JP2012222311A

JP2012222311A - 板状物の研磨方法

Info

Publication number: JP2012222311A
Application number: JP2011089791A
Authority: JP
Inventors: Seong-Kun Lee; 成君李
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】板状物の外周に欠けを生じさせることなく、被研磨面の平坦度を悪化させることのない研磨方法を提供することである。
【解決手段】板状物の裏面を板状物の直径より大きな半径の研磨面を有する研磨パッドで研磨する板状物の研磨方法であって、板状物を保持する保持面を有するチャックテーブルで板状物の表面側を保持する保持ステップと、該チャックテーブルで保持された板状物の裏面全面を該研磨パッドの研磨面で覆った状態で、該研磨パッドが装着されたスピンドルを回転させて板状物を研磨する研磨ステップとを具備し、該研磨ステップでは、該研磨パッドの回転中心から外側に向かって該研磨面と該保持面とが離反する方向に相対的に傾斜するように該スピンドルの回転軸と該チャックテーブルの回転軸とを相対的に傾斜させて研磨を実施することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウエーハ等の板状物の研磨方法に関する。

光デバイスウエーハは、サファイア基板、ＳｉＣ基板等の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）等の半導体層（エピタキシャル層）を形成し、該半導体層にＬＥＤ等の複数の光デバイスが格子状に形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画されて形成されている。

サファイア基板はＧａＮと格子定数が近くＧａＮエピタキシャル層の成長に適しており、光デバイスを製造する上で不可欠な素材であるが、エピタキシャル層が成長した後は電気機器の軽量化、小型化、光デバイスの輝度の向上のために研削装置によってサファイア基板の裏面が研削される（例えば、特開２００８−２３６９３号公報）。

しかし、サファイア基板等の板状物を薄く研削すると、板状物に反りが発生して割れてしまうことがある。この反りは、研削によって板状物の被研削面に微細なクラックが形成されることで発生する。そこで、研削後に板状物の被研削面を研磨して微細なクラックを除去することで、反りの発生を防止するとともに板状物の抗折強度を向上させることが行われている。

特開２００８−２３６９３号公報特開２００２−２８３２１１号公報

ところが、従来の研磨パッドはその半径がウエーハ等の板状物の直径より小さいタイプが主流であり、研磨パッドの研磨面が板状物を部分的に覆う形で研磨が遂行される。その結果、研磨パッドのエッジが板状物の外周を通過するのに伴って、板状物の外周に欠けが生じることがある。

また、研磨パッドの回転中心側と外周側とでは、周速の違いによって研磨レートが異なるため、板状物の被研削面において研磨パッドの回転中心側と外周側とに当接した部分では、研磨後の厚みが均一にならず、厚み精度（平坦度）が悪化するという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、板状物の外周に欠けを生じさせることなく、被研削面の平坦度を悪化させることのない研磨方法を提供することである。

本発明によると、板状物の裏面を板状物の直径より大きな半径の研磨面を有する研磨パッドで研磨する板状物の研磨方法であって、板状物を保持する保持面を有するチャックテーブルで板状物の表面側を保持する保持ステップと、該チャックテーブルで保持された板状物の裏面全面を該研磨パッドの研磨面で覆った状態で、該研磨パッドが装着されたスピンドルを回転させて板状物を研磨する研磨ステップとを具備し、該研磨ステップでは、該研磨パッドの回転中心から外側に向かって該研磨面と該保持面とが離反する方向に相対的に傾斜するように、該スピンドルの回転軸と該チャックテーブルの回転軸とを相対的に傾斜させて研磨を実施することを特徴とする板状物の研磨方法が提供される。

本発明の研磨方法では、板状物の被研磨面全面が研磨パッドで覆われた状態で研磨が遂行されるため、研磨パッドのエッジが板状物の外周を通過することに起因する板状物の外周欠けの発生が防止される。

また、板状物を保持するチャックテーブルの保持面又は研磨パッドの研磨面が該研磨パッドの回転中心から外側に向かって研磨圧を逃がす方向に傾斜しているため、研磨パッドの回転中心側と外周側とで研磨レートを同等にすることができ、研磨後の板状物の厚みを均一にでき、厚み精度（平坦度）が悪化することがない。

本発明の研磨方法を実施するのに適した研磨装置の斜視図である。光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。本発明第１実施形態の研磨方法を説明する縦断面図である。本発明第２実施形態の研磨方法を説明する縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の研磨方法を実施するのに適した研磨装置２の外観斜視図が示されている。４は研磨装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研磨ユニット（研磨手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研磨ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。

研磨ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の先端に固定されたヘッドマウント２２と、ヘッドマウント２２に着脱可能に装着された研磨ヘッド２４とを含んでいる。

研磨装置２は、研磨ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ２８とパルスモータ３０とから構成される研磨ユニット送り機構３２を備えている。パルスモータ３０を駆動すると、ボールねじ２８が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３４が配設されている。チャックテーブル機構３４はチャックテーブル３６を有しており、チャックテーブル３６は図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研磨ユニット１０に対向する研磨位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。

特に図示しないが、チャックテーブル３６は一点が固定で他の２点が可動の３点で支持されており、これによりチャックテーブル３６の保持面が傾斜可能に構成されている。可動支点は、例えばパルスモータとボールねじの組み合わせにより構成されている。３８，４０は蛇腹である。ベース４の前方側には、研磨装置２のオペレータが研磨条件等を入力する操作パネル４２が配設されている。

図２を参照すると、光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図が示されている。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）１５が積層されて構成されている。

光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、サファイア基板１３が露出した裏面１１ｂとを有している。エピタキシャル層１５にＬＥＤ等の複数の光デバイス１９が格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。

本発明の研磨方法を実施するのに先立って、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂを研削して光デバイスウエーハ１１を所定の厚みに加工する裏面研削ステップが実施される。この裏面研削ステップを実施する前に、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａには表面１１ａに形成された光デバイス１９を保護するための表面保護テープ２１が貼着される。

研削装置のチャックテーブルで表面保護テープ２１側を吸引保持しながら研削装置の研削ホイールにより光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂが研削されて、光デバイスウエーハ１１は所定の厚みに加工される。

研削を実施すると、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂに微細なクラック等の研削歪が残存するため、この研削歪を除去して光デバイスウエーハ１１の抗折強度を向上するために本発明の研磨方法が実施される。

次に、図３を参照して、本発明第１実施形態の研磨方法について説明する。本実施形態の研磨方法は、好ましくは、研磨液を供給せずに実施するドライポリッシュである。スピンドル１８は中空穴１８ａを有しており、その先端にヘッドマウント２２が固定されている。ヘッドマウント２２には研磨ヘッド２４が図示しないねじにより着脱可能に装着されている。

研磨ヘッド２４は、中空穴２５ａを有する基台２５と、基台２５に接着された中空穴２６ａと環状研磨面２６ｂを有する研磨パッド２６とから構成される。研磨パッド２６は例えばポリウレタンやフェルトに砥粒を分散させ、適宜のボンド剤で固定したフェルト砥石から形成されている。

研磨パッド２６は研磨による摩擦熱を逃がすための中空穴２６ａを有しているためドライポリッシュを実施するのに適しているが、研磨液を供給しながら実施する化学的機械研磨（ＣＭＰ）にも適用することができる。

図３から明らかなように、研磨パッド２６の環状研磨面２６ｂは、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１１の直径よりも大きい幅を有している。３７はチャックテーブル３６の回転中心である。

上述した実施形態では、研磨ヘッド２４は中空穴２５ａを有する基台２５に環状研磨パッド２６を貼着して構成されているが、本発明の研磨方法を実施するための研磨パッドの形状は環状研磨面２６ｂを有する研磨パッド２６に限定されるものではなく、円形研磨面を有する研磨パッドも採用することができる。

本実施形態の研磨方法では、チャックテーブル３６の回転中心３７を鉛直線３９からθ傾けて、チャックテーブル３６の保持面で光デバイスウエーハ１１を吸引保持する。研磨パッド２６が装着されたスピンドル１８の回転中心１９は鉛直線３９と平行に維持する。

そして、チャックテーブル３６で保持された光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂの全面を研磨パッド２６の環状研磨面２６ｂで覆った状態で、チャックテーブル３６を図示矢印方向に回転させるとともに、スピンドル１８をチャックテーブル３６と同一方向に回転させて、研磨パッド２６により光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂを研磨する。

このようにチャックテーブル３６の回転中心３７を鉛直線３９からθ傾けて光デバイスウエーハ１１をチャックテーブル３６で保持することにより、環状研磨面２６ｂとチャックテーブル３６の保持面とは研磨パッド２６の回転中心１９から外側に向かって離反する方向に傾斜して研磨が遂行されることになる。

即ち、チャックテーブル３６の保持面が研磨パッド２６の回転中心１９から外側に向かって研磨圧を逃がす方向に傾斜しているため、研磨パッド２６の回転中心１９側と外側とで研磨レートを同等にすることができ、研磨後の光デバイスウエーハ１１の厚みを均一にでき、厚み精度（平坦度）が悪化することがない。

更に、本実施形態の研磨方法では、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂの全面が環状研磨パッド２６で覆われた状態で研磨が遂行されるため、環状研磨パッド２６のエッジが光デバイスウエーハ１１の外周を通過することに起因する光デバイスウエーハ１１の外周に欠けが発生することが防止される。

次に、図４を参照して、本発明第２実施形態の研磨方法について説明する。上述した第１実施形態と実質的に同一構成部分については同一符号を付し、重複を避けるためその説明を省略する。

本実施形態では、チャックテーブル３６の回転中心３７を鉛直に維持し、スピンドル１８の回転中心１９を鉛直線３９からθ傾けてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂを研磨する。

本実施形態の研磨方法では、環状研磨パッド２６の研磨面２６ｂが研磨パッド２６の回転中心から外側に向かって研磨圧を逃がす方向にチャックテーブル３６の保持面に対して傾斜しているため、研磨パッド２６の回転中心側と外側とで研磨レートを同等にすることができ、研磨後の光デバイスウエーハ１１の厚みを均一にでき、厚み精度（平坦度）が悪化することがない。

更に、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂの全面が環状研磨パッド２６で覆われた状態で研磨が遂行されるため、環状研磨パッド２６のエッジが光デバイスウエーハ１１の外周を通過することに起因する光デバイスウエーハ１１の外周に欠けが発生することが防止される。

以上説明した本発明の研磨方法では、サファイア基板１３を有する光デバイスウエーハ１１の研磨に本発明を適用した例について説明したが、本発明の研磨方法が適用される被研磨物はこれに限定されるものではなく、ＳｉＣ（炭化ケイ素）や一般的なシリコンウエーハ等の板状物の研磨にも本発明の研磨方法を同様に適用することができる。

２研磨装置
１０研磨ユニット
１１光デバイスウエーハ
１３サファイア基板
１９光デバイス
２１表面保護テープ
２４研磨ヘッド
２６研磨パッド
２６ｂ研磨面
３６チャックテーブル

Claims

板状物の裏面を板状物の直径より大きな半径の研磨面を有する研磨パッドで研磨する板状物の研磨方法であって、
板状物を保持する保持面を有するチャックテーブルで板状物の表面側を保持する保持ステップと、
該チャックテーブルで保持された板状物の裏面全面を該研磨パッドの研磨面で覆った状態で、該研磨パッドが装着されたスピンドルを回転させて板状物を研磨する研磨ステップとを具備し、
該研磨ステップでは、該研磨パッドの回転中心から外側に向かって該研磨面と該保持面とが離反する方向に相対的に傾斜するように、該スピンドルの回転軸と該チャックテーブルの回転軸とを相対的に傾斜させて研磨を実施することを特徴とする板状物の研磨方法。