JP3007678B2 - ポリッシング装置とそのポリッシング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として、シリコン半導体ウエハののワー
クのポリッシング装置とそのポリッシング方法に関する
ものである。

〔従来の技術とその問題点〕

一般にシリコン等の半導体ウエハは、先ず、シリコン
結晶体を一定の厚さにスライシングし、そのスライシン
グしたウエハを更に所望の厚さにするために研削加工を
行っている。

通常、研削加工はカップ型砥石によって粗研削、中研
削、仕上研削等に分けて行われており、特に、近年で
は、半導体ウエハを自転させながら研削を行い、研削効
率を高めているが、昨今要求される半導体ウエハは高精
度の平坦精度と鏡面加工であり、従来のようなカップ型
砥石で研削するだけでは、半導体ウエハに研削によるダ
メージが残り求められる平坦精度は不可能と成ってい
る。

又、ポリッシング装置においても加工されるワークの
外周辺と中心辺との回転速度と加工する上方定盤の外周
辺と中心辺との回転速度の相違、つまり、ポリッシング
されている接触位置の周速度の相違から経時の使用では
平坦精度に問題をきたしており、更に、平面のみのポリ
ッシングの場合にはコンパウンドの供給に問題があり、
更に、上方定盤に目詰りを起こしポリッシング加工の能
率が低下していた。

〔発明の目的〕

本発明は、前記の問題点に鑑みて成されたもので、半
導体ウエハへの高精度の平坦精度と鏡面加工を施すため
のポリッシング装置とそのポリッシング方法の提供であ
り、加えて、半導体ウエハのポリッシング加工を長期間
にわたって高精度で行い、且つ、上方定盤の延命を計る
ことができるポリッシング装置とそのポリッシング方法
を提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明の１は、半導体ウエハ等のワークをポリッシュ
加工するポリッシング装置であって、ワークをバキュー
ム吸着させる下方定盤を上面に備えて自転する回転テー
ブルと、前記ワークの上面をポリッシュ加工する上方定
盤を下端に備えて自転するスピンドル軸と、前記回転テ
ーブルを水平方向に移動させる移動機構と、前記スピン
ドル軸を該スピンドル軸の軸心と前記回転テーブルの軸
心とを平行に保持及び傾斜させて保持する保持機構とを
備えたことを特徴とするポリッシング装置を提供するも
のである。

本発明の２は、ワークをバキューム吸着させる下方定
盤を上面に備えて自転する回転テーブルと、前記ワーク
の上面をポリッシュ加工する上方定盤を下端に備えて自
転するスピンドル軸と、前記回転テーブルを水平方向に
移動させる移動機構と、前記スピンドル軸を該スピンド
ル軸の軸心と前記回転テーブルの軸心とを平行に保持及
び傾斜させて保持する保持機構とを備えたポリッシング
装置を用いて、 次ぎのからの工程を経てワークをポリッシングす
る方法を提供するものである。

保持機構でスピンドル軸を傾斜させて上方定盤を下方
定盤に対して非平行とし、ワークの外周側を俯角としワ
ークの中心側を仰角としてワークを凸面にポリッシング
する工程、 ワークの中心側を俯角としワークの外周側を仰角とし
てワークを凹面にポリッシングする工程、および 保持機構でスピンドル軸を垂直保持させて上方定盤と
下方定盤とを平行としてワークの上面を平面にポリッシ
ングする工程。

（ただし、前記のワークを凸面にポリッシングする工
程とのワークを凹面にポリッシングする工程の順序は
逆であってもよい。） 〔実施例〕 本発明の実施例を図面によって詳述する。

第１図は本発明のポリッシング装置の正面図、第２図
はスピンドル軸の保持機構を示す正面図、第３図はワー
クの平面加工時の説明図、第４図はワークの凸面加工時
の説明図および第５図はワークの凹面加工時の説明図で
ある。

本発明は、主として、シリコン半導体ウエハののワー
クＷのポリッシング装置とそのポリッシング方法に関す
るものであり、前記ワークＷをバキューム吸着させる下
方定盤１を上面に備えて自転する回転テーブル２と、前
記ワークＷの上面をポリッシュ加工する上方定盤３を下
端に備えて自転するスピンドル軸４と、前記回転テーブ
ル２を水平方向に移動させる移動機構５と、前記スピン
ドル軸４を該スピンドル軸４の軸心と前記回転テーブル
２の軸心とを平行に保持及び傾斜させて保持する保持機
構６とを備えたポリッシング装置であり、加えて、半導
体ウエハ等のワークＷをポリッシュ加工するポリッシン
グ方法であり、前記ワークＷをバキューム吸着させる下
方定盤１を上面に備えて自転する回転テーブル２と、前
記ワークＷの上面をポリッシュ加工する上方定盤３を下
端に備えて自転するスピンドル軸４と、前記回転テーブ
ル２を水平方向に移動させる移動機構５と、前記スピン
ドル軸４を該スピンドル軸４の軸心と前記回転テーブル
２の軸心とを平行に保持及び傾斜させて保持する保持機
構６とを備えたポリッシング装置を用いて、次ぎのか
らの工程を経てワークをポリッシングする方法であ
る。

保持機構６でスピンドル軸４を傾斜させることによっ
て前記上方定盤３を回転テーブル２の下方定盤１に対し
て非平行とし、ワークＷの外周側を俯角としワークＷの
中心側を仰角としてワークを凸面にポリッシングする工
程、 ワークＷの中心側を俯角としワークＷの外周側を仰角
としてワークを凹面にポリッシングする工程、および 保持機構６でスピンドル軸４を垂直保持させてスピン
ドル軸４の上方定盤３と回転テーブル２の下方定盤とを
平行としてワークＷの上面を平面にポリッシングする工
程。

（ただし、前記のワークを凸面にポリッシングする工
程とのワークを凹面にポリッシングする工程の順序は
逆であってもよい。） 即ち、本発明は、シリコン等の半導体ウエハを所望の
厚さにするために研削加工を行っている多軸の研削盤の
最終工程、又は、ポリッシング専用装置において、研削
後の半導体ウエハの加工によるダメージを完全に取り去
り高精度の平坦加工、鏡面加工を施すものである。

本発明のポリッシング装置の回転テーブル２は立設状
態で形設されており、該回転テーブル２の上面には半導
体ウエハ等のワークＷをバキューム吸着させるチャック
等の下方定盤１を備えると共に、電動機から駆動源を得
て機械的に接続され自転しているものである。

そして、回転テーブル２を水平方向に移動させる移動
機構５を設けたものであり、移動機構５は例えば一方に
レールを形設し、該レールと摺動する摺動溝を他方に形
設し、夫々を嵌合させ摺動できる構造で良いものであ
る。

前記スピンドル軸４は、上方から垂下させた状態で配
設し、上方に駆動源となる電動機を備え自転すると共
に、下端へはポリッシュ加工する上方定盤３を備えたも
のであり、該上方定盤３の研磨面は綿布、天然人造皮
革、フェルト等からなるものである。

そして、スピンドル軸４を坦持するポリッシング装置
の側壁と、該スピンドル軸４の側壁との間へ該スピンド
ル軸４の軸心と前記回転テーブル２の軸心とを平行に保
持及び傾斜させて保持する保持機構６とを備えたもので
あり、該保持機構６は夫々の側壁の何れか一方側へ半球
面状の突出物を形成して、該突出物を嵌入させる凹陥部
を形成し、合着させると共に、その周域へ少なくとも３
本のボルトを貫設させて、該ボルトを夫々回動させる構
造である。

前記回転テーブル２の下方定盤１に半導体ウエハ等の
ワークＷを載置し、ワークＷをバキューム吸着させると
共に、回転テーブル２を自転させるものであり、綿布、
天然人造皮革、フェルト等からなる研磨面へアルミナ、
酸化鉄、酸化クロム等のコンパウンドを加えて、上方定
盤３を下端に備えたスピンドル軸４を自転させると共に
上方から降下させてワークＷ上面のポリッシングをする
ものである。

次いで、前記ポリッシング装置を用いて、保持機構６
でスピンドル軸４を傾斜させることによって、上方定盤
３と回転テーブル２へ備えた下方定盤１とは非平行とな
るものであり、その際、回転テーブル２の移動装置で移
動させて位置合わせをし、下方定盤１へバキューム吸着
させた半導体ウエハ等のワークＷの外周側を俯角としワ
ークＷの中心側を仰角として、回転テーブル２とスピン
ドル軸４を夫々回転させてポリッシングすると凸面に加
工されるものであり、逆に、ワークＷの中心側を俯角と
しワークＷの外周側を仰角としてポリッシングすると凹
面にポリッシングされるものであり、凸面及び凹面のポ
リッシングでは平面ポリッシングに対して加工面積が少
なく、僅かに傾斜された空隙部にコンパウンドが充填蓄
えられているものである。

そして、前記スピンドル軸４の保持機構６で、該スピ
ンドル軸４を垂直保持させると、スピンドル軸４の軸心
と回転テーブル２の軸心とは平行となり、従って、スピ
ンドル軸４の下端の上方定盤３と回転テーブル２の下方
定盤１とも平行となり、ワークＷの上面に平面ポリッシ
ングができるものである。

本発明のポリッシング装置とそのポリッシング方法で
は、一定量に設定されたポリッシング量を迅速に、高精
度に、且つ、上方定盤３の延命を計ったもので、先ず、
スピンドル軸４の保持装置で傾斜させて凹面加工を施
し、その後、回転テーブル２の移動装置でワークＷと上
方定盤３との位置合わせをして凸面加工をし、その後、
前記保持機構６で平行にして平面加工をするものであ
る。

なお、ワークＷの凹面加工と凸面加工の順序は前述し
たように逆であってもよい。

〔発明の効果〕

本発明のポリッシング装置そのポリッシング方法は、
ワークを一旦凸面及び凹面にポリッシングした後に、平
面ポリッシングするようにしているので、経時にわたっ
てのポリッシングの上方定盤の目詰りを防止し、長期間
にわたり安定したポリッシング加工を維持できる共に、
ワークの加工部位へのコンパウンドの供給を十分に行う
ことができることができ、その結果、加工精度を長期間
安定して維持でき、更に、上方定盤の延命を計るもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリッシング装置の正面図、第２図は
スピンドル軸の保持機構を示す正面図、第３図はワーク
の平面加工時の説明図、第４図はワークの凸面加工時の
説明図および第５図はワークの凹面加工時の説明図であ
る。 Ｗ……ワーク。 １……下方定盤、２……回転テーブル、３……上方定
盤、４……スピンドル軸、５……移動機構、６……保持
機構。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウエハ等のワークをポリッシュ加工
   するポリッシング装置であって、ワークをバキューム吸
   着させる下方定盤を上面に備えて自転する回転テーブル
   と、前記ワークの上面をポリッシュ加工する上方定盤を
   下端に備えて自転するスピンドル軸と、前記回転テーブ
   ルを水平方向に移動させる移動機構と、前記スピンドル
   軸を該スピンドル軸の軸心と前記回転テーブルの軸心と
   を平行に保持及び傾斜させて保持する保持機構とを備え
   たことを特徴とするポリッシング装置。
2. 【請求項２】ワークをバキューム吸着させる下方定盤を
   上面に備えて自転する回転テーブルと、前記ワークの上
   面をポリッシュ加工する上方定盤を下端に備えて自転す
   るスピンドル軸と、前記回転テーブルを水平方向に移動
   させる移動機構と、前記スピンドル軸を該スピンドル軸
   の軸心と前記回転テーブルの軸心とを平行に保持及び傾
   斜させて保持する保持機構とを備えたポリッシング装置
   を用いて、次ぎのからの工程を経てワークをポリッ
   シングする方法。 保持機構でスピンドル軸を傾斜させて上方定盤を下方
   定盤に対して非平行とし、ワークの外周側を俯角としワ
   ークの中心側を仰角としてワークを凸面にポリッシング
   する工程、 ワークの中心側を俯角としワークの外周側を仰角とし
   てワークを凹面にポリッシングする工程、および 保持機構でスピンドル軸を垂直保持させて上方定盤と
   下方定盤とを平行としてワークの上面を平面にポリッシ
   ングする工程。 （ただし、前記のワークを凸面にポリッシングする工
   程とのワークを凹面にポリッシングする工程の順序は
   逆であってもよい。）