JP2009297844A - Polishing device and polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平面基板の研磨に関し。特に半導体ウェーハ(以下、単に「ウェーハ」と記す)の裏面研削後の仕上げ研磨および再生ウェーハ研磨に使用する研磨装置及び研磨方法に関するものである。 The present invention relates to polishing of a planar substrate. In particular, the present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method used for finish polishing and backside wafer polishing after back grinding of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”).
近年、電子機器の小型化、軽量化のニーズ(例えば、薄型ICカード等に組み込まれる半導体素子等)に対応して、チップの厚みが100μm以下、或いは、50μm以下というように、極めて薄いものが要求されている。そのために表面に半導体素子や電子部品等が形成されたウェーハをダイシング工程で個々のチップに分割する前に、ウェーハの裏面を研削してウェーハの厚さを薄くする裏面研削(バックグラインド)工程が行われるようになってきた。 In recent years, in response to needs for downsizing and weight reduction of electronic devices (for example, semiconductor elements incorporated in thin IC cards, etc.), the thickness of the chip is extremely thin, such as 100 μm or less, or 50 μm or less. It is requested. For this purpose, there is a back grinding process that reduces the thickness of the wafer by grinding the backside of the wafer before dividing the wafer with semiconductor elements and electronic components formed on the surface into individual chips in the dicing process. Has come to be done.
ところが上記裏面研削に起因してウェーハの裏面に加工変質層が形成され、この加工変質層によってウェーハが破損する場合があるという欠点があった。この不具合を解決するために、研削加工終了後に、研磨工程を入れて加工変質層を除去することによって防止するようにしている。 However, there has been a drawback that a work-affected layer is formed on the back surface of the wafer due to the back grinding, and the work-affected layer may break the wafer. In order to solve this problem, after the grinding process is completed, a polishing process is performed to remove the work-affected layer and prevent it.
この研磨は、砥石の砥粒径を小さくする方法や、さらに砥粒結合材に柔らかい材料を使用したものが用いられていた(例えば、特許文献1参照)。また、別の方法では、砥石研削の後に、エッチング工程を入れて、砥石研削によるダメージを除去する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 For this polishing, a method of reducing the abrasive particle size of the grindstone or a method using a soft material for the abrasive binder has been used (for example, see Patent Document 1). As another method, there has been proposed a method for removing damage caused by grinding of a grinding wheel by inserting an etching process after grinding of the grinding stone (see, for example, Patent Document 2).
一方、半導体ウェーハでは、使用済みウェーハを再生して使用する方法が行われている。例えば、薄膜形成工程において、種々の目的で使用され、表面上に数層の膜を有しているウェーハや、製造工程で不良品として抜き出されたウェーハ基板等がある。この再生ウェーハ基板には、新品と同様の表面性状や金属汚染レベルなどの品質が求められており、その再生方法が種々提案されている(例えば、特許文献3、4参照)。再生に際しては、研削砥石で研削後エッチング処理によって最終的に表面のダメージや不純物を除去する方法があるが、このエッチング処理は、環境破壊につながる恐れがあるため、レジノイド砥石のような加工ダメージの少ない砥石を用いて研磨する方法が提案されている。
On the other hand, for semiconductor wafers, a method of reclaiming used wafers is used. For example, there are wafers that are used for various purposes in the thin film forming process and have several layers of films on the surface, and wafer substrates that are extracted as defective products in the manufacturing process. The reclaimed wafer substrate is required to have the same quality as a new product, such as surface properties and metal contamination level, and various reclaim methods have been proposed (for example, see
ところが上記ウェーハの裏面加工やウェーハの再生加工に使用されている仕上げ砥石加工では、砥石の目詰まりによる加工品質の低下が発生するため、砥石のドレッシングを頻繁に行う必要がある。さらに研削装置の機械的精度、剛性及び構造も複雑になり、メンテナンス性も悪く、付帯設備も必要となる。 However, in the finishing whetstone processing used for the backside processing of the wafer and the reprocessing of the wafer, since the processing quality is deteriorated due to clogging of the whetstone, it is necessary to dress the whetstone frequently. Furthermore, the mechanical accuracy, rigidity and structure of the grinding apparatus are complicated, the maintainability is poor, and incidental facilities are required.
そのためウェーハの裏面加工またはウェーハ再生加工においては、研磨テープを使用し、この研磨テープを走行しながら常に新しいテープを供給することによって、上記目詰まりの問題を回避し、さらに研磨テープを回転することによって研磨の不均一の問題に対応している。そして液晶ディスプレイやプリント基板等の平坦な被研磨材を研磨テープにより研磨またはクリーニングを行う研磨装置が提案されている(例えば、特許文献5参照)。 For this reason, polishing tape is used in wafer backside processing or wafer reclamation processing, and the above-mentioned clogging problem is avoided by constantly supplying new tape while running this polishing tape, and the polishing tape is further rotated. This addresses the problem of uneven polishing. A polishing apparatus that polishes or cleans a flat material to be polished such as a liquid crystal display or a printed board with an abrasive tape has been proposed (see, for example, Patent Document 5).
具体的な例として、この研磨装置100は、図9(a)及び(b)に示すように、研磨テープ101が装着された研磨ヘッド102と、研磨ヘッド102を支持する支持部材103と、研磨ヘッド102の下方に設置され被研磨材が装着される研磨台(図示せず)とを備えている。
As a specific example, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
そして、研磨装置100は、研磨ヘッド102に装着された研磨テープ101を研磨台上に設置された被研磨材の表面に接触させながら、研磨ヘッド102を支持部材103に対して研磨台の面と直交する線を軸線として回転させるように構成されている。
The
さらに、研磨ヘッド102は、研磨テープ101を複数の走行ローラ104で走行させながら被研磨材を研磨するようになっている。研磨ヘッド102の内部に、研磨テープ101が巻かれたロールが取り付けられる供給リール106と、供給リール106から引き出された研磨テープ101を巻き取るための巻取りリール107とが取り付けられ、研磨ヘッド102内に設けられる研磨テープ搬送用モータ108により、巻取りリール107及び走行ローラ104の一部を回転駆動させて、研磨テープ101が供給リール104から引き出され、複数の走行ローラ104で研磨テープ101を搬送しながら、研磨ヘッド102の下端に設けられるコンタクトローラ105を通過させた後、巻取りリール107で巻き取るようになっている。
Further, the
また、研磨ヘッド102の下端に設けたコンタクトローラ105は、コンタクトローラ105の軸線と研磨ヘッド102の回転中心とを直交させて研磨台に対して水平になるように設けられ、研磨テープ101を走行させながらコンタクトローラ105により研磨テープ101を研磨台上の被研磨材に押し付けるようになっている。さらに、支持部材103に設けた研磨ヘッド回転用モータ109により、研磨ヘッド102を研磨台の被研磨材設置面と直交する方向に延びる軸線を中心に回転させるようになっている。
The
以上のように、従来の研磨装置100では、研磨テープ101を研磨ヘッド102に設ける研磨テープ搬送用モータ108により研磨テープ101を走行ローラ104に沿って走行させながら、研磨ヘッド102を支持部材103に対して回転させて、研磨テープ101をコンタクトローラ105により研磨台上に設置させる被研磨材に接触させることにより、被研磨材の表面を自動的に研磨するようにしている。
As described above, in the
ところで、図9(a)及び(b)に示す研磨装置100では、一本の研磨テープ101を複数の走行ローラ104で走行させながら、研磨ヘッド102も回転させて研磨するようにしていることから、研磨ヘッド102が回転すると、コンタクトローラ105の軸線と研磨ヘッド102の回転中心とが交差する点を中心にして研磨ヘッド102の下端に設けられたコンタクトローラ105が旋回することになる。即ち、研磨テープ101の幅方向の中心を軸心として回転することとなる。
By the way, in the
このとき、コンタクトローラ105のローラ全面にわたって研磨テープ101を接触させると、研磨ヘッド102の回転時にコンタクトローラ105による研磨テープ101の被研磨材への押付けで研磨テープ101がねじれ、テープ幅方向中央部において大きな皺が生じ、研磨が良好に行えない問題があった。
At this time, if the
そのため、従来の研磨装置では、図9(b)に示すように、コンタクトローラ105を、幅方向中央部110のローラ径が両端のローラ径よりも小径となるように形成し、コンタクトローラ105の幅方向中央部110において研磨テープ101がローラ面に接触しないようにしている。
Therefore, in the conventional polishing apparatus, as shown in FIG. 9B, the
しかしながら、コンタクトローラ105の中央部110に研磨テープ101との非接触部分が形成されてしまうと、研磨テープ101の幅方向中央部110において被研磨材への押え付けができなくなることから、研磨テープ101の幅方向中央部においては研磨力が弱くなり不均一な研磨面になる不具合が生じる。
However, if a non-contact portion with the
特に、被研磨材が高精度の表面仕上げを必要とする半導体ウェーハの場合は、コンタクトローラの接触圧力に不均一な部分があると均一な表面が得られない問題が生じた。 In particular, in the case of a semiconductor wafer in which the material to be polished requires a highly accurate surface finish, there is a problem that a uniform surface cannot be obtained if there is a non-uniform portion in the contact pressure of the contact roller.
また、本発明のようにウェーハが円盤状であること、及び回転して研磨する工程においては、コンタクトローラの中央部において研磨テープのねじれも十分解消されず、これが原因となり、回転するウェーハを破損する問題が生じた。 Further, in the process of polishing the wafer in a disk shape as in the present invention and rotating and polishing, the twist of the polishing tape is not sufficiently eliminated at the center portion of the contact roller, which causes damage to the rotating wafer. A problem occurred.
一方、不均一な研磨面の発生を抑えるべく、研磨ヘッドの回転中心を基準にして研磨テープを左右に配置した研磨装置が提案されている(特許文献6参照)。
上記特許文献6に記載された研磨装置は、繰り出しレール、巻取りリールを左右一対備えてなり、一対の研磨テープは研磨ヘッドの回転中心から離れた位置で左右を研磨するものである。 The polishing apparatus described in Patent Document 6 includes a pair of left and right feeding rails and take-up reels, and the pair of polishing tapes polish the left and right at positions away from the center of rotation of the polishing head.
しかしながらこの研磨装置は、研磨ヘッドの回転と研磨テープの走行を同一の駆動源を用いた構造のため、研磨ヘッドの回転と研磨テープの制御における自由度が損なわれる一方、装置構成が複雑になっているものである。また研磨テープが同一方向に走行するため、研磨ヘッドの回転により生じる応力の作用により、一方の研磨テープは巻取り方向に応力が生じ、他方の研磨テープには巻取り方向と反対方向に応力が生じるため、巻取り方向と反対方向に応力が生じる他方の研磨テープには弛みが生じるおそれがあり不均一な研磨面となるおそれがある。 However, since this polishing apparatus uses the same drive source for the rotation of the polishing head and the traveling of the polishing tape, the degree of freedom in controlling the rotation of the polishing head and the polishing tape is impaired, and the configuration of the apparatus becomes complicated. It is what. Also, since the polishing tape travels in the same direction, one polishing tape generates stress in the winding direction due to the action of stress generated by the rotation of the polishing head, and the other polishing tape has stress in the direction opposite to the winding direction. For this reason, the other polishing tape in which stress is generated in the direction opposite to the winding direction may be loosened and may have a non-uniform polishing surface.
そこで、本発明は、このような上記事情に鑑みてなされたもので、回転するウェーハなどの被研磨材を破損することなく、平滑で均一な表面を得る研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a polishing apparatus and a polishing method that obtain a smooth and uniform surface without damaging an object to be polished such as a rotating wafer. Objective.
上記課題を解決するために本発明が提案するのは、走行する研磨テープが装着される研磨ヘッドと、前記研磨テープを被研磨材に押圧して前記研磨ヘッドを回転させる支持ユニットと、前記被研磨材が回転可能に装着されるワーク回転ユニットとを備えてなる研磨装置であって、前記研磨ヘッドは、研磨テープと、該研磨テープを供給する供給リールと、供給された研磨テープを前記被研磨材に当接させるコンタクトローラと、該コンタクトローラを経た研磨テープを巻き取る巻取りリールと、を各2組有し、前記被研磨材に押圧される前記研磨テープが、前記研磨ヘッドの回転軸と左右対称に、かつ所定の距離をおいて配置されると共に、それぞれ逆方向に走行可能とであることを特徴とする研磨装置である。 In order to solve the above problems, the present invention proposes a polishing head to which a traveling polishing tape is mounted, a support unit that rotates the polishing head by pressing the polishing tape against a material to be polished, A polishing apparatus comprising a work rotation unit on which an abrasive is rotatably mounted, wherein the polishing head includes a polishing tape, a supply reel for supplying the polishing tape, and the supplied polishing tape for receiving the polishing tape. There are two sets each of a contact roller to be brought into contact with the abrasive and a take-up reel that winds the abrasive tape that has passed through the contact roller, and the abrasive tape that is pressed against the material to be polished is rotated by the polishing head. The polishing apparatus is disposed symmetrically with respect to the axis and at a predetermined distance, and is capable of traveling in opposite directions.
このように研磨ヘッドの回転軸に対し所定の距離をおいて左右対称に逆方向に走行する研磨テープを2組配置しているので、回転軸の位置における研磨テープのねじれ発生を防止できる。また2組の研磨テープを研磨ヘッドの回転方向と対向する向きに走行させることで研磨テープの弛みも防止でき、研磨テープの切断防止を考慮した研磨装置が提供されることになる。よって研磨仕上げ面も均一な表面を得ることができる。また、走行する研磨テープによれば、常時新しい研磨テープが供給されるので、研磨テープの目詰まりの問題もなく、能率良く安定に研磨することができる。 As described above, since two sets of polishing tapes that run in the opposite direction symmetrically to the left and right at a predetermined distance with respect to the rotation axis of the polishing head are arranged, the occurrence of twisting of the polishing tape at the position of the rotation axis can be prevented. Further, the two sets of polishing tapes are run in the direction opposite to the rotation direction of the polishing head, so that the polishing tapes can be prevented from slackening, and a polishing apparatus that takes into account the prevention of cutting of the polishing tapes is provided. Therefore, a uniform surface can be obtained from the polished surface. Also, according to the traveling polishing tape, since a new polishing tape is always supplied, it is possible to polish efficiently and stably without the problem of clogging of the polishing tape.
前記供給リール及び前記巻取りリールは、同期回転可能となるように、前記供給リール及び前記巻取りリールを駆動させる駆動モータ及び該駆動を伝達する駆動伝達装置に連結されてなることが好ましい。研磨テープの弛みの発生や切断といった問題に対応するものである。 The supply reel and the take-up reel are preferably connected to a drive motor that drives the supply reel and the take-up reel and a drive transmission device that transmits the drive so that the supply reel and the take-up reel can rotate synchronously. It addresses the problems of loosening and cutting of the polishing tape.
さらに前記駆動モータは、前記研磨ヘッドの回転軸の一方の側に配置されると共に、前記回転軸の他方の側に前記駆動モータ及び前記伝達装置との重量平衡をとる重量平衡用部材を配置する。これにより被研磨材の研磨面を、より均一な表面とすることができる。また研磨ヘッドの回転を行う駆動装置とは別に、研磨テープの走行用の駆動モータを設けてあるので、研磨ヘッドの回転と研磨テープの走行とを別々に制御することができ、用途に応じた研磨が可能となる。 Further, the drive motor is disposed on one side of the rotating shaft of the polishing head, and a weight balancing member that balances the weight of the drive motor and the transmission device is disposed on the other side of the rotating shaft. . Thereby, the polishing surface of the material to be polished can be made more uniform. In addition to the drive device for rotating the polishing head, a drive motor for running the polishing tape is provided, so the rotation of the polishing head and the running of the polishing tape can be controlled separately, depending on the application. Polishing becomes possible.
また本発明がさらに提案するのは、上記研磨装置を使用してなる研磨方法であって、逆方向に走行する2本の前記研磨テープの前記コンタクトローラに当接する位置において、前記研磨ヘッドの回転方向と対向する向きに走行して前記被研磨部材を研磨することを特徴とする研磨方法である。研磨テープの走行において弛みの発生が防止される。 The present invention further proposes a polishing method using the polishing apparatus, wherein the polishing head rotates at a position where the two polishing tapes running in opposite directions contact the contact rollers. A polishing method characterized in that the member to be polished is polished by running in a direction opposite to the direction. Occurrence of slack in the running of the polishing tape is prevented.
さらに前記2本の研磨テープのうち、一方の研磨テープの外側と、他方の研磨テープの外側との間が、薄板円形である被研磨材の半径を超えた長さであって、かつ前記被研磨材の直径の長さよりも小さい範囲に設定することができる。このようにすることで被研磨材の研磨面が均一に研磨され、一部に不要な研磨模様が形成されるのを抑えることができる。 Furthermore, the length between the outer side of one of the two polishing tapes and the outer side of the other polishing tape exceeds the radius of the material to be polished that is a thin plate, and It can be set in a range smaller than the length of the diameter of the abrasive. By doing in this way, it can suppress that the grinding | polishing surface of a to-be-polished material is grind | polished uniformly, and an unnecessary grinding | polishing pattern is formed in one part.
なお本発明においては、研磨テープの種類、すなわち研磨テープの研磨砥粒の粒子径や、研磨ヘッド等の回転速さなどを適宜変更することが可能であり、研磨面をさらにクリーニングすることができる。 In the present invention, the type of the polishing tape, that is, the particle size of the abrasive grains of the polishing tape, the rotational speed of the polishing head, etc. can be appropriately changed, and the polishing surface can be further cleaned. .
また研磨テープを研磨ヘッドの回転軸と対称に2組配置したが、研磨ヘッドの回転軸と対称に配置するのであれば2組以上でもよく、すなわち少なくとも2組配置とするものである。 Further, although two sets of polishing tapes are arranged symmetrically with the rotation axis of the polishing head, two or more sets may be arranged as long as they are arranged symmetrically with the rotation axis of the polishing head, that is, at least two sets are arranged.
本発明によれば、研磨テープのねじれや弛みの発生を抑え、回転するウェーハなどの被研磨材を破損することなく、平滑で均一な表面を得る研磨装置及び研磨方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a polishing apparatus and a polishing method that suppress the occurrence of twisting and loosening of a polishing tape and obtain a smooth and uniform surface without damaging an object to be polished such as a rotating wafer.
以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明のウェーハ平面研磨装置の主要機構部の構成を示す装置正面図、図2は
図1の研磨ヘッドのX−X断面図、図3(a)は図2のA−A断面図、図3(b)は図2のB−B断面図、図4(a)は図2のA−A断面における駆動伝達経路説明図、図4(b)は図2のC−C断面における駆動伝達経路説明図、図5(a)は図2のD−D矢視図、図5(b)は図2のE−E矢視図である。
1 is a front view of the apparatus showing the structure of the main mechanism of the wafer surface polishing apparatus of the present invention, FIG. 2 is an XX sectional view of the polishing head of FIG. 1, and FIG. 3 (a) is an AA section of FIG. FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB in FIG. 2, FIG. 4A is an explanatory diagram of a drive transmission path along the section AA in FIG. 2, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 5 (a) is a DD arrow view of FIG. 2, and FIG. 5 (b) is an EE arrow view of FIG.
図1に示すように、研磨装置1は、研磨走行する研磨テープを装着した研磨ヘッド4と、研磨ヘッド4を支持する支持ユニット2と、研磨対象となる被研磨材Wを載置するワークテーブルユニット3とを備えてなるものである。研磨装置1には、機体(図示せず)から突きだされる上部フレーム5と、下部フレーム6が平行に配置され、上部フレーム5には、研磨ヘッドを装着した研磨ヘッド4を支持するための、支持ユニット2が配置され、下部フレーム6には、ワークテーブルユニット3が備えられている。また支持ユニット2には、研磨ヘッド4の水平方向移動部、昇降部及び回転部が備えられている。
As shown in FIG. 1, a polishing apparatus 1 includes a polishing
研磨ヘッド4の水平方向の移動は、被研磨材表面の位置決めとしてLMガイド21で行われるようになっており、このLMガイド21の基板上に研磨ヘッド4の昇降部及び回転部が配置されている。さらに研磨ヘッド4は、上部フレーム5に直交した回転軸20に連結され、昇降及び回転可能なボールロータリースプライン22を通り、上部のロータリージョイント28に連結して回転自由に支持されている。
The movement of the polishing
研磨ヘッド4の昇降は、研磨ヘッド4に連結された回転軸(研磨ヘッド4のフランジに固定され、ロータリージョイン28まで連なるシャフト)20が加圧シリンダ(例えばエアーシリンダ)23によって制御され、ワークテーブル31に設置された被研磨材Wに適当な荷重を加えるために用いられる。研磨ヘッド4を回転可能に支持するため、加圧シリンダ23と回転軸20とは、ロータリージョイント28によって接続されている。さらに回転軸20には、ボールロータリースプライン22によって上下方向に移動および回転できるように支持されている。これにより、研磨ヘッド4の先端とワーク表面の位置決めを行うことが可能となっている。
The raising and lowering of the polishing
そして、研磨ヘッド4の回転駆動用にモータ24が上部フレーム5の上に載置されている。そしてモータ24側のプーリ25と回転軸20側のプーリ26とがベルト27で連結され、モータ24の回転駆動により、回転軸20が回転し、スピンドルに連結された研磨ヘッド4が回転するようになっている。
A
一方、下部フレーム6には、ワークテーブル31と、テーブル駆動モータ32とが配置されている。そしてワークテーブル31に連結したフランジ33のプーリ34とモータ32側のプーリ35とがベルト36で連結されており、これによりワークテーブル31が回転できるようになっている。
On the other hand, a work table 31 and a
また研磨ヘッド4の内部には後述するように2組の研磨テープが装着され、それぞれ独立した研磨テープ走行部が内蔵されている。
As will be described later, two sets of polishing tapes are mounted inside the polishing
以下、本発明の研磨ヘッド4の構成について、添付図面を参照して説明する。図2〜図4に示すように、研磨ヘッド4は、回転軸20によって保持されている。研磨ヘッド4は、図2の回転軸の軸線Zを境にテープ走行系を保持する2つのブロック(左側ブロック10a、右側ブロック10b)で構成され、それぞれ研磨テープT1、T2がテープ幅方向に並列に内蔵され、複数の走行ローラによって走行されるようになっている。
Hereinafter, the configuration of the polishing
左側ブロック10a、右側ブロック10bの内部には、研磨テープT1、T2が巻かれたロールが取り付けられる供給リール62a、62bと、供給リール62a、62bからそれぞれ引き出された研磨テープT1、T2を巻き取るための巻取りリール61a、61bが取り付けられている。そして左側ブロック10a内に設けられている研磨テープ搬送用の駆動モータであるテープ走行用モータ48により巻取りリール部及び走行ローラの一部を回転駆動させて、研磨テープT1、T2が供給リール62a、62bから引き出され、複数の走行ローラで研磨テープT1、T2を搬送しながら、研磨ヘッドの下端に設けるコンタクトローラ41a、41bを通過した後、巻取りリール61a、61bに巻き取るようになっている。
The
左側ブロック10aと右側ブロック10bとは、回転軸線Zで対称になっており、2組のテープ走行部を構成している。なお、回転軸線周囲には中空部19があり、この中空部19で走行モータ48の駆動力を複数のギヤ及びベルトによって巻取りリール部に伝達して、研磨テープT1、T2が走行される。
The
巻取り部は、一方がテープ巻取りトルク調整部(例えば、スリップリング)13a、13bを有し、もう一方は軸受によって回転自由なリール受け14a、14bになっている。また、テープ供給部も、一方がすべり軸受17a、17bを有し、テープ供給トルク調整部16a、16bを有している。このようにして、研磨テープが一定に調整された張力で走行できるようにしてある。
One of the winding units has tape winding torque adjusting units (for example, slip rings) 13a and 13b, and the other is a
前記研磨テープの巻取り部、及び供給部は、それぞれ内部側壁12a、12b、と外部側壁11a、11bに軸受を介して回転可能に支持されている。またこれらテープ供給リール62a、62b及びテープ巻取りリール61a、61bの回転軸線は、研磨ヘッド回転軸線Zに対して直交するように設けられている。
The polishing tape take-up portion and the supply portion are rotatably supported on the
そして、テープ供給リール62a、62b及びテープ巻取りリール61a、61bも2本のコンタクトローラ41a、41bと上下方向においてそれぞれ中心が同一線上に位置するように研磨ヘッド4の回転軸線Zよりの径方向外方に配置されている。
The
また、テープ巻取りリール61a、61bの内側端部には、図3、図4に示すようにテープ巻取り軸タイミングプーリ50が設けられ、テープ供給軸タイミングプーリ50とベルト52を介して連結されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a tape take-up
テープ走行モータ48が駆動してギヤGを介してアイドルギヤAに伝達し、その回転がさらにギヤHに伝達されて、タイミングプーリが回転し、その回転がベルト52を介して巻取り軸のタイミングプーリ50に伝えられ、テープ巻取りリール61a、61bが回転するようになっている。
The
また本実施形態での研磨ヘッド4は、1個のテープ走行用モータ48で、中央の中空部19に走行機構(ギヤ及びベルト等の駆動力伝達部材)を設けることによって、部品点数を低減し、小型化を図り、かつ供給リール62a、62bと巻取りリール61a、61bとが同期回転可能とされている。また均一な研磨に必要な研磨ヘッド4の回転の際の重量バランスを取るために、左側ブロック10bに設けた走行モータ48やその他の伝達装置(ギヤ、ベルト等)との重量平衡をとるために、重量平衡用部材としてのダミー部材49が右側ブロック10bに設けられている。
Further, the polishing
また、研磨ヘッド4の下端に設けるコンタクトローラ41a、41bは、コンタクトローラ41a、41bの軸線と研磨ヘッド4の回転中心と直交させてワークテーブル31に対して平行になるように設けられ、研磨テープT1、T2を走行させながらコンタクトローラ41a、41bによって研磨テープをワークテーブル31上の被研磨材Wに一定の押圧力で押し付けられるようになっている。
Further, the
そして、2本のコンタクトローラ41a、41bは、研磨テープT1、T2が互いに反対方向に走行されるようにテープ走行モータ48と複数のギヤによって伝達され、コンタクトローラ41a、41bが軸線Zを中心に回転するようになっている。
The two
そのため、2つのコンタクトローラ41a、41bを個別に反対方向に回転させるために、それぞれの押付ローラ41a、41bをテープ走行用モータ48とギヤによって回転方向を相互に逆となるように複数のギヤによって調整されている。
Therefore, in order to individually rotate the two
以下に、テープ走行用モータ48から複数のギヤによる、コンタクトローラへの伝達と、巻取りリールへの伝達について図4を参照して説明する。
Hereinafter, transmission from the
図3(a)に示すように、左側ブロック10aのコンタクトローラ41aには、テープ走行用モータ48に直結したギヤGからアイドルギヤB、Dによってコンタクトローラ部ギヤF1に伝達され、コンタクトローラ41aを回転させる。一方、右側ブロック10bのコンタクトローラ41bには、同一のテープ走行用モータ48に直結したギヤGからアイドルギヤA、C、Eによってコンタクトローラ部ギヤF2に伝達され、コンタクトローラ41bを回転させる。これらのギヤの組合せによって、コンタクトローラ41a、41bは逆方向に回転するようになっている。
As shown in FIG. 3 (a), the
同時にテープ走行用モータ48のギヤGからアイドルギヤAに伝達され、タイミングプーリ50に伝達された回転力は巻取りプーリ51に伝達され、これと巻取りプーリ51に掛けまわされたタイミングベルト52によって巻取りプーリ51を回転し、供給リールに巻かれた研磨テープはコンタクトローラ41aを通して巻取りながら走行される。ここで、巻取りリール61a、61bは、互いに連結され、巻取りプーリ51によって回転される。なお、供給リール62a及び62bは、逆回転できるようにベアリング55(図2参照)によって連結され、回転自由になっている。
At the same time, the rotational force transmitted from the gear G of the
次に、研磨テープの走行経路を、図5(a)、(b)で説明する。図5(a)、(b)は研磨ヘッドの側面図で、図5(a)は図2のD−D矢視図で左側ブロック10aの研磨テープの走行経路を、図5(b)は図2のE−E矢視図で右側ブロック10bの研磨テープの走行経路を示すものである。
Next, the traveling path of the polishing tape will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b) are side views of the polishing head, FIG. 5 (a) is a view taken along the line DD in FIG. 2 and shows the travel path of the polishing tape of the
図5(a)において、研磨テープT1は、供給リール62aから送り出され、複数のローラ(71a、72a、73a、75a及び76)を通って、巻取りリ−ル61aの下側から矢印の方向に巻き取られる。一方、研磨テープT2は、供給リール62bから送り出され、複数のローラ(71b、72b、73b、75b)を通って、巻取りリール61bの上側から矢印の方向に巻き取られる。
In FIG. 5A, the polishing tape T1 is fed from the
このように研磨テープT1、T2は互いに同一方向、すなわち巻き取り回転方向が同一に回転して巻き取られるようになっている。なお、コンタクトローラ41a、41bの側面に、テープを緊張するためにピンチローラ77a、77bが設けられている。
As described above, the polishing tapes T1 and T2 are wound in the same direction, that is, the winding rotation direction is rotated in the same direction. In addition,
上述したように、本発明において、2つのコンタクトローラ41a、41bは、ワークテーブル(研磨台)31に設置された被研磨材Wの表面に接触させる研磨テープT1、T2の接触部が研磨ヘッド4の回転軸線Zよりも径方向の外に位置するようにするために、図2に示すように、被研磨材に接触させる研磨テープT1、T2の接触部を構成する2つのコンタクトローラ41a、41bを研磨ヘッド4の回転軸線Zよりも径方向外方で、且つ、2つのコンタクトローラ41a、41bが同一軸線上で研磨ヘッド4の回転軸線Zに対して対称に位置するように支持されている。
As described above, in the present invention, the contact portions of the polishing tapes T1 and T2 that are brought into contact with the surface of the material to be polished W placed on the work table (polishing table) 31 are the
さらに、コンタクトローラ41a、41bは、研磨ヘッド4の回転中に被研磨材の所定の位置において互いに逆方向にローラ軸線を中心に回転するように、研磨ヘッド4に取り付けられている。これらは複数のアイドルギヤによって調整されているものである。
Further, the
上記のような研磨装置による研磨方法(被研磨材の研磨又はクリーニング)は次のように行われる。 A polishing method (polishing or cleaning of an object to be polished) by the polishing apparatus as described above is performed as follows.
先ず、平坦な被研磨材を図1に示すワークテーブル31上に配置し、吸着させて固定する。 First, a flat material to be polished is placed on the work table 31 shown in FIG.
次に図1及び図2に示すように、水平移動装置(LMガイド21)を駆動させて、研磨ヘッド4を被研磨材の適切な位置まで水平移動させて、昇降装置の駆動により研磨ヘッド4に装着した研磨テープT1、T2をコンタクトローラ41a、41bにより被研磨材の表面に適当な圧力で接触させる。
Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the horizontal movement device (LM guide 21) is driven to horizontally move the polishing
そして、テープ走行用モータ48を駆動させて、コンタクトローラ41a、41bとテープ巻取りリール61a、61bを回転させる。これにより、新しい研磨テープT1、T2がコンタクトローラ41a、41bへと順次供給された後にテープ巻取りリールに巻き取られる。
Then, the
さらに、支持ユニット2の駆動モータ24を駆動させて、ベルト27で連結されたプーリ26を介して回転軸20を回転させることによって研磨ヘッド4を回転させる。このようにして、常に供給される新しい研磨テープによる回転研磨又はクリーニングが成し遂げられるようになっている。
Further, the driving
本発明の作用について、添付図面の参照と実施例及び比較例をあげて、本発明の研磨方法を具体的に説明する。 About the effect | action of this invention, the grinding | polishing method of this invention is concretely demonstrated with reference to an accompanying drawing, an Example, and a comparative example.
図6(a)は従来法による1本の研磨テープTを回転中心Pとして回転した場合、図6(b)は本発明による回転中心Pの両側に2本の研磨テープT1、T2を配置して互いに逆方向に走行しながら回転させた時の研磨テープに掛かる応力の模式図を示す。 FIG. 6A shows a case where a conventional polishing tape T is rotated about a rotation center P. FIG. 6B shows two polishing tapes T1 and T2 arranged on both sides of the rotation center P according to the present invention. The schematic diagram of the stress applied to the polishing tape when rotating while running in opposite directions is shown.
図6(a)及び(b)において、Tはテープ、Pは研磨ヘッドの回転中心を示す。矢印81は研磨ヘッドの回転方向、矢印82、82a、82bはテープ送り方向示し、83a、83bは、このときの発生する応力方向を示すものである。
6A and 6B, T indicates a tape, and P indicates a rotation center of the polishing head. An
図6(a)の従来例においては、研磨ヘッドの回転中心Pに対して、1本のテープに回転中心を境に逆方向の応力104a、104bが掛かる。そのためテープにねじれや皺が生じる。この応力が原因となってテープが切断されることがある。 In the conventional example of FIG. 6A, stresses 104a and 104b in opposite directions are applied to a single tape with respect to the rotation center P of the polishing head. As a result, the tape is twisted and wrinkled. The tape may be cut due to this stress.
一方、図6(b)に示す本発明の研磨方法によれば、回転中心Pに対して外側に研磨テープT1及びT2が配置されているため、研磨テープにねじれ応力が発生しないので、回転中心に応力が集中しない為、テープによじれや皺が生じない。また、テープ送り方向をT1及びT2で逆にしているため、2本のテープにバランスの取れた応力が発生するので、研磨ヘッドも安定に回転することになる。その結果、平滑性、平坦性の優れた研磨ができることになる。 On the other hand, according to the polishing method of the present invention shown in FIG. 6B, since the polishing tapes T1 and T2 are arranged outside the rotation center P, no twisting stress is generated in the polishing tape. Since no stress is concentrated on the tape, the tape is not twisted or wrinkled. Further, since the tape feeding directions are reversed at T1 and T2, balanced stress is generated on the two tapes, so that the polishing head also rotates stably. As a result, polishing with excellent smoothness and flatness can be achieved.
図7はコンタクトローラ41a、41bにより押圧され、走行する研磨テープT1、T2の概略斜視図である。研磨テープT1及びT2の供給リール62a、62bと巻取りリール61a、61bにはそれぞれ、走行する研磨テープT1、T2に一定の引っ張り力が加わるように、また異常な引っ張り力が加わった時にスリップするように、テープ供給トルク調整部(スリップリング)16a、16bとテープ巻取り調整部(スリップリング)13a、13bにより調整されている(図2参照)。調整は研磨テープT1、T2の巻き弛みのないように、テープ巻取り調整部(スリップリング)13a、13bの方が引っ張り力を大きくなっている。
FIG. 7 is a schematic perspective view of the polishing tapes T1 and T2 which are pressed and run by the
そのため図7に示すように、回転軸Pにおいて回転する研磨ヘッド4(図示せず)の回転方向81に対して、コンタクトローラ41a、41bの回転が互いに巻取り方向に向けて引っ張り力が加わるようにすれば、研磨テープT1、T2に弛みや皺の発生を抑えることができるようになり、結果均一な研磨面の形成に寄与することができる。
Therefore, as shown in FIG. 7, the rotation of the
図8(a)及び(b)は、半導体ウェーハの好適な研磨例を示す。図8(a)は、ウェーハWの径が大きい(例えば、300φ)場合、図8(b)は、ウェーハWの径が小さい(例えば、200φ)場合、のウェーハWと研磨テープ幅(研磨領域幅)の位置関係を示すものである。 FIGS. 8A and 8B show suitable examples of polishing a semiconductor wafer. 8A shows a case where the diameter of the wafer W is large (for example, 300 φ), and FIG. 8B shows a case where the diameter of the wafer W is small (for example, 200 φ). This indicates the positional relationship of (width).
矢印85はウェーハWの回転方向、Sはウェーハの回転中心、Pは2組の研磨テープT1、T2の回転中心、矢印81は研磨ヘッド(研磨テープ)の回転方向である。
図8(a)において、ウェーハの半径に対して、2本の研磨テープ(T1+T2)の回転端がウェーハの半径よりも大きくし、一端がウェーハの回転中心Sの外側にあり、他端がウェーハの外周からはみ出すように配置される。 In FIG. 8A, the rotational ends of the two polishing tapes (T1 + T2) are larger than the radius of the wafer with respect to the radius of the wafer, one end is outside the rotation center S of the wafer, and the other end is the wafer. It arrange | positions so that it may protrude from the outer periphery.
また図8(b)のようにウェーハの半径が小さい(200φ)場合の一例を示す。具体的には、2.5インチ幅テープを2本使用し、トータル7インチとすれば、大小のウェーハ(300φと200φ)に対して研磨テープを変えずに使用することが可能である。 Further, an example in which the radius of the wafer is small (200φ) as shown in FIG. Specifically, if two 2.5 inch wide tapes are used and the total is 7 inches, it is possible to use a large and small wafer (300φ and 200φ) without changing the polishing tape.
このようにすればウェーハの前面が均一に研磨され、一部に不要な研磨模様を形成することがない。また、2本のテープ幅(コンタクトローラ幅)を変えずに300φ、200φの研磨が可能である。 In this way, the front surface of the wafer is uniformly polished, and an unnecessary polishing pattern is not formed in part. Further, 300φ and 200φ can be polished without changing the width of the two tapes (contact roller width).
なお、ウェーハの回転方向と研磨ヘッドの回転方向は、特に規定するものではないが、互いに逆方向の方が研磨効率を向上することができる。 The rotation direction of the wafer and the rotation direction of the polishing head are not particularly defined, but polishing directions can be improved in directions opposite to each other.
1 研磨装置
2 支持ユニット
3 ワークテーブルユニット
4 研磨ヘッド
5 上部フレーム
6 下部フレーム
10a 左側ブロック
10b 右側ブロック
41a、41b コンタクトローラ
61a、61b 巻取りリール
62a、62b 供給リール
T1、T2 研磨テープ
Z 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記研磨ヘッドは、研磨テープと、該研磨テープを供給する供給リールと、供給された研磨テープを前記被研磨材に当接させるコンタクトローラと、該コンタクトローラを経た研磨テープを巻き取る巻取りリールと、を各2組有し、
前記被研磨材に押圧される前記研磨テープが、前記研磨ヘッドの回転軸と左右対称に、かつ所定の距離をおいて配置されると共に、それぞれ逆方向に走行可能とであることを特徴とする研磨装置。 A polishing head on which a traveling polishing tape is mounted, a support unit that rotates the polishing head by pressing the polishing tape against a material to be polished, and a work rotation unit on which the material to be polished is rotatably mounted. A polishing apparatus comprising:
The polishing head includes a polishing tape, a supply reel that supplies the polishing tape, a contact roller that abuts the supplied polishing tape against the material to be polished, and a take-up reel that winds the polishing tape that has passed through the contact roller And two sets of each,
The polishing tape pressed against the material to be polished is disposed symmetrically with a predetermined distance from the rotation axis of the polishing head and can run in opposite directions. Polishing equipment.
逆方向に走行する2本の前記研磨テープの前記コンタクトローラに当接する位置において、前記研磨ヘッドの回転方向と対向する向きに走行して前記被研磨部材を研磨することを特徴とする研磨方法。 A polishing method using the polishing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A polishing method, wherein the member to be polished is polished by running in a direction opposite to a rotation direction of the polishing head at a position where the two polishing tapes running in opposite directions contact the contact roller.
Of the two polishing tapes, the length between the outer side of one polishing tape and the outer side of the other polishing tape exceeds the radius of the material to be polished that is a thin plate, and the object to be polished The polishing method according to claim 4, wherein the polishing method is set in a range smaller than the length of the diameter of the material.
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