JP3998781B2 - Wafer pressurization method - Google Patents

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ等の両面研磨に使用されるウエーハ研磨装置においてウエーハに所望の研磨圧を付加するためのウエーハ加圧方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコンの単結晶ロッドから採取されたシリコンウエーハは、表面にデバイスを形成するに先立って、その表面が鏡面状態に研磨される。このウエーハ表面の鏡面研磨は、これまではデバイス形成面にのみ実施されていたが、8インチを超える例えば12インチの如き大径のウエーハにおいては、デバイスが形成されない裏面にも鏡面研磨に匹敵する精密研磨が要求されるようになり、これに伴って両面研磨が必要になった。これは、ウエーハの表面にデバイスを形成する過程で、その表面が裏面に付着する微細な異物によって汚染されるのを防止するのと、露光時に裏面の凹凸の影響を受けるためとされている。
【0003】
シリコンウエーハの両面研磨を行う場合、上下の定盤間でウエーハに遊星運動をさせる方式が、装置規模、研磨精度等の点から有望視されている。この方式のウエーハ研磨装置の基本構造を図2及び図3により説明する。
【0004】
上下の定盤間でウエーハに遊星運動をさせる方式のウエーハ研磨装置は、水平に支持された環状の下定盤1と、下定盤1の上方に設けられた上定盤2と、上下の定盤1,2間に配置される複数のキャリア3,3,3と備えている。
【0005】
下定盤1に対向する上定盤2は、フレームにエアシリンダー4、ジョイント5及び支持フレーム6を介して懸吊支持されており、エアシリンダー4の動作により下定盤1上を昇降する。
【0006】
複数のキャリア3,3,3は、下定盤1上の周方向等間隔位置に回転自在に支持されている。各キャリア3は、下定盤1の内側に設けられた太陽ギヤ7と外側に設けられたリング状のインナギヤ8とに噛み合う所謂遊星歯車であり、且つ、キャリア3の中心から偏心した位置に、ウエーハ10が嵌合する円形のホールが形成された環状体である。
【0007】
ウエーハ10の両面研磨を行うには、上定盤2を上昇させた状態で各キャリアのホール内にウエーハ10をセットする。次いで、下定盤1及び太陽ギヤ7を低速で回転させながら、上定盤2を下降させることにより、上下の定盤1,2の対向面に貼り付けられた研磨パッドの間に、各ウエーハ10を所定の研磨圧で挟み込む。下降した上定盤2は、太陽ギヤ7と連結されて回転を始める。そして、下定盤1及び太陽ギヤ7を所定速度に増速し、研磨を開始する。研磨中、上定盤2内を経由して研磨パッドに砥液が供給される。
【0008】
各キャリア3は上下の定盤1,2間で自転しつつ公転し、その結果、各キャリア3内に偏心保持されたウエーハ10は、砥液を含浸する研磨パッド間で偏心自転運動及び公転運動を行い、これらの運動の組み合わせにより、両面が均一に研磨されることになる。
【0009】
この方式の研磨装置では、下定盤1、上定盤2、太陽ギヤ7及びインナギヤ8を独立に回転させることができる。更に、複数のキャリア3,3,3を同期して周回させることができる。このような多軸駆動により、キャリア3ひいてはウエーハ10に多種多様な条件の遊星運動を行わせることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方式の研磨装置には、ウエーハ10の加圧に関して、次のような問題がある。
【0011】
ウエーハ10の表面研磨では、そのウエーハ10に所定の研磨圧を正確に付加する必要がある。このために、図2及び図3に示した従来の研磨装置では、上定盤2を上方に退避させた状態で、下定盤1上に約120度の間隔で3個のロードセルを置き、エアシリンダー4のロッドを下方に進出させることにより、上定盤2を下降させて3個のロードセルの上に載せる。このとき、3個のロードセルの値を合計して加圧力とし、その加圧力とエアシリンダー4に付加する空気圧の関係を求める。そして、実際の研磨では、この関係を用いて、所定の加圧力(研磨圧)が得られるように、空気圧を調整する。
【0012】
ところが、必要な研磨圧が上定盤2の吊架重量よりも小さい場合は、研磨時に上定盤2をエアシリンダー4によって引き上げるようにする必要がある。上定盤2をエアシリンダー4によって引き上げた場合の空気圧の調整は、エアシリンダー4内のロッド側の空間(下側の空間)に接続された圧力調整弁により行う。このため、上定盤2をエアシリンダー4によって下方に押圧する場合と比べて、空気圧の調整精度が低くなり、これによる研磨圧の変動がウエーハ10の研磨品質をばらつかせる原因になる。
【0013】
一方、必要な研磨圧が上定盤2の吊架重量よりも大きい場合は、エアシリンダー4内のボトム側の空間(上側の空間)に圧縮エアを送り込んで研磨圧を付与する必要がある。このとき、エア圧の微調整が必要である。更に、圧力調整弁の応答特性上、ヒステリシスは不可避である。これらのため、研磨圧の変動が避けられない。
【0014】
また、加圧力と空気圧の関係を求める場合は、基本的に、エアシリンダー4内に付加する圧力で、その関係が決定される。上定盤2を持ち上げて使う場合、即ちエアシリンダー4内のロッド側の空間(下側の空間)にエア圧を付加する場合は、シリンダー断面積からロッド断面積を差し引く補正を行って、加圧力と空気圧の関係を求めるため、この関係は実測値ではない。このため、加圧力と空気圧の関係が不正確であることによる研磨圧のバラツキも生じる。
【0015】
更に、上下の定盤1,2の上下方向の振れに対しては、エアシリンダー4のロッド側とボトム側の圧力を調整する必要があるが、エアの圧縮性及び圧力調整バルブの特性上、応答が遅れ、ヒステリシスが生じるため、その振れによる研磨圧のバラツキが助長され、そのバラツキは一層大きなものとなる。
【0016】
このように、従来の研磨装置では、研磨圧が不正確であることによる研磨品質のバラツキが生じる。この問題は、研磨面積が狭いこれまでの小径ウエーハの研磨(片面研磨)では大きな問題にならなかったが、研磨面積の広い大径ウエーハの研磨(両面研磨)では、この研磨品質のバラツキが特に大きな問題となる。
【0017】
本発明の目的は、所定の研磨圧を正確に付加することができるウエーハ加圧方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明のウエーハ加圧方法は、水平に支持された下定盤と、下定盤に対向してその上方に昇降機構を介して支持された上定盤と、内側に保持したウエーハの両面を研磨するべく、上下の定盤間で遊星運動を行うキャリアとを具備しており、前記昇降機構は、モータの回転動作により軸方向に昇降駆動され、昇降駆動機構より下のスプリングを介して上定盤を昇降可能に懸吊支持する昇降ロッドと、昇降ロッドに作用する軸方向荷重を昇降駆動機構とスプリングとの間で検出する荷重センサとを有し、前記スプリングは、昇降ロッドを上昇させて上定盤を吊り上げたときに上定盤の荷重を受けて圧縮する定盤保持スプリング、及び下定盤上に上定盤が載置された状態で昇降ロッドを下降させたときに圧縮して下定盤を押圧する定盤押圧スプリングであるウエーハ研磨装置において、下定盤上のキャリア内に保持されたウエーハを上定盤により加圧して研磨荷重を付加するウエーハ加圧方法であって、上定盤を吊り上げた状態での荷重センサの値をW 0 とするとき、研磨荷重がW 0 より小さいW 1 のときは、荷重センサの値w 1 がW 0 −W 1 となるように上定盤を昇降させ、研磨荷重がW 0 より大きいW 2 のときは、荷重センサの値w 2 がW 2 −W 0 となるように昇降ロッドを昇降させる点に特徴がある。
【0019】
(削除)
【0020】
(削除)
【0021】
本発明のウエーハ加圧方法では、モータの回転動作により軸方向に昇降駆動される昇降ロッドに、上定盤がスプリングを介して昇降可能に懸吊支持されている。また、昇降ロッドに作用する軸方向荷重が荷重センサにより検出される。上定盤を上方に退避させた状態では、荷重センサには上定盤を含む懸吊部の全荷重が付加され、定盤保持スプリングは最大限に縮み、定盤押圧スプリングは最大限に伸びる。従って、上定盤を上方に退避させたときの荷重センサの値W0 は懸吊部の総重量となる。
【0022】
この状態から上定盤を徐々に下降させて下定盤の上に載置すると、最終的には懸吊部の全荷重が下定盤に付加され、定盤保持スプリングは伸びきって無負荷となり、荷重センサの値は0となる。このため、荷重センサの値が0になるまで上定盤を下降させたときに下定盤が受ける荷重は、懸吊部の総重量W0 となる。
【0023】
この状態から昇降ロッドを軸方向に上昇させると、定盤保持スプリングが縮み、下定盤に加わる懸吊部の荷重が減少する。そして、懸吊部の総重量W0 から荷重センサの値w1 を差し引いたものが研磨圧W1 となる。また、昇降ロッドを軸方向に下降させると、定盤押圧スプリングが縮み、懸吊部の総重量W0 に荷重センサの値w2 を加えたものが研磨圧W2 となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0025】
本実施形態に係るウエーハ研磨装置は、図1に示すように、下フレーム11の側に下定盤1、太陽ギヤ7及びインナギヤ8を支持し、上フレーム12の側に上定盤2を、昇降機構20を介して支持した構造になっている。
【0026】
下定盤1は、装置センタに対して同心状に配置された環状体である。太陽ギヤ7は下定盤1の内側に、またインナギヤ8は下定盤1の外側にそれぞれ同心状に配置されている。そして下定盤1の上には、ウエーハ10を保持する複数のキャリア3が、太陽ギヤ7及びインナギヤ8に噛み合った状態で載置されている。
【0027】
上定盤2は、下定盤1に上方から対向する環状体である。上定盤2を昇降させる昇降機構20は、装置センタに対して同心状に配置された昇降ロッド21を有している。昇降ロッド21は上下に2分割されており、その上部21aと下部21bの間に介装された荷重センサとしてのロードセル22により、軸方向の荷重が測定される構造になっている。
【0028】
昇降ロッド21の上部21aは、例えばボールネジであって、上フレーム12に取り付けられたサーボモータ23及び減速機24を動力源として、下部21bと共に軸方向に昇降駆動される。昇降ロッド21の回転を阻止するために、昇降ロッド21は、上フレーム12に昇降自在に支持された回り止めシャフト25と連結されている。ボールネジに代えて、ラックアンドピニオン等を使用することもできる。
【0029】
昇降ロッド21の下部21bには、スリーブ状のスライドケース26が下部21bに対して昇降自在に外嵌されている。スライドケース26には、上定盤2が支持部材27を介して取り付けられている。支持部材27は、その上部がスライドケース26にベアリング28を介して外嵌されており、その下部に連結された上定盤2を昇降ロッド21の下方に同心状に懸吊支持する。一方、昇降ロッド21の下部21bとスライドケース26の間には、スプリング29,29′が上下2段に介装されている。上段のスプリング29は、定盤保持スプリングであり、スライドケース26の上端部と昇降ロッド21の大径部21cとの間で圧縮されている。このため、上定盤2は支持部材27及びスライドケース26と共に、スプリング29を介して昇降ロッド21に懸吊されることになる。
【0030】
また、下段のスプリング29′は、定盤押圧スプリングであり、昇降ロッド21の大径部21cとスライドケース26の下端部との間に伸びきった状態で設けられている。
【0031】
次に、本実施形態に係るウエーハ研磨装置の動作及び本実施形態に係るウエーハ加圧方法について説明する。
【0032】
ウエーハ10の両面研磨に先立って、サーボモータ23を作動させ、昇降ロッド21を上昇させることにより、上定盤2を上方の退避位置に移動させる。このとき、上定盤2は支持部材27及びスライドケース26と共に、定盤保持スプリング29を介して昇降ロッド21に懸吊されているので、ロードセル22にはこの懸吊部の総重量W0 が付加される。
【0033】
ウエーハ10に懸吊部の総重量W0 より軽い研磨荷重W1 を付加する場合は、ロードセル22の値w1 がW0 −W1 となるまで、サーボモータ23を作動させて、昇降ロッド21を下降させる。これにより、ウエーハ10には懸吊部より軽い重量が付加されるにもかかわらず、所望の研磨圧が正確に付加される。しかも、この研磨力を付加する操作も非常に簡単である。更に、スプリング29はエアシリンダーと異なり上定盤2の上下方向の振れに対してヒステリシスを有しないので、研磨中の研磨圧のバラツキも軽減される。
【0034】
昇降ロッド21を更に下げるとロードセル22の値は0となり、研磨荷重W1 は懸吊部の総重量W0 に一致する。ウエーハ10に懸吊部の総重量W0 より重い研磨荷重W2 を付加する場合は、ロードセル22の値w2 がW2 −W0 となるまで、昇降ロッド21を更に下降させる。但し表示については、研磨荷重W1 ,W2 を表示させるようにする。
【0035】
次に、別の加圧方法を説明する。
【0036】
ウエーハ10の両面研磨に先立って、サーボモータ23を作動させ、昇降ロッド21を上昇させることにより、上定盤2を上方の退避位置に移動させる。この状態でロードセル23の値を記録する。このとき、上定盤2は支持部材27及びスライドケース26と共に、定盤保持スプリング29を介して昇降ロッド21に懸吊されているので、ロードセル22にはこの懸吊部の総重量が付加される。
【0037】
この状態から、定盤保持スプリング29が無負荷となるまで、昇降ロッド21を下降させて、上定盤2を下降させる。定盤保持スプリング29が無負荷となるまで上定盤2が下降を続けることができるように、昇降ロッド21の下方には、そのストロークゾーン13が確保されており、昇降ロッド21の下端がここに侵入するまで昇降ロッド21を下降させることにより、定盤保持スプリング29は無負荷状態となる。そして、このときのロードセル22の値を、退避位置で記録した値にセットする。これにより、ロードセル22の値はウエーハ10に付加される荷重に正確に対応するものとなる。
【0038】
ウエーハ10の両面研磨では、上定盤2を上方の退避位置に移動させて、複数のキャリア3にウエーハ10をセットする。ウエーハ10のセットが終わると、ウエーハ10に研磨圧を付加する。研磨加圧が懸吊部の総重量より軽い場合は、昇降ロッド21が下降する方向にサーボモータ23を作動させ、ロードセル22の値が、ウエーハ10の研磨に必要な圧力値になるまで、上定盤2を下降させる。これにより、ウエーハ10には懸吊部より軽い重量が付加されるにもかかわらず、所望の研磨圧が正確に付加される。しかも、この研磨力を付加する操作も非常に簡単である。更に、スプリング29はエアシリンダーと異なり上定盤2の上下方向の振れに対してヒステリシスを有しないので、研磨中の研磨圧のバラツキも軽減される。
【0039】
ウエーハ10に懸吊部より重い研磨圧を付加する場合は、上定盤2がウエーハ10に載った状態から更に上定盤2を下降させる。これにより、定盤押圧スプリング29′が縮み、その反力がロードセル22に付加される。従って、ロードセル22の値が、ウエーハ10の研磨に必要な圧力値になるまで、上定盤2を下降させることにより、その圧力がウエーハ10に付加される。
【0040】
上記実施形態では、ロードセル22の値が研磨圧に一致するように、定盤保持スプリング29が無負荷状態となったときのロードセル22の値を、退避位置で記録した値にセットしているが、この操作を行わず、ロードセル22の値に懸吊部の総重量を加えて研磨圧を求めるようにしてもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明のウエーハ加圧方法は、モータの回転動作により軸方向に昇降駆動される昇降ロッドに、上定盤をスプリングを介して昇降可能に懸吊支持し、且つ、昇降ロッドに作用する軸方向荷重を、昇降駆動機構とスプリングとの間の荷重センサにより検出する研磨装置構成としたことにより、ウエーハに必要な研磨圧を高精度かつ簡単に付加することができる。また、研磨中の研磨圧のバラツキも小さい。このため、高い研磨品質を安定的に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るウエーハ研磨装置の構成図である。
【図2】従来のウエーハ研磨装置の構成図である。
【図3】図2のA−A線矢示図である。
【符号の説明】
1 下定盤
2 上定盤
3 キャリア
10 ウエーハ
11 下フレーム
12 上フレーム
20 昇降機構
21 昇降ロッド
22 ロードセル
23 サーボモータ
26 スライドケース
29 スプリング
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer pressurizing method for applying a desired polishing pressure to a wafer in a wafer polishing apparatus used for double-side polishing of a semiconductor wafer or the like.
[0002]
[Prior art]
Prior to forming a device on the surface, the surface of the silicon wafer collected from the single crystal rod of silicon is polished into a mirror surface. The mirror surface polishing of the wafer surface has been performed only on the device forming surface until now. However, in a wafer having a large diameter of more than 8 inches, for example, 12 inches, the back surface on which the device is not formed is comparable to the mirror polishing. Precision polishing was required, and along with this, double-sided polishing was required. This is because, in the process of forming a device on the surface of the wafer, the surface is prevented from being contaminated by fine foreign matters adhering to the back surface, and is affected by the unevenness of the back surface during exposure.
[0003]
When performing double-side polishing of a silicon wafer, a method of causing the wafer to perform planetary movement between the upper and lower surface plates is promising from the viewpoint of apparatus scale, polishing accuracy, and the like. The basic structure of this type of wafer polishing apparatus will be described with reference to FIGS.
[0004]
A wafer polishing apparatus of a type that causes a wafer to perform planetary motion between upper and lower surface plates includes an annular lower surface plate 1 supported horizontally, an upper surface plate 2 provided above the lower surface plate 1, and upper and lower surface plates. A plurality of carriers 3, 3 and 3 arranged between 1 and 2 are provided.
[0005]
The upper surface plate 2 facing the lower surface plate 1 is suspended and supported by the frame via the air cylinder 4, the joint 5 and the support frame 6, and moves up and down on the lower surface plate 1 by the operation of the air cylinder 4.
[0006]
The plurality of carriers 3, 3, 3 are rotatably supported at circumferentially equidistant positions on the lower surface plate 1. Each carrier 3 is a so-called planetary gear that meshes with a sun gear 7 provided on the inner side of the lower surface plate 1 and a ring-shaped inner gear 8 provided on the outer side, and at a position eccentric from the center of the carrier 3. 10 is an annular body formed with a circular hole into which 10 is fitted.
[0007]
In order to perform double-side polishing of the wafer 10, the wafer 10 is set in the hole of each carrier with the upper surface plate 2 raised. Next, by lowering the upper surface plate 2 while rotating the lower surface plate 1 and the sun gear 7 at a low speed, each wafer 10 is placed between the polishing pads attached to the opposing surfaces of the upper and lower surface plates 1 and 2. Is sandwiched with a predetermined polishing pressure. The lowered upper platen 2 is connected to the sun gear 7 and starts rotating. Then, the lower surface plate 1 and the sun gear 7 are increased to a predetermined speed, and polishing is started. During polishing, the polishing liquid is supplied to the polishing pad via the upper surface plate 2.
[0008]
Each carrier 3 revolves while rotating between the upper and lower surface plates 1 and 2. As a result, the wafer 10 held eccentrically in each carrier 3 rotates eccentrically and revolves between the polishing pads impregnated with the abrasive liquid. The two surfaces are uniformly polished by a combination of these movements.
[0009]
In this type of polishing apparatus, the lower surface plate 1, the upper surface plate 2, the sun gear 7 and the inner gear 8 can be rotated independently. Further, the plurality of carriers 3, 3, and 3 can be rotated in synchronization. Such multi-axis driving allows the carrier 3 and thus the wafer 10 to perform planetary motion under a variety of conditions.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, this type of polishing apparatus has the following problems regarding pressurization of the wafer 10.
[0011]
In the surface polishing of the wafer 10, it is necessary to accurately apply a predetermined polishing pressure to the wafer 10. For this purpose, in the conventional polishing apparatus shown in FIGS. 2 and 3, three load cells are placed on the lower surface plate 1 at intervals of about 120 degrees with the upper surface plate 2 retracted upward, By moving the rod of the cylinder 4 downward, the upper surface plate 2 is lowered and placed on the three load cells. At this time, the values of the three load cells are totaled to obtain a pressing force, and the relationship between the pressing force and the air pressure applied to the air cylinder 4 is obtained. In actual polishing, this relationship is used to adjust the air pressure so that a predetermined pressure (polishing pressure) is obtained.
[0012]
However, when the necessary polishing pressure is smaller than the suspended weight of the upper surface plate 2, it is necessary to lift the upper surface plate 2 by the air cylinder 4 during polishing. The air pressure when the upper surface plate 2 is pulled up by the air cylinder 4 is adjusted by a pressure adjustment valve connected to the rod side space (lower space) in the air cylinder 4. For this reason, compared with the case where the upper surface plate 2 is pressed downward by the air cylinder 4, the accuracy of adjusting the air pressure is lowered, and the fluctuation of the polishing pressure due to this causes the polishing quality of the wafer 10 to vary.
[0013]
On the other hand, when the necessary polishing pressure is larger than the suspended weight of the upper surface plate 2, it is necessary to send the compressed air to the bottom side space (upper space) in the air cylinder 4 to apply the polishing pressure. At this time, fine adjustment of the air pressure is necessary. Furthermore, hysteresis is inevitable due to the response characteristics of the pressure regulating valve. For these reasons, fluctuations in the polishing pressure are inevitable.
[0014]
Further, when obtaining the relationship between the applied pressure and the air pressure, the relationship is basically determined by the pressure applied to the air cylinder 4. When the upper surface plate 2 is lifted up, that is, when air pressure is applied to the rod side space (lower space) in the air cylinder 4, correction is made by subtracting the rod cross section from the cylinder cross section. Since the relationship between pressure and air pressure is calculated, this relationship is not an actual measurement value. For this reason, the polishing pressure varies due to an inaccurate relationship between the applied pressure and the air pressure.
[0015]
Furthermore, for the vertical swing of the upper and lower surface plates 1 and 2, it is necessary to adjust the pressure on the rod side and the bottom side of the air cylinder 4, but due to the air compressibility and the characteristics of the pressure adjustment valve, Since the response is delayed and hysteresis occurs, the variation in polishing pressure due to the fluctuation is promoted, and the variation becomes even greater.
[0016]
As described above, in the conventional polishing apparatus, the polishing quality varies due to the inaccurate polishing pressure. This problem has not been a major problem with conventional small diameter wafers (single-side polishing) with a small polishing area, but this polishing quality variation is particularly significant with large diameter wafers with a large polishing area (double-side polishing). It becomes a big problem.
[0017]
An object of the present invention is to provide a wafer pressing method capable of accurately applying a predetermined polishing pressure.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The wafer pressurization method of the present invention polishes both sides of a horizontally supported lower surface plate, an upper surface plate that is opposed to the lower surface plate and supported above by an elevating mechanism, and a wafer held inside. Therefore, the elevating mechanism is driven up and down in the axial direction by the rotating operation of the motor, and the upper surface plate via a spring below the elevating drive mechanism. a lifting rod for vertically movably suspended supporting, possess a load sensor for detecting between elevation drive mechanism and the spring of the axial load applied to the lifting rod, said spring, on raising the lift rod A platen holding spring that compresses under the load of the upper platen when the platen is lifted, and a lower platen that is compressed when the lifting rod is lowered while the upper platen is placed on the lower platen Pressing platen press spring In the wafer polishing apparatus is directed to a wafer pressurizing method for adding the polishing load is pressurized by the upper platen a wafer held under a platen in the carrier, the load sensor in a state in which lift the upper platen when the values and W 0, when the polishing load is W 0 is smaller than W 1, the upper platen is raised and lowered so that the value w 1 of the load sensor is W 0 -W 1, the polishing load is W 0 When W 2 is larger , the lift rod is raised and lowered so that the load sensor value w 2 becomes W 2 −W 0 .
[0019]
(Delete)
[0020]
(Delete)
[0021]
In the wafer pressurizing method of the present invention, the upper surface plate is suspended and supported by a lifting rod that is driven to move up and down in the axial direction by a rotating operation of a motor through a spring so as to be lifted and lowered. An axial load acting on the lifting rod is detected by a load sensor. When the upper surface plate is retracted upward, the load sensor is fully loaded with the suspension part including the upper surface plate, the surface plate holding spring is fully contracted, and the surface plate pressing spring is fully extended. . Therefore, the value W 0 of the load sensor when the upper surface plate is retracted upward is the total weight of the suspension portion.
[0022]
When the upper surface plate is gradually lowered from this state and placed on the lower surface plate, finally the entire load of the suspension is added to the lower surface plate, the surface plate holding spring is fully extended and no load is applied, The value of the load sensor is 0. For this reason, the load received by the lower surface plate when the upper surface plate is lowered until the value of the load sensor becomes 0 is the total weight W 0 of the suspension portion.
[0023]
When the lifting rod is lifted in the axial direction from this state, the surface plate holding spring contracts, and the load of the suspension portion applied to the lower surface plate decreases. A value obtained by subtracting the value w 1 of the load sensor from the total weight W 0 of the suspension is the polishing pressure W 1 . When the lifting rod is lowered in the axial direction, the surface plate pressing spring contracts, and the total weight W 0 of the suspension part plus the value w 2 of the load sensor becomes the polishing pressure W 2 .
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
As shown in FIG. 1, the wafer polishing apparatus according to this embodiment supports the lower surface plate 1, the sun gear 7 and the inner gear 8 on the lower frame 11 side, and moves the upper surface plate 2 on the upper frame 12 side. The structure is supported via the mechanism 20.
[0026]
The lower surface plate 1 is an annular body disposed concentrically with respect to the apparatus center. The sun gear 7 is disposed concentrically inside the lower surface plate 1 and the inner gear 8 is concentrically disposed outside the lower surface plate 1. On the lower surface plate 1, a plurality of carriers 3 that hold the wafer 10 are placed in mesh with the sun gear 7 and the inner gear 8.
[0027]
The upper surface plate 2 is an annular body that faces the lower surface plate 1 from above. The lifting mechanism 20 that lifts and lowers the upper surface plate 2 has a lifting rod 21 that is arranged concentrically with respect to the apparatus center. The elevating rod 21 is divided into upper and lower parts, and the load in the axial direction is measured by a load cell 22 as a load sensor interposed between the upper part 21a and the lower part 21b.
[0028]
The upper part 21a of the elevating rod 21 is, for example, a ball screw, and is driven up and down in the axial direction together with the lower part 21b using a servo motor 23 and a speed reducer 24 attached to the upper frame 12 as power sources. In order to prevent the lifting rod 21 from rotating, the lifting rod 21 is connected to a detent shaft 25 that is supported by the upper frame 12 so as to be raised and lowered. A rack and pinion or the like may be used instead of the ball screw.
[0029]
A sleeve-like slide case 26 is fitted on the lower portion 21b of the elevating rod 21 so as to be movable up and down with respect to the lower portion 21b. The upper surface plate 2 is attached to the slide case 26 via a support member 27. The upper part of the support member 27 is externally fitted to the slide case 26 via a bearing 28, and supports the upper surface plate 2 connected to the lower part concentrically below the lifting rod 21. On the other hand, springs 29, 29 ′ are interposed between the lower part 21 b of the lifting rod 21 and the slide case 26 in two upper and lower stages. The upper spring 29 is a surface plate holding spring and is compressed between the upper end portion of the slide case 26 and the large-diameter portion 21 c of the lifting rod 21. For this reason, the upper surface plate 2 is suspended from the lifting rod 21 through the spring 29 together with the support member 27 and the slide case 26.
[0030]
Further, the lower spring 29 ′ is a surface plate pressing spring, and is provided in a state of extending between the large diameter portion 21 c of the lifting rod 21 and the lower end portion of the slide case 26.
[0031]
Next, the operation of the wafer polishing apparatus according to this embodiment and the wafer pressing method according to this embodiment will be described.
[0032]
Prior to double-side polishing of the wafer 10, the servo motor 23 is operated to raise the elevating rod 21, thereby moving the upper surface plate 2 to the upper retracted position. At this time, the upper surface plate 2 is suspended from the elevating rod 21 via the surface plate holding spring 29 together with the support member 27 and the slide case 26, so that the load cell 22 has the total weight W 0 of this suspended portion. Added.
[0033]
When a polishing load W 1 that is lighter than the total weight W 0 of the suspension is applied to the wafer 10, the servo motor 23 is operated until the value w 1 of the load cell 22 becomes W 0 −W 1, and the lifting rod 21 Is lowered. As a result, a desired polishing pressure is accurately applied to the wafer 10 in spite of a lighter weight than the suspension. Moreover, the operation of applying this polishing force is very simple. Further, unlike the air cylinder, the spring 29 does not have hysteresis with respect to the vertical swing of the upper surface plate 2, so that variations in the polishing pressure during polishing can be reduced.
[0034]
When the elevating rod 21 is further lowered, the value of the load cell 22 becomes 0, and the polishing load W 1 matches the total weight W 0 of the suspended portion. When a polishing load W 2 that is heavier than the total weight W 0 of the suspension is applied to the wafer 10, the lifting rod 21 is further lowered until the value w 2 of the load cell 22 becomes W 2 −W 0 . However, regarding the display, the polishing loads W 1 and W 2 are displayed.
[0035]
Next, another pressurizing method will be described.
[0036]
Prior to double-side polishing of the wafer 10, the servo motor 23 is operated to raise the elevating rod 21, thereby moving the upper surface plate 2 to the upper retracted position. In this state, the value of the load cell 23 is recorded. At this time, the upper surface plate 2 is suspended from the elevating rod 21 via the surface plate holding spring 29 together with the support member 27 and the slide case 26, so that the total weight of the suspended portion is added to the load cell 22. The
[0037]
From this state, the up-and-down rod 21 is lowered and the upper surface plate 2 is lowered until the surface plate holding spring 29 becomes unloaded. A stroke zone 13 is secured below the elevating rod 21 so that the upper surface plate 2 can continue to descend until the surface plate holding spring 29 becomes unloaded, and the lower end of the elevating rod 21 is here. By moving the elevating rod 21 down until it enters into the platen, the surface plate holding spring 29 becomes unloaded. Then, the value of the load cell 22 at this time is set to the value recorded at the retreat position. Thereby, the value of the load cell 22 accurately corresponds to the load applied to the wafer 10.
[0038]
In double-side polishing of the wafer 10, the upper surface plate 2 is moved to the upper retracted position, and the wafer 10 is set on the plurality of carriers 3. When the wafer 10 is set, polishing pressure is applied to the wafer 10. When the polishing pressure is lighter than the total weight of the suspension part, the servo motor 23 is operated in the direction in which the elevating rod 21 descends until the value of the load cell 22 reaches the pressure value necessary for polishing the wafer 10. Lower the surface plate 2. As a result, a desired polishing pressure is accurately applied to the wafer 10 in spite of a lighter weight than the suspension. Moreover, the operation of applying this polishing force is very simple. Further, unlike the air cylinder, the spring 29 does not have hysteresis with respect to the vertical swing of the upper surface plate 2, so that variations in the polishing pressure during polishing can be reduced.
[0039]
When a polishing pressure heavier than the suspension is applied to the wafer 10, the upper surface plate 2 is further lowered from the state where the upper surface plate 2 is placed on the wafer 10. As a result, the surface plate pressing spring 29 ′ contracts and the reaction force is applied to the load cell 22. Therefore, the pressure is applied to the wafer 10 by lowering the upper surface plate 2 until the value of the load cell 22 reaches a pressure value necessary for polishing the wafer 10.
[0040]
In the above embodiment, the value of the load cell 22 when the platen holding spring 29 is in an unloaded state is set to the value recorded at the retracted position so that the value of the load cell 22 matches the polishing pressure. The polishing pressure may be obtained by adding the total weight of the suspended portion to the value of the load cell 22 without performing this operation.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the wafer pressurizing method of the present invention supports the upper surface plate to be lifted / lowered via a spring on a lifting / lowering rod that is driven to lift / lower in the axial direction by the rotation of a motor, and lift / lower By adopting a polishing apparatus configuration in which the axial load acting on the rod is detected by a load sensor between the elevating drive mechanism and the spring, the polishing pressure required for the wafer can be applied with high accuracy and ease. Also, the variation in polishing pressure during polishing is small. For this reason, high polishing quality can be secured stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wafer polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional wafer polishing apparatus.
FIG. 3 is a view taken along the line AA in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower surface plate 2 Upper surface plate 3 Carrier 10 Wafer 11 Lower frame 12 Upper frame 20 Lifting mechanism 21 Lifting rod 22 Load cell 23 Servo motor 26 Slide case 29 Spring

Claims (1)

水平に支持された下定盤と、下定盤に対向してその上方に昇降機構を介して支持された上定盤と、内側に保持したウエーハの両面を研磨するべく、上下の定盤間で遊星運動を行うキャリアとを具備しており、前記昇降機構は、モータの回転動作により軸方向に昇降駆動され、昇降駆動機構より下のスプリングを介して上定盤を昇降可能に懸吊支持する昇降ロッドと、昇降ロッドに作用する軸方向荷重を昇降駆動機構とスプリングとの間で検出する荷重センサとを有し、前記スプリングは、昇降ロッドを上昇させて上定盤を吊り上げたときに上定盤の荷重を受けて圧縮する定盤保持スプリング、及び下定盤上に上定盤が載置された状態で昇降ロッドを下降させたときに圧縮して下定盤を押圧する定盤押圧スプリングであるウエーハ研磨装置において、下定盤上のキャリア内に保持されたウエーハを上定盤により加圧して研磨荷重を付加するウエーハ加圧方法であって、上定盤を吊り上げた状態での荷重センサの値をW 0 とするとき、研磨荷重がW 0 より小さいW 1 のときは、荷重センサの値w 1 がW 0 −W 1 となるように上定盤を昇降させ、研磨荷重がW 0 より大きいW 2 のときは、荷重センサの値w 2 がW 2 −W 0 となるように昇降ロッドを昇降させることを特徴とするウエーハ加圧方法A planetary plane between the upper and lower surface plates to polish both the lower surface plate supported horizontally, the upper surface plate facing the lower surface plate via an elevating mechanism, and the wafer held inside. The lifting mechanism is lifted and lowered in the axial direction by the rotation of the motor, and lifts and supports the upper surface plate so as to be lifted and lowered via a spring below the lifting drive mechanism. possess a rod, and a load sensor for detecting between elevation drive mechanism and the spring of the axial load applied to the lifting rod, the spring is UeJo when lifting the upper platen is raised to lift rod A platen holding spring that compresses under the load of the platen, and a platen pressure spring that compresses and presses the lower platen when the lifting rod is lowered while the upper platen is placed on the lower platen Contact the wafer polishing apparatus Te, a wafer pressurizing method for adding the polishing load is pressurized by the upper platen a wafer held under a platen in the carrier, the value of the load sensor in a state where lifting the upper platen W 0 when a, when the polishing load is W 0 is smaller than W 1, the values w 1 of the load sensor is allowed to lift the upper platen so that the W 0 -W 1, the polishing load is W 0 is greater than W 2 The wafer pressurizing method is characterized in that the lifting rod is lifted and lowered so that the value w 2 of the load sensor becomes W 2 −W 0 .
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