TW584585B - Beveling wheel for processing silicon wafer outer periphery and the manufacture method thereof - Google Patents

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Β7 五、發明說明（1 [發明所屬之技術領域] 本發明係有關於_種用以加工石夕晶外 輪及其製造方法。 外周部之斜削 [習知背景] 矽晶圓之加工程序’係一種基本之 用外周刀哎权报府认雄 4私序係利 次杯形磨輪等，將矽晶錠形成為預定之尺 並利用内周刃將該圓柱狀晶錠切割成預 2= ’再利用斜削輪使該.晶圓之外周部面進行倒 、‘，然後對晶圓面進行研磨、姓刻、拋光加卫，而— 成積體電路之基板者。 70 上述加工程序中，利用斜削輪對該晶圓之外周部面進 行倒角研磨之加工，係使用如第3圖或第4圖所示之斜削 輪’如第5圖所示般進行研磨加工者。 /第3(a)圖係顯示斜削輪之外觀之一例之立體圖，第3(y 圖係外周部之部分放大圖。輪1〇〇係於金屬盤心ι〇ι之外 周部固著有形成1條或複數條溝之磨粒層1G2(第3圖係顯 示複數條溝之例）·，金屬盤心1〇1係鐵製之圓盤狀金屬盤 心，而磨粒層102係由鑽石磨粒與金屬結合劑所構成。 第4圖係一顯示斜削輪磨粒層之溝形狀之例子之圖。 第4(a)圖係顯示形成1條溝1〇3a之例子，第4(b)圖係顯示 分別形成複數條粗加工用之溝103b與精加工用之溝1〇3e 之例子，第4(c)圖係顯示形成複數條相同之溝1〇3d之例 子。 第5(a)圖係顯示石夕晶圓外周部之研磨加工方法之一例

1· ·!訂 - 4- A7 ^ ------__£7__ 五、發明說明（2 ) " ~_ 之囷第5(b)圖係顯示加工後之矽晶圓之外闽i 圖。石夕曰圓夕， 外周部形狀之 曰曰 加工程序中，於晶圓被截斯之狀態下， ::::之邊緣部呈尖銳狀，故於各加工程序中之處理作: ，生缺口，而由於具有該缺σ之晶片會使晶圓面污損 且或產生損傷或龜裂等，導致半導體裝置之產量降低。因 此’可實施用以削去晶圓之外周部端面之邊緣部之斜削加 工：該斜削加工係，如第5⑷圖所示，藉真空吸盤3〇〇固 持晶圓200，並使晶圓2〇〇與輪1〇〇旋轉，以將外周部研 磨加工成如第5(b)圖所示之形狀。 [發明所歌解決之課題] 如上述晶圓外周部加工用之斜削輪中，以往係使用金 屬結合劑作為形成磨粒層之結合劑。該金屬結合劑，係使 用銅、錫、姑之單體金屬或合金之粉末，將該金屬粉末與 磨粒之混合物充填於模具等後，藉由以700〜90CTC燒結， 使磨粒層固著於金屬盤心。該燒結方法係在將金屬粉末與 磨粒之成形混合物加壓、加熱於鐵（例如S25C〜S45C)製之 金屬盤心上之狀態下，藉燒結使磨粒層直接固著於金屬盤 心之方法。 然而，使用鐵製金屬盤心 < 習知之斜削輪，由於輪之 重量大，於研磨機械上之安裝、拆卸之作業性不良^又， 由於研磨加工時所使用之研磨液為水，故會發生鐵掣 < 金 屬盤心生鏽，污染矽晶圓之問題。對於金屬盤心生鏽之情 形，亦可於鐵製之金屬盤心鍍上Ni鍍層，或使用不鏽鋼製 之金屬盤心，然而，Ni鍍層並無法完全防鏽.，又，不鏽鋼 本紙張尺度適用中國國家標準（raS) A4規格（210χ297公漦）

A7 ---—--- B7 五、發明說明（3 ，材料成本高，重量亦大，且亦有磨粒層之接著性低之問 題。 』針對該問題，可以鋁製或鋁合金製之金屬盤心取代鐵 製之金屬盤心。然而’若金屬盤心以鋁製或鋁合金製，則 7固著磨粒層於金屬盤心之燒結程序中，由於鋁或鋁合金 無法承受燒結溫度，故無法採用以燒結直接固著之方式。 在此亦可以接著劑固著來取代以燒結直接固著.，然而’ 般之超磨粒磨輪等所使用之以習知環氧樹脂系為主體之 接著劑，由於其組成本身沒有導電性，故無法用於固著斜 削輪之磨粒層。斜削輪之磨粒層係於前述形成溝時進行放 電加卫’而該放電加工之加卫物係以電阻（電阻率)低者為 佳。電阻率若為1χ 1〇3ω . cm以上則會發熱而使加工時發 生困難，故該電阻率以1χ 10% .⑽以下為佳，而不具有 導電性之接著劑於放電加工時會發熱，故用於固著斜削輪 之磨粒層並不適當。 本發明所欲解決之課題，係在於使斜削輪之磨粒.層固， 者用之接著劑具有導電性，而可採用以輕金屬製或輕金屬 合金製之金屬盤心作為金屬盤心，以減輕斜削輪之重量。 [解決課題之手段] 本發明係一種矽晶圓外周部加工用之斜削輪，.其係於 金屬盤心之外周部固著有形成丨條或複數條溝之磨粒層 者，又，前述金屬盤心係鋁製或鋁合金製之金屬盤心，且 前述磨粒層係使用金屬結合劑或導電性樹脂結合劑作為結 合劑之磨粒層，而，前述磨粒層則藉由含有金屬粉末之接 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公發） 6 -

584585 A7 -------B7 一 _ 五、發明說明（4 ) 著劑固著於前述金屬盤心。 用以使磨粒層固著於金屬盤心之接著劑係使用含有適 量金屬粉末之接著劑，因此可使接著劑具有導電性，且可 確保電阻率為lx 102Q · cm以下之導電性，而此導電性係 適合在磨粒層固著於金屬盤心後用以形成磨粒層之溝而進 仃之放電加工者。又，藉由利用接著劑使磨粒層固著於金 屬盤心，則不必使用如習知之金屬盤心與一體化之複雜成 形模具，由於只要有磨粒層之模具就夠了，故可減低製造 成本。另，可採用以鋁製或鋁合金製之金屬盤心作為金屬 盤心’而·可使斜削輪輕量化。 前述接著劑宜為含有金屬粉末50〜80重量％之環氧樹 脂系接著劑，而金屬粉末則可使用鐵、鋁、銅、錫等之平 均粒徑為2〜50μπι之粉..末.藉由使環氧樹脂含有鐵、鋁、 銅、錫等之金屬粉末，可使接著劑具有導電性。在此，金 屬粉末之3含有量若小於5〇重量％，則接著劑之電阻率將大 ;X 10 Ω cm而無法取得放電加工可能之導電性，.若含· 有量超過80重量％，則接著能力降低，故含有#以前述範 圍為佳又，金屬粉末之平均粒徑若小於2㈣則金屬粉 末之製造成本會增高，若大於5〇μιη，則金屬粒子間之間 隔變寬而阻礙導電性，且電阻率將大於ΐχ i〇3Q .cm而於 放電加工時發熱。 上述斜削輪，可藉由以下製造方法來製造，其包含有： 使用U k以金屬結合劑或導電性樹脂結合劑作為結合 y之％狀之磨粒層之程序；藉由具有導電性之接著劑，將 本紙張尺度適用中國國轉

584585 B7 五、發明說明（5 月,J述％狀之磨粒層固著於紹製或链合金製之金屬趣 周部之程序；及藉放電力α，使已.固著於 磨粒層上形成1條或複數條溝之程序。 螌心之 [發明之實施形態] 第1圖係顯示於本發明之實施形態中之斜削輪立 戴面圖。斜削輪(以下簡稱輪)10，係具有圓盤狀之：：分 心1及於該金屬盤心1之外周部固著附有溝之磨粒舞盤 者。金屬盤心1係鋁製，且外徑約2〇〇mm， 9 < π。丨4之厚产 約15mm者。磨粒層2係由鑽石磨粒及金屬結合劑所構成" 且藉由後述方法接著於金屬盤心1後，藉放電加工形成j 條溝3者。 ' 第2圖係顯示第1圖之輪之製造程序圖，第以昀圖係 顯示接著於金屬盤心前之磨粒層，第2(以圖係顯示磨粒層 欲接著於金屬盤心之接著程序，第2(c)圖係顯示磨粒層接 著於金屬盤心後，溝形成前之狀態。 如第2(a)圖所示之環狀磨粒層2a，係藉由與製作一般 之輪緣式之輪之磨粒層相同之製造方法製作而成者，即， 將由金屬粉所構成之金屬結合劑與鑽石磨粒之混合物充填 於預定之模具’於加壓、加熱狀態下燒成來製作。環狀磨 粒層2a之環之寬度約3mm，環之厚度約8mm。. 如第2(b)圖所示，金屬盤心1之外周部係一用以欲 環狀磨粒層2a之分割結構，其係分割成連接於金屬盤心 本體之本體部1 a與分割部lb。嵌入環狀磨粒層2a時， 割部lb與金屬盤心1本體分離，且於本體部1 a與分割部 心之外 入 分 (請先閱讀背面之注 意 I I ^^^^1 I I I I > 再填窝本頁- 訂， :線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公菠） 584585 A7

五、發明説明（6 ) lb之接觸面，及本體部la與分割部ib與環狀磨粒層^ 接觸之面塗布接㈣4(圖巾以斜㈣扑並於本體部la 之階部載置著環狀磨粒層2a之狀態下，使分割冑^緊貼 =本體部la’如第2(e)圖所示，形成環狀磨粒層&已固 著於金屬盤心1之外周部之狀態。 於第2⑻圖之程序中，在本實施形態中，使金屬盤心^ 之：周部之本體部la與分割部lb及環狀磨粒層2a接著之 接:劑4係使用含有6〇重量％之平均粒徑為·爪之銅粉 之壤氧系樹脂之接著劑。藉由使環氧系樹脂中含有鋼粉， 可使接著劑具有導電性，又，若使其含有5〇重量％之㈣ 為:ΟμΓΠ之銅粉時，電阻率大致為& 1〇2〇 . cm，含有的 重里％時，大致為1χ 102Ω ·⑽，含有8〇重量％時大致 為20Ω . cm。銅粉之含有量為4〇重量％時，電阻率大致 $ lx ι〇4ω · cm，銅粉之含有量小於5〇重量％時則無 .知到較1χ 1〇3ω · Cm為低之電阻率。 之後’藉放電加工於環狀磨粒層2a上形成如第丫圖 示之戴面形狀之溝3。#放電加工形㈣3之形成方法1 藉由與習知相同之方法來進行。於本實施形態中，係形成 如第1圖所示之形狀之溝3’然而，磨粒層及溝之形狀 然也可形成包含.前述第4圖所示之形狀之各種形狀。 表 4示於本貫加*形態中使用含有銅粉之環氧系梏 月曰接著劑及未含有銅粉之習知之接著劑之物性。 【表1】 法 所 可 當 (請先閲讀背面之注意再填窝本頁)♦ •裝丨 •、可— :線丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -9- 584585

接著劑種類 彎曲強度Mpa 彎曲彈性係數Mpa 免多50%銅粉之接著劑 60 4χ 1〇「 含有60%銅粉之接著劑 55 4·5χ l〇J 含有80%銅粉之接著劑 45 6χ 1〇ό 未含有銅粉之接著劑 70 2χ 1〇ό 丰又性地降低’然而，實用上係以如表2所示之接著強度較 為重要，在此係作為參考物性值。關於彎曲彈性.係數，若 增加銅粉末之添加量，則彆曲彈性係數增高，而使可承受 磨粒層之剛性提高，且矽晶圓加工時之切削力提高，以有 效減少不良原因之碎屑等。 表2·顯示藉由於本實施形態中所使用之含有銅粉之環 氧系樹脂接著劑接著金屬盤心與代表性之磨粒層.（銅、錫系 之金屬結合劑）時，測定其間之接著強度之結果。 【表2】 金屬盤心材質 金屬結合劑組成 接著強度Mpa 2種紹鎿件 銅：錫 80 : 20 25 〜45 — 碳鋼（S45C) 厂銅：錫 80 : 20 r 30〜50 ^ ^ ^ w rm w ^ m ^ ^ 金屬結合劑磨粒層接著於2種鋁鑄件之金屬盤心時之接著 強度為25〜45MPa，與碳鋼（S45C)金屬盤心之情形相比較 雖略為降低，然而，以輪形狀進行旋轉試驗之結果，即使 以通吊使用之周速之3倍周速使其旋轉，亦無產生任何問 題，故可確認其於實用上係具有足夠之接著強度者。 [試驗例] 使用前述實施形態之輪（發明品）與將金屬結合劑磨粒 層直接固著於S45C金屬盤心之輪(習知品)，進行矽晶圓之 (請先閲讀背面之注意^^再填窝本頁)， •裝丨

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五、發明説明（8 ) 加工試驗。 力口工條件 輪分類：SD600N125MM60 輪尺寸：2O20x2Otx3Oh 輪周速：1800m/min 加工餘量：約0.4mm 被加工材料：1500石夕晶圓 試驗結果顯示於表3。 【表3】 _ --3_ 金脣盤心材質 總加工片數 瑕疵率％ 明品 鋁合金（A2017) 10000 1.0 知品 碳鋼（S45C) 8500 .1.5 ~ 發明品之輪，由於藉由含有銅粉末之高彈性係數之接 著劑使磨粒層固著於金屬盤心，故可承受磨粒層之剛性 向’且矽晶圓加工時之切削力提高，以減少不良原因之碎 屑等，且瑕疵率較習知品減少50%。 [發明之效果] 藉由使用含有適量金屬粉末之接著劑而將磨粒層固著 於链製或鋁合金製之金屬盤心，且該磨粒層係使用金屬結 合劑或導電性樹脂結合劑作為結合劑者，藉此，可確保適 用於在磨粒層固著於金屬盤心後用以形成磨粒層之溝而進 行之放電加工之導電性，同時更可達成輕量化。又，由於 不必使用如習知之金屬盤心與一體化之複雜成形模具，只 要有磨粒層之模具就夠了，故可降低製造成本。 [圖式之簡單說明] 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -11 · (請先閲讀背面之注 I I I 比 丨 I I I I 再填寫本頁)， Γ

-5U Γ 584585 五、發明説明（9 ) 第1圖係、顯示本發明之實施形態中之斜削輪之部分 面圖。 刀戳 第2圖係顯不第1圖之斜削輪之製造程.序圖。 第3(a) —（b)圖係顯示斜削輪之全體形狀例之圖。 第4(a) (c)圖係顯示斜削輪磨粒層之溝之形態之例子 之圖 第5(a) — (b)圖係顯示藉斜削輪之研磨加工 之例子之 圖 [元件標號對照] 1.. .金屬盤心 la. ..本體部 lb. ..分割部 2…磨粒層 2 a…環狀磨粒層 3…溝 4.. .接著劑 10.. .斜削輪 100···輪 101…金屬盤心 10 2...磨粒層 103a，103b，103c，103d···溝 2 0 0 · · ·晶 0 300…真空吸盤 (請先閲讀背面之注意再填窝本頁》 .裝丨 .訂— •線丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 12-

Claims (1)

1. 584585 2 3. 申請專利範圍 第090133373號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正日期·· 93年3月 1· -種矽晶圓：周部加工用之斜削輪，其係於金屬盤心 之外周部固著有形成1條或複數條溝之磨粒層者’並 特徵在於：前述金屬盤心係銘製或銘合金製之金屬盤 心，且前述絲層係m金屬結合劑或導電性樹脂 結合劑作為結合劑者，且係藉由含有金屬粉末之導電 性接著劑使該磨粒層固著於前述金屬盤心，再藉放電 加工而於該磨粒層上形成前述溝。 .如申請專利範圍第1項之石夕晶圓外周部加工用之斜削 輪，前述接著剤係含有金屬粉末50〜80重量％之環氧 樹脂系接著劑。 一種石夕晶圓外周部加工用斜削輪之製造方法，其係用 以製造如申請專利範圍第1項之石夕晶圓外周部加工用 斜削輪之方法，包含有以下程序，即： 使用模具製造以金屬結合劑或導電性樹脂結合劑 作為結合劑之環狀之磨粒層； +藉由具有導電性之接著劑，將前述環狀之磨粒層固 著於鋁製或鋁合金製之金屬盤心之外周部；及 藉放電加工，於已固著於前述金屬盤心之磨粒層上 形成1條或複數條溝。 如申請專利範圍第3項之矽晶圓外周部加工用斜削輪 之製造方法，其中前述含有導電性之接著劑係使用含 有金屬粉末5 〇〜8 〇重量〇/。之樹脂者。 裝 訂- 本紙張 尺從蘇T國國家標準- (〇]\^)八4規格（21〇\297公笼） -13-