雙面研磨裝置用載具、使用此載具的雙面研磨裝置及雙面研磨方法
2023-04-29 22:42:26 3
專利名稱：雙面研磨裝置用載具、使用此載具的雙面研磨裝置及雙面研磨方法
技術領域：
本發明是涉及一種雙面研磨裝置用載具，在雙面研磨裝置中，例如在研磨半導體 晶片時，用以保持半導體晶片。
背景技術：
利用拋光等，同時研磨半導體晶片的雙面時，通過載具來保持半導體晶片。此載具 的厚度比半導體晶片的厚度薄，並具有保持孔，所述保持孔用於將晶片保持在雙面研磨裝 置的上磨盤與下磨盤之間的規定位置。半導體晶片被插入並保持在此保持孔中，利用設在 上磨盤與下磨盤的相對面(互相面對的面)上的研磨布等的研磨用具夾住半導體晶片的頂 面和底面，並且一邊供給研磨劑一邊對研磨麵實行研磨。在此，用於此種半導體晶片的雙面研磨工序中的載具大多是金屬制載具。因此，為了避免由金屬制載具對晶片周邊部造成損傷，沿著保持孔的內周部安裝 有樹脂嵌件(樹脂制嵌件)。以往，當安裝此樹脂嵌件時，為了防止在半導體晶片的加工中 和搬送時發生脫落，將樹脂嵌件的外周部作成楔形而嵌入載具本體中，而且也有以粘接劑 來加以固定的情況(參照日本特開2000-24912號公報)。此楔形是通過雷射加工且反覆穿透板材而形成的，但是會由於熱而出現膨脹收 縮，當將樹脂嵌件安裝在載具本體中的時候，嵌合會變困難，也有會使載具本體的楔形發生 變形的情況。為了消除在安裝此種樹脂嵌件時的變形，需要在安裝樹脂嵌件後，實行載具的研 光(lap)等的工序，另外，在所使用的載具是經包覆後的載具時，則無法實行研光工序。如此，若使用一種由於安裝樹脂嵌件而變形後的載具，來實行半導體晶片的研磨 加工，則會存在被研磨後的晶片形狀惡化的問題。另外，也考慮實行研磨載具的隆起(突出)部分的方法，來取代研光工序，但是，在 研磨的情況，相較於研光工序，需要長時間，不但生產性變差，也難以精度良好地消除變形。
發明內容
因此，本發明是鑑於上述問題而開發出來的，其目的在於提供一種雙面研磨裝置 用載具、使用此載具的雙面研磨裝置及雙面研磨方法，在安裝時，載具本體不會受到損傷， 而能夠在用於研磨時，生產具有高平坦度的晶片。為了達成上述目的，本發明提供一種雙面研磨裝置用載具，其特徵在於具有金屬 制的載具本體和環狀的樹脂嵌件；該金屬制的載具本體，被配設在貼附有研磨布的上磨盤 與下磨盤之間，並形成有保持孔，所述保持孔在研磨時用於保持被夾在所述上磨盤與下磨 盤之間的晶片；該環狀的樹脂嵌件，沿著該載具本體的保持孔的內周部而被配置，而與所述 要被保持的晶片的周邊部連接；並且，所述載具本體的所述保持孔的內周端部具有上開的 錐面，所述環狀的樹脂嵌件的外周部，相對於所述載具本體的保持孔的錐面，作成倒錐面，而所述樹脂嵌件經由所述錐面而被嵌入所述載具本體的保持孔中。若是此種雙面研磨裝置用載具，則在 將樹脂嵌件安裝在載具本體的保持孔中的時 候，由於是經由錐面而被嵌入，所以可防止樹脂嵌件發生脫落且安裝容易，且在安裝時不會 對載具本體造成損傷，所以載具本體不會變形。因此，通過使用本發明的載具來實行雙面研 磨，能作出平坦度高的半導體晶片。另外，即使是對載具的隆起實施加工的情況，由於不需 要將金屬制的載具本體研磨至成為沒有變形，所以也能大幅地縮短對隆起的研磨時間，也 可提高半導體晶片的生產性。另外，由於樹脂嵌件容易裝卸，所以能簡單地實行樹脂嵌件的更換，而可降低成 本。進而，通過作成錐狀，使顯露在載具的下磨盤側的樹脂嵌件部分變少，於是當進行 研磨時，在下磨盤側，樹脂嵌件被研磨的量變少，而能延長樹脂嵌件的使用壽命。此時，優選所述保持孔的錐面從所述載具本體的主面傾斜5° 85°。若是在此傾斜角度範圍內，則在研磨、搬送時，樹脂嵌件幾乎不會脫落。此時，優選利用粘接劑來固定所述保持孔的錐面與所述樹脂嵌件的倒錐面。如此，通過利用粘接劑來固定錐面與倒錐面，可可靠地防止樹脂嵌件在研磨、搬送 時發生脫落，更容易操縱本發明的雙面研磨裝置用載具。另外，優選在所述載具本體的保持孔中嵌入所述樹脂嵌件而成的所述載具是經雙 面研磨後的載具。如此，在研磨半導體晶片之前，預先在已嵌入樹脂嵌件的狀態下，對載具進行雙面 研磨，便能使樹脂嵌件與載具本體的厚度相同而可靠地消除段差(高低差)，之後，實行芯 片的研磨，由此，能得到更平坦的晶片。另外，若是本發明的載具，在安裝樹脂嵌件時，由於 載具本體不會發生變形，對於載具的隆起，大約只要研磨樹脂嵌件部份即可，在短時間內便 可完成，結果，可提高半導體晶片的製造的生產性。另外，優選所述載具本體的材質是鈦。如此，若載具本體的材質是鈦，則由於鈦本身對於矽等的半導體晶片中的擴散系 數小，所以不易存在不純物的問題，另外，因為在鈦中沒有存在鐵(Fe)等的擴散係數大的 不純物，因此，可抑制金屬不純物對於半導體晶片的汙染。另外，優選所述金屬制的載具本體的表面通過氮化鈦膜、類金剛石薄膜的任一種 來加以包覆。如此，此金屬制的載具本體的表面，若是通過氮化鈦膜、類金剛石薄膜 (DLC(Diamond Like Carbon)膜)的任一種來加以包覆，其硬度更高而變成難以受到損傷， 也能抑制異物脫落在研磨漿液中，而可延長載具的使用壽命及抑制對於晶片的汙染。而且，優選一種雙面研磨裝置，其特徵在於具有本發明的雙面研磨裝置用載具。如此，若是具有本發明的雙面研磨裝置用載具的雙面研磨裝置，則能高生產性地 製造出高平坦度的半導體晶片。另外，優選一種半導體晶片的雙面研磨方法，是雙面研磨半導體晶片的方法，其特 徵在於將本發明的載具，配設在貼附有研磨布的上磨盤與下磨盤之間，然後將半導體晶片 保持在形成於該載具的保持孔中，在所述上磨盤與下磨盤之間夾入半導體晶片，由此進行 雙面研磨。
利用此種方法，若將半導體晶片保持在本發明的雙面研磨裝置用載具的保持孔中 來進行雙面研磨，則能該生產性地製造出高平坦度的半導體晶片。如上所述，若是本發明的雙面研磨裝置用載具，由於不會對載具本體造成損傷， 便能容易地安裝樹脂嵌件，所以能防止載具本體在安裝時發生變形。因此，通過使用本發明 的載具來雙面研磨晶片，能作出平坦度高且特別是晶片外周部的形狀良好的半導體晶片， 能省略對隆起的研磨，或是即便對載具的隆起實施研磨，也能縮短研磨時間，結果，能高生 產性地研磨半導體晶片。進而，由於樹脂嵌件容易裝卸，能簡易地僅更換樹脂嵌件，從而可 降低成本。
圖1是表示具有本發明的雙面研磨裝置用載具的雙面研磨裝置的一個例子的縱 剖面圖。圖2是從俯視而觀察到的雙面研磨裝置的內部構造圖。圖3中的(A)是本發明的雙面研磨裝置用載具的放大剖面圖與俯視圖的一個例 子；圖3中的(B)是本發明的雙面研磨裝置用載具的放大剖面圖與俯視圖的另一個例子； 圖3中的(C)是以往的雙面研磨裝置用載具的放大剖面圖與俯視圖。圖4是實施例的測定結果。
具體實施例方式對於以往的雙面研磨裝置用載具，當將樹脂嵌件安裝在金屬制載具的本體中時， 為了防止脫落而嵌入楔形的嵌合部中，而利用粘接劑來加以固定，以此方式來進行安裝。然 而，當進行此嵌合作業時，載具本體的楔形會變形，而存在影響到之後的作業這樣的問題。因此，本發明人，想到以下的雙面研磨裝置用載具的技術而完成本發明，S卩，將樹 脂嵌件的外周部作成錐狀來取代楔形，並經由載具本體的保持孔的內周端部的上開錐面， 將樹脂嵌件嵌入，便能防止在加工、搬送時發生脫落，且易於安裝，因此，可在不會對載具本 體造成損傷的情況下進行安裝。以下，有關本發明的實施方式，依據附圖來詳細地說明，但是本發明並未被限定於 此實施方式。此處，圖1是具有本發明的雙面研磨裝置用載具的雙面研磨裝置的剖面圖；圖2是 從俯視而觀察到的雙面研磨裝置的內部構造圖；圖3是本發明的載具與以往的載具的保持 孔的內周端部的剖面圖與俯視圖。首先，在圖1、圖2中，具有本發明的雙面研磨裝置用載具22的雙面研磨裝置10具 有上下相對設置的下磨盤11和上磨盤12，在各磨盤11、12的相對面(互相面對的面)側， 分別貼附有研磨布lla、12a。而且，在上磨盤12和下磨盤11之間的中間部設有太陽齒輪 13，而在上磨盤12和下磨盤11的周邊部則設有內齒輪14。半導體晶片W被保持在載具本 體9的保持孔21中，並被夾在上磨盤12和下磨盤11之間。載具22的外周齒於太陽齒輪13與內齒輪14的各齒部嚙合，上磨盤12與下磨盤 11根據未圖標的驅動源而被旋轉，伴隨著此旋轉，載具22 —邊自轉一邊繞著太陽齒輪13作 公轉。此時，利用載具本體9的保持孔21來保持半導體晶片W，並根據上下的研磨布11a、12a來同時地研磨該半導體晶片W的雙面。在研磨時，從噴嘴15經過貫通孔16來供給研磨液。另外，在圖2中，各載具分別保持1片晶片來實行研磨，但是也可採用一種具有二 個以上的保持孔的載具，將晶片保持在各載具內來實行研磨。
此處，本發明的雙面研磨裝置用載具22，如圖3中的(A)、⑶所示，在保持孔21的 內周端面，具有上開的錐面，環狀的樹脂嵌件20 (其外周部，相對於上述上開的錐面，成為 倒錐面(相反形狀的錐面))，則經由錐面而被嵌入保持孔21中。如圖3中的(C)所示，以往的雙面研磨裝置用載具，為了防止脫落，利用嵌入楔形 的嵌合部中來固定樹脂嵌件30。然而，當安裝樹脂嵌件30時，載具本體31的嵌合部會發生 變形。另一方面，若是圖3中的(A)、⑶所示的本發明的雙面研磨裝置用載具，則容易 將樹脂嵌件安裝在載具本體上，在安裝時不會對載具本體造成損傷，且由於是經由錐面而 被嵌入，所以也能防止樹脂嵌件在加工、搬送時發生脫落。因此，在安裝時，載具本體不會變 形，且在之後的研磨工序中，能作出高平坦度的半導體晶片。另外，安裝樹脂嵌件後，也可省 略研磨載具的隆起部分的工序，即使實行此工序的情況，由於載具本體沒有變形，所以幾乎 沒有研磨金屬制載具本體的必要性，而能以短時間的研磨，製作出高平坦度的載具。進而， 由於作成錐狀，所以顯露在下部的樹脂嵌件的區域變小，於是當進行研磨時，在下磨盤側， 樹脂嵌件被研磨的量變少，從而能延長樹脂嵌件的使用壽命。此時的樹脂嵌件20的形狀，可以是圖3中的㈧所示的三角形的剖面形狀，也可 以是圖3中的(B)所示的梯形的剖面形狀。另外，優選保持孔21的內周端部的錐面從載具本體9的主面傾斜5° 85°。若 在此傾斜角度範圍內，便能防止樹脂嵌件脫落，而可穩定地進行研磨。此時，例如保持孔21 的錐面是傾斜45°的情況，則將樹脂嵌件20的外周部的錐面形狀作成傾斜-45°的倒錐 面。另外，能使保持孔21的錐面與樹脂嵌件20的倒錐面不固定可進行裝卸從而容易 更換，也能利用粘接劑來加以固定。通過利用粘接劑來進行固定，可使樹脂嵌件在加工、搬 送時更穩定。進而，優選對已在載具本體9的保持孔21中嵌入有樹脂嵌件20後的載具22進行 雙面研磨。如此，在已嵌入有樹脂嵌件後的狀態下，對載具22進行雙面研磨，便能使樹脂嵌 件與載具本體的厚度相同而消除段差(高低差)，由此，當對半導體晶片進行雙面研磨時， 能作出平坦度更高的半導體晶片。另外，若是本發明的載具，在安裝樹脂嵌件時，由於載具 本體不會發生變形，所以用於研磨此載具的隆起部分所需的時間短。此時，作為本發明的雙面研磨裝置用載具22的載具本體9的材質，可以是不鏽鋼 (SUS)材料等，優選鈦。若是鈦材料，則不存在鐵(Fe)、鎳(Ni)等的在單晶矽中的擴散係數 大的不純物。因此，對於半導體晶片而言，可以抑制金屬汙染的問題。另外，優選此金屬制的載具本體9的表面通過氮化鈦膜、類金剛石薄膜(DLC膜) 的任一種來加以包覆。如此，若此金屬制的載具本體的表面通過氮化鈦膜、類金剛石薄膜 (DiamondLikeCarbon膜)的任一種來加以包覆，則其硬度更高而難以受到損傷，也能抑制 異物脫落在研磨漿液中，而可延長載具的使用壽命及更抑制對於晶片的汙染。
若是具有上述本發明的雙面研磨裝置用載具的雙面研磨裝置，則由於在安裝樹脂 嵌件時可防止載具本體的變形，所以能研磨出高平坦度的半導體晶片，而且，即使是在對載 具的隆起實行研磨的情況，也能在短時間內完成。因此，能高生產性地製造出高平坦度的半 導體晶片。以下，通過實施例、比較例來更詳 細地說明本發明，但是本發明並未被限定於這些 例子。(實施例、比較例)(載具的隆起比較)首先，準備圖3中的(A)所示的本發明的雙面研磨裝置用載具a，其載具本體9的 錐面從主面傾斜60°，而樹脂嵌件20的外周部成為-60°的倒錐面。另外，準備圖3中的 (C)所示的以往的雙面研磨裝置用載具b、c，並對這三個載具的隆起實行加工。雙面研磨裝置用載具a、b、c的載具本體的材質是使用一種對鈦施行包覆類金剛 石薄膜而成的材質，樹脂嵌件的材質則是使用芳香族聚醯胺(aramid)。對載具的隆起所實行的加工是使用不二越機械工業股份有限公司製造的雙面研 磨裝置而進行的，加工條件為研磨布(氨基甲酸酯制的墊子、厚度t = 1.3mm)、研磨液(矽 膠)，裝置條件為上磨盤(-10 -15rpm)、下磨盤(30 40rpm)、太陽齒輪(20 30rpm)、 內齒輪(5 9rpm)、研磨壓力(100 200g/cm2)。對於以上述條件對隆起實行加工的研磨時間，將載具a、b以60分鐘X2(翻轉載 具的表面和背面來將雙面均等地研磨)的方式來實行研磨，而將載具c以900分鐘X 2 (翻 轉載具的表面和背面來將雙面均等地研磨)的方式來實行研磨。為了調查以此種方式來對隆起施行加工後的雙面研磨裝置用載具a、b、c的金屬 制載具本體與樹脂嵌件的邊界的段差，而利用電子測微計來測定載具本體與樹脂嵌件的厚 度，而且另外利用表面粗度計(表面粗度測定機SJ-400)來測定表面粗度，由此來調查段差 的大小。結果，本發明的載具a的載具本體與樹脂嵌件的段差，比已長時間地對隆起實行研 磨後的以往的載具c小，且在已對隆起實行相同時間的研磨後的以往的載具b的段差的一 半以下。將結果表示於表1中。〔表1〕
權利要求
一種雙面研磨裝置用載具，其特徵在於具有金屬制的載具本體和環狀的樹脂嵌件；該金屬制的載具本體，被配設在貼附有研磨布的上磨盤與下磨盤之間，並形成有保持孔，所述保持孔在研磨時用於保持被夾在所述上磨盤與下磨盤之間的晶片；該環狀的樹脂嵌件，沿著該載具本體的保持孔的內周部而被配置，而與所述要被保持的晶片的周邊部連接；並且，所述載具本體的所述保持孔的內周端部具有上開的錐面，所述環狀的樹脂嵌件的外周部相對於所述載具本體的保持孔的錐面作成倒錐面，而所述樹脂嵌件經由所述錐面而被嵌入所述載具本體的保持孔中。
2.如權利要求1所述的雙面研磨裝置用載具，其中，所述保持孔的錐面從所述載具本 體的主面傾斜5° 85°。
3.如權利要求1或2所述的雙面研磨裝置用載具，其中，利用粘接劑來固定所述保持孔 的錐面與所述樹脂嵌件的倒錐面。
4.如權利要求1 3中任一項所述的雙面研磨裝置用載具，其中，在所述載具本體的保 持孔中嵌入所述樹脂嵌件而成的所述載具是經雙面研磨後的載具。
5.如權利要求1 4中任一項所述的雙面研磨裝置用載具，其中，所述載具本體的材質 是鈦。
6.如權利要求1 5中任一項所述的雙面研磨裝置用載具，其中，所述金屬制的載具本 體的表面通過氮化鈦膜、類金剛石薄膜的任一種來加以包覆。
7.一種雙面研磨裝置，其特徵在於至少具有權利要求1 6中任一項所述的雙面研磨裝置用載具。
8.一種半導體晶片的雙面研磨方法，是雙面研磨半導體晶片的方法，其特徵在於將權利要求1 6中任一項所述的載具配設在貼附有研磨布的上磨盤與下磨盤之間，然後將半導體晶片保持在形成於該載具的保持孔中，在所述上磨盤與下磨盤之間夾入半導 體晶片，由此進行雙面研磨。
全文摘要
本發明是一種雙面研磨裝置用載具，其特徵在於具有金屬制的載具本體和環狀的樹脂嵌件；該金屬制的載具本體，被配設在貼附有研磨布的上磨盤與下磨盤之間，並形成有保持孔，保持孔在研磨時用於保持被夾在所述上磨盤與下磨盤之間的晶片；該環狀的樹脂嵌件，沿著該載具本體的保持孔的內周部而被配置，而與所述要被保持的晶片的周邊部連接；並且，所述載具本體的所述保持孔的內周端部具有上開的錐面，所述環狀的樹脂嵌件的外周部相對於所述載具本體的保持孔的錐面作成倒錐面，而所述樹脂嵌件經由所述錐面而被嵌入所述載具本體的保持孔中。由此提供一種在安裝樹脂嵌件時載具本體不會受到損傷而能生產出具有高平坦度的晶片的雙面研磨裝置用載具。
文檔編號H01L21/304GK101959647SQ200980106528
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月16日 優先權日2008年2月27日
發明者上野淳一, 佐藤一彌, 小林修一 申請人:信越半導體股份有限公司