JP6949424B2 - 研磨パッド - Google Patents

Description

本発明は、研磨装置に装着される研磨パッドに関する。

携帯電話やコンピュータ等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造工程では、まず、半導体でなるウェーハの表面にＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ(Large Scale Integration)等の複数のデバイスを形成する。次に、該ウェーハを裏面側から研削して所定の厚みに薄化し、デバイス毎に該ウェーハを分割して個々のデバイスチップを形成する。

該ウェーハの研削は、研削装置で実施される。該研削装置は、ウェーハを保持する保持テーブルと、該ウェーハを研削する研削ユニットと、を有し、該研削ユニットは、スピンドルと、該スピンドルの下端に装着された研削ホイールと、を備える。該研削ホイールは、該ウェーハに接触して該ウェーハを研削する研削砥石を含む。ウェーハの研削には、比較的大きい砥粒を有する研削砥石を含む粗研削用研削ユニットと、比較的小さい砥粒を有する研削砥石を含む仕上げ研削用研削ユニットと、を有する研削装置が使用される場合がある（特許文献１参照）。

該ウェーハの裏面側を研削すると、被研削面には微小な凹凸形状が形成される傾向にある。そこで、研削を実施した後、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法によって該ウェーハの裏面を研磨して、該微小な凹凸を除去することが知られている（特許文献２参照）。

ウェーハ等の被加工物を研磨する研磨装置は、該被加工物を保持する保持テーブルと、該被加工物を研磨する研磨パッドと、を備える。該研磨パッドの直径は該ウェーハの直径よりも大きく、該ウェーハの研磨時には該保持テーブルに保持された該ウェーハの被加工面の全面を覆うように該研磨パッドを配設する。そして、該研磨パッドと、該ウェーハを保持する保持テーブルと、を互いに平行なそれぞれの回転軸を中心に回転させ、該研磨パッドを該ウェーハに当接させると該ウェーハが研磨される。

研磨パッドの中央部には、該研磨パッドを厚さ方向に貫く研磨液供給路が形成されており、ウェーハの研磨時には該研磨液供給路を通じて研磨液を該ウェーハに供給する。該研磨液は、例えば、砥粒が分散された薬液（スラリー）である。被加工物の研磨の際には該研磨液は、化学的及び機械的に作用して研磨に寄与するだけでなく、研磨により生じた研磨屑の排出にも寄与する。したがって、該研磨液を被加工面の全体に適切に供給する必要があり、そのために、例えば、研磨パッドの研磨面には溝が形成される。

特開２０００−２８８８８１号公報 特開平８−９９２６５号公報

例えば、直径２００ｍｍや直径３００ｍｍのような比較的径の大きい被加工物を研磨するように該研磨パッドを該被加工物に当接させる場合、該研磨パッドの該研磨液供給路の下端は該被加工物により塞がれるため、該研磨液は該研磨液供給路内に留まる。研磨時には、該溝が形成された研磨パッドと、該保持テーブルに保持された被加工物と、を当接させながら互いに平行なそれぞれの軸の周りに回転させる。すると、該研磨液は、該研磨パッドと、被加工面と、の間に適切に供給される。

その一方で、比較的径の小さい被加工物、特に、該研磨パッドの半径よりも小さい径の被加工物を研磨する場合、該被加工物の全面を覆うように該研磨パッドを配設しても、該研磨液供給路の下端が該被加工物により塞がれない場合がある。すると、該研磨液供給路に研磨液を供給しても、該研磨液の大部分が流出するため、研磨面に形成された溝を通して該被加工物の被加工面に適切に該研磨液を供給できない。該研磨液を適切に供給できなければ、該被加工物の研磨を適切に実施できない。

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、研磨パッドと、被加工物と、の間に研磨液を適切に供給できる研磨パッドを提供することである。

本発明の一態様によると、被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を研磨する研磨ユニットと、を備える研磨装置の該研磨ユニットに装着される円板状の研磨パッドであって、基材層と、該被加工物に接触する研磨層と、該基材層及び該研磨層に形成され中央部を厚さ方向に貫く研磨液供給路と、該研磨層の該被加工物に接触する面に形成され該研磨液供給路に達する溝と、該厚さ方向に貫通する複数の孔を有し、該研磨液供給路を塞ぐように配設された栓状部材と、を具備することを特徴とする研磨パッドが提供される。好ましくは、該研磨液供給路に研磨液を供給すると、該研磨液は該栓状部材の上方に一時的に溜まり、該孔から下方に流出し、該基材層及び該研磨層に形成された該研磨液供給路の内壁面を伝って下方に流れ、該研磨層の該溝に供給され、該被加工物の被加工面の全域に供給される。

本発明の一態様に係る研磨パッドには該研磨パッドを厚さ方向に貫く研磨液供給路が形成されており、被加工物の研磨時には該研磨液供給路に研磨液が供給される。該研磨パッドには、該研磨液供給路を塞ぐように栓状部材が配設されており、該栓状部材には、該厚さ方向に貫通する複数の孔が形成されている。そのため、該研磨液は該孔を通ることで該栓状部材を通過する。

該栓状部材の該孔を通る該研磨液は、該孔の下方に吐出されるときに分散して該研磨液供給路の内壁面に伝わる。すると、該研磨液供給路に達する該溝に該研磨液が供給されて、該溝を通じて被加工物の被加工面の全域に該研磨液が供給される。

したがって、本発明の一態様によると、研磨パッドと、被加工物と、の間に研磨液を適切に供給できる研磨パッドが提供される。

研磨装置を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、基材層側から見た研磨パッドを模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、研磨層側から見た研磨パッドを模式的に示す斜視図であり、図２（Ｃ）は、研磨層側から見た研磨パッドを模式的に示す平面図である。 研磨パッドを使用した研磨工程を模式的に示す断面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る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は、研磨装置に装着される。該研磨装置で研磨される被加工物と、該被加工物を研磨する研磨装置と、について、図１を用いて説明する。図１は、半導体ウェーハ等の被加工物１を研磨する研磨装置２を模式的に示す斜視図である。

研磨装置２において加工される該被加工物１は、例えば、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板である。被加工物１の表面は格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）により複数の領域に区画されており、該複数の領域のそれぞれにはＩＣ等のデバイスが形成されている。最終的に、被加工物１が該分割予定ラインに沿って分割されることで、個々のデバイスチップが形成される。

被加工物１は、裏面が研削されることで薄化される。研削された該被加工物１の裏面には、微小な凹凸形状が形成される傾向にある。そこで、研削を実施した後、該被加工物１の裏面を研磨して、該微小な凹凸を除去する。被加工物１の裏面側を研磨する際には、該被加工物１の表面に保護テープ３が貼着されていてもよい。保護テープ３は、被加工物１の裏面に対する研磨や被加工物１の搬送等の際に加わる衝撃から被加工物１の表面側を保護し、デバイスに損傷が生じるのを防止する。

保護テープ３は、可撓性を有するフィルム状の基材と、該基材の一方の面に形成された糊層（接着剤層）と、を有する。例えば、基材にはＰＯ（ポリオレフィン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ポリ塩化ビニル、または、ポリスチレン等が用いられる。また、糊層（接着剤層）には、例えば、シリコーンゴム、アクリル系材料、エポキシ系材料等が用いられる。

研磨装置２は、各構成を支持する基台４を有する。基台４の前側部分の上面には、カセット載置台６ａ，６ｂが設けられている。カセット載置台６ａ上には、例えば、研磨前の被加工物１を収容したカセット８ａが載置される。カセット載置台８ｂには、例えば、研磨後の被加工物１を収容するためのカセット８ｂが載置される。基台４上には、カセット載置台６ａ，６ｂに隣接して被加工物１を搬送する被加工物搬送ロボット１０が据え付けられている。

基台４の前側部分の上面には更に、複数の位置決めピンで被加工物１の位置を決める位置決めテーブル１２と、被加工物１を保持テーブル２０に載せる被加工物搬入機構（ローディングアーム）１４と、被加工物１を保持テーブル２０から搬出する被加工物搬出機構（アンローディングアーム）１６と、研磨された被加工物１を洗浄及びスピン乾燥するスピンナ洗浄装置５２と、が配設されている。

基台４の後側部分の上面には、開口４ａが設けられている。該開口４ａ内には、被加工物１を吸引保持する保持テーブル（チャックーテーブル）２０が上面に載るＸ軸移動テーブル１８が備えられている。該Ｘ軸移動テーブル１８は、図示しないＸ軸方向移動機構によりＸ軸方向に移動可能である。該Ｘ軸移動テーブル８は、Ｘ軸方向移動機構の機能により保持テーブル２０上で被加工物１が着脱される搬入出領域２２と、該保持テーブル２０上に吸引保持される被加工物１が研磨加工される加工領域２４と、に位置付けられる。

該保持テーブル２０の上面は、該被加工物１を保持する保持面２０ａとなる。該保持テーブル２０は、一端が該保持テーブル２０の保持面２０ａに通じ他端が図示しない吸引源に接続された吸引路２０ｂ（図３参照）を内部に備える。該吸引源を作動させると、該保持面２０ａ上に載せられた被加工物１に負圧が作用して、該被加工物１は保持テーブル２０に吸引保持される。また、該保持テーブル２０は該保持面２０ａに垂直な軸の周りに回転できる。

該加工領域２４の上方には、該被加工物１を研磨する研磨ユニット２６が配設される。研磨装置２の基台４の後方端部には支持部２８が立設されており、この支持部２８により研磨ユニット２６が支持されている。支持部２８の前面には、Ｚ軸方向に伸長する一対のＺ軸ガイドレール３０が設けられ、それぞれのＺ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２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３２の裏面側（後面側）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３０に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールねじ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２は、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート３２の前面側下部には、該研磨ユニット２６が固定されている。Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、該研磨ユニット２６をＺ軸方向に移動できる。

該研磨ユニット２６は、基端側に連結されたモータにより回転するスピンドル４０と、該スピンドル４０の先端側に配設されたマウント４２に固定具４６により固定された本実施形態に係る研磨パッド４４と、を備える。該モータはスピンドルハウジング３８内に備えられおり、該モータを作動させると、該研磨パッド４４が該スピンドル４０の回転に従って回転する。

該研磨ユニット２６の内部には、該研磨ユニット２６をＺ軸方向に貫く研磨液供給路５０が形成されている。該研磨液供給路５０の上端側は研磨液供給源４８に接続されており、被加工物１の研磨時には、該研磨液供給源４８から該研磨液供給路５０を通じて該研磨パッド４４の中央部に形成された研磨液供給路６０（図３参照）に研磨液が供給される。

加工領域２４に位置付けられた保持テーブル２０に保持された被加工物１を研磨する際には、該研磨パッド４４を被加工物１の被研磨面の全面を覆うように該被加工物１の上方に配設する。そして、該研磨パッド４４と、保持テーブル２０と、をＺ軸方向に沿ったそれぞれの軸の周りに回転させ、該研磨パッド４４を下降させて該被加工物１に当接させる。このとき、該被加工物１と、該研磨パッド４４と、の間に研磨液を供給するために、該研磨液供給源４８を作動させて、該研磨液供給路５０に研磨液を送る。

例えば、研磨パッド４４の半径よりも大きい被加工物１を研磨するように該研磨パッド４４を該被加工物１に当接させる場合、該研磨パッド４４の該研磨液供給路６０の下端は該被加工物１により塞がれるため、該研磨液は該被加工物１上に留まる。研磨時には、該研磨パッド４４と、該被加工物１と、を互いに当接させながらＺ軸方向に沿った軸の周りに回転させるため、該研磨液は、該研磨パッド４４と、該被加工物１の被加工面と、の間に適切に供給される。

その一方で、該研磨パッド４４の半径よりも小さい径の被加工物１を研磨する際、該研磨パッド４４を該被加工物１に当接させても、該研磨パッド４４の該研磨液供給路６０が該被加工物１により塞がれない場合がある。すると、該研磨液供給路６０に研磨液を供給しても、該研磨液の大部分が流出するため、該被加工物１の被加工面に適切に該研磨液を供給できない。該研磨液を被加工面に適切に供給できなければ、該被加工物１の研磨を適切に実施できない。

そこで、該研磨パッド４４の半径よりも小さい径の被加工物１を研磨する際にも該被加工面に適切に研磨液を供給するために、本実施形態に係る研磨パッド４４を使用する。次に、該研磨パッド４４についてさらに詳述する。

該研磨パッド４４は円板状であり、該研磨パッド４４が該研磨ユニット２６のマウント４２に装着される際に該マウント４２に接触する基材層５４と、該被加工物１を研磨する際に該被加工物１に接触する研磨層５６と、を有する。図２（Ａ）は、基材層５４側から見た研磨パッド４４を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、研磨層５６側から見た研磨パッド４４を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｃ）は、研磨層５６側から見た研磨パッド４４を模式的に示す平面図である。

図２（Ａ）に示す通り、該基材層５４にはねじ穴５８が形成されている。該ねじ穴５８には、該研磨パッド４４をマウント４２に固定する際にねじ山を有する固定具４６が締め込まれる。また、図２（Ｂ）に示す通り、該研磨層５６の該被加工物１に接触する面には、溝６２が形成されている。研磨パッド４４の中央部には、該研磨パッド４４を厚さ方向に貫く研磨液供給路６０が形成されており、該溝６２は該研磨液供給路６０に達する。該研磨液供給路６０の直径は、例えば、２０ｍｍ〜３０ｍｍである。

図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示す通り、該研磨液供給路６０には、該研磨液供給路６０を塞ぐように栓状部材６４が配設される。該栓状部材６４には、該栓状部材６４を該厚さ方向に貫く複数の孔６６が形成されている。例えば、該孔６６の直径は４ｍｍ程度であり、該栓状部材６４に４か所形成される。該栓状部材６４は、例えば、円板状の塩化ビニル等の樹脂にボール盤等で孔６６を形成することで作製される。

該研磨層５６は、例えば、砥粒を含む不織布である。該研磨層５６に該砥粒を含む不織布を用いた固定砥粒パッドを使用する場合、被加工物１の研磨の際には砥粒を含まない研磨液を使用する。該研磨液は、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が溶解したアルカリ溶液にグリセリンやエチレングリコール等の水溶性有機物を添加したアルカリ混合液である。または、純水を使用してもよい。

また、該研磨層５６には、砥粒を含まない不織布を使用してもよい。その場合、該研磨液には、例えば、分散媒中に固体粒子を分散させたスラリーを用いる。該スラリーは、予定されている研磨の内容や被加工物１の種別等により、分散媒の種別や、固体粒子の種別、該固体粒子の形状及び大きさ等が選択される。

さらに、該研磨層５６には、被加工物１との固相反応を誘発する固相反応微粒子と、被加工物１よりもモース硬度が高く被加工面にゲッタリング層を形成できるゲッタリング用微粒子と、を含ませてもよい。該ゲッタリング層を形成すると、被加工物に形成されたデバイスへの不純物元素の侵入を抑制できる。該研磨層５６を有する該研磨パッド４４は、該固相反応微粒子と、該ゲッタリング用微粒子と、を液状の結合材に分散させ、該液状の結合材を不織布に浸漬させ、該不織布を乾燥させることで形成される。

次に、該研磨パッド４４が装着された研磨装置２における被加工物１の研磨について説明する。図３は、研磨パッド４４を使用した研磨工程を模式的に示す断面図である。図３に示される通り、該研磨パッド４４は、スピンドル４０の下端に配設されたマウント４２に装着されて使用される。

該研磨パッド４４が該マウント４２に装着されると、研磨ユニット２６の内部に形成された研磨液供給路５０と、該研磨パッド４４の中央部に形成された研磨液供給路６０と、が繋がる。

まず、保持テーブル２０の吸引源を作動させて、保持面２０ａの上に被加工物１を吸引保持させる。そして、該保持テーブル２０を加工領域２４に移動させ、該被加工物１の被研磨面を覆うように該被加工物１の上方に研磨ユニット２６を配設する。そして、該保持テーブル２０と、研磨パッド４４と、をＺ軸方向に沿ったそれぞれの軸の周りに回転させ、該研磨パッド４４を下降させる。そして、該研磨パッド４４が該被加工物１に接触すると該被加工物１の研磨が開始される。

被加工物１の研磨時には、研磨装置２の研磨液供給源４８を作動させて、該研磨液供給路５０に該研磨液を供給する。該研磨液供給路５０に供給された研磨液は、該栓状部材６４により該栓状部材６４の上方に一時的に留まり、そして孔６６から下方に流出する。該孔６６から下方に流出した該研磨液は、研磨パッド４４の研磨液供路６０の内壁面を伝って下方に流れるため、該研磨液供給路６０に達する溝６２にも供給される。

そのため、該研磨パッド４４の該研磨液供給路６０が被加工物１により塞がれていなくても該研磨液が該溝６２に供給される。該溝６２に到達した研磨液は、該溝６２を伝って該被加工物１の被加工面の全域に供給されるため、該被加工物１は適切に研磨される。

研磨パッド４４に栓状部材６４が配設されていない場合、該研磨液は該研磨液供給路６０の内壁面を伝わるとは限らない。そのため、該溝６２に確実に該研磨液を到達させるためには、該研磨液供給源に大量の研磨液を供給しなければならない。これに対して、本実施形態に係る研磨パッド４４では、該栓状部材６４が配設されているため、該研磨液を研磨液供給路６０の内壁面に伝わらせることができるため、大量の研磨液を供給する必要はない。

以上のように、本実施形態に係る研磨パッド４４によると、該研磨パッド４４と、被加工物１と、の間に研磨液を適切に供給できる。

なお、本発明は、上記の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、該栓状部材６４が配設された研磨パッド４４について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、研磨液供給路６０を有する研磨パッド４４の該研磨液供給路６０にはめ込む栓状部材６４もまた本発明の一態様である。

さらに、栓状部材６４は該研磨液供給路６０に配設されなくてもよく、例えば、該研磨パッドと同程度の径を有する円板状部材としてもよい。該円板状部材の中央付近に該円板状部材を厚さ方向に貫く孔を設けておく。そして、該研磨パッド４４をスピンドル４０の下端のマウント４２に固定する際に該研磨パッド４４と、該マウント４２と、の間に該円板状部材を挟ませると該研磨液供給路６０は該円板状部材により塞がれ、研磨液が該孔を通じて下方に流出されるようになる。

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。

１ 被加工物
３ 保護テープ
２ 研磨装置
４ 基台
４ａ 開口
６ａ，６ｂ カセット載置台
８ａ，８ｂ カセット
１０ 被加工物搬送ロボット
１２ 位置決めテーブル
１４ 被加工物搬入機構（ローディングアーム）
１６ 被加工物搬出機構（アンローディングアーム）
１８ Ｘ軸移動テーブル
２０ 保持テーブル
２０ａ 保持面
２０ｂ 吸引路
２２ 搬入出領域
２４ 加工領域
２６ 研磨ユニット
２８ 支持部
３０ Ｚ軸ガイドレール
３２ Ｚ軸移動プレート
３４ Ｚ軸ボールねじ
３６ Ｚ軸パルスモータ
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
４６ 固定具
４８ 研磨液供給源
５０ 研磨液供給路
５２ 洗浄ユニット
５４ 基材層
５６ 研磨層
５８ ねじ穴
６０ 研削液供給路
６２ 溝
６４ 栓状部材
６６ 孔
６８ 研磨液

Claims (2)

1. 被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を研磨する研磨ユニットと、を備える研磨装置の該研磨ユニットに装着される円板状の研磨パッドであって、
   基材層と、
   該被加工物に接触する研磨層と、
   該基材層及び該研磨層に形成され中央部を厚さ方向に貫く研磨液供給路と、
   該研磨層の該被加工物に接触する面に形成され該研磨液供給路に達する溝と、
   該厚さ方向に貫通する複数の孔を有し、該研磨液供給路を塞ぐように配設された栓状部材と、
   を具備することを特徴とする研磨パッド。
2. 該研磨液供給路に研磨液を供給すると、該研磨液は該栓状部材の上方に一時的に溜まり、該孔から下方に流出し、該基材層及び該研磨層に形成された該研磨液供給路の内壁面を伝って下方に流れ、該研磨層の該溝に供給され、該被加工物の被加工面の全域に供給されることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。

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