JP2022061061A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨工具の研磨面のドレッシングの際に研磨装置内において飛散する粉塵の研磨装置の壁面等への付着を抑制することができる研磨装置を提供する。【解決手段】本発明によれば、研磨工具の研磨面に上面が接触して研磨面をドレッシングするドレス部と、吸気口がドレス部に向いた排気ダクトと、を備える研磨装置が提供される。この研磨装置においては、排気ダクトの吸気口がドレス部に向いている。これにより、研磨工具の研磨面のドレッシングによって飛散する粉塵が排気ダクトを介して排気される。その結果、この粉塵の研磨装置の壁面等への付着が抑制される。【選択図】図４

Description

本発明は、研磨装置に関する。

ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及びＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の半導体デバイスのチップは、携帯電話及びパーソナルコンピュータ等の各種電子機器において不可欠の構成である。このチップは、例えば、表面に多数の半導体デバイスが形成されたウェーハを個々の半導体デバイスを含む領域毎に分割することで製造される。

このウェーハは、チップの小型化及び軽量化等を目的として、分割される前に薄化されることが多い。ウェーハを薄化する方法としては、例えば、研削装置を用いたウェーハの裏面側の研削等が挙げられる。

ただし、このようにウェーハを薄化すると、その被加工面に微細な凹凸及びクラックが形成される。そして、被加工面に微細な凹凸及びクラックを含むウェーハを分割することでチップを製造すると、得られるチップの抗折強度が低くなる。このような抗折強度の低下は、厚さが１００μｍ以下となるようにウェーハが薄化される場合に顕著である。

ウェーハの被加工面に形成された微細な凹凸及びクラックは、例えば、研磨装置を用いて被加工面を研磨することによって除去され得る。そのため、ウェーハの被加工面を研磨することで、このウェーハを分割することによって得られるチップの抗折強度の低下を抑制することができる。

このような研磨装置においては、例えば、研磨工具を回転させながらウェーハの被加工面に押し当てること（乾式研磨）によってウェーハの被加工面が研磨される。なお、この研磨工具は、例えば、砥粒、砥粒が内部に分散されている不織布等の柔軟な部材及び砥粒を固定する樹脂等のボンド材を有する研磨部と、この研磨部が固着されている支持部材とを有する。

このようにウェーハを乾式研磨すると研磨屑が生じる。そして、研磨部の表面（研磨工具の研磨面）に露出した砥粒の周辺に研磨屑が付着すると、この砥粒が研磨面に十分に露出しない（目詰まりする）ことがある。また、研磨を繰り返し行うことで研磨面に露出した砥粒が摩耗することもある。これらの場合、研磨装置における研磨効率が低下するおそれがある。

そのため、研磨工具の研磨面は、定期的にドレッシングされることが一般的である（例えば、特許文献１参照）。具体的には、研磨工具を回転させながら研磨面をドレス部（ドレッサーボードの砥石部）に押し当てることで研磨部を削り、新たな砥粒を研磨面に露出させる処理が定期的に行われる。これにより、研磨装置における研磨効率の低下を抑制することができる。

特開２００３－３０５６４３号公報

研磨工具の研磨面をドレッシングすると、研磨面に付着していた研磨屑及び研磨部の構成要素の屑等が粉塵となって研磨装置内において飛散することが多い。そして、飛散した粉塵は、研磨装置の壁面等に付着することがあり、また、研磨装置の壁面等に付着した粉塵は、さらに飛散して研磨装置内に新たに搬入されるウェーハ等の被加工物に付着することがある。

このように被加工物に粉塵が付着する場合、この粉塵の存在に起因して被加工物に形成された半導体デバイスに不具合が生じるおそれがある。また、粉塵が付着した被加工物を研磨する場合、この粉塵の存在に起因して被加工物が割れるおそれもある。

この点に鑑み、本発明の目的は、研磨工具の研磨面のドレッシングの際に研磨装置内において飛散する粉塵の研磨装置の壁面等への付着を抑制することができる研磨装置を提供することである。

本発明によれば、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該被加工物に接触して乾式で該被加工物を研磨する研磨面を有する研磨工具と、鉛直方向に平行な回転軸で該研磨工具を回転可能に支持する回転支持軸と、該研磨工具および該回転支持軸を該鉛直方向に移動させる鉛直移動機構と、該研磨工具の該研磨面に上面が接触して該研磨面をドレッシングするドレス部と、吸気口が該ドレス部に向いた排気ダクトと、を備える研磨装置が提供される。

好ましくは、平面視において、円状の該研磨面の中心と該ドレス部とを通る直線は、該ドレス部と該吸気口とを通る直線に概ね直交し、該研磨工具は、該研磨面をドレッシングする際に該ドレス部の上面と該研磨面とが接触する位置からみて、該吸気口に向かって回転する。

本発明の研磨装置においては、排気ダクトの吸気口がドレス部に向いている。これにより、研磨工具の研磨面のドレッシングによって飛散する粉塵が排気ダクトを介して排気される。その結果、この粉塵の研磨装置の壁面等への付着が抑制される。

図１は、被加工物の一例を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、研磨装置の一例を模式的に示す正面図であり、図２（Ｂ）は、研磨装置の一例を模式的に示す側面図である。 図３（Ａ）は、研磨ユニットの一例を模式的に示す上面図であり、図３（Ｂ）は、チャックテーブルの一例を模式的に示す上面図である。 図４は、研磨面等を示す模式的に示す図である。

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。図１は、研磨される被加工物の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示される被加工物１１は、円盤状の形状を有するウェーハである。

被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる。そして、被加工物１１の表面１１ａ側は、互いに交差する複数の分割予定ライン１３で複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイス１５が形成されている。また、被加工物１１の外縁には、結晶方位を示すＶ形状の切り欠き、いわゆる、ノッチ１７が形成されている。

なお、被加工物１１の材質、形状、構造及び大きさ等に制限はない。被加工物１１は、例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂及び金属等の材料でなっていてもよく、また、被加工物１１の外縁には、ノッチ１７の代わりに結晶方位を示す平部、いわゆる、オリエンテーションフラット（オリフラ）が形成されていてもよい。同様に、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ及び配置等にも制限はない。

被加工物１１の表面１１ａには、デバイス１５を保護するための保護部材１９が貼着される。保護部材１９は、被加工物１１と概ね同じ形状を有し、例えば、樹脂等の材料からなる。また、保護部材１９は、積層構造を有していてもよい。例えば、保護部材１９は、被加工物１１の表面１１ａに貼着される接着層と、接着層より弾性率の小さい材料からなる保護層とを含む積層構造を有していてもよい。

また、被加工物１１は、研削装置等を用いて薄化されていてもよい。例えば、被加工物１１の表面１１ａに保護部材１９が貼着された状態で、厚さが所定の厚さｔになるまで被加工物１１の裏面１１ｂ側が研削されてもよい。

図２（Ａ）は、研磨装置の一例を模式的に示す正面図であり、図２（Ｂ）は、研磨装置の一例を模式的に示す側面図である。また、図３（Ａ）は、研磨装置の研磨ユニットの一例を模式的に示す上面図であり、図３（Ｂ）は、研磨装置のチャックテーブルの一例を模式的に示す上面図である。

なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）並びに図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する方向である。また、Ｚ軸方向は、鉛直方向又は上下方向と表現することもできる。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される研磨装置２は、研磨ユニット４を有する。研磨ユニット４は、円筒状の回転支持軸ハウジング（不図示）を有する。回転支持軸ハウジングは、円柱状の回転支持軸６を回転可能な態様で収容する。回転支持軸６は、Ｚ軸方向と概ね平行に延在する。

回転支持軸６の上端部は、回転支持軸６を回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）に連結されている。回転駆動源を動作させると、回転支持軸６は、回転支持軸６の中心を通り、かつ、Ｚ軸方向に平行な回転軸を中心として所定方向に回転する。例えば、回転支持軸６は、回転駆動源が動作すると平面視において反時計回りに回転する（図３（Ａ）参照）。

回転支持軸６の下端部は、円盤状のマウント８の上部に連結されている。マウント８は、回転支持軸６の回転軸を中心として回転支持軸６と共に回転可能な態様で回転支持軸６に支持されている。マウント８の下部には、マウント８と概ね同径の円盤状の研磨工具１０が装着されている。

研磨工具１０は、回転支持軸６の回転軸を中心として回転支持軸６と共に回転可能な態様でマウント８に支持されている。研磨工具１０は、マウント８の下部に連結された円盤状の支持部材１２を有する。支持部材１２は、アルミニウム若しくはステンレス鋼等の金属材料又は樹脂材料で形成されている。

支持部材１２の下部には、支持部材１２と概ね同径の円盤状の研磨部１４が固定されている。研磨部１４は、例えば、内部に砥粒が分散された固定砥粒研磨パッドである。また、研磨部１４の円状の下面は、研磨工具１０の研磨面１０ａを構成し、図１に示される被加工物１１を乾式で研磨可能である。

具体的には、研磨部１４は、例えば、μｍオーダーのサイズの砥粒が分散されたウレタン溶液を、ポリエステル製の不織布に含侵させた後、乾燥させることで製造される。研磨部１４の内部に分散される砥粒は、炭化ケイ素、ｃＢＮ（ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ダイヤモンド又は金属酸化物微粒子等の材料で形成されている。この金属酸化物微粒子としては、シリカ（酸化シリコン）、セリア（酸化セリウム）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）又はアルミナ（酸化アルミニウム）等からなる微粒子が挙げられる。

さらに、回転支持軸６を収容する回転支持軸ハウジングは、Ｘ軸移動機構（不図示）及びＺ軸移動機構（鉛直移動機構）（不図示）に連結されている。Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に沿って研磨ユニット４を移動させることが可能であり、例えば、ボールねじを含んで構成されている。また、Ｚ軸移動機構は、Ｚ軸方向に沿って研磨ユニット４を移動させることが可能であり、例えば、ボールねじを含んで構成されている。

また、研磨ユニット４の下方には、円盤状のチャックテーブル１６が配置されている。チャックテーブル１６の下部は、Ｚ軸方向に概ね平行に延在する円柱状の回転支持軸（不図示）の上端部に連結されている。

この回転支持軸の下端部は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されている。回転駆動源を動作させると、チャックテーブル１６は、チャックテーブル１６の中心を通り、かつ、Ｚ軸方向に平行な回転軸を中心として所定方向に回転する。例えば、チャックテーブル１６は、回転駆動源が動作すると平面視において反時計回りに回転する（図３（Ｂ）参照）。

チャックテーブル１６は、ステンレス鋼等の金属で形成された円盤状の枠体１８を有する。枠体１８の上部には円盤状の凹部が形成されており、この凹部には多孔質セラミックス等で形成された円盤状のポーラス板２０が固定されている。

枠体１８の上面と、ポーラス板２０の上面とは面一となっており、図３（Ｂ）に示されるように概ね円形であり、かつ、概ね平坦なチャックテーブル１６の保持面１６ａを構成する。なお、チャックテーブル１６の回転軸は、円状の保持面１６ａの中心を通る。

ポーラス板の下面側は、吸引路を介してポーラス板と連通するエジェクタ等の吸引ユニット（不図示）に接続されている。そのため、吸引源を動作させれば、ポーラス板の上面、すなわち、チャックテーブル１６の保持面１６ａに負圧が生じる。

そして、図１に示される被加工物１１が保護部材１９を介して保持面１６ａに載置された状態で保持面１６ａに負圧を生じさせることで、被加工物１１がチャックテーブル１６に吸引保持される。

さらに、チャックテーブル１６は、Ｙ軸移動機構（不図示）に連結されている。Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸方向に沿ってチャックテーブル１６を移動させることが可能であり、例えば、ボールねじを含んで構成されている。

また、研磨ユニット４の下方には、Ｘ軸方向においてチャックテーブル１６から離隔したドレッシングユニット２２が配置されている。ドレッシングユニット２２は、板状の台座２４を有する。台座２４の上部には円柱状の支持部材２６の下端部が固定されている。

支持部材２６の上端部には、ドレス部２８が装着されている。ドレス部２８は、例えば、樹脂等のボンド材に砥粒が分散されている構造又は支持部材２６の上端部の表面に砥粒が分散されたメッキ層が設けられている構造を有する。この砥粒は、例えば、炭化珪素、ｃＢＮ、ダイヤモンド又は金属酸化物微粒子等の材料で形成されている。

また、ドレス部２８は、研磨工具１０の研磨面１０ａより径が小さい円状の上面を有する。そして、平面視において、ドレス部２８の上面の中心と、研磨面１０ａの中心とを通る直線がＸ軸方向に平行になるようにドレッシングユニット２２が配置されている。

さらに、ドレッシングユニット２２は、昇降機構（不図示）に連結されている。昇降機構は、Ｚ軸方向に沿ってドレッシングユニット２２を移動させることが可能であり、例えば、ロッドシリンダを含んで構成されている。

また、ドレッシングユニット２２の近傍には、排気ダクト３０が配置されている。排気ダクト３０の一端（吸気口）３０ａはドレス部２８に向いており、また、その他端はファン等の排気ユニット（不図示）に連結されている。

図４は、研磨装置２において研磨工具１０の研磨面１０ａをドレッシングする際の研磨面１０ａ等を模式的に示す図である。具体的には、研磨面１０ａをドレッシングする際には、まず、研磨面１０ａがＺ軸方向においてドレス部２８の上面と重なるようにＸ軸移動機構が研磨ユニット４をＸ軸方向に沿って移動させる。

次いで、研磨工具１０が、例えば、平面視において反時計回りに回転するように回転駆動源が回転支持軸６を回転させる。次いで、研磨工具１０を回転させたまま、研磨面１０ａがドレス部２８の上面と接するように、Ｚ軸移動機構が研磨ユニット４を下降させ、かつ／又は、昇降機構がドレッシングユニット２２を上昇させる。

これにより、ドレス部２８の上面と接触する研磨面１０ａの円環状の領域がドレッシングされる。さらに、研磨面１０ａとドレス部２８の上面とを接触させたまま、Ｘ軸移動機構が研磨ユニット４をＸ軸方向に沿って移動させることで、研磨面１０ａの全てがドレッシングされる。

ここで、研磨装置２においては、排気ダクト３０の吸気口３０ａがドレス部２８に向いている。これにより、研磨工具１０の研磨面１０ａのドレッシングによって飛散する粉塵が排気ダクト３０を介して排気される。その結果、この粉塵の研磨装置２の壁面等への付着が抑制される。

さらに、排気ダクト３０を介してドレッシングによって飛散する粉塵を排気するためには、ドレス部２８の上面と研磨面１０ａとが接触する位置からみて、排気ダクト３０の吸気口３０ａがドレッシングによって生じた粉塵が飛散する方向に配置されていることが好ましい。

具体的には、吸気口３０ａは、図４に示される仮想円３２の円周に位置するドレス部２８を通る接線と重なり、かつ、ドレス部２８からみて研磨工具１０が回転する方向の側に配置されていることが好ましい。なお、仮想円３２は、平面視において、研磨面１０ａの中心Ｃ１とドレス部２８の上面に含まれる点（例えば、その中心Ｃ２）との間隔を半径とし、研磨面１０ａの中心Ｃ１を中心とする円である。

換言すると、平面視において、研磨面１０ａの中心Ｃ１とドレス部２８（例えば、その上面の中心Ｃ２）とを通る直線Ｌ１は、ドレス部２８（例えば、その上面の中心Ｃ２）と吸気口３０ａ（例えば、その中心Ｃ３）とを通る直線Ｌ２に概ね直交し、かつ、研磨工具１０は、研磨面１０ａをドレッシングする際にドレス部２８の上面と研磨面１０ａとが接触する位置からみて、吸気口３０ａに向かって回転することが好ましい。

また、排気ダクト３０を介してドレッシングによって飛散する粉塵を排気するためには、ドレス部２８と排気ダクト３０の吸気口３０ａとの間隔が短いことが好ましい。例えば、この間隔は、研磨面１０ａの直径より短いことが好ましく、その半径より短いことが好ましく、その直径の１／３倍より短いことが最も好ましい。

その他、上述した実施形態及び変形例にかかる構造及び方法等は、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。

１１ ：被加工物 （１１ａ：表面、１１ｂ：裏面）
１３ ：分割予定ライン
１５ ：デバイス
１７ ：ノッチ
１９ ：保護部材
２ ：研磨装置
４ ：研磨ユニット
６ ：回転支持軸
８ ：マウント
１０ ：研磨工具 （１０ａ：研磨面）
１２ ：支持部材
１４ ：研磨部
１６ ：チャックテーブル （１６ａ：保持面）
１８ ：枠体
２０ ：ポーラス板
２２ ：ドレッシングユニット
２４ ：台座
２６ ：支持部材
２８ ：ドレス部
３０ ：排気ダクト （３０ａ：吸気口）
３２ ：仮想円

Claims (2)

1. 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該被加工物に接触して乾式で該被加工物を研磨する研磨面を有する研磨工具と、
   鉛直方向に平行な回転軸で該研磨工具を回転可能に支持する回転支持軸と、
   該研磨工具および該回転支持軸を該鉛直方向に移動させる鉛直移動機構と、
   該研磨工具の該研磨面に上面が接触して該研磨面をドレッシングするドレス部と、
   吸気口が該ドレス部に向いた排気ダクトと、
   を備えることを特徴とする研磨装置。
2. 平面視において、円状の該研磨面の中心と該ドレス部とを通る直線は、該ドレス部と該吸気口とを通る直線に概ね直交し、
   該研磨工具は、該研磨面をドレッシングする際に該ドレス部の上面と該研磨面とが接触する位置からみて、該吸気口に向かって回転することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。

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