JP4307411B2 - 研磨パッド貼り付け方法及びワークの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、上研磨定盤と下研磨定盤の各々に研磨パッドを貼り付け、上下の研磨定盤でワークを挟み、研磨剤を供給しつつ研磨パッドに摺接して研磨する両面研磨機の研磨パッド貼り付け方法及びワークの製造方法に関するものである。

シリコンウエーハ等のワークを製造する際の研磨工程において、両面研磨装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。この両面研磨装置は、研磨対象物であるワークをキャリアに保持し、研磨パッドを貼り付けた上研磨定盤と下研磨定盤でワークを挟み、研磨剤を供給しつつ研磨パッドに摺接して研磨するものである。

研磨定盤に研磨パッドを貼り付ける際には、貼り付け後に研磨定盤と研磨パッドの間のエアーを抜くために、研磨パッドを圧着する作業を行う。従来、この圧着作業は、上研磨定盤を降下し、その自重により荷重したり、又は貼り付け用のへらを用いて、作業者が手で荷重したりすることにより行っていた。

しかし、定盤の自重では研磨パッドに高い圧力の荷重をかけることができないため、研磨パッド貼り付けのための両面テープと研磨定盤との間にエアーだまりが残ってしまう。また、貼り付け用へらで荷重をかけて圧着しても、人の力ではエアーが抜けきらない。また、両面研磨機の場合、上向きにこの作業を行わなければならないので力を入れづらい。そして、このエアーだまりがある状態でワークの研磨を行うとエアーだまりがクッションの役目を果たしてしまう。そのため、研磨パッドの特性（特に硬度）が変わってしまい、ワークの平坦度が劣化し、また外周ダレが発生する。

一方、片面研磨装置においては、研磨パッドを回転ローラーで押圧する技術が開示されている（特許文献２参照）。これは、ワークを取り付けるプレッシャープレートに回転ローラーを取り付け、該回転ローラーにより研磨パッドを押圧して、ベースプレートと研磨パッドとの間に空気がはいるのを防止するものである。

特開２００３−２８５２６２号公報 特開平１１−３２０３８７号公報

本発明は、研磨定盤と研磨パッドの間のエアーだまりの残留を防止しながら効率的に研磨パッドの圧着ができ、ワークの平坦度の劣化や外周ダレの発生を防ぐことができる両面研磨装置の研磨パッドの貼り付け方法及びワークの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明は、上研磨定盤と下研磨定盤の各々に研磨パッドを貼り付け、前記上下の研磨定盤でワークを挟み、研磨剤を供給しつつ前記研磨パッドに摺接して研磨する両面研磨機の研磨パッド貼り付け方法において、前記上下の研磨定盤に前記研磨パッドを両面テープを介して貼り付けた後に、ローラーを前記上下の研磨定盤の間に挟み、前記上下の研磨定盤を回転させて前記ローラーを回転させることにより、前記上下の定盤に貼り付けた研磨パッドを同時に圧着することを特徴とする研磨パッド貼り付け方法を提供する。

このように、上下の研磨定盤に研磨パッドを両面テープを介して貼り付けた後に、ローラーを上下の研磨定盤の間に挟み、上下の研磨定盤を回転させてローラーを回転させることにより、上下の定盤に貼り付けた研磨パッドを同時に圧着すれば、特別な機構を必要とせず、上下の定盤の研磨パッドを短時間で効率的に高圧で圧着でき、エアーだまりの残留を防止できる。

この場合、前記両面テープに複数の貫通穴を開けた後に、前記上下の研磨定盤に前記研磨パッドを貼り付けることが好ましい。
このように、両面テープに複数の貫通穴を開けた後に、上下の研磨定盤に研磨パッドを貼り付ければ、圧着の際にエアーが貫通穴から効率的に抜けるので、より好適にエアーだまりの残留を防止できる。

また、互いに等角度に配置した複数のローラーを用いることが好ましい。
このように、互いに等角度に配置した複数のローラーを用いれば、研磨定盤全面に均等に荷重をかけることができ、偏荷重による定盤変形を確実に抑制することができる。

また、前記上研磨定盤と下研磨定盤とを反対方向に回転させることが好ましい。
このように、上研磨定盤と下研磨定盤とを反対方向に回転させれば、効率的に、ムラなくエアーを抜きながら研磨パッドを圧着できる。

また、前記両面研磨機に前記ローラーを保持する溝を設けたキャリアを取り付け、該キャリアの保持溝に前記ローラーを保持して回転させることができる。
このように、両面研磨機にローラーを保持する溝を設けたキャリアを取り付け、該キャリアの保持溝にローラーを保持して回転させれば、ローラーが常に適切な位置を保ったまま回転するので、より確実にエアーが抜け、エアーだまりの残留を防止できる。

また、本発明は、上記のいずれかの方法により上下の研磨定盤に研磨パッドを貼り付け、前記上下の研磨定盤でワークを挟み、研磨剤を供給しつつ前記研磨パッドに摺接して研磨することを特徴とするワークの製造方法を提供する。
このように、上記のいずれかの方法により上下の研磨定盤に研磨パッドを貼り付け、従来と同様にワークを研磨すれば、平坦度が高く、外周ダレのないワークを製造できる。

本発明に従い、上下の研磨定盤に前記研磨パッドを両面テープを介して貼り付けた後に、ローラーを上下の研磨定盤の間に挟み、上下の研磨定盤を回転させてローラーを回転させることにより、上下の定盤に貼り付けた研磨パッドを同時に圧着すれば、特別な機構を必要とせず、上下の定盤の研磨パッドを効率的に高圧で圧着でき、エアーだまりの残留を防止できる。
そして、本発明に従う方法でワークを研磨すれば、平坦度が高く、外周ダレのないワークを製造できる。

以下、本発明について詳述する。
前述のように、従来の研磨パッドの貼り付け方法では、研磨パッドの圧着に作業時間がかかるうえに、研磨定盤と研磨パッドの間にエアーだまりが残留し、このような研磨パッドでウエーハの両面研磨を行った場合にはウエーハの平坦度が劣化し、また外周ダレが発生していた。

また、片面研磨装置において研磨パッドを回転ローラーで押圧する技術については、片面研磨装置にしか適用できず、またプレッシャープレートに回転ローラーを取り付ける機構を別途用意しなければならなかった。

本発明者らは、ローラーを前記上下の研磨定盤の間に挟み、上下の研磨定盤を回転させてローラーを回転させることにより、特別な機構を必要とせずに、上下の定盤に貼り付けた研磨パッドを上下同時に効率的に高圧で圧着でき、エアーだまりの残留を防止でき、ウエーハの平坦度の劣化や外周ダレを防止できることに想到し、本発明を完成させた。

以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明に従う研磨パッド貼り付け方法を説明するための概略説明図である。
まず、両面研磨装置の上下の研磨定盤１，２に研磨パッド３を両面テープ４を介して貼り付ける（図１（ａ））。この両面研磨装置は特に限定されないが、例えば特許第３６１３３４５号公報に開示されたものを用いることもできる。

この場合、両面テープ４に複数の貫通穴５を開けた後に、上下の研磨定盤に研磨パッドを貼り付けることが好ましい。このようにすれば、圧着の際にエアーが貫通穴から効率的に抜けるので、より好適にエアーだまりの残留を防止できる。

貫通穴は、例えば次のようにして開けることができる。まず、プラスチック板等を下敷きにして、その上に両面テープ付きの研磨パッドを両面テープ側を上にして置く。このとき両面テープには保護紙が貼られている。次に、両面テープの保護紙の上から、表面に多数の針を備えた穴あけ治具を、針の面を下にして研磨パッドに押し付ける。この操作を繰り返し、穴の間隔が密になるように研磨パッド面全体に貫通穴を開ける。

パッド面全体に満遍なく穴が開けられたら、両面テープの保護紙を剥がし両面テープを介して研磨パッドを上下の研磨定盤に貼り付け、研磨パッド表面を馴染ませる。このとき、研磨パッドと研磨定盤の間にエアーだまりが発生する。

次に、ローラー６を下研磨定盤２の上に置き、上研磨定盤１を降下し、ローラー６を上下の研磨定盤に挟む（図１（ｂ））。ローラー６は、例えば直径１５ｍｍ程度のもので、長さは例えば研磨パッドの半径と同程度のものとできるが、特に限定されない。また、ローラーの長さ方向が研磨パッドの動径方向と一致するように配置するのが好ましい。このようにローラーを挟むことにより、ローラーに荷重がかかるが、このとき押し付け圧力は５００〜７０００ｇ／ｃｍ^２であり、従来の定盤の自重による押し付け圧力である１３３ｇ／ｃｍ^２に比べて格段に高い押し付け圧力で圧着することができる。これは、ローラーを使用することによってローラー部に荷重が集中する為に、押し付け圧力が向上するものと思われる。ローラーの材質については、このような荷重により破損や変形をしないものであれば特に限定されない。
また、複数のローラーを用い、これらを互いに等角度に配置してもよい。例えばローラーを３本用い、これらを１２０°の等角度で配置することができる。

そして、上下の研磨定盤を回転させてローラーを回転させることにより、上下の定盤に貼り付けた研磨パッドを同時に圧着する（図１（ｃ））。前述のように高い圧力でローラーが押し付けられているため、ローラーが回転することによってエアーだまりが確実に搾り出され、エアーだまりの残留を防止できる。しかも、上下の研磨パッドを同時に圧着できるので効率的である。このようにして、上下の研磨パッドを同時に高圧で圧着するので、効率的に圧着ができ、作業時間を大幅に削減できる。

このとき、前述のように両面テープに複数の貫通穴を開けていれば、圧着の際にエアーが効率的に抜けるので、より好適にエアーだまりの残留を防止できる。
また、前述のように互いに等角度に配置した複数のローラーを用いれば、定盤全面に均等に荷重をかけることができ、偏荷重による定盤変形等の問題を確実に抑制することができる。

また、ローラーを回転させることができれば、上下の研磨定盤の回転方向、回転速度等は特に限定されないが、上下の研磨定盤を反対方向に回転させれば、効率的に、ムラなくエアーを抜きながら研磨パッドを圧着できる。

なお、本発明では、ローラーを上下の研磨定盤に挟んで回転させるだけで容易に高圧力の圧着ができるものであるが、両面研磨機にローラーを保持する溝を設けたキャリアを取り付け、該キャリアの保持溝にローラーを保持して回転させることもできる。このようにすれば、ローラーが常に適切な位置を保ったまま回転するので、より確実にエアーを抜くことができる。すなわち、最初にローラーを挟む際の設置位置等によっては、研磨定盤を回転させたときにローラーの位置がずれる等により、荷重が適切にかからない場合があるが、このような保持溝にローラーを保持して回転させることにより、ローラーは常に適切な位置を保つことができる。

このキャリアは従来のワークを保持するキャリヤを利用して用意することができる。図２はそのようなキャリアの一例を示す概略図である。このキャリア７は、従来のワーク保持用キャリアと同様の円板状のものに、ローラー６を保持するための保持溝８を設けたものである。

保持溝の長さや幅は、ローラーの長さや直径よりやや大きく、キャリアの偏心した中心から放射状に形成されている。また、溝の両端はローラーが回転しやすい形状に加工されている。
キャリアを使用する際には、例えば上下の定盤に研磨パッドを貼り付けた後、キャリアを下研磨定盤の上方に取り付ける。そして、取り付けたキャリアの保持溝の中にローラーをセットする。キャリアの取り付けは、例えば従来のワーク保持用キャリアを取り付けるためのキャリアホルダ９を利用して行うことができる。図３はキャリアを使用した状態の一例を示す概略図である。

そして、以上のような貼り付け方法により上下の研磨定盤に研磨パッドを貼り付け、従来の方法と同様に、上下の研磨定盤でワークを挟み、研磨剤を供給しつつ研磨パッドに摺接して研磨すれば、平坦度が高く、外周ダレのないワークを製造できる。

以下、本発明の実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１〜９、比較例１〜２）
まず、両面テープ付き研磨パッドを用意し、前述の方法で穴あけ冶具により両面テープに多数の貫通穴を開けた。次に、従来の両面研磨機の上下の研磨定盤に研磨パッドを両面テープを介して貼り付けた。次に、図２のようなキャリアを両面研磨機に取り付け、その保持溝に直径１５ｍｍ、長さ４６５ｍｍのローラーを３本セットした。次に、上研磨定盤を降下してローラーを上下の研磨定盤の間に挟み、上下の研磨定盤を１ｒｐｍの回転速度で反対方向に回転させてローラーを回転させ、研磨パッドを同時に圧着した。この作業は２０分間で終了した。このようにして研磨パッドを貼り付けた両面研磨機を用いて直径３００ｍｍのシリコンウエーハを８バッチ（４０枚）両面研磨した（実施例１〜８）。
また、両面テープに貫通穴を開けない以外は実施例１〜８と同様の方法で研磨パッドの貼り付け、圧着を行い、このようにして研磨パッドを貼り付けた両面研磨機を用いて直径３００ｍｍのシリコンウエーハを１バッチ（５枚）両面研磨した（実施例９）。

一方、両面テープ付き研磨パッドを用意し、従来の両面研磨機の上下の研磨定盤に研磨パッドを両面テープを介して貼り付けた。次に、上研磨定盤を降下して研磨定盤の自重により研磨パッドを圧着した。この作業は２〜３時間かかって終了した。このようにして研磨パッドを貼り付けた両面研磨機を用いて直径３００ｍｍのシリコンウエーハを２バッチ（１０枚）両面研磨した（比較例１〜２）。

このようにして両面研磨したシリコンウエーハの各バッチから１枚を選択し、ウエーハの平坦度を示す指標であるＳＦＱＲｍａｘ（ｓｉｔｅ ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ ｒａｎｇｅ）を測定し、さらに実施例１と比較例１のウエーハについては、ＧＢＩＲ（ｇｌｏｂａｌ ｂａｃｋｓｉｄｅ ｉｄｅａｌ ｒａｎｇｅ）とＰ−Ｖ値も測定した。

なお、ＳＦＱＲとは、ウエーハ裏面を平面に矯正した状態で、設定されたサイト内でデータを最小二乗法にて算出したサイト内平面を基準平面とし、各サイト毎のこの平面からの最大、最小の位置変位の差を示し、ＳＦＱＲｍａｘは、各サイト毎のその差のうち最大のものを指す。また、ＧＢＩＲとは、ウエーハ裏面を平面に矯正した状態で、ウエーハ面内に一つの基準面を持ち、この基準面に対する最大、最小の位置変位の差を示す。

図４は実施例１〜８、比較例１〜２のＳＦＱＲｍａｘの測定結果を示すグラフである。比較例１、２ではＳＦＱＲｍａｘが０．１４μｍ以上であったが、実施例１〜８では約０．１μｍ以下であり、ウエーハの平坦度が改善した。なお、実施例９ではＳＦＱＲｍａｘは約０．１２μｍであった。

図５はシリコンウエーハの表面形状、ＧＢＩＲ値、Ｐ−Ｖ値を示す図であり、（ａ）は比較例１、（ｂ）は実施例１のものを示す。比較例１ではウエーハに外周ダレが発生しており、ＧＢＩＲ値、Ｐ−Ｖ値とも高かったが、実施例１では外周ダレが防止されており、ＧＢＩＲ値、Ｐ−Ｖ値がともに改善した。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明に従う研磨パッド貼り付け方法を説明するための概略説明図である。 本発明で用いるキャリアの一例を示す概略図である。 キャリアを使用した状態の一例を示す概略図である。 実施例１〜８、比較例１〜２のＳＦＱＲｍａｘの測定結果を示すグラフである。 シリコンウエーハの表面形状、ＧＢＩＲ値、Ｐ−Ｖ値を示す図であり、（ａ）は比較例１、（ｂ）は実施例１のものを示す。

符号の説明

１…上研磨定盤、 ２…下研磨定盤、 ３…研磨パッド、 ４…両面テープ、
５…貫通穴、 ６…ローラー、 ７…キャリア、 ８…保持溝、
９…キャリアホルダ。

Claims (5)

1. 上研磨定盤と下研磨定盤の各々に研磨パッドを貼り付け、前記上下の研磨定盤でワークを挟み、研磨剤を供給しつつ前記研磨パッドに摺接して研磨する両面研磨機の研磨パッド貼り付け方法において、前記上下の研磨定盤に前記研磨パッドを両面テープを介して貼り付けた後に、ローラーを前記上下の研磨定盤の間に挟み、前記上研磨定盤と下研磨定盤とを反対方向に回転させて前記ローラーを回転させることにより、前記上下の定盤に貼り付けた研磨パッドを同時に圧着することを特徴とする研磨パッド貼り付け方法。
2. 請求項１に記載の研磨パッド貼り付け方法において、前記両面テープに複数の貫通穴を開けた後に、前記上下の研磨定盤に前記研磨パッドを貼り付けることを特徴とする研磨パッド貼り付け方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の研磨パッド貼り付け方法において、互いに等角度に配置した複数のローラーを用いることを特徴とする研磨パッド貼り付け方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の研磨パッド貼り付け方法において、前記両面研磨機に前記ローラーを保持する溝を設けたキャリアを取り付け、該キャリアの保持溝に前記ローラーを保持して回転させることを特徴とする研磨パッド貼り付け方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の方法により上下の研磨定盤に研磨パッドを貼り付け、前記上下の研磨定盤でワークを挟み、研磨剤を供給しつつ前記研磨パッドに摺接して研磨することを特徴とするワークの製造方法。

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