JP2015036166A - Polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、板状ワークを研磨する研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a plate workpiece.
ウェーハなどの板状ワークを研磨する研磨装置においては、保持テーブルの保持面に板状ワークを保持し、研磨手段に装着された研磨パッドを板状ワークに押圧することにより研磨が行われる(例えば、特許文献1参照)。 In a polishing apparatus that polishes a plate-like workpiece such as a wafer, polishing is performed by holding the plate-like workpiece on a holding surface of a holding table and pressing a polishing pad mounted on a polishing unit against the plate-like workpiece (for example, , See Patent Document 1).
このような研磨装置では、板状ワークの全面が同じように研磨パッドに接触し、板状ワークの中心付近も研磨できるようにするために、研磨パッドの回転軸と保持テーブルの回転軸とをずらして配置している。 In such a polishing apparatus, the entire surface of the plate-shaped workpiece is in contact with the polishing pad in the same manner, and the vicinity of the center of the plate-shaped workpiece can be polished, and the rotation axis of the polishing pad and the rotation shaft of the holding table are connected. They are staggered.
しかし、板状ワークの大きさや材質などが変化すると、研磨パッドの回転数、保持テーブルの回転数、研磨荷重、研磨パッドと保持テーブルとの位置関係などの設定を変更する必要がある。これらの設定が変化すると、保持テーブルの保持面と、研磨パッドの研磨面とが平行になる条件も変化するため、保持テーブルの保持面と研磨パッドの研磨面とを平行に維持することが難しい。そして、研磨加工中に、保持テーブルの保持面と研磨パッドの研磨面とが平行に維持されないと、研磨した板状ワークに波紋状の研磨斑(径方向に生じるわずかな厚みの差)ができる場合がある。 However, when the size or material of the plate-like workpiece changes, it is necessary to change settings such as the number of revolutions of the polishing pad, the number of revolutions of the holding table, the polishing load, and the positional relationship between the polishing pad and the holding table. When these settings change, the condition that the holding surface of the holding table and the polishing surface of the polishing pad become parallel also changes, so it is difficult to maintain the holding surface of the holding table and the polishing surface of the polishing pad in parallel. . If the holding surface of the holding table and the polishing surface of the polishing pad are not maintained in parallel during the polishing process, rippled polishing spots (a slight difference in thickness occurring in the radial direction) are generated on the polished plate-like workpiece. There is a case.
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、研磨加工中に、保持テーブルの保持面と研磨パッドの研磨面とを平行に維持することにより、板状ワークの被研磨面の平面度を高め、研磨斑の発生を防ぐことを目的とする。 The present invention has been considered in view of such problems, and by maintaining the holding surface of the holding table and the polishing surface of the polishing pad in parallel during the polishing process, the flatness of the surface to be polished of the plate-like workpiece is determined. The purpose is to prevent the occurrence of polishing spots.
本発明に係る研磨装置は、保持面に板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持面に保持された板状ワークを研磨する研磨パッドが回転可能に装着される研磨手段と、該研磨手段と該保持テーブルとを相対的に接近及び離間させる研磨送り手段と、該研磨送り手段が該研磨手段と該保持テーブルとを接近させることにより該保持テーブルに保持された板状ワークに該研磨パッドが押圧される研磨荷重を検出する3つ以上の荷重センサーと、該研磨パッドの研磨面と、該保持テーブルの保持面との間の傾きを調整する傾き調整手段と、該傾き調整手段を制御する制御部と、を備えた研磨装置において、各荷重センサーは、該保持テーブルの中心を重心とする正多角形の頂点に均等間隔で配設され、研磨加工中に各荷重センサーで検出される研磨荷重が均等になるよう、該制御部が該傾き調整手段を制御する。 A polishing apparatus according to the present invention includes a holding table for holding a plate-like workpiece on a holding surface, a polishing unit on which a polishing pad for polishing the plate-like workpiece held on the holding surface is rotatably mounted, and the polishing unit And a polishing feed means for relatively approaching and separating the holding table, and the polishing pad on the plate-like work held by the holding table by the polishing feed means bringing the polishing means and the holding table close to each other Controls three or more load sensors for detecting a polishing load pressed by the pressure, an inclination adjusting means for adjusting an inclination between the polishing surface of the polishing pad and the holding surface of the holding table, and the inclination adjusting means. Each load sensor is arranged at regular vertices of a regular polygon whose center of gravity is the center of the holding table, and is detected by each load sensor during the polishing process. Research As the load is equalized, the control unit controls the-out adjustment means inclined.
本発明に係る研磨装置によれば、研磨加工中に各荷重センサーで検出される研磨荷重が均等になるように制御手段が傾き調整手段を制御するので、研磨パッドの回転数、保持テーブルの回転数、研磨荷重、研磨パッドと保持テーブルとの位置関係などの設定を変更した場合でも、保持テーブルの保持面と研磨パッドの研磨面とが平行な状態を維持することができる。これにより、板状ワークの被研磨面の平面度を高め、研磨斑の発生を防ぐことができる。 According to the polishing apparatus of the present invention, since the control means controls the inclination adjusting means so that the polishing load detected by each load sensor is equalized during polishing, the number of rotations of the polishing pad and the rotation of the holding table are controlled. Even when the settings such as the number, the polishing load, and the positional relationship between the polishing pad and the holding table are changed, the holding surface of the holding table and the polishing surface of the polishing pad can be maintained in parallel. Thereby, the flatness of the to-be-polished surface of a plate-shaped workpiece | work can be improved, and generation | occurrence | production of a polishing spot can be prevented.
図1に示す研磨装置10は、基台11と、板状ワーク20を保持する保持テーブル12と、板状ワーク20を研磨する研磨手段13と、研磨手段13を±Z方向に移動させる研磨送り手段14と、保持テーブル12を支持する3つの支持手段15a〜15cと、研磨荷重を測定する3つの荷重センサー16a〜16cと、保持テーブル12の傾きを調整する傾き調整手段19a〜19cと、傾き調整手段19a〜19cを制御する制御部17とを備えている。
A
保持テーブル12は、例えばチャックテーブルであり、保持面121に載置された板状ワーク20を吸着して保持する。保持テーブル12は、±Z方向に平行な回転軸129を中心として回転可能となっている。
The holding table 12 is, for example, a chuck table, and sucks and holds the plate-
研磨手段13は、先端に研磨パッド30が装着され、±Z方向に平行な回転軸139を中心として研磨パッド30を回転させることにより、保持テーブル12に保持されて回転している板状ワーク20を研磨する。研磨の方式は、例えば化学機械研磨(CMP)であってもよいし、ドライポリッシュであってもよい。研磨パッド30は、例えば布や樹脂で形成されている。研磨パッド30が砥粒を含有している構成であってもよいし、外部から砥粒を供給する構成であってもよい。研磨パッド30の回転軸139と、保持テーブル12の回転軸129とは、離れている。研磨パッド30の直径は、板状ワーク20の直径より大きく、研磨加工中は、板状ワーク20の被研磨面(+Z方向の面)全体に、研磨パッド30の研磨面(−Z方向の面)が接触する。
The polishing means 13 has a
研磨送り手段14は、例えばボールねじ機構を備え、制御部17からの指示にしたがって研磨手段13を±Z方向に移動させる。研磨送り手段14が研磨手段13を+Z方向に移動させると、保持テーブル12と研磨手段13とは相対的に離間し、研磨送り手段14が研磨手段13を−Z方向に移動させると、保持テーブル12と研磨手段13とは相対的に接近する。
The
3つの支持手段15a〜15cは、保持テーブル12の回転軸129を中心として、120度ずつ離れた方向に等距離に配置されている。各支持手段15a〜15cは、傾き調整手段19a〜19cを介して、保持テーブル12を支持している。傾き調整手段19a〜19cは、例えばねじやてこなどにより支持手段15a〜15cが保持テーブル12を支持する位置を±Z方向に移動させることにより、保持テーブル12の保持面121と、研磨パッド30の研磨面との間の傾きを調整する。
The three support means 15a to 15c are arranged at equal distances in directions away from each other by 120 degrees with the
各荷重センサー16a〜16cは、支持手段15a〜15cと基台11との間に配置されている。したがって、3つの荷重センサー16a〜16cは、保持テーブル12の回転軸129から等距離の位置に互いに等間隔に配設されている。3つの荷重センサー16a〜16cが研磨荷重を検出する位置を頂点とする三角形は正三角形であり、この正三角形は回転軸129に対して垂直であり、その重心は回転軸129上に位置する。研磨送り手段14が研磨手段13を−Z方向に移動させて、研磨パッド30の研磨面が板状ワーク20の被研磨面に接触し、研磨パッド30が板状ワーク20を押圧すると、その圧力を荷重センサー16a〜16cが研磨荷重として検出する。
Each of the
制御部17は、荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重が均等になるよう、傾き調整手段19a〜19cを制御する。
例えば、荷重センサー16aで検出された研磨荷重が、他の2つの荷重センサー16b,16cで検出された研磨荷重よりも小さい場合、制御部17は、その荷重センサー16aが配置された支持手段15aに接続された傾き調整手段19aを制御して、支持手段15aが保持テーブル12を支持する位置を+Z方向に移動させる。これにより、支持手段15aに近い位置における保持テーブル12の保持面121と研磨パッド30の研磨面との間の距離が小さくなるので、荷重センサー16aが検出する研磨荷重が大きくなる。
逆に、荷重センサー16aで検出された研磨荷重が、他の2つの荷重センサー16b,16cで検出された研磨荷重よりも大きい場合、制御部17は、その荷重センサー16aが配置された支持手段15aに接続された傾き調整手段19aを制御して、支持手段15aが保持テーブル12を支持する位置を−Z方向に移動させる。これにより、支持手段15aに近い位置における保持テーブル12の保持面121と研磨パッド30の研磨面との間の距離が大きくなるので、荷重センサー16aが検出する研磨荷重が小さくなる。
The
For example, when the polishing load detected by the
On the other hand, when the polishing load detected by the
研磨パッド30の直径は板状ワーク20の直径より大きく、研磨加工中は、常に、板状ワーク20の被研磨面全体に研磨パッド30の研磨面が接触している。この点が、研削砥石の研削面が板状ワーク20の被研削面全体には接触していない研削加工中の研削装置と異なる点である。このため、各センサーの研磨荷重が等しくなるように、保持テーブル12の保持面121と研磨パッド30の研磨面との間の傾きを調整すると、保持テーブル12の保持面121と研磨パッド30の研磨面とが平行になる。
The diameter of the
また、制御部17は、研磨加工中に各荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重があらかじめ定めた荷重範囲内になるように、傾き調整手段19a〜19cを制御する。例えば、研磨荷重が荷重範囲の上限より大きい場合、制御部17は、傾き調整手段19a〜19cを制御して、支持手段15a〜15cが保持テーブル12を支持する位置を−Z方向に移動させる。逆に、研磨荷重が荷重範囲の下限より小さい場合、制御部17は、傾き調整手段19a〜19cを制御して、支持手段15a〜15cが保持テーブル12を支持する位置を+Z方向に移動させる。
Further, the
図2において、位置61は、研磨送り手段14が研磨手段13を移動させるときの±Z方向における位置であり、研磨荷重62a〜62cは、それぞれ、荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重であり、支持位置63a〜63cは、それぞれ、傾き調整手段19a〜19cによって調整される支持手段15a〜15cが保持テーブル12を支持する±Z方向における支持位置である。
In FIG. 2, a
研磨開始時は、+Z方向に退避している研磨手段13を、時刻41に、研磨送り手段14が−Z方向へ移動させ始める。この時点で、研磨手段13に装着された研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121とが平行ではなく、Y軸を挟んで+X方向の側は、研磨パッド30の研磨面と保持テーブル12の保持面121との距離が近く、−X方向の側は、研磨パッド30の研磨面と保持テーブル12の保持面121との距離が遠いと仮定する。
At the start of polishing, the polishing means 13 retracted in the + Z direction starts to move the polishing feed means 14 in the −Z direction at time 41. At this time, the polishing surface of the
その場合、+X方向の側において、研磨パッド30の研磨面と、板状ワーク20の被研磨面とが最初に接触する。このため、時刻42に荷重センサー16cが研磨荷重を検出したとき、他の荷重センサー16a,16bは、まだ、研磨荷重を検出しない。荷重センサー16cで検出された研磨荷重が、他の2つの荷重センサー16a,16bで検出された研磨荷重より大きいので、制御部17は、傾き調整手段19cを制御し、支持手段15cによる保持テーブル12の支持位置を−Z方向に移動させる。
In that case, on the + X direction side, the polishing surface of the
時刻43において、荷重センサー16aが研磨荷重を検出し始めるが、まだ、荷重センサー16cで検出された研磨荷重が、他の2つの荷重センサー16a,16bで検出された研磨荷重より大きいので、制御部17は、傾き調整手段19cを制御し、支持手段15cによる保持テーブル12の支持位置を更に−Z方向に移動させる。また、荷重センサー16bだけがまだ研磨荷重を検出せず、荷重センサー16bで検出された研磨荷重が、他の2つの荷重センサー16a,16cで検出された研磨荷重より小さいので、制御部17は、傾き調整手段19bを制御し、支持手段15bによる保持テーブル12の支持位置を+Z方向に移動させる。
At
時刻44において、荷重センサー16bが研磨荷重を検出し始める頃には、2つの荷重センサー16a,16cで検出される研磨荷重がほぼ等しくなったとすると、荷重センサー16bで検出された研磨荷重だけが、他の2つの荷重センサー16a,16cで検出された研磨荷重より小さいので、制御部17は、傾き調整手段19bを制御し、支持手段15bによる保持テーブル12の支持位置を更に+Z方向に移動させる。
At time 44, when the
そして、時刻45において、3つの荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重が同じになったとすると、これにより、研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121とが平行になる。このように、研磨を開始したかなり早い段階で、研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121とが平行になる。
If the polishing loads detected by the three
研磨加工中は、常に、3つの荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重を制御部17が監視している。3つの研磨荷重が等しくなくなった場合、制御部17は、すぐに、傾き調整手段19a〜19cを制御して、バランスが崩れた研磨荷重に対応する支持手段の支持位置を変化させ、3つの研磨荷重を等しくする。これにより、研磨加工中は常に、研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121とが平行な状態が維持される。このため、保持面121に保持された板状ワーク20の被研磨面の平面度を高くすることができ、研磨斑の発生を防ぐことができる。
During the polishing process, the
また、研磨加工中に各荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重が、適正荷重範囲51の上限512に達した場合、各傾き調整手段19a〜19cを制御して、各支持手段15a〜15cによる保持テーブル12の支持位置を同じように−Z方向に移動させる。これにより、研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121との平行が保たれたまま、研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121との間の距離が大きくなるため、各荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重は、同じように小さくなり、適正荷重範囲51内に収まる。
In addition, when the polishing load detected by each of the
逆に、研磨加工中に、各荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重が、適正荷重範囲51の下限511に達した場合、各傾き調整手段19a〜19cを制御して、各支持手段15a〜15cによる保持テーブル12の支持位置を同じように+Z方向に移動させる。これにより、研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121との平行が保たれたまま、研磨パッド30の研磨面と、保持テーブル12の保持面121との間の距離が小さくなるため、各荷重センサー16a〜16cで検出される研磨荷重は、同じように大きくなり、適正荷重範囲51内に収まる。
On the other hand, when the polishing load detected by each of the
以上説明した実施形態は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
例えば、研磨送り手段14は、保持テーブル12と研磨手段13とを相対的に接近及び離間させるものであればよく、研磨手段13を移動させるのではなく、保持テーブル12を移動させる構成であってもよいし、保持テーブル12と研磨手段13との双方を±Z方向に移動させる構成であってもよい。
また、荷重センサー16a〜16cは、保持テーブル12の回転軸129を中心に回転対称に配置されていればよく、3つに限らず、4つ以上であってもよい。
さらに、傾き調整手段19a〜19cは、保持テーブル12の保持面121と研磨パッド30の研磨面との間の傾きを調整するものであればよく、保持テーブル12の傾きを調整するのではなく、研磨手段13の傾きを調整する構成であってもよいし、保持テーブル12と研磨手段13との双方の傾きを調整する構成であってもよい。
制御部17は、研磨荷重が荷重範囲内に収まるようにするため、傾き調整手段19a〜19cを制御するのではなく、研磨送り手段14を制御することにより研磨送り量を調整する構成であってもよい。
The embodiment described above is an example, and the present invention is not limited to this.
For example, the polishing feed means 14 may be anything that relatively moves the holding table 12 and the polishing means 13 closer to and away from each other, and does not move the polishing means 13 but moves the holding table 12. Alternatively, both the holding table 12 and the polishing means 13 may be moved in the ± Z direction.
Moreover, the
Furthermore, the inclination adjusting means 19a to 19c may be any means that adjusts the inclination between the holding
The
10 研磨装置、11 基台、12 保持テーブル、121 保持面、
129,139 回転軸、
13 研磨手段、14 研磨送り手段、15 支持手段、16 荷重センサー、
17 制御部、18 判断部、19 傾き調整手段、20 板状ワーク、
30 研磨パッド、41,42,43,44,45,46 時刻、
51 適正荷重範囲、511 下限、512 上限、
61 位置、62 研磨荷重、63 支持位置
10 polishing apparatus, 11 base, 12 holding table, 121 holding surface,
129, 139 rotation axis,
13 polishing means, 14 polishing feeding means, 15 support means, 16 load sensor,
17 control part, 18 judgment part, 19 inclination adjustment means, 20 plate-like workpiece,
30 polishing pad, 41, 42, 43, 44, 45, 46 time,
51 proper load range, 511 lower limit, 512 upper limit,
61 position, 62 polishing load, 63 support position
Claims (1)
該保持面に保持された板状ワークを研磨する研磨パッドが回転可能に装着される研磨手段と、
該研磨手段と該保持テーブルとを相対的に接近及び離間させる研磨送り手段と、
該研磨送り手段が該研磨手段と該保持テーブルとを接近させることにより該保持テーブルに保持された板状ワークに該研磨パッドが押圧される研磨荷重を検出する3つ以上の荷重センサーと、
該研磨パッドの研磨面と、該保持テーブルの保持面との間の傾きを調整する傾き調整手段と、
該傾き調整手段を制御する制御部と、
を備えた研磨装置において、
各荷重センサーは、該保持テーブルの中心を重心とする正多角形の頂点に均等間隔で配設され、
研磨加工中に各荷重センサーで検出される研磨荷重が均等になるよう、該制御部が該傾き調整手段を制御する、研磨装置。 A holding table for holding a plate-like workpiece on the holding surface;
A polishing means on which a polishing pad for polishing the plate-like workpiece held on the holding surface is rotatably mounted;
Polishing feed means for relatively approaching and separating the polishing means and the holding table;
Three or more load sensors for detecting a polishing load by which the polishing pad is pressed against the plate-like workpiece held by the holding table by the polishing feeding unit approaching the polishing unit and the holding table;
An inclination adjusting means for adjusting an inclination between the polishing surface of the polishing pad and the holding surface of the holding table;
A control unit for controlling the inclination adjusting means;
In a polishing apparatus comprising:
Each load sensor is arranged at regular intervals at the vertices of a regular polygon whose center of gravity is the center of the holding table,
A polishing apparatus in which the control unit controls the inclination adjusting means so that the polishing load detected by each load sensor is equalized during polishing.
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