研磨装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种研磨装置，其包含承载盘、至少一个被研磨物、砂轮盘及多个研磨齿。至少一个被研磨物连接承载盘。砂轮盘相对承载盘位移且具有中心。多个研磨齿连接砂轮盘且接触研磨被研磨物。各研磨齿包含近端与远端，近端具有近端宽度，而远端具有远端宽度。近端与砂轮盘的中心相隔一近端距离，远端与砂轮盘的中心相隔一远端距离。近端距离小于远端距离，且近端宽度大于远端宽度。借此，本实用新型的研磨装置，利用研磨齿内宽外窄的特殊形状来补偿研磨齿的近端磨耗量较远端大的差异，不但能降低研磨比值，还可有效缩小研磨后晶圆的总厚度变异。
【专利说明】
研磨装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种研磨装置，特别是涉及改善研磨齿形状以降低研磨比值的研磨装置。
【背景技术】
[0002]在晶圆制造加工业或精密磨削工业当中，研磨加工是相当重要的步骤之一，而在研磨加工程序中所使用的砂轮座的研磨平衡还关系着加工物件研磨的精确度。
[0003]—般常用的砂轮座在使用上是结合研磨齿以组成砂轮组，并将此砂轮组通过砂轮转轴连接砂轮转动马达以进行研磨操作，其研磨齿对应于砂轮座的中心且设置成放射状。然而，由于此种研磨齿的位移方向与研磨齿的研磨侧面的延伸方向相互垂直，被研磨物的碎肩容易累积在研磨齿相对于位移方向的研磨侧边而堆积，进而造成排肩不顺，因此其研磨的品质普遍不高。此外，被研磨的碎肩容易因积存于研磨齿侧面而导致积热的现象发生，会大幅降低研磨能力与使用寿命的缺失。
[0004]另一种常用的砂轮座在使用上也结合研磨齿以组成砂轮组，并将砂轮组通过砂轮转轴连接砂轮转动马达以进行研磨操作，其研磨齿具有特定的研磨角度。此种结构虽然利于碎肩的排除，但往往因磨耗的不平衡而导致研磨齿的近端与远端磨耗量有所不同，不但会增加研磨比值而降低研磨的效能和品质，而且会造成总厚度变异(Total ThicknessVariat1n，TTV)过大的现象而无法满足制造者的需求。
[0005]由上述可知，目前市场上缺乏一种可平衡研磨齿的磨耗量、降低研磨比值且可缩小研磨后的总厚度变异的研磨装置，故相关业者均在寻求其解决之道。
【实用新型内容】
[0006]因此，本实用新型的目的在于提供一种研磨装置，其利用研磨齿内宽外窄的特殊形状来补偿研磨齿的近端磨耗量较远端大的差异，可有效降地低研磨比值且能缩小研磨后晶圆的总厚度变异，进而降低破片率。再者，通过漩涡状的研磨齿排列结合研磨齿本身内宽外窄的形状，能使研磨装置在研磨的过程中顺利地排肩。另外，本研磨装置可以同时研磨多个被研磨物，可大幅提高产量。
[0007]本实用新型的一实施方式为一种研磨装置，其包含承载盘、至少一个被研磨物、砂轮盘以及多个研磨齿。至少一个被研磨物连接承载盘。砂轮盘相对承载盘位移且具有中心。多个研磨齿连接砂轮盘，且多个研磨齿接触研磨被研磨物。另外，研磨齿包含近端与远端，近端具有近端宽度，而远端具有远端宽度。近端与砂轮盘的中心相隔一近端距离，远端则与砂轮盘的中心相隔一远端距离。近端距离小于远端距离，且近端宽度大于远端宽度。
[0008]借此，本实用新型的研磨装置通过研磨齿内宽外窄的特殊形状来补偿研磨齿的近端磨耗量较远端大的差异，可有效降地低研磨比值且能大幅缩小研磨后晶圆的总厚度变异，进而降低破片率。此外，通过放射状结合漩涡状的研磨齿排列，同时搭配研磨齿本身的特殊形状，可使研磨装置在研磨的过程中顺利地排肩。
[0009]依据前述实施方式的其他实施例如下:前述各研磨齿可包含第一侧边与第二侧边，第一侧边对应第二侧边。近端与远端呈平面状或弧面状，第一侧边与第二侧边也可呈平面状或弧面状。第一侧边的边长小于等于第二侧边的边长，且第一侧边的边长大于近端宽度。再者，前述承载盘与砂轮盘可呈圆形，多个研磨齿呈漩涡状排列，而被研磨物可呈圆形、椭圆形、四方形、三角形或其他多边形。前述承载盘可朝顺时针方向或逆时针方向旋转，砂轮盘可朝顺时针方向或逆时针方向旋转。承载盘的盘面与砂轮盘的盘面彼此平行。另外，前述研磨装置可包含承载转动马达与砂轮转动马达，其中承载转动马达转动承载盘，且承载转动马达可控制承载盘以承载转速旋转。至于砂轮转动马达则可转动砂轮盘，且砂轮转动马达可控制砂轮盘以砂轮转速旋转。此外，前述各研磨齿与对应的虚拟放射线相交一研磨角度，此虚拟放射线与砂轮盘的中心相交且与相对应研磨齿相交，研磨角度大于O度且小于90度ο
[0010]本实用新型的另一实施方式为一种研磨装置，其包含承载座、多个被研磨物、砂轮座以及多个研磨齿。其中承载座包含承载盘与承载转轴，承载盘连接承载转轴，且承载盘以承载转轴为中心旋转。多个被研磨物定位于承载盘上。而砂轮座包含砂轮盘与砂轮转轴，砂轮盘连接砂轮转轴，且砂轮盘以砂轮转轴为中心旋转。此外，多个研磨齿定位于砂轮盘上，且各研磨齿接触研磨被研磨物。各研磨齿包含近端与远端，近端具有近端宽度，远端具有远端宽度。近端与砂轮盘的中心相隔一近端距离，而远端与砂轮盘的中心相隔一远端距离。近端距离小于远端距离，且近端宽度大于远端宽度。
[0011]借此，本实用新型的研磨装置可以同时研磨多个被研磨物，不但能大幅提高产量，还能增加经济效应并降低生产成本。另外，通过研磨齿内宽外窄的特殊形状可补偿研磨齿的近端磨耗量较远端大的差异，可大幅降地低研磨比值且能有效缩小研磨后被研磨物的总厚度变异，而且当被研磨物为晶圆时，还可大幅降低破片率。
[0012]依据前述实施方式的其他实施例如下:前述各研磨齿可包含第一侧边与第二侧边，第一侧边对应第二侧边。近端与远端呈平面状或弧面状，第一侧边与第二侧边也可呈平面状或弧面状。第一侧边的边长小于等于第二侧边的边长，且第一侧边的边长大于近端宽度。再者，前述承载盘与砂轮盘可呈圆形，多个研磨齿呈漩涡状排列，而各被研磨物可呈圆形、椭圆形、四方形、三角形或其他多边形。前述承载盘可朝顺时针方向或逆时针方向旋转，砂轮盘可朝顺时针方向或逆时针方向旋转。承载转轴与砂轮转轴彼此平行且承载盘的盘面与砂轮盘的盘面彼此平行，而且承载转轴与承载盘的盘面相互垂直。另外，前述研磨装置可包含承载转动马达与砂轮转动马达，其中承载转动马达连接承载转轴而转动承载盘，且承载转动马达可控制承载盘以承载转速旋转。至于砂轮转动马达则连接砂轮转轴而转动砂轮盘，且砂轮转动马达可控制砂轮盘以砂轮转速旋转。此外，前述各研磨齿与对应的虚拟放射线相交一研磨角度，此虚拟放射线与砂轮盘的中心相交且与相对应研磨齿相交，研磨角度大于O度且小于90度。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:本实用新型的研磨装置，利用研磨齿内宽外窄的特殊形状来补偿研磨齿的近端磨耗量较远端大的差异，不但能降低研磨比值，还可有效缩小研磨后晶圆的总厚度变异。
【附图说明】
[0014]图1绘示本实用新型的一实施例的研磨装置的立体示意图。
[0015]图2A绘示图1的砂轮盘的俯视图。
[0016]图2B绘示图2A的砂轮盘的剖视图。
[0017]图2C绘示图2A的研磨齿的示意图。
[0018]图3绘示图1的承载盘与砂轮盘交相研磨的俯视图。
[0019]图4绘示本实用新型的另一实施例的砂轮盘与研磨齿的俯视图。
[0020 ]图5A至图5C绘示本实用新型的其他各种实施例的研磨齿的示意图。
[0021 ]图6绘示本实用新型的另一实施例的研磨装置的立体示意图。
[0022]图7是绘示254毫米的砂轮盘径的研磨比值对应研磨齿齿形的数据图。
[0023]图8是绘示304毫米的砂轮盘径的研磨比值对应研磨齿齿形的数据图。
【具体实施方式】
[0024]以下将参照图式说明本实用新型的多个实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示;并且重复的元件将可能使用相同的编号表示。再者，本实用新型所述的研磨比值代表研磨齿500磨耗的平均厚度除以单位研磨量的百分比。
[0025]请一并参阅图1至图3，图1绘示本实用新型的一实施例的研磨装置100的立体示意图。图2A绘示图1的砂轮盘410的俯视图。图2B绘示图2A的砂轮盘410的剖视图。图2C绘示图2A的研磨齿500的示意图。图3绘示图1的承载盘210与砂轮盘410交相研磨的俯视图。如图所示，研磨装置100包含承载座200、五个被研磨物300、砂轮座400以及多个研磨齿500、承载转动马达610以及砂轮转动马达620。
[0026]承载座200包含承载盘210与承载转轴220，承载盘210连接承载转轴220，且承载盘210以承载转轴220为中心旋转。承载盘210可以朝顺时针方向或逆时针方向旋转，而从图3的俯视图观看，本实施例的承载盘210是朝顺时针方向旋转。此外，在研磨装置100当中，承载盘210的盘面相对于水平面具有倾斜角度，其呈现内高外低的些微隆起状，而本实施例利用此种形状结构以增加排肩的效果。另外，承载转轴220的延伸方向与承载盘210的盘面相互垂直，且承载盘210呈圆形，而承载转轴220呈圆柱形。当圆形的承载盘210研磨转动时，承载盘210的重心不会偏移，其具有相当高的稳定度。
[0027]每个被研磨物300均等距分离且定位于承载盘210上。本实施例的被研磨物300为晶圆且呈圆形。当然，被研磨物300可为其他材质，而其形状可呈圆形、椭圆形、四方形、三角形或其他多边形。再者，在已知的承载盘210与被研磨物300的大小条件下，使用者可通过被研磨物300的摆设位置来决定被研磨物300设于承载盘210上的数量，并借由数量的增加来提高产量。至于被研磨物300固定于承载盘210上的连接方式则为现有技术，故不再赘述。此夕卜，每个被研磨物300具有厚度，而一般在辨别研磨技术的优劣是利用总厚度变异(TotalThickness Variat1n，TTV)的大小来决定，其代表着被研磨物300的最大厚度与最小厚度的差异。此总厚度变异的最小化是决定最终产品好坏的关键，而且此数值对于实现更薄的晶圆及元件有直接的关联性。
[0028]砂轮座400包含砂轮盘410与砂轮转轴420。砂轮盘410连接砂轮转轴420且砂轮盘410呈圆形，砂轮转轴420的延伸方向与砂轮盘410的盘面相互垂直。砂轮盘410以砂轮转轴420为中心旋转，砂轮盘410相对承载盘210位移。砂轮盘410具有中心430与虚拟放射线440。砂轮盘410的中心430与虚拟放射线440相交，而且虚拟放射线440与相对应研磨齿500相交。此外，砂轮盘410可朝顺时针方向或逆时针方向旋转，而本实施例中，砂轮盘410朝顺时针方向旋转，承载盘210也朝顺时针方向旋转。换句话说，承载盘210与砂轮盘410就研磨面而言为反向作动。此外，承载转轴220与砂轮转轴420彼此平行，而且承载盘210的盘面与砂轮盘410的盘面彼此平行且具有一样大小的俯视面积。本实施例的承载盘210的边缘对齐砂轮盘410的中心430，而且承载盘210的中心刚好对齐砂轮盘410的边缘。再者，砂轮盘410为中空的环状结构且具有中环斜面412，此结构可降低砂轮盘410的重量，而且砂轮盘410可通过螺锁与砂轮转轴420稳定地连接，其连接为现有技术，故不再赘述。
[0029]研磨齿500连接砂轮盘410，此研磨齿500可接触研磨被研磨物300。本实施例的砂轮盘410上设有36个研磨齿500，这些研磨齿500等距分离且呈漩涡状排列。另外，各研磨齿500包含近端510、远端520、第一侧边530以及第二侧边540，近端510具有近端宽度Tl，而远端520具有远端宽度T2。近端510与砂轮盘410的中心430相隔一近端距离Dl，而远端520则与砂轮盘410的中心430相隔一远端距离D2。近端距离Dl小于远端距离D2，也就是说，研磨齿500的远端520较靠近砂轮盘410的外缘。而近端宽度Tl大于远端宽度T2，也就是说，研磨齿500呈内宽外窄的形状。本实施例通过研磨齿500的内宽外窄形状，可使研磨装置100在研磨过程中补偿研磨齿500的近端510磨耗量较远端520大的差异，能有效地缩小研磨后晶圆的总厚度变异。仔细地说，就研磨齿500而言，当研磨齿500研磨被研磨物300时，越靠近砂轮盘410的中心430的位置其研磨量越多，也就是磨耗量越大，其是因远端520较近端510所位移的距离长，远端520的冷却效果较好而导致研磨量较少，而近端510较不易冷却降温而导致研磨量较多。换言之，若将研磨量较多的近端510的近端宽度Tl增加，使其研磨量与远端520的研磨量达成平衡且相同的状况，在此条件下所研磨出来的被研磨物300的总厚度变异将会缩小，进而改善研磨的品质与被研磨物300的效能。
[0030]此外，各研磨齿500与对应的虚拟放射线440相交一研磨角度Θ，此虚拟放射线440与砂轮盘410的中心430相交，而且此虚拟放射线440与相对应的研磨齿500也相交。由于研磨角度Θ大于O度且小于90度，因此研磨装置100可顺利地排肩。此外，各研磨齿500的研磨面与承载盘210的盘面彼此平行，而且研磨齿500的研磨面与砂轮盘410的盘面及被研磨物300的表面平行，此结构可以进一步降低被研磨物300的总厚度变异。再者，近端510与远端520可呈平面状或弧面状。第一侧边530对应第二侧边540，且第一侧边530与第二侧边540也可呈平面状或弧面状。第一侧边530的边长小于等于第二侧边540的边长，且第一侧边530的边长大于近端宽度Tl。无论近端510、远端520、第一侧边530或第二侧边540的形状为何，只要近端宽度Tl大于远端宽度T2，即可达成整个研磨齿500磨耗的平衡，进而缩小研磨后的总厚度变异。
[0031]承载转动马达610连接承载转轴220，且承载转动马达610控制承载盘210以承载转速旋转。砂轮转动马达620则连接砂轮转轴420，且砂轮转动马达620控制砂轮盘410以砂轮转速旋转。通过承载转动马达610与砂轮转动马达620可以准确地控制研磨齿500与被研磨物300对磨的频率。至于马达的结构与驱动方式为现有技术，故不再赘述。
[0032]请一并参阅图2C、图3，图4绘示本实用新型的另一实施例的砂轮盘410与研磨齿500a的俯视图。图5A至图5C绘示本实用新型的其他各种实施例的研磨齿500a、500b、500c的示意图。如图所示，当第一侧边530与第二侧边540均为平面状时，如同研磨齿500、500c，其俯视图呈锥状；当第一侧边530与第二侧边540均为弧面状时，如同研磨齿500a，其俯视图则呈月牙状。而在研磨的过程中，被研磨物300的碎肩容易堆积在研磨齿500、500a、500b、500c行进方向所对应的侧边上。举图3为例，砂轮盘410朝顺时针方向行进，被研磨物300的碎肩容易堆积在第二侧边540，为了改善此堆积现象，第二侧边540的延伸方向须与相对应的虚拟放射线440相交一定大小的夹角。换句话说，只要第二侧边540的延伸方向与相对应的虚拟放射线440不平行，则研磨装置100在研磨的过程中就可以顺利地排肩，将碎肩往砂轮盘410的外侧或内侧排出。值得一提的是，本实用新型的研磨齿500、500a、500b、500c呈锥状或月牙状，其第一侧边530或第二侧边540相对于虚拟放射线440本身就有一夹角，此夹角搭配研磨角度Θ可产生更大的角度变化，因此其结构更利于排肩，致使排肩更加地顺畅。
[0033]请一并参阅图1，图6绘示本实用新型的另一实施例的研磨装置10a的立体示意图。由图6可知，承载座200的承载转轴220的轴向平行于砂轮座400的砂轮转轴420的轴向，且承载转轴220与砂轮转轴420均平行X轴方向。此外，承载盘210、砂轮盘410以及Z轴方向三者平行。无论是图1的横向研磨或者是图6的纵向研磨，利用本实用新型的内宽外窄形状的研磨齿500、500a、500b、500c均可使研磨装置100在横向或纵向研磨的过程中补偿研磨齿500的近端510磨耗量较远端520大的差异，进而有效地缩小研磨后晶圆的总厚度变异。
[0034]图7是绘示254毫米的砂轮盘410直径的研磨比值对应研磨齿500齿形的数据图。图8是绘示304毫米的砂轮盘410直径的研磨比值对应研磨齿500齿形的数据图。图7与图8的被研磨物300为晶圆。图7所测试的晶圆片数为3、4及5;图8所测试的晶圆片数为5与7。本实用新型所述的研磨比值为研磨齿500磨耗的平均厚度除以单位研磨量的百分比，而由图中可知，无论晶圆片数为何，本实用新型内宽外窄的研磨齿500齿型所得到的研磨比值均小于传统同宽度齿型的研磨比值。换句话说，本实用新型的研磨齿500磨耗的平均厚度小于传统同宽度齿型的磨耗平均厚度，因此研磨齿500补偿近端510磨耗量较远端520大的差异而平衡整个研磨表面的磨耗量，进而降低总厚度变异与破片率。
[0035]由上述实施方式可知，本实用新型具有下列优点:其一，利用研磨齿内宽外窄的特殊形状来补偿研磨齿的近端磨耗量较远端大的差异，可有效缩小研磨后晶圆的总厚度变异，进而降低破片率。其二，通过放射状结合漩涡状的研磨齿排列，同时搭配研磨齿本身内宽外窄的形状，能使排肩更加地顺畅。其三，本研磨装置可以同时研磨多个被研磨物，可大幅提尚广量。
[0036]虽然本实用新型已经以实施方式公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求所界定者为准。
【主权项】
1.一种研磨装置，其特征在于，所述研磨装置包含: 承载盘； 至少一个被研磨物，其连接所述承载盘； 砂轮盘，其相对所述承载盘位移且具有中心；以及 多个研磨齿，其连接所述砂轮盘，所述多个研磨齿接触研磨所述被研磨物，各所述研磨齿包含近端与远端，所述近端具有近端宽度，所述远端具有远端宽度，所述近端与所述中心相隔一近端距离，所述远端与所述中心相隔一远端距离，所述近端距离小于所述远端距离，且所述近端宽度大于所述远端宽度。2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，各所述研磨齿还包含第一侧边与第二侧边，所述第一侧边对应所述第二侧边，所述近端与所述远端呈平面状或弧面状，所述第一侧边与所述第二侧边呈平面状或弧面状，所述第一侧边的边长小于等于所述第二侧边的边长，且所述第一侧边的边长大于所述近端宽度。3.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述承载盘与所述砂轮盘呈圆形，所述多个研磨齿呈漩涡状排列，所述被研磨物呈圆形、椭圆形、四方形或三角形。4.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述承载盘以顺时针方向或逆时针方向旋转，所述砂轮盘以顺时针方向或逆时针方向旋转，所述承载盘的盘面与所述砂轮盘的盘面彼此平行。5.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨装置还包含: 承载转动马达，其转动所述承载盘，所述承载转动马达控制所述承载盘以承载转速旋转；以及 砂轮转动马达，其转动所述砂轮盘，所述砂轮转动马达控制所述砂轮盘以砂轮转速旋转。6.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，各所述研磨齿与对应的虚拟放射线相交一研磨角度，所述虚拟放射线与所述砂轮盘的所述中心相交且与其中一个所述研磨齿相交，所述研磨角度大于O度且小于90度。7.一种研磨装置，其特征在于，所述研磨装置包含: 承载座，其包含承载盘与承载转轴，所述承载盘连接所述承载转轴，所述承载盘以所述承载转轴为中心旋转； 多个被研磨物，其定位于所述承载盘上； 砂轮座，其包含砂轮盘与砂轮转轴，所述砂轮盘连接所述砂轮转轴，所述砂轮盘以所述砂轮转轴为中心旋转；以及 多个研磨齿，其定位于所述砂轮盘上，所述多个研磨齿接触研磨各所述被研磨物，各所述研磨齿包含近端与远端，所述近端具有近端宽度，所述远端具有远端宽度，所述近端与所述砂轮盘的中心相隔一近端距离，所述远端与所述砂轮盘的中心相隔一远端距离，所述近端距离小于所述远端距离，且所述近端宽度大于所述远端宽度。8.如权利要求7所述的研磨装置，其特征在于，各所述研磨齿还包含第一侧边与第二侧边，所述第一侧边对应所述第二侧边，所述近端与所述远端呈平面状或弧面状，所述第一侧边与所述第二侧边呈平面状或弧面状，所述第一侧边的边长小于等于所述第二侧边的边长，且所述第一侧边的边长大于所述近端宽度。9.如权利要求7所述的研磨装置，其特征在于，所述承载盘与所述砂轮盘呈圆形，所述多个研磨齿呈漩涡状排列，各所述被研磨物呈圆形、椭圆形、四方形或三角形。10.如权利要求7所述的研磨装置，其特征在于，所述承载盘以顺时针方向或逆时针方向旋转，所述砂轮盘以顺时针方向或逆时针方向旋转，所述承载转轴与所述砂轮转轴彼此平行且所述承载盘的盘面与所述砂轮盘的盘面彼此平行，所述承载转轴与所述承载盘的盘面相互垂直。11.如权利要求7所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨装置还包含: 承载转动马达，其连接所述承载转轴，所述承载转动马达控制所述承载盘以承载转速旋转；以及 砂轮转动马达，其连接所述砂轮转轴，所述砂轮转动马达控制所述砂轮盘以砂轮转速旋转。12.如权利要求7所述的研磨装置，其特征在于，各所述研磨齿与对应的虚拟放射线相交一研磨角度，所述虚拟放射线与所述砂轮盘的中心相交且与相对应所述研磨齿相交，所述研磨角度大于O度且小于90度。
【文档编号】B24B37/07GK205520893SQ201620078237
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】周景星
【申请人】周景星