TWI637812B - 晶圓之兩面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
提供晶圓的兩面研磨方法，其能夠獲致在晶圓的全面形狀之良好的平坦度，並且能夠充分抑制晶圓外周的疲塌。
晶圓的兩面研磨方法，其用中央部分別設有中央孔且分別在研磨面貼附了研磨布的甜甜圈形狀的上定盤及下定盤夾壓住晶圓，將研磨漿從研磨漿供給孔供給至晶圓，旋轉驅動上定盤和下定盤，以對晶圓的兩面進行研磨，該方法在分別貼附於上定盤及下定盤的研磨布的雙方，設置使用研磨布壓縮治具將研磨布的外周或內周在鉛直方向壓縮成形的外周側壓縮部或內周側壓縮部當中的任一者或兩者；於外周側壓縮部的水平方向的寬度為壓縮幅A，於內周側壓縮部的水平方向的寬度為壓縮幅B，晶圓的直徑為D時，壓縮幅A滿足0.05×D≦A，壓縮幅B滿足0.30×D≧B。
Description
本發明係關於同時研磨晶圓之表背面的兩面研磨方法，尤其是關於一種晶圓之兩面研磨方法，其能夠獲致在晶圓的全面形狀之良好的平坦度，並且能夠充分抑制晶圓外周的疲塌。
例如在將矽單結晶切片得到的矽晶圓等的半導體晶圓的製造程序中，基於晶圓形狀的平坦化或表面粗度之改善等的目的，會採用同時研磨晶圓的表背面之兩面研磨。
一般而言，兩面研磨是用貼附了研磨布的上定盤和下定盤將晶圓夾壓，將研磨漿供給至晶圓，同時將上定盤及下定盤旋轉驅動，同時研磨晶圓之表背面的方法。第12圖為表示，在一般的兩面研磨程序中，當研磨時間按照第12圖(a)~第12圖(e)的順序經過的時候，晶圓的形狀隨著時間的經過而變化的模樣之圖。另外，在第12圖中，也表示了在第12圖(a)~第12圖(e)的各時點之晶圓厚度和載體片厚度的大小關係。在第12圖(a)~第12圖(e)中，縱軸表示晶圓的厚度，橫軸表示當晶圓半徑為R時距離晶圓中心的位置。亦即，這些圖係藉由距離晶圓中心的各位置之厚度來表示各晶圓在鉛直方向之剖面形狀的模樣，右放大圖為將該晶圓外周(邊緣部)的一端放大的圖。
如第12圖所示，在兩面研磨中，用貼附在上定盤及下定盤的研磨布同時研磨晶圓的表背面，隨著研磨時間的經過，其形狀變化如第12圖(a)~第12圖(e)所示。第12圖(a)所示之研磨程序的初期階段中，晶圓全面形狀(全域形狀)呈現中心附近的厚度較大的凸形狀，在晶圓外周也可見到較大的疲塌(Roll off)。另外，在此初期階段中，晶圓的厚度較載體片的厚度要厚不少。在接下來的第12圖(b)的階段中，晶圓的全面形狀變成較上述凸形狀略微平坦的形狀，但仍殘留了初期階段中可觀察到的晶圓外周的疲塌。再進行研磨，到達第12圖(c)的階段時，晶圓的厚度和載體片的厚度幾乎相等，晶圓的全面形狀變成近似平坦的形狀。另外，研磨布為彈性體，施以一定壓力進行研磨時，尤其是在第12圖(a)、第12圖(b)的階段中，在研磨的時候研磨布會下沉一定量，因此使得晶圓外周受到的應力大於中心附近。另一方面，當晶圓的厚度和載體片的厚度變成幾乎相等的時候，由研磨布向晶圓外周施加的應力被分散到載體片，使得該應力降低。因此，在第12圖(c)的階段中，晶圓外周可觀察到的疲塌量也變小。
之後，研磨進行到第12圖(d)的階段時，晶圓中心附近成為凹陷的形狀，晶圓外周成為高起的形狀。從此階段再進行研磨，到達第12圖(e)的階段時，從第12圖(d)的階段中的形狀變成晶圓中心附近更凹陷的形狀，且晶圓外周的高起量變得更大。另外，相對於載體片的厚度而言晶圓的厚度變得更薄。
基於上述，為了得到平坦度高且晶圓外周的疲塌少的晶圓，一般係控制研磨以使得晶圓的厚度和載體片的厚度
幾乎一樣，過去，此控制係藉由調整研磨時間來進行。
但是，藉由調整研磨時間而進行的控制中，因為裝置停止的時間點的偏差或者受到研磨環境的影響等，難以正確地進行控制。另外，隨著近年來微電子元件構造的微細化或半導體晶圓的大口徑化等，對於製造出的晶圓形狀要求要有更高度的控制，尤其是對於平坦度或奈米形貌等。因此，為了得到具有更良好的平坦度或奈米形貌的晶圓，研究了在研磨程序中各種的改良方式。
例如，若在研磨時從研磨布施加於晶圓表面的壓力在晶圓面內不均勻分布，則在晶圓面內的研磨速度及研磨量也會變得不均一，無法將晶圓研磨得平坦。已有揭露如後的方法(例如參照專利文獻1)作為解決此種問題的方法，將貼附在定盤的研磨布，在將其貼附於定盤之前，使用有別於研磨裝置的裝置，用較研磨時使用的溫度還高的溫度及/或與研磨時的壓力相同或更大的壓力將其壓縮的方法。作為粘彈性體的研磨布，在施以荷重後立刻產生急劇的變形，在這之後則產生緩慢的變形。另外，施以荷重時的研磨布的變位量(厚度的減少量)，和施以荷重的時間非常相關，但是研磨荷重的存在時間依照研磨布的位置而有不均一的情況。若隨著研磨布的位置，研磨荷重的存在時間不均一，則在研磨布的各位置之研磨布的變位量也不會均一，亦損及被研磨的晶圓之平坦度。上記專利文獻1的方法中，使用研磨裝置以外的裝置，將貼附於定盤前的研磨布以高溫、高壓條件壓縮，使研磨後立刻急遽進行的研磨布的變形都出現，抑制研磨途中發生的研磨布的潛變變形，藉此提高晶圓的平坦度等。
先行技術文獻
專利文獻：專利文獻1：特開11-267978號公報(請求項2、段落[0006]~段落[0008]、段落[0022])
但是，上記專利文獻1所示的研磨方法中，雖然提高了晶圓全面形狀中的平坦度，但並未特別探究抑制晶圓外周的疲塌的效果。另外，調整上述的研磨時間，進行控制以使得晶圓厚度和載體片的厚度相同的一般方法中，即使在兩者達到同等厚度的狀態下，身為彈性體的研磨布因為研磨時的加壓而進入載體片和晶圓的縫隙，使得施加在晶圓外周的應力無法充分分散於載體片，使得該應力有無法降低的情況發生。因此，光靠控制此兩者間的關係以進行研磨的通常方法，即使能夠精確調整例如研磨時間，也會有無法充分獲致抑制晶圓外周的疲塌的效果的情況發生。像這樣，在過去的方法中，因為無法充分抑制晶圓外周的疲塌，因此，難以在進行研磨時兼顧晶圓外周的平坦度和晶圓全面形狀中的平坦度，難以充分滿足近年來的要求。
本發明之目的為提供晶圓的兩面研磨方法，其能夠獲致在晶圓的全面形狀之良好的平坦度，並且能夠充分抑制晶圓外周的疲塌。
本發明的第1觀點為晶圓的兩面研磨方法，該方法用中央部分別設有中央孔且分別在研磨面貼附了研磨布的甜甜圈形狀的上定盤及下定盤夾壓住晶圓，將研磨漿從研磨漿供給孔供給至上述晶圓，旋轉驅動上述上定盤和上述下定盤，以對
上述晶圓的兩面進行研磨，該方法的特徵在於：在分別貼附於上述上定盤及上述下定盤的上述研磨布的雙方，設置使用研磨布壓縮治具將上述研磨布的外周或內周在鉛直方向壓縮成形的外周側壓縮部或內周側壓縮部當中的任一者或兩者；於上述外周側壓縮部的水平方向的寬度為壓縮幅A，於上述內周側壓縮部的水平方向的寬度為壓縮幅B，上述晶圓的直徑為D時，上述壓縮幅A滿足0.05×D≦A，上述壓縮幅B滿足0.30×D≧B。
本發明的第2觀點為基於第1觀點的發明，其特徵在於：上述壓縮幅A滿足0.05×D≦A≦0.30×D，上述壓縮幅B滿足0.05×D≦B≦0.30×D。
本發明的第3觀點為基於第1或2觀點的發明，其特徵在於：上述壓縮幅A滿足0.15×D≦A≦0.25×D，上述壓縮幅B滿足0.15×D≦B≦0.25×D。
本發明的第4觀點為基於第1或2觀點的發明，其特徵在於：上述內周側壓縮部及上述外周側壓縮部於鉛直方向的壓縮量為上述研磨布在壓縮前的厚度之0.77%以上。
本發明的第5觀點為基於第1或2觀點的發明，其特徵在於：分別貼附於上述上定盤及下定盤的上述研磨布的雙方均設置了上述外周側壓縮部及內周側壓縮部兩者。
本發明的第6觀點為基於第1或2觀點的發明，其特徵在於：上述研磨布為不織布系研磨布、聚氨酯研磨布或者絨面系研磨布。
本發明的第7觀點為基於第1或2觀點的發明，其特徵在於：上述研磨布壓縮治具為，由1個零件構成的環形狀
的治具、或者由結合為1個環形狀的2以上的零件構成的治具。
本發明的第8觀點為基於第1或2觀點的發明，其特徵在於：上述研磨布壓縮治具之厚度為0.3mm以上，其係為由無機材料形成的治具或者樹脂製的治具。
本發明之第1觀點的兩面研磨方法用中央部分別設有中央孔且分別在研磨面貼附了研磨布的甜甜圈形狀的上定盤及下定盤夾壓住晶圓，將研磨漿從研磨漿供給孔供給至上述晶圓，旋轉驅動上述上定盤和上述下定盤，以對上述晶圓的兩面進行研磨，其在分別貼附於上述上定盤及上述下定盤的上述研磨布的雙方，設置使用研磨布壓縮治具將上述研磨布的外周或內周在鉛直方向壓縮成形的外周側壓縮部或內周側壓縮部當中的任一者或兩者。此時，控制於外周側壓縮部的水平方向之壓縮幅A、於內周側壓縮部的水平方向的壓縮幅B，使其相對於晶圓的直徑D滿足特定的條件。如此一來，適當控制在水平方向的壓縮幅，壓縮研磨布的一部份並進行研磨，藉此，即使在研磨途中研磨布沉入一定量，也能夠抑制在施加在晶圓外周的應力大於施加於中心附近的應力。藉此，在研磨後的晶圓中，能夠兼顧晶圓外周的平坦度和晶圓全面形狀中的平坦度。
在本發明的第2或第3觀點的兩面研磨方法中，因為更適當地控制了壓縮幅A及壓縮幅B，能夠進一步提高上述的兼顧晶圓外周的平坦度和晶圓全面形狀中的平坦度的效果。
在本發明的第4觀點之兩面研磨方法中，控制內周側壓縮部及外周側壓縮部於鉛直方向的壓縮量，使其為相對於
研磨布壓縮前的厚度的所定比例。藉此，能夠使得研磨中施加於晶圓外周的應力和施加於晶圓中心附近的應力更容易均一。
本發明的第5觀點的兩面研磨方法中，在分別貼附於上定盤及下定盤的研磨布雙方，均形成外周側壓縮部及內周側壓縮部兩者，能夠進一步提高抑制在研磨中有強大應力施加於晶圓外周的效果。
在本發明的第6觀點的兩面研磨方法中，使用不織布系研磨布等的特定的研磨布以作為研磨布，因此在形成壓縮幅的時候，容易正確調整並形成水平方向的壓縮幅或鉛直方向的壓縮量。另外，壓縮部在研磨中等不容易復原，表面粗度亦佳。
在本發明的第7觀點之兩面研磨方法中，使用由1或2個以上的零件構成的環形狀的治具作為形成上記內周側壓縮部及外周側壓縮部所使用的研磨布壓縮治具。如此一來，藉由使用環形狀的治具，無需使用其他裝置，在將研磨布貼附於上定盤或下定盤的狀態下夾壓該治具，用此簡單的方法，能夠精確地在研磨布上形成壓縮部。
在本發明的第8觀點的兩面研磨方法中，使得研磨布壓縮治具具有特定值以上的厚度，能夠容易且正確地將研磨布於鉛直方向的壓縮量控制為所欲的量。另外，使用所欲的材料製造的治具作為研磨布壓縮治具，能夠防止製造研磨布壓縮治具所使用的材料造成研磨中的晶圓之汙染。
11‧‧‧研磨布
11a‧‧‧外周側壓縮部
11b‧‧‧內周側壓縮部
12‧‧‧上定盤
13‧‧‧下定盤
14‧‧‧載體片
16‧‧‧晶圓
17‧‧‧研磨漿
18‧‧‧研磨漿供給孔
第1圖為表示本發明實施形態的方法中所使用的研磨裝置
之一例的概略剖面圖。
第2圖為從上面觀看用本發明實施形態的方法進行晶圓研磨的狀態之概略圖。
第3圖為第2圖中的A-A線剖面圖。
第4圖為模式地表示施加於晶圓外周的應力較過去的方法少之原理的說明圖。
第5圖為表示本發明實施形態中所使用的研磨布壓縮治具之一例的模式圖。
第6圖為第5圖中的X-Y線剖面圖。
第7圖為表示實施例1中的試驗結果的圖表。
第8圖為表示實施例2中的試驗結果之圖表。
第9圖為表示實施例3中的試驗結果之圖表。
第10圖為表示實施例4關於外周形狀比較的評價結果之圖表。
第11圖為表示實施例中使用的研磨布於鉛直方向的壓縮量、以及壓縮面壓及壓縮部形成後的放置時間之關係的圖表。
第12圖為表示一般的兩面研磨程序中，晶圓形狀隨著研磨時間的經過而變化的情況之圖。
繼之，基於圖式說明用以實施本發明的形態。
本發明為兩面研磨方法的改良，其係用中央部分別設有中央孔且分別在研磨面貼附了研磨布的甜甜圈形狀的上定盤及下定盤夾壓住晶圓，將研磨漿從研磨漿供給孔供給至上述晶圓，旋轉驅動上述上定盤和上述下定盤，以對上述晶圓
的兩面進行研磨。
實施本發明之兩面研磨方法時所使用的裝置，除了後述研磨布的構成之外並不特別限定，可以使用一般的兩面研磨裝置。例如，第1圖所示的裝置10為表示本發明實施形態中所使用的兩面研磨裝置之一例的概略圖，此裝置10中，除了研磨布11的構成以外，係由與一般的兩面研磨裝置相同的構成所構成。另外，在第1圖~第3圖中相同的符號係表示相同零件或構件。
如第1圖所示，裝置10具有2個定盤，其包括：在研磨面分別貼附研磨布11、在中央部分別設置中央孔的甜甜圈形狀的上定盤12及下定盤13。另外，在上定盤12和下定盤13之間的中心部設有中心齒輪21，在周緣部則設有內齒輪22。此內齒輪22的內徑大於上定盤12或下定盤13的外徑。在貼附了研磨布11的下定盤13上設置了被兩定盤12、13夾住的載體片14，晶圓16作為被研磨體並被配置在載體片14的保持孔內。
另一方面，在上定盤12上設置了用以供給研磨漿(研磨液)17的研磨漿供給孔18，在供給孔18的上方設置了供給管19，從供給管19供給的研磨漿17通過供給孔18供給到晶圓16。上定盤12設置為與下定盤13相對向，使得貼附於上定盤12的研磨布11與晶圓16的表側表面接觸，藉由加壓上定盤12，使得載體片14內的晶圓16被兩定盤12、13夾壓。
在載體片14的外周設置了與中心齒輪21及內齒輪22咬合的外周齒。另外，在兩定盤12、13的中央孔設置了軸20，隨著上定盤12和下定盤13藉由動力源(未圖示)旋轉驅動，載體片14一邊自轉一邊以中心齒輪21為中心進行公轉。
此時，晶圓16藉由載體片14的自轉，在載體片14內行走，如第1圖或第2圖所示。
本發明為使用如上述裝置之兩面研磨方法的改良，其特徵構成為，在分別貼附於上定盤12及下定盤13的研磨布11的雙方上，以特定的壓縮幅設置使用研磨布壓縮治具將研磨布11的外周或內周在鉛直方向壓縮成形的外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b當中的任一者或兩者。
如此一來，適當控制在水平方向的壓縮幅，壓縮研磨布的一部份並進行研磨，相較於未形成壓縮部的情況，藉由上述特徵能夠減少施加於晶圓外周的應力。在未形成壓縮部的狀態下，用上定盤及下定盤夾壓晶圓時，晶圓被推壓向身為彈性體的研磨布而使得研磨布下沉一定量。因此，如第4圖(a)所示，相較於晶圓16中心附近，由研磨布11對於晶圓16外周施加較大的應力。另一方面，如第4圖(b)所示，以適當的壓縮幅形成外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b，藉此，抑制晶圓16外周受到較晶圓16中心附近還要大的應力。藉此，在研磨中，施加於晶圓16中心附近和晶圓16外周的應力在面內大致均一化。藉此，獲致在晶圓全面良好的平坦度，並且抑制晶圓16外周的疲塌。一般而言，使用後述的GBIR作為表示晶圓16的全面形狀之平坦度的指標，另外，使用SFQR或ESFQR作為表示晶圓16外周之平坦度的指標。亦即，在本發明的兩面研磨方法中，在研磨後的晶圓16中，能夠兼顧GBIR和SFQR或ESFQR。
在此，壓縮幅被控制為，於外周側壓縮部11a的水平方向之壓縮幅為A、於內周側壓縮部11b的水平方向之壓縮
幅為B、晶圓16的直徑為D，則壓縮幅A滿足0.05×D≦A，壓縮幅B滿足0.30×D≧B。在研磨中，晶圓16依循第2圖所示的軌道，行走到研磨布11的最內外周部。藉由如上述方式控制壓縮部，在研磨中，晶圓16的外周部分通過形成於研磨布11的外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b，藉此減少施加於晶圓16外周的應力。之所以如此控制壓縮幅A及壓縮幅B，係因為：相對於晶圓16的直徑D而言，壓縮幅A太小的話，在研磨中，在晶圓16外周中通過壓縮部11a的部分變少，無法充分獲致減低施加於晶圓外周的應力的效果。另一方面，相對於晶圓16的直徑D而言，壓縮幅B太大的話，和晶圓16的接觸面變小，使得來自研磨布11的應力集中於研磨布11中未被壓縮的部分，強應力從該部分施加於晶圓16。因此，損及晶圓16的全面形狀中的平坦度，並使得GBIR惡化。另外，當GBIR惡化時，亦損及晶圓16外周的平坦度，在ESFQR的評價中也會有數nm程度的影響。其中，控制使得壓縮幅A滿足0.05×D≦A≦0.30×D為佳，滿足0.15×D≦A≦0.25×D更佳，使得壓縮幅B滿足0.05×D≦B≦0.30×D為佳，滿足0.15×D≦B≦0.25×D更佳。另外，如第3圖所示，在研磨中晶圓16行走到研磨布11的最內外周部的情況下的上記壓縮幅A或壓縮幅B係為，分別以研磨布11的最外周部或最內周部為起點測定的外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b於水平方向的寬幅。亦即，在此情況下的壓縮幅A及壓縮幅B為，與外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b於水平方向之實際的寬幅一致。但是，如第1圖所示，在研磨中晶圓16未行走到研磨布11的最外周部或最內周部的情況下的上
記壓縮幅A及壓縮幅B為，分別以研磨中晶圓16所到達的研磨布16的最外周側的位置或最內周側的位置作為起點測定的外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b於水平方向中的寬幅。亦即，在此情況下的壓縮幅A及壓縮幅B為，從外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b於水平方向的實際的寬幅減去研磨中晶圓16未行走的未行走部分於水平方向之寬幅後的值。
另外，形成於研磨布11外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b於鉛直方向的壓縮量為研磨布11在壓縮前的厚度之0.77%以上為佳。此係因為，於鉛直方向的壓縮量比這小太多的話，有時無法獲致使得研磨中研磨布下沉時施加於晶圓外周的大應力降低的效果。其中，於鉛直方向的壓縮量為研磨布在壓縮前的厚度的0.90%以上尤佳。另外，如第3圖所示，外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b的剖面形狀，除了形成為從研磨布11中心開始向壓縮開始位置朝向內周或外周傾斜的形狀之外，也可以形成為不傾斜且壓縮部的壓縮面為水平的形狀。另外，將外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b形成為朝向研磨布11的內周或外周傾斜的情況下，於上記鉛直方向的壓縮量為在該壓縮部中壓縮量最大的位置所測定的值。
另外，上記壓縮部，對於一枚研磨布11形成外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b當中的任何一者亦可，不過，基於充分發揮上述效果的觀點而言，形成外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b雙方為佳。
上記外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b，可以使用例如第5圖及第6圖所示的環形狀的研磨布壓縮治具31
形成之。具體地說，將研磨布11貼附在例如上定盤12及下定盤13的研磨面之後，在貼附於下定盤13的研磨布11的外周或內周，配置如第5圖所示的外周側的研磨布壓縮治具31a或內周側的研磨布壓縮治具31b，依特定條件用上定盤12及下定盤13夾壓之。藉此，能夠容易地在研磨布11的外周或內周形成上述的所欲之壓縮部。為了防止例如壓縮部分在研磨中部分復原而使得尺寸改變，此時的壓縮條件控制在壓縮溫度20~30℃、壓縮時間1小時以上、面壓500g/cm2為佳。
如第5圖所示，上記研磨布壓縮治具31，可以為由1個零件構成的環形狀的治具，亦可為例如由結合為1個環形狀的2以上的零件構成的治具。研磨布壓縮治具31的剖面形狀不特別限定，因應要形成的壓縮部的剖面形狀，其可以為例如第6圖(a)所示形狀或第6圖(b)所示形狀。
另外，研磨布壓縮治具31，可以為用不鏽鋼或鈦等製造的治具，不過，基於防止因為治具製造所使用的材料使得研磨中的晶圓被汙染的觀點而言，其為用無機材料形成的治具或樹脂製的治具為佳。例如可用氮化矽或二氧化鋯等作為無機材料。另外，樹脂為聚氯乙烯(PVC)或聚四氟乙烯、聚四氟化乙烯等。另外，為了使外周側壓縮部11a或內周側壓縮部11b於鉛直方向的壓縮量控制在上述的所欲的壓縮量，研磨布壓縮治具31的厚度為0.3mm以上為佳。
另外，貼附在上定盤12及下定盤13的研磨布11不特別限定，不過基於容易形成壓縮部、壓縮部不容易復原為原來的厚度、表面粗度優良等，使用不織布系研磨布、聚氨酯
研磨布或絨面系研磨布為佳。
另外，本發明的研磨方法中，除了上述的研磨布的構成以外的實施研磨時的具體的程序或其他條件並不特別限定，可以依照周知的條件進行。如上述，用本發明的兩面研磨方法，在研磨後的晶圓中能夠獲致晶圓的全面形狀之良好的平坦度，並且能夠充分抑制在晶圓外周的疲塌。
【實施例】
繼之詳細說明本發明的實施例。
<實施例1>
使用第1圖所示的兩面研磨裝置10，就各試驗例變更研磨布11的外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b的壓縮幅A及壓縮幅B以進行晶圓的兩面研磨，以檢證平坦度隨著壓縮幅的變量之變化。其結果顯示如以下的表1及第7圖。另外，在此實施例1中的試驗例2~9中，均如表1所示，依壓縮幅A=壓縮幅B的條件使壓縮幅A及壓縮幅B變更。另外，試驗例1未形成壓縮部而進行晶圓的兩面研磨。
具體而言，首先，準備研磨布厚度為1.3mm、硬度(AskerC)為83、壓縮率為3.3%的不織布系研磨布(NITTA HASS公司製造商品名：suba800)，以作為研磨布11，將上記研磨布11分別貼附在裝置10具備的兩定盤12,13的研磨面上。之後，將第5圖所示的2個研磨布壓縮治具31a、31b分別配置在貼附於下定盤13的研磨布11的外周及內周，以壓縮溫度25℃、面壓500g/cm2、壓縮時間1小時的條件進行夾壓。藉此，在貼附於兩定盤12,13的研磨面之研磨布11的雙方形成外周側壓縮部
11a及內周側壓縮部11b。另外，在研磨布壓縮治具31a、31b分別使用如第6圖(a)所示的剖面形狀之PVC製的治具。
繼之，在已形成上記外周側壓縮部11a及內周側壓縮部11b的下定盤13側的研磨布11上，載置厚度為778μm的載體片14，再將直徑為300mm、厚度為790μm的矽晶圓設置在該載體片14的保持孔中以作為被研磨體(晶圓16)。繼之，將設置於載體片14的保持孔的上記晶圓16連同載體片14一起，以加工面壓300g/cm2的條件進行夾壓，從研磨漿供給孔18供給研磨漿(NITTA HASS公司製造，商品名：nalco2350)17，同時將上定盤12和下定盤13旋轉驅動，進行晶圓16的兩面研磨。另外，此時的目標厚度為780μm。
關於兩面研磨後的晶圓之平坦度，使用測定裝置(KLA Tencor公司製造，型名：Wafer Sight2)測定GBIR及SFQRmax，以進行評價。此時的測定條件為，測定範圍為排除晶圓的外周2mm後的296mm。另外，表1及第7圖所示之GBIR及SFQRmax的值為，對於用上述條件形成壓縮部的每1組的研磨布，分別用同樣條件進行10枚的兩面研磨，並將其平均後的值。另外，表1及第7圖所示的係數α為，將壓縮幅A或壓縮幅B分別用相對於晶圓直徑D的長度，亦即A=α×D或B=α×D來表示時的係數α。GBIR(Grobal Backside Ideal focalplane Range)為，使用作為表示晶圓的全面形狀之平坦度的指標之值。GBIR係藉由後述方式求出，以假設晶圓背面完全吸附的情況下的晶圓背面為基準，算出晶圓全體的最大厚度和最小厚度之差。
另外，SFQR(Site Front least sQuares Randge)為，依據SEMI規格，表示晶圓的局部平坦度的指標。此SFQR為，由表示表面基準的站點內之各點的表面位置的全資料，用最小平方法計算站點內的基準平面，再取其距離此平面的偏移的最大值和最小值之和所得到的值，SFQRmax表示晶圓內全站點的SFQR的最大值。
由表1及第7圖可以清楚得知，在增加壓縮幅A及壓縮幅B以使得係數α滿足特定條件的情況下，GBIR幾乎沒有變化，SFQRmax則顯示良好的值(試驗例2~試驗例7)。另外，尤其是，係數α為0.20時可以得到最良好的結果(試驗例5)。另一方面，當係數α超過0.30時，平坦度即惡化，在係數α為0.35的試驗例8中，和未形成壓縮幅的試驗例1相同，SFQRmax顯示不良值，另外，係數α為0.40的試驗例9中，GBIR及SFQRmax都顯示了比試驗例1差很多的值。由此結果確認，控制壓縮幅以
使得係數α滿足特定條件，適合用於提高研磨表面的平坦度。
<實施例2>
如後述的表2所示，依壓縮幅A≠壓縮幅B的條件，就各試驗例變更設置於研磨布的外周側壓縮部及內周側壓縮部的壓縮幅A及壓縮幅B，以進行晶圓的兩面研磨，藉此以檢證平坦度隨著壓縮幅的變量之變化。其結果顯示如以下的表2及第8圖。另外，此實施例2的各試驗例中的壓縮幅以外的條件及評價方法以相同於上述實施例1的方式進行。
由表2及第8圖可以清楚得知，若將係數α控制在特定範圍內，則即使壓縮幅A及壓縮幅B未形成為相同壓縮幅，也能夠提高研磨表面的平坦度。
<實施例3>
僅於研磨布的外周或內周當中任一方形成壓縮部，將此壓縮幅在以下的表3所示的範圍內變更以進行晶圓的兩面研磨，檢證平坦度的變化。其結果顯示於以下的表3及第9圖。另外，此實施例3的各試驗例中的壓縮幅以外的條件及評價方法以相同於上述實施例1的方式進行。
由表3及第9圖可以清楚得知，僅於研磨布的外周或內周當中任一方形成壓縮部，控制其壓縮幅以使得係數α滿足特定條件的情況中，也可看到一些平坦度降低的案例，但是和試驗例2~試驗例7等一樣，可充分獲致改善研磨表面的平坦度之效果。
<實施例4>
由上述的實施例1的結果得知係數α為0.20的試驗例5中可得到最高的評價，因此再度以與試驗例5的條件相同的條件實施晶圓的兩面研磨，進行外周疲塌量的評價。其結果顯示於以下的表4及第10圖。另外，表4及第10圖所示結果為，就各試驗例分別用同樣條件進行25枚的兩面研磨，並將其平均後的值。
表4中，試驗例24和上述實施例1中的試驗例1一樣，是在研磨布未形成壓縮部而實施晶圓的兩面研磨之例，試驗例25為，用與上述實施例1中的試驗例5相同的條件形成壓縮
部，實施晶圓的兩面研磨之例。關於研磨時的條件及GBIR、SFQRmax的評價方法，試驗例24、試驗例25均以與實施例1中的各試驗例相同方式進行。關於外周疲塌量的評價，也是用上述的測定裝置(KLA Tencor公司製造，型名：Wafer Sight2)測定。
由表4可知，關於GBIR的值，試驗例24和試驗例25中得到幾乎一樣的結果。另一方面，基於SFQRmax之數值越小表示平坦度越高，可以得知，在研磨布形成所欲之壓縮部的試驗例25，其平坦度較試驗例24更為改善。第10圖表示晶圓的外周部分的形狀。可確認，在研磨布形成所欲之壓縮部，藉此晶圓外周中的疲塌量得以改善。
<實施例5>
使用與實施例1~3的各試驗例中所使用的研磨布相同的研磨布，針對在此研磨布形成壓縮部時於鉛直方向的壓縮量、以及壓縮面壓及形成壓縮部後到開始兩面研磨的放置時間之關係，進行試驗。其結果顯示於第11圖。第11圖顯示壓縮面壓為100~1000g/cm2、形成壓縮部後到開始兩面研磨的放置時間為10分鐘~6小時的結果。另外，即使放置時間超過6小時，也未見從放置6小時間時的壓縮量有所變化(未圖示)。另外，和實施例1~3的各試驗例一樣，形成壓縮部時的壓縮時間均為1小時，壓縮溫度均為25℃(室溫)。
在上述的實施例1~3的各試驗例中，在觀察到晶圓形狀之平坦度的改善效果之試驗例中，壓縮面壓為500g/cm2、形成壓縮部後於最短的試驗例中放置10分(壓縮量17μm=壓縮率1.3%)、最長的試驗例中放置6小時(壓縮量10μm=壓縮率0.77%)的狀態下實施兩面研磨。依據第11圖所示結果，在這些試驗例中，研磨布於鉛直方向中的壓縮量均為10μm以上，從該值算出相對於壓縮前的研磨布的厚度(100%)的壓縮量，則研磨布於鉛直方向的壓縮量相對於壓縮前的研磨布的厚度均為0.77%以上。據此可確認，壓縮部於鉛直方向的壓縮量相對於壓縮前的研磨布的厚度為0.77%以上為佳。
【產業上的利用可能性】
本發明可以利用於例如以矽晶圓為代表的半導體晶圓的製造程序中，用以得到晶圓平坦度的晶圓之兩面研磨。
Claims (8)
- 一種晶圓的兩面研磨方法，該方法用中央部分別設有中央孔且分別在研磨面貼附了研磨布的甜甜圈形狀的上定盤及下定盤夾壓住晶圓，將研磨漿從研磨漿供給孔供給至上述晶圓，旋轉驅動上述上定盤和上述下定盤，以對上述晶圓的兩面進行研磨，該方法的特徵在於：在分別貼附於上述上定盤及上述下定盤的上述研磨布的雙方，設置使用研磨布壓縮治具將上述研磨布的外周或內周在鉛直方向壓縮成形的外周側壓縮部或內周側壓縮部當中的任一者或兩者；於上述外周側壓縮部的水平方向的寬度為壓縮幅A，於上述內周側壓縮部的水平方向的寬度為壓縮幅B，上述晶圓的直徑為D時，上述壓縮幅A滿足0.05×D≦A，上述壓縮幅B滿足0.30×D≧B，其中，上述壓縮幅A及上述壓縮幅B為，從上述外周側壓縮部或上述內周側壓縮部於水平方向的實際的寬幅減去研磨中上述晶圓未行走的未行走部分於水平方向之寬幅後的值。
- 如申請專利範圍第1項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其特徵在於：上述壓縮幅A滿足0.05×D≦A≦0.30×D，上述壓縮幅B滿足0.05×D≦B≦0.30×D。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其特徵在於： 上述壓縮幅A滿足0.15×D≦A≦0.25×D，上述壓縮幅B滿足0.15×D≦B≦0.25×D。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其特徵在於：上述內周側壓縮部及上述外周側壓縮部於鉛直方向的壓縮量為上述研磨布在壓縮前的厚度之0.77%以上。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其特徵在於：分別貼附於上述上定盤及下定盤的上述研磨布的雙方均設置了上述外周側壓縮部及內周側壓縮部兩者。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其特徵在於：上述研磨布為不織布系研磨布、聚氨酯研磨布或者絨面系研磨布。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其特徵在於：上述研磨布壓縮治具為，由1個零件構成的環形狀的治具、或者由結合為1個環形狀的2以上的零件構成的治具。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載的晶圓的兩面研磨方法，其特徵在於：上述研磨布壓縮治具之厚度為0.3mm以上，其係為由無機材料形成的治具或者樹脂製的治具。
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