JP2016179513A

JP2016179513A - 研磨パッドの調整方法

Info

Publication number: JP2016179513A
Application number: JP2015059944A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　真也; Shinya Watanabe; 真也渡辺; 宏平浅井; Kohei Asai
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-10-13

Abstract

【課題】被加工物を均一な厚みに研磨できるように研磨パッドを調整する研磨パッドの調整方法を提供する。【解決手段】研磨パッド（４４）の調整方法であって、研摩パッドの作用面（４４ａ）を所定の形状に加工する初期化ステップと、被加工物（１１）の被作用面（１１ｂ）に研磨パッドの作用面を作用させて被加工物を研磨する研磨ステップと、研磨ステップで研磨された被加工物の凹凸を径方向に沿って測定する測定ステップと、被加工物を均一な厚みに研磨できるよう研磨パッドの作用面の形状を調整する調整ステップと、を備え、調整ステップでは、被加工物の凸領域（Ａ１）に対応する作用面の領域（Ａ３）が、被加工物の凹領域（Ａ２）に対応する作用面の領域（Ａ４）より突出する形状に作用面を調整する。【選択図】図７

Description

本発明は、板状の被加工物を研磨する研磨装置で使用される研磨パッドの調整方法に関する。

小型軽量なデバイスチップを低コストに製造するため、直径が３００ｍｍ以上の大口径のウェーハを５０μｍ以下の厚みにまで薄くすることがある。例えば、砥石が固定された円盤状の研削ホイールを回転させてウェーハの被加工面に接触させることで、ウェーハを研削して薄化できる。

ところで、上述した研削によってウェーハを薄化すると、被加工面にマイクロクラックが発生してデバイスチップの抗折強度が低下してしまう。そこで、ウェーハを研削した後には、被加工面を研磨パッドで研磨してマイクロクラックを除去している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−５５９７１号公報

デバイスチップの厚みを均一化するために、ウェーハの研磨には、通常、均一な厚みの研磨パッドが使用される。ところが、研磨パッドの厚み以外にも、例えば、ウェーハを保持するチャックテーブルの高さや傾き、研削後のウェーハの厚み等、ウェーハの研磨に影響する要因は多く存在する。

そのため、均一な厚みの研磨パッドを使用しても、デバイスチップの厚みを均一化できないことがあった。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、被加工物を均一な厚みに研磨できるように研磨パッドを調整する研磨パッドの調整方法を提供することである。

本発明によれば、板状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を覆う研磨パッドで被加工物を研磨する研磨手段と、該研磨パッドの被加工物に作用する作用面をドレッシングするドレッシングボードを備えたドレッシング手段と、を備える研磨装置で使用される研磨パッドの調整方法であって、該ドレッシングボードを該研磨パッドの作用面に接触させて該研磨パッドをドレッシングし、該研摩パッドの該作用面を所定の形状に加工する初期化ステップと、該チャックテーブルの該保持面で被加工物を保持し、該チャックテーブルと該研磨パッドとをそれぞれ回転させつつ被加工物の被作用面に該研磨パッドの該作用面を作用させて被加工物を研磨する研磨ステップと、該研磨ステップで研磨された被加工物の厚みを径方向に複数の点で計測し、被加工物の凹凸を該径方向に沿って測定する測定ステップと、該測定ステップを実施した後、該ドレッシングボードで該研磨パッドをドレッシングして、被加工物を均一な厚みに研磨できるよう該研磨パッドの該作用面の形状を調整する調整ステップと、を備え、該調整ステップでは、被加工物の凸領域に対応する該作用面の領域が、被加工物の凹領域に対応する該作用面の領域より突出する形状に該作用面を調整することを特徴とする研磨パッドの調整方法が提供される。

本発明において、該測定ステップでは、該研磨装置に配設された測定器を用いることが好ましい。

本発明に係る研磨パッドの調整方法では、被加工物を研磨する研磨ステップを実施した後に、被加工物の凹凸を径方向に沿って測定する測定ステップを実施し、この測定ステップの測定結果に基づいて、研磨パッドの作用面の形状を調整する調整ステップを実施するので、被加工物を均一な厚みに研磨できるように研磨パッドを調整できる。

研磨装置の構造を模式的に示す斜視図である。開口の内部の様子を模式的に示す斜視図である。ドレッシングボード保持ユニットの構造を模式的に示す斜視図である。被加工物を模式的に示す斜視図である。図５（Ａ）は、初期化ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図５（Ｂ）は、初期化ステップ後の研磨パッドの形状を模式的に示す一部断面側面図である。図６（Ａ）は、研磨ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図６（Ｂ）は、測定ステップを模式的に示す一部断面側面図である。図７（Ａ）は、調整ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図７（Ｂ）は、調整ステップ後の研磨パッドの形状を模式的に示す一部断面側面図である。変形例に係る研磨パッドを模式的に示す一部断面側面図である。

以下、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。本実施形態に係る研磨パッドの調整方法は、初期化ステップ（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）、研磨ステップ（図６（Ａ）参照）、測定ステップ（図６（Ｂ）参照）、及び調整ステップ（図７（Ａ）及び図７（Ｂ）参照）を含む。

初期化ステップでは、研磨パッドの被加工物に作用する作用面にドレッシングボードを接触させて、研摩パッドの作用面を所定の形状に加工する。研磨ステップでは、被加工物と研磨パッドとをそれぞれ回転させつつ、被加工物の被作用面に研磨パッドの作用面を作用させて被加工物を研磨する。

測定ステップでは、研磨後の被加工物の凹凸を径方向に沿って測定する。調整ステップでは、研磨パッドの作用面にドレッシングボードを接触させて、被加工物を均一な厚みに研磨できるよう研磨パッドの作用面の形状を調整する。なお、この調整ステップでは、被加工物の凸領域に対応する領域が被加工物の凹領域に対応する領域より突出するように作用面の形状を調整する。以下、本実施形態に係る研磨パッドの調整方法について詳述する。

まず、本実施形態に係る研磨パッドの調整方法を使用する研磨装置について説明する。図１は、研磨装置の構造を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、研磨装置２は、各構造が搭載される直方体状の基台４を備えている。基台４の後端には、支持壁６が鉛直に立てられている。

基台４の上面には、Ｘ軸方向（前後方向）に長い矩形状の開口４ａが形成されている。図２は、開口４ａの内部の様子を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、開口４ａの内部には、Ｘ軸移動機構８が設置されている。

Ｘ軸移動機構８は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１０を備えており、Ｘ軸ガイドレール１０には、Ｘ軸移動テーブル１２がスライド可能に取り付けられている。Ｘ軸移動テーブル１２の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１０に平行なＸ軸ボールネジ１４が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ１４の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１６でＸ軸ボールネジ１４を回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１２はＸ軸ガイドレール１０に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル１２上には、支持テーブル１８が設けられている。支持テーブル１８の上面には、板状の被加工物１１（図４等参照）を保持するチャックテーブル２０が配置されている。

チャックテーブル２０は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に対して概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル２０は、上述したＸ軸移動機構８によって、Ｘ軸移動テーブル１２や支持テーブル１８等と共にＸ軸方向に移動する。

チャックテーブル２０の上面は、被加工物１１を保持する保持面２０ａとなっている。この保持面２０ａは、チャックテーブル２０の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。チャックテーブル２０に載せられた被加工物１１は、保持面２０ａに作用する吸引源の負圧で吸引、保持される。

また、支持テーブル１８の上面においてチャックテーブル２０と近接する位置には、ドレッシングボード３１を保持するドレッシングボード保持ユニット（ドレッシング手段）２２が配置されている。ドレシングボード保持ユニット２２等の詳細については後述する。

図１に示すように、支持テーブル１８の前後には、蛇腹状の防塵防滴カバー２４が取り付けられており、Ｘ軸移動機構８は、この防塵防滴カバー２４で覆われている。開口４ａの前方には、研磨条件等を入力するための操作パネル２５が設置されている。

支持壁６の前面には、Ｚ軸移動機構２６が設けられている。Ｚ軸移動機構２６は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２７を備えており、Ｚ軸ガイドレール２７には、Ｚ軸移動プレート２８がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート２８の後面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２７に平行なＺ軸ボールネジ２９が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ２９の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２９を回転させることにより、Ｚ軸移動プレート２８はＺ軸ガイドレール２７に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート２８の前面（表面）には、前方に突出した支持構造３４が設けられており、支持構造３４には、被加工物１１を研磨する研磨ユニット（研磨手段）３６が支持されている。研磨ユニット３６は、支持構造３４に固定されたスピンドルハウジング３８を含む。

スピンドルハウジング３８には、スピンドル４０が回転可能に収容されている。スピンドルハウジング３８から突出するスピンドル４０の下端部には、円盤状のマウント４２が設けられている。マウント４２の下面には、マウント４２に対応する円盤状の研磨パッド４４が固定されている。なお、直径が３００ｍｍ程度の被加工物１１を研磨する場合には、直径が４５０ｍｍ程度の研磨パッド４４を用いると良い。

スピンドル４０の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。研磨パッド４４は、この回転駆動源から伝達される回転力によって、Ｚ軸方向に対して概ね平行な回転軸の周りに回転する。チャックテーブル２０と研磨パッド４４とをそれぞれ回転させつつ、研磨ユニット３６を下降させ、研磨パッド４４を被加工物１１に接触させることで、被加工物１１を研磨できる。

図３は、ドレッシングボード保持ユニット２２の構造を模式的に示す斜視図である。図３に示すように、ドレッシングボード保持ユニット２２は、昇降機構４６を備えている。昇降機構４６は、Ｚ軸方向に平行な４本のガイドロッド４８を含む。

ガイドロッド４８は、昇降板５０を上下に貫通する貫通穴５０ａに通されており、昇降板５０の移動（昇降）をガイドする。昇降板５０の中央部には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、ガイドロッド４８に平行なボールネジ５２が螺合されている。

ボールネジ５２の下端部には、パルスモータ５４が連結されている。パルスモータ５４でボールネジ５２を回転させることにより、昇降板５０は、ガイドロッド４８に沿ってＺ軸方向に移動する。

昇降板５０の上面には、２個の水平度調整ユニット５６が配置されている。各水平度調整ユニット５６は、ボールネジと、ボールネジの下端部に連結されたパルスモータとを含む。ボールネジの上端部には、支持板５８のナット部（不図示）が螺合されている。各水平度調整ユニット５６のパルスモータでボールネジを回転させることにより、支持板５８の水平度を調整できる。

支持板５８の上面には、ドレッシングボード３１が固定される。ドレッシングボード３１は、平板状の基材３３と、基材３３の上面に設けられた砥石材３５とを含む。基材３３は、例えば、ステンレス等の金属板であり、電鋳等の方法で砥石材３５が形成される。砥石材３５の形状は、代表的には円形である。ただし、砥石材３５の形状に制限はない。

ドレッシングボード３１の基材３３には、３個の貫通穴３３ａが形成されており、支持板５８の上面には、貫通穴３３ａに対応する３個の螺子穴５８ａが設けられている。貫通穴３３ａを通じて支持板５８の螺子穴５８ａに螺子６０を締め込むことで、ドレッシングボード３１を支持板５８に固定できる。なお、貫通穴３３ａの上端部には深めの座ぐりが形成されており、螺子６０の頭部が上方に突き出ないようになっている。

このように構成された研磨装置２は、例えば、研削によって薄化された板状の被加工物１１を研磨する際に用いられる。図４は、被加工物１１を模式的に示す斜視図である。被加工物１１は、例えば、円盤状の半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ、セラミック基板、樹脂基板等であり、その表面１１ａ側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。

デバイス領域は、格子状に配列された分割予定ライン（ストリート）１３でさらに複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ、ＬＥＤ等のデバイス１５が形成されている。被加工物１１の表面１１ａ側には、被加工物１１と概ね同形の保護部材２１が貼着されている。研磨装置２は、この被加工物１１の裏面（被作用面）１１ｂ側を研磨する。

次に、上述した研磨装置２で使用される研磨パッドの調整方法について説明する。本実施形態に係る研磨パッドの調整方法では、まず、研摩パッド４４を任意の形状に加工する初期化ステップを実施する。図５（Ａ）は、初期化ステップを模式的に示す一部断面側面図である。

図５（Ａ）に示すように、研磨パッド４４の下面は、研磨の際に被加工物１１の裏面１１ｂに作用する作用面４４ａとなる。そのため、この作用面４４ａを任意の形状に加工することで、被加工物１１を均一な厚みに研磨し易くなる。なお、研磨パッド４４の作用面４４ａには、研磨中の被加工物１１の温度を測定等するための開口４４ｂが形成されている。

初期化ステップでは、研磨パッド４４を回転させつつ研磨ユニット３６を下降させ、作用面４４ａにドレッシングボード３１の砥石材３５を接触させる。また、支持テーブル１８と共にドレッシングボード保持ユニット２２をＸ軸方向に移動させ、必要に応じて研磨ユニット３６をＺ軸方向に移動させる。これにより、研摩パッド４４の作用面４４ａを任意の形状に加工できる。

本実施形態に係る初期化ステップでは、作用面４４ａを平坦に加工する。ただし、加工後の作用面４４ａの形状等は、任意に設定、変更できる。作用面４４ａを傾斜させても良い。図５（Ｂ）は、初期化ステップ後の研磨パッド４４の形状を模式的に示す一部断面側面図である。

初期化ステップの後には、被加工物１１を研磨する研磨ステップを実施する。図６（Ａ）は、研磨ステップを模式的に示す一部断面側面図である。この研磨ステップでは、被加工物１１（チャックテーブル２０）と研磨パッド４４とをそれぞれ回転させつつ、研磨ユニット３６を下降させ、研磨パッド４４の作用面４４ａを被加工物１１の裏面１１ｂに接触させる。

これにより、被加工物１１の裏面１１ｂ側を研磨できる。なお、チャックテーブル２０の保持面２０ａの形状は、図６（Ａ）に示すように、僅かに傾斜した側面を持つ円錐状（円錐台状）になっており、被加工物１１は、この保持面２０ａの形状に応じて変形する。そのため、被加工物１１は、主に、保持面２０ａの直径を中心点Ｏで２等分した一方側の半径領域で研磨される。

研磨ステップの後には、研磨後の被加工物１１の凹凸を径方向に沿って測定する測定ステップを実施する。図６（Ｂ）は、測定ステップを模式的に示す一部断面側面図である。上述のように、被加工物１１は、主に、保持面２０ａの直径を中心点Ｏで２等分した一方側の半径領域で研磨されるので、被加工物１１には、例えば、同心円状の凹凸が形成されることがある。

よって、この測定ステップにおいて、被加工物１１の凹凸を径方向に沿って測定する。測定ステップは、例えば、図６（Ｂ）に示す厚み測定器６２で実施される。厚み測定器６２は、研磨装置２の内部又は外部に設けられており、上面が平坦なテーブル６４を備えている。テーブル６４の上方には、接触式のハイトゲージ６６が配置されている。

裏面１１ｂが上方に露出するように被加工物１１をテーブル６４に載せ、ハイトゲージ６６を被加工物１１の径方向に走査することで、被加工物１１の厚みを複数の点で計測して、凸領域Ａ１及び凹領域Ａ２を含む被加工物１１のプロファイルを取得できる。

なお、上述のように、被加工物１１の凹凸は同心円状に形成されることが多いので、ハイトゲージ６６の走査は、被加工物１１の半径に対応する領域で行えば足りる。もちろん、被加工物１１の直径に対応する領域を走査しても良い。

測定ステップの後には、測定ステップで得られた被加工物１１のプロファイルに基づいて研磨パッド４４の作用面４４ａの形状を調整する調整ステップを実施する。図７（Ａ）は、調整ステップを模式的に示す一部断面側面図である。

この調整ステップは、初期化ステップと同様の手順で実施される。具体的には、研磨パッド４４を回転させつつ研磨ユニット３６を下降させ、作用面４４ａにドレッシングボード３１の砥石材３５を接触させる。また、支持テーブル１８と共にドレッシングボード保持ユニット２２をＸ軸方向に移動させ、被加工物１１のプロファイルに応じて研磨ユニット３６をＺ軸方向に移動させる。これにより、研摩パッド４４の作用面４４ａを調整できる。

図７（Ｂ）は、調整ステップ後の研磨パッド４４の形状を模式的に示す一部断面側面図である。図７（Ｂ）に示すように、本実施形態では、被加工物１１の凸領域Ａ１に対応する作用面４４ａの領域Ａ３が、被加工物１１の凹領域Ａ２に対応する作用面４４ａの領域Ａ４より突出した形状となるように作用面４４を調整する。

これにより、研磨の進行速度を被加工物１１の凸領域Ａ１において高め、凹領域Ａ２において低めることができる。この調整ステップの後には、再び研磨ステップを実施すれば良い。上述のように研磨パッド４４の作用面４４ａを調整することで、後の研磨ステップにおいて被加工物１１を均一な厚みに研磨できる。

以上のように、本実施形態に係る研磨パッドの調整方法では、被加工物１１を研磨する研磨ステップを実施した後に、被加工物１１の凹凸を径方向に沿って測定する測定ステップを実施し、この測定ステップの測定結果に基づいて、研磨パッド４４の作用面４４ａの形状を調整する調整ステップを実施するので、被加工物１１を均一な厚みに研磨できるように研磨パッド４４を調整できる。

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、上記実施形態では、ドライポリッシュ（乾式研磨）に使用される研磨パッド４４を調整する方法について説明しているが、本発明に係る研磨パッドの調整方法は、スラリー等の研磨液を用いるＣＭＰ等に使用される研磨パッドを調整する場合にも適用できる。

図８は、変形例に係る研磨パッドを模式的に示す一部断面側面図である。図８に示すように研磨パッド６８の作用面６８ａには、スラリー等の研磨液を供給するための供給穴６８ｂが形成されている。この研磨パッド６８も、上記実施形態と同様の調整方法で調整できる。

また、上記実施形態では、接触式のハイトゲージ６６を含む厚み測定器６２を用いて測定ステップを実施しているが、測定ステップは、非接触式のレーザー変位計や背圧センサ等を含む厚み測定器を用いて実施することもできる。

なお、厚み測定器を研磨装置の内部に設ける場合には、研磨ステップ後の測定ステップや測定ステップ後の研磨ステップ（再研磨ステップ）を効率良く簡単に実施して被加工物を平坦化できるというメリットがある。

その他、上記実施形態に係る構造、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基台
４ａ開口
６支持壁
８Ｘ軸移動機構
１０Ｘ軸ガイドレール
１２Ｘ軸移動テーブル
１４Ｘ軸ボールネジ
１６Ｘ軸パルスモータ
１８支持テーブル
２０チャックテーブル
２０ａ保持面
２２ドレッシングボード保持ユニット（ドレッシング手段）
２４防塵防滴カバー
２５操作パネル
２６Ｚ軸移動機構
２７Ｚ軸ガイドレール
２８Ｚ軸移動プレート
２９Ｚ軸ボールネジ
３０Ｚ軸パルスモータ
３４支持構造
３６研磨ユニット（研磨手段）
３８スピンドルハウジング
４０スピンドル
４２マウント
４４研磨パッド
４４ａ作用面
４４ｂ開口
４６昇降機構
４８ガイドロッド
５０昇降板
５０ａ貫通穴
５２ボールネジ
５４パルスモータ
５６水平度調整ユニット
５８支持板
５８ａ螺子穴
６０螺子
６２厚み測定器
６４テーブル
６６ハイトゲージ
６８研磨パッド
６８ａ作用面
６８ｂ供給穴
１１被加工物
１１ａ表面
１１ｂ裏面（被作用面）
１３分割予定ライン（ストリート）
１５デバイス
２１保護部材
３１ドレッシングボード
３３基材
３３ａ貫通穴
３５砥石材
Ａ１凸領域
Ａ２凹領域
Ａ３，Ａ４領域
Ｏ中心点

Claims

板状の被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を覆う研磨パッドで被加工物を研磨する研磨手段と、該研磨パッドの被加工物に作用する作用面をドレッシングするドレッシングボードを備えたドレッシング手段と、を備える研磨装置で使用される研磨パッドの調整方法であって、
該ドレッシングボードを該研磨パッドの作用面に接触させて該研磨パッドをドレッシングし、該研摩パッドの該作用面を所定の形状に加工する初期化ステップと、
該チャックテーブルの該保持面で被加工物を保持し、該チャックテーブルと該研磨パッドとをそれぞれ回転させつつ被加工物の被作用面に該研磨パッドの該作用面を作用させて被加工物を研磨する研磨ステップと、
該研磨ステップで研磨された被加工物の厚みを径方向に複数の点で計測し、被加工物の凹凸を該径方向に沿って測定する測定ステップと、
該測定ステップを実施した後、該ドレッシングボードで該研磨パッドをドレッシングして、被加工物を均一な厚みに研磨できるよう該研磨パッドの該作用面の形状を調整する調整ステップと、を備え、
該調整ステップでは、被加工物の凸領域に対応する該作用面の領域が、被加工物の凹領域に対応する該作用面の領域より突出する形状に該作用面を調整することを特徴とする研磨パッドの調整方法。
該測定ステップでは、該研磨装置に配設された測定器を用いることを特徴とする請求項１記載の研磨パッドの調整方法。