JP2017017214A - Wafer polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハの裏面を研磨するウェーハの研磨方法に関する。 The present invention relates to a wafer polishing method for polishing a back surface of a wafer such as a semiconductor wafer or an optical device wafer.
光デバイスウェーハは、サファイア基板、SiC基板等の表面に窒化ガリウム(GaN)等のエピタキシャル層(発光層)を形成し、該エピタキシャル層にLED等の複数の光デバイスが格子状に形成された分割予定ラインによって区画されて形成されている。 An optical device wafer is a division in which an epitaxial layer (light emitting layer) such as gallium nitride (GaN) is formed on the surface of a sapphire substrate, SiC substrate, etc., and a plurality of optical devices such as LEDs are formed in a lattice pattern on the epitaxial layer It is divided and formed by the planned line.
サファイア基板はGaNと格子定数が近いため、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。 The sapphire substrate has a lattice constant close to that of GaN, so it is suitable for the growth of GaN epitaxial layers, and is an indispensable material for manufacturing optical devices. In order to improve the brightness of the optical device, the back surface of the sapphire substrate is ground by a grinding apparatus.
研削装置によってウェーハの裏面を研削すると、裏面に研削痕が残存すると共に微細なクラックが形成され、ダイシング装置又はレーザー加工装置によってダイシングされたデバイスの抗折強度を低下させるという問題がある。 When the back surface of the wafer is ground by the grinding device, grinding marks remain on the back surface and fine cracks are formed, which causes a problem that the bending strength of the device diced by the dicing device or the laser processing device is lowered.
そこで、研削後に被研削面に生じた微細なクラック等を除去してデバイスの抗折強度を向上させるために、スラリー溶液を供給しながら回転する研磨パッドをウェーハの被研削面に押圧しながら研磨する化学的機械研磨方法(CMP:Chemical Mechanical Polishing)が知られている。 Therefore, polishing is performed while pressing the rotating polishing pad against the surface to be ground of the wafer while supplying the slurry solution in order to remove the fine cracks etc. generated on the surface to be ground after grinding and improve the bending strength of the device. There is known a chemical mechanical polishing (CMP) method.
しかし、シリコンウェーハに比較してモース硬度の高いサファイアウェーハやSiCウェーハをCMPで研磨すると、研磨レート(時間当たりの除去量)が低いため、研磨に時間がかかる。その結果、使用するスラリー溶液の量も多くなり、加工コストが高いという課題がある。 However, when a sapphire wafer or SiC wafer having a higher Mohs hardness than that of a silicon wafer is polished by CMP, the polishing rate (removed amount per hour) is low, so that polishing takes time. As a result, there is a problem that the amount of slurry solution to be used increases and the processing cost is high.
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、研磨パッドの乾燥を防ぎつつスラリー溶液の使用量を抑制可能なウェーハの研磨方法を提供することである。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a wafer polishing method capable of suppressing the amount of the slurry solution while preventing the polishing pad from drying.
本発明によると、ウェーハより大径の研磨面を有する研磨パッドとスラリー溶液を用いてウェーハを研磨するウェーハの研磨方法であって、チャックテーブルの保持面にウェーハを保持する保持ステップと、ウェーハを保持した該チャックテーブルを回転させると共に、研磨パッドを回転させつつ該チャックテーブルに保持されたウェーハに該研磨パッドの研磨面を押圧し、スラリー溶液を供給しながらウェーハを研磨する研磨ステップと、を備え、該研磨ステップでは、ウェーハに対面して該研磨面に開口したスラリー溶液供給穴から該スラリー溶液を供給しつつ、該研磨面のウェーハに接触しない領域に純水を供給しながら研磨を実施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。 According to the present invention, a polishing method for polishing a wafer using a polishing pad having a polishing surface having a diameter larger than that of the wafer and a slurry solution, a holding step for holding the wafer on a holding surface of a chuck table, A polishing step of rotating the held chuck table, pressing the polishing surface of the polishing pad against the wafer held on the chuck table while rotating the polishing pad, and polishing the wafer while supplying a slurry solution; In the polishing step, polishing is performed while supplying the slurry solution from a slurry solution supply hole opened to the polishing surface facing the wafer and supplying pure water to a region of the polishing surface not contacting the wafer. A method for polishing a wafer is provided.
好ましくは、ウェーハはサファイアウェーハ又はSiCウェーハから構成され、研磨ステップで供給されるスラリー溶液の流量の方が純水の流量より少ない。 Preferably, the wafer is made of a sapphire wafer or a SiC wafer, and the flow rate of the slurry solution supplied in the polishing step is smaller than the flow rate of pure water.
本発明のウェーハの研磨方法によると、研磨に用いるスラリー溶液をウェーハに対応した領域に供給し、直接ウェーハと接触しない研磨パッドの領域には純水を供給しながら研磨を実施するので、研磨パッドの乾燥を防ぎつつスラリー溶液の使用量を最低限に抑えることができ、加工コストの上昇を防止することができる。 According to the wafer polishing method of the present invention, the slurry solution used for polishing is supplied to the region corresponding to the wafer, and polishing is performed while supplying pure water to the region of the polishing pad that is not in direct contact with the wafer. The amount of the slurry solution used can be minimized while preventing the drying of the material, and an increase in processing cost can be prevented.
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、光デバイスウェーハ11の表面側斜視図が示されている。光デバイスウェーハ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(発光層)15が積層されて構成されている。光デバイスウェーハ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を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a front side perspective view of an
サファイア基板13は裏面が研削装置により研削されて約100μmに薄化されており、エピタキシャル層15は例えば5μmの厚みを有している。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。
The back surface of the
本発明実施形態に係るウェーハの研磨方法を実施するのに当たり、図2に示すように、光デバイスウェーハ(以下、単にウェーハと略称することがある)の表面に形成されたデバイス19を保護するために、ウェーハ11の表面11aに保護テープ等の保護部材21を熱可塑性樹脂等の接着剤で貼着する保護部材貼着ステップを実施する。本実施形態では、ウェーハ11の直径よりも大径の保護部材21をウェーハ11の表面11aに貼着しているが、ウェーハ11と同一径の保護部材を貼着するようにしてもよい。
In carrying out the wafer polishing method according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, in order to protect the
次に、図3を参照して、本発明のウェーハの研磨方法を実施するのに適した研磨装置2について説明する。4は研磨装置2のベースであり、水平ベース6の後方にコラム8が立設されている。
Next, with reference to FIG. 3, a polishing apparatus 2 suitable for carrying out the wafer polishing method of the present invention will be described. Reference numeral 4 denotes a base of the polishing apparatus 2, and a column 8 is erected on the rear side of the
コラム8には上下方向に伸びる一対のガイドレール12,14が固定されている。この一対のガイドレール12、14に沿って研磨ユニット16が上下方向に移動可能に装着されている。研磨ユニット16は、支持部20を介して一対のガイドレール12,14に沿って上下方向に移動する移動基台18に取り付けられている。
A pair of
研磨ユニット16は、支持部20に取り付けられたハウジング22と、ハウジング22中に回転可能に収容されたスピンドル24と、スピンドル24を回転駆動するサーボモータ28を含んでいる。
The
図4に最も良く示されるように、スピンドル24の先端部にはホイールマウント30が固定されており、このホイールマウント30に研磨ホイール32が複数のねじ31により着脱可能に装着されている。研磨ホイール32は、基台34と、基台34の下面に貼着された研磨パッド36とを含んでいる。研磨パッド36は、不織布又は軟質のウレタンから形成されている。
As best shown in FIG. 4, a
スピンドル24中にはスラリー溶液供給穴26が形成されており、図3に示されるように、スラリー溶液供給穴26はスラリー溶液供給路72を介してスラリー溶液供給源74に接続されている。研磨ホイール32の基台34及び研磨パッド36には、スピンドル24のスラリー溶液供給穴26に連通するスラリー溶液供給穴35,37がそれぞれ形成されている。
A slurry
スラリー溶液としては、コロイダルシリカと水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)や水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ溶液とヘキサエチレンセルロース等の親水化処理薬を混合した混合液を用いることができる。 As the slurry solution, a mixed solution in which colloidal silica, an alkali solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) or potassium hydroxide (KOH), and a hydrophilizing agent such as hexaethylene cellulose are mixed can be used.
再び図3を参照すると、研磨ユニット16は、研磨ユニット16を一対の案内レール12,14に沿って上下方向に移動する研磨ユニット送り機構38を備えている。研磨ユニット送り機構38は、ボールねじ40と、ボールねじ40の一端部に固定されたパルスモータ42と、移動基台18に配設されたボールねじ40に螺合するナットとから構成される。パルスモータ42を駆動すると、ボールねじ40が回転し、研磨ユニット16が上下方向に移動される。
Referring to FIG. 3 again, the
水平ベース部分6の凹部10には、チャックテーブルユニット44が配設されている。チャックテーブルユニット44はチャックテーブル46を含んでおり、チャックテーブル46は回転可能に配設されていると共に、図示しない水平移動機構(チャックテーブル移動機構)により装置の前後方向、即ちY軸方向に移動される。チャックテーブル46は、ポーラスセラミックス等から形成された吸引保持面46aを有している。
A
チャックテーブルユニット44は、チャックテーブル46を囲繞するように配設されたチャックテーブルカバー48と、チャックテーブルカバー48の両端に配設された蛇腹50を含んでいる。
The
水平ベース部分6の前方には、研磨を実施する前のウェーハを収容するカセット52と、研磨加工後のウェーハを収容するカセット54と、ウェーハ搬送ロボット56と、複数の位置決めピン58を有する位置決め機構60と、ウェーハ搬入機構(ローディングアーム)62と、ウェーハ搬出機構(アンローディングアーム)64と、スピンナーテーブル66を有するスピンナー洗浄ユニット68と、オペレータが研磨条件等を入力する操作パネル70が配設されている。
In front of the
水平ベース部分6の凹部10には純水供給ノズル76が配設されており、図4に示すように、純水供給ノズル76の噴出口76aは研磨ホイール32の下方に位置付けられて、研磨パッド36の外周部分、即ち研磨パッド36の研磨面36aのウェーハ11に接触しない領域に純水を供給する。
A pure
図4を参照すると明らかなように、研磨パッド36は研磨すべきウェーハ11の直径よりも大きな直径を有しており、好ましくは、研磨パッド36はウェーハ11の直径の2倍以上の直径を有している。
As is apparent with reference to FIG. 4, the
本発明実施形態に係るウェーハの研磨方法では、まず、チャックテーブル46の保持面46aにウェーハ11を保持する保持ステップを実施する。そして、ウェーハ11を保持したチャックテーブル46を図1でY軸方向に移動して、研磨ホイール32に対して図4に示すような研磨位置に位置付ける。
In the wafer polishing method according to the embodiment of the present invention, first, a holding step of holding the
この研磨位置では、チャックテーブル46の中心軸と研磨ホイール32の中心軸とが偏心し、研磨パッド36に形成したスラリー溶液供給穴37がチャックテーブル46に保持されたウェーハ11の外周部分近傍に配設されるように位置付けられる。上述したように、純水供給ノズル76の噴出口76aは研磨面36aのウェーハ11に接触しない領域に純水を供給するように位置付けられる。
At this polishing position, the central axis of the chuck table 46 and the central axis of the
研磨ステップでは、チャックテーブル46を矢印a方向に例えば300rpmで回転すると共に、研摩ホイール32を矢印b方向に例えば600rpmで回転させながら、研磨パッド36の研磨面36aを所定の研磨圧力でウェーハ11の裏面11bに押圧する。
In the polishing step, the chuck table 46 is rotated in the direction of arrow a at, for example, 300 rpm, and the
そして、研磨パッド36のスラリー溶液供給穴37からウェーハ11の裏面11bにスラリー溶液を連続的に供給しつつ、研磨パッド36の研磨面36aの内ウェーハ11に接触しない領域に純水供給ノズル76から純水を供給しながらウェーハ11の裏面11bの研磨を実施する。
The slurry solution is continuously supplied from the slurry
実際の研磨加工では、φ4インチのサファイアウェーハ11を直径300mmの研磨パッド36で研磨した。研磨時のスラリー溶液の流量は、0.1リットル/分以下であり、純水供給ノズル76から0.2リットル/分以上で純水を供給した。
In actual polishing, the
供給したスラリー溶液は純水で希釈せずに原液を供給した。ウェーハ11の研磨時に供給するスラリー溶液の流量は純水の流量よりも少ないのが好ましい。これにより、スラリー溶液の使用量を最低限に抑制することができ、加工コストの上昇を防止することができる。
The supplied slurry solution was supplied without being diluted with pure water. The flow rate of the slurry solution supplied when polishing the
研磨パッド36に純水を供給しないと研磨パッド36は乾燥し、スラリー溶液供給穴37から供給したスラリー溶液が研磨パッド36の外周へと浸透してしまうので、ウェーハ11の研磨を実施するには供給するスラリー溶液の使用量が増加せざるを得ない。
If pure water is not supplied to the
しかし、本発明実施形態のウェーハの研磨方法によると、図5の模式図に示すように、純水供給ノズル76から純水をウェーハ11に接触しない研磨面36aに供給するので、研磨パッド36の外周部分が純水供給範囲80となり研磨パッド36が純水により湿潤するため、純水供給範囲80に囲繞されるスラリー溶液供給範囲78を小さな領域に抑制することができ、スラリー溶液の使用量を毎分0.1リットル以下と少量に抑えることができた。
However, according to the wafer polishing method of the embodiment of the present invention, as shown in the schematic diagram of FIG. 5, pure water is supplied from the pure
スラリー溶液は、スラリーであるコロイダルシリカの濃度が高いほど研磨レートが上がるため、なるべく濃いスラリー溶液を使用したいが、濃いスラリー溶液はスラリーコスト増に直結する。 Since the polishing rate of the slurry solution increases as the concentration of colloidal silica as a slurry increases, it is desired to use a concentrated slurry solution as much as possible. However, the concentrated slurry solution directly increases the slurry cost.
本発明では、純水を研磨面36aのウェーハ11に接触しない領域に供給しながら研磨を実施するため、純水の供給により研磨パッド36の外周部分を乾燥させずに使用するスラリー溶液の流量を非常に低い値に抑えることができた。
In the present invention, since the polishing is performed while supplying pure water to the region of the polishing
また、純水の供給を間欠的に実施することも可能であり、スラリー溶液供給範囲78が広がらず研磨レートが維持できる程度に純水供給範囲80の面積を維持する最低限の純水を供給することで、純水の使用量も削減できる。その結果、研磨に長時間必要とするサファイア基板13の研磨コストを低く抑えることができた。
Further, it is possible to supply pure water intermittently, and supply a minimum amount of pure water that maintains the area of the pure
上述した実施形態では、本発明の研磨方法をサファイア基板13に適用した例について説明したが、サファイア基板13と同様にモース硬度が高いSiC基板でも本発明を適用するとその効果が大である。
In the above-described embodiment, the example in which the polishing method of the present invention is applied to the
11 光デバイスウェーハ
13 サファイア基板
15 エピタキシャル層
19 光デバイス
21 保護部材
24 スピンドル
26,35,37 スラリー溶液供給穴
32 研磨ホイール
36 研磨パッド
46 チャックテーブル
74 スラリー容器供給源
76 純水供給ノズル
78 スラリー溶液供給範囲
80 純水供給範囲
DESCRIPTION OF
Claims (3)
チャックテーブルの保持面にウェーハを保持する保持ステップと、
ウェーハを保持した該チャックテーブルを回転させると共に、研磨パッドを回転させつつ該チャックテーブルに保持されたウェーハに該研磨パッドの研磨面を押圧し、スラリー溶液を供給しながらウェーハを研磨する研磨ステップと、を備え、
該研磨ステップでは、
ウェーハに対面して該研磨面に開口したスラリー溶液供給穴から該スラリー溶液を供給しつつ、
該研磨面のウェーハに接触しない領域に純水を供給しながら研磨を実施することを特徴とするウェーハの研磨方法。 A wafer polishing method for polishing a wafer using a polishing pad having a polishing surface larger in diameter than the wafer and a slurry solution,
A holding step for holding the wafer on the holding surface of the chuck table;
A polishing step of rotating the chuck table holding the wafer, pressing the polishing surface of the polishing pad against the wafer held by the chuck table while rotating the polishing pad, and polishing the wafer while supplying a slurry solution; With
In the polishing step,
While supplying the slurry solution from the slurry solution supply hole opened to the polishing surface facing the wafer,
A method for polishing a wafer, wherein polishing is performed while supplying pure water to a region of the polishing surface that does not contact the wafer.
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