JP2015199134A - 研磨装置及び板状物の研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スラリーの濃度ばらつきによる研磨不良を防止しうる研磨装置及び研磨方法を提供することである。
【解決手段】 板状物を研磨する研磨装置であって、板状物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された板状物を研磨する研磨パッドを有する研磨手段と、該保持手段に保持された板状物にスラリーを供給するスラリー供給手段と、を備え、該スラリー供給手段は、複数の薬液が混合された混合液供給源から第一の流量調整手段を介して供給される混合液と、水供給源から第二の流量調整手段を介して供給される水とを混合して混合液を所定の濃度に希釈してスラリーを生成する混合部と、該混合部から該スラリーを板状物に供給するスラリー供給路と、該スラリー供給路上に配設され、該スラリーの導電率を検出する導電率検出手段と、を有し、該導電率検出手段で検出された導電率が所定の値となるように該第一の流量調整手段または該第二の流量調整手段を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状物を研磨する研磨装置及び研磨方法に関する。

例えば、半導体ウエーハの製造プロセスにおいて、優れた平坦性を有する表面を形成することができる研磨方法として、化学的機械的研磨法、いわゆるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が広く採用されている。

また近年、半導体デバイスの小型化、薄型化の要請から、半導体ウエーハの薄型化が要求されている。このため、半導体ウエーハの裏面を研削砥石などで機械的に研削加工した後、この研削により生じた研削歪の除去や抗折強度の向上を目的として、研削後の半導体ウエーハの裏面をＣＭＰによって研磨加工している。

ＣＭＰは、研磨パッドと被研磨物との間にスラリー供給装置によりスラリー（研磨液）を供給しつつ研磨パッドと被研磨物とをそれぞれ回転させながら相対的に摺動させることで遂行される（例えば、特開２０１１−１７３１９８号公報参照）。

スラリーは単体の薬液からなるものもあるが、複数の薬液を混合した混合液を水で希釈し、所定濃度にして使用するタイプのものもある。単体の薬液からなるスラリーの場合には、薬液専用の濃度計を用いてスラリーの濃度を測定し、所定濃度のスラリーを研磨パッドに供給しながら研磨を遂行する。

特開２０１１−１７３１９８号公報

しかし、複数の薬液を混合した混合液を水で希釈してスラリーを生成する場合には、専用の濃度計がなく、混合液のタイプに合った濃度計を製造すると非常に高価となるため、スラリーの濃度が測定できない場合がほとんどである。

板状物（板状被加工物）の研磨中にスラリーの濃度が濃すぎたり薄すぎたりすると、研磨面が荒れてしまったり、あるいは研磨がなかなか遂行されなかったりする等様々な不具合が生じる。

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、スラリーの濃度ばらつきによる研磨不良を防止しうる研磨装置及び研磨方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、板状物を研磨する研磨装置であって、板状物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された板状物を研磨する研磨パッドを有する研磨手段と、該保持手段に保持された板状物にスラリーを供給するスラリー供給手段と、を備え、該スラリー供給手段は、複数の薬液が混合された混合液供給源から第一の流量調整手段を介して供給される混合液と、水供給源から第二の流量調整手段を介して供給される水とを混合して混合液を所定の濃度に希釈してスラリーを生成する混合部と、該混合部から該スラリーを板状物に供給するスラリー供給路と、該スラリー供給路上に配設され、該スラリーの導電率を検出する導電率検出手段と、を有し、該導電率検出手段で検出された導電率が所定の値となるように該第一の流量調整手段または該第二の流量調整手段を制御することを特徴とする研磨装置が提供される。

請求項２記載の発明によると、板状物の研磨方法であって、保持手段で板状物を保持する保持ステップと、該保持手段に保持された板状物にスラリーを供給しつつ研磨パッドを有する研磨手段で板状物を研磨する研磨ステップと、該研磨ステップの前または実施中に、複数の薬液が混合された混合液を水で所定の濃度に希釈してスラリーを生成する希釈ステップと、を備え、該希釈ステップでは、生成された該スラリーの導電率が所定値となるように水または混合液の量を調整することを特徴とする板状物の研磨方法が提供される。

本発明の研磨装置によると、スラリー供給路に配設された導電率検出手段でスラリーの導電率を検出して導電率が所定値になるよう混合液を水で希釈してスラリーを生成する。導電率でスラリーの濃度を管理するため、正確にスラリーの濃度を管理でき、スラリーの濃度ばらつきによる研磨不良を防止することができる。

本発明実施形態に係る研磨装置の斜視図である。 保持ステップを示す一部断面側面図である。 研磨ステップを示す一部断面側面図である。

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は本発明実施形態に係る研磨装置２の斜視図を示している。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、上下方向に延びる一対のガイドレール（一本のみ図示）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、そのハウジング２０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１２に取り付けられている。

研磨ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２２と、スピンドル２２を回転駆動するサーボモータ２４と、スピンドル２２の先端に固定されたホイールマウント２６と、ホイールマウント２６に着脱可能に装着された研磨ホイール２８とを含んでいる。

図３に最も良く示されるように、研磨ホイール２８は、ホイール基台３０と、ホイール基台３０の下面に接着された不織布、ウレタン等から形成された研磨パッド３２とから構成される。

研磨ユニット１０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１４とパルスモータ１６とから構成される研磨ユニット移動機構１８を備えている。パルスモータ１６を駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

ハウジング４の中間部分にはチャックテーブル（保持手段）３４を有するチャックテーブル機構３６が配設されており、チャックテーブル機構３６は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。３８はチャックテテーブル機構３６をカバーする蛇腹である。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット４０と、第２のウエーハカセット４２と、ウエーハ搬送ロボット４４と、複数の位置決めピン４８を有する位置決め機構４６と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）５０と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）５２と、スピンナ洗浄ユニット５４が配設されている。

図３に示すように、スピンドル２２中にはスラリー供給路２３が形成されており、研磨ホイール２８中にもスピンドル２２のスラリー供給路２３に接続するスラリー供給路３３が形成されている。

再び図１を参照すると、スピンドル２２のスラリー供給路２３は、スラリー供給手段５６のスラリー供給路５８を介して混合部６０に接続されている。混合部６０は混合液供給路６２を介して混合液供給源６４に接続され、混合液供給路６２にはポンプ７０と第１流量調整弁７２が配設されている。混合液供給源６４は複数の薬液を混合した混合液を供給する。

混合部６２はさらに、純水供給路６６を介して純水供給源６８に接続されている。純水供給路６６には第２流量調整弁７４が配設されている。一方、スラリー供給路５８には、ポンプ７６と第３流量調整弁７８と導電率計８０が配設されている。

本発明実施形態に係る研磨装置２は、研削装置により所定厚み（例えば１００μｍ）に研削された半導体ウエーハ等のウエーハ１１の研削面（裏面）１１ｂを研磨するために使用される。図２を参照すると、所定厚みに研削された後のウエーハ１１を研磨装置２のチャックテーブル３４で保持している状態が示されている。

ウエーハ１１の研削を実施するのにあたり、ウエーハ１１の表面１１ａに形成されているデバイス１３を保護するためにウエーハ１１の表面１１ａには表面保護テープ１５が貼着される。従って、研磨装置２のチャックテーブル３４では表面保護テープ１５を介して研削後のウエーハ１１を吸引保持し、ウエーハ１１の裏面（研削面）１１ｂを露出させる。

ウエーハ１１の裏面１１ｂを研削砥石で研削すると、ウエーハ１１の研削面１１ｂには研削歪が残存する。本実施形態の研磨装置２は、研削後のウエーハ１１の裏面１１ｂをＣＭＰによって研磨加工して研削歪の除去や抗折強度を向上するために使用される。

次に、研磨装置２による本発明の研磨方法について説明する。図３に示す研磨パッド３２は不織布またはポリウレタン等から形成され、中に砥粒を含んでいないが、本発明の研磨方法は研磨パッド中に砥粒を含んだ研磨ホイールに対しても同様に適用可能である。

本発明の研磨方法では、まず図２に示すように、研磨装置２のチャックテーブル３４で所定厚みに研削されたウエーハ１１を表面保護テープ１５を介して保持する保持ステップを実施する。

保持ステップ実施後、図３に示すように、チャックテーブル３４に保持されたウエーハ１１にスラリーを供給しつつ研磨パッド３２を有する研磨２ニット（研磨手段）１０でウエーハ１１の研削面（裏面）１１ｂを研磨する研磨ステップを実施する。

この研磨ステップでは、チャックテーブル３４に保持されたウエーハ１１にスラリー供給路５８，２３，３３を介してスラリーを供給しつつ、チャックテーブル３４を矢印ａ方向に所定の回転速度で回転させるとともに、研磨パッド３２をウエーハ１１の裏面１１ｂに所定の圧力で当接させながら研磨ホイール２８を矢印ｂ方向にチャックテーブルの回転速度とは異なる速度で回転させて、研磨パッド３２をウエーハ１１に対して摺動させてウエーハ１１の裏面１１ｂを研磨する（研磨ステップ）。

この研磨ステップ実施中または研磨ステップを実施する前に、複数の薬液が混合された混合液を混合液供給源６４から供給するとともに、純水供給源６８から純水を供給して混合部６０で所定の濃度に希釈してスラリーを生成する（希釈ステップ）。

この希釈ステップでは、混合部６０で生成されたスラリーの導電率が所定値（例えば３５０±１０μＳ／ｃｍ）になるように混合液または純水の量を調整する。即ち、混合部６０で生成されたスラリーの導電率が所定値になるように第１流量調整弁７２又は第２流量調整弁７４を制御する。この制御は、スラリー供給手段５６の図示しないコントローラ又は研磨装置２の図示しないコントローラにより実施する。

このように、混合部６０で混合されて生成するスラリーの導電率が所定値になるように調整して、スラリー供給路５８，２３，３３を介してウエーハ１１にスラリーを供給しながら研磨パッド３２によるウエーハ１１の裏面の研磨を実施すると、スラリーの濃度ばらつきによる研磨不良を防止でき、ウエーハ１１の抗折強度を向上することができる。

上述した実施形態の研磨方法は、半導体ウエーハ１１に適用した例について説明したが、研磨対象物は半導体ウエーハに限定されるものではなく、本発明は他の板状被加工物（板状物）の研磨にも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 ウエーハ
１１ｂ 裏面（研削面）
１５ 表面保護テープ
２８ 研磨ホイール
３２ 研磨パッド
３４ チャックテーブル
５６ スラリー供給手段
５８ スラリー供給路
６０ 混合部
６４ 混合液
６８ 純水供給源
７２ 第１流量調整弁
７４ 第２流量調整弁
８０ 導電率計

Claims (2)

1. 板状物を研磨する研磨装置であって、
   板状物を保持する保持手段と、
   該保持手段に保持された板状物を研磨する研磨パッドを有する研磨手段と、
   該保持手段に保持された板状物にスラリーを供給するスラリー供給手段と、を備え、
   該スラリー供給手段は、
   複数の薬液が混合された混合液供給源から第一の流量調整手段を介して供給される混合液と、水供給源から第二の流量調整手段を介して供給される水とを混合して混合液を所定の濃度に希釈してスラリーを生成する混合部と、
   該混合部から該スラリーを板状物に供給するスラリー供給路と、
   該スラリー供給路上に配設され、該スラリーの導電率を検出する導電率検出手段と、を有し、
   該導電率検出手段で検出された導電率が所定の値となるように該第一の流量調整手段または該第二の流量調整手段を制御することを特徴とする研磨装置。
2. 板状物の研磨方法であって、
   保持手段で板状物を保持する保持ステップと、
   該保持手段に保持された板状物にスラリーを供給しつつ研磨パッドを有する研磨手段で板状物を研磨する研磨ステップと、
   該研磨ステップの前または実施中に、複数の薬液が混合された混合液を水で所定の濃度に希釈してスラリーを生成する希釈ステップと、を備え、
   該希釈ステップでは、生成された該スラリーの導電率が所定値となるように水または混合液の量を調整することを特徴とする板状物の研磨方法。

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