説明

研磨ホイール

【課題】 ウエーハの裏面を均一の厚さに研磨できるとともに均一に磨耗する研磨パッドを有する研磨ホイールを提供することである。
【解決手段】 ウエーハを保持し回転可能な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エーハを覆うように位置づけられてウエーハを研磨する回転可能な研磨ホイールを有する研磨手段とを備えた研磨装置用研磨ホイールであって、ホイール基台と、該ホイール基台にリング状に配設され、該チャックテーブルに保持されたウエーハの直径より小さく半径より大きい研磨領域幅を有する研磨パッドとを具備し、該研磨パッドは複数のセグメントパッドから構成され、該各セグメントパッドは、回転中心側から半径方向の中央に向かって拡大し中央から外周に向かって縮小する円周方向の幅を有する桜の花びら形状に形成されていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は研磨装置用研磨ホイールに関し、特に研磨ホイールに装着される研磨パッドの形状に関する。
【背景技術】
【0002】
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。
【0003】
近年、半導体デバイスの小型化、薄型化の要請から、半導体ウエーハの薄型化が要求されている。半導体ウエーハの裏面を研削するとウエーハの裏面に研削歪が残存してデバイスの抗折強度が低下することから、研削により生じた研削歪の除去や抗折強度の向上を目的として、研削後のウエーハの裏面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)によって研磨加工することが提案され実用化されている。
【0004】
CMPは、研磨パッドと半導体ウエーハとの間に研磨液(スラリー)を供給しつつ研磨パッドと半導体ウエーハとをそれぞれ回転させながら相対的に摺動させることで遂行される(例えば、特開平3−248532号公報参照)。
【0005】
研磨パッドとしては一般に不織布が使用され、例えばシリカなどの遊離砥粒を含んだ研磨液(スラリー)を供給しながらウエーハの裏面を研磨する。しかし、遊離砥粒を含む研磨液を使用したCMPでは、大部分の遊離砥粒が研磨に寄与することなく廃液中に残存してしまうので、廃液処理が困難であるという問題がある。また、研磨時の砥粒の消費量は、通常砥粒全体の3〜4%程度であることから、大部分の砥粒が研磨に寄与することなく無駄に消費されてしまうという問題もある。
【0006】
これらの問題を解決するために、遊離砥粒を含有しない研磨液(例えばアルカリ溶液)と研磨パッドに砥粒を含有させた固定砥粒型研磨パッドとを使用したCMPが、例えば特開平8−99265号公報又は特開2000−343440号公報で提案されている。これらの刊行物に開示された研磨方法では、ウエーハを覆うように研磨パッドを位置づけて研磨を遂行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平3−248532号公報
【特許文献2】特開平8−99265号公報
【特許文献3】特開2000−343440号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、ウエーハを覆うように研磨パッドを位置づけてウエーハを研磨すると、ウエーハの外周領域が比較的多く研磨されるとともにウエーハの回転中心領域も外周領域程ではないが比較的多く研磨されてウエーハ全体が不均一に研磨されるという問題がある。その結果、研磨ホイールに装着された研磨パッドも外周領域から回転中心領域に渡り弓なりに磨耗する。
【0009】
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、ウエーハの裏面を均一に研磨可能であるとともに均一に磨耗する研磨パッドを備えた研磨ホイールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明によると、ウエーハを保持し回転可能な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エーハを覆うように位置づけられてウエーハを研磨する回転可能な研磨ホイールを有する研磨手段とを備えた研磨装置用研磨ホイールであって、ホイール基台と、該ホイール基台にリング状に配設され、該チャックテーブルに保持されたウエーハの直径より小さく半径より大きい研磨領域幅を有する研磨パッドとを具備し、該研磨パッドは複数のセグメントパッドから構成され、該各セグメントパッドは、回転中心側から半径方向の中央に向かって拡大し中央から外周に向かって縮小する円周方向の幅を有する桜の花びら形状に形成されていることを特徴とする研磨ホイールが提供される。
【0011】
好ましくは、隣接するセグメントパッド同士の間隔は、回転中心側から半径方向中央に向かって縮小し、中央で互いに当接するとともに中央から外周に向かって拡大する。好ましくは、各セグメントパッドには砥粒が混入されている。
【発明の効果】
【0012】
本発明によると、研磨パッドを複数のセグメントパッドから形成し、各セグメントパッドの形状を回転中心側から半径方向の中央に向かって拡大し、中央から外周に向かって縮小する桜の花びら形状に形成したので、ウエーハの裏面を略均一の厚さに研磨することができる。また、セグメントパッドも略均一に磨耗するので、長時間にわたりウエーハを安定的に研磨できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の研磨ホイールを装着した研磨装置の斜視図である。
【図2】図2(A)は本発明第1実施形態の研磨ホイールの斜視図、図2(B)はその裏面側斜視図である。
【図3】本発明第2実施形態の研磨ホイールの底面図である。
【図4】ウエーハ研磨中のウエーハと研磨ホイールとの位置関係を示す側面図である。
【図5】ウエーハ研磨中のウエーハと研磨ホイールとの位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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は本発明実施形態の研磨ホイールを具備した研磨装置2の外観斜視図を示している。4は研磨装置2のハウジング(ベース)であり、ハウジング4の後方にはコラム6が立設されている。コラム6には、上下方向に延びる一対のガイドレール8が固定されている。
【0015】
この一対のガイドレール8に沿って研磨ユニット(研磨手段)10が上下方向に移動可能に装着されている。研磨ユニット10は、スピンドルハウジング12と、スピンドルハウジング12を保持する支持部14を有しており、支持部14が一対のガイドレール8に沿って上下方向に移動する移動基台16に取り付けられている。
【0016】
研磨ユニット10はスピンドルハウジング12中に回転可能に収容されたスピンドル18と、スピンドル18の先端に固定されたホイールマウント20と、ホイールマウント20にねじ締結され複数のセグメント研磨パッドを有する研磨ホイール22と、スピンドル18を回転駆動する電動モータ19を含んでいる。23は研磨液供給路であり、ウエーハの研磨中にアルカリ溶液等の研磨液が供給される。
【0017】
研磨装置2は、研磨ユニット10を一対の案内レール8に沿って上下方向に移動するボールねじ28とパルスモータ30とから構成される研磨ユニット移動機構32を備えている。パルスモータ30を駆動すると、ボールねじ28が回転し、移動基台16が上下方向に移動される。
【0018】
ハウジング4の上面には凹部4aが形成されており、この凹部4aにチャックテーブル機構34が配設されている。チャックテーブル機構34はチャックテーブル36を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Aと研磨ユニット10に対向する研磨位置Bとの間でY軸方向に移動される。38,40は蛇腹である。ハウジング4の前方側には、研磨装置2のオペレータが研磨条件等を入力する操作パネル42が配設されている。
【0019】
図2(A)を参照すると、本発明第1実施形態に係る研磨ホイール22の斜視図が示されている。図2(B)は研磨ホイール22の裏面側斜視図である。研磨ホイール22は、金属から形成されたホイール基台24と、ホイール基台24に貼着された複数の(本実施形態では4個)セグメント研磨パッド26とから構成される。
【0020】
ホイール基台24には研磨液供給用の中心穴25と、複数のねじ穴27が形成されており、これらのねじ穴27中にボルトを螺合することによりホイールマウント20に取り付けられる。
【0021】
各セグメント研磨パッド26は、例えば不織布等の研磨布中にワニス等の結合剤とともに微細な砥粒を含ませて固定し成形したものであり、砥粒は粒径が0.01μm〜10.0μmのシリカ、酸化セリウム等から構成される。代替案として、シリカ又は酸化セリウムを発泡ウレタンで固定してセグメント研磨パッド26を形成するようにしてもよい。
【0022】
各セグメント研磨パッド26の円周方向の幅は、回転中心側から半径方向の中央に向かって拡大し、中央から外周に向かって縮小しており、セグメント研磨パッド26は桜の花びら形状をしている。
【0023】
隣接するセグメント研磨パッド26同士の間隔は、回転中心側から半径方向の中央に向かって縮小し、中央で互いに当接してから外周に向かって拡大するようにセグメント研磨パッド26が配置されている。
【0024】
図3を参照すると、本発明第2実施形態の研磨ホイール22Aの底面図が示されている。本実施形態の研磨ホイール22Aは、ホイール基台24に5個のセグメント研磨パッド26Aを貼着して構成されている。各セグメント研磨パッド26Aの形状及び隣接するセグメント研磨パッド26A同士の間隔は第1実施形態の研磨ホイール22と概略同様である。
【0025】
図4及び図5に示すように、研磨ホイール22のホイール基台24に配設された複数のセグメント研磨パッド26は、チャックテーブル36に保持されたウエーハWの直径より小さく半径より大きい研磨領域幅を有するようにリング状に配設される。
【0026】
ウエーハWの裏面研磨時には、ウエーハWの表面に保護テープ44を貼着し、保護テープ44側を研磨装置2のチャックテーブル36で吸引保持して、ウエーハWの研削された裏面を露出させる。
【0027】
そして、研磨ホイール22を図5で矢印A方向に例えば1600rpmで回転し、チャックテーブル36に保持されたウエーハWを矢印B方向に例えば100rpmで回転しながら、研磨ユニット移動機構32を駆動してセグメント研磨パッド26でウエーハWに約300Nの荷重を印加してウエーハWの裏面の研磨を遂行する。約100秒程度の研磨時間でウエーハWの裏面に残存する研削歪を除去することができ、ウエーハWの裏面を鏡面に仕上げることができる。
【0028】
本実施形態の研磨ホイール22,22Aでは、ホイール基台24に貼着する研磨パッドを複数のセグメント研磨パッド26,26Aから構成し、各セグメント研磨パッド26,26Aの形状を桜の花びら形状にするとともに、隣接するセグメント研磨パッド26,26Aの間隔を回転中心側から半径方向中央に向かって縮小し、中央で互いに当接してから中央から外周に向かって拡大するように設定したので、外周部分と回転中心部分で研磨量が減少し、半径方向中央部分で研磨量を稼ぐことができる。
【0029】
よって、ウエーハWの裏面を均一の厚さに研磨することができるとともに、セグメント研磨パッド26,26Aは概略均一に磨耗するので、長時間に渡りウエーハWを安定的に研磨することができる。
【0030】
尚、上述した実施形態では研磨液を供給しながらウエーハWの裏面を研磨するCMPについて説明したが、本発明の研磨ホイール22,22AはCMPに限定されるものではなく、研磨液を供給しないで研磨する乾式研磨にも適用可能である。
【符号の説明】
【0031】
2 研磨装置
10 研磨ユニット
22,22A 研磨ホイール
26,26A セグメント研磨パッド
36 チャックテーブル
44 保護テープ
W ウエーハ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウエーハを保持し回転可能な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エーハを覆うように位置づけられてウエーハを研磨する回転可能な研磨ホイールを有する研磨手段とを備えた研磨装置用研磨ホイールであって、
ホイール基台と、
該ホイール基台にリング状に配設され、該チャックテーブルに保持されたウエーハの直径より小さく半径より大きい研磨領域幅を有する研磨パッドとを具備し、
該研磨パッドは複数のセグメントパッドから構成され、
該各セグメントパッドは、回転中心側から半径方向の中央に向かって拡大し中央から外周に向かって縮小する円周方向の幅を有する桜の花びら形状に形成されていることを特徴とする研磨ホイール。
【請求項2】
互いに隣接する該セグメントパッド同士の間隔は、回転中心側から半径方向の中央に向かって縮小し、中央で互いに当接するとともに中央から外周に向かって拡大する請求項1記載の研磨ホイール。
【請求項3】
該各セグメントパッドには砥粒が混入されている請求項1又は2記載の研磨ホイール。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−93018(P2011−93018A)
【公開日】平成23年5月12日(2011.5.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−247186(P2009−247186)
【出願日】平成21年10月28日(2009.10.28)
【出願人】(000134051)株式会社ディスコ (2,397)
【Fターム(参考)】