JP2002370161A - ウェーハの両面加工方法及びその装置 - Google Patents

ウェーハの両面加工方法及びその装置

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JP2002370161A
JP2002370161A JP2001183358A JP2001183358A JP2002370161A JP 2002370161 A JP2002370161 A JP 2002370161A JP 2001183358 A JP2001183358 A JP 2001183358A JP 2001183358 A JP2001183358 A JP 2001183358A JP 2002370161 A JP2002370161 A JP 2002370161A
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JP
Japan
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wafer
processing
double
platen
thickness
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JP2001183358A
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English (en)
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Yasuyuki Ogata
康行 緒方
Nobuo Suda
信夫 須田
Hiroshi Tanaka
弘志 田中
Toyohisa Kongoji
豊久 金剛寺
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Mitsubishi Materials Corp
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  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大径ウェーハの加工精度を向上することがで
きるウェーハの両面加工方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 ウェーハWの表裏両面にウェーハWより
小径とされた一対の定盤15,16を対向配置し、ウェ
ーハ保持機構17によって回転自在に支持されたウェー
ハWの両側を定盤15,16で挟みつつ、定盤15,1
6を周方向に回転(矢印K)させてウェーハWを両面同
時加工する。このとき、定盤15,16に対してウェー
ハWを上下に往復動(矢印B)させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造分野に
おける大口径ウェーハの厚みや平坦度のバラツキ、加工
歪層等を調整するためにウェーハを研磨、研削加工する
加工方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体ウェーハの表面を研磨す
るウェーハ加工装置においては、円盤状の定盤に研磨パ
ッドを貼り付け、定盤上面にウェーハを載置し、これら
のウェーハを研磨パッド上でキャリアにより強制回転さ
せつつ、研磨液を供給して研磨することにより、ウェー
ハの加工歪層や平坦度のバラツキが除去され、平坦度の
高いウェーハが得られる。ここで、ウェーハが小径であ
る場合には、水平面内で回転する下定盤の上に複数枚の
ウェーハを乗せ、その上から上定盤を圧接し研磨液を供
給しつつ研磨する。
【0003】しかし、大口径ウェーハ(例えば、12イ
ンチ)の場合、複数枚のウェーハを水平面上に並べるた
めには、巨大な装置が必要となって現実的でない。そこ
で、これを解決するべく一枚のウェーハを垂直に保持
し、その両面にウェーハよりも小径の定盤を配置し、ウ
ェーハの両面からラッピングや鏡面研磨等の加工を施す
装置が種々提案されている。
【0004】例えば、特開平10−080861号公報
には、ウェーハの表裏両面にウェーハの半径とほぼ等し
いリング状定盤を対向配置し、表裏の定盤を逆方向に回
転させつつ、スラリーを供給しながら研磨する装置が示
されている。この研磨装置において、リング状定盤は、
一方を基準側とし他方を移動側としてラップ面の磨耗に
応じて基準側に移動させる機構を有している。
【0005】また、特開平10−217113号公報に
は、ウェーハが垂直面内で回転可能となるように、複数
のローラでウェーハの外周面を支持すると共に、ウェー
ハの両側に一対の研磨ディスク,研磨布または砥石等を
配置し、研磨剤を供給しながらウェーハの両面を研磨す
る装置が示されている。この研磨装置では、ウェーハ面
内の厚みを測定し、中高であれば研磨ディスクの頭を下
側に傾け、中低であれば上に傾けることにより、ウェー
ハの形状制御を行うことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
研磨装置にあっては、ウェーハ径の半分程度の小さい径
のリング状定盤を使用しているため、図10に示すよう
に、ウェーハ中心からの距離によって、研磨ディスクと
ウェーハとの摺動距離にばらつきが生じてしまう。この
ため、ウェーハ径よりも大径の定盤を用いて加工する、
一般的な加工盤や研磨装置に比べて加工精度が劣ると云
う欠点が存在した。
【0007】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、ウェーハ径よりも小径の定盤を使
用しつつ、加工精度を向上させることのできるウェーハ
の両面加工方法及びその装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は以下の構成を採用した。請求項1の発明
は、ウェーハよりも小径の定盤で前記ウェーハを両側か
ら挟みつつ、これらウェーハ又は定盤を軸回りに回転さ
せることにより、前記ウェーハを両面加工する方法にお
いて、前記両面加工中に、前記定盤又はウェーハを該ウ
ェーハの径方向に往復動させることを特徴とする。
【0009】請求項2の発明は、請求項1記載のウェー
ハの両面加工方法において、前記両面加工中に、前記ウ
ェーハの厚みを複数箇所で検出し該検出結果に基づいて
往復動条件を変更することを特徴とする。
【0010】請求項3の発明は、ウェーハよりも小径の
定盤で前記ウェーハを両側から挟みつつ、これらウェー
ハ又は定盤を軸回りに回転させることにより、前記ウェ
ーハを両面加工する装置において、前記定盤又はウェー
ハを該ウェーハの径方向に往復動させる往復動機構を備
えることを特徴とする。
【0011】請求項4の発明は、請求項3記載のウェー
ハの両面加工装置において、前記ウェーハの厚みを検出
する複数の厚み検出部と、これら厚み検出部の検出結果
に基づいて往復動条件を変更する制御部とを備えること
を特徴とする。
【0012】請求項1及び請求項3の構成によれば、ウ
ェーハ中心と定盤中心との相対距離を変更させる往復運
動を加工中に行うので、ウェーハ中心からの距離が相違
するウェーハ各部と定盤との摺動距離を均一化し得て加
工精度を向上させることができる。
【0013】請求項2及び請求項4の構成によれば、ウ
ェーハ各部の厚みが均一に加工できていない場合には、
そのばらつきに応じて往復運動条件を変更し、摺動距離
の均一化を図り得るので、加工精度をより一層向上させ
ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施の
形態に係るウェーハの両面加工装置を示す概略正面図で
あり、この装置は、ベース台10とその上面にスライド
可能な一対の送りガイド11,12を備え、これら送り
ガイド11,12上には、スピンドルモータ13,14
が取付けられている。また、スピンドルモータ13,1
4には、定盤15,16が回転可能に連結されている。
【0015】左右のスピンドルモータ13,14の中間
であって、一対の定盤15,16が対向する部位には、
加工するウェーハWの外周を支えることによって該ウェ
ーハWを回転可能に支持するウェーハ保持機構17が配
置されている。図2はウェーハ保持機構17の要部説明
図、図3はウェーハ保持機構17の要部側面図である。
【0016】ここで、ウェーハ保持機構17は、ウェー
ハWの外周を上から押さえるガイドローラ18と、外周
を下から支えるガイドローラ19,20とを有してい
る。これら各ローラ18〜20は、ウェーハ保持プレー
ト21に支持されている。ウェーハ保持プレート21に
は、定盤15が通過してウェーハWと接触するための長
穴22が形成されると共に、両側下端をガイド部材23
に支えられて上下動可能に支持されている。
【0017】また、ウェーハ保持プレート21は、サー
ボモータ24によって駆動される送り機構(往復動機
構)25により上下動する。この送り機構25は、サー
ボモータ24の回転を減速する減速機25a,送りネジ
25b,この送りネジ25bに螺合した移動片25c等
から構成されており、移動片25cはウェーハ保持プレ
ート21に固定されている。
【0018】図4及び図5中、符号26はウェーハ厚み
検出機構であり、このウェーハ厚み検出機構26は、定
盤15,16と対向していないウェーハWの部分にウェ
ーハの厚みを検出する複数の厚み測定用センサ(厚み検
出部)27を有している。また、これら厚み測定用セン
サ27の検出結果は、制御ユニット(制御部)28内の
加工条件を演算する条件演算部29に導かれる。
【0019】条件演算部29は、厚み測定用センサ27
の検出結果に基づいて、ウェーハ保持プレート21の往
復運動の最適な動作条件(往復動条件)を算出する。こ
こで動作条件とは、ウェーハ保持プレート21の移動速
度,動作タイミング等をいう。そして、算出された動作
条件にしたがって、制御ユニット28内のコントローラ
30がサーボモータ24を制御する。
【0020】次に、以上のように構成されたウェーハの
両面加工装置を使用したウェーハの両面加工方法につい
て、図9のフローチャートに従って説明する。先ず、ス
テップS1でウェーハWをウェーハ保持機構17にセッ
トし、厚み測定用センサ27を使用してウェーハWの平
坦精度を測定する。平坦精度は、ウェーハWを回転させ
ながら全体に渡って測定する。この時、定盤15,16
はウェーハWから離間している。
【0021】ステップS2では、厚み測定用センサ27
の検出結果に基づいて、制御ユニット28の条件演算部
29でウェーハWの往復運動の最適な動作条件を算出す
る。ステップS3では、ステップS2で算出した動作条
件に従って加工を開始する。定盤15,16は、ウェー
ハWに接触しそれぞれ所定の方向にスピンドルモータ1
3,14によって軸回りに回転(自転)する。このと
き、図3に示す如く、ウェーハWは矢印B方向(ウェー
ハWの径方向)に往復運動する。また、ウェーハWは、
定盤15,16から受ける摺動力によって軸回りに回転
(自転)する。
【0022】ステップS4では、厚み測定用センサ27
によってウェーハWの平坦精度を両面加工中に測定す
る。ステップS6では、ステップS4の測定結果に基づ
いて、ウェーハWの厚さや、平坦精度の判定を行う。こ
の測定結果が所定範囲内(YES)であれば、ステップ
S7で加工を終了するが、所定範囲外(NO)であれ
ば、ステップS5で動作条件を算出し直し、動作条件を
更新する。
【0023】図6は、本発明の他の実施形態に係るウェ
ーハの両面加工装置を示す説明図であり、この両面加工
装置において、ウェーハWは、4個のガイドローラ18
a,18b,19,20とによって外周部を支持されて
いる。各ローラ18a〜20は、両端部にフランジを有
したボビン型に形成されると共に、ウェーハ外周部との
接触面となる各細径部21に研磨布が設けられてなる。
【0024】定盤15は、水平方向に移動しない固定定
盤であるが、チルト機構によって水平及び垂直方向にそ
れぞれ±1度傾斜可能とされている。他方、定盤16
は、ウェーハWの磨耗に応じて矢印A方向に移動するよ
う構成され、ウェーハWに加わる加圧力が一定に保たれ
るように調整されている。また、定盤15,16には、
リング状定盤を使用しており、リング状定盤の中心部に
設けられた孔15a,16aより研磨剤が供給される。
【0025】このように構成された両面加工装置におい
ては、定盤15,16によってウェーハWの表裏面(両
面)が研磨されるだけでなく、これら表裏面と外周面と
の交差角部がローラ18a〜20によって面取り加工さ
れるので、加工工程が簡略化される。従って、加工時間
は大幅に短縮し、生産コストは大幅に削減される。
【0026】図7は、定盤の他の実施形態を示す側面図
であり、この定盤31は、金属部31aとセラミック部
31bとから構成されている。セラミック部31bは、
ウェーハWと接触する加工面(ラップ面)に配置されて
いる。この構成によれば、定盤31の耐磨耗性が向上し
て、定盤31の交換作業回数が減少するので、装置のス
ループットが著しく向上する。また、定盤31のラップ
面の平坦精度が悪化し難くなるので、ウェーハWの加工
精度も安定する。セラミック部31bはアルミナ,部分
安定化ジルコニア等から構成してもよい。
【0027】なお、上記各実施形態では、定盤15,1
6に対してウェーハW側を往復動させる場合について説
明したが、ウェーハWに対して定盤15,16側を往復
動させても同様の効果を得ることができる(図8の矢印
D)。また、上記実施形態では、ウェーハWに対して定
盤15,16側を自転させる場合について説明したが、
定盤15,16に対してウェーハW側を自転させてもよ
い。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を得る。 (1)請求項1及び請求項3記載の発明によれば、ウェ
ーハ中心と定盤中心との相対距離を変更させる往復運動
を加工中に行うことにより、ウェーハ中心からの距離が
相違するウェーハ各部と定盤との摺動距離を均一化し得
て、大口径ウェーハの両面加工精度を向上させることが
できる。
【0029】(2)請求項2及び請求項4の構成によれ
ば、ウェーハ各部の厚みが均一に加工できていない場合
は、そのばらつきに応じて摺動距離のばらつきを減少さ
せ得て、加工精度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係るウェーハの両面
加工装置を示す概略正面図である。
【図2】 同両面加工装置のウェーハ保持機構を示す要
部説明図である。
【図3】 同ウェーハ保持機構を示す要部側面図であ
る。
【図4】 図1に示す両面加工装置におけるウェーハ厚
み検出機構を示す説明図である。
【図5】 同ウェーハ厚み検出機構を示す概略側面図で
ある。
【図6】 本発明の他の実施の形態におけるウェーハと
定盤との関係を示す説明図である。
【図7】 本発明に係るウェーハの両面加工装置に使用
される定盤の他の実施形態を示す側面図である。
【図8】 ウェーハに対して定盤を移動させている状態
を示す説明図である。
【図9】 図1に示す両面加工装置における加工工程を
示すフローチャ−トである。
【図10】 ウェーハよりも小径の定盤を使用した場合
の摺動距離とウェーハ中心からの距離の関係を示す説明
図である。
【符号の説明】
W ウェーハ 15、16、31 定盤 25 送り機構(往復動機構) 27 厚み測定用センサ(厚み検出部) 28 制御ユニット(制御部)
フロントページの続き (72)発明者 須田 信夫 埼玉県さいたま市北袋町1丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所大宮研 究センター機器システム研究部内 (72)発明者 田中 弘志 埼玉県さいたま市北袋町1丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所大宮研 究センター機器システム研究部内 (72)発明者 金剛寺 豊久 埼玉県さいたま市北袋町1丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所大宮研 究センター機器システム研究部内 Fターム(参考) 3C043 BA01 BA09 BC06 CC07 DD05 3C058 AA07 AB01 AB04 AB06 BC01 CB01 CB03 DA17

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハよりも小径の定盤で前記ウェー
    ハを両側から挟みつつ、これらウェーハ又は定盤を軸回
    りに回転させることにより、前記ウェーハを両面加工す
    る方法において、 前記両面加工中に、前記定盤又はウェーハを該ウェーハ
    の径方向に往復動させることを特徴とするウェーハの両
    面加工方法。
  2. 【請求項2】 前記両面加工中に、前記ウェーハの厚み
    を複数箇所で検出し該検出結果に基づいて往復動条件を
    変更することを特徴とする請求項1記載のウェーハの両
    面加工方法。
  3. 【請求項3】 ウェーハよりも小径の定盤で前記ウェー
    ハを両側から挟みつつ、これらウェーハ又は定盤を軸回
    りに回転させることにより、前記ウェーハを両面加工す
    る装置において、 前記定盤又はウェーハを該ウェーハの径方向に往復動さ
    せる往復動機構を備えることを特徴とするウェーハの両
    面加工装置。
  4. 【請求項4】 前記ウェーハの厚みを検出する複数の厚
    み検出部と、 これら厚み検出部の検出結果に基づいて往復動条件を変
    更する制御部とを備えることを特徴とする請求項3記載
    のウェーハの両面加工装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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