JP7776339B2 - Wafer polishing method - Google Patents
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Description
本発明は、研磨パッドでウェーハを研磨するウェーハの研磨方法に関する。 The present invention relates to a wafer polishing method in which a wafer is polished with a polishing pad.
デバイスチップの製造プロセスでは、格子状に配列された複数のストリート(分割予定ライン)によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。 The device chip manufacturing process uses a wafer on which devices are formed in multiple areas partitioned by multiple streets (planned division lines) arranged in a grid pattern. By dividing this wafer along the streets, multiple device chips, each equipped with a device, are obtained. The device chips are incorporated into various electronic devices such as mobile phones and personal computers.
ウェーハは、円柱状のインゴットをスライスすることによって製造される。例えば、単結晶シリコンインゴットを径方向に切断することによって、所定の厚さの単結晶シリコンウェーハが得られる。インゴットから切り出されたウェーハには、面取り加工、ラッピング処理、エッチング処理等の各種の処理が施される。その後、ウェーハに研磨加工が施され、ウェーハの表面が平坦化、鏡面化される(特許文献1参照)。 Wafer are manufactured by slicing a cylindrical ingot. For example, single crystal silicon wafers of a specified thickness can be obtained by cutting a single crystal silicon ingot radially. Wafers cut from the ingot undergo various processes such as chamfering, lapping, and etching. The wafers are then polished to flatten and mirror-finish the surface (see Patent Document 1).
ウェーハに研磨加工を施すことにより、ウェーハの製造プロセス(インゴットのスライス、ラッピング処理、エッチング処理等)においてウェーハの表面に形成された凹凸が除去される。例えば、ウェーハの研磨には、不織布等によって構成される研磨層を備えた研磨パッドが用いられる。研磨パッドを回転させつつ研磨層をウェーハの表面に接触させることにより、ウェーハの表面が研磨される。 By polishing a wafer, irregularities formed on the wafer surface during the wafer manufacturing process (ingot slicing, lapping, etching, etc.) are removed. For example, a polishing pad with a polishing layer made of nonwoven fabric or similar is used to polish a wafer. The surface of the wafer is polished by rotating the polishing pad and bringing the polishing layer into contact with the surface of the wafer.
なお、ウェーハの凹凸には、周期的な波形状のうねり(長周期うねり)の成分と、うねりよりも短周期の微細な粗さ(短周期うねり)の成分とが含まれる。そのため、ウェーハの表面の平坦性を高めるためには、凹凸に含まれるうねり成分と粗さ成分の両方を効率的に低減することが望まれる。 The unevenness of a wafer includes both a periodic wave-like waviness component (long-period waviness) and a fine roughness component (short-period waviness) with a shorter period than the waviness. Therefore, to improve the flatness of the wafer surface, it is desirable to efficiently reduce both the waviness component and the roughness component contained in the unevenness.
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ウェーハの表面の平坦性を効率的に向上させることが可能なウェーハの研磨方法の提供を目的とする。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a wafer polishing method that can efficiently improve the flatness of the wafer surface.
本発明の一態様によれば、研磨パッドでウェーハを研磨するウェーハの研磨方法であって、第1研磨層を有する第1研磨パッドで該ウェーハの表面を研磨する第1研磨工程と、第2研磨層を有する第2研磨パッドで該ウェーハの表面を研磨する第2研磨工程と、を含み、該第1研磨層のガラス転移温度は、90℃以上100℃以下であり、該第2研磨層のガラス転移温度は、30℃以上40℃以下であるウェーハの研磨方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for polishing a wafer with a polishing pad, comprising a first polishing step of polishing the surface of the wafer with a first polishing pad having a first polishing layer, and a second polishing step of polishing the surface of the wafer with a second polishing pad having a second polishing layer, wherein the glass transition temperature of the first polishing layer is 90°C or higher and 100°C or lower, and the glass transition temperature of the second polishing layer is 30°C or higher and 40°C or lower .
なお、好ましくは、該第1研磨層及び該第2研磨層は、砥粒を含有し、該第1研磨工程及び該第2研磨工程では、砥粒を含まない研磨液を該ウェーハに供給しながら該ウェーハの表面を研磨する。また、好ましくは、該第1研磨工程では、該第1研磨パッドで該ウェーハの表面を研磨することにより該ウェーハの表面のうねりを低減し、該第2研磨工程では、該第2研磨パッドで該ウェーハの表面を研磨することにより該ウェーハの表面の粗さを低減する。 Preferably , the first polishing layer and the second polishing layer contain abrasive grains, and in the first polishing step and the second polishing step, the surface of the wafer is polished while an abrasive-free polishing liquid is supplied to the wafer. Also, preferably, in the first polishing step, the waviness of the wafer surface is reduced by polishing the wafer surface with the first polishing pad, and in the second polishing step, the roughness of the wafer surface is reduced by polishing the wafer surface with the second polishing pad.
本発明の一態様に係るウェーハの研磨方法においては、第1研磨層を有する第1研磨パッドでウェーハの表面を研磨した後、第1研磨層よりもガラス転移温度が低い第2研磨層を有する第2研磨パッドでウェーハの表面を研磨する。これにより、ウェーハの表面に形成されている凹凸のうねり成分と粗さ成分の両方が効率的に低減され、ウェーハの表面の平坦性が向上する。 In one aspect of the present invention, a wafer polishing method involves polishing the surface of a wafer with a first polishing pad having a first polishing layer, and then polishing the surface of the wafer with a second polishing pad having a second polishing layer that has a lower glass transition temperature than the first polishing layer. This effectively reduces both the waviness and roughness components of the irregularities formed on the wafer surface, improving the flatness of the wafer surface.
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るウェーハの研磨方法の実施に用いることが可能な研磨装置の構成例について説明する。図1は、研磨装置2を示す斜視図である。なお、図1において、X軸方向(第1水平方向、前後方向)とY軸方向(第2水平方向、左右方向)とは、互いに垂直な方向である。また、Z軸方向(鉛直方向、上下方向、高さ方向)は、X軸方向及びY軸方向と垂直な方向である。 An embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. First, an example of the configuration of a polishing apparatus that can be used to implement the wafer polishing method according to this embodiment will be described. Figure 1 is a perspective view showing a polishing apparatus 2. Note that in Figure 1, the X-axis direction (first horizontal direction, front-to-back direction) and the Y-axis direction (second horizontal direction, left-to-right direction) are mutually perpendicular. Furthermore, the Z-axis direction (vertical direction, up-down direction, height direction) is a direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction.
研磨装置2は、研磨装置2を構成する各構成要素を支持又は収容する直方体状の基台4を備える。基台4の前端部には、カセット8a,8bが載置されるカセット載置領域(カセット載置台)6a,6bが設けられている。カセット8a,8bは、複数のウェーハ11を収容可能な容器であり、それぞれカセット載置領域6a,6b上に配置される。例えば、カセット8aには研磨加工前のウェーハ11が収容され、カセット8bには研磨加工後のウェーハ11が収容される。 The polishing apparatus 2 includes a rectangular parallelepiped base 4 that supports or houses each of the components that make up the polishing apparatus 2. At the front end of the base 4, there are provided cassette mounting areas (cassette mounting tables) 6a and 6b on which cassettes 8a and 8b are placed. Cassettes 8a and 8b are containers that can hold multiple wafers 11, and are placed on the cassette mounting areas 6a and 6b, respectively. For example, cassette 8a contains wafers 11 before polishing, and cassette 8b contains wafers 11 after polishing.
図2は、ウェーハ11を示す斜視図である。例えばウェーハ11は、半導体材料でなる円盤状の単結晶ウェーハであり、互いに概ね平行な一対の表面(第1面11a及び第2面11b)を備える。 Figure 2 is a perspective view showing wafer 11. For example, wafer 11 is a disk-shaped single crystal wafer made of a semiconductor material, and has a pair of surfaces (first surface 11a and second surface 11b) that are generally parallel to each other.
ウェーハ11は、円柱状のインゴットをスライスすることによって製造される。具体的には、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(SiC)、ガリウムナイトライド(GaN)、ガリウムヒ素(GaAs)等の半導体材料でなる円柱状の単結晶インゴットを、ワイヤーソー等の切断工具で切断することにより、所望の厚さのウェーハ11が得られる。 Wafer 11 is manufactured by slicing a cylindrical ingot. Specifically, a cylindrical single-crystal ingot made of a semiconductor material such as silicon (Si), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), or gallium arsenide (GaAs) is cut with a cutting tool such as a wire saw to obtain wafers 11 of the desired thickness.
インゴットから切り出されたウェーハ11には、面取り加工、ラッピング処理、エッチング処理等の各種の処理が施される。その後、研磨装置2によってウェーハ11に研磨加工が施され、ウェーハ11の第1面11aと第2面11bの一方又は両方が平坦化、鏡面化される。以下では一例として、ウェーハ11の第1面11aが研磨される場合について説明する。 Wafer 11 cut from the ingot undergoes various processes such as chamfering, lapping, and etching. The wafer 11 is then polished by polishing device 2 to flatten and mirror-finish one or both of the first surface 11a and second surface 11b of the wafer 11. The following describes, as an example, the case where the first surface 11a of the wafer 11 is polished.
ウェーハ11の第1面11aを研磨する際には、ウェーハ11の第2面11b側に保護部材13が貼付される。保護部材13としては、可撓性を有するフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層(糊層)とを含むテープ(保護テープ)等が用いられる。例えば、基材はポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなり、粘着層はエポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。なお、粘着層は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂であってもよい。 When polishing the first surface 11a of the wafer 11, a protective member 13 is attached to the second surface 11b of the wafer 11. The protective member 13 may be a tape (protective tape) that includes a flexible film-like substrate and an adhesive layer (glue layer) provided on the substrate. For example, the substrate may be made of a resin such as polyolefin, polyvinyl chloride, or polyethylene terephthalate, and the adhesive layer may be made of an epoxy-, acrylic-, or rubber-based adhesive. The adhesive layer may also be made of an ultraviolet-curing resin that hardens when exposed to ultraviolet light.
ウェーハ11は、保護部材13が貼付された状態で、図1に示すカセット8aに収容される。そして、複数のウェーハ11を収容したカセット8aがカセット載置領域6a上に載置される。 The wafers 11, with the protective member 13 attached, are stored in the cassette 8a shown in Figure 1. Then, the cassette 8a containing multiple wafers 11 is placed on the cassette placement area 6a.
基台4の上面側のうちカセット載置領域6a,6bの間に位置する領域には、開口4aが設けられている。開口4aの内部には、ウェーハ11を搬送する第1搬送機構10が設けられている。また、開口4aの前方の領域には、研磨装置2に各種の情報(加工条件等)を入力するための操作パネル12が設置されている。 An opening 4a is provided on the top surface of the base 4 in an area located between the cassette placement areas 6a and 6b. A first transport mechanism 10 for transporting wafers 11 is provided inside the opening 4a. An operation panel 12 is also provided in the area in front of the opening 4a for inputting various information (processing conditions, etc.) into the polishing apparatus 2.
第1搬送機構10の斜め後方には、ウェーハ11の位置を調節する位置調節機構14が設けられている。カセット8aに収容されたウェーハ11は、第1搬送機構10によって位置調節機構14上に搬送される。そして、位置調節機構14はウェーハ11を挟み込むことによって、ウェーハ11の位置を調節する。また、位置調節機構14の近傍には、ウェーハ11を保持して旋回する第2搬送機構(ローディングアーム)16が設けられている。 A position adjustment mechanism 14 that adjusts the position of the wafer 11 is provided diagonally behind the first transport mechanism 10. The wafer 11 stored in the cassette 8a is transported onto the position adjustment mechanism 14 by the first transport mechanism 10. The position adjustment mechanism 14 then adjusts the position of the wafer 11 by clamping it. In addition, a second transport mechanism (loading arm) 16 that holds the wafer 11 and rotates is provided near the position adjustment mechanism 14.
基台4の上面側のうち第2搬送機構16の後方に位置する領域には、長手方向がX軸方向に沿うように形成された矩形状の開口4bが設けられている。開口4bの内部には、ボールねじ式の第1移動機構18が設けられている。第1移動機構18は、X軸方向に沿って配置されたボールねじ(不図示)、ボールねじを回転させるパルスモータ(不図示)等を含む。また、第1移動機構18は平板状の移動テーブル20を備え、移動テーブル20をX軸方向に沿って移動させる。さらに、移動テーブル20の前方及び後方には、X軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー22が設けられている。防塵防滴カバー22によって、第1移動機構18の構成要素(ボールねじ、パルスモータ等)が覆われる。 A rectangular opening 4b is provided on the top surface of the base 4 in an area located behind the second transport mechanism 16, with its longitudinal direction aligned with the X-axis direction. A ball screw-type first movement mechanism 18 is provided inside the opening 4b. The first movement mechanism 18 includes a ball screw (not shown) arranged along the X-axis direction, a pulse motor (not shown) for rotating the ball screw, and other components. The first movement mechanism 18 also includes a flat movement table 20, which moves the movement table 20 along the X-axis direction. Furthermore, accordion-shaped dust-proof and drip-proof covers 22 that can expand and contract along the X-axis direction are provided in front and behind the movement table 20. The dust-proof and drip-proof covers 22 cover the components of the first movement mechanism 18 (ball screw, pulse motor, etc.).
移動テーブル20上には、ウェーハ11を保持するチャックテーブル(保持テーブル)24が設けられている。チャックテーブル24の上面は、水平方向(XY平面方向)と概ね平行な平坦面であり、ウェーハ11を保持する保持面24aを構成している。保持面24aは、チャックテーブル24の内部に形成された吸引路24b(図5参照)、バルブ(不図示)等を介して、エジェクタ等の吸引源(不図示)に接続されている。位置調節機構14によって位置合わせが行われたウェーハ11は、第2搬送機構16によってチャックテーブル24の保持面24a上に搬送され、チャックテーブル24によって保持される。 A chuck table (holding table) 24 that holds the wafer 11 is provided on the moving table 20. The upper surface of the chuck table 24 is a flat surface that is roughly parallel to the horizontal direction (XY plane direction) and forms a holding surface 24a that holds the wafer 11. The holding surface 24a is connected to a suction source (not shown) such as an ejector via a suction path 24b (see Figure 5) formed inside the chuck table 24 and a valve (not shown). After the wafer 11 has been aligned by the position adjustment mechanism 14, it is transported by the second transport mechanism 16 onto the holding surface 24a of the chuck table 24 and held by the chuck table 24.
第1移動機構18によって移動テーブル20を移動させると、チャックテーブル24が移動テーブル20とともにX軸方向に沿って移動する。また、チャックテーブル24には、チャックテーブル24を保持面24aと概ね垂直な回転軸(Z軸方向と概ね平行な回転軸)の周りで回転させるモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。 When the moving table 20 is moved by the first moving mechanism 18, the chuck table 24 moves along the X-axis direction together with the moving table 20. The chuck table 24 is also connected to a rotational drive source (not shown), such as a motor, that rotates the chuck table 24 around a rotation axis generally perpendicular to the holding surface 24a (a rotation axis generally parallel to the Z-axis direction).
基台4の後端部には、直方体状の支持構造26が設けられている。支持構造26の前面側には、第2移動機構28が設けられている。第2移動機構28は、支持構造26の前面側にZ軸方向に沿って固定された一対のガイドレール30を備える。また、一対のガイドレール30には、移動プレート32がガイドレール30に沿ってスライド可能に装着されている。 A rectangular parallelepiped support structure 26 is provided at the rear end of the base 4. A second movement mechanism 28 is provided on the front side of the support structure 26. The second movement mechanism 28 has a pair of guide rails 30 fixed along the Z-axis direction on the front side of the support structure 26. In addition, a movement plate 32 is attached to the pair of guide rails 30 so that it can slide along the guide rails 30.
移動プレート32の後面側(裏面側)には、ナット部(不図示)が設けられている。このナット部には、一対のガイドレール30の間にZ軸方向に沿って配置されたボールねじ34が螺合されている。また、ボールねじ34の一端部にはパルスモータ36が連結されている。パルスモータ36によってボールねじ34を回転させると、移動プレート32がガイドレール30に沿ってZ軸方向に移動する。 A nut portion (not shown) is provided on the rear side (back side) of the moving plate 32. A ball screw 34, which is arranged along the Z-axis direction between a pair of guide rails 30, is threadedly engaged with this nut portion. A pulse motor 36 is also connected to one end of the ball screw 34. When the ball screw 34 is rotated by the pulse motor 36, the moving plate 32 moves in the Z-axis direction along the guide rails 30.
移動プレート32の前面側(表面側)には、支持部材38が設けられている。支持部材38は、ウェーハ11に研磨加工を施す研磨ユニット40を支持している。 A support member 38 is provided on the front side (surface side) of the moving plate 32. The support member 38 supports a polishing unit 40 that polishes the wafer 11.
研磨ユニット40は、支持部材38によって支持された中空の円柱状のハウジング42を備える。ハウジング42には、円柱状のスピンドル44が回転可能な状態で収容されている。スピンドル44の先端部(下端部)はハウジング42の外部に露出しており、スピンドル44の基端部(上端部)にはモータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。 The polishing unit 40 includes a hollow, cylindrical housing 42 supported by a support member 38. A cylindrical spindle 44 is rotatably housed in the housing 42. The tip (lower end) of the spindle 44 is exposed to the outside of the housing 42, and a rotational drive source (not shown), such as a motor, is connected to the base (upper end) of the spindle 44.
スピンドル44の先端部には、金属等でなる円盤状のマウント46が固定されている。マウント46には、ウェーハ11を研磨する円盤状の研磨パッド48が装着される。例えば研磨パッド48は、ボルト等の固定具50によってマウント46の下面側に固定される。研磨パッド48は、回転駆動源からスピンドル44及びマウント46を介して伝達される動力により、保持面24aと概ね垂直な回転軸(Z軸方向と概ね平行な回転軸)の周りを回転する。 A disk-shaped mount 46 made of metal or the like is fixed to the tip of the spindle 44. A disk-shaped polishing pad 48 for polishing the wafer 11 is attached to the mount 46. For example, the polishing pad 48 is fixed to the underside of the mount 46 by a fastener 50 such as a bolt. The polishing pad 48 rotates around a rotation axis roughly perpendicular to the holding surface 24a (a rotation axis roughly parallel to the Z-axis direction) by power transmitted from the rotation drive source via the spindle 44 and the mount 46.
ウェーハ11を研磨する際は、まず、第1移動機構18によってチャックテーブル24を移動させ、ウェーハ11を研磨ユニット40の下方に位置付ける。そして、チャックテーブル24及びスピンドル44を回転させつつ研磨ユニット40を第2移動機構28によって所定の速度で下降させる。これにより、回転する研磨パッド48がウェーハ11の被研磨面に接触し、ウェーハ11が研磨される。 When polishing the wafer 11, the chuck table 24 is first moved by the first movement mechanism 18, and the wafer 11 is positioned below the polishing unit 40. Then, while rotating the chuck table 24 and spindle 44, the polishing unit 40 is lowered at a predetermined speed by the second movement mechanism 28. This causes the rotating polishing pad 48 to come into contact with the surface of the wafer 11 to be polished, polishing the wafer 11.
研磨ユニット40の内部には、研磨液供給路52がZ軸方向に沿って形成されている。研磨液供給路52の一端側(上端側)は、バルブ54を介して研磨液供給源56に接続されている。また、研磨液供給路52の他端側(下端側)は、マウント46の下面で開口している。研磨パッド48でウェーハ11を研磨する際には、研磨液供給源56からバルブ54及び研磨液供給路52を介してウェーハ11及び研磨パッド48に研磨液が供給される。 A polishing liquid supply path 52 is formed inside the polishing unit 40 along the Z-axis direction. One end (upper end) of the polishing liquid supply path 52 is connected to a polishing liquid supply source 56 via a valve 54. The other end (lower end) of the polishing liquid supply path 52 opens at the underside of the mount 46. When polishing the wafer 11 with the polishing pad 48, polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply source 56 to the wafer 11 and polishing pad 48 via the valve 54 and the polishing liquid supply path 52.
第2搬送機構16と隣接する位置には、ウェーハ11を保持して旋回する第3搬送機構(アンローディングアーム)58が配置されている。また、第3搬送機構58の前方側には、ウェーハ11を洗浄する洗浄機構60が配置されている。研磨ユニット40によって研磨されたウェーハ11は、第3搬送機構58によって洗浄機構60に搬送され、洗浄機構60によって洗浄される。そして、洗浄後のウェーハ11は第1搬送機構10によって搬送されカセット8bに収容される。 A third transfer mechanism (unloading arm) 58 is located adjacent to the second transfer mechanism 16 and rotates while holding the wafer 11. A cleaning mechanism 60 for cleaning the wafer 11 is located in front of the third transfer mechanism 58. The wafer 11 polished by the polishing unit 40 is transported by the third transfer mechanism 58 to the cleaning mechanism 60, where it is cleaned. The cleaned wafer 11 is then transported by the first transfer mechanism 10 and stored in the cassette 8b.
研磨装置2でウェーハ11の第1面11aを研磨することにより、第1面11aが平坦化される。その後、例えばウェーハ11の第1面11a側に、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)、LED(Light Emitting Diode)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス等のデバイス(不図示)が複数形成される。複数のデバイスが形成されたウェーハ11を分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。 The first surface 11a of the wafer 11 is polished using the polishing device 2, thereby flattening the first surface 11a. Thereafter, a plurality of devices (not shown), such as integrated circuits (ICs), large-scale integration (LSIs), light-emitting diodes (LEDs), and microelectromechanical systems (MEMS) devices, are formed on the first surface 11a of the wafer 11. The wafer 11 on which the plurality of devices are formed is divided to produce a plurality of device chips, each equipped with a device.
図3は、ウェーハ11の一部を示す拡大断面図である。研磨装置2でウェーハ11を研磨する前の段階では、ウェーハ11の第1面11a側に凹凸が存在する。この凹凸は、例えばウェーハ11の製造プロセス(インゴットのスライス、ラッピング処理、エッチング処理等)においてウェーハ11の第1面11aに形成される。研磨装置2でウェーハ11の第1面11aを研磨することにより、凹凸が除去されて第1面11aが平坦化される。 Figure 3 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the wafer 11. Before the wafer 11 is polished by the polishing apparatus 2, unevenness exists on the first surface 11a of the wafer 11. These unevenness are formed on the first surface 11a of the wafer 11, for example, during the wafer 11 manufacturing process (ingot slicing, lapping, etching, etc.). By polishing the first surface 11a of the wafer 11 by the polishing apparatus 2, the unevenness is removed and the first surface 11a is flattened.
図4(A)は、ウェーハ11の第1面11aの断面曲線15を示すグラフである。断面曲線15は、ウェーハ11の第1面11aの断面形状を示す測定断面曲線にカットオフ値λsの低域フィルタを適用することによって得られる。すなわち、断面曲線15はウェーハ11の第1面11aの凹凸を表している。 Figure 4(A) is a graph showing the profile curve 15 of the first surface 11a of the wafer 11. The profile curve 15 is obtained by applying a low-pass filter with a cutoff value λs to a measured profile curve that indicates the cross-sectional shape of the first surface 11a of the wafer 11. In other words, the profile curve 15 represents the unevenness of the first surface 11a of the wafer 11.
断面曲線15にカットオフ値λc(>λs)の高域フィルタを適用すると、ウェーハ11の第1面11aの粗さ曲線が得られる。また、断面曲線15にカットオフ値λc,λf(>λc)の帯域通過フィルタを適用すると、ウェーハ11の第1面11aのうねり曲線が得られる。図4(B)はウェーハ11の第1面11aの粗さ曲線17を示すグラフであり、図4(C)はウェーハ11の第1面11aのうねり曲線19を示すグラフである。 Applying a high-pass filter with a cutoff value λc (>λs) to the profile curve 15 results in a roughness curve for the first surface 11a of the wafer 11. Furthermore, applying a band-pass filter with cutoff values λc, λf (>λc) to the profile curve 15 results in a waviness curve for the first surface 11a of the wafer 11. Figure 4(B) is a graph showing the roughness curve 17 for the first surface 11a of the wafer 11, and Figure 4(C) is a graph showing the waviness curve 19 for the first surface 11a of the wafer 11.
図3に示すウェーハ11の第1面11aの凹凸には、うねり曲線19(図4(C)参照)に対応する周期的な波形状のうねり(長周期うねり)の成分と、粗さ曲線17(図4(B)参照)に対応しうねりよりも短周期の微細な粗さ(短周期うねり)の成分とが含まれている。そのため、ウェーハ11の第1面11aの平坦性を高めるためには、ウェーハ11の第1面11aの凹凸に含まれるうねり成分と粗さ成分の両方を効率的に低減することが好ましい。 The unevenness of the first surface 11a of the wafer 11 shown in Figure 3 includes a periodic wave-like waviness (long-period waviness) component corresponding to the waviness curve 19 (see Figure 4(C)), and a fine roughness component (short-period waviness) with a shorter period than the waviness, corresponding to the roughness curve 17 (see Figure 4(B)). Therefore, in order to improve the flatness of the first surface 11a of the wafer 11, it is preferable to efficiently reduce both the waviness component and the roughness component contained in the unevenness of the first surface 11a of the wafer 11.
そこで、本実施形態においては、ガラス転移温度が異なる研磨層を備えた2種類の研磨パッドを用いてウェーハ11を研磨する。これにより、ウェーハ11の第1面11aに形成された凹凸のうねり成分と粗さ成分の両方が効率的に低減される。以下、本実施形態に係るウェーハの研磨方法の具体例について説明する。 In this embodiment, therefore, the wafer 11 is polished using two types of polishing pads equipped with polishing layers with different glass transition temperatures. This effectively reduces both the waviness and roughness components of the irregularities formed on the first surface 11a of the wafer 11. A specific example of the wafer polishing method according to this embodiment is described below.
まず、ウェーハ11をチャックテーブル24によって保持する。図5は、チャックテーブル24によって保持されたウェーハ11を示す断面図である。 First, the wafer 11 is held by the chuck table 24. Figure 5 is a cross-sectional view showing the wafer 11 held by the chuck table 24.
ウェーハ11は、第1面11a(被研磨面)側が上方に露出し、第2面11b側(保護部材13側)が保持面24aと対向するように、チャックテーブル24上に配置される。この状態で保持面24aに吸引源の吸引力(負圧)を作用させると、ウェーハ11が保護部材13を介してチャックテーブル24によって吸引保持される。 The wafer 11 is placed on the chuck table 24 so that the first surface 11a (surface to be polished) is exposed upward and the second surface 11b (protective member 13 side) faces the holding surface 24a. When the suction force (negative pressure) of the suction source is applied to the holding surface 24a in this state, the wafer 11 is suction-held by the chuck table 24 via the protective member 13.
次に、第1研磨パッドでウェーハ11の第1面11aを研磨する(第1研磨工程)。図6(A)は、第1研磨工程におけるウェーハ11を示す断面図である。第1研磨工程では、研磨パッド48(図1参照)として研磨パッド70A(第1研磨パッド)がマウント46に装着される。 Next, the first surface 11a of the wafer 11 is polished with the first polishing pad (first polishing step). Figure 6(A) is a cross-sectional view showing the wafer 11 during the first polishing step. In the first polishing step, polishing pad 70A (first polishing pad) is attached to mount 46 as polishing pad 48 (see Figure 1).
研磨パッド70Aは、ステンレス、アルミニウム等の金属やPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の樹脂でなる円盤状の基台72Aを備える。基台72Aの下面側には、ウェーハ11を研磨する研磨層74A(第1研磨層)が固定されている。研磨層74Aは、基台72Aと概ね同径の円盤状に形成され、例えば接着剤によって基台72Aの下面側に固定される。研磨層74Aの下面は、ウェーハ11を研磨する平坦な研磨面76Aを構成している。 The polishing pad 70A includes a disk-shaped base 72A made of metal such as stainless steel or aluminum, or resin such as PPS (polyphenylene sulfide). A polishing layer 74A (first polishing layer) that polishes the wafer 11 is fixed to the underside of the base 72A. The polishing layer 74A is formed in a disk shape with roughly the same diameter as the base 72A and is fixed to the underside of the base 72A with, for example, an adhesive. The underside of the polishing layer 74A forms a flat polishing surface 76A that polishes the wafer 11.
研磨層74Aは、砥粒(固定砥粒)を含有している。具体的には、研磨層74Aは、母材となる研磨部材と、研磨部材に分散された砥粒とを含む。研磨部材としては、例えばポリウレタン等の樹脂や、フェルト等の不織布でなる円盤状の部材が用いられる。また、砥粒としては、例えば粒径が1μm以上10μm以下のシリカ(SiO2)が用いられる。ただし、研磨部材の材質、砥粒の粒径及び材質は、ウェーハ11の材質等に応じて適宜選択できる。 The polishing layer 74A contains abrasive grains (fixed abrasive grains). Specifically, the polishing layer 74A includes a polishing member as a base material and abrasive grains dispersed in the polishing member. The polishing member is, for example, a disk-shaped member made of a resin such as polyurethane or a nonwoven fabric such as felt. The abrasive grains are, for example, silica (SiO 2 ) with a grain size of 1 μm to 10 μm. However, the material of the polishing member and the grain size and material of the abrasive grains can be selected appropriately depending on the material of the wafer 11, etc.
研磨パッド70Aの中心部には、研磨パッド70Aを厚さ方向に貫通する円柱状の貫通孔が形成されている。研磨パッド70Aがマウント46に装着されると、研磨パッド70Aの貫通孔が研磨液供給路52に連結される。 A cylindrical through-hole is formed in the center of the polishing pad 70A, penetrating the polishing pad 70A in the thickness direction. When the polishing pad 70A is attached to the mount 46, the through-hole of the polishing pad 70A is connected to the polishing liquid supply channel 52.
ウェーハ11を保持したチャックテーブル24は、第1移動機構18(図1参照)によって研磨ユニット40の下方に配置される。このときウェーハ11は、ウェーハ11の第1面11aの全体が研磨パッド70Aの研磨面76Aと重なるように位置付けられる。そして、チャックテーブル24及びスピンドル44を回転させつつ、第2移動機構28(図1参照)によって研磨ユニット40を下降させる。これにより、回転する研磨パッド70Aの研磨面76Aがウェーハ11の第1面11aに押し当てられ、第1面11aが研磨される。 The chuck table 24 holding the wafer 11 is positioned below the polishing unit 40 by the first moving mechanism 18 (see Figure 1). The wafer 11 is positioned so that the entire first surface 11a of the wafer 11 overlaps the polishing surface 76A of the polishing pad 70A. Then, while rotating the chuck table 24 and spindle 44, the polishing unit 40 is lowered by the second moving mechanism 28 (see Figure 1). As a result, the polishing surface 76A of the rotating polishing pad 70A is pressed against the first surface 11a of the wafer 11, polishing the first surface 11a.
ウェーハ11の研磨中は、研磨液供給源56からバルブ54及び研磨液供給路52を介してウェーハ11及び研磨パッド70Aに研磨液が供給される。研磨層74Aが砥粒を含有している場合には、砥粒を含まない研磨液が供給される。研磨液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を含むアルカリ溶液、過マンガン酸塩等を含む酸性液、純水等を用いることができる。なお、研磨層74Aは砥粒を含有していなくてもよい。この場合には、砥粒(遊離砥粒)が分散された薬液(スラリー)が研磨液として供給される。 During polishing of the wafer 11, polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply source 56 to the wafer 11 and polishing pad 70A via the valve 54 and the polishing liquid supply path 52. If the polishing layer 74A contains abrasive grains, a polishing liquid that does not contain abrasive grains is supplied. Examples of polishing liquid that can be used include alkaline solutions containing sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., acidic solutions containing permanganate, etc., and pure water. The polishing layer 74A does not have to contain abrasive grains. In this case, a chemical solution (slurry) in which abrasive grains (loose abrasive grains) are dispersed is supplied as the polishing liquid.
ここで、研磨層74Aのガラス転移温度は、後述の研磨パッド70Bの研磨層74B(図7(A)参照)のガラス転移温度よりも高い。そのため、ウェーハ11の研磨中にウェーハ11と研磨層74Aとの接触によって摩擦熱が発生しても、研磨層74Aの形状が変化しにくく、研磨面76Aが平坦に維持される。 The glass transition temperature of the polishing layer 74A is higher than the glass transition temperature of the polishing layer 74B of the polishing pad 70B (see Figure 7(A)), which will be described later. Therefore, even if frictional heat is generated by contact between the wafer 11 and the polishing layer 74A during polishing of the wafer 11, the shape of the polishing layer 74A is less likely to change, and the polishing surface 76A remains flat.
図6(B)は、第1研磨工程後のウェーハ11の一部を示す拡大断面図である。ガラス転移温度が高い研磨層74Aを備える研磨パッド70Aでウェーハ11の第1面11aを研磨すると、平坦な状態に維持された研磨面76Aによって、第1面11aのうち上方に突出している領域、すなわち、うねり(図4(C)参照)の凸部が優先的に研磨され、ウェーハ11の第1面11aの高低差が低減される。これにより、ウェーハ11の第1面11aに含まれるうねりが効率的に低減される。 Figure 6(B) is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the wafer 11 after the first polishing step. When the first surface 11a of the wafer 11 is polished with the polishing pad 70A having the polishing layer 74A with a high glass transition temperature, the polishing surface 76A, which is maintained in a flat state, preferentially polishes the upwardly protruding areas of the first surface 11a, i.e., the convex portions of the waviness (see Figure 4(C)), reducing the height difference of the first surface 11a of the wafer 11. This effectively reduces the waviness contained in the first surface 11a of the wafer 11.
次に、第2研磨パッドでウェーハ11の第1面11aを研磨する(第2研磨工程)。図7(A)は、第2研磨工程におけるウェーハ11を示す断面図である。第2研磨工程では、研磨ユニット40から研磨パッド70Aが取り外され、代わりに研磨パッド70B(第2研磨パッド)が装着される。 Next, the first surface 11a of the wafer 11 is polished with the second polishing pad (second polishing step). Figure 7(A) is a cross-sectional view showing the wafer 11 during the second polishing step. In the second polishing step, polishing pad 70A is removed from the polishing unit 40 and polishing pad 70B (second polishing pad) is attached instead.
研磨パッド70Bは、円盤状の基台72Bと、ウェーハ11を研磨する研磨層(第2研磨層)74Bとを備える。研磨層74Bは、基台72Bと概ね同径の円盤状に形成され、例えば接着剤によって基台72Bの下面側に固定される。研磨層74Bの下面は、ウェーハ11を研磨する平坦な研磨面76Bを構成している。また、研磨層74Bは砥粒(固定砥粒)を含有している。 The polishing pad 70B comprises a disk-shaped base 72B and a polishing layer (second polishing layer) 74B that polishes the wafer 11. The polishing layer 74B is formed in a disk shape with roughly the same diameter as the base 72B and is fixed to the underside of the base 72B, for example, with an adhesive. The underside of the polishing layer 74B forms a flat polishing surface 76B that polishes the wafer 11. The polishing layer 74B also contains abrasive grains (fixed abrasive grains).
研磨パッド70Bの基台72B、研磨層74Bの材質、形状、構造等の例はそれぞれ、研磨パッド70Aの基台72A、研磨層74A(図6(A)参照)と同様である。なお、研磨層74Aの材質と研磨層74Bの材質とは、同一であっても異なっていてもよい。 Examples of the material, shape, structure, etc. of the base 72B and polishing layer 74B of polishing pad 70B are the same as those of the base 72A and polishing layer 74A of polishing pad 70A (see Figure 6(A)). Note that the material of polishing layer 74A and the material of polishing layer 74B may be the same or different.
第2研磨工程では、第1研磨工程と同様に、チャックテーブル24及びスピンドル44を回転させつつ、第2移動機構28(図1参照)によって研磨ユニット40を下降させる。これにより、回転する研磨パッド70Bの研磨面76Bがウェーハ11の第1面11aに押し当てられ、第1面11aが研磨される。また、ウェーハ11の研磨中は、研磨液供給源56からバルブ54及び研磨液供給路52を介してウェーハ11及び研磨パッド70Bに研磨液が供給される。 In the second polishing process, as in the first polishing process, the polishing unit 40 is lowered by the second moving mechanism 28 (see Figure 1) while the chuck table 24 and spindle 44 are rotated. This causes the polishing surface 76B of the rotating polishing pad 70B to be pressed against the first surface 11a of the wafer 11, polishing the first surface 11a. During polishing of the wafer 11, polishing liquid is supplied from the polishing liquid supply source 56 to the wafer 11 and polishing pad 70B via the valve 54 and the polishing liquid supply path 52.
ここで、研磨層74Bのガラス転移温度は、研磨パッド70Aの研磨層74A(図6(A)参照)のガラス転移温度よりも低い。そのため、ウェーハ11の研磨中にウェーハ11と研磨層74Bとの接触によって摩擦熱が発生すると、研磨層74Bの温度が上昇してガラス転移温度に近づき、研磨層74Aが軟化して変形しやすくなる。その結果、研磨面76Bはウェーハ11の第1面11aの凹凸に沿うように変形する。 The glass transition temperature of the polishing layer 74B is lower than the glass transition temperature of the polishing layer 74A of the polishing pad 70A (see Figure 6(A)). Therefore, when frictional heat is generated by contact between the wafer 11 and the polishing layer 74B during polishing of the wafer 11, the temperature of the polishing layer 74B rises and approaches the glass transition temperature, softening the polishing layer 74A and making it more susceptible to deformation. As a result, the polishing surface 76B deforms to conform to the irregularities of the first surface 11a of the wafer 11.
図7(B)は、第2研磨工程後のウェーハ11の一部を示す拡大断面図である。ガラス転移温度が低い研磨層74Bを備える研磨パッド70Bでウェーハ11の第1面11aを研磨すると、研磨面76Bがウェーハ11の第1面11aに沿って変形し、第1面11aに形成されている微細な凹凸の凹部に入り込む。これにより、ウェーハ11の第1面11aの全体が均一に研磨され、ウェーハ11の第1面11aに含まれる粗さ(図4(B)参照)が効率的に低減される。 Figure 7(B) is an enlarged cross-sectional view showing a portion of the wafer 11 after the second polishing step. When the first surface 11a of the wafer 11 is polished with the polishing pad 70B having the polishing layer 74B with a low glass transition temperature, the polishing surface 76B deforms along the first surface 11a of the wafer 11 and penetrates into the minute concave portions of the first surface 11a. This results in the entire first surface 11a of the wafer 11 being polished uniformly, effectively reducing the roughness (see Figure 4(B)) contained in the first surface 11a of the wafer 11.
なお、研磨層74Aのガラス転移温度は、研磨層74Bのガラス転移温度よりも30℃以上高いことが好ましく、50℃以上高いことがより好ましい。これにより、摩擦熱による研磨層74Aの軟化及び変形が抑制され、研磨面76Aが平坦に維持される。その結果、第1研磨工程において高い研磨レートが実現される。 The glass transition temperature of polishing layer 74A is preferably at least 30°C higher than the glass transition temperature of polishing layer 74B, and more preferably at least 50°C higher. This prevents softening and deformation of polishing layer 74A due to frictional heat, and maintains the polishing surface 76A flat. As a result, a high polishing rate is achieved in the first polishing step.
ただし、研磨層74Aのガラス転移温度が極端に高いと、研磨後のウェーハ11の第1面11aにスクラッチが残存しやすくなる。そのため、研磨層74Aのガラス転移温度は、研磨層74Bのガラス転移温度よりも90℃高い温度以下であることが好ましく、研磨層74Bのガラス転移温度よりも60℃高い温度以下であることがより好ましい。これにより、スクラッチの残存を抑制しつつウェーハ11の第1面11aのうねりを効率的に除去できる。 However, if the glass transition temperature of the polishing layer 74A is extremely high, scratches are more likely to remain on the first surface 11a of the wafer 11 after polishing. Therefore, the glass transition temperature of the polishing layer 74A is preferably no more than 90°C higher than the glass transition temperature of the polishing layer 74B, and more preferably no more than 60°C higher than the glass transition temperature of the polishing layer 74B. This makes it possible to efficiently remove waviness on the first surface 11a of the wafer 11 while suppressing the formation of scratches.
また、研磨層74Bのガラス転移温度は、第2研磨工程でウェーハ11を研磨する際のウェーハ11と研磨層74Bとの接触領域における温度と同程度であることが好ましい。一般的に、研磨加工中におけるウェーハ11と研磨層74Bとの接触領域の温度は、30℃~40℃程度になる。そのため、研磨層74Bのガラス転移温度も30℃~40℃程度であることが好ましい。これにより、研磨加工中に生じる摩擦熱によって研磨層74Bの適度な変形が促進され、研磨面76Bはある程度の剛性を維持しつつウェーハ11の第1面11aに形成されている微細な凹凸の凹部に入り込みやすくなる。その結果、研磨レートを大きく低下させることなくウェーハ11の第1面11aの粗さを効果的に除去することが可能になる。 Furthermore, it is preferable that the glass transition temperature of the polishing layer 74B be approximately the same as the temperature at the contact area between the wafer 11 and the polishing layer 74B when the wafer 11 is polished in the second polishing step. Generally, the temperature at the contact area between the wafer 11 and the polishing layer 74B during polishing is approximately 30°C to 40°C. Therefore, it is preferable that the glass transition temperature of the polishing layer 74B be approximately 30°C to 40°C. This promotes appropriate deformation of the polishing layer 74B due to frictional heat generated during polishing, making it easier for the polishing surface 76B to penetrate into the recesses of the fine irregularities formed on the first surface 11a of the wafer 11 while maintaining a certain degree of rigidity. As a result, it is possible to effectively remove roughness from the first surface 11a of the wafer 11 without significantly reducing the polishing rate.
上記の作用を考慮すると、研磨層74Aのガラス転移温度は90℃以上100℃以下であることが好ましく、研磨層74Bのガラス転移温度は30℃以上40℃以下であることが好ましい。なお、研磨層74A,74Bのガラス転移温度は、研磨層74A,74Bの材質、組成等によって調節できる。 Taking the above effects into consideration, the glass transition temperature of polishing layer 74A is preferably 90°C or higher and 100°C or lower, and the glass transition temperature of polishing layer 74B is preferably 30°C or higher and 40°C or lower. The glass transition temperatures of polishing layers 74A and 74B can be adjusted by the material, composition, etc. of polishing layers 74A and 74B.
例えば、研磨層74A,74Bをともにポリウレタンによって構成する場合には、原料として用いられるポリオールの種類、官能基数、分子量等を適宜選択することにより、ポリウレタンのガラス転移温度が調節され、研磨層74A,74B間におけるガラス転移温度の差を所望の値に設定することができる。市販品を用いて研磨層74A,74Bを形成する場合には、例えばサンニックス GP-600(三洋化成工業株式会社製)を用いることにより、ガラス転移温度が90℃以上100℃以下の研磨層74Aを形成できる。また、例えば、サンニックス GP-600とサンニックス GP-1000(三洋化成工業株式会社製)とを1:1の割合で混合して得られるポリオールを用いることにより、ガラス転移温度が30℃以上40℃以下の研磨層74Bを形成できる。 For example, if both polishing layers 74A and 74B are made of polyurethane, the glass transition temperature of the polyurethane can be adjusted by appropriately selecting the type, number of functional groups, molecular weight, etc. of the polyol used as the raw material, and the difference in glass transition temperature between polishing layers 74A and 74B can be set to the desired value. When using a commercially available product to form polishing layers 74A and 74B, for example, Sannix GP-600 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) can be used to form polishing layer 74A with a glass transition temperature of 90°C or higher and 100°C or lower. Furthermore, for example, a polyol obtained by mixing Sannix GP-600 and Sannix GP-1000 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) in a 1:1 ratio can be used to form polishing layer 74B with a glass transition temperature of 30°C or higher and 40°C or lower.
以上の通り、本実施形態においては、研磨層74Aを有する研磨パッド70Aでウェーハ11の第1面11aを研磨した後、研磨層74Aよりもガラス転移温度が低い研磨層74Bを有する研磨パッド70Bでウェーハ11の第1面11aを研磨する。これにより、摩擦熱によって変形しにくい研磨層74Aによってウェーハ11の第1面11aの高低差が低減された後、摩擦熱によって変形しやすい研磨層74Bによってウェーハ11の第1面11aの全体が均一に研磨される。その結果、ウェーハ11の第1面11aに形成されている凹凸のうねり成分と粗さ成分の両方が効率的に低減され、ウェーハ11の第1面11aの平坦性が向上する。 As described above, in this embodiment, the first surface 11a of the wafer 11 is polished with polishing pad 70A having polishing layer 74A, and then the first surface 11a of the wafer 11 is polished with polishing pad 70B having polishing layer 74B with a lower glass transition temperature than polishing layer 74A. As a result, the polishing layer 74A, which is less likely to deform due to frictional heat, reduces the elevation differences on the first surface 11a of the wafer 11, and then the polishing layer 74B, which is more likely to deform due to frictional heat, uniformly polishes the entire first surface 11a of the wafer 11. As a result, both the waviness and roughness components of the irregularities formed on the first surface 11a of the wafer 11 are efficiently reduced, improving the flatness of the first surface 11a of the wafer 11.
なお、上記実施形態においては、第1研磨工程と第2研磨工程との間に研磨パッド70A(図6(A)参照)を研磨パッド70B(図7(A)参照)に交換する場合について説明した。ただし、研磨装置2は2組の研磨ユニット40を備えていてもよい。この場合には、研磨パッド70Aが装着された一方の研磨ユニット40によって第1研磨工程が実施され、研磨パッド70Bが装着された他方の研磨ユニット40によって第2研磨工程が実施される。これにより、研磨パッドの交換作業を省略できる。 In the above embodiment, the polishing pad 70A (see FIG. 6A) is replaced with polishing pad 70B (see FIG. 7A) between the first and second polishing steps. However, the polishing apparatus 2 may also be equipped with two polishing units 40. In this case, the first polishing step is performed by one polishing unit 40 equipped with polishing pad 70A, and the second polishing step is performed by the other polishing unit 40 equipped with polishing pad 70B. This eliminates the need to replace the polishing pads.
また、ウェーハ11は2台の研磨装置2によって加工されてもよい。この場合には、一方の研磨装置2の研磨ユニット40に研磨パッド70A(図6(A)参照)が装着され、他方の研磨装置2の研磨ユニット40に研磨パッド70B(図7(A)参照)が装着される。そして、一方の研磨装置2によって第1研磨工程が実施され、他方の研磨装置2によって第2研磨工程が実施される。 The wafer 11 may also be processed by two polishing apparatuses 2. In this case, a polishing pad 70A (see FIG. 6A) is attached to the polishing unit 40 of one polishing apparatus 2, and a polishing pad 70B (see FIG. 7A) is attached to the polishing unit 40 of the other polishing apparatus 2. Then, a first polishing step is performed by one polishing apparatus 2, and a second polishing step is performed by the other polishing apparatus 2.
さらに、上記実施形態においてはウェーハ11の下面側を支持して上面側を研磨する研磨装置2について説明したが、ウェーハ11の下面側を研磨する研磨装置を用いることもできる。図8は、研磨装置2(図1参照)の変形例に相当する研磨装置80を示す斜視図である。なお、図8において、X軸方向(第1水平方向)とY軸方向(第2水平方向)とは、互いに垂直な方向である。また、Z軸方向(鉛直方向、上下方向、高さ方向)は、X軸方向及びY軸方向と垂直な方向である。 Furthermore, while the above embodiment describes a polishing apparatus 2 that supports the underside of the wafer 11 and polishes the upper side, it is also possible to use a polishing apparatus that polishes the underside of the wafer 11. Figure 8 is a perspective view showing a polishing apparatus 80, which is a modified version of the polishing apparatus 2 (see Figure 1). Note that in Figure 8, the X-axis direction (first horizontal direction) and the Y-axis direction (second horizontal direction) are mutually perpendicular. Furthermore, the Z-axis direction (vertical direction, up-down direction, height direction) is a direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction.
研磨装置80は、研磨パッド90を支持する支持ユニット82と、ウェーハ11を保持する保持ユニット94とを備える。保持ユニット94によって保持されたウェーハ11を研磨パッド90に押し当てることにより、ウェーハ11に研磨加工が施される。 The polishing apparatus 80 includes a support unit 82 that supports the polishing pad 90 and a holding unit 94 that holds the wafer 11. The wafer 11 held by the holding unit 94 is pressed against the polishing pad 90, thereby polishing the wafer 11.
支持ユニット82は、金属、セラミックス、樹脂等でなる円盤状の支持台(定盤)84を備える。支持台84の上面は、水平方向(XY平面方向)と概ね平行な平坦面であり、研磨パッド90を支持する円形の支持面84aを構成している。 The support unit 82 includes a disk-shaped support base (surface plate) 84 made of metal, ceramic, resin, or the like. The top surface of the support base 84 is a flat surface that is roughly parallel to the horizontal direction (XY plane direction) and forms a circular support surface 84a that supports the polishing pad 90.
支持台84の下面側には、Z軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル86が接続されている。スピンドル86の上端側は、支持台84の下面側の中心部に固定されている。また、スピンドル86の下端側には、スピンドル86を回転させるモータ等の回転駆動源88が連結されている。支持台84は、回転駆動源88からスピンドル86を介して伝達される動力により、Z軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。 A cylindrical spindle 86 arranged along the Z-axis direction is connected to the underside of the support base 84. The upper end of the spindle 86 is fixed to the center of the underside of the support base 84. A rotational drive source 88, such as a motor, that rotates the spindle 86 is connected to the lower end of the spindle 86. The support base 84 rotates around a rotational axis that is roughly parallel to the Z-axis direction due to the power transmitted from the rotational drive source 88 via the spindle 86.
支持台84の支持面84aには、ウェーハ11を研磨する研磨パッド90が固定される。研磨パッド90は、ウェーハ11よりも直径が大きい円盤状の研磨層92を備える。研磨層92の上面は、水平方向(XY平面方向)と概ね平行な平坦面であり、ウェーハ11を研磨する研磨面を構成している。なお、研磨層92の材質の例は、研磨パッド70Aの研磨層74A(図6(A)参照)及び研磨パッド70Bの研磨層74B(図7(A)参照)と同様である。 A polishing pad 90 for polishing the wafer 11 is fixed to the support surface 84a of the support table 84. The polishing pad 90 has a disk-shaped polishing layer 92 with a diameter larger than that of the wafer 11. The upper surface of the polishing layer 92 is a flat surface that is roughly parallel to the horizontal direction (XY plane direction) and forms the polishing surface for polishing the wafer 11. Examples of materials for the polishing layer 92 are the same as those for the polishing layer 74A of the polishing pad 70A (see Figure 6(A)) and the polishing layer 74B of the polishing pad 70B (see Figure 7(A)).
支持ユニット82の上方には、保持ユニット94が設けられている。保持ユニット94は、ウェーハ11を保持する円盤状の保持部96を備える。保持部96は、研磨層92の中心と外周縁との間の領域と重なるように配置される。 A holding unit 94 is provided above the support unit 82. The holding unit 94 has a disk-shaped holding portion 96 that holds the wafer 11. The holding portion 96 is positioned so as to overlap the area between the center and outer edge of the polishing layer 92.
保持部96の下面側には、ウェーハ11を保持する保持部材(不図示)が設けられている。例えば保持部材は、ウェーハ11よりも直径が大きい円形の基材と、基材の表面(下面)側に設けられた保持膜(バッキングフィルム)とを備える。例えば、基材はポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂でなり、保持膜はスエード調のウレタンフォーム等でなる。保持部材は、保持膜が保持部96の下面側で露出するように配置される。ウェーハ11を水等の液体で濡らした状態で保持膜に密着させると、ウェーハ11が表面張力によって保持膜に吸着し、保持部96によって保持される。ただし、保持部96によるウェーハ11の保持方法に制限はない。 A holding member (not shown) that holds the wafer 11 is provided on the underside of the holding unit 96. For example, the holding member includes a circular base material with a diameter larger than the wafer 11 and a holding film (backing film) provided on the surface (underside) of the base material. For example, the base material is made of a resin such as polyethylene terephthalate (PET), and the holding film is made of suede-like urethane foam or the like. The holding member is positioned so that the holding film is exposed on the underside of the holding unit 96. When the wafer 11 is wetted with a liquid such as water and brought into close contact with the holding film, the wafer 11 is adsorbed to the holding film due to surface tension and is held by the holding unit 96. However, there are no limitations on how the holding unit 96 holds the wafer 11.
保持部96の上面側には、Z軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル98が接続されている。スピンドル98の下端側は、保持部96の中心部に固定されている。また、スピンドル98の上端側には、スピンドル98を駆動する駆動機構100が連結されている。駆動機構100は、スピンドル98を回転させるモータ等の回転駆動源と、スピンドル98をZ軸方向に沿って移動(昇降)させるエアシリンダ等の昇降機構とを備える。 A cylindrical spindle 98 arranged along the Z-axis direction is connected to the upper surface of the holding portion 96. The lower end of the spindle 98 is fixed to the center of the holding portion 96. A drive mechanism 100 that drives the spindle 98 is connected to the upper end of the spindle 98. The drive mechanism 100 includes a rotational drive source such as a motor that rotates the spindle 98, and an elevating mechanism such as an air cylinder that moves (raises and lowers) the spindle 98 along the Z-axis direction.
保持部96は、駆動機構100の回転駆動源からスピンドル98を介して伝達される動力により、Z軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。また、駆動機構100の昇降機構によってスピンドル98を昇降させることにより、保持部96がZ軸方向に沿って昇降し、研磨パッド90に対して相対的に接近及び離隔する。 The holding unit 96 rotates around a rotation axis roughly parallel to the Z-axis direction by power transmitted from the rotational drive source of the drive mechanism 100 via the spindle 98. Furthermore, by raising and lowering the spindle 98 using the lifting mechanism of the drive mechanism 100, the holding unit 96 rises and falls along the Z-axis direction, moving closer to and further away from the polishing pad 90.
また、支持ユニット82の上方の保持ユニット94が設けられていない領域には、研磨パッド90に研磨液を供給する研磨液供給ユニット102が設けられている。研磨液供給ユニット102は、研磨液供給源(不図示)に接続されたノズル104を備えており、ノズル104は研磨パッド90の上面(研磨面)に向かって研磨液106を所定の流量で供給する。 In addition, a polishing liquid supply unit 102 that supplies polishing liquid to the polishing pad 90 is provided in an area above the support unit 82 where the holding unit 94 is not provided. The polishing liquid supply unit 102 has a nozzle 104 connected to a polishing liquid supply source (not shown), and the nozzle 104 supplies polishing liquid 106 toward the upper surface (polishing surface) of the polishing pad 90 at a predetermined flow rate.
研磨装置80でウェーハ11を研磨する際は、まず、保持ユニット94によってウェーハ11が保持される。このときウェーハ11は、被研磨面(第1面11a)側が下方に露出するように保持される。そして、研磨パッド90を回転駆動源88によって所定の方向(矢印Aで示す方向)に回転させ、保持部96を駆動機構100によって所定の方向(矢印Bで示す方向)に回転させた状態で、保持部96を駆動機構100によって下降させる。これにより、ウェーハ11の第1面11aが研磨層92の上面(研磨面)に接触し、ウェーハ11の第1面11aが研磨される。 When polishing a wafer 11 with the polishing apparatus 80, the wafer 11 is first held by the holding unit 94. At this time, the wafer 11 is held so that the surface to be polished (first surface 11a) is exposed downward. Then, the polishing pad 90 is rotated in a predetermined direction (indicated by arrow A) by the rotary drive source 88, and the holding part 96 is rotated in a predetermined direction (indicated by arrow B) by the drive mechanism 100. With this in place, the holding part 96 is lowered by the drive mechanism 100. As a result, the first surface 11a of the wafer 11 comes into contact with the upper surface (polishing surface) of the polishing layer 92, and the first surface 11a of the wafer 11 is polished.
研磨装置80を用いて本実施形態に係るウェーハの研磨方法を実施する場合には、まず、ガラス転移温度が高い研磨層92(例えば、ガラス転移温度が90℃以上100℃以下)を備えた研磨パッド90(第1研磨パッド)が支持ユニット82によって支持され、第1研磨パッドによってウェーハ11の第1面11aが研磨される(第1研磨工程)。その後、ガラス転移温度が低い研磨層92(例えば、ガラス転移温度が30℃以上40℃以下)を備えた研磨パッド90(第2研磨パッド)が支持ユニット82によって支持され、第2研磨パッドによってウェーハ11の第1面11aが研磨される(第2研磨工程)。 When the wafer polishing method according to this embodiment is performed using the polishing apparatus 80, first, a polishing pad 90 (first polishing pad) having a polishing layer 92 with a high glass transition temperature (e.g., a glass transition temperature of 90°C or higher and 100°C or lower) is supported by the support unit 82, and the first surface 11a of the wafer 11 is polished by the first polishing pad (first polishing step). Then, a polishing pad 90 (second polishing pad) having a polishing layer 92 with a low glass transition temperature (e.g., a glass transition temperature of 30°C or higher and 40°C or lower) is supported by the support unit 82, and the first surface 11a of the wafer 11 is polished by the second polishing pad (second polishing step).
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。 In addition, the structures, methods, etc. related to the above embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
11 ウェーハ
11a 第1面(表面)
11b 第2面(表面)
13 保護部材
15 断面曲線
17 粗さ曲線
19 うねり曲線
2 研磨装置
4 基台
4a,4b 開口
6a,6b カセット載置領域(カセット載置台)
8a,8b カセット
10 第1搬送機構
12 操作パネル
14 位置調節機構
16 第2搬送機構(ローディングアーム)
18 第1移動機構
20 移動テーブル
22 防塵防滴カバー
24 チャックテーブル(保持テーブル)
24a 保持面
24b 吸引路
26 支持構造
28 第2移動機構
30 ガイドレール
32 移動プレート
34 ボールねじ
36 パルスモータ
38 支持部材
40 研磨ユニット
42 ハウジング
44 スピンドル
46 マウント
48 研磨パッド
50 固定具
52 研磨液供給路
54 バルブ
56 研磨液供給源
58 第3搬送機構(アンローディングアーム)
60 洗浄機構
70A,70B 研磨パッド
72A,72B 基台
74A,74B 研磨層
76A,76B 研磨面
80 研磨装置
82 支持ユニット
84 支持台(定盤)
84a 支持面
86 スピンドル
88 回転駆動源
90 研磨パッド
92 研磨層
94 保持ユニット
96 保持部
98 スピンドル
100 駆動機構
102 研磨液供給ユニット
104 ノズル
106 研磨液
11 Wafer 11a First surface (front surface)
11b Second side (front)
13 Protective member 15 Profile curve 17 Roughness curve 19 Waviness curve 2 Polishing device 4 Base 4a, 4b Opening 6a, 6b Cassette placement area (cassette placement table)
8a, 8b cassette 10 first transport mechanism 12 operation panel 14 position adjustment mechanism 16 second transport mechanism (loading arm)
18 First moving mechanism 20 Moving table 22 Dust-proof and drip-proof cover 24 Chuck table (holding table)
24a Holding surface 24b Suction path 26 Support structure 28 Second moving mechanism 30 Guide rail 32 Moving plate 34 Ball screw 36 Pulse motor 38 Support member 40 Polishing unit 42 Housing 44 Spindle 46 Mount 48 Polishing pad 50 Fixture 52 Polishing liquid supply path 54 Valve 56 Polishing liquid supply source 58 Third transport mechanism (unloading arm)
60 Cleaning mechanism 70A, 70B Polishing pad 72A, 72B Base 74A, 74B Polishing layer 76A, 76B Polishing surface 80 Polishing device 82 Support unit 84 Support table (surface plate)
84a Support surface 86 Spindle 88 Rotation drive source 90 Polishing pad 92 Polishing layer 94 Holding unit 96 Holding portion 98 Spindle 100 Drive mechanism 102 Polishing liquid supply unit 104 Nozzle 106 Polishing liquid
Claims (3)
第1研磨層を有する第1研磨パッドで該ウェーハの表面を研磨する第1研磨工程と、
第2研磨層を有する第2研磨パッドで該ウェーハの表面を研磨する第2研磨工程と、を含み、
該第1研磨層のガラス転移温度は、90℃以上100℃以下であり、
該第2研磨層のガラス転移温度は、30℃以上40℃以下であることを特徴とするウェーハの研磨方法。 A method for polishing a wafer by using a polishing pad, comprising:
a first polishing step of polishing the surface of the wafer with a first polishing pad having a first polishing layer;
a second polishing step of polishing the surface of the wafer with a second polishing pad having a second polishing layer;
the glass transition temperature of the first abrasive layer is 90°C or higher and 100°C or lower;
A method for polishing a wafer , wherein the second polishing layer has a glass transition temperature of 30°C or higher and 40°C or lower .
該第1研磨工程及び該第2研磨工程では、砥粒を含まない研磨液を該ウェーハに供給しながら該ウェーハの表面を研磨することを特徴とする、請求項1に記載のウェーハの研磨方法。 the first abrasive layer and the second abrasive layer contain abrasive grains;
2. The method for polishing a wafer according to claim 1 , wherein in the first polishing step and the second polishing step, the surface of the wafer is polished while a polishing liquid containing no abrasive grains is supplied to the wafer.
該第2研磨工程では、該第2研磨パッドで該ウェーハの表面を研磨することにより該ウェーハの表面の粗さを低減することを特徴とする、請求項1又は2に記載のウェーハの研磨方法。 In the first polishing step, the surface of the wafer is polished with the first polishing pad to reduce waviness of the surface of the wafer;
3. The method for polishing a wafer according to claim 1, wherein in the second polishing step, the surface of the wafer is polished with the second polishing pad to reduce the roughness of the surface of the wafer.
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