JP5777383B2 - 研磨パッド及び該研磨パッドを使用した板状物の研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は研磨パッド及び該研磨パッドを使用したウエーハ等の板状物の研磨方法に関する。

光デバイスウエーハは、サファイア基板、ＳｉＣ基板等の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）等の半導体層（エピタキシャル層）を形成し、該半導体層にＬＥＤ等の複数の光デバイスが格子状に形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画されて形成されている。

サファイア基板はＧａＮと格子定数が近くＧａＮエピタキシャル層の成長に適しており、光デバイスを製造する上で不可欠な素材であるが、エピタキシャル層が成長した後は電気機器の軽量化、小型化、光デバイスの輝度の向上のために研削装置によってサファイア基板の裏面が研削される（例えば、特開２００８−２３６９３号公報）。

しかし、サファイア基板等の板状物を薄く研削すると、板状物に反りが発生して割れてしまうことがある。この反りは、研削によって板状物の被研削面に微細なクラックが形成されることで発生する。そこで、研削後に板状物の被研削面を研磨して微細なクラックを除去することで、反りの発生を防止するとともに板状物の抗折強度を向上させることが行われている。

特開２００８−２３６９３号公報 特開２００２−２８３２１１号公報

ところが、従来の研磨パッドはその半径がウエーハ等の板状物の直径より小さいタイプが主流であり、研磨パッドの研磨面が板状物を部分的に覆う形で研磨が遂行される。その結果、研磨パッドのエッジが板状物の外周を通過するのに伴って、板状物の外周に欠けが生じることがある。

また、研磨パッドの回転中心側と外周側とでは、周速の違いによって研磨レートが異なるため、板状物の被研削面において研磨パッドの回転中心側と外周側とに当接した部分では、研磨後の厚みが均一にならず、厚み精度（平坦度）が悪化するという問題がある。

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、板状物の外周に欠けを生じさせることなく、被研削面の平坦度を悪化させることのない研磨パッド及び研磨方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、回転体に装着して使用される研磨パッドであって、回転中心と環状研磨面を有し、該環状研磨面の幅は研磨する板状物の直径より大きく、且つ該環状研磨面が該回転中心から外側に向かって研磨する板状物から離反する方向に傾斜しており、回転中心側と外周側の研磨レートが同等であることを特徴とする研磨パッドが提供される。

請求項２記載の発明によると、回転体に装着して使用される研磨パッドであって、回転中心と円形研磨面を有し、該円形研磨面の半径は研磨する板状物の直径より大きく、且つ該円形研磨面が該回転中心から外側に向かって研磨する板状物から離反する方向に傾斜しており、回転中心側と外周側の研磨レートが同等であることを特徴とする研磨パッドが提供される。

請求項３記載の発明によると、請求項１又は２記載の研磨パッドを使用した板状物の研磨方法であって、保持面を有するチャックテーブルで板状物の表面側を保持する保持ステップと、該チャックテーブルで保持された板状物の裏面全面を該研磨パッドの研磨面で覆った状態で、該研磨パッドを回転中心周りに回転させて板状物を研磨する研磨ステップと、を具備したことを特徴とする板状物の研磨方法が提供される。

本発明の研磨パッドを使用した研磨方法では、板状物の被研磨面全面が研磨パッドで覆われた状態で研磨が遂行されるため、研磨パッドのエッジが板状物の外周を通過することに起因する板状物の外周欠けの発生が防止される。

また、研磨パッドの研磨面が研磨パッドの回転中心から外側に向かって研磨圧を逃がす方向に傾斜しているため、研磨パッドの回転中心側と外周側とで研磨レートを同等にすることができ、研磨後の板状物の厚みを均一にでき、厚み精度（平坦度）が悪化することがない。

本発明実施形態の研磨パッドを具備した研磨装置の斜視図である。 光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。 図３（Ａ）は本発明第１実施形態の研磨パッドの底面図、図３（Ｂ）はウエーハとの位置関係を示すとともに第１実施形態の研磨パッドが装着された研磨ヘッドの縦断面図である。 本発明実施形態の研磨方法を説明する縦断面図である。 図５（Ａ）は本発明第２実施形態の研磨パッドの底面図、図５（Ｂ）はウエーハとの位置関係を示すとともに第２実施形態の研磨パッドが装着された研磨ヘッドの縦断面図である。

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を参照すると、本発明の研磨パッドを具備した研磨装置２の外観斜視図が示されている。４は研磨装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。

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。

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（回転体）１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の先端に固定されたヘッドマウント２２と、ヘッドマウント２２に着脱可能に装着された研磨ヘッド２４とを含んでいる。

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送り機構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。

ベース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を有しており、チャックテーブル３６は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。ベース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。

図２を参照すると、光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図が示されている。光デバイスウエーハ１１は、サファイア基板１３上に窒化ガリウム（ＧａＮ）等のエピタキシャル層（半導体層）１５が積層されて構成されている。

光デバイスウエーハ１１は、エピタキシャル層１５が積層された表面１１ａと、サファイア基板１３が露出した裏面１１ｂとを有している。エピタキシャル層１５にＬＥＤ等の複数の光デバイス１９が格子状に形成された分割予定ライン（ストリート）１７によって区画されて形成されている。

本発明の研磨方法を実施するのに先立って、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂを研削して光デバイスウエーハ１１を所定の厚みに加工する裏面研削ステップが実施される。この裏面研削ステップを実施する前に、光デバイスウエーハ１１の表面１１ａには表面１１ａに形成された光デバイス１９を保護するための表面保護テープ２１が貼着される。

研削装置のチャックテーブルで表面保護テープ２１側を吸引保持しながら研削装置の研削ホイールにより光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂが研削されて、光デバイスウエーハ１１は所定の厚みに加工される。

研削を実施すると、光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂに微細なクラック等の研削歪が残存するため、この研削歪を除去して光デバイスウエーハ１１の抗折強度を向上するために本発明の研磨パッドを使用した研磨が実施される。

図３（Ａ）を参照すると、本発明第１実施形態の研磨パッド２６の底面図が示されている。図３（Ｂ）は第１実施形態の研磨パッド２６が装着された研磨ヘッド２４とチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１１との位置関係を示す縦断面図である。

本実施形態の研磨パッド２６は中心穴２６ａを有しており、その研磨面２６ｂは環状に形成されている。研磨ヘッド２４の基台２５も研磨パッド２６の中心穴２６ａと同径の中心穴２５ａを有しており、研磨ヘッド２４は基台２５に研磨パッド２６を接着して構成される。２７は研磨ヘッド２４の回転中心である。研磨パッド２６は例えばポリウレタンやフェルトに砥粒を分散させ適宜のボンド剤で固定したフェルト砥石から形成されている。

図３（Ｂ）から明らかなように、研磨パッド２６の環状研磨面２６ｂは、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１１の直径よりも大きい幅を有している。３７はチャックテーブル３６の回転中心である。

更に、研磨パッド２６の環状研磨面２６ｂは回転中心２７から外周に向かってチャックテーブル３６に保持された被研削物である光デバイスウエーハ１１から離反する方向に傾斜している。

換言すると、研磨パッド２６はその厚さが内周から外周に向かって連続的に薄くなるような環状研磨面２６ｂを有している。研磨パッド２６の内周側と外周側との厚さの差ｈは１０〜１００μｍの範囲内に設定されている。より好ましくは、ｈは２０〜５０μｍである。

以下、上述した第１実施形態の研磨パッド２６が装着された研磨ヘッド２４による光デバイスウエーハ１１の研磨方法を図４を参照して説明する。本実施形態の研磨方法は、好ましくは、研磨液を供給せずに実施するドライポリッシュである。

そのため、研磨パッド２６は研磨による摩擦熱を逃がすための中空穴２６ａを有しており、基台２５も中空穴２５ａを有している。このように本実施形態の研磨パッド２６はドライポリッシュに特に適しているが、研磨液を供給しながら実施する化学的機械研磨（ＣＭＰ）にも適用することができる。

本実施形態の研磨方法によると、チャックテーブル３６で吸引保持された研削済みの光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂの全面を研磨パッド２６の研磨面２６ｂで覆った状態で、チャックテーブル３６を図示矢印方向に回転させるとともに、研磨パッド２６をチャックテーブル３６と同一方向に異なる周速で回転させて、光デバイスウエーハ１１の研削済みの裏面１１ｂを研磨する。

このように光デバイスウエーハ１１の裏面１１ｂが研磨パッド２６で覆われた状態で研磨が遂行されるため、研磨パッド２６のエッジが光デバイスウエーハ１１の外周を通過することに起因する光デバイスウエーハ１１の外周に欠けが発生することが防止される。

また、研磨パッド２６の研磨面２６ｂは、研磨パッド２６の回転中心２７から外側に向かって研磨圧を逃がす方向に傾斜しているため、研磨パッド２６の内周側と外周側とで研磨レートを同等にすることができ、研磨後の光デバイスウエーハ１１の厚みを均一にでき、厚み精度（平坦度）が悪化することがない。

次に、図５を参照して、本発明第２実施形態の研磨パッド２６Ａについて説明する。図５（Ａ）は研磨パッド２６Ａの底面図、図５（Ｂ）は研磨パッド２６Ａが基台２５Ａに装着された研磨ヘッド２４Ａの縦断面図であり、チャックテーブル３６に保持された研磨される光デバイスウエーハ１１との位置関係を示している。

本実施形態の研磨パッド２６Ａは円形研磨面２６ｂを有しており、研磨すべき光デバイスウエーハ１１の直径よりも大きな半径を有している。更に、研磨パッド２６Ａの研磨面２６ｂは回転中心２７から外側に向ってチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１１から離反する方向に傾斜している。

換言すると、研磨パッド２６Ａは回転中心２７から外周に向かってその厚さが連続的に薄くなるように傾斜した研磨面２６ｂを有している。研磨パッド２６Ａの中心と最外周との厚さの差ｈは１０〜１００μｍの範囲内であり、更に好ましくは２０〜５０μｍである。

本実施形態の研磨パッド２６Ａはその研磨面２６ｂが円形に形成されているため、好ましくは化学的機械研磨（ＣＭＰ）に使用される。しかし、本実施形態の研磨パッド２６Ａをドライポリッシュに使用するようにしてもよい。

本実施形態の研磨パッド２６Ａを装着した研磨ヘッド２４Ａによる光デバイスウエーハ１１の研削済みの裏面１１ｂの研磨は、上述した第１実施形態の研磨パッド２６を装着した研磨ヘッド２４と同様であり、その作用効果も第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

以上説明した本発明の研磨方法では、サファイア基板１３を有する光デバイスウエーハ１１の研磨に本発明を適用した例について説明したが、本発明の研磨方法が適用される被研磨物はこれに限定されるものではなく、ＳｉＣ（炭化ケイ素）や一般的なシリコンウエーハ等の板状物の研磨にも本発明の研磨パッド及び研磨方法を同様に適用することができる。

２ 研磨装置
１０ 研磨ユニット
１１ 光デバイスウエーハ
１３ サファイア基板
１９ 光デバイス
２１ 表面保護テープ
２４ 研磨ヘッド
２６，２６Ａ 研磨パッド
２６ｂ 研磨面
３６ チャックテーブル

Claims (3)

1. 回転体に装着して使用される研磨パッドであって、
   回転中心と環状研磨面を有し、
   該環状研磨面の幅は研磨する板状物の直径より大きく、且つ該環状研磨面が該回転中心から外側に向かって研磨する板状物から離反する方向に傾斜しており、
   回転中心側と外周側の研磨レートが同等であることを特徴とする研磨パッド。
2. 回転体に装着して使用される研磨パッドであって、
   回転中心と円形研磨面を有し、
   該円形研磨面の半径は研磨する板状物の直径より大きく、且つ該円形研磨面が該回転中心から外側に向かって研磨する板状物から離反する方向に傾斜しており、
   回転中心側と外周側の研磨レートが同等であることを特徴とする研磨パッド。
3. 請求項１又は２記載の研磨パッドを使用した板状物の研磨方法であって、
   保持面を有するチャックテーブルで板状物の表面側を保持する保持ステップと、
   該チャックテーブルで保持された板状物の裏面全面を該研磨パッドの研磨面で覆った状態で、該研磨パッドを回転中心周りに回転させて板状物を研磨する研磨ステップと、
   を具備したことを特徴とする板状物の研磨方法。

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