JP2019141925A - 研磨加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッドの研磨面と該パッドの移動方向とを平行にしてウェーハを高精度の厚さに研磨する。【解決手段】研磨パッド７６を接着するプラテン７４とプラテン７４の接着面の反対面を回転軸７０先端のマウント７３に装着する研磨手段７と、ウェーハ保持手段３を水平方向に移動させる手段１４と、を備える研磨装置１と、保持手段３に保持させる基台４０とバイト４１とからなる切削工具４とを用い、保持手段３に切削工具４を保持させマウント７３に装着されパッド７６を接着してないプラテン７４の接着面にバイト４１先端を位置づける工程と、保持手段３を水平方向に移動させプラテン７４の接着面全面を回転するバイト４１で切削する工程と、切削工程後、プラテン７４の接着面にパッド７６を接着する工程と、切削工具４を保持手段３から除き保持手段３にウェーハを保持させる工程と、研磨パッド接着工程後、ウェーハを研磨する工程とを備える研磨加工方法である。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェーハを研磨する研磨加工方法に関する。

従来、研削砥石で研削したウェーハの被研削面の研削痕を除去するために、研磨手段の研磨パッドにスラリーを供給してウェーハを研磨する方法がある（例えば、特許文献１参照）。そして、研磨手段は、不織布等を円形板状に形成した研磨パッドをプラテンと呼ばれるプラスチック板に接着し、プラテンを回転軸の先端のマウントに装着し、回転軸と共に回転させた研磨パッドでウェーハを研磨する。

特開２０１７−００１１１１号公報

研磨加工では、回転軸に対して直交する水平方向に研磨手段とウェーハを保持する保持テーブルとを相対的に移動させている。そのため、研磨パッドの研磨面が、研磨手段と保持テーブルとが相対的に移動する水平方向と平行であれば研磨後のウェーハを均一な厚さにできる。

そこで、マウントに装着するプラテンをその上下面を平坦面とするべく高精度な厚さで成形するが、成形されたマウントの厚さが高精度となっていない場合もあり、この場合には研磨面と研磨パッドの移動方向とが平行にならない。また、例えば、プラテンはマウントにネジで固定しているため、ネジの締め付けによりプラテンが歪み、プラテンに接着した研磨パッドの研磨面と研磨パッドの移動方向とが平行にならないこともある。

よって、ウェーハを研磨パッドで研磨する場合には、マウントに装着されたプラテンの研磨パッドを接着する接着面と研磨パッドの移動方向とを平行にすることで、プラテンに接着された研磨パッドの研磨面と研磨パッドの移動方向とを平行にして研磨を行い、研磨後のウェーハの厚さ精度を高精度なものとするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、研磨パッドを接着する接着面を有するプラテンと、該プラテンの該接着面の反対面を回転軸の先端のマウントに装着し該回転軸を回転させる研磨手段と、ウェーハを保持する保持手段と、該研磨手段と該保持手段とを該回転軸に対して直交する方向である水平方向に移動させる移動手段と、該研磨パッドにスラリーを供給するスラリー供給手段とを備える研磨装置を用いて、ウェーハを研磨する研磨加工方法であって、該保持手段に保持させる基台と切削バイトとからなる切削工具を用いて、該保持手段に該切削工具を保持させ該マウントに装着され該研磨パッドを接着してない該プラテンの該接着面に向かって該切削バイトの先端を位置づける切削工具保持工程と、該回転軸を回転させ、該移動手段で該研磨手段と該保持手段とを相対的に水平方向に移動させ、該プラテンの該接着面の全面を該切削バイトで切削する切削工程と、該切削工程の後、該プラテンの該接着面に該研磨パッドを接着部材で接着する研磨パッド接着工程と、該切削工具を該保持手段から取り除き該保持手段にウェーハを保持させるウェーハ保持工程と、該研磨パッド接着工程の後、該研磨パッドにスラリーを供給し該保持手段が保持したウェーハを研磨する研磨工程とを備える、ウェーハの研磨加工方法である。

本発明に係るウェーハの研磨加工方法は、保持手段に保持させる基台と切削バイトとからなる切削工具を用いて、保持手段に切削工具を保持させマウントに装着され研磨パッドを接着してないプラテンの接着面に向かって切削バイトの先端を位置づける切削工具保持工程と、回転軸を回転させ、移動手段で研磨手段と保持手段とを相対的に水平方向に移動させ、プラテンの接着面の全面を切削バイトで切削する切削工程とを実施することで、マウントに装着されたプラテンの接着面を水平方向と平行な平坦面とすることができる。そして、切削工程の後、プラテンの接着面に研磨パッドを接着部材で接着する研磨パッド接着工程と、切削工具を保持手段から取り除き保持手段にウェーハを保持させるウェーハ保持工程と、研磨パッド接着工程の後、研磨パッドにスラリーを供給させ保持手段が保持したウェーハを研磨する研磨工程とを実施することで、プラテンに接着された研磨パッドの研磨面と研磨パッドの移動方向とを平行にして研磨を行うことができるため、研磨後のウェーハの厚さ精度を高精度にすることができる。

研磨装置の一例を示す斜視図である。 保持手段に切削工具を保持させ、移動手段で研磨手段と保持手段とを相対的に水平方向に移動させてプラテンの接着面の全面を切削バイトで切削する状態を説明する側面図である。 プラテンの接着面に研磨パッドを接着部材で接着し、切削工具を保持手段から取り除き保持手段にウェーハを保持させる状態を説明する側面図である。 研磨工程において保持手段が保持したウェーハを研磨する状態を説明する側面図である。

図１に示す研磨装置１は、保持手段３上に保持されたウェーハＷを鉛直方向（Ｚ軸方向）の回転軸７０で回転する研磨手段７によって研磨する装置であり、Ｙ軸方向に延びる装置ベース１０と、装置ベース１０上のＹ軸方向後部側に立設されたコラム１１とを備えている。

外形が円形の保持手段３は、ポーラス部材等からなりウェーハＷを吸着する吸着部３０と、吸着部３０を支持する枠体３１とを備える。吸着部３０は、真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３０の露出面である保持面３０ａに伝達されることで、保持手段３は保持面３０ａ上でウェーハＷを吸引保持できる。例えば、保持面３０ａは枠体３１の上面と面一の水平面となっている。
また、保持手段３は、カバー３９により周囲を囲まれつつ、保持手段３の下方に配設された回転手段３４によりＺ軸方向の軸心周りに回転可能となっている。

保持手段３、カバー３９、及びカバー３９に連結された蛇腹カバー３９ａの下方には、保持手段３を回転軸７０に対して直交する方向である水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる移動手段１４が配設されている。移動手段１４は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１４０と、ボールネジ１４０と平行に配設された一対のガイドレール１４１と、ボールネジ１４０に連結しボールネジ１４０を回動させるモータ１４２と、内部に備えるナットがボールネジ１４０に螺合し底部がガイドレール１４１上を摺動する可動板１４３とを備えており、モータ１４２がボールネジ１４０を回動させると、これに伴い可動板１４３がガイドレール１４１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動板１４３上に回転手段３４を介して固定された保持手段３がＹ軸方向に移動する。蛇腹カバー３９ａは保持手段３の移動に伴ってＹ軸方向に伸縮する。

コラム１１の前面には研磨手段７を保持手段３に対して離間又は接近するＺ軸方向に研磨送りする研磨送り手段５が配設されている。研磨送り手段５は、鉛直方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の上端に連結しボールネジ５０を回動させるモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する昇降板５３とを備えており、モータ５２がボールネジ５０を回動させると、これに伴い昇降板５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、昇降板５３に固定された研磨手段７がＺ軸方向に研磨送りされる。

研磨手段７は、軸方向がＺ軸方向である回転軸７０と、回転軸７０を回転可能に支持するハウジング７１と、回転軸７０を回転駆動するモータ７２と、回転軸７０の下端に接続された円形板状のマウント７３と、マウント７３の下面に装着された円形板状のプラテン７４と、プラテン７４の接着面（下面）７４ｂに接着部材で接着される研磨パッド７６と、ハウジング７１を支持し研磨送り手段５の昇降板５３にその側面が固定されたホルダ７５と、を備える。

プラテン７４は、剛性を有する所定のプラスチック（例えば、ポリ塩化ビニルやポリエーテルエーテルケトン）を円形板状に形成したものであり、研磨パッド７６を接着する略平坦な接着面７４ｂと接着面７４ｂと反対の回転軸７０の先端に装着される反対面７４ａとを有している。
プラテン７４は、マウント７３と略同径であり、その中央部には、スラリー（遊離砥粒を含む研磨液）の流路となる図示しない貫通孔が形成されている。例えば、プラテン７４は、マウント７３のスラリーを通液させる貫通孔とプラテン７４の貫通孔とを合致させた状態で、マウント７３に図示しない固定ボルト等を用いて装着されている。

研磨パッド７６は、例えば、フェルト等の不織布からなり、中央部分にスラリーが通液されプラテン７４の貫通孔に対応する貫通孔７６０が形成されている。研磨パッド７６の直径は、プラテン７４の直径と同程度の大きさとなっており、また、保持手段３の直径よりも大径となっている。そして、研磨パッド７６の上下面は平坦面となっている。

例えば、図２に示すように、回転軸７０の内部には、Ｚ軸方向に延びるスラリー流路７０ａが形成されており、このスラリー流路７０ａにスラリー供給手段７７が連通している。スラリー供給手段７７は、回転軸７０のスラリー流路７０ａに挿入されるスラリー供給パイプ７７０（図１参照）と、ポンプ等から構成されスラリー供給パイプ７７０の上端側に連通する図示しないスラリー供給源とを備えている。研磨加工時において、スラリー供給手段７７から供給されるスラリーは、スラリー供給パイプ７７０、スラリー流路７０ａ、マウント７３の貫通孔、プラテン７４の貫通孔、及び研磨パッド７６の貫通孔７６０を通り、研磨パッド７６の研磨面とウェーハＷとの接触部位に到達する。

図１に示す切削工具４は、保持手段３に保持させる基台４０と、水平方向に直交する＋Ｚ方向に延在する切削バイト４１とを備えている。基台４０は、例えば、所定の合金又は硬質プラスチック等からなり、保持手段３と略同径の円形板状の外形を備え、その上下面が平坦面となっている。基台４０の上面の外周側の領域には、角柱状の取付部４０２が垂直に立設されており、切削バイト４１は、この取付部４０２の側面に固定ボルト等によって固定される板状のシャンク４１０と、板状のシャンク４１０の上端に尖形に形成された切り刃４１１とを備えている。切り刃４１１は、例えば、ダイヤモンド等の砥粒と所定のバインダーとを焼き固めたものである。

以下に、図１に示す研磨装置１と切削工具４とを用いて本発明に係るウェーハ研磨加工方法を実施する場合の各工程について説明する。
図１に示すウェーハＷは、例えば、シリコン等からなり外形が円形板状である半導体ウェーハであり、図１において上側を向いている裏面Ｗｂが被研磨面となる。図１において下側を向いているウェーハＷの表面Ｗａは、例えば、複数のデバイスが形成されており、保護テープＴが貼着されて保護されている。なお、ウェーハＷは本実施形態に示す例に限定されるものではない。

（１）切削工具保持工程
図１、２に示すように、プラテン７４は、マウント７３の下面に装着され研磨パッド７６が接着面７４ｂに接着されていない状態になっている。
図２に示すように、切削工具４の中心と保持面３０ａの中心とが略合致した状態で、切削工具４が保持手段３の水平な保持面３０ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源が作動して生み出された吸引力が保持面３０ａに伝達されることにより、保持手段３が保持面３０ａ上で切削工具４の基台４０を吸引保持する。そして、マウント７３に装着され研磨パッド７６を接着してないプラテン７４の接着面７４ｂに向かって、垂直に延在する切削バイト４１の先端である切り刃４１１が位置づけられた状態になる。

（２）切削工程
研磨手段７が研磨送り手段５により−Ｚ方向へと送られ、研磨パッド７６が接着されていないプラテン７４が−Ｚ方向へと降下していき、例えば、切削バイト４１の切り刃４１１の高さ位置が、プラテン７４の接着面７４ｂよりも僅かに上方にある高さ位置で研磨手段７が停止する。さらに、モータ７２が回転軸７０を回転駆動し、回転軸７０の回転に伴ってプラテン７４が回転する。

固定ボルト等を用いてマウント７３に装着されているプラテン７４は、例えば、固定ボルトの締め付けにより歪み、接着面７４ｂが保持手段３の移動方向（水平方向）に対して平行となっていない場合もある。
そこで、移動手段１４が、切削工具４を吸引保持した保持手段３を＋Ｙ方向（水平方向）に所定の送り速度で移動させることで、Ｚ軸方向の軸心周りに回転するプラテン７４の接着面７４ｂに対して相対的に周回する切削バイト４１の切り刃４１１が、プラテン７４の接着面７４ｂを切削（旋削）して水平方向に平行な面にしていく。なお、プラテン７４の接着面７４ｂが、研削砥石で研削されるのではなく、切削バイト４１で切削されているため、接着面７４ｂの毛羽立ち等は発生しない。
そして、Ｙ軸方向の所定の位置まで保持手段３を＋Ｙ方向に移動させ、切削バイト４１により接着面７４ｂ全面を切削した後、研磨手段７が＋Ｚ方向に引き上げられてプラテン７４から切削バイト４１が離間し、研磨手段７の回転が停止する。さらに、移動手段１４が、研磨手段７が保持手段３の上方に存在しない位置まで保持手段３を−Ｙ方向に所定距離移動させる。

（３）研磨パッド接着工程
上記のように切削工程を実施した後、図３に示す研磨パッド７６の上面全面に接着部材が均一に塗布される。そして、研磨パッド７６の中心部の貫通孔７６０とプラテン７４の中心部の貫通孔とが略合致した状態で、研磨パッド７６の上面がプラテン７４の切削後の接着面７４ｂに下方から押し付けられることで、プラテン７４の水平方向と高精度に平行になるように切削された平坦な接着面７４ｂに研磨パッド７６が接着部材で接着される。そして、研磨パッド７６の研磨面（下面）も水平方向と平行になる。

（４）ウェーハ保持工程
研磨パッド接着工程の実施前、実施後、又は研磨パッド接着工程に並行して、図３に示すように、切削工具４が保持手段３から取り除かれる。そして、ウェーハＷの中心と保持手段３の保持面３０ａの中心とが略合致するようにして、ウェーハＷが裏面Ｗｂを上側に向けた状態で保持手段３の水平な保持面３０ａに載置される。図示しない吸引源が駆動して生み出される吸引力が、保持面３０ａに伝達されることにより、保持手段３が保持面３０ａ上でウェーハＷを吸引保持する。

（５）研磨工程
研磨パッド接着工程を実施後、研磨パッド７６にスラリーを供給させ保持手段３が保持したウェーハＷを研磨する（所謂、ＣＭＰを実施する）。即ち、図４に示すように、ウェーハＷを保持した保持手段３が、移動手段１４によって研磨手段７の下まで＋Ｙ方向へ移動して、研磨パッド７６とウェーハＷとの位置合わせがなされる。本実施形態においては、研磨加工中において、常に、ウェーハＷの裏面Ｗｂ全面に研磨パッド７６が当接するように保持手段３が所定位置に位置づけられる。

次いで、モータ７２により回転軸７０が回転駆動されるのに伴って研磨パッド７６が回転する。また、研磨手段７が研磨送り手段５により−Ｚ方向へと送られ、研磨パッド７６の研磨面がウェーハＷの裏面Ｗｂに当接することで研磨加工が行われる。さらに、研磨加工中は、回転手段３４が保持手段３を回転させるのに伴って、保持面３０ａ上に保持されたウェーハＷも回転し、研磨パッド７６がウェーハＷの裏面Ｗｂの全面の研磨加工を行う。また、研磨加工中は、スラリー供給手段７７から研磨手段７の内部を通して、研磨パッド７６の研磨面とウェーハＷの裏面Ｗｂとの接触部位に対してスラリーが供給される。
ウェーハＷの裏面Ｗｂが所定時間研磨され後、研磨送り手段５により研磨手段７を＋Ｚ方向へと移動させてウェーハＷから研磨パッド７６を離間させる。

上記のように、本発明に係るウェーハＷの研磨加工方法は、保持手段３に保持させる基台４０と切削バイト４１とからなる切削工具４を用いて、保持手段３に切削工具４を保持させマウント７３に装着され研磨パッド７６を接着してないプラテン７４の接着面７４ｂに向かって切削バイト４１の先端を位置づける切削工具保持工程と、回転軸７０を回転させ、移動手段１４で研磨手段７と保持手段３とを相対的に水平方向に移動させ、プラテン７４の接着面７４ｂの全面を切削バイト４１で切削する切削工程とを実施することで、マウント７３に装着されたプラテン７４の接着面７４ｂを水平方向と平行な平坦面とすることができる。そして、切削工程の後、プラテン７４の接着面７４ｂに研磨パッド７６を接着部材で接着する研磨パッド接着工程と、切削工具４を保持手段３から取り除き保持手段３にウェーハＷを保持させるウェーハ保持工程と、研磨パッド接着工程の後、研磨パッド７６にスラリーを供給させ保持手段３が保持したウェーハＷを研磨する研磨工程とを実施することで、プラテン７４に接着された研磨パッド７６の研磨面と研磨パッド７６の移動方向（Ｙ軸方向）とを平行にして研磨を行うことができるため、ウェーハＷを高精度の厚さに研磨することができる。

なお、本発明に係る研磨加工方法は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研磨装置１及び切削工具４の各構成についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

１：研磨装置 １０：装置ベース １１：コラム
１４：移動手段 １４０：ボールネジ １４１：一対のガイドレール １４２：モータ １４３：可動板
３：保持手段３：吸着部 ３０ａ：保持面 ３１：枠体 ３４：回転手段
３９：カバー
５：研磨送り手段 ５０：ボールネジ ５１：一対のガイドレール ５２：モータ
５３：昇降板
７：研磨手段 ７０：回転軸 ７１：ハウジング ７２：モータ ７３：マウント
７４：プラテン ７６：研磨パッド ７６０：貫通孔 ７５：ホルダ
４：切削工具 ４０：基台 ４１：切削バイト ４１０：シャンク ４１１：切り刃
Ｗ：ウェーハ Ｔ：保護テープ

Claims (1)

1. 研磨パッドを接着する接着面を有するプラテンと、該プラテンの該接着面の反対面を回転軸の先端のマウントに装着し該回転軸を回転させる研磨手段と、ウェーハを保持する保持手段と、該研磨手段と該保持手段とを該回転軸に対して直交する方向である水平方向に移動させる移動手段と、該研磨パッドにスラリーを供給するスラリー供給手段とを備える研磨装置を用いて、ウェーハを研磨する研磨加工方法であって、
   該保持手段に保持させる基台と切削バイトとからなる切削工具を用いて、該保持手段に該切削工具を保持させ該マウントに装着され該研磨パッドを接着してない該プラテンの該接着面に向かって該切削バイトの先端を位置づける切削工具保持工程と、
   該回転軸を回転させ、該移動手段で該研磨手段と該保持手段とを相対的に水平方向に移動させ、該プラテンの該接着面の全面を該切削バイトで切削する切削工程と、
   該切削工程の後、該プラテンの該接着面に該研磨パッドを接着部材で接着する研磨パッド接着工程と、
   該切削工具を該保持手段から取り除き該保持手段にウェーハを保持させるウェーハ保持工程と、
   該研磨パッド接着工程の後、該研磨パッドにスラリーを供給し該保持手段が保持したウェーハを研磨する研磨工程とを備える、ウェーハの研磨加工方法。