JP2017100227A - Polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研磨する研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus for polishing a workpiece such as a semiconductor wafer.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる切断ラインによって多数の矩形領域を区画し、該矩形領域の各々にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように多数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って分割することにより、個々の半導体デバイスを形成する。半導体デバイスの小型化および軽量化を図るために、通常、半導体ウエーハをストリートに沿って切断して個々の矩形領域を分割するのに先立って、半導体ウエーハの裏面を研削して所定の厚さに形成している。半導体ウエーハの裏面の研削は、通常、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドの如き適宜のボンドで固着して形成した研削砥石を、高速回転させながら半導体ウエーハの裏面に押圧させることによって遂行されている。このような研削方式によって半導体ウエーハの裏面を研削すると、半導体ウエーハの裏面に研削痕が残存し、これが個々に分割された半導体チップの抗折強度を低下させる原因となる。この研削された半導体ウエーハの裏面に生成される研削痕を除去する対策として、研削された半導体ウエーハの裏面に対して遊離砥粒を含む研磨液（スラリー）を供給し研磨する研磨装置も実用化されている。 In a semiconductor device manufacturing process, a large number of rectangular areas are defined by cutting lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a semiconductor wafer having a substantially disk shape, and devices such as ICs, LSIs, etc. are divided into the rectangular areas. Form. Individual semiconductor devices are formed by dividing the semiconductor wafer on which a large number of devices are formed in this manner along the streets. In order to reduce the size and weight of semiconductor devices, the back surface of the semiconductor wafer is usually ground to a predetermined thickness before the semiconductor wafer is cut along the streets and divided into individual rectangular regions. Forming. The grinding of the back surface of a semiconductor wafer is usually performed by pressing a grinding wheel formed by fixing diamond abrasive grains with an appropriate bond such as a resin bond against the back surface of the semiconductor wafer while rotating at high speed. When the back surface of the semiconductor wafer is ground by such a grinding method, grinding marks remain on the back surface of the semiconductor wafer, and this causes a reduction in the bending strength of the individually divided semiconductor chips. As a measure to remove grinding marks generated on the back surface of this ground semiconductor wafer, a polishing device that supplies polishing liquid (slurry) containing free abrasive grains to the back surface of the ground semiconductor wafer is also put into practical use. Has been.
一般的に、スラリーを使用する研磨装置では、被加工物と研磨パッドとの間に常にスラリーを供給し続ける必要があるが、新しいスラリーを常に供給する構成とした場合、スラリーに含まれる遊離砥粒の性能を十分に活用しきれないまま廃棄しつつ、新たなスラリーを供給することになるため、投入されるスラリーの分だけ加工コストが高くなるという問題があり、当該問題を解決すべく、研磨に使用されたスラリーを循環させて再利用できる構成とすることが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。 Generally, in a polishing apparatus that uses a slurry, it is necessary to constantly supply the slurry between the workpiece and the polishing pad. Disposal without fully utilizing the performance of the grain, while supplying a new slurry, there is a problem that the processing cost is increased by the amount of slurry that is input, in order to solve the problem, It has been proposed that the slurry used for polishing be circulated and reused (see, for example, Patent Document 1).
しかし、上記特許文献１に開示された研磨装置では、泥状のスラリーを途切れることなく確実に循環させて供給するための複雑な循環機構が必要になり、装置自体のコストが増大するという問題がある。また、スラリーを循環させる循環機構を設ける場合は、貯留するスラリーの量に合わせて複数のウエーハをスラリーで連続的に研磨することになるため、スラリーに含まれる遊離砥粒の劣化、及び研磨により被加工物から離脱した物質がスラリー中に増加する等の理由により、研磨工程の時間経過に従いスラリーの研磨能力が徐々に低下する。その結果、研磨されるウエーハの品質が徐々に低下して、連続して研磨されたウエーハの品質が不均一になるという問題ある。 However, the polishing apparatus disclosed in Patent Document 1 requires a complicated circulation mechanism for reliably circulating and supplying the mud slurry without interruption, which increases the cost of the apparatus itself. is there. In addition, when a circulation mechanism for circulating the slurry is provided, a plurality of wafers are continuously polished with the slurry according to the amount of slurry to be stored. The polishing ability of the slurry gradually decreases with the lapse of time of the polishing process, for example, because the substance released from the workpiece increases in the slurry. As a result, there is a problem that the quality of the wafer to be polished is gradually lowered, and the quality of the continuously polished wafer becomes non-uniform.
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、研磨装置におけるスラリーの研磨能力を十分利用することによりスラリーを無駄にせず、更には、研磨品質を均一に保つ研磨装置に解決すべき課題がある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and the problem to be solved in the polishing apparatus that does not waste the slurry by fully utilizing the polishing ability of the slurry in the polishing apparatus, and further maintains the polishing quality uniform. There is.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、スラリーを供給してウエーハを研磨する研磨装置であって、ウエーハを保持する保持面を上部に有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ウエーハに対面して研磨する研磨パッドを回転可能に備えた研磨手段と、該研磨手段を該チャックテーブルに接近及び離間させて該研磨パッドを該チャックテーブルに保持されたウエーハに接触及び離間させる研磨パッド送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハと該研磨パッドとにスラリーを供給するスラリー供給機構と、から少なくとも構成され、該スラリー供給機構は、該チャックテーブルを囲繞して上部が開放された空間を形成すると共に供給されるスラリーを貯留する容器と、該容器の底部に配設され、該チャックテーブルからオーバーハングした該研磨パッドに該容器に貯留されたスラリーを飛散させて供給するスラリー飛散手段と、から少なくとも構成される研磨装置が提供される。 In order to solve the above main technical problems, according to the present invention, a polishing apparatus for supplying a slurry to polish a wafer, a chuck table having a holding surface for holding a wafer at an upper portion, and held by the chuck table. A polishing means rotatably provided with a polishing pad for polishing facing the wafer, and the polishing means is moved toward and away from the chuck table to bring the polishing pad into contact with and separated from the wafer held by the chuck table It comprises at least a polishing pad feeding means, a wafer held on the chuck table, and a slurry supply mechanism for supplying slurry to the polishing pad. The slurry supply mechanism surrounds the chuck table and is open at the top. Forming a space formed and storing a slurry to be supplied, and disposed at the bottom of the container, A slurry splashing means for supplying by scattering the stored slurry to the vessel in the polishing pad overhanging from the chuck table, at least configured polishing apparatus is provided from the.
該容器の底は、研磨パッドがオーバーハングする側に下がるように傾斜しスラリーを集めるように構成され、該スラリー飛散手段は、集められたスラリーを飛散して該研磨パッドに供給することが好ましい。 It is preferable that the bottom of the container is configured to incline and collect slurry so that the polishing pad descends to the overhanging side, and the slurry scattering means scatters the collected slurry and supplies it to the polishing pad. .
該容器の底部には集められたスラリーを排出する排出口が形成されるように構成することができ、また、該スラリー飛散手段は、該容器の底部に高圧ガスを該研磨パッドに向けて噴射するガス噴射口を備え、底部に集められたスラリーを該噴射口から噴射されるガスと共に研磨パッドに供給するように構成することができる。さらに、該噴射口を、該容器の底部には集められたスラリーを排出する排出口と兼ねることもでき、該スラリー飛散手段は、スラリーを羽で飛散して該研磨パッドに供給する構成とすることができる。 A discharge port for discharging the collected slurry may be formed at the bottom of the container, and the slurry scattering means may inject high-pressure gas toward the polishing pad at the bottom of the container. The slurry collected at the bottom can be supplied to the polishing pad together with the gas sprayed from the spray port. Further, the injection port can also serve as a discharge port for discharging the collected slurry at the bottom of the container, and the slurry scattering means is configured to scatter the slurry with a blade and supply it to the polishing pad. be able to.
さらに、該チャックテーブルと該容器とが該着脱位置に位置付けられた際に、スラリー供給手段によりスラリーが該容器に供給されるように構成することができ、該研磨手段には蓋体が配設され、研磨工程時に該容器の開放された上部を閉塞するようにしてもよい。 Furthermore, when the chuck table and the container are positioned at the attachment / detachment position, the slurry supply means can supply the slurry to the container, and the polishing means is provided with a lid. The opened upper part of the container may be closed during the polishing process.
本発明に基づく研磨装置によれば、ウエーハを保持する保持面を上部に有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ウエーハに対面して研磨する研磨パッドを回転可能に備えた研磨手段と、該研磨手段を該チャックテーブルに接近及び離間させて該研磨パッドを該チャックテーブルに保持されたウエーハに接触及び離間させる研磨パッド送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハと該研磨パッドとにスラリーを供給するスラリー供給機構と、から少なくとも構成され、該スラリー供給機構は、該チャックテーブルを囲繞して上部が開放された空間を形成すると共に供給されるスラリーを貯留する容器と、該容器の底部に配設され、該チャックテーブルからオーバーハングした研磨パッドに該容器に貯留されたスラリーを飛散させて供給するスラリー飛散手段と、から少なくとも構成されていることにより、供給された必要最低限のスラリーの研磨能力を十分利用でき、少量のスラリーにより研磨工程を実行することが可能になる。さらに、該容器にスラリーの排出口を設け、該チャックテーブルと該容器とが該着脱位置に位置付けられた際に、スラリー供給手段によりスラリーが該容器に供給されるように構成すれば、１枚のウエーハを研磨する度に新しいスラリーに交換することが容易になり、研磨品質を常に一定に保つことも容易に実現される。 According to the polishing apparatus of the present invention, a chuck table having a holding surface for holding a wafer on the upper side, and a polishing means rotatably provided with a polishing pad for polishing facing the wafer held by the chuck table; A polishing pad feeding means for bringing the polishing pad into and out of contact with the chuck table and bringing the polishing pad into and out of contact with the wafer held by the chuck table; a wafer held by the chuck table; and the polishing pad. A slurry supply mechanism for supplying the slurry, the slurry supply mechanism forming a space surrounding the chuck table and having an open top and storing the supplied slurry; and The slurry stored in the container is placed on the polishing pad that is disposed at the bottom and overhangs from the chuck table. It is possible to use the polishing ability of the supplied minimum required slurry sufficiently and to carry out the polishing process with a small amount of slurry. Become. Further, if the container is provided with a slurry discharge port so that the slurry is supplied to the container by the slurry supply means when the chuck table and the container are positioned at the attachment / detachment position, one sheet It is easy to replace the wafer with a new slurry each time the wafer is polished, and it is easy to keep the polishing quality constant.
以下、本発明による研磨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。 Hereinafter, preferred embodiments of a polishing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１には、本発明に従って構成された研磨装置の斜視図が示されている。
図１に示す研磨装置１は、全体を番号２で示す装置ハウジングを備えている。装置ハウジング２は、直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１においては、右上側）に設けられ実質上鉛直上方に延びる直立壁２２を備えている。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に研磨手段３が上下方向に移動可能に装着されている。なお、図１に矢印Ｘで示す方向をＸ軸方向、矢印Ｙで示す方向をＹ軸方向、矢印Ｚで示す方向をＺ軸方向として以下説明する。
FIG. 1 shows a perspective view of a polishing apparatus constructed in accordance with the present invention.
The polishing apparatus 1 shown in FIG. 1 is provided with an apparatus housing generally indicated by numeral 2. The apparatus housing 2 includes a rectangular parallelepiped main portion 21 and an upright wall 22 provided at a rear end portion (upper right side in FIG. 1) of the main portion 21 and extending substantially vertically upward. A pair of guide rails 221 and 221 extending in the vertical direction are provided on the front surface of the upright wall 22. The polishing means 3 is mounted on the pair of guide rails 221 and 221 so as to be movable in the vertical direction. In the following description, the direction indicated by the arrow X in FIG. 1 is the X-axis direction, the direction indicated by the arrow Y is the Y-axis direction, and the direction indicated by the arrow Z is the Z-axis direction.
研磨手段３は、移動基台３１と、移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を備えている。移動基台３１には、後面両側に上下方向（Ｚ軸方向）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３１２、３１２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にスピンドルユニット３２が取付けられている。 The polishing means 3 includes a moving base 31 and a spindle unit 32 attached to the moving base 31. The movable base 31 is provided with a pair of legs 311 and 311 extending in the vertical direction (Z-axis direction) on both sides of the rear surface. The pair of legs 311 and 311 are connected to the pair of guide rails 221 and 221. Guided grooves 312 and 312 that are slidably engaged are formed. A support portion 313 protruding forward is provided on the front surface of the movable base 31 slidably mounted on the pair of guide rails 221 and 221 provided on the upright wall 22 as described above. A spindle unit 32 is attached to the support portion 313.
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を内蔵したモータケース３２３を備えている。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しており、その下端には円板形状の工具装着部材３２４が設けられている。なお、この工具装着部材３２４には、周方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔（図示は省略）が形成されている。この工具装着部材３２４の下面に研磨工具３２５が装着される。研磨工具３２５は、円板形状の支持部材３２６と円板形状の研磨パッド３２７とから構成されており（図４も合わせて参照）、研磨パッド３２７は、支持部材３２６に接着された不織布、ウレタン等から形成されている。 The spindle unit 32 includes a spindle housing 321 mounted on the support portion 313, a rotary spindle 322 rotatably disposed on the spindle housing 321, and a servo motor as a drive source for rotationally driving the rotary spindle 322. Is included. The lower end of the rotary spindle 322 protrudes downward beyond the lower end of the spindle housing 321, and a disk-shaped tool mounting member 324 is provided at the lower end. The tool mounting member 324 is formed with a plurality of bolt insertion holes (not shown) at intervals in the circumferential direction. A polishing tool 325 is mounted on the lower surface of the tool mounting member 324. The polishing tool 325 includes a disk-shaped support member 326 and a disk-shaped polishing pad 327 (see also FIG. 4), and the polishing pad 327 is a nonwoven fabric bonded to the support member 326, urethane. Etc. are formed.
さらに説明を続けると、図示の研磨装置１は、上記研磨手段３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる研磨パッド送り手段４を備えている。この研磨パッド送り手段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を備えている。この雄ねじロッド４１はその上端部及び下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受け部材４２及び４３によって回転自在に支持されている。上側の軸受け部材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が形成されており（図示省略）、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、この雌ねじ穴に該雄ねじロッド４１が螺合されている。従って、パルスモータ４４が正転すると、研磨手段３が下降し、逆転すると、上昇させられる。 Further explaining, the illustrated polishing apparatus 1 includes a polishing pad feeding means 4 for moving the polishing means 3 in the vertical direction (Z-axis direction) along the pair of guide rails 221 and 221. The polishing pad feed means 4 includes a male threaded rod 41 disposed on the front side of the upright wall 22 and extending substantially vertically. The male screw rod 41 is rotatably supported at its upper end and lower end by bearing members 42 and 43 attached to the upright wall 22. The upper bearing member 42 is provided with a pulse motor 44 as a drive source for rotationally driving the male screw rod 41, and the output shaft of the pulse motor 44 is connected to the male screw rod 41 in transmission. On the rear surface of the movable base 31, there is formed a connecting portion that protrudes rearward from the central portion in the width direction (not shown), and a through female screw hole that extends in the vertical direction is formed in this connecting portion. The male screw rod 41 is screwed into the female screw hole. Therefore, when the pulse motor 44 is rotated forward, the polishing means 3 is lowered, and when the pulse motor 44 is reversed, it is raised.
装置ハウジング２の主部２１の後半部上面には円板形状のターンテーブル５が配設されている。このターンテーブル５は、実質上鉛直に延びる中心軸線を中心として回転自在に装着されており、装置ハウジング２１内に収容された適宜の電動モータ（図示省略）により回転駆動させられる。ただし、本実施形態においては、後述するように、当該ターンテーブルは、１８０度の角度で周方向に往復動する構成となっている。ターンテーブル５には、周方向で１８０度の間隔をおいて、すなわち、該ターンテーブル５の中心を挟んで向かい合う位置に、第１のチャックテーブル５１ａ、第２のチャックテーブル５１ｂが配設されている。また、該ターンテーブル５の該第１、第２のチャックテーブル５１ａ、５１ｂが配設された位置に、その第１、第２のチャックテーブル５１ａ、５１ｂのそれぞれを収容するように容器５２、５２が配設されている。なお、図１において第１のチャックテーブル５１ａが位置付けられている位置を、被加工物が研磨される研磨位置と呼び、第２のチャック手段５１ｂが位置付けられている位置を、被加工物を該チャックテーブルに対して着脱する着脱位置と呼ぶ。 A disc-shaped turntable 5 is disposed on the upper surface of the rear half of the main portion 21 of the apparatus housing 2. The turntable 5 is mounted so as to be rotatable about a central axis extending substantially vertically, and is driven to rotate by an appropriate electric motor (not shown) housed in the device housing 21. However, in the present embodiment, as will be described later, the turntable is configured to reciprocate in the circumferential direction at an angle of 180 degrees. The turntable 5 is provided with a first chuck table 51a and a second chuck table 51b at an interval of 180 degrees in the circumferential direction, that is, at positions facing each other across the center of the turntable 5. Yes. Further, the containers 52, 52 are provided so that the first and second chuck tables 51a, 51b are accommodated in the positions where the first and second chuck tables 51a, 51b of the turntable 5 are disposed. Is arranged. In FIG. 1, the position where the first chuck table 51a is positioned is called a polishing position where the workpiece is polished, and the position where the second chuck means 51b is positioned is the workpiece. This is called an attaching / detaching position for attaching / detaching to / from the chuck table.
該容器５２と、第１のチャックテーブル５１ａの構成について、図２を参照してより具体的に説明する。
図２は、図１に示した研磨位置に第１のチャックテーブル５１ａが位置づけられている状態で、便宜上、容器５２をＸ軸方向に切った断面図とした説明図である。該容器５２は、ターンテーブル５に設けられた開口穴５０１を塞ぐように、且つ第１のチャックテーブル５１ａを囲うように、側壁部５２ａと、底部５２ｂとから構成されている。該底部５２ｂには、後述するスラリー排出兼ガス噴出用の開口５２ｃが設けられており、当該開口５２ｃが底部５２ｂにおいて最も低い位置となるように傾斜が設けられている。また、該底部５２ｂの下面側には、第１のチャックテーブル５１ａを駆動する電動モータＭが設けられており、その駆動力は該電動モータＭの回転駆動力を伝達するベルトＶと、第１のチャックテーブル５１ａの回転軸５１１に配設されているロータリージョイント５１２を介して伝達される。そして、該回転軸５１１の回転が、該底部５２ｂに設けられ該回転軸５１１を保持している回転ボス部５２ｄを通じて第１のチャックテーブル５１ａを回転させるようになっている。
The configurations of the container 52 and the first chuck table 51a will be described more specifically with reference to FIG.
FIG. 2 is an explanatory view showing a cross-sectional view of the container 52 cut in the X-axis direction for convenience in a state where the first chuck table 51a is positioned at the polishing position shown in FIG. The container 52 includes a side wall portion 52a and a bottom portion 52b so as to close an opening hole 501 provided in the turntable 5 and to surround the first chuck table 51a. The bottom 52b is provided with an opening 52c for slurry discharge and gas ejection, which will be described later, and is inclined so that the opening 52c is at the lowest position in the bottom 52b. An electric motor M for driving the first chuck table 51a is provided on the lower surface side of the bottom 52b, and the driving force thereof is the belt V for transmitting the rotational driving force of the electric motor M, and the first. Is transmitted through a rotary joint 512 disposed on a rotation shaft 511 of the chuck table 51a. The rotation of the rotation shaft 511 rotates the first chuck table 51a through the rotation boss portion 52d provided on the bottom 52b and holding the rotation shaft 511.
該第１のチャックテーブル５１ａの上面は、通気が可能なポーラスセラミックスにより形成され、回転軸５１１と、ロータリージョイント５１２とを通じて、吸引源５１３からの負圧が伝達され、第１のチャックテーブル５１ａ上に配置される被加工物を真空吸着するようになっている。また、容器５２の底部５２ｂに形成された開口５２ｃは、電磁駆動される三方弁５２１と可撓性のパイプを介して、高圧ガス容器５２２及び吸引源５２３に連結されており、該三方弁５２１を適宜切り替えることにより、該開口５２ｃを、高圧ガス容器５２２に連通するか、吸引源５２３側に連通するかを切り替え可能になっている。なお、該高圧ガス容器５２２に貯留されるガスとしては、圧縮空気の他に、圧縮されたＮ２、ＣＯ２、及びＨｅ等から適宜選択することができる。また、第２のチャックテーブル５１ｂ、及び該第２のチャックテーブル５１ｂを囲む容器５２も、これと全く同様の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。 The upper surface of the first chuck table 51a is formed of porous ceramics that can be ventilated, and negative pressure from the suction source 513 is transmitted through the rotary shaft 511 and the rotary joint 512, and the first chuck table 51a The workpiece to be placed in the vacuum is sucked by vacuum. An opening 52c formed in the bottom 52b of the container 52 is connected to a high-pressure gas container 522 and a suction source 523 via a three-way valve 521 that is electromagnetically driven and a flexible pipe, and the three-way valve 521. By switching appropriately, it is possible to switch whether the opening 52c communicates with the high-pressure gas container 522 or communicates with the suction source 523 side. The gas stored in the high-pressure gas container 522 can be appropriately selected from compressed N 2 , CO 2 , He, and the like in addition to compressed air. Further, since the second chuck table 51b and the container 52 surrounding the second chuck table 51b have the same configuration as this, detailed description thereof is omitted.
さらに、本実施形態においては、図３、４に示すように、研磨手段３には該容器５２の上方開口を塞ぐことができる蓋体５３が備えられている。なお、図１では、説明の都合上、点線で示してある。該蓋体５３は、図４に示すように、該スピンドルハウジング３２１の外周に設けられた蓋保持部材３２４のスプリング３２５を介して、スピンドルハウジング３２１に対して上下方向に摺動し、相対移動可能に保持されている。該蓋体５３の下端は、容器５２の上方開口部の形状に対応するように形成され、該容器５２と接する部位にはシール部材５４が配設されている。該蓋体５３の上面には、後述する容器内に噴射される高圧ガスを逃がすためのガス抜き用の開口５５が設けられる。 Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the polishing means 3 is provided with a lid 53 that can block the upper opening of the container 52. In FIG. 1, for convenience of explanation, it is shown by a dotted line. As shown in FIG. 4, the lid 53 slides in the vertical direction with respect to the spindle housing 321 via a spring 325 of a lid holding member 324 provided on the outer periphery of the spindle housing 321, and is relatively movable. Is held in. The lower end of the lid 53 is formed so as to correspond to the shape of the upper opening of the container 52, and a seal member 54 is disposed at a portion in contact with the container 52. On the upper surface of the lid 53, an opening 55 for venting gas for releasing high-pressure gas injected into the container to be described later is provided.
図１に戻り説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１における前半部上には、第１のカセット１１と、第２のカセット１２と、被加工物の中央位置合わせを行う仮載置手段１３と、洗浄手段１４と、被加工物搬送手段１５と、被加工物搬入手段１６と、被加工物搬出手段１７と、後述するスラリー供給ノズル１８が配設されている。第１のカセット１１は、研磨加工前の被加工物を収容するものであり、装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬入域に載置される。第２のカセット１２は、装置ハウジング２の主部２１におけるカセット搬出域に載置され、研磨加工後の被加工物を収容する。該仮載置手段１３は、第１のカセット１１と被加工物の着脱位置との間に配設され、これから研磨加工される被加工物を仮載置するものであると共に、仮載置される円板状の被加工物の中心合わせを行うことが可能になっている。洗浄手段１４は、被加工物の着脱位置と第２のカセット１２との間に配設され、研磨加工後の被加工物を洗浄する。 Returning to FIG. 1, the description will be continued. On the front half of the main portion 21 of the apparatus housing 2, the first cassette 11, the second cassette 12, and the temporary placement means for aligning the center of the workpiece. 13, a cleaning unit 14, a workpiece conveying unit 15, a workpiece carrying-in unit 16, a workpiece carrying-out unit 17, and a slurry supply nozzle 18 described later are disposed. The first cassette 11 accommodates a workpiece before polishing, and is placed in a cassette carry-in area in the main portion 21 of the apparatus housing 2. The second cassette 12 is placed in a cassette unloading area in the main portion 21 of the apparatus housing 2 and accommodates the workpiece after polishing. The temporary mounting means 13 is disposed between the first cassette 11 and the workpiece attachment / detachment position, and temporarily mounts the workpiece to be polished. It is possible to perform centering of a disk-shaped workpiece. The cleaning means 14 is disposed between the workpiece attachment / detachment position and the second cassette 12, and cleans the workpiece after polishing.
被加工物搬送手段１５は、第１のカセット１１と、第２のカセット１２との間に配設され、第１のカセット１１内に収容された被加工物を仮載置手段１３に搬出すると共に、洗浄手段１４で洗浄された被加工物を第２のカセット１２に搬入する。被加工物搬入手段１６は、仮載置手段１３と被加工物の着脱位置との間に配設され、仮載置手段１３上に載置された研磨加工前の被加工物を該着脱位置に位置付けられたチャックテーブル上に搬送する。被加工物搬出手段１７は、該着脱位置と洗浄手段１４との間に配設され、該着脱位置に位置付けられたチャックテーブル上に載置されている研磨加工後の被加工物を洗浄手段１４に搬送する。第１のカセット１１に収容された加工前の被加工物がすべて加工され、第１のカセット１１が空になると、加工前の被加工物が収容された新しい第１のカセットが空のカセットと入れ替えられる。また、第２のカセット１２の収容部に対して第１のカセット１１から搬出され研磨加工を終えた被加工物がすべて収容されたならば、空の新しい第２のカセット１２と入れ替えられる。 The workpiece conveying means 15 is disposed between the first cassette 11 and the second cassette 12 and carries the workpiece accommodated in the first cassette 11 to the temporary placing means 13. At the same time, the workpiece cleaned by the cleaning means 14 is carried into the second cassette 12. The workpiece carrying-in means 16 is disposed between the temporary placing means 13 and the workpiece attaching / detaching position, and the workpiece before polishing that is placed on the temporary placing means 13 is attached to the attaching / detaching position. It is conveyed on the chuck table positioned at the position. The workpiece unloading means 17 is disposed between the attachment / detachment position and the cleaning means 14, and cleans the workpiece after polishing placed on the chuck table positioned at the attachment / detachment position. Transport to. When all the workpieces before processing accommodated in the first cassette 11 are processed and the first cassette 11 becomes empty, a new first cassette accommodating the workpiece before processing is an empty cassette. Replaced. If all the workpieces that have been unloaded from the first cassette 11 and finished the polishing process are stored in the storage section of the second cassette 12, the empty second cassette 12 is replaced.
次に、上述した研磨装置により実行される研磨作業について、図１、２、及び４を参照して説明する。
先ず、第１のカセット１１に収容された研磨加工前の被加工物としての半導体ウエーハＷが被加工物搬送手段１５の上下動作および進退動作により搬出されるものとする。被加工物搬送手段１５によって搬出された半導体ウエーハＷは、被加工物の仮載置手段１３に載置される。仮載置手段１３に載置された半導体ウエーハＷは、ここで中心合わせが行われた後に被加工物搬入手段１６の吸引、及び旋回動作によって被加工物の着脱位置に位置付けられている第２のチャックテーブル５１ｂ上に運ばれ載置される。半導体ウエーハＷが第２のチャックテーブル５１ｂ上に載置されたならば、図２に示す吸引手段５１３から可撓性のパイプを介して第２のチャックテーブル５１ｂの上面である保持面に負圧を作用させる。この結果、半導体ウエーハＷは第２のチャックテーブル５１ｂの上面である保持面上に吸引保持される。半導体ウエーハＷが第２のチャックテーブル５１ｂに吸引保持されたならば、スラリー供給手段１８から、第２のチャックテーブル５１ｂを囲繞している容器５２内に新しい研磨用のスラリーを所定量（例えば、２００ｍｌ程度）供給する。
Next, the polishing operation performed by the above-described polishing apparatus will be described with reference to FIGS.
First, it is assumed that the semiconductor wafer W as a workpiece before polishing accommodated in the first cassette 11 is carried out by the vertical movement and the forward / backward movement of the workpiece conveyance means 15. The semiconductor wafer W carried out by the workpiece transfer means 15 is placed on the temporary placement means 13 for the workpiece. The semiconductor wafer W placed on the temporary placing means 13 is positioned at the workpiece attachment / detachment position by the suction and turning operation of the workpiece carry-in means 16 after being centered here. Is carried and placed on the chuck table 51b. If the semiconductor wafer W is placed on the second chuck table 51b, negative pressure is applied to the holding surface, which is the upper surface of the second chuck table 51b, from the suction means 513 shown in FIG. 2 via a flexible pipe. Act. As a result, the semiconductor wafer W is sucked and held on the holding surface which is the upper surface of the second chuck table 51b. If the semiconductor wafer W is sucked and held by the second chuck table 51b, a predetermined amount (for example, a new polishing slurry) is put into the container 52 surrounding the second chuck table 51b from the slurry supply means 18. About 200 ml).
第２のチャックテーブル５１ｂを囲繞している容器５２にスラリーが供給されたならば、ターンテーブル５を１８０度回転させて、第２のチャックテーブル５１ｂを研磨手段３の下方の位置、即ち研磨位置に移動させると共に、それまで研磨位置にあった第１のチャックテーブル５１ａが着脱位置に移動させられる。なお、この時、研磨手段３は、第２のチャックテーブル５１ｂ上に載置された半導体ウエーハＷに研磨パッド３２７が接触しないように上方位置に待機させられている。 When the slurry is supplied to the container 52 surrounding the second chuck table 51b, the turntable 5 is rotated 180 degrees so that the second chuck table 51b is positioned below the polishing means 3, that is, the polishing position. The first chuck table 51a that has been in the polishing position until then is moved to the attachment / detachment position. At this time, the polishing means 3 is kept on standby so that the polishing pad 327 does not come into contact with the semiconductor wafer W placed on the second chuck table 51b.
被加工物である未加工の半導体ウエーハＷが載置された第２のチャックテーブル５１ｂが研磨位置に移動させられると、該第２のチャックテーブル５１ｂを、電導モータＭを作動させることにより、例えば３００ｒｐｍ程度で回転させ、上記モータケース３２３に内蔵されたサーボモータを駆動して研磨工具３２５を４０００〜７０００ｒｐｍで回転させると共に、該研磨パッド送り手段４のパルスモータ４４を正転駆動して研磨手段３を下降させる。ここで、研磨パッド３２７が半導体ウエーハＷに近接したら、三方弁５２１を切り替えて高圧ガス容器５２２側に連結し、容器５２の底部５２ｂの開口５２ｃから高圧ガスを噴出させる。図４に示すように、該容器の底は、研磨パッド３２７がチャックテーブルに対してオーバーハングする側に下がるように傾斜しスラリーを集めるように構成されており、該開口５２ｃからの高圧ガスの噴出により、該容器５２の底部に貯留されていた泥状のスラリーが上方に飛散させられ、研磨パッド３２７の該オーバーハングされた領域に吹付けられるようになっている。なお、研磨パッド３２７が半導体ウエーハＷに近接した状態では、研磨手段３と共に下降した蓋体５３により容器５２の上方が閉鎖され、該第２のチャックテーブル５１ｂの周囲は略閉空間とされているが、該閉空間内に噴出されたガスは、該蓋体５３の上面に設けられたガス抜き用の開口５５から放出されることが可能になっている。 When the second chuck table 51b on which the unprocessed semiconductor wafer W, which is a workpiece, is placed, is moved to the polishing position, the second chuck table 51b is operated by, for example, operating the conductive motor M. Rotating at about 300 rpm, driving a servo motor built in the motor case 323 to rotate the polishing tool 325 at 4000 to 7000 rpm, and driving the pulse motor 44 of the polishing pad feeding means 4 in the normal direction to polish the polishing means. 3 is lowered. Here, when the polishing pad 327 comes close to the semiconductor wafer W, the three-way valve 521 is switched and connected to the high-pressure gas container 522 side, and high-pressure gas is ejected from the opening 52 c in the bottom 52 b of the container 52. As shown in FIG. 4, the bottom of the container is configured to incline and collect slurry so that the polishing pad 327 descends to the side overhanging the chuck table, and the high pressure gas from the opening 52c is collected. The muddy slurry stored in the bottom of the container 52 is scattered upward by the jetting and sprayed onto the overhanged region of the polishing pad 327. In the state where the polishing pad 327 is close to the semiconductor wafer W, the upper portion of the container 52 is closed by the lid 53 lowered together with the polishing means 3, and the periphery of the second chuck table 51b is a substantially closed space. However, the gas ejected into the closed space can be released from the gas vent opening 55 provided on the upper surface of the lid 53.
研磨パッド３２７に対してスラリーが吹付けられている状態で、さらに研磨手段３を下降させて研磨パッド３２７を第２のチャックテーブル５１ｂ上の半導体ウエーハＷの研磨面に所定の荷重で押圧し、研磨加工を実施する。この際、研磨パッド３２７に供給されたスラリーは、泥状であるため研磨パッドに付着したスラリーはそのまま保持され間接的に半導体ウエーハＷの加工面に対しても供給されることになる。なお、半導体ウエーハＷの加工面によりスラリーを供給すべく、スラリーを飛散させて吹付ける方向を、該半導体ウエーハＷの加工面と、研磨パッド３２７との当接部に位置付けると、より加工効率が向上するので好ましい。そして、所定時間（例えば、５分程度）の研磨加工を実施することにより、被加工面に残っていた研削痕が除去され、研磨工程が終了する。 With the slurry sprayed on the polishing pad 327, the polishing means 3 is further lowered to press the polishing pad 327 against the polishing surface of the semiconductor wafer W on the second chuck table 51b with a predetermined load, Perform polishing. At this time, since the slurry supplied to the polishing pad 327 is in a muddy state, the slurry adhering to the polishing pad is held as it is, and indirectly supplied to the processed surface of the semiconductor wafer W. In addition, in order to supply the slurry from the processed surface of the semiconductor wafer W, the processing efficiency is further improved if the direction in which the slurry is scattered and sprayed is positioned at the contact portion between the processed surface of the semiconductor wafer W and the polishing pad 327. Since it improves, it is preferable. Then, by performing polishing for a predetermined time (for example, about 5 minutes), grinding marks remaining on the surface to be processed are removed, and the polishing process is completed.
上記した第２のチャックテーブル５１ｂに載置された半導体ウエーハＷに対する研磨工程が実施されている間、着脱位置側に位置付けられた第１のチャックテーブル５１ａには、上記した第２のチャックテーブル５１ｂに対してなされたのと同様の手順により、被加工物である研磨加工前の半導体ウエーハＷが第１の第１のカセット１１から搬出され、被加工物搬入手段１６により第１のチャックテーブル５１ａ上に載置されて待機状態とされている。なお、未加工の半導体ウエーハが載置された第２のチャックテーブル５１ｂが研磨位置に位置付けられると共に第１のチャックテーブル５１ａが着脱位置に位置付けられた際に、第１のチャックテーブル５１ａ上に研磨後の半導体ウエーハＷが載置されていた場合は、研磨加工前の新たな半導体ウエーハＷを載置する前に、後述する被加工物の搬出工程が実施される。 While the polishing process for the semiconductor wafer W placed on the second chuck table 51b is being performed, the first chuck table 51a positioned on the attachment / detachment position side includes the second chuck table 51b described above. The semiconductor wafer W before being polished, which is a workpiece, is unloaded from the first first cassette 11 by the same procedure as that performed for the workpiece, and the first chuck table 51a is loaded by the workpiece loading means 16. It is placed on and is in a standby state. When the second chuck table 51b on which an unprocessed semiconductor wafer is placed is positioned at the polishing position and the first chuck table 51a is positioned at the attachment / detachment position, polishing is performed on the first chuck table 51a. In the case where the subsequent semiconductor wafer W is placed, a workpiece unloading step described later is performed before placing a new semiconductor wafer W before polishing.
上記したように、研磨位置にある第２のチャックテーブル５１ｂ上の半導体ウエーハＷに対する研磨工程が終了したならば、三方弁５２１を切り替えて、開口５２ｃを、吸引源５２３側に連通し、停止させていた吸引ポンプにより構成される吸引源５２３を作動させる。これにより、容器５２の底部に貯留されているスラリーが吸引され容器５２から除去されると共に、該吸引源５２３と共に設けられる廃棄容器（図示は省略）にスラリーが廃棄され、一定時間経過後は該吸引源５２３の作動が停止させられる。また、これと同時に、研磨パッド送り手段４のパルスモータ４４を逆転させてスピンドルユニット３２を所定位置まで上昇させると共に、研磨工具３２５の回転を停止し、第２のチャックテーブル５１ｂの回転も停止させる。そして、ターンテーブル５を、該第２のチャックテーブル５１ｂを該研磨位置に移動させたときの回転方向とは逆の方向に１８０度回転させて、再び該着脱位置に位置付ける。 As described above, when the polishing process for the semiconductor wafer W on the second chuck table 51b in the polishing position is completed, the three-way valve 521 is switched to connect the opening 52c to the suction source 523 side and stop it. The suction source 523 constituted by the suction pump that has been used is activated. As a result, the slurry stored at the bottom of the container 52 is sucked and removed from the container 52, and the slurry is discarded in a disposal container (not shown) provided with the suction source 523. The operation of the suction source 523 is stopped. At the same time, the pulse motor 44 of the polishing pad feed means 4 is reversely rotated to raise the spindle unit 32 to a predetermined position, stop the rotation of the polishing tool 325, and stop the rotation of the second chuck table 51b. . Then, the turntable 5 is rotated 180 degrees in a direction opposite to the rotation direction when the second chuck table 51b is moved to the polishing position, and is positioned again at the attachment / detachment position.
このようにして、研磨加工が施された第２のチャックテーブル５１ｂが着脱位置に位置付けられたならば、被加工物の搬出工程が実施される。先ず、第２のチャックテーブル５１ｂの保持面に負圧を作動させている吸引源５１３の作動を停止して研磨加工が終了している半導体ウエーハＷの吸引保持を解除する。第２のチャックテーブル５１ｂによる吸引保持が解除された半導体ウエーハＷは、被加工物搬出手段１７により搬出されて被加工物の洗浄手段１４に搬送される。該洗浄手段１４に搬送された半導体ウエーハＷは、ここで洗浄され（ウエーハ洗浄工程）、その後被加工物搬送手段１５によって第２のカセット１２の所定位置に収容される。 In this manner, when the second chuck table 51b that has been subjected to the polishing process is positioned at the attachment / detachment position, a workpiece unloading step is performed. First, the operation of the suction source 513 that operates the negative pressure on the holding surface of the second chuck table 51b is stopped, and the suction and holding of the semiconductor wafer W that has been polished is released. The semiconductor wafer W released from the suction and holding by the second chuck table 51b is unloaded by the workpiece unloading means 17 and conveyed to the workpiece cleaning means 14. The semiconductor wafer W transported to the cleaning means 14 is cleaned here (wafer cleaning step), and then accommodated in a predetermined position of the second cassette 12 by the workpiece transport means 15.
上記ウエーハ洗浄工程を実施している際に、着脱位置では、半導体ウエーハＷが搬出され何も載置されていない状態の第２のチャックテーブル５１ｂが図示しない洗浄手段により洗浄される。なお、当該洗浄手段は、本発明の要部を構成しないため、その詳細は省略する。 During the wafer cleaning process, at the attachment / detachment position, the second chuck table 51b in a state where the semiconductor wafer W is unloaded and nothing is mounted is cleaned by a cleaning unit (not shown). In addition, since the said washing | cleaning means does not comprise the principal part of this invention, the detail is abbreviate | omitted.
上記第２のチャックテーブル５１ｂに対する洗浄が実施されたならば、最初に説明したように、第１のカセット１１から加工前の半導体ウエーハＷが搬出され、第２のチャックテーブル５１ｂの上面に載置され吸引保持された状態で待機させられる。その間、第１のチャックテーブル５１ａに保持された半導体ウエーハＷに対して、上記したような研磨加工が施される。このような工程が繰り返されることにより、第１のカセット１１に収容されていた全ての半導体ウエーハＷに対する研磨工程を完了させることができる。 If the second chuck table 51b is cleaned, the semiconductor wafer W before processing is unloaded from the first cassette 11 and placed on the upper surface of the second chuck table 51b as described above. And is made to stand by in the state of being sucked and held. Meanwhile, the polishing process as described above is performed on the semiconductor wafer W held on the first chuck table 51a. By repeating such a process, the polishing process for all the semiconductor wafers W accommodated in the first cassette 11 can be completed.
上記した実施形態では、容器５２の底部５２ｂに貯留されたスラリーを研磨パッド３２７に飛散させるスラリー飛散手段として、開口５２ｃから単に高圧ガスを噴出させることにより噴出ガスに巻き込ませるようにして飛散させるようにしていたが、該スラリー飛散手段としては、この形態に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、容器５２の底部５２ｂの開口５２ｃに対してさらにその上部に凹部５２４を設けて複数の羽を有する回転翼５２５を配設し、該回転翼５２５を図示しない電動モータにより回転させる。そして、回転させられた回転翼の羽の上面に保持されたスラリーを該研磨パッド３２７に向けて飛散させることができる。なお、該回転翼５２５を該電動モータによらず、高圧ガスを底部５２ｂの開口５２ｃから噴出させることにより回転させることとしてもよい。 In the above-described embodiment, the slurry stored in the bottom 52b of the container 52 is used as the slurry scattering means for scattering the polishing pad 327 so that the high-pressure gas is simply ejected from the opening 52c so as to be involved in the ejected gas. However, the slurry scattering means is not limited to this form. For example, as shown in FIG. 5, a recess 524 is further provided on the opening 52c of the bottom 52b of the container 52, and a rotary blade 525 having a plurality of wings is provided. It is rotated by a motor. Then, the slurry held on the upper surface of the rotating blades of the rotating blades can be scattered toward the polishing pad 327. The rotary blade 525 may be rotated by ejecting high-pressure gas from the opening 52c of the bottom 52b without using the electric motor.
以上、本発明に基づく研磨装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形例を含むことができる。例えば、上記実施形態においては、容器５２の上方を塞ぐ蓋体５３を備えることとしたが、スラリーは泥状の物質であるため、必ずしもこれを必須の構成とするものではなく、使用するスラリーの状態によっては、これを省略することができる。また、図２、４に示すように、スラリーを飛散させて、研磨パッド３２７のオーバーハング領域に吹付けるための高圧ガス噴出口と、容器５２に貯留されたスラリーを排出するための排出口とを、開口５２ｃが兼ねるように構成されていたが、これに限定されず、それぞれ個別に設けられていてもよい。 The preferred embodiments of the polishing apparatus according to the present invention have been described above. However, the present invention can include various modifications within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, the lid body 53 that covers the upper portion of the container 52 is provided. However, since the slurry is a muddy substance, this is not necessarily an essential component. Depending on the condition, this can be omitted. As shown in FIGS. 2 and 4, a high-pressure gas outlet for scattering the slurry and spraying it onto the overhang region of the polishing pad 327, and an outlet for discharging the slurry stored in the container 52, However, the present invention is not limited to this, and may be provided individually.
１：研磨装置
２：装置ハウジング
３：研磨手段
４：研磨パッド送り手段
５：ターンテーブル
１１：第１のカセット
１２：第２のカセット
１３：仮載置手段
１４：洗浄手段
１５：被加工物搬送手段
１６：被加工物搬入手段
１７：被加工物搬出手段
１８：スラリー供給ノズル
３２：スピンドルユニット
５２：容器
５３：蓋体
1: Polishing apparatus 2: Apparatus housing 3: Polishing means 4: Polishing pad feeding means 5: Turntable 11: First cassette 12: Second cassette 13: Temporary mounting means 14: Cleaning means 15: Conveying workpiece Means 16: Workpiece carry-in means 17: Workpiece carry-out means 18: Slurry supply nozzle 32: Spindle unit 52: Container 53: Lid
Claims (9)
ウエーハを保持する保持面を上部に有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ウエーハに対面して研磨する研磨パッドを回転可能に備えた研磨手段と、該研磨手段を該チャックテーブルに接近及び離間させて該研磨パッドを該チャックテーブルに保持されたウエーハに接触及び離間させる研磨パッド送り手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハと該研磨パッドとにスラリーを供給するスラリー供給機構と、から少なくとも構成され、
該スラリー供給機構は、該チャックテーブルを囲繞して上部が開放された空間を形成すると共に供給されるスラリーを貯留する容器と、該容器の底部に配設され、該チャックテーブルからオーバーハングした該研磨パッドに該容器に貯留されたスラリーを飛散させて供給するスラリー飛散手段と、
から少なくとも構成される研磨装置。 A polishing apparatus for supplying a slurry to polish a wafer,
A chuck table having a holding surface for holding a wafer on the upper side, a polishing means rotatably provided with a polishing pad for polishing facing the wafer held by the chuck table, and the polishing means approaching the chuck table A polishing pad feeding means for bringing the polishing pad into contact with and separating from the wafer held on the chuck table and a slurry supply mechanism for supplying slurry to the wafer held on the chuck table and the polishing pad; At least composed,
The slurry supply mechanism includes a container that surrounds the chuck table to form an open space at the top and stores the supplied slurry, and is disposed at the bottom of the container and overhangs from the chuck table. Slurry scattering means for dispersing and supplying the slurry stored in the container to the polishing pad;
A polishing apparatus comprising at least
該スラリー飛散手段は、集められたスラリーを飛散して該研磨パッドに供給する請求項１に記載の研磨装置。 The bottom of the vessel is configured to tilt and collect slurry so that the polishing pad descends to the overhanging side;
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the slurry scattering means scatters the collected slurry and supplies the slurry to the polishing pad.
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