JP4392818B2 - Polishing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は水晶、ガラス、セラミック、半導体集積回路用基板に用いられる単結晶シリコンウエハ等の表面を研磨するために用いられる精密平面ラップ盤等の研磨装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より水晶、シリコンウエハ等を研磨する研磨装置によれば、研磨クロス等が貼られた定盤(研磨用定盤)上に1つ以上複数個のガイドリングと言われる回転自在のリング状の円筒治具が、予めガイドローラで位置決めされ配置されている。下面にシリコンウエハ等の被研磨基板を保持したマウントプレートを上記ガイドリングの内径部に装着し、上部にトッププレートと言われるプレートが載置されている。このトッププレートの上面中央部には加圧用の軸が連結されている。この軸を介して任意の荷重に押圧すると共に、適量の研磨剤を定盤と被研磨基板の間に供給し、定盤を回転させ、ガイドリングと被研磨基板を固定したマウントプレート下面に保持された被研磨基板が、研磨される。
【0003】
このように加圧または減圧状態でガイドリング、トッププレートおよび被研磨基板を保持したマウントプレートは、定盤が回転することによりガイドローラーで位置決めされた位置で、回転する定盤の内外径の周速差により規則正しく自転し、研磨精度を向上させる。しかしこれは、トッププレート、ガイドリングおよびマウントプレートの軸心が完全に一致されていることが条件となっており、これは非常に難しくわずかな芯違が、上記トッププレート、マウントプレート全面に均等な荷重を供与することを妨げるため、荷重および回転ムラを発生させるので、常に高精度の平坦面を望むことは、困難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような研磨装置で、シリコンウエハ等を研磨する場合、表面を研磨加工すると言うことには問題がないが、研磨加工中の被研磨基板の割れ欠けを軽減し、高精度の平面を追及するためには、マウントプレートに均等な荷重を供与しなくてはならないと言う課題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための請求項1に係る発明は、
上面に研磨パットが設けられた定盤と、
下面に被研磨基板が保持された略円柱状のマウントプレートと、
略回転体形状であって上下方向に移動自在になされ、回転体の中心軸に沿って形成される流体通路と、この流体通路と連通する円板状の空間部と、この空間部と連通して下面に到達する複数の分散孔と、が設けられており、マウントプレートの上側に配置されるトッププレートと、
前記マウントプレートの外周部に当接して前記マウントプレートが所定位置にて回転するように支持するマウントプレートガイドローラと、
前記トッププレートの外周部に当接して前記トッププレートが所定位置にて回転するように支持するトッププレートガイドローラと、
を備え、
前記マウントプレートと前記研磨パットとで被研磨基板を挟み、この被研磨基板の下面を前記研磨パットにより研磨する研磨装置であって、
研磨時には前記流体通路を通じて流入する流体が前記空間部で均一圧力にて充填され、前記空間部の流体が複数の分散孔を通じて噴射され、噴射される流体により前記マウントプレートの上面に均一な荷重が付与され、かつ前記マウントプレートの上面と前記トッププレートの下面との間に形成される微小な隙間部が摩擦力を小さくする静圧または動圧形の軸受として作用することを特徴とする研磨装置とした。
マウントプレートに均一な荷重を供与する方法としては、トッププレートの下面を静圧または動圧形状の軸受構造とし、マウントプレートとトッププレート間に微小な隙間部をつくり、その間に流体を充填し、互いの拘束を無くすと共により摩擦力を小さくし、上記マウントプレートとトッププレートの外周部の各々を独立のガイドローラで保持することにより、トッププレートとマウントプレートとの軸心のずれによる偏荷重をも避けることが出来、従ってマウントプレートに常に均等な荷重を与えることが続けられるので高精度研磨加工が可能となる。
【0006】
【実施例】
以下本発明に係る研磨基板の研磨装置及び研磨方法について図面を参照しながら説明する。
【0007】
図1は、本発明の実施形態に係る研磨基板を研磨する研磨装置の実施例を示すイメージ図である。この図1において符号11は定盤であり上面に研磨パット12が載置され、15はマウントプレートであり従来と同様に下面にシリコンウエハ等の被研磨基板を保持した状態で定盤11上の研磨パット12に載置されている。このマウントプレート15上方には円筒状の昇降軸体17が配置されている。この昇降軸体17の下面には、流体通路が形成されているトッププレート14が装着されている。上記マウントプレート15下面の流体通路20へは、外部より昇降軸体17の内部を通じて流体を供給出来るようになっている。トッププレート14とマウントプレート15は、切り離されている為、トッププレート14とマウントプレート15各々の位置決めとしては、移動可能なトッププレートガイドローラ18およびマウントプレートガイドローラ19が配置される。
【0008】
上記のような構成の研磨装置を用いてシリコンウエハ等の被研磨基板13を研磨するには、定盤11上に研磨液を分散させ、図1に示すように定盤11に対するマウントプレート15が研磨液の存在により傾き易くなる荷重状態をつくるような構成にセットする。次に、トッププレート14とマウントプレート15間に僅かな隙間をつけて昇降軸17を固定した状態で図示しない流体発生装置より流体を昇降軸17の内部流体通路20を通しトッププレート14内設置した中空部21に一旦充填してから、分散孔22より均等に流体をマウントプレート15上面に分散吐出させ均等に押圧させる。このためマウントプレート15下面にガイド部材16で固定された被研磨基板13の下面の定盤11上面の研磨パット12上面との間に加わる圧力は、被研磨基板13の下面の各部分において常に均等になるように保たれるのである。
【0009】
傾き24がつくことにより、被研磨基板深部にも研磨剤が供給され従って全加工面が均等に研磨されるが、面粗さを重視する柔軟な研磨パット12を使用したときは、図2に示すようにシリコンウエハ等の被研磨基板13の外周側がパット12に沈み込み、縁ダレと言われる現象が起き精度を悪化させる。しかしながら、傾き24がついても、上記のようなトッププレート14とマウントプレート15との間に形成される静圧または動圧形の軸受構造となる空間部が移動を吸収しつつ広狭異なる隙間に充填された流体により位置決めされていき、最終的にマウントプレートへ均一な荷重を与え、全加工面で均等な荷重を付与して高精度研磨加工を可能とする。
【0010】
シリコンウエハ等の被研磨基板13は、研磨が進行すると厚みが徐々に薄くなるので、被研磨基板13を保持しているマウントプレート15の上面は徐々に下がり追従してトッププレート14も下がるため、移動距離を計測する事で被研磨基板の厚み計測が出来る。図3は、トッププレート14の位置を計測器25により計測し予め設定した寸法で機械を停止する。
【0011】
図4は従来から用いられている研磨装置の要部の外観一部断面図である。定盤11上に研磨パット12が載置されている。上面に円筒状の昇降軸体17が配置されているトッププレート14の下面にガイドリング23で位置決めされたマウントプレート15の下面にガイド部材16により基板13が固定されている。トッププレート14とマウントプレート15は、ガイドリング23で一体化されトッププリングガイドローラ18で位置決めされる。研磨加工終了時は、トッププレート14と一体化された昇降軸17を図示していない上下動機構により上昇させる。
【0012】
【発明の効果】
本発明の研磨装置によれば、トッププレート14下面にマウントプレート15が固定されていない状態で、トッププレート14よりマウントプレート15上面にトッププレート下面流体分散孔22からの流体の圧力により押圧されるため、マウントプレート15は全面で均等な荷重を与えられる。このため、この研磨装置を用いて研磨加工をすれば、シリコンウエハ等の被研磨基板13の研磨面を高精度の平坦に研磨することができる。
【0013】
上記は、トッププレート14とマウントプレート15間に静圧を発生させる構造としたが、トッププレート14とマウントプレート15間の対向面の形状を変えることにより動圧を発生させることも出来る。
【0014】
研磨加工終了時には、トッププレート14に設置された流体分散孔22より流体を供給しつつ図示していない上下動機構により昇降軸17を上昇させトッププレート14を引き上げれば、マウントプレート15,シリコンウエハ等の被研磨基板13及びガイド部材16は、確実に切り離され定盤11上に残される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る被研磨基板の保持装置が用いられる基板の研磨装置の概略断面図である。
【図2】従来の研磨装置による加工状態の概略図である。
【図3】本発明の第4実施形態に係る被研磨基板厚み計測の概略図である。
【図4】従来の研磨装置の概略図である。
【符号の説明】
11 定盤
12 研磨パット
13 被研磨基板
14 トッププレート
15 マウントプレート
16 ガイド部材
17 昇降軸
18 トップリングガイドローラー
19 マウントプレートガイドローラー
20 流体通路
21 空間部
22 流体分散孔
23 ガイドリング
24 傾き
25 厚み計測器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing apparatus such as a precision flat lapping machine used for polishing a surface of a crystal, glass, ceramic, a single crystal silicon wafer or the like used for a substrate for a semiconductor integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, according to a polishing apparatus for polishing a crystal, a silicon wafer, etc., one or more guide rings are formed on a surface plate (polishing surface plate) on which a polishing cloth or the like is pasted. A cylindrical jig is positioned and arranged in advance by a guide roller. A mount plate holding a substrate to be polished such as a silicon wafer on the lower surface is mounted on the inner diameter portion of the guide ring, and a plate called a top plate is placed on the upper portion. A pressurizing shaft is connected to the center of the top surface of the top plate. While pressing to an arbitrary load through this shaft, an appropriate amount of abrasive is supplied between the surface plate and the substrate to be polished, the surface plate is rotated, and the guide ring and the substrate to be polished are held on the lower surface of the mount plate fixed. The polished substrate is polished.
[0003]
The mount plate that holds the guide ring, the top plate, and the substrate to be polished in the pressurized or depressurized state in this way is positioned around the inner and outer diameters of the rotating surface plate at the position positioned by the guide roller as the surface plate rotates. Rotates regularly due to the speed difference and improves polishing accuracy. However, this requires that the axes of the top plate, guide ring, and mount plate are perfectly aligned. This is very difficult, and slight misalignment is evenly distributed over the top plate and mount plate. Therefore, it is difficult to always desire a high-precision flat surface because load and rotation unevenness are generated in order to prevent application of a large load.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when polishing a silicon wafer or the like with the polishing apparatus as described above, there is no problem in polishing the surface, but cracking and chipping of the substrate to be polished during polishing is reduced, and a highly accurate flat surface is obtained. In order to pursue this, there is a problem that an equal load must be applied to the mount plate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 for solving the problem is as follows:
A surface plate provided with a polishing pad on the upper surface;
A substantially cylindrical mounting plate having a substrate to be polished held on its lower surface;
A fluid passage that is substantially rotator-shaped and freely movable in the vertical direction, is formed along the central axis of the rotator, a disk-shaped space that communicates with the fluid passage, and a fluid that communicates with the space. A plurality of dispersion holes reaching the lower surface, and a top plate disposed on the upper side of the mount plate,
A mounting plate guide rollers the mounting plate to abut against the outer peripheral portion of the mounting plate is supported for rotation at a predetermined position,
A top plate guide roller where the top plate and brought into contact with the outer circumference of the top plate is supported for rotation at a predetermined position,
With
A polishing apparatus for sandwiching a substrate to be polished between the mount plate and the polishing pad and polishing the lower surface of the substrate to be polished with the polishing pad,
During polishing, the fluid flowing in through the fluid passage is filled with a uniform pressure in the space, the fluid in the space is ejected through a plurality of dispersion holes, and a uniform load is applied to the upper surface of the mount plate by the ejected fluid. granted, and a minute gap portion formed between the upper surface and the lower surface of the top plate of the mounting plate is characterized that you act as a bearing of hydrostatic or dynamic pressure type to reduce the frictional forces polishing The device.
As a method of applying a uniform load to the mount plate, the lower surface of the top plate is a static pressure or dynamic pressure bearing structure, a minute gap is created between the mount plate and the top plate, and fluid is filled between them, By eliminating the mutual restraint and making the frictional force smaller and holding each of the outer periphery of the mount plate and the top plate with independent guide rollers, the eccentric load due to the misalignment of the axis between the top plate and the mount plate can be reduced. Therefore, since it is possible to always apply a uniform load to the mount plate, high-precision polishing can be performed.
[0006]
【Example】
Hereinafter, a polishing apparatus and a polishing method for a polishing substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0007]
FIG. 1 is an image diagram showing an example of a polishing apparatus for polishing a polishing substrate according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0008]
To polishing the
[0009]
By inclination 24 Gatsuku, the entire processed surface thus is supplied abrasive to the substrate to be polished deep is polished uniformly, when using a
[0010]
Since the thickness of the
[0011]
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the main part of a conventional polishing apparatus. A
[0012]
【The invention's effect】
According to the polishing apparatus of the present invention, the
[0013]
In the above description, a static pressure is generated between the
[0014]
At the end of the polishing process, when the fluid is supplied from the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a substrate polishing apparatus in which a substrate to be polished holding device according to an embodiment of the present invention is used.
FIG. 2 is a schematic view of a processing state by a conventional polishing apparatus.
FIG. 3 is a schematic view of substrate thickness measurement according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a conventional polishing apparatus.
[Explanation of symbols]
11
Claims (1)
下面に被研磨基板が保持された略円柱状のマウントプレートと、
略回転体形状であって上下方向に移動自在になされ、回転体の中心軸に沿って形成される流体通路と、この流体通路と連通する円板状の空間部と、この空間部と連通して下面に到達する複数の分散孔と、が設けられており、マウントプレートの上側に配置されるトッププレートと、
前記マウントプレートの外周部に当接して前記マウントプレートが所定位置にて回転するように支持するマウントプレートガイドローラと、
前記トッププレートの外周部に当接して前記トッププレートが所定位置にて回転するように支持するトッププレートガイドローラと、
を備え、
前記マウントプレートと前記研磨パットとで被研磨基板を挟み、この被研磨基板の下面を前記研磨パットにより研磨する研磨装置であって、
研磨時には前記流体通路を通じて流入する流体が前記空間部で均一圧力にて充填され、前記空間部の流体が複数の分散孔を通じて噴射され、噴射される流体により前記マウントプレートの上面に均一な荷重が付与され、かつ前記マウントプレートの上面と前記トッププレートの下面との間に形成される微小な隙間部が摩擦力を小さくする静圧または動圧形の軸受として作用することを特徴とする研磨装置。A surface plate provided with a polishing pad on the upper surface;
A substantially cylindrical mounting plate having a substrate to be polished held on its lower surface;
A fluid passage that is substantially rotator-shaped and freely movable in the vertical direction, is formed along the central axis of the rotator, a disk-shaped space that communicates with the fluid passage, and a fluid that communicates with the space. A plurality of dispersion holes reaching the lower surface, and a top plate disposed on the upper side of the mount plate,
A mounting plate guide rollers the mounting plate to abut against the outer peripheral portion of the mounting plate is supported for rotation at a predetermined position,
A top plate guide roller where the top plate and brought into contact with the outer circumference of the top plate is supported for rotation at a predetermined position,
With
A polishing apparatus for sandwiching a substrate to be polished between the mount plate and the polishing pad and polishing the lower surface of the substrate to be polished with the polishing pad,
During polishing, the fluid flowing in through the fluid passage is filled with a uniform pressure in the space, the fluid in the space is ejected through a plurality of dispersion holes, and a uniform load is applied to the upper surface of the mount plate by the ejected fluid. granted, and a minute gap portion formed between the upper surface and the lower surface of the top plate of the mounting plate is characterized that you act as a bearing of hydrostatic or dynamic pressure type to reduce the frictional forces polishing apparatus.
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