研磨裝置的立體圖。
[圖4]和光照射手段成為一體的研磨輪之一例示意端面圖。
[圖5]在晶圓表面貼附著保護膠帶的狀態示意立體圖。
[圖6]晶圓保持工程中，將晶圓保持於夾盤平台的狀 態示意立體圖。
[圖7]研磨工程中，研磨輪相對於被保持於夾盤平台的晶圓逐漸下降時之光照射手段的位置示意立體圖。
[圖8]研磨工程中，以研磨輪研磨被保持於夾盤平台的晶圓的狀態示意立體圖。
[圖9]研磨工程中，以研磨輪研磨被保持於夾盤平台的晶圓的狀態示意端面圖。
圖1所示之研磨輪74，是由環狀的輪基台74b、及在輪基台74b的底面(自由端部)以環狀配設之複數個略直方體形狀的研磨砥石74a所構成。此外，在輪基台74b的上面設有螺絲孔74c。研磨砥石74a，如圖2所示，是令鑽石研磨粒P1與光觸媒粒即氧化鈦粒P2混雜，而藉由酚樹脂的樹脂黏結劑B1成型、固定而成。另，研磨砥石74a的形狀，亦可形成一體的環狀。
研磨輪74的製造方法，例如如下所述。首先，相對於作為樹脂黏結劑B1之酚樹脂重量比100而言，以重量比30混入粒徑10μm左右的鑽石研磨粒P1，再以重量比40混入粒徑10μm左右的氧化鈦粒P2並攪拌令其混雜。接下來，將此混合物以約160℃的溫度加熱，加壓10~20分鐘程度以成形為規定的形狀。其後，以180℃至200℃的溫度令其燒結數小時，藉此製造研磨砥石74a。然後，將製造出的複數個研磨砥石74a以環狀配 設並固著於輪基台74b的底面，藉此製造研磨輪74。另，樹脂黏結劑B1、鑽石研磨粒P1及氧化鈦粒P2的重量比，可依氧化鈦P2的種類等而適當變更。
圖3所示之晶圓W，例如為由SiC所形成之半導體晶圓，晶圓W的晶圓表面Wa上，如圖5所示般在被切割道S區隔而成的格子狀區域中形成有多數個裝置D。又，例如晶圓W的晶圓背面Wb會受到研磨輪74研磨。另，晶圓W的形狀及種類並無特別限定，可依照與研磨輪74的關係而適當變更，亦包含由GaAS或GaN等難磨材所形成之晶圓、或是由金屬所形成之晶圓或有金屬電極部分地露出於晶圓背面之晶圓。
圖3所示之研磨裝置1，至少由：夾盤平台30，保持晶圓；及研磨手段7，將圖1所示之研磨輪74裝配於與旋轉軸70的先端連結之座架73而將被保持於夾盤平台30的晶圓予以研磨；及研磨水供給手段8，對被定位於晶圓的應研磨區域之研磨砥石74a供給研磨水；及光照射手段9，對研磨輪74的研磨砥石74a照射令光觸媒粒激發之光以對所供給的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力；所構成。又，在研磨裝置1的基座10上的前方，為對夾盤平台30進行晶圓W的裝卸之區域亦即裝卸區域A，基座10上的後方，為藉由研磨手段7進行晶圓W的研磨之區域亦即研磨區域B。
夾盤平台30，例如其外形為圓形狀，具備吸附晶圓W之吸附部300、及支撐吸附部300之框體301。 吸附部300與未圖示之吸引源連通，在吸附部300的露出面亦即保持面300a上吸引保持晶圓W。夾盤平台30，周圍被護罩31圍繞，藉由未圖示之旋轉手段以可旋轉的方式受到支撐。此外，夾盤平台30，藉由配設於護罩31的下方之未圖示Y軸方向饋送手段，而可於Y軸方向在裝卸區域A與研磨區域B之間來回移動。
在研磨區域B，立設有柱11，在柱11的側面配設有研磨饋送手段5。研磨饋送手段5，係由：滾珠螺桿50，具有鉛直方向(Z軸方向)的軸心；及一對導軌51，和滾珠螺桿50平行地配設；及電動機52，與滾珠螺桿50的上端連結而令滾珠螺桿50旋動；及昇降板53，內部的螺帽與滾珠螺桿50螺合而側部與導軌滑接；及承座54，與昇降板53而保持研磨手段7；所構成，一旦電動機52令滾珠螺桿50旋動，則伴隨此，昇降板53受到導軌51導引而於Z軸方向來回移動，被保持於承座54的研磨手段7於Z軸方向被研磨饋送。
圖3所示之研磨手段(研磨單元)7，具備：旋轉軸70，軸方向為Z軸方向；及電動機72，將旋轉軸70旋轉驅動；及座架73，與旋轉軸70的先端連結；及研磨輪74，以可裝卸的方式裝配於座架73的下面。研磨輪74，是令螺絲73a穿通設於座架73的孔而與設於研磨輪74的上面之圖1所示之螺絲孔74c螺合，藉此對座架73裝配。此外，在圖3所示之旋轉軸70的軸心，形成有令研磨水流通之通路70a，通路70a穿通座架73而在研磨輪 74朝下方開口，並且連通至與研磨水供給源80連接之配管81。
圖3所示之研磨水供給手段8，例如具備：作為水源之研磨水供給源80；及配管81，連接至研磨水供給源80而與通路70a連通；及流量調整閥82，配設於配管81的任意位置以調整研磨水的流量。
如圖3所示，例如光照射手段9是以和研磨輪74分離的形式配備於研磨裝置1。光照射手段9，例如為能夠將波長280nm~380nm程度的紫外線從光照射口90照射之略圓弧狀的紫外線照射燈，與電源91連接。又如圖9所示，光照射手段9，在藉由研磨輪74研磨晶圓W之研磨工程中，係配設成位於在輪基台74b的底面(自由端部)以環狀配設之研磨砥石74a的內周側，光照射口90和研磨砥石74a的內周側面對面，而從光照射口90照射令研磨砥石74a中的氧化鈦粒P2激發之紫外線。另，光照射手段9，依氧化鈦粒P2的種類不同，並不限定於照射紫外線之紫外線照射燈，例如，若氧化鈦粒P2為藉由可見光線的照射而展現光觸媒活性之摻入有氮氣的氮氣摻入型氧化鈦粒等，則亦可為照射波長400nm~740nm程度的可見光線之氙燈或螢光燈等。此外，光照射手段9，其形狀不限定於略圓弧狀，例如亦可為環狀，在研磨輪74所做的晶圓W的研磨工程中，亦可配設成位於在輪基台74b的底面(自由端部)以環狀配設之研磨砥石74a的外周側，較佳是配設在從光照射口90照射的紫外線不會 分散而會對研磨砥石74a直接入射之位置。
此外，例如如圖4所示，光照射手段9亦可以和研磨輪74成為一體的形式配備於研磨裝置1。如圖4所示，以和研磨輪74成為一體的形式配備於研磨裝置1之光照射手段9，例如為能夠將波長280nm~380nm程度的紫外線從光照射口90照射之環狀的紫外線照射燈，配設於在輪基台74b的底面且以環狀配設之研磨砥石74a的內周側，光照射口90和研磨砥石74a的內周側面對面，與配設於座架73上之電源91連接。在座架73，具備與形成於旋轉軸70的通路70a連通之座架通路73b，此外，在構成研磨輪74之輪基台74b，形成有與座架通路73b連通而在輪基台74b的下部的開口部74d開口之輪通路74c。輪通路74c的開口部74d，配設於能夠在光照射手段9與研磨砥石74a之間噴出研磨水之位置。
以下，利用圖2~3及圖5~9，說明當藉由研磨裝置1研磨圖3所示之晶圓W的情形下之研磨裝置1的動作、具備研磨輪74之研磨手段7的動作及晶圓W的加工方法。
(1)晶圓保持工程
如圖5所示，首先，在晶圓表面Wa的全面，貼附研磨時保護晶圓表面Wa之保護膠帶T。接下來，如圖6所示，令貼附著保護膠帶T的晶圓W的保護膠帶T側與夾盤平台30的保持面300a相向並進行對位後，將晶圓W 載置於保持面300a。然後，未圖示之吸引源產生的吸引力傳遞至保持面300a，藉此夾盤平台30在保持面300a上將晶圓W吸引保持。
(2)研磨工程
晶圓保持工程結束後，開始研磨工程，亦即將藉由晶圓保持工程而被保持於夾盤平台30之晶圓W以研磨手段7研磨。研磨工程中，首先，夾盤平台30藉由未圖示之Y軸方向饋送手段，從圖3所示之裝卸區域A往+Y方向移動至研磨區域B內的研磨手段7的下方為止。
接下來，如圖7所示，旋轉軸70旋轉而令研磨輪74例如以轉數6000rpm旋轉，同時研磨手段7往-Z方向被饋送，研磨手段7所具備之研磨輪74逐漸往-Z方向下降。此外，光照射手段9，在研磨中位於在輪基台74b的底面以環狀配設之研磨砥石74a的內周側，光照射口90被定位成和研磨砥石74a的內周側面對面。然後，如圖8所示，高速旋轉的研磨輪74的研磨砥石74a與晶圓W的晶圓背面Wb接觸，藉此進行對晶圓W之研磨。又，研磨中，隨著未圖示之旋轉手段令夾盤平台30例如以轉數300rpm旋轉，被保持於保持面300a之晶圓W亦會旋轉，故研磨砥石74a會進行晶圓背面Wb全面的研磨加工。此外，本研磨工程中，如圖9所示，研磨砥石74a與晶圓背面Wb接觸時，從研磨水供給手段8供給之研磨水會通過心軸70中的通路70a、座架通路73b及輪通路 74c而從輪通路74c的開口部74d噴出，對研磨砥石74a以5L/分~10L/分的比例供給。
又，如圖9所示，本研磨工程中，對於高速旋轉的研磨輪74的研磨砥石74a，光照射手段9係至少於研磨砥石74a研磨晶圓背面Wb的前一刻起至研磨砥石74a從晶圓W遠離為止之期間例如照射波長365nm程度的紫外線，令混雜於圖2所示之研磨砥石74a的氧化鈦粒P2激發。也就是說，對混雜於研磨砥石74a的氧化鈦粒P2的表面照射紫外線，令氧化鈦粒P2的價帶(valence band)的電子激發而令其產生電子與電洞這2個載子。
混雜於研磨砥石74a的氧化鈦粒P2所產生的電洞，會在位於氧化鈦粒P2的表面之研磨水生成高氧化力之羥自由基。因此，從研磨水供給手段8供給而與研磨砥石74a接觸之研磨水，至少會在晶圓背面Wb上被賦予羥自由基所造成之氧化力。然後，由SiC所形成之晶圓背面Wb，會因生成的羥自由基受到氧化而脆弱化，故可藉由研磨輪74容易地研磨晶圓W。此外，產生的羥自由基的存在時間非常短，因此研磨水不會造成晶圓背面Wb以外的氧化。此外，噴射出的研磨水，將研磨砥石74a與晶圓背面Wb之接觸部位予以冷卻且亦將在晶圓背面Wb產生的研磨屑進行除去。
另，本發明並不限定於上述實施形態。例如，即使當晶圓W為由金屬所形成之晶圓，而光照射手段9是以與研磨輪74成為一體的形式配備於研磨裝置1 的情形下，仍能藉由羥自由基所造成之強氧化力一面令金屬氧化而脆弱化一面進行研磨，因此可將晶圓平順地研磨。
74‧‧‧研磨輪
74a‧‧‧研磨砥石
74b‧‧‧輪基台
74c‧‧‧螺絲孔

Claims (4)

  1. 一種研磨輪，具備：環狀的輪基台，具有下端部；及複數個研磨砥石，係令固著於該輪基台的該下端部的外周之研磨粒與光觸媒混雜並以黏結劑固定而成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨輪，其中，前述研磨粒為鑽石研磨粒，前述光觸媒粒為氧化鈦(TiO2)粒。
  3. 一種晶圓的研磨方法，其特徵為，具備：晶圓保持工程，將晶圓以夾盤平台保持；研磨工程，將令研磨粒與光觸媒混雜並以黏結劑固定而成之複數個研磨砥石抵壓至被保持於該夾盤平台之晶圓，一面供給研磨水一面令該研磨砥石及該夾盤平台旋轉以研磨晶圓；及光照射工程，於晶圓研磨中，對該研磨砥石照射令光觸媒粒激發之光，以對所供給的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力。
  4. 一種研磨裝置，具備：夾盤平台，將晶圓吸引保持；研磨單元，包含：心軸；及輪座架，固定於該心軸的下端部；及研磨輪，具有環狀的基台及固著於該基台的下端部外周之複數個研磨砥石，而可裝卸地裝配於該輪座架；研磨水供給手段，對前述複數個研磨砥石供給研磨 水；及光照射手段，對該研磨輪的該研磨砥石照射令光觸媒粒激發之光，以對所供給的研磨水賦予羥自由基所造成之氧化力。
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