JP2004082291A

JP2004082291A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2004082291A
Application number: JP2002248105A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Kuwana; 桑名　一孝
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP4336085B2

Abstract

【課題】一方の研磨手段によって研磨する加工条件と他方の研磨手段によって研磨する加工条件を一致させることにより、一方の研磨手段によって研磨された被加工物の研磨状態と他方の研磨手段によって研磨された被加工物の研磨状態を同一にすることができる研磨装置を提供する。
【解決手段】第１のチャックテーブル５および第２のチャックテーブル５と、第１の研磨手段３２５および第２の研磨手段３２５とを具備する研磨装置であって、第１のチャックテーブル５および第１の研磨手段と第２のチャックテーブル５および第２の研磨手段は対称軸線に対して線対象に配置されており、第１のチャックテーブルと第２のチャックテーブルの回転方向はそれぞれ対称軸線に対して線対象の方向に設定され、第１の研磨手段の研磨工具と第２の研磨手段の研磨工具の回転方向はそれぞれ対称軸線に対して線対象の方向に設定されている。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ等の薄板状の被加工物を研磨する研磨装置等の加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の回路を積層する基板となる半導体ウエーハは、シリコンインゴットをウエーハ状にスライスし、このスライスした半導体ウエーハの両面をラッピング装置または両面研削装置によって研削した後、ポリッシング装置によって半導体ウエーハの表面を鏡面に研磨する所謂ウエーハメーキングと称する加工技術によって形成されている。
【０００３】
上述したポリッシング装置によって半導体ウエーハの表面を鏡面に研磨するには相当の時間を要し、生産性が悪いという問題がある。このポリッシング装置による研磨時間の短縮を図るため、上述したラッピング装置または両面研削装置によって研削された半導体ウエーハの表面をポリッシングする前に、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研磨加工する研磨手段とを具備する研磨装置を用いて半導体ウエーハの表面を研磨する工程を実施している。
【０００４】
上記研磨装置による生産性を高めるためにに、チャックテーブルおよび研磨手段をそれぞれ２セット装備し、研磨手段に同一の研磨工具を装着して、同時に２個の被加工物を研磨するようにした研磨装置が特開平１１−７９３９０号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、チャックテーブルおよび研磨手段をそれぞれ２セット装備した研磨装置によって研磨すると、一方の研磨手段によって研磨された被加工物の研磨状態と他方の研磨手段によって研磨された被加工物の研磨状態が異なるという問題が生じた。この原因は、一方の研磨手段の研磨工具およびチャックテーブルと他方一方の研磨手段の研磨工具およびチャックテーブルの回転方向を同一方向にすると、一方の研磨手段によって研磨する加工条件と他方の研磨手段によって研磨する加工条件が必ずしも一致しないことに起因すると考えられる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、一方の研磨手段によって研磨する加工条件と他方の研磨手段によって研磨する加工条件を一致させることにより、一方の研磨手段によって研磨された被加工物の研磨状態と他方の研磨手段によって研磨された被加工物の研磨状態を同一にすることができる研磨装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する第１のチャックテーブルおよび第２のチャックテーブルと、該第１のチャックテーブルおよび該第２のチャックテーブルに保持された被加工物をそれぞれ研磨するための回転工具をそれぞれ備えた第１の研磨手段および第２の研磨手段と、を具備する研磨装置において、
該第１のチャックテーブルおよび該第１の研磨手段と該第２のチャックテーブルおよび該第２の研磨手段は、対称軸線に対して線対象に配置されており、
該第１のチャックテーブルと該第２のチャックテーブルの回転方向はそれぞれ該対称軸線に対して線対象の方向に設定され、該第１の研磨手段の該研磨工具と該第２の研磨手段の該研磨工具の回転方向はそれぞれ該対称軸線に対して線対象の方向に設定されている、
ことを特徴とする研磨装置が提供される。
【０００８】
上記第１のチャックテーブルに保持された被加工物と第１の研磨手段の研磨工具との加工位置と上記第２のチャックテーブルに保持された被加工物と第２の研磨手段の研磨工具との加工位置は、上記対称軸線に対して線対称の位置に設定されていることが望ましく、また、上記第１のチャックテーブルの被加工物保持面と第１の研磨手段の研磨工具の研磨面との位置関係を調整する微調整手段と、上記第２のチャックテーブルの被加工物保持面と第２の研磨手段の研磨工具の研磨面との位置関係を調整する微調整手段とを備えており、該両微調整手段は上記対称軸線に対して線対称の位置に設定されていることが望ましい。
本発明の他の特徴については、以下に述べる説明により明らかにされる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１には本発明に従って構成された加工装置としての研磨装置の斜視図が示されている。
図示の研磨装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。このように構成された装置ハウジング２には、図示の実施形態においては第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂが平行に設けられている。なお、第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂを構成する各機構は、対称軸線ＳＬに対して線対象に配置されている。また、第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂを構成する各機構は実質的に同一であるため同一機構には同一符号を付して説明するが、第１の研磨ライン２ａを構成する各機構はそれぞれ第１の機構であり、第２の研磨ライン２ｂを構成する各機構はそれぞれ第２の機構ででる。
装置ハウジング２を構成する直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１１】
研磨ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３に研磨手段としてのスピンドルユニット３２が取り付けられる。
【００１２】
スピンドルユニット３２は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ３２３とを具備しており、サーボモータ３２３の出力軸が回転スピンドル３２２と伝動連結されている。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には研磨工具３２５が装着されている。なお、回転スピンドル３２２の中心部には加工液を供給する加工液供給通路（図示せず）が形成されており、この加工液供給通路を通して研磨工具３２５の研磨部に加工液が供給されるようになっている。
【００１３】
図示の実施形態における研磨装置は、上記研磨ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの載置面と垂直な方向）に移動せしめる研磨ユニット送り機構４を備えている。この研磨ユニット送り機構４は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド４１を具備している。この雄ねじロッド４１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材４２および４３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材４２には雄ねじロッド４１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ４４が配設されており、このパルスモータ４４の出力軸が雄ねじロッド４１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド４１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ４４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降せしめられ、パルスモータ４４が逆転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が上昇せしめられる。
【００１４】
図示の実施形態における研磨装置は、ハウジング２の主部２１の後部には上記研磨ユニット３の下方位置に配設されたチャックテーブル５を備えている。このチャックテーブル５は、チャック板支持基板５１と、該チャック支持基板５１上に装着されたチャック板５２とからなっている。チャック板５２はポーラスなセラミック材によって構成されており、その吸着保持面５２１が図２に示すように回転中心ＯＡを頂点とした円錐形に形成されている。この円錐形に形成された吸着保持面５２１は、その半径をＲとし、頂点の高さをＨとすると、勾配（Ｈ／Ｒ）が０．００００１〜０．００１に設定されている。このように構成されたチャックテーブル５は、吸着保持面５２１に載置された被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって吸着保持するようになっている。また、チャックテーブル５は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。
【００１５】
ここで、チャックテーブル５と研磨ユニット３の研磨工具３２５との関係に付いて説明する。図２に示すように例えば半径が１００ｍｍで回転軸芯ＯＡ部が１０μｍ程度盛り上がった円錐形に形成された吸着保持面５２１上に薄板状の被加工物Ｗを吸着保持すると、被加工物Ｗは吸着保持面５２１の円錐形が極僅かであるが故に吸着保持面５２１に沿った形状となる。即ち、吸着保持面５２１上に吸着保持された被加工物Ｗは、吸着保持面５２１と同様に円錐形状となる。図２に示す実施形態においては、チャックテーブル５はその回転軸芯ＯＡを吸着保持面５２１の勾配に対応する角度だけ研磨工具３２５の回転軸芯ＯＢに対して傾斜して配設されされている。従って、吸着保持面５２１に吸着保持された被加工物Ｗは、研磨工具３２５の下面である研磨面３２５ａと平行な回転軸芯ＯＡから一方の外周縁側の面のみが研磨工具３２５の研磨面３２５ａと接触することになる。このように研磨工具３２５の研磨面３２５ａと被加工物Ｗが接触する位置が加工位置となる。
【００１６】
次に、チャックテーブル５の回転方向と研磨工具３２５の回転方向および加工位置の関係について、図３を参照して説明する。
図３において、右側は第１の研磨ライン２ａを示しており、左側は第２の研磨ライン２ｂを示している。この第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂは、上述したように対称軸線ＳＬに対して線対象に配置されている。第１の研削ライン２ａのチャックテーブル５および研磨工具３２５の回転方向と第２の研削ライン２ｂのチャックテーブル５および研磨工具３２５の回転方向は、それぞれ図３において矢印で示す方向に設定されており、即ち対称軸線ＳＬに対して線対象の方向に設定されている。
また、第１の研磨ライン２ａの第１のチャックテーブルに保持された被加工物Ｗと研磨工具３２５との加工位置Ｚａと第２の研削ライン２ｂのチャックテーブル５に保持された被加工物Ｗと研磨工具３２５との加工位置Ｚｂは、図３に示すように対称軸線ＳＬに対して線対象の位置に設定されている。
このように、第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂのチャックテーブル５および研磨工具３２５の回転方向と、第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂの加工位置Ｚａ、Ｚｂは対称軸線ＳＬに対して線対象に設定されているので、第１の研削ライン２ａと第２の研削ライン２ｂの加工条件が一致する。なお、研磨加工時においては研磨加工部に加工液が供給されるが、この加工液は上記各チャックテーブル５、５および研磨工具３２５、３２５の回転方向に従って第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂとでは対称軸線ＳＬに対して線対象に流れるので、加工条件が完全に一致する。従って、第１の研磨ライン２ａによって研磨された被加工物Ｗの研磨状態と第２の研磨ライン２ｂによって研磨された被加工物Ｗの研磨状態を同一にすることができる。
【００１７】
なお、図示の実施形態における研磨装置は、図２に示すようにチャックテーブル５の吸着保持面５２１を上述したように研磨工具３２５の研磨面３２５ａと平行に位置付けるために微調整手段６を備えている。この微調整手段６は従来周知の構成でよく、チャックテーブル５の下側に配設されたチャックテーブル支持部材６１に装着されたフランジ６２と固定部６３との間に配設された調整ボルト機構からなっている。この調整ボルト機構からなる微調整手段６は、調整ボルト６０の下端に設けられた回動作動部６０１を回動することにより、調整ボルト６０を進退せしめて、チャックテーブル５の傾きを調整する。なお、微調整手段としては、図２に示すものの外例えば特開２０００−１６５３に開示された機構を用いることができる。
【００１８】
次に、微調整手段６の取付け位置について、図３を参照して説明する。図３において符号Ｐａ１、Ｐａ２は第１の研磨ライン２ａにおける微調整手段６の配設位置であり、符号Ｐｂ１、Ｐｂ２は第２の研磨ライン２ｂにおける微調整手段６の配設位置である。また、図３において符号Ｐａ３は第１の研磨ライン２ａにおける上記フランジ６２と固定部６３との間に配設され高さ位置を固定した支点部となる調整部材の配設位置であり、符号Ｐｂ３は第２の研磨ライン２ｂにおける高さ位置を固定した支点部となる調整部材の配設位置である。図３から明らかなように、第１の研磨ライン２ａにおける微調整手段６の配設位置Ｐａ１、Ｐａ２および高さ位置を固定した支点部となる調整部材の配設位置Ｐａ３と、第２の研磨ライン２ｂにおける微調整手段６の配設位置Ｐｂ１、Ｐｂ２および高さ位置を固定した支点部となる調整部材の配設位置符号Ｐｂ３は、対称軸線ＳＬに対して線対象の方向に設定されている。従って、チャックテーブル５の吸着保持面５２１を上述したように研磨工具３２５の研磨面３２５ａと平行に位置付けるための調整作業をする際に、オペレーターが同じ作業感覚で調整することができ、その調整作業が容易となる。
【００１９】
図１に戻って説明を続けると、上記装置ハウジング２の主部２１における上記チャックテーブル５、５の前側には、カセット載置領域７、７と、搬送手段配置領域８と、仮置き領域９、９が設けられている。カセット載置領域７、７には、半導体ウエーハ等の円形状の被加工物を収納するカセット７０、７０が載置される。搬送手段配置領域８には、被加工物搬送手段８０が配設されている。この被加工物搬送手段８０は、カセット７０、７０に収納された研削前の被加工物を搬出し仮置き領域９、９に搬送するとともに、研削後の被加工物を仮置き領域９、９からカセット７０、７０に搬送する。上記仮置き領域９、９には、カセット７０、７０から搬出された研削前の被加工物の中心合わせ機能と研削後の被加工物の洗浄機能とを具備する中心位置合わせ兼洗浄機構９０、９０が配設されている。
【００２０】
上記仮置き領域９、９と上記チャックテーブル５、５との間には、被加工物搬入・搬出手段１０、１０が配設されている。この被加工物搬入・搬出手段１０、１０は、仮置き領域９、９に配設された中心位置合わせ兼洗浄手段９０、９０によって中心位置合わせされた研削前の被加工物をチャックテーブル５、５上に搬送するとともに、チャックテーブル５上の研削後の被加工物を中心位置合わせ兼洗浄手段９０、９０に搬出する。なお、被加工物搬入・搬出手段１０は、一般に用いられている周知の吸着式の搬送機構でよい。
【００２１】
上述したカセット７０、７０が載置されるカセット載置領域７、７と、中心位置合わせ兼洗浄機構９０、９０が配設される仮置き領域９、９と、被加工物搬入・搬出手段１０はそれぞれ対称軸線ＳＬに対して線対象の位置に設定されており、被加工物搬送手段８０が配設される搬送手段配置領域８は対称軸線ＳＬ上に設定されている。
【００２２】
図示の実施形態における研磨装置は以上のように構成されており、以下その加工処理動作について主に図１に基づいて説明する。
第１の研削ライン２ａおよび第２の研削ライン２ｂを構成するカセット載置領域７、７に載置されたカセット７０、７０内に収容された研削加工前の被加工物である半導体ウエーハは、被加工物搬送手段８０の上下動作および進退動作により搬送され、それぞれ仮置き領域９、９に配設された中心位置合わせ兼洗浄手段９０、９０のセンターテーブル９１、９１上に載置される。センターテーブル９１、９１上に載置された半導体ウエーハは中心合わせされ、被加工物搬入・搬出手段１０、１０の旋回動作によってチャックテーブル５、５上に載置される。チャックテーブル５、５上に載置された半導体ウエーハは、上述したように図示しない負圧制御回路が制御されることによりチャックテーブル５、５上に吸着保持される。
【００２３】
次に、被加工物である半導体ウエーハを保持したチャックテーブル５、５が図３において矢印で示す方向に回転せしめらるとともに、加工液が供給され、図３において矢印で示す方向に回転駆動せしめられている研磨工具３２５、３２５がチャックテーブル５、５上の半導体ウエーハに所定の圧力で押圧することによって、半導体ウエーハが研磨加工される。なお、この研磨加工においては、上述したように第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂの加工条件が一致するため、第１の研磨ライン２ａと第２の研磨ライン２ｂで研磨された被加工物である半導体ウエーハの研磨状態を同一にすることができる。
【００２４】
上記のようにして研削が終了すると、研磨工具３２５、３２５がチャックテーブル５、５上の半導体ウエーハから上方に離隔され、研磨工具３２５、３２５およびチャックテーブル５、５の回転駆動が停止される。その後、チャックテーブル５、５上の研磨加工された被加工物である半導体ウエーハの吸着保持が解除され、吸着保持が解除された研削後の半導体ウエーハは被加工物搬入・搬出手段１０、１０により搬出されて中心位置合わせ兼洗浄手段９０、９０のセンターテーブル９１、９１上に載置される。このようにして中心位置合わせ兼洗浄手段９０、９０に搬送された研磨後の半導体ウエーハは、ここでスピンナー洗浄されるとともに乾燥される。中心位置合わせ兼洗浄手段９０、９０に搬送され洗浄・乾燥された研削後の被加工物である半導体ウエーハは、被加工物搬送手段８０によってカセット７０、７０の所定位置に収納される。
【００２５】
以上のように、図示の実施形態における研磨装置においては、第１の研磨ライン２ａおよび第２の研磨ライン２ｂによって略同時に２枚の被加工物を研磨加工することができ生産性が向上する。また、作業時間が短い被加工物搬送手段８０は対称軸線ＳＬ上に配設されているので、１個の被加工物搬送手段によって第１の研磨ライン２ａおよび第２の研磨ライン２ｂを構成するカセット載置領域７、７に載置されたカセット７０、７０への被加工物の搬出入を効率良く行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る加工装置は以上のように構成されているで、次の作用効果を奏する。
即ち、第１のチャックテーブルおよび第１の研磨手段と第２のチャックテーブルおよび第２の研磨手段は対称軸線に対して線対象に配置されており、第１のチャックテーブルと第２のチャックテーブルの回転方向はそれぞれ対称軸線に対して線対象の方向に設定され、第１の研磨手段の研磨工具と第２の研磨手段の研磨工具の回転方向はそれぞれ対称軸線に対して線対象の方向に設定されているので、第１の研磨手段によって研削する条件と第２の研磨手段によって研磨する条件が一致するため、第１の研磨手段と第２の研磨手段によって研磨された被加工物の研磨状態を同一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって構成された研磨装置の斜視図。
【図２】図１に示す研磨装置に装備されたチャックテーブルと研磨工具との関係を示す説明図。
【図３】図１に示す研磨装置に装備された第１および第２のチャックテーブルと第１および第２の研磨工具の回転方向および加工位置を示す説明図。
【符号の説明】
２：装置ハウジング
３：研磨ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
４：研削ユニット送り機構
４１：雄ねじロッド
４４：パルスモータ
５：チャックテーブル機構
５０：チャックテーブル
５１：チャック板支持基板
５２：チャック板
６：微調整手段
７：カセット載置領域
７０：カセット
８：搬送手段配置領域
８０：被加工物搬送手段
９：仮置き領域
９０：中心位置合わせ兼洗浄機構
９１：センターテーブル
１０：被加工物搬入・搬出手段

Claims

被加工物を保持する第１のチャックテーブルおよび第２のチャックテーブルと、該第１のチャックテーブルおよび該第２のチャックテーブルに保持された被加工物をそれぞれ研磨するための回転工具をそれぞれ備えた第１の研磨手段および第２の研磨手段と、を具備する研磨装置において、
該第１のチャックテーブルおよび該第１の研磨手段と該第２のチャックテーブルおよび該第２の研磨手段は、対称軸線に対して線対象に配置されており、
該第１のチャックテーブルと該第２のチャックテーブルの回転方向はそれぞれ該対称軸線に対して線対象の方向に設定され、該第１の研磨手段の該研磨工具と該第２の研磨手段の該研磨工具の回転方向はそれぞれ該対称軸線に対して線対象の方向に設定されている、
ことを特徴とする研磨装置。
該第１のチャックテーブルに保持された被加工物と該第１の研磨手段の該研磨工具との加工位置と該第２のチャックテーブルに保持された被加工物と該第２の研磨手段の該研磨工具との加工位置は、該対称軸線に対して線対称の位置に設定されている、請求項１記載の研磨装置。
該第１のチャックテーブルの被加工物保持面と該第１の研磨手段の該研磨工具の研磨面との位置関係を調整する第１の微調整手段と、該第２のチャックテーブルの被加工物保持面と該第２の研磨手段の該研磨工具の研磨面との位置関係を調整する第２の微調整手段とを備えており、該第１の微調整手段と第２の微調整手段は該対称軸線に対して線対称の位置に設定されている、請求項１又は２記載の研磨装置。
該第１のチャックテーブルに保持され該第１の研磨手段によって研磨加工される被加工物を収容する第１のカセットを載置する第１のカセット載置領域および該第２のチャックテーブルに保持され該第２の研磨手段によって研磨加工される被加工物を収容する第２のカセットを載置する第２のカセット載置領域と、該第１のカセット載置領域に載置された該第１のカセットおよび該第２のカセット載置領域に載置された該第２のカセットに収容された被加工物を第１の仮置き領域および第２の仮置き領域に搬送する被加工物搬送手段と、該第１の仮置き領域および該第２の仮置き領域にそれぞれ配設され該被加工物搬出手段によって搬出された被加工物の位置合わせを行う第１の位置合わせ手段および第２の位置合わせ手段と、該第１の位置合わせ手段および該第２の位置合わせ手段によって位置合わせされた被加工物を該第１のチャックテーブルおよび該第２のチャックテーブルに搬入・搬出する第１の被加工物搬入・搬出手段および第２の被加工物搬入・搬出手段と、該第１のチャックテーブルおよび該第２のチャックテーブルに保持され該第１の研磨手段および該第２の研磨手段によって研磨加工された被加工物を洗浄する第１の洗浄手段および第２の洗浄手段とを具備しており、該第１のカセット載置領域と該第２のカセット載置領域、該第１の位置合わせ手段と該第２の位置合わせ手段、該第１の被加工物搬入・搬出手段と該第２の被加工物搬入・搬出手段はそれぞれ該対称軸線に対して線対称に配置され、該被加工物搬送手段は該対称軸線上に配置されている、請求項１から４のいずれかに記載の研磨装置。