JP2018027593A - 研磨装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】研磨装置においてスラリを効率よく循環利用できるようにし装置構成が複雑にならないようにする。【解決手段】スラリを貯留し研磨パッド４４にスラリを循環させ供給するスラリ循環手段５を備え、スラリ循環手段５は、ウエーハＷにパッド４４を接触させた研磨位置においてテーブル３０上からオーバーハングしたパッド４４とテーブル３０とを収容する桶部５０と、桶部５０に配設されパッド４４のオーバーハングしている研磨面にスラリを噴射するエア噴出口５２と、噴出口５２とエア供給源５６とを連通させる配管５４と、配管５４の側壁に形成する開口５５と、エアの配管５４への供給を制御するバルブ５９とを備え、スラリ貯留時には配管５４にエアを供給しスラリ供給手段９で研磨面に供給されたスラリを桶部５０に貯留し、桶部５０からスラリを排出する時はバルブ５９を閉じてエア噴出口５２からスラリを配管５４に流し開口５５からスラリを排出させる研磨装置１である。【選択図】図１

Description

本発明は、スラリを供給しながらウエーハを研磨する研磨装置に関する。
半導体ウエーハ等の板状の被加工物は、切削装置等でチップに分割されるのに先立ち、デバイスが形成された表面とは反対側の裏面が研削装置によって研削されて所定の厚みに加工される。しかし、ウエーハの裏面を研削すると、その裏面に加工歪みが残存する場合が多く、これによって分割後の半導体チップの抗折強度が低下して折れやすくなるといった不具合が生じる。
このような不具合が発生するのを防止するために、研削後の裏面を研磨して加工歪みを除去して半導体チップを仕上げ厚みへと薄化する。これにより、分割後の半導体チップが高い抗折強度を備えることができる。そして、加工歪みを除去して優れた平坦性を有する表面を形成することができる研磨装置として、化学的機械的研磨法、所謂ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によりウエーハを研磨することができる研磨装置が用いられている。
ＣＭＰを行うことが可能な研磨装置は、砥粒を含まない不織布等で形成された研磨パッドが下側に配置され、ウエーハを保持する保持部が上側に配置された構成が一般的となっており、回転する研磨パッドにウエーハを接触させ、さらに、スラリ供給手段により遊離砥粒を含む研磨液（スラリ）を研磨パッドとウエーハとの接触部位に供給しながら研磨を行っていく。そして研磨のみを行う専用装置においては、研磨中に使用されたスラリを例えばタンクで回収し、循環ポンプを使用してスラリを循環利用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、研削と研磨とを一つの装置において実施可能な加工装置も提案されており、この
加工装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルが下側に配置され、研削手段や研磨手
段が上方側に配置されて構成されている（例えば、特許文献２参照）。そして、研削後のウエーハを研磨するときには、スラリをウエーハに供給しつつ研磨パッドをウエーハに対して押し当てながら研磨している。
特許３３８４５３０号公報 特許５４０６６７６号公報
しかし、上記のようなスラリを循環利用できる研磨装置においては、ウエーハを研磨するとき、研磨パッドの研磨面にスラリを供給し続けるため、スラリの使用量が多くなってしまい不経済である。また、上記の加工装置でウエーハを研磨するときには、ウエーハに供給されたスラリがウエーハを保持するチャックテーブルの周縁側から落下して、研削時における研削廃液と混ざってしまうため、スラリの再利用が困難となっている。このスラリを再利用するためには、スラリと研削廃液とが混合されない装置構成にする必要があるが、そのような構成にすることは困難となっている。さらに、スラリが混ざった研削廃液からスラリのみを回収することも難しいため、研削廃液とともに再利用可能なスラリも廃棄しており、多くのスラリを無駄にしている。
したがって、スラリを供給しながらウエーハを研磨する研磨装置においては、スラリをより効率よく循環利用できるようにするとともに、装置構成が複雑にならないようにするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルが保持するウエーハを研磨する研磨面を有する研磨パッドを回転可能に装着する研磨手段と、該研磨面にスラリを供給するスラリ供給手段と、該チャックテーブルが保持するウエーハの上面に対して接近又は離間する方向に該研磨手段を研磨送りする研磨送り手段と、を備える研磨装置であって、該チャックテーブルの下側で該スラリを貯留して該研磨面に該スラリを循環させ供給するスラリ循環手段を備え、該スラリ循環手段は、該チャックテーブルが保持するウエーハに該研磨パッドの該研磨面を接触させた研磨位置において該チャックテーブルの保持面上からオーバーハングした該研磨パッドと該チャックテーブルとを収容する環状凹形状の桶部と、該桶部の底板に配設され該研磨パッドの該チャックテーブルの保持面上からオーバーハングしている該研磨面にスラリを噴射するエア噴出口と、該エア噴出口とエア供給源とを連通させる配管と、該配管の側壁に形成する開口と、エア供給源からのエアの該配管への供給および遮断を制御するバルブと、を備え、該桶部にスラリを貯留する時には該バルブを開き該配管にエアを供給して該スラリ供給手段で該研磨面に供給されたスラリを該桶部に貯留し、該桶部からスラリを排出する時には該バルブを閉じて該エア噴出口をスラリ排出口として作用させスラリを該配管にエアの供給方向とは逆方向に流し該開口からスラリを排出させる研磨装置である。
前記スラリ循環手段は、前記配管の前記開口よりもエア供給源側にエア供給源から該配管に供給されるエアの流量を調整する絞り弁を備え、該絞り弁は、前記桶部にスラリを貯留する時の該配管に供給するエアを第１のエア流量に調整する第１の絞り弁と、該第１の絞り弁より大きく開き前記桶部に貯留したスラリを前記チャックテーブルの保持面上からオーバーハングしている前記研磨面に噴射する時の該配管に供給するエアを該第１のエア流量よりも多い第２のエア流量に調整する第２の絞り弁と、該第１の絞り弁と該第２の絞り弁とを切り換える切換部とを備えると好ましい。
本発明に係る研磨装置は、チャックテーブルの下側でスラリを貯留して研磨面にスラリを循環させ供給するスラリ循環手段を備え、スラリ循環手段は、チャックテーブルが保持するウエーハに研磨パッドの研磨面を接触させた研磨位置においてチャックテーブルの保持面上からオーバーハングした研磨パッドとチャックテーブルとを収容する環状凹形状の桶部と、桶部の底板に配設され研磨パッドのチャックテーブルの保持面上からオーバーハングしている研磨面にスラリを噴射するエア噴出口と、エア噴出口とエア供給源とを連通させる配管と、配管の側壁に形成する開口と、エア供給源からのエアの配管への供給および遮断を制御するバルブと、を備え、桶部にスラリを貯留する時にはバルブを開き配管にエアを供給してスラリ供給手段で研磨面に供給されたスラリを桶部に貯留し、桶部からスラリを排出する時にはバルブを閉じてエア噴出口をスラリ排出口として作用させスラリを配管にエアの供給方向とは逆方向に流し開口からスラリを排出させることで、研磨加工の際に少量のスラリを循環させてウエーハを研磨することを可能にし、スラリの消費を抑えることができる。また、研磨加工の対象となるウエーハを交換するごとに桶部に貯留したスラリを交換するとウエーハごとの研磨加工を均一にすることができるが、スラリ交換のための桶部へのスラリの供給及び桶部からのスラリの排出を、配管へのエアの供給及び遮断で制御することができるため装置構成が複雑化することなくスラリ交換を容易に可能にする。
スラリ循環手段は、配管の開口よりもエア供給源側にエア供給源から配管に供給されるエアの流量を調整する絞り弁を備え、絞り弁は、桶部にスラリを貯留する時の配管に供給するエアを第１のエア流量に調整する第１の絞り弁と、第１の絞り弁より大きく開き桶部に貯留したスラリをチャックテーブルの保持面上からオーバーハングしている研磨面に噴射する時の配管に供給するエアを第１のエア流量よりも多い第２のエア流量に調整する第２の絞り弁と、第１の絞り弁と第２の絞り弁とを切り換える切換部とを備えることで、桶部へのスラリの貯留と桶部に貯留されたスラリの研磨パッドの研磨面への供給とを容易に切換えて実施することを可能にする。
研磨装置の一例を示す斜視図である。 研磨手段、チャックテーブル、及びスラリ循環手段の構成の一例を示す断面図である。 研磨手段を下降させてチャックテーブルに保持されているウエーハに研磨パッドを接触させている状態を示す斜視図である。 スラリ供給手段からスラリを研磨手段に供給しながら、研磨手段によりチャックテーブルで保持されたウエーハを研磨している状態を示す断面図である。 桶部に貯留されたスラリを配管の開口から排出している状態を示す断面図である。
図１に示す研磨装置１は、研磨手段４によってチャックテーブル３０に保持されたウエーハＷを研磨加工する装置である。研磨装置１は、例えば、第１の装置ベース１０の後方（＋Ｙ方向側）に第２の装置ベース１１を連結して構成している。第１の装置ベース１０上は、ウエーハＷの搬出入等が行われる領域である搬出入領域Ａとなっている。第２の装置ベース１１上は、研磨手段４によってウエーハＷの研磨加工が行われる領域である加工領域Ｂとなっている。
図１に示すウエーハＷは、円形板状の半導体ウエーハ（例えば、シリコンウェーハ）であり、その下面Ｗａには、複数の図示しないデバイスが形成されている。ウエーハＷの下面Ｗａには、例えば図示しない保護テープが貼着されており、下面Ｗａは保護テープによって保護されている。そして、ウエーハＷの上面Ｗｂは、研磨加工が施される面となる。
第１の装置ベース１０の正面側（−Ｙ方向側）には、例えば、第１のカセット載置部１５０及び第２のカセット載置部１５１が設けられており、第１のカセット載置部１５０には加工前のウエーハＷが収容される第１のカセット１５０ａが載置され、第２のカセット載置部１５１には加工後のウエーハＷを収容する第２のカセット１５１ａが載置される。
第１のカセット１５０ａの後方（＋Ｙ方向側）には、第１のカセット１５０ａから加工前のウエーハＷを搬出するとともに加工後のウエーハＷを第２のカセット１５１ａに搬入するロボット１５５が配設されている。ロボット１５５に隣接する位置には、仮置き領域１５２が設けられており、仮置き領域１５２には位置合わせ手段１５３が配設されている。位置合わせ手段１５３は、第１のカセット１５０ａから搬出され仮置き領域１５２に載置されたウエーハＷを所定の位置に位置合わせする。
位置合わせ手段１５３と隣接する位置には、ウエーハＷを保持した状態で旋回するローディングアーム１５４ａが配置されている。ローディングアーム１５４ａは、位置合わせ手段１５３において位置合わせされたウエーハＷを保持し、加工領域Ｂ内に配設されているいずれかのチャックテーブル３０へ搬送する。ローディングアーム１５４ａの隣には、加工後のウエーハＷを保持した状態で旋回するアンローディングアーム１５４ｂが設けられている。アンローディングアーム１５４ｂと近接する位置には、アンローディングアーム１５４ｂにより搬送された加工後のウエーハＷを洗浄する洗浄手段１５６が配置されている。洗浄手段１５６により洗浄されたウエーハＷは、ロボット１５５により第２のカセット１５１ａに搬入される。
図１に示すように、第２の装置ベース１１上には、ターンテーブル１７が配設され、ターンテーブル１７の上面には、例えば２つのチャックテーブル３０が周方向に１８０度離間して配設されている。なお、チャックテーブル３０の配設数は本実施形態に限定されるものではなく、例えば、周方向に３つ以上均等に配設されていてもよい。ターンテーブル１７の中心には、ターンテーブル１７を自転させるための図示しない回転軸が配設されており、回転軸を中心としてターンテーブル１７を自転させることができる。ターンテーブル１７が自転することで、２つのチャックテーブル３０を公転させ、仮置き領域１５２の近傍から研磨手段４の下方へと順次移動させることができる。
ウエーハＷを吸引保持するチャックテーブル３０は、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなりウエーハＷを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部３００の露出面である保持面３００ａに伝達されることで、保持手段３０は保持面３００ａ上でウエーハＷを吸引保持する。図２に示すように、チャックテーブル３０の底面側には、例えば、円筒形状の支持柱３３が配設されている。支持柱３３の下端側はターンテーブル１７の上面に固定されており、支持柱３３の上端側にはスラストベアリング３３ａが取り付けられている。そして、支持柱３３は、スラストベアリング３３ａを介してチャックテーブル３３を回転可能に支持している、また、支持柱３３の内部には、Ｚ軸方向の軸心を備える回転軸３１が配設されており、回転軸３１の上端はチャックテーブル３０の底面側の中央に固定されている。回転軸３１の下端側には回転軸３１を回転させるモータ等からなる回転手段３２が連結されており、回転手段３２が回転軸３１を回転させることにより、チャックテーブル３０を所定の回転速度でターンテーブル１７上で回転させることができる。
図１に示す第２の装置ベース１１上の後方（＋Ｙ方向側）にはコラム１２が立設されており、コラム１２の−Ｙ方向側の側面には研磨送り手段２が配設されている。研磨送り手段２は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有するボールネジ２０と、ボールネジ２０と平行に配設された一対のガイドレール２１と、ボールネジ２０に連結しボールネジ２０を回動させるモータ２２と、内部のナットがボールネジ２０に螺合し側部がガイドレール２１に摺接する昇降板２３と、昇降板２３に連結され研磨手段４を保持するホルダ２４とを備えており、モータ２２がボールネジ２０を回動させると、これに伴い昇降板２３がガイドレール２１にガイドされてＺ軸方向に往復移動し、ホルダ２４に保持された研磨手段４がＺ軸方向に研磨送りされる。
研磨手段４は、例えば、軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）であるスピンドル４０と、スピンドル４０を回転可能に支持するハウジング４１と、スピンドル４０を回転駆動するモータ４２と、スピンドル４０の下端に固定された円形板状のマウント４３と、マウント４３の下面に着脱可能に取り付けられた円形状の研磨パッド４４とから構成されている。研磨パッド４４は、例えば、フェルト等の不織布からなり、中央部分にスラリが通液される貫通孔が貫通形成されており、その下面がウエーハを研磨する研磨面４４ｂとなっている。研磨パッド４４の直径は、マウント４３の直径と同程度の大きさとなっており、また、チャックテーブル３０の直径よりも大径となっている。例えば図２に示すように、スピンドル４０の内部には、Ｚ軸方向に延びる貫通路４０ａが形成されており、この貫通路４０ａにスラリ供給手段９が連通している。
スラリ供給手段９は、例えば、下端側からスピンドル４０の貫通路４０ａに挿入されるスラリ供給パイプ９０と、ポンプ等から構成されスラリ供給パイプ９０の上端側に連通するスラリ供給源９１とを備えている。スラリ供給源９１からスピンドル４０に対して供給されるスラリは、スラリ供給パイプ９０を通り、スラリ供給パイプ９０の下端の開口から研磨パッド４４に向かって下方に噴出し、研磨パッド４４の研磨面４４ｂとウエーハＷとの接触部位に到達する。スラリ供給源９１に蓄えられているスラリは、例えば、遊離砥粒としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｉＣ、ＺｉＯ２、ＴｉＯ等を含む溶液である。
研磨装置１は、チャックテーブル３０の下側でスラリを貯留して研磨パッド４４の研磨面４４ｂにスラリを循環させ供給するスラリ循環手段５を備えている。スラリ循環手段５は、チャックテーブル３０が保持するウエーハＷに研磨パッド４４の研磨面４４ｂを接触させた研磨位置、すなわち、例えば、チャックテーブル３０の回転中心が研磨パッド４４の回転中心に対して所定の距離だけ＋Ｘ方向にずれ、チャックテーブル３０の保持面３００ａの外周縁と研磨パッド４４の研磨面４４ｂの外周縁とが一部重なり、ウエーハＷの上面Ｗｂ全面に研磨パッド４４の研磨面４４ｂが当接した位置において、チャックテーブル３０とチャックテーブル３０の保持面３００ａ上からオーバーハング、すなわち、保持面３００ａ上からはみ出した研磨パッド４４とを収容する環状凹形状の桶部５０を備えている。なお、チャックテーブル３０が保持するウエーハＷに研磨パッド４４の研磨面４４ｂを接触させた研磨位置は、本実施形態に限定に限られるものではなく、少なくとも、研磨加工中にウエーハＷの上面Ｗｂ全面に研磨パッド４４の研磨面４４ｂが当接していればよい。
図２に示す桶部５０は、ターンテーブル１７が自転することで、チャックテーブル３０と共に公転可能であり、チャックテーブル３０が保持するウエーハＷに研磨パッド４４の研磨面４４ｂを接触させた研磨位置で研磨パッド４４とチャックテーブル３０とを囲繞する外側壁５００と、外側壁５００の下部に一体的に連接し中央にチャックテーブル３０の保持面３００ａを＋Ｚ方向に向かって露出させる開口を有する底板５０１と、この開口の内周縁から立設する内側壁５０２とから構成されている。
外側壁５００は、チャックテーブル３０が保持するウエーハＷに研磨パッド４４の研磨面４４ｂを接触させた際の研磨パッド４４の高さ位置よりも高い位置まで延在しており、研磨加工中に研磨パッド４４とチャックテーブル３０との周囲をカバーし、スラリが桶部５０外に飛散することを防止できる。そして、桶部５０内にスラリが貯留される場合には、内側壁５０２の上端の高さ位置付近までスラリが貯留されていく。チャックテーブル３０の枠体３０１の外周面からは−Ｚ方向に垂設されたスカート部３０１ｃが形成されており、スカート部３０１ｃは、桶部５０の内側壁５０２の周囲を囲んでいる。スカート部３０１ｃは、チャックテーブル３０の保持面３００ａ上から流下するスラリを、内側壁５０２とチャックテーブル３０との隙間に入り込ませないようにしている。
桶部５０の底板５０１には、＋Ｚ方向に向かってスラリを噴射するエア噴出口５２が厚み方向に貫通形成されており、エア噴出口５２には配管５４の一端５４ａが連通している。エア噴出口５２の直径は、例えば８ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。配管５４のもう一端５４ｂは、コンプレッサー等からなるエア供給源５６に接続されている。なお、図１，２及び後述する図３〜５においては、配管５４の大部分を１本の実線で簡略化して表し、配管５４の一部分を具体的に示している。なお、本実施形態においては、エア噴出口５２は、桶部５０の底板５０１の１つ形成されているが、例えば、底板５０１に周方向に一定の間隔をおいて複数形成されていてもよい。
図１，２に示すように、配管５４の側壁５４ｄには、所定の大きさの開口５５が形成されている。開口５５の大きさは、例えば、図２に示す桶部５０の内側壁５０２の高さ、底板５０１の面積及び外側壁５００によって定まる桶部５０のスラリの貯留可能な容積によって、適宜変更可能である。例えば、配管５４の管内における開口５５の形成箇所よりもエア供給源５６側で開口５５の近傍には、配管５４の内径よりも小径のホースニップル５４１が配設されていてもよい。ホースニップル５４１は、配管５４内においてエア供給源５６側からエア噴出口５２側へと流れるエアの流速を加速させる。なお、ホースニップル５４１を、配管５４の内部に配設しない構成としてもよい。
図２に示すように、例えば、配管５４には、エア供給源５６から開口５５までの間にエア供給源５６側から順に、エア供給源５６からのエアの配管５４への供給および遮断を制御するバルブ５９と、エア供給源５６から配管５４に供給されるエアの流量を調整する絞り弁５８とが配設されている。絞り弁５８は、第１の絞り弁５８１と、第１の絞り弁５８１より大きく開く第２の絞り弁５８２と、第１の絞り弁５８１と第２の絞り弁５８２とを切り換える切換部５８３とを備えている。
図２に示すように、ターンテーブル１７は、ターンテーブルカバー１９によって上面及び側面が覆われている。なお、図１においてターンテーブルカバー１９は省略して示している。ターンテーブルカバー１９の中央部には円形状の開口部１９０を設けており、この開口部１９０にターンテーブル１７上の支持柱３３を収めた状態で、ターンテーブルカバー１９はターンテーブル１７の上面から側面にかけてカバーしている。例えば、ターンテーブルカバー１９の外周側には、配管５４の開口５５から排出されたスラリを受け止める樋部１９１が形成されている。
以下に、図１に示す研磨装置１を用いてウエーハＷを研磨する場合の、研磨装置１の動作について説明する。ウエーハＷの研磨においては、まず、図１に示すターンテーブル１７が自転することで、ウエーハＷが載置されていない状態のチャックテーブル３０が公転し、チャックテーブル３０がローディングアーム１５４ａの近傍まで移動する。ロボット１５５が第１のカセット１５０ａから一枚のウエーハＷを引き出し、ウエーハＷを仮置き領域１５２に移動させる。次いで、仮置き領域１５２において位置合わせ手段１５３によりウエーハＷが所定の位置に位置決めされた後、ローディングアーム１５４ａが、位置合わせ手段１５３上のウエーハＷをチャックテーブル３０上に移動させる。そして、チャックテーブル３０の中心とウエーハＷの中心とが略合致するように、ウエーハＷが、上面Ｗｂ側を上にして保持面３００ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面３００ａに伝達されることにより、チャックテーブル３０がウエーハＷを吸引保持する。
例えば、図１に示すターンテーブル１７が＋Ｚ軸方向から見て反時計回り方向に自転することで、ウエーハＷを保持したチャックテーブル３０が公転し、研磨手段４の下まで移動して、研磨手段４に備える研磨パッド４４とチャックテーブル３０に保持されたウエーハＷとの位置合わせがなされる。位置合わせは、例えば、チャックテーブル３０の回転中心が研磨パッド４４の回転中心に対して所定の距離だけ＋Ｘ方向にずれ、チャックテーブル３０の保持面３００ａの外周縁と研磨パッド４４の研磨面４４ｂの外周縁とが一部重なるように行われる。
研磨パッド４４とウエーハＷとの位置合わせが行われた後、モータ４２がスピンドル４０を例えば＋Ｚ方向側から見て反時計回り方向に回転駆動するのに伴って研磨パッド４４が回転する。また、研磨手段４が研磨送り手段２により−Ｚ方向へと送られ、図３に示すように回転する研磨パッド４４の研磨面４４ｂがウエーハＷに当接することで研磨加工が行われる。研磨加工中は、チャックテーブル３０が＋Ｚ方向側から見て反時計回り方向に自転するのに伴って、チャックテーブル３０上に保持されたウエーハＷも回転するので、研磨パッド４４がウエーハＷの上面Ｗｂの全面の研磨加工を行う。
研磨加工中においては、図４に示すように、スラリ供給源９１が、研磨用のスラリをスピンドル４０に挿通させたスラリ供給パイプ９０に所定量（例えば、１００ｍｌ〜２００ｍｌ／分）流入させる。スラリ供給パイプ９０に供給されたスラリＬ１は、スラリ供給パイプ９０の下端から噴出し、研磨パッド４４の研磨面４４ｂとウエーハＷとの接触部位に供給される。研磨加工中において、回転するウエーハＷの上面Ｗｂと研磨パッド４４の研磨面４４ｂとの間にスラリＬ１が入り込むことで、スラリＬ１による化学的作用と研磨パッド４４の回転による機械的作用とが相まって、ウエーハＷの上面Ｗｂから加工歪みが除去されるように研磨が進行していく。
研磨パッド４４の研磨面４４ｂとウエーハＷとの接触部位に供給されたスラリＬ１は、研磨パッド４４の研磨面４４ｂとウエーハＷとの接触部位に発生する研磨屑と共にチャックテーブル３０の保持面３００ａの周縁部上から桶部５０内へと流下する。なお、桶部５０の上方に別途のノズルを配設し、スラリ供給手段９からこのノズルにスラリＬ１を流入させて、研磨手段４の外部から桶部５０に対してスラリＬ１を直に噴射し供給できるようにしてもよい。
例えば、研磨加工中においては、桶部５０に流下したスラリＬ１を貯留するべく、スラリ循環手段５のバルブ５９を開き、エア供給源５６から配管５４にエアを流入させる。配管５４に流入したエアは、第１の絞り弁５８１によって第１のエア流量（例えば、３０Ｌ／分）に調整され、配管５４内をエア噴出口５２に向かって流れていく。例えば、ホースニップル５４１が、配管５４内においてエア供給源５６側からエア噴出口５２側へと流れるエアの流速を加速させることで、開口５５が形成されている配管５４内近傍をエアが高速で直進していき、開口５５におけるエア漏れがほとんどない状態に保たれる。なお、ホースニップル５４１の開口部分を配管５４の開口５５よりも、よりエア噴出口５２側にあるように形成することで、開口５５からのエア漏れがより少なくなるようになっていてもよい。
エア噴出口５２から上方に向かってエアが噴出するため、桶部５０内に流下したスラリＬ１は、エア噴出口５２から配管５４内に流れ落ちて行かず、桶部５０内部に貯留されていくスラリＬ２になる。例えば、桶部５０にスラリＬ２が１００〜２００ｍｌ程度貯留された後、スラリ供給源９１からのスラリ供給パイプ９０へのスラリＬ１の供給を停止させる。続いて、桶部５０に貯留したスラリＬ２を、研磨位置においてチャックテーブル３０の保持面３００ａ上からオーバーハングしている研磨面４４ｂに噴射するために、切換え部５８３が配管５４内に流れ込むエアの流路を第１の絞り弁５８１から第２の絞り弁５８２を通過する流路へと切り換える。その結果、配管５４に供給されるエアのエア流量が第１のエア流量よりも多い第２のエア流量（例えば、５０Ｌ／分）に調整される。
配管５４に供給されるエアのエア流量が第１のエア流量よりも多い第２のエア流量に調整されることで、桶部５０内に貯留されたスラリＬ２に対してエア噴出口５２から加えられるエア圧力が増加し、桶部５０内に貯留されたスラリＬ２が上方に向かって噴き上げられてチャックテーブル３０の保持面３００ａ上からオーバーハングしている研磨パッド４４の研磨面４４ｂに到達することにより、回転中の研磨パッド４４の研磨面４４ｂにスラリＬ２が循環供給される。
回転する研磨パッド４４のオーバーハングしている研磨面４４ｂに下方から供給されたスラリＬ２は、研磨パッド４４の回転によって連れ回り、チャックテーブル３０に保持されたウエーハＷの上面Ｗｂにも付着して上面Ｗｂの研磨に供され、再度桶部５０に流下する。
一枚のウエーハＷの研磨を完了させた後、研磨送り手段２により研磨手段４を＋Ｚ方向へと移動させて研磨加工済みのウエーハＷから離間させる。また、バルブ５９を閉じて、エア供給源５６から配管５４へのエアの供給を遮断する。図５に示すように、配管５４へのエアの供給が停止されることで、桶部５０に貯留されているスラリＬ２は、スラリ排出口として作用するエア噴出口５２から配管５４へと流れ込み桶部５０から排出されていく。
桶部５０から配管５４へ流入したスラリＬ２は、配管５４内を流れていき、配管５４の開口５５からターンテーブルカバー１９の桶部１９１に排出される。ターンテーブルカバー１９の桶部１９１に排出されたスラリは、再度使用されることなく、研磨廃液として装置外部に廃棄される。例えば、図５に示すように配管５４にホースニップル５４１が配設されている場合には、ホースニップル５４１の管径は配管５４の管径よりも小さいため、スラリＬ２はホースニップル５４１よりエア供給源５６側に流れるよりも先に開口５５から順次排出されていく。また、配管５４にホースニップル５４１が配設されていない場合においては、バルブ５９が閉じられていることから、配管５４を流れるスラリＬ２はバルブ５９で塞き止められて、最終的に開口５５から排出されていく。
チェックテーブル３０の回転が停止し、図１に示すターンテーブル１７が＋Ｚ方向から見て反時計回り方向に自転することで、研磨加工後のウエーハＷを保持するチェックテーブル３０が公転し、チェックテーブル３０がアンローディングアーム１５４ｂの近傍まで移動する。アンローディングアーム１５４ｂがチェックテーブル３０からウエーハＷを搬出した後、ローディングアーム１５４ａが研削加工前の新しいウエーハＷを一枚チェックテーブル３０に搬送して、上記と同様に研磨加工をウエーハＷに施していく。新たなウエーハＷの研磨加工において、先のウエーハＷを研磨加工した際にスラリ循環手段５により桶部５０に貯留され研磨パッド４４の研磨面４４ｂに循環され供給されていたスラリＬ２は、既に桶部５０から排出され桶部５０から無くなっている。そのため、新たなウエーハＷの研磨加工において、スラリ供給源９１から研磨パッド４４の研磨面４４ｂとウエーハＷとの接触部位に供給されたスラリのみが、桶部５０に貯留されていく。そして、新たに桶部５０に貯留されたスラリが、スラリ循環手段５により、回転する研磨パッド４４のオーバーハングしている研磨面４４ｂに下方から供給されていくため、先に研磨加工されたウエーハＷに施された研磨加工と新たにチャックテーブル３０に保持されたウエーハＷに施される研磨加工とを均一にすることができる。
このように本発明に係る研磨装置１は、チャックテーブル３０の下側でスラリを貯留して研磨面４４ｂにスラリを循環させ供給するスラリ循環手段５を備え、スラリ循環手段５は、チャックテーブル３０が保持するウエーハＷに研磨パッド４４の研磨面４４ｂを接触させた研磨位置においてチャックテーブル３０の保持面３００ａ上からオーバーハングした研磨パッド４４とチャックテーブル３０とを収容する環状凹形状の桶部５０と、桶部５０の底板５０１に配設され研磨パッド４４のチャックテーブル３０の保持面３００ａ上からオーバーハングしている研磨面４４ｂにスラリを噴射するエア噴出口５２と、エア噴出口５２とエア供給源５６とを連通させる配管５４と、配管５４の側壁５４ｄに形成する開口５５と、エア供給源５６からのエアの配管５４への供給および遮断を制御するバルブ５９と、を備え、桶部５０にスラリを貯留する時にはバルブ５９を開き配管５４にエアを供給してスラリ供給手段９で研磨面４４ｂに供給されたスラリを桶部５０に貯留し、桶部５０からスラリを排出する時にはバルブ５９を閉じてエア噴出口５２をスラリ排出口として作用させスラリを配管５４にエアの供給方向とは逆方向に流し開口５５からスラリを排出させることで、研磨加工の際に少量のスラリを循環させてウエーハＷを研磨することを可能にし、スラリの消費を抑えることができる。また、研磨加工の対象となるウエーハＷを交換するごとに桶部５０に貯留したスラリを交換するとウエーハＷごとの研磨加工を均一にすることができるが、スラリ交換のための桶部５０へのスラリの供給及び桶部５０からのスラリの排出を配管５４へのエアの供給及び遮断で制御することができるため、研磨装置１の装置構成が複雑化することなくスラリ交換を容易に可能にする。
また、スラリ循環手段５は、配管５４の開口５５よりもエア供給源側５６にエア供給源５６から配管５４に供給されるエアの流量を調整する絞り弁５８を備え、絞り弁５８は、桶部５０にスラリを貯留する時の配管５４に供給するエアを第１のエア流量に調整する第１の絞り弁５８１と、第１の絞り弁５８１より大きく開き桶部５０に貯留したスラリをチャックテーブル３０の保持面３００ａ上からオーバーハングしている研磨面４４ｂに噴射する時の配管５４に供給するエアを第１のエア流量よりも多い第２のエア流量に調整する第２の絞り弁５８２と、第１の絞り弁５８１と第２の絞り弁５８２とを切り換える切換部５８３とを備えることで、桶部５０へのスラリの貯留と桶部に貯留されたスラリの研磨パッド４４の研磨面４４ｂへの供給とを容易に切り換えて実施することを可能にする。
なお、本発明に係る研磨装置１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研磨装置１の各構成の大きさや形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
Ｗ：ウエーハ Ｗａ：ウエーハの下面 Ｗｂ：ウエーハの上面
１：研磨装置 １０：第１の装置ベース Ａ：搬出入領域
１５０：第１のカセット載置部 １５０ａ：第１のカセット
１５１：第２のカセット載置部 １５１ａ：第２のカセット
１５２：仮置き領域 １５３：位置合わせ手段 １５４ａ：ローディングアーム
１５４ｂ：アンローディングアーム １５５：ロボット １５６：洗浄手段
１１：第２の装置ベース Ｂ：加工領域
１２：コラム ２：研磨送り手段
２０：ボールネジ ２１：ガイドレール ２２：モータ ２３：昇降板 ２４：ホルダ
１７：ターンテーブル １９：ターンテーブルカバー １９０：開口部 １９１：桶部
３０：チャックテーブル ３００：吸着部 ３００ａ：保持面
３０１：枠体 ３０１ｃ：スカート部
３１：回転軸 ３２：回転手段
３３：支持柱 ３３ａ：スラストベアリング
４：研磨手段 ４０：スピンドル ４０ａ：貫通路 ４１：ハウジング ４２：モータ
４３：マウント ４４：研磨パッド ４９：スラリ供給手段
５：スラリ循環手段
５０：桶部 ５００：外側壁 ５０１：底板 ５０２：内側壁
５２：エア噴出口
５４：配管 ５４ｄ：配管の側壁 ５５：開口 ５４１：ホースニップル
５６：エア供給源
５８：絞り弁 ５８１：第１の絞り弁 ５８２：第２の絞り弁 ５８３：切換え部
５９：バルブ
９：スラリ供給手段 ９１：スラリ供給源 ９０：スラリ供給パイプ

Claims (2)

  1. ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルが保持するウエーハを研磨する研磨面を有する研磨パッドを回転可能に装着する研磨手段と、該研磨面にスラリを供給するスラリ供給手段と、該チャックテーブルが保持するウエーハの上面に対して接近又は離間する方向に該研磨手段を研磨送りする研磨送り手段と、を備える研磨装置であって、
    該チャックテーブルの下側で該スラリを貯留して該研磨面に該スラリを循環させ供給するスラリ循環手段を備え、
    該スラリ循環手段は、該チャックテーブルが保持するウエーハに該研磨パッドの該研磨面を接触させた研磨位置において該チャックテーブルの保持面上からオーバーハングした該研磨パッドと該チャックテーブルとを収容する環状凹形状の桶部と、該桶部の底板に配設され該研磨パッドの該チャックテーブルの保持面上からオーバーハングしている該研磨面にスラリを噴射するエア噴出口と、該エア噴出口とエア供給源とを連通させる配管と、該配管の側壁に形成する開口と、エア供給源からのエアの該配管への供給および遮断を制御するバルブと、を備え、
    該桶部にスラリを貯留する時には該バルブを開き該配管にエアを供給して該スラリ供給手段で該研磨面に供給されたスラリを該桶部に貯留し、該桶部からスラリを排出する時には該バルブを閉じて該エア噴出口をスラリ排出口として作用させスラリを該配管にエアの供給方向とは逆方向に流し該開口からスラリを排出させる研磨装置。
  2. 前記スラリ循環手段は、前記配管の前記開口よりもエア供給源側にエア供給源から該配管に供給されるエアの流量を調整する絞り弁を備え、
    該絞り弁は、前記桶部にスラリを貯留する時の該配管に供給するエアを第１のエア流量に調整する第１の絞り弁と、該第１の絞り弁より大きく開き前記桶部に貯留したスラリを前記チャックテーブルの保持面上からオーバーハングしている前記研磨面に噴射する時の該配管に供給するエアを該第１のエア流量よりも多い第２のエア流量に調整する第２の絞り弁と、該第１の絞り弁と該第２の絞り弁とを切り換える切換部と、を備える請求項１記載の研磨装置。
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