JP2016066724A

JP2016066724A - ウェーハの研磨方法

Info

Publication number: JP2016066724A
Application number: JP2014195168A
Authority: JP
Inventors: ジュンヨンソ; Jun Young Seo; 法久有福; Norihisa Arifuku
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-04-28

Abstract

【課題】凹部が形成されたウェーハを適切に研磨可能なウェーハの研磨方法を提供する。【解決手段】平面視で円形の凹部（１１ｃ）が形成されたウェーハ（１１）の凹部を研磨するウェーハの研磨方法であって、研磨装置（２）のスピンドル（８）の下端には、ウェーハの凹部より直径の小さい円柱状の基台部（１０）が設けられ、研磨パッド（１２）は、基台部の下面（１１ａ）側が研磨パッドの上面（１２ａ）側から研磨パッドに埋没した状態でスピンドルに固定されており、凹部が露出するようにウェーハをチャックテーブル（４）で保持する保持ステップと、ウェーハにスラリーを供給しつつ研磨パッドを凹部に押し当てて回転させ、凹部を研磨する研磨ステップと、を備え、研磨ステップでは、研磨パッドに埋没した基台部を凹部の内周面（１１ｅ）より所定量内側に位置付けると共に、研磨パッドを凹部の内周面に押し当てて凹部を研磨する構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、凹部が形成されたウェーハを研磨するウェーハの研磨方法に関する。

シリコン等の半導体材料でなるウェーハを研削によって薄く加工すると、ウェーハの剛性は大幅に低下して後工程での取り扱いが難しくなる。そのため、ウェーハの中央の領域のみを研削して外周縁の厚みを維持することで、研削後のウェーハに所定の剛性を残す加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、表面側の中央の領域に複数のデバイスを形成されたウェーハは、上述の加工方法で裏面側の中央の領域を研削される。研削によって薄化され、裏面側に凹部を形成されたウェーハは、ダイシング等の工程を経て各デバイスに対応する複数のチップに分割される。

特開２００８−１０５５７号公報

ところで、上述の加工方法を経て製造されるチップの抗折強度を高めるために、研削によってウェーハに形成される凹部を研磨することが検討されている。しかしながら、従来の研磨方法では、研磨パッドを凹部の全体に接触させてウェーハを適切に研磨できなかった。

本発明はかかる問題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、凹部が形成されたウェーハを適切に研磨可能なウェーハの研磨方法を提供することである。

本発明によれば、チャックテーブルで保持したウェーハにスラリーを供給しつつスピンドルに固定した円盤状の研磨パッドでウェーハを研磨する研磨装置を用い、第１面側の中央領域に平面視で円形の凹部が形成されたウェーハの該凹部を研磨するウェーハの研磨方法であって、該スピンドルの下端には、ウェーハの該凹部より直径の小さい円柱状の基台部が設けられ、該研磨パッドは、該基台部の下面側が該研磨パッドの上面側から該研磨パッドに埋没した状態で該スピンドルに固定されており、該凹部が露出するようにウェーハを該チャックテーブルで保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後に、ウェーハに該スラリーを供給しつつ該研磨パッドを該凹部に押し当てて回転させ、該凹部の底面、内周面、及び該底面と該内周面とを連結する連結部を研磨する研磨ステップと、を備え、該研磨ステップでは、該研磨パッドに埋没した該基台部を該凹部の該内周面より所定量内側に位置付けると共に、該研磨パッドを該凹部の内周面に押し当てて該凹部を研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法が提供される。

本発明に係るウェーハの研磨方法では、ウェーハの凹部より直径の小さい円柱状の基台部をスピンドルの下端に設け、研磨パッドを、この基台部の下面側が研磨パッドの上面側から研磨パッドに埋没した状態でスピンドルに固定しているので、基台部の下面によって研磨パッドに斜め下向きの力を掛け易くなる。

そのため、研磨ステップにおいて、基台部を凹部の内周面より内側に位置付けることで、研磨パッドを凹部の内周面に押し当て、凹部の底面、内周面、及び底面と内周面とを連結する連結部を適切に研磨できる。このように、本発明によれば、凹部が形成されたウェーハを適切に研磨可能なウェーハの研磨方法を提供できる。

ウェーハの構成例を模式的に示す斜視図である。ウェーハの研磨方法を説明するための一部断面側面図である。図３（Ａ）は、図２の一部を拡大した一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、比較例に係るウェーハの研磨方法を説明するための一部断面側面図である。変形例に係るウェーハの研磨方法を説明するための一部断面側面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るウェーハの研磨方法は、保持ステップ、及び研磨ステップを含む。保持ステップでは、第１面に凹部が形成されたウェーハの凹部が露出するように、研磨装置のチャックテーブルでウェーハを保持する。

研磨ステップでは、ウェーハに研磨液（スラリー）を供給しながら研磨装置の研磨パッドをウェーハの凹部に押し当て、チャックテーブルと研磨パッドとを相互に回転させる。この研磨ステップでは、凹部の側面（内周面）に研磨パッドを押し当てる。以下、本実施形態に係るウェーハの研磨方法について詳述する。

まず、本実施形態で研磨されるウェーハについて説明する。図１は、ウェーハの構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のウェーハ１１は、シリコン等の半導体材料でなる円盤状の板状物であり、第１面１１ａ側の中央の領域には、平面視で円形の凹部１１ｃが形成されている。

凹部１１ｃは、例えば、平坦に形成されたウェーハの第１面側を研削することによって形成される。ウェーハ１１の中央の領域のみを研削して薄くすることで、ウェーハ１１の外周縁の厚みを維持して所望の剛性を確保できる。なお、第２面１１ｂ側の中央領域には、例えば、ＩＣ等のデバイス（不図示）が形成されている。ただし、本発明で研磨されるウェーハはこれに限定されない。

本実施形態に係るウェーハの研磨方法では、上述したウェーハ１１の凹部１１ｃを研磨する。図２は、本実施形態に係るウェーハの研磨方法を説明するための一部断面側面図である。本実施形態に係るウェーハの研磨方法は、図２に示す研磨装置２で実施される。

研磨装置２は、ウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直方向に伸びる回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４の下方には、移動ユニット（不図示）が設けられており、チャックテーブル４は、この移動ユニットで水平方向に移動する。

チャックテーブル４の上面（表面）は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面となっている。この保持面には、チャックテーブル４の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、ウェーハ１１を吸引する吸引力が発生する。

チャックテーブル４の上方には、研磨ユニット６が配置されている。研磨ユニット６は、鉛直方向に伸びる回転軸を構成するスピンドル８を備えている。スピンドル８の下端部には、ウェーハ１１の凹部１１ｃより直径の小さい円柱状の基台部１０が設けられており、この基台部１０を介して、発泡硬質ポリウレタン等でなる研磨パッド１２がスピンドル８に固定されている。

基台部１０は、例えば、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で２ｍｍ〜１０ｍｍ程度（代表的には、５ｍｍ）の厚さに形成されており、略平坦な下面１０ａを有している。基台部１０の直径は、凹部１１ｃの全体を研磨できる範囲で調整される。

研磨パッド１２は、基台部１０より直径の大きな円盤状に形成されており、例えば、基台部１０の下面１０ａ側と嵌合する凹部１２ｄを上面１２ａ側に有している。この凹部１２ｄと基台部１０とを嵌合させることで、研磨パッド１２は基台部１０に固定される。研磨パッド１２の厚みは、例えば、１ｍｍ〜６ｍｍ程度（代表的には、３ｍｍ）である。

研磨パッド１２の直径は、例えば、基台部１０の直径より１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度大きい。また、研磨パッド１２の凹部１２ｄは、上面１２ａからの深さが研磨パッド１２の厚みの２０％〜９０％程度となるように形成される。このような研磨パッド１２を用いることで、後述するようにウェーハ１１を適切に研磨できる。

ただし、本発明に係る研磨パッドはこれに限定されない。研磨パッドは、少なくとも基台部の下面側が研磨パッドの上面側から研磨パッドに埋没した状態で基台部に固定されれば良い。

スピンドル８等の内部には、チャックテーブル４に保持されたウェーハ１１及び研磨パッド１２に研磨液（代表的には、砥粒が分散されたスラリー）を供給する供給路１４が形成されている。

スピンドル８の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研磨パッド１２は、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。また、研磨パッド１２は、スピンドル８を支持する昇降ユニット（不図示）で昇降する。

本実施形態に係るウェーハの研磨方法では、まず、凹部１１ｃが露出するようにウェーハ１１をチャックテーブル４で保持する保持ステップを実施する。具体的には、ウェーハ１１の第２面１１ｂ側をチャックテーブル４の保持面に接触させて、吸引源の負圧を作用させる。なお、ウェーハ１１の第２面１１ｂには、デバイス等を保護するための保護部材を貼着しても良い。

保持ステップの後には、ウェーハ１１の凹部１１ｃを研磨する研磨ステップを実施する。図３（Ａ）は、図２の一部を拡大した一部断面側面図である。この研磨ステップでは、まず、チャックテーブル４を水平方向に移動させて、基台部１０（基台部１０の側面）を凹部１１ｃの側面（内周面）１１ｅより内側（凹部１１ｃの内側）に位置付ける。

具体的には、例えば、基台部１０の側面を、凹部１１ｃの側面１１ｅより０．３ｍｍ〜１１ｍｍ程度内側に位置付けると良い。基台部１０をこの条件で位置付けると、研磨パッド１２の側面１２ｃは、凹部１１ｃの側面１１ｅより僅かに外側（凹部１１ｃの外側）に位置付けられる。

次に、チャックテーブル４と研磨パッド１２とを、それぞれ所定の方向に回転させつつ、スピンドル８を下降させて、ウェーハ１１の凹部１１ｃに研磨パッド１２を押し当てる。このとき、ウェーハ１１及び研磨パッド１２には、スピンドル８等の内部に形成された供給路１４を通じて研磨液（不図示）を供給する。

チャックテーブル４の回転数は、例えば、５００ｒｐｍ程度とし、研磨パッド１２（スピンドル８）の回転数は、例えば、５００ｒｐｍ程度とする。また、研磨パッド１２をウェーハ１１に押し当てる圧力は、例えば、２６ｋＰａ程度とする。ただし、回転数や圧力の条件はこれらに限定されない。

このように、基台部１０を位置付けて研磨パッド１２を下降させると、凹部１１ｃの底面１１ｄには研磨パッド１２の下面１２ｂが押し当てられる。また、研磨パッド１２の外周部分は僅かに変形し、凹部１１ｃの側面１１ｅには研磨パッド１２の側面１２ｃ（又は下面１２ｂ）の一部が押し当てられる。なお、研磨パッド１２を押し当てる際には、研摩パッド１２がウェーハ１１に対して水平方向に揺動するように、チャックテーブル４と研磨パッド１２とを相対移動させてもよい。

本実施形態では、基台部１０の下面１０ａ側が研磨パッド１２に埋没しているので、研磨パッド１２には、基台部１０の下面１０ａの端部から斜め下向きの力Ｆが作用する。これにより、凹部１１ｃの側面１１ｅに研磨パッド１２の側面１２ｃ（又は下面１２ｂ）を適切に押し当てることができる。

また、この斜め下向きの力Ｆの作用によって、研磨パッド１２は、底面１１ｄと側面１１ｅとを連結する連結部１１ｆにも接触する。これにより、凹部１１ｃの底面１１ｄ、側面１１ｅ、及び連結部１１ｆを研磨パッド１２で適切に研磨できる。

図３（Ｂ）は、比較例に係るウェーハの研磨方法を説明するための一部断面側面図である。図３（Ｂ）に示すように、比較例に係るウェーハの研磨方法では、研磨パッド１８の上面１８ａが基台部１６の下面１６ａに固定されており、基台部１６は研磨パッド１８に埋没していない。

この場合、研磨パッド１８の側面１８ｃを、凹部１１ｃの側面１１ｅより僅かに外側に位置付ければ、図３（Ｂ）に示すように、研磨パッド１８の下面１８ｂを凹部１１ｃの底面１１ｄに接触させることができる。しかしながら、この方法では、研磨パッド１８を凹部１１ｃの側面１１ｅ、及び連結部１１ｆに接触させることはできない。

また、例えば、基台部１６を凹部１１ｃの側面１１ｅより内側に位置付けた後に、研磨パッド１８の側面１８ｃを凹部１１ｃの内側から側面１１ｅに接触させることも考えられる。しかしながら、この方法は、位置合わせ等の条件が厳しく容易に実施できない。

これに対して、本実施形態に係るウェーハの研磨方法では、ウェーハ１１の凹部１１ｃより直径の小さい円柱状の基台部１０をスピンドル８の下端に設け、研磨パッド１２を、この基台部１の下面１０ａ側が研磨パッド１２の上面１２ａ側から研磨パッド１２に埋没した状態でスピンドル８に固定しているので、基台部１０の下面１０ａによって研磨パッドに斜め下向きの力Ｆを掛け易くなる。

そのため、研磨ステップにおいて、基台部１０を凹部１１ｃの側面（内周面）１１ｅより内側に位置付けることで、研磨パッド１２の側面１２ｃ（又は下面１２ｂ）を凹部１１ｃの側面１１ｅに押し当て、凹部１１ｃの底面１１ｄ、側面１１ｅ、及び底面１１ｄと側面１１ｅとを連結する連結部１１ｆを適切に研磨できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態とは異なる態様の研磨装置を用いてウェーハを研磨することもできる。図４は、変形例に係るウェーハの研磨方法を説明するための一部断面側面図である。

図４に示す研磨装置２２の構成は、基本的な部分において上記実施形態に係る研磨装置２の構成と共通している。すなわち、研磨装置２２は、ウェーハ１１を吸引保持するチャックテーブル２４を備えている。

また、チャックテーブル２４の上方には、研磨ユニット２６が配置されている。研磨ユニット２６は、鉛直方向に伸びる回転軸を構成するスピンドル２８を備えている。スピンドル２８の下端部には、ウェーハ１１の凹部１１ｃより直径の小さい円柱状の基台部３０が設けられており、この基台部３０を介して、研磨パッド３２がスピンドル８に固定されている。

研磨パッド３２は、例えば、基台部３０の下面３０ａ側と嵌合する凹部３２ｄを上面３２ａ側に有している。この凹部３２ｄと基台部３０とを嵌合させることで、研磨パッド３２は基台部３０に固定される。

スピンドル２８等の内部には、チャックテーブル２４に保持されたウェーハ１１及び研磨パッド３２に研磨液（代表的には、砥粒が分散されたスラリー）を供給する供給路３４が形成されている。この供給路３４は、研磨パッド３２の回転中心と重ならない位置に形成されている。

ここで、基台部３０の直径は、ウェーハ１１の凹部１１ｃの直径より僅かに小さくなっており、研磨パッド３２の直径は、ウェーハ１１の凹部１１ｃの直径より僅かに大きくなっている。そのため、基台部３０を凹部１１ｃの側面より内側に位置付けてスピンドル８を下降させると、図４に示すように、研磨パッド３２は凹部１１ｃに嵌合するように押し当てられる。

すなわち、凹部１１ｃの底面１１ｄに研磨パッド３２の下面３２ｂが押し当てられ、凹部１１ｃの側面１１ｅに研磨パッド３２の側面３２ｃが押し当てられる。この場合にも、凹部１１ｃの全体を研磨パッド３２で適切に研磨できる。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２研磨装置
４チャックテーブル
６研磨ユニット
８スピンドル
１０基台部
１０ａ下面
１２研磨パッド
１２ａ上面
１２ｂ下面
１２ｃ側面
１２ｄ凹部
１４供給路
１６基台部
１６ａ下面
１８研磨パッド
１８ａ上面
１８ｂ下面
１８ｃ側面
１８ａ上面
２２研磨装置
２４チャックテーブル
２６研磨ユニット
２８スピンドル
３０基台部
３０ａ下面
３２研磨パッド
３２ａ上面
３２ｂ下面
３２ｃ側面
３２ｄ凹部
３４供給路
１１ウェーハ
１１ａ第１面
１１ｂ第２面
１１ｃ凹部
１１ｄ底面
１１ｅ側面（内周面）
１１ｆ連結部

Claims

チャックテーブルで保持したウェーハにスラリーを供給しつつスピンドルに固定した円盤状の研磨パッドでウェーハを研磨する研磨装置を用い、第１面側の中央領域に平面視で円形の凹部が形成されたウェーハの該凹部を研磨するウェーハの研磨方法であって、
該スピンドルの下端には、ウェーハの該凹部より直径の小さい円柱状の基台部が設けられ、該研磨パッドは、該基台部の下面側が該研磨パッドの上面側から該研磨パッドに埋没した状態で該スピンドルに固定されており、
該凹部が露出するようにウェーハを該チャックテーブルで保持する保持ステップと、
該保持ステップを実施した後に、ウェーハに該スラリーを供給しつつ該研磨パッドを該凹部に押し当てて回転させ、該凹部の底面、内周面、及び該底面と該内周面とを連結する連結部を研磨する研磨ステップと、を備え、
該研磨ステップでは、該研磨パッドに埋没した該基台部を該凹部の該内周面より所定量内側に位置付けると共に、該研磨パッドを該凹部の内周面に押し当てて該凹部を研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法。