TW415870B - Surface grinding method and mirror polishing method - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 415870 A7 —____J7____ 五、發明說明（1 ) 〔本發明所屬之技術領域〕 本發明係有關於利用橫切型平面硏削裝置的半導體矽 晶圓等薄板（以下簡稱晶圓）之平面硏削方法及鏡面硏磨. 方法。 〔關連技術〕 半導體矽晶圓之加工方法，自以往即是將切割的晶圓 外周部予以倒角後，進行硏磨、蝕刻，然後將表面實施鏡 面硏磨。 可是，爲了除去在蝕刻工程因硏磨引起的加工應力， 通常會進行兩面除去量4 0 //m程度的蝕刻，但晶圓的平 坦度會因此蝕刻而惡化，造成使鏡面硏磨後的最終晶圓平 坦度降低的要因。 於是，近年來取代硏磨，或修正平坦度的關係，而於 蝕刻工程後進行平面硏削。平面硏削並不會得到如硏磨般 深的加工應變，故於平面硏削後，能儘量硏磨成無蝕刻或 非常淺的蝕刻（兩面除去量4 一 5#m)的關係，而具有 可較習知更爲提升晶圓平坦度的優點。 進而，將半導體矽晶圓等圓形薄板予以平面硏削時， 最近則採用如第1圖所示的橫切型平面硏削裝置1 2。此 平面硏削裝置1 2乃容後詳述，但將互相獨立旋轉驅動的 上下兩圓形定盤1 4 ' 1 6 ，製作成使上定盤1 4的端部 1 8與下定盤1 6的旋轉軸2 0的軸心2 0 a —致，互相 偏向一側而於上下做相對配置，在上述上定盤1 4的下面 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -----------I I i — 1— m ^ί—m — (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) -4- 經濟部智慧財產局員Η消费合作社印製 415870 A7 _____B7__ 五、發明說明（2 ) 固定磨石2 2，同時在上述下定盤1 6的上面固定晶圓W ，使上述上下定盤1 4、1 6互相旋轉，且至少讓任一方 的定盤在垂直方向移動，並壓接在另一定盤，加以研削上 述晶圓W的表面。 〔本發明欲解決之課題〕 可是，採用上述般之橫切型平面硏削裝置1 2的情形 下，通常會在上定盤的旋轉軸2 4與下定盤的旋轉軸2 0 之間產生若干的平行度誤差，而造成晶圓W表面的磨石 2 2的軌跡，僅上半面或下半面的軌跡，如第2圖所示， 成爲凹凸硏削條紋2 6，並以一定的周期出現在晶圓W的 硏削面。此硏削條紋2 6的周期e會因硏削條件而變大〔 第2圖（a)〕，或變小〔第2圖（b)〕。 此硏削條紋2 6無法在之後以一般去除量爲1 0 # m 的鏡面硏磨被除去，爲了完全除去而有所謂必須硏磨2 0 至3 0 v m的問題。 再者，習知於脫離時，會造成局部的深點，此點連蝕 刻也無法除去，必須硏磨1 0 左右。此外，進行1 〇 βπι以上的硏磨，不僅會比習知更令硏磨工程的生產性下 降，平坦度也會惡化》故務必避免增加硏磨量。 本發明人等，乃針對在採用橫切型平面硏削裝置做平 面硏削之際，以能用硏磨量1 0 m以下來除去殘留在晶 圓表面的硏削條紋之方式的平面硏削方法，做各種重新檢 討的結果，得到所謂在用以除去硏磨條紋的周期與硏磨條 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -------------^裝！—訂---------線 C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- 經濟部智慧財產局具工消f合作社印製 415870 a7 _ B7__ 五、發明說明（3 ) 紋的硏磨量之間具相關關係的見解下，更進一步檢討時， 發現若硏削條紋周期爲預定値以下，不管晶圓的口徑，其 硏磨量均在1 0 /im以下，而完成本發明。 本發明之目的在於提供一針對採用橫切型平面硏削裝 置的平面硏削後的鏡面硏磨，以較習知少的硏磨量，就能 完全除去硏削條紋之平面硏削方法。 爲解決上述之課題，本發明之平面硏削方法，乃屬於 將互相獨立旋轉驅動之相對的兩個圓形定盤，製做成其中 一個定盤的側端部與另一定盤的旋轉軸之軸心一致，互相 偏向一側而予以相對配置，在上述其中一定盤的相對面固 定磨石，同時使晶圓固定在上述另一定盤的相對面*使上 述兩定盤互相旋轉，且至少讓任一方的定盤在相對方向移 動，並壓接在另一定盤，加以硏削上述晶圓的表面之平面 硏削方法，其特徵爲：形成在利用上述磨石所硏削的晶圓 表面的整面之硏削條紋周期，控制在1 . 6 m m以下，來 硏削該晶圓表面。 再者，被固定在上述其中一個定盤的相對面之磨石， 最好爲稍具彈性之熱固性樹脂磨石。該磨石量適合 #2000以上的細粒度。 此外，將上述硏削條紋控制在1 . 6 m m以下的方法 ，係藉由調整淸磨時的晶圓轉數來進行的，或藉由調整脫 離時的晶圓轉數及回程速度來進行的。 甚至也可藉由調整脫離時的磨石離開晶圓之前，至少 轉一圈時的晶圓轉數*來進行前述硏削條紋的周期控制。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁》 裝！ —訂_!線· -6- A7 415870 _B7______ 五、發明說明（.4 ) 本發明之鏡面硏磨方法，其特徵爲：針對利用上述平 面硏削方法而被平面硏削之晶圓，施以鏡面硏磨處理。利 用此晶圓的鏡面硏磨方法，即能以較習知少的硏磨量’得 到完全除去硏磨條紋之鏡面硏磨晶圓。 〔作用〕 如上所述，因硏削條紋的周期而於硏磨產生差異的理 由，硏削條紋周期大的情況下，如第3圖（a )所示，硏 磨布3 0會仿傚晶圓W的硏削條紋2 6的凹凸而接觸之故 ，而認爲不易消除凹凸，反之，若此周期短，如第3圖（ b )所示，凸部比凹部更強烈接觸的關係，而認爲凹凸消 除易。藉由此種機械裝置，無關晶圓的直徑，只要控制在 特定周期以下，就能減少硏磨量。 此外，此條紋的周期値係以2 π r / (磨石轉數/晶 圓轉數）（r爲晶圓半徑）表示。因而，將條紋周期控制 在1 . 6mni以下，可藉由調整磨石轉數或晶圓轉數來進 行。 但磨石爲較高速的旋轉，調整轉數，以機械性來看非 常難，故最好是調整晶圓的轉數。 此外，使用具彈性磨石的情況下，若脫離時的回程速 度小（例如0 · 〇 1 # m / s e c以下），暫且接觸晶圓 之故，而能得到與淸磨時同樣的效果。 此例，所謂淸磨時的意思爲，在結束預定量的硏削， 且停止硏削磨石供應的時候，磨石、晶圓還在旋轉狀態之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --— — — — — —----- ϋιιιί ^»1—------^ <請先閱讀背面之注$項再填窝本'"> 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 415870 A7 ______B7_ 五、發明說明（5 ) 時，而所謂的脫離時之意爲，從淸磨狀態，讓硏削磨石在 離開晶圓的方向移動之時。 〔本發明之實施形態〕 以下根據圖面說明使用本發明方法之橫切型平面硏削 裝置之一例。第1圖係表示橫切型平面硏削裝置之一例之 槪略說明圖。 於第1圖中，1 2係橫切型平面硏削裝置，具有互相 獨立地做旋轉驅動的相對的兩個定盤1 4、1 6。該等兩 圓形定盤1 4、1 6爲相對配置即可，其相對的方向爲上 下、左右、其他斜向等任一方向均可，但第1圖係表示於 上下方向做相對配置之例，於以下之說明中，相對的兩圓 形定盤1 4、1 6 ，分別以上定盤1 4及下定盤1 6做說 明。 該上下定盤1 4、6係於上下方向做相對配置，但上 定盤1 4的側面係做成與下定盤1 6的旋轉軸2 0的軸心 2 0 a —致，互相偏向一邊。 在該上定盤1 4的下面固定磨石2 2。在該下定盤 1 6的上面設有可吸附固定晶圓W之真空吸附機構（圖未 表示）。被硏削的晶圓W則是利用該真空吸附機構被吸附 固定在下定盤1 6的上面。2 4係爲該上定盤1 4的旋轉 軸。 使上述的上下定盤1 4、1 6旋轉，且至少讓一方的 定盤在垂直方向移動，並壓接在另一定盤’加以硏削被固 本紙張尺度適用ΐ囷國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐〉 ---— — — — — — — — — — - i I I I I I I — I (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) -8- A7 B7 415810 五、發明說明（6 ) 定在下定盤16上面的晶圓W表面。 再者，以熱固性樹脂磨石作成磨石2 2最爲理想。熱 固性樹脂磨石稍具彈性，於硏削時，會因其壓力而讓磨石 本身稍微收縮，進行良好的硏削。 甚至爲了減少硏削時的硏削損傷，該磨石2 2的序號 係使用# 2 0 0 0以上的細粒度磨石最爲理想。 本發明之平面硏削方法，適用於半導體矽晶圓的加工 ，但此時的加工工程，例如以切割工程、倒角工程、硏磨 工程、蝕刻工程、單面平面硏削工程（適用本發明之平面 硏削方法）、兩面鏡面硏磨工程、單面精鏡面硏磨工程的 順序進行'此外，於平面硏削工程後，也可進行不會令晶 圓形狀崩塌程度的蝕刻，當然也可進行鏡面倒角。 使上述平面硏削裝置1 2予以硏削的順序乃如以下所 述。 (1 )以上下定盤1 4、1 6爲互相離開的狀態，將 晶圓W利用真空吸附予以固定在下定盤1 6。 (2 )邊旋轉邊緩緩地下降上定盤1 4，來硏削晶圓 W。此時，也同時讓晶圓w旋轉。此例，例如設定成磨石 2 2的轉數爲48 00 r pm，晶圓W的轉數爲20 r pm ’磨石的下降速度（供給速度）爲〇 . 3jUm/ s e c程度。 C 3 )晶圓W切削1 〇 #rn時，即停止下降磨石2 2 。磨石2 2與晶圓W的旋轉依然持續進行。此狀態即所謂 的淸磨。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) * I! _ 訂 i I _ _ 線 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 -9- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 415870 a? _ B7 五、發明說明（7 ) (4 )使磨石2 2慢慢地上昇。此即所謂的脫離。 (5 )磨石2 2上昇到原位置時即停止，同時停止磨 石2 2的旋轉及晶圓W的旋轉。 (6 )解除晶圓W的真空吸附，取出晶圓w。 〔實施例〕 以下試舉本發明之實施例做說明，但本發明並不限於 此，且不必多加解釋。 (實驗例1 ) 針對直徑6 〃 、8 "及1 2 "之蝕刻過的晶圓，以從 淸磨至脫離時的晶圓轉數爲20 ( —般條件）' 18、 1 6、1 4、1 2、1 0、8、6 r p m 的條件，分別以 每3枚進行利用上述平面硏削裝置1 2的平面硏削加工〔 磨石轉數：4800 r pm，磨石下降速度（供應速度） :〇 . 3 A m / s e c ， DEISUKO ( r 彳又 3 )社製樹脂 #2000 ，硏削量：lOwm〕後，利用兩面硏磨機* 進行2 0#πί (兩面）的硏磨。 於利用上述雨面硏磨機的兩面硏磨處理，則是用 SUBA — 600 ( 口 τ —少二7夕社製），硏磨劑則用 A J — 1 3 2 5 (日產化學社製）。 再者，平面硏削後，殘留在晶圓外周部表面的硏削條 紋周期則以下列式（1 )表示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — —-------裝— — II 訂--------線—， (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 415870 A7 _ B7 五、發明說明（8 ) 【數1】 條紋周期=2 π r / (磨石轉數/晶圓轉數）…（3) <請先闉讀背面之注$項再填寫本頁} 於上述式（1 )中，r爲晶圓半徑。 針對進行上述兩面硏磨的各晶圓，利用魔鏡觀察，檢 查有無條紋，將結果表示於表1。 表1 直徑 150mm 200mm 300mm 淸磨時轉數 條紋周期 硏磨量 條紋周期 硏磨量 條紋周期 硏磨量 (rpm) (mm) 20 # m (mm) 20〆m (mm) 20 // m 20 1.96 X 0.62 X 3.93 X 18 1.77 X 0.36 X 3.53 X 16 1.57 〇 2.09 X 3.14 X 14 1.37 〇 1.B3 X 2.75 X 12 1.18 〇 1.57 〇 2.36 X 10 0.98 〇 1.31 〇 1.96 X 8 0.79 〇 1.05 〇 1.57 〇 6 0.59 〇 0.79 〇 1.1B 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於表1中，硏磨量2 0 yra之欄的〇表示無殘留硏削 條紋，X爲有殘留硏削條紋。 由表1的結果來判斷’不管晶圓直徑’硏削條紋周期 爲1 . 6mm以下時，就能針對所有的晶圓’以兩面2 0 (單面1 〇em)的硏磨’除去硏削條紋。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 415870 A7 -_ B7 五、發明說明（9 ) (實驗2 ) 此外，淸磨時晶圓轉數依然2 0 r pm，而脫離時晶 圓轉數與上述同樣使之變化，並進行完全一樣的實驗。再 者，脫離時磨石的上昇速度（回程速度）以低速（ 0 . 01#m/sec)和高速（〇 · 3//m/sec) 兩種來進行。 此外，其結果，磨石上昇速度（回程速度）爲低速時 ，可得到與改變上述淸磨時的晶圓轉數之實驗同樣的結果 ’但磨石上昇速度（回程速度）爲高速時，會在所有的晶 圓殘留硏削條紋。 此理由乃因使用的磨石爲熱固性樹脂磨石（樹脂 # 2 0 0 0 )的關係，會因其彈性，於硏削中，引起磨石 本身成爲稍微受到壓縮的狀態，脫離時，磨石上昇速度（ 回程速度）變慢時，暫時接觸到晶圓之故，會在因這時的 晶圓轉數之周期形成硏削條紋。 此時，認爲磨石上昇速度（回程速度），至少必須在 晶圓轉一圈的期間，以磨石與晶圓接觸程度的低速，根據 磨石的彈性，改變其速度。若用彈性大的磨石，即使以較 快的上昇速度（回程速度），還是會在脫離時的晶圓轉數 之周期，形成硏削條紋，但卻認爲使用硬磨石時，即使用 相當低的速度，還是會在淸磨時，因晶圓轉數而殘留硏削 條紋。 此外，認爲磨石在上昇速度快的情況下，磨石會直接 本紙張尺度適用中圉國家標準（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)

- II ---- - — II----I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印紫 415870 a； B7 五、發明說明（ίο) 離開晶圓，淸磨時，條紋依然殘留在晶圓。 〔本發明之效果〕 如以上所述，按本發明，針對使用橫切型平面硏削裝 置之平面硏削中|晶圓外周部的硏削條紋周期爲預定値以 下，藉此能以較習知少的硏磨量而完全除去晶圓表面的硏 削條紋，因此可達成生產性以及提升晶圓平坦度的極大效 果。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係表示橫切型平面硏削裝置之一例之槪略側面 說明面。 第2圖係表示利用橫切型平面硏削裝置，出現在進行 平面硏削的晶圓硏削面之硏削條紋圖面’並分別以（a ) 表示周期爲大的硏削條紋’及以（b )表示周期爲小的硏 削條紋。 第3圖係表示將進行平面硏削的晶圓之硏削面予以硏 磨時的晶圓硏削面與硏磨布的接觸狀態之說明圖’並分別 以（a )表示硏削條紋周期爲大的情形，及以（b )表示 硏削條紋周期爲小的情形。 〔符號之說明〕 1 2 :平面硏削裝置 1 4 :上定盤 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 x 297公釐） ----— —— — — 晒 I! f ·! β·! — · A -T ί請先Μ讀背面之注t事項再填寫本頁) -13- 415870 A7 B7 明 說 明 發 五 \—/ 1 6 r—Η 部軸 端轉 側旋 之之 盤盤盤 定定定 下上下

軸 轉 旋 之 心 盤布 軸石定磨 : 磨上硏圓 3 . : : 晶 0 2 4 0 : 2 2 2 3 W -----I I---lit --I I I--J 訂·---I I I--"3^ · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 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. A8B8C8D8 415870 六、申請專利範圍 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 1 . 一種晶圓之平面硏削方法，乃屬於將互相獨立旋 轉驅動之相對的兩個圓形定盤，製做成其中一個定盤的側 端部與另一定盤的旋轉軸之軸心一致，互相偏向一側而予 以相對配置，在上述其中一定盤的相對面固定磨石，同時 使晶圓固定在上述另一定盤的相對面，使上述兩定盤互相 旋轉’且至少讓任一方的定盤在相對方向移動，並壓接在 另一定盤’加以硏削上述晶圓的表面之平面硏削方法，其 特徵爲： 形成在利用上述磨石所硏削的晶圓表面整面之硏削條 紋周期，控制在1 . 6 IB m以下，來硏削該晶圓表面。 2 .如申請專利範圍第1項所述之晶圓平面硏削方法 ，其中，前述磨石爲熱固性樹脂磨石。 3 如申請專利範圍第1項所述之晶圓平面硏削方法 *其中，前述磨石序號爲# 2 0 〇 〇以上的細粒度。 4 如申請專利範圍第2項所述之晶圓平面硏削方法 ’其中，前述磨石序號爲# 2 0 〇 0以上的細粒度。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 5 ·如申請專利範圍第1項所述之晶圓平面硏削方法 ’其中，藉由調犛淸磨時的晶圓轉數，來進行前述硏削條 紋的周期控制。 6.如申請專利範圍第1項所述之晶圓平面硏削方法 ，其中’藉由調整脫離時的晶圓轉數及回程速度，來進行 前述硏削條紋的周期控制。 7 .如申請專利範圍第1項所述之晶圓平面硏削方法 ，其中，藉由調整脫離時的磨石離開晶圓之前，至少轉一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公g ) -15- 415870 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 圈時的晶圓轉數，來進行前述硏削條紋的周期控制。 8 .如申請專利範圍第6項所述之晶圓平面硏削方法 ’其中，藉由調整脫離時的磨石離開晶圓之前，至少轉一 圈時的晶圓轉數，來進行前述硏削條紋的周期控制y 9 種晶圓之鏡面硏磨方法，其特徵爲：針對利用 請求項第1項至第8項之任一項記載之方法而被平面硏削 之晶圓，施以鏡面硏磨處理。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} — — — — — — I— in—— — I 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） -16