(57)【要約】【課題】基板に形成された電極や接点用等の導電体凸部の縁ダレがなく平坦に研摩できる基板研摩方法を提供すること。【解決手段】基板１１の被研磨面と研磨パッド１７とを当接し、両者の相対的運動により、該基板１１の被研磨面を研磨する基板研磨方法において、少なくとも仕上げ研磨工程で基板１１の被研磨面と研磨パッド１７の当接圧力を３５〜４５〔ｈＰａ〕とし、基板１１の面上に形成された導電体からなる凸部３１を縁ダレなく平坦に研磨する。【選択図】図６
2005268310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の被研磨面と研磨パッドとを当接し、両者の相対的運動により、該基板の被研磨面を研磨する基板研磨方法において、
少なくとも仕上げ研磨工程で前記基板の被研磨面と前記研磨パッドの当接圧力を３５〜４５〔ｈＰａ〕とすることを特徴とする基板研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板研磨方法において、
前記基板の研磨する部分は該基板に形成された導電体部分であることを特徴とする基板研磨方法。
【請求項３】
請求項２に記載の基板研磨方法において、
前記導電体部分はＣｕで形成されていることを特徴とする基板研磨方法。
【請求項４】
請求項１に記載の基板研磨方法において、
前記基板は半導体ウエハ、インターポーザ、プリント基板のいずれかであることを特徴とする基板研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハ等の基板を研磨する基板研磨方法に関し、特に半導体ウエハ、インターポーザ、プリント基板等の基板上面に形成された電極や接点用のＣｕ等の導電体からなる凸部を研磨するのに好適な基板研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１はパッケージ上にインターポーザを介してチップを接合する接合構造を示す図である。図１において、１０１はガラエポ等でなるパッケージ（厚さ≒１．８ｍｍ）、１０２はガラエポ等でなるインターポーザ（厚さ≒２００〜４００ｎｍ）、１０３はチップ（Ｓｉ）である。パッケージ１０１には電極や接点用の導電体からなる複数の凸部１０４が形成され、インターポーザ１０２の上下面には上下に導通する導電体（例えば、Ｃｕ等の金属からなる複数の凸部１０５、１０６が形成され、チップ（Ｓｉ）１０３の下面には電極や接点用の導電体からなる複数の凸部１０７が形成され、その上面にはデバイス（図示せず）が形成されている。
【０００３】
パッケージ１０１、インターポーザ１０２、チップ（Ｓｉ）１０３の凸部１０４、１０５、１０６、１０７の端面はＣＭＰにより研磨された研磨面（φ数１０μｍ）となっている。そしてパッケージ１０１、インターポーザ１０２及びチップ（Ｓｉ）１０３は互いにその凸部を当接、位置決めし、加熱加圧することにより、凸部どうしを互いに接合している。従来、パッケージ１０１、インターポーザ１０２、チップ１０３のように、基板に形成された凸部を平滑化するための研磨は、基板の凸部が形成された被研磨面と研磨パッドを当接させ、当接圧力を平均２００〜５００〔ｈＰａ〕として両者の相対的運動により行っていた。
【特許文献１】特開平９−６３９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、凸部が形成された基板と研磨パッドとを平均２００〜５００〔ｈＰａ〕の圧力で当接させて研磨した場合、研磨パッドが弾性体であるため、図２（ａ）に示すように基板１１０の凸部１１１が研磨パッド１１２の面上にめり込んだ状態となり、この状態で研磨されるため、図２（ｂ）に示すように、凸部１１１の角部１１１ａに研磨ダレ（過研磨）が発生する。このようにして研磨した凸部の端面を他の基板の凸部の端面に接触させて導通をとろうとすると、凸部の角部に研磨ダレがあるため、接触面積が小さくなり、電気抵抗が大きくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、基板に形成された電極や接点用等の導電体からなる凸部の縁ダレがなく平坦に研磨できる基板研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、基板の被研磨面と研磨パッドとを当接し、両者の相対的運動により、該基板の被研磨面を研磨する基板研磨方法において、少なくとも仕上げ研磨工程で基板の被研磨面と研磨パッドの当接圧力を３５〜４５〔ｈＰａ〕とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板研磨方法において、基板の研磨する部分は該基板に形成された導電体部分であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板研磨方法において、導電体部分はＣｕで形成されていることを特徴とす。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の基板研磨方法において、基板は半導体ウエハ、インターポーザ、プリント基板のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、基板と研磨パッドの当接圧力を３５〜４５〔ｈＰａ〕として研磨するので、縁ダレの発生がなく、しかも研磨レートも充分に得られる。このような基板の研磨方法において、基板の押圧力を４５〔ｈＰａ〕以上とすると縁ダレが発生し、押圧力を３５ｈＰａ以下とする研磨レートが充分に得られない。基板と研磨パッド１７の当接圧力を３５〜４５〔ｈＰａ〕とすることにより、縁ダレを防止しながら、均一に且つ平坦に、しかも研磨レートも大幅に低下させることなく研磨できることになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、基板を研磨する部分は該基板に形成された導電体部分であるので、該導電体部分に縁ダレが発生することなく、均一に且つ平坦に研磨することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、導電体部分はＣｕで形成されているので、このＣｕ部分に縁ダレが発生することなく、均一に且つ平坦に研磨することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、基板は半導体ウエハ、インターポーザ、プリント基板のいずれかであるので、これら基板上にはＣｕ等の導電体の凸部が形成されているから、このような導電体からなる凸部を縁ダレなく、均一に且つ平坦に研磨するのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図３乃至図５は本発明に係る基板研磨方法を実施する基板研磨装置の概略構成を示す図であり、図３は概略平面構成を、図４は概略側面、図５は図４のＥ−Ｅ断面図である。本基板研磨装置１０は研磨対象である基板１１を移送するための搬送機構として複数の回転支持ローラ１２で支持されたベルトコンベア１３を具備する。該ベルトコンベア１３には基板１１を保持する保持手段として複数の真空チャック１４、即ち真空吸引力で基板１１を吸着保持する保持手段がその両側を固定具３０を介して取付けられている。各真空チャック１４には１枚の基板１１がその被研磨面を上向きにして裏面を真空吸引により保持されるようになっている。
【００１５】
ベルトコンベア１３の上方には複数台（図では３台）の研磨ヘッド１５が基板１１の移動方向Ａ（ベルトコンベア１３の移動方向）に沿って配置されており、また、各研磨ヘッド１５は回転軸１６で回転自在に支持されている。また、研磨ヘッド１５の下面には環状に形成された研磨パッド１７が装着されている。また、回転軸１６には貫通穴１８が形成されており、該貫通穴１８を通して研磨液１９が基板１１の上面、即ち研磨ヘッド１５の中心部に位置する基板１１の被研磨面上に供給されるようになっている。また、各研磨ヘッド１５は基板１１の移動方向Ａに交差する方向（図１の矢印Ｂ、Ｃ、Ｄの方向）に揺動するようになっている。
【００１６】
また、最後の研磨ヘッド１５の後流側には研磨の終了した基板１１に洗浄液２０を噴射して洗浄するための洗浄ノズル２１が配置され、更にその後流には洗浄後の基板１１に乾燥用空気を吹き付け乾燥させるための乾燥用空気を噴射する乾燥用エアノズル２３が配置されている。
【００１７】
上記構成の基板研磨装置において、図４のロード部２４にある基板１１は、ベルトコンベア１３の上流側の真空チャック１４に被研磨面を上向きにして保持され、ベルトコンベア１３の移動と伴に、後流側へと移動する。この移動する基板１１の被研磨面に回転し、且つ基板１１の移動方向と交差する方向に揺動する研磨ヘッド１５の研磨パッド１７の下面を所定の圧力で当接される。その時回転軸１６に設けられた貫通穴１８を通してスラリー等の研磨液１９が基板１１の被研磨面上に供給される。この研磨液１９と基板１１と研磨パッド１７の相対的運動により、基板１１の被研磨面は研磨される。研磨パッド１５はベルトコンベア１３の移動方向に沿って複数台（図では３台）配置されているから、上流側から１次研磨、２次研磨、３次研磨（仕上げ研磨）を行い。３次研磨終了後の基板１１の被研磨面を洗浄ノズル２１から噴射される洗浄液２０で洗浄し、続いて乾燥用エアノズル２３から噴射される乾燥用空気２２で乾燥させる。乾燥した基板１１はアンロード部２５に収容される。
【００１８】
上記のように、ベルトコンベア１３に取付けた真空チャック１４に被研磨面を上向きにして保持され矢印Ａ方向に移動する基板１１の該被研磨面に、回転し、基板１１の移動方向に交差する方向に揺動する研磨ヘッド１５の研磨パッド１７を押付け、更に回転軸１６の貫通穴１８を通してスラリー液等の研磨液１９を基板１１の被研磨面を供給しながら、基板１１を化学・機械的研磨する。
【００１９】
ここで研磨対象とする基板１１は、図１に示すパッケージ１０１、インターポーザ１０２、チップ（Ｓｉ）１０３のように電極や接点用の例えばＣｕ等の導電体凸部が形成された基板である。このようなパッケージの表面、インターポーザの表面及び裏面、チップ裏面には、Ｃｕからなる凸部（高さ数１０μｍ）が突き出ており、この凸部の表面は粗さが大きいので、このままでは凸部と凸部との接合に不向きである。そこで上記化学・機械的研磨装置１０で研磨することにより、凸部の表面を滑らかに仕上げる必要があるが、化学・機械的研磨を行う通常の押圧力（平均２００〜５００〔ｈＰａ〕）で研磨すると表面の粗さがなくなるが、縁ダレが発生する。縁ダレが発生すると上記のように接触面積が小さくなるため電気抵抗が大きくなり良好な導通が得られない。そのため縁ダレが発生しないように研磨する必要がある。
【００２０】
そのためには、仕上げ研磨を図６（ａ）に示すように、研磨パッド１７を基板１１の被研磨面に押付けた際、Ｃｕ等の導電体凸部３１が研磨パッド１７にめり込まない程度の圧力（研磨パッド１７の基板１１当接部が変形しない圧力）で押圧して研磨する必要がある。そこでここでは、仕上げ研磨を押圧力３５〜４５〔ｈＰａ〕で行った。これにより、図６（ｂ）に示すように凸部２１に縁ダレ（角部の過研磨）のない研磨が可能となる。押圧力を４５〔ｈＰａ〕以上として研磨すると縁ダレが発生し、３５〔ｈＰａ〕以下とすると充分な研磨レートが得られない。また、ここで使用する研磨パッド１３には、例えばＩＣ１０００／ＳＵＢＡ４００やＳＵＢＡ４００の単層を用いる。基板１１と研磨パッド１７の相対速度は速い方が研磨レートが大きく、縁ダレが減る。ここでは１ｍ／ｓｅｃ以上の相対速度で研磨を行った。
【００２１】
上記相対速度は、下記の理由により、１ｍ／ｓｅｃ以上３ｍ／ｓｅｃ以下が望ましい。即ち、１ｍ／ｓｅｃ以下では研磨パット１７の粘弾性の影響により変形量が大きくなるため縁ダレが生じる。この変形量が大きくなるのは、。また、３ｍ／ｓｅｃ以上では、研磨パッド１７と基板の間の研磨液１９に動圧が発生（ハイドロプレーン現象）することによって研磨パッド１７と基板１１が接触しなくなり充分な研磨レートが得られない。
【００２２】
上記の例では、仕上げ研磨を押圧力３５〜４５〔ｈＰａ〕で行ったたが、主研磨はそれよりも大きい押圧力で行ない、段階的に押圧力を下げ、仕上段階で３５〜４５〔ｈＰａ〕とするか、主研磨から徐々に押圧力を下げ、仕上段階で３５〜４５〔ｈＰａ〕とする。
【００２３】
なお、上記例では、研磨対象とする基板１１として、パッケージ、インターポーザ、チップ（Ｓｉ）のように電極や接点用の例えばＣｕの凸部が形成された基板を例に説明したが、本発明に係る基板研磨方法は、これに限定されるものではなく、例えば半導体ウエハに形成される金属膜を縁ダレの発生がなく研磨を行いたい場合、仕上げ研磨として押圧力３５〜４５〔ｈＰａ〕の研磨を行うと、縁ダレのない研磨を行うことができる。
【００２４】
上記のように基板１１の被研磨面を回転・揺動する研磨ヘッド１５の研磨パッド１７で研磨した場合、基板１１の被研磨面の縁部に縁ダレが発生する傾向がある。そこで図７に示すように、真空チャック１４で保持される基板１１の外周部に位置する部分に固定式のリテーナ２６を設けることにより、基板１１の被研磨面の縁部の過研磨を防止できる。また、リテーナは固定式に限定されるものではなく、図８に示すように、リテーナ２７を高さ又は加圧力を調整できる高さ又は加圧力調整機構２８で支持するように構成してもよい。これにより、より適切に基板１１の被研磨面の縁部の過研磨を防止できる。
【００２５】
研磨終了後の、研磨基板１１を図９（ａ）に示すように、洗浄ノズル２１から基板１１の被研磨面に洗浄液２０を噴射して洗浄する例を示したが、これに限定されるものではなく、９５（ｂ）に示すように、ロールブラシ２９を設け、洗浄ノズル２１から洗浄液２０を噴射しがらロールブラシ２９を回転し、基板１１の被研磨面を洗浄、即ちスクラブ洗浄してもよい。また、図示は省略する洗浄液のジェット噴射等により洗浄するようにしてもよい。洗浄液としては純水や薬液等がある。
【００２６】
本基板研磨装置は、上記のように洗浄ノズル２１、乾燥用エアノズル２３を設け、研磨終了した基板１１を、ベルトコンベア１３で移動させながら連続して洗浄、乾燥させるから、装置全体を小型化できる。なお、上記例では洗浄後の基板に乾燥用空気を吹付ける方法を採用しているが、乾燥用気体としては空気に限定されるものではなく、例えばＮ2ガスを吹付ける方法でもよい。
【００２７】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば本発明に係る基板研磨方法を実施する基板研磨装置も図３乃至図５に示す構成のものに限定されるものではなく、例えば回転する研磨テーブルの研磨パッドに回転する基板保持ヘッドに保持した基板を押圧し両者の相対的運動により基板を研磨する構成の基板研磨装置でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】パッケージに上にインターポーザを介してチップを接合する接合構造を示す図である。
【図２】従来の基板研磨方法による基板を研磨した例を示す図である。
【図３】本発明に係る基板研磨方法を実施する基板装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】本発明に係る基板研磨方法を実施する基板装置の概略構成を示す側面図である。
【図５】面、図４のＥ−Ｅ断面図である。
【図６】本発明に係る基板研磨方法をよる基板を研磨した例を示す図である。
【図７】図３乃至図５の基板研磨装置のリテーナ取付部分を示す図である。
【図８】図３乃至図５の基板研磨装置のリテーナ取付部分を示す図である。
【図９】図３乃至図５の基板研磨装置の洗浄部を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０      化学・機械的研磨装置
１１      基板
１２      回転支持ローラ
１３      ベルトコンベア
１４      真空チャック
１５      研磨ヘッド
１６      回転軸
１７      研磨パッド
１８      貫通穴
１９      研磨液
２０      洗浄液
２１      洗浄ノズル
２２      乾燥用空気
２３      乾燥用エアノズル
２４      ロード部
２５      アンロード部
２６      リテーナ
２８      高さ又は加圧力調整機構
２９      ロールブラシ
３０      固定具
３１      保持ヘッド
【図１】
2005268310.tif 000003
【図２】
2005268310.tif 000004
【図３】
2005268310.tif 000005
【図４】
2005268310.tif 000006
【図５】
2005268310.tif 000007
【図６】
2005268310.tif 000008
【図７】
2005268310.tif 000009
【図８】
2005268310.tif 000010
【図９】
2005268310.tif 000011