JP3233664B2 - デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 - Google Patents
デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置Info
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- wafer
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、デバイス付きウェーハ
のデバイス表面の平坦化を行うデバイス付きプラナリゼ
ーションポリッシング方法及びその装置に関するもので
ある。
のデバイス表面の平坦化を行うデバイス付きプラナリゼ
ーションポリッシング方法及びその装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路の発達に伴って積層構造
のデバイスが数多く製造されるようになった。このよう
な積層構造デバイスは、そのままでは表面に凹凸形状の
段差が生じてしまい、ウェーハ表面の配線の断線や、層
間絶縁不良等の障害の原因となってしまう。そこで、ウ
エーハ表面を平坦化、平滑化する技術が重要となり、リ
フロー法、エッチバック法他、多数の平坦化技術が考案
された。
のデバイスが数多く製造されるようになった。このよう
な積層構造デバイスは、そのままでは表面に凹凸形状の
段差が生じてしまい、ウェーハ表面の配線の断線や、層
間絶縁不良等の障害の原因となってしまう。そこで、ウ
エーハ表面を平坦化、平滑化する技術が重要となり、リ
フロー法、エッチバック法他、多数の平坦化技術が考案
された。
【０００３】近い将来の64〜256Mビット以上の高密度DR
AM級超々LSIを実現する場合、例えば0．3μm以下の微細
パターン化、高速度を考慮した低容量・低抵抗化のため
の厚膜化、Bi−CMOSなどの素子の複合（階層）化等高度
技術の導入・開発の方向で進むであろう。しかし、デバ
イス化の過程において、現在のリフロー又はエッチバッ
ク等による平坦化技術のみでは困難であると予想され
る。
AM級超々LSIを実現する場合、例えば0．3μm以下の微細
パターン化、高速度を考慮した低容量・低抵抗化のため
の厚膜化、Bi−CMOSなどの素子の複合（階層）化等高度
技術の導入・開発の方向で進むであろう。しかし、デバ
イス化の過程において、現在のリフロー又はエッチバッ
ク等による平坦化技術のみでは困難であると予想され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】デバイス付きウェーハ
の平坦化技術は、ポリッシングと比較して次のような問
題点がある。即ち、デバイス面の許容される加工除却量
が、ポリッシングの場合の数十μmに対して0．5μm程度
と極端に少ないことである。このため、研磨クロスと加
工物の相対回転数を従来のように大きくできない。
の平坦化技術は、ポリッシングと比較して次のような問
題点がある。即ち、デバイス面の許容される加工除却量
が、ポリッシングの場合の数十μmに対して0．5μm程度
と極端に少ないことである。このため、研磨クロスと加
工物の相対回転数を従来のように大きくできない。
【０００５】一般に、ポリッシングにおける加工量Ｖ
（nm）は、 Ｖ＝k・P・ｖ・t 但し、k：加工条件によって定まる定数、 P：加工圧力
（gf／cm2） ｖ：相対速度（cm／min）、 t：加工時間（mi
n） で示されることが知られている。従って、デバイス表面
を均一にポリッシングするためには、Pとｖを確実にコ
ントロールすれば良い。しかし、従来のポリッシングマ
シンは定盤の中心を軸にした回転運動を行うため、回転
軸付近と外周付近では速度が生じてしまい、前述したよ
うに加工除却量が極めて少ないことを考慮すると大きな
問題となる。また、ウェーハのポリッシングと比較し
て、デバイス表面の平行度ははるかに曖昧であってあて
にならず、加工物の全面を均等に加圧することが難し
い。
（nm）は、 Ｖ＝k・P・ｖ・t 但し、k：加工条件によって定まる定数、 P：加工圧力
（gf／cm2） ｖ：相対速度（cm／min）、 t：加工時間（mi
n） で示されることが知られている。従って、デバイス表面
を均一にポリッシングするためには、Pとｖを確実にコ
ントロールすれば良い。しかし、従来のポリッシングマ
シンは定盤の中心を軸にした回転運動を行うため、回転
軸付近と外周付近では速度が生じてしまい、前述したよ
うに加工除却量が極めて少ないことを考慮すると大きな
問題となる。また、ウェーハのポリッシングと比較し
て、デバイス表面の平行度ははるかに曖昧であってあて
にならず、加工物の全面を均等に加圧することが難し
い。
【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、ウェーハの鏡面加工に用いられるポリ
ッシング技術を応用してデバイス表面の高度な平坦化を
可能とした、デバイス付きウェーハのプラナリゼーショ
ンポリッシング方法及びその装置を提供することを技術
的課題としたものである。
なされたもので、ウェーハの鏡面加工に用いられるポリ
ッシング技術を応用してデバイス表面の高度な平坦化を
可能とした、デバイス付きウェーハのプラナリゼーショ
ンポリッシング方法及びその装置を提供することを技術
的課題としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を解決す
るための手段として、本発明は、半導体ウェーハの一面
側を形成し、集積回路等が形成されたデバイス面の平坦
化を行うプラナリゼーションポリシング方法において、
定盤上に研磨クロスを貼って形成した加工面に、前記デ
バイス面を接触させて載置した半導体ウェーハごとに、
内部に圧力流体が充填される弾性体から成るバッグによ
り下面が形成されたトップリングを設け、半導体ウェー
ハの他面側を前記トップリングによって所定の押圧力で
押圧した後、前記加工面にスラリーを供給しながら定盤
を自転を伴わない円運動を行わせると共に、半導体ウェ
ーハの他面側の全面に対して等分布圧力を確保し得るよ
うに前記トップリングの下面を形成するバッグに圧力流
体を充填しつつ、定盤の加工面を形成する研磨クロスと
半導体ウェーハのデバイス面とを擦り合わせ、半導体ウ
ェーハのデバイス面の平坦化を行うことを要旨とするも
のである。更に、本発明は、半導体ウェーハの一面側を
形成し、集積回路等が形成されたデバイス面の平坦化を
行うプラナリゼーションポリシング方法において、定盤
上に設けた、内部に圧力流体が充填される弾性体から成
るバッグに研磨クロスを貼 って形成した加工面に、前記
デバイス面を接触させて載置した半導体ウェーハごとに
トップリングを設け、半導体ウェーハの他面側を前記ト
ップリングによって所定の押圧力で押圧した後、前記加
工面にスラリーを供給しながら定盤を自転を伴わない円
運動を行わせると共に、半導体ウェーハのデバイス面側
の全面に対して等分布圧力を確保し得るように前記定盤
に設けたバッグに圧力流体を充填しつつ、研磨クロスと
半導体ウェーハのデバイス面とを擦り合わせ、半導体ウ
ェーハのデバイス面の平坦化を行うことを要旨とするも
のでもある。
るための手段として、本発明は、半導体ウェーハの一面
側を形成し、集積回路等が形成されたデバイス面の平坦
化を行うプラナリゼーションポリシング方法において、
定盤上に研磨クロスを貼って形成した加工面に、前記デ
バイス面を接触させて載置した半導体ウェーハごとに、
内部に圧力流体が充填される弾性体から成るバッグによ
り下面が形成されたトップリングを設け、半導体ウェー
ハの他面側を前記トップリングによって所定の押圧力で
押圧した後、前記加工面にスラリーを供給しながら定盤
を自転を伴わない円運動を行わせると共に、半導体ウェ
ーハの他面側の全面に対して等分布圧力を確保し得るよ
うに前記トップリングの下面を形成するバッグに圧力流
体を充填しつつ、定盤の加工面を形成する研磨クロスと
半導体ウェーハのデバイス面とを擦り合わせ、半導体ウ
ェーハのデバイス面の平坦化を行うことを要旨とするも
のである。更に、本発明は、半導体ウェーハの一面側を
形成し、集積回路等が形成されたデバイス面の平坦化を
行うプラナリゼーションポリシング方法において、定盤
上に設けた、内部に圧力流体が充填される弾性体から成
るバッグに研磨クロスを貼 って形成した加工面に、前記
デバイス面を接触させて載置した半導体ウェーハごとに
トップリングを設け、半導体ウェーハの他面側を前記ト
ップリングによって所定の押圧力で押圧した後、前記加
工面にスラリーを供給しながら定盤を自転を伴わない円
運動を行わせると共に、半導体ウェーハのデバイス面側
の全面に対して等分布圧力を確保し得るように前記定盤
に設けたバッグに圧力流体を充填しつつ、研磨クロスと
半導体ウェーハのデバイス面とを擦り合わせ、半導体ウ
ェーハのデバイス面の平坦化を行うことを要旨とするも
のでもある。
【０００８】また、本発明は、半導体ウェーハの一面側
を形成し、集積回路等が形成されたデバイス面の平坦化
を行うプラナリゼーションポリシング装置において、前
記半導体ウェーハのデバイス面と接触する加工面に研磨
クロスを貼った定盤と、前記定盤の加工面にデバイス面
が接触するように載置される半導体ウェーハごとに設け
られ、半導体ウェーハの他面側の全面に対し等分布圧力
を確保して所定の押圧力で押圧し得るように、内部に圧
力流体が充填される弾性体から成るバッグによって下面
が形成されたトップリングと、前記定盤を自転を伴わな
い円運動を行わせるように、前記定盤の偏心位置に設け
られたカムフロアに連結され、定盤駆動手段からの動力
を伝達するクランクカムとを具備することを要旨とする
ものである。この装置において、カムフロアを、定盤の
三箇所に設けると共に、各カムフロアに連結したクラン
クカムのうち、少なくとも一部のクランクカムに定盤駆
動手段からの動力を伝達することを特徴とする。更に、
本発明は、半導体ウェーハの一面側を形成し、集積回路
等が形成されたデバイス面の平坦化を行うプラナリゼー
ションポリシング装置において、内部に圧力流体が充填
される弾性体から成るバッグであって、前記半導体ウェ
ーハのデバイス面の全面と接触するように定盤上に配設
されていると共に、前記デバイス面と接触する接触面側
が、研磨クロスが貼られて加工面に形成されているバッ
グと、前記バッグの加工面にデバイス面の全面が接触す
るように載置される半導体ウェーハごとに設けられ、前
記バッグの加工面に載置された半導体ウェーハの他面側
を所定の押圧力で押圧するトップリングと、前記トップ
リングによって押圧 された半導体ウェーハのデバイス面
側の全面に対して等分布圧力を確保し得るように内部に
圧力流体を充填したバッグが配設された前記定盤を自転
を伴わない円運動を行わせるように、前記定盤の偏心位
置に設けられたカムフロアに連結され、定盤駆動手段か
らの動力を伝達するクランクカムとを具備することを特
徴とする。
を形成し、集積回路等が形成されたデバイス面の平坦化
を行うプラナリゼーションポリシング装置において、前
記半導体ウェーハのデバイス面と接触する加工面に研磨
クロスを貼った定盤と、前記定盤の加工面にデバイス面
が接触するように載置される半導体ウェーハごとに設け
られ、半導体ウェーハの他面側の全面に対し等分布圧力
を確保して所定の押圧力で押圧し得るように、内部に圧
力流体が充填される弾性体から成るバッグによって下面
が形成されたトップリングと、前記定盤を自転を伴わな
い円運動を行わせるように、前記定盤の偏心位置に設け
られたカムフロアに連結され、定盤駆動手段からの動力
を伝達するクランクカムとを具備することを要旨とする
ものである。この装置において、カムフロアを、定盤の
三箇所に設けると共に、各カムフロアに連結したクラン
クカムのうち、少なくとも一部のクランクカムに定盤駆
動手段からの動力を伝達することを特徴とする。更に、
本発明は、半導体ウェーハの一面側を形成し、集積回路
等が形成されたデバイス面の平坦化を行うプラナリゼー
ションポリシング装置において、内部に圧力流体が充填
される弾性体から成るバッグであって、前記半導体ウェ
ーハのデバイス面の全面と接触するように定盤上に配設
されていると共に、前記デバイス面と接触する接触面側
が、研磨クロスが貼られて加工面に形成されているバッ
グと、前記バッグの加工面にデバイス面の全面が接触す
るように載置される半導体ウェーハごとに設けられ、前
記バッグの加工面に載置された半導体ウェーハの他面側
を所定の押圧力で押圧するトップリングと、前記トップ
リングによって押圧 された半導体ウェーハのデバイス面
側の全面に対して等分布圧力を確保し得るように内部に
圧力流体を充填したバッグが配設された前記定盤を自転
を伴わない円運動を行わせるように、前記定盤の偏心位
置に設けられたカムフロアに連結され、定盤駆動手段か
らの動力を伝達するクランクカムとを具備することを特
徴とする。
【０００９】
【作用】研磨クロスの貼られた定盤は、自転運動を伴わ
ない円運動を行うため、定盤上のどの位置においてもデ
バイス表面との相対速度を一定に保つことができる。更
に、半導体ウェーハを押圧するトップリングの半導体ウ
ェーハ接触面又は定盤の半導体ウェーハ接触面を、内部
に圧力流体を密閉した弾性体で構成することによって、
半導体ウェーハのデバイス面の平行度、平坦度が不十分
であっても半導体ウェーハ全面を均等に加圧することが
できる。その結果、ポリッシングにおける加工量Ｖ（n
m）を定めるP（加工圧力）とｖ（相対速度）とを確実に
コントロールでき、半導体ウェーハのデバイス表面を均
一にポリッシングできる。
ない円運動を行うため、定盤上のどの位置においてもデ
バイス表面との相対速度を一定に保つことができる。更
に、半導体ウェーハを押圧するトップリングの半導体ウ
ェーハ接触面又は定盤の半導体ウェーハ接触面を、内部
に圧力流体を密閉した弾性体で構成することによって、
半導体ウェーハのデバイス面の平行度、平坦度が不十分
であっても半導体ウェーハ全面を均等に加圧することが
できる。その結果、ポリッシングにおける加工量Ｖ（n
m）を定めるP（加工圧力）とｖ（相対速度）とを確実に
コントロールでき、半導体ウェーハのデバイス表面を均
一にポリッシングできる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳説する。まず、ウェーハの加工圧力P の均等化の原理
について説明すると、図1に示すように荷重プレートaの
下面側に弾性薄膜によるバックbを形成し、このバック
内に空気又は水の圧力流体cを充填し、平面工具定盤dの
薄膜ポリシャeの上に載置したデバイス付き半導体ウェ
ーハfをバックbで押し付けるものである。これはAir／
Ｗater bag方式で、平面工具定盤d面に押し付けてウェ
ーハの反りを矯正しつつ等分布圧力を確保することがで
きる。
詳説する。まず、ウェーハの加工圧力P の均等化の原理
について説明すると、図1に示すように荷重プレートaの
下面側に弾性薄膜によるバックbを形成し、このバック
内に空気又は水の圧力流体cを充填し、平面工具定盤dの
薄膜ポリシャeの上に載置したデバイス付き半導体ウェ
ーハfをバックbで押し付けるものである。これはAir／
Ｗater bag方式で、平面工具定盤d面に押し付けてウェ
ーハの反りを矯正しつつ等分布圧力を確保することがで
きる。
【００１１】次に、相対速度ｖについては、従来の研磨
装置のようにポリシャ工具定盤を単一に回転させるので
はなくサブミクロン量のみ均一ポリッシングすることを
考えて、ウェーハのどの点でも同一の小円運動軌跡を描
かせる運動機構を導入し、ｖ＝30〜1800cm／minの範囲
で任意の点で均一相対速度を得る。ポリシャの不均一摩
耗を避けるために、小円運動量よりも無視できる程度で
ウェーハ試料又は工具定盤に僅かな公転を与える方法を
導入する。
装置のようにポリシャ工具定盤を単一に回転させるので
はなくサブミクロン量のみ均一ポリッシングすることを
考えて、ウェーハのどの点でも同一の小円運動軌跡を描
かせる運動機構を導入し、ｖ＝30〜1800cm／minの範囲
で任意の点で均一相対速度を得る。ポリシャの不均一摩
耗を避けるために、小円運動量よりも無視できる程度で
ウェーハ試料又は工具定盤に僅かな公転を与える方法を
導入する。
【００１２】図2は、このような原理を応用したポリッ
シング装置の実施例であり、その具体的な構成について
説明する。図中、1はフレームであり、定盤駆動用モー
ター2がモーターベース3を介して固定されている。
シング装置の実施例であり、その具体的な構成について
説明する。図中、1はフレームであり、定盤駆動用モー
ター2がモーターベース3を介して固定されている。
【００１３】前記定盤駆動用モーター2の回転軸2aには
円盤状のクランクカム4が取り付けられ、その偏心位置
にカムフロア5が立設されている。
円盤状のクランクカム4が取り付けられ、その偏心位置
にカムフロア5が立設されている。
【００１４】6は定盤であり、その上面に研磨クロス7が
貼着され、中央部には円形の逃げ孔6aがあけられてい
る。この定盤6の下面にはカムフロアガイド8が取り付け
られ、前記カムフロア5がベアリング9及びベアリング受
け10を介して摺動自在に係合している。
貼着され、中央部には円形の逃げ孔6aがあけられてい
る。この定盤6の下面にはカムフロアガイド8が取り付け
られ、前記カムフロア5がベアリング9及びベアリング受
け10を介して摺動自在に係合している。
【００１５】カムフロアガイド8は、図3に示すように前
記定盤6の下面の円周方向に120度の間隔をあけて3箇所
設けられ、これらに対応させて前記カムフロア5も3箇所
設けられ、クランクカム4のうち二個は前記定盤駆動用
モーター2の回転軸2aに取り付けられ、残りの一個はフ
リー回転可能となっている。前記クランクカム4は全て
同方向（図3において反時計方向）に回転させられ、こ
れにより前記定盤6は自転を伴わない小円運動をするよ
うにしてある。
記定盤6の下面の円周方向に120度の間隔をあけて3箇所
設けられ、これらに対応させて前記カムフロア5も3箇所
設けられ、クランクカム4のうち二個は前記定盤駆動用
モーター2の回転軸2aに取り付けられ、残りの一個はフ
リー回転可能となっている。前記クランクカム4は全て
同方向（図3において反時計方向）に回転させられ、こ
れにより前記定盤6は自転を伴わない小円運動をするよ
うにしてある。
【００１６】11は前記フレーム1に立設された円筒型の
ハウジングであり、内部にシャフト12が保持されこのシ
ャフト12は前記定盤6の逃げ孔6aを通って突出し、その
先端部には太陽ギヤ13が固定される一方、下端部には伝
導用ギヤ14が固定されている。
ハウジングであり、内部にシャフト12が保持されこのシ
ャフト12は前記定盤6の逃げ孔6aを通って突出し、その
先端部には太陽ギヤ13が固定される一方、下端部には伝
導用ギヤ14が固定されている。
【００１７】15は前記フレーム1に取り付けられた太陽
ギヤ駆動用モーターであり、その回転軸には駆動用ギヤ
16が取り付けられて前記伝導用ギヤ14に噛合している。
従って、太陽ギヤ駆動用モーター15により前記太陽ギヤ
13を回転させることができる。
ギヤ駆動用モーターであり、その回転軸には駆動用ギヤ
16が取り付けられて前記伝導用ギヤ14に噛合している。
従って、太陽ギヤ駆動用モーター15により前記太陽ギヤ
13を回転させることができる。
【００１８】17は前記フレーム1の上部に取り付けられ
たインターナルギヤであり、前記太陽ギヤ13とほぼ同一
面内でかつ軸線が一致するようにして前記定盤6の外周
部付近に設けてある。
たインターナルギヤであり、前記太陽ギヤ13とほぼ同一
面内でかつ軸線が一致するようにして前記定盤6の外周
部付近に設けてある。
【００１９】18はトップリングであり、図6に示すよう
にそのウェイトホルダー19の下面に弾性体20が取り付け
られ、外周部に外歯を有する外歯歯車21が固定され、こ
の外歯歯車21は前記太陽ギヤ13及びインターナルギヤ17
との間に噛合して所謂遊星歯車機構を構成している。従
って、太陽ギヤ13が向転するとトップリング18は自転
し、しかもインターナルギヤ17に沿って太陽ギヤ13の周
りを公転するようになっている。
にそのウェイトホルダー19の下面に弾性体20が取り付け
られ、外周部に外歯を有する外歯歯車21が固定され、こ
の外歯歯車21は前記太陽ギヤ13及びインターナルギヤ17
との間に噛合して所謂遊星歯車機構を構成している。従
って、太陽ギヤ13が向転するとトップリング18は自転
し、しかもインターナルギヤ17に沿って太陽ギヤ13の周
りを公転するようになっている。
【００２０】前記ウェイトホルダー19は流体供給路19a
が軸線に沿って設けられ、その上端部に開閉用の栓22を
有し、流体供給用パイプ（図示せず）を接続することに
より前記弾性体20とウェイトホルダー19との間に圧力流
体23を供給して密閉できるようにしてある。24はウェイ
トホルダー19の上部に積み重ねた複数個のウェイトであ
る。
が軸線に沿って設けられ、その上端部に開閉用の栓22を
有し、流体供給用パイプ（図示せず）を接続することに
より前記弾性体20とウェイトホルダー19との間に圧力流
体23を供給して密閉できるようにしてある。24はウェイ
トホルダー19の上部に積み重ねた複数個のウェイトであ
る。
【００２１】25はスラリー供給パイプであり、図2に示
すように前記定盤6の研磨クロス7上にスラリーを供給で
きるようにしてある。26は定盤6の周縁部に取り付けら
れた廃液受けであり、排出パイプ27の上部受けに臨んで
おり、定盤6からこぼれる廃液を排出パイプ27に流し込
めるようにしてある。定盤6の中央部の逃げ孔6aからこ
ぼれた廃液は、前記ハウジング11の上部に取り付けた廃
液受け28及び排出パイプ29により排出する。
すように前記定盤6の研磨クロス7上にスラリーを供給で
きるようにしてある。26は定盤6の周縁部に取り付けら
れた廃液受けであり、排出パイプ27の上部受けに臨んで
おり、定盤6からこぼれる廃液を排出パイプ27に流し込
めるようにしてある。定盤6の中央部の逃げ孔6aからこ
ぼれた廃液は、前記ハウジング11の上部に取り付けた廃
液受け28及び排出パイプ29により排出する。
【００２２】本発明に係るプラナリゼーションポリッシ
ング装置は上記のように構成され、前記定盤6の研磨ク
ロス7にデバイス面が接触するようにしてウエーハＷを
載置し、そのウエーハＷをトップリング18で押さえ付
け、所要荷重のウェイト24を負荷すると共に弾性体20と
ウェイトホルダー19との間に圧力流体23を送り込んでそ
の圧力を所定圧力に設定し、定盤6及び太陽ギヤ13を動
かし、研磨クロス7上にスラリーを供給してポリッシン
グ作業が行われる。
ング装置は上記のように構成され、前記定盤6の研磨ク
ロス7にデバイス面が接触するようにしてウエーハＷを
載置し、そのウエーハＷをトップリング18で押さえ付
け、所要荷重のウェイト24を負荷すると共に弾性体20と
ウェイトホルダー19との間に圧力流体23を送り込んでそ
の圧力を所定圧力に設定し、定盤6及び太陽ギヤ13を動
かし、研磨クロス7上にスラリーを供給してポリッシン
グ作業が行われる。
【００２３】定盤6の駆動は定盤駆動用モーター2により
行われ、その回転はクランクカム4に伝達され、そのク
ランクカム4の偏心位置に取り付けられたカムフロア5に
より定盤6は自転運動を伴わない円運動をする。即ち、
定盤6自体は回転しないが定盤6の軸線が円運動を行い、
その円の半径はクランクカム4におけるカムフロア5の偏
心量に相当する。定盤6の中央部にはシャフト12が貫通
しているが、その周りには逃げ孔6aが形成されているの
で、定盤6が動く際にシャフト12にぶつかることはな
い。
行われ、その回転はクランクカム4に伝達され、そのク
ランクカム4の偏心位置に取り付けられたカムフロア5に
より定盤6は自転運動を伴わない円運動をする。即ち、
定盤6自体は回転しないが定盤6の軸線が円運動を行い、
その円の半径はクランクカム4におけるカムフロア5の偏
心量に相当する。定盤6の中央部にはシャフト12が貫通
しているが、その周りには逃げ孔6aが形成されているの
で、定盤6が動く際にシャフト12にぶつかることはな
い。
【００２４】太陽ギヤ13の駆動は太陽ギヤ駆動用モータ
ー15により行われ、その回転は駆動用ギヤ16、伝導用ギ
ヤ14を介してシャフト12に伝達され、このシャフト12に
よって太陽ギヤ13が回転される。太陽ギヤ13が回転する
と、トップリング18に設けられた外歯歯車21が回転する
と共に、インターナルギヤ17に沿って転動する。つま
り、トップリング18は自転しながらインターナルギヤ17
に沿って公転することになる。公転速度は、定盤6の円
運動の速度と比較して問題にならないくらいの低速とす
る。
ー15により行われ、その回転は駆動用ギヤ16、伝導用ギ
ヤ14を介してシャフト12に伝達され、このシャフト12に
よって太陽ギヤ13が回転される。太陽ギヤ13が回転する
と、トップリング18に設けられた外歯歯車21が回転する
と共に、インターナルギヤ17に沿って転動する。つま
り、トップリング18は自転しながらインターナルギヤ17
に沿って公転することになる。公転速度は、定盤6の円
運動の速度と比較して問題にならないくらいの低速とす
る。
【００２５】このような定盤6の自転を伴わない円運動
と、トップリング18の自転を伴う公転運動とによってウ
ェーハＷのデバイス面は研磨クロス7との擦り合いによ
ってポリッシングされる。この際、ウェーハＷを押圧す
るトップリングの接触面は内部に圧力流体23を密閉した
弾性体20で形成されているので、例えウェーハＷのデバ
イス面の平行度、平坦度が不均一であっても、ウェーハ
全面を均等に加圧することができる。従って、デバイス
面を均一にポリッシングすることが可能となる。
と、トップリング18の自転を伴う公転運動とによってウ
ェーハＷのデバイス面は研磨クロス7との擦り合いによ
ってポリッシングされる。この際、ウェーハＷを押圧す
るトップリングの接触面は内部に圧力流体23を密閉した
弾性体20で形成されているので、例えウェーハＷのデバ
イス面の平行度、平坦度が不均一であっても、ウェーハ
全面を均等に加圧することができる。従って、デバイス
面を均一にポリッシングすることが可能となる。
【００２６】研磨クロス7を貼られた定盤6は、自転運動
を伴わない円運動を行っているため、定盤6上のどの位
置においてもデバイス表面との相対速度を一定に保持す
ることができる。また、その相対速度を完全にコントロ
ールすることも可能である。
を伴わない円運動を行っているため、定盤6上のどの位
置においてもデバイス表面との相対速度を一定に保持す
ることができる。また、その相対速度を完全にコントロ
ールすることも可能である。
【００２７】ウェーハＷはトップリング18と共に定盤6
上を自転しながら公転するので、ウェーハＷの軌跡は定
盤6上の一定の位置を移動するのではなく、定盤面の全
域に亙って移動する。このため、研磨クロス7の局部的
な偏摩耗を未然に防止し、ポリッシングがむらなく行わ
れることになる。場合によっては、トップリングを動か
さない（太陽ギヤを駆動しない）で実施することもあ
る。
上を自転しながら公転するので、ウェーハＷの軌跡は定
盤6上の一定の位置を移動するのではなく、定盤面の全
域に亙って移動する。このため、研磨クロス7の局部的
な偏摩耗を未然に防止し、ポリッシングがむらなく行わ
れることになる。場合によっては、トップリングを動か
さない（太陽ギヤを駆動しない）で実施することもあ
る。
【００２８】ポリッシング中に定盤6の周縁からこぼれ
たスラリーは、廃液受け26に流れ込むと共に排出パイプ
27に流入して外部に排出され、定盤6の逃げ孔6aからこ
ぼれたスラリーは、廃液受け28及び排出パイプ29によっ
て外部に排出される。
たスラリーは、廃液受け26に流れ込むと共に排出パイプ
27に流入して外部に排出され、定盤6の逃げ孔6aからこ
ぼれたスラリーは、廃液受け28及び排出パイプ29によっ
て外部に排出される。
【００２９】前記実施例では、圧力流体を密閉した弾性
体をトップリング側に設けたが、これに限定されること
なく定盤側に設けて実施することも可能である。即ち、
図7に示すように、定盤30の上部に凹部30aを形成し、そ
の凹郡30aを弾性体31で覆うと共に凹部30aに通じる流体
供給路32を設けて圧力流体を内部に密閉すれば良い。こ
の場合、弾性体31の表面には研磨クロス33を貼付し、定
盤30の下面には前記実施例と同様に偏心位置にカムフロ
ア34を係合させ、このカロフロア34を定盤駆動用モータ
ー35で回転させることにより、自転を伴わない円運動を
させるようにしてある。
体をトップリング側に設けたが、これに限定されること
なく定盤側に設けて実施することも可能である。即ち、
図7に示すように、定盤30の上部に凹部30aを形成し、そ
の凹郡30aを弾性体31で覆うと共に凹部30aに通じる流体
供給路32を設けて圧力流体を内部に密閉すれば良い。こ
の場合、弾性体31の表面には研磨クロス33を貼付し、定
盤30の下面には前記実施例と同様に偏心位置にカムフロ
ア34を係合させ、このカロフロア34を定盤駆動用モータ
ー35で回転させることにより、自転を伴わない円運動を
させるようにしてある。
【００３０】一方、トップリング36は、下面にデバイス
付きウェーハ37を吸着等の手段により取り付けられるよ
うにし、そのデバイス面を前記研磨クロス33に押圧して
ポリッシング加工する。38はトップリング36に掛けたウ
ェイトであり、39は太陽ギヤ、40はインターナルギヤで
ある。この実施例の場合は、圧力流体を密閉した弾性体
が前記実施例とは上下逆になっただけであり、前記と同
様な作用・効果を期待することができる。
付きウェーハ37を吸着等の手段により取り付けられるよ
うにし、そのデバイス面を前記研磨クロス33に押圧して
ポリッシング加工する。38はトップリング36に掛けたウ
ェイトであり、39は太陽ギヤ、40はインターナルギヤで
ある。この実施例の場合は、圧力流体を密閉した弾性体
が前記実施例とは上下逆になっただけであり、前記と同
様な作用・効果を期待することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明方法及び
装置によれば、半導体ウェーハのポリッシング加工にお
いて、自転を伴わない円運動の定盤を採用したことによ
って、局部的に速度差が生じることなく加工相対速度を
一定に保持できる。 更に、半導体ウェーハごとにトップ
リングを設け、このトップリングの下面を形成する弾性
体から成るバッグ、或いは定盤上に配設した、研磨クロ
スが貼られて加工面に形成されているバッグに圧力流体
を充填することによって、半導体ウェーハ全体を均一に
押し付けて加工圧力を一定としつつ、半導体ウェーハに
ポリシングを施すことができる。 その結果、許容加工除
却量の少ない半導体ウェーハの集積回路等が形成された
デバイス面にポリシングを施し、高度な平坦面に形成で
きる。
装置によれば、半導体ウェーハのポリッシング加工にお
いて、自転を伴わない円運動の定盤を採用したことによ
って、局部的に速度差が生じることなく加工相対速度を
一定に保持できる。 更に、半導体ウェーハごとにトップ
リングを設け、このトップリングの下面を形成する弾性
体から成るバッグ、或いは定盤上に配設した、研磨クロ
スが貼られて加工面に形成されているバッグに圧力流体
を充填することによって、半導体ウェーハ全体を均一に
押し付けて加工圧力を一定としつつ、半導体ウェーハに
ポリシングを施すことができる。 その結果、許容加工除
却量の少ない半導体ウェーハの集積回路等が形成された
デバイス面にポリシングを施し、高度な平坦面に形成で
きる。
【図１】本発明方法の原理を説明するための説明図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る装置の実施例を示す要部の断面図
である。
である。
【図３】定盤の駆動機構を示す概略平面図である。
【図４】図３の左側面図である。
【図５】図３の右側面図である。
【図６】トップリング部の拡大断面厨である。
【図７】本発明に係る装置の他の実施例を示す説明図で
ある。
ある。
１ フレーム ２，３５ 定盤駆動用モーター ２ａ 回転軸 ３ モーターベース ４ クランクカム ５,３４ カムフロア ６，３０ 定盤 ６ａ 逃げ孔 ７，３３ 研磨クロス ８ カムフロアガイド ９ ベアリング １０ ベアリング受け １１ ハウジング １２ シャフト １３，３９ 太陽ギヤ １４ 伝導用ギヤ １５ 太陽ギヤ駆動用モーター １６ 駆動用ギヤ １７，４０ インターナルギヤ １８，３６ トップリング １９ ウェイトホルダー １９ａ，３２ 流体供給路 ２０，３１ 弾性体 ２１ 外歯歯車 ２２ 開閉用栓 ２３ 圧力流体 ２４，３８ ウェイト ２５ スラリー供給パイプ ２６，２８ 廃液受け ２７，２９ 排出パイプ ３０ａ 凹部 ３７ デバイス付きウエーハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土肥俊郎 埼玉県所沢市美原町３の2970の53 (72)発明者 中川威雄 神奈川県川崎市中原区市ノ坪223−４− 416 (72)発明者 河西敏雄 埼玉県浦和市大字塚本323の37 (72)発明者 市川浩一郎 長野県長野市松代町清野1650番地 不二 越機械工業株式会社内 (72)発明者 稲田安雄 長野県長野市松代町清野1650番地 不二 越機械工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−155360（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−200966（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−165849（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−87559（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−54455（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/304 B24B 37/00 B24B 37/04
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体ウェーハの一面側を形成し、集積
回路等が形成されたデバイス面の平坦化を行うプラナリ
ゼーションポリシング方法において、定盤上に研磨クロスを貼って形成した加工面に、前記デ
バイス面を接触させて載置した半導体ウェーハごとに、
内部に圧力流体が充填される弾性体から成るバッグによ
り下面が形成されたトップリングを設け、半導体ウェー
ハの他面側を前記トップリングによって所定の押圧力で
押圧した後、前記加工面に スラリーを供給しながら定盤を自転を伴わ
ない円運動を行わせると共に、半導体ウェーハの他面側
の全面に対して等分布圧力を確保し得るように前記トッ
プリングの下面を形成するバッグに圧力流体を充填しつ
つ、定盤の加工面を形成する研磨クロスと半導体ウェー
ハのデバイス面とを擦り合わせ、半導体ウェーハのデバ
イス面の平坦化を行うことを特徴とする、デバイス付き
ウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法。 - 【請求項２】 半導体ウェーハの一面側を形成し、集積
回路等が形成されたデバイス面の平坦化を行うプラナリ
ゼーションポリシング方法において、定盤上に設けた、内部に圧力流体が充填される弾性体か
ら成るバッグに研磨クロスを貼って形成した加工面に、
前記デバイス面を接触させて載置した半導体ウェーハご
とにトップリングを設け、半導体ウェーハの他面側を前
記トップリングによって所定の押圧力で 押圧した後、前記加工面に スラリーを供給しながら定盤を自転を伴わ
ない円運動を行わせると共に、半導体ウェーハのデバイ
ス面側の全面に対して等分布圧力を確保し得るように前
記定盤に設けたバッグに圧力流体を充填しつつ、研磨ク
ロスと半導体ウェーハのデバイス面とを擦り合わせ、半
導体ウェーハのデバイス面の平坦化を行うことを特徴と
する、デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリ
ッシング方法。 - 【請求項３】 半導体ウェーハの一面側を形成し、集積
回路等が形成されたデバイス面の平坦化を行うプラナリ
ゼーションポリシング装置において、前記半導体ウェーハのデバイス面と接触する加工面に研
磨クロスを貼った定盤と、 前記定盤の加工面にデバイス面が接触するように載置さ
れる半導体ウェーハごとに設けられ、半導体ウェーハの
他面側の全面に対し等分布圧力を確保して所定の押圧力
で押圧し得るように、内部に圧力流体が充填される弾性
体から成るバッグによって下面が形成されたトップリン
グと、 前記定盤を自転を伴わない円運動を行わせるように、前
記定盤の偏心位置に設けられたカムフロアに連結され、
定盤駆動手段からの動力を伝達するクランクカムとを具
備する ことを特徴とする、デバイス付きウェーハのプラ
ナリゼーションポリッシング装置。 - 【請求項４】 カムフロアが、定盤の三箇所に設けられ
ていると共に、各カムフロアに連結されたクランクカム
のうち、少なくとも一部のクランクカムに定盤駆動手段
からの動力が伝達されることを特徴とする、請求項３記
載のデバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッ
シング装置。 - 【請求項５】 半導体ウェーハの一面側を形成し、集積
回路等が形成されたデバイス面の平坦化を行うプラナリ
ゼーションポリシング装置において、 内部に圧力流体が充填される弾性体から成るバッグであ
って、前記半導体ウェーハのデバイス面の全面と接触す
るように定盤上に配設されていると共に、前記デバイス
面と接触する接触面側が、研磨クロスが貼られて加工面
に形成されているバッグと、 前記バッグの加工面にデバイス面の全面が接触するよう
に載置される半導体ウェーハごとに設けられ、前記バッ
グの加工面に載置された半導体ウェーハの他面側を所定
の押圧力で押圧するトップリングと、 前記トップリングによって押圧された半導体ウェーハの
デバイス面側の全面に対して等分布圧力を確保し得るよ
うに内部に圧力流体を充填したバッグが配設された前記
定盤を自転を伴わない円運動を行わせるように、前記定
盤の偏心位置に設けられたカムフロアに連結され、定盤
駆動手段からの動力を伝達するクランクカムとを具備す
ることを特徴とする、デバイス付きウェーハのプラナリ
ゼーショ ンポリッシング装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147291A JP3233664B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
| JP10258410A JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147291A JP3233664B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10258410A Division JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
| JP2001009883A Division JP2001230227A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574749A JPH0574749A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3233664B2 true JP3233664B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=17362381
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26147291A Expired - Lifetime JP3233664B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
| JP10258410A Pending JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10258410A Pending JPH11150093A (ja) | 1991-09-13 | 1998-09-11 | デバイス付きウェーハのプラナリゼーションポリッシング方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP3233664B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH09225819A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-02 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 被加工物の保持機構 |
| JP3552845B2 (ja) * | 1996-04-25 | 2004-08-11 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置の製造方法 |
| US6413156B1 (en) | 1996-05-16 | 2002-07-02 | Ebara Corporation | Method and apparatus for polishing workpiece |
| EP0807492B1 (en) * | 1996-05-16 | 2003-03-19 | Ebara Corporation | Method for polishing workpieces and apparatus therefor |
| JP2000315665A (ja) | 1999-04-29 | 2000-11-14 | Ebara Corp | 研磨方法及び装置 |
| JP3560051B2 (ja) * | 1996-11-15 | 2004-09-02 | 株式会社荏原製作所 | 基板の研磨方法及び装置 |
| US6183354B1 (en) | 1996-11-08 | 2001-02-06 | Applied Materials, Inc. | Carrier head with a flexible membrane for a chemical mechanical polishing system |
| JP3027551B2 (ja) * | 1997-07-03 | 2000-04-04 | キヤノン株式会社 | 基板保持装置ならびに該基板保持装置を用いた研磨方法および研磨装置 |
| SG82058A1 (en) * | 1998-12-30 | 2001-07-24 | Applied Materials Inc | Carrier head with controllable pressure and loading area for chemical mechanical polishing |
| US6358128B1 (en) | 1999-03-05 | 2002-03-19 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| US6354922B1 (en) | 1999-08-20 | 2002-03-12 | Ebara Corporation | Polishing apparatus |
| JP4137819B2 (ja) | 2004-03-04 | 2008-08-20 | ファナック株式会社 | 冷却機構を備えた工作機械 |
| CN101827685A (zh) * | 2007-11-20 | 2010-09-08 | 信越半导体股份有限公司 | 研磨头及研磨装置 |
| JP7117832B2 (ja) * | 2017-07-24 | 2022-08-15 | 京セラインダストリアルツールズ株式会社 | ポリッシャ |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP26147291A patent/JP3233664B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10258410A patent/JPH11150093A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11150093A (ja) | 1999-06-02 |
| JPH0574749A (ja) | 1993-03-26 |
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