JP2513426B2 - ウェ―ハ研磨装置 - Google Patents
ウェ―ハ研磨装置Info
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- JP2513426B2 JP2513426B2 JP23289093A JP23289093A JP2513426B2 JP 2513426 B2 JP2513426 B2 JP 2513426B2 JP 23289093 A JP23289093 A JP 23289093A JP 23289093 A JP23289093 A JP 23289093A JP 2513426 B2 JP2513426 B2 JP 2513426B2
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- Japan
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- polishing
- wafer
- head
- polishing head
- chuck
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
- B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
- B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
- B24B37/105—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、研磨装置に関し、特
に、半導体集積回路装置の製造工程において行われる、
ウェーハを研磨するためのウェーハ研磨装置に関する。
に、半導体集積回路装置の製造工程において行われる、
ウェーハを研磨するためのウェーハ研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５はこの種の従来のウェーハ研磨装置
の正面図である。
の正面図である。
【０００３】図５に示すように、このウェーハ研磨装置
は、主に、ウェーハ１Ｘをその研磨面が下方へ向く状態
で保持し、第１の駆動手段（不図示）により矢印Ｂで示
す方向に回転されかつ往復移動手段（不図示）により矢
印Ｃで示すように往復移動されるウェーハチャック２Ｘ
と、ウェーハ１Ｘよりも大径の研磨パッドとしての研磨
クロス４Ｘが貼り付けられ、第２の駆動手段（不図示）
によりウェーハチャック２Ｘの回転方向と同方向（矢印
Ａ方向）に回転される定盤７Ｘと、研磨クロス４Ｘ上に
研磨液としてのスラリー６Ｘを供給するためのノズル５
Ｘと、ウェーハチャック２Ｘをウェーハ１Ｘを介して研
磨クロス４Ｘに押し付けるための加圧手段（不図示）
と、を備えている。
は、主に、ウェーハ１Ｘをその研磨面が下方へ向く状態
で保持し、第１の駆動手段（不図示）により矢印Ｂで示
す方向に回転されかつ往復移動手段（不図示）により矢
印Ｃで示すように往復移動されるウェーハチャック２Ｘ
と、ウェーハ１Ｘよりも大径の研磨パッドとしての研磨
クロス４Ｘが貼り付けられ、第２の駆動手段（不図示）
によりウェーハチャック２Ｘの回転方向と同方向（矢印
Ａ方向）に回転される定盤７Ｘと、研磨クロス４Ｘ上に
研磨液としてのスラリー６Ｘを供給するためのノズル５
Ｘと、ウェーハチャック２Ｘをウェーハ１Ｘを介して研
磨クロス４Ｘに押し付けるための加圧手段（不図示）
と、を備えている。
【０００４】ウェーハ１Ｘのウェーハチャック２Ｘへの
保持方法は、真空引きによる吸着や、ワックス、溶液あ
るいは水による接着等があり、ウェーハ１Ｘのずれを防
ぐためウェーハ外周に衝立を付けることがある。研磨ク
ロス４Ｘの半径はウェーハ１Ｘの直径の約２倍であり、
定盤７Ｘの大きさはウェーハ１Ｘの大きさの約５倍あ
り、また、スラリー６Ｘは、シリコン酸化膜微粉末をＫ
ＯＨ水溶液に混合した懸濁液である。
保持方法は、真空引きによる吸着や、ワックス、溶液あ
るいは水による接着等があり、ウェーハ１Ｘのずれを防
ぐためウェーハ外周に衝立を付けることがある。研磨ク
ロス４Ｘの半径はウェーハ１Ｘの直径の約２倍であり、
定盤７Ｘの大きさはウェーハ１Ｘの大きさの約５倍あ
り、また、スラリー６Ｘは、シリコン酸化膜微粉末をＫ
ＯＨ水溶液に混合した懸濁液である。
【０００５】上述した研磨装置を用いて、ウェーハを研
磨するには、先ず、ウェーハチャック２Ｘに、研磨する
面を下にしてウェーハ１Ｘを固定し、ウェーハチャック
２Ｘを定盤７Ｘに押し付ける。そして、ノズル５Ｘより
研磨クロス４Ｘ上にスラリー６Ｘを供給しながら、ウェ
ーハチャック２Ｘと定盤７Ｘをそれぞれ矢印Ｂ，Ａ方向
に、すなわちともに同方向にそれぞれ回転運動させつ
つ、ウェーハチャック２Ｘを復運動させて研磨を行う。
この時、前記加圧手段（不図示）により約５００ｇ重／
ｃｍ2の圧力でウェーハチャック２Ｘによりウェーハ１
Ｘを加圧し、スラリー６Ｘの供給量を約５０ｍｌ／分、
定盤７Ｘの回転数を約４０ｒｐｍ、ウェーハチャック２
Ｘの回転数を約４０ｒｐｍ、ウェーハチャック２Ｘの往
復運動を約１０〜２０往復／分に設定し、ウェーハ１Ｘ
の表面に付いているプラズマＣＶＤシリコン酸化膜を約
１００ｎｍ／分の割合で研磨する。また、ウェーハチャ
ック２Ｘの往復運動幅はウェーハ１Ｘの半径程度となっ
ている。なお、研磨枚数を向上させるために、ウェーハ
チャックが複数備えられた研磨装置もある。
磨するには、先ず、ウェーハチャック２Ｘに、研磨する
面を下にしてウェーハ１Ｘを固定し、ウェーハチャック
２Ｘを定盤７Ｘに押し付ける。そして、ノズル５Ｘより
研磨クロス４Ｘ上にスラリー６Ｘを供給しながら、ウェ
ーハチャック２Ｘと定盤７Ｘをそれぞれ矢印Ｂ，Ａ方向
に、すなわちともに同方向にそれぞれ回転運動させつ
つ、ウェーハチャック２Ｘを復運動させて研磨を行う。
この時、前記加圧手段（不図示）により約５００ｇ重／
ｃｍ2の圧力でウェーハチャック２Ｘによりウェーハ１
Ｘを加圧し、スラリー６Ｘの供給量を約５０ｍｌ／分、
定盤７Ｘの回転数を約４０ｒｐｍ、ウェーハチャック２
Ｘの回転数を約４０ｒｐｍ、ウェーハチャック２Ｘの往
復運動を約１０〜２０往復／分に設定し、ウェーハ１Ｘ
の表面に付いているプラズマＣＶＤシリコン酸化膜を約
１００ｎｍ／分の割合で研磨する。また、ウェーハチャ
ック２Ｘの往復運動幅はウェーハ１Ｘの半径程度となっ
ている。なお、研磨枚数を向上させるために、ウェーハ
チャックが複数備えられた研磨装置もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体集積回路
装置の製造工程において、従来より行われているウェー
ハのシリコン鏡面研磨だけではなく、ウェーハ表面での
デバイス形成工程において、層間絶縁膜および導電膜の
表面の凹凸の平坦化の試みが盛んに行われている。
装置の製造工程において、従来より行われているウェー
ハのシリコン鏡面研磨だけではなく、ウェーハ表面での
デバイス形成工程において、層間絶縁膜および導電膜の
表面の凹凸の平坦化の試みが盛んに行われている。
【０００７】このとき、従来の研磨装置を用いると、以
下の問題点が生じる。第１に研磨性能の最適化が困難で
あること、第２に製品別に最適な研磨条件をあてがうこ
とが困難であること、第３に研磨装置の形態が現状の半
導体製造現場に馴染みにくく、研磨装置の導入に支障が
あることが挙げられる。
下の問題点が生じる。第１に研磨性能の最適化が困難で
あること、第２に製品別に最適な研磨条件をあてがうこ
とが困難であること、第３に研磨装置の形態が現状の半
導体製造現場に馴染みにくく、研磨装置の導入に支障が
あることが挙げられる。
【０００８】先ず、第１の問題点を説明する。デバイス
形成工程で発生する凹凸は、配線等のパターニングによ
るもので、凹凸の間隔はサブミクロンからミリメートル
の範囲であり、凹凸の高さは１ミクロン程度である。一
方、デバイス形成前の状態で、既にウェーハの膜厚の不
均一性のためにウェーハ表面にうねりが生じたり、デバ
イス形成工程の加熱処理や成膜により生じた応力による
ウェーハの反り等によってもセンチメートル程度の間
隔、サブミクロン以上の高さの凹凸が同時に存在してい
る。要求される研磨性能は前者の凹凸のみ研磨し、後者
の凹凸には影響を与えないことである。ところが、従来
の研磨装置では、研磨パッドの厚さや、弾力性などを最
適化して対処しているが、研磨パッドの材質の微妙な調
整や均一性の確保が非常に困難であり、前記要求される
研磨性能が得られない。
形成工程で発生する凹凸は、配線等のパターニングによ
るもので、凹凸の間隔はサブミクロンからミリメートル
の範囲であり、凹凸の高さは１ミクロン程度である。一
方、デバイス形成前の状態で、既にウェーハの膜厚の不
均一性のためにウェーハ表面にうねりが生じたり、デバ
イス形成工程の加熱処理や成膜により生じた応力による
ウェーハの反り等によってもセンチメートル程度の間
隔、サブミクロン以上の高さの凹凸が同時に存在してい
る。要求される研磨性能は前者の凹凸のみ研磨し、後者
の凹凸には影響を与えないことである。ところが、従来
の研磨装置では、研磨パッドの厚さや、弾力性などを最
適化して対処しているが、研磨パッドの材質の微妙な調
整や均一性の確保が非常に困難であり、前記要求される
研磨性能が得られない。
【０００９】第２の問題点については、現在半導体集積
回路装置の品種のなかで大きな割合を占めつつある特定
用途向け集積回路装置（ＡＳＩＣ）の生産対応が困難と
いうことである。この理由は、研磨の特性として低密度
の凸部に比較して高密度の凸部は研磨され難い性質があ
る。一方、製品の種類に応じて配線類のパターンが異な
っており、これがそのままウェーハ表面の凹凸の密度の
違いとなっている。この結果、製品の種類によって研磨
特性が異なってしまうことになり、少量多品種生産の典
型であるＡＳＩＣの生産管理を困難にしている。
回路装置の品種のなかで大きな割合を占めつつある特定
用途向け集積回路装置（ＡＳＩＣ）の生産対応が困難と
いうことである。この理由は、研磨の特性として低密度
の凸部に比較して高密度の凸部は研磨され難い性質があ
る。一方、製品の種類に応じて配線類のパターンが異な
っており、これがそのままウェーハ表面の凹凸の密度の
違いとなっている。この結果、製品の種類によって研磨
特性が異なってしまうことになり、少量多品種生産の典
型であるＡＳＩＣの生産管理を困難にしている。
【００１０】第３の問題点については、研磨装置の設置
場所が制限されてしまうことである。すなわち、研磨に
用いるスラリーはシリコン酸化物の微粉末をＫＯＨ水溶
液に混ぜたものであり、研磨装置自体が塵埃やアルカリ
金属の発生源になる。たとえ、研磨装置の定盤付近を密
閉構造にして汚染の拡散を防ぐ工夫をしても、定盤が大
きいため、密閉部の体積が大きくなり、内部を常に清浄
化することは難しい。そして、研磨装置のメンテナンス
等で前記密閉部を開放したときに、製造現場に塵埃やア
ルカリ金属を拡散してしまうことになる。
場所が制限されてしまうことである。すなわち、研磨に
用いるスラリーはシリコン酸化物の微粉末をＫＯＨ水溶
液に混ぜたものであり、研磨装置自体が塵埃やアルカリ
金属の発生源になる。たとえ、研磨装置の定盤付近を密
閉構造にして汚染の拡散を防ぐ工夫をしても、定盤が大
きいため、密閉部の体積が大きくなり、内部を常に清浄
化することは難しい。そして、研磨装置のメンテナンス
等で前記密閉部を開放したときに、製造現場に塵埃やア
ルカリ金属を拡散してしまうことになる。
【００１１】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、デバイス形成工程におけ
る、ウェーハ研磨性能を向上し、研磨条件の変更が容易
で、しかも、半導体製造現場での設置が容易なウェーハ
研磨装置を提供することを目的としている。
鑑みてなされたものであり、デバイス形成工程におけ
る、ウェーハ研磨性能を向上し、研磨条件の変更が容易
で、しかも、半導体製造現場での設置が容易なウェーハ
研磨装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ウェーハをその研磨面が上方へ向く状態で
保持し、第１の駆動手段により回転されるウェーハチャ
ックと、前記ウェーハ上に研磨液を供給するための研磨
液供給手段と、前記ウェーハよりも小径の研磨パッドを
保持し、第２の駆動手段により回転されかつ往復運動手
段により前記ウェーハの前記研磨面に沿って往復運動さ
れる、前記ウェーハよりも小径の研磨ヘッドと、前記研
磨ヘッドを前記研磨パッドを介して前記ウェーハに押し
付けるための加圧手段と、を備えたものである。
の本発明は、ウェーハをその研磨面が上方へ向く状態で
保持し、第１の駆動手段により回転されるウェーハチャ
ックと、前記ウェーハ上に研磨液を供給するための研磨
液供給手段と、前記ウェーハよりも小径の研磨パッドを
保持し、第２の駆動手段により回転されかつ往復運動手
段により前記ウェーハの前記研磨面に沿って往復運動さ
れる、前記ウェーハよりも小径の研磨ヘッドと、前記研
磨ヘッドを前記研磨パッドを介して前記ウェーハに押し
付けるための加圧手段と、を備えたものである。
【００１３】また、前記研磨パッドの直径が前記ウェー
ハのうねりの間隔と等しい。
ハのうねりの間隔と等しい。
【００１４】さらに、前記研磨ヘッドが複数備えられ、
各研磨ヘッドは種類の異なる研磨パッドを保持するもの
である。
各研磨ヘッドは種類の異なる研磨パッドを保持するもの
である。
【００１５】
【作用】上記のとおりに構成された本発明では、研磨パ
ッドが小径であるため、研磨クロスが、１ｃｍ程度とい
う小さな間隔でうねっているウェーハ表面に追従するの
で、ウェーハの厚みの不均一や反りに起因する凹凸はそ
のままに、研磨すべき配線パターン等に起因した凹凸を
効率よく研磨できる。
ッドが小径であるため、研磨クロスが、１ｃｍ程度とい
う小さな間隔でうねっているウェーハ表面に追従するの
で、ウェーハの厚みの不均一や反りに起因する凹凸はそ
のままに、研磨すべき配線パターン等に起因した凹凸を
効率よく研磨できる。
【００１６】また、研磨ヘッドが小さいので、一つのウ
ェーハチャックに対して複数の研磨ヘッドを備え、それ
ぞれの研磨ヘッドに種類の異なる研磨パッドを取り付け
ておくことで、凹凸パターンに応じた所望の研磨ヘッド
を選択して使用する。
ェーハチャックに対して複数の研磨ヘッドを備え、それ
ぞれの研磨ヘッドに種類の異なる研磨パッドを取り付け
ておくことで、凹凸パターンに応じた所望の研磨ヘッド
を選択して使用する。
【００１７】さらに、ウェーハの研磨面が上方を向いて
いるため、ウェーハ上にのみスラリーを供給することで
済み、スラリーが付着するウェーハチャック近辺を密閉
構造にする場合、密閉部の大きさは従来の約１／１００
で済む。
いるため、ウェーハ上にのみスラリーを供給することで
済み、スラリーが付着するウェーハチャック近辺を密閉
構造にする場合、密閉部の大きさは従来の約１／１００
で済む。
【００１８】研磨パッドの直径が前記ウェーハのうねり
の間隔と等しいと、研磨ヘッドがウェーハ表面に良く追
従する。
の間隔と等しいと、研磨ヘッドがウェーハ表面に良く追
従する。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２０】図１は本発明のウェーハ研磨装置の第１実
施例の正面図、図２は図１の上面図である。
施例の正面図、図２は図１の上面図である。
【００２１】図１および図２に示すように、本実施例の
ウェーハ研磨装置は、ウェーハ１をその研磨面（研磨す
べき面）が上方へ向く状態で保持し、後述する第１の駆
動手段により矢印Ａ方向に回転されるウェーハチャック
２と、ウェーハ１上に研磨液としてのスラリー６ａ，６
ｂを供給するための研磨液供給手段としてのノズル５
ａ，５ｂと、ウェーハ１よりも小径の研磨パッドとして
の研磨クロス４を保持し、後述する第２の駆動手段によ
りウェーハチャック２の回転方向と同方向（矢印Ｂ方
向）に回転されかつ後述する往復移動手段により矢印Ｃ
で示すようにウェーハ１の前記研磨面に沿って往復移動
動される研磨ヘッド３と、研磨ヘッド３を研磨クロス４
を介してウェーハ１に押し付けるための加圧手段として
の研磨ヘッド荷重調整用エアーシリンダー１０と、を備
えている。前記研磨ヘッド３はウェーハ１よりも小径と
なっている。
ウェーハ研磨装置は、ウェーハ１をその研磨面（研磨す
べき面）が上方へ向く状態で保持し、後述する第１の駆
動手段により矢印Ａ方向に回転されるウェーハチャック
２と、ウェーハ１上に研磨液としてのスラリー６ａ，６
ｂを供給するための研磨液供給手段としてのノズル５
ａ，５ｂと、ウェーハ１よりも小径の研磨パッドとして
の研磨クロス４を保持し、後述する第２の駆動手段によ
りウェーハチャック２の回転方向と同方向（矢印Ｂ方
向）に回転されかつ後述する往復移動手段により矢印Ｃ
で示すようにウェーハ１の前記研磨面に沿って往復移動
動される研磨ヘッド３と、研磨ヘッド３を研磨クロス４
を介してウェーハ１に押し付けるための加圧手段として
の研磨ヘッド荷重調整用エアーシリンダー１０と、を備
えている。前記研磨ヘッド３はウェーハ１よりも小径と
なっている。
【００２２】ウェーハチャック２は、ウェーハ１の直径
と同程度の直径を有する大きさのもので済み、従来の定
盤と比較して非常に小型化され、このウェーハチャック
２と対向して、直径約１ｃｍの研磨クロス４が貼り付け
てある直径約１ｃｍの研磨ヘッド３が設けられている。
研磨ヘッド３の往復移動幅はウェーハ１のほぼ半径とな
っている。ウェーハ１は例えば、シリコン基板であり、
このシリコン基板には通常１ｃｍ間隔のうねりがあるた
め、研磨ヘッド３および研磨クロス４の直径をそれぞれ
約１ｃｍとした。
と同程度の直径を有する大きさのもので済み、従来の定
盤と比較して非常に小型化され、このウェーハチャック
２と対向して、直径約１ｃｍの研磨クロス４が貼り付け
てある直径約１ｃｍの研磨ヘッド３が設けられている。
研磨ヘッド３の往復移動幅はウェーハ１のほぼ半径とな
っている。ウェーハ１は例えば、シリコン基板であり、
このシリコン基板には通常１ｃｍ間隔のうねりがあるた
め、研磨ヘッド３および研磨クロス４の直径をそれぞれ
約１ｃｍとした。
【００２３】また、ウェーハチャック２は第１の駆動手
段としてのウェーハチャック回転用モータ７により矢印
Ａ方向に回転される。一方、アーム駆動用モータ８の回
転する出力軸８ａの先端には、一端に研磨ヘッド回転用
モータ１１が固定された研磨ヘッド往復運動用アーム９
の他端部が鉛直面内を回転自在に連結されている。第２
の駆動手段としての研磨ヘッド回転用モータ１１の出力
軸１１ａには弾性体ジョイント１２を介して研磨ヘッド
３が連結され、研磨ヘッド３は研磨ヘッド回転用モータ
１１により矢印Ｂ方向に回転される。往復運動手段とし
てのアーム駆動用モータ８により、研磨ヘッド往復運動
用アーム９とともに研磨ヘッド回転用モータ１１を出力
軸８ａを支点とする矢印Ｃで示すように円弧を描く往復
運動をさせることができる。加圧手段としての研磨ヘッ
ド荷重調整用エアーシリンダー１０は、研磨ヘッド往復
運動用アーム９の中途部とアーム駆動用モータ８の回転
する出力軸８ａとの間に介在され、研磨ヘッド往復運動
用アーム９を下方に引き寄せることにより、研磨ヘッド
３をウェーハチャック２へ押し付けることができ、ま
た、研磨ヘッド荷重調整用エアーシリンダー１０のロッ
ドの突出長さを調節することにより、前記押し付け力を
調節できる。
段としてのウェーハチャック回転用モータ７により矢印
Ａ方向に回転される。一方、アーム駆動用モータ８の回
転する出力軸８ａの先端には、一端に研磨ヘッド回転用
モータ１１が固定された研磨ヘッド往復運動用アーム９
の他端部が鉛直面内を回転自在に連結されている。第２
の駆動手段としての研磨ヘッド回転用モータ１１の出力
軸１１ａには弾性体ジョイント１２を介して研磨ヘッド
３が連結され、研磨ヘッド３は研磨ヘッド回転用モータ
１１により矢印Ｂ方向に回転される。往復運動手段とし
てのアーム駆動用モータ８により、研磨ヘッド往復運動
用アーム９とともに研磨ヘッド回転用モータ１１を出力
軸８ａを支点とする矢印Ｃで示すように円弧を描く往復
運動をさせることができる。加圧手段としての研磨ヘッ
ド荷重調整用エアーシリンダー１０は、研磨ヘッド往復
運動用アーム９の中途部とアーム駆動用モータ８の回転
する出力軸８ａとの間に介在され、研磨ヘッド往復運動
用アーム９を下方に引き寄せることにより、研磨ヘッド
３をウェーハチャック２へ押し付けることができ、ま
た、研磨ヘッド荷重調整用エアーシリンダー１０のロッ
ドの突出長さを調節することにより、前記押し付け力を
調節できる。
【００２４】上述したウェーハ研磨装置を使用し、ウェ
ーハチャック２に研磨する面を上にしてウェーハ１を固
定し、このウェーハチャック２を約５０ｒｐｍにて回転
させるとともに、ウェーハ１の上面にスラリー６ａ，６
ｂを約１０ｍｌ／分の割合で供給する。また、研磨ヘッ
ド３を約１０００ｒｐｍにて回転し、約５００ｇ重／ｃ
ｍ2の圧力で研磨クロス４をウェーハ１の研磨面に押し
付けながら、研磨ヘッド３を研磨面上に往復運動させて
ウェーハ１の研磨を行う。研磨ヘッド３の往復運動幅は
ウェーハ１の約半径に等しい。
ーハチャック２に研磨する面を上にしてウェーハ１を固
定し、このウェーハチャック２を約５０ｒｐｍにて回転
させるとともに、ウェーハ１の上面にスラリー６ａ，６
ｂを約１０ｍｌ／分の割合で供給する。また、研磨ヘッ
ド３を約１０００ｒｐｍにて回転し、約５００ｇ重／ｃ
ｍ2の圧力で研磨クロス４をウェーハ１の研磨面に押し
付けながら、研磨ヘッド３を研磨面上に往復運動させて
ウェーハ１の研磨を行う。研磨ヘッド３の往復運動幅は
ウェーハ１の約半径に等しい。
【００２５】ウェーハチャックの回転数は１０〜１００
０ｒｐｍ程度、研磨クロスの回転数は１０〜２０００ｒ
ｐｍ程度、研磨ヘッドの往復回数は１０〜１００往復／
分、加圧手段（不図示）による圧力は約１０〜５００ｇ
重／ｃｍ2程度が好ましい。研磨ヘッドを従来よりも小
型化したため、それに比例しただけ研磨ヘッドの回転数
を上げることが好ましい。
０ｒｐｍ程度、研磨クロスの回転数は１０〜２０００ｒ
ｐｍ程度、研磨ヘッドの往復回数は１０〜１００往復／
分、加圧手段（不図示）による圧力は約１０〜５００ｇ
重／ｃｍ2程度が好ましい。研磨ヘッドを従来よりも小
型化したため、それに比例しただけ研磨ヘッドの回転数
を上げることが好ましい。
【００２６】図３は本発明のウェーハ研磨装置の第２実
施例の正面図、図４は図３の上面図である。
施例の正面図、図４は図３の上面図である。
【００２７】本実施例のウェーハ研磨装置は、研磨ヘッ
ド３０が複数（本実施例では２個）備えられ、それぞれ
の研磨ヘッド３０に種類の異なる研磨クロス４０が取付
けられ、研磨するウェーハの種類に応じて、すなわち凹
凸パターンに応じた所望の研磨ヘッドを選択して使用す
る。これにより、種種の凹凸パターンに応じて最適な研
磨条件を容易に選択できる。もちろん、各研磨ヘッド個
別に回転手段や往復運動手段が設けられている。すなわ
ち、アーム駆動用モータ８０，８００、研磨ヘッド往復
運動用アーム９０，９００、研磨ヘッド回転用モータ１
１０，１１００、研磨ヘッド３０等がそれぞれ２つずつ
備えられ、しかも、研磨ヘッド３０が互いに干渉せず、
かつノズル５０ａ，５０ｂにも干渉しないように構成さ
れている。その他の構成や条件は第１実施例のものと同
一である。本実施例では、２つの研磨ヘッドを備えた研
磨装置を示したが、３つ以上の研磨ヘッドを備えてもよ
い。
ド３０が複数（本実施例では２個）備えられ、それぞれ
の研磨ヘッド３０に種類の異なる研磨クロス４０が取付
けられ、研磨するウェーハの種類に応じて、すなわち凹
凸パターンに応じた所望の研磨ヘッドを選択して使用す
る。これにより、種種の凹凸パターンに応じて最適な研
磨条件を容易に選択できる。もちろん、各研磨ヘッド個
別に回転手段や往復運動手段が設けられている。すなわ
ち、アーム駆動用モータ８０，８００、研磨ヘッド往復
運動用アーム９０，９００、研磨ヘッド回転用モータ１
１０，１１００、研磨ヘッド３０等がそれぞれ２つずつ
備えられ、しかも、研磨ヘッド３０が互いに干渉せず、
かつノズル５０ａ，５０ｂにも干渉しないように構成さ
れている。その他の構成や条件は第１実施例のものと同
一である。本実施例では、２つの研磨ヘッドを備えた研
磨装置を示したが、３つ以上の研磨ヘッドを備えてもよ
い。
【００２８】上記各実施例では、ウェーハの回転方向と
研磨クロスの回転方向を一致させたが、これに限られ
ず、また、研磨ヘッドがアーム駆動用モータの出力軸を
支点として円弧上を往復移動するものを示したが、直線
上を往復移動するものでもよい。
研磨クロスの回転方向を一致させたが、これに限られ
ず、また、研磨ヘッドがアーム駆動用モータの出力軸を
支点として円弧上を往復移動するものを示したが、直線
上を往復移動するものでもよい。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。
れているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００３０】研磨ヘッドが小径であるため、研磨パッド
が、１ｃｍ程度の小さな間隔でうねっているウェーハ表
面に追従するので、ウェーハの厚みの不均一や反りに起
因する凹凸はそのままに、配線パターン等に起因した研
磨すべき凹凸を効率よく研磨で、研磨性能の最適化が達
成される。
が、１ｃｍ程度の小さな間隔でうねっているウェーハ表
面に追従するので、ウェーハの厚みの不均一や反りに起
因する凹凸はそのままに、配線パターン等に起因した研
磨すべき凹凸を効率よく研磨で、研磨性能の最適化が達
成される。
【００３１】また、研磨ヘッドが小さいので、一つのウ
ェーハチャックに対して複数の研磨ヘッドを備え、それ
ぞれの研磨ヘッドに種類の異なる研磨パッドを備えてお
くことで、凹凸パターンに応じた所望の研磨ヘッドを選
択して使用する。これにより、種種の凹凸パターンに応
じて最適な研磨条件を容易に選択できる。また、加圧手
段の小型化ひいては研磨装置が小型化され、研磨装置の
占有面積や重量が大幅に減少する。これにより、多数の
ユニット化が容易で、ウェーハの研磨処理枚数が向上す
る。
ェーハチャックに対して複数の研磨ヘッドを備え、それ
ぞれの研磨ヘッドに種類の異なる研磨パッドを備えてお
くことで、凹凸パターンに応じた所望の研磨ヘッドを選
択して使用する。これにより、種種の凹凸パターンに応
じて最適な研磨条件を容易に選択できる。また、加圧手
段の小型化ひいては研磨装置が小型化され、研磨装置の
占有面積や重量が大幅に減少する。これにより、多数の
ユニット化が容易で、ウェーハの研磨処理枚数が向上す
る。
【００３２】さらに、ウェーハの研磨面が上方を向いて
いるため、ウェーハ上にのみスラリーを供給することで
済み、スラリーの供給量を減少させてランニングコスト
が低減し、また、スラリーが付着するウェーハチャック
近辺を密閉構造にする場合、密閉部の大きさは従来の約
１／１００で済む。これにより、密閉部内を容易に清浄
でき、また、密閉部を開放しても塵埃やアルカリ金属の
発散を小さくでき、スラリーによる発塵やアルカリ金属
による汚染を低減でき、結果的に、研磨装置の導入が容
易となる。
いるため、ウェーハ上にのみスラリーを供給することで
済み、スラリーの供給量を減少させてランニングコスト
が低減し、また、スラリーが付着するウェーハチャック
近辺を密閉構造にする場合、密閉部の大きさは従来の約
１／１００で済む。これにより、密閉部内を容易に清浄
でき、また、密閉部を開放しても塵埃やアルカリ金属の
発散を小さくでき、スラリーによる発塵やアルカリ金属
による汚染を低減でき、結果的に、研磨装置の導入が容
易となる。
【００３３】研磨パッドの直径が前記ウェーハのうねり
の間隔と等しくすることにより、研磨ヘッドがウェーハ
表面に良く追従する。
の間隔と等しくすることにより、研磨ヘッドがウェーハ
表面に良く追従する。
【図１】本発明のウェーハ研磨装置の第１実施例の正面
図である。
図である。
【図２】図１の上面図である。
【図３】本発明のウェーハ研磨装置の第２実施例の正面
図である。
図である。
【図４】図３の上面図である。
【図５】従来のウェーハ研磨装置の正面図である。
１ ウェーハ ２ ウェーハチャック ３ 研磨ヘッド ４ 研磨クロス ５ａ，５ｂ ノズル ６ａ，６ｂ スラリー ７ ウェーハチャック回転用モータ ８ アーム駆動用モータ ８ａ 出力 ９ 研磨ヘッド往復運動用アーム １０ 研磨ヘッド荷重調整用エアーシリンダー １１ 研磨ヘッド回転用モータ １１ａ 出力軸 １２ 弾性体ジョイント ３０ 研磨ヘッド ４０ 研磨クロス ５０ａ，５０ｂ ノズル ６０ａ，６０ｂ スラリー ８０，８００ アーム駆動用モータ ８０ａ，８００ａ 出力軸 ９０，９００ 研磨ヘッド往復運動用モータ １００，１０００ 研磨ヘッド荷重調整用エアーシリ
ンダー １１０，１１００ 研磨ヘッド回転用モータ １１０ａ 出力軸 １２０ 弾性体ジョイント
ンダー １１０，１１００ 研磨ヘッド回転用モータ １１０ａ 出力軸 １２０ 弾性体ジョイント
Claims (3)
- 【請求項１】 ウェーハをその研磨面が上方へ向く状態
で保持し、第１の駆動手段により回転されるウェーハチ
ャックと、 前記ウェーハ上に研磨液を供給するための研磨液供給手
段と、 前記ウェーハよりも小径の研磨パッドを保持し、第２の
駆動手段により回転されかつ往復運動手段により前記ウ
ェーハの前記研磨面に沿って往復運動される、前記ウェ
ーハよりも小径の研磨ヘッドと、 前記研磨ヘッドを前記研磨パッドを介して前記ウェーハ
に押し付けるための加圧手段と、を備えたウェーハ研磨
装置。 - 【請求項２】 前記研磨パッドの直径が前記ウェーハの
うねりの間隔と等しい請求項１に記載のウェーハ研磨装
置。 - 【請求項３】 前記研磨ヘッドが複数備えられ、各研磨
ヘッドは種類の異なる研磨パッドを保持するものである
請求項１または２に記載のウェーハ研磨装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23289093A JP2513426B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ウェ―ハ研磨装置 |
| US08/306,974 US5542874A (en) | 1993-09-20 | 1994-09-16 | Wafer polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23289093A JP2513426B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ウェ―ハ研磨装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0788759A JPH0788759A (ja) | 1995-04-04 |
| JP2513426B2 true JP2513426B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=16946452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23289093A Expired - Lifetime JP2513426B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ウェ―ハ研磨装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5542874A (ja) |
| JP (1) | JP2513426B2 (ja) |
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