專利名稱：晶片的研磨方法及晶片研磨用研磨墊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種晶片的研磨方法及適合用于該晶片的研磨方法的晶片研磨用研磨墊。
背景技術：
以往，用作半導體基板材料的硅晶片的制造方法，一般采用切克勞斯基單晶生長(CzochralskiCZ)法或懸浮區(qū)熔(Floating ZoneFZ)法等，經(jīng)過制造單晶錠的晶體生長工序和在切割該單晶錠后至少將一主面加工成鏡面狀的晶片加工工序。如果更詳細地表示該工序，晶片加工工序包括切割單晶錠，得到薄圓板狀的晶片的切割工序；為防止在該切割工序得到的晶片的裂紋、缺陷，對其外周部進行磨邊的磨邊工序；使該晶片平坦化的磨光(lapping)工序；去除在磨邊及磨光后的晶片上殘留的加工變形的蝕刻工序；使該晶片表面鏡面化的研磨(拋光)工序；清洗研磨的晶片，去除附在其上面的研磨劑或異物的清洗工序。上述晶片加工工序，表示了主要工序，另外，還可增加熱處理工序等，或在多階段進行同一工序，或改換工序順序。
在這些工序中，在研磨(拋光)工序，有多種方式的研磨方式。例如，硅晶片的鏡面研磨方法，如磨光加工，有同時鏡面化兩面的兩面研磨方式，或真空吸附保持在板上，逐片研磨晶片的薄片方式，不使用石蠟等接合劑而利用背襯墊和模板保持、研磨晶片的無石蠟研磨方式等多種方式。目前，主流的研磨方式是，采用在玻璃或陶瓷等板上，用石蠟粘貼多枚晶片，對單面進行研磨的石蠟固定分批式單面研磨裝置，進行研磨。在該研磨裝置中，將保持有晶片的板放置在貼有研磨墊的定盤上，對上部的頂部密封環(huán)施加負荷，一邊轉動定盤及頂部密封環(huán)，一邊進行研磨。
上述研磨方式所用的研磨墊，一般采用無紡布類的研磨墊或絨面類的研磨墊等。無紡布類的研磨墊，是在聚酯毛氈(組織為無規(guī)則的結構)上浸漬聚氨酯的研磨墊，具有多孔性，并且彈性也適度，研磨速度高，平面性優(yōu)良，加工時能夠減少塌邊。廣泛用于硅晶片的1次研磨用。
絨面類的研磨墊，是在使聚酯毛氈中浸漬聚氨酯的基材上，在聚氨酯內生長泡沫層，去除表面部位，在泡沫層設置開口部的研磨墊(該層成為絨毛層)，專用于精加工研磨，通過保持在泡沫層內的研磨劑在工件和泡沫層內面的之間作用，以進行研磨。多用于化學機械研磨，能夠得到無損傷的面，但是，如果長時間研磨，容易產(chǎn)生周圍塌邊。另外，還有泡沫聚氨酯片等的研磨墊。
作為研磨墊的制造方法，例如無紡布類的研磨墊等，用在聚酯毛氈中浸漬聚氨酯等樹脂，并使其固化，通過附著超硬砂粒的滾狀的磨石對其表面進行磨削(稱為拋光)，可制作任意特性的研磨墊。根據(jù)樹脂的材質或浸漬量及表面的拋光加工條件，控制該研磨墊的壓縮率等。目前，關于壓縮率，采用百分之幾左右的研磨墊，已知低壓縮率的研磨墊可有效控制外周塌邊。
在研磨工序中，重要的是保證研磨后的晶片的質量穩(wěn)定，為此，研磨墊的穩(wěn)定性顯得重要，特別是研磨墊表面的粗糙度或研磨墊的壓縮率、壓縮彈性率等成為問題。
例如，如果減小研磨墊的壓縮率，不能吸收研磨裝置精度的影響(定盤的形狀或定盤的面振動或加工時的振動等)，出現(xiàn)平坦度惡化(以下，有時稱為平整度)的問題。相反，如果壓縮率過大，增大研磨墊的沉入量，引起外周塌邊。
此外，在研磨墊的表粗糙度方面，如果表面光滑，浸漬樹脂的存在比率大，提高研磨墊和晶片外周部的接觸率，增強外周塌邊。相反，如果粗拋光，增大墊表面的粗糙度，壓縮率本身增大，也更增強外周塌邊。

發(fā)明內容
本發(fā)明是針對上述問題而提出的，目的是提供一種有效防止晶片的外周塌邊的晶片研磨方法及非常適合該晶片研磨方法的晶片研磨用研磨墊。
在表粗糙度和壓縮率的質量方面，如果增大表粗糙度，有增大壓縮率的傾向。為去掉外周塌邊，盡量增大表粗糙度，減小壓縮率，但在相反的質量中，目前只控制一方的質量。為解決上述問題，本發(fā)明者們進行了深入研究，結果發(fā)現(xiàn)，要維持平坦度，通過采取這些特性比，能夠規(guī)定最佳的研磨墊的質量，由此完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明的晶片的研磨方法，是在使樹脂浸漬在無紡布中的研磨墊上，滑接晶片主面，進行鏡面研磨的研磨方法，其特征在于上述研磨墊的表粗糙度和壓縮率的比{表粗糙度Ra(μm)/壓縮率(％)}設定在3.8以上。
本發(fā)明的晶片研磨用研磨墊，是使樹脂浸漬在無紡布中的晶片研磨用研磨墊，其特征在于將上述研磨墊的表粗糙度和壓縮率的比{表粗糙度Ra(μm)/壓縮率(％)}設定在3.8以上進行研磨。
由于具有上述的表粗糙度和壓縮率的比越大平坦度越好的傾向，所以，該比的上限不特別限定，但如果考慮到表粗糙度或壓縮率，10以下比較合適。如果特地考慮研磨布的易制造性等，優(yōu)選5～6左右。
特別是，壓縮率優(yōu)選2％以上4.5％以下。如果壓縮率低于2％，不能吸收研磨裝置定盤的形狀的影響或加工時的微小振動的影響，相反產(chǎn)生外周塌邊。如果壓縮率超過4.5％，因研磨墊的沉入，相反增強外周塌邊。
此外，表粗糙度優(yōu)選控制在15μm～19μm的范圍內。如果是該范圍的研磨墊，能夠研磨出高質量的晶片。


圖1是表示實驗例1中的研磨墊的{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}與平整度(邊緣除外2mm時)的關系的圖。
圖2是表示實驗例1中的研磨墊的表粗糙度(μm)/與平整度(邊緣除外2mm時)的關系的圖。
圖3是表示實驗例1中的研磨墊的壓縮率(％)與平整度(邊緣除外2mm時)的關系的圖。
圖4是表示一例在本發(fā)明方法中使用的研磨裝置的主要部位概略剖面說明圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的一實施方式，圖示例是作為例子而示出，當然在不脫離本發(fā)明的技術構思的范圍內，可以進行種種變更。圖4表示一例用于本發(fā)明的研磨方法的研磨裝置，是說明具有片葉式研磨頭的工作的研磨裝置的構成概要的主要部位概略剖面說明圖。
在圖4中，符號10是研磨裝置，用于對晶片W例如硅等半導體晶片的單面進行研磨的裝置。研磨裝置10具有旋轉的定盤(旋轉臺)12和研磨頭14及研磨劑供給管16。該定盤12通過旋轉軸18，按規(guī)定的旋轉速度旋轉，在其上面粘貼研磨墊20。
另外，晶片W，通過真空吸附等，被保持在研磨頭14的晶片保持盤基體22的晶片保持面22a上，一旦通過研磨頭14而被旋轉，則同時按規(guī)定的負荷被按壓在定盤12的研磨墊20上。
關于研磨劑L的供給，從研磨劑供給管16，以規(guī)定的流量，供給研磨墊20上面，通過向晶片W和研磨墊20的之間供給該研磨劑L，能夠研磨晶片W的表面。
此外，研磨頭14，由晶片保持面22a和具有多個吸附貫通孔h的晶片保持盤本體22及保持盤內板24構成，吸附貫通孔h經(jīng)過設在保持盤內板24上的真空用槽26，從真空路28，連接在未圖示的真空裝置上，通過產(chǎn)生真空，在晶片保持面22a上吸附保持晶片W。
此外，形成由外殼30和保持盤內板24及環(huán)狀彈性體32圍住的空間34，在該空間34上，延設加壓空氣供給路36，并將其連接在未圖示的加壓空氣供給裝置上。通過調整該加壓空氣供給裝置的壓力，能夠調節(jié)研磨壓力。
采用本發(fā)明的晶片研磨方法的研磨裝置，當然不局限于圖4所示的方式。
本發(fā)明的晶片研磨方法，例如，在圖4所示的研磨裝置10中，作為研磨墊20，采用具有本發(fā)明的特定性能的研磨墊。本發(fā)明方法所用的研磨墊，即，本發(fā)明的研磨墊，在研磨前的階段，{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}必須在3.8以上。即，在準備狀態(tài)(制造研磨布的階段或購入階段)下，調整研磨墊的質量使具有本發(fā)明中規(guī)定的條件。
此時，按JIS L-1096標定的方法測定研磨墊的壓縮率。具體使用數(shù)字直線型計量儀(例如，MITSUTOYO制1DB-112M)，在負載初期負荷WO后，讀取1分鐘后的厚度T1，同時將負荷增加到W1，讀取1分鐘后的厚度T2。然后，按{(T1-T2)/T1}×100，計算出壓縮率(％)。按初期負荷WO為300g/cm2、負荷W1為1800g/cm2，進行評價。
此外，關于表粗糙度，采用觸針式粗糙度測定儀(例如，東京精密制Surfcom480A)，按規(guī)定的測定條件(測定長12.5mm、測定速度0.3mm/min、斷開2.5mm、Ra值)，測定研磨墊的表面。
特別是，用于本發(fā)明方法的研磨墊，即本發(fā)明的研磨墊的壓縮率，優(yōu)選2％以上4.5％以下。因此，根據(jù)表示表粗糙度Ra(μm)/壓縮率(％)＝3.8以上的本發(fā)明的特征的關系式，本發(fā)明的研磨墊的表粗糙度，優(yōu)選在7.6μm以上，更優(yōu)選控制在15μm～19μm的范圍內。例如，在表粗糙度為18μm的研磨墊中，適合采用壓縮率在2％～4.7％左右的研磨墊，在表粗糙度為15μm的研磨墊中，適合采用壓縮率在2％～3.9％左右的研磨墊。
本發(fā)明的研磨墊的制造方法與以往方法無特別不同，但在本發(fā)明的研磨墊中，在制造時，需要特別注意壓縮率和表面粗糙度的關系。要制造具有本發(fā)明的研磨墊所要求的條件的研磨墊，例如，在用無紡布類的研磨布時，只要是在聚酯毛氈中浸漬聚氨酯的研磨墊，通過調節(jié)聚氨酯的浸漬量，首先使壓縮率達到2％左右(稍小于2％)，然后，利用目的粗度為100#前后的磨石對研磨墊表面進行拋光，調節(jié)粗糙度，就能夠滿足本發(fā)明的條件。
此外，在本發(fā)明方法中，即使在晶片的研磨中，也需要將研磨墊的{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}設定在3.8以上。但是，研磨條件，例如研磨劑等的影響或使用時間等，即使在研磨中，也不可避免要影響研磨墊的質量。因此，在實際的研磨作業(yè)中，至少在使用研磨墊的開始階段，要在該范圍內。此外，在進行反復研磨時，研磨墊的質量也緩慢發(fā)生變化，但在研磨途中，通過進行研磨墊的修整等，就能夠使{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}調整達到在3.8以上。
實施例以下，通過實施例，進一步具體說明本發(fā)明，這些實施例只表示示例，當然不應作限定地解釋。
實驗例1
通過變化研磨墊的{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}，研究了與研磨后的晶片平整度的關系。關于平整度，采用ADE公司的平整度測試器9700E+，邊緣除外2mm，按25mm單元的尺寸，測定SFQR(Site Front leastsQuares<site>Range每側的晶片表面的高低差)，評價了晶片面內的單元的Max值(SFQRmax)。
對于蝕刻處理的8英寸硅晶片，將不同{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}的研磨墊，安裝在與圖4所示的研磨裝置相同的研磨裝置上，以研磨壓力300g/cm2及研磨時間15分鐘的研磨條件，采用含有膠態(tài)硅石的研磨劑(pH＝10.5)進行研磨。
圖1示出了研磨后的平整度(SFQRmax邊緣除外2mm時)的結果和研磨墊的({表粗糙度(μm)/壓縮率(％)})的關系。如圖1所示，表明此比例對平整度影響大，具有直線狀的良好關系。即，表明重要的是，按{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}規(guī)定研磨墊的質量。
在目前，作為平坦度，要求SFQRmax＝0.13μm以下的質量，在按此比例規(guī)定時，如果該比例在3.8以上，能夠穩(wěn)定得到高平坦度的晶片。
另外，在圖2中，表示研磨墊的表粗糙度(μm)和平坦度(邊緣除外2mm時)的關系，在圖3中，表示研磨墊的壓縮率和平坦度(邊緣除外2mm時)的關系。從上述圖可以看出，即使個別地控制表粗糙度、壓縮率，與平坦度的相關性也低，不能規(guī)定優(yōu)選的研磨墊，但如本發(fā)明所示，通過取得{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}的比，能夠規(guī)定容易控制平坦度的研磨墊。特別是，如果上述的{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)}的比在3.8以上，能夠容易制造今后要求的平整度的晶片，因此是優(yōu)選的。
實施例1在與圖4所示的研磨裝置相同的研磨裝置中，采用壓縮率3.9％、表粗糙度16.2μm的研磨墊{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)＝4.15}，研磨了8英寸硅晶片100塊。按周邊3mm除外及周邊2mm除外的嚴格條件，測定研磨的晶片的平坦度。
研磨的結果，在所有的晶片中，都得到SFQRmax＝0.12μm以下的平坦度。即使按周邊2mm除外進行評價，也得到SFQRmax＝0.12μm以下的平坦度，穩(wěn)定地將平坦的晶片研磨到外周部。
實施例2在與圖4所示的研磨裝置相同的研磨裝置中，采用壓縮率4.6％、表粗糙度17.8μm的研磨墊{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)＝3.87}，研磨了8英寸硅晶片100塊。按周邊3mm除外及周邊2mm除外的嚴格條件，測定研磨的晶片的平坦度。
研磨的結果，在所有的晶片中，都得到SFQRmax＝0.13μm以下的平坦度。即使按周邊2mm除外進行評價，也得到SFQRmax＝0.13μm以下的平坦度，穩(wěn)定地將平坦的晶片研磨到外周部。
實施例3在與圖4所示的研磨裝置相同的研磨裝置中，采用壓縮率3.2％、表粗糙度17.5μm的研磨墊{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)＝5.47}，研磨了8英寸硅晶片100塊。按周邊3mm除外及周邊2mm除外的嚴格條件，測定研磨的晶片的平坦度。
研磨的結果表明，在所有的晶片中，都得到SFQRmax＝0.10μm以下的平坦度。即使按周邊2mm除外進行評價，也得到SFQRmax＝0.10μm以下的平坦度，穩(wěn)定地將平坦的晶片研磨到外周部。
比較例1在與圖4所示的研磨裝置相同的研磨裝置中，采用壓縮率4.6％、表粗糙度14.5μm的研磨墊{表粗糙度(μm)/壓縮率(％)＝3.17}，研磨了8英寸硅晶片100塊。按周邊3mm除外及周邊2mm除外的嚴格條件，測定研磨的晶片的平坦度。
研磨的結果，在所有的晶片中，周邊3mm除外的SFQRmax＝0.14μm左右，未得到0.13μm以下的平坦度。在按周邊2mm除外進行評價時，為0.16μm左右，得到的值比3mm除外的值差，周邊形成塌邊。
綜上所述，如果采用利用本發(fā)明的研磨墊的研磨方法，在研磨晶片時，能夠控制塌邊，特別是從邊緣部3mm的外周的塌邊，在周邊2mm除外時，能夠達到SFQRmax＝0.13μm以下的平整度。
權利要求
1.一種晶片的研磨方法，使晶片與無紡布中含浸樹脂的研磨墊滑接，進行鏡面研磨，其特征在于將上述研磨墊的表粗糙度和壓縮率的比{表粗糙度Ra(μm)/壓縮率(％)}設定在3.8以上進行研磨。
2.如權利要求1所述的晶片的研磨方法，其特征在于將上述研磨墊的壓縮率設定在2％以上4.5％以下。
3.如權利要求1或2所述的晶片的研磨方法，其特征在于上述研磨墊的表粗糙度設定在15μm～19μm。
4.一種晶片研磨用研磨墊，是使無紡布中含浸樹脂的晶片研磨用研磨墊，其特征在于將上述研磨墊的表粗糙度和壓縮率的比{表粗糙度Ra(μm)/壓縮率(％)}設定在3.8以上。
5.如權利要求4所述的晶片研磨用研磨墊，其特征在于將上述研磨墊的壓縮率設定在2％以上4.5％以下。
6.如權利要求4或5所述的晶片研磨用研磨墊，其特征在于將上述研磨墊的表粗糙度設定在15μm～19μm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有效防止晶片的外周塌邊的晶片研磨方法及非常適合該晶片研磨方法的晶片研磨用研磨墊。在使樹脂浸漬在無紡布中的研磨墊上，滑接晶片主面而進行鏡面研磨的晶片研磨方法中，將上述研磨墊的表粗糙度和壓縮率的比{表粗糙度Ra(μm)/壓縮率(％)}設定在3.8以上進行研磨。
文檔編號B24B37/20GK1579014SQ0282140
公開日2005年2月9日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權日2001年10月30日
發(fā)明者桝村壽, 富井和彌, 伊藤榮直, 安在健一, 井上憲一 申請人:信越半導體株式會社, 羅代爾霓塔股份有限公司