JP4631021B2

JP4631021B2 - 研磨装置

Info

Publication number: JP4631021B2
Application number: JP2004070486A
Authority: JP
Inventors: 真治保田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: JP2005260038A

Description

本発明は、乾式にてウェーハを研磨する研磨装置及び研磨方法に関するものである。

表面側に複数の回路が形成された半導体ウェーハは、電子機器の小型化及び軽量化を図るために、その裏面が研削され、例えば厚みが１００μｍ以下のように薄く形成された後に個々の半導体チップに分割され、各種の電子機器に利用される。

しかし、半導体ウェーハの裏面を研削すると、当該裏面にマイクロクラック等の研削ひずみが形成され、半導体チップの抗折強度を著しく低下させるという問題がある。

そこで、本出願人は、半導体ウェーハの裏面から研削ひずみを除去するために、シリカ、アルミナ、ホルステライト、ＣＢＮ、ダイヤモンド、窒化珪素、炭化珪素、炭化硼素、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化セリウム、酸化クロム、酸化錫、酸化チタン等の砥粒をフェルトに混入させてニカワ等のボンド剤で固めた研磨砥石を開発し、更にその研磨砥石を用いて半導体ウェーハの研削面を乾式にて研磨する研磨装置を開発した。この研磨装置は、ウェーハを支持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハを乾式にて研磨する研磨砥石を備えた研磨手段とを備え、回転する研磨砥石が研磨送りされてウェーハに接触することにより、研磨が行われるものである（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

かかる研磨は乾式にて行われるため、研磨砥石とウェーハとの間の摩擦熱によって面焼けが生じるという問題がある。この問題を解決するために、研磨中にチャックテーブルの温度を計測し、その温度によって研磨送りを制御する技術も開示されている（例えば特許文献３参照）。

特開２０００−３４３４４０号公報特開２００２−２８３２４３号公報特開２００３−７１７１４号公報

しかしながら、ウェーハの表面には、チャックテーブルに保持されている際の回路保護のために、塩化ビニール等からなる保護テープが貼着されているため、研磨砥石がウェーハの裏面を研磨することにより発生する研磨熱によって保護テープが溶融してウェーハに強固に付着し、後に保護テープの剥離が困難になるという問題がある。

また、ウェーハの表面に保護テープが貼着されているために、チャックテーブルには研磨熱が伝わりにくく、チャックテーブルの温度を計測して研磨送りを制御するのでは不十分であり、保護テープの溶融を完全に回避するのは困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハの一方の面に貼着された保護テープが溶融して剥離できなくなるのを防止することにある。

本発明は、ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハを乾式にて研磨する研磨砥石を備えた研磨手段と、研磨手段を研磨送りする送り手段とを少なくとも備えた研磨装置であり、研磨砥石の研磨面の温度を計測する放射温度計と、放射温度計の検出端面に向けてエアーを噴出するエアーノズルが配設され、ウェーハの研磨時に研磨砥石の研磨面の一部がウェーハに作用して研磨が行われ、ウェーハに対面しない研磨面の一部は該放射温度計の直上に位置付けられており、放射温度計の検出端面が研磨砥石の研磨面に対面して研磨砥石から放射される熱を放射温度計において逐次計測し、放射温度計が出力する温度を記憶する計測温度記憶部と、研磨面の許容温度を記憶する許容温度記憶部と、計測温度記憶部に記憶された温度と許容温度記憶部に記憶された許容温度とを比較する温度比較部と、温度比較部における比較結果に基づいて送り手段を制御する送り手段制御部とが含まれる。

本発明の研磨装置では、研磨砥石の研磨面の温度を計測する放射温度計が配設され、この放射温度計の検出端面が研磨砥石の研磨面に対面する構成としたため、研磨砥石に接触することなく研磨面の温度を計測することができる。

また、放射温度計の検出端面にエアーを噴出するエアーノズルが配設されていると、検出端面に付着した異物を除去することができるため、温度計測を正確に行うことができる。

更に、放射温度計が出力する温度を記憶する温度記憶部と、研磨面の許容温度を記憶する許容温度記憶部と、温度記憶部に記憶された温度と許容温度記憶部に記憶された許容温度とを比較する温度比較部と、温度比較部における比較結果に基づいて送り手段を制御する送り手段制御部とを備えているため、温度比較部による比較結果に基づき送り手段制御部が送り手段を制御することにより、研磨面の温度を自在に調整することができる。

また、チャックテーブルを回転させると共に研磨砥石を回転させて、少なくともウェーハの回転中心と研磨砥石の研磨面の外周部とが接触するようにウェーハを研磨すると共に、研磨面のうち、ウェーハと対面しない部分に、放射温度計の検出端面を対面させ、放射温度計を用いて研磨面の温度を計測し、計測した温度が許容値を超えないように該送り手段を制御することにより、研磨面の温度を許容値より低くすることができるため、ウェーハの裏面に貼着された保護テープの溶融を防止することができる。

図１に示す研磨装置１は、本発明の研磨装置の一例を示したものであり、ウェーハＷを保持するチャックテーブル２と、チャックテーブル２に保持されたウェーハを研磨する研磨手段３と、研磨手段３を研磨送りする送り手段４と、研磨条件等を入力するオペレーションパネル５と、送り手段４を制御する送り手段制御部６とを備えている。

チャックテーブル２は、移動基台２０によって回転可能に支持されており、移動基台２０がジャバラ２１の伸縮を伴って水平方向に移動するのに伴い、チャックテーブル２も同方向に移動する構成となっている。チャックテーブル２に保持されたウェーハＷを研磨する際には、移動基台２０がジャバラ２１の伸縮を伴って移動し、ウェーハＷを研磨手段３の直下に位置付ける。

研磨手段３には、垂直方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０の下端に形成されたマウンタ３１と、マウンタ３１に固定された研磨ホイール３２とを備えており、研磨ホイール３２の下面には研磨砥石３３が固着されている。研磨砥石３３は、シリカ、アルミナ、ホルステライト、ＣＢＮ、ダイヤモンド、窒化珪素、炭化珪素、炭化硼素、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニア、酸化セリウム、酸化クロム、酸化錫、酸化チタン等の砥粒をフェルトの混入させてニカワ等のボンド剤で固めて構成される。

送り手段４は、垂直方向に配設されたガイドレール４０及びボールネジ４１と、ボールネジ４１に連結された駆動源４２と、ガイドレール４０に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ４１に螺合した昇降板４３とから構成されており、駆動源４２には送り手段制御部６が接続され、昇降板４３には研磨手段３が固定されている。昇降板４３は、送り手段制御部６による制御のもとで駆動源４２に駆動されてボールネジ４１が回動するのに伴いガイドレール４０にガイドされて昇降し、これに伴い研磨手段３も昇降する構成となっている。

移動基台２０においては、チャックテーブル２の近傍に放射温度計７が配設されている。放射温度計７は、検出端面７０を有し、温度計測の対象物に触れずに温度を計測できる非接触型の温度計センサであり、例えばオムロン株式会社の形ＥＳ１シリーズ、株式会社チノーのＩＲ−ＦＡシリーズ等を用いることができる。

図１の例では、放射温度計７の近傍にエアーノズル８が配設されている。エアーノズル８のエアー噴出口８０は放射温度計７の検出端面７０の方に向いており、検出端面７０に対してエアーを噴出して異物を除去することができる。

図２に示すように、放射温度計７は計測温度記憶部９０に接続されており、計測した温度が放射温度計７から出力されて計測温度記憶部９０に記憶される。一方、この研磨装置１には、研磨砥石３３の研磨面３３ａの温度の許容値を記憶する許容温度記憶部９１も備えている。この許容温度は、研磨砥石３３とウェーハＷとの接触による摩擦熱に起因する保護テープＴの溶融が生じないと考えられる温度であり、例えばオペレーションパネル５から入力することにより許容温度記憶部９１に記憶させることができる。この許容温度に一定の幅を持たせた場合（例えば５０゜Ｃ〜７０゜Ｃ）は、許容温度の最低値が、所要の研磨効率を確保できる温度とする。

計測温度記憶部９０と許容温度記憶部９１には温度比較部９２が接続されている。温度比較部９２においては、計測温度記憶部９０に記憶された実際の温度の計測値と許容温度記憶部９１に記憶された許容温度の値とを比較し、その大小関係を求めることができる。

温度比較部９２は送り手段制御部６に接続されており、温度比較部９２が比較結果の情報を送り手段制御部６に転送し、送り手段制御部６ではその情報に基づいて、図１に示した送り手段４を制御することができる。

図２に示すように、例えばウェーハＷの裏面Ｗ１の研削時には、表面Ｗ２に塩化ビニール等からなる回路保護用の保護テープＴが貼着され、保護テープＴが貼着された表面Ｗ２側がチャックテーブル２に保持される。そして、チャックテーブル２が回転すると共に、研磨砥石３３が回転しながら研磨手段３が下降し、研磨砥石３３がウェーハＷの裏面Ｗ１が研磨される。このとき、研磨砥石３３においては、研磨面３３ａの全面がウェーハＷに作用するのではなく、研磨面３３ａの一部がウェーハＷの裏面Ｗ１に作用して研磨が行われ、裏面Ｗ１に対面しない部分の一部は、放射温度計７の直上に位置付けられる。そして、放射温度計７の検出端面７０が研磨砥石３３の研磨面３３ａに対面する。

図３に示すように、ウェーハＷの研磨中は、研磨砥石３３から放射される熱を放射温度計７において逐次計測し（ステップＳ１）、計測した温度（計測値）を計測温度記憶部９０に記憶させる（ステップＳ２）。

そして、温度比較部９２において、計測温度記憶部９０に記憶させた計測値と、予め許容温度記憶部９１に記憶された許容値とを比較する（ステップＳ３）。計測値が許容値の範囲内（例えば５０゜Ｃ〜７０゜Ｃ）であれば、保護テープＴが溶融するおそれがないと判断し、そのままの状態で研磨を続行する。

計測値が許容値を超えている場合（例えば７０゜Ｃを超えている場合）は、保護テープＴが溶融しているか、溶融のおそれが高いと考えられるため、送り手段制御部６によって送り手段４を制御して研磨手段３を上昇させ、研磨砥石３３とウェーハＷとの摩擦による研磨熱を低下させる（ステップＳ４）。

一方、計測値が許容値を下回る場合（例えば５０゜Ｃを下回る場合）は、保護テープＴの溶融のおそれはないものの、研磨効率が低いと考えられるため、送り手段制御部６によって送り手段４を制御して研磨手段３を下降させ、研磨砥石３３によるウェーハＷに対する押圧力を高まることにより、研磨効率の向上を図ることができる（ステップＳ５）。

このように、研磨中は、計測値と許容値とを常に比較し、計測値の方が大きい場合は研磨熱が低下するように対応することにより、研磨熱に起因する保護テープＴの溶融を防止することができる。従って、ウェーハの表面に保護テープが付着して剥離が困難になるという問題が生じない。

また、計測値が許容値より低い場合は、研磨砥石の押圧力を高めることにより、研磨効率を向上させることができる。

本発明は、研磨時にウェーハに貼着される保護テープの溶融を防止して研磨後の剥離を容易に行うことができるため、品質の高いウェーハを効率良く製造するのに利用することができる。

本発明に係る研磨装置の一例を示す斜視図である。ウェーハを研磨する様子を示す正面図である。本発明に係るウェーハの研磨方法の一例を示すフローチャートである。

１：研磨装置
２：チャックテーブル
２０：移動基台２１：ジャバラ
３：研磨手段
３０：スピンドル３１：マウンタ３２：研磨ホイール３３：研磨砥石
４：送り手段
４０：ガイドレール４１：ボールネジ４２：駆動源４３：昇降板
５：オペレーションパネル
６：送り手段制御部
７：放射温度計
７０：検出端面
８：エアーノズル
９０：計測温度記憶部９１：許容温度記憶部９２：温度比較部

Claims

ウェーハを保持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ウェーハを乾式にて研磨する研磨砥石を備えた研磨手段と、該研磨手段を研磨送りする送り手段とを少なくとも備えた研磨装置であって、
該研磨砥石の研磨面の温度を計測する放射温度計と、該放射温度計の検出端面に向けてエアーを噴出するエアーノズルが配設され、
ウェーハの研磨時に該研磨砥石の研磨面の一部がウェーハに作用して研磨が行われ、ウェーハに対面しない該研磨面の一部は該放射温度計の直上に位置付けられており、
該放射温度計の該検出端面が該研磨砥石の研磨面に対面して該研磨砥石から放射される熱を該放射温度計において逐次計測し、
該放射温度計が出力する温度を記憶する計測温度記憶部と、該研磨面の許容温度を記憶する許容温度記憶部と、該計測温度記憶部に記憶された温度と該許容温度記憶部に記憶された許容温度とを比較する温度比較部と、該温度比較部における比較結果に基づいて該送り手段を制御する送り手段制御部とが含まれる研磨装置。