JP2022121900A

JP2022121900A - 半導体ウェハーの研磨装置

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Publication number: JP2022121900A
Application number: JP2021018878A
Authority: JP
Inventors: 龍之介川原; Ryunosuke Kawahara; 直樹関; Naoki Seki; 武之久保; Takeshi Kubo
Original assignee: BBS KINMEI CO Ltd
Current assignee: BBS KINMEI CO Ltd
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2022-08-22
Anticipated expiration: 2041-02-09
Also published as: JP7099757B1; CN114905402A

Abstract

【課題】半導体ウェハーの外周部の研磨加工精度を長期間に渡って高精度に維持することができるようにする。【解決手段】研磨装置１０は半導体ウェハーＷを保持するチャック２１が設けられるコラム１７と、ベース部材１３に往復動自在に装着される往復動台１４と、研磨パッド６６を回転自在に支持する研磨ヘッド５５と、研磨ヘッド５５が取り付けられるスライドプレート５４を支持する支持テーブル４８と、を有し、往復動台１４を介して半導体ウェハーに研磨ヘッド５５に向かう押付力を与える押付力付与部材の押付シリンダ４１がベース部材１３に装着され、押付力付与部材により半導体ウェハーに加えられる実荷重を測定する実荷重測定器のロードセル７６が支持テーブルとスライドプレートとの間に装着されている。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェハーの外周部を研磨加工するウェハー研磨装置に関する。

半導体集積回路の材料に使用される半導体ウェハーとしては、シリコンの単結晶からなるものが一般的であり、これはシリコンウェハーと言われる。シリコンウェハーは、原材料物質を円柱状に加工したインゴットを薄くスライスすることにより製造され、表面に半導体集積回路の配線や素子などの回路パターンが多数形成される。多数の回路パターンが形成されたシリコンウェハーは、ダイシング加工により半導体チップ単体に切り出される。

半導体ウェハーの外周部には、結晶方位を示すために、オリエンテーション用のノッチと言われるＶ字形状の切欠き部、またはオリエンテーション用のフラットと言われる直線部が研削加工される。半導体ウェハーに回路パターンを形成する工程においては、ノッチまたはフラットによりウェハーの向きが合わせられる。

半導体ウェハーの外周部に加工されたオリエンテーション用のノッチやフラットは、研磨装置により研磨加工される。研磨加工するときには半導体ウェハーはチャックにより保持され、特許文献１には半導体ウェハーを保持するためのチャックが記載されている。チャックは往復動台に装着され、ス往復動台はベース部材に往復動自在に配置され、半導体ウェハーの外周部を研磨加工する円板形状の研磨パッドは支持台に回転自在に取り付けられている。チャックに保持された半導体ウェハーは往復動台により研磨パッドに向けて押し付けられる。

特開２００６－１１４６４３号公報

研磨パッドから半導体ウェハーの外周部に研磨に必要な荷重を与えるために、往復動台には空気圧シリンダからなる押付シリンダが取り付けられている。研磨加工時に研磨パッドから半導体ウェハーに加えられる押付力を測定するために、押付シリンダのロッドと往復動台との間にロードセルを装着することが試みられている。

チャックが設けられた往復動台はベース部材に移動自在に装着されており、往復動台にはベース部材に対して摺動抵抗が加えられる。さらに、チャックには複数の配線や配管が接続されており、配線や配管の抵抗がスライドテーブルに加えられる。これらの抵抗が経時変化や経年変化すると、研磨パッドから半導体ウェハーに加えられる実際の研磨荷重が不安定になることが考えられる。

上述のように、研磨パッドから半導体ウェハーに加えられる押付力を検出するために、押付シリンダにロードセルを設けると、ロードセルは押出シリンダによる往復動台への押付荷重が指令値通りに出力されているか否かを監視することになる。このため、往復動台に加えられる摺動抵抗が経時変化や経年変化すると、研磨パッドから半導体ウェハーに加えられる実荷重そのものをロードセルにより正確に監視することができなくなる。押付力の設定値に対する実荷重の誤差が発生すると、半導体ウェハーの外周部のノッチやオリエンテーションフラットの研磨加工の精度が低下することになる。

本発明の目的は、半導体ウェハーの外周部の研磨加工精度を長期間に渡って高精度に維持することができるようにすることにある。

半導体ウェハーの研磨装置は、半導体ウェハーを保持するチャックが設けられるコラムと、ベース部材に往復動自在に装着され、前記コラムが取り付けられる往復動台と、前記往復動台の往復動方向に対して直角方向の回転中心軸を有し前記半導体ウェハーの外周部を研磨する研磨パッドを、回転自在に支持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドが取り付けられるスライドプレートを、前記往復動台の移動方向と同一の方向に移動自在に支持する支持テーブルと、前記ベース部材に装着され、前記往復動台を介して前記半導体ウェハーに前記研磨ヘッドに向かう押付力を与える押付力付与部材と、前記支持テーブルと前記スライドプレートとの間に装着され、前記押付力付与部材により前記研磨パッドと前記半導体ウェハーに加えられる実荷重を測定する実荷重測定器と、を有する。

研磨パッドから半導体ウェハーの外周部に加えられる押付力である実荷重を高精度に設定することができるので、半導体ウェハーの外周部の研磨加工精度を長期間に渡って維持することができる。

半導体ウェハーの研磨装置を示す斜視図である。図１の正面図である。図２の右側面図である。オリエンテーション用のノッチが加工された半導体ウェハーを示す平面図である。オリエンテーション用のフラットが加工された半導体ウェハーを示す平面図である。図１に示されたチャック駆動ユニットの拡大斜視図である。図５の正面図である。図１におけるパッド駆動ユニットを示す拡大正面図である。図７の背面側を示す斜視図である。図７の上側部分を示す斜視図である。押付シリンダに圧縮空気を供給するための空気圧回路である。研磨装置の制御回路を示すブロック図である。本発明の研磨パッドの押付力の測定原理を示す概略図である。比較例としての研磨パッドの押付力の測定原理を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１～図３に示す半導体ウェハーの研磨装置１０は、半導体ウェハーＷの外周部に予め加工されたオリエンテーション用のノッチを研磨加工する状態を示している。この研磨装置１０はノッチのみならず、オリエンテーション用のフラットも研磨加工することができる。図４ａは外周部にオリエンテーション用のノッチＶが加工されたワークつまり半導体ウェハーＷを示し、図４ｂはフラットＦが加工された半導体ウェハーＷを示す。

研磨装置１０は、図１～図３に示されるように、ワークである半導体ウェハーＷを保持するチャックを駆動するチャック駆動ユニット１１と、ワークＷの外周部に予め加工されたノッチＶまたはフラットＦを研磨加工する研磨パッドを駆動するパッド駆動ユニット１２とを備えている。

（チャック駆動ユニット）
チャック駆動ユニット１１は、図５および図６に示されるように、水平方向に設置されたベース部材１３に、直線方向に往復動自在に装着される往復動台１４を備えている。往復動台１４にはガイドブロック１５が取り付けられ、ガイドブロック１５はベース部材１３に固定されるガイドレール１６に沿って移動自在に装着されており、往復動台１４はガイドレール１６に案内されて移動する。往復動台１４の移動方向は図１および図６に示すＸ軸方向であり、チャック駆動ユニット１１の図６に示された面を正面とすると、往復動台１４の移動方向は左右方向となる。なお、図１および図５には、ベース部材１３は図示省略されている。

往復動台１４にはコラム１７が取り付けられており、コラム１７に回転自在に揺動軸１８が設けられ、揺動軸１８の先端部はコラム１７の正面から突出している。揺動軸１８はＸ軸方向に対して直角方向のＹ軸方向に延びる揺動中心軸Ｏを有し、揺動軸１８には揺動アーム１９が設けられている。揺動アーム１９には、半導体ウェハーＷを保持するチャック２１が設けられている。チャック２１は、揺動軸１８を中心として、図５および図６に示されるように、上下方向に角度θの範囲で揺動自在であり、図示する場合においては、水平位置に対して上下それぞれ７０°の範囲で揺動する。

チャック２１は揺動アーム１９に取り付けられる駆動ケース２２を有し、駆動ケース２２の一方側には保持部材２３が設けられ、他方側には可動式の保持部材２４が設けられている。保持部材２３はそれぞれＸ軸方向に延びる２本の保持棒２５を備え、それぞれの保持棒２５の先端にはワークＷの外周面に接触する２つの爪部２５ａが設けられている。２つの爪部２５ａの間には、図５に示されるように、研磨加工用のスペース２６が形成されている。一方、保持部材２４は保持棒２５に対して直角方向に延びており、両端部にはワークＷの外周面に接触する２つの爪部２４ａが設けられている。２つの爪部２４ａの間隔は、スペース２６よりも広い間隔で離れている。それぞれの爪部２５ａ、２４ａは、フッ素ゴムなどのように適当な弾性を有するとともに耐薬品性を有する材料により形成されている。

駆動ケース２２の内部には図示しないエアシリンダが組み込まれており、保持部材２４はエアシリンダのロッド２７に取り付けられている。保持部材２４の爪部２４ａはエアシリンダにより保持部材２３の爪部２５ａに対して接近する方向と離反する方向とに往復動自在であり、爪部２５ａ、２４ａがワークＷの外周に接触することにより、ワークＷはチャック２１に支持される。４つの爪部２５ａ、２４ａによりワークＷを支持する支持面が形成され、支持面は揺動中心軸Ｏを中心に角度θの範囲で揺動する。支持面の揺動中心部つまりワークＷの揺動中心部は、２つの爪部２５ａの間のスペース２６における揺動中心軸Ｏの位置である。

駆動ケース２２には内部のエアシリンダに圧縮空気を給排するためのホース等からなる配管２８が図３に示されるように取り付けられている。駆動ケース２２にはさらにエアシリンダの駆動を制御するための制御信号を送る信号ケーブル等からなる配線２９が取り付けられている。配管２８と配線２９は外部の制御機器に接続されており、制御機器とコラム１７との間には、図示しない配線と配管が設けられている。

コラム１７の下面には駆動ボックス３１が固定されており、駆動ボックス３１はベース部材１３に形成された貫通孔３２からベース部材１３の下方に突出している。駆動ボックス３１の正面にはワーク揺動用の電動モータ３３が取り付けられており、この電動モータ３３の主軸に設けられたプーリ３４が駆動ボックス３１内に設けられ、揺動軸１８に設けられたプーリ３５がコラム１７内に設けられ、両方のプーリ３４、３５の間にはベルト３６が掛け渡されている。電動モータ３３の主軸の回転はベルト３６を介してチャック２１に伝達され、ワークＷは揺動中心部を中心に電動モータ３３により駆動される。

（コラムの駆動）
ベース部材１３の下面には、図６に示されるように、ガイドレール３７がＸ軸方向に延びて取り付けられており、ガイドレール３７には位置決め用の電動モータ３８が取り付けられている。ガイドレール３７に装着されたスライドブロック３９は、電動モータ３８の主軸により回転駆動されるボールねじにねじ結合され、電動モータ３８によりスライドブロック３９はＸ軸方向に往復動される。

空気圧シリンダからなる押付シリンダ４１がブラケット４２を介してスライドブロック３９に取り付けられ、押付シリンダ４１のピストンロッド４３は、駆動ボックス３１に固定された取付台６７を貫通して連結ブロック４４に押し付けられている。これにより、押付シリンダ４１のピストンロッド４３を突出させる方向に駆動すると、コラム１７は図２において左方向に駆動される。ピストンロッド４３には、取付台６７の内面に接触するナットなどからなる当接部材４３ａが設けられており、ピストンロッド４３が後退移動するときには、当接部材４３ａが取付台６７に接触してコラム１７は図２において右方向に駆動される。このように、チャック２１は、電動モータ３８によって、図２および図６に示される加工位置とこの位置よりも図６において右方向のワーク搭載位置との間を往復動する。

（パッド駆動ユニット）
パッド駆動ユニット１２は図７に示されるように支持台４５を備えている。支持台４５には、図７～図９に示されるように、２本のガイドレール４６がＹ軸方向に延びて取り付けられており、それぞれのガイドレール４６に装着されるスライドブロック４７には支持テーブル４８が取り付けられている。支持台４５には架台４９が取り付けられ、架台４９にはオシレーション用の電動モータ５１が取り付けられ、電動モータ５１の主軸に取り付けられた送りねじ５２は、支持テーブル４８に固定されたナット組立体５３のナットにねじ結合されている。したがって、電動モータ５１により支持テーブル４８はＹ軸方向に移動する。なお、図１、図８および図９においては、支持台４５は図示省略されている。

スライドプレート５４が支持テーブル４８に往復動台１４と同一の方向であるＸ軸方向に移動自在に装着されており、スライドプレート５４の下面には、研磨ヘッド５５が上下方向つまりＺ軸方向に取り付けられている。研磨ヘッド５５は中空の柱形状のケース部材により形成されており、支持テーブル４８に形成された貫通孔５６と、支持台４５に形成された貫通孔５７とを貫通して支持台４５の下方に突出している。スライドプレート５４の上面に垂直に固定された支持板５８の正面側には、駆動側のプーリ６１が回転自在に装着されている。研磨ヘッド５５の下端部には研磨シャフト６２が回転自在に装着され、研磨シャフト６２に取り付けられる従動側のプーリ６３が研磨ヘッド５５内に配置され、研磨ヘッド５５の背面側に突出している。両方のプーリ６１、６３の間にはベルト６４が掛け渡されている。図８および図９に示されるように、支持板５８の背面側には研磨加工用の電動モータ６５が装着され、駆動側のプーリ６１は電動モータ６５の主軸に取り付けられている。電動モータ６５に電力供給を行う給電線は、外部に固定された制御機器に接続されている。

（研磨パッド）
円板形状の２つの研磨パッド６６が研磨シャフト６２に装着されており、研磨パッド６６は電動モータ６５によりベルト６４を介して回転駆動される。研磨パッド６６の回転中心軸ＰはＹ軸方向であり、往復動台１４の往復動方向であるＸ軸方向に対して直角方向であり、回転中心軸Ｐは支持テーブル４８と平行な方向である。回転中心軸Ｐを中心に回転する研磨パッド６６の外周部の研磨面は、ワークＷの外周部を横切る方向に回転移動し、ワークＷの外周部を研磨加工する。研磨ヘッド５５には複数の研磨パッド６６が設けられているので、ノッチＶの研磨加工はいずれかの研磨パッド６６で行うことができる。１つの研磨パッド６６が摩耗したら、他の１つの研磨パッド６６により新たなワークＷのノッチＶを加工することができる。これにより、研磨パッド６６を新たな研磨パッド６６に交換するまでの時間を延ばすことができる。

（研磨パッドの押付力）
研磨パッド６６により半導体ウェハーＷの外周部を研磨加工するときには、押付シリンダ４１により連結ブロック４４、駆動ボックス３１、コラム１７およびチャック２１を介してワークＷには研磨パッド６６に向けて押付力が加えられる。半導体ウェハーＷから研磨パッド６６に押付力が加えられると、反力として研磨パッド６６から半導体ウェハーＷの外周部に押付力が加えられる。このように、押付シリンダ４１は、半導体ウェハーＷに研磨パッド６６に向かう押付力を加える押付力付与部材を構成している。押付力付与部材としては、押付シリンダ４１に限られることなく、送りねじを駆動する電動モータや圧縮コイルばね等により連結ブロック４４を介して押付力を付与するようにしてもよい。

図６に示されるように、駆動ボックス３１に固定された取付台６７には、押付シリンダ４１の押し込みストロークを検出するための押し込み量測定器６８が設けられている。電動モータ３８によりスライドブロック３９が図２において左方向に駆動されるときには、上述のように、押付シリンダ４１により取付台６７を介して駆動ボックス３１は左方向に駆動される。

図１０は押付シリンダ４１に圧縮空気を供給するための空気圧回路であり、コンプレッサ等からなる空気圧供給源７１と押付シリンダ４１とを接続する配管７２には、空気圧供給源７１から吐出される圧縮空気の圧力を調整する圧力調整弁７３と、押付シリンダ４１に対して圧縮空気を供給する状態と供給を遮断する状態とに切り換えるための開閉弁７４とが設けられている。このように、圧力調整弁７３により設定されて、押付シリンダ４１の加圧室に供給される圧力の圧縮空気により半導体ウェハーＷの外周面に加えられる押付力が設定される。

（押付力の実荷重の測定）
図７～図９に示されるように、支持テーブル４８にはブラケット７５が固定されており、ロードセル７６が実荷重測定器としてブラケット７５に取り付けられている。一方、スライドプレート５４に取り付けられたブラケット７７には加圧ロッド７８が装着されており、研磨パッド６６に押付力が加えられると、その押付力は加圧ロッド７８を介してロードセル７６に伝達され、ロードセル７６により押付力が検出される。ロードセル７６は、上述のように、ブラケット７５により支持テーブル４８に取り付けられ、加圧ロッド７８がブラケット７７によりスライドプレート５４に取り付けられているが、ロードセル７６は支持テーブル４８とスライドプレート５４との間に配置されていれば、ロードセル７６をスライドプレート５４に取り付け、加圧ロッド７８を支持テーブル４８に取り付けるようにしてもよい。

コラム１７の側面には、ワークと研磨パッド６６とにスラリー状の研磨液を塗布するための供給管７９ａ、７９ｂが取り付けられており、供給管７９ａは半導体ウェハーＷの上側から研磨液を塗布し、供給管７９ｂは下側から研磨液を塗布する。両方の供給管７９ａ、７９ｂの塗布口ノズルは、スペース２６を向いており、相互に対向している。それぞれの供給管７９ａ、７９ｂは、図示しない配管により、外部の研磨液供給部に接続されている。

図１１は研磨装置１０の制御回路を示すブロック図であり、制御部８１は制御プログラム、演算式、マップデータや一時的にデータを格納されるメモリと、制御信号を演算するマイクロプロセッサを有しており、上述した電動モータ３３、３８、５１，６５に対して制御信号を送る。操作盤８２が制御部８１に接続され研磨装置１０の研磨作業の開始を指令する操作スイッチなどが操作盤８２に設けられている。開閉弁７４には制御部８１から制御信号が送られ、開閉弁７４がオンされると、押付シリンダ４１に圧縮空気が供給される。押付シリンダ４１により研磨パッド６６に加えられる押付力はロードセル７６により測定され、測定信号は制御部８１に送られる。

（ノッチの研磨手順）
予め外周部にノッチＶが加工された半導体ウェハーＷは、チャック２１に搭載されて保持される。そのときのワーク搭載位置は、図２に示される位置よりも右方向であり、ノッチＶが２つの保持棒２５の間のスペース２６の中心部となるように、半導体ウェハーＷは位置決めされてチャック２１に搭載される。一方、電動モータ５１により支持テーブル４８が駆動されて、２つの研磨パッド６６の一方がスペース２６の位置に位置決めされる。この状態のもとで、電動モータ３８が駆動されて、コラム１７は図２および図６に示される研磨位置にまで搬送され、ノッチＶは揺動中心軸Ｏの位置に位置決めされるとともに、スペース２６の位置に位置決めされる。

電動モータ３８が駆動されると、コラム１７は研磨ヘッド５５に向けて駆動される。研磨パッド６６がノッチＶに入り込む位置までコラム１７が駆動されたら、電動モータ３８は停止される。次いで、開閉弁７４がオンされて、押付シリンダ４１によりコラム１７、チャック２１を介して押付力が研磨パッド６６に加えられる。開閉弁７４がオンし続ける時間は、制御部８１に設けられたタイマーにより設定される。押付力はロードセル７６により検出され、所定の押付力が加えられているか否かが確認される。

この状態のもとで、電動モータ６５が駆動されて研磨パッド６６が回転駆動され、ノッチＶが研磨加工される。この研磨加工時には電動モータ３３が駆動されて、揺動アーム１９により半導体ウェハーＷはノッチＶの部分を中心に、図６に示される水平位置の状態から矢印で示すように上下方向に角度θの範囲において揺動される。さらに、電動モータ５１が駆動されて、研磨パッド６６は僅かにＹ軸方向に往復動されてオシレーション駆動される。

（押付力の測定原理の比較）
図１２ａは本発明の研磨パッドの押付力の測定原理を示す概略図であり、図１２ｂは比較例としての研磨パッドの押付力の測定原理を示す概略図である。

図１２ａおよび図１２ｂに示されるように、ベース部材１３に往復動自在に装着された往復動台１４はベース部材１３から摺動抵抗Ｒ１を受けるとともに、コラム１７と外部の固定部分との間に装着された配線・配管や、供給管７９ａ、７９ｂに接続された配管等からコラム１７は配線配管抵抗Ｒ２を受ける。押付シリンダ４１からはコラム１７やチャック２１等を含めて往復動台１４を摺動するための押付力が往復動台１４に加えられる。摺動抵抗Ｒ１と配線配管抵抗Ｒ２は、経時・経年変化が避けられない。

図１２ｂに示す比較例のように、押付シリンダ４１と往復動台１４との間にロードセル７６を装着して、押付シリンダ４１により往復動台１４に加えられる押付荷重により半導体ウェハーＷに加えられる押付力を測定すると、測定値には、摺動抵抗Ｒ１と配線配管抵抗Ｒ２とを含めた押付力を測定することになる。このため、ロードセル７６は押付シリンダ４１の押付荷重が指令値通り出力されているかを監視することしかできず、ロードセル７６の測定値は、経時・経年変化の影響を受けるので、半導体ウェハーＷに加えられる実際の押付荷重ではない。

これに対して、図１２ａに示す本発明のように、研磨ヘッド５５と支持テーブル４８との間にロードセル７６を配置すると、摺動抵抗Ｒ１および配線配管抵抗Ｒ２が変化したとしても、ロードセル７６は実際に半導体ウェハーＷに研磨パッド６６から加えられる荷重を検出することができる。これにより、押付荷重の検出精度が高められ、半導体ウェハーＷの外周面の研磨品質を長期間に渡って向上させることができる。スライドテーブル５４を支持テーブル４８の上で長い距離移動させると、スライドテーブル５４は支持テーブル４８に対する摺動抵抗や電動モータ６５に接続された給電ケーブルの配管抵抗を受けるが、ロードセル７６が荷重を検出するときには、スライドプレート５４は押付荷重をロードセル７６に伝達するだけ移動、つまり例えば１ｍｍ以下のミクロン単位の距離で移動するのみであり、ロードセル７６の荷重測定値は、スライドテーブル５４の摺動抵抗や給電ケーブルの配管抵抗を受けることがない。

さらに、ロードセル７６により検出された押付荷重に基づいて、押付シリンダ４１による半導体ウェハーＷに対する押付荷重を変化させるように、押付シリンダ４１に供給される圧縮空気の圧力をフィードバック制御することができる。この圧力は、図１０に示した圧力調整弁７３を制御することにより、自動的に制御することができるので、ロードセル７６が設定された押付力を検出するように、押付力シリンダ４１に供給される圧縮空気の圧力を制御することにより、研磨パッド６６の押付力を常に設定値に維持することができる。

（オリエンテーションフラットの研磨）
研磨装置１０は、図４ｂに示すように、半導体ウェハーＷのフラットＦの研磨加工も行うことができる。そのときには、ディスク上の研磨パッド６６に代えて、円筒形状の研磨パッドが研磨ヘッド５５に装着される。さらに、図５に示される保持棒２５はフラット研磨用に交換される。フラット研磨用の保持棒２５は、スペース２６の寸法がノッチ研磨用と相違している。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１０研磨装置
１１チャック駆動ユニット
１２パッド駆動ユニット
１３ベース部材
１４往復動台
１７コラム
１９揺動アーム
２１チャック
２６スペース
３１駆動ボックス
４１押付シリンダ（押付力付与部材）
４５支持台
４８支持テーブル
５４スライドプレート
５５研磨ヘッド
６６研磨パッド
６８押し込み量測定器、
７６ロードセル（実荷重測定器）

本発明の半導体ウェハーの研磨装置は、半導体ウェハーを保持するチャックが設けられるコラムと、ベース部材に往復動自在に装着され、前記コラムが取り付けられる往復動台と、前記往復動台の往復動方向に対して直角方向の回転中心軸を有し前記半導体ウェハーの外周部を研磨する研磨パッドを、回転自在に支持する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドが取り付けられるスライドプレートを、前記往復動台の移動方向と同一の方向に移動自在に支持する支持テーブルと、前記ベース部材に装着され、前記往復動台を介して前記半導体ウェハーに前記研磨ヘッドに向かう押付力を与える押付力付与部材と、前記支持テーブルと前記スライドプレートの一方に取り付けられ、前記押付力付与部材により前記研磨パッドと前記半導体ウェハーに加えられる実荷重を測定する実荷重測定器と、を有する。

（押付力の実荷重の測定）
図７～図９に示されるように、支持テーブル４８にはブラケット７５が固定されており、ロードセル７６が実荷重測定器としてブラケット７５に取り付けられている。一方、スライドプレート５４に取り付けられたブラケット７７には加圧ロッド７８が装着されており、研磨パッド６６に押付力が加えられると、その押付力は加圧ロッド７８を介してロードセル７６に伝達され、ロードセル７６により押付力が検出される。ロードセル７６は、上述のように、ブラケット７５により支持テーブル４８に取り付けられ、加圧ロッド７８がブラケット７７によりスライドプレート５４に取り付けられているが、ロードセル７６は支持テーブル４８とスライドプレート５４との間に配置されていれば、ロードセル７６をスライドプレート５４に取り付け、加圧ロッド７８を支持テーブル４８に取り付けるようにしてもよい。言い換えれば、ロードセル７６は、支持テーブル４８とスライドプレート５４の一方に取り付けられる。

これに対して、図１２ａに示す本発明のように、研磨ヘッド５５と支持テーブル４８との間にロードセル７６を配置すると、摺動抵抗Ｒ１および配線配管抵抗Ｒ２が変化したとしても、ロードセル７６は実際に半導体ウェハーＷに研磨パッド６６から加えられる荷重を検出することができる。これにより、押付荷重の検出精度が高められ、半導体ウェハーＷの外周面の研磨品質を長期間に渡って向上させることができる。スライドプレート５４を支持テーブル４８の上で長い距離移動させると、スライドプレート５４は支持テーブル４８に対する摺動抵抗や電動モータ６５に接続された給電ケーブルの配管抵抗を受けるが、ロードセル７６が荷重を検出するときには、スライドプレート５４は押付荷重をロードセル７６に伝達するだけ移動、つまり例えば１ｍｍ以下のミクロン単位の距離で移動するのみであり、ロードセル７６の荷重測定値は、スライドプレート５４の摺動抵抗や給電ケーブルの配管抵抗を受けることがない。

さらに、ロードセル７６により検出された押付荷重に基づいて、押付シリンダ４１による半導体ウェハーＷに対する押付荷重を変化させるように、押付シリンダ４１に供給される圧縮空気の圧力をフィードバック制御することができる。この圧力は、図１０に示した圧力調整弁７３を制御することにより、自動的に制御することができるので、ロードセル７６が設定された押付力を検出するように、押付シリンダ４１に供給される圧縮空気の圧力を制御することにより、研磨パッド６６の押付力を常に設定値に維持することができる。

Claims

半導体ウェハーを保持するチャックが設けられるコラムと、
ベース部材に往復動自在に装着され、前記コラムが取り付けられる往復動台と、
前記往復動台の往復動方向に対して直角方向の回転中心軸を有し前記半導体ウェハーの外周部を研磨する研磨パッドを、回転自在に支持する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドが取り付けられるスライドプレートを、前記往復動台の移動方向と同一の方向に移動自在に支持する支持テーブルと、
前記ベース部材に装着され、前記往復動台を介して前記半導体ウェハーに前記研磨ヘッドに向かう押付力を与える押付力付与部材と、
前記支持テーブルと前記スライドプレートとの間に装着され、前記押付力付与部材により前記研磨パッドと前記半導体ウェハーに加えられる実荷重を測定する実荷重測定器と、
を有する半導体ウェハーの研磨装置。
請求項１記載の半導体ウェハーの研磨装置において、
前記コラムは前記半導体ウェハーの外周部を揺動中心とする揺動アームを備え、前記チャックを前記揺動アームに設け、
揺動アームにより前記半導体ウェハーを研磨加工する外周部を中心に揺動させる、半導体ウェハーの研磨装置。
請求項１または２記載の半導体ウェハーの研磨装置において、
前記支持テーブルを前記回転中心軸に平行な方向に移動自在に支持する支持台と、
前記支持台に設けられ、前記支持テーブルにねじ結合された送りねじを駆動する送りモータと、を有し、
前記研磨ヘッドは、同一の回転中心軸の複数の研磨パッドを有し、
前記送りモータにより前記半導体ウェハーの研磨位置に、複数の研磨パッドのうちいずれかを位置決めする、半導体ウェハーの研磨装置。
請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体ウェハーの研磨装置において、
位置決め用の電動モータにより駆動されるブラケットに前記押付力付与部材を装着し、前記位置決め用の電動モータは、前記押付力付与部材を介して前記チャックを加工位置とワーク搭載位置との間で往復動する、半導体ウェハーの研磨装置。